[go: up one dir, main page]

NO336720B1 - Process for improving the efficiency of solar cells. - Google Patents

Process for improving the efficiency of solar cells.

Info

Publication number
NO336720B1
NO336720B1 NO20131216A NO20131216A NO336720B1 NO 336720 B1 NO336720 B1 NO 336720B1 NO 20131216 A NO20131216 A NO 20131216A NO 20131216 A NO20131216 A NO 20131216A NO 336720 B1 NO336720 B1 NO 336720B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
ingot
silicon
ingots
solar cells
efficiency
Prior art date
Application number
NO20131216A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO20131216A1 (en
Inventor
Gunnar Halvorsen
Anne-Karin Søiland
Original Assignee
Elkem Solar As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Elkem Solar As filed Critical Elkem Solar As
Priority to NO20131216A priority Critical patent/NO336720B1/en
Priority to PCT/NO2013/000046 priority patent/WO2015034367A1/en
Priority to NO20140621A priority patent/NO339608B1/en
Priority to CN201480049485.1A priority patent/CN105723020B/en
Priority to SG11201601750SA priority patent/SG11201601750SA/en
Priority to EP14843034.1A priority patent/EP3044350A4/en
Priority to BR112016005004-5A priority patent/BR112016005004B1/en
Priority to CA2920969A priority patent/CA2920969C/en
Priority to PCT/NO2014/050165 priority patent/WO2015034373A1/en
Priority to US14/916,406 priority patent/US10483428B2/en
Publication of NO20131216A1 publication Critical patent/NO20131216A1/en
Publication of NO336720B1 publication Critical patent/NO336720B1/en
Priority to CL2016000452A priority patent/CL2016000452A1/en
Priority to SA516370689A priority patent/SA516370689B1/en
Priority to US16/023,317 priority patent/US10693031B2/en

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C01B33/037—Purification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/002—Crucibles or containers for supporting the melt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/04—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
    • C30B11/06—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt at least one but not all components of the crystal composition being added
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/04—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
    • C30B11/06—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt at least one but not all components of the crystal composition being added
    • C30B11/065—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt at least one but not all components of the crystal composition being added before crystallising, e.g. synthesis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

Teknisk område. Technical area.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å forbedre effektiviteten av solceller fremstilt fra wafers kuttet fra den nedre og øvre ende av en rettet størknet silisiumingot. The present invention relates to a method for improving the efficiency of solar cells made from wafers cut from the lower and upper ends of a rectified solidified silicon ingot.

Teknikkens stilling The position of the technique

Ved rettet størkning av silisium for fremstilling av multikrystalline silisiumingoter, dannes det en såkalt "rødsone" langs den ytre del av ingoten, i den nedre ende av ingoten og ved toppen av ingoten. During directed solidification of silicon for the production of multicrystalline silicon ingots, a so-called "red zone" is formed along the outer part of the ingot, at the lower end of the ingot and at the top of the ingot.

Rødsonen er typisk 2-3 cm tykk. Rødsonen er kjennetegnet ved en kort levetid for minoritetsbærere. Når levetiden for minoritetsbærerne måles i rødsoneområdet er den lavere enn kvalitetskravet på over 2us. Rødsoneområdet på rettede størknede ingoter blir derfor normalt kuttet bort og derved ikke benyttet for fremstilling av wafer for solcellefremstilling. På denne måte reduserer rødsoneområdet utnyttelsesgraden av rettet størknede multikrystalline silisiumingoter. The red zone is typically 2-3 cm thick. The red zone is characterized by a short lifespan for minority carriers. When the lifetime of the minority carriers is measured in the red zone area, it is lower than the quality requirement of over 2us. The red zone area on straightened solidified ingots is therefore normally cut away and thereby not used for the production of wafers for solar cell manufacturing. In this way, the red zone area reduces the degree of utilization of directionally solidified multicrystalline silicon ingots.

US 2011/217225 A1 omhandler en prosess for fjerne urenheter fra silisium av metallurgisk kvalitet (MG-Si) for å produsere solcelle silisium (SoG-Si) ved å blande en reduserende forbindelse med silisium, raffinering i ikke-oksiderende omgivelser ved forhøyet temperatur og redusert trykk, og deretter rettet størkning av det raffinerte materialet. Eksempelet viser tilsetting av 25 vekt-% CaSi2til MG-Si. US 2011/217225 A1 angår imidlertid ikke en fremgangsmåte for å minimere eller fjerne rødsone i multikrystalline silisiumingoter, men en fremgangsmåte for å oppgradere MG-Si til SoG-Si ved en raffineringsprosess. US 2011/217225 A1 relates to a process for removing impurities from metallurgical grade silicon (MG-Si) to produce solar cell silicon (SoG-Si) by mixing a reducing compound with silicon, refining in a non-oxidizing environment at elevated temperature and reduced pressure, and then directed solidification of the refined material. The example shows the addition of 25% by weight of CaSi2 to MG-Si. However, US 2011/217225 A1 does not concern a method for minimizing or removing red zone in multicrystalline silicon ingots, but a method for upgrading MG-Si to SoG-Si by a refining process.

Årsaken til dannelse av rødsone ved den nedre ende, langs sidekantene og ved den øvre ende av rettet størknede silisiumingoter har ofte vært relatert til forskjellige typer defekter; se Y.Boulfrad: Investigation of the Red Zone of multicrystalline Silicon ingots for solar cells; Doctoral Thesis at NTNU, Norway 2012:84. Hovedtypen av defekter er forårsaket av Fe og 0 som diffunderer inn i det faste silisiumet fra formen og/eller fra coatingen benyttet i formen. En The cause of red zone formation at the lower end, along the side edges and at the upper end of aligned solidified silicon ingots has often been related to different types of defects; see Y. Boulfrad: Investigation of the Red Zone of multicrystalline Silicon ingots for solar cells; Doctoral Thesis at NTNU, Norway 2012:84. The main type of defects are caused by Fe and O which diffuse into the solid silicon from the mold and/or from the coating used in the mold. One

annen type defekt kan være dislokasjoner. Det kan også være en synergistisk effekt mellom forskjellige typer defekter. another type of defect can be dislocations. There may also be a synergistic effect between different types of defects.

Det er derfor ønskelig å minimere eller helt unngå dannelse av rødsone, særlig i den nedre ende av silisiumingoter, for å øke utnyttelsesgraden av silisumingoter etter som dette vil øke den del av silisium ingoter som kan anvendes for wafere og for prosessering av solceller. It is therefore desirable to minimize or completely avoid the formation of a red zone, especially at the lower end of silicon ingots, in order to increase the degree of utilization of silicon ingots as this will increase the portion of silicon ingots that can be used for wafers and for processing solar cells.

Beskrivelse av oppfinnelsen. Description of the invention.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å minimalisere eller fjerne rødsone i multikrystalline silisiumingoter, hvilken fremgangsmåte er kjennetegnet ved at et eller flere gruppe II elementer tilsettes til silisiumet i en mengde mellom 10 og 500 ppmw før silisiumet underkastes rettet størkning i en form. The present invention relates to a method for minimizing or removing the red zone in multicrystalline silicon ingots, which method is characterized by one or more group II elements being added to the silicon in an amount between 10 and 500 ppmw before the silicon is subjected to directed solidification in a mold.

I henhold til en foretrukket utførelsesform tilsettes gruppe II elementene til silisium i en mengde mellom 20 og 250 ppmw. According to a preferred embodiment, the group II elements are added to silicon in an amount between 20 and 250 ppmw.

Som gruppe II element tilsettes fortrinnsvis kalsium, beryllium, magnesium eller strontium hvor kalsium er det mest foretrukne gruppe II element. Calcium, beryllium, magnesium or strontium are preferably added as group II element, calcium being the most preferred group II element.

Gruppe II elementet eller elementene kan tilsettes til silisumet i formen for rettet størkning før silisiumet smeltes eller etter at silisiumet er smeltet. The Group II element or elements can be added to the silicon in the form of directed solidification before the silicon is melted or after the silicon is melted.

En annen måte å tilsette gruppe II elementene til silisium er å tilsette små mengder av forbindelser av gruppe II elementene til coatingen som benyttes i formene før rettet størkning. Tilsetningen kan være oksider, karbider, sulfider eller fluorider av gruppe II elementene. Gruppe II elementene blandet i coatingen vil under den rettede størkningsprosessen diffundere inn i silisiumet og reagere med oksygen i det smeltede silisiumet og danne rene gruppe II elementer i det flytende silisiumet. Fortrinnsvis blandes kalsiumoksid i coatingen. Another way of adding the group II elements to silicon is to add small amounts of compounds of the group II elements to the coating used in the molds before directed solidification. The addition can be oxides, carbides, sulphides or fluorides of the group II elements. The group II elements mixed in the coating will, during the directed solidification process, diffuse into the silicon and react with oxygen in the molten silicon and form pure group II elements in the liquid silicon. Calcium oxide is preferably mixed into the coating.

En ytterligere annen måte for å tilsette gruppe II elementer til silisium er å danne et meget tynt belegg inneholdende forbindelser av gruppe II elementer på toppen av det konvensjonelle coatingsbelegget i formen som benyttes ved rettet størkning. Det tynne belegget på toppen av det konvensjonelle coatingbelegget er fortrinnsvis kalsiumoksid. A further other way of adding group II elements to silicon is to form a very thin coating containing compounds of group II elements on top of the conventional coating coating in the form used in directed solidification. The thin coating on top of the conventional coating coating is preferably calcium oxide.

Det har overraskende vist seg at tilsats av små mengder av gruppe II elementer, særlig kalsium, vesentlig reduserer utbredelsen av rødsone i rettet størknede multikrystalline silisiumingoter. It has surprisingly been shown that the addition of small amounts of group II elements, especially calcium, significantly reduces the prevalence of red zone in directionally solidified multicrystalline silicon ingots.

Effekten av reduksjon av rødsone ved tilsetning av gruppe II element eller elementer til silisium før rettet størkning er funnet å være effektiv både for bordopet polysilisium og for såkalt kompensert høyrent silisium som inneholder både bor og fosfor. The effect of reducing the red zone by adding a group II element or elements to silicon before directed solidification has been found to be effective both for boron-doped polysilicon and for so-called compensated high-purity silicon containing both boron and phosphorus.

En mindre del av den nedre ende av de rettet størknede silisiumingotene kan derved kuttes bort. Det samme gjelder for den øvre ende av ingotene og for sidekantene av ingotene. A smaller part of the lower end of the rectified solidified silicon ingots can thereby be cut away. The same applies to the upper end of the ingots and to the side edges of the ingots.

Kort beskrivelse av figurene Brief description of the figures

Figur 1 er et diagram som viser virkningsgraden av solceller fremstilt fra wafere kuttet fra den nedre delen av ingot A og ingot B i eksempel 1 som en funksjon av mm fra bunnen av ingotene; Figur 2 er et diagram som viser virkningsgraden av solceller fremstilt fra wafere kuttet fra hele lengden av ingot A og ingot B i eksempel 1 som en funksjon av mm fra bunnen av ingotene; Figur 3 er et diagram som viser virkningsgraden av solceller fremstilt fra wafere kuttet fra den nedre enden av ingot C og ingot D i eksempel 1 som er funksjon av mm fra bunnen av ingotene; Figur 4 er et diagram som viser virkningsgraden av solceller fremstilt fra wafere kuttet fra hele lengden av ingot C og ingot D i eksempel 1 som en funksjon av mm fra bunnen av ingotene; Figur 5 er et diagram som viser virkningsgraden av solceller fremstilt fra wafere kuttet fra den nedre enden av ingot E, ingot F og ingot G i eksempel 2 som en funksjon av mm fra bunnen av ingotene; Figur 6 er et diagram som viser virkningsgraden av solceller fremstilt fra wafere kuttet fra hele lengden av ingot E, ingot F og ingot G i eksempel 2 som en funksjon av mm fra bunnen av ingotene. Figure 1 is a diagram showing the efficiency of solar cells made from wafers cut from the lower part of ingot A and ingot B in Example 1 as a function of mm from the bottom of the ingots; Figure 2 is a diagram showing the efficiency of solar cells made from wafers cut from the full length of ingot A and ingot B in Example 1 as a function of mm from the bottom of the ingots; Figure 3 is a diagram showing the efficiency of solar cells made from wafers cut from the lower end of ingot C and ingot D in example 1 as a function of mm from the bottom of the ingots; Figure 4 is a diagram showing the efficiency of solar cells made from wafers cut from the full length of ingot C and ingot D in Example 1 as a function of mm from the bottom of the ingots; Figure 5 is a diagram showing the efficiency of solar cells made from wafers cut from the lower end of ingot E, ingot F and ingot G in Example 2 as a function of mm from the bottom of the ingots; Figure 6 is a diagram showing the efficiency of solar cells made from wafers cut from the full length of ingot E, ingot F and ingot G in Example 2 as a function of mm from the bottom of the ingots.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen Detailed description of the invention

Eksempel 1 Example 1

Fire rettet størknede multikrystalline silisiumingoter A, B, C og D på 16 kg hver ble fremstilt samtidig i en ovn med fire størkningskammere. Dette betyr at alle fire ingotene A til D ble fremstilt under nøyaktig like betingelser. Four rectified solidified multicrystalline silicon ingots A, B, C and D of 16 kg each were produced simultaneously in a furnace with four solidification chambers. This means that all four ingots A to D were produced under exactly the same conditions.

Ingot A var en polysilisiumingot som var dopet med bor for å oppnå en resistivitet mellom 1 og 1.3 ohm cm målt ved den nedre ende av ingoten uten tilsetning av kalsium. Ingot B var polysilisium tilsatt 40 ppmw kalsium i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Ingot C var kompensert silisium inneholdende både bor og fosfor fremstilt av Elkem Solar AS (ESS™) og med en resistivitet mellom 1 og 1.3 ohm cm målt ved den nedre enden av ingoten. Ingot D var kompensert silisium fremstilt av Elkem Solar AS (ESS™), tilsatt 40 ppmw i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Ingot A was a polysilicon ingot which was doped with boron to achieve a resistivity between 1 and 1.3 ohm cm measured at the lower end of the ingot without the addition of calcium. Ingot B was polysilicon added with 40 ppmw calcium according to the present invention. Ingot C was compensated silicon containing both boron and phosphorus produced by Elkem Solar AS (ESS™) and with a resistivity between 1 and 1.3 ohm cm measured at the lower end of the ingot. Ingot D was compensated silicon produced by Elkem Solar AS (ESS™), added 40 ppmw according to the present invention.

Høyden av ingotene A til D var 145 mm og tverrsnittet var 220mm x 220mm. The height of the ingots A to D was 145 mm and the cross section was 220 mm x 220 mm.

5 mm ble kuttet av fra den nedre ende av ingotene A til D. Som angitt ovenfor blir normalt 3-5 cm kuttet fra ingoter som skal kuttes til wafere. Normale kutt ble foretatt på ingotenes langsider. Reduksjon av rødsone kunne derved kun bli påvist i den nedre del av ingotene. Wafere ble kuttet langs høyden av ingotene A til D og prosessert til solceller ved bruk av konvensjonelle prosesseringsmetoder og virkningsgraden av solcellene ble målt. Resultatene for virkningsgraden av solceller fremstilt fra ingotene A og B er vist i figur 1 og 2 og resultatene for ingotene C og D fremstilt fra kompensert silisium fremstilt av Elkem Solar er vist i figur 3 og 4. 5 mm was cut off from the lower end of ingots A to D. As indicated above, normally 3-5 cm is cut from ingots to be cut into wafers. Normal cuts were made on the long sides of the ingots. Reduction of the red zone could therefore only be detected in the lower part of the ingots. Wafers were cut along the height of ingots A to D and processed into solar cells using conventional processing methods and the efficiency of the solar cells was measured. The results for the efficiency of solar cells produced from ingots A and B are shown in figures 1 and 2 and the results for ingots C and D produced from compensated silicon produced by Elkem Solar are shown in figures 3 and 4.

Figur 1 viser virkningsgraden av solceller fremstilt fra wafere kuttet fra den nedre del av ingotene A og B. Som vist i figur 1 var virkningsgraden for solceller fremstilt fra ingot B (polysilisium tilsatt 40 ppmw kalsium), mye høyere enn for solcellene fremstilt fra den nedre del av ingot A som ikke inneholdt kalsium. Figure 1 shows the efficiency of solar cells made from wafers cut from the lower part of ingots A and B. As shown in Figure 1, the efficiency of solar cells made from ingot B (polysilicon with 40 ppmw calcium) was much higher than for the solar cells made from the lower part of ingot A that did not contain calcium.

Det kan videre ses fra figur 1 at solceller fremstilt fra wafere kuttet kun 5 mm fra bunnen av ingot B hadde en virkningsgrad på nesten 16% mens en solcelle fremstilt fra en wafer kuttet ca 10 mm fra bunnen av ingot A viste en virkningsgrad under 15%. It can also be seen from Figure 1 that solar cells made from wafers cut only 5 mm from the bottom of ingot B had an efficiency of almost 16%, while a solar cell made from a wafer cut approx. 10 mm from the bottom of ingot A showed an efficiency below 15% .

Endelig kan det ses fra figur 1 at solceller fremstilt fra den nedre del av ingot B oppnådde ca 17% virkningsgrad fra wafere kuttet 15 mm fra den nedre ende av ingoten, mens den samme virkningsgrad for solceller fremstilt fra wafere kuttet fra ingot A først nådde 17% virkningsgrad når de ble kuttet ca 25 mm fra den nedre enden av ingot A. Finally, it can be seen from Figure 1 that solar cells made from the lower part of ingot B achieved about 17% efficiency from wafers cut 15 mm from the lower end of the ingot, while the same efficiency for solar cells made from wafers cut from ingot A first reached 17 % efficiency when they were cut about 25 mm from the lower end of ingot A.

Figur 2 viser virkningsgraden av solceller fremstilt fra wafere kuttet fra hele lengden av ingot A og ingot B. Figure 2 shows the efficiency of solar cells made from wafers cut from the entire length of ingot A and ingot B.

Det kan ses fra figur 2 at solcellene fremstilt fra wafere fra ingot B har en høyere virkningsgrad over hele lengden av ingoten. Figur 3 viser virkningsgraden av solceller fremstilt fra wafere kuttet fra den nedre ende av ingotene C og D. Som vist på figur 3 viser solceller fremstilt fra wafere kuttet fra den nedre enden av ingot D (kompensert silisium fremstilt av Elkem Solar AS med tilsats av 40 ppmw kalsium) en langt høyere virkningsgrad enn solceller fremstilt fra wafere fra den nedre ende av ingot C (kompensert silisium fremstilt av Elkem Solar A uten kalsiumtilsetning). Figur 4 viser virkningsgraden av solceller fremstilt fra wafere kuttet langs hele høyden av ingot C og ingot D. Det kan sees at solceller fremstilt fra ingot D gjennomsnittlig har en høyere virkningsgrad enn solceller fremstilt fra wafere kuttet langs hele høyden av ingot C. It can be seen from Figure 2 that the solar cells produced from wafers from ingot B have a higher efficiency over the entire length of the ingot. Figure 3 shows the efficiency of solar cells produced from wafers cut from the lower end of ingots C and D. As shown in Figure 3, solar cells produced from wafers cut from the lower end of ingot D (compensated silicon produced by Elkem Solar AS with the addition of 40 ppmw calcium) a far higher efficiency than solar cells made from wafers from the lower end of ingot C (compensated silicon made by Elkem Solar A without calcium addition). Figure 4 shows the efficiency of solar cells made from wafers cut along the entire height of ingot C and ingot D. It can be seen that solar cells made from ingot D on average have a higher efficiency than solar cells made from wafers cut along the entire height of ingot C.

Dette viser at tilsetning av kalsium ikke bare påvirker virkningsgraden for solceller fremstilt fra wafere kuttet fra hoveddelen av ingoten, men tenderer til å øke virkningsgraden over hele høyden av ingoten. This shows that the addition of calcium not only affects the efficiency of solar cells made from wafers cut from the main part of the ingot, but tends to increase the efficiency over the entire height of the ingot.

Den vesentlige økning i virkningsgrad for solceller fremstilt fra wafere kuttet ved den nedre ender av ingotene B og D inneholdende 40 ppmw kalsium sammenlignet med virkningsgraden for solceller fremstilt av wafere kuttet fra ingotene A og C, viser at tilsetning av kalsium til silisium før rettet størkning vesentlig reduserer rødsonen i silisiumingoter, særlig i den nedre ende av ingotene. The significant increase in efficiency for solar cells made from wafers cut at the lower end of ingots B and D containing 40 ppmw calcium compared to the efficiency for solar cells made from wafers cut from ingots A and C shows that the addition of calcium to silicon before directed solidification significantly reduces the red zone in silicon ingots, especially at the lower end of the ingots.

Eksempel 2 Example 2

Tre rettet størknede multikrystalline silisiumingoter E, F og G hver på 16 kg ble fremstilt i den samme firekammers ovnen som er beskrevet i eksempel 1. Ingot E ble fremstilt av kompensert silisium inneholdende både bor og fosfor fremstilt av Elkem Solar AS (ESS™), med en resistivitet mellom 1 og 1.3 ohm cm målt ved den nederste enden av ingoten. Ingot F ble fremstilt av kompensert silisium fremstilt av Elkem Solar AS, (ESS™), med tilsats av 100 ppmw kalsium i helhold til oppfinnelsen. Ingot G var polysilisum med tilsats av 100 ppmw kalsium dopet med bor for å oppnå en resistivitet mellom 1 og 1,3 ohm cm målt ved den nedre ende av ingoten. Three rectified solidified multicrystalline silicon ingots E, F and G each of 16 kg were produced in the same four-chamber furnace described in Example 1. Ingot E was produced from compensated silicon containing both boron and phosphorus produced by Elkem Solar AS (ESS™), with a resistivity between 1 and 1.3 ohm cm measured at the lower end of the ingot. Ingot F was produced from compensated silicon produced by Elkem Solar AS, (ESS™), with the addition of 100 ppmw calcium throughout the invention. Ingot G was polysilicon with the addition of 100 ppmw calcium doped with boron to achieve a resistivity between 1 and 1.3 ohm cm measured at the lower end of the ingot.

Høyden og tverrsnittet av ingotene E til G var den samme som beskrevet i eksempel 1. The height and cross-section of the ingots E to G were the same as described in example 1.

5mm ble kuttet fra den nedre ende av ingotene E til G. Normale kutt ble foretatt på langsidene av ingotene. 5mm was cut from the lower end of ingots E to G. Normal cuts were made on the long sides of the ingots.

Wafere ble kuttet langs høyden av ingotene E til G og prosessert til solceller ved bruk av konvensjonelle prosesseringsmetoder. Virkningsgraden av solcellene ble målt, og resultatene er vist på figurene 5 og 6. Wafers were cut along the height of ingots E to G and processed into solar cells using conventional processing methods. The efficiency of the solar cells was measured, and the results are shown in figures 5 and 6.

Figur 5 viser virkningsgraden av solceller fremstilt av wafere kuttet fra den nedre del av ingotene E, F og G. Som vist på figur 5 var virkningsgraden av solceller fremstilt fra ingot F (kompensert silisium tilsatt 100 ppmw kalsium) og ingot G (polysilisium tilsatt 100 ppmw kalsium) mye høyere enn for solceller fremstilt fra wafere fra den nedre del av ingot E som ikke inneholdt kalsium. Det kan videre sees fra figur 5 at solceller fremstilt fra wafere kuttet kun ca 5mm fra bunnen av ingot F og G hadde en virkningsgrad på over 16% til over 17% mens solceller fremstilt fra wafere kuttet ca 10mm fra bunnen av ingot E viste en virkningsgrad under 15%. Figure 5 shows the efficiency of solar cells produced from wafers cut from the lower part of ingots E, F and G. As shown in Figure 5, the efficiency of solar cells produced from ingot F (compensated silicon with added 100 ppmw calcium) and ingot G (polysilicon with added 100 ppmw calcium) much higher than for solar cells made from wafers from the lower part of ingot E which did not contain calcium. It can also be seen from Figure 5 that solar cells made from wafers cut only about 5mm from the bottom of ingot F and G had an efficiency of over 16% to over 17%, while solar cells made from wafers cut about 10mm from the bottom of ingot E showed an efficiency below 15%.

Endelig kan det sees fra figur 5 at solceller fremstilt fra nedre del av ingot F og G nådde ca 17% virkningsgrad for wafere kuttet kun 5mm fra den nedre ende av ingotene, mens den samme virkningsgrad for solceller fremstilt fra wafere fra ingot E først når 17% virkningsgrad kuttet ca 25mm fra den nedre ende av ingot Finally, it can be seen from Figure 5 that solar cells made from the lower part of ingot F and G reached about 17% efficiency for wafers cut only 5mm from the lower end of the ingots, while the same efficiency for solar cells made from wafers from ingot E only reaches 17 % efficiency cut about 25mm from the lower end of the ingot

A. A.

Figur 6 viser virkningsgraden av solceller fremstilt av wafere kuttet langs hele lengden av ingotene E, F og G. Det kan sees fra figur 6 at solceller fremstilt fra wafere fra ingot F og G har en høyere virkningsgrad langs hele høyden av ingotene selv mot toppen av ingotene. For ingot E begynner virkningsgraden å avta ca 65mm fra bunnen av ingoten. Figure 6 shows the efficiency of solar cells made from wafers cut along the entire length of ingots E, F and G. It can be seen from figure 6 that solar cells made from wafers from ingot F and G have a higher efficiency along the entire height of the ingots even towards the top of the ingots. For ingot E, the efficiency starts to decrease approx. 65mm from the bottom of the ingot.

Eksempel 2 viser at tilsetning av 100 ppmw kalsium vesentlig øker virkningsgraden av den nedre del ingoten og i høyere grad enn for wafere av eksempel 1 med tilsats av 40 ppmw kalsium. Example 2 shows that the addition of 100 ppmw calcium significantly increases the efficiency of the lower part of the ingot and to a greater extent than for wafers of example 1 with the addition of 40 ppmw calcium.

Eksemplene viser klart at rødsonen blir mer eller mindre eliminert ved tilsats av kalsium til silisium i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Resultatene viser også at tynnere sidekutt og toppkutt kan blir foretatt med opprettholdelse av en høy virkningsgrad for solcellene. The examples clearly show that the red zone is more or less eliminated by adding calcium to silicon according to the present invention. The results also show that thinner side cuts and top cuts can be made while maintaining a high degree of efficiency for the solar cells.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for å minimalisere eller fjerne rødsone i multikrystalline silisiumingoter,karakterisert vedat et eller flere gruppe II elementer tilsettes til silisiumet i en mengde mellom 10 og 500 ppmw før silisiumet underkastes rettet størkning i en form.1. Method for minimizing or removing the red zone in multicrystalline silicon ingots, characterized in that one or more group II elements are added to the silicon in an amount between 10 and 500 ppmw before the silicon is subjected to directed solidification in a mold. 2. Fremgangsmåte i følge til krav 1,karakterisert vedat gruppe II elementene tilsettes til silisium i mengde mellom 20 og 250 ppmw.2. Method according to claim 1, characterized in that the group II elements are added to silicon in amounts between 20 and 250 ppmw. 3. Fremgangsmåte i følge krav 1 eller 2,karakterisert vedat kalsium tilsettes til silisium som gruppe II element.3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that calcium is added to silicon as a group II element. 4. Fremgangsmåte i følge krav 1 eller 2,karakterisert vedat beryllium, magnesium, barium eller strontium tilsettes til silisium som gruppe II element.4. Method according to claim 1 or 2, characterized in that beryllium, magnesium, barium or strontium is added to silicon as a group II element.
NO20131216A 2013-09-09 2013-09-09 Process for improving the efficiency of solar cells. NO336720B1 (en)

Priority Applications (13)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20131216A NO336720B1 (en) 2013-09-09 2013-09-09 Process for improving the efficiency of solar cells.
PCT/NO2013/000046 WO2015034367A1 (en) 2013-09-09 2013-10-01 Method for improving efficiency of solar cells
NO20140621A NO339608B1 (en) 2013-09-09 2014-05-15 Multicrystalline silicon ginger, silicon master alloy, process for increasing the yield of multicrystalline silicon ginger for solar cells
CA2920969A CA2920969C (en) 2013-09-09 2014-09-09 Multicrystalline silicon ingots, silicon masteralloy, method for increasing the yield of multicrystalline silicon ingots for solar cells
SG11201601750SA SG11201601750SA (en) 2013-09-09 2014-09-09 Multicrystalline silicon ingots, silicon masteralloy, method for increasing the yield of multicrystalline silicon ingots for solar cells
EP14843034.1A EP3044350A4 (en) 2013-09-09 2014-09-09 Multicrystalline silicon ingots, silicon masteralloy, method for increasing the yield of multicrystalline silicon ingots for solar cells
BR112016005004-5A BR112016005004B1 (en) 2013-09-09 2014-09-09 METHOD TO INCREASE THE YIELD OF SILICON INGOTS
CN201480049485.1A CN105723020B (en) 2013-09-09 2014-09-09 Polycrystalline silicon ingot, silicon master alloy, method for increasing the yield of polycrystalline silicon ingot for solar cells
PCT/NO2014/050165 WO2015034373A1 (en) 2013-09-09 2014-09-09 Multicrystalline silicon ingots, silicon masteralloy, method for increasing the yield of multicrystalline silicon ingots for solar cells
US14/916,406 US10483428B2 (en) 2013-09-09 2014-09-09 Multicrystalline silicon ingots, silicon masteralloy, method for increasing the yield of multicrystalline silicon ingots for solar cells
CL2016000452A CL2016000452A1 (en) 2013-09-09 2016-02-26 Multicrystalline silicone ingots, silicone master alloy, procedure to increase the performance of multicrystalline silicone ingots for solar cells
SA516370689A SA516370689B1 (en) 2013-09-09 2016-03-07 Multicrystalline silicon ingots and silicon master alloy
US16/023,317 US10693031B2 (en) 2013-09-09 2018-06-29 Multicrystalline silicon ingots, silicon masteralloy, method for increasing the yield of multicrystalline silicon ingots for solar cells

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20131216A NO336720B1 (en) 2013-09-09 2013-09-09 Process for improving the efficiency of solar cells.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20131216A1 NO20131216A1 (en) 2015-03-10
NO336720B1 true NO336720B1 (en) 2015-10-26

Family

ID=52628708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20131216A NO336720B1 (en) 2013-09-09 2013-09-09 Process for improving the efficiency of solar cells.

Country Status (2)

Country Link
NO (1) NO336720B1 (en)
WO (1) WO2015034367A1 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4200621A (en) * 1978-07-18 1980-04-29 Motorola, Inc. Sequential purification and crystal growth
US20010032580A1 (en) * 1999-03-15 2001-10-25 Phillips Richard J. Barium doping of molten silicon for use in crystal growing process
US20020086119A1 (en) * 2000-11-15 2002-07-04 Hariharan Allepey V. Protective layer for quartz crucibles used for silicon crystallization
WO2005063621A1 (en) * 2003-12-29 2005-07-14 Elkem Asa Silicon feedstock for solar cells
EP1958923A1 (en) * 2005-12-06 2008-08-20 Nippon Steel Materials Co., Ltd. Apparatus and process for producing high-purity silicon
US20090159230A1 (en) * 2006-08-30 2009-06-25 Kyocera Corporation Mold Forming and Molding Method
CN101423220B (en) * 2008-11-17 2011-04-06 上海普罗新能源有限公司 Method for purifying and ingot casting multi-temperature zones silicon material and apparatus thereof
US20110217225A1 (en) * 2008-11-03 2011-09-08 Crystal System, Inc. Method and Apparatus for Refining Metallurgical Grade Silicon to Produce Solar Grade Silicon
US20130192302A1 (en) * 2012-02-01 2013-08-01 Memc Singapore Pte. Ltd. (Uen200614794D) Crucibles for holding molten material and methods for producing them and for their use

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4247528A (en) * 1979-04-11 1981-01-27 Dow Corning Corporation Method for producing solar-cell-grade silicon
US5431869A (en) * 1993-01-12 1995-07-11 Council Of Scientific & Industrial Research Process for the preparation of polycrystalline silicon ingot
UA95131C2 (en) * 2009-08-25 2011-07-11 Частное Акционерное Общество «Пиллар» METHOD OF PREPARATION OF MULTI-CRYSTALLIC SILICON INCEPTION INLAND METHODS

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4200621A (en) * 1978-07-18 1980-04-29 Motorola, Inc. Sequential purification and crystal growth
US20010032580A1 (en) * 1999-03-15 2001-10-25 Phillips Richard J. Barium doping of molten silicon for use in crystal growing process
US20020086119A1 (en) * 2000-11-15 2002-07-04 Hariharan Allepey V. Protective layer for quartz crucibles used for silicon crystallization
WO2005063621A1 (en) * 2003-12-29 2005-07-14 Elkem Asa Silicon feedstock for solar cells
EP1958923A1 (en) * 2005-12-06 2008-08-20 Nippon Steel Materials Co., Ltd. Apparatus and process for producing high-purity silicon
US20090159230A1 (en) * 2006-08-30 2009-06-25 Kyocera Corporation Mold Forming and Molding Method
US20110217225A1 (en) * 2008-11-03 2011-09-08 Crystal System, Inc. Method and Apparatus for Refining Metallurgical Grade Silicon to Produce Solar Grade Silicon
CN101423220B (en) * 2008-11-17 2011-04-06 上海普罗新能源有限公司 Method for purifying and ingot casting multi-temperature zones silicon material and apparatus thereof
US20130192302A1 (en) * 2012-02-01 2013-08-01 Memc Singapore Pte. Ltd. (Uen200614794D) Crucibles for holding molten material and methods for producing them and for their use

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RAVISHANKAR, P.S., "Liquid Encapsulated Bridgman (LEB) method for directional solidification of silicon using calcium chloride", Journal of Crystal Growth, vol. 94 (1),side 62-68, 1. januar 1989, Dated: 01.01.0001 *
TAN, Y et al., "Removal of aluminum and calcium in multicrystalline silicon by vacuum induction melting and directional solidification", Vacuum, vol. 99, side 272-276, 2014, publisert 2013.07.03, Dated: 01.01.0001 *

Also Published As

Publication number Publication date
NO20131216A1 (en) 2015-03-10
WO2015034367A1 (en) 2015-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102021444A (en) High-conductive heat-resistant aluminium alloy conductor and preparation method thereof
US20180211741A1 (en) Copper alloy for electronic/electrical device, plastically-worked copper alloy material for electronic/electrical device, component for electronic/electrical device, terminal, and busbar
CN102888518A (en) Production method of thin-wall oxygen-free copper capillaries
KR20120013413A (en) Quality Control Process for Highly Purified Metallic Silicon Feedstock
NO336720B1 (en) Process for improving the efficiency of solar cells.
JP5534241B2 (en) Aluminum alloy wire and manufacturing method thereof
CN104649274A (en) Method for removing oxygen impurities in polysilicon through electron beam continuous melting, and apparatus thereof
US20110315071A1 (en) Vitreous silica crucible
CN114653905B (en) Method for producing oxygen-free copper rod by upward drawing method
US20120260845A1 (en) Polysilicon system
CN103058197A (en) Vacuum circulation solar-grade polycrystalline silicon refining equipment and solar-grade polycrystalline silicon refining method
NO20111360A1 (en) Process for the preparation of silicon monocrystals and multicrystalline silicon ingots
US10693031B2 (en) Multicrystalline silicon ingots, silicon masteralloy, method for increasing the yield of multicrystalline silicon ingots for solar cells
JP4694447B2 (en) Raw material pretreatment crucible
EP2408714A1 (en) Method for the manufacture of photovoltaic grade silicon metal
CN105220227A (en) A kind of efficient polycrystalline silicon casting ingot process
EP2452919A1 (en) Silicon refining device and method
Ryningen et al. On the role of calcium in multicrystalline silicon
KR101173764B1 (en) A Method for Eliminating a Dislocation in Growing Single Si Crystal
JP5500138B2 (en) Method for producing carbon-doped silicon single crystal
CN109207759B (en) Non-aging type high-strength high-conductivity aluminum alloy overhead conductor and preparation method thereof
CN100451145C (en) Vacuum high temperature treatment method for reducing oxygen content of electric dissolving regeneration WC
CN103924296A (en) Polycrystal ingot crystal cooling process
CN117265281A (en) Preparation method of ultra-high purity copper-containing cast ingot
游毓鎏 Property control of compensated Si for solar cells by Al co-doping

Legal Events

Date Code Title Description
CREP Change of representative

Representative=s name: ZACCO NORWAY AS, POSTBOKS 2003 VIKA, 0125 OSLO

CHAD Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften)

Owner name: REC SOLAR NORWAY AS, NO