Спосіб обробки вирощених злитків монокристала кремнію

Спосіб обробки вирощених злитків монокристала кремнію, що включає калібрування злитка, визначення кристалографічних площин злитка з наступним псевдоквадратуванням злитка, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що калібрування злитка здійснюють після його псевдоквадратування, а визначення кристалографічних площин здійснюють по морфологічних ознаках вихідного злитка. С > Винахід відноситься до способів обробки вирощених злитків монокристала кремнію і може бути використаний при виготовленні монокристалічних кремнієвих пластин сонячних елементів фотовольтаїчних модулів. Для одержання максимально ефективного упакування сонячних елементів і зменшення тим самим площі, що займається фотовольтаїчним модулем, кремнієвим пластинам, призначеним для виготовлення сонячних елементів, додають форму квадрата або, що застосовують набагато частіше, псевдоквадрата - фігури, у якої всі сторони рівні, протилежні сторони паралельні, кожні дві поруч розташовані сторони взаємно перпендикулярні і з'єднані дугою сегмента, що є частиною окружності. Оскільки кремнієві пластини одержують із вирощених злитків монокристала кремнію шляхом поперечного різання їх на пластини, вихідним злиткам, що мають циліндричну форму, необхідно надати форму псевдопаралелепіпеда - тіла, в основі якого знаходиться псевдоквадрат. Для одержання якісних пластин необхідно, щоб геометричний центр вирощеного циліндричного злитка монокристала кремнію й обробленого псевдоквадратованого злитка збігалися. Розбіжність зазначених центрів більше ніж на 1 мм приводить до погіршення якості пластин, порушення їх симетрії. Наприклад, відповідно до стандартної специфікації фірми ВР Solar для псевдоквадратних пластин, одержуваних із злитка діаметром 150 мм, вимоги по симетрії, що визначені для проекції довжини дуги сегмента, складають від 19,53 до 22,59 мм. Такі вимоги до якості пластин приводять до необхідності удосконалення технологічного процесу обробки вирощених злитків монокристала кремнію. Найбільш близьким є спосіб обробки вирощених злитків монокристала кремнію, ч> о 26952 що включає першу операцію - калібрування монокристалічного злитка кремнію, потім визначення кристалографічних * площин злитка за допомогою оптичних або рентгенівських методів і наступне псєвдоквадратування злитка шляхом зрізання чотирьох горбуш злитка за допомогою діамантових кругів із зовнішньою різальною крайкою. Остаточно псевдоквадратований злиток піддають стандартним операціям: торцюванню і зніманню фаски з гострих граней злитка за допомогою діамантового інструмента (Нашельский А.Я. "Технология специальных материалов электронной техники", 1993, с. 241). Операція калібрування необхідна для надання злиткам заданого діаметра (125, 135 або 150 мм), а також для надання їм строго циліндричної форми, тому що основне і допоміжне устаткування розраховано на роботу зі стандартними діаметрами. Однак при псевдоквадратуванні злитка відбувається порушення його симетричності. У результаті розбіжність між центрами циліндричного і псевдоквадратованого злитка досягає 2-3 мм, що приводить до одержання бракованих злитків. Крім того, при калібруванні вихідного злитка монокристала кремнію в безповоротні втрати іде значна кількість кремнію. Задачею винаходу є удосконалення способу обробки вирощених злитків монокристала кремнію шляхом зміни порядку проведення операцій, чим забезпечується поліпшення якості і зниження браку злитків за рахунок підвищення його симетричності, і, крім того, зменшуються безповоротні втрати кремнію. Поставлена задача вирішується запропонованим способом обробки вирощених злитків монокристала кремнію, що включає калібрування злитка, визначення кристалографічних площин злитка з наступним псевдоквадратуванням злитка, у якому каггбрування злитка здійснюють після його псєвдоквадратування, а визначення кристалографічних площин здійснюють по морфологічних ознаках злитка. Найбільш щільноупакованими площинами в решітках кремнію є площини (111). При сприятливих умовах росту монокристала кремнію, коли тепловідвід робиться тільки через розплав, монокристал виростає у формі октаедра, що має кристалічну гранецентровану кубічну решітку, обмежену площинами (111). Перетинання граней (111), що зростають, утворять на циліндричній поверхні вирощеного злитка монокрис 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 тала добре помітні доріжки, так звані псевдоребра, яких при вирощуванні монокристала орієнтації (100) чотири. Тому не складно без використання оптичних або рентгенівських методів визначити кристалографічні площини мгчокристала по морфологічних ознаках вихідного злитка. При наступному псевдоквадратуванні злитка відбувається порушення його симетричності, що обумовлено рядом причин: станом різаної крайки дисків, їхнім биттям, умовами охолодження і виводу шламу з зони різання, швидкісних режимів різання, довжиною злитка і так далі. У результаті розбіжність між центрами циліндричного і псевдоквадратованого злитків досягає 2-3 мм. Однак діаметр циліндричних ділянок псевдоквадратованого злитка більше заданого розміру, тому що злиток ще не піддавався калібруванню, а був вирощений з діаметром, більшим за необхідний. У силу цього, а також того, що геометричні центри обертання псевдоквадратованого і циліндричного злитків збігаються, при наступному калібруванні циліндричних ділянок зменшують відстань між центрами циліндричного і псевдоквадратованого злитків. Таким чином симетричність злитка по запропонованому способу значно більша. Крім того, оскільки при калібруванні злитка шліфуванню піддається менша поверхня злитка, втрачається менша кількість кремнію. Винахід пояснюється кресленням, на якому подано поперечний переріз псевдоквадратованого злитка. На кресленні позначено: псевдоквадратний злиток 1, що має відповідно дуги сегментів 2, 3, 4, 5; вихідний циліндричний злиток 6: горбуші злитку відповідно 7, 8, 9, 10. Спосіб здійснюється таким чином. Визначають кристалографічні площини по морфологічних ознаках вихідного злитка. Вихідний злиток являє собою циліндр, на боковій циліндричній поверхні якого добре помітні псевдоребра. Визначення кристалографічних площин полягає в розмітці торців циліндра шляхом з'єднання точок псевдоребер. Операцію псєвдоквадратування здійснюють шляхом зрізання горбуш злитка, при цьому пло-* щина різу лежить паралельно лінії, зо з'єднує дві ближні точки псевдоребер. Для цього злиток із розміченими торцями встановлюють таким чином, щоб площина дисків із зовнішньою різальною крайкою була паралельна проведеній розмітці, а відстань між дисками відповідала заданій стандартній стороні квадрата- 100x100 або 6 26952 Зазначені в табл. 1 злитки бупо під103x103, або 125x125 мм і т. д. Подовжнє дано обробці. В табл. 2 приврдпні дані, різання може виконуватись одним, двома що отримані при обробці цих злитків: злитки або чотирма діамантовими дисками одно1, 3, 5 і 7 оброблялися по запропоновачасно, у залежності від типу устат^/вання. ному способу; злитки 2, 4, 6 і 8 - по що застосовується для псевдоквадратувідомому. При цьому були отримані злитвання злитка. Отриманий у такий спосіб ки з стороною псевдоквадрата 125х12Г псевдоквадратований злиток піддають мм і діагоналлю 150 мм. калібруванню. Зазначене калібрування здійснюється на круглошліфувальних або У табл. 2 проекція довжини дуги сегторцевих верстатах при обертанні 10 ментів 2, 3, 4 і 5, зазначених на кресленпсевдоквадратовагого злитка таким чином, ні, позначені відповідно А, В, С і D, розщоб діагональ псевдоквадрата відповідабіжність між центром циліндричного і ла з заданим допуском заданому псевдоквадратованого злитків позначено стандартному значенню діаметра злитка. При цьому зішліфовусться до заданого 15 знаком д. Як видно з табл. 2, запропонований діаметра тільки округлена поверхня спосіб дозволяє одержати злитки, у яких псевдоквадратованого злитка. На приверозбіжність між центрами циліндричного і деному кресленні це ділянка уздовж дуг псевдоквадратного злитка не перевищує 2, 3, 4 і 5. Потім виконують звичайним способом стандартні операції торцівки, 20 0,2 мм, розбіжність у розмірах округлених ділянок у кожному злитку не перевищує зняття фаски з гострих граней злитка. 0,5 мм. Це забезпечило одержання якісУ табл. 1 показані параметри вирощених симетричних злитків, відсутність браку них злитків монокристала кремнію, що підпродукції. давалися обробці. 25 Т а б л и ц я 1 № злитка Довжина злитка, мм Діаметр злитка, мм 1 2 3 4 5 6 7 8 400 400 300 300 350 350 400 400 156 153 160 158 155 158 162 163 Т а б л и ц я 2 № злитка Верхній торець злитка А В С Нижній торець злитка D А В С D А Збитки кремнію, кг Відомий спосіб 2 4 6 8 19,80 21,15 20,10 22,15 22,30 19,90 20,20 21,43 21,10 19,65 20,65 19,90 20,15 20,30 22,20 20,15 21,20 21,13 20,80 21,50 20,15 22,15 22,50 19,60 19,80 22,45 21,60 20,25 22,20 19,60 19,70 22,50 2,95 1.83 1,64 1,90 2,01 0,18 0,11 0,14 0,06 0,30 0,21 0.32 0,38 1.5 1,6 гь Запропонований спосіб 1 3 5 7 21,10 20,15 22,12 21,09 21,12 20,20 22,10 21,10 21,20 20,12 22,14 21,13 21,15 20,10 22,13 21,15 21,20 20,10 22,12 21.09 2U5 20,09 22,10 21.10 21,14 20,15 22,14 21,13 21,13 20,11 22,13 21,15 26952 Упорядник Техред М. Келемеш Коректор О.Обручар Замовлення 541 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкритеакціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101