目前使用的太阳能电池用基板中,多晶硅约占50%,单晶硅约占40%,而类单晶硅则被视为有望使转换效率进一步提高的材料。不过,在通过硅融液用籽晶培育类单晶硅的过程中,与坩埚接触的部分会产生大量方向与籽晶不同的结晶粒,会出现多晶体占有部分扩大的多晶化问题。为了解决这一问题,此次通过复合籽晶来形成人造晶界,利用这一晶界来抑制不需要的多晶区域的扩大。
分别从利用原有技术及新技术培育的类单晶硅锭中切割出来的晶圆的截面照片。除了人工晶界的形成之外,均在同一工序及条件下制造。多晶化的部分用黄色表示。右图中的白虚线表示人工形成的Σ5晶界的位置。借助Σ5晶界,将多晶化限制在不作为太阳能电池使用的硅锭外周部。(点击放大)
研究小组首先发现,导致多晶化的、坩埚壁产生的结晶粒大多是被称为Σ3的晶界。该Σ3晶界通常相对于硅锭生长方向倾斜产生,因此在生长的同时会向硅锭的中央部分推进,使这一多晶部分的面积扩大。