Rev. Phys. Appl. (Paris) 18, 239-251 (1983)
DOI: 10.1051/rphysap:01983001804023900

Elimination du bore dans le silicium par fusion de zone sous plasma inductif haute fréquence : rôle des plasmas réactifs et du laitier. Caractérisation du silicium photovoltaïque

D. Morvan¹, J. Amouroux¹, M. C. Charpin¹ et H. Lauvray<sup>2

1</sup>  Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris, Laboratoire de Génie Chimique, Equipe Réacteur en Phase Plasma, 11, rue Pierre et Marie Curie, 75231 Paris Cedex 05, France
²  Photowatt International S.A., 6, rue de la Girafe, 14001 Caen, France

Abstract
Préparation of photovoltaic silicon requires to analyse systematically the purity and physical properties of the material. Numerous studies developped during the last year show the critical effect of a number of impurities which affect the efficiency of the photocell. Nevertheless there still exists a gap in the studies concerning the chemistry combination which can occur between the impurities appearing during all technic operations of the material. Therefore it is clear that the photovoltaic properties of the same material seem to depend on the different steps of elaboration of a given crystallized structure (C.Z., Bridgman, H.E.M.) [1-6]. Indeed, impurities segregate in the liquid concentrate towards the grain boundaries or react with the protection slag of the crucible giving new chemical boundaries. Among technics of the preparation of photovoltaic silicon we have chosen to develop the original method of purification of metallurgical grade silicon with a reactive plasma process [5, 6]. This process which is in fact a liquid-solid, liquid-liquid and liquid-gas extraction permits to obtain a polycrystalline silicon having a high purity. with crystals measuring 1 mm or slightly more.

Résumé
L'élaboration du silicium photovoltaïque exige de savoir contrôler de façon permanente sa pureté chimique et ses propriétés physiques. Les nombreuses études développées au cours des dernières années ont montré le rôle critique de certaines impuretés. Toutefois les travaux sur les associations chimiques capables d'apparaître au cours de l'histoire thermique du matériau font défaut Ainsi n'est-il pas alors étonnant de constater que les propriétés photovoltaïques d'un même matériau semblent dépendre des phases d'élaboration de la structure cristalline (C.Z., Bridgman, H.E.M....) [1-6], les impuretés subissant des ségrégations dans la phase liquide, aux joints de grain ou dans des combinaisons chimiques avec les laitiers de protection des creusets. Parmi les techniques d'élaboration du silicium photovoltaïque nous avons cherché à développer la méthode originale de fusion de zone sous plasma inductif d'argon [5, 6]. La technique qui s'apparente plus à une extraction conjointe solide-liquide, liquide-liquide et liquide-gaz permet l'élaboration à partir du silicium métallurgique d'un silicium polycristallin à gros grain et de très haute pureté.

PACS
8110H - Zone melting and zone refining.
8630J - Photoelectric conversion: solar cells and arrays.

Key words
boron -- elemental semiconductors -- silicon -- solar cells -- zone refining -- polycrystalline Si -- B removal -- photovoltaic Si -- elemental semiconductor -- zone melting -- high frequency inductive plasma -- reactive plasmas -- protection slag