JP2001083114A - 導体又は半導体インゴットの判別方法及び装置 - Google Patents

導体又は半導体インゴットの判別方法及び装置

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JP2001083114A
JP2001083114A JP25724199A JP25724199A JP2001083114A JP 2001083114 A JP2001083114 A JP 2001083114A JP 25724199 A JP25724199 A JP 25724199A JP 25724199 A JP25724199 A JP 25724199A JP 2001083114 A JP2001083114 A JP 2001083114A
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Seijiro Suzuki
清二郎 鈴木
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Suzuki Sangyo Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】太陽電池に適するシリコンインゴットを判別す
るための方法および装置を提供する。 【解決手段】円板状やすり1と金属板との間に被測定イ
ンゴット(シリコンインゴット)20を挟み、この円板
状やすりを被測定インゴットに接触させて回転させ、そ
の接触面に接触電位を発生させ、発生した抵触電位の電
流の流れ方向により被測定インゴットの物性(p型又は
n型)を判別すると共に、この電流の大きさに基づいて
被測定インゴットの特性(電気的特性)を判別する。
又、所定の方向に回転する円板状やすりと、この円板状
やすりの側面に当接した状態で設けた電極と、円板状や
すりと適宜間隔を持って配設した金属板と、電流計5
と、金属板に被測定インゴットを接触させると共に円板
状やすりに接触させて接触電位を測定する測定手段とを
備え、この電流の大きさで被測定インゴットの特性(電
気的特性)を判別することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、導体又は半導体イ
ンゴットの判別方法及び装置に関するものであり、詳し
くはシリコンインゴットから太陽電池の原料として適す
るものを選別するためのシリコンの判別方法及び装置に
関し、特に、従来の方法及び装置に比して効率性、信頼
性、経済性等あらゆる面で優れた導体又は半導体インゴ
ットの判別方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、太陽電池パネルが化石燃料に代わ
るクリーンなエネルギー源として各種の分野で使用が拡
大しつつある。太陽電池パネルは、周知のように、多数
の光電池(フォトセル)を平面に配列し、これを太陽光
線に当てることにより電気エネルギーを得るものであ
る。
【0003】光電池は、p型シリコン単結晶の薄板の上
に高温度でp型不純物を拡散させ数ミクロンのp層を形
成し、p−n接合素子としたもので、p−n接合部分に
光が当たると電子と正孔の対が発生し外部に電流となっ
て流れる。この原理により、太陽光線エネルギーを電気
エネルギーに変換する。
【0004】太陽電池の原料となるシリコンは、半導体
シリコンインゴットの製造過程で発生するシリコンスク
ラップ(図7及び図8参照)から下記のように選別され
る。
【0005】第一に、多量のシリコンスクラップからp
型シリコンを選別する。通常、半導体シリコンの製造過
程では添加剤(ドープ剤)としてボロン、燐、アンチモ
ン等が添加されている。ボロンが添加されているシリコ
ンはp型であり、燐、アンチモンが添加されているもの
はn型である。従来、p型n型の識別はP/N判定機に
より行われていた。
【0006】第二は、上記第一の工程で選別されたp型
のシリコンスクラップの各々について抵抗値判別機を用
いて電気抵抗値を判別する。電気抵抗値は上記添加剤の
添加量によって変化する。一般に、太陽電池に適するシ
リコンの電気抵抗値は1オ−ムCM以上とされており、
この基準に従ってシリコンスクラップを選別する。
【0007】従来の抵抗値判別機の一例として例えばナ
プソンRT−7のように4探針法を用いたものがある。
これは、電源と電流計とを有する測定器本体と、上記電
流計に接続された4個の探針(プローブ)とからなる。
この4個の深針(プローブ)は円筒状の絶縁体の底面に
一直線上に突設されている。
【0008】シリコンインゴットの表面の平らな部分に
上記プローブを押し当て、本体から電圧を印加し、電流
計の振れによりシリコンインゴットの電気抵抗値を測定
する。この抵抗値判別機は、プローブがシリコンインゴ
ットの表面に接触しなければならないため、測定に先立
ち、グラインダを用いてシリコンスクラップの表面に少
なくとも15mm2 の鏡面状態の平面を形成しなければ
ならない。従って、1個のインゴットの測定に数十秒の
時間がかかる。
【0009】従来の抵抗値判別機のもう一つの例は、棒
状のやすりと、鰐クリップと、これら両者の間に接続さ
れた電源を持たない電流計とからなるものである。この
抵抗値判別機は、シリコンインゴットの一端部を鰐クリ
ップで挟み、他端部を棒やすりで擦ることにより接触電
位を発生させ、その結果電流計に流れる電流値により電
気抵抗値を測定するものであり、5〜10オームの電気
抵抗値の測定が可能である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
シリコン判別には、P/N判別機と抵抗値判別機とを必
要とするため購入価格が高くなると共に保守管理や消耗
品のコストも大きいという問題点があった。
【0011】また、上記4探針法による抵抗値判別機は
電気抵抗値を測定する前に必ずシリコンスクラップの表
面を鏡面状態に形成しなければならず、しかも、形成し
た平面が完全な鏡面でないと正確な測定値が得られない
ため、鏡面形成に時間がかかり、従って、シリコンスク
ラップ1個当たりの測定に時間がかかるという問題点が
あった。
【0012】また、棒やすりを用いた抵抗値判別機は、
測定可能な電気抵抗値の範囲が狭く、太陽電池用のシリ
コンの判別に適しないという問題点があった。
【0013】従って、本発明は、上記各問題点を一挙に
解消する導体又は半導体インゴットの判別方法及び装置
を提供することに課題を有する。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る導体又は半導体インゴットの判別方法
及び装置は、下記に示す構成にしたことである。 (1)所定の間隔を持って配置されている円板状やすり
と金属板との間に被測定インゴットを挟み、該円板状や
すりを被測定インゴットに接触させて回転させることに
より、その接触面に接触電位を発生させ、該発生した抵
触電位の電流の流れ方向により被測定インゴットの物性
を判別すると共に、該電流の大きさに基づいて被測定イ
ンゴットの特性を判別することを特徴とする導体又は半
導体インゴットの判別方法。 (2)前記被測定インゴットは、シリコンインゴットで
ある(1)記載の導体又は半導体インゴットの判別方
法。 (3)前記被測定インゴットの物性はp型又はn型であ
り、特性は電気的特性である(1)記載の導体又は半導
体インゴットの判別方法。 (4)所定の方向に回転する円板状やすりと、該円板状
やすりの側面に当接した状態で設けた電極と、前記円板
状やすりと適宜間隔を持って配設した金属板と、該金属
板と前記電極との間に接続した電流計と、前記金属板に
被測定インゴットを接触させると共に前記円板状やすり
に接触させて接触電位を測定する測定手段とを備えるこ
とを特徴とする導体又は半導体インゴットの判別装置。 (5)前記測定手段に基づく接触電位は、その接触電位
の電流の流れ方向で被測定インゴットの物性を判別し、
該電流の大きさで被測定インゴットの特性を判別するこ
とを特徴とする(4)記載の導体又は半導体の判別装
置。 (6)前記被測定インゴットはシリコンインゴットであ
ることを特徴とする(4)又は(5)記載の導体又は半
導体インゴットの判別装置。 (7)前記シリコンインゴットの物性はp型又はn型で
あり、特性は電気的特性である(6)記載の導体又は半
導体インゴットの判別装置。
【0015】上記構成によると、被測定インゴットの物
性の判別、例えばシリコンインゴットであればp型かn
型かの判別と、流れる電流の大きさに基づいた電気的特
性の測定との両方を同時に行うことができる。又、回転
円板状やすりと被測定インゴットとの抵触により発生す
る接触電位を利用しているから発生する接触電位に乱れ
が少なく測定の正確性を図ることができる。
【0016】更に、構成自体が簡単であるから低価格で
製造することができ、維持管理コストが低く全体的に経
済的である。更に、測定操作が簡単で安全性も高いから
使用に便利である。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る導体又は半導
体インゴットの判別方法及びこの方法を具現化するため
の装置の実施例について図面を参照しながら詳細に説明
する。
【0018】図1は装置の全体像を示す斜視図、図2は
上部カバーを取り外した装置の斜視図、図3、図4、図
5は、それぞれ、装置の内部構造を上、横、後ろから見
た説明図である。
【0019】導体又は半導体インゴットの物性判別装置
は、図1〜図5に示すように、円板状やすり1と、円板
状やすり1を回転駆動するやすり駆動部2と、円板状や
すり1にバネ力で押圧されて当接する電極3と、円板状
やすり1と適宜間隔を持って配設された金属板4と、金
属板4と電極3との間に接続された電流計5とから構成
されている。そして、被測定インゴットを金属板4に載
せた状態で回転する円板状やすり1に接触させることに
より被測定インゴットの物性、特性を測定する、いわゆ
る測定手段を備えた構成となっている。ここで、被測定
インゴットの物性による判別はp型又はn型の判別であ
り、特性による判別は、電気的特性であり、実施例にお
いて抵抗値による判別である。尚、特性は、これに限定
されることなく、例えば、ジュール熱、歪み等であって
もよい。
【0020】円板状やすり1は、導電部材で形成され、
金属性の円板の円周端面に、図6に示すように、ギザギ
ザの摩擦面を形成したものであり、装置の後部に左右の
ベアリング6a、6bにより水平に回転自在に支持され
た回転軸7の一端部に固定されている。即ち、回転軸7
が回転すると円板状やすり1は一緒に回転するようにな
っている。
【0021】やすり駆動部2は、ギアードモータ8と、
このモータ8の回転軸の一端に固定されたプーリ9と、
上記円板状やすり1の回転軸7に固定されたプーリ10
と、プーリ9とプーリ10との間に張られたVベルト1
1と、モータ8を電源に接続する電源スイッチ12及び
電源コード13とからなる。
【0022】ギアードモータ8は、例えば、回転速度9
0RPMの回転力をプーリ9に与える。プーリ9の回転
はVベルト11を介してプーリ10へ伝達される。その
結果、円板状やすり1の回転軸7が回転しやすり1が回
転する。このギヤードモータ8は、回転速度を段階的に
又は無断階で変速できる構成にしても良い。
【0023】次に電極3について説明する。図3に示す
ように、装置の側壁14の内側面には円筒状の電極ハウ
ジング15が設置されている。この電極ハウジング15
の延長線上の側壁14には貫通孔16が設けられてお
り、この貫通孔16からは丁度円板状やすり1の裏面が
覗かれるようになっている。
【0024】電極ハウジング15内には、貫通孔16を
貫通し先端を円板状やすり1の裏面と接するT字型の電
極3と、その電極3の頭部に一端を接し、他端は端子1
7と接する金属性コイルバネ18が設けられている。こ
の構造により、電極3はバネ18により押圧されること
により円板状やすり1の裏面と常に確実に接触すること
になる。
【0025】電極3はバネ18を介して端子17と電気
的に接続されている。端子17は、側壁14を貫通する
端子19を介して電流計5の一方の端子と電気的に接続
されている。つまり、電極3はバネ18、端子17、端
子19を介して電流計5と接続されている。
【0026】金属板4は被測定インゴットを載置する長
方形の銅板で形成され、各図から分かるように、円板状
やすり1の下方に円板状やすり1と僅かに隙間を隔てて
水平に固定されている。金属板4の銅板は、図では見え
ないが電流計5の他方の端子と電気的に接続されてい
る。
【0027】電流計5は、電源を持たない電流計であ
り、図4に示すように、指針を持つ指示計を有する。電
流計5の一方の端子は電極3と接続され、他方の端子は
金属板4の銅板と接続されている。電極3と銅板5との
間に挟んだ被測定インゴットに電流が流れると電流の流
れる方向により指示計の指針は目盛りの真ん中aを中心
に左又は右方向に動くようになっている。また、その電
流量により指針の振れの大きさが異なる。
【0028】このような構成からなる導体又は半導体イ
ンゴットの判別装置は、下記のように動作する。電源ス
イッチ12を入れると、やすり駆動部2が始動し円板状
やすり1が回転する。作業者は、図1に示すように、シ
リコンインゴット20の表面の一部が円板状やすり1に
接し、他部が金属板4の銅板に接するように手で把持す
る。
【0029】このようにすることにより、円板状やすり
1と被測定インゴットであるシリコンインゴット20と
の間に抵触電位が発生する。この電位はシリコンインゴ
ット20がp型である場合とn型である場合(物性)と
では方向が反対である。この電位を電源として円板状や
すり1−電極3−電流計5−銅板4−シリコンインゴッ
ト20−円板状やすり1の経路で電流が流れる。この電
流の大きさはシリコンインゴット20の電気抵抗値(電
気的特性)に反比例する。
【0030】従って、シリコンインゴット20がp型の
場合は電流計5の指示は左に振れn型の場合は右に振れ
る。そして、指針の真ん中aからの振れの大きさは電気
抵抗値を表す。
【0031】
【発明の効果】上記説明したように、本発明に係る導体
又は半導体インゴットの判別方法及び装置は下記の効果
を奏する。被測定インゴット、例えば、シリコンインゴ
ットの物性であるp型かn型かの判別と、シリコンイン
ゴットの特性である電気的特性の測定の両方を同時に行
うことができるから、太陽電池に適用できるシリコンイ
ンゴットの判定作業の効率が飛躍的に向上する。
【0032】又、同上の理由で従来のようにP/N判別
機と抵抗測定器の2種類の測定機を必要とせず、しかも
構造が簡単であり且つ被測定インゴットを手で金属板に
載置しこれをやすりに押しつけることにより簡単に測定
を行うことができるから、測定操作を簡単、安全、かつ
迅速に行うことができる。
【0033】更に、円板状やすりと金属板との間に被測
定インゴットを押しつけるようにして接触電位を得るた
め、安定した接触電位を得ることができるため、被測定
インゴットの物性及び特性の判別が短時間で正確に行う
ことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る導体又は半導体インゴットの物性
判別装置の一実施例の全体を示す斜視図である。
【図2】同実施例の内部を示す斜視図である。
【図3】同実施例の内部構造の上面図である。
【図4】同実施例の内部構造の側面図である。
【図5】同実施例の内部構造の後面図である。
【図6】同実施例における円板状やすりを示す説明図で
ある。
【図7】被測定インゴットであるシリコンインゴットの
説明図である。
【図8】被測定インゴットであるシリコンインゴットの
説明図である。
【符号の説明】
1;やすり、2;やすり駆動部、3;電極、4;被測定
物載置板(銅板)、5;電流計、6a;ベアリング、6
b;ベアリング、7;回転軸、8;ギアードモータ、
9;プーリ、10;プーリ、11;Vベルト、12;電
源スイッチ、13;電源コード、14;側壁、15;電
極ハウジング、16;貫通孔、17;端子、18;コイ
ルバネ、19;端子、20;シリコンインゴット

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定の間隔を持って配置されている円板状
    やすりと金属板との間に被測定インゴットを挟み、該円
    板状やすりを被測定インゴットに接触させて回転させる
    ことにより、その接触面に接触電位を発生させ、該発生
    した抵触電位の電流の流れ方向により被測定インゴット
    の物性を判別すると共に、該電流の大きさに基づいて被
    測定インゴットの特性を判別することを特徴とする導体
    又は半導体インゴットの判別方法。
  2. 【請求項2】前記被測定インゴットは、シリコンインゴ
    ットである請求項1記載の導体又は半導体インゴットの
    判別方法。
  3. 【請求項3】前記被測定インゴットの物性はp型又はn
    型であり、特性は電気的特性である請求項1記載の導体
    又は半導体インゴットの判別方法。
  4. 【請求項4】所定の方向に回転する円板状やすりと、該
    円板状やすりの側面に当接した状態で設けた電極と、前
    記円板状やすりと適宜間隔を持って配設した金属板と、
    該金属板と前記電極との間に接続した電流計と、前記金
    属板に被測定インゴットを接触させると共に前記円板状
    やすりに接触させて接触電位を測定する測定手段とを備
    えることを特徴とする導体又は半導体インゴットの判別
    装置。
  5. 【請求項5】前記測定手段に基づく接触電位は、その接
    触電位の電流の流れ方向で被測定インゴットの物性を判
    別し、該電流の大きさで被測定インゴットの特性を判別
    することを特徴とする請求項4記載の導体又は半導体の
    判別装置。
  6. 【請求項6】前記被測定インゴットはシリコンインゴッ
    トであることを特徴とする請求項4又は5記載の導体又
    は半導体インゴットの判別装置。
  7. 【請求項7】前記シリコンインゴットの物性はp型又は
    n型であり、特性は電気的特性である請求項6記載の導
    体又は半導体インゴットの判別装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006322909A (ja) * 2005-05-18 2006-11-30 Iis Materials:Kk スクラップシリコンの選別及び分析方法
CN108957275A (zh) * 2018-06-29 2018-12-07 韩华新能源(启东)有限公司 硅片导电类型判别方法及基于该判别方法的判别设备和测试仪

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