JP2001287908A - Silicon sheet manufacturing apparatus and solar cell using silicon sheet by the apparatus - Google Patents

Silicon sheet manufacturing apparatus and solar cell using silicon sheet by the apparatus

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JP2001287908A
JP2001287908A JP2000102440A JP2000102440A JP2001287908A JP 2001287908 A JP2001287908 A JP 2001287908A JP 2000102440 A JP2000102440 A JP 2000102440A JP 2000102440 A JP2000102440 A JP 2000102440A JP 2001287908 A JP2001287908 A JP 2001287908A
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silicon
silicon sheet
manufacturing apparatus
cooling body
crucible
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Hidemi Mitsuyasu
秀美 光安
Kazuto Igarashi
万人 五十嵐
Toru Nunoi
徹 布居
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silicon sheet manufacturing apparatus capable of stably mass-producing a silicon substrate having a thin and uniform thickness at a low cost. SOLUTION: This silicon sheet manufacturing apparatus is equipped with a partition wall 9 made of a heat insulating material between a heating and melting part 16 and a cooling part 17. Namely, heat insulating walls 6 are spread all over the inside of a container 5 and a pair of right and left heaters 2 are arranged at the lower part of the inside of the container 5. A square crucible 3 is vertically movably arranged between the heaters 2 and a raw material containing silicon 3 is melted in the crucible 3. A cylindrical rotary cooling body 1 is supported by a revolving shaft 2 at the upper part of the container 5. The partition wall 9 has a square opening 9a into which the rotary cooling body 1 is inserted and fixed to opposing right and left heat insulating walls 6 at a position a little higher than the lower end part of the rotary cooling body 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、主として太陽電池
などに用いることができるシリコンシートの製造装置、
及びその製造装置により得られたシリコンシートを用い
て製造された太陽電池に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for producing a silicon sheet which can be used mainly for solar cells, etc.
And a solar cell manufactured using a silicon sheet obtained by the manufacturing apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、太陽電池などの半導体に使用され
る結晶シリコンの製造には、チョコラルスキー法による
引上方法(CZ法)や、ルツボ内のシリコンを溶融させ
た後に固化させる溶融固化方法(キャスト法)が一般に
採用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, crystalline silicon used for semiconductors such as solar cells has been produced by a pulling method (CZ method) by the Czochralski method or a melt-solidification method in which silicon in a crucible is melted and then solidified. (Cast method) is generally adopted.

【0003】CZ法は、シリコン溶融液に種となる単結
晶シリコン小片を直接接触させながら上方に引き上げる
ことで、円筒状の単結晶塊を得る。一方、キャスト法で
は、シリコン原料をルツボ内に置き、一旦、加熱溶融さ
せた後にルツボ底から冷却することで、多結晶シリコン
塊を得ている。
[0003] In the CZ method, a single crystal silicon piece serving as a seed is brought into contact with a silicon melt and pulled upward while directly contacting the silicon melt, thereby obtaining a cylindrical single crystal mass. On the other hand, in the casting method, a silicon raw material is placed in a crucible, temporarily melted by heating, and then cooled from the crucible bottom to obtain a polycrystalline silicon lump.

【0004】CZ法の技術については、Fullerら
のPhys.Rev.96,833(1954)にも示
されているように、高品質のSi原料を用いることと、
偏析しても特性に影響のない純度レベルの結晶成長には
高精度の温度制御とが必要である。磁場を印加したCZ
法では、溶液表面の近傍で±0.1℃の温度制御を行っ
ている。ここでは、取り出すシリコン結晶の形状安定化
のためにも、高精度の制御が必要である。さらに、引上
種結晶の回転及びルツボの回転によって、熱的により安
定化させることが成長の要点となっている。
[0004] For the technique of the CZ method, see Phys. Rev .. 96, 833 (1954), using a high quality Si raw material;
High-precision temperature control is required for crystal growth at a purity level that does not affect properties even if segregation occurs. CZ with applied magnetic field
In the method, temperature control of ± 0.1 ° C. is performed in the vicinity of the solution surface. Here, high-precision control is also required to stabilize the shape of the silicon crystal to be taken out. Furthermore, the key point of the growth is to stabilize thermally by rotation of the pulling seed crystal and rotation of the crucible.

【0005】キャスト法は、特開平6−64913号公
報に開示されているように、不活性雰囲気中でリンある
いはボロンなどのドーパントを添加した高純度シリコン
材料をルツボ中で加熱溶融させ、シリコン融液を他の鋳
型に流し込み、それを徐冷することで、多結晶インゴッ
トを得るものである。このインゴットをワイヤーソーや
内周刃法などを用いてスライシングすることで、太陽電
池などに使用可能なウェーハが得られることになる。
In the casting method, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-64913, a high-purity silicon material to which a dopant such as phosphorus or boron is added in an inert atmosphere is heated and melted in a crucible to melt the silicon. The liquid is poured into another mold and cooled slowly to obtain a polycrystalline ingot. By slicing this ingot using a wire saw or an inner peripheral blade method, a wafer usable for a solar cell or the like can be obtained.

【0006】リボンシリコンの成長方法としては、EF
G法やWEB法などがある。EFG法は、カーボン製の
ダイをシリコン溶融液表面に浸すように設置して、その
中から引き上げて多結晶シートを作製する方法である。
しかし、この方法によると、成長速度が遅く、また、ダ
イと呼ばれる治具が必要であり、さらに、ダイからの汚
染がある。WEB法は、過冷却のシリコン溶融液の表面
から直接、デンドライト結晶を成長させる方法である。
この方法によると、ダイが不要のため、比較的高品質の
シリコンを得ることができる。
[0006] As a method of growing ribbon silicon, EF is used.
There are a G method and a WEB method. The EFG method is a method in which a carbon die is placed so as to be immersed in the surface of a silicon melt and pulled up from the die to produce a polycrystalline sheet.
However, according to this method, the growth rate is slow, a jig called a die is required, and there is contamination from the die. The WEB method is a method for growing dendrite crystals directly from the surface of a supercooled silicon melt.
According to this method, since a die is not required, relatively high quality silicon can be obtained.

【0007】新しいリボンシリコンの成長方法として
は、冷却体表面成長法(特公昭61−275119号公
報)がある。この特公昭61−275119号公報にお
ける方法は、回転冷却体をシリコン融液に直接浸漬して
急冷し、回転冷却体表面にシリコン薄板を成長させる方
法である。
As a new ribbon silicon growth method, there is a cooling body surface growth method (Japanese Patent Publication No. 61-275119). The method disclosed in Japanese Patent Publication No. 61-275119 is a method in which a rotary cooling body is directly immersed in a silicon melt and rapidly cooled to grow a silicon thin plate on the surface of the rotary cooling body.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】CZ法では、高品質の
シリコンが得られるが、高純度の原料シリコンを用いる
必要があることと、種結晶を用いる必要があることとか
ら、コストの点で問題がある。また、スライシング工程
を経てシリコン薄板に加工されるため、切削部分が無駄
になってしまううえ、スライシング加工のためのコスト
も考慮すべきである。
Although high quality silicon can be obtained by the CZ method, it is necessary to use high-purity raw material silicon and to use a seed crystal. There's a problem. Further, since the silicon thin plate is processed through the slicing process, the cut portion is wasted, and the cost for the slicing process should be considered.

【0009】キャスト法では、単結晶化が不要なため、
スクラップなどの不純物の多いシリコンも使用できるこ
とから低コスト化を図ることができるが、ルツボ底から
の一方向凝固のため多くの金属不純物が原理的に偏在す
る点と、スライシング加工が必要な点とが問題である。
In the casting method, since single crystallization is unnecessary,
Since silicon with a large amount of impurities such as scrap can be used, cost reduction can be achieved.However, many metal impurities are unevenly distributed due to unidirectional solidification from the crucible bottom, and slicing processing is required. Is the problem.

【0010】EFG法及びWEB法では、融液面を直接
冷却して結晶シリコンを引き出すため、冷却部とシリコ
ン融液との接点は種結晶あるいはガイドであり、主に自
然放冷または徐冷により凝固シリコンを通して融液面が
冷却されるため、引出速度が約1〜3cm/minと比
較的遅いという問題がある。
[0010] In the EFG method and the WEB method, since the melt surface is directly cooled to extract crystalline silicon, the contact point between the cooling part and the silicon melt is a seed crystal or a guide. Since the melt surface is cooled through the solidified silicon, there is a problem that the drawing speed is relatively low, about 1 to 3 cm / min.

【0011】冷却体表面成長法(特公昭61−2751
19号公報)では、回転冷却体が加熱部及びシリコン融
液面からの放射熱・輻射熱を吸収し、ルツボの加熱効率
の低下及び融液表面の温度降下・凝固が生じて、結晶成
長条件が変化し、結晶品質に影響を与える。また、冷却
体表面に成長した結晶シリコンの剥離に関しては機械的
なくさびなどによると考えられ、治具材料からの汚染が
結晶品質に影響を与える。
Coolant surface growth method (Japanese Patent Publication No. 61-2751)
No. 19), the rotating cooling body absorbs the radiant heat and radiant heat from the heating part and the silicon melt surface, lowering the crucible heating efficiency and causing the melt surface to drop in temperature and solidify. Changes, affecting crystal quality. Also, the separation of crystalline silicon grown on the surface of the cooling body is considered to be caused by mechanical wedges or the like, and contamination from the jig material affects the crystal quality.

【0012】以上のように、従来の諸技術では、高速の
シリコン引出速度を安定的に得ることや結晶シリコンを
容易に剥離することは困難であった。
As described above, it has been difficult for the conventional techniques to stably obtain a high silicon extraction speed and to easily remove crystalline silicon.

【0013】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであり、高速のシリコン引出速度を安定的に得る
ことや結晶シリコンを容易に剥離することのできるシリ
コンシート製造装置及びそれによるシリコンシートを用
いた太陽電池を提供することを目的とする
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and a silicon sheet manufacturing apparatus capable of stably obtaining a high silicon pull-out speed and easily removing crystalline silicon, and a silicon sheet produced thereby. The purpose is to provide solar cells using sheets

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の1つの観点によ
れば、ルツボ及び加熱用ヒーターを含み、シリコン含有
原料をルツボに入れてヒーターで加熱溶融させるための
加熱溶融部と、この加熱溶融部におけるルツボの上方に
設けられ、略水平な回転軸及びこの回転軸により回転可
能な回転冷却体を含み、この回転冷却体が加熱溶融部で
得られたルツボ内溶融シリコンの中に浸漬されるように
なる冷却部とを備え、浸漬された回転冷却体の表面に生
成したシリコン結晶層が回転冷却体の回転により引き出
されてシリコンシートが製造されるシリコンシート製造
装置において、冷却部における回転冷却体の一部が、加
熱溶融部におけるヒーターからの熱影響を少なくするた
めの断熱材製遮蔽体で覆われていることを特徴とするシ
リコンシート製造装置が提供される。
According to one aspect of the present invention, there is provided a heating / melting section which includes a crucible and a heater for heating and melting a silicon-containing raw material in a crucible and heating with the heater; A rotary cooling body provided above the crucible in the section and rotatable by the substantially horizontal rotation axis, and the rotary cooling body is immersed in the molten silicon in the crucible obtained in the heating and melting section. And a cooling section, wherein a silicon crystal layer generated on the surface of the immersed rotary cooling body is drawn out by rotation of the rotary cooling body to produce a silicon sheet. Silicon sheet production characterized in that a part of the body is covered with a shield made of a heat insulating material to reduce the influence of heat from the heater in the heat melting part. Location is provided.

【0015】このシリコンシート製造装置は、例えばア
ルゴンガス雰囲気にシールされたチャンバー内に設けら
れる。
The silicon sheet manufacturing apparatus is provided in a chamber sealed in, for example, an argon gas atmosphere.

【0016】加熱溶融部では、ルツボに入れられたシリ
コン含有原料が加熱用ヒーターにより加熱溶融される。
このルツボとしては、例えば高密度グラファイトや高密
度カーボンからなるものが用いられる。ヒーターとして
は、例えば高周波加熱コイルを備えてなるものが用いら
れる。
In the heating and melting section, the silicon-containing raw material put in the crucible is heated and melted by the heater for heating.
As this crucible, for example, one made of high-density graphite or high-density carbon is used. As the heater, for example, a heater provided with a high-frequency heating coil is used.

【0017】冷却部には、加熱溶融部におけるルツボの
上方で略水平な回転軸に取り付けられた回転冷却体が含
まれている。この回転冷却体としては、例えば熱伝導の
よい高密度グラファイトからなるドラムに表面層を設け
るとともに、ドラムの内部に冷却用ガスを流すようにし
たものが用いられる。この回転冷却体は、回転冷却体の
下方への移動あるいはルツボの上方への移動により、ま
たは両者の接近移動により、そのドラムにおける表面層
の一部が、加熱溶融部で得られたルツボ内溶融シリコン
の中に浸漬される。
The cooling section includes a rotary cooling body mounted on a substantially horizontal rotating shaft above the crucible in the heating and melting section. As the rotating cooling body, for example, a cooling layer in which a surface layer is provided on a drum made of high-density graphite having good heat conductivity and a cooling gas flows inside the drum is used. Due to the downward movement of the rotary cooling body or the upward movement of the crucible, or the approaching movement of the two, a part of the surface layer of the drum is melted in the crucible obtained in the heating and melting section. Immerse in silicon.

【0018】溶融シリコンの中に浸漬された回転冷却体
の表面には、溶融シリコンの冷却によりシリコン結晶層
が生成する。そして、このシリコン結晶層が回転冷却体
の回転により引き出されることで、シリコンシートが製
造される。
On the surface of the rotary cooling body immersed in the molten silicon, a silicon crystal layer is formed by cooling the molten silicon. Then, the silicon crystal layer is pulled out by the rotation of the rotary cooling body, whereby a silicon sheet is manufactured.

【0019】シリコン結晶層の最初の引出しは、例えば
次のようにして行われる。回転冷却体の表面−例えばド
ラムの表面層−にあらかじめカーボンネットを巻き付け
るとともに、装置の外部まで同ネットを引き出してお
く。冷却が進み、カーボンネット上に固体シリコンの付
着が始まった時点で回転冷却体の回転を行わせる。そし
て、この回転に同期してカーボンネットを外へ引き出
す。
The first extraction of the silicon crystal layer is performed, for example, as follows. A carbon net is previously wound around the surface of the rotary cooling body, for example, the surface layer of the drum, and the net is drawn out of the apparatus. When the cooling progresses and solid silicon begins to deposit on the carbon net, the rotating cooling body is rotated. Then, the carbon net is pulled out in synchronization with this rotation.

【0020】本発明に係るシリコンシート製造装置は、
冷却部における回転冷却体の一部が断熱材製遮蔽体で覆
われているものである。この遮蔽体は、回転冷却体の表
面の露出をできるだけ小さくすることで、加熱溶融部に
おけるヒーター及びルツボ内溶融シリコンからの熱影響
を少なくするためのものである。
[0020] The silicon sheet manufacturing apparatus according to the present invention comprises:
A part of the rotary cooling body in the cooling unit is covered with a heat insulating material shield. This shield is to reduce the influence of heat from the heater and the molten silicon in the crucible in the heating and melting part by minimizing the exposure of the surface of the rotary cooling body.

【0021】この遮蔽体によれば、回転冷却体への、ヒ
ーターからの放射熱及びルツボ内溶融シリコンからの輻
射熱を極力抑えることができ、それによって回転冷却体
の表面温度を低く維持するとともに、ヒーター及び溶融
シリコンの無用な温度低下を防ぎ、電力消費と冷却ガス
流量との低減を可能にする。
According to this shield, the radiant heat from the heater and the radiant heat from the molten silicon in the crucible to the rotary cooling body can be minimized, thereby keeping the surface temperature of the rotary cooling body low. The unnecessary temperature drop of the heater and the molten silicon is prevented, and the power consumption and the cooling gas flow rate can be reduced.

【0022】ここで、回転冷却体の表面温度について
は、本発明の1実施態様に係るシリコンシート製造装置
と、前記遮蔽体のない同様の装置とを比較した場合、前
者では後者に比べて最大で約160℃下げることができ
た。
Here, regarding the surface temperature of the rotary cooling body, when the silicon sheet manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention is compared with a similar apparatus without the shield, the former has a maximum temperature compared to the latter. At about 160 ° C.

【0023】したがって、本発明によれば、シリコンシ
ートの安定した連続高速成長が可能になるうえ、回転冷
却体の耐久性が高まり、同時に、回転冷却体表面の材料
と結晶シリコンシートとの熱膨張率の違いのコントラス
トを大きくすることができることから、結晶シリコンシ
ートの回転冷却体からの剥離性が向上する。
Therefore, according to the present invention, a stable continuous high-speed growth of the silicon sheet becomes possible, and the durability of the rotary cooling body is increased, and at the same time, the thermal expansion of the material on the surface of the rotary cooling body and the crystalline silicon sheet. Since the contrast of the difference in the rate can be increased, the removability of the crystalline silicon sheet from the rotating cooling body is improved.

【0024】また、本発明によれば、ルツボ内溶融液面
上の比較的高温雰囲気下でシリコンシートが剥離するた
め、従来のように回転冷却体と結晶シリコンシートとが
室温近くまで剥離しないときに生じる、熱膨張率の違い
によるクラック及び結晶欠陥を低減して、高品質のシリ
コンシートを得ることができる。
Further, according to the present invention, since the silicon sheet peels off under a relatively high temperature atmosphere on the surface of the molten liquid in the crucible, when the rotary cooling body and the crystalline silicon sheet do not peel off to near room temperature as in the conventional case. Cracks and crystal defects caused by the difference in the coefficient of thermal expansion, which occur in the above, can be obtained to obtain a high quality silicon sheet.

【0025】その結果、加熱電力の変動及び融液温度の
変化が比較的少なくなり、結晶成長時の安定性が増大す
るとともに回転冷却体の表面温度が低く保たれ、柱状成
長の高品質シリコンシートを再現性よく製造することが
可能になる。
As a result, the fluctuation of the heating power and the change of the melt temperature are relatively small, the stability during crystal growth is increased, the surface temperature of the rotary cooling body is kept low, and the columnar growth high quality silicon sheet is obtained. Can be manufactured with good reproducibility.

【0026】本発明に係るシリコンシート造装置は、遮
蔽体が、下方に開口しかつ2つの側壁、2つの端壁及び
1つの上壁からなる箱体であって、その一方側壁の一部
に、シリコンシート引出用の開口部を有しているのが好
ましい。
In the silicon sheet manufacturing apparatus according to the present invention, the shielding body is a box body opened downward and composed of two side walls, two end walls, and one upper wall, and one of the side walls has It is preferable to have an opening for pulling out a silicon sheet.

【0027】このように構成されているときには、回転
冷却体がその下部を除いて箱体によって覆われているこ
とで、回転冷却体とルツボ内溶融シリコンとにおける互
いの温度影響がいっそう少なくなり、回転冷却体ではそ
の冷却能がいっそう高くなり、また、一方側壁の一部に
設けられたシリコンシート引出用の開口部からシリコン
シートを引き出すことで、その引き出しをいっそう良好
に行うことができる。
[0027] In this configuration, since the rotary cooling body is covered by the box except for the lower part thereof, the mutual temperature influence between the rotary cooling body and the molten silicon in the crucible is further reduced. The cooling capacity of the rotary cooling body is further enhanced, and the silicon sheet can be more preferably extracted by extracting the silicon sheet from the opening for extracting the silicon sheet provided on a part of one of the side walls.

【0028】本発明に係るシリコンシート製造装置は、
遮蔽体が、下方に開口しかつ2つの側壁、2つの端壁及
び1つの上壁からなる箱体であって、その上壁の一部
に、シリコンシート引出用の開口部を有しているのが好
ましい。
The silicon sheet manufacturing apparatus according to the present invention comprises:
The shielding body is a box body that opens downward and includes two side walls, two end walls, and one upper wall, and has an opening for pulling out a silicon sheet in a part of the upper wall. Is preferred.

【0029】このように構成されているときには、回転
冷却体がその下部を除いて箱体によって覆われているこ
とで、回転冷却体とルツボ内溶融シリコンとにおける互
いの温度影響がいっそう少なくなり、回転冷却体ではそ
の冷却能がいっそう高くなり、また、上壁の一部に設け
られたシリコンシート引出用の開口部からシリコンシー
トを引き出すことで、その引き出しをいっそう良好に行
うことができる。
[0029] In this configuration, since the rotary cooling body is covered by a box except for its lower part, the mutual temperature influence between the rotary cooling body and the molten silicon in the crucible is further reduced. The cooling ability of the rotary cooling body is further enhanced, and the silicon sheet can be more preferably extracted by extracting the silicon sheet from the opening for extracting the silicon sheet provided in a part of the upper wall.

【0030】本発明のシリコンシート製造装置にあって
は、遮蔽体が、上方及び下方に開口しかつ2つの側壁及
び2つの端壁からなる枠体であって、シリコンシートを
枠体の内部から上方へ引き出すようにされているのが好
ましい。
In the silicon sheet manufacturing apparatus of the present invention, the shield is a frame which is open upward and downward and has two side walls and two end walls, and the silicon sheet is moved from the inside of the frame. Preferably, it is adapted to be pulled upward.

【0031】このように構成されているときには、回転
冷却体がその上部及び下部を除いて枠体によって覆われ
ていることで、回転冷却体とルツボ内溶融シリコンとに
おける互いの温度影響がいっそう少なくなり、回転冷却
体ではその冷却能がいっそう高くなり、また、枠体の内
部からシリコンシートを上方へ引き出すことで、その引
き出しをいっそう良好に行うことができる。
In this configuration, the rotary cooling body is covered by the frame except for the upper and lower portions, so that the rotary cooling body and the molten silicon in the crucible are less affected by the mutual temperature. In other words, the cooling ability of the rotary cooling body is further enhanced, and the pulling out of the silicon sheet from the inside of the frame body can be performed more favorably.

【0032】本発明に関しては、回転冷却体が、下方に
開口しかつ2つの側壁、2つの端壁及び1つの上壁から
なる断熱性箱体(断熱ケース)により覆われたシリコン
シート製造装置と、そのような箱体のない従来のシリコ
ンシート製造装置とを用い、冷却ガス流量を変化させ
て、1つの確認実験を行った。すなわち、ルツボを加熱
すべき温度をシリコンの融点1430℃に等しい温度に
設定して、ルツボ内のシリコン含有原料を溶融したとき
の、回転冷却体上部の表面温度を測定した。その測定結
果を図9に示す。
According to the present invention, there is provided a silicon sheet manufacturing apparatus in which a rotary cooling body is opened downward and is covered by a heat insulating box (heat insulating case) composed of two side walls, two end walls and one upper wall. Using a conventional silicon sheet manufacturing apparatus without such a box, one confirmation experiment was performed by changing the cooling gas flow rate. That is, the temperature at which the crucible was to be heated was set to a temperature equal to the melting point of silicon, 1430 ° C., and the surface temperature of the upper part of the rotary cooling body when the silicon-containing raw material in the crucible was melted was measured. FIG. 9 shows the measurement results.

【0033】図9からわかるように、本発明のシリコン
シート製造装置は、そのような箱体のない従来のシリコ
ンシート製造装置に比べて、最大で約160℃低下し
た。そして、シリコンシートの成長形態は、デンドライ
トの見られないコラム状であり、回転冷却体とルツボ内
溶融シリコンとの反応が抑制され、高品質のシリコンシ
ートを製造することができた。また、前記設定温度にお
ける30kWの抵抗加熱出力も、96%から91%へ減
少し、使用する加熱電力を節約することができた。
As can be seen from FIG. 9, the temperature of the silicon sheet manufacturing apparatus of the present invention is reduced by about 160 ° C. at the maximum as compared with the conventional silicon sheet manufacturing apparatus without such a box. And the growth form of the silicon sheet was a column shape without dendrite, and the reaction between the rotary cooling body and the molten silicon in the crucible was suppressed, so that a high quality silicon sheet could be manufactured. Also, the 30 kW resistance heating output at the set temperature was reduced from 96% to 91%, and the heating power used could be saved.

【0034】この確認実験で、結晶シリコンの成長に用
いた高密度カーボン製回転冷却体の寸法はφ150mm
×120mmである。回転冷却体の表面材料と結晶シリ
コンとの熱膨張率については、カーボンが約7×10-6
/℃であり、シリコンが約5×10-6/℃であることか
ら、約40%も異なっている。このため、回転冷却体の
表面温度が約200℃低下したときの回転冷却体表面1
0cm当たりで約40μmのずれを生じ、結晶シリコン
の回転冷却体からの剥離性が向上した。
In this confirmation experiment, the size of the high-density carbon rotary cooling body used for growing crystalline silicon was φ150 mm.
× 120 mm. Regarding the coefficient of thermal expansion between the surface material of the rotating cooling body and the crystalline silicon, carbon is about 7 × 10 −6.
/.Degree. C. and about 5.times.10.sup.- 6 / .degree. C. for silicon, which differs by about 40%. For this reason, when the surface temperature of the rotary cooling body decreases by about 200 ° C.,
A deviation of about 40 μm was generated per 0 cm, and the removability of the crystalline silicon from the rotary cooling body was improved.

【0035】本発明の別の観点によれば、本発明の1つ
の観点によるシリコンシート製造装置によるシリコンシ
ートを用いて製造された太陽電池が提供される。
According to another aspect of the present invention, there is provided a solar cell manufactured using a silicon sheet by the silicon sheet manufacturing apparatus according to one aspect of the present invention.

【0036】このような太陽電池にあっては、従来のシ
リコンシート製造装置により製造したシリコンシートを
用いる太陽電池に比べて、表1に示すように、短絡電流
密度が約10%増加し、結果的に変換効率が約10%向
上していることが本発明者による実験から確認された。
In such a solar cell, as shown in Table 1, the short-circuit current density is increased by about 10% as compared with a solar cell using a silicon sheet manufactured by a conventional silicon sheet manufacturing apparatus. It was confirmed from experiments by the present inventors that the conversion efficiency was improved by about 10%.

【0037】[0037]

【表1】 [Table 1]

【0038】また、このシリコンシートの断面を観察す
ると、柱状成長により結晶性が向上していることが判明
した。すなわち、従来のシリコンシート製造装置による
シリコンシートを用いる太陽電池にあっては、回転冷却
体の表面に成長するシリコン結晶の成長形態はデンドラ
イト成長が主となるため、太陽電池用結晶シリコンに望
まれる柱状成長断面を得ることは難しい。これに対し、
本発明のシリコンシート製造装置によるシリコンシート
を用いる太陽電池にあっては、回転冷却体による冷却効
果の向上によって、柱状成長を主とするシリコンシート
を材料にしているので、太陽電池特性の向上を図ること
ができた。また、シリコンシート製造時の投入電力を節
約できるため、太陽電池の製造コストを低減することも
できた。
Inspection of the cross section of this silicon sheet revealed that the crystallinity was improved by columnar growth. That is, in a solar cell using a silicon sheet by a conventional silicon sheet manufacturing apparatus, a silicon crystal that grows on the surface of a rotary cooling body is mainly formed by dendrite, and is therefore desired for crystalline silicon for solar cells. It is difficult to obtain a columnar growth cross section. In contrast,
In the solar cell using the silicon sheet by the silicon sheet manufacturing apparatus of the present invention, since the silicon sheet mainly having columnar growth is used as the material by improving the cooling effect of the rotary cooling body, the solar cell characteristics can be improved. I was able to plan. In addition, since the power input during the production of the silicon sheet can be saved, the production cost of the solar cell can be reduced.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】以下、本発明の3つの実施の形態
を図面に基づいて説明する。なお、これらによって本発
明が限定されるものではない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, three embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited by these.

【0040】実施の形態1 図1〜図3に示す実施の形態1に係るシリコンシート製
造装置は、加熱溶融部11と冷却部12とを備えてな
る。
Embodiment 1 A silicon sheet manufacturing apparatus according to Embodiment 1 shown in FIGS. 1 to 3 includes a heating / melting unit 11 and a cooling unit 12.

【0041】すなわち、このシリコンシート製造装置に
あっては、ステンレス鋼で構成した容器(図示略)の内
部に断熱材製の箱(第1の断熱箱)9が配置されてい
る。箱9の内部下方には、高純度グラファイトからな
る、加熱溶融部11の一部を構成する角型ルツボ1が配
設され、ルツボ1内でシリコン3を含有した原料を溶融
させるようになっている。
That is, in this silicon sheet manufacturing apparatus, a box (first heat insulating box) 9 made of a heat insulating material is arranged inside a container (not shown) made of stainless steel. A square crucible 1 made of high-purity graphite and constituting a part of a heat-melting unit 11 is provided below the inside of the box 9 so that a raw material containing silicon 3 is melted in the crucible 1. I have.

【0042】箱9の内部上方には、加熱溶融部11の一
部を構成する抵抗加熱用ヒーター2が配設されている。
箱9の上方外部からヒーター2にかけて、シリコン3を
含有した原料を追加投入するためのシリコン追加投入部
7が設けられている。
Above the inside of the box 9, the resistance heating heater 2 constituting a part of the heating / melting section 11 is provided.
A silicon additional charging section 7 for additionally charging a raw material containing silicon 3 is provided from above the outside of the box 9 to the heater 2.

【0043】容器5の上部には、円筒状の回転冷却体1
が水平回転軸2によって支持されている。回転冷却体1
は、熱伝導のよい高密度グラファイトからなるドラムに
表面層を設けるとともに、ドラムの内部に冷却用ガスを
流すようにしたものである。仕切壁9は、回転冷却体1
が貫入するための1つの方形開口9aを有しており、回
転冷却体1の下部がその開口9aに貫入するように、回
転冷却体1の下端部よりいくぶん上方の位置で、対向す
る左右の断熱壁6に水平状に固定されている。
At the upper part of the container 5, a cylindrical rotary cooling body 1
Are supported by the horizontal rotation shaft 2. Rotary cooling body 1
Is a device in which a surface layer is provided on a drum made of high-density graphite having good heat conductivity, and a cooling gas is caused to flow inside the drum. The partition wall 9 is a rotary cooling body 1
Has a rectangular opening 9a through which the lower portion of the rotary cooling body 1 penetrates the opening 9a. It is fixed horizontally to the heat insulating wall 6.

【0044】また、図2及び図3に示すように、仕切壁
9には原料投入口8が設けられ、装置の外側上部からル
ツボ1内へ原料を追加投入できるようにされている。ま
た、断熱壁6に囲まれた装置内部は、アルゴンガス雰囲
気下に維持されるようにシールされている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the partition wall 9 is provided with a raw material inlet 8 so that additional raw materials can be injected into the crucible 1 from the upper outside of the apparatus. The inside of the device surrounded by the heat insulating wall 6 is sealed so as to be maintained in an argon gas atmosphere.

【0045】図3に示すように、回転冷却体1は、その
ドラムの表面層が溶融したシリコン3の融液と接触した
ときに、表面層にシリコン融液が付着し、結晶として成
長することができるように、表面管理及び温度管理がな
されている。また、このシリコンシート製造装置には、
結晶成長させたシリコンシート10を取り出すための搬
送機構が備わっている。
As shown in FIG. 3, when the surface layer of the rotary cooling body 1 comes into contact with the melted silicon 3 melt, the silicon melt adheres to the surface layer and grows as crystals. Surface management and temperature management are performed so that Also, this silicon sheet manufacturing equipment includes
A transport mechanism for taking out the silicon sheet 10 on which the crystal has been grown is provided.

【0046】仕切壁9は、片面もしくは両面を耐熱板な
どで補強したものでもよい。また、仕切壁9の開口9a
は、回転冷却体1と重なる部分を考慮して設ける必要が
ある。ただし、シリコンシート10を取り出すための搬
送機構によっては、その取出し機能を阻害しないだけの
大きさ及び形状にする必要がある。
The partition wall 9 may have one or both sides reinforced with a heat-resistant plate or the like. The opening 9a of the partition wall 9
Need to be provided in consideration of a portion overlapping with the rotary cooling body 1. However, depending on the transport mechanism for taking out the silicon sheet 10, it is necessary to make the size and shape so as not to hinder the taking out function.

【0047】このように構成されたシリコンシート製造
装置を次のようにして使用した。まず、図1のように、
シリコン3を含有した原料をルツボ1に充填し、ヒータ
ー2でこれを加熱溶融させた。次に、ルツボ1を上昇さ
せて、図3のように、回転冷却体1におけるドラムの表
面層の一部を溶融シリコン3の中に浸漬し、回転冷却体
1を回転させながら、回転冷却体1の表面に成長したシ
リコンシート10を取り出した。ここで、浸漬処理まで
の間、のぞき穴(図示略)から装置内部の観察を行った
ところ、シリコン3の融液は凝固しないで、シリコンシ
ート10が均質な厚み280μmで安定成長することが
できた。
The apparatus for manufacturing a silicon sheet thus constituted was used as follows. First, as shown in FIG.
A raw material containing silicon 3 was charged into a crucible 1 and heated and melted by a heater 2. Next, the crucible 1 is raised and a part of the surface layer of the drum in the rotary cooling body 1 is immersed in the molten silicon 3 as shown in FIG. The silicon sheet 10 grown on the surface of No. 1 was taken out. Here, when the inside of the apparatus was observed through a peephole (not shown) until the immersion treatment, the melt of silicon 3 did not solidify, and the silicon sheet 10 could grow stably with a uniform thickness of 280 μm. Was.

【0048】実施の形態2 図4及び図5に示す実施の形態2のシリコンシート製造
装置には、実施の形態1に係るシリコンシート製造装置
の構造に加えて、回転冷却体貫入用開口9aの一部を下
方で開放可能に塞ぐ断熱材製閉塞部材11と、この閉塞
部材11を水平移動可能に保持するための黒鉛製保持棒
12とがさらに設けられている。
Second Embodiment A silicon sheet manufacturing apparatus according to a second embodiment shown in FIGS. 4 and 5 has the same structure as that of the silicon sheet manufacturing apparatus according to the first embodiment, but also includes a rotary cooling body penetration opening 9a. There is further provided a closing member 11 made of a heat insulating material for partially closing the opening member downwardly, and a holding rod 12 made of graphite for holding the closing member 11 so as to be movable horizontally.

【0049】このシリコンシート製造装置にあっては、
図4に示すように、シリコン含有原料の加熱溶融時には
保持棒12により閉塞部材11を作動させて開口9aを
閉塞しておく。これにより、加熱溶融時におけるヒータ
ー2、ルツボ1あるいはシリコン3の融液から回転冷却
体1への熱移動をいっそう少なくすることができる。
In this silicon sheet manufacturing apparatus,
As shown in FIG. 4, when the silicon-containing raw material is heated and melted, the closing member 11 is operated by the holding rod 12 to close the opening 9a. Thereby, heat transfer from the melt of the heater 2, crucible 1 or silicon 3 to the rotary cooling body 1 during heating and melting can be further reduced.

【0050】そして、図5に示すように、ルツボ1が上
昇して回転冷却体1が溶融シリコン3の中に浸漬される
際にだけこの閉塞部材11の作動により開口9aが開放
される。
Then, as shown in FIG. 5, only when the crucible 1 rises and the rotary cooling body 1 is immersed in the molten silicon 3, the opening 9a is opened by the operation of the closing member 11.

【0051】回転冷却体1におけるドラムの表面層の一
部を溶融シリコン3の中に浸漬し、回転冷却体1を回転
させながら、回転冷却体1の表面に成長したシリコンシ
ート10を取り出した。ここで、浸漬処理までの間、の
ぞき穴(図示略)から装置内部の観察を行ったところ、
シリコン3の融液は凝固しないで、シリコンシート10
が安定成長することができた。
A part of the surface layer of the drum in the rotary cooling body 1 was immersed in the molten silicon 3, and the silicon sheet 10 grown on the surface of the rotary cooling body 1 was taken out while rotating the rotary cooling body 1. Here, when the inside of the apparatus was observed through a peephole (not shown) until the immersion treatment,
The melt of silicon 3 does not solidify, and the silicon sheet 10
Was able to grow stably.

【0052】実施の形態3 図6及び図7に示す実施の形態3のシリコンシート製造
装置には、実施の形態1に係るシリコンシート製造装置
とは異なり、加熱溶融部と冷却部とを上下に仕切る可動
式の仕切壁15が設けられている。
Embodiment 3 The silicon sheet manufacturing apparatus according to Embodiment 3 shown in FIGS. 6 and 7 differs from the silicon sheet manufacturing apparatus according to Embodiment 1 in that the heating / melting unit and the cooling unit are vertically arranged. A movable partition wall 15 for partitioning is provided.

【0053】すなわち、図6に示すように、回転冷却体
1とルツボ1・ヒーター(図示略)とを仕切る可動式の
仕切壁15は、その回転冷却体貫入用開口15aがルツ
ボ1の直上に位置した状態でルツボ1の上縁に固定され
ており、ルツボ1の昇降に連動するようにされている。
That is, as shown in FIG. 6, a movable partition wall 15 for partitioning the rotary cooling body 1 from the crucible 1 heater (not shown) has a rotary cooling body penetration opening 15 a directly above the crucible 1. The crucible 1 is fixed to the upper edge of the crucible 1 in a state where the crucible 1 is moved up and down.

【0054】また、仕切壁15の上面には、開口15a
を充分覆う大きさの断熱材製閉塞部材(蓋)13が水平
摺動可能に配設されている。この蓋13は黒鉛製の紐な
どの耐熱ロープ14によって開閉される。
The upper surface of the partition wall 15 has an opening 15a.
A cover member (lid) 13 made of a heat insulating material having a size enough to cover the space is provided so as to be horizontally slidable. The lid 13 is opened and closed by a heat-resistant rope 14 such as a graphite string.

【0055】シリコン3を含有した原料をルツボ1に充
填して、蓋13が閉じられた状態でヒーターにより加熱
し、シリコン3を溶融させる。
The material containing silicon 3 is filled in the crucible 1 and heated with a heater with the lid 13 closed to melt the silicon 3.

【0056】次いで、図7に示すように、耐熱ロープ1
4を引くことで蓋13を開き、ルツボ1及びこれに固定
された仕切壁15を上昇させて、回転冷却体1における
ドラムの表面層の一部を溶融シリコン3の中に浸漬し
た。
Next, as shown in FIG.
4, the lid 13 was opened, the crucible 1 and the partition wall 15 fixed thereto were raised, and a part of the surface layer of the drum in the rotary cooling body 1 was immersed in the molten silicon 3.

【0057】そして、回転冷却体1を回転させながら、
回転冷却体1の表面に成長したシリコンシート10を取
り出した。ここで、浸漬処理までの間、のぞき穴(図示
略)から装置内部の観察を行ったところ、シリコン3の
融液は凝固しないで、シリコンシート10が安定成長す
ることができた。
Then, while rotating the rotary cooling body 1,
The silicon sheet 10 grown on the surface of the rotary cooling body 1 was taken out. Here, when the inside of the apparatus was observed through a peephole (not shown) until the immersion treatment, the silicon sheet 10 could be grown stably without solidifying the melt of silicon 3.

【0058】従来の実施の形態 図8に示す従来の実施の形態に係るシリコンシート製造
装置において、まず、シリコン3を充填したルツボ1を
ヒーター2によって加熱し、シリコン3を溶融させた。
Conventional Embodiment In a silicon sheet manufacturing apparatus according to a conventional embodiment shown in FIG. 8, first, a crucible 1 filled with silicon 3 was heated by a heater 2 to melt the silicon 3.

【0059】次に、ルツボ1を上昇させて、回転冷却体
1の表面の一部を溶融シリコン3の中に浸漬し、回転冷
却体1を回転させながら、その表面に成長したシリコン
シート10を取り出した。浸漬処理までの間、のぞき穴
(図示略)から装置内部の観察を行ったところ、シリコ
ン3の融液の表面におけルツボ1壁付近が、最大2cm
の幅で凝固していることが確認された。
Next, the crucible 1 is raised, a part of the surface of the rotary cooling body 1 is immersed in the molten silicon 3, and the silicon sheet 10 grown on the surface is rotated while rotating the rotary cooling body 1. I took it out. When the inside of the apparatus was observed through a peephole (not shown) until the immersion treatment, the vicinity of the wall of the crucible 1 on the surface of the melt of silicon 3 was up to 2 cm.
It was confirmed that the solidified material had a width of.

【0060】次に、実施の形態1〜3のシリコンシート
製造装置により得られたシリコンシートを使用して、太
陽電池セルの製作を行った。
Next, solar cells were manufactured using the silicon sheets obtained by the silicon sheet manufacturing apparatuses of the first to third embodiments.

【0061】これらの太陽電池は、従来のシリコンシー
ト製造装置により得られたシリコンシートを使用した太
陽電池に比べて、短絡電力密度、曲線因子が大きく、変
換効率が向上していることが判明した。これは、仕切壁
9・15による冷却効果の改善によって、シリコンの結
晶成長が柱状成長を主としたものになったためであると
考えられる。
It has been found that these solar cells have higher short-circuit power density and fill factor and improved conversion efficiency as compared with solar cells using silicon sheets obtained by a conventional silicon sheet manufacturing apparatus. . It is considered that this is because the improvement of the cooling effect by the partition walls 9 and 15 has caused silicon crystal growth to be mainly columnar growth.

【0062】これらの結果から、本発明のシリコンシー
ト製造装置にあっては、従来のシリコンシート製造装置
に比べ、シリコン融液の凝固を抑制することができ、温
度分布も改善されている。また、同じ条件におけるヒー
ター出力が従来よりも低下していることから、シリコン
溶融に使用する加熱電力を節約することができる。
From these results, in the silicon sheet manufacturing apparatus of the present invention, solidification of the silicon melt can be suppressed and the temperature distribution is improved as compared with the conventional silicon sheet manufacturing apparatus. Further, since the heater output under the same conditions is lower than in the past, it is possible to save the heating power used for melting the silicon.

【0063】[0063]

【発明の効果】請求項1に係るシリコンシート製造装置
にあっては、ルツボ及び加熱用ヒーターを含み、シリコ
ン含有原料をルツボに入れてヒーターで加熱溶融させる
ための加熱溶融部と、この加熱溶融部の上方に設けら
れ、略水平な回転軸及びこの回転軸により回転可能な回
転冷却体を含み、この回転冷却体が加熱溶融部で得られ
たルツボ内溶融シリコンの中に浸漬されるようになる冷
却部とを備え、浸漬された回転冷却体の表面に生成した
シリコン結晶層が回転冷却体の回転により引き出されて
シリコンシートが製造されるシリコンシート製造装置に
おいて、加熱溶融部と冷却部との間に、これらを仕切る
とともに回転冷却体貫入用開口を有する断熱材製仕切壁
が設けられている。したがって、このような仕切壁のな
いものに比べて、ヒーターやルツボから冷却体への熱移
動や、シリコン融液から冷却体への熱移動を少なくする
ことができ、加熱電力の浪費、冷却ガスの流量増大、シ
リコン融液の凝固や温度分布むら、成長シリコンの形状
不安定などの問題を大幅に解消することができる。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a silicon sheet manufacturing apparatus including a crucible and a heater for heating, a heating / melting section for putting a silicon-containing raw material into a crucible and heating and melting with a heater; And a rotating cooling body rotatable by the rotating shaft, the rotating cooling body being immersed in the molten silicon in the crucible obtained in the heating and melting part. In a silicon sheet manufacturing apparatus in which a silicon crystal layer formed on the surface of a immersed rotary cooling body is drawn out by rotation of the rotary cooling body to produce a silicon sheet, a heating / melting unit and a cooling unit are provided. Between them, there is provided a heat insulating partition wall having an opening for penetrating the rotary cooling body and partitioning them. Therefore, heat transfer from the heater or crucible to the cooling body or heat transfer from the silicon melt to the cooling body can be reduced as compared with the case without the partition wall, so that heating power is wasted and cooling gas is consumed. Problems such as an increase in the flow rate of silicon, solidification of the silicon melt and uneven temperature distribution, and unstable shape of the grown silicon can be largely solved.

【0064】請求項2に係るシリコンシート製造装置に
あっては、仕切壁が、回転冷却体の上端部から下端部ま
での範囲内に設けられている。したがって、請求項1に
係るシリコンシート製造装置が奏する前記効果に加え
て、仕切壁が回転冷却体の下端部の下方に設けられてい
るものに比べて、シリコンシート製造装置の高さを低く
することができる。
In the silicon sheet manufacturing apparatus according to the second aspect, the partition wall is provided within a range from the upper end to the lower end of the rotary cooling body. Therefore, in addition to the effect of the silicon sheet manufacturing apparatus according to claim 1, the height of the silicon sheet manufacturing apparatus is reduced as compared with the case where the partition wall is provided below the lower end of the rotary cooling body. be able to.

【0065】請求項3に係るシリコンシート製造装置に
あっては、前記開口の一部または全部を開放可能に塞ぐ
断熱材製閉塞部材がさらに設けられ、回転冷却体が溶融
シリコンの中に浸漬される際にだけこの閉塞部材の作動
により前記開口が開放されるように構成されている。し
たがって、請求項1または2に係るシリコンシート製造
装置が奏する前記効果に加えて、シリコン含有原料の加
熱溶融時には閉塞部材により回転冷却体貫入用開口を閉
塞しておくことで、加熱溶融時におけるヒーター、ルツ
ボあるいはシリコン融液から冷却体への熱移動をいっそ
う少なくすることができる。
In the silicon sheet manufacturing apparatus according to a third aspect of the present invention, a closing member made of a heat insulating material is further provided to partially or entirely open the opening, and the rotary cooling body is immersed in the molten silicon. The opening is opened only when the closing member is actuated. Therefore, in addition to the effect of the silicon sheet manufacturing apparatus according to claim 1 or 2, the heating and melting of the silicon-containing raw material is performed by closing the rotary cooling body penetration opening by the closing member during heating and melting. The heat transfer from the crucible or the silicon melt to the cooling body can be further reduced.

【0066】請求項4に係るシリコンシート製造装置に
あっては、ルツボが、上下移動可能に設けられ、仕切壁
は、シリコン含有原料が加熱溶融される際には回転冷却
体の下方に位置し回転冷却体が浸漬される際にはその高
さの範囲内に位置するように上下移動可能に設けられて
おり、加熱溶融の際には前記開口が閉塞部材により塞が
れるとともにルツボ及び仕切壁が下方へ移動し、浸漬の
際には前記開口が閉塞部材の作動により開放されるとと
もにルツボ及び仕切壁が上方へ移動するように構成。し
たがって、請求項3に係るシリコンシート製造装置が奏
する前記効果に加えて、閉塞部材の作動と、ルツボ及び
仕切壁の上下移動とがあいまって、加熱溶融時における
ヒーター、ルツボあるいはシリコン融液から冷却体への
熱移動をよりいっそう少なくすることができる。
In the silicon sheet manufacturing apparatus according to the fourth aspect, the crucible is provided so as to be vertically movable, and the partition wall is located below the rotary cooling body when the silicon-containing raw material is heated and melted. When the rotary cooling body is immersed, it is provided so as to be movable up and down so as to be located within the range of its height. In the case of heating and melting, the opening is closed by the closing member and the crucible and the partition wall are provided. Move downward, and when immersed, the opening is opened by the operation of the closing member, and the crucible and the partition wall move upward. Therefore, in addition to the effect of the silicon sheet manufacturing apparatus according to claim 3, the operation of the closing member and the vertical movement of the crucible and the partition wall combine to cool the heater, crucible or silicon melt during heating and melting. Heat transfer to the body can be further reduced.

【0067】請求項5に係る太陽電池にあっては、請求
項1〜4のいずれか1つに記載の製造装置によるシリコ
ンシートを用いて製造されている。したがって、加熱溶
融部と冷却部とを断熱材製仕切壁で仕切らない従来のシ
リコンシート製造装置により製造したシリコンシートを
用いる太陽電池に比べて、短絡電流密度、曲線因子が大
きくなることから、変換効率を向上させつつ、製造コス
トを低減することができる。
A solar cell according to a fifth aspect is manufactured using a silicon sheet by the manufacturing apparatus according to any one of the first to fourth aspects. Therefore, compared with a solar cell using a silicon sheet manufactured by a conventional silicon sheet manufacturing apparatus in which a heat-melting part and a cooling part are not separated by a heat insulating material partition wall, the short-circuit current density and the fill factor are increased. Manufacturing costs can be reduced while improving efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1に係るシリコンシート製
造装置における原料シリコン溶融時の正面縦断面図であ
る。
FIG. 1 is a front vertical sectional view of a silicon sheet manufacturing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention when raw silicon is melted.

【図2】図1のシリコンシート製造装置における原料シ
リコン溶融時の側面縦断面図である。
FIG. 2 is a side longitudinal sectional view of the silicon sheet manufacturing apparatus of FIG. 1 when raw silicon is melted.

【図3】図1のシリコンシート製造装置における回転冷
却体浸漬時の側面縦断面図である。
FIG. 3 is a side longitudinal sectional view of the silicon sheet manufacturing apparatus of FIG. 1 when a rotary cooling body is immersed.

【図4】本発明の実施の形態2に係るシリコンシート製
造装置における原料シリコン溶融時の正面縦断面図であ
る。
FIG. 4 is a front vertical sectional view of a silicon sheet manufacturing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention when raw silicon is melted.

【図5】図4のシリコンシート製造装置における回転冷
却体浸漬時の側面縦断面図である。
5 is a side longitudinal sectional view of the silicon sheet manufacturing apparatus of FIG. 4 when the rotary cooling body is immersed.

【図6】本発明の実施の形態3に係るシリコンシート製
造装置における原料シリコン溶融時の正面縦断面図であ
る。
FIG. 6 is a front vertical sectional view of a silicon sheet manufacturing apparatus according to Embodiment 3 of the present invention when raw silicon is melted.

【図7】図6のシリコンシート製造装置における回転冷
却体浸漬時の側面縦断面図である。
7 is a side longitudinal sectional view of the silicon sheet manufacturing apparatus in FIG. 6 when the rotary cooling body is immersed.

【図8】従来のシリコンシート製造装置における原料シ
リコン溶融時の正面縦断面図である。
FIG. 8 is a front vertical sectional view of a conventional silicon sheet manufacturing apparatus when raw silicon is melted.

【図9】本発明の実施の形態1に係るシリコンシート製
造装置によりルツボ内のシリコン含有原料を溶融し装置
内の温度を一定にしたときの、シリコン融液の深さ方向
の温度分布をグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the temperature distribution in the depth direction of the silicon melt when the silicon-containing raw material in the crucible is melted by the silicon sheet manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention to keep the temperature inside the apparatus constant. It is.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 回転冷却体 2 回転軸 3 ルツボ 4 シリコン 5 容器 6 断熱壁 7 ヒーター 8 原料投入口 9 仕切壁 9a 開口 10 シリコンシート 11 閉塞部材 12 保持棒 13 閉塞部材(蓋) 14 耐熱ロープ 15 仕切壁 15a 開口 16 加熱溶融部 17 冷却部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating cooling body 2 Rotating shaft 3 Crucible 4 Silicon 5 Container 6 Insulating wall 7 Heater 8 Raw material input port 9 Partition wall 9a Opening 10 Silicon sheet 11 Closing member 12 Holding rod 13 Closing member (lid) 14 Heat resistant rope 15 Partition wall 15a Opening 16 Heating and melting part 17 Cooling part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 布居 徹 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Fターム(参考) 4G072 AA01 BB02 GG04 GG05 MM38 UU02 5F051 AA02 BA14 CB06  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Toru Fui 22-22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka F-term (reference) 4G072 AA01 BB02 GG04 GG05 MM38 UU02 5F051 AA02 BA14 CB06

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ルツボ及び加熱用ヒーターを含み、シリ
コン含有原料をルツボに入れてヒーターで加熱溶融させ
るための加熱溶融部と、この加熱溶融部におけるルツボ
の上方に設けられ、略水平な回転軸及びこの回転軸によ
り回転可能な回転冷却体を含み、この回転冷却体が加熱
溶融部で得られたルツボ内溶融シリコンの中に浸漬され
るようになる冷却部とを備え、浸漬された回転冷却体の
表面に生成したシリコン結晶層が回転冷却体の回転によ
り引き出されてシリコンシートが製造されるシリコンシ
ート製造装置において、 冷却部における回転冷却体の一部が、加熱溶融部におけ
るヒーター及びルツボ内溶融シリコンからの熱影響を少
なくするための断熱材製遮蔽体で覆われていることを特
徴とするシリコンシート製造装置。
1. A heating / melting unit including a crucible and a heater for heating, melting and heating a silicon-containing raw material into a crucible by a heater, and a substantially horizontal rotating shaft provided above the crucible in the heating / melting unit. And a cooling unit that includes a rotating cooling body rotatable by the rotating shaft, and a cooling unit that is immersed in the molten silicon in the crucible obtained in the heating and melting unit. In a silicon sheet manufacturing apparatus in which a silicon crystal layer formed on the surface of a body is drawn out by rotation of a rotary cooling body to produce a silicon sheet, a part of the rotary cooling body in a cooling unit is provided inside a heater and a crucible in a heating and melting unit. A silicon sheet manufacturing apparatus, wherein the silicon sheet manufacturing apparatus is covered with a shield made of a heat insulating material for reducing a thermal effect from molten silicon.
【請求項2】 遮蔽体が、下方に開口しかつ2つの側
壁、2つの端壁及び1つの上壁からなる箱体であって、
その一方側壁の一部に、シリコンシート引出用の開口部
を有している請求項1に記載の製造装置。
2. A box, wherein the shield is a downwardly open box comprising two side walls, two end walls and one upper wall,
The manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising an opening for pulling out a silicon sheet in a part of the one side wall.
【請求項3】 遮蔽体が、下方に開口しかつ2つの側
壁、2つの端壁及び1つの上壁からなる箱体であって、
その上壁の一部に、シリコンシート引出用の開口部を有
している請求項1に記載の製造装置。
3. A box, wherein the shield is a downwardly opening box comprising two side walls, two end walls and one upper wall,
2. The manufacturing apparatus according to claim 1, wherein a part of the upper wall has an opening for pulling out a silicon sheet.
【請求項4】 遮蔽体が、上方及び下方に開口しかつ2
つの側壁及び2つの端壁からなる枠体であって、シリコ
ンシートを枠体の内部から上方へ引き出すようにされて
いる請求項1に記載の製造装置。
4. A shield, which opens upward and downward, and
2. The manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the frame includes two side walls and two end walls, and the silicon sheet is drawn upward from inside the frame.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1つに記載の製
造装置によるシリコンシートを用いて製造された太陽電
池。
5. A solar cell manufactured by using the silicon sheet by the manufacturing apparatus according to claim 1. Description:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106521623A (en) * 2016-12-29 2017-03-22 常州大学 Thermal field structure of horizontal pulling forming equipment for silicon wafers

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