JP2002057351A - 太陽電池セルの製造方法および太陽電池セル - Google Patents
太陽電池セルの製造方法および太陽電池セルInfo
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 特性にバラツキの少ない太陽電池セルを得
る。 【解決手段】 ＣＺシリコン単結晶ウエーハから太陽電
池セルを形成する太陽電池セルの製造方法において、前
記ＣＺシリコン単結晶ウエーハとして初期格子間酸素濃
度が１５ｐｐｍａ以下のＣＺシリコン単結晶ウエーハを
用いる太陽電池セルの製造方法。および、ＣＺシリコン
単結晶ウエーハで作製した太陽電池セルであって、前記
ＣＺシリコン単結晶ウエーハ中の格子間酸素濃度が１５
ｐｐｍａ以下である太陽電池セル。および、ＣＺシリコ
ン単結晶ウエーハで作製した太陽電池セルであって、前
記ＣＺシリコン単結晶ウエーハ中のＢＭＤ密度が５×１
０8／cm3以下である太陽電池セル。
る。 【解決手段】 ＣＺシリコン単結晶ウエーハから太陽電
池セルを形成する太陽電池セルの製造方法において、前
記ＣＺシリコン単結晶ウエーハとして初期格子間酸素濃
度が１５ｐｐｍａ以下のＣＺシリコン単結晶ウエーハを
用いる太陽電池セルの製造方法。および、ＣＺシリコン
単結晶ウエーハで作製した太陽電池セルであって、前記
ＣＺシリコン単結晶ウエーハ中の格子間酸素濃度が１５
ｐｐｍａ以下である太陽電池セル。および、ＣＺシリコ
ン単結晶ウエーハで作製した太陽電池セルであって、前
記ＣＺシリコン単結晶ウエーハ中のＢＭＤ密度が５×１
０8／cm3以下である太陽電池セル。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池セルの材料
として有用なシリコン単結晶ウエーハを用いた太陽電池
セルの製造方法および太陽電池セルに関する。
として有用なシリコン単結晶ウエーハを用いた太陽電池
セルの製造方法および太陽電池セルに関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池セルを製造する際の材料として
シリコン単結晶を用いる場合は、変換効率の向上ととも
に製造コストの低減が大きな課題となっている。以下、
太陽電池セル用の材料としてシリコン単結晶を用いる技
術的背景について説明する。
シリコン単結晶を用いる場合は、変換効率の向上ととも
に製造コストの低減が大きな課題となっている。以下、
太陽電池セル用の材料としてシリコン単結晶を用いる技
術的背景について説明する。
【０００３】始めに太陽電池を構成する基板材料を基
に、太陽電池の特性について説明する。太陽電池をその
基板材料を基に分類すると、大きく分けて「シリコン結
晶系太陽電池」「アモルファス（非晶質）シリコン系太
陽電池」「化合物半導体系太陽電池」の３種類が挙げら
れ、更にシリコン結晶系太陽電池には「単結晶系太陽電
池」と「多結晶系太陽電池」がある。この中で太陽電池
として最も重要な特性である変換効率が高い太陽電池は
「化合物半導体系太陽電池」であり、その変換効率は２
５％近くに達する。しかし、化合物半導体系太陽電池
は、その材料となる化合物半導体を作ることが非常に難
しく、太陽電池基板の製造コスト面で一般に普及するに
は問題があり、その用途は限られたものとなっている。
に、太陽電池の特性について説明する。太陽電池をその
基板材料を基に分類すると、大きく分けて「シリコン結
晶系太陽電池」「アモルファス（非晶質）シリコン系太
陽電池」「化合物半導体系太陽電池」の３種類が挙げら
れ、更にシリコン結晶系太陽電池には「単結晶系太陽電
池」と「多結晶系太陽電池」がある。この中で太陽電池
として最も重要な特性である変換効率が高い太陽電池は
「化合物半導体系太陽電池」であり、その変換効率は２
５％近くに達する。しかし、化合物半導体系太陽電池
は、その材料となる化合物半導体を作ることが非常に難
しく、太陽電池基板の製造コスト面で一般に普及するに
は問題があり、その用途は限られたものとなっている。
【０００４】なお、ここで「変換効率」とは、「太陽電
池に入射した光のエネルギーに対し、太陽電池により電
気エネルギーに変換して取り出すことができたエネルギ
ーの割合」を示す値であり百分率（％）で表わされた値
を言う（光電変換効率とも言う）。
池に入射した光のエネルギーに対し、太陽電池により電
気エネルギーに変換して取り出すことができたエネルギ
ーの割合」を示す値であり百分率（％）で表わされた値
を言う（光電変換効率とも言う）。
【０００５】化合物半導体系太陽電池の次に変換効率の
高い太陽電池としては、シリコン単結晶系太陽電池が続
き、その発電効率は２０％前後と化合物半導体太陽電池
に近い変換効率を持ち、太陽電池基板も比較的容易に調
達できることから、一般に普及している太陽電池の主力
となっている。さらに、変換効率は５〜１５％程度と前
述の二つの太陽電池にはおよばないものの、太陽電池基
板材料の製造コストが安価であると言う点から、シリコ
ン多結晶系太陽電池やアモルファスシリコン系太陽電池
等も実用化されている。
高い太陽電池としては、シリコン単結晶系太陽電池が続
き、その発電効率は２０％前後と化合物半導体太陽電池
に近い変換効率を持ち、太陽電池基板も比較的容易に調
達できることから、一般に普及している太陽電池の主力
となっている。さらに、変換効率は５〜１５％程度と前
述の二つの太陽電池にはおよばないものの、太陽電池基
板材料の製造コストが安価であると言う点から、シリコ
ン多結晶系太陽電池やアモルファスシリコン系太陽電池
等も実用化されている。
【０００６】次に、一般的なシリコン単結晶系太陽電池
セルの製造方法を簡単に説明する。まず、太陽電池セル
の基板となるシリコンウエーハを得るために、チョクラ
ルスキー法（以下、ＣＺ法、Czochralski法と記するこ
とがある。）或いは浮遊帯域溶融法（以下、ＦＺ法、Fl
oating zone法と記することがある。）により、円柱状
のシリコン単結晶のインゴットを作る。更に、このイン
ゴットをスライスして例えば厚さ３００μｍ程度の薄い
ウエーハに加工し、ウエーハ表面を薬液でエッチングし
て表面上の加工歪みを取り除くことによって太陽電池セ
ルとなるウエーハ（基板）が得られる。このウエーハに
不純物（ドーパント）の拡散処理を施してウエーハの片
側にｐｎ接合面を形成した後、両面に電極を付け、最後
に太陽光の入射側表面に光の反射による光エネルギーの
損失を減らすための反射防止膜を付けることで太陽電池
セルが完成する。
セルの製造方法を簡単に説明する。まず、太陽電池セル
の基板となるシリコンウエーハを得るために、チョクラ
ルスキー法（以下、ＣＺ法、Czochralski法と記するこ
とがある。）或いは浮遊帯域溶融法（以下、ＦＺ法、Fl
oating zone法と記することがある。）により、円柱状
のシリコン単結晶のインゴットを作る。更に、このイン
ゴットをスライスして例えば厚さ３００μｍ程度の薄い
ウエーハに加工し、ウエーハ表面を薬液でエッチングし
て表面上の加工歪みを取り除くことによって太陽電池セ
ルとなるウエーハ（基板）が得られる。このウエーハに
不純物（ドーパント）の拡散処理を施してウエーハの片
側にｐｎ接合面を形成した後、両面に電極を付け、最後
に太陽光の入射側表面に光の反射による光エネルギーの
損失を減らすための反射防止膜を付けることで太陽電池
セルが完成する。
【０００７】昨今、太陽電池は環境問題を背景に、クリ
ーンエネルギーの一つとして需要は拡大しつつあるが、
一般の商用電力と比較してエネルギーコストの高いこと
がその普及の障害となっている。シリコン結晶太陽電池
のコストを下げるのには、基板の製造コストを下げる一
方でその変換効率を更に高めることが必要である。この
ため、単結晶系太陽電池の基板にはいわゆる半導体素子
を作製するためのエレクトロニクス用としては適合しな
い、或いは単結晶棒の中で製品とはならないコーン部
分、テール部分等を原料として用いることで基板材料の
コストを下げることが行われてきた。しかし、このよう
な原料の調達は不安定で量にも限界があり、今後のシリ
コン単結晶系太陽電池の需要拡大を考えると、このよう
な方法では、必要とする量の太陽電池基板を安定して生
産することは難しい。
ーンエネルギーの一つとして需要は拡大しつつあるが、
一般の商用電力と比較してエネルギーコストの高いこと
がその普及の障害となっている。シリコン結晶太陽電池
のコストを下げるのには、基板の製造コストを下げる一
方でその変換効率を更に高めることが必要である。この
ため、単結晶系太陽電池の基板にはいわゆる半導体素子
を作製するためのエレクトロニクス用としては適合しな
い、或いは単結晶棒の中で製品とはならないコーン部
分、テール部分等を原料として用いることで基板材料の
コストを下げることが行われてきた。しかし、このよう
な原料の調達は不安定で量にも限界があり、今後のシリ
コン単結晶系太陽電池の需要拡大を考えると、このよう
な方法では、必要とする量の太陽電池基板を安定して生
産することは難しい。
【０００８】また太陽電池においては、より大電流を得
るために、より大面積の太陽電池セルを製造することが
重要である。大面積の太陽電池セルを製造するための基
板材料となる大直径シリコンウエーハを得る方法として
は、大直径のシリコン単結晶を容易に製造することがで
き、製造される単結晶の強度にも優れたＣＺ法が適して
いる。そのため、太陽電池用シリコン結晶の製造はＣＺ
法によるものが主流となっている。
るために、より大面積の太陽電池セルを製造することが
重要である。大面積の太陽電池セルを製造するための基
板材料となる大直径シリコンウエーハを得る方法として
は、大直径のシリコン単結晶を容易に製造することがで
き、製造される単結晶の強度にも優れたＣＺ法が適して
いる。そのため、太陽電池用シリコン結晶の製造はＣＺ
法によるものが主流となっている。
【０００９】また、その一方で単結晶系太陽電池の基板
材料となるシリコンウエーハとしては、その特性の一つ
である基板ライフタイム（以下、Lifetime、ＬＴと記す
ることがある。）の値が１０μｓ以上でなければ太陽電
池基板として利用することはできず、更には、変換効率
の高い太陽電池セルを得るためには基板ライフタイムは
好ましくは２００μｓ以上であることが要求されてい
る。
材料となるシリコンウエーハとしては、その特性の一つ
である基板ライフタイム（以下、Lifetime、ＬＴと記す
ることがある。）の値が１０μｓ以上でなければ太陽電
池基板として利用することはできず、更には、変換効率
の高い太陽電池セルを得るためには基板ライフタイムは
好ましくは２００μｓ以上であることが要求されてい
る。
【００１０】しかし、現在の単結晶棒製造方法の主流で
あるＣＺ法で作った単結晶は、太陽電池セルに加工した
際に太陽電池セルに強い光を照射すると太陽電池基板の
ライフタイムの低下が起こり、光劣化を生じるために十
分な変換効率を得ることができず、太陽電池の性能の面
でも改善が求められている。
あるＣＺ法で作った単結晶は、太陽電池セルに加工した
際に太陽電池セルに強い光を照射すると太陽電池基板の
ライフタイムの低下が起こり、光劣化を生じるために十
分な変換効率を得ることができず、太陽電池の性能の面
でも改善が求められている。
【００１１】このＣＺ法シリコン単結晶を用いて太陽電
池セルを作った時に、強い光を太陽電池セルに当てると
ライフタイムが低下し光劣化が起こる原因は、単結晶基
板中に存在するボロンと酸素による影響であることが知
られている。現在、太陽電池セルとして用いられている
ウエーハの導電型はｐ型が主流であり、通常このｐ型ウ
エーハにはボロンがドーパントとして添加されている。
そして、このウエーハの材料となる単結晶棒は、ＣＺ法
（磁界下引上げ法（Magnetic field aｐpliedＣＺ法、
以下、ＭＣＺ法と記することがある。）を含む）、ある
いはＦＺ法によって製造することができるが、ＦＺ法で
は単結晶棒の製造コストがＣＺ法に比べ高いことに加え
て、前述のようにＣＺ法の方が大直径のシリコン単結晶
を製造し易いことから、現在はもっぱら比較的低コスト
で大直径の単結晶を作ることができるＣＺ法によって製
造されている。
池セルを作った時に、強い光を太陽電池セルに当てると
ライフタイムが低下し光劣化が起こる原因は、単結晶基
板中に存在するボロンと酸素による影響であることが知
られている。現在、太陽電池セルとして用いられている
ウエーハの導電型はｐ型が主流であり、通常このｐ型ウ
エーハにはボロンがドーパントとして添加されている。
そして、このウエーハの材料となる単結晶棒は、ＣＺ法
（磁界下引上げ法（Magnetic field aｐpliedＣＺ法、
以下、ＭＣＺ法と記することがある。）を含む）、ある
いはＦＺ法によって製造することができるが、ＦＺ法で
は単結晶棒の製造コストがＣＺ法に比べ高いことに加え
て、前述のようにＣＺ法の方が大直径のシリコン単結晶
を製造し易いことから、現在はもっぱら比較的低コスト
で大直径の単結晶を作ることができるＣＺ法によって製
造されている。
【００１２】しかし、ＣＺ法によって製造される結晶中
には高濃度の酸素が存在し、このためｐ型ＣＺ法シリコ
ン単結晶中のボロンと酸素によってライフタイム特性に
影響を与え光劣化が生じると言う問題点がある。
には高濃度の酸素が存在し、このためｐ型ＣＺ法シリコ
ン単結晶中のボロンと酸素によってライフタイム特性に
影響を与え光劣化が生じると言う問題点がある。
【００１３】このような問題点を解決するため本出願人
は先の出願において、ｐ型のドープ剤としてＢ（ボロ
ン）の代わりにＧａ（ガリウム）を使用することを提案
した（ＰＣＴ／００／０２８５０）。このようにＧａを
ドーパントとすることにより、Ｂと酸素の影響によるラ
イフタイムの低下を防止することができるようになっ
た。
は先の出願において、ｐ型のドープ剤としてＢ（ボロ
ン）の代わりにＧａ（ガリウム）を使用することを提案
した（ＰＣＴ／００／０２８５０）。このようにＧａを
ドーパントとすることにより、Ｂと酸素の影響によるラ
イフタイムの低下を防止することができるようになっ
た。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、Ｇａをドーパ
ントとして、Ｂと酸素の影響を排除したにもかかわら
ず、製造される太陽電池セルによってはライフタイムが
低下し、太陽電池セルの特性にバラツキが生じることが
あった。このような特性のバラツキは、太陽電池セル製
造の歩留りの低下や、太陽電池モジュール全体としての
変換効率の低下を招き問題であった。
ントとして、Ｂと酸素の影響を排除したにもかかわら
ず、製造される太陽電池セルによってはライフタイムが
低下し、太陽電池セルの特性にバラツキが生じることが
あった。このような特性のバラツキは、太陽電池セル製
造の歩留りの低下や、太陽電池モジュール全体としての
変換効率の低下を招き問題であった。
【００１５】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、ＣＺシリコン単結晶ウエーハを用いて太
陽電池セルを製造した場合に、ライフタイムを低下させ
ることのないＣＺシリコン単結晶ウエーハを用いること
により、特性にバラツキの少ない太陽電池セルを得るこ
とを目的とする。
たものであり、ＣＺシリコン単結晶ウエーハを用いて太
陽電池セルを製造した場合に、ライフタイムを低下させ
ることのないＣＺシリコン単結晶ウエーハを用いること
により、特性にバラツキの少ない太陽電池セルを得るこ
とを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、ＣＺシリコン単結晶ウエーハから太陽電池
セルを形成する太陽電池セルの製造方法において、該シ
リコン単結晶ウエーハとして初期格子間酸素濃度が１５
ｐｐｍａ以下のＣＺシリコン単結晶ウエーハを用いるこ
とを特徴とする太陽電池セルの製造方法である（請求項
１）。
め本発明は、ＣＺシリコン単結晶ウエーハから太陽電池
セルを形成する太陽電池セルの製造方法において、該シ
リコン単結晶ウエーハとして初期格子間酸素濃度が１５
ｐｐｍａ以下のＣＺシリコン単結晶ウエーハを用いるこ
とを特徴とする太陽電池セルの製造方法である（請求項
１）。
【００１７】このように、初期格子間酸素濃度が１５ｐ
ｐｍａ（ＪＥＩＤＡ：日本電子工業振興協会規格）以下
であれば、太陽電池セルを作製する熱処理により酸素析
出はほとんど発生することはなく、ＢＭＤによるライフ
タイム低下を回避した太陽電池セルを得ることができ、
特性のバラツキの少ない良好な太陽電池セルを製造する
ことができる。
ｐｍａ（ＪＥＩＤＡ：日本電子工業振興協会規格）以下
であれば、太陽電池セルを作製する熱処理により酸素析
出はほとんど発生することはなく、ＢＭＤによるライフ
タイム低下を回避した太陽電池セルを得ることができ、
特性のバラツキの少ない良好な太陽電池セルを製造する
ことができる。
【００１８】この場合、前記ＣＺシリコン単結晶ウエー
ハは、Ｇａをドーパントとするｐ型シリコン単結晶ウエ
ーハであることが好ましい（請求項２）。このように、
ｐ型シリコン単結晶ウエーハのドーパントをボロンに代
えてＧａとすることにより、ＢＭＤのみならずボロンと
酸素が存在することによる光劣化も防止できる。
ハは、Ｇａをドーパントとするｐ型シリコン単結晶ウエ
ーハであることが好ましい（請求項２）。このように、
ｐ型シリコン単結晶ウエーハのドーパントをボロンに代
えてＧａとすることにより、ＢＭＤのみならずボロンと
酸素が存在することによる光劣化も防止できる。
【００１９】この場合、前記Ｇａの濃度が３×１０１５
〜５×１０１７atoms／cm3であることが好ましい（請求
項３）。このように、Ｇａの濃度が３×１０１５atoms
／cm3以上であれば、太陽電池セルの内部抵抗増加によ
り電力が消費され、変換効率が低下するのを抑制するこ
とができ、５×１０１７atoms／cm3以下であれば、少数
キャリアがＧａ原子に捕獲されてライフタイムが低下す
る、いわゆるオージェ再結合現象を防止することができ
る。
〜５×１０１７atoms／cm3であることが好ましい（請求
項３）。このように、Ｇａの濃度が３×１０１５atoms
／cm3以上であれば、太陽電池セルの内部抵抗増加によ
り電力が消費され、変換効率が低下するのを抑制するこ
とができ、５×１０１７atoms／cm3以下であれば、少数
キャリアがＧａ原子に捕獲されてライフタイムが低下す
る、いわゆるオージェ再結合現象を防止することができ
る。
【００２０】そして、本発明の方法により製造された太
陽電池セルは（請求項４）、例えば、ＣＺシリコン単結
晶ウエーハで作製した太陽電池セルであって、ＣＺシリ
コン単結晶ウエーハ中の格子間酸素濃度が１５ｐｐｍａ
以下であることを特徴とする太陽電池セルである（請求
項５）。
陽電池セルは（請求項４）、例えば、ＣＺシリコン単結
晶ウエーハで作製した太陽電池セルであって、ＣＺシリ
コン単結晶ウエーハ中の格子間酸素濃度が１５ｐｐｍａ
以下であることを特徴とする太陽電池セルである（請求
項５）。
【００２１】このように、太陽電池セルが格子間酸素濃
度が１５ｐｐｍａ以下のＣＺシリコン単結晶ウエーハで
作製されたものであれば、太陽電池セルを作製する熱処
理により酸素析出がほとんど発生しておらず、また、格
子間酸素濃度もさほど高くないため酸素原子自体に起因
するライフタイムの低下を抑制することができ、太陽電
池セルの特性がバラツキの少ないものとなる。
度が１５ｐｐｍａ以下のＣＺシリコン単結晶ウエーハで
作製されたものであれば、太陽電池セルを作製する熱処
理により酸素析出がほとんど発生しておらず、また、格
子間酸素濃度もさほど高くないため酸素原子自体に起因
するライフタイムの低下を抑制することができ、太陽電
池セルの特性がバラツキの少ないものとなる。
【００２２】また、本発明の太陽電池セルは、ＣＺシリ
コン単結晶ウエーハで作製した太陽電池セルであって、
ＣＺシリコン単結晶ウエーハ中のＢＭＤ密度が５×１０
8／cm3以下であることを特徴とする太陽電池セルである
（請求項６）。
コン単結晶ウエーハで作製した太陽電池セルであって、
ＣＺシリコン単結晶ウエーハ中のＢＭＤ密度が５×１０
8／cm3以下であることを特徴とする太陽電池セルである
（請求項６）。
【００２３】このように、ＣＺシリコン単結晶ウエーハ
中のＢＭＤ密度が５×１０8／cm3以下であれば、ライフ
タイムが急激に低下することを防ぐことができ、太陽電
池セルの変換効率も高水準を維持し、特性にバラツキの
少ない太陽電池セルを提供することができる。
中のＢＭＤ密度が５×１０8／cm3以下であれば、ライフ
タイムが急激に低下することを防ぐことができ、太陽電
池セルの変換効率も高水準を維持し、特性にバラツキの
少ない太陽電池セルを提供することができる。
【００２４】この場合、前記太陽電池セルを構成するＣ
Ｚシリコン単結晶ウエーハは、Ｇａをドーパントとする
ｐ型シリコン単結晶ウエーハであることが好ましい（請
求項７）。このように、ｐ型シリコン単結晶ウエーハの
ドーパントがボロンではなくＧａであれば、ボロンと酸
素が存在することによる光劣化の防止もできるからであ
る。
Ｚシリコン単結晶ウエーハは、Ｇａをドーパントとする
ｐ型シリコン単結晶ウエーハであることが好ましい（請
求項７）。このように、ｐ型シリコン単結晶ウエーハの
ドーパントがボロンではなくＧａであれば、ボロンと酸
素が存在することによる光劣化の防止もできるからであ
る。
【００２５】この場合、前記Ｇａの濃度が３×１０１５
〜５×１０１７atoms／cm3であることが好ましい（請求
項８）。このように、Ｇａの濃度が３×１０１５atoms
／cm3以上であれば、太陽電池セルの内部抵抗増加によ
り電力が消費され、変換効率が低下するのを抑制するこ
とができ、５×１０１７atoms／cm3以下であれば、少数
キャリアがＧａ原子に捕獲されてライフタイムが低下す
る、いわゆるオージェ再結合現象を防止することができ
る。
〜５×１０１７atoms／cm3であることが好ましい（請求
項８）。このように、Ｇａの濃度が３×１０１５atoms
／cm3以上であれば、太陽電池セルの内部抵抗増加によ
り電力が消費され、変換効率が低下するのを抑制するこ
とができ、５×１０１７atoms／cm3以下であれば、少数
キャリアがＧａ原子に捕獲されてライフタイムが低下す
る、いわゆるオージェ再結合現象を防止することができ
る。
【００２６】以下、本発明をさらに詳細に説明する。本
発明者らは、太陽電池セルが作製されたＣＺシリコン単
結晶ウエーハに含まれる格子間酸素およびウエーハバル
ク中の酸素析出物等の結晶欠陥（以下、ＢＭＤ（Bulk M
icro Defects）と呼ぶことがある。）が、ボロンと共存
しない場合であっても太陽電池セルの変換効率に影響を
及ぼす可能性があることを発想し、鋭意研究した結果本
発明に想到したものである。
発明者らは、太陽電池セルが作製されたＣＺシリコン単
結晶ウエーハに含まれる格子間酸素およびウエーハバル
ク中の酸素析出物等の結晶欠陥（以下、ＢＭＤ（Bulk M
icro Defects）と呼ぶことがある。）が、ボロンと共存
しない場合であっても太陽電池セルの変換効率に影響を
及ぼす可能性があることを発想し、鋭意研究した結果本
発明に想到したものである。
【００２７】ＣＺシリコン単結晶の場合、石英製ルツボ
を用いて単結晶を引き上げるため、引き上げ結晶中に不
可避的に酸素（格子間酸素）が取り込まれる。引き上げ
直後（as-grown）の結晶あるいはこの結晶から作製され
たＣＺシリコン単結晶ウエーハに含まれる格子間酸素濃
度は、初期格子間酸素濃度と呼ばれ、このような格子間
酸素を含有するＣＺシリコン単結晶ウエーハに、後のプ
ロセスにおいて熱処理が加えられると、そのバルク中に
酸素析出物が析出することが知られている。
を用いて単結晶を引き上げるため、引き上げ結晶中に不
可避的に酸素（格子間酸素）が取り込まれる。引き上げ
直後（as-grown）の結晶あるいはこの結晶から作製され
たＣＺシリコン単結晶ウエーハに含まれる格子間酸素濃
度は、初期格子間酸素濃度と呼ばれ、このような格子間
酸素を含有するＣＺシリコン単結晶ウエーハに、後のプ
ロセスにおいて熱処理が加えられると、そのバルク中に
酸素析出物が析出することが知られている。
【００２８】この場合、酸素とボロンが存在することに
より変換効率の光劣化が生ずることは前述のとおりであ
り、この問題は先の出願のようにドーパントをボロンか
らＧａに変更することで解決される。しかし、Ｇａをド
ーパントとすれば、ライフタイムが低下することがない
かというとそうでもなく、製造される太陽電池セルによ
ってはライフタイムが低下し、太陽電池セルの特性にバ
ラツキが生じることがあった。
より変換効率の光劣化が生ずることは前述のとおりであ
り、この問題は先の出願のようにドーパントをボロンか
らＧａに変更することで解決される。しかし、Ｇａをド
ーパントとすれば、ライフタイムが低下することがない
かというとそうでもなく、製造される太陽電池セルによ
ってはライフタイムが低下し、太陽電池セルの特性にバ
ラツキが生じることがあった。
【００２９】この原因を本発明者らは、シリコン単結晶
ウエーハに含まれる格子間酸素の濃度の高さに起因して
いるのではないかと推測した。Ｇａについては、Ｇａ濃
度が高くなると少数キャリアがＧａに近づく頻度が高く
なり、Ｇａに捕獲されることによりライフタイムが低下
する、いわゆるオージェ再結合現象が起こることが知ら
れている。その一方で、酸素原子にはそのような効果は
知られていないが、酸素原子はシリコンの格子定数を大
きくし、少数キャリアの移動度に影響することが考えら
れる。
ウエーハに含まれる格子間酸素の濃度の高さに起因して
いるのではないかと推測した。Ｇａについては、Ｇａ濃
度が高くなると少数キャリアがＧａに近づく頻度が高く
なり、Ｇａに捕獲されることによりライフタイムが低下
する、いわゆるオージェ再結合現象が起こることが知ら
れている。その一方で、酸素原子にはそのような効果は
知られていないが、酸素原子はシリコンの格子定数を大
きくし、少数キャリアの移動度に影響することが考えら
れる。
【００３０】しかしながら、従来は、このような太陽電
池セルが形成されるシリコン単結晶ウエーハ中の初期格
子間酸素濃度や、作製された太陽電池セルを構成するシ
リコン単結晶ウエーハ中のＢＭＤに関しては全く配慮が
なされていなかったため、太陽電池セルの特性にバラツ
キがあったものと考えられた。
池セルが形成されるシリコン単結晶ウエーハ中の初期格
子間酸素濃度や、作製された太陽電池セルを構成するシ
リコン単結晶ウエーハ中のＢＭＤに関しては全く配慮が
なされていなかったため、太陽電池セルの特性にバラツ
キがあったものと考えられた。
【００３１】そこで、本発明者らはＧａがドープされた
シリコン単結晶ウエーハ中の酸素濃度を変えてライフタ
イムを測定した。図１は、酸素濃度が異なる３種類のＧ
ａドープシリコン単結晶ウエーハについて、抵抗率すな
わちＧａドープ量とライフタイムとの関係を示した図で
ある。図１に示す様に同じＧａのドープ量であっても、
酸素濃度が高いウエーハほどライフタイムが減少するこ
とがわかる。
シリコン単結晶ウエーハ中の酸素濃度を変えてライフタ
イムを測定した。図１は、酸素濃度が異なる３種類のＧ
ａドープシリコン単結晶ウエーハについて、抵抗率すな
わちＧａドープ量とライフタイムとの関係を示した図で
ある。図１に示す様に同じＧａのドープ量であっても、
酸素濃度が高いウエーハほどライフタイムが減少するこ
とがわかる。
【００３２】また、太陽電池セルを作製するプロセス
（熱処理）により、太陽電池セルのシリコン単結晶ウエ
ーハのバルク中に微小な酸素析出物等のＢＭＤが生ずる
ことがある。ＢＭＤは、ＬＳＩ等の半導体デバイス作製
プロセスにおいて有害となる重金属汚染物等を捕獲する
ゲッタリングサイトとして機能するため、ＣＺシリコン
単結晶ウエーハの利点の１つになっている。
（熱処理）により、太陽電池セルのシリコン単結晶ウエ
ーハのバルク中に微小な酸素析出物等のＢＭＤが生ずる
ことがある。ＢＭＤは、ＬＳＩ等の半導体デバイス作製
プロセスにおいて有害となる重金属汚染物等を捕獲する
ゲッタリングサイトとして機能するため、ＣＺシリコン
単結晶ウエーハの利点の１つになっている。
【００３３】しかし、本発明者らは、このようなＢＭＤ
が少数キャリアのライフタイムに悪影響をもたらしてい
るのではないかと推測した。そこで本発明者らは、この
ＢＭＤ密度とバルク中の少数キャリアのライフタイムと
の関係を調査した。図２は、シリコン単結晶ウエーハに
おけるＢＭＤ密度とライフタイムとの関係を示した図で
ある。測定の結果、図２に示すようにＢＭＤ密度が５×
１０8／cm3を超えるとライフタイムが急激に低下するこ
とがわかった。したがって、太陽電池セルを製造するた
めに使用されるＣＺシリコン単結晶ウエーハとしては、
ライフタイムが長い方が変換効率の面で優れているた
め、太陽電池形成後のＢＭＤをできるだけ低減し、密度
を５×１０8／cm3以下とすることが好ましいことが予想
される。
が少数キャリアのライフタイムに悪影響をもたらしてい
るのではないかと推測した。そこで本発明者らは、この
ＢＭＤ密度とバルク中の少数キャリアのライフタイムと
の関係を調査した。図２は、シリコン単結晶ウエーハに
おけるＢＭＤ密度とライフタイムとの関係を示した図で
ある。測定の結果、図２に示すようにＢＭＤ密度が５×
１０8／cm3を超えるとライフタイムが急激に低下するこ
とがわかった。したがって、太陽電池セルを製造するた
めに使用されるＣＺシリコン単結晶ウエーハとしては、
ライフタイムが長い方が変換効率の面で優れているた
め、太陽電池形成後のＢＭＤをできるだけ低減し、密度
を５×１０8／cm3以下とすることが好ましいことが予想
される。
【００３４】これらの事実から、ドーパントとしてのボ
ロンの存在の有無にかかわらず、太陽電池セルを作製す
るシリコン単結晶ウエーハ中の格子間酸素は、格子間酸
素自体あるいは微小な酸素析出物として太陽電池セルの
ライフタイムに影響を与えることが明確となった。
ロンの存在の有無にかかわらず、太陽電池セルを作製す
るシリコン単結晶ウエーハ中の格子間酸素は、格子間酸
素自体あるいは微小な酸素析出物として太陽電池セルの
ライフタイムに影響を与えることが明確となった。
【００３５】そして、ＣＺシリコン単結晶ウエーハの初
期酸素濃度と、熱処理条件による酸素析出量の関係に関
しては、初期酸素濃度が約１５ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）
以下ではほとんど酸素析出が起らないことが知られてい
る（阿部孝夫著、培風館発行、アドバンストエレクトロ
ニクスシリーズ１−５「シリコン」、ｐ．１９５、図８．
１参照）。従って、初期酸素濃度が１５ｐｐｍａ以下の
ＣＺシリコン単結晶ウエーハであれば、熱処理後に変換
効率に有害となる酸素析出物がほとんど発生しないこと
になるため、太陽電池セルの製造に用いるＣＺシリコン
単結晶ウエーハとして好適である。本発明はこのような
基本思想に基づき、諸条件を検討の結果、完成したもの
である。
期酸素濃度と、熱処理条件による酸素析出量の関係に関
しては、初期酸素濃度が約１５ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）
以下ではほとんど酸素析出が起らないことが知られてい
る（阿部孝夫著、培風館発行、アドバンストエレクトロ
ニクスシリーズ１−５「シリコン」、ｐ．１９５、図８．
１参照）。従って、初期酸素濃度が１５ｐｐｍａ以下の
ＣＺシリコン単結晶ウエーハであれば、熱処理後に変換
効率に有害となる酸素析出物がほとんど発生しないこと
になるため、太陽電池セルの製造に用いるＣＺシリコン
単結晶ウエーハとして好適である。本発明はこのような
基本思想に基づき、諸条件を検討の結果、完成したもの
である。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。初期格子間酸素濃度が１５ｐｐｍａ以下という本発
明の濃度範囲に入るようにするには、従来よりＣＺ法で
慣用されている方法を用いればよい。例えば、ルツボ回
転数の減少、導入ガス流量の増加、雰囲気圧力の低下、
シリコン融液の温度分布、および対流の調整等の手段に
よって、簡単に上記酸素濃度範囲とすることができる。
また、１０ｐｐｍａ程度あるいはそれ以下の酸素濃度で
引き上げる場合には、磁場を印加して引き上げる、いわ
ゆるＭＣＺ法によれば、約７ｐｐｍａ程度まで酸素濃度
を下げることができる。
て説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。初期格子間酸素濃度が１５ｐｐｍａ以下という本発
明の濃度範囲に入るようにするには、従来よりＣＺ法で
慣用されている方法を用いればよい。例えば、ルツボ回
転数の減少、導入ガス流量の増加、雰囲気圧力の低下、
シリコン融液の温度分布、および対流の調整等の手段に
よって、簡単に上記酸素濃度範囲とすることができる。
また、１０ｐｐｍａ程度あるいはそれ以下の酸素濃度で
引き上げる場合には、磁場を印加して引き上げる、いわ
ゆるＭＣＺ法によれば、約７ｐｐｍａ程度まで酸素濃度
を下げることができる。
【００３７】シリコン単結晶ウエーハを用いた一般的な
太陽電池セルの作製プロセスとしては、主としてｐｎ接
合形成工程、電極形成工程、反射防止膜形成工程を施し
て太陽電池セルが形成される。ｐｎ接合形成工程では、
通常はｐ型のシリコン単結晶ウエーハ表面にｎ型不純物
を導入することによってｐｎ接合が形成され、その際の
不純物導入にはガス拡散法、固相拡散法、イオン注入法
などが用いられ、数１００℃から１０００℃或いはそれ
以上の温度の熱処理が行われる。また、電極形成工程
は、蒸着法、メッキ法、印刷法などにより電極となる金
属を形成する工程であり、数１００℃程度の熱処理が加
えられる。さらに、反射防止膜形成工程では、ＣＶＤ
（chemical vapor deposition）法やＰＶＤ（physical
vapor deposition）法等により堆積膜が形成され、その
際にも数１００℃〜８００℃程度の熱処理が加えられ
る。
太陽電池セルの作製プロセスとしては、主としてｐｎ接
合形成工程、電極形成工程、反射防止膜形成工程を施し
て太陽電池セルが形成される。ｐｎ接合形成工程では、
通常はｐ型のシリコン単結晶ウエーハ表面にｎ型不純物
を導入することによってｐｎ接合が形成され、その際の
不純物導入にはガス拡散法、固相拡散法、イオン注入法
などが用いられ、数１００℃から１０００℃或いはそれ
以上の温度の熱処理が行われる。また、電極形成工程
は、蒸着法、メッキ法、印刷法などにより電極となる金
属を形成する工程であり、数１００℃程度の熱処理が加
えられる。さらに、反射防止膜形成工程では、ＣＶＤ
（chemical vapor deposition）法やＰＶＤ（physical
vapor deposition）法等により堆積膜が形成され、その
際にも数１００℃〜８００℃程度の熱処理が加えられ
る。
【００３８】これらの各工程においていずれの手法を用
いるか、すなわち、どの様な熱処理条件を用いるかにつ
いては、種々の太陽電池セル固有の製造条件に依存する
事項である。従って、本発明であるＢＭＤ密度が５×１
０8／cm3以下の太陽電池セルを作製するのに用いられる
シリコン単結晶ウエーハの初期酸素濃度を決定するため
には、各太陽電池セルの製造における熱処理条件を予め
特定しておき、その熱処理後に存在するＢＭＤ密度と、
太陽電池セルを作製するのに用いられるシリコン単結晶
ウエーハの初期酸素濃度との関係を実験的に求めること
により、ＢＭＤ密度が５×１０8／cm3以下となるシリコ
ン単結晶ウエーハ中の初期酸素濃度を決定すればよい。
いるか、すなわち、どの様な熱処理条件を用いるかにつ
いては、種々の太陽電池セル固有の製造条件に依存する
事項である。従って、本発明であるＢＭＤ密度が５×１
０8／cm3以下の太陽電池セルを作製するのに用いられる
シリコン単結晶ウエーハの初期酸素濃度を決定するため
には、各太陽電池セルの製造における熱処理条件を予め
特定しておき、その熱処理後に存在するＢＭＤ密度と、
太陽電池セルを作製するのに用いられるシリコン単結晶
ウエーハの初期酸素濃度との関係を実験的に求めること
により、ＢＭＤ密度が５×１０8／cm3以下となるシリコ
ン単結晶ウエーハ中の初期酸素濃度を決定すればよい。
【００３９】シリコン単結晶ウエーハに熱処理がなされ
ることにより酸素析出物が形成されるためには、その熱
処理温度において酸素が過飽和に存在していること、お
よび、析出物が形成される核（析出核）となる微小な酸
素析出物や金属不純物等が存在していることが条件とな
る。
ることにより酸素析出物が形成されるためには、その熱
処理温度において酸素が過飽和に存在していること、お
よび、析出物が形成される核（析出核）となる微小な酸
素析出物や金属不純物等が存在していることが条件とな
る。
【００４０】析出核はas-grownのシリコンウエーハ中に
も存在するが、６５０〜９００℃程度の温度の熱処理に
より過飽和の酸素が微小な酸素析出物となることによっ
ても形成される。このような析出核が成長し大きな酸素
析出物となるためには、９００〜１１００℃の温度の熱
処理が必要とされる。９００℃以下の熱処理では酸素の
拡散が遅いので成長するのに極めて長時間が必要とさ
れ、大きな酸素析出物は生じにくく、１１００℃を超え
る温度では析出核が再溶解して消滅するため析出物が形
成されなくなる。
も存在するが、６５０〜９００℃程度の温度の熱処理に
より過飽和の酸素が微小な酸素析出物となることによっ
ても形成される。このような析出核が成長し大きな酸素
析出物となるためには、９００〜１１００℃の温度の熱
処理が必要とされる。９００℃以下の熱処理では酸素の
拡散が遅いので成長するのに極めて長時間が必要とさ
れ、大きな酸素析出物は生じにくく、１１００℃を超え
る温度では析出核が再溶解して消滅するため析出物が形
成されなくなる。
【００４１】従って、ＣＺシリコン単結晶ウエーハを用
いて太陽電池セルを形成する熱処理が全て１１００℃を
超える工程であればＢＭＤ密度を極めて小さくすること
ができるが、実際には前記の通り主に１０００℃以下の
低温プロセスが用いられる。つまり、このようなプロセ
スで太陽電池セルが形成された段階ではあまり大きなサ
イズの酸素析出物は形成されてはいないものの、少なく
とも析出核となる微小な酸素析出物が形成される温度で
の熱処理は加えられているため、このような析出核の発
生がライフタイム低下の要因となる。
いて太陽電池セルを形成する熱処理が全て１１００℃を
超える工程であればＢＭＤ密度を極めて小さくすること
ができるが、実際には前記の通り主に１０００℃以下の
低温プロセスが用いられる。つまり、このようなプロセ
スで太陽電池セルが形成された段階ではあまり大きなサ
イズの酸素析出物は形成されてはいないものの、少なく
とも析出核となる微小な酸素析出物が形成される温度で
の熱処理は加えられているため、このような析出核の発
生がライフタイム低下の要因となる。
【００４２】一方、太陽電池セルの形成熱処理温度とし
て９００〜１１００℃程度の高温が採用されている場合
には、酸素析出物のサイズが大きくなりライフタイムの
低下も大きくなるので、本発明であるＢＭＤ密度が５×
１０8／cm3以下である太陽電池セルによるライフタイム
低下を防止する効果は一層大きくなり、より効果的であ
る。
て９００〜１１００℃程度の高温が採用されている場合
には、酸素析出物のサイズが大きくなりライフタイムの
低下も大きくなるので、本発明であるＢＭＤ密度が５×
１０8／cm3以下である太陽電池セルによるライフタイム
低下を防止する効果は一層大きくなり、より効果的であ
る。
【００４３】太陽電池セルが形成された後のＢＭＤ密度
の測定は、ＯＰＰ（optical precipitate profiler）法
や、ウエーハを劈開し、その劈開面を選択エッチングす
ることによって測定できる。ＢＭＤのサイズが小さい場
合には、例えば、１０００℃で１６時間の熱処理を加え
て、検出可能なサイズまで酸素析出物を成長させてから
測定すればよい。
の測定は、ＯＰＰ（optical precipitate profiler）法
や、ウエーハを劈開し、その劈開面を選択エッチングす
ることによって測定できる。ＢＭＤのサイズが小さい場
合には、例えば、１０００℃で１６時間の熱処理を加え
て、検出可能なサイズまで酸素析出物を成長させてから
測定すればよい。
【００４４】尚、ＯＰＰ法とは、ノルマルスキータイプ
の微分干渉顕微鏡を応用したもので、まず、光源から出
たレーザー光を偏光プリズムで２本の直交する９０°位
相が異なる直線偏光のビームに分離してウエーハ鏡面側
から入射させる。この時１つのビームが欠陥を横切ると
位相シフトが生じ、もう一つのビームとの位相差が生じ
る。この位相差をウエーハ裏面透過後に、偏光アナライ
ザーにより検出することにより欠陥を検出するものであ
る。
の微分干渉顕微鏡を応用したもので、まず、光源から出
たレーザー光を偏光プリズムで２本の直交する９０°位
相が異なる直線偏光のビームに分離してウエーハ鏡面側
から入射させる。この時１つのビームが欠陥を横切ると
位相シフトが生じ、もう一つのビームとの位相差が生じ
る。この位相差をウエーハ裏面透過後に、偏光アナライ
ザーにより検出することにより欠陥を検出するものであ
る。
【００４５】また、太陽電池セルの光劣化を防止するた
め、シリコン単結晶ウエーハのｐ型ドーパントとして、
Ｇａを３×１０１５〜５×１０１７atoms／cm3（抵抗率
で５〜０．１Ω・ｃｍ）ドープすることが好ましい。Ｇ
ａ濃度が３×１０１５atoms／cm3よりも小さい場合に
は、ウエーハの抵抗率が必要以上に高くなり、太陽電池
の内部抵抗により電力が消費され、変換効率が低下する
ことがある。また、Ｇａ濃度が５×１０１７atoms／cm3
よりも大きい場合には、ウエーハの抵抗率が極端に低下
するためウエーハ内部にオージェ再結合による少数キャ
リアのライフタイムの低下が発生することがあるからで
ある。
め、シリコン単結晶ウエーハのｐ型ドーパントとして、
Ｇａを３×１０１５〜５×１０１７atoms／cm3（抵抗率
で５〜０．１Ω・ｃｍ）ドープすることが好ましい。Ｇ
ａ濃度が３×１０１５atoms／cm3よりも小さい場合に
は、ウエーハの抵抗率が必要以上に高くなり、太陽電池
の内部抵抗により電力が消費され、変換効率が低下する
ことがある。また、Ｇａ濃度が５×１０１７atoms／cm3
よりも大きい場合には、ウエーハの抵抗率が極端に低下
するためウエーハ内部にオージェ再結合による少数キャ
リアのライフタイムの低下が発生することがあるからで
ある。
【００４６】Ｇａが添加されたＣＺシリコン単結晶を製
造するためには、ルツボ内のシリコン融液にＧａを添加
した後、シリコン融液に種結晶を接触させ、これを回転
させながら引き上げればよい。この場合、ルツボ内の融
液へのＧａの添加は、予め高濃度のＧａを添加したシリ
コン結晶を育成し、この高濃度Ｇａドープシリコン結晶
を砕いて作製したドープ剤を、計算により適切な量だけ
シリコン融液に添加することにより正確な量のＧａをド
ープすることができる。
造するためには、ルツボ内のシリコン融液にＧａを添加
した後、シリコン融液に種結晶を接触させ、これを回転
させながら引き上げればよい。この場合、ルツボ内の融
液へのＧａの添加は、予め高濃度のＧａを添加したシリ
コン結晶を育成し、この高濃度Ｇａドープシリコン結晶
を砕いて作製したドープ剤を、計算により適切な量だけ
シリコン融液に添加することにより正確な量のＧａをド
ープすることができる。
【００４７】
【実施例】以下、本発明の実施例および比較例を挙げて
具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。 （実施例１〜３、比較例１）通常のＣＺ法により、初期
格子間酸素濃度が約１４ｐｐｍａのシリコン単結晶（Ｇ
ａドープ、ドーパント濃度約１×１０１６atoms／cm3）
を引き上げた（実施例１）。また、ＭＣＺ法を用いて初
期酸素濃度が約１０ｐｐｍａ（Ｂドープ、ドーパント濃
度約１×１０１６atoms／cm3）および約８ｐｐｍａ（Ｇ
ａドープ、ドーパント濃度約１×１０１６atoms／cm3）
のシリコン単結晶を引き上げた（実施例２、３）。さら
に比較として、通常のＣＺ法により初期酸素濃度が約２
０ｐｐｍａ（Ｂドープ、ドーパント濃度約１×１０１６
atoms／cm3）の単結晶を引上げ、これらの単結晶から直
径１５０ｍｍ、結晶方位<１００>の鏡面研磨ウエーハを
作製した。
具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。 （実施例１〜３、比較例１）通常のＣＺ法により、初期
格子間酸素濃度が約１４ｐｐｍａのシリコン単結晶（Ｇ
ａドープ、ドーパント濃度約１×１０１６atoms／cm3）
を引き上げた（実施例１）。また、ＭＣＺ法を用いて初
期酸素濃度が約１０ｐｐｍａ（Ｂドープ、ドーパント濃
度約１×１０１６atoms／cm3）および約８ｐｐｍａ（Ｇ
ａドープ、ドーパント濃度約１×１０１６atoms／cm3）
のシリコン単結晶を引き上げた（実施例２、３）。さら
に比較として、通常のＣＺ法により初期酸素濃度が約２
０ｐｐｍａ（Ｂドープ、ドーパント濃度約１×１０１６
atoms／cm3）の単結晶を引上げ、これらの単結晶から直
径１５０ｍｍ、結晶方位<１００>の鏡面研磨ウエーハを
作製した。
【００４８】これら４種類のウエーハのライフタイムを
マイクロ波−ＰＣＤ法（光導伝度減衰法）を用いて測定
した後、実際に太陽電池セルを形成することなく、太陽
電池セルの作製プロセスを仮定した熱処理として、８０
０℃、３０分（ｐｎ接合形成工程）＋６００℃、３０分
（電極形成工程）＋７００℃、６０分（反射防止膜形成
工程）の３段階の熱処理を加えた後に再度ライフタイム
を測定し、さらにＢＭＤを検出可能なサイズに成長させ
るために１０００℃、１６時間の熱処理を行い、ＯＰＰ
法によりＢＭＤ密度を測定した。
マイクロ波−ＰＣＤ法（光導伝度減衰法）を用いて測定
した後、実際に太陽電池セルを形成することなく、太陽
電池セルの作製プロセスを仮定した熱処理として、８０
０℃、３０分（ｐｎ接合形成工程）＋６００℃、３０分
（電極形成工程）＋７００℃、６０分（反射防止膜形成
工程）の３段階の熱処理を加えた後に再度ライフタイム
を測定し、さらにＢＭＤを検出可能なサイズに成長させ
るために１０００℃、１６時間の熱処理を行い、ＯＰＰ
法によりＢＭＤ密度を測定した。
【００４９】その結果、実施例１〜３のウエーハのライ
フタイムは、熱処理前後共にいずれも５００μ秒以上の
良好な値を示し、熱処理によるライフタイムの低下は見
られなかった。また、ＢＭＤ密度はいずれも１×１０８
／cm3以下であった。一方、比較例１のウエーハのライ
フタイムは、熱処理により約２０％程度の低下が見ら
れ、ＢＭＤ密度は約１×１０９／cm3であった。
フタイムは、熱処理前後共にいずれも５００μ秒以上の
良好な値を示し、熱処理によるライフタイムの低下は見
られなかった。また、ＢＭＤ密度はいずれも１×１０８
／cm3以下であった。一方、比較例１のウエーハのライ
フタイムは、熱処理により約２０％程度の低下が見ら
れ、ＢＭＤ密度は約１×１０９／cm3であった。
【００５０】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００５１】
【発明の効果】以上のように、本発明の太陽電池セルの
製造方法および太陽電池セルによれば、特性にバラツキ
の少ない太陽電池セルを得ることができ、高効率で低コ
ストの太陽電池を得ることができる。
製造方法および太陽電池セルによれば、特性にバラツキ
の少ない太陽電池セルを得ることができ、高効率で低コ
ストの太陽電池を得ることができる。
【図１】酸素濃度が異なる３種類のＧａドープシリコン
単結晶ウエーハについて、抵抗率とライフタイムとの関
係を示した図である。
単結晶ウエーハについて、抵抗率とライフタイムとの関
係を示した図である。
【図２】シリコン単結晶ウエーハのおけるＢＭＤ密度と
ライフタイムとの関係を示した図である。
ライフタイムとの関係を示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 孝夫 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越半 導体株式会社半導体磯部研究所内 Ｆターム(参考） 5F051 AA16 CB03 CB18 GA04
Claims (8)
- 【請求項１】 ＣＺシリコン単結晶ウエーハから太陽電
池セルを形成する太陽電池セルの製造方法において、前
記ＣＺシリコン単結晶ウエーハとして初期格子間酸素濃
度が１５ｐｐｍａ以下のＣＺシリコン単結晶ウエーハを
用いることを特徴とする太陽電池セルの製造方法。 - 【請求項２】 前記ＣＺシリコン単結晶ウエーハは、Ｇ
ａをドーパントとするｐ型シリコン単結晶ウエーハであ
ることを特徴とする請求項１に記載した太陽電池セルの
製造方法。 - 【請求項３】 前記Ｇａの濃度が３×１０１５〜５×１
０１７atoms／cm3であることを特徴とする請求項２に記
載した太陽電池セルの製造方法。 - 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれか１項
に記載した製造方法により製造された太陽電池セル。 - 【請求項５】 ＣＺシリコン単結晶ウエーハで作製した
太陽電池セルであって、ＣＺシリコン単結晶ウエーハ中
の格子間酸素濃度が１５ｐｐｍａ以下であることを特徴
とする太陽電池セル。 - 【請求項６】 ＣＺシリコン単結晶ウエーハで作製した
太陽電池セルであって、ＣＺシリコン単結晶ウエーハ中
のＢＭＤ密度が５×１０8／cm3以下であることを特徴と
する太陽電池セル。 - 【請求項７】 前記太陽電池セルを構成するＣＺシリコ
ン単結晶ウエーハは、Ｇａをドーパントとするｐ型シリ
コン単結晶ウエーハであることを特徴とする請求項５ま
たは請求項６に記載した太陽電池セル。 - 【請求項８】 前記Ｇａの濃度が３×１０１５〜５×１
０１７atoms／cm3であることを特徴とする請求項７に記
載した太陽電池セル。
Priority Applications (8)
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|---|---|---|---|
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| EP01955600A EP1313150A4 (en) | 2000-08-15 | 2001-08-08 | SOLAR CELL AND MANUFACTURING PROCESS |
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|---|---|---|---|
| JP2000246306A JP2002057351A (ja) | 2000-08-15 | 2000-08-15 | 太陽電池セルの製造方法および太陽電池セル |
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|---|---|
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| JP2011166021A (ja) * | 2010-02-12 | 2011-08-25 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | 太陽電池の製造方法及び太陽電池 |
| JP2012178514A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-13 | Covalent Materials Corp | シリコンウェーハの熱処理方法 |
| JP2013084840A (ja) * | 2011-10-12 | 2013-05-09 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 金属汚染評価方法及びエピタキシャルウェーハの製造方法 |
| JP2016127169A (ja) * | 2015-01-05 | 2016-07-11 | 信越化学工業株式会社 | 太陽電池用基板の製造方法 |
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| CN101305454B (zh) * | 2005-11-07 | 2010-05-19 | 应用材料股份有限公司 | 形成光致电压接点和连线的方法 |
| US20080057220A1 (en) * | 2006-01-31 | 2008-03-06 | Robert Bachrach | Silicon photovoltaic cell junction formed from thin film doping source |
| US7749869B2 (en) * | 2008-08-05 | 2010-07-06 | International Business Machines Corporation | Crystalline silicon substrates with improved minority carrier lifetime including a method of annealing and removing SiOx precipitates and getterning sites |
| TWI382544B (zh) * | 2008-09-16 | 2013-01-11 | Nexpower Technology Corp | 太陽能光學模組 |
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| KR101841032B1 (ko) | 2010-09-03 | 2018-03-22 | 지티에이티 아이피 홀딩 엘엘씨 | 갈륨, 인듐 또는 알루미늄으로 도핑된 실리콘 단결정 |
| KR20120047583A (ko) | 2010-11-04 | 2012-05-14 | 삼성전자주식회사 | 태양 전지 및 이의 제조 방법 |
| US20120319157A1 (en) * | 2011-06-14 | 2012-12-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device |
| US9099578B2 (en) | 2012-06-04 | 2015-08-04 | Nusola, Inc. | Structure for creating ohmic contact in semiconductor devices and methods for manufacture |
| US20130255774A1 (en) * | 2012-04-02 | 2013-10-03 | Nusola, Inc. | Photovoltaic cell and process of manufacture |
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| CN110121788B (zh) * | 2016-11-14 | 2023-03-28 | 信越化学工业株式会社 | 高光电转换效率太阳能电池的制造方法及高光电转换效率太阳能电池 |
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| JPH06271384A (ja) | 1993-03-19 | 1994-09-27 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 単結晶引き上げ方法 |
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- 2000-08-15 JP JP2000246306A patent/JP2002057351A/ja active Pending
-
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