JP2002068724A - 多結晶シリコン及び太陽電池用シリコンウエーハ - Google Patents
多結晶シリコン及び太陽電池用シリコンウエーハInfo
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Silicon Compounds (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ドーピング剤としてガリウムを含む多結晶シ
リコンにおいて、結晶粒子内の抵抗率が変動し、最終的
に生産される太陽電池セルの変換効率を高くし、かつバ
ラツキが発生することを防止する。 【解決手段】 ドーピング剤としてガリウムを含む多結
晶シリコンであって、結晶の平均粒径が２ｍｍ以上であ
る多結晶シリコン。および、この多結晶シリコンから作
製された太陽電池用多結晶シリコンウエーハ。ならび
に、この多結晶シリコンウエーハから作製された太陽電
池セル。
リコンにおいて、結晶粒子内の抵抗率が変動し、最終的
に生産される太陽電池セルの変換効率を高くし、かつバ
ラツキが発生することを防止する。 【解決手段】 ドーピング剤としてガリウムを含む多結
晶シリコンであって、結晶の平均粒径が２ｍｍ以上であ
る多結晶シリコン。および、この多結晶シリコンから作
製された太陽電池用多結晶シリコンウエーハ。ならび
に、この多結晶シリコンウエーハから作製された太陽電
池セル。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多結晶シリコンに
関し、さらに詳しくは太陽電池セルの材料として有用な
太陽電池用多結晶シリコンウエーハに関する。
関し、さらに詳しくは太陽電池セルの材料として有用な
太陽電池用多結晶シリコンウエーハに関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池の材料にはアモルファスシリコ
ン、シリコン結晶、化合物半導体結晶などが用いられる
が、変換効率、安定性、安全性、資源の存在量などの観
点からシリコン結晶が最も多く用いられる。シリコン結
晶太陽電池には単結晶シリコンを用いるものと多結晶シ
リコンを用いるものがあるが、多結晶シリコンの方が量
産性に優れ、低コストにできると言われている。
ン、シリコン結晶、化合物半導体結晶などが用いられる
が、変換効率、安定性、安全性、資源の存在量などの観
点からシリコン結晶が最も多く用いられる。シリコン結
晶太陽電池には単結晶シリコンを用いるものと多結晶シ
リコンを用いるものがあるが、多結晶シリコンの方が量
産性に優れ、低コストにできると言われている。
【０００３】太陽電池セルは光によって発生するキャリ
アを内部電界で分離して起電力を発生させるので、発生
するキャリアの寿命が長いことが望ましい。しかしなが
ら従来のボロンをドーピング剤として添加した多結晶シ
リコンを基板とする太陽電池セルは、光を照射すること
によりキャリア寿命が低下し、その結果変換効率が低下
するという問題があった。
アを内部電界で分離して起電力を発生させるので、発生
するキャリアの寿命が長いことが望ましい。しかしなが
ら従来のボロンをドーピング剤として添加した多結晶シ
リコンを基板とする太陽電池セルは、光を照射すること
によりキャリア寿命が低下し、その結果変換効率が低下
するという問題があった。
【０００４】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型のドーピング剤としてボロン
（Ｂ）の代わりにガリウム（Ｇａ）を使用することを提
案した（特願２０００−０６１４３５）。この提案で
は、ガリウムをドーピング剤とした多結晶シリコンは光
照射によるライフタイムの低下が無く、光照射による変
換効率の低下も無い事が分かっている。
は先の出願において、ｐ型のドーピング剤としてボロン
（Ｂ）の代わりにガリウム（Ｇａ）を使用することを提
案した（特願２０００−０６１４３５）。この提案で
は、ガリウムをドーピング剤とした多結晶シリコンは光
照射によるライフタイムの低下が無く、光照射による変
換効率の低下も無い事が分かっている。
【０００５】しかしながら、ガリウムの偏析係数は０．
００８であり、ボロンの偏析係数０．８に比べて著しく
小さいため多結晶インゴットを育成した場合、ガリウム
原子が結晶粒子内よりも結晶粒界に集まりやすく、所望
の抵抗率を得るべくガリウムの添加量を計算して添加し
ても、実際に太陽電池セルとして機能する個々の結晶粒
子の内部では所望の抵抗率よりも高くなってしまうた
め、予定した変換効率を得ることが難しいという問題が
生じた。また、粒界に奪われるガリウムの量をあらかじ
め予想して添加しても、結晶の平均粒径がわずかに異な
っただけで粒界に奪われるガリウムの量は大幅に変わる
ので、固化（原料シリコンを溶解した状態から凝固させ
ること）条件等のばらつきにより結晶粒子内の抵抗は変
動し、最終的に生産される太陽電池セルの変換効率のば
らつきを押さえることが難しかった。
００８であり、ボロンの偏析係数０．８に比べて著しく
小さいため多結晶インゴットを育成した場合、ガリウム
原子が結晶粒子内よりも結晶粒界に集まりやすく、所望
の抵抗率を得るべくガリウムの添加量を計算して添加し
ても、実際に太陽電池セルとして機能する個々の結晶粒
子の内部では所望の抵抗率よりも高くなってしまうた
め、予定した変換効率を得ることが難しいという問題が
生じた。また、粒界に奪われるガリウムの量をあらかじ
め予想して添加しても、結晶の平均粒径がわずかに異な
っただけで粒界に奪われるガリウムの量は大幅に変わる
ので、固化（原料シリコンを溶解した状態から凝固させ
ること）条件等のばらつきにより結晶粒子内の抵抗は変
動し、最終的に生産される太陽電池セルの変換効率のば
らつきを押さえることが難しかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】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、ガリウムをドープし
た多結晶シリコンにおいて、固化条件等のばらつきによ
り結晶粒子内の抵抗が変動し、最終的に生産される太陽
電池セルの変換効率を高くし、さらにばらつきが発生す
ることを防止することを目的とする。
題点に鑑みてなされたものであり、ガリウムをドープし
た多結晶シリコンにおいて、固化条件等のばらつきによ
り結晶粒子内の抵抗が変動し、最終的に生産される太陽
電池セルの変換効率を高くし、さらにばらつきが発生す
ることを防止することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めの本発明は、ドーピング剤としてガリウムを含む多結
晶シリコンであって、結晶の平均粒径が２ｍｍ以上であ
ることを特徴とする多結晶シリコンである（請求項
１）。
めの本発明は、ドーピング剤としてガリウムを含む多結
晶シリコンであって、結晶の平均粒径が２ｍｍ以上であ
ることを特徴とする多結晶シリコンである（請求項
１）。
【０００８】このように、原料シリコンを溶解し凝固さ
せる際、固液界面付近の温度勾配を小さくすること等に
より平均粒径を２ｍｍより大きくする。これにより全イ
ンゴット体積に対する粒界領域の体積の割合が小さくな
り、粒界に捕獲されるガリウム原子の量が少なくなるの
で結晶粒子内部の抵抗率を正確に制御できるようにな
る。これにより太陽電池セルの変換効率のばらつきを小
さくすることができる。なお、本発明で言う平均粒径と
は結晶から直方体のブロックを切り出して、このブロッ
クの面に現れた結晶粒子の数を計数し、ブロック面の面
積をこの数で割ったものの平方根を言う。
せる際、固液界面付近の温度勾配を小さくすること等に
より平均粒径を２ｍｍより大きくする。これにより全イ
ンゴット体積に対する粒界領域の体積の割合が小さくな
り、粒界に捕獲されるガリウム原子の量が少なくなるの
で結晶粒子内部の抵抗率を正確に制御できるようにな
る。これにより太陽電池セルの変換効率のばらつきを小
さくすることができる。なお、本発明で言う平均粒径と
は結晶から直方体のブロックを切り出して、このブロッ
クの面に現れた結晶粒子の数を計数し、ブロック面の面
積をこの数で割ったものの平方根を言う。
【０００９】そして、本発明の多結晶シリコンから作製
された太陽電池用多結晶シリコンウエーハは（請求項
２）、結晶粒子内の抵抗率のバラツキが少ない上にボロ
ンドープウエーハのような光照射による変換効率の劣化
が生じないため、太陽電池セル製作用のウエーハとして
最適なものとなる。
された太陽電池用多結晶シリコンウエーハは（請求項
２）、結晶粒子内の抵抗率のバラツキが少ない上にボロ
ンドープウエーハのような光照射による変換効率の劣化
が生じないため、太陽電池セル製作用のウエーハとして
最適なものとなる。
【００１０】また、本発明の太陽電池用多結晶シリコン
ウエーハから作製された太陽電池セルは（請求項３）、
変換効率にバラツキが生じることがなく、加えて光照射
による変換効率の低下もない優れた品質の太陽電池セル
となる。
ウエーハから作製された太陽電池セルは（請求項３）、
変換効率にバラツキが生じることがなく、加えて光照射
による変換効率の低下もない優れた品質の太陽電池セル
となる。
【００１１】以下、本発明をさらに詳細に説明する。本
発明者らは、ドーピング剤としてガリウムを含む多結晶
シリコンについて、その欠点である抵抗率のバラツキを
解決すべく、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、ドーピング剤としてガリウムを含む多結晶
シリコンについて、その欠点である抵抗率のバラツキを
解決すべく、鋭意研究した結果本発明に想到したもので
ある。
【００１２】前述したように、ガリウムはボロンに比べ
て偏析係数が非常に小さいため、多結晶インゴットを育
成した場合、ガリウム原子が結晶粒子内よりも結晶粒界
に集まりやすく、僅かな平均結晶粒径の変化により結晶
粒子内の抵抗率が変化しやすいため、太陽電池セルを形
成した場合に変換効率のバラツキが生じ易かった。
て偏析係数が非常に小さいため、多結晶インゴットを育
成した場合、ガリウム原子が結晶粒子内よりも結晶粒界
に集まりやすく、僅かな平均結晶粒径の変化により結晶
粒子内の抵抗率が変化しやすいため、太陽電池セルを形
成した場合に変換効率のバラツキが生じ易かった。
【００１３】ここで、粒界とは「結晶粒の境界」の意味
である。粒界は格子が乱れているので、ガリウムの溶解
度が結晶粒子内に比べて高く、ガリウム原子が集中す
る。特に多結晶の粒径が小さいときには粒界の総面積が
大きいので、粒径が少しでも変化すると粒界面積が大き
く変動し、ここに捕われるガリウム原子の量が大きく変
わり、結果的に結晶粒子内のガリウム濃度が大きく変動
する。しかし、ある程度粒径が大きければ粒界の総面積
が小さくなるので、同じ割合で粒子径が変動したとして
も影響が小さいと考えられる。
である。粒界は格子が乱れているので、ガリウムの溶解
度が結晶粒子内に比べて高く、ガリウム原子が集中す
る。特に多結晶の粒径が小さいときには粒界の総面積が
大きいので、粒径が少しでも変化すると粒界面積が大き
く変動し、ここに捕われるガリウム原子の量が大きく変
わり、結果的に結晶粒子内のガリウム濃度が大きく変動
する。しかし、ある程度粒径が大きければ粒界の総面積
が小さくなるので、同じ割合で粒子径が変動したとして
も影響が小さいと考えられる。
【００１４】そこで、本発明者らは結晶粒径を大きくす
ることにより、ガリウム濃度の変動を抑えることを発想
した。例えば、一辺が１０ｃｍで高さが１０ｃｍの多結
晶インゴットがあって、これを一辺が０．１ｃｍで高さ
が１０ｃｍの細長い柱状晶が１００００本集合したもの
と考えると、この時の粒界面積はおおよそ１０×１０×
（１０／０．１）×２＝２００００ｃｍ２となる。仮に
柱状晶の一辺の長さが一割減少したとすると１０×１０
×（１０／０．０９）×２＝２２２２２ｃｍ２となり、
その差は２２２２ｃｍ２となる。ところが、もとの柱状
晶の一辺が０．５ｃｍとより大きいのであれば、もとの
粒界面積はおおよそ１０×１０×（１０／０．５）×２
＝４０００ｃｍ２であり、柱状晶の一辺の長さが一割減
少したとしても１０×１０×（１０／０．４５）×２＝
４４４４ｃｍ２となり、その差は４４４ｃｍ２とはるか
に小さなものとなる。
ることにより、ガリウム濃度の変動を抑えることを発想
した。例えば、一辺が１０ｃｍで高さが１０ｃｍの多結
晶インゴットがあって、これを一辺が０．１ｃｍで高さ
が１０ｃｍの細長い柱状晶が１００００本集合したもの
と考えると、この時の粒界面積はおおよそ１０×１０×
（１０／０．１）×２＝２００００ｃｍ２となる。仮に
柱状晶の一辺の長さが一割減少したとすると１０×１０
×（１０／０．０９）×２＝２２２２２ｃｍ２となり、
その差は２２２２ｃｍ２となる。ところが、もとの柱状
晶の一辺が０．５ｃｍとより大きいのであれば、もとの
粒界面積はおおよそ１０×１０×（１０／０．５）×２
＝４０００ｃｍ２であり、柱状晶の一辺の長さが一割減
少したとしても１０×１０×（１０／０．４５）×２＝
４４４４ｃｍ２となり、その差は４４４ｃｍ２とはるか
に小さなものとなる。
【００１５】このように粒径変化が同じ割合で起っても
粒界面積の変化の絶対量は粒径が大きい方が小さいこと
がわかる。このことから、粒径を大きくした多結晶の方
が、粒界にとらわれるガリウムの量の変化が小さく、言
い換えれば粒径が変動しても抵抗率変化も小さく、その
結果、変換効率のバラツキを小さくできると言える。さ
らに、ガリウムドープ多結晶は、結晶の粒径が異なって
も、太陽電池セルの光照射による変換効率の劣化がない
というガリウムドープ多結晶の本来の性質は変わらな
い。従って、従来よりも結晶の平均粒径が大きいガリウ
ムドープ多結晶シリコンであれば、光照射による変換効
率の劣化がなく、かつ変換効率のバラツキが少ない理想
的な多結晶シリコンとなる。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。
粒界面積の変化の絶対量は粒径が大きい方が小さいこと
がわかる。このことから、粒径を大きくした多結晶の方
が、粒界にとらわれるガリウムの量の変化が小さく、言
い換えれば粒径が変動しても抵抗率変化も小さく、その
結果、変換効率のバラツキを小さくできると言える。さ
らに、ガリウムドープ多結晶は、結晶の粒径が異なって
も、太陽電池セルの光照射による変換効率の劣化がない
というガリウムドープ多結晶の本来の性質は変わらな
い。従って、従来よりも結晶の平均粒径が大きいガリウ
ムドープ多結晶シリコンであれば、光照射による変換効
率の劣化がなく、かつ変換効率のバラツキが少ない理想
的な多結晶シリコンとなる。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。
【００１６】
【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。多結晶シリコンの製造について述べる。図１（ａ）
は、多結晶シリコンを成長させるための装置の概略を示
す図である。例えば、原料シリコンとガリウムを含むド
ーピング剤を石英ルツボ３に入れておく。電気炉１の炉
体２内壁にヒーター４があり、ルツボ３が下から上に上
がって来て炉内に入ると、原料シリコンが溶解し、全て
溶解した後、今度はルツボを引き下げる。温度が下がる
に従い溶解したシリコンが凝固してルツボの底から多結
晶が成長する。ここで、本発明の結晶の平均粒径が２ｍ
ｍ以上という多結晶シリコンを製造するためには、原料
シリコンを溶解させてから凝固させる際、結晶の温度が
シリコンの融点を通過することになるが、その融点を含
む近傍の温度領域において、冷却速度を遅くすればよ
い。簡単にはルツボの引き下げ速度を遅くすればよい
が、生産性が悪化するので、以下の方法を用いればよ
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。多結晶シリコンの製造について述べる。図１（ａ）
は、多結晶シリコンを成長させるための装置の概略を示
す図である。例えば、原料シリコンとガリウムを含むド
ーピング剤を石英ルツボ３に入れておく。電気炉１の炉
体２内壁にヒーター４があり、ルツボ３が下から上に上
がって来て炉内に入ると、原料シリコンが溶解し、全て
溶解した後、今度はルツボを引き下げる。温度が下がる
に従い溶解したシリコンが凝固してルツボの底から多結
晶が成長する。ここで、本発明の結晶の平均粒径が２ｍ
ｍ以上という多結晶シリコンを製造するためには、原料
シリコンを溶解させてから凝固させる際、結晶の温度が
シリコンの融点を通過することになるが、その融点を含
む近傍の温度領域において、冷却速度を遅くすればよ
い。簡単にはルツボの引き下げ速度を遅くすればよい
が、生産性が悪化するので、以下の方法を用いればよ
い。
【００１７】図１（ｂ）は、電気炉１内部の温度分布を
示す図である。図１（ｂ）の右側の温度分布は、ヒー
ター４のパワーを上げて融点よりも大きく高い温度とし
た場合を示し、左側の温度分布は、ヒーター４のパワ
ーを調整して融点よりも少しだけ高い温度とした場合を
示す。この図１（ｂ）から、左側の温度分布の方が、
右側の温度分布に比べて、固液界面（融点）付近にお
ける温度勾配が小さいことがわかる。つまり、温度勾配
を小さく、即ち冷却速度を遅くするためには、ヒーター
４のパワーを調整して融点よりも少しだけ高い温度とす
れば良い。このようにすれば、多結晶シリコンの生産効
率に影響を与えることなく、平均粒径が２ｍｍ以上の多
結晶シリコンを製造することができる。
示す図である。図１（ｂ）の右側の温度分布は、ヒー
ター４のパワーを上げて融点よりも大きく高い温度とし
た場合を示し、左側の温度分布は、ヒーター４のパワ
ーを調整して融点よりも少しだけ高い温度とした場合を
示す。この図１（ｂ）から、左側の温度分布の方が、
右側の温度分布に比べて、固液界面（融点）付近にお
ける温度勾配が小さいことがわかる。つまり、温度勾配
を小さく、即ち冷却速度を遅くするためには、ヒーター
４のパワーを調整して融点よりも少しだけ高い温度とす
れば良い。このようにすれば、多結晶シリコンの生産効
率に影響を与えることなく、平均粒径が２ｍｍ以上の多
結晶シリコンを製造することができる。
【００１８】ここで、平均粒径を２ｍｍ以上としたの
は、平均粒径が２ｍｍ以上であれば、太陽電池セルを形
成した場合にその変換効率のバラツキを±０．１〜０．
３％前後に抑えることができるからである。また、この
程度のバラツキであれば実用に耐え得る。
は、平均粒径が２ｍｍ以上であれば、太陽電池セルを形
成した場合にその変換効率のバラツキを±０．１〜０．
３％前後に抑えることができるからである。また、この
程度のバラツキであれば実用に耐え得る。
【００１９】この場合、結晶の平均粒径が大きければ大
きいほど、粒界面積は小さくなるため変換効率のバラツ
キは小さいものとなるが、通常、多結晶シリコンは石英
ルツボか黒鉛ルツボの中で製造されるため、ルツボの底
や壁と接触している部分のいたるところから結晶が成長
し始め、結晶粒子はあまり大きくはできない。また、あ
る程度結晶粒径が大きくなると、それ以上大きくしても
粒界の面積はそれほど減らなくなるため、実質的には結
晶粒径は２０ｍｍ以下とすることが好ましい。これ以上
大きくしようとすると結晶育成時間が長くなる等、コス
トがかさむ。
きいほど、粒界面積は小さくなるため変換効率のバラツ
キは小さいものとなるが、通常、多結晶シリコンは石英
ルツボか黒鉛ルツボの中で製造されるため、ルツボの底
や壁と接触している部分のいたるところから結晶が成長
し始め、結晶粒子はあまり大きくはできない。また、あ
る程度結晶粒径が大きくなると、それ以上大きくしても
粒界の面積はそれほど減らなくなるため、実質的には結
晶粒径は２０ｍｍ以下とすることが好ましい。これ以上
大きくしようとすると結晶育成時間が長くなる等、コス
トがかさむ。
【００２０】また、ルツボ内の融液へのガリウムの添加
は、例えば予め高濃度のガリウムを添加したシリコン結
晶を育成し、この高濃度ガリウムドープシリコン結晶を
砕いて作製したドーピング剤を、計算により適切な量だ
けシリコン融液に添加するようにすれば、正確な量のガ
リウムをドープすることができる。
は、例えば予め高濃度のガリウムを添加したシリコン結
晶を育成し、この高濃度ガリウムドープシリコン結晶を
砕いて作製したドーピング剤を、計算により適切な量だ
けシリコン融液に添加するようにすれば、正確な量のガ
リウムをドープすることができる。
【００２１】このようにして製造された柱状の多結晶シ
リコンをスライスして、エッチング、洗浄等の所定の工
程を経て多結晶シリコンウエーハを製造する。そして、
このような多結晶シリコンウエーハに、一般的な太陽電
池セルの作製プロセスとして、ｐｎ接合形成工程、電極
形成工程、反射防止膜形成工程等を施して太陽電池セル
が形成される。このようにして得られた本発明の太陽電
池セルは、光照射による変換効率の劣化が少なく、変換
効率のバラツキも少ないものとなる。
リコンをスライスして、エッチング、洗浄等の所定の工
程を経て多結晶シリコンウエーハを製造する。そして、
このような多結晶シリコンウエーハに、一般的な太陽電
池セルの作製プロセスとして、ｐｎ接合形成工程、電極
形成工程、反射防止膜形成工程等を施して太陽電池セル
が形成される。このようにして得られた本発明の太陽電
池セルは、光照射による変換効率の劣化が少なく、変換
効率のバラツキも少ないものとなる。
【００２２】
【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）初めに半導体級シリコン５ｋｇとガリウム
５０ｇを直径１５ｃｍ、深さ２５ｃｍの石英ルツボに入
れ、清浄な電気炉中で溶解後急冷してガリウムが高濃度
にドープされたシリコン結晶を作製した。以後これを砕
いたものをドーピング剤として用いた。
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）初めに半導体級シリコン５ｋｇとガリウム
５０ｇを直径１５ｃｍ、深さ２５ｃｍの石英ルツボに入
れ、清浄な電気炉中で溶解後急冷してガリウムが高濃度
にドープされたシリコン結晶を作製した。以後これを砕
いたものをドーピング剤として用いた。
【００２３】次に半導体級シリコン５ｋｇと上記のドー
ピング剤２５ｇを離型剤を塗布した直径１５ｃｍ、深さ
２５ｃｍの石英ルツボに入れ清浄な電気炉中で溶解した
後、ルツボを加熱領域から引き下げて冷却し、柱状の結
晶を成長させながら多結晶シリコンを作製した。なお、
本実施例１では冷却する際に冷却速度を２０℃／ｍｉｎ
とした。このようにして作製された結晶の中心部から５
ｃｍ角、厚さ２ｃｍの直方体を５ｃｍ角の面が水平にな
るように切り出し、厚さ方向の抵抗率を測定したところ
１．１Ω・ｃｍであった。また、このブロックの５ｃｍ
角の面に現れた結晶粒子の数を計数し、面積をこの数で
割ったものの平方根を平均粒径として求めたところ２．
１ｍｍであった。さらに、この直方体の結晶を柱状に成
長した結晶の向きに垂直にスライスして多結晶シリコン
ウエーハを作製した。
ピング剤２５ｇを離型剤を塗布した直径１５ｃｍ、深さ
２５ｃｍの石英ルツボに入れ清浄な電気炉中で溶解した
後、ルツボを加熱領域から引き下げて冷却し、柱状の結
晶を成長させながら多結晶シリコンを作製した。なお、
本実施例１では冷却する際に冷却速度を２０℃／ｍｉｎ
とした。このようにして作製された結晶の中心部から５
ｃｍ角、厚さ２ｃｍの直方体を５ｃｍ角の面が水平にな
るように切り出し、厚さ方向の抵抗率を測定したところ
１．１Ω・ｃｍであった。また、このブロックの５ｃｍ
角の面に現れた結晶粒子の数を計数し、面積をこの数で
割ったものの平方根を平均粒径として求めたところ２．
１ｍｍであった。さらに、この直方体の結晶を柱状に成
長した結晶の向きに垂直にスライスして多結晶シリコン
ウエーハを作製した。
【００２４】この５ｃｍ角のウエハを水酸化ナトリウム
溶液に浸して加工ひずみ層を除き、次にＰＯＣｌ３によ
る拡散法でシート抵抗７８Ω／□の０．２μｍの浅い接
合を形成した。その後、表面安定化のためのＳｉＯ２パ
ッシベーション膜とＴｉＯ２膜を順次積層した。続いて
裏面拡散層をエッチングで除去した後、Ａｌペーストの
印刷、焼成により少数キャリアの再結合損を低減するた
めのＢＳＦ（Back surface field）層を形成し、ＴｉＯ
２膜の上からＡｇペーストの印刷、焼成により受光面電
極を形成し、さらに裏面にＡｇペーストの印刷、焼成に
より裏面電極を形成して、最後に反射防止膜としてＭｇ
Ｆ２膜を蒸着して太陽電池セルとした。
溶液に浸して加工ひずみ層を除き、次にＰＯＣｌ３によ
る拡散法でシート抵抗７８Ω／□の０．２μｍの浅い接
合を形成した。その後、表面安定化のためのＳｉＯ２パ
ッシベーション膜とＴｉＯ２膜を順次積層した。続いて
裏面拡散層をエッチングで除去した後、Ａｌペーストの
印刷、焼成により少数キャリアの再結合損を低減するた
めのＢＳＦ（Back surface field）層を形成し、ＴｉＯ
２膜の上からＡｇペーストの印刷、焼成により受光面電
極を形成し、さらに裏面にＡｇペーストの印刷、焼成に
より裏面電極を形成して、最後に反射防止膜としてＭｇ
Ｆ２膜を蒸着して太陽電池セルとした。
【００２５】同様にして５つの太陽電池セルを作製し、
得られた太陽電池セルの変換効率を測定した。変換効率
の測定は、２５℃に温度調節された測定台に太陽電池セ
ルをのせ、ハロゲンランプを光源としたソーラーシミュ
レータでＡＭ（エアマス）１．５の条件下で定常光をセ
ルに照射し、セルから取り出すことができた電圧と電流
を測定して、太陽電池セルの変換効率を算出した。測定
結果を表１に示す。
得られた太陽電池セルの変換効率を測定した。変換効率
の測定は、２５℃に温度調節された測定台に太陽電池セ
ルをのせ、ハロゲンランプを光源としたソーラーシミュ
レータでＡＭ（エアマス）１．５の条件下で定常光をセ
ルに照射し、セルから取り出すことができた電圧と電流
を測定して、太陽電池セルの変換効率を算出した。測定
結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】表１より、本実施例１の太陽電池セルは、
各々の平均変換効率が最も小さな値が１５．９％であ
り、最も大きな値が１６．２％とバラツキが小さいこと
が判る。
各々の平均変換効率が最も小さな値が１５．９％であ
り、最も大きな値が１６．２％とバラツキが小さいこと
が判る。
【００２８】（実施例２）冷却速度を１０℃／ｍｉｎと
実施例１よりさらに小さくした以外は実施例１と同様に
して多結晶シリコンを作製した。このようにして作製さ
れた結晶の抵抗率を実施例１と同様に測定したところ、
実施例１と同様に１．１Ω・ｃｍであった。また、実施
例１と同様に、この多結晶シリコンの平均粒径を求めた
ところ２．９ｍｍであった。さらに、この直方体の結晶
を柱状に成長した結晶の向きに垂直にスライスして多結
晶シリコンウエーハを作製した。
実施例１よりさらに小さくした以外は実施例１と同様に
して多結晶シリコンを作製した。このようにして作製さ
れた結晶の抵抗率を実施例１と同様に測定したところ、
実施例１と同様に１．１Ω・ｃｍであった。また、実施
例１と同様に、この多結晶シリコンの平均粒径を求めた
ところ２．９ｍｍであった。さらに、この直方体の結晶
を柱状に成長した結晶の向きに垂直にスライスして多結
晶シリコンウエーハを作製した。
【００２９】このようにして製造した多結晶シリコンウ
エーハから実施例１と同様に５つの太陽電池セルを作製
し、その変換効率を測定した。その結果を表１に併記す
る。表１より、本実施例２の太陽電池セルは、各々の平
均変換効率が最も小さな値が１６．０％であり、最も大
きな値が１６．３％とバラツキが小さいことが判る。
エーハから実施例１と同様に５つの太陽電池セルを作製
し、その変換効率を測定した。その結果を表１に併記す
る。表１より、本実施例２の太陽電池セルは、各々の平
均変換効率が最も小さな値が１６．０％であり、最も大
きな値が１６．３％とバラツキが小さいことが判る。
【００３０】（比較例）冷却速度を４０℃／ｍｉｎと実
施例より大きくする以外は実施例と同様にして多結晶シ
リコンを作製した。このようにして作製された結晶の抵
抗率を実施例と同様に測定したところ、１．０Ω・ｃｍ
であった。また、実施例と同様に、この多結晶シリコン
の平均粒径を求めたところ、固液界面の温度勾配が大き
いため、１．８ｍｍと小さな粒径となった。さらに、こ
の直方体の結晶を柱状に成長した結晶の向きに垂直にス
ライスして多結晶シリコンウエーハを作製した。
施例より大きくする以外は実施例と同様にして多結晶シ
リコンを作製した。このようにして作製された結晶の抵
抗率を実施例と同様に測定したところ、１．０Ω・ｃｍ
であった。また、実施例と同様に、この多結晶シリコン
の平均粒径を求めたところ、固液界面の温度勾配が大き
いため、１．８ｍｍと小さな粒径となった。さらに、こ
の直方体の結晶を柱状に成長した結晶の向きに垂直にス
ライスして多結晶シリコンウエーハを作製した。
【００３１】このようにして製造した多結晶シリコンウ
エーハから実施例と同様に５つの太陽電池セルを作製
し、その変換効率を測定した。その結果を表１に併記す
る。表１より、比較例の太陽電池セルは、各々の平均変
換効率が最も小さな値が１４．３％であり、最も大きな
値が１５．９％と大きな範囲でばらついていることが判
る。また、変換効率も実施例より低下傾向が見られる。
エーハから実施例と同様に５つの太陽電池セルを作製
し、その変換効率を測定した。その結果を表１に併記す
る。表１より、比較例の太陽電池セルは、各々の平均変
換効率が最も小さな値が１４．３％であり、最も大きな
値が１５．９％と大きな範囲でばらついていることが判
る。また、変換効率も実施例より低下傾向が見られる。
【００３２】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。
【００３３】例えば、上記では、ガリウムドープ多結晶
シリコンの平均粒径を２ｍｍ以上とするのに、ヒーター
のパワーを調節して冷却速度を遅くすることにより行っ
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、ガリウ
ムドープ多結晶シリコンであって平均粒径が２ｍｍ以上
であれば、どのような方法により作製されてもよいこと
は言うまでもない。
シリコンの平均粒径を２ｍｍ以上とするのに、ヒーター
のパワーを調節して冷却速度を遅くすることにより行っ
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、ガリウ
ムドープ多結晶シリコンであって平均粒径が２ｍｍ以上
であれば、どのような方法により作製されてもよいこと
は言うまでもない。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、本発明の多結晶シリコン
によれば、正確に結晶粒子内部の抵抗率を制御できるよ
うになり、最終的に生産される太陽電池セルの変換効率
のばらつきを少なくし、また変換効率も高くすることが
できる。
によれば、正確に結晶粒子内部の抵抗率を制御できるよ
うになり、最終的に生産される太陽電池セルの変換効率
のばらつきを少なくし、また変換効率も高くすることが
できる。
【図１】（ａ）は、多結晶シリコンを成長させるための
装置の概略を示す図であり、（ｂ）は、この装置の炉内
の温度分布の例を示す図である。
装置の概略を示す図であり、（ｂ）は、この装置の炉内
の温度分布の例を示す図である。
１…電気炉、 ２…炉体、 ３…ルツボ、 ４…ヒータ
ー
ー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳永 勝志 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） 4G072 AA02 BB03 GG01 HH01 JJ07 MM38 UU02 5F051 AA03 AA16 BA11 CB05 CB20 CB21 CB29 DA03 EA18 FA10 HA03
Claims (3)
- 【請求項１】 ドーピング剤としてガリウムを含む多結
晶シリコンであって、結晶の平均粒径が２ｍｍ以上であ
ることを特徴とする多結晶シリコン。 - 【請求項２】 請求項１に記載の多結晶シリコンから作
製された太陽電池用多結晶シリコンウエーハ。 - 【請求項３】 請求項２に記載の太陽電池用多結晶シリ
コンウエーハから作製された太陽電池セル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000256592A JP4002715B2 (ja) | 2000-08-28 | 2000-08-28 | 多結晶シリコン及び太陽電池用シリコンウエーハ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000256592A JP4002715B2 (ja) | 2000-08-28 | 2000-08-28 | 多結晶シリコン及び太陽電池用シリコンウエーハ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002068724A true JP2002068724A (ja) | 2002-03-08 |
| JP4002715B2 JP4002715B2 (ja) | 2007-11-07 |
Family
ID=18745178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000256592A Expired - Lifetime JP4002715B2 (ja) | 2000-08-28 | 2000-08-28 | 多結晶シリコン及び太陽電池用シリコンウエーハ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4002715B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005239452A (ja) * | 2004-02-24 | 2005-09-08 | Daiichi Kiden:Kk | Ｇａ化合物ドープ多結晶シリコンとその製造方法 |
| US7029644B2 (en) | 2002-10-07 | 2006-04-18 | National University Corporation | Method for producing a polycrystalline silicon, polycrystalline silicon and solar cell |
-
2000
- 2000-08-28 JP JP2000256592A patent/JP4002715B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7029644B2 (en) | 2002-10-07 | 2006-04-18 | National University Corporation | Method for producing a polycrystalline silicon, polycrystalline silicon and solar cell |
| JP2005239452A (ja) * | 2004-02-24 | 2005-09-08 | Daiichi Kiden:Kk | Ｇａ化合物ドープ多結晶シリコンとその製造方法 |
| JP4599067B2 (ja) * | 2004-02-24 | 2010-12-15 | 株式会社第一機電 | Ｇａ化合物ドープ多結晶シリコンとその製造方法 |
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|---|---|
| JP4002715B2 (ja) | 2007-11-07 |
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