JP2002094091A - Method and device for manufacturing metal or semiconductor sheet - Google Patents

Method and device for manufacturing metal or semiconductor sheet

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JP2002094091A
JP2002094091A JP2000276442A JP2000276442A JP2002094091A JP 2002094091 A JP2002094091 A JP 2002094091A JP 2000276442 A JP2000276442 A JP 2000276442A JP 2000276442 A JP2000276442 A JP 2000276442A JP 2002094091 A JP2002094091 A JP 2002094091A
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metal
sheet
semiconductor
silicon
producing
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Ichiro Yamazaki
一郎 山嵜
Toru Nunoi
徹 布居
Hiroshi Taniguchi
浩 谷口
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Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the manufacturing method of a substrate that can simply form unevenness which is effective for optical confinement on a substrate for a solar cell. SOLUTION: In this manufacturing method of metal or a semiconductor sheet, the metal or a semiconductor material is fused, and the hot-water surface is cooled and at the same time is pulled up as a sheet for obtaining the metal or a semiconductor sheet. In this case, when the hot-water surface is pulled up as the sheet while being cooled, the hot-water surface is vibrated, thus forming the unevenness on the surface of the metal or semiconductor sheet.

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、金属または半導体
シートの作製方法及び作製装置に関し、更に詳しくは、
溶融状態の金属または半導体を冷却しながらシートとし
て引き上げ、表面に凹凸を有する金属または半導体(元
素の)シートを作製する、具体的には、太陽電池の基板
の表面に、光閉じ込めに適した表面形状を同時に形成し
た結晶シートを作製する結晶シートの作製方法、及びそ
の作製装置に関し、特に低コストの太陽電池用シリコン
基板の作製に有用である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for producing a metal or semiconductor sheet.
A metal or semiconductor in a molten state is cooled and pulled up as a sheet to produce a metal or semiconductor (elemental) sheet having irregularities on the surface. Specifically, a surface suitable for confining light on the surface of a solar cell substrate The present invention relates to a method for producing a crystal sheet for producing a crystal sheet having a shape formed simultaneously, and an apparatus for producing the crystal sheet, and is particularly useful for producing a low-cost silicon substrate for solar cells.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に金属のシートまたは板を工業的に
作製するには、圧延法が用いられる。そして平坦でない
特定形状の表面を有するシートを得る場合には、圧延に
用いる治具に、対応する形状の加工を施す。すなわち、
圧延治具面に予め凹凸加工を施しておくことにより、所
望形状表面の金属シートを得ている。
2. Description of the Related Art Generally, a rolling method is used for industrially producing a metal sheet or plate. When a sheet having a non-flat surface of a specific shape is obtained, a jig used for rolling is processed into a corresponding shape. That is,
A metal sheet having a desired shape surface is obtained by subjecting the surface of the rolling jig to unevenness processing in advance.

【0003】一方、太陽電池用の結晶シリコン薄板を得
る方法には、CZ法などで得られた単結晶インゴットや
キャスティング法で得られた多結晶インゴットをスライ
スして薄い平滑表面を有する基板とする方法と、直接、
シリコン融液からシリコン薄板を作製するリボン法やシ
ート法とがある。近年の太陽電池の需要急増と、シリコ
ン原料不足の懸念から、素材のスライス損失のないリボ
ン法での成長方法が再び注目されて来ている(例えば特
開昭61−275119号、特開平9−12394号
等)。このリボン法による結晶板は一般に多結晶シリコ
ンとなる。
On the other hand, a method for obtaining a crystalline silicon thin plate for a solar cell is to slice a single crystal ingot obtained by a CZ method or the like or a polycrystalline ingot obtained by a casting method to obtain a substrate having a thin smooth surface. Method and directly,
There are a ribbon method and a sheet method for producing a silicon thin plate from a silicon melt. Due to the rapid increase in demand for solar cells in recent years and concerns about a shortage of silicon raw materials, attention has been paid again to a growth method using a ribbon method without slicing a material (for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 61-275119 and 9-1995). No. 12394). A crystal plate formed by the ribbon method is generally polycrystalline silicon.

【0004】さて、上述のようなリボン法で得られた結
晶シリコン基板を太陽電池に使用する場合には、その表
面には光を効率よく基板に入射させるために反射を少な
くできる微細な凹凸形状が形成される。単結晶シリコン
の場合には(100)の面方位を有する平滑表面の基板
に対し、アルカリ性水溶液による異方性エッチングを利
用し、数〜10μm程度のピラミッド形状に加工される
(テクスチャエッチ)。一方、多結晶シリコンの場合に
は、基板表面に様々な方位の結晶粒が存在するため、異
方性エッチング法よりもダイサーなどによる機械的な溝
加工(例えば特開平03−071677号)や、リアク
ティブイオンエッチングによるランダムな凹凸の形成
〔例えば特公昭60−027195号公報(特許第13
01206号)〕などが検討されている。
When a crystalline silicon substrate obtained by the ribbon method as described above is used for a solar cell, the surface thereof has a fine uneven shape capable of reducing reflection in order to make light efficiently enter the substrate. Is formed. In the case of single-crystal silicon, a substrate having a (100) plane orientation and a smooth surface is processed into a pyramid shape of about several to 10 μm by using anisotropic etching with an alkaline aqueous solution (texture etching). On the other hand, in the case of polycrystalline silicon, since crystal grains having various orientations are present on the substrate surface, a mechanical groove processing using a dicer or the like (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 03-071677) rather than an anisotropic etching method, Formation of random irregularities by reactive ion etching [for example, Japanese Patent Publication No. 60-027195 (Patent No. 13)
No. 01206)] is being studied.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】圧延は、鉄やアルミニ
ウムなどの金属では容易に行えるが、シリコンのように
展性が全くない非金属元素では容易ではなく、特に低コ
ストな圧延法を、表面に凹凸形状を有するシートの作製
方法として用いることはできない。一方、CZ法あるい
はキャスト法により作製されたインゴットからスライス
した基板では、表面が平滑であり、このままセル化した
時はセル表面が平坦のままであり表面反射が大きくなっ
ていた。実用の太陽電池で高い変換効率を得るには、エ
ッチングなどの高コストな付加プロセスが必要である。
特に、多結晶セルにおいては、溝加工やプラズマエッチ
ングなど、高度な反射防止技術が開発途上にあるが、異
方性エッチングを利用したテクスチャエッチでは、面方
位依存により、十分な反射低減がされていない状況にあ
る。要するに現状では、太陽電池用のシリコン基板作製
時に、その基板表面に凹凸を同時に形成することができ
ない状況にあり、高変換効率化と低コスト化を同時に進
めることができていない。
Rolling can be easily performed with metals such as iron and aluminum, but not with non-metallic elements such as silicon which have no malleability. It cannot be used as a method for producing a sheet having an uneven shape. On the other hand, a substrate sliced from an ingot produced by the CZ method or the casting method had a smooth surface, and when it was formed into a cell as it was, the cell surface remained flat and surface reflection increased. To obtain high conversion efficiency with a practical solar cell, a high-cost additional process such as etching is required.
In particular, in polycrystalline cells, advanced anti-reflection techniques such as groove processing and plasma etching are under development, but in texture etch using anisotropic etching, reflection is sufficiently reduced due to plane orientation dependence. There is no situation. In short, at present, at the time of manufacturing a silicon substrate for a solar cell, unevenness cannot be simultaneously formed on the surface of the silicon substrate, and high conversion efficiency and low cost cannot be simultaneously promoted.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み、本発明
においては、金属または半導体材料を溶融させ、その材
料を冷却しながらシートとして引き上げて金属または半
導体シートを得ることよりなり、前記材料を冷却しなが
らシートとして引き上げるに際して湯面を振動させるこ
とにより、金属または半導体シートの表面に凹凸を形成
することを特徴とする金属または半導体シートの作製方
法を提供する。すなわち、本発明によれば、溶融金属ま
たは半導体材料をシートとして引き上げる際、融液表面
を振動させて波立たせるだけで、シート表面に凹凸を簡
便に形成できる。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, the present invention comprises melting a metal or semiconductor material and pulling it up as a sheet while cooling the material to obtain a metal or semiconductor sheet. Provided is a method for manufacturing a metal or semiconductor sheet, characterized in that unevenness is formed on the surface of a metal or semiconductor sheet by vibrating a molten metal surface when the sheet is pulled up while cooling. That is, according to the present invention, when the molten metal or semiconductor material is pulled up as a sheet, the surface of the sheet can be easily formed with irregularities simply by vibrating the surface of the melt to make it undulate.

【0007】ここで、融液面の振動によるシート表面へ
の凹凸形成について図面を用いて説明する。図1はシー
ト表面に凹凸を形成するステップを説明するための概略
説明図である。
Here, the formation of irregularities on the sheet surface due to vibration of the melt surface will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory view for explaining a step of forming irregularities on a sheet surface.

【0008】図1において、振動子1によって発生させ
る周波数f(Hz)は、好ましくは2〜5000Hzで
あるが、その湯面の波2は回転冷却体3に向かって進行
する。波2の頂上は時間1/f(s)毎に回転冷却体3
に到達し、図1に示すように、回転冷却体3に融液の波
2が接触し、接触した部分で結晶化が進む。波2の頂部
が接触した部分が少しずつ時間をおいて連続して固化す
ることにより、回転冷却体3の表面に連続した凹凸(略
平行な波)が形成される。回転冷却体3の表面が周速度
v(m/s)で回転する時、凸部が基板上にv/f
(m)毎に形成される。凹凸の高さについては、発明者
の検討により、概ね周期の2分の1程度、すなわち1/
2f(s)の時間での結晶成長厚さに相当することが分
かった。すなわち、結晶成長のスピードがa(m/s)
であれば、約a/2f(m)の高さの凸部となる。例え
ば、aを160×10-6m/sとして、f=10のと
き、凸部の高さは約8×10-3mmである。
In FIG. 1, the frequency f (Hz) generated by the vibrator 1 is preferably 2 to 5000 Hz, and the wave 2 of the molten metal surface proceeds toward the rotary cooling body 3. The top of the wave 2 has a rotating cooling body 3 every 1 / f (s).
, And as shown in FIG. 1, the wave 2 of the melt contacts the rotary cooling body 3, and crystallization proceeds at the contacted portion. By continuously solidifying the portion where the top of the wave 2 comes into contact with a lapse of time, continuous irregularities (substantially parallel waves) are formed on the surface of the rotary cooling body 3. When the surface of the rotary cooling body 3 rotates at a peripheral speed v (m / s), the convex portion is formed on the substrate by v / f.
(M). The height of the unevenness was determined to be about one half of the period, that is, 1 /
It was found that this corresponds to the crystal growth thickness in the time of 2f (s). That is, the speed of crystal growth is a (m / s)
In this case, the projection has a height of about a / 2f (m). For example, when a is set to 160 × 10 −6 m / s and f = 10, the height of the projection is about 8 × 10 −3 mm.

【0009】このようにして作製された基板の表面付近
の概略断面図を図2に示す。このように凹凸表面を有す
る基板を太陽電池に用いる時には、図2のように基板表
面4の凸部斜面に入射した光5の一部は反射され、基板
内に再入射して光電変換に寄与し、基板表面が平らな場
合に比べ、変換効率が向上する。上述したように、効率
向上に有効な凹凸を後工程無しに、基板作製と同時に形
成でき、コストを下げることができる。また、基板を削
ることなく、凹凸を形成できるので、材料の利用効率を
高めることができる。さらに、凹凸を平行な波状、すな
わち溝状にすることにより、太陽電池作製時、表電極を
溝と直列に配することができ、直列抵抗を低減、高効率
化をはかれる。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing the vicinity of the surface of the substrate thus manufactured. When a substrate having such an uneven surface is used for a solar cell, a part of the light 5 incident on the convex slope of the substrate surface 4 is reflected as shown in FIG. 2 and re-enters the substrate to contribute to photoelectric conversion. However, the conversion efficiency is improved as compared with the case where the substrate surface is flat. As described above, unevenness effective for improving the efficiency can be formed simultaneously with the production of the substrate without a post-process, and the cost can be reduced. In addition, since the unevenness can be formed without cutting the substrate, the utilization efficiency of the material can be improved. Furthermore, by forming the unevenness in a parallel wave shape, that is, a groove shape, the front electrode can be arranged in series with the groove at the time of manufacturing the solar cell, and the series resistance can be reduced and high efficiency can be achieved.

【0010】本発明は、別の観点によれば、金属または
半導体材料を溶融させて収容する坩堝と、この坩堝内の
溶融する金属または半導体材料の湯面を振動させる振動
子およびその駆動手段と、振動する金属または半導体材
料の湯面を冷却しながらシートとして引き上げ、表面に
凹凸を有する金属または半導体シートを得るための冷却
引上体とを備えた金属または半導体シートの作製装置を
提供できる。
According to another aspect of the present invention, there is provided a crucible for melting and containing a metal or semiconductor material, a vibrator for vibrating the molten metal or semiconductor material in the crucible, and a driving means therefor. In addition, it is possible to provide an apparatus for manufacturing a metal or semiconductor sheet provided with a cooling pulling body for obtaining a metal or semiconductor sheet having irregularities on the surface by pulling up the sheet while cooling the surface of the vibrating metal or semiconductor material.

【0011】ここで、冷却引上体としては、溶融する金
属または半導体材料に一部(下部)を浸漬させた回転冷
却体、具体的には円盤状あるいは円筒状の回転冷却体、
または平らな複数の冷却板をループ状あるいはチェーン
状に連結し、連結方向に移動させる移動冷却体(平らな
シートが得られる)が好ましいものとして挙げられる。
Here, as the cooling pulling body, a rotating cooling body in which a part (lower part) is immersed in a melting metal or semiconductor material, specifically, a disk-shaped or cylindrical rotating cooling body,
Alternatively, a moving cooling body (a flat sheet is obtained) in which a plurality of flat cooling plates are connected in a loop or chain shape and moved in the connecting direction is preferable.

【0012】本発明は、更に別の観点によれば、請求項
3に記載の金属または半導体シートの作製方法により得
られた、表面に凹凸を形成したシリコンシートと、この
シリコンシート中に形成されたPN接合部と、前記シリ
コンシートの凹凸を有する表面側に形成された受光面電
極と、前記シリコンシートの裏面側に形成された裏面電
極とからなる太陽電池を提供できる。
According to still another aspect of the present invention, there is provided a silicon sheet having an uneven surface formed by the method for producing a metal or semiconductor sheet according to claim 3, and a silicon sheet formed in the silicon sheet. A solar cell comprising a PN junction, a light receiving surface electrode formed on the surface of the silicon sheet having irregularities, and a back electrode formed on the back surface of the silicon sheet.

【0013】ここで、表面に凹凸を形成したシリコンシ
ート(基板)の表面側にN型拡散層を、裏面側にP型層
をそれぞれ形成するには、通常この分野で採用される方
法が採用できるが、例えばシリコンシート全体をP型シ
リコンで形成し、次いでその表面側をPOCl3の気相
拡散により部分的にN型拡散層にすることができる。
Here, in order to form an N-type diffusion layer on the front side and a P-type layer on the back side of a silicon sheet (substrate) having irregularities on the surface, a method usually employed in this field is employed. For example, the entire silicon sheet can be formed of P-type silicon, and the surface side thereof can be partially made into an N-type diffusion layer by vapor-phase diffusion of POCl 3 .

【0014】そして、得られたシリコン基板の表面側に
は、所望により、保護膜SiO2パシベーション膜を介
して反射防止膜が形成され、さらにこの反射およびシリ
コン基板の裏面側にそれぞれ電極(受光面又は表面電極
と裏面電極)が形成されるが、これらの膜及び1対の電
極の形成には、通常この分野で採用される方法が採用で
きる。
An anti-reflection film is formed on the front surface of the obtained silicon substrate via a passivation film of SiO 2 if necessary, and electrodes (light receiving surface or light-receiving surface) are formed on the reflection and the rear surface of the silicon substrate, respectively. A front electrode and a back electrode are formed, and these films and a pair of electrodes can be formed by a method generally used in this field.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る金属または半
導体シートの作製方法及び作製装置を、主として装置の
実施の形態に基づいて説明する。なお、これによって本
発明が限定されるものではない。まず本願発明では、金
属または半導体(元素の)シートの作製装置に湯面振動
機構を設けることを特徴とする。具体的には、耐火物で
構成した振動子を融液内の任意の位置に配置し湯面を振
動させる。振動させた状態の湯面から、冷却しながら、
金属または半導体元素のシートを引き上げることによ
り、表面形状が凹凸である金属または半導体元素のシー
トを作製できる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method and an apparatus for producing a metal or semiconductor sheet according to the present invention will be described mainly based on an embodiment of the apparatus. Note that the present invention is not limited by this. First, the invention of the present application is characterized in that a metal surface vibration mechanism is provided in an apparatus for producing a metal or semiconductor (element) sheet. Specifically, a vibrator made of a refractory is placed at an arbitrary position in the melt and the molten metal surface is vibrated. While cooling from the hot surface of the vibrating state,
By pulling up the metal or semiconductor element sheet, a metal or semiconductor element sheet having an uneven surface can be manufactured.

【0016】さて、本願発明の金属または半導体シート
の作製装置について以下に詳細に説明する。図3は、半
導体シートの作製装置のチャンバの概略説明断面図(チ
ャンバ壁13)である。図3において、6は高純度グラ
ファイト製の坩堝、7は振動子支持体11によってチャ
ンバ外部の振動装置12に接続された昇降可能な耐火物
(例えば、窒化珪素で表面をコートしたカーボン)製振
動子、8は内部に冷却ガスが通じる回転冷却体、9は坩
堝6の抵抗加熱ヒータ、10は融液である。
Now, an apparatus for manufacturing a metal or semiconductor sheet according to the present invention will be described in detail below. FIG. 3 is a schematic explanatory sectional view (chamber wall 13) of a chamber of the semiconductor sheet manufacturing apparatus. In FIG. 3, 6 is a crucible made of high-purity graphite, and 7 is a vibrator made of a refractory (for example, carbon coated on its surface with silicon nitride) connected to a vibrating device 12 outside the chamber by vibrator support 11. Reference numeral 8 denotes a rotary cooling body through which a cooling gas passes, 9 denotes a resistance heater of the crucible 6, and 10 denotes a melt.

【0017】振動子7の材質は、高温でも耐久性のある
材質であればよい。例えば、高純度カーボン・耐火性の
セラミックス・耐熱金属・窒化珪素・炭化珪素の成形体
などが考えられる。カーボン材料は安価である上、加工
性に富んでいるためより好ましい。振動子7を金属融液
内に挿入するので、取り出すシードに不要な不純物が混
入しないためにも、融液との反応性の低い材料がより望
ましい。振動子及び、振動子支持体の表面に反応性の低
い窒化珪素、酸化珪素、炭化珪素、窒化硼素などをコー
トしてもよい。
The material of the vibrator 7 may be any material that is durable even at high temperatures. For example, a molded body of high-purity carbon, refractory ceramics, heat-resistant metal, silicon nitride, and silicon carbide can be considered. Carbon materials are more preferable because they are inexpensive and rich in processability. Since the vibrator 7 is inserted into the metal melt, a material having low reactivity with the melt is more preferable, so that unnecessary impurities are not mixed into the seed to be taken out. The surface of the vibrator and the vibrator support may be coated with silicon nitride, silicon oxide, silicon carbide, boron nitride, or the like having low reactivity.

【0018】振動子7の坩堝内での設置高さは、振動子
下端が振動時に湯面に触れることが必要である。振動子
7の形状・位置については、シート基板面に平行な辺を
有し、辺の長さが回転冷却体の幅より長いものが望まし
い。また、発生した平行な波が回転冷却体に平行なまま
到達するように十分接近させて配置することが望まし
い。これは回転冷却体と接する湯面を均一に振動させ、
直線状の波(凸条または溝)を形成するためである。振
動装置12、つまり振動子7の駆動手段としては、圧電
形の振動源(振動子)、変形カムとモータの組み合せな
どが採用できる。
The height of the vibrator 7 in the crucible must be such that the lower end of the vibrator touches the molten metal surface when vibrating. As for the shape and position of the vibrator 7, it is desirable that the vibrator 7 has a side parallel to the sheet substrate surface and the length of the side is longer than the width of the rotary cooling body. In addition, it is desirable that the generated parallel waves are arranged sufficiently close so as to reach the rotary cooling body in parallel. This vibrates the molten metal surface in contact with the rotating cooling body uniformly,
This is for forming a linear wave (ridge or groove). As the vibration device 12, that is, the driving means of the vibrator 7, a piezoelectric vibration source (vibrator), a combination of a deformed cam and a motor, or the like can be adopted.

【0019】実施例1 本発明を適用して、低コストのシリコン太陽電池を作製
する場合について、以下に説明する。高純度シリコンと
そのドーパントとしてボロンの入ったマスターアロイを
準備し、所望のボロンの濃度(この例では2Ω・cm)
になるよう調整したシリコン原料を、高純度カーボン性
坩堝に保護された石英坩堝内に入れた。その坩堝をチャ
ンバー内に固定し、チャンバー内を真空引きし、2×1
-5torr以下まで減圧する。その後、チャンバー内
にArガスを導入し、常圧まで戻し、その後は常にチャ
ンバー上部よりArガスをフローしたままにする。次に
シリコン融解用のヒータの温度を1500℃に設定し、
完全にシリコンを溶融状態にする。このときシリコン原
料は溶融することで湯面(液面)がかなり低くなること
から、新たにシリコン原料を投入することで、湯面位置
を所定の位置に合わせる。ここで、振動装置(図示せ
ず)に接続された振動子(長さ200mm×幅10m
m)を、回転冷却体表面がシリコン融液から上がってく
るところに対向して(すなわち、振動子の先端部分に
は、回転冷却体と融液との接線に対向する平面部を有す
る)、5cm離れる場所で、融液から湯面より2mmの
深さまで挿入し、10Hzの振動数で振動させた。な
お、振動子は両端で支持体に接続されており、シリコン
シートの引き出しを妨げるものではない。次に回転冷却
体(直径10mm、幅150mm)を周速度1cm/m
inで回転させながら、溶融シリコンに浸漬し、シリコ
ンシートを引き出した。
Embodiment 1 A case of manufacturing a low-cost silicon solar cell by applying the present invention will be described below. Prepare a master alloy containing boron as a high-purity silicon and its dopant, and obtain a desired boron concentration (2Ω · cm in this example).
Was adjusted and placed in a quartz crucible protected by a high-purity carbon crucible. The crucible is fixed in the chamber, the chamber is evacuated, and 2 × 1
Reduce the pressure to 0 -5 torr or less. Thereafter, Ar gas is introduced into the chamber, and the pressure is returned to normal pressure. Thereafter, the Ar gas is always kept flowing from the upper portion of the chamber. Next, the temperature of the silicon melting heater was set to 1500 ° C.
The silicon is completely melted. At this time, since the silicon material is melted and the molten metal surface (liquid level) is considerably lowered, the molten metal surface is adjusted to a predetermined position by adding a new silicon material. Here, a vibrator (length 200 mm × width 10 m) connected to a vibration device (not shown)
m) is opposed to where the surface of the rotary cooling body rises from the silicon melt (that is, the vibrator has a flat portion facing the tangent line between the rotary cooling body and the melt at the tip portion), At a position 5 cm away from the melt, it was inserted to a depth of 2 mm from the surface of the molten metal and vibrated at a frequency of 10 Hz. The vibrator is connected to the support at both ends and does not prevent the silicon sheet from being pulled out. Next, a rotating cooling body (diameter 10 mm, width 150 mm) was rotated at a peripheral speed of 1 cm / m.
While rotating at "in", it was immersed in molten silicon, and the silicon sheet was pulled out.

【0020】このようにして得られたシリコンシートの
表面部の断面概略図を図4に示す。図4において、表面
は頂上のピッチが約17μmで高さが8μmの波形をな
している。上面から見ると、微細な波(凸条または溝)
が平行に形成されていた。得られたシリコンシートの表
面反射率は500〜1000nmの中波長域で約15%
と、振動機構無しで作製されたシリコンシートの約30
%から大幅に低減されていた。断面形状はこの実施例に
制限されるものではなく、振動子の振動数と回転冷却体
の回転速度により、いかようにも調整される。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the surface of the silicon sheet thus obtained. In FIG. 4, the surface has a waveform having a peak pitch of about 17 μm and a height of 8 μm. When viewed from the top, fine waves (ridges or grooves)
Were formed in parallel. The surface reflectance of the obtained silicon sheet is about 15% in a medium wavelength range of 500 to 1000 nm.
And about 30 of the silicon sheet made without the vibration mechanism
% Had been greatly reduced. The cross-sectional shape is not limited to this embodiment, but can be adjusted in any way according to the vibration frequency of the vibrator and the rotation speed of the rotary cooling body.

【0021】つぎに、このようにして得られたシリコン
シートを用いて太陽電池を作製した。すなわち、図示を
省略するが、基板洗浄後、POCl3気相拡散により、
N型拡散層を形成し、次に、熱酸化により表面にSiO
2パシベーション膜を形成し、さらに反射防止膜として
表面にTiO2を堆積した。次に裏面エッチングを行っ
て裏面側のN型拡散層を除去した後、裏面にアルミペー
ストを印刷焼成して裏面電界層及び裏面電極を形成し
た。次に表面側に銀ペーストを印刷焼成して受光面(表
面)電極を形成し、半田コートしてセルを完成した。次
表に本発明によるセルの特性と本発明によらない表面平
滑なシリコンシートを用いて作製したセルの特性を比較
した。本発明によるセルの方が、表面反射が低減された
ため、短絡電流が向上し、効率が高くなっている。
Next, a solar cell was manufactured using the thus obtained silicon sheet. That is, although not shown, after cleaning the substrate, POCl 3 gas phase diffusion is performed.
An N-type diffusion layer is formed, and then SiO 2 is formed on the surface by thermal oxidation.
2 A passivation film was formed, and TiO 2 was further deposited on the surface as an antireflection film. Next, after the back surface was etched to remove the N-type diffusion layer on the back surface, an aluminum paste was printed and baked on the back surface to form a back surface electric field layer and a back surface electrode. Next, a silver paste was printed and fired on the surface side to form a light receiving surface (surface) electrode, and solder coating was performed to complete the cell. The following table compares the characteristics of the cell according to the present invention with the characteristics of a cell manufactured using a silicon sheet having a smooth surface not according to the present invention. The cell according to the present invention has improved short circuit current and higher efficiency due to reduced surface reflection.

【0022】[0022]

【表1】 [Table 1]

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明によれば、効率向上に有効な凹凸
を後工程無しに、基板作製と同時に形成でき、コストを
下げることができる。
According to the present invention, irregularities effective for improving the efficiency can be formed simultaneously with the production of the substrate without a post-process, and the cost can be reduced.

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

【図1】本発明による基板(シート)表面に凹凸を形成
するステップを説明する概略説明図である。
FIG. 1 is a schematic explanatory view illustrating a step of forming irregularities on a substrate (sheet) surface according to the present invention.

【図2】本発明による基板表面に凹凸を形成したことに
よる光閉込め効果を示す概略説明断面図である。
FIG. 2 is a schematic explanatory cross-sectional view showing a light confinement effect by forming irregularities on a substrate surface according to the present invention.

【図3】本発明による半導体シートの作製装置の概略図
である。
FIG. 3 is a schematic view of an apparatus for producing a semiconductor sheet according to the present invention.

【図4】本発明によって作製された基板を用いた太陽電
池の概略説明断面図である。
FIG. 4 is a schematic explanatory sectional view of a solar cell using a substrate produced according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 振動子 2 波 3 回転冷却体 4 基板表面 5 入射光 6 坩堝 7 振動子 8 回転冷却体 9 ヒータ 10 融液 11 振動子支持体 12 振動装置 13 チャンバ壁 REFERENCE SIGNS LIST 1 vibrator 2 wave 3 rotary cooling body 4 substrate surface 5 incident light 6 crucible 7 vibrator 8 rotary cooling body 9 heater 10 melt 11 vibrator support 12 vibrator 13 chamber wall

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 浩 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 GG03 GG04 HH01 NN21 UU01 5F051 AA03 CB06 CB29 DA03 GA04 GA14  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hiroshi Taniguchi F-term (reference) in Sharp Co., Ltd. 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka 4G072 AA01 BB02 GG03 GG04 HH01 NN21 UU01 5F051 AA03 CB06 CB29 DA03 GA04 GA14

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属または半導体材料を溶融させ、その
材料を冷却しながらシートとして引き上げて金属または
半導体シートを得ることよりなり、 前記材料を冷却しながらシートとして引き上げるに際し
て湯面を振動させることにより、金属または半導体シー
トの表面に凹凸を形成することを特徴とする金属または
半導体シートの作製方法。
1. A method of melting a metal or semiconductor material and pulling it up as a sheet while cooling the material to obtain a metal or semiconductor sheet, and vibrating a molten metal surface when pulling up the material as a sheet while cooling the material. A method for producing a metal or semiconductor sheet, comprising forming irregularities on the surface of a metal or semiconductor sheet.
【請求項2】 凹凸が、略平行な波状である請求項1に
記載の金属または半導体シートの作製方法。
2. The method for producing a metal or semiconductor sheet according to claim 1, wherein the unevenness is substantially parallel wavy.
【請求項3】 金属または半導体材料が、シリコンであ
る請求項1又は2に記載の金属または半導体シートの作
製方法。
3. The method for producing a metal or semiconductor sheet according to claim 1, wherein the metal or semiconductor material is silicon.
【請求項4】 湯面の振動が、振動数:2〜5000H
zの振動である請求項1〜3のいずれか一つに記載の金
属または半導体シートの作製方法。
4. The vibration of the molten metal surface has a frequency of 2 to 5000H.
The method for producing a metal or semiconductor sheet according to claim 1, wherein the vibration is z.
【請求項5】 金属または半導体材料を溶融させて収容
する坩堝と、この坩堝内の溶融する金属または半導体材
料の湯面を振動させる振動子およびその駆動手段と、振
動する金属または半導体材料の湯面を冷却しながらシー
トとして引き上げ、表面に凹凸を有する金属または半導
体シートを得るための冷却引上体とを備えた金属または
半導体シートの作製装置。
5. A crucible for melting and containing a metal or semiconductor material, a vibrator for vibrating a surface of the molten metal or semiconductor material in the crucible and a driving means therefor, and a vibrating metal or semiconductor material An apparatus for producing a metal or semiconductor sheet, comprising: a cooling and pulling body for pulling up a sheet while cooling a surface to obtain a metal or semiconductor sheet having an uneven surface.
【請求項6】 冷却引上体が、溶融する金属または半導
体材料に一部を浸漬させた回転冷却体である請求項5に
記載の金属または半導体シートの作製装置。
6. The apparatus for producing a metal or semiconductor sheet according to claim 5, wherein the cooling pulling body is a rotary cooling body partially immersed in a melting metal or semiconductor material.
【請求項7】 振動子が、その先端部分に、冷却引上体
と融液との接線に対向する平面部を有する請求項6に記
載の金属または半導体シートの作製装置。
7. The apparatus for producing a metal or semiconductor sheet according to claim 6, wherein the vibrator has, at its tip, a flat portion facing a tangent between the cooling pulling body and the melt.
【請求項8】 請求項3に記載の金属または半導体シー
トの作製方法により得られた、表面に凹凸を形成したシ
リコンシートと、このシリコンシート中に形成されたP
N接合部と、前記シリコンシートの凹凸を有する表面側
に形成された受光面電極と、前記シリコンシートの裏面
側に形成された裏面電極とからなる太陽電池。
8. A silicon sheet obtained by the method for producing a metal or semiconductor sheet according to claim 3, wherein the silicon sheet has irregularities on its surface, and a P formed in the silicon sheet.
A solar cell comprising: an N-junction; a light-receiving surface electrode formed on the surface of the silicon sheet having irregularities; and a back electrode formed on the back surface of the silicon sheet.
【請求項9】 PN接合部が、P型のシリコン基層と、
N型の拡散層とから形成された請求項8に記載の太陽電
池。
9. A PN junction comprising: a P-type silicon base layer;
The solar cell according to claim 8, wherein the solar cell is formed from an N-type diffusion layer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012509587A (en) * 2008-11-22 2012-04-19 パク、リン−スン Silicon substrate for solar cell, manufacturing apparatus and method thereof, and solar cell
DE102014225010B4 (en) 2014-09-23 2023-06-22 Hyundai Motor Company Microphone and method of making the same

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