JP2002104898A - Silicon crystal and silicon crystal wafer and method of manufacturing them - Google Patents

Silicon crystal and silicon crystal wafer and method of manufacturing them

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JP2002104898A
JP2002104898A JP2000296022A JP2000296022A JP2002104898A JP 2002104898 A JP2002104898 A JP 2002104898A JP 2000296022 A JP2000296022 A JP 2000296022A JP 2000296022 A JP2000296022 A JP 2000296022A JP 2002104898 A JP2002104898 A JP 2002104898A
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silicon crystal
phosphorus
solar cell
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延嘉 藤巻
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Shin Etsu Handotai Co Ltd
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
Shin Etsu Handotai Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silicon crystal and silicon crystal wafer and a method of manufacturing them able to reduce manufacturing cost to a large extent and to prevent conversion efficiency from lowering caused by light deterioration. SOLUTION: The silicon crystal is added with Ga and phosphorus as a doping agent. The method of manufacturing silicon crystal is that after adding Ga and phosphorus into silicon molten liquid in a crucible by Czochralski method, a silicon single crystal is grown by making a seed crystal contact with silicon molten liquid and pulling it up while revolving it. The method of manufacturing the silicon crystal is that after adding Ga and phosphorus into the silicon molten liquid in the crucible by Bridgeman method, silicon polycrystal is grown by pulling down the crucible out of heating region.

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、シリコン結晶及び
シリコン結晶ウエーハ並びにその製造方法に関し、さら
に詳しくは太陽電池の材料として有用なシリコン結晶及
びシリコン結晶ウエーハ並びにその製造方法に関する。
The present invention relates to a silicon crystal, a silicon crystal wafer and a method for producing the same, and more particularly, to a silicon crystal and a silicon crystal wafer useful as a material for a solar cell, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】以下、シリコン結晶について、一例とし
て太陽電池セル用に用いられる場合の技術的背景につい
て説明する。太陽電池は、発電部に用いられる半導体材
料の種類に基づいて、大きく分けて「シリコン系太陽電
池」と「化合物半導体系太陽電池」の2種類に分類され
る。さらに、シリコン系太陽電池は、「結晶シリコン系
太陽電池」と「アモルファス(非晶質)シリコン系太陽
電池」に分類され、結晶シリコン系太陽電池は「シリコ
ン単結晶系太陽電池」と「シリコン多結晶系太陽電池」
に分類される。
2. Description of the Related Art The technical background of a silicon crystal used for a solar cell as an example will be described below. Solar cells are broadly classified into two types, “silicon-based solar cells” and “compound semiconductor-based solar cells,” based on the type of semiconductor material used in the power generation unit. Furthermore, silicon-based solar cells are classified into “crystalline silicon-based solar cells” and “amorphous (amorphous) silicon-based solar cells”, and crystalline silicon-based solar cells are referred to as “silicon single-crystal-based solar cells” and “silicon-rich solar cells”. Crystalline solar cell "
are categorized.

【0003】太陽電池として最も重要な特性である変換
効率に注目すると、近年、化合物半導体系太陽電池はこ
れらの中で最も高く25%近くに達し、次にシリコン単
結晶系太陽電池が20%前後と続き、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は5〜1
5%程度となっている。一方、材料コストに注目する
と、シリコンは地球上で酸素に次いで二番目に多い元素
であり、化合物半導体に比べ格段に安いため、シリコン
系太陽電池の方が広く普及している。
[0003] Focusing on the conversion efficiency, which is the most important characteristic of a solar cell, compound semiconductor solar cells have recently reached the highest of nearly 25% among these, and silicon single crystal solar cells have recently reached around 20%. Followed by 5 to 1 for silicon polycrystalline solar cells and amorphous silicon solar cells.
It is about 5%. On the other hand, paying attention to material costs, silicon is the second most common element on the earth after oxygen, and is much cheaper than compound semiconductors. Therefore, silicon-based solar cells are more widely used.

【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)。
[0004] Here, the "conversion efficiency" is a value indicating "the ratio of energy that can be converted into electric energy and extracted by the solar cell with respect to the energy of the light incident on the solar cell" and expressed as a percentage. (%) (Also referred to as photoelectric conversion efficiency).

【0005】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
のコストを下げるために、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大きな課題とな
っている。
[0005] In recent years, demand for solar cells has been expanding as one of clean energy due to environmental problems.
The high energy cost compared to general commercial power is an obstacle to its widespread use. In order to reduce the cost of the silicon crystal solar cell, it is a major issue to reduce the production cost of the substrate and further increase the conversion efficiency.

【0006】次に、一般的なシリコン単結晶系太陽電池
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(CZ)法或いは浮遊帯域溶融(FZ)法により、
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
陽電池の材料となるウエーハ(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
で太陽電池が完成する。
Next, a method of manufacturing a general silicon single crystal solar cell will be briefly described. First, in order to obtain a silicon wafer serving as a substrate of a solar cell, a Czochralski (CZ) method or a floating zone melting (FZ) method is used.
A cylindrical silicon single crystal ingot is made. Further, the ingot is sliced, processed into a thin wafer having a thickness of, for example, about 300 μm, and the wafer surface is etched with a chemical solution to remove processing distortion on the surface, thereby obtaining a wafer (substrate) serving as a solar cell material. Can be The wafer is subjected to an impurity (dopant) diffusion process to form a PN junction surface on one side of the wafer, and electrodes are attached on both sides. Finally, light energy loss due to light reflection on the incident surface of sunlight is reduced. A solar cell is completed by providing an anti-reflection film for the purpose.

【0007】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単結晶の製造は
CZ法によるものが主流となっている。
In a solar cell, it is important to manufacture a solar cell having a larger area in order to obtain a larger current. As a method for obtaining a large-diameter silicon wafer which is a substrate material for manufacturing a large-area solar cell, a large-diameter silicon single crystal can be easily produced, and the strength of the produced single crystal is excellent. The CZ method is suitable. For this reason, the production of silicon single crystals for solar cells is mainly performed by the CZ method.

【0008】また、その一方でシリコン単結晶系太陽電
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(LT)の値が10μ
s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を得るために、
基板LTが好ましくは250μs以上であることが要求
されている。
On the other hand, a silicon wafer used as a substrate material of a silicon single crystal solar cell has a substrate lifetime (LT), which is one of its characteristics, of 10 μm.
s or more, it cannot be used as a solar cell substrate, and in order to obtain a solar cell with high conversion efficiency,
The substrate LT is required to be preferably 250 μs or longer.

【0009】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LT
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。
However, when a single crystal made by the CZ method, which is the mainstream of the current single crystal rod manufacturing method, is irradiated with intense light when the solar cell is processed into a solar cell, the LT of the solar cell substrate is reduced.
Therefore, sufficient conversion efficiency cannot be obtained to cause light degradation, and improvement in the performance of solar cells is also required.

【0010】このCZ法シリコン単結晶を用いて太陽電
池を作った時に、強い光を太陽電池セルに当てるとLT
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(以下、Bと言う。)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B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、磁界下
引上げ(以下、MCZと言う。)を含むCZ法、あるい
はFZ法によって製造することができるが、FZ法或い
はMCZ法では単結晶棒の製造コストが通常のCZ法に
比べ高いため、現在はもっぱら比較的低コストで単結晶
を作ることができる磁界を印加しない通常のCZ法によ
って製造されている。
When a solar cell is manufactured using this CZ method silicon single crystal, when strong light is applied to the solar cell, LT
It is known that the cause of the photodegradation due to the decrease is caused by boron (hereinafter referred to as B) and oxygen existing in the single crystal substrate. At present, the conductivity type of a wafer used as a solar cell is mainly P-type.
B is added as a dopant to the mold wafer.
The single crystal rod as a material of the wafer can be manufactured by a CZ method including pulling under a magnetic field (hereinafter, referred to as MCZ) or an FZ method. In the FZ method or the MCZ method, a single crystal rod is used. Since the manufacturing cost is higher than that of the normal CZ method, the semiconductor device is currently manufactured exclusively by the normal CZ method that does not apply a magnetic field that can produce a single crystal at a relatively low cost.

【0011】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Bと酸素によってLT特性に影響を与え、
光劣化が生じると言う問題点がある。
However, a high concentration of oxygen is present in the crystal produced by the CZ method, so that the LT characteristics are affected by B and oxygen in the P-type CZ silicon single crystal,
There is a problem that light degradation occurs.

【0012】このような問題点を解決するため本願出願
人は先の出願において、P型のドープ剤としてBの代わ
りにガリウム(以下、Gaと言う。)を使用することを
提案した(特願平11−264549号及び特願200
0−061435)。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。
In order to solve such a problem, the applicant of the present application has proposed in a previous application to use gallium (hereinafter, referred to as Ga) instead of B as a P-type dopant (Japanese Patent Application No. 2002-214,972). Hei 11-264549 and Japanese Patent Application 200
0-06435). By using Ga as a dopant in this manner, it is possible to prevent a decrease in the lifetime due to the influence of B and oxygen.

【0013】[0013]

【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ものの、以下に
述べる理由により結晶特性が不安定となってしまうため
に製造コストが高くなる傾向にある。
However, although the effects of B and oxygen are eliminated by using Ga as a dopant, the crystal characteristics become unstable for the following reasons, and the production cost tends to increase. .

【0014】図1(a)にGaまたはBをドーパントと
した場合のシリコン単結晶の長さ方向に対する抵抗率
を、図1(b)に同じくシリコン単結晶の長さ方向に対
する各々のドーパント濃度を示す。図1から明らかなよ
うに、Gaは、Bに比べ偏析係数koが極めて小さいた
め(Gaのko=0.008、Bのko=0.8)、結晶を成長させ
て得られたシリコン結晶棒の長さ方向における抵抗率
(またはドーパント濃度)に大きな差が生じてしまうと
いう問題がある。また、Gaは、Bに比べ融点も極めて
小さい(Gaの融点=29.78℃、Bの融点=2080℃)の
で、取り扱いが困難であり、さらに、蒸発速度が大きい
(Gaの蒸発速度=2x10-3 cm/s、Bの蒸発速度=8x10-6
cm/s)ので、シリコン結晶にドープするGa濃度の制御
が難しく、インゴット内でのばらつきが大きくなってし
まうために歩留まりが低くなるという問題がある。規格
とされる抵抗率あるいは濃度範囲が狭い場合、その範囲
に入る領域が、Gaドープの場合には、Bドープの場合
に比べてかなり短くなってしまうために歩留まりが低く
なり、その結果製造コストが高くなるという問題があ
る。
FIG. 1A shows the resistivity in the length direction of a silicon single crystal when Ga or B is used as a dopant, and FIG. 1B shows the respective dopant concentrations in the length direction of the silicon single crystal. Show. As is clear from FIG. 1, Ga has an extremely small segregation coefficient ko compared to B (ko of Ga = 0.008, ko of B = 0.8), and thus the lengthwise direction of the silicon crystal rod obtained by growing the crystal. However, there is a problem that a large difference occurs in the resistivity (or the dopant concentration) in the method. Further, Ga has an extremely low melting point as compared with B (melting point of Ga = 29.78 ° C., melting point of B = 2080 ° C.), so that it is difficult to handle and the evaporation rate is high.
(Ga evaporation rate = 2 × 10 −3 cm / s, B evaporation rate = 8 × 10 −6
cm / s), it is difficult to control the concentration of Ga to be doped into the silicon crystal, and there is a problem that the yield in the ingot becomes low because the dispersion in the ingot becomes large. In the case where the standardized resistivity or concentration range is narrow, the region falling within the range is considerably shorter in the case of Ga doping than in the case of B doping, so that the yield is low, and as a result, the manufacturing cost is reduced. Is high.

【0015】また、現在主として使われているシリコン
単結晶太陽電池の主原料であるシリコンウエーハは、集
積回路(IC)やメモリ等の半導体デバイスで用いられ
ているシリコンウエーハと同じ物である。しかし、半導
体デバイスは、1平方cm以下のチップサイズで数百円
以上、特に集積回路では数千円の価格で売られている。
半導体デバイスと比較すると、太陽電池用のシリコンウ
エーハは、単位面積当たりのコストを二桁から四桁低く
しなければならないと言われており、コストにおける問
題も大きい。
A silicon wafer, which is a main raw material of a silicon single crystal solar cell mainly used at present, is the same as a silicon wafer used in semiconductor devices such as integrated circuits (ICs) and memories. However, semiconductor devices are sold at a price of several hundred yen or more, especially for an integrated circuit, at a price of several thousand yen for a chip size of 1 cm 2 or less.
Compared with a semiconductor device, it is said that the cost per unit area of a silicon wafer for a solar cell must be reduced by two to four orders of magnitude, and there is a large problem in cost.

【0016】本発明は、このような問題点に鑑みなされ
たもので、シリコン結晶を用いて太陽電池セルを製造し
た場合にでも、製造コストを低減でき且つ変換効率やラ
イフタイムが低下せず、光劣化による変換効率の低下を
も防止し、特性のバラツキが小さくできるシリコン結晶
およびシリコン結晶ウエーハ並びにそれらの製造方法を
提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such problems. Even when a solar cell is manufactured using a silicon crystal, the manufacturing cost can be reduced, and the conversion efficiency and the lifetime are not reduced. It is an object of the present invention to provide a silicon crystal and a silicon crystal wafer capable of preventing a decrease in conversion efficiency due to light degradation and reducing variations in characteristics, and a method for manufacturing the same.

【0017】[0017]

【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、シリコン結晶であって、ドープ剤として
ガリウム(Ga)とリンが添加されたものであることを
特徴とするシリコン結晶である(請求項1)。
According to the present invention, there is provided a silicon crystal, wherein gallium (Ga) and phosphorus are added as dopants. (Claim 1).

【0018】リンドープシリコン結晶の製品とすること
のできないコーン部、テール部あるいは不良部等を原料
として再利用することができ、Gaのみを添加されたシ
リコン結晶に比べて、はるかに安価なものとすることが
できる。また、N型のドーパントであるリンもドープさ
れていることによって、Gaドープ結晶の抵抗率変動を
抑えることができ、また結晶長さ方向の抵抗率分布がG
aのみを添加された結晶に比べて平坦なものとなり、規
格とされる抵抗率範囲あるいは濃度範囲に入る領域が長
くなるため、歩留りを向上させることができる。
A cone, tail, defective part, or the like that cannot be used as a phosphorus-doped silicon crystal product can be reused as a raw material, and is much less expensive than a silicon crystal added only with Ga. It can be. Further, since the N-type dopant phosphorus is also doped, the variation in resistivity of the Ga-doped crystal can be suppressed, and the resistivity distribution in the crystal length direction can be reduced by G.
The crystal becomes flatter than a crystal to which only a is added, and a region within a specified resistivity range or concentration range becomes longer, so that the yield can be improved.

【0019】この場合、前記シリコン結晶中に含まれる
リンの濃度がGaの濃度の1/5以下であることが好ま
しい(請求項2)。太陽電池セルに用いられるシリコン
結晶として、本出願人は、太陽電池セルにおける変換効
率の光劣化がないドーパントとしてBの代わりにGaを
提案した。しかし、リン(P)がドープされたシリコン
結晶であっても、Gaをドープすることにより導電型が
P型であって所定の抵抗率のシリコン結晶とし、且つ導
電型がP型からN型に反転しない程度のリン濃度とする
ことにより、光劣化がなく変換効率の高い安定した太陽
電池セルを作ることができる。多量のリンをドープする
と、導電型がN型化してしまうので、このN型化や他の
悪影響が無視できる量として、本発明のシリコン結晶中
に含まれるリンの濃度がGaの濃度の1/5以下とする
のが良い。
In this case, it is preferable that the concentration of phosphorus contained in the silicon crystal is not more than 1/5 of the concentration of Ga. As a silicon crystal used for a solar cell, the present applicant has proposed Ga instead of B as a dopant without photodegradation of conversion efficiency in the solar cell. However, even if a silicon crystal doped with phosphorus (P) is doped with Ga, the conductivity type is a P-type silicon crystal having a predetermined resistivity, and the conductivity type is changed from P-type to N-type. By setting the phosphorus concentration so as not to be inverted, a stable solar cell having high conversion efficiency without light degradation can be manufactured. If a large amount of phosphorus is doped, the conductivity type becomes N-type, so that the concentration of phosphorus contained in the silicon crystal of the present invention is 1/1 / Ga that is negligible. It is better to be 5 or less.

【0020】この場合、前記シリコン結晶中に含まれる
Gaの濃度が2×1017〜3×1014atoms/
cmであることが好ましい(請求項3)。あるいは、
前記シリコン結晶の抵抗率が20Ω・cm〜0.1Ω・
cmであることが好ましい(請求項4)。
In this case, the concentration of Ga contained in the silicon crystal is 2 × 10 17 to 3 × 10 14 atoms /
cm 3 is preferable (claim 3). Or
The resistivity of the silicon crystal is 20Ω · cm to 0.1Ω ·
cm (claim 4).

【0021】これは太陽電池の基板としては、低抵抗率
でライフタイムの高い基板が望まれるが、基板ウエーハ
の抵抗率が極度に低いものは、基板内部にオージェ(A
uger)再結合による少数キャリアのライフタイム
(寿命)の低下が発生し変換効率が低下するからであ
る。従って、本発明のシリコン結晶中に含まれるGaの
量は、Gaの濃度が2×1017atoms/cm
下とするか、あるいは、抵抗率が0.1Ω・cm以上と
なるようにするのが好ましい。
This is because a substrate having a low resistivity and a long lifetime is desired as a substrate for a solar cell, but a substrate having an extremely low resistivity of a substrate wafer has an auger (A) inside the substrate.
This is because the lowering of the minority carrier lifetime (lifetime) due to recombination occurs and the conversion efficiency decreases. Therefore, the amount of Ga contained in the silicon crystal of the present invention is adjusted so that the concentration of Ga is 2 × 10 17 atoms / cm 3 or less, or the resistivity is 0.1 Ω · cm or more. Is preferred.

【0022】また、その一方で基板抵抗率が高すぎても
問題が生じる。基板抵抗率が高くなると、太陽電池とし
た際に太陽電池セルの内部抵抗により電力が消費され、
同様に変換効率が低下するためである。これらの理由に
より、太陽電池の基板材料として用いるのであれば、シ
リコン結晶中のGaの濃度は3×1014atoms/
cm以上とするか、または抵抗率が20Ω・cm以下
となるようにするのが好ましい。
On the other hand, if the substrate resistivity is too high, a problem arises. When the substrate resistivity increases, power is consumed by the internal resistance of the solar cell when the solar cell is used,
Similarly, conversion efficiency is reduced. For these reasons, if used as a substrate material for solar cells, the concentration of Ga in the silicon crystal is 3 × 10 14 atoms /
cm 3 or more, or a resistivity of 20 Ω · cm or less.

【0023】そして、この場合、シリコン結晶中の格子
間酸素濃度が16ppma(JEIDA;日本電子工業
振興協会規格)以下であることが好ましい(請求項
5)。
In this case, it is preferable that the interstitial oxygen concentration in the silicon crystal is not more than 16 ppma (JEIDA; Japan Electronics Industry Development Association Standard) (claim 5).

【0024】このように、本発明では結晶中に酸素が含
まれても、Bを添加せずGaにより結晶の抵抗率を制御
したので、光劣化がなく、結晶中に含まれる酸素濃度は
通常のCZ法によって単結晶中に取り込まれる量を含有
してもよく、特に16ppma(JEIDA)といった
通常の濃度にしてもよい。したがって、無理に低酸素と
する必要がなく、容易に製造することができるととも
に、適度に酸素が含まれるために結晶強度が高いという
メリットもある。
As described above, according to the present invention, even if oxygen is contained in the crystal, since the resistivity of the crystal is controlled by Ga without adding B, there is no light degradation, and the concentration of oxygen contained in the crystal is usually May be contained in the single crystal by the CZ method, and may be a usual concentration such as 16 ppma (JEIDA). Therefore, there is an advantage that it is not necessary to forcibly reduce the oxygen, it can be easily manufactured, and the crystal strength is high because of an appropriate amount of oxygen.

【0025】一方、酸素濃度が16ppma(JEID
A)を越えるようなシリコン単結晶ウエーハを得るには
高酸素濃度のシリコン単結晶が必要になるが、必要以上
に高い酸素濃度の単結晶を得るには、単結晶育成時のル
ツボ回転を高速にする等、単結晶を育成し難い製造条件
を選択する必要がある。このような育成条件下では、単
結晶の成長途中で単結晶にスリップ転位が生じたり、真
っ直ぐに単結晶を引き上げることができず結晶が変形す
るなどして、太陽電池基板に加工できない結晶ができる
こともあるため、ウエーハの製造コストが高くなり経済
的なメリットを得ることが難しくなる。従って、本発明
で用いるウエーハの酸素濃度は、16ppma(JEI
DA)以下とするのが好ましい。また、格子間酸素濃度
を15ppma(JEIDA)以下とすることにより、
初期格子間酸素あるいは熱処理により形成される酸素析
出物によるライフタイムの劣化を防止することができる
ので、より好ましい。
On the other hand, when the oxygen concentration is 16 ppma (JEID
To obtain a silicon single crystal wafer exceeding A), a silicon single crystal having a high oxygen concentration is required. However, to obtain a single crystal having an oxygen concentration higher than necessary, a crucible rotation during growing a single crystal must be performed at a high speed. For example, it is necessary to select manufacturing conditions that make it difficult to grow a single crystal. Under such growth conditions, a crystal that cannot be processed into a solar cell substrate can be formed because slip dislocation occurs in the single crystal during the growth of the single crystal, or the single crystal cannot be pulled straight and the crystal is deformed. Therefore, the production cost of the wafer is increased, and it is difficult to obtain an economic advantage. Therefore, the oxygen concentration of the wafer used in the present invention is 16 ppma (JEI
DA) It is preferred to be as follows. Further, by setting the interstitial oxygen concentration to 15 ppma (JEIDA) or less,
It is more preferable because the lifetime can be prevented from being deteriorated by the initial interstitial oxygen or the oxygen precipitate formed by the heat treatment.

【0026】この場合、前記シリコン結晶はチョクラル
スキー法で製造されたシリコン単結晶であるものとする
ことができる(請求項6)。
In this case, the silicon crystal may be a silicon single crystal manufactured by the Czochralski method.

【0027】従来は、特に基板に用いる単結晶の直径が
大きくなると、CZ法或いはMCZ法で作った結晶は高
い酸素濃度を示す傾向があるため、変換効率が高い太陽
電池を得ようとするのであれば、低酸素とするためにF
Z法で単結晶を作るか、MCZ法の小直径単結晶を利用
するのが一般的な方法であった。しかし、FZ法では最
大で6インチを超える直径を持つ単結晶を作ることは不
可能に近く、MCZ法でも直径4インチを越えると低酸
素濃度の単結晶を製造するのは難しいことから、変換効
率の高い太陽電池を得るためには直径の大きな単結晶は
不向きとされてきた。
Conventionally, especially when the diameter of a single crystal used for a substrate is large, a crystal formed by the CZ method or the MCZ method tends to show a high oxygen concentration, so that a solar cell having high conversion efficiency is obtained. If present, F to reduce oxygen
It has been common practice to make a single crystal by the Z method or to use a small diameter single crystal of the MCZ method. However, it is almost impossible to produce a single crystal having a diameter exceeding 6 inches at the maximum by the FZ method, and it is difficult to produce a single crystal having a low oxygen concentration when the diameter exceeds 4 inches by the MCZ method. Large diameter single crystals have been unsuitable for obtaining highly efficient solar cells.

【0028】さらに、本発明のシリコン単結晶は、主な
ドーパントをGaとしたことにより単結晶中に含まれる
酸素の影響を受けることなく安定した基板ライフタイム
を得ることができ、さらに低コストで製造できるため、
直径の大きな単結晶棒を太陽電池の基板ウエーハとして
利用することが可能であり、単結晶棒の直径によらず変
換効率の高い太陽電池を低コストで作ることがきる。ま
た、現在利用されていないような大直径ウエーハも太陽
電池基板として用いることができるようになるため、太
陽電池そのものの大型化も可能であり、太陽電池の用途
を更に広げることも十分可能である。
Further, the silicon single crystal of the present invention can obtain a stable substrate lifetime without being affected by oxygen contained in the single crystal by using Ga as a main dopant, and can further reduce the cost. Because it can be manufactured,
A single crystal rod having a large diameter can be used as a substrate wafer for a solar cell, and a solar cell with high conversion efficiency can be manufactured at low cost regardless of the diameter of the single crystal rod. In addition, a large-diameter wafer that is not currently used can be used as a solar cell substrate, so that the size of the solar cell itself can be increased, and the use of the solar cell can be further expanded. .

【0029】この場合、前記シリコン結晶はブリッジマ
ン法で製造されたシリコン多結晶であるものとすること
ができる(請求項7)。シリコン多結晶太陽電池は、シ
リコン単結晶太陽電池に比べ、前述したように変換効率
が少し低下することになるが、製造に必要な時間等も短
く、安価にできるので、この方法に本発明を適用すれば
一層効果的である。
In this case, the silicon crystal may be a polycrystalline silicon manufactured by the Bridgman method. As described above, the conversion efficiency of a silicon polycrystalline solar cell is slightly lower than that of a silicon monocrystalline solar cell.However, the time required for production is short, and the cost can be reduced. It is even more effective if applied.

【0030】また本発明は、前記シリコン結晶をスライ
スして得られるシリコン結晶ウエーハである(請求項
8)。
Further, the present invention is a silicon crystal wafer obtained by slicing the silicon crystal (claim 8).

【0031】このような、Gaとリンをドープしたシリ
コン結晶ウエーハを太陽電池の基板材料として用いれ
ば、リンドープシリコン結晶を原料として再利用するこ
ともできるため、製造コストも低くできる。そして結晶
中にBが含まれていないので、Bと酸素が共存すること
でディープレベルの準位が発生せず、リンの量を抑制す
ることでN型反転を防止し、その他の影響によって生じ
るライフタイムの低下を防止できるため、例え高い酸素
を含有した単結晶ウエーハであっても、太陽電池として
必要とされる高いライフタイムを得ることが可能であ
る。これによって、抵抗率の低いセルであっても適切な
ライフタイムを得ることができるため、高い酸素濃度の
ウエーハを用いた太陽電池でも、変換効率を損なうこと
なく性能の高い太陽電池が製造可能となった。また、適
度に酸素が含有されていることにより、ウエーハ強度が
高いという使用上のメリットも得られる。
When such a silicon crystal wafer doped with Ga and phosphorus is used as a substrate material for a solar cell, the phosphorus-doped silicon crystal can be reused as a raw material, so that the manufacturing cost can be reduced. Since B is not contained in the crystal, B and oxygen coexist, so that a deep level does not occur. By suppressing the amount of phosphorus, N-type inversion is prevented, and other effects occur. Since a reduction in the lifetime can be prevented, it is possible to obtain a long lifetime required for a solar cell even for a single crystal wafer containing high oxygen. As a result, an appropriate lifetime can be obtained even with a cell having a low resistivity, so that even a solar cell using a wafer having a high oxygen concentration can produce a high-performance solar cell without impairing the conversion efficiency. became. In addition, by containing oxygen moderately, a merit in use that the wafer strength is high can be obtained.

【0032】そして、本発明のシリコン結晶ウエーハは
太陽電池用であるものとすることができる(請求項
9)。
Further, the silicon crystal wafer of the present invention can be used for a solar cell (claim 9).

【0033】このように、本発明のGa及びリン添加シ
リコン結晶ウエーハは、太陽電池用とした場合に特に有
用である。また、このようなGa及びリン添加シリコン
結晶ウエーハから作製されたシリコン単結晶太陽電池
は、安価で高いエネルギー変換効率を有するものとする
ことができる。
As described above, the Ga and phosphorus-doped silicon crystal wafer of the present invention is particularly useful when used for solar cells. Further, a silicon single crystal solar cell manufactured from such a Ga and phosphorus-doped silicon crystal wafer can be inexpensive and have high energy conversion efficiency.

【0034】すなわち、例えばCZ法により育成したG
a及びリンドープシリコン単結晶棒を加工して太陽電池
用基板とし、そのウエーハから太陽電池を作れば、単結
晶育成時に結晶中に取り込まれる酸素に影響されること
なく、安定した変換効率を有する太陽電池を低コストで
作製することができる。また、Ga及びリンドープシリ
コン単結晶を太陽電池の材料として用いれば、酸素の濃
度に影響されることなく基板ライフタイムを安定させら
れるので、太陽電池セルの抵抗率が低くても変換効率の
良い太陽電池が作製できる。
That is, for example, G grown by the CZ method
By processing a and phosphorus-doped silicon single crystal rods into a solar cell substrate and forming a solar cell from the wafer, it has a stable conversion efficiency without being affected by oxygen taken into the crystal during single crystal growth A solar cell can be manufactured at low cost. In addition, when Ga and phosphorus-doped silicon single crystal are used as the material of the solar cell, the substrate lifetime can be stabilized without being affected by the concentration of oxygen, so that the conversion efficiency is high even if the resistivity of the solar cell is low. A solar cell can be manufactured.

【0035】これまでのBドープCZ法単結晶は、抵抗
率が低くなるとそれに併せてライフタイムが低下してし
まい、変換効率の高く抵抗率の低い太陽電池を製造する
ことができなかった。しかし、本発明のGa及びリンド
ープシリコン結晶およびシリコン結晶ウエーハを用いれ
ば、コストが低く、変換効率の高い太陽電池を作ること
ができる。
With the conventional B-doped CZ single crystal, when the resistivity is lowered, the life time is reduced accordingly, and a solar cell with high conversion efficiency and low resistivity cannot be manufactured. However, when the Ga and phosphorus-doped silicon crystal and silicon crystal wafer of the present invention are used, a solar cell with low cost and high conversion efficiency can be manufactured.

【0036】次に、本発明は、シリコン結晶の製造方法
において、チョクラルスキー法により、Gaとリンをル
ツボ内のシリコン融液に添加した後、前記シリコン融液
に種結晶を接触させ、これを回転しながら引き上げるこ
とによってシリコン単結晶を育成することを特徴とする
シリコン結晶の製造方法である(請求項10)。
Next, according to the present invention, in a method for producing a silicon crystal, Ga and phosphorus are added to a silicon melt in a crucible by the Czochralski method, and then a seed crystal is brought into contact with the silicon melt. A method for producing a silicon crystal, characterized in that a silicon single crystal is grown by pulling while rotating.

【0037】こうして、Gaとリンが添加されたシリコ
ン単結晶を製造することができる。特に、本発明の製造
方法では、広く用いられているリンドープシリコン結晶
のコーン部等の不要部分を原料として再利用することも
可能であり、Gaのみをドープする方法に比べて生産コ
ストははるかに安くできる。さらに、N型ドーパントで
あるリンも添加することで、抵抗率の変動を抑えること
ができる。また、規格とされる抵抗率あるいは濃度範囲
に入る領域がリンの偏析によりGaドープのみの場合に
比べて長くなるため、歩留まりが向上し、その結果、製
造コストが低減できるという効果もある。
Thus, a silicon single crystal to which Ga and phosphorus are added can be manufactured. In particular, in the manufacturing method of the present invention, an unnecessary portion such as a cone portion of a widely used phosphorus-doped silicon crystal can be reused as a raw material, and the production cost is much higher than a method of doping only Ga. Can be cheaper. Further, by adding phosphorus as an N-type dopant, the fluctuation of the resistivity can be suppressed. Further, since the region within the specified resistivity or concentration range becomes longer due to the segregation of phosphorus as compared with the case where only Ga is doped, the yield is improved, and as a result, the production cost can be reduced.

【0038】また、本発明は、シリコン結晶の製造方法
において、ブリッジマン法により、Gaとリンをルツボ
内のシリコン融液に添加した後、前記ルツボを加熱領域
から引き下げることによってシリコン多結晶を育成する
ことを特徴とするシリコン結晶の製造方法である(請求
項11)。こうして、Gaとリンが添加されたシリコン
多結晶を製造することができる。また、一般に多結晶の
場合は単結晶に比べて安価にできるため、さらに太陽電
池用としてのコストを下げることが可能となる。
Further, according to the present invention, in the method for producing a silicon crystal, after adding Ga and phosphorus to the silicon melt in the crucible by the Bridgman method, the polycrystalline silicon is grown by lowering the crucible from the heated region. (Claim 11). Thus, a silicon polycrystal to which Ga and phosphorus are added can be manufactured. In general, polycrystals can be made cheaper than single crystals, so that the cost for solar cells can be further reduced.

【0039】この場合、前記ルツボ内のシリコン融液へ
のGaの添加は、あらかじめ高濃度の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
晶を砕いて作ったドープ剤を用いて、シリコン融液にG
aを添加することが好ましい(請求項12)。
In this case, Ga is added to the silicon melt in the crucible by growing a silicon crystal to which high-concentration Ga has been added in advance and using a doping agent formed by crushing the high-concentration Ga-doped silicon crystal. And G in the silicon melt
It is preferable to add a (claim 12).

【0040】本発明でGaを添加した単結晶を製造する
場合のGaをドープする方法として、多結晶シリコンを
溶融する前、あるいは溶融したシリコン融液に、ガリウ
ムを直接入れてもよいが、ガリウムを添加した単結晶を
工業的に量産するのであれば、上記のように、一旦ドー
プ剤を調整した後にドープする方がよい。このような方
法を用いれば効率良く作業を行なうことができる。これ
はガリウムの融点が30℃と低く取扱いが難しいからで
ある。従って、直接ガリウムをルツボに入れるよりも、
ドープ剤を作製した後にドープする方法を用いることに
より、Ga濃度を精度良く容易に調整することが可能で
あり、正確なドーパント濃度を得ることができる。ま
た、ガリウムを直接シリコン融液に投入する場合と比べ
て、ドープ剤そのものの取扱いも容易になるので、併せ
て作業性の向上にもつながるものである。
As a method of doping Ga when producing a single crystal to which Ga is added in the present invention, gallium may be directly added before melting polycrystalline silicon or into a molten silicon melt. If the single crystal to which is added is industrially mass-produced, it is better to dope after once adjusting the dopant as described above. By using such a method, work can be performed efficiently. This is because the melting point of gallium is as low as 30 ° C. and handling is difficult. Therefore, rather than putting gallium directly into the crucible,
By using the method of doping after preparing the dopant, the Ga concentration can be easily and accurately adjusted, and an accurate dopant concentration can be obtained. In addition, the handling of the dopant itself becomes easier as compared with the case where gallium is directly injected into the silicon melt, which also leads to an improvement in workability.

【0041】また、前記ルツボ内のシリコン融液へのリ
ンの添加は、あらかじめリンを添加したシリコン結晶を
育成し、このリンを添加したシリコン結晶棒のコーン
部、テール部、あるいは不良品部を砕いて作った結晶塊
をシリコン原料として用いることによって、シリコン融
液にリンを添加することができる(請求項13)。
Further, phosphorus is added to the silicon melt in the crucible by growing a silicon crystal to which phosphorus has been added in advance and removing the cone, tail, or defective part of the silicon crystal rod to which phosphorus has been added. Phosphorus can be added to a silicon melt by using a crystal mass formed by crushing as a silicon raw material (claim 13).

【0042】このように、リンをドープしたシリコン結
晶であっても、廃棄されるはずの材料を用いているの
で、材料費を大幅に低下させることができ、太陽電池コ
ストのより一層の低減と需要の増大を見込むことができ
る。また、リン量を制御して太陽電池基板として用いれ
ば、導電型がN型に反転することがなく、変換効率が低
下せず、光劣化による変換効率の低下もない。
As described above, even if the silicon crystal is doped with phosphorus, the material to be discarded is used, so that the material cost can be greatly reduced, and the solar cell cost can be further reduced. An increase in demand can be expected. In addition, when the solar cell substrate is used by controlling the phosphorus amount, the conductivity type does not reverse to the N type, the conversion efficiency does not decrease, and the conversion efficiency does not decrease due to light degradation.

【0043】以下、本発明について詳細に説明するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。本発明者ら
は、太陽電池の基板材料として製造が比較的容易で量産
可能であり、同時に太陽電池として変換効率が高く低コ
ストの基板を得るためにはどのようにすれば良いかにつ
き鋭意研究し、実験を繰り返し検討を加えた結果、本発
明を完成させたものである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The present invention is not limited to these. The present inventors have conducted intensive research on how to obtain a substrate with relatively high conversion efficiency and low cost as a solar cell, which is relatively easy to manufacture and mass-produced as a substrate material for a solar cell. The present invention has been completed as a result of repeated experiments and studies.

【0044】即ち、従来のBをドーパントとして加えた
P型のシリコン結晶から作製される太陽電池では、結晶
中に酸素とBが同時に存在することで、太陽電池セルの
PN接合面のエネルギー準位が変化し、接合面に深いエ
ネルギー準位(deep levelまたはtrap
levelとも言う。)が形成され、この深いエネルギ
ー準位に太陽電池内のキャリアが捕獲されるために、基
板のライフタイムの低下が起こり光劣化が生ずる。しか
し本発明者らは、Gaをドーパントとして加えることに
より光劣化を防止するという点、さらに例えリンが存在
した場合にでも導電型がN型に反転しないリン濃度を見
出し、リンの量を規定すれば導電型がN型に反転しない
という点、および廃棄される部材の有効利用という観点
に着目して本発明を完成した。
That is, in a conventional solar cell manufactured from a P-type silicon crystal to which B is added as a dopant, the energy level of the PN junction surface of the solar cell is determined by the simultaneous presence of oxygen and B in the crystal. Changes, and a deep energy level (deep level or trap)
Also called level. ) Is formed, and the carriers in the solar cell are captured at this deep energy level, so that the lifetime of the substrate is reduced and light degradation occurs. However, the present inventors have found that, by adding Ga as a dopant, photodeterioration is prevented, and furthermore, even if phosphorus is present, the concentration of phosphorus at which the conductivity type does not reverse to the N type even when phosphorus is present, is specified. For example, the present invention has been completed by focusing on the point that the conductivity type is not reversed to the N type and the viewpoint of effective use of discarded members.

【0045】すなわち本出願人は、Bの代わりにGaを
ドーパントとして添加してP型シリコン結晶を作ること
を提案した。しかし、例えGaをドープした結晶内にN
型ドーパントであるリンが存在していてもリンの量を制
限すれば導電型がN型に反転せず、また基板ライフタイ
ムの低下は起こらず、光劣化のない太陽電池を製造する
ことができると考え、実験を繰り返した結果、Gaをド
ーパントとして添加し、廃棄されるはずのリンを添加し
たシリコン結晶をシリコン原料の一部乃至全部として用
いて、P型シリコン単結晶を引き上げて基板を作製し、
これを用いた太陽電池ではコストを低減でき、また結晶
中に比較的高い濃度の酸素が存在してもライフタイムは
安定しており、光劣化を生じない太陽電池を作ることが
できることを確認した。
That is, the present applicant has proposed that a P-type silicon crystal is formed by adding Ga as a dopant instead of B. However, even if Ga-doped crystal contains N
Even if phosphorus as a type dopant is present, if the amount of phosphorus is limited, the conductivity type will not be inverted to N-type, the substrate lifetime will not be reduced, and a solar cell without light degradation can be manufactured. As a result of repeating the experiment, a substrate was prepared by pulling up a P-type silicon single crystal by using a silicon crystal to which Ga was added as a dopant and phosphorus to be discarded was used as part or all of the silicon raw material. And
It has been confirmed that the cost can be reduced with a solar cell using this, and that even if a relatively high concentration of oxygen is present in the crystal, the lifetime is stable and a solar cell without light degradation can be produced. .

【0046】これにより、廃棄されるはずのシリコン結
晶棒のコーン部、テール部あるいは不良品部をシリコン
原料の一部乃至全部として用いれば、例えばCZ法で製
造したシリコン単結晶で高い酸素濃度を示すものであっ
ても、光劣化を起こすことなく安定した高い変換効率を
有する太陽電池をきわめて低コストで作ることが可能と
なり、シリコン単結晶太陽電池による発電コストを低減
させることができる。その結果、太陽電池用シリコン原
料のコスト問題の解決に寄与するところが大となった。
Thus, if the cone, tail, or defective part of the silicon crystal rod to be discarded is used as part or all of the silicon raw material, for example, a high oxygen concentration can be obtained in a silicon single crystal manufactured by the CZ method. Even if it is shown, a solar cell having a stable and high conversion efficiency without causing photodegradation can be produced at an extremely low cost, and the power generation cost of the silicon single crystal solar cell can be reduced. As a result, the contribution to solving the cost problem of silicon raw materials for solar cells has become significant.

【0047】さらに、N型ドーパントであるリンも添加
することで、抵抗率の変動が抑制される。また、規格と
される抵抗率あるいは濃度範囲に入る領域がリンの偏析
によりGaドープのみの場合に比べて長くなるため歩留
まりが向上し、製造コストという効果もあるものとな
る。
Further, by adding phosphorus as an N-type dopant, the fluctuation of the resistivity is suppressed. Further, since the region within the specified resistivity or concentration range becomes longer due to the segregation of phosphorus as compared with the case of only Ga doping, the yield is improved, and the production cost is also reduced.

【0048】加えて、例えばCZ法で作った単結晶であ
っても酸素濃度に影響されることなく安定した変換効率
が得られるため、基板として用いるウエーハの直径も現
在のものより大きいものを利用することができる。従
来、Bをドープした結晶直径が大きい単結晶は結晶中に
含まれる酸素濃度が高いために、太陽電池基板の光劣化
が生じたが、Bを添加せず、リンの量を規定してN型化
を防止し、Gaを添加して抵抗を制御した単結晶を用い
れば、直径の大きな単結晶基板であっても酸素濃度の影
響を受けず高い変換効率が得られるため、今後さらに大
型太陽電池セルを開発することも可能となった。しか
も、適度に酸素が含有されるため、結晶強度が高くな
り、加工性が良好となる上に、出来た太陽電池の耐久性
も向上する。
In addition, since a stable conversion efficiency can be obtained without being affected by the oxygen concentration even in the case of a single crystal formed by, for example, the CZ method, a wafer having a diameter larger than that of the present one is used. can do. Conventionally, a single crystal doped with B and having a large crystal diameter has a photodegradation of the solar cell substrate due to a high oxygen concentration contained in the crystal. However, B is not added, and the amount of phosphorus is regulated by defining the amount of phosphorus. The use of a single crystal whose resistance is controlled by adding Ga to prevent mold formation can provide a high conversion efficiency without being affected by the oxygen concentration even with a single crystal substrate having a large diameter. It has also become possible to develop battery cells. Moreover, since oxygen is appropriately contained, the crystal strength is increased, the workability is improved, and the durability of the solar cell is improved.

【0049】さらに一般に、太陽電池は、長時間にわた
って決められた電圧あるいは電流を取り出す必要がある
ことから、実際に使用される場合には、太陽電池素子
(セル)を複数個直列、あるいは並列につなぎ合わせて
モジュール化し、目的とする電力を取り出せるようにし
ている。特に大きな電力を取り出すためには、多くの太
陽電池素子をつなぎ合わせる必要があることから、太陽
電池モジュールの簡略化、小型化、更には製造コストの
低減を図る意味で太陽電池セルの面積が大きい方が有利
であり、大型で変換効率の高い太陽電池セルを太陽電池
モジュールの材料として用いることができれば、更なる
太陽電池コストの低減と需要の増大を図ることができ
る。
In general, a solar cell needs to extract a predetermined voltage or current over a long period of time. Therefore, when actually used, a plurality of solar cell elements (cells) are connected in series or in parallel. It is connected and modularized so that the desired power can be extracted. In particular, in order to extract a large amount of electric power, it is necessary to connect a large number of solar cell elements. Therefore, the area of the solar cell is large in order to simplify and downsize the solar cell module and further reduce the manufacturing cost. It is more advantageous. If a large-sized and high-conversion-efficiency solar cell can be used as a material for a solar cell module, it is possible to further reduce solar cell cost and increase demand.

【0050】しかし、従来は結晶中に含まれる酸素とB
の影響により、直径の大きなシリコン単結晶を太陽電池
基板として用いたとしても、CZ法シリコン単結晶を使
った太陽電池はそもそも太陽電池エネルギーの変換効率
が低い上に、光劣化による変換効率の低下もあることか
ら、大直径シリコン単結晶を製造するためのコストに見
合った特性を持つ太陽電池を得ることが難しかった。
However, conventionally, oxygen contained in the crystal and B
Due to the effect of the above, even if a silicon single crystal having a large diameter is used as the solar cell substrate, the solar cell using the CZ method silicon single crystal has a low conversion efficiency of the solar cell energy and a decrease in the conversion efficiency due to light degradation. Therefore, it has been difficult to obtain a solar cell having characteristics commensurate with the cost for producing a large-diameter silicon single crystal.

【0051】これに対し、Gaとリンをドープしたシリ
コン結晶を太陽電池基板として用いれば、光劣化による
変換効率の低下がなく、変換効率の高い太陽電池を得る
ことができると同時に、結晶直径の大きなシリコン単結
晶をCZ法で製造することができる。これにより、面積
が100cm以上といった大型の太陽電池セルであっ
ても、低コストで量産することが可能となり、光劣化が
なく高い変換効率を持つ特性と合わせて、更なる太陽電
池コストの低減と需要の増大を見込むことができる。
On the other hand, when a silicon crystal doped with Ga and phosphorus is used as a solar cell substrate, a solar cell with high conversion efficiency can be obtained without a decrease in conversion efficiency due to photodegradation, and at the same time, the crystal diameter can be reduced. A large silicon single crystal can be manufactured by the CZ method. As a result, even a large-sized solar cell having an area of 100 cm 2 or more can be mass-produced at a low cost. And demand can be expected to increase.

【0052】[0052]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。まず、本発明のシリコン結晶として、CZ法
による単結晶引上げ装置の構成例や引上げ方法について
は特願平11−264549号、また、ブリッジマン法
による多結晶製造装置の構成例や製造方法については特
願2000−061435に記載された内容と基本的に
同様であり、一般的な手法によればよいが、シリコン原
料とドープ剤に関しては異なるので、そのところについ
て以下に説明を加える。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited thereto. First, as a silicon crystal of the present invention, Japanese Patent Application No. 11-264549 describes a configuration example of a single crystal pulling apparatus by the CZ method and a pulling method, and a configuration example and a manufacturing method of a polycrystal manufacturing apparatus by the Bridgman method. The contents are basically the same as those described in Japanese Patent Application No. 2000-061435, and may be according to a general method. However, since the silicon raw material and the dopant are different, a description thereof will be added below.

【0053】一般的に、リンがドープされたシリコン結
晶の抵抗率は、0.006〜10000Ω・cmの範囲
である。この範囲のうち、0.1Ω・cm以下の抵抗率
ではドーパント調整剤と同じになってしまうので本発明
では用いない。まず、例えば半導体集積回路用として製
造されたリンが添加された単結晶棒のうち、使用するこ
とができないテール部、コーン部や抵抗率等規格に外れ
た不良品部の一部又は全部をシリコン原料(以下、再利
用部原料と言う。)とし、該再利用部原料の抵抗率と重
量を測定する。該再利用部原料の抵抗率からASTM
(American Society for Tes
ting and Materials) Stand
ardのF723−82によりリン濃度に変換でき、
下式により該再利用部原料中のリン重量を求めることが
できる。 リン重量=リン濃度×リン原子量×原子質量単位×再利用部原料の重量/シリ コンの密度・・・式(1)
Generally, the resistivity of a silicon crystal doped with phosphorus is in the range of 0.006 to 10000 Ω · cm. Within this range, a resistivity of 0.1 Ω · cm or less is not used in the present invention since it becomes the same as the dopant adjuster. First, for example, part or all of the unusable tails, cones, and defective parts that do not conform to standards such as resistivity among phosphorus-doped single crystal rods manufactured for semiconductor integrated circuits A raw material (hereinafter, referred to as a raw material in the recycle unit) is used, and the resistivity and weight of the raw material in the recycle unit are measured. ASTM is determined from the resistivity of the recycle part raw material.
(American Society for Tes
ting and Materials) Stand
ard F723-82 can be converted to phosphorus concentration,
The weight of phosphorus in the raw material for the recycling section can be determined by the following equation. Phosphorus weight = Phosphorus concentration x Phosphorus atomic weight x Atomic mass unit x Recycling unit raw material weight / Silicon density ... Formula (1)

【0054】次に、該再利用部原料と必要に応じたノン
ドープの新たなシリコン原料とを併せて溶融し、シリコ
ン結晶棒を引上げた時に、該シリコン結晶棒の肩部にお
けるリン濃度は、下式の通り求められる。 リン濃度=リン重量×リンの偏析係数/(リンの原子量×原子質量単位×(再 利用部原料+新たなシリコン原料)の重量/シリコンの密度)・・・式(2)
Next, when the raw material for the reuse portion and a new silicon material, which is undoped as required, are melted together and the silicon crystal rod is pulled up, the phosphorus concentration at the shoulder of the silicon crystal rod becomes lower. It is determined according to the formula. Phosphorus concentration = Phosphorus weight x Phosphorus segregation coefficient / (Atomic weight of phosphorus x Atomic mass unit x Weight of (recycling part raw material + new silicon raw material) / Silicon density) ... Formula (2)

【0055】また、光劣化の生じないドープ剤としてG
aを添加して抵抗率を制御するが、Gaの添加重量とG
a濃度についても、式(2)と同様に表され、式(2)
中のリンのところがGaと置き換わることになる。
As a dopant which does not cause photodegradation, G
a is added to control the resistivity.
The a concentration is also expressed in the same manner as in the equation (2).
Phosphorus in the inside will be replaced by Ga.

【0056】ここで、リンの原子量は30.97、Ga
の原子量は69.72、原子質量単位は1.66×10
−24g、シリコンの密度は2.33g/cm3、リン
の偏析係数は0.35、Gaの偏析係数は0.008で
ある。
Here, the atomic weight of phosphorus is 30.97,
Has an atomic weight of 69.72 and an atomic mass unit of 1.66 × 10
-24 g, the density of silicon is 2.33 g / cm 3 , the segregation coefficient of phosphorus is 0.35, and the segregation coefficient of Ga is 0.008.

【0057】そのため、例えば、Gaを0.167gと
なるように計量し、シリコン原料となる抵抗率が10Ω
・cmの再利用部原料を細かく砕いた結晶塊10kgと
ノンドープの新たなシリコン原料20kgを一緒に石英
ルツボに仕込んだとする。ヒータを昇温してシリコン原
料を溶融し、全ての原料が融け終わったところで種結晶
を融液表面に接触させて、これを回転しながら引上げる
ことでP型シリコン単結晶棒が製造されることになる。
そして、製造されたシリコン単結晶棒の肩部におけるG
aの濃度は8.97×1014atoms/cm、抵
抗率は15Ω・cmとなり、リンの濃度は5.19×1
13atoms/cmとなる。
For this reason, for example, Ga is weighed to be 0.167 g, and the resistivity as a silicon raw material is 10 Ω.
・ Recycling section of 10 cm Assume that 10 kg of a crystal mass obtained by finely crushing a raw material and 20 kg of a new non-doped silicon raw material are charged together in a quartz crucible. The temperature of the heater is raised to melt the silicon raw material. When all the raw materials have been melted, the seed crystal is brought into contact with the surface of the melt, and is pulled up while rotating to produce a P-type silicon single crystal rod. Will be.
Then, G at the shoulder of the manufactured silicon single crystal rod
The concentration of a is 8.97 × 10 14 atoms / cm 3 , the resistivity is 15 Ω · cm, and the concentration of phosphorus is 5.19 × 1.
0 13 atoms / cm 3 .

【0058】このような計算式に基づいて、再利用部原
料の抵抗率と重量からリン重量が計算でき、再利用部原
料を100%乃至20%程度用いて、不足分(シリコン
原料の総重量の0〜80%程度)を新たな高純度シリコ
ン原料で補うことにより、所定のリン濃度及び所定のG
a濃度が求められ、シリコン結晶棒の抵抗率を制御でき
る。これによってシリコン原料のコストを低減すること
が可能となる。ここで、再利用部原料を100%用いれ
ば、コスト面に大きく貢献できることは言うに及ばない
が、少なくとも20%用いればコスト面への貢献は大き
い。
Based on the above formula, the phosphorus weight can be calculated from the resistivity and the weight of the recycle part raw material. Of about 0 to 80%) with a new high-purity silicon raw material to obtain a predetermined phosphorus concentration and a predetermined G
The a concentration is determined, and the resistivity of the silicon crystal rod can be controlled. This makes it possible to reduce the cost of the silicon raw material. Here, it goes without saying that the use of 100% of the recycled material can greatly contribute to the cost, but the use of at least 20% greatly contributes to the cost.

【0059】シリコン結晶中の酸素濃度については、ル
ツボの回転速度、シリコン結晶の引上げ速度、チャンバ
ー内の不活性ガス圧力や流量等を適宜調整することによ
り、また、シリコン結晶の直径については、シリコン融
液の温度とシリコン結晶の引上げ速度を調整することに
よって制御できる。
The oxygen concentration in the silicon crystal is adjusted by appropriately adjusting the rotation speed of the crucible, the pulling speed of the silicon crystal, the pressure and the flow rate of the inert gas in the chamber. It can be controlled by adjusting the temperature of the melt and the pulling speed of the silicon crystal.

【0060】また、シリコン結晶棒を加工する際に、コ
ーン部とテール部を切断してからシリコン結晶棒の周囲
を円筒研削し、適当な大きさのブロックに切断加工する
が、ここで切断されたGaとリンが添加されたコーン部
とテール部を再度シリコン原料として再利用することも
可能である。但し、テール部については、再三再利用す
ると偏析により重金属不純物が高濃度になっていること
があるので、適宜重金属不純物濃度を測定して管理し、
ある程度以上は再利用しない方が好ましい。
In processing a silicon crystal rod, the cone and tail are cut, and then the periphery of the silicon crystal rod is cylindrically ground and cut into blocks of an appropriate size. It is also possible to reuse the cone portion and the tail portion to which Ga and phosphorus are added again as a silicon raw material. However, for the tail part, heavy metal impurities may become high concentration due to segregation when reused again and again.
It is preferable not to reuse more than a certain amount.

【0061】本発明のGaとリンを添加したシリコン結
晶は、該シリコン結晶中に含まれるGaの濃度が2×1
17〜3×1014atoms/cm、リンの濃度
がGaの濃度の1/5以下であって、このリン濃度は、
N型反転化を引き起こさない量とするのが好ましい。
In the silicon crystal of the present invention to which Ga and phosphorus are added, the concentration of Ga contained in the silicon crystal is 2 × 1.
0 17 to 3 × 10 14 atoms / cm 3 , the concentration of phosphorus is 1/5 or less of the concentration of Ga, and the phosphorus concentration is
Preferably, the amount does not cause N-type inversion.

【0062】また、本発明のシリコン結晶の抵抗率は、
Gaを添加することにより制御する。リンの濃度がGa
の濃度の1/5を越えると、リンによる抵抗率への影響
や、少数キャリアの再結合中心として作用しライフタイ
ムへの影響が大きくなってしまうおそれがある。従っ
て、Gaの濃度に併せて、リンの濃度をGaの濃度の1
/5以下に制御しておくことが好ましい。
The resistivity of the silicon crystal of the present invention is as follows:
It is controlled by adding Ga. The concentration of phosphorus is Ga
If the concentration exceeds 1/5, the effect of phosphorus on the resistivity and the function as a recombination center for minority carriers may have a large effect on the lifetime. Therefore, the concentration of phosphorus is set to be 1% of the concentration of Ga in accordance with the concentration of Ga.
It is preferable to control to / 5 or less.

【0063】そして、本発明を用いて作製される太陽電
池用シリコン結晶ウエーハは、前記適当な大きさにした
単結晶ブロックをスライサーによりスライスして、ウエ
ーハ状にした後、さらにエッチングによって加工歪みを
取り除くことにより製造される。更に、本発明を用いて
作製される太陽電池セルは、前記シリコン結晶ウエーハ
を用いて、例えば高変換効率セルであるRP−PERC
(Random Pyramid − Passiva
ted Emitter and RearCell)
型太陽電池セルとして製造されることが好ましい。
The silicon crystal wafer for a solar cell manufactured by using the present invention is obtained by slicing a single crystal block having an appropriate size by a slicer to form a wafer, and further reducing the processing distortion by etching. Manufactured by removing. Further, a solar cell manufactured by using the present invention is, for example, a high conversion efficiency cell RP-PERC using the silicon crystal wafer.
(Random Pyramid-Passiva
ted Emitter and RearCell)
It is preferably manufactured as a photovoltaic cell.

【0064】以下、本発明の具体的な実験例を挙げて説
明する。 (実験例1〜9)シリコン結晶棒を引き上げるために、
シリコン原料として、10Ω・cmの再利用原料とノン
ドープの新たなシリコン原料を、ドープ剤としてGaは
予め高濃度のGaを添加したシリコン結晶を育成し、こ
れを砕いたものを準備した。そして、シリコン結晶棒の
肩部における抵抗率が1Ω・cmとなるように条件を整
え、結晶直径6インチ、結晶方位<100>のGaとリ
ンを添加したシリコン単結晶棒を、口径18インチの石
英ルツボを用いて通常のCZ法により5本、また低酸素
濃度にするためにMCZ法により4本引上げた。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific experimental examples. (Experimental Examples 1 to 9) To pull up a silicon crystal rod,
As a silicon raw material, a recycled raw material of 10 Ω · cm and a new non-doped silicon raw material were prepared, and as a dopant, a silicon crystal to which high-concentration Ga was previously added was grown and crushed. Then, conditions were adjusted so that the resistivity at the shoulder portion of the silicon crystal rod was 1 Ω · cm, and a silicon single crystal rod having a crystal diameter of 6 inches and a crystal orientation of <100> to which Ga and phosphorus had been added was added with a diameter of 18 inches. Using a quartz crucible, five wires were pulled up by the ordinary CZ method, and four wires were pulled up by the MCZ method to reduce the oxygen concentration.

【0065】引上げられた9本のシリコン単結晶につい
て、ブロックにした状態から厚み2〜3mmのウエーハ
にスライスしてライフタイムを測定した。ライフタイム
の測定は、このスライスウエーハをHF:HNO=5
%:95%の混酸で処理し、両面のスライス損傷層をエ
ッチング除去した後、洗浄を行い、その後、ウエーハ表
面にAM(Air Mass)1.5の条件下で定常光
を30時間照射した後で、HFにて表面の自然酸化膜を
除去し、引き続き、ヨウ素、エタノール混合溶液を使っ
たケミカル・パッシベーション(CP)処理を施して、
結晶表面のキャリア再結合を低減し、マイクロ波−PC
D法(光導伝度減衰法)を用いてシリコン単結晶ウエー
ハのライフタイムの測定を行った。結果を表1および図
2に示す。
The nine silicon crystals thus pulled were sliced from a block into a wafer having a thickness of 2 to 3 mm, and the lifetime was measured. For the measurement of the lifetime, this sliced wafer was subjected to HF: HNO 3 = 5.
%: Treated with a mixed acid of 95% to remove the slice damaged layers on both sides by etching, and then wash the wafer surface, and then irradiate the wafer surface with steady light for 30 hours under the condition of AM (Air Mass) 1.5. Then, the natural oxide film on the surface is removed with HF, and then a chemical passivation (CP) treatment using a mixed solution of iodine and ethanol is performed.
Reduces carrier recombination on the crystal surface,
The lifetime of a silicon single crystal wafer was measured using the D method (photoconductivity decay method). The results are shown in Table 1 and FIG.

【0066】[0066]

【表1】 [Table 1]

【0067】表1および図2からわかるように、シリコ
ン単結晶中の酸素濃度が16ppma以下でなおかつリ
ン濃度がGa濃度の1/5以下の実験例1〜5では、リ
ンがドープされているにもかかわらず、ライフタイムの
低下はほとんど見られず、安定した特性を示しているこ
とがわかる。また、抵抗率の変動も抑制されていること
を確認した。
As can be seen from Table 1 and FIG. 2, in Experimental Examples 1 to 5 in which the oxygen concentration in the silicon single crystal was 16 ppma or less and the phosphorus concentration was 1/5 or less of the Ga concentration, phosphorus was doped. Nevertheless, it can be seen that there is almost no decrease in the life time, indicating that the characteristics are stable. In addition, it was confirmed that the fluctuation of the resistivity was suppressed.

【0068】一方、表1および図2に示す通り、リン濃
度がGa濃度の1/5を超えている実験例6〜9のウエ
ーハでは、ライフタイムが低下し、特に酸素濃度が11
ppma以下の実験例8及び9でも、ライフタイムが低
下していることがわかる。しかし、抵抗率の変動が抑制
されていた。
On the other hand, as shown in Table 1 and FIG. 2, in the wafers of Experimental Examples 6 to 9 in which the phosphorus concentration exceeds 1/5 of the Ga concentration, the lifetime was reduced, and particularly, the oxygen concentration was reduced to 11%.
It can be seen that even in Experimental Examples 8 and 9 having ppma or less, the lifetime was reduced. However, the fluctuation of the resistivity was suppressed.

【0069】次に、上記で用いたシリコン単結晶ウエー
ハの中から抵抗率の揃ったものを選んで、太陽電池セル
としては大型の、10cm×10cm角(セル面積10
0cm)の太陽電池セルを作製し、その変換効率を測
定した。太陽電池セルの変換効率の測定は、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ュミレータで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
の変換効率を算出した。なお、本発明による変換効率と
は、下式で定義された値を言い、次の通りである。 [変換効率]=[セル単位面積当たりから取り出すこと
ができた電力]/[セル単位面積あたりに照射された光
エネルギー]×100(%) 測定結果を表1に併記した。
Next, a silicon single crystal wafer having a uniform resistivity was selected from the silicon single crystal wafers used above, and a large solar cell having a size of 10 cm × 10 cm (cell area of 10 cm) was selected.
A solar cell of 0 cm 2 ) was manufactured, and its conversion efficiency was measured. To measure the conversion efficiency of a solar cell, place the solar cell on a measuring table temperature-controlled to 25 ° C., and use a solar simulator with a halogen lamp as a light source to emit a steady light under the condition of AM (air mass) 1.5. , And the voltage and current that could be taken out of the cell were measured to calculate the conversion efficiency of the solar cell. The conversion efficiency according to the present invention refers to a value defined by the following equation, and is as follows. [Conversion efficiency] = [electric power extracted per unit area of cell] / [light energy irradiated per unit area of cell] × 100 (%) The measurement results are also shown in Table 1.

【0070】表1に示したように、シリコン単結晶中の
酸素濃度が16ppma以下でなおかつリン濃度がGa
濃度の1/5以下のところ(実験例1〜5)では、変換
効率は20.2〜21.1%と高い値を示しており、効
率よく光エネルギーを電気エネルギーに変換しているこ
とがわかる。また、太陽電池セルに30時間以上光を照
射した後の変換効率も殆ど変化することなく、初期値と
同じ値を示し、安定した変換効率を示しており、リンが
添加されたシリコン結晶ウエーハを用いた太陽電池であ
っても、Gaにより抵抗率を制御し、酸素濃度とリン濃
度を制御することにより光劣化を生ずることなく変換効
率の高い性能の安定した大型の太陽電池セルが得られた
ことを確認した。
As shown in Table 1, the oxygen concentration in the silicon single crystal was 16 ppma or less and the phosphorus concentration was Ga.
At a place of 1/5 or less of the concentration (Experimental Examples 1 to 5), the conversion efficiency shows a high value of 20.2 to 21.1%, indicating that light energy is efficiently converted to electric energy. Understand. In addition, the conversion efficiency after irradiating the solar cell with light for 30 hours or more shows almost the same value as the initial value, showing a stable conversion efficiency, and shows that the silicon crystal wafer to which phosphorus is added is not changed. Even with the solar cell used, by controlling the resistivity with Ga and controlling the oxygen concentration and the phosphorus concentration, a stable large-sized solar cell with high conversion efficiency and high performance without light degradation was obtained. It was confirmed.

【0071】一方、リン濃度がGa濃度の1/5を越え
るか(実験例6〜9)、あるいは酸素濃度が16ppm
a以上のところ(実験例6)では、太陽電池の変換効率
は、光劣化前では18.9〜19.8%とやや低い変換
効率を示しており、30時間の定常光照射後は変換効率
は低下していなかったが、安定して20%を超えるよう
な変換効率を得ることができなかった。
On the other hand, if the phosphorus concentration exceeds 1/5 of the Ga concentration (Experimental Examples 6 to 9), or if the oxygen concentration is 16 ppm
a and above (Experimental Example 6), the conversion efficiency of the solar cell shows a slightly low conversion efficiency of 18.9 to 19.8% before light degradation, and the conversion efficiency after 30 hours of steady light irradiation. Was not lowered, but a conversion efficiency exceeding 20% could not be stably obtained.

【0072】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。
The present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is an exemplification, and has substantially the same configuration as the technical idea described in the scope of the claims of the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

【0073】例えば、上記説明においては、主にCZ法
によってGa及びリンを添加したシリコン単結晶を製造
する場合につき説明したが、本発明は例えば変換効率は
シリコン単結晶ほどではないにしても、シリコン多結晶
にも適用できるものである。すなわち、ブリッジマン法
においても、シリコン原料のコストを低減させるのに、
本発明で示したGaとリンを添加するのが有効であるこ
とは言うまでもない。
For example, in the above description, a case has been described in which a silicon single crystal to which Ga and phosphorus are added is mainly produced by the CZ method. The present invention is also applicable to polycrystalline silicon. That is, even in the Bridgman method, in order to reduce the cost of the silicon raw material,
Needless to say, it is effective to add Ga and phosphorus shown in the present invention.

【0074】[0074]

【発明の効果】本発明は、シリコン結晶およびシリコン
結晶ウエーハにGaとリンが添加されるが、製造コスト
の安い太陽電池を作製するためのシリコン結晶およびシ
リコン結晶ウエーハとすることができ、また酸素濃度と
リン濃度を制御することによって、導電型の反転、光劣
化を生じることなく、光エネルギーの変換効率が高い太
陽電池を造ることができる。さらに、大直径、低コスト
化に寄与するとともに、結晶強度も高く耐久性にも優れ
たものを得ることが出来る。
According to the present invention, Ga and phosphorus are added to a silicon crystal and a silicon crystal wafer. However, a silicon crystal and a silicon crystal wafer for manufacturing a solar cell having a low manufacturing cost can be obtained. By controlling the concentration and the phosphorus concentration, a solar cell with high light energy conversion efficiency can be manufactured without inversion of the conductivity type and light deterioration. Furthermore, it is possible to obtain a material having a large diameter, a high crystal strength, and excellent durability, while contributing to a large diameter and low cost.

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

【図1】(a)はGaまたはBをドーパントとした場合
のシリコン単結晶の長さ方向に対する抵抗率を、(b)
は同じくシリコン単結晶の長さ方向に対する各々のドー
パント濃度を示す図である。
FIG. 1A shows the resistivity in the length direction of a silicon single crystal when Ga or B is used as a dopant, and FIG.
FIG. 3 is a diagram showing respective dopant concentrations with respect to the length direction of the silicon single crystal.

【図2】ライフタイムと初期酸素濃度及びリン濃度との
関係を示したグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between lifetime and initial oxygen concentration and phosphorus concentration.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G072 AA02 BB11 BB12 GG01 HH01 JJ09 NN21 NN25 UU02 4G077 AA02 BA04 CF10 EB01 EJ02 HA20 5F053 AA11 AA13 DD01 FF04 GG01 GG02 KK10 LL05 RR04 RR07 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4G072 AA02 BB11 BB12 GG01 HH01 JJ09 NN21 NN25 UU02 4G077 AA02 BA04 CF10 EB01 EJ02 HA20 5F053 AA11 AA13 DD01 FF04 GG01 GG02 KK10 LL05 RR04 RR07

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン結晶であって、ドープ剤として
ガリウム(Ga)とリンが添加されたものであることを
特徴とするシリコン結晶。
1. A silicon crystal, wherein gallium (Ga) and phosphorus are added as dopants.
【請求項2】 前記シリコン結晶中に含まれるリンの濃
度がGaの濃度の1/5以下であることを特徴とする請
求項1記載のシリコン結晶。
2. The silicon crystal according to claim 1, wherein the concentration of phosphorus contained in said silicon crystal is 1/5 or less of the concentration of Ga.
【請求項3】 前記シリコン結晶中に含まれるGaの濃
度が2×1017〜3×1014atoms/cm
あることを特徴とする請求項1または請求項2記載のシ
リコン結晶。
3. The silicon crystal according to claim 1, wherein the concentration of Ga contained in the silicon crystal is 2 × 10 17 to 3 × 10 14 atoms / cm 3 .
【請求項4】 前記シリコン結晶の抵抗率が20Ω・c
m〜0.1Ω・cmであることを特徴とする請求項1な
いし請求項3のいずれか1項に記載のシリコン結晶。
4. The silicon crystal has a resistivity of 20 Ω · c.
The silicon crystal according to any one of claims 1 to 3, wherein m is from 0.1 to 0.1 Ω · cm.
【請求項5】 前記シリコン結晶中の格子間酸素濃度が
16ppma以下であることを特徴とする請求項1ない
し請求項4のいずれか1項に記載のシリコン結晶。
5. The silicon crystal according to claim 1, wherein an interstitial oxygen concentration in the silicon crystal is 16 ppma or less.
【請求項6】 請求項1ないし請求項5のいずれか1項
に記載のシリコン結晶であって、前記シリコン結晶はチ
ョクラルスキー法で製造されたシリコン単結晶であるこ
とを特徴とするシリコン結晶。
6. The silicon crystal according to claim 1, wherein the silicon crystal is a silicon single crystal manufactured by a Czochralski method. .
【請求項7】 請求項1ないし請求項5のいずれか1項
に記載のシリコン結晶であって、前記シリコン結晶はブ
リッジマン法で製造されたシリコン多結晶であることを
特徴とするシリコン結晶。
7. The silicon crystal according to claim 1, wherein the silicon crystal is a polycrystalline silicon manufactured by a Bridgman method.
【請求項8】 請求項1ないし請求項7のいずれか1項
に記載のシリコン結晶をスライスして得られるシリコン
結晶ウエーハ。
8. A silicon crystal wafer obtained by slicing the silicon crystal according to any one of claims 1 to 7.
【請求項9】 請求項8に記載のシリコン結晶ウエーハ
であって、前記シリコン結晶ウエーハは太陽電池用であ
ることを特徴とするシリコン結晶ウエーハ。
9. The silicon crystal wafer according to claim 8, wherein the silicon crystal wafer is for a solar cell.
【請求項10】 シリコン結晶の製造方法において、チ
ョクラルスキー法により、Gaとリンをルツボ内のシリ
コン融液に添加した後、前記シリコン融液に種結晶を接
触させ、これを回転しながら引き上げることによってシ
リコン単結晶を育成することを特徴とするシリコン結晶
の製造方法。
10. In a method for producing a silicon crystal, Ga and phosphorus are added to a silicon melt in a crucible by the Czochralski method, and then a seed crystal is brought into contact with the silicon melt and pulled up while rotating. A method for producing a silicon crystal, which comprises growing a silicon single crystal.
【請求項11】 シリコン結晶の製造方法において、ブ
リッジマン法により、Gaとリンをルツボ内のシリコン
融液に添加した後、前記ルツボを加熱領域から引き下げ
ることによってシリコン多結晶を育成することを特徴と
するシリコン結晶の製造方法。
11. A method for producing a silicon crystal, wherein Ga and phosphorus are added to a silicon melt in a crucible by the Bridgman method, and then the crucible is pulled down from a heated region to grow a silicon polycrystal. Manufacturing method of a silicon crystal.
【請求項12】 前記ルツボ内のシリコン融液へのGa
の添加は、あらかじめ高濃度の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
いて作ったドープ剤を用いて、シリコン融液にGaを添
加することを特徴とする請求項10または請求項11に
記載のシリコン結晶の製造方法。
12. The method according to claim 1, wherein Ga is added to the silicon melt in the crucible.
Adding the Ga to the silicon melt by growing a silicon crystal to which a high concentration of Ga has been added in advance and using a dopant made by crushing the high concentration of the Ga-doped silicon crystal. The method for producing a silicon crystal according to claim 10 or 11.
【請求項13】 前記ルツボ内のシリコン融液へのリン
の添加は、あらかじめリンを添加したシリコン結晶棒を
育成し、このリンを添加したシリコン結晶棒のコーン
部、テール部、あるいは不良品部を砕いて作った結晶塊
をシリコン原料とすることによって、シリコン融液にリ
ンを添加することを特徴とする請求項10ないし請求項
12のいずれか1項に記載のシリコン結晶の製造方法。
13. Addition of phosphorus to the silicon melt in the crucible includes growing a silicon crystal rod to which phosphorus has been added in advance, and forming a cone, tail, or defective part of the silicon crystal rod to which phosphorus has been added. 13. The method for producing a silicon crystal according to claim 10, wherein phosphorus is added to the silicon melt by using a crystal lump produced by crushing as a silicon raw material.
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