JP2004262732A

JP2004262732A - 板状シリコン製造用基板、板状シリコンの製造方法および板状シリコンを用いた太陽電池

Info

Publication number: JP2004262732A
Application number: JP2003057564A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Tsukuda; 至弘佃
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2003-03-04
Publication date: 2004-09-24

Abstract

【課題】安価な板状シリコンの製造方法を用いて、ばらつきの少ない板状シリコンを提供する。
【解決手段】成長面を有する基板を、シリコン融液に接触させ、シリコンを基板に成長させることで、シリコンで形成された板を得る板状シリコンの製造方法において、板状シリコンの成長面を有する基板を分割することで、品質のばらつきの少ない板状シリコンを得る。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄板状のシリコン（以下、板状シリコンと略す。）の製造方法、およびその製造方法によって得られた板状シリコンを用いて作製した太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、太陽電池は、単結晶シリコンウェハを用いて製造されてきた。しかしながら、単結晶シリコンウェハは、長時間かけて作製することから非常に高価なウェハとなり、それを用いて作製される太陽電池も非常に高価であった。
【０００３】
一方、近年、プロセス技術の革新により、多結晶シリコンを用いたシリコン太陽電池の低コスト化が進み、その生産量の増加は著しい。しかしながら、太陽電池の普及を考えた場合、さらなる低コスト化が必要な状況である。多結晶シリコンは、シリコン融液を鋳型に流し込んで徐冷し、得られた多結晶インゴットをスライスし、製造されているため、スライスによるシリコンの損失が大きいことが問題となっている。このスライス損失をなくし、低コストで多結晶シリコンウェハの大量生産が可能な方法として本発明者らは、スライス工程を必要とせず、低コストで大量生産が可能な板状シリコン製造方法（特許文献１参照）を発明した。この製造方法は、原料の融液に基板を浸漬し、基板上に板状シリコンを成長するというものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２４７３９６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のキャスト法の問題点は、ウェハを作製するために長時間を有することと、スライスロスが生じることから原料シリコンの利用効率の低下が挙げられ、別法の板状シリコンの製造方法では、安価な製造方法でありながら、高品質の板状シリコンを安定的に提供するのが難しくなる可能性が生じる。
【０００６】
上記板状シリコン製造方法で板状シリコンを製造した場合、板状シリコンが坩堝中や、坩堝外に落ちてしまう場合があるという問題があった。
【０００７】
また、板状シリコンは、基板の板状シリコンの成長面だけでなく、基板前後面および横面にも成長するため、板状シリコン成長後の降温時に、板状シリコンと基板材質の膨張係数の違いおよび、温度変化の時間的な遅れのために、板状シリコン面内に応力が残る、あるいはその応力のために板状シリコンにクラックが入る場合があるという問題があった。
【０００８】
また、連続生産を行い、用いる基板の表面が劣化した場合には、基板を研削しなおし、表面を清浄にする必要がある。このような場合、基板の浸漬深さが研削分だけ浅くなることが予想される。そこで、低価格で、高品質な板状シリコンを提供するためには、上記問題を解決する必要があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の板状シリコンの製造方法は、成長面を有する基板をシリコン融液に接触させ、その成長面に、板状シリコンを成長させる板状シリコンの製造方法において、前記基板の板状シリコンの主たる成長面と、その成長面の周辺部が異なる基板で構成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の板状シリコンの製造方法は、基板は、主たる成長面と周辺部の２分割以上された基板から、１枚の板状シリコンを得ることを特徴とする。本発明の板状シリコンの製造方法は、成長面を有する基板を、シリコン融液に接触させて板状シリコンを成長面に成長させ、次いで、前記成長面がシリコン融液から引き離す板状シリコンの製造方法において、前記分割された基板の周辺部側に凹部があることを特徴とする。
【００１１】
本発明の板状シリコンの製造方法は、基板周辺部の凹部は、基板の進行方向部分に形成されており、基板の周辺部の凹部と成長面との高さ関係が変化しないことが好ましい。本発明の太陽電池は、前記製造方法により得られた板状シリコンを用いたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明における板状シリコンの製造方法は、成長面を有する基板を、シリコン融液に接触させ、その成長面に、板状シリコンを成長させる板状シリコンの製造方法において、前記基板の板状シリコンの成長面と、その成長面の周辺部が分割されていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明による板状シリコンの製造方法は、図１に示すような分割された基板を用いることが特徴となる。本発明の基板Ｓは、主たる成長面１（ハッチング部）を有する基板部材ＳＡと周辺部２を有する基板部材ＳＢとから構成されている。図１（Ａ）は基板部材ＳＡと基板部材ＳＢを組み立てたときの概略斜視図であり、図１（Ｂ）は基板部材ＳＡと基板部材ＳＢを組み立てる前の概略斜視図である。図１（Ｂ）にあるように基板部材ＳＢの後方から基板部材ＳＡを挿入することで、図１（Ａ）の基板Ｓの構造となる。
【００１４】
本発明による基板を用いた場合、主として成長面１上に成長した板状シリコンを製品として使用することになる。このような基板の成長面１上に板状シリコンを成長させるには、基板Ｓの成長面１を下側に向け、シリコン融液に接触させることで得ることが可能となる。
【００１５】
シリコン融液から板状シリコンを得る方法は、例えば図２のような構成の製造装置によって、製造可能となる。図２において、坩堝２５上に熱遮蔽板２１の開口部２２を有し、その開口部２２を移動することが可能な支持体２０と基体Ｓが固定脚２３に接続され、その固定脚２３は、冷却器２４に接続されている。また、この冷却器２４は、角度が変更できる関節部２９を有するアーム２６に接続されている。ただし、この図において、アームや関節部を移動させる手段、真空排気ができるようなチャンバーなどの装置は示していない。本装置においては、坩堝２５上には、熱遮蔽板２１が開口されており、基体Ｓは任意の軌道を描けるような構成になっている。その基体Ｓ上で結晶が成長し、板状シリコン６が形成されるのである。このとき、基体Ｓの温度、シリコン融液２７の温度などを制御することにより、形成される板状シリコンの厚みを制御することが可能になる。この装置においては、アーム２６が関節部２９を有することにより、基体Ｓが移動する構成であるが、アーム２６ごと移動する構成であっても構わない。
【００１６】
このような場合、図１において基板Ｓの成長面１のみを、シリコン融液に接触させることができないため、基板Ｓの周辺部２にもシリコン結晶が成長することになる。そのために、周辺部についたシリコン結晶と成長面１上に成長したシリコン結晶とを分離するための、堀構造５が必要となる。これは、シリコン融液の表面張力により堀構造は完全に埋まることはないため、高品質な板状シリコンを得ることが可能となる。
【００１７】
もし、堀構造５がないと、基板Ｓの前後面および横面（側面）にもシリコン結晶が成長するため、板状シリコン成長後の降温時に、板状シリコンと基板材質の熱膨張係数の違いおよび、温度変化の時間的な遅れのために、板状シリコン面内に応力が残ったり、あるいは、その応力のために板状シリコンにクラックが入る可能性が生じる。このように、堀構造５を設けた基板Ｓを用いることで、板状シリコンの面内に応力が加わらなくなり、高品質な板状シリコンを得ることができるようになる。
【００１８】
また、本発明の基板には、図１において基板の進行方向の前方部３には、凹部４が形成されている。これは、成長面１から成長した板状シリコンは、堀構造５によって、周辺部２と分離されているために、落下する可能性が生じる。それを防止し、かつ、基板前方部から成長した板状シリコンに応力を加えないようにするために、凹部４が形成されている。この凹部４に板状シリコンはひっかかることになり、落下することがほとんどなくなる。この構造を設けることにより、歩留まり良く、高品質な板状シリコンが得られることになる。成長面１から凹部４までの長さＬ１は、１ｍｍ以上、８ｍｍ以下が特に好ましい。この長さＬ１が１ｍｍ以下であると、シリコン融液に浸漬させ、板状シリコンを成長させようとすると、シリコン融液から受ける熱のため、成長したシリコンと基板の凹部４が固着してしまい、それを起点としてクラックが発生したり、また、それを外そうとした場合には、基板を破損してしまうことに繋がる。一方、８ｍｍ以上であると、成長面もシリコン融液面から８ｍｍ以上まで浸漬しなければならなくなり、得られる板状シリコンの品質を常に一定に保つのが困難になるため、好ましくない。また、凹部４の幅Ｗ１は、基板のサイズより、小さければよい。例えば縦１５５ｍｍ、横１５５ｍｍの正方形の基板より板状シリコンを得ようとするのであれば、幅Ｗ１は２０ｍｍ以上、１４５ｍｍ以下が好ましい。特に好ましいのは、５０ｍｍ以上、１４０ｍｍ以下である。この幅Ｗ１が小さすぎると、板状シリコンが引っ掛かる形状が不完全になり、落下する可能性が大きいため好ましくない。上述したように、図１のような基板形状にすることで、図３に示す概観形状を有する板状シリコン６を得ることができる。図３（Ａ）は、基板Ｓ上に成長した板状シリコンの概略斜視図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）における一点鎖線Ｘ３−Ｘ３で切断した時の概略断面図である。板状シリコン６は、基板Ｓの進行方向となる前方部３から成長した前方シリコン６３と、凹部４から成長したシリコン６４と、基板の成長面から成長したシリコン６１の３面で構成されているために、基板にひっかかる構造となるために、高歩留まりで板状シリコンを得ることができる。
【００１９】
本発明においては、図１にあるように、基板の進行方向の前方部３には、凹部４が形成されている場合について説明したが、板状シリコン６が基板Ｓから落下しにくい構造にすることが本質となり、基板の進行方向の前方部３には、高低差を有する部分が存在していれば良いことになる。すなわち、基板の進行方向の前方部３に凸部を設けておくことも可能であるが、歩留まりを考慮すると、凹部が存在することが好ましい。
【００２０】
高品質で、歩留まりよく板状シリコンが得られるようになるが、連続使用することで、基板Ｓの成長面１の表面が劣化する可能性が生じる。このような場合、基板の成長面をリフレッシュさせるために研削を行うが、基板が一体構造の場合、基板表面を再加工すると基板の厚みが減るだけでなく、成長面１と凹部４との距離が近づく。すなわち、図１中のＬ１の長さが短くなることになり、基板Ｓの進行方向となる前方部３から成長したシリコン６３の長さＨ６３が短くなり、板状シリコンは落下し易くなる。
【００２１】
さらに、基板Ｓが一体構造であると、基板表面を再加工すると基板の厚みが減ることになる。これは、すなわち、浸漬軌道が一定の場合には、浸漬深さが浅くなることになり、上述と同様の理由により、板状シリコンは落下し易くなる。
【００２２】
基板表面を研削しても、安定して、高品質な板状シリコンを得ようとする場合、シリコン融液の湯面高さと、基板表面の高さの位置関係を正確に制御することが必要になる。位置関係を維持する制御方法として、２つの方法が挙がられる。一つは、シリコン湯面を厳密に認知し、シリコン原料を連続的に供給して湯面を常に一定にする方法、もしくは、その湯面高さの変化に連動して坩堝の高さを変化させる方法などがある。
【００２３】
もう一つは、基板の研削量に連動して、基板をシリコン融液に浸漬させるための軌道を随時変更する方法である。
【００２４】
しかしながら、連続生産を行うと、シリコン湯面高さは、常に変動することから、基板の研削量によって、軌道も随時変更するのは、非常に困難となる。
【００２５】
本発明の基板であると、基板部材ＳＡと基板部材ＳＢが分離可能な構造であるために、ＳＡ部分の成長面１の部分と、その周辺部との高さ関係を維持しつつ研削することで、基板表面の位置も、常に維持することが可能となる。すなわち、基板の研削量や研削回数に関係なく、軌道を常に一定にしておくことが可能となる。このように、基板側に工夫をすることにより、安定した制御が可能となる。
【００２６】
また、基板部材ＳＡと基板部材ＳＢは、異なっていてもよい。特に成長面１を有する基板部材ＳＡは高純度黒鉛であることが好ましい。これは、シリコン融液に対しての耐性があり、しかも表面加工が比較的容易であるためである。その他、基板部材ＳＡとして、用いることができる材料としては、窒化珪素、窒化アルミ、アルミナなどのセラミックスが使用可能である。また、基板部材ＳＢには、同じ材料を用いることができる。特に、基板部材ＳＢの表面には、耐久性の高い材料でコーティングされていることが好ましい。特に好ましいのは、ダイアモンドライクカーボン、熱分解炭素、炭化珪素、窒化珪素などでコーティングされていることが好ましい。図４は、図１における一点鎖線Ｙ１で切断したときの、本発明の基板Ｓの断面図であって、更にその上に板状シリコンが成長した状態の概略断面図である。基板部材ＳＡは、基板部材ＳＢの固定レール７に沿って挿入することにより、板状シリコンの成長面１とレールに接する部分の高さＨの関係を常に維持できるような構造になっている。すなわち、この高さ関係を維持すれば、固定レールと接する部分からの距離は、一定であるために、基板部材ＳＡの成長面１と、基板部材ＳＢの周辺部２との高さが一致することになる。例えば、成長面１を５ｍｍ研削すれば、基板部材ＳＢの固定レール７と接する部分も５ｍｍ研削することで、高さＨを常に一定に維持することが可能となる。
【００２７】
このような形状の基板を用いることで、シリコン融液に接触させるための軌道は、常に、一定にすることが可能となるだけでなく、成長面１と凹部４との距離関係を一定に維持することができ、板状シリコンの落下を抑制することが可能となる。本発明における基板の特徴は、成長面を有する基板の成長面を研削しても、成長面１と凹部４との高さ関係を維持する基板を提供することにある。
【００２８】
次に、他の実施形態の基板について説明する。図５は、成長面１を有する基板ＳＣと基板の前方部分に凹部４を有する基板ＳＤとが組み合わせた時の基板の概略斜視図である。図１で示した基板との違いは、図１では成長面を有する基板部材ＳＡとその周辺を有する基板部材ＳＢとが分離されているが、図５では成長面を有する基板部材ＳＣと基板の前方部に凹部４を有する基板部材ＳＤとが分離されているところである。そのため、図１では、堀構造５は、成長面を有する基板部材ＳＡと基板部材ＳＢとの間に設けられているが、図５では成長面を有する基板部材ＳＣ側に設けられている。このような基板構造をしているために、基板の研削は、成長面１と、堀構造５と、基板ＳＣが基板部材ＳＤと接する部分を、同じ量だけ、同時に研削する必要がある。このような研削を行うことで、成長面１と凹部４との高さ関係を維持したままで、基板表面をリフレッシュすることが可能になる。
【００２９】
このように、成長面と基板の凹部４とを別の基板部材で形成することで、それらの位置関係を変更せずに済むことになり、装置を煩雑にせずに済むだけでなく、安定して生産を行えることになる。
【００３０】
（板状シリコンの製造方法）
次に、図２に示す板状シリコン製造装置を用いて、本発明による板状シリコンの製造方法について説明する。
【００３１】
まず、得られる板状シリコンの比抵抗が所望の値になるようにボロンの濃度を調整したシリコン塊を、高純度黒鉛製坩堝２５に一杯になるまで充填する。その坩堝を、図２に示すような装置内に設置する。次に、チャンバー内の真空引きを行ない、チャンバー内を所定の圧力まで減圧する。その後、チャンバー内にＡｒガスを導入し、常に１０Ｌ／ｍｉｎでチャンバー上部よりＡｒガスを流したままにする。このように常にガスを流し続けるのは、清浄なシリコン湯面を得るためである。
【００３２】
次に、シリコン溶融用のヒーター２８の制御温度を１５００℃に設定し、坩堝２５内のシリコン塊を完全に溶融状態にする。このとき、シリコン原料は溶融することで液面が低くなることから、シリコン融液の湯面が、坩堝２５上面から所定の位置になるように、新たにシリコン粉末を投入する。シリコン溶融用のヒーター２８は、一度に１５００℃に上げるのではなく、約１３００℃位まで１０〜５０℃／ｍｉｎの昇温速度で加熱し、その後、所定温度まで上げるのが好ましい。これは、急激に温度を上げると、坩堝の角部などに熱応力が集中的にかかり、坩堝の破損に繋がるためである。
【００３３】
その後、シリコン融液温度を１４２０℃に設定し、３０分間そのまま保持し、融液温度の安定化を図り、坩堝昇降機構（図示せず）などを用いて、坩堝２５を所定の位置に移動させる。このときのシリコン融液温度は、１５００℃以下が好ましい。融点未満に設定すると、坩堝壁から徐々に湯面が固まってくるが、シリコン融液は熱による対流が存在するために、長時間の生産を行わない時は、融点付近に設定することも可能である。また、１５００℃を超えると、得られる板状シリコンの成長速度が極端に遅くなり、生産性が悪くなるため余り好ましくない。
【００３４】
次に、板状シリコンを基板Ｓ上に成長させるが、基板の成長面が、シリコン融液に接触するように移動させる。このように、基板Ｓの成長面がシリコン融液に接することで、基板の表面に板状シリコンが成長する。基板Ｓ上に板状シリコンを作製するための軌道は、円軌道、楕円軌道であってもよい。特に、任意の軌道を実現できるような構造にすることで、得られる板状シリコンの歩留まりを向上させることができる。
【００３５】
シリコン融液への進入時の基板の表面温度は、１１００℃以下が好ましい。基板の温度が１１００℃を超えると、板状シリコンの成長速度が遅くなるだけでなく、基板とシリコンが固着したり、生産性が悪くなるおそれが生じる。このように、基板の温度によって、得られる板状シリコンのばらつきが生じやすくなるため、板状シリコンを作製する装置にも、冷却機構と加熱機構の両方を備えている方が好ましい。
【００３６】
本発明の板状シリコンの製造方法では、基板の形状に特徴があり、さらに基板の凹部が存在する面を進行方向前面にすることが特徴となる。このような基板を用いることにより、基板前方部にもシリコンが成長し、そのシリコンが基板前方部に引っかかるような形状をとることとなり、重力に逆らいやすい形状になる。すなわち、図３に示した板状シリコンのように、基板に引っかかるような部分が存在することになる。そのため、板状シリコンが基板から落下することがなくなり、歩留まりよく、板状シリコンを作製することが可能となり、チャンバー外へも容易に搬出することが可能となる。
【００３７】
図２にあるように、基板Ｓと板状シリコン６はチャンバー内で剥離してもいいし、チャンバー外へ搬出しても構わない。特に、生産速度を上げるのであれば、チャンバー内で、基板Ｓから剥離し、板状シリコン６だけをチャンバー外へ搬出するのが好ましい。
【００３８】
【実施例】
（実施例１）
＜板状シリコンの作製＞
得られる板状シリコンの比抵抗が１Ω・ｃｍになるようにボロンの濃度を調節したシリコン原料を、高純度カーボン製坩堝に保護された石英坩堝内に充填し、図２にあるような装置内に設置した。その後、本体チャンバー内の圧力を３００Ｐａになるまでロータリーポンプを用いて排気を行った。その後、６Ｐａになるまで、メカニカルブースターポンプを用いてさらに排気を行った。
【００３９】
次に、坩堝を坩堝加熱用のコイルに周波数４ｋＨｚ、電力８０ｋＷのインバーターを用いて、４℃／ｍｉｎの昇温レートにて５００℃まで昇温する。本体チャンバー内の圧力を６Ｐａ、坩堝温度が５００℃を維持した状態で９０分間保持することにより、カーボン製坩堝に含まれている水分を除去する。このようなベーキングを経た後、一旦インバーターの出力を停止し、坩堝の加熱を停止する。この状態で、本体チャンバーの圧力を８００ｈＰａになるまでアルゴンガスを充填する。
【００４０】
本体チャンバー内が８００ｈＰａに達した時点で、再び坩堝を昇温レート１０℃／ｍｉｎにて加熱し、坩堝温度が１５００℃になるまで昇温する。坩堝温度を１５００℃で安定させることにより、坩堝内のシリコン塊はやがて全て溶融して、シリコン融液となる。シリコン塊が完全に溶解したのを確認し、シリコン湯面の高さが坩堝上端より１５ｍｍになるように、シリコン塊を追加投入する。追加投入したシリコン塊が全て溶融したことを確認したのち、坩堝の設定温度を１４３０℃まで落として、シリコン融液の温度安定化のため３０分間その状態を保持する。
【００４１】
次に、基板表面の温度が３００℃となるように加熱を行い、シリコン融液に浸漬させる。この時、用いた基板は図１のように２分割されており、成長面１の大きさは縦１０５ｍｍ、横１０５ｍｍであった。さらに、成長面１から凹部４までの長さＬ１は５ｍｍであり、凹部の幅Ｗ１は６０ｍｍであった。また、成長面１には、規則的な凹凸があり、凸部のピッチは１．５ｍｍであり、その形状はピラミッド形状であった。
【００４２】
同じ基板を用いて、繰り返し用いて、５０回の浸漬を行い、板状シリコンを５０枚作製し、その周辺部をレーザーで切断し、１００ｍｍ角の板状シリコンを５０枚得た。得られた板状シリコンの板厚の平均値は、約３５０μｍであった。
【００４３】
＜太陽電池の作製＞
１００ｍｍ角の板状シリコンから太陽電池の作製を行った。得られた板状シリコンは、硝酸とフッ酸の混合液で洗浄も兼ねてエッチングを行った。その後、水酸化ナトリウムを用いてアルカリエッチングを行った。その後、ＰＳＧ（リンシリケートガラス）拡散により、得られた板状シリコンにｎ^＋層を形成した。ｎ^＋層形成時に形成されたＰＳＧ膜をフッ酸により除去した後、プラズマＣＶＤにより、反射防止膜になるシリコン窒化膜を形成した。次に、太陽電池の裏面側となる面にも、形成されているｎ^＋層を硝酸とフッ酸の混合溶液でエッチング除去し、ｐ型基板を露出させた。その上に、Ａｌペーストをスクリーン印刷することにより、裏面電極およびｐ^＋層を同時に形成した。次に、Ａｇペーストを印刷することにより、受光面電極を形成した。その後、半田コートを行い、太陽電池を得た。得られた太陽電池は、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ^２の照射下にて、太陽電池特性を行った。なお測定方法は、「結晶系太陽電池セル出力測定方法（ＪＩＳＣ８９１３（１９８８））」に従った。
【００４４】
得られた５０個の太陽電池の測定結果の平均値は、短絡電流３２．３（ｍＡ／ｃｍ^２）、開放電圧５８５（ｍＶ）、曲線因子０．７５、効率１４．２（％）であった。
【００４５】
（実施例２）
実施例１で用いた基板部材ＳＡの表面を２ｍｍ研削して平面にし、その後、再加工して、ピラミッド形状を形成して用いたこと以外、全て実施例１と同じ方法で５０回の浸漬を行い、板状シリコンを５０枚作製し、５０個の太陽電池の作製を行った。
【００４６】
得られた板状シリコンの板厚の平均値は、約３４５μｍであった。
得られた５０個の太陽電池の測定結果の平均値は、短絡電流３２．５（ｍＡ／ｃｍ^２）、開放電圧５８４（ｍＶ）、曲線因子０．７５、効率１４．２（％）であった。
【００４７】
（比較例１）
実施例１で用いた基板の形状と同じで、分割されていない一体型の基板を用いたこと以外、全て実施例１と同じ方法で５０回の浸漬を行い、板状シリコンを５０枚作製し、５０個の太陽電池を作製した。ここで板状シリコンの板厚の平均値は、約３４５μｍであった。
【００４８】
得られた５０個の太陽電池の測定結果の平均値は、短絡電流３２．４（ｍＡ／ｃｍ^２）、開放電圧５８３（ｍＶ）、曲線因子０．７４、効率１４．０（％）であった。
【００４９】
次に、その基板の表面を２ｍｍ研削して平面にし、その後、再加工して、ピラミッド形状を形成して用いたこと以外、全て実施例１と同じ方法で５０回の浸漬を行い、板状シリコンを作製した。得られた板状シリコンは、５０回の浸漬回数に対して、８０％の４０枚であり、残りの１０枚は基板から落下した。
【００５０】
得られた板状シリコンの板厚の平均値は、約３２０μｍであった。
これは、基板表面を研削し、基板表面と凹部との距離が変化したために、引っ掛かりが悪くなり、得られる板状シリコンの枚数が減少した。
【００５１】
さらに、同じ軌道で浸漬したために、浸漬深さが浅くなったことから、得られる板状シリコンの厚みも薄くなった。
【００５２】
（実施例３）
＜板状シリコンの作製＞
得られる板状シリコンの比抵抗が２Ω・ｃｍになるようにボロンの濃度を調節したシリコン原料を、高純度カーボン製坩堝に充填し、図２にあるような装置内に設置した。その後、本体チャンバー内の圧力を３００Ｐａになるまでロータリーポンプを用いて排気を行った。その後、６Ｐａになるまで、メカニカルブースターポンプを用いてさらに排気を行った。
【００５３】
次に、坩堝を坩堝加熱用のコイルに周波数４ｋＨｚ、電力８０ｋＷのインバーターを用いて、２℃／ｍｉｎの昇温レートにて８００℃まで昇温する。本体チャンバー内の圧力を６Ｐａ、坩堝温度が８００℃を維持した状態で３０分間保持することにより、カーボン製坩堝に含まれている水分を除去する。このようなベーキングを経た後、一旦インバーターの出力を停止し、坩堝の加熱を停止する。この状態で、本体チャンバーの圧力を８００ｈＰａになるまでアルゴンガスを充填する。
【００５４】
本体チャンバー内が８００ｈＰａに達した時点で、再び坩堝を昇温レート３０℃／ｍｉｎにて加熱し、坩堝温度が１５５０℃になるまで昇温する。坩堝温度を１５５０℃で安定させることにより、坩堝内のシリコン塊はやがて全て溶融して、シリコン融液となる。シリコン塊が完全に溶解したのを確認し、シリコン湯面の高さが坩堝上端より１０ｍｍになるように、シリコン塊を追加投入する。追加投入したシリコン塊が全て溶融したことを確認したのち、坩堝の設定温度を１４１０℃まで落として、シリコン融液の温度安定化のため３０分間保持し、坩堝壁面からの凝固が進行しないのを確認する。
【００５５】
次に、基板表面の温度が２００℃となるように基板加熱を行い、シリコン融液に浸漬させる。この時、用いた基板は、図５のように２分割されており、基板ＳＣの成長面１の大きさは縦１６０ｍｍ、横１６０ｍｍ、厚み３０ｍｍであった。また、基板ＳＣの成長面１の表面には、規則的な凹凸があり、凸部のピッチは１．０ｍｍであり、その形状はピラミッド形状であり、そのピラミッドの高さは０．２ｍｍであった。
【００５６】
同じ基板を用いて、１０回の浸漬を行い、板状シリコンを１０枚作製した。その後、板状シリコンの周辺部をレーザーで切断し、１５５ｍｍ角の板状シリコンを１０枚得た。得られた板状シリコンの板厚の平均値は、約４００μｍであった。
【００５７】
＜太陽電池の作製＞
１５５ｍｍ角の板状シリコンから太陽電池の作製を行った。ここで板状シリコンは、洗浄も兼ねて水酸化ナトリウムを用いてアルカリエッチングを行った。その後、ＰＳＧ（リンシリケートガラス）拡散により、得られた板状シリコンにｎ^＋層を形成した。ｎ^＋層形成時に形成された余分なＰＳＧ膜をフッ酸により除去した後、プラズマＣＶＤにより、反射防止膜になるシリコン窒化膜を形成した。次に、太陽電池の裏面側となる面にも、形成されているｎ層を硝酸とフッ酸の混合溶液でエッチング除去し、ｐ型基板を露出させた。その上に、Ａｌペーストをスクリーン印刷することにより、裏面電極およびｐ^＋層を同時に形成した。次に、Ａｇペーストを印刷することにより、受光面電極を形成した。その後、半田コートを行い、太陽電池を得た。
【００５８】
得られた太陽電池は、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ^２の照射下にて、太陽電池特性を行った。なお測定方法は、「結晶系太陽電池セル出力測定方法（ＪＩＳＣ８９１３（１９８８））」に従った。
【００５９】
得られた１０個の太陽電池の測定結果の平均値は、短絡電流３１．０（ｍＡ／ｃｍ^２）、開放電圧５９０（ｍＶ）、曲線因子０．７４３、効率１３．６（％）であった。
【００６０】
（実施例４）
実施例３で用いた基板ＳＣの表面を２ｍｍ研削して、再加工して用いたこと以外、全て実施例３と同じ方法で１０回の浸漬を行い、板状シリコンを１０枚作製し、１０個の太陽電池の作製を行った。
【００６１】
得られた板状シリコンの板厚の平均値は、約３９５μｍであった。
得られた１０個の太陽電池の測定結果の平均値は、短絡電流３０．９（ｍＡ／ｃｍ^２）、開放電圧５８６（ｍＶ）、曲線因子０．７４１、効率１３．４（％）であった。
【００６２】
なお、今回開示された実施の形態および実施例は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記に示した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等な意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、基板を用いた板状シリコンの製造方法において、高歩留まりで、スライス工程が不要な生産性の高い板状シリコンを作製することが可能となる。これは、成長面の表面と基板の凹部との位置関係を変更せずに、基板を浸漬させることができるようになり、浸漬軌道を適宜変更する必要性がなくなり、装置を煩雑にすることがなくなる。
【００６４】
また、得られた板状シリコンを太陽電池に用いることにより、低コストで製品にばらつきの少ない太陽電池を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は２個の基板部材ＳＡおよび基板部材ＳＢが組み合わさった時の概略斜視図であり、（Ｂ）は２個の基板部材ＳＡおよび基板部材ＳＢの概略斜視図である。
【図２】板状シリコンの製造装置の概略斜視図である。
【図３】（Ａ）は図１（Ａ）における基板Ｓ上で成長した板状シリコンの一点鎖線Ｙ１−Ｙ１で切断した概略斜視図であり、（Ｂ）は図３（Ａ）における一点鎖線Ｘ３−Ｘ３で切断した板状シリコンの断面図である。
【図４】図１における一点鎖線Ｙ１−Ｙ１で切断した基板の断面図である。
【図５】本発明における分割された基板の概略斜視図である。
【符号の説明】
１成長面、２周辺部、３基板の進行方向前方部、４凹部、５堀構造、６板状シリコン、Ｓ，ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ基板部材。

Claims

シリコンを含有する融液に、基板を接触させ、該基板表面上に板状シリコンを成長させる板状シリコンの製造方法において、前記基板は、成長面と、その成長面の周辺部が、異なる基板部材で構成されていることを特徴とする基板。
周辺部には、凹部があることを特徴とする請求項１に記載の基板。
周辺部の凹部と成長面との高さ関係が変化しないことを特徴とする請求項２に記載の基板。
周辺部の凹部は、基板の進行方向前方部に形成されていることを特徴とする請求項３記載の基板。
請求項１〜４のいずれかに記載の基板を用いた板状シリコンの製造方法。
基板の進行方向の前方部分が、先にシリコン融液面に接触することを特徴とする請求項５記載の板状シリコンの製造方法。
成長面と周辺部が２分割以上された基板から、１枚の板状シリコンを得ることを特徴とする請求項５記載の板状シリコンの製造方法。
請求項１〜４のいずれかに記載の基板を用いて製造された板状シリコン。
請求項８の板状シリコンを用いた太陽電池。