JP2006066732A - Manufacturing method of granular crystal, photoelectric converter, and photovoltaic generator - Google Patents

Manufacturing method of granular crystal, photoelectric converter, and photovoltaic generator Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain high quality granular crystals by arranging a large number of grains consisting of crystal material on a base board, introducing it into a heating furnace, heating and melting the grains, and thereafter hardening the melted grains. <P>SOLUTION: By arranging a large number of the grains consisting of the crystal material respectively in recesses 3 at the base board 2 where a large number of recesses for holding the grains 1 respectively are formed on its upper surface, introducing it into the heating furnace 10, heating and melting the grains 1, and thereafter hardening the melted grains 1 to be the granular crystal 1; contact of the granular crystals 1 with each other is avoided to effectively suppress combining of the granular crystals 1 with each other due to contact, and to exclude the start point of hardening from a contact. Thus, the start point of hardening in the case of hardening can be only a contact with the base board 2, so that the granular crystals 1 are obtained having crystallinity of a granular shape and a high quality where sub grain does not occur. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は粒状結晶の製造方法に関し、特に、光電変換装置用途の粒状シリコン結晶を得るのに好適な粒状結晶の製造方法およびその製造方法を用いて製造された粒状シリコン結晶を用いた、変換効率特性に優れた光電変換装置ならびに光発電装置に関するものである。   The present invention relates to a method for producing granular crystals, and in particular, a conversion method using granular silicon crystals produced by using the production method of granular crystals suitable for obtaining granular silicon crystals for use in photoelectric conversion devices, and the production method thereof. The present invention relates to a photoelectric conversion device and a photovoltaic device having excellent characteristics.

光電変換装置は、性能面での効率の良さ、資源の有限性への配慮、あるいは製造コストの低さ等といった市場ニーズを捉えて開発が進められている。今後の市場において有望な光電変換装置の一つとして、光電変換手段の構成要素として粒状シリコン結晶を用いた太陽電池が注目されている。この粒状シリコン結晶を作製する方法として、シリコン原料を赤外線や高周波を用いて容器内で溶融し、この溶融物を液滴として自由落下させて粒状シリコン結晶を得る技術が知られている。   Photoelectric conversion devices are being developed in response to market needs such as high efficiency in terms of performance, consideration of resource finiteness, and low manufacturing costs. As one of promising photoelectric conversion devices in the future market, solar cells using granular silicon crystals as constituent elements of photoelectric conversion means are attracting attention. As a method for producing this granular silicon crystal, a technique is known in which a silicon raw material is melted in a container using infrared rays or high frequency, and this molten material is freely dropped as droplets to obtain a granular silicon crystal.

このような方法で製造された粒状シリコン結晶は、高価な半導体グレードのシリコン材料を用いてCZ(チョクラルスキー)法で育成された単結晶シリコンや鋳造法で作製された多結晶シリコンのように、柱状の結晶を作製した後に300μm程度の薄い基板になるように研削加工する必要がないため、ダイシング工程や研削工程において高価なシリコン材料を無駄にすることがなく、シリコン材料の使用効率に優れているという特長がある。   The granular silicon crystal manufactured by such a method is like single crystal silicon grown by CZ (Czochralski) method or polycrystalline silicon produced by casting method using an expensive semiconductor grade silicon material. Because there is no need to grind to make a thin substrate of about 300 μm after columnar crystals are produced, expensive silicon materials are not wasted in the dicing process and grinding process, and the use efficiency of silicon materials is excellent There is a feature that.

粒状シリコン結晶を作製するための原料としては、例えば多結晶シリコンを粉砕した結果として発生するシリコンの微小粒子や、流動床法で気相合成された高純度シリコン等が用いられている。これらの原料から粒状シリコン結晶を作製するには、それら原料をサイズあるいは重量によって分別した後に、赤外線や高周波を用いて容器内で溶融し、この溶融物を液滴(粒状の融液)として自由落下させる方法(例えば、特許文献1,特許文献2および特許文献4を参照。)がある。また、溶融したシリコンを飛散させて粒子状の結晶にする方法(特許文献3を参照。)もある。
国際公開第99/22048号公報 米国特許第4188177号明細書 特開平5−78115号公報 米国特許第6432330号明細書 米国特許第4430150号明細書
As raw materials for producing granular silicon crystals, for example, fine silicon particles generated as a result of pulverizing polycrystalline silicon, high-purity silicon vapor-phase synthesized by a fluidized bed method, or the like is used. In order to produce granular silicon crystals from these raw materials, the raw materials are separated according to size or weight, then melted in a container using infrared rays or high frequency, and this melt can be freely used as droplets (granular melt). There is a method of dropping (see, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 4). In addition, there is a method (see Patent Document 3) in which molten silicon is scattered to form a particulate crystal.
International Publication No. 99/22048 U.S. Pat.No. 4,188,177 JP-A-5-78115 US Pat. No. 6,432,330 U.S. Pat.No. 4,430,150

しかしながら、これらの方法で製造された粒状シリコン結晶は、液滴が急冷されるため固化速度が極めて早くなり、単結晶に成長することが困難であることから、そのほとんどが多結晶体である。多結晶体は、小さな結晶の集合体であるため、それら小結晶間に粒界が存在する。この粒界は、粒界の境界にはキャリヤの再結合中心が集まっており、それによって再結合が生ずることで少数キャリヤのライフタイムが大幅に低減するため、多結晶体を用いた半導体装置の電気特性を劣化させるという問題をもたらすものである。   However, most of the granular silicon crystals produced by these methods are polycrystalline because the droplets are rapidly cooled, so that the solidification rate becomes extremely fast and it is difficult to grow into a single crystal. Since a polycrystalline body is an aggregate of small crystals, a grain boundary exists between the small crystals. In this grain boundary, the recombination centers of carriers are gathered at the boundary of the grain boundary, and the recombination causes the lifetime of minority carriers to be greatly reduced. Therefore, in the semiconductor device using a polycrystalline body, This causes a problem of deteriorating electrical characteristics.

光電変換装置のように電気特性が少数キャリヤの寿命の増大とともに大幅に向上する半導体装置の場合には、それに用いられる粒状シリコン結晶中の粒界の存在は、電気特性を悪化させてしまうことから、特に大きな問題となる。逆に言えば、粒状シリコン結晶を多結晶体から単結晶体にできれば、光電変換装置の電気特性を著しく改善することができる。   In the case of a semiconductor device such as a photoelectric conversion device in which electrical characteristics are greatly improved with an increase in the lifetime of minority carriers, the presence of grain boundaries in the granular silicon crystal used in the semiconductor device deteriorates the electrical characteristics. , Especially a big problem. In other words, if the granular silicon crystal can be changed from a polycrystal to a single crystal, the electrical characteristics of the photoelectric conversion device can be remarkably improved.

また、多結晶体中の粒界は多結晶体からなる粒状シリコン結晶の機械的強度を低下させることから、光電変換装置を製造する各工程の熱履歴や熱歪み、あるいは機械的な圧力等によって粒状シリコン結晶が破壊されやすいという問題もあった。   In addition, since the grain boundaries in the polycrystalline body lower the mechanical strength of the granular silicon crystal composed of the polycrystalline body, the thermal history and thermal distortion of each process for manufacturing the photoelectric conversion device, or mechanical pressure, etc. There was also a problem that granular silicon crystals were easily destroyed.

従って、粒状シリコン結晶を用いて光電変換装置を製造する場合には、内部に粒界等が存在しない、結晶性に優れた多結晶体または単結晶体からなる粒状シリコン結晶を製造することが必要となる。   Therefore, when manufacturing a photoelectric conversion device using granular silicon crystals, it is necessary to manufacture granular silicon crystals made of a polycrystalline or single crystal having excellent crystallinity and having no grain boundaries inside. It becomes.

そのような結晶性に優れた多結晶体または単結晶体からなる粒状シリコン結晶を得る方法としては、粒状の多結晶シリコンまたは無定形シリコンの表面上にシリコンの酸化膜等の珪素化合物被膜を形成し、その珪素化合物被膜の内側のシリコンを溶融した後に冷却して固化させて、結晶性に優れた多結晶体または単結晶体からなる粒状シリコン結晶を製造する方法が知られている(例えば、特許文献5を参照。)。   As a method for obtaining such polycrystalline silicon or single crystalline crystalline silicon, a silicon compound film such as a silicon oxide film is formed on the surface of granular polycrystalline silicon or amorphous silicon. Then, a method for producing a granular silicon crystal composed of a polycrystal or a single crystal excellent in crystallinity by melting and solidifying the silicon inside the silicon compound film after cooling is known (for example, (See Patent Document 5).

しかしながら、電気特性に優れた光電変換装置を形成するためには多数の高品質な粒状シリコン結晶を必要とするのに対し、従来の粒状シリコン結晶では、隣接した粒状シリコン結晶同士が合体したり、固化起点が台板側との接触点および隣接した粒状シリコン結晶との接触点の両方となり多結晶となるため、所望の高品質な粒状シリコン結晶を得ることが困難であるという問題があった。   However, in order to form a photoelectric conversion device with excellent electrical characteristics, a large number of high-quality granular silicon crystals are required, whereas in conventional granular silicon crystals, adjacent granular silicon crystals are combined, Since the solidification starting point is both a contact point with the base plate side and a contact point with the adjacent granular silicon crystal, and becomes polycrystalline, there is a problem that it is difficult to obtain a desired high quality granular silicon crystal.

本発明は、以上のような従来の技術における問題に鑑み、これらを解決すべくなされたものであり、その目的は、安定して高効率に結晶化すると同時に高い結晶性を持った粒状シリコン結晶を得ることができる粒状結晶の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems in the prior art, and has been made to solve these problems. The object of the present invention is to provide a granular silicon crystal having high crystallinity and at the same time, stably crystallizing with high efficiency. It is in providing the manufacturing method of the granular crystal which can obtain.

また、本発明の目的は、本発明の粒状結晶の製造方法により得られた高い結晶性を持った粒状結晶を用いた、電気特性に優れた良好な光電変換装置ならびに光発電装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a photoelectric conversion device and a photovoltaic device excellent in electrical characteristics using the granular crystal having high crystallinity obtained by the method for producing granular crystal of the present invention. It is in.

本発明の粒状結晶の製造方法は、1)結晶材料から成る多数個の粒子を、上面にそれぞれ前記粒子を保持する多数個の凹部が設けられた台板の前記凹部にそれぞれ配置して加熱炉内に導入し、前記粒子を加熱して溶融させた後、この溶融した粒子を固化させることによって粒状結晶とすることを特徴とするものである。   The method for producing granular crystals according to the present invention includes 1) a heating furnace in which a large number of particles made of a crystal material are arranged in the recesses of a base plate provided with a plurality of recesses for holding the particles on the upper surface, respectively. After being introduced into the inside and heating and melting the particles, the melted particles are solidified to form granular crystals.

また、本発明の粒状結晶の製造方法は、2)上記1)の構成において、前記凹部は、開口が前記粒子の直径よりも小さく、深さが前記粒子の半径よりも浅いことを特徴とするものである。   In addition, in the method for producing a granular crystal of the present invention, 2) in the configuration of 1), the recess has an opening smaller than the diameter of the particle and a depth shallower than the radius of the particle. Is.

また、本発明の粒状結晶の製造方法は、3)上記1)の構成において、前記凹部は、単純六方格子の各格子点に位置するように配置することを特徴とするものである。   In addition, the method for producing a granular crystal of the present invention is characterized in that 3) in the configuration of 1), the concave portion is disposed so as to be positioned at each lattice point of a simple hexagonal lattice.

本発明の光電変換装置は、4)導電性基板の一主面に、第1の導電型の粒状シリコン結晶が多数個、下部を前記導電性基板に接合され、隣接するもの同士の間に絶縁物質を介在させるとともに上部を前記絶縁物質から露出させて配置されて、これら粒状シリコン結晶に第2の導電型の半導体層および透光性導体層が順次設けられた光電変換装置であって、前記粒状シリコン結晶は、上記1)乃至3)のいずれかの本発明の粒状結晶の製造方法によって製造されたものであることを特徴とするものである。   In the photoelectric conversion device of the present invention, 4) a large number of granular silicon crystals of the first conductivity type are formed on one main surface of a conductive substrate, and the lower part is bonded to the conductive substrate, and insulation is provided between adjacent ones. A photoelectric conversion device in which a substance is interposed and an upper portion is exposed from the insulating substance, and a semiconductor layer of a second conductivity type and a translucent conductor layer are sequentially provided on the granular silicon crystal, The granular silicon crystal is produced by the method for producing a granular crystal according to any one of 1) to 3) above.

そして、本発明の光発電装置は、5)上記4)の構成の光電変換装置を発電手段として用い、この発電手段の発電電力を負荷へ供給するように成したものである。   The photovoltaic power generation apparatus of the present invention is configured such that 5) the photoelectric conversion device having the configuration of 4) above is used as power generation means, and the generated power of this power generation means is supplied to a load.

本発明の粒状結晶の製造方法によれば、結晶材料から成る多数個の粒子を、上面にそれぞれ粒子を保持する多数個の凹部が設けられた台板の凹部にそれぞれ配置して加熱炉内に導入し、粒子を加熱して溶融させた後、この溶融した粒子を固化させることによって粒状結晶とすることにより、粒状結晶となる粒子同士が溶融時に接触することが回避でき、接触による粒状結晶同士の合体を効果的に抑制することができるので、サブグレインの発生がない球形状で良質な粒状結晶を作製することができる。また、粒子が固化して粒状結晶となる際に粒子同士の接触部からの結晶成長の起点を除外できるため、固化するときの固化起点を台板の凹部のみにすることにより粒状結晶における結晶性を改善することができる。   According to the method for producing a granular crystal of the present invention, a large number of particles made of a crystal material are arranged in the recesses of the base plate provided with a plurality of recesses for holding the particles on the upper surface, respectively, in the heating furnace. After introducing and heating and melting the particles, the molten particles are solidified to form granular crystals, so that the particles that become granular crystals can be prevented from contacting each other during melting. Therefore, it is possible to effectively produce a granular crystal having a spherical shape with no generation of subgrains. In addition, since the starting point of crystal growth from the contact portion of the particles can be excluded when the particles are solidified to form a granular crystal, the crystallinity in the granular crystal can be determined by setting the solidification starting point when solidifying only the recess of the base plate. Can be improved.

また、本発明の粒状結晶の製造方法によれば、凹部が、開口が粒子の直径よりも小さく、深さが粒子の半径よりも浅いときには、溶融前の結晶材料から成る粒子を凹部に配置したとき、その粒子の体積の半分以上が台板上に出ているようになる。このことにより、粒子を溶融後に固化させるとき、固化起点がどの粒子についても粒子の下半分に位置する台板の凹部と粒子との接触点となり、多数個の粒状結晶における結晶成長が安定なものになる。   Further, according to the method for producing granular crystals of the present invention, when the recess has an opening smaller than the diameter of the particle and the depth is shallower than the radius of the particle, the particles made of the crystalline material before melting are arranged in the recess. Sometimes more than half of the volume of the particles comes out on the base plate. As a result, when the particles are solidified after melting, the solidification starting point becomes the contact point between the concave portion of the base plate located in the lower half of the particle and the particle, and the crystal growth in a large number of granular crystals is stable. become.

また、本発明の粒状結晶の製造方法によれば、凹部を、単純六方格子の各格子点に位置するように配置するときには、台板上に最密充填配置に近い高密度な状態で粒子を配置することができ、同じ工程で処理できる粒子の個数を増やすことができるとともに、結果として、粒状結晶の1個当たりに使用される雰囲気ガス量等の削減や、加熱コストの低減を図ることができる。   Further, according to the method for producing granular crystals of the present invention, when the concave portions are arranged so as to be positioned at the respective lattice points of the simple hexagonal lattice, the particles are placed in a high density state close to the close-packed arrangement on the base plate. The number of particles that can be arranged and processed in the same process can be increased, and as a result, the amount of atmospheric gas used per granular crystal can be reduced, and the heating cost can be reduced. it can.

本発明の光電変換装置によれば、導電性基板の一主面に、第1の導電型の粒状シリコン結晶が多数個、下部を導電性基板に接合され、隣接するもの同士の間に絶縁物質を介在させるとともに上部を絶縁物質から露出させて配置されて、これら粒状シリコン結晶に第2の導電型の半導体層および透光性導体層が順次設けられた光電変換装置であって、粒状シリコン結晶は、上記の本発明の粒状結晶の製造方法によって製造されたものであることにより、本発明の粒状結晶の製造方法によって多数個の粒状シリコン結晶を高品質化された結晶シリコン粒子として量産性よく製造できるため、光電変換装置に使用するシリコン材料を効率的に利用できると同時に、高品質な粒状シリコン結晶であることによって光電変換装置の高効率化および信頼性の向上を図ることができる。   According to the photoelectric conversion device of the present invention, a large number of granular silicon crystals of the first conductivity type are bonded to one main surface of a conductive substrate and the lower portion is bonded to the conductive substrate, and an insulating material is provided between adjacent ones. And a photoelectric conversion device in which a second conductive type semiconductor layer and a translucent conductor layer are sequentially provided on the granular silicon crystal, the granular silicon crystal being disposed with the upper portion exposed from an insulating material. Is produced by the above-described method for producing granular crystals of the present invention, so that a large number of granular silicon crystals can be mass-produced as high-quality crystalline silicon particles by the method for producing granular crystals of the present invention. Since it can be manufactured, the silicon material used in the photoelectric conversion device can be used efficiently, and at the same time, the high-quality granular silicon crystal makes the photoelectric conversion device highly efficient and reliable. It can be improved.

そして、本発明の光発電装置によれば、上記の本発明の光電変換装置を発電手段として用い、この発電手段の発電電力を負荷へ供給するように成したことによって、高効率で信頼性が高い本発明の光電変換装置によって発電能力が向上し、長期間にわたって安定に信頼性を確保することができる。   According to the photovoltaic power generation apparatus of the present invention, the photoelectric conversion apparatus of the present invention is used as a power generation means, and the generated power of this power generation means is supplied to the load, so that it is highly efficient and reliable. The power generation capability is improved by the high photoelectric conversion device of the present invention, and reliability can be secured stably over a long period of time.

以上により、本発明の粒状結晶の製造方法によれば、多数個の粒状結晶を安定して効率よく結晶化することができると同時に高い結晶性を持った粒状結晶を容易に量産することができるので、これを用いることにより、光電変換特性に優れた良好な光電変換装置およびそれを用いた光発電装置を提供することができる。   As described above, according to the method for producing granular crystals of the present invention, a large number of granular crystals can be stably and efficiently crystallized, and at the same time, granular crystals having high crystallinity can be easily mass-produced. Therefore, by using this, it is possible to provide a good photoelectric conversion device excellent in photoelectric conversion characteristics and a photovoltaic device using the photoelectric conversion device.

以下、本発明の粒状結晶の製造方法について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, the manufacturing method of the granular crystal of this invention is demonstrated in detail, referring an accompanying drawing.

図1は本発明の粒状結晶の製造方法の実施の形態の一例における台板を示す斜視図であり、図2はその拡大断面図である。また、図3は本発明の粒状結晶の製造方法の実施の形態の一例における概略構成を示す側面図である。図1〜図3において、1は結晶材料から成る粒子または粒状結晶、2は台板、3は台板2の上面に多数個設けられた凹部である。また、10は加熱炉であり、11は上面に載置された粒子1とともに台板2を加熱炉10に導入し、上面に粒状結晶1が載置された台板2を加熱炉10から排出する搬送機構である。   FIG. 1 is a perspective view showing a base plate in an example of an embodiment of the method for producing granular crystals of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged sectional view thereof. FIG. 3 is a side view showing a schematic configuration in an example of an embodiment of the method for producing granular crystals of the present invention. 1 to 3, 1 is a particle or granular crystal made of a crystal material, 2 is a base plate, and 3 is a plurality of concave portions provided on the upper surface of the base plate 2. Further, 10 is a heating furnace, 11 is a base plate 2 introduced into the heating furnace 10 together with the particles 1 placed on the upper surface, and the base plate 2 on which the granular crystals 1 are placed is discharged from the heating furnace 10. This is a transport mechanism.

この実施の形態の例では、結晶材料としてシリコンを用いた例について説明する。   In this embodiment, an example in which silicon is used as a crystal material will be described.

まず、結晶材料として半導体グレードの結晶シリコンを用い、これを赤外線や高周波コイルを用いて容器内で溶融し、しかる後に溶融したシリコンを粒状の融液として自由落下させる溶融落下法等によって多結晶のシリコン粒子1を得る。   First, semiconductor grade crystalline silicon is used as the crystal material, and this is melted in a container using infrared rays or a high-frequency coil, and then the polycrystalline silicon is melted and dropped by a free fall as a granular melt. Silicon particles 1 are obtained.

溶融落下法で作製された多結晶のシリコン粒子1には、所望の導電型および抵抗値にするために、通常はドーパントがドーピングされる。シリコンに対するドーパントとしては、ホウ素,アルミニウム,ガリウム,インジウム,リン,ヒ素,アンチモンがあるが、シリコンに対する偏析係数が大きい点やシリコン溶融時の蒸発係数が小さい点からは、ホウ素あるいはリンを用いることが望ましい。また、ドーパント濃度としては、シリコンの結晶材料に1×1014〜1018atoms/cm程度添加される。 The polycrystalline silicon particles 1 produced by the melt drop method are usually doped with a dopant in order to obtain a desired conductivity type and resistance value. As dopants for silicon, boron, aluminum, gallium, indium, phosphorus, arsenic, and antimony are used. However, boron or phosphorus is used because it has a large segregation coefficient for silicon and a small evaporation coefficient when silicon is melted. desirable. The dopant concentration is about 1 × 10 14 to 10 18 atoms / cm 3 added to the silicon crystal material.

この溶融落下法によってシリコン粒子1を得た時点では、シリコン粒子1の形状は、ほぼ球形状のものの他にも涙滴型や流線形型、あるいは複数個の粒子が連結した連結型等である。このままの多結晶のシリコン粒子1を用いて光電変換装置を作製した場合は、良好な光電変換特性を得られないものとなる。この原因は、この多結晶のシリコン粒子1中に通常含有されているFe,Cr,Ni,Mo等の金属不純物による、および多結晶の結晶粒界におけるキャリアの再結合効果によるものである。これを改善するために、本発明の粒状結晶の製造方法によって、温度制御した加熱炉の中で多結晶のシリコン粒子1を再溶融させ、その後、例えば酸素・窒素雰囲気下で降温して固化させることにより作製される、不純物の含有量を低く抑えた単結晶の粒状シリコン結晶1を用いる。   At the time when the silicon particles 1 are obtained by this melting and dropping method, the shape of the silicon particles 1 is a teardrop type, a streamline type, or a connected type in which a plurality of particles are connected in addition to a substantially spherical shape. . When a photoelectric conversion device is produced using the polycrystalline silicon particles 1 as it is, good photoelectric conversion characteristics cannot be obtained. This is due to metal impurities such as Fe, Cr, Ni, and Mo that are normally contained in the polycrystalline silicon particles 1 and due to the carrier recombination effect at the polycrystalline grain boundaries. In order to improve this, the polycrystalline silicon particles 1 are remelted in a temperature-controlled heating furnace by the method for producing granular crystals of the present invention, and then cooled and solidified, for example, in an oxygen / nitrogen atmosphere. A single crystal granular silicon crystal 1 having a low impurity content is used.

単結晶の粒状シリコン結晶1を作製するには、まず、多数個の多結晶のシリコン粒子1を板状の台板2の上面に一層で並べて載置する。この台板2の材質は、シリコン粒子1との反応を抑えるために、石英ガラス,酸化アルミニウム,炭化珪素,単結晶サファイヤ等が適するが、コストが低いという点や扱い易いという点からは、石英ガラスが好適である。   In order to produce the single crystal granular silicon crystal 1, first, a large number of polycrystalline silicon particles 1 are placed side by side on the upper surface of the plate-like base plate 2. As the material of the base plate 2, quartz glass, aluminum oxide, silicon carbide, single crystal sapphire, etc. are suitable for suppressing the reaction with the silicon particles 1, but from the viewpoint of low cost and easy handling. Glass is preferred.

次に、これら台板2の上面に載置された多結晶のシリコン粒子1を加熱炉10内に導入して加熱する。加熱炉10としては、結晶材料の種類に応じて種々のものが使用できるが、結晶材料としてシリコンを用いる場合であれば、セラミックスの焼成等に用いられる雰囲気焼成炉あるいは半導体素子の製造工程で一般的に用いられる横型酸化炉等が適しており、加熱源としては誘導加熱または抵抗加熱ヒータが望ましい。   Next, the polycrystalline silicon particles 1 placed on the upper surface of the base plate 2 are introduced into the heating furnace 10 and heated. As the heating furnace 10, various types can be used depending on the type of crystal material. However, when silicon is used as the crystal material, it is generally used in an atmosphere firing furnace used for firing ceramics or the process of manufacturing semiconductor elements. A horizontal oxidation furnace or the like that is commonly used is suitable, and an induction heating or resistance heating heater is desirable as a heating source.

加熱炉10による加熱を行なう前には、シリコン粒子1の表面への有機物等の付着汚染を防止するために、加熱炉10内は真空処理を行なうか不活性ガス雰囲気で充分にガス置換されていることが望ましい。不活性ガスとしてはアルゴン,窒素,ヘリウム,水素が適するが、コストが低いという点や扱い易いという点からは、アルゴンあるいは窒素が好適である。   Before heating in the heating furnace 10, the inside of the heating furnace 10 is subjected to vacuum treatment or gas replacement in an inert gas atmosphere in order to prevent the contamination of organic substances on the surface of the silicon particles 1. It is desirable that Argon, nitrogen, helium, and hydrogen are suitable as the inert gas, but argon or nitrogen is preferred from the viewpoint of low cost and easy handling.

次に、加熱炉10内で誘導加熱または抵抗加熱ヒータによってシリコン粒子1全体を加熱する。この加熱炉10内の温度は、酸素ガスと窒素ガスとから成る反応性ガスを導入しながら、シリコンの融点より高い温度に維持しておく。このとき、加熱炉10内に導入されて加熱されていく過程で、シリコン粒子1の表面にはシリコンが雰囲気と反応することによって珪素化合物被膜が形成される。   Next, the entire silicon particle 1 is heated in the heating furnace 10 by induction heating or a resistance heater. The temperature in the heating furnace 10 is maintained at a temperature higher than the melting point of silicon while introducing a reactive gas composed of oxygen gas and nitrogen gas. At this time, in the process of being introduced into the heating furnace 10 and being heated, silicon reacts with the atmosphere to form a silicon compound film on the surface of the silicon particles 1.

ここで、従来の粒状結晶の製造方法における加熱では、多結晶のシリコン粒子1を上面が平面である台板上にランダムに配していたため、シリコン粒子1同士が接している箇所が多数存在することとなり、この接しているシリコン粒子1同士が溶融される過程でお互いに溶着して、例えばアレイ型等のシリコン粒子1の合体物が形成されてしまうことがあった。また、台板上で溶融されたシリコン粒子が固化するときには台板との接触点が固化起点となり、その固化起点から粒子の他の極へ向けて固化が進行することで結晶化が順次に進んで結晶性が向上するが、従来の場合は、隣合って接している他のシリコン粒子との接触点も固化起点となるため、粒子中で複数の結晶化が進行してしまって、結晶性がよくないものも発生するようになっていた。   Here, in the heating in the conventional method for producing a granular crystal, the polycrystalline silicon particles 1 are randomly arranged on a base plate having a flat upper surface, and therefore there are many places where the silicon particles 1 are in contact with each other. In other words, in the process in which the silicon particles 1 in contact with each other are melted, the silicon particles 1 are welded to each other, and an union of silicon particles 1 such as an array type may be formed. In addition, when silicon particles melted on the base plate solidify, the contact point with the base plate becomes a solidification starting point, and solidification proceeds from the solidification starting point to the other pole of the particle, so that crystallization progresses sequentially. However, in the conventional case, the point of contact with other silicon particles that are in contact with each other also becomes a solidification starting point, and therefore, multiple crystallizations proceed in the particles, resulting in crystallinity. There was something that wasn't good.

これに対し、本発明の粒状結晶の製造方法では、図1および図2に示しているように、石英等から成る台板2の上面にそれぞれ粒子1を保持する多数個の凹部3を設け、この台板2の凹部3に結晶材料から成る多数個の粒子1をそれぞれ配置する。そして、図3に示すように、加熱炉10内に搬送機構11を用いて台板2を導入し、粒子1を加熱して溶融させた後、この溶融した粒子1を固化させることによって粒状結晶1とすることにより、台板2の上面に配置された粒子1同士が接触することが確実に回避でき、接触による粒子1同士の合体を効果的に抑制することができるので、サブグレインの発生がない球形状で良質な粒状結晶1を作製することができる。また、溶融した粒子1が固化する際に粒子1同士の接触部からの固化起点を除外できるため、固化するときの固化起点を台板2との接触部(凹部3)のみにすることにより粒状結晶1の結晶性を改善することができる。   On the other hand, in the method for producing granular crystals of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of recesses 3 for holding the particles 1 are provided on the upper surface of the base plate 2 made of quartz or the like, A large number of particles 1 made of a crystalline material are arranged in the recess 3 of the base plate 2. Then, as shown in FIG. 3, the base plate 2 is introduced into the heating furnace 10 using the transport mechanism 11, the particles 1 are heated and melted, and then the melted particles 1 are solidified to form granular crystals. 1 makes it possible to reliably avoid contact between the particles 1 arranged on the upper surface of the base plate 2, and to effectively suppress coalescence of the particles 1 due to contact. It is possible to produce a high-quality granular crystal 1 having a spherical shape without any defects. Moreover, since the solidification starting point from the contact part of particle | grains 1 can be excluded when the melted particle | grains 1 solidify, it is granular by making only the contact part (concave part 3) with the baseplate 2 the solidification starting point at the time of solidification. The crystallinity of the crystal 1 can be improved.

この凹部3は開口の形状が図示したような円形でもよいが、円形に限られるものではなく、四角形や三角形や楕円形等であってもよい。また、凹部3の断面形状も、図2に示すような円形状に限られるものではなく、四角形状や三角形状や楕円形状等であってもよい。凹部3の形状は、粒子(粒状結晶)1と台板2との接触点が少ない方が固化の際の固化起点の増加や分散を抑制でき、得られる粒状結晶1の結晶性を向上できる点を考慮して決めればよい。   The recess 3 may have a circular shape as illustrated in the figure, but is not limited to a circular shape, and may be a quadrangle, a triangle, an ellipse, or the like. Further, the cross-sectional shape of the recess 3 is not limited to the circular shape as shown in FIG. 2, and may be a quadrangular shape, a triangular shape, an elliptical shape, or the like. The shape of the recess 3 is such that a smaller number of contact points between the particles (granular crystals) 1 and the base plate 2 can suppress the increase and dispersion of solidification starting points during solidification, and can improve the crystallinity of the obtained granular crystals 1. Should be determined in consideration of

また、凹部3は、開口が粒子1の直径よりも小さく、深さが粒子1の半径よりも浅いことが好ましい。凹部3の大きさをこのようにすることによって、溶融前の粒子1を凹部3に配したとき、粒子1の体積の半分以上が台板2の上に出ているようになることにより、粒子1が溶融後に固化するとき、固化起点が粒子1の下半分の下部に位置する凹部3と粒子1との接触点となり、常にその下部の固化起点から結晶化させることができるようになるので、結晶成長が安定になって良好な結晶性の粒状結晶1を安定して得ることができるようになる。   Further, the recess 3 preferably has an opening smaller than the diameter of the particle 1 and a depth shallower than the radius of the particle 1. By setting the size of the recesses 3 in this way, when the particles 1 before melting are arranged in the recesses 3, more than half of the volume of the particles 1 comes out on the base plate 2. When 1 solidifies after melting, the solidification starting point becomes the contact point between the concave portion 3 located in the lower part of the lower half of the particle 1 and the particle 1 and can always be crystallized from the lower solidification starting point. The crystal growth becomes stable, and it becomes possible to stably obtain a granular crystal 1 having good crystallinity.

また、凹部3は、図4にその配置例を概略の上面図で示すように、台板2の上面に上面視で単純六方格子の各格子点に位置するように配置することが好ましい。凹部3の配置をこのようにすることによって、台板2の上面に保持する粒子1を互いに接触しないようにしながら最密充填配置に近い高密度に配置することができる。また、高密度になることによって、粒子1の1個当たりに使用する雰囲気ガス量や加熱資源を減少させることができるため、省資源化とともに低コスト化を図ることができる。この単純六方格子の各格子点間の距離は、それら各格子点に位置するように配置される凹部3に保持される粒子1の直径よりもやや大きい距離を確保することが必要である。各格子点間の距離が粒子1の直径よりも小さければ、隣接する粒子1同士が接触してしまうこととなり好ましくなく、一方、大きすぎると凹部3によって台板2の上面に保持できる粒子1の個数が減るため好ましくない。   In addition, as shown in a schematic top view in FIG. 4, the recesses 3 are preferably arranged on the top surface of the base plate 2 so as to be positioned at each lattice point of the simple hexagonal lattice in a top view. By arranging the recesses 3 in this way, the particles 1 held on the upper surface of the base plate 2 can be arranged at a high density close to the close-packed arrangement while not contacting each other. Further, since the amount of atmospheric gas and heating resources used per particle 1 can be reduced by increasing the density, resource saving and cost reduction can be achieved. The distance between the lattice points of the simple hexagonal lattice needs to ensure a distance slightly larger than the diameter of the particles 1 held in the recesses 3 arranged so as to be located at the lattice points. If the distance between each lattice point is smaller than the diameter of the particle 1, the adjacent particles 1 are not in contact with each other, and if too large, the particle 1 that can be held on the upper surface of the base plate 2 by the recess 3 is not preferable. This is not preferable because the number is reduced.

シリコン粒子1を始めとする粒子1の大きさは、通常はほぼ球状であることから、その粒径は1500μm以下が望ましく、その形状が球に近いことが望ましい。ただし、粒子1の形状は球状に限られるものではなく、立方体状や直方体状やその他の不定形の形状であってもよい。粒子1の大きさが1500μmを超えて大きくなる場合には、シリコン粒子1ではその表面に形成される所定の珪素化合物被膜が相対的に薄くなることによって内部のシリコンの溶融時における粒子1の形状を安定に保つことが難しくなり、また内部のシリコンを完全に溶融させることも困難となって、溶融が不完全な場合にはサブグレインが生じ易くなるので望ましくない。他方、粒子1の大きさが30μm未満と小さい場合には、シリコン粒子1では表面の珪素化合物被膜の厚みも薄くなるため溶融時に形状を維持することが困難となり、内部のシリコンの溶融時に隣接して配置されているシリコン粒子1同士が合体しやすくなるので望ましくない。従って、結晶材料から成る粒子1の大きさは30μm〜1500μmであることが望ましく、これによって粒子1同士の合体を抑制し、また粒子1の形状を安定に維持して、サブグレインの発生がない球形状で良質な粒状結晶1を安定して作製することができる。   Since the size of the particles 1 including the silicon particles 1 is usually almost spherical, the particle size is desirably 1500 μm or less, and the shape is desirably close to a sphere. However, the shape of the particles 1 is not limited to a spherical shape, and may be a cubic shape, a rectangular parallelepiped shape, or other irregular shapes. When the size of the particle 1 exceeds 1500 μm, a predetermined silicon compound film formed on the surface of the silicon particle 1 becomes relatively thin, so that the shape of the particle 1 when the inner silicon melts. It is difficult to keep the silicon in a stable state, and it becomes difficult to completely melt the silicon inside, and if the melting is incomplete, subgrains are likely to occur, which is not desirable. On the other hand, when the size of the particles 1 is as small as less than 30 μm, it is difficult to maintain the shape of the silicon particles 1 when the silicon compound film on the surface is thin, so that it is difficult to maintain the shape at the time of melting. It is not desirable because the silicon particles 1 arranged in a manner are easily combined. Accordingly, it is desirable that the size of the particle 1 made of a crystalline material is 30 μm to 1500 μm, thereby suppressing coalescence of the particles 1, maintaining the shape of the particle 1 stably, and generating no subgrains. A spherical and high-quality granular crystal 1 can be stably produced.

なお、シリコン粒子1の表面に形成される珪素化合物被膜については、シリコンの酸化膜もしくは酸窒化膜が適するが、被膜の密度が高くて単位膜厚あたりの強度が高く、汚染物や不純物等のシリコン粒子1の内部への拡散阻止力が大きいという点からは、シリコンの酸窒化膜が形成されることが好適である。   As the silicon compound film formed on the surface of the silicon particle 1, a silicon oxide film or an oxynitride film is suitable. However, the density of the film is high and the strength per unit film thickness is high. From the viewpoint that the diffusion preventing power to the inside of the silicon particles 1 is large, it is preferable to form a silicon oxynitride film.

また、シリコン粒子1の表面にこの酸窒化膜を形成する際の反応性ガスによる加熱炉10内の雰囲気は、酸素分圧および窒素分圧がそれぞれ1%以上であることが望ましい。雰囲気ガス中の酸素分圧あるいは窒素分圧が1%未満の場合は、内部を結晶化するシリコン粒子1の表面に形成される酸窒化膜の形成が不充分となって、珪素化合物被膜に亀裂が発生しやすくなる傾向がある。   Further, it is desirable that the atmosphere in the heating furnace 10 by the reactive gas when forming the oxynitride film on the surface of the silicon particle 1 has an oxygen partial pressure and a nitrogen partial pressure of 1% or more, respectively. If the oxygen partial pressure or nitrogen partial pressure in the atmospheric gas is less than 1%, the formation of the oxynitride film formed on the surface of the silicon particles 1 that crystallize the inside becomes insufficient, and the silicon compound film is cracked. Tends to occur.

加熱炉10内に導入された粒子1は、その結晶材料の融点以上に、シリコン粒子1であればシリコンの融点(1414℃)以上で、好ましくは1480℃以下の温度まで加熱される。この間にシリコン粒子1の内部のシリコンが溶融する。このとき、シリコン粒子1の表面に形成された珪素化合物被膜(酸窒化膜)によって、内部のシリコンが溶融するときにそれを粒子1の内部に保持するとともに粒子1の形状を維持することが可能である。ただし、粒子1の形状を安定に維持するのが困難となるような温度、例えばシリコン粒子1の場合であれば1480℃を超える温度まで昇温させた場合には、内部のシリコンの溶融時に粒子1の形状を安定に保つことが難しくなり、隣接する粒子1との合体が生じやすくなり、また台板2と融着反応しやすくなるので望ましくない。   The particles 1 introduced into the heating furnace 10 are heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the crystal material and, if silicon particles 1, equal to or higher than the melting point of silicon (1414 ° C.), preferably 1480 ° C. or lower. During this time, silicon inside the silicon particles 1 is melted. At this time, the silicon compound film (oxynitride film) formed on the surface of the silicon particle 1 can hold the silicon inside the particle 1 and maintain the shape of the particle 1 when the inner silicon melts. It is. However, when the temperature of the particle 1 is difficult to maintain stably, for example, in the case of the silicon particle 1, when the temperature is raised to a temperature exceeding 1480 ° C., It is difficult to keep the shape of 1 stable, and coalescence with adjacent particles 1 is likely to occur, and a fusion reaction with the base plate 2 is likely to occur, which is not desirable.

なお、シリコン粒子1の場合は、上記の粒径の範囲において、その表面に形成される珪素化合物被膜の厚みは1μm以上であることが望ましい。厚みが1μm未満と薄い場合には内部のシリコンの溶融時に表面の被膜が破れやすいので望ましくない。また、厚みが1μm以上で必要な強度を有する珪素化合物被膜であれば、内部のシリコンがその溶融時には表面張力で球形化しようとするのに対し、上記の温度領域であれば珪素化合物被膜は充分に変形可能であるため、内部を結晶化して得られる粒状シリコン結晶1を真球に近い形状とすることができる。一方、珪素化合物被膜の厚みが50μmを超えて厚くなる場合には、珪素化合物被膜が上記の温度領域で変形しにくくなり、得られる粒状シリコン結晶1の形状が真球近い形状になりにくいので望ましくない。従って、シリコン粒子1の場合は、上記の粒径の範囲(30μm〜1500μm)に対してその表面の珪素化合物被膜の厚みは1μm〜50μmであることが好ましく、これによって、真球に近い良好な形状の粒状シリコン結晶1を安定して得ることができ、この粒状シリコン結晶1を光電変換素子に用いることによって変換効率に優れた光電変換装置を得ることができるようになる。   In the case of silicon particles 1, the thickness of the silicon compound film formed on the surface is preferably 1 μm or more in the above-mentioned range of particle sizes. When the thickness is as thin as less than 1 μm, it is not desirable because the coating on the surface is easily broken when the silicon inside melts. In addition, if the silicon compound film has a required strength with a thickness of 1 μm or more, the silicon inside tends to spheroidize with surface tension when melted, whereas the silicon compound film is sufficient in the above temperature range. Therefore, the granular silicon crystal 1 obtained by crystallizing the inside can be made into a shape close to a true sphere. On the other hand, when the thickness of the silicon compound film exceeds 50 μm, the silicon compound film is not easily deformed in the above temperature range, and the shape of the obtained granular silicon crystal 1 is difficult to be a nearly spherical shape. Absent. Therefore, in the case of the silicon particles 1, the thickness of the silicon compound film on the surface is preferably 1 μm to 50 μm with respect to the above range of particle diameter (30 μm to 1500 μm), and thereby, a good shape close to a true sphere is obtained. A granular silicon crystal 1 having a shape can be obtained stably, and a photoelectric conversion device having excellent conversion efficiency can be obtained by using the granular silicon crystal 1 for a photoelectric conversion element.

次に、この溶融した粒子1を、シリコン粒子1では溶融した内部のシリコンを固化させるために約1400℃以下の温度まで降温させて、固化させることによって粒状シリコン結晶(粒状結晶)1とする。その際、途中で粒状結晶1に対して熱アニール処理を、例えば粒状シリコン結晶1の場合であれば1000℃以上の一定温度にて60分間以上の熱アニール処理を行なうことが望ましい。この熱アニール処理を行なうことによって、固化時に発生した粒状結晶1の結晶中の歪み等を除去して良好な結晶性の粒状結晶1とすることができる。   Next, the molten particles 1 are cooled to a temperature of about 1400 ° C. or lower in order to solidify the molten silicon in the silicon particles 1, and solidified to form granular silicon crystals (granular crystals) 1. At that time, it is desirable to perform thermal annealing on the granular crystal 1 in the middle, for example, in the case of the granular silicon crystal 1, thermal annealing for 60 minutes or more at a constant temperature of 1000 ° C. or higher. By performing this thermal annealing treatment, it is possible to remove the distortion or the like in the crystal of the granular crystal 1 generated at the time of solidification and to obtain a granular crystal 1 with good crystallinity.

このようにして得られた粒状結晶1に対して、必要に応じて表面処理等を行なってもよい。例えば、粒状シリコン結晶1に対しては、良好な結晶性の高純度の粒状シリコン結晶1とするために、表面に形成された1μm以上の珪素化合物被膜をフッ酸でエッチング除去するとよい。またここで、粒状シリコン結晶1の結晶表面の不純物濃度の高い結晶表面歪層を除去するために、フッ硝酸により厚さ1μm以上にわたって粒状シリコン結晶1の表面に対してエッチング処理を行なうことが望ましい。   The granular crystal 1 thus obtained may be subjected to a surface treatment or the like as necessary. For example, for the granular silicon crystal 1, in order to obtain a high-purity granular silicon crystal 1 with good crystallinity, a silicon compound film of 1 μm or more formed on the surface may be removed by etching with hydrofluoric acid. Further, here, in order to remove the crystal surface strained layer having a high impurity concentration on the crystal surface of the granular silicon crystal 1, it is desirable to perform an etching process on the surface of the granular silicon crystal 1 with a thickness of 1 μm or more with hydrofluoric acid. .

これに加えて、粒状シリコン結晶1の表面に微細な凹凸を形成することも有効である。その方法としては、ガスエッチング、あるいは水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ液エッチング等がある。このような表面の凹凸は、この粒状シリコン結晶1を光電変換素子に用いて光電変換装置を構成したときにその表面の凹凸による光の乱反射によって入射光の利用効率を改善するように機能するものとなる。この表面の凹凸は大き過ぎても小さ過ぎても十分な効果が期待できず、表面の算術平均粗さRaが0.01μm以上かつ5μm以下の粗面になるような凹凸とすることで、光電変換装置において光の乱反射により入射光の利用効率を良好に改善することができる。   In addition to this, it is also effective to form fine irregularities on the surface of the granular silicon crystal 1. As the method, there are gas etching or alkaline liquid etching such as sodium hydroxide or potassium hydroxide. Such surface irregularities function so as to improve the utilization efficiency of incident light by irregular reflection of light due to irregularities on the surface when the photoelectric conversion device is configured using the granular silicon crystal 1 as a photoelectric conversion element. It becomes. Even if the surface irregularities are too large or too small, a sufficient effect cannot be expected, and by making the surface irregularities such that the arithmetic average roughness Ra is 0.01 μm or more and 5 μm or less, photoelectric conversion is achieved. The utilization efficiency of incident light can be satisfactorily improved by irregular reflection of light in the apparatus.

本発明の粒状結晶の製造方法によれば、以上のようにして良好な結晶性の粒状結晶1を安定して製造することができる。   According to the method for producing granular crystals of the present invention, it is possible to stably produce a granular crystal 1 having good crystallinity as described above.

次に、本発明の光電変換装置の実施の形態の一例について、その断面図を図5に示す。本発明の光電変換装置は、図5に示すように、導電性基板4の一主面、この例では上面に、第1の導電型例えばp型の粒状シリコン結晶1が多数個、その下部を例えば接合層5によって導電性基板4に接合され、粒状シリコン結晶1の隣接するもの同士の間に絶縁物質6を介在させるとともにそれら粒状シリコン結晶1の上部を絶縁物質6から露出させて配置されて、これら粒状シリコン結晶1に第2の導電型例えばn型の半導体層7および透光性導体層8が順次設けられた構成となっている。なお、電極9は、この光電変換装置を太陽電池として使用する際に、透光性導体層8の上に所定のパターン形状に被着形成されるものであり、例えばフィンガー電極およびバスバー電極である。   Next, a cross-sectional view of an example of an embodiment of the photoelectric conversion device of the present invention is shown in FIG. As shown in FIG. 5, the photoelectric conversion device of the present invention has a number of first conductivity type, for example, p-type granular silicon crystals 1 on one main surface of the conductive substrate 4, in this example, the upper surface, and a lower portion thereof. For example, it is bonded to the conductive substrate 4 by the bonding layer 5, the insulating material 6 is interposed between adjacent ones of the granular silicon crystals 1, and the upper portions of the granular silicon crystals 1 are exposed from the insulating material 6. The granular silicon crystal 1 has a structure in which a second conductive type, for example, an n-type semiconductor layer 7 and a translucent conductor layer 8 are sequentially provided. In addition, when using this photoelectric conversion apparatus as a solar cell, the electrode 9 is deposited and formed in a predetermined pattern shape on the translucent conductor layer 8, for example, a finger electrode and a bus bar electrode. .

そして、本発明の光電変換装置においては、このような構成において、粒状シリコン結晶1は、上記のような本発明の粒状結晶の製造方法によって製造されたものであることを特徴とするものである。   And in the photoelectric conversion apparatus of this invention, in such a structure, the granular silicon crystal 1 is manufactured by the manufacturing method of the above-mentioned granular crystal of this invention, It is characterized by the above-mentioned. .

本発明の光電変換装置によれば、このように粒状シリコン結晶1が本発明の粒状結晶の製造方法によって製造されたものであることから、不純物を含まず、良好な結晶性の粒状シリコン結晶1を安定して多数個製造することのできる粒状結晶の製造方法を用いることにより、本発明の粒状結晶の製造方法によって多数個の粒状シリコン結晶1を高品質化された結晶シリコン粒子として量産性よく製造できるため、光電変換装置に使用するシリコン材料を効率的に利用できると同時に、高品質な粒状シリコン結晶1であることによって光電変換装置の高効率化および信頼性の向上を図ることができる。これによって、低コストで変換効率の優れた光電変換装置を提供することができる。   According to the photoelectric conversion device of the present invention, since the granular silicon crystal 1 is manufactured by the granular crystal manufacturing method of the present invention as described above, the granular silicon crystal 1 does not contain impurities and has good crystallinity. By using a method for producing granular crystals that can stably produce a large number of particles, the granular crystal production method of the present invention enables a large number of granular silicon crystals 1 to be mass-produced as high-quality crystalline silicon particles. Since it can be manufactured, the silicon material used for the photoelectric conversion device can be used efficiently, and at the same time, the high-quality granular silicon crystal 1 can improve the efficiency and reliability of the photoelectric conversion device. As a result, a photoelectric conversion device with excellent conversion efficiency can be provided at low cost.

なお、本発明の光電変換装置において、粒状シリコン結晶1は、所望の抵抗値になるように第1の導電型とするためのドーパント、例えばp型ドーパントがドーピングされている。p型ドーパントとしてはホウ素,アルミニウム,ガリウム,インジウムがあるが、シリコンに対する偏析係数が大きい点やシリコン溶融時の蒸発係数が小さい点からは、ホウ素を用いることが望ましい。なお、粒状シリコン結晶1には、n型ドーパントがドーピングされていてもかまわない。n型ドーパントとしてはリン,砒素等が望ましい。   In the photoelectric conversion device of the present invention, the granular silicon crystal 1 is doped with a dopant for making the first conductivity type, for example, a p-type dopant so as to have a desired resistance value. The p-type dopant includes boron, aluminum, gallium, and indium. However, it is desirable to use boron from the viewpoint of a large segregation coefficient with respect to silicon and a small evaporation coefficient when silicon is melted. The granular silicon crystal 1 may be doped with an n-type dopant. As the n-type dopant, phosphorus, arsenic or the like is desirable.

次に、この本発明の光電変換装置の作製方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the photoelectric conversion device of the present invention will be described.

まず、上記のように形成された粒状シリコン結晶1の表面に、熱拡散法により粒状シリコン結晶1の第1の導電型とは逆の第2の導電型のドーパントを拡散して、第2の導電型の半導体層7を形成する。この部分のpn接合に粒状シリコン結晶1内で光電変換させて発生した少数キャリアを収集することで発電させる。なお、第2の導電型の半導体層7は、粒状シリコン結晶1の表面に第2の導電型のアモルファスシリコン層等の半導体層を成膜することによって形成してもよい。   First, a dopant having a second conductivity type opposite to the first conductivity type of the granular silicon crystal 1 is diffused on the surface of the granular silicon crystal 1 formed as described above by a thermal diffusion method. A conductive semiconductor layer 7 is formed. Electric power is generated by collecting the minority carriers generated by photoelectric conversion in the granular silicon crystal 1 at this portion of the pn junction. The second conductivity type semiconductor layer 7 may be formed by forming a semiconductor layer such as a second conductivity type amorphous silicon layer on the surface of the granular silicon crystal 1.

次に、少なくともアルミニウム層またはアルミニウム合金層を形成した、少なくとも表面が導電性の導電性基板4の上に粒状シリコン結晶1を配置し、しかる後に、還元雰囲気中にて全体的に加熱して生じた接合層5を介して粒状シリコン結晶1を導電性基板4に接合させる。   Next, the granular silicon crystal 1 is disposed on the conductive substrate 4 on which at least the aluminum layer or the aluminum alloy layer is formed, and at least the surface is conductive, and then heated entirely in a reducing atmosphere. The granular silicon crystal 1 is bonded to the conductive substrate 4 through the bonding layer 5.

このとき、導電性基板4をその表面にアルミニウムを少なくとも含む金属基板にすることにより、低温で粒状シリコン結晶1を接合することができ、軽量かつ低価格の光電変換装置を提供することができる。また、導電性基板4の表面を粗面にすることにより、導電性基板4の表面まで到達する非受光領域の入射光の反射をランダムにすることができ、入射した光を斜めに反射させてモジュール表面へ再反射させることができ、これを粒状シリコン結晶1の光電変換部でさらに光電変換することにより、入射光を有効に利用することができる。   At this time, by using the conductive substrate 4 as a metal substrate containing at least aluminum on its surface, the granular silicon crystal 1 can be bonded at a low temperature, and a light-weight and low-cost photoelectric conversion device can be provided. Further, by making the surface of the conductive substrate 4 rough, it is possible to randomize the reflection of incident light in the non-light-receiving region that reaches the surface of the conductive substrate 4, and to reflect the incident light obliquely. Incident light can be used effectively by re-reflecting the module surface and further photoelectrically converting it by the photoelectric conversion part of the granular silicon crystal 1.

第2の導電型の半導体層7を形成するには、粒状シリコン結晶1の導電性基板4への接合に先立って、粒状シリコン結晶1の表面に工程コストの低い熱拡散法により形成するとよい。例えば、第2の導電型のドーパントとして、V族のP,As,Sbや、III族のB,Al,Ga等を用い、石英からなる拡散炉に粒状シリコン結晶1を収容し、ドーパントを導入しながら加熱して粒状シリコン結晶1の表面に第2の導電型の半導体層7を形成する。   In order to form the semiconductor layer 7 of the second conductivity type, it is preferable to form the semiconductor layer 7 on the surface of the granular silicon crystal 1 by a thermal diffusion method having a low process cost prior to the bonding of the granular silicon crystal 1 to the conductive substrate 4. For example, Group V P, As, Sb, Group III B, Al, Ga, etc. are used as the second conductivity type dopant, and the granular silicon crystal 1 is accommodated in a diffusion furnace made of quartz, and the dopant is introduced. While heating, the second conductive type semiconductor layer 7 is formed on the surface of the granular silicon crystal 1.

次に、粒状シリコン結晶1の表面に形成された薄いガラス層を除去した後、多数個の粒状シリコン結晶1をアルミベース基板の導電性基板4の一主面(上面)に高密度に配設したものを、Al−Siの共晶温度である577℃以上に加熱することにより、粒状シリコン結晶1の下部と導電性基板4との間でAl−Siの共晶部による接合層5が形成される。   Next, after the thin glass layer formed on the surface of the granular silicon crystal 1 is removed, a large number of granular silicon crystals 1 are arranged with high density on one main surface (upper surface) of the conductive substrate 4 of the aluminum base substrate. By heating the resultant to an Al—Si eutectic temperature of 577 ° C. or higher, a bonding layer 5 formed of an Al—Si eutectic portion is formed between the lower part of the granular silicon crystal 1 and the conductive substrate 4. Is done.

次に、接合された粒状シリコン結晶1の隣接するもの同士の間に、ポリイミド樹脂等の絶縁物質6を、粒状シリコン結晶1の上部を露出させてムラ無く全面にコーティングする。このように、絶縁物質6を粒状シリコン結晶1の上部少なくとも天頂部を露出させて、隣接する粒状シリコン結晶1同士の間に介在させていることにより、各粒状シリコン結晶1とその上部に設けられる透光性導体層8や、あるいは第2の導電型の半導体層7として形成されるアモルファスシリコン層等との有効な接触を可能とする。   Next, an insulating material 6 such as polyimide resin is coated between adjacent ones of the joined granular silicon crystals 1 so as to expose the upper part of the granular silicon crystals 1 and to uniformly coat the entire surface. In this way, the insulating material 6 is provided at the top of each granular silicon crystal 1 by exposing at least the top of the granular silicon crystal 1 and interposing between the adjacent granular silicon crystals 1. Effective contact with the translucent conductor layer 8 or the amorphous silicon layer formed as the second conductive type semiconductor layer 7 is enabled.

ここで、隣接する粒状シリコン結晶1同士の間の絶縁物質6の表面形状を、粒状シリコン結晶1側が高くなっている凹形状をしているものとすることにより、絶縁物質6とこの上を被って付与される光電変換モジュールの封止樹脂との屈折率の差により、光電変換材料としての粒状シリコン結晶1の無い非受光領域における、粒状シリコン結晶1への入射光の乱反射を促進することができる。   Here, the surface shape of the insulating material 6 between the adjacent granular silicon crystals 1 is a concave shape in which the granular silicon crystal 1 side is high, thereby covering the insulating material 6 and the top thereof. By the difference in refractive index from the sealing resin of the photoelectric conversion module applied in this manner, it is possible to promote irregular reflection of incident light on the granular silicon crystal 1 in a non-light-receiving region without the granular silicon crystal 1 as a photoelectric conversion material. it can.

さらに、粒状シリコン結晶1の露出した上部の半導体層7の上から透光性導体層8を形成し、それぞれの粒状シリコン結晶1で発生した光電流を収集できるようにする。この透光性導体層8は、錫ドープ酸化インジウム膜,酸化スズ膜,酸化亜鉛膜等から成り、その厚みを例えば850Å程度にすることで反射防止効果を有している。透光性導体層8は、量産に適した信頼性の高い膜質のものを得るにはスパッタリング法で形成するのが通常であるが、CVD法,ディップ法,電析法等によっても形成することができる。透光性導体層8は、第2の導電型の半導体層7上に上部電極として形成されるとともに、絶縁物質6上にも形成され、個々の粒状シリコン結晶1で形成された光電変換素子を並列に電気的に接続することができる。   Further, a translucent conductor layer 8 is formed from above the exposed semiconductor layer 7 of the granular silicon crystal 1 so that the photocurrent generated in each granular silicon crystal 1 can be collected. The translucent conductor layer 8 is made of a tin-doped indium oxide film, a tin oxide film, a zinc oxide film, or the like, and has an antireflection effect by setting its thickness to about 850 mm, for example. The translucent conductor layer 8 is usually formed by a sputtering method to obtain a highly reliable film quality suitable for mass production, but it should also be formed by a CVD method, a dipping method, an electrodeposition method, or the like. Can do. The translucent conductor layer 8 is formed as an upper electrode on the second conductive type semiconductor layer 7 and also formed on the insulating material 6, and the photoelectric conversion element formed of individual granular silicon crystals 1 is formed on the second conductive type semiconductor layer 7. It can be electrically connected in parallel.

その後、透光性導体層8上に、例えば銀ペースト等を櫛歯状に塗布して、グリット電極あるいはフィンガー電極およびバスバー電極等の電極9とすることで、本発明の光電変換装置が得られる。   Thereafter, for example, silver paste or the like is applied in a comb-like shape on the translucent conductor layer 8 to form electrodes 9 such as grit electrodes or finger electrodes and bus bar electrodes, whereby the photoelectric conversion device of the present invention is obtained. .

以上のような本発明の光電変換装置によれば、高品質化された多数個の結晶シリコン粒子1を量産性よく製造でき、光電変換装置に使用するシリコン材料を効率的に利用できると同時に、高品質な粒状シリコン結晶1であることによって光電変換装置の高効率化および信頼性の向上を図ることができ、高効率で低コストの光電変換装置を提供することができる。   According to the photoelectric conversion device of the present invention as described above, a large number of high-quality crystalline silicon particles 1 can be manufactured with high productivity, and silicon materials used in the photoelectric conversion device can be efficiently used, The high-quality granular silicon crystal 1 can improve the efficiency and reliability of the photoelectric conversion device, and provide a high-efficiency and low-cost photoelectric conversion device.

また、このような本発明の光電変換装置は、低コストかつ高効率であることに加えて、粒状シリコン結晶1が良好な単結晶であるので、表面が耐候性フィルムでラミネートされた光電変換モジュールにおいて多結晶界面を形成する粒界に残る歪みエネルギーにより粒状シリコン結晶1において粒界にクラックが入るといった破壊モードを回避できるため、軽量かつ高耐候性の光電変換システムが供給できるだけでなく、設置架台やコンバーター等を用いたトータルシステムにおいても同じ設置面積で出力される発電量を増やすことができるため出力ワットあたりの架台・配線材・コンバーターコスト等を削減できるとともに、屋根の上のような限られた設置面積においてより大きな発電量を得ることができるという効果を発揮しうるものである。   In addition to the low cost and high efficiency, the photoelectric conversion device according to the present invention is a single crystal in which the granular silicon crystal 1 is a good single crystal, so that the surface is laminated with a weather resistant film. In this case, the strain energy remaining at the grain boundary that forms the polycrystalline interface in FIG. 1 can avoid a fracture mode in which cracks are formed in the grain boundary in the granular silicon crystal 1, so that a light-weight and high weather resistance photoelectric conversion system can be supplied. In a total system using converters and converters, it is possible to increase the amount of power output with the same installation area, so it is possible to reduce mounts, wiring materials, converter costs, etc. per output watt, as well as on the roof. The effect of being able to obtain a larger amount of power generation in a large installation area .

次に、本発明の粒状結晶の製造方法およびとれによって製造した粒状シリコン結晶を用いた光電変換装置について具体例を作製工程に沿って説明する。   Next, a specific example of the method for manufacturing a granular crystal according to the present invention and a photoelectric conversion device using the granular silicon crystal manufactured by the cutting will be described along the manufacturing steps.

まず、レーザー加工あるいは機械加工により上面に多数個の凹部3が設けられた平板の石英ガラス製の台板2を準備した。凹部3の形状は上面視で円形とし、直径を200μmφとし、深さを150μmとした。各凹部3間の距離は500μmとし、400μm径のシリコンからなる粒子1を配置したときにお互いが接触しないように配置した。また,この配置は単純六方格子の各格子点に位置するようにして、できるだけ多くの粒子1が一度に処理できるようにした。   First, a flat plate made of quartz glass having a large number of recesses 3 provided on the upper surface by laser processing or machining was prepared. The shape of the recess 3 was circular when viewed from above, the diameter was 200 μmφ, and the depth was 150 μm. The distance between the recesses 3 was set to 500 μm, and the particles 1 made of silicon having a diameter of 400 μm were arranged so as not to contact each other. This arrangement is positioned at each lattice point of a simple hexagonal lattice so that as many particles 1 as possible can be processed at one time.

次に、ホウ素濃度が1×1016atoms/cm,粒径が約400μmのp型の粒状シリコン結晶を準備し、整列機で台板2に設けた凹部3にそれぞれ保持されるように予め並べておいたうえで、台板2の上に凹部3に保持させることによって一層に多数個載置した。このとき、粒子1がお互い接触していないことを確認した。この台板2を、5層重ね合わせた上に平板の石英板を載せて、加熱炉10にアルゴン不活性ガス雰囲気で満たされた雰囲気焼成炉を用い、この加熱炉10内に導入し、加熱炉10内に酸素ガスと窒素ガスとを混合した反応ガスを導入しながら昇温し、シリコンの融点以上の1450℃まで加熱し5分間保持して、シリコン粒子1の表面にシリコン酸窒化膜を形成するとともにその内側のシリコンを溶融させた後、降温して固化させた。さらに、1300℃まで降温させてから粒状シリコン結晶1中の歪み除去のために200分間の熱アニール処理を行なった。そして、熱アニール処理後に室温付近まで降温させて粒状シリコン結晶1を作製した。その結果、台板2の上面において粒状シリコン結晶1の合体は見られず、真球に近い形状となっているものが大半であった。 Next, p-type granular silicon crystals having a boron concentration of 1 × 10 16 atoms / cm 3 and a particle size of about 400 μm are prepared and previously held in the recesses 3 provided on the base plate 2 by an aligner. After arranging them, a large number of them were placed on the base plate 2 by holding them in the recesses 3. At this time, it was confirmed that the particles 1 were not in contact with each other. The base plate 2 is laminated on five layers, a flat quartz plate is placed thereon, and the furnace 10 is introduced into the furnace 10 using an atmosphere firing furnace filled with an argon inert gas atmosphere. The temperature is raised while introducing a reaction gas in which oxygen gas and nitrogen gas are mixed into the furnace 10, heated to 1450 ° C. above the melting point of silicon and held for 5 minutes, and a silicon oxynitride film is formed on the surface of the silicon particles 1. After forming and melting the silicon inside, it was cooled and solidified. Further, after the temperature was lowered to 1300 ° C., a thermal annealing treatment for 200 minutes was performed to remove strain in the granular silicon crystal 1. Then, after thermal annealing, the temperature was lowered to around room temperature, and a granular silicon crystal 1 was produced. As a result, coalescence of the granular silicon crystals 1 was not seen on the upper surface of the base plate 2, and most of them had a shape close to a true sphere.

一方、比較例として、石英ガラス製の平板を台板とし、この上面にランダムにシリコン粒子を配置する方法で、加熱炉により各シリコン粒子を溶融・固化させた。その結果、比較例では粒状シリコン結晶同士の合体が約10%発生していた。   On the other hand, as a comparative example, each silicon particle was melted and solidified by a heating furnace by a method in which a flat plate made of quartz glass was used as a base plate and silicon particles were randomly arranged on the upper surface. As a result, in the comparative example, about 10% of coalescence of granular silicon crystals occurred.

これにより、本発明の粒状結晶の製造方法においては、従来の製造方法では発生していた粒状結晶同士の合体が確実に無くなる効果を確認できた。   Thereby, in the manufacturing method of the granular crystal of this invention, the effect that the coalescence of the granular crystals which generate | occur | produced with the conventional manufacturing method disappeared reliably was confirmed.

次に、上記のような本発明の粒状結晶の製造方法で得られた粒状シリコン結晶1を用いて、光電変換装置を作製した。   Next, the photoelectric conversion apparatus was produced using the granular silicon crystal 1 obtained by the manufacturing method of the granular crystal of the present invention as described above.

まず、以上のようにして製造した粒状シリコン結晶1の表面に形成された酸窒化膜を所定の厚さまでフッ酸およびフッ硝酸を用いてエッチング除去した。   First, the oxynitride film formed on the surface of the granular silicon crystal 1 manufactured as described above was removed by etching to a predetermined thickness using hydrofluoric acid and hydrofluoric acid.

この粒状シリコン結晶1を石英製ボートに乗せて、900℃に制御された石英管の中に導入し、POClガスを窒素でバブリングさせて石英管に送り込み、30分で粒状シリコン結晶1の表面におよそ1μmの厚さのn型の半導体層7を形成し、その後、フッ酸にて表面の酸窒化膜を除去した。 This granular silicon crystal 1 is placed on a quartz boat, introduced into a quartz tube controlled at 900 ° C., POCl 3 gas is bubbled with nitrogen and fed into the quartz tube, and the surface of the granular silicon crystal 1 is reached in 30 minutes. Then, an n-type semiconductor layer 7 having a thickness of about 1 μm was formed, and then the surface oxynitride film was removed with hydrofluoric acid.

次に、導電性基板4として50mm×50mm×厚さ0.3mmのアルミニウム基板を用い、この上面にこの粒状シリコン結晶1を最密充填に配設した後、アルミニウムとシリコンとの共晶温度である577℃を超える600℃で、5%の水素を含む窒素の還元雰囲気炉中で加熱して、多数個の粒状シリコン結晶1の下部を導電性基板4と接合させた。このとき、粒状シリコン結晶1が導電性基板4のアルミニウムと接触している部分ではアルミニウムとシリコンとの共晶から成る接合層5が形成されており、強い接着強度を呈していた。   Next, an aluminum substrate having a size of 50 mm × 50 mm × thickness 0.3 mm is used as the conductive substrate 4, and the granular silicon crystal 1 is disposed on the upper surface in a close-packed state, and then the eutectic temperature of aluminum and silicon. Heating was performed in a reducing atmosphere furnace of nitrogen containing 5% hydrogen at 600 ° C. exceeding 577 ° C., and the lower portions of a large number of granular silicon crystals 1 were bonded to the conductive substrate 4. At this time, the bonding layer 5 made of a eutectic of aluminum and silicon was formed at the portion where the granular silicon crystal 1 was in contact with aluminum of the conductive substrate 4 and exhibited strong adhesive strength.

さらに、この上から粒状シリコン結晶1同士の間にそれらの上部を露出させてポリイミド樹脂から成る絶縁物質6を塗布乾燥し、下部電極となる導電性基板4と、上部電極となる透光性導体層8とを電気的に絶縁分離するようにした。   Further, from above, the upper portions of the granular silicon crystals 1 are exposed to each other, an insulating material 6 made of polyimide resin is applied and dried, and a conductive substrate 4 serving as a lower electrode and a translucent conductor serving as an upper electrode. The layer 8 is electrically insulated and separated.

この上に上部電極膜としての透光性導体層8を、スパッタリング法によって全面に約100nmの厚みで形成した。   On this, the translucent conductor layer 8 as an upper electrode film was formed with a thickness of about 100 nm on the entire surface by sputtering.

最後に、銀ペーストをディスペンサーでグリッド状にパターン形成して、フィンガー電極およびバスバー電極からなる電極9を形成した。なお、この銀ペーストのパターンは、大気中500℃で焼成を行なった。   Finally, silver paste was patterned in a grid shape with a dispenser to form an electrode 9 composed of finger electrodes and bus bar electrodes. The silver paste pattern was fired at 500 ° C. in the atmosphere.

このようにして得られた本発明の光電変換装置について、その電気特性をAM1.5のソーラーシミュレーターで評価した結果、13%を超える変換効率を再現よく得ることができた。   As a result of evaluating the electrical characteristics of the thus obtained photoelectric conversion device of the present invention with an AM1.5 solar simulator, a conversion efficiency exceeding 13% could be obtained with good reproducibility.

なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。例えば、台板2の周囲に枠を形成してもよく、その場合には、台板2を重ね合わせることが容易にできるとともに、粒子1を台板2の凹部3に配置するときや加熱炉10の中を移動中に台板2からの粒子1の落脱を効果的に防ぐことができるものとなる。   In addition, this invention is not limited to the example of the above embodiment, A various change may be added in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, a frame may be formed around the base plate 2, and in this case, the base plate 2 can be easily overlapped, and when the particles 1 are disposed in the recess 3 of the base plate 2 or a heating furnace It is possible to effectively prevent the particles 1 from falling out of the base plate 2 while moving in 10.

本発明の粒状結晶の製造方法の実施の形態の一例における台板を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the baseplate in an example of embodiment of the manufacturing method of the granular crystal of this invention. 本発明の粒状結晶の製造方法の実施の形態の一例における台板の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the baseplate in an example of an embodiment of a manufacturing method of granular crystals of the present invention. 本発明の粒状結晶の製造方法の実施の形態の一例における概略構成を示す側面図である。It is a side view which shows schematic structure in an example of embodiment of the manufacturing method of the granular crystal of this invention. 本発明の粒状結晶の製造方法における凹部の配置例を示す概略の上面図であるFIG. 3 is a schematic top view showing an example of the arrangement of recesses in the method for producing granular crystals of the present invention. 本発明の光電変換装置の実施の形態の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the photoelectric conversion apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:粒子(シリコン粒子)、粒状結晶(粒状シリコン結晶)
2:台板
3:凹部
4:導電性基板
5:接合層
6:絶縁物質
7:第2の導電型の半導体層
8:透光性導体層
9:電極
1: Particles (silicon particles), granular crystals (granular silicon crystals)
2: Base plate 3: Recessed portion 4: Conductive substrate 5: Bonding layer 6: Insulating material 7: Semiconductor layer of second conductivity type 8: Translucent conductor layer 9: Electrode

Claims (5)

結晶材料から成る多数個の粒子を、上面にそれぞれ前記粒子を保持する多数個の凹部が設けられた台板の前記凹部にそれぞれ配置して加熱炉内に導入し、前記粒子を加熱して溶融させた後、この溶融した粒子を固化させることによって粒状結晶とすることを特徴とする粒状結晶の製造方法。 A large number of particles made of a crystalline material are respectively placed in the recesses of the base plate provided with a plurality of recesses for holding the particles on the upper surface, introduced into a heating furnace, and the particles are heated and melted. Then, the molten particles are solidified to form granular crystals. 前記凹部は、開口が前記粒子の直径よりも小さく、深さが前記粒子の半径よりも浅いことを特徴とする請求項1記載の粒状結晶の製造方法。 The method for producing a granular crystal according to claim 1, wherein the recess has an opening smaller than a diameter of the particle and a depth shallower than a radius of the particle. 前記凹部は、単純六方格子の各格子点に位置するように配置することを特徴とする請求項1記載の粒状結晶の製造方法。 2. The method for producing granular crystals according to claim 1, wherein the concave portions are arranged so as to be positioned at respective lattice points of a simple hexagonal lattice. 導電性基板の一主面に、第1の導電型の粒状シリコン結晶が多数個、下部を前記導電性基板に接合され、隣接するもの同士の間に絶縁物質を介在させるとともに上部を前記絶縁物質から露出させて配置されて、これら粒状シリコン結晶に第2の導電型の半導体層および透光性導体層が順次設けられた光電変換装置であって、前記粒状シリコン結晶は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の粒状結晶の製造方法によって製造されたものであることを特徴とする光電変換装置。 A large number of granular silicon crystals of the first conductivity type are formed on one main surface of the conductive substrate, the lower part is bonded to the conductive substrate, an insulating material is interposed between adjacent ones, and the upper part is the insulating material And a photoelectric conversion device in which a second conductive type semiconductor layer and a light-transmitting conductor layer are sequentially provided on the granular silicon crystals, wherein the granular silicon crystals are defined in claims 1 to 10. Item 6. A photoelectric conversion device manufactured by the method for manufacturing granular crystals according to any one of Items 3 to 3. 請求項4記載の光電変換装置を発電手段として用い、該発電手段の発電電力を負荷へ供給するように成した光発電装置。 A photovoltaic power generation apparatus configured to use the photoelectric conversion apparatus according to claim 4 as a power generation means, and to supply the generated power of the power generation means to a load.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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