JP2007531994A - 多結晶シリコンプレートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、いかなる機械的、化学的ストレスも与えることなく、太陽電池用の多結晶シリコンプレートにエンボス加工を施す方法を提供する。
【解決手段】
予め決定されているレリーフを表現している二つの表面の一つを有する、少なくとも一つの多結晶シリコーンプレート（６８，７８）の製造方法に関するもので、多結晶シリコーン（６０，６２）の層が支持体（５０）の二つの表面(５６，５８)のうち少なくとも1つの表面上に堆積することを特徴とする。
本製造方法は、
(1)前記レリーフが互いに補完する形を支持体に与えるために、支持体（５０）の前記表面（５２，５４）に凸凹加工（エンボス加工）を施すステップと、
(2)支持体の前記エンボス加工された表面（５６，５８）に前記多結晶シリコーン層を堆積させ、前記エンボス面と接している前記多結晶シリコーン層の表面に、前記レリーフの形状を形成するステップと、
(3)前記多結晶シリコーンプレート（６８，７０）を得るために、前記支持体を取り除くステップと、
から構成される。
【選択図】図1

Description

この発明は、多結晶シリコンプレートの製造方法に関し、特に、予め決定されているレリーフをそれぞれ現している二つの表面の内、少なくとも一つの表面を備えた、非常に薄い多結晶シリコンプレートの製造方法に係るものである。

レリーフは、（例えば、テクスト加工により表現された）表面の主要な部分及び／又は（プレートのマーキングあるいはリブにより強度を補強したときに現れる）小さな部分を表現している。

本発明の方法は、光電池や太陽電池とし知られている太陽電池素子の製造方法に応用されることが、最もふさわしい。

典型的な光電池素子は、ｎーｐ接合ダイオードであって、その接合は非常に浅く表面に平行して施されている。
光を照射すると、半導体の禁制帯Ｅｇ（物質内を電子のエネルギ帯で表した時の、電子が存在できないバンド）より大きいエネルギｈｖのフォトンが、光を吸収して電子と正孔のペアを生成する。

このようにして生成した僅かなキャリア（ｎ領域の正孔とｐ領域の電子）は、ｎーｐ接合により集められる。その結果、ｎ領域からｐ領域に流れる電流Ｉｐｈが生じる。電流を通すために、金属接点がｎ型領域の表面（エミッタ）とｐ型領域の裏面（ベース）に設けられる。

光起電力応用電気分野の市場は、多結晶シリコンにより作られるｎ−ｐ接合型又はｐ−ｎ接合型の光電池が圧倒的なシェアを持っている。
与えられた光照射の下で発生する光電流の密度を最大にする方法が、常に求められている。

このことは、入射光（エネルギｈｖ＞Ｅｇの光子）の利用可能部分により生成される僅かなキャリア（正孔と電子）の収集を、最大化することに等しい。
この目的のために、様ざまな技術が用いられてきた。例えば下記のような技術が利用されている：

・赤外線に近い、長波長の光子を吸収させるために、ベースの厚さを増加させる（シリコンの消費が増える分損害となるが）；
・紫外線に近い、短波長の光子のベースにおける吸収を活性化させるために、接合部（ジャンクション）の深さを浅くする；
・入射光を効率よく取り込むために、照射表面に光を反射させない層を形成する；
・境界面（表面、裏面、接合部等）の再接合プロセスを減らす；
最後に挙げた技術は、表面のテクスチュア加工である。

この技術は、例えば、下記の論文に記載されている。
ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ４６（１０）（１９９９）１９４８、

上記文献には、表面をレリーフに形成すること、換言すれば、表面をピラミッド形にするため、テクスチュア加工することが開示されている。
図１は、この技術の作動原理を示す。光を受けるシリコン層１２の表面１０は、見かけ上、同一で、ベースに対して約45度の角度に形成された側面を有する、隣接したピラミッド（各部の三角形で表される）の配列から成る。

表面に対して正常な入射光のビーム１６は、まず、屈折波ビーム１８を発生し、それは層（レイヤー）１２に吸収され、次に反射光ビ−ム２０を発生する。
反射光ビームは隣接するピラミッドに突き当たり、まず第一に反射光ビーム２２となってシリコン層から遠ざかり、その分は損失となる。次に、第一の屈折光２４を発生し、それは第二の屈折光２６になって、シリコン層に吸収される。
レリーフ（シリコン層表面の彫刻）は、このように、光電池の全体の効率を増加させる。

具体的には、
・特に、入射光が大きな発散（拡散）成分を持っているときに、入射面上の光の実効反射率が減少する
・光電池のマクロ的な表面と比較して、ベース内を伝搬する光線の入射角はかなり大きくなる。このことは次の二つの結果をもたらす。まず第一は、半導体基板（ベース）内での光の伝搬距離が長くなる。第二は、半導体の裏面の光の反射率が増加する

上記二つの効果は、長波長の光子が吸収される可能性を高める。最終的には、シリコン層がプレーンな表面をもつ太陽電池と比べて、光電流密度の増加および太陽電池の開路電圧（オープンサーキットボルテージ）の上昇をもたらすという効果がある。

上記テクスチュア加工は、下記のような場合に、光から電流への高変換効率を維持する上で非常に重要である。 すなわち、上記デバイスのコストをさげるために、シリコン層の厚さを、例えば、典型的な約３００μｍあるいは３５０μｍ（簡易光電池の場合）から、１００μｍ以下または５０μｍ（あるいはさらに薄く）に、大幅に減少しようとするときに重要な意味をもつ。

上記範囲内で、且つ、裏面の反射率が典型的な０．６（裏面への正常な入射の場合）より少ない場合には、特別の対策を採らなければ、表面で略正常な伝搬をしている入射光のスペクトルの大部分がその材料の厚さでは吸収されない。
本発明の第１の応用分野は、太陽電池を製造するための、多結晶シリコン層のテクスチュア加工であり、特に、３００μｍ以下の薄いシリコン層の加工に大きな利点がある。

テクスチュア加工とは、予め決定されているレリーフ、例えば、並行した溝の列やピラミッドの配列（アレイ）を、シリコン層の表面に与えることに在る。
結晶面に近い表面を有する単結晶シリコンプレートにのみ適用された，最初の周知のテクスト加工技術では、テクスト加工にＫＯＨやイソプロパノール溶液を用い、表面を化学的にエッチングする方法がとられた。

上記エッチングは、非常に異方性のある、結晶面に特有なもので、マイクロメーターサイズの４５度の傾斜角をもった正しいピラミッドをマクロな表面に形成できる。

しかしながら、上記技術を、コストの面から特に多く使われている多結晶シリコンプレートに適用しようとすると、非常に効率が悪いという問題がある。
上記状況の下で、他の技術も試行されてきた。それにもかかわらず、これらの技術は、例えば、類似の条件の下で、全ての粒子（グレイン）をアタックすると仮定した等方性エッチングに頼ってきた。例えば、酸性媒体を使用した化学的あるいは電気化学的な方法（詳細は下記の文献を参照）。あるいは、塩素化物の種を含むプラズマを使用した、ガス中において反応の速いイオンエッチング（ＲＩＥ）。
Ｓｏｌａｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＆Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌ６５（２００１）２６９−２７５ 他のメカニカルエッチングについては、下記の文献に記載されている。 Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ２ｎｄ Ｗｏｒｌｄ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ ＰＶ Ｓｏｌａｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，１９９８

メカニカルエッチングは、レリーフをメカニカルに形成するもので、例えば、ダイアモンド研磨機のような機械的ツールを使用して、直接、シリコン層の表面に、相互に平行する、溝やピラミッドの配列（アレイ）を形成する。しかしながら、上記方法は、約１０μｍの厚さ以上のシリコンの構造を著しく損傷し、それがもとで、その後受ける熱処理によって多くの量のシリコンに欠陥をもたらすという不都合があった。

さらに、メカニカルエッチングは処理速度が遅く、高価であり、産業上非効率である。上記技術は、コストの面からも（電気化学的エッチング、プラズマエッチング、メカニカルエッチング等は高価である）、また効率（酸化学エッチングは効率が悪い）の面からも、その採用には厳しい限界があった。

上記の内の幾つかは、３００μｍ以下の非常に薄いプレートには適用できない。その理由は、取り扱い上および／又は、それらが内臓するメカニカルストレスのため、一般に大変壊れやすいからである。

本発明の方法は、上記の欠点を改善したものである。
本発明の他の応用は、シリコンプレートまたはそのシリコンプレートの組（シリーズ）を他のシリコンプレートから区別するために、プレートにマークを付けることにある。

この発明の他の応用は、薄いシリコンプレートの強度を補強することである。
一般的に、この発明は、従来技術よりも低コストで、そしてシリコンの内部構造を壊すことなく、また工業的に実行できるという効果ある方法を提案する。この方法により、３００μｍ以下の特に薄い多結晶シリコンプレートにエンボス加工を施すときの問題点を解決することができる。

さらに云えば、この発明は、予め決定されているレリーフを表している二つの表面の一つを備えた少なくとも一つの多結晶シリコンプレートの製造方法であって、多結晶シリコン層を、支持体の二つの面のうち少なくとも1つの面上に堆積させる方法が、次のステップから成ることを特徴とする、多結晶シリコンプレートの製造方法である。
（１）前記レリーフと補完する形状を前記支持体に与えるために、支持体の前記表面にエンボス加工（凹凸加工のこと、本願ではエンボス加工という）を施すステップと、
（２）支持体の前記エンボス表面に前記多結晶シリコン層を堆積させ、前記エンボス面と接して存する前記多結晶シリコン層の表面に、前記レリーフの形状を形成するステップと、
（３）前記多結晶シリコン層を切断するステップと、
（４）前記多結晶シリコンプレートを得るために、前記支持体を取り除くステップ。

予め決定されているレリーフは、一つまたはそれ以上の機能を備えてもよい。
例えば、シリコンプレートの表面にテクスチュア加工を施す。前記の実施例では、レリーフは少なくともその表面の大部分を占める。さらに付加的に、あるいは独立的に、リコン層にプレートを区別するための参照マーク、あるいは同じ起源のシリコン層から作られた一連のプレートであることを示すマークを付けるテクスチュア加工のために、レリーフが提供される。

レリーフがプレートの一部分のみを含む場合は、リブを作ることにより相対的にフレキシブルとなるので、薄いシリコンプレートの強度を増加させる効果がある。
この発明の最もふさわしい応用は、太陽電池の製造方法にあるので、シリコン層の大部分に、前記シリコン層に吸収される入射光の割合を増加させるテクスチュア加工を施すためのレリーフが選択される。

本発明の第１の実施例は、前記のテクスチュア加工により、略同一のピラミッドの配列（アレイ）を形成することである。前記ピラミッドの各側面には、ピラミッドのベースに対して４５度の角度が付けられていることが望ましい。
前記ピラミッドの高さは１μｍ〜１０μｍのが範囲にあることが有効である。
他の実施例では、前記支持体が、（その表面にレリーフに補完的な形状を与えるためにエンボス加工が施される前に）パイロリティックグラファイトで保護コーティングされたカーボンテープから構成される。

前記支持体の表面は、該支持体に対してダイを押し付けることにより、前記レリーフに補完する形状のエンボス加工が施される。前記ダイは、その表面に予め決定されている前記レリーフがエンボス加工されているプレーンな表面を備えており、その表面で前記支持体にエンボス加工を施すのである。

この発明の他の実施例によれば、前記支持体の表面を２つのローラ間で引っ張り上げ、走行させることにより、前記レリーフと補完する形状を前記支持体の表面に与えるようにエンボス加工される（予め決定されている前記レリーフの形状を有する前記ローラーの少なくとも１つのエンボシング面によって）。

前記ダイまたはローラのエンボス加工された表面は、好ましくは、カーボン、シリコンカーバイト、シリコン、およびシリコンニトライドの中から選択された物質により作成される。他の有効な実施例において、二つの前記ローラのエンボシング表面（支持体にエンボス加工を施す面）は前記レリーフの形状を備えており、前記支持体の２つの表面を、前記ローラ間で引っ張り上げ走行させることにより、その表面に前記レリーフに補完する形状を施すことができる。

他の実施例においては、前記テープを溶融シリコンのバスを通過させることにより、また、前記バスから出すために一定の速度で垂直に上方向へ引き上げることにより、多結晶シリコン層が、同時におよび連続的に、前記テープの両面に堆積し、それによって、各々が前記レリーフの表面を有する多結晶シリコンの二つの層を得ることができる。

前記支持体は、該支持体と多結晶シリコンとによって構成されているアッセンブリ（組立）を高温で加熱することで燃焼させることが好ましく、そのことによって、前記レリーフを備えた多結晶シリコンプレートの表面は綺麗になる。
本発明の更なる特徴は、前記支持体は２００μｍ〜３５０μｍの範囲、好ましくは２００μｍ〜３００μｍの範囲の厚さを有し、多結晶シリコン層は４０μｍ〜３００μｍの範囲の厚さ、前記保護コーティングは略１μｍに等しい厚さを有していることである。他の実施例において、前記レリーフは、独立して、あるいは付加的に、前記プレートまたはシリコンプレートの１つの組を特徴付ける特定のパターンによりテクスト加工されるように作成される。 例えば、前記パターンとして、バーコードや参照番号が挙げられる。

他の実施例では、プレートのテクスチュア加工及びまたは特徴付けに付加してあるいは独立に、前記支持体の前記表面に刻み目（ノッチ）をエンボス加工し、その刻み目に補完的して対応するリブが前記シリコン層の表面に形成され、それにより、シリコン層の補強が増すという効果が得られる。
前期刻み目の深さは、数十μｍぐらい、最大でも数ｍｍがよい。

他の実施例では、前記各ローラー（９２，９４）は、エンボス面に形成された表面を有する少なくとも二つの刻みホイール（１０２〜１０８および１１８〜１２４）から成り、前記刻みホイールは互いに他のホイールと、前記刻みホイールのエンボス表面を越えて突出している部分（１３４）を有するディスク（１１０〜１１６および１２６〜１３２）によって分離されており、ローラーの前記エンボス表面は、前記シリコン層にテクスチュア加工及び又はマーク付けを施す前記刻みホイールのエンボス表面と、支持テープ(１００)に溝（１３６）を形成すると共にシリコン層に前記ローラーの回転軸に対して直立しているリブの形状の前記レリーフを形成する前記ディスクの前記突出している部分（１３４）とから構成されていることを特徴とする。

さらに効果的な実施例では、前記ローラー（９２，９４）は、ディスク（１１０〜１１６及び１２６〜１３２）により個々に分離された刻みホイール（１０２〜１０８および１１８〜１２４）の連続体から成り、前記各ディスクは、前記支持テープに溝（１３６）を造るために、前記刻みホイールの表面を越えて突出している部分（１３４）を有し、前記溝（１３６）の間隔部分には、特定なプレートあるいは多結晶シリコンプレートの一つの組を特徴付ける前記パターンを形成することを特徴としている。

他の実施例においては、前記ロラーラー或いは刻みホイールは、長手方向に、それらの回転軸と平行にストライプを備えている。これら長手方向のストライプは、前記ディスクよって構成される突き出し部と同軸となる。本発明の他の長所および特徴は下記の実施例、図面を参照した説明で明らかにする。

第１図は、フロント表面がピラミッド形状のレリーフにテクスチュア加工されたシリコン層への入射光のパスを示す。
第２図は、シリコン層支持体の両面にテクスチュア加工をする方法を示す概略図である。
第３図は、テクスチュア加工を施されたシリコン層の製造方法の種々のステップ毎に得られる支持体とシリコン層の説明図である。
第４図は、テクスチュア加工を施されたシリコン層を製造する好ましい実施例を示す概略図である。
第５図は、支持体にエンボス加工するステップによって、シリコン層の表面に、 テクスチュア加工および／又は、マークあるいはリブを施すための、刻みホイールとディスクから構成されるローラーを示す概略図である。
第６図は、刻みホイールの回転軸と平行に長手方向に沿った帯（ストリップ）を設けた、該ホイールの概略断面図である。

本発明は、１つあるいはそれ以上の多結晶シリコンの薄いプレートを製造する方法に関するもので、主として、支持体に予めエンボス加工（凹凸加工のこと、本願ではエンボス加工という）された１つあるいは２つの表面に、薄い層を形成するようにシリコンを堆積させることによって、１つあるいはそれ以上の多結晶シリコンの薄いプレートを製造することにある。

シリコンは支持体のレリーフに沿った表面に堆積されるので、シリコンは、レリーフの形状に合致する。換言すれば、支持体に接しているシリコン層の表面の形状は、支持体に液体シリコンをモールディングすることによって得られる。
支持体の表面のレリーフは、従って、薄い層の表面のレリーフに与えられている形状と補完的な形状に選択される。

第２図〜第４図は、本発明の好ましい実施例を示している。すなわち、テープにより構成された支持体の両面に、シリコンを堆積させることにより、２つのテクスチュア加工、マーク付け、および／又はリブを施したシリコン層が同時に製造できる。
この方法の最初のステップは、テープの両面に、予め決定されている形状に補完する形状を与えることにある。前記形状は、シリコンの二つの層の面、すなわち、支持体に接触している面から得られるものである。

これを第２図を用いて説明する。第２図に示されているように、テープ２８（一部分を示す）は、二つのローラー３０，３２の間で、引っ張り上げられる。前記ローラーは、円筒形をしており、回転軸３４，３６に沿って、各々、矢印３８，４０の方向に回転し、それにより、テープ２８は矢印４２方向に引っ張り上げられる。

他の実施例では、テープ２８が別の理由でローラーとは独立して動かせるように、ローラー３０および４０は、回転軸３４，３６と回転フリーに取り付けられる。
これらローラーのエンボス加工を施された表面は、好ましくはカーボン、シリコンカーバイト、シリコン、およびシリコンナイトライド（窒化物）から作られ、シリコンの層の表面に施される予め決定されているレリーフ４４の形状を表現している。

テープ２８は、カーボン（エキスパンデッド グラファイトで積層された）のような、僅かな弾性力を有し、低密度（相対密度が０．６〜１．３の範囲）なフレキシブルな物質から成ることが好ましい。
例えば、前記カーボンとして、「Ｐａｐｙｅｘ」の商品名で［Ｌａ Ｃａｒｂｏｎｅ Ｌｏｒｒａｉｎｅ］社から、「 Ｓｉｇｒａｆｌｅｘ」の商品名で「ＳＧＬ Ｃａｒｂｏｎ」社から、「Ｇｒａｆｏｉｌ」の商品名で「Ｕｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ」社から、それぞれ販売されている。

相対的に弾力性のない性質のこれらの物質は、テープ２８がローラー３０と３２の間を通過する間にテープの各表面４６，４８に、ローラーによりレリーフ４４の優れたモールディングを施すことができる。
テープ２８のおおよその厚さは、２００μｍ〜３００μｍであり、それは幅が１ｍで長さが数百ｍのロールの形で供給される。

上記の実施例にも拘わらず、テープは１５センチ幅が好ましい。第２図は、テクスチュア加工する対象物がシリコン層の表面である場合を示す概要図であり、回転軸３４，３６に対して平行あるいは垂直に設けられた溝の配列（アレイ）から成るレリーフ４４を表している。

第１の構成においては、溝は、水平に、テープの幅を横切って広がっている。
第２の構成では、溝は垂直に、テープに対して長手方向に広がっている。
両方の構成において、一定の寸法を有する異方性の配列（アレイ）が得られる。支持テープのテクスチュア加工に適用されるこれら２つのパターンは、シリコンプレートをテクスチュア加工するという観点からは、ダイアモンドの加工に使用されるようなメカニカルな方法により、直接シリコンにテクスチュア加工して得られる場合と同様の結果が得られるが、しかし、（ｉ）遅い、（ｉｉ）攻撃的である、（ｉｉｉ）ダイアモンドエッチングによって受けたダメージを修復するには深いケミカルエッチングで仕上げなくてはならない，といった上記技術の障害がないという利点がある。

レリーフ４４は、第１図に示すように、隣接するピラミッドの配列（アレイ）で構成されることが好ましい。
表面をテクスチュア加工するときはいつでも、レリーフの形状はシリコン層で吸収される入射光を増加させるように施される。
第３図は、シリコン層を形成する下記のステップを示したものである。
図３Ａには、第２図に示した実施例によりテクスチュア加工された両表面５２，５４を有するカーボンテープ５０が示されている。

次いで、これら両表面５２，５４は、図３Ｂのように、μｍの薄さのパイロリティックグラファイトあるいはパイリリティックカーボンの上質な保護層５６，５８で覆われる。
この層は非常に薄いので、表面５２，５４のレリーフは維持される。
この保護コーティングは必要である。その理由は、パイロリティックグラファイトは比較的溶融シリコンと反応しにくいのに対して、テープ５０のカーボンが溶融シリコンと反応し、シリコンカーバイトを生成するからである。

図３Ｃは、その上に堆積した多結晶シリコンの２つの層６０，６２を有するレリーフ５６，５８の面を備えた図３Ｂのカーボンテープの処理結果を示している。
上記層にシリコンを堆積させる好ましい技術を第４図に示す。
前記テープは、同時にシリコン層の支持体としても作用し、また、シリコン層の面６４，６６にテクスチュア加工、マーキング、及び／又はリブを施す道具として作用する。それによって、第２図のローラー３０、３２の予め決定されているレリーフ４４をテープの表面に与える。

シリコン層の表面６４，６６は、モールディング技術により、それぞれエンボス加工された表面５６，５８の形状となる。
このレリーフは、支持テープ５０の面５６，５８の形状と補完された形になる。つまり、第２図のローラー３０，３２上のレリーフ４４と同じ形状になる。
シリコンの層はこのようにしてレリーフの所望の予め決定された形状を与えられる。下記のステップから構成される。最初のステップはテープ５０とシリコン層６０，６２から成る合成テープを、通常長方形の形状のプレートに切断する。次のステップで、支持テープ５０を高温空気中（約１０００℃）で燃焼させ、二つの多結晶プレート６８，７０を得る。

その後、テクスチュア加工されたプレートの表面をライトクリーニングして、表面に形成されているシリカの酸化層を除去する。上記酸化層は、１０分の１μｍと非常に薄い。クリーニングは、種々の簡便法が用いられる。例えば、ガス状のハイドロフロリック酸、５パーセントのハイドロフロリック酸溶液、できれば１０％の窒素酸化物を加えたもの等を使用するとか、或いは、全てガス中の化学反応により、例えば、塩素処理された種（ｓｐｅｃｉｅｓ）を含んでいるプラズマによるイオンエッチング（ＲＩＥ）を用いてもよい。

第４図に示すように、シリコン層６０，６２は支持テープ５０の上に堆積することが望ましい。この方法は、テンポラリィのカーボンサブ基板（ＴＴＳ）を利用したシリコンテープについて言及されていて、下記の特許にも開示されている。例えば、フランス特許（ＦＲ２ ３８６ ３５９）、（ＦＲ２ ５５０ ９６５）、
（ＦＲ２ ５６８ ４９０）等に記載されている。
しかしながら、これらの特許に述べられている方法では、テープ５０として、エンボス加工されたテープを使用することはできない。従って、上記特許で開示されているシリコン加工された表面には、例えば、（テクスチュア加工、マーク付け、リブ加工）といったエンボス加工が施されていない。

第４図において、フレキシブルカーボンテープ７２の表面７４，７６は、（第３図のテープ７２とおなじ）は、図３Ａのようにエンボス加工される。その結果、図２に示された方法によって、予め決定されているレリーフと補完する形状を作り、その後、図３Ｂのようにパイロリティックグラファイトの保護層で覆われる。
シリカまたはカーボンから成るるつぼ７８は、溶融シリコンと、図示しない、例えば、るつぼの周りに設けられた電熱ヒータのようなシリコンの加熱手段とを備えている。

るつぼ７８の底には、直線状のスロット８２が設けられており、そこを通して、カーボンテープ７２が垂直に通過する。テープは図示されていない手段によって、上方向に移動できるように垂直にセットされ、水平方向に平行な表面８４を横切ることでバス８０から離れる。スロット８２の幅及び長さは、シリコン溶液がスロットでメニスカスに安定して流通できるように決定される。

テープ７２は、矢印８６の方向へ移動するとき、多結晶シリコン層８８，９０は、支持テープのエンボス面７４，７６に堆積する。これは、図３Ｃのカーボンテープ５０及び層６０，６２と同じものである。シリコン層を付加された支持テープから成るアセンブリ（組立物）は、ついで、プレートを形成するため切断される。その後、支持テープ７２は除去され、結果として、上述した方法で、図３Ｄに示すような、二つの多結晶シリコン層が製造される。

第２図で説明されている方法は、２つのローラ３０，３２を使用することにより、ローラーのエンボス加工された表面によって、ピラミッドの形状のレリーフをシリコン層にテクスチュア加工して与えるものである。第５図は、シリコン層にテキスチユア加工、及び／またはマーク付け、リブ加工を施すのに適したローラーの実施例を示す概略図である。
対面する二つのローラー９２，９４はそれぞれ回転軸９６，９８と平行に回転する。多結晶シリコン層の支持体として用いられるカーボンテープ１００（長手方向に直立の断面で示されている）はローラー９２，９４の間で引っ張り上げられて図面に垂直な方向に走行する。

ローラー９２は、各々ディスク１１０，１１２，１１４，１１６で分離されている、一連の刻みホイール１０２，１０４，１０６，１０８から構成されている。これらの刻みホイールおよびディスクは、共通の回転軸９６を有している。同様に、ローラー９４は、刻みホイー１１８，１２０，１２２，１２４は、ディスク１２６，１２８，１３０，１３２により分離され、これらの刻みホイールおよびディスクは、共通の回転軸９８を有している。

各刻みホイールの円筒状表面（エンボス表面）は、テキスチユア加工、及び／又は参照マークをカーボンテープ１００に施すのに適した、エンボスパターンまたはレリーフを備えている。上記ディスクは、その直径が上記刻みホイールよりも僅かに大きく、各ディスクの部分１３４は（その外周が）、刻みホイールのエンボス表面から突き出ている。その結果、ディスク１１０〜１１６および１２６〜１３２によりテープ１００にエンボス加工されたレリーフは、溝１３６を形成することになる。例えば図４に示す方法によって、テープにシリコン層を堆積させることにより、シリコン層の表面に溝１３６と補完する形状で、且つ、テープ１００に対して長手方向に拡張したリブを備えることができる。

これらのリブは、シリコン層の強度を補強する。また、テープの幅を横切って溝を形成することもできる。このようにして、刻みホイールは、そのエンボス表面に施されているリブの形状のレリーフを（例えば支持体テープ）に与える（キャー）ことができる。テー、キャリーできる。このことは、図６に概略図で示されており、そこでは、刻みホイール１０２は回転軸９６に垂直な断面で示されている。これらのリブは、支持テープ１００に（リブと）補完的形状の溝を形成し、それによって、同じ形状のリブをシリコン層の表面に形成することができる。上記リブ１３８は、同じ方法で、全ての他の刻みホイールのエンボス表面に施されるか、あるいは、所望のシリコン層のレリーフに従って、それらの一部分のみに施される。リブ１３８の数や大きさは変えることができる。

図５のディスクと図６のリブを結合することにより、リブのグリッドを構成し、すなわち、リブの幾つかはテープの長手方向に、その他は幅方向に形成して格子（ワッフル）形状のレリーフを得ることができる。
上記実施例では、リブは直接ディスクに接するよりも、１ｍｍ以下のオーダでギャップがあるほうが好ましい。リブの断面は、意図する目的（例えば、シリコン層の補強）により、例えば、Ｕ字型とかＶ字型とか、適合するどんな形状でもかまわない。

本発明による方法は、多結晶シリコンプレートにエンボス加工を施す、産業的ソルーションを提供するもので、いかなる機械的、化学的ストレスを与えることなく、適用するプレートに、テクスト加工、マーク付け、及び／又は強度を補強する加工を施すことができる。従って、シリコンの内部構造は損傷を受けない。予め決定されているレリーフが略同一のピラミッドの配列から形成されている場合、結果的にテクスチュア加工は完全に等方性となる。また、前記配列の周期及び形状を変えることも可能である。

本発明の方法は、低コストで実施することが可能である。コストのかかる部分は大量にプレートを製造する場合のローラー３０，３２及び９２，９４に存在する。
本発明により得られたテクスチュア加工は、特筆すべき特性を備えており（高密度および／又は、レリーフの強度）、従って、光を電子と陽孔ペアに変換する効率のよい太陽電池を製造することができる。さらに、化学的処理は、カーボン支持テープを熱焼して取り除くときに生成されるシリカ層を除去することのみであり、化学的消耗は非常に少ないという利点がある。

上述した本発明の好ましい実施例としては、カーボン支持テープの両面がテクスチュア加工され、多結晶シリコンの二つのテクスチュア加工された層が同時に製造されることにある。
勿論、（二つのローラー３０，３２の一つの面のみにテクスチュア加工することにより）支持テープの一面のみにテクスチュア加工することも可能であり、それによって、本発明の範囲を越えることなく、一面のみにテクスチュア加工したシリコン層を得ることができる。

同様に、図４に示した以外の方法によって、支持体上にシリコン層を堆積させることができる。支持テープをエンボス加工するためにローラーを使用する代わりに、予め決定されているレリーフの形状にエンボス加工が施されている、プレーンな表面を有するダイを使用することも可能である。

図１は、フロント表面がピラミッド形状のレリーフにテクスチュア 加工されたシリコン層への入射光のパスを示す。 図２は、シリコン層支持体の両面にテクスチュア加工をする方法を示す概略図である。 図３は、テクスチュア加工を施されたシリコン層の製造方法の種々のステップ毎に得られる支持体とシリコン層の説明図である。 図４は、テクスチュア加工を施されたシリコン層を製造する好ましい実施例を示す概略図である。 図５は、支持体にエンボス加工するステップによって、シリコン層の表面に、 テクスチュア加工および／又は、マークあるいはリブを施すための、刻みホイールとディスクから構成されるローラーを示す概略図である。 図６は、刻みホイールの回転軸と平行に長手方向に沿った帯（ストリップ）を設けた、該ホイールの概略断面図である。

Claims (31)

1. 予め決定されているレリーフを表している二つの表面の一つ（６４又は６６）を備えた少なくとも一つの多結晶シリコンプレート（６８又は７０）の製造方法であって、
   多結晶シリコン層（６０，６２）を、支持体（５０）の二つの面のうち少なくとも1つの面（５６又は５８）上に堆積させる方法が、次のステップから成ることを特徴とする、多結晶シリコンプレートの製造方法。
   （１）前記レリーフと補完する形状を前記支持体に与えるために、支持体（５０）の前記表面（５２，５４）にエンボス加工を施すステップと、
   （２）支持体の前記エンボス表面（５６，５８）に前記多結晶シリコン層を堆積させ、前記エンボス面と接して存する前記多結晶シリコン層の表面に、前記レリーフの形状を形成するステップと、
   （３）前記多結晶シリコン層を切断するステップと、
   （４）前記多結晶シリコンプレート（６８，７０）を得るために、前記支持体を取り除くステップ。
2. 前記支持体（５０）がカーボンテープから成ることを特徴とする、請求項１に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
3. 前記カーボンテープを、その表面（５２，５４）に前記レリーフと補完する前記形状を与えるためエンボス加工を施した後、パイロリティック グラファイトの保護コーティング（５６，５８）で覆うことを特徴とする、請求項２に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
4. 前記支持体（２８）の表面（４６，４８）を二つのローラー（３０，３２）間で引っ張り上げ、走行させることにより、予め決定されている前記レリーフの形状を有する前記ローラーの少なくとも１つのエンボス面によって、前記レリーフ（４４）と補完する形状をその表面に与えるため前記支持体の表面（４６，４８）をエンボス加工することを特徴とする、請求項１乃至３の何れか一項に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
5. 前記支持体表面は前記レリーフと補完する形状をその表面に形成するために、前記支持体に接触するダイにエンボス加工を施すことにより、すなわち、予め決定されている前記レリーフがエンボス加工されているプレーンな表面の形状を有するダイのエンボス表面によって、エンボス加工されることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか一項に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
6. 前記ローラー（３０，３２）または前記ダイの前記表面は、カーボン、シリコン カーバイト、シリコン、シリコンナイトライド（窒化物）の中から選択された物質で作成することを特徴とする、請求項４または５に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
7. 前記二つのローラー（３０，３２）のエンボス加工する表面は前記レリーフの形状を備え、前記支持体（２８）の両表面（４６，４８）は、前記ローラー間で、引っ張り上げられ、走行する過程で、前記レリーフ（４４）と補完する形状が施されることを特徴とする、請求項４または６に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
8. 前記テープ（７２）を溶融シリコン（８０）のバスを通過させることにより、また、前記バスから一定の速度（８６）で垂直に上方向へ引き上げることにより、多結晶シリコン層（８８，９０）が、同時におよび連続的に、前記テープ（７２）の両面（７４，７６）に堆積し、それによって、各々が前記レリーフの表面を有する多結晶シリコンの二つの層（８８，９０）を得ることを特徴とする請求項３又は７に記載する、多結晶シリコンプレートの製造方法。
9. 前記支持体と多結晶シリコンとから成るアセンブリ（組立物）を高温で加熱することにより、前記支持体（２８，５０，７２，１００）を燃焼させて除去することを特徴とする、請求項１乃至８の何れか一項に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
10. 前記レリーフの形状を有する多結晶シリコンの表面（６４，６６）を、前記支持体を燃焼した後洗浄することを特徴とする請求項９に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
11. 前記支持体（２８，５０，７２，１００）の厚さは、２００μｍ乃至３５０μｍの範囲であることを特徴とする、請求項１乃至１０の何れか一項に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
12. 前記支持体（２８，５０，７２，１００）の厚さは、２００μｍ乃至３００μｍの範囲であることを特徴とする、請求項１乃至１０の何れか一項に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
13. 前記多結晶シリコン層（６８，７０，８８，９０）の厚さが４０μｍ乃至３００μｍの範囲であることを特徴とする、請求項１乃至１２の何れか一項に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
14. 前記保護コーティング（５６，５８）の厚さが、実質的に１μｍであることを特徴とする、請求項３に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
15. 前記支持体（２８，５０）の前記表面（４６，４８，５２，５４）に、前記多結晶シリコン層（６８，７０）の前記表面（６４，６６）に吸収される入射光の確率を増加させるような前記レリーフ（４４）の形状にテクスチュア加工をするためのエンボス加工を施すことを特徴とする、請求項１乃至１４の何れか一項に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。入射光の割合を増加させるテクスチュア加工を施すためのレリーフが選択される
16. 前記レリーフは略同一のピラミッド（１４）の配列（アレイ）から成る形状であることを特徴とする、請求項１５に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
17. 前記ピラミッド（１４）の各側面は、前記ピラミッドのベースに対して略４５度の角度に形成されていることを特徴とする、請求項１６に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
18. 前記ピラミッド（１４）は、高さが１μｍ乃至１０μｍの範囲であることを特徴とする、請求項１６または１７に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
19. 前記支持体（２８，５０，７２，１００）の前記表面は、前記シリコン層の表面に特定のプレートあるいは多結晶シリコンプレートの１つの組を特徴付けるパターンをマーク付けするように、エンボス加工することを特徴とする、請求項１〜１８の何れか一項に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
20. 前記パターンがバーコードであることを特徴とする請求項１９に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
21. 前記パターンは番号（ナンバー）であることを特徴とする、請求項１９に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
22. 前記レリーフは、前記多結晶シリコン層の前記表面をテクスト加工することにより、及び前記プレートを特徴付ける前記パターンにより構成されることを特徴とする、請求項１５〜１８または請求項１９〜２１の何れか一項に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
23. シリコン層の前記表面に、溝と補完する形状のリブが形成され、それによって前記シリコン層の強度が増加するように、前記支持体（１００）の前記表面に溝が彫られることを特徴とする、請求項１〜２２の何れか一項に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
24. 前記溝の深さは数十μｍであることを特徴とする、請求項２３に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
25. 前記リブの最大幅はたかだか数ｍｍであることを特徴とする、請求項２３または２４に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
26. 前記リブは前記テープ（１００）の長手方向に延長していることを特徴とする、請求項２または請求項２３〜２５の何れか一項に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
27. 前記リブは前記テープ（１００）の幅方向に延長していることを特徴とする、請求項２または請求項２３〜２５の何れか一項に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
28. 前記レリーフは前記テープの長手方向と幅方向のリブのグリッドから構成される格子形（ワッフル形）であることを特徴とする、請求項２６または２７に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
29. 前記各ローラー（９２，９４）は、エンボス面に形成された表面を有する少なくとも二つの刻みホイール（１０２〜１０８および１１８〜１２４）から成り、前記刻みホイールは互いに他のホイールと、前記刻みホイールのエンボス表面を越えて突出している部分（１３４）を有するディスク（１１０〜１１６および１２６〜１３２）によって分離されており、ローラーの前記エンボス表面は、前記シリコン層にテクスチュア加工及び又はマーク付けを施す前記刻みホイールのエンボス表面と、支持テープ(１００)に溝（１３６）を形成すると共にシリコン層にリブの形状の前記レリーフを形成する前記ディスクの前記突出している部分（１３４）とから構成されていることを特徴とする、請求項７または２６に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
30. 前記ローラー（９２，９４）は、ディスク（１１０〜１１６及び１２６〜１３２）により個々に分離された刻みホイール（１０２〜１０８および１１８〜１２４）の連続体から成り、前記各ディスクは、前記支持テープに溝（１３６）を造るために、前記刻みホイールの表面を越えて突出している部分（１３４）を有し、前記溝（１３６）の間隔部分には、特定のプレートあるいは多結晶シリコンプレートの一つの組を特徴付ける前記パターンを形成することを特徴とする、請求項１９または２９に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。
31. 前記各ローラー（９２，９４）は、回転軸の回りに回転する少なくとも２つの刻みホイールから成り、各刻みホイールはエンボス表面を形成する面を有し、前記刻みホイールの少なくとも一つは、前記回転軸と平行して、長手方向にリブ（１３４）を備えていることを特徴とする、請求項７または２７に記載する多結晶シリコンプレートの製造方法。