JP2015107917A - シリコン結晶の製造方法 - Google Patents
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その為、安価な亜鉛還元法により製造される針状、樹枝状、コーラル状、塊状等の多結晶シリコンによりFZ単結晶製造用原料としてのシリコン棒を、安価に、より大量に、より少ない使用電力量で生産する技術が求められている。
又、該凝固時間の調節は、経験に依るとその溶融坩堝径、キャスチング棒径により異なるが20〜70秒程度であり、このための吸い上げ管材よりのライフタイムキラーの浸透混入は無視出来た。
通常の技術線上では、該原料用多結晶棒は、ソーラー用FZ単結晶製造に適した急速CZ単結晶棒(10〜30mmφ)を使用することも出来る。
しかしながら、原子力発電、石油系火力発電と近い将来比肩出来る可能性の高い自然エネルギーの一つは太陽光発電で、しかも量的、コスト的に実現可能な技術を包含しているのはシリコン・バルク太陽電池であることは疑いもない事実である。
現在の純度は一般的には「11−nine」と称され、高品質・量産性について他法の追随を許さぬ程その技術は工業的に確立されている。
しかしながら、前項で示したように近い将来具体的にシリコン・バルク太陽電池が大きく飛躍していくためには、もう一段原料面で幅広な供給の量的可能性と、一段のコスト改善の可能性が求められる。それが生産に拘わる電力原単位の更なる改善と四塩化珪素を原料として使用するという亜鉛還元法によるシリコン多結晶を基として展開されるシリコン・バルク太陽電池である。
しかしながら更なる太陽電池による電力供給の期待が高まるにつれ、世界市場の要求は太陽電池そのもののエネルギー変換効率のアップが強く望まれるようになってきた。
例えば、現在のシリコン・バルク太陽電池の太陽光変換効率は商業ベース・モジュール基準で21%が最高であり、今後2〜3年で24%迄到達されようとしている。
この場合の多結晶純度は「6―nine」→「8−nine」と純度を上げるほど変換効率の上昇が技術的、工業的にも有利となるため、最早これまでの様な屑、格外品、再生シリコンと称されるようなロット均質性の欠けた原料の商品価値は著しく低下し、所謂バージンシリコンのみが太陽電池用シリコンとして、通用する時代に突入してきた。
本発明はこの原料をシーメンス法により製造された製品と同等の棒状多結晶シリコンとして、その工程におけるコンタミネーションを極小にし、且つ低コストで大量生産が可能であることを特徴としている。
光電変換効率24%→29%→35%→45%→60%→75%の過程は既に世の太陽電池関係の学者、技術者達により着々と進められつつあり、その本命はシリコン・バルクの基盤線上にある。
この場合24%→29%はCZ単結晶基盤線上での初加工並びに技術で達成される可能性が強いが、もし太陽電池用FZ単結晶がCZ単結晶に近いコストで生産可能であれば、今後の太陽電池の光電変換効率の向上に大きく貢献し、恐らく本命となるはずである。
Claims (3)
- 半導体グレードの透明石英又は不透明石英坩堝に、亜鉛還元法により作成された針状、樹枝状、コーラル状或いは塊状の高純度多結晶シリコンを、10mmφ〜30mmφサイズのシリコン棒に加工した高純度多結晶シリコンをチャージして、アルゴン又はヘリウム雰囲気中にて1420℃以上にて急速溶解し、その融液中に内径10〜30mmφの坩堝と同材質のチューブを挿入しその先端より真空にて吸い上げることを特徴とするシリコン棒の製造方法。
- 半導体グレードのシリコンカーバイド又は窒化シリコン製坩堝に、亜鉛還元法により作成された針状、樹枝状、コーラル状或いは塊状の高純度多結晶シリコンを、10mmφ〜30mmφサイズのシリコン棒に加工した高純度多結晶シリコンをチャージして、アルゴン又はヘリウム雰囲気中にて1420℃以上にて急速溶解し、その融液中に内径10〜30mmφの坩堝と同材質のチューブを挿入しその先端より真空にて吸い上げることを特徴とするシリコン棒の製造方法。
- 溶融炉は連続チャージ構造として、高純度多結晶シリコン原料のチャージ、溶解及び吸い上げを一貫作業として行うシリコン棒の製造方法。
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-
2015
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