JP4115232B2 - 板状シリコン、板状シリコンの製造方法、板状シリコンの製造用基板および太陽電池 - Google Patents
板状シリコン、板状シリコンの製造方法、板状シリコンの製造用基板および太陽電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4115232B2 JP4115232B2 JP2002288736A JP2002288736A JP4115232B2 JP 4115232 B2 JP4115232 B2 JP 4115232B2 JP 2002288736 A JP2002288736 A JP 2002288736A JP 2002288736 A JP2002288736 A JP 2002288736A JP 4115232 B2 JP4115232 B2 JP 4115232B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plate
- silicon
- substrate
- thickness
- plate thickness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/546—Polycrystalline silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板状シリコン、板状シリコンの製造方法、板状シリコン製造用基板およびその板状シリコンを用いた太陽電池に関する。本発明の板状シリコンは、第一面と、該第一面に連続して形成される他の面を有する板状シリコンにおいて、第一面と他の面との連続部分とは異なる位置に、第一面の平均的な板厚よりも厚い、板厚補強部が存在することを特徴とする板状シリコン、その板状シリコンの製造方法、その板状シリコン製造用基板および、その板状シリコンを用いた太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、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、製造されていたため、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た。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を開発した（特許文献１参照）。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ものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２４７３９６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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という問題があった。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、成長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、板状シリコンと成長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残留応力が残ったり、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という問題があった。さらに、残留応力を解消する方向に、板状シリコンが反る可能性が生じるという問題があった。
【０００５】
本発明はこれらの問題を解決することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は鋭意研究の結果、形成される板状シリコンを特殊な形状にすることで、上記の問題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
本発明の板状シリコンは、第一面と、該第一面に連続して形成される他の面を有する板状シリコンにおいて、第一面の周辺部分に、第一面の平均板厚よりも厚い板厚補強部を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の板状シリコンは、板状シリコンの板厚補強部が、第一面と他の面との連続部分と、反対側の位置に存在することを特徴とする。
【０００９】
本発明の板状シリコンは、板状シリコンの板厚補強部が、第一面と他の面との連続部分を含む全ての位置に存在することを特徴とする。
【００１０】
本発明の板状シリコンは、板状シリコンの板厚補強部が、第一面の平均板厚の１０５％以上、１７０％以下であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の板状シリコンは、板状シリコンの板厚補強部の幅は、板状シリコンの長い方の辺の長さの１０％以下であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の板状シリコンは、板状シリコンの板厚補強部の面積は、第一面の面積の３５％以下であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の板状シリコンの製造方法は、シリコン融液に基板を接触させ、前記基板表面上に板状シリコンを成長させ、その後、基板を融液から引き離す工程を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の板状シリコンの製造方法は、板状シリコンの第一面と連続する他の面が、基板の進行方向の前方部から形成されることを特徴とする。
【００１５】
本発明の板状シリコンの製造方法は、板状シリコンの板厚補強部が、基板の進行方向の後方部に形成されることを特徴とする。
【００１６】
本発明の板状シリコンの製造方法は、板状シリコンの板厚補強部が成長する基板の板厚制御部は、周期的な凸部を有し、その凸部の最近接の位置にある凸部までの距離が、０．１ｍｍ以上、２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の板状シリコン製造用基板は、板状シリコンの板厚補強部が成長する基板の板厚制御部は、炭化珪素、熱分解炭素、黒鉛のうちいずれか１つを含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明の板状シリコン製造用基板は、板状シリコンの板厚補強部が成長する基板の板厚制御部は、板状シリコンの第一面が成長する面よりも低いことを特徴とする。
【００１９】
本発明の板状シリコンを用いた太陽電池は、板状シリコンの第一面と連続する他の面および板厚補強部を除去した第一面から作製したことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明は、板状シリコン、板状シリコンの製造方法、その板状シリコンを用いた太陽電池、および板状シリコン製造用基板に関するものである。
【００２１】
（板状シリコン）
本発明の板状シリコンは、第一面と、該第一面に連続して形成される他の面を有し、第一面の周辺部分に、第一面の平均板厚よりも厚い板厚補強部を有することを特徴とする。
【００２２】
図１を用いて、本発明における板状シリコンの特徴について説明する。図１（Ａ）は本発明による板状シリコンの概略斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）における１Ｂ−１Ｂで切断した時の板状シリコンの断面図である。本発明による板状シリコンＳ１は、第一面Ｓ１Ａと、その第一面Ｓ１Ａと連続する連続部Ｓ１Ｄを介した他の面、すなわち第二面Ｓ１Ｂとを有し、さらに、その第一面Ｓ１Ａには、第一面の中央部分の平均板厚ｈ１よりも周辺部分の平均板厚Ｈ１の方が厚い板厚補強部Ｓ１Ｅを有することを特徴とする。さらに、本発明の板状シリコンＳ１において、第一面Ｓ１Ａの法線ベクトルＶ１Ａと、他の面、すなわち第二面Ｓ１Ｂの法線ベクトルＶ１Ｂとのなす角αが鈍角を形成している。この時の法線ベクトルは、連続した面上で定義することとしている。すなわち、ベクトルを定義する際には、板状シリコンを製造するときの基板に接している面であれば、両ベクトルとも基板に接している面からの法線ベクトルを選択する。こうすることにより、法線ベクトルＶ１ＡとＶ１Ｂの角度を定義することが可能となる。この角度αは、９０°＜α＜１８０°を満たすことが好ましく、より好ましくは、１２０°＜α＜１８０°である。角度αが１８０°、すなわちベクトルが反対方向を向いている時には、板状シリコンを成長させた基板から、板状シリコンのみを取り外すさいに、無理な応力を加えることになり、板状シリコンを破損したり、基板を破損するなどの恐れがあるため、あまり好ましくなく、基板から容易に取り外すことのできる、１２０°＜α＜１８０°が好適となる。さらに後述するが、図２から図４に示すような形状であっても本発明の板状シリコンに該当することになる。
【００２３】
以下の説明で板状シリコンはＳ、板状シリコン上の法線ベクトルはＶ、板状シリコンを成長させる基板はＣを頭文字とし、続く数字は、板状シリコンの番号もしくは基板の番号として表記する。最後の文字は、第一面をＡ、他の面を構成する第二面をＢ、他の面を構成する第三面をＣとし、板状シリコンの第一面の平均板厚よりも厚い板厚補強部をＥとして表記する。また、基板においても、板状シリコンの第一面、第二面、第三面が成長する面を基板の第一面、第二面、第三面として表記する。
【００２４】
図１（Ｂ）の板状シリコンＳ１の断面図において、第一面Ｓ１Ａの中央部分の平均板厚ｈ１よりも板厚補強部Ｓ１Ｅの平均板厚Ｈ１の方が厚いことを特徴とする。ただし、この図において、板厚ｈ１およびＨ１は、ある特定の場所の板厚で表示しているが、本発明では平均的な板厚を指すものである。すなわち、板厚補強部Ｓ１Ｅのうちで、平均板厚Ｈ１よりも極端に薄い部分があってもよく、段階的に板厚が変化していても良い。この第一面の周辺部分に存在する板厚補強部Ｓ１Ｅの平均板厚Ｈ１は、第一面Ｓ１Ａの中央部分の平均板厚ｈ１の１０５％以上、１７０％以下であることを特徴とする。平均板厚が１０５％以下であると、板厚補強部の役割を十分に果たすことが困難となり、１７０％以上であると、板状シリコンの反りを抑制することは可能となるが、シリコンの利用効率が低くなるため、あまり好ましくない。
【００２５】
板厚補強部の役割は、板状シリコンＳ１の面内において、第一面Ｓ１Ａの平均板厚ｈ１よりも厚い板厚補強部Ｓ１Ｅが存在することにより、板状シリコンＳ１の反りが大幅に低減できることになる。これは、板状シリコンの第二面Ｓ１Ｂは、板状シリコンを成長させる基板に引っ掛かる構造になっており、基板に固定されている状態であるが、板厚補強部Ｓ１Ｅは基板には固定されていない。そのため、基板上に成長した板状シリコンは、熱収縮や重力などの影響により、反りが生じる可能性がある。しかしながら、本発明の板状シリコンでは、平均板厚ｈ１よりも板厚が厚い板厚補強部Ｓ１Ｅが存在するために、板状シリコンに反りは生じにくくなる。これは、板状シリコンの第一面Ｓ１Ａの平均板厚ｈ１よりも厚い板厚補強部Ｓ１Ｅが板状シリコンの梁の役目を果たしているためである。このような、反りの少ない板状シリコンは、容易に太陽電池の製造プロセスに提供できるだけでなく、得られる板状シリコンの強度を低下させることがないために、高歩留まりで板状シリコンを得ることができるようになる。さらに、通常太陽電池に用いられているような３５０μｍのウエハよりも、薄い板厚の板状シリコンを作製することが可能となる。
【００２６】
板厚補強部を有する板状シリコンにおいて、板厚補強部Ｓ１Ｅの幅Ｗ１は、板状シリコンの長辺の長さの２０％以下が好ましい。例えば、得られる板状シリコンのサイズが縦１５５ｍｍ、横１５５ｍｍの正方形である場合、３１．１ｍｍ以下が好ましい。これは、板厚の厚い部分の幅が広ければ広いほど、板状シリコンの反りは抑制することが可能となるが、原料利用効率が大幅に低下することになり、得られる板状シリコンの価格を抑えることが困難になるためである。
【００２７】
さらに、板厚補強部を有する板状シリコンにおいて、板厚の板厚補強部Ｓ１Ｅの面積は、板状シリコンＳ１の第一面Ｓ１Ａの面積の３５％以下が好ましい。これも、板厚補強部の領域が大きければ大きいほど、原料利用効率が低下し、得られる板状シリコンの価格を抑えることが困難になるためである。
【００２８】
次に、図２から図４を用いて、本発明の板状シリコンの形状について説明する。図２から図４は、本発明により板状シリコン概略斜視図である。図２において、図１（Ａ）と異なる部分は、板状シリコンの第二面（Ｓ１ＢとＳ２Ｂ）の形状である。図１の板状シリコンＳ１の第二面Ｓ１Ｂは平面構造であるが、図２の板状シリコンＳ２の第二面Ｓ２Ｂは曲面形状である。板状シリコンＳ２において、第一面の法線ベクトルＶ２Ａと第二面の法線ベクトルＶ２Ｂとが鈍角を形成することを特徴とする。しかしながら、曲面形状を有しているため、第二面の法線ベクトルＶ２Ｂを、板状シリコンの第一面Ｓ２Ａとの境界線付近にすると、法線ベクトル同士のなす角は、鋭角になる場合がある。しかしながら、本発明では、法線ベクトルのなす角が鈍角になる部分が少なくとも１つあればよい。法線ベクトルのなす角が鋭角になる部分を含んでいても構わない。言い換えれば、法線ベクトルのなす角が、鈍角になる他の面が存在していればよい。この例では、板厚補強部Ｓ２Ｅは第二面Ｓ２Ｂと反対側に形成されている。
【００２９】
図３においては、板状シリコンＳ３は、第一面Ｓ３Ａと、他の面、すなわち第二面Ｓ３Ｂおよび第三面Ｓ３Ｃの合計３面で構成され、夫々法線ベクトルＶ３Ａ、Ｖ３Ｂ、Ｖ３Ｃを有する。これまで説明してきた板状シリコン（Ｓ１およびＳ２）は２面構造であるが、本発明では、板状シリコンに第一面と第二面が存在していれば機能を果たすが、他の面が２面以上である方がよりその効果を発揮することになる。すなわち、板状シリコンＳ３は、端部にコ字型の断面形状を呈する部分を有しており、第一面の法線ベクトルＶ３Ａと第二面の法線ベクトルＶ３Ｂとが鈍角をなしている。このような３面構造にすることによって、融液に基板を浸漬させて板状シリコンを作製する場合においては、板状シリコンの落下の割合が大幅に改善されることになる。
【００３０】
さらに図３においては、板状シリコンの板厚補強部Ｓ３Ｅが下側に凸部を有する構造になっている。本発明では、板状シリコンの板厚補強部が存在しており、板状シリコンの反りを抑制すればよく、図３のような形状であっても差し支えない。
【００３１】
図４においては、板状シリコンＳ４は、第一面Ｓ４Ａ、第二面Ｓ４Ｂ、および第三面Ｓ４Ｃの３面で構成され、夫々法線ベクトルＶ４Ａ、Ｖ４Ｂ、Ｖ４Ｃを有する。このような３面構造であっても、板状シリコンの落下は、抑制することができる。また、この図において、板状シリコンの板厚補強部Ｓ４Ｅは、上側と下側の両方ともに凸部を有している。このような形状の板厚補強部Ｓ４Ｅにすることで、さらに得られる板状シリコンの反りを抑制することが可能となるため、より好ましい。
【００３２】
以上のように、第一面の平均板厚よりも厚い板厚補強部（Ｓ１Ｅ、Ｓ２Ｅ、Ｓ３Ｅ、Ｓ４Ｅ）は、下側に凸部を有していたり、上側に凸部を有していたり、上下とも凸部を有していても良い。
【００３３】
次に、図５を用いて、本発明の板状シリコンの形状について説明する。図５（Ａ）は、本発明の板状シリコン概略斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）における板状シリコンの周辺の板厚の厚い部分、すなわち板厚補強部Ｓ５Ｅを一点鎖線に沿って除去した時の板状シリコンの斜視図である。図５（Ａ）において、板厚補強部Ｓ５Ｅが、第一面Ｓ５Ａの周辺部分の全てに存在するために、第一面Ｓ５Ａが反ることがほとんどなくなる。これは、周辺にある板厚補強部Ｓ５Ｅが強固な枠を形成していることになり、第一面Ｓ５Ａが反らなくなる。このような板状シリコンであると、板厚補強部Ｓ５Ｅを除去することで、得られる板状シリコンＳ５Ａには、反りがほとんど含まれることはなくなり、安価なプロセスを用いて太陽電池を作製することができるようになる。しかしながら、このような形状にすると、板厚補強部Ｓ５Ｅの面積が大きくなるために、できる限り板厚補強部Ｓ５Ｅの幅は小さくすることが好ましい。より好ましくは、１０ｍｍ以下である。このような形状にすることで、歩留まりよく、しかも反りのない板状シリコンが得られることになる。図５において、第一面Ｓ５Ａ、第二面Ｓ５Ｂ、第三面Ｓ５Ｃは、夫々法線ベクトルＶ４Ａ、Ｖ４Ｂ、Ｖ４Ｃを有する。
【００３４】
（基板）
次に、図６を用いて、本発明の板状シリコンを作製するための基板について説明する。図６（Ａ）は、本発明の板状シリコンを作製するための基板の概略斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）における６Ｂ−６Ｂで切断した時の基板の断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）における６Ｃ−６Ｃで切断した時の基板の断面図である。このような基板Ｃ６を用いることで、本発明の板状シリコンを作製することが可能となる。本発明の基板は、板状シリコンの第一面が成長する基板の第一面Ｃ６Ａ、板状シリコンの第二面が成長する基板の第二面Ｃ６Ｂ、板状シリコンの第三面が成長する基板の第三面Ｃ６Ｃで構成されており、さらには、板状シリコンの板厚が厚い、板厚補強部が成長する板厚制御部Ｃ６Ｅが存在する。さらに、基板の第一面Ｃ６Ａは、堀構造Ｃ６Ｆによって基板縁部Ｃ６Ｇと分離できるような構造となっている。このような形状にすることにより、基板Ｃ６の側面部分にシリコンが付着したとしても、堀構造Ｃ６Ｆにより分離されているため、シリコンの収縮あるいは、基板の膨張による応力の少ない板状シリコンを得ることが可能となる。
【００３５】
このとき、基板縁部の幅Ｗ６Ｇは、１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下が好ましい。基板縁部の幅Ｗ６Ｇが１ｍｍ以下であると、基板縁部の幅が狭いため、熱的な影響により、基板縁部の強度が低下するため好ましくなく、１０ｍｍ以上であると、基板のサイズが大きくなるために、基板を加熱したり、冷却する場合の熱のロスが大きくなるため、余り好ましくない。
【００３６】
また、基板縁部Ｃ６Ｇと第一面Ｃ６Ａを分離するための堀構造Ｃ６Ｆの幅Ｗ６Ｆは、１ｍｍ以上、７ｍｍ以下が好ましい。１．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下がより好ましい。堀構造の幅Ｗ６Ｆは、１ｍｍ以下であると、シリコン融液の表面張力によって、基板縁部Ｃ６Ｇと第一面Ｃ６Ａがつながるため好ましくなく、７ｍｍ以上であると、逆に、堀構造の幅Ｗ６Ｆの凹部にまでシリコン融液が侵入する可能性が大きくなり、その部分から板状シリコンが割れる可能性が大きくなるためこのましくない。また、堀構造Ｃ６Ｆの深さＤ６Ｆは、１ｍｍ以上、８ｍｍ以下が好ましい。２ｍｍ以上、５ｍｍ以下がより好ましい。堀構造Ｃ６Ｆの深さＤ６Ｆが、１ｍｍ以下であると、シリコン融液の表面張力によって、基板縁部Ｃ６Ｇと第一面Ｃ６Ａがつながるため好ましくなく、８ｍｍ以上であると基板強度が確保できなくなるため、あまり好ましくない。
【００３７】
さらに、基板の第二面Ｃ６Ｂは、基板の第一面Ｃ６Ａと角度βで交わっている。この角度βが大きければ、得られる板状シリコンは落下し易くなり、逆に、小さいほど、落下しなくなる。すなわち、この角度βは、鋭角であることが好ましく、６０°以下がより好ましい。
【００３８】
本発明においては、板状シリコンの板厚の厚い部分が成長する部分、すなわち板厚制御部Ｃ６Ｅには、規則的な凹凸を有する形状であることが好ましい。すなわち、基板の第一面Ｃ６Ａの結晶核の発生密度よりも、板厚制御部Ｃ６Ｅの結晶核を発生する密度の方を多くすることで、得られる板状シリコンの厚みを制御することが可能となる。たとえば、基板の第一面Ｃ６Ａの表面が旋盤やフライス盤による機械加工仕上げであるならば、板厚制御部Ｃ６Ｅの表面には、機械的に凹凸を形成することが好ましい。このとき、凸部のピッチは、０．１ｍｍ以上、２ｍｍ以下で存在しているのが好ましい。０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以下がより好ましい。このように、板厚制御部Ｃ６Ｅには、凹凸を形成することで、容易に板状シリコン板厚を厚くするこが可能となる。特に、板厚制御部Ｃ６Ｅの表面形状は、図１３（Ａ）にある点状の凸部１３Ａを有する形状や、図１３（Ｂ）にあるような線状の凸部１３Ｂを有する形状が好ましい。これは、シリコンの結晶核の発生場所を制御することが可能となり、均一に板厚補強部を形成する時に特に好ましい。
【００３９】
さらに、基板の第一面Ｃ６Ａの表面においても、凹凸形状を有していることが好ましい。これは、基板の第一面Ｃ６Ａに凹凸構造をあらかじめ設けておくことで、結晶核の生成サイトを限定することができ、得られる板状シリコンの均質性が向上するだけでなく、得られる板状シリコンの剥離性を大幅に向上させる。基板の第一面Ｃ６Ａの表面凹凸の凸部のピッチ０．５ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下が好ましい。０．５ｍｍ以下のピッチであると、得られる板状シリコンの半導体特性がやや劣ることになり、得られる太陽電池の変換効率の若干劣るために好ましくない。２．５ｍｍ以上のピッチであると、得られる板状シリコンの表面の凹凸が大きくなり、大量生産に適した印刷プロセスを通すことが困難になるため、あまり好ましくない。
【００４０】
例えば、基板の第一面Ｃ６Ａの表面凹凸の凸部のピッチと、板厚制御部Ｃ６Ｅの表面凹凸の凸部のピッチをどちらも１ｍｍとした場合、板厚制御部Ｃ６Ｅの凸部と凹部の高低差を小さくすることで、板厚を厚くすることも可能である。凸部と凹部の高低差を小さくすると、シリコン融液の基板の凹部への入り込み方が変化し、凸部だけが結晶核の発生場所であったものが、結晶核の発生場所を多くすることになる。その結果、凸部周辺も結晶核の発生場所となり、板状シリコンの厚みを厚くすることができ、板厚補強部を形成することができる。
【００４１】
さらに、板厚補強部は、板厚制御部Ｃ６Ｅの凸部の先端部分に、炭化珪素や熱分解炭素などのようにシリコン融液に対して濡れ性の高い材質をコートすることでも作製することが可能となる。これは、シリコン融液に対して濡れ性の高い材質が基板表面に存在すると基板の凸部での結晶核の発生量を多くすることができ、板状シリコンの厚みを厚くすることができ、板厚補強部を形成することができる。
【００４２】
このように、板厚補強部を作製するには、シリコン融液と基板表面の接触部分を制御することが非常に重要な因子であり、特に、凸部の密度と凸部の材質などで制御すること好ましい。
【００４３】
図６においては、基板の第一面Ｃ６Ａと板厚制御部Ｃ６Ｅの凸部は、ほぼ同一面上に形成されている場合の図であるが、図７では、基板の第一面Ｃ７Ａよりも下側に板厚制御部Ｃ７Ｅが存在する場合である。
【００４４】
図７（Ａ）は、本発明の板状シリコンを作製するための基板の概略斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）における７Ｂ−７Ｂで切断した時の基板の断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）における７Ｃ−７Ｃで切断した時の基板の断面図である。この図において、第一面Ｃ７Ａよりも下側に板厚制御部Ｃ７Ｅが存在している。このように第一面Ｃ７Ａよりも下側に板厚制御部Ｃ７Ｅが存在していると、より容易に板厚を厚くすることが可能となる。第一面Ｃ７Ａよりも低い位置に板厚制御部Ｃ７Ｅが存在していても、融液が入りこむことが可能となるため、板厚補強部を作製可能となる。先述のように、凹凸形状を設けることで、結晶核の発生サイトを限定することができるようになり、さらに容易に板厚補強部を得られることが可能となる。図７において、第二面Ｃ７Ｂ、第三面Ｃ７Ｃ、掘構造Ｃ７Ｆの深さＤ７Ｆ、堀構造Ｃ７Ｆの幅Ｗ７Ｆ、基板縁部Ｃ７Ｇの幅Ｗ７Ｇは図６の実施例と実質的に同じ構造が採用できる。
【００４５】
次に、図８を用いて本発明の基板について説明する。図８（Ａ）は、本発明の板状シリコンを作製するための基板の概略斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）における８Ｂ−８Ｂで切断した時の基板の断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）における８Ｃ−８Ｃで切断した時の基板の断面図である。この図では、図７に示した基板Ｃ７が２個接続した場合となる。すなわち、１個の基板Ｃ８の第一面（Ｃ８ＬＡおよびＣ８ＲＡ）から成長した２枚の板状シリコンが得られることになる。この基板Ｃ８においても、基板の第一面（Ｃ８ＬＡおよびＣ８ＲＡ）と基板縁部Ｃ８Ｇとの間に掘構造（Ｃ８ＬＦおよびＣ８ＲＦ）が存在しているために、得られる板状シリコンが掘構造を介して連続してつながることはない。この図においては、基板の第一面（Ｃ８ＬＡおよびＣ８ＲＡ）の間には、２本の掘構造（Ｃ８ＬＦおよびＣ８ＲＦ）によって分離されることになる。この図においては、２本の堀構造（Ｃ８ＬＦおよびＣ８ＲＦ）で分離されているが、基板中央部分の堀構造を共通とする構造であっても構わない。このような１本の堀構造で、基板の第一面を分離するような場合は、堀構造の幅を広げておくことが好ましい。これは、基板の中央部分は、熱の影響により、板状シリコンの成長速度が速くなるためである。基板中央部分の堀構造の幅は、基板周辺部における堀構造の幅の１倍以上、３倍以下が好ましい。なお第二面Ｃ８ＬＢ、第三面（Ｃ８ＲＣ，Ｃ８ＬＣ）は図７の実施例と同じ形状である。
【００４６】
このように、１枚の基板から２枚の板状シリコンが得られるような基板形状にすると、生産性が良いために、結果として安価な板状シリコンを提供することが可能となる。
【００４７】
次に、図９を用いて本発明の基板について説明する。図９（Ａ）は、本発明の板状シリコンを作製するための基板の概略斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）における９Ｂ−９Ｂで切断した時の基板の断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）における９Ｃ−９Ｃで切断した時の基板の断面図である。この基板において、板厚制御部（Ｃ９ＲＥおよびＣ９ＬＥ；ハッチング部分）は、基板の第一面Ｃ９Ａの左右に設けられており、その部分には、凸部が制御されて形成されている。このとき、凸部のピッチは、０．１ｍｍ以上、２ｍｍ以下で存在しているのが好ましい。０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以下がより好ましい。このように、板厚制御部Ｃ９ＬＥに、凹凸を形成することで、容易に板状シリコンの板厚を厚くするこが可能となる。このように平行した位置に板厚制御部（Ｃ９ＲＥおよびＣ９ＬＥ）が存在していることで、より容易に反りを抑制することが可能となる。
【００４８】
なお、第二面Ｃ９Ｂ、第三面Ｃ９Ｃ、溝構造Ｃ９Ｆ、基板縁部Ｃ９Ｇは、図６の実施例に準じた構造が採用できる。
【００４９】
次に、図１０を用いて本発明の基板について説明する。図１０（Ａ）は、本発明の板状シリコンを作製するための基板の概略斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）における１０Ｂ−１０Ｂで切断した時の基板の断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）における１０Ｃ−１０Ｃで切断した時の基板の断面図である。この図において、基板Ｃ１０には、異なる表面形状の領域が存在する。すなわち、第一面Ｃ１０Ａは板厚制御部Ｃ１０Ｅと隣接しており、さらに、板厚制御部Ｃ１０Ｅと隣接して、成長抑制部Ｃ１０Ｈが存在している。この成長抑制部Ｃ１０Ｈは、図６から図９にある基板の堀構造と同じような効果をもたらす。すなわち、堀構造の役目は、第一面上に成長したシリコンと、基板縁部に成長したシリコンとを分離することが目的だったように、この成長抑制部Ｃ１０Ｈも、板厚制御部Ｃ１０Ｅの周辺にシリコンが成長させないようようにするものである。この時、成長抑制部Ｃ１０Ｈの表面には、凹凸を形成することが好ましい。すなわち、成長抑制部Ｃ１０Ｈに図１３（Ａ）および（Ｂ）に示すような、機械加工によって容易に形成できる表面形状を形成しておくことが好ましい。図１３（Ａ）は、点状の凸部１３Ａを有する基板表面の拡大模式図であり、（Ｂ）は線状の凸部１３Ｂを有する基板表面の拡大模式図である。
【００５０】
この図において、点状の凸部１３Ａもしくは線状の凸部１３ＢのピッチＰ１３ＡもしくはＰ１３Ｂは、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下が好ましく、その先端角度は、３０°以上１２０°以下が特に好ましい。凸部のピッチが０．５ｍｍよりも小さすぎると、成長抑制部Ｃ１０Ｈにも結晶が成長してしまうために好ましくない。３ｍｍ以上のピッチであると、凸部と隣り合った凸部の間に存在する凹部にもシリコンが成長してしまうため、あまり好ましくない。また、先端角度が３０°よりも小さすぎると、凸部の先端部分の強度が確保できなくなるため、あまり好ましくない。また、１２０°以上であると、凸部の周辺にもシリコンが成長するためあまり好ましくない。成長抑制部Ｃ１０Ｈは、板状シリコンが形成されなければ良く、凸部に成長したシリコンが連続しない形状であればよい。
【００５１】
さらに、成長抑制部Ｃ１０Ｈの凸部のピッチは、板厚制御部Ｃ１０Ｅに形成されている凸部のピッチと同じであった場合には、成長抑制部Ｃ１０Ｈの凸部の角度を急峻にしておく必要がある。すなわち、図１３（Ｂ）にあるように、断面が三角形を有する基板の頂点角度γを小さくしておくことである。このような形状であると、シリコンの結晶成長の起点となるのは、基板表面の線状の凸部１３Ｂだけとなり、凸部でシリコンの結晶核が発生するだけとなり、板状にシリコンが成長しないことになる。
【００５２】
さらに、図１４に示すような基板表面の構造を有していてもよい。図１４は、線状の凸部１４を有する基板表面の拡大模式図である。図１３（Ｂ）と異なるのは、基板の凹部１５に平坦部があることである。このような平坦部が存在することで、隣り合った凸部１４から発生した結晶が繋がるまでの時間を遅延させることができるようになる。すなわち、線状の凸部１４にだけシリコン結晶が成長するようになる。このような基板表面の構造にすることで、同じピッチであっても、頂点角度δを自由に調整することができようになり、成長抑制部を制御よく形成することができるようになる。この図においては、凹部の断面形状が、平坦部を有する台形であるが、これがＵ字型になっていても構わない。この形状の本質は、頂点角度δと凸部のピッチＰ１４を同時に制御できるような構造を提供することである。凸部のピッチＰ１４は０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下、頂点角度δは３０°以上１２０°以下、凹部の長さは０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下が成長抑制部の好適な形状となる。
【００５３】
なお、図１０において第二面Ｃ１０Ｂ、第三面Ｃ１０Ｃは第一面Ｃ１０Ａと直角または平行になるように形成されている。そして板厚制御部Ｃ１０Ｅの幅Ｗ１０Ｅは５〜１５ｍｍの範囲に設定されることが好ましい。また成長抑制部Ｃ１０Ｈの高さＤ１０Ｈおよび幅Ｗ１０Ｈは夫々５〜２５ｍｍ、５〜２０ｍｍの範囲に設定することが好ましい。
【００５４】
このように、板厚制御部Ｃ１０Ｅの周辺部分に成長抑制部Ｃ１０Ｈを設けることで、所望の板状シリコンが得られることにつながる。
【００５５】
（板状体の製造装置）
次に、本発明の基板を用いた板状シリコンの製造方法について説明する。本発明の板状シリコンを得る装置は、図１１に示した装置を用いる場合に、特に効果がある。しかしながら、本発明を実現する装置は、これに限定されることはない。本発明の板状シリコンを作製するための製造装置内の概略断面図を図１１に示す。
【００５６】
図１１の板状シリコンの製造装置は、得られた板状シリコンＳ、基板Ｃ、坩堝６１、加熱用ヒーター６２、シリコン融液６３、坩堝台６４、断熱材６５、坩堝昇降用台６６、基板に固定された軸６７、基板Ｃを保持するための固定台６８を備えている。図１１に示すように、原料融液温度以下の基板Ｃが、図中左側から、矢印Ｚの軌道を描きながら、坩堝６１中にあるシリコン融液６３に浸漬される。このとき、シリコン融液６３は、加熱用ヒーター６２により融点以上に保持されている。安定した板状シリコンＳを得るためには、融液温度の調節と、チャンバー内の雰囲気温度と、基板Ｃの温度を厳密に制御できるような装置構成にする必要がある。
【００５７】
基板Ｃには、温度制御が容易に制御できる構造を設けることが好ましい。基板の材質は、特に限定されないが、熱伝導性の良い材料や耐熱性に優れた材料であることが好ましい。例えば、高純度黒鉛、炭化ケイ素、石英、窒化硼素、アルミナ、酸化ジルコニウム、窒化アルミ、金属などを使用することが可能であるが、目的に応じて最適な材質を選択すれば良い。高純度黒鉛は、比較的安価であり、加工性に富む材質であるためより好ましい。基板の材質は、工業的に安価であること、得られる板状シリコンの基板品質などの種々の特性を考慮し、適宜選択することが可能である。さらに、基板に金属を用いる場合、常に冷却し続けるなど、基板の融点以下の温度で使用し、得られた板状シリコンの特性にさほど影響を与えなければ、特に問題はない。
【００５８】
温度制御を容易にするには、銅製の基板を保持するための固定台６８を用いると都合がよい。固定台６８とは、軸６７と基板Ｃを連結する部分のことを指す。固定台６８や基板Ｃは、冷却する手段と連結されているのが好ましい。冷却機構と連結されていることで、基板Ｃの温度調節がより容易になるためである。さらに、基板Ｃを加熱する加熱機構を有する方が好ましい。すなわち、基板の温度は、冷却機構を備えているだけでなく、加熱機構を備えている方が好ましい。シリコン融液中へ進入した基板Ｃは、その基板表面に板状シリコンＳが成長する。その後、基板はシリコン融液から脱出するが、基板側はシリコン融液から熱を受け、基板の温度が上昇する傾向にある。しかし、次に同じ基板を同じ温度でシリコン融液へ浸漬させようとすると、基板の温度を下げるための冷却機構が必要となる。すなわち、一度シリコン融液から脱出した基板は、冷却機構で冷却され、次にシリコン融液に浸漬される前までに、加熱機構を用いて、成長基板の温度制御を行う方が良い。加熱機構は、高周波誘導加熱方式、抵抗加熱方式、ランプ加熱方式でも構わない。
【００５９】
このように、冷却機構と加熱機構を併用することで、板状シリコンの安定性は、格段に上昇する。
【００６０】
基板の温度制御と共に重要なのは、シリコン融液の温度管理である。融液の温度を融点近傍で設定していると、基板が融液に接することでシリコン融液の湯面が凝固を起こす可能性があるため、融液の温度は、融点以上であることが好ましい。これは複数の熱電対もしくは、放射温度計などを用いて厳密に制御することができる。
【００６１】
融液温度を厳密に制御するには、熱電対を融液中に浸漬させるのが直接的で好ましいが、熱電対の保護管などからの不純物が融液に混入する恐れがあるために、汚染を防止する構造にする必要がある。制御方法は、坩堝などに熱電対を挿入するなどして、間接的に制御するか、放射温度計によりシリコン融液の温度を測定できるような構造にすることが好ましい。
【００６２】
融液の入った坩堝６１は、坩堝台６４を介して断熱材６５の上に設置されている。これは、融液温度を均一に保持するためと、坩堝底からの抜熱を最小限に抑制するために用いられている。その断熱材６５の上には、坩堝台６４が設置されており、坩堝昇降軸６６が接続されており、昇降機構が設けられている。これは、基板Ｃ上で板状シリコンが成長するため、常に基板Ｃが、シリコン融液の湯面から同じ深さで浸漬できるように上下動させるためである。湯面から同じ深さで浸漬できるようにする方法は、これに限定されない。湯面位置を一定に保つ、すなわち、板状シリコンとして取り出された分の原料を補充する方法なども適用可能である。これは、原料の多結晶体（塊）を溶融させて投入したり、融液のまま順次投入したり、粉体を順次投入する方法などを用いることが可能である。ただし、できるだけシリコン融液の湯面を乱さないようにすることが好ましい。融液の湯面を乱すと、その時に発生する波形状が得られる板状シリコンの融液面側に反映され、得られる板状シリコンの均一性を損ない、品質の安定性を損なう可能性があるためである。
【００６３】
次に、別の板状シリコンの製造装置を図１２において説明する。図１２において、坩堝７１上に熱遮蔽板８２を有し、その開口部８３を移動することが可能な固定台７８と基板Ｃが固定脚７７に接続され、その固定脚７７は、冷却器７９に接続されている。そして断熱材７５の上には、坩堝台７４が設置されており、坩堝昇降軸７６が接続されており、昇降機構が設けられている。前記冷却器７９は、角度が変更できる関節部８０を有するアーム８１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７１上には、熱遮蔽板８２が開口されており、基板Ｃは任意の軌道を描けるような構成になっている。その基板Ｃ上で結晶が成長し、板状シリコンＳが形成されるのである。このとき、基板Ｃの温度、シリコン融液７３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８１が関節部８０を有することにより、基板Ｃが移動する構成であるが、アーム８１ごと移動する構成であっても構わない。このように、アームごと移動させるような機構を設けることで、基板Ｃをシリコン融液の湯面から同じ深さで浸漬させることが可能となる。
【００６４】
（板状シリコンの製造方法）
次に、図１１に示す板状シリコンの製造装置を用いた板状シリコンの製造方法について説明する。
【００６５】
まず、得られる板状シリコンの比抵抗が０．５〜５Ω・ｃｍになるようにボロンの濃度を調整したシリコン塊（原料）を、高純度黒鉛製坩堝６１に一杯になるまで充填する。その坩堝を、図１１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の流速で、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。
【００６６】
次に、シリコン溶融用のヒーター６２の温度を融点以上の１５００℃に設定し、坩堝６１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６１の上面から１ｃｍ下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は、一度に１５００℃に上げるのではなく、約１３００℃まで５〜５０℃／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。
【００６７】
その後、シリコンが完全に溶融したのを確認したのち、シリコン融液温度を１４１０℃に設定し、３０分間そのまま保持し、融液温度の安定化を図る。次に、坩堝昇降機構６６を用いて、坩堝６１を所定の位置まで移動させる。このときのシリコン融液温度は、１４００℃以上、１５００℃以下が好ましい。シリコンの融点が１４１０℃付近であるため、１４００℃以下に設定すると、坩堝壁から徐々に湯面が固まってくるためである。また、１５００℃以上に設定すると、得られる板状シリコンの成長速度が遅くなり、生産性が悪くなるため余り好ましくない。
【００６８】
次に、板状シリコンを成長させるが、図６から図１０に示すような基板を図１１中の左側から右側へ矢印Ｚの軌道のように進行させる。このとき、基板の表面、例えば図６の第一面Ｃ６Ａ側をシリコン融液に接触させ、基板の第二面Ｃ６Ｂや基板の第三面Ｃ６Ｃが進行方向側になるように、基板Ｃ６を移動させる。このように、基板の第一面Ｃ６Ａがシリコン融液に接することで、板状シリコンが、第一面Ｃ６Ａに形成される。板状シリコンを基板上に成長させる軌道は、特に限定されない。例えば、円軌道や、楕円軌道や、それらの組み合わせた軌道など、任意の軌道を実現できるような構造にしておく方が好ましい。
【００６９】
図６から図１０において、基板Ｃの進行方向前方部に位置する基板の第二面や第三面の形状は、特に限定されない。より好ましい形状は、第一面上に成長した板状シリコンが落下しないような形状にすることが好ましい。
【００７０】
シリコン融液への進入時の基板の表面温度は、シリコン融液の凝固点以下であることが必要である。より好ましくは、１００℃以上、１１００℃以下である。これは、基板の温度が１００℃以下であると、安定した制御が困難となる。すなわち、連続生産する場合、チャンバー内で、浸漬待ちの基板は、シリコン融液からの輻射熱を受け、常に１００℃に維持することが困難となり、得られる板状シリコンの品質に、ばらつきが生じることに繋がるためである。また、基板の温度が１１００℃以上であると、基板を１１００℃まで加熱するのに時間を要するだけでなく、板状シリコンの成長速度が遅くなり、生産性が悪くなるため好ましくない。基板の温度を調整するには、冷却機構と加熱機構の両方を備えているために、生産性が向上するだけでなく、製品の歩留まり向上、さらには、品質の安定化を図ることができる。
【００７１】
また、基板の表面温度を再現性よく制御する方法として、シリコン融液からの輻射熱の届かない、もしくは、その影響が少ない位置で、固定台への基板の装着を行い、その後、直ぐにシリコン融液へ進入させる方法を採用することで、基板の温度を制御しない装置構成も可能である。
【００７２】
さらに、ここでは、図１１に示した製造装置を用いて説明しているため、基板Ｃの下側に板状シリコンＳが成長する。しかしながら、図１１とは、違った装置構成で、基板の上下を逆さまにすることで、基板Ｃの上側にも板状シリコンを作製することも可能となる。
【００７３】
次に、図１２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。ここでは図１２の板状シリコン製造装置を用いた板状シリコンを製造方法の一例を示すが、本発明は製造装置にはよらず、本発明で考案した基板を、シリコン融液に接触させることが本質であり、本発明の板状シリコンを容易に得ることが可能となる。
【００７４】
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７１内に充填し、図１２にあるような装置内に設置する。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い、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う。
【００７５】
次に、坩堝を坩堝加熱用ヒーター７２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、坩堝温度を５００℃に維持した状態で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。また、一度に昇温しないのは、坩堝の角部などに熱応力が集中的にかかり、坩堝の破損を防止するのが目的である。
【００７６】
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Ａｒガスを充填する。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１５ｍｍになるように、シリコン塊もしくはシリコン粉末を追加投入する。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。
【００７７】
次に、板状シリコンを基板Ｃ上に成長させるが、基板の第一面が、シリコン融液に接触するように移動させる。このように、基板の第一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Ｓが成長する。基板Ｃ上に板状シリコンＳ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図１２のような装置構造にすることで、得られる板状シリコンＳの歩留まりを向上させることができる。
【００７８】
図１２にあるように、基板Ｃと板状シリコンＳ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Ｃから剥離し、板状シリコンＳだけをチャンバー外へ搬出するのが好ましい。このようにすることで、基板Ｃをチャンバー外へ搬出することがなくなるだけでなく、Ａｒガスの消費量も大幅に低減することが可能となり、より安価な板状シリコンを提供することが可能となる。
【００７９】
【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２Ω・ｃｍになるようにボロン濃度を調整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製坩堝内に入れ、図１１に示すチャンバー内に装着した。
【００８０】
まず、チャンバー内を３Ｐａ程度まで真空引きし、常圧のＡｒガスで置換し、その後、チャンバー内にＡｒガスを導入し、常圧まで戻し、その後は、５Ｌ／ｍｉｎでＡｒガスを常時チャンバー上部から流したままにしておく。次に、シリコン原料をヒーターにより溶融するが、シリコン溶解用ヒーターを８℃／ｍｉｎの昇温速度で１５００℃まで昇温し、シリコン原料が完全に溶解したことを確認したのち、坩堝温度を１４８０℃、１４５０℃、１４２５℃と段階的に低下させ、安定化を図る。
【００８１】
次に、図６に示した形状の基板を、基板の第二面側を進行方向の前側として、シリコン融液に１０ｍｍ浸漬し、１００枚の板状シリコンを成長させた。基板のシリコン融液への侵入時の温度は、６００℃とした。使用した基板の大きさは、縦１５０ｍｍ、横１５０ｍｍ、厚み３０ｍｍであり、基板の第一面と第二面とのなす角度は、４０°とした。さらに、堀構造の幅および深さは３ｍｍとし、基板縁部の幅は２ｍｍとした。板厚制御部の幅は５ｍｍとし、その表面には、図１３（Ａ）に示すようなピラミッド状の凹凸形状を有しており、その凸部のピッチは０．５ｍｍで、高さが０．２ｍｍあった。得られた板状シリコンの板厚補強部の厚みは、約４００μｍであった。
【００８２】
得られた板状シリコンの第二面および板厚補強部をレーザー切断により除去し、板状シリコンの第一面から縦１２５ｍｍ、横１２５ｍｍ、厚み約３３０μｍの板状シリコンを切り出した。次に、レーザーを用いた変位計により、板状シリコン表面の形状を測定し、反り量を測定した。得られた板状シリコンの反り量は、平均で約０．５ｍｍであった。
【００８３】
（太陽電池の作製）
次に、得られた板状シリコンを用いて、太陽電池を作製した。次に、硝酸とフッ酸との混合溶液でエッチングおよび洗浄を行い、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、ＰＯＣｌ3拡散によりｐ型基板にｎ+層を形成した。板状シリコン表面に形成されているＰＳＧ膜をフッ酸で除去した後、太陽電池の受光面側となるｎ+層上にプラズマＣＶＤ装置を用いて窒化シリコン膜を形成した。次に、太陽電池の裏面側となる面にも形成されているｎ+層を硝酸とフッ酸との混合溶液でエッチング除去し、ｐ基板を露出させ、その上に裏面電極およびｐ+層を同時に形成した。次に、受光面側の電極を、スクリーン印刷法にて形成した。その後、銀電極部分に半田ディップを行い、太陽電池を作製した。
【００８４】
得られた太陽電池は、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2の照射下にて、「結晶系太陽電池セル出力測定方法（ＪＩＳ Ｃ ８９１３（１９８８））」に従って、セル特性の評価を行った。
【００８５】
測定結果は、完成したセルの平均値で短絡電流３０．３（ｍＡ／ｃｍ2）、開放電圧５８７（ｍＶ）、フィルファクター０．７４５、効率１３．３（％）であった。得られた板状シリコンから、最終的にセル特性の評価を行えたものは、９５枚であった。
【００８６】
（実施例２）
図７に示した基板を用いたこと、および基板の融液への侵入時の表面温度を３００℃としたこと以外全て実施例１と同じ方法で板状シリコンを作製した。
【００８７】
使用した基板の大きさは、縦１５０ｍｍ、横１５０ｍｍ、厚み２０ｍｍであり、基板の第一面と第二面とのなす角度は、２０°とした。さらに、堀構造の幅および深さは３ｍｍとし、基板縁部の幅は２ｍｍとした。板厚制御部の幅は５ｍｍとし、その表面には、図１３（Ａ）に示すようなピラミッド状の凹凸形状を有しており、その凸部のピッチは０．５ｍｍで、高さが０．１ｍｍであった。使用した基板の第一面の表面には、図１３（Ａ）に示すようなピラミッド状の凹凸形状を有しており、その凸部のピッチは１．０ｍｍであり、その高さは０．２ｍｍであった。得られた板状シリコンの板厚補強部の厚みは、約４２０μｍであった。
【００８８】
得られた板状シリコンの第二面および板厚補強部をレーザー切断により除去し、板状シリコンの第一面から縦１２５ｍｍ、横１２５ｍｍ、厚み約３５０μｍの板状シリコンを切り出した。次に、レーザーを用いた変位計により、板状シリコン表面の形状を測定し、反り量を測定した。得られた板状シリコンの反り量は、平均で約０．３ｍｍであった。
【００８９】
また、得られた板状シリコンを用いて太陽電池の作製も行った。得られた太陽電池は、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2の照射下にて、「結晶系太陽電池セル出力測定方法（ＪＩＳ Ｃ ８９１３（１９８８））」に従って、セル特性の評価を行った。作製した太陽電池の測定結果は平均値で、短絡電流３１．２（ｍＡ／ｃｍ2）、開放電圧５９５（ｍＶ）、フィルファクター０．７４７、効率１３．８（％）であった。得られた板状シリコンから、最終的にセル特性の評価を行えたものは、９４枚であった。
【００９０】
（実施例３）
図８に示した成長基板を用いたこと、および基板の融液への侵入時の温度を４５０℃とした以外全て実施例１と同じ方法で板状シリコンを作製した。
【００９１】
使用した基板の大きさは、縦１５０ｍｍ、横３００ｍｍ、厚み４０ｍｍであり、基板の第一面と第二面とのなす角度は、３０°とした。さらに、堀構造の幅および深さは４ｍｍとし、基板縁部の幅は１ｍｍとした。板厚制御部の幅は７ｍｍとし、その表面には、図１３（Ａ）に示すようなピラミッド状の凹凸形状を有しており、その凸部のピッチは０．８ｍｍで、高さが０．１５ｍｍであった。得られた板状シリコンの板厚補強部の厚みは、約４００μｍであった。
【００９２】
得られた板状シリコンの第二面および板厚補強部をレーザー切断により除去し、板状シリコンの第一面から縦１２５ｍｍ、横１２５ｍｍ、厚み約３２０μｍの板状シリコンを切り出した。次に、レーザーを用いた変位計により、板状シリコン表面の形状を測定し、反り量を測定した。得られた板状シリコンの反り量は、平均で約０．３２ｍｍであった。
【００９３】
また、得られた板状シリコンを用いて太陽電池の作製も行った。得られた太陽電池は、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2の照射下にて、「結晶系太陽電池セル出力測定方法（ＪＩＳ Ｃ ８９１３（１９８８））」に従って、セル特性の評価を行った。作製した太陽電池の測定結果は平均値で、短絡電流３０．８（ｍＡ／ｃｍ2）、開放電圧５９１（ｍＶ）、フィルファクター０．７４３、効率１３．５（％）であった。得られた板状シリコンから、最終的にセル特性の評価を行えたものは、９６枚であった。
【００９４】
（比較例１）
図７に示した基板で板厚制御部を有しないものを用いたこと以外全て実施例１と同じ方法で板状シリコンを作製した。
【００９５】
使用した基板の大きさは、縦１５０ｍｍ、横１５０ｍｍ、厚み３０ｍｍであり、基板の第一面と第二面とのなす角度は、４０°とした。さらに、堀構造の幅および深さは３ｍｍとし、基板縁部の幅は２ｍｍとした。
【００９６】
得られた板状シリコンの第二面および第一面の周辺部分をレーザー切断により除去し、板状シリコンの第一面から縦１２５ｍｍ、横１２５ｍｍ、厚み約３０μｍの板状シリコンを切り出した。次に、レーザーを用いた変位計により、板状シリコン表面の形状を測定し、反り量を測定した。得られた板状シリコンの反り量は、平均で約１．５ｍｍであった。
【００９７】
また、得られた板状シリコンを用いて太陽電池の作製も行った。得られた太陽電池は、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2の照射下にて、「結晶系太陽電池セル出力測定方法（ＪＩＳ Ｃ ８９１３（１９８８））」に従って、セル特性の評価を行った。作製した太陽電池の測定結果は平均値で、短絡電流２８．８（ｍＡ／ｃｍ2）、開放電圧５８８（ｍＶ）、フィルファクター０．７１３、効率１２．１（％）であった。得られた板状シリコンから、最終的にセル特性の評価を行えたものは、８０枚であった。このような結果は、板厚制御部を有していない基板を用いたために、板状シリコンに反りが生じており、その結果、太陽電池の作製プロセスで不具合が生じたものと考えられる。具体的には、受光面電極を形成する際の印圧により割れが生じたことや、受光面の電極が細くなることで、短絡電流やフィルファクターが低下したものと考えられる。
【００９８】
（実施例４）
（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保護された石英坩堝内に充填し、図１２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３５０Ｐａ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、３Ｐａ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。
【００９９】
次に、坩堝を、１０℃／ｍｉｎの昇温レートにて７００℃まで昇温する。本体チャンバー内の圧力を６Ｐａ、坩堝温度が７００℃を維持した状態で６０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、５０Ｌ／ｍｉｎの流量で、アルゴンガスを充填する。
【０１００】
本体チャンバー内が８００ｈＰａに達した時点で、アルゴンガスの流量を１０Ｌ／ｍｉｎを、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、１時間保持し、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、１４８０℃、１４５０℃、１４２０℃と段階を経て、落とし、さらに、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。このとき、シリコン融液の坩堝壁周辺からシリコンの凝固が進行しないことを確認した。
【０１０１】
次に、図９に示した形状の基板を、基板の第二面側を進行方向の前側としてシリコン融液に１０ｍｍ浸漬し、１００枚の板状シリコンを成長させた。基板のシリコン融液への侵入時の温度は、２００℃とした。使用した基板の大きさは、縦１５０ｍｍ、横１５０ｍｍ、厚み３０ｍｍであり、基板の第一面と第二面とのなす角度は、４０°とした。さらに、堀構造の幅および深さは３ｍｍとし、基板縁部の幅は２ｍｍとした。基板の進行方向の左右に設けられた板厚制御部の幅は５ｍｍとし、その表面には、図１３（Ａ）に示すようなピラミッド状の凹凸形状を有しており、その凸部のピッチは０．５ｍｍで、高さが０．２ｍｍであった。得られた板状シリコンの板厚補強部の厚みは、約４１０μｍであった。
【０１０２】
得られた板状シリコンの第二面および左右の板厚補強部をレーザー切断により除去し、板状シリコンの第一面から縦１２５ｍｍ、横１２５ｍｍ、厚み約３３０μｍの板状シリコンを切り出した。次に、レーザーを用いた変位計により、板状シリコン表面の形状を測定し、反り量を測定した。得られた板状シリコンの反り量は、平均で約０．２ｍｍであった。
【０１０３】
（太陽電池の作製）
次に、得られた板状シリコンを用いて、太陽電池を作製した。次に、水酸化ナトリウムを用いて、板状シリコンの洗浄も兼ねてアルカリエッチングを行った。その後、スピンコート法にてＰＳＧ（リンを含有したケイ酸ガラス）を塗布し、その後乾燥し、熱拡散によりｐ型基板にｎ+層を形成した。その後、板状シリコン表面に形成されているＰＳＧ膜をフッ酸で除去した後、ｎ+層上にプラズマＣＶＤ装置を用いて窒化シリコン膜を形成した。
【０１０４】
次に、太陽電池の裏面側となる面に、アルミペーストを印刷焼成することで、裏面電極およびｐ+層を同時に形成した。次に、銀ペーストを印刷焼成することで、受光面側の電極を形成した。その後、銀電極部分に半田ディップを行い、太陽電池を作製した。
【０１０５】
得られた太陽電池は、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2の照射下にて、「結晶系太陽電池セル出力測定方法（ＪＩＳ Ｃ ８９１３（１９８８））」に従って、セル特性の評価を行った。
【０１０６】
測定結果は、完成したセルの平均値で短絡電流３１．１（ｍＡ／ｃｍ2）、開放電圧５８３（ｍＶ）、フィルファクター０．７４５、効率１３．５（％）であった。得られた板状シリコンから、最終的にセル特性の評価を行えたものは、９８枚であった。
【０１０７】
（実施例５）
図１０に示した基板を用いたこと、および基板の融液への侵入時の表面温度を３００℃としたこと以外全て実施例１と同じ方法で板状シリコンを作製した。
【０１０８】
使用した基板の大きさは、縦１５０ｍｍ、横１５０ｍｍ、厚み２０ｍｍであり、基板の第一面と第二面とのなす角度は、３０°とした。さらに、板厚制御部の幅は５ｍｍとし、その表面には、図１３（Ａ）に示すようなピラミッド状の凹凸形状を有しており、その凸部のピッチは０．５ｍｍで、高さが０．１ｍｍであった。また、その周辺部に存在する成長抑制部の幅は５ｍｍとし、その表面には、図１３（Ａ）に示すようなピラミッド状の凹凸形状を有しており、その凸部のピッチは１．５ｍｍで、高さが１ｍｍであった。得られた板状シリコンの板厚補強部の厚みは、４２０μｍであった。
【０１０９】
得られた板状シリコンの第二面および板厚補強部をレーザー切断により除去し、板状シリコンの第一面から縦１２５ｍｍ、横１２５ｍｍ、厚み約３５０μｍの板状シリコンを切り出した。次に、レーザーを用いた変位計により、板状シリコン表面の形状を測定し、反り量を測定した。得られた板状シリコンの反り量は、平均で約０．３ｍｍであった。
【０１１０】
また、得られた板状シリコンを用いて太陽電池の作製も行った。得られた太陽電池は、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2の照射下にて、「結晶系太陽電池セル出力測定方法（ＪＩＳ Ｃ ８９１３（１９８８））」に従って、セル特性の評価を行った。作製した太陽電池の測定結果は平均値で、短絡電流３０．９（ｍＡ／ｃｍ2）、開放電圧５９３（ｍＶ）、フィルファクター０．７４２、効率１３．６（％）であった。得られた板状シリコンから、最終的にセル特性の評価を行えたものは、９５枚であった。
【０１１１】
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の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の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１１２】
【発明の効果】
上述の如く、本発明による板状シリコンの形状にすることで、板状シリコンの反りの問題を回避することが出来るようになり、板状シリコンを安定して低価格で供給することが出来るようになる。またこの板状シリコンを用いて太陽電池を作製することで、太陽電池を低価格で供給することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）は本発明の板状シリコンの概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）において１Ｂ−１Ｂに沿って切断した板状シリコンの断面図である。
【図２】 本発明の板状シリコンの概略斜視図である。
【図３】 本発明の板状シリコンの概略斜視図である。
【図４】 本発明の板状シリコンの概略斜視図である。
【図５】 （Ａ）は本発明の板状シリコンの概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）において一点鎖線で周辺部を除去した板状シリコンの概略斜視図である。
【図６】 （Ａ）は本発明の板状シリコンを作製するための基板の概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）において６Ｂ−６Ｂに沿って切断した基板の断面図、（Ｃ）は（Ａ）において６Ｃ−６Ｃに沿って切断した基板の断面図である。
【図７】 （Ａ）は本発明の板状シリコンを作製するための基板の概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）において７Ｂ−７Ｂに沿って切断した基板の断面図、（Ｃ）は（Ａ）において７Ｃ−７Ｃに沿って切断した基板の断面図である。
【図８】 （Ａ）は本発明の板状シリコンを作製するための基板の概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）において８Ｂ−８Ｂに沿って切断した基板の断面図、（Ｃ）は（Ａ）において８Ｃ−８Ｃに沿って切断した基板の断面図である。
【図９】 （Ａ）は本発明の板状シリコンを作製するための基板の概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）において９Ｂ−９Ｂに沿って切断した基板の断面図、（Ｃ）は（Ａ）において９Ｃ−９Ｃに沿って切断した基板の断面図である。
【図１０】 （Ａ）は本発明の板状シリコンを作製するための基板の概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）において１０Ｂ−１０Ｂに沿って切断した基板の断面図、（Ｃ）は（Ａ）において１０Ｃ−１０Ｃに沿って切断した基板の断面図である。
【図１１】 本発明の板状シリコンを作製するための製造装置の概略断面図である。
【図１２】 本発明の板状シリコンを作製するための製造装置の概略断面図である。
【図１３】 （Ａ）は本発明の板状シリコンを作製するための基板に形成されている凹凸の概略斜視図、（Ｂ）は本発明の板状シリコンを作製するための基板に形成されている凹凸の概略斜視図である。
【図１４】 本発明の板状シリコンを作製するための基板に形成されている凹凸の概略斜視図である。
【符号の説明】
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５ 板状シリコン、Ｓ１Ａ，Ｓ２Ａ，Ｓ３Ａ，Ｓ４Ａ，Ｓ５Ａ 板状シリコンの第一面、Ｓ１Ｂ，Ｓ２Ｂ，Ｓ３Ｂ，Ｓ４Ｂ，Ｓ５Ｂ 板状シリコンの第二面、Ｓ１Ｃ，Ｓ２Ｃ，Ｓ３Ｃ，Ｓ４Ｃ，Ｓ５Ｃ 板状シリコンの第三面、Ｓ１Ｄ 連続部、Ｓ１Ｅ，Ｓ２Ｅ，Ｓ３Ｅ，Ｓ４Ｅ，Ｓ５Ｅ 板状シリコンの板厚補強部、Ｃ，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８，Ｃ９，Ｃ１０ 基板、Ｃ６Ａ，Ｃ７Ａ，Ｃ８ＲＡ，Ｃ８ＬＡ，Ｃ９Ａ，Ｃ１０Ａ 基板の第一面、Ｃ６Ｂ，Ｃ７Ｂ，Ｃ８ＲＢ，Ｃ８ＬＢ，Ｃ９Ｂ，Ｃ１０Ｂ 基板の第二面、Ｃ６Ｃ，Ｃ７Ｃ，Ｃ８ＬＣ，Ｃ８ＲＣ，Ｃ９Ｃ，Ｃ１０Ｃ 基板の第三面、Ｃ６Ｅ，Ｃ７Ｅ，Ｃ８ＬＥ，Ｃ９ＲＥ，Ｃ９ＬＥ，Ｃ１０Ｅ 板厚制御部、Ｃ６Ｆ，Ｃ７Ｆ，Ｃ８ＲＦ，Ｃ８ＬＦ，Ｃ９Ｆ 堀構造、Ｃ６Ｇ，Ｃ７Ｇ，Ｃ８Ｇ，Ｃ９Ｇ 基板縁部、Ｃ１０Ｈ 成長抑制部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、板状シリコン、板状シリコンの製造方法、板状シリコン製造用基板およびその板状シリコンを用いた太陽電池に関する。本発明の板状シリコンは、第一面と、該第一面に連続して形成される他の面を有する板状シリコンにおいて、第一面と他の面との連続部分とは異なる位置に、第一面の平均的な板厚よりも厚い、板厚補強部が存在することを特徴とする板状シリコン、その板状シリコンの製造方法、その板状シリコン製造用基板および、その板状シリコンを用いた太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、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、製造されていたため、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た。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を開発した（特許文献１参照）。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ものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２４７３９６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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という問題があった。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、成長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、板状シリコンと成長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残留応力が残ったり、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という問題があった。さらに、残留応力を解消する方向に、板状シリコンが反る可能性が生じるという問題があった。
【０００５】
本発明はこれらの問題を解決することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は鋭意研究の結果、形成される板状シリコンを特殊な形状にすることで、上記の問題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
本発明の板状シリコンは、第一面と、該第一面に連続して形成される他の面を有する板状シリコンにおいて、第一面の周辺部分に、第一面の平均板厚よりも厚い板厚補強部を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の板状シリコンは、板状シリコンの板厚補強部が、第一面と他の面との連続部分と、反対側の位置に存在することを特徴とする。
【０００９】
本発明の板状シリコンは、板状シリコンの板厚補強部が、第一面と他の面との連続部分を含む全ての位置に存在することを特徴とする。
【００１０】
本発明の板状シリコンは、板状シリコンの板厚補強部が、第一面の平均板厚の１０５％以上、１７０％以下であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の板状シリコンは、板状シリコンの板厚補強部の幅は、板状シリコンの長い方の辺の長さの１０％以下であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の板状シリコンは、板状シリコンの板厚補強部の面積は、第一面の面積の３５％以下であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の板状シリコンの製造方法は、シリコン融液に基板を接触させ、前記基板表面上に板状シリコンを成長させ、その後、基板を融液から引き離す工程を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の板状シリコンの製造方法は、板状シリコンの第一面と連続する他の面が、基板の進行方向の前方部から形成されることを特徴とする。
【００１５】
本発明の板状シリコンの製造方法は、板状シリコンの板厚補強部が、基板の進行方向の後方部に形成されることを特徴とする。
【００１６】
本発明の板状シリコンの製造方法は、板状シリコンの板厚補強部が成長する基板の板厚制御部は、周期的な凸部を有し、その凸部の最近接の位置にある凸部までの距離が、０．１ｍｍ以上、２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の板状シリコン製造用基板は、板状シリコンの板厚補強部が成長する基板の板厚制御部は、炭化珪素、熱分解炭素、黒鉛のうちいずれか１つを含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明の板状シリコン製造用基板は、板状シリコンの板厚補強部が成長する基板の板厚制御部は、板状シリコンの第一面が成長する面よりも低いことを特徴とする。
【００１９】
本発明の板状シリコンを用いた太陽電池は、板状シリコンの第一面と連続する他の面および板厚補強部を除去した第一面から作製したことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明は、板状シリコン、板状シリコンの製造方法、その板状シリコンを用いた太陽電池、および板状シリコン製造用基板に関するものである。
【００２１】
（板状シリコン）
本発明の板状シリコンは、第一面と、該第一面に連続して形成される他の面を有し、第一面の周辺部分に、第一面の平均板厚よりも厚い板厚補強部を有することを特徴とする。
【００２２】
図１を用いて、本発明における板状シリコンの特徴について説明する。図１（Ａ）は本発明による板状シリコンの概略斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）における１Ｂ−１Ｂで切断した時の板状シリコンの断面図である。本発明による板状シリコンＳ１は、第一面Ｓ１Ａと、その第一面Ｓ１Ａと連続する連続部Ｓ１Ｄを介した他の面、すなわち第二面Ｓ１Ｂとを有し、さらに、その第一面Ｓ１Ａには、第一面の中央部分の平均板厚ｈ１よりも周辺部分の平均板厚Ｈ１の方が厚い板厚補強部Ｓ１Ｅを有することを特徴とする。さらに、本発明の板状シリコンＳ１において、第一面Ｓ１Ａの法線ベクトルＶ１Ａと、他の面、すなわち第二面Ｓ１Ｂの法線ベクトルＶ１Ｂとのなす角αが鈍角を形成している。この時の法線ベクトルは、連続した面上で定義することとしている。すなわち、ベクトルを定義する際には、板状シリコンを製造するときの基板に接している面であれば、両ベクトルとも基板に接している面からの法線ベクトルを選択する。こうすることにより、法線ベクトルＶ１ＡとＶ１Ｂの角度を定義することが可能となる。この角度αは、９０°＜α＜１８０°を満たすことが好ましく、より好ましくは、１２０°＜α＜１８０°である。角度αが１８０°、すなわちベクトルが反対方向を向いている時には、板状シリコンを成長させた基板から、板状シリコンのみを取り外すさいに、無理な応力を加えることになり、板状シリコンを破損したり、基板を破損するなどの恐れがあるため、あまり好ましくなく、基板から容易に取り外すことのできる、１２０°＜α＜１８０°が好適となる。さらに後述するが、図２から図４に示すような形状であっても本発明の板状シリコンに該当することになる。
【００２３】
以下の説明で板状シリコンはＳ、板状シリコン上の法線ベクトルはＶ、板状シリコンを成長させる基板はＣを頭文字とし、続く数字は、板状シリコンの番号もしくは基板の番号として表記する。最後の文字は、第一面をＡ、他の面を構成する第二面をＢ、他の面を構成する第三面をＣとし、板状シリコンの第一面の平均板厚よりも厚い板厚補強部をＥとして表記する。また、基板においても、板状シリコンの第一面、第二面、第三面が成長する面を基板の第一面、第二面、第三面として表記する。
【００２４】
図１（Ｂ）の板状シリコンＳ１の断面図において、第一面Ｓ１Ａの中央部分の平均板厚ｈ１よりも板厚補強部Ｓ１Ｅの平均板厚Ｈ１の方が厚いことを特徴とする。ただし、この図において、板厚ｈ１およびＨ１は、ある特定の場所の板厚で表示しているが、本発明では平均的な板厚を指すものである。すなわち、板厚補強部Ｓ１Ｅのうちで、平均板厚Ｈ１よりも極端に薄い部分があってもよく、段階的に板厚が変化していても良い。この第一面の周辺部分に存在する板厚補強部Ｓ１Ｅの平均板厚Ｈ１は、第一面Ｓ１Ａの中央部分の平均板厚ｈ１の１０５％以上、１７０％以下であることを特徴とする。平均板厚が１０５％以下であると、板厚補強部の役割を十分に果たすことが困難となり、１７０％以上であると、板状シリコンの反りを抑制することは可能となるが、シリコンの利用効率が低くなるため、あまり好ましくない。
【００２５】
板厚補強部の役割は、板状シリコンＳ１の面内において、第一面Ｓ１Ａの平均板厚ｈ１よりも厚い板厚補強部Ｓ１Ｅが存在することにより、板状シリコンＳ１の反りが大幅に低減できることになる。これは、板状シリコンの第二面Ｓ１Ｂは、板状シリコンを成長させる基板に引っ掛かる構造になっており、基板に固定されている状態であるが、板厚補強部Ｓ１Ｅは基板には固定されていない。そのため、基板上に成長した板状シリコンは、熱収縮や重力などの影響により、反りが生じる可能性がある。しかしながら、本発明の板状シリコンでは、平均板厚ｈ１よりも板厚が厚い板厚補強部Ｓ１Ｅが存在するために、板状シリコンに反りは生じにくくなる。これは、板状シリコンの第一面Ｓ１Ａの平均板厚ｈ１よりも厚い板厚補強部Ｓ１Ｅが板状シリコンの梁の役目を果たしているためである。このような、反りの少ない板状シリコンは、容易に太陽電池の製造プロセスに提供できるだけでなく、得られる板状シリコンの強度を低下させることがないために、高歩留まりで板状シリコンを得ることができるようになる。さらに、通常太陽電池に用いられているような３５０μｍのウエハよりも、薄い板厚の板状シリコンを作製することが可能となる。
【００２６】
板厚補強部を有する板状シリコンにおいて、板厚補強部Ｓ１Ｅの幅Ｗ１は、板状シリコンの長辺の長さの２０％以下が好ましい。例えば、得られる板状シリコンのサイズが縦１５５ｍｍ、横１５５ｍｍの正方形である場合、３１．１ｍｍ以下が好ましい。これは、板厚の厚い部分の幅が広ければ広いほど、板状シリコンの反りは抑制することが可能となるが、原料利用効率が大幅に低下することになり、得られる板状シリコンの価格を抑えることが困難になるためである。
【００２７】
さらに、板厚補強部を有する板状シリコンにおいて、板厚の板厚補強部Ｓ１Ｅの面積は、板状シリコンＳ１の第一面Ｓ１Ａの面積の３５％以下が好ましい。これも、板厚補強部の領域が大きければ大きいほど、原料利用効率が低下し、得られる板状シリコンの価格を抑えることが困難になるためである。
【００２８】
次に、図２から図４を用いて、本発明の板状シリコンの形状について説明する。図２から図４は、本発明により板状シリコン概略斜視図である。図２において、図１（Ａ）と異なる部分は、板状シリコンの第二面（Ｓ１ＢとＳ２Ｂ）の形状である。図１の板状シリコンＳ１の第二面Ｓ１Ｂは平面構造であるが、図２の板状シリコンＳ２の第二面Ｓ２Ｂは曲面形状である。板状シリコンＳ２において、第一面の法線ベクトルＶ２Ａと第二面の法線ベクトルＶ２Ｂとが鈍角を形成することを特徴とする。しかしながら、曲面形状を有しているため、第二面の法線ベクトルＶ２Ｂを、板状シリコンの第一面Ｓ２Ａとの境界線付近にすると、法線ベクトル同士のなす角は、鋭角になる場合がある。しかしながら、本発明では、法線ベクトルのなす角が鈍角になる部分が少なくとも１つあればよい。法線ベクトルのなす角が鋭角になる部分を含んでいても構わない。言い換えれば、法線ベクトルのなす角が、鈍角になる他の面が存在していればよい。この例では、板厚補強部Ｓ２Ｅは第二面Ｓ２Ｂと反対側に形成されている。
【００２９】
図３においては、板状シリコンＳ３は、第一面Ｓ３Ａと、他の面、すなわち第二面Ｓ３Ｂおよび第三面Ｓ３Ｃの合計３面で構成され、夫々法線ベクトルＶ３Ａ、Ｖ３Ｂ、Ｖ３Ｃを有する。これまで説明してきた板状シリコン（Ｓ１およびＳ２）は２面構造であるが、本発明では、板状シリコンに第一面と第二面が存在していれば機能を果たすが、他の面が２面以上である方がよりその効果を発揮することになる。すなわち、板状シリコンＳ３は、端部にコ字型の断面形状を呈する部分を有しており、第一面の法線ベクトルＶ３Ａと第二面の法線ベクトルＶ３Ｂとが鈍角をなしている。このような３面構造にすることによって、融液に基板を浸漬させて板状シリコンを作製する場合においては、板状シリコンの落下の割合が大幅に改善されることになる。
【００３０】
さらに図３においては、板状シリコンの板厚補強部Ｓ３Ｅが下側に凸部を有する構造になっている。本発明では、板状シリコンの板厚補強部が存在しており、板状シリコンの反りを抑制すればよく、図３のような形状であっても差し支えない。
【００３１】
図４においては、板状シリコンＳ４は、第一面Ｓ４Ａ、第二面Ｓ４Ｂ、および第三面Ｓ４Ｃの３面で構成され、夫々法線ベクトルＶ４Ａ、Ｖ４Ｂ、Ｖ４Ｃを有する。このような３面構造であっても、板状シリコンの落下は、抑制することができる。また、この図において、板状シリコンの板厚補強部Ｓ４Ｅは、上側と下側の両方ともに凸部を有している。このような形状の板厚補強部Ｓ４Ｅにすることで、さらに得られる板状シリコンの反りを抑制することが可能となるため、より好ましい。
【００３２】
以上のように、第一面の平均板厚よりも厚い板厚補強部（Ｓ１Ｅ、Ｓ２Ｅ、Ｓ３Ｅ、Ｓ４Ｅ）は、下側に凸部を有していたり、上側に凸部を有していたり、上下とも凸部を有していても良い。
【００３３】
次に、図５を用いて、本発明の板状シリコンの形状について説明する。図５（Ａ）は、本発明の板状シリコン概略斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）における板状シリコンの周辺の板厚の厚い部分、すなわち板厚補強部Ｓ５Ｅを一点鎖線に沿って除去した時の板状シリコンの斜視図である。図５（Ａ）において、板厚補強部Ｓ５Ｅが、第一面Ｓ５Ａの周辺部分の全てに存在するために、第一面Ｓ５Ａが反ることがほとんどなくなる。これは、周辺にある板厚補強部Ｓ５Ｅが強固な枠を形成していることになり、第一面Ｓ５Ａが反らなくなる。このような板状シリコンであると、板厚補強部Ｓ５Ｅを除去することで、得られる板状シリコンＳ５Ａには、反りがほとんど含まれることはなくなり、安価なプロセスを用いて太陽電池を作製することができるようになる。しかしながら、このような形状にすると、板厚補強部Ｓ５Ｅの面積が大きくなるために、できる限り板厚補強部Ｓ５Ｅの幅は小さくすることが好ましい。より好ましくは、１０ｍｍ以下である。このような形状にすることで、歩留まりよく、しかも反りのない板状シリコンが得られることになる。図５において、第一面Ｓ５Ａ、第二面Ｓ５Ｂ、第三面Ｓ５Ｃは、夫々法線ベクトルＶ４Ａ、Ｖ４Ｂ、Ｖ４Ｃを有する。
【００３４】
（基板）
次に、図６を用いて、本発明の板状シリコンを作製するための基板について説明する。図６（Ａ）は、本発明の板状シリコンを作製するための基板の概略斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）における６Ｂ−６Ｂで切断した時の基板の断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）における６Ｃ−６Ｃで切断した時の基板の断面図である。このような基板Ｃ６を用いることで、本発明の板状シリコンを作製することが可能となる。本発明の基板は、板状シリコンの第一面が成長する基板の第一面Ｃ６Ａ、板状シリコンの第二面が成長する基板の第二面Ｃ６Ｂ、板状シリコンの第三面が成長する基板の第三面Ｃ６Ｃで構成されており、さらには、板状シリコンの板厚が厚い、板厚補強部が成長する板厚制御部Ｃ６Ｅが存在する。さらに、基板の第一面Ｃ６Ａは、堀構造Ｃ６Ｆによって基板縁部Ｃ６Ｇと分離できるような構造となっている。このような形状にすることにより、基板Ｃ６の側面部分にシリコンが付着したとしても、堀構造Ｃ６Ｆにより分離されているため、シリコンの収縮あるいは、基板の膨張による応力の少ない板状シリコンを得ることが可能となる。
【００３５】
このとき、基板縁部の幅Ｗ６Ｇは、１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下が好ましい。基板縁部の幅Ｗ６Ｇが１ｍｍ以下であると、基板縁部の幅が狭いため、熱的な影響により、基板縁部の強度が低下するため好ましくなく、１０ｍｍ以上であると、基板のサイズが大きくなるために、基板を加熱したり、冷却する場合の熱のロスが大きくなるため、余り好ましくない。
【００３６】
また、基板縁部Ｃ６Ｇと第一面Ｃ６Ａを分離するための堀構造Ｃ６Ｆの幅Ｗ６Ｆは、１ｍｍ以上、７ｍｍ以下が好ましい。１．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下がより好ましい。堀構造の幅Ｗ６Ｆは、１ｍｍ以下であると、シリコン融液の表面張力によって、基板縁部Ｃ６Ｇと第一面Ｃ６Ａがつながるため好ましくなく、７ｍｍ以上であると、逆に、堀構造の幅Ｗ６Ｆの凹部にまでシリコン融液が侵入する可能性が大きくなり、その部分から板状シリコンが割れる可能性が大きくなるためこのましくない。また、堀構造Ｃ６Ｆの深さＤ６Ｆは、１ｍｍ以上、８ｍｍ以下が好ましい。２ｍｍ以上、５ｍｍ以下がより好ましい。堀構造Ｃ６Ｆの深さＤ６Ｆが、１ｍｍ以下であると、シリコン融液の表面張力によって、基板縁部Ｃ６Ｇと第一面Ｃ６Ａがつながるため好ましくなく、８ｍｍ以上であると基板強度が確保できなくなるため、あまり好ましくない。
【００３７】
さらに、基板の第二面Ｃ６Ｂは、基板の第一面Ｃ６Ａと角度βで交わっている。この角度βが大きければ、得られる板状シリコンは落下し易くなり、逆に、小さいほど、落下しなくなる。すなわち、この角度βは、鋭角であることが好ましく、６０°以下がより好ましい。
【００３８】
本発明においては、板状シリコンの板厚の厚い部分が成長する部分、すなわち板厚制御部Ｃ６Ｅには、規則的な凹凸を有する形状であることが好ましい。すなわち、基板の第一面Ｃ６Ａの結晶核の発生密度よりも、板厚制御部Ｃ６Ｅの結晶核を発生する密度の方を多くすることで、得られる板状シリコンの厚みを制御することが可能となる。たとえば、基板の第一面Ｃ６Ａの表面が旋盤やフライス盤による機械加工仕上げであるならば、板厚制御部Ｃ６Ｅの表面には、機械的に凹凸を形成することが好ましい。このとき、凸部のピッチは、０．１ｍｍ以上、２ｍｍ以下で存在しているのが好ましい。０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以下がより好ましい。このように、板厚制御部Ｃ６Ｅには、凹凸を形成することで、容易に板状シリコン板厚を厚くするこが可能となる。特に、板厚制御部Ｃ６Ｅの表面形状は、図１３（Ａ）にある点状の凸部１３Ａを有する形状や、図１３（Ｂ）にあるような線状の凸部１３Ｂを有する形状が好ましい。これは、シリコンの結晶核の発生場所を制御することが可能となり、均一に板厚補強部を形成する時に特に好ましい。
【００３９】
さらに、基板の第一面Ｃ６Ａの表面においても、凹凸形状を有していることが好ましい。これは、基板の第一面Ｃ６Ａに凹凸構造をあらかじめ設けておくことで、結晶核の生成サイトを限定することができ、得られる板状シリコンの均質性が向上するだけでなく、得られる板状シリコンの剥離性を大幅に向上させる。基板の第一面Ｃ６Ａの表面凹凸の凸部のピッチ０．５ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下が好ましい。０．５ｍｍ以下のピッチであると、得られる板状シリコンの半導体特性がやや劣ることになり、得られる太陽電池の変換効率の若干劣るために好ましくない。２．５ｍｍ以上のピッチであると、得られる板状シリコンの表面の凹凸が大きくなり、大量生産に適した印刷プロセスを通すことが困難になるため、あまり好ましくない。
【００４０】
例えば、基板の第一面Ｃ６Ａの表面凹凸の凸部のピッチと、板厚制御部Ｃ６Ｅの表面凹凸の凸部のピッチをどちらも１ｍｍとした場合、板厚制御部Ｃ６Ｅの凸部と凹部の高低差を小さくすることで、板厚を厚くすることも可能である。凸部と凹部の高低差を小さくすると、シリコン融液の基板の凹部への入り込み方が変化し、凸部だけが結晶核の発生場所であったものが、結晶核の発生場所を多くすることになる。その結果、凸部周辺も結晶核の発生場所となり、板状シリコンの厚みを厚くすることができ、板厚補強部を形成することができる。
【００４１】
さらに、板厚補強部は、板厚制御部Ｃ６Ｅの凸部の先端部分に、炭化珪素や熱分解炭素などのようにシリコン融液に対して濡れ性の高い材質をコートすることでも作製することが可能となる。これは、シリコン融液に対して濡れ性の高い材質が基板表面に存在すると基板の凸部での結晶核の発生量を多くすることができ、板状シリコンの厚みを厚くすることができ、板厚補強部を形成することができる。
【００４２】
このように、板厚補強部を作製するには、シリコン融液と基板表面の接触部分を制御することが非常に重要な因子であり、特に、凸部の密度と凸部の材質などで制御すること好ましい。
【００４３】
図６においては、基板の第一面Ｃ６Ａと板厚制御部Ｃ６Ｅの凸部は、ほぼ同一面上に形成されている場合の図であるが、図７では、基板の第一面Ｃ７Ａよりも下側に板厚制御部Ｃ７Ｅが存在する場合である。
【００４４】
図７（Ａ）は、本発明の板状シリコンを作製するための基板の概略斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）における７Ｂ−７Ｂで切断した時の基板の断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）における７Ｃ−７Ｃで切断した時の基板の断面図である。この図において、第一面Ｃ７Ａよりも下側に板厚制御部Ｃ７Ｅが存在している。このように第一面Ｃ７Ａよりも下側に板厚制御部Ｃ７Ｅが存在していると、より容易に板厚を厚くすることが可能となる。第一面Ｃ７Ａよりも低い位置に板厚制御部Ｃ７Ｅが存在していても、融液が入りこむことが可能となるため、板厚補強部を作製可能となる。先述のように、凹凸形状を設けることで、結晶核の発生サイトを限定することができるようになり、さらに容易に板厚補強部を得られることが可能となる。図７において、第二面Ｃ７Ｂ、第三面Ｃ７Ｃ、掘構造Ｃ７Ｆの深さＤ７Ｆ、堀構造Ｃ７Ｆの幅Ｗ７Ｆ、基板縁部Ｃ７Ｇの幅Ｗ７Ｇは図６の実施例と実質的に同じ構造が採用できる。
【００４５】
次に、図８を用いて本発明の基板について説明する。図８（Ａ）は、本発明の板状シリコンを作製するための基板の概略斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）における８Ｂ−８Ｂで切断した時の基板の断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）における８Ｃ−８Ｃで切断した時の基板の断面図である。この図では、図７に示した基板Ｃ７が２個接続した場合となる。すなわち、１個の基板Ｃ８の第一面（Ｃ８ＬＡおよびＣ８ＲＡ）から成長した２枚の板状シリコンが得られることになる。この基板Ｃ８においても、基板の第一面（Ｃ８ＬＡおよびＣ８ＲＡ）と基板縁部Ｃ８Ｇとの間に掘構造（Ｃ８ＬＦおよびＣ８ＲＦ）が存在しているために、得られる板状シリコンが掘構造を介して連続してつながることはない。この図においては、基板の第一面（Ｃ８ＬＡおよびＣ８ＲＡ）の間には、２本の掘構造（Ｃ８ＬＦおよびＣ８ＲＦ）によって分離されることになる。この図においては、２本の堀構造（Ｃ８ＬＦおよびＣ８ＲＦ）で分離されているが、基板中央部分の堀構造を共通とする構造であっても構わない。このような１本の堀構造で、基板の第一面を分離するような場合は、堀構造の幅を広げておくことが好ましい。これは、基板の中央部分は、熱の影響により、板状シリコンの成長速度が速くなるためである。基板中央部分の堀構造の幅は、基板周辺部における堀構造の幅の１倍以上、３倍以下が好ましい。なお第二面Ｃ８ＬＢ、第三面（Ｃ８ＲＣ，Ｃ８ＬＣ）は図７の実施例と同じ形状である。
【００４６】
このように、１枚の基板から２枚の板状シリコンが得られるような基板形状にすると、生産性が良いために、結果として安価な板状シリコンを提供することが可能となる。
【００４７】
次に、図９を用いて本発明の基板について説明する。図９（Ａ）は、本発明の板状シリコンを作製するための基板の概略斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）における９Ｂ−９Ｂで切断した時の基板の断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）における９Ｃ−９Ｃで切断した時の基板の断面図である。この基板において、板厚制御部（Ｃ９ＲＥおよびＣ９ＬＥ；ハッチング部分）は、基板の第一面Ｃ９Ａの左右に設けられており、その部分には、凸部が制御されて形成されている。このとき、凸部のピッチは、０．１ｍｍ以上、２ｍｍ以下で存在しているのが好ましい。０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以下がより好ましい。このように、板厚制御部Ｃ９ＬＥに、凹凸を形成することで、容易に板状シリコンの板厚を厚くするこが可能となる。このように平行した位置に板厚制御部（Ｃ９ＲＥおよびＣ９ＬＥ）が存在していることで、より容易に反りを抑制することが可能となる。
【００４８】
なお、第二面Ｃ９Ｂ、第三面Ｃ９Ｃ、溝構造Ｃ９Ｆ、基板縁部Ｃ９Ｇは、図６の実施例に準じた構造が採用できる。
【００４９】
次に、図１０を用いて本発明の基板について説明する。図１０（Ａ）は、本発明の板状シリコンを作製するための基板の概略斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）における１０Ｂ−１０Ｂで切断した時の基板の断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）における１０Ｃ−１０Ｃで切断した時の基板の断面図である。この図において、基板Ｃ１０には、異なる表面形状の領域が存在する。すなわち、第一面Ｃ１０Ａは板厚制御部Ｃ１０Ｅと隣接しており、さらに、板厚制御部Ｃ１０Ｅと隣接して、成長抑制部Ｃ１０Ｈが存在している。この成長抑制部Ｃ１０Ｈは、図６から図９にある基板の堀構造と同じような効果をもたらす。すなわち、堀構造の役目は、第一面上に成長したシリコンと、基板縁部に成長したシリコンとを分離することが目的だったように、この成長抑制部Ｃ１０Ｈも、板厚制御部Ｃ１０Ｅの周辺にシリコンが成長させないようようにするものである。この時、成長抑制部Ｃ１０Ｈの表面には、凹凸を形成することが好ましい。すなわち、成長抑制部Ｃ１０Ｈに図１３（Ａ）および（Ｂ）に示すような、機械加工によって容易に形成できる表面形状を形成しておくことが好ましい。図１３（Ａ）は、点状の凸部１３Ａを有する基板表面の拡大模式図であり、（Ｂ）は線状の凸部１３Ｂを有する基板表面の拡大模式図である。
【００５０】
この図において、点状の凸部１３Ａもしくは線状の凸部１３ＢのピッチＰ１３ＡもしくはＰ１３Ｂは、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下が好ましく、その先端角度は、３０°以上１２０°以下が特に好ましい。凸部のピッチが０．５ｍｍよりも小さすぎると、成長抑制部Ｃ１０Ｈにも結晶が成長してしまうために好ましくない。３ｍｍ以上のピッチであると、凸部と隣り合った凸部の間に存在する凹部にもシリコンが成長してしまうため、あまり好ましくない。また、先端角度が３０°よりも小さすぎると、凸部の先端部分の強度が確保できなくなるため、あまり好ましくない。また、１２０°以上であると、凸部の周辺にもシリコンが成長するためあまり好ましくない。成長抑制部Ｃ１０Ｈは、板状シリコンが形成されなければ良く、凸部に成長したシリコンが連続しない形状であればよい。
【００５１】
さらに、成長抑制部Ｃ１０Ｈの凸部のピッチは、板厚制御部Ｃ１０Ｅに形成されている凸部のピッチと同じであった場合には、成長抑制部Ｃ１０Ｈの凸部の角度を急峻にしておく必要がある。すなわち、図１３（Ｂ）にあるように、断面が三角形を有する基板の頂点角度γを小さくしておくことである。このような形状であると、シリコンの結晶成長の起点となるのは、基板表面の線状の凸部１３Ｂだけとなり、凸部でシリコンの結晶核が発生するだけとなり、板状にシリコンが成長しないことになる。
【００５２】
さらに、図１４に示すような基板表面の構造を有していてもよい。図１４は、線状の凸部１４を有する基板表面の拡大模式図である。図１３（Ｂ）と異なるのは、基板の凹部１５に平坦部があることである。このような平坦部が存在することで、隣り合った凸部１４から発生した結晶が繋がるまでの時間を遅延させることができるようになる。すなわち、線状の凸部１４にだけシリコン結晶が成長するようになる。このような基板表面の構造にすることで、同じピッチであっても、頂点角度δを自由に調整することができようになり、成長抑制部を制御よく形成することができるようになる。この図においては、凹部の断面形状が、平坦部を有する台形であるが、これがＵ字型になっていても構わない。この形状の本質は、頂点角度δと凸部のピッチＰ１４を同時に制御できるような構造を提供することである。凸部のピッチＰ１４は０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下、頂点角度δは３０°以上１２０°以下、凹部の長さは０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下が成長抑制部の好適な形状となる。
【００５３】
なお、図１０において第二面Ｃ１０Ｂ、第三面Ｃ１０Ｃは第一面Ｃ１０Ａと直角または平行になるように形成されている。そして板厚制御部Ｃ１０Ｅの幅Ｗ１０Ｅは５〜１５ｍｍの範囲に設定されることが好ましい。また成長抑制部Ｃ１０Ｈの高さＤ１０Ｈおよび幅Ｗ１０Ｈは夫々５〜２５ｍｍ、５〜２０ｍｍの範囲に設定することが好ましい。
【００５４】
このように、板厚制御部Ｃ１０Ｅの周辺部分に成長抑制部Ｃ１０Ｈを設けることで、所望の板状シリコンが得られることにつながる。
【００５５】
（板状体の製造装置）
次に、本発明の基板を用いた板状シリコンの製造方法について説明する。本発明の板状シリコンを得る装置は、図１１に示した装置を用いる場合に、特に効果がある。しかしながら、本発明を実現する装置は、これに限定されることはない。本発明の板状シリコンを作製するための製造装置内の概略断面図を図１１に示す。
【００５６】
図１１の板状シリコンの製造装置は、得られた板状シリコンＳ、基板Ｃ、坩堝６１、加熱用ヒーター６２、シリコン融液６３、坩堝台６４、断熱材６５、坩堝昇降用台６６、基板に固定された軸６７、基板Ｃを保持するための固定台６８を備えている。図１１に示すように、原料融液温度以下の基板Ｃが、図中左側から、矢印Ｚの軌道を描きながら、坩堝６１中にあるシリコン融液６３に浸漬される。このとき、シリコン融液６３は、加熱用ヒーター６２により融点以上に保持されている。安定した板状シリコンＳを得るためには、融液温度の調節と、チャンバー内の雰囲気温度と、基板Ｃの温度を厳密に制御できるような装置構成にする必要がある。
【００５７】
基板Ｃには、温度制御が容易に制御できる構造を設けることが好ましい。基板の材質は、特に限定されないが、熱伝導性の良い材料や耐熱性に優れた材料であることが好ましい。例えば、高純度黒鉛、炭化ケイ素、石英、窒化硼素、アルミナ、酸化ジルコニウム、窒化アルミ、金属などを使用することが可能であるが、目的に応じて最適な材質を選択すれば良い。高純度黒鉛は、比較的安価であり、加工性に富む材質であるためより好ましい。基板の材質は、工業的に安価であること、得られる板状シリコンの基板品質などの種々の特性を考慮し、適宜選択することが可能である。さらに、基板に金属を用いる場合、常に冷却し続けるなど、基板の融点以下の温度で使用し、得られた板状シリコンの特性にさほど影響を与えなければ、特に問題はない。
【００５８】
温度制御を容易にするには、銅製の基板を保持するための固定台６８を用いると都合がよい。固定台６８とは、軸６７と基板Ｃを連結する部分のことを指す。固定台６８や基板Ｃは、冷却する手段と連結されているのが好ましい。冷却機構と連結されていることで、基板Ｃの温度調節がより容易になるためである。さらに、基板Ｃを加熱する加熱機構を有する方が好ましい。すなわち、基板の温度は、冷却機構を備えているだけでなく、加熱機構を備えている方が好ましい。シリコン融液中へ進入した基板Ｃは、その基板表面に板状シリコンＳが成長する。その後、基板はシリコン融液から脱出するが、基板側はシリコン融液から熱を受け、基板の温度が上昇する傾向にある。しかし、次に同じ基板を同じ温度でシリコン融液へ浸漬させようとすると、基板の温度を下げるための冷却機構が必要となる。すなわち、一度シリコン融液から脱出した基板は、冷却機構で冷却され、次にシリコン融液に浸漬される前までに、加熱機構を用いて、成長基板の温度制御を行う方が良い。加熱機構は、高周波誘導加熱方式、抵抗加熱方式、ランプ加熱方式でも構わない。
【００５９】
このように、冷却機構と加熱機構を併用することで、板状シリコンの安定性は、格段に上昇する。
【００６０】
基板の温度制御と共に重要なのは、シリコン融液の温度管理である。融液の温度を融点近傍で設定していると、基板が融液に接することでシリコン融液の湯面が凝固を起こす可能性があるため、融液の温度は、融点以上であることが好ましい。これは複数の熱電対もしくは、放射温度計などを用いて厳密に制御することができる。
【００６１】
融液温度を厳密に制御するには、熱電対を融液中に浸漬させるのが直接的で好ましいが、熱電対の保護管などからの不純物が融液に混入する恐れがあるために、汚染を防止する構造にする必要がある。制御方法は、坩堝などに熱電対を挿入するなどして、間接的に制御するか、放射温度計によりシリコン融液の温度を測定できるような構造にすることが好ましい。
【００６２】
融液の入った坩堝６１は、坩堝台６４を介して断熱材６５の上に設置されている。これは、融液温度を均一に保持するためと、坩堝底からの抜熱を最小限に抑制するために用いられている。その断熱材６５の上には、坩堝台６４が設置されており、坩堝昇降軸６６が接続されており、昇降機構が設けられている。これは、基板Ｃ上で板状シリコンが成長するため、常に基板Ｃが、シリコン融液の湯面から同じ深さで浸漬できるように上下動させるためである。湯面から同じ深さで浸漬できるようにする方法は、これに限定されない。湯面位置を一定に保つ、すなわち、板状シリコンとして取り出された分の原料を補充する方法なども適用可能である。これは、原料の多結晶体（塊）を溶融させて投入したり、融液のまま順次投入したり、粉体を順次投入する方法などを用いることが可能である。ただし、できるだけシリコン融液の湯面を乱さないようにすることが好ましい。融液の湯面を乱すと、その時に発生する波形状が得られる板状シリコンの融液面側に反映され、得られる板状シリコンの均一性を損ない、品質の安定性を損なう可能性があるためである。
【００６３】
次に、別の板状シリコンの製造装置を図１２において説明する。図１２において、坩堝７１上に熱遮蔽板８２を有し、その開口部８３を移動することが可能な固定台７８と基板Ｃが固定脚７７に接続され、その固定脚７７は、冷却器７９に接続されている。そして断熱材７５の上には、坩堝台７４が設置されており、坩堝昇降軸７６が接続されており、昇降機構が設けられている。前記冷却器７９は、角度が変更できる関節部８０を有するアーム８１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７１上には、熱遮蔽板８２が開口されており、基板Ｃは任意の軌道を描けるような構成になっている。その基板Ｃ上で結晶が成長し、板状シリコンＳが形成されるのである。このとき、基板Ｃの温度、シリコン融液７３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８１が関節部８０を有することにより、基板Ｃが移動する構成であるが、アーム８１ごと移動する構成であっても構わない。このように、アームごと移動させるような機構を設けることで、基板Ｃをシリコン融液の湯面から同じ深さで浸漬させることが可能となる。
【００６４】
（板状シリコンの製造方法）
次に、図１１に示す板状シリコンの製造装置を用いた板状シリコンの製造方法について説明する。
【００６５】
まず、得られる板状シリコンの比抵抗が０．５〜５Ω・ｃｍになるようにボロンの濃度を調整したシリコン塊（原料）を、高純度黒鉛製坩堝６１に一杯になるまで充填する。その坩堝を、図１１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の流速で、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。
【００６６】
次に、シリコン溶融用のヒーター６２の温度を融点以上の１５００℃に設定し、坩堝６１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６１の上面から１ｃｍ下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は、一度に１５００℃に上げるのではなく、約１３００℃まで５〜５０℃／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。
【００６７】
その後、シリコンが完全に溶融したのを確認したのち、シリコン融液温度を１４１０℃に設定し、３０分間そのまま保持し、融液温度の安定化を図る。次に、坩堝昇降機構６６を用いて、坩堝６１を所定の位置まで移動させる。このときのシリコン融液温度は、１４００℃以上、１５００℃以下が好ましい。シリコンの融点が１４１０℃付近であるため、１４００℃以下に設定すると、坩堝壁から徐々に湯面が固まってくるためである。また、１５００℃以上に設定すると、得られる板状シリコンの成長速度が遅くなり、生産性が悪くなるため余り好ましくない。
【００６８】
次に、板状シリコンを成長させるが、図６から図１０に示すような基板を図１１中の左側から右側へ矢印Ｚの軌道のように進行させる。このとき、基板の表面、例えば図６の第一面Ｃ６Ａ側をシリコン融液に接触させ、基板の第二面Ｃ６Ｂや基板の第三面Ｃ６Ｃが進行方向側になるように、基板Ｃ６を移動させる。このように、基板の第一面Ｃ６Ａがシリコン融液に接することで、板状シリコンが、第一面Ｃ６Ａに形成される。板状シリコンを基板上に成長させる軌道は、特に限定されない。例えば、円軌道や、楕円軌道や、それらの組み合わせた軌道など、任意の軌道を実現できるような構造にしておく方が好ましい。
【００６９】
図６から図１０において、基板Ｃの進行方向前方部に位置する基板の第二面や第三面の形状は、特に限定されない。より好ましい形状は、第一面上に成長した板状シリコンが落下しないような形状にすることが好ましい。
【００７０】
シリコン融液への進入時の基板の表面温度は、シリコン融液の凝固点以下であることが必要である。より好ましくは、１００℃以上、１１００℃以下である。これは、基板の温度が１００℃以下であると、安定した制御が困難となる。すなわち、連続生産する場合、チャンバー内で、浸漬待ちの基板は、シリコン融液からの輻射熱を受け、常に１００℃に維持することが困難となり、得られる板状シリコンの品質に、ばらつきが生じることに繋がるためである。また、基板の温度が１１００℃以上であると、基板を１１００℃まで加熱するのに時間を要するだけでなく、板状シリコンの成長速度が遅くなり、生産性が悪くなるため好ましくない。基板の温度を調整するには、冷却機構と加熱機構の両方を備えているために、生産性が向上するだけでなく、製品の歩留まり向上、さらには、品質の安定化を図ることができる。
【００７１】
また、基板の表面温度を再現性よく制御する方法として、シリコン融液からの輻射熱の届かない、もしくは、その影響が少ない位置で、固定台への基板の装着を行い、その後、直ぐにシリコン融液へ進入させる方法を採用することで、基板の温度を制御しない装置構成も可能である。
【００７２】
さらに、ここでは、図１１に示した製造装置を用いて説明しているため、基板Ｃの下側に板状シリコンＳが成長する。しかしながら、図１１とは、違った装置構成で、基板の上下を逆さまにすることで、基板Ｃの上側にも板状シリコンを作製することも可能となる。
【００７３】
次に、図１２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。ここでは図１２の板状シリコン製造装置を用いた板状シリコンを製造方法の一例を示すが、本発明は製造装置にはよらず、本発明で考案した基板を、シリコン融液に接触させることが本質であり、本発明の板状シリコンを容易に得ることが可能となる。
【００７４】
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７１内に充填し、図１２にあるような装置内に設置する。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い、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う。
【００７５】
次に、坩堝を坩堝加熱用ヒーター７２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、坩堝温度を５００℃に維持した状態で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。また、一度に昇温しないのは、坩堝の角部などに熱応力が集中的にかかり、坩堝の破損を防止するのが目的である。
【００７６】
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Ａｒガスを充填する。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１５ｍｍになるように、シリコン塊もしくはシリコン粉末を追加投入する。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。
【００７７】
次に、板状シリコンを基板Ｃ上に成長させるが、基板の第一面が、シリコン融液に接触するように移動させる。このように、基板の第一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Ｓが成長する。基板Ｃ上に板状シリコンＳ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図１２のような装置構造にすることで、得られる板状シリコンＳの歩留まりを向上させることができる。
【００７８】
図１２にあるように、基板Ｃと板状シリコンＳ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Ｃから剥離し、板状シリコンＳだけをチャンバー外へ搬出するのが好ましい。このようにすることで、基板Ｃをチャンバー外へ搬出することがなくなるだけでなく、Ａｒガスの消費量も大幅に低減することが可能となり、より安価な板状シリコンを提供することが可能となる。
【００７９】
【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２Ω・ｃｍになるようにボロン濃度を調整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製坩堝内に入れ、図１１に示すチャンバー内に装着した。
【００８０】
まず、チャンバー内を３Ｐａ程度まで真空引きし、常圧のＡｒガスで置換し、その後、チャンバー内にＡｒガスを導入し、常圧まで戻し、その後は、５Ｌ／ｍｉｎでＡｒガスを常時チャンバー上部から流したままにしておく。次に、シリコン原料をヒーターにより溶融するが、シリコン溶解用ヒーターを８℃／ｍｉｎの昇温速度で１５００℃まで昇温し、シリコン原料が完全に溶解したことを確認したのち、坩堝温度を１４８０℃、１４５０℃、１４２５℃と段階的に低下させ、安定化を図る。
【００８１】
次に、図６に示した形状の基板を、基板の第二面側を進行方向の前側として、シリコン融液に１０ｍｍ浸漬し、１００枚の板状シリコンを成長させた。基板のシリコン融液への侵入時の温度は、６００℃とした。使用した基板の大きさは、縦１５０ｍｍ、横１５０ｍｍ、厚み３０ｍｍであり、基板の第一面と第二面とのなす角度は、４０°とした。さらに、堀構造の幅および深さは３ｍｍとし、基板縁部の幅は２ｍｍとした。板厚制御部の幅は５ｍｍとし、その表面には、図１３（Ａ）に示すようなピラミッド状の凹凸形状を有しており、その凸部のピッチは０．５ｍｍで、高さが０．２ｍｍあった。得られた板状シリコンの板厚補強部の厚みは、約４００μｍであった。
【００８２】
得られた板状シリコンの第二面および板厚補強部をレーザー切断により除去し、板状シリコンの第一面から縦１２５ｍｍ、横１２５ｍｍ、厚み約３３０μｍの板状シリコンを切り出した。次に、レーザーを用いた変位計により、板状シリコン表面の形状を測定し、反り量を測定した。得られた板状シリコンの反り量は、平均で約０．５ｍｍであった。
【００８３】
（太陽電池の作製）
次に、得られた板状シリコンを用いて、太陽電池を作製した。次に、硝酸とフッ酸との混合溶液でエッチングおよび洗浄を行い、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、ＰＯＣｌ3拡散によりｐ型基板にｎ+層を形成した。板状シリコン表面に形成されているＰＳＧ膜をフッ酸で除去した後、太陽電池の受光面側となるｎ+層上にプラズマＣＶＤ装置を用いて窒化シリコン膜を形成した。次に、太陽電池の裏面側となる面にも形成されているｎ+層を硝酸とフッ酸との混合溶液でエッチング除去し、ｐ基板を露出させ、その上に裏面電極およびｐ+層を同時に形成した。次に、受光面側の電極を、スクリーン印刷法にて形成した。その後、銀電極部分に半田ディップを行い、太陽電池を作製した。
【００８４】
得られた太陽電池は、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2の照射下にて、「結晶系太陽電池セル出力測定方法（ＪＩＳ Ｃ ８９１３（１９８８））」に従って、セル特性の評価を行った。
【００８５】
測定結果は、完成したセルの平均値で短絡電流３０．３（ｍＡ／ｃｍ2）、開放電圧５８７（ｍＶ）、フィルファクター０．７４５、効率１３．３（％）であった。得られた板状シリコンから、最終的にセル特性の評価を行えたものは、９５枚であった。
【００８６】
（実施例２）
図７に示した基板を用いたこと、および基板の融液への侵入時の表面温度を３００℃としたこと以外全て実施例１と同じ方法で板状シリコンを作製した。
【００８７】
使用した基板の大きさは、縦１５０ｍｍ、横１５０ｍｍ、厚み２０ｍｍであり、基板の第一面と第二面とのなす角度は、２０°とした。さらに、堀構造の幅および深さは３ｍｍとし、基板縁部の幅は２ｍｍとした。板厚制御部の幅は５ｍｍとし、その表面には、図１３（Ａ）に示すようなピラミッド状の凹凸形状を有しており、その凸部のピッチは０．５ｍｍで、高さが０．１ｍｍであった。使用した基板の第一面の表面には、図１３（Ａ）に示すようなピラミッド状の凹凸形状を有しており、その凸部のピッチは１．０ｍｍであり、その高さは０．２ｍｍであった。得られた板状シリコンの板厚補強部の厚みは、約４２０μｍであった。
【００８８】
得られた板状シリコンの第二面および板厚補強部をレーザー切断により除去し、板状シリコンの第一面から縦１２５ｍｍ、横１２５ｍｍ、厚み約３５０μｍの板状シリコンを切り出した。次に、レーザーを用いた変位計により、板状シリコン表面の形状を測定し、反り量を測定した。得られた板状シリコンの反り量は、平均で約０．３ｍｍであった。
【００８９】
また、得られた板状シリコンを用いて太陽電池の作製も行った。得られた太陽電池は、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2の照射下にて、「結晶系太陽電池セル出力測定方法（ＪＩＳ Ｃ ８９１３（１９８８））」に従って、セル特性の評価を行った。作製した太陽電池の測定結果は平均値で、短絡電流３１．２（ｍＡ／ｃｍ2）、開放電圧５９５（ｍＶ）、フィルファクター０．７４７、効率１３．８（％）であった。得られた板状シリコンから、最終的にセル特性の評価を行えたものは、９４枚であった。
【００９０】
（実施例３）
図８に示した成長基板を用いたこと、および基板の融液への侵入時の温度を４５０℃とした以外全て実施例１と同じ方法で板状シリコンを作製した。
【００９１】
使用した基板の大きさは、縦１５０ｍｍ、横３００ｍｍ、厚み４０ｍｍであり、基板の第一面と第二面とのなす角度は、３０°とした。さらに、堀構造の幅および深さは４ｍｍとし、基板縁部の幅は１ｍｍとした。板厚制御部の幅は７ｍｍとし、その表面には、図１３（Ａ）に示すようなピラミッド状の凹凸形状を有しており、その凸部のピッチは０．８ｍｍで、高さが０．１５ｍｍであった。得られた板状シリコンの板厚補強部の厚みは、約４００μｍであった。
【００９２】
得られた板状シリコンの第二面および板厚補強部をレーザー切断により除去し、板状シリコンの第一面から縦１２５ｍｍ、横１２５ｍｍ、厚み約３２０μｍの板状シリコンを切り出した。次に、レーザーを用いた変位計により、板状シリコン表面の形状を測定し、反り量を測定した。得られた板状シリコンの反り量は、平均で約０．３２ｍｍであった。
【００９３】
また、得られた板状シリコンを用いて太陽電池の作製も行った。得られた太陽電池は、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2の照射下にて、「結晶系太陽電池セル出力測定方法（ＪＩＳ Ｃ ８９１３（１９８８））」に従って、セル特性の評価を行った。作製した太陽電池の測定結果は平均値で、短絡電流３０．８（ｍＡ／ｃｍ2）、開放電圧５９１（ｍＶ）、フィルファクター０．７４３、効率１３．５（％）であった。得られた板状シリコンから、最終的にセル特性の評価を行えたものは、９６枚であった。
【００９４】
（比較例１）
図７に示した基板で板厚制御部を有しないものを用いたこと以外全て実施例１と同じ方法で板状シリコンを作製した。
【００９５】
使用した基板の大きさは、縦１５０ｍｍ、横１５０ｍｍ、厚み３０ｍｍであり、基板の第一面と第二面とのなす角度は、４０°とした。さらに、堀構造の幅および深さは３ｍｍとし、基板縁部の幅は２ｍｍとした。
【００９６】
得られた板状シリコンの第二面および第一面の周辺部分をレーザー切断により除去し、板状シリコンの第一面から縦１２５ｍｍ、横１２５ｍｍ、厚み約３０μｍの板状シリコンを切り出した。次に、レーザーを用いた変位計により、板状シリコン表面の形状を測定し、反り量を測定した。得られた板状シリコンの反り量は、平均で約１．５ｍｍであった。
【００９７】
また、得られた板状シリコンを用いて太陽電池の作製も行った。得られた太陽電池は、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2の照射下にて、「結晶系太陽電池セル出力測定方法（ＪＩＳ Ｃ ８９１３（１９８８））」に従って、セル特性の評価を行った。作製した太陽電池の測定結果は平均値で、短絡電流２８．８（ｍＡ／ｃｍ2）、開放電圧５８８（ｍＶ）、フィルファクター０．７１３、効率１２．１（％）であった。得られた板状シリコンから、最終的にセル特性の評価を行えたものは、８０枚であった。このような結果は、板厚制御部を有していない基板を用いたために、板状シリコンに反りが生じており、その結果、太陽電池の作製プロセスで不具合が生じたものと考えられる。具体的には、受光面電極を形成する際の印圧により割れが生じたことや、受光面の電極が細くなることで、短絡電流やフィルファクターが低下したものと考えられる。
【００９８】
（実施例４）
（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保護された石英坩堝内に充填し、図１２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３５０Ｐａ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、３Ｐａ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。
【００９９】
次に、坩堝を、１０℃／ｍｉｎの昇温レートにて７００℃まで昇温する。本体チャンバー内の圧力を６Ｐａ、坩堝温度が７００℃を維持した状態で６０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、５０Ｌ／ｍｉｎの流量で、アルゴンガスを充填する。
【０１００】
本体チャンバー内が８００ｈＰａに達した時点で、アルゴンガスの流量を１０Ｌ／ｍｉｎを、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、１時間保持し、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、１４８０℃、１４５０℃、１４２０℃と段階を経て、落とし、さらに、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。このとき、シリコン融液の坩堝壁周辺からシリコンの凝固が進行しないことを確認した。
【０１０１】
次に、図９に示した形状の基板を、基板の第二面側を進行方向の前側としてシリコン融液に１０ｍｍ浸漬し、１００枚の板状シリコンを成長させた。基板のシリコン融液への侵入時の温度は、２００℃とした。使用した基板の大きさは、縦１５０ｍｍ、横１５０ｍｍ、厚み３０ｍｍであり、基板の第一面と第二面とのなす角度は、４０°とした。さらに、堀構造の幅および深さは３ｍｍとし、基板縁部の幅は２ｍｍとした。基板の進行方向の左右に設けられた板厚制御部の幅は５ｍｍとし、その表面には、図１３（Ａ）に示すようなピラミッド状の凹凸形状を有しており、その凸部のピッチは０．５ｍｍで、高さが０．２ｍｍであった。得られた板状シリコンの板厚補強部の厚みは、約４１０μｍであった。
【０１０２】
得られた板状シリコンの第二面および左右の板厚補強部をレーザー切断により除去し、板状シリコンの第一面から縦１２５ｍｍ、横１２５ｍｍ、厚み約３３０μｍの板状シリコンを切り出した。次に、レーザーを用いた変位計により、板状シリコン表面の形状を測定し、反り量を測定した。得られた板状シリコンの反り量は、平均で約０．２ｍｍであった。
【０１０３】
（太陽電池の作製）
次に、得られた板状シリコンを用いて、太陽電池を作製した。次に、水酸化ナトリウムを用いて、板状シリコンの洗浄も兼ねてアルカリエッチングを行った。その後、スピンコート法にてＰＳＧ（リンを含有したケイ酸ガラス）を塗布し、その後乾燥し、熱拡散によりｐ型基板にｎ+層を形成した。その後、板状シリコン表面に形成されているＰＳＧ膜をフッ酸で除去した後、ｎ+層上にプラズマＣＶＤ装置を用いて窒化シリコン膜を形成した。
【０１０４】
次に、太陽電池の裏面側となる面に、アルミペーストを印刷焼成することで、裏面電極およびｐ+層を同時に形成した。次に、銀ペーストを印刷焼成することで、受光面側の電極を形成した。その後、銀電極部分に半田ディップを行い、太陽電池を作製した。
【０１０５】
得られた太陽電池は、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2の照射下にて、「結晶系太陽電池セル出力測定方法（ＪＩＳ Ｃ ８９１３（１９８８））」に従って、セル特性の評価を行った。
【０１０６】
測定結果は、完成したセルの平均値で短絡電流３１．１（ｍＡ／ｃｍ2）、開放電圧５８３（ｍＶ）、フィルファクター０．７４５、効率１３．５（％）であった。得られた板状シリコンから、最終的にセル特性の評価を行えたものは、９８枚であった。
【０１０７】
（実施例５）
図１０に示した基板を用いたこと、および基板の融液への侵入時の表面温度を３００℃としたこと以外全て実施例１と同じ方法で板状シリコンを作製した。
【０１０８】
使用した基板の大きさは、縦１５０ｍｍ、横１５０ｍｍ、厚み２０ｍｍであり、基板の第一面と第二面とのなす角度は、３０°とした。さらに、板厚制御部の幅は５ｍｍとし、その表面には、図１３（Ａ）に示すようなピラミッド状の凹凸形状を有しており、その凸部のピッチは０．５ｍｍで、高さが０．１ｍｍであった。また、その周辺部に存在する成長抑制部の幅は５ｍｍとし、その表面には、図１３（Ａ）に示すようなピラミッド状の凹凸形状を有しており、その凸部のピッチは１．５ｍｍで、高さが１ｍｍであった。得られた板状シリコンの板厚補強部の厚みは、４２０μｍであった。
【０１０９】
得られた板状シリコンの第二面および板厚補強部をレーザー切断により除去し、板状シリコンの第一面から縦１２５ｍｍ、横１２５ｍｍ、厚み約３５０μｍの板状シリコンを切り出した。次に、レーザーを用いた変位計により、板状シリコン表面の形状を測定し、反り量を測定した。得られた板状シリコンの反り量は、平均で約０．３ｍｍであった。
【０１１０】
また、得られた板状シリコンを用いて太陽電池の作製も行った。得られた太陽電池は、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2の照射下にて、「結晶系太陽電池セル出力測定方法（ＪＩＳ Ｃ ８９１３（１９８８））」に従って、セル特性の評価を行った。作製した太陽電池の測定結果は平均値で、短絡電流３０．９（ｍＡ／ｃｍ2）、開放電圧５９３（ｍＶ）、フィルファクター０．７４２、効率１３．６（％）であった。得られた板状シリコンから、最終的にセル特性の評価を行えたものは、９５枚であった。
【０１１１】
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の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の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１１２】
【発明の効果】
上述の如く、本発明による板状シリコンの形状にすることで、板状シリコンの反りの問題を回避することが出来るようになり、板状シリコンを安定して低価格で供給することが出来るようになる。またこの板状シリコンを用いて太陽電池を作製することで、太陽電池を低価格で供給することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）は本発明の板状シリコンの概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）において１Ｂ−１Ｂに沿って切断した板状シリコンの断面図である。
【図２】 本発明の板状シリコンの概略斜視図である。
【図３】 本発明の板状シリコンの概略斜視図である。
【図４】 本発明の板状シリコンの概略斜視図である。
【図５】 （Ａ）は本発明の板状シリコンの概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）において一点鎖線で周辺部を除去した板状シリコンの概略斜視図である。
【図６】 （Ａ）は本発明の板状シリコンを作製するための基板の概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）において６Ｂ−６Ｂに沿って切断した基板の断面図、（Ｃ）は（Ａ）において６Ｃ−６Ｃに沿って切断した基板の断面図である。
【図７】 （Ａ）は本発明の板状シリコンを作製するための基板の概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）において７Ｂ−７Ｂに沿って切断した基板の断面図、（Ｃ）は（Ａ）において７Ｃ−７Ｃに沿って切断した基板の断面図である。
【図８】 （Ａ）は本発明の板状シリコンを作製するための基板の概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）において８Ｂ−８Ｂに沿って切断した基板の断面図、（Ｃ）は（Ａ）において８Ｃ−８Ｃに沿って切断した基板の断面図である。
【図９】 （Ａ）は本発明の板状シリコンを作製するための基板の概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）において９Ｂ−９Ｂに沿って切断した基板の断面図、（Ｃ）は（Ａ）において９Ｃ−９Ｃに沿って切断した基板の断面図である。
【図１０】 （Ａ）は本発明の板状シリコンを作製するための基板の概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）において１０Ｂ−１０Ｂに沿って切断した基板の断面図、（Ｃ）は（Ａ）において１０Ｃ−１０Ｃに沿って切断した基板の断面図である。
【図１１】 本発明の板状シリコンを作製するための製造装置の概略断面図である。
【図１２】 本発明の板状シリコンを作製するための製造装置の概略断面図である。
【図１３】 （Ａ）は本発明の板状シリコンを作製するための基板に形成されている凹凸の概略斜視図、（Ｂ）は本発明の板状シリコンを作製するための基板に形成されている凹凸の概略斜視図である。
【図１４】 本発明の板状シリコンを作製するための基板に形成されている凹凸の概略斜視図である。
【符号の説明】
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５ 板状シリコン、Ｓ１Ａ，Ｓ２Ａ，Ｓ３Ａ，Ｓ４Ａ，Ｓ５Ａ 板状シリコンの第一面、Ｓ１Ｂ，Ｓ２Ｂ，Ｓ３Ｂ，Ｓ４Ｂ，Ｓ５Ｂ 板状シリコンの第二面、Ｓ１Ｃ，Ｓ２Ｃ，Ｓ３Ｃ，Ｓ４Ｃ，Ｓ５Ｃ 板状シリコンの第三面、Ｓ１Ｄ 連続部、Ｓ１Ｅ，Ｓ２Ｅ，Ｓ３Ｅ，Ｓ４Ｅ，Ｓ５Ｅ 板状シリコンの板厚補強部、Ｃ，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８，Ｃ９，Ｃ１０ 基板、Ｃ６Ａ，Ｃ７Ａ，Ｃ８ＲＡ，Ｃ８ＬＡ，Ｃ９Ａ，Ｃ１０Ａ 基板の第一面、Ｃ６Ｂ，Ｃ７Ｂ，Ｃ８ＲＢ，Ｃ８ＬＢ，Ｃ９Ｂ，Ｃ１０Ｂ 基板の第二面、Ｃ６Ｃ，Ｃ７Ｃ，Ｃ８ＬＣ，Ｃ８ＲＣ，Ｃ９Ｃ，Ｃ１０Ｃ 基板の第三面、Ｃ６Ｅ，Ｃ７Ｅ，Ｃ８ＬＥ，Ｃ９ＲＥ，Ｃ９ＬＥ，Ｃ１０Ｅ 板厚制御部、Ｃ６Ｆ，Ｃ７Ｆ，Ｃ８ＲＦ，Ｃ８ＬＦ，Ｃ９Ｆ 堀構造、Ｃ６Ｇ，Ｃ７Ｇ，Ｃ８Ｇ，Ｃ９Ｇ 基板縁部、Ｃ１０Ｈ 成長抑制部。
Claims (13)
- 平板形状を有する第一面と、
前記第一面の端部に連結されており、前記第一面の法線ベクトルとのなす角度が鈍角である法線ベクトルを有する第二面と、
少なくとも、前記第一面における、前記第二面が連結される端部とは反対側の端部に沿って形成された、帯状の板厚補強部と、
を有し、
前記板厚補強部の平均板厚は、前記第一面の平均板厚よりも大きい板状シリコン。 - 平板形状を有する第一面と、
前記第一面の端部に連結されており、前記第一面の法線ベクトルとのなす角度が鈍角である法線ベクトルを有する第二面と、
前記第二面における、前記第一面に連結される側とは反対側の端部に連結されており、前記第一面の法線ベクトルとのなす角度が鈍角である法線ベクトルを有する第三面と、
少なくとも、前記第一面における、前記第二面が連結される端部とは反対側の端部に沿って形成された、帯状の板厚補強部と、
を有し、
前記板厚補強部の平均板厚は、前記第一面の平均板厚よりも大きい板状シリコン。 - 前記板厚補強部は、前記第一面を取り囲むように、前記第一面のすべての端部に沿って形成されており、
前記第二面は、板厚補強部に連結されている請求項１または２記載の板状シリコン。 - 前記板厚補強部の平均板厚は、前記第一面の平均板厚の１０５％以上、１７０％以下であることを特徴とする請求項１または２記載の板状シリコン。
- 前記板厚補強部の幅は、板状シリコンの長辺の長さの２０％以下であることを特徴とする請求項１または２記載の板状シリコン。
- 前記板厚補強部の面積は、前記第一面の面積の３５％以下であることを特徴とする請求項１または２記載の板状シリコン。
- 請求項１〜６のいずれかに記載の板状シリコンを製造するために用いられる基板であって、
前記基板の一方の表面は、前記板状シリコンの第一面が成長する面と、これに隣接して形成された、板厚補強部が成長する板厚制御部とを有しており、
前記板厚制御部は、規則的な表面凹凸形状を有し、最近接の位置にある凸部間の距離が、０．１ｍｍ以上、２ｍｍ以下であることを特徴とする基板。 - 前記板厚制御部は、炭化珪素、熱分解炭素、黒鉛のうちいずれか１つを含むことを特徴とする請求項７記載の基板。
- 前記板厚制御部は、前記板状シリコンの第一面が成長する面よりも低く形成されていることを特徴とする請求項７記載の基板。
- シリコン融液に、請求項７〜９のいずれかに記載の基板を接触させ、前記基板表面上に板状シリコンを成長させる工程と、
前記板状シリコンが成長した基板を、前記シリコン融液から引き離す工程と、
を有することを特徴とする板状シリコンの製造方法。 - 前記板状シリコンを成長させる工程において、前記基板は、前記板状シリコンの第二面または第三面が成長する面が基板の進行方向の前方部となるように、シリコン融液中で移動される請求項１０記載の板状シリコンの製造方法。
- 前記板状シリコンを成長させる工程において、前記基板は、前記板状シリコンの板厚補強部が成長する板厚制御部が基板の進行方向の後方部となるように、シリコン融液中で移動される請求項１０記載の板状シリコンの製造方法。
- 請求項１記載の板状シリコンから取り出された第一面を基板として用いた太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002288736A JP4115232B2 (ja) | 2002-10-01 | 2002-10-01 | 板状シリコン、板状シリコンの製造方法、板状シリコンの製造用基板および太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002288736A JP4115232B2 (ja) | 2002-10-01 | 2002-10-01 | 板状シリコン、板状シリコンの製造方法、板状シリコンの製造用基板および太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004123433A JP2004123433A (ja) | 2004-04-22 |
| JP4115232B2 true JP4115232B2 (ja) | 2008-07-09 |
Family
ID=32281146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002288736A Expired - Fee Related JP4115232B2 (ja) | 2002-10-01 | 2002-10-01 | 板状シリコン、板状シリコンの製造方法、板状シリコンの製造用基板および太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4115232B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4073941B2 (ja) | 2006-06-16 | 2008-04-09 | シャープ株式会社 | 固相シート成長用基体および固相シートの製造方法 |
| JP5030102B2 (ja) * | 2007-10-23 | 2012-09-19 | シャープ株式会社 | シート製造方法およびシート製造用基板 |
| JP2010208868A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-24 | Sharp Corp | 薄板製造装置、薄板製造方法、薄板および太陽電池 |
| ES2864962T3 (es) * | 2014-04-30 | 2021-10-14 | 1366 Tech Inc | Procedimientos y aparatos para fabricar obleas semiconductoras delgadas con regiones controladas localmente que son relativamente más gruesas que otras regiones |
-
2002
- 2002-10-01 JP JP2002288736A patent/JP4115232B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004123433A (ja) | 2004-04-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4111669B2 (ja) | シート製造方法、シートおよび太陽電池 | |
| US9133063B2 (en) | Composite crucible, method of manufacturing the same, and method of manufacturing silicon crystal | |
| JP2003128411A (ja) | 板状シリコン、板状シリコンの製造方法および太陽電池 | |
| JP4242294B2 (ja) | 板状シリコンの製造方法、板状シリコン製造用基板、板状シリコン、その板状シリコンを用いた太陽電池および太陽電池モジュール | |
| JP4115232B2 (ja) | 板状シリコン、板状シリコンの製造方法、板状シリコンの製造用基板および太陽電池 | |
| JP4011335B2 (ja) | 固相シートの製造方法 | |
| JP2010278401A (ja) | シリコンシート、太陽電池およびその製造方法 | |
| JP4282278B2 (ja) | 基板、その基板を用いた板状体の製造方法、板状体およびその板状体から作製した太陽電池 | |
| JP5133848B2 (ja) | 下地板製造方法ならびに下地板 | |
| JP2005277186A (ja) | シートおよびその製造方法、ならびにシートを用いた太陽電池 | |
| JP4413050B2 (ja) | 板状半導体、それを用いた太陽電池および板状半導体製造用下地板 | |
| JP2003095630A (ja) | シリコンシートとそれを含む太陽電池 | |
| JP4188725B2 (ja) | 板状シリコンの製造方法、板状シリコン製造用下地板、板状シリコンおよび該板状シリコンを用いた太陽電池 | |
| JP2010050339A (ja) | 半導体製造用下地板および製造方法、板状半導体、太陽電池セル | |
| JP2004319621A (ja) | 基板、板状体およびその製造方法、および板状体から作製した太陽電池 | |
| JP4282492B2 (ja) | 板状シリコンおよびその製造方法ならびに板状シリコン製造用下地板、ならびに太陽電池 | |
| JP2006062928A (ja) | 半導体基板およびその製造方法、ならびに該半導体基板を用いた光電変換素子 | |
| JP4434837B2 (ja) | 太陽電池 | |
| JP2005035814A (ja) | 薄板の製造方法および太陽電池 | |
| JP2007095972A (ja) | 太陽電池用シリコン基板およびその製造方法 | |
| JP4043498B2 (ja) | 固相シートの製造方法 | |
| JP5131860B2 (ja) | シリコンシートおよび太陽電池 | |
| JP2004106394A (ja) | 板状シリコンの切断方法、切断された板状シリコン、およびこれを用いて作製された太陽電池 | |
| JP5030102B2 (ja) | シート製造方法およびシート製造用基板 | |
| JP2004262732A (ja) | 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 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050525 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080207 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080212 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080311 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080408 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080415 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110425 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110425 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |