JPH0238305A - 太陽電池用のシリコン、その製造方法及びその使用 - Google Patents

太陽電池用のシリコン、その製造方法及びその使用

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JPH0238305A
JPH0238305A JP1142303A JP14230389A JPH0238305A JP H0238305 A JPH0238305 A JP H0238305A JP 1142303 A JP1142303 A JP 1142303A JP 14230389 A JP14230389 A JP 14230389A JP H0238305 A JPH0238305 A JP H0238305A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は改善された光電池特性を持ったシリコン、その
製造方法及び太陽電池の製造にそれを使用する方法に関
する。
本発明を要約すると以下のとおりである。本発明に従え
ば、酸素及び炭素の合計含有率が３−２００　ｐｐｍで
あり、赤外線分析により決定しＩ；酸素：炭素の比が２
：ｌ以下であるシリコンは、太陽光から電流を発生させ
るのに高度に効率が良く、従って太陽電池に有用な材料
である。
シリコンは、多様な用途に使用されている。電子工業に
おいては、目的に合うように調整された電子工学的性質
を持った高純度シリコン結晶が使用される。これらの結
晶の製造に伴う高いコストは、それから製造される個々
の電子工学的部品の低面積要求のために、個々の部品の
全体のコストに僅かに寄与するだけである。光電池工学
におけるシリコンの用途として、ハイパワーの濃縮電池
（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ　ｃｅｌｌ）の製造にやは
り高純度シリコンが使用される。この場合に、純度は、
金属異物原子、アルカリ土金属元素、ホウ素及びリンに
関係するのみならず、炭素及び酸素にも関係する。
広範な文献があるにもかかわらず、太陽電池の電気的性
質に対する酸素及び炭素の作用に関しては余り詳細には
知られていない。かくしてこれらの２つの元素は著名な
トラブルメーカーとして知られている。［デイ・ヘルム
ライヒ、エイチ・ザイデルのデイ・ツバ−及びアール・
ワーリッヒ、太陽光利用″シリコンにおける欠陥相互作
用、アイ・イー・イー・イー１９８２．４０５ｆｆ頁（
Ｄ。
Ｈｅｒｍｒｅｉｃｈ、　Ｈ，５ｅｉｔｅｒ、　Ｄ、　Ｈ
ｕｂｅｒ　ａｎｄ　Ｒ，Ｗａｈｌｉｃｈ。
Ｄｅｆｅｃｔ　Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　ｉｎ“５ｏｌ
ａｒ”　５ｉｌｉｃｏｎ、　ＩＥＥＥ１９８２、　ｐａ
ｇｅｓ　４０５　ｆＤ参照］。
大規模光電池工業技術に対する経済的要求を満足させる
ことを目的とする地上太陽電池用の多結晶シリコンにお
いては、電子工業用の高純度単結晶よりもいくらか高い
酸素及び炭素含有率が許容されなければならない。しか
しながら、経済的に製造することができるこれらの材料
は、比較的効率が低いという欠点を有する。
故に、本発明の目的は、効率の改良を達成することがで
きると共に経済的に得ることができる、光電池工業に適
したシリコンを提供することである。
驚くべきことに、シリコンの効率に不利な影響を与える
のは酸素及び炭素の絶対濃度のみではなく、それらの相
互の割合も又重要であることが見出だされた。驚くべき
ことに、酸素：炭素濃度比が２以下であれば、２つの元
素の濃度が比較的高くても高い効率が得られる。本発明
で使用する濃度は赤外線吸収により決定された値である
。
添付図面は、太陽電池中の種々のシリコン材料の酸素対
炭素の比に対する百分率効率をグラフで示す。
故に、本発明は、ＩＲにより決定した酸素及び炭素含有
率の濃度比が２：１以下であり、酸素及び炭素不純物の
合計濃度が３３−２００ｐｐであるシリコンに関する。
特に好ましい本発明に従うシリコンは、酸素及び炭素不
純物の合計濃度が５５−１Ｏ０ｐｐであるシリコンであ
る。前記濃度比が約１であり、元素酸素及び炭素の絶対
濃度が約２ｏ　ｐｐｍであるシリコンを使用すると、特
に良好な結果が得られる。
本発明は、本発明に従うシリコンの製造方法にも関する
。本発明に従うシリコンは、好ましくは、最初にシリコ
ンの炭素含有率を減少させ、次いで酸素ガスを除去する
ことにより酸素含有率を調節する方法により製造される
。炭素含有率は、西ドイツ公告公報第３．６２７．６２
４号に記載の方法により有利に減少させることができる
。この方法に対応して、溶融シリコンが入っているるつ
ぼにおいて底部側と上部側の間に温度こう配を生じさせ
る。溶融物中に存在する炭素は、低温側に析出する。他
の可能な方法としては、西ドイツ公告公報第３，６３５
，０６４号、第３，７２７．６４６号及び第３，７２７
，６４７号に記載の如く、シリコン溶融物に反応性ガス
を通すことである。
酸素含有率は、溶融物から約１ミリバールの圧力で脱ガ
スすることにより対応して調節することができる。［ア
イ・ニー・アミック、ジェー・ピー・ディスムケス、ア
ール・ダブリュ・７ランシス、エル・ピー・フント等、
光電池のための材料及び新規な加工技術に関する談話会
議事録１９８３年、８３−１１巻、ザ・エレクトロケミ
カル・ソサイエティ・インコーホレーテッド、ニューシ
ャーシー州、ペニントン、サウス・メイン・ストリー　
ト　１０　、　６７　頁（ｆ、　　Ａ、　　Ａｍ１ｃｋ
、　　　Ｊ、　　Ｐ、　　Ｄｉｓｍｕｋｅｓ。
Ｒ，Ｗ、　Ｆｒａｎｃｉｓ、　Ｌ、　Ｐ、　Ｈｕｎｔ　
ｅｔ　ａｌ、　Ｐｒｏｃ、　ｏｆ　ｔｈｅＳｙｍｐ、　
ｏｎ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　Ｎｅｗ’　Ｏｒｏ
ｃｅｓｓｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｆｏｒ　
Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓ　１９８３＋　Ｖｏ、　８
３−１１゜Ｔｈｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　
５ｏｃｉｅｔｙ　Ｉｎｃ、、　１０　ＳｏｕｔｈＭａｉ
ｎ　Ｓｔ、、　Ｐｅｎｎｉｎｇｔｏｎ、　Ｎ、　Ｊ、、
　ｐｐ、　６７）］。
本発明に従う好ましい態様においては、シリコンは、固
体アルミニウムを使用してガス状四塩化ケイ素を還元す
ることにより製造される。この種の方法はＥＰ−Ｂ　　
１２３．１００に開示されている。
第１図から分かるとおり、本発明に従うシリコン材料は
、非常に良好な効率を示す。効率は、酸素：炭素比が２
より大きくなると有意に減少する。
第１図には、多数の試料の平均効率と表１に示された値
が酸素：炭素比の関数としてプロットされている。平均
効率の増加は２で始まり、■で最大値に達する。
これらの良好な効率により、本発明に従うシリコンは、
太陽電池の製造に非常に好適である。故に、本発明は、
太陽電池を製造するためのシリコンの使用に関する。
本発明を実施例により以下に説明するが、これは本発明
を限定することを示すものではない。
下記実施例において、１０％及びそれ以上の効率を有す
る太陽電池を製造した３つのシリコン試料の分析データ
を示す。酸素及び炭素の値はｐｐｍａで与えられたＩＲ
データであり、他の元素の濃度は原子発光線（ａｔｏｍ
ｉｃ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　１ｉｎｅｓ）により決定され
た。これらの値の濃度はｐｐｍｇで与えられている。黒
丸は表１からのデータであり、白丸は平均値により得ら
れた結果である。
本発明の主なる特徴及び態様は以下のとおりである。
１、酸素及び炭素含有率の合計が３３−２００ｐｐであ
り、赤外線分析で決定した酸素：炭素の比が２．１以下
であるシリコン。
２、酸素及び炭素不純物の合計濃度が５−１００　ｐｐ
ｍである、上記１に記載のシリコン。
３、酸素：炭素比が約１であり、元素炭素及び酸素の絶
対濃度が約２０ｐｐｍである、上記１に記載のシリコン
。
４、最初にシリコンの炭素含有率を減少させ、次いで酸
素ガスを除去することにより酸素含有率を調節する上記
ｌに記載のシリコンを製造する方法。
５、溶融したシリコンが入っているるつぼ中の２つの点
の間に温度勾配を生じさせ、そして溶融シリコンのは度
を調節し、それにより存在する炭素を前記温度勾配の低
温側に析出させることにより、シリコンの炭素含有率を
減少させる、上記４に記載の方法。
６、シリコン溶融物を炭素と反応性のガスと接触させる
ことにより、シリコンの炭素含有率を減少させる、上記
４に記載の方法。
７、溶融したシリコンを減圧下に脱ガスすることにより
酸素を除去する、上記４に記載の方法。
８、前記減圧が約１ミリバールである、上記７に記載の
方法。
９、シリコンが、固体アルミニウムを使用してガス状四
塩化ケイ素を還元することにより製造されたものである
上記４に記載の方法。
１０、電流を発生するための光電池手段としてシリコン
を含む太陽電池において、該シリコンが上記ｌに記載の
シリコンであることを特徴どする改良さ（ｔだ太陽電池
。
【図面の簡単な説明】
第１図は多数のシリコン試料の平均効率及び表１に示さ
れた効率の値を酸素：炭素比の関数としてプロットした
グラフ図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、酸素及び炭素の合計含有率が３−２００ｐｐｍであ
    り、赤外線分析で決定した酸素：炭素の比が２：１以下
    であるシリコン。 ２、最初にシリコンの炭素含有率を減少させ、次いで酸
    素ガスを除去することにより酸素含有率を調節する特許
    請求の範囲第１項記載のシリコンを製造する方法。 ３、電流を発生するための光電池手段としてシリコンを
    含む太陽電池において、該シリコンが特許請求の範囲第
    １項記載のシリコンであることを特徴とする改良された
    太陽電池。
JP1142303A 1988-06-10 1989-06-06 太陽電池用のシリコン、その製造方法及びその使用 Granted JPH0238305A (ja)

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DE3819778A DE3819778A1 (de) 1988-06-10 1988-06-10 Silicium fuer solarzellen, verfahren zu seiner herstellung sowie dessen verwendung

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JPH0559042B2 JPH0559042B2 (ja) 1993-08-30

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DE (2) DE3819778A1 (ja)
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EP0345596B1 (de) 1993-05-12
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DE58904313D1 (de) 1993-06-17
EP0345596A2 (de) 1989-12-13
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