JPH0479971B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は太陽電池その他の光電変換素子等に用
いられている多結晶シリコンシート原板の製造方
法に関する。

《従来の技術》 既に、多結晶シリコンシートの製造方法として
は、各種のものが実施されているが、本願人は、
これまでのリボン法、キヤステイング法（鋳造
法）などがもつている欠陥を改善するため、第５
図の如き多結晶シリコンシートの製造装置を用い
て実施することのできる当該方法につき、新しい
提案を行つた。

上記の装置並びに方法とは、不活性ガスとか真
空による不活性雰囲気１ａを有する炉体１内に、
第１ヒータ２により加熱できる坩堝３と、当該坩
堝３の供給口３ａが連結されているモールドノズ
ル４と、これを加熱できる第２ヒータ５とを具備
させ、上記の坩堝３内に投入したシリコン母材を
第１ヒータ２により溶融し、かくして得られた溶
融シリコンSiを、不活性ガス等による加圧用ガス
による所定の圧力ｐにより加圧し、これによつて
当該溶融シリコンSiを、供給口３ａから予め第２
ヒータ５によつて加熱してあるモールドノズル４
内へ圧送し、この溶融シリコンSiがモールドノズ
ル４内にて固化して形成されることとなるシリコ
ンシートMSiを、所望の走行手段６により連続的
に引き出すようにしたものである。

しかし、上記のようにして得られるシリコンシ
ートMSiは、可成り長いリボン状板として製造さ
れることとなるから、これを用いて所望の太陽電
池等を製作しようとするときは、当該リボン状板
を所要寸法に切断しなければならず、この結果、
当該工程に可成りの時間と労力を費やすこととな
る。

また、上記モールドノズル４内のキヤビテイ４
ａを、小間隙として薄いシリコンシートMSiを得
ようとするときは、溶融シリコンを1000〜3000mm
Agといつた可成り高圧の加圧用ガスによつて押
圧しなければならなくなり、それだけ大規模を設
備を要求されるだけでなく、少しでも当該ガス圧
が過大になるとモールドノズルのモールド合せ面
から溶融シリコンが漏出してしまうといつた難点
もある。

《発明が解決しようとする課題》 本願は上記従来の問題点に鑑み、その請求項１
にあつては、前記従来法の実施に際して、そのモ
ールドノズルに溶融シリコンをその侭注入してし
まうのではなしに、所要寸法に形成したモールド
のキヤビテイ内を、別途用意したサセプタモール
ドが所定速度で走行するようにし、この際、当該
サセプタモールドに予め列設しておいた成型用掘
り込溝内へ、前記の溶融シリコンを順次供給し、
当該溶融シリコンを成型用堀り込溝内にて固化さ
せることで、シリコンシート原板を連続的に複数
枚生産し得るようにし、これにより従来法の如き
リボン状板の切断工程を不要とし、かつ溶融シリ
コンの圧送に要するガス圧も大幅に低下させ得る
ようにして、生産性の向上と価格の低廉化を可能
とするだけでなく、モールド合せ面などから溶融
シリコン漏出といつた問題をも解消しようとする
のが、その目的である。

そして、請求項２にあつては、上記請求項１に
おけるモールドの温度勾配を、サセプタモールド
導入側端から溶融シリコンの供給箇所を経てサセ
プタモールド導入側端へ向けて適切に制御するこ
とで、上記製品であるシリコンシート原板の製造
をより円滑になし得るようにし、不良製品のない
生産を保証しようとしている。

《課題を解決するための手段》 本発明は上記の目的を達成するため、請求項１
では不活性雰囲気内にあつて、シリコン母材を溶
融した後、当該溶融シリコンに圧力をかけること
で、これを加温されたモールド内へ連続して送出
することにより、当該溶融シリコンを、上記モー
ルドのキヤビテイ内より、所望引出手段により所
定速度にて引き出されているサセプタモールドに
あつて、これに複数個列設した成型用掘り込み溝
に順次供与し、当該引出の工程中にあつて各成型
用掘り込み溝に充填された上記溶融シリコンを固
化することでシリコンシート原板を連続的に得る
ようにしたことを特徴とする多結晶シリコンシー
ト原板の製造方法を提供しようとしており、請求
項２にあつては、請求項１におけるモールドにつ
き、これに溶融シリコンが供給される箇所は約
1450℃、そのサセプタモールド導入側端は約1250
℃で、サセプタモールド導出側端は約1150℃であ
る温度勾配となるよう温度制御がなされるように
したことを、その内容としている。

《作 用》 石英溶融槽などによる坩堝内のシリコン母材
を、不活性雰囲気内にて加熱することで溶融シリ
コンを得、これを加圧してモールドに圧送する
と、モールドのキヤビテイに内挿されているサセ
プタモールドにあつて、その先端側に形成された
成形用堀り込み溝に、当該溶融シリコンが注入さ
れ、この際、サセプタモールドは所望速度で走行
中であるが、溶融シリコンが当該成型用堀り込み
溝に充填された後に、モールドのキヤビテイ導出
側端へ向けて進入してしまうこととなり、従つ
て、当該成型用堀り込み溝内の溶融シリコンは、
モールドのキヤビテイ上面によつて閉成状態を保
たれた侭進行することとなり、ここで当該溶融シ
リコンは降温により固化することにより、シリコ
ンシート原板が形成されることとなる。

上記のような工程は順次、後続成型用堀り込み
溝への溶融シリコンの充填、そして固化の如く繰
り返され、かくして、サセプタモールドを全部引
き出すことにより、所望枚数のシリコンシート原
板が連続して形成されることとなる。

《実施例》 本発明を第１図乃至第４図によつて詳記すると
前記第５図の従前例と同様に、１１は不活性雰囲
気１１ａをもつた炉体、１２は坩堝用ヒータ、１
３は石英などにより形成の坩堝を具有しており、
１４は坩堝１３の供給口１３ａが連結されている
モールド、１５ａ，１５ｂ，１５ｃはモールド用
ヒータ、１６はサセプタモールド１７をモールド
１４のキヤビテイ１４ａから引き出すなどの方法
にて所定速度で走行させるための走行手段であ
り、図中１８は、モールド１４の温度制御用であ
る冷却ガスである。

ここで、第２図に例示の坩堝１３では、第１図
のものと違つて坩堝１３が細成ノズル１３ｂを設
けてある上位器部１３ｃと、これに連設の前記供
給口１３ａを有する下位器部１３ｄとにより形成
されており、上記細成ノズル１３ｂから押出落下
した溶融シリコンが、供給口１３ａに落入される
ようにしてあり、このようにして坩堝用ヒータ１
２からモールド１４を離間させることで、モール
ド１４が上記坩堝用ヒータ１２により不本意に過
熱されてしまい、当該モールド１４の温度が、溶
融シリコンの温度1450℃より低温に保持できなく
なるようなことを阻止している。

本発明の実施に用いられる前掲モールド１４
は、上記モールド１４ｂと下部モールド１４ｃと
を重積状態として、図示しないビス等の手段によ
り両者を固定することで、両モールド１４ｂ，１
４ｃに凹設した第４図に明示の両凹溝条１４ｄ，
１４ｅによつて、丁度前記のサセプタモールド１
７が摺動自在なるよう嵌合するキヤビテイ１４ａ
を横向きに貫設したものである。

さらに、上記モールド１４ｂには、前記坩堝１
３の供給口１３ａの連結される注入口１４ｆが設
けられ、これがキヤビテイ１４ａに開口してい
る。

そして、上記注入口１４ｆとモールド１４ｂの
サセプタモールド導入側端１４ｇとの離間距離S₁
と同上注入口１４ｆとサセプタモールド導出側端
１４ｈとの離間距離S₂との比S₁／S₂は約２／３と
するのが望ましい。

次に、前記のサセプタモールド１７につき詳記
すると、これには高純度カーボン製の帯状板体を
用い、その表面は溶融シリコンとの反応を防止す
るため、セラミツク系のコーテイングを施すのが
望ましい。

さらに、当該帯状板体の上面には長手方向に所
望間隔をもつて、複数個の成型用堀り込み溝１
９，１９……を凹設してある。

ここで、具体例を示すと、巾120mm、長さ1055
mm、厚さ５mmのサセプタモールドを用意するが、
これには100mm×100mmで深さ0.4mmの成型用堀り
込み溝を10個設けておき、これを第１図のように
モールド１４のキヤビテイ１４ａ内に嵌合し、こ
のとき先行する右端の成型用堀り込み溝１９が、
注入口１４ｆの直下に配在するようにするのであ
り、当該サセプタモールド１７は、その先端に連
結した走行手段１６により矢印Ａ方向へ引出可能
としてある。

上記の如き装置を用意し、これを用いて多結晶
シリコンシート原板を製造するには、前記不活性
雰囲気１１ａ内の坩堝１３に投入した100gのシ
リコン母材を、坩堝用ヒータ１２より加熱するこ
とで溶融シリコンSi（1450℃）となし、当該溶融
シリコンに不活性ガス等の加圧用ガスによりガス
圧ｐを加え、これにより、その供給口１３ａから
モールド１４の注入口１４ｆへ、当該溶融シリコ
ンSiを供与する。

この際、上記モールド１４の温度としては、注
入口１４ｆの部分では約1450℃とし、これよりも
サセプタモールド導入側端１４ｇ寄りに向け次第
に降温状態となるようにすると共に、サセプタモ
ールド導出側端１４ｈ寄りに向つても、これまた
漸次温度が低下し、かつサセプタモールド導入側
端１４ｇの温度よりも、サセプタモールド導出側
端１４ｈの温度が低くなるようにするのが望まし
く、具体的には第１図に示す如くサセプタモール
ド導入側端１４ｇの温度が1250℃、サセプタモー
ルド導出側端１４ｈの温度が1150℃程度となる温
度勾配にするのがよい。

そして、前記ガス圧ｐとしては500〜1000mq程
度を加え、これと共に引出手段６の稼動によつ
て、例えばサセプタモールド１７を、１mm／sec
〜10mm／sec程度の速度で矢印Ａ方向へ引出する
のである。

これにより、最初の成型用堀り込み溝１９に注
入口１４ｆからの溶融シリコンSiが充填された状
態で、これがモールド１４のサセプタモールド導
出側端１４ｈに向けキヤビテイ１４ａ内へ進入す
るから、当該充填された溶融シリコンSiは、成型
用堀込み溝１９内にあつて、その上面側を上部モ
ールド１４における凹溝条１４ｄの下面により閉
成された状態で走行することとなり、従つて、第
２図の溶融シリコン注入行程L₁に引き続き結晶
成長固化行程L₂にあつて、当該溶融シリコンSiが
固化することによりシリコンシート原板MSiが得
られることとなり、これがL₃なる取り出し行程
部にあつてモールド１４から外部に取り出し得る
こととなる。

上記サセプタモールド１７の走行により、同上
説示内容と同じ要領により、順次列設された成型
用堀り込み溝１９，１９……への溶融シリコン注
入と固化が連続して行われ、かくして前掲具体例
によるときは、計10ケのシリコンシート原板MSi
が得られることとなり、これらは夫々の成型用堀
り込み溝１９，１９……から取り出されることと
なる。

《発明の効果》 本願は以上のようにして実施できるものである
から、請求項１の方法によるときは、サセプタモ
ールドに予め設定した成型用堀り込み溝の寸法に
よつて決定される多結晶シリコンシート原板を一
度に、連続的工程にて多数個製造でき、従つて、
リボン状態のものを切断して製品化するといつた
行程が不要となるので、労力も軽減され、かつそ
の生産性をも向上させることが可能となる。

さらに、モールドのキヤビテイにサセプタモー
ルドを走行させ、当該サセプタモールドの成型用
堀り込み溝にのみ溶融シリコンを圧送してやれば
よいので、溶融シリコンを圧送するガス圧も従来
例に比し１／２〜１／３程度で事足り、この結果
小規模の機器を用い得ることとなり、また高圧状
態のガス使用でないことから、溶融シリコンがモ
ールドの合せ目などから漏出するといつた自体を
も解消することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る多結晶シリコンシート原
板の製造方法を実施するのに用い得る製造装置の
一例を示した縦断側面説明図、第２図は同上製造
装置の他実施例を示した要部縦断側面説明図、第
３図は第１図の製造装置における要部を示した斜
視図、第４図は同上製造装置のモールド部分を示
す横断面図、第５図は本願人が従前提示した多結
晶シリコンシートの製造方法を実施するのに用い
得る製造装置の縦断側面説明図である。 １１ａ……不活性雰囲気、１４……モールド、
１４ａ……キヤビテイ、１４ｇ……サセプタモー
ルド導入側端、１４ｈ……サセプタモールド導出
側端、１６……走行手段、１７……サセプタモー
ルド、１９……成型用堀り込み溝、Si……溶融シ
リコン、MSi……シリコンシート原板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 不活性雰囲気内にあつて、シリコン母材を溶
   融した後、当該溶融シリコンに圧力をかけること
   で、これを加温されたモールド内へ連続して送出
   することにより、当該溶融シリコンを、上記モー
   ルドのキヤビテイ内より、所望引出手段により所
   定速度にて引き出されているサセプタモールドに
   あつて、これに複数個列設した成型用掘り込み溝
   に順次供与し、当該引出の工程中にあつて各成型
   用掘り込み溝に充填された上記溶融シリコンを固
   化することでシリコンシート原板を連続的に得る
   ようにしたことを特徴とする多結晶シリコンシー
   ト原板の製造方法。 ２ モールドにつき、これに溶融シリコンが供給
   される箇所は約1450℃、そのサセプタモールド導
   入側端は約1250℃で、サセプタモールド導出側端
   は約1150℃である温度勾配となるよう温度制御が
   なされるようにした請求項１記載の多結晶シリコ
   ンシート原板の製造方法。