JPH05270813A - 多結晶シリコン基板の製造方法 - Google Patents

多結晶シリコン基板の製造方法

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JPH05270813A
JPH05270813A JP4094845A JP9484592A JPH05270813A JP H05270813 A JPH05270813 A JP H05270813A JP 4094845 A JP4094845 A JP 4094845A JP 9484592 A JP9484592 A JP 9484592A JP H05270813 A JPH05270813 A JP H05270813A
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JP
Japan
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silicon
substrate
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metallic plate
ceramic particles
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JP4094845A
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English (en)
Inventor
Kenkichi Yushimo
憲吉 湯下
Hiroyuki Baba
裕幸 馬場
Yasuhiko Sakaguchi
泰彦 阪口
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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  • Silicon Compounds (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大面積の多結晶シリコン基板を生産性良く製
造する。 【構成】 金属板上にセラミックス粒子を付着させ、そ
のセラミックス粒子層上に粉状シリコンを溶着させる多
結晶シリコン基板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池に用いる多結
晶シリコン基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】太陽電池用の素材は生産性、製造コス
ト、信頼性の点から結晶系シリコンが一般に使用されて
いる。結晶系シリコン太陽電池用の基板製造方法として
は、例えば特開昭57−143819号公報に開示され
ているように、鋳型内でシリコンを冷却・凝固させた後
に基板に切り出す方法がある。一方、特開昭60−23
4316号公報にはシリコン融体表面に炭素ネットを通
し、ネット上にシリコン薄膜を形成させ、これを凝固さ
せることにより基板を製造する技術が開示されており、
特開昭61−174188号公報にはシリコン融体から
直接、シリコン基板を製造する方法が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】基板製造方法として特
開昭57−143819号公報に開示されているように
シリコン鋳塊を製造した後に基板を切り出す方法は、切
断用の刃の厚み分のシリコンは削られ、結果として歩留
り低下の要因となる。従来、切断用の刃の厚みは0.2
〜0.5mmであるため0.3〜0.5mmの厚さの基
板を製造する場合にはこれだけで歩留りが半分程度であ
り、非常に低い。これにたいし、特開昭60−2343
16号公報に開示される方法ではシリコン融液に炭素ネ
ットを接して直接、基板を製造するため歩留りが著しく
向上する。また特開昭61−174188号公報に開示
されている方法も直接基板を得ることができ、歩留りが
大きい。しかし、これら融液から凝固させながら基板を
製造する方法では、融液から基板を引き抜く速度が、シ
リコンの凝固速度によって決まるため、製造速度すなわ
ち生産性に限界があった。とくに基板の幅はシリコンを
溶解する容器に大きな制約を受けることになる。また特
開昭61−174188号公報に開示される方法は幅広
い基板を引き上げるには、融液表面の振動を抑制する必
要がある、融液と基板が接しているいわゆるメニスカス
の形状を厳しく管理する必要がある、など非常に高度の
技術を要する欠点があった。本発明は、前記の問題点を
解決した高い歩留りで、大面積のシリコン基板を生産性
良く容易に製造する技術を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記問題点を
解決するためにセラミック粒子で覆われた金属板上に粉
状シリコンを溶着させることで多結晶シリコン基板を製
造するものである。すなわち本発明は、金属板上にセ
ラミックス粒子を付着させ、そのセラミックス粒子層上
に粉状シリコンを溶着させることを特徴とする多結晶シ
リコン基板の製造方法であり、セラミックス粒子とし
て二酸化珪素、窒化珪素および炭化珪素のうちから選ば
れた少なくとも1種類が含まれることを特徴とするの
多結晶シリコン基板の製造方法であり、溶着後のシリ
コンを加熱処理することにより粒界を大きくすることを
特徴とするまたはの多結晶シリコン基板の製造方法
である。
【0005】
【作用】シリコンの歩留り低下を防ぎながら基板を製造
するためには、切断工程を経ずに直接的に、基板もしく
は基板を形成する基本の型を作製する必要があることは
従来の技術が教えるところである。また、溶融シリコン
の浴から、基板を作製する方法では基板を引き抜く速度
が凝固速度に依存して、自ずと限界がある。そこで、本
発明はこれらの諸問題を解決するために、大面積の基板
を生産性よく、かつ歩留り良く製造する方法を提供する
ものである。すなわち、大面積の金属板に粉状シリコン
を融着させて基板を製造するものである。しかし、金属
板上に直接シリコンを溶着させるとシリコン中に金属が
拡散してシリコンが汚染され、太陽電池の性能が劣化す
るため、これを防止する必要がある。そこでシリコンを
汚染させないセラミックス粒子を予め金属板に付着させ
る処置を施す。これにより、金属板としては、鉄、銅、
アルミニウム、およびこれらの合金など、とくに種類を
特定することなく使用することができる。セラミックス
粒子としてはシリコンを汚染させてはならないため、シ
リコンの酸化物、窒化物、および炭化物などが好適であ
り、これらを混合して使用することもできる。金属板上
への付着方法としては、セラミックス粒子を塗布する方
法、溶着させる方法などを採りうる。以上のようにして
作製した金属板に粉状シリコンを溶着させることで、直
接的にシリコン基板を製造することが可能となる。溶着
方法としては熱プラズマ中にシリコン粒子を添加して行
なう方法が好適である。
【0006】作製する基板は、金属板の大きさに従って
任意に大きさを調節することができ、容易に大面積の基
板を製造することができる。このようにして製造した基
板は加熱処理を施すことも可能である。したがって、セ
ラミックス粒子で覆われた金属板と一緒にシリコン基板
を昇温し、シリコンを溶解、凝固させることで結晶粒を
大きく改善できる。この場合、金属板とシリコンの熱膨
張率の違いによる歪みはセラミック粒子が吸収するた
め、問題にはならない。シリコン基板を加熱処理によっ
て改善する場合は、金属板として、シリコンの融点(1
410℃)以上の高融点材料を用いることが好ましい。
【0007】
【実施例】
実施例1 150 × 150mmの大きさで厚さ0.5mmの銅
板上にArを10l/min流した熱プラズマを用いて
シリカ(SiO2 ) 粒子を5g/minの速度で厚さ
0.1〜0.3mmに溶着させた。この後、Arを10
l/min流した熱プラズマ中に2mm以下の大きさの
シリコンを80g/minの速度で添加して、図1、図
2に示すようにセラミックス粒子層上に溶着させること
で、140× 140mmの大きさで厚さ0.20〜
0.30mmの多結晶シリコン基板を得た。この時の基
板製造速度は25cm2 / sec であった。
【0008】実施例2 200 × 200mmの大きさで厚さ0.3mmのス
テンレス鋼板上に窒化珪素(Si3 4)粒子のペース
トを塗布した。これを電気炉内に設置し、1200℃に
昇温して窒化珪素ペーストを焼結させた。冷却した後A
rを10l/min流した熱プラズマ中に2mm以下の
大きさのシリコンを70g/minの割合で添加して窒
化珪素層上に溶着させた。その結果、190 × 19
0mmの大きさで厚さ0.15〜0.25mmの多結晶
シリコン基板を得た。このとき基板は25cm2 / sec
で製造された。
【0009】実施例3 150 × 150mmの大きさで厚さ0.7mmの銅
板に本実施例1と同様な方法で炭化珪素粒子を溶着させ
た。これにArを10l/min流した熱プラズマ中に
2mm以下の大きさのシリコンを80g/minの割合
で添加して炭化珪素粒子層上に溶着させた。その結果、
135 × 135mmの大きさで厚さ0.2〜0.2
5mmの多結晶シリコン基板を得た。このとき基板は2
2cm/secで製造された。
【0010】実施例4 100 × 100mmの大きさで厚さ0.3mmのス
テンレス鋼板上に、窒化珪素粒子とシリカ粒子を4:1
の割合で混合したセラミックスペーストを塗布した。こ
れを電気炉内に配置して1000℃に昇温し、セラミッ
クス粒子を焼結させた。冷却した後、Arを15l/m
in流した熱プラズマ中に3mm以下の大きさのシリコ
ンを60g/minの割合で添加して、この鋼板上に溶
着させた。その結果80 × 90mmの大きさで厚さ
0.20〜0.40mmの多結晶シリコン基板を得た。
このとき基板は27cm2/sec で製造された。
【0011】実施例5 150 × 150mmの大きさで厚さ0.5mmのス
テンレス鋼板に実施例1と同様の方法で窒化珪素とシリ
カを3:2に混合した粒子を溶着させた。これにArを
10l/min流した熱プラズマ中に2mm以下の大き
さのシリコンを70g/minの割合で添加し、前記粒
子層上に溶着させた。その結果140× 140mmの
大きさで厚さ0.15〜0.30mmの多結晶シリコン
基板を得た。このとき基板は23cm2/sec で製造さ
れ、結晶粒の大きさは平均0.8mmであった。これに
Arを15l/min流した熱プラズマを端辺から照射
させながら基板を溶解し、再凝固させたところ、シリコ
ン基板は結晶粒径が平均1.5mmに改質された。
【0012】実施例6 150 × 150mmの大きさで厚さ0.5mmのス
テンレス鋼板に実施例1と同様な方法で二酸化珪素と炭
化珪素を5:1に混合した粒子を溶着させた。これにA
rを15l/min流して発生させた熱プラズマ中に
1.5mm以下の大きさのシリコンを80g/minの
割合で添加し、前記粒子層上に溶着させた。その結果、
290 × 290mmの大きさで、厚さ0.15〜
0.25mmの多結晶シリコン基板を得た。このとき基
板は27cm2/sec で製造された。
【0013】実施例7 250 × 250mmの大きさで厚さ0.5mmのス
テンレス鋼板に実施例1と同様な方法で二酸化珪素と炭
化珪素と窒化珪素を1:1:5に混合した粒子を溶着さ
せた。これにArを10l/min流して発生させた熱
プラズマ中に1.5mm以下の大きさのシリコンを90
g/minの割合で添加し、鋼板上に溶着させた。その
結果、230 × 230mmの大きさで、厚さ0.1
5〜0.20mmの多結晶シリコン基板を得た。このと
き基板は25cm2/sec で製造された。
【0014】比較例1 幅15cm、長さ30cm、深さ5cmの石英槽内にシ
リコンを装入し、石英槽上部に設置した加熱器によりシ
リコンを加熱溶解した。この状態で石英槽の長さ方向に
幅10mmのカーボンネットをシリコン浴表面に接しな
がら1m/minの速さで移動させたところ、厚さ0.
2〜0.25mmの多結晶シリコン基板を得た。すなわ
ち、シリコン基板は17cm2/sec の速度で製造され
た。
【0015】比較例2 幅6cm、長さ20cm、深さ5cmの石英槽内にシリ
コンを装入し、石英槽側面に設置した加熱器によりシリ
コンを加熱・溶解した。この状態で、幅10cmのシリ
コンウェブを2cm/minの速度で引き上げた後、徐
々に引き上げ速度を増したところ15cm/minに達
した時点でウェブが千切れた。
【0016】
【発明の効果】以上のように、本発明により、切断工程
を要せず、直接的にシリコン基板を製造することができ
るようになった。また、金属板の大きさによって大面積
の基板を生産性よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるシリコン溶着方法を示す模式断面
図。
【図2】本発明によるシリコン溶着方法を示す説明図。
【符号の説明】
1 金属板 2 セラミックス粒子層 3 シリコン基板 4 プラズマフレーム 5 プラズマ陽極 6 プラズマ陰極 7 プラズマトーチ 8 シリコン導入口 9 シリコン粒子供給機 10 電源 11 セラミックス粒子層付き金属板 12 トーチ移動方向

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属板上にセラミックス粒子を付着さ
    せ、そのセラミックス粒子層上に粉状シリコンを溶着さ
    せることを特徴とする多結晶シリコン基板の製造方法。
  2. 【請求項2】 セラミックス粒子として二酸化珪素、窒
    化珪素および炭化珪素のうちから選ばれた少なくとも1
    種類が含まれることを特徴とする請求項1記載する多結
    晶シリコン基板の製造方法。
  3. 【請求項3】 溶着後のシリコンを加熱処理することに
    より粒界を大きくすることを特徴とする請求項1または
    2に記載の多結晶シリコン基板の製造方法。
JP4094845A 1992-03-23 1992-03-23 多結晶シリコン基板の製造方法 Pending JPH05270813A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1989008309A1 (en) * 1988-03-04 1989-09-08 Nippon Hoso Kyokai Tape drive mechanism
WO2002037576A3 (de) * 2000-10-25 2002-10-03 Steffen Jaeger Halbleitereinrichtung und verfahren zu deren herstellung
CN100383052C (zh) * 2004-11-25 2008-04-23 北京化工大学 一种化学氧化法制取纳米铋酸钠的方法

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WO2002037576A3 (de) * 2000-10-25 2002-10-03 Steffen Jaeger Halbleitereinrichtung und verfahren zu deren herstellung
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