JPS598612A - 多結晶質シリコン・ストリツプの製法 - Google Patents

多結晶質シリコン・ストリツプの製法

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JPS598612A
JPS598612A JP58114140A JP11414083A JPS598612A JP S598612 A JPS598612 A JP S598612A JP 58114140 A JP58114140 A JP 58114140A JP 11414083 A JP11414083 A JP 11414083A JP S598612 A JPS598612 A JP S598612A
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JP
Japan
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silicon
ribbon
furnace
deposited
carbon
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JP58114140A
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English (en)
Inventor
クリスチヤン・ベルエ
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Alcatel Lucent SAS
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Compagnie Generale dElectricite SA
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/007—Pulling on a substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
    • Y10S117/914—Crystallization on a continuous moving substrate or cooling surface, e.g. wheel, cylinder, belt
    • 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
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    • Y10S117/915—Separating from substrate

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】 本発明は多結晶質シリコン・ストリップの製法に関する
。
光電池を製造するためにシリコン・インゴットを切断し
て多結晶質シリコン小片を得ることは知られている。こ
の技術は時間がかがυ、費用がかが９、光起電力変換に
必要な厚さよりはるかに厚いシリコンを使用することが
必要である。
フランス特許公開第２，３８６，３５９号によって、融
解シリコン浴中にカーボン・リボンを垂直方向に循環さ
せることより成る製法が知られている。このようにして
切断し易いストリップが得られるが、そのｒｉＩＩＩ面
は多結晶質シリコンで被覆されたカーボン支持体からな
っている。このス）　ＩＪツブから小片を製造する。こ
の小片には太陽光電池を製造するためにカーボン支持体
がそのま＼残っている。
しかしながら、これらの小片はシリコンとカーボン支持
体との電気接触の性質上光電気効率が限定される。その
上、これら小片ではカーボン支持体が存在することによ
って非常に特殊な光電池製造技術が要求される。
本発明の目的は支持体のない、多結晶質シリコンのみで
構成される薄いストリップを造ることにある。
本発明の目的は光電池用多結晶質シリコン・ストリップ
の製法で、下記の製造段階から成っている。
−カーボン基体′ｆｃ実質的に水平方向に移動する。
この場合、この基体はシリコンの融解温度と実質的に等
しい温度に予熱されている。
−基体の上側面にシリコンをデポジットし、その面に一
定厚の融解シリコンの層を形成する。シリコンのデポジ
ットのためシリコン層の上層から下層へ垂直温度勾配を
維持しながら徐々に冷却する。
カーボン基体はその長手方向に移動するリボンにより構
成され、 一リボンの予熱は第−炉で行い、シリコンのデポジット
は第２炉で行うが、これら第−炉も第二炉も中性雰囲気
中で、移動するカーボンやリボンが順次通過し、 −その上、デポジット段階の直後、第二炉を出ると、デ
ポジットしたシリコン層を支えているカーボン・リボン
部分を燃焼する段階があｐ１シリコン層が多結晶質シリ
コンストリップを構成していることｔ％徴としている。
本発明による製法の実施態様については、その具体例を
添付図面を参照しながら下記に詳述する。
第１図に於いて、カーボン・リボンで形成されたロール
１は水平に置かれた円筒巻枠２内に同心円上に配置され
る。このリボンは融解シリコンと共に無反応性薄膜状ピ
ロカーボンで表面を被覆した主にグラファイト（黒鉛）
で構成される。カーボン・リボン４の先端ヰ巻枠２の水
平開口部３より出る。この先端社長手方向に連続的に水
平に移動し、ロール１は例えばベルト・コンベヤ（図示
せず）によって巻き戻されていく。リボン４は長いる。
リボン４は先ず第１段を通過し、この段層にはコイル６
が管５のまわ９に配置されていて、予熱炉７を構成して
いる。この炉には巻枠２から炉７の中に方向８にしたが
って噴射される〆アルゴンのような中性ガス流が流れて
ｉる。炉７中では、リボン４がシリコン融解温度とほぼ
同じ温度に保たれる。
リボン４は次いで炉９によって構成される第２段に進み
、この炉には電気抵抗が管のまわシに配置されていて、
この抵抗の巻数を炉の上部と下部とで不均等にし、この
不均等配置によって垂直温度勾配が得られる。温度は炉
９の下から上に向って低くなる。
勿論、炉７の内側空間を通過した中性ガス流は同じく炉
９にも進む。他の製法実施例では、炉９の上部及び下部
処加熱用巻線を配設し、炉９の＝Ｅ側部に冷却アルゴン
ガス流を噴射して、望みの温度勾配を得る。
炉９の上側限定壁には注入筒１０をはめ込み、矢印１１
の方向に液体状の融解シリコンを注ぎ込む。シリコン１
２は注入筒１０よｐ流出して、リボン４の上面に落ちて
行き、しだいに冷却し、炉９内を進むにしたがって、一
定厚の結晶シリコン１３０層を形成して行く。
第２図によって、層１３の漸次結晶して行く様がよジよ
く理解される。炉内の温度勾配は結晶シリコン１３と液
状シリコン１２との合流面１４が第２図に示す方向に、
リボン４の面に対して、角度“Ａ”となって傾斜してい
るがその傾斜角と同様でおる。
面１４は矢印１５の方向に、速度″Ｖ”で漸進して行き
、この速度Ｖはリボンの引張速度ｌ″Ｕ″と下記する関
係にある。
ｖｃｓｕａｌｎＡ シリコン層１３の上側面での結晶化速度２２は、逆方向
の引張シ速度Ｕに等しい。
角度Ａが比較的小さいために引張り速度Ｕは漸増速度Ｖ
に比べて非常に速くなｐ得る。これは矢印１７にしたが
って層の自由面からの熱放出を伴い、矢印１６の方向で
温度勾配が生ずることを意味する。注目すべきことはこ
の温度勾配が、垂直引張りに於いて同一の引張り速度に
必要な温度勾配よりも非常に小さいということである。
したがって、ここでは層の熱応力が垂直引張り状態より
も小さいことになる。
第１図に示した注入筒１０に液体シリコンを流し込まな
いで、他の具体例では、リボン４の上側面に、ここには
図示してないが、何らかの手段によって、粉末シリコン
をデポジットすることも可能である。この場合、粉末シ
リコンはリボンの上側面と接触するとただちに溶融し、
次に上述したように結晶化が起きる。
結晶工程の制御を簡単にするための有利な方法は炉９を
水平面に対してわずかに傾斜させることである。
シリコン層１３で被覆されたカーボン・リボンが炉９か
ら出ると、加熱巻線を備える第３段に進み、そこに管５
の側壁から矢印１８の方向に酸素が送られる。この段階
は燃焼室１９を構成していて、そこで、デポジットした
シリコン層を支えているカーボン・リボン部分が焼かれ
る。
炉１９から出た時には、したがってシリコン・ストリッ
プ２０だけが残ｐ１もう一方のベルト・コンベア（図示
せず）に乗せられて、炉２１で形成された第４段に進み
、この炉２１内で、シリコン・ストリップは制御！冷却
される。
かようにして得られたストリップが光電池の製造に州立
てられる場合には、第１図に示す装置に加えて炉２１の
後方に、小片用切断段階及びこれら小片の脱酸素段階を
増設することが出来、次いで、これら小片は光電池製造
ラインの方へ運けれる。切断はレーザーで行ない、脱酸
素はプラズマ（ｐｌａｓｍａ　）によって得られる処理
法によって行うことが出来る。
上述した製法には数多くの利点がある。すなわち、１０
０よりロン以下の厚さの非常に薄いストリップを製造す
るに必要なだけのシリコンｔｔ−使用することが可能と
なる。
速い引張り速度、すなわち０．５ｍ／分以上での製造ラ
インに非常に簡単に組み入れることの出来る連続製法で
あるということである。数本のリボンを平行して、長方
形断面を持つシリカ管内で引くことが出来る。例えば、
巾１０ｚのリボン１ｒ３本平行して引き、その引張り速
度が０．５ｍ／分である場合、機械毎に１５００ｃｄ／
分の製造能力が得ら弾性応力を持つ、燃焼段階はシリコ
ンをデポジットした直後、すなわち、デポジットしたシ
リコン層を冷却する前にあって、これによって、シリコ
ン層及びカーボン・リボン間の冷却過程で生じるかも知
れない熱応力によりシリコン層が変形するのをさけ得る
。加えて、この燃焼段階で表面汚染を除去することが出
来る。得られた製品は大きな粒状を呈しておｐｌそれに
よって、製品に光電気効率、例えば１１チ以上を与える
。
この製法は殊に簡単であって、シリコン・ストリップ１
平方ｍ当りの製産コストを下げることが出来る。
本発明の製法は光電池または一般的に六って、大型、例
えば２０ｃｒｎｘ２０ｃｒｒＩの多結晶質シリコン板の
製造に適用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図はシリコン・ストリップの製造工程の略図、第２
図は製造の一段で耐着されるシリコンの漸進的結晶化が
起生ずる状況を示す略図である。 １・・・ロール　　　２・・・巻　枠、４・・・カーボ
ン・リボン、　７・・・第１炉、９・・・第２炉。 手続補正書 昭和５８年８月３日 １、事件の表示　　　昭和５８年特許願第１１４１４０
号２、発明の名称　　　多結晶質シリコン・ストリップ
の製法３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　　　コンパニイ・ジェネラル・デレクトリシテ
４、代　理　人　　　東京都新宿区新宿１丁目１番１４
号　山田ビル５、補正命令の日付　　　自　発 ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象　　　図面 ８、補正の内容　　　正式図面を別紙の通り補充ぐ唖コ
シさに）（内容に変更なし）

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　　光電池用多結晶質シリコン・ス）　Ｉ）ツブ
    の製法であって、 シリコンの融解温度に実質的に尋しい温度に予熱されて
    いるカーボン基体を実質的に水産勾配を維持しなから亨
    却七で、一定厚さの融解シリコンの層を基体の上側面に
    形成するためにこの面にシリコンをデポジットする工程
    とから成っており、カーボン基体はリボンで構成され、
    長手方向に移動しており、第１及び第２炉内は中性雰囲
    気下であって移動するカーボン・リボンが連続的に通過
    しており、第１炉内でリボンを予熱し、第２炉内でシリ
    コンをデポジットすることと、シリコンをデポジットし
    九直後、第２炉を出ると、デポジットされたシリコン層
    を支えているカーボンクリ４フ部分を燃焼し、この層が
    前記の多結晶質シリコン・ス）　ＩＪツブを形成してい
    ることと′ｆｒ特徴とする光！旭川多結晶質ンリコン・
    ストリップの製法。
  2. （２）　　シリコンはリポｙの上側面に液状の融解シリ
    コンの形でデポジットされる特許請求の範囲第１項に記
    載の製法。
  3. （３）　　シリコンはリボンの上側面に粉末状にしてデ
    ポジットされる特許請求の範囲第１項に記載の製法。
  4. （４）デポジットされたシリコン層を支えている前記カ
    ーボン・リボン部分は酸素雰囲気中で燃焼される特許請
    求の範囲第１項に記載の製法０
  5. （５）さらに、燃焼後にシリコン・ストリップが漸次冷
    却される特許請求の範囲第１項に記載の製法。
  6. （６）第２炉を通過させながら、リボンが水平面に対し
    てわずかに傾斜している特許請求の範囲第１項に記載の
    製法。
JP58114140A 1982-06-25 1983-06-24 多結晶質シリコン・ストリツプの製法 Pending JPS598612A (ja)

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