JPS6134267B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6134267B2 JPS6134267B2 JP52148160A JP14816077A JPS6134267B2 JP S6134267 B2 JPS6134267 B2 JP S6134267B2 JP 52148160 A JP52148160 A JP 52148160A JP 14816077 A JP14816077 A JP 14816077A JP S6134267 B2 JPS6134267 B2 JP S6134267B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon
- plate
- porous
- shaped
- melting point
- 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
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 11
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims description 10
- 229910021426 porous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 claims description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 4
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 7
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 238000004857 zone melting Methods 0.000 description 3
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- LDMJFDJYOVHUMJ-UHFFFAOYSA-N stibanylidynesilicon Chemical compound [Sb]#[Si] LDMJFDJYOVHUMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 1
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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/30—Reducing waste in manufacturing processes; Calculations of released waste quantities
Landscapes
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は板状シリコン半導体の製造方法に関す
る。
る。
最近、太陽電池がエネルギー源として見直され
低価格太陽電池の開発がさかんである。従来の太
陽電池は単結晶シリコンを使用して高い光電変換
効率を得ているが、このように棒状単結晶インゴ
ツトを原材料として用いた場合には、その60％以
上が加工損失として失われ、ウエハー原価の１／３が 加工費で占められている。このため太陽電池の発
電コストは下がらず〜万円／ワツトにもなる。電
池のコストを下げる一つの方法は、棒状単結晶の
代りに板状シリコン半導体を用い、加工損失を無
くして太陽電池を製造することである。このため
には種々の方法があるが、例えばシリコン粉末を
加圧成型して焼結する方法がある。
低価格太陽電池の開発がさかんである。従来の太
陽電池は単結晶シリコンを使用して高い光電変換
効率を得ているが、このように棒状単結晶インゴ
ツトを原材料として用いた場合には、その60％以
上が加工損失として失われ、ウエハー原価の１／３が 加工費で占められている。このため太陽電池の発
電コストは下がらず〜万円／ワツトにもなる。電
池のコストを下げる一つの方法は、棒状単結晶の
代りに板状シリコン半導体を用い、加工損失を無
くして太陽電池を製造することである。このため
には種々の方法があるが、例えばシリコン粉末を
加圧成型して焼結する方法がある。
上記の焼結法はセラミツク板もしくは高融点金
属板の分野では安価で量産性のある粉末治金法と
して知られているものである。シリコン等の半導
体分野においては、今迄は価格低減よりも純度の
向上の方が問題であつたので粉末治金法を適用し
た例は少ない。しかし低価格太陽電池の開発を目
的として、粉末治金法を適用して板状シリコン半
導体を製造することが注目されている。粉末治金
法の工法は、原料粉末の作成、粉末の加圧成型、
および成型体の焼結から成り、シリコンに適用し
て同様の工程で板状シリコン半導体を作成するこ
とができる。しかしながらこのような方法では得
られた板状シリコンの問題点は、この板状シリコ
ンが多孔質であるという点である。周知の如く、
太陽電池を作成する場合、板状シリコンを基板と
して、気相成長法によりｐ型層およびｎ型層のシ
リコン薄膜を成長させ、ｐ−ｎ接合を形成して太
陽電池とする。この成長シリコン薄膜は単結晶で
ある必要はないが、少くとも緻密な単結晶でなけ
れば、得られる電池の効率は著しく低いものとな
る。
属板の分野では安価で量産性のある粉末治金法と
して知られているものである。シリコン等の半導
体分野においては、今迄は価格低減よりも純度の
向上の方が問題であつたので粉末治金法を適用し
た例は少ない。しかし低価格太陽電池の開発を目
的として、粉末治金法を適用して板状シリコン半
導体を製造することが注目されている。粉末治金
法の工法は、原料粉末の作成、粉末の加圧成型、
および成型体の焼結から成り、シリコンに適用し
て同様の工程で板状シリコン半導体を作成するこ
とができる。しかしながらこのような方法では得
られた板状シリコンの問題点は、この板状シリコ
ンが多孔質であるという点である。周知の如く、
太陽電池を作成する場合、板状シリコンを基板と
して、気相成長法によりｐ型層およびｎ型層のシ
リコン薄膜を成長させ、ｐ−ｎ接合を形成して太
陽電池とする。この成長シリコン薄膜は単結晶で
ある必要はないが、少くとも緻密な単結晶でなけ
れば、得られる電池の効率は著しく低いものとな
る。
多孔質板状シリコンを基板として用いた場合に
は、緻密な成長シリコン薄膜は得られない。
は、緻密な成長シリコン薄膜は得られない。
したがつて従来は多孔質板状シリコンを、シリ
コンの融点以上に加熱して帯域溶融し全体を緻密
な多結晶に変えていた。しかしながらこのような
帯域溶融法は粉末治金焼結法の利点を損うもので
ある。すなわち粉末治金法においてはシリコン粉
末の焼結は、シリコンの融点以下の温度で行われ
このためエネルギー消費量は少なく電池の低価格
化の重要なポイントであつた。しかるに帯域溶融
法においてはシリコンの融点以上に加熱して融解
するためエネルギー消費量が大きい。又シリコン
薄膜を成長させる表面のみ緻密であればよいのに
全体を緻密な多結晶としているが、そうであれば
シリコン融液から直接板状シリコン多結晶を作れ
ばよいのであつて、粉末治金法を用いた利点は何
もないことになる。
コンの融点以上に加熱して帯域溶融し全体を緻密
な多結晶に変えていた。しかしながらこのような
帯域溶融法は粉末治金焼結法の利点を損うもので
ある。すなわち粉末治金法においてはシリコン粉
末の焼結は、シリコンの融点以下の温度で行われ
このためエネルギー消費量は少なく電池の低価格
化の重要なポイントであつた。しかるに帯域溶融
法においてはシリコンの融点以上に加熱して融解
するためエネルギー消費量が大きい。又シリコン
薄膜を成長させる表面のみ緻密であればよいのに
全体を緻密な多結晶としているが、そうであれば
シリコン融液から直接板状シリコン多結晶を作れ
ばよいのであつて、粉末治金法を用いた利点は何
もないことになる。
本発明の目的は前記従来の欠点を解決せしめた
板状シリコン半導体の製造方法を提供することに
ある。
板状シリコン半導体の製造方法を提供することに
ある。
本発明によればシリコン粉末を加圧成型し、こ
れを加熱焼結して多孔質板状シリコンを形成した
後、該多孔質板状シリコン表面に、アルミニウム
またはアンチモンからなる低融点金属層を形成し
た後加熱せしめて前記多孔質板状シリコンの表面
に前記低融点金属とシリコンとの共晶液層を形成
せしめ、該共晶液層からシリコン結晶を折出させ
ることによつて前記多孔質板状シリコン表面に多
結晶シリコンを形成することを特徴とする板状シ
リコン半導体の製造方法が得られる。
れを加熱焼結して多孔質板状シリコンを形成した
後、該多孔質板状シリコン表面に、アルミニウム
またはアンチモンからなる低融点金属層を形成し
た後加熱せしめて前記多孔質板状シリコンの表面
に前記低融点金属とシリコンとの共晶液層を形成
せしめ、該共晶液層からシリコン結晶を折出させ
ることによつて前記多孔質板状シリコン表面に多
結晶シリコンを形成することを特徴とする板状シ
リコン半導体の製造方法が得られる。
以下実施例にしたがつて詳細に説明する。尚、
図において同一記号は同一構成要素を示す。
図において同一記号は同一構成要素を示す。
実施例 １
シリコンインゴツドを粉砕して、粒度約20μｍ
の粉末とし、この粉末を超硬金属で出来た治具に
入れ、約10t／cm2の圧力でプレスし板状に成形し
た。
の粉末とし、この粉末を超硬金属で出来た治具に
入れ、約10t／cm2の圧力でプレスし板状に成形し
た。
この成形体を電気炉に入れ水素気流中で1300℃
２時間保ち、焼結した。作成した多孔質板状シリ
コンは、厚さ800μｍ、気孔率約15％であつた。
２時間保ち、焼結した。作成した多孔質板状シリ
コンは、厚さ800μｍ、気孔率約15％であつた。
こうして作成した多孔質板状シリコンの表面
（第１図−１）に、鋼板へのアルミニウム溶液め
つき法と類似の方法で、アルミニウム膜（第１図
−２）を70μｍの厚さに付着させる。方法は500
℃に加熱した多孔質板状シリコン表面に、680℃
で溶解させたアルミニウム融液を幅70μｍの細い
スリツトから射出させて、アルミニウム膜を形成
させる。このようにしてアルミ膜の付着した板状
シリコンを600℃に加熱して表面にアルミニウム
−シリコン共晶液層をつくる。次いで一端より冷
却して共晶液層（第２図−３）よりシリコン結晶
（第２図−４）を折出させる。冷却速度は横方向
の多結晶成長速度が、15mm／minとなるようにす
る。終端にアルミ金属が残るがHF酸処理により
除去する。このようにして得られた多結晶層（第
３図１−４）の厚さは約120μｍ結晶粒径は平均
数百μｍで数mmに達するものであつた。抵抗率は
約２×10-2Ω−cmのｐ型であつた。
（第１図−１）に、鋼板へのアルミニウム溶液め
つき法と類似の方法で、アルミニウム膜（第１図
−２）を70μｍの厚さに付着させる。方法は500
℃に加熱した多孔質板状シリコン表面に、680℃
で溶解させたアルミニウム融液を幅70μｍの細い
スリツトから射出させて、アルミニウム膜を形成
させる。このようにしてアルミ膜の付着した板状
シリコンを600℃に加熱して表面にアルミニウム
−シリコン共晶液層をつくる。次いで一端より冷
却して共晶液層（第２図−３）よりシリコン結晶
（第２図−４）を折出させる。冷却速度は横方向
の多結晶成長速度が、15mm／minとなるようにす
る。終端にアルミ金属が残るがHF酸処理により
除去する。このようにして得られた多結晶層（第
３図１−４）の厚さは約120μｍ結晶粒径は平均
数百μｍで数mmに達するものであつた。抵抗率は
約２×10-2Ω−cmのｐ型であつた。
実施例 ２
前記実施例１と同様に作成した多孔質板状シリ
コンの表面に、アンチモンを５μｍの厚さに真空
蒸着する。これを800℃の温度で帯域溶融するこ
とによつて前記多孔質板状シリコンの表面にアン
チモン−シリコンの共晶液層を作り、該共晶液層
からシリコン結晶を折出させ多結晶シリコンを形
成させた。溶液帯の移動速度は５mm／minとす
る。得られた多結晶層の厚さは約10μｍ結晶粒径
30〜70μｍ、抵抗率は約３×10-2Ω−cmのｎ型で
あつた。
コンの表面に、アンチモンを５μｍの厚さに真空
蒸着する。これを800℃の温度で帯域溶融するこ
とによつて前記多孔質板状シリコンの表面にアン
チモン−シリコンの共晶液層を作り、該共晶液層
からシリコン結晶を折出させ多結晶シリコンを形
成させた。溶液帯の移動速度は５mm／minとす
る。得られた多結晶層の厚さは約10μｍ結晶粒径
30〜70μｍ、抵抗率は約３×10-2Ω−cmのｎ型で
あつた。
以上説明したように本発明により、多孔質板状
シリコンの表面に単結晶と同様な気孔率０％の緻
密な多結晶層を有する板状シリコン半導体を非常
に低価格で製造することが可能となつた。表面が
緻密な多結晶層であるので、これを基板として気
相成長法によりシリコン薄膜を成長させ、ｐ−ｎ
接合を形成して太陽電池を作ることができた。そ
の結果開放端電圧0.52V、短絡電流14mA／cm2、
光電変換効率５％の値が得られた。
シリコンの表面に単結晶と同様な気孔率０％の緻
密な多結晶層を有する板状シリコン半導体を非常
に低価格で製造することが可能となつた。表面が
緻密な多結晶層であるので、これを基板として気
相成長法によりシリコン薄膜を成長させ、ｐ−ｎ
接合を形成して太陽電池を作ることができた。そ
の結果開放端電圧0.52V、短絡電流14mA／cm2、
光電変換効率５％の値が得られた。
このように板状にするため原料の損失が著しく
少なく、共晶反応を利用するためエネルギー消費
量が少なく、これらの点が安価な太陽電池の製造
を可能とするものである。
少なく、共晶反応を利用するためエネルギー消費
量が少なく、これらの点が安価な太陽電池の製造
を可能とするものである。
第１図、第２図および第３図は本発明の一実施
例を説明するための図である。 図において、１は多孔質板状シリコン、２はア
ルミニウム膜、３はアルミニウム−シリコン共晶
液層、４は緻密なシリコン多結晶層である。
例を説明するための図である。 図において、１は多孔質板状シリコン、２はア
ルミニウム膜、３はアルミニウム−シリコン共晶
液層、４は緻密なシリコン多結晶層である。
Claims (1)
- １ シリコン粉末を加圧成型し、これを加熱焼結
して多孔質板状シリコンを形成した後、該多孔質
板状シリコン表面に、アルミニウムまたはアンチ
モンからなる低融点金属層を形成した後加熱せし
めて、前記多孔質板状シリコンの表面に前記低融
点金属とシリコンとの共晶液層を形成せしめ、該
共晶液層からシリコン結晶を折出させることによ
つて前記多孔質板状シリコン表面に多結晶シリコ
ンを形成することを特徴とする板状シリコン半導
体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14816077A JPS5481091A (en) | 1977-12-12 | 1977-12-12 | Plate-type silicon semiconductor and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14816077A JPS5481091A (en) | 1977-12-12 | 1977-12-12 | Plate-type silicon semiconductor and its manufacture |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5481091A JPS5481091A (en) | 1979-06-28 |
| JPS6134267B2 true JPS6134267B2 (ja) | 1986-08-06 |
Family
ID=15446590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14816077A Granted JPS5481091A (en) | 1977-12-12 | 1977-12-12 | Plate-type silicon semiconductor and its manufacture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5481091A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3536743C2 (de) * | 1985-10-15 | 1994-11-10 | Siemens Ag | Verfahren zum Herstellung von großflächigen Siliziumkristallkörpern für Solarzellen |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3961997A (en) * | 1975-05-12 | 1976-06-08 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Fabrication of polycrystalline solar cells on low-cost substrates |
| JPS5237790A (en) * | 1975-09-20 | 1977-03-23 | Agency Of Ind Science & Technol | Process for production of polycrystalline semiconductor films |
| JPS5245868A (en) * | 1975-10-08 | 1977-04-11 | Agency Of Ind Science & Technol | Process for production of plate-from silicone |
| JPS5282086A (en) * | 1975-12-29 | 1977-07-08 | Shinetsu Handotai Kk | Method of producing silicon solar battery |
-
1977
- 1977-12-12 JP JP14816077A patent/JPS5481091A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3961997A (en) * | 1975-05-12 | 1976-06-08 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Fabrication of polycrystalline solar cells on low-cost substrates |
| JPS5237790A (en) * | 1975-09-20 | 1977-03-23 | Agency Of Ind Science & Technol | Process for production of polycrystalline semiconductor films |
| JPS5245868A (en) * | 1975-10-08 | 1977-04-11 | Agency Of Ind Science & Technol | Process for production of plate-from silicone |
| JPS5282086A (en) * | 1975-12-29 | 1977-07-08 | Shinetsu Handotai Kk | Method of producing silicon solar battery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5481091A (en) | 1979-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5785769A (en) | Substrate for thin silicon solar cells | |
| JP3616785B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| JPS5841667B2 (ja) | 低コスト基板を備える太陽電池の製造方法 | |
| CS199607B2 (en) | Semiconductor table silikon crystals for solar cells and method their manufacture | |
| JP2009541193A (ja) | 半導体級シリコンを生産するための装置および方法 | |
| CN103361724A (zh) | 硼-镓共掺高效多晶硅及其制备方法 | |
| TW200834741A (en) | Directional crystallization of silicon sheets using rapid thermal processing | |
| JPS6134267B2 (ja) | ||
| JP4164267B2 (ja) | 多結晶シリコン基板及び太陽電池の製造方法 | |
| CN203382848U (zh) | 一种带绝热护板的高效多晶硅锭铸锭炉 | |
| TW565949B (en) | Silicon sheet and solar cell including the same | |
| CN101597792A (zh) | 在氮气下铸造氮浓度可控的掺氮多晶硅的方法 | |
| US4602422A (en) | Flash compression process for making photovoltaic cells | |
| JP4674327B2 (ja) | Ｓｉ多結晶インゴット、Ｓｉ多結晶インゴットの製造方法およびＳｉ多結晶ウェハー | |
| CN108172680B (zh) | 一种立方相Ca2Ge热电材料及其制备方法 | |
| Tarasenko et al. | Manufacturing technologies for photovoltaics and possible means of their development in Russia (Review). Part 1: General approach to the development of photoelectric converters and basic silicon technologies | |
| JP3596828B2 (ja) | 基体の製造方法 | |
| JPS6261771A (ja) | 金属の溶融及び指向的固化方法 | |
| JPS5899115A (ja) | 多結晶シリコンインゴツトの鋳造方法 | |
| JP4002715B2 (ja) | 多結晶シリコン及び太陽電池用シリコンウエーハ | |
| JP3490297B2 (ja) | 多結晶半導体素子及びその製造方法 | |
| JP2003112252A (ja) | 半導体基体の製造方法、半導体基体、及び太陽電池、並びに半導体基体製造用鋳型 | |
| JPS5946110B2 (ja) | シリコンタイヨウデンチノセイゾウホウホウ | |
| JPS5953208B2 (ja) | 多結晶シリコン半導体の製造方法 | |
| JPH0319326A (ja) | 半導体層の形成方法と形成装置及びこの形成方法を用いる太陽電池の製造方法 |