JPS6165422A - 太陽電池用シリコン結晶体の製法 - Google Patents

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】 し産業上の利用分野〕 この発明はベルトコンベア方式一式により太陽、Ｅ他用
の大面積シリコン結晶体を製造する方法に関するもので
、この方法では同形の出発材料を溶融シリコン：二よっ
てほとんど濡らされることのない支持体上に置き水平加
熱装置内で溶融させ再結晶させた後支持体を除去する。

〔従来の技術Ｊ ドイツ連邦共和国特許出願公開第２８５［１８０５号明
細書に記載されているベルトコンベア方式による板状の
シリコン結晶体の製造方法では、周期的の間隔で孔があ
けられている黒鉛支持体をシリコン溶融体に接触させ、
この支持体上の溶融シリコンを結晶化する。支持体とし
ては適当なメツツユ径の黒鉛網が有利であり、この黒鉛
網はシリコン結晶体内に組み込まれて残される。

別の製造原価的に有利な太Ｉ４電池用板状シリコン結晶
体の製法はドイツ連邦共和国特許出願公開第２９２７０
８６号明細書に記載されている。ここでは出発材料とし
て７リコン粉末が使用され、それからフィルムを作り適
当な寸法に切断し、＋２５０乃至１３００℃で焼結して
片持形のシリコン仮とする更にドイツ連邦共和国特許出
願公開第３０１７９１４号明細書による展開により焼結
支台として石英材又は珪砂が特に震動圧縮板の形で（吏
用される。

シリコン″焼結板を黒鉛布で作られた支持体上に置いて
水平加熱装置ｄ内で溶融させることも上記方法の展開と
して既に提案されている（ドイツ連邦共和国特許出願公
開第３３０５９３３号明細書）この方法と最初に挙げた
方法において生ずる問題は、黒鉛網を組込むことにより
それに含まれる不純物がシリコン結晶内に拡散して結晶
の質を落し、この材料を使用して製作される太陽電池の
電気特性を悪化させることである。

このような欠点を阻Ｉ卜するため、溶融シリコンで濡ら
されない主として石英ファイバの布から成る支ＦＦ体Ｊ
−でシリコン焼拮体？溶南させて結晶とした後石英ファ
イバを取り外すことは既に提案されている（ドイツ連邦
共１′０国持許出願公開第３３３８３３５号明細書）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明の目的は、ベルトコンベア方式により原価的に
有利な実施形聾が”Ｉ能であるばかりでなく、最後に挙
げた方法に比べて製品の質を落すことなく工程段を減ら
すことができる即時シリコン結晶体製造方法を提供する
ことである。

Ｌ問題点を解決するための手段〕 この目的は音頭に挙げた方法において、支持体に大面積
シリコン結晶体を形成する出発材料をとりつける前に主
として石英又はノリフンから成る分離材を設け、シリコ
ン結晶体の形成後にこの分離材を結晶体から収外すこと
によって達成される。分離材として粒径が１０μｍ以下
のシリコン微細粉末を使用し、シリコン結晶体形成の出
発材料として粒径が３０μｍから１５０μｍの間のシリ
コン粉末を使用することもこの発明の枠内にある。

この発明の１つの実施例においては、石英がラス又はセ
ラミックの仮の上にまず、シリコンのＣ；を粗粉末が厚
さ５０μｍ以下特に２０μｍ以下の薄りとして、次いで
シリコン結晶体を形成する粗大シリコン粉末が・Ｉｏｎ
乃至６００μｍ特に５００μｍ以下の厚さに置かれる。

薄い分離層により粗大シリコン粉末の結晶化層の支持体
への固着が阻［にされる。ノリコノ微細粉末は空孔のな
い片持再結晶シリコン板にに多孔質７ｙコン層として堆
積し、再結晶過程の終了後苛性カリ溶液中のエツチング
により容易に除去することができる。

この発明の径間によれば、微細シリコン粉末の代りに石
英がラヌファイバ布、石英粉末又は微粒珪砂が分離材と
して使用され、ドイツ連邦共和国特許出；幀公開弔２９
２７０８６号明細書の方法によって作られたシリコン粗
材叡又はフィルムの形のシリコン結晶出発材ｑが分離材
をつけた支持体上に導かれる。水でこねたシリコン粉末
を石英ファイベ市から成る基台上に塗布する場合には、
粗（イｌｉ叉Ｘはブイｌレムの・シシュ貴）二１ηして
（丁磯λ吉合作１のイ史用をやめることができる。粗材
フィルムは粒径が３０乃至１５０μｍの゛粗大シリコン
粉末・）・ら引き出される。この粒径の大きさは特に好
適であって、この粒子で構成されたフィルム又は板から
再結晶により粒径１００μ１以上の空孔の無いシリコン
結晶体が作られる。

熱処理は総ての場合に再結晶用の異る７１Ｄ島領域を備
える連続加熱炉中で行なわれる。炉の熟は上部から供給
するのがば利である。

各工程段階が簡単であり又は再結晶過程が結晶１ヒ熱の
放出に関係しないことから、この発明の方法ではシリコ
ン結晶板の生成面速度をＩｎ”／ｍｉｎ以上に設定する
ことができる。

〔実施例コ 次に実施例と図面についてこの発明を更に詳細に説明す
る。

第１図は分離層とシリコン結晶体出発材料を０１１１え
る支持体の断面を示すもので、１は例えばセラミック製
の支持体、２は例えば微細シリコン粉末から成る厚さ約
２０μｍの分離層、３は片持シリコン結晶体となる粗粒
シリコン粉末層である。層１はシリコンのフィルムとし
でもよく、分離＠２は石英ガラスファイバ布又は珪砂層
としてもよい。

第２図に沿いて、４は水平ＴＪＤ熱炉の内室でありその
両端には暖間５と６が設けられている。矢印７はデバイ
ス（’＋２＋３）の進行方向を表わす。このデバイスの
連動はベルトコンベア方式（−従い送り機構（二よって
連続的に行なわれる。この送り機構は図に示さ１ていな
い。炉はその中央部に達するまで例えば１２００℃に保
持されるような基底負荷をもって操作される。図に示し
たＣ温度分布曲線から分るように、炉の中央部では１４
３０℃の間例えば１４５０℃に上昇しそれから冷却区間
が始まる。粗粒シリコン第３は５０％の密度を持ち平均
粒径５０〕Ｉｎのシリコンから成る厚さ４００μ隅の粗
材フィルムの形であり、溶融して空孔が埋められると最
後には密度１００％で粒径が１００μｍ以上である厚さ
２００μｍのシリコン結晶体となる。結晶形成速度を決
定する段階は溶融シリコンの粒子間輸送であり、この輸
送速度は粒度、空隙の大きさ、流動性ならびに表面張力
に関係する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法の粗材料となる分離材層とシリ
コン結晶出発材料層を備えた支持体の断面図、第２図は
水平７１Ｄ熱炉の内室内の温度分布の概要図である。 盈・・・支持体、　　２・・・分離層、　　３・・・粒
径シリコン粉末層、　　４・・・水平１１ＪＤ熱炉の内
室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）支持体（１）にシリコン結晶体出発材料をとりつけ
   る前に主として石英又はシリコンから成る分離材（２）
   を設け、シリコン結晶体（３）の形成後にこの分離材を
   シリコン結晶体から除去することを特徴とするベルトコ
   ンベア方式に従い水平加熱装置内において固形の出発材
   料をシリコンの溶融とその後の再結晶時に溶融シリコン
   によつてほとんど濡らされることのない支持体上に置い
   て溶融させた後再結晶させる太陽電池用シリコン結晶体
   の製法。 ２）分離材として粒径が１０μｍ以下のシリコン微細粉
   末が使用され、シリコン結晶体出発材料として粒径が３
   ０μｍから１５０μｍの間のシリコン粉末が使用される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の製法。 ３）シリコン微細粉末の代りに石英ガラスファイバ布又
   は石英粉が使用されることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の製法。 ４）分離材が５０μｍ以下特に２０μｍ以下の厚さの層
   として設けられることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項乃至第３項のいずれか１項に記載の製法。 ５）シリコン結晶体となるシリコン粉末が４００μｍか
   ら６００μｍの間、特に５００μｍまでの厚さの層とし
   てとりつけられることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項乃至第４項のいずれか１項に記載の製法。 ６）出発材料が有機結合剤無しに形成されたシリコン粗
   材箔の形で水平加熱装置内に導かれ溶融処理を受けるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項のいず
   れか１項に記載の製法。 ７）支持体（１）として石英ガラス又はセラミツク製の
   耐熱板が使用されることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項乃至第６項のいずれか１項に記載の製法。 ８）加熱装置内で出発材料の溶融に必要な熱が主として
   上方から加えられることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項乃至第７項のいずれか１項に記載の製法。 ９）再結晶したシリコン結晶体に付着している分離材が
   機械的方法特にブラシがけによつて除去されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項乃至第８項のいずれか１
   項に記載の製法。 １０）再結晶したシリコン結晶体に付着している分離材
   が化学的方法特に苛性カリ溶液中のエッチングにより除
   去されることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
   ８項のいずれか１項に記載の製法。