JPS6251920B2 - - Google Patents

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JPS6251920B2
JPS6251920B2 JP54151920A JP15192079A JPS6251920B2 JP S6251920 B2 JPS6251920 B2 JP S6251920B2 JP 54151920 A JP54151920 A JP 54151920A JP 15192079 A JP15192079 A JP 15192079A JP S6251920 B2 JPS6251920 B2 JP S6251920B2
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JP
Japan
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support
silicon
manufacturing
holes
crucible
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JP54151920A
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JPS5573451A (en
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Guraapumaiyaa Yoozefu
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Publication of JPS6251920B2 publication Critical patent/JPS6251920B2/ja
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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
    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/001—Continuous growth
    • 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
    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/14—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method characterised by the seed, e.g. its crystallographic orientation

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は融解させたシリコンをその融体に耐え
る支持体と接触させ、続いてこの支持体の表面に
おいて温度勾配の下で凝固させ、例えば太陽電池
に加工するのに用いられる柱状結晶構造を持つた
円板状又は帯状のシリコン結晶を製造するための
方法に関する。
シリコンから成る太陽電池を製造するためには
できるだけ安価なシリコンを用いることが望まし
い。何故なら結晶の品質に関して太陽電池のよう
な素子に課せられる要求は、集積回路に使用され
る半導体素子におけるほど高くないからである。
それ故シリコン結晶を簡単で安価な方式で、即
ちできるだけ材料損失なしにつくる方法を見出さ
ねばならない。そのほかに例えば通例の結晶成長
法でつくつたシリコン棒を結晶円板に切断するこ
と、この円板を研摩することのような高価な製造
工程はなくすことが望ましい。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第2508803号明
細書から、柱状結晶構造を持つ板状シリコン結晶
は太陽電池用基材として非常に適しており、その
効率は10％以上に達し得ることが公知である。こ
の公開明細書に記載された製造方法は、予め精製
された多結晶シリコンからつくつた融体を黒鉛か
ら成る冷却された鋳型の中に鋳込みそこで温度勾
配の下に凝固せしめるものである。凝固の後に板
状のシリコン結晶は結晶学的優先方向を持つ単結
晶領域から成る最も短い軸方向に形成された柱状
結晶構造を示し、半導体特性を有する。
太陽電池の製造のためにはこの板からほぼ100
×100mm2の大きさで約500μｍの厚さを持つ結晶円
板を半導体技術で慣用のダイヤモンド鋸によつて
切り出す。この円板から公知の方法でつくられた
太陽電池は、円板の周縁部における8.2％と内部
における10.5％の間に変動する効率を有する。そ
れによつて単結晶のシリコンからつくられる太陽
電池の12ないし14％の効率が得られる。ここで記
載された方法においては、上述のように円板に分
割するために実施する鋸による切断工程を省略す
ることができない。そのほかに板の大きさはこの
製造に必要な鋳型の大きさによつて決まる。
安価なシリコンを生成する別の方法は、雑誌
「Electronics」1974年４月４日号、108頁から知
ることができる。この方法においては、少くとも
１ｍの長さを持つ多結晶シリコン帯がモリブデン
から成るまたは窒化シリコン層で被覆されたコン
ベヤ原理と同様な移送可能の帯から成る冷却され
た移動基体上にシリコン融体を鋳付けることによ
つて得られる。しかしこの太陽電池材料は柱状結
晶構造を示さず、それ故効率は５％より小さい領
域に達するにすぎない。
そこで本発明の目的は、それを用いて高い効率
を有する太陽電池のためのシリコン結晶円板およ
び帯を、材料および時間の損失を伴なう事後の切
断工程を必要とすることなく製造することができ
る方法を提供することにある。更に付加的な加工
工程と装置を必要としその上生ずるシリコン板の
大きさを規定する鋳型に制約される凝固を回避し
得るような方法を得ることにある。
この目的は本発明によれば、るつぼ中で融解さ
れたシリコンをるつぼの底にあるスリツトを通じ
て柱状結晶構造の形成のための結晶成長核中心を
周期的間隔でもつ支持体上に鋳込み冷却させるこ
とにより成される。
その場合支持体として結晶成長核の形成のため
に一連の穴を備えている帯状の基体を用い、支持
体を下から冷却することは本発明思想の範囲にあ
る。
本発明思想を発展させたものにおいては、融隔
用るつぼと支持体とを互に相対的に移動させる。
その場合、100μｍのシリコン層を得るために、
帯状の支持体がるつぼの底にあるスリツトの下方
を通過する引出し速度を毎分１ｍに制御すると有
利である。この速度は、支持体の上方にあるるつ
ぼを支持体に対し移動させる場合のるつぼの移動
速度でもある。一つの特別の実施態様においては
基体はコンベヤ状に形成され、ロールを介して動
かされる。
融解シリコンの高い表面張力のために基体の
個々の穴の間の中間部は非常に狭くすることがで
き、その結果基体は第一近似において網の形をと
る。基体のこの方式は、それにおいて均一な網目
の場合に非常に一様な断面を持つシリコン層の個
個の結晶柱が成長し、その場合網の網目の大きさ
が結晶柱の断面を決定する点で有利である。
シリコン層における単結晶の柱状成長はガス流
により下から冷却することによつて助成され、そ
の場合本発明による特に好都合な実施例によれば
穴を備えた支持体の下側に向けた不活性ガス流が
用いられる。基体の冷却のために用いられるガス
流が極めて十分であるならば、シリコン層はガス
クツシヨンの上に結晶させられる。その場合結晶
成長中心は基体の穴の配置と密度によつて定ま
る。
柱状結晶構造の形成を、本発明による方法おい
て図を参照して以下に説明する。
基体２に垂直な温度勾配（穴４の間のピース９
による融解熱の反射が起きないことによつてひき
おこされる）によつて結晶成長核３は基体２の隣
接するピース９（もしくは穴）の間にそれぞれ下
方へ凸になつたシリコン融体５の最も低に点に優
先して形成される。一般にこの核は著しく異なる
成長方向（矢印６，７，８参照）を持つ。しかし
基体２の特別な構成に基づいて、基体に垂直に
（矢印７参照）成長するような核だけが大きな成
長チヤンスを持つ。
シリコンの高い融点（1430℃）および融解シリ
コンに全然かまたはごく僅かしか濡れない石英ガ
ラスの性質を顧慮して、本発明による実施例によ
ればシリコン融体に対する支持体としてはまたは
基体として箔またはマツトに圧縮した石英ガラス
綿を用いる。一様な断面の結晶柱を持つ所期の柱
状結晶構造を得るために基体に周期的な間隔で穴
を設ける。この場合穴の六角配置が特に有効であ
る。柱状結晶構造に適合して、穴は100〜300μｍ
の直径を持ち、一方穴の中心と穴の中心との間隔
は150〜350μｍの範囲にある。
支持体材料としての石英ガラス綿の代りに、本
発明による結晶化方法のために黒鉛または酸化ジ
ルコニウムも用いられる。この材料もマツトまた
は網状体に加工される。
一様な層厚を得るために、融解シリコン層を備
えた支持体を所定の開口の大きさを持つスリツト
を通じて導き、そこにおいて過剰の融体を除去す
るようにするのが有効である。
後加工を行なつたり、太陽電池用の円板または
帯状シリコン（厚さ約200ないし500μｍ）に適用
するためには、シリコン層がマツトまたは網状の
基体と結合されたままであると有利である。それ
によつて層もしくはそれからつくられる太陽電池
は自己支持になる。それによつて比較的少ない材
料ですますことができる。そのほかに特別な目的
のために、導電性層を備えているかまたはそれ自
身が例えばモリブデンのような導電性の支持体材
料を用いることもできる。
上述の方法によつてシリコン層は数百μｍの所
望の厚さに、そして高い表面平滑性をもつて直接
製造することができ、その結果太陽電池用のシリ
コン円板の製造のための通常の方法において必要
であるような切断工程および研磨工程を省略でき
る。所望の寸法に対応して太陽電池のための基体
をでき上つた、そして場合によつてはコイルに巻
かれたシリコン帯から簡単に分割することができ
る。
なお本発明方法によつて、大面積の非晶質太陽
電池用基板を安価に製造することもできる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明方法の実施状態を示す説明図であ
る。 ２……基体（支持体）、３……結晶成長核、５
……シリコン融体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ シリコン融体をその融体に耐える支持体と接
    触させ、続いて温度勾配下でこの支持体の表面に
    おいて凝固させることにより柱状結晶構造を持つ
    た円板状または帯状のシリコン結晶を製造するた
    めの方法において、るつぼ中で融解されたシリコ
    ンをるつぼの底にあるスリツトを通じて柱状結晶
    構造形成のための結晶成長核中心を周期的間隔で
    有する支持体上に鋳込み冷却させることを特徴と
    するシリコン結晶の製造方法。 ２ 支持体として結晶成長核形成のために一連の
    穴を備えた帯状基体を用い、支持体を下から冷却
    することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
    の製造方法。 ３ 融解用るつぼと支持体とを互に相対的に移動
    させることを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
    たは第２項記載の製造方法。 ４ 100μｍのシリコン層を得るために、帯状の
    支持体がるつぼの底にあるスリツトの下方を通過
    する引出し速度を毎分１ｍに制御することを特徴
    とする特許請求の範囲第３項記載の製造方法。 ５ 冷却が穴を備えた支持体の下側に向けた不活
    性ガス流によつて行われることを特徴とする特許
    請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項に
    記載のシリコン結晶の製造方法。 ６ 穴が100〜300μｍの直径を有する支持体を用
    いることを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
    し第５項のいずれか１項に記載の製造方法。 ７ 穴の中心と穴の中心との間隔が150〜350μｍ
    である支持体を用いることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項ないし第６項のいずれか１項に記載
    の製造方法。 ８ 六角形に形成された穴を有する支持体を用い
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
    第７項のいずれか１項に記載の製造方法。 ９ 支持体材料として箔またはマツトに圧縮され
    た石英ガラス綿、黒鉛または酸化ジルコニウムを
    用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項な
    いし第８項のいずれか１項に記載の製造方法。 １０ シリコンの柱状結晶構造に適合する均一な
    網目を有する網状の支持体を用いることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項ないし第９項のいずれ
    か１項に記載の製造方法。 １１ 一様な層厚を得るために融解したシリコン
    層を備えた支持体を所定の開口広がりを持つスリ
    ツトを通し、そこで過剰の融体を除去することを
    特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１０項
    のいずれか１項に記載の製造方法。
JP15192079A 1978-11-23 1979-11-22 Preparation of silicon crystal Granted JPS5573451A (en)

Applications Claiming Priority (1)

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Publication Number Publication Date
JPS5573451A JPS5573451A (en) 1980-06-03
JPS6251920B2 true JPS6251920B2 (ja) 1987-11-02

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ID=6055414

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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3017842A1 (de) * 1980-05-09 1981-11-12 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zum herstellen von platten- oder bandfoermigen siliziumkristallkoerpern mit einer der kolumnarstruktor gleichwertigen saeulenstruktur durch sintern
DE3017923A1 (de) * 1980-05-09 1981-11-12 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zum herstellen von platten- oder bandfoermigen siliziumkristallkoerpern mit einer der kolumnarstruktur gleichwertigen saeulenstruktur durch sintern
DE3107596A1 (de) * 1981-02-27 1982-10-21 Heliotronic Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft für Solarzellen-Grundstoffe mbH, 8263 Burghausen "verfahren zur herstellung von halbleiterscheiben"
DE3231326A1 (de) * 1982-08-23 1984-02-23 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Vorrichtung zum herstellen von grossflaechigen, bandfoermigen siliziumkoerpern fuer solarzellen
DE3305933A1 (de) * 1983-02-21 1984-08-23 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren und vorrichtung zum herstellen von polykristallinen, grossflaechigen siliziumkristallkoerpern fuer solarzellen
US4597823A (en) * 1983-09-12 1986-07-01 Cook Melvin S Rapid LPE crystal growth
US4594126A (en) * 1983-09-12 1986-06-10 Cook Melvin S Growth of thin epitaxial films on moving substrates from flowing solutions
US4594128A (en) * 1984-03-16 1986-06-10 Cook Melvin S Liquid phase epitaxy
DE3565558D1 (en) * 1984-07-31 1988-11-17 Siemens Ag Process and apparatus for making silicon crystal films with a horizontal pulling direction
US4772564A (en) * 1985-10-30 1988-09-20 Astrosystems, Inc. Fault tolerant thin-film photovoltaic cell fabrication process
US4677250A (en) * 1985-10-30 1987-06-30 Astrosystems, Inc. Fault tolerant thin-film photovoltaic cell
US4781766A (en) * 1985-10-30 1988-11-01 Astrosystems, Inc. Fault tolerant thin-film photovoltaic cell and method
JPS62291977A (ja) * 1986-06-06 1987-12-18 シ−メンス、アクチエンゲゼルシヤフト 太陽電池用シリコン盤の切り出し方法と装置
US5825068A (en) * 1997-03-17 1998-10-20 Integrated Device Technology, Inc. Integrated circuits that include a barrier layer reducing hydrogen diffusion into a polysilicon resistor
WO2008090864A1 (ja) 2007-01-25 2008-07-31 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology シリコン基板の製造装置、製造方法及びシリコン基板
CN105568374A (zh) * 2016-03-16 2016-05-11 常熟华融太阳能新型材料有限公司 一种多晶铸锭用选择性全熔高效坩埚

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2508803C3 (de) * 1975-02-28 1982-07-08 Wacker-Chemitronic Gesellschaft für Elektronik-Grundstoffe mbH, 8263 Burghausen Verfahren zur Herstellung plattenförmiger Siliciumkristalle mit Kolumnarstruktur
US4171991A (en) * 1978-04-12 1979-10-23 Semix, Incorporated Method of forming silicon impregnated foraminous sheet by immersion

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US4319953A (en) 1982-03-16
JPS5573451A (en) 1980-06-03
DE2850790A1 (de) 1980-06-12
DE2850790C2 (de) 1987-02-19

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