WO2020017360A1 - シリコンのインゴット、シリコンのブロック、シリコンの基板、シリコンのインゴットの製造方法、および太陽電池 - Google Patents

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田辺　英義
整 松尾
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Definitions

  • the present disclosure relates to a silicon ingot, a silicon block, a silicon substrate, a method for manufacturing a silicon ingot, and a solar cell.
  • a solar cell using a polycrystalline silicon substrate (also referred to as a polycrystalline silicon solar cell) has a relatively high conversion efficiency and is easily mass-produced.
  • the polycrystalline silicon substrate used for this polycrystalline silicon solar cell generally produces a silicon ingot using a cast growth method, cuts out a silicon block from this ingot, and further uses this block as a wire saw device or the like. It is obtained by slicing.
  • the cast growth method is a method of using a silicon melt to grow a bulk of polycrystalline silicon in a mold upward from a bottom surface of the mold.
  • a mono-like cast method has been developed as a type of cast growth method (for example, Dongli Hu, Shuai Yuan, Liang He, Hongrong Chen, Yuepeng Wan, Xuegong Yu, Deren Yang, ⁇ Higher quality mono-like cast silicon with induced grain boundaries ⁇ , see Solar Energy Materials & Solar Cells 140 (2015) 121-125).
  • a pseudo crystal in which the crystal orientation of the seed crystal is inherited by using a silicon melt to grow crystal grains upward starting from the seed crystal arranged on the bottom surface of the mold.
  • Single crystal silicon also called pseudo single crystal
  • this pseudo-single-crystal silicon substrate is applied to a solar cell, it is expected that the conversion efficiency will be higher than that of a polycrystalline silicon type solar cell.
  • a silicon ingot, a silicon block, a silicon substrate, a method of manufacturing a silicon ingot, and a solar cell are disclosed.
  • One aspect of the silicon ingot of the present disclosure is a state in which the first surface, the second surface located on the opposite side to the first surface, and the first surface and the second surface are connected. And a third surface located along the first direction.
  • a second pseudo single crystal region In the second direction, each of the first width of the first pseudo single crystal region and the second width of the second pseudo single crystal region is larger than the third width of the first intermediate region.
  • Each of a boundary between the first pseudo single crystal region and the first intermediate region and a boundary between the second pseudo single crystal region and the first intermediate region has a corresponding grain boundary.
  • One embodiment of the silicon block of the present disclosure is a state in which the fourth surface, the fifth surface located on the opposite side to the fourth surface, and the fourth surface and the fifth surface are connected. And a sixth surface located along the first direction.
  • the block includes a third pseudo-single-crystal region and a second intermediate region including one or more pseudo-single-crystal regions, which are positioned adjacent to each other in a second direction perpendicular to the first direction. , A fourth pseudo single crystal region.
  • each of the fourth width of the third pseudo-single-crystal region and the fifth width of the fourth pseudo-single-crystal region is larger than the sixth width of the second intermediate region.
  • Each of the boundary between the third pseudo single crystal region and the second intermediate region and the boundary between the fourth pseudo single crystal region and the second intermediate region has a corresponding grain boundary.
  • One embodiment of the silicon substrate of the present disclosure includes connecting a seventh surface, an eighth surface located on the back side of the seventh surface in the first direction, and connecting the seventh surface and the eighth surface.
  • a flat silicon substrate having an outer peripheral surface positioned in a state where the silicon substrate is in a state of being located.
  • a third intermediate region including a fifth pseudo-single-crystal region and one or more pseudo-single-crystal regions, wherein the silicon substrate is positioned adjacent to each other in a second direction perpendicular to the first direction; Region and a sixth pseudo single crystal region. In the second direction, each of a seventh width of the fifth pseudo single crystal region and an eighth width of the sixth pseudo single crystal region is larger than a ninth width of the third intermediate region.
  • Each of the boundary between the fifth pseudo single crystal region and the third intermediate region and the boundary between the sixth pseudo single crystal region and the third intermediate region has a corresponding grain boundary.
  • a method for manufacturing a silicon ingot according to the present disclosure includes a first step, a second step, a third step, and a fourth step.
  • a mold having an opening opening in the first direction is prepared.
  • a first seed crystal portion of single-crystal silicon and one or more single-crystal silicon portions are formed on a bottom portion in the mold so as to be adjacent to each other in a second direction perpendicular to the first direction.
  • an intermediate seed crystal portion having a smaller width in the second direction than the first seed crystal portion; and a second seed crystal portion of single crystal silicon having a larger width in the second direction than the intermediate seed crystal portion.
  • a silicon melt is injected into the mold while the first seed crystal part, the intermediate seed crystal part, and the second seed crystal part are heated to a temperature near the melting point of silicon.
  • the silicon melt is subjected to one-way solidification upward from the bottom side of the mold.
  • a first rotation angle relationship between the first seed crystal part and the intermediate seed crystal part about a virtual axis along the first direction of the single crystal silicon is set to a corresponding grain boundary.
  • the first seed crystal portion and the intermediate seed crystal portion are arranged so as to have a rotation angle relationship of the corresponding single crystal silicon.
  • a second rotation angle relationship between the second seed crystal part and the intermediate seed crystal part about a virtual axis of the single crystal silicon along the first direction is set to a corresponding grain boundary.
  • the first seed crystal portion, the intermediate seed crystal portion, and the second seed crystal portion are arranged so as to have a rotation angle relationship of the corresponding single crystal silicon.
  • one embodiment of a solar cell of the present disclosure includes the above-described substrate and an electrode located on the substrate.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a virtual cut surface of a silicon ingot manufacturing apparatus.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a manufacturing process of a silicon ingot.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a mold and a virtual cut surface around the mold in a state where a mold release material is applied to an inner wall of the mold.
  • FIG. 4A is a diagram illustrating an example of a mold and a virtual cut surface around the mold in a state where a seed crystal is arranged at the bottom of the mold.
  • FIG. 4B is a plan view showing an example of the mold in a state where the seed crystal is arranged at the bottom of the mold.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the ⁇ value.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the ⁇ value.
  • FIG. 6A is a diagram illustrating an example of a method for preparing a seed crystal.
  • FIG. 6B is a perspective view illustrating an appearance of an example of the seed crystal.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a virtual cut surface of the manufacturing apparatus in a state where a silicon lump is filled in a crucible.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a virtual cut surface of the manufacturing apparatus in a state where the silicon melt is poured into the mold from the crucible.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a virtual cut surface of the manufacturing apparatus in a state where the silicon melt solidifies in one direction in the mold.
  • FIG. 10A is a sectional view showing an example of a section of a silicon ingot.
  • FIG. 10A is a sectional view showing an example of a section of a silicon ingot.
  • FIG. 10B is a cross-sectional view showing an example of a cross section of the silicon ingot along the line Xb-Xb in FIG.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view illustrating an example of a cross section of a block of silicon.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view showing an example of a cross section of the silicon block taken along line XIb-XIb in FIG. 11A.
  • FIG. 12A is a front view illustrating an example of a position where a block of silicon is cut.
  • FIG. 12B is a plan view showing an example of a position where a block of silicon is cut.
  • FIG. 13A is a front view showing an example of the first small silicon block.
  • FIG. 13B is a plan view illustrating an example of the first small silicon block.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the distribution of the lifetime in one section of the first small silicon block.
  • FIG. 15A is a front view illustrating an example of a silicon substrate.
  • FIG. 15B is a plan view illustrating an example of a silicon substrate.
  • FIG. 16 is a plan view showing an example of the appearance on the light receiving surface side of the solar cell element.
  • FIG. 17 is a plan view showing an example of the appearance of the non-light-receiving surface side of the solar cell element.
  • FIG. 18 is a diagram showing an example of a virtual cut surface of the solar cell element along the line XVIII-XVIII in FIGS. 16 and 17.
  • a solar cell using a polycrystalline silicon substrate has a relatively high conversion efficiency and is suitable for mass production. Further, silicon is obtained, for example, from silicon oxide which exists in large quantities on the earth. Further, a polycrystalline silicon substrate can be relatively easily obtained, for example, by slicing a silicon block cut from a silicon ingot obtained by a casting method. For this reason, polycrystalline silicon solar cells have continued to occupy a high share in the total production of solar cells for many years.
  • a pseudo-single crystal (pseudo-single crystal) region is formed by a mono-like casting method using silicon melt to grow crystal grains upward starting from a seed crystal disposed on the bottom of the mold. It is conceivable to produce silicon ingots.
  • the pseudo-single crystal is formed by growing in one direction while inheriting the crystal orientation of the seed crystal. In this pseudo single crystal, for example, a certain number of dislocations may exist, or a grain boundary may exist.
  • this mono-like casting method for example, similar to a general casting method, when manufacturing a silicon ingot, distortion and defects based on the side wall in the mold are likely to occur, and the outer peripheral portion of the silicon ingot is It is likely to have many defects. For this reason, for example, it is conceivable to obtain a high-quality silicon substrate with few defects by forming a silicon block by cutting off an outer peripheral portion of a silicon ingot and then cutting the silicon block into thin slices. .
  • the ratio of the outer peripheral portion cut off in the silicon ingot can be reduced. As a result, for example, the productivity of a silicon ingot can be improved.
  • the present inventors have created a technology capable of improving the quality of a silicon ingot, a silicon block, a silicon substrate, and a solar cell by reducing defects.
  • FIGS. 1, 3 to 4B, and 7 to 18 are each provided with a right-handed XYZ coordinate system.
  • this XYZ coordinate system the height direction of the mold, the silicon ingot and the silicon block, and the thickness direction of the silicon substrate are defined as the + Z direction.
  • the width direction of each of the mold, the silicon ingot, the silicon block, and the silicon substrate is defined as a + X direction, and a direction orthogonal to both the + X direction and the + Z direction is defined as a + Y direction. I have.
  • a manufacturing apparatus 100 for a silicon ingot (also referred to as a silicon ingot) In1 (see FIGS. 10A and 10B) according to an embodiment will be described with reference to FIG.
  • the manufacturing apparatus 100 manufactures a silicon ingot In1 having a quasi-single-crystal region (also referred to as a quasi-single-crystal region) by a mono-like casting method of growing crystal grains starting from a seed crystal arranged on the bottom 121b of the mold 121. It is a device for performing.
  • the manufacturing apparatus 100 includes, for example, an upper unit 110, a lower unit 120, and a control unit 130.
  • the upper unit 110 has, for example, a crucible 111, a first upper heater H1u, and a side heater H1s.
  • the lower unit 120 includes, for example, a mold 121, a mold holding unit 122, a cooling plate 123, a rotating shaft 124, a second upper heater H2u, a lower heater H21, a first temperature measuring unit CHA, and a second measuring unit. Warm part CHB.
  • a material of the crucible 111 and the mold 121 for example, a material in which melting, deformation, decomposition, and reaction with silicon are less likely to occur at a temperature equal to or higher than the melting point of silicon and the content of impurities is reduced is applied.
  • the crucible 111 has, for example, a main body 111b.
  • the main body 111b has a substantially cylindrical configuration with a bottom as a whole.
  • the crucible 111 has, for example, a first internal space 111i and a first upper opening 111uo.
  • the first internal space 111i is a space surrounded by the main body 111b.
  • the first upper opening 111uo is a portion where the first internal space 111i is open so as to be connected to an upper space outside the crucible 111.
  • the main body 111b has a lower opening 111bo positioned so as to penetrate the bottom of the main body 111b.
  • quartz glass or the like is applied as a material of the main body 111b.
  • the first upper heater H1u is, for example, located in an annular shape in plan view immediately above the first upper opening 111uo.
  • the side heater H1s is, for example, annularly positioned in a plan view so as to surround the main body 111b from the side.
  • a plurality of solid silicon lump (a raw material of the silicon ingot In1) from the first upper opening 111uo in the first internal space 111i of the crucible 111.
  • Silicon mass may include silicon in a powder state (also referred to as silicon powder).
  • the silicon mass filled in the first internal space 111i is melted by heating by the first upper heater H1u and the side heater H1s.
  • the silicon lump provided on the lower opening 111bo is melted by heating, so that the molten silicon (also referred to as silicon melt) MS1 (refer to FIG. 8) in the first internal space 111i is lowered.
  • the silicon melt MS 1 is poured from the crucible 111 into the mold 121 by inclining the crucible 111. Good.
  • the mold 121 has a cylindrical structure with a bottom as a whole.
  • the mold 121 has, for example, a bottom 121b and a side wall 121s.
  • the mold 121 has, for example, a second internal space 121i and a second upper opening 121o.
  • the second internal space 121i is a space surrounded by the bottom 121b and the side wall 121s.
  • the second upper opening 121o is a portion where the second internal space 121i is open so as to be connected to an upper space outside the mold 121.
  • the second upper opening 121o is open in the + Z direction as the first direction.
  • the second upper opening 121o is located at the end of the mold 121 in the + Z direction.
  • a square shape is applied to the shape of the bottom 121b and the second upper opening 121o.
  • One side of the bottom 121b and the second upper opening 121o is, for example, about 300 mm to 800 mm.
  • the second upper opening 121o can receive injection of the silicon melt MS1 from the crucible 111 into the second internal space 121i.
  • a material of the side wall portion 121s and the bottom portion 121b for example, silica or the like is applied.
  • the side wall portion 121s may be configured by, for example, combining a carbon fiber reinforced carbon composite material and felt as a heat insulating material.
  • the second upper heater H ⁇ b> 2 u is annularly located, for example, immediately above the second upper opening 121 o of the mold 121.
  • an annular, triangular, square or polygonal ring is applied.
  • the lower heater H21 is, for example, annularly positioned so as to surround a portion of the side wall portion 121s of the mold 121 from the lower portion to the upper portion in the + Z direction from the side.
  • the lower heater H21 may be divided into a plurality of regions, and each region may be independently temperature controlled.
  • the mold holding part 122 is located, for example, in close contact with the lower surface of the bottom part 121b of the mold 121 while holding the mold 121 from below.
  • a material of the mold holding portion 122 for example, a material having high heat conductivity such as graphite is applied.
  • a heat insulating part may be located between the mold holding part 122 and the side wall part 121s of the mold 121. In this case, for example, heat can be transferred preferentially to the cooling plate 123 from the bottom portion 121b via the mold holding portion 122 rather than from the side wall portion 121s.
  • a heat insulating material such as felt is applied.
  • the cooling plate 123 can be raised or lowered, for example, by the rotation of the rotating shaft 124.
  • the cooling plate 123 can come into contact with the lower surface of the mold holding unit 122 by rising by the rotation of the rotating shaft 124.
  • the cooling plate 123 can be separated from the lower surface of the mold holding unit 122 by descending by the rotation of the rotating shaft 124.
  • the cooling plate 123 is, for example, positioned so as to be able to contact and separate from the lower surface of the mold holding unit 122.
  • the contact of the cooling plate 123 with the lower surface of the mold holding unit 122 is also referred to as “grounding”.
  • the cooling plate 123 for example, a cooling plate having a structure in which water or gas circulates inside such as a hollow metal plate is applied.
  • the cooling plate 123 is brought into contact with the lower surface of the mold holding part 122 in a state where the silicon melt MS1 is filled in the second internal space 121i of the mold 121, so that the silicon melt is melted.
  • the heat removal of MS1 can be performed.
  • the heat of the silicon melt MS1 is transmitted to the cooling plate 123 via the bottom part 121b of the mold 121 and the mold holding part 122.
  • the silicon melt MS1 is cooled by the cooling plate 123 from the bottom 121b side.
  • the first temperature measuring unit CHA and the second temperature measuring unit CHB can measure, for example, temperature.
  • the second temperature measuring section CHB may not be provided.
  • the first temperature measuring section CHA and the second temperature measuring section CHB can measure the temperature with, for example, a thermocouple covered with a thin tube made of alumina or carbon.
  • a temperature detection unit included in the control unit 130 or the like detects a temperature corresponding to a voltage generated in each of the first temperature measurement unit CHA and the second temperature measurement unit CHB.
  • the first temperature measuring unit CHA is located near the lower heater H21.
  • the second temperature measuring section CHB is located near the lower surface of the center of the bottom 121b of the mold 121.
  • the control unit 130 can control the entire operation of the manufacturing apparatus 100, for example.
  • the control unit 130 includes, for example, a processor, a memory, and a storage unit.
  • the control unit 130 can perform various controls by executing a program stored in the storage unit by a processor, for example.
  • the output of the first upper heater H1u, the second upper heater H2u, the side heater H1s, and the lower heater H21 is controlled by the control unit 130.
  • the control unit 130 may control the first upper heater H1u, the second upper heater H2u, The outputs of the section heater H1s and the lower heater H21 can be controlled.
  • FIGS. 3, 4 and 7 to 9 show the state of both crucible 111 and mold 121 or the state of mold 121 in each step.
  • the manufacturing apparatus 100 includes, for example, a mold 121 having a second upper opening 121o that opens in the + Z direction as the first direction.
  • Second step In the second step of Step Sp2, for example, the seed crystal part group 200s of single crystal silicon is arranged on the bottom surface in the mold 121 prepared in the first step. In one embodiment, in the second step, three steps, Step Sp21, Step Sp22, and Step Sp23, are performed in the order described.
  • a release material layer (also referred to as a release material layer) Mr1 is formed on the inner wall surface of the mold 121 by applying a release material. Due to the presence of the release material layer Mr1, for example, when the silicon melt MS1 solidifies in the mold 121, the silicon ingot In1 does not easily fuse to the inner wall surface of the mold 121.
  • the material of the release material layer Mr1 for example, one or more materials of silicon nitride, silicon carbide, silicon oxide, and the like are applied.
  • the release material layer Mr1 can be formed, for example, by coating a slurry containing at least one material of silicon nitride, silicon carbide, and silicon oxide on the inner wall surface of the mold 121 by spraying or the like.
  • the slurry is, for example, a powder of one material of silicon nitride, silicon carbide and silicon oxide or a mixture of two or more materials in a solution mainly containing an organic binder such as polyvinyl alcohol (PVA) and a solvent. It is produced by stirring the solution produced by adding.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • Step Sp22 as shown in FIG. 4A and FIG. 4B, the seed crystal part group 200s is arranged on the inner wall surface of the bottom part 121b as the bottom part in the mold 121. At this time, for example, when drying the release material layer Mr1 formed on the inner wall surface of the mold 121 in Step Sp21, the seed crystal part group 200s may be attached to the release material layer Mr1.
  • each upper surface positioned in the + Z direction as the first direction of seed crystal part group 200s is (100) in the Miller index
  • seed crystal part group 200s Can be easily manufactured.
  • the rate of crystal growth when unidirectional solidification of a silicon melt MS1 described later can be performed can be improved.
  • the shape of the upper surface of the seed crystal part group 200s is, for example, a rectangular shape or a square shape when viewed in a plan view, as shown in FIG.
  • the thickness of seed crystal part group 200 s is such that seed crystal part group 200 s does not melt to bottom 121 b when silicon melt MS 1 is injected into mold 121 from crucible 111.
  • the thickness of seed crystal part group 200 s is, for example, about 10 mm to 40 mm.
  • a seed including a plurality of seed crystals on the inner wall surface of the bottom portion 121b is considered in consideration of an increase in casting efficiency due to an increase in the bottom area of the silicon ingot In1 and difficulty in increasing the size of the seed crystal.
  • a crystal part group 200s is arranged.
  • seed crystal part group 200s includes first seed crystal part 201s, second seed crystal part 202s, and intermediate seed crystal part 203s.
  • the first seed crystal part 201s, the intermediate seed crystal part 203s, and the second seed crystal part 202s are formed on the inner wall surface of the bottom part 121b in the second direction perpendicular to the + Z direction as the first direction. In the + X direction as described above.
  • the intermediate seed crystal part 203s is arranged between the first seed crystal part 201s and the second seed crystal part 202s.
  • Each of the first seed crystal part 201s and the second seed crystal part 202s is made of single crystal silicon.
  • the intermediate seed crystal part 203s includes one or more single-crystal silicon.
  • Each of the first seed crystal part 201s, the second seed crystal part 202s, and the intermediate seed crystal part 203s has, for example, a rectangular outer shape when viewed in plan in the -Z direction. However, the outer shape is not limited to a rectangular shape.
  • the width (also referred to as the first seed width) Ws1 of the first seed crystal portion 201s and the width (also referred to as the second seed width) Ws2 of the second seed crystal portion 202s are more intermediate.
  • the width (also referred to as a third seed width) Ws3 of the seed crystal portion 203s is smaller.
  • each of the first seed width Ws1 of the first seed crystal part 201s and the second seed width Ws2 of the second seed crystal part 202s is the third seed width of the intermediate seed crystal part 203s. It is larger than the seed width Ws3.
  • the inner wall surface of the bottom portion 121b has a rectangular shape or a square shape with a side length of about 350 mm.
  • the first seed width Ws1 of the first seed crystal part 201s and the second seed width Ws2 of the second seed crystal part 202s are about 50 mm to 250 mm, and the third seed width of the intermediate seed crystal part 203s is set.
  • the width Ws3 is about 5 mm to 20 mm.
  • plate-like or block-like single-crystal silicon is applied to each of the first seed crystal part 201s and the second seed crystal part 202s.
  • one or more rod-shaped single-crystal silicon is applied to the intermediate seed crystal part 203s.
  • single-crystal silicon of the same material is applied to each of the first seed crystal part 201s, the second seed crystal part 202s, and the intermediate seed crystal part 203s.
  • the intermediate seed crystal part 203s has, for example, a longitudinal direction along a + Y direction as a third direction orthogonal to both the + Z direction as the first direction and the + X direction as the second direction.
  • the intermediate seed crystal portion 203s may be, for example, one single crystal silicon, or may have two or more single crystal silicons located so as to be arranged in the + Y direction as the third direction. Alternatively, two or more single crystal silicons may be provided so as to be arranged in the + X direction as the second direction.
  • the angle relationship between the first seed crystal part 201s and the intermediate seed crystal part 203s in the rotation direction of the single crystal silicon about the virtual axis along the + Z direction as the first direction is defined as the first relation.
  • the rotation angle relationship is assumed.
  • the rotation angle relationship of single crystal silicon between the intermediate seed crystal portion 203s and the second seed crystal portion 202s about a virtual axis along the + Z direction as the first direction is referred to as a second rotation angle relationship.
  • the first seed crystal part 201s and the intermediate seed crystal part 203s are arranged such that the first rotation angle relation becomes the rotation angle relation of single crystal silicon corresponding to the corresponding grain boundary. I do.
  • Corresponding grain boundary means that two crystal grains having the same crystal lattice adjacent to each other across a grain boundary have a relatively rotated relationship about a common crystal orientation as a rotation axis. It refers to a grain boundary that forms lattice points in which the positions of crystal lattices common to crystal grains are regularly arranged.
  • the crystal lattice of the first crystal grain at the corresponding grain boundary is changed to a second crystal every N lattice points. If the same as the lattice point of the crystal lattice of a grain, N indicating the appearance cycle of this lattice point is called the “ ⁇ value” of the corresponding grain boundary.
  • the “ ⁇ value” will be described using a simple cubic lattice as an example.
  • the position of the lattice point Lp1 on the (100) plane of the Miller index of the simple cubic lattice is indicated by the intersection of a plurality of vertical lines and a plurality of horizontal lines orthogonal to each other and drawn by a solid line La1.
  • a unit cell (also referred to as a first unit cell) Uc1 of a simple cubic cell is a square portion surrounded by a thick solid line.
  • FIG. 5 shows the lattice in the (100) plane of the Miller index of the simple cubic lattice after rotating the simple cubic lattice clockwise by 36.52 degrees using the crystal axis along the [100] direction in the Miller index as the rotation axis.
  • the position of the point Lp2 is indicated by the intersection of a plurality of mutually perpendicular straight lines drawn by a broken line La2.
  • a point (also referred to as a corresponding grid point) Lp12 where the grid point Lp1 before rotation and the grid point Lp2 after rotation overlap is periodically generated.
  • black circles are attached to the positions of the plurality of periodic corresponding grid points Lp12.
  • FIG. 5 shows the lattice in the (100) plane of the Miller index of the simple cubic lattice after rotating the simple cubic lattice clockwise by 36.52 degrees using the crystal axis along the [100] direction in the Miller index as the rotation axis.
  • the position of the point Lp2 is indicated by the intersection of
  • a unit cell (also referred to as a corresponding unit cell) Uc12 in a grid (also referred to as a corresponding cell) composed of a plurality of corresponding grid points Lp12 is a square portion surrounded by a thick broken line.
  • a simple post-rotation simple lattice in which the position of the lattice point Lp2 is indicated at the intersection of the broken line La2.
  • the ⁇ value is used as an index indicating the degree of correspondence (density of corresponding grid points) between a cubic grid (also referred to as a second grid).
  • the ⁇ value can be calculated, for example, by dividing the area S12 of the corresponding unit cell Uc12 shown in FIG. 5 by the area S1 of the first unit cell Uc1.
  • the ⁇ value calculated in this manner can be used as an index indicating the degree of correspondence between the first lattice and the second lattice adjacent to each other with a predetermined rotation angle across the grain boundary. That is, the ⁇ value can be used as an index indicating the degree of correspondence between two crystal grains having the same crystal lattice and having a predetermined rotation angle adjacent to each other across the grain boundary.
  • the intermediate seed crystal portion 203s and the second seed crystal portion 202s are arranged such that the second rotation angle relationship is the rotation angle relationship of single crystal silicon corresponding to the corresponding grain boundary.
  • an error of about 1 ° to several degrees or less can be allowed in the rotation angle relationship of the single crystal silicon corresponding to the corresponding grain boundary.
  • This error is caused by, for example, a cutting error in preparing the first seed crystal part 201s, the second seed crystal part 202s, and the intermediate seed crystal part 203s, and the first seed crystal part 201s, the second seed crystal part 202s, and the intermediate part. Includes errors when arranging seed crystal portion 203s. This error can be reduced, for example, when unidirectional solidification of the silicon melt MS1 described below is performed.
  • the plane orientation of each upper surface of the first seed crystal part 201 s, the intermediate seed crystal part 203 s, and the second seed crystal part 202 s that are positioned in the + Z direction as the first direction is a mirror. It is assumed that the index is (100). From another viewpoint, for example, in each of the first seed crystal part 201s, the intermediate seed crystal part 203s, and the second seed crystal part 202s, the crystal orientation along the + Z direction as the first direction is ⁇ 100 in the Miller index. > Is assumed.
  • the corresponding grain boundaries include, for example, a corresponding grain boundary having a ⁇ value of 5, a corresponding grain boundary having a ⁇ value of 13, a corresponding grain boundary having a ⁇ value of 17, a corresponding grain boundary having a ⁇ value of 25, and a ⁇ value. Any one of the 29 corresponding grain boundaries having the value of 29 is applied.
  • the rotation angle relationship of single crystal silicon corresponding to the corresponding grain boundary having a ⁇ value of 5 is, for example, about 36 ° to 37 °, and may be about 35 ° to 38 °.
  • the rotation angle relationship of single crystal silicon corresponding to the corresponding grain boundary having a ⁇ value of 13 is, for example, about 22 ° to 23 °, and may be about 21 ° to 24 °.
  • the rotation angle relationship of the single crystal silicon corresponding to the corresponding grain boundary having a ⁇ value of 17 is, for example, about 26 ° to 27 °, and may be about 25 ° to 28 °.
  • the rotation angle relationship of single crystal silicon corresponding to a corresponding grain boundary having a ⁇ value of 25 is, for example, about 16 ° to 17 °, and may be about 15 ° to 18 °.
  • the rotation angle relationship of single crystal silicon corresponding to a corresponding grain boundary having a ⁇ value of 29 is, for example, about 43 ° to 44 °, and may be about 42 ° to 45 °.
  • the respective crystal orientations of the first seed crystal part 201s, the intermediate seed crystal part 203s, and the second seed crystal part 202s are determined by using an X-ray diffraction method, an electron backscatter diffraction (EBSD) method, or the like. Can be ascertained by measurements taken.
  • EBSD electron backscatter diffraction
  • the first seed crystal part 201s and the second seed crystal part 201s are positioned such that the upper surface of the silicon crystal having a plane orientation of (100) in the Miller index is oriented in the + Z direction as the first direction.
  • Crystal portion 202s and intermediate seed crystal portion 203s are arranged.
  • the rate of crystal growth when unidirectional solidification of the silicon melt MS1 described later can be performed can be improved.
  • a pseudo single crystal formed by growing crystal grains upward starting from each of the first seed crystal part 201s, the second seed crystal part 202s, and the intermediate seed crystal part 203s can be easily formed. can get.
  • the quality of the silicon ingot In1 can be easily improved.
  • the first seed crystal part 201s, the second seed crystal part 202s, and the intermediate seed crystal part 203s can be prepared, for example, as follows.
  • the crystal orientation of the Miller index along the direction in which single-crystal silicon is grown is set to ⁇ 100>, thereby forming a columnar shape.
  • a single crystal silicon lump (also referred to as single crystal silicon lump) Mc0 is obtained.
  • the single-crystal silicon lump Mc0 has an upper surface Pu0 having a plane orientation of (100) in Miller index and an outer peripheral surface Pp0 in which a specific linear region Ln0 having a plane orientation of (110) in Miller index exists.
  • the single-crystal silicon lump Mc0 is cut with reference to the linear region Ln0 existing on the outer peripheral surface Pp0 of the single-crystal silicon lump Mc0.
  • a position where the single-crystal silicon lump Mc0 is cut (also referred to as a cut position) is virtually drawn by a thin two-dot chain line Ln1.
  • a plurality of single-crystal silicon plates each having a rectangular plate surface Pb0 having a plane orientation of (100) in the Miller index. Bd0 (also called a single crystal silicon plate) can be cut out.
  • the plurality of single crystal silicon plates Bd0 can be used, for example, as the first seed crystal part 201s and the second seed crystal part 202s. Further, as shown in FIG. 6B, for example, by cutting the single-crystal silicon plate Bd0 along a cut position virtually drawn by a two-dot chain line Ln2, a rod-like shape is formed from the single-crystal silicon plate Bd0.
  • Single crystal silicon (also called single crystal silicon rod) St0 can be cut out. At this time, the angle formed by the four sides of the plate surface Pb0 of the single crystal silicon plate Bd0 and the two-dot chain line Ln2 indicating the position to be cut is the rotation angle of the single crystal silicon corresponding to the corresponding grain boundary.
  • the single crystal silicon rod St0 obtained here can be used, for example, as one single crystal silicon constituting the intermediate seed crystal part 203s.
  • a solid state silicon lump may be arranged on the single crystal silicon seed crystal part group 200s arranged on the bottom surface in the mold 121.
  • a relatively fine block-shaped silicon lump is applied to the silicon lump.
  • the silicon lump PS0 is introduced into the first internal space 111i of the crucible 111.
  • the silicon lump PS0 is filled from the lower region in the crucible 111 to the upper region.
  • an element serving as a dopant in the silicon ingot In1 is mixed with the silicon lump PS0.
  • a lump of polysilicon as a raw material of the silicon ingot In1 is applied to the silicon lump PS0.
  • a relatively fine block-shaped silicon lump is applied to the polysilicon lump.
  • boron or gallium is applied as an element serving as a dopant.
  • a silicon block for closing (also referred to as a block of silicon for closing) PS1 is filled so as to cover the lower opening 111bo of the crucible 111. Thereby, the path from the first internal space 111i to the lower opening 111bo is closed.
  • the cooling plate 123 may be set to a state where the cooling plate 123 is not grounded on the lower surface of the mold holding unit 122.
  • Step Sp3 the seed crystal part group 200s of single crystal silicon disposed on the bottom surface in the mold 121 in the second step is heated to a temperature near the melting point of silicon. Is injected with a silicon melt MS1.
  • the second upper heater H2u and the lower heater H21 disposed above and on the side of the mold 121 are used to bring the silicon seed crystal group 200s to the melting point of silicon.
  • the temperature is raised to a certain level around 1414 ° C.
  • a solid-state silicon lump is arranged on the single-crystal silicon seed crystal part group 200 s disposed on the bottom surface in the mold 121, this silicon lump May be melted.
  • seed crystal part group 200 s is in close contact with bottom 121 b of mold 121, it remains without being melted by heat transfer from seed crystal part group 200 s to bottom 121 b.
  • the silicon lump PS0 disposed in the crucible 111 is melted by heating, and the silicon melt MS1 is stored in the crucible 111.
  • the first upper heater H1u and the side heater H1s disposed above and on the side of the crucible 111 heat the silicon lump PS0 to a temperature range of about 1414 ° C., which exceeds the melting point of silicon, to about 1500 ° C. , A silicon melt MS1.
  • the closing silicon lump PS1 that covers the lower opening 111bo of the crucible 111 is heated, so that the closing silicon lump PS1 is melted.
  • a heater for melting the closing silicon lump PS1 may be present.
  • the path from the first internal space 111i of the crucible 111 to the lower opening 111bo is opened.
  • the silicon melt MS1 in the crucible 111 is poured into the mold 121 via the lower opening 111bo.
  • the upper surface of the single crystal silicon seed crystal part group 200s arranged on the bottom surface in the mold 121 is covered with the silicon melt MS1.
  • the cooling plate 123 is grounded on the lower surface of the mold holding unit 122.
  • heat is removed from the silicon melt MS1 in the mold 121 to the cooling plate 123 via the mold holding unit 122.
  • the timing at which the cooling plate 123 is grounded to the lower surface of the mold holding part 122 (also referred to as grounding timing) is set in advance, for example, from the time when the silicon melt MS1 is poured from the crucible 111 into the mold 121.
  • the timing at which the predetermined time has elapsed may be applied.
  • grounding timing for example, a timing immediately before the silicon melt MS1 starts to be poured into the mold 121 from inside the crucible 111 may be applied.
  • the grounding timing may be controlled, for example, according to a temperature detected using a temperature measuring unit of the manufacturing apparatus 100 such as the first temperature measuring unit CHA and the second temperature measuring unit CHB.
  • Step Sp4 the silicon melt MS1 injected into the mold 121 in the third step is solidified in one direction upward from the bottom side of the mold 121 (also referred to as unidirectional solidification). ).
  • the silicon melt MS1 in the mold 121 is cooled from the bottom side.
  • one-way solidification of the silicon melt MS1 upward from the bottom side is performed.
  • the second upper heater H2u arranged above and on the side of the mold 121 according to the temperature detected using the first temperature measuring unit CHA and the second temperature measuring unit CHB of the manufacturing apparatus 100, and the like.
  • the output of the lower heater H21 is controlled.
  • the temperature near the second upper heater H2u and the lower heater H21 is maintained at a temperature near the melting point of silicon.
  • the lower heater H21 may be divided into a plurality of portions.
  • the silicon melt MS1 is heated by the second upper heater H2u and a part of the divided lower heater H21, and the silicon melt MS1 is heated by the other part of the divided lower heater H21. It may not be done.
  • the silicon ingot In1 is manufactured in the mold 121 by slowly progressing the unidirectional solidification of the silicon melt MS1.
  • a pseudo single crystal grows with each of the first seed crystal part 201s, the intermediate seed crystal part 203s, and the second seed crystal part 202s included in the seed crystal part group 200s of single crystal silicon as a base point.
  • a grain boundary including a corresponding grain boundary may be formed at the boundary between the pseudo single crystal grown as a base point.
  • a corresponding grain boundary may be formed above the boundary between the first seed crystal part 201s and the intermediate seed crystal part 203s.
  • the rotation angle relationship between the intermediate seed crystal part 203s and the second seed crystal part 202s is inherited, and the pseudo single crystal grown with the intermediate seed crystal part 203s as a base point and the second single crystal part 202s as a base point.
  • a functional grain boundary including a corresponding grain boundary may be formed at the boundary between the pseudo single crystal grown as above.
  • a corresponding grain boundary may be formed above the boundary between the intermediate seed crystal part 203s and the second seed crystal part 202s.
  • the third seed width Ws3 of the intermediate seed crystal part 203s is smaller than each of the first seed width Ws1 of the first seed crystal part 201s and the second seed width Ws2 of the second seed crystal part 202s. If this is the case, defects in the manufactured silicon ingot In1 can be reduced. Therefore, the quality of the silicon ingot In1 can be improved.
  • the first rotation angle relation and the second rotation angle relation are the corresponding grain boundaries having a ⁇ value of 29 using a virtual axis along the ⁇ 100> direction in the Miller index as a rotation axis.
  • the first seed crystal portion 201s, the intermediate seed crystal portion 203s, and the second seed crystal portion 202s may be arranged so as to have a rotation angle relationship corresponding to In this case, for example, when the unidirectional solidification of the silicon melt MS1 proceeds, the boundary between the first seed crystal part 201s and the intermediate seed crystal part 203s and the intermediate seed crystal part 203s and the second seed crystal part 202s Above each of the boundaries (random grain boundaries) with a ⁇ value of 29. At this time, for example, defects are less likely to occur due to relaxation of the strain at the random grain boundaries. Thereby, for example, defects in the manufactured silicon ingot In1 can be further reduced. Therefore, the quality of the silicon ingot In1 can be further improved.
  • the first seed width Ws1 of the first seed crystal part 201s and the second seed width Ws2 of the second seed crystal part 202s in the + X direction as the second direction are the same. Or different.
  • the first type width Ws1 and the second type width Ws2 are different, strip-shaped strips having different widths cut out from the columnar single-crystal silicon lump Mc0 obtained by the CZ method or the like.
  • the seed crystal part can be used as the first seed crystal part 201s and the second seed crystal part 202s. Thereby, for example, a high-quality silicon ingot In1 can be easily manufactured.
  • the outer peripheral portion of the seed crystal part group 200s and the side surface portion (also referred to as the inner peripheral side surface portion) of the inner wall of the mold 121 are formed.
  • a gap GA1 may exist between them.
  • one or more seed crystals of single crystal silicon also referred to as an outer peripheral seed crystal
  • one or more along the outer peripheral portion of the bottom portion 121b of the mold 121 so as to fill the annular gap GA1 between the outer peripheral portion of the seed crystal part group 200s and the inner peripheral side surface portion of the mold 121.
  • the one or more outer seed crystals include, for example, a seed crystal region (also referred to as a first outer seed crystal region) located adjacent to the first seed crystal portion 201s and a second seed crystal portion 202s. And a seed crystal region (also referred to as a second outer peripheral seed crystal region) located adjacent to the first crystal.
  • a seed crystal region also referred to as a first outer seed crystal region located adjacent to the first seed crystal portion 201s and a second seed crystal portion 202s.
  • a seed crystal region also referred to as a second outer peripheral seed crystal region located adjacent to the first crystal.
  • the angular relationship between the first seed crystal part 201s and the first outer peripheral seed crystal region in the rotation direction about the virtual axis along the + Z direction as the first direction is set to the corresponding grain boundary.
  • the rotation angle is set so as to correspond to the rotation angle of the corresponding single crystal silicon.
  • the angular relationship between the second seed crystal portion 202s and the second outer peripheral portion seed crystal region in the rotational direction about the virtual axis along the + Z direction as the first direction is set to the corresponding grain boundary.
  • the rotation angle is set so as to correspond to the rotation angle of the corresponding single crystal silicon.
  • a pseudo unit grown from the first seed crystal part 201s as a base point while taking over the rotational angle relationship between the first seed crystal part 201s and the first outer peripheral seed crystal region is adopted, for example, a pseudo unit grown from the first seed crystal part 201s as a base point while taking over the rotational angle relationship between the first seed crystal part 201s and the first outer peripheral seed crystal region.
  • a functional grain boundary including a corresponding grain boundary is likely to be formed at the boundary between the crystal and the pseudo single crystal grown with the first peripheral seed crystal region as a base point.
  • a corresponding grain boundary may be formed above the boundary between the first seed crystal part 201s and the first outer peripheral seed crystal region.
  • a pseudo single crystal grown with the second seed crystal part 202s as a base point by inheriting the rotation angle relationship between the second seed crystal part 202s and the second outer seed crystal region A functional grain boundary including a corresponding grain boundary is easily formed at a boundary between the pseudo single crystal grown from the crystal region as a base point.
  • a corresponding grain boundary can be formed above the boundary between the second seed crystal part 202s and the second outer peripheral seed crystal region.
  • the silicon melt MS1 when the unidirectional solidification of the silicon melt MS1 progresses, even if dislocation occurs starting from the inner peripheral side surface of the mold 121, the silicon melt MS1 is positioned annularly along the inner peripheral side surface of the mold 121. Dislocation development (also called dislocation propagation) can be blocked at functional grain boundaries. As a result, defects in the pseudo single crystal grown from the first seed crystal part 201s and the pseudo single crystal grown from the second seed crystal part 202s can be reduced. In other words, defects in the manufactured silicon ingot In1 can be reduced.
  • Silicon Ingot> The configuration of the silicon ingot In1 according to one embodiment will be described with reference to FIGS. 10 (a) and 10 (b).
  • the shape of the silicon ingot In1 is a rectangular parallelepiped.
  • the silicon ingot In1 can be manufactured by, for example, a method for manufacturing the silicon ingot In1 using the manufacturing apparatus 100 described above.
  • the silicon ingot In1 has, for example, a first surface F1, a second surface F2, and a third surface F3.
  • the first surface F1 is a rectangular or square surface (also referred to as an upper surface) oriented in the + Z direction as the first direction.
  • the second surface F2 is located on the opposite side of the first surface F1.
  • the second surface F2 is a rectangular or square surface (also referred to as a lower surface) oriented in a ⁇ Z direction as a fourth direction opposite to the first direction. ).
  • the third surface F3 is located along the first direction while connecting the first surface F1 and the second surface F2.
  • the third surface F3 is located in a state where the upper surface and the lower surface are connected along the + Z direction as the first direction, and the first direction F3 is in the first direction.
  • four surfaces also referred to as side surfaces
  • the silicon ingot In1 includes, for example, a first pseudo single crystal region A1, a second pseudo single crystal region A2, and a first intermediate region A3.
  • the first pseudo single crystal region A1, the first intermediate region A3, and the second pseudo single crystal region A2 are adjacent to each other in the + X direction as the first direction in the + X direction perpendicular to the + Z direction in this order. It is located in a state where it is.
  • the first pseudo single crystal region A1 is a region composed of a pseudo single crystal.
  • the first pseudo single crystal region A1 is formed so as to take over the crystal structure and the crystal orientation of the first seed crystal part 201s, for example, by unidirectional solidification of the silicon melt MS1 based on the first seed crystal part 201s. Area. Therefore, the first pseudo single crystal region A1 includes, for example, a region corresponding to the first seed crystal portion 201s and a region located above the region corresponding to the first seed crystal portion 201s.
  • the region corresponding to the first seed crystal part 201s has a rectangular upper surface facing the + Z direction as the first direction and ⁇ Z as the fourth direction. And a rectangular lower surface oriented in the direction.
  • the first pseudo single crystal region A1 is a rectangular parallelepiped region including, as the lowermost portion, a region corresponding to the rectangular parallelepiped first seed crystal portion 201s.
  • the second pseudo single crystal region A2 is a region composed of a pseudo single crystal.
  • the second pseudo single crystal region A2 is formed, for example, by unidirectional solidification of the silicon melt MS1 with the second seed crystal portion 202s as a base point, so as to take over the crystal structure and crystal orientation of the second seed crystal portion 202s. Area. Therefore, the second pseudo single crystal region A2 includes, for example, a region corresponding to the second seed crystal portion 202s and a region located above the region corresponding to the second seed crystal portion 202s.
  • the region corresponding to the second seed crystal part 202s has a rectangular upper surface oriented in the + Z direction as the first direction and ⁇ Z in the fourth direction. And a rectangular lower surface oriented in the direction.
  • the second pseudo single crystal region A2 is a rectangular parallelepiped region including, as a lowermost portion, a region corresponding to the rectangular parallelepiped second seed crystal portion 202s.
  • the first intermediate region A3 includes one or more pseudo single crystal regions.
  • the first intermediate region A3 is a region formed by, for example, unidirectional solidification of the silicon melt MS1 with the intermediate seed crystal part 203s as a base point, to inherit the crystal structure and crystal orientation of the intermediate seed crystal part 203s. . Therefore, the first intermediate region A3 includes, for example, a region corresponding to the intermediate seed crystal part 203s and a region located above the region corresponding to the intermediate seed crystal part 203s.
  • the region corresponding to the intermediate seed crystal part 203s has an elongated rectangular upper surface facing the + Z direction as the first direction and ⁇ Z as the fourth direction.
  • the first intermediate region A3 is a plate-like region including a region corresponding to the rod-like intermediate seed crystal part 203s as a lowermost portion.
  • a boundary also referred to as a first boundary
  • B1 between the first pseudo single crystal region A1 and the first intermediate region A3
  • second boundary between the second pseudo single crystal region A2 and the first intermediate region A3
  • Each shape of B2 is also rectangular in shape along the YZ plane.
  • the width (also referred to as the first width) W1 of the first pseudo single crystal region A1 and the width (also referred to as the second width) of the second pseudo single crystal region A2 are used.
  • Each of W2) is larger than the width (also called the third width) W3 of the first intermediate area A3.
  • each of the first surface F1 and the second surface F2 of the silicon ingot In1 has a rectangular or square shape with a side length of about 350 mm.
  • the first width W1 of the first pseudo single crystal region A1 and the second width W2 of the second pseudo single crystal region A2 are about 50 mm to 250 mm
  • the first width W1 of the first intermediate region A3 is about 50 mm to 250 mm
  • 3 has a width W3 of about 2 mm to 25 mm.
  • each of a first boundary B1 between the first pseudo single crystal region A1 and the first intermediate region A3 and a second boundary B2 between the second pseudo single crystal region A2 and the first intermediate region A3 are: It has a corresponding grain boundary.
  • the plane orientation of the plane perpendicular to the + Z direction as the first direction in each of the first pseudo single crystal region A1, the first intermediate region A3, and the second pseudo single crystal region A2 is (100) in the Miller index. ) Is assumed.
  • the crystal orientation along the + Z direction as the first direction in each of the first pseudo single crystal region A1, the first intermediate region A3, and the second pseudo single crystal region A2 is the Miller index. It is assumed that it is ⁇ 100>.
  • the corresponding grain boundaries include, for example, a corresponding grain boundary having a ⁇ value of 5, a corresponding grain boundary having a ⁇ value of 13, a corresponding grain boundary having a ⁇ value of 17, a corresponding grain boundary having a ⁇ value of 25, and a ⁇ value. Include any one of the 29 corresponding grain boundaries.
  • a pseudo single crystal is grown starting from the seed crystal part group 200s, and the boundary between the first seed crystal part 201s and the intermediate seed crystal part 203s and the second seed crystal part are formed. This can be realized by forming corresponding grain boundaries above each of the boundaries between 202s and the intermediate seed crystal portion 203s.
  • the corresponding grain boundaries are formed, for example, a defect is less likely to occur in the silicon ingot In1 due to relaxation of the strain. Therefore, here, for example, if the above-described configuration of the silicon ingot In1 suitable for manufacturing the silicon ingot In1 in which defects are less likely to be generated, the quality of the silicon ingot In1 can be improved by reducing defects.
  • the existence of various corresponding grain boundaries and the existence ratio of various corresponding grain boundaries at each of the first boundary B1 and the second boundary B2 can be confirmed by measurement using, for example, the EBSD method.
  • the silicon ingot In1 is located along the third surface F3 including the four side surfaces (the outer peripheral region). A0).
  • the outer peripheral region A0 may include, for example, a defect due to dislocation generated from the inner peripheral side surface of the mold 121 as the unidirectional solidification of the silicon melt MS1 proceeds.
  • the outer peripheral region A0 is used to manufacture a silicon block Bk1 (see FIGS. 11A and 11B) and a silicon substrate 1 (see FIGS. 15A and 15B) described later. At this time, it is cut off from the silicon ingot In1.
  • the crystal orientation may be the ⁇ 100> orientation in the Miller index.
  • seed crystal part group 200s is arranged on bottom 121b of mold 121 such that the plane orientation of the upper surface is (100) in the Miller index, and inherits the crystal orientation of seed crystal part group 200s.
  • the rate of crystal growth during unidirectional solidification of the silicon melt MS1 can be improved.
  • A1 the first intermediate region A3, and the second pseudo single crystal region A2 can be easily obtained.
  • the quality of the silicon ingot In1 can be easily improved.
  • positions are respectively located at a first boundary B1 between the first pseudo single crystal region A1 and the first intermediate region A3 and at a second boundary B2 between the second pseudo single crystal region A2 and the first intermediate region A3.
  • the corresponding grain boundary may include a corresponding grain boundary having a ⁇ value of 29.
  • a pseudo single crystal is grown starting from seed crystal part group 200s to manufacture silicon ingot In1.
  • a random grain having a ⁇ value of 29 is located above each of the boundary between the first seed crystal part 201s and the intermediate seed crystal part 203s and the boundary between the second seed crystal part 202s and the intermediate seed crystal part 203s.
  • the strain is further alleviated in the random grain boundary, and defects are less likely to occur. Therefore, for example, if the above-described configuration of the silicon ingot In1 suitable for manufacturing the silicon ingot In1 in which defects are less likely to be generated, the quality of the silicon ingot In1 can be improved by further reducing defects.
  • the first width W1 of the first pseudo single crystal region A1 and the second width W2 of the second pseudo single crystal region A2 may be the same or different.
  • the first width W1 is different from the second width W2
  • the first seed crystal portion 201s and the second seed crystal portion 202s having different widths are formed on the bottom 121b of the mold 121 in the mono-like casting method. And can be arranged.
  • strip-shaped seed crystal portions having different widths and cut out from a columnar single-crystal silicon lump Mc0 obtained by the CZ method or the like are used as the first seed crystal portion 201s and the second seed crystal portion 202s. can do.
  • a high-quality silicon ingot In1 can be easily manufactured.
  • the quality of the silicon ingot In1 can be easily improved.
  • Silicon Block> A configuration of a silicon block (also referred to as a silicon block) Bk1 according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 11A and 11B.
  • the shape of the silicon block Bk1 is a rectangular parallelepiped.
  • the silicon block Bk1 can be manufactured by, for example, cutting off the outer peripheral portion of the silicon ingot In1 from the above-described silicon ingot In1 that is relatively likely to have a defect using a wire saw device or the like.
  • the outer peripheral portion of the silicon ingot In1 is, for example, a portion having a first thickness along the first surface F1 and a portion having a second thickness along the second surface F2 in the silicon ingot In1.
  • the first thickness is, for example, about several mm to 20 mm.
  • the second thickness is, for example, such a thickness that a region corresponding to seed crystal part group 200s is cut off.
  • the third thickness is, for example, such that the outer peripheral area A0 is cut off.
  • the silicon block Bk1 has, for example, a fourth surface F4, a fifth surface F5, and a sixth surface F6.
  • the fourth surface F4 is a rectangular or square surface (also referred to as an upper surface) oriented in the + Z direction as the first direction.
  • the fifth surface F5 is located on the opposite side of the fourth surface F4.
  • the fifth surface F5 is a rectangular or square surface (also referred to as a lower surface) oriented in a ⁇ Z direction as a fourth direction opposite to the first direction. ).
  • the sixth surface F6 is located along the first direction while connecting the fourth surface F4 and the fifth surface F5.
  • the sixth surface F6 is located in a state where the upper surface and the lower surface are connected along the + Z direction as the first direction, and the first surface F6 is in the first direction.
  • four surfaces also referred to as side surfaces
  • the silicon block Bk1 includes, for example, a third pseudo single crystal region A4, a fourth pseudo single crystal region A5, and a second intermediate region A6.
  • the third pseudo single crystal region A4, the second intermediate region A6, and the fourth pseudo single crystal region A5 are adjacent to each other in the + X direction as the second direction perpendicular to the + Z direction as the first direction in the order described. It is located in the state where you are.
  • the third pseudo single crystal region A4 is a region composed of a pseudo single crystal.
  • the third pseudo single crystal region A4 is, for example, a region configured by at least a part of the first pseudo single crystal region A1 of the silicon ingot In1.
  • the third pseudo single crystal region A4 has a rectangular upper surface oriented in the + Z direction as the first direction and a ⁇ Z direction oriented in the ⁇ Z direction as the fourth direction. And a rectangular lower surface.
  • the fourth pseudo single crystal region A5 is a region composed of a pseudo single crystal.
  • the fourth pseudo single crystal region A5 is, for example, a region configured by at least a part of the second pseudo single crystal region A2 of the silicon ingot In1.
  • the fourth pseudo single crystal region A5 has a rectangular upper surface oriented in the + Z direction as the first direction and a -Z direction as the fourth direction. And a rectangular lower surface.
  • the second intermediate region A6 includes one or more pseudo single crystal regions.
  • the second intermediate region A6 is, for example, a region configured by at least a part of the first intermediate region A3 of the silicon ingot In1.
  • the second intermediate area A6 is elongated in the + Z direction as the first direction and has an elongated rectangular upper surface, and is oriented in the ⁇ Z direction as the fourth direction.
  • a plate-shaped region having an elongated rectangular lower surface.
  • Each shape of B4 is also rectangular in shape along the YZ plane.
  • Each of W5) is larger than the width (sixth width) W6 of the second intermediate area A6.
  • each of the fourth surface F4 and the fifth surface F5 of the silicon block Bk1 has a rectangular or square shape with a side length of about 300 mm to 320 mm.
  • the fourth width W4 of the third pseudo single crystal region A4 and the fifth width W5 of the fourth pseudo single crystal region A5 are set to about 50 mm to 250 mm, and the fourth width W5 of the second intermediate region A6. 6 has a width W6 of about 2 mm to 25 mm.
  • each of the third boundary B3 between the third pseudo single crystal region A4 and the second intermediate region A6 and the fourth boundary B4 between the fourth pseudo single crystal region A5 and the second intermediate region A6 is a corresponding grain boundary.
  • the plane orientation of the plane perpendicular to the + Z direction as the first direction in each of the third pseudo single crystal region A4, the second intermediate region A6, and the fourth pseudo single crystal region A5 is (100) in the Miller index. ) Is assumed.
  • the crystal orientation along the + Z direction as the first direction in each of the third pseudo single crystal region A4, the second intermediate region A6, and the fourth pseudo single crystal region A5 is the Miller index. It is assumed that it is ⁇ 100>.
  • the corresponding grain boundaries include, for example, a corresponding grain boundary having a ⁇ value of 5, a corresponding grain boundary having a ⁇ value of 13, a corresponding grain boundary having a ⁇ value of 17, a corresponding grain boundary having a ⁇ value of 25, and a ⁇ value. Include any one of the 29 corresponding grain boundaries.
  • a pseudo single crystal is grown starting from the seed crystal part group 200s, and the boundary between the first seed crystal part 201s and the intermediate seed crystal part 203s and the second seed crystal part are formed. This can be realized by forming corresponding grain boundaries above each of the boundaries between 202s and the intermediate seed crystal portion 203s.
  • the corresponding grain boundary is formed, for example, a defect is hardly generated in the silicon ingot In1 due to relaxation of the strain, and a defect in the silicon block Bk1 obtained by cutting off the outer peripheral portion of the silicon ingot In1 can be reduced. Therefore, here, for example, if the above-described configuration of the silicon block Bk1 suitable for manufacturing the silicon block Bk1 that can reduce defects can be used, the quality of the silicon block Bk1 can be improved by reducing the defects.
  • the existence of various corresponding grain boundaries and the existence ratio of various corresponding grain boundaries at each of the third boundary B3 and the fourth boundary B4 can be confirmed using, for example, the EBSD method.
  • the crystal orientation may be the ⁇ 100> orientation in the Miller index.
  • seed crystal part group 200s is arranged on bottom 121b of mold 121 such that the plane orientation of the upper surface is (100) in the Miller index, and inherits the crystal orientation of seed crystal part group 200s.
  • the rate of crystal growth during unidirectional solidification of the silicon melt MS1 can be improved.
  • the silicon ingot In1 including A1, the first intermediate region A3, and the second pseudo single crystal region A2 can be easily manufactured. Then, for example, by cutting out the silicon block Bk1 from the silicon ingot In1, the quality of the silicon block Bk1 can be easily improved.
  • positions are respectively located at a third boundary B3 between the third pseudo single crystal region A4 and the second intermediate region A6 and at a fourth boundary B4 between the fourth pseudo single crystal region A5 and the second intermediate region A6.
  • the corresponding grain boundary may include a corresponding grain boundary having a ⁇ value of 29.
  • a pseudo single crystal is grown starting from seed crystal part group 200s to manufacture silicon ingot In1.
  • a random grain having a ⁇ value of 29 is located above each of the boundary between the first seed crystal part 201s and the intermediate seed crystal part 203s and the boundary between the second seed crystal part 202s and the intermediate seed crystal part 203s.
  • the boundaries are formed as needed, the distortion is further alleviated in the random grain boundaries, and defects are less likely to occur. Therefore, for example, if the above-described configuration of the silicon block Bk1 suitable for manufacturing the silicon ingot In1 in which defects are less likely to be generated, the quality of the silicon block Bk1 can be improved by further reducing defects.
  • the fourth width W4 of the third pseudo single crystal region A4 and the fifth width W5 of the fourth pseudo single crystal region A5 may be the same or different.
  • the fourth width W4 is different from the fifth width W5
  • the first seed crystal part 201s and the second seed crystal part 202s having different widths are formed on the bottom 121b of the mold 121 in the mono-like casting method. And can be arranged.
  • strip-shaped seed crystal portions having different widths which can be cut out from the columnar single-crystal silicon lump Mc0 obtained by the CZ method or the like, are defined as a first seed crystal portion 201s and a second seed crystal portion 202s.
  • a high-quality silicon block Bk1 can be easily manufactured. In other words, for example, the quality of the silicon block Bk1 can be easily improved.
  • the silicon block Bk1 in order to manufacture the silicon substrate 1, is bisected in the + X direction as the second direction, It is assumed that the silicon block Bk1 is bisected in the + Y direction as a third direction perpendicular to the second direction.
  • the silicon block Bk1 by cutting the silicon block Bk1 along the first cutting plane Cl1 along the YZ plane and along the second cutting plane Cl2 along the XZ plane, four relatively small silicon blocks are cut. (Also referred to as a small silicon block).
  • the four small silicon blocks include a first small silicon block Bk1a, a second small silicon block Bk1b, a third small silicon block Bk1c, and a fourth small silicon block Bk1d.
  • the silicon block Bk1 is cut by, for example, a wire saw device.
  • the first small silicon block Bk1a and the fourth small silicon block Bk1d are respectively composed of the third pseudo single crystal region A4, the second intermediate region A6, and the fourth pseudo single crystal. It includes the area A5.
  • the second small silicon block Bk1b and the third small silicon block Bk1c each include a third pseudo single crystal region A4. In this case, for example, as shown in FIGS.
  • the third pseudo single crystal region A4 4 and the fifth width W5 of the fourth pseudo single crystal region A5 may be larger than the sixth width W6 of the second intermediate region A6.
  • the fourth width W4 and the fifth width W5 may be the same or different.
  • a distribution of lifetime which is a time required for recombination of minority carriers on the surface after cleaning with ethanol or the like.
  • the results obtained are shown in FIG.
  • the lifetime measurement device detects the intensity of microwaves emitted from the surface to be measured in response to the laser irradiation on the surface to be measured, and determines the intensity of the microwave after the laser irradiation from the reference value at the time of laser irradiation. The time required to decrease to the value was taken as the measured value of the lifetime. As shown in FIG.
  • the first small silicon block Bk1a was estimated to be a high-quality silicon block with few defects.
  • the original silicon block Bk1 from which the first small silicon block Bk1a was cut out was also a high-quality silicon block Bk1 with few defects.
  • the original silicon ingot In1 from which the silicon block Bk1 has been cut out has a high quality silicon ingot In1 with few defects in the first pseudo single crystal region A1, the second pseudo single crystal region A2, and the first intermediate region A3. It was presumed that there was.
  • a silicon ingot In1 having a second boundary B2 corresponding to a fourth boundary B4 positioned to extend obliquely upward is manufactured.
  • the dislocation is propagated upward from the bottom 121b side.
  • the silicon melt MS1 is solidified so that the second boundary B2 is formed, the propagation of dislocations upward can be blocked by the second boundary B2.
  • defects in the manufactured silicon ingot In1, the silicon block Bk1, and the first small silicon block Bk1a can be reduced.
  • Silicon substrate> A configuration of a silicon substrate (also referred to as a silicon substrate) 1 according to one embodiment will be described with reference to FIGS. 15 (a) and 15 (b).
  • the silicon substrate 1 is a plate having rectangular front and back surfaces.
  • the silicon substrate 1 includes, for example, an XY plane parallel to the fourth surface F4 and the fifth surface F5 at a predetermined interval in the + Z direction as the first direction, with small silicon blocks such as the first small silicon block Bk1a described above. Can be produced by slicing along.
  • FIGS. 15A and 15B show the silicon substrate 1 manufactured by slicing the first small silicon block Bk1a.
  • the first small silicon block Bk1a is sliced to form a square plate having a thickness of about 100 ⁇ m ( ⁇ m) to about 300 ⁇ m and a side of about 150 mm.
  • a silicon substrate 1 having a surface can be manufactured.
  • a damaged layer generated when the small silicon block is cut on the surface layer of the silicon substrate 1 can be removed by etching using a sodium hydroxide solution or the like.
  • the silicon substrate 1 is, for example, a flat substrate having a seventh surface F7, an eighth surface F8, and a ninth surface F9.
  • the seventh surface F7 is a rectangular or square surface (also referred to as a front surface) oriented in the + Z direction as the first direction.
  • the eighth surface F8 is located on the back side of the seventh surface F7.
  • the eighth surface F8 is a rectangular or square surface (also referred to as a back surface) oriented in a ⁇ Z direction as a fourth direction opposite to the first direction. ).
  • the ninth surface F9 is an outer peripheral surface located along the + Z direction as the first direction in a state where the seventh surface F7 and the eighth surface F8 are connected.
  • the ninth surface F9 is located in a state where the front surface and the back surface are connected along the + Z direction as the first direction, and the ninth surface F9 is the seventh surface. It is an outer peripheral surface along each of four sides of F7 and the eighth surface F8.
  • the silicon substrate 1 includes, for example, a fifth pseudo single crystal region A7, a sixth pseudo single crystal region A8, and a third intermediate region A9.
  • the fifth pseudo single crystal region A7, the third intermediate region A9, and the sixth pseudo single crystal region A8 are adjacent to each other in the + X direction as the second direction perpendicular to the + Z direction as the first direction in the order described. It is located in the state where you are.
  • the fifth pseudo single crystal region A7 is a region composed of a pseudo single crystal.
  • the fifth pseudo single crystal region A7 is, for example, a region constituted by at least a part of the third pseudo single crystal region A4 of the silicon block Bk1.
  • the fifth pseudo single crystal region A7 has a rectangular front surface oriented in the + Z direction as the first direction and a -Z direction oriented in the -Z direction as the fourth direction. And a rectangular back surface.
  • the sixth pseudo single crystal region A8 is a region composed of a pseudo single crystal.
  • the sixth pseudo single crystal region A8 is, for example, a region formed by at least a part of the fourth pseudo single crystal region A5 of the silicon block Bk1.
  • the sixth pseudo single crystal region A8 has a rectangular upper surface oriented in the + Z direction as the first direction and a -Z direction oriented in the ⁇ Z direction as the fourth direction. And a rectangular lower surface.
  • the third intermediate region A9 includes one or more pseudo single crystal regions.
  • the third intermediate area A9 is, for example, an area configured by at least a part of the second intermediate area A6 of the silicon block Bk1.
  • the third intermediate region A9 is oriented in the elongated rectangular upper surface oriented in the + Z direction as the first direction and oriented in the -Z direction in the fourth direction.
  • a plate-shaped region having an elongated rectangular lower surface.
  • Each shape of B6 is an elongated shape along the + Y direction as the third direction.
  • the width (also referred to as a seventh width) W7 of the fifth pseudo single crystal region A7 and the width (also referred to as the eighth width) of the sixth pseudo single crystal region A8 are set.
  • Each of W8) is larger than the width (also referred to as a ninth width) W9 of the third intermediate region A9.
  • the seventh surface F7 and the eighth surface F8 of the silicon substrate 1 have a square shape with one side length of about 150 mm.
  • the seventh width W7 of the fifth pseudo single crystal region A7 and the eighth width W8 of the sixth pseudo single crystal region A8 are set to about 50 mm to 100 mm, and the third width W8 of the third intermediate region A9. 9 has a width W9 of about 2 mm to 25 mm.
  • each of the fifth boundary B5 between the fifth pseudo single crystal region A7 and the third intermediate region A9 and the sixth boundary B6 between the sixth pseudo single crystal region A8 and the third intermediate region A9 is a corresponding grain boundary. It is located in the state having.
  • the corresponding grain boundaries include, for example, a corresponding grain boundary having a ⁇ value of 5, a corresponding grain boundary having a ⁇ value of 13, a corresponding grain boundary having a ⁇ value of 17, a corresponding grain boundary having a ⁇ value of 25, and a corresponding grain boundary having a ⁇ value of 29. Contains any one of the grain boundaries.
  • a pseudo single crystal is grown starting from the seed crystal part group 200 s, and the boundary between the first seed crystal part 201 s and the intermediate seed crystal part 203 s and the second seed crystal part This can be realized by forming corresponding grain boundaries above each of the boundaries between 202s and the intermediate seed crystal portion 203s.
  • a defect is less likely to occur in the silicon ingot In1 due to relaxation of strain.
  • defects in the silicon substrate 1 obtained by slicing the silicon block Bk1 obtained by cutting the outer peripheral portion of the silicon ingot In1 can also be reduced.
  • the quality of the silicon substrate 1 can be improved by reducing the defects.
  • the existence of various corresponding grain boundaries and the existence ratio of various corresponding grain boundaries at each of the fifth boundary B5 and the sixth boundary B6 can be confirmed using, for example, the EBSD method.
  • the crystal orientation may be the ⁇ 100> orientation in the Miller index.
  • seed crystal part group 200s is arranged on bottom 121b of mold 121 such that the plane orientation of the upper surface is (100) in the Miller index, and inherits the crystal orientation of seed crystal part group 200s.
  • the rate of crystal growth during unidirectional solidification of the silicon melt MS1 can be improved.
  • the silicon ingot In1 including A1, the first intermediate region A3, and the second pseudo single crystal region A2 can be easily manufactured. Then, for example, by cutting the silicon substrate 1 from the silicon ingot In1 via the silicon block Bk1, the quality of the silicon substrate 1 can be easily improved.
  • positions are respectively located at a fifth boundary B5 between the fifth pseudo single crystal region A7 and the third intermediate region A9 and at a sixth boundary B6 between the sixth pseudo single crystal region A8 and the third intermediate region A9.
  • the corresponding grain boundary may include a corresponding grain boundary having a ⁇ value of 29.
  • a pseudo single crystal is grown starting from seed crystal part group 200s to manufacture silicon ingot In1.
  • a random grain having a ⁇ value of 29 is located above each of the boundary between the first seed crystal part 201s and the intermediate seed crystal part 203s and the boundary between the second seed crystal part 202s and the intermediate seed crystal part 203s.
  • the boundaries are formed as needed, the distortion is further alleviated in the random grain boundaries, and defects are less likely to occur. Therefore, for example, if the above-described configuration of the silicon substrate 1 suitable for manufacturing the silicon ingot In1 in which defects are less likely to be generated, the quality of the silicon substrate 1 can be improved by further reducing defects.
  • the seventh width W7 of the fifth pseudo single crystal region A7 and the eighth width W8 of the sixth pseudo single crystal region A8 may be the same or different.
  • the silicon substrate 1 manufactured through the silicon block Bk1 by cutting out the silicon ingot In1 according to the above-described embodiment is used, for example, as a semiconductor substrate of a solar cell element 10 as a solar cell.
  • An example of the configuration of the solar cell element 10 will be described with reference to FIGS.
  • the solar cell element 10 has a light receiving surface 10a on which light is incident, and a non-light receiving surface 10b opposite to the light receiving surface 10a.
  • the solar cell element 10 includes a silicon substrate 1, an antireflection film 2, a first electrode 4, and a second electrode 5.
  • the silicon substrate 1 includes, for example, a first conductive type first semiconductor layer 1p, and a second conductive type second semiconductor layer 1n located on the light receiving surface 10a side of the first semiconductor layer 1p.
  • the second conductivity type is n-type.
  • the first conductivity type is n-type
  • the second conductivity type is p-type.
  • boron or the like is employed as an element serving as a dopant in order to make the conductivity type of the silicon ingot In1 p-type.
  • the concentration of boron (number of atoms per unit volume) in the silicon ingot In1 is about 1 ⁇ 10 16 atoms / cm 3 (atoms / cm 3 ) to 1 ⁇ 10 17 atoms / cm 3
  • the specific resistance of the silicon substrate 1 is about 0.2 ohm-cm ( ⁇ ⁇ cm) to about 2 ⁇ ⁇ cm.
  • a method of doping the silicon substrate 1 with boron for example, a method of mixing an appropriate amount of a simple substance of boron element or an appropriate amount of silicon lump having a known concentration of boron at the time of manufacturing the silicon ingot In1 can be considered.
  • the first conductivity type is the p-type
  • an impurity such as phosphorus is introduced into the surface layer portion of the silicon substrate 1 on the seventh surface F7 side by diffusion, so that the second semiconductor layer 1n Can be generated.
  • the first semiconductor layer 1p and the second semiconductor layer 1n are in a state of forming a pn junction region.
  • the silicon substrate 1 may have, for example, a BSF (Back-Surface-Field) region 1Hp located on the eighth surface F8 side.
  • the BSF region 1Hp has a role of forming an internal electric field in the region on the eighth surface F8 side of the silicon substrate 1 and reducing the recombination of minority carriers near the eighth surface F8. Thereby, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell element 10 is not easily reduced.
  • the BSF region 1Hp has the same conductivity type as the first semiconductor layer 1p. The concentration of the majority carrier contained in the BSF region 1Hp is higher than the concentration of the majority carrier contained in the first semiconductor layer 1p.
  • the BSF region 1Hp is formed by introducing a dopant element such as boron or aluminum into the surface layer portion on the eighth surface F8 side of the silicon substrate 1 by diffusion.
  • the concentration of the dopant in the BSF region 1Hp is, for example, about 1 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 to 5 ⁇ 10 21 atoms / cm 3 .
  • the antireflection film 2 is located on, for example, the seventh surface F7 on the light receiving surface 10a side of the silicon substrate 1.
  • the antireflection film 2 has a role of reducing the reflectance of the light receiving surface 10a with respect to light in a desired wavelength range, thereby facilitating absorption of light in the desired wavelength range in the silicon substrate 1. Thereby, the amount of carriers generated by photoelectric conversion in the silicon substrate 1 can be increased.
  • a material of the antireflection film 2 for example, one or more materials of silicon nitride, titanium oxide, silicon oxide, and the like are applied.
  • the thickness of the anti-reflection film 2 is appropriately set according to the material of the anti-reflection film 2, a condition in which incident light in a desired wavelength range is hardly reflected (also referred to as a non-reflection condition) is realized.
  • the refractive index of the antireflection film 2 is set to about 1.8 to 2.3
  • the thickness of the antireflection film 2 is set to about 50 nanometers (nm) to about 120 nm.
  • the first electrode 4 is located, for example, on the seventh surface F7 on the light receiving surface 10a side of the silicon substrate 1.
  • the first electrode 4 includes, for example, a first output extraction electrode 4a and a plurality of linear first current collecting electrodes 4b.
  • the first electrode 4 has three first output extraction electrodes 4 a having a longitudinal direction along the + Y direction and 22 linear output electrodes having a longitudinal direction along the + X direction.
  • a first current collecting electrode 4b At least a part of each first output extraction electrode 4a is in a state of intersecting with each first current collecting electrode 4b.
  • the line width of the first output extraction electrode 4a is, for example, about 0.6 mm to 1.5 mm.
  • the line width of the first current collecting electrode 4b is, for example, about 25 ⁇ m to 100 ⁇ m. For this reason, the line width of the first current collecting electrode 4b is smaller than the line width of the first output extraction electrode 4a.
  • the plurality of linear first current collecting electrodes 4b are positioned at predetermined intervals in the + Y direction so as to be substantially parallel to each other.
  • the predetermined interval is, for example, about 1.5 mm to 3 mm.
  • the thickness of the first electrode 4 is, for example, about 10 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • the first electrode 4 is, for example, an auxiliary electrode 4c positioned to connect ends of the plurality of first current collecting electrodes 4b in the + X direction, and an end of the plurality of first current collecting electrodes 4b in the -X direction.
  • An auxiliary electrode 4c may be provided so as to connect the parts.
  • the line width of the auxiliary electrode 4c is, for example, substantially the same as the line width of the first current collecting electrode 4b.
  • the first electrode 4 can be formed by, for example, applying a silver paste on the seventh surface F7 side of the silicon substrate 1 in a desired pattern and then firing the silver paste.
  • the silver paste can be generated, for example, by mixing a powder containing silver as a main component, a glass frit, an organic vehicle, and the like.
  • the main component means a component having the highest content ratio among the components contained.
  • a method of applying the silver paste for example, a screen printing method is applied.
  • the second electrode 5 is located on the eighth surface F8 on the non-light receiving surface 10b side of the silicon substrate 1, for example.
  • the second electrode 5 has, for example, a second output extraction electrode 5a and a second current collecting electrode 5b.
  • the second electrode 5 has three second output extraction electrodes 5a having a longitudinal direction along the + Y direction.
  • the thickness of the second output extraction electrode 5a is, for example, about 10 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the line width of the second output extraction electrode 5a is, for example, about 1 mm to 4 mm.
  • the second output extraction electrode 5a can be formed, for example, of the same material and manufacturing method as the first electrode 4.
  • the second current collecting electrode 5b can be formed by applying a silver paste in a desired pattern on the eighth surface F8 side of the silicon substrate 1 and then firing the silver paste.
  • the second current collecting electrode 5b is located on substantially the entire surface of the silicon substrate 1 on the eighth surface F8 side except for most of the region where the second output extraction electrode 5a is formed.
  • the thickness of the second current collecting electrode 5b is, for example, approximately 15 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the second current collecting electrode 5b can be formed, for example, by applying an aluminum paste on the eighth surface F8 side of the silicon substrate 1 in a desired pattern and then firing the aluminum paste.
  • the aluminum paste can be produced, for example, by mixing a powder containing aluminum as a main component, a glass frit, an organic vehicle, and the like. As a method of applying the aluminum paste, for example, a screen printing method or the like is applied.
  • the silicon substrate 1 has the fifth pseudo-single-crystal region A7 and the third intermediate region A9 including one or more pseudo-single-crystal regions. And a sixth pseudo single crystal region A8. Therefore, for example, with respect to the silicon substrate 1, a plurality of linear first current collecting electrodes 4b are mutually arranged at predetermined intervals in a + Y direction as a third direction orthogonal to a + X direction as a second direction. They may be positioned so as to be arranged in a substantially parallel state.
  • the first current collecting electrode 4b is positioned so as to reach the sixth pseudo single crystal region A8 from the fifth pseudo single crystal region A7 via the third intermediate region A9. Is also good.
  • the first current collecting electrode 4b when the carriers generated in the silicon substrate 1 are collected by the first current collecting electrode 4b, the fifth boundary B5 between the fifth pseudo single crystal region A7 and the third intermediate region A9, In addition, the probability of passing through the sixth boundary B6 between the sixth pseudo single crystal region A8 and the third intermediate region A9 is reduced. As a result, the power generation efficiency of the solar cell element 10 can be increased.
  • a plurality of linear first current collecting electrodes 4b are positioned at a predetermined interval in the + X direction as the second direction so as to be substantially parallel to each other with respect to the silicon substrate 1.
  • the first current collecting electrode 4b is connected to the fifth boundary B5 between the fifth pseudo single crystal region A7 and the third intermediate region A9 and the fifth boundary B5 between the sixth pseudo single crystal region A8 and the third intermediate region A9. It is in a state substantially parallel to each of the six boundaries B6.
  • the fifth boundary B5 and the sixth boundary B6 are not noticeable due to the presence of the plurality of linear first current collecting electrodes 4b.
  • the design of the solar cell element 10 can be enhanced.
  • the solar cell element 10 having the above structure can be employed.
  • the first current collecting electrode 4b is located on at least one of the fifth boundary B5 and the sixth boundary B6, the design of the solar cell element 10 can be further enhanced.
  • the intermediate seed crystal part 203s is disposed between the first seed crystal part 201s and the second seed crystal part 202s on the bottom 121b of the mold 121.
  • the first rotation angle relationship of the single crystal silicon in the rotation direction about the virtual axis along the + Z direction as the first direction is as follows.
  • the first seed crystal portion 201s and the intermediate seed crystal portion 203s are arranged so as to have a rotation angle relationship of single crystal silicon corresponding to a corresponding grain boundary.
  • the second rotational angle relationship of the single crystal silicon about the virtual axis along the + Z direction as the first direction corresponds to the corresponding grain boundary.
  • the intermediate seed crystal portion 203s and the second seed crystal portion 202s are arranged so as to have a rotation angle relationship of single crystal silicon corresponding to.
  • dislocations are relatively likely to occur above the region between the first seed crystal part 201s and the second seed crystal part 202s, but two When the functional grain boundaries are formed, the dislocations tend to disappear, and the dislocations are likely to be confined in the pseudo single crystal region sandwiched between the two functional grain boundaries. Thereby, for example, the quality of the silicon ingot In1 can be improved by reducing defects.
  • the silicon ingot In1 has one or more pseudo single crystal regions between the first pseudo single crystal region A1 and the second pseudo single crystal region A2 in the + X direction as the second direction. And a first intermediate region A3 including Each of the first boundary B1 between the first pseudo single crystal region A1 and the first intermediate region A3 and the second boundary B2 between the second pseudo single crystal region A2 and the first intermediate region A3 have a corresponding grain boundary.
  • a pseudo single crystal is grown starting from the seed crystal part group 200s, and the boundary between the first seed crystal part 201s and the intermediate seed crystal part 203s and the second seed crystal part are formed.
  • the silicon block Bk1 can be manufactured by cutting out the silicon ingot In1 according to one embodiment.
  • the silicon block Bk1 has, for example, a second intermediate region including one or more pseudo single crystal regions between the third pseudo single crystal region A4 and the fourth pseudo single crystal region A5 in the + X direction as the second direction. A6.
  • Each of the third boundary B3 between the third pseudo single crystal region A4 and the second intermediate region A6 and the fourth boundary B4 between the fourth pseudo single crystal region A5 and the second intermediate region A6 have a corresponding grain boundary.
  • the quality of the silicon block Bk1 can be improved by reducing defects.
  • the silicon substrate 1 according to one embodiment is obtained by cutting out the silicon ingot In1 according to one embodiment.
  • the silicon substrate 1 has, for example, a third intermediate region including one or more pseudo single crystal regions between the fifth pseudo single crystal region A7 and the sixth pseudo single crystal region A8 in the + X direction as the second direction. A9.
  • the fifth boundary B5 between the fifth pseudo single crystal region A7 and the third intermediate region A9 and the sixth boundary B6 between the sixth pseudo single crystal region A8 and the third intermediate region A9 each have a corresponding grain boundary.
  • the quality of the silicon substrate 1 can be improved by reducing defects.
  • each of the first surface F1 and the second surface F2 of the silicon ingot In1 and the fourth surface F4 and the fifth surface F5 of the silicon block Bk1 is not rectangular but has the shape of the silicon substrate 1 or the like. May have various shapes according to the conditions.

Abstract

インゴットは、第１面と、該第１面とは逆側に位置している第２面と、第１面と第２面とを接続している状態で第１方向に沿って位置している第３面と、を有する。インゴットは、第１方向に垂直な第２方向において順に隣接している状態で位置している、第１擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶領域を含む第１中間領域と、第２擬似単結晶領域と、を備える。第２方向において、第１擬似単結晶領域の第１の幅および第２擬似単結晶領域の第２の幅のそれぞれは、第１中間領域の第３の幅よりも大きい。第１擬似単結晶領域と第１中間領域との境界および第２擬似単結晶領域と第１中間領域との境界のそれぞれが対応粒界を有する。

Description

シリコンのインゴット、シリコンのブロック、シリコンの基板、シリコンのインゴットの製造方法、および太陽電池
　本開示は、シリコンのインゴット、シリコンのブロック、シリコンの基板、シリコンのインゴットの製造方法および太陽電池に関する。
　多結晶のシリコン基板を用いた太陽電池（多結晶シリコン型太陽電池ともいう）は、比較的高い変換効率を有し、大量生産が容易である。
　この多結晶シリコン型太陽電池に用いられる多結晶のシリコン基板は、一般的にキャスト成長法を用いてシリコンのインゴットを製造し、このインゴットからシリコンのブロックを切り出し、さらにこのブロックをワイヤーソー装置などで薄切りにすることで得られる。キャスト成長法は、シリコン融液を用いて、鋳型内において鋳型の底面部から上方に向かって多結晶シリコンのバルクを成長させる方法である。
　ところで、近年、キャスト成長法の一種としてモノライクキャスト法が開発されている（例えば、Dongli Hu, Shuai Yuan, Liang He, Hongrong Chen, Yuepeng Wan, Xuegong Yu, Deren Yang著、「Higher quality mono-like cast silicon with induced grain boundaries」、Solar Energy Materials & Solar Cells 140 (2015) 121-125の記載を参照）。このモノライクキャスト法によれば、シリコン融液を用いて、鋳型の底面部に配置した種結晶を起点として上方に向けて結晶粒を成長させることで、種結晶の結晶方位を引き継いだ擬似的な単結晶（擬似単結晶ともいう）のシリコンを形成することができる。そして、例えば、この擬似単結晶のシリコンの基板を太陽電池に適用すれば、多結晶シリコン型太陽電池よりも変換効率が向上することが期待される。
　シリコンのインゴット、シリコンのブロック、シリコンの基板、シリコンのインゴットの製造方法および太陽電池が開示される。
　本開示のシリコンのインゴットの一態様は、第１面と、該第１面とは逆側に位置している第２面と、前記第１面と前記第２面とを接続している状態で第１方向に沿って位置している第３面と、を有する。前記インゴットは、前記第１方向に垂直な第２方向において順に隣接している状態で位置している、第１擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶領域を含む第１中間領域と、第２擬似単結晶領域と、を備える。前記第２方向において、前記第１擬似単結晶領域の第１の幅および前記第２擬似単結晶領域の第２の幅のそれぞれは、前記第１中間領域の第３の幅よりも大きい。前記第１擬似単結晶領域と前記第１中間領域との境界および前記第２擬似単結晶領域と前記第１中間領域との境界のそれぞれが対応粒界を有する。
　本開示のシリコンのブロックの一態様は、第４面と、該第４面とは逆側に位置している第５面と、前記第４面と前記第５面とを接続している状態で第１方向に沿って位置している第６面と、を有する。前記ブロックは、前記第１方向に垂直な第２方向において順に隣接している状態で位置している、第３擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶領域を含む第２中間領域と、第４擬似単結晶領域と、を備える。前記第２方向において、前記第３擬似単結晶領域の第４の幅および前記第４擬似単結晶領域の第５の幅のそれぞれは、前記第２中間領域の第６の幅よりも大きい。前記第３擬似単結晶領域と前記第２中間領域との境界および前記第４擬似単結晶領域と前記第２中間領域との境界のそれぞれが対応粒界を有する。
　本開示のシリコンの基板の一態様は、第７面と、第１方向において前記第７面の裏側に位置している第８面と、前記第７面と前記第８面とを接続している状態で位置している外周面と、を有する平板状のシリコンの基板である。前記シリコンの基板は、前記第１方向に垂直な第２方向において順に隣接している状態で位置している、第５擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶領域を含む第３中間領域と、第６擬似単結晶領域と、を備える。前記第２方向において、前記第５擬似単結晶領域の第７の幅および前記第６擬似単結晶領域の第８の幅のそれぞれは、前記第３中間領域の第９の幅よりも大きい。前記第５擬似単結晶領域と前記第３中間領域との境界および前記第６擬似単結晶領域と前記第３中間領域との境界のそれぞれが対応粒界を有する。
　本開示のシリコンのインゴットの製造方法の一態様は、第１工程と、第２工程と、第３工程と、第４工程とを有する。前記第１工程において、第１方向に開口している開口部を有する鋳型を準備する。前記第２工程において、前記鋳型内の底面部上に、前記第１方向に垂直な第２方向において順に隣接するように、単結晶シリコンの第１種結晶部と、１つ以上の単結晶シリコンを含み且つ前記第１種結晶部よりも前記第２方向における幅が小さな中間種結晶部と、該中間種結晶部よりも前記第２方向における幅が大きな単結晶シリコンの第２種結晶部と、を配置する。前記第３工程において、前記第１種結晶部、前記中間種結晶部および前記第２種結晶部を、シリコンの融点付近まで昇温した状態で、前記鋳型内へシリコン融液を注入する。前記第４工程において、前記シリコン融液に対して、前記鋳型の前記底面部側から上方に向かう一方向凝固を行わせる。前記第２工程において、前記第１種結晶部と前記中間種結晶部との間における単結晶シリコンの前記第１方向に沿った仮想軸を中心とした第１回転角度関係が、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係となるように、前記第１種結晶部および前記中間種結晶部を配置する。前記第２工程において、前記第２種結晶部と前記中間種結晶部との間における単結晶シリコンの前記第１方向に沿った仮想軸を中心とした第２回転角度関係が、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係となるように、前記第１種結晶部、前記中間種結晶部および前記第２種結晶部を配置する。
　また、本開示の太陽電池の一態様は、上記の基板と、該基板の上に位置する電極とを備えている。
図１は、シリコンのインゴットの製造装置の仮想的な切断面部の一例を示す図である。 図２は、シリコンのインゴットの製造工程の一例を示すフローチャートである。 図３は、鋳型の内壁に離型材が塗布された状態における鋳型およびその周辺の仮想的な切断面部の一例を示す図である。 図４（ａ）は、鋳型の底部に種結晶が配された状態における鋳型およびその周辺の仮想的な切断面部の一例を示す図である。図４（ｂ）は、鋳型の底部に種結晶が配された状態における鋳型の一例を示す平面図である。 図５は、Σ値を説明するための図である。 図６（ａ）は、種結晶の準備方法の一例を示す図である。図６（ｂ）は、種結晶の一例の外観を示す斜視図である。 図７は、坩堝内にシリコン塊が充填された状態における製造装置の仮想的な切断面部の一例を示す図である。 図８は、坩堝から鋳型内にシリコン融液が注がれる状態における製造装置の仮想的な切断面部の一例を示す図である。 図９は、鋳型内でシリコン融液が一方向に凝固する状態における製造装置の仮想的な切断面部の一例を示す図である。 図１０（ａ）は、シリコンのインゴットの断面の一例を示す断面図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＸｂ－Ｘｂ線に沿ったシリコンのインゴットの断面の一例を示す断面図である。 図１１（ａ）は、シリコンのブロックの断面の一例を示す断面図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＸＩｂ－ＸＩｂ線に沿ったシリコンのブロックの断面の一例を示す断面図である。 図１２（ａ）は、シリコンのブロックが切断される位置の一例を示す正面図である。図１２（ｂ）は、シリコンのブロックが切断される位置の一例を示す平面図である。 図１３（ａ）は、第１小シリコンブロックの一例を示す正面図である。図１３（ｂ）は、第１小シリコンブロックの一例を示す平面図である。 図１４は、第１小シリコンブロックの一断面におけるライフタイムの分布の一例を示す図である。 図１５（ａ）は、シリコン基板の一例を示す正面図である。図１５（ｂ）は、シリコン基板の一例を示す平面図である。 図１６は、太陽電池素子の受光面側の外観の一例を示す平面図である。 図１７は、太陽電池素子の非受光面側の外観の一例を示す平面図である。 図１８は、図１６および図１７のＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩ線に沿った太陽電池素子の仮想的な切断面部の一例を示す図である。
　多結晶のシリコン基板を用いた太陽電池（多結晶シリコン型太陽電池）は、比較的高い変換効率を有し、大量生産にも適している。また、シリコンは、例えば、地球上に大量に存在している酸化シリコンから得られる。さらに、多結晶のシリコン基板は、例えば、キャスト法で得られたシリコンのインゴットから切り出されたシリコンのブロックの薄切りによって比較的容易に得られる。このため、多結晶シリコン型太陽電池は、長年にわたって太陽電池の全生産量において高いシェアを占め続けている。
　ところで、太陽電池の変換効率を向上させるためには、多結晶のシリコン基板よりも単結晶のシリコン基板を用いる方が有利であると考えられる。
　そこで、シリコン融液を用いて、鋳型の底面部に配置した種結晶を起点として上方に向けて結晶粒を成長させるモノライクキャスト法によって、擬似的な単結晶（擬似単結晶）の領域を有するシリコンのインゴットを製造することが考えられる。擬似単結晶は、種結晶の結晶方位を受け継いで一方向に成長することで形成されたものである。この擬似単結晶には、例えば、ある程度の数の転位が存在していてもよいし、粒界が存在していてもよい。
　このモノライクキャスト法では、例えば、一般的なキャスト法と同様に、シリコンのインゴットを製造する際に、鋳型内の側壁を基点とした歪みおよび欠陥が生じやすく、シリコンのインゴットの外周部分は、欠陥が多く存在している状態になりやすい。このため、例えば、シリコンのインゴットのうちの外周部分を切り落としてシリコンのブロックを形成した上で、このシリコンのブロックを薄切りにすることで、欠陥の少ない高品質のシリコン基板を得ることが考えられる。ここでは、例えば、底面および上面の面積が大きくなるようにシリコンのインゴットの大型化を図ることで、シリコンのインゴットにおいて切り落とされる外周部が占める割合を減じることができる。その結果、例えば、シリコンのインゴットの生産性を向上させることができる。
　ところが、例えば、鋳型の底面部上に配置するための種結晶の大型化を図ることは容易でない。このため、シリコンのインゴットの大型化を図るために、鋳型の底面部上に、２枚以上の種結晶を並べた上で、シリコン融液を用いて、鋳型内において鋳型の底面部側から上方に向かってシリコンの擬似単結晶を成長させることが考えられる。
　しかしながら、例えば、２枚以上の種結晶が相互に隣接している箇所およびその箇所の近傍の部分を基点として上方に向かって成長させたシリコンの擬似単結晶の部分には、多くの欠陥が生じ得る。これにより、シリコンのインゴット、シリコンのブロックおよびシリコンの基板において、欠陥の増大による品質の低下が生じ得る。
　そこで、本発明者らは、シリコンのインゴット、シリコンのブロック、シリコンの基板および太陽電池について、欠陥の低減によって品質を向上させることができる技術を創出した。
　これについて、以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図面においては同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付されており、下記説明では重複説明が省略される。図面は模式的に示されたものである。図１、図３から図４（ｂ）、図７から図１８には、それぞれ右手系のＸＹＺ座標系が付されている。このＸＹＺ座標系では、鋳型、シリコンのインゴットおよびシリコンのブロックの高さ方向ならびにシリコンの基板の厚さ方向が＋Ｚ方向とされている。また、このＸＹＺ座標系では、鋳型、シリコンのインゴット、シリコンのブロックおよびシリコンの基板のそれぞれの幅方向が＋Ｘ方向とされ、＋Ｘ方向と＋Ｚ方向との両方に直交する方向が＋Ｙ方向とされている。
　＜１．一実施形態＞
　　＜１－１．シリコンのインゴットの製造装置＞
　一実施形態に係るシリコンのインゴット（シリコンインゴットともいう）Ｉｎ１（図１０（ａ）および図１０（ｂ）を参照）の製造装置１００について、図１を参照しつつ説明する。製造装置１００は、鋳型１２１の底部１２１ｂ上に配置した種結晶を起点として結晶粒を成長させるモノライクキャスト法によって、擬似単結晶の領域（擬似単結晶領域ともいう）を有するシリコンインゴットＩｎ１を製造するための装置である。
　図１で示されるように、製造装置１００は、例えば、上部ユニット１１０と、下部ユニット１２０と、制御部１３０と、を備えている。
　上部ユニット１１０は、例えば、坩堝１１１と、第１上部ヒータＨ１ｕと、側部ヒータＨ１ｓと、を有する。下部ユニット１２０は、例えば、鋳型１２１と、鋳型保持部１２２と、冷却板１２３と、回転軸１２４と、第２上部ヒータＨ２ｕと、下部ヒータＨ２ｌと、第１測温部ＣＨＡと、第２測温部ＣＨＢと、を有する。坩堝１１１および鋳型１２１の素材には、例えば、シリコンの融点以上の温度において、溶融、変形、分解およびシリコンとの反応、が生じにくく、不純物の含有量が低減された素材が適用される。
　坩堝１１１は、例えば、本体部１１１ｂを有する。本体部１１１ｂは、全体が有底の略円筒形状の構成を有する。ここで、坩堝１１１は、例えば、第１内部空間１１１ｉと、第１上部開口部１１１ｕｏと、を有する。第１内部空間１１１ｉは、本体部１１１ｂによって囲まれた状態にある空間である。第１上部開口部１１１ｕｏは、第１内部空間１１１ｉが坩堝１１１外の上方の空間に接続するように開口している状態にある部分である。また、本体部１１１ｂは、この本体部１１１ｂの底部を貫通している状態で位置している下部開口部１１１ｂｏ、を有する。本体部１１１ｂの素材には、例えば、石英硝子などが適用される。第１上部ヒータＨ１ｕは、例えば、第１上部開口部１１１ｕｏの真上において平面視で円環状に位置している。側部ヒータＨ１ｓは、例えば、本体部１１１ｂを側方から囲むように平面視で円環状に位置している。
　例えば、シリコンインゴットＩｎ１を製造する際には、上部ユニット１１０において、坩堝１１１の第１内部空間１１１ｉに、第１上部開口部１１１ｕｏからシリコンインゴットＩｎ１の原料である固体状態の複数のシリコンの塊（シリコン塊ともいう）が充填される。このシリコン塊は粉末状態のシリコン（シリコン粉末ともいう）を含んでいてもよい。この第１内部空間１１１ｉに充填されたシリコン塊は、第１上部ヒータＨ１ｕおよび側部ヒータＨ１ｓによる加熱によって溶融される。そして、例えば、下部開口部１１１ｂｏ上に設けられたシリコン塊が加熱によって溶融されることで、第１内部空間１１１ｉ内の溶融したシリコン（シリコン融液ともいう）ＭＳ１（図８を参照）が下部開口部１１１ｂｏを介して下部ユニット１２０の鋳型１２１に向けて注がれる。ここで、上部ユニット１１０では、例えば、坩堝１１１に下部開口部１１１ｂｏが設けられず、坩堝１１１を傾斜させることで、坩堝１１１内から鋳型１２１内に向けてシリコン融液ＭＳ１が注がれてもよい。
　鋳型１２１は、全体が有底の筒状の構成を有する。鋳型１２１は、例えば、底部１２１ｂと、側壁部１２１ｓと、を有する。ここで、鋳型１２１は、例えば、第２内部空間１２１ｉと、第２上部開口部１２１ｏと、を有する。第２内部空間１２１ｉは、底部１２１ｂおよび側壁部１２１ｓによって囲まれた状態にある空間である。第２上部開口部１２１ｏは、第２内部空間１２１ｉが鋳型１２１外の上方の空間に接続するように開口している状態にある部分である。換言すれば、第２上部開口部１２１ｏは、第１方向としての＋Ｚ方向に開口している状態にある。一実施形態では、第２上部開口部１２１ｏは、鋳型１２１の＋Ｚ方向の端部に位置している。底部１２１ｂおよび第２上部開口部１２１ｏの形状には、例えば、正方形状の形状が適用される。そして、底部１２１ｂおよび第２上部開口部１２１ｏの一辺は、例えば、３００ミリメートル（ｍｍ）から８００ｍｍ程度とされる。第２上部開口部１２１ｏは、坩堝１１１から第２内部空間１２１ｉ内へのシリコン融液ＭＳ１の注入を受け付けることができる。ここで、側壁部１２１ｓおよび底部１２１ｂの素材には、例えば、シリカなどが適用される。さらに、側壁部１２１ｓは、例えば、炭素繊維強化炭素複合材料と、断熱材としてのフェルトと、が組み合わされることで構成されてもよい。
　また、図１で示されるように、第２上部ヒータＨ２ｕは、例えば、鋳型１２１の第２上部開口部１２１ｏの真上において環状に位置している。環状には、円環状、三角環状、四角環状または多角環状などが適用される。下部ヒータＨ２ｌは、例えば、鋳型１２１の側壁部１２１ｓの＋Ｚ方向における下部から上部にかけた部分を側方から囲むように環状に位置している。下部ヒータＨ２ｌは、複数の領域に分割されて、各領域が独立して温度制御されてもよい。
　鋳型保持部１２２は、例えば、鋳型１２１を下方から保持している状態で鋳型１２１の底部１２１ｂの下面と密着するように位置している。鋳型保持部１２２の素材には、例えば、グラファイトなどの伝熱性の高い素材が適用される。ここで、例えば、鋳型保持部１２２と、鋳型１２１のうちの側壁部１２１ｓと、の間に断熱部が位置していてもよい。この場合には、例えば、側壁部１２１ｓよりも底部１２１ｂから、鋳型保持部１２２を介して冷却板１２３に優先的に熱が伝えられ得る。断熱部の素材には、例えば、フェルトなどの断熱材が適用される。
　冷却板１２３は、例えば、回転軸１２４の回転によって上昇または下降を行うことができる。例えば、冷却板１２３は、回転軸１２４の回転によって上昇することで、鋳型保持部１２２の下面に接触することができる。また、例えば、冷却板１２３は、回転軸１２４の回転によって下降することで、鋳型保持部１２２の下面から離れることができる。つまり、冷却板１２３は、例えば、鋳型保持部１２２の下面に対して離接可能に位置している。ここで、冷却板１２３が鋳型保持部１２２の下面に接触することを「接地」ともいう。冷却板１２３には、例えば、中空の金属板などの内部に水またはガスが循環する構造を有するものが適用される。シリコンインゴットＩｎ１を製造する際には、鋳型１２１の第２内部空間１２１ｉ内にシリコン融液ＭＳ１を充填させた状態で、冷却板１２３を鋳型保持部１２２の下面に接触させることで、シリコン融液ＭＳ１の抜熱を行うことができる。このとき、シリコン融液ＭＳ１の熱は、鋳型１２１の底部１２１ｂと、鋳型保持部１２２と、を介して冷却板１２３に伝わる。これにより、例えば、シリコン融液ＭＳ１は、冷却板１２３によって底部１２１ｂ側から冷却される。
　第１測温部ＣＨＡおよび第２測温部ＣＨＢは、例えば、温度を計測することができる。ただし、第２測温部ＣＨＢは無くてもよい。第１測温部ＣＨＡおよび第２測温部ＣＨＢは、例えば、アルミナ製または炭素製の細い管で被覆された熱電対などによって温度に係る測定が可能である。そして、例えば、制御部１３０などが有する温度検知部において、第１測温部ＣＨＡおよび第２測温部ＣＨＢのそれぞれで生じる電圧に応じた温度が検出される。ここで、第１測温部ＣＨＡは、下部ヒータＨ２ｌの近傍に位置している。第２測温部ＣＨＢは、鋳型１２１の底部１２１ｂの中央部の下面付近に位置している。
　制御部１３０は、例えば、製造装置１００における全体の動作を制御することができる。制御部１３０は、例えば、プロセッサ、メモリおよび記憶部などを有する。この制御部１３０は、例えば、記憶部内に格納されているプログラムを、プロセッサによって実行することで、各種制御を行うことができる。例えば、制御部１３０によって、第１上部ヒータＨ１ｕ、第２上部ヒータＨ２ｕ、側部ヒータＨ１ｓおよび下部ヒータＨ２ｌの出力が制御される。制御部１３０は、例えば、第１測温部ＣＨＡおよび第２測温部ＣＨＢを用いて得られる温度および時間の経過の少なくとも一方に応じて、第１上部ヒータＨ１ｕ、第２上部ヒータＨ２ｕ、側部ヒータＨ１ｓおよび下部ヒータＨ２ｌの出力を制御することができる。
　　＜１－２．シリコンインゴットの製造方法＞
　一実施形態に係る製造装置１００を用いたシリコンインゴットＩｎ１の製造方法について、図２から図９を参照しつつ説明する。図２で示されるように、例えば、一実施形態に係るシリコンインゴットＩｎ１の製造方法では、ステップＳｐ１の第１工程と、ステップＳｐ２の第２工程と、ステップＳｐ３の第３工程と、ステップＳｐ４の第４工程と、がこの記載の順に行われる。これにより、結晶方位が揃った高品質のシリコンインゴットＩｎ１が簡便に製造される。図３、図４および図７から図９には、各工程における坩堝１１１および鋳型１２１の双方の状態あるいは鋳型１２１の状態が示されている。
　　　＜１－２－１．第１工程＞
　ステップＳｐ１の第１工程では、上述した製造装置１００を準備する。この製造装置１００は、例えば、第１方向としての＋Ｚ方向に開口している第２上部開口部１２１ｏを有する鋳型１２１を含む。
　　　＜１－２－２．第２工程＞
　ステップＳｐ２の第２工程では、例えば、上記第１工程で準備した鋳型１２１内の底面部上に単結晶シリコンの種結晶部群２００ｓを配置する。一実施形態では、第２工程において、ステップＳｐ２１、ステップＳｐ２２およびステップＳｐ２３の３工程がこの記載の順に行われる。
　ステップＳｐ２１では、例えば、図３で示されるように、鋳型１２１の内壁面上に、離型材の塗布によって離型材の層（離型材層ともいう）Ｍｒ１を形成する。この離型材層Ｍｒ１の存在によって、例えば、鋳型１２１内でシリコン融液ＭＳ１が凝固する際に鋳型１２１の内壁面にシリコンインゴットＩｎ１が融着しにくくなる。離型材層Ｍｒ１の材料には、例えば、窒化珪素、炭化珪素および酸化珪素などのうちの１種以上の材料が適用される。離型材層Ｍｒ１は、例えば、窒化珪素、炭化珪素および酸化珪素の１種以上の材料を含むスラリーが、鋳型１２１の内壁面に塗布またはスプレーなどによってコーティングされることで、形成され得る。スラリーは、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などの有機バインダと溶剤とを主に含む溶液中に、窒化珪素、炭化珪素および酸化珪素のうちの１種の材料または２種以上の材料の混合物の粉末を添加することで生成された溶液を攪拌することで生成される。
　ステップＳｐ２２では、図４（ａ）および図４（ｂ）で示されるように、鋳型１２１内の底面部上としての底部１２１ｂの内壁面上に、種結晶部群２００ｓを配置する。このとき、例えば、ステップＳｐ２１で鋳型１２１の内壁面上に形成した離型材層Ｍｒ１を乾燥させる際に、種結晶部群２００ｓを離型材層Ｍｒ１に貼り付けてもよい。
　ここで、例えば、種結晶部群２００ｓの第１方向としての＋Ｚ方向に向いている状態で位置している各上面の面方位が、ミラー指数における（１００）であれば、種結晶部群２００ｓが容易に製造され得る。また、例えば、後述するシリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が行われる際における結晶成長の速度が向上し得る。また、種結晶部群２００ｓの上面の形状は、例えば、図４（ｂ）で示されるように、平面視した場合に、矩形状または正方形状とされる。また、種結晶部群２００ｓの厚さは、坩堝１１１から鋳型１２１内にシリコン融液ＭＳ１が注入される際に、種結晶部群２００ｓが、底部１２１ｂまで溶けない程度の厚さとされる。具体的には、種結晶部群２００ｓの厚さは、例えば、１０ｍｍから４０ｍｍ程度とされる。
　一実施形態では、例えば、シリコンインゴットＩｎ１の底面積の大型化による鋳造効率の向上および種結晶の大型化の難しさなどが考慮されて、底部１２１ｂの内壁面上に複数の種結晶を含む種結晶部群２００ｓを配置する。具体的には、例えば、種結晶部群２００ｓは、第１種結晶部２０１ｓと、第２種結晶部２０２ｓと、中間種結晶部２０３ｓと、を含む。ここでは、例えば、底部１２１ｂの内壁面上に、第１種結晶部２０１ｓと、中間種結晶部２０３ｓと、第２種結晶部２０２ｓと、を第１方向としての＋Ｚ方向に垂直な第２方向としての＋Ｘ方向においてこの記載の順に隣接するように配置する。換言すれば、第１種結晶部２０１ｓと第２種結晶部２０２ｓとの間に、中間種結晶部２０３ｓを配置する。
　第１種結晶部２０１ｓおよび第２種結晶部２０２ｓのそれぞれは、単結晶シリコンで構成されている。中間種結晶部２０３ｓは、１つ以上の単結晶シリコンを含む。また、第１種結晶部２０１ｓ、第２種結晶部２０２ｓおよび中間種結晶部２０３ｓのそれぞれは、例えば、－Ｚ方向に向いて平面視した場合に矩形状の外形を有する。ただし、この外形は矩形状に限定されない。そして、第２方向としての＋Ｘ方向において、第１種結晶部２０１ｓの幅（第１種幅ともいう）Ｗｓ１および第２種結晶部２０２ｓの幅（第２種幅ともいう）Ｗｓ２よりも、中間種結晶部２０３ｓの幅（第３種幅ともいう）Ｗｓ３の方が小さい。換言すれば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第１種結晶部２０１ｓの第１種幅Ｗｓ１および第２種結晶部２０２ｓの第２種幅Ｗｓ２のそれぞれは、中間種結晶部２０３ｓの第３種幅Ｗｓ３よりも大きい。ここで、例えば、底部１２１ｂの内壁面が、一辺の長さが３５０ｍｍ程度である矩形状または正方形状である場合を想定する。この場合には、例えば、第１種結晶部２０１ｓの第１種幅Ｗｓ１および第２種結晶部２０２ｓの第２種幅Ｗｓ２は、５０ｍｍから２５０ｍｍ程度とされ、中間種結晶部２０３ｓの第３種幅Ｗｓ３は、５ｍｍから２０ｍｍ程度とされる。
　ここで、第１種結晶部２０１ｓおよび第２種結晶部２０２ｓのそれぞれには、例えば、板状またはブロック状の単結晶シリコンが適用される。中間種結晶部２０３ｓには、例えば、１つ以上の棒状の単結晶シリコンが適用される。換言すれば、例えば、第１種結晶部２０１ｓ、第２種結晶部２０２ｓおよび中間種結晶部２０３ｓのそれぞれに、同じ材料の単結晶シリコンが適用される。ここで、中間種結晶部２０３ｓは、例えば、第１方向としての＋Ｚ方向および第２方向としての＋Ｘ方向の双方に直交する第３方向としての＋Ｙ方向に沿った長手方向を有する。この中間種結晶部２０３ｓは、例えば、１つの単結晶シリコンであってもよいし、第３方向としての＋Ｙ方向に並ぶように位置している２つ以上の単結晶シリコンを有していてもよいし、第２方向としての＋Ｘ方向に並ぶように位置している２つ以上の単結晶シリコンを有していてもよい。
　ここで、例えば、第１種結晶部２０１ｓと中間種結晶部２０３ｓとの間における、第１方向としての＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした単結晶シリコンの回転方向の角度関係を第１回転角度関係とする。また、例えば、中間種結晶部２０３ｓと第２種結晶部２０２ｓとの間における、第１方向としての＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした単結晶シリコンの回転角度関係を第２回転角度関係とする。この場合には、ステップＳｐ２２では、例えば、第１回転角度関係が、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係となるように、第１種結晶部２０１ｓおよび中間種結晶部２０３ｓを配置する。「対応粒界」とは、粒界を挟んで隣接する、同一の結晶格子を有する２つの結晶粒が、共通する結晶方位を回転軸として相対的に回転した関係を有する場合に、この２つの結晶粒に共通した結晶格子の位置が規則的に並んだ格子点を形成している粒界のことをいう。この対応粒界を挟んで隣接する２つの結晶粒を第１結晶粒と第２結晶粒とした場合に、対応粒界において第１結晶粒の結晶格子がＮ個の格子点ごとに第２結晶粒の結晶格子の格子点と共通していれば、この格子点の出現周期を示すＮを、対応粒界の「Σ値」という。
　この「Σ値」について単純立方格子を例に挙げて説明する。図５では、単純立方格子のミラー指数の（１００）面における格子点Ｌｐ１の位置が、実線Ｌａ１で描かれた互いに直交する複数の縦線と複数の横線との交点で示されている。図５の例では、単純立方格子の単位格子（第１単位格子ともいう）Ｕｃ１は、太い実線で囲まれた正方形の部分である。図５には、単純立方格子をミラー指数における［１００］方位に沿った結晶軸を回転軸として時計回りに３６．５２度回転させた後の単純立方格子のミラー指数の（１００）面における格子点Ｌｐ２の位置が、破線Ｌａ２で描かれた互いに直交する複数の直線の交点で示されている。ここでは、回転前の格子点Ｌｐ１と回転後の格子点Ｌｐ２とが重なり合う点（対応格子点ともいう）Ｌｐ１２が周期的に生じる。図５では、周期的な複数の対応格子点Ｌｐ１２の位置に黒丸が付されている。図５の例では、複数の対応格子点Ｌｐ１２で構成される格子（対応格子ともいう）における単位格子（対応単位格子ともいう）Ｕｃ１２は、太い破線で囲まれた正方形の部分である。ここで、実線Ｌａ１の交点で格子点Ｌｐ１の位置が示された回転前の単純立方格子（第１格子ともいう）と、破線Ｌａ２の交点で格子点Ｌｐ２の位置が示された回転後の単純立方格子（第２格子ともいう）と、の間における対応度（対応格子点の密度）を示す指標として、Σ値が用いられる。ここでは、Σ値は、例えば、図５で示される対応単位格子Ｕｃ１２の面積Ｓ１２を第１単位格子Ｕｃ１の面積Ｓ１で除することで算出され得る。具体的には、Σ値＝（対応単位格子の面積）／（第１単位格子の面積）＝（Ｓ１２）／（Ｓ１）の計算式によってΣ値が算出され得る。図５の例では、算出されるΣ値は５となる。このようにして算出されるΣ値は、粒界を挟んで隣接する所定の回転角度関係している第１格子と第２格子との間における対応度を示す指標として使用され得る。すなわち、Σ値は、粒界を挟んで隣接する所定の回転角度関係しており且つ同一の結晶格子を有する２つの結晶粒の間における対応度を示す指標として使用され得る。
　また、例えば、第２回転角度関係が、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係となるように、中間種結晶部２０３ｓおよび第２種結晶部２０２ｓを配置する。ここでは、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係には、１°から数度以下程度の誤差が許容され得る。この誤差は、例えば、第１種結晶部２０１ｓ、第２種結晶部２０２ｓおよび中間種結晶部２０３ｓを準備する際における切断の誤差、ならびに第１種結晶部２０１ｓ、第２種結晶部２０２ｓおよび中間種結晶部２０３ｓを配置する際の誤差など、を含む。この誤差は、例えば、後述するシリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が行われる際に緩和され得る。
　ここで、例えば、第１種結晶部２０１ｓ、中間種結晶部２０３ｓおよび第２種結晶部２０２ｓの第１方向としての＋Ｚ方向に向いている状態で位置している各上面の面方位が、ミラー指数における（１００）である場合を想定する。別の観点から言えば、例えば、第１種結晶部２０１ｓ、中間種結晶部２０３ｓおよび第２種結晶部２０２ｓのそれぞれにおける第１方向としての＋Ｚ方向に沿った結晶方位が、ミラー指数における＜１００＞である場合を想定する。この場合には、対応粒界には、例えば、Σ値が５の対応粒界、Σ値が１３の対応粒界、Σ値が１７の対応粒界、Σ値が２５の対応粒界およびΣ値が２９の対応粒界のうちの何れか１つの対応粒界が適用される。Σ値が５の対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係は、例えば、３６°から３７°程度であり、３５°から３８°程度であってもよい。Σ値が１３の対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係は、例えば、２２°から２３°程度であり、２１°から２４°程度であってもよい。Σ値が１７の対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係は、例えば、２６°から２７°程度であり、２５°から２８°程度であってもよい。Σ値が２５の対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係は、例えば、１６°から１７°程度であり、１５°から１８°程度であってもよい。Σ値が２９の対応粒界（ランダム粒界ともいう）に対応する単結晶シリコンの回転角度関係は、例えば、４３°から４４°程度であり、４２°から４５°程度であってもよい。ここで、第１種結晶部２０１ｓ、中間種結晶部２０３ｓおよび第２種結晶部２０２ｓの各結晶方位は、Ｘ線回折法または電子後方散乱回折（Electron Back Scatter Diffraction Patterns：ＥＢＳＤ）法などを用いた測定で確認され得る。
　ここで、例えば、シリコンの結晶のミラー指数における面方位が（１００）である上面が第１方向としての＋Ｚ方向に向いている状態で位置するように、第１種結晶部２０１ｓ、第２種結晶部２０２ｓおよび中間種結晶部２０３ｓを配置する。このとき、例えば、後述するシリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が行われる際における結晶成長の速度が向上し得る。これにより、例えば、第１種結晶部２０１ｓ、第２種結晶部２０２ｓおよび中間種結晶部２０３ｓのそれぞれを起点として上方に向けて結晶粒を成長させることで形成される、擬似単結晶が容易に得られる。その結果、シリコンインゴットＩｎ１の品質を容易に向上させることができる。
　第１種結晶部２０１ｓ、第２種結晶部２０２ｓおよび中間種結晶部２０３ｓは、例えば、次のようにして準備され得る。例えば、まず、図６（ａ）で示されるように、チョクラルスキー（ＣＺ）法において単結晶シリコンを成長させる方向に沿ったミラー指数の結晶方位を＜１００＞とすることで、円柱状の単結晶シリコンの塊（単結晶シリコン塊ともいう）Ｍｃ０を得る。ここで、単結晶シリコン塊Ｍｃ０が、ミラー指数における面方位が（１００）である上面Ｐｕ０と、ミラー指数における面方位が（１１０）である特定の線状領域Ｌｎ０が存在している外周面Ｐｐ０と、を有する場合を想定する。この場合には、次に、図６（ａ）で示されるように、単結晶シリコン塊Ｍｃ０の外周面Ｐｐ０に存在している線状領域Ｌｎ０を基準として、単結晶シリコン塊Ｍｃ０を切断する。図６（ａ）には、単結晶シリコン塊Ｍｃ０が切断される位置（被切断位置ともいう）が細い二点鎖線Ｌｎ１で仮想的に描かれている。ここでは、単結晶シリコン塊Ｍｃ０から、例えば、図６（ｂ）で示されるように、ミラー指数における面方位が（１００）である矩形状の板面Ｐｂ０をそれぞれ有する複数の単結晶シリコンの板（単結晶シリコン板ともいう）Ｂｄ０を切り出すことができる。この複数の単結晶シリコン板Ｂｄ０は、例えば、第１種結晶部２０１ｓおよび第２種結晶部２０２ｓとして使用され得る。また、図６（ｂ）で示されるように、例えば、二点鎖線Ｌｎ２で仮想的に描かれた被切断位置に沿って単結晶シリコン板Ｂｄ０を切断することで、単結晶シリコン板Ｂｄ０から棒状の単結晶シリコン（単結晶シリコン棒ともいう）Ｓｔ０を切り出すことができる。このとき、単結晶シリコン板Ｂｄ０の板面Ｐｂ０の４辺と、被切断位置を示す二点鎖線Ｌｎ２と、が成す角度が、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度とされる。ここで得られる単結晶シリコン棒Ｓｔ０は、例えば、中間種結晶部２０３ｓを構成する１つの単結晶シリコンとして使用され得る。
　ここで、例えば、鋳型１２１内の下部の領域において、鋳型１２１内の底面部上に配置された単結晶シリコンの種結晶部群２００ｓの上に、固体状態のシリコン塊が配されてもよい。このシリコン塊には、例えば、比較的細かいブロック状のシリコンの塊が適用される。
　ステップＳｐ２３では、図７で示されるように、坩堝１１１の第１内部空間１１１ｉにシリコン塊ＰＳ０が導入される。ここでは、例えば、坩堝１１１内の下部の領域から上部の領域に向けてシリコン塊ＰＳ０が充填される。このとき、例えば、シリコンインゴットＩｎ１においてドーパントとなる元素がシリコン塊ＰＳ０と混合される。シリコン塊ＰＳ０には、例えば、シリコンインゴットＩｎ１の原料としてのポリシリコンの塊が適用される。ポリシリコンの塊には、例えば、比較的細かいブロック状のシリコンの塊が適用される。ここで、ｐ型のシリコンインゴットＩｎ１を製造する場合には、ドーパントとなる元素には、例えば、ホウ素またはガリウムなどが適用される。ｎ型のシリコンインゴットＩｎ１を製造する場合には、ドーパントとなる元素には、例えば、リンなどが適用される。また、ここでは、例えば、坩堝１１１の下部開口部１１１ｂｏの上を塞ぐように閉塞用のシリコン塊（閉塞用シリコン塊ともいう）ＰＳ１が充填される。これにより、第１内部空間１１１ｉから下部開口部１１１ｂｏに至る経路が塞がれる。
　ここで、例えば、次の第３工程が開始される前には、鋳型保持部１２２の下面に冷却板１２３が接地されていない状態に設定されてもよい。
　　　＜１－２－３．第３工程＞
　ステップＳｐ３の第３工程では、例えば、上記第２工程において鋳型１２１内の底面部上に配置した単結晶シリコンの種結晶部群２００ｓを、シリコンの融点付近まで昇温した状態で、鋳型１２１内へシリコン融液ＭＳ１を注入する。
　第３工程では、例えば、図８で示されるように、鋳型１２１の上方および側方に配置された第２上部ヒータＨ２ｕおよび下部ヒータＨ２ｌによって、シリコンの種結晶部群２００ｓを、シリコンの融点である１４１４℃付近まで昇温する。ここで、例えば、上記第２工程において、鋳型１２１内の底面部上に配置された単結晶シリコンの種結晶部群２００ｓの上に、固体状態のシリコン塊が配されていれば、このシリコン塊が溶融されてもよい。この場合にも、種結晶部群２００ｓは、鋳型１２１の底部１２１ｂに密着しているため、種結晶部群２００ｓから底部１２１ｂへの熱伝達によって溶解せずに残存する。
　また、第３工程では、例えば、図８で示されるように、坩堝１１１内に配されたシリコン塊ＰＳ０が加熱によって溶融され、坩堝１１１内にシリコン融液ＭＳ１が貯留された状態となる。ここでは、例えば、坩堝１１１の上方および側方に配置された第１上部ヒータＨ１ｕおよび側部ヒータＨ１ｓによって、シリコン塊ＰＳ０をシリコンの融点を超える１４１４℃から１５００℃程度の温度域まで加熱して、シリコン融液ＭＳ１とする。このとき、坩堝１１１の下部開口部１１１ｂｏの上を塞いでいる閉塞用シリコン塊ＰＳ１が加熱されることで、閉塞用シリコン塊ＰＳ１が溶融する。この閉塞用シリコン塊ＰＳ１を溶融させるためのヒータが存在していてもよい。閉塞用シリコン塊ＰＳ１の溶融により、坩堝１１１の第１内部空間１１１ｉから下部開口部１１１ｂｏに至る経路が開通した状態となる。その結果、坩堝１１１内のシリコン融液ＭＳ１が、下部開口部１１１ｂｏを介して鋳型１２１内に注がれる。これにより、図８で示されるように、鋳型１２１内の底面部上に配置された単結晶シリコンの種結晶部群２００ｓの上面がシリコン融液ＭＳ１で覆われている状態となる。
　また、第３工程では、例えば、図８で示されるように、鋳型保持部１２２の下面に冷却板１２３を接地させる。これにより、鋳型１２１内のシリコン融液ＭＳ１から鋳型保持部１２２を介した冷却板１２３への抜熱が開始される。ここで、鋳型保持部１２２の下面に冷却板１２３が接地されるタイミング（接地タイミングとも言う）には、例えば、坩堝１１１内から鋳型１２１内にシリコン融液ＭＳ１を注ぎ始めた時点から予め設定された所定時間が経過したタイミングが適用され得る。また、接地タイミングには、例えば、坩堝１１１内から鋳型１２１内にシリコン融液ＭＳ１が注がれ始める直前のタイミングが適用されてもよい。接地タイミングは、例えば、第１測温部ＣＨＡおよび第２測温部ＣＨＢなどの製造装置１００の測温部を用いて検出される温度に応じて制御されてもよい。
　　＜１－２－４．第４工程＞
　ステップＳｐ４の第４工程では、例えば、上記第３工程で鋳型１２１内へ注入されたシリコン融液ＭＳ１に対して、鋳型１２１の底面部側から上方に向かう一方向の凝固（一方向凝固ともいう）を行わせる。
　第４工程では、例えば、図９で示されるように、鋳型１２１内のシリコン融液ＭＳ１が底面部側から冷却される。これにより、シリコン融液ＭＳ１の底面部側から上方に向かう一方向凝固が行われる。このとき、例えば、製造装置１００の第１測温部ＣＨＡおよび第２測温部ＣＨＢなどを用いて検出される温度に応じて、鋳型１２１の上方および側方に配置された第２上部ヒータＨ２ｕおよび下部ヒータＨ２ｌの出力が制御される。ここでは、例えば、第２上部ヒータＨ２ｕおよび下部ヒータＨ２ｌの付近の温度を、シリコンの融点の近傍程度の温度に保持する。これにより、鋳型１２１の側方からのシリコンの結晶成長が生じにくく、上方としての＋Ｚ方向への単結晶シリコンの結晶成長が生じやすい。このとき、例えば、下部ヒータＨ２ｌが複数の部分に分割されていてもよい。この場合には、例えば、第２上部ヒータＨ２ｕと分割された下部ヒータＨ２ｌの一部とでシリコン融液ＭＳ１を加熱し、分割された下部ヒータＨ２ｌの他の一部ではシリコン融液ＭＳ１を加熱しないようにしてもよい。
　この第４工程では、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固をゆっくりと進行させることで、鋳型１２１内においてシリコンインゴットＩｎ１が製造される。このとき、例えば、単結晶シリコンの種結晶部群２００ｓに含まれる、第１種結晶部２０１ｓ、中間種結晶部２０３ｓおよび第２種結晶部２０２ｓのそれぞれを基点として、擬似単結晶が成長する。ここでは、例えば、第１種結晶部２０１ｓと中間種結晶部２０３ｓとの間の回転角度関係を引き継いで、第１種結晶部２０１ｓを基点として成長した擬似単結晶と、中間種結晶部２０３ｓを基点として成長した擬似単結晶と、の境界に対応粒界を含む粒界（機能性粒界ともいう）が形成され得る。換言すれば、第１種結晶部２０１ｓと中間種結晶部２０３ｓとの境界の上方に対応粒界が形成され得る。また、例えば、中間種結晶部２０３ｓと第２種結晶部２０２ｓとの間の回転角度関係を引き継いで、中間種結晶部２０３ｓを基点として成長した擬似単結晶と、第２種結晶部２０２ｓを基点として成長した擬似単結晶と、の境界に対応粒界を含む機能性粒界が形成され得る。換言すれば、中間種結晶部２０３ｓと第２種結晶部２０２ｓとの境界の上方に対応粒界が形成され得る。これにより、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、対応粒界が随時形成されるときに歪みが緩和され、シリコンインゴットＩｎ１における欠陥が低減され得る。また、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、第１種結晶部２０１ｓと第２種結晶部２０２ｓとの間では相対的に転位が生じやすいものの、２つの機能性粒界で転位が消滅しやすく、２つの機能性粒界に挟まれた擬似単結晶領域に転位が閉じ込められやすい。ここで、例えば、第１種結晶部２０１ｓの第１種幅Ｗｓ１および第２種結晶部２０２ｓの第２種幅Ｗｓ２のそれぞれよりも、中間種結晶部２０３ｓの第３種幅Ｗｓ３の方が小さければ、製造されるシリコンインゴットＩｎ１における欠陥が低減され得る。したがって、シリコンインゴットＩｎ１の品質が向上し得る。
　ここで、例えば、上記第２工程において、第１回転角度関係および第２回転角度関係が、ミラー指数における＜１００＞方位に沿った仮想軸を回転軸とした、Σ値が２９の対応粒界に対応する回転角度関係となるように、第１種結晶部２０１ｓ、中間種結晶部２０３ｓおよび第２種結晶部２０２ｓを配置してもよい。この場合には、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、第１種結晶部２０１ｓと中間種結晶部２０３ｓとの境界および中間種結晶部２０３ｓと第２種結晶部２０２ｓとの境界のそれぞれの上方にΣ値が２９の対応粒界（ランダム粒界）が形成され得る。このとき、例えば、ランダム粒界における歪みの緩和によって欠陥が生じにくい。これにより、例えば、製造されるシリコンインゴットＩｎ１における欠陥がさらに低減され得る。したがって、シリコンインゴットＩｎ１の品質がさらに向上し得る。
　また、ここで、例えば、上記第２工程において、第２方向としての＋Ｘ方向における第１種結晶部２０１ｓの第１種幅Ｗｓ１と第２種結晶部２０２ｓの第２種幅Ｗｓ２とは、同一であっても異なっていてもよい。この場合には、例えば、第１種幅Ｗｓ１と第２種幅Ｗｓ２とが異なっていれば、ＣＺ法などで得た円柱状の単結晶シリコン塊Ｍｃ０から切り出される相互に幅が異なる短冊状の種結晶部を、第１種結晶部２０１ｓおよび第２種結晶部２０２ｓとして利用することができる。これにより、例えば、高品質のシリコンインゴットＩｎ１を容易に製造することができる。
　また、ここで、例えば、図４（ａ）および図４（ｂ）で示されるように、種結晶部群２００ｓの外周部と鋳型１２１の内壁の側面部（内周側面部ともいう）との間に間隙ＧＡ１が存在してもよい。さらに、例えば、間隙ＧＡ１に、種結晶部群２００ｓに隣接するように単結晶シリコンの１つ以上の種結晶（外周部種結晶ともいう）が配置されてもよい。この場合には、例えば、種結晶部群２００ｓの外周部と鋳型１２１の内周側面部との間における環状の間隙ＧＡ１を埋めるように、鋳型１２１の底部１２１ｂの外周部に沿って１つ以上の単結晶が配置され得る。１つ以上の外周部種結晶は、例えば、第１種結晶部２０１ｓに隣接した状態で位置している種結晶の領域（第１外周部種結晶領域ともいう）と、第２種結晶部２０２ｓに隣接した状態で位置している種結晶の領域（第２外周部種結晶領域ともいう）と、を含み得る。
　そして、例えば、第１種結晶部２０１ｓと第１外周部種結晶領域との間で、第１方向としての＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした回転方向における角度関係が、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係となるように設定される。また、例えば、第２種結晶部２０２ｓと第２外周部種結晶領域との間で、第１方向としての＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした回転方向における角度関係が、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係となるように設定される。このような構成が採用されれば、例えば、第１種結晶部２０１ｓと第１外周部種結晶領域との間の回転角度関係を引き継いで、第１種結晶部２０１ｓを基点として成長した擬似単結晶と、第１外周部種結晶領域を基点として成長した擬似単結晶と、の境界に対応粒界を含む機能性粒界が形成されやすい。換言すれば、第１種結晶部２０１ｓと第１外周部種結晶領域との境界の上方に対応粒界が形成され得る。また、例えば、第２種結晶部２０２ｓと第２外周部種結晶領域との間の回転角度関係を引き継いで、第２種結晶部２０２ｓを基点として成長した擬似単結晶と、第２外周部種結晶領域を基点として成長した擬似単結晶と、の境界に対応粒界を含む機能性粒界が形成されやすい。換言すれば、第２種結晶部２０２ｓと第２外周部種結晶領域との境界の上方に対応粒界が形成され得る。これにより、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、対応粒界が随時形成されるときに歪みが緩和され、シリコンインゴットＩｎ１における欠陥が低減され得る。また、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、鋳型１２１の内周側面部を基点として転位が生じても、鋳型１２１の内周側面部に沿って環状に位置している機能性粒界において転位の進展（転位の伝播ともいう）がブロックされ得る。その結果、第１種結晶部２０１ｓを基点として成長した擬似単結晶および第２種結晶部２０２ｓを基点として成長した擬似単結晶における欠陥が低減され得る。換言すれば、製造されるシリコンインゴットＩｎ１における欠陥が低減され得る。
　　＜１－３．シリコンインゴット＞
　一実施形態に係るシリコンインゴットＩｎ１の構成について、図１０（ａ）および図１０（ｂ）を参照しつつ説明する。図１０（ａ）および図１０（ｂ）の例では、シリコンインゴットＩｎ１の形状は、直方体状である。このシリコンインゴットＩｎ１は、例えば、上述した製造装置１００を用いたシリコンインゴットＩｎ１の製造方法によって、製造され得る。
　図１０（ａ）および図１０（ｂ）で示されるように、シリコンインゴットＩｎ１は、例えば、第１面Ｆ１と、第２面Ｆ２と、第３面Ｆ３と、を有する。図１０（ａ）および図１０（ｂ）の例では、第１面Ｆ１は、第１方向としての＋Ｚ方向を向いた矩形状または正方形状の面（上面ともいう）である。第２面Ｆ２は、第１面Ｆ１とは逆側に位置している。図１０（ａ）および図１０（ｂ）の例では、第２面Ｆ２は、第１方向とは逆の第４方向としての－Ｚ方向を向いた矩形状または正方形状の面（下面ともいう）である。第３面Ｆ３は、第１面Ｆ１と第２面Ｆ２とを接続している状態で第１方向に沿って位置している。図１０（ａ）および図１０（ｂ）の例では、第３面Ｆ３は、第１方向としての＋Ｚ方向に沿って上面と下面とを接続している状態で位置しており、第１方向としての＋Ｚ方向に沿った４つの面（側面ともいう）を含む。
　また、シリコンインゴットＩｎ１は、例えば、第１擬似単結晶領域Ａ１と、第２擬似単結晶領域Ａ２と、第１中間領域Ａ３と、を備えている。第１擬似単結晶領域Ａ１と、第１中間領域Ａ３と、第２擬似単結晶領域Ａ２と、は第１方向としての＋Ｚ方向に垂直な第２方向としての＋Ｘ方向において、この記載の順に隣接している状態で位置している。
　第１擬似単結晶領域Ａ１は、擬似単結晶で構成されている領域である。この第１擬似単結晶領域Ａ１は、例えば、第１種結晶部２０１ｓを基点としたシリコン融液ＭＳ１の一方向凝固によって、第１種結晶部２０１ｓの結晶構造および結晶方位を引き継ぐように形成された領域である。このため、第１擬似単結晶領域Ａ１は、例えば、第１種結晶部２０１ｓに対応する領域と、この第１種結晶部２０１ｓに対応する領域の上方に位置している領域と、を含む。図１０（ａ）および図１０（ｂ）の例では、第１種結晶部２０１ｓに対応する領域は、第１方向としての＋Ｚ方向に向いた矩形状の上面と、第４方向としての－Ｚ方向に向いた矩形状の下面と、を有する直方体状の領域である。そして、第１擬似単結晶領域Ａ１は、直方体状の第１種結晶部２０１ｓに対応する領域を最下部として含む、直方体状の領域である。
　第２擬似単結晶領域Ａ２は、擬似単結晶で構成されている領域である。この第２擬似単結晶領域Ａ２は、例えば、第２種結晶部２０２ｓを基点としたシリコン融液ＭＳ１の一方向凝固によって、第２種結晶部２０２ｓの結晶構造および結晶方位を引き継ぐように形成された領域である。このため、第２擬似単結晶領域Ａ２は、例えば、第２種結晶部２０２ｓに対応する領域と、この第２種結晶部２０２ｓに対応する領域の上方に位置している領域と、を含む。図１０（ａ）および図１０（ｂ）の例では、第２種結晶部２０２ｓに対応する領域は、第１方向としての＋Ｚ方向に向いた矩形状の上面と、第４方向としての－Ｚ方向に向いた矩形状の下面と、を有する直方体状の領域である。そして、第２擬似単結晶領域Ａ２は、直方体状の第２種結晶部２０２ｓに対応する領域を最下部として含む、直方体状の領域である。
　第１中間領域Ａ３は、１つ以上の擬似単結晶領域を含む。この第１中間領域Ａ３は、例えば、中間種結晶部２０３ｓを基点としたシリコン融液ＭＳ１の一方向凝固によって、中間種結晶部２０３ｓの結晶構造および結晶方位を引き継ぐように形成された領域である。このため、第１中間領域Ａ３は、例えば、中間種結晶部２０３ｓに対応する領域と、この中間種結晶部２０３ｓに対応する領域の上方に位置している領域と、を含む。図１０（ａ）および図１０（ｂ）の例では、中間種結晶部２０３ｓに対応する領域は、第１方向としての＋Ｚ方向に向いた細長い矩形状の上面と、第４方向としての－Ｚ方向に向いた細長い矩形状の下面と、を有する棒状の領域である。そして、第１中間領域Ａ３は、棒状の中間種結晶部２０３ｓに対応する領域を最下部として含む、板状の領域である。この場合には、例えば、第１擬似単結晶領域Ａ１と第１中間領域Ａ３との境界（第１境界ともいう）Ｂ１および第２擬似単結晶領域Ａ２と第１中間領域Ａ３との境界（第２境界ともいう）Ｂ２のそれぞれの形状が、ＹＺ平面に沿った形状において矩形状となっている。
　また、ここでは、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第１擬似単結晶領域Ａ１の幅（第１の幅ともいう）Ｗ１および第２擬似単結晶領域Ａ２の幅（第２の幅ともいう）Ｗ２のそれぞれは、第１中間領域Ａ３の幅（第３の幅ともいう）Ｗ３よりも大きい。ここで、例えば、シリコンインゴットＩｎ１の第１面Ｆ１および第２面Ｆ２のそれぞれが、一辺の長さが３５０ｍｍ程度である矩形状または正方形状である場合を想定する。この場合には、例えば、第１擬似単結晶領域Ａ１の第１の幅Ｗ１および第２擬似単結晶領域Ａ２の第２の幅Ｗ２は、５０ｍｍから２５０ｍｍ程度とされ、第１中間領域Ａ３の第３の幅Ｗ３は、２ｍｍから２５ｍｍ程度とされる。
　また、ここでは、例えば、第１擬似単結晶領域Ａ１と第１中間領域Ａ３との第１境界Ｂ１および第２擬似単結晶領域Ａ２と第１中間領域Ａ３との第２境界Ｂ２のそれぞれが、対応粒界を有する。ここで、例えば、第１擬似単結晶領域Ａ１、第１中間領域Ａ３および第２擬似単結晶領域Ａ２のそれぞれにおける第１方向としての＋Ｚ方向に垂直な面の面方位が、ミラー指数における（１００）である場合を想定する。別の観点から言えば、例えば、第１擬似単結晶領域Ａ１、第１中間領域Ａ３および第２擬似単結晶領域Ａ２のそれぞれにおける第１方向としての＋Ｚ方向に沿った結晶方位が、ミラー指数における＜１００＞である場合を想定する。この場合には、対応粒界は、例えば、Σ値が５の対応粒界、Σ値が１３の対応粒界、Σ値が１７の対応粒界、Σ値が２５の対応粒界およびΣ値が２９の対応粒界の何れか１つを含む。このような構成を有するシリコンインゴットＩｎ１は、例えば、種結晶部群２００ｓを基点として擬似単結晶を成長させて、第１種結晶部２０１ｓと中間種結晶部２０３ｓとの境界および第２種結晶部２０２ｓと中間種結晶部２０３ｓとの境界のそれぞれの上方に対応粒界を形成させることで実現され得る。そして、この対応粒界が形成される際に、例えば、歪みの緩和によってシリコンインゴットＩｎ１に欠陥が生じにくくなる。このため、ここでは、例えば、欠陥が生じにくいシリコンインゴットＩｎ１の製造に適したシリコンインゴットＩｎ１の上記構成を採用すれば、欠陥の低減によってシリコンインゴットＩｎ１の品質が向上し得る。ここで、第１境界Ｂ１および第２境界Ｂ２のそれぞれにおける各種の対応粒界の存在および各種の対応粒界の存在比率は、例えば、ＥＢＳＤ法などを用いた測定で確認され得る。
　また、ここでは、例えば、図１０（ａ）および図１０（ｂ）で示されるように、シリコンインゴットＩｎ１は、４つの側面を含む第３面Ｆ３に沿って位置している領域（外周部領域ともいう）Ａ０を有していてもよい。外周部領域Ａ０は、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に鋳型１２１の内周側面部を基点として生じた転位による欠陥を含み得る。この外周部領域Ａ０は、後述するシリコンブロックＢｋ１（図１１（ａ）および図１１（ｂ）などを参照）およびシリコン基板１（図１５（ａ）および図１５（ｂ）などを参照）を製造する際に、シリコンインゴットＩｎ１から切除される。
　また、ここでは、例えば、第１擬似単結晶領域Ａ１、第２擬似単結晶領域Ａ２、および第１中間領域Ａ３の１つ以上の擬似単結晶領域のそれぞれにおける第１方向としての＋Ｚ方向に沿った結晶方位が、ミラー指数における＜１００＞方位とされてもよい。このような構成は、例えば、鋳型１２１の底部１２１ｂ上に、上面の面方位がミラー指数における（１００）となるように種結晶部群２００ｓを配置し、種結晶部群２００ｓの結晶方位を受け継いでシリコン融液ＭＳ１を一方向に成長させることで実現され得る。また、この場合には、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が行われる際における結晶成長の速度が向上し得る。これにより、例えば、第１種結晶部２０１ｓ、中間種結晶部２０３ｓおよび第２種結晶部２０２ｓのそれぞれを起点として上方に向けて結晶粒を成長させることで形成される、第１擬似単結晶領域Ａ１、第１中間領域Ａ３および第２擬似単結晶領域Ａ２が容易に得られる。その結果、シリコンインゴットＩｎ１の品質を容易に向上させることができる。
　さらに、ここで、例えば、第１擬似単結晶領域Ａ１と第１中間領域Ａ３との第１境界Ｂ１および第２擬似単結晶領域Ａ２と第１中間領域Ａ３との第２境界Ｂ２のそれぞれに位置している対応粒界が、Σ値が２９の対応粒界を含んでいてもよい。ここでは、例えば、種結晶部群２００ｓを基点として擬似単結晶を成長させてシリコンインゴットＩｎ１を製造する場合を想定する。この場合には、例えば、第１種結晶部２０１ｓと中間種結晶部２０３ｓとの境界および第２種結晶部２０２ｓと中間種結晶部２０３ｓとの境界のそれぞれの上方にΣ値が２９のランダム粒界が随時形成される際に、このランダム粒界において歪みがさらに緩和されて欠陥が生じにくくなる。このため、例えば、欠陥が生じにくいシリコンインゴットＩｎ１の製造に適したシリコンインゴットＩｎ１の上記構成を採用すれば、さらに欠陥の低減によってシリコンインゴットＩｎ１の品質を向上させることができる。
　また、ここで、例えば、第１擬似単結晶領域Ａ１の第１の幅Ｗ１と、第２擬似単結晶領域Ａ２の第２の幅Ｗ２とは、同一であっても異なっていてもよい。例えば、第１の幅Ｗ１と第２の幅Ｗ２とが異なっていれば、モノライクキャスト法において、鋳型１２１の底部１２１ｂ上に互いに幅の異なる第１種結晶部２０１ｓと第２種結晶部２０２ｓとを配置することができる。このため、例えば、ＣＺ法などで得た円柱状の単結晶シリコン塊Ｍｃ０から切り出される相互に幅が異なる短冊状の種結晶部を、第１種結晶部２０１ｓおよび第２種結晶部２０２ｓとして利用することができる。これにより、例えば、高品質のシリコンインゴットＩｎ１を容易に製造することができる。換言すれば、例えば、シリコンインゴットＩｎ１の品質を容易に向上させることができる。
　　＜１－４．シリコンのブロック＞
　一実施形態に係るシリコンのブロック（シリコンブロックともいう）Ｂｋ１の構成について、図１１（ａ）および図１１（ｂ）を参照しつつ説明する。図１１（ａ）および図１１（ｂ）の例では、シリコンブロックＢｋ１の形状は、直方体状である。このシリコンブロックＢｋ１は、例えば、上述したシリコンインゴットＩｎ１から、比較的欠陥が存在している状態になりやすい、シリコンインゴットＩｎ１の外周部分をワイヤーソー装置などで切除することで製造され得る。ここで、シリコンインゴットＩｎ１の外周部分は、例えば、シリコンインゴットＩｎ１のうち、第１面Ｆ１に沿った第１の厚さを有する部分、第２面Ｆ２に沿った第２の厚さを有する部分、および第３面Ｆ３に沿った第３の厚さを有する部分、を含む。第１の厚さは、例えば、数ｍｍから２０ｍｍ程度とされる。第２の厚さは、例えば、種結晶部群２００ｓに対応する領域が切除される程度の厚さとされる。第３の厚さは、例えば、外周部領域Ａ０が切除される程度の厚さとされる。
　図１１（ａ）および図１１（ｂ）で示されるように、シリコンブロックＢｋ１は、例えば、第４面Ｆ４と、第５面Ｆ５と、第６面Ｆ６と、を有する。図１１（ａ）および図１１（ｂ）の例では、第４面Ｆ４は、第１方向としての＋Ｚ方向を向いた矩形状または正方形状の面（上面ともいう）である。第５面Ｆ５は、第４面Ｆ４とは逆側に位置している。図１１（ａ）および図１１（ｂ）の例では、第５面Ｆ５は、第１方向とは逆の第４方向としての－Ｚ方向を向いた矩形状または正方形状の面（下面ともいう）である。第６面Ｆ６は、第４面Ｆ４と第５面Ｆ５とを接続している状態で第１方向に沿って位置している。図１１（ａ）および図１１（ｂ）の例では、第６面Ｆ６は、第１方向としての＋Ｚ方向に沿って上面と下面とを接続している状態で位置しており、第１方向としての＋Ｚ方向に沿った４つの面（側面ともいう）を含む。
　また、シリコンブロックＢｋ１は、例えば、第３擬似単結晶領域Ａ４と、第４擬似単結晶領域Ａ５と、第２中間領域Ａ６と、を備えている。第３擬似単結晶領域Ａ４と、第２中間領域Ａ６と、第４擬似単結晶領域Ａ５と、は第１方向としての＋Ｚ方向に垂直な第２方向としての＋Ｘ方向において、この記載の順に隣接している状態で位置している。
　第３擬似単結晶領域Ａ４は、擬似単結晶で構成されている領域である。この第３擬似単結晶領域Ａ４は、例えば、シリコンインゴットＩｎ１の第１擬似単結晶領域Ａ１の少なくとも一部によって構成されている領域である。図１１（ａ）および図１１（ｂ）の例では、第３擬似単結晶領域Ａ４は、第１方向としての＋Ｚ方向に向いた矩形状の上面と、第４方向としての－Ｚ方向に向いた矩形状の下面と、を有する、直方体状の領域である。
　第４擬似単結晶領域Ａ５は、擬似単結晶で構成されている領域である。この第４擬似単結晶領域Ａ５は、例えば、シリコンインゴットＩｎ１の第２擬似単結晶領域Ａ２の少なくとも一部によって構成されている領域である。図１１（ａ）および図１１（ｂ）の例では、第４擬似単結晶領域Ａ５は、第１方向としての＋Ｚ方向に向いた矩形状の上面と、第４方向としての－Ｚ方向に向いた矩形状の下面と、を有する、直方体状の領域である。
　第２中間領域Ａ６は、１つ以上の擬似単結晶領域を含む。この第２中間領域Ａ６は、例えば、シリコンインゴットＩｎ１の第１中間領域Ａ３の少なくとも一部によって構成されている領域である。図１１（ａ）および図１１（ｂ）の例では、第２中間領域Ａ６は、第１方向としての＋Ｚ方向に向いた細長い矩形状の上面と、第４方向としての－Ｚ方向に向いた細長い矩形状の下面と、を有する、板状の領域である。この場合には、例えば、第３擬似単結晶領域Ａ４と第２中間領域Ａ６との境界（第３境界ともいう）Ｂ３および第４擬似単結晶領域Ａ５と第２中間領域Ａ６との境界（第４境界ともいう）Ｂ４のそれぞれの形状が、ＹＺ平面に沿った形状において矩形状となっている。
　また、ここでは、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第３擬似単結晶領域Ａ４の幅（第４の幅ともいう）Ｗ４および第４擬似単結晶領域Ａ５の幅（第５の幅ともいう）Ｗ５のそれぞれは、第２中間領域Ａ６の幅（第６の幅ともいう）Ｗ６よりも大きい。ここで、例えば、シリコンブロックＢｋ１における第４面Ｆ４および第５面Ｆ５のそれぞれが、一辺の長さが３００ｍｍから３２０ｍｍ程度である矩形状または正方形状である場合を想定する。この場合には、例えば、第３擬似単結晶領域Ａ４の第４の幅Ｗ４および第４擬似単結晶領域Ａ５の第５の幅Ｗ５は、５０ｍｍから２５０ｍｍ程度とされ、第２中間領域Ａ６の第６の幅Ｗ６は、２ｍｍから２５ｍｍ程度とされる。
　また、例えば、第３擬似単結晶領域Ａ４と第２中間領域Ａ６との第３境界Ｂ３および第４擬似単結晶領域Ａ５と第２中間領域Ａ６との第４境界Ｂ４のそれぞれが、対応粒界を有する。ここで、例えば、第３擬似単結晶領域Ａ４、第２中間領域Ａ６および第４擬似単結晶領域Ａ５のそれぞれにおける第１方向としての＋Ｚ方向に垂直な面の面方位が、ミラー指数における（１００）である場合を想定する。別の観点から言えば、例えば、第３擬似単結晶領域Ａ４、第２中間領域Ａ６および第４擬似単結晶領域Ａ５のそれぞれにおける第１方向としての＋Ｚ方向に沿った結晶方位が、ミラー指数における＜１００＞である場合を想定する。この場合には、対応粒界は、例えば、Σ値が５の対応粒界、Σ値が１３の対応粒界、Σ値が１７の対応粒界、Σ値が２５の対応粒界およびΣ値が２９の対応粒界の何れか１つを含む。このような構成を有するシリコンブロックＢｋ１は、例えば、種結晶部群２００ｓを基点として擬似単結晶を成長させて、第１種結晶部２０１ｓと中間種結晶部２０３ｓとの境界および第２種結晶部２０２ｓと中間種結晶部２０３ｓとの境界のそれぞれの上方に対応粒界を形成させることで実現され得る。そして、この対応粒界が形成される際に、例えば、歪みの緩和によってシリコンインゴットＩｎ１に欠陥が生じにくく、このシリコンインゴットＩｎ１の外周部分の切除によって得られるシリコンブロックＢｋ１における欠陥も低減され得る。このため、ここでは、例えば、欠陥が低減され得るシリコンブロックＢｋ１の製造に適したシリコンブロックＢｋ１の上記構成を採用すれば、欠陥の低減によってシリコンブロックＢｋ１の品質が向上し得る。ここで、第３境界Ｂ３および第４境界Ｂ４のそれぞれにおける各種の対応粒界の存在および各種の対応粒界の存在比率は、例えば、ＥＢＳＤ法などを用いて確認され得る。
　また、ここでは、例えば、第３擬似単結晶領域Ａ４、第４擬似単結晶領域Ａ５、および第２中間領域Ａ６の１つ以上の擬似単結晶領域のそれぞれにおける第１方向としての＋Ｚ方向に沿った結晶方位が、ミラー指数における＜１００＞方位とされてもよい。このような構成は、例えば、鋳型１２１の底部１２１ｂ上に、上面の面方位がミラー指数における（１００）となるように種結晶部群２００ｓを配置し、種結晶部群２００ｓの結晶方位を受け継いでシリコン融液ＭＳ１を一方向に成長させることで実現され得る。また、この場合には、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が行われる際における結晶成長の速度が向上し得る。これにより、例えば、第１種結晶部２０１ｓ、中間種結晶部２０３ｓおよび第２種結晶部２０２ｓのそれぞれを起点として上方に向けて結晶粒を成長させることで形成される、第１擬似単結晶領域Ａ１、第１中間領域Ａ３および第２擬似単結晶領域Ａ２を備えたシリコンインゴットＩｎ１が容易に製造され得る。そして、例えば、シリコンインゴットＩｎ１からシリコンブロックＢｋ１を切り出すことで、シリコンブロックＢｋ１の品質を容易に向上させることができる。
　さらに、ここで、例えば、第３擬似単結晶領域Ａ４と第２中間領域Ａ６との第３境界Ｂ３および第４擬似単結晶領域Ａ５と第２中間領域Ａ６との第４境界Ｂ４のそれぞれに位置している対応粒界が、Σ値が２９の対応粒界を含んでいてもよい。ここでは、例えば、種結晶部群２００ｓを基点として擬似単結晶を成長させてシリコンインゴットＩｎ１を製造する場合を想定する。この場合には、例えば、第１種結晶部２０１ｓと中間種結晶部２０３ｓとの境界および第２種結晶部２０２ｓと中間種結晶部２０３ｓとの境界のそれぞれの上方にΣ値が２９のランダム粒界が随時形成されつつ、このランダム粒界において歪みがさらに緩和されて欠陥が生じにくくなる。このため、例えば、欠陥が生じにくいシリコンインゴットＩｎ１の製造に適したシリコンブロックＢｋ１の上記構成を採用すれば、さらに欠陥の低減によってシリコンブロックＢｋ１の品質を向上させることができる。
　また、ここで、例えば、第３擬似単結晶領域Ａ４の第４の幅Ｗ４と、第４擬似単結晶領域Ａ５の第５の幅Ｗ５とは、同一であっても異なっていてもよい。例えば、第４の幅Ｗ４と第５の幅Ｗ５とが異なっていれば、モノライクキャスト法において、鋳型１２１の底部１２１ｂ上に互いに幅の異なる第１種結晶部２０１ｓと第２種結晶部２０２ｓとを配置することができる。このため、例えば、ＣＺ法などで得た円柱状の単結晶シリコン塊Ｍｃ０から切り出され得る相互に幅が異なる短冊状の種結晶部を、第１種結晶部２０１ｓおよび第２種結晶部２０２ｓとして利用することができる。これにより、例えば、高品質のシリコンブロックＢｋ１を容易に製造することができる。換言すれば、例えば、シリコンブロックＢｋ１の品質が容易に向上し得る。
　ここで、例えば、図１２（ａ）および図１２（ｂ）で記載されているように、シリコン基板１を製造するために、第２方向としての＋Ｘ方向でシリコンブロックＢｋ１を２等分し、第２方向に垂直な第３方向としての＋Ｙ方向でシリコンブロックＢｋ１を２等分する場合を想定する。ここでは、例えば、シリコンブロックＢｋ１を、ＹＺ平面に沿った第１切断面Ｃｌ１に沿って切断し、ＸＺ平面に沿った第２切断面Ｃｌ２に沿って切断することで、４つの比較的小さなシリコンのブロック（小シリコンブロックともいう）が得られる。４つの小シリコンブロックは、第１小シリコンブロックＢｋ１ａ、第２小シリコンブロックＢｋ１ｂ、第３小シリコンブロックＢｋ１ｃおよび第４小シリコンブロックＢｋ１ｄを含む。シリコンブロックＢｋ１は、例えば、ワイヤーソー装置などで切断される。図１２（ａ）および図１２（ｂ）の例では、第１小シリコンブロックＢｋ１ａおよび第４小シリコンブロックＢｋ１ｄは、それぞれ第３擬似単結晶領域Ａ４、第２中間領域Ａ６および第４擬似単結晶領域Ａ５を含む。また、第２小シリコンブロックＢｋ１ｂおよび第３小シリコンブロックＢｋ１ｃは、それぞれ第３擬似単結晶領域Ａ４を含む。この場合には、例えば、図１３（ａ）および図１３（ｂ）で示されるように、第１小シリコンブロックＢｋ１ａにおいて、第２方向としての＋Ｘ方向において、第３擬似単結晶領域Ａ４の第４の幅Ｗ４および第４擬似単結晶領域Ａ５の第５の幅Ｗ５のそれぞれが、第２中間領域Ａ６の第６の幅Ｗ６よりも大きくてもよい。第４の幅Ｗ４と、第５の幅Ｗ５と、は同一であっても異なっていてもよい。
　ここで、第１小シリコンブロックＢｋ１ａのＸＺ断面を測定対象面として、エタノールなどによる洗浄後に、表面における少数キャリアの再結合に要する時間であるライフタイムの分布を、ライフタイム測定機を用いて測定した結果を、図１４に示す。ライフタイム測定器では、測定対象面に対するレーザの照射に応じて測定対象面から放出されるマイクロ波の強度を検出し、マイクロ波の強度が、レーザの照射時の基準値からレーザの照射後に規定値まで低下するのに要する時間を、ライフタイムの測定値とした。図１４で示されるように、第２中間領域Ａ６の存在にもかかわらず、相対的にライフタイムが短い白い領域がほとんど見られず、相対的にライフタイムの長い黒い領域がほとんど全域を占めていることが確認された。また、ここでは、中間種結晶部２０３ｓの第３種幅Ｗｓ３を５ｍｍから２０ｍｍの範囲で変動させても、第２中間領域Ａ６の存在にもかかわらず、相対的にライフタイムが短い白い領域がほとんど見られず、相対的にライフタイムの長い黒い領域がほとんど全域を占めていることが確認された。これにより、第１小シリコンブロックＢｋ１ａは、欠陥が少なく、品質の高いシリコンブロックであるものと推定された。その結果、第１小シリコンブロックＢｋ１ａが切り出された元のシリコンブロックＢｋ１についても、欠陥が少なく、品質の高いシリコンブロックＢｋ１であったものと推定された。また、シリコンブロックＢｋ１が切り出された元のシリコンインゴットＩｎ１についても、第１擬似単結晶領域Ａ１、第２擬似単結晶領域Ａ２および第１中間領域Ａ３における欠陥が少なく、品質の高いシリコンインゴットＩｎ１であったものと推定された。
　また、ここで、図１４で示されるように、斜め上方に伸びるように位置している第４境界Ｂ４に対応する第２境界Ｂ２を有するシリコンインゴットＩｎ１を製造する場合を想定する。この場合には、鋳型１２１内において底部１２１ｂ側から上方（＋Ｚ方向）に向けて融液ＭＳ１の一方向凝固が行われる際に、底部１２１ｂ側から上方に向けて伝播している転位の上方に第２境界Ｂ２が形成されるようにシリコン融液ＭＳ１が凝固すれば、上方に向けた転位の伝播が第２境界Ｂ２によってブロックされ得る。これにより、例えば、製造されるシリコンインゴットＩｎ１、シリコンブロックＢｋ１および第１小シリコンブロックＢｋ１ａにおける欠陥が低減され得る。
　　＜１－５．シリコンの基板＞
　一実施形態に係るシリコンの基板（シリコン基板ともいう）１の構成について、図１５（ａ）および図１５（ｂ）を参照しつつ説明する。図１５（ａ）および図１５（ｂ）の例では、シリコン基板１は、矩形状の表裏面を有する板状のものである。このシリコン基板１は、例えば、上述した第１小シリコンブロックＢｋ１ａなどの小シリコンブロックを、第１方向としての＋Ｚ方向において所定の間隔で、第４面Ｆ４および第５面Ｆ５に平行なＸＹ平面に沿って薄切りにすることで製造され得る。図１５（ａ）および図１５（ｂ）の例では、第１小シリコンブロックＢｋ１ａをそれぞれ薄切りにすることで作製したシリコン基板１が示されている。ここでは、例えば、ワイヤーソー装置などを用いて、第１小シリコンブロックＢｋ１ａを薄切りにすることで、厚さが１００マイクロメートル（μｍ）から３００μｍ程度であり且つ一辺が１５０ｍｍ程度の正方形状の板面を有するシリコン基板１が作製され得る。シリコン基板１の表層において小シリコンブロックの切断時に生じたダメージ層は、水酸化ナトリウム溶液などを用いたエッチングによって除去され得る。
　図１５（ａ）および図１５（ｂ）で示されるように、シリコン基板１は、例えば、第７面Ｆ７と、第８面Ｆ８と、第９面Ｆ９と、を有する平板状の基板である。図１５（ａ）および図１５（ｂ）の例では、第７面Ｆ７は、第１方向としての＋Ｚ方向を向いた矩形状または正方形状の面（前面ともいう）である。第８面Ｆ８は、第７面Ｆ７の裏側に位置している。図１５（ａ）および図１５（ｂ）の例では、第８面Ｆ８は、第１方向とは逆の第４方向としての－Ｚ方向を向いた矩形状または正方形状の面（裏面ともいう）である。第９面Ｆ９は、第７面Ｆ７と第８面Ｆ８とを接続している状態で第１方向としての＋Ｚ方向に沿って位置している外周面である。図１５（ａ）および図１５（ｂ）の例では、第９面Ｆ９は、第１方向としての＋Ｚ方向に沿って前面と裏面とを接続している状態で位置しており、第７面Ｆ７および第８面Ｆ８のそれぞれの４辺に沿った外周面である。
　また、シリコン基板１は、例えば、第５擬似単結晶領域Ａ７と、第６擬似単結晶領域Ａ８と、第３中間領域Ａ９と、を備えている。第５擬似単結晶領域Ａ７と、第３中間領域Ａ９と、第６擬似単結晶領域Ａ８と、は第１方向としての＋Ｚ方向に垂直な第２方向としての＋Ｘ方向において、この記載の順に隣接している状態で位置している。
　第５擬似単結晶領域Ａ７は、擬似単結晶で構成されている領域である。この第５擬似単結晶領域Ａ７は、例えば、シリコンブロックＢｋ１の第３擬似単結晶領域Ａ４の少なくとも一部によって構成されている領域である。図１５（ａ）および図１５（ｂ）の例では、第５擬似単結晶領域Ａ７は、第１方向としての＋Ｚ方向に向いた矩形状の前面と、第４方向としての－Ｚ方向に向いた矩形状の裏面と、を有する、板状の領域である。
　第６擬似単結晶領域Ａ８は、擬似単結晶で構成されている領域である。この第６擬似単結晶領域Ａ８は、例えば、シリコンブロックＢｋ１の第４擬似単結晶領域Ａ５の少なくとも一部によって構成されている領域である。図１５（ａ）および図１５（ｂ）の例では、第６擬似単結晶領域Ａ８は、第１方向としての＋Ｚ方向に向いた矩形状の上面と、第４方向としての－Ｚ方向に向いた矩形状の下面と、を有する、板状の領域である。
　第３中間領域Ａ９は、１つ以上の擬似単結晶領域を含む。この第３中間領域Ａ９は、例えば、シリコンブロックＢｋ１の第２中間領域Ａ６の少なくとも一部によって構成されている領域である。図１５（ａ）および図１５（ｂ）の例では、第３中間領域Ａ９は、第１方向としての＋Ｚ方向に向いた細長い矩形状の上面と、第４方向としての－Ｚ方向に向いた細長い矩形状の下面と、を有する、板状の領域である。この場合には、例えば、第５擬似単結晶領域Ａ７と第３中間領域Ａ９との境界（第５境界ともいう）Ｂ５および第６擬似単結晶領域Ａ８と第３中間領域Ａ９との境界（第６境界ともいう）Ｂ６のそれぞれの形状が、第３方向としての＋Ｙ方向に沿った細長い形状となっている。
　また、ここでは、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第５擬似単結晶領域Ａ７の幅（第７の幅ともいう）Ｗ７および第６擬似単結晶領域Ａ８の幅（第８の幅ともいう）Ｗ８のそれぞれは、第３中間領域Ａ９の幅（第９の幅ともいう）Ｗ９よりも大きい。ここで、例えば、シリコン基板１の第７面Ｆ７および第８面Ｆ８が、一辺の長さが１５０ｍｍ程度である正方形状である場合を想定する。この場合には、例えば、第５擬似単結晶領域Ａ７の第７の幅Ｗ７および第６擬似単結晶領域Ａ８の第８の幅Ｗ８は、５０ｍｍから１００ｍｍ程度とされ、第３中間領域Ａ９の第９の幅Ｗ９は、２ｍｍから２５ｍｍ程度とされる。
　また、例えば、第５擬似単結晶領域Ａ７と第３中間領域Ａ９との第５境界Ｂ５および第６擬似単結晶領域Ａ８と第３中間領域Ａ９との第６境界Ｂ６のそれぞれが、対応粒界を有する状態で位置している。この対応粒界は、例えば、Σ値が５の対応粒界、Σ値が１３の対応粒界、Σ値が１７の対応粒界、Σ値が２５の対応粒界およびΣ値が２９の対応粒界の何れか１つを含む。このような構成を有するシリコン基板１は、例えば、種結晶部群２００ｓを基点として擬似単結晶を成長させて、第１種結晶部２０１ｓと中間種結晶部２０３ｓとの境界および第２種結晶部２０２ｓと中間種結晶部２０３ｓとの境界のそれぞれの上方に対応粒界を形成させることで実現され得る。そして、この対応粒界が形成される際に、例えば、歪みの緩和によってシリコンインゴットＩｎ１に欠陥が生じにくい。そして、このシリコンインゴットＩｎ１の外周部分の切除で得られたシリコンブロックＢｋ１の薄切りで得たシリコン基板１における欠陥も低減され得る。このため、ここでは、例えば、欠陥が低減され得るシリコン基板１の製造に適したシリコン基板１の上記構成を採用すれば、欠陥の低減によってシリコン基板１の品質が向上し得る。ここで、第５境界Ｂ５および第６境界Ｂ６のそれぞれにおける各種の対応粒界の存在および各種の対応粒界の存在比率は、例えば、ＥＢＳＤ法などを用いて確認され得る。
　また、ここでは、例えば、第５擬似単結晶領域Ａ７、第６擬似単結晶領域Ａ８、および第３中間領域Ａ９の１つ以上の擬似単結晶領域のそれぞれにおける第１方向としての＋Ｚ方向に沿った結晶方位が、ミラー指数における＜１００＞方位とされてもよい。このような構成は、例えば、鋳型１２１の底部１２１ｂ上に、上面の面方位がミラー指数における（１００）となるように種結晶部群２００ｓを配置し、種結晶部群２００ｓの結晶方位を受け継いでシリコン融液ＭＳ１を一方向に成長させることで実現され得る。また、この場合には、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が行われる際における結晶成長の速度が向上し得る。これにより、例えば、第１種結晶部２０１ｓ、中間種結晶部２０３ｓおよび第２種結晶部２０２ｓのそれぞれを起点として上方に向けて結晶粒を成長させることで形成される、第１擬似単結晶領域Ａ１、第１中間領域Ａ３および第２擬似単結晶領域Ａ２を備えたシリコンインゴットＩｎ１が容易に製造され得る。そして、例えば、シリコンインゴットＩｎ１からシリコンブロックＢｋ１を経てシリコン基板１を切り出すことで、シリコン基板１の品質を容易に向上させることができる。
　さらに、ここで、例えば、第５擬似単結晶領域Ａ７と第３中間領域Ａ９との第５境界Ｂ５および第６擬似単結晶領域Ａ８と第３中間領域Ａ９との第６境界Ｂ６のそれぞれに位置している対応粒界が、Σ値が２９の対応粒界を含んでいてもよい。ここでは、例えば、種結晶部群２００ｓを基点として擬似単結晶を成長させてシリコンインゴットＩｎ１を製造する場合を想定する。この場合には、例えば、第１種結晶部２０１ｓと中間種結晶部２０３ｓとの境界および第２種結晶部２０２ｓと中間種結晶部２０３ｓとの境界のそれぞれの上方にΣ値が２９のランダム粒界が随時形成されつつ、このランダム粒界において歪みがさらに緩和されて欠陥が生じにくくなる。このため、例えば、欠陥が生じにくいシリコンインゴットＩｎ１の製造に適したシリコン基板１の上記構成を採用すれば、さらに欠陥の低減によってシリコン基板１の品質を向上させることができる。
　また、ここで、例えば、第５擬似単結晶領域Ａ７の第７の幅Ｗ７と、第６擬似単結晶領域Ａ８の第８の幅Ｗ８とは、同一であっても異なっていてもよい。
　　＜１－６．太陽電池素子＞
　上述した一実施形態に係るシリコンインゴットＩｎ１からの切り出しによってシリコンブロックＢｋ１を経て作製されるシリコン基板１は、例えば、太陽電池としての太陽電池素子１０の半導体基板に用いられる。太陽電池素子１０の構成の一例について、図１６から図１８を参照しつつ説明する。太陽電池素子１０は、光が入射する受光面１０ａと、この受光面１０ａの反対側の面である非受光面１０ｂと、を有する。
　例えば、図１６から図１８で示されるように、太陽電池素子１０は、シリコン基板１と、反射防止膜２と、第１電極４と、第２電極５と、を備えている。
　シリコン基板１は、例えば、第１導電型の第１半導体層１ｐと、この第１半導体層１ｐの受光面１０ａ側に位置している第２導電型の第２半導体層１ｎと、を有する。例えば、第１導電型がｐ型であれば、第２導電型がｎ型とされる。また、例えば、第１導電型がｎ型であれば、第２導電型がｐ型とされる。ここで、例えば、第１導電型がｐ型であれば、シリコンインゴットＩｎ１の導電型をｐ型とするために、ドーパントとなる元素として、ホウ素などが採用される。ここで、例えば、シリコンインゴットＩｎ１におけるホウ素の濃度（単位体積あたりの原子の個数）が、１×１０１６個／立方センチメートル（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）から１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度であれば、シリコン基板１における比抵抗は、０．２オームセンチメートル（Ω・ｃｍ）から２Ω・ｃｍ程度となる。シリコン基板１に対するホウ素のドーピング方法としては、例えば、適量のホウ素元素の単体、またはホウ素の含有濃度が既知である適量のシリコン塊を、シリコンインゴットＩｎ１の製造時に混合する方法が考えられる。また、ここで、例えば、第１導電型がｐ型である場合には、シリコン基板１における第７面Ｆ７側の表層部にリンなどの不純物を拡散によって導入することで、第２半導体層１ｎが生成され得る。これにより、第１半導体層１ｐと第２半導体層１ｎとがｐｎ接合領域を形成している状態となる。
　また、シリコン基板１は、例えば、第８面Ｆ８側に位置している、ＢＳＦ（Back-Surface-Field）領域１Ｈｐを有していてもよい。このＢＳＦ領域１Ｈｐは、シリコン基板１の第８面Ｆ８側の領域に内部電界を形成し、第８面Ｆ８の近傍における少数キャリアの再結合を低減する役割を有する。これにより、太陽電池素子１０の光電変換効率が低下しにくい。ＢＳＦ領域１Ｈｐは、第１半導体層１ｐと同一の導電型を有する。ＢＳＦ領域１Ｈｐが含有する多数キャリアの濃度は、第１半導体層１ｐが含有する多数キャリアの濃度よりも高い。例えば、シリコン基板１がｐ型を有する場合には、シリコン基板１の第８面Ｆ８側の表層部にホウ素またはアルミニウムなどのドーパントとなる元素を拡散によって導入することで、ＢＳＦ領域１Ｈｐが形成され得る。ここでは、ＢＳＦ領域１Ｈｐにおけるドーパントの濃度は、例えば、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３から５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度とされる。
　反射防止膜２は、例えば、シリコン基板１の受光面１０ａ側の第７面Ｆ７上に位置している。反射防止膜２は、受光面１０ａにおける所望の波長域の光に対する反射率を低減させて、シリコン基板１内に所望の波長域の光が吸収されやすくする役割を果たす。これにより、シリコン基板１における光電変換で生成されるキャリアの量が増大し得る。反射防止膜２の素材には、例えば、窒化シリコン、酸化チタンおよび酸化シリコンなどのうちの１種以上の素材が適用される。ここで、例えば、反射防止膜２の素材に応じて反射防止膜２の厚さが適宜設定されれば、所望の波長域の入射光がほとんど反射しない条件（無反射条件ともいう）が実現され得る。具体的には、例えば、反射防止膜２の屈折率が、１．８から２．３程度とされ、反射防止膜２の厚さが、５０ナノメートル（ｎｍ）から１２０ｎｍ程度とされる。
　第１電極４は、例えば、シリコン基板１の受光面１０ａ側の第７面Ｆ７上に位置している。図１６および図１８で示されるように、第１電極４は、例えば、第１出力取出電極４ａと、複数の線状の第１集電電極４ｂと、を有する。図１６および図１８の例では、第１電極４は、＋Ｙ方向に沿った長手方向を有する３本の第１出力取出電極４ａと、＋Ｘ方向に沿った長手方向を有する２２本の線状の第１集電電極４ｂと、を有する。各第１出力取出電極４ａの少なくとも一部は、各第１集電電極４ｂと交差している状態にある。第１出力取出電極４ａの線幅は、例えば、０．６ｍｍから１．５ｍｍ程度とされる。第１集電電極４ｂの線幅は、例えば、２５μｍから１００μｍ程度とされる。このため、第１集電電極４ｂの線幅は、第１出力取出電極４ａの線幅よりも小さい。複数の線状の第１集電電極４ｂは、＋Ｙ方向において、所定の間隔で、相互に略平行な状態で並んでいる状態で位置している。所定の間隔は、例えば、１．５ｍｍから３ｍｍ程度とされる。第１電極４の厚さは、例えば、１０μｍから４０μｍ程度とされる。第１電極４は、例えば、複数の第１集電電極４ｂにおける＋Ｘ方向の端部同士をつなぐように位置している補助電極４ｃ、および複数の第１集電電極４ｂにおける－Ｘ方向の端部同士をつなぐように位置している補助電極４ｃを有していてもよい。補助電極４ｃの線幅は、例えば、第１集電電極４ｂの線幅と略同一とされる。第１電極４は、例えば、シリコン基板１の第７面Ｆ７側に、銀ペーストを所望のパターンで塗布した後に、この銀ペーストを焼成することで、形成され得る。銀ペーストは、例えば、銀を主成分とする粉末、ガラスフリットおよび有機ビヒクルなどが混合されることで生成され得る。主成分は、含有している成分のうち最も含有率が高い成分を意味する。銀ペーストの塗布法には、例えば、スクリーン印刷法などが適用される。
　第２電極５は、例えば、シリコン基板１の非受光面１０ｂ側の第８面Ｆ８上に位置している。図１７および図１８で示されるように、第２電極５は、例えば、第２出力取出電極５ａと、第２集電電極５ｂと、を有する。図１７および図１８の例では、第２電極５は、＋Ｙ方向に沿った長手方向を有する３本の第２出力取出電極５ａを有する。第２出力取出電極５ａの厚さは、例えば、１０μｍから３０μｍ程度とされる。第２出力取出電極５ａの線幅は、例えば、１ｍｍから４ｍｍ程度とされる。この第２出力取出電極５ａは、例えば、第１電極４と同様な素材および製法で形成され得る。例えば、シリコン基板１の第８面Ｆ８側に、銀ペーストが所望のパターンで塗布された後に、この銀ペーストが焼成されることで、形成され得る。第２集電電極５ｂは、シリコン基板１の第８面Ｆ８側において第２出力取出電極５ａが形成される領域の大部分を除く略全面にわたって位置している。第２集電電極５ｂの厚さは、例えば、１５μｍから５０μｍ程度とされる。第２集電電極５ｂは、例えば、シリコン基板１の第８面Ｆ８側に、アルミニウムペーストを所望のパターンで塗布した後に、このアルミニウムペーストを焼成することで形成され得る。アルミニウムペーストは、例えば、アルミニウムを主成分とする粉末、ガラスフリットおよび有機ビヒクルなどを混合することで生成され得る。アルミニウムペーストの塗布法には、例えば、スクリーン印刷法などが適用される。
　ここでは、上述したように、シリコン基板１は、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第５擬疑似単結晶領域Ａ７と、１つ以上の擬疑似単結晶領域を含む第３中間領域Ａ９と、第６擬疑似単結晶領域Ａ８と、を備えている。そこで、例えば、このシリコン基板１に対して、複数の線状の第１集電電極４ｂが、第２方向としての＋Ｘ方向と直交する第３方向としての＋Ｙ方向において所定の間隔で、相互に略平行な状態で並ぶように位置していてもよい。換言すれば、例えば、第１集電電極４ｂが、第５擬似単結晶領域Ａ７上から、第３中間領域Ａ９上を介して、第６擬似単結晶領域Ａ８上に至るように位置していてもよい。これにより、例えば、シリコン基板１内で生成されたキャリアが、第１集電電極４ｂで集電される際に、第５擬似単結晶領域Ａ７と第３中間領域Ａ９との第５境界Ｂ５、および第６擬似単結晶領域Ａ８と第３中間領域Ａ９との第６境界Ｂ６をそれぞれ通過する確率が減る。その結果、太陽電池素子１０の発電効率が高まり得る。
　また、例えば、シリコン基板１に対して、複数の線状の第１集電電極４ｂが、第２方向としての＋Ｘ方向において所定の間隔で、相互に略平行な状態で並ぶように位置していてもよい。この場合には、第１集電電極４ｂは、第５擬似単結晶領域Ａ７と第３中間領域Ａ９との第５境界Ｂ５、および第６擬似単結晶領域Ａ８と第３中間領域Ａ９との第６境界Ｂ６のそれぞれに対して略平行な状態にある。これにより、複数の線状の第１集電電極４ｂの存在によって、第５境界Ｂ５および第６境界Ｂ６が目立たない。その結果、太陽電池素子１０の意匠性が高まり得る。このため、例えば、発電効率よりも美観が求められる場合には、上記構造を有する太陽電池素子１０を採用することができる。また、ここで、例えば、第１集電電極４ｂが第５境界Ｂ５および第６境界Ｂ６の少なくとも一方の上に位置していれば、太陽電池素子１０の意匠性がさらに高まり得る。
　　＜１－７．一実施形態のまとめ＞
　例えば、一実施形態に係るシリコンインゴットＩｎ１の製造方法では、鋳型１２１の底部１２１ｂ上において、第１種結晶部２０１ｓと第２種結晶部２０２ｓとの間に中間種結晶部２０３ｓを配置する。このとき、第１種結晶部２０１ｓと中間種結晶部２０３ｓとの間において、第１方向としての＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした回転方向における単結晶シリコンの第１回転角度関係が、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係となるように、第１種結晶部２０１ｓと中間種結晶部２０３ｓとを配置する。また、中間種結晶部２０３ｓと第２種結晶部２０２ｓとの間においても、第１方向としての＋Ｚ方向に沿った仮想軸を中心とした単結晶シリコンの第２回転角度関係が、対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係となるように、中間種結晶部２０３ｓと第２種結晶部２０２ｓとを配置する。これにより、例えば、第１種結晶部２０１ｓ、中間種結晶部２０３ｓおよび第２種結晶部２０２ｓをそれぞれ基点としたシリコン融液ＭＳ１の一方向凝固によって擬似単結晶を成長させる際に、第１種結晶部２０１ｓと中間種結晶部２０３ｓとの境界の上方、および中間種結晶部２０３ｓと第２種結晶部２０２ｓとの境界の上方に、機能性粒界としての対応粒界を形成させることができる。このため、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、対応粒界が随時形成されつつ、歪みが緩和され得る。また、例えば、シリコン融液ＭＳ１の一方向凝固が進行する際に、第１種結晶部２０１ｓと第２種結晶部２０２ｓとの間の領域の上方では相対的に転位が生じやすいものの、２つの機能性粒界が形成される際に転位が消滅しやすく、２つの機能性粒界に挟まれた擬似単結晶領域に転位が閉じ込められやすい。これにより、例えば、欠陥の低減によってシリコンインゴットＩｎ１の品質が向上し得る。
　また、例えば、一実施形態に係るシリコンインゴットＩｎ１は、第２方向としての＋Ｘ方向において、第１擬似単結晶領域Ａ１と第２擬似単結晶領域Ａ２との間に１つ以上の擬似単結晶領域を含む第１中間領域Ａ３を有する。そして、第１擬似単結晶領域Ａ１と第１中間領域Ａ３との第１境界Ｂ１および第２擬似単結晶領域Ａ２と第１中間領域Ａ３との第２境界Ｂ２のそれぞれが、対応粒界を有する。このような構成を有するシリコンインゴットＩｎ１は、例えば、種結晶部群２００ｓを基点として擬似単結晶を成長させて、第１種結晶部２０１ｓと中間種結晶部２０３ｓとの境界および第２種結晶部２０２ｓと中間種結晶部２０３ｓとの境界のそれぞれの上方に対応粒界を形成させることで実現され得る。そして、この対応粒界が形成される際に、例えば、歪みの緩和によってシリコンインゴットＩｎ１に欠陥が生じにくくなる。このため、ここでは、例えば、欠陥が生じにくいシリコンインゴットＩｎ１の製造に適したシリコンインゴットＩｎ１の構成を採用することで、欠陥の低減によってシリコンインゴットＩｎ１の品質が向上し得る。
　また、例えば、一実施形態に係るシリコンブロックＢｋ１は、一実施形態に係るシリコンインゴットＩｎ１からの切り出しで作製され得る。このシリコンブロックＢｋ１は、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第３擬似単結晶領域Ａ４と第４擬似単結晶領域Ａ５との間に１つ以上の擬似単結晶領域を含む第２中間領域Ａ６を有する。そして、第３擬似単結晶領域Ａ４と第２中間領域Ａ６との第３境界Ｂ３および第４擬似単結晶領域Ａ５と第２中間領域Ａ６との第４境界Ｂ４のそれぞれが、対応粒界を有する。ここでは、例えば、欠陥が生じにくいシリコンインゴットＩｎ１の製造に適したシリコンブロックＢｋ１の構成が採用されることで、欠陥の低減によってシリコンブロックＢｋ１の品質が向上し得る。
　また、例えば、一実施形態に係るシリコン基板１は、一実施形態に係るシリコンインゴットＩｎ１からの切り出しによって得られる。このシリコン基板１は、例えば、第２方向としての＋Ｘ方向において、第５擬似単結晶領域Ａ７と第６擬似単結晶領域Ａ８との間に１つ以上の擬似単結晶領域を含む第３中間領域Ａ９を有する。そして、第５擬似単結晶領域Ａ７と第３中間領域Ａ９との第５境界Ｂ５および第６擬似単結晶領域Ａ８と第３中間領域Ａ９との第６境界Ｂ６のそれぞれが、対応粒界を有する。ここでは、例えば、欠陥が生じにくいシリコンインゴットＩｎ１の製造に適したシリコン基板１の構成が採用されることで、欠陥の低減によってシリコン基板１の品質が向上し得る。
　＜２．その他＞
　本開示は上述の一実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更および改良などが可能である。
　上記一実施形態では、例えば、シリコンインゴットＩｎ１の第１面Ｆ１および第２面Ｆ２ならびにシリコンブロックＢｋ１の第４面Ｆ４および第５面Ｆ５のそれぞれは、矩形状ではなく、シリコン基板１の形状などに応じた種々の形状を有していてもよい。
　上記一実施形態および各種変形例をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。
　１　シリコン基板
　１０　太陽電池素子（太陽電池）
　１００　製造装置
　１２１　鋳型
　１２１ｂ　底部
　２００ｓ　種結晶部群
　２０１ｓ　第１種結晶部
　２０２ｓ　第２種結晶部
　２０３ｓ　中間種結晶部
　Ａ１　第１擬似単結晶領域
　Ａ２　第２擬似単結晶領域
　Ａ３　第１中間領域
　Ａ４　第３擬似単結晶領域
　Ａ５　第４擬似単結晶領域
　Ａ６　第２中間領域
　Ａ７　第５擬似単結晶領域
　Ａ８　第６擬似単結晶領域
　Ａ９　第３中間領域
　Ｂ１　第１境界
　Ｂ２　第２境界
　Ｂ３　第３境界
　Ｂ４　第４境界
　Ｂ５　第５境界
　Ｂ６　第６境界
　Ｂｋ１　シリコンブロック
　Ｂｋ１ａ　第１小シリコンブロック
　Ｂｋ１ｂ　第２小シリコンブロック
　Ｂｋ１ｃ　第３小シリコンブロック
　Ｂｋ１ｄ　第４小シリコンブロック
　Ｆ１　第１面
　Ｆ２　第２面
　Ｆ３　第３面
　Ｆ４　第４面
　Ｆ５　第５面
　Ｆ６　第６面
　Ｆ７　第７面
　Ｆ８　第８面
　Ｆ９　第９面
　Ｉｎ１　シリコンインゴット
　ＭＳ１　シリコン融液
　Ｗ１　第１の幅
　Ｗ２　第２の幅
　Ｗ３　第３の幅
　Ｗ４　第４の幅
　Ｗ５　第５の幅
　Ｗ６　第６の幅
　Ｗ７　第７の幅
　Ｗ８　第８の幅
　Ｗ９　第９の幅
　Ｗｓ１　第１種幅
　Ｗｓ２　第２種幅
　Ｗｓ３　第３種幅

Claims (16)

  1. 　第１面と、該第１面とは逆側に位置している第２面と、前記第１面と前記第２面とを接続している状態で第１方向に沿って位置している第３面と、を有するシリコンのインゴットであって、
    　前記第１方向に垂直な第２方向において順に隣接している状態で位置している、第１擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶領域を含む第１中間領域と、第２擬似単結晶領域と、を備え、
    　前記第２方向において、前記第１擬似単結晶領域の第１の幅および前記第２擬似単結晶領域の第２の幅のそれぞれは、前記第１中間領域の第３の幅よりも大きく、
    　前記第１擬似単結晶領域と前記第１中間領域との境界および前記第２擬似単結晶領域と前記第１中間領域との境界のそれぞれが対応粒界を有する、シリコンのインゴット。
  2. 　請求項１に記載のシリコンのインゴットであって、
    　前記第１擬似単結晶領域、前記第２擬似単結晶領域および前記１つ以上の擬似単結晶領域のそれぞれにおける前記第１方向に沿った結晶方位が、ミラー指数における＜１００＞方位である、シリコンのインゴット。
  3. 　請求項２に記載のシリコンのインゴットであって、
    　前記対応粒界は、Σ値が２９の対応粒界を含む、シリコンのインゴット。
  4. 　請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載のシリコンのインゴットであって、
    　前記第１の幅と前記第２の幅とが異なる、シリコンのインゴット。
  5. 　第４面と、該第４面とは逆側に位置している第５面と、前記第４面と前記第５面とを接続している状態で第１方向に沿って位置している第６面と、を有するシリコンのブロックであって、
    　前記第１方向に垂直な第２方向において順に隣接している状態で位置している、第３擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶領域を含む第２中間領域と、第４擬似単結晶領域と、を備え、
    　前記第２方向において、前記第３擬似単結晶領域の第４の幅および前記第４擬似単結晶領域の第５の幅のそれぞれは、前記第２中間領域の第６の幅よりも大きく、
    　前記第３擬似単結晶領域と前記第２中間領域との境界および前記第４擬似単結晶領域と前記第２中間領域との境界のそれぞれが対応粒界を有する、シリコンのブロック。
  6. 　請求項５に記載のシリコンのブロックであって、
    　前記第３擬似単結晶領域、前記第４擬似単結晶領域および前記１つ以上の擬似単結晶領域のそれぞれにおける前記第１方向に沿った結晶方位が、ミラー指数における＜１００＞方位である、シリコンのブロック。
  7. 　請求項６に記載のシリコンのブロックであって、
    　前記対応粒界は、Σ値が２９の対応粒界を含む、シリコンのブロック。
  8. 　請求項５から請求項７の何れか１つの請求項に記載のシリコンのブロックであって、
    　前記第４の幅と前記第５の幅とが異なる、シリコンのブロック。
  9. 　第７面と、第１方向において前記第７面の裏側に位置している第８面と、前記第７面と前記第８面とを接続している状態で位置している外周面と、を有する平板状のシリコンの基板であって、
    　前記第１方向に垂直な第２方向において順に隣接している状態で位置している、第５擬似単結晶領域と、１つ以上の擬似単結晶領域を含む第３中間領域と、第６擬似単結晶領域と、を備え、
    　前記第２方向において、前記第５擬似単結晶領域の第７の幅および前記第６擬似単結晶領域の第８の幅のそれぞれは、前記第３中間領域の第９の幅よりも大きく、
    　前記第５擬似単結晶領域と前記第３中間領域との境界および前記第６擬似単結晶領域と前記第３中間領域との境界のそれぞれが対応粒界を有する、シリコンの基板。
  10. 　請求項９に記載のシリコンの基板であって、
    　前記第５擬似単結晶領域、前記第６擬似単結晶領域および前記１つ以上の擬似単結晶領域のそれぞれにおける前記第１方向に沿った結晶方位が、ミラー指数における＜１００＞方位である、シリコンの基板。
  11. 　請求項１０に記載のシリコンの基板であって、
    　前記対応粒界は、Σ値が２９の対応粒界を含む、シリコンの基板。
  12. 　第１方向に開口している開口部を有する鋳型を準備する第１工程と、
    　前記鋳型内の底面部上に、前記第１方向に垂直な第２方向において順に隣接するように、単結晶シリコンの第１種結晶部と、１つ以上の単結晶シリコンを含み且つ前記第１種結晶部よりも前記第２方向における幅が小さな中間種結晶部と、該中間種結晶部よりも前記第２方向における幅が大きな単結晶シリコンの第２種結晶部と、を配置する第２工程と、
    　前記第１種結晶部、前記中間種結晶部および前記第２種結晶部を、シリコンの融点付近まで昇温した状態で、前記鋳型内へシリコン融液を注入する第３工程と、
    　前記シリコン融液に対して、前記鋳型の前記底面部側から上方に向かう一方向凝固を行わせる第４工程とを有し、
    　前記第２工程において、前記第１種結晶部と前記中間種結晶部との間における単結晶シリコンの前記第１方向に沿った仮想軸を中心とした第１回転角度関係および前記第２種結晶部と前記中間種結晶部との間における単結晶シリコンの前記第１方向に沿った仮想軸を中心とした第２回転角度関係のそれぞれが対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係となるように、前記第１種結晶部、前記中間種結晶部および前記第２種結晶部を配置する、シリコンのインゴットの製造方法。
  13. 　請求項１２に記載のシリコンのインゴットの製造方法であって、
    　前記第２工程において、シリコンの結晶のミラー指数における面方位が（１００）である上面が前記第１方向に向いている状態で位置するように、前記第１種結晶部、前記中間種結晶部および前記第２種結晶部を配置する、シリコンのインゴットの製造方法。
  14. 　請求項１３に記載のシリコンのインゴットの製造方法であって、
    　前記第２工程において、前記第１回転角度関係および前記第２回転角度関係が、ミラー指数における＜１００＞方位に沿った仮想軸を回転軸とした、Σ値が２９の対応粒界に対応する単結晶シリコンの回転角度関係となるように、前記第１種結晶部、前記中間種結晶部および前記第２種結晶部を配置する、シリコンのインゴットの製造方法。
  15. 　請求項１２から請求項１４の何れか１つの請求項に記載のシリコンのインゴットの製造方法であって、
    　前記第２工程において、前記第２方向における前記第１種結晶部の第１の幅と前記第２種結晶部の第２の幅と、を異ならせる、シリコンのインゴットの製造方法。
  16. 　請求項９から請求項１１の何れか１つの請求項に記載のシリコンの基板と、該基板の上に位置する電極とを備えている、太陽電池。
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