JP2003117638A - 薄板製造装置および太陽電池 - Google Patents
薄板製造装置および太陽電池Info
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- JP2003117638A JP2003117638A JP2001316556A JP2001316556A JP2003117638A JP 2003117638 A JP2003117638 A JP 2003117638A JP 2001316556 A JP2001316556 A JP 2001316556A JP 2001316556 A JP2001316556 A JP 2001316556A JP 2003117638 A JP2003117638 A JP 2003117638A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Continuous Casting (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 回転体を融液に浸漬し、回転体に取付けた黒
鉛基板上に薄板を作製する薄板製造装置において、黒鉛
基板の表面温度の調整を行なうことができるように改良
された薄板製造装置を提供することを主要な目的とす
る。 【解決手段】 回転体2を融液に浸漬し、回転体2に取
付けた黒鉛基板9上に薄板を作製する装置において、回
転体2を中空とし、中央に水冷金属体13を設置し、水
冷金属体13と耐火物11の内壁との間に冷却ガス配管
15を設けて、水冷・空冷の2つの冷却方式を併用する
ことで、黒鉛基板9の表面温度を所定の一定温度に調整
する。水冷金属体13により、回転体2を低い温度に保
ち、冷却ガス配管15に流すガス流量を変化させること
で、温度の微調整を行なう。
鉛基板上に薄板を作製する薄板製造装置において、黒鉛
基板の表面温度の調整を行なうことができるように改良
された薄板製造装置を提供することを主要な目的とす
る。 【解決手段】 回転体2を融液に浸漬し、回転体2に取
付けた黒鉛基板9上に薄板を作製する装置において、回
転体2を中空とし、中央に水冷金属体13を設置し、水
冷金属体13と耐火物11の内壁との間に冷却ガス配管
15を設けて、水冷・空冷の2つの冷却方式を併用する
ことで、黒鉛基板9の表面温度を所定の一定温度に調整
する。水冷金属体13により、回転体2を低い温度に保
ち、冷却ガス配管15に流すガス流量を変化させること
で、温度の微調整を行なう。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に、薄板製造装
置に関するものであり、より特定的には、金属材料もし
くは半導体材料を含む融液から、良質な半導体薄板を低
コストで得られるようにできるように改良された薄板製
造装置に関する。この発明は、また、そのような薄板製
造装置において製造された基板を用いて製造した太陽電
池に関する。
置に関するものであり、より特定的には、金属材料もし
くは半導体材料を含む融液から、良質な半導体薄板を低
コストで得られるようにできるように改良された薄板製
造装置に関する。この発明は、また、そのような薄板製
造装置において製造された基板を用いて製造した太陽電
池に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、太陽電池に用いられている多結晶
シリコンウェハの作製方法には、たとえば特開平6−6
4913号公報に開示された、シリコン等多結晶物体の
鋳造方法がある。すなわち、不活性雰囲気中で、リンあ
るいはボロン等のドーパントを添加した高純度シリコン
材料をるつぼ中で加熱溶融させる。そして、このシリコ
ン融液を鋳型に流し込んで徐冷し、多結晶インゴットを
得ようとしている。
シリコンウェハの作製方法には、たとえば特開平6−6
4913号公報に開示された、シリコン等多結晶物体の
鋳造方法がある。すなわち、不活性雰囲気中で、リンあ
るいはボロン等のドーパントを添加した高純度シリコン
材料をるつぼ中で加熱溶融させる。そして、このシリコ
ン融液を鋳型に流し込んで徐冷し、多結晶インゴットを
得ようとしている。
【0003】したがって、このようにして得られた多結
晶インゴットから太陽電池用に使用可能な多結晶シリコ
ンウェハを作製する場合には、上記インゴットをワイヤ
ソーや内周刃法などを用いて、スライシングすることに
なる。
晶インゴットから太陽電池用に使用可能な多結晶シリコ
ンウェハを作製する場合には、上記インゴットをワイヤ
ソーや内周刃法などを用いて、スライシングすることに
なる。
【0004】しかしながら、多結晶シリコンインゴット
に対するスライス工程が必要となるため、ワイヤや内周
刃の厚み分だけスライスロスが生ずることになる。ま
た、スライス工程が必要なため、全体としての歩留まり
が悪くなり、結果として低価格のウェハを提供すること
が困難となる。
に対するスライス工程が必要となるため、ワイヤや内周
刃の厚み分だけスライスロスが生ずることになる。ま
た、スライス工程が必要なため、全体としての歩留まり
が悪くなり、結果として低価格のウェハを提供すること
が困難となる。
【0005】このため、シリコン融液からシート状のシ
リコンを直接引出し、スライス工程が不要なWEB法
(J. Cryst. Growth 82, 142-1509)などのシリコンリ
ボン法の開発が注目されている。
リコンを直接引出し、スライス工程が不要なWEB法
(J. Cryst. Growth 82, 142-1509)などのシリコンリ
ボン法の開発が注目されている。
【0006】シリコンリボンの製造方法の1つとして、
特開昭61−275119号公報に開示されたシリコン
リボンの製造方法がある。内部に水冷もしくは空冷等の
冷却手段を持つ円筒型の回転冷却体の一部をシリコン融
液に浸透し、その円筒面に生成するシリコン凝固核を引
出すことにより、シリコンリボンを得る方法である。
特開昭61−275119号公報に開示されたシリコン
リボンの製造方法がある。内部に水冷もしくは空冷等の
冷却手段を持つ円筒型の回転冷却体の一部をシリコン融
液に浸透し、その円筒面に生成するシリコン凝固核を引
出すことにより、シリコンリボンを得る方法である。
【0007】回転冷却体の構造としては、熱伝導性の良
い銅などからなる水冷金属体の外側をセラミックスから
なる耐火物で覆った構造である。この方法によると、平
衡分配係数が1より小さい不純物元素が溶融シリコン側
に排出されることによる精製効果によって、純度が向上
したシリコンリボンを引出すことが可能である。
い銅などからなる水冷金属体の外側をセラミックスから
なる耐火物で覆った構造である。この方法によると、平
衡分配係数が1より小さい不純物元素が溶融シリコン側
に排出されることによる精製効果によって、純度が向上
したシリコンリボンを引出すことが可能である。
【0008】また、特開平10−29895号公報に開
示されたシリコンリボンの製造装置も知られている。こ
のシリコンリボンの製造装置は、シリコンの加熱溶解部
と耐熱材で構成された回転冷却体とで概略構成されてい
る。回転冷却体は黒鉛製の中空円筒の内部を不活性冷却
ガスで空冷する構造になっている。カーボンネットの一
端部が予め巻き付けられた回転冷却体をシリコン融液に
直接接触させることによって、上記回転冷却体の表面に
シリコンリボンを形成するものである。そして、上記形
成されたシリコンリボンを取出す場合は、回転冷却体を
回転させると同時に巻き付けられたカーボンネットを引
出すことによって、上記カーボンネットに固着されたシ
リコンに続くシリコンリボンを連続的に取出す構成とな
っている。
示されたシリコンリボンの製造装置も知られている。こ
のシリコンリボンの製造装置は、シリコンの加熱溶解部
と耐熱材で構成された回転冷却体とで概略構成されてい
る。回転冷却体は黒鉛製の中空円筒の内部を不活性冷却
ガスで空冷する構造になっている。カーボンネットの一
端部が予め巻き付けられた回転冷却体をシリコン融液に
直接接触させることによって、上記回転冷却体の表面に
シリコンリボンを形成するものである。そして、上記形
成されたシリコンリボンを取出す場合は、回転冷却体を
回転させると同時に巻き付けられたカーボンネットを引
出すことによって、上記カーボンネットに固着されたシ
リコンに続くシリコンリボンを連続的に取出す構成とな
っている。
【0009】これらの方法によると、インゴットをワイ
ヤソー等によりスライスとしてウェハを得る従来のシリ
コンウェハの製造法よりも、プロセスコストおよび原料
費の双方を低減することができるとされている。
ヤソー等によりスライスとしてウェハを得る従来のシリ
コンウェハの製造法よりも、プロセスコストおよび原料
費の双方を低減することができるとされている。
【0010】また、回転冷却体がシリコンを強制冷却か
つ引出し、支持を行なうため、WEB法などの縦引きリ
ボン法と比較して、引出し速度を大幅に向上することが
可能である。回転冷却体の大きさ、回転数によって、引
出し速度は制御可能であるが、一般的に10cm/分以
上で引出すことが可能である。
つ引出し、支持を行なうため、WEB法などの縦引きリ
ボン法と比較して、引出し速度を大幅に向上することが
可能である。回転冷却体の大きさ、回転数によって、引
出し速度は制御可能であるが、一般的に10cm/分以
上で引出すことが可能である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
61−275119号公報、特開平10−29895号
公報に開示されたシリコンリボンの製造方法において
は、回転冷却体が水冷もしくは空冷による冷却機構を内
蔵していると以下のような問題がある。
61−275119号公報、特開平10−29895号
公報に開示されたシリコンリボンの製造方法において
は、回転冷却体が水冷もしくは空冷による冷却機構を内
蔵していると以下のような問題がある。
【0012】回転冷却体の冷却構造として、特開平10
−29895号公報に開示された実施例のように空冷を
用いた場合には、冷却ガス流量によって冷却体の表面温
度の制御を行なうことができ、成長条件に合った冷却体
表面温度に調整することは比較的容易であるが、シリコ
ンのように融点が高く、凝固潜熱の大きい材料に適用す
る場合には、大流量の冷却ガスを必要とするために、大
口径のガス配管が必要となり、装置が大型化する。さら
に、ヘリウムや窒素など大量の不活性ガスを必要とし、
ガスの供給設備が大規模で高コストとなる。
−29895号公報に開示された実施例のように空冷を
用いた場合には、冷却ガス流量によって冷却体の表面温
度の制御を行なうことができ、成長条件に合った冷却体
表面温度に調整することは比較的容易であるが、シリコ
ンのように融点が高く、凝固潜熱の大きい材料に適用す
る場合には、大流量の冷却ガスを必要とするために、大
口径のガス配管が必要となり、装置が大型化する。さら
に、ヘリウムや窒素など大量の不活性ガスを必要とし、
ガスの供給設備が大規模で高コストとなる。
【0013】また、特開昭61−275119号公報に
開示された実施例のように水冷方式を用いる場合には、
高い冷却能力を得ることができるが、冷却水の沸騰によ
る急激な膨張を避けるため、冷却水の流量は一定以上必
要とし、空冷方式のように冷却水量を可変させること
で、冷却体表面温度を精密に制御することは容易ではな
い。
開示された実施例のように水冷方式を用いる場合には、
高い冷却能力を得ることができるが、冷却水の沸騰によ
る急激な膨張を避けるため、冷却水の流量は一定以上必
要とし、空冷方式のように冷却水量を可変させること
で、冷却体表面温度を精密に制御することは容易ではな
い。
【0014】また、回転冷却体表面にクラック等が入っ
て破損し、水漏れを起こした場合に、水と融液が直接触
れることになるため、安全上も好ましくない。
て破損し、水漏れを起こした場合に、水と融液が直接触
れることになるため、安全上も好ましくない。
【0015】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、薄板を成長させる面の温度制御を
容易に行ない、低コストで品質の良好な薄板を得ること
ができるように改良された薄板製造装置を提供すること
にある。
めになされたもので、薄板を成長させる面の温度制御を
容易に行ない、低コストで品質の良好な薄板を得ること
ができるように改良された薄板製造装置を提供すること
にある。
【0016】この発明は、そのような薄板製造装置によ
って製造された基板を用いて作られた太陽電池を提供す
ることを目的とする。
って製造された基板を用いて作られた太陽電池を提供す
ることを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】第1の局面に従う薄板製
造装置は、金属あるいは半導体材料の融液を基体表面で
薄板状に固化させる装置において、該基体の温度制御
に、冷却媒体として液体と気体を併用することを特徴と
する。
造装置は、金属あるいは半導体材料の融液を基体表面で
薄板状に固化させる装置において、該基体の温度制御
に、冷却媒体として液体と気体を併用することを特徴と
する。
【0018】この発明の第2の局面に従う薄板製造装置
は、上記第1の局面に従う薄板製造装置において、上記
基体は、中空構造の耐火物により構成され、該中空内部
には、水冷配管を有する金属体が配置され、該金属体と
上記耐火物の内壁との空間には気体が導入されることを
特徴とする。
は、上記第1の局面に従う薄板製造装置において、上記
基体は、中空構造の耐火物により構成され、該中空内部
には、水冷配管を有する金属体が配置され、該金属体と
上記耐火物の内壁との空間には気体が導入されることを
特徴とする。
【0019】この発明の第3の局面に従う薄板製造装置
は、上記第2の局面に従う薄板製造装置において、上記
金属体が上記耐火物の内壁と接触あるいは近接すること
で、上記金属体と上記耐火物との間で熱交換する構造と
したことを特徴とする。
は、上記第2の局面に従う薄板製造装置において、上記
金属体が上記耐火物の内壁と接触あるいは近接すること
で、上記金属体と上記耐火物との間で熱交換する構造と
したことを特徴とする。
【0020】この発明の第4の局面に従う薄板製造装置
は、上記第2の局面に従う薄板製造装置において、上記
気体の流量により上記金属体と上記耐火物の内壁との熱
伝導度を変化させ、基体表面温度を制御することを特徴
とする。
は、上記第2の局面に従う薄板製造装置において、上記
気体の流量により上記金属体と上記耐火物の内壁との熱
伝導度を変化させ、基体表面温度を制御することを特徴
とする。
【0021】この発明の第5の局面に従う薄板製造装置
は、上記第1の局面から上記第4の局面のいずれか1つ
に従う薄板製造装置において、上記冷却媒体として、上
記液体は水、上記気体は窒素、アルゴン、ヘリウムまた
は空気のいずれかを含むことを特徴とする。
は、上記第1の局面から上記第4の局面のいずれか1つ
に従う薄板製造装置において、上記冷却媒体として、上
記液体は水、上記気体は窒素、アルゴン、ヘリウムまた
は空気のいずれかを含むことを特徴とする。
【0022】この発明の第6の局面に従う薄板製造装置
は、上記第2の局面に従う薄板製造装置において、上記
基体は上記耐火物とは異なる材質、あるいは同じ材質で
あって、上記耐火物とは分離可能に構成されていること
を特徴とする。
は、上記第2の局面に従う薄板製造装置において、上記
基体は上記耐火物とは異なる材質、あるいは同じ材質で
あって、上記耐火物とは分離可能に構成されていること
を特徴とする。
【0023】この発明の第7の局面に従う薄板製造装置
は、上記第1から第5の局面のいずれか1つに従う薄板
製造装置において、上記基体は回転体であることを特徴
とする。
は、上記第1から第5の局面のいずれか1つに従う薄板
製造装置において、上記基体は回転体であることを特徴
とする。
【0024】この発明の第8の局面に従う発明は、上記
第1の局面から第6の局面のいずれか1つに従う薄板製
造装置により製造した基板を用いて製造した太陽電池に
係る。
第1の局面から第6の局面のいずれか1つに従う薄板製
造装置により製造した基板を用いて製造した太陽電池に
係る。
【0025】次に、本発明の作用について説明する。融
液から薄板を得る薄板製造装置に関して、本発明の原理
は薄板を成長させる基体を中空構造の耐火物とし、この
内部に水冷金属体を設置して、水冷金属体と耐火物の間
に冷却ガスを循環させ、冷却ガス流量を調整すること
で、成長界面の温度コントロールを行なうことである。
液から薄板を得る薄板製造装置に関して、本発明の原理
は薄板を成長させる基体を中空構造の耐火物とし、この
内部に水冷金属体を設置して、水冷金属体と耐火物の間
に冷却ガスを循環させ、冷却ガス流量を調整すること
で、成長界面の温度コントロールを行なうことである。
【0026】水冷金属体では表面の温度を微調整するこ
とが難しいが、本発明では、冷却ガス流量を調節するだ
けで、表面温度を簡便に変化させることができる。ま
た、冷却ガスのみによる冷却では、結晶成長を行なうた
めには、大量の冷却ガスを必要とするのに対して、水冷
金属体を耐火物の内壁近傍に設置し、もしくは、部分的
に接触させることで、所定の温度近辺まで調整してお
き、調整に必要な温度分だけをガス流量によって補うた
め、大量の冷却ガスおよびそれに伴うユーティリティを
必要としない。
とが難しいが、本発明では、冷却ガス流量を調節するだ
けで、表面温度を簡便に変化させることができる。ま
た、冷却ガスのみによる冷却では、結晶成長を行なうた
めには、大量の冷却ガスを必要とするのに対して、水冷
金属体を耐火物の内壁近傍に設置し、もしくは、部分的
に接触させることで、所定の温度近辺まで調整してお
き、調整に必要な温度分だけをガス流量によって補うた
め、大量の冷却ガスおよびそれに伴うユーティリティを
必要としない。
【0027】また、水冷金属体は耐火物で周囲を覆われ
ているため、水漏れを起こした場合にも、高温の融液と
水とが接触する可能性が少なくなり、安全性が高められ
る。
ているため、水漏れを起こした場合にも、高温の融液と
水とが接触する可能性が少なくなり、安全性が高められ
る。
【0028】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る薄板作製装
置の概略断面図である。
置の概略断面図である。
【0029】本体チャンバ1の内部には断熱材6で構成
した加熱室が設けられ、抵抗加熱方式のヒータ3によ
り、昇降機構を備えたるつぼ台4に設置したるつぼ8内
の原料を融点以上に加熱できるようになっている。
した加熱室が設けられ、抵抗加熱方式のヒータ3によ
り、昇降機構を備えたるつぼ台4に設置したるつぼ8内
の原料を融点以上に加熱できるようになっている。
【0030】シリコンは溶融すると嵩が減るため、原料
投入管5を設け、原料の追加投入を行ない、湯面高さの
調整ができる構造とされている。
投入管5を設け、原料の追加投入を行ない、湯面高さの
調整ができる構造とされている。
【0031】回転体2は、図2に示したように12角柱
型とし、各側面に厚さ5mmの凹の字型をした黒鉛基板
9がボルト10によって固定されている。回転体2の内
側は回転軸に平行な断面、すなわち、III−III線
に沿う断面図である図3と、回転面に垂直な断面図、す
なわち、IV−IV線に沿う断面図である図4に示すよ
うに、内側が中空構造となっており、中央に水冷金属体
13を持ち、外周部は耐火物11によって覆われた構成
とされる。
型とし、各側面に厚さ5mmの凹の字型をした黒鉛基板
9がボルト10によって固定されている。回転体2の内
側は回転軸に平行な断面、すなわち、III−III線
に沿う断面図である図3と、回転面に垂直な断面図、す
なわち、IV−IV線に沿う断面図である図4に示すよ
うに、内側が中空構造となっており、中央に水冷金属体
13を持ち、外周部は耐火物11によって覆われた構成
とされる。
【0032】冷却ガスは、図3中の矢印で示した経路で
ガス導入側配管14から冷却ガス配管15へ導入され、
反対側のガス排出側配管12へと排出される。なお、図
1で示した本体チャンバ1は、図2には示していない
が、外部に、冷却ガスを常温まで冷却する冷却装置を設
けられ、冷却ガスを循環させる構成とされている。
ガス導入側配管14から冷却ガス配管15へ導入され、
反対側のガス排出側配管12へと排出される。なお、図
1で示した本体チャンバ1は、図2には示していない
が、外部に、冷却ガスを常温まで冷却する冷却装置を設
けられ、冷却ガスを循環させる構成とされている。
【0033】図3に示した回転体2の表面の耐火物1
1、黒鉛基板9の素材としては、熱伝導性、耐熱性に優
れた黒鉛製のものを用いたが、融液に対して耐性があれ
ばよい。すなわち、融液と反応などを起こし難い炭化ケ
イ素、石英、窒化ホウ素、アルミナ、酸化ジルコニウム
といった素材のものから、使用する融液によって最適な
ものを選択する。
1、黒鉛基板9の素材としては、熱伝導性、耐熱性に優
れた黒鉛製のものを用いたが、融液に対して耐性があれ
ばよい。すなわち、融液と反応などを起こし難い炭化ケ
イ素、石英、窒化ホウ素、アルミナ、酸化ジルコニウム
といった素材のものから、使用する融液によって最適な
ものを選択する。
【0034】回転体2と黒鉛基板9は同じ材質のものと
したが、十分な熱交換が得られればよく、前述した素材
の中から、異なる材質のものを選び、組合わせて使用し
てもよい。
したが、十分な熱交換が得られればよく、前述した素材
の中から、異なる材質のものを選び、組合わせて使用し
てもよい。
【0035】水冷金属体13は、図4に示したように中
央が空洞で外周部分が二重構造となっており、冷却水配
管17に冷却水が循環する銅製の水冷ジャケット方式を
使用しているが、材質には銅の他にSUS等他の金属材
を用いてもよく、冷却方式も水冷ジャケット式のほか
に、水冷パイプを外周面もしくは内周面に巻き付ける方
式を用いてもよい。
央が空洞で外周部分が二重構造となっており、冷却水配
管17に冷却水が循環する銅製の水冷ジャケット方式を
使用しているが、材質には銅の他にSUS等他の金属材
を用いてもよく、冷却方式も水冷ジャケット式のほか
に、水冷パイプを外周面もしくは内周面に巻き付ける方
式を用いてもよい。
【0036】冷却ガス配管には窒素ガスを循環させた
が、ヘリウム、アルゴンなどの他の不活性ガスを用いて
もよく、アルミニウムなど比較的低融点の他の原料に本
法を適用する場合には、大気をそのまま使用してもよ
い。
が、ヘリウム、アルゴンなどの他の不活性ガスを用いて
もよく、アルミニウムなど比較的低融点の他の原料に本
法を適用する場合には、大気をそのまま使用してもよ
い。
【0037】水冷金属体13の表面には、図5で示した
ように凸部16を設けることで、断面図である図4に示
したように、水冷金属体13と耐火物11が部分的に接
触する部分が形成され、冷却効率が高められる構造とな
る。
ように凸部16を設けることで、断面図である図4に示
したように、水冷金属体13と耐火物11が部分的に接
触する部分が形成され、冷却効率が高められる構造とな
る。
【0038】
【実施例】上述の薄板作製装置を用いたシリコンシート
の製造プロセスの例を、図1に沿って、以下に説明す
る。
の製造プロセスの例を、図1に沿って、以下に説明す
る。
【0039】本体チャンバ1内を、アルゴンで置換後、
原料投入管5から、るつぼ8にP型の比抵抗1〜10Ω
・cmに調整したシリコンを充填し、約3時間で、融点
よりも約80℃高い1500℃まで昇温し、シリコン原
料を完全溶融させて、シリコン湯面が、るつぼ8上端か
ら10mm下の位置になるように保持した。この状態
で、設定温度を下げ、融点より30℃高い一定温度とし
た。
原料投入管5から、るつぼ8にP型の比抵抗1〜10Ω
・cmに調整したシリコンを充填し、約3時間で、融点
よりも約80℃高い1500℃まで昇温し、シリコン原
料を完全溶融させて、シリコン湯面が、るつぼ8上端か
ら10mm下の位置になるように保持した。この状態
で、設定温度を下げ、融点より30℃高い一定温度とし
た。
【0040】温度が安定したところで、回転体2を0.
2rpmで回転させ、湯面と黒鉛基板9の距離が10m
mの位置になるまで、るつぼ台4を上昇させ、さらに、
温度が平衡状態に達するまで保持後、るつぼ台4をさら
に上昇させ、5mmの厚さの黒鉛基板9を、表面より3
mm程度、シリコン融液中に浸漬して、シート成長を行
なった。回転体2が1周する直前にるつぼ台4を下降さ
せて、浸漬を中止し、ヒータ3を切り、チャンバ1が放
冷して室温と同じ程度まで下がったところで、得られた
薄板の回収を行なった。
2rpmで回転させ、湯面と黒鉛基板9の距離が10m
mの位置になるまで、るつぼ台4を上昇させ、さらに、
温度が平衡状態に達するまで保持後、るつぼ台4をさら
に上昇させ、5mmの厚さの黒鉛基板9を、表面より3
mm程度、シリコン融液中に浸漬して、シート成長を行
なった。回転体2が1周する直前にるつぼ台4を下降さ
せて、浸漬を中止し、ヒータ3を切り、チャンバ1が放
冷して室温と同じ程度まで下がったところで、得られた
薄板の回収を行なった。
【0041】上記プロセスにより、シリコン薄板の作製
を行なう前に融液直上に回転体2を保持した状態で、各
冷却条件における黒鉛基板9の表面温度を放射温度計に
より測定した。
を行なう前に融液直上に回転体2を保持した状態で、各
冷却条件における黒鉛基板9の表面温度を放射温度計に
より測定した。
【0042】回転体2に冷却水30L/min流す。こ
の時、冷却ガスを流さない状態では回転体2は、120
0±5℃となった。次に回転体2に冷却水を導入せず
に、冷却ガス配管15に窒素ガスを導入し、ガス冷却の
みを行なった。冷却ガス流量に対し、黒鉛基板9の表面
温度はほぼ比例関係を示したが、本装置の最大流量であ
る800L/min流した場合でも、黒鉛基板9の表面
温度は1300±5℃となり、冷却水を導入した場合と
比較して、表面温度を低く保つことができない結果とな
った。
の時、冷却ガスを流さない状態では回転体2は、120
0±5℃となった。次に回転体2に冷却水を導入せず
に、冷却ガス配管15に窒素ガスを導入し、ガス冷却の
みを行なった。冷却ガス流量に対し、黒鉛基板9の表面
温度はほぼ比例関係を示したが、本装置の最大流量であ
る800L/min流した場合でも、黒鉛基板9の表面
温度は1300±5℃となり、冷却水を導入した場合と
比較して、表面温度を低く保つことができない結果とな
った。
【0043】回転体2に再び冷却水を30L/min導
入し、さらに冷却ガス配管15に窒素ガスを導入した場
合には、冷却ガス流量1L/min当りの熱交換が向上
し、100L/minで200℃、1L/min当りに
2℃温度を降下させることができた。
入し、さらに冷却ガス配管15に窒素ガスを導入した場
合には、冷却ガス流量1L/min当りの熱交換が向上
し、100L/minで200℃、1L/min当りに
2℃温度を降下させることができた。
【0044】冷却ガスのみでは、黒鉛基板9の温度を十
分低く保つことができないため、冷却水・冷却ガスを一
定量導入する条件で薄板作製を行なった。融液温度につ
いては一定値に保つように、ヒータ3の出力を制御して
いるため、融液の温度はほとんど変化しないが、黒鉛基
板9の表面温度は熱交換によって上昇する。
分低く保つことができないため、冷却水・冷却ガスを一
定量導入する条件で薄板作製を行なった。融液温度につ
いては一定値に保つように、ヒータ3の出力を制御して
いるため、融液の温度はほとんど変化しないが、黒鉛基
板9の表面温度は熱交換によって上昇する。
【0045】浸漬開始面に対し浸漬終了面に取付けた黒
鉛基板9の表面温度は100℃上昇し、得られたシリコ
ンシートの厚みも表面温度の上昇に伴い薄くなり、成長
面によって200〜600μmと板厚の差が生じた。そ
こで、冷却体表面温度を放射温度計で測定し、常に12
00±10℃となるように冷却ガスを変化させながら基
板9の表面温度をコントロールしたところ、黒鉛基板9
に沿った厚さ400±40μmの薄板をどの面にも成長
させることができた。
鉛基板9の表面温度は100℃上昇し、得られたシリコ
ンシートの厚みも表面温度の上昇に伴い薄くなり、成長
面によって200〜600μmと板厚の差が生じた。そ
こで、冷却体表面温度を放射温度計で測定し、常に12
00±10℃となるように冷却ガスを変化させながら基
板9の表面温度をコントロールしたところ、黒鉛基板9
に沿った厚さ400±40μmの薄板をどの面にも成長
させることができた。
【0046】つまり、黒鉛基板9の取付け場所による厚
みのばらつきを±10%以内に制御することができた。
黒鉛基板9は十分冷却されているため、シリコン融液の
浸透や反応がほとんど起こっておらず、手で軽く触れる
程度の軽いショックで、薄板を黒鉛基板9から剥離し、
回収することができた。
みのばらつきを±10%以内に制御することができた。
黒鉛基板9は十分冷却されているため、シリコン融液の
浸透や反応がほとんど起こっておらず、手で軽く触れる
程度の軽いショックで、薄板を黒鉛基板9から剥離し、
回収することができた。
【0047】回収した薄板を2cm×2cm角に切断
し、PN接合、反射防止膜、電極を形成して太陽電池を
作製し、セル変換効率を測定したところ、変換効率14
%と従来のキャスト法と同じレベルの高い変換効率を有
する太陽電池を作製することができた。
し、PN接合、反射防止膜、電極を形成して太陽電池を
作製し、セル変換効率を測定したところ、変換効率14
%と従来のキャスト法と同じレベルの高い変換効率を有
する太陽電池を作製することができた。
【0048】今回開示された実施の形態および実施例は
すべての点で例示であって制限的なものではないと考え
られるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではな
くて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と
均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるこ
とが意図される。
すべての点で例示であって制限的なものではないと考え
られるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではな
くて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と
均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるこ
とが意図される。
【0049】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明によれ
ば、基体表面温度を高精度に制御できるので、良質な半
導体基板を低コストで得られるという効果を奏する。
ば、基体表面温度を高精度に制御できるので、良質な半
導体基板を低コストで得られるという効果を奏する。
【図1】 この発明による薄板の作製に用いた装置の概
略図である。
略図である。
【図2】 この発明による薄板の作製に用いた装置の回
転体の周辺の概略図である。
転体の周辺の概略図である。
【図3】 図2におけるIII−III線に沿う断面図
である。
である。
【図4】 図2におけるIV−IV線に沿う断面図であ
る。
る。
【図5】 この発明による薄板作製に用いた装置の水冷
金属体の外表面の概略図である。
金属体の外表面の概略図である。
1 本体チャンバ、2 回転体、3 ヒータ、4 るつ
ぼ台、5 原料投入管、6 断熱材、7 融液、8 る
つぼ、9 黒鉛基板、10 ボルト、11 耐火物、1
2 ガス排出側配管、13 水冷金属体、14 ガス導
入側配管、15冷却ガス配管、16 凸部、17 冷却
水配管。
ぼ台、5 原料投入管、6 断熱材、7 融液、8 る
つぼ、9 黒鉛基板、10 ボルト、11 耐火物、1
2 ガス排出側配管、13 水冷金属体、14 ガス導
入側配管、15冷却ガス配管、16 凸部、17 冷却
水配管。
Claims (8)
- 【請求項1】 金属あるいは半導体材料の融液を基体表
面で薄板状に固化させる装置において、 前記基体の温度制御に冷却媒体として液体と気体を併用
することを特徴とする薄板製造装置。 - 【請求項2】 前記基体は、中空構造の耐火物により構
成され、 前記中空内部には、水冷配管を有する金属体が設けら
れ、 前記金属体と前記耐火物の内壁との空間には気体が導入
される、請求項1に記載の薄板製造装置。 - 【請求項3】 前記金属体が、前記耐火物の内壁と接触
あるいは近接することで、前記金属体と前記耐火物との
間で熱交換する構造とする、請求項2に記載の薄板製造
装置。 - 【請求項4】 前記気体の流量により、前記金属体と前
記耐火物内壁との熱伝導度を変化させ、基体表面温度を
制御する、請求項2に記載の薄板製造装置。 - 【請求項5】 前記冷却媒体として、前記液体は水、前
記気体は窒素、アルゴン、ヘリウムまたは空気のいずれ
かを含む、請求項1から4のいずれか1項に記載の薄板
製造装置。 - 【請求項6】 前記基体は、前記耐火物とは異なる材質
または前記耐火物と同じ材質であって、前記耐火物とは
分離可能に構成されている、請求項2に記載の薄板製造
装置。 - 【請求項7】 前記基体は回転体である、請求項1から
5のいずれか1項に記載の薄板製造装置。 - 【請求項8】 請求項1から6のいずれか1項に記載し
た薄板製造装置により製造した基板を用いて製造した太
陽電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001316556A JP2003117638A (ja) | 2001-10-15 | 2001-10-15 | 薄板製造装置および太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001316556A JP2003117638A (ja) | 2001-10-15 | 2001-10-15 | 薄板製造装置および太陽電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003117638A true JP2003117638A (ja) | 2003-04-23 |
Family
ID=19134555
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001316556A Withdrawn JP2003117638A (ja) | 2001-10-15 | 2001-10-15 | 薄板製造装置および太陽電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003117638A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009114764A2 (en) * | 2008-03-14 | 2009-09-17 | Varian Semiconductor Equipment Associates | Floating sheet production apparatus and method |
JP2010275173A (ja) * | 2009-06-01 | 2010-12-09 | Sharp Corp | シリコンシートおよび太陽電池 |
-
2001
- 2001-10-15 JP JP2001316556A patent/JP2003117638A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009114764A2 (en) * | 2008-03-14 | 2009-09-17 | Varian Semiconductor Equipment Associates | Floating sheet production apparatus and method |
WO2009114764A3 (en) * | 2008-03-14 | 2009-11-26 | Varian Semiconductor Equipment Associates | Floating sheet production apparatus and method |
US7855087B2 (en) | 2008-03-14 | 2010-12-21 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Floating sheet production apparatus and method |
JP2010275173A (ja) * | 2009-06-01 | 2010-12-09 | Sharp Corp | シリコンシートおよび太陽電池 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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