JPH0455308A - 多結晶シリコンシート原板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は太陽電池その他の光電変換素子等に用いられて
いる多結晶シリコンシート原板の製造方法に関する。

（従来の技術） 既に、多結晶シリコンシートの製造方法としては、各種
のものが実施されているが、本願人は、これまでのリボ
ン法、キャスティング法（鋳造法）などがもっている欠
陥を改善するため、第５図の如き多結晶シリコンシート
の製造装置を用いて実施することのできる当該方法につ
き、新しい提案を行った。

上記の装置並びに方法とは、不活性ガスとか真空による
不活性雰囲気１ａを有する炉体！内に、第１ヒータ２に
より加熱できる坩堝３と、当該坩堝３の供給口３ａが連
結されているモールドノズル４と、これを加熱できる第
２ヒータ５とを具備させ、上記の坩堝３内に投入したシ
リコン母材を第１ヒータ２により溶融し、かくして得ら
れた溶融シリコンＳｉを、不活性ガス等による加圧用ガ
スによる所定の圧力Ｐにより加圧し、これによって当該
溶融シリコンＳｉを、供給口３ａから予め第２ヒータ５
によって加熱しであるモールドノズル４内へ圧送し、こ
の溶融シリコンＳｉがモールドノズル４内にて固化して
形成されることとなるシリコンシー）ＭＳｉを、所望の
走行手段６により連続的に引き出すようにしたものであ
る。

しかし、上記のようにして得られるシリコンシート１ｌ
Ｉｓｉは、可成り長いリボン状板として製造されること
となるから、これを用いて所望の太陽電池等を製作しよ
うとするときは、当該リボン状板を所要寸法に切断しな
ければならず、この結果、当該工程に可成りの時間と労
力を費やすこととなる。

また、上記モールドノズル４内のキャビティ４ａを、小
間隙として薄いシリコンシート）ＩＳｉを得ようとする
ときは、溶融シリコンを１０００〜３０００腸鵬Ａｇと
いった可成り高圧の加圧用ガスによって押圧しなければ
ならなくなり、それだけ大規模な設備を要求されるだけ
でなく、少しでも当該ガス圧が過大になるとモールドノ
ズルのモールド合せ面から溶融シリコンが漏出してしま
うといった難点もある。

（発明が解決しようとする課題） 本願は上記従来の問題点に鑑み、その請求項（１）にあ
っては、前記従来法の実施に際して、そのモールドノズ
ルに溶融シリコンをその侭注入してしまうのではなしに
、所要寸法に形成したモールドのキャビティ内を、別途
用意したサセプタモールドが所定速度で走行するように
し、この際、当該サセプタモールドに予め列設しておい
た成型用掘り通溝内へ、前記の溶融シリコンを順次供給
し、当該溶融シリコンを成型用掘り通溝内にて固化させ
ることで、シリコンシート原板を連続的に複数枚生産し
得るようにし、これにより従来法の如きリボン状板の切
断工程を不要とし、かつ溶融シリコンの圧送に要するガ
ス圧も大幅に低下させ得るようにして、生産性の向上と
価格の低廉化を可能とするだけでなく、モールド合せ面
などから溶融シリコン漏出といった問題をも解消しよう
とするのが、その目的である。

そして、請求項（２）にあっては、上記請求項（１）に
おけるモールドの温度勾配を、サセプタモールド導入側
端から溶融シリコンの供給箇所を経てサセプタモールド
導入側端へ向けて適切に制御することで、上記製品であ
るシリコンシート原板の製造をより円滑になし得るよう
にし、不良製品のない生産を保証しようとしている。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記の目的を達成するため、請求項（１）では
不活性雰囲気内にあって、シリコン母材を溶融した後、
当該溶融シリコンに圧力をかけることで、これを加温さ
れたモールド内へ連続して送出することにより、当該溶
融シリコンを、上記モールドのキャビティ内より、所望
引出手段により所定速度にて引き出されているサセプタ
モールドにあって、これに複数個列設した成型用掘り込
み溝に順次供与し、当該引出の工程中にあって各成型用
掘り込み溝に充填された上記溶融シリコンを固化するこ
とでシリコンシート原板を連続的に得るようにしたこと
を特徴とする多結晶シリコンシート原板の製造方法を提
供しようとしており、請求項（２）にあっては、請求項
（１）におけるモールドにつき、これに溶融シリコンが
供給される箇所は約１４５０℃、そのサセプタモールド
導入側端は約１２５０℃で、サセプタモールド導出側端
は約１！５０℃である温度勾配となるよう温度制御がな
されるようにしたことを、その内容としている。

（作　　　用） 石英溶融槽などによる坩堝内のシリコン母材を、不活性
雰囲気内にて加熱することで溶融シリコンを得、これを
加圧してモールドに圧送すると、モールドのキャビティ
に内挿されているサセプタモールドにあって、その先端
側に形成された成型用掘り込み溝に、当該溶融シリコン
が注入され、この際、サセプタモールドは所望速度で走
行中であるが、溶融シリコンが当該成型用堀り込み溝に
充填された後に、モールドのキャビティ導出側端へ向け
て進入してしまうこととなり、従って、当該成型用堀り
込み溝内の溶融シリコンは、モールドのキャビティ上面
によって閉成状態を保たれた侭進行することとなり、こ
こで当該溶融シリコンは降温により固化することにより
、シリコンシート原板が形成されることとなる。

上記のような工程は順次、後続成型用掘り込み溝への溶
融シリコンの充填、そして固化の如く繰り返され、かく
して、サセプタモールドを全部引き出すことにより、所
望枚数のシリコンシート原板が連続して形成されること
となる。

（実　施　例） 本発明をＭ１図乃至第４図によって詳記すると前記第５
図の従前例と同様に、■は不活性雰囲気１１ａをもった
炉体、１２は坩堝用ヒータ、１３は石英などにより形成
の坩堝を具有しており、１４は坩堝１３の供給口１３ａ
が連結されているモールド、１５ａ。

１５ｂ、１５ｃはモールド用ヒータ、！Ｂはサセプタモ
ールド１７をモールド１４のキャビティ１４ａかも引き
出すなどの方法にて所定速度で走行させるための走行手
段であり１図中１８は、モールド１４の温度制御用であ
る冷却ガスである。

ここで１第２図に例示の坩堝１３では、第１図のものと
違って坩堝１３が開成ノズル１３ｂを設けである上位器
部１３ｃと、これに連設の前記供給口１３ａを有する下
位器部１３ｄとにより形成されており、上記開成ノズル
Ｆｂから押出落下した溶融シリコンが、供給口１３ａに
落人されるようにしてあり。

このようにして坩堝用ヒータ１２からモールド１４を離
間させることで、モールド１４が上記坩堝用ヒータ１２
により不本意に過熱されてしまい、当該モールド１４の
温度が、溶融シリコンの温度１４５０℃より低温に保持
できなくなるようなことを阻止している。

本発明の実施に用いられる前掲モール白４は、上記モー
ルド１４ｂと下部モールド１４ｃとを重積状態として、
図示しないビス等の手段により両名を固定することで、
両モール白４ｂ、１４ｃに凹設した第４図に明示の両凹
溝条１４ｄ、１４ｅによって、丁度前記のサセプタモー
ル自７が摺動自在なるよう嵌合するキャビティ１４ａを
横向きに貫設したものである。

さらに、上記モール日４ｂには、前記坩堝１３の供給口
１３ａの連結される注入口１４Ｆが設けられ、これがキ
ャビティ１４ａに開口している。

そして、上記注入口１４４とモール白４ｂのサセプタモ
ールド導入側端１４ｇとの離間距離Ｓ＋と同上注入口１
４Ｆとサセプタモールド導出側端１４ｈとの離間距離Ｓ
２との比Ｓ１　／Ｓ２は約２／３とするのが望ましい。

次に、前記のサセプタモールド１７につき詳記すると、
これには高純度カーボン製の帯状板体を用い、その表面
は溶融シリコンとの反応を防止するため、セラミック系
のコーティングを施すのが望ましい。

さらに、当該帯状板体の上面には長手方向に所望間隔を
もって、複数個の成型用掘り込み溝ｔｓ、ｔｓ・・・・
・・を凹設しである。

ここで、具体例を示すと、巾１２０■鳥、長さ１０５５
朧膳、厚さ５層重のサセプタモールドを用意するが、こ
れには１００腸鰺Ｘ１００ｍｍで深さ０．４ｍ−の成型
用掘り込み溝を１０個設けておき、これを第１図のよう
にモールド１４のキャビティ１４ａ内に嵌合し、このと
き先行する右端の成型用掘り込み溝１９が、注入口１４
ｆの直下に配在するようにするのであり、当該サセプタ
モール白７は、その先端に連結した走行手段ＩＢにより
矢印入方向へ引出可能としである。

上記の如き装置を用意し、これを用いて多結晶シリコン
シート原板を製造するには、前記不活性雰囲気１１ａ内
の坩堝１３に投入した１００８のシリコン母材を、坩堝
用ヒータ１２より加熱することで溶融シリコン５ｉ（１
４５０℃）となし、当該溶融シリコンに不活性ガス等の
加圧用ガスによりガス圧Ｐを加え、これにより、その供
給口１３ａからモールド１４の注入口１４ｆへ、当該溶
融シリコンＳｉを供与する。

この際、上記モールド１４の温度としては、注入口１４
Ｆの部分では約１４５０℃とし、これよりもサセブタモ
ールド導入側端ｌ軸寄りに向は次第に降温状態となるよ
うにすると共に、サセプタモールド導出側端１４ｈ寄り
に向っても、これまた漸次温度が低下し、かつサセプタ
モールド導入側端１４ｇの温度よりも、サセプタモール
ド導出側端１４ｈの温度が低くなるようにするのが望ま
しく、具体的には第１図に示す如くサセプタモールド導
入側端１４ｇの温度が１２５０℃、サセプタモールド導
出側端１４ｈの温度が１１５０℃程度となる温度勾配に
するのがよい。

そして、前記ガス圧Ｐとしては５００〜１００ＯＩＱ程
度を加え、これと共に引出手段８の稼動によって、例え
ばサセプタモールド１７を、　１膳腸／ｓｅｃ〜１０ｍ
ｍ／ｓｅｃ程度の速度で矢印Ａ方向へ引出するのである
。

これにより、最初の成型用掘り込み溝１８に注入口口ｆ
からの溶融シリコンＳ１が充填された状態で、これがモ
ール白４のサセプタモールド導出側端１４ｈに向はキャ
ビティｔ４ａ内へ進入するから、当該充填された溶融シ
リコンＳｉは、成型用掘り込み溝１９内にあって、その
上面側を上部モールド１４における凹溝条１４ｄの下面
により閉成された状態で走行することとなり、従って、
第２図の溶融シリコン注入行程Ｌ１に引き続き結晶成長
固化行程Ｌ２にあって、当該溶融シリコンＳ１が固化す
ることによりシリコンシート原板ＭＳ１が得られること
となり、これがＬ３なる取り出し行程部にあってモール
ド１４から外部に取り出し得ることとなる。

上記サセプタモールド！７の走行により、同上説示内容
と同じ要ＩＦｉＬこより、順次列設された成型用掘り込
み溝１９．１９・・・・・・への溶融シリコン注入と固
化が連続して行われ、かくして前掲具体例によるときは
、計ｌθケのシリコンシート原板ＭＳｉが得られること
となり、これらは夫々の成型用掘り込み溝１９．１ｉ３
・・・・・・から取り出されることとなる。

（発明の効果） 本願は以上のようにして実施できるものであるから、請
求項（１）の方法によるときは、サセプタモールドに予
め設定した成型用掘り込み溝の寸法によって決定される
多結晶シリコンシート原板を一度に、連続的工程にて多
数個製造でき、従って、リボン状態のものを切断して製
品化するといった行程が不要となるので、労力も軽減さ
れ、かつその生産性をも向上させることが可能となる。

さらに、モールドのキャビティにサセプタモールドを走
行させ、当該サセプタモールドの成型用掘り込み溝にの
み溶融シリコンを圧送してやればよいので、溶融シリコ
ンを圧送するガス圧も従来例に比し１７２〜１／３程度
で事足り、この結果小規模の機器を用い得ることとなり
、末た高圧状態のガス使用でないことから、溶融シリコ
ンがモールドの合せ目などから漏出するといった自体を
も解消することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る多結晶シリコンシート原板の製造
方法を実施するのに用い得る製造装置の一例を示した縦
断側面説明図、第２図は同上製造装置の他実施例を示し
た要部縦断側面説明図、第３図は第１図の製造装置にお
ける要部を示した斜視図、第４図は同上製造装置のモー
ルド部分を示す横断面図、第５図は本願人が従前提示し
た多結晶シリコンシートの製造方法を実施するのに用い
得る製造装置の縦断側面説明図である。 １１ａ・・・・不活性雰囲気 １４・・・・・・モールド １４ａ・・・・キャビティ １４ｇ・・・・サセプタモールド導入側端１４ｈ・・・
・サセプタモールド導出側端１６・・・・・・走行手段 ｌ？・・争・・・サヤブタモールド １８・・・・・・成型用掘り込み溝 Ｓｉ・・・・・・溶融シリコン ＭＳｉ・・・・シリコンシート原板 代理人　弁理士　斎　藤　義　雄 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）不活性雰囲気内にあって、シリコン母材を溶融し
   た後、当該溶融シリコンに圧力をかけることで、これを
   加温されたモールド内へ連続して送出することにより、
   当該溶融シリコンを、上記モールドのキャビティ内より
   、所望引出手段により所定速度にて引き出されているサ
   セプタモールドにあって、これに複数個列設した成型用
   掘り込み溝に順次供与し、当該引出の工程中にあって各
   成型用掘り込み溝に充填された上記溶融シリコンを固化
   することでシリコンシート原板を連続的に得るようにし
   たことを特徴とする多結晶シリコンシート原板の製造方
   法。
2. （２）モールドにつき、これに溶融シリコンが供給され
   る箇所は約１４５０℃、そのサセプタモールド導入側端
   は約１２５０℃で、サセプタモールド導出側端は約１１
   ５０℃である温度勾配となるよう温度制御がなされるよ
   うにした請求項（１）記載の多結晶シリコンシート原板
   の製造方法。