JPS5819639B2 - ケイ素棒の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はケイ素棒の製造方法に関し、更に詳しくは、望
ましい結晶学的配位を有する単結晶性結晶からなり、柱
状構造を有するケイ素棒の製造方法に関する。

化石燃料の不足および費用の増大によって太陽エネルギ
ーから太陽エネルギーへの直接の転換を可能にするケイ
素から作られる太陽電池はますます重要になってきてい
る。

人工衛星テクノロジーの分野では、単結晶ケイ素から作
った太陽電池の使用による、このようなタイプのエネル
ギー発生はすで（こ普及しているが、このようなケイ素
太陽電池はまだ非常に高価であり、地球上の用途に用い
ることができない。

西ドイツ公告第２５０８８０３号から、新規な、多結晶
ケイ素成形体と同成形体の製造法が公知であるが、この
成形体は適当にドーピングを行なった後、太陽電池のベ
ース材料として用いることができ、このようなベース材
料として効率１０％を有するものである。

このような太陽電池が従来のエネルギー源と競合し得る
ためには、非常に安価に製造することができ、しかも単
位時間当りの生産高の高い製造方法によって製造される
ものでなければならない。

また、大きなケイ素棒を例えば鋳造によって製造するこ
とも公知であるが、このようなケイ素棒は太陽電池用の
効率の高いベース材料としての用途に必要であるような
、望ましい結晶学的配位を硬化後に示さない。

また例えば、英国特許第９５４８４９号明細書によると
、ケイ素を断熱材中に埋め込んだ、下方の閉塞した石英
管中で鋳造している。

この方法によると、液状の溶融ケイ素が絶えず上方から
供給されるので、ケイ素は下方から硬化する。

しかしながら熱の放出は石英壁を通してのみ可能である
ので、結晶成長は石英管の側壁上で開始される。

更に、このような方法は、たとえ所望の結晶構造を有す
るケイ素が得られるとしても、このようなケイ素があま
りにも高価であるので、太陽電池ベース材料の製造に適
していない二石英鋳型の断熱作用によって、ケイ素の硬
化速度および同時に結晶化速度が著しく遅延され、更に
、石英鋳型の費用が付加的に生ずることになる。

このような石英鋳型は比較的大きなケイ素棒の場合に、
周知のように硬化の際に約１０％の体積増加を生ずる、
固体のケイ素と石英との間の膨張率の相違に基づいて、
１回だけ使用することのできるものである。

この英国特許明細書では、石英鋳型の内壁を炭素で被覆
することによって石英とケイ素との間の濡れを阻止する
ことができ、そのためにケイ素の硬化後番こ石英鋳型を
除去できることが、述べられている。

しかしながら、前記英国特許明細書に述べられている実
施例によると、この方法はケイ素が非常に緩慢に硬化し
、しかも棒の直径が約２ｃｍ程度の細いものである場合
にのみ、成功することができるものである。

それ故、本発明は太陽電池製造に適した結晶構造を有す
る多結晶ケイ素を大きな棒状の鋳型中で高い製造速度で
製造すると云う課題に基づいている。

この課題は、ケイ素がケイ素槽から絶えずまたは周期的
に送り出されて、結晶室へ供給され、そこで水平方向の
大きさが少な（とも、製造すべき棒の断面積の太ききず
なわら表面に相応するような、垂直方向に可動な支持台
上（こ載ることを特徴とする方法によって、達成される
。

このときにケイ素は、棒に平行な方向の湿度勾配の影響
によって、結晶成長間に硬化するケイ素上に沈積物が維
持されるような量で、供給され：沈積物の重量は１分間
当りに下方に析出するケイ素量の０．１〜５倍量に等し
いものとなる。

ケイ素貯槽からのケイ素を受容するためには、例えばる
つぼが適している。

付加的な装入操作間に溶融ケイ素と接触するるつぼの表
面は結合反応したすなわち熱間圧縮した窒化ケイ素、石
英、例えば次の湿度処理の際に微細化されて、孔を閉塞
する、炭素分解性有機化合物による黒鉛表面への浸透に
よって生ずるようなガラス状炭素すなわち孔−閉塞黒鉛
から成っている。

この他、結合反応した炭化ケイ素および／または窒化ケ
イ素によって内側を、西ドイツ公開第２７３９２５８号
明細書に述べられている方法によって被覆された黒鉛る
つぼも、溶融物貯蔵用の溶融るつぼとして用いることが
できる。

もちろん、連輪ケイ素の再装入の場合に溶融ケイ素と接
触する再装入用容器の表面を保護溶融物によって被覆す
ることは、このような場合に安価な、多孔質の黒鉛を用
いることができるので、特に有利であり、このような容
器は問題なく再使用することができる。

保護溶融物としては、融点がケイ素の融点以下、すなわ
ち８００〜１４００℃、特に好ましくは約１１００〜１
２００℃であるようなものが適している。

一般に、約１４００〜１５００℃の温度範囲における蒸
気圧がなるべく低いような化合物が、このような保護溶
融物として適している。

更に、このような溶融物は、ケイ素に含まれる微量成分
の寿命減少体と見なされるような、元素または爽雑物を
含有してはならず、またこのような元素または爽雑物を
ケイ素に供給するものであってはならない。

保護溶融物を構成する成分およびケイ素溶融物中の不純
物の溶解性はできるだけ小さいほうが望ましい。

すなわち保護溶融物はケイ素と混合し得ないことが望ま
しく、これら２つの系の間には境界相が形成されるべき
である。

保護溶融物としては、アルカリ土金属のケイ酸を３０〜
９０モル係含有する混合物としてのアルカリ土金属のフ
ッ化物から成る溶融物が特に適しているが、この場合に
前記範囲内での組成は混合物の融点がケイ素の融点以下
であるように定められなければならない。

このようにしてアルカリ土金属のマグネシウム、カルシ
ウム、ストロンチウムおよびバリウムのフッ化物とケイ
酸塩を用いることができるが、費用が安いと云う理由か
らのみ、カルシウム化合物とマグネシウム化合物が特に
望ましい。

例えば、ケイ酸カルシウムとフッ化マグネシウムとの混
合物またはケイ酸マグネシウムとフッ化マグネシウムと
の混合物、フッ化カルシウムとケイ酸カルシウムとの混
合物ならびに特に好ましくは、フッ化マグネシウムに比
べてフッ化カルシウムの蒸気圧がかなり低いと云う理由
から、フッ化カルシウムとケイ酸カルシウムとの混合物
が適している。

融点が約１１００〜１２００℃の望ましい範囲にある、
特に適した保護溶融物としては、例えばフッ化カルシウ
ムを約４０〜６０モル％含有するケイ酸カルシウムの混
合物が挙げられる。

本発明による方法によると、ケイ素槽としてのこのよう
なるつぼを例えば２個またはそれ以上並列に接続するこ
とができ、それによって１つのるつぼが空になると直ち
に、同じようにドーピングしたケイ素を含有する第２の
るつぼへ切換えることができる。

結晶室へのケイ素溶融物、ケイ素粒状物またはケイ素粉
末の導入は例えば供給管また）は供給溝を介して行なわ
れるが、この際に液状の溶融ケイ素が流入する場合には
できるだけ一定な湿度を保証するために、供給距離を短
かくすることが合目的である。

ケイ素槽から結晶室へケイ素を均等に供給するためには
、軸方向に可動でかつ望ましくは回転−および加熱可能
な排除体を、溶融物貯蔵装置としての溶融るつぼから溶
融物を供給するために装備するのが望ましい。

この排除体が溶融るつぼの底まで浸漬した際に溶融物が
連続的に、できるだけ定量的に排除されるように、排除
体のサイズはるつぼの直径に適合するものである。

この系において結晶室への溶融物の均等な供給は、例え
ば最初の排除体の底部または溢流口へ装備した第２の、
より小さい排除体によって行なわれる。

この排除体の材料としては、すでに溶融るつぼの材料と
して挙げたものと同じ材料が原則として用いられるが、
この場合に所定の装置において用いた溶融るつぼと、る
つぼ内に存在する溶融ケイ素中に浸漬する排除体とは必
らずしも同じ材料である必要はない。

ケイ素貯蔵槽としてのるつぼの大きさは、並行運転され
ている連続精製プロセスの固体または液体のケイ素を受
容するための中間槽として、このるつぼが用いられるの
かどうかまたはこの方法が連続的に行なわれるのかまた
は半一連続的に行なわれるのかどうかに依存している。

後者の場合には、るつぼは１本のケイ素棒を製造するの
に十分な量のケイ素を受容するほどの大きさを有すれば
良く、ケイ素棒が成長する間に、るつぼは再び第２のケ
イ素棒の製造に必要なケイ素量で満たされるかまたはす
でに充填された第２のるつぼと交換されることができる
。

本発明の望ましい態様によると、この再充填は、回転可
能で、垂直方向に可動なストッパロッドによって閉塞さ
れ得る開口を底部に有し、結晶室の上方に配置されてい
るるつぼによって行なわれる。

るつぼの底部のこの開口は実質的には、下方にテーパ状
の円すい金型の孔の形状をしており、ストッパロッドの
対応する形状の円すい状端部によって開閉されるか、ま
たはロッドと孔との間の半径方向の一定の間隙を調節す
ることによって、開口のサイズを減することのできるも
のである。

液状溶融物を再充填する場合に、るつぼの内面には排出
口およびストッパロッドと共に前記の保護溶融物の１つ
を含浸させ、これら装置の再使用性を保証するようにす
る。

更に、本発明の望ましい態様によると、結晶室は中空横
断面が目的の形状すなわち製造すべきケイ素棒の所望の
断面に相応するような引抜管から成っている。

それ故、この中空横断面は円形のみですく、多角形の形
状もとることができ、例えば長方形または正方形にもな
り得るものである。

例えば、１辺が１０ｃｍの正方形を選択した場合には、
その長軸に対して垂直に切断すると約１００ｒｒ？の技
術的に都合の良いサイズを有する太陽電池製造用のディ
スクが得られるような、ケイ素棒を製造することができ
る。

多角形の実施態様は得られるケイ素ディスクを太陽発電
機製造の際によりち密に接した配置で用いることができ
るので、円形の形状を凌駕した利点を有している。

結晶室は垂直方向に可動な軸に固定されている、例えば
黒鉛製の冷却可能な支持台（こよって下方を閉塞されて
いるが、この支持台は水平方向のサイズにおいて結晶室
の形状および少なくとも、製造すべきケイ素棒の所望の
横断面に相応していることが望ましい。

結晶室の製造に適した材料を選択する際には、最初に述
べたような種類の保護溶融物によって引抜管を濡らすよ
うに、注意すべきである。

このための適当な材料としては、例えば炭化ケイ素、窒
化ケイ素、黒鉛または孔を塗付した黒鉛が挙げられる。

結晶室用に適当な保護溶融物を選択した場合（こけ、結
晶室がケイ素によるよりも保護溶融物によって濡らされ
易いこと、またこの結果、この保護溶融物層の表面張力
がかなり高くなるので、この層と隣接するケイ素との間
に十分な界面張力が生ずることを一般的に述べることが
できる。

しかしながら、他方では保護溶融物の粘性はあまり高す
きてはならず、約１０〜２０μｍ程度の薄い保護膜が形
成され得るのが望ましい。

これらの基準はすでに初めに述べたような、保護溶融物
によって満たされるが、この場合特（こケイ酸カルシウ
ム／フフ化カルシウム・スラッゾが最適であると実証さ
れている。

結晶学的に好ましい配位を有する単結晶性結晶領域から
成る柱状構造を形成するように設定した、ケイ素の硬化
を行なうためには、結晶の成長方向に対して垂直に、上
方に向かう温度勾配を当てるようにする。

例えば、比較的小さな横断面を有するケイ素棒を製造す
るには、結晶室の加熱に抵抗加熱を用いることができる
が、５ｔｍまたはそれ以上の大きな直径を有するケイ素
棒には大きい漂遊電界を有する中周波加熱が特に適して
いる。

原則的に、加熱は例えば誘導加熱黒鉛プレートの放射熱
によって、直接または間接的（こ行なうこなができる。

結晶室は供給されるケイ素溶融物の温度にほぼ応じて、
１４４０℃の湿度にすなわちケイ素の融点以上（こ、そ
の上部を加熱されるのが合目的であるが、結晶室の下方
の端部は１３００℃〜１３８０℃の温度に保持される。

半導体棒の結晶成長間に、冷却された支持台とその上で
結晶化している半導体棒とは、絶えず下方に引かれてい
る。

この場合に、結晶成長の開始時に、製造すべきケイ素棒
の所望の横断面と水平方向のサイズが実質的に等しいよ
うな、冷却した支持台上（こプレート状の種結晶を置く
のが望ましい。

成長する結晶構造を一定に保持し、結晶面に対して垂直
な、好ましい結晶配位である、単結晶性結晶領域を有す
る柱状構造の生成を保証するために、所望の結晶成長方
向に平行な柱状構造を有する、すｆ、、に４つち成長方
向に平行な双晶形成面を有する、プレート状種結晶とし
て、種結晶プレートを用いる。

結晶室からケイ素棒を取り出した後に、これを冷却する
前に約１１５０〜１３００℃の再加熱領域（こ通すこと
が有利である。

この加熱帯はその長さにおいてケイ素棒の長さに相当す
るものであり、明らかに結晶室の中にも含まれ得るもの
である。

この場合に、実際の結晶室とは前節においてすでに述べ
た湿度を有する部分を意味すると、理解されるべきであ
る。

結晶成長プロセスで結晶室から連続的に取り出されるケ
イ素棒は、例えば棒の周囲に配置され、アルゴンや窒素
のような不活性冷却ガスを噴射する、半径方向の環状ノ
ズルのセットを用いるよう（こ、適当な手段によって冷
却することができる。

この場合に冷却は、結晶前面から約３０〜４０Ｃｎ１の
距離後方でケイ素棒が約７００〜８００℃有するように
調節して行なわれるが、この際にこの区間の平均の湿度
勾配が５〜２５ ’Ｃ／ｌｙｎでなければならない。

ケイ素棒を一度６００〜７００℃の湿度に冷却する場合
には、塑性範囲が凌駕されるので、更に冷却することは
重要でなくなる。

各場合に、結晶化前面はなるべく管状の結晶化室内にま
だあるので、例えば、るつぼを用いないゾーン引上げ等
の方法によるようＧこ、溶融領域のドリップを心配する
必要はない、更に、引上げ過程は保護溶融物によって保
護された結晶室内でのケイ素の凝固によって中断された
り、または温度の簡単な調節によって再び開始されたり
することができる。

結晶化前面の位置は簡単なやり方で、例えば超音波測定
によってまたは結晶化室の器壁に挿入した温度ゾンデの
セットと得られる曲線を読みとることによって、検出す
ることができる。

次に、これらの検出値を所定の理論値と計算機によって
比較することができ、結晶成長に決定的な制御値を調節
することができる。

このような制御値とは、引上げ速度の他に例えば、調節
した温度勾配すなわち結晶化室から取り出されるケイ素
棒の冷却、加熱および同時に結晶化室に沿った温度分布
、ならびに再供給ケイ素の温度および硬化した結晶化前
面上の溶融沈積物である。

本発明の方法に用いるケイ素は原則として液体または固
体として供給することができ、例えば、西ドイツ公開筒
２７２２７８３ 号明細書（こよる方法によって生成す
る顆粒状ケイ素は予め溶融することなく、硬化した結晶
化前面上の溶融沈積物中へ直接供給することができる。

この精製方法は９５重重量類上のケイ素含量を有する、
冶金学的をこ純粋なケイ素に対して実際にケイ素に作用
しない酸溶液によって行なう浸出口、連続的な細粒化に
導ひくような機械的応力を重複させたものである。

この精製過程によって得られるケイ素は、今までに述べ
たように、直接用いることもできるが、もしケイ素の純
度に関する要求が高いならば、例えば西ドイツ公開第２
７２２７８４号明細書に述べられているような再精製プ
ロセスを更に行ｆようことも可能である。

この公開明細書に述べられた方法によると、ケイ素に対
して不活性な材料から成り、回転可能でかつ精製すべき
ケイ素の融点以下に冷却されたローラをケイ素溶融物中
に浸漬した結果、ローラの表面上にケイ素が硬化して成
長するが、溶融物から取り出し、後接するケイ素の融点
以上の高温の領域を貫通することによって、この硬化し
て粘着しているケイ素は新たに溶融し、このような溶融
物として、本発明（こよる結晶化室に供給されることが
できる。

しかしながら、本発明による方法は他の如何なる市販の
、純粋なケイ素によっても実施することができる、また
は他の公知の精製方法と組み合わせることもできる。

本発明による方法に用いられる、粒状または液状のケイ
素がまだドーピングされていないならば、または製造す
べき多結晶ケイ素棒（こ望ましいドーピングから、ドー
ピング物質量が異なっている場合には、結晶化室へ導入
する前にドーピング物質の算出量を添加するべきである
。

ドーピング物質として適当なものはアルミニウム、ホウ
素、ガリウム、インジウム、リン、砒素またはアンチモ
ンであるが、太陽電池ベース材料の製造用としては、一
般にホウ素またはリンが望ましい。

結晶化室および必要に応じて、ストッパロッドを有する
再充填室用の保護溶融物を連続的に供給するケイ素に加
えることも、保護溶融物が結晶化するケイ素棒と共に系
から部分的に除去されるので、合口的である。

結晶化したケイ素棒は工程を中断することなく、一定の
長さに切断されることができるが、凝固によって、その
都度工程を短時間中断することも可能である。

方向性のある硬化を行なう際に、結晶化室が破裂する心
配は保護溶融物の含浸によって存在しなくなる。

太陽電池ベース材料の公知の鋳造方法（こ比べて、本発
明による方法は多くの利点を有している。

すなわち、本発明による方法は連続的に実施することが
でき、公知の鋳造法とは対照的に、結晶化室が保護溶融
物によって保護されていることによって、不純物が導入
されることがない。

更（こ、すでに硬化したケイ素上の結晶化室には常に少
量の溶融物が存在し、熱がロッドを介して容易に放出さ
れるので、結晶化時間がかなり短縮される。

次に、本発明による方法を実施例に基づいて説明するか
、これらの実施例は２つの添付図に図示するような装置
で実施されるものである。

第１図では、例えば石英製の管状結晶化室が、例えば電
気絶縁性の石英から作られた保持器２によって、水冷管
４を有する誘導加熱コイル３の中へ吊されている。

付加的な石英リング５は上方の装置要素の嵌合を容易に
するためにのみ用いられる。

結晶化室１は例えば石英製の垂直方向に可動な管Ｔに取
付けられた、黒鉛製の底部プレート６を有している。

この垂直方向に可動な管は例えば空気のような冷却媒質
を通過させ得るものである。

薄い保護溶融物フィルム８によって、冷却プレート６上
に結晶成長したケイ素棒９を結晶化室１から問題なく引
き抜くことが可能になるが、例えば黒鉛製の、上方にあ
る再充填装置１２のケイ素貯槽から結晶化の程度に応じ
て、固体または液体のケイ素を補充することができる。

例えば、管状石英要素１３中に存在する石英リング１４
によって保持される再充填るつぼ１２はその中央に、下
方にテーパ状になった排出口１５を有しているが、この
排出口は下方の供給管１６に係合している。

この排出口１５は黒鉛製のストッパロッド１８によって
開閉されることができる。

ストッパ・ロッドは排出口に相応して下方にテーパ状と
なった端部１９を有し、駆動軸１７によって回転可能に
駆動されるものである。

また、ストッパ・ロッド１８も垂直方向に可動テあるの
で、開口１５を完全に閉塞することができる、あるいは
開口１５と係合して、半径方向の間隙を限定して、部分
的な開口を与えることができるものであるＯ 第２図には、加熱装置３′によって囲繞された結晶化室
１′を示す。

ケイ素棒９は結晶化室１′に装入されているが、保護溶
融物フィルム８によって結晶化室１′と分離しており、
ケイ素沈積物１１は結晶化前面１０上に置かれている。

ケイ素棒は下方に引かれて、次の加熱領域に入る。

この加熱領域は抵抗加熱要素２０によって囲繞された黒
鉛環２１から成っている。

黒鉛管２１は絶縁リング２２によって結晶化室１′力１
ら、分離している。

底部の冷却プレート６は、例えば石英またはアスベスト
製の断熱リング２３によって、雇鉛管２１からの熱輻射
から保護されている。

底部プレート６は、液状またはガス状の冷却媒質を供給
する、二重壁の石英管２４に取り付けられている。

この冷却媒質は中央の管２５を通って、底部冷却プレー
ト６の下側に直接供給され、そこから二重壁を通って再
び排出される。

実施例 １ 第１図をこ図示したような装置を用いる。

列側に管状に示した結晶化室は直径４９ｗｎを有し、高
さは５０ｍであり、内部のやや丸味を帯びた角（ｒ−２
，）を有する四角い横断面積３０ Ｘ３０ｗｎを有する
。

垂直方向に可動な床は５Ｍの厚さを有し結晶化室と同様
に黒鉛製である。

更に、黒鉛要素をケイ酸カルシウム（ＣａＳｉＯ３）と
フッ化カルシウム（ＣａＦ２） の等量から成る保護
溶融物中に浸漬させて、黒鉛要素に保護溶融物を含浸さ
せる。

第１図に相応する、黒鉛製の再充填装置から、ストッパ
ロッドを軽く持ち上げて、回転させることによって０．
４〜４Ｍの粒度を有し、約５重量％のＣａ Ｓ ｉｏ
３・Ｃａ Ｆ ２を混合した粒状ケイ素が結晶化室へ供
給され、そこで連続的に溶融される。

結晶化室内に溶融沈積物が形成された後に、誘導加熱ヒ
ータを調節して、結晶化室の上縁に約１４５０℃の温度
が行きわたるようにしたが、この温度はき部では約１３
５０℃までに低下した。

石英管７の上に取り付けられた底部プレート上で、ケイ
素が棒状に結晶化し始めたならば、次に底部プレートを
最初の１０−／分気最後の２５８／分までの速度で下方
に引いた。

溶融沈積物の高さは、結晶成長間の再充填によって約１
０ｍｍの高さに維持するようにした。

約３５分後に実験を中断した。７００ｍの長さで３０Ｘ
３０ｍｍの横断面積を有するケイ素棒が得られた。

この棒は望ましい配位（１１１−配位）を有する単結晶
性結晶領域から成る柱状構造を有した。

実施例 ２ 角がやや丸味を帯びた（ｒ＝２ｍｍ）正方形の内部断面
積１００×１００−１高さ１５０陥および４１径１８０
．ｗｎのサイズを有し、ＣａＳｉＯ３・ＣａＦ２を含浸
させた黒鉛から成る、第２図に相応する管状結晶化室内
で、ホウ素１０ｐｐｍとリンｌｐｐｍの成分を有する、
予備精製したケイ素粒状物９００ｆを溶融した。

このケイ素粒状物の溶融の際には、誘導加熱コイルの熱
効率を、柱状構造を有するケイ素から成る種結晶プレー
トのみが底部プレート上で溶融するよう【こ調節した。

この場合、１０ｒｒｒｍ高さの底部も黒鉛から成り、１
００ Ｘ １．００ｍｊのサイズを有する種結晶プレー
ト用の溝を別として、下方で断熱された。

結晶化室の下方端部で約１３５０℃になるように湿度は
徐々に下げることによって、種結晶によって開始された
柱状構造の結晶成長が継続して、大きな硬化したケイ素
にまで成長する。

ケイ素棒は平均２０Ｍ／分の速度で引抜かれたが、この
際にケイ素棒は結晶化室に直接接属する、約１３５０〜
１２００℃の再加熱領域を通過し、この領域で応力を受
けることなく柔軟化され、これによって同時に、結晶化
前面から離れた距離においても平面状で、かつ引き抜き
領域に対して殆んど垂直である等混線を生じた、約１５
／７７２のケイ素棒の長さにわたって作用する再加熱帯
を通過した後に、ケイ素棒は棒の周囲（こ同心円状に配
置された噴射ノズルのセットを介して吹きつけられる窒
素によって、更に冷却された。

保護溶融物（ＣａＳ ｉ０３・ＣａＦ２）を含浸させた
黒鉛から成る、第１図に図示したような再充填装置によ
って、約５重索類のＣａＳｉＯ３・ＣａＦ２と並んでホ
ウ素１０ｐｐｍとリンｌｐｐｍの成分を含有する、予備
精製した溶融液状のケイ素が、結晶化室に約１０：廊の
高さのケイ素の溶融沈積物が保持されるような量で、絶
えず補充される。

この場合に、再充填るつぼはケイ素溶融物約２（ｌと５
重量類の保護溶融物の収容能力を有した。

このよ・うな黒鉛るつぼならびに黒鉛製のストッパロッ
ドにもケイ酸カルシウム−フッ化カルシウムを含浸させ
ることにより、結合反応する炭化ケイ素によって黒鉛を
パツキンしなくとも、底部排出口の開閉のくり返しが可
能であったが、含浸を行なわなかった黒鉛部品の場合は
このようにはいかなかった。

１００Ｘ１００−の横断面積を有するケイ素棒が１００
１００Ｏの長さに達した後に、再充填を中断し、上部の
溶融物を凝固させ、引抜き装置のロッドを除去する。

新たな種結晶を載せて、底部プレートを上方に押し上げ
た後、同じ方法で第２のケイ素棒を結晶化室で鋳造した
。

更にケイ素棒を製造する前に、空になった再充填るつぼ
を第２の新たに充填したるつぼと交換した。

次に、ケイ素棒を４００間厚さのディスクに切断し、更
に従来の公知の方法で太陽電池に加工した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による方法に用いる、上部にるつぼを
装備し、付加的なケイ素充填用のストッパ・ロッドを備
えた管状結晶化室の断面図を示したものであり：第２図
は、加熱帯を後接した、他の結晶化室の断面図を示すも
のである。 １・・・・・・結晶化室、１′・・・・・・結晶化室、
３・・−・・誘導加熱コイル、３′・・・・・・加熱装
置、５・・・・・・石英リング、６・・・・・・底部プ
レート、γ・・・・・・垂直方向に可動な管、８・・・
・・・保護溶融物フィルム、９・・・・・・ケイ素棒、
１２・・・・・・再充填るつぼ、１８・・・・・・スト
ッパロッド、２０・・・・・・抵抗加熱ヒーター、２４
・・・・・・二重壁の石英管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 好ましい結晶学的配位を有する単結晶性結晶領域か
   ら成る柱状構造を有するケイ素棒の製造方法において、
   ケイ素がケイ素貯槽から絶えずまたは周期的に結晶化室
   へ供給され、この際に該結晶化室において水平方向のサ
   イズが少なくとも製造すべきケイ素棒の断面積のサイズ
   に相応し垂直方向に可動でか°つ冷却された支持台上に
   ケイ素が、結晶成長間にケイ素棒の軸に平行な方向の温
   度勾配の作用下で、硬化するケイ素上に存在するケイ素
   の溶融沈積物の重量を毎分下方に析出するケイ素量のｏ
   、ｉ〜５倍量（こ相応するように保持し得るような量で
   供給されることを特徴とする方法。 ２ 結晶成長過程の開始時に、水平方向のサイズ？Ｃｔ
   、％て製造す受手導体棒の所望の横断面積に本質的に相
   応するようなプレート状の冷却した横断を挿入すること
   を特徴とする請求の範囲第１項の記載の方法。 ３ 結晶成長間に、硬化するケイ素棒部分に冷却を行な
   うことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   記載の方法。 ４ 黒鉛製の管状結晶化室から析出するケイ素棒を引き
   抜くことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項の
   いずれか１項に記載の方法。 ５ 垂直方向に可動で回転自在なストッパロッドによっ
   て閉塞され得る開口を底部に有し、結晶化室の上方に配
   置されたるつぼによって再充填を行なうことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項に記載
   の方法。 ６ 好ましい結晶学的配位を有する単結晶性結晶領域か
   ら成る柱状構造を有するケイ素棒の製造方法において、
   ケイ素がケイ素貯槽から絶えずまたは周期的に結晶化室
   へ供給され、適当な保護溶融物を中間挿入することによ
   ってケイ素と管状結晶化室内壁との直接の接触を避け、
   そして該結晶化室において水平方向のサイズが少なくと
   も製造すべきケイ素棒の断面積のサイズに相応し垂直方
   向に可動でかつ冷却された支持台上にケイ素が、結晶成
   長間にケイ素棒の軸に平行な方向の湿度勾配の作用下で
   、硬化するケイ素上に存在するケイ素の溶融沈積物の重
   量を毎分下方に析出するケイ素量の０．１〜５倍量に相
   応するように保持し得るような量で供給されることを特
   徴とする方法。 ７ 保護溶融物として、アルカリ上金属のケイ酸塩を３
   ０〜９０モル％含有し、かつケイ素の融点以下の融点を
   有する混合物としてのアルカリ土金属のフッ化物の溶融
   物を用いることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載
   の方法。 ８ 保護溶融物として、ケイ酸カルシウム４０〜６０モ
   ル係含有する混合物としてのフッ化カルシウムの溶融物
   を用いることを特徴とする特許請求の範囲第６項または
   第７項記載の方法。 ９ 垂直方向に可動で回転自在なストッパロッドによっ
   て閉塞され得る開口を底部に有し、結晶化室の上方に配
   置されたるつぼによって再充填を行なうことを特徴とす
   る特許請求の範囲第６項〜第８項のいずれか１項に記載
   の方法。