WO2004016836A1

WO2004016836A1 - 板状シリコン、板状シリコンの製造方法、太陽電池および板状シリコン製造用基板

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Description

明細書板状シリコン、板状シリコンの製造方法、太陽電池および

板状シリコン製造用基板技術分野

本発明は、板状シリコン、板状シリコンの製造方法、その板状シリコンを用いた太陽電池、さらに板状シリコン製造用基板に関する。

特に、本発明はシリコンの融液に基板を浸漬し、その基板の浸漬表面に結晶成長される板状シリコンであって、基板の浸漬される主要面に結晶成長される第一面と、それと連続し、基板の側面等に結晶成長される少なくとも一つのその他の面を有し、その他の面の法線べクトルが第一面の法線べクトルと反平行、あるいは鈍角をなし、第一面とその他の面は基板との間に係合部を形成することで、板状シリコンを製造する際に、板状シリコンが基板から落下するのを防止するものである。さらに本発明は、板状シリコンの製造方法、その板状シリコンを用いた太陽電池、および板状シリコン製造用基板に関する。背景技術

従来、多結晶シリコンはシリコン融液を铸型に流し込んで徐冷し、得られた多結晶インゴットをスライスし、製造されていたため、スライスによるシリコンの損失が大きいことが問題となっていた。このスライス損失をなくし、低コストで多結晶シリコンウェハの大量生産が可能な方法として本発明者らは、スライスェ程を必要とせず、低コストで大量生産が可能な板状シリコン製造方法を開発した (特開 2 0 0 1— 2 4 7 3 9 6号公報）。この製造方法は、原料の融液に基板を浸漬し、基板上に板状シリコンを成長するというものである。発明の開示

本発明は基板をシリコン融液に浸漬させて、該基板表面に形成される板状シリコンであって、該板状シリコンは主要面となる第一面と、該第一面に連続して形成される他の面を有する板状シリコンにおいて、該他の面は、その法線ベクトルが前記第一面の法線べクトノレと、反平行あるいは鈍角をなす少なくとも 1つの面を含み前記第一面とその他の面は前記基板と係合部を形成することを特徴とする板状シリコンである。

前記第一面おょぴ該第一面と連続する他の面は、略平面で形成されていることが望ましい。

また本発明は、シリコン融液に基板表面を浸漬させ、その後基板をシリコン融液から引き離して、基板表面上に薄膜の板状シリコンを成長させる前記板状シリコンの製造方法であって、前記基板は板状シリコンの第 1面を形成する基板第一面と、該基板第一面に連続し、板状シリコンの他の面を形成する基板他面を有し、該基板他面の法線べクトルは前記基板第一面の法線べクトノレと、反平行あるいは鈍角をなす面を少なくとも 1つ含むことを特徴とする板状シリコンの製造方法である。ここで、基板の基板第一面の周縁部には、シリコン融液浸漬方向に平行な少なくとも 2本の溝で堀構造が形成されていることが望ましい。

また板状シリコンの製造方法において前記板状シリコンの第一面と連続する他の面は、基板の進行方向の前方部から形成されることが望ましい。

更に本発明は、前記板状シリコンの第一面を用いて作製したことを特徴とする太陽電池である。

また本発明は、板状シリコンの第一面を形成する基板第一面と、該基板第一面に連続し、板状シリコンの他の面を形成する基板他面を有する板状シリコン製造用基板において、該基板他面の法線べクトルは前記基板第一面の法線べクトルと、反平行あるいは鈍角をなす面を少なくとも 1つ含むことを特徴とする板状シリコン製造用基板である。ここで基板の基板第一面の周縁部には、好ましくはシリコン融液浸漬方向に平行な少なくとも 2本の溝で堀構造が形成されている。該堀構造は基板第一面の周縁部に沿って溝が 3本形成されているいることが好ましい。従来の板状シリコン製造方法で板状シリコンを製造した場合、板状シリコンが坩堝中や坩堝外に落下してしまうという問題があった。本発明は基板の形状を基板他面の法線べクトルは前記基板第一面の法線べクトノレと、反平行あるいは鈍角をなす面を少なくとも 1つ含む構成にすることで、基板表面に成長する板状シリコンと、基板が係合部を形成して板状シリコンの製造時に基板から落下するのを防止することができる。

また板状シリコンは、基板の板状シリコンの成長面だけでなく、成長基板前後面おょぴ側面にも成長するため、板状シリコン成長後の降温時に、板状シリコンと成長基板材質の膨張係数の違いおよび、温度変化の時間的な遅れのために、板状シリコン面内に残留応力が残る場合があるが、基板表面に突起を形成したり、堀構造を採用することで、かかる問題を解決し板状シリコンにクラックが生じるのを軽減できる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の板状シリコンの概略斜視図である。

図 2は、本発明の板状シリコンの概略斜視図である。

図 3は、本発明の板状シリコンの概略斜視図である。

図 4 Aは、本発明の板状シリコンの作製に用いる基板の概略斜視図であり、図 4 Bは、同じ基板を他方向から見たときの概略斜視図である。

図 5は、本発明の板状シリコンの作製に用いる基板の概略斜視図である。

図 6は、本発明の板状シリコンの作製に用いる基板の概略斜視図である。

図 7 Aは、本発明の板状シリコンの作製に用いる基板の概略斜視図であり、図 7 Bは、その部分拡大図である。

図 8 Aは、本発明の板状シリコンの作製に用いる基板の概略斜視図、図 8 Bは図 8 Aにおいて ΥΙΠΒ— VIBに沿って成長した板状シリコンの断面図、図 8 Cは図 8 Aにおいて VDIC—VDI Cに沿って成長した板状シリコンの断面図、図 8 Dは図 8 Aにおいて MB— YIBに沿った基板の断面図、図 8 Eは、その部分拡大図である。図 9は、本発明の板状シリコンの製造に用いられる装置の概略断面図である。図 1 0 Aは、本楽明の板状シリコンの作製に用いられる基板の概略斜視図、図 1 O Bは図 1 O Aにおいて X B—X Bに沿って成長した板状シリコンの断面図、図 1 0 Cは図 1 O Aにおいて X C—.X Cに沿って成長した板状シリコンの断面図である。図 1 O Dは図 1 O Aにおいて X B—X Bに沿った基板の断面図である。図 1 1 Aは、本発明の板状シリコンの作製に用いる基板の概略斜視図、図 1 1 Bは図 11 Aにおいて; XIB— IBに沿って成長した板状シリコンの断面図、図 1 1〇は図11 Αにおいて IC— XICに沿って成長した板状シリコンの断面図、図 1 10は図11 Aにおいて IB— XIBに沿った基板の断面図である。

図 12 Aは、本発明の板状シリコンの作製に用いる基板の概略斜視図、図 12 Bは図 12 Aにおいて XBB— ΧΠΒに沿って成長した板状シリコンの断面図、図 1 20は図12 Aにおいて IIC—XIICに沿って成長した板状シリコンの断面図、囪 12Dは図 12 にぉぃて318—}018に沿った基板の断面図でぁる。

図 13 Aは、本発明の板状シリコンの作製に用いる基板の概略斜視図、図 13 Bは図 13 Aにおいて ΧΠΙΒ— XfflBに沿って成長した板状シリコンの断面図、図 13〇は図13 Aにおいて XfflC— XHICに沿って基板に板状シリコンが成長した状態の断面図である。

図 14Aは、本発明の板状シリコンの作製に用いられる基板の概略斜視図、図 14Bは図 14 にぉぃて 1¥8— 178に沿って成長した板状シリコンの断面図、図 14〇は図14 にぉぃて 1¥〇一 ^〇に沿った基板の断面図でぁる。図 15 Aは、本発明の板状シリコンの作製に用いられる基板の概略斜視図、図 15Bは図 15 Aにおいて： XV B— XV Bに沿って成長した板状シリコンの断面図、図 15〇は図15 Aにおいて XVC— XVCに沿った基板の断面図である。図 16 Aは、本発明の板状シリコンの作製に用いられる基板の概略斜視図、図 16Bは図 16 Aにおいて XVIB— XVIBに沿って成長した板状シリコンの断面図、図 16 Cは図 16 Aにおいて XVIC— XVICに沿った基板の断面図である。図 17Aは、本発明の板状シリコンの作製に用いられる基板の概略斜視図、図 17Bは図 17 Aにおいて XVEB—; に沿って成長した板状シリコンの断面図、図 17〇は図17 にぉぃて ^8— \¾8に沿って基板に板状シリコンが成長した状態の断面図である。

図 18 Aは、本発明の板状シリコンの作製に用いられる基板の概略斜視図、図 18Bは図 18 Aにおいて XVIB— XVIBに沿って成長した板状シリコンの断面図、図 18Cは図 18 Aにおいて XMB— XMBに沿って基板に板状シリコンが成長した状態の断面図である。 '

図 19Aは、本発明の板状シリコンの作製に用いられる基板の概略斜視図、図 1 9 Bは図 1 9 Aにおいて X1XB— XKBに沿って成長した板状シリコンの断面図、図 1 9 Cは図 1 9 Aにおいて XKC— XKCに沿った成長した板状シリコンの断面図、図 1 9 0は図1 9 Aにおいて XKC— XIXCに沿った基板の断面図でめる。

図 2 O Aは、本発明の板状シリコンの作製に用いられる基板の概略斜視図、図

2 0 Bは図 2 O Aにおいて XX B— XX Bに沿って成長した板状シリコンの断面図、図 2 O Cは図 2 O Aにおいて XX C— XX Cに沿って成長した板状シリコンの断面図である。

図 2 1 Aは、板状シリコンの作製に用いられる比較例の基板の概略斜視図、図 2 1 Bは図 2 1 Aにおいて XXIB— XXIBに沿って成長した板状シリコンの断面図、図 2 1 Cは図 2 1 Aにおいて; XXIC— XXICに沿った基板の断面図である。図 2 2 Aは、板状シリコンの作製に用いられる比較例の基板の概略斜視図、図 2 2 Bは図 2 2 Aにおいて XXHB— ΧΧΠΒに沿って成長した板状シリコンの断面図である。発明を実施するための最良の形態

本発明は、板状シリコン、板状シリコンの製造方法、その板状シリコンを用いた太陽電池、および板状シリコン製造用基板に関するものである。

(板状シリコン）

本発明は、基板をシリコン融液に浸漬させて、該基板表面に形成される板状シリコンであって、該板状シリコンは主要面となる第一面と、該第一面に連続して形成される他の面を有する。ここで他の面は少なくとも 1つの面で構成され、少なくとも 1つの面は、前記第一面の法線べクトルと、その他の面の法線べクトルが反平行あるいは鈍角をなすことで、第一面と他の面は前記基板の係合部を形成する。

図 1を用いて、本発明における板状シリコンの特徴について説明する。本発明による板状シリコン S 1は端部にお.いてレ字型の断面形状を呈する部分を有しており、第一面 1 1 Aと他の面としての第二面 1 2 Aで構成され、第一面 1 1 Aと第二面 1 2 Aが境界線 1 3 Aで屈曲し、連続して形成されている。ここで第一面 1 1 A上の法線べクトノレ V I 1 Aと、第二面 2 A上の法線べクトル V I 2 Aのなす角度は、鈍角を形成している。

本発明において、法線べクトル V I 1 A及び V I 2 Aは、連続した面上に、法線べクトルを定義することとしている。すなわち、べクトルを定義する際には、板状シリコンを製造するときの基板に接している面であれば、両べクトノレとも基板に接している面からの法線ベクトルを選択する。こうすることにより、法線べクトル V I 1 Aと V I 2 Aの角度を定義することが可能となる。

本発明による法線べクトルが反平行であるということは、この 2本の法線べクトルが反対方向を向いていることを示す。また、本発明での略平面とは、扳状シリコン面内に部分的に存在する凹凸を有十るものも含む。例えば略平面として、小さい凹凸、板厚むらまたは反りなどを含む。ここで小さい凹凸とは板状シリコン表面の 2 0 0 μ ιη程度の凹凸、規則性の良好な囬凸を含む。また反りは、全体で 3 0 0 μ m程度の反りまでを含む。

なお、図 1の符号番号に付記している添え字 Aは、符号番号部分が略平面形状であることを示している。本発明において、第一面の法線ベクトルとそれと連続した他の面をなす第二面の法線ベクトルが反平行、あるいは鈍角をなす。ここで法線べクトルがなす角度は、 1 2 0 ° 以上で 1 8 0 ° 以下が望ましい。図 1において、法線べクトルのなす角は、第一面と第二面とのなす角 αと同じとなる。この角度 αは、 9 0 ° 以上、 1 2 0 ° 未満の場合にも目的を達することは可能であるが、. 1 2 0 ° 以上にすることで、さらに効果が増し、歩留まりがさらに向上する。また、後述するが融液に成長基板を浸漬させて板状シリコンを作製する場合、角度ひが 1 8 0 ° 以上の面がある場合には、板状シリコンを基板から取り外すためには、無理な力を加えることになり、得られる板状シリコンを破損したり、あるいは成長基板を破損するなどの問題がある。

図 1では、第一面 1 1 Αと第二面 1 2 Αとも平面で示しているが、必ずしも平面である必要はなく、得られた板状シリコンのうち、製品として用いる部分が少なくとも略平面であればよい。すなわち、上述のように板状シリコンの略平面部分に凹凸があったり、反っていたりしていても良い。得られた板状シリコンから、太陽電池などの平面的なデバイスを作製するのであれば、板状シリコンは平面である方がより好ましい。

次に図 2は本発明の他の実施形態における板状シリコンの概略斜視図を示す。図 2において、板状シリコン S 2は、端部がし字型の断面形状を呈する部分を有しており、第一面 2 1 Aと他の面をなす第二面 2 2 Bで構成され、第一面 2 1 A と第二面 2 2 Bが境界 2 3 Aで湾曲し、連続して形成されている。図において、第一面 2 1 A上の法線べクトル V 2 1 Aと第二面 2 2 B上の法線べクトル V 2 2 Bは、鈍角を形成している。ここにおいても、法線べクトル V 2 1 及び 2 2 Bは、連続した面上に法線ベクトルを定義することとしている。このような形状の板状シリコンにおいて、法線べクトル V 2 1 と 2 2 Bの定義する位置を境界線 2 3 Aの周縁部にすると、法線べクトルのなす角は、鋭角になる場合がある。しかしながら、本発明では法線べクトルのなす角が、鈍角もしくは、反平行になる部分が少なくとも一つあればよい。すなわち、法線ベクトルのなす角が鋭角となる部分を含んでいても構わない。言い換えれば、法線べクトルのなす角が、鈍角もしくは反平行になる他の面が存在していれば良い。図 2の符号番号の付記している添え字 Bは、略平面?^状を示している。

図 1および図 2は、板状シリコンが第一面と第二面が連続して 2面存在している場合の板状シリコンの概略斜視図であつたが、本発明の板状シリコンにおいて他の面の数は少なくとも 1面は必要であり、それ以上であってもよい。特に、基板との安定した係合部を形成し歩留まりを向上するため、他の面は複数面で構成することがより好ましい。

図 3において、本発明の板状シリコン S 3は、端部にコ字型の断面形状を呈する部分を有しており、第一面 3 1 A、境界線 3 3 A、第二面 3 2 Aと第三平面 3 4 Aとが連続して形成されている。これらの 3つの面に対応した法線べクトルの一つが、それぞれ V 3 1 A、 V 3 2 A、 V 3 4 Aであり、第一面のベクトル V 3 1 Aと第三平面のベクトル V 3 4 Aが反平行にある。これは連続した面上からの法線ベクトルが、反対方向であることになる。このように第一面 3 1 A、第二面 3 2 Aおよび第三平面 3 4 Aを三面.構造にすることによって、これらの部分が基板との係合部を形成し、融液に基板を浸漬させて板状シリコンを作製する場合においても、大幅に歩留まりが向上する。ここで他の面は第二面 3 2 Aおよび第三平面 3 4 Aで構成される。

(基板）

次に、前述の板状シリコンを作製するための基板について説明する。図 1から図 3に示した板状シリコン S 1から S 3は、それぞれ図 4 A、図 5および図 6に示した基板 C 4から C 6を用いることで作製可能となる。

すなわち、図 1の板状シリコン S 1は、図 4 Aの基板 C 4を用いることで容易に作製可能である。図 4 Aおよび図 4 Bはそれぞれ異なる方向からの基板の概略斜視図である。図 1の板状シリコンの第一面 1 1 Aは基板 C 4の基板第一面 4 5 Aで成長し、第二面 1 2 Aは境界線 4 7 Aを介して形成された基板第二面 4 6 A 力 ^成長することになる。同様に、図 2の板状シリコン S 2の第一面 2 1 Aは図 5の基板 C 5の基板第一面 5 5 Aから成長し、第二面 2 2 Bは基板他面を構成する基板第二面 5 6 Bから成長することになる。また、図 3の板状シリコン S 3の第一面 3 1 Aは図 6の基板 C 6の基板第一面 6 5 Aから成長し、第二面 3 2 Aは基板第二面 6 6 Aから成長し、第三面 3 4 Aは基板第三面 6 8 Aから成長することになる。ここで基板第二面 6 6 Aおよび基板第三面 6 8 Aは基板他面を構成する。このように、基板の形状を変更することにより、得られる板状シリコンは異なった形状の係合部を形成して、板状シリコンの落下を防止し、歩留まり向上に繋がる。

本発明における板状シリコンと、その板状シリコンを作製する基板とは形状が全く対応している必要はない。完全に対応した形状であると、板状シリコンと基板が密着していることになり、得られた板状シリコンから太陽電池などのデバィスを作製するのが困難になるためである。

一方、基板においても同様なことが言える。基板第一面と、該基板第一面に連続して形成される基板他面を有する板状シリコン製造用基板において、該基板他面は、その法線べクトル;^前記第一面の法線べクトノレと、反平行あるいは鈍角をなす少なくとも 1つの面を含むことを特徴とする。これは、少なくとも第一面と、他面とが連続してなる板状シリコン作製用の基板において、前記第一面を有する板状シリコンが成長する基板第一面の法線べクトルと、前記他面が成長する基板の法線ベクトルとが反平行、あるいは鈍角をなす。すなわち本発明の板状シリコンを作製するための基板において、前記基板他面は複数の面で構成されるが、これらの面のうち、少なくとも 1つの法線べクトルが、前記基板第一面の法線べクトルと鈍角もしくは、反平行になることを意味する。

図 7 Aは本発明の基板の概略斜視図を示す。図において基板第一面 7 5 Aの法線べクトル V 7 5 Aと、基板第二面 7 6 Aの法線べクトル V 7 6 Aと、基板第三面 7 8 Aの法線べクトル V 7 8 Aにおいて、法線べクトル V 7 5 Aと V 7 8 Aが鈍角をなしている。一方、法線ベクトル V 7 5 Aと V 7 6 Aとのなす角は鋭角であるが、基板他面を構成する複数の法線ベクトルの中で、反平行もしくは鈍角をなす面が含まれていればよい。図 7 Bにおいて、基板第一面 7 5 Aと基板第二面 7 6 Aのなす角度 γ _7Αは鈍角であり、基板第二面 7 6 Αと基板第三面 7 8 Αのなす角度 Y TBは鋭角となる。

さらに、本発明の板状シリコンを作製する基板は、図 8 Αおよび、図 1 0 Α、図 1 1 Aおよび図 1 2 Αに概略斜視図が示されている形状であってもよい。図 8 Aは図 8 Bおよび図 8 Cの板状シリコン S 8を作製するための基板 C 8の概略斜視図である。図 8 Dは、図 8 Aの基板の YIB— YIBに沿った概略断面図であり、図 8 Eは、図 8 Dの部分拡大図である。そして図 8 Bは図 8 Dの表面に形成された板状シリコンの概略断面図である。同様に、図 8 Cは、図 8 Aの基板の M C -WCに沿った断面上に形成された板状シリコンの概略断面図である。図 8 Eにおいて、基板第二面 8 6 Aと基板第三面 8 8 Aのなす角度 γ _8Αは鈍角であり、基板第三面 8 8 Αと基板第四面 8 9 Αのなす角度 γ _8Βも鈍角となる。図 8 Βの板状シリコンは、図 6の基板を用いて作製したときの板状シリコンの断面図とほぼ同じ断面形状で、第一面 8 1 Α、第二面 8 2 Α及び第三面 8 3 Aの 3面構造を有しており、図 8 Cでは第一面 8 1 Aと第二面 8 2 Cの 2面構造を有する断面形状となる。すなわち、一枚の板状シリコンにおいて、断面形状が異なるように本発明の板状シリコンおよび基板を構成することもできる。つまり板状シリコンのある断面では 2面構造であっても、他の断面において 3面構造になつても構わないことを意味する。この.図においては、第一面、第二面、第三面を有する板状シリコンは、すべて平面構造で示しているが、曲面構造を有していてもよい。図 10 Bには断面が三面構造、図 1 1 Bには断面が四面構造、図 12 Bには断面が三面構造であり、その一部の 1面は曲面形状を有する板状シリコンを示している。このような複数の面で構成された基板を用いることで、さらに高い歩留まりで板状シリコンが得ることができる。

図 10 は図10Bおよぴ図 10Cの板状シリコン S 10を作製するための基板 C 10の概略斜視図である。図 10Dは、図 1 OAの基板の XB— XBに沿つた概略断面図である。そして図 10 Bは図 1 ODの表面に形成された板状シリコンの概略断面図である。同様に、図 10Cは、図 1 OAの基板の XC— XCに沿つた断面上に形成された板状シリコンの概略断面図である。

図 10 Bでは、第一面 101 Aと、第二面 102 Aと、第三面 103 Aとの 3 面で構成されており、第一面 101 Aは、第二面 102Aと連続しており、角度 α₁₀を形成している。この図において、第一面 101 Αと第二面 102 Αの法線べクトルが鈍角を形成していることになる。ここで第一面 101 Aは基板第一面 105 A上に形成される。

また、図 10Cでは、第一面 101 Aと、第二面 102 Cとの 2面で構成されており、第一面 101Aは、第二面 102Cと連続しており、角度 ]3₁₀を形成している。

図 10 Bにおいて、第一面の長さ L 101 Aは、第二面の長さ L 102 Aや、第三面の長さ L 103Aよりも長い。これは、第一面に形成された板状シリコンを太陽電池などのデバイスとして用いるためであり、製品に使用する部分の長さ L 101 Aを一番長く、すなわち第一面 101 Aの面積を一番大きくすることで生産効率を高くできるためである。

また、第一面の長さ L 101 Aは、 50 mm以上が好ましい。より好ましくは、 100 mm以上である。これは、第一面の長さ L 101 Aが長ければ長いほど、一回の浸漬で得られる板状シリコンが大きくなり、原料ロスが少なくなり、低コストの板状シリコンを提供することが可能となる。同様に、図 10Cにおける第一面の長さ L 101 Aは、第二面の長さ L 102 Cよりも長いのが好ましい。第二面の長さ L 102Aは、 1mm以上、 20 mm以下が好ましい。より好ましくは、 2 mm以上、 15 mm以下である。これは、第二面の長さ L 102 Aは、得られる板状シリコンの歩留まりに大きく影響を及ぼすためである。第二面の長さが lmm以下の場合は、板状シリコン S 1 0が成長しても基板 C 10から容易に剥離してしまい、シリコン融液中に落下する恐れが生じる。 1mm以上の長さがあると、第一面 10 1 Aと第二面 102Aとで、基板を掴んだ状態になり、落下する恐れが少なくなる。

板状シリコン S 1 0の落下は、板状シリコンの第一面 1 0 1 Aと第二面 1 02 Aとのなす角度 _{α ι}。によっても、大きな影響を及ぼす。すなわち、角度《₁₀が小さければ小さいほど、板状シリコン S 1 0が引つかかる確率が大きくなる。好ましくは、角度 α₁₀は、 80° 以下、より好ましくは、 1 0° 以上、 60° 以下である。 10° 以下になると、基板 C 10の先端部分も、先が尖った形状になり、融液からの熱の影響を受けやすい形状になり、余り好ましくない。先端部が尖っていると、融液からの熱影響を受けて、基板の再利用が困難になるためである。

さらに、板状シリコンの落下を防ぐには、第一面 10 1 Αと第二面 102 Cとのなす角度 Uこよっても影響される。これは、角度 a J。で図示された部分の掴み部分が、上手く引っ掛からなかった場合には、角度 i 0で図示された部分 1S 第二の掴み部分として作用する。そのために、角度。と角度] 3₁₀との角度は、異なっていることが好ましい。より好ましくは、角度 α ₁₀は、角度 ]3₁₀ よりも小さいことが好ましい。

また、より落下を抑制するために、掴み部分を複数有するような場合は、複数の面で構成される角度の小さい掴み部分を、基板の中央部に配置することが好ましい。

さらに、本発明の板状シリコンを作製する基板は、図 1 1 Αに概略斜視図が示されている形状であってもよい。図 1 1 は図1 1 Bおよぴ図 1 1 Cの板状シリコン S 1 1を作製するための基板 C 1 1の概略斜視図である。図 1 1 Dは、図 1 1 Aの基板の IB— XIBに沿った概略断面図である。そして図 1 18は図1 10 の基板表面に形成された板状シリコンの概略断面図である。同様に、図 1 1 Cは、図 1 1 Aの基板の TC— XICに沿った断面上に形成された板状シリコンの概略断面図である。図 1 1 βに示す板状シリコンは、第一面 1 1 1 Αと、他の面として第二面 1 1 2 A、第三面 1 1 3 Aおよぴ第四面 1 1 4 Aを含み合計 4面で構成されている。これは、第一面 1 1 1 Aと第三面 1 1 3 Aの法線べクトルが鈍角を形成している場合である。図 1 1 B、図 1 1 Cにおいても、第一面の長さ L 1 1 1 Aは、第二面の長さ L 1 1 2 Aや第三面の長さ L 1 1 3 Aよりも長い方が好ましい。ここで第一面の長さ L I 1 1 は基板〇1 1の基板第一面 1 1 5の長さに対応する。このように、法線べクトルが鈍角を形成する第一面 1 1 1 Aと第三面 1 1 3 A、 1 1 3 Cの間に、他の面 1 1 2 Aが存在していても良い。

また、本発明の板状シリコンを作製する基板は、図 1 2 Aに概略斜視図が示されている形状であってもよい。図 1 2 Aは図 1 2 Bおよび図 1 2 Cの板状シリコン S 1 2を作製するための基板 C 1 2の概略斜視図である。図 1 2 Dは、図 1 2 Aの基板の ΠΒ— XHBに沿った概略断面図である。そして図 1 2 Bは図 1 2 Dの基板表面に形成された板状シリコンの概略断面図である。同様に、図 1 2 Cは、図 1 2 Aの基板の HC—XIICに沿った断面上に形成された板状シリコンの概略断面図である。

図 1 2 Bに示す板状シリコンは、第一面 1 2 1 Aと、他の面として第二面 1 2 2 Bおよび第三面 1 2 3 Aを含み、合計 3面で構成されている。この図において、第一面 1 2 1 Aと第二面 1 2 2 Bの法線べクトルが鈍角を形成することになる。第二面 1 2 2 Bは曲面構造であるために、複数本の法線べクトルが考えられるが、この図においては、第三面に近い側をべクトルの始点とすることで、第一面 1 2 1 Aの法線ベクトルと鈍角を形成することになる。このように、第一面と他の面の法線ベクトルが鈍角を形成するためには、平面であってもいいし、曲面であつても構わない。ここで第一面の長さ L 1 2 1 Aは基板 C 1 2の基板第一面 1 2 5 Aの長さに対応する。

さらに、本発明の板状シリコンを作製する基板は、図 1 3から図 1 6に示すように基板の周縁部に沿った堀構造を有することが好ましい。図 1 3 Aは板状シリコン S 1 3を作製するための基板 C .1 3の概略斜視図であり、図 1 3 Cは、図 1 3 の基板〇 1 3上で X DI C— XHI Cに沿ってシリコン S 1 3が作製された状態の断面図である。ここで第一面 1 3 1 Aは両側の堀構造 F 1 3でその周縁部と分離されている。図 13Bは、図13 の基板。 13上に形成された 1118—：^111 Bに沿って作成された板状シリコン S 13の断面図である。図 13 Aの基板は、基板第一面 135 Aおよび第二面 136 Aに堀構造 F 13が形成されている点を除き、図 8の基板と形状は同じである。この堀構造 F 13は、板状シリコンの主として製品として用いる部分と、基板第一面 135 Aの周縁部分 135 aおよび基板第二面 136 Aの周縁部分 136 aとに成長したシリコンを分離するものである。この堀構造 F 13の周縁部分に成長したシリコンも容易に剥離することが可能であるため、連続生産にも支障をきたすことはなく、さらに、製品となる板状シリコンの品質のバラツキを抑制する。

ここで、堀構造 F 13の機能について簡単に説明する。シリコン融液と基板の表面張力は大きいため、図 13Cに示すように、シリコン融液は基板第一面 1 3 5 A及び周縁部分 135 aと接触するが、適切な寸法の堀構造 F 13とシリコン融液とは接触しない。そのために、基板第一面 135 Aの表面で結晶成長した板状シリコンと周縁部分 135 aの表面で結晶成長した基板周縁部のシリコンとは堀構造 F 13を挟んで分離される。

また、堀構造 F 13は、基板周縁部のシリコンと第一面とのシリコンとが、分離する機能を果たせばどのような形状であっても構わない。堀構造の溝の断面形状は矩形、台形あるいは三角形等が採用できるが、特に、溝の加工の簡便さから、矩形の断面形状が好ましい。また、堀構造 F 13の溝幅 W13は、 1mm以上、 20mm以下が好ましい。より好ましくは、 2mm以上、 10mm以下である。溝幅 W13が lmm未満であると、基板周縁部のシリコンと、第一面のシリコンの分離が確実ではなくなるためであり、溝幅 W 13が 20 mmを超えると、材料の利用効率が悪くなるためである。また、堀構造 F 13の溝深さ D 13は、 1 m m以上 1 Omm以下が好ましい。より好ましくは、 2mm以上、 5mm以下である。溝深さ D 13が 2mm未満であると、基板周縁部のシリコンと、第一面のシリコンの分離が確実ではなくなるためであり、溝深さ D 13が 1 Ommを超えると、堀構造にシリコンが埋まるだけでなく、基板の強度が弱くなり、基板が破損する可能性も生じるためである。

しかしながら、基板サイズが大きくなると、第一面のシリコンと基板周縁部のシリコンとが分離しにくくなる傾向があるため、シリコン融液の表面張力や、シリコン成長時の雰囲気、基板の移動速度などの板状シリコンの成長の諸条件によつても、分離状態は変化するため、適宜変更する必要がある。

図 1 3 Aにおいては堀構造は、基板の浸漬方向に沿った 2本の溝と、浸漬後方部分に前記溝と庳角に設けられた 1本溝の合計 3本の溝が示されている iK 基板の浸漬方向に沿った 2本の溝のみで構成することもできる。また図 1 3 Αに示す堀構造は、第一面 1 3 5 Aにコの字型で形成されているが、太陽電池は、正方形もしくは長方形の形状であることが多いため、材料の利用効率からこの形状が好 'ましい。また、意匠性の向上のためには、 4本以上の堀で形成しても特に問題はない。すなわち、得られる板状シリコンの形状が五角形や、六角形であっても構わない。

図 1 4から図 1 6においても基板堀構造を設けており、板状シリコンの製品となる部分と周縁部分とを分離することが可能となる。

図 1 4 Aは板状シリコン S 1 4を作製するための基板 C 1 4の概略斜視図であり、図 1 4 Cは、図 1 4 Aの XIVC— XIV Cに沿った断面図である。図 1 4 Bは、図 1 4 Aの基板 C 1 4上で図 1 4 Aの XIVB— XIV Bに沿って形成された板状シリコン S 1 4の断面図である。図 1 4 Aの基板は、基板第一面 1 4 5 Aおよぴ第二面 1 4 6 Aに堀構造 F 1 4が形成されている点を除き、図 1 O Aの基板と形状は同じである。

図 1 4 Bは、第一面 1 4 1 Aと第二面 1 4 2 Aと第三面 1 4 3 Aとの 3面で構成された板状シリコンの断面図である。この図において、第一面 1 4 1 Aの法線べクトルと第二面 1 4 2 Aの法線べクトルとが鈍角を形成している。この場合においても、 3本の溝で堀構造を形成し、基板周縁部のシリコンと、第一面 1 4 1 Aとを分離することが可能となる。このとき第二面 1 4 2 Aと第三面 1 4 3 Aは、堀構造 F 1 4で挟まれた位置に存在することになる。すなわち、堀構造 F 1 4は、第一面 1 4 1 Aや第二面 1 4 2 Aや第三面 1 4 3 Aには影響を与えない位置に設けられている。このように、堀構造によって分離された領域は、基板 C 1 4から剥離することができ、容易に製品に用いることができる。ここで堀構造の溝幅 W 1 4、溝深さ D 1 4は、前述の堀構造と同様にすることができる。図 15 Aは板状シリコン S 15を作製するための基板 C 15の概略斜視図であり、図 15Cは、図 15 Aの XVC— XVCに沿った断面図である。図 15 Bは、図 15 の基板〇 15上で図 15 Aの XVB—XVBに沿って形成された板状シリコン S 15の断面図である。図 15 Aの基板は、基板第一面 155 Aおよび第二面 156 Aに堀構造 F 15が形成されている点を除き、図 11 Aの基板と形状は同じである。

図 15 Bでは、第一面 151 Aと、第二面 152 Aと、第三面 153 Aと、第四面 154Aの 4面で構成された板状シリコン S 15の断面図である。この図において、第一面 151 Aの法線べクトルと第三面 153 Aの法線べクトルとが鈍角を形成している。図 15Cに示される如く、堀構造 F 15の溝の断面図は、三角形状を有している。このような断面形状であっても、堀構造として十分な機能を発揮し、板状シリコンを周縁部と第一面との分離が可能となる。三角形の断面を有する堀構造 F 15を用いた場合でも、矩形を用いた時と同様に、溝幅 W15 や溝深さ D 15は前述した寸法が採用できる。

図 16 Aは板状シリコン S 16を作製するための基板 C 16の概略斜視図であり、図 16Cは、図 16 Aの XVIC— XVICに沿った断面図である。図 16Bは、図 16 の基板〇 16上で図 16 Aの XVIB— XVIBに沿って形成された板状シリコン S 16の断面図である。図 16 Aの基板は、基板第一面 165 Aに堀構造 F 16が形成されている点を除き、図 12 Aの基板と形状は同じである。

図 16 Bは、第一面 161 Aと、第二面 162Bと、第三面 163 Aとの 3面で構成された板状シリコンの断面図である。この図において、第一面 161 Aの法線べクトルと第二面 162 Bの法線べクトルとが鈍角を形成している。第二面 162Bは、曲面構造であるために、複数本の法線べクトルが考えられるが、この図においては、第三面 163 Aに近い側をベクトルの始点とすることで、第一面 121 Aの法線べクトルと鈍角を形成することになる。

図 16 Cに示される如く堀構造 F 16の溝の断面図は、台形状を有している。このような断面形状であっても、堀構造として十分な機能を発揮し、周縁部のシリコンと第一面との分離が可能となる。台形の断面を有する堀構造 F 16を用いた場合でも、矩形を用いた時と同様に、溝幅 W16や溝深さ D 16は、前述した寸法が採用できる。しかしながら、図 1 6 Cに示す台形状の堀構造 F 1 6を有する基板 C 1 6を用いる場合の堀構造の溝幅 W 1 6は、矩形の溝の堀構造を有する基板を用いるよりも若干幅が狭い方が好ましい。

図 1 3から図 1 6に示したように、第一面と、他の面が連続してなる板状シリコンにおいて、第一面の法線べクトルと、他の面を構成する少なくとも 1つの面の法線ベクトルとが反平行、あるいは鈍角をなしており、さらには、第一面の周縁部に堀構造を設けることにより、格段に板状シリコンの回収率が向上することになる。

なお本発明において基板の周縁部に堀構造を設けることで、基板表面に成長した扳状シリコンは、基板第一面に形成される板状シリコンと、周縁部に形成される板状シリコンは、前記堀構造で容易に分離される。したがって太陽電池を作製する際、厚さむらが存在する板状シリコンの縁部を切り取る手数をかけることなく製品として用いることができる。また基板第一面に形成される板状シリコンは堀構造で縁部から容易に分離されるため、冷却時の熱収縮で応力歪が発生するのが軽減できる。

次に、図 1 7から図 1 9に示す如く、基板に堀構造と突起構造を有する形状でも、本発明の板状シリコンは作製可能となる。

図 1 7 Aは板状シリコン S 1 7を作製するための基板 C 1 7の概略斜視図である。図 1 7 Bは、図 1 7 Aの： XWB— XMBに沿って作製された板状シリコン S 1 7の断面図である。図 1 7 Cは、図 1 7 Aの XWB— に沿って基板 C 1 7の上に板状シリコン S 1 7が作製された状態の断面図である。図 1 7 Bにおいて、板状シリコン S 1 7の第一 ffi l 7 1 Aの法線べクトル V I 7 1 Aと、第二面 1 7 2 Aの法線べクトル V 1 7 2 A.は、鈍角を形成している。

図 1 7 Aにおいて、基板の結晶成長面には融液の浸漬方向（図において Pで示す）に対して、平行な 2本の突起 K 1 7が基板の周縁部に形成されている。一対の突起 K 1 7は、基板断面図が示される図 1 7 Cにおいて、突起内面で構成される基板第二面 1 7 6 Aは、基板第一面 1 7 5 Aと鋭角、好ましくは 3 0度〜 6 0 度で形成される。そして突起 K 1 7の高さ H K 1 7は、好ましくは 2 mm以上、特に、 2 mn！〜 1 O mmの範囲に設定される。かかる突起 K l 7を有する基板 C 1 7上でシリコン融液を固化し、板状シリコンが形成する場合、シリコンは融点から急激に温度が下がり熱収縮を起こす。一方、基板側は、シリコン融液から熱を受け熱膨張を起こす。ここで、板状シリコンと基板が完全に係合する構造であれば、両者は相互に反対方向の力が作用し、基板からの剥離が困難になったり、板状シリコンが割れたり、クラックを生じさせたりする。図 1 7 Aに示す形状の基板 C 1 7を用いると、熱によるシリコンの収縮と基板の膨張が生じても、両者は反対方向の力が作用せず、板状シリコンに歪を生じることなく、基板から板状シリコンを容易に剥離することができる。図 1 7 Aに示す基板に板状シリコンを成長させ、これを基板から分離する場合、基板側を固定しておき、板状シリコンを基板の浸漬方向に移動させることで容易に分離できる。

このように得られる板状シリコンには、応力が加わらないために、高品質で、ばらつきの少ない板状シリコンを得ることが可能となる。その結果、板状シリコンから太陽電池などのデバィスを作製した場合、高性能でしかも安価な太陽電池を作製することが可能となる。

かかる形状の基板 C 1 7に堀構造 F 1 7を適用することで、製品に用いられる板状シリコンの第一面 1 7 1 Aと、基板の周縁部に形成されるシリコンとの分離が容易となる。ここで堀構造 F 1 7における、溝幅 W 1 7およぴ溝深さ D 1 7は、前述と同様な形状が採用できる。かかる堀構造により、品質のばらつきのある基板周縁部に成長したシリコンを製品に用いる必要がなく、板状シリコン製造時において基板やシリコン融液から受ける熱応力が少なくなる。そのために、板状シリコンの第一面 1 7 1 Aには、品質の低下や、ばらつきが少なくなる。これは、シリコン融液から直接板状シリコンを作製したときに顕著である。

なお図 1 7 Bでは、板状シリコンの第一面 1 7 1 Aの左右に突起 K 1 7に形成された第二面 1 7 2 Aが 2個形成された場合を図示しているが、これに限定されない。

図 1 8 Aは板状シリコン S 1 8を.作製するための基板 C 1 8の概略斜視図である。図 1 8 Bは、図 1 8 Aの XVfflB—XYDIBに沿って作製された板状シリコン S 1 8の断面図である。図 1 8 Cは、図 1 8 Αの XYDIB— ΧΜΒに沿って基板 C 1 8の上に板状シリコン S 1 8が作製された状態の断面図である。

図 1 8 Aにおいて、基板の結晶成長面には融液の浸漬方向（図において Pで示す）に対して、平行な 2対の突起 K 1 8 a、突起 K 1 8 bが基板の周縁部に形成されている。突起 K 1 8は基板断面図が示される図 1 8 Cにおいて、突起内面で構成される基板第二面 1 8 6 Aは、基板第一面 1 8 5 Aと鋭角を形成する。

図 1 8 Aに示す基板 C 1 8を用いた場合は、板状シリコンの第一面 1 8 1 Aと連続して形成される第二面は 4個形成される。この第二面は基板 C 1 8からの板状シリコン S 1 8の落下を抑制する働きをすることから、左右に複数個存在する方がより好ましい。このような基板 C 1 8を用いた場合においても、板状シリコンは基板から受ける応力が少ないために、板状シリコン S 1 8を浸漬方向に移動させることで容易に剥離することができる。ここで、堀構造 F 1 8の溝幅 W 1 8、溝深さ D 1 8は前述の形状、寸法が採用できる。

図 1 9 Aは板状シリコン S 1 9を作製するための基板 C 1 9の概略^ "視図である。図 1 9 Bは、図 1 9 Aの基板 C 1 9上で XKB—XIXBに沿って作製される板状シリコン S 1 9の断面図であり、図 1 9 Cは、図 1 9 Aの基板 C 1 9上で X KC—XIX Cに沿って作製される板状シリコンの断面図であり、図 1 9 Dは、図 1 9 Aの基板の XKC— XIXCに沿った断面図である。

図 1 9 Aにおいて、基板の結晶成長面には融液の浸漬方向（図において Pで示す）に対して、平行な一対の突起 K 1 9が基板の周縁部に形成されている。突起 K 1 9は基板断面図が示される図 1 9 Cにおいて、突起内面で構成される基板第二面 1 9 6 Aは、基板第一面 1 8 5 Aと鋭角を形成する。

このような基板 C 1 9を用いることで、さらに、落下を抑制する働きが大きくなる。図において基板の浸漬方向中央部に形成される板状シリコンは、第一面 1 9 1 Aを含めて 4面構造になっており、さらに、基板の浸漬方向左右に形成され. る板状シリコンは第一面 1 9 1 Aを含めて 3面の構造になっている。このように、得られる板状シリコンの形状を多面構造にすることで、さらなる歩留まりの向上を期待できる。なお、図から明らかな如く、基板第一面 1 9 5 Aに、板状シリコンの第一面 1 9 1 Aが形成される。また堀構造 F 1 9の溝幅 W 1 9、溝深さ D 1 9は前述の形状、寸法が採用できる。図 20 Aは板状シリコン S 20を作製するための基板 C 20の概略斜視図である。図 20Bは、図 2 OAの基板 C 20上で XX B— XX Bに沿って作製された板状シリコン S 20の断面図であり、図 20Cは、図 2 OAの基板 C 20上で X XC— XX Cに沿って作製された板状シリコン S 20の断面図である。

前述の基板の形状は、四辺のうち一辺のみに基板第二面を含む多面形状とした 1 図 2 OAに示す基板形状では、基板上部の他に側面も多面構造が形成されている。すなわち、このような構瑋にすることで、得られる板状シリコンが基板に引つかかる部分が多くなり、シリコンの成長時の落下が少なくなる。このような形状の基板 C20から、板状シリコン S 20を剥離する場合には、板状シリコン S 20と基板の各二辺が引つかかっているために、図 2 OAにおいては、基板の斜め上方向に板状シリコンを移動させることで、基板 C 20から板状シリコンを剥離することが可能となる。ここで、図 20B、図 20 Cにおいて、板状シリコンの第一面 201 Aと係合部を形成する第二面の幅 L 202 A、 L 201 Cの幅は適宜調整できる。なお第一面 201 Aは基板第一面 205 Aの表面に形成される。

次に、図 4 A〜図 8 Aおよび図 10A〜図 20Aに示した基板において、板状シリコンの第一面が成長する部分には、少なくとも微小な凹凸が形成されていることが好ましい。これは、基板の表面に、シリコンの結晶核が発生しやすいように規則性のある凹凸をあらかじめ設けておくことで、得られる板状シリコンの形状の安定化を図ることができるようになるためである。規則性のある凹凸は、基板表面に意図的に形成しており、その凸部間の距離は、精密に制御されている方がより好ましい。最も近接する凸部間の距離は、 0. 5 mm以上、 2 mm以下であることが好ましい。 0. 5 mm未満であると得られる板状シリコンの結晶粒が小さくなりすぎ、十分な太陽電池の特性の向上が期待できない。一方、 2mmよりも大きくなると、得られる板状シリコンの表面凹凸が大きくなり、安価なプロセスを用いての太陽電池の作製が困難になるためである。また、この凹凸の高低差は、 0. 1mm以上、 1mm以下が好ましい。 0. 1mm未満の高低差であると、凸部間の距離にもよるが、凸部の先端角が大きくなることで凸部の周縁部分にも結晶核が発生してしまうために、好ましくない。 1mmを超える高低差であると、凹部にもシリコン融液が入り込み易くなり、得られる板状シリコンの凹凸が大きくなるためである。

このように、微小な凸部を設けることで、得られる板状シリコンの形状が安定するだけでなく、品質の安定化にも大きく寄与するが、得られる板状シリコンの表面には、小さな凹凸を含むことがある。すなわち、本発明で、略平面としているのは、このような微小な凹凸を形成した基板を用いたときに、顕著に生じる規則性のある凹凸を含んだ面を含んでいるものとしている。

(板状シリコンの製造装置）

次に、本発明の板状シリコンの製造装置を、その概略断面図を示す図 9において説明する。本発明の板状シリコンの製造はこの装置に限定されることはない。図 9において、板状シリコンの製造装置は基板 C、坩堝 9 3、シリコン融液 9 4、加熱用ヒーター 9 5、坩堝台 9 6、断熱材 9 7、坩堝昇降軸 9 8、基板に固定された軸 9 9を備えている。板状シリコン Sは基板 Cの表面に成長する。この図において、基板 Cを移動させる手段、坩堝台 9 6を昇降させる手段、加熱用ヒータ —を制御する手段、シリコンを追加投入する手段、真空排気ができるようなチヤンバーなどの装置の外部については記載していない。しかしながら、装置は、密閉性の良好なチャンバ一を備えており、真空排気後に不活性ガスなどでガス置換を行なえる構造にする必要がある。このとき、不活性ガスとしては、アルゴン、ヘリゥムなどを使用することが可能であるが、コスト面を考慮するとアルゴンがより好ましく、循環式のシステムを構築しておくことが、より低コスト化に繋がる。また、酸素成分を含むガスを用いると、シリコン酸化物が生成し、基板表面やチャンバ一壁に付着するため、酸素成分はできる限り除去する必要がある。さらには、ガスの循環式システムを用いる場合においても、フィ /レタなどを通して、シリコン酸化物の粒子の除去を行なうことが好ましい。

図 9に示すように、シリコン融液温度以下の基板 Cが、図中左側から、坩堝 9 3中にあるシリコン融液 9 4中に進入し、シリコン融液 9 4に浸漬される。このとき、シリコン融液は、融点以上に加熱用ヒーター 9 5で保持されている。安定した板状シリコンを得るためには、融液温度の調節と、チャンバ一内の雰囲気温度と、基板 Cの温度を厳密に制御できるような装置構成にする必要がある。このような装置構成にすることで、さらに再現性よく、板状シリコンを得ることがでさる。

基板には、温度制御が容易に制御できる構造を設けることが好ましい。基板の材質は、特に限定されないが、熱伝導性の良い材料や耐熱性に優れた材料であることが好ましく、より好ましくは高純度処理など施された黒鉛が好ましい。例えば、高純度黒鈴、炭化ケィ素、石英、窒化硼素、アルミナ、酸化ジノレコユウム、窒化アルミ、金属などを使用することが可能であるが、目的に応じて最適な材質を選択すれば良い。高純度黒鉛は、比較的安価であり、加工性に富む材質であるためより好ましい。基板の材質は、工業的に安価であること、得られる板状シリコンの基板品質などの種々の特性を考慮し、適宜選択することが可能である。さらに、基板に金属を用いる場合、常に冷却し続けるなど、基板の融点以下の温度で使用し、得られたシートの特性にさほど影響を与えなければ、特に問題はない。温度制御を容易にするには、銅製の固定基板を用いると好都合である。固定基板とは、軸 9 9と基板 Cを連結する部分のことを指し、ここでは図示していない。固定基板や基板 Cの冷却手段は、大きく分けると直接冷却と間接冷却とを 2種類の手段が考えられる。直接冷却は、基板に直接ガスを吹きかけて冷却する手段であり、間接冷却は、基板を間接的にガスもしくは液体により冷却する手段である。冷却ガスの種類は特に限定されないが、板状シリコンの酸化を防ぐ目的で、不洁性ガスである窒素、アルゴン、ヘリウムなどを用いることが好ましい。特に、冷却能力を考慮すると、ヘリウムまたはヘリウムと窒素との混合ガスが好ましいが、コストを考慮すると窒素が好ましい。冷却ガスは、熱交換器などを用いて循環させることで、さらなるコスト低減を図ることができ、結果として安価な板状シリコンを提供できることになる。

さらに基板の温度は、冷却機構とともに加熱機構で調整されることが好ましい。シリコン融液中へ進入した基板は、その基板表面に板状シリコンが成長する。ここで基板はシリコン融液中に所定の深さまで浸漬するが、好適には基板全体がシリコン融液中に浸漬されないように調整される。

その後、基板は融液から脱出するが、基板側はシリコン融液から熱を受け、基板の温度が上昇する傾向にある。し力し、次にその基板を同じ温度でシリコン融液へ浸漬させようとすると、基板の温度を下げるための冷却機構が必要である。しかしながら、直接冷却や間接冷却でも、冷却速度すなわち基板温度を随時制御するのは困難であるため、加熱機構も備わっている方が好ましい。

すなわち、一度シリコン融液から脱出した基板は、冷却機構で冷却され、次にシリコン融液に浸潰される前までに、加熱機構を用いて、基板の温度制御を行なう方が良い。加熱機構は、高周波誘導加熱方式でも、抵抗加熱方式でも構わない。伹し、シリコンの融液状態を保持するための加熱用ヒーターに影響を与えないことが条件となる。このように、冷却機構と加熱機構を併用することで、板状シリコンの安定性は格段に上昇する。

基板の温度制御と共に重要なのはシリコン融液の温度管理である。融液の温度を融点近傍で設定していると、基板が融液に接することでシリコンの湯面が凝固を起こす可能性があるため、融液の温度は、融点以上であることが好ましい。 'これは複数の熱電対もしくは、放射温度計などを用いて厳密に制御するのが好ましい。

融液温度を厳密に制御するには、熱電対を融液中に浸漬させるのが直接的で好ましいが、熱電対の保護管などからの不純物が融液に混入されるためにあまり好ましくない。制御部位は、坩堝などに熱電対を挿入するなどして、間接的に温度を制御するか、放射温度計によりシリコン融液の温度を制御できるような構造にすることが好ましい。

融液が入った坩堝 9 3は、断熱材 9 7の上に設置されている。これは、融液温度を均一に保持するためと、坩堝底からの抜熱を最小限に抑制するために用いられている。その断熱材 9 7の上には、坩堝台 9 6が設置されている。この坩堝台 9 6には、坩堝昇降軸 9 8が接続されており、昇降機構が設けられていることが必要である。これは、基板 C上で板状シリコンを成長させるため、常に基板じが融液 9 4に、同じ深さで浸漬できるように上下動させるためである。

なお、湯面位置を一定に保つ、すなわち、シリコン融液から、板状シリコンとして取り出された分および、蒸気と.してロスした分だけのシリコンを補充する方法として、シリコンの多結晶体（塊）を溶融させて投入したり、融液のまま順次投入したり、粉体を順次投入する方法などを用いることが可能であるが、湯面位置を一定に保つ方法は特に限定されない。伹し、できるだけ融液の湯面を乱さないようにすることが好ましい。融液の湯面を乱すと、そのときに発生する波形状得られる板状シリコンの融液面側に反映され、得られるシートの均一性を損なう可能性があるためである。

(板状シリコンの製造方法）

次に、図 9に示す板状シリコン製造装置を用いて、本発明による板状シリコンの製造方法について説明する。

まず、得られる板状シリコンの比抵抗が所望の濃度になるようにボロンの濃度を調整したシリコン塊を、高純度黒鉛製の坩堝 9 3に一杯になるまで充填する。次に、チャンバ一内の真空引きを行ない、チャンバ一内を所定の圧力まで減圧する。その後、チャンバ一内に A rガスを導入し、常に 1 0 L/m i nでチャンバー上部より A rガスを流したままにする。このように常にガスを流し続けるのは、清浄なシリコン湯面を得るためである。

次に、シリコン溶融用のヒーター 9 5の温度を 1 5 0 0 °Cに設定し、坩堝 9 3 内のシリコン塊を完全に溶融状態にする。このとき、シリコン原料は溶融することで液面が低くなることから、シリコン融液の湯面が、坩堝 9 3上面から約 l c m下の位置になるように、新たにシリコン粉末を投入する。シリコン溶融用のヒ一ターは、一度に 1 5 0 0 °Cに上げるのではなく、約 1 3 0 0 °C位まで 1 0〜5 0 °CZm i nの昇温速度で加熱し、その後、所定温度まで上げるのが好ましい。これは、急激に温度を上げると、坩堝の角部などに熱応力が集中的にかかり、坩堝の破損に繋がるためである。

その後、シリコン融液温度を 1 4 1 0 °Cに設定し、 3 0分間そのまま保持し、融液温度の安定化を図り、坩堝昇降軸 9 8を用いて、坩堝 9 3を所定の位置に移動させる。このときのシリコン融液温度は、 1 4 0 0 °C以上で 1 5 0 0 °C以下が好ましい。シリコンの融点が 1 4 1 0 °C付近であるため、 1 4 0 0 °C以下に設定すると、坩堝壁から徐々に湯面が固まってくるためである。し力しながら、シリコン融液は熱による対流が存在する.ために、長時間の生産を行わない時は、 1 4 0 0 °Cに設定することも可能である。また、 1 5 0 0 °C以上に設定すると、得られる板状シリコンの成長速度が遅くなり、生産性が悪くなるため余り好ましくない。

次に、板状シリコンを成長させる力例えば図 4 A〜図 8 Aに示す基板を、図 9中の矢印の方向に、左側から右側へ移動させる。このとき、各基板の第一面 ( 4 5 A、 5 5 A、 6 5 A、 7 5 A、 8 5 A) 力、シリコン融液に接触するように移動させる。このように、基板の表面がシリコン融液に接することで、基板の表面に板状シリコンが成長する。基板上に板状シリコンを作製するための軌道は、図 9に示す軌道でもいいし、円軌道、楕円軌道であってもよい。特に、任意の軌道を実現できるような構造が好ましい。

シリコン融液への進入時の基板の表面温度は、 2 0 0 °C以上、 1 1 0 0 °C以下が好ましい。これは、基板の温度が 2 0 0 °C以下であると、安定した制御が困難となる。すなわち、連続生産する場合、チャンパ一内で、浸漬待ちの基板はシリコン融液からの輻射熱を受け、常に 2 Q 0 °C以下に維持することが困難となり、得られる板状シリコンの品質にばらつきが生じることに繋がるためである。また、基板の温度が 1 1 0 0 °C以上であると、板状シリコンの成長速度が遅くなるだけでなく、基板とシリコンが固着したり、生産性が悪くなるおそれが生じる。このように、基板の温度によって、得られる板状シリコンのばらつきが生じやすくなるため、冷却機構と加熱機構の両方を備えている方が好ましい。

本究明の板状シリコンの製造方法において、例えば板状シリコンの第一面と連続する他の面が、基板の進行方向の前方部から形成される。シリコン融液に基板を浸漬させる方法で板状シリコンを得る場合には、第一面の法線べクトルと反平行、あるいは鈍角をなす他の面が、基板の進行方向側にある。具体的には、図 4 A、図 5、図 6、図 7 Aおよび図 8 Aに示した基板の上部を進行方向にする（図中進行方向は Pとして示している）。その結果、基板前方部にシリコンが成長し、図 1〜図 3および図 8 Aに示した板状シリコンのように、そのシリコンは基板前方部に係合部を形成することとなり、重力に逆らいやすい形状になる。そのため、板状シリコンが基板から落下することがなくなり、歩留まりよく、板状シリコンを作製することが可能となり、チヤ,ンバ一外へも容易に搬出することが可能となる。 ' 上述してきたように、製品の歩留まり向上、さらには品質の安定化を図るためには、できる限り温度制御を厳密に制御できる構造にしておく方が好ましい。

(実施例 1 )

(板状シリコンの作製）

比抵抗が 1. 5 Ω ' cmになるようにボロン濃度を調整したシリコン原料を、高純度カーボン製坩堝に保護された石英製坩堝内に入れ、図 9に示すチャンパ一内に装着した。

まずチャンバ一内を 10— ⁵t o r r (1. 33 X 10— ³P a ) 程度まで真空引きし、常圧の A rガスで置換し、その後、チャンバ一内に A rガスを導入し、常圧まで戻し、その後は、 2 L/m i nで A rガスを常時チャンバ一上部から流したままにしておく。次に、シリコン原料をヒーターにより溶融するが、シリコン溶解用ヒーターを 10° /m i nの昇温速度で 1500°Cまで昇温し、シリコン原料が完全に溶解したことを確認したのち、坩堝温度を 1425°Cに保持し、安定化を図る。

次に、図 4 Aに示した形状の成長基板を、融液に 10 mm浸漬し、 100枚の板状シリコンを成長させた。基板のシリコン融液への侵入時の温度は、 600°C とした。なお基板第一面 45 Aと基板第二面 46 Aの角度 γ4は 50度、基板第二面の幅 L 46 Αは 1 Ommである。 . 得られた板状シリコンは、図 1に示した形状であり、第一面が 75mm角の大きさであり、第二面の長さは 1 Ommである。また、第一面の厚さは、平均値で約 0. 35mmである。基板から板状シリコンを分離するのにレーザーを用いて切断した。

このような基板を用いることで、板状シリコンの落下率は、 5%であった。ここで、落下率とは、基板の浸漬回数に対してのチャンバ一外まで取り出せなかつた枚数の割合とした。

(太陽電池の作製）

次に、得られた板状シリコンを用いて、太陽電池を作製した。得られた板状シリコンをレーザーで切断し、第一面から 7 OmmX 7 Ommの板状シリコンを切り出した。次に、硝酸とフッ酸との混合溶液でエッチングおよび洗浄を行い、その後、水酸化ナトリウムを用いてアルカリエッチングを行った。その後、 POC 1₃拡散により p型基板に n⁺層を形成した。板状シリコン表面に形成されている P S G膜をフッ酸で除去した後、太陽電池の受光面側となる n⁺層上にプラズマ CVD装置を用いて窒化シリコン膜を形成した。次に、太陽電池の裏面側となる面にも形成されている n ⁺層を硝酸とフッ酸との混合溶液でェッチング除去し、 f>基板を露出させ、その上に裏面電極および p⁺層を同時に形成した。次に、受光面側の電極を、スクリーン印刷法にて形成した。その後、銀電極部分に半田デイッブを行い、太陽電池を作製した。

得られた太陽電池は、 AM 1. 5、 100 mW/ c m²の照射下にて、「結晶系太陽電池セル出力測定方法（J I S C 891 3 (1988) ) 」に従って、セル特性の評価を行った。

測定結果は、完成したセルの平均値で短絡電流 30. 33 (m A/ c m²) 、開放電圧 574 (mV) 、フィルファクター 0. 741、効率 12. 9 (%) でめった

(実施例 2)

図 5に示した成長基板を用いたこと、および基板の融液への侵入時の表面温度を 300 °Cとしたこと以外全て実施例 1と同じ方法で板状シリコンを作製した。なお基板第二面 56 Bの幅 L 56 Bは 4mm、高さ H 56 Bは 5 mmである。得られた板状シリコンは、図 2に示したような形状であり、第一面 21 Aが 7 5mm角の大きさであり、第二面の長さ L 22 Bが 4mmの幅を有していた。また、第一面 21 Aの厚さは、平均値で約 0. 4 lmmである。

このような基板を用いることで、板状シリコンの落下率は、 4%であった。また、得られた板状シリコンを用いて太陽電池を作製し、実施例 1と同様にセル特性の評価を行った。作製した太陽電池の測定結果は平均値で、短絡電流 29. 6 8 (mA/cm²) 、開放電圧 571 (mV) 、フィルファクター 0. 730、効率 12. 39 (%) であった。

(実施例 3)

図 6に示した成長基板を用いたこと、および基板の融液への侵入時の温度を 4 50 °Cとした以外全て実施例 1と同じ方法で板状シリコンを作製した。なお基板第二面 66 Aの幅 L 66 Aは 5mm、基板第三面 68 Aの高さ H 68 Aは 3 mm である。

得られた板状シリコンは、図 3に示した形状であり、第一面 31Aが 75mm 角の大きさであり、第二面の幅 L 32 Aが 5 mmで、第三面の幅 L 34 Aが 3 m mであった。また、第一面 31 Aの厚さは、平均で約 0. 38mmである。このような基板を用いることで、板状シリコンの落下率は、 4%であった。また、得られた板状シリコンを用いて太陽電池を作製し、実施例 1と同様にセル特性の評価を行った。作製した太陽電池の測定結果は平均値で、短絡電流 29. 3 2 (mA/cm²) 、開放電圧 562 (mV) 、フィルファクター 0. 750、効率 12. 37 (%) であった。

(実施例 4)

図 7 Aに示した成長基板を用いたこと以外全て実施例 1と同じ方法で扳状シリコンを作製した。用いた基板は、基板第一面 75 Aが 75 mm角の大きさであり、基板第二面 76 Aの幅 L 76 Aが 2 mmで、基板第三面 78 Aの幅 L 78 Aが 3 mmであった。また基板第一面 75 Aと基板第二面 76 Aの角度 γ7Αは 150 度、基板第二面 76 Αと基板第三面 78 Αの角度 y7Bは 80度である。

得られた板状シリコンの第一面が 75 mm角の大きさであり、第二面の幅は 2 mm、第三面の長さは 3mmを有していた。また、第一面の厚さは、平均値で約 0. 33 mmであった。

このような基板を用い.ることで、板状シリコンの落下率は、 4%であった。また、得られた板状シリコンを用いて太陽電池を作製し、実施例 1と同様にセル特性の評価を行った。作製した太陽電池の測定結果は平均値で、短絡電流 28. 83 (mA/cm²) 、開放電圧 560 (mV) 、フィルファクター 0. 747、効率 12. 05 (%) であった。

(実施例 5)

図 8A、図 8 Dに示した成長基板を用いたこと、および坩堝温度を 1415°C にしたこと以外全て実施例 1と同じ方法で板状シリコンを作製した。

用いた成長基板は、第一面 85 A.が 75 mm角の大きさであった。基板第二面 86 Aの幅 L 86 Aが 2 mmで、基板第三面 88 Aの幅 L 88 Aが 8 mmであつた。また基板第二面 86 Aと基板第三面 88 Aの角度 γ 8Aは 120度、基板第三面 88 Aと基板第四面 89 Aの角度 γ8Βは 120度である。また図 8 Αにおいて基板第三面の長さ L 88 Aは 25mm、基板第二面の長さ L 86 Aは 25m mである。

得られた板状シリコンの第二面 82 の幅 82 Aが 2 mmで、第三面 83 A の幅 L 83 Aが 3mmであった。また、板状シリコンの第一面 81 Aの厚さは、平均値で約 0. 4 mmである。

このような基板を用いることで、板状シリコンの落下率は、 3%であった。また、得られた板状シリコンを用いて太陽電池を作製し、実施例 1と同様にセル特性の評価を行った。

作製した太陽電池の測定結果は平均値で、短絡電流 29. 43 (mA/cm ²) 、開放電圧 570 (mV) 、フィルファクター 0. 760、効率 12. 75 (%) であった。

(実施例 6)

図 10A、図 10Dに示した成長基板を用いたこと、および坩堝温度を 141 0°Cにしたこと以外全て実施例 1と同じ方法で板状シリコンを作製した。

用いた成長基板は、第一面 105Aが 75mm角の大きさであった。基板第二面 106 Aの幅 L 106 Aが 2 mmで、基板第二面の長さ L 106は 25mm, 基板第三面の長さ L 108は 25mmでる。また基板第一面 105 Aと基板第三面の角度 γ 10は 50度である。

得られた板状シリコンの第二面 102Aの幅W102 Αが 2 mmで、第三面 1

03 Aの幅 W103 Aが lmmであった。また、板状シリコンの第一面 101 A の厚さは、平均値で約 0. 43mmである。

作製した太陽電池の測定結果は平均値で、短絡電流 30. 02 (mA/ c m ²) 、開放電圧 569 (mV) 、フィルファクター 0. 750、効率 12. 81 (%) であった。

(実施例 7) 図 11A、図 1 IDに示した成長基板を用いたこと、浸漬深さを 8 mmにしたこと以外全て実施例 1と同じ方法で板状シリコンを作製した。

基板第二面の幅 W 116 Aが 1 mmで、基板第二面の長さ L 116は 25 mm、基板第三面の幅 W 1 18 Aは 2 mm_N 基板第三面 118 Aの長さ L 118は 25 mmである。また基板第一面 1 15 Aと基板第二面の角度は 1 50度、基板第二面と基板第三面の角度は 80度である

用いた成長基板は、第一面 1 15 Aが 75 mm角の大きさであった。得られた板状シリコンの第二面 1 12 Aの幅 L 1 12 Aが 1mmで、第三面 1 13 Aの幅 L 1 13 Aが 2 mmであった。また、板状シリコンの第一面 1 1 1 Aの厚さは、平均値で約 0. 33 mmであり、基板からは容易に剥離することが出来た。

作製した太陽電池の測定結果の平均値は、短絡電流 28. 60 (mA/ c m ²) 、開放電圧 560 (mV) 、フィルファクター 0· 743、効率 11. 91 (%) であった。

(実施例 8)

図 12Α、図 12Dに示した成長基板を用いたこと、浸漬深さを 5mmにしたこと以外全て実施例 1と同じ方法で板状シリコンを作製した。基板第二面 126 Aの幅 W 126 Aが 1 mmで、基板第二面の長さ L 126は 28 mm、基板第三面の高さ HI 28 は211111、基板第三面の長さ L 128は 19 mmである。用いた成長基板は、第一面 125 Aが 75 mm角の大きさであった。得られた板状シリコンの第三面 123 Aの幅 L 123 Aが 1 mmであった。また、板状シリコンの第一面 121 Aの厚さは、平均値で約 0. 27 mmである。

このような基板を用いることで、板状シリコンの落下率は、 3%であった。ま、得られた板状シリコンを用いて太陽電池を作製し、実施例 1と同様にセル特性の評価を行った。 .

作製した太陽電池の測定結果の平均値は、短絡電流 29. 48 (mA/ c m 、開放電圧 556 (mV) 、フィルファクター 0. 742、効率 12. 16 JP2003/010187

(%) であった。

(実施例 9)

' (板状シリコンの作製）

比抵抗が 2. 0 Ω · cmになるようにボロン濃度を調整したシリコン原料を、高純度カーボン製坩堝に入れ、図 9に示すチャンバ一内に固定した。'

まずチャンバ一内を 10—⁵To r r程度まで真空引きし、常圧の A rガスで置換し、その後、チャンバ一内に A rガスを導入し、常圧まで戻し、その後は、 5 L /m i nで A rガスを常時チャンバ一上部から流したままにしておく。次に、シリコン原料をヒーターにより溶融するが、シリコン溶解用ヒーターを 20 °C/m i nの昇温速度で 1500 °Cまで昇温し、シリコン原料が完全に溶解したことを確認したのち、 3時間そのままの温度で保持した。その後、坩堝温度を 141 5°Cに保持し安定化を図る。

次に、図 13Aに示した形状の成長基板を、融液に 9 mm浸漬し、 100枚の板状シリコンを成長させた。

基板第二面の長さ L 136は 35 mm、基板第三面の長さし 138は4 5111111 である。また堀の溝幅 W13は 5mm、溝深さ D 13は 8 mmとした。板状シリコンは基板の堀構造により、中央部分と周縁部は容易に分離された。

基板のシリコン融液への侵入時の温度は、 450 °Cとした。得られた板状シリコンは、第一面 135 Aが 1 15 mm角の大きさであった。また、第一面 1 35 A部分に成長したシリコン 131 Aの厚さは、平均値で約 0. 35 mmでる。このような基板を用いることで、板状シリコンの落下率は、 2%であった。 (太陽電池の作製）

次に、得られた板状シリコンを用いて、太陽電池を作製した。得られた板状シリコンをレーザーで切断し、第一面から 10 OmmX 10 Ommの板状シリコンを取り出した。次に、水酸化ナトリウムを用いてアルカリエッチングを行った。その後、スピンコート法にて P SG (リンシリケートガラス) を塗布し、その後乾燥し、熱拡散により p型基板に n⁺層を形成した。その後、板状シリコン表面に形成されている P SG膜をフッ酸で除去した後、 11⁺層上にプラズマ。¥0装置を用いて窒化シリコン膜を形成した。次に、太陽電池の裏面側となる面に、アルミペーストを印刷焼成することで、裏面電極および P⁺層を同時に形成した。次に、銀ペーストを印刷焼成することで、受光面側の電極を形成した。その後、銀電極部分に半田ディップを行い、太陽電池を作製した。

得られた太陽電池は、実施例 1と同様にセ'ル特性の評価を行った。

測定結果は、完成したセルの平均値で短絡電流 31. 33 (mA/cm²) 、開放電圧 584 (mV) 、フィルファクター 0. 751、効率 13. 7 (%) であつに。

(実施例 10)

図 14 A、図 14 Cに示した成長基板を用いたこと、および基板の侵入時の温度を 300 °Cとしたこと以外全て実施例 9と同じ方法で板状シリコンを作製した。用いた成長基板は、基板第一面 145Aが 115mni角の大きさであった。基板第二面の長さ L 146は 4 Omm、基板第三面の長さ L 148は 35 mmである。また堀構造の溝幅 W14は 3mmで、溝深さ D 14は 2 mmであった。

得られた板状シリコンの第二面 142 Aの幅 L 142 Aが 2 mmであった。また、板状シリコンの第一面 141 Aの厚さは、平均値で約 0. 41 mmであり、基板からは容易に剥離することが出来た。

このような基板を用いることで、板状シリコンの落下率は、 2%であった。また、得られた板状シリコンを用いて太陽電池の作製を行い、実施例 1と同様にセル特性の評価を行った。作製した太陽電池の測定結果の平均値は、短絡電流 31. 05 (mA/cm²) 、開放電圧 592 (mV) 、フィルファクター 0. 747、効率 13. 7 (%) であった。

(実施例 1 1)

図 15A、図 15 Cに示した成長基板を用いたこと、およぴ基板の侵入時の温度を 200 °Cとしたこと以外全て実施例 9と同じ方法で板状シリコンを作製した。用いた成長基板は、基板第一面 155八が1 15 mm角の大きさであった。基板第二面 156 Aの幅が 2 mmで、基板第二面の長さ L 156は 40 mm、基板第三面の幅は 3 mmで、基板第三面の長さ L 158は 35 mmである。また基板第一面と基板第二面の角度は 150度、基板第二面と基板第三面の角度は 8 0度である

堀構造の溝幅 W 1 5は 2 mmであり、溝深さ D 15は 1 mmであった。

得られた板状シリコンの第二面 152 の幅し 152 Aが 2 mmであった。また、板状シリコンの第一面 151 Aの厚さは、平均値で約 0. 43 mmであり、基板からは容易に剥離することが出来た。

このような基板を用いることで、板状シリコンの落下率は、 2%であった。また、得られた板状シリコンを用いて太陽電池を作製し、実施例 1と同様にセル特

†生の評価を行った。

作製した太陽電池の測定結果の平均値は、短絡電流 31. 77 (mA/cm ²) 、開放電圧 595 (mV) 、フィルファクター 0. 749、効率 14. 2

(%) であった。

(実施例 12)

図 16A、図 16 Cに示した成長基板を用いたこと、および坩堝温度 141 0 °Cにしたこと以外全て実施例 9と同じ方法で板状シリコンを作製した。

用いた成長基板は、基板第一面 165 が1 1 5 mm角の大きさであった。基板第二面の幅は 3 mmで、基板第二面の長さ L 166は 45 mm, 基板第三面の高さは 4mm、基板第三面の長さ L 168は 25 mmである。また堀構造の溝幅 W 16は 3 mmであり、溝深さ D 16は 2 mmであつた。

得られた板状シリコンの第二面 162 Bの幅 L 1 62 Bは 3mmである。また、板状シリコンの第一面 161 Aの厚さは、平均値で約 0. 37 mmであり、基板からは容易に剥離することが出来た。

このような基板を用いることで、板状シリコンの落下率は、 1%であった。また、得られた板状シリコンを用いて太陽電池を作製し、実施例 1と同様にセル特性の評価を行った。作製した太陽電池の測定結果の平均値は、短絡電流 32. 0 3 (mA/cm²) 、開放電圧 586 (mV) 、フィルファクター 0. 748、効率 14. 0 (%) であった。

(実施例 13) .

図 17A、図 17Cに示した成長基板を用いたこと以外全て実施例 9と同じ方法で板状シリコンを作製した。突起 K17の長さ LK17は 85mm, 基板縁部から突起までの長さ LK 17 aは 15mm、突起 K 17の表面幅は 3 mm、突起の高さ HK17は 4mmである。また、基板第一面の表面に凹凸があり、凸部が lmm間隔で、その凹部の深さは、 1mmであった。基板第一面 175 Aが 1 1 5 mm角の大きさであった。堀構造の溝幅 W17は 2. 5mmであり、溝深さ D 17は 2. 5 mmであった。

得られた板状シリコンの第二面 172 Aの幅 L 172 Aが 3 mmであった。また、板状シリコンの第一面 171 Aの厚さは、平均値で約 0. 32 mmであり、基板からは容易に剥離することが出来た。

このような基板を用いることで、板状シリコンの落下率は、 7%であった。また、得られた板状シリコンを用いて太陽電池を作製し、実施例 1と同様にセル特性の評価を行った。作製した太陽電池の測定結果の平均値は、短絡電流 30. 9 (mA/cm²) 、開放電圧 582 (mV) 、フィルファクター 0. 738、効率 1 3. 3 (%) であった。

(実施例 14)

図 18A、図 18 Cに示した成長基板を用いたこと以外全て実施例 9と同じ方法で板状シリコンを作製した。突起 K18 a、突起 K18 bの長さ LK18は 1 5mm, 基板縁部から突起までの長さ LK18 aは 15mm、浸漬方向の突起間の距離は 55mm、突起 K 18の表面幅は 3 mm、突起の高さ HK 18は 4 mm である。また、基板第一面の表面に凹凸があり、凸部が 1. 5 mm間隔で、その凹部の深さは、 0. 5 mmであった。基板第一面 185 Aが 115mm角の大きさであつた。堀構造の溝幅 W 18は 2. 5 mmであり、溝深さ D 18は 2. 5m m、周縁部の幅は 3 mmである。

得られた板状シリコンの第二面 182 の幅 182 Aが 3 mmであった。また、板状シリコンの第一面 181 Aの厚さは、平均値で約 0. 38 mmであり、基板からは容易に剥離することが出来た。

このような基板を用いることで、板状シリコンの落下率は、 8%であった。また、得られた板状シリコンを用いて.太陽電池を作製し、実施例 1と同様にセル特性の評価を行った。

作製した太陽電池の測定結果の平均値は、短絡電流 31. 5 (mA/cm²) 、開放電圧 584 (mV) 、フィルファクター 0. 741、効率 13. 6 (%) であった。

(実施例 15)

図 19A、図 19 Dに示した成長基板を用いたこと以外全て実施例 9と同じ方法で板状シリコンを作^した。基板第二面 196 Aの幅 W 196 Aが 1 mmで、基板第一面 195 Aと基板第二面の角度は 150度、基板第二面と基板第三面の角度は 80度である。突起 K19の長さ LK19は 15mm、基板縁部から突起までの短いほうの長さは 15mm、突起 K19の表面幅は 3mm、突起の高さ H K19は 4mmである。また、基板第一面の表面に凹凸があり、凸部が 0. 5m m間隔で、その凹部の深さは、 0. 3 mmであった。基板第一面 195 Aが 1 1 5 mm角の大きさであった。堀構造の溝幅 W19は 2. 5 mmであり、溝深さ D 19は 2. 5 mmであった。

得られた板状シリコンの第二面 192 の幅 192 Aが 3 mmであった。また、板状シリコンの第一面 191 Aの厚さは、平均値で約 0. 32 mmであり、基板からは容易に剥離することが出来た。

このような基板を用いることで、板状シリコンの落下率は、 1%であった。また、得られた板状シリコンを用いて太陽電池を作製し、実施例 1と同様にセル特性の評価を行った。作製した太陽電池の測定結果の平均値は、短絡電流 30. 1 (mA/cm²) 、開放電圧 577 (mV) 、フィルファクター 0. 748、効率 13. 0 .(%) であった。

(実施例 16)

図 2 OAに示した成長基板を用いたこと以外全て実施例 9と同じ方法で板状シリコンを作製した。基板第一面 205 Aと基板第二面の角度は 90度、基板第二面と基板第三面の角度は 130度である。基板第二面及び基板第三面の幅は何れも 3 mmである。また、基板第一面 205 Aの表面に凹凸があり、凸部が 2. 0 mm間隔で、その凹部の深さは、 0. 1mmであった。基板第一面 205 Aが 1 15 mm角の大きさであった。得ら.れた板状シリコンの第二面 202 Aの幅 L 2 02 Aが 3 mmであった。また、板状シリコンの第一面 201 Aの厚さは、平均値で約 0. 32 mmであり、基板からは容易に剥離することが出来た。このような基板を用いることで、板状シリコンの落下率は、 1%であった。また、得られた板状シリコンを用いて太陽電池を作製し、実施例 1と同様にセル特性の評価を行った。作製した太陽電池の測定結果の平均値は、短絡電流 30. 5 (m A/ cm²) 、開放電圧 574 (mV) 、フィルファクター 0. 738、効率 1 2. 9 (%) であった。

(比較例 1 )

図 21A、図 21Cに示した成長基板を用いたこと以外全て実施例 9と同じ方法で板状シリコンを作製した。

用いた成長基板は、基板第一面 215 Aが 1 15 mm角の大きさであった。基板第二面及び基板第三面の幅は何れも 5mmである。また堀構造の溝幅 W21は 2 mmであり、溝深さ D 21は 2mmである。

得られた板状シリコンは第一面の長さ L 21 1 Aが 1 15 mm角の大きさで、第二面 212八の幅し 212 Aが 5 mmであり、第三面 213 Aの幅 L 213 A が 2mmであった。また、板状シリコンの第一面 211 Aの厚さは、平均値で約 0. 36mmであり、基板からは容易に剥離することが出来た。

このような基板を用いることで、板状シリコンの落下率は、 90%であった。これは、板状シリコンの第一面上の法線べクトノレと、反平行もしくは鈍角を形成するような法線べクトルがないためである。

(比較例 2)

図 22に示した成長基板を用いたこと以外全て実施例 9と同じ方法で板状シリコンを作製した。成長基板の基板第一面には、実施例 16と同じ凹凸加工が施されている。凸部が 2. Omm間隔で、. 凹部の深さは、 0. 1mmであり、表面は 115 mm角の大きさである。

得られた板状シリコンの第二面の幅は 3 mmであり、板状シリコンの第一面の厚さは平均値で約 0. 35mmである。

このような基板を用いることで、板状シリコンの落下率は、 47%であった。また降温時の割れ落ちゃクラック発.生率は 32 %である。

また、得られた板状シリコンを用いて太陽電池を作製し、実施例 1と同様にセル特性の評価を行った。作製した太陽電池の測定結果の平均値は、短絡電流 25. 9 (mA/ c m²) 、開放電圧 5 5 2 (mV) 、フィルファクター 0， 7 2 6、効率 1 0 . 4 (%) であった。太陽電池としての効率が劣るのは、板状シリコン中の残留応力が原因と考えられる。

なお、今回開示された実施の形態およぴ実施例はすべての点の例示であつ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、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。産業上の利用可能性

上述の如く、本発明の基板を用いて該基板と係合する板状シリコンを製造することで、板状シリコン落下の問題を回避し、板状シリコンを安定して低価格で供給することが出来るようになる。また前記基板に堀構造を採用することで、板状シリコンが基板から容易に剥離でき、残留歪を軽減できる。そしてこの板状シリコンを用いて太陽電池を作製することで、低価格で高品質の太陽電池を供給することが可能になる。

Claims

請求の範囲

1 . 基板をシリコン融液に浸漬させて、該基板表面に形成される板状シリコンであって、該板状シリコンは主要面となる第一面と、該第一面に連続して形成さ

' 5 れる他の面を有し、該他の面は、その法線べクトルが前記第一面の法線べクトルと、反平行あるいは鈍角をなす少なくとも 1つの面を含み、前記第一面とその他の面は前記基板と係'合部を形成することを特徴とする板状シリコン。

2 . 前記第一面は、略平面で形成されていることを特徴とする請求項 1記載の板状シリコン。

10 3 . 第一面と連続する他の面は、略平面で形成されていることを特徴とする請求項 1記載の板状シリコン。

4 . シリコン融液に基板表面を浸漬させ、その後基板をシリコン融液から引き離して、基板表面上に板状シリコンを成長させる請求項 1記載の板状シリコンめ製造方法であって、

15 前記基板は板状シリコンの第 1面を形成する基板第一面と、該基板第一面に連続し、板状シリコンの他の面を形成する基板他面を有し、該基板他面の法線べクトルは前記基板第一面の法線べクトノレと、反平行あるいは鈍角をなす面を少なくとも 1つ含むことを特徴とする板状シリコンの製造方法。

5 . 基板の基板第一面の周縁部には、シリコン融液浸漬方向に平行な少なくとも 20 2本の溝で堀構造が形成されていることを特徴とする請求項 4記載の板状シリコンの製造方法。

6 . 板状シリコンの第一面と連続する他の面は、基板の進行方向の前方部から形成されることを特徴とする請求項 4記載の板状シリコンの製造方法。

7 . 請求項 1記載の板状シリコンの第一面を用いて作製したことを特徴とする 25 太陽電池。

8 . 板状シリコンの第 1面を形成する基板第一面と、該基板第一面に連続し、板状シリコンの他の面を形成する基.板他面を有する板状シリコン製造用基板において、該基板他面の法線べクトルは前記基板第一面の法線べクトルと、反平行あるいは鈍角をなす面を少なくとも 1つ含むことを特徴とする板状シリコン製造用基板。

9 . 基板の基板第一面の周縁部には、シリコン融液浸漬方向に平行な少なくとも 2本の溝で堀構造が形成されていることを特徴とする請求項 8記載の板状シリコン製造用基板。

1 0. 堀構造は基板第一面の周縁部に沿って溝が 3本形成されているいることを特徴とする請求項 8記載の板状シリコン製造用基板。