JP2010208868A - Apparatus and method for producing thin plate, thin plate, and solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は太陽電池用などに用いられる薄板製造装置、薄板製造方法、薄板および太陽電池に関する。 The present invention relates to a thin plate manufacturing apparatus, a thin plate manufacturing method, a thin plate and a solar cell used for solar cells.
太陽電池の作製などに用いられるシリコン基板は、例えば、特開平11−21120号公報(特許文献1)、特開平11−92284号公報(特許文献2)に開示されているようなキャスト法により製造されている。キャスト法は、坩堝内で溶解したシリコンを坩堝底面から徐々に冷却することによってシリコン融液を固化させ、坩堝底面から上方に向けて成長した長い柱状結晶構造を主体とするインゴット(凝固塊)を製造する方法である。 A silicon substrate used for manufacturing a solar cell is manufactured by, for example, a casting method as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-21120 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-92284 (Patent Document 2). Has been. In the casting method, silicon melted in the crucible is gradually cooled from the bottom of the crucible to solidify the silicon melt, and an ingot (solidified mass) mainly composed of a long columnar crystal structure grown upward from the bottom of the crucible. It is a manufacturing method.
しかし、キャスト法は、インゴットにクラックを生じさせないようにして成長させるために、また半導体品質確保の観点から、一つのシリコンインゴットの製造には数十時間もの長時間を要する。そして、インゴットからシリコン基板を切り出すスライス工程にも長時間を要し、マルチワイヤーソーによるスライス技術を用いても数十時間を要する。したがって、キャスト法を利用したシリコン基板の作製において、大幅なコストの低減を行うことは困難な状況にある。 However, the casting method takes a long time of several tens of hours to manufacture one silicon ingot in order to grow without causing cracks in the ingot and from the viewpoint of ensuring semiconductor quality. The slicing step of cutting the silicon substrate from the ingot also takes a long time, and it takes several tens of hours even if a slicing technique using a multi-wire saw is used. Therefore, it is difficult to significantly reduce the cost in manufacturing a silicon substrate using a casting method.
他方、スライスが不要なウエブ(web)法やEFG(edge-defined film-fed growth)法によるシリコンリボンの成長方法も研究されている。また、近年ではより速い成長を目指して、シリコン融液から直接的に薄板状のシリコンリボンを作製するRGS(ribbon growth on substrate)法が注目されるようになっている(26thPVSC,1997,pp.91−93)。 On the other hand, silicon ribbon growth methods using a web method and an EFG (edge-defined film-fed growth) method that do not require slicing have been studied. In recent years, the RGS (ribbon growth on substrate) method for producing a thin silicon ribbon directly from a silicon melt has been attracting attention with the aim of faster growth (26th PVSC, 1997, pp. 199). 91-93).
RGS法の原理は、凝固成長面に近い面からの高速熱移動(抜熱)によってシリコンリボンの高速成長を行うものである。具体的には、溶融シリコンの側部周囲を支える側部支持枠に対してその開放浸漬面を支える浸漬面支持平板を冷却しながら相対的に横方向に移動させることにより、その浸漬面支持平板上にシリコンリボンを高速成長させる。しかし、RGS法などのリボン製造方法では、凝固相の安定成長自体に課題が多く、シリコンリボンの結晶化状態の制御の問題をも含み、太陽電池などに実用化され得る安定な半導体特性を有するシリコンリボンが得られる段階にはない。 The principle of the RGS method is to perform high-speed growth of a silicon ribbon by high-speed heat transfer (heat removal) from a surface close to the solidification growth surface. Specifically, the immersion surface support flat plate is moved by moving the immersion surface support flat plate supporting the open immersion surface relatively laterally with respect to the side support frame supporting the periphery of the side of the molten silicon. A silicon ribbon is grown on the top at high speed. However, in the ribbon manufacturing method such as the RGS method, there are many problems in the stable growth of the solidified phase itself, including the problem of controlling the crystallized state of the silicon ribbon, and stable semiconductor characteristics that can be put to practical use in solar cells and the like. There is no stage where a silicon ribbon can be obtained.
さらに別のシリコン基板の製造方法としては、シリコン融液に下地板を浸漬させて液相からの凝固によって直接的に薄板状のシリコン基板(薄板)を得る方法(薄板形成法)が知られており、例えば、特開2006−176382号公報(特許文献3)、特開2004−250282号公報(特許文献4)、特開2001−247396号公報(特許文献5)、特開2001−223172号公報(特許文献6)、特開2002−289544号公報(特許文献7)、特開平10−29895号公報(特許文献8)等に種々の基板を用いた薄板形成法が開示されている。 As another silicon substrate manufacturing method, a method (thin plate forming method) is known in which a base plate is immersed in a silicon melt to obtain a thin silicon substrate (thin plate) directly by solidification from the liquid phase. For example, JP 2006-176382 A (Patent Document 3), JP 2004-250282 A (Patent Document 4), JP 2001-247396 A (Patent Document 5), JP 2001-223172 A, and the like. (Patent Document 6), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-289544 (Patent Document 7), Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-29895 (Patent Document 8), etc. disclose thin plate forming methods using various substrates.
しかし、図9に示すように、従来のシリコン基板の製造方法においては、シリコン融液4に下地板1を浸漬した後、下地板1をシリコン融液4から脱出させる際に、最後にシリコン融液と接触している下地板の端部において液だれ401が生じるため薄板2の形成に悪影響を与える場合があった。
However, as shown in FIG. 9, in the conventional silicon substrate manufacturing method, after the
本発明は、薄板形成法を用いた薄板の製造において、下地板をシリコン融液から脱出させる際の薄板の剥がれ落ちを防止し、薄板を効率よく製造する方法を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a method for efficiently producing a thin plate by preventing the thin plate from peeling off when the base plate is escaped from the silicon melt in the production of a thin plate using the thin plate forming method.
本発明は、原料融液に下地板を浸漬させた後に該下地板を原料融液から脱出させて、原料融液の凝固により該下地板上に薄板を形成する薄板製造装置であって、前記下地板が前記原料融液に没入し始めるときに、前記下地板を円弧状の軌道で移動させるための浸漬機構を設け、前記下地板の浸漬面と前記原料融液の液面とがなす角度が大きくなるように、前記下地板の浸漬面が前記円弧状の軌道の接線方向に対して角度をなすように前記下地板が設けられたことを特徴とする薄板製造装置である。 The present invention is a thin plate manufacturing apparatus for immersing a base plate in a raw material melt and then allowing the base plate to escape from the raw material melt and forming a thin plate on the base plate by solidification of the raw material melt, When the base plate begins to be immersed in the raw material melt, an immersion mechanism is provided for moving the base plate in an arcuate path, and an angle formed by the immersion surface of the base plate and the liquid surface of the raw material melt The base plate is provided so that the immersion surface of the base plate forms an angle with respect to the tangential direction of the arc-shaped track so that the base plate becomes large.
本発明においては、下地板の浸漬面が前記円弧状の軌道の接線方向に対してなす角度が1〜10°であることが好ましい。 In the present invention, the angle formed by the immersion surface of the base plate with respect to the tangential direction of the arc-shaped track is preferably 1 to 10 °.
また、下地板の進行方向先端面が、形成された薄板を前記下地板の進行方向と逆方向の力に対して引っ掛けるように形成されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the front end surface of the base plate is formed so as to hook the formed thin plate against a force in a direction opposite to the direction of travel of the base plate.
また、本発明は、原料融液に下地板を浸漬させた後に該下地板を原料融液から脱出させて、原料融液の凝固により該下地板上に薄板を形成する薄板の製造方法であって、前記下地板を浸漬させる工程において、前記下地板が原料融液に没入し始めるときに、前記下地板を円弧状の軌道で移動させるときに、前記下地板の浸漬面と前記原料融液の液面とがなす角度が大きくなるように、前記下地板の浸漬面が前記円弧状の軌道の接線方向に対して角度をなすように前記下地板を原料融液に没入させることを特徴とする薄板製造方法にも関する。 The present invention also relates to a method for producing a thin plate in which the base plate is immersed in the raw material melt, then the base plate is escaped from the raw material melt, and a thin plate is formed on the base plate by solidification of the raw material melt. In the step of immersing the base plate, when the base plate starts to be immersed in the raw material melt, when the base plate is moved in an arcuate path, the immersion surface of the base plate and the raw material melt The base plate is immersed in the raw material melt such that the immersion surface of the base plate forms an angle with respect to the tangential direction of the arc-shaped track so that the angle formed by the liquid level of the base plate is increased. The present invention also relates to a thin plate manufacturing method.
さらに、本発明は、上記原料融液がシリコン融液である場合に、上記の薄板製造装置を用いて得られる薄板、および、その薄板を備えた太陽電池にも関する。 Furthermore, the present invention also relates to a thin plate obtained using the thin plate manufacturing apparatus when the raw material melt is a silicon melt, and a solar cell including the thin plate.
本発明によれば、下地板を原料融液から脱出させる際の薄板の剥がれ落ちを防止し、効率的に薄板を製造することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to prevent the thin plate from peeling off when the base plate is escaped from the raw material melt, and to efficiently manufacture the thin plate.
<第一の実施形態>
本発明の薄板製造装置および薄板製造方法は、主として、シリコン融液などの原料融液に下地板を浸漬させた後に該下地板を原料融液から脱出させて、原料融液の凝固により下地板表面に薄板を形成する薄板製造方法において適用されるものである。
<First embodiment>
The thin plate manufacturing apparatus and the thin plate manufacturing method of the present invention are mainly configured by immersing a base plate in a raw material melt such as a silicon melt and then letting out the base plate from the raw material melt and solidifying the raw material melt. The present invention is applied in a thin plate manufacturing method for forming a thin plate on a surface.
(薄板形成法)
薄板形成法の一例について基本的な手順を図2、3を用いて以下に説明する。
(Thin plate forming method)
A basic procedure for an example of the thin plate forming method will be described below with reference to FIGS.
図2を参照して、薄板製造装置7には主室6内に、坩堝3および坩堝を加熱して原料となるシリコンを溶融するための加熱機構(図示せず)を有する。坩堝3には、加熱機構によって溶融した原料融液4が貯留され、その原料融液4に下地板1の表層部を浸漬させる浸漬機構9が配置されている。主室6にはアルゴン等の不活性ガスが導入され、不活性な雰囲気に保たれる。
Referring to FIG. 2, the thin
主室外壁に取り付けられた横行機構910には横行レール909が接続されている。横行レール909には昇降機構901が接続されており、横行機構内のモータによって、昇降機構901の水平動作を行なうことが可能である。横行レール909は、主室6内へと貫通している。貫通部は、パッキンや磁性流体シールなどによって、主室内外を隔離し、主室6内に外気が混入することを防いでいる。昇降機構901には懸垂支柱902が接続されている。昇降機構901内のモータによって、懸垂支柱902は昇降動作を行なうことが可能である。懸垂支柱902の先には、回転モータ軸907を有する回転機構903が接続されている。回転機構903の下には、主軸支柱904が2本接続されており、主軸支柱904の下端には主軸905が水平方向に貫通している。この主軸905と、回転機構内のモータ軸とは、動力伝達機構906によって接続されているため、主軸905は回転機構903によって回転動作を行なうことが可能である。主軸905には台座支持部908が接続しており、その先に台座5が接続されている。台座5は、下地板1を保持する部材である。
A
以上の構成によると、横行機構910で浸漬機構全体を水平方向に動作することが可能であり、つまりは下地板1の水平方向の動作を行なうことが可能である。また、昇降機構901で浸漬機構全体を鉛直方向に昇降動作することが可能であり、つまりは下地板1の鉛直方向の動作を行なうことが可能となる。また、回転機構903によって主軸905を回転することが可能であり、つまりは下地板1を回転することが可能である。
According to the above configuration, the entire dipping mechanism can be moved in the horizontal direction by the
以上のような浸漬機構6の水平方向への動作、昇降動作および台座5を回転させることなどを総合して制御することにより、下地板1を円弧軌道によって原料融液4に浸漬させることが可能となる。
It is possible to immerse the
ここで、円弧軌道には真円の軌道のみを指すのではなく、楕円軌道も含み、また下地板1が搬送される軌道すべてが円軌道である必要はなく、一部が直線軌道などであってもよく下地板1を原料融液4に浸漬させるときに円軌道であれば良い。
Here, the circular arc trajectory does not only indicate a perfect circular trajectory but also includes an elliptical trajectory, and it is not necessary that all the trajectories to which the
次に、図2および図3を用いて、下地板1を原料融液4に浸漬し、下地板表面に薄板2を製造する方法を説明する。浸漬機構9が下地板1を把握した後、横行機構910によって水平動作しながら、昇降機構901によって浸漬機構全体を下降しつつ、回転機構903によって台座5を回転させることで、下地板1を矢印802のように動作させ、下地板交換位置801から原料融液4に浸す位置へ移動させる。そのまま、横行機構910の水平動作と昇降機構901の昇降動作と回転機構903の回転動作を用いて、矢印803のように下地板1を原料融液4へ浸し、下地板1の表面に薄板2を形成する。この後、薄板2を付着させた下地板1は矢印804のように原料融液4から取出される。この後、薄板2を付着させた下地板1は、矢印805のように水平動作、昇降動作および回転動作によって、下地板交換位置801に戻る。一連の動作のうち、昇降動作は矢印806によって示され、水平動作は矢印807によって示される。
Next, a method for manufacturing the
水平動作と、昇降動作と、回転動作とは、互いに独立した制御機構によって動作される。この結果、下地板は任意の傾斜状態にて、任意の方向に、原料融液4に突入し、原料融液内を移動し、原料融液4から脱出することができる。このとき、通常は、パソコンにより、横行動作移動指令と、昇降動作移動指令と、回転動作指令とを、それぞれプログラミングし、それをコントローラに送信しておくことにより、プログラム通りの任意軌道を実現する。 The horizontal operation, the raising / lowering operation, and the rotating operation are operated by mutually independent control mechanisms. As a result, the base plate can enter the raw material melt 4 in an arbitrary direction in an arbitrary inclination state, move in the raw material melt, and escape from the raw material melt 4. At this time, it is normal to program the traversing movement movement command, the lifting movement movement command, and the rotation movement command with a personal computer, and send them to the controller to realize an arbitrary trajectory as programmed. .
このような薄板形成法によって得られる薄板の平均厚さは、100μmから1mmの範囲内に設定されることが好ましい。薄板の厚さを100μm以上にすることにより、その薄板を利用した太陽電池の作製プロセスにおいて高いハンドリング性を得ることができる。 The average thickness of the thin plate obtained by such a thin plate forming method is preferably set in the range of 100 μm to 1 mm. By setting the thickness of the thin plate to 100 μm or more, high handling properties can be obtained in the manufacturing process of the solar cell using the thin plate.
また、薄板厚を1mm以下にすることにより、材料の利用効率を向上でき、低コストの薄板の提供が可能になる。薄板製造の容易さの観点からは、薄板の平均厚さが200〜600μmの範囲内にあることがより好ましい。なお、薄板形成法においては、薄板をシリコン融液から直接製造することにより、キャスト法の場合のようなシリコンインゴットのスライス工程等が不要である。
Further, by making the
薄板形成法においては、シリコン多結晶体を形成させる下地板の初期温度をシリコン融点(1415℃)よりも低い温度範囲にすること、適当な厚さのグラファイト材料を用いることによって下地板の熱容量を適切にすること、原料融液への下地板の浸漬時間を最適厚さの薄板が得られるよう制御すること、さらには、下地板の表面の微細凹凸形状により原料融液の固化を促進させる等の基本的条件を設定することが好ましく、これらの条件を設定することにより、下地板の表面上に多結晶薄板を高速かつ安定に形成でき、良好な形状、特性の薄板を得ることができる。 In the thin plate forming method, the initial temperature of the base plate on which the silicon polycrystal is formed is set to a temperature range lower than the silicon melting point (1415 ° C.), and the graphite plate having an appropriate thickness is used to reduce the heat capacity of the base plate. Make it appropriate, control the immersion time of the base plate in the raw material melt so as to obtain a thin plate with the optimum thickness, and further promote the solidification of the raw material melt by the fine uneven shape on the surface of the base plate, etc. The basic conditions are preferably set. By setting these conditions, a polycrystalline thin plate can be formed on the surface of the base plate at high speed and stably, and a thin plate having a good shape and characteristics can be obtained.
薄板形成法に用いられる下地板の材質としては、例えば、グラファイトや、その表面に炭化珪素を熱CVD法で形成した下地板を用いることができ、このほかにも、窒化珪素のようなセラミックスや高温に耐える耐熱性金属や、セラミックスを部分的もしくは全面的にコートしたカーボン、セラミックス、または耐熱金属も使用することができ、このような下地板を用いることによって下地板と薄板の剥離が容易に行え、良好な形状、特性の薄板を得ることができる。 As the material of the base plate used in the thin plate forming method, for example, graphite or a base plate in which silicon carbide is formed on the surface by a thermal CVD method can be used. Besides this, ceramics such as silicon nitride, Heat-resistant metal that can withstand high temperatures, carbon, ceramics, or heat-resistant metal partially or wholly coated with ceramics can also be used. By using such a base plate, the base plate and the thin plate can be easily peeled off. It is possible to obtain a thin plate having a good shape and characteristics.
下地板の表面には、下地板の回転方向に沿った溝、または規則的もしくは不規則に配置した微細凹凸面などが形成されていてもよい。下地板の表面に形成された溝や微細凹凸面は、薄板の成長を制御する機能を有する。 On the surface of the base plate, grooves along the rotation direction of the base plate, or fine uneven surfaces arranged regularly or irregularly may be formed. Grooves and fine uneven surfaces formed on the surface of the base plate have a function of controlling the growth of the thin plate.
薄板製造時における原料融液の温度は、薄板の成長条件との兼ね合い等に応じて、通常、過冷却温度の8070℃以上からより高温の1600℃までの範囲内(例えば、1450℃)に設定され得る。原料融液面が規定の高さになった後に、下地板を浸漬し、表面に薄板を成長させる。 The temperature of the raw material melt during the production of the thin plate is usually set within the range from the supercooling temperature of 8070 ° C. or higher to the higher temperature of 1600 ° C. (for example, 1450 ° C.) depending on the balance with the growth conditions of the thin plate. Can be done. After the surface of the raw material melt reaches a specified height, the base plate is immersed and a thin plate is grown on the surface.
本発明において用いられる原料融液は、通常、半導体や金属などの融液であり、シリコン融液に限定されるものではない。半導体の融液としてはシリコン、GaAsなどの融液が挙げられ、中でもシリコン融液であることが好ましい。 The raw material melt used in the present invention is usually a melt of a semiconductor or metal, and is not limited to a silicon melt. Examples of semiconductor melts include melts of silicon, GaAs, etc. Among them, silicon melts are preferred.
本発明の薄板製造装置について、図1を用いて説明する。
図1は、薄板形成法における下地板1の浸漬工程を示す模式的な図面である。図1に示すように下地板1は台座5に取り付けられ、原料融液4に浸漬されることで必要な厚さの薄板2が形成された後に、原料融液4から取り出される。
The thin plate manufacturing apparatus of this invention is demonstrated using FIG.
FIG. 1 is a schematic drawing showing the dipping process of the
本発明の薄板製造装置において、下地板1が原料融液4に没入し始めるとき(下地板が図1の1(a)の状態のとき)に、下地板1を円弧状の軌道Oで移動させるための浸漬機構を設けることが好ましい。通常、その円弧の中心は原料融液4と間隔を空けた上部に位置する。
In the thin plate manufacturing apparatus of the present invention, when the
下地板1が原料融液4に没入し始めるとき(下地板が図1の1(a)の状態のとき)、下地板1は円弧上の軌道Oによって搬送されるが、下地板1の浸漬面101の面方向S1と円弧軌道Oの接線方向T1とがなす角度をα1とし、下地板1の浸漬面101と原料融液の液面402とがなす角度β1とすると、下地板1は、角度β1が大きくなるように角度α1をもった状態で原料融液4に浸漬される。
When the
角度α1は、1〜10°であればよく、原料融液の液面402に生じる揺れを少なくするためには3〜6°であることが好ましい。
The angle α1 may be 1 to 10 °, and is preferably 3 to 6 ° in order to reduce the fluctuation generated on the
その後、1(b)の状態において下地板1上に薄板2が形成されるが、このときの下地板1の軌道は円弧軌道に限定される必要はなく、直線軌道またはその他の任意の軌道であってもよく、さらに下地板1は任意の軌道で原料融液4から脱出し(1(c)の状態)、薄板2が取り出される。
Thereafter, the
本発明の薄板製造装置は、下地板を円弧状に動かすことができる機構を有する種々の薄板形成法に適用することができ、バッチ処理、連続処理のいずれにも適用することができる。例えば、上記特許文献3(特開2006−176382号公報)および図2、3に記載される装置や、特許文献4(特開2004−250282号公報)に記載される装置のように、単独の下地板を原料融液に浸漬させる装置を用いた薄板形成法に適用できる。また、上記特許文献5〜7(特開2001−247396号公報、特開2001−223172号公報、特開2002−289544号公報)に記載されるような、回転体上に設けた複数の下地板を順次原料融液に浸漬させる装置を用いた薄板形成法に適用することもできる。
The thin plate manufacturing apparatus of the present invention can be applied to various thin plate forming methods having a mechanism capable of moving the base plate in an arc shape, and can be applied to both batch processing and continuous processing. For example, the device described in Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-176382) and FIGS. 2 and 3 and the device described in Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-250282) are used independently. The present invention can be applied to a thin plate forming method using an apparatus for immersing a base plate in a raw material melt. Also, a plurality of base plates provided on the rotating body as described in
<第二の実施形態>
本実施形態は、下地板が原料融液に没入し始めるときに、下地板を円弧状の軌道上で移動させるための浸漬機構を設けた第一の実施形態と異なる装置の一例である。図4に基づき本実施形態について説明する。
<Second Embodiment>
This embodiment is an example of an apparatus different from the first embodiment provided with an immersion mechanism for moving the base plate on an arcuate track when the base plate begins to be immersed in the raw material melt. This embodiment will be described with reference to FIG.
図4に本発明が適用される薄板形成法に用いられる本実施形態の薄板製造装置の断面模式図を示す。図4に示す薄板製造装置は、回転軸に接続された3本の支持体を備えた三本足型回転体10の各支持体10aの先端に下地板1が設けられており、三本足型回転体10が矢印の方向に回転することにより、下地板1が順次坩堝3内の原料融液4に浸漬され(図4(a)の状態)、その後に、原料融液4から脱出するようになっている(図4(b)の状態)。
FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of a thin plate manufacturing apparatus of this embodiment used in a thin plate forming method to which the present invention is applied. The thin plate manufacturing apparatus shown in FIG. 4 is provided with a
本実施形態においては、下地板1の浸漬面101と原料融液4の液面とがなす角が大きくなるように下地板1が設けられている。すなわち、図4(c)に示すように、下地板1の円軌道の接線方向T2(三本足型回転体10の各支持体10aに対して垂直な方向)と下地板1の浸漬面101の面方向S2とが角度α2をなすように下地板1が設けられている。角度α2は、1〜10°であればよく、原料融液の液面402に生じる揺れを少なくするためには3〜6°であることが好ましい。
In the present embodiment, the
このように下地板1を円軌道の接線方向T2から傾けることにより、下地板1の先端面102と原料融液4とが接触し、下地板1の先端面102の表面にも薄板2が形成されて下地板1と薄板2との接着性(係合性)が高まるため、液だれの影響によって下地板上の形成途中の薄板2が原料融液4の張力により引っ張られ、下地板1から剥がれ落ちてしまうことを防止できる。
By tilting the
また、先端面102の表面に形成された薄板2は、薄板2を下地板1から剥がす際に把持具で掴むために利用することもできる。下地板1から剥がされた後、この部分の薄板2はレーザー等を用いて切断されることにより、薄板の製品を得ることができる。
Further, the
<第三の実施形態>
本実施形態は、下地板が原料融液に没入し始めるときに、下地板を円弧状の軌道上で移動させるための浸漬機構を設けた実施形態の別の例である。
<Third embodiment>
This embodiment is another example of the embodiment in which an immersion mechanism is provided for moving the base plate on an arcuate track when the base plate starts to be immersed in the raw material melt.
本実施形態は、下地板が原料融液に没入し始めるときに、下地板を円弧状の軌道上で移動させる点で第一、第二の実施形態と一致するが、浸漬機構が異なる。本実施形態では浸漬機構としてドラム型の回転体を用いている。図5に基づき本実施形態について説明する。 This embodiment is the same as the first and second embodiments in that the base plate is moved on an arcuate track when the base plate begins to be immersed in the raw material melt, but the immersion mechanism is different. In the present embodiment, a drum-type rotating body is used as the immersion mechanism. The present embodiment will be described with reference to FIG.
図5に本発明が適用される薄板形成法に用いられる本実施形態の薄板製造装置の断面模式図を示す。図5(a)に示す薄板製造装置は、ドラム型回転体11の表面に間隔を空けて複数の下地板1が設けられており、矢印の方向にドラム型回転体11が回転することにより下地板1が順次坩堝3内の原料融液4に浸漬される。ここで、図5(a)は下地板1が原料融液4に浸漬されているときの状態を示している。
FIG. 5 shows a schematic cross-sectional view of the thin plate manufacturing apparatus of the present embodiment used in the thin plate forming method to which the present invention is applied. In the thin plate manufacturing apparatus shown in FIG. 5 (a), a plurality of
本実施形態においても、下地板1の浸漬面101と原料融液4の液面とがなす角が大きくなるように下地板1が設けられている。図5(b)は図5(a)における一つの下地板を拡大した図であるが、下地板1の円軌道の接線方向T3(ドラム型回転体11の接線方向)と下地板1の浸漬面101の面方向S3とが角度α3をなすように下地板1が設けられている。角度α3は、1〜10°であればよく、原料融液の液面402に生じる揺れを少なくするためには3〜6°であることが好ましい。
Also in the present embodiment, the
このように下地板1をドラム型回転体11の接線方向から傾けることにより、下地板1の先端面102と原料融液4とが接触し、下地板1の先端面102の表面にも薄板2が形成されて下地板1と薄板2との接着性(係合性)が高まるため、液だれの影響によって下地板上の形成途中の薄板が原料融液の張力により引っ張られ、下地板から剥がれ落ちてしまことを防止できる。
By tilting the
<第四の実施形態>
本実施形態は、先端面が特定の形状を有する下地板を用いることにより、下地板と薄板との接着性(係合性)をより高めたものである。
<Fourth embodiment>
In this embodiment, the adhesiveness (engagement property) between the base plate and the thin plate is further improved by using a base plate having a specific shape at the tip surface.
ここで、先端面が特定の形状を有する下地板とは、下地板の進行方向先端面が、形成された薄板を前記下地板の進行方向と逆方向の力に対して引っ掛けるように形成されている下地板のことであり、下地板の進行方向先端面に、形成された薄板と係合または係止するための構造が設けられた下地板である。ここで、薄板と係合または係止するための構造とは凸部であっても良く、また凹部であってもよく凹凸が共に形成されており、また溝があるなど下地板と薄板の係合性を高めるような構成すべてを意味する。 Here, the base plate whose tip surface has a specific shape is such that the tip surface in the direction of travel of the base plate is such that the formed thin plate is hooked against the force in the direction opposite to the direction of travel of the base plate. The base plate is a base plate provided with a structure for engaging or locking with the formed thin plate at the front end surface in the traveling direction of the base plate. Here, the structure for engaging or locking with the thin plate may be a convex portion, may be a concave portion, and are formed with both concave and convex portions, and there is a groove, for example, a relationship between the base plate and the thin plate. It means all configurations that increase compatibility.
例えば、図6(a)、(b)の斜視図に示したような先端面形状を有する下地板1であり、下地板1の先端面102と浸漬面101とのなす角度γが鋭角となっている。この下地板1を図6(a)の矢印Pの方向を進行方向とし浸漬面101と先端面102を原料融液4に浸漬させる。なお、図6(a)と図6(b)は同じ下地板の斜視図であり、図6(c)はこの下地板を用いることによって形成される薄板の斜視図である。
For example, the
図8に示すように、図6(a)および図6(b)に示される先端面が特定の形状を有する下地板1を上記実施例と同様に傾けて坩堝3内の原料融液4に浸漬させ、下地板1の表面に薄板2を形成させる。その際、下地板1が原料融液4に没入し始めるとき(板状体1が1(a)の状態のとき)に、下地板1の浸漬面101の進行方向先端が進行方向後端よりも下側に位置することにより、下地板1の先端面102と原料融液4とが接触し、下地板1の先端面102の表面にも薄板2が形成される。
As shown in FIG. 8, the
これにより、図6(c)に示すような第1面201および第二面202を有する薄板2が得られる。第1面201は下地板1の浸漬面101の表面に形成されたものであり、第2面202は下地板1の先端面102の表面に形成されたものである。
Thereby, the
このような形状の下地板1を用いることにより、浸漬面101と先端面102とに薄板2が形成され、形成された薄板2の第二面202が下地板1の先端面102に引っ掛けたれた状態になるため、下地板1および薄板2を原料融液4から脱出させる際(図8において板状体1が1(c)の状態のとき)に、薄板2が剥がれ落ちることをより確実に防止することができる。
By using the
上記特定の形状を有する下地板とは、このように形成された薄板を引っ掛けることができる種々の形状であれば特に限定されるものではなく、図6に示す形状の下地板1以外にも、例えば図7(a)〜(c)に示すような形状の下地板1が挙げられる。図7(a)に示す下地板1は、浸漬面101側と接する先端面102において、下地板1の進行方向(矢印Pの方向)側に凸であり丸みを帯びた凸部を有している。
The base plate having the specific shape is not particularly limited as long as it is a variety of shapes that can hook the thin plate formed in this way, and besides the
また、図7(b)に示す下地板1は、浸漬面101側と接する先端面102において、下地板1の進行方向(矢印Pの方向)側に凸であり先端に浸漬面と垂直な面を有する凸部を有している。図7(c)に示す下地板1は、浸漬面101側と接する先端面(102aおよび102b)において、下地板1の進行方向(矢印Pの方向)側に凸であり先端面102aと102bから形成される鋭利な先端を有する凸部を有している。
Further, the
このような先端面の形状を有する下地板1は、先端面の表面に形成された薄板がより引っ掛かり易くなり、下地板および薄板を原料融液から脱出させる際(図8において板状体1が1(c)の状態のとき)に、薄板が剥がれ落ちることをより確実に防止することができる。
In the
本実施形態において、下地板1を浸漬させる浸漬軌道は、下地板1の浸漬面101は完全に全体が原料融液4に浸漬されているものの、先端面102は全体が原料融液4に浸漬していても良いし、一部が原料融液4に浸漬するように浸漬軌道を調整しても良い。
In this embodiment, the immersion track in which the
下地板1の先端面102を完全に原料融液4に浸漬させることによっては、薄板2の第二面202が下地板1に引っかかる強さを強くすることができ、また下地板1の先端面102の一部を原料融液4に浸漬させることによっては、ある一定の薄板2が下地板1に引っかかる強さを維持しつつも、最終的に切断される薄板の第二面202を少なくすることができ、余分な原料融液を消耗しなくてよくなる。
By completely immersing the
このような形状の下地板を用いる場合、下地板1を原料融液4に没入させてから脱出させるまでの間(図8において板状体1が1(b)の状態のとき)において、下地板の移動速度を上げても薄板2が下地板1から剥れにくくなるため、原料融液中を下地板が移動する速度の大小や加速度の大きさを幅広く設定することができ、別の観点からすれば、下地板の速度制御を厳密に行わずとも安定して薄板を製造することができる。
When the base plate having such a shape is used, during the period from when the
また、薄板2の第二面202は薄板を下地板1から剥がす際に把持具で掴むために利用することもできる。下地板から剥がされた後、薄板2の第二面はレーザー等を用いて切断されることにより、薄板の製品を得ることができる。
Further, the
本発明は、さらに上記の薄板製造装置および薄板製造方法を用いて得られる薄板並びにその薄板を備えた太陽電池にも関するものであり、本発明を用いて得られる薄板は、種々公知の方法により太陽電池の製造に用いることができる。 The present invention further relates to a thin plate obtained by using the above-described thin plate manufacturing apparatus and thin plate manufacturing method and a solar cell provided with the thin plate, and the thin plate obtained using the present invention can be obtained by various known methods. It can be used for the production of solar cells.
今回開示された実施の形態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。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 下地板、101 浸漬面、101a 進行方向先端、101b 進行方向後端、101T 面方向、102 先端面、2 薄板(薄板)、201 第一面、202 第二面、3 坩堝、4 原料融液(シリコン融液)、401 液だれ、402 原料融液液面、5 台座、6 主室、7 薄板製造装置、801 下地板交換位置、9 浸漬機構、901 昇降機構、902 懸垂支柱、903 回転機構、904 主軸支柱、905 主軸、906 動力伝達機構、907 回転モータ軸、908 台座支持部、909 横行レール、910 横行機構、10 三本足型回転体、10a 支持体、10T 接線方向、11 ドラム型回転体、11T 接線方向。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記下地板が前記原料融液に没入し始めるときに、前記下地板を円弧状の軌道で移動させるための浸漬機構を設け、
前記下地板の浸漬面と前記原料融液の液面とがなす角度が大きくなるように、前記下地板の浸漬面が前記円弧状の軌道の接線方向に対して角度をなすように前記下地板が設けられたことを特徴とする薄板製造装置。 A thin plate manufacturing apparatus for immersing a base plate in a raw material melt and then allowing the base plate to escape from the raw material melt and forming a thin plate on the base plate by solidification of the raw material melt,
When the base plate begins to be immersed in the raw material melt, an immersion mechanism is provided for moving the base plate in an arcuate path,
The base plate so that the immersion surface of the base plate forms an angle with respect to the tangential direction of the arcuate track so that the angle formed by the immersion surface of the base plate and the liquid surface of the raw material melt is large. An apparatus for manufacturing a thin plate, wherein
前記下地板を浸漬させる工程において、前記下地板が原料融液に没入し始めるときに、前記下地板を円弧状の軌道で移動させるときに、
前記下地板の浸漬面と前記原料融液の液面とがなす角度が大きくなるように、前記下地板の浸漬面が前記円弧状の軌道の接線方向に対して角度をなすように前記下地板を原料融液に没入させることを特徴とする薄板製造方法。 A method for producing a thin plate in which a base plate is immersed in a raw material melt, then the base plate is escaped from the raw material melt, and a thin plate is formed on the base plate by solidification of the raw material melt,
In the step of immersing the base plate, when the base plate starts to be immersed in the raw material melt, when moving the base plate in an arcuate path,
The base plate so that the immersion surface of the base plate forms an angle with respect to the tangential direction of the arcuate track so that the angle formed by the immersion surface of the base plate and the liquid surface of the raw material melt is large. A thin plate manufacturing method characterized by immersing the material in a raw material melt.
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WO2012049843A1 (en) * | 2010-10-12 | 2012-04-19 | 富士フイルム株式会社 | Method for producing buffer layer and cbd film-forming apparatus |
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JP2004123433A (en) * | 2002-10-01 | 2004-04-22 | Sharp Corp | Silicon sheet,its manufacturing process, substrate for manufacturing the same and solar battery |
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