薄板の製造方法、製造装置、薄板および太陽電池
【課題】シート形成法を用いたシリコンシートの製造において、下地板をシリコン融液から脱出させる際に、形成途中のシリコンシートが液面から受ける影響を小さくし、シリコンシートを効率よく製造する方法を提供する。
【解決手段】シリコン融液４に下地板１を浸漬させた後に下地板１をシリコン融液４から脱出させて、シリコン融液４の凝固により下地板１上にシリコンシート２を形成するシリコンシート２の製造装置であって、下地板１の表面に形成されたシリコンシート２がシリコン融液４から脱出し終えるときの下地板１の移動速度が、下地板１がシリコン融液４に没入し始めるときの下地板１の移動速度に比べて大きくなるように、下地板１の速度を制御する制御手段を備える。
【解決手段】シリコン融液４に下地板１を浸漬させた後に下地板１をシリコン融液４から脱出させて、シリコン融液４の凝固により下地板１上にシリコンシート２を形成するシリコンシート２の製造装置であって、下地板１の表面に形成されたシリコンシート２がシリコン融液４から脱出し終えるときの下地板１の移動速度が、下地板１がシリコン融液４に没入し始めるときの下地板１の移動速度に比べて大きくなるように、下地板１の速度を制御する制御手段を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池用などに用いられる薄板の製造方法、製造装置、薄板および太陽電池に関し、さらに詳しくは、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下地板上に薄板を形成する薄板の製造方法、製造装置、薄板および太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池の作製などに用いられるシリコン基板（薄板）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、坩堝内で溶融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。
【０００３】
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。
【０００４】
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）。
【０００５】
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下面を支える下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、その下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。
【０００６】
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シート状のシリコン基板を得る方法（シート形成法）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シート形成法が開示されている。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２１１２０号公報
【特許文献２】特開平１１−９２２８４号公報
【特許文献３】特開２００６−１７６３８２号公報
【特許文献４】特開２００４−２５０２８２号公報
【特許文献５】特開２００１−２４７３９６号公報
【特許文献６】特開２００１−２２３１７２号公報
【特許文献７】特開２００２−２８９５４４号公報
【特許文献８】特開平１０−２９８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、シート形成法を用いた薄板の製造において、下地板を原料融液から脱出させる際に、形成途中の薄板が融液液面から受ける影響を小さくし、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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、シリコン融液に下地板を浸漬させた後に該下地板をシリコン融液から脱出させて、シリコン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装置であって、前記下地板の表面に形成された薄板がシリコン融液から脱出し終えるときの下地板の移動速度が、前記下地板がシリコン融液に没入し始めるときの下地板の移動速度に比べて大きくなるように、前記下地板の速度を制御する制御手段を備えた薄板の製造装置である。
【００１０】
前記下地板の表面に形成された薄板がシリコン融液から脱出し終えるときの下地板の移動速度は、前記下地板がシリコン融液に没入し始めるときの下地板の移動速度の１．１から５倍であることが好ましい。
【００１１】
前記下地板が少なくともシリコン融液に没入し始めてから前記下地板の表面に形成された薄板がシリコン融液から脱出し終えるまでの間、該下地板が円弧状の軌道を移動することが好ましい。
【００１２】
前記下地板がシリコン融液に没入し始めるときから前記下地板の表面に形成された薄板がシリコン融液から脱出し終えるときまでの間において、該下地板の加速度を８００ｍｍ／Ｓ2から２０００ｍｍ／Ｓ2にすることが好ましい。
【００１３】
前記下地板が前記原料融液に浸漬されており、前記下地板が水平となっている状態から、前記下地板の表面に形成された薄板が原料融液から脱出し終えるときの間において前記下地板を加速させることが好ましい。
【００１４】
前記下地板の表面に形成された薄板がシリコン融液から脱出し終えるときの該下地板の移動速度を１００ｍｍ／Ｓ以上にすることが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、シリコン融液に下地板を浸漬させた後に該下地板をシリコン融液から脱出させて、シリコン融液の凝固により下地板上に薄板を形成する薄板の製造方法であって、前記下地板の表面に形成された薄板がシリコン融液から脱出し終えるときの下地板の移動速度が、前記下地板がシリコン融液に没入し始めるときの下地板の移動速度に比べて大きい、薄板の製造方法である。
【００１６】
本発明は、さらに、上記の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。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の製造装置を用いることによって、形成途中の薄板が液面から受ける影響を小さくすることができ、効率的に良質な薄板を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】シート形成法を用いた基板製造装置の一例を示す側断面図である。
【図２】図２に示される基板製造装置の動作状態を示す側断面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る浸漬軌道を示す図である。
【図４】本発明の第二の実施形態に係る浸漬軌道を示す図である。
【図５】本発明の第三の実施形態の一例を説明するための断面模式図である。
【図６】本発明の第三の実施形態の別の例を説明するための断面模式図である。
【図７】本発明の第四の実施形態の一例を説明するための図である。（Ａ）、（Ｂ）は同じ下地板の斜視図であり、（Ｃ）は薄板の斜視図である。
【図８】本発明の第四の実施形態に係る浸漬軌道を示す図である。
【図９】従来のシート形成法を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜第一の実施形態＞
本発明の薄板の製造装置および製造方法は、主として、シリコン融液に下地板を浸漬させた後に該下地板をシリコン融液から脱出させて、シリコン融液の凝固により下地板上に薄板を形成する薄板の製造方法（シート形成法）において適用されるものである。
【００２０】
（シート形成法）
シート形成法の一例について基本的な手順を図１および図２を用いて以下に説明する。
【００２１】
図１に示す薄板製造装置は、主室１５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シリコン融液４が貯留され、そのシリコン融液４に下地板１の表層部を浸漬させる浸漬機構６が配置されている。主室１５には不活性ガスが導入される。
【００２２】
主室１５の外壁に取り付けられた昇降機構９には懸垂支柱１０が接続されている。昇降機構９内のモータによって、懸垂支柱１０は昇降動作を行なうことが可能である。懸垂支柱１０は、主室１５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、主室内に外気が混入することを防いでいる。懸垂支柱１０の先には、回転モータ軸８を有する回転機構１１が接続されている。回転機構１１の下には、主軸支柱１２が２本接続されており、主軸支柱１２の下端には主軸１３が水平方向に貫通している。この主軸１３と、回転機構内のモータ軸とは、動力伝達機構１４によって接続されているため、主軸１３は回転機構１１によって回転動作を行なうことが可能である。動力伝達機構１４は、チェーンや、ベルト、ギアなどを使用することができる。主軸１３には台座支持部７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。
【００２３】
次に、図１および２を用いて、下地板１をシリコン融液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６が下地板１を把握した後、昇降機構９によって浸漬機構６全体を下降しつつ、回転機構１１によって台座５を回転させることで、下地板１を矢印６０２のように動作させ、下地板交換位置６０１からシリコン融液４に浸す位置へ移動させる。そのまま、昇降機構９の昇降動作と回転機構１１の回転動作を用いて、矢印６０３のように下地板１をシリコン融液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６０４のようにシリコン融液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６０５のように昇降動作および回転動作によって、下地板交換位置６０１に戻る。
【００２４】
一連の動作のうち、昇降動作は矢印６０６によって示される。
また、シート形成法においては、薄板を形成させる下地板の初期温度はシリコン融点（１４１５℃）よりも低い温度範囲であること、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、シリコン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シリコン溶液の固化を制御す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することができる。
【００２５】
シート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る。
【００２６】
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。
【００２７】
薄板製造時におけるシリコン融液の温度は、シートの成長条件との兼ね合い等に応じて、通常、過冷却温度の１３８０℃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。シリコン融液液面が規定の高さになった後に、下地板の表面がシリコン融液に浸漬される。
【００２８】
本発明の薄板の製造装置は、上述したようなシート形成法において、前記下地板の表面に形成された薄板がシリコン融液から脱出し終えるときの下地板の移動速度が、前記下地板がシリコン融液に没入し始めるときの下地板の移動速度に比べて大きくなるように、前記下地板の速度を制御する制御手段を備えたことを特徴としている。制御手段は、上記の制御を実行できる手段であれば特に限定されないが、例えば、図１の浸漬機構６における回転機構１１や昇降機構９による軌道制御などが挙げられる。本発明の特徴について、図３を用いて説明する。
【００２９】
図３は、シート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３に示すように下地板１は台座５に取り付けられ、シリコン融液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、シリコン融液４から取り出される。
【００３０】
本発明は、このような工程において、下地板１の移動速度を変化させるように制御することを特徴とするものである。具体的には、薄板２がシリコン融液４から脱出し終えるとき（下地板が１（ｃ）の状態のとき）の下地板１の移動速度が、下地板１がシリコン融液４に没入し始めるとき（下地板が１（a）の状態のとき）における下地板１の移動速度よりも早くなるように制御される。
【００３１】
なお、下地板１がシリコン融液４に没入し始めるときとは、下地板１の一部がシリコン融液４に接触するときであり、薄板２がシリコン融液４から脱出し終えるときとは、薄板２の後端がシリコン融液４から離脱したときを意味するものとする。
【００３２】
なお、ここで定義する「とき」とは厳密にその瞬間を意味するものではなく、下地板１をある特定の加速度によって望むべき移動速度にできる範囲内で、その前後の一定の時間の幅を有するものである。つまり、下地板１がその状態となった瞬間に移動速度を制御する必要は無く、下地板１がシリコン融液４に没入後、薄板２がシリコン融液４から脱出し終えるまでの間に下地板１を加速させればよい。
【００３３】
このような制御を行うことにより、薄板２がシリコン融液４から脱出する速度が早くなるため、シリコン融液４の液切れがよくなり、液だれから受ける悪影響が小さくなる。よって、液だれの影響によって下地板上の形成途中の薄板２がシリコン融液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ったり、薄板末端部に融液が固まってしまい、薄板２の形状が悪化するなどの薄板の形成において液だれによって生じる悪影響を小さくすることができる。
【００３４】
また本発明の製造装置においては、薄板２がシリコン融液４から脱出し終えるときの下地板１の移動速度をどの程度大きくするかは、シート形成法に用いる下地板１の全体形状、表面形状および冷却温度、シリコン融液の温度等の種々の条件に応じて、変動するものであり一律に規定することはできない。
【００３５】
しかし、その速度は液だれから受ける影響が小さくなるように（太陽電池製造時において薄板特性の悪化がみられたり、製造工程での不具合が発生しない程度）速度（加速）を各々の条件での試作実験等により適宜設定することができる。
【００３６】
一般的な条件のシート形成法においては、薄板２がシリコン融液４から脱出し終えるときの下地板１の移動速度が、下地板１がシリコン融液４に没入し始めるときの移動速度の１．１〜３倍であることが好ましく、さらに好ましくは１．１〜５倍である。また、薄板２がシリコン融液４から脱出し終えるときの下地板１の移動速度は１００ｍｍ／S以上が望ましい。
【００３７】
また本発明の製造装置において、下地板１をシリコン融液４に没入させてから脱出させるまでの間（下地板１がシリコン融液４と接触している間（１（ｂ）の状態のとき）に下地板１を移動させる軌道は、特に限定されるものではなく、直線状の軌道であっても曲線状の軌道であってもよい。
【００３８】
下地板１を移動するための機構を簡略化するためには、下地板１が円弧状の軌道を移動することが好ましく、通常、その円弧の中心はシリコン融液４と間隔を空けた上部に位置する。また、特開２０００−１７６３８２号公報（特許文献６）に開示された機構のように下地板１をシリコン融液４中で直線的に移動させる方法等においても、本発明の製造装置を適用することが可能である。
【００３９】
また下地板１がシリコン融液４に没入し始めるときから薄板２がシリコン融液４を脱出し終えるときまでの間において、シリコン融液液面４０２に揺れが生じるのを防ぐため、また薄板２を安定した状態で結晶成長させるために、下地板１の移動速度の変化は緩やかであることが好ましい。シリコン融液液面４０２に揺れが生じることによっても薄板２の特性は悪化してしまうためである。よってこの間の下地板１の加速度は１５００ｍｍ／Ｓ2以下であることが好ましく、さらに好ましくは、１０００ｍｍ／Ｓ2以下であればよい。
【００４０】
また、本発明の製造装置において、大きな速度で下地板１がシリコン融液４に接触すると、シリコン融液液面４０２に生じる揺れが大きくなることから、下地板１がシリコン融液４に没入し始めるときの下地板１の移動速度は８０ｍｍ／Ｓ以下であることが好ましい。
【００４１】
＜第二の実施形態＞
次に第一の実施形態と浸漬工程において下地板の移動速度を調整する点では一致するが、その移動速度を制御するタイミングが異なるものを説明する。
【００４２】
本実施形態の薄板の製造装置は、形成された薄板がシリコン融液から脱出し終えるときの下地板の移動速度が、下地板がシリコン融液から脱出する準備状態に入ったときの下地板の移動速度に比べて大きいことを特徴としている。以下、本実施形態の特徴について、図４を用いて説明する。
【００４３】
図４に示すように下地板１は１（ｄ）の状態でシリコン融液４に浸漬され始め、１（ｅ）の状態で下地板１を水平に維持し、薄板２を下地板１の表面に形成しながら、１（ｆ）においてシリコン融液４から薄板２を取り出すための準備状態に入り、１（ｇ）において薄板２をシリコン融液４から脱出させ、薄板２を取り出す。
【００４４】
本実施形態は、このような浸漬工程において、薄板２がシリコン融液４から脱出し終えるとき（下地板が１（ｇ）の状態の時）の下地板１の移動速度が、下地板１がシリコン融液４から脱出する準備状態（１（ｅ）から１（ｇ）の間）の間に下地板１を加速させるように制御される。
【００４５】
なお、薄板２がシリコン融液４から脱出し終えるときとは、薄板２の後端がシリコン融液４から離脱したときを意味するものとする。下地板１がシリコン融液４から脱出する準備状態になるときとは、薄板形成工程（１（ｅ））において下地板１が水平となっている状態から、薄板２がシリコン融液４から脱出し終えるとき（１（ｇ））の間である。
【００４６】
このような制御を行うことにより、薄板形成工程（１（ｅ））において、第一の実施形態に比して下地板１の移動速度を小さくすることによって良好な結晶を成長させることができる。
【００４７】
本実施形態においても薄板２がシリコン融液４から脱出し終えるときの下地板の移動速度は様々な条件によって適宜決定されるものであるが、一般的な条件のシート形成法においては、第一の実施形態に比して大きな加速度が必要である。
【００４８】
これより、薄板がシリコン融液から脱出し終えるときの下地板の移動速度は、下地板がシリコン融液から脱出する準備状態となったときの下地板の移動速度の１．１〜３倍であることが好ましく、さらに好ましくは１．１〜５倍である。
【００４９】
以上に説明したように、本実施形態においても、液だれの影響によって生じる薄板の形成における悪影響を小さくすることができる。
【００５０】
＜第三の実施形態＞
本発明の製造装置は種々のシート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１、２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、単独の下地板をシリコン融液に浸漬させる装置を用いたシート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シリコン融液に浸漬させる装置を用いたシート形成法に適用することもできる。
【００５１】
具体例として、図５に本発明が適用されるシート形成法に用いられる製造装置の一例の断面模式図を示す。図５に示す製造装置は、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１６の各支持体の先端に下地板（１Ａ、１Ｂなど）が設けられており、三本足型回転体１６が矢印の方向に回転することにより、下地板が順次坩堝３内のシリコン融液４に浸漬されるようになっている。
【００５２】
本発明の製造装置においては、この三本足型回転体１６の回転速度を一定とするのではなく、周期的に変化させるように調整する。例えば、前述した第二の実施形態のように下地板の移動速度を制御するのであれば、図５（ａ）に示すように下地板がシリコン融液４から脱出する準備状態に入ったときから、図５（ｂ）に示すように下地板がシリコン融液４から脱出し終える状態までの間において、三本足型回転体１６の回転速度を上げ（加速する）、図５（ｂ）の状態の後に三本足型回転体１６の回転速度を下げて、再び図５（ａ）の状態となるまでの間は一定の速度を保つといった回転速度の制御を行う。
【００５３】
ここで、このような複数の下地板が回転体に装着され、各下地板について独自にその移動速度を制御することができず、全ての下地板が同一の移動速度で移動する場合は制御を行うタイミングとその隣接する下地板間の間隔が重要となってくる。つまり下地板１Ａと１Ｂの間隔が接近しており、下地板１Ａがシリコン融液４から脱出し終える前に下地板１Ｂがシリコン融液４に没入してしまうほど接近している場合は適用できなくなってしまう。
【００５４】
よって隣接する下地板１Ａと１Ｂの間隔は、先行する下地板１Ａがシリコン融液４から脱出し終えるときに、追走する下地板１Ｂの移動速度を制御するタイミング（第一の実施形態であればシリコン融液４に没入してからの一定期間、第二の実施形態であればシリコン融液４からの脱出準備の状態）にならないように適宜設計される必要がある。
【００５５】
また、図６に示すドラム状等の回転体上に複数の下地板が設けられた薄板製造装置を用いる場合であっても同様に、隣接する下地板の間に十分な間隔を有するように下地板が配置されていることが必要である。
【００５６】
図６は、ドラム型回転体１７に複数の下地板（１Ｃ、１Ｄなど）が設けられた装置を示しており、矢印の方向にドラム型回転体１７が回転することにより下地板が順次坩堝３内のシリコン融液４に浸漬される。ここで、図６は下地板１Ｃがシリコン融液から脱出し終えるときの状態を示しており、このときに次の下地板１Ｄはシリコン融液４に浸漬されていない状態にあり、このように各下地板が十分な間隔を有するものであれば第一の実施形態に係る発明を適用することが可能である。
【００５７】
＜第四の実施形態＞
本実施形態は、特定の形状を有する下地板を用いることにより第二面を有する薄板を形成させ、形成後に第二面をレーザー等で切除して薄板を得るものである。
【００５８】
ここで、特定の形状を有する下地板とは、例えば、図７（Ａ）、（Ｂ）の斜視図に示した形状の下地板１であり、この下地板を図４（Ａ）の矢印Ｐの方向を進行方向とし下地板第一面１０１と下地板第２面１０２をシリコン融液４に浸漬させる。
【００５９】
図８に示すように、特定の形状を有する下地板１を坩堝３内のシリコン融液４に浸漬させ、下地板１の表面に薄板２を形成させる。このとき、図７（Ｃ）に示すような第二面２０２を有する薄板２が得られる。
【００６０】
このような形状の下地板を用いることにより、下地板第１面と下地板第２面に薄板２が形成され、形成された薄板２が下地板１に引っかかった状態になるため、大きな加速度をかけても形成された薄板２が脱落することなくシリコン融液４から脱出させることができる。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を意味する。
【００６１】
本実施形態において、下地板１を浸漬させる浸漬軌道は、下地板第一面１０１は完全に全体がシリコン融液４に浸漬されているものの、下地板第二面１０２は全体がシリコン融液４に浸漬していても良いし、一部がシリコン融液４に浸漬するように浸漬軌道を調整しても良い。
【００６２】
下地板第二面１０２を完全にシリコン融液４に浸漬させることによっては、薄板第二面２０２が下地板に引っかかる強さを強くすることができ、また下地板第二面１０２の一部をシリコン融液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第二面２０２を少なくすることができ、余分なシリコン融液を消耗しなくてよくなる。
【００６３】
このような形状の下地板を用いる場合、シリコン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。
【００６４】
また、薄板第二面はシートを下地板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。
【００６５】
本発明は、さらに上記の製造方法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ものであり、本発明の方法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。
【００６６】
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。
【符号の説明】
【００６７】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 下地板、１０１ 下地板第１面、１０２ 下地板第２面、２ 薄板、２０１ 薄板第一面、２０２ 薄板第二面、３ 坩堝、４ シリコン融液、４０１ 液だれ、４０２ シリコン融液液面、５ 台座、６ 浸漬機構、６０１ 下地板交換位置、７ 台座支持部、８ 回転モータ軸、９ 昇降機構、１０ 懸垂支柱、１１ 回転機構、１２ 主軸支柱、１３ 主軸、１４ 動力伝達機構、１５ 主室、１６ 三本足型回転体、１７ ドラム型回転体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池用などに用いられる薄板の製造方法、製造装置、薄板および太陽電池に関し、さらに詳しくは、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下地板上に薄板を形成する薄板の製造方法、製造装置、薄板および太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池の作製などに用いられるシリコン基板（薄板）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、坩堝内で溶融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。
【０００３】
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。
【０００４】
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）。
【０００５】
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下面を支える下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、その下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。
【０００６】
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シート状のシリコン基板を得る方法（シート形成法）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シート形成法が開示されている。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２１１２０号公報
【特許文献２】特開平１１−９２２８４号公報
【特許文献３】特開２００６−１７６３８２号公報
【特許文献４】特開２００４−２５０２８２号公報
【特許文献５】特開２００１−２４７３９６号公報
【特許文献６】特開２００１−２２３１７２号公報
【特許文献７】特開２００２−２８９５４４号公報
【特許文献８】特開平１０−２９８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、シート形成法を用いた薄板の製造において、下地板を原料融液から脱出させる際に、形成途中の薄板が融液液面から受ける影響を小さくし、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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、シリコン融液に下地板を浸漬させた後に該下地板をシリコン融液から脱出させて、シリコン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装置であって、前記下地板の表面に形成された薄板がシリコン融液から脱出し終えるときの下地板の移動速度が、前記下地板がシリコン融液に没入し始めるときの下地板の移動速度に比べて大きくなるように、前記下地板の速度を制御する制御手段を備えた薄板の製造装置である。
【００１０】
前記下地板の表面に形成された薄板がシリコン融液から脱出し終えるときの下地板の移動速度は、前記下地板がシリコン融液に没入し始めるときの下地板の移動速度の１．１から５倍であることが好ましい。
【００１１】
前記下地板が少なくともシリコン融液に没入し始めてから前記下地板の表面に形成された薄板がシリコン融液から脱出し終えるまでの間、該下地板が円弧状の軌道を移動することが好ましい。
【００１２】
前記下地板がシリコン融液に没入し始めるときから前記下地板の表面に形成された薄板がシリコン融液から脱出し終えるときまでの間において、該下地板の加速度を８００ｍｍ／Ｓ2から２０００ｍｍ／Ｓ2にすることが好ましい。
【００１３】
前記下地板が前記原料融液に浸漬されており、前記下地板が水平となっている状態から、前記下地板の表面に形成された薄板が原料融液から脱出し終えるときの間において前記下地板を加速させることが好ましい。
【００１４】
前記下地板の表面に形成された薄板がシリコン融液から脱出し終えるときの該下地板の移動速度を１００ｍｍ／Ｓ以上にすることが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、シリコン融液に下地板を浸漬させた後に該下地板をシリコン融液から脱出させて、シリコン融液の凝固により下地板上に薄板を形成する薄板の製造方法であって、前記下地板の表面に形成された薄板がシリコン融液から脱出し終えるときの下地板の移動速度が、前記下地板がシリコン融液に没入し始めるときの下地板の移動速度に比べて大きい、薄板の製造方法である。
【００１６】
本発明は、さらに、上記の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。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の製造装置を用いることによって、形成途中の薄板が液面から受ける影響を小さくすることができ、効率的に良質な薄板を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】シート形成法を用いた基板製造装置の一例を示す側断面図である。
【図２】図２に示される基板製造装置の動作状態を示す側断面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る浸漬軌道を示す図である。
【図４】本発明の第二の実施形態に係る浸漬軌道を示す図である。
【図５】本発明の第三の実施形態の一例を説明するための断面模式図である。
【図６】本発明の第三の実施形態の別の例を説明するための断面模式図である。
【図７】本発明の第四の実施形態の一例を説明するための図である。（Ａ）、（Ｂ）は同じ下地板の斜視図であり、（Ｃ）は薄板の斜視図である。
【図８】本発明の第四の実施形態に係る浸漬軌道を示す図である。
【図９】従来のシート形成法を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜第一の実施形態＞
本発明の薄板の製造装置および製造方法は、主として、シリコン融液に下地板を浸漬させた後に該下地板をシリコン融液から脱出させて、シリコン融液の凝固により下地板上に薄板を形成する薄板の製造方法（シート形成法）において適用されるものである。
【００２０】
（シート形成法）
シート形成法の一例について基本的な手順を図１および図２を用いて以下に説明する。
【００２１】
図１に示す薄板製造装置は、主室１５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シリコン融液４が貯留され、そのシリコン融液４に下地板１の表層部を浸漬させる浸漬機構６が配置されている。主室１５には不活性ガスが導入される。
【００２２】
主室１５の外壁に取り付けられた昇降機構９には懸垂支柱１０が接続されている。昇降機構９内のモータによって、懸垂支柱１０は昇降動作を行なうことが可能である。懸垂支柱１０は、主室１５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、主室内に外気が混入することを防いでいる。懸垂支柱１０の先には、回転モータ軸８を有する回転機構１１が接続されている。回転機構１１の下には、主軸支柱１２が２本接続されており、主軸支柱１２の下端には主軸１３が水平方向に貫通している。この主軸１３と、回転機構内のモータ軸とは、動力伝達機構１４によって接続されているため、主軸１３は回転機構１１によって回転動作を行なうことが可能である。動力伝達機構１４は、チェーンや、ベルト、ギアなどを使用することができる。主軸１３には台座支持部７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。
【００２３】
次に、図１および２を用いて、下地板１をシリコン融液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６が下地板１を把握した後、昇降機構９によって浸漬機構６全体を下降しつつ、回転機構１１によって台座５を回転させることで、下地板１を矢印６０２のように動作させ、下地板交換位置６０１からシリコン融液４に浸す位置へ移動させる。そのまま、昇降機構９の昇降動作と回転機構１１の回転動作を用いて、矢印６０３のように下地板１をシリコン融液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６０４のようにシリコン融液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６０５のように昇降動作および回転動作によって、下地板交換位置６０１に戻る。
【００２４】
一連の動作のうち、昇降動作は矢印６０６によって示される。
また、シート形成法においては、薄板を形成させる下地板の初期温度はシリコン融点（１４１５℃）よりも低い温度範囲であること、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、シリコン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シリコン溶液の固化を制御す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することができる。
【００２５】
シート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る。
【００２６】
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。
【００２７】
薄板製造時におけるシリコン融液の温度は、シートの成長条件との兼ね合い等に応じて、通常、過冷却温度の１３８０℃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。シリコン融液液面が規定の高さになった後に、下地板の表面がシリコン融液に浸漬される。
【００２８】
本発明の薄板の製造装置は、上述したようなシート形成法において、前記下地板の表面に形成された薄板がシリコン融液から脱出し終えるときの下地板の移動速度が、前記下地板がシリコン融液に没入し始めるときの下地板の移動速度に比べて大きくなるように、前記下地板の速度を制御する制御手段を備えたことを特徴としている。制御手段は、上記の制御を実行できる手段であれば特に限定されないが、例えば、図１の浸漬機構６における回転機構１１や昇降機構９による軌道制御などが挙げられる。本発明の特徴について、図３を用いて説明する。
【００２９】
図３は、シート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３に示すように下地板１は台座５に取り付けられ、シリコン融液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、シリコン融液４から取り出される。
【００３０】
本発明は、このような工程において、下地板１の移動速度を変化させるように制御することを特徴とするものである。具体的には、薄板２がシリコン融液４から脱出し終えるとき（下地板が１（ｃ）の状態のとき）の下地板１の移動速度が、下地板１がシリコン融液４に没入し始めるとき（下地板が１（a）の状態のとき）における下地板１の移動速度よりも早くなるように制御される。
【００３１】
なお、下地板１がシリコン融液４に没入し始めるときとは、下地板１の一部がシリコン融液４に接触するときであり、薄板２がシリコン融液４から脱出し終えるときとは、薄板２の後端がシリコン融液４から離脱したときを意味するものとする。
【００３２】
なお、ここで定義する「とき」とは厳密にその瞬間を意味するものではなく、下地板１をある特定の加速度によって望むべき移動速度にできる範囲内で、その前後の一定の時間の幅を有するものである。つまり、下地板１がその状態となった瞬間に移動速度を制御する必要は無く、下地板１がシリコン融液４に没入後、薄板２がシリコン融液４から脱出し終えるまでの間に下地板１を加速させればよい。
【００３３】
このような制御を行うことにより、薄板２がシリコン融液４から脱出する速度が早くなるため、シリコン融液４の液切れがよくなり、液だれから受ける悪影響が小さくなる。よって、液だれの影響によって下地板上の形成途中の薄板２がシリコン融液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ったり、薄板末端部に融液が固まってしまい、薄板２の形状が悪化するなどの薄板の形成において液だれによって生じる悪影響を小さくすることができる。
【００３４】
また本発明の製造装置においては、薄板２がシリコン融液４から脱出し終えるときの下地板１の移動速度をどの程度大きくするかは、シート形成法に用いる下地板１の全体形状、表面形状および冷却温度、シリコン融液の温度等の種々の条件に応じて、変動するものであり一律に規定することはできない。
【００３５】
しかし、その速度は液だれから受ける影響が小さくなるように（太陽電池製造時において薄板特性の悪化がみられたり、製造工程での不具合が発生しない程度）速度（加速）を各々の条件での試作実験等により適宜設定することができる。
【００３６】
一般的な条件のシート形成法においては、薄板２がシリコン融液４から脱出し終えるときの下地板１の移動速度が、下地板１がシリコン融液４に没入し始めるときの移動速度の１．１〜３倍であることが好ましく、さらに好ましくは１．１〜５倍である。また、薄板２がシリコン融液４から脱出し終えるときの下地板１の移動速度は１００ｍｍ／S以上が望ましい。
【００３７】
また本発明の製造装置において、下地板１をシリコン融液４に没入させてから脱出させるまでの間（下地板１がシリコン融液４と接触している間（１（ｂ）の状態のとき）に下地板１を移動させる軌道は、特に限定されるものではなく、直線状の軌道であっても曲線状の軌道であってもよい。
【００３８】
下地板１を移動するための機構を簡略化するためには、下地板１が円弧状の軌道を移動することが好ましく、通常、その円弧の中心はシリコン融液４と間隔を空けた上部に位置する。また、特開２０００−１７６３８２号公報（特許文献６）に開示された機構のように下地板１をシリコン融液４中で直線的に移動させる方法等においても、本発明の製造装置を適用することが可能である。
【００３９】
また下地板１がシリコン融液４に没入し始めるときから薄板２がシリコン融液４を脱出し終えるときまでの間において、シリコン融液液面４０２に揺れが生じるのを防ぐため、また薄板２を安定した状態で結晶成長させるために、下地板１の移動速度の変化は緩やかであることが好ましい。シリコン融液液面４０２に揺れが生じることによっても薄板２の特性は悪化してしまうためである。よってこの間の下地板１の加速度は１５００ｍｍ／Ｓ2以下であることが好ましく、さらに好ましくは、１０００ｍｍ／Ｓ2以下であればよい。
【００４０】
また、本発明の製造装置において、大きな速度で下地板１がシリコン融液４に接触すると、シリコン融液液面４０２に生じる揺れが大きくなることから、下地板１がシリコン融液４に没入し始めるときの下地板１の移動速度は８０ｍｍ／Ｓ以下であることが好ましい。
【００４１】
＜第二の実施形態＞
次に第一の実施形態と浸漬工程において下地板の移動速度を調整する点では一致するが、その移動速度を制御するタイミングが異なるものを説明する。
【００４２】
本実施形態の薄板の製造装置は、形成された薄板がシリコン融液から脱出し終えるときの下地板の移動速度が、下地板がシリコン融液から脱出する準備状態に入ったときの下地板の移動速度に比べて大きいことを特徴としている。以下、本実施形態の特徴について、図４を用いて説明する。
【００４３】
図４に示すように下地板１は１（ｄ）の状態でシリコン融液４に浸漬され始め、１（ｅ）の状態で下地板１を水平に維持し、薄板２を下地板１の表面に形成しながら、１（ｆ）においてシリコン融液４から薄板２を取り出すための準備状態に入り、１（ｇ）において薄板２をシリコン融液４から脱出させ、薄板２を取り出す。
【００４４】
本実施形態は、このような浸漬工程において、薄板２がシリコン融液４から脱出し終えるとき（下地板が１（ｇ）の状態の時）の下地板１の移動速度が、下地板１がシリコン融液４から脱出する準備状態（１（ｅ）から１（ｇ）の間）の間に下地板１を加速させるように制御される。
【００４５】
なお、薄板２がシリコン融液４から脱出し終えるときとは、薄板２の後端がシリコン融液４から離脱したときを意味するものとする。下地板１がシリコン融液４から脱出する準備状態になるときとは、薄板形成工程（１（ｅ））において下地板１が水平となっている状態から、薄板２がシリコン融液４から脱出し終えるとき（１（ｇ））の間である。
【００４６】
このような制御を行うことにより、薄板形成工程（１（ｅ））において、第一の実施形態に比して下地板１の移動速度を小さくすることによって良好な結晶を成長させることができる。
【００４７】
本実施形態においても薄板２がシリコン融液４から脱出し終えるときの下地板の移動速度は様々な条件によって適宜決定されるものであるが、一般的な条件のシート形成法においては、第一の実施形態に比して大きな加速度が必要である。
【００４８】
これより、薄板がシリコン融液から脱出し終えるときの下地板の移動速度は、下地板がシリコン融液から脱出する準備状態となったときの下地板の移動速度の１．１〜３倍であることが好ましく、さらに好ましくは１．１〜５倍である。
【００４９】
以上に説明したように、本実施形態においても、液だれの影響によって生じる薄板の形成における悪影響を小さくすることができる。
【００５０】
＜第三の実施形態＞
本発明の製造装置は種々のシート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１、２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、単独の下地板をシリコン融液に浸漬させる装置を用いたシート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シリコン融液に浸漬させる装置を用いたシート形成法に適用することもできる。
【００５１】
具体例として、図５に本発明が適用されるシート形成法に用いられる製造装置の一例の断面模式図を示す。図５に示す製造装置は、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１６の各支持体の先端に下地板（１Ａ、１Ｂなど）が設けられており、三本足型回転体１６が矢印の方向に回転することにより、下地板が順次坩堝３内のシリコン融液４に浸漬されるようになっている。
【００５２】
本発明の製造装置においては、この三本足型回転体１６の回転速度を一定とするのではなく、周期的に変化させるように調整する。例えば、前述した第二の実施形態のように下地板の移動速度を制御するのであれば、図５（ａ）に示すように下地板がシリコン融液４から脱出する準備状態に入ったときから、図５（ｂ）に示すように下地板がシリコン融液４から脱出し終える状態までの間において、三本足型回転体１６の回転速度を上げ（加速する）、図５（ｂ）の状態の後に三本足型回転体１６の回転速度を下げて、再び図５（ａ）の状態となるまでの間は一定の速度を保つといった回転速度の制御を行う。
【００５３】
ここで、このような複数の下地板が回転体に装着され、各下地板について独自にその移動速度を制御することができず、全ての下地板が同一の移動速度で移動する場合は制御を行うタイミングとその隣接する下地板間の間隔が重要となってくる。つまり下地板１Ａと１Ｂの間隔が接近しており、下地板１Ａがシリコン融液４から脱出し終える前に下地板１Ｂがシリコン融液４に没入してしまうほど接近している場合は適用できなくなってしまう。
【００５４】
よって隣接する下地板１Ａと１Ｂの間隔は、先行する下地板１Ａがシリコン融液４から脱出し終えるときに、追走する下地板１Ｂの移動速度を制御するタイミング（第一の実施形態であればシリコン融液４に没入してからの一定期間、第二の実施形態であればシリコン融液４からの脱出準備の状態）にならないように適宜設計される必要がある。
【００５５】
また、図６に示すドラム状等の回転体上に複数の下地板が設けられた薄板製造装置を用いる場合であっても同様に、隣接する下地板の間に十分な間隔を有するように下地板が配置されていることが必要である。
【００５６】
図６は、ドラム型回転体１７に複数の下地板（１Ｃ、１Ｄなど）が設けられた装置を示しており、矢印の方向にドラム型回転体１７が回転することにより下地板が順次坩堝３内のシリコン融液４に浸漬される。ここで、図６は下地板１Ｃがシリコン融液から脱出し終えるときの状態を示しており、このときに次の下地板１Ｄはシリコン融液４に浸漬されていない状態にあり、このように各下地板が十分な間隔を有するものであれば第一の実施形態に係る発明を適用することが可能である。
【００５７】
＜第四の実施形態＞
本実施形態は、特定の形状を有する下地板を用いることにより第二面を有する薄板を形成させ、形成後に第二面をレーザー等で切除して薄板を得るものである。
【００５８】
ここで、特定の形状を有する下地板とは、例えば、図７（Ａ）、（Ｂ）の斜視図に示した形状の下地板１であり、この下地板を図４（Ａ）の矢印Ｐの方向を進行方向とし下地板第一面１０１と下地板第２面１０２をシリコン融液４に浸漬させる。
【００５９】
図８に示すように、特定の形状を有する下地板１を坩堝３内のシリコン融液４に浸漬させ、下地板１の表面に薄板２を形成させる。このとき、図７（Ｃ）に示すような第二面２０２を有する薄板２が得られる。
【００６０】
このような形状の下地板を用いることにより、下地板第１面と下地板第２面に薄板２が形成され、形成された薄板２が下地板１に引っかかった状態になるため、大きな加速度をかけても形成された薄板２が脱落することなくシリコン融液４から脱出させることができる。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を意味する。
【００６１】
本実施形態において、下地板１を浸漬させる浸漬軌道は、下地板第一面１０１は完全に全体がシリコン融液４に浸漬されているものの、下地板第二面１０２は全体がシリコン融液４に浸漬していても良いし、一部がシリコン融液４に浸漬するように浸漬軌道を調整しても良い。
【００６２】
下地板第二面１０２を完全にシリコン融液４に浸漬させることによっては、薄板第二面２０２が下地板に引っかかる強さを強くすることができ、また下地板第二面１０２の一部をシリコン融液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第二面２０２を少なくすることができ、余分なシリコン融液を消耗しなくてよくなる。
【００６３】
このような形状の下地板を用いる場合、シリコン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。
【００６４】
また、薄板第二面はシートを下地板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。
【００６５】
本発明は、さらに上記の製造方法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ものであり、本発明の方法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。
【００６６】
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。
【符号の説明】
【００６７】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 下地板、１０１ 下地板第１面、１０２ 下地板第２面、２ 薄板、２０１ 薄板第一面、２０２ 薄板第二面、３ 坩堝、４ シリコン融液、４０１ 液だれ、４０２ シリコン融液液面、５ 台座、６ 浸漬機構、６０１ 下地板交換位置、７ 台座支持部、８ 回転モータ軸、９ 昇降機構、１０ 懸垂支柱、１１ 回転機構、１２ 主軸支柱、１３ 主軸、１４ 動力伝達機構、１５ 主室、１６ 三本足型回転体、１７ ドラム型回転体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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装置であって、
前記下地板の表面に形成された薄板が原料融液から脱出し終えるときの前記下地板の移動速度が、前記下地板が原料融液に没入し始めるときの下地板の移動速度に比べて大きくなるように、前記下地板の速度を制御する制御手段を備えた薄板の製造装置。
【請求項２】
前記下地板の表面に形成された薄板が原料融液から脱出し終えるときの下地板の移動速度は、前記下地板が原料融液に没入し始めるときの下地板の移動速度の１．１から５倍であることを特徴とする請求項１に記載の製造装置。
【請求項３】
前記下地板が少なくとも原料融液に没入し始めてから前記下地板の表面に形成された薄板が原料融液から脱出し終えるまでの間、該下地板が円弧状の軌道を移動することを特徴とする請求項１または２に記載の製造装置。
【請求項４】
前記下地板が原料融液に没入し始めるときから前記下地板の表面に形成された薄板が原料融液から脱出し終えるときまでの間において、該下地板の加速度を８００ｍｍ／Ｓ2から２０００ｍｍ／Ｓ2に制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の製造装置。
【請求項５】
前記下地板が原料融液に浸漬されており、前記下地板が水平となっている状態から、前記薄板が原料融液から脱出し終えるときの間において前記下地板を加速させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の製造装置。
【請求項６】
前記下地板が原料融液から脱出し終えるときの該下地板の移動速度を１００ｍｍ／Ｓ以上に制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の製造装置。
【請求項７】
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、
前記下地板の表面に形成された薄板が原料融液から脱出し終えるときの下地板の移動速度が、前記下地板が原料融液に没入し始めるときの下地板の移動速度に比べて大きいことを特徴とする薄板の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかに記載の製造装置を用いて得られる薄板。
【請求項９】
請求項８に記載の薄板を備えた太陽電池。
【請求項１】
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装置であって、
前記下地板の表面に形成された薄板が原料融液から脱出し終えるときの前記下地板の移動速度が、前記下地板が原料融液に没入し始めるときの下地板の移動速度に比べて大きくなるように、前記下地板の速度を制御する制御手段を備えた薄板の製造装置。
【請求項２】
前記下地板の表面に形成された薄板が原料融液から脱出し終えるときの下地板の移動速度は、前記下地板が原料融液に没入し始めるときの下地板の移動速度の１．１から５倍であることを特徴とする請求項１に記載の製造装置。
【請求項３】
前記下地板が少なくとも原料融液に没入し始めてから前記下地板の表面に形成された薄板が原料融液から脱出し終えるまでの間、該下地板が円弧状の軌道を移動することを特徴とする請求項１または２に記載の製造装置。
【請求項４】
前記下地板が原料融液に没入し始めるときから前記下地板の表面に形成された薄板が原料融液から脱出し終えるときまでの間において、該下地板の加速度を８００ｍｍ／Ｓ2から２０００ｍｍ／Ｓ2に制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の製造装置。
【請求項５】
前記下地板が原料融液に浸漬されており、前記下地板が水平となっている状態から、前記薄板が原料融液から脱出し終えるときの間において前記下地板を加速させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の製造装置。
【請求項６】
前記下地板が原料融液から脱出し終えるときの該下地板の移動速度を１００ｍｍ／Ｓ以上に制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の製造装置。
【請求項７】
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、
前記下地板の表面に形成された薄板が原料融液から脱出し終えるときの下地板の移動速度が、前記下地板が原料融液に没入し始めるときの下地板の移動速度に比べて大きいことを特徴とする薄板の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかに記載の製造装置を用いて得られる薄板。
【請求項９】
請求項８に記載の薄板を備えた太陽電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２０８８６７（Ｐ２０１０−２０８８６７Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５３５８３（Ｐ２００９−５３５８３）
【出願日】平成２１年３月６日（２００９．３．６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月６日（２００９．３．６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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