Ｓｉ系結晶の成長方法、Ｓｉ系結晶、Ｓｉ系結晶基板及び太陽電池
キャスト法を用いたＳｉ系結晶の成長方法において、前記Ｓｉ系結晶の結晶方位を自在に制御することができ、前記Ｓｉ系結晶から切り出して得たウエハが所定のエッチング操作後において、形状方位の揃ったテクスチャー構造を有するように、前記Ｓｉ系結晶内に形状方位の揃った構造を簡易に形成する。キャスト成長用坩堝１１の底部に、少なくともＳｉを含む結晶片１２を配置する。次いで、キャスト成長用坩堝１１内において、結晶片１２の上方にＳｉ原料１３を配置する。次いで、キャスト成長用坩堝１２を加熱して、結晶片１２の少なくとも一部が残存するようにＳｉ原料１３を溶解して、Ｓｉ融液１４を形成する。次いで、Ｓｉ融液１４を冷却及び凝固させることにより、結晶片１２の残部１２ＡからＳｉ系結晶を一方向成長させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｓｉ系結晶の成長方法及びこの方法により得られたＳｉ系結晶、並びに前記Ｓｉ系結晶を利用したＳｉ系結晶基板及び太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
最も安全で環境にやさしいＳｉ太陽電池を地球規模で本格的に普及させるためには、高効率の太陽電池を豊富に存在する資源を用い、低コストで安全に生産できる技術開発が必要である。現在、国内外では、Ｓｉ融液からキャスト法を用いて太陽電池にデバイス化する方法が実用技術として主流を占めている。
【０００３】
しかしながら、キャスト法は、固液界面における温度勾配を増大させた、融液の凝固法をベースにしているため、結晶品質を十分に上げることが本質的に困難である。具体的には、キャスト法を用いて作製したＳｉ多結晶は柱状結晶の組織を有しており、その結晶方位は乱雑であり、ほとんど規則性を有していない。
【０００４】
このため、バルク状の前記Ｓｉ多結晶を切り出してＳｉウエハを作製し、このウエハを用いて太陽電池を作製した際に、又は前記ウエハ上に所定のＳｉ薄膜やＳｉＧｅ薄膜を形成して太陽電池を作製した際に、前記太陽電池内に太陽光の反射を防止して、前記太陽光を有効に吸収するための形状方位の揃った構造を形成することができない。したがって、前記太陽電池の変換効率が劣化して、例えば単結晶Ｓｉウエハからなる太陽電池と比較した場合において、約８割以下にまで劣化してしまっていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、キャスト法を用いたＳｉ系結晶の成長方法において、前記Ｓｉ系結晶の結晶方位を自在に制御することができ、前記Ｓｉ系結晶から切り出して得たウエハが所定のエッチング操作後において、形状方位の揃ったテクスチャー構造を有するように、前記Ｓｉ系結晶内に形状方位の揃った構造を簡易に形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく、本発明は、
キャスト成長用坩堝の底部に、少なくともＳｉを含む結晶片を配置する工程と、
前記キャスト成長用坩堝内において、前記結晶片の上方にＳｉ原料を配置する工程と、
前記キャスト成長用坩堝を加熱して、前記結晶片の少なくとも一部が残存するように前記Ｓｉ原料を溶解して、Ｓｉ融液を形成する工程と、
前記Ｓｉ融液を冷却及び凝固させることにより、前記結晶片の残部からＳｉ系結晶を一方向成長させる工程と、
を具えることを特徴とする、Ｓｉ系結晶の成長方法に関する。
【０００７】
本発明によれば、キャスト成長用坩堝の底部に少なくともＳｉを含む結晶片を配置し、次いで、前記結晶片の上方にＳｉ原料を配置するようにしている。そして、前記Ｓｉ原料を加熱溶解してＳｉ融液を作製し、冷却凝固させて一方向成長させる際に、前記結晶片の少なくとも一部が溶解することなく残存するようにし、その残部が常に前記Ｓｉ融液の底部と接触するようにしている。したがって、前記結晶片の前記残部からＳｉ系結晶の核成長が開始し、次いで、凝固が進行するにつれて前記成長核からＳｉ系結晶が一方向成長するようになる。
【０００８】
この後の成長過程において、優先方位に対する結晶方位の整列メカニズムが働き、この結果、得られた前記Ｓｉ系結晶中には形状方位が揃った組織構造が形成されるようになる。
【０００９】
なお、上述のＳｉ系結晶を切り出して得たウエハ面に所定のエッチング操作を行うことにより、形状方位の揃ったテクスチャー構造を形成することができる。
【００１０】
また、前記結晶片を適宜選択し、例えば、所定の結晶方位に配向した主面を有する板状の結晶片を用いれば、前記Ｓｉ系結晶は前記結晶片の前記主面の配向方向に影響を受けて成長するようになる。また、前記結晶片を粒状のものから構成すれば、前記結晶片の配向性自体は前記Ｓｉ系結晶の成長に影響を与えず、種々の方位を有するものが混ざり合うようになる。この場合、前記Ｓｉ系結晶の成長方位は、前記Ｓｉ融液の組成や後の冷却凝固操作に依存するようになる。
【００１１】
本発明の好ましい態様においては、前記Ｓｉ融液を形成する工程において、前記結晶片の前記残部が前記Ｓｉ融液の底部の全体を覆うようにする。これによって、前記キャスト成長用坩堝の底面における核形成サイト数を制御及び制限した状態から結晶成長を開始することができ、次いで一方向成長を行うことにより、前記Ｓｉ系結晶の、結晶粒の方位整列効果を促進することができ、大きな結晶粒を有する形状方位の揃った組織構造、具体的には柱状組織を成長させることができるようになる。したがって、前記Ｓｉ系結晶を切り出してウエハを形成した場合に、前記ウエハ表面には形状及び方位の揃ったテクスチャー構造が形成されるようになる。
【００１２】
また、その後の成長条件の制御によって、前記Ｓｉ系結晶における結晶粒の方位整列効果を促進することができ、前記Ｓｉ系結晶から切り出したウエハの表面にはテクスチャー構造が確実に形成されるようになる。
【００１３】
また、本発明の他の好ましい態様においては、前記Ｓｉ融液を形成する工程において、前記キャスト成長用坩堝の下部を冷却することにより、前記結晶片の前記少なくとも一部を残存させるようにする。これによって、前記キャスト成長用坩堝の形状及び大きさや、加熱炉の形状及び特性、さらには前記結晶片の組成及び量などに依存することなく、所定量の結晶片を常に溶解することなく残存させることができる。
【００１４】
さらに、本発明のその他の好ましい態様においては、前記Ｓｉ系結晶を一方向成長させる工程において、前記Ｓｉ系結晶の成長速度を制御する。結晶欠陥が導入されないようにするには、前記Ｓｉ系結晶の成長速度を低くし、結晶粒の方位整列を促進する場合には、前記Ｓｉ系結晶の成長速度を高くすることが要求される。したがって、これらのバランスを考慮した上で、前記Ｓｉ系結晶の成長速度を適宜すれば、その成長速度に応じて所定の結晶方向に配向した前記Ｓｉ系結晶を得ることができる。
【００１５】
また、本発明の他の好ましい態様においては、前記Ｓｉ系結晶を一方向成長させる工程において、前記Ｓｉ系結晶の成長途中で、前記Ｓｉ系結晶の成長速度を増大させるようにする。これによって、前記Ｓｉ系結晶の方位整列効果を増大させることができる。
さらに、本発明のその他の好ましい態様においては、前記Ｓｉ融液中に所定の追加元素を添加し、前記Ｓｉ系結晶の成長方位を制御するようにすることが好ましい。
【００１６】
本発明のその他の特徴及び利点については、以下の発明の実施の形態において説明する。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、キャスト法を用いたＳｉ系結晶の成長方法において、前記Ｓｉ系結晶の結晶方位を自在に制御することができ、前記Ｓｉ系結晶から切り出して得たウエハが所定のエッチング操作後において、形状方位の揃ったテクスチャー構造を有するように、前記Ｓｉ系結晶内に形状方位の揃った構造を簡易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を発明の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１〜図３は、本発明のＳｉ系結晶の作製方法の一例を説明するための図である。最初に、図１に示すように、キャスト成長用坩堝１１の底部に結晶片１２を配置し、結晶片１２の上方のＳｉ原料１３を配置する。坩堝１１は図示しない加熱炉内に配置されている。また、坩堝１１の底部は平坦又は円錐状であることが好ましい。
【００１９】
結晶片１２は板状及び粒状などいずれの形態をも採ることができる。上述したように、板状の結晶片の場合、後に得るＳｉ系結晶の成長方位は前記結晶片の主面の結晶方位に影響を受けるようになる。なお、結晶片１２は単結晶及び多結晶のいずれであっても良い。
【００２０】
また、結晶片１２の大きさは１ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。これによって、後の得るべきＳｉ系結晶の核生成数を制限し、大きな粒径を有する柱状組織の成長が促進され、一方向成長を行うことによって、結晶方位の整列した大粒径の柱状組織を有するＳｉ系多結晶を得ることができる。そして、このＳｉ系多結晶から切り出した結晶方位の揃ったウエハに対し、所定のエッチング操作を施すことによって、形状及び方位の揃ったテクスチャー構造を簡易に形成することができるようになる。
【００２１】
結晶片１２が板状の場合、前記大きさは板状の結晶片の一辺当りの大きさを意味する。結晶片１２が粒状の場合、前記大きさは粒状の結晶片の直径を意味する。
【００２２】
さらに、結晶片１２は少なくともＳｉを含むことが要求されるが、目的とするＳｉ系結晶の一方向成長に影響を与えない元素として、例えばＧｅなどを含むことができる。この場合、結晶片１２は、Ｓｉ１−ＸＧｅＸ（０≦Ｘ＜１）なる組成を有するようになる。但し、後に得るＳｉ融液の組成や冷却凝固操作を適宜に制御することにより、結晶片１２をＧｅのみから構成しても、目的とするＳｉ系結晶を得ることができる。
【００２３】
次いで、図２に示すように、坩堝１１を図示しない加熱炉によって加熱し、Ｓｉ原料１３を溶解させて、Ｓｉ融液１４を生成する。この場合、結晶片１２もある程度の量が溶解してＳｉ融液１４中に入り込むようになる。しかしながら、本発明においては、例えば坩堝１１の下方から坩堝１１の底部に直接当るようにして冷却ガスを導入する、あるいは坩堝１１の下部を加熱炉の加熱領域外に位置するようにし、前記底部を冷却して結晶片１２の少なくとも一部が残存するようにする。
【００２４】
また、結晶片１２の残部１２ＡはＳｉ融液１４の底部全体を覆っている。したがって、目的とするＳｉ系結晶の成長初期の核形成数を制御及び制限でき、一方向成長を行うことにより、大粒径の柱状組織化より促進することができ、所定の成長条件の制御により、結晶粒の方位が整列した前記Ｓｉ系結晶を得ることができる。この結果、前記Ｓｉ系結晶から切り出したウエハ表面には、所定のエッチング工程後において形状方位の揃ったテクスチャー構造を確実に形成できるようになる。
【００２５】
次いで、図２に示すように、坩堝１１を矢印Ｐで示される方向に引き下げることにより、Ｓｉ融液１４中に矢印Ｐと同方向に温度勾配を生ぜしめることができ、Ｓｉ融液１４の下方において冷却が進行し、結晶片１２の残部１２Ａから核生成が生じて凝固が始まり、次いで凝固が進行することにより、生成した核から一方向成長が開始されて、図３に示すように、Ｓｉ融液１４の下方で結晶化が進行し、柱状組織を有するＳｉ系結晶１５が生成するようになる。その後、坩堝１１をさらに下方に引き下げることにより凝固が進行して、Ｓｉ融液１４の全体が結晶化してＳｉ系結晶１５に転換する。
【００２６】
Ｓｉ系結晶１５は、結晶片１２の残部１２Ａから成長した核を中心として、一方向成長することにより得られたものであるので、その内部には優先方位において粒径が制御されるとともに、結晶粒の方位が整列した結晶構造が形成されるようになる。なお、一般的には、柱状組織の多結晶となる。
【００２７】
坩堝１１の引き下げ速度は、Ｓｉ系結晶１５の成長速度に直接影響を与えるものであるため、Ｓｉ系結晶１５の成長速度を考慮して適宜に決定する。Ｓｉ系結晶１５内に結晶欠陥が導入されないようにするには、坩堝１１の引き下げ速度を低下させ、Ｓｉ系結晶１５の成長速度を低くする。Ｓｉ系結晶１５の結晶粒の方位整列を促進する場合には、坩堝１１の引き下げ速度を増大させ、Ｓｉ系結晶１５の成長速度を高くする。
【００２８】
なお、結晶欠陥の導入と結晶粒の方位整列とをバランスさせた状態で、坩堝１１の引き下げ速度を制御し、Ｓｉ系結晶１５の成長速度を制御することによって、Ｓｉ系結晶１５の成長方位を制御することができる。例えば、Ｓｉ系結晶１５の成長速度を０．１ｍｍ／分〜１ｍｍ／分とすることにより、Ｓｉ系結晶の成長方位を［１１１］方向に制御できるようになる。また、Ｓｉ系結晶１５の成長速度を１ｍｍ／分〜１０ｍｍ／分とすることにより、Ｓｉ系結晶の成長方位を［１１０］又は［１１２］方向に制御できるようになる。
【００２９】
また、Ｓｉ系結晶１５の成長速度を増大させることにより、方位整列が促進されるので、Ｓｉ系結晶１５の成長途中、例えば結晶片１２の残部１２Ａからの核生成が終了した後において、坩堝１１の引き下げ速度を増大させ、Ｓｉ系結晶１５の成長速度を大きくすることにより、方位整列効果を促進することができる。さらに、坩堝１１の底部の冷却効果を増大させるために、冷却体を坩堝１１の前記底部近傍に配置することにより、成長初期の成長速度を大きな範囲で制御することができ、方位整列効果を促進することが可能となる。
【００３０】
このようにして結晶粒の方位が整列した柱状組織を有するＳｉ系多結晶が得られるようになり、このようなＳｉ系多結晶から切り出したウエハ表面に所定のエッチング操作を施すことにより、形状方位の揃ったテクスチャー構造を簡易に形成できるようになる。
【００３１】
また、Ｓｉ融液１４中に所定の追加元素を添加することによっても、Ｓｉ系結晶１５の成長方位を制御することができる。前記追加元素としては、当然にＳｉ系結晶１５の一方向制御を妨げないものであることが要求され、具体的には、Ｇｅなどを例示することができる。
【００３２】
Ｓｉ融液１４中にＧｅを０．１原子％〜２０原子％の範囲で含有させることにより、Ｓｉ系結晶１５を［１１０］方向に成長させることができる。また、Ｓｉ融液１４中にＧｅを２０原子％以上、好ましくは８０原子％以下で含有させることにより、Ｓｉ系結晶１５を［１００］方向に成長させることができる。なお、Ｓｉ融液１４中の組成を制御することによりＳｉ系結晶１５の成長方向を制御する場合は、結晶片１２を粒状のものから構成するなどして、上述した結晶成長になるべく影響を与えないようにすることが好ましい。
【００３３】
また、特に結晶片１２を板状のものから構成した、その結晶面を［１１１］、［１００］又は［１１０］方向に揃えて配置することにより、Ｓｉ系結晶１５の上述したような方位整列を促進させることができる。
【００３４】
また、前記追加元素として、Ｇｅの代わりにＣ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも一つを選択することもできる。これらの元素を前記追加元素として使用する場合、その添加量は０．１原子％〜２０原子％にする。
【００３５】
以上のようにして得たＳｉ系結晶１５はバルク状であるため、これを切り出してウエハとすることにより、太陽電池などの基板として使用することのできるＳｉ系結晶基板を提供することができる。この場合、前記基板上には動作層を積層する。前記動作層は、高品質なＳｉやＳｉＧｅなどからなるエピタキシャル結晶薄膜などから構成する。前記薄膜は、液相エピタキシャル法、気相エピタキシャル法、又は分子線エピタキシャル法などを用いて作製することができる。
【００３６】
また、前記ウエハを動作用結晶として用い、直接的に太陽電池として使用することができる。この場合、前記ウエハ内にｐｎ接合を設けて動作層とし、さらにその表面に所定のエッチングを施してテクスチャー構造を形成する。
【００３７】
上記いずれの場合においても、得られた太陽電池は太陽光の反射を抑制し、高い変換効率を実現できるようになる。
【実施例】
【００３８】
（実施例１）
内径３０ｍｍの石英坩堝内に、直径３〜８ｍｍのＳｉ結晶片を入れ、次いで、前記Ｓｉ結晶片の上方に純Ｓｉ結晶からなるＳｉ原料を入れた。次いで、前記坩堝を所定の加熱炉内に入れて保持した後、炉内を１４５０℃に加熱して、前記Ｓｉ原料を溶解し、Ｓｉ融液を作製した。なお、坩堝の下部を冷却ガスを循環させることにより冷却し、前記Ｓｉ結晶片が完全に溶解しないようにした。また、前記加熱炉内には４０℃／ｃｍの温度勾配が生じるようにした。次いで、前記坩堝を０．４ｍｍ／分なる速度（成長速度）で引き下げ、所定のＳｉ系結晶を得た。
【００３９】
図４は、前記Ｓｉ系結晶の断面におけるＯＩＭ（Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｉｍａｇｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真である。図４から、前記Ｓｉ系結晶は結晶粒の約５０％が［１１１］配向していることが判明した。
【００４０】
（実施例２）
前記坩堝を１．１ｍｍ／分なる速度（成長速度）で引き下げた以外は、実施例１と同様にしてＳｉ系結晶を得た。図５は、前記Ｓｉ系結晶の断面のＯＩＭ写真である。図５から、前記Ｓｉ結晶は約５０％の結晶粒が［１１２］配向していることが判明した。
【００４１】
（実施例３）
前記Ｓｉ融液中にＧｅを５０原子％の割合で含有させ、前記坩堝を０．５ｍｍ／分で引き下げた以外は、実施例１と同様にしてＳｉ系結晶を得た。このときの配向性をＯＩＭによって調べたところ、［１００］方向又は［１１０］方向に配向していることが確認された。
【００４２】
（実施例４）
前記Ｓｉ融液中にＧｅを１原子％の割合で含有させ、前記坩堝を０．３ｍｍ／分で引き下げた以外は、実施例１と同様にしてＳｉ系結晶を得た。図６は、前記Ｓｉ系結晶の断面のＯＩＭ写真である。図６から、前記Ｓｉ結晶は約７０％が［１１０］配向していることが分かる。
【００４３】
以上、実施例１〜４から明らかなように、本発明によれば、所定の方位に配向した結晶粒を多く含む柱状組織のＳｉ系多結晶が得られることが判明した。この方位配列効果は、坩堝底部の形状、成長初期の冷却効果を高めることによりさらに増大させることが可能である。
【００４４】
（実施例５）
実施例１〜４で得られたＳｉ系結晶から２０×１８ｍｍ２、厚さ５００μｍのウエハを切り出し、これを基板として用いることにより、スライディングボード法によってＳｉ薄膜及びＳｉＧｅ薄膜のエピタキシャル成長を実施した。なお、前記Ｓｉ薄膜及び前記ＳｉＧｅ薄膜に対するＳｉ原料及びＳｉＧｅ原料は、ＧａあるいはＩｎ溶媒又はＡｕＢｉ合金溶媒中に飽和させて用いた。
【００４５】
Ｇａ溶媒及びＩｎ溶媒を用いた場合は、前記基板と前記飽和溶媒とを接触させた状態で、１２００℃から１０００℃の温度範囲で、前記飽和溶媒を０．５℃／分の冷却速度で１００℃低下させ、前記基板上に前記Ｓｉ薄膜又は前記ＳｉＧｅ薄膜を形成した。ＡｕＢｉ合金溶媒を用いた場合は、前記基板と前記飽和溶媒とを接触させた状態で、１０００℃から５００℃の温度範囲で、前記飽和溶媒を０．５℃／分の冷却速度で１００℃低下させ、前記基板上に前記Ｓｉ薄膜又は前記ＳｉＧｅ薄膜を形成した。
【００４６】
ＯＩＭによる観察の結果、いずれの溶媒を用いた場合においても、前記Ｓｉ薄膜及び前記ＳｉＧｅ薄膜内は、前記基板の結晶粒の配向方位を反映した所定の配向方位を有する結晶組織が形成されていることが判明した。
【００４７】
以上、具体例を示しながら発明の実施の形態に則して本発明を説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない範囲において、あらゆる変形や変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のＳｉ系結晶の作製方法の一例を説明するための図である。
【図２】同じく、本発明のＳｉ系結晶の作製方法の一例を説明するための図である。
【図３】同じく、本発明のＳｉ系結晶の作製方法の一例を説明するための図である。
【図４】本発明のＳｉ系結晶のＯＩＭ写真である。
【図５】同じく、本発明のＳｉ系結晶のＯＩＭ写真である。
【図６】同じく、本発明のＳｉ系結晶のＯＩＭ写真である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｓｉ系結晶の成長方法及びこの方法により得られたＳｉ系結晶、並びに前記Ｓｉ系結晶を利用したＳｉ系結晶基板及び太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
最も安全で環境にやさしいＳｉ太陽電池を地球規模で本格的に普及させるためには、高効率の太陽電池を豊富に存在する資源を用い、低コストで安全に生産できる技術開発が必要である。現在、国内外では、Ｓｉ融液からキャスト法を用いて太陽電池にデバイス化する方法が実用技術として主流を占めている。
【０００３】
しかしながら、キャスト法は、固液界面における温度勾配を増大させた、融液の凝固法をベースにしているため、結晶品質を十分に上げることが本質的に困難である。具体的には、キャスト法を用いて作製したＳｉ多結晶は柱状結晶の組織を有しており、その結晶方位は乱雑であり、ほとんど規則性を有していない。
【０００４】
このため、バルク状の前記Ｓｉ多結晶を切り出してＳｉウエハを作製し、このウエハを用いて太陽電池を作製した際に、又は前記ウエハ上に所定のＳｉ薄膜やＳｉＧｅ薄膜を形成して太陽電池を作製した際に、前記太陽電池内に太陽光の反射を防止して、前記太陽光を有効に吸収するための形状方位の揃った構造を形成することができない。したがって、前記太陽電池の変換効率が劣化して、例えば単結晶Ｓｉウエハからなる太陽電池と比較した場合において、約８割以下にまで劣化してしまっていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、キャスト法を用いたＳｉ系結晶の成長方法において、前記Ｓｉ系結晶の結晶方位を自在に制御することができ、前記Ｓｉ系結晶から切り出して得たウエハが所定のエッチング操作後において、形状方位の揃ったテクスチャー構造を有するように、前記Ｓｉ系結晶内に形状方位の揃った構造を簡易に形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく、本発明は、
キャスト成長用坩堝の底部に、少なくともＳｉを含む結晶片を配置する工程と、
前記キャスト成長用坩堝内において、前記結晶片の上方にＳｉ原料を配置する工程と、
前記キャスト成長用坩堝を加熱して、前記結晶片の少なくとも一部が残存するように前記Ｓｉ原料を溶解して、Ｓｉ融液を形成する工程と、
前記Ｓｉ融液を冷却及び凝固させることにより、前記結晶片の残部からＳｉ系結晶を一方向成長させる工程と、
を具えることを特徴とする、Ｓｉ系結晶の成長方法に関する。
【０００７】
本発明によれば、キャスト成長用坩堝の底部に少なくともＳｉを含む結晶片を配置し、次いで、前記結晶片の上方にＳｉ原料を配置するようにしている。そして、前記Ｓｉ原料を加熱溶解してＳｉ融液を作製し、冷却凝固させて一方向成長させる際に、前記結晶片の少なくとも一部が溶解することなく残存するようにし、その残部が常に前記Ｓｉ融液の底部と接触するようにしている。したがって、前記結晶片の前記残部からＳｉ系結晶の核成長が開始し、次いで、凝固が進行するにつれて前記成長核からＳｉ系結晶が一方向成長するようになる。
【０００８】
この後の成長過程において、優先方位に対する結晶方位の整列メカニズムが働き、この結果、得られた前記Ｓｉ系結晶中には形状方位が揃った組織構造が形成されるようになる。
【０００９】
なお、上述のＳｉ系結晶を切り出して得たウエハ面に所定のエッチング操作を行うことにより、形状方位の揃ったテクスチャー構造を形成することができる。
【００１０】
また、前記結晶片を適宜選択し、例えば、所定の結晶方位に配向した主面を有する板状の結晶片を用いれば、前記Ｓｉ系結晶は前記結晶片の前記主面の配向方向に影響を受けて成長するようになる。また、前記結晶片を粒状のものから構成すれば、前記結晶片の配向性自体は前記Ｓｉ系結晶の成長に影響を与えず、種々の方位を有するものが混ざり合うようになる。この場合、前記Ｓｉ系結晶の成長方位は、前記Ｓｉ融液の組成や後の冷却凝固操作に依存するようになる。
【００１１】
本発明の好ましい態様においては、前記Ｓｉ融液を形成する工程において、前記結晶片の前記残部が前記Ｓｉ融液の底部の全体を覆うようにする。これによって、前記キャスト成長用坩堝の底面における核形成サイト数を制御及び制限した状態から結晶成長を開始することができ、次いで一方向成長を行うことにより、前記Ｓｉ系結晶の、結晶粒の方位整列効果を促進することができ、大きな結晶粒を有する形状方位の揃った組織構造、具体的には柱状組織を成長させることができるようになる。したがって、前記Ｓｉ系結晶を切り出してウエハを形成した場合に、前記ウエハ表面には形状及び方位の揃ったテクスチャー構造が形成されるようになる。
【００１２】
また、その後の成長条件の制御によって、前記Ｓｉ系結晶における結晶粒の方位整列効果を促進することができ、前記Ｓｉ系結晶から切り出したウエハの表面にはテクスチャー構造が確実に形成されるようになる。
【００１３】
また、本発明の他の好ましい態様においては、前記Ｓｉ融液を形成する工程において、前記キャスト成長用坩堝の下部を冷却することにより、前記結晶片の前記少なくとも一部を残存させるようにする。これによって、前記キャスト成長用坩堝の形状及び大きさや、加熱炉の形状及び特性、さらには前記結晶片の組成及び量などに依存することなく、所定量の結晶片を常に溶解することなく残存させることができる。
【００１４】
さらに、本発明のその他の好ましい態様においては、前記Ｓｉ系結晶を一方向成長させる工程において、前記Ｓｉ系結晶の成長速度を制御する。結晶欠陥が導入されないようにするには、前記Ｓｉ系結晶の成長速度を低くし、結晶粒の方位整列を促進する場合には、前記Ｓｉ系結晶の成長速度を高くすることが要求される。したがって、これらのバランスを考慮した上で、前記Ｓｉ系結晶の成長速度を適宜すれば、その成長速度に応じて所定の結晶方向に配向した前記Ｓｉ系結晶を得ることができる。
【００１５】
また、本発明の他の好ましい態様においては、前記Ｓｉ系結晶を一方向成長させる工程において、前記Ｓｉ系結晶の成長途中で、前記Ｓｉ系結晶の成長速度を増大させるようにする。これによって、前記Ｓｉ系結晶の方位整列効果を増大させることができる。
さらに、本発明のその他の好ましい態様においては、前記Ｓｉ融液中に所定の追加元素を添加し、前記Ｓｉ系結晶の成長方位を制御するようにすることが好ましい。
【００１６】
本発明のその他の特徴及び利点については、以下の発明の実施の形態において説明する。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、キャスト法を用いたＳｉ系結晶の成長方法において、前記Ｓｉ系結晶の結晶方位を自在に制御することができ、前記Ｓｉ系結晶から切り出して得たウエハが所定のエッチング操作後において、形状方位の揃ったテクスチャー構造を有するように、前記Ｓｉ系結晶内に形状方位の揃った構造を簡易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を発明の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１〜図３は、本発明のＳｉ系結晶の作製方法の一例を説明するための図である。最初に、図１に示すように、キャスト成長用坩堝１１の底部に結晶片１２を配置し、結晶片１２の上方のＳｉ原料１３を配置する。坩堝１１は図示しない加熱炉内に配置されている。また、坩堝１１の底部は平坦又は円錐状であることが好ましい。
【００１９】
結晶片１２は板状及び粒状などいずれの形態をも採ることができる。上述したように、板状の結晶片の場合、後に得るＳｉ系結晶の成長方位は前記結晶片の主面の結晶方位に影響を受けるようになる。なお、結晶片１２は単結晶及び多結晶のいずれであっても良い。
【００２０】
また、結晶片１２の大きさは１ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。これによって、後の得るべきＳｉ系結晶の核生成数を制限し、大きな粒径を有する柱状組織の成長が促進され、一方向成長を行うことによって、結晶方位の整列した大粒径の柱状組織を有するＳｉ系多結晶を得ることができる。そして、このＳｉ系多結晶から切り出した結晶方位の揃ったウエハに対し、所定のエッチング操作を施すことによって、形状及び方位の揃ったテクスチャー構造を簡易に形成することができるようになる。
【００２１】
結晶片１２が板状の場合、前記大きさは板状の結晶片の一辺当りの大きさを意味する。結晶片１２が粒状の場合、前記大きさは粒状の結晶片の直径を意味する。
【００２２】
さらに、結晶片１２は少なくともＳｉを含むことが要求されるが、目的とするＳｉ系結晶の一方向成長に影響を与えない元素として、例えばＧｅなどを含むことができる。この場合、結晶片１２は、Ｓｉ１−ＸＧｅＸ（０≦Ｘ＜１）なる組成を有するようになる。但し、後に得るＳｉ融液の組成や冷却凝固操作を適宜に制御することにより、結晶片１２をＧｅのみから構成しても、目的とするＳｉ系結晶を得ることができる。
【００２３】
次いで、図２に示すように、坩堝１１を図示しない加熱炉によって加熱し、Ｓｉ原料１３を溶解させて、Ｓｉ融液１４を生成する。この場合、結晶片１２もある程度の量が溶解してＳｉ融液１４中に入り込むようになる。しかしながら、本発明においては、例えば坩堝１１の下方から坩堝１１の底部に直接当るようにして冷却ガスを導入する、あるいは坩堝１１の下部を加熱炉の加熱領域外に位置するようにし、前記底部を冷却して結晶片１２の少なくとも一部が残存するようにする。
【００２４】
また、結晶片１２の残部１２ＡはＳｉ融液１４の底部全体を覆っている。したがって、目的とするＳｉ系結晶の成長初期の核形成数を制御及び制限でき、一方向成長を行うことにより、大粒径の柱状組織化より促進することができ、所定の成長条件の制御により、結晶粒の方位が整列した前記Ｓｉ系結晶を得ることができる。この結果、前記Ｓｉ系結晶から切り出したウエハ表面には、所定のエッチング工程後において形状方位の揃ったテクスチャー構造を確実に形成できるようになる。
【００２５】
次いで、図２に示すように、坩堝１１を矢印Ｐで示される方向に引き下げることにより、Ｓｉ融液１４中に矢印Ｐと同方向に温度勾配を生ぜしめることができ、Ｓｉ融液１４の下方において冷却が進行し、結晶片１２の残部１２Ａから核生成が生じて凝固が始まり、次いで凝固が進行することにより、生成した核から一方向成長が開始されて、図３に示すように、Ｓｉ融液１４の下方で結晶化が進行し、柱状組織を有するＳｉ系結晶１５が生成するようになる。その後、坩堝１１をさらに下方に引き下げることにより凝固が進行して、Ｓｉ融液１４の全体が結晶化してＳｉ系結晶１５に転換する。
【００２６】
Ｓｉ系結晶１５は、結晶片１２の残部１２Ａから成長した核を中心として、一方向成長することにより得られたものであるので、その内部には優先方位において粒径が制御されるとともに、結晶粒の方位が整列した結晶構造が形成されるようになる。なお、一般的には、柱状組織の多結晶となる。
【００２７】
坩堝１１の引き下げ速度は、Ｓｉ系結晶１５の成長速度に直接影響を与えるものであるため、Ｓｉ系結晶１５の成長速度を考慮して適宜に決定する。Ｓｉ系結晶１５内に結晶欠陥が導入されないようにするには、坩堝１１の引き下げ速度を低下させ、Ｓｉ系結晶１５の成長速度を低くする。Ｓｉ系結晶１５の結晶粒の方位整列を促進する場合には、坩堝１１の引き下げ速度を増大させ、Ｓｉ系結晶１５の成長速度を高くする。
【００２８】
なお、結晶欠陥の導入と結晶粒の方位整列とをバランスさせた状態で、坩堝１１の引き下げ速度を制御し、Ｓｉ系結晶１５の成長速度を制御することによって、Ｓｉ系結晶１５の成長方位を制御することができる。例えば、Ｓｉ系結晶１５の成長速度を０．１ｍｍ／分〜１ｍｍ／分とすることにより、Ｓｉ系結晶の成長方位を［１１１］方向に制御できるようになる。また、Ｓｉ系結晶１５の成長速度を１ｍｍ／分〜１０ｍｍ／分とすることにより、Ｓｉ系結晶の成長方位を［１１０］又は［１１２］方向に制御できるようになる。
【００２９】
また、Ｓｉ系結晶１５の成長速度を増大させることにより、方位整列が促進されるので、Ｓｉ系結晶１５の成長途中、例えば結晶片１２の残部１２Ａからの核生成が終了した後において、坩堝１１の引き下げ速度を増大させ、Ｓｉ系結晶１５の成長速度を大きくすることにより、方位整列効果を促進することができる。さらに、坩堝１１の底部の冷却効果を増大させるために、冷却体を坩堝１１の前記底部近傍に配置することにより、成長初期の成長速度を大きな範囲で制御することができ、方位整列効果を促進することが可能となる。
【００３０】
このようにして結晶粒の方位が整列した柱状組織を有するＳｉ系多結晶が得られるようになり、このようなＳｉ系多結晶から切り出したウエハ表面に所定のエッチング操作を施すことにより、形状方位の揃ったテクスチャー構造を簡易に形成できるようになる。
【００３１】
また、Ｓｉ融液１４中に所定の追加元素を添加することによっても、Ｓｉ系結晶１５の成長方位を制御することができる。前記追加元素としては、当然にＳｉ系結晶１５の一方向制御を妨げないものであることが要求され、具体的には、Ｇｅなどを例示することができる。
【００３２】
Ｓｉ融液１４中にＧｅを０．１原子％〜２０原子％の範囲で含有させることにより、Ｓｉ系結晶１５を［１１０］方向に成長させることができる。また、Ｓｉ融液１４中にＧｅを２０原子％以上、好ましくは８０原子％以下で含有させることにより、Ｓｉ系結晶１５を［１００］方向に成長させることができる。なお、Ｓｉ融液１４中の組成を制御することによりＳｉ系結晶１５の成長方向を制御する場合は、結晶片１２を粒状のものから構成するなどして、上述した結晶成長になるべく影響を与えないようにすることが好ましい。
【００３３】
また、特に結晶片１２を板状のものから構成した、その結晶面を［１１１］、［１００］又は［１１０］方向に揃えて配置することにより、Ｓｉ系結晶１５の上述したような方位整列を促進させることができる。
【００３４】
また、前記追加元素として、Ｇｅの代わりにＣ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも一つを選択することもできる。これらの元素を前記追加元素として使用する場合、その添加量は０．１原子％〜２０原子％にする。
【００３５】
以上のようにして得たＳｉ系結晶１５はバルク状であるため、これを切り出してウエハとすることにより、太陽電池などの基板として使用することのできるＳｉ系結晶基板を提供することができる。この場合、前記基板上には動作層を積層する。前記動作層は、高品質なＳｉやＳｉＧｅなどからなるエピタキシャル結晶薄膜などから構成する。前記薄膜は、液相エピタキシャル法、気相エピタキシャル法、又は分子線エピタキシャル法などを用いて作製することができる。
【００３６】
また、前記ウエハを動作用結晶として用い、直接的に太陽電池として使用することができる。この場合、前記ウエハ内にｐｎ接合を設けて動作層とし、さらにその表面に所定のエッチングを施してテクスチャー構造を形成する。
【００３７】
上記いずれの場合においても、得られた太陽電池は太陽光の反射を抑制し、高い変換効率を実現できるようになる。
【実施例】
【００３８】
（実施例１）
内径３０ｍｍの石英坩堝内に、直径３〜８ｍｍのＳｉ結晶片を入れ、次いで、前記Ｓｉ結晶片の上方に純Ｓｉ結晶からなるＳｉ原料を入れた。次いで、前記坩堝を所定の加熱炉内に入れて保持した後、炉内を１４５０℃に加熱して、前記Ｓｉ原料を溶解し、Ｓｉ融液を作製した。なお、坩堝の下部を冷却ガスを循環させることにより冷却し、前記Ｓｉ結晶片が完全に溶解しないようにした。また、前記加熱炉内には４０℃／ｃｍの温度勾配が生じるようにした。次いで、前記坩堝を０．４ｍｍ／分なる速度（成長速度）で引き下げ、所定のＳｉ系結晶を得た。
【００３９】
図４は、前記Ｓｉ系結晶の断面におけるＯＩＭ（Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｉｍａｇｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真である。図４から、前記Ｓｉ系結晶は結晶粒の約５０％が［１１１］配向していることが判明した。
【００４０】
（実施例２）
前記坩堝を１．１ｍｍ／分なる速度（成長速度）で引き下げた以外は、実施例１と同様にしてＳｉ系結晶を得た。図５は、前記Ｓｉ系結晶の断面のＯＩＭ写真である。図５から、前記Ｓｉ結晶は約５０％の結晶粒が［１１２］配向していることが判明した。
【００４１】
（実施例３）
前記Ｓｉ融液中にＧｅを５０原子％の割合で含有させ、前記坩堝を０．５ｍｍ／分で引き下げた以外は、実施例１と同様にしてＳｉ系結晶を得た。このときの配向性をＯＩＭによって調べたところ、［１００］方向又は［１１０］方向に配向していることが確認された。
【００４２】
（実施例４）
前記Ｓｉ融液中にＧｅを１原子％の割合で含有させ、前記坩堝を０．３ｍｍ／分で引き下げた以外は、実施例１と同様にしてＳｉ系結晶を得た。図６は、前記Ｓｉ系結晶の断面のＯＩＭ写真である。図６から、前記Ｓｉ結晶は約７０％が［１１０］配向していることが分かる。
【００４３】
以上、実施例１〜４から明らかなように、本発明によれば、所定の方位に配向した結晶粒を多く含む柱状組織のＳｉ系多結晶が得られることが判明した。この方位配列効果は、坩堝底部の形状、成長初期の冷却効果を高めることによりさらに増大させることが可能である。
【００４４】
（実施例５）
実施例１〜４で得られたＳｉ系結晶から２０×１８ｍｍ２、厚さ５００μｍのウエハを切り出し、これを基板として用いることにより、スライディングボード法によってＳｉ薄膜及びＳｉＧｅ薄膜のエピタキシャル成長を実施した。なお、前記Ｓｉ薄膜及び前記ＳｉＧｅ薄膜に対するＳｉ原料及びＳｉＧｅ原料は、ＧａあるいはＩｎ溶媒又はＡｕＢｉ合金溶媒中に飽和させて用いた。
【００４５】
Ｇａ溶媒及びＩｎ溶媒を用いた場合は、前記基板と前記飽和溶媒とを接触させた状態で、１２００℃から１０００℃の温度範囲で、前記飽和溶媒を０．５℃／分の冷却速度で１００℃低下させ、前記基板上に前記Ｓｉ薄膜又は前記ＳｉＧｅ薄膜を形成した。ＡｕＢｉ合金溶媒を用いた場合は、前記基板と前記飽和溶媒とを接触させた状態で、１０００℃から５００℃の温度範囲で、前記飽和溶媒を０．５℃／分の冷却速度で１００℃低下させ、前記基板上に前記Ｓｉ薄膜又は前記ＳｉＧｅ薄膜を形成した。
【００４６】
ＯＩＭによる観察の結果、いずれの溶媒を用いた場合においても、前記Ｓｉ薄膜及び前記ＳｉＧｅ薄膜内は、前記基板の結晶粒の配向方位を反映した所定の配向方位を有する結晶組織が形成されていることが判明した。
【００４７】
以上、具体例を示しながら発明の実施の形態に則して本発明を説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない範囲において、あらゆる変形や変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のＳｉ系結晶の作製方法の一例を説明するための図である。
【図２】同じく、本発明のＳｉ系結晶の作製方法の一例を説明するための図である。
【図３】同じく、本発明のＳｉ系結晶の作製方法の一例を説明するための図である。
【図４】本発明のＳｉ系結晶のＯＩＭ写真である。
【図５】同じく、本発明のＳｉ系結晶のＯＩＭ写真である。
【図６】同じく、本発明のＳｉ系結晶のＯＩＭ写真である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャスト成長用坩堝の底部に、少なくともＳｉを含む結晶片を配置する工程と、
前記キャスト成長用坩堝内において、前記結晶片の上方にＳｉ原料を配置する工程と、
前記キャスト成長用坩堝を加熱して、前記結晶片の少なくとも一部が残存するように前記Ｓｉ原料を溶解して、Ｓｉ融液を形成する工程と、
前記Ｓｉ融液を冷却及び凝固させることにより、前記結晶片の残部からＳｉ系結晶を一方向成長させる工程と、
を具えることを特徴とする、Ｓｉ系結晶の成長方法。
【請求項２】
前記結晶片は、Ｓｉ１−ＸＧｅＸ（０≦Ｘ＜１）なる組成を有することを特徴とする、請求項１に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項３】
前記結晶片の大きさが１ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項４】
前記結晶片は板状又は粒状であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項５】
前記板状の結晶片の結晶面を、［１１１］、［１００］又は［１１０］方向に揃えて配置することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項６】
前記Ｓｉ融液を形成する工程において、前記結晶片の前記残部が前記Ｓｉ融液の底部の全体を覆うようにすることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項７】
前記Ｓｉ融液を形成する工程において、前記キャスト成長用坩堝の下部を冷却することにより、前記結晶片の前記少なくとも一部を残存させるようにすることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項８】
前記キャスト成長用坩堝の底部は平坦又は円錐状に形成されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項９】
前記Ｓｉ系結晶を一方向成長させる工程において、前記Ｓｉ系結晶の成長速度を制御することにより、前記Ｓｉ系結晶の成長方位を制御することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項１０】
前記Ｓｉ系結晶の成長速度を０．１ｍｍ／分〜１ｍｍ／分とし、前記Ｓｉ系結晶の成長方位を［１１１］方向に制御することを特徴とする、請求項９に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項１１】
前記Ｓｉ系結晶の成長速度を１ｍｍ／分〜１０ｍｍ／分とし、前記Ｓｉ系結晶の成長方位を［１１０］又は［１１２］方向に制御することを特徴とする、請求項９に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項１２】
前記Ｓｉ系結晶を一方向成長させる工程において、前記Ｓｉ系結晶の成長途中で、前記Ｓｉ系結晶の成長速度を増大させ、前記Ｓｉ系結晶の方位整列効果を増大させることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項１３】
前記Ｓｉ融液中に所定の追加元素を添加し、前記Ｓｉ系結晶の成長方位を制御することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項１４】
前記追加元素はＧｅであることを特徴とする、請求項１３に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項１５】
前記Ｓｉ融液中の前記Ｇｅの配合量を０．１原子％〜２０原子％とし、前記Ｓｉ系結晶の成長方位を［１１０］方向に制御することを特徴とする、請求項１４に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項１６】
前記Ｓｉ融液中の前記Ｇｅの配合量を２０原子％以上とし、前記Ｓｉ系結晶の成長方位を［１００］方位に制御することを特徴とする、請求項１４に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項１７】
前記追加元素は、Ｃ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする、請求項１３に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか一に記載の方法で形成されたことを特徴とする、Ｓｉ系結晶。
【請求項１９】
柱状組織を有する多結晶であることを特徴とする、請求項１８に記載のＳｉ系結晶。
【請求項２０】
請求項１８又は１９に記載のＳｉ系結晶から作製したことを特徴とする、Ｓｉ系結晶基板。
【請求項２１】
請求項２０に記載のＳｉ系結晶基板を含むことを特徴とする、太陽電池。
【請求項２２】
請求項１８又は１９に記載のＳｉ系結晶を含むことを特徴とする、太陽電池。
【請求項１】
キャスト成長用坩堝の底部に、少なくともＳｉを含む結晶片を配置する工程と、
前記キャスト成長用坩堝内において、前記結晶片の上方にＳｉ原料を配置する工程と、
前記キャスト成長用坩堝を加熱して、前記結晶片の少なくとも一部が残存するように前記Ｓｉ原料を溶解して、Ｓｉ融液を形成する工程と、
前記Ｓｉ融液を冷却及び凝固させることにより、前記結晶片の残部からＳｉ系結晶を一方向成長させる工程と、
を具えることを特徴とする、Ｓｉ系結晶の成長方法。
【請求項２】
前記結晶片は、Ｓｉ１−ＸＧｅＸ（０≦Ｘ＜１）なる組成を有することを特徴とする、請求項１に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項３】
前記結晶片の大きさが１ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項４】
前記結晶片は板状又は粒状であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項５】
前記板状の結晶片の結晶面を、［１１１］、［１００］又は［１１０］方向に揃えて配置することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項６】
前記Ｓｉ融液を形成する工程において、前記結晶片の前記残部が前記Ｓｉ融液の底部の全体を覆うようにすることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項７】
前記Ｓｉ融液を形成する工程において、前記キャスト成長用坩堝の下部を冷却することにより、前記結晶片の前記少なくとも一部を残存させるようにすることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項８】
前記キャスト成長用坩堝の底部は平坦又は円錐状に形成されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項９】
前記Ｓｉ系結晶を一方向成長させる工程において、前記Ｓｉ系結晶の成長速度を制御することにより、前記Ｓｉ系結晶の成長方位を制御することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項１０】
前記Ｓｉ系結晶の成長速度を０．１ｍｍ／分〜１ｍｍ／分とし、前記Ｓｉ系結晶の成長方位を［１１１］方向に制御することを特徴とする、請求項９に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項１１】
前記Ｓｉ系結晶の成長速度を１ｍｍ／分〜１０ｍｍ／分とし、前記Ｓｉ系結晶の成長方位を［１１０］又は［１１２］方向に制御することを特徴とする、請求項９に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項１２】
前記Ｓｉ系結晶を一方向成長させる工程において、前記Ｓｉ系結晶の成長途中で、前記Ｓｉ系結晶の成長速度を増大させ、前記Ｓｉ系結晶の方位整列効果を増大させることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項１３】
前記Ｓｉ融液中に所定の追加元素を添加し、前記Ｓｉ系結晶の成長方位を制御することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項１４】
前記追加元素はＧｅであることを特徴とする、請求項１３に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項１５】
前記Ｓｉ融液中の前記Ｇｅの配合量を０．１原子％〜２０原子％とし、前記Ｓｉ系結晶の成長方位を［１１０］方向に制御することを特徴とする、請求項１４に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項１６】
前記Ｓｉ融液中の前記Ｇｅの配合量を２０原子％以上とし、前記Ｓｉ系結晶の成長方位を［１００］方位に制御することを特徴とする、請求項１４に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項１７】
前記追加元素は、Ｃ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする、請求項１３に記載のＳｉ系結晶の成長方法。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか一に記載の方法で形成されたことを特徴とする、Ｓｉ系結晶。
【請求項１９】
柱状組織を有する多結晶であることを特徴とする、請求項１８に記載のＳｉ系結晶。
【請求項２０】
請求項１８又は１９に記載のＳｉ系結晶から作製したことを特徴とする、Ｓｉ系結晶基板。
【請求項２１】
請求項２０に記載のＳｉ系結晶基板を含むことを特徴とする、太陽電池。
【請求項２２】
請求項１８又は１９に記載のＳｉ系結晶を含むことを特徴とする、太陽電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【国際公開番号】ＷＯ２００５／００７９３８
【国際公開日】平成１７年１月２７日（２００５．１．２７）
【発行日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１１８６３（Ｐ２００５−５１１８６３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１０２１３
【国際出願日】平成１６年７月１６日（２００４．７．１６）
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年１月２７日（２００５．１．２７）
【発行日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１０２１３
【国際出願日】平成１６年７月１６日（２００４．７．１６）
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
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