(57)【要約】【課題】シリコンインゴットから切り出したシリコン層の反りを抑制又は防止し、シリコン太陽電池の製造を容易化する。【解決手段】切削手段１０によって、円柱状のシリコンインゴット９の外周部をシリコンインゴット９の周方向に切削し、切削片９ａを得る。貼り付け手段２０，３０，４１によって、切削片９ａを接着剤９２を介して基板９１に貼り付ける。切削片９ａがシリコン層９３になる。好ましくは、シリコンインゴット９を支持回転手段２０によって回転させ、かつ切削刃１２の刃先１３をシリコンインゴット９の周方向に向けてシリコンインゴット９の外周部に切り込ませる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状のシリコンインゴットの外周部を該シリコンインゴットの周方向に切削し、切削により得られたシリコンの切削片を基板に接着剤を介して貼り付けることを特徴とするシリコン太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記シリコンインゴットの外周部の切削箇所の近傍部分を、前記接着剤を介して前記基板に当てた状態で、前記切削を行なうことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記基板の少なくとも前記シリコンインゴットが当てられる部分の周辺の前記シリコンインゴットを向く面を凸曲面にすることを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記シリコンインゴットの外周部に不純物を注入することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項５】
円柱状のシリコンインゴットの外周部を該シリコンインゴットの周方向に切削する切削手段と、
前記切削により得られたシリコンの切削片を基板に接着剤を介して貼り付ける貼り付け手段と、
を備えたことを特徴とするシリコン太陽電池の製造装置。
【請求項６】
前記シリコンインゴットを支持しかつ回転させるインゴット支持回転手段を、更に備え、
前記切削手段が切削刃を支持し、この切削刃が、刃先を前記シリコンインゴットの周方向の前記回転の向きとは反対側に向けてシリコンインゴットの外周部に切り込んでいることを特徴とする請求項５に記載の製造装置。
【請求項７】
前記シリコンインゴットを支持しかつ回転させるインゴット支持回転手段と、前記基板を支持する基板支持手段と、を更に備え、
前記インゴット支持回転手段及び基板支持手段によって、前記シリコンインゴットの外周部の切削箇所の近傍部分と前記基板とが、前記接着剤を介して互いに押し当てられていることを特徴とする請求項５又は６に記載の製造装置。
【請求項８】
前記基板支持手段が、外周に前記基板が部分的に巻き付けられるロールを有していることを特徴とする請求項７に記載の製造装置。
【請求項９】
前記貼り付け手段が、前記シリコンインゴットの外周面又は前記基板に接着剤を塗布する接着剤塗布手段を含むことを特徴とする請求項５〜８の何れか１項に記載の製造装置。
【請求項１０】
前記シリコンインゴットの外周部に不純物を注入するドーピング手段を、更に備えたことを特徴とする請求項５〜９の何れか１項に記載の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シリコンインゴットから太陽電池を製造する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、シリコン太陽電池のシリコン層は、シリコンのインゴットを該インゴットの軸線と直交する方向にスライスして製造している。
【特許文献１】特開２０００−３２７４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
スライスによって切り出されるシリコンの厚さを薄くすると、反りが生じやすく、その後の工程に支障を来たす。また、切り出されるシリコンの大きさが、インゴットの軸線と直交する断面積に依存する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明に係るシリコン太陽電池の製造方法は、円柱状のシリコンインゴットの外周部を該シリコンインゴットの周方向に切削し、切削により得られたシリコンの切削片を基板に接着剤を介して貼り付けることを特徴とする。
この方法によれば、前記切削片をシリコン太陽電池のシリコン層とすることができる。切削片を基板に貼り付けることで、シリコン層の反りを抑制又は防止できる。したがって、シリコン太陽電池を容易に製造できる。また、シリコン層の大きさを、シリコンインゴットの断面積に依らずに設定できる。
【０００５】
前記シリコンインゴットの外周部の切削箇所の近傍部分を、前記接着剤を介して前記基板に当てた状態で、前記切削を行なうことが好ましい。
これにより、シリコンインゴットの外周部を基板に接着して切削できる。したがって、シリコン層を基板と接着された状態でシリコンインゴットから切り出すことができる。
【０００６】
前記基板の少なくとも前記シリコンインゴットが当てられる部分の周辺の前記シリコンインゴットを向く面を凸曲面にすることが好ましい。
これにより、シリコンインゴットと基板との間に形成される空間を広くできる。したがって、該空間に切削刃を容易に配置でき、シリコンインゴットの外周部の切削を容易に行なうことができる。
【０００７】
前記シリコンインゴットの外周部に不純物を注入することが好ましい。
これにより、シリコン層に不純物をドープできる。ｐ型の不純物をドープすれば、シリコン層をｐ型半導体にすることができる。ｎ型の不純物をドープすれば、シリコン層をｎ型半導体にすることができる。
【０００８】
本発明に係るシリコン太陽電池の製造装置は、
円柱状のシリコンインゴットの外周部を該シリコンインゴットの周方向に切削する切削手段と、
前記切削により得られたシリコンの切削片を基板に接着剤を介して貼り付ける貼り付け手段と、
を備えたことを特徴とする。
この装置によれば、前記切削片をシリコン太陽電池のシリコン層とすることができる。切削片を基板に貼り付けることで、シリコン層の反りを抑制又は防止できる。したがって、シリコン太陽電池を容易に製造できる。また、シリコン層の大きさをシリコンインゴットの断面積に依存せずに設定できる。
【０００９】
前記シリコン太陽電池製造装置が、前記シリコンインゴットを支持しかつ回転させるインゴット支持回転手段を、更に備え、
前記切削手段が切削刃を支持し、この切削刃が、刃先を前記シリコンインゴットの周方向の前記回転の向きとは反対側に向けてシリコンインゴットの外周部に切り込んでいることが好ましい。
これにより、シリコンインゴットの外周部を周方向に確実に切削できる。
【００１０】
前記シリコン太陽電池製造装置が、前記シリコンインゴットを支持しかつ回転させるインゴット支持回転手段と、前記基板を支持する基板支持手段と、を更に備え、
前記インゴット支持回転手段及び基板支持手段によって、前記シリコンインゴットの外周部の切削箇所の近傍部分と前記基板とが、前記接着剤を介して互いに押し当てられていることが好ましい。
これにより、シリコンインゴットの外周部を基板に接着して切削できる。したがって、シリコン層を基板と接着された状態でシリコンインゴットから切り出すことができる。前記インゴット支持回転手段及び基板支持手段は、互いに協働して前記貼り付け手段の構成要素となる。
【００１１】
前記基板支持手段が、外周に前記基板が部分的に巻き付けられるロールを有していることが好ましい。
これにより、基板をシリコンインゴットに向かって凸の曲面状にすることができる。したがって、シリコンインゴットと基板との間に形成される空間を広くできる。よって、該空間に切削刃を容易に配置でき、シリコンインゴットの外周部の切削を容易に行なうことができる。
【００１２】
前記貼り付け手段が、前記シリコンインゴットの外周面又は前記基板に接着剤を塗布する接着剤塗布手段を含むことが好ましい。
これにより、切削片ひいてはシリコン層と基板の間に接着剤を確実に介在させることができ、シリコン層と基板を確実に接着できる。
【００１３】
前記シリコンインゴットの外周部に不純物を注入するドーピング手段を、更に備えることが好ましい。
これにより、シリコン層に不純物をドープできる。ｐ型の不純物をドープすれば、シリコン層をｐ型半導体にすることができる。ｎ型の不純物をドープすれば、シリコン層をｎ型半導体にすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、シリコンインゴットを周方向に切削した切削片をシリコン太陽電池のシリコン層とすることができる。切削片を基板に貼り付けることで、シリコン層の反りを抑制又は防止でき、シリコン太陽電池を容易に製造できる。また、シリコン層の大きさを、シリコンインゴットの断面積に依らずに設定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図２に示すように、本実施形態のシリコン太陽電池９０は、基板９１と、接着剤層９２と、シリコン層９３とを備えている。基板９１の上面に接着剤層９２を介してシリコン層９３が積層されている。基板９１は、例えばアルミ箔等の導電性基板でもよく、ＰＥＴ等の樹脂からなる絶縁性基板でもよい。接着剤層９２は、例えば導電性接着剤で構成されている。導電性接着剤は、例えば導電フィラー入りエポキシ接着剤であることが好ましい。
【００１６】
シリコン層９３は、多結晶シリコンで構成されている。図１に示すように、シリコン層９３は、シリコンインゴット９から生成される。シリコンインゴット９は、円柱状になっている。シリコンインゴット９の軸線は、水平かつ図１の紙面と直交する前後方向に向けられている。
【００１７】
図１は、シリコンインゴット９からシリコン太陽電池９０を製造するシリコン太陽電池製造装置１の第１実施形態を示したものである。太陽電池製造装置１は、切削手段１０と、インゴット支持回転手段２０と、基板支持手段３０とを備えている。
【００１８】
支持回転手段２０によって、シリコンインゴット９が軸線を前後方向に向けて支持されている。支持回転手段２０は、支持したシリコンインゴット９を、該シリコンインゴット９の軸線のまわりに例えば反時計回り（図１の矢印ａの方向）に回転させる。さらに、支持回転手段２０は、シリコンインゴット９の高さ（上下方向の位置）を調節できる。
【００１９】
切削手段１０は、刃支持手段１１を含む。刃支持手段１１によって切削刃１２が支持されている。切削刃１２は、シリコンインゴット９の軸線と平行に前後方向（図１の紙面と直交する方向）に延びている。切削刃１２の前後方向の長さは、シリコンインゴット９の軸長より大きいことが好ましい。切削刃１２の前後方向の長さに応じてシリコンインゴット９を予め切断することにしてもよい。
【００２０】
切削刃１２は、シリコンインゴット９の例えば下側かつ右側に配置されている。切削刃１２の刃先１３が、シリコンインゴット９の最下部より少し右側の外周部に切り込んでいる。切削刃１２の逃げ面となる刃面１４が、上記切り込み箇所におけるシリコンインゴット９のほぼ周方向（接線方向）に向けられている。ひいては、刃先１３が、上記切り込み箇所におけるシリコンインゴット９の周方向の回転の向きａとは反対側に向けられている。切削刃１２は、固定されていてもよく、前後（図１の紙面と直交する方向）に往復移動されるようになっていてもよい。前後に往復移動させる場合の切削刃１２は、ワイヤーソー等で構成されていてもよい。
【００２１】
基板支持手段３０は、基板９１を水平に支持する。基板９１は、シリコンインゴット９の最下部とほぼ同じ高さに配置されている。インゴット支持回転手段２０と基板支持手段３０とによって、シリコンインゴット９の最下部（切削箇所の近傍部分）と基板９１とが互いに押し当てられている。後述するように、シリコンインゴット９と基板９１との間には接着剤９２が介在される。インゴット支持回転手段２０及び基板支持手段３０は、互いに協働して特許請求の範囲の「貼り付け手段」の構成要素となる。
【００２２】
基板支持手段３０には移動機構（図示省略）が付設されている。移動機構によって、基板９１が右方向（図１の矢印ｂの方向）に水平に移動される。基板９１の移動は、シリコンインゴット９の回転と同期している。これにより、シリコンインゴット９と基板９１との間に滑りが生じないようになっている。基板支持手段３０は、移動ステージを含んでいてもよく、複数の回転ロールを含んでいてもよい。例えば移動ステージの上面に基板９１を載せ、移動ステージを移動させてもよい。基板９１を１つの回転ロールから繰り出し、他の回転ロールに巻き取ることにしてもよい。
【００２３】
シリコンインゴット９を挟んで切削刃１２とは反対側（図１において左側）には、接着剤塗布ノズル４１が設けられている。塗布ノズル４１の基端部に接着剤供給源（図示省略）が連なっている。塗布ノズル４１の先端部が、シリコンインゴット９の下側かつ左側の外周部と基板９１との間の狭い空間に臨んでいる。塗布ノズル４１の先端部は、刃先１３よりシリコンインゴット９の回転方向ａの上流側に配置されている。
接着剤塗布ノズル４１は、特許請求の範囲の貼り付け手段の接着剤塗布手段を構成する。
【００２４】
上記構成の太陽電池製造装置１の動作を説明する。
切削刃１２の刃面１４をシリコンインゴット９の下側の外周部に沿わせ、かつ刃先１３をシリコンインゴット９に切り込ませる。この状態で、シリコンインゴット９を支持回転手段２０によって矢印ａ方向に回転させる。これにより、シリコンインゴット９の外周部が周方向に切削され、連続する薄い切削片９ａが得られる。この切削片９ａがシリコン層９３になる。切削片９ａひていはシリコン層９３が、シリコンインゴット９の外周の最下部から右側かつ切削刃１２の下側に延出される。
【００２５】
シリコンインゴット９の回転と同期して、基板９１を矢印ｂ方向に移動させる。これにより、シリコンインゴット９と基板９１が滑るのを防止でき、ひいては切削片９ａと基板９１とが滑るのを防止できる。
【００２６】
さらに、塗布ノズル４１から接着剤９２を吐出する。接着剤９２は、シリコンインゴット９の外周の最下部より少し左側（シリコンインゴット９の回転方向の上流側）の部分又はその直下の基板９１に付着する。シリコンインゴット９の回転に伴なって、接着剤９２がシリコンインゴット９の外周の最下部と基板９１との間に入り込む。これにより、シリコンインゴット９と基板９１が接着される。支持回転手段２０及び基板支持手段３０（貼り付け手段）によって、シリコンインゴット９と基板９１とが互いに押し当てられ、しっかり接着される。したがって、切削片９ａひいてはシリコン層９３を、基板９１と接着された状態でシリコンインゴット９から切り出すことができる。これにより、シリコン層９３の反りを抑制又は防止できる。このようにして、シリコン太陽電池９０を作成できる。
【００２７】
シリコン層９３をシリコンインゴット９の周方向に連続的に切り取ることができるため、シリコン層９３の大きさをシリコンインゴット９の断面積に依らずに設定でき、シリコンインゴット９の断面よりも大面積のシリコン層９３を得ることができる。
更に、切削片９ａの厚さを薄くすることで、シリコン層９３の面積を十分に大きくすることができる。これによって、生産コストを下げることができる。切削片９ａひいてはシリコン層９３の厚さは、例えば０．０５ｍｍ程度である。
切削によりシリコンインゴット９の直径が小さくなるのに伴ない、支持回転手段２０によってシリコンインゴット９の軸線の高さを下降させる。基板支持手段３０によって基板９１を上昇させてもよい。これにより、シリコンインゴット９と基板９１との押し当て状態を維持できる。
【００２８】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において、既述の形態と重複する構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。
図３は、本発明の第２実施形態を示したものである。この実施形態の太陽電池製造装置１にはドーピング手段５０が設けられている。ドーピング手段５０は、シリコンインゴット９の外周面に対向している。ドーピング手段５０は、塗布ノズル４１よりシリコンインゴット９の回転方向ａの上流側に配置されている。ドーピング手段５０からＡｌ等のｐ型不純物がシリコンインゴット９の外周部に注入される。これにより、ｐ型不純物をシリコン層９３にドープでき、シリコン層９３をｐ型半導体とすることができる。ｐ型不純物として、Ａｌの他、ボロン等を用いてもよい。ｐ型不純物に代えて、ｎ型不純物をドーピング手段５０からシリコンインゴット９の外周部に注入し、シリコン層９３にｎ型不純物をドープして、シリコン層９３をｎ型半導体としてもよい。ｎ型不純物として、例えばリン等が挙げられる。
【００２９】
図４は、本発明の第３実施形態を示したものである。この実施形態の太陽電池製造装置１は、基板９１の支持手段としてロール３２を備えている。ロール３２は、シリコンインゴット９より大径の円筒状になっている。図４ではロール３２の上側部のみ図示されている。ロール３２の軸線は、シリコンインゴット９の軸線と平行（図４の紙面と直交する方向）に向けられている。基板９１が、ロール３２の外周面の上側部分に被せられ、ロール３２に支持されている。基板９１は、上（シリコンインゴット９の側）に凸の曲面状になっている。基板９１の頂部にシリコンインゴット９の下側の外周部が対向している。基板９１の頂部より右側の部分に接着剤９２を介してシリコン層９３が積層される。
【００３０】
ロール３２は、例えば図４において時計回り（矢印ｃの方向）に回転される。ひいては、基板９１が右方向に移動される。ロール３２の回転は、シリコンインゴット９の回転と同期される。これにより、シリコンインゴット９と基板９１が滑るのを防止でき、ひいては切削片９ａと基板９１とが滑るのを防止できる。
【００３１】
第３実施形態によれば、シリコンインゴット９の下側の外周部と基板９１との間の角度を空けることができる。したがって、切削刃１２を、シリコンインゴット９の周方向に沿うように容易に配置でき、シリコンインゴット９の外周部を容易に切削できる。
【００３２】
この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をなすことができる。
例えば、シリコンインゴット９は、多結晶シリコンに限られず、単結晶シリコンであってもよく、アモルファスシリコンであってもよい。
円柱状のシリコンインゴット９の断面は、真円に限られず、楕円等の変形した円形状でもよい。
基板支持手段３０が基板９１を静止させて支持し、支持回転手段２０の回転機構が、シリコンインゴット９を基板９１に沿って転がすことにしてもよい。この場合、刃支持手段１１が、切削刃１２をシリコンインゴット９に追随して水平方向に移動させることが好ましい。
支持回転手段２０と基板支持手段３０とによりシリコンインゴット９を基板９１に押し当てるのに代えて、又はそれと併せて、切削片９ａひいてはシリコン層９３を接着剤９２を介して基板９１に押し当てる押し当て手段（例えば一対のロール）を別途に設けてもよい。この押し当て手段は、貼り付け手段の構成要素になる。
シリコンインゴット９から切削片９ａを切り出した後、該切削片９ａを基板９１に接着剤９２を介して貼り合わせることにしてもよい。切削片９ａと基板９１の接着箇所が、シリコンインゴット９の切削箇所より基板９１の相対移動方向の下流側に離れていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、太陽電池の製造に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る太陽電池製造装置を解説的に示す正面断面図である。
【図２】上記装置で製造した太陽電池の主部の断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る太陽電池製造装置を解説的に示す正面断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る太陽電池製造装置を解説的に示す正面断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    太陽電池製造装置
９    シリコンインゴット
９ａ  切削片
１０  切削手段
１１  刃支持手段
１２  切削刃
１３  刃先
１４  刃面（逃げ面）
２１  インゴット支持回転手段（貼り付け手段の要素）
３０  基板支持手段（貼り付け手段の要素）
３２  ロール（基板支持手段（貼り付け手段の要素））
４１  接着剤塗布ノズル（接着剤塗布手段、貼り付け手段の要素）
５０  ドーピング手段
９０  シリコン太陽電池
９１  基板
９２  接着剤層
９３  シリコン層
【図１】
2010135605.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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