(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽電池用に特化してコストを削減したＦＺシリコン単結晶の製造方法の提供。【解決手段】あらかじめ加熱されたシリコン多結晶原料ロッド３に、種用単結晶（シード）４を高周波印加ワーキングコイル５を貫通させて接触させ、チャージ用原料シリコン多結晶原料２を供給することにより、製品ＦＺ単結晶３の生成を行うＦＺ単結晶の製造方法であって、製品ＦＺ単結晶は種用単結晶（シード）より静かに２〜６ｍｍ／分程度の速度で引き下げて製品結晶を成長させつつ、下方より製品単結晶支えリングとして上端内縁を研削加工を施した石英製支えリング８を静かに上げ接触させることにより、細い種結晶にかかる応力を製品単結晶支えリングに移す、ＦＺシリコン単結晶の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャージ用原料シリコン多結晶原料ロッドは、通常その直径をミクロン単位でグラインド制御される必要があるが、原料加熱用プレヒーテイング・コイルをレーザー直径検知装置の出力により制御することを特徴とするＦＺ単結晶の製造方法。
【請求項２】
製品ＦＺ単結晶は種用単結晶（シード）より静かに２〜６ｍｍ／分程度の速度で引き下げて製品結晶を成長させつつ、下方より製品単結晶支えリングとして上端内縁を研削加工を施した石英製支えリングを静かに上げ接触させることにより、細い種結晶にかかる応力を製品単結晶支えリングに移すことを特徴とするＦＺ単結晶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、太陽電池用シリコン結晶の製造方法に関し、さらに詳しくはシリコン結晶のなかでもＦＺ法単結晶を、太陽電池用として使用する目的に限定して行う太陽電池用ＦＺ単結晶の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  太陽電池用原料としては、現在世界で約８０％強がシリコンを使用している。しかしながらこの原料シリコンの製造は、殆どのものが高コストのシーメンス法により行われている。しかもこのシーメンス法による多結晶シリコン製造プロセスは、基本的には半導体用として確立されたものである為、品質最優先の堅牢・複雑なプロセスとなり、その製品は約８〜１０倍程度と格段に高価なものとなっている。【０００３】  このように原料費用が高価となるため、少ない原料シリコンで多くの発電量を確保するために、太陽電池として、より安価で大量生産可能であり、高い光電変換効率が得られる太陽電池用シリコン結晶の開発が求められている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  太陽電池で高い光電変換効率を得るためには、アモルファス→多結晶→ＣＺ単結晶と進展してきた太陽電池セル用シリコン結晶を、更にＦＺ単結晶を採用することにより、安価で高効率である太陽光発電システムを確立し、民生用としての最終的な目的を達成することが出来る。しかしながらＦＺ単結晶は製造方法の違いにより、ＣＺ単結晶と比較して格段に高価なものとの認識が一般的である。その為に現在の太陽電池には殆ど使用されていない。本発明は、太陽電池用に特化してコストを削減したＦＺ単結晶を提供するものである。
【０００５】  太陽電池用基盤材料に特化したライフタイムの長い太陽電池用ＦＺ単結晶の製造技術を提供する。
【０００６】  本法により工業的に製造された太陽電池用ＦＺ単結晶はこれまでのソーラー用ＣＺ単結晶と異なりシリコン中に含まれる所謂俗称ライフタイムキラーと称されるＦｅ、Ｃｕ、等重金属、Ａｌ、に代表される軽金属、シリコンと同族のＣ、並びにＯ２等を極端に減らすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  上記課題を解決するため、本願で特許請求される発明は以下の通りである。
（１）チャージ用原料シリコン多結晶原料ロッドは、通常その直径をミクロン単位でグラインド制御される必要があるが、原料加熱用プレヒーテイング・コイルをレーザー直径検知装置の出力により制御することを特徴とするＦＺ単結晶の製造方法。
（２）製品ＦＺ単結晶は種用単結晶（シード）より静かに２〜６ｍｍ／分程度の速度で引き下げて製品結晶を成長させつつ、下方より製品単結晶支えリングとして上端内縁を研削加工を施した石英製支えリングを静かに上げ接触させることにより、細い種結晶にかかる応力を製品単結晶支えリングに移すことを特徴とするＦＺ単結晶の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】  従来品に対して、ライフタイムの長い安価な太陽電池用ＦＺ単結晶が得られることになり、このことは従来品の中で最も光電変換効率が高いＣＺ単結晶に対して、はるかに光電変換効率が高いＦＺ単結晶を、ひいては、光電変換効率を近い将来、２５％→３０％→３５％→４５％と改善する事を現在技術の線上で工業的に可能とするタンデム型、シリコン量子ドット型等の工業化を容易とする太陽電池用原料として供給できることとなる。
【０００９】  上記のことは、クリーンエネルギーとして将来性のある太陽電池事業が、その原料であるシリコン原料の不足の解消に大きく寄与し、太陽電池の利用拡大に大きく作用し、社会・環境の改善に貢献すること大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  上記（０００６）項に、具体的に記したが、これにより本発明により製造されるＦＺ単結晶は、半導体に通常要求される結晶の完全性（リネージ、スワール、双晶、その他微小欠陥等諸欠陥フリー）は求めないが、ライフタイムは６００μ秒程度以上がキープされる事を主眼とする事を特徴とする。又、本発明により製造されるＦＺ単結晶は、これまでの太陽電池用ＣＺ単結晶と異なり、シリコン中に含まれる所謂ライフタイムキラーと称されるＦｅ、Ｃｕ、等の重金属、Ａｌ、に代表される軽金属及びシリコンと同族のＣ等を極端に減らすことが出来る。勿論Ｏ２含有量は、ＣＺに比べ極端に少ないことは周知の通りである。
【実施例】
【実施例１】
【００１１】  図１は、本発明装置の実施例を示す説明図である。
高周波印加ワーキングコイル１により種用単結晶（シード）４を溶かしつつ、あらかじめ原料加熱用プレヒーテイング・コイル６によりチャージ用原料シリコン多結晶原料ロッド２を高周波印加ワーキングコイル１によって溶解温度までその底面を溶解させる。然る後種用単結晶（シード）４を高周波印加ワーキングコイル１を貫通させてチャージ用原料シリコン多結晶原料ロッド２に接触させ、高周波印加ワーキングコイル１の供給電力を調整しつつ種用単結晶（シード）４を下方向に引き下げる。この時チャージ用原料シリコン多結晶原料ロッド２の軸に対し、種用単結晶（シード）４の軸が偏心的に配置設定され、チャージ用原料シリコン多結晶原料ロッド２より溶解されたシリコン原料を偏心的に供給することにより、製品ＦＺ単結晶の生成を行う。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】結晶成長の全体図
【符号の説明】
【００１３】１・・・高周波印加ワーキングコイル
２・・・チャージ用原料シリコン多結晶原料ロッド
３・・・製品ＦＺ単結晶
４・・・種用単結晶（シード）
５・・・アフターヒーテイング・コイル
６・・・原料加熱用プレヒーテイング・コイル
７・・・レーザー直径検知装置
８・・・製品単結晶支えリング
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年4月16日(2018.4.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
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ーザー直径検知装置の出力により制御することを特徴とするＦＺ単結晶の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
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き下げて製品結晶を成長させつつ、下方より製品単結晶支えリングとして上端内
2018108912.tif 000006
い種結晶にかかる応力を製品単結晶支えリングに移すことを特徴とするＦＺ単結晶の製造方法。