(57)【要約】【課題】高品質の薄板を歩留まり良く作製できる薄板の製造方法とこの製造方法で得られた薄板を用いて作製した太陽電池を提供する。【解決手段】基板を融液に浸漬させることにより基板面上に薄板を形成する薄板の製造方法であって、基板の融液への浸漬時における薄板を形成する基板面内の温度を均一に制御する薄板の製造方法である。ここで、融液がシリコンを含むことができる。さらに、上記薄板の製造方法により得られた薄板を用いて製造した太陽電池に関する。【選択図】        図６
2004161583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を融液に浸漬させることにより基板面上に薄板を形成する薄板の製造方法であって、基板の融液への浸漬時における薄板を形成する基板面内の温度を均一に制御することを特徴とする薄板の製造方法。
【請求項２】
基板に板厚差を設けることを特徴とする請求項１に記載の薄板の製造方法。
【請求項３】
薄板を形成する基板面に対向する面の少なくとも一面が、薄板を形成する基板面に対して傾きを有することを特徴とする請求項２に記載の薄板の製造方法。
【請求項４】
基板の少なくとも一部を加熱した後に、融液に浸漬させることを特徴とする請求項１に記載の薄板の製造方法。
【請求項５】
融液がシリコンを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の薄板の製造方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の薄板の製造方法により得られた薄板を用いて製造した太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄板の製造方法とこの製造方法により得られた薄板を用いて作製した太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、太陽電池の作製等に用いる薄板の製造方法としては、たとえばチョクラルスキー法またはキャスティング法により作製したインゴットをワイヤソー等でスライスする方法がある。しかし、この方法においては、スライス工程にコストがかかり、また、スライスによる切りしろが原料の損失になってしまうため薄板の製造歩留まりが悪くなるという問題があった。
【０００３】
また、融液から直接薄板を引き出すことにより、スライス工程を不要としたリボン法がある。リボン法としては、たとえばスリット状の開口部を有するダイを用いて毛細管現象で融液を上昇させ、ダイの上端部にある種結晶と融液とを接触させた後固化してリボンを引き出すＥＦＧ（Ｅｄｇｅ−ｄｅｆｉｎｅｄ  Ｆｉｌｍ−ｆｅｄ  Ｇｒｏｗｔｈ）法、または融液の表面に板状の種結晶を接触させ、固体と液体の境界部に冷却ガスを吹き付けて凝固を進行させながら横方向にリボンを引き出す横引き法等がある。
【０００４】
しかし、ＥＦＧ法においては、八角形のチューブ状のシリコンの引き上げ速度が遅く、また製品の生産ラインに流すためには得られたシリコンをウエハ状に切断する工程が必要となる。このため、生産性およびコスト面での課題があった。また、横引き法においては、ダイを用いないため、板厚にバラツキが少ない薄板を製造することが困難であった。
【０００５】
また、特許文献１には、高品質の結晶シートを得ることを目的とした結晶シートの製造方法が開示されている。図１２に、この結晶シートの製造方法に用いられる製造装置の模式的な断面図を示す。図１２において、この結晶シートの製造装置は、本体チャンバ１０１と、本体チャンバ１０１内の断熱材１０７と、断熱材１０７内の可動部材１０２と、板状体としての基板１０３と、ヒータ１０４と、坩堝台１０５と、原料投入ポート１０６と、融液１０８と、融液１０８を保持する容器としての坩堝１０９とを有する。
【０００６】
ここで、複数の基板１０３は、たとえば図１３の模式的斜視図に示すように、ボルト１１０によって可動部材１０２に固定されており、可動部材１０２は軸１００に固定されている。軸１００は矢印Ｒで示す方向に回転する。また、軸１００は回転駆動機構（図示せず）により所定の回転数となるように回転制御されている。
【０００７】
このような構成の結晶シートの製造装置において、基板１０３は、軸１００が回転することにより融液１０８と接触した後、基板１０３上に結晶シートを成長させ、その後装置外へ搬出される。そして、軸１００に固定された可動部材１０２を連続的に回転させること等によって、基板１０３上の結晶シートが連続的に取り出される。
【０００８】
しかしながら、この特許文献１に開示された方法においても、板厚にバラツキが少ない高品質の結晶シートが得られないことがあった。
【０００９】
また、板厚にバラツキの多い結晶シートを用いて太陽電池を作製した場合には、太陽電池の光電変換効率等の特性が悪化することがあった。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−２４７３９６号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記事情に鑑みて本発明は、板厚にバラツキの少ない高品質の薄板を歩留まり良く作製することができる薄板の製造方法とこの製造方法により得られた薄板を用いて作製した太陽電池を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板を融液に浸漬させることにより基板面上に薄板を形成する薄板の製造方法であって、基板の融液への浸漬時における薄板を形成する基板面内の温度を均一に制御する薄板の製造方法である。
【００１３】
ここで、本発明に係る薄板の製造方法においては、基板に板厚差を設けることができる。
【００１４】
この場合には、薄板を形成する基板面に対向する面の少なくとも一面が、薄板を形成する基板面に対して傾きを有していてもよい。
【００１５】
また、本発明に係る薄板の製造方法の別の実施態様によれば、基板の少なくとも一部を加熱した後に、融液に浸漬させることができる。
【００１６】
なお、本発明に係る薄板の製造方法においては、融液がシリコンを含むことができる。
【００１７】
さらに、本発明は、上記薄板の製造方法により得られた薄板を用いて製造した太陽電池に関する。
【００１８】
なお、本明細書における「薄板」は、単結晶構造および／または多結晶構造を含んでいてもよく、アモルファス構造を含んでいてもよいものとする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（板厚差を設けた基板）
図１に本発明に好適に用いられる基板の一例の模式的な斜視図を示す。図１において、基板１１は、薄板が形成される基板底面１２と、基板底面１２に対向する面である基板上面１３とを有している。そして、このような形状を有している基板１１は加熱された後、矢印Ｓ１の方向に移動しながら融液に浸漬される。したがって、基板１１が融液に浸漬されていく方向は矢印Ｓ１の向きと逆方向になる。ここで、基板１１においては、基板１１の融液への浸漬方向側（以下、「前方側」という。）の最端部Ｆ１における板厚Ｆｈ１と、基板１１の浸漬方向の中央部Ｃ１における板厚Ｃｈ１と、浸漬側と反対方向側（以下、「後方側」という。）の最端部Ｒ１における板厚Ｒｈ１との関係は、Ｆｈ１＜Ｃｈ１＜Ｒｈ１となる。
【００２０】
本発明者らは鋭意検討の結果、基板の融液への浸漬時における薄板が形成される基板面（以下、「基板底面」という。）の温度の不均一性が、薄板の板厚に悪影響を与えていることを見い出した。すなわち、一般的に、基板としては板厚が一定である平坦な基板が用いられており、この基板はその前方側から後方側に向かって融液に浸漬されることとなる。そして、この平坦な基板を融液に浸漬させたときに、基板の前方側から後方側へ、熱伝導により基板全体の温度が上昇していき、その結果として、基板の前方側に対し、後方側はより加熱された状態で融液に浸漬されることとなる。よって、基板の融液への浸漬時において、基板の前方側と後方側とで、基板底面内に温度差が生じてしまうことから、基板の前方側と後方側とで形成される薄板の板厚にバラツキが生じていた。
【００２１】
したがって、図１に示すように、基板１１においては、前方側の最端部Ｆ１から後方側の最端部Ｒ１に進むにつれて、徐々に基板１１の板厚が大きくなっており、基板底面１２に対向する基板上面１３は薄板を形成する基板底面１２に対して傾きを有している。この基板１１の板厚差によって、基板１１の前方側から後方側へ進むにつれて基板１１の熱容量が大きくなることから、基板１１の前方側の最端部Ｆ１から後方側の最端部Ｒ１に進むにつれて基板１１内部の熱伝導が小さくなる。
【００２２】
よって、基板１１の融液への浸漬時に、基板１１の前方側から後方側へ熱伝導した場合であっても、基板１１の前方側から後方側へ熱伝導が小さくなることから、基板１１の融液への浸漬時における前方側と後方側の基板底面１２内の温度を均一に制御することができる。それゆえ、基板１１を用いた場合には、基板底面１２上に板厚にバラツキの少ない高品質の薄板を歩留まり良く作製することができるようになるのである。
【００２３】
ここで、本明細書において「薄板を形成する基板面内の温度を均一に制御する」とは、基板の融液への浸漬時における薄板を形成する基板面内の表面温度の最高温度と最低温度との温度差が１０℃以内となるように温度制御されることを意味するものとする。
【００２４】
図２に本発明に好適に用いられる基板の他の例の模式的な斜視図を示す。図２において、基板２１は、薄板が形成される基板底面２２と、基板底面２２に対向する面である基板上面２３ａ、２３ｂとを有している。そして、このような形状を有している基板２１は加熱された後、矢印Ｓ２の方向に移動しながら融液に浸漬される。したがって、基板２１が融液に浸漬されていく方向は矢印Ｓ２の向きと逆方向になる。ここで、基板２１においては、基板２１の前方側の最端部Ｆ２における板厚Ｆｈ２と、基板２１の浸漬方向の中央部Ｃ２における板厚Ｃｈ２と、後方側の最端部Ｒ２における板厚Ｒｈ２との関係は、Ｆｈ２＜＜Ｃｈ２＝Ｒｈ２となる。
【００２５】
したがって、図２に示すように、基板２１においては、前方側の最端部Ｆ２から中央部Ｃ２の手前部分までは板厚が一定であって、基板２１の中央部Ｃ２において板厚が大幅に大きくなり、その後また後方側の最端部Ｒ２までは板厚が一定となっている。この基板２１の板厚差によって、基板２１の前方側にある基板上面２３ａの下部よりも後方側にある基板上面２３ｂの下部の方が熱容量が大きくなることから、基板２１の前方側にある基板上面２３ａの下部よりも後方側にある基板上面２３ｂの下部の方が熱伝導が小さくなる。
【００２６】
よって、基板２１の融液への浸漬時に、基板２１の前方側から後方側へ熱伝導した場合であっても、基板２１の前方側から後方側へ熱伝導が小さくなることから、基板２１の融液への浸漬時における前方側と後方側の基板底面２２内の温度を均一に制御することができる。それゆえ、基板２１を用いた場合にも、基板底面２２上に板厚にバラツキの少ない高品質の薄板を歩留まり良く作製することができるようになるのである。
【００２７】
図３に本発明に好適に用いられる基板のさらに他の例の模式的な斜視図を示す。図３において、基板３１は、薄板が形成される基板底面３２と、基板底面３２に対向する面である基板上面３３ａ、３３ｂとを有している。そして、このような形状を有している基板３１は加熱された後、矢印Ｓ３の方向に移動しながら融液に浸漬される。したがって、基板３１が融液に浸漬されていく方向は矢印Ｓ３の向きと逆方向になる。ここで、基板３１においては、基板３１の前方側の最端部Ｆ３における板厚Ｆｈ３と、基板３１の浸漬方向の中央部Ｃ３の手前部分における板厚Ｃｈ３’と、中央部Ｃ３における板厚Ｃｈ３と、後方側の最端部Ｒ３における板厚Ｒｈ３との関係は、Ｆｈ３＜Ｃｈ３’＜Ｃｈ３＜Ｒｈ３である。
【００２８】
したがって、図３に示すように、基板３１においては、基板３１の前方側の最端部Ｆ３から中央部Ｃ３に進むにつれて徐々に板厚が大きくなり、中央部Ｃ３において板厚がさらに大きくなって、中央部Ｃ３から後方側の最端部Ｒ３に進むにつれて徐々に板厚が大きくなっている。
【００２９】
この基板３１の板厚差によって、基板３１の前方側よりも後方側の方が熱容量が大きくなるため、基板３１の前方側よりも後方側の方が熱伝導が小さくなる。よって、基板３１の融液への浸漬時における前方側と後方側の基板底面３２内の温度を均一に制御することができる。それゆえ、基板３１を用いた場合にも、基板底面３２上に板厚にバラツキの少ない高品質の薄板を歩留まり良く作製することができるようになるのである。
【００３０】
なお、図３に示す基板３１においては、基板上面３３ａ、３３ｂはいずれも基板底面３２に対して傾きを有しているが、基板上面３３ａ、３３ｂのいずれか一方の面のみが基板底面３２に対して傾きを有していてもよい。
【００３１】
図４に本発明に好適に用いられる基板のさらに他の例の模式的な斜視図を示す。図４において、基板４１は、薄板が形成される基板底面４２と、基板底面４２に対向する面である基板上面４３とを有している。そして、このような形状を有している基板４１は加熱された後、矢印Ｓ４の方向に移動しながら融液に浸漬される。したがって、基板４１が融液に浸漬されていく方向は矢印Ｓ４の向きと逆方向になる。ここで、基板４１においては、基板４１の前方側の最端部Ｆ４における板厚Ｆｈ４と、基板４１の浸漬方向の中央部Ｃ４における板厚Ｃｈ４と、後方側の最端部Ｒ４における板厚Ｒｈ４との関係は、Ｆｈ４＝Ｃｈ４＝Ｒｈ４である。しかし、矢印Ｓ４と直交する方向となる矢印Ｓ４’方向側の最端部Ｗ４における板厚Ｗｈ４と、基板４１の矢印Ｓ４’方向側の中央部Ｍ４における板厚Ｍｈ４と、上記Ｆｈ４との関係は、Ｆｈ４＞Ｍｈ４かつＭｈ４＜Ｗｈ４である。
【００３２】
したがって、図４に示すように、基板４１においては、基板４１の浸漬方向である矢印Ｓ４方向にはその板厚は一定であるが、浸漬方向と直交する方向である矢印Ｓ４’方向においては、基板４１の前方側の最端部Ｆ４から矢印Ｓ４’方向の中央部Ｍ４までは板厚が徐々に小さくなっていき、この中央部Ｍ４から矢印Ｓ４’方向側の最端部Ｗ４までは板厚が徐々に大きくなっている。
【００３３】
基板を浸漬させる融液は、通常、融液を保持する坩堝の外周に設置された加熱用ヒータによって加熱されるが、融液の中心部は融液の外周部よりも融液温度が低くなりやすい。このような融液に、従来の一定の板厚を有する平坦な基板を浸漬させた場合には、基板の中心部と外周部とで基板底面内の温度差が大きくなるため、板厚にバラツキの少ない薄板を得ることができないことが多かった。
【００３４】
そこで、基板の中心部よりも外周部の板厚を大きくした基板４１を用いることによって、基板４１の外周部よりも中心部の熱容量を小さくし、基板４１の外周部から中心部へかけて熱伝導を大きくすることで、基板４１の融液への浸漬時における基板４１の中心部と外周部との基板底面内の温度を均一に制御することができる。それゆえ、基板４１を用いた場合にも、基板底面４２上に板厚にバラツキの少ない高品質の薄板を歩留まり良く作製することができるようになるのである。
【００３５】
なお、図４に示す基板４１においては、基板の外周部の２辺のみの板厚をその中心部の板厚よりも大きくしているが、基板の外周部の４辺すべての板厚をその中心部の板厚よりも大きくしてもよい。
【００３６】
（基板の加熱）
図５に、基板を加熱する場合の好ましい一例の模式的な断面図を示す。図５において、基板５１はほぼ一定の板厚を有し、基板上面５３と基板底面５２とを有している。そして、基板５１は加熱された後、矢印Ｓ５の方向に移動しながら融液に浸漬される。したがって、基板５１が融液に浸漬されていく方向は矢印Ｓ５の向きと逆方向になる。ここで、基板５１の浸漬方向である矢印Ｓ５の方向に沿って、前後２つの加熱機構５４、５５が設置されている。この基板５１の前方側に設置された加熱機構５４の加熱温度を、後方側に設置された加熱機構５５の加熱温度よりも高くすることによって、前方側の基板底面５２内の温度を後方側よりも高くすることができる。
【００３７】
したがって、基板５１の前方側が融液に浸漬されたことによって基板５１の前方側から後方側へ熱伝導した場合であっても、基板５１の後方側は前方側よりも低温で加熱されていることから、基板５１の融液への浸漬時における基板５１の前方側と後方側の基板底面５２内の温度を均一に制御することができる。それゆえ、基板５１の板厚がほぼ一定であっても、基板底面５２上に板厚にバラツキの少ない高品質の薄板を歩留まり良く作製することができるようになるのである。
【００３８】
なお、上記においては、２つの加熱機構で基板を加熱する場合について説明したが、３つ以上の加熱機構を用いて基板を加熱してもよい。また、１つの加熱機構のみを用いて基板を加熱する場合であっても、基板の前方側のみを加熱し、基板の後方側を加熱しないことによって、基板の融液への浸漬時における前方側と後方側の基板底面内の温度を均一に制御することもできる。また、一定の板厚を有する基板だけでなく、板厚差を有する基板を用いてもよい。
【００３９】
（製造装置）
図６に、本発明に用いられる薄板の製造装置の好ましい一例の模式的断面図を示す。図６において、薄板の製造装置は、基板１１を保持するための支持軸６１と、融液６４で満たされた坩堝６３と、坩堝６３を加熱するために坩堝６３の周囲に設置された加熱用ヒータ６５と、坩堝６３を保持するための坩堝台６６と、坩堝６３を昇降させるための坩堝昇降用台６８と、断熱材６７と、基板１１を加熱するための加熱機構６９とを備えている。なお、図示はしていないが、この薄板の製造装置は、基板１１を移動させる手段、坩堝台６６を昇降させる手段、加熱用ヒータ６５の温度を制御する手段、原料を融液６４に追加投入する手段および真空排気ができるチャンバ等の装置も備えている。
【００４０】
図６に図示されている上記部材は、密閉性の良好なチャンバ内に設置されており、このチャンバは真空排気後に不活性ガス等でガス置換を行なうことができる構造を有している。
【００４１】
このような構成の薄板の製造装置においては、支持軸６１に保持された基板１１は加熱機構６９によって加熱された後に、矢印Ｓ１の方向に進行して、坩堝６３内に保持された融液６４に浸漬される。融液６４は加熱用ヒータ６５によって融点以上の温度に保持されている。そして、基板１１の基板底面上に薄板６２が形成される。なお、基板１１の加熱機構６９は、高周波誘導加熱方式または抵抗加熱方式のいずれであってもよい。
【００４２】
ここで、基板１１を支持軸６１に固定させる方法としては、たとえば図７（Ａ）の模式的側面図および図７（Ｂ）の模式的正面図に示すように、調整ネジ７１を用いて支持軸６１にフック７２を取り付け、このフック７２を基板１１側面にある溝７３に引っ掛けて固定する方法、または図８の模式的側面図に示すように、固定基板８１に設けられた凹部８１ａと、基板１１の上面側に設けられた凸部８２とを相互に嵌合させて固定する方法等がある。
【００４３】
ここで、図８に示すように、凸部８２は基板１１の板厚が厚い部分に設けることが好ましい。この場合には、嵌合された凹凸部の熱容量の影響を小さくすることができる。また、基板４１（図４参照）のように浸漬方向と直交する方向に板厚差を設けた基板を用いる場合には、図７に示したようなフック７２を用いて基板４１の側面を固定することが望ましい。
【００４４】
その後、薄板６２が形成された基板１１は融液６４から搬出される。そして、基板１１が冷却機構（図示せず）により冷却されて薄板６２が取り出され、薄板６２が取り出された基板１１は循環されて加熱機構６９によって加熱された後に融液６４に再度浸漬される。ここで、一度融液６４から搬出された基板１１は冷却機構で冷却され、その後融液６４に浸漬される前に、加熱機構６９で加熱されることにより、基板１１の温度制御が行なわれることが好ましい。このように冷却機構と加熱機構を併用することで、得られる薄板６２の板厚のバラツキをより少なくすることができるためである。
【００４５】
なお、基板１１を冷却する冷却機構の冷却手段としては、基板１１を直接的に冷却する手段または基板１１を間接的に冷却する手段等がある。基板１１を直接的に冷却する手段としては、たとえば基板１１に直接ガスを吹きつけて冷却する手段がある。また、基板１１を間接的に冷却する手段としては、たとえば基板１１を熱交換器を介して間接的にガスまたは液体により冷却する手段がある。
【００４６】
また、基板１１としては、耐久性に優れ、かつ成長する薄板を汚染しないもの、たとえばカーボン、炭化ケイ素、高融点を有する金属またはこれらの材質を他の材質で被覆したもの等を用いることが好ましい。また、薄板６２を形成する基板底面を平面状にすることもできるが、基板底面は完全に平滑な場合に限らず、特定の形状を有していてもよい。
【００４７】
また、上記においては、シリコン薄板６２を得るための基板として、図１に示した基板１１を用いたが、図２〜４に示した基板２１、基板３１または基板４１を用いることもできる。また、図５に示したように加熱機構を用いて一定の板厚を有する基板を加熱して薄板を形成する基板底面に温度差を設けてから融液に浸漬させることもできる。
【００４８】
（製造方法）
次に、本発明に係る薄板の製造方法の好ましい一例について、図６に示した薄板の製造装置を用いてシリコン薄板を得る場合を例としてより詳細に説明する。
【００４９】
まず、含有されるホウ素の濃度を調整し、得られるシリコン薄板６２の比抵抗が所定の値となるようにした原料のシリコン塊を、高純度黒鉛製の坩堝６３に一杯になるまで充填する。次に、チャンバ（図示せず）内の真空引きを行ない、チャンバ内を所定の圧力まで減圧する。その後、チャンバ内にアルゴンガスを導入し、１０Ｌ／ｍｉｎの流量でチャンバ上部よりアルゴンガスを流し続ける。このようにアルゴンガスを流し続けるのは、不純物のない清浄なシリコン融液６４の湯面を得るためである。
【００５０】
次に、加熱用ヒータ６５の温度を１５００℃に設定し、坩堝６３内のシリコン塊を溶融してシリコン融液６４を作製する。ここで、加熱用ヒータ６５の温度は一度に１５００℃まで上げるのではなく、１０〜５０℃／ｍｉｎの昇温速度で徐々に上げていくことが好ましい。これは、加熱用ヒータ６５の温度を急激に上げると、坩堝６３の角部などに熱応力が集中的にかかり、坩堝６３が破損しやすくなる傾向にあるためである。
【００５１】
その後、シリコン融液６４の温度を１４１０℃に設定し、３０分間そのまま保持し、シリコン融液６４の温度を安定化させる。そして、坩堝昇降用台６８を用いて、坩堝６３を所定の位置に移動させる。このときシリコン融液６４の温度は、１４００℃以上、１５００℃以下であることが好ましい。１４００℃未満に設定した場合には、坩堝６３の壁面から徐々にシリコン融液６４の湯面が固まってくる。また、１５００℃よりも高い温度に設定した場合には、シリコン薄板６２の成長速度が遅くなる傾向にある。
【００５２】
次に、たとえば図１に示す基板１１を、基板１１の基板底面１２がシリコン融液６４に接触するように、図６中の矢印Ｓ１の方向に移動させてシリコン薄板６２を成長させる。このとき、基板底面１２がシリコン融液６４に接することで、基板底面上にシリコン薄板６２が成長する。基板底面上にシリコン薄板６２を作製するための基板１１の軌道は、円軌道または楕円軌道であっても構わない。特に、基板１１が任意の軌道をとることができるようにしておくことが好ましい。
【００５３】
なお、シリコン融液６４への浸漬時における基板１１の基板底面の温度は、２００〜１１００℃の範囲内にあることが好ましい。これは、チャンバ内でシリコン融液６４へ浸漬されるのを待っている基板１１は、シリコン融液６４からの輻射熱を受けることから、基板底面の温度を２００℃未満に維持することが困難となるためである。また、シリコン融液６４への浸漬時における基板底面１２の温度が１１００℃を超える場合には、シリコン薄板６２の成長速度が遅くなる傾向にあるためである。
【００５４】
また、上記においては、シリコン薄板６２を製造する場合について説明したが、シリコン以外に、ゲルマニウム、ガリウム、ひ素、インジウム、リン、硼素、アンチモン、亜鉛またはすず等を含む半導体材料の薄板も製造することができ、また、アルミニウム、ニッケルまたは鉄等の金属材料の薄板を製造することもできる。
【００５５】
（太陽電池）
図９に、本発明によって得られた薄板を用いて太陽電池を作製する方法の好ましい一例のフローチャートを示す。以下、図９を参照して説明すると、まず、得られた薄板を洗浄する（ステップＳ５０１）。次に、薄板をエッチングする（ステップＳ５０２）。次に、薄板のテクスチャエッチングをする（ステップＳ５０３）。薄板にｎ＋層を形成する（ステップＳ５０４）。薄板の表面に反射防止膜を形成する（ステップＳ５０５）。薄板の裏面をエッチングする（ステップＳ５０６）。薄板の裏面にアルミニウム裏面電極を印刷し、焼成する（ステップＳ５０７）。受光面に銀受光面電極を印刷し、焼成する（ステップＳ５０８）。このようにして、本発明に係る太陽電池を得ることができる。
【００５６】
【実施例】
図６に示した薄板の製造装置を用いて実施例１〜５および比較例１における薄板をそれぞれ３枚作製し、得られた薄板の板厚を測定し、その板厚の分布を算出して薄板の板厚のバラツキを評価した。また、得られた薄板を用いて太陽電池セルを作製し、得られた太陽電池セルの光電変換効率を算出して太陽電池セルの評価をした。
【００５７】
（実施例１）
まず、比抵抗が１．５Ω・ｃｍになるように含有されるホウ素濃度が調整されたシリコン原料を、高純度カーボン製坩堝に保護された石英製坩堝６３内に入れ、チャンバ内に固定した。
【００５８】
そして、チャンバ内の圧力を１０−５ｔｏｒｒ程度にまで減圧した後、チャンバ内にアルゴンガスを導入して常圧にまで戻した。その後は、アルゴンガスを２Ｌ／ｍｉｎの割合で常時チャンバ上部より流し続けた。次に、加熱用ヒータを１０℃／ｍｉｎの昇温速度で１５００℃まで昇温させ、シリコン原料が完全に溶解したことを確認した後、坩堝６３の温度を１４２５℃で保持し、シリコン融液６４の温度を安定化させた。
【００５９】
次に、図１に示した形状の基板１１の基板底面１２から基板上面１３側に１０ｍｍの部分をシリコン融液６４中に浸漬させ、シリコン薄板６２を成長させた。基板１１としては、シリコン融液６４への前方側の最端部Ｆ１における板厚Ｆｈ１を３０ｍｍとし、後方側の最端部Ｒ１における板厚Ｒｈ１をそれぞれ５０ｍｍ（基板１１Ａ）、６０ｍｍ（基板１１Ｂ）および７０ｍｍ（基板１１Ｃ）とした３種類の基板を用いた。なお、基板１１のシリコン融液６４への浸漬時における基板底面１２の温度が５００℃となるように、基板１１はその基板底面１２および基板の浸漬方向における両側面が加熱機構６９によって加熱された。また、基板１１には、カーボン製の基板を用いた。このようにして得られたシリコン薄板６２は５０ｍｍ角の正方形状であった。
【００６０】
このシリコン薄板６２のシリコン融液６４への浸漬方向における板厚の分布は、それぞれ３５４±６９μｍ（基板１Ａ）、３６７±５６μｍ（基板１Ｂ）および３５９±６１μｍ（基板１Ｃ）であった。
【００６１】
さらに、これらのシリコン薄板６２を用いて、図９に示すフローチャートに従って、太陽電池セルを作製した。この太陽電池セルの寸法は縦×横が２ｃｍ×２ｃｍの正方形状とした。このようにして得られた太陽電池セルの光電変換効率を算出したところ、１１．２〜１２．３％であった。
【００６２】
なお、太陽電池セルの光電変換効率は、「結晶系太陽電池セル出力測定方法（ＪＩＳ  Ｃ  ８９１３（１９８８））」に従い、ＡＭ１．５のスペクトル分布を有するソーラシミュレータを用いて１００ｍＷ／ｃｍ２のエネルギ密度の光を太陽電池セルに照射することによって算出した。
【００６３】
（実施例２）
図２に示した基板２１を用いたこと以外は実施例１と同一の条件で、シリコン薄板６２を作製した。基板２１としては、シリコン融液６４への前方側の最端部Ｆ２における板厚Ｆｈ２を３０ｍｍとし、後方側の最端部Ｒ２における板厚Ｒｈ２をそれぞれ４０ｍｍ（基板２１Ａ）、５０ｍｍ（基板２１Ｂ）および６０ｍｍ（基板２１Ｃ）とした３種類の基板を用いた。
【００６４】
得られたシリコン薄板６２のシリコン融液６４への浸漬方向における板厚の分布は、それぞれ３５０±２５μｍ（基板２１Ａ）、３５４±２１μｍ（基板２１Ｂ）および３４４±２９μｍ（基板２１Ｃ）であった。
【００６５】
また、これらのシリコン薄板６２を用いて、図９に示すフローチャートに従って、太陽電池セルを作製した。この太陽電池セルの寸法は縦×横が２ｃｍ×２ｃｍの正方形状とした。この太陽電池セルの光電変換効率を実施例１と同様の方法で測定したところ１２．２〜１２．８％であった。
【００６６】
（実施例３）
図３に示した基板３１を用いたこと以外は実施例１と同一の条件で、シリコン薄板６２を作製した。基板３１としては、前方側の最端部Ｆ３における板厚Ｆｈ３を３０ｍｍ、中央部Ｃ３の手前部分における板厚Ｃｈ３’を４０ｍｍ、中央部Ｃ３における板厚Ｃｈ３を５０ｍｍおよび後方側の最端部Ｒ３における板厚Ｒｈ３を６０ｍｍとした基板（基板３１Ａ）、板厚Ｆｈ３を３０ｍｍ、板厚Ｃｈ３’を４５ｍｍ、板厚Ｃｈ３を５５ｍｍおよび板厚Ｒｈ３を７０ｍｍとした基板（基板３１Ｂ）、および板厚Ｆｈ３を３０ｍｍ、板厚Ｃｈ３’を５０ｍｍ、板厚Ｃｈ３を６０ｍｍおよび板厚Ｒｈ３を８０ｍｍとした基板（基板３１Ｃ）の３種類の基板を用いた。
【００６７】
得られたシリコン薄板６２のシリコン融液６４への浸漬方向における板厚の分布は、それぞれ３５３±１９μｍ（基板３１Ａ）、３４２±１２μｍ（基板３１Ｂ）および３３９±１７μｍ（基板３１Ｃ）であった。
【００６８】
また、これらのシリコン薄板を用いて、図９に示すフローチャートに従って、太陽電池セルを作製した。この太陽電池セルの寸法は縦×横が２ｃｍ×２ｃｍの正方形状とした。この太陽電池セルの光電変換効率を実施例１と同様の方法で測定したところ１２．５〜１３．１％であった。
【００６９】
（実施例４）
図４に示した基板４１を用いたこと以外は実施例１と同一の条件で、シリコン薄板６２を作製した。基板４１としては、中心部Ｍ４における板厚Ｍｈ４を３０ｍｍとし、外周部Ｆ４およびＷ４における板厚Ｆｈ４およびＷｈ４を５０ｍｍとした基板（基板４１Ａ）、板厚Ｍｈ４を３０ｍｍとし、板厚Ｆｈ４およびＷｈ４を６０ｍｍとした基板（基板４１Ｂ）および板厚Ｍｈ４を３０ｍｍとし、板厚Ｆｈ４およびＷｈ４を７０ｍｍとした基板（基板４１Ｃ）の３種類の基板を用いた。
【００７０】
得られたシリコン薄板６２のシリコン融液６４への浸漬方向と直交する方向における板厚の分布は、それぞれ３５４±２５μｍ（基板４１Ａ）、３５１±１９μｍ（基板４１Ｂ）および３４３±２２μｍ（基板４１Ｃ）であった。
【００７１】
また、これらのシリコン薄板６２を用いて、図９に示すフローチャートに従って、太陽電池セルを作製した。この太陽電池セルの寸法は縦×横が２ｃｍ×２ｃｍの正方形状とした。この太陽電池セルの光電変換効率を実施例１と同様の方法で測定したところ１１．８〜１２．４％であった。
【００７２】
（実施例５）
まず、一定の板厚を有する基板（板厚３０ｍｍ）を用意し、次に図５に示したような基板５１の浸漬方向に沿って設置された前後２個の加熱ヒータ５４、５５を用いて、シリコン融液６４への浸漬前に基板５１の加熱を行なった。基板５１の加熱は、シリコン融液６４への浸漬方向における前方側の加熱ヒータ５４の温度を５００℃に設定し、後方側の加熱ヒータ５５の加熱が無いパターン（加熱パターン５１Ａ）、前方側の加熱ヒータ５４を５００℃、後方側の加熱ヒータ５５を２００℃に設定したパターン（加熱パターン５１Ｂ）および前方側の加熱ヒータ５４を５００℃、後方側の加熱ヒータ５５を４００℃に設定したパターン（加熱パターン５１Ｃ）の３パターン行なった。それ以外については、実施例１と同一の条件で、シリコン薄板６２を作製した。
【００７３】
得られたシリコン薄板６２のシリコン融液６４への浸漬方向における板厚の分布は、それぞれ３３０±２０μｍ（加熱パターン５１Ａ）、３２３±１３μｍ（加熱パターン５１Ｂ）および３１３±１８μｍ（加熱パターン５１Ｃ）であった。
【００７４】
また、これらのシリコン薄板６２を用いて、図９に示すフローチャートに従って、太陽電池セルを作製した。この太陽電池セルの寸法は縦×横が２ｃｍ×２ｃｍの正方形状とした。この太陽電池セルの光電変換効率を実施例１と同様の方法で測定したところ１１．５〜１２．５％であった。
【００７５】
（比較例１）
一定の板厚を有する基板（板厚３０ｍｍ）を用い、実施例１と同一の条件で、シリコン薄板６２を作製した。このシリコン薄板６２のシリコン融液６４への浸漬方向における板厚の分布は、３８５±１２８μｍであった。また、このシリコン薄板の融液への浸漬方向に直交する方向おける板厚の分布は、３３７±３８μｍであった。
【００７６】
また、得られたシリコン薄板６２を用いて、図９に示すフローチャートに従って、太陽電池セルを作製した。この太陽電池セルの寸法は縦×横が２ｃｍ×２ｃｍの正方形状とした。この太陽電池セルの光電変換効率を実施例１と同様の方法で測定したところ１０．５％であった。
【００７７】
（評価結果）
表１に実施例１〜５および比較例１における薄板の板厚の最もバラツキの少なかったものの板厚の分布、および太陽電池の光電変換効率を示す。
【００７８】
【表１】
2004161583.tif 000003
【００７９】
また、図１０に、実施例１〜３および実施例５と比較例１における薄板の融液への浸漬方向における板厚の最もバラツキの少なかったものの板厚の分布を示す。また、図１１に、実施例４と比較例１における薄板の融液への浸漬方向と直交する方向における板厚の最もバラツキの少なかったものの板厚の分布を示す。
【００８０】
表１および図１０からもわかるように、基板の前方側よりも後方側の板厚を大きくした基板を用いて作製した実施例１〜３における薄板は、一定の板厚を有する基板を用いて作製した比較例１における薄板と比べて板厚のバラツキがかなり少なかった。これは、基板の前方側よりも後方側の板厚を大きくすることによって、融液への浸漬時における基板底面内の温度を均一に制御できたためと考えられる。
【００８１】
また、板厚が一定であっても、浸漬方向に沿って温度差をつけて加熱された基板を用いて作製された実施例５における薄板は、基板底面を一様に同温度で加熱された基板を用いて作製された比較例１における薄板と比べて板厚のバラツキがかなり少なかった。これは、基板の前方側よりも基板の後方側を低温で加熱することによって、融液への浸漬時における基板底面内の温度を均一に制御できたためと考えられる。
【００８２】
また、表１および図１１からもわかるように、融液への浸漬方向と直交する方向における板厚を基板の中心部よりも外周部の方を大きくした基板を用いて作製した実施例４における薄板は、一定の板厚を有する基板を用いて作製した比較例１における薄板と比べて板厚のバラツキがかなり少なかった。これは、基板の外周部近傍にある加熱ヒータにより基板が加熱された場合であっても、融液への浸漬方向と直交する方向における基板の板厚を基板の中心部から外周部へ大きくすることによって、融液への浸漬時における基板底面内の温度を均一に制御できたためと考えられる。
【００８３】
今回開示された実施の形態および実施例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。
【００８４】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、高品質の薄板を歩留まり良く連続的に安定して作製することができる薄板の製造方法とこの製造方法により得られた薄板を用いて作製した太陽電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いられる基板の好ましい一例の模式的な斜視図である。
【図２】本発明に用いられる基板の好ましい他の例の模式的な斜視図である。
【図３】本発明に用いられる基板の好ましいさらに他の例の模式的な斜視図である。
【図４】本発明に用いられる基板の好ましいさらに他の例の模式的な斜視図である。
【図５】本発明に用いられる基板を加熱する場合の好ましい一例の模式的な断面図である。
【図６】本発明に用いられる薄板の製造装置の模式的な断面図である。
【図７】本発明に用いられる基板を支持軸に固定させる好ましい一例の模式的な側面図と模式的な正面図である。
【図８】本発明に用いられる基板を支持軸に固定させる好ましい他の例の模式的な側面図である。
【図９】本発明によって得られた薄板を用いて太陽電池を作製するときの好ましい一例のフローチャートを示した図である。
【図１０】実施例１〜３および実施例５と比較例１における薄板の融液への浸漬方向における板厚の分布を示した図である。
【図１１】実施例４と比較例１における薄板の融液への浸漬方向と直交する方向における板厚の分布を示した図である。
【図１２】従来の薄板の製造方法に用いられる製造装置の模式的な断面図である。
【図１３】従来の薄板の製造方法に用いられる製造装置の可動部材に固定されている複数の基板を示した模式的な斜視図である。
【符号の説明】
１１，２１，３１，４１，５１，１０３  基板、１２，２２，３２，４２，５２  基板底面、１３，２３，３３，４３，５３  基板上面、５４，５５，６９  加熱機構、６１  支持軸、６２  薄板、６３，１０９  坩堝、６４，１０８  融液、６５  加熱用ヒータ、６６，１０５  坩堝台、６７，１０７  断熱材、６８坩堝昇降用台、７１  調整ネジ、７２  フック、７３  溝、８１  固定基板、１００  軸、１０１  本体チャンバ、１０２  可動部材、１０４  ヒータ、１０６  原料投入ポート。
【図１】
2004161583.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004161583.tif 000010
【図８】
2004161583.tif 000011
【図９】
2004161583.tif 000012
【図１０】
2004161583.tif 000013
【図１１】
2004161583.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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