(57)【要約】【課題】  溶融落下法（ジェット法）によって粒状結晶を製造する製造装置において、結晶材料の融液を粒状に排出して落下させる坩堝のノズル部のノズル孔の排出口の断面形状等を特有の形状とすることによって、粒状結晶の粒子径を制御できるようにすること。【解決手段】  粒状結晶の製造装置は、底部にノズル部ｄを有し、ノズル部ｄから結晶材料の融液を粒状に排出して落下させるようにした坩堝１を備えた粒状結晶の製造装置であって、ノズル部ｄは、ノズル孔ｅの排出口の断面形状が曲率の変化部を有する略円形状（楕円形状）または角部を丸めた多角形状である。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部にノズル部を有し、該ノズル部から結晶材料の融液を粒状に排出して落下させるようにした坩堝を備えた粒状結晶の製造装置であって、前記ノズル部は、ノズル孔の排出口の断面形状が曲率の変化部を有する略円形状または角部を丸めた多角形状であることを特徴とする粒状結晶の製造装置。
【請求項２】
前記ノズル部は、前記ノズル孔の排出口の断面形状が楕円形状であることを特徴とする請求項１記載の粒状結晶の製造装置。
【請求項３】
底部にノズル部を有し、該ノズル部から結晶材料の融液を粒状に排出して落下させるようにした坩堝を備えた粒状結晶の製造装置であって、前記ノズル部は、前記ノズル孔の内面が粗面であることを特徴とする粒状結晶の製造装置。
【請求項４】
坩堝のノズル部から結晶材料の融液を粒状に排出して落下させるとともに、この粒状の融液を落下中に冷却して凝固させることによって粒状結晶を製造する粒状結晶の製造方法であって、前記ノズル部は、ノズル孔の排出口の断面形状が曲率の変化部を有する略円形状または角部を丸めた多角形状であることを特徴とする粒状結晶の製造方法。
【請求項５】
導電性基板の一主面に、表面に他方導電型の半導体部が形成された一方導電型の結晶半導体粒子が多数個、下部を前記導電性基板に接合され、隣接するもの同士の間に絶縁物質を介在させるとともに上部を前記絶縁物質から露出させて配置されて、これら結晶半導体粒子に透光性導体層が設けられた光電変換装置であって、前記結晶半導体粒子は請求項４に記載された粒状結晶の製造方法により製造されたものであることを特徴とする光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池に用いられる粒状結晶の製造装置および粒状結晶の製造方法ならびに光電変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、光電変換手段の構成要素として粒状シリコンを用いた太陽電池が注目されており、この粒状シリコンを作製する方法として、シリコン原料を赤外線や高周波コイルを用いて容器内で溶融し、その後この溶融物を自由落下させて粒状シリコンを得る技術が知られている。
シリコンの粒状化法には、例えば、赤外線や高周波コイルを用いて容器内でシリコン原料を溶融し、その後に自由落下させることで球状化させる方法（例えば特許文献１および特許文献２等を参照）、また、一定の純度となるように調合してシリコンを坩堝の中で一旦溶融し、それを排出させると同時に粒子化する方法（例えば特許文献３参照）等が提案されている。
これらの方法は、原料を溶融する坩堝本体にノズル穴を有しており、ここからシリコン融液を噴出させることによって粒状シリコンを形成するものである。このときに用いられる坩堝は、耐熱性と強度が要求されることから、一般には石英やグラファイトが用いられる。
【０００３】
図１は粒状シリコンを製造する装置の構成を示す図である。この装置では原料を坩堝１で溶融して主管２０内を自由落下させて収納部３０に回収する。
このようにして得られた粒状シリコンは大きさの分布を有する。そこで実際に粒状シリコンを用いて作製される太陽電池のシリコン球サイズの要求仕様に見合うように必要なサイズの部分を抽出する。この抽出は一般的に振動篩で行われる。
このようにして作製された粒状シリコンは結晶品質改善のための熱処理を施した後、太陽電池の製造工程に導入される。
【０００４】
【特許文献１】国際公開９９／２２０４８号パンフレット
【特許文献２】米国特許第４１８８１７７号明細書
【特許文献３】米国特許第６０７４４７６号明細書
【非特許文献１】アール・デー・ライツ（R.D.Reitz）：アトミゼーション  アンド  スプレー  テクノロジー（Atomization and Spray Technology）, Vol.3, No.4, pp309-337(1987)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１に示すような粒状シリコンの製造装置において、坩堝およびノズル部材を構成して、シリコン原料を溶融し圧力を印加して融液をジェットする実験を行うと、図２に示すような粒径分布が形成される。太陽電池を形成するための大量の粒状シリコンを製造するために、一定サイズの粒状シリコンを振動篩により選別することが必要である。このためには、粒径は揃っている方が好ましいが、この分布を制御することは困難であった。
本発明の課題は、粒状シリコンのみならず、一般にジェット法により粒子径を制御するのに有効な粒状結晶の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、結晶材料の融液を粒状に排出して落下させる坩堝のノズル部を、ノズル孔の排出口の断面形状（横断面形状；融液の通過方向に直交する断面の形状）を曲率の変化部を有する略円形状または角部を丸めた多角形状にすることにより、粒状シリコンの粒子径を制御できることを見出して、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の粒状結晶の製造装置および製造方法ならびに光電変換装置は、以下の構成を有する。
（１）底部にノズル部を有し、該ノズル部から結晶材料の融液を粒状に排出して落下させるようにした坩堝を備えた粒状結晶の製造装置であって、前記ノズル部は、ノズル孔の排出口の断面形状が曲率の変化部を有する略円形状または角部を丸めた多角形状であることを特徴とする粒状結晶の製造装置。
（２）前記ノズル部は、前記ノズル孔の排出口の断面形状が楕円形状であることを特徴とする（１）に記載の粒状結晶の製造装置。
（３）底部にノズル部を有し、該ノズル部から結晶材料の融液を粒状に排出して落下させるようにした坩堝を備えた粒状結晶の製造装置であって、前記ノズル部は、前記ノズル孔の内面が粗面であることを特徴とする粒状結晶の製造装置。
（４）坩堝のノズル部から結晶材料の融液を粒状に排出して落下させるとともに、この粒状の融液を落下中に冷却して凝固させることによって粒状結晶を製造する粒状結晶の製造方法であって、前記ノズル部は、ノズル孔の排出口の断面形状が曲率の変化部を有する略円形状または角部を丸めた多角形状であることを特徴とする粒状結晶の製造方法。
（５）導電性基板の一主面に、表面に他方導電型の半導体部が形成された一方導電型の結晶半導体粒子が多数個、下部を前記導電性基板に接合され、隣接するもの同士の間に絶縁物質を介在させるとともに上部を前記絶縁物質から露出させて配置されて、これら結晶半導体粒子に透光性導体層が設けられた光電変換装置であって、前記結晶半導体粒子は（４）に記載された粒状結晶の製造方法により製造されたものであることを特徴とする光電変換装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の粒状結晶の製造装置は、上記（１）によれば、底部にノズル部を有し、該ノズル部から結晶材料の融液を粒状に排出して落下させるようにした坩堝を備えた粒状結晶の製造装置において、前記ノズル部は、ノズル孔の排出口の断面形状が曲率の変化部を有する略円形状または角部を丸めた多角形状であることにより、噴出粒子の径を制御することができる。
また、上記（２）によれば、前記ノズル部は、前記ノズル孔の排出口の断面形状が楕円形状であることにより、簡便に粒径を制御できる。
また、上記（３）によれば、前記ノズル部は、前記ノズル孔の内面が前記結晶材料の融液に乱流を生じさせることが可能な粗面とされていることによっても、粒径を制御することができる。この場合、ノズル孔の内面に結晶材料の融液に溶融しない微細な固体粒を多数成長させることにより表面を粗くすることによって、簡便にノズル孔の内面を粗くすることができる。
本発明の粒状結晶の製造方法によれば、坩堝のノズル部から結晶材料の融液を粒状に排出して落下させるとともに、この粒状の融液を落下中に冷却して凝固させることによって粒状結晶を製造する粒状結晶の製造方法において、前記ノズル部は、ノズル孔の排出口の断面形状が曲率の変化部を有する略円形状または角部を丸めた多角形状であることにより、噴出粒子の径を制御することができる。
また、本発明の光電変換装置によれば、使用する結晶半導体粒子は上記本発明の粒状結晶の製造方法により製造されたものであることによって、粒径の揃った結晶半導体粒子を用いた光電変換装置を製造できるため、低コストで安定な生産性を得ることができる。また、結晶半導体粒子の粒径が不揃いなことによる結晶半導体粒子の導電性基板への接合性の不均一なことを防いで、光電変換効率が高くかつ安定した光電変換装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の粒状結晶の製造方法および製造装置ならびに光電変換装置について、実施の形態の例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態の例では、粒状結晶として粒状シリコンを用いた例について説明する。
本発明に係る粒状シリコンの製造装置は、溶融落下法（ジェット法）に用いるものであり、ノズル部ｄと自由落下部である主管２０は従来の装置とほぼ同じである。すなわち、図１に示すように、ノズル孔ｅから排出されたシリコン融液ｃは液柱ｆとなって、それが液滴に分裂して粒状シリコンｇとなって収納部３０に回収される。この場合、生成した粒状シリコンｇには、いろいろな粒径のものを含んでいるので、粒径にばらつきがある。そこで、粒径が所望の粒径と大きく異なる不要な粒状シリコンｇを篩にかけて除去して、求める範囲内の粒径の粒状シリコンｇを取り出すことが必要である。
【００１０】
しかしながら、粒状シリコンｇの粒径分布を変えるためには、製造装置の各種の製造条件（パラメータ）の設定が必要であった。そこで、製造装置の製造条件として、融液温度、噴出圧力、噴出孔の数、ガス種類、ガス圧力などを変えた実験を行った。しかしながら、有意差は見られるものの有効な手段は見出せなかった。唯一、円形となっているノズル孔ｅの径を変えることで粒径分布が変化したことから、ノズル孔ｅの直径を、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍと変えたときの粒径分布の変化を調べ、その結果を図２に示した。図２に示すように、粒径分布は変化したものの、全体に右寄りになるのみで自由度の高い粒径の設計に用いるのは困難であった。なお、図２において、２はノズル孔ｅの直径が１００μｍの場合、３はノズル孔ｅの直径が２００μｍの場合、４はノズル孔ｅの直径が３００μｍの場合を示す。
【００１１】
前記粒径分布を詳細に解析した結果、図３に示すように、この粒径分布のピークの粒子径における粒状シリコンｇの体積が、ノズル孔ｅの断面積の１．５乗に比例することを見出した。このことは、ピークの粒子径を成長させる液柱ｆの長さは、ノズル孔ｅの断面積、つまりその半径が変われば液柱ｆの長さも変化することを示している。単純に考えると、液柱ｆの長さは変わらず、粒状シリコンｇの体積はノズル孔ｅの断面積に比例すると予想されたが、今回見出された複雑な現象を本発明では粒径制御に積極的に利用した製造装置及び製造方法を提供するものである。同時に、この現象はシリコン融液ｃに限らず、他の材料にも適用でき、一般化することもできることを見出した。
【００１２】
また、ノズル孔ｅの内面を粗くして流体（融液）を層流ではなく乱流にすることにより、粒径分布が様相を変えることも見出した。本発明では、この現象も同様な粒径制御に利用することを提案するものである。
例えば、水道の蛇口から流れ出る水が径をだんだん狭めていって、ついには液滴に分裂する現象があるが、これは終末速度以下の現象であり、本発明におけるようなジェット領域ではノズル孔ｅの径に対する融液の速度は終末速度を超えているため、理論的な取り扱いはいろいろ提案されている。
ライツ（Ｒｅｉｔｚ）は非特許文献１において、ｂｌｏｂモデルを提案し、パーセルという液滴が連なって液柱ｆを構成していると説明している。このモデルは終末速度以下の「液柱」との区別をする意味ではわかりやすいが、パーセルのもつ液滴速度が乱数で与えられる因子をもつと定義されるため、液柱分裂の仕組みを明確に説明することができない。この他、コンピュータシミュレーション等によっても、液滴分裂の制御要因を明確にとらえることができていない。
【００１３】
本発明において、粒径がノズル孔ｅの排出口の曲率に依存するというメカニズムは、以下のようなモデルで説明できる。図４に示すように、ノズル孔ｅで層流となっている融液は、ノズル孔ｅの内面側で速度がゼロとなり、ノズル孔ｅの中心付近で最大の流速をもっている。そして、ノズル孔ｅの排出口でこれまでの周囲の境界条件が取り除かれると、ランキン渦が発生し、液柱ｆ内に乱流が発生する。この乱流が液柱ｆの分裂を促進する。したがって、液柱ｆの分裂は、排出口の断面積よりは排出口の曲率に依存していると考えられ、これが要因となって粒子の体積がノズル孔ｅの断面積の１．５乗に比例する現象を引き起こしていると考えられる。
【００１４】
本発明では、上記の現象を利用して、少なくともノズル孔ｅの排出口の断面形状（横断面形状；融液の通過方向に直交する断面の形状）を、ある断面積の排出口に対して全周で曲率が一定である円から、ある断面積の排出口に対して全周で曲率が変化する図５に示すような楕円形状等に変更することによって、液柱ｆから液滴への分離要因を作り出すことができるようになった。即ち、ノズル孔ｅの排出口の断面形状を、排出口付近で積極的に液柱ｆ内に乱流を発生させる形状とし、液柱ｆの分裂を促進するのである。これにより、粒状結晶の粒径（粒子径）の制御性が向上し、粒径分布を所望の範囲内とすることができる。ノズル孔ｅの排出口の断面形状は、曲率の変化部を有する略円形状または角部を丸めた多角形状であるが、楕円形状に限定されず、長円（トラック）形状等の形状であっても構わない。また、角部を丸めた多角形状である場合、角部を丸めた略三角形状、角部を丸めた略四角形状（略正方形状、略長方形状）、角部を丸めた略五角形状等である。
【００１５】
一方、「層流」に着目して、ノズル孔ｅの内面を粗面とすることによって、図６に示すように、融液の流れを乱流に変え、排出口でのランキン渦の発生を抑え、同じ排出口の断面形状でも異なる粒径分布を得ることができた。本発明ではこの現象を利用して、粒径制御する方法を提供する。具体的には、ノズル孔ｅの内面を、エッチング法やサンドブラスト法等によって粗面とすることができるが、ＣＶＤ法などによって、ノズル孔ｅの内面に結晶材料の融液に溶融しない微細な固体粒を多数成長させることによりノズル孔ｅの内面を粗面としてもよい。シリコン融液ｃは化学的に活性であるので、シリコン融液ｃに反応せず溶融しない材料を選択する必要があり、その材料としてシリコンカーバイドをノズル孔ｅの内面にエピ成長させて凹凸を形成することができる。この成長方法としては、グラファイト製の坩堝のノズル孔ｅの内面に熱ＣＶＤ法で形成する方法、またはカーボンを含有したシリコン融液ｃを用いてノズル孔ｅの内面に直接成長させる方法がある。
粗面とされたノズル孔ｅの内面の表面粗さは、算術平均粗さで５〜３０μｍであることが好ましい。５μｍ未満では、発生するランキン渦が少なくて分裂促進に寄与しない。３０μｍを超えると、ノズル孔ｅが目詰りを起こしやすくなる。
上記のような手段でもって、本発明では粒状結晶の粒径を制御することができ、いろいろな産業用途に応用できる極めて広範囲で有効な製造装置及び製造方法であるとともに、この技術を用いた種々の装置に利用することもできる。
【００１６】
本発明の製造方法により製造された粒状結晶は、粒状シリコン結晶を用いた太陽電池等の光電変換装置に適用できる。即ち、アルミニウム基板等の導電性基板の一主面に、表面に他方導電型（例えばｎ型）の半導体部（シリコン層）が形成された一方導電型（例えばｐ型）の結晶半導体粒子（結晶シリコン粒子）が多数個、下部を導電性基板に接合され、隣接するもの同士の間にポリイミド等からなる絶縁物質を介在させるとともに上部を絶縁物質から露出させて配置されて、これら結晶半導体粒子にＩＴＯ層等の透光性導体層が設けられた光電変換装置であって、結晶半導体粒子は本発明の粒状結晶の製造方法により製造されたものである光電変換装置である。この構成により、粒径の揃った結晶半導体粒子を用いた光電変換装置を製造できるため、低コストで安定な生産性を得ることができる。また、結晶半導体粒子の粒径が不揃いなことによる結晶半導体粒子の導電性基板への接合性の不均一なことを防いで、光電変換効率が高くかつ安定した光電変換装置を得ることができる。
【００１７】
以下、実施例および比較例を挙げて、本発明の粒状結晶の製造装置およびその製造方法ならびに光電変換装置を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【実施例１】
【００１８】
（粒状シリコン）
図１に示すように、坩堝の壁部材として、ホットプレスで焼結したグラファイト素材を所定の形状に加工して形成した円筒状の外壁部材ｂと、石英からなる円筒状の内壁部材ａとを用意した。その坩堝の内壁部材ａの底部に設置される円板形状のノズル部ｄに形成されたノズル孔ｅは、ノズル部ｄの中心を中心とする円周上に８個を等間隔に配置した構成のもの、即ち正八角形の各頂点にあたる位置にノズル孔ｅを形成した構成である。また、ノズル孔ｅの断面形状は、レーザ加工条件を最適化することによって、ノズル部ｄの下面側の開口部の長径が１００μｍ、短径が６０μｍの楕円形状となるようにした。これらの部材を図１に示すような構成で坩堝１に組み立てた。
【００１９】
組み立てた坩堝１を不活性ガス雰囲気に維持できる炉の中にセットして１４３０℃に昇温した。不活性ガス（アルゴンガス）雰囲気中で１４３０℃の温度に維持した状態の坩堝１へ同じく不活性ガス（アルゴンガス）雰囲気に保たれた経路を通じてシリコン原料１８ｇを供給し、完全に溶融させてシリコン融液ｃを形成した。十分に溶解した状態になるまで待ってからアルゴンガスを用いて圧力０．１ＭＰａでシリコン融液ｃを加圧し、ノズル孔ｅから噴出させて粒状シリコンｇを生成した。
生成した粒状シリコンｇは８インチ（２０．３２ｃｍ）径の石英製の主管２０の中でアルゴンガス雰囲気中を自由落下させた。このとき得られた粒状シリコンｇの粒径分布６を図７に示した。得られた粒径分布６は、ノズル孔ｅの断面積が同じで断面形状が円形（直径８０μｍ）の場合の粒径分布７よりも、ピークの径が小さくなっており、また、ノズル孔ｅの断面形状が円形で直径が１００μｍである場合（図２の符号２）よりもノズル孔ｅの断面積がより大きい場合の液柱分裂長さに対応する粒径分布となった。即ち、ノズル孔ｅの断面形状を、長径が１００μｍ、短径が６０μｍの楕円形状とすることによって、ノズル孔ｅの断面形状が直径が１００μｍの円形である場合よりも、粒径分布を大きい側へ移動させることができた。これにより、ノズル孔ｅの楕円形状の断面形状の長径と短径の比を調整することによって、粒径分布を制御できることが判った。
そして、この粒状シリコンｇをサイズ要求仕様に見合うように必要なサイズの部分を抽出するため、振動篩で粒径ごとに分類した。
【００２０】
（光電変換装置）
図８に示すように、上記方法にて得られた直径０．３５〜０．４５ｍｍのｐ型の粒状シリコンｇ（以下、粒状シリコン結晶２１という。）をアルミニウム基板２２上に多数設置した後、粒状シリコン結晶２１が動かないように一定の荷重をかけて押し付けた状態で、窒素ガス雰囲気中の６３０℃で１０分間加熱処理して、粒状シリコン結晶２１をアルミニウム基板２２に接合させた。粒状シリコン結晶２１間の隙間は平均で２５μｍであった。
次に、粒状シリコン結晶２１の上部表面をクリーニングするために、アルミニウム基板２２をフッ酸硝酸混合液（ＨＦ：ＨＮＯ3＝１：２０（容積比））に１分間浸漬して純水で十分洗浄した後、シランガスと微量のリン化合物からなる混合ガスを用いたプラズマＣＶＤ法により、粒状シリコン結晶２１上に厚み２０ｎｍのｎ型非晶質シリコンからなる半導体層２５を成膜した。
次に、硬化温度が２３０℃である熱硬化性ポリイミドのＮ−メチルピロリドン溶液（ポリイミドの含有量１２重量％）を、上記粒状シリコン結晶２１を接合したアルミニウム基板２２上にディスペンサーを用いた浸透法で塗布した。その後、窒素ガス雰囲気下２５０℃で１時間加熱処理し、粒状シリコン結晶２１間の隙間の約９０％の部位に、中央のくびれた橋形状のポリイミドからなる絶縁物質２４を形成した。
次に、その上にスパッタリング法によって厚み８５ｎｍのＩＴＯ膜からなる透光性導体層２６を形成した。
最後に、銀ペーストをディスペンサーでグリッド状にパターン形成して、フィンガー電極およびバスバー電極からなる電極２７を形成した。そして、大気中２００℃で焼成を行ない、最後にハンダディップして電極２７上に抵抗低減のためのハンダ層を形成し、本発明の光電変換装置を作製した。
【００２１】
上記で得られた光電変換装置について、所定の強度および所定の波長の光を照射して、光電変換装置の電気特性を示す光電変換効率（単位：％）を測定した。電気特性の測定は、ソーラーシミュレータ（ＷＡＣＯＭ社製：ＷＸＳ１５５Ｓ−１０）を用いて、ＪＩＳ  Ｃ  ８９１３に基づいた方法により実施した。
その結果、光電変換効率は１０．５％が得られ、従来と遜色ない結果を得ることができた。
【００２２】
[比較例１］
実施例１のノズル孔ｅに代えて、該ノズル孔ｅの断面積がほぼ同じで断面形状が直径８０μｍの円形であるノズル孔ｅとした以外は実施例１と同様にして、粒状シリコン結晶２１を作製した。得られた粒状シリコン結晶２１の粒径分布７を図７に示した。
図７に示すように、比較例１の粒径分布７は、分布が広がっており、それに対して実施例１の粒径分布６は、よりシャープな粒径分布となっていた。
【実施例２】
【００２３】
図１に示すように、坩堝の壁部材として、ホットプレスで焼結したグラファイト素材を所定の形状に加工して形成した円筒状の外壁部材ｂと、石英からなる円筒状の内壁部材ａとを用意した。その坩堝の内壁部材ａの底部に設置される円板形状のノズル部ｄに形成されたノズル孔ｅは、ノズル部ｄの中心を中心とする円周上に８個を等間隔に配置した構成のもの、即ち正八角形の各頂点にあたる位置にノズル孔ｅを形成した構成である。また、ノズル孔ｅの断面形状は、レーザ加工条件を最適化することによって、ノズル部ｄの下面側の開口部の直径が前記比較例１と同じ８０μｍの円形になるようにした。この製造装置でシリコンを溶かして１５００℃以上の温度に維持し、ゆっくりと冷却すると、ノズル孔ｅの内面にシリコンカーバイドが粒状に多数成長し、ノズル孔ｅの内面が算術平均粗さ５μｍの粗面となっていることが確認された。
【００２４】
組み立てた坩堝１を不活性ガス雰囲気に維持できる炉の中にセットして１４３０℃に昇温した。不活性ガス（アルゴンガス）雰囲気中で１４３０℃の温度に維持した状態の坩堝１へ同じく不活性ガス（アルゴンガス）雰囲気に保たれた経路を通じてシリコン原料１８ｇを供給し、完全に溶融させてシリコン融液ｃを形成した。十分に溶解した状態になるまで待ってからアルゴンガスを用いて圧力０．１ＭＰａでシリコン融液ｃを加圧し、ノズル孔ｅから噴出させて粒状シリコンｇを生成した。
生成した粒状シリコンｇは８インチ（２０．３２ｃｍ）径の石英製の主管２０の中でアルゴンガス雰囲気中を自由落下させた。
【００２５】
得られた粒状シリコンｇの粒径分布８の結果を図７に示した。本発明によるノズル孔ｅの内面を粗面としてシリコン融液ｃに乱流を発生させた場合の粒径分布８及びそのピークは、図７に示すように、ノズル孔ｅの内面が粗面でないためシリコン融液ｃが層流となっている場合の粒径分布７及びそのピークよりも粒径の大きな方に変化した。これは、図５の乱流速度分布で示されているように、ノズル孔ｅの内面での滞留層が少ないためにランキン渦の発生が少なく、液柱ｆが安定で液滴分裂の長さが長くなるためと思われる。
以上により、同じ断面形状のノズル孔ｅであっても、ノズル孔ｅの内面の表面粗さを変えることにより異なる粒度分布を得ることができることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の粒状結晶（粒状シリコン結晶）の製造装置について実施の形態の１例を示す断面図である。
【図２】従来の製造装置を用いて得られた粒状シリコン結晶の粒径分布であり、直径が１００μｍ、２００μｍ、３００μｍの円形の断面形状を有するノズル孔とした場合の粒状シリコン結晶の粒径分布をそれぞれ示すグラフである。
【図３】従来のノズル孔の半径と粒径分布のピークにおける粒状シリコン結晶の体積との関係を示すグラフである。
【図４】ノズル孔の内側でシリコン融液が層流となっている場合の速度分布を示す断面図である。
【図５】本発明の製造装置のノズル部であって断面形状が楕円形状のノズル孔を示すノズル孔の断面図である。
【図６】ノズル孔の内側でシリコン融液が乱流となっている場合の速度分布を示す断面図である。
【図７】本発明のノズル孔の断面形状が楕円形状である場合の粒状シリコン結晶の粒径分布、従来のノズル孔の断面形状が円形である場合の粒状シリコン結晶の粒径分布、本発明のノズル孔の断面形状が円形であって内面が粗面とされた場合の粒状シリコン結晶の粒径分布をそれぞれ示すグラフである。
【図８】本発明の光電変換装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１：坩堝
２：ノズル孔の直径が１００μｍの場合の粒径分布
３：ノズル孔の直径が２００μｍの場合の粒径分布
４：ノズル孔の直径が３００μｍの場合の粒径分布
５：流速ベクトル
６：ノズル孔の断面形状が楕円形状の場合の粒径分布
７：ノズル孔の断面形状が円形で直径が８０μｍの場合の粒径分布
８：ノズル孔の内面が粗面である場合の粒径分布
２１：粒状シリコン結晶
２２：アルミニウム基板
２３：接合層
２４：絶縁物質
２５：半導体層
２６：透光性導体層
２７：電極
ａ：坩堝の内壁部材
ｂ：坩堝の外壁部材
ｃ：シリコン融液
ｄ：ノズル部
ｅ：ノズル孔
ｆ：液柱
ｇ：粒状シリコン
【図１】
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【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】
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【図８】
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