(57)【要約】      （修正有）【課題】従来のソーラー用ＣＺ単結晶に比較して、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ができ、少なくとも６００μ秒以上のライフタイムが得られるＦＺ単結晶の製造方法の提供。【解決手段】ドーナツ型で、上部円周は広く下部円周は狭いお椀形の１〜数巻のコイルを有する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、好ましくはＡｒ＋Ｈｅガス雰囲気において、２〜６ｍｍ／分の速度で種用単結晶４を引き下げて製品結晶３を成長させる際に、下方より製品単結晶支えリング８を製品単結晶３に接触させて、細い種結晶４にかかる応力を製品単結晶支えリングに移すとともに、シリコン多結晶原料ロッド２の軸に対し、種用単結晶４の軸を偏心的に配置設定し、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太陽電池用ＦＺ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】
高周波印加ワーキングコイルにより種用単結晶（シード）を溶かしつつ、あらかじめ原料加熱用プレヒーテイング・コイルにより、チャージ用原料シリコン多結晶原料ロッドを高周波印加ワーキングコイル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）を高周波印加ワーキングコイルを貫通させて、チャージ用原料シリコン多結晶原料ロッドに接触させ、高周波印加ワーキングコイルの供給電力を調整しつつ、種用単結晶（シード）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の軸に対し、種用単結晶（シード）の軸が偏芯微細調節化可能なように配置設定され、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ことを特徴とする太陽電池用ＦＺ単結晶の製造方法。
【請求項２】
請求項１に於いて、高周波印加ワーキングコイルはドーナツ型で、上部円周は広く下部円周は狭いお椀形の１〜数巻のコイルを使用する太陽電池用ＦＺ単結晶の製造方法。
【請求項３】
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４】
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。
【請求項５】
ソーラー用ＦＺ炉は、通常Ａｒガスを用いるが、本発明では、雰囲気の外乱要因に依るコロナ放電等の防止に関する一層の安定化を計り、Ａｒ＋Ｈｅガスを併用することを特徴とする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】  半導体シリコン基盤として工業的に最も永いライフタイムが得られる材料であるＦＺ単結晶を、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。即ち、本法で製造される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、その他微小欠陥等一般的にはソーサーと称される諸欠陥極小化等は特に要求されず、ライフタイムが少なくとも６００μ秒以上にキープされる事を主眼とする事を特徴とする単結晶製造法に関わるものである。
【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）高周波印加ワーキングコイルにより種用単結晶（シード）を溶かしつつ、あらかじめ原料加熱用プレヒーテイング・コイルにより、チャージ用原料シリコン多結晶原料ロッドを加熱し、引き続き高周波印加ワーキングコイル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）を高周波印加ワーキングコイルを貫通させて、チャージ用原料シリコン多結晶原料ロッドに接触させ、高周波印加ワーキングコイルの供給電力を調整しつつ、種用単結晶（シード）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の軸に対し、種用単結晶（シード）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ことを特徴とするＦＺ単結晶の製造方法。
（２）上記（１）に於いて、高周波印加ワーキングコイルはドーナツ型で、上部円周は広く下部円周は狭いお椀形の１〜数巻のコイルを使用する、
（３）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。
（４）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。
（５）ソーラー用ＦＺ炉は、通常Ａｒガスを用いるが、本発明では、印加時の雑音等に起因するヒゲ状ピーク電圧の発生に備え、これに起因するアルゴン放電を防ぐ目的で、Ａｒ＋Ｈｅガスを併用することを特徴とする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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