(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の主面に複数の凸部を有する基板の前記主面を金属材料および半導体材料のうち少なくともいずれか一方を含有する材料の融液に接触させ、前記材料の固相を前記主面上で前記凸部を起点として成長させることにより、前記材料を主成分とするシートを得るシート製造方法であって、
前記基板の前記融液への浸漬方向における基板前部の前記凸部の熱抵抗値が前記基板の前記浸漬方向における基板後部の前記凸部の熱抵抗値に比べて大きいことを特徴とするシート製造方法。
【請求項２】
前記基板の前記融液への浸漬方向において、基板前端部から基板中央部へ向かって前記凸部の熱抵抗値が徐々に小さくなることを特徴とする請求項１に記載のシート製造方法。
【請求項３】
前記凸部の熱抵抗値を変えることは、前記凸部の構成材料の熱伝導率または前記凸部の断面積を変えることによって行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシート製造方法。
【請求項４】
前記基板の前記融液への浸漬方向において、基板前部の前記凸部の構成材料の熱伝導率が基板後部の前記凸部の構成材料の熱伝導率に比べて小さいことを特徴とする請求項１に記載のシート製造方法。
【請求項５】
一方の主面に複数の凸部を有し、前記主面を金属材料および半導体材料のうち少なくともいずれか一方を含有する材料の融液に接触させ、前記主面上に前記材料を主成分とするシートを製造するためのシート製造用基板であって、
前記基板の前記融液への浸漬方向における基板前部の前記凸部の熱抵抗値が前記基板の前記浸漬方向における基板後部の前記凸部の熱抵抗値に比べて大きいことを特徴とするシート製造用基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート製造方法およびシート製造用基板に関する。詳しくは、シート厚さの分布を低減するシート製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のシリコンシート製造方法の１つとして、たとえば、特開２００１−２２３１７２号公報に開示される「シート製造方法、シート、シート製造装置および太陽電池」が挙げられる。
【０００３】
この製造方法によれば、原料の融液に冷却された凹凸構造を持つ基板を浸漬し、その基板表面上に板状シリコンシートを成長させるというものである。このときこの基板の凹部深さ、言い換えれば溝深さを面内で変更することにより、基板面内の冷却度合いを制御することにより、浸漬前の基板面内温度分布を制御し、作製された板状シリコンシートの厚さの分布を制御しようとするものである。
【０００４】
また、特開２００２−９４０９８号公報に開示される「結晶薄板の製造方法および結晶薄板を用いた太陽電池」によれば、熱伝導率の異なる多層基体材料を用いることにより、基体表面温度を制御し、材料融液に基体を浸漬させたときの、基体表面に作製された薄板の厚さを制御しようというものである。
【特許文献１】特開２００１−２２３１７２号公報
【特許文献２】特開２００２−９４０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１および特許文献２に記載されているシートの厚さの分布の低減の方策は、何れも、基板を材料融液に浸漬する前に冷却し、基板溝部の形状、若しくは熱伝導率の異なる多層基体材料を用いることにより、浸漬前基板面内温度分布を制御し、結果的に作製されるシリコンシートの厚さの分布を低減しようとするものである。このような手段を用いてもシリコンシートの厚さの分布の低減は可能であるが、生産性という観点から鑑みると、シリコンシートの厚さの分布を低減するために、基板の冷却手段を必要とすることによる装置設備費およびランニングコストの上昇という課題がある。また、基板を冷却した場合、所望の基板面内の温度分布に達するまで、一定の所要時間を要することによる、生産性が低下し太陽電池のコストが上昇するといった課題がある。
【０００６】
また、基板の主面内の熱抵抗値の分布を制御することなく基板を融液に浸漬した場合、最初に浸漬される前端側の基板温度に比べて、基板温度よりも温度の高い融液からの熱伝導により、基板中央部または後端側の基板温度が高くなる。ここで、シートを構成する結晶の成長速度は、融液から基板への熱移動量に依存することが知られている。すなわち、基板温度が低い程、融液との温度差が大きくなる。かかる温度差が大きいと熱移動量も大きくなり、シートを構成する結晶の成長速度も大きくなる。同様に基板温度が高い程、融液との温度差が小さくなる。かかる温度差が小さいと熱移動量も小さくなり、シートを構成する結晶の成長速度も小さくなる。
【０００７】
上述の理由より、主面内の熱抵抗の分布が実質的に一様な基板を融液に浸漬させた場合、基板前端部上に成長したシートは、その基板中央部および基板後端部上に成長したシートに比べてより厚く成長する。このように主面内における厚さの分布の大きいシートから、太陽電池を作製するプロセスにおいて、電極の印刷をはじめ、さまざまな不良の原因となり、歩留りを低下させるという課題がある。
【０００８】
本発明は、金属材料および半導体材料のうち少なくともいずれかを一方を含有材料の融液から直接基板の主面上に作製されるシートの厚さの分布を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、一方の主面に複数の凸部を有する基板の主面を金属材料および半導体材料のうち少なくともいずれか一方を含有する材料の融液に接触させ、この材料の固相を主面上で凸部を起点として成長させることにより、材料を主成分とするシートを得るシート製造方法であって、基板の融液への浸漬方向における基板前部の凸部の熱抵抗値が基板の浸漬方向における基板後部の凸部の熱抵抗値に比べて大きいことを特徴とするシート製造方法である。
【００１０】
本発明にかかるシート製造方法において、基板の融液への浸漬方向において、基板前端部から基板中央部へ向かって凸部の熱抵抗値を徐々に小さくすることができる。
【００１１】
また、本発明にかかるシート製造方法において、凸部の熱抵抗値を変えることは、凸部の構成材料の熱伝導率または凸部の断面積を変えることにより行うことができる。また、基板の融液への浸漬方向において、基板前部の凸部の構成材料の熱伝導率を基板後部の凸部の構成材料の熱伝導率に比べて小さくすることができる。
【００１２】
また、本発明は、一方の主面に複数の凸部を有し、主面を金属材料および半導体材料のうち少なくともいずれか一方を含有する材料の融液に接触させ、主面上にこの材料を主成分とするシートを製造するためのシート製造用基板であって、基板の融液への浸漬方向における基板前部の凸部の熱抵抗値が基板の浸漬方向における基板後部の凸部の熱抵抗値に比べて大きいことを特徴とするシート製造用基板である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、金属材料および半導体材料のうち少なくともいずれかを一方を含有材料の融液から直接基板の主面上に作製されるシートの厚さの分布を低減することができる。かかるシートの厚さの分布が低減されることにより、必要最低の厚さに合わせてシート全体の厚さの分布を低減することが可能となる。また、シート全体の平均厚さを低減することにより、低コストで太陽電池を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明にかかるシート製造方法は、図１〜図１２を参照して、一方の主面１００ｍに複数の凸部１００ｐを有する基板１００の主面１００ｍを金属材料および半導体材料のうち少なくともいずれか一方を含有する材料の融液３０６に接触させ、材料の固相を主面１００ｍ上で凸部を起点として成長させることにより、前記材料を主成分とするシートを得るシート製造方法であって、基板１００の一部分の凸部１０１ｐ，１０２ｐ，１０６ｐの熱抵抗値が基板の他の部分の凸部１０４ｐ，１０７ｐ，１１４ｐ，１１７ｐの熱抵抗値に比べて大きいことを特徴とする。本発明は、基板の凸部１００ｐのうち一部分の凸部１０１ｐ，１０２ｐ，１０６ｐの熱抵抗値を他の部分の凸部１０４ｐ，１０７ｐ，１１４ｐ，１１７ｐの熱抵抗値に比べて大きくすることにより、基板１００の主面１００ｍ上に形成されるシートの厚さの分布を低減するものである。
【００１７】
上記一部分および他の部分がどの部分とするかは、基板のどの方向についてその基板上に形成されるシートの厚さの分布を低減するかによって異なり、特に制限はない。図１〜図４、図８および図９を参照して、基板１００の融液への浸漬方向Ｄにおけるシートの厚さの分布を低減するためには、一部分は基板の融液への浸漬方向における基板前部１０１，１０２であり、他の部分は浸漬方向における基板後部１０４，１１４であることが好ましい。また、図５〜図７、図１０および図１１を参照して、一部分は基板１００の融液への浸漬方向Ｄと垂直な方向における基板中部１０６であり、他の部分は垂直な方向における基板側部１０７，１１７であることが好ましい。以下、より具体的に説明する。
【００１８】
（実施形態１）
本発明にかかるシート製造方法の一実施形態は、図１〜図４を参照して、一方の主面１００ｍに複数の凸部１００ｐを有する基板１００の主面１００ｍを金属材料および半導体材料のうち少なくともいずれか一方を含有する材料の融液に接触させ、材料の固相を主面上で凸部１００ｐを起点として成長させることにより、材料を主成分とするシートを得るシート製造方法であって、基板１００の融液への浸漬方向Ｄにおいて基板前部１０１（領域Ｆ）の凸部１０１ｐの熱抵抗値が基板後部１０４（領域Ｂ）の凸部１０４ｐの熱抵抗値に比べて大きいことを特徴とする。ここで、熱抵抗値とは熱抵抗の値をいい、熱抵抗とは単位時間当たりの発熱量当たりの温度上昇量をいい、単位は℃・Ｗ-1である。
【００１９】
本実施形態のシート製造方法においては、たとえば図１を参照して、基板１００は、その一方の主面１００ｍに複数の凸部１００ｐを有し、その主面１００ｍを上記材料の融液に浸漬することにより、その材料の固相をその主面１００ｍ上で、各凸部１００ｐを起点として成長させて、その材料を主成分とするシートが得られる。ここで、基板１００の主面１００ｍに凸部１００ｐが無く単なる平面である場合、シートの結晶成長の核となる部分が非常に少なく、その結果、結晶サイズの大きなデンドライト結晶の成長が支配的なシートが形成される場合がある。かかるデンドライト結晶は、結晶の成長方向によって成長速度が大きく異なる。たとえば、シリコン結晶の成長速度は、（１１０）面に垂直な方向（［１１０］方向）については非常に高く、また（１１２）面に垂直な方向（［１１２］方向）については非常に低い。この様な成長であるため、作製されたシート面内でデンドライト結晶の（１１２）面同士の成長が重ならず、局所的に穴の開いたシートが形成されてしまい、通常の製品として使用するためには不都合となる。
【００２０】
そこで、本実施形態に示されるように、基板の主面にシートの結晶成長の起点となる凸部１００ｐを設けることにより、結晶成長核の制御されたシートを形成することが可能となる。
【００２１】
ここで、シートの原料となる材料（以下、シート材料ともいう）の融液からシートを形成するためには、基板１００の主面１００ｍの凸部１００ｐと接する融液部分を融点以下にする必要がある。具体的には、基板の主面の凸部１００ｐが高温の融液と接することにより、融液の熱が凸部１００ｐを通じて基板１００側に流れ、融点以下となることにより、基板表面の各凸部１００ｐの先端近傍が成長の起点となって複数の結晶が成長し、それらの結晶が繋がってシートが形成されることとなる。結晶の成長速度、すなわちシートの厚さは、主に融液の過冷却度に関係し、過冷却度が大きい程結晶の成長速度も大きいと推測される。ここで、過冷却度とは、液体が凝固点（すなわち、転移点）を過ぎて冷却されても固体化せず、液体の状態を保持する現象において、その液体の温度と凝固点との温度差をいう。
【００２２】
従来の基板のように、基板１００の全ての凸部１００ｐの熱抵抗値が実質的に等しい場合、基板前端部１０１ｅをシート材料の融液に浸漬したとき、その基板前端部１０１ｅは融液からの熱を受けて昇温し、次に、基板内の熱伝導により、基板後端部１０４ｅへ熱が移動することとなる。その結果、融液に浸漬する瞬間の基板温度は、基板前端部１０１ｅほど高く、基板後端部１０４ｅほど低くなる。融液から基板１００への熱の移動量は、融液と基板との温度差が大きいほど大きくなるため、基板前端部１０１ｅ側に位置する基板前部１０１での凸部１０１ｐにおける熱の移動量は、基板後端部１０４ｅ側に位置する基板後部１０４での凸部１０４ｐにおける熱の移動量に比べて大きくなる。結果、基板の主面上に形成されるシートは、基板前端部ほど厚く、基板後端部ほど板厚分布が薄くなる。
【００２３】
そこで、本実施形態においては、図１および図２を参照して、基板前部１０１の凸部１０１ｐの裾部分を切削することにより、凸部１０１ｐの断面積を小さくすることが可能となる。かかる裾部分を切削した凸部（基板前部の凸部１０１ｐ）は裾部分を切削していない凸部（基板後部の凸部１０４ｐ）に比べて断面積が小さくなるため、熱容量も小さくなり、一定の伝熱量に対してより高温になる。高温となって融液との温度差が小さくなるほどその凸部の熱抵抗値は大きくなる。基板前部１０１の凸部１０１ｐの熱抵抗値を基板後部１０４の凸部１０４ｐの熱抵抗値に比べて大きくすることにより、基板前部１０１におけるシートの結晶成長を抑制することができ、基板前部１０１におけるシートの厚さを低減することができる。こうして、基板の主面上に形成されるシートの前部の厚さを低減することが可能となる。
【００２４】
ここで、基板前部１０１の凸部１０１ｐの熱抵抗値を大きくする方法としては、特に制限はなく、図２に示すような凸部１０１ｐの裾部分を切削する方法の他、図３に示すような凸部１０１ｐの凸部形状そのものを鋭角化する方法がある。
【００２５】
上記のように、図２および図３に示すような本実施形態の基板においては、基板前部１０１の一定部分が他の部分（基板後部１０４）に比べて凸部の熱抵抗値が大きい構造を有する。かかる構造を有する基板においては、基板前部の熱抵抗値の大きな凸部上で形成されたシートの厚さは、基板前部の熱抵抗値を制御していない基板の場合と比べて、シート前半部が薄くなっているため、シート全体の厚さ分布は低減している。しかし、厳密には基板前部１０１の熱抵抗値の大きな凸部１０１ｐ上で形成されたシートにおいても、基板前端部から基板中央部へかけシート厚さの分布の傾きが存在する。そこで、図４を参照して、基板１００の融液への浸漬方向において、基板前端部１０１ｅから基板中央部１０５ｃへ向かって凸部１０１ｐの熱抵抗値が徐々に小さくすることにより、基板前部１０１におけるシートの厚さ分布の傾きを抑制することができる。ここで、凸部１０１ｐの熱抵抗低値を徐々に変える方法は、特に制限はなく、図４に示すような凸部１０１ｐの凸部形状そのものを徐々に鋭角化する方法の他、凸部の裾部分の切削深さを徐々に変える方法（図示せず）がある。
【００２６】
ここで、シートを形成するための材料は、シート形成が可能な金属材料および半導体材料のうち少なくともいずれか一方を含有するものあれば特に制限はなく、金属材料としてはチタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）などが挙げられ、半導体材料としてはシリコン（Ｓｉ）、砒素化ガリウム（ＧａＡｓ）などが挙げられる。
【００２７】
（実施形態２）
本発明にかかるシート製造方法の他の実施形態は、図５〜図７を参照して、一方の主面１００ｍに複数の凸部１００ｐを有する基板１００の主面１００ｍを金属材料および半導体材料のうち少なくともいずれか一方を含有する材料の融液に接触させ、材料の固相を主面上で凸部１００ｐを起点として成長させることにより、材料を主成分とするシートを得るシート製造方法であって、基板１００の融液への浸漬方向Ｄと垂直な方向において基板中部１０６（領域Ｃ）の凸部１０６ｐの熱抵抗値が基板側部１０７（領域Ｓ）の凸部１０７ｐの熱抵抗値に比べて大きいことを特徴とする。なお、通常の場合、基板側部１０７は、基板中部１０６の両側に存在しており、両側の基板側部を意味する。
【００２８】
図１２を参照して、通常、坩堝３０１に保持されたシート材料の融液３０６は、坩堝３０１を通して加熱されるために、融液中央部３０６ｃに比べて坩堝３０１近傍の融液周辺部３０６ｒの融液温度は高くなる。坩堝サイズに比べて、融液３０６に浸漬してその主面上に結晶シートを形成する基板サイズが十分小さくないとき、言い換えれば、坩堝３０１の壁と基板側端１０７ｅとの距離が十分に取れない場合、従来の基板を用いると、基板側端１０７ｅ付近の基板側部１０７に形成されるシートは、基板中部１０６に形成されるシートに比べて結晶成長速度が遅くなる。すなわち基板中部１０６に形成されるシートの厚さに比べて、基板側部１０７で形成されるシートの厚さは薄くなる。
【００２９】
そこで、本発明では、図５および図６に示すように、基板側端部１０７ｅ付近に位置する基板側部１０７の凸部１０７ｐの断面積を基板中部１０６の凸部１０６ｐの断面積に比べて大きくすることにより、基板端部１０７の凸部１０７ｐの熱抵抗値に比べて基板中部１０６の凸部１０６ｐの熱抵抗値を大きくすることができる。この結果、基板端部および基板中部で同断面積の凸部を用いた従来の基板の主面上に形成されたシートに比べて、本実施形態の基板の主面上に形成されるシートは、基板端部上では比較的厚く、基板中央部上では比較的薄く形成される。すなわち、本実施形態の基板の主面上に形成されるシートは、シート全体でみると、基板側端部上のシート厚さと基板中央部上でのシートの厚さの差が小さくなり、シート厚さの分布が低減される。
【００３０】
ここで、基板中部１０６の凸部１０６ｐの熱抵抗値を大きくする方法としては、特に制限はなく、図６に示すような凸部１０１ｐの裾部分を切削する方法の他、凸部１０６ｐの凸部形状そのものを鋭角化する方法がある（図示せず）。
【００３１】
また、基板１００の融液への浸漬方向と垂直な方向において、基板中央部１０６ｃから基板側端部１０７ｅへ向かって凸部１０７ｐの熱抵抗値を徐々に小さくすることにより、基板の主面上に形成されるシートの厚さの分布の傾きを低減することが可能となる。
【００３２】
（実施形態３）
本発明にかかるシート製造方法のさらに他の実施形態は、図８および図９を参照して、実施形態１と同様に、一方の主面１００ｍに複数の凸部１００ｐを有する基板１００の主面１００ｍを金属材料および半導体材料のうち少なくともいずれか一方を含有する材料の融液に接触させ、材料の固相を主面上で凸部１００ｐを起点として成長させることにより、材料を主成分とするシートを得るシート製造方法であって、基板１００の融液への浸漬方向Ｄにおいて基板前部１０２（領域Ｆ）の凸部１０２ｐの熱抵抗値が基板後部１１４（領域Ｂ）の凸部１１４ｐの熱抵抗値に比べて大きいことを特徴とする。
【００３３】
ここで、基板後部の凸部に比べて基板前部の凸部の熱抵抗値を大きくする方法が、実施形態１においては基板前部１０１の凸部１０１ｐの裾部分を切削することまたは凸部を鋭角化する方法であるのに対して、本実施形態においては基板前部１０２の凸部１０２ｐの構成材料の熱伝導率を基板後部１１４の凸部１１４ｐの構成材料の熱伝導率に比べて小さくする方法である点で相違する。すなわち、本実施形態においては、熱伝導率の異なる材料を組み合わせることにより、基板前部１０２の凸部１０２ｐの熱抵抗値を基板後部１１４の凸部１１４ｐの熱抵抗値に比べて大きくして、基板１００の主面１００ｍ上に形成されるシートの厚さの分布を低減する。
【００３４】
たとえば、基板前部１０２の凸部１０２ｐの構成材料の熱伝導率κ1とし基板後部１１４の凸部１１４ｐの構成材料の熱伝導率κ2とするとき、κ1＜κ2となるような材料を用いると、基板前部における融液から基板側への熱移動量Ｑ1と基板後部における融液から基板側への熱移動量Ｑ2との関係はＱ1＜Ｑ2となる。このため、基板前部において、シートの結晶成長が抑制され、シートの厚さが低減する。この結果、基板の浸漬方向におけるシートの厚さの分布は低減する。また、本実施形態においては、基板前部の凸部の構成材料と基板後部の凸部の構成材料とを互いに熱伝導率の異なる材料を用いることにより、基板全体の凸部の形状を同一にでき、基板表面の凹凸加工が同一刃物で加工することが可能となり、基板の生産性が向上する。図８および図９においては、２種類の異なる熱伝導率を持つ材料の組み合わせで基板を構成しているが、３種類以上の異なる熱伝導率を持つ材料を組み合わせて基板を構成してもよい。
【００３５】
（実施形態４）
本発明にかかるシート製造方法のさらに他の実施形態は、図１０および図１１を参照して、実施形態２と同様に、一方の主面１００ｍに複数の凸部１００ｐを有する基板１００の主面１００ｍを金属材料および半導体材料のうち少なくともいずれか一方を含有する材料の融液に接触させ、材料の固相を主面上で凸部１００ｐを起点として成長させることにより、材料を主成分とするシートを得るシート製造方法であって、基板１００の融液への浸漬方向Ｄと垂直な方向において基板中部１０６（領域Ｃ）の凸部１０６ｐの熱抵抗値が基板側部１１７（領域Ｓ）の凸部１１７ｐの熱抵抗値に比べて大きいことを特徴とする。
【００３６】
ここで、基板後部の凸部に比べて基板前部の凸部の熱抵抗値を大きくする方法が、実施形態２においては基板中部１０６の凸部１０６ｐの裾部分を切削することまたは凸部１０６ｐを鋭角化する方法であるのに対して、本実施形態においては基板中部１０６の凸部１０６ｐの構成材料の熱伝導率を基板後部１１７の凸部１１７ｐの構成材料の熱伝導率に比べて小さくする方法である点で相違する。すなわち、本実施形態においては、熱伝導率の異なる材料を組み合わせることにより、基板中部１０６の凸部１０６ｐの熱抵抗値を基板側部１１７の凸部１１７ｐの熱抵抗値に比べて大きくして、基板１００の主面１００ｍ上に形成されるシートの厚さの分布を低減する。
【００３７】
たとえば、基板中部１０６の凸部１０６ｐの構成材料の熱伝導率κ3とし基板後部１１７の凸部１１７ｐの構成材料の熱伝導率κ4とするとき、κ3＜κ4となるような材料を用いると、基板中部における融液から基板側への熱移動量Ｑ3と基板側部における融液から基板側への熱移動量Ｑ4との関係はＱ3＜Ｑ4となる。このため、基板中部において、シートの結晶成長が抑制され、シートの厚さが低減する。この結果、基板の浸漬方向におけるシートの厚さの分布は低減する。また、本実施形態においては、基板中部の凸部の構成材料と基板側部の凸部の構成材料とを互いに熱伝導率の異なる材料を用いることにより、基板全体の凸部の形状を同一にでき、基板表面の凹凸加工が同一刃物で加工することが可能となり、基板の生産性が向上する。
【００３８】
（実施形態５）
本発明にかかる光電変換素子は、図１７を参照して、半導体材料を主成分として、実施形態１〜４の製造方法により得られたシリコンのシートを光電変換部に用いたことを特徴とする。具体的には、図１７を参照して、ｐ型シリコンシート１７１の一方の主面（受光面）およびその内側にｎ層１７２が形成され、ｎ層１７２上に反射防止膜としての窒化シリコン膜１７４が形成され、表面電極１７５がシリコン窒化膜１７４を貫通して、ｎ層１７２と接している。また、ｐ型シリコンシート１７１にｐ型シリコンシートの他方の主面（裏面）およびその内側にｐ+層１７３が形成され、ｐ+層１７３上に裏面電極１７６が形成されている。
【実施例】
【００３９】
シートとしてシリコンシートを製造する場合についての実施例を、図を用いて以下に具体的に説明する。
【００４０】
（実施例１）
図１２を参照して、得られる結晶シートの比抵抗が２Ω・ｃｍになるようにボロン濃度を調整したシリコン原料を、高純度黒鉛製の坩堝３０１に入れ、その坩堝３０１を装置内に設置した。次に、チャンバ３０２内の真空引きを行い、その後Ａｒガスを導入し、８００ｈＰａを保ちつつ、常に１００Ｌ／ｍｉｎでチャンバ上部よりＡｒガスを導入したままにした。
【００４１】
次に、坩堝３０１の周囲に配置されているシリコンを溶融するためのヒータ３０３の制御用熱電対の設定温度を１５００℃に設定し、完全にシリコンを溶融状態にして融液３０６とする。最初に仕込んだシリコンは、溶融することで嵩が低くなるために、追加でシリコンを投入することにより、シリコン融液面の高さを所定の高さにした。その後、制御温度を１４３０℃に設定し、３０分間保持し融液温度の安定化を図った。
【００４２】
その後、浸漬装置３０４の先端にシートを成長させるための、黒鉛で形成された基板１００をセットした。このとき用いる基板１００の主面１００ｍには、図１に示すように、凸部１００ｐが形成されており、シリコンの融液３０６への浸漬方向Ｄにおいて基板前部１０１の凸部１０１ｐの熱抵抗値が、基板後部１０４の凸部１０４ｐの熱抵抗値に比べて大きなものであった。凸部１００ｐは四角錐で構成されており、その底部の一辺の長さは２ｍｍ、高さは０．５ｍｍであった。また、基板前部１０１の凸部１０１ｐの四角錐の裾部の切削深さは、基板の前後方向の２辺について、それぞれ０．３ｍｍ切削されており、切削されている凸部の範囲は基板前端部より６０ｍｍであった。基板１００の外寸は１５０ｍｍ×１５０ｍｍであり、基板１００の厚さは一方の主面の凸部の頂点から他方の主面までが２０ｍｍであった。
【００４３】
次に、上記基板１００を、浸漬深さ１０ｍｍでシリコンの融液３０６中へ浸漬し、基板の主面１００上にシート２００を成長させた。その後、基板１００をコンベア３０８にて副室３０９に搬送し、副室３０９と主室３１１を仕切るゲートバルブ３１０を閉じた後、副室３０９内をロータリーポンプで真空排気し、大気で置換後、副室３０９外へシート２００が形成された状態の基板１００を取り出す。基板１００上に形成されたシート２００は容易に剥離可能である。その後、レーザー切断装置を用いて、１２６ｍｍ×１２６ｍｍに切断した。
【００４４】
切断されたシートの厚さの分布を静電容量センサーにて測定し、シートの前端から浸漬方向に１０ｍｍ毎の平均の厚さの分布を図１３の実線で示す。また、従来の同一形状の凸部で形成された基板を用いた他は実施例１と同様にして作製されたシート（比較例１という、以下同じ）の厚さの分布を図１３の破線で示す。図１３を参照して、実施例１のシートは比較例１のシートに比べて、シートの前端部における最大厚さは約５０μｍ低減し、シート全体の平均厚さは約２０μｍ低減した。すなわち、実施例１のシートは比較例１のシートに比べてシート厚さの分布が低減した。
【００４５】
次に、図１７を参照して、レーザー切断により得られた１２６ｍｍ×１２６ｍｍサイズのｐ型シリコンシートを用いて太陽電池の作製を行った。得られたｐ型シリコンシート１７１は、硝酸とフッ酸との混合溶液でエッチングを行い、その後、水酸化ナトリウム水溶液を用いてアルカリエッチングを行った。その後ＰＯＣｌ3拡散によりｐ型シリコンシートの両側の主面およびその内側にｎ層１７２を形成した。次に、ｎ層１７２の形成の際に、固相シリコンのシート表面に形成されたＰＳＧ（リン−珪酸ガラス）膜をフッ酸で除去した後、太陽電池の受光面側になる一方の主面のｎ層１７２上にプラズマＣＶＤ法を用いてシリコン窒化膜１７４を形成した。次に、このシリコン窒化膜１７４上に、スクリーン印刷法により銀ペーストをグリッド状に形成し焼成することにより、シリコン窒化膜１７４を貫通してｎ層１７２と接触する表面電極１７５を形成した。次に、太陽電池の裏面側になる他方の主面およびその内側に形成されているｎ層を硝酸とフッ酸との混合溶液でエッチング除去し、ｐ型シリコンシート１７１の裏面を露出させた。次に、ｐ型シリコンシート１７１の裏面上にスクリーン印刷法を用いて、Ａｌペーストを印刷し焼成することにより、ｐ型シリコン１７１の裏面上に裏面電極１７６（裏面Ａｌ電極）を形成するとともに、ｐ型シリコンシート１７１にｐ型シリコンシートの裏面およびその内側にｐ+層１７３を同時に形成した。その後、半田コートを行い、太陽電池を作製した。
【００４６】
上記方法にて作製された太陽電池１００枚を、ＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ2）の照射下にてセル特性の測定を行ったところ、平均開放電圧６１２ｍＶ、平均短絡電流３１．２ｍＡ／ｃｍ2、平均フィルファクター０．７４５、平均変換効率１４．２％と良好な結果が得られた。
【００４７】
（実施例２）
図４に示すような基板１００の浸漬方向に基板前端部１０１ｅから基板中央部１０５ｃにかけて、凸部１０１ｐの熱抵抗値を徐々に小さくした基板１００を用いたこと以外は、実施例１と同様にしてシートを作製した。実施例２で用いた基板は、具体的には基板中央部１０５ｃから基板後端部１０４ｅにかけての一定形状の凸部は一辺２ｍｍ、高さ０．５ｍｍの四角錐で構成されており、基板前端部１０１ｅから６０ｍｍ基板中央部１０５ｃに入った位置から、基板前端部１０１ｅにかけての基板前部１０１の凸部１０１ｐの四角錐は、浸漬方向に対して前後２辺が一凸部あたり０．０１５ｍｍづつ切削深さを大きくしていった。また、作製された１２６ｍｍ×１２６ｍｍのシートの厚さの分布を実施例１と同様にして測定し、シートの前端から浸漬方向に１０ｍｍ毎の平均の厚さの分布を図１４の実線で示す。また、従来の同一形状の凸部で形成された基板を用いた他は実施例２と同様にして作製されたシート（比較例２という、以下同じ）の厚さの分布を図１４の破線で示す。図１４を参照して、実施例２のシートは比較例２のシートに比べて、シートの前端部における最大厚さは約９０μｍ低減し、シート全体の平均厚さは約３４μｍ低減した。すなわち、実施例２のシートは比較例２のシートに比べてシート厚さの分布が大きく低減した。
【００４８】
（参考例３）
図５および図６に示すような基板１００の融液への浸漬方向と垂直な方向において基板中部１０６の凸部１０６ｐの熱抵抗値が基板端部１０７の凸部１０７ｐの熱抵抗値に比べて大きい基板１００を用いたこと以外は、実施例１と同様にしてシートを作製した。参考例３で用いた基板は、具体的には、基板の凸部は四角錐で構成されており、その底部の一辺の長さは２ｍｍ、高さは０．５ｍｍであった。また、基板中部の凸部の四角錐の裾部の切削深さは、浸漬方向に対して垂直な辺をそれぞれ０．３ｍｍづつ切削した。基板の外寸は２００ｍｍ×２００ｍｍ、基板の厚みは凸部頂点まで２０ｍｍであった。また切削された凸部１０６ｐの四角錐が占める範囲は、浸漬方向に対して、中央から左右５０ｍｍの範囲である。また、作製された結晶シートを１５５×１５５ｍｍに切断し、シートの厚さの分布を静電容量センサーにて測定し、浸漬方向と垂直な方向について１０ｍｍ毎の平均の厚さの分布を図１５の実線で示す。また、従来の同一形状の凸部で形成された基板を用いた他は参考例３と同様にして作製されたシート（比較例３という、以下同じ）の厚さの分布を図１５の破線で示す。図１５を参照して、参考例３のシートにおける最大厚さと最小厚さとの差は比較例３のシートに比べて約７０μｍ低減した。また、比較例３のシートの平均厚さが３９３μｍであったのに対し、参考例３のシートの平均厚さは３８０μｍに低減した。
【００４９】
（実施例４）
図８および図９に示すような基板１００の融液への浸漬方向において基板前部１０２の凸部１０２ｐの構成材料の熱伝導率が基板後部１１４の凸部１１４ｐの構成材料の熱伝導率に比べて小さい基板１００を用いたこと以外は、実施例１と同様にしてシートを作製した。実施例４で用いた基板は、具体的には、基板外寸は１５０×１５０ｍｍで、基板前部１０２の領域Ｆは基板前端部１０２ｅから６０ｍｍの範囲であり、基板後部１１４の領域Ｂは９０ｍｍの範囲であった。また、基板前部１０２の凸部１０２ｐの構成材料の熱伝導率は１０４Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1であり基板後部１１４の凸部１１４ｐの構成材料の熱伝導率は１３９Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1であった。また、作製された１２６ｍｍ×１２６ｍｍのシートの厚さの分布を実施例１と同様にして測定し、シートの前端から浸漬方向に１０ｍｍ毎の平均の厚さの分布を図１６の実線で示す。また、従来の同一材料および同一形状の凸部で形成された基板を用いた他は実施例４と同様にして作製されたシート（比較例４という、以下同じ）の厚さの分布を図１６の破線で示す。図１６を参照して、実施例４のシートは比較例４のシートに比べて、シートの前端部における最大厚さは約７０μｍ低減し、シート全体の平均厚さは約１５μｍ低減した。すなわち、実施例４のシートは比較例４のシートに比べてシート厚さの分布が低減した。
【００５０】
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のすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明にかかるシート製造用基板の一例を示す概略斜視図である。
【図２】図１のＩＩにおける概略断面図である。
【図３】本発明にかかるシート製造用基板の他の例を示す概略断面図である。
【図４】本発明にかかるシート製造用基板のさらに他の例を示す概略断面図である。
【図５】本発明にかかるシート製造用基板のさらに他の例を示す概略斜視図である。
【図６】図５のＶＩにおける概略断面図である。
【図７】本発明にかかるシート製造用基板のさらに他の例を示す概略断面図である。
【図８】本発明にかかるシート製造用基板のさらに他の例を示す概略斜視図である。
【図９】図８のＩＸにおける概略断面図である。
【図１０】本発明にかかるシート製造用基板のさらに他の例を示す概略斜視図である。
【図１１】図１０のＸＩにおける概略断面図である。
【図１２】本発明で用いられるシート製造用の装置を示す概略断面図である。
【図１３】実施例１および比較例１で得られたシートの厚さの分布を示す図である。
【図１４】実施例２および比較例２で得られたシートの厚さの分布を示す図である。
【図１５】実施例３および比較例３で得られたシートの厚さの分布を示す図である。
【図１６】実施例４および比較例４で得られたシートの厚さの分布を示す図である。
【図１７】本発明にかかる光電変換素子の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１００  基板、１００ｍ  主面、１００ｐ，１０１ｐ，１０２ｐ，１０４ｐ，１０６ｐ，１０７ｐ，１１４ｐ，１１７ｐ  凸部、１０１，１０２  基板前部、１０２ｅ  基板前端部、１０４，１１４  基板後部、１０４ｅ  基板後端部、１０５ｃ，１０６ｃ  基板中央部、１０６  基板中部、１０７，１１７  基板側部、１０７ｅ  基板側端部、１７１  ｐ型シリコンシート、１７２  ｎ層、１７３  ｐ+層、１７４  窒化シリコン膜、１７５  表面電極、１７６  裏面電極、２００  シート、３０２  チャンバ、３０３  ヒータ、３０４  浸漬装置、３０６  融液、３０８  コンベア、３０９  副室、３１０  ゲートバルブ、３１１  主室、Ｂ  基板後部の領域、Ｃ  基板中部の領域、Ｄ  浸漬方向、Ｆ  基板前部の領域、Ｓ  基板側部の領域。
【図１】
0005030102.tif 000002
【図２】
0005030102.tif 000003
【図３】
0005030102.tif 000004
【図４】
0005030102.tif 000005
【図５】
0005030102.tif 000006
【図６】
0005030102.tif 000007
【図７】
0005030102.tif 000008
【図８】
0005030102.tif 000009
【図９】
0005030102.tif 000010
【図１０】
0005030102.tif 000011
【図１１】
0005030102.tif 000012
【図１２】
0005030102.tif 000013
【図１３】
0005030102.tif 000014
【図１４】
0005030102.tif 000015
【図１５】
0005030102.tif 000016
【図１６】
0005030102.tif 000017
【図１７】
0005030102.tif 000018