JP2001064007A

JP2001064007A - Ｇａ添加多結晶シリコンおよびＧａ添加多結晶シリコンウエーハ並びにその製造方法

Info

Publication number: JP2001064007A
Application number: JP2000061435A
Authority: JP
Inventors: Toru Yamada; 透山田; Katsushi Tokunaga; 勝志徳永; Teruhiko Hirasawa; 照彦平沢
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1999-06-24
Filing date: 2000-03-07
Publication date: 2001-03-13

Abstract

(57)【要約】【課題】光劣化を生じることなく光エネルギーの変換
効率が安定した太陽電池を作製するための多結晶シリコ
ンおよび多結晶シリコンウエーハ、並びにそれらの製造
方法を提供する。【解決手段】多結晶シリコンであって、ドープ剤とし
てＧａ（ガリウム）を添加した多結晶シリコン、および
多結晶シリコンの製造方法において、加熱溶融されたル
ツボ内のシリコン融液にＧａを添加した後、前記シリコ
ン融液を冷却することによって多結晶シリコンを育成す
るＧａ添加多結晶シリコンの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に太陽電池の材
料として有用な多結晶シリコン、多結晶シリコンウエー
ハ、その製造方法及びそれを利用した多結晶シリコン太
陽電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】始めに太陽電池を構成する基板材料を基
に、太陽電池の特性について説明する。太陽電池をその
基板材料について分類すると、大きく分けて「シリコン
結晶系太陽電池」「アモルファス（非晶質）シリコン系
太陽電池」「化合物半導体系太陽電池」の３種類が挙げ
られ、更にシリコン結晶系太陽電池には「単結晶シリコ
ン系太陽電池」と「多結晶シリコン系太陽電池」があ
る。この中で太陽電池として最も重要な特性である変換
効率が高い太陽電池は「化合物半導体系太陽電池」であ
り、その変換効率は２５％近くに達する。しかし、化合
物半導体系太陽電池は、その材料となる化合物半導体を
作ることが非常に難しく、太陽電池基板の製造コスト面
で一般に普及するには問題があり、その用途は限られた
ものとなっている。

【０００３】なお、ここで「変換効率」とは、「太陽電
池セルに入射した光のエネルギーに対し、太陽電池によ
り電気エネルギーに変換して取り出すことができたエネ
ルギーの割合」を示す値であり、より具体的には下式で
定義された値を言う。［変換効率］＝［セル単位面積当
たりから取り出すことができた電力］／［セル単位面積
あたりに照射された光エネルギー］×１００（％）

【０００４】化合物半導体系太陽電池の次に変換効率の
高い太陽電池としては、単結晶シリコン系太陽電池が続
き、その発電効率は２０％前後と化合物半導体太陽電池
に近い変換効率を持つ。しかし、このような単結晶シリ
コン太陽電池についても、製造コストの内、原材料コス
トが全体のほぼ１／２を占め、低コスト化が難しいとい
う欠点がある。そこで、変換効率は５〜１５％程度と前
述の二つの太陽電池にはおよばないものの、太陽電池基
板材料の製造コストが安価であると言う点から、多結晶
シリコン系太陽電池が実用化され、今日最も多く製造さ
れている太陽電池となっている。

【０００５】次に、一般的な多結晶シリコン系太陽電池
の製造方法を簡単に説明する。まず、太陽電池セルの基
板となるシリコンウエーハを得るために、石英等のルツ
ボ内に半導体級シリコンを充填し、加熱領域においてル
ツボを加熱することによりルツボ内のシリコンを溶融し
た後、該ルツボを加熱領域から引き下げて冷却すること
によって多結晶シリコンを育成して、多結晶シリコンの
インゴットを作る。更に、このインゴットをスライスし
て例えば厚さ３００μｍ程度の薄いウエーハに加工し、
ウエーハ表面を薬液でエッチングして表面上の加工歪み
を取り除くことによって太陽電池となるウエーハ（基
板）が得られる。このウエーハに不純物（ドーパント）
の拡散処理を施してウエーハの片側にＰＮ接合面を形成
した後、太陽光の入射側表面に光の反射による光エネル
ギーの損失を減らすための反射防止膜を付け、最後にウ
エーハの両面に電極を付けることにより太陽電池が完成
する。

【０００６】昨今、太陽電池は環境問題を背景に、クリ
ーンエネルギーの一つとして需要は拡大しつつあるが、
一般の商用電力と比較してエネルギーコストが高いこと
がその普及の障害となっている。シリコン結晶太陽電池
のコストを下げるには、基板の製造コストを下げること
が重要であり、低コストで基板を製造することができる
多結晶シリコン太陽電池は、それらの要求を満たすもの
であるといえる。

【０００７】しかし、その一方で、太陽電池はその変換
効率を更に高めることが重要である。太陽電池は光によ
って発生するキャリアを内部電界で分離して起電力を発
生させるので、発生するキャリアの寿命が長いことが望
ましく、キャリアの寿命が長ければ高い変換効率を得る
ことができる。

【０００８】しかし、現在の多結晶棒製造方法の主流で
ある半導体級シリコンを溶融後、冷却して凝固させるこ
とによって作った多結晶シリコンは、これから太陽電池
を作製すると変換効率の点で問題があった。すなわち、
このような太陽電池セルに強い光を照射してからある程
度の時間が経過すると、太陽電池基板内において、キャ
リアのライフタイムの低下が起こる。そのため変換効率
が低下し、安定して十分な変換効率を得ることができ
ず、太陽電池の性能の面から改善が求められている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この多結晶シリコンを
用いて太陽電池を作った時に、強い光を太陽電池セルに
当ててから時間が経つとライフタイムが低下し、変換効
率が低下する原因は、多結晶基板中に存在するボロンと
酸素による影響であることが知られている。現在、太陽
電池として用いられているウエーハの導伝型はＰ型が主
流であり、通常このＰ型ウエーハにはボロンがドーパン
トとして添加されており、さらに多結晶シリコンの結晶
中には酸素も存在する。このためＰ型多結晶シリコン中
のボロンと酸素によってライフタイム特性に影響を与え
光劣化が生じるという問題点がある。

【００１０】一方、太陽電池のために使用されるウエー
ハは、なるべく低抵抗のウエーハが望ましいため、あま
りボロンのドープ量を減らすことは好ましくない。さら
に、酸素についても、多結晶シリコンの純度を上げるた
めには、その製造において石英を用い、この中でシリコ
ン融液を保持するために、必然的に取り込まれてしま
う。また、あまり結晶シリコン中の酸素濃度を低めてし
まうと結晶シリコンの機械的強度を損なう。そのため従
来は、多結晶シリコンを用いて得られた太陽電池は、長
時間使用した場合に変換効率が低下し、不安定であるこ
とが問題であった。

【００１１】本発明は、このような問題点に鑑みなされ
たもので、光劣化を生じることなく光エネルギーの変換
効率が安定した太陽電池を作製するための多結晶シリコ
ンおよび多結晶シリコンウエーハ、並びにそれらの製造
方法を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために為されたもので、本発明の請求項１に記
載した発明は、多結晶シリコンであって、ドープ剤とし
てＧａ（ガリウム）を添加したことを特徴とする多結晶
シリコンである。

【００１３】これまでシリコン太陽電池に用いる多結晶
シリコンは主にボロン（以下、ホウ素、Ｂと記すること
がある。）をドープしたＰ型多結晶シリコンが使われて
きたが、ホウ素にかわりＧａを添加した多結晶を太陽電
池基板として用いれば、太陽電池に加工した時の光劣化
の影響を受けることなく変換効率の高い安定した太陽電
池を作ることができる。

【００１４】本発明の請求項２に記載した発明は、前記
Ｇａを添加した多結晶シリコンであって、結晶中に含ま
れるＧａの濃度が３×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３〜２
×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３であることを特徴とする
多結晶シリコンである。

【００１５】これは太陽電池の基板としては、低抵抗率
でライフタイムの高い基板が望まれるが、基板ウエーハ
の抵抗率が極度に低いものは、基板内部にオージェ（Ａ
ｕｇｅｒ）再結合によるライフタイムの低下が発生し変
換効率が低下する。従って、本発明のシリコン多結晶中
に含まれるガリウムの量は、２×１０^１７ａｔｏｍｓ／
ｃｍ^３以下とするのが好ましい。また、その一方で基板
抵抗率が高すぎても問題が生じる。基板抵抗率が高くな
ると、太陽電池とした際に太陽電池セルの内部抵抗によ
り電力が消費され、同様に変換効率が低下するためであ
る。これらの理由により、太陽電池の基板材料として用
いるのであれば、多結晶中のガリウムの濃度は３×１０
^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上とするのが良い。

【００１６】また、本発明の請求項３に記載した発明
は、前記Ｇａを添加した多結晶シリコンをスライスして
得られるＧａ添加多結晶シリコンウエーハである。この
ような、Ｇａをドープした多結晶シリコンウエーハを太
陽電池の基板材料として用いれば、結晶に含まれる酸素
の影響により生じるキャリアのライフタイムの低下を抑
制できるため、たとえ高い酸素を含有した多結晶シリコ
ンウエーハであっても、太陽電池として必要とされる高
いライフタイムを得ることが可能である。これによっ
て、抵抗率の低いセルであっても適切なライフタイムを
得ることができ、高い酸素濃度の基板ウエーハを用いた
太陽電池でも、変換効率を損なうことなく性能の高い太
陽電池が製造可能となった。

【００１７】このように、本発明のＧａ添加多結晶シリ
コンおよびＧａ添加多結晶シリコンウエーハは、太陽電
池用とした場合に特に有用である（請求項４、請求項
５）。また、このようなＧａ添加多結晶シリコンあるい
はＧａ添加多結晶シリコンウエーハから作製された多結
晶シリコン太陽電池は、安価で高いエネルギー変換効率
を有するものとすることができる（請求項６、請求項
７）。

【００１８】すなわち、例えばＧａドープ多結晶シリコ
ンインゴットを加工して太陽電池用基板とし、そのウエ
ーハから太陽電池を作れば、長時間強い光を照射されて
も安定した変換効率を有する太陽電池を作製することが
できる。Ｇａドープ多結晶シリコンを太陽電池の材料と
して用いれば、基板内におけるキャリアのライフタイム
を安定させられるので、変換効率の良い太陽電池が作製
できる。

【００１９】これまでのボロンドープ多結晶シリコン
は、ボロンを多くドープして抵抗率が低くなると、それ
に併せて長時間使用した後のキャリアのライフタイムが
低下してしまい、変換効率が安定して高く抵抗率の低い
太陽電池を製造することができなかった。しかし、本発
明のＧａドープ多結晶シリコンおよびＧａドープ多結晶
シリコンウエーハを用いれば、長時間変換効率が高く抵
抗率が低い太陽電池を作ることができる。

【００２０】次に、本発明の請求項８に記載した発明
は、多結晶シリコンの製造方法において、加熱溶融され
たルツボ内のシリコン融液にＧａを添加した後、前記シ
リコン融液を冷却することによって多結晶シリコンを育
成することを特徴とするＧａ添加多結晶シリコンの製造
方法である。こうして、Ｇａ添加多結晶シリコンを製造
することができる。

【００２１】この場合、請求項９に記載したように、ル
ツボ内のシリコン融液へのＧａの添加は、あらかじめ高
濃度のＧａを添加したシリコン結晶を育成し、この高濃
度Ｇａドープシリコン結晶を砕いて作ったドープ剤を用
いて、シリコン融液にＧａを添加するのが好ましい。

【００２２】本発明でＧａを添加した多結晶を製造する
場合のＧａをドープする方法として、多結晶シリコンを
溶融する前、あるいは溶融したシリコン融液に、ガリウ
ムを直接入れてもよいが、ガリウムを添加した多結晶を
工業的に量産するのであれば、上記のように、一旦ドー
プ剤を調整した後にドープする方がよい。このような方
法を用いれば効率良く作業を行なうことができる。これ
は、添加すべきＧａの量はシリコンの量に比べて極端に
少なく、しかもガリウムの融点は３０℃と低融点であり
取扱いが難しい。従って、直接ガリウムをルツボに入れ
るよりも、ドープ剤を作製した後にドープする方法を用
いることにより、Ｇａ濃度を精度良く容易に調整するこ
とが可能であり、正確なドーパント濃度を得ることがで
きる。また、ガリウムを直接シリコン融液に投入する場
合と比べて、ドープ剤そのものの取扱いも容易になるの
で、併せて作業性の向上にもつながるものである。

【００２３】以下、本発明について詳細に説明するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。本発明者ら
は、太陽電池の基板材料として製造が比較的容易で量産
可能であり、同時に太陽電池として変換効率の高い基板
を得るためにはどのようにすれば良いかにつき鋭意研
究、実験を繰り返し検討を加えた結果、本発明を完成さ
せたものである。

【００２４】従来のボロンをドーパントとして加えたＰ
型の多結晶シリコンから作製される太陽電池において、
長時間の光照射により変換効率が低下する原因は、光照
射によりボロンと酸素の複合体が生成し、キャリアの再
結合中心となるためであると考えられている。すなわ
ち、結晶中に酸素とボロンが同時に存在することで、太
陽電池セルのＰＮ接合面のエネルギー準位が変化し、接
合面に深いエネルギー準位（ｄｅｅｐｌｅｖｅｌま
たはｔｒａｐｌｅｖｅｌとも言う。）が形成され、
この深いエネルギー準位に太陽電池内のキャリアが捕獲
されるために、キャリアのライフタイムの低下を招くも
のと考えられていた（Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏ
ｆｃａｒｒｉｅｒｌｉｆｅｔｉｍｅｉｎｓｔａｂ
ｉｌｉｔｉｅｓｉｎＣＺ・ｇｒｏｗｎｓｉｌｉｃ
ｏｎ，ＪａｎＳｃｈｍｉｄｔｅｔａｌ，２６ｔｈ
ＩＥＥＥＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓｐｅｃｉａ
ｌｉｓｔｓｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，１９９７）。

【００２５】そこで本発明の発明者らは、酸素とボロン
が同時に存在する場合にのみ基板ライフタイムの低下が
起こり、酸素またはボロン何れか一方のみではライフタ
イムの変化は起こらず、光劣化を生じない点に着目し
て、ボロン以外の元素を用いてＰ型多結晶シリコンを作
ることを発想し、本発明を完成した。

【００２６】本発明者らは、太陽電池基板は主にＰ型シ
リコンウエーハが用いられているが、ボロン以外の元素
を用いてＰ型多結晶シリコンを作ることができれば、例
え結晶内に酸素が存在しても基板ライフタイムの低下は
起こらず光劣化の小さい太陽電池を製造することができ
ると考え、実験を繰り返した結果、ガリウムをドーパン
トとして添加してＰ型多結晶シリコンを作製して、これ
から太陽電池基板を作製し、これを用いた太陽電池では
結晶中に高い濃度の酸素が存在してもライフタイムは常
に安定で、変換効率の低下を生じない太陽電池を作るこ
とができることを確認した。

【００２７】これにより多結晶シリコンで高い酸素濃度
を示すものであっても、長時間使用しても光劣化を起こ
すとなく安定して高い変換効率を有する太陽電池を作る
ことが可能となり、多結晶シリコン太陽電池による発電
コストを低減させることができる。その結果、太陽電池
用シリコン原料のコスト問題の解決に寄与するところが
大である。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、詳細に説明するが本発明はこれに限定されるもので
はない。まず、本発明で使用する多結晶製造装置の構成
例を図１を参照して示す。図１に示すように、多結晶製
造装置１は、原料を溶融するルツボ３等を収容するチャ
ンバ２を具備する。チャンバ２には原料を装置内に供給
するための原料供給口９が設けられており、原料である
シリコンやＧａ等はこの原料供給口９から随時供給され
る。またチャンバ２には排気口１０が設けられ、この排
気口１０は不図示の真空ポンプに接続されており、チャ
ンバ内を所定の気圧に減圧することが可能なようにされ
ている。

【００２９】チャンバ２内のルツボ３は、内側を石英ル
ツボ４、外側を黒鉛ルツボ５で構成されている。このル
ツボ３の周囲および上部には、ルツボ内に仕込まれた原
料シリコンを加熱溶融するためのヒータ６がルツボ３を
囲繞するように配置されており、加熱領域を形成してい
る。さらに、ヒータ６は熱遮蔽板７で囲われており、ル
ツボ３の底部にも熱遮蔽板７が配置されていて、ヒータ
６による輻射熱が逃げるのを防止している。そして、ル
ツボ内部にはヒータ６で加熱することにより溶解された
シリコンの融液Ｌが満たされている。そして、このルツ
ボ３は上下動することが可能なルツボ支持軸８により支
持されている。ルツボ３はこのルツボ支持軸８が上下動
することにより、ヒータ６により形成された加熱領域か
らの距離を変化させることができるようにされている。

【００３０】次に、上記装置を用いた多結晶シリコンの
製造方法について説明する。まず最初に、石英ルツボ４
の内壁に、育成させた多結晶シリコンをルツボから取り
出し易いように離型剤を塗布する。次に多結晶シリコン
原料とドープ剤であるＧａを石英ルツボ４内に入れ、ヒ
ータ６で加熱して原料を溶融する。ここで、Ｇａの添加
にあたっては、あらかじめ高濃度にＧａを添加した結晶
シリコンを作製しておき、それを細かく砕いてドープ剤
を作製し、このドープ剤を多結晶シリコンを溶融する際
に所望濃度になるよう調整して投入するのが望ましい。
添加すべきＧａの量はシリコンに比べて極めて少なく、
Ｇａの融点は２９．８℃と低いので正確に秤量すること
は難しいが、このようにすると秤量すべき量が増し融点
の問題もなくなるので、より正確に秤量することができ
る。また、この原料溶融の際にはチャンバ２内は所定の
気圧に減圧され、清浄な状態に保たれる。

【００３１】次に、多結晶シリコン原料が全て溶けた
ら、ルツボ３を０．０５〜０．２０ｍｍ／ｍｉｎ程度の
速度で、ヒータ６により形成された加熱領域から引き下
げて冷却する。ルツボ３内では、冷却が早く進行するル
ツボの底部から融液Ｌが固化し始める。そして、ルツボ
３が加熱領域から引き下げられるにつれ、ルツボ３内に
は柱状の多結晶シリコンが育成される。ルツボ３内のシ
リコン融液Ｌが全て結晶化したら、ルツボから柱状の多
結晶シリコンインゴットを取り出す。

【００３２】このようにして、ドープ剤としてＧａを添
加した多結晶シリコンを得ることができる。次に、この
多結晶シリコンのインゴットを通常の方法にしたがい、
内周刃スライサあるいはワイヤソー等の切断装置でスラ
イスして多結晶シリコンウエーハに加工する。もちろ
ん、これらの工程は例示列挙したにとどまり、この他に
も洗浄等種々の工程があり得るし、工程順の変更、一部
省略等目的に応じ適宜工程は変更使用できる。

【００３３】そして、得られた多結晶シリコンウエーハ
に、例えば不純物（ドーパント）の拡散処理を施してウ
エーハの片側にＰＮ接合面を形成した後、太陽光の入射
側表面に光の反射による光エネルギーの損失を減らすた
めの反射防止膜を付け、最後に両面に電極を形成するこ
とで太陽電池が完成する。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施の形態を実施例
および比較例を挙げて説明するが、本発明はこれらに限
定されるものではない。（実施例）図１に示したような多結晶製造装置を用い
て、ドープ剤としてＧａを添加した多結晶シリコンの製
造を行ない、この多結晶シリコンから作製されたウエー
ハにより太陽電池を製造して、その変換効率を測定し
た。

【００３５】まず、最初にＧａドープ剤を作製した。半
導体級シリコン５ｋｇとＧａ５０ｇを、直径１５ｃｍ、
深さ２５ｃｍの石英ルツボに入れ、清浄な電気炉内中で
溶解後急冷してＧａが高濃度にドープされたシリコン結
晶を作製した。結晶には冷却時の収縮のため多くのクラ
ックが生じており、容器に使用した石英ルツボが結晶に
付着していたが、丁寧にこれを取り除いた。その後、こ
の高濃度Ｇａドープシリコン結晶を粉砕してフッ酸洗浄
を行い、高濃度Ｇａドープ剤を作製した。このＧａドー
プ剤を分析したところＧａ濃度は８．６×１０^１９ａｔ
ｏｍｓ／ｇであった。

【００３６】次に図１に示したような多結晶製造装置１
を用いて、Ｇａドープ多結晶シリコンを作製した。半導
体級シリコン５ｋｇと上記Ｇａドープ剤２５ｇを、離型
剤を塗布した直径１５ｃｍ、深さ２５ｃｍの石英ルツボ
４に入れ、ヒータ６により加熱溶融した後、ルツボ３を
０．１ｍｍ／ｍｉｎの速度で加熱領域から引き下げて冷
却し、柱状の多結晶シリコンを作製した。このようにし
て作製された結晶インゴットの中心部から５ｃｍ角、厚
さ２ｃｍの直方体を切り出したところ抵抗率は１．１Ω
・ｃｍであった。さらにこの直方体の結晶を柱状に発達
した結晶の向きに垂直にスライスして多結晶シリコンウ
エーハを作製した。

【００３７】この５ｃｍ角のＧａドープウエーハをＮａ
ＯＨ溶液に浸して加工歪み層を除き、次にＰＯＣｌ_３に
よる拡散方法でシート抵抗７８Ω／□で深さ０．２μｍ
の浅いＰＮ接合を形成した。その後ウエーハの表面に、
表面安定化のためのＳｉＯ_２パッシベーション膜と、反
射防止膜としてＴｉＯ_２膜を順次積層した。その後、裏
面の余分な拡散層をエッチングで除去した後、Ａｌペー
ストの印刷、焼成によりＢＳＦ（ｂａｃｋｓｕｒｆａ
ｃｅｆｉｅｌｄ）層を形成した。ウエーハの表面およ
び裏面に、Ａｇペーストの印刷、焼成によりそれぞれ電
極を形成し、最後に表面に２層目の反射防止膜としてＭ
ｇＦ_２膜を蒸着して、太陽電池を完成した。

【００３８】このようにして得られた太陽電池の変換効
率を測定した。この変換効率の測定は、２５℃に温度調
節された測定台に太陽電池セルをのせ、ハロゲンランプ
を光源としたソーラーシュミレータでＡＭ（エアマス）
１．５の条件下で定常光をセルに照射し、セルから取り
出すことができた電圧と電流を測定して、太陽電池の変
換効率を算出した。

【００３９】このようにして太陽電池の変換効率を測定
したところ１６．３％と高い値を示しており、効率良く
光エネルギーを電気エネルギーに変換していることが判
った。また、この太陽電池にソーラーシュミレータの下
で３０時間ＡＭ１．５の光を照射し続けた後、再び変換
効率を測定したところ１６．３％と変換効率は全く変わ
っておらず、安定した変換効率を示した。

【００４０】（比較例）図１に示したような多結晶製造
装置を用いて、ドープ剤としてＢを添加した多結晶シリ
コンの製造を行ない、この多結晶シリコンから作製され
たウエーハにより太陽電池を製造して、その変換効率を
測定した。

【００４１】すなわち、図１に示したような多結晶製造
装置１を用いて、Ｂドープ多結晶シリコンを作製した。
半導体級シリコン５ｋｇとボロンが含有されているＢド
ープ剤２５ｇを、離型剤を塗布した直径１５ｃｍ、深さ
２５ｃｍの石英ルツボ４に入れ、ヒータ６により加熱溶
融した後、ルツボ３を０．１ｍｍ／ｍｉｎの速度で加熱
領域から引き下げて冷却し、柱状の多結晶シリコンを作
製した。このようにして作製された結晶インゴットの中
心部から５ｃｍ角、厚さ２ｃｍの直方体を切り出したと
ころ抵抗率は１．０Ω・ｃｍであった。さらにこの直方
体の結晶を柱状に発達した結晶の向きに垂直にスライス
して多結晶シリコンウエーハを作製した。

【００４２】この５ｃｍ角のＢドープウエーハから、先
に示した実施例と同様の工程で、太陽電池を作製した。
こうして作製された太陽電池の変換効率を実施例と同様
の方法で測定したところ、測定開始直後は１６．２％と
実施例と同程度の変換効率を示した。しかし、この太陽
電池をソーラシミュレータの下で３０時間ＡＭ１．５の
光を照射し続けた後、再び変換効率を測定したところ１
５．９％と変換効率が低下していた。

【００４３】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【００４４】例えば、上記実施形態では多結晶シリコン
を製造するのにシリコン融液を収容したルツボを加熱領
域から引き下げることにより、多結晶シリコンを製造し
たが、本発明はこれに限定されるものではない。例え
ば、ルツボは加熱領域内に固定したままとして、ルツボ
底部を熱交換器等で冷却することにより、ルツボ底部か
ら多結晶シリコンを育成するような方法も可能である。
あるいは、柱形状の多結晶インゴットを製造するのでは
なく、初めから平板ウエーハ形状の多結晶を製造するよ
うにしても良い。いずれの方法であっても、シリコン融
液にＧａを添加した後、前記シリコン融液を冷却するこ
とにより多結晶を製造する方法であれば、本発明の範囲
に包含される。

【００４５】

【発明の効果】本発明は、多結晶シリコンおよび多結晶
シリコンウエーハにＧａをドープすることによって、光
劣化を生じることなく光エネルギーの変換効率が非常に
高い太陽電池を作製するための多結晶シリコンおよび多
結晶シリコンウエーハとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用する多結晶製造装置の構成例図で
ある。

【符号の説明】

１…多結晶製造装置、２…チャンバ、３…ルツボ、
４…石英ルツボ、５…黒鉛ルツボ、６…ヒータ、
７…熱遮蔽板、８…ルツボ支持軸、９…原料供給口、
１０…排気口、Ｌ…シリコン融液。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平沢照彦群馬県安中市磯部２丁目13番１号信越化学工業株式会社精密機能材料研究所内Ｆターム(参考） 4G072 AA01 BB12 GG01 HH01 JJ07 MM38 NN01 QQ09 RR12 UU02 5F051 AA03 CB04 DA03 HA01 5F053 AA11 BB04 BB13 DD01 FF04 GG02 JJ01 LL05 RR07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多結晶シリコンであって、ドープ剤とし
てＧａ（ガリウム）を添加したことを特徴とする多結晶
シリコン。
【請求項２】前記Ｇａを添加した多結晶シリコンであ
って、結晶中に含まれるＧａの濃度が３×１０^１４ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ^３〜２×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３であ
ることを特徴とする請求項１記載の多結晶シリコン。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の多結晶
シリコンをスライスして得られるＧａ添加多結晶シリコ
ンウエーハ。
【請求項４】請求項１または請求項２に記載のＧａ添
加多結晶シリコンであって、該多結晶シリコンは太陽電
池用であることを特徴とするＧａ添加多結晶シリコン。
【請求項５】請求項３に記載のＧａ添加多結晶シリコ
ンウエーハであって、該ウエーハは太陽電池用であるこ
とを特徴とするＧａ添加多結晶シリコンウエーハ。
【請求項６】請求項１または請求項２に記載のＧａ添
加多結晶シリコンから作製された多結晶シリコン太陽電
池。
【請求項７】請求項３に記載のＧａ添加多結晶シリコ
ンウエーハから作製された多結晶シリコン太陽電池。
【請求項８】多結晶シリコンの製造方法において、加
熱溶融されたルツボ内のシリコン融液にＧａを添加した
後、前記シリコン融液を冷却することによって多結晶シ
リコンを育成することを特徴とするＧａ添加多結晶シリ
コンの製造方法。
【請求項９】前記ルツボ内のシリコン融液へのＧａの
添加は、あらかじめ高濃度のＧａを添加したシリコン結
晶を育成し、この高濃度Ｇａドープシリコン結晶を砕い
て作ったドープ剤を用いて、シリコン融液にＧａを添加
することを特徴とする請求項８に記載のＧａ添加多結晶
シリコンの製造方法。