硅铸造用铸模、硅铸造方法、硅材料及太阳能电池之制造方法技术

本发明专利技术的硅铸造用铸模是使硅熔融液凝固的硅铸造用铸模，在所述述硅铸造用铸模的内壁的至少底板部上表面设置有包含平均粒径0.1～3.0mm的添加物的脱模材料层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术的硅铸造用铸模是使硅熔融液凝固的硅铸造用铸模，在所述述硅铸造用铸模的内壁的至少底板部上表面设置有包含平均粒径0.1～3.0mm的添加物的脱模材料层。【专利说明】硅铸造用铸模、硅铸造方法、硅材料及太阳能电池之制造方 法
本专利技术涉及一种硅铸造用铸模、使用其的硅铸造方法、硅材料及太阳能电池的制 造方法。
技术介绍
作为对地球环境造成各种问题的石油等的替代品，自然能源的利用受到关注。其 中，太阳能电池由于无需较大的设备，且运转时不产生噪音等，在日本或欧洲等地尤其被积 极地引入。 使用碲化镉等化合物半导体的太阳能电池的一部分也进行了实用化，但就物质本 身的安全性或迄今为止的实绩，或者，成本效率的方面而言，使用结晶硅基板的太阳能电池 占较大比例，其中使用多晶硅基板的太阳能电池（多晶硅太阳能电池）占较大比例。 作为多晶硅太阳能电池的基板通常所广泛使用的多晶硅晶圆为将由在铸模内使 熔融硅单向凝固而获得较大的多晶硅晶锭的被称作浇铸法的方法所制造的晶锭切割成块， 通过切片进行晶圆化而成。 通过浇铸法所制造的多晶硅晶圆根据晶锭或块内的高度方向的位置，通常具有如 图3所示的太阳能电池的输出特性的分布。 图3的特性分布产生的原因通常如下进行说明。 首先，在单向凝固的初期的区域I中，由于从铸模扩散的杂质的影响而引起特性 降低。在其上部侧的区域II中，由偏析所引起的原料中的杂质向结晶中的收进或结晶缺陷 的产生较少，因此，块中特性最良好。进而在上部侧的区域III中，除结晶中所收进的杂质 量逐渐增加以外，结晶缺陷的产生增加，和区域I相比I特性降低。进而在上部侧的区域IV 中，除与区域III同样地结晶中所收进的杂质量或结晶缺陷的产生进一步增加以外，晶锭 直到最后凝固之后，从最上部表面部分所产生的杂质的高浓度部分发生杂质的逆扩散，杂 质量进一步增加，因此，与区域III相比特性进一步显著降低。 上述说明中，考虑了原料中的杂质或从铸模所溶出的杂质的影响，但即在假设不 存在这些影响的情况下，在区域III及IV中，由于随着朝向上部而成为少数载流子陷阱的 结晶缺陷逐渐增加，因此存在太阳能电池的特性降低的倾向。 认为结晶缺陷产生的原因在晶锭中的温度分布所致的应力，就抑制其的观点而 言，提出有以下2个方法。 第1，例如，日本专利特开2005-152985号公报（专利文献1)中，提出有在单向凝 固（浇铸）时，使用中心部的热通量大于周边的作为设置于铸模下部的铸模固持器的方法。 第2,例如，国际公开第2005/092791(专利文献2)中，提出有通过使受热（热交 换）面积成为可变的结构，在晶锭成长的中途进行热流控制的方法。 另外，作为与上述方法不同的提高多晶硅晶锭品质的对策，提出有以大粒径化为 目的的方法。 例如，日本专利第4203603号公报（专利文献3)及日本专利特开2005-132671号 公报（专利文献4)中，提出有通过对铸模底部进行骤冷而在晶锭底部（在凝固初期）产生 树枝状结晶作为结晶核，并使结晶粒粗大化的方法。 另外，日本专利第4054873号公报（专利文献5)中，提出有使在硅原料的熔解步 骤中所残留的结晶片（熔解残余）成长且使结晶粒变肥大，从而获得伪单晶的方法。 进而，日本专利第4569957号公报（专利文献6)中，提出有由统一晶体方位而配 置于铸模底的Sic等的晶种，使硅进行外延成长τ ? Ilf )，从而获得伪单晶的方法。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开2005-152985号公报 专利文献2 :国际公开第2005/092791 专利文献3 :日本特开第4203603号公报 专利文献4 :日本特开2005-132671号公报 专利文献5 :日本专利第4054873号公报 专利文献6 :日本专利第4569957号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题 专利文献1的方法中，特别在如加热器位于铸模旁边的情况下，存在以下问题：使 固液界面的形状进一步变差，无法获得降低结晶缺陷密度或防止破裂等效果。 专利文献2的方法中，虽然可提高从铸模侧壁的冷却的控制性，但存在以下问题： 装置结构非常复杂，且高温的可动部分较多，装置的成本增加或故障增加。 专利文献3?5的方法中，通过结晶粒的粗大化可抑制由晶界所导致的特性降低， 特别是在晶锭尺寸较小的情况下，具有由于温度分布而应力较小，在晶锭的上部导入的结 晶缺陷也一定程度地受到抑制的优点。然而，在晶锭尺寸变大的同时上部侧的结晶缺陷增 力口，因此，虽然可看到底部的特性提高，但依然残留在上部制作的太阳能电池中的特性降低 的问题。 专利文献6的方法中，由相邻的SiC等的晶种成长而成的硅结晶在相互接触的边 界部分形成缺陷，就晶锭而言，即使宏观地能够观察到单晶，在电性上也包含较多的缺陷。 或者，关于上部，在晶锭尺寸变大的同时上部的结晶缺陷密度变高，依然残留有在上部制作 的太阳能电池中的特性降低的问题。 本专利技术要解决的问题在于提供一种可抑制晶锭上部的结晶缺陷密度，且可制备成 本效率较高的太阳能电池的硅铸造用铸模、硅铸造方法、硅材料的制造方法及太阳能电池 的制造方法。 解决问题的技术方法 本【专利技术者】等人为解决上述问题反复进行锐意研究，结果发现通过在铸模内对硅熔 融液从底部朝上部进行单向凝固而制造硅晶锭时，在铸模的至少底板部上表面部设置包含 粒径0. 1?3. 0_的添加物的脱模材料层，可解决上述问题，从而完成本专利技术。 如此，根据本专利技术，提供一种硅铸造用铸模，其为使硅熔融液凝固的硅铸造用铸 模，且在上述硅铸造用铸模的内壁的至少底板部上表面设置有包含平均粒径0. 1?3.0mm 的添加物的脱模材料层。 另外，根据本专利技术，提供一种硅铸造方法，其包括：在上述的硅铸造用铸模内使硅 熔融液凝固；一种硅材料的制造方法，其使用按照所述硅铸造方法所铸造的硅从而获得硅 材料；及一种太阳能电池的制造方法，其将所述硅材料用作基板而获得太阳能电池。 专利技术的效果 根据本专利技术，可提供一种可抑制晶锭上部的结晶缺陷密度，且可制造成本效率较 高的太阳能电池的娃铸造用铸模、娃铸造方法、娃材料的制造方法及太阳能电池的制造方 法。 本专利技术的硅铸造用铸模在以下情况下进一步上述的效果：脱模材料层仅设置于底 板部上表面的情况下；在硅铸造用铸模包含以石墨或石英（二氧化硅）为主成分的材质的 情况下；在添加物以选自氮化硅、碳化硅、氧化硅及石墨中的至少1种为主成分的情况下； 及在脱模材料层在其表面以面密度〇. 2?8. 5个/cm2包含添加物的情况下。 在本说明书中，所谓"晶锭的上部"意指使硅铸造用铸模内的硅熔融液从底部朝上 部进行单向凝固而制造的硅晶锭的上部，即凝固步骤结束一侧的硅晶锭。另一方面，将以同 样的方式所制造的硅晶锭的下部，即凝固步骤开始一侧的硅晶锭称作"晶锭的底部"。 另外，所谓"硅材料"意指"硅晶锭"，由硅晶锭加工成角柱状的"硅块"及将硅块进 行切片加工而成的"硅晶圆"。 进而，所谓"硅太阳能电池"意指构成最小组件的"硅太阳能电池单元"及对其进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅铸造用铸模，其为使硅熔融液凝固的硅铸造用铸模，且在上述硅铸造用铸模的内壁的至少底板部上表面设置有脱模材料层，所述脱模材料包含平均粒径0.1～3.0mm的添加物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大石隆一，梶本公彦，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP