本發(fā)明涉及多晶硅錠制造方法、多晶硅錠的用途的制造方法和多晶硅錠。

背景技術(shù)：

作為給地球環(huán)境造成各種問題的石油等的替代品，自然能源的利用受到關(guān)注。其中，太陽能電池由于不需要大型設(shè)備、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不產(chǎn)生噪音等原因，在日本、歐洲等被特別積極地引入。

使用碲化鎘等化合物半導(dǎo)體的太陽能電池也得到了部分實(shí)用化，但從物質(zhì)本身的安全性、目前為止的成效和性價(jià)比的方面出發(fā)，使用晶體硅基板的太陽能電池占有較大份額，其中，使用多晶硅基板的太陽能電池(多晶硅太陽能電池)占有較大份額。

作為多晶硅太陽能電池的基板而通常廣泛使用的多晶硅晶片是將通過在坩堝內(nèi)使熔融硅定向凝固而得到大的多晶硅錠的所謂鑄造法的方法制造的錠切出為塊體，通過切片進(jìn)行晶片化而得到的。

通過鑄造法制造的多晶硅晶片根據(jù)錠或塊體內(nèi)的高度方向的位置，通常具有如圖8所示的太陽能電池的輸出功率特性分布。

產(chǎn)生圖8的特性分布的原因通常如下進(jìn)行說明。首先，在定向凝固的初期的區(qū)域I，由于從坩堝擴(kuò)散出的雜質(zhì)的影響，引起特性降低。在其上部側(cè)的區(qū)域II，由偏析導(dǎo)致的原料中的雜質(zhì)向晶體中的混入和晶體缺陷的發(fā)生少，因此，在塊體中特性最為良好。在更上部側(cè)的區(qū)域III，混入到晶體中的雜質(zhì)量逐漸增加，而且晶體缺陷增加，與區(qū)域II相比特性降低。在更上部側(cè)的區(qū)域IV，與區(qū)域III同樣，混入到晶體中的雜質(zhì)量和晶體缺陷進(jìn)一步增加，而且在錠凝固至最后之后，從形成在最上部表面部分的雜質(zhì)高濃度部分發(fā)生雜質(zhì)的反擴(kuò)散，雜質(zhì)量進(jìn)一步增加，因此與區(qū)域III相比特性進(jìn)一步顯著降低。

在上述的說明中，考慮了原料中的雜質(zhì)和從坩堝中溶出的雜質(zhì)的影響，但即使在沒有這些雜質(zhì)的影響的情況下，在區(qū)域III和IV，隨著朝向上部，少數(shù)成為載流子阱的晶體缺陷也逐漸增加，因此太陽能電池的特性具有降低的傾向。

以往，為了多晶硅錠的高品質(zhì)化，提出了增大結(jié)晶粒徑、使其接近單晶的方法，但近年來，例如如專利文獻(xiàn)1所記載，反而明確了結(jié)晶粒徑小者能夠抑制晶體缺陷的生長，整體作為太陽能電池用錠是優(yōu)選的。

本發(fā)明人目前已提出了通過將多晶硅錠開始生長時(shí)的溫度變化率設(shè)定得較小而促進(jìn)硅的初期成核、從而生長結(jié)晶粒徑小的多晶硅錠的方法(專利文獻(xiàn)1)。

本發(fā)明人迄今為止還提出了在多晶硅錠鑄造用鑄模的底板部上表面上以促進(jìn)硅晶體的成核的方式配置晶粒的方法(專利文獻(xiàn)2)。

另外，在專利文獻(xiàn)3、4中，提出了在多晶硅錠鑄造用鑄模的底上載置成核促進(jìn)層(a nucleation promotion layer)，在其上裝填硅原料，對至少一個(gè)熱參數(shù)進(jìn)行控制的方法。作為成核促進(jìn)層，提出了由粒子具有隨機(jī)幾何結(jié)構(gòu)、尺寸小于50mm的多數(shù)晶粒和熔點(diǎn)高于1400℃的材質(zhì)構(gòu)成、與硅熔液的界面的粗糙度從300微米至1000微米的板作為具體例。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2013-129580號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2013-177274號公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：美國專利申請公開第2013-0136918號說明書

專利文獻(xiàn)4：美國專利申請公開第2014-0127496號說明書

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的問題

目前利用專利文獻(xiàn)1、2記載的方法也得到了良好的結(jié)果，但進(jìn)一步期望制造時(shí)容易進(jìn)行控制的多晶硅錠的制造方法。

另外，作為專利文獻(xiàn)3、4中記載的成核促進(jìn)層的示例，在粒子具有隨機(jī)幾何結(jié)構(gòu)、尺寸小于50mm的多個(gè)晶粒的情況下，可局部地促進(jìn)成核而生長高品質(zhì)的多晶硅，但是存在面內(nèi)不均勻、也無法確保重復(fù)性的問題。

另外，在使用直徑約幾mm的細(xì)小晶粒作為成核促進(jìn)層情況下，由于硅晶體的比重比硅熔液小，因此容易上浮至液面，有時(shí)無法發(fā)揮作為成核促進(jìn)層的作用，在這種情況下在重復(fù)性方面可能也存在問題。

另外，作為專利文獻(xiàn)3、4中記載的成核促進(jìn)層的示例，在使用熔點(diǎn)高于1400℃、與硅熔液的界面的粗糙度為300微米至1000微米的板的情況下，根據(jù)板與硅熔液的潤濕性、板與硅熔液的界面的特征性變化的周期(如波長那樣)的不同，也未必會促進(jìn)成核，該方法也在重復(fù)性方面存在問題。另外，在此處作為成核促進(jìn)層使用的板為部分熔融的材質(zhì)、例如硅這樣的材質(zhì)的情況下，還存在無法測定該板與硅熔液的界面的粗糙度(roughness)、無法進(jìn)行控制的問題。

鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供能夠以良好的控制性制造晶體缺陷密度低、優(yōu)選作為太陽能電池用錠的高品質(zhì)的多晶硅錠的多晶硅錠制造方法，并由此以低價(jià)格提供高品質(zhì)的多晶硅錠及其用途。

用于解決問題的手段

本發(fā)明人反復(fù)進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在使坩堝中的熔融硅從坩堝的底部向上部進(jìn)行定向凝固而制造多晶硅錠時(shí)，通過在多晶硅錠鑄造用鑄模的底板部上表面上配置具有特定特征的硅塊，從該硅塊生長出多晶硅，由此能夠解決上述課題，從而完成了本發(fā)明。

這樣，根據(jù)本發(fā)明，提供一種晶體硅錠制造方法，在坩堝底板上表面上配置平均結(jié)晶粒徑為15mm以下的多晶硅塊，然后將硅原料投入至坩堝內(nèi)，使投入的硅原料熔融后，使其定向凝固，得到多晶硅錠。

另外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種多晶硅錠的用途的制造方法，使用通過上述多晶硅錠制造方法制造的多晶硅錠，獲得選自多晶硅塊體、多晶硅晶片和太陽能電池中的用途。

另外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種多晶硅錠，其為定向凝固而得到的多晶硅錠，在定向凝固的方向上具備包含多個(gè)晶界不連續(xù)的部分的邊界部。

本說明書中，“多晶硅塊的平均結(jié)晶粒徑”不是指多晶硅塊的外觀上的大小，而是指排列在坩堝底板上時(shí)從垂直于坩堝底板的方向(通常為上方)觀察到的、多晶硅塊中存在的一個(gè)或多個(gè)結(jié)晶區(qū)域的結(jié)晶學(xué)上的大小的平均值。

多晶硅塊的平均結(jié)晶粒徑的測定方法例如可以對欲求出平均結(jié)晶粒徑的多晶硅塊整體進(jìn)行觀察，計(jì)數(shù)晶粒的數(shù)量，由它們所占的面積求出多晶硅塊的平均結(jié)晶粒徑。更簡便地，也可以通過在多晶硅塊的照片上等劃出適當(dāng)長度的線段，計(jì)數(shù)該線段內(nèi)含有的晶界的數(shù)量，從而求出近似的平均結(jié)晶粒徑。

另外，本說明書中，“太陽能電池”是指構(gòu)成最小單元的“太陽能電池單元”和將該多個(gè)單元進(jìn)行電連接而得到的“太陽能電池模塊”。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠以良好的控制性制造晶體缺陷密度低、優(yōu)選作為太陽能電池用錠的高品質(zhì)的多晶硅錠。另外，通過對該多晶硅錠進(jìn)行加工、處理，能夠以低價(jià)格向市場供給高品質(zhì)的多晶硅塊體、多晶硅晶片、多晶硅太陽能電池。

附圖說明

圖1是示出用于說明實(shí)施方式的多晶硅錠制造方法的基本工序的概略結(jié)構(gòu)的截面圖。

圖2是示出用于說明實(shí)施方式的多晶硅錠制造方法的基本工序的概略結(jié)構(gòu)的截面圖。

圖3是示出用于說明實(shí)施方式的多晶硅錠制造方法的基本工序的概略結(jié)構(gòu)的截面圖。

圖4是示出用于說明實(shí)施方式的多晶硅錠制造方法的基本工序的概略結(jié)構(gòu)的截面圖。

圖5是示出實(shí)施方式的多晶硅錠的概略結(jié)構(gòu)的主要部分截面圖。

圖6是示出實(shí)施方式的多晶硅錠的制造方法中使用的裝置的一例的概略截面圖。

圖7是示出實(shí)施例1～10和比較例中的多晶硅塊的平均結(jié)晶粒徑與太陽能電池單元輸出功率等級1～3的發(fā)生率的關(guān)系的圖。

圖8是示出通常的多晶硅錠的高度方向的位置與所制作的太陽能電池的輸出功率的關(guān)系的概念圖。

具體實(shí)施方式

以下，參考附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式的多晶硅錠制造方法、多晶硅塊體、多晶硅晶片和太陽能電池的制造方法和多晶硅錠進(jìn)行說明。

圖1～4是示出用于說明本實(shí)施方式的多晶硅錠制造方法的概略結(jié)構(gòu)的截面圖。圖1～4中，1為多晶硅塊，2為硅原料，3為坩堝，4為定向凝固而得到的多晶硅。

本實(shí)施方式的多晶硅錠制造方法為如下方法：在坩堝3底板上表面上配置平均結(jié)晶粒徑為15mm以下的多晶硅塊1，然后將硅原料2投入至坩堝3內(nèi)，使投入的硅原料熔融后，使其定向凝固，得到多晶硅錠。

對一系列基本工序進(jìn)行說明，首先，如圖1所示，在坩堝3的底板的上表面上配置平均結(jié)晶粒徑為15mm以下的多晶硅塊1，將硅原料2投入至坩堝3內(nèi)。

接著，如圖2所示，進(jìn)行加熱，以使投入坩堝3內(nèi)的硅原料2熔融。在此，達(dá)到不使多晶硅塊1完全熔融而殘留至少一部分多晶硅塊1的狀態(tài)。

接著，如圖3所示，對熔融的硅原料2從坩堝3的底板側(cè)朝向上方進(jìn)行冷卻，沿圖3的箭頭方向使多晶硅4凝固，使多晶硅4自坩堝3的底板側(cè)定向凝固。在此，從未熔融的多晶硅塊1的各晶粒進(jìn)行繼承了該晶粒的取向的外延生長的傾向高，因此，具有初期生長的多晶硅4的平均結(jié)晶粒徑與配置在坩堝3底板上表面上的多晶硅塊1的平均結(jié)晶粒徑大致同等的傾向。因此，通過使用平均結(jié)晶粒徑為15mm以下的多晶硅塊作為多晶硅塊1，能夠生長出大致同等結(jié)晶粒徑的多晶硅4。

然后，如圖4所示，進(jìn)行冷卻，直至凝固到熔融的硅原料2的上表面為止。

這樣，通過使用平均結(jié)晶粒徑為15mm以下的多晶硅塊作為多晶硅塊1，能夠生長出大致同等結(jié)晶粒徑的多晶硅4，能夠以良好的控制性制造晶體缺陷密度低、優(yōu)選作為太陽能電池用錠的高品質(zhì)的多晶硅錠。

對于通過本實(shí)施方式的多晶硅錠制造方法制造的多晶硅錠而言，如作為其主要部分截面圖的圖5所示，并非在多晶硅塊1的全部晶粒均發(fā)生外延生長，因此，如果對多晶硅塊1與定向凝固而得到的多晶硅4的界面部分的截面進(jìn)行觀察，則可觀察到晶粒不連續(xù)的部分A、B、C，這一點(diǎn)是本實(shí)施方式的多晶硅錠的特征。需要說明的是，圖5示出了包含在定向凝固的方向上包含多個(gè)晶界不連續(xù)的部分的邊界部的部分。

作為多晶硅塊1，可以使用多晶硅錠的一部分或全部。例如可以是從使用鑄造法制造的高度為200mm以上這樣的多晶硅錠上切出的太陽能電池用多晶硅錠的一部分，也可以使用同樣使用鑄造法制造的高度為約10mm的多晶硅錠的一部分或全部。

除此之外，也可以使用例如使硅生長用基板與硅熔液接觸而生長出的多晶硅錠；將硅熔液注入到硅熔點(diǎn)以下的材料中使其固化而得到的多晶硅錠；利用加熱器、激光等的能量照射使硅晶粒部分或整體熔化、并使其固化而得到的多晶硅錠等。

另外，其中，在使用通過鑄造法(硅熔液的定向凝固)得到的多晶硅的一部分的情況下，底部作為多晶硅塊1更為優(yōu)選。在此，底部是從多晶硅錠的底面切出高度方向的三分之一以內(nèi)而得到的部分。

底部之中，從結(jié)晶粒徑的觀點(diǎn)出發(fā)，特別是在與底(bottom)面平行的方向上切出的多晶硅塊是更為適合的，進(jìn)一步最優(yōu)選使用未用于太陽能電池用途的底側(cè)邊角材料。其原因在于，底側(cè)邊角材料不僅是本來就不作為太陽能電池用途使用的部分，而且從結(jié)晶粒徑的觀點(diǎn)出發(fā)也是適合的，并且位錯(cuò)等晶體缺陷也少，因此最適合作為高品質(zhì)的多晶硅錠的生長起點(diǎn)。

本實(shí)施方式的多晶硅錠的制造方法中可利用的多晶硅錠制造裝置并沒有特別限定，可以使用公知的制造裝置來實(shí)施。其中，對于側(cè)加熱型和頂加熱型而言，頂加熱型更為適合，因?yàn)槠淙菀踪x予坩堝上下方向的溫度分布?？紤]到從坩堝底的散熱和從加熱器的熱量輸入的平衡，也可以使用側(cè)加熱型。

(多晶硅錠的制造方法)

以下基于附圖更具體地對本實(shí)施方式的多晶硅錠的制造方法進(jìn)行說明，但本發(fā)明并不限定于該實(shí)施方式。

本實(shí)施方式的多晶硅錠的制造方法可以使用圖6所示的公知的裝置來實(shí)施。

圖6是示出本實(shí)施方式的多晶硅錠的制造方法中使用的裝置的一例的概略截面圖。

該裝置是通常為了制造多晶硅錠而使用的，具有構(gòu)成電阻加熱爐的腔室(密閉容器)9。

在腔室9的內(nèi)部配置石墨制、石英(SiO₂)制等的坩堝3，并且能夠以密閉狀態(tài)保持腔室9的內(nèi)部氣氛。

在容納坩堝3的腔室9內(nèi)配置有支撐坩堝3的石墨制的坩堝臺6。坩堝臺6可利用升降驅(qū)動機(jī)構(gòu)14進(jìn)行升降，在其內(nèi)部循環(huán)有冷卻槽13內(nèi)的冷卻介質(zhì)(冷卻水)。

在坩堝臺6的上部配置石墨制等的外坩堝5，在其中配置有坩堝3。也可以配置有包圍坩堝3的石墨制等的罩來代替外坩堝5。

以包圍外坩堝5的方式配置石墨加熱器這樣的電阻加熱體12，進(jìn)而以從上方覆蓋它們的方式配置有絕熱材料10。

電阻加熱體12能夠從坩堝3的周圍進(jìn)行加熱，使坩堝3內(nèi)的硅原料2熔化。

只要能夠通過利用電阻加熱體12進(jìn)行的加熱、利用上述冷卻槽13從坩堝3下方進(jìn)行的冷卻、以及利用升降驅(qū)動機(jī)構(gòu)14進(jìn)行的坩堝3的升降賦予坩堝內(nèi)的上下方向的溫度分布，使硅原料熔化而使配置在坩堝底板上的多晶硅塊的一部分或全部殘留，則發(fā)熱體等加熱機(jī)構(gòu)的形態(tài)、配置沒有特別限定。

為了檢測坩堝3的底面的溫度，在坩堝3下表面中央附近配置坩堝下熱電偶7，在外坩堝5下表面的中央附近配置外坩堝下熱電偶8，將它們的輸出功率輸入至控制裝置11，對電阻加熱體12的加熱狀態(tài)進(jìn)行控制。除了上述熱電偶以外，還可以設(shè)置用于檢測溫度的熱電偶、放射溫度計(jì)。

腔室9能夠以不使外部的氧氣、氮?dú)獾攘魅氲姆绞綄⑵鋬?nèi)部保持于密閉狀態(tài)，通常在投入多晶硅等硅原料后在其熔融前使腔室9內(nèi)成為真空，然后導(dǎo)入氬氣等不活潑氣體，保持于不活潑氣氛。

利用這種構(gòu)成的裝置，基本上通過向坩堝3填充硅原料2、脫氣(真空化)和利用不活潑氣體導(dǎo)入進(jìn)行腔室9內(nèi)的氣體置換、利用加熱進(jìn)行硅原料2的熔融、熔融確認(rèn)及其保持、溫度控制和利用升降驅(qū)動機(jī)構(gòu)14的工作開始凝固、固化完成確認(rèn)和退火以及錠取出的工序，制造多晶硅錠。

圖1～4示出了本實(shí)施方式的多晶硅錠制造方法中的簡化表示坩堝3內(nèi)部的截面圖。首先，如圖1所示，在坩堝3的底板上配置平均結(jié)晶粒徑為15mm以下的多晶硅塊1，在其上填充硅原料2。進(jìn)行裝置內(nèi)的脫氣(真空化)和不活潑氣體置換后，以使坩堝3上部的溫度高于下部的方式對加熱、散熱等進(jìn)行控制，將硅原料熔融而使上述多晶硅塊的一部分或全部殘留(圖2)。然后，從下方進(jìn)行定向凝固(圖3)，使整體凝固(圖4)。然后，進(jìn)行退火，能夠以良好的控制性得到高品質(zhì)的多晶硅錠。需要說明的是，配置在坩堝3的底板上的多晶硅塊1不一定必須以與坩堝3底板接觸的方式配置，只要以從該多晶硅塊1開始晶體生長的方式配置即可。

(多晶硅錠)

本實(shí)施方式的多晶硅錠通過本實(shí)施方式的多晶硅錠制造方法進(jìn)行制造。本實(shí)施方式的多晶硅錠從平均結(jié)晶粒徑為15mm以下的多晶硅塊局部地進(jìn)行外延生長，因此晶粒的結(jié)構(gòu)具有特征。將示出作為晶體生長的核的多晶硅塊和在其上生長的多晶硅的界面附近的邊界部的結(jié)晶狀態(tài)的情況的概略圖示于圖5中。由圖5表明，在進(jìn)行上述界面部分的截面觀察的情況下，在界面部分晶體結(jié)構(gòu)存在不連續(xù)。這是因?yàn)閷τ诙嗑Ч鑹K的全部晶粒并不一定都進(jìn)行相同取向的晶體的外延生長。

在以往的多晶硅錠中，各晶粒也并不是在相同結(jié)晶取向的狀態(tài)下進(jìn)行晶體生長，例如有時(shí)會由于(111)面的偏移而在Σ3晶界使晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生不連續(xù)。但是，這種情況下是在各晶粒內(nèi)獨(dú)立地發(fā)生的，因此并不會遍及較大區(qū)域而發(fā)生不連續(xù)，與本發(fā)明的多晶硅錠是明顯不同的。

另外，在晶體生長的過程中發(fā)生了成分過冷的情況下，在液相中會產(chǎn)生細(xì)小的硅晶核，與晶粒取向無關(guān)地粘著到已經(jīng)生長出的晶粒表面。這種情況下，在整個(gè)達(dá)到成分過冷條件的較大區(qū)域內(nèi)確認(rèn)到晶體結(jié)構(gòu)的不連續(xù)，但這種情況也與本發(fā)明的多晶硅錠明顯不同。

因此，本實(shí)施方式的多晶硅錠中，在上述界面部分(邊界部)的晶體結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性既非起因于上述的Σ3，也非起因于上述的成分過冷。

(多晶硅塊體)

本實(shí)施方式的多晶硅塊體通過對本實(shí)施方式的多晶硅錠進(jìn)行加工而得到。

多晶硅塊體例如可以通過使用帶鋸等公知的裝置對本實(shí)施方式的多晶硅錠中有可能擴(kuò)散有坩堝材料等雜質(zhì)的表面部分進(jìn)行切斷加工而得到。

另外，可以根據(jù)需要對多晶硅塊體的表面進(jìn)行研磨加工。

(多晶硅晶片)

本實(shí)施方式的多晶硅晶片通過對本實(shí)施方式的多晶硅塊體進(jìn)行加工而得到。

多晶硅晶片例如可以通過使用多線鋸等公知的裝置將本實(shí)施方式的多晶硅塊體切片加工成所期望的厚度而得到?，F(xiàn)狀下厚度通常為約170μm～約200μm，但就趨勢而言，為了削減成本，具有薄型化的趨勢。

另外，可以根據(jù)需要對多晶硅晶片的表面進(jìn)行研磨加工。

(多晶硅太陽能電池)

本實(shí)施方式的多晶硅太陽能電池使用本實(shí)施方式的多晶硅晶片來制造。

多晶硅太陽能電池單元例如可以使用本實(shí)施方式的多晶硅晶片，通過公知的太陽能電池單元工藝來制造。即，使用公知的材料，利用公知的方法，在摻雜有p型雜質(zhì)的硅晶片的情況下，摻雜n型雜質(zhì)而形成n型層，形成pn結(jié)，形成表面電極和背面電極，得到多晶硅太陽能電池單元。同樣地，在摻雜有n型雜質(zhì)的硅晶片的情況下，摻雜p型雜質(zhì)而形成p型層，形成pn結(jié)，形成表面電極和背面電極，得到多晶硅太陽能電池單元?；蛘?，除了利用這些硅彼此的pn結(jié)的太陽能電池單元以外，還有夾著薄絕緣層蒸鍍金屬等而得到的MIS型太陽能電池，例如制成與多晶硅晶片相反的導(dǎo)電型非晶態(tài)等的硅薄膜并利用不同結(jié)構(gòu)的p型、n型硅異質(zhì)結(jié)的太陽能電池等。另外，將多個(gè)該太陽能電池單元電連接，得到多晶硅太陽能電池模塊。

如上所述，本說明書中，將包含“太陽能電池單元”和“太陽能電池模塊”的概念僅稱為“太陽能電池”。因此，例如，在記載為“多晶硅太陽能電池”的情況下，其含義包含“多晶硅太陽能電池單元”和“多晶硅太陽能電池模塊”。

實(shí)施例

以下更具體地對實(shí)施例和比較例進(jìn)行說明，但本發(fā)明不限定于這些示例。

(實(shí)施例1～10)關(guān)于多晶硅塊的平均結(jié)晶粒徑的研究

在圖6所示的多晶硅錠制造裝置內(nèi)的石墨制坩堝臺6(880mm×880mm×厚度200mm)上設(shè)置石墨制外坩堝5(內(nèi)部尺寸：900mm×900mm×高度460mm、底板壁厚和側(cè)面壁厚為20mm)，在其中設(shè)置石英制坩堝3(內(nèi)部尺寸：830mm×830mm×420mm、底板壁厚和側(cè)面壁厚為22mm)。另外，在坩堝3下表面中央附近和外坩堝5下表面中央附近這兩個(gè)位置設(shè)置溫度測定用的熱電偶。

接著，將實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3、實(shí)施例4、實(shí)施例5、實(shí)施例6、實(shí)施例7、實(shí)施例8、實(shí)施例9和實(shí)施例10的多晶硅塊1排列在坩堝3的底板上之后，將420kg調(diào)節(jié)了硼摻雜濃度以使錠的電阻率為約1.5Ωcm的原料硅4填充到坩堝3中，然后將裝置內(nèi)抽真空，利用氬氣進(jìn)行置換。然后，使用加熱機(jī)構(gòu)(石墨加熱器12)將硅原料熔化，加熱至配置在底板上的多晶硅塊1部分熔融后，從坩堝3下方向開始冷卻，從坩堝3下方朝向上方進(jìn)行定向凝固，生長多晶硅4。然后，在約1200℃下退火2小時(shí)，以100℃/小時(shí)的冷卻速度降溫，從裝置中取出多晶硅錠。需要說明的是，實(shí)施例1～10中所用的多晶硅塊1使用從利用鑄造法將硅熔液從下部向上部進(jìn)行定向凝固而得到的多晶硅錠的底部分沿著與底面平行的方向切出的(錠的高度方向)約13mm厚的多晶硅塊。另外，作為比較例，制成除了使多晶硅塊1完全熔融以外與上述實(shí)施例1～10同樣制作的情況下的多晶硅錠。

使用帶鋸將如上所述得到的實(shí)施例1～10和比較例的多晶硅錠分別加工成塊體(156mm×156mm×220mm)，進(jìn)一步使用線鋸進(jìn)行切片，從各多晶硅錠得到約16000片多晶硅晶片(156mm×156mm×厚度0.18mm)。

將所得到的多晶硅晶片投入通常的太陽能電池單元工藝，每一個(gè)錠制作出16000個(gè)太陽能電池單元，對其輸出功率(W)進(jìn)行測定。

將各太陽能電池單元從高輸出功率側(cè)起分類為如下等級1～3，對于各錠算出其存在比例(％)。

等級1：輸出功率為100以上(將等級1的下限輸出功率設(shè)為100，以下標(biāo)準(zhǔn)化)

等級2：輸出功率為93以上且小于100

等級3：輸出功率小于93

將所得到的結(jié)果示于表1和圖7。

[表1]

由表1和圖7表明，可知在此次的實(shí)施例的范圍內(nèi)，多晶硅塊的平均結(jié)晶粒徑越小，高等級品(高輸出功率品)的產(chǎn)生率越高，錠品質(zhì)越良好。

在多晶硅塊的平均結(jié)晶粒徑小于15mm的情況下，得到了與完全熔融后開始定向凝固的比較例相比稍良好的結(jié)果，但在平均結(jié)晶粒徑為25mm的情況下，與比較例同等，未觀察到效果。因此，在多晶硅塊的平均結(jié)晶粒徑為0.1mm以上且15mm以下的范圍內(nèi)，得到了與比較例相比更為良好的結(jié)果。在平均結(jié)晶粒徑為8.6mm以下的情況下，能夠得到更良好的結(jié)果，若平均結(jié)晶粒徑為0.1mm以上，則越減小至5.2mm以下、3.1mm以下、2mm以下、1mm以下、0.3mm以下，則得到越良好的結(jié)果。

通過使用輸出功率良好的太陽能電池單元，在將它們多個(gè)排列而得到的太陽能電池模塊也能夠得到良好的特性。

此次公開的實(shí)施方式和實(shí)施例從所有方面而言均應(yīng)當(dāng)視為例示而非限制性的。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求的范圍所示而非上述說明所示，且包含與權(quán)利要求的范圍均等的含義和范圍內(nèi)的所有變更。

標(biāo)號說明

1 多晶硅塊

2 硅原料

3 坩堝

4 多晶硅