TOP > 国内特許検索 > Si薄膜の作製方法

Si薄膜の作製方法 新技術説明会

国内特許コード P05P003054
整理番号 U2003P024
掲載日 2005年4月8日
出願番号 特願2003-167493
公開番号 特開2005-001945
登録番号 特許第3978494号
出願日 平成15年6月12日(2003.6.12)
公開日 平成17年1月6日(2005.1.6)
登録日 平成19年7月6日(2007.7.6)
発明者
  • 中嶋 一雄
  • 宇佐美 徳隆
  • 宇治原 徹
  • 藤原 航三
出願人
  • 学校法人東北大学
発明の名称 Si薄膜の作製方法 新技術説明会
発明の概要

【課題】太陽電池の高効率化を実現できる、高価なSi原料を使用することなく、良質で低欠陥のSi結晶薄膜を得る技術を提供する。
【解決手段】メタラジカルSi原料などからなるSi基板の主面に対してSi融液を接触させ、Siの融点近傍で液相エピタキシャル成長を行い、前記Si基板の前記主面上にSi結晶薄膜を形成する。
【選択図】 図2

従来技術、競合技術の概要
最も安全で環境にやさしいSi太陽電池を地球規模で本格的に普及させるためには、高効率の太陽電池を豊富に存在する資源を用い、低コストで安全に生産できる技術開発が必要である。現在、国内外では、Si融液からキャスト法を用いて太陽電池にデバイス化する方法が実用技術として主流を占めている。
【0003】
しかしながら、キャスト法は、固液界面における温度勾配を増大させた、融液の凝固法をベースにしているため、結晶品質を十分に上げることが本質的に困難であり、またSi多結晶を作製するための良質なSi原料は高価であり、使用できる資源にも制限があるなどの問題があった。かかる観点より、気相成長法を用いてSi薄膜をガラスなどの無機基板上の成長させる薄膜成長法の研究が並行して進められている。
【0004】
しかしながら、薄膜成長法においても、結晶基板を使用したエピタキシャル成長を利用しているものではなく、平衡条件から大きくずらして成長の駆動力を増大させた条件で成長しているため、良質な薄膜結晶を得るのが困難であるという問題があった。また、基板にガラスなどを用いるために、成長温度を高くすることができないため微結晶となり、大粒径の結晶を得ることが困難となり、太陽電池に使用した場合に高効率化が困難であるという問題があった。
【0005】
このような事情に鑑み、太陽電池の高効率化を実現できる、高価なSi原料を使用することなく、良質で低欠陥のSi結晶薄膜を得る技術の開発が渇望されている。
産業上の利用分野
本発明は、Si薄膜の作製方法に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】 融点近傍の温度に保持されたSi融液を準備する工程と、
Si単結晶又はSi多結晶からなるSi基板を準備する工程と、
前記Si基板の主面に対して前記Si融液を接触させ、Siの融点近傍で液相エピタキシャル成長を行い、前記Si基板の前記主面上に、Si結晶薄膜を形成する工程と、
を具えることを特徴とする、Si薄膜の作製方法。
【請求項2】 前記Si基板は、メタラジカルSi原料から構成することを特徴とする、請求項1に記載のSi薄膜の作製方法。
【請求項3】 前記液相エピタキシャル成長は、Siの融点より5℃高い温度からSiの融点より5℃低い温度の範囲で行うことを特徴とする、請求項1又は2に記載のSi薄膜の作製方法。
【請求項4】 前記液相エピタキシャル成長は、前記Si融液をSiの融点乃至Siの融点より5℃高い温度の範囲に維持し、前記Si基板の一部を前記Si融液に接触させることにより融解させた後、前記Si融液の、前記Si基板近傍の温度をSiの融点以下に設定して行うことを特徴とする、請求項1~3のいずれか一に記載のSi薄膜の作製方法。
【請求項5】 前記液相エピタキシャル成長は、
前記Si融液をスライディング式の第1の部材における融液保持部内に保持する工程と、
前記Si基板をスライディング式の第2の部材における基板保持部内に保持する工程と、
前記Si融液がSiの融点近傍の第1の温度に達した際に、前記第1の部材及び前記第2の部材の少なくとも一方をスライドさせ、前記融液保持部内に保持された前記Si融液と、前記基板保持部内に保持された前記Si基板の前記主面とを接触させ、液相エピタキシャル成長によって、前記Si基板の前記主面上に前記Si結晶薄膜の成長を開始する工程と、
前記Si融液が前記第1の温度以下の第2の温度に達した際に、前記第1の部材及び前記第2の部材の少なくとも一方をスライドさせ、前記Si融液と前記Si基板の前記主面とを離隔させて、前記Si結晶薄膜の成長を終了する工程と、
を具えることを特徴とする、請求項1~4のいずれか一に記載のSi薄膜の作製方法。
【請求項6】 前記第1の温度は、Siの融点より5℃高い温度からSiの融点より5℃低い温度の範囲であることを特徴とする、請求項5に記載のSi薄膜の作製方法。
【請求項7】 前記第2の温度は、Siの融点乃至Siの融点より5℃低い温度の範囲であることを特徴とする、請求項5又は6に記載のSi薄膜の作製方法。
【請求項8】 前記Si融液中に、In、Ga、Sn、Al、Au-Bi及びCuからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素を添加することを特徴とする、請求項1~7のいずれか一に記載のSi薄膜の作製方法。
【請求項9】 前記Si融液に対する前記元素の含有量が0.01原子%~10原子%であることを特徴とする、請求項7に記載のSi薄膜の作製方法。
【請求項10】 前記液相エピタキシャル成長は、
前記Si融液をスライディング式の第1の部材におけるSi融液保持部内に保持する工程と、
前記Si基板をスライディング式の第2の部材における基板保持部内に保持する工程と、
In、Ga、Sn、Al、Au-Bi及びCuからなる群より選ばれる前記少なくとも一つの元素からなる添加元素融液を、前記第2の部材における添加元素融液保持部内に保持する工程と、
前記第1の部材及び前記第2の部材の少なくとも一方をスライドさせて、前記Si融液と前記添加元素融液とを接触させ、前記Si融液内に前記元素を添加する工程と、
前記Si融液がSiの融点近傍の第1の温度に達した際に、前記第1の部材及び前記第2の部材の少なくとも一方をスライドさせ、前記融液保持部内に保持された前記Si融液と、前記基板保持部内に保持された前記Si基板の前記主面とを接触させ、液相エピタキシャル成長によって、前記Si基板の前記主面上に前記Si結晶薄膜の成長を開始する工程と、
前記Si融液が前記第1の温度以下の第2の温度に達した際に、前記第1の部材及び前記第2の部材の少なくとも一方をスライドさせ、前記Si融液と前記Si基板の前記主面とを離隔させて、前記Si結晶薄膜の成長を終了する工程と、
を具えることを特徴とする、請求項8又は9に記載のSi薄膜の作製方法。
【請求項11】 前記第1の温度は、Siの融点乃至Siの融点より50℃低い温度範囲であることを特徴とする、請求項10に記載のSi薄膜の作製方法。
【請求項12】 前記第2の温度は、Siの融点乃至Siの融点より60℃低い温度範囲であることを特徴とする、請求項10又は11に記載のSi薄膜の作製方法。
【請求項13】 前記液相エピタキシャル成長は、前記Si融液を所定の容器内に保持し、前記Si基板を前記Si融液中に所定時間浸漬させることによって実施することを特徴とする、請求項1~4又は8~9のいずれか一に記載のSi薄膜の作製方法。
産業区分
  • 無機化合物
  • 処理操作
  • 太陽熱利用
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

※ 画像をクリックすると拡大します。

JP2003167493thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
ライセンスをご希望の方、特許の内容に興味を持たれた方は、問合せボタンを押してください。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close