JPH0479973B2 - - Google Patents
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- JPH0479973B2 JPH0479973B2 JP16957588A JP16957588A JPH0479973B2 JP H0479973 B2 JPH0479973 B2 JP H0479973B2 JP 16957588 A JP16957588 A JP 16957588A JP 16957588 A JP16957588 A JP 16957588A JP H0479973 B2 JPH0479973 B2 JP H0479973B2
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- cavity
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- injection port
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Description
【発明の詳細な説明】
《産業上の利用分野》
本発明は太陽電池その他の光電変換素子等に用
いられている多結晶シリコンシートの製造方法に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <<Industrial Application Field>> The present invention relates to a method for producing polycrystalline silicon sheets used in solar cells and other photoelectric conversion elements.
《従来の技術》
既知のスピン法による多結晶シリコンシートの
製造方法は、第３図に示す如くターンテーブルａ
上に下皿ｂを載置し、この上に上皿ｃを載設する
ことで、両皿ｂ，ｃにより形成された鋳造型ｄ内
にキヤビテイｅを形成し、これらを不活性ガス雰
囲気Ａ内に置いて、キヤビテイｅのターンテーブ
ルａにおける軸心位置に開口した注入口ｆから、
溶融シリコンｇを注入し、これをターンテーブル
ａの回転により生ずる遠心力によつて、キヤビテ
イｅ内へ充填するようにしたものである。<<Prior art>> A known method for manufacturing a polycrystalline silicon sheet by the spin method uses a turntable a as shown in FIG.
By placing the lower plate b on top and the upper plate c on top, a cavity e is formed in the casting mold d formed by both plates b and c, and these are placed in an inert gas atmosphere A. From the injection port f opened at the axial center position of the turntable a of the cavity e,
Molten silicon g is injected and filled into the cavity e by the centrifugal force generated by the rotation of the turntable a.
また、上記の溶融シリコンｇを得るため、鋳造
型ｄの上位に、ヒータｈ、これにより加熱される
転動式坩堝ｉ、漏斗ｊを配置し、転動式坩堝ｉに
投入したシリコン母材をヒータｈにより溶融した
後、これを回転軸心ｋにて回動させることで、漏
斗ｊを介して溶融シリコンｇを前記の如く注入口
ｆから流入させるようにしている。 In addition, in order to obtain the above-mentioned molten silicon g, a heater h, a rolling crucible i heated by the heater h, and a funnel j are arranged above the casting mold d, and the silicon base material put into the rolling crucible i is placed. After being melted by the heater h, it is rotated about the rotation axis k to cause the molten silicon g to flow through the funnel j from the injection port f as described above.
このため、上記従来のスピン法によるときは、
ターンテーブルａに係る回転機構や、鋳造型ｄを
ターンテーブルａに載置したり、取り外したりす
るための可成り複雑な駆動機構も必要となるだけ
でなく、ターンテーブルの回転に必要な空間を確
保したり、その他溶融シリコンｇを供給のための
諸部材をも要することから、不活性ガス雰囲気も
広くとらなければならず、この結果ヒータその他
による消費電力も大となる等の欠陥があり、さら
に遠心力にて所定製品を得るには、相当な時間を
要するので生産性の点でも満足すべきものとなつ
ていない。 Therefore, when using the above conventional spin method,
Not only is a rotation mechanism for turntable a and a fairly complicated drive mechanism for placing and removing casting mold d on turntable a required, but the space required for rotation of the turntable is also required. Since it is necessary to secure and supply various other parts for supplying molten silicon g, a wide inert gas atmosphere must be maintained, and as a result, there are drawbacks such as increased power consumption by heaters and others. Furthermore, since it takes a considerable amount of time to obtain a desired product using centrifugal force, the productivity is not satisfactory.
《発明が解決しようとする課題》
本発明は従来のスピン法がもつ難点につき鑑
み、モールドへ溶融シリコンを注入させるのであ
るが、遠心力を利用するのでなく、溶融シリコン
がもつ重力を最大限に活用すると共に、モールド
に対する適切な方向への振動を付与することによ
り、比較的小さな不活性ガス雰囲気内にて、簡潔
な製造装置により少ない消費電力により、スピン
法よりも迅速に多結晶シリコンシートを製造し得
るようにするのが、その目的である。《Problem to be solved by the invention》 The present invention takes into account the difficulties of the conventional spin method, and injects molten silicon into the mold, but instead of using centrifugal force, it maximizes the gravity of the molten silicon. By applying vibration to the mold in an appropriate direction, polycrystalline silicon sheets can be formed in a relatively small inert gas atmosphere using simple manufacturing equipment with less power consumption than by the spin method. Its purpose is to make it manufacturable.
《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、不活性雰
囲気内にあつて、解離自在に組成され、薄厚に形
成されたキヤビテイが縦方向へ長くなるよう配設
され、かつ加温されているモールドの上端注入口
に、溶融シリコンを供与すると共に、このモール
ドに機械的振動発生手段、超音波振動発生手段等
による振動源の振動を縦方向に印加することで、
上端注入口の溶融シリコンをキヤビテイ内へ流下
充填させた後、当該溶融シリコンをモールド冷却
により固化させ、これにより得られたものをモー
ルドより取り出すようにしたことを特徴とする多
結晶シリコンシートの製造方法を提供しようとす
るものである。<Means for Solving the Problems> In order to achieve the above-mentioned object, the present invention has a structure in which a thin cavity formed in a dissociable composition is disposed in an inert atmosphere so as to be elongated in the vertical direction. , and by supplying molten silicon to the upper end injection port of the heated mold, and applying vibration from a vibration source such as a mechanical vibration generating means, an ultrasonic vibration generating means, etc. to this mold in the vertical direction,
Production of a polycrystalline silicon sheet characterized in that after molten silicon from the upper end injection port is flowed down and filled into the cavity, the molten silicon is solidified by cooling the mold, and the resulting product is taken out from the mold. It is intended to provide a method.
《作用》
不活性雰囲気内に存するモールドは、そのキヤ
ビテイが縦向きに長く配されているので上端注入
口に存する溶融シリコンは、キヤビテイ内へその
重力により流下しようとすることとなり、この際
機械的か超音波による振動が、これまた縦向きに
当該モールドに対して付与されることとなるか
ら、当該振動により、溶融シリコンの重力に伴う
落流が助長促進され、可成りの短時間でキヤビテ
イ内へ当該溶融シリコンを充填することができ
る。[Operation] Since the mold existing in an inert atmosphere has a long cavity arranged vertically, the molten silicon existing at the upper injection port tends to flow down into the cavity due to its gravity. Since vibrations caused by ultrasonic waves are also applied vertically to the mold, the vibrations promote the falling flow of molten silicon due to gravity, and the inside of the cavity is quickly reduced. can be filled with the molten silicon.
《実施例》
本発明を図示の実施例によつて詳記すれば、第
１図が同法を実施するのに用い得る製造装置であ
り、アルゴン等の不活性ガスか真空による不活性
雰囲気１ａをもつ炉体１には、ヒータ２によつて
加熱されるモールド３が縦装されるようになつて
いると共に、当該モールド３には、機械的振動発
生手段、超音波振動発生手段等による振動源４に
よつて、振動Ｂが伝達されるようにしてある。<<Example>> To describe the present invention in detail with reference to an illustrated example, FIG. 1 shows a manufacturing apparatus that can be used to carry out the method, and an inert atmosphere 1a of an inert gas such as argon or vacuum is used. A mold 3 heated by a heater 2 is installed vertically in a furnace body 1, and the mold 3 is provided with vibrations generated by mechanical vibration generation means, ultrasonic vibration generation means, etc. Vibration B is transmitted by source 4.
ここで、上記モールド３は第１図と第２図に示
す如く左側モールドモジユール３ａと右側モール
ドモジユール３ｂとを衝当し、図示しないビスな
どにより両モジユール３ａ，３ｂを一体化するこ
とによつて薄肉のキヤビテイ３ｃが形成され、こ
のキヤビテイ３ｃは全体として所要の円板状空
所、矩形板状空所等所望形状に設定されており、
当該モールド３は上記不活性雰囲気１ａ内にあつ
て、キヤビテイ３ｃが縦方向へ長くなるよう配設
されるのである。 Here, the mold 3 abuts the left mold module 3a and the right mold module 3b as shown in FIGS. 1 and 2, and integrates both modules 3a and 3b with screws (not shown). Thus, a thin cavity 3c is formed, and this cavity 3c is set as a whole into a desired shape such as a required disc-shaped cavity, a rectangular plate-shaped cavity, etc.
The mold 3 is located in the inert atmosphere 1a, and is arranged so that the cavity 3c is elongated in the vertical direction.
さらに、このモールド３には、その上端側にお
ける中央箇所に、キヤビテイ３ｃと連通する上端
注入口５が、当該キヤビテイ３ｃの容積よりも大
きく上向きに開口形成されており、図示の実施例
では、第２図に示す如く上端注入口５が円筒状に
形成され、図中３ｄがキヤビテイ３ｃの上端流入
スリツトを示している。 Further, this mold 3 has an upper end injection port 5 which is opened upwardly and communicates with the cavity 3c at a central location on the upper end side, and which is larger than the volume of the cavity 3c. As shown in FIG. 2, the upper end injection port 5 is formed in a cylindrical shape, and 3d in the figure indicates the upper end inlet slit of the cavity 3c.
そこで、上記製造装置を用いて本発明を実施す
るには、炉体１内に縦装したモールド３における
上端注入口５にシリコン母材を収納して、これを
ヒータ２により加熱溶融するとか、図示しない何
等かのシリコン母材溶融装置によつて得た溶融シ
リコンSiを当該上端注入口５に存置させると共
に、振動源４によつてこのモールド３に矢印方向
である上下への振動Ｂを付与するのである。 Therefore, in order to carry out the present invention using the above-mentioned manufacturing apparatus, a silicon base material is stored in the upper end injection port 5 of the mold 3 installed vertically in the furnace body 1, and the silicon base material is heated and melted by the heater 2. Molten silicon Si obtained by a silicon base material melting device (not shown) is placed in the upper injection port 5, and a vibration source 4 applies vertical vibration B in the direction of the arrow to the mold 3. That's what I do.
すなわち振動方向は縦向きであり、これによつ
て当該溶融シリコンSiには、上下方向への振動が
伝達されることとなるから、表面張力の大きなこ
の溶融シリコンSiは、上端注入口５からその重力
のみによつては流下しないが、上記の縦向きであ
る振動によつて、キヤビテイ３ｃ内へ流下するこ
ととなり、当該キヤビテイ３ｃに溶融シリコンSi
が充填されるに至る。 In other words, the vibration direction is vertical, and as a result, vibrations in the vertical direction are transmitted to the molten silicon Si. Therefore, the molten silicon Si, which has a large surface tension, is Although it does not flow down due to gravity alone, it flows down into the cavity 3c due to the above-mentioned vertical vibration, and the molten silicon Si flows into the cavity 3c.
will be filled.
ここで、振動源４による振動Ｂとしては、振動
数100Hz、振幅0.2〜0.5mmの機械的振動とか、
19.5KHzで1200Wの超音波振動を加えることがで
きる。 Here, the vibration B caused by the vibration source 4 is a mechanical vibration with a frequency of 100 Hz and an amplitude of 0.2 to 0.5 mm,
It can apply 1200W of ultrasonic vibration at 19.5KHz.
今具体例を示せは、モールド３の素材には等方
性黒鉛、キヤビテイ３ｃのサイズは50×50×0.5
mm、キヤビテイ３ｃを形成するモールド３の内面
にはSi3N4粉末をコーテイング、溶融シリコン
（1450℃）は10gを使用した結果、上端注入口５
内の当該溶融シリコンSiは、５秒後にキヤビテイ
３ｃに充填された。 To give you a specific example, the material of mold 3 is isotropic graphite, and the size of cavity 3c is 50 x 50 x 0.5.
mm, the inner surface of the mold 3 forming the cavity 3c was coated with Si 3 N 4 powder, and as a result of using 10 g of molten silicon (1450°C), the upper injection port 5
The molten silicon Si inside was filled into the cavity 3c after 5 seconds.
充填完了後、ヒータ２による加熱を止めて冷却
することで、当該溶融シリコンを固化し、モール
ド３を解離して、キヤビテイ３ｃと同寸法の製品
である多結晶シリコンシートを取り出すことで全
工程が終る。 After filling is completed, the heating by the heater 2 is stopped and the molten silicon is cooled to solidify the molten silicon, the mold 3 is dissociated, and the polycrystalline silicon sheet, which is a product with the same dimensions as the cavity 3c, is taken out, completing the entire process. end.
《発明の効果》
本発明は、上記のようにモールド３を縦装し、
かつ縦向きに振動を加えるだけで、多結晶シリコ
ンシートが得られるので、製造装置の部品点数が
削減され、かつ占有空間も小さくてすむので、同
上装置の大幅な小形化が実現でき、これにより消
費電力を節減することができると同時に、数秒で
太陽電池用の素材の注入工程が完了し、従来のス
ピン法に比し倍程度の高速生産が可能となつた。<<Effects of the Invention>> The present invention provides vertical mounting of the mold 3 as described above,
In addition, polycrystalline silicon sheets can be obtained by simply applying vertical vibration, which reduces the number of parts in the manufacturing equipment and occupies less space, making it possible to significantly downsize the equipment. In addition to reducing power consumption, the process of injecting the material for solar cells can be completed in a few seconds, making it possible to produce at twice the speed compared to conventional spin methods.
第１図は本発明を実施することのできる製造装
置を示した一例の縦断正面説明図、第２図は同上
装置のモールドを示した平面図、第３図は従来の
スピン法による多結晶シリコンシートの製造方法
に供し得る製造装置の縦断正面説明図である。
１ａ…不活性雰囲気、３…モールド、３ｃ…キ
ヤビテイ、５…上端注入口、Ｂ…振動、Si…溶融
シリコン。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional front view of an example of a manufacturing apparatus capable of carrying out the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a mold of the same apparatus, and FIG. 3 is a conventional spin method for manufacturing polycrystalline silicon. FIG. 2 is a longitudinal sectional front view of a manufacturing apparatus that can be used in a sheet manufacturing method. 1a... Inert atmosphere, 3... Mold, 3c... Cavity, 5... Top injection port, B... Vibration, Si... Molten silicon.
Claims (1)
れ、薄厚に形成されたキヤビテイが縦方向へ長く
なるよう配設され、かつ加温されているモールド
の上端注入口に、溶融シリコンを供与すると共
に、このモールドに機械的振動発生手段、超音波
振動発生手段等による振動源の振動を縦方向に印
加することで、上端注入口の溶融シリコンをキヤ
ビテイ内へ流下充填させた後、当該溶融シリコン
をモールド冷却により固化させ、これにより得ら
れたものをモールドより取り出すようにしたこと
を特徴とする多結晶シリコンシートの製造方法。1. In an inert atmosphere, molten silicon is supplied to the injection port at the upper end of a heated mold, which has a thinly formed cavity with a freely dissociable composition and is arranged to be elongated in the vertical direction. At the same time, by vertically applying vibration from a vibration source such as a mechanical vibration generating means, an ultrasonic vibration generating means, etc. to this mold, the molten silicon from the upper injection port flows down and fills into the cavity. 1. A method for producing a polycrystalline silicon sheet, characterized by solidifying the polycrystalline silicon sheet by cooling the mold, and taking out the resulting product from the mold.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16957588A JPH0218313A (en) | 1988-07-07 | 1988-07-07 | Production of polycrystalline silicon sheet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16957588A JPH0218313A (en) | 1988-07-07 | 1988-07-07 | Production of polycrystalline silicon sheet |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0218313A JPH0218313A (en) | 1990-01-22 |
| JPH0479973B2 true JPH0479973B2 (en) | 1992-12-17 |
Family
ID=15889021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16957588A Granted JPH0218313A (en) | 1988-07-07 | 1988-07-07 | Production of polycrystalline silicon sheet |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0218313A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5653137A (en) * | 1989-05-31 | 1997-08-05 | Hitachi, Ltd. | Five-high rolling mill |
-
1988
- 1988-07-07 JP JP16957588A patent/JPH0218313A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0218313A (en) | 1990-01-22 |
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