BRPI0614048A2 - método para produção de silìcio de pureza elevada - Google Patents

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BRPI0614048A2
BRPI0614048A2 BRPI0614048-3A BRPI0614048A BRPI0614048A2 BR PI0614048 A2 BRPI0614048 A2 BR PI0614048A2 BR PI0614048 A BRPI0614048 A BR PI0614048A BR PI0614048 A2 BRPI0614048 A2 BR PI0614048A2
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silicon
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BRPI0614048-3A
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Kunio Saegusa
Toshiharu Yamabayashi
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Sumitomo Chemical Co
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    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
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    • C01B33/02—Silicon
    • C01B33/021—Preparation
    • C01B33/027—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material
    • C01B33/033—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material by reduction of silicon halides or halosilanes with a metal or a metallic alloy as the only reducing agents

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Abstract

MéTODO PARA PRODUçãO DE SILìCIO DE PUREZA ELEVADA. A presente invenção fornece um método para produção de silício de pureza elevada. O método para produção de silício de pureza elevada compreende uma etapa de redução do sílicio halogenado representado pela seguinte fórmula (1) com alumínio, em que o alumínio usado como um redutor tem uma pureza de não menos do que 99,9% em peso, em que n é um número inteiro de O a 3, x é pelo menos um halogénio selecionado do grupo consistindo em F, Cl, Br e 1; e a pureza do alumínio é o equilíbrio obtido deduzindo-se o% total em peso de ferro, cobre, gálio, titânio, níquel, sódio, magnésio e zinco contido no alumínio de 100% em peso.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODOPARA PRODUÇÃO DE SILÍCIO DE PUREZA ELEVADA".
Campo Técnico
A presente invenção refere-se a um método para prudução desilício de pureza elevada.
Antecedentes da Técnica
Como um material de silício usado para células solares, um pro-duto fora de classificação de um silício de grau semicondutor é usado comoum material principal. O silício de grau semicondutor é produzido por purifi-cação de um silício de grau metalúrgico. O silício de grau metalúrgico é pro-duzido misturando-se carbono e sílica e reduzindo a mistura em um forno dearco. O silício de grau metalúrgico é reagido com HCI para obter Triclorossi-lano, e Triclorossilano é purificado por destilação, em seguida reduzido emtemperatura elevada usando hidrogênio, desse modo produzindo o silício degrau semicondutor. Este método é capaz de produzir silício de pureza ultraelevada, entretanto, mostra alto custo devido ao fato de a conversão em silí-cio ser baixa, e uma grande quantidade de hidrogênio ser necessária paratornar este equilíbrio vantajoso para silício; que esta taxa de conversão ébaixa mesmo após o procedimento acima descrito, e uma grande quantidadede gás não reagido deve ser reciclada e usada novamente; que vários sila-nos halogenados são gerados após a reação, e estes devem ser separadospor destilação novamente; que uma grande quantidade de tetracloreto desilício que não pode ser reduzida com hidrogênio, finalmente é gerada, e ossimilares.
Por outro lado, células solares chamam atenção como uma so-lução eficaz contra recentes problemas ambientais devido a um gás de dió-xido de carbono e os similares, e a demanda para as células solares é nota-velmente crescente.
Entretanto, células solares convencionais são também caras, e opreço de força elétrica gerada pelas células solares é maior por diversas ve-zes, quando comparado com o custo de eletricidade de eletricidade comer-cial. Demanda para células solares é crescente em resposta a problemasambientais e demanda de energia crescente, como um resultado, uma faltado material não pode ser compensada apenas por silício sem classificaçãosemicondutor convencional, causando uma demanda para suprimento deuma grande quantidade de células solares de baixo custo.
Convencionalmente, existem várias sugestões tal como um mé-todo de redução de tetracloreto de silício com alumínio (Shiro Yoshizawa,Asao Mizuno, Arata Sakaguchi, Reduction of Silicon Tetrachloride with Alu-minum, Industrial Chemistry Jornal vol. 64(8), pp. 1347-50 (1961), JP-A nos2-64006 e 59-18221); um método de redução de tetracloreto de silício comzinco (Avaliação de processos químicos selecionados para a produção desilício de baixo-custo, J. M. Blocher, e outro, Jet Propulsion Iaboratory finalreport (1981)); redução de leito fluidizado de Triclorossilano (1980-1987 NewEnergy Comprehensive Development Organization Commissioned BusinessAchievement Report 1980-1987 "Solar Light Electric Generation SystemPractical Realization Technology Development, Low Cost Silicon ExperimentPurification Verification" Sumário, 1988, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.); e si-milares, entretanto, nenhum deles foi colocado em uso prático ainda.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
A presente invenção tem um objetivo de prover um novo e eco-nômico método para produção de silício de pureza elevada que é adequa-damente usado como um material para células solares e silício de purezaelevada obtido pelo método.
Os presentes inventores têm estudado intensivamente um méto-do para produção de silício de pureza elevada, resultantemente induzindo àconclusão da presente invenção.
Isto é, a presente invenção fornece
[1] um método para produção de silício de pureza elevada redu-zindo silício halogenado representado pela seguinte fórmula (1) com um a-lumínio onde o alumínio usado como um redutor tem uma pureza não menordo que 99,9% em peso:
SiHnX4-H (1)
Em que η é um número inteiro de O a 3, e X é pelo menos umhalogênio selecionado do grupo consistindo em F, Cl, Br e I; e a pureza doalumínio é o equilíbrio obtido deduzindo-se a% total em peso de ferro, cobre,gálio, titânio, níquel, sódio, magnésio e zinco contido no alumínio de 100%em peso.
Também, a presente invenção fornece[2] o método de acordo com [1], em que o alumínio possui umteor de boro de não mais do que 5 ppm, e um teor de fósforo de não mais doque 0,5 ppm,
[3] o método de acordo com [1] ou [2], em que o alumínio possuium teor de boro de não mais do que 0,5 ppm, um teor de fósforo de nãomais do que 0,3 ppm,
[4] o método de acordo com qualquer um de [1] a [3], em que oalumínio possui um teor de ferro de não mais do que 150 ppm um teor decobre de não mais do que 290 ppm, um teor de titânio de não mais do que 7ppm, e um teor de vanádio de não mais do que 20 ppm,
[5] o método de acordo com qualquer um de [1] a [4], em que oalumínio possui um teor de ferro XFe ppm, um teor de cobre Xcu ppm, e umteor de titânio Xt, ppm, que satisfaz a condição de
<formula>formula see original document page 4</formula>
[6] o método de acordo com qualquer um de [1] a [5], em que oalumínio possui um teor de ferro de não mais do que 10 ppm,
[7] o método de acordo com qualquer um de [1] a [6], em que oalumínio possui um teor de ferro de não mais do que 10 ppm, um teor decobre de não mais do que 10 ppm, um teor de titânio de não mais do que 1ppm, e um teor de vanádio de não mais do que 5 ppm,
[8] o método de acordo com qualquer um de [1] a [7], em que oalumínio possui um teor de ferro de não mais do que 3 ppm, um teor de co-bre de não mais do que 3 ppm, um teor de titânio de não mais do que 0,3ppm, e um teor de vanádio de não mais do que 1 ppm,
[9] o método de acordo com [1], em que o alumínio possui umapureza de não menos do que 99,99%,
[10] o método de acordo com [9], em que o alumínio possui umteor de ferro de não mais do que 10 ppm, um teor de cobre de não mais doque 10 ppm, um teor de titânio de não mais do que 1 ppm, e um teor de va-nádio de não mais do que 5 ppm,
[11] o método de acordo com [9] ou [10], em que o alumínio pos-sui um teor de ferro de não mais do que 3 ppm, um teor de cobre de nãomais do que 3 ppm, um teor de titânio de não mais do que 0,3 ppm, e umteor de vanádio de não mais do que 1 ppm,
[12] o método de acordo com qualquer um de [9] a [11], em queo alumínio possui um teor de boro de não mais do que 0,5 ppm, e um teor defósforo de não mais do que 0,3 ppm,
[13] o método de acordo com qualquer um de [1] a [12], em queo silício halogenado possui uma pureza de não menos do que 4 N, e
[14] o método para produzir silício de pureza elevada compreen-dendo purificar o silício obtido pelo método de acordo com qualquer um de[1] a [13] por solidificação direcional.
MÉTODOS PARA REALIZAR A INVENÇÃO
O método para produzir silício de pureza elevada da presenteinvenção é um método para produzir silício reduzindo-se silício halogenadorepresentado pela fórmula (1) acima descrita com um alumínio, em que oalumínio empregado como um redutor possui uma pureza de não menos doque 99,9% em peso. Na invenção, a pureza do alumínio é o equilíbrio obtidodeduzindo-se a% total em peso de ferro, cobre, gálio, titânio, níquel, sódio,magnésio e zinco contido no alumínio de 100% em peso. A pureza do silícioé o equilíbrio obtido deduzindo-se a% total em peso de ferro, cobre, gálio,titânio, níquel, sódio, magnésio e zinco obtido no silício de 100% em peso.Na invenção, a análise de pureza pode ser realizada por espectrometria demassa de descarga incandescente.
Exemplos do silício halogenado incluem tetracloreto de silício,Triclorossilano, diclorosilano e monoclorosilano, preferivelmente tetracloretode silício do ponto de vista de custo. O silício halogenado de pureza elevadaproduzido por um método bem conhecido pode ser empregado. Exemplosdo método incluem um método incluindo uma etapa de clorinar sílica na pre-sença de carbono em uma temperatura de 1000 a 1400°C; um método incluiuma etapa de reagir um silício de grau metalúrgico com cloreto de hidrogê-nio ou cloro. O silício halogenado resultante é destilado para obter silício ha-logenado de pureza elevada tendo uma pureza de não menos do que 6 N(99,9999%).
O silício halogenado empregado na presente invenção possuiuma pureza de preferivelmente não menos do que 4 N (99,99%), mais prefe-rivelmente não menos do que 6 N e também preferivelmente não menos doque 7 N (99,99999%). Em particular, o silício halogenado possui um teor defósforo (P) ou teor de boro (B) de preferivelmente não mais do que 0,5 ppm,mais preferivelmente não mais do que 0,3 ppm e também preferivelmentenão mais do que 0,1 ppm.
Na presente invenção, o alumínio empregado como um redutorpossui uma pureza de não menos do que 99,9% em peso, mais preferivel-mente não menos do que 99,99% em peso e também preferivelmente nãomenos do que 99,995% em peso.
Cada elemento de ferro, cobre, gálio, titânio, níquel, sódio, mag-nésio e zinco pode ser purificado por solidificação direcional. Do ponto devista de melhorar o rendimento em uma etapa de solidificação direcional, oalumínio possui um teor de ferro, preferivelmente não mais do que 150 ppm,mais preferivelmente não mais do que 30 ppm, também preferivelmente nãomais do que 10 ppm e particularmente preferivelmente não mais do que 3ppm;
um teor de cobre, preferivelmente não mais do que 290 ppm,mais preferivelmente não mais do que 30 ppm, também preferivelmente nãomais do que 10 ppm e particularmente preferivelmente não mais do que 3ppm;
um teor de titânio, preferivelmente não mais do que 30 ppm,mais preferivelmente não mais do que 10 ppm, também preferivelmente nãomais do que 7 ppm, particularmente preferivelmente não mais do que 3 ppm,mais particularmente preferivelmente não mais do que 1 ppm e ainda maisparticularmente preferivelmente não mais do que 0,3 ppm;um teor de níquel, preferivelmente não mais do que 300 ppm,mais preferivelmente não mais do que 30 ppm, também preferivelmente nãomais do que 10 ppm, particularmente preferivelmente não mais do que 3ppm e mais particularmente não mais do que 1 ppm;
um teor de sódio, preferivelmente não mais do que 300 ppm,mais preferivelmente não mais do que 30 ppm, também preferivelmente nãomais do que 10 ppm e particularmente preferivelmente não mais do que 3ppm;
um teor de magnésio de preferivelmente não mais do que 300ppm, mais preferivelmente não mais do que 30 ppm, também preferivelmen-te não mais do que 10 ppm e particularmente preferivelmente não mais doque 3 ppm; e um teor de zinco de preferivelmente não mais do que 300 ppm,mais preferivelmente não mais do que 30 ppm, também preferivelmente nãomais do que 10 ppm e particularmente preferivelmente não mais do que 3ppm.
O alumínio tem um teor de fósforo de preferivelmente não maisdo que 0,5 ppm, mais preferivelmente não mais do que 0,3 ppm, mais prefe-rivelmente não mais dó que 0,1 ppm. Por que o fósforo é um dos outros e-lementos que não estes elementos contidos em alumínio, e não é removidodo alumínio por solidificação direcional que pode ser realizada como umaetapa de purificação de silício.
O alumínio tem teor de boro de preferivelmente não mais do que5 ppm, mais preferivelmente não mais do que 1 ppm e ainda preferivelmentenão mais do que 0,3 ppm, uma vez que nenhum boro é também removidopor solidificação direcional.
Além disso, o alumínio tem um teor de vanádio de preferivelmen-te não mais do que 20 ppm, mais preferivelmente não mais do que 5 ppm,ainda preferivelmente não mais do que 1 ppm e particularmente preferivel-mente não mais do que 0,1 ppm.
O valor total destes elementos de influência não é maior do queo valor preferível, e adicionalmente, é preferível que o alumínio tem um teorde ferro XFe ppm, um teor de cobre Xcu ppm, e um teor de titânio Xt, ppm,que satisfaz a condição de
<formula>formula see original document page 8</formula>
O alumínio usado na invenção pode ser preparado purificando-se o alumínio eletroliticamente reduzido comercialmente disponível (alumínioprimário) por solidificação de segregação, três camadas de eletrólise e simi-lares.
O alumínio pode ter uma forma de folha, pó, solução fundida ousimilares. Do ponto de vista de uma taxa de reação, o alumínio pode preferi-velmente ter uma forma tendo uma área de superfície tão grande quantopossível.
No método, a reação pode ser realizada por um método de car-regar o alumínio em um reator resistente ao calor e alimentar o silício halo-genado ao reator na temperatura fornecida; um método de alimentar o alu-mínio e silício halogenado simultaneamente em um reator; e similares.
A temperatura de reação é preferivelmente de 400°C a 1200°C,mais preferivelmente 500°C a 1200°C, também preferivelmente de 500°C a1000°C, ainda mais preferivelmente de 660°C a 1000°C e particularmentepreferivelmente de 700°C a 1000°C. A temperatura de reação é preferivel-mente de não menos do que 400°C do ponto de vista de acelerar uma taxade reação. A temperatura de reação é preferivelmente de não mais do que1200°C do ponto de vista de prevenir a geração de um silício halogenado deordem inferior de uma reação entre silício halogenado e um produto de rea-ção, e a diminuição de uma produção de silício.
O reator é preferivelmente feito de um material que é resistenteao calor na temperatura de reação e não silício contaminado. Exemplos domaterial incluem carbono, carbureto de silício, nitreto de silício, alumina equartzo.
No método, silício halogenado pode ser diluído com um gás iner-te antes da alimentação, para controlar uma taxa de reação. Exemplos dogás interte incluem argônio, e nitrogênio.
Na reação, silício purificado e subproduto são produzidos. E-xemplos do subproduto incluem cloreto de alumínio. Uma vez que cloreto dealumínio está na forma de gás acima de 200°C, silício é preferivelmente se-parado de uma mistura contendo gás de silício halogenado não reagido, gásde diluição e gás de cloreto de alumínio por separação de sólido-gás emuma temperatura acima de 200°C.
É preferível que a mistura contendo o gás de silício halogenadonão reagido, gás de diluição e cloreto de alumínio seja preferivelmente res-friada para uma temperatura abaixo de 200°C, e que o sólido de cloreto dealumínio seja separado de uma mistura contendo o gás de sílicio halogena-do não reagido e gás de diluição.
O silício halogenado não reagido é, se necessário, separado dogás de diluição, e pode ser usado na reação com alumínio. A separação dogás de diluição pode ser realizada por separação de gás-líquido após con-densar o gás de silício halogenado em líquido.
No método, o cloreto de alumínio resultante tem pureza ultra e-levada. Portanto, o cloreto de alumínio pode ser usado sem modificação naforma de cloreto de alumínio anidroso como um catalisador. O cloreto dealumínio pode ser reagido com água para obter cloreto de polialumínio, e ocloreto de polialumínio pode ser neutralizado para obter hidróxido de alumí-nio. O cloreto de alumínio pode ser reagido com vapor de água ou oxigênioem temperatura elevada para obter alumina.
No método, uma reação entre um silício halogenado e alumíniotem grande energia de reação livre negativa, e a reação prossegue na rela-ção estequiométrica em teoria de equilíbrio. Do ponto de vista de cinéticos eetapa de separação, é preferível que a quantidade em excesso do silício ha-logenado sobre o alumínio seja usada na reação.
No método, a atmosfera de reação é preferivelmente gás de silí-cio halogenado, ou uma mistura contendo gás de silício halogenado e gásinerte. Do ponto de vista de melhorar uma taxa de reação, é preferivelmenteque a atmosfera de reação seja livre de água e oxigênio.
Quando a atmosfera de reação contém cloreto de hidrogênio,uma taxa de consumo de alumínio pode ser menor de acordo com a quanti-dade do cloreto de hidrogênio. Por outro lado, o silício é suposto ser alta-mente purificado. Se a alta purificação for necessária, a quantidade mínimanecessária de cloreto de hidrogênio pode ser usada.
No método, o tempo de reação é preferivelmente não mais curtodo que 1 segundo e de não mais do que 48 horas, mais preferivelmente nãomenor do que 5 segundos e de não mais do que 48 horas, ainda preferivel-mente não mais curto do que 10 segundos e de não mais do que 48 horas,ainda mais preferivelmente não menor do que 10 segundos e de não maisdo que 60 minutos e particularmente preferivelmente não menor do que 10segundos e de não mais do que 10 minutos, dependendo do método de rea-ção. A reação prossegue mais rápido quando o alumínio é mais fino. O tem-po de reação preferível depende da forma do alumínio. Quando o tempo dereação é muito curto, o alumínio não reagido permanece para constituir umaimpureza em silício indesejável. Quando ele é muito longo, resulta em custode fabricação elevado embora não exista nenhuma desvantagem em produção.
O silício obtido pelo método pode ter uma quantidade pequenade alumínio de acordo com as condições de reação. Se necessário, é prefe-rível que o silício seja moído, e lavado com um ácido para remover o alumí-nio. O ácido tem preferivelmente uma quantidade pequena de impurezas demetal. Exemplos do ácido incluem ácido hidroclórico, ácido nítrico, ácido sul-fúrico.
Modalidades da presente invenção são ilustradas na descriçãoacima. As modalidades são apenas exemplares, e o escopo da invençãonão é limitado a estas modalidades. O escopo da presente invenção é citadonas reivindicações, e inclui todas as variações dentro dos significados e fai-xas equivalentes às descrições das reivindicações.
EXEMPLOS
A presente invenção será ilustrada por exemplos abaixo, poréma presente invenção não é limitada a eles.
Em análise de pureza na avaliação descrita abaixo, uma espec-trometria de massa de descarga incandescente (fabricada por VG Corp.,VG-9000) foi empregada. Comprimento de propagação foi medido por Sur-face PhotoVoItge (SPV) (fabricado por SDI Corp., CMS4010). Silício com umcomprimento de propagação de não menor do que 50 μ está disponível parauma célula solar.
Exemplo 1
5 g de alumínio de pureza elevada (fabricado por SumitomoChemical Co., Ltd., forma: placa, espessura: 1 mm, composição: vide Tabela1) foram carregados em um crisol de alumina. O crisol foi colocado em umtubo de quartzo de um forno elétrico.
Gás de Ar foi passado através de um cilindro carregado com te-tracloreto de silício (fabricado por Tri Chemical K.K., pureza: 6 N) em umataxa de 400 cc/min para obter uma mistura contendo gás de tetracloreto desilício e gás de Ar. A mistura foi alimentada no tubo de quartzo mantido a900°C. O alumínio foi reagido com tetracloreto de silício durante cerca de 1hora. Em seguida, gás de Ar foi alimentado também no lugar da mistura. Otubo de quartzo foi resfriado.
Após conclusão da reação, o silício resultante foi tomado, moído,lavado com ácido hidroclórico diluído, em seguida com água pura, em segui-da, secado, e sua pureza foi analisada.
Impurezas (unidade: ppmj em alumínio de pureza elevada e osilício foram mostradas na Tabela 1. Silício de pureza ultra elevada foi obti-do. O alumínio de pureza elevada teve uma pureza de 99,9996% (impurezatotal: 3,72 ppm). O silício teve uma pureza de 99,9999% (impureza total:0,95 ppm).
Exemplo Comparativo 1
5 g de alumínio primário (fabricado por Sumitomo Chemical Co.,Ltd., espessura: 1 mm, composição: vide Tabela 2) foram carregados em umcrisol de alumina. O crisol foi colocado em um tubo de quartzo de um fornoelétrico. Gás de Ar foi passado através de um cilindro carregado com tetra-cloreto de silício (fabricado por Tri Chemical K.K., pureza: 6 N) em uma taxade 400 cc/min. A mistura contendo gás de tetracloreto de silício e gás de Arfoi alimentada no tubo de quartzo mantido a 900°C, e alumínio foi reagidocom tetracloreto de silício durante cerca de 1 hora. Ar foi alimentado tambémno lugar da mistura. O tubo de quartzo foi resfriado.
Após conclusão da reação, o silício resultante foi tomado, moído,lavado com ácido hidroclórico diluído, em seguida com água pura, em segui-da, secado, e sua pureza foi analisada.
Impurezas (unidade: ppm) de alumínio primário e aquela do silí-cio resultante foram mostradas na Tabela 2. O alumínio primário teve umapureza de 99,28% (impureza total: 72 χ 102 ppm). O silício teve uma purezade 99,21 % (impureza total: 79 χ 102 ppm).
É entendido que impurezas em alumínio foram transferidas emsilício. O silício teve uma pureza de cerca de 99% em peso. A pureza de silí-cio é insuficiente para celular solares ainda que purificado recentemente.
Exemplo 2
SiCl4 foi reduzido empregando-se alumínio tendo uma composi-ção de impureza mostrada na Tabela 3 para obter silício. As impurezas dosilício foram determinadas para obter resultados como mostrado na Tabela3. Como um resultado, com respeito ao comportamento das impurezas, foiencontrado que impurezas tais como Fe, Cu, Ti, Ni, B e P em Al foram trans-feridas quase como estavam em silício, e que Cr, V, Zr, Mo1 Zn e similaresdiminuíram para 1/10 de Al em Si. Portanto, é entendido que alumínio con-tendo Cr, V, Zr, Mo e Zn em concentração maior em cerca de 10 vezes doque a concentração permitível em silício pode ser usado como um materialbruto.
Exemplo 3
SiCl4 foi reduzido empregando-se um redutor preparado por adi-ção de 150 ppm de Fe ao alumínio usado no Exemplo 1 para obter silício. Osilício teve um teor de Fe de 140 ppm como uma impureza principal. O silíciofoi diretamente solidificado em uma taxa de 0,4 mm/min para obter um lingo-te tendo 180 mm quadrados e uma altura de 120 mm. O comprimento depropagação do lingote foi medido. No lingote, a área com um comprimentode propagação de não menor do que 50 μιτι foi de 70%.
Exemplo 4
SiCl4 foi reduzido empregando-se um redutor preparado por adi-ção de 300 ppm de Cu ao alumínio empregado no Exemplo 1 para obter silí-cio. O silício teve um teor de Cu de 280 ppm como uma impureza principal.O silício foi diretamente solidificado em uma taxa de 0,4 mm/min para obterum lingote tendo 180 mm quadrados e uma altura de 120 mm. O compri-mento de propagação do lingote foi medido. No lingote, a área com um com-primento de propagação de não menor do que 50 μητι foi de 75%.
Exemplo 5
SiCl4 foi reduzido empregando-se um redutor preparado por adi-ção de 7 ppm de Ti ao alumínio empregado no Exemplo 1 para obter silício.
O silício teve um teor de Ti de 7 ppm e um teor de Fe de 0,5 ppm. O silíciofoi diretamente solidificado em uma taxa de 0,4 mm/min para obter um lingo-te tendo 180 mm quadrados e uma altura de 120 mm. O comprimento depropagação do lingote foi medido. No lingote, a área com um comprimentode propagação de não menor do que 50 μιτι foi de 65%.
Exemplo 6
SiCl4 foi reduzido empregando-se um redutor preparado por adi-ção de 20 ppm de V ao alumínio empregado no Exemplo 1 para obter silício.O silício teve um teor de V de 1,1 ppm como uma impureza principal. O silí-cio foi diretamente solidificado em uma taxa de 0,4 mm/min para obter umlingote tendo 180 mm quadrados e uma altura de 120 mm. O comprimentode propagação do lingote foi medido. No lingote, a área com um comprimen-to de propagação de não menor do que 50 μιτι foi de 70%.
Exemplo 7
• SiCl4 foi reduzido empregando-se um redutor preparado por adi-ção de 10 ppm de Fe ao alumínio empregado no Exemplo 1 para obter silí-cio. O silício teve um teor de Fe como uma impureza principal. O silício foidiretamente solidificado em uma taxa de 0,4 mm/min para obter um lingotetendo 180 mm quadrados e uma altura de 120 mm. O comprimento de pro-pagação do lingote foi medido. No lingote, a área com um comprimento depropagação de não menor do que 50 μηι foi de 85%.
Exemplo 8
SiCl4 foi reduzido empregando-se um redutor preparado por adi-ção de 3 ppm de Fe ao alumínio empregado no Exemplo 1 para obter silício.O silício teve um teor de Fe de 3 ppm como uma impureza principal. O silíciofoi diretamente solidificado em uma taxa de 0,4 mm/min para obter um lingo-te tendo 180 mm quadrados e uma altura de 120 mm. O comprimento depropagação do lingote foi medido. No lingote, a área com um comprimentode propagação de não menor do que 50 μηι foi de 90%.
Exemplo 9
SiCl4 foi reduzido empregando-se um redutor preparado por adi-ção de 0,3 ppm de Ti ao alumínio empregado no Exemplo 1 para obter silí-cio. O silício teve um teor de Ti de 0,3 ppm como uma impureza principal. Osilício foi diretamente solidificado em uma taxa de 0,4 mm/min para obter umlingote tendo 180 mm quadrados e uma altura de 120 mm. O comprimentode propagação do lingote foi medido. No lingote, a área com um comprimen-to de propagação de não menor do que 50 μηι foi de 85%.
Exemplo 10
SiCl4 foi reduzido empregando-se um redutor preparado por adi-ção de 1 ppm de V ao alumínio empregado no Exemplo 1 para obter silício.O silício teve um teor de V de 0,1 ppm como uma impureza principal. O silí-cio foi diretamente solidificado em uma taxa de 0,4 mm/min para obter umlingote tendo 180 mm quadrados e uma altura de 120 mm. O comprimentode propagação do lingote foi medido. No lingote, a área com um comprimen-to de propagação de não menor do que 50 μηη foi de 80%.
Tabela 1
<table>table see original document page 14</column></row><table><table>table see original document page 15</column></row><table>
Tabela 2
<table>table see original document page 15</column></row><table>
Tabela 3
<table>table see original document page 15</column></row><table><table>table see original document page 16</column></row><table>
Aplicabilidade Industrial
De acordo com o método da presente invenção, silício de purezaelevada (por exemplo, pureza: não menos do que 5 N1 preferivelmente nãomenos do que 6 N1 teor de boro: não mais do que 1 ppm, teor de fósforo:não mais do que 0,3 ppm) é obtido. O silício de pureza elevada é adequa-damente usado como um material para células polares.

Claims (14)

1. Método para produção de silício de pureza elevada compre-endendo uma etapa de redução do silício halogenado representado pela se-guinte fórmula (1) com alumínio, em que o alumínio usado como um redutortem uma pureza de não menos do que 99,9% em peso,SiHnX4-H (1)em que η é um número inteiro de 0 a 3, X é pelo menos um halogênio sele-cionado do grupo consistindo em F, Cl, Br e I; e a pureza do alumínio é oequilíbrio obtido deduzindo-se o% total em peso de ferro, cobre, gálio, titâ-nio, níquel, sódio, magnésio e zinco contido no alumínio de 100% em peso.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, em que o alumíniotem um teor de boro de não mais do que 5 ppm, e um teor de fósforo de nãomais do que 0,5 ppm.
3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o alu-mínio tem um teor de não mais do que 0,5 ppm, um teor de fósforo de nãomais do que 0,3 ppm.
4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que o alumínio tem um teor de ferro de não mais do que 150 ppm, umteor de cobre de não mais do que 290 ppm, um teor de titânio de não maisdo que 7 ppm, e um teor de vanádio de não mais do que 20 ppm.
5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, em que o alumínio tem um teor de ferro de XFe ppm, um teor de cobre deXcu ppm, e um teor de titânio de X-π ppm, que satisfaz a condição de<formula>formula see original document page 17</formula>
6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, em que o alumínio tem um conteúdeo de ferro de não mais do que 10ppm.
7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, em que o alumínio tem um teor de ferro de não mais do que 10 ppm, umteor de cobre de não mais do que 10 ppm, um teor de titânio de não mais doque 1 ppm, e um teor de vanádio de não mais do que 5 ppm.
8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-7, em que o alumínio tem um teor de ferro de não mais do que 3 ppm, umteor de cobre de não mais do que 3 ppm, um teor de titânio de não mais doque 0,3 ppm, e um teor de vanádio de não mais do que 1 ppm.
9. Método de acordo com a reivindicação 1, em que o alumíniotem uma pureza de não menos do que 99,99%.
10. Método de acordo com a reivindicação 9, em que o alumíniotem um teor de ferro de não mais do que 10 ppm, um teor de cobre de nãomais do que 10 ppm, um teor de titânio de não mais do que 1 ppm, e um teorde vanádio de não mais do que 5 ppm.
11. Método de acordo com as reivindicações 9 ou 10, em que oalumínio tem um teor de ferro de não mais do que 3 ppm, um teor de cobrede não mais do que 3 ppm, um teor de titânio de não mais do que 0,3 ppm, eum teor de vanádio de não mais do que 1 ppm.
12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a-11, em que o alumínio tem um teor de boro de não mais do que 0,5 ppm, eum teor de fósforo de não mais do que 0,3 ppm.
13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-12, em que o silício halogenado tem uma pureza de não menos do que 4 N.
14. Método para produção de silício de pureza elevada compre-endendo purificar silício obtido pelo método de acordo com qualquer umadas reivindicações 1 a 13 por solidificação direcional.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110233478A1 (en) * 2008-12-01 2011-09-29 Sumitomo Chemical Company, Limited Silicon for n-type solar cells and a method of producing phosphorus-doped silicon
US20120164054A1 (en) * 2009-01-08 2012-06-28 Bp Corporation North America Inc. Impurity Reducing Process and Purified Material
US8216539B2 (en) 2010-04-14 2012-07-10 Calisolar, Inc. Cascading purification
CN101979318A (zh) * 2010-11-26 2011-02-23 安阳市凤凰光伏科技有限公司 多晶碳头料的处理方法
US9156705B2 (en) * 2010-12-23 2015-10-13 Sunedison, Inc. Production of polycrystalline silicon by the thermal decomposition of dichlorosilane in a fluidized bed reactor

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3653976A (en) * 1967-05-05 1972-04-04 Gen Motors Corp Thermocouple probe assembly with nickel aluminide tip
US4222830A (en) * 1978-12-26 1980-09-16 Aluminum Company Of America Production of extreme purity aluminum
US4221590A (en) * 1978-12-26 1980-09-09 Aluminum Company Of America Fractional crystallization process
DE3310828A1 (de) * 1983-03-24 1984-09-27 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Verfahren zur herstellung von silicium
US4612179A (en) * 1985-03-13 1986-09-16 Sri International Process for purification of solid silicon
US4919912A (en) * 1985-10-18 1990-04-24 Ford, Bacon & Davis Incorporated Process for the treatment of sulfur containing gases
DE3824065A1 (de) * 1988-07-15 1990-01-18 Bayer Ag Verfahren zur herstellung von solarsilicium
JP4003271B2 (ja) * 1998-01-12 2007-11-07 Ｊｆｅスチール株式会社 シリコンの一方向凝固装置

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