FR3081856A1 - Dispositif de production de silicium fondu - Google Patents
Dispositif de production de silicium fondu Download PDFInfo
- Publication number
- FR3081856A1 FR3081856A1 FR1800572A FR1800572A FR3081856A1 FR 3081856 A1 FR3081856 A1 FR 3081856A1 FR 1800572 A FR1800572 A FR 1800572A FR 1800572 A FR1800572 A FR 1800572A FR 3081856 A1 FR3081856 A1 FR 3081856A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- crucible
- silicon
- molten silicon
- enclosure
- section
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B14/00—Crucible or pot furnaces
- F27B14/08—Details peculiar to crucible or pot furnaces
- F27B14/10—Crucibles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/02—Silicon
- C01B33/021—Preparation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
- F27B3/10—Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
- F27B3/12—Working chambers or casings; Supports therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
- F27D3/14—Charging or discharging liquid or molten material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
- F27D3/15—Tapping equipment; Equipment for removing or retaining slag
- F27D3/1509—Tapping equipment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
L'invention concerne un dispositif (10) de production de silicium fondu (11), comprenant une enceinte (12) et comprenant dans l'enceinte : un creuset (15) destiné à recevoir de la poudre (19) de particules oxydées de silicium, le creuset comportant un volume interne (16) destiné à contenir du silicium à l'état fondu et de la silice et un canal d'évacuation (28) du silicium à l'état fondu hors du volume interne, le creuset comprenant au moins deux trous (32), la section droite de chaque trou ayant une dimension maximale supérieure ou égale à une valeur comprise entre 1 mm et 10 mm, ou au moins une fente dont la section droite a une dimension maximale supérieure ou égale à une valeur comprise entre 1 mm et 10 mm reliant le volume interne au creuset ; et un système de chauffage (20) entourant au moins en partie le creuset.
Description
DISPOSITIF DE PRODUCTION DE SILICIUM FONDU
Domaine
La présente invention concerne un dispositif de production de silicium fondu et une installation de purification de silicium comprenant un tel dispositif, notamment pour la fabrication de cellules de production d'énergie électrique par effet photovoltaïque.
Exposé de 11 art antérieur
Actuellement, la majorité du silicium destiné aux applications photovoltaïques est produite par des traitements chimiques similaires aux traitements utilisés pour la production du silicium destiné aux applications électroniques. Ces procédés chimiques sont bien maîtrisés mais demandent des investissements très lourds et conduisent à des coûts de production élevés. La pression sur les coûts de l'énergie photovoltaïque a conduit à rechercher des procédés de purification alternatifs à la voie chimique. Un tel procédé comprend la production de silicium fondu à partir d'une poudre de particules de silicium, qui peut correspondre aux déchets issus du sciage des blocs de silicium dans l'industrie microélectronique ou photovoltaïque, d'un procédé de broyage du silicium ou d'un procédé de fabrication de silicium polycristallin par lit fluidisé, le silicium fondu
B16532 pouvant ensuite être recristallisé pour former un bloc de silicium.
Il est toutefois difficile de faire fondre une telle poudre de particules de silicium dans un dispositif de fusion classique comprenant un creuset dans lequel la poudre serait introduite, fondu puis recristallisée. En effet, les particules de silicium peuvent contenir une forte teneur en oxygène, entre 1 % et 5 % en masse, due à la couche de silice se formant naturellement en surface des particules. En effet, aux températures de fusion du silicium, la silice ne fond pas, tend à devenir pâteuse et forme une structure en forme d'éponge. En outre, le taux de remplissage du creuset par la poudre de particules oxydées de silicium est faible de sorte que le lingot produit après la recristallisation du silicium fondu est fragile.
Résumé
Ainsi, un objet d'un mode de réalisation est de prévoir un dispositif de production de silicium fondu à partir d'une poudre de particules oxydées de silicium qui pallie au moins certains des inconvénients des dispositifs décrits précédemment.
Selon un autre objet d'un mode de réalisation, le dispositif de production de silicium fondu permet de séparer la silice du silicium de la poudre de particules oxydées de silicium.
Selon un autre objet d'un mode de réalisation, le dispositif de production de silicium fondu permet de produire de façon continue ou semi-continue du silicium fondu.
Selon un autre objet, le dispositif de production de silicium fondu a une productivité compatible avec une exploitation à une échelle industrielle.
Ainsi, un mode de réalisation prévoit un dispositif de production de silicium fondu, comprenant une enceinte et comprenant dans 1'enceinte :
un creuset destiné à recevoir de la poudre de particules oxydées de silicium, le creuset comportant un volume interne destiné à contenir du silicium à l'état fondu et de la silice et un canal d'évacuation du silicium à l'état fondu hors du volume interne, le creuset comprenant au moins deux trous, la section
B16532 droite de chaque trou ayant une dimension maximale supérieure ou égale à une valeur comprise entre 1 mm et 10 mm, ou au moins une fente dont la section droite a une dimension maximale supérieure ou égale à une valeur comprise entre 1 mm et 10 mm reliant le volume interne au creuset ; et un système de chauffage entourant au moins en partie le creuset.
Selon un mode de réalisation, l'un des trous est situé au-dessus de l'autre trou.
Selon un mode de réalisation, la dimension minimale de la section droite de chaque trou ou de la fente varie de 0,5 mm à 5 mm.
Selon un mode de réalisation, la dimension minimale et la dimension maximale de la section droite du canal d'évacuation varie de 1 mm à 50 mm.
Selon un mode de réalisation, le creuset comprend un fond et une paroi latérale et les trous ou la fente débouchent sur la paroi latérale.
Selon un mode de réalisation, la distance minimale entre le trou le plus proche du fond ou entre la fente et le fond est supérieure à 10% de la hauteur du creuset.
Un mode de réalisation prévoit une installation comprenant :
le dispositif de production de silicium fondu tel que défini précédemment ;
un système d'alimentation du creuset du dispositif de production de silicium fondu en poudre de particules oxydées de silicium ; et un système de solidification du silicium fondu fourni par le dispositif de production de silicium fondu en un bloc de silicium.
Selon un mode de réalisation, le système de solidification comprend un creuset supplémentaire recevant le silicium fondu fourni par le dispositif de production de silicium fondu et des éléments de chauffage du creuset supplémentaire.
B16532
Brève description des dessins
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
les figures 1 et 2 sont des vues en coupe, partielles et schématiques, de modes de réalisation d'un dispositif de production de silicium fondu ; et la figure 3 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'une installation de production de lingot de silicium.
Description détaillée
De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. Pour des raisons de clarté, seuls les éléments du dispositif de production de silicium fondu qui sont nécessaires à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés dans les différentes figures et sont détaillés. Dans la suite de la description, les qualificatifs inférieur, supérieur, vers le haut et vers le bas sont utilisés en relation avec un axe D, considéré comme étant vertical. Toutefois, il est clair que l'axe D peut être légèrement incliné par rapport à la verticale, par exemple d'un angle inférieur ou égal à 20°. En outre, les expressions sensiblement, environ, approximativement et de l'ordre de signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. De plus, lorsque les expressions sensiblement, environ, approximativement et de l'ordre de sont utilisés pour des angles, elles signifient à 10° près, de préférence à 5° près.
Le terme particule tel qu'utilisé dans le cadre de la présente demande doit être compris dans un sens large et correspond non seulement à des particules compactes ayant plus ou moins une forme sphérique mais aussi à des particules anguleuses, des particules aplaties, des particules en forme de flocons, des particules en forme de fibres, ou des particules fibreuses, etc. On comprendra que la taille des particules dans le cadre de la
B16532 présente demande signifie la plus petite dimension transversale des particules. A titre d'exemple, dans le cas de particules en forme de fibres, la taille des particules correspond au diamètre des fibres.
Par l'expression taille moyenne de particules, on entend selon la présente demande la taille qui est supérieure à la taille de 50 % en volume des particules et inférieure à la taille de 50 % en volume des particules. Ceci correspond au d5Q. La granulométrie des particules peut être mesurée par granulométrie laser en utilisant, par exemple, un Malvern Mastersizer 2000.
Un exemple de dispositif de production de silicium fondu va maintenant être décrit, le silicium fondu étant destiné notamment à l'obtention de blocs de silicium présentant un degré de pureté suffisant pour une utilisation directe pour la réalisation de produits photovoltaïques. Toutefois, le silicium fondu peut également être utilisé pour 1 ' obtention de blocs de silicium ayant un degré de pureté inférieur au niveau requis pour une utilisation directe pour la réalisation de produits photovoltaïques et destinés à être traités ultérieurement pour présenter un degré de pureté suffisant pour la réalisation de produits photovoltaïques.
La figure 1 représente un premier mode de réalisation d'un dispositif 10 de production de silicium fondu 11.
Le dispositif 10 comprend une enceinte 12 étanche au gaz formée par des parois étanches 13 au gaz qui isolent l'enceinte 12 de l'extérieur. Au moins une ouverture, non représentée, est prévue au travers des parois 13 et permet de faire communiquer le volume interne de l'enceinte 12 avec l'extérieur. Le dispositif 10 peut comprendre un système de fourniture, non représenté, d'un gaz neutre ou d'un mélange de gaz neutres, par exemple de l'argon ou de 1'hélium, dans 1'enceinte 12.
Le dispositif 10 comprend un four de fusion du silicium 14 disposé dans l'enceinte 12. Le four 14 comprend un creuset 15 délimitant un volume interne 16. Le creuset 15 comprend un fond
B16532 β
et une paroi latérale 18. Selon un mode de réalisation, le creuset 15 est en un matériau qui est un bon conducteur thermique. Un bon conducteur thermique est un matériau dont la conductivité thermique est supérieure ou éqale à 5 W/(m*K). A titre d'exemple, le creuset 15 est réalisé en qraphite. Selon un mode de réalisation, le creuset 15 est en outre en un matériau qui est un bon conducteur électrique. Un bon conducteur électrique est un matériau dont la conductivité électrique est supérieure ou éqale à 1000 S/m. Selon un autre mode de réalisation, le creuset 15 est en un matériau qui n'est pas un bon conducteur thermique, voire qui est un bon isolant thermique. Un bon isolant thermique est un matériau dont la conductivité thermique est inférieure ou égale à 5 W/(m*K). A titre d'exemple, le creuset 15 est réalisé en oxyde de silicium, en nitrure de silicium ou en carbure de silicium.
Le creuset 15 comprend, par exemple, une base circulaire d'axe D dont le diamètre externe peut varier de 100 mm à 800 mm. Le creuset 15 a, par exemple, une hauteur variant de 100 mm à 800 mm. Le creuset 15 repose sur un support non représenté. Le support peut être en un matériau réfractaire, par exemple en un béton réfractaire associé à un empilement de matériaux assurant une bonne isolation thermique du bas du creuset 15. En fonctionnement, de la poudre 19 de particules oxydées de silicium est versée dans le creuset 15.
Le dispositif 10 comprend en outre un système de chauffage 20 du silicium présent dans le creuset 15. Selon un mode de réalisation, le système de chauffage 20 est un système de chauffage par induction. Le système de chauffage 20 comprend, par exemple, une bobine 22 entourant le creuset 15. La bobine 22 peut être creuse et comprendre une ouverture interne 24 utilisée pour refroidir la bobine 22 par la circulation d'un liquide de refroidissement. Le creuset 15 peut alors être entouré par des parois isolantes 26 thermiquement et électriquement, par exemple en feutre de graphique souple ou rigide. En particulier, un couvercle isolant, non représenté, peut recouvrir le creuset 15, le couvercle comprenant une ouverture pour 1'introduction dans le
B16532 creuset 15 de la poudre 19 de particules oxydées de silicium. Le support, les parois 26 et le couvercle isolants favorisent le maintien d'une température homogène dans le creuset 15 et réduisent les pertes thermiques. Le maintien du silicium liquide à la température souhaitée dans le creuset 15 est obtenu par la génération de courants induits par la bobine 22 dans le creuset 15, lorsqu'il est en un matériau conducteur électrique, et/ou dans le silicium. Ά titre de variante, le chauffage du creuset 15 et du silicium contenu dans le creuset 15 peut être effectué par un système de chauffage électrique comprenant des résistances, celles-ci étant disposées autour du creuset 15 et isolées thermiquement de l'enceinte 12 par des éléments d'isolation thermique.
Le creuset 15 comprend un canal 28 d'évacuation du silicium fondu 11 présent dans le volume interne 16 du creuset 15. De préférence, le canal d'évacuation 28 s'étend à travers le fond 17 et/ou dans la paroi latérale 18 du creuset 15 et débouche par un orifice 30 d'un nez 31 prévu sur la face inférieure du creuset 15. Le canal d'évacuation 28 peut être sensiblement vertical. Le canal d'évacuation 28 peut avoir une section droite circulaire, carré ou rectangulaire. La dimension minimale de la section droite du canal d'évacuation 28 varie de 1 mm à 30 mm. La dimension maximale de la section droite du canal d'évacuation 28 varie de 10 mm à 50 mm. A titre d'exemple, le canal d'évacuation 28 peut avoir une section droite circulaire avec un diamètre supérieur à 5 mm, de préférence variant de 10 mm à 15 mm. Le creuset 15 comprend au moins deux trous 32 débouchant sur la paroi latérale 18 du creuset 15, de préférence au moins trois trous, plus préférentiellement au moins quatre trous, chaque trou reliant le volume interne 16 du creuset 15 au canal d'évacuation 28. Les trous 32 peuvent être agencés selon une colonne sensiblement verticale. Chaque trou 32 peut avoir une section droite circulaire, carré ou rectangulaire. La dimension maximale de la section droite de chaque trou 32 varie de 5 mm à 15 mm et la dimension minimale de la section droite de chaque trou 32 varie de 0,5 mm à 5 mm. Selon un mode de réalisation, l'un des trous 32 débouche sur la paroi latérale 18 tout en étant sensiblement
B16532 tangent au fond 17. Dans le cas où le canal d'évacuation 28 et les trous 32 ont une section droite circulaire, le diamètre de chaque trou 32 est de préférence inférieur ou égal au diamètre du canal d'évacuation 28. Selon un autre mode de réalisation, les trous 32 sont remplacés par une fente verticale ou inclinée. La section droite de la fente a une dimension maximale qui varie de 5 mm à 15 mm et une dimension minimale qui varie de 0,5 mm à 5 mm. Selon un autre mode de réalisation, les trous 32 ou au moins une partie des trous 32 sont situés sur le fond 17 du creuset 15.
Les faces du creuset 15 délimitant le nez 31 ne forment entre elles que des anqles inférieurs à 120°. Le dispositif 10 peut comprendre des éléments de chauffage, non représentés, du nez 31.
Le fonctionnement du dispositif 10 est le suivant. Une atmosphère inerte est maintenue dans l'enceinte 12. Selon un mode de réalisation, la pression dans l'enceinte 12 est comprise entre 0,1 atm (10132,5 Pa) et 1 atm (101325 Pa) . De préférence, la pression dans l'enceinte est sensiblement égale à la pression atmosphérique. De la poudre 19 de particules oxydées de silicium est introduite dans le creuset 15 par des moyens non représentés sur les figures 1 et 2. Selon un mode de réalisation, la taille moyenne des particules oxydées de silicium est inférieure à 300 pm, de préférence comprise entre 100 nm et 100 pm. L'alimentation du creuset 15 avec la poudre 19 de particules oxydées de silicium peut être réalisée selon un flux continu ou par lots successifs séparés par des périodes d'absence d'alimentation en poudre. Pour un débit d'alimentation de la poudre 19 de particules oxydées de silicium inférieur à 5 kg/h, une alimentation discontinue avec un débit plus élevé permet de mieux répartir la poudre 19 de particules oxydées de silicium sur le fond 17 du creuset 15.
A l'intérieur du creuset 15, la poudre 19 de particules oxydées de silicium et le silicium fondu 11 sont chauffés directement par le système de chauffage 20 et/ou par rayonnement des parois du creuset 15 et/ou par conduction des parois et du fond du creuset 15 au-dessus de la température de fusion du
B16532 silicium de 1400 °C, de préférence au-dessus de 1600 °C. Le silicium présent dans la poudre fond et se sépare de la silice qui forme un agglomérat 33 dans le creuset 15. Le silicium fondu 11 s'écoule à travers les trous 32 et le canal 28 pour s'écouler, par exemple sous forme de gouttes 34 de silicium fondu, par l'orifice 30. De façon avantageuse, les dimensions de la section droite du canal d'évacuation 28 sont suffisantes pour permettre de réduire la pression nécessaire pour pousser une bulle de gaz dans le canal d'évacuation 28. Le fait que les faces du creuset 15 délimitant le nez 31 ne forment entre elles que des angles inférieurs à 120° permet que le silicium ne coule pas latéralement jusqu'aux parois isolantes 26 mais tombe sous forme de gouttes 34. Selon un mode de réalisation, la distance entre une goutte 34 s'échappant par l'orifice 30 et les parois isolantes adjacentes 26 est supérieure à 5 mm pour éviter que du silicium ne s'infiltre jusqu'aux parois isolantes 26.
La silice reste dans le creuset 15 et s'accumule. Les trous 32 sont répartis entre le fond 17 et le sommet du creuset 15 de sorte que, lorsqu'un trou 32 est bouché par de la silice, le silicium fondu 11 peut s'écouler par le trou 32 suivant. Le fait que le diamètre des trous 32 est inférieur ou égal au diamètre du canal d'évacuation 28 permet d'éviter que de la silice ne s'écoule à travers les trous 32 dans le canal d'évacuation 28 et ne provoque un colmatage dans le canal d'évacuation 28.
Le dispositif 10 peut comprendre des systèmes de brassage du silicium fondu 11 dans le creuset 15. Le brassage peut être réalisé au moins en partie par induction lorsque le système de chauffage 20 est à induction. La fréquence du courant alimentant la bobine d'induction 22 peut alors être adaptée pour favoriser un brassage du silicium fondu dans le creuset 15.
Selon un mode de réalisation, dans le cas où le creuset 15 est en graphite, un revêtement de silicium de qualité électronique peut être placé dans le creuset 15 de sorte qu'une couche de carbure de silicium se forme sur les parois internes du creuset 15 après la fusion de ce revêtement de silicium et avant
B16532 que la poudre 19 de particules oxydées de silicium ne soit introduite dans le creuset 15. Ceci permet d'éviter que le graphite du creuset 15 ne réagisse avec la poudre 19 de particules oxydées de silicium fondant dans le creuset 15. La formation de la couche de carbure de silicium peut être accélérée en réduisant temporairement la pression dans l'enceinte 12 en dessous de 10 mbar, de préférence en dessous de 1 mbar. Selon un autre mode de réalisation, un revêtement de carbure de silicium est formé sur les parois internes du creuset 15 en graphite par un autre procédé, par exemple par dépôt chimique en phase vapeur (CVD, acronyme anglais pour Chemical Vapor Deposition).
Lorsque la production de silicium fondu est terminée, après refroidissement, la silice peut être éliminée par des moyens mécaniques. Un revêtement composé d'au moins un matériau tel que le graphite, le carbure de silicium, l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium peut être disposé dans le creuset 15 afin d'éviter que la silice ne colle au creuset 15.
La figure 2 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation d'un dispositif 35 de production de silicium fondu
11. Le dispositif 35 comprend l'ensemble des éléments du dispositif 10 représenté en figure 1 à la différence que le trou 32 débouchant sur la paroi latérale 18 le plus proche du fond 17 est éloigné du fond 17 d'une distance supérieure à plus de 10 % de la hauteur du creuset. A titre d'exemple, les trous 32 sont situés dans la moitié supérieure du creuset 15.
En fonctionnement, une partie du silicium fondu 11 reste dans le creuset 15 de sorte que l'agglomérat 33 de silice flotte sur le silicium fondu 11 et n'est pas en contact avec le creuset 15. La silice peut alors être éliminée par des moyens mécaniques alors que le creuset 15 est encore au-dessus de la température de fusion du silicium. Le procédé de production du silicium fondu peut être exécuté en continu sans refroidissement du creuset 15. Dans le cas où il n'y a pas de brassage du silicium fondu dans le creuset 15, la hauteur du bain de silicium fondu 11 présent dans le creuset 15 peut être de l'ordre de 10 mm. Dans le cas où un
B16532 brassage du silicium fondu dans le creuset 15 est réalisé, la hauteur du bain de silicium fondu présent dans le creuset 15 peut être de l'ordre du diamètre du creuset 15, par exemple de l'ordre de 200 mm.
La figure 3 représente un mode de réalisation d'une installation 40 de production d'un lingot ou bloc de silicium. L'installation 40 comprend le dispositif 10 ou 35 de production de silicium fondu représenté sur les figures 1 et 2 et comprend, en outre, une enceinte 42 formée par des parois étanches 44 au gaz qui isolent l'enceinte 42 de l'extérieur. Une ouverture, non représentée, peut être prévue au travers des parois 44 de l'enceinte 42 et permettre de faire communiquer l'enceinte 42 avec l'extérieur. Une ouverture 46 est prévue au travers des parois 13 de l'enceinte 12 et des parois 44 de l'enceinte 42 et permet de faire communiquer le volume interne de l'enceinte 12 avec le volume interne de l'enceinte 42. L'installation 40 comprend une porte étanche 48 au niveau de l'ouverture 46 pour isoler hermétiquement le volume interne 16 de l'enceinte 12 du volume interne de l'enceinte 42. La porte 48 est, par exemple du type battante ou coulissante, est actionnée par un mécanisme non représenté.
L'installation 40 peut comprendre un système d'alimentation 50 du four de fusion 14 en poudre de particules oxydées de silicium. Le système d'alimentation 50 peut comprendre un réservoir 52 étanche au gaz et un système 54 étanche au gaz de fourniture des particules oxydées de silicium alimenté par le réservoir 52, comprenant par exemple un alimentateur vibrant ou un alimentateur rotatif à vis sans fin.
L'installation 40 comprend, en outre, dans l'enceinte 42 un système 56 de solidification du silicium fondu fourni par le four de fusion 14. Le système 56 peut comprendre un creuset 58 dans lequel le silicium fondu se solidifie pour obtenir un bloc de silicium. Le système 56 peut comprendre en outre des éléments de chauffage 60 prévus au sommet du creuset 58. Les éléments de chauffage 60 peuvent comprendre des résistances électriques. Le
B16532 système 56 peut comprendre en outre des éléments de refroidissement et/ou de chauffage 62 prévus sous le creuset 58 de façon à obtenir une solidification du silicium dans le creuset 58 dirigée du bas vers le haut. Les éléments de refroidissement 62 peuvent comprendre des conduites dans lesquelles circule un liquide de refroidissement. Des parois 64 isolantes thermiquement peuvent être prévues autour du creuset 58, des éléments de chauffage 60 et des éléments de chauffage/refroidissement 62. En particulier, un couvercle 66 en un matériau isolant thermiquement, par exemple en graphite ou en nitrure de silicium, avec un trou 68 peut être placé au-dessus du creuset 58 pour éviter que des éclaboussures de silicium fondu ne touchent l'élément de chauffage 60.
L'installation 40 peut comprendre au moins une pompe à vide, non représentée, reliée à chaque enceinte 12 et 42. La pompe est adaptée à créer une atmosphère contrôlée dans 1'enceinte 12 ou 42. Selon un autre mode de réalisation, l'installation 40 peut comprendre, pour chaque enceinte 12 et 42, une pompe à vide, non représentée, reliée à l'enceinte 12 ou 42 et des moyens d'injection d'un gaz inerte ou de gaz inertes dans chaque enceinte 12 ou 42, de façon à maintenir des atmosphères contrôlées, éventuellement différentes, dans les enceintes 12 et 42.
En fonctionnement, le creuset 58 est rempli par le silicium fondu produit par le dispositif 10 de production de silicium fondu, et une solidification contrôlée du silicium fondu présent dans le creuset 58 est réalisée, par exemple avec un front de solidification du silicium qui progresse du bas vers le haut. Les éléments de chauffage 60 prévus au sommet du creuset 58 peuvent être utilisés de façon avantageuse pour chauffer le nez 31 du creuset 15.
Divers modes de réalisation avec diverses variantes ont été décrits ci-dessus. On notera que l'homme de l'art pourra combiner divers éléments de ces divers modes de réalisation et variantes sans faire preuve d'activité inventive. Des modes de réalisation particuliers de la présente invention ont été décrits.
B16532
Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, bien que la figure 3 représente un mode de réalisation dans lequel le silicium fondu alimente un système 56 de solidification dirigée du silicium, le silicium fondu peut 5 alimenter un creuset dans lequel se solidifie le silicium sans solidification dirigée, des traitements ultérieurs, par exemple une purification, étant réalisés sur le bloc de silicium.
Claims (8)
- REVENDICATIONS1. Dispositif (10 ; 35) de production de silicium fondu (11), comprenant une enceinte (12) et comprenant dans l'enceinte :un creuset (15) destiné à recevoir de la poudre (19) de particules oxydées de silicium, le creuset comportant un volume interne (16) destiné à contenir du silicium à l'état fondu et de la silice et un canal d'évacuation (28) du silicium à l'état fondu hors du volume interne, le creuset comprenant, reliant le volume interne au canal d'évacuation, au moins deux trous (32), la section droite de chaque trou ayant une dimension maximale supérieure ou égale à une valeur comprise entre 1 mm et 10 mm, ou au moins une fente dont la section droite a une dimension maximale supérieure ou égale à une valeur comprise entre 1 mm et 10 mm ; et un système de chauffage (20) entourant au moins en partie le creuset.
- 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'un des trous (32) est situé au-dessus de l'autre trou.
- 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la dimension minimale de la section droite de chaque trou (32) ou de la fente varie de 0,5 mm à 5 mm.
- 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la dimension minimale et la dimension maximale de la section droite du canal d'évacuation (28) varie de 1 mm à 50 mm.
- 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le creuset (15) comprend un fond (17) et une paroi latérale (18) et dans lequel les trous (32) ou la fente débouchent sur la paroi latérale.
- 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel la distance minimale entre le trou (32) le plus proche du fond (17) ou entre la fente et le fond (17) est supérieure à 10% de la hauteur du creuset (15).
- 7. Installation (40) comprenant :le dispositif (10 ; 35) de production de silicium fondu (11) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 ;B16532 un système d'alimentation (50) du creuset (15) du dispositif de production de silicium fondu en poudre (19) de particules oxydées de silicium ; et un système (56) de solidification du silicium fondu 5 fourni par le dispositif de production de silicium fondu en un bloc de silicium.
- 8. Installation selon la revendication 7, dans laquelle le système de solidification (56) comprend un creuset supplémentaire (58) recevant le silicium fondu fourni par le 10 dispositif (10 ; 35) de production de silicium fondu et des éléments de chauffage (60) du creuset supplémentaire.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1800572A FR3081856B1 (fr) | 2018-06-05 | 2018-06-05 | Dispositif de production de silicium fondu |
| TW108119384A TW202012310A (zh) | 2018-06-05 | 2019-06-04 | 產生熔融矽裝置 |
| PCT/EP2019/064591 WO2019234072A1 (fr) | 2018-06-05 | 2019-06-05 | Dispositif de production de silicium fondu |
| CN201980037315.4A CN112512969B (zh) | 2018-06-05 | 2019-06-05 | 产生熔融硅装置 |
| EP19728960.6A EP3802422A1 (fr) | 2018-06-05 | 2019-06-05 | Dispositif de production de silicium fondu |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1800572A FR3081856B1 (fr) | 2018-06-05 | 2018-06-05 | Dispositif de production de silicium fondu |
| FR1800572 | 2018-06-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3081856A1 true FR3081856A1 (fr) | 2019-12-06 |
| FR3081856B1 FR3081856B1 (fr) | 2020-11-27 |
Family
ID=63079966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1800572A Active FR3081856B1 (fr) | 2018-06-05 | 2018-06-05 | Dispositif de production de silicium fondu |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3802422A1 (fr) |
| CN (1) | CN112512969B (fr) |
| FR (1) | FR3081856B1 (fr) |
| TW (1) | TW202012310A (fr) |
| WO (1) | WO2019234072A1 (fr) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050034561A1 (en) * | 2002-01-21 | 2005-02-17 | Philippe Liebaert | Reductive method for production of metallic elements such as chrome using a crucible with a perforated wall |
| US20090139445A1 (en) * | 2005-10-26 | 2009-06-04 | Apollon Solar | Device for Fabricating a Ribbon of Silicon or Other Crystalline Materials and Method of Fabrication |
| CN102009180A (zh) * | 2010-09-28 | 2011-04-13 | 大连隆田科技有限公司 | 脉冲小孔侧部喷射制备均一粒子的方法及装置 |
| FR2981740A1 (fr) * | 2011-10-20 | 2013-04-26 | Efd Induction Sa | Installation de purification d'un materiau |
-
2018
- 2018-06-05 FR FR1800572A patent/FR3081856B1/fr active Active
-
2019
- 2019-06-04 TW TW108119384A patent/TW202012310A/zh unknown
- 2019-06-05 WO PCT/EP2019/064591 patent/WO2019234072A1/fr unknown
- 2019-06-05 EP EP19728960.6A patent/EP3802422A1/fr active Pending
- 2019-06-05 CN CN201980037315.4A patent/CN112512969B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050034561A1 (en) * | 2002-01-21 | 2005-02-17 | Philippe Liebaert | Reductive method for production of metallic elements such as chrome using a crucible with a perforated wall |
| US20090139445A1 (en) * | 2005-10-26 | 2009-06-04 | Apollon Solar | Device for Fabricating a Ribbon of Silicon or Other Crystalline Materials and Method of Fabrication |
| CN102009180A (zh) * | 2010-09-28 | 2011-04-13 | 大连隆田科技有限公司 | 脉冲小孔侧部喷射制备均一粒子的方法及装置 |
| FR2981740A1 (fr) * | 2011-10-20 | 2013-04-26 | Efd Induction Sa | Installation de purification d'un materiau |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112512969B (zh) | 2023-12-12 |
| TW202012310A (zh) | 2020-04-01 |
| EP3802422A1 (fr) | 2021-04-14 |
| FR3081856B1 (fr) | 2020-11-27 |
| CN112512969A (zh) | 2021-03-16 |
| WO2019234072A1 (fr) | 2019-12-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4561486A (en) | Method for fabricating polycrystalline silicon wafer | |
| EP0070760A1 (fr) | Procédé de traitement d'une masse liquide sans contact avec les parois d'un dispositif et application de ce procédé à la mise en forme de matériaux en microgravite | |
| AU5667001A (en) | Polycrystalline silicon and process and apparatus for producing the same | |
| FR2511708A1 (fr) | Procede et appareil pour regler l'atmosphere entourant une zone de croissance cristalline | |
| FR2568797A1 (fr) | Procede et appareil pour la coulee de materiaux conducteurs et semi-conducteurs | |
| EP1742870B1 (fr) | Procede et installation de fabrication de blocs d'un materiau semiconducteur | |
| EP2014802A1 (fr) | Procédé d'élaboration de plaquettes en matériau semi-conducteur par moulage et cristillisation dirigée | |
| US20100320638A1 (en) | Device and method for producing crystalline bodies by directional solidification | |
| EP3817877A1 (fr) | Procédé et dispositif de granulation | |
| EP1753695B1 (fr) | Installation d'affinage de silicium | |
| EP0775543A1 (fr) | Busette pour l'introduction d'un métal liquide dans une lingotière de coulée continue de produits métalliques, et installation de coulée continue de produits métalliques équipée d'une telle busette | |
| FR3081856A1 (fr) | Dispositif de production de silicium fondu | |
| EP2099576A1 (fr) | Busette a jet creux pour coulee continue d'acier | |
| FR2553232A1 (fr) | Procede et dispositif pour elaborer un lingot d'un materiau semi-conducteur polycristallin | |
| FR2909990A1 (fr) | Procede et installation de fabrication de blocs d'un materiau semiconducteur | |
| FR2570088A1 (fr) | Appareil et procede pour faire croitre horizontalement, sans creuset, des cristaux de silicium en feuille | |
| FR2485414A1 (fr) | Installation pour fabriquer des poudres metalliques, notamment par atomisation d'un jet de metal, avec utilisation d'un panier de coulee | |
| EP2769160B1 (fr) | Installation de purification d'un materiau | |
| FR2524356A1 (fr) | Procede et dispositif pour la fabrication de poudres metalliques de haute purete et depourvues de matieres ceramiques | |
| KR101111681B1 (ko) | 단결정 실리콘 잉곳 제조장치 | |
| EP2118005A2 (fr) | Installation d'affinage de silicium | |
| FR3073836A1 (fr) | Procede et dispositif pour alimenter un bain de silicium liquide en particules de silicium solides | |
| EP0158563B1 (fr) | Procédé de fabrication non polluant de silicium massif à partir de silicium divisé | |
| US20080102018A1 (en) | Method of vaporizing solid organometallic compound | |
| JP2009033013A (ja) | 結晶シリコン粒子の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20191206 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| CL | Concession to grant licences |
Name of requester: SATT LINKSIUM GRENOBLE ALPES, FR Effective date: 20210226 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |