JP2000086225A - 高純度シリコン及び高純度チタンの製造法 - Google Patents
高純度シリコン及び高純度チタンの製造法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 純度の高いＮａを必要とせず、また生成物の
分離が容易な高純度シリコン及び高純度チタンの製造法
を提供する。 【解決手段】 βアルミナ質の隔壁２を備えた電解槽１
内で、ＮａＣｌと、ＮａＣｌよりも低融点の金属塩また
はＮａＣｌよりも低融点の金属塩を形成する複合金属塩
との混合物を電気分解し、Ｎａを陰極室に移動させる。
陰極室にＳｉＣｌ 4 ガスを供給してＮａとの反応により
Ｓｉを生成し、陰極６の周囲に析出させて回収する。こ
のＳｉＣｌ4 ガスは、βアルミナ質の隔壁８と粗Ｓｉ製
の陽極９とを備えた電解槽７内でＮａＣｌを含む溶融塩
を電気分解し、陰極に移動したＣｌとＳｉとを反応させ
て生成することができる。ＳｉをＴｉの置き換えれば、
高純度チタンの製造法となる。
分離が容易な高純度シリコン及び高純度チタンの製造法
を提供する。 【解決手段】 βアルミナ質の隔壁２を備えた電解槽１
内で、ＮａＣｌと、ＮａＣｌよりも低融点の金属塩また
はＮａＣｌよりも低融点の金属塩を形成する複合金属塩
との混合物を電気分解し、Ｎａを陰極室に移動させる。
陰極室にＳｉＣｌ 4 ガスを供給してＮａとの反応により
Ｓｉを生成し、陰極６の周囲に析出させて回収する。こ
のＳｉＣｌ4 ガスは、βアルミナ質の隔壁８と粗Ｓｉ製
の陽極９とを備えた電解槽７内でＮａＣｌを含む溶融塩
を電気分解し、陰極に移動したＣｌとＳｉとを反応させ
て生成することができる。ＳｉをＴｉの置き換えれば、
高純度チタンの製造法となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜状あるいは塊
状の高純度シリコン及び高純度チタンの製造法に関する
ものである。なお高純度シリコンには、微量の不純物を
ドープして半導体とした高純度シリコンも含むものとす
る。
状の高純度シリコン及び高純度チタンの製造法に関する
ものである。なお高純度シリコンには、微量の不純物を
ドープして半導体とした高純度シリコンも含むものとす
る。
【０００２】
【従来の技術】高純度シリコンのうち、ポリシリコンは
半導体や太陽電池用のＳｉ原料となり、薄膜Ｓｉは薄型
多結晶太陽電池Ｓｉとなる。特に薄膜はＳｉの使用量が
少なくて済み低コストであるために、太陽電池用の材料
として注目されている。従来は高純度シリコンの製造法
としては、ジーメンス法と呼ばれるＳｉＨＣｌ3 の高温
還元析出法が主流であった。しかしこの方法は多くのコ
ストがかかるため、コストダウンを図る目的でＳｉＣｌ
4 の亜鉛還元法やナトリウム還元法が検討されている。
特にＳｉＣｌ4 のナトリウム還元法は反応し易く、Ｓｉ
ＨＣｌ3 に比較して取り扱いの危険性が少ない点で有利
であると考えられる。このＳｉＣｌ4 のナトリウム還元
法には高温法、中温法、低温法の３種類の方法がある
が、いずれの方法にも下記のような問題があった。
半導体や太陽電池用のＳｉ原料となり、薄膜Ｓｉは薄型
多結晶太陽電池Ｓｉとなる。特に薄膜はＳｉの使用量が
少なくて済み低コストであるために、太陽電池用の材料
として注目されている。従来は高純度シリコンの製造法
としては、ジーメンス法と呼ばれるＳｉＨＣｌ3 の高温
還元析出法が主流であった。しかしこの方法は多くのコ
ストがかかるため、コストダウンを図る目的でＳｉＣｌ
4 の亜鉛還元法やナトリウム還元法が検討されている。
特にＳｉＣｌ4 のナトリウム還元法は反応し易く、Ｓｉ
ＨＣｌ3 に比較して取り扱いの危険性が少ない点で有利
であると考えられる。このＳｉＣｌ4 のナトリウム還元
法には高温法、中温法、低温法の３種類の方法がある
が、いずれの方法にも下記のような問題があった。
【０００３】高温法 高温法は、ＳｉＣｌ4 とＮａをＮａＣｌの沸点以上、Ｓ
ｉの融点以上である１５００〜２０００℃の気相（Ｎａ
蒸気、ＳｉＣｌ4 ガス、アルゴン中）で反応させる方法
である。溶融Ｓｉを回収し、反応ＮａＣｌは廃棄するか
Ｎａ製造装置へ送られる。しかし、高温法発明エネルギ
ーコストが高く、気相のために生成Ｓｉが細かく、また
Ｏ2 等の不純物が多く、原料歩留りが悪いという問題が
あった。
ｉの融点以上である１５００〜２０００℃の気相（Ｎａ
蒸気、ＳｉＣｌ4 ガス、アルゴン中）で反応させる方法
である。溶融Ｓｉを回収し、反応ＮａＣｌは廃棄するか
Ｎａ製造装置へ送られる。しかし、高温法発明エネルギ
ーコストが高く、気相のために生成Ｓｉが細かく、また
Ｏ2 等の不純物が多く、原料歩留りが悪いという問題が
あった。
【０００４】中温法 中温法は、ＳｉＣｌ4 とＮａを９００〜１０００℃のＮ
ａの沸点以上で反応させる方法であり、Ｎａを加熱蒸発
しＳｉＣｌ4 ガスと反応させる。この方法によれば、Ｎ
ａＣｌの融点である８００℃以上の溶融塩中に細かいＳ
ｉが分散した混合物が生成されるが、ＳｉとＮａＣｌは
比重が近似しており分離が難しいために、通常は水でＮ
ａＣｌを溶解してＳｉを回収する。しかし回収されたＳ
ｉは細かくて表面積が大きく、不純物が多い欠点がある
うえ、分離．回収の歩留りが悪いという問題がある。ま
た水に溶けたＮａＣｌを乾燥溶融して電解し、Ｎａを回
収するのにエネルギーコストが掛かるという問題もあ
り、ＮａＣｌ水溶液は廃棄処分されている。
ａの沸点以上で反応させる方法であり、Ｎａを加熱蒸発
しＳｉＣｌ4 ガスと反応させる。この方法によれば、Ｎ
ａＣｌの融点である８００℃以上の溶融塩中に細かいＳ
ｉが分散した混合物が生成されるが、ＳｉとＮａＣｌは
比重が近似しており分離が難しいために、通常は水でＮ
ａＣｌを溶解してＳｉを回収する。しかし回収されたＳ
ｉは細かくて表面積が大きく、不純物が多い欠点がある
うえ、分離．回収の歩留りが悪いという問題がある。ま
た水に溶けたＮａＣｌを乾燥溶融して電解し、Ｎａを回
収するのにエネルギーコストが掛かるという問題もあ
り、ＮａＣｌ水溶液は廃棄処分されている。
【０００５】低温法 低温法は、２００℃以上８００℃以下の液体Ｎａ中で、
もしくは液体Ｎａを電解槽に注入しながらＳｉＣｌ4 ガ
スと反応させる方法である。この方法では固体のＮａＣ
ｌとＳｉとの混合物が得られるが、Ｓｉの分離回収につ
いては中温法と同じ問題がある。
もしくは液体Ｎａを電解槽に注入しながらＳｉＣｌ4 ガ
スと反応させる方法である。この方法では固体のＮａＣ
ｌとＳｉとの混合物が得られるが、Ｓｉの分離回収につ
いては中温法と同じ問題がある。
【０００６】更に上記したＮａＣｌとＳｉとの分離性の
問題以外に、ＳｉＣｌ4のナトリウム還元法には高温
法、中温法、低温法に共通して下記のような欠点があっ
た。 いずれの反応によってもＳｉの微粉しか得られず、
不純物が多く歩留りが悪い。 純度の高いＮａはコストが高い。 Ｎａはいわゆるダウンズ法と呼ばれるＮａＣｌ−Ｃ
ａＣｌ2 の溶融塩電解によって得られるが、電力原単位
が大きく、Ｃａ等の不純物の多い欠点がある。 Ｎａを製造工場から移送する場合にもあるいは自ら
製造する場合にも、Ｎａの取り扱いに熟知した人とその
ための特別な設備が必要となる。 Ｎａを専用に取り扱う人とそのための特別な設備が
必要となる。
問題以外に、ＳｉＣｌ4のナトリウム還元法には高温
法、中温法、低温法に共通して下記のような欠点があっ
た。 いずれの反応によってもＳｉの微粉しか得られず、
不純物が多く歩留りが悪い。 純度の高いＮａはコストが高い。 Ｎａはいわゆるダウンズ法と呼ばれるＮａＣｌ−Ｃ
ａＣｌ2 の溶融塩電解によって得られるが、電力原単位
が大きく、Ｃａ等の不純物の多い欠点がある。 Ｎａを製造工場から移送する場合にもあるいは自ら
製造する場合にも、Ｎａの取り扱いに熟知した人とその
ための特別な設備が必要となる。 Ｎａを専用に取り扱う人とそのための特別な設備が
必要となる。
【０００７】このほか薄膜Ｓｉの製造法として、ＬｉＣ
ｌ−ＫＣｌにＳｉＣｌ4を吹き込み電解する方法も研究
されているが、いまだ成功するに至っていない状況にあ
る。
ｌ−ＫＣｌにＳｉＣｌ4を吹き込み電解する方法も研究
されているが、いまだ成功するに至っていない状況にあ
る。
【０００８】一方、高純度チタンの製造法としては、従
来からＴｉＣｌ4 のナトリウム還元法が知られている。
しかしこの方法についても、上記したＳｉＣｌ4のナト
リウム還元法と全く同様の問題が残されていた。
来からＴｉＣｌ4 のナトリウム還元法が知られている。
しかしこの方法についても、上記したＳｉＣｌ4のナト
リウム還元法と全く同様の問題が残されていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決して、原料として純度の高いＮａを必要
とせず、また生成物の分離を従来よりも低コストで確実
に行うことができる高純度シリコン及び高純度チタンの
製造法を提供するためになされたものである。
の問題点を解決して、原料として純度の高いＮａを必要
とせず、また生成物の分離を従来よりも低コストで確実
に行うことができる高純度シリコン及び高純度チタンの
製造法を提供するためになされたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明の高純度シリコンの製造法は、βア
ルミナ質の隔壁を備えた電解槽内で、ＮａＣｌと、Ｎａ
Ｃｌよりも低融点の金属塩またはＮａＣｌよりも低融点
の金属塩を形成する複合金属塩との混合物を電気分解
し、陰極側に移動させたＮａをＳｉＣｌ4 ガスと反応さ
せてＳｉを生成し、このＳｉを陰極に析出させて金属Ｓ
ｉとして回収することを特徴とするものである。また本
発明の高純度チタンの製造法は、βアルミナ質の隔壁を
備えた電解槽内で、ＮａＣｌと、ＮａＣｌよりも低融点
の金属塩またはＮａＣｌよりも低融点の金属塩を形成す
る複合金属塩との混合物を電気分解し、陰極側に移動さ
せたＮａをＴｉＣｌ4 ガスと反応させてＴｉを生成し、
このＴｉを陰極に析出させて金属Ｔｉとして回収するこ
とを特徴とするものである。
めになされた本発明の高純度シリコンの製造法は、βア
ルミナ質の隔壁を備えた電解槽内で、ＮａＣｌと、Ｎａ
Ｃｌよりも低融点の金属塩またはＮａＣｌよりも低融点
の金属塩を形成する複合金属塩との混合物を電気分解
し、陰極側に移動させたＮａをＳｉＣｌ4 ガスと反応さ
せてＳｉを生成し、このＳｉを陰極に析出させて金属Ｓ
ｉとして回収することを特徴とするものである。また本
発明の高純度チタンの製造法は、βアルミナ質の隔壁を
備えた電解槽内で、ＮａＣｌと、ＮａＣｌよりも低融点
の金属塩またはＮａＣｌよりも低融点の金属塩を形成す
る複合金属塩との混合物を電気分解し、陰極側に移動さ
せたＮａをＴｉＣｌ4 ガスと反応させてＴｉを生成し、
このＴｉを陰極に析出させて金属Ｔｉとして回収するこ
とを特徴とするものである。
【００１１】このように本発明によれば、βアルミナ質
の隔壁を備えた電解槽内で、ＮａＣｌと、ＮａＣｌより
も低融点の金属塩またはＮａＣｌよりも低融点の金属塩
を形成する複合金属塩との混合物を電気分解することに
より、不純物を全く含まないＮａイオンのみを陰極側に
移動させ、ＳｉＣｌ4 やＴｉＣｌ4 と反応させて高純度
シリコンや高純度チタンを製造することができる。従っ
て従来のような純度の高いＮａを必要としない。
の隔壁を備えた電解槽内で、ＮａＣｌと、ＮａＣｌより
も低融点の金属塩またはＮａＣｌよりも低融点の金属塩
を形成する複合金属塩との混合物を電気分解することに
より、不純物を全く含まないＮａイオンのみを陰極側に
移動させ、ＳｉＣｌ4 やＴｉＣｌ4 と反応させて高純度
シリコンや高純度チタンを製造することができる。従っ
て従来のような純度の高いＮａを必要としない。
【００１２】また陰極室内で生成されたＳｉやＴｉは、
陰極の周囲に析出させて薄膜あるいは塊として回収する
ことができるので、副産物であるＮａＣｌと目的物であ
るＳｉやＴｉとの分離を容易かつ確実に行うことがで
き、従来のような高い分離コストを必要としない。この
ときＮａＣｌと、ＮａＣｌよりも低融点の金属塩または
ＮａＣｌよりも低融点の金属塩を形成する複合金属塩と
の混合物を用いたことにより溶融塩の粘性を低くするこ
とができるので、ＳｉやＴｉの回収効率が高くなる。以
下に本発明の好ましい実施形態を示す。
陰極の周囲に析出させて薄膜あるいは塊として回収する
ことができるので、副産物であるＮａＣｌと目的物であ
るＳｉやＴｉとの分離を容易かつ確実に行うことがで
き、従来のような高い分離コストを必要としない。この
ときＮａＣｌと、ＮａＣｌよりも低融点の金属塩または
ＮａＣｌよりも低融点の金属塩を形成する複合金属塩と
の混合物を用いたことにより溶融塩の粘性を低くするこ
とができるので、ＳｉやＴｉの回収効率が高くなる。以
下に本発明の好ましい実施形態を示す。
【００１３】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１は本発明
の第１の実施形態を示す図である。１は電解槽であり、
その内部はＮａイオンのみを透過させる固体電解質であ
るβアルミナ質の隔壁２により、陽極室３と陰極室４と
に区画されている。陽極室３には陽極５が、また陰極室
４には陰極６が設けられている。この実施形態では陰極
６はＳｉ製とされているが、Ｎｉやグラファイト等の他
の材質としてもよい。
の第１の実施形態を示す図である。１は電解槽であり、
その内部はＮａイオンのみを透過させる固体電解質であ
るβアルミナ質の隔壁２により、陽極室３と陰極室４と
に区画されている。陽極室３には陽極５が、また陰極室
４には陰極６が設けられている。この実施形態では陰極
６はＳｉ製とされているが、Ｎｉやグラファイト等の他
の材質としてもよい。
【００１４】電解槽１内には、ＮａＣｌと、ＮａＣｌよ
りも低融点の金属塩またはＮａＣｌよりも低融点の金属
塩を形成する複合金属塩との混合物が溶融塩の状態で充
填されており、陽極５と陰極６間に直流電圧を加えるこ
とによりＮａＣｌの電気分解を行う。βアルミナ質の隔
壁２は上記したようにＮａイオンのみを透過させる性質
を持つため、Ｎａは陰極室４に移動する。
りも低融点の金属塩またはＮａＣｌよりも低融点の金属
塩を形成する複合金属塩との混合物が溶融塩の状態で充
填されており、陽極５と陰極６間に直流電圧を加えるこ
とによりＮａＣｌの電気分解を行う。βアルミナ質の隔
壁２は上記したようにＮａイオンのみを透過させる性質
を持つため、Ｎａは陰極室４に移動する。
【００１５】このようにＮａＣｌを溶融塩の状態で電気
分解するのは、Ｎａ生成の電力原単位が小さいためであ
る。しかし、βアルミナの耐熱性を考慮すると溶融塩の
温度はできるだけ低温であることが好ましく、また容器
材料からの不純物の混入を考慮しても低温であることが
好ましい。従って、本発明ではＮａＣｌの単体にＮａＣ
ｌよりも低融点の金属塩、又はＮａＣｌよりも低融点の
金属塩を形成する複合金属塩を添加して融点を下げる。
この目的で、陽極室３にはＮａＣｌ−ＺｎＣｌ2 、Ｎａ
Ｃｌ−ＫＣｌ、ＮａＣｌ−ＡｌＣｌ3 、ＮａＣｌ−Ｌｉ
Ｃｌ、ＮａＣｌ−ＢａＣｌ2 、ＮａＣｌ−ＭｇＣｌ2 、
ＮａＣｌ−ＢｅＣｌ2 などを充填することが好ましい。
これらの金属塩を用いることにより溶融塩の温度を低下
することができ、特にＮａＣｌ−ＺｎＣｌ2 を用いれば
２５０℃まで下げることができる。
分解するのは、Ｎａ生成の電力原単位が小さいためであ
る。しかし、βアルミナの耐熱性を考慮すると溶融塩の
温度はできるだけ低温であることが好ましく、また容器
材料からの不純物の混入を考慮しても低温であることが
好ましい。従って、本発明ではＮａＣｌの単体にＮａＣ
ｌよりも低融点の金属塩、又はＮａＣｌよりも低融点の
金属塩を形成する複合金属塩を添加して融点を下げる。
この目的で、陽極室３にはＮａＣｌ−ＺｎＣｌ2 、Ｎａ
Ｃｌ−ＫＣｌ、ＮａＣｌ−ＡｌＣｌ3 、ＮａＣｌ−Ｌｉ
Ｃｌ、ＮａＣｌ−ＢａＣｌ2 、ＮａＣｌ−ＭｇＣｌ2 、
ＮａＣｌ−ＢｅＣｌ2 などを充填することが好ましい。
これらの金属塩を用いることにより溶融塩の温度を低下
することができ、特にＮａＣｌ−ＺｎＣｌ2 を用いれば
２５０℃まで下げることができる。
【００１６】上記のように、電気分解によって純粋なＮ
ａイオンのみがβアルミナ質の隔壁２を介して陰極室４
に移動するので、このＮａをＳｉＣｌ4 ガスと反応させ
て高純度Ｓｉを生成させる。ＳｉＣｌ4 ガスは陰極室４
に直接吹き込まれる。この結果、ＳｉＣｌ4 がＮａによ
り還元されて、高純度ＳｉがＮａＣｌとともに生成され
る。このＳｉを陰極６の周囲に薄膜状に析出させれば、
高純度Ｓｉを薄膜として回収することができる。また陰
極６の周囲に厚く析出させ、塊状の高純度Ｓｉとして取
り出すこともできる。
ａイオンのみがβアルミナ質の隔壁２を介して陰極室４
に移動するので、このＮａをＳｉＣｌ4 ガスと反応させ
て高純度Ｓｉを生成させる。ＳｉＣｌ4 ガスは陰極室４
に直接吹き込まれる。この結果、ＳｉＣｌ4 がＮａによ
り還元されて、高純度ＳｉがＮａＣｌとともに生成され
る。このＳｉを陰極６の周囲に薄膜状に析出させれば、
高純度Ｓｉを薄膜として回収することができる。また陰
極６の周囲に厚く析出させ、塊状の高純度Ｓｉとして取
り出すこともできる。
【００１７】この方法によれば、従来のような純度の高
いＮａを必要とせず、また生成された高純度Ｓｉを陰極
６の周囲に薄膜状又は塊状に析出させて回収することが
できるので、従来のように多くのエネルギーは不要とな
り、高い分離コストを必要とせずに高純度シリコンを分
離することができる。
いＮａを必要とせず、また生成された高純度Ｓｉを陰極
６の周囲に薄膜状又は塊状に析出させて回収することが
できるので、従来のように多くのエネルギーは不要とな
り、高い分離コストを必要とせずに高純度シリコンを分
離することができる。
【００１８】（第２の実施形態）図２に示す第２の実施
形態は、第１の実施形態の電解槽１に第２電解槽７を組
み合わせ、ＳｉＣｌ4 ガスを発生させるようにしたもの
である。第２電解槽７もβアルミナ質の隔壁８を備えた
もので、陽極９と陰極１０間に直流電圧を加え、電解槽
１に用いたと同じく、ＮａＣｌ−ＺｎＣｌ2 、ＮａＣｌ
−ＫＣｌ、ＮａＣｌ−ＡｌＣｌ3 、ＮａＣｌ−ＬｉＣ
ｌ、ＮａＣｌ−ＢａＣｌ2 、ＮａＣｌ−ＭｇＣｌ2 、Ｎ
ａＣｌ−ＢｅＣｌ2 等を電気分解する。しかし第２電解
槽７では陽極９として粗Ｓｉが用いられる。
形態は、第１の実施形態の電解槽１に第２電解槽７を組
み合わせ、ＳｉＣｌ4 ガスを発生させるようにしたもの
である。第２電解槽７もβアルミナ質の隔壁８を備えた
もので、陽極９と陰極１０間に直流電圧を加え、電解槽
１に用いたと同じく、ＮａＣｌ−ＺｎＣｌ2 、ＮａＣｌ
−ＫＣｌ、ＮａＣｌ−ＡｌＣｌ3 、ＮａＣｌ−ＬｉＣ
ｌ、ＮａＣｌ−ＢａＣｌ2 、ＮａＣｌ−ＭｇＣｌ2 、Ｎ
ａＣｌ−ＢｅＣｌ2 等を電気分解する。しかし第２電解
槽７では陽極９として粗Ｓｉが用いられる。
【００１９】第２電解槽７では上記した溶融塩の電気分
解によりＮａが陰極側に移動する一方、陽極室ではＣｌ
濃度が高まり、粗Ｓｉ製の陽極９とＣｌとの反応により
ＳｉＣｌ4 ガスが生成される。このＳｉＣｌ4 ガスは第
２電解槽７の上部から取り出され、精製されたうえで電
解槽１の陰極室４内に吹き込まれる。電解槽１の構成及
び電解槽１における反応は第１の実施形態と同じであ
り、陰極６の周囲に薄膜状又は塊状に析出した高純度シ
リコンを回収することができる。この第２の実施形態の
方法によれば、系内でＳｉＣｌ4 ガスを生成させること
ができる利点がある。
解によりＮａが陰極側に移動する一方、陽極室ではＣｌ
濃度が高まり、粗Ｓｉ製の陽極９とＣｌとの反応により
ＳｉＣｌ4 ガスが生成される。このＳｉＣｌ4 ガスは第
２電解槽７の上部から取り出され、精製されたうえで電
解槽１の陰極室４内に吹き込まれる。電解槽１の構成及
び電解槽１における反応は第１の実施形態と同じであ
り、陰極６の周囲に薄膜状又は塊状に析出した高純度シ
リコンを回収することができる。この第２の実施形態の
方法によれば、系内でＳｉＣｌ4 ガスを生成させること
ができる利点がある。
【００２０】（第３の実施形態）第３の実施形態では、
上記のように陰極室４にＳｉＣｌ4 ガスを吹き込む際に
ＢやＰの塩化物を同時に吹き込む。これにより陰極１０
に析出する高純度シリコン中に微量のＢやＰがドープさ
れ、Ｐ型やＮ型の半導体が形成される。陰極１０はＳ
ｉ、Ｎｉ、グラファイト等の導電性材料からなるもので
あり、太陽電池として用いる場合には平板状や曲面状の
陰極１０が用いられる。この結果、陰極１０の表面にＰ
型やＮ型の半導体が薄膜状に形成され、これはそのまま
太陽電池として用いることができる。
上記のように陰極室４にＳｉＣｌ4 ガスを吹き込む際に
ＢやＰの塩化物を同時に吹き込む。これにより陰極１０
に析出する高純度シリコン中に微量のＢやＰがドープさ
れ、Ｐ型やＮ型の半導体が形成される。陰極１０はＳ
ｉ、Ｎｉ、グラファイト等の導電性材料からなるもので
あり、太陽電池として用いる場合には平板状や曲面状の
陰極１０が用いられる。この結果、陰極１０の表面にＰ
型やＮ型の半導体が薄膜状に形成され、これはそのまま
太陽電池として用いることができる。
【００２１】（第４の実施形態）図３に示す第４の実施
形態は、高純度チタンの製造法を示すものであり、高純
度チタンも前記の高純度シリコンと同様の方法で製造す
ることができる。この第４の実施形態における電解槽１
の陽極室３には、ＮａＣｌ−ＺｎＣｌ2 、ＮａＣｌ−Ｋ
Ｃｌ、ＮａＣｌ−ＡｌＣｌ3 、ＮａＣｌ−ＬｉＣｌ、Ｎ
ａＣｌ−ＭｇＣｌ 2 、ＮａＣｌ−ＢｅＣｌ2 などを充填
する。しかしこの第４の実施形態では、電解槽１の陰極
室４内にＳｉＣｌ4 ガスに代えてＴｉＣｌ4 ガスが吹き
込まれる。このＴｉＣｌ4 ガスは隔壁２を通じて移動し
てきたＮａにより還元され、高純度のチタンが生成され
る。このＴｉはＴｉ製の陰極６の周囲に薄膜状又は塊状
に析出するので、高純度チタンを薄膜や塊として回収す
ることができる。
形態は、高純度チタンの製造法を示すものであり、高純
度チタンも前記の高純度シリコンと同様の方法で製造す
ることができる。この第４の実施形態における電解槽１
の陽極室３には、ＮａＣｌ−ＺｎＣｌ2 、ＮａＣｌ−Ｋ
Ｃｌ、ＮａＣｌ−ＡｌＣｌ3 、ＮａＣｌ−ＬｉＣｌ、Ｎ
ａＣｌ−ＭｇＣｌ 2 、ＮａＣｌ−ＢｅＣｌ2 などを充填
する。しかしこの第４の実施形態では、電解槽１の陰極
室４内にＳｉＣｌ4 ガスに代えてＴｉＣｌ4 ガスが吹き
込まれる。このＴｉＣｌ4 ガスは隔壁２を通じて移動し
てきたＮａにより還元され、高純度のチタンが生成され
る。このＴｉはＴｉ製の陰極６の周囲に薄膜状又は塊状
に析出するので、高純度チタンを薄膜や塊として回収す
ることができる。
【００２２】回収された高純度チタンは破砕してＴｉの
粉末冶金の原料として利用できるほか、Ｔｉの融点であ
る１８００℃で加熱すればＴｉのインゴットを得ること
もできる。
粉末冶金の原料として利用できるほか、Ｔｉの融点であ
る１８００℃で加熱すればＴｉのインゴットを得ること
もできる。
【００２３】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれば
純度の高いＮａを必要とせず、高純度シリコン及び高純
度チタンを薄膜又は塊として回収することができる。ま
た生成された高純度シリコン及び高純度チタンは陰極の
周囲に析出するため、従来のように分離に多くのコスト
を要しない利点がある。更に本発明によれば危険物であ
る金属Ｎａを直接取り扱う必要がない利点もある。
純度の高いＮａを必要とせず、高純度シリコン及び高純
度チタンを薄膜又は塊として回収することができる。ま
た生成された高純度シリコン及び高純度チタンは陰極の
周囲に析出するため、従来のように分離に多くのコスト
を要しない利点がある。更に本発明によれば危険物であ
る金属Ｎａを直接取り扱う必要がない利点もある。
【図１】本発明の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の第４の実施形態を示す断面図である。
１ 電解槽、２ βアルミナ質の隔壁、３ 陽極室、４
陰極室、５ 陽極、６ 陰極、７ 第２電解槽、８
βアルミナ質の隔壁、９ 陽極、１０ 陰極
陰極室、５ 陽極、６ 陰極、７ 第２電解槽、８
βアルミナ質の隔壁、９ 陽極、１０ 陰極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩田 克一 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 Ｆターム(参考） 4G072 AA01 AA02 BB01 BB09 GG03 HH08 MM01 MM21 NN30 RR28 UU01 4K001 AA23 AA27 BA08 DA05 DA11 DA14 HA02 HA12 KA08 4K058 AA11 BA03 BA10 BA33 BB06 CB04 CB05 FA18 FA23
Claims (5)
- 【請求項１】 βアルミナ質の隔壁を備えた電解槽内
で、ＮａＣｌと、ＮａＣｌよりも低融点の金属塩または
ＮａＣｌよりも低融点の金属塩を形成する複合金属塩と
の混合物を電気分解し、陰極側に移動させたＮａをＳｉ
Ｃｌ4 ガスと反応させてＳｉを生成し、このＳｉを陰極
に析出させて金属Ｓｉとして回収することを特徴とする
高純度シリコンの製造法。 - 【請求項２】 ＮａＣｌよりも低融点の金属塩が、Ｚｎ
Ｃｌ2 、ＫＣｌ、ＡｌＣｌ3 、ＬｉＣｌ、ＭｇＣｌ2 、
ＢａＣｌ2 、ＢｅＣｌ2 の何れかである請求項１に記載
の高純度シリコンの製造法。 - 【請求項３】 ＳｉＣｌ4 ガスとして、βアルミナ質の
隔壁と粗Ｓｉ製の陽極とを備えた電解槽内でＮａＣｌを
含む溶融塩を電気分解し、陰極側に移動させたＣｌを陽
極のＳｉとを反応させて生成されたＳｉＣｌ4 を使用す
る請求項１又は２に記載の高純度シリコンの製造法。 - 【請求項４】 βアルミナ質の隔壁を備えた電解槽内
で、ＮａＣｌと、ＮａＣｌよりも低融点の金属塩または
ＮａＣｌよりも低融点の金属塩を形成する複合金属塩と
の混合物を電気分解し、陰極側に移動させたＮａをＴｉ
Ｃｌ4 ガスと反応させてＴｉを生成し、このＴｉを陰極
に析出させて金属Ｔｉとして回収することを特徴とする
高純度チタンの製造法。 - 【請求項５】 ＮａＣｌよりも低融点の金属塩が、Ｚｎ
Ｃｌ2 、ＫＣｌ、ＡｌＣｌ3 、ＬｉＣｌ、ＭｇＣｌ2 、
ＢａＣｌ2 、ＢｅＣｌ2 の何れかである請求項４に記載
の高純度チタンの製造法。
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1998
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