JP2009280474A - Apparatus for producing silicon - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリコンの製造装置に関する。 The present invention relates to a silicon manufacturing apparatus.
環境問題がクローズアップされる中、太陽電池はクリーンなエネルギー源として注目を集め、住宅用を中心に需要が急増している。シリコン系太陽電池は信頼性や変換効率に優れるため、太陽光発電の8割程度を占めている。しかし、発電単価をさらに減少させるためには、低価格のシリコン原料を確保することが望まれている。 As environmental problems are highlighted, solar cells are attracting attention as a clean energy source, and demand is rapidly increasing mainly for residential use. Since silicon-based solar cells are excellent in reliability and conversion efficiency, they account for about 80% of solar power generation. However, in order to further reduce the unit price of power generation, it is desired to secure a low-cost silicon raw material.
現在、高純度シリコンの製造方法として、トリクロロシランと水素とを高温で反応させるジーメンス法が主に採用されている。しかしながら、この方法においては、電力原単位の削減に限界があるため、さらなるコストダウンは困難であると言われている。 Currently, the Siemens method in which trichlorosilane and hydrogen are reacted at a high temperature is mainly employed as a method for producing high-purity silicon. However, this method is said to be difficult to further reduce costs because there is a limit to the reduction in power consumption.
ジーメンス法に替わる方法としては、例えば下記特許文献1に、一般式SiHnX4-n(式中、Xはハロゲン原子、nは0〜3の整数をそれぞれ示す。)を有する気体のシリコン化合物を、細かく分散された純アルミニウム又はAl−Si合金の溶融表面へ接触させる方法が開示されている。また、下記特許文献2には、金属の粒子と気体状のシリコンの塩素化合物とを反応させてシリコンを得るための反応容器を備えるシリコンの製造装置が開示されている。
As an alternative to the Siemens method, for example,
しかしながら、シリコンの製造装置として金属製を用いた場合、シリコンの製造中にハロゲン化シラン、還元性金属のハロゲン化物、副生成物等のハロゲン化物によって装置の内壁が腐食し易く、腐食した内壁の一部がシリコン中に混入して、シリコンの純度が低下することが問題であった。また、製造装置内で生成したシリコンからなる粒子によって装置の内壁の一部が削り取られ、削り取られた内壁の一部がシリコン中に混入して、シリコンの純度が低下することも問題であった。 However, when metal is used as the silicon production apparatus, the inner wall of the apparatus is easily corroded by halides such as silane halide, halide of reducing metal, and by-product during the production of silicon. The problem is that a part of the silicon is mixed in the silicon and the purity of the silicon is lowered. Another problem is that a part of the inner wall of the apparatus is scraped off by particles made of silicon generated in the manufacturing apparatus, and a part of the scraped inner wall is mixed into the silicon, thereby lowering the purity of silicon. .
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、シリコンの純度を向上させることができるシリコンの製造装置を提供する。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a silicon manufacturing apparatus capable of improving the purity of silicon.
上記目的を達成するために、本発明のシリコンの製造装置は、溶融させた還元性金属でハロゲン化シランを還元してシリコン粒子を得る反応装置を有するシリコンの製造装置であって、製造装置の内面(内壁)の少なくとも一部がシリコン層又はフッ素系樹脂層の少なくともいずれかで被覆されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a silicon production apparatus of the present invention is a silicon production apparatus having a reaction apparatus for obtaining silicon particles by reducing a halogenated silane with a molten reducing metal, At least a part of the inner surface (inner wall) is covered with at least one of a silicon layer and a fluorine resin layer.
上記本発明では、装置の内面(内壁)の少なくとも一部がシリコン層又はフッ素系樹脂層の少なくともいずれかで被覆(ライニング)されているため、シリコンの製造中にハロゲン化シラン、還元性金属のハロゲン化物、その他の副生成物などのハロゲン化物による装置内壁の腐食を防止でき、また腐食した装置内壁の一部がシリコン中に混入することも防止できる。また、ライニングによって製造装置内で生成したシリコン粒子によって装置内壁の一部が削り取られることを防止し、削り取られた装置内壁の一部がシリコン中に混入することも防止できる。さらに、仮に内壁を被覆するシリコン層の一部がシリコン粒子によって削り取られ、製造されたシリコン中に混入したとしても、シリコン層と、製造装置で製造されるシリコンとは同じ組成であるため、製造されるシリコンの純度が低下することがない。以上の理由から、上記本発明では、シリコンの汚染を防止し、シリコンの純度を向上させることが可能となる。 In the present invention, since at least a part of the inner surface (inner wall) of the apparatus is coated (lined) with at least one of a silicon layer and a fluorine resin layer, silane halide and reducing metal are not produced during the production of silicon. Corrosion of the inner wall of the apparatus due to halides such as halides and other by-products can be prevented, and a part of the corroded inner wall of the apparatus can be prevented from being mixed into silicon. Further, it is possible to prevent a part of the inner wall of the apparatus from being scraped off by silicon particles generated in the manufacturing apparatus by lining, and to prevent a part of the scraped inner wall of the apparatus from being mixed into silicon. Furthermore, even if a part of the silicon layer covering the inner wall is scraped off by silicon particles and mixed in the manufactured silicon, the silicon layer and the silicon manufactured by the manufacturing apparatus have the same composition, The purity of the silicon to be produced does not decrease. For the above reasons, in the present invention, it is possible to prevent silicon contamination and improve the purity of silicon.
上記本発明は、溶融させた還元性金属でハロゲン化シランを還元してシリコン粒子を得る反応装置と、反応装置から供給されるシリコン粒子、ハロゲン化シラン及び還元性金属のハロゲン化物を含む混合物を、ハロゲン化シランと還元性金属のハロゲン化物とを含む気体とシリコン粒子とに分離する固気分離装置と、固気分離装置から供給されるシリコン粒子を一時的に貯蔵する貯蔵装置と、反応装置と固気分離装置とを接続する第一配管と、固気分離装置と貯蔵装置とを接続する第二配管と、貯蔵装置内に貯蔵されたシリコン粒子を貯蔵装置から取り出すための第三配管と、を備え、固気分離装置、貯蔵装置、第一配管、第二配管及び第三配管の少なくともいずれかの内面がシリコン層又はフッ素系樹脂層の少なくともいずれかで被覆されていることが好ましく、固気分離装置、貯蔵装置、第一配管、第二配管及び第三配管の内面全体がシリコン層又はフッ素系樹脂層の少なくともいずれかで被覆されていることがより好ましい。 The present invention includes a reaction apparatus for obtaining silicon particles by reducing halogenated silane with a molten reducing metal, and a mixture containing silicon particles, halogenated silane, and reducing metal halide supplied from the reaction apparatus. , A solid-gas separation device for separating a gas containing a silane halide and a reducing metal halide and silicon particles, a storage device for temporarily storing silicon particles supplied from the solid-gas separation device, and a reaction device A first pipe for connecting the solid-gas separation device and the solid-gas separation device, a second pipe for connecting the solid-gas separation device and the storage device, and a third pipe for taking out the silicon particles stored in the storage device from the storage device, The inner surface of at least one of the solid-gas separation device, the storage device, the first piping, the second piping, and the third piping is covered with at least one of a silicon layer or a fluorine resin layer. It is preferable to have, solid-gas separation device, a storage device, the first pipe, it is more preferable that the entire inner surface of the second pipe and the third pipe is at least coated with one of the silicon layer or a fluorine-based resin layer.
シリコンの製造装置が、固気分離装置、貯蔵装置、第一配管、第二配管及び第三配管を備え、これらの内面がシリコン層又はフッ素系樹脂層で被覆されることによって、高純度のシリコンを容易に製造できる。 The silicon production apparatus includes a solid-gas separation device, a storage device, a first pipe, a second pipe, and a third pipe, and the inner surface thereof is covered with a silicon layer or a fluorine resin layer, thereby obtaining high-purity silicon. Can be easily manufactured.
上記本発明では、固気分離装置がサイクロンであることが好ましい。 In the present invention, the solid-gas separation device is preferably a cyclone.
シリコンの製造装置が、固気分離能に優れたサイクロンを固気分離装置として具備することによって、シリコンの純度及び収率を向上させ易くなる。 When the silicon production apparatus includes a cyclone excellent in solid-gas separation ability as a solid-gas separation apparatus, it becomes easy to improve the purity and yield of silicon.
上記本発明は、シリコン粒子を溶融する溶融装置を更に備えることが好ましい。また、上記本発明は、溶融装置で溶融されたシリコン粒子を冷却して固化する固化装置を更に備えることが好ましい。 The present invention preferably further includes a melting device for melting silicon particles. The present invention preferably further includes a solidifying device that cools and solidifies the silicon particles melted by the melting device.
シリコン粒子は、バルク状のシリコンに比べて、比表面積が大きく活性が高いため、ハロゲン化物、大気、又は装置内壁と反応して汚染され易く、シリコン粒子の純度が低下し易い傾向がある。しかし、上記本発明では、シリコン粒子を溶融装置で溶融して液状のシリコンとし、更に液状のシリコンを固化装置で冷却、固化することによって、シリコンの比表面積が小さくなり、シリコンの汚染の機会が低減されるため、シリコンの純度をより確実に向上させることが可能となる。 Since silicon particles have a large specific surface area and high activity compared to bulk silicon, they tend to be contaminated by reaction with halides, air, or the inner wall of the apparatus, and the purity of the silicon particles tends to decrease. However, in the present invention, the silicon particles are melted with a melting device to form liquid silicon, and further, the liquid silicon is cooled and solidified with a solidifying device, so that the specific surface area of silicon is reduced and there is an opportunity for contamination of silicon. Therefore, the purity of silicon can be improved more reliably.
本発明によれば、シリコンの純度を向上させることができるシリコンの製造装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the silicon manufacturing apparatus which can improve the purity of silicon can be provided.
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態に係るシリコンの製造装置及びその運転条件について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は図示された比率に限られるものではない。 Hereinafter, a silicon manufacturing apparatus and operating conditions thereof according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.
図1に示すように、本実施形態に係るシリコンの製造装置10は、反応装置3、固気分離装置5a、5b、5c、6a、6b、貯蔵装置23、溶融装置25及び固化装置27を備える。また、シリコンの製造装置10は、反応装置3と固気分離装置5aとを接続する配管L2(第一配管)、反応装置3と固気分離装置5bとを接続する配管L9(第一配管)、固気分離装置5aと貯蔵装置23とを接続する配管L15、L13(第二配管)、固気分離装置5bと貯蔵装置23とを接続する配管L11、L13(第二配管)、貯蔵装置23と溶融装置25とを接続する配管L23(第三配管)を備える。さらに、製造装置10は、これら以外も複数の配管を備えるが、これらの配管については後述する。
As shown in FIG. 1, the
反応装置3では、溶融させたアルミニウム(還元性金属)でハロゲン化シランの一種であるテトラクロロシランを還元してシリコン粒子を形成する。固気分離装置5a、5bでは、反応装置3から供給されるシリコン粒子、未反応のテトラクロロシラン(SiCl4)ガス及び副生成物である塩化アルミニウム(AlCl3)ガス等を含む混合物を、テトラクロロシランガスと塩化アルミニウムガスとを含む混合気体と、シリコン粒子とに分離する。貯蔵装置23では、固気分離装置5a、5b、5cから供給されるシリコン粒子を一時的に貯蔵する。溶融装置25では、貯蔵装置23から供給されるシリコン粒子を溶融してシリコン粒子を液化する。固化装置27では、溶融装置25から供給される溶融したシリコンを冷却して固化する。
In the
固気分離装置5a、5b、5c、貯蔵装置23、配管L2、L9、L11、L12、L13、L15、L17、L23の内面(以下、「装置内面」と記す。)全体は、被覆層21によって被覆されている。被覆層21は、装置内面を被覆するフッ素系樹脂層、又は装置内面を被覆するシリコン層とから構成される。装置内面全体を被覆層21で被覆することによって、ハロゲン化物による装置内壁の腐食を防止し易くなり、また製造装置内で生成したシリコン粒子による装置内壁の削り取りを防止し易くなるため、シリコンの純度を向上させ易くなる。
The entire inner surfaces of the solid-
なお、本発明の上記効果を得るためには、反応装置3を除く装置内面全体が被覆層21で被覆されることが好ましいが、装置内面が部分的に被覆層21で被覆されていても、本発明の効果を奏することができる。また、固気分離装置5a、5b、5c、貯蔵装置23、配管L2、L9、L11、L12、L13、L15、L17、L23は、被覆層21からなる内壁だけでなく、機械的強度の高い金属からなる外壁も備えるため、これらの装置及び配管の機械的強度は保持されている。
In order to obtain the above effect of the present invention, it is preferable that the entire inner surface of the apparatus except for the
フッ素系樹脂層に含まれるフッ素系樹脂としては、ポリ四フッ化エチレン(PTFE)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)等が挙げられる。なお、後述するように、固気分離装置5a、5b、5c、第一配管、第二配管、及び第三配管の内部の温度は、200℃以上となるように調整されることから、被覆層21には、これらの温度条件下での耐熱性が要求される。また、被覆層21には、ハロゲン化物に対する耐腐食性及び機械的強度も要求される。このような耐熱性、ハロゲン化物に対する耐腐食性及び機械的強度に優れている点において、ポリ四フッ化エチレンをフッ素系樹脂として用いることが好ましい。
Examples of the fluorine resin contained in the fluorine resin layer include polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride (PVDF). As will be described later, the temperature inside the solid-
配管L2、L9、L11、L12、L13、L15、L17、L23の周囲には、ヒータ(図示省略)が設けられ、各配管内部の温度を調整できるようになっており、各配管内部の温度をAlCl3(昇華点:180℃)が析出しない温度に保持することが好ましく、具体的には200℃以上に保持することが好ましい。これにより、得られるシリコンの純度を向上させ易くなる。各配管内部の温度を200℃よりも低くした場合、各配管内部においてAlCl3が析出し、シリコン粒子中に混入しやすくなる傾向がある。 A heater (not shown) is provided around the pipes L2, L9, L11, L12, L13, L15, L17, and L23 so that the temperature inside each pipe can be adjusted. It is preferable to maintain at a temperature at which AlCl 3 (sublimation point: 180 ° C.) does not precipitate, and specifically, it is preferable to maintain at 200 ° C. or higher. Thereby, it becomes easy to improve the purity of the obtained silicon. When the temperature inside each pipe is lower than 200 ° C., AlCl 3 precipitates inside each pipe and tends to be mixed into silicon particles.
(反応装置3)
反応装置3では、溶融アルミニウムF1(溶融アルミニウムの細流)にテトラクロロシランを含有する原料ガスG1をアトマイズガスとして吹き付けることによって、溶融アルミニウムF1からなる微小液滴が形成され、この微小液滴と原料ガスG1中のテトラクロロシランとが接触することにより、下記式(A)で表される反応が進行し、シリコン粒子が形成される。
3SiCl4+4Al → 3Si+4AlCl3 (A)
(Reactor 3)
In the
3SiCl 4 + 4Al → 3Si + 4AlCl 3 (A)
反応装置3は、溶融金属収容部(溶融金属供給手段)1、原料ガス吐出部(原料ガス供給手段)2、円筒部3a及び縮径部3b等を備える。
The
溶融金属収容部1は、溶融アルミニウムを収容するためのものであり、密閉容器15内に設けられている。溶融金属収容部1の周囲にはヒータ11が設けられ、収容する溶融アルミニウムの温度を調整できるようになっている。溶融金属収容部1の底部には反応装置3内にまで延在する第1のノズルが設けられている。第1のノズルから溶融アルミニウムF1が鉛直方向に流下する。アルミニウムの溶融体を溶融金属収容部1に収容させておくと、第1のノズルから反応装置3内に溶融アルミニウムを安定的に流出させることができ、安定的且つ連続的にシリコン粒子を製造できるという利点がある。また、溶融金属収容部1を収容する密閉容器15内を不活性ガス等で加圧してもよい。これにより溶融アルミニウムをより一層安定的に流下させることができる。
The
第1のノズルから流下させる溶融アルミニウムは、純度が99.9質量%以上であることが好ましく、99.99質量%以上であることがより好ましく、99.995質量%以上であることが更に好ましい。純度の高い溶融アルミニウムを使用することで、純度の高いシリコン粒子を得ることができる。なお、ここでいう溶融アルミニウムの純度とは、原料アルミニウムのグロー放電質量分析法によって測定された元素のうち、Fe、Cu、Ga、Ti、Ni、Na、Mg及びZnの含有量(質量%)の合計を100質量%から差し引いた値を意味する。 The molten aluminum flowing down from the first nozzle preferably has a purity of 99.9% by mass or more, more preferably 99.99% by mass or more, and further preferably 99.995% by mass or more. . By using high-purity molten aluminum, high-purity silicon particles can be obtained. The purity of molten aluminum here refers to the content (mass%) of Fe, Cu, Ga, Ti, Ni, Na, Mg, and Zn among the elements measured by glow discharge mass spectrometry of the raw material aluminum. Is the value obtained by subtracting the total of 100% by mass.
なお、太陽電池のシリコン原料として好適なシリコンを得る観点から、原料アルミニウムに含まれるホウ素B、リンP及び酸素Oの含有量の合計が1質量ppm以下であることが好ましい。このような高純度アルミニウムは、電解還元によって一般的に製造されるアルミニウムを偏析凝固法や三層電解法などによって精製することで得ることができる。 In addition, from the viewpoint of obtaining silicon suitable as a silicon raw material for solar cells, the total content of boron B, phosphorus P and oxygen O contained in the raw material aluminum is preferably 1 mass ppm or less. Such high-purity aluminum can be obtained by purifying aluminum generally produced by electrolytic reduction by a segregation solidification method, a three-layer electrolytic method, or the like.
溶融金属収容部1内の温度を溶融金属の融点以上に保持し、溶融金属が凝固しないように溶融金属を保温する。溶融金属収容部1の温度は、溶融させる金属の融点に応じて適宜設定すればよいが、本実施形態のように還元性金属としてアルミニウム(融点:660℃)を使用する場合には、通常700〜1300℃、好ましくは700〜1200℃、更に好ましくは700〜1000℃である。第1のノズルの温度は700〜1000℃程度とすることが好ましい。
The temperature in the molten metal
原料ガス吐出部2(第2のノズル)は、配管L1を通じて供給される原料ガスG1を、アトマイズガスとして溶融アルミニウムF1に向けて噴射し、溶融アルミニウムF1に吹き付けるためのものである。図1に示すように、溶融アルミニウムF1に原料ガスG1を吹き付けることによって、溶融アルミニウムの微小液滴が形成され、微小液滴と原料ガスG1に含まれるテトラクロロシランとが接触し、上記化学式(A)の反応が効率的に進行する。 The raw material gas discharge unit 2 (second nozzle) is for injecting the raw material gas G1 supplied through the pipe L1 toward the molten aluminum F1 as an atomized gas and spraying the molten aluminum F1. As shown in FIG. 1, by spraying the raw material gas G1 on the molten aluminum F1, fine droplets of molten aluminum are formed, the microdroplets and the tetrachlorosilane contained in the raw material gas G1 come into contact with each other, and the chemical formula (A ) Proceeds efficiently.
図1に示す角度α(溶融アルミニウムF1の流出方向と原料ガスG1の吐出方向とのなす角度)は、0°よりも大きく且つ90°以下であることが好ましく、0°よりも大きく且つ55°以下であることがより好ましく、0°よりも大きく且つ40°以下であることが更に好ましい。角度αが90°を超えると、第1のノズルから反応装置3内への溶融アルミニウムF1の供給が原料ガスG1によって阻害されやすくなる。
The angle α shown in FIG. 1 (the angle formed between the flowing direction of the molten aluminum F1 and the discharging direction of the raw material gas G1) is preferably larger than 0 ° and not larger than 90 °, larger than 0 ° and 55 °. More preferably, it is more preferably 0 ° or more and 40 ° or less. When the angle α exceeds 90 °, the supply of the molten aluminum F1 from the first nozzle into the
第2のノズルから吐出させる原料ガスG1は、高い反応率を達成する観点から、流速が50〜1000m/秒であることが好ましい。 The raw material gas G1 discharged from the second nozzle preferably has a flow rate of 50 to 1000 m / sec from the viewpoint of achieving a high reaction rate.
第2のノズルから吐出する原料ガス(アトマイズガス)は、テトラクロロシランと不活性ガスとの混合ガスである。原料ガスに含まれる不活性ガスとしては、アルゴン及び/又はヘリウムが好適であり、コストの点からするとアルゴンがより好適である。 The source gas (atomizing gas) discharged from the second nozzle is a mixed gas of tetrachlorosilane and an inert gas. As the inert gas contained in the source gas, argon and / or helium is preferable, and argon is more preferable from the viewpoint of cost.
原料ガス中のテトラクロロシランの濃度は10体積%以上であることが好ましく、20体積%以上であることがより好ましく、50体積%以上であることが更に好ましい。テトラクロロシランの濃度が10体積%未満であると、上記式(A)の反応が十分に進行しない傾向がある。上記式(A)の反応においては、アルミニウム1モルあたり95kJの反応熱が発生する。原料ガスに不活性ガスを所定量配合することで、発生する反応熱を制御することができ、反応熱による反応装置3の損傷を十分に防止できる。なお、不活性ガスに加えて、上記反応に寄与しない水素などを原料ガスに添加してもよい。また、装置の損傷を防止するために、断熱性能を有する内筒を設置してもよい。
The concentration of tetrachlorosilane in the raw material gas is preferably 10% by volume or more, more preferably 20% by volume or more, and still more preferably 50% by volume or more. There exists a tendency for reaction of the said Formula (A) not to fully advance that the density | concentration of tetrachlorosilane is less than 10 volume%. In the reaction of the above formula (A), reaction heat of 95 kJ is generated per mole of aluminum. By adding a predetermined amount of inert gas to the raw material gas, the generated reaction heat can be controlled, and the
原料ガスの調製に使用するテトラクロロシランは、高純度のシリコン粒子を得る観点から、その純度が99.99質量%以上であることが好ましく、99.999質量%以上であることがより好ましく、99.9999質量%以上であることが更に好ましい。 From the viewpoint of obtaining high-purity silicon particles, the tetrachlorosilane used for the preparation of the source gas preferably has a purity of 99.99% by mass or more, more preferably 99.999% by mass or more, 99 More preferably, it is 9999% by mass or more.
原料ガスの調製に使用する不活性ガスは、高純度のシリコン粒子を得る観点から、その純度が99.9体積%以上であることが好ましく、99.99体積%以上であることがより好ましく、99.999体積%以上であることが更に好ましく、99.9995体積%以上であることが特に好ましい。 From the viewpoint of obtaining high-purity silicon particles, the inert gas used for the preparation of the raw material gas preferably has a purity of 99.9% by volume or more, more preferably 99.99% by volume or more, More preferably, it is 99.999 volume% or more, and it is especially preferable that it is 99.9995 volume% or more.
溶融アルミニウムF1に吹き付ける原料ガスは、0.1〜15MPaの圧力で吐出されることが好ましく、1〜10MPaの圧力で吐出されることがより好ましく、2〜10MPaの圧力で吐出されることが更に好ましい。原料ガスの吐出される圧力が0.1MPa未満であると、上記式(A)で表される反応の進行が不十分となる傾向がある。他方、15MPaを超える圧力で原料ガスを吐出するには、耐圧性の高い各種装置を使用する必要があり、コストが増大する傾向がある。 The raw material gas sprayed onto the molten aluminum F1 is preferably discharged at a pressure of 0.1 to 15 MPa, more preferably discharged at a pressure of 1 to 10 MPa, and further preferably discharged at a pressure of 2 to 10 MPa. preferable. When the pressure at which the raw material gas is discharged is less than 0.1 MPa, the reaction represented by the above formula (A) tends to become insufficient. On the other hand, in order to discharge the raw material gas at a pressure exceeding 15 MPa, it is necessary to use various devices having high pressure resistance, and the cost tends to increase.
溶融アルミニウムF1に吹き付ける原料ガスは、予め加熱されてもよい。加熱された原料ガスの温度は200〜1200℃であることが好ましく、200〜1000℃であることがより好ましい。加熱された原料ガスの温度を高くすることで、テトラクロロシランの還元反応がより一層進行しやすくなる。原料ガスを加熱する方法としては、特に制限はなく、例えば、高周波加熱、抵抗加熱、ランプ加熱などを用いた方法が挙げられる。あるいは、テトラクロロシランの温度以上に加熱したガス(アルゴン、ヘリウム及び水素からなる群より選ばれた少なくとも1種又は2種以上)と、テトラクロロシランとを混合させることによって、高温の原料ガスを得てもよい。かかる方法によれば、テトラクロロシランによる高温腐食に耐性を有する高価な耐食性材料を多用する必要がないという利点がある。 The source gas sprayed on the molten aluminum F1 may be heated in advance. The temperature of the heated source gas is preferably 200 to 1200 ° C, and more preferably 200 to 1000 ° C. By increasing the temperature of the heated source gas, the reduction reaction of tetrachlorosilane is further facilitated. There is no restriction | limiting in particular as a method of heating source gas, For example, the method using high frequency heating, resistance heating, lamp heating etc. is mentioned. Alternatively, a gas heated to a temperature higher than the temperature of tetrachlorosilane (at least one or more selected from the group consisting of argon, helium and hydrogen) and tetrachlorosilane are mixed to obtain a high temperature source gas. Also good. According to this method, there is an advantage that it is not necessary to frequently use an expensive corrosion-resistant material having resistance to high temperature corrosion caused by tetrachlorosilane.
なお、原料ガスは、第2のノズルから吐出される以前の段階にあっては、温度条件及び圧力条件に応じて液体や超臨界流体であってもよい。 Note that the source gas may be a liquid or a supercritical fluid depending on the temperature condition and the pressure condition in the stage before being discharged from the second nozzle.
上記のように加熱された原料ガスを溶融アルミニウムに吹き付けることで、溶融アルミニウムの温度低下を抑制し、溶融アルミニウムF1の温度を凝固点よりも高い温度に保持できる。溶融アルミニウムF1の温度が局所的に凝固点以下になると、安定した溶融アルミニウムF1の供給が阻害されるおそれがある。 By spraying the source gas heated as described above onto the molten aluminum, the temperature drop of the molten aluminum can be suppressed, and the temperature of the molten aluminum F1 can be maintained at a temperature higher than the freezing point. If the temperature of the molten aluminum F1 is locally below the freezing point, stable supply of the molten aluminum F1 may be hindered.
なお、テトラクロロシランガスは、金属材料を腐食させる性質を有する。テトラクロロシランガスによる金属腐食を抑制するため、第2のノズルとして、セラミックス材料又は炭素材料からなる部材、具体的にはアルミナ、炭化珪素、窒化珪素、石英、ムライト、ジルコニア、コーディエライト又は炭素からなる部材、あるいは、上記材料でコーティングされた部材で形成されたものを使用することが好ましい。 Tetrachlorosilane gas has a property of corroding a metal material. In order to suppress metal corrosion due to tetrachlorosilane gas, the second nozzle is made of a ceramic material or a carbon material, specifically, alumina, silicon carbide, silicon nitride, quartz, mullite, zirconia, cordierite or carbon. It is preferable to use a member formed of a member coated with the above-mentioned material.
反応装置3が備える円筒部3a内には、上記式(A)で表される反応が進行する反応場が形成される。ここで、上記式(A)の通り、当該反応におけるテトラクロロシランのモル数と溶融アルミニウムのモル数の化学量論比は、3:4であるが、生産性などの観点から、反応場に供給する単位時間あたりのテトラクロロシランのモル数M1と溶融アルミニウムの供給モル数M2の比(M1/M2)は、0.75〜20であることが好ましく、0.75〜10であることがより好ましく、0.75〜7.5であることが更に好ましい。M1/M2の値が0.75未満であると、反応の進行が不十分となる傾向があり、他方、20を越えると、反応に寄与しないテトラクロロシランの量が増大する傾向がある。
A reaction field in which the reaction represented by the above formula (A) proceeds is formed in the
円筒部3aの周囲にはヒータ13が設けられ、反応場の温度を調整できるようになっている。加熱方式としては、特に制限はなく、例えば、高周波加熱、抵抗加熱、ランプ加熱などを用いた直接的な方法の他に、予め温度調節されたガス等の流体を用いる方式も用いることができる。反応場の温度は、通常、300〜1200℃(好ましくは500〜1000℃)となるように調整する。また、反応場の圧力は、通常、1気圧以上となるように調整する。なお、反応装置3内における反応を中断又は停止した際、反応装置3の壁面に副生物や未反応物が凝固着すると、装置材料の応力腐食割れ等が生じるおそれがある。その防止策として、ヒータ13又は外部ジャケット(図示省略)を使用し保温ガスなどを利用し、反応の中断時や停止時にも反応装置3内の温度を所定の温度に保持してもよい。
A
円筒部3a内に形成される反応場の酸素濃度は、酸化物の生成を十分に抑制する観点から、なるべく低い値に維持することが好ましい。具体的には、反応を開始する前の反応場の酸素濃度は、1体積%以下であることが好ましく、0.1体積%以下であることがより好ましく、100体積ppm以下であることが更に好ましく、10体積ppm以下であることが特に好ましい。反応を開始する前の反応場の酸素濃度を下げる方法として、溶融アルミニウムを所定時間噴霧し、アルミニウムの液滴に反応場の酸素を吸着させるという手法が挙げられる。なお、反応を開始する前の反応場は、露点が−20℃以下であることが好ましく、−40℃以下であることがより好ましく、−70℃以下であることが更に好ましい。
The oxygen concentration in the reaction field formed in the
また、反応場の酸素濃度は、反応中においても、酸化物の生成を十分に抑制する観点から、なるべく低い値に維持することが好ましい。具体的には、反応中の反応場の酸素濃度は、1体積%以下であることが好ましく、0.1体積%以下であることがより好ましく、100体積ppm以下であることが更に好ましく、10体積ppm以下であることが特に好ましい。このような条件下でシリコンを生成することで、シリコン酸化物の被膜生成を十分に抑制できる。その結果、シリコンの精製工程を簡略化でき、太陽電池原料に適したシリコンの製造コストを節減できる。 In addition, the oxygen concentration in the reaction field is preferably maintained as low as possible from the viewpoint of sufficiently suppressing the formation of oxides even during the reaction. Specifically, the oxygen concentration in the reaction field during the reaction is preferably 1% by volume or less, more preferably 0.1% by volume or less, still more preferably 100% by volume or less. It is particularly preferable that the volume be ppm or less. By generating silicon under such conditions, silicon oxide film formation can be sufficiently suppressed. As a result, the silicon purification process can be simplified, and the production cost of silicon suitable for a solar cell material can be reduced.
反応装置3は、その下部に下方に行くに従って内径が小さくなると共に下端にシリコン粒子を排出するためのシリコン粒子排出口3cを有する縮径部3bを備える。この縮径部3bの鉛直方向の略中間の位置には、反応によって生じたAlCl3(気体)、未反応のSiCl4(気体)及び微粒のシリコン粒子等を含む混合物を排出するための固気混合流体排出口(排出手段)3dが設けられている。固気混合流体排出口3dから排出される固気混合流体は、配管L2を通じて固気分離装置5aに供給される。
The
反応装置3の下部に設けられた縮径部3bの周囲にはヒータ(図示省略)が設けられ、内部の温度を調整できるようになっている。縮径部3bの内部の温度をAlCl3(昇華点:180℃)が析出しない温度に保持することで、シリコン粒子と気体とを分離する。縮径部3bで気体から分離されたシリコン粒子は、シリコン粒子排出口3cから排出され、配管L9(第一配管)を通じて固気分離装置5bに供給される。なお、縮径部3bの内部の温度は200℃以上とすることが好ましい。縮径部3bの内部の温度を200℃よりも低くした場合、縮径部3b内においてAlCl3が析出し、シリコン粒子中に混入しやすくなる傾向がある。
A heater (not shown) is provided around the reduced
(固気分離装置5a)
固気分離装置5aは、固気混合流体排出口3dから配管L2を通じて供給されたガス中に存在するシリコン粒子を分離回収するためのものである。固気分離装置5aでガスから分離されたシリコン粒子は、配管L15、L13を通じて、貯蔵装置23へ供給される。なお、固気分離装置5aの内部の温度は、縮径部3bの内部の温度の場合と同様に、200℃以上とすることが好ましい。また、固気分離装置5aとしては、保温サイクロン式固気分離装置が好ましい。保温サイクロン式固気分離装置以外には、バグフィルター又はメンブランフィルターなどのフィルター類を固気分離装置5aとして用いても良い。
(Solid-
The solid-
(固気分離装置6a)
固気分離装置5aから排出されるガスは配管L4を通じて固気分離装置6aに供給される。固気分離装置6aは、固気分離装置5aから供給されたガスに含まれるAlCl3を除去するためのものである。固気分離装置6a内の温度を、AlCl3は析出するがSiCl4(沸点:57℃)は凝縮しない温度に保持することで、析出したAlCl3(固体)を除去する。具体的には、固気分離装置6aの内部の温度を60〜170℃に維持することが好ましく、70〜100℃に維持することがより好ましい。固気分離装置6aの内部の温度を60℃よりも低くした場合、固気分離装置6a内においてSiCl4が凝縮し、リサイクルされるSiCl4の量が不十分となる傾向がある。他方、固気分離装置6aの内部の温度を170℃よりも高くした場合、AlCl3の析出が不十分となり、リサイクルされるSiCl4中のAlCl3の含有量が高くなる傾向がある。
(Solid-
The gas discharged from the solid
固気分離装置6aは、その内部にバッフル板(図示省略)を備えるものであることが好ましい。バッフル板を内部に設けることで、固気分離装置6aの内表面積が増大してAlCl3が効率的に析出し、ガス中のAlCl3含有量を十分に低減できる。固気分離装置6aの内表面積は、固気分離装置6aの装置表面積の5倍以上であることが好ましい。
The solid-
固気分離装置6aにおいてAlCl3の除去処理がなされたガスは、配管L7を通じて固気分離装置6aから排出される。当該ガス中に未反応のテトラクロロシランガスと不活性ガスとが共存する場合には、不活性ガスを分離し、必要に応じて精製を行うことで、テトラクロロシランを回収できる。このテトラクロロシランを原料ガスとしてリサイクルしてもよい。このように、未反応ガスや副生成物を回収し、これを有効利用することでこれらの除害に要するコスト増加を抑制でき、シリコンの製造コストの十分な節減が可能である。ハロゲン化シランの除害には、一般的には水又はアルカリ水溶液が使用できるが、塩酸成分の発生に十分注意する必要がある。
The gas from which AlCl 3 is removed in the solid-
なお、配管L7を通じて固気分離装置6から排出されるガスに含まれる未反応ガスが少ない場合、簡便な除害手段によって安価に除害することができる場合など、未反応ガスや副生成物を回収せずに直接除害する方がシリコンの製造コストを節減できる場合にあっては、当該ガスを直接に除害設備に移送してもよい。 In addition, when there is little unreacted gas contained in the gas discharged | emitted from the solid-gas separation apparatus 6 through the piping L7, when it can be removed at low cost with a simple removal means, unreacted gas and a by-product are removed. In the case where it is possible to reduce the manufacturing cost of silicon by directly removing the gas without collecting it, the gas may be transferred directly to the removal device.
(固気分離装置5b)
固気分離装置5bでは、配管L9(第一配管)を通じて反応装置3から供給されたシリコン粒子から、これに混在するガス成分(AlCl3ガス及び未反応のSiCl4ガス等)を分離、除去するためのものである。固気分離装置5b中でガス成分を除去されたシリコン粒子は、配管L11、L13を通じて、貯蔵装置23へ供給される。また、固気分離装置5b中でシリコン粒子から分離されたガス成分は、配管L17を通じて、固気分離装置5cへ供給される。
(Solid-
In the solid-
(固気分離装置5c)
固気分離装置5cでは、固気分離装置5bから供給されたガス成分(AlCl3ガス及び未反応のSiCl4ガス等)に残存するシリコン粒子を回収するためのものである。固気分離装置5c中でガス成分から分離されたシリコン粒子は、配管L12、L13を通じて、貯蔵装置23へ供給される。また、固気分離装置5c中でシリコン粒子から分離されたガス成分は、配管L19を通じて、固気分離装置6bへ供給される。
(Solid-
The solid-
なお、固気分離装置5b、5cは、上述の固気分離装置5aと同様の構造を有し、固気分離装置5aと同様の運転条件で作動する。また、固気分離装置5b、5cとしては、固気分離装置5aの場合と同様に、保温サイクロン式固気分離装置を用いることが好ましい。
The solid-
(固気分離装置6b)
固気分離装置6bは、固気分離装置5cから供給されたガスに含まれるAlCl3を除去するためのものである。固気分離装置6bの構造、及び運転条件は、固気分離装置6aと同様である。
(Solid-
The solid-
固気分離装置6bにおいてAlCl3の除去処理がなされたガスは、配管L21を通じて固気分離装置6bから排出される。配管L21から排出されるガスからは、上述の配管L7から排出されるガスの場合と同様に、テトラクロロシランを回収できる。また、配管L21を通じて固気分離装置6bから排出されるガスに含まれる未反応ガスが少ない場合、上述の配管L7から排出されるガスの場合と同様に、当該ガスを直接に除害設備に移送してもよい。
The gas from which AlCl 3 is removed in the solid-
(貯蔵装置23)
固気分離装置5a、5b、5cにおいてガス成分から分離されたシリコン粒子は、貯蔵装置23へ供給される。貯蔵装置23内に一時的に貯蔵されたシリコン粒子は、配管L23(第三配管)を通じて、溶融装置25へ供給される。このように、シリコン粒子を一時的に貯蔵装置23内に貯蔵した後に溶融装置25へ供給することによって、溶融装置25、及び固化装置27の処理能力を調整することが可能となる。
(Storage device 23)
The silicon particles separated from the gas components in the solid-
(溶融装置25)
溶融装置25では、シリコン粒子を溶融する。溶融装置25としては、電気炉(抵抗加熱炉、誘導加熱炉)、ガス炉などが挙げられる。これらの炉は、炉内のるつぼに一定量のシリコンが貯蔵されるまで、約1500℃に保たれる。また溶融装置25では、シリコン粒子を高純度の不活性ガス雰囲気(Ar等)中または真空中で溶融することが好ましい。これにより、溶融装置25内でのシリコン粒子の汚染(例えば、酸化、窒化)を防止し、また溶融したシリコンへの不純物の混入を防止することができる。
(Melting device 25)
In the
(固化装置27)
溶融装置25で溶融したシリコンは、配管L25を通じて固化装置27へ供給される。固化装置27では、溶融したシリコンが冷却固化され、シリコンからなるインゴットが形成される。シリコンをインゴットとすることによって、シリコンのハンドリングが容易となる。なお、固化装置27では、溶融したシリコンを高純度の不活性ガス雰囲気(Ar等)中または真空中で冷却、固化することが好ましい。これにより、固化装置27内でのシリコンの汚染(例えば、酸化、窒化)などを防止し、またシリコンへの不純物の混入を防止することができる。
(Solidification device 27)
The silicon melted by the
本実施形態では、反応装置3で形成されたシリコン粒子の回収設備(固気分離装置5a、5b、5c、貯蔵装置23、配管L2、L9、L11、L12、L13、L15、L17、L23)の内面(装置内面)が、被覆層21(シリコン層又はフッ素系樹脂層の少なくともいずれか)でライニングされているため、シリコンの製造中にテトラクロロシラン、塩化アルミニウム、その他の副生成物などの塩化物による装置内面の腐食が防止され、腐食した内壁の一部がシリコン中に混入することも防止される。また、製造装置内で生成したシリコン粒子によって装装置内面の一部が削り取られることを防止でき、削り取られた内壁の一部がシリコン中に混入することも防止できる。そのため、本実施形態では、装置内面に由来する物質によるシリコンの汚染を防止し、シリコンの純度を向上させることが可能となる。すなわち、本実施形態では、反応装置3で生成させたシリコンを汚染させること無く、純度が高い状態で回収することが可能となる。また、本実施形態では、シリコン粒子が製造装置10内において外気に触れることなく溶融され、次いで固化されることも、シリコンの純度を向上させることに寄与する。
In the present embodiment, the silicon particle recovery equipment (solid-
本実施形態では、シリコン粒子の回収手段として、反応装置3の縮径部3b、固気分離装置5a、5b、5cを備え、更に、未反応のテトラクロロシランガスの回収手段として固気分離装置6a、6bを備える。かかる構成を採用することにより、シリコン粒子の回収を多段階にわたって行ってシリコン粒子の純度及び収率を向上させることができると共に、未反応のテトラクロロシランを効率的に回収し、原料ガスの一部として再利用できる。また、固形物(主にシリコン粒子)を予め除去することで、副生成物及び未反応物の混合流体から未反応物を容易に蒸留分離できると共に、蒸留分離などを行う回収装置の損耗を十分に抑制できる。
In the present embodiment, the diameter-reduced
なお、固気分離装置の段数は特に制限はなく、例えば、固気分離装置5aを採用することなく、縮径部3bと固気分離装置6aとを連結してもよく、あるいは、固気分離装置5bと固気分離装置5cとの間に更に一つ以上の固気分離装置を備えても良い。なお、ガス排出口3dは、必ずしも縮径部3bに設ける必要はなく、例えば、反応装置3の円筒部3aに設けてもよい。
The number of stages of the solid-gas separation device is not particularly limited. For example, the reduced-
また、シリコン粒子の回収手段として、固気分離装置に加え、必要に応じてフィルターを併用してもよい。この場合、フィルターに対する副生成物等の固着による閉塞を防止するため、フィルター等の保温を実施してもよい。他方、副生成物及び未反応物が凝集しない温度にまで冷却することで、装置材料を長寿命化することができる。捕集されたシリコンに混入する金属成分の除去には、一般的には、酸又はアルカリ溶液によるリーチングを行なえばよい。その後にシリコンを溶融し凝固時の偏析作用を利用して更なる高純度化のため精製を行ってもよい。 Further, as a means for collecting silicon particles, a filter may be used in combination in addition to the solid-gas separator. In this case, in order to prevent clogging due to sticking of by-products or the like to the filter, the filter or the like may be kept warm. On the other hand, the life of the apparatus material can be extended by cooling to a temperature at which the by-products and unreacted substances do not aggregate. In general, leaching with an acid or alkali solution may be performed to remove a metal component mixed in the collected silicon. Thereafter, the silicon may be melted and purified for further purification by utilizing the segregation action during solidification.
本実施形態では、テトラクロロシランと不活性ガスとの混合ガスからなる原料ガスを溶融アルミニウムF1に吹き付け、その場で反応を生じさせるため、溶融アルミニウムの微小液滴と原料ガスとが接触する場合と比較し、溶融アルミニウムや反応場の温度の低下を抑制できる。したがって、本実施形態によれば、溶融アルミニウムによるハロゲン化シランの還元反応において、十分に高い反応率を達成できる。 In the present embodiment, a raw material gas composed of a mixed gas of tetrachlorosilane and an inert gas is sprayed onto the molten aluminum F1 to cause a reaction on the spot. In comparison, it is possible to suppress a decrease in the temperature of molten aluminum or the reaction field. Therefore, according to this embodiment, a sufficiently high reaction rate can be achieved in the reduction reaction of the halogenated silane with molten aluminum.
本実施形態では、比較的簡易な構成の反応装置でシリコンを製造できるという利点がある。すなわち、ガスアトマイズ法を利用した従来のシリコン製造方法にあっては、微小液滴を形成するための不活性ガス(アトマイズガス)の供給手段、及び、形成された微小液滴と接触させるテトラクロロシランガスの供給手段の両方を備える反応装置が必要である。これに対し、本実施形態では、原料ガスG1を溶融アルミニウムF1に吹き付けることでシリコンを製造できるため、別途テトラクロロシランガスを反応装置3へと供給する機構が不要となる。
In the present embodiment, there is an advantage that silicon can be manufactured by a reaction apparatus having a relatively simple configuration. That is, in the conventional silicon manufacturing method using the gas atomizing method, an inert gas (atomizing gas) supply means for forming microdroplets, and a tetrachlorosilane gas brought into contact with the formed microdroplets The reaction apparatus provided with both of the supply means is required. On the other hand, in this embodiment, since silicon can be manufactured by spraying the raw material gas G1 on the molten aluminum F1, a mechanism for separately supplying the tetrachlorosilane gas to the
ただし、別途テトラクロロシランガス及び/又は不活性ガスを反応装置3へと供給する機構を具備する反応装置を使用してもよい。反応装置3内に別途テトラクロロシランガスを供給することで、原料ガスの一部として供給される高圧のテトラクロロシランの量を低減することが可能となる。反応装置3内の高い反応率を得る観点から、別途供給するテトラクロロシランガス及び不活性ガスの温度は、200℃以上とすることが好ましい。かかる構成を採用して高い反応率を維持することで、生成されたシリコンに残存するアルミニウム量が増加することなく、太陽電池原料に適したシリコンを製造できる。
However, you may use the reaction apparatus which comprises the mechanism which supplies tetrachlorosilane gas and / or an inert gas to the
また、原料ガスは必ずしもテトラクロロシランと不活性ガスとの混合ガスでなくてもよく、テトラクロロシラン単独であってもよい。かかる構成を採用することにより、反応場におけるテトラクロロシランガスの分圧を更に高くすることができ、より一層高い反応率を達成できる。 Further, the source gas is not necessarily a mixed gas of tetrachlorosilane and an inert gas, and may be tetrachlorosilane alone. By adopting such a configuration, the partial pressure of the tetrachlorosilane gas in the reaction field can be further increased, and a higher reaction rate can be achieved.
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。 The preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, but the present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、溶融装置25で溶融したシリコンを、溶融装置25内で冷却することによって固化しても良い。
For example, silicon melted by the
また、上記実施形態においては、ハロゲン化シランとしてテトラクロロシランを使用する場合を例示したが、これに限定されず、下記式(1)で示されるハロゲン化シランのうち、テトラクロロシラン以外のものを単独で使用してもよく、あるいは、下記式(1)で示されるハロゲン化シランの2種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。
SiHnX4−n (1)
[式中、nは0〜3の整数;Xは、F、Cl、Br及びIからなる群より選択された原子をそれぞれ示す。nが0〜2のとき、Xは互いに同一でも異なっていてもよい。]
Moreover, in the said embodiment, although the case where tetrachlorosilane was used as a halogenated silane was illustrated, it is not limited to this, In the halogenated silane shown by following formula (1), things other than tetrachlorosilane are used independently. Or two or more halogenated silanes represented by the following formula (1) may be used in appropriate combination.
SiH n X 4-n (1)
[Wherein n is an integer of 0 to 3; X represents an atom selected from the group consisting of F, Cl, Br and I, respectively. When n is 0 to 2, X may be the same or different. ]
また、上記実施形態においては、還元性金属としてアルミニウムを使用する場合を例示したが、これに限定されず、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム及び亜鉛からなる群より選択された1種を単独で使用してもよく、あるいは、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、亜鉛及びアルミニウムからなる群より選択された2種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。また、還元性金属としてアルミニウム−シリコン合金を用いてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the case where aluminum was used as a reducing metal was illustrated, it is not limited to this, One type selected from the group which consists of sodium, potassium, magnesium, calcium, and zinc is used independently. Alternatively, two or more selected from the group consisting of sodium, potassium, magnesium, calcium, zinc and aluminum may be used in appropriate combination. An aluminum-silicon alloy may be used as the reducing metal.
また、上記実施形態では、図1に示すように、溶融金属収容部1から流下させた溶融アルミニウムF1にアトマイズガスを吹き付けるフリーフォール法を例示したが、これ以外のガスアトマイズ法を採用してもよい。例えば、溶融アルミニウムの供給口とアトマイズガスの供給口とが近接して設けられたアトマイズ機構を有する装置を用いた、いわゆるコンファインド法(Close−Coupled法)を用いることができる。また、いわゆるUpdraughtアトマイザ装置を使用し、溶融アルミニウムを上方に吐出させてもよい。なお、溶融アルミニウムが上方又は下方に向けて吐出される場合には、溶融アルミニウムが移動する方向と同じ方向にテトラクロロシランガスを並流状に供給してもよく、溶融アルミニウムが移動する方向に対向してテトラクロロシランガスを向流状に供給してもよい。なお、アトマイズガスは、ノズル等の供給口から吐出される以前の段階にあっては、温度条件及び圧力条件に応じて液体や超臨界流体であってもよい。
Moreover, in the said embodiment, as shown in FIG. 1, although the free fall method which sprays atomizing gas on the molten aluminum F1 flowed down from the molten metal
1・・・溶融金属収容部、2・・・原料ガス吐出部、3・・・反応装置、3a・・・円筒部、3b・・・縮径部、3c・・・シリコン粒子排出口、3d・・・固気混合流体排出口、3d・・・ガス排出口、5a、5b、5c、6a、6b、6c・・・固気分離装置、10・・・製造装置、11・・・ヒータ、15・・・密閉容器、21・・・被覆層、23・・・貯蔵装置、23・・・溶融装置、25・・・溶融装置、27・・・固化装置、F1・・・溶融アルミニウム、G1・・・原料ガス、L9・・・第一配管、L11、L13・・・第二配管、L23・・・第三配管。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記製造装置の内面の少なくとも一部がシリコン層又はフッ素系樹脂層の少なくともいずれかで被覆されている、シリコンの製造装置。 An apparatus for producing silicon having a reactor for obtaining silicon particles by reducing halogenated silane with a molten reducing metal,
A silicon manufacturing apparatus, wherein at least a part of an inner surface of the manufacturing apparatus is covered with at least one of a silicon layer and a fluorine resin layer.
前記反応装置から供給される前記シリコン粒子、ハロゲン化シラン及び前記還元性金属のハロゲン化物を含む混合物を、前記ハロゲン化シランと前記還元性金属のハロゲン化物とを含む気体と前記シリコン粒子とに分離する固気分離装置と、
前記固気分離装置から供給される前記シリコン粒子を一時的に貯蔵する貯蔵装置と、
前記反応装置と前記固気分離装置とを接続する第一配管と、
前記固気分離装置と前記貯蔵装置とを接続する第二配管と、
前記貯蔵装置内に貯蔵された前記シリコン粒子を前記貯蔵装置から取り出すための第三配管と、を備え、
前記固気分離装置、前記貯蔵装置、前記第一配管、前記第二配管及び前記第三配管の少なくともいずれかの内面が前記シリコン層又は前記フッ素系樹脂層の少なくともいずれかで被覆されている、請求項1に記載のシリコンの製造装置。 The reaction apparatus for obtaining silicon particles by reducing a halogenated silane with a molten reducing metal; and
The mixture containing the silicon particles, the silane halide and the reducing metal halide supplied from the reaction apparatus is separated into a gas containing the halogenated silane and the reducing metal halide and the silicon particles. A solid-gas separation device,
A storage device for temporarily storing the silicon particles supplied from the solid-gas separation device;
A first pipe connecting the reactor and the solid-gas separator;
A second pipe connecting the solid-gas separation device and the storage device;
A third pipe for taking out the silicon particles stored in the storage device from the storage device,
The inner surface of at least one of the solid-gas separation device, the storage device, the first pipe, the second pipe, and the third pipe is covered with at least one of the silicon layer or the fluorine-based resin layer, The silicon manufacturing apparatus according to claim 1.
The silicon manufacturing apparatus according to claim 4, further comprising a solidification device that cools and solidifies the silicon particles melted by the melting device.
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JP2016538213A (en) * | 2013-10-11 | 2016-12-08 | アールイーシー シリコン インコーポレイテッド | Polysilicon transfer device and reactor system, and method for producing polycrystalline silicon using them |
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2008
- 2008-05-26 JP JP2008137061A patent/JP2009280474A/en active Pending
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