JP2905353B2 - 金属シリコンの精製方法 - Google Patents
金属シリコンの精製方法Info
- Publication number
- JP2905353B2 JP2905353B2 JP5017292A JP1729293A JP2905353B2 JP 2905353 B2 JP2905353 B2 JP 2905353B2 JP 5017292 A JP5017292 A JP 5017292A JP 1729293 A JP1729293 A JP 1729293A JP 2905353 B2 JP2905353 B2 JP 2905353B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon
- atmosphere
- metallic silicon
- reduced
- oxidizing
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は太陽電池等の製造に用い
る高純度金属シリコンの製造方法に関するものである。
る高純度金属シリコンの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】太陽電池の製造に用いるシリコン中の
B、P、C、O、Fe、Al、Ti等の不純物元素は所要の半
導体特性を確保するため、1ppmw以下の低い濃度にする
必要がある。このため、現在の太陽電池製造用原料とし
てのシリコンには、半導体原料として製造された過度に
精製されたシリコンが用いられている。しかし半導体用
のシリコンは高価なために太陽電池の普及の妨げとなっ
ている。
B、P、C、O、Fe、Al、Ti等の不純物元素は所要の半
導体特性を確保するため、1ppmw以下の低い濃度にする
必要がある。このため、現在の太陽電池製造用原料とし
てのシリコンには、半導体原料として製造された過度に
精製されたシリコンが用いられている。しかし半導体用
のシリコンは高価なために太陽電池の普及の妨げとなっ
ている。
【0003】そこで、太陽電池用のシリコンを安価に製
造するために冶金用の安価な金属シリコンを原料とし
て、これを精製する方法について種々の提案がなされて
おり、酸抽出法、フラックス溶解法、真空溶解法等が報
告されている。しかし、シリコン中のPの除去法につい
ては、いずれもその効果的で具体的な方策について何ら
提案されていない。
造するために冶金用の安価な金属シリコンを原料とし
て、これを精製する方法について種々の提案がなされて
おり、酸抽出法、フラックス溶解法、真空溶解法等が報
告されている。しかし、シリコン中のPの除去法につい
ては、いずれもその効果的で具体的な方策について何ら
提案されていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】シリコン中のPの除去
において、酸抽出法はシリコンを溶解、凝固する時にP
を重金属元素といっしょにシリコンの結晶粒界に析出さ
せ、これを酸抽出するもので、酸抽出する前にシリコン
塊をできるだけ細かく粉砕する必要があり、また、酸抽
出後洗浄する必要があるので工程が多くなりコストが大
きくなるという問題がある。
において、酸抽出法はシリコンを溶解、凝固する時にP
を重金属元素といっしょにシリコンの結晶粒界に析出さ
せ、これを酸抽出するもので、酸抽出する前にシリコン
塊をできるだけ細かく粉砕する必要があり、また、酸抽
出後洗浄する必要があるので工程が多くなりコストが大
きくなるという問題がある。
【0005】また、フラックス処理法の場合、Pを1pp
mw以下まで除去するにはフラックス量がシリコン同量か
あるいはそれ以上必要となり、フラックスを取り除く工
程やシリコン中に溶解したフラックス成分を取り除く工
程が必要となり、工程的にもコスト的にもメリットが少
ない。一方、真空溶解法は鈴木等が“日本金属学会誌
第54巻 第2号(1990)161 〜167 ”で報告しているよう
に蒸気圧の高いPを真空雰囲気にして蒸発除去する方法
である。この方法は10-3Paという高真空でPを除去する
方法である。この方法では、ルツボや雰囲気については
述べていないが、減圧雰囲気でシリコンを処理している
特開昭62−292613号公報では、石英製のルツボを用いて
いる。しかし、このような方法では、石英とシリコンが
反応し、シリコンの歩留りが低下するという問題があっ
た。
mw以下まで除去するにはフラックス量がシリコン同量か
あるいはそれ以上必要となり、フラックスを取り除く工
程やシリコン中に溶解したフラックス成分を取り除く工
程が必要となり、工程的にもコスト的にもメリットが少
ない。一方、真空溶解法は鈴木等が“日本金属学会誌
第54巻 第2号(1990)161 〜167 ”で報告しているよう
に蒸気圧の高いPを真空雰囲気にして蒸発除去する方法
である。この方法は10-3Paという高真空でPを除去する
方法である。この方法では、ルツボや雰囲気については
述べていないが、減圧雰囲気でシリコンを処理している
特開昭62−292613号公報では、石英製のルツボを用いて
いる。しかし、このような方法では、石英とシリコンが
反応し、シリコンの歩留りが低下するという問題があっ
た。
【0006】本発明は、前記問題点を解決し、さらに今
まで精製法が提案されていないシリコン中のAs、Oなど
の不純物元素を除去する金属シリコンの精製方法を提供
することを目的とするものである。
まで精製法が提案されていないシリコン中のAs、Oなど
の不純物元素を除去する金属シリコンの精製方法を提供
することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決するために、黒鉛や銅等の非酸化性ルツボ内でシリコ
ンを溶解し、Ar、N2 、H2 等の非酸化性ガス雰囲気で
10Pa以下の減圧雰囲気に保持することにより効果的に金
属シリコンより、Pを除去できることを見出した。
決するために、黒鉛や銅等の非酸化性ルツボ内でシリコ
ンを溶解し、Ar、N2 、H2 等の非酸化性ガス雰囲気で
10Pa以下の減圧雰囲気に保持することにより効果的に金
属シリコンより、Pを除去できることを見出した。
【0008】すなわち、本発明は、金属シリコンを精製
するに際して、シリコンをシリコンに対して非酸化性の
ルツボに装入し、非酸化性雰囲気下で溶融し、溶融して
いる状態下で10Pa以下の減圧雰囲気に保つことを特徴と
する金属シリコンの精製方法である。
するに際して、シリコンをシリコンに対して非酸化性の
ルツボに装入し、非酸化性雰囲気下で溶融し、溶融して
いる状態下で10Pa以下の減圧雰囲気に保つことを特徴と
する金属シリコンの精製方法である。
【0009】
【作用】シリコン中に含まれているP、As、Ca等の蒸気
圧の高い成分やO、N等のガス成分を除去するには溶解
したシリコンを真空状態に保持することが有効である。
前述した鈴木等は0.027Pa という高真空に保つことでP
の濃度を32ppmwから6〜7ppmwに低減している。しかし
ここでは、黒鉛ルツボを用いているが、他のルツボやガ
ス雰囲気の影響については述べていない。
圧の高い成分やO、N等のガス成分を除去するには溶解
したシリコンを真空状態に保持することが有効である。
前述した鈴木等は0.027Pa という高真空に保つことでP
の濃度を32ppmwから6〜7ppmwに低減している。しかし
ここでは、黒鉛ルツボを用いているが、他のルツボやガ
ス雰囲気の影響については述べていない。
【0010】シリコンを酸化性雰囲気で溶解した場合、
シリコン浴面にシリカの皮膜ができる。このような状態
で減圧すると、シリコン浴面で、Si+SiO2→2SiO の反
応が進み、シリコンがSiO ガスの形で蒸発する。一方、
Pはシリコン浴面から気相への蒸発によって除去が進む
が、シリコン浴面にシリカ皮膜があるとPのシリコンか
らシリカへの移動、シリカから気相への移動がある。こ
のため、酸化雰囲気でシリコンを減圧した場合、シリコ
ンの歩留りが低下し、Pの除去速度が低下する。
シリコン浴面にシリカの皮膜ができる。このような状態
で減圧すると、シリコン浴面で、Si+SiO2→2SiO の反
応が進み、シリコンがSiO ガスの形で蒸発する。一方、
Pはシリコン浴面から気相への蒸発によって除去が進む
が、シリコン浴面にシリカ皮膜があるとPのシリコンか
らシリカへの移動、シリカから気相への移動がある。こ
のため、酸化雰囲気でシリコンを減圧した場合、シリコ
ンの歩留りが低下し、Pの除去速度が低下する。
【0011】従って、以上のことから、Pを除去する場
合、非酸化性雰囲気に保つ必要がある。更に、このよう
な条件で減圧した場合の真空度とPの低減量との関係を
図1に示す。該図は黒鉛ルツボ、Ar雰囲気でPが30ppmw
含まれるシリコンを 100g、所定の圧力、1500℃で溶解
し、1時間保持した後のPの低減量を示したものであ
る。図より10Paを超える圧力ではPはほとんど除去でき
ないが、10Pa以下に減圧するとPが除去できることがわ
かる。同様の傾向がAs、Ca等の蒸気圧の高い元素やO、
N等のガス成分についてみられた。
合、非酸化性雰囲気に保つ必要がある。更に、このよう
な条件で減圧した場合の真空度とPの低減量との関係を
図1に示す。該図は黒鉛ルツボ、Ar雰囲気でPが30ppmw
含まれるシリコンを 100g、所定の圧力、1500℃で溶解
し、1時間保持した後のPの低減量を示したものであ
る。図より10Paを超える圧力ではPはほとんど除去でき
ないが、10Pa以下に減圧するとPが除去できることがわ
かる。同様の傾向がAs、Ca等の蒸気圧の高い元素やO、
N等のガス成分についてみられた。
【0012】以上のことから歩留りよくシリコンから
P、As、Ca、O、N等の元素を除去するには黒鉛や銅等
の非酸化性ルツボを用いて、Ar、N2 、H2 等の非酸化
性ガス雰囲気で10Pa以下に減圧することがよいことが分
かる。
P、As、Ca、O、N等の元素を除去するには黒鉛や銅等
の非酸化性ルツボを用いて、Ar、N2 、H2 等の非酸化
性ガス雰囲気で10Pa以下に減圧することがよいことが分
かる。
【0013】
【実施例】表2に示す組成の原料金属シリコンを夫々 1
00g表1に示すルツボにとり真空溶解炉(50kw)にて表
1に示す雰囲気で溶解した後、1500℃で表1に示す所定
圧力で1時間保持した。その時の金属シリコン組成も併
せて表2に示す。
00g表1に示すルツボにとり真空溶解炉(50kw)にて表
1に示す雰囲気で溶解した後、1500℃で表1に示す所定
圧力で1時間保持した。その時の金属シリコン組成も併
せて表2に示す。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】本発明によれば、P、As、Ca、O、Nなど
を1ppmw以下まで除去することが可能であることを示し
ている。またシリコンの精製後の歩留りも高いことが分
かる。
を1ppmw以下まで除去することが可能であることを示し
ている。またシリコンの精製後の歩留りも高いことが分
かる。
【0017】
【発明の効果】本発明は安価な冶金用シリコンを出発原
料としてP、As、Ca、O、N等の含有量の低い高純度シ
リコンを短時間で安価に量産することができ、従来の高
価な半導体用シリコンを用いていた太陽電池の低コスト
化が可能となる。これによって太陽電池の利用を大きく
進展させることができ、社会的にも多大の貢献をもたら
す。
料としてP、As、Ca、O、N等の含有量の低い高純度シ
リコンを短時間で安価に量産することができ、従来の高
価な半導体用シリコンを用いていた太陽電池の低コスト
化が可能となる。これによって太陽電池の利用を大きく
進展させることができ、社会的にも多大の貢献をもたら
す。
【図1】真空度とPの除去量との関係を示すグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−292613(JP,A) 特公 昭39−12249(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C01B 33/037 C30B 29/06
Claims (1)
- 【請求項1】 金属シリコンを精製するに際して、シリ
コンをシリコンに対して非酸化性のルツボに装入し、非
酸化性雰囲気下で溶融し、溶融している状態下で10Pa以
下の減圧雰囲気に保つことを特徴とする金属シリコンの
精製方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5017292A JP2905353B2 (ja) | 1993-02-04 | 1993-02-04 | 金属シリコンの精製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5017292A JP2905353B2 (ja) | 1993-02-04 | 1993-02-04 | 金属シリコンの精製方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06227808A JPH06227808A (ja) | 1994-08-16 |
JP2905353B2 true JP2905353B2 (ja) | 1999-06-14 |
Family
ID=11939922
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5017292A Expired - Fee Related JP2905353B2 (ja) | 1993-02-04 | 1993-02-04 | 金属シリコンの精製方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2905353B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101948113A (zh) * | 2010-09-19 | 2011-01-19 | 江西盛丰新能源科技有限公司 | 一种物理除磷制备多晶硅的方法及设备 |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69621348T2 (de) * | 1996-10-14 | 2002-09-05 | Kawasaki Steel Corp., Kobe | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von polykristallinem silizium und verfahren zur herstellung eines siliziumsubstrats für eine solarzelle |
CA2232777C (en) * | 1997-03-24 | 2001-05-15 | Hiroyuki Baba | Method for producing silicon for use in solar cells |
JP4995408B2 (ja) * | 2004-01-26 | 2012-08-08 | 新日鉄マテリアルズ株式会社 | シリコンの精製方法 |
JP2005206440A (ja) * | 2004-01-26 | 2005-08-04 | Nippon Steel Corp | 高純度シリコン製造方法 |
JP4115432B2 (ja) | 2004-07-14 | 2008-07-09 | シャープ株式会社 | 金属の精製方法 |
JP4632769B2 (ja) | 2004-12-09 | 2011-02-16 | シャープ株式会社 | シリコンの精製方法 |
KR20100033956A (ko) | 2007-06-26 | 2010-03-31 | 파나소닉 주식회사 | 금속 실리콘의 정제 방법과 실리콘 덩어리의 제조 방법 |
JP5275110B2 (ja) * | 2009-03-30 | 2013-08-28 | コスモ石油株式会社 | 多結晶シリコンインゴットの製造方法 |
-
1993
- 1993-02-04 JP JP5017292A patent/JP2905353B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101948113A (zh) * | 2010-09-19 | 2011-01-19 | 江西盛丰新能源科技有限公司 | 一种物理除磷制备多晶硅的方法及设备 |
CN101948113B (zh) * | 2010-09-19 | 2014-01-01 | 江西盛丰新能源科技有限公司 | 一种物理除磷制备多晶硅的方法及设备 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06227808A (ja) | 1994-08-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4612179A (en) | Process for purification of solid silicon | |
US4298423A (en) | Method of purifying silicon | |
JPS6127323B2 (ja) | ||
Lynch | Winning the global race for solar silicon | |
JP2905353B2 (ja) | 金属シリコンの精製方法 | |
JP3727115B2 (ja) | スパッタリングターゲットの製造方法 | |
JPS6060913A (ja) | けい素断片から不純物を除去する方法 | |
JPH10245216A (ja) | 太陽電池用シリコンの製造方法 | |
JPH0717704A (ja) | 電子ビーム溶解によるシリコンの精錬方法 | |
JPH10182134A (ja) | シリコンの精製方法 | |
JP3386163B2 (ja) | 金属シリコンの精製方法 | |
JP2001039708A (ja) | 高純度金属Si及び高純度SiOの製造方法 | |
JP2000327488A (ja) | 太陽電池用シリコン基板の製造方法 | |
JP3673919B2 (ja) | 高純度チタンの回収方法 | |
JPH10251010A (ja) | 太陽電池用シリコン | |
JPH0132165B2 (ja) | ||
JPS62292613A (ja) | 高純度けい素の精製方法 | |
JP2507938B2 (ja) | 高純度Si−B合金の製造法 | |
JPH0585893A (ja) | 半導体箔の生産プロセスとその使用法 | |
JP2003212533A (ja) | 太陽電池用シリコンの精製方法 | |
JPS58172219A (ja) | シリコンの製造方法 | |
JP2002097528A (ja) | アルミニウムの精製方法 | |
JP3123696B2 (ja) | 石英ガラス坩堝の製造方法 | |
JPH10265213A (ja) | 太陽電池用シリコンの製造方法 | |
JPH10182129A (ja) | 金属シリコンの精製方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |