JP4115432B2 - 金属の精製方法 - Google Patents
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Description
式(1)より、実効偏析係数は凝固速度R、不純物濃縮層厚さδ、不純物の拡散係数Dにより決定されることが分かる。不純物濃縮層とは、溶融金属または半導体材料が凝固する際に、不純物が溶融金属または半導体材料部に吐き出されて凝固界面近傍に不純物が濃縮される部分であり、不純物濃縮層厚さδとは実際の不純物濃縮層の厚さではなく、数式で取り扱うための仮想的な厚さのことを意味している。工業的観点からは凝固速度を速くしつつ実効偏析係数を小さくすることが望まれ、不純物濃縮層厚さを薄くすることが有効である。
本発明において第1の工程は、不純物を含有する第1の溶融金属(シリコン)を第1の坩堝中に保持する工程である。具体的には、溶解炉11において、坩堝21の上方に備えられた金属シリコン装入機91より、金属シリコン塊を所望の量だけ坩堝21内に装入する。電磁誘導加熱装置41により坩堝21を加熱することで、坩堝21内に装入した金属シリコンの温度をシリコンの融点1412℃以上、具体的には1412℃〜1600℃の範囲まで上昇させて、金属シリコンを溶融状態に保持する。
本発明において第2の工程は、第1の坩堝中に保持される第1の溶融金属(シリコン)に第1の冷却体を、該冷却体内部に冷却流体を流しつつ浸漬し、該冷却体表面に第1の精製金属(シリコン)を晶出させる工程である。具体的に図2を用いて説明する。
本発明において第3の工程は、第1の精製金属(シリコン)が晶出した第1の冷却体を第1の溶融金属から取り出す工程である。具体的には、第2の工程において所望量の第1の精製シリコンが晶出した後、軸71を上昇させて溶融シリコンに浸漬していた冷却体81を取り出す工程である。
本発明において第4の工程は、第1の工程における第1の溶融金属(シリコン)よりも不純物濃度の小さい第2の溶融金属(シリコン)を坩堝中に保持する工程である。具体的には、先述した通り、鉄やアルミニウムといった重金属不純物濃度を太陽電池用原料シリコンとしての要求値である0.1ppmw以下とするためには、凝固偏析処理を2ないし3回行う必要があるため、第3の工程において取り出された第1の精製シリコンを溶解し、再度、凝固偏析処理を行う必要がある。そのため、第1の工程において使用した金属シリコンよりも重金属不純物濃度が小さい溶融シリコン(第2の溶融金属)を、溶解炉12に付帯する坩堝22に保持しておく。
本発明において第5の工程は、第2の工程において晶出させた第1の精製金属(シリコン)を溶解し、第4の工程において保持される第2の溶融金属(シリコン)とともに、第2)の坩堝中に保持する工程である。
本発明において第6の工程は、第5の工程において保持する第2の溶融金属中に第2の冷却体を、該冷却体内部に冷却流体を流しつつ浸漬し、該冷却体表面に第2の精製金属を晶出させる工程である。
本発明において第7の工程は、第6の工程において第2の精製金属を晶出させた第2の冷却体を第2の溶融金属から取り出す工程である。具体的には、第6の工程において所望量の第2の精製シリコンが晶出した後、軸72を上昇させて溶融シリコンに浸漬していた冷却体82を取り出す。
本発明の方法により、図1に示す装置を用いて、金属シリコンを精製した。まず、金属シリコン(中国産)24kgを黒鉛製の坩堝21に装入し、溶解炉11の内部を1気圧のアルゴンガス雰囲気として、電磁誘導加熱装置41により坩堝21を加熱することにより、金属シリコンを溶融して、1550℃で保持した。
実施例1において第1の精製シリコンの製造を57回行った後の、坩堝21内にある溶融シリコン21kg中の鉄、アルミニウム、カルシウム濃度は、それぞれ12000ppmw、3900ppmw、150ppmwとなっていた。そこで、溶解炉11を傾けて、溶解炉11の近傍に配置した排出シリコン受容器中に、坩堝21内にある溶融シリコン21kgを全量排出した。
実施例2で第1の精製シリコン製造を57回行った後の、坩堝21内にある溶融シリコン21kg中の鉄、アルミニウム、カルシウム濃度は、それぞれ1000ppmw、1200ppmw、63ppmwとなっていた。一方、実施例2で第2の精製シリコン製造を50回行った後の、坩堝22内にある溶融シリコン21kg中の鉄、アルミニウム、カルシウム濃度は、それぞれ13ppmw、59ppmw、4ppmwとなっていた。坩堝21内の溶融シリコンを排出し、坩堝22内の溶融シリコンを全て坩堝21に移した。
本実施例4では、溶解炉11、12に加え、溶解炉11と同様の構成から成る溶解炉13が並んで設置された装置を用いてシリコンを精製した。溶解炉11に、実施例1と同様に金属シリコン24kgを溶解し、これを保持した。この際、金属シリコンの他に金属カルシウム20kgを装入し、溶解した。
本実施例では、溶解炉11、12、13に加え、溶解炉11と同様の構成から成る溶解炉14、15が並んで設置される。
実施例5で第5の精製シリコン150kgを製造した後の、坩堝21、22、23、24、25内にある溶融シリコン21kg中の鉄、アルミニウム、カルシウム、リン濃度を表1に示す。
Claims (9)
- 不純物を含有する第1の溶融金属を第1の坩堝中に保持する第1の工程と、
第1の坩堝中に保持される第1の溶融金属に第1の冷却体を、該冷却体内部に冷却流体を流しつつ浸漬し、該冷却体表面に第1の精製金属を晶出させる第2の工程と、
第1の精製金属が晶出した第1の冷却体を第1の溶融金属から取り出す第3の工程と、
第1の工程における第1の金属よりも不純物濃度の小さい第2の溶融金属を坩堝中に保持する第4の工程と、
第2の工程において晶出させた第1の精製金属を溶解し、第4の工程において保持される第2の溶融金属とともに、第2の坩堝中に保持する第5の工程と、
第5の工程において保持する第2の溶融金属中に第2の冷却体を、該冷却体内部に冷却流体を流しつつ浸漬し、該冷却体表面に第2の精製金属を晶出させる第6の工程と、
第6の工程において第2の金属を晶出させた第2の冷却体を第2の溶融金属から取り出す第7の工程とを包含し、
第1〜第5の工程において、晶出した第1の精製金属と同量の、不純物を含有する金属を第1の坩堝に添加し溶解して、第1〜第5の工程を複数回繰り返しつつ、第6および第7の工程を複数回行ない、
前記金属はシリコンであって、前記不純物はシリコン中で凝固偏析を生じ得る元素であることを特徴とする金属の精製方法。 - 第4の工程における坩堝は第5の工程における第2の坩堝であることを特徴とする、請求項1に記載の金属の精製方法。
- 第5の工程の後、表面に晶出した第1の精製金属を溶解した後の第1の冷却体を、第2の工程において第1の冷却体として再び用いることを特徴とする、請求項1または2に記載の金属の精製方法。
- 第7の工程の後、表面に晶出した第2の精製金属を溶解した後の第2の冷却体を、第6の工程において第2の冷却体として再び用いることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の金属の精製方法。
- 所定の回数において第2の溶融金属を、第1の溶融金属として用いることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の金属の精製方法。
- 第(m−1)の工程の後、第(m−4)の工程における溶融金属よりも不純物濃度の小さい第nの溶融金属を坩堝中に保持する第mの工程と、
第(m−2)の工程において晶出させた第(n−1)の精製金属を溶解し、第mの工程において保持される第nの溶融金属とともに、第nの坩堝中に保持する第(m+1)の工程と、
第(m+1)の工程において保持する溶融金属中に第nの冷却体を、該冷却体内部に冷却流体を流しつつ浸漬し、該冷却体表面に第nの精製金属を晶出させる第(m+2)の工程と、
第(m+2)の工程において第nの精製金属を晶出させた第nの冷却体を第nの溶融金属から取り出す第(m+3)の工程と、をさらに包含し、
第m〜第(m+3)の工程を複数回さらに行なう金属の精製方法であって、
m=4(n−1)であり、nは3以上の自然数であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の金属の精製方法。 - 第(m+3)の工程の後、表面に晶出した第nの精製金属を溶解した後の第nの冷却体を、第(m+2)の工程において第nの冷却体として再び用いることを特徴とする、請求項6に記載の金属の精製方法。
- 所定の回数において第nの溶融金属を、第(n−1)の溶融金属として用いることを特徴とする、請求項6または7に記載の金属の精製方法。
- 前記不純物はリンであり、nは5ないし6であり、第1〜第3の溶融金属中にカルシウムを添加することを特徴とする、請求項6〜8のいずれかに記載の金属の精製方法。
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Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CA2689603A1 (en) * | 2007-06-08 | 2008-12-11 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Method of solidifying metallic silicon |
WO2009001547A1 (ja) * | 2007-06-26 | 2008-12-31 | Panasonic Corporation | 金属シリコンの精製方法とシリコン塊の製造方法 |
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JP2013112574A (ja) * | 2011-11-30 | 2013-06-10 | Sharp Corp | シリコンの精製方法 |
WO2013088784A1 (ja) * | 2011-12-12 | 2013-06-20 | シャープ株式会社 | 金属の精製方法、金属、シリコンの精製方法、シリコン、結晶シリコン材料および太陽電池 |
JP5173013B1 (ja) * | 2011-12-12 | 2013-03-27 | シャープ株式会社 | シリコンの精製方法、結晶シリコン材料の製造方法、および、太陽電池の製造方法 |
JP5173014B1 (ja) * | 2011-12-12 | 2013-03-27 | シャープ株式会社 | シリコンの精製方法、結晶シリコン材料の製造方法、および、太陽電池の製造方法 |
CN103833038A (zh) * | 2014-03-08 | 2014-06-04 | 中国科学院等离子体物理研究所 | 一种从硅合金熔体中半连续结晶提纯硅的方法 |
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CN114178788A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-15 | 天津大学 | 一种基于表层区域熔炼调控杂质分布进而提升金属表面加工质量的方法 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3543531A (en) * | 1967-05-08 | 1970-12-01 | Clyde C Adams | Freeze refining apparatus |
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US4854968A (en) * | 1986-12-25 | 1989-08-08 | Showa Aluminum Corporation | Method of preparing high-purity metal and rotary cooling member for use in apparatus therefor |
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WO1997003922A1 (fr) | 1994-01-10 | 1997-02-06 | Showa Aluminum Corporation | Procede pour produire du silicium tres pur |
JPH07206420A (ja) * | 1994-01-10 | 1995-08-08 | Showa Alum Corp | 高純度ケイ素の製造方法 |
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JP4365480B2 (ja) | 1999-06-07 | 2009-11-18 | 昭和電工株式会社 | 高純度シリコンの製造方法 |
NO313132B1 (no) * | 1999-12-08 | 2002-08-19 | Elkem Materials | Fremgangsmåte for rensing av silisium |
JP4187892B2 (ja) * | 1999-12-13 | 2008-11-26 | 昭和電工株式会社 | 金属の精製装置及び精製方法 |
US6398845B1 (en) * | 2000-02-10 | 2002-06-04 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Method for purifying aluminum |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101658356B1 (ko) * | 2008-09-30 | 2016-09-22 | 헴로크세미컨덕터코포레이션 | 오염 물질이 고순도 규소에 제공하는 불순물의 양을 결정하는 방법과 고순도 규소를 처리하기 위한 노 |
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