JP5632916B2 - カスケードプロセスを利用してシリコンを精製する方法 - Google Patents
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- C01P2006/80—Compositional purity
Description
本願は、2009年8月21日に出願された米国特許仮出願第61/235,861号および2010年3月23日に出願された米国特許出願第12/729,561号の恩典を主張するものであり、いずれの出願も、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
太陽電池は、現在、太陽光を電気エネルギーに変換する能力を用いることによりエネルギー源として利用されている。シリコンは、このような光電池において半導体材料としてほぼ例外なく使用されている。太陽電池を使用する上での現在の大きな制約は、シリコンを太陽電池グレード(SG)に精製するコストと関係している。現在のエネルギーの需要および供給の制限の観点から、冶金グレード(MG)シリコン(または、太陽電池グレードよりも不純物の多い任意の他のシリコン)を太陽電池グレードシリコンに精製する、よりコスト効率の高い方法が強く求められている。
本発明は、金属溶媒を用いて物質を精製する方法を提供する。本発明の態様は、精製した物質において、より少ない不純物量、ならびにより均一な不純物濃度などの利益および利点を含む。本方法は、精製した物質をより完全に利用できるように、より一貫した品質の精製した物質を提供することができる。他の利益は、より高品質の製品を生産するために使用することができる精製した物質の製造を含む。母液をリサイクルする態様においては、本方法により、精製される物質の浪費を少なくすることができ、そして、金属溶媒をより効率的に使用することができる。
以下に、本発明の基本的な諸特徴および種々の態様を列挙する。
[1]
(a)第一の混合物を得るために十分に、第一の物質を精製物質と接触させる工程;
(b)第一の溶融混合物を得るために十分に、第一の混合物を溶融する工程;ならびに
(c)第一の物質の第一の結晶および第三の母液を形成するために十分に、第一の溶融混合物を冷却する工程
を含む、第一の物質を精製するための方法であって、
前記精製物質が、第二の物質を含み;
第一の物質が、第二の物質よりも高い融点を有し;
第二の物質が、金属である、方法。
[2]
精製物質が、第三の母液よりも少ない不純物を有する、[1]記載の方法。
[3]
精製物質が、第一の物質の第一の結晶よりも高い純度まで第一の物質を結晶化することから生成した母液を含む、[1]記載の方法。
[4]
精製物質が、第一の物質を結晶化することから生成した母液を含み、該母液には、該精製物質が第三の母液よりも少ない不純物を有するように、追加の第二の物質が添加されている、[1]記載の方法。
[5]
精製物質が、第一の物質を結晶化することから生成した母液を含み、該母液には、該精製物質が第三の母液よりも少ない不純物を有するように、第一の物質の第一の結晶よりも高い純度まで第一の物質を結晶化することから生成した追加の母液が添加されている、[1]記載の方法。
[6]
精製物質が、第二の母液を含む、[1]記載の方法。
[7]
第一の物質の第一の結晶と第三の母液とを任意で分離する工程をさらに含む、[1]記載の方法。
[8]
第一の物質の第一の結晶と第三の母液とを任意で分離する工程を実施する、[7]記載の方法。
[9]
第一の物質の第一の結晶と第三の母液とを任意で分離する工程をさらに含む方法であって、
工程(a)〜(c)、および任意で、第一の物質の第一の結晶と第三の母液とを分離する工程を少なくとも1回繰り返す、[1]記載の方法。
[10]
最後の前記繰り返しの後、第一の物質の第一の結晶と第三の母液とを分離する工程を実施する、[9]記載の方法。
[11]
繰り返しが連続的である、[9]記載の方法。
[12]
繰り返しがほぼ同時である、[9]記載の方法。
[13]
(a)第二の混合物を得るために十分に、第一の物質の第一の結晶を第一の母液と接触させる工程;
(b)第二の溶融混合物を得るために十分に、第二の混合物を溶融する工程;
(c)第二の溶融混合物を冷却して、第一の物質の第二の結晶および第二の母液を形成する工程;ならびに
(d)第一の物質の第二の結晶と第二の母液とを任意で分離する工程
をさらに含む、[1]記載の方法。
[14]
第一の物質の第二の結晶と第二の母液とを分離する任意の工程を実施する、[13]記載の方法。
[15]
第一の物質の第一の結晶と第三の母液とを任意で分離する工程をさらに含む方法であって、
工程(a)〜(c)、および任意で、第一の物質の第一の結晶と第三の母液とを分離する工程を少なくとも1回繰り返す、[13]記載の方法。
[16]
最後の前記繰り返しの後、第一の物質の第一の結晶と第三の母液とを分離する工程を実施する、[15]記載の方法。
[17]
繰り返しが連続的である、[15]記載の方法。
[18]
繰り返しがほぼ同時である、[15]記載の方法。
[19]
(a)第三の混合物を得るために十分に、第二の結晶を第二の物質と接触させる工程;
(b)第三の溶融混合物を得るために十分に、第三の混合物を溶融する工程;
(c)第三の溶融混合物を冷却して、第一の物質の第三の結晶および第一の母液を形成する工程;ならびに
(d)第一の物質の第三の結晶と第一の母液とを分離する工程
をさらに含む、[13]記載の方法。
[20]
(a)第三の混合物を得るために十分に、第一の物質の第一の結晶を第二の物質と接触させる工程;
(b)第三の溶融混合物を得るために十分に、第三の混合物を溶融する工程;
(c)第三の溶融混合物を冷却して、第一の物質の第三の結晶および第一の母液を形成する工程;ならびに
(d)第一の物質の第三の結晶と第一の母液とを分離する工程
をさらに含む、[1]記載の方法。
[21]
第一の物質がシリコンである、[1]記載の方法。
[22]
第二の物質がアルミニウムである、[1]記載の方法。
[23]
第二の物質の固体状態が合金である、[1]記載の方法。
[24]
第二の物質の固体状態がアルミニウムの合金である、[1]記載の方法。
[25]
第二の母液が第三の母液の少なくとも一部を含む、[6]記載の方法。
[26]
第一の母液が第二の母液の少なくとも一部を含む、[13]記載の方法。
[27]
第一の母液の少なくともある程度が、第二の物質と共に使用するためにリサイクルして戻される、[19]記載の方法。
[28]
第一の母液の少なくともある程度が、第二の母液と共に使用するためにリサイクルして戻される、[19]記載の方法。
[29]
第一の物質の第三の結晶から、第二の物質の少なくとも一部を除去することをさらに含む、[19]記載の方法。
[30]
第一の物質の結晶から、粉末、第二の物質、混入物、またはそのいくつかの組み合わせを機械的に除去する工程をさらに含む、[1]記載の方法。
[31]
第一の物質の第三の結晶を溶融する工程をさらに含む、[19]記載の方法。
[32]
ガス、第一の物質のスラグ溶融物またはそのいくつかの組み合わせを、溶融した第一の物質の第三の結晶と接触させる工程をさらに含む、[31]記載の方法。
[33]
インゴットを形成させるために十分に、溶融した第一の物質の第三の結晶から、第一の物質を一方向に凝固する工程をさらに含む、[31]記載の方法。
[34]
インゴットの一部を除去する工程をさらに含む、[33]記載の方法。
[35]
一方向に凝固する工程およびインゴットの少なくとも一部を除去する工程を一回または複数回繰り返す、[34]記載の方法。
[36]
工程(a)〜(c)および第一の物質の第一の結晶と第三の母液とを分離する工程を一回または複数回繰り返す、[1]記載の方法。
[37]
工程(a)〜(c)および第一の物質の第二の結晶と第二の母液とを分離する工程を一回または複数回繰り返す、[13]記載の方法。
[38]
1つまたは複数の母液を、セラミック発泡体フィルターまたは塩素含有ガスの注入を用いて清浄化する、[1]記載の方法。
[39]
溶融した第一の物質を、セラミック発泡体フィルターまたは塩素含有ガスの注入により清浄化することをさらに含む、[31]記載の方法。
[40]
除去することが、酸、塩基もしくは他の化学物質で溶解することもしくは反応させることまたはその組み合わせを含む、[29]記載の方法。
[41]
ガスが酸素を含む、[32]記載の方法。
[42]
(a)第一の混合物を得るために十分に、第一のシリコンを第二の母液と接触させる工程;
(b)第一の溶融混合物を得るために十分に、第一の混合物を溶融する工程;
(c)第一の溶融液を冷却して、第一のシリコン結晶および第三の母液を形成する工程;
(d)第一のシリコン結晶と第三の母液とを分離する工程;
(e)第二の混合物を得るために十分に、第一のシリコン結晶を第一の母液と接触させる工程;
(f)第二の溶融混合物を得るために十分に、第二の混合物を溶融する工程;
(g)第二の溶融液を冷却して、第二のシリコン結晶および第二の母液を形成する工程;
(h)第二のシリコン結晶と第二の母液とを分離する工程;
(i)第三の混合物を得るために十分に、第二のシリコン結晶を第一の溶媒金属と接触させる工程;
(j)第三の溶融混合物を得るために十分に、第三の混合物を溶融する工程;
(k)第三の溶融液を冷却して、第三のシリコン結晶および第一の母液を形成する工程;
(l)第三のシリコン結晶と第一の母液とを分離する工程;
(m)溶融した第三の結晶を得るために十分に、第三のシリコン結晶を溶融する工程;
(n)凝固したシリコンを得るために十分に、溶融した第三の結晶を一方向に凝固する工程;
(o)凝固したシリコンの少なくとも一部を除去する工程
を含む、シリコンを精製するための方法であって、
母液および第一の溶媒金属が、溶媒金属を含み、
溶媒金属が、アルミニウムを含む、方法。
[43]
工程(n)の前に、溶融した第三の結晶を、ガスまたはシリコンのスラグ溶融物の少なくとも1つと接触させる工程をさらに含む、[42]記載の方法。
[44]
工程(m)〜(o)を、1回または複数回繰り返すことをさらに含む、[42]記載の方法。
[45]
(a)混合物Aを得るために十分に、シリコンAを第三の母液と接触させる工程;
(b)溶融混合物Aを得るために十分に、混合物Aを溶融する工程;
(c)溶融液Aを冷却して、第一のシリコンおよび第四の母液を形成する工程;
(d)第一のシリコンと第四の母液とを分離する工程;
(e)第一の混合物を得るために十分に、第一のシリコンを第二の母液と接触させる工程;
(f)第一の溶融混合物を得るために十分に、第一の混合物を溶融する工程;
(g)第一の溶融液を冷却して、第一のシリコン結晶および第三の母液を形成する工程;
(h)第一のシリコン結晶と第三の母液とを分離する工程;
(i)第二の混合物を得るために十分に、第一のシリコン結晶を第一の母液と接触させる工程;
(j)第二の溶融混合物を得るために十分に、第二の混合物を溶融する工程;
(k)第二の溶融液を冷却して、第二のシリコン結晶および第二の母液を形成する工程;
(l)第二のシリコン結晶と第二の母液とを分離する工程;
(m)第三の混合物を得るために十分に、第二のシリコン結晶を第一の溶媒金属と接触させる工程;
(n)第三の溶融混合物を得るために十分に、第三の混合物を溶融する工程;
(o)第三の溶融液を冷却して、第三のシリコン結晶および第一の母液を形成する工程;
(p)第三のシリコン結晶と第一の母液とを分離する工程;
(q)溶融した第三の結晶を得るために十分に、第三のシリコン結晶を溶融する工程;
(r)凝固したシリコンを得るために十分に、溶融した第三の結晶を一方向に凝固する工程;
(s)凝固したシリコンの少なくとも一部を除去する工程
を含む、シリコンを精製するための方法であって、
母液および第一の溶媒金属が、溶媒金属を含み、
溶媒金属が、アルミニウムを含み、
工程(a)〜(d)を、0回、1回または2回繰り返し、
工程(e)〜(h)を、0回、1回または2回繰り返し、
工程(i)〜(l)を、0回、1回または2回繰り返し、
工程(m)〜(p)を、0回、1回または2回繰り返し、
工程(q)〜(s)を、0回、1回または2回繰り返す、方法。
ここで、開示される本発明の特定の請求項を詳細に参照するが、その実施例は、添付の図面において説明される。開示される本発明が、列挙される請求項と併せて記載されるが、これらは、開示される本発明がそれら請求項に限定されることを意図するものではないことが理解されるであろう。むしろ、開示される本発明は、特許請求の範囲により定義されるようなここで開示される本発明の範囲内に包含され得る全ての代替物、変形例および等価物を包含することが意図される。
本明細書において使用される「混合物」とは、相互に物理的に接触している2つ以上の物質の組み合わせを指す。例えば、混合物の成分は、化学的な反応によるのではなく物理的に組み合わされ得る。
図1、5および6を参照すると、いくつかの態様に係る、カスケードプロセスを利用してシリコンを精製する方法のブロックフロー図100が示される。第一のシリコン102を、第二の母液104と接触(106)させて、第一の混合物108を形成することができる。第一の混合物108を溶融(110)して、第一の溶融混合物112を生成することができる。次に、第一の溶融混合物112を冷却および分離(114)して、第一のシリコン結晶120および第三の母液116にすることができる。次に、第三の母液116を、プロセスから取り出し、他の製造業において使用するために売却(118)するか、またはその全てもしくは一部をリサイクル(144)して第二の母液104に戻すことができる。第三の母液116が有用である製造業の1つの例として、アルミニウム鋳造工業が挙げられ、鋳造用にアルミニウムシリコン合金に使用される。
本発明は、金属精製物質からの結晶化を用いて、第一の物質を精製するための方法を含む。当業者であれば、精製される物質であるシリコンおよび精製物質であるアルミニウムまたは他の金属溶媒に関して言及した前述の考察を、金属精製物質からの結晶化を用いることによる、第一の物質の精製に適用することができることは明白であろう。図3を参照すると、いくつかの態様に係る、カスケードプロセスを利用して物質を精製する方法のブロックフロー図300が示される。第一の物質302を、精製物質304と接触(306)させて、第一の混合物308を形成することができる。いくつかの態様においては、精製物質304は第二の母液であってもよい。第一の混合物308を、溶融(310)して、第一の溶融混合物312を形成することができる。次に、第一の溶融混合物312を冷却および分離(314)して、第一の物質の第一の結晶320および第三の母液316にすることができる。次に、第三の母液316をプロセスから取り出して、他の製造業で使用するために売却(318)してもよく、またはその全てもしくは一部をリサイクル(344)して、第二の母液であってもよい精製物質304に戻してもよい。第三の母液316が有用である製造業の1つの例として、金属鋳造工業が挙げられ、鋳造用に金属合金に使用される。
本発明は、下記の典型的な態様を提供する。
(a)第一の混合物を得るために十分に、第一の物質を精製物質と接触させる工程;
(b)第一の溶融混合物を得るために十分に、第一の混合物を溶融する工程;ならびに
(c)第一の物質の第一の結晶および第三の母液を形成するために十分に、第一の溶融混合物を冷却する工程
を含む、第一の物質を精製するための方法であって、
精製物質が、第二の物質を含み;
第一の物質が、第二の物質よりも高い融点を有し;
第二の物質が、金属である、方法を提供する。
工程(a)〜(c)、および任意で、第一の物質の第一の結晶と第三の母液とを分離する工程を少なくとも1回繰り返す、態様1〜8のいずれか1つの方法を提供する。
(a)第二の混合物を得るために十分に、第一の物質の第一の結晶を第一の母液と接触させる工程;
(b)第二の溶融混合物を得るために十分に、第二の混合物を溶融する工程;
(c)第二の溶融混合物を冷却して、第一の物質の第二の結晶および第二の母液を形成する工程;ならびに
(d)第一の物質の第二の結晶と第二の母液とを任意で分離する工程
をさらに含む、態様1〜12のいずれか1つの方法を提供する。
第一の物質の第一の結晶と第三の母液とを任意で分離する工程をさらに含む方法であって、
工程(a)〜(c)、および任意で、第一の物質の第一の結晶と第三の母液とを分離する工程を少なくとも1回繰り返す、態様13〜14のいずれか1つの方法を提供する。
(a)第三の混合物を得るために十分に、第二の結晶を第二の物質と接触させる工程;
(b)第三の溶融混合物を得るために十分に、第三の混合物を溶融する工程;
(c)第三の溶融混合物を冷却して、第一の物質の第三の結晶および第一の母液を形成する工程;ならびに
(d)第一の物質の第三の結晶と第一の母液とを分離する工程
をさらに含む、態様13〜18のいずれか1つの方法を提供する。
(a)第三の混合物を得るために十分に、第一の物質の第一の結晶を第二の物質と接触させる工程;
(b)第三の溶融混合物を得るために十分に、第三の混合物を溶融する工程;
(c)第三の溶融混合物を冷却して、第一の物質の第三の結晶および第一の母液を形成する工程;ならびに
(d)第一の物質の第三の結晶と第一の母液とを分離する工程
をさらに含む、態様1〜19のいずれか1つの方法を提供する。
(a)第一の混合物を得るために十分に、第一のシリコンを第二の母液と接触させる工程;
(b)第一の溶融混合物を得るために十分に、第一の混合物を溶融する工程;
(c)第一の溶融液を冷却して、第一のシリコン結晶および第三の母液を形成する工程;
(d)第一のシリコン結晶と第三の母液とを分離する工程;
(e)第二の混合物を得るために十分に、第一のシリコン結晶を第一の母液と接触させる工程;
(f)第二の溶融混合物を得るために十分に、第二の混合物を溶融する工程;
(g)第二の溶融液を冷却して、第二のシリコン結晶および第二の母液を形成する工程;
(h)第二のシリコン結晶と第二の母液とを分離する工程;
(i)第三の混合物を得るために十分に、第二のシリコン結晶を第一の溶媒金属と接触させる工程;
(j)第三の溶融混合物を得るために十分に、第三の混合物を溶融する工程;
(k)第三の溶融液を冷却して、第三のシリコン結晶および第一の母液を形成する工程;
(l)第三のシリコン結晶と第一の母液とを分離する工程;
(m)溶融した第三の結晶を得るために十分に、第三のシリコン結晶を溶融する工程;
(n)凝固したシリコンを得るために十分に、溶融した第三の結晶を一方向に凝固する工程;
(o)凝固したシリコンの少なくとも一部を除去する工程
を含む、シリコンを精製するための方法であって、
母液および第一の溶媒金属が、溶媒金属を含み、
溶媒金属がアルミニウムを含む、方法を提供する。
(a)混合物Aを得るために十分に、シリコンAを第三の母液と接触させる工程;
(b)溶融混合物Aを得るために十分に、混合物Aを溶融する工程;
(c)溶融液Aを冷却して、第一のシリコンおよび第四の母液を形成する工程;
(d)第一のシリコンと第四の母液とを分離する工程;
(e)第一の混合物を得るために十分に、第一のシリコンを第二の母液と接触させる工程;
(f)第一の溶融混合物を得るために十分に、第一の混合物を溶融する工程;
(g)第一の溶融液を冷却して、第一のシリコン結晶および第三の母液を形成する工程;
(h)第一のシリコン結晶と第三の母液とを分離する工程;
(i)第二の混合物を得るために十分に、第一のシリコン結晶を第一の母液と接触させる工程;
(j)第二の溶融混合物を得るために十分に、第二の混合物を溶融する工程;
(k)第二の溶融液を冷却して、第二のシリコン結晶および第二の母液を形成する工程;
(l)第二のシリコン結晶と第二の母液とを分離する工程;
(m)第三の混合物を得るために十分に、第二のシリコン結晶を第一の溶媒金属と接触させる工程;
(n)第三の溶融混合物を得るために十分に、第三の混合物を溶融する工程;
(o)第三の溶融液を冷却して、第三のシリコン結晶および第一の母液を形成する工程;
(p)第三のシリコン結晶と第一の母液とを分離する工程;
(q)溶融した第三の結晶を得るために十分に、第三のシリコン結晶を溶融する工程;
(r)凝固したシリコンを得るために十分に、溶融した第三の結晶を一方向に凝固する工程;
(s)凝固したシリコンの少なくとも一部を除去する工程
を含む、シリコンを精製するための方法であって、
母液および第一の溶媒金属が、溶媒金属を含み、
溶媒金属がアルミニウムを含み、
工程(a)〜(d)を、0回、1回または2回繰り返し、
工程(e)〜(h)を、0回、1回または2回繰り返し、
工程(i)〜(l)を、0回、1回または2回繰り返し、
工程(m)〜(p)を、0回、1回または2回繰り返し、
工程(q)〜(s)を、0回、1回または2回繰り返す、方法を提供する。
シリコン;
リン;および
ホウ素を含み、
リンの量が、ppmw測定で、ホウ素の量より少なく、
ホウ素の量が、0.7ppmw未満であり、そして
他の金属不純物の量が、それぞれ1ppmw未満である、精製シリコンを提供する。
単回パスの母液Aを、MG-Siまたは他のシリコン供給原料と混合した。溶融混合物SP(単回パス)Bを冷却して、シリコン結晶「SPフレークB」を成長させ、SP母液Bを得た。SP母液BとSPフレークBとを分離した。SP母液Bを、副生成物としてアルミニウム鋳造、ダイキャストおよび二次製錬工業に売却した。混合物は、約40%シリコンおよび60%アルミニウムであった。混合物をほぼ液相温度に溶融した。混合物を約950℃以上に加熱した。混合物を約720℃に冷却した。混合物から約32重量%のフレークが得られた。冷却を約15時間にわたって行った。約2,200kg以上をバッチサイズとして使用した。
SP母液Aを、MG-Siまたは他のシリコン源と混合した。溶融混合物「SP B」の温度を下げて、シリコン結晶「SPフレークB」を成長させ、SP母液Bを得た。SP母液BとSPフレークBとを分離した。
図7は、4重パスカスケードとしての本発明のある態様を示しており、これは4つの加熱炉で実施して、ホウ素が0.52ppmw未満の4重パスシリコンフレーク722を生成する。単回パスの加熱炉は、10,000kgの収容能力を有する。第一のパス704では、2,200kgの60%アルミニウムおよび40%シリコン溶融物(第二のパスから850kgの母液724、第一のパスの第一の繰り返し702から850kgの再利用母液703、および500kgのシリコン716)を、約16時間冷却可能な、溶融混合物を収容することができる容器に注ぎ、これにより約704kgのシリコンの第一のパスフレーク718が生成される。任意の塩素含有ガスを、冷却前に溶融混合物に添加することができる。液体の母液741の約50%は除去して大型の鋳型に入れ、副生成物としてアルミニウム鋳造合金製造用に売却される。母液724の他の50%(第一のパス704から)、即ち、850kgは、第一のパスの第一の繰り返し702用に同一の単回パス加熱炉に液体の形態で注ぎ戻すか、または固体状の大型鋳鉄として添加し戻した。また、液体または固体の850kgの第二のパス母液742を、500kgのシリコン716と共に、第一のパスの第一の繰り返し702用に単回パス加熱炉に注ぐ。これにより、溶融浴が冷却されて、フレークが成長した場合、約704kgの単回パスシリコンフレーク718が生成する。2,200kgのバッチ各々につき、500kgの冶金グレードシリコンまたはスクラップシリコン716を加熱炉に添加する。スクラップシリコン、別のプロセスから精製したシリコンまたは冶金シリコンは、約5ppmw未満のホウ素レベルを有する必要がある。この工程は、プロセスにおいて母液とフレークの量が一定となるように、全サイクル各々において2回行う(例えば、第一のパス704および第一のパスの第一の繰り返し702)。
Claims (21)
- (a)第一の混合物を得るために、第一のシリコンを第二の母液と接触させる工程;
(b)第一の溶融混合物を得るために、第一の混合物を溶融する工程;
(c)第一のシリコン結晶および第三の母液を形成するために、第一の溶融混合物を冷却する工程;
(d)第一のシリコン結晶と第三の母液とを分離する工程;
(e)第二の混合物を得るために十分に、第一のシリコン結晶を第一の母液と接触させる工程;
(f)第二の溶融混合物を得るために、第二の混合物を溶融する工程;
(g)第二の溶融混合物を冷却して、第二のシリコン結晶および第二の母液を形成する工程;
(h)第二のシリコン結晶と第二の母液とを分離する工程;
(i)第三の混合物を得るために、第二のシリコン結晶を第一の溶媒金属と接触させる工程;
(j)第三の溶融混合物を得るために、第三の混合物を溶融する工程;
(k)第三の溶融液を冷却して、第三のシリコン結晶および第一の母液を形成する工程;ならびに
(l)第三のシリコン結晶と第一の母液とを分離する工程
を含む、シリコンを精製するための方法であって、
母液および第一の溶媒金属が、溶媒金属を含み、ならびに
第二の母液を第一のシリコンと接触させる前に、第二の母液を第三の母液の少なくとも一部と組み合わせることを含む、
方法。 - 第一の母液を第一のシリコン結晶と接触させる前に、第一の母液を第二の母液の少なくとも一部と組み合わせることを更に含む、請求項1記載の方法。
- 第一の母液が、第二の母液に比べてより多くの溶媒金属を含む、請求項2記載の方法。
- 第三のシリコン結晶から、第二の溶媒金属の少なくとも一部を除去することをさらに含む、請求項1記載の方法。
- 第三のシリコン結晶から、粉末、第二の溶媒金属、混入物、またはそのいくつかの組み合わせを機械的に除去する工程をさらに含む、請求項1記載の方法。
- 第三のシリコン結晶を溶融する工程をさらに含む、請求項1記載の方法。
- ガス、第一のシリコンのスラグ溶融物またはそのいくつかの組み合わせを、溶融した第三のシリコン結晶と接触させる工程をさらに含む、請求項6記載の方法。
- インゴットを形成させるために十分に、溶融した第三のシリコン結晶から、第一のシリコンを一方向に凝固する工程をさらに含む、請求項6記載の方法。
- インゴットの一部を除去する工程をさらに含む、請求項8記載の方法。
- 一方向に凝固する工程およびインゴットの少なくとも一部を除去する工程を一回または複数回繰り返す、請求項9記載の方法。
- 工程(a)〜(d)を一回または複数回繰り返す、請求項1記載の方法。
- 工程(e)〜(h)を一回または複数回繰り返す、請求項1記載の方法。
- 1つまたは複数の母液、またはその溶融した混合物、もしくはそれらの組み合わせを、セラミック発泡体フィルターまたは塩素含有ガスの注入を用いて清浄化する、請求項1記載の方法。
- 溶融した第三のシリコン結晶を、セラミック発泡体フィルターまたは塩素含有ガスの注入により清浄化することをさらに含む、請求項7記載の方法。
- 溶媒金属がアルミニウムである、請求項1記載の方法。
- 除去することが、酸、塩基もしくは他の化学物質で溶解することもしくは反応させることまたはその組み合わせを含む、請求項4記載の方法。
- ガスが酸素を含む、請求項7記載の方法。
- (a)第一の混合物を得るために、第一のシリコンを第二の母液と接触させる工程;
(b)第一の溶融混合物を得るために、第一の混合物を溶融する工程;
(c)第一の溶融液を冷却して、第一のシリコン結晶および第三の母液を形成する工程;
(d)第一のシリコン結晶と第三の母液とを分離する工程;
(e)第二の混合物を得るために、第一のシリコン結晶を第一の母液と接触させる工程;
(f)第二の溶融混合物を得るために、第二の混合物を溶融する工程;
(g)第二の溶融液を冷却して、第二のシリコン結晶および第二の母液を形成する工程;
(h)第二のシリコン結晶と第二の母液とを分離する工程;
(i)第三の混合物を得るために、第二のシリコン結晶を第一の溶媒金属と接触させる工程;
(j)第三の溶融混合物を得るために、第三の混合物を溶融する工程;
(k)第三の溶融液を冷却して、第三のシリコン結晶および第一の母液を形成する工程;
(l)第三のシリコン結晶と第一の母液とを分離する工程;
(m)溶融した第三の結晶を得るために、第三のシリコン結晶を溶融する工程;
(n)凝固したシリコンを得るために、溶融した第三の結晶を一方向に凝固する工程;ならびに
(o)凝固したシリコンの少なくとも一部を除去する工程
を含む、シリコンを精製するための方法であって、
母液および第一の溶媒金属が、溶媒金属を含み、ならびに
溶媒金属が、アルミニウムを含む、方法。 - 工程(n)の前に、溶融した第三の結晶を、ガスまたはシリコンのスラグ溶融物の少なくとも1つと接触させる工程をさらに含む、請求項18記載の方法。
- 工程(m)〜(o)を、1回または複数回繰り返すことをさらに含む、請求項18記載の方法。
- (a)混合物Aを得るために、シリコンAを第三の母液と接触させる工程;
(b)溶融混合物Aを得るために、混合物Aを溶融する工程;
(c)溶融液Aを冷却して、第一のシリコンおよび第四の母液を形成する工程;
(d)第一のシリコンと第四の母液とを分離する工程;
(e)第一の混合物を得るために、第一のシリコンを第二の母液と接触させる工程;
(f)第一の溶融混合物を得るために、第一の混合物を溶融する工程;
(g)第一の溶融液を冷却して、第一のシリコン結晶および第三の母液を形成する工程;
(h)第一のシリコン結晶と第三の母液とを分離する工程;
(i)第二の混合物を得るために、第一のシリコン結晶を第一の母液と接触させる工程;
(j)第二の溶融混合物を得るために、第二の混合物を溶融する工程;
(k)第二の溶融液を冷却して、第二のシリコン結晶および第二の母液を形成する工程;
(l)第二のシリコン結晶と第二の母液とを分離する工程;
(m)第三の混合物を得るために、第二のシリコン結晶を第一の溶媒金属と接触させる工程;
(n)第三の溶融混合物を得るために、第三の混合物を溶融する工程;
(o)第三の溶融液を冷却して、第三のシリコン結晶および第一の母液を形成する工程;
(p)第三のシリコン結晶と第一の母液とを分離する工程;
(q)溶融した第三の結晶を得るために、第三のシリコン結晶を溶融する工程;
(r)凝固したシリコンを得るために、溶融した第三の結晶を一方向に凝固する工程;
(s)凝固したシリコンの少なくとも一部を除去する工程
を含む、シリコンを精製するための方法であって、
母液および第一の溶媒金属が、溶媒金属を含み、
溶媒金属が、アルミニウムを含み、
工程(a)〜(d)を、0回、1回または2回繰り返し、
工程(e)〜(h)を、0回、1回または2回繰り返し、
工程(i)〜(l)を、0回、1回または2回繰り返し、
工程(m)〜(p)を、0回、1回または2回繰り返し、
工程(q)〜(s)を、0回、1回または2回繰り返し、ならびに
第三の母液をシリコンAと接触させる前に、第三の母液を第四の母液の少なくとも一部と組み合わせることを更に含む、方法。
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