JPH05330815A - シリコンの精製方法 - Google Patents
シリコンの精製方法Info
- Publication number
- JPH05330815A JPH05330815A JP13542492A JP13542492A JPH05330815A JP H05330815 A JPH05330815 A JP H05330815A JP 13542492 A JP13542492 A JP 13542492A JP 13542492 A JP13542492 A JP 13542492A JP H05330815 A JPH05330815 A JP H05330815A
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- Japan
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- silicon
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- blown
- tuyere
- blowing
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【目的】 太陽電池等に用いるシリコンを製造する際
の、特にシリコン中の不純物としてのＢの有効な除去方
法の提案。 【構成】 底部にガス吹き込み羽口を有する容器内でシ
リコンを溶融状態に保持し、該羽口からAr、H2あるいは
これらの混合ガスにN2を１vol ％以下混合させて吹き込
む。
の、特にシリコン中の不純物としてのＢの有効な除去方
法の提案。 【構成】 底部にガス吹き込み羽口を有する容器内でシ
リコンを溶融状態に保持し、該羽口からAr、H2あるいは
これらの混合ガスにN2を１vol ％以下混合させて吹き込
む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主に太陽電池に用いる
高純度シリコンの製造方法に関するものである。
高純度シリコンの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池に使用するシリコンでは、シリ
コン中のＢ、Ｃなどの不純物は太陽電池に所要の半導体
特性を確保するため１ppmwを超えることはできない。ま
た、太陽電池が経済的に利用されるにはこのシリコンを
安価に量産できることが不可欠の要件になる。
コン中のＢ、Ｃなどの不純物は太陽電池に所要の半導体
特性を確保するため１ppmwを超えることはできない。ま
た、太陽電池が経済的に利用されるにはこのシリコンを
安価に量産できることが不可欠の要件になる。
【０００３】従来、この太陽電池用シリコンとして半導
体用のシリコンが用いられてきたが、高価なため、より
安価な製造方法として、たとえば特開昭63-218506 号公
報に示すような精製方法が提案されている。しかしなが
ら、この方法ではプラズマを用いるため、高価なArガス
と電力を多量に消費するので、精製コストが高い。
体用のシリコンが用いられてきたが、高価なため、より
安価な製造方法として、たとえば特開昭63-218506 号公
報に示すような精製方法が提案されている。しかしなが
ら、この方法ではプラズマを用いるため、高価なArガス
と電力を多量に消費するので、精製コストが高い。
【０００４】そこで、本出願人は既に特願平２-322330
号として溶融シリコンへのガス吹き込みによってシリコ
ン中の炭素、ボロンを工業的に有利に除去する方法を開
示している。しかし、この処理を行う場合は、特にＢ除
去速度によって処理速度が決まるため、より一層Ｂ除去
速度の大きい処理方法が望まれていた。
号として溶融シリコンへのガス吹き込みによってシリコ
ン中の炭素、ボロンを工業的に有利に除去する方法を開
示している。しかし、この処理を行う場合は、特にＢ除
去速度によって処理速度が決まるため、より一層Ｂ除去
速度の大きい処理方法が望まれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、特願平２-3
22330 号の改良技術であり、より速いＢの除去速度を達
成したシリコンの精製方法を提案することを目的とする
ものである。
22330 号の改良技術であり、より速いＢの除去速度を達
成したシリコンの精製方法を提案することを目的とする
ものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｂを不純物元
素として１ppmw以上含有するシリコンを、底部にガス吹
き込み羽口を有する容器内で溶融状態に保持し、該羽口
からAr又はH2あるいはこれらの混合ガスに１vol ％以下
のN2を混合したガスを吹き込み攪拌することを特徴とす
るシリコンの精製方法であり、さらに望ましくは羽口か
ら吸込まれるガスにCaO 、CaF2、SiO2およびCaCl2 から
選ばれた粉末を２種以上添加することを特徴とするシリ
コンの精製方法である。
素として１ppmw以上含有するシリコンを、底部にガス吹
き込み羽口を有する容器内で溶融状態に保持し、該羽口
からAr又はH2あるいはこれらの混合ガスに１vol ％以下
のN2を混合したガスを吹き込み攪拌することを特徴とす
るシリコンの精製方法であり、さらに望ましくは羽口か
ら吸込まれるガスにCaO 、CaF2、SiO2およびCaCl2 から
選ばれた粉末を２種以上添加することを特徴とするシリ
コンの精製方法である。
【０００７】
【作用】図１は、本発明を実施するのに用いる装置の基
本的な構成の一例であり、Ｂを不純物として１ppmw以上
含有するシリコン２を、底部にガス吹き込み羽口３を有
する容器１内でシリコンの融点以上の温度にて溶融状態
で保持し、底部に設けた羽口３より１vol ％以下のN2を
混合したAr、H2あるいはこれらの混合ガスを吹き込む。
これにより、容器１内のシリコンは停滞域を形成するこ
となく攪拌され、浴中を上昇するガス気泡とシリコンの
界面が反応界面となるため、反応が著しく速いものとな
る。
本的な構成の一例であり、Ｂを不純物として１ppmw以上
含有するシリコン２を、底部にガス吹き込み羽口３を有
する容器１内でシリコンの融点以上の温度にて溶融状態
で保持し、底部に設けた羽口３より１vol ％以下のN2を
混合したAr、H2あるいはこれらの混合ガスを吹き込む。
これにより、容器１内のシリコンは停滞域を形成するこ
となく攪拌され、浴中を上昇するガス気泡とシリコンの
界面が反応界面となるため、反応が著しく速いものとな
る。
【０００８】このような場合Ｃ、Ｂは酸化物として、Ｐ
はガスとして除去されると考えられるが、N2ガスを混合
することによりSi中のＢは窒化物となり、除去される。
このため、特にＢの除去速度が大幅に向上するのである
が、シリコン中に窒化物が懸濁して残留する場合があ
る。これに対しては、吹き込みガス中にCaO 、CaF2、Si
O2およびCaCl2 から選ばれた粉末を２種以上添加するこ
とで、懸濁した窒化物の数が著しく減少するので望まし
い。これは、２種以上の粉末を用いることによって、低
融点フラックスが生成し、このフラックスが懸濁する窒
化物を捕捉するためと考えられる。これらのフラックス
は互いに結合して成長するため、シリコン中に懸濁する
ことはない。
はガスとして除去されると考えられるが、N2ガスを混合
することによりSi中のＢは窒化物となり、除去される。
このため、特にＢの除去速度が大幅に向上するのである
が、シリコン中に窒化物が懸濁して残留する場合があ
る。これに対しては、吹き込みガス中にCaO 、CaF2、Si
O2およびCaCl2 から選ばれた粉末を２種以上添加するこ
とで、懸濁した窒化物の数が著しく減少するので望まし
い。これは、２種以上の粉末を用いることによって、低
融点フラックスが生成し、このフラックスが懸濁する窒
化物を捕捉するためと考えられる。これらのフラックス
は互いに結合して成長するため、シリコン中に懸濁する
ことはない。
【０００９】ここで、ガス中に含まれるN2の含有量は１
vol ％を超過すると、シリコンの窒化物生成反応が顕著
となり、Ｂ除去に対する効果があがらないため、１％以
下に限定される。本発明を実施する際、溶融シリコンを
保持する容器としてシリカ(SiO2)または、シリカを主成
分とする材料を選択するとシリコンの汚染が抑えられ好
適である。さらにＣ、Ｂ除去に要する酸素が、容器のシ
リカから供給されることにもなる。
vol ％を超過すると、シリコンの窒化物生成反応が顕著
となり、Ｂ除去に対する効果があがらないため、１％以
下に限定される。本発明を実施する際、溶融シリコンを
保持する容器としてシリカ(SiO2)または、シリカを主成
分とする材料を選択するとシリコンの汚染が抑えられ好
適である。さらにＣ、Ｂ除去に要する酸素が、容器のシ
リカから供給されることにもなる。
【００１０】これらの処理は、シリコンの融点以上の温
度で行われるが、作業性、反応速度の点より1500〜1700
℃で処理するのが好ましい。1500℃未満であると、反応
速度が小さいため処理時間が長くなるために、本発明の
意図に反し好ましくない。一方、1700℃を超えると、溶
融シリコンを保持する容器の損傷が著しくなるためにラ
ンニングコストが増大し好ましくない。
度で行われるが、作業性、反応速度の点より1500〜1700
℃で処理するのが好ましい。1500℃未満であると、反応
速度が小さいため処理時間が長くなるために、本発明の
意図に反し好ましくない。一方、1700℃を超えると、溶
融シリコンを保持する容器の損傷が著しくなるためにラ
ンニングコストが増大し好ましくない。
【００１１】
【実施例】図１に示す装置と同じ構造の装置を用いて処
理した。容器はシリカ製のものを用い、底部に直径１mm
の孔径の羽口５本を設置した。10kgの金属シリコンを容
器内で誘導加熱によって溶解し、1580〜1620℃で処理し
た。なお、原料に用いたシリコン中の不純物含有量を表
１に示す。またガス吹き込み後あるいはさらに粉末添加
後の不純物含有量を表１に併せて示す。
理した。容器はシリカ製のものを用い、底部に直径１mm
の孔径の羽口５本を設置した。10kgの金属シリコンを容
器内で誘導加熱によって溶解し、1580〜1620℃で処理し
た。なお、原料に用いたシリコン中の不純物含有量を表
１に示す。またガス吹き込み後あるいはさらに粉末添加
後の不純物含有量を表１に併せて示す。
【００１２】比較例１ 吹き込みガスとしてArを30Nl/min吹き込んだ。 比較例２ 吹き込みガスとして５％H2−Arを30Nl/min吹き込んだ。 実施例１ 吹き込みガスとして 0.7％N2−Arを30Nl/min吹き込ん
だ。
だ。
【００１３】実施例２ 吹き込みガスとして 0.7％N2−H2を30Nl/min吹き込ん
だ。 実施例３ 吹き込みガスとして 0.7％N2−Arを35Nl/min吹き込み、
これにSiO2/CaO粉（１：１）を５ｇ／min で添加した。
だ。 実施例３ 吹き込みガスとして 0.7％N2−Arを35Nl/min吹き込み、
これにSiO2/CaO粉（１：１）を５ｇ／min で添加した。
【００１４】比較例３ 吹き込みガスとして 1.2％N2−Arを30Nl/min吹き込ん
だ。 実施例４ 吹き込みガスとして 0.5％N2−２％H2−Arを35Nl/min吹
き込み、これにCaO/CaF2粉（１：１）を４ｇ／min で添
加した。
だ。 実施例４ 吹き込みガスとして 0.5％N2−２％H2−Arを35Nl/min吹
き込み、これにCaO/CaF2粉（１：１）を４ｇ／min で添
加した。
【００１５】実施例５ 吹き込みガスとして 0.3％N2−３％H2−Arを35Nl/min吹
き込み、これにCaCl2/CaF2粉（１：２）を６ｇ／min で
添加した。 実施例６ 吹き込みガスとして 0.4％N2−Arを30Nl/min吹き込み、
これに CaO/CaF2/SiO2（２：２：１）粉を６ｇ／min で
添加した。
き込み、これにCaCl2/CaF2粉（１：２）を６ｇ／min で
添加した。 実施例６ 吹き込みガスとして 0.4％N2−Arを30Nl/min吹き込み、
これに CaO/CaF2/SiO2（２：２：１）粉を６ｇ／min で
添加した。
【００１６】実施例７ 吹き込みガスとして 0.8％N2−10％H2−Arを35Nl/min吹
き込み、これにCaO/CaF2/CaCl2粉（１：１：１）を５ｇ
／min で添加した。 実施例８ 吹き込みガスとして 0.5％N2−５％H2−Arを30Nl/minで
300分吹き込み、これにCaO/CaF2/SiO2 粉（２：１：
１）を７ｇ／min で添加した。処理後のシリコンに含有
されるボロン、炭素ともに分析限界以下まで除去でき
た。
き込み、これにCaO/CaF2/CaCl2粉（１：１：１）を５ｇ
／min で添加した。 実施例８ 吹き込みガスとして 0.5％N2−５％H2−Arを30Nl/minで
300分吹き込み、これにCaO/CaF2/SiO2 粉（２：１：
１）を７ｇ／min で添加した。処理後のシリコンに含有
されるボロン、炭素ともに分析限界以下まで除去でき
た。
【００１７】実施例９ 吹き込みガスとして 0.5％N2−５％H2−Arを30Nl/minで
300分吹き込み、これにCaO/CaF2/SiO2/CaCl2 粉（１：
１：１：１）を７ｇ／min で添加した。処理後のシリコ
ンに含有されるボロン、炭素ともに分析限界以下まで除
去できた。
300分吹き込み、これにCaO/CaF2/SiO2/CaCl2 粉（１：
１：１：１）を７ｇ／min で添加した。処理後のシリコ
ンに含有されるボロン、炭素ともに分析限界以下まで除
去できた。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【発明の効果】本発明により、プラズマ発生に必要な多
大の電力を必要とすることなく、またシリコン中のボロ
ンを窒化物として効率よく除去、捕捉できるようになっ
た。その結果、太陽電池用シリコンをより経済的に製造
することができるようになった。
大の電力を必要とすることなく、またシリコン中のボロ
ンを窒化物として効率よく除去、捕捉できるようになっ
た。その結果、太陽電池用シリコンをより経済的に製造
することができるようになった。
【図１】本発明を実施するとき使用する装置の基本的な
構成例を示す縦断面図である。
構成例を示す縦断面図である。
１ 容器 ２ 溶融シリコン ３ 羽口 ４ 誘導コイル ５ 吹き込みガスからの泡 ６ ガス導入管 ７ 結合成長した添加粉フラックス ８ 集塵装置
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｂを不純物元素として１ppmw以上含有す
るシリコンを、底部にガス吹込羽口を有する容器内で溶
融状態に保持し、該羽口からAr又はH2あるいはこれらの
混合ガスに１vol ％以下のN2を混合したガスを吹き込み
攪拌することを特徴とするシリコンの精製方法。 - 【請求項２】 羽口から吹き込まれるガスにCaO 、Ca
F2、SiO2およびCaCl2から選ばれた粉末を２種以上添加
することを特徴とする請求項１記載のシリコンの精製方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13542492A JPH05330815A (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | シリコンの精製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13542492A JPH05330815A (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | シリコンの精製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05330815A true JPH05330815A (ja) | 1993-12-14 |
Family
ID=15151415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13542492A Pending JPH05330815A (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | シリコンの精製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05330815A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006104030A (ja) * | 2004-10-07 | 2006-04-20 | Sharp Corp | シリコンの精製方法 |
| WO2007127482A2 (en) * | 2006-04-28 | 2007-11-08 | Sri International | Methods for producing consolidated and purified materials |
| WO2008035799A1 (fr) | 2006-09-29 | 2008-03-27 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Procédé de purification du silicium, silicium et cellule solaire |
| JP2009057240A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 高純度シリコンの製造方法 |
| US7732012B2 (en) | 2004-06-22 | 2010-06-08 | Shin-Etsu Film Co., Ltd | Method for manufacturing polycrystalline silicon, and polycrystalline silicon for solar cells manufactured by the method |
| WO2011099870A1 (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-18 | Metallkraft As | Method for recovering solar grade silicon |
| JP2015521581A (ja) * | 2012-06-25 | 2015-07-30 | シリコー マテリアルズ インコーポレイテッド | シリコンを精製するための方向性凝固において有用なフラックス組成物 |
| CN112794332A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-05-14 | 北京科技大学 | 一种氮化-净化去除冶金硅中硼杂质的方法 |
| CN112811427A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-05-18 | 北京科技大学 | 一种基于超细氮化物转化-净化冶金硅中杂质硼的方法 |
-
1992
- 1992-05-27 JP JP13542492A patent/JPH05330815A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7732012B2 (en) | 2004-06-22 | 2010-06-08 | Shin-Etsu Film Co., Ltd | Method for manufacturing polycrystalline silicon, and polycrystalline silicon for solar cells manufactured by the method |
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| WO2007127482A3 (en) * | 2006-04-28 | 2008-01-24 | Stanford Res Inst Int | Methods for producing consolidated and purified materials |
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| JP2015521581A (ja) * | 2012-06-25 | 2015-07-30 | シリコー マテリアルズ インコーポレイテッド | シリコンを精製するための方向性凝固において有用なフラックス組成物 |
| US9512008B2 (en) | 2012-06-25 | 2016-12-06 | Silicor Materials, Inc. | Flux composition useful in directional solidification for purifying silicon |
| CN112794332A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-05-14 | 北京科技大学 | 一种氮化-净化去除冶金硅中硼杂质的方法 |
| CN112811427A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-05-18 | 北京科技大学 | 一种基于超细氮化物转化-净化冶金硅中杂质硼的方法 |
| CN112811427B (zh) * | 2021-01-12 | 2022-08-02 | 北京科技大学 | 一种基于超细氮化物转化-净化冶金硅中杂质硼的方法 |
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