JPH10245216A

JPH10245216A - 太陽電池用シリコンの製造方法

Info

Publication number: JPH10245216A
Application number: JP9049336A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Kato; 嘉英加藤; Masamichi Abe; 正道阿部; Kazuhiro Hanazawa; 和浩花澤; Hiroyuki Baba; 裕幸馬場; Naomichi Nakamura; 尚道中村; Kenkichi Yushimo; 憲吉湯下; Yasuhiko Sakaguchi; 泰彦阪口
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1997-03-04
Filing date: 1997-03-04
Publication date: 1998-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、現在、各精製工程で放置、又は廃棄
されているシリコン・スクラップを、太陽電池用シリコ
ンの原料にリサイクルさせ、歩留の良い「太陽電池用シ
リコンの製造方法」を提供することを目的としている。【解決手段】金属シリコンを、真空精錬工程、粗精製凝
固工程、酸化精錬工程、仕上凝固精製工程等を順次経て
太陽電池用シリコンを製造するに際し、前記工程のいず
れかで生じる工程除外シリコンを、その処理に適切な工
程にリサイクルする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池用シリコ
ンの製造方法に関し、詳しくは、複数の冶金的精製工程
を経て金属シリコンから不純物元素を除去する際に、各
精製工程で生じる金属シリコンの蒸着物、スクラップ、
あるいは酸化珪素等を回収して再度精製工程に戻し、シ
リコン歩留を向上させる技術である。

【０００２】

【従来の技術】近年、エネルギー源の多様化要求から、
太陽光発電が脚光を浴び、発電に必要な太陽電池用シリ
コンの製造が盛んになったが、この発電を行うには、シ
リコン中の不純物元素を許容値以下に低減しなければな
らない。そのため、従来は、図８に示すように、出発原
料の金属シリコン（９９．５重量％Ｓｉ）を塩酸と反応
させてトリクロロ・シランとしてガス化し、該ガスを精
留して不純物元素を除き、水素ガスと反応させる所謂Ｃ
ＶＤ法でガスから析出させたシリコンを用いていた。な
お、この段階で析出したシリコンは、所謂イレブン・ナ
インと非常に高純度なので、通常は半導体製造に利用で
きる。したがって、図８に示す従来の製造方法は、せっ
かく半導体用にまで高純度にしたシリコンを、再度、太
陽電池用に適するように成分調整（ボロン添加）した
り、精製や鋳造をしなければならないので、手間がかか
る上に、歩留が悪く、再溶解の設備、エネルギーも別途
必要で、製造費用が嵩むという問題があった。そのた
め、現在入手可能な太陽電池は高価なものとなり、一般
的な普及の障害となっている。また、上記のような化学
プロセスが主体の金属シリコンの精製では、シラン、塩
化物等の公害物質の多量発生が避けられず、量産の障害
になるという問題もあった。

【０００３】そこで、本出願人は、上記のような化学プ
ロセスによる金属シリコンの高純度化を改め、冶金プロ
セスのみで太陽電池に適した純度のシリコンを多量に製
造し、それを鋳造して一気にシリコン基板までにする方
法を検討している。すなわち、図９及び１０に示すよう
に、まず、原料である金属シリコン１に真空精錬と一方
向凝固による粗精製を施し、該金属シリコン１が含有す
る燐、カルシウム、アルミニウム、鉄、チタニウム等の
不純物元素をある程度の含有量まで除去する。そして、
引き続き、ボロン、炭素を酸化精錬で除き、脱酸も行
う。しかし、この段階の金属シリコン１には、まだＡ
ｌ，Ｆｅ，Ｔｉ等の金属元素がそれぞれ１０ｐｐｍ程度
含まれ、太陽電池用シリコン基板の組成としては純度が
低いので、さらに一方向凝固による精製を施し、前記不
純物元素を除去すると共に、基板用のインゴットを製造
するのである。現在、かかる製造方法によれば、太陽電
池用シリコンを従来法よりかなり安価に量産できること
の目処がついている。

【０００４】しかしながら、上記製造方法でもシリコン
歩留の点では大いに問題がある。つまり、酸化精錬で
は、アルゴンからなる高温のプラズマ・ガス流に付加し
た酸化性ガス（例えば、水蒸気）で、ボロン及び炭素を
優先酸化してそれらの酸化物を揮発除去する。ところ
が、９９．５重量％のシリコンに１０ｐｐｍ程度含まれ
るボロンや炭素を除去するのであるから、量的には、Ｓ
ｉＯやＳｉＯ₂ として排ガスに逸散するシリコンが圧倒
的に多い（通常、処理する金属シリコンの１０重量％程
度に相当）。

【０００５】また、真空精錬での脱燐工程では、かなり
のシリコンが蒸発して系外に去り、さらには、一方向凝
固では、製造したインゴット１１の上部２０％程度が切
断除去される。従って、これらのシリコンを幾分でも回
収し、原料として再利用して歩留を改良すれば、太陽電
池用シリコンの製造がより一層安価になると考えられ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
に鑑み、現在、各精製工程で放置、又は廃棄されている
シリコン・スクラップを、太陽電池用シリコンの原料に
リサイクルさせ、歩留の良い「太陽電池用シリコンの製
造方法」を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため、各精製工程で発生するシリコン・スクラッ
プ、排ガス中の酸化物、破砕や切削で生じるシリコン屑
等の特性を調査し、それぞれを最適な工程へ戻すことを
鋭意研究し、その成果を本発明として具現化した。

【０００８】すなわち、本発明は、Ａ．金属シリコンを、真空下において溶解し、その含有
する燐を気化脱燐する真空精錬工程Ｂ脱燐後の溶湯から金属不純物元素を除去するための
凝固を行い、鋳塊を得る粗精製凝固工程Ｃ．該鋳塊の不純物濃化部を切断、除去する第一の不純
物除去工程Ｄ．切断除去後の残部を破砕する破砕工程Ｅ．破砕物を再溶解し、酸化性雰囲気下で溶湯からボロ
ン及び炭素を酸化除去する酸化精錬工程Ｆ．引き続き，アルゴン・ガスあるいはアルゴンと水素
の混合ガスを該溶湯に吹き込み、脱酸する脱酸精製工程Ｇ．脱酸後の溶湯を、鋳型に鋳込み、一方向凝固を行い
鋳塊を得る仕上凝固精製工程Ｈ．該一方向凝固で得た鋳塊の不純物濃化部を切断、除
去する第２の不純物除去工程Ｉ．切断除去後の残部をスライスして基板にするスライ
ス工程からなる太陽電池用シリコンの製造方法において複数の
前記工程のいずれかで生じる工程除外シリコンを、その
処理に適切な工程にリサイクルすることを特徴とする太
陽電池用シリコンの製造方法である。

【０００９】また、本発明は、前記工程除外シリコンの
発生がＡ工程であり、前記適切な工程をＡ及び／又はＥ
工程とすることを特徴とする太陽電池用シリコンの製造
方法である。さらに、本発明は、前記工程除外シリコン
の発生がＨ工程であり、前記適切な工程をＡ及び／又は
Ｅ工程とすることを特徴とする太陽電池用シリコンの製
造方法である。

【００１０】加えて、本発明は、前記工程除外シリコン
の発生がＣ工程であり、前記適切な工程をＡ及び／又は
Ｅ工程とすることを特徴とする太陽電池用シリコンの製
造方法である。さらに加えて、本発明は、前記工程除外
シリコンの発生がＥ工程であり、前記適切な工程をＥ工
程とし、その工程除外シリコンが、前記Ｅ工程の排ガス
中に還元性ガスを吹込み、該排ガスに含まれるシリコン
酸化物を単体シリコンとして回収したものであることを
特徴とする太陽電池用シリコンの製造方法である。

【００１１】そして、本発明は、前記工程除外シリコン
の発生がＤ工程であり、前記適切な工程をＡ工程とした
り、あるいは前記工程除外シリコンの発生がＩ工程であ
り、前記適切な工程をＥ工程とすることを特徴とする太
陽電池用シリコンの製造方法である。また、本発明は、
複数の前記工程のいずれかで生じる工程外シリコンを、
上述した多種類のリサイクル手段のいずれかから選ばれ
た２以上を同時に用いて処理することを特徴とする太陽
電池用シリコンの製造方法であり、あるいは前記Ａ工程
とＥ−Ｆ工程の順序を入れ換えたことを特徴とする太陽
電池用シリコンの製造方法でもある。

【００１２】これらの本発明の実施に関しても発明をな
し、それは、製造する太陽電池用シリコンに含有され管
理対象となる各種不純物元素の濃度を測定し、その測定
値が目標値を超えないよう、リサイクルの量及び回数を
調整、あるいはリサイクルの中断することを特徴とする
太陽電池用シリコンの製造方法であり、さらに、前記各
工程へリサイクルする物を一次貯蔵し、リサイクル先溶
湯の不純物濃度を許容範囲内に抑えるように調整して使
用することを特徴とする太陽電池用シリコンの製造方法
でもある。

【００１３】以上述べた多数の本発明では、太陽電池用
シリコンの製造において、従来放置したり、破棄されて
いたシリコン・スクラップ等の工程除外シリコンを再度
シリコン原料として使用するようにしたので、シリコン
歩留が従来に比べ、大幅に向上する。その結果、太陽電
池用シリコンの製造コストが著しく低減する。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、出発原料の金属シリコン
を、真空精錬で脱燐する際に生じるシリコン蒸発物のリ
サイクルである。通常、この真空精錬（Ａ工程）は、図
１０に示した減圧室２内に保持容器３を配置し、電子ビ
ーム９による加熱で温度１５００℃以上の温度にしたシ
リコン溶湯（以下、溶湯１という）から燐、アルミを蒸
発除去する。その際、減圧室２は１０^-4ｔｏｒｒ以上の
真空度になるため、シリコンも若干だが揮発する。ここ
で揮発したシリコンは、減圧室２の壁及び排気系１０で
蒸着し回収されるが、通常は工程除外シリコンとして放
置されている。

【００１５】本発明は、これを同じ工程に戻して溶湯１
に添加し、再度真空精錬するものである。同一工程へ戻
すのは、まだ金属シリコン１からの不純物除去の当初で
回収したものであり、純度が低いからである。なお、ボ
ロンに関しては、かなり低い（０．１ｐｐｍ以下）の
で、少ない量なら後流の酸化精錬（Ｅ工程）において溶
湯に加えることも可能である。これによって、Ａ工程で
のシリコン歩留が、従来の約９０％から９５〜９８％に
向上した。

【００１６】図２は、不純物除去の最終工程である仕上
げ凝固精製工程（Ｇ工程）で得た鋳塊から、特に金属不
純物元素が濃化した部分（通常、鋳塊の上部２０％程度
に相当）を切断して得た工程除外シリコンの処理である
（Ｈ工程という）。このシリコンは、既に脱燐され燐濃
度が低く、また、上流の粗凝固精製工程（Ｂ工程）及び
第１の濃化部除去工程（Ｃ工程）を経ているので、金属
不純物元素の含有量が極端に高いわけではない。そこ
で、本発明では、固体を溶解させることだけに着眼して
酸化精錬（Ｅ工程）にリサイクルさせることにした。Ｅ
工程より下流に溶解手段がないからである。なお、溶解
手段を真空精錬工程（Ａ工程）に求めても何ら構わない
が、これによって、Ｈ工程でのシリコン歩留はほぼ１０
０％と考えて良い。

【００１７】図３は、Ｆｅ，Ａｌ，Ｔｉ等の金属不純物
元素を除去するための粗凝固精製（Ｂ工程）で得た鋳塊
から、該不純物元素が濃化した部分を切断除去する第１
の除去工程（Ｃ工程）で生じた工程除外シリコンの処理
である。このシリコンは、既に脱燐してあるが、Ｆｅ，
Ａｌ，Ｔｉ等の金属不純物元素が高い。酸化精錬Ｅへリ
サイクルする際は、仕上凝固精製Ｇで金属不純物元素の
濃度にさほど影響のない程度にするか、本シリコンを適
度に破砕して酸洗処理し、結晶粒界の金属不純物元素を
除去することが肝要である。真空精錬Ａまで戻す場合で
も上記と同様であるが、酸洗処理するのであれば、Ｅ工
程へリサイクルした方が合理的である。これによって、
Ｃ工程でのシリコン歩留もほぼ１００％に近くなる。

【００１８】図４は、金属シリコンから脱ボロン、脱炭
する酸化精錬工程（Ｅ工程）で生じる工程除外シリコン
の処理である。この酸化精錬は、図１０に示したよう
に、保持容器２内で、例えばプラズマ・ガス５で加熱し
つつ溶湯１に水蒸気４を吹き付け、ボロン及び炭素を酸
化物として優先的に揮発除去するものである。しかしな
がら、純度９９．５％の金属シリコン１にそれぞれ１０
ｐｐｍ程度含まれるボロンを１ｐｐｍ程度にするのであ
るから、溶湯１の大部分はシリコンである。そのため、
シリコンも同時にＳｉＯあるいはＳｉＯ₂ として排ガス
中に逃げ、量的には処理する金属シリコン１の約１０％
に相当する。

【００１９】本発明では、このシリコン分を回収し、再
度同工程にリサイクル処理するものである。従来、煙道
１０で回収したものは酸化物であるので、還元してシリ
コンにするのが好ましい。そこで、熱的な面を考慮し、
煙道１０に還元ガスを吹込み、還元してからシリコン・
ダストで回収することにした。さらに、酸化精錬時に精
錬容器に投入するシリコンが粉状であると、供給時に飛
散して歩留を低下させるので、回収したダストは、搬送
ガスを用いて溶湯１に吹き付け、あるいは吹込むように
した。また、このダストには、せっかく除いたボロンが
多く含まれるので（５０ｐｐｍ程度）、リサイクルさせ
るには、ダスト量やリサイクル回数に配慮が必要であ
る。特に、酸化精錬後のシリコンのボロンや炭素が高く
なる恐れがある場合には、リサイクルを中止の処置が必
要である。還元ガスとしては、ＣＯ，Ｈ₂ ，炭化水素ガ
スが好ましいが、コスト的には、例えば高炉やコークス
炉等の工場排ガスを利用すれば良い。これによって、従
来９０％しかなかったＥ工程での歩留が９６〜９７％ま
で向上した。

【００２０】図５は、前記した第１の切断除去工程（Ｃ
工程）で、鋳塊１１から不純物の濃化部分１２を除去
し、残部を粉砕した際に発生する粉状の工程除外シリコ
ン屑の処理である。これも従来は、粉体であるため廃棄
されていた。しかし、脱燐後に金属不純物元素の精製が
なされたものであるため、比較的に純度は良い。そこ
で、前記ダストと同様に溶湯１へ搬送ガスの利用で、吹
込み又は吹き付け、あるいは固形化して供給するば良い
と考え、本発明では、Ａ工程もしくはＥ工程にリサイク
ルする。

【００２１】図６は、最終製品の製造工程（Ｉ工程）
で、鋳塊１１をワイヤ・ソー等で２５０〜４５０μｍ厚
みにスライスして太陽電池用シリコンの基板１３を得る
際に発生するシリコン屑である。これは、ワイヤ・ソー
で潤滑剤を用いて切断するため、鉄及びＳｉＣによる汚
染があり，しかも酸化されてＳｉＯ₂ となっている。そ
のため、酸洗や還元処理が必要で、その後９０〜９５％
がリサイクルされる。また、形状が粉体であるために、
溶解工程への供給に問題があった。そこで、本発明で
は、前記シリコン・ダストや破砕シリコン屑と同様に、
粉体の吹込み又は吹き付け、あるいは固形化して溶湯へ
供給するようにした。供給場所は、Ｅ工程、つまり酸化
精錬工程である。従って、Ｉ工程でのシリコン歩留は、
ほぼ９０〜９５％である。

【００２２】図７は、上述した種々のリサイクルを全て
同時に実施する形態の本発明であり、シリコン歩留の面
では、この場合が最も効果が大きい。しかし、全てのリ
サイクルを行わなくても、それなりの効果は発揮される
ので、前記したリサイクル手段から、２以上を選択して
同時に用いる多種の組合わせも本発明とする。また、前
記した本発明では、図１〜７に示したように、金属シリ
コン１からの不純物除去を揮発精錬から始めることにし
ていた。しかし、この揮発精錬（Ａ工程）と酸化精錬及
び脱酸工程（Ｅ及びＦ工程）との順序を代えても、シリ
コン歩留に与える効果は同じなので、それも本発明に加
えることにした。

【００２３】各工程で生じた前記工程除外シリコンを、
適切に処理できる工程にリサイクルしただけで全ての問
題が解決できれば良いが、そのような旨い話はないのが
現実である。前記工程除外シリコンのうち、Ｉ工程で生
じるスライス屑以外は全て成分的な問題を抱えている。
つまり、前記各工程は、金属シリコン１から不純物元素
を除去するものであるから、工程除外シリコンには、せ
っかく除外した不純物元素が濃縮している場合が多いか
らである。かかる工程除外シリコンを単純にリサイクル
させれば、いずれは各工程で処理できないように溶湯の
不純物元素が高くなる。そこで、発明者は、最終製品で
ある太陽電池用シリコンの成分規格を指標にして、リサ
イクルの量や回数を制限したり、あるいはリサイクルの
中断をするようにした。また、本発明では、各工程で溶
湯１の成分管理を厳重にするため、前記各工程へリサイ
クルする物を一次貯蔵し、リサイクル先溶湯の不純物濃
度を許容範囲内に抑えるように調整して使用することも
考えたのである。

【００２４】

【実施例】図１０に示す装置で、出発原料に市販の粒状
金属シリコン１を用いて、太陽電池用シリコンを製造す
る操業を行った。該金属シリコンの主な不純物元素の組
成を表１に示し、まず、前記した工程除外シリコンのリ
サイクル以外の操業を説明する。

【００２５】減圧室２内に、出力３００ＫＷの電子銃を
上方に備え、黒鉛製の保持容器３（溶解炉ともいう）
に、前記市販の金属シリコン１を１０ｋｇ／時間で供給
して連続溶解する。その際、減圧室２は１０^-5ｔｏｒｒ
の真空度とされ、溶湯１から燐及びアルミニウム元素の
一部が気化し、排気ガスと共に除去される。この排気系
１０には、冷却した蒸着板（図示せず）が設置され、そ
こに排気ガス７中に含まれ飛散しているシリコン蒸気を
冷却して、蒸着させる。これが前記Ａ工程で生じる工程
除外シリコンである。なお、以下の操業は、一部に所謂
バッチ操業も含み、保持容器２から次工程への移動をオ
ーバー・フロー型式にした半連続操業となる。

【００２６】引き続いて、脱燐後の溶湯１は、水冷式銅
製の鋳型１４に注入され、溶湯表面を電子ビーム９で照
射して溶融状態を保持しつつ、底部より凝固界面の移動
速度１ｍｍ／分で凝固し、５０ｋｇの鋳塊１１を得る
（Ｂ工程）。その際、溶湯中の金属不純物元素の多く
は、凝固後半の溶湯部分に濃縮する。そこで、前記Ｃ工
程で、この鋳塊１１の上部２０％を切断し、工程除外シ
リコンとして除去する。つまり、金属シリコンの粗凝固
精製を行ったのであり、その残部は、表１に示す化学組
成の鋳塊１１となる。

【００２７】この残部の鋳塊１１を、次工程での使用の
便を配慮し、粒状に破砕する（Ｄ工程）。ここで生じる
粉が、前記工程除外シリコンであり、破砕シリコン屑と
命名する。粒状物は、出力１００ＫＷのプラズマ・トー
チ６を上方に配置したシリカ・ルツボ（保持容器２）内
で溶解される。そして、溶湯１の温度を１６００℃に保
持し、１５容量％の水蒸気４を含むアルゴン−水蒸気の
混合ガスを該溶湯１の表面に吹き付けた。これによっ
て、溶湯１中のボロン及び炭素は酸化され、酸化物とし
て排ガス７に逃げ、除去される（Ｅ工程）。しかし、溶
湯１の主体であるシリコンも酸化され、ＳｉＯあるいは
ＳｉＯ₂ として排ガスに含まれる。この排ガス７中の酸
化物の一部は、排気系１０に設けた集塵装置でダストと
として回収される。本発明では、この集塵装置の手前に
還元ガスを導入する口（図示せず）を設け、排ガス７中
の酸化物を還元するようにした。それによって、集塵装
置ではシリコンを主体としたダストが回収できる。これ
を、工程除外シリコン・ダストとする。

【００２８】一方、酸化精錬中には、溶湯１から試料を
採取し、その比抵抗を測定する。酸化性ガスの吹き付け
から約２時間経過後に、試料の比抵抗が１オーム・ｃｍ
になったので、酸化精錬の終了と判断し、前記混合ガス
をアルゴン・ガスのみに切り替え、３０分間脱酸した。
その後、該溶湯１は、離型剤のＳｉ₃ Ｎ₄ を塗布した黒
鉛製の鋳型１４に注入され、アルゴン雰囲気下で底部よ
り冷却して一方向凝固し、鋳塊１１を得た。その際、鋳
型１４上方には黒鉛ヒータを配置し、溶湯１の表面を加
熱し、凝固界面の移動速度は、０．７ｍｍ／分程度であ
る。また、これによって、溶湯１中の金属不純物元素
は、凝固後半の溶湯に濃縮する（この工程は、仕上凝固
精製と呼ぶ）。凝固完了後、得られた鋳塊１１の上部２
５％を切断除去し、前記Ｈ工程での除外シリコンとし
た。この残部が、製造目的とした太陽電池用シリコン
であり、引き続き、それをマルチ・ワイヤ・ソーを用い
て、一枚の厚さが３５０μｍの薄板になるようスライス
する。つまり、製品として、サイズ１５ｃｍ×１５ｃｍ
の太陽電池用シリコン基板を３００枚得た。スライスの
段階でも、シリコン粉が工程除外シリコンとして発生
し、スライス屑と命名する。

【００２９】なお、この基板１３の性能は、通常、本発
明に係る工程除外シリコンのリサイクルを行わない場
合、比抵抗が１．２オーム・ｃｍ，少数キャリアのライ
フ・タイムが１２μ秒、光電変換効率が１４％である。
また、その化学組成は、表１に示す程度である。

【００３０】

【表１】

【００３１】次に、本発明に係る工程除外シリコンのリ
サイクルを実施した代表例として、図７に示した全ての
工程外シリコンをリサイクル場合を前記操業に適用し
た。つまり、出願人が先に提案した太陽電池用シリコン
の製造フローに、本発明を取り入れたのである。リサイ
クルは、最終製品の基板１３から試料を採取して迅速分
析し、太陽電池用シリコンとしての目標値になるよう、
各不純物元素を監視しつつ行われた。その目標値を、表
２に示す。

【００３２】操業の途中では、この目標値におさまるよ
う、それぞれのリサイクル量を減少させたり、リサイク
ルを中断した。その結果、この操業によって達成された
シリコン歩留は、表３から明らかなように、従来は３２
％程度であったものがほぼ９０％にもなり、格段の成果
が達成できた。

【００３３】なお、上記代表例以外の本発明を実施した
場合は、表３の値より歩留向上効果が推定でき、最も低
いもので３５％となる。

【００３４】

【表２】

【００３５】

【表３】

【００３６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明により、太陽
電池用シリコンの製造において、従来は、廃棄したりあ
るいは放置していた工程除外シリコンが、その製造工程
のいずれかにリサイクルできるようになり、シリコン歩
留が大幅に向上した。その結果、太陽電池用シリコン、
あるいはそれで製作した基板の製造コストが安価になっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る太陽電池用シリコンの製造方法の
第１の実施形態を示す流れ図である。

【図２】本発明に係る太陽電池用シリコンの製造方法の
第２の実施形態を示す流れ図である。

【図３】本発明に係る太陽電池用シリコンの製造方法の
第３の実施形態を示す流れ図である。

【図４】本発明に係る太陽電池用シリコンの製造方法の
第４の実施形態を示す流れ図である。

【図５】本発明に係る太陽電池用シリコンの製造方法の
第５の実施形態を示す流れ図である。

【図６】本発明に係る太陽電池用シリコンの製造方法の
第６の実施形態を示す流れ図である。

【図７】本発明に係る太陽電池用シリコンの製造方法の
第７の実施形態を示す流れ図である。

【図８】従来の太陽電池用シリコンの製造工程を示す流
れ図である。

【図９】本出願人が最近提案した太陽電池用シリコンの
製造工程を示す流れ図である。

【図１０】図９の流れ図を、具体的な装置に置き換えて
示した模式図である。

【符号の説明】

１金属シリコン（あるいは溶湯）２減圧室３保持容器（溶解装置）４酸化性ガス（水蒸気）５プラズマ・ガス６プラズマ・トーチ７排気ガス８電子銃９電子ビーム１０煙道（排気系）１１鋳塊（インゴット）１２濃化部（切断除去部）１３基板（ウエハ）１４鋳型

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者花澤和浩千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者馬場裕幸千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者中村尚道千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者湯下憲吉千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者阪口泰彦千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ａ．金属シリコンを、真空下において溶解
し、その含有する燐を気化脱燐する真空精錬工程Ｂ脱燐後の溶湯から金属不純物元素を除去するための
凝固を行い、鋳塊を得る粗精製凝固工程Ｃ．該鋳塊の不純物濃化部を切断、除去する第一の不純
物除去工程Ｄ．切断除去後の残部を破砕する破砕工程Ｅ．破砕物を再溶解し、酸化性雰囲気下で溶湯からボロ
ン及び炭素を酸化除去する酸化精錬工程Ｆ．引き続き，アルゴン・ガスあるいはアルゴンと水素
の混合ガスを該溶湯に吹き込み、脱酸する脱酸精製工程Ｇ．脱酸後の溶湯を、鋳型に鋳込み、一方向凝固を行い
鋳塊を得る仕上凝固精製工程Ｈ．該一方向凝固で得た鋳塊の不純物濃化部を切断、除
去する第２の不純物除去工程Ｉ．切断除去後の残部をスライスして基板にするスライ
ス工程からなる太陽電池用シリコンの製造方法において複数の
前記工程のいずれかで生じる工程除外シリコンを、その
処理に適切な工程にリサイクルすることを特徴とする太
陽電池用シリコンの製造方法。
【請求項２】前記工程除外シリコンの発生がＡ工程で
あり、前記適切な工程をＡ及び／又はＥ工程とすること
を特徴とする請求項１記載の太陽電池用シリコンの製造
方法。
【請求項３】前記工程除外シリコンの発生がＨ工程で
あり、前記適切な工程をＡ及び／又はＥ工程とすること
を特徴とする請求項１記載の太陽電池用シリコンの製造
方法。
【請求項４】前記工程除外シリコンの発生がＣ工程で
あり、前記適切な工程をＡ及び／又はＥ工程とすること
を特徴とする請求項１記載の太陽電池用シリコンの製造
方法。
【請求項５】前記工程除外シリコンの発生がＥ工程で
あり、前記適切な工程をＥ工程とすることを特徴とする
請求項１記載の太陽電池用シリコンの製造方法。
【請求項６】前記工程除外シリコンが、前記Ｅ工程の
排ガス中に還元性ガスを吹込み、該排ガスに含まれるシ
リコン酸化物を単体シリコンとして回収したものである
ことを特徴とする請求項５記載の太陽電池用シリコンの
製造方法。
【請求項７】前記工程除外シリコンの発生がＤ工程で
あり、前記適切な工程をＡ工程とすることを特徴とする
請求項１記載の太陽電池用シリコンの製造方法。
【請求項８】前記工程除外シリコンの発生がＩ工程で
あり、前記適切な工程をＥ工程とすることを特徴とする
請求項１記載の太陽電池用シリコンの製造方法。
【請求項９】複数の前記工程のいずれかで生じる工程
外シリコンを、請求項２〜８のいずれかから選ばれた２
以上のリサイクル手段を用いて処理することを特徴とす
る請求項１記載の太陽電池用シリコンの製造方法。
【請求項１０】前記Ａ工程とＥ−Ｆ工程の順序を入れ
換えたことを特徴とする請求項１〜９いずれかに記載の
太陽電池用シリコンの製造方法。
【請求項１１】製造する太陽電池用シリコンに含有さ
れ管理対象となる各種不純物元素の濃度を測定し、その
測定値が目標値を超えないよう、前記リサイクルの量及
び回数を調整したり、あるいはリサイクルを中断させる
ことを特徴とする請求項１〜１０いずれか記載の太陽電
池用シリコンの製造方法。
【請求項１２】前記適切な工程へリサイクルする多種
の工程外シリコンを、それぞれ個別に一次貯蔵し、リサ
イクル先溶湯の不純物濃度を許容範囲内に抑えるように
調整して使用することを特徴とする請求項１〜１１いず
れか記載の太陽電池用シリコンの製造方法。