JPH10265214A - シリコンの精製方法 - Google Patents
シリコンの精製方法Info
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- JPH10265214A JPH10265214A JP7487697A JP7487697A JPH10265214A JP H10265214 A JPH10265214 A JP H10265214A JP 7487697 A JP7487697 A JP 7487697A JP 7487697 A JP7487697 A JP 7487697A JP H10265214 A JPH10265214 A JP H10265214A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】太陽電池用シリコンを製造する際に、一方向凝
固精製を１回で済ませ、精製プロセスの簡略化、溶解エ
ネルギーの減少、歩留りの向上を図る。 【解決手段】出発原料として金属シリコンを使用し、脱
Ｐ、脱Ｂ、Ｃ、Ｏの後、溶融シリコン１を鋳型２に単に
注湯して棒状の固化したシリコン３を鋳造し、この棒状
の固化したシリコンをゾーン溶解法によって精製し、Ｆ
ｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃａを除去する。鋳造は電磁鋳型を用
いた連続鋳造とし、鋳片の引き抜き工程でゾーン溶解法
を適用してもよい。
固精製を１回で済ませ、精製プロセスの簡略化、溶解エ
ネルギーの減少、歩留りの向上を図る。 【解決手段】出発原料として金属シリコンを使用し、脱
Ｐ、脱Ｂ、Ｃ、Ｏの後、溶融シリコン１を鋳型２に単に
注湯して棒状の固化したシリコン３を鋳造し、この棒状
の固化したシリコンをゾーン溶解法によって精製し、Ｆ
ｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃａを除去する。鋳造は電磁鋳型を用
いた連続鋳造とし、鋳片の引き抜き工程でゾーン溶解法
を適用してもよい。
Description
【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、さらに詳しくは、不純物濃度に拘
らず予備処理などの前処理を伴わない低コストで太陽電
池用シリコンを製造する技術に関するものである。
ンの製造方法に関し、さらに詳しくは、不純物濃度に拘
らず予備処理などの前処理を伴わない低コストで太陽電
池用シリコンを製造する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、金属シリコンを原料として太陽電
池用シリコンを精製する場合、Ｆｅ、Ａｌの含有量が１
０００ｐｐｍ以上の金属シリコンを予備処理によってＦ
ｅ、Ａｌが１０００ｐｐｍ未満のシリコンとするか、又
はＦｅ、Ａｌが１０００ｐｐｍ未満の不純物の少ない粉
状シリコンを溶融し、真空脱Ｐを経て、酸化脱Ｂ、Ｃ、
Ｏし、一方向凝固精製によって製品インゴットとしてい
た。この脱Ｐ、脱Ｂ、Ｃ、Ｏ工程は逆順に行うこともで
きる。
池用シリコンを精製する場合、Ｆｅ、Ａｌの含有量が１
０００ｐｐｍ以上の金属シリコンを予備処理によってＦ
ｅ、Ａｌが１０００ｐｐｍ未満のシリコンとするか、又
はＦｅ、Ａｌが１０００ｐｐｍ未満の不純物の少ない粉
状シリコンを溶融し、真空脱Ｐを経て、酸化脱Ｂ、Ｃ、
Ｏし、一方向凝固精製によって製品インゴットとしてい
た。この脱Ｐ、脱Ｂ、Ｃ、Ｏ工程は逆順に行うこともで
きる。
【０００３】上記技術では一方凝固精製を１回で済ます
ために、原料金属シリコンを予備処理して金属不純物濃
度を低く（Ｆｅ、Ａｌ＜１０００ｐｐｍ）した原料を使
用するか、元々金属不純物濃度の低い粉状シリコンくず
を使用するかしかなく、使用できる原料に制約があっ
た。
ために、原料金属シリコンを予備処理して金属不純物濃
度を低く（Ｆｅ、Ａｌ＜１０００ｐｐｍ）した原料を使
用するか、元々金属不純物濃度の低い粉状シリコンくず
を使用するかしかなく、使用できる原料に制約があっ
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は原料シリコン
から太陽電池用シリコンを製造するのに当って、一方向
凝固精製を１回で済ませることを目的とする。本発明
は、太陽シリコン精製プロセスの簡略化を図り、溶解エ
ネルギーの減少を図るとともに歩留りの向上を図ること
を課題とする。
から太陽電池用シリコンを製造するのに当って、一方向
凝固精製を１回で済ませることを目的とする。本発明
は、太陽シリコン精製プロセスの簡略化を図り、溶解エ
ネルギーの減少を図るとともに歩留りの向上を図ること
を課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、金属シリコン
を精製する方法において、出発原料として金属シリコン
を使用し、金属シリコンを減圧溶解してＰを除去し、つ
いで凝固させることなく不活性ガス雰囲気下で酸化性ガ
スを添加してＢ、Ｃを除去し、さらにその後Ｏを除去
し、棒状の固化したシリコンを鋳造し、該棒状の固化し
たシリコンをゾーン溶解法によって精製し、Ｆｅ、Ａ
ｌ、Ｔｉ、Ｃａを除去することを特徴とするシリコンの
精製方法を提供する。
を精製する方法において、出発原料として金属シリコン
を使用し、金属シリコンを減圧溶解してＰを除去し、つ
いで凝固させることなく不活性ガス雰囲気下で酸化性ガ
スを添加してＢ、Ｃを除去し、さらにその後Ｏを除去
し、棒状の固化したシリコンを鋳造し、該棒状の固化し
たシリコンをゾーン溶解法によって精製し、Ｆｅ、Ａ
ｌ、Ｔｉ、Ｃａを除去することを特徴とするシリコンの
精製方法を提供する。
【０００６】前記棒状の固化したシリコンは、前記金属
シリコンを溶解後、まず不活性雰囲気下又は減圧下にお
いて酸化精練を行ってＢ、Ｃを除去し、次いで該溶湯を
凝固させることなく減圧してＰを除去し、鋳造したもの
でもよい。また、前記棒状の固化したシリコンの鋳造
は、電磁鋳型を用いた連続鋳造によって連続的に引き抜
き、その引き抜き工程でゾーン溶解法を適用することと
すれば、能率的に製造することができ、好適である。電
磁鋳型は鋳型内の溶融シリコンを撹拌すると共に鋳型と
溶融シリコンとの間に隙間を形成し、無接触で凝固させ
る。
シリコンを溶解後、まず不活性雰囲気下又は減圧下にお
いて酸化精練を行ってＢ、Ｃを除去し、次いで該溶湯を
凝固させることなく減圧してＰを除去し、鋳造したもの
でもよい。また、前記棒状の固化したシリコンの鋳造
は、電磁鋳型を用いた連続鋳造によって連続的に引き抜
き、その引き抜き工程でゾーン溶解法を適用することと
すれば、能率的に製造することができ、好適である。電
磁鋳型は鋳型内の溶融シリコンを撹拌すると共に鋳型と
溶融シリコンとの間に隙間を形成し、無接触で凝固させ
る。
【０００７】本発明の最も特徴とするところは、ゾーン
溶解法により不純物金属を除去することにあり、このた
め、従来のように、特殊な鋳型を用いて溶融シリコンを
一方向凝固させる必要がない。すなわち、脱Ｐを経て脱
Ｂ、Ｃ、Ｏした溶融金属シリコン又はこの逆順で処理し
た溶融金属シリコンは、細長い鋳型に単に流し込んで棒
状の固形物に凝固させるか、又は連続鋳造鋳型を用いて
棒状の鋳片の連続鋳造引き抜きを行う。
溶解法により不純物金属を除去することにあり、このた
め、従来のように、特殊な鋳型を用いて溶融シリコンを
一方向凝固させる必要がない。すなわち、脱Ｐを経て脱
Ｂ、Ｃ、Ｏした溶融金属シリコン又はこの逆順で処理し
た溶融金属シリコンは、細長い鋳型に単に流し込んで棒
状の固形物に凝固させるか、又は連続鋳造鋳型を用いて
棒状の鋳片の連続鋳造引き抜きを行う。
【０００８】ゾーン溶解法による精製の場合、１回の精
製で金属不純物濃度の低減が大きくなくても、数回繰返
すことにより精製を進めることができる。しかも、複数
回の精製は、複数の高周波コイルを用いて順次平行して
行えばよく、１回のゾーン溶解に比べて処理時間の増加
は非常に少なくて済むという利点がある。また、連続鋳
造法と組み合わせることによって、高能率低コスト精製
が可能となる。
製で金属不純物濃度の低減が大きくなくても、数回繰返
すことにより精製を進めることができる。しかも、複数
回の精製は、複数の高周波コイルを用いて順次平行して
行えばよく、１回のゾーン溶解に比べて処理時間の増加
は非常に少なくて済むという利点がある。また、連続鋳
造法と組み合わせることによって、高能率低コスト精製
が可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】一方向凝固精製の場合、初期不純
物濃度と、凝固速度によって精製効率（歩留り）が決ま
る。従ってインゴットの形状と生産速度を考慮すると、
初期濃度には上限があり、その上限濃度以下に不純物濃
度を下げた金属シリコンを使用しなければならないが、
本発明ではその制約が緩和される。つまり本発明によれ
ば、原料金属シリコンの不純物濃度は問わないものであ
り、このシリコンを脱Ｐした後脱Ｂ、Ｃ、Ｏするか又は
脱Ｂ、Ｃの後脱Ｐし、ついでゾーン溶解法により精製し
て不純物金属等を除去し、所望の純度のインゴットにす
る。
物濃度と、凝固速度によって精製効率（歩留り）が決ま
る。従ってインゴットの形状と生産速度を考慮すると、
初期濃度には上限があり、その上限濃度以下に不純物濃
度を下げた金属シリコンを使用しなければならないが、
本発明ではその制約が緩和される。つまり本発明によれ
ば、原料金属シリコンの不純物濃度は問わないものであ
り、このシリコンを脱Ｐした後脱Ｂ、Ｃ、Ｏするか又は
脱Ｂ、Ｃの後脱Ｐし、ついでゾーン溶解法により精製し
て不純物金属等を除去し、所望の純度のインゴットにす
る。
【００１０】具体的な実施例としては、脱Ｐ、脱Ｂ処理
後の溶融シリコンを特別な鋳型や加熱冷却等の操作を加
えることなく、図１（ａ）に示すような、細長い鋳型２
に単に溶融シリコン１を注湯して冷却し、鋳造により棒
状の固化したシリコン３を製作する。次いで、図１
（ｂ）に示すように、この棒状の固化したシリコン３を
とり巻く高周波加熱コイル４をこの棒状の固化したシリ
コン３回りに配置し、棒状シリコンの長手方向の一方向
から高周波コイル４を移動方向５に示すように相対移動
し、シリコンを部分的に順次融解、冷却、凝固させる。
融解した融液が冷却されて凝固する時、分配率により不
純物は液側に移行し、凝固側は不純物が少なくなる。こ
のような高周波コイルの移動によるシリコン棒の部分融
解凝固を繰返すことにより棒の不純物含有量は順次低下
し、シリコンが精製される。
後の溶融シリコンを特別な鋳型や加熱冷却等の操作を加
えることなく、図１（ａ）に示すような、細長い鋳型２
に単に溶融シリコン１を注湯して冷却し、鋳造により棒
状の固化したシリコン３を製作する。次いで、図１
（ｂ）に示すように、この棒状の固化したシリコン３を
とり巻く高周波加熱コイル４をこの棒状の固化したシリ
コン３回りに配置し、棒状シリコンの長手方向の一方向
から高周波コイル４を移動方向５に示すように相対移動
し、シリコンを部分的に順次融解、冷却、凝固させる。
融解した融液が冷却されて凝固する時、分配率により不
純物は液側に移行し、凝固側は不純物が少なくなる。こ
のような高周波コイルの移動によるシリコン棒の部分融
解凝固を繰返すことにより棒の不純物含有量は順次低下
し、シリコンが精製される。
【００１１】本発明の別の実施態様としては、図２に示
すように、脱Ｐ、脱Ｂされた溶融シリコン１をタンデイ
ッシュ１１からノズル１２を経て連続鋳造鋳型１３に注
入し、電磁コイル１４等により溶融シリコンを撹拌する
と共に鋳型に無接触で凝固させ、連続的に鋳造引き抜き
を行う。引抜かれた棒状シリコン（鋳片１５）は、高周
波コイル１６群を順次通過させながら引き抜き方向１７
方向に移動させ、連続鋳造法とゾーン溶解法とを併用し
て精製する。このとき、連続鋳造速度は１〜３ｍｍ／ｍ
ｉｎ程度とすることによって、連続化操業が可能であ
る。図２に示す実験装置で脱Ｐ、脱Ｂ、Ｃ、Ｏされたシ
リコンを連続鋳造し、棒状鋳片にゾーン溶解を施した。
試験条件は下記の通りである。
すように、脱Ｐ、脱Ｂされた溶融シリコン１をタンデイ
ッシュ１１からノズル１２を経て連続鋳造鋳型１３に注
入し、電磁コイル１４等により溶融シリコンを撹拌する
と共に鋳型に無接触で凝固させ、連続的に鋳造引き抜き
を行う。引抜かれた棒状シリコン（鋳片１５）は、高周
波コイル１６群を順次通過させながら引き抜き方向１７
方向に移動させ、連続鋳造法とゾーン溶解法とを併用し
て精製する。このとき、連続鋳造速度は１〜３ｍｍ／ｍ
ｉｎ程度とすることによって、連続化操業が可能であ
る。図２に示す実験装置で脱Ｐ、脱Ｂ、Ｃ、Ｏされたシ
リコンを連続鋳造し、棒状鋳片にゾーン溶解を施した。
試験条件は下記の通りである。
【００１２】 生産量：４０ｋｇ 鋳型寸法：１５０ｍｍ×１５０ｍｍ 鋳造速度：２ｍｍ／ｍｉｎ 高周波コイル：５ｋＨｚ×３段 電力：８００ｋＷｈ 脱Ｐ、脱Ｂ後のシリコン中の不純物：Ｆｅ：１０１０ｐｐｍ Ａｌ：１０５５ｐｐｍ 最終精製後のシリコン中の不純物：Ｆｅ：＜０．１ｐｐｍ Ａｌ：＜０．１ｐｐｍ
【００１３】
【発明の効果】原料シリコンの金属不純物濃度にかかわ
らず、すなわち、金属シリコンの予備処理や金属不純物
濃度を低くした特定の原料を使用しなくても、凝固精製
プロセスを１回で済ますことができ、性能の優れた太陽
電池用シリコンを精製することが可能となった。
らず、すなわち、金属シリコンの予備処理や金属不純物
濃度を低くした特定の原料を使用しなくても、凝固精製
プロセスを１回で済ますことができ、性能の優れた太陽
電池用シリコンを精製することが可能となった。
【図１】実施例の説明図である。
【図２】連続鋳造の説明図である。
１ 溶融シリコン ２ 鋳型 ３ 固化したシリコン ４ 高周波コイル ５ 移動方向 １１ タンディッシュ １２ ノズル １３ 鋳型 １４ 電磁コイル １５ 棒状鋳片 １６ 高周波コイル １７ 引き抜き方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬場 裕幸 千葉県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 千葉県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 千葉県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 千葉県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 加藤 嘉英 千葉県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 藤井 徹也 千葉県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 (3)
- 【請求項１】 金属シリコンを精製する方法において、
出発原料として金属シリコンを使用し、該金属シリコン
を減圧溶解してＰを除去し、ついで凝固させることなく
不活性ガス雰囲気下で酸化性ガスを添加してＢ、Ｃを除
去し、さらにその後Ｏを除去し、棒状の固化したシリコ
ンを鋳造し、該棒状の固化したシリコンをゾーン溶解法
によって精製し、Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃａを除去するこ
とを特徴とするシリコンの精製方法。 - 【請求項２】 前記棒状の固化したシリコンは、前記金
属シリコンを溶解後、まず不活性雰囲気下又は減圧下に
おいて酸化精練を行ってＢ、Ｃを除去し、次いで該溶湯
を凝固させることなく減圧してＰを除去し、鋳造したも
のであ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。 - 【請求項３】 前記棒状の固化したシリコンの鋳造は、
電磁鋳型を用いた連続鋳造であることを特徴とする請求
項１又は２記載のシリコンの精製方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7487697A JPH10265214A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | シリコンの精製方法 |
| CA002232777A CA2232777C (en) | 1997-03-24 | 1998-03-20 | Method for producing silicon for use in solar cells |
| NO981311A NO981311L (no) | 1997-03-24 | 1998-03-23 | Fremgangsmåte for fremstilling av silisium for bruk i solceller |
| RU98105343/12A RU2154606C2 (ru) | 1997-03-24 | 1998-03-23 | Способ производства кремния для использования в солнечных элементах |
| US09/046,172 US6090361A (en) | 1997-03-24 | 1998-03-23 | Method for producing silicon for use in solar cells |
| BR9800953-2A BR9800953A (pt) | 1997-03-24 | 1998-03-24 | Processo de produção de sílicio para uso em células solares |
| CN98109237A CN1119281C (zh) | 1997-03-24 | 1998-03-24 | 太阳能电池用硅的制造方法 |
| EP98105340A EP0867405B1 (en) | 1997-03-24 | 1998-03-24 | Method for producing silicon for use in solar cells |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7487697A JPH10265214A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | シリコンの精製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10265214A true JPH10265214A (ja) | 1998-10-06 |
Family
ID=13559994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7487697A Withdrawn JPH10265214A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-27 | シリコンの精製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10265214A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009018958A (ja) * | 2007-07-11 | 2009-01-29 | Sharp Corp | シリコン溶融方法ならびにシリコン精製方法 |
| 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 |
| JP2013121896A (ja) * | 2011-12-12 | 2013-06-20 | Sharp Corp | 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 |
| JP2013121895A (ja) * | 2011-12-12 | 2013-06-20 | Sharp Corp | 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 |
| EP3181734A1 (en) * | 2015-12-16 | 2017-06-21 | Total Marketing Services | Manufacturing method of a silicon single crystal and silicon wafer production facility |
-
1997
- 1997-03-27 JP JP7487697A patent/JPH10265214A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009018958A (ja) * | 2007-07-11 | 2009-01-29 | Sharp Corp | シリコン溶融方法ならびにシリコン精製方法 |
| 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 |
| JP2013121896A (ja) * | 2011-12-12 | 2013-06-20 | Sharp Corp | 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 |
| JP2013121895A (ja) * | 2011-12-12 | 2013-06-20 | Sharp Corp | 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 |
| EP3181734A1 (en) * | 2015-12-16 | 2017-06-21 | Total Marketing Services | Manufacturing method of a silicon single crystal and silicon wafer production facility |
| WO2017103229A1 (en) * | 2015-12-16 | 2017-06-22 | Total Marketing Services | Manufacturing method of a silicon single crystal and silicon wafer production facility |
| CN108431306A (zh) * | 2015-12-16 | 2018-08-21 | 道达尔销售服务公司 | 硅单晶制造方法和硅晶片生产设备 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040601 |