JPS58172219A - シリコンの製造方法 - Google Patents
シリコンの製造方法Info
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- JPS58172219A JPS58172219A JP58045255A JP4525583A JPS58172219A JP S58172219 A JPS58172219 A JP S58172219A JP 58045255 A JP58045255 A JP 58045255A JP 4525583 A JP4525583 A JP 4525583A JP S58172219 A JPS58172219 A JP S58172219A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/06—Silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/02—Silicon
- C01B33/021—Preparation
- C01B33/023—Preparation by reduction of silica or free silica-containing material
- C01B33/025—Preparation by reduction of silica or free silica-containing material with carbon or a solid carbonaceous material, i.e. carbo-thermal process
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は工業的品質の二酸化ケイ素を電弧法により処理
することによって、特に太陽電池に用いることができる
シリコンを製造するため、電弧中での還元のための原材
料としてそれぞれホウ素含有量の少ない二酸化ケイ素お
よび炭素を用い、還元のあとに得られる融解シリコンを
多結晶シリコン体に変えるシリコンの製造方法に関する
。
することによって、特に太陽電池に用いることができる
シリコンを製造するため、電弧中での還元のための原材
料としてそれぞれホウ素含有量の少ない二酸化ケイ素お
よび炭素を用い、還元のあとに得られる融解シリコンを
多結晶シリコン体に変えるシリコンの製造方法に関する
。
公知の工業シリコンの精製方法（西ドイツ国特許出願公
開第２７２２７８３号明細書参照）においては、工業シ
リコンを先ず細かく搗砕し、っづいであるいは同時に酸
溶液により処理する。この機械的および化学的精製（そ
の場合不純物の一部分が粒状シリコンから溶解する）に
続けて、太陽電池の製作のために必要な品質を得るため
に、なお結晶引上工程を行なわなければならない。その
ためにこの公知の方法は全体として費用がかさむ。
開第２７２２７８３号明細書参照）においては、工業シ
リコンを先ず細かく搗砕し、っづいであるいは同時に酸
溶液により処理する。この機械的および化学的精製（そ
の場合不純物の一部分が粒状シリコンから溶解する）に
続けて、太陽電池の製作のために必要な品質を得るため
に、なお結晶引上工程を行なわなければならない。その
ためにこの公知の方法は全体として費用がかさむ。
従って本発明の目的は、簡単な方法で太陽電池に適する
シリコンを二酸化ケイ素から生成することができる最初
に述べた種類の方法を提供することにある。
シリコンを二酸化ケイ素から生成することができる最初
に述べた種類の方法を提供することにある。
この目的は本発明によれば、冒頭に述べた方法において
、シリコン体が、還元後に得られるシリコンを保護ガス
または真空中で加工して得られるシリコン棒であり、そ
のようにして得られたシリコン棒から続いてのるつぼな
し浮融帯法によって有害不純物を除去することによって
達成される。
、シリコン体が、還元後に得られるシリコンを保護ガス
または真空中で加工して得られるシリコン棒であり、そ
のようにして得られたシリコン棒から続いてのるつぼな
し浮融帯法によって有害不純物を除去することによって
達成される。
すなわち本発明においては、電弧法で生成されたシリコ
ンを保護ガス中または真空中で多結晶の棒に鋳込むかま
たはるつぼ引上げ装置で多結晶の棒に引き上げる。それ
から別の工程において、そのようにして得られた多結晶
シリコン棒から、事情によって一度あるいは数度行われ
るるつぼなし浮融帯法によって、シリコン棒が例えば太
陽電池のような半導体素子のためにあるいは集積された
素子のための基板材料として使用できるようになるまで
ホウ素を除く有害不純物を除去する。
ンを保護ガス中または真空中で多結晶の棒に鋳込むかま
たはるつぼ引上げ装置で多結晶の棒に引き上げる。それ
から別の工程において、そのようにして得られた多結晶
シリコン棒から、事情によって一度あるいは数度行われ
るるつぼなし浮融帯法によって、シリコン棒が例えば太
陽電池のような半導体素子のためにあるいは集積された
素子のための基板材料として使用できるようになるまで
ホウ素を除く有害不純物を除去する。
るつぼなし浮融帯法によって極めて効果的にシリコン棒
から有害不純物が除去されるけれども、それはホウ素に
対しては当てはまらない。従って原材料としてそれぞれ
ホウ素含有量の少ない二酸化ケイ素および炭素を用いな
ければならない。もちろん、ホウ素を多く含んだ二酸化
ケイ素および高いホウ素含有量の炭素を予め処理し、二
酸化ケイ素もしくは炭素からホウ素を取り除くことも可
能である。
から有害不純物が除去されるけれども、それはホウ素に
対しては当てはまらない。従って原材料としてそれぞれ
ホウ素含有量の少ない二酸化ケイ素および炭素を用いな
ければならない。もちろん、ホウ素を多く含んだ二酸化
ケイ素および高いホウ素含有量の炭素を予め処理し、二
酸化ケイ素もしくは炭素からホウ素を取り除くことも可
能である。
本発明に基づく方法は、とりわけ太陽電池に対して用い
ることができるシリコンの製造に適している。なぜなら
、太陽電池に対して用いることができるシリコンは、一
方はできるだけ少ない費用で生産できなければならず、
他方では太陽エネルギーの電気エネルギーへの変換効率
が高いものでなければならないからである。この変換の
際の効率は、公知のように少数キャリヤのライフタイム
に強く依存し、そのライフタイムはさらにまたシリコン
中の再結合中心が少ないことを２前提とする。
ることができるシリコンの製造に適している。なぜなら
、太陽電池に対して用いることができるシリコンは、一
方はできるだけ少ない費用で生産できなければならず、
他方では太陽エネルギーの電気エネルギーへの変換効率
が高いものでなければならないからである。この変換の
際の効率は、公知のように少数キャリヤのライフタイム
に強く依存し、そのライフタイムはさらにまたシリコン
中の再結合中心が少ないことを２前提とする。
少数キャリヤのライフタイムは先ず第一に金属の不純物
により制限される。金属不純物の濃度は、大部分の金属
不純物に対する分配係数Ｋが非常に小さいから、浮融帯
法により効果的に低減でき、それ故それによって多結晶
シリコン棒から有害不純物が除去され、太陽電池用に特
に適したシリコンが得られる。すなわち、例えばＮｉに
対する分配係数ＫＯ＝Ｃｓ／Ｃｆは３Ｘ１０−’、Ｆｅ
に対しては１３Ｘｌｏ−’、Ａｕに対しては２．５Ｘ１
０−’、ＴｉＫ対しては３，６ Ｘ １０−’、Ｃｒに
対してはｔ、ｉ ｘ １ｏ−５、Ｍｎに対してはｌＸ１
０＝およびＴａに対してＩ Ｘ １．０””であり、こ
の場合Ｃ３は固体３ｉ中の濃度、Ｃｆは液体Ｓｉ中の濃
度を意味する。有害なのは中でも周期表の４ないし７主
族の亜族元素の原子である（これに対しては１９８１年
米国ニオルギー省報告書（ＤＯＥ−Ｒｅｐｏｒｔ １９
８１ ）も参照）。
により制限される。金属不純物の濃度は、大部分の金属
不純物に対する分配係数Ｋが非常に小さいから、浮融帯
法により効果的に低減でき、それ故それによって多結晶
シリコン棒から有害不純物が除去され、太陽電池用に特
に適したシリコンが得られる。すなわち、例えばＮｉに
対する分配係数ＫＯ＝Ｃｓ／Ｃｆは３Ｘ１０−’、Ｆｅ
に対しては１３Ｘｌｏ−’、Ａｕに対しては２．５Ｘ１
０−’、ＴｉＫ対しては３，６ Ｘ １０−’、Ｃｒに
対してはｔ、ｉ ｘ １ｏ−５、Ｍｎに対してはｌＸ１
０＝およびＴａに対してＩ Ｘ １．０””であり、こ
の場合Ｃ３は固体３ｉ中の濃度、Ｃｆは液体Ｓｉ中の濃
度を意味する。有害なのは中でも周期表の４ないし７主
族の亜族元素の原子である（これに対しては１９８１年
米国ニオルギー省報告書（ＤＯＥ−Ｒｅｐｏｒｔ １９
８１ ）も参照）。
以下本発明を図面について説明する。
工程１において二酸化ケイ素からホウ素を除去、精製す
る。これと無関係に工程２において炭素から同様にホウ
素を除去、精製する。精製された二酸化ケイ素を工程３
において精製された炭素により還元し、それによって融
解シリコンが得られ、それを工程４において多結晶棒に
鋳込む。この工程４の代りに電弧法によって得られたシ
リコンをるつぼ引上げ装置で加工してもよい。つづいて
工程５において、シリコンから有害不純物を除去す 〜
るために、シリコン棒をるつぼなし浮融帯法に委ねる。
る。これと無関係に工程２において炭素から同様にホウ
素を除去、精製する。精製された二酸化ケイ素を工程３
において精製された炭素により還元し、それによって融
解シリコンが得られ、それを工程４において多結晶棒に
鋳込む。この工程４の代りに電弧法によって得られたシ
リコンをるつぼ引上げ装置で加工してもよい。つづいて
工程５において、シリコンから有害不純物を除去す 〜
るために、シリコン棒をるつぼなし浮融帯法に委ねる。
図は本発明の一実施例の流れ図である。
１・・・二酸化ケイ素の精製工程、２・・・炭素の精製
工程、３・・還元工程、４・・・シリコン棒への鋳込み
工程、５・・・浮融帯法工程。
工程、３・・還元工程、４・・・シリコン棒への鋳込み
工程、５・・・浮融帯法工程。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）工業的品質の二酸化ケイ素を電弧法により処理する
ことＫよって、特に太陽電池に用いることのできるシリ
コンを製造するため、電弧中での還元のための原材料と
してそれぞれホウ素含有量の少ない二酸化ケイ素および
炭素を用い、還元のあとに得られる融解シリコンを多結
晶シリコン体に変えるシリコンの製造方法において、前
記多結晶シリコン体は還元後に得られるシリコンを保護
ガスあるいは真空中で加工して得られるシリコン棒であ
り、そのようにして得られたシリコン棒から続いてのる
つぼなし浮融帯法によって有害不純物を除去することを
特徴とするシリコンの製造方法０ ２）還元後に得られるシリコンをシリコン棒に鋳込むこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の製造方法。 ３）還元後に得られるシリコンをるつぼ引上げ装置中で
シリコン棒に加工することを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の製造方法。 ４）るつぼなし浮融帯法を一度あるいは複数度実施する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項の
いずれかに記載の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19823210141 DE3210141A1 (de) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | Verfahren zum herstellen von fuer insbesondere solarzellen verwendbarem silicium |
| DE32101414 | 1982-03-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58172219A true JPS58172219A (ja) | 1983-10-11 |
Family
ID=6158745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58045255A Pending JPS58172219A (ja) | 1982-03-19 | 1983-03-17 | シリコンの製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0089610A1 (ja) |
| JP (1) | JPS58172219A (ja) |
| DE (1) | DE3210141A1 (ja) |
| LU (1) | LU84499A1 (ja) |
| ZA (1) | ZA831909B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998016466A1 (fr) * | 1996-10-14 | 1998-04-23 | Kawasaki Steel Corporation | Procede et appareil de preparation de silicium polycristallin et procede de preparation d'un substrat en silicium pour cellule solaire |
| US7922989B2 (en) | 2006-03-15 | 2011-04-12 | Amendola Steven C | Method for making silicon for solar cells and other applications |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3220343A1 (de) * | 1982-05-28 | 1983-12-01 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zum herstellen polykristalliner siliciumstaebe |
| DE3333960A1 (de) * | 1983-09-20 | 1985-04-04 | Wacker-Chemitronic Gesellschaft für Elektronik-Grundstoffe mbH, 8263 Burghausen | Verfahren zur herstellung von versetzungsfreien einkristallstaeben aus silicium |
| DE3439550A1 (de) * | 1984-10-29 | 1986-04-30 | Siemens Ag | Verfahren zum herstellen von silizium fuer solarzellen |
| DE3804069A1 (de) * | 1988-02-10 | 1989-08-24 | Siemens Ag | Verfahren zum herstellen von solarsilizium |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2455012C3 (de) * | 1974-11-20 | 1978-06-08 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Verfahren zur Herstellung von Silicium |
| DE2722783A1 (de) * | 1977-05-20 | 1978-11-30 | Wacker Chemitronic | Verfahren zum reinigen von silicium |
| EP0002135B1 (en) * | 1977-11-21 | 1982-11-03 | Union Carbide Corporation | Improved refined metallurgical silicon and process for the production thereof |
| US4247528A (en) * | 1979-04-11 | 1981-01-27 | Dow Corning Corporation | Method for producing solar-cell-grade silicon |
-
1982
- 1982-03-19 DE DE19823210141 patent/DE3210141A1/de not_active Withdrawn
- 1982-12-03 LU LU84499A patent/LU84499A1/de unknown
-
1983
- 1983-03-15 EP EP83102563A patent/EP0089610A1/de not_active Withdrawn
- 1983-03-17 JP JP58045255A patent/JPS58172219A/ja active Pending
- 1983-03-18 ZA ZA831909A patent/ZA831909B/xx unknown
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998016466A1 (fr) * | 1996-10-14 | 1998-04-23 | Kawasaki Steel Corporation | Procede et appareil de preparation de silicium polycristallin et procede de preparation d'un substrat en silicium pour cellule solaire |
| US7922989B2 (en) | 2006-03-15 | 2011-04-12 | Amendola Steven C | Method for making silicon for solar cells and other applications |
| US8568683B2 (en) | 2006-03-15 | 2013-10-29 | Steven C. Amendola | Method for making silicon for solar cells and other applications |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3210141A1 (de) | 1983-09-22 |
| ZA831909B (en) | 1983-11-30 |
| EP0089610A1 (de) | 1983-09-28 |
| LU84499A1 (de) | 1983-02-28 |
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