JPS58190809A - シリコン生成用高純度原材料の製造方法 - Google Patents

シリコン生成用高純度原材料の製造方法

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JPS58190809A
JPS58190809A JP58069088A JP6908883A JPS58190809A JP S58190809 A JPS58190809 A JP S58190809A JP 58069088 A JP58069088 A JP 58069088A JP 6908883 A JP6908883 A JP 6908883A JP S58190809 A JPS58190809 A JP S58190809A
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JP
Japan
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carbon
manufacturing
binder
purity
reduction
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JP58069088A
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English (en)
Inventor
フ−ベルト・アウリツヒ
カ−ルハインツ・アイゼンリ−ト
フリ−ドリツヒウイルヘルム・シユルツエ
ハンスペ−タ−・ウルバツハ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02Silicon
    • C01B33/021Preparation
    • C01B33/023Preparation by reduction of silica or free silica-containing material
    • C01B33/025Preparation by reduction of silica or free silica-containing material with carbon or a solid carbonaceous material, i.e. carbo-thermal process

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Carbon And Carbon 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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原材料としてガラス溶融、浸出工程によp高純
度5i02 VrC変えられた石英砂と、還元のために
、1il]Iかく分割された炭素とを用い、炭素−熱還
元法による太陽電池用シリコンのための高純度庫−(i
別の製造方法に関する。
シリコン(金属学的品位)のシリコンの大工業的生産の
際には天然に存在する石英全炭素(石油コークス、コー
クス、石炭、木炭)により電弧炉中で還元する。この工
程の際には不純物を含んだ原材料(5i02 、炭素)
が使用されるから、生成されたシリコンはほぼ98%の
純度全有するに過ぎず、従って太陽電池の製作には適し
ていなI/N。
この方法では、原材料も非常に高い純度と必要な反応性
を有するときだけ太陽電池シリコンを生成することがで
きる。太陽電池を広く使用するためには、その上に原材
料が価格的に有利であり、一定した品質をもって生成で
きなければならない。
最初に述べた種類の方法は、ヨーロッパ特許出願第00
29157号明細IIK示されている。この方法におい
ては不純物を含む石英砂、酸化ホウ素およびソーダから
ホウケイ酸ソーダガラスを溶融し、このガラスを大きな
表面を持つガラス体(繊維、帯、箔)に変える。つづく
アンニール工程によってガラス体中で相分離が起き、そ
の相分離の際に8102に富む相のほかにNa2O−B
2O3に富む相が生じ、その相の中に有害不純物が集め
られる。つづく酸処理によってNa2OB2O3iで富
む相が不、捕物と共にガラス体から浸出され、その結果
高純度の8102だけが残留し、その5102がそれか
ら電弧中の炭素還元に供給することができる。
そのように作成されだ5i02は遷移金属イオンの含有
量がppm領域以下にまで減らされることができる。
シリコン中に強いドーピング作用全もつホウ素含有着の
低減は、昭和57年特許出願公開第20王程の前あるい
は間にホウ素が溶融ガラスに達しな(八ように実施する
ことにより招来できる。ガラス相へ移行させる際に酸化
アルミニウムならびにアルカリ金属およびアルカリ士金
属群の元素の炭酸塩および/または酸化物からなる混合
物を添加し、均一な溶融ガラス全1.300 ℃ないし
1.500℃で生成し、それをガラスファイバに変え、
アンニールなしに相分離浸出方法に委ねる。このように
して得られた微粉の5i02け太陽電池の製作に対I−
で十分な純度(ホウ素含有tlppm以下、遷移金属1
.0 ppm以下)4有する。
高純度5i02のほかに還元工程には高純度の炭素も必
要である。必要な性質をもつ炭素は今のところ商業的に
得ることはできない。金属学的品位のシリコンの生成の
ために用いられる材料は一般に0.1ないし1%の灰分
を有し、それ散大1場電池シリコンの生成に対しては適
していない。がなり低い不純物レベルを、弗素化された
炭化水素にょた黒鉛が有する。この材料はしかし高い価
格と低い反応性のために還元工程に対して適していない
本発明の目的は、S j、02および炭素を、炭素熱還
元法に対して十分な純度でできるだけ簡単で費用のかか
らないやり方で生成することにある。
この目的は本発明によれば冒頭に記載した方法において
、炭素を還元工程の前に、炭素を結合剤と共に粒状にな
るように精製し、その炭素粒全高温の無機酸溶液中で抽
出に委ね、次いで高純厩にされた炭素粒を高純度S]0
2から結合剤を用いて作られた粒体の還元のために直接
用いることにより達成される。その場合、粒体として炭
素および/または5i02からなる丸削あるいは錠剤を
用いることも本発明の枠内にある。
西ドイツ国特許出願公開第3013319号明細書から
、太陽電池用に適したシリコンの生成のだめの5i02
の還元工程に対して、高温溶融法において活性化された
炭素あるいはすすを、でん粉。
砂糖あるいはセルローズのような結合剤と石英砂(7) 砂およびガラス生成付加材から形成され、望ましと金含
む錠剤の形で用いることが仰られているが、ソリコンの
還元によって得られた純度はホウ素含有量に対して7 
ppm以下、リン含有量に対して5ppm以下にある。
純度をさらに改善し、太陽電池品質にあるシリコンを生
成するためには、それ故公知の方法における還元工程に
つづいて、不純物を帯域溶融によって分離する溶融工程
か付加される。この付加した工程段階は浸出工程による
本発明に従った方法においては必要でない。
この抽出工程の際には、例えばカル/ラム、アルミニウ
ムおよび遷移金属のような有害不純物は除去され、その
結果還元工程における高い反応性を有する高純度炭素粒
体が得られる。乾燥の後、粒体はすぐに電弧炉において
使用することができる。この方法によって次の純度の炭
素を得ることができる。遷移金4(Fe、Ni )+ 
All M7+ Oa< ]、 Oppm 、ホウ素卦
よびリン(1ppm 。
本発明懸想を発展させたものにおいては、前記の本発明
による方法を変化させて、炭素を、石英(8) めに3n〜6nの少なくとも90℃の高温の塩酸有する
混合物において結合剤を用いて粒形にし、高温の無機酸
溶液、望ましくは塩酸中で抽出する。
その場合付加拐としてNa2O、OaO、At203お
よび/またはM2Oのようなアルカリおよびアルカリ士
金属酸化物を用いる。例えは約10ないし100μmの
太さのせん繊fc微細化し、細かく分割された炭素の必
要量、例えば5j02 ]モルに対して炭素2モルおよ
び適尚な結合剤、例えば高純度フェノール樹脂と混合し
、光測もしくは錠剤に変える。
つづいてこの光測を高温の無機酸、例えば塩酸によって
浸出し、その場合不純物全体がガラスマトリックスおよ
び炭素から除去される。高純度5102/炭素丸剤ある
いは錠剤は乾燥後電弧炉中で直接還元できる。必要な場
合は、化学量論的な5i02/炭素比の修正のために純
粋の8102および純粋の炭素からなる光測あるいは錠
剤を添加してもよい。
結合剤として、600 ℃の領域にある温度において5
102および/′!たは炭素と共になお機械的に安定で
ある高純度の物質を用いることは本発明思想の枠内にあ
る。結合剤の化学的組成およびその光測あるいは錠剤中
の濃度は、その形状が浸出工程で破壊されず、早すぎる
崩壊が始まらず、光測もしくは錠剤が塵として反応ガス
(C0、002)と共に炉から運び出されないように電
弧中で十分な強度かなお存在してhるように選定されな
ければならない。
粒形の生成(粒成長)の際にはそれ数本発明によれはフ
ェノール樹脂を用いるのが望ましいが。
しかしでん粉あるい(はケイ酸ナトリウムも用いられる
。粒体中の結合剤の分量はその場合5ないし15%に調
整する。粒体の直径は6鵡よジ大きく。
とりわけ6ないし25朋が望ましい。高純度炭素は搗砕
された木炭も使用される。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)原材料としてグラス溶融、浸出工程により高純度S
    i 02に変えられた石英砂と、還元のために細かく分
    割された炭素とを用い、炭素−熱還元法による太陽電池
    用シリコンのだめの高純度原材料の製造方法において、
    炭素を還元工程の前に、炭素を結合剤と共に粒状に々る
    ように精製し、その炭素粒を高温の無機酸溶液中で抽出
    に委ね1次いで高純度にされた炭素粒を高純度5i02
    から結合剤を用いて作られた粒体の還元のために直接用
    いることを特徴とするシリコン生成用高純度原材料の製
    造方法。 2)粒体として炭素および5102の光測あるいは錠剤
    を用い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。 ら形成され、望ましくは繊維状に変えられ、微細化され
    ン乞ガラス体を含む混合物において結合剤を用いて粒形
    にし、望ましくは高温の塩酸中で抽出することを特徴と
    する特許請求の範囲:y、 1項または第2項記載の製
    造方法。 4)付加(オとしてNa2O、CaO、At203ある
    いはMgOのようなアルカリおよびアルカリ士金属酸化
    物を用いることを特徴とする特許請求の範囲第3項記載
    の製造方法。 5)少なくとも90℃の3nないし6nの塩酸を用いる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1頃ないし第4頃の
    いずれかに記載の製造方法。 6)炭素の8102に対するモル比を2=1に調整する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第5項の
    いずれ力)に記載の製造方法。 許梢求の範囲第6項記載の製造方法。 8)結合剤として、600℃の領域にある温度において
    BiO2および/または炭素と共になお機械的に安定で
    ある高純度物質音用いることを特徴とする特許請求の範
    囲第1頃ないし第7項のめずれかに記載の製造方法。 9)フェノール樹脂、蔗糖またはケイ酸すトリウムを用
    いることを特徴とする特許請求の範囲第8項記載の製造
    方法。 1())結合剤の分量全5ないし15%に調整すること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第9項のいず
    れかに記載の製造方法。 11)炭素のだめの原材料としてすす、活性炭または搗
    砕された木炭を用いることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項ないし第10項のいずれかに記載の製造方法。 12)粒体の直径を6 s+より大きく、望ましくは6
    々いし25萌に調整することを特徴とする特許請求の範
    囲第1項ないし第11項のいずれかに記載の製造方法。
JP58069088A 1982-04-29 1983-04-19 シリコン生成用高純度原材料の製造方法 Pending JPS58190809A (ja)

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DE32159811 1982-04-29
DE19823215981 DE3215981A1 (de) 1982-04-29 1982-04-29 Verfahren zum herstellen hochreiner ausgangsmaterialien fuer die fertigung von silizium fuer solarzellen nach dem carbothermischen reduktionsverfahren

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CA (1) CA1198879A (ja)
DE (1) DE3215981A1 (ja)
IT (1) IT1164196B (ja)
LU (1) LU84501A1 (ja)
NO (1) NO161250C (ja)
ZA (1) ZA832998B (ja)

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