JP2016513616A - 方向性凝固システムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2013年3月14日に出願された米国特許仮出願第61/784,838号に対する優先権の恩典を主張するものであり、なお、当該仮出願は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。
太陽電池は、太陽光を電気エネルギーに変換するその能力を用いることにより、実施可能なエネルギー源となり得る。シリコンは、半導体材料であり、太陽電池の製造で使用される受入原材料である。太陽電池の電気特性、すなわち、変換効率は、シリコンの純度に大きく依存する。シリコンを精製するために、いくつかの技術が使用されている。最も周知の技術は、「シーメンス法」と呼ばれている。この技術は、シリコン内に存在するいかなる単一の不純物もほとんど除去することが可能である。しかしながら、この技術は、不純物を除去するために、シリコンをガス相化してから、固相へと再堆積させる必要がある。本特許において説明される技術では、シリコンを液相へと溶融させ、「方向性凝固」と呼ばれる技術を用いてシリコンを凝固させることによって、不純物を非常に効率的に除去することが可能である。この技術は非常に周知であるが、本特許では、この手順のコストを著しく低減することが可能な、方向性凝固の新しい使用方法を対象としている。
以下の詳細な説明では、添付の図面を参照する。図面は、説明の一部を形成し、実例として提供されるのであって、限定としてではない。図示される態様は、当業者による本発明の主題の実施を可能にするほど十分詳細に記述されている。本発明の範囲から逸脱することなく、他の態様を用いることができ、かつ機械的、構造的、物質的変更が可能である。
外側鋳型ジャケットと、
外側鋳型ジャケットの壁部に内張りされた少なくとも1つの断熱層と、
グラファイト含有層を含む、外側鋳型ジャケットの底部に内張された少なくとも1つの熱伝導層と
を含む方向性凝固のためのシステムを含む。
Claims (21)
- 外側鋳型ジャケットと、
外側ジャケットの壁部に内張りされた少なくとも1つの断熱層と、
グラファイト含有層を含む、外側鋳型ジャケットの底部に内張された少なくとも1つの熱伝導層と
を含む、方向性凝固のためのシステム。 - 少なくとも1つの熱伝導層が、外側鋳型ジャケットに隣接するグラファイト含有層と、使用時に溶融シリコンに接触する露出表面を形成するシリコンカーバイド層とを含む、請求項1記載のシステム。
- シリコンカーバイド層がおよそ2〜3インチの厚さである、請求項2記載のシステム。
- シリコンカーバイド層が鋳造シリコンカーバイド層を含む、請求項2記載のシステム。
- グラファイト含有層がおよそ1〜2インチの厚さである、請求項2記載のシステム。
- 外側鋳型ジャケットの底部がおよそ0.76インチの厚さのスチール層を含む、請求項1記載のシステム。
- グラファイト含有層が、いくつかの別々のグラファイトレンガを含む、請求項1記載のシステム。
- グラファイト含有層がセミグラファイトを含む、請求項1記載のシステム。
- 外側鋳型ジャケット、
外側鋳型ジャケットの壁部に内張された少なくとも1つの断熱層、
グラファイト含有層を含む、外側鋳型ジャケットの底部に内張された少なくとも1つの熱伝導層
を含む鋳型と;
床面の上方に鋳型を離間しかつ鋳型と床との間に空間を規定する、支持構造体と;
該空間における1つまたは複数の流路内で空気を移動させる、空気循環システムと
を含む、方向性凝固のためのシステム。 - 空気循環システムがファンを含む、請求項9記載のシステム。
- 空気循環システムが前記空間内に配置された水平ファンを含む、請求項10記載のシステム。
- 前記空間内での空気の流れを制御するための1つまたは複数の調節可能なバッフルをさらに含む、請求項9記載のシステム。
- 外側鋳型ジャケット、
外側鋳型ジャケットの壁部に内張された少なくとも1つの断熱層、
グラファイト含有層を含む、外側鋳型ジャケットの底部に内張された少なくとも1つの熱伝導層、
外側鋳型ジャケットの底部の外面に配置された、放射状のフィンを有する金属熱交換器
を含む鋳型と;
床面の上方に鋳型を離間しかつ鋳型と床との間に空間を規定する、支持構造体と;
該空間における1つまたは複数の流路内で空気を移動させる、空気循環システムと
を含む、方向性凝固のためのシステム。 - 放射状のフィンを有する金属熱交換器が、スチール熱交換器を含む、請求項13記載のシステム。
- 放射状のフィンを有する金属熱交換器が、脱着可能であり、かつ外側鋳型ジャケットから分離している、請求項13記載のシステム。
- 上部加熱器をさらに含む、請求項13記載のシステム。
- 空気循環システムが、前記空間内に配置された水平ファンを含む、請求項13記載のシステム。
- 前記空間内の空気の流れを制御するための1つまたは複数の調節可能なバッフルをさらに含む、請求項13記載のシステム。
- 外側鋳型ジャケットと、
外側鋳型ジャケットの壁部に内張された少なくとも1つの断熱層と、
グラファイト含有層を含む、外側鋳型ジャケットの底部に内張された少なくとも1つの熱伝導層と
を含む鋳型に、ある量の溶融シリコンを配置する工程;および
熱が鋳型の底部から優先的に伝導されるように、溶融シリコンを方向性凝固させる工程
を含む、方向性凝固の方法。 - 溶融シリコンを方向性凝固させる工程が、1時間あたりおよそ1〜2センチメートルの速度で溶融シリコンを方向性凝固させることを含む、請求項19記載の方法。
- 溶融シリコンを方向性凝固させる工程が、1時間あたりおよそ2〜10センチメートルの速度で溶融シリコンを方向性凝固させることを含む、請求項19記載の方法。
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