JP4200703B2 - シリコンの製造装置および方法 - Google Patents

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、さらに詳しくは原料として四塩化珪素及び金属亜鉛を蒸発気化して使用し、太陽電池用原料となるシリコンの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の太陽電池用シリコンは、半導体用シリコンの不適格品を使用することが多く、又、金属溶融法で行う場合も製品が粉状となり、後処理の煩雑さや不純物処理の難しさ並びにキャステイングの困難さの為、高コストとなり、実用化されるに至っていない。
金属溶融法により製造されるシリコン製品は、微少な粉体となるため、キャステイング等の後工程における処理が難しく、コスト上も品質的にも実用化するために多くの問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、太陽電池用シリコンを低コストで、量産化できる製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願で特許請求される発明は以下の通りである。
（１）金属亜鉛及び四塩化珪素をそれぞれ加熱蒸発する蒸発器と、蒸発した亜鉛及び四塩化珪素を、不活性ガスをキャリアとして温度制御、流量制御を行いつつ所定の量を反応炉に導入して還元反応を効率よく行い、前記反応炉で生成したシリコンを取り出す装置よりなる。又、亜鉛及び四塩化珪素の流量制御には、反応炉出口の微細な圧力調節が必要であり、エジェクター等を備えた装置よりなることを特徴とする太陽電池用シリコンの製造装置。
（２）（１）記載の装置を用い、前記反応炉に原料亜鉛及び四塩化珪素を供給して加熱蒸発し、その温度とキャリアとして使用する不活性ガス流量の制御により効率よく反応させ、排出された塩化亜鉛並びに不活性ガスを分離処理し、塩化亜鉛をドライな粉として回収する。
【０００５】
気化した四塩化珪素を不活性ガスの流量及び蒸発器の温度制御により安定したフィードを行い、又、気化した亜鉛を石英製等の蒸発器の微細な温度制御により、安定した高品質の製品を量産化することが可能になる。
【０００６】
反応炉は、透明石英もしくは不透明石英を使用することを主とするが、寿命、取り扱い上の理由により、炭化珪素、窒化珪素等を使用することもある。又、反応器は横型、縦型又はその中間の方式のものを使用することも出来る。
【０００７】
本発明によれば、量的に容易に確保することが出来る高純度亜鉛及び高純度四塩化珪素を使用することが可能であり、低コストで安定した品質の高純度シリコンを製造することが出来る。又、反応炉は、石英を主とするが、炭化珪素、窒化珪素等の高純度耐熱物を使用することが可能であり、高品質で低コストの太陽電池用シリコン製造を行うことが出来る。
【０００８】
【発明の実施の形態】
【実施例１】
図１は、本発明装置の実施例を示す説明図である。
原料亜鉛５及び四塩化珪素６は、それぞれの蒸発器１及び２において連続的に蒸発され、キャリアガス７により還元反応炉３へ導入される。
９００〜１１００℃の高温に保持された還元反応炉３内でシリコンが針状並びにフレーク状に析出する。反応終了後反応炉は開放され、生成した針状並びにフレーク状シリコンは、純水洗浄、乾燥処理して太陽電池用シリコンとして供給される。
【実施例２】
還元反応炉３内で内部に通電可能なタンタル芯又はシリコン芯を設置し、その芯を９００〜１１００℃に制御し、芯上に製品シリコンを析出させ、ロッド状シリコンとして取り出すことにより、洗滌等後工程を省略し更なるコストダウンを計ることが出来た。
【０００９】
【発明の効果】
本発明により製造されるシリコンは、亜鉛還元反応を利用するため反応速度・反応効率が高く、従って低コストが実現出来、且つ、太陽電池用としてはその反応方式により安定した高品質を備えている。同時に、製造が容易な為に簡易な装置により容易に供給することが出来る。勿論、太陽電池用シリコン専用に製造されるために、半導体等の他産業の影響を全く受けず、原料である高純度四塩化珪素及び高純度亜鉛は、市場より又は回収品として豊富に且つ安価に入手することが可能であり、クリーンエネルギーとしての太陽電池用原料を必要なだけ安価に供給することにより、太陽電池の利用拡大に大きく寄与し、社会に貢献すること大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】シリコン製造装置の説明図。
【符号の説明】
１…亜鉛蒸発器、 ２…四塩化珪素蒸発器、 ３…還元反応炉、４…キャリアガス、５…亜鉛、６…四塩化珪素、７…キャリアガス、８…亜鉛フィード、９…四塩化珪素フィード、 １０…シリコン。

Claims (3)

1. 高純度四塩化珪素を高純度亜鉛により還元して高純度シリコンを製造するプロセスにおいて、高純度四塩化珪素及び高純度亜鉛をそれぞれ気化させて、９００〜１１００℃のガス化雰囲気において反応を行うにあたり、反応炉内部に通電可能なタンタル芯又はシリコン芯を設置し、炉壁より高く温度制御された芯上へのシリコン析出を促進することにより、反応炉内の空間占積率を高めて反応効率の改善を行うとともに洗滌工程を省略することを特徴とする太陽電池用高純度シリコンの製造方法。
2. 金属亜鉛及び四塩化珪素をそれぞれ加熱蒸発する蒸発器と、炭化珪素もしくは窒化珪素の耐熱材を使用した、横型又は縦型の反応炉を用いて、請求項１の太陽電池用高純度シリコンの製造方法によりシリコン製造を行う製造装置。
3. 蒸発器にて蒸発した亜鉛及び四塩化珪素が反応炉に導入される前に、不活性ガスをキャリアとして温度制御、流量制御を行いつつ該亜鉛及び四塩化珪素に各々独立に所定の量を導入した後、反応炉温度が９００〜１１００℃の条件下で該亜鉛及び四塩化珪素をエジェクターの圧力調節によって流量制御しながら還元反応を行うことを特徴とする請求項２に記載のシリコン製造を行う製造装置。

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