半导体粒子的制造方法技术

一种半导体粒子的制造方法，其包括以下工序：对含有半导体粉末的原料实施造粒操作，从而制造规定质量的细粒的工序；将所述细粒加热以使所述细粒内的半导体粉末熔融，并使熔融的各粉末熔合，由此形成球状的熔融体的工序；以及将所述球状的熔融体冷却以使其凝固，由此制造球状的半导体粒子的工序。所述细粒优选含有将半导体粉末相互间结合的粘结剂。当细粒含有粘结剂时，优选在为熔融半导体粉末而进行的加热之前，进行预加热以从细粒中除去粘结剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，其包括以下工序 (i)对含有半导体粉末的原料实施造粒操作，从而制造规定质量的细粒的工序； (ii)将所述细粒加热以使所述细粒内的半导体粉末熔融，并使熔融的所述粉末熔 合，由此形成球状的熔融体的工序；以及 (iii)将所述球状的熔融体冷却以使其凝固，由此制造球状的半导体粒子的工序。 通过造粒操作而制造的细粒在从其制造工序至加热工序的各个工序中，半导体粉 末几乎不会从细粒上脱落。结果，可以有效地制造质量和尺寸、形状的偏差较小的球状半导 体粒子。附图说明 图1是本专利技术的实施形态中的制造细粒的滚动造粒装置的要部的纵向剖视图。 图2是本专利技术的实施形态中的排列了细粒的加热用基板的要部的俯视图。 图3是图2的用III-III线切开的剖视图。 图4是本专利技术的实施形态中使用的热处理炉的一个例子的纵向剖视图。 图5是使用了通过本专利技术而制造的以硅粒子为母体的球状光电转换元件的光电转换装置的发电单元的俯视图。 图6是图5所示的发电单元的要部的剖视图。 具体实施例方式在本专利技术的中，通过造粒操作而形成由含有半导体粉末的原料构成的规定质量的细粒以代替粉末熔融法中的上述半导体粉末的块(工序(i))。该细粒既可以是较小且呈颗粒状或硬质的粒子，也可以是软质或湿润状态的粒子。将其加热而使细粒内的半导体粉末熔融，使熔融的各半导体粉末熔合而一体化(工序(ii))。这样，形成球状熔融体，通过将其冷却以使其凝固，从而得到半导体粒子(工序(iii))。 在本专利技术的优选实施形态中，作为上述细粒的原料，除了半导体粉末之外，还含有粘结剂。 在对含有粘结剂的原料造粒而制作的细粒内，半导体粉末相互结合而被封闭。因 此，经过了造粒、保管、移送等处理工序、以及加热工序，原料的半导体粉末也不会从细粒上 脱落。结果，可以得到质量偏差小、形状良好的球状半导体粒子。此外，制造出相互连结的 半导体粒子的问题也得到解决。与此同时，半导体粉末的成品率也提高，所以能够大幅提高 半导体粒子的生产率。 粘结剂通常含有作为粘结剂成分的高分子聚合物本身、或者高分子聚合物和作为 其溶剂或分散介质的水或有机溶剂等。这些粘结剂通过分解、燃烧、蒸发等而气化的温度通 常比半导体粉末的熔融温度低，所以在工序(ii)中，粘结剂气化而从细粒中除去。 在上述优选的实施形态中，工序(ii)优选包括如下工序在粘结剂通过热分解、 燃烧或蒸发而气化的温度以上并低于该半导体粉末的熔融温度的温度范围内，对细粒进行 预加热的工序(ii-l);以及在所述半导体粉末的熔融温度以上的温度下，对预加热过的细 粒进行加热的工序(ii-2)。 根据该实施形态，由于在细粒中的半导体粉末熔融以前的加热阶段，粘结剂气化 而从细粒中除去，所以熔融的半导体粉末变得容易相互熔合，能够容易形成球状熔融体。此 外，如果粘结剂通过热分解或燃烧或蒸发而急剧气化，则细粒有可能破裂而被破坏。通过设 置预加热工序即工序(ii-l)，能够解决该问题。结果，能够得到质量和尺寸、形状的偏差较 小的半导体粒子。 进而，在本专利技术的另一个优选的实施形态中，工序(ii-l)包括如下工序为了将 因所述细粒的加热而生成的气化成分从气氛中排出，强制排放气氛气体。如果气化成分在 气氛中滞留，则会抑制粘结剂的新的气化。上述气化成分中含有多种物质。其主成分通常 是水蒸气和二氧化碳。水蒸气会促进半导体粉末例如硅粉末的氧化，二氧化碳气体会妨碍 粘结剂的燃烧。通过将这些气化成分从加热气氛中强制排出，可使粘结剂的气化顺利进行，能够从细粒中可靠地除去粘结剂，同时，可以抑制半导体粉末的氧化。结果，可以得到质量 和尺寸、形状的偏差更小的半导体粒子。 这里使用的粘结剂优选使用含有作为粘结剂成分的选自聚乙烯醇、聚乙二醇、羟 丙基纤维素、石蜡、羧甲基纤维素、淀粉以及葡萄糖中的至少一种高分子聚合物的粘结剂。 这些粘结剂可以是粘结剂成分本身、上述粘结剂成分的溶液或分散液构成的液体状粘结剂 中的任何一种。作为液体状粘结剂的溶剂或分散介质，可以使用水或有机溶剂。进而，在通 过湿式造粒等来制造细粒时，也可以将水自身作为粘结剂使用。 上述中，从粘接性好、并且容易获得高纯度的物质等角度出发，特别优选的粘结剂是含有选自聚乙烯醇、聚乙二醇以及石蜡中的至少一种的粉体、溶液或分散液。 本专利技术的另一个方面是，通过使上述细粒中含有其导电类型被设定为p型或n型的掺杂剂来提供以低成本制作含有规定量的掺杂剂的球状半导体粒子。 该方法中，在工序(i)中，作为细粒的原料，除了含有半导体粉末之外，还进一步含有用于将该半导体的导电类型设定为P型和n型中的任何一种的掺杂剂。而且，在工序(ii)中，加热细粒以使各细粒内的半导体粉末熔融。通过该加热处理，掺杂剂扩散至半导体粉末中，进而通过其熔融而形成均匀地含有掺杂剂成分的球状熔融体。在工序(iii)中，冷却该球状熔融体以使其凝固，由此便得到球状半导体粒子。即，可以在制作半导体粒子的过程中进行掺杂剂的掺杂，能够有效制造高品质的P型或n型的球状半导体粒子。 本专利技术中的细粒可以通过各种造粒操作而形成。 一般地说，对粉体、使粉体分散于液体而得到的溶液、或用液体湿润粉体而得到的物质等加工以制造颗粒体的操作被称作造粒。通过这样的造粒操作而得到的造粒物符合本专利技术中的细粒。细粒在加热工序中由于其中的半导体粉末熔合而成为一个球状熔融体，所以作为其前体的细粒没有必要一定是球状的，可以是粒状、片粒状、薄片状、或方片状等任意形状。 造粒方法大致分为干式造粒和湿式造粒。干式造粒一般是不使用液体的粘结剂或 水而提高材料的凝聚力来进行造粒，作为其代表性的方法，有压縮造粒等。压縮造粒中有例 如在料筒中预先填充规定量的粉体，从上下用加压机的活塞进行压縮的方法；或在旋转的 两个辊之间压縮粉体的方法。不需要干燥工序。 湿式造粒一般是利用水或粘结剂成分的附着力来进行造粒。水有时也单独起到粘 结剂的作用，所以此时，为了方便起见，将水定为属于粘结剂。湿式造粒的代表性的方法有 滚动造粒、流动层造粒、搅拌造粒以及喷雾造粒等。在滚动造粒中，例如一边使半导体粉末 在仅底部旋转的有底圆筒状的容器内滚动， 一边添加适量的液体状粘结剂，由此形成双方 材料混合而成的颗粒的核，进而使其生长而得到造粒物。 流动层造粒例如是在从下部送来热风的容器内的空间内形成粉体的流动层，从其 上部或周壁部散布液体状粘结剂来进行造粒的方法。搅拌造粒例如是一边通过双轴螺杆的 旋转来混合搅拌半导体粉末和液体状粘结剂一边进行造粒的方法。作为湿式造粒所包含的 其它方法，还有使在液体状粘结剂中分散有半导体粉末的浆料从喷嘴孔中滴落，并使落下 的过程中成为粒状的液滴固形化的方法。作为固形化的方法，例如有使上述液滴落到不溶 解上述浆料的液体中后回收，并将其干燥的方法。 本专利技术中的细粒可以通过上述以外的各种造粒操作来制作。例如，优选的方法之 一是，将细粒的原料成形为片材状或面条状，然后将其切断成规定尺寸。具体而言，首先，准7备半导体粉末、或在半导体粉末中添加了粘结剂等其它原料的混合物。上述的半导体粉末 或混合物根据需要也可以通过适当的造粒手法加工成小粒的造粒物。其次，将上述的半导 体粉末、混合物或小粒的造粒物通过两个旋转辊之间的压縮或加压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体粒子的制造方法，其包括以下工序：（ｉ）对含有半导体粉末的原料实施造粒操作，从而制造规定质量的细粒的工序；（ｉｉ）将所述细粒加热以使所述细粒内的半导体粉末熔融，并使熔融的各粉末熔合，由此形成球状的熔融体的工序；以及（ｉｉｉ）将所述球状的熔融体冷却以使其凝固，由此制造球状的半导体粒子的工序。

【技术特征摘要】
JP 2008-10-6 259832/2008;JP 2008-12-26 332451/2008一种半导体粒子的制造方法，其包括以下工序(i)对含有半导体粉末的原料实施造粒操作，从而制造规定质量的细粒的工序；(ii)将所述细粒加热以使所述细粒内的半导体粉末熔融，并使熔融的各粉末熔合，由此形成球状的熔融体的工序；以及(iii)将所述球状的熔融体冷却以使其凝固，由此制造球状的半导体粒子的工序。2. 根据权利要求l所述的半导体粒子的制造方法，其中，所述工序(i)进一步包括如下 工序将多个所述细粒按照使它们以相互不接触的距离分开的方式配置于加热用基板上。3. 根据权利要求1所述的半导体粒子的制造方法，其中，所述半导体粉末是硅粉末，并 且在所述工序(ii)中，用于使所述半导体粉末熔融的加热温度选自1413 150(TC的范围 内。4. 根据权利要求1所述的半导体粒子的制造方法，其中，所述细粒的原料进一步含有 粘结剂。5. 根据权利要求4所述的半导体粒子的制造方法，其中，所述工序(ii)包括如下工序 加热所述细粒，从而通过热分解、燃烧或蒸发而使所述粘结剂气化。6. 根据权利要求4所述的半导体粒子的制造方法，其中，所述工序(ii)包括如下工序(ii-1)在所述粘结剂通过热分解、燃烧或蒸发而气化的温度以上并低于所述半导体粉 末的熔融温度的温度范围内，对所述细粒进行预加热的工序；以及(ii-2)在所述半导体粉末的熔融温度以上的温度下对预加热过的所述细粒进行加热 的工序。7. 根据权利要求6所述的半导体粒子的制造方法，其中，所述工序(ii-1)包括如下工 序在对所述细粒进行预加热的同时，强制排放气氛气体。8. 根据权利要求6所述的半导体粒子的制造方法，其中，所述半导体粉末是硅粉末，并 且所述工序(ii-1)中的加热温度选自500 1412t:的范围内，所述工序(ii-2)中的加热 温度选自1413 150(TC的范围内。9. 根据权利要求6所述的半导体粒子的制造方法，其中，所述工序(ii-1)中的气氛是 不活泼气体或以其为主成分的实质上不活泼的气氛，所述工序(ii-2)中的气氛是含有比 所述工序(ii-1)中的气氛更高浓度的氧的气氛。10. 根据权利要求9所述的半导体粒子的制造方法，其中，所述工序(ii-1)的气氛中的 氧浓度低于1体积％，所述工序(ii-2)的气氛中的氧浓度选自5 20体积％的范围内。11. 根据权利要求4所述的半导体粒子的制造方...

【专利技术属性】
技术研发人员：室园干男，大岛洋司，中村俊之，明石义弘，
申请(专利权)人：珂琳二一风险投资株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]