本发明专利技术的硅精制方法中，使用至少具备填充金属硅的坩埚和等离子体喷枪的硅精制装置，填充在所述坩埚中的金属硅的熔融金属面与由所述等离子体喷枪喷射的等离子体气体形成的角被设定为20度以上80度以下的状态下，向着所述熔融金属面喷射所述等离子体气体，由此精制所述金属硅。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过对金属硅(金属硅构成的母材)进行等离子体气体的喷吹，将金属硅精制的硅精制方法及硅精制装置。本申请基于2009年9月18日在日本申请的日本特愿2009-217117号、2009年9 月18日在日本申请的日本特愿2009-217118号以及2009年9月18日在日本申请的日本特愿2009-217119号主张优先权，将其内容合并于此。
技术介绍
在用于太阳能电池等的硅的精制中，利用等离子弧或等离子体气体的加热进行的精制用于除去含有杂质硼(B 硼)等的氧化精制中(例如参照专利文献1、非专利文献1)。 作为在这些硅精制中使用的硅精制装置的种类，根据产生等离子弧的电极配置的不同，大致分为传送型和非传送型。传送型的装置，在等离子体喷枪内设置阴极电极，对等离子体喷枪的喷嘴口仅施加少许直流电压，将设置在坩埚底部的导电性部件作为阳极电极，在两电极间施加直流电压而产生等离子弧，从喷嘴口向着填充在坩埚内的金属硅喷射等离子弧，加热金属硅(例如参照专利文献1)。另一方面，非传送型的装置，在等离子体喷枪内设置阴极电极和阳极电极，在等离子体喷枪内的两电极间施加直流电压而产生等离子弧，从兼具等离子体喷枪的阳极电极的喷嘴口向着填充在坩埚内的金属硅喷射等离子体气体，加热金属硅(例如参照专利文献1、 2)。对上述传送型与上述非传送型进行比较时，在上述传送型中，由于等离子弧直接接触被加热物，因此与上述非传送型相比，金属硅的加热效率优异。另一方面，在上述非传送型中，对被加热物仅接触等离子体气体。此时，不会引起上述传送型中发生的箍缩效应带来的等离子体气体的会聚，存在与硅熔融金属表面接触的等离子体气体扩展的趋势。因此，等离子体气体与硅熔融金属表面的接触面积增大，在除去硼等的氧化精制中，硼等的除去速度快于上述移送型，认为能得到优异的硅精制效率。专利文献1 日本特开平10-203813号公报专利文献2 日本特开2004-125246号公报非专利文献1 日本金属学会志、第67卷、第10号、2003年、p583_589在太阳能电池等中使用的硅的需求日益上升的现在，期望对硅熔融金属面喷吹等离子体气体而提高除去硼等的硅精制的效率。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述情况而进行的，其目的在于，提供硼等的除去效率优异、提高金属硅的精制效率的硅精制方法，以及可以增加等离子体气体对硅熔融金属面的接触面积、 实现金属硅的精制效率的提高的硅精制装置。4本专利技术的硅精制方法中，使用至少具备填充金属硅的坩埚和等离子体喷枪的硅精制装置，填充在所述坩埚中的金属硅的熔融金属面与由所述等离子体喷枪喷射的等离子体气体形成的角被设定为20度以上80度以下的状态下，向着所述熔融金属面喷射所述等离子体气体，由此精制所述金属硅。在本专利技术的硅精制方法中，所述硅精制装置具备多个等离子体喷枪，以在所述熔融金属面形成多个凹陷部的方式从多个等离子体喷枪分别喷吹等离子体气体。本专利技术的硅精制方法中，在所述熔融金属面产生回流。本专利技术的硅精制方法中，在所述回流的正向喷吹所述等离子体气体。本专利技术的硅精制方法中，在圆周上具有所述多个凹陷部的假想圆A的切线方向上且与该假想圆A的圆周的一个方向一致地从所述各等离子体喷枪分别喷吹等离子体气体。本专利技术的硅精制方法中，所述假想圆A的半径以1表示，与所述假想圆A具有相同的中心且内切于所述熔融金属面的外周的假想圆B的半径以L表示，所述多个凹陷部中的与所述假想圆A的切线正交的方向的直径以i表示时，以成立下式(1)关系的方式喷吹所述多个等离子体气体。3i 彡 1 彡 L-3i. · · (1)本专利技术的硅精制装置包括填充金属硅的坩埚和等离子体喷枪，所述等离子体喷枪具备控制等离子体气体的行进方向的角度控制部、向着填充在所述坩埚中的金属硅的熔融金属面喷射所述等离子体气体。本专利技术的硅精制装置具备多个等离子体喷枪，通过从所述多个等离子体喷枪分别喷射等离子体气体，在所述熔融金属面形成多个凹陷部，以沿着该多个凹陷部产生回流的方式分别配置有所述多个等离子体喷枪。在本专利技术的硅精制装置中，所述多个等离子体喷枪的各喷嘴口的方向与所述回流的正向一致。本专利技术的硅精制装置具备多个等离子体喷枪，以在圆周上具有通过从所述多个等离子体喷枪分别喷射等离子体气体而形成在所述熔融金属面上的多个凹陷部的假想圆A 与在圆周上具有将所述各等离子体喷枪的喷嘴口投影到所述熔融金属面上的各点的假想圆F形成同心圆的方式配置各等离子体喷枪的喷嘴口。在本专利技术的硅精制装置中，所述各等离子体喷枪的喷嘴口的方向与所述同心圆的右转或左转的任意一个方向一致。在本专利技术的硅精制装置中，填充在所述坩埚中的金属硅的熔融金属面与所述各等离子体喷枪的喷嘴口的方向形成的角被设置为20度以上80度以下的范围。在本专利技术的硅精制装置中，在接近所述等离子体喷枪的喷嘴口的位置设置有等离子体工作气体的供给口和与所述等离子体工作气体的供给口不同的氧化性气体的供给口。本专利技术的硅精制方法中，使用至少具备填充金属硅的坩埚和等离子体喷枪的硅精制装置，通过由所述等离子体喷枪向着填充在所述坩埚中的金属硅的熔融金属面喷射等离子体气体来精制所述金属硅，向所述等离子体气体中添加水蒸气来精制所述金属硅时，将所述金属硅的熔融金属温度控制为1700°C以上1900°C以下。在本专利技术的硅精制方法中，所述坩埚由含有石墨作为主要成分的材质构成。本专利技术的硅精制方法中，添加到所述等离子体气体中的所述水蒸气的流量的比率为该等离子体气体的总流量的15体积％以上40体积％以下。本专利技术的硅精制装置为使用所述硅精制方法的硅精制装置，在接近所述等离子体喷枪的喷嘴口的位置设置有等离子体工作气体的供给口和与所述等离子体工作气体的供给口不同的水蒸气的供给口。本专利技术的硅精制方法中，使用至少具备填充金属硅的坩埚和等离子体喷枪的硅精制装置，通过由所述等离子体喷枪的喷嘴口向着填充在所述坩埚中的金属硅的熔融金属面喷射等离子体气体来精制所述金属硅，由所述喷嘴口喷射的等离子体气体的方向上的所述喷嘴口前端的中心至所述熔融金属面的距离保持一定。本专利技术的硅精制方法中，以所述等离子体气体中的富含自由基区域位于所述熔融金属面的方式将所述距离保持一定来精制金属硅。在本专利技术的硅精制方法中，所述距离以L表示、所述等离子体气体的工作气体流量以V表示时，下式(2)的关系成立。L = aXV. . . (2)[式中，系数a为0.75以上2.0以下的实数，L的单位为毫米，V的单位为升/分钟。]本专利技术的硅精制装置为使用所述硅精制方法的硅精制装置，具备控制所述距离的驱动部。在本专利技术的硅精制装置中，在接近所述喷嘴口的位置设置有等离子体工作气体的供给口和与所述等离子体工作气体的供给口不同的氧化性气体的供给口。根据本专利技术的硅精制方法，通过使处于熔融状态的金属硅熔融金属面与等离子体气体的行进方向(入射方向)形成的角为20度以上80度以下，等离子体气体与所述熔融金属面的接触面积增加，因此可以更有效地进行金属硅中的杂质的氧化、除去反应，可以提高硅精制效率。即，所述形成的角为90度的情况下，所述等离子体气体对所述熔融金属面垂直喷吹，此时形成在所述熔融金属面的凹陷部为圆形。另一方面，所述形成的角为20度以上80度以下的情况下，所述等离子体气体对所述熔融金属面倾斜地入本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：大久保裕夫，永田浩，
申请(专利权)人：株式会社爱发科，
类型：发明
国别省市：
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