[发明专利]高纯度硅的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高纯度硅的制造方法。

背景技术

太阳能电池用原料硅以半导体级硅的规格之外的产品为主要原料。半导体级硅是将冶金级硅精制而制造的。冶金级硅是将碳、硅石混合后，通过电弧炉还原制造的。通过该冶金级硅和HCl的反应，合成三氯硅烷，将其精馏精制后，使用氢高温还原，制造半导体级硅。该方法可以制造极高纯度的硅，但是硅的转化率低，为了使该平衡对硅有利，需要大量的氢，由于转化率低，必须将大量未反应的气体再次循环使用，由于未反应的气体中产生各种卤化硅烷，所以必须再次蒸馏进行分离，最后大量生成用氢也无法还原的四氯化硅等，所以成本高。

另一方面，太阳能电池近年来作为针对碳酸气体等环境问题的有力解决方案而倍受关注，表现出需求显著的发展。然而，目前的太阳能电池价格仍然昂贵，所以由此得到的电力的价格是商业电力的电费的几倍。目前，随着环境问题、增加的能量的需求，太阳能电池的需要正在扩展，只是现有的半导体规格外的硅的话，则成为原料的不足之处，所以希望能大量供应低成本的太阳能电池。

迄今为止，已经提出了用铝来还原四氯化硅的方法(吉泽四郎，端野朝康、阪口新、四氯化硅的铝还原，工业化学杂志64(8)，1347-50(1961)，特开平2-64006号公报，特开昭59-182221号公报)，四氯化硅的锌还原法(Evaluation of selecdtedchemical processes for production of low-cost silicon，J.M.Blocher，等Jet propulsionlaboratory final report(1981))，三氯硅烷的流化床还原(昭和55-62年度新能量综合开发机构委托业务成果报告书“太阳光发电系统实用化技术开发低成本硅实验精制验证”总括版，昭和63年，信越化学工业株式会社)等各种方案，但是都还无法实际应用。

发明内容

本发明的目的在于提供合适作为太阳能电池用原料使用的高纯度硅的新的廉价的制造方法，以及通过该制造方法得到的高纯度的硅。

本发明人对高纯度硅的制造方法进行认真的研究，从而完成本发明。

也就是，本发明[1]提供一种高纯度硅的制造方法，该方法是将下式(1)所示的卤化硅用铝还原制造硅的方法，作为还原剂使用的铝的纯度为99.9重量％以上。

SiH_nX_4-n：(1)

(式中，n是0～3的整数，X是选自F、Cl、Br、I的1种或2种以上的卤原子。这里，铝的纯度是由100重量％减去铝中含有的铁、铜、镓、钛、镍、钠、镁和锌的总的重量％得到的)。

进而，本发明[2]提供根据[1]所述的方法，其中铝中含有的硼为5ppm以下，而且磷为0.5ppm以下；

[3]根据[1]或[2]所述的方法，其中铝中含有的硼为0.5ppm以下，而且磷为0.3ppm以下；

[4]根据[1]～[3]任一项所述的方法，其中铝中含有的铁为150ppm以下，铜为290ppm以下，钛为7ppm以下，钒为20ppm以下；

[5]根据[1]～[4]任一项所述的方法，其中在以铝中含有的铁浓度为X_Feppm，铜浓度为X_Cuppm，钛浓度为X_Tippm，钒浓度为X_Vppm时，X_Fe150+X_Cu/290+X_Ti/7+X_V/20≤1；

[6]根据[1]～[5]任一项所述的方法，其中铝中含有的铁为10ppm以下；

[7]根据[1]～[6]任一项所述的方法，其中铝中含有的铁为10ppm以下，铜为10ppm以下，钛为1ppm以下，钒为5ppm以下；

[8]根据[1]～[7]任一项所述的方法，其中铝中含有的铁为3ppm以下，铜为3ppm以下，钛为0.3ppm以下，钒为1ppm以下；

[9]根据[1]所述的方法，其中铝为99.99％以上。

[10]根据[9]所述的方法，其中铝中含有的铁为10ppm以下，铜为10ppm以下，钛为1ppm以下，钒为5ppm以下；

[11]根据[9]或[10]所述的方法，其中铝中含有的铁为3ppm以下，铜为3ppm以下，钛为0.3ppm以下，钒为1ppm以下；

[12]根据[9]～[11]任一项所述的方法，其中铝中含有的硼为0.5ppm以下，而且磷为0.3ppm以下；