[发明专利]硅精制方法及硅精制装置

说明书

技术领域

本发明涉及通过对金属硅(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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明的硅精制方法中，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。

在本发明的硅精制方法中，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。

本发明的硅精制方法中，在所述熔融金属面产生回流。

本发明的硅精制方法中，在所述回流的正向喷吹所述等离子体气体。

本发明的硅精制方法中，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。

本发明的硅精制方法中，所述假想圆A的半径以l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≤l≤L-3i...(1)

本发明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。

本发明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。

在本发明的硅精制装置中，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。