JPH10182286A - シリコンの連続鋳造方法 - Google Patents
シリコンの連続鋳造方法Info
- Publication number
- JPH10182286A JPH10182286A JP34780296A JP34780296A JPH10182286A JP H10182286 A JPH10182286 A JP H10182286A JP 34780296 A JP34780296 A JP 34780296A JP 34780296 A JP34780296 A JP 34780296A JP H10182286 A JPH10182286 A JP H10182286A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon
- solidification
- ingot
- solidified
- tank
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】太陽電池用シリコンを一方向凝固させる場合
に、凝固速度を高め、生産性を高めると共に、歩留りの
向上を図る。 【解決手段】凝固槽５の一方の側面を開放し、他方の側
面に断熱層６を形成し、凝固槽５の底面及び開放側面を
冷却装置１１で冷却して凝固界面８を大きくし、溶湯抜
き栓７から間欠的に不純物の濃縮した溶湯を抜き取りつ
つ、インゴット１２を矢印１３の方向に連続的に引抜
く。
に、凝固速度を高め、生産性を高めると共に、歩留りの
向上を図る。 【解決手段】凝固槽５の一方の側面を開放し、他方の側
面に断熱層６を形成し、凝固槽５の底面及び開放側面を
冷却装置１１で冷却して凝固界面８を大きくし、溶湯抜
き栓７から間欠的に不純物の濃縮した溶湯を抜き取りつ
つ、インゴット１２を矢印１３の方向に連続的に引抜
く。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池用シリコ
ンを一方向凝固させる場合の鋳造方法に関するものであ
る。
ンを一方向凝固させる場合の鋳造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、太陽電池用シリコンを一方向凝固
させる場合、電子ビーム溶解の脱Ｐ・粗精製工程におい
て、図３に示すような連続溶解、連続鋳造を行ってい
る。すなわち、雰囲気の圧力を１０-5Ｔｏｒｒ程度に減
圧し、シリコンフィーダ２１から粉状シリコン２０をる
つぼ２中に供給し電子ビーム３により溶融してＰを蒸発
させ、処理後のシリコン４を電子ビーム３ａによって照
射しながら鋳型２２に注入し、鋳型２２を冷却して凝固
させ、凝固したシリコンインゴット１２を引抜き装置２
３で下向き方向２４に引抜いている。１バッチ引抜き終
わったインゴット１２を図４（ａ）に示した。図４
（ａ）に示すように、全高３３のインゴットは精製部３
２と不純物凝縮部３１とに偏析し、その不純物濃度分布
は、図４（ｂ）に曲線３４で示すように、濃縮部３１で
不純物濃度が高くなっており凝固開始部３５では不安定
になっている。そして、不純物濃縮部３１を切断除去し
てスクラップとすることによって、不純物濃度の低い精
製部３２を製品とするようになっている。
させる場合、電子ビーム溶解の脱Ｐ・粗精製工程におい
て、図３に示すような連続溶解、連続鋳造を行ってい
る。すなわち、雰囲気の圧力を１０-5Ｔｏｒｒ程度に減
圧し、シリコンフィーダ２１から粉状シリコン２０をる
つぼ２中に供給し電子ビーム３により溶融してＰを蒸発
させ、処理後のシリコン４を電子ビーム３ａによって照
射しながら鋳型２２に注入し、鋳型２２を冷却して凝固
させ、凝固したシリコンインゴット１２を引抜き装置２
３で下向き方向２４に引抜いている。１バッチ引抜き終
わったインゴット１２を図４（ａ）に示した。図４
（ａ）に示すように、全高３３のインゴットは精製部３
２と不純物凝縮部３１とに偏析し、その不純物濃度分布
は、図４（ｂ）に曲線３４で示すように、濃縮部３１で
不純物濃度が高くなっており凝固開始部３５では不安定
になっている。そして、不純物濃縮部３１を切断除去し
てスクラップとすることによって、不純物濃度の低い精
製部３２を製品とするようになっている。
【０００３】また、特開昭５５−１００２９７号公報に
示されるように、０．２〜２ｍｍの厚さでシリコンシー
トを引き抜く場合、引抜き凝固が過冷却となるため、溶
融部に溶け込んだ金属不純物が固相（インゴット又はシ
ート）内に取り込まれ、凝固精製できない。
示されるように、０．２〜２ｍｍの厚さでシリコンシー
トを引き抜く場合、引抜き凝固が過冷却となるため、溶
融部に溶け込んだ金属不純物が固相（インゴット又はシ
ート）内に取り込まれ、凝固精製できない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上の図３に示す凝固
過程において、凝固速度が１ｍｍ／ｍｉｎ以下であるた
め、凝固シリコンインゴット１２の生産速度は（インゴ
ット断面積）×（凝固速度）となり、これを高めるに
は、インゴットの凝固断面積を大きくするしか方法がな
い。図３に示す従来技術ではインゴット１２の引抜き方
向３４と凝固方向が同じため、また、不純物濃縮部分の
切断除去のため、連続鋳造することはできず、バッチ式
にインゴットを交換することが必要である。
過程において、凝固速度が１ｍｍ／ｍｉｎ以下であるた
め、凝固シリコンインゴット１２の生産速度は（インゴ
ット断面積）×（凝固速度）となり、これを高めるに
は、インゴットの凝固断面積を大きくするしか方法がな
い。図３に示す従来技術ではインゴット１２の引抜き方
向３４と凝固方向が同じため、また、不純物濃縮部分の
切断除去のため、連続鋳造することはできず、バッチ式
にインゴットを交換することが必要である。
【０００５】本発明は、太陽電池用シリコンを一方向凝
固させる場合に、凝固速度を高め、生産性を高めると共
に、歩留りの向上を図ることを可能とした連続鋳造技術
を提供することを目的とする。
固させる場合に、凝固速度を高め、生産性を高めると共
に、歩留りの向上を図ることを可能とした連続鋳造技術
を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、シリコンを一
方向凝固させて偏析精製を行うに当たり、凝固槽の側壁
を開放すると共に、該開放された側壁の周囲及び凝固槽
の底面を冷却して溶融シリコンの凝固面を斜面とし、厚
さ５０ｍｍ以上に凝固したシリコンを前記開放した壁面
を通って横方向に牽引することを特徴とするシリコンの
連続鋳造方法である。
方向凝固させて偏析精製を行うに当たり、凝固槽の側壁
を開放すると共に、該開放された側壁の周囲及び凝固槽
の底面を冷却して溶融シリコンの凝固面を斜面とし、厚
さ５０ｍｍ以上に凝固したシリコンを前記開放した壁面
を通って横方向に牽引することを特徴とするシリコンの
連続鋳造方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】図２に本発明の原理を示す図を示
した。原理的にはインゴット１２の引抜き方向１３と凝
固方向を直角になるようにすれば、生産性は凝固速度に
依存せず無限大となる。シリコンフィーダ２１から供給
された粉状シリコン２０はるつぼ２中で電子ビーム３の
照射により溶解し、溶融シリコン４となり真空中で脱Ｐ
され、シリコン凝固槽５に供給される。凝固槽５内では
冷却装置１１により底面及び横方向側面から冷却して凝
固界面８が斜面となるように冷却し、凝固したシリコン
インゴット１２を矢印１３で示すように横方向に引抜く
と、凝固面８が広い面積となるので、全体の凝固速度を
高めることができる。
した。原理的にはインゴット１２の引抜き方向１３と凝
固方向を直角になるようにすれば、生産性は凝固速度に
依存せず無限大となる。シリコンフィーダ２１から供給
された粉状シリコン２０はるつぼ２中で電子ビーム３の
照射により溶解し、溶融シリコン４となり真空中で脱Ｐ
され、シリコン凝固槽５に供給される。凝固槽５内では
冷却装置１１により底面及び横方向側面から冷却して凝
固界面８が斜面となるように冷却し、凝固したシリコン
インゴット１２を矢印１３で示すように横方向に引抜く
と、凝固面８が広い面積となるので、全体の凝固速度を
高めることができる。
【０００８】図１は、実施例の縦断面図であって、凝固
槽５は一方の側面（図の向かって右側の側面）を開放
し、他の側面（図の向かって左側の側面）は断熱層６を
形成してある。凝固槽５の底面及び開放側面の周囲には
冷却装置１１が配設され、強力に冷却する。これによっ
て溶融シリコン４の凝固界面８は図１に示すように、凝
固槽５の開放面側が高い斜面となる。凝固したシリコン
インゴット１２は矢印１３の方向に横方向に厚さ１４と
なって引抜かれる。この引き抜き厚さは、底面付近の凝
固速度が１ｍｍ／ｍｉｎ以上となり不安定となるため、
５０ｍｍ以上とらないとインゴット中の不純物濃度が安
定せず、品質管理が困難である。この引抜きは例えばイ
ンゴット１２を支える駆動ロール１５の回転によって行
う。凝固面８は凝固方向９とインゴット引抜方向１０に
角度θをつけて生産する。
槽５は一方の側面（図の向かって右側の側面）を開放
し、他の側面（図の向かって左側の側面）は断熱層６を
形成してある。凝固槽５の底面及び開放側面の周囲には
冷却装置１１が配設され、強力に冷却する。これによっ
て溶融シリコン４の凝固界面８は図１に示すように、凝
固槽５の開放面側が高い斜面となる。凝固したシリコン
インゴット１２は矢印１３の方向に横方向に厚さ１４と
なって引抜かれる。この引き抜き厚さは、底面付近の凝
固速度が１ｍｍ／ｍｉｎ以上となり不安定となるため、
５０ｍｍ以上とらないとインゴット中の不純物濃度が安
定せず、品質管理が困難である。この引抜きは例えばイ
ンゴット１２を支える駆動ロール１５の回転によって行
う。凝固面８は凝固方向９とインゴット引抜方向１０に
角度θをつけて生産する。
【０００９】 Ｖｓ：凝固速度（約１ｍｍ／ｍｉｎ） Ｖｐ：引抜き速度 とすると、 Ｖｐ＝Ｖｓ／ｃｏｓθ で引抜くことができる。
【００１０】なお、図１に示すように、不純物濃縮時の
溶湯抜き栓７を設け不純物が濃縮された溶湯を間欠的に
抜きとりつつ連続鋳造を行うことができる。
溶湯抜き栓７を設け不純物が濃縮された溶湯を間欠的に
抜きとりつつ連続鋳造を行うことができる。
【００１１】
【発明の効果】上記角度θを例えば８０°にとると、理
論的に従来の５．８倍の引抜き速度が得られる。また、
溶融シリコンの注湯を一時的に別のプールに溜めて、不
純物濃縮Ｓｉを抜き出した後、一時的に溜めたプールか
ら溶融シリコンを凝固槽５に戻して連続注湯を再開する
と長いインゴットが得られる。
論的に従来の５．８倍の引抜き速度が得られる。また、
溶融シリコンの注湯を一時的に別のプールに溜めて、不
純物濃縮Ｓｉを抜き出した後、一時的に溜めたプールか
ら溶融シリコンを凝固槽５に戻して連続注湯を再開する
と長いインゴットが得られる。
【図１】実施例の模式縦断面図である。
【図２】本発明の原理説明図である。
【図３】従来のシリコン凝固を示す説明図である。
【図４】従来のシリコン凝固の凝固シリコンの精製部と
濃縮部を示すもので、（ａ）模式側面図、（ｂ）不純物
濃度分布を示すグラフである。
濃縮部を示すもので、（ａ）模式側面図、（ｂ）不純物
濃度分布を示すグラフである。
１ シリコン ２ るつぼ ３、３ａ 電子ビーム ４ 溶融シリコン ５ 凝固槽 ６ 断熱層 ７ 溶湯抜き栓 ８ 凝固界面 ９ 凝固方向 １０ インゴット引抜き方向 １１ 冷却装置 １２ インゴット １３ 引抜き方向（矢印） １４ 厚さ １５ ロール ２０ 粉状シリコン ２１ シリコンフィーダ ２２ 鋳型 ２３ 引抜き装置 ２４ 引抜き方向 ３１ 濃縮部 ３２ 精製部 ３３ 高さ ３４ 曲線 ３５ 凝固開始部
Claims (1)
- 【請求項１】 シリコンを一方向凝固させて偏析精製を
行うに当たり、凝固槽の側壁を開放すると共に、該開放
された側壁の周囲及び凝固槽の底面を冷却して溶融シリ
コンの凝固面を斜面とし、凝固したシリコンを前記開放
した壁面を通って横方向に牽引することを特徴とするシ
リコンの連続鋳造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34780296A JPH10182286A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | シリコンの連続鋳造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34780296A JPH10182286A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | シリコンの連続鋳造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10182286A true JPH10182286A (ja) | 1998-07-07 |
Family
ID=18392689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34780296A Pending JPH10182286A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | シリコンの連続鋳造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10182286A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009047879A1 (ja) * | 2007-10-09 | 2009-04-16 | Panasonic Corporation | 成膜方法および成膜装置 |
| JP2009520664A (ja) * | 2005-12-21 | 2009-05-28 | ショイテン ソーラー ホールディング ベーフェー | 太陽熱利用目的に適したシリコンの製造方法 |
| US7727502B2 (en) | 2007-09-13 | 2010-06-01 | Silicum Becancour Inc. | Process for the production of medium and high purity silicon from metallurgical grade silicon |
-
1996
- 1996-12-26 JP JP34780296A patent/JPH10182286A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009520664A (ja) * | 2005-12-21 | 2009-05-28 | ショイテン ソーラー ホールディング ベーフェー | 太陽熱利用目的に適したシリコンの製造方法 |
| US7727502B2 (en) | 2007-09-13 | 2010-06-01 | Silicum Becancour Inc. | Process for the production of medium and high purity silicon from metallurgical grade silicon |
| WO2009047879A1 (ja) * | 2007-10-09 | 2009-04-16 | Panasonic Corporation | 成膜方法および成膜装置 |
| US20100196623A1 (en) * | 2007-10-09 | 2010-08-05 | Kazuyoshi Honda | Film forming method and film forming apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060818 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060822 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20061219 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |