[發明專利]硅的精煉方法

無效

• 申請號: 200680004118.5
• 申請日: 2006-02-09
• 公開（公告）號: CN101115681A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發明（設計）人: 德丸慎司;岡澤健介;近藤次郎;岡島正樹
• 申請（專利權）人: 新日鐵高新材料株式會社
• 主分類號: C01B33/037
• 分類號: C01B33/037
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所
• 代理人: 段承恩;田欣

技術領域

本發明涉及利用爐渣對低純度Si(硅)進行精煉，特別地去除B而制造在太陽能電池原料等中使用的高純度Si的Si精煉方法。

背景技術

為了從Si中去除B，有如鈴木等，日本金屬學會志，第54卷，第2號，p.168～172(1990)所述那樣的、使熔融Si與CaO-MgO-SiO₂、CaO-BaO-SiO₂及CaO-CaF₂-SiO₂等爐渣接觸，通過爐渣與熔融Si之間的B的平衡分配使B轉移到爐渣中的方法。

此外，特開平8-11208號公報曾公開下述的方法，即，通過采用爐渣處理熔融Si而從熔融Si中去除雜質的Si精煉方法，在該方法中，向熔融Si中連續地或者實質上連續地添加上述爐渣，對于1種或多種的雜質元素，在該爐渣與熔融Si之間達到平衡狀態的時刻，連續地或實質上連續地使該爐渣惰性化、或從熔融Si中消除。

發明內容

上述的鈴木等，日本金屬學會志，第54卷，第2號，p.168～172(1990)、和特開平8-11208號公報，是采用上述爐渣、利用按照B的分配系數，B從熔融Si向該爐渣中轉移而去除B的方法。對于上述爐渣，分配系數低，最高為2.0，因此為了使B濃度從B濃度為數ppm～數十ppm的低純度Si(所謂金屬Si)降低到作為太陽能電池用Si原料所需要的0.3ppm以下，必須使用大量的爐渣，而且在該爐渣的原料中也含有1～數ppm的B，在分配系數為2.0以下時，從原理上使其降低到0.3ppm以下是困難的。

本發明者們經反復潛心研討發現，采用下述的方法可充分去除B：通過將SiO₂、和堿金屬氧化物或堿金屬碳酸鹽作為爐渣原料，并添加到熔融的Si中，使其形成爐渣，通過爐渣精煉而從低純度Si中去除B的方法，或者，添加該爐渣并保持其狀態之后，排出該爐渣并添加新爐渣、或重復進行上述工序的方法。

但是，在上述爐渣精煉法中，作為其反應容器使用C、SiC時，由于與作為爐渣原料的堿金屬氧化物或堿金屬碳酸鹽的反應，或者在形成爐渣的過程中生成的CO₂氣體而發生腐蝕，因此反應容器的更換頻率非常高，成本升高。另一方面，在使用氧化物系陶瓷作為反應容器的場合，與C、SiC相比，雖然腐蝕速度低，但由于是堿度高的爐渣，因此反應容器材質緩慢地向爐渣中溶解，在反復進行爐渣的添加和排出、長時間使用的場合，其損耗量不能忽視。

本發明的目的在于，鑒于上述情況，提供一種在上述那樣的反復進行高堿度的爐渣的添加和排出的方法中，也不使反應容器損耗、并從低純度Si中去除B的爐渣精煉方法。

本發明者們為了解決上述課題而進行潛心研究的結果，通過以下的方法達成了目的。

第1發明，是一種Si精煉方法，是通過將SiO₂、和堿金屬氧化物或堿金屬碳酸鹽作為爐渣原料并添加到熔融的Si中，使其形成爐渣，使該熔融Si中的雜質向爐渣中轉移而進行去除的方法，其特征在于，將使用的反應容器所含有的成分的至少一種添加到上述爐渣中。

第2發明，是如第1發明所述的Si精煉方法，其中，將與上述反應容器所含有的成分相同的成分添加到上述爐渣中的。

第3發明，是如第1發明或第2發明所述的Si精煉方法，上述反應容器的成分是選自Al₂O₃、MgO、CaO、ZrO₂之中的至少一種。

第4發明，是如第1～第3發明的任一項所述的Si精煉方法，添加到上述爐渣中的成分是至少含有5質量％的SiO₂的硅酸鹽。

第5發明，是如第1～第4發明的任一項所述的Si精煉方法，添加到上述爐渣中的成分的量，相對于爐渣原料為0.1～20質量％。

第6發明，是如第1～第4發明的任一項所述的Si精煉方法，添加到上述爐渣中的成分的形狀為粒狀或纖維狀。

第7發明，是如第6發明所述的Si精煉方法，上述粒狀成分的粒徑為0.01～10mm。

第8發明，是如第6發明所述的Si精煉方法，上述纖維狀成分的直徑為0.01～10mm、纖維長度為10～500mm。

本發明的采用爐渣對低純度Si特別地去除B的精煉法，可抑制反應容器的損耗，并以低成本提供高純度Si。

具體實施方式