[发明专利]硅的精炼方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用炉渣对低纯度Si(硅)进行精炼，特别地去除B而制造在太阳能电池原料等中使用的高纯度Si的Si精炼方法。

背景技术

为了从Si中去除B，有如铃木等，日本金属学会志，第54卷，第2号，p.168～172(1990)所述那样的、使熔融Si与CaO-MgO-SiO₂、CaO-BaO-SiO₂及CaO-CaF₂-SiO₂等炉渣接触，通过炉渣与熔融Si之间的B的平衡分配使B转移到炉渣中的方法。

此外，特开平8-11208号公报曾公开下述的方法，即，通过采用炉渣处理熔融Si而从熔融Si中去除杂质的Si精炼方法，在该方法中，向熔融Si中连续地或者实质上连续地添加上述炉渣，对于1种或多种的杂质元素，在该炉渣与熔融Si之间达到平衡状态的时刻，连续地或实质上连续地使该炉渣惰性化、或从熔融Si中消除。

发明内容

上述的铃木等，日本金属学会志，第54卷，第2号，p.168～172(1990)、和特开平8-11208号公报，是采用上述炉渣、利用按照B的分配系数，B从熔融Si向该炉渣中转移而去除B的方法。对于上述炉渣，分配系数低，最高为2.0，因此为了使B浓度从B浓度为数ppm～数十ppm的低纯度Si(所谓金属Si)降低到作为太阳能电池用Si原料所需要的0.3ppm以下，必须使用大量的炉渣，而且在该炉渣的原料中也含有1～数ppm的B，在分配系数为2.0以下时，从原理上使其降低到0.3ppm以下是困难的。

本发明者们经反复潜心研讨发现，采用下述的方法可充分去除B：通过将SiO₂、和碱金属氧化物或碱金属碳酸盐作为炉渣原料，并添加到熔融的Si中，使其形成炉渣，通过炉渣精炼而从低纯度Si中去除B的方法，或者，添加该炉渣并保持其状态之后，排出该炉渣并添加新炉渣、或重复进行上述工序的方法。

但是，在上述炉渣精炼法中，作为其反应容器使用C、SiC时，由于与作为炉渣原料的碱金属氧化物或碱金属碳酸盐的反应，或者在形成炉渣的过程中生成的CO₂气体而发生腐蚀，因此反应容器的更换频率非常高，成本升高。另一方面，在使用氧化物系陶瓷作为反应容器的场合，与C、SiC相比，虽然腐蚀速度低，但由于是碱度高的炉渣，因此反应容器材质缓慢地向炉渣中溶解，在反复进行炉渣的添加和排出、长时间使用的场合，其损耗量不能忽视。

本发明的目的在于，鉴于上述情况，提供一种在上述那样的反复进行高碱度的炉渣的添加和排出的方法中，也不使反应容器损耗、并从低纯度Si中去除B的炉渣精炼方法。

本发明者们为了解决上述课题而进行潜心研究的结果，通过以下的方法达成了目的。

第1发明，是一种Si精炼方法，是通过将SiO₂、和碱金属氧化物或碱金属碳酸盐作为炉渣原料并添加到熔融的Si中，使其形成炉渣，使该熔融Si中的杂质向炉渣中转移而进行去除的方法，其特征在于，将使用的反应容器所含有的成分的至少一种添加到上述炉渣中。

第2发明，是如第1发明所述的Si精炼方法，其中，将与上述反应容器所含有的成分相同的成分添加到上述炉渣中的。

第3发明，是如第1发明或第2发明所述的Si精炼方法，上述反应容器的成分是选自Al₂O₃、MgO、CaO、ZrO₂之中的至少一种。

第4发明，是如第1～第3发明的任一项所述的Si精炼方法，添加到上述炉渣中的成分是至少含有5质量％的SiO₂的硅酸盐。

第5发明，是如第1～第4发明的任一项所述的Si精炼方法，添加到上述炉渣中的成分的量，相对于炉渣原料为0.1～20质量％。

第6发明，是如第1～第4发明的任一项所述的Si精炼方法，添加到上述炉渣中的成分的形状为粒状或纤维状。

第7发明，是如第6发明所述的Si精炼方法，上述粒状成分的粒径为0.01～10mm。

第8发明，是如第6发明所述的Si精炼方法，上述纤维状成分的直径为0.01～10mm、纤维长度为10～500mm。

本发明的采用炉渣对低纯度Si特别地去除B的精炼法，可抑制反应容器的损耗，并以低成本提供高纯度Si。

具体实施方式