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シリコンの製造方法

国内特許コード P120008240
整理番号 S2012-0575-N0
掲載日 2012年11月14日
出願番号 特願2012-067508
公開番号 特開2013-199393
出願日 平成24年3月23日(2012.3.23)
公開日 平成25年10月3日(2013.10.3)
発明者
  • 安田 幸司
  • 野平 俊之
出願人
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 シリコンの製造方法
発明の概要

【課題】生成したシリコンを容易に回収することができ、高い生産効率でシリコンを製造することができるシリコンの製造方法、シリコンおよびシリコン太陽電池を提供すること。
【解決手段】粒子径5nm~1000μmの二酸化ケイ素粉末と粒子径5nm~500μmの活性金属粉末との混合物を、二酸化ケイ素と活性金属との反応開始温度以上の温度に加熱することによってシリコンを生成させ、シリコンが生成する際に生じた反応熱によって当該シリコンを溶融させ、溶融したシリコンと活性金属の酸化物とを分離させるシリコンの製造方法、当該製造方法によって得られたシリコンならびに当該製造方法によって得られたシリコンが用いられたシリコン太陽電池。
【選択図】なし

従来技術、競合技術の概要


太陽電池に用いられるシリコンは、不純物としての金属の含有量が0.1質量ppm(以下、ppmという)以下であり、ホウ素の含有量が0.3ppm以下であることが求められている。従来、このような高純度のシリコンは、シーメンス法によって製造されている。しかしながら、シーメンス法には、生産性が低いという欠点がある。



一方、シーメンス法に代わるシリコンの製造方法として、還元剤として金属マグネシウム粒子または金属マグネシウム蒸気を用いてケイ素化合物を還元する方法が提案されている(例えば、特許文献1および非特許文献1参照)。しかしながら、前記方法には、生成物であるシリコンが不純物である金属マグネシウムの酸化物との混合粉末として得られるため、純度が高いシリコンを回収することができないという欠点がある。



したがって、近年、高い生産効率でシリコンを製造することができるシリコンの製造方法の開発が望まれている。

産業上の利用分野


本発明は、シリコンの製造方法に関する。さらに詳しくは、例えば、太陽電池の光起電力の電力素子などに有用なシリコンの製造方法、当該製造方法で得られたシリコンおよび当該シリコンが用いられたシリコン太陽電池に関する。



本発明のシリコンの製造方法は、シリコンを生成させる際に、外部からエネルギーを供給し続けなくても反応を進行させることができることから、シリコンを低コストで効率よく製造することができるので、経済的に価値の高い製造方法である。

特許請求の範囲 【請求項1】
粒子径5nm~1000μmの二酸化ケイ素粉末と粒子径5nm~500μmの活性金属粉末との混合物を、二酸化ケイ素と活性金属との反応開始温度以上の温度に加熱することによってシリコンを生成させ、シリコンが生成する際に生じた反応熱によって当該シリコンを溶融させ、溶融したシリコンと活性金属の酸化物とを分離させることを特徴とするシリコンの製造方法。

【請求項2】
二酸化ケイ素粉末と活性金属水素化物粉末とを混合し、活性金属水素化物粉末を熱分解させることにより、二酸化ケイ素粉末および活性金属粉末の混合物を製造する請求項1に記載のシリコンの製造方法。

【請求項3】
活性金属がリチウム、マグネシウム、カルシウムおよびアルミニウムからなる群より選ばれた少なくとも1種の金属である請求項1または2に記載のシリコンの製造方法。

【請求項4】
溶融したシリコンと活性金属の酸化物とを液体状態で分離させる請求項1~3のいずれかに記載のシリコンの製造方法。

【請求項5】
溶融したシリコンと活性金属の酸化物とを冷却することにより、凝固させて分離させる請求項1~3のいずれかに記載のシリコンの製造方法。

【請求項6】
請求項1~5のいずれかに記載のシリコンの製造方法によって得られたシリコン。

【請求項7】
請求項1~5のいずれかに記載のシリコンの製造方法によって得られたシリコンが用いられてなるシリコン太陽電池。
産業区分
  • 無機化合物
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 審査請求前
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