(57)【要約】【課題】液滴同士の合体を確実に防止し、球状シリコンの製造における歩留まりと製造効率の向上を図ることができる。【解決手段】シリコン溶融液ＭＬを吐出穴１３から吐出して連続的な液流ＬＦとして落下させ、落下途中の液流ＬＦの分断によって球状の液滴ＬＤを形成し、液滴ＬＤの少なくとも表面の凝固によって球状シリコンＳを形成する球状シリコンの製造方法であって、液流ＬＦを帯電して落下させ、液滴ＬＤ・ＬＤ同士に帯電による斥力を発生させる。好ましくは１ｋＶ以上の直流電圧の印加によって液流ＬＦを帯電するとよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン溶融液を吐出穴から吐出して連続的な液流として落下させ、落下途中の前記液流の分断によって球状の液滴を形成し、前記液滴の少なくとも表面の凝固によって球状シリコンを形成する球状シリコンの製造方法であって、
前記液流を帯電して落下させ、前記液滴同士に帯電による斥力を発生させることを特徴とする球状シリコンの製造方法。
【請求項２】
１ｋＶ以上の直流電圧の印加によって前記液流を帯電することを特徴とする請求項１記載の球状シリコンの製造方法。
【請求項３】
前記シリコン溶融液に直流電圧を連続して印加すると共に、
前記吐出穴より下方で前記液流が前記液滴に分断される位置の略周囲に設けられる略環状の導体をグランドに接続することを特徴とする請求項１又は２記載の球状シリコンの製造方法。
【請求項４】
前記シリコン溶融液をグランドに接続すると共に、
前記吐出穴より下方で前記液流が前記液滴に分断される位置の略周囲に設けられる略環状の導体に直流電圧を連続して印加することを特徴とする請求項１又は２記載の球状シリコンの製造方法。
【請求項５】
前記吐出穴からから吐出する連続的な前記液流に電磁力を一定周期で加えて所定のサイズの液滴に強制的に分断することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の球状シリコンの製造方法。
【請求項６】
シリコン溶融液を吐出穴から吐出して帯電した連続的な液流として落下させ、落下途中の前記液流の分断によって球状の液滴を形成し且つ前記液滴同士に帯電による斥力を発生させ、前記液滴の少なくとも表面の凝固によって球状シリコンを形成する球状シリコンの製造装置であって、
前記吐出穴より下方で前記液流が前記液滴に分断される位置の略周囲に略環状の導体が設けられ、
前記シリコン溶融液に直流電圧を連続して印加可能に直流電源装置が設けられ、
前記略環状の導体がグランドに接続されることを特徴とする球状シリコンの製造装置。
【請求項７】
シリコン溶融液を吐出穴から吐出して帯電した連続的な液流として落下させ、落下途中の前記液流の分断によって球状の液滴を形成し且つ前記液滴同士に帯電による斥力を発生させ、前記液滴の少なくとも表面の凝固によって球状シリコンを形成する球状シリコンの製造装置であって、
前記吐出穴より下方で前記液流が前記液滴に分断される位置の略周囲に略環状の導体が設けられ、
前記略環状の導体に直流電圧を連続して印加可能に直流電源装置が設けられ、
前記シリコン溶融液がグランドに接続されることを特徴とする球状シリコンの製造装置。
【請求項８】
直流電圧が印加される又はグランド接続される前記略環状の導体の外周に、高周波交流電源装置に接続された誘導コイルが設けられ、
前記誘導コイルに高周波電流を一定周期で流して電磁力を発生させ、前記略環状の導体に誘導電流を発生させることにより、前記吐出穴からから吐出する連続的な前記液流に前記略環状の導体で電磁力を一定周期で加えて所定のサイズの液滴に強制的に分断可能であることを特徴とする請求項６又は７記載の球状シリコンの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば球状太陽電池等として用いられる球状シリコンの製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、球状シリコンを製造する際には、原料のシリコンを溶融坩堝において溶融し、溶融坩堝内の溶融液の上面に所定の圧力を加え、溶融坩堝の底部に設けられている吐出穴から溶融液の中実液流を連続的に吐出して落下させ、落下する連続的な液流に自然擾乱でくびれが形成され、表面張力でくびれが成長して分断し、球状の液滴を形成し、この液滴の落下、凝固で形成される球状シリコンを捕集する方法が行われている。
【０００３】
しかし、この方法においては、外因的な振動等の影響により、分断される液滴のサイズにバラツキが生じて落下途中の液滴相互に速度差が発生し、速度差によって液滴同士が合体することがある。このような合体が発生すると、歩留まりが低下する、多大な分別作業が必要となって製造効率が低下するという問題を生ずる。
【０００４】
そのため、落下する連続的な中実液流を強制的に分断し、液滴のサイズのバラツキを抑制する技術が提案されている。例えば特許文献１には、吐出穴の下の落下塔中で不活性ガスを一定の周期で横方向から断続的に噴出することにより、吐出穴から吐出して落下する液流を所定のサイズの液滴に強制的に分断する方法が記載されている。
【０００５】
また、特許文献２、３には、落下しつつある連続的な中実液流に、断続的に電磁力を印加して一定間隔の擾乱を生じさせ、擾乱を発達させることによって所定のサイズの液滴に強制的に分断する方法が記載されており、更に、特許文献３には、この擾乱の初期振幅は連続的な中実液流の直径の１／２未満、電磁力印加周波数は連続的な中実液流が自然に擾乱する不安定周波数を中心として−５０％〜＋５０％の範囲とすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−７２２８号公報
【特許文献２】特許第４９０２１１９号公報
【特許文献３】特開２０１０−２３６０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記特許文献１〜３の方法は、液滴のサイズのバラツキを抑制することが可能であるものの、ある程度の液滴のサイズのバラツキが未だ残り、このバラツキによる液滴同士の合体が生じてしまうことがある。そのため、液滴同士の合体をより確実に防止し、球状シリコンの製造の歩留まりと製造効率の向上を図ることができる技術が求められている。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、液滴同士の合体をより確実に防止し、球状シリコンの製造における歩留まりと製造効率の向上を図ることができる球状シリコンの製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の球状シリコンの製造方法は、シリコン溶融液を吐出穴から吐出して連続的な液流として落下させ、落下途中の前記液流の分断によって球状の液滴を形成し、前記液滴の凝固によって球状シリコンを形成する球状シリコンの製造方法であって、前記液流を帯電して落下させ、前記液滴同士に帯電による斥力を発生させることを特徴とする。
これによれば、落下途中の液流の分断で形成される球状の液滴が帯電し、液滴同士にクーロン力の斥力が働き、液滴同士の合体をより確実に防止することができる。従って、所望の球状シリコンを確実に得ることが可能となり、球状シリコンの製造における歩留まりを向上することができると共に、分別作業等に要する労力を無くす或いは低減することができ、製造効率を向上することができる。
【００１０】
本発明の球状シリコンの製造方法は、１ｋＶ以上の直流電圧の印加によって前記液流を帯電することを特徴とする。
これによれば、液滴同士に所要の斥力が働く電荷で液滴を確実に帯電させることができ、液滴同士の合体を一層確実に防止することができる。
【００１１】
本発明の球状シリコンの製造方法は、前記シリコン溶融液に直流電圧を連続して印加すると共に、前記吐出穴より下方で前記液流が前記液滴に分断される位置の略周囲に設けられる略環状の導体をグランドに接続することを特徴とする。
これによれば、略環状の導体をグランドにしてシリコン溶融液に直流電圧を印加することにより、落下する液流を容易に且つ確実に帯電させることができる。また、溶融シリコンは自然に電子を放出することによりプラス（＋）帯電に移行する性質を持つことから、シリコン溶融液に電圧を印加することが望ましい。
【００１２】
本発明の球状シリコンの製造方法は、前記シリコン溶融液をグランドに接続すると共に、前記吐出穴より下方で前記液流が前記液滴に分断される位置の略周囲に設けられる略環状の導体に直流電圧を連続して印加することを特徴とする。
これによれば、シリコン溶融液をグランドにして略環状の導体に直流電圧を印加することにより、落下する液流を容易に且つ確実に帯電させることができる。また、シリコン溶融液を高電圧に保つことよりは略環状の導体に電圧を印加する方が製造装置のコストを安価に出来る。
【００１３】
本発明の球状シリコンの製造方法は、前記吐出穴からから吐出する連続的な前記液流に電磁力を一定周期で加えて所定のサイズの液滴に強制的に分断することを特徴とする。
これによれば、高い粒径精度で所定サイズの液滴に分断し、この液滴同士の合体を帯電による斥力で防止できるので、高い粒径精度の球状シリコンを高い歩留まりと優れた製造効率で製造することができる。
【００１４】
本発明の球状シリコンの製造装置は、シリコン溶融液を吐出穴から吐出して帯電した連続的な液流として落下させ、落下途中の前記液流の分断によって球状の液滴を形成し且つ前記液滴同士に帯電による斥力を発生させ、前記液滴の少なくとも表面の凝固によって球状シリコンを形成する球状シリコンの製造装置であって、前記吐出穴より下方で前記液流が前記液滴に分断される位置の略周囲に略環状の導体が設けられ、前記シリコン溶融液に直流電圧を連続して印加可能に直流電源装置が設けられ、前記略環状の導体がグランドに接続されることを特徴とする。
これによれば、球状シリコンを製造する際に、落下途中の液流の分断で形成される球状の液滴を帯電させ、液滴同士にクーロン力の斥力を働かせ、液滴同士の合体を確実に防止することができる。従って、所望の球状シリコンを確実に得ることが可能となり、球状シリコンの製造における歩留まりを向上することができると共に、分別作業等に要する労力を無くす或いは低減することができ、製造効率を向上することができる。また、略環状の導体をグランドにしてシリコン溶融液に直流電圧を印加することにより、落下する液流を容易に且つ確実に帯電させることができる。
【００１５】
本発明の球状シリコンの製造装置は、シリコン溶融液を吐出穴から吐出して帯電した連続的な液流として落下させ、落下途中の前記液流の分断によって球状の液滴を形成し且つ前記液滴同士に帯電による斥力を発生させ、前記液滴の少なくとも表面の凝固によって球状シリコンを形成する球状シリコンの製造装置であって、前記吐出穴より下方で前記液流が前記液滴に分断される位置の略周囲に略環状の導体が設けられ、前記略環状の導体に直流電圧を連続して印加可能に直流電源装置が設けられ、前記シリコン溶融液がグランドに接続されることを特徴とする。
これによれば、球状シリコンを製造する際に、落下途中の液流の分断で形成される球状の液滴を帯電させ、液滴同士にクーロン力の斥力を働かせ、液滴同士の合体を確実に防止することができる。従って、所望の球状シリコンを確実に得ることが可能となり、球状シリコンの製造における歩留まりを向上することができると共に、分別作業等に要する労力を無くす或いは低減することができ、製造効率を向上することができる。また、シリコン溶融液をグランドにして略環状の導体に直流電圧を印加することにより、落下する液流を容易に且つ確実に帯電させることができる。
【００１６】
本発明の球状シリコンの製造装置は、直流電圧が印加される又はグランド接続される前記略環状の導体の外周に、高周波交流電源装置に接続された誘導コイルが設けられ、前記誘導コイルに高周波電流を一定周期で流して電磁力を発生させ、前記略環状の導体に誘導電流を発生させることにより、前記吐出穴からから吐出する連続的な前記液流に前記略環状の導体で電磁力を一定周期で加えて所定のサイズの液滴に強制的に分断可能であることを特徴とする。
これによれば、高い粒径精度で所定サイズの液滴に分断し、この液滴同士の合体を帯電による斥力で防止できるので、高い粒径精度の球状シリコンを高い歩留まりと優れた製造効率で製造することができる。また、直流電圧が印加される又はグランド接続される略環状の導体を用い、これに誘導電流を発生させることにより、略環状の導体に２つの機能を持たせて効率的に利用することができ、製造装置の部品の削減、製造コストの低減を図ることもできる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の球状シリコンの製造方法或いは球状シリコンの製造装置によれば、液滴同士の合体をより確実に防止し、球状シリコンの製造における歩留まりと製造効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態の球状シリコンの製造装置を示す説明図。
【図２】本発明の第２実施形態の球状シリコンの製造装置を示す説明図。
【図３】第２実施形態におけるコンセントレータの模式平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
〔第１実施形態の球状シリコンの製造方法〕
本発明の第１実施形態の球状シリコンの製造方法は、例えば図１に示す製造装置により行われる。図１の製造装置は、石英坩堝部１１の周囲に保護するように黒鉛坩堝部１２が設けられた略有底円筒状の坩堝１０を有し、坩堝１０の底部の中央に石英坩堝部１１と黒鉛坩堝部１２の底部を貫通するようにして吐出穴１３が形成されている。坩堝１０は、上端で外側方に突出するフランジ１４を引っ掛けるようにして略有底円筒状の支持架台２０内に取り付けられ、坩堝１０の底部が支持架台２０の底部から離間するようにして設置される。
【００２０】
支持架台２０の外周には、坩堝１０に対応する位置に誘導加熱コイル３０が螺旋状に巻回して設けられており、誘導加熱コイル３０の加熱により、シリコンが溶融されたシリコン溶融液ＭＬが坩堝１０内に貯留され、吐出穴１３から中実の液流として連続的に吐出されて落下するようになっている。この吐出穴１３の内径は例えば０．２〜２ｍｍ、好ましくは０．４〜１ｍｍ程度、より好ましくは０．６〜１ｍｍ程度とするとよい。
【００２１】
支持架台２０及び誘導加熱コイル３０の外側にはチャンバー４０が設けられ、チャンバー４０の上板４１と支持架台２０の上端で外側方に突出するように設けられるフランジ２１がボルト締め等で固定されている。上板４１とフランジ２１との間には絶縁材２２が介在し、チャンバー４０と支持架台２０を絶縁するようになっており、この絶縁によって後述の印加する直流電圧の放電を起こりにくくしている。尚、チャンバー４０及びこれに接続される部分からの電流のリークを極力抑制するには、絶縁材２２等により、坩堝１０或いは支持架台２０とチャンバー４０との間の絶縁抵抗を０．１ＭΩ以上、好ましくは０．１６７ＭΩ以上とするとよい。
【００２２】
支持架台２０の底部には、吐出穴１３よりも大径の貫通穴２３が形成されており、貫通穴２３は平面視で吐出穴１３と同心円状となる位置に設けられている。また、チャンバー４０の下側には貫通穴４２と連通する落下塔５０が形成され、落下塔５０は後述する液滴ＬＤが落下する位置に設けられている。落下塔５０の下側には球状シリコンＳの捕集ボックス６０が設けられ、落下する液滴ＬＤの凝固で形成される球状シリコンＳを貯めて捕集可能になっている。
【００２３】
支持架台２０の貫通穴２３の周縁近傍の上面には、一連のリング状の導体、或いは２個等の複数個の導体部が円周方向に離間して配置される導体等の略環状の導体７０が設けられ、略環状の導体７０は、吐出穴１３より下方で、落下経路において液流ＬＦが液滴ＬＤに分断される位置の略周囲に設けられる。即ち、略環状の導体７０は吐出穴１３から落下する液流ＬＦ、及び液流ＬＦの分断によって形成される液滴ＬＤを中心位置として、その外周に配置され、本例では液流ＬＦが液滴ＬＤに自然擾乱で分断される位置の略周囲に設けられる。尚、液流ＬＦが液滴ＬＤに自然擾乱で分断される位置は、吐出穴１３の径とシリコン溶融液ＭＬに加えられる圧力により定まる。また、図示例の略環状の導体７０は略円筒状で黒鉛等の素材で形成され、その内径は例えば１〜３０ｍｍ、好ましくは１．５〜２０ｍｍ、より好ましくは２〜１０ｍｍ程度とするとよい。
【００２４】
更に、本製造装置には、液流を帯電させる直流電源装置８０が設けられており、直流電源装置８０の電源線８１は坩堝１０内のシリコン溶融液ＭＬの中に引き込まれるようにして設けられ、グランド線８２は略環状の導体７０に接続されている。尚、この構成に代え、直流電源装置８０のグランド線８２を坩堝１０内のシリコン溶融液ＭＬの中に引き込むようにして設け、電源線８１を略環状の導体７０に接続するようにすることも可能である。
【００２５】
そして、本製造装置で球状シリコンを製造する際には、誘導加熱コイル３０の加熱によってシリコンを溶融し、坩堝１０内にシリコン溶融液ＭＬを貯留していくと共に、直流電源装置８０により、略環状の導体７０がグランドに接続された状態で、シリコン溶融液ＭＬに電源線８１を介して直流電圧を連続して印加する。シリコン溶融液ＭＬに印加する直流電圧は適宜であるが、好ましくは１ｋＶ以上、より好ましくは２ｋＶ以上、より一層好ましくは３ｋＶ以上とするとよい。
【００２６】
尚、直流電源装置８０のグランド線８２をシリコン溶融液ＭＬの中に引き込み、電源線８１を略環状の導体７０に接続する場合には、略環状の導体７０に直流電圧を連続して印加するものとし、この場合も略環状の導体７０に印加する直流電圧は適宜であるが、好ましくは１ｋＶ以上、より好ましくは２ｋＶ以上、より一層好ましくは３ｋＶ以上とするとよい。
【００２７】
坩堝１０内のシリコン溶融液ＭＬが所定深さに達すると、例えば０．２〜２ｍｍ、好ましくは０．４〜１ｍｍ程度、より好ましくは０．６〜１ｍｍ程度等の吐出穴１３からシリコン溶融液ＭＬが連続的な中実の液流ＬＦとして吐出して落下し、落下途中の液流ＬＦの分断によって球状の液滴ＬＤが形成され、表面張力によって球状化する。本例においては、落下する連続的な液流ＬＦに自然擾乱でくびれが生じ、表面張力でくびれが成長して分断し球状の液滴ＬＤが形成されるようになっている。尚、坩堝１０内のシリコン溶融液ＭＬの上面に不活性ガス等で所要の圧力を加える、又はチャンバー４０内の圧力を調整することにより、吐出穴１３からの液流ＬＦの吐出或いは吐出量を制御するようにすることも可能である。
【００２８】
この際、シリコン溶融液ＭＬ、液流ＬＦには、直流電源装置８０によって直流電圧を印加していることから、略環状の導体７０の略中心を通過するようにして、液流ＬＦが帯電した状態で落下し、分断して形成された液滴ＬＤも帯電した状態で落下する。この状態で落下する液滴ＬＤ・ＬＤ同士には、帯電による斥力が発生するため、相互の合体が防止される。また、略環状の導体７０に直流電圧を印加する場合も同様に、液流ＬＦが帯電した状態で落下し、分断して形成された液滴ＬＤも帯電した状態で落下し、帯電による斥力で液滴ＬＤ・ＬＤ同士の合体が防止される。これらの帯電の斥力による液滴ＬＤ・ＬＤ同士の合体防止は、液滴ＬＤの直径が比較的小さい場合のみならず、例えば直径０．８ｍｍや直径１ｍｍを超える比較的サイズの大きな液滴ＬＤの場合にも同様に生ずる。
【００２９】
更に、落下する液滴ＬＤは落下塔５０内の落下を通じて少なくとも表面が凝固し、球状シリコンＳとなって捕集ボックス６０に落下し、捕集ボックス６０に球状シリコンＳが貯められて捕集される。尚、液滴ＬＤの凝固を促進するため、落下塔５０内の雰囲気を冷却する冷却機構を設けることも可能である。
【００３０】
第１実施形態によれば、落下途中の液流ＬＦの分断で形成される球状の液滴ＬＤが帯電し、液滴ＬＤ・ＬＤ同士にクーロン力の斥力が働き、液滴ＬＤ・ＬＤ同士の合体を確実に防止することができる。従って、所望の球状シリコンＳを確実に得ることが可能となり、球状シリコンＳの製造における歩留まりを向上することができると共に、分別作業等の余分な工程を無くし、製造効率を向上することができる。
【００３１】
また、略環状の導体７０をグランドにしてシリコン溶融液ＭＬに直流電圧を印加する、或いは、シリコン溶融液ＭＬをグランドにして略環状の導体７０に直流電圧を印加することにより、落下する液流ＬＦを容易に且つ確実に帯電させることができる。
【００３２】
〔第２実施形態の球状シリコンの製造方法〕
本発明の第２実施形態の球状シリコンの製造方法は、例えば図２に示す製造装置により行われる。図２の製造装置は、吐出穴１３より下方の落下経路の略周囲に設けられる略環状の導体７０ａの部分と、略環状の導体７０ａの外周に誘導コイル９２が螺旋状に巻回して設けられ、誘導コイル９２に高周波交流電源装置９１が接続されている点で第１実施形態における製造装置と異なっており、その他の部分は第１実施形態における製造装置と同様である。
【００３３】
略環状の導体７０ａは、図２及び図３に示すように、誘導コイル９２の内側において、平面視で略半ドーナツ形の導体部７１ａ・７１ａを離間配置して構成されており、導体部７１ａ・７１ａは合わせ目で電気的に絶縁されていると共に、各導体部７１ａの上端には内側に突出する鍔状の電磁力集中部７２ａが形成され、コンセントレータとして機能するようになっている。略環状の導体７０ａの内径は、例えば１〜３０ｍｍ、好ましくは１．５〜２０ｍｍ、より好ましくは２〜１０ｍｍ程度とするとよい。また、略環状の導体７０ａは、液流ＬＦが液滴ＬＤに分断される位置の略周囲に設けられ、本例では、電磁力の発生で生ずる擾乱によって液流ＬＦが液滴ＬＤに分断される位置の略周囲に設けられる。
【００３４】
更に、導体部７１ａ・７１ａは、坩堝１０内のシリコン溶融液ＭＬの中に引き込まれる直流電源装置８０の電源線８１に対応して、グランド線８２にそれぞれ接続されている。尚、この構成に代え、直流電源装置８０のグランド線８２を坩堝１０内のシリコン溶融液ＭＬの中に引き込むようにして設ける場合には、電源線８１が導体部７１ａ・７１ａに接続される。
【００３５】
高周波交流電源装置９１によって誘導コイル９２に高周波電流を流すと誘導コイル９２が電磁力を発生させ、その内側に配置されている導体部７１ａ・７１ａには図３の太線矢印で示す誘導電流ＩＥが流れる。この誘導電流ＩＥは、各導体部７１ａの周縁に沿うように流れ、合わせ目の部分で内側に流れ込み、略環状の導体７０ａの中心の穴部分に沿うように流れる。そして、電磁力集中部７２ａにより電磁力を液流ＬＦが落下する方向における短い領域、液流ＬＦの分断長さよりも短い領域に集中させ、略環状の導体７０ａの内側を落下する液流ＬＦを所定サイズの液滴ＬＤに確実に分断することが可能となる。
【００３６】
そして、本製造装置で球状シリコンを製造する際には、誘導加熱コイル３０の加熱によってシリコンを溶融し、坩堝１０内にシリコン溶融液ＭＬを貯留していくと共に、直流電源装置８０により、略環状の導体７０ａがグランドに接続された状態で、シリコン溶融液ＭＬに電源線８１を介して直流電圧を連続して印加する。シリコン溶融液ＭＬに印加する直流電圧は第１実施形態と同様に適宜であるが、好ましくは１ｋＶ以上、より好ましくは２ｋＶ以上、より一層好ましくは３ｋＶ以上とするとよい。
【００３７】
尚、直流電源装置８０のグランド線８２をシリコン溶融液ＭＬの中に引き込み、電源線８１を略環状の導体７０ａに接続する場合には、略環状の導体７０ａ、換言すれば導体部７１ａ・７１ａに直流電圧を連続して印加するものとし、この場合も略環状の導体７０ａに印加する直流電圧は適宜であるが、好ましくは１ｋＶ以上、より好ましくは２ｋＶ以上、より一層好ましくは３ｋＶ以上とするとよい。
【００３８】
また、誘導コイル９２には高周波交流電源装置９１により高周波電流を一定周期で流し、誘導コイル９２に電磁力を発生させ、電磁力集中部７２ａによって液流ＬＦが落下する方向における短い領域に電磁力が集中するようにしておく。
【００３９】
その後、坩堝１０内のシリコン溶融液ＭＬが所定深さに達すると、例えば０．２〜２ｍｍ、好ましくは０．４〜１ｍｍ程度、より好ましくは０．６〜１ｍｍ程度等の吐出穴１３からシリコン溶融液ＭＬが連続的な中実の液流ＬＦとして吐出して落下する。尚、第１実施形態の変形例と同様に、坩堝１０内のシリコン溶融液ＭＬの上面に不活性ガス等で所要の圧力を加える、又はチャンバー４０内の圧力を調整することにより、吐出穴１３からの液流ＬＦの吐出或いは吐出量を制御するようにすることも可能である。
【００４０】
落下する液流ＬＦは、略環状の導体７０ａの略中央位置を通過すると共に、電磁力集中部７２ａによって短い領域に電磁力が集中するように一定周期で加えられ、電磁力による一定間隔の擾乱が生じて液流ＬＦが強制的に分断され、表面張力により球状化して粒径精度の高い球状の液滴ＬＤが順次形成される。
【００４１】
更に、直流電源装置８０による直流電圧の印加により、液流ＬＦ、及び電磁力による液流ＬＦの分断で形成された液滴ＬＤは帯電した状態で落下する。そのため、第１実施形態と同様に、落下する液滴ＬＤ・ＬＤ同士に帯電による斥力が発生し、相互の合体が防止される。これらの帯電の斥力による液滴ＬＤ・ＬＤ同士の合体防止も、液滴ＬＤの直径が比較的小さい場合のみならず、例えば直径０．８ｍｍや直径１ｍｍを超える比較的サイズの大きな液滴ＬＤの場合にも同様に生ずる。
【００４２】
この落下する液滴ＬＤは落下塔５０内の落下を通じて少なくとも表面が凝固し、球状シリコンＳとなって捕集ボックス６０に落下し、捕集ボックス６０に球状シリコンＳが貯められて捕集される。尚、第１実施形態と同様に、液滴ＬＤの凝固を促進するため、落下塔５０内の雰囲気を冷却する冷却機構を設けることも可能である。
【００４３】
第２実施形態によれば、第１実施形態と対応する構成から対応する効果を生ずると共に、電磁力による擾乱で高い粒径精度で所定サイズの液滴ＬＤに分断することができ、更に、直流電圧の印加による液滴ＬＤの帯電により、液滴ＬＤ・ＬＤ同士の合体を帯電の斥力で防止することができるので、高い粒径精度の球状シリコンを高い歩留まりと優れた製造効率で製造することができる。
【００４４】
〔実施形態の変形例等〕
本明細書開示の発明は、各発明、各実施形態、各例の構成の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、或いはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものを包含し、下記変形例も包含する。
【００４５】
例えば液流ＬＦを液滴ＬＤに分断する方法は、自然擾乱によりくびれが生じた液流ＬＦをそれ自体の表面張力で分断する、電磁力を加えて擾乱を発達させて分断する上記実施形態の方法の他にも適宜であり、例えば特許文献１のように吐出穴の下方で不活性ガスを一定の周期で横方向から断続的に噴出して分断するようにすること等も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、例えば光電変換装置の球状太陽電池、球状ＩＣチップ等として用いられる球状シリコンを製造する際に利用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０…坩堝  １１…石英坩堝部  １２…黒鉛坩堝部  １３…吐出穴  １４…フランジ  ２０…支持架台  ２１…フランジ  ２２…絶縁材  ２３…貫通穴  ３０…誘導加熱コイル  ４０…チャンバー  ４１…上板  ４２…貫通穴  ５０…落下塔  ６０…捕集ボックス  ７０、７０ａ…略環状の導体  ７１ａ…導体部  ７２ａ…電磁力集中部  ８０…直流電源装置  ８１…電源線  ８２…グランド線  ９１…高周波交流電源装置  ９２…誘導コイル  ＭＬ…シリコン溶融液  ＬＦ…液流  ＬＤ…液滴  Ｓ…球状シリコン  ＩＥ…誘導電流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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