(57)【要約】【課題】  セレン化処理に用いたガスを効率的に再生するセレン化水素ガス再生装置及びセレン化水素供給設備を提供する。【解決手段】  セレン化水素ガスを用いてセレン化するセレン化炉１から排出される使用済みガスを導入する導入管１１と、この導入管１１を介して導入された使用済みガスに水素ラジカルを接触させる処理チャンバー１２と、この処理チャンバー１２で処理された処理ガスを−５０℃〜−６５℃の温度範囲で液化させて液化セレン化水素と液化しない排ガスとに分離する液化精製室１３と、この液化精製室１３で生成された液化セレン化水素を保持する貯蔵タンク２０、２１とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セレン化水素ガスを用いてセレン化するセレン化炉から排出される使用済みガスを導入する導入管と、この導入管を介して導入された使用済みガスに水素ラジカルを接触させる処理チャンバーと、この処理チャンバーで処理された処理ガスを−５０℃〜−６５℃の温度範囲で液化させて液化セレン化水素と液化しない排ガスとに分離する液化精製室と、この液化精製室で生成された液化セレン化水素を保持する貯蔵タンクとを具備することを特徴とするセレン化水素ガス再生装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセレン化水素ガス再生装置において、前記導入管は、導入される使用済みガスを１６０℃以上に加熱する加熱手段を具備することを特徴とするセレン化水素ガス再生装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のセレン化水素ガス再生装置において、前記貯蔵タンクは、液化セレン化水素を保持するための冷却手段と、液化セレン化水素をガス化する加熱手段とを具備することを特徴とするセレン化水素ガス再生装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のセレン化水素ガス再生装置において、前記貯蔵タンクは、液化セレン化水素を保持するための加圧手段と、液化セレン化水素をガス化する減圧手段とを具備することを特徴とするセレン化水素ガス再生装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のセレン化水素ガス再生装置と、セレン化炉とを具備し、セレン化炉で使用するセレン化水素ガスの少なくとも一部を、前記セレン化再生装置で生成した液化セレン化水素を気化させたガスとすることを特徴とするセレン化水素供給設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セレン化炉などで使用されたセレン化水素ガス再生装置及びセレン化水素供給設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
化合物薄膜系太陽電池の一つとして、カルコパイライト系等の太陽電池があり、ＣＩＳ（Ｃｕ（Ｉｎ）Ｓｅ）やＣＩＧＳ（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ）などの太陽電池の量産化が検討されている。
【０００３】
このようなカルコパイライト型太陽電池の光吸収層を製造する方法として、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）及びガリウム（Ｇａ）をスパッタリング等で成膜して合金薄膜を前駆体とし、これをＨ２Ｓｅガスの雰囲気中でアニールすることにより、セレン化して化合物半導体薄膜からなる光吸収層とする方法が知られている。そして、このような光吸収層の製造方法では、セレン化工程においては、一般的には、セレン化水素ガスを流しながら加熱する方法がとられる（特許文献１など参照）。
【０００４】
かかるセレン化処理での排ガスは腐食性が高く、有毒ガスの発生の可能性もあり、従来においては除害処理した後、破棄していたが、処理に多大な費用がかかるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−００５３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、セレン化処理に用いたガスを効率的に再生するセレン化水素ガス再生装置及びセレン化水素供給設備を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、セレン化水素ガスを用いてセレン化するセレン化炉から排出される使用済みガスを導入する導入管と、この導入管を介して導入された使用済みガスに水素ラジカルを接触させる処理チャンバーと、この処理チャンバーで処理された処理ガスを−５０℃〜−６５℃の温度範囲で液化させて液化セレン化水素と液化しない排ガスとに分離する液化精製室と、この液化精製室で生成された液化セレン化水素を保持する貯蔵タンクとを具備することを特徴とするセレン化水素ガス再生装置にある。
【０００８】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載のセレン化水素ガス再生装置において、前記導入管は、導入される使用済みガスを１６０℃以上に加熱する加熱手段を具備することを特徴とするセレン化水素ガス再生装置にある。
【０００９】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様に記載のセレン化水素ガス再生装置において、前記貯蔵タンクは、液化セレン化水素を保持するための冷却手段と、液化セレン化水素をガス化する加熱手段とを具備することを特徴とするセレン化水素ガス再生装置にある。
【００１０】
本発明の第４の態様は、第１又は２の態様に記載のセレン化水素ガス再生装置において、前記貯蔵タンクは、液化セレン化水素を保持するための加圧手段と、液化セレン化水素をガス化する減圧手段とを具備することを特徴とするセレン化水素ガス再生装置にある。
【００１１】
本発明の第５の態様は、第１〜４のいずれかの態様に記載のセレン化水素ガス再生装置と、セレン化炉とを具備し、セレン化炉で使用するセレン化水素ガスの少なくとも一部を、前記セレン化水素再生装置で生成した液化セレン化水素を気化させたガスとすることを特徴とするセレン化水素供給設備にある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るセレン化ガス再生装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係るセレン化水素ガス再生装置の概略図である。
【００１５】
図１に示すように、セレン化炉１は、例えば、化合物薄膜太陽電池の光吸収層を形成するためのセレン化工程を行うためのものであり、バルブ２を介して接続されたセレン化水素タンク３からセレン化水素を導入してセレン化処理を行うものであり、炉内が減圧、あるいは常圧のものの他、炉内が高圧に保持されたものでもよい。セレン化水素タンク３は、Ｈ２Ｓｅガスを１０〜２０％程度に水素や窒素で希釈したガスを貯蔵するものである。
【００１６】
本実施形態のセレン化水素ガス生成装置は、このようなセレン化炉１から排出される使用済みガスを再生するためのものであり、使用済みガスを排出口４に連結される導入管１１を介してセレン化炉１に接続される処理チャンバー１２と、この処理チャンバー１２に接続される液化精製室１３と、液化精製室１３で生成された液化セレン化水素を貯蔵する貯蔵タンク２０、２１とを具備する。
【００１７】
導入管１１は、使用済みガスを処理チャンバー１２に導入することができるものであれば、特に、素材、形状等の制限はないが、処理済みガスには未処理のセレン化水素Ｈ２Ｓｅの他、ＨＳｅ、ＳｅＯ、ＳｅＯ２、Ｓｅなどが含まれている可能性があり、これらが導入管１１内で析出しないために、導入管１１は加熱された状態で保持されているのが好ましい。加熱温度は、例えば、セレン化水素の分解が始まる１６０℃より高い温度、好ましくは１８０℃以上の温度とするのが好ましい。導入管１１の途中には、圧力調整器を内蔵したバッファータンク１４が設けられている。バッファータンク１４は、セレン化炉１内の圧力が高圧の場合には、使用済みガスの圧力を常圧に戻した後、処理チャンバー１２に送るためのものである。
【００１８】
処理チャンバー１２は、処理済みガス内のＨＳｅ、ＳｅＯ、ＳｅＯ２、Ｓｅを還元してＨ２Ｓｅとする処理を行うものであり、本実施形態では、外部から水素ラジカルを導入して、処理済みガスの還元処理を行っている。
【００１９】
処理チャンバー１２に導入される水素ラジカルは、別途設けられた水素ラジカル生成装置から導入されるものであり、水素ラジカルの生成は、プラズマ、熱、光、電子線などの手段により行えばよく、特に限定されるものではない。
【００２０】
また、例えば、プラズマ源などのラジカル発生手段を処理チャンバー１２内に備え、水素ガスを導入して処理チャンバー１２内で水素ラジカルを発生させてもよい。
【００２１】
また、処理チャンバー１２は、ＨＳｅ、ＳｅＯ、ＳｅＯ２、Ｓｅを還元してＨ２Ｓｅとすることができるものであれば、水素ラジカルによるものでなくてもよく、他の還元手段を有していてもよい。
【００２２】
処理チャンバー１２は、導入管１１から導入された使用済みガスに含まれるＨＳｅ、ＳｅＯ、ＳｅＯ２、Ｓｅなどを還元してＨ２Ｓｅとし、還元処理したガスを連続的に液化精製室１３に送る構造となっている。すなわち、処理チャンバー１２に導入された使用済みガスは、水素ラジカルと効率的に接触させられて還元処理され、その後、液化精製室１３に送られるようになっている。
【００２３】
例えば、水素ラジカルによる還元処理の場合、使用済みガスに対して、水素ラジカルを１０10個／ｃｍ３程度以上導入して処理すればよい。
【００２４】
液化精製室１３は、処理チャンバー１２から導入された還元処理ガスを、−５０℃〜−６５℃の温度範囲で液化させて液化セレン化水素と液化しない排ガスとに分離する処理を行うものである。すなわち、液化精製室１３は、セレン化水素Ｈ２Ｓｅのみを液化させて、含有される他の不純物ガスと分離するためのものである。ここで、セレン化水素Ｈ２Ｓｅは−５０℃以下で十分に液化するが、例えば、不純物として有害な硫化水素は液化の臨界温度が−８２．６℃である。よって、セレン化水素Ｈ２Ｓｅは液化するが、硫化水素などの不純物が液化しない−５０℃〜−６５℃の温度とするのが好ましい。なお、液化させない不純物ガスは排出し、除害設備５で除害処理した後、大気中へ排気する。
【００２５】
液化精製室１３で生成された液化セレン化水素は、バルブ２２、２３を介して接続されている貯蔵タンク２０、２１の何れかに貯蔵される。二つの貯蔵タンク２０、２１を設けたのは、交互に貯蔵できるようにしたものであり、バルブ２２、２３を切り替えることにより、何れか一方に貯蔵されるようになっている。なお、貯蔵タンクは三個以上設けてもよいことは言うまでもない。
【００２６】
貯蔵タンク２０、２１は、セレン化水素を液体のまま貯蔵するものであり、−５０℃以下に冷却保持するものでも、高圧下で貯蔵するものでもよい。本実施形態では、貯蔵タンク２０、２１はそれぞれ、温度調整装置２４、２５を具備し、−５０℃以下で冷却保存できるようになっている。
【００２７】
また、貯蔵タンク２０、２１は、バルブ２６、２７を介してセレン化炉１に接続されており、再生されて貯蔵タンク２０、２１に貯蔵されたセレン化水素は、セレン化炉１で再利用されるようになっている。すなわち、セレン化炉１に、セレン化水素タンク３からのセレン化水素に加えて、貯蔵タンク２０、２１からのセレン化水素が導入できるようになっている。なお、貯蔵タンク２０、２１とセレン化炉１とを繋ぐ導入路には、バルブ２８、２９を介して窒素又は水素からなる希釈ガスボンベ３０が連結されている。
【００２８】
例えば、貯蔵タンク２０に貯蔵されたセレン化水素を使用する場合には、使用する貯蔵タンク２０の温度調整装置２４を用いて温度を上昇させると共に貯蔵されたセレン化水素をバルブ２６を開とし、また、バルブ２８を開として希釈ガスボンベ３０からの希釈ガスを導入する。これにより、所定の濃度のセレン化水素をセレン化炉１に導入することができる。なお、希釈ガスボンベ３０からの希釈ガスは、貯蔵タンク２０、２１に直接導入し、貯蔵タンク２０、２１から希釈された状態でセレン化水素が出力できるようにしてもよい。
【００２９】
例えば、化合物薄膜太陽電池の光吸収層を形成するためのセレン化工程を行うセレン化炉１でのセレン化水素の利用率は、せいぜい１０〜３０％程度である。本発明の再生処理を行うことにより、従来では廃棄されていたセレン化水素のほとんどが再利用できるので、その効果は絶大である。
【符号の説明】
【００３０】
１  セレン化炉
３  セレン化水素タンク
５  除害設備
１１  導入管
１２  処理チャンバー
１３  液化精製室
１４  バッファータンク
２０、２１  貯蔵タンク
２４、２５  温度調製装置
３０  希釈ガスボンベ
【図１】
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