溶融酸化物系フラックスと金属シリコン間のボロン分配

• Project/Area Number: 06750756
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Metal making engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 藤原 弘康 京都大学, 工学部, 助手 (10238602)
• Project Period (FY): 1994
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1994)
• Budget Amount: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 1994: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
• Keywords: 太陽電池用シリコン / 分配平衡 / フラックス精練 / カルシウムアルミネート / ボロン除去

Research Abstract

標記実験に先立ち実験手法の妥当性を確認するため、ボロンを含有していないアルミナ飽和カルシア+アルミナ+シリカ系フラックスと金属シリコン間の分配平衡実験を行った。アルミ、カルシウムの2液相間の分配反応は可逆的に進行し、おおむね3時間で平衡に到達した。実験後のフラックス組成は、従来、Muan et al.によって報告されているアルミナ飽和の液相線組成とほぼ一致すること確認した。また、次式
2 Al(1)+(3/2)SiO_2(1)=(3/2)Si(1)+Al_2O_3(s)
の平衡定数、アルミ+シリコン合金中のアルミの活量から算出したフラックス中のシリカの活量は、CおよびCOガスの共存下で測定された従来の報告値より若干、低値を示すことがわかった。
上記、実験方法の妥当性の確認を踏まえて、カルシア+アルミナ+シリカ系フラックスと溶融シリコン間のボロン分配を調査した。その結果、液相線組成や合金中のカルシウムとアルミの濃度の対応関係はボロンを含有しない場合とほとんど相違が無いこと、種々のカルシア/シリカ比に対するボロン分配比は滑らかな曲線関係で表されることがわかり、両相中でのボロンの濃度が1%程度以下の範囲内ではボロンの活量はヘンリー則に従うと見なし得ることがわかった。フラックス組成がアルミナ飽和の領域ではカルシア/シリカ比の上昇と伴にボロン分配比は上昇した。
更に、より塩基度の高い酸化物を含有する場合のボロン除去の効果を把握する目的でアルミナ坩堝を用いてカルシウムアルミネート飽和の液体フラックスとの分配平衡実験を行った結果、フラックス組成が2CaO・A1203飽和組成に至るとカルシア/シリカ比の上昇と伴にゆるやかに低下する傾向が認められた。