塩素化合物を経由しない新たな太陽電池用多結晶シリコン製造プロセスの開発

• Project/Area Number: 19656212
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Reaction engineering/Process system
• Research Institution: Seikei University
• Principal Investigator: 小島 紀徳 Seikei University, 理工学部, 教授 (10150286)
• Project Period (FY): 2007 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2009: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2008: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2007: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: 材料合成プロセス / 多結晶シリコン

Research Abstract

本年度は本研究の大目的である、塩素化合物を経由しない新たな太陽電池用多結晶シリコン製造プロセスの開発との観点から、副生するテトラアルコシシラン(TEAS、AとしてエタノールE、メタノールM)の活用法を様々な角度から検討した。その第一としてトリアルコキシシラン(TRAS)への転換、TEAS+H_2→TRAS+AOHに関しては、様々な触媒をも用いた多様な温度条件の下での反応を繰り返した結果、熱力学的に低温での反応が期待されたTEESの転化率はTEMSに比べ相当高い(50%転化率温度にして300℃程度低い)ものの、TRESの生成はみられなかった。そのため、MeOH系でのTRMS収率の向上を目的とした検討を中心に行ったところ、白金触媒ばかりではなく、銅アセチルアセトナートを前駆体として用いたときも、反応温度1023Kで数%のTRMS収率が得られたが、それ以上の転化率を記録することは困難であった。第二に熱力学的には、上記よりやはり400℃程度低い温度から進行が期待されるTEMS+2H_2→Si+4MeOHの可能性について実験的に検討した。なおTEESについては、上述のように副反応が支配的になる可能性が高いことから、検討はMeOH系についてのみ行った。アルミナボール上への析出物については、XRDおよびSEMEDXでの分析によりアモルファス状のSiあるいはその化合物との推定は得たものの、より詳細なXPSでの分析により、様々なSi化合物の混合体として存在していることが示唆された。最後に、特にEtOH系TEESの加水分解について検討し、MeOH系より200℃程度低い温度で高純度シリカ微粉の生成が可能なことを確認した.

Research Products

• [Journal Article] Variation of the generated silica particle properties dependent on the reactor structure and carrier gas type (2009)
  • Author(s): Olfa DABOUSSI, Toru KOBAYASHI, Yoshiaki FUKUHARA, Kengo TACHI, Shigeru KATO, Shigeo SATOKAWA, Toshinori KOJIMA
  • Journal Title: J.Chem.Eng.Japan 42
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] テトラメトキシシランの加水分解による微紛シリカ合成に及ぼす装置形状とガス混合の影響 (2008)
  • Author(s): 小島 紀徳、舘 健吾、境 純一、加藤 茂、里川 重夫
  • Journal Title: 化学工学論文集 34 Pages: 261-265
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Variation of the generated silica particle properties dependent on the reactor structure and carrier gas type
  • Author(s): O. Daboussi, T. Kobayashi, Y. Fukuhara. K. Tachi, S. Kato, S. Satokawa, T. Kojima
  • Journal Title: J. Chem. Eng. Jpn. (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Gas-Phase Conversion Of Tetraalchoxysilane To Trialchoxysilane Author Name (2009)
  • Author(s): T.Kobayashi, S.Kato, S.Satokawa, T.Kojima
  • Organizer: 7^<th> Asia pacific Conference on Sustanaible Energy and Environmental Technologies
  • Place of Presentation: Qingdao, CHINA
• [Presentation] Gas Phase Synthesis of High Purity Silica Particles (2008)
  • Author(s): KOBAYASHI Toru, KATO Yuuki, DABBOUSSI Olfa, KATO Shigeru. SATOKAWA Shigeo, KOJIMA Toshinori
  • Organizer: 15th Asian Symposium on Ecotechnology
  • Place of Presentation: 石川県産業振興センター
  • Year and Date: 2008-10-19
• [Presentation] 高純度シリカ微粒子の気相合成 (2008)
  • Author(s): 小林 徹、福原 吉暁、D.Olfa、加藤 茂、里川 重夫、小島 紀徳
  • Organizer: 化学工学会年会
  • Place of Presentation: 静岡大学工学部
• [Remarks]
  • URL: http://www.ch.seikei.ac.jp/kojima/index.html