2010 Fiscal Year Annual Research Report
太陽電池用Siの溶媒を用いた低温凝固精製プロセスの物理化学
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22360312
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
森田 一樹 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (00210170)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉川 健 東京大学, 環境安全研究センター, 准教授 (90435933)
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| Keywords | 融体 / 凝固 / 太陽電池シリコン |
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| Research Abstract |
平成22年度は、過去に調査を行ったAl以外の溶媒としてCuを選び、Siの凝固精製試験を温度勾配、冷却速度を変えて行った。原料となる模擬金属グレードSiを、高純度Si(純度99.999%)に不純物元素を添加して高密度グラファイト坩堝に入れ、Ar雰囲気下、誘導加熱炉内で溶解して作製した。代表組成としてCu-53at%Si合金を一定の温度勾配下で一方向凝固させ、バルク状の結晶Siを得るための最適な冷却条件の調査、および精錬効果の確認を行った。
密度差から容易と考えられた上方からの引き上げに較べ、下方への引き下げた場合の方が平滑な界面をもつバルク状のSi結晶が容易に得られたため、以降の凝固試験は引き下げて行うこととした。温度勾配2.98～3.94K/mmの位置を0.02～0.08mm/minの条件で作製した全ての試料において、坩堝底部から成長した結晶Siが確認された。また、組成的過冷却が生じ、融液中に粒状Siが存在する条件でも、平滑界面のバルク結晶の成長が得られることがわかった。また、Cu-Si融液から成長したバルク状Slの成長は拡散律速であることが示唆された。
比較的大きなバルク結晶が得られた温度勾配3.94K/mm、降下速度0.02mm/minの凝固条件で、MG-Siを合金の原料に用いて一方向凝固を行い、バルクSi結晶中の不純物濃度を調査した。Al溶媒の時とは異なり、精錬後の結晶SiではFeは94.8%、Tiは92.6%除去されたものの、B、Al、Cuについては期待されたような精製効果がみられなかった。
以上の成果から、Cuは本方法による精製効果の観点からは適切な元素でないことが判明し。次年度はSnを溶媒元素として凝固精製実験を行い、精製効果も併せて調査することとした。
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Research Products
(1 results)
