2012 Fiscal Year Annual Research Report
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23246131
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
野平 俊之 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (00303876)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 太陽電池用シリコン / シリカ / 溶融塩電解 / 低リン / 低ホウ素 |
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| Research Abstract |
１．高温溶融塩中におけるシリカ電解還元による低リン・低ホウ素シリコン製造法
1-1.高純度化 昨年度に引き続き、小型電解セルでのさらなる高純度化を追求した。高純度シリカ粉末(B<0.05 ppm, P<0.05 ppm)をペレット状に成型した後に電解還元する方法において、電解条件の最適化等を検討した。さらに電解還元により得られたシリコン粉末を用い、ゾーンメルティング装置によって結晶シリコン棒を作成した。GD-MSにより分析したところ、どちらも4N-5Nレベルが達成されていることが分かった。
1-2.プロセスの連続化 連続化プロセスの初期的検討として、電解セルの底部に設置したシリコン板上でのシリカ粒の還元を検討した。粒径を変化させて還元速度を検討した結果、粒径1.0-2.0 mm程度が最適であることが分かった。得られたシリコンの純度をGD-MSで分析したところ、従来の電解法と比較して純度は低かった。また、反応途中のサンプルを得るために、小型カーボンるつぼの内部にアルミナチューブを挿入し、底面のみ露出させた状態の容器に高純度シリカ粉末を装填した。これを電解セル内で溶融塩中に浸漬させ、任意の電解後に取出し、小型カーボンるつぼごと切断した。その結果、底面のカーボン部分から還元が進行する様子が観察できた。還元メカニズム解明および還元速度向上に資することが期待できる。
２．低温溶融塩中におけるシリカ電解還元による高純度シリコン製造法
昨年度に引き続き、溶融LiCl-KCl-CaCl2を用いてシリカ電解還元を検討した。還元速度向上の試みとして、ポーラス構造を有するシリカの還元を試みた。その結果、還元は進行するものの、還元速度は緻密なシリカよりも小さいことが示唆された。一方、このようにして得られたアモルファスシリコン－シリカ混合物質はリチウム二次電池の負極として活用可能であることが期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高温溶融塩中における高純度化については、不純物混入経路が明らかになりつつある。また、プロセスの連続化およびゾーンメルティング装置による結晶シリコン棒の作成が順調に進んでいる。低温溶融塩系については、一部検討が遅れている項目もあるが、他方面への展開が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的には、申請時の計画から大きな変更はない。ただし、シリコン中の微量不純物分析を精度良く行うためには、サンプル量として数グラム以上必要であることが分かったため、大量還元およびゾーンメルティング装置による結晶シリコン棒作成を重点的に行う予定である。純度の良いサンプルについては半導体特性や太陽電池としての特性を測定していく予定である。
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