2014 Fiscal Year Annual Research Report
反応性フラックスを用いた溶融シリコン中不純物元素の揮発除去に関する物理化学
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25630335
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
森田 一樹 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00210170)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | シリコン / ボロン / 太陽電池 / フラックス / 塩化物 / 精製 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
太陽電池原料用シリコンの低コスト大量生産プロセスの開発を念頭に、塩素を含有するフラックス（反応性フラックス）を用いて、溶融シリコン中のBを気相中に除去するプロセスを考案した。まず、初年度に確認されたCaCl2とB2O3の反応性に基づき、CaO-SiO2-CaCl2系フラックスを脱Bに適した系と判断し、同系の相平衡関係を示唆熱分析と化学平衡法により明らかにした。引き続き同フラックスによるシリコンの脱B実験を試み。溶融酸化物をベースとしたフラックス中に塩化物が存在することで，フラックスを通してシリコン中ボロンが効率的に気相中に除去されることを明らかにし、熱力学的考察も行った。
また、種々のスラグ組成で実験を行い、最も脱B効率の高い条件を見出し、さらには真空下での反応の促進が確認され、反応機構とともにより効率的な反応のための条件が明らかになった。以上の一連の結果から、同フラックスを用いることにより非常に効率の高い脱Bの除去プロセスの可能性が示された。
一方、Siおよびフラックス中のBの物質移動係数、拡散係数も評価し、反応性フラックスによる脱Bプロセスの適正条件の検討も行った。これらの実験結果から、フラックス中に較べ溶融シリコン中ではBの拡散が十分早く、フラックス中Bの拡散が反応性フラックスを用いた場合の脱B反応を律速していることが明らかになった。
以上のことから、反応性フラックスを用いた太陽電池用シリコンの脱Bプロセスの可能性および高効率脱B条件が示された。
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