2015 Fiscal Year Annual Research Report
Production of Mono-Dispersed Particles for Spherical Silicon Solar Cell by Applying Electromagnetic Pinch Force and Electrification of Capillary Jet
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25709071
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| Research Institution | Kagawa National College of Technology |
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Principal Investigator |
嶋崎 真一 香川高等専門学校, 機械電子工学科, 准教授 (00447145)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 球状シリコン太陽電池 / 材料電磁プロセッシング / 液体金属ジェット / 金属粒子 / ジェット分断 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，球状シリコン太陽電池に供するための均一なシリコン金属球を，高い生産性で製造する方法に関するものである。
溶融金属の液柱ジェットを鉛直下向きに噴出すると，液界面の擾乱が発達することによりジェットが液滴に分断する。本研究においては，低融点金属であるガリウムを使ってモデル実験を行い，液柱ジェットの周囲に高周波誘導コイルを配置し，間欠的に交流電流を流すことにより，一定周期の擾乱を発生させ，液滴を均一に分断することに成功した。さらに，このジェット分断に関する数値計算を行い，誘導された電磁力によってジェットが効果的に分断されていることが明らかにされた。
一方で溶融金属の液滴は，凝固するまでの落下中に互いに衝突してしまうことがわかった。これを防止するために，高電場を利用する手法を考案した。液柱ジェットに高電圧を印加し，グランドに接続した円筒形電極内にて分断させると，液滴を帯電させることができる。帯電した液滴同士には静電反発力が作用するため，落下中の液滴同士の合体を防止できることが実験的に確認された。
液滴の帯電量の評価には，Brandenburgerらによって提案された理論式を用いた。水，グリセリン水溶液，メタタングステン酸ナトリウム水溶液，ガリウム，水銀など多くの液体を用いて，物性値やノズル径，電極径，印加電圧などを幅広く変えた実験を行い，理論式によって帯電量が十分な精度で予測できることが明らかにされた。
さらに合体を防止するために必要な帯電量を評価するモデルを構築した。静電反発力による位置エネルギーと液滴同士の相対速度による運動エネルギーを比較して，後者が前者を上回った場合に合体が生じると考え，実験データを整理したところ，帯電量がある閾値を超えたときに合体が完全に防止できることが明らかにされた。
これらの結果は，溶融シリコンを用いた装置を開発する上の重要な設計指針となる。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(1 results)
