フラックスを用いた還元脱燐による太陽電池用シリコンの精製に関する熱力学

• 研究課題/領域番号: 07750818
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 金属生産工学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 藤原 弘康 京都大学, 工学研究科, 助教授 (10238602)
• 研究期間 (年度): 1995
• 研究課題ステータス: 完了 (1995年度)
• 配分額: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 1995年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: 太陽電池用シリコン / 分配平衡 / フラックス精練 / カルシウムアルミネート / リン除去

研究概要

目的:溶融シリコンのフラックス処理は、粗金属シリコンの太陽電池用シリコンをの精製において、とくに一方向凝固で取り除けない元素に対して、効果の期待されるプロセスの一つである。この報告ではフラックスによるシリコンからの脱燐に関して熱力学的検討を行うため、フラックス中の燐の価数とフラックス合金間の燐分配比を実験的に調査した。
方法:高周波誘導加熱炉を用いてアルミナ坩堝中アルゴン雰囲気下においてシリコン+アルミ+カルシウム合金とカルシア+シリカ+アルミナ+5酸化リン系フラックスを溶解した。1873Kにて所定時間保持後、試料を坩堝ごと急冷した。合金およびフラックス試料はグローブボックスを用いた不活性雰囲気中にて採取・粉砕した。フラックス中の燐化物は臭素ガス吸収法をにより、また、合金のフラックス中の他の元素は通常の湿式化学分析により定量した。
結果:フラックスの分析結果からフラックス中のリンは、ほぼ100%リン化物すなわちP^<5+>として存在する事がわかった。両液相関の平衡リン分配比はフラックス中のカルシアとシリカの比が上昇するとともに上昇し、最大2前後の値であった。このことは、シリコン合金中のリンがフラックス中へ還元されると言う事実と矛盾しない。一般に溶融塩中の酸素イオンによる還元反応は吸熱的に進行する。従って、燐分配の温度依存性は明らかではないが、処理温度の上昇とともに分配比が向上すると期待される。