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Al-Si系溶媒を用いた太陽電池用シリコン精製の物理化学

研究課題

研究課題/領域番号 15360398
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 金属生産工学
研究機関東京大学

研究代表者

森田 一樹  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (00210170)

研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
15,200千円 (直接経費: 15,200千円)
2005年度: 4,400千円 (直接経費: 4,400千円)
2004年度: 4,400千円 (直接経費: 4,400千円)
2003年度: 6,400千円 (直接経費: 6,400千円)
キーワードシリコン / アルミニウム / 低温精製 / 凝固精製 / 太陽電池 / 平衡分配係数 / 熱力学的性質
研究概要

本研究では太陽電池用Si原料低コスト供給へ向け、Si-Al融液によるSi低温凝固精製法を検討するため、同精製法の物理化学的調査を行った。溶媒組成の最適化に際し、まず、TGZM法を用いて1016〜1622KにおけるSi中Alの固溶度を正確に定量し、凝固精製における精製Si中Al混入量低減のため、液相中でAlと強い親和力を示すCu添加が有効であることを定量的に示した。
これらの溶媒による不純物除去効果を明らかにするため、P、Bに着目してその除去の可能性について検討を行った。TGZM法を用いて、1423〜1673KにおけるSi中Pの固溶度を測定するとともに、固体Si/Si-Al融液間のP分配比からSi-Al融液による凝固精製がP除去に有効であることを確かめた。次にBについては、Si-Al融液とホウ化物相の平衡や、AlB_<12>固溶体の物理化学的性質などの基礎知見を得るとともに、TGZM法による1273〜1473Kでの固体Si/Si-Al融液間のB分配比から、ある程度除去されることを明らかにした。さらに、Si-Al融液中への同融液へのTiB_2の溶解度を測定することにより、Ti添加によるB除去が有効な方法であることを示した。
Si-Al融液を用いたSiの低温凝固精製における不純物除去の検討のため、固体Si/Si-Al融液間のその他の元素の固液分配比を調査した。1073〜1473Kにおける固体Si/Si-Al融液間の分配比はSi中平衡分配係数より小さく、通常のSi凝固精製と較べSi-Al融液を用いたSi低温凝固精製法はより不純物除去に有効なことを明らかにした。これに基づきSi-Al融液を用いたSi製造プロセス提案への検討を行い、実際の凝固精製時には電磁気力の利用で析出Siを効率よく回収できることを示した。これにより低コスト太陽電池用Si原料製造プロセスを提案した。

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2006 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (30件) 文献書誌 (2件)

  • [雑誌論文] Activity Measurements of Ai and Cu in Si-AI-Cu Melt at 1273 and 1373 K by the Equilibration with Molten Pb2006

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, K.Morita
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds (In Press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Activity Measurements of Al and Cu in Si-Al-Cu Melt at 1273 and 1373 K by the Equilibration with Molten Pb2006

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, K.Morita
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds, 19 January 2006 (In press) (Available online)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Activity Measurements of Al and Cu in Si-Al-Cu Melt at 1273 and 1373 K by the Equilibration with Molten Pb2006

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, K.Morita
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds (In press)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Thermodynamics of Solid Silicon Equilibrated with Si-Al-Cu Liquid Alloys2005

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, K.Morita
    • 雑誌名

      Journal of Physics and Chemistry of Solids Vol.66,Nos.2-4

      ページ: 261-265

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Thermodynamic Property of B in Molten Si and Phase Relations for the Si-Al-B System2005

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, K.Morita
    • 雑誌名

      Materials Transaction Vol.46,No.6

      ページ: 1335-1340

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Refining of Si by the Solidification of Si-Al Melt with Electromagnetic Force2005

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, K.Morita
    • 雑誌名

      ISIJ International Vol.45,No.7

      ページ: 967-971

    • NAID

      10016561606

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Removal of B from Si by the Solidification Refining with Si-AI Melts2005

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, K.Morita
    • 雑誌名

      Metallurgical and Meterials Transactions B Vol.36B,No.6

      ページ: 731-736

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] B Removal by Ti addition in the Solidification Refining of Si with Si-AI Melts2005

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, K.Arimura, K.Morita
    • 雑誌名

      Metallurgical and Meterials Transactions B Vol.36B,No.6

      ページ: 837-842

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Thermodynamics of Solid Silicon Equilibrated with Si-Al-Cu Liquid Alloys2005

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, K.Morita
    • 雑誌名

      Journal of Physics and Chemistry of Solids 66

      ページ: 261-265

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Thermodynamics Property of B in Molten Si and Phase Relations for the Si-Al-B System2005

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, K.Morita
    • 雑誌名

      Materials Transaction 46

      ページ: 1335-1340

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Refining of Si by the Solidification of Si-Al Melt with Electromagnetic Force"2005

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, K.Morita
    • 雑誌名

      ISIJ International 45

      ページ: 967-971

    • NAID

      10016561606

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Removal of B from Si by the Solidification Refining with Si-Al Melts"2005

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, K.Morita
    • 雑誌名

      Metallurgical and Materirals Transaction B 36B

      ページ: 731-736

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] B Removal by Ti Addition in the Solidification Refining of Si with Si-Al Melts2005

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, K.Arimura, K.Morita
    • 雑誌名

      Metallurgical and Materirals Transaction B 36B

      ページ: 837-842

    • NAID

      10014480242

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Thermodynamic Property of B in Molten Si and Phase Relations for the Si-Al-B System2005

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, K.Morita
    • 雑誌名

      Materials Transaction Vol.46, No.6

      ページ: 1335-1340

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Refining of Si by the Solidification of Si-Al Melt with Electromagnetic Force2005

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, K.Morita
    • 雑誌名

      ISIJ International Vol.45, No.7

      ページ: 967-971

    • NAID

      10016561606

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Removal of B from Si by the Solidification Refining with Si- Al Melts2005

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, K.Morita
    • 雑誌名

      Metallurgical and Materials Transactions B Vol.36B, No.6

      ページ: 731-736

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] B Removal by Ti Addition in the Solidification Refining of Si with Si-Al Melts2005

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, K.Morita
    • 雑誌名

      Metallurgical and Materials Transactions B Vol.36B, No.6

      ページ: 837-842

    • NAID

      10014480242

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Application of Electromagnetic Force to the Si Refining by Solidification of Si-Al Alloy2005

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, K.Morita
    • 雑誌名

      CAMP-ISIJ Vol.18, No.4

      ページ: 790-793

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Thermodynamics of Solid Silicon Equilibrated with Si-Al-Cu Liquid Alloys2005

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Yoshikawa
    • 雑誌名

      Journal of Physics and Chemistry of Solids Vol.66, No.2-4

      ページ: 261-265

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Si-Al融液によるSi凝固精製時におけるTi添加によるB除去2005

    • 著者名/発表者名
      吉川 健
    • 雑誌名

      材料とプロセス Vol.18, No.1

      ページ: 107-107

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Thermodynamics on the Solidificational Refining of Si with Si-Al Melts2005

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Yoshikawa
    • 雑誌名

      Proc.Sessions and Symposia, the Minerals, Metals & Materials Society, EPD Congress 2005

      ページ: 549-558

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 溶融アルミニウム中チタン、ボロンの熱力学2004

    • 著者名/発表者名
      吉川健, 森田一樹
    • 雑誌名

      日本金属学会誌 Vol.68,No.6

      ページ: 390-394

    • NAID

      10013136374

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Thermodynamics of Titanium and Boron in Molten Aluminum2004

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, K.Morita
    • 雑誌名

      Journal of Japan Institute of Metals 68

      ページ: 390-394

    • NAID

      10013136374

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 溶融アルミニウム中チタン、ボロンの熱力学2004

    • 著者名/発表者名
      吉川 健
    • 雑誌名

      日本金属学会誌 Vol.68, No.6

      ページ: 390-394

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 固体SiとSi-Al融液間のB分配の評価2004

    • 著者名/発表者名
      吉川 健
    • 雑誌名

      材料とプロセス Vol.17, No.4

      ページ: 875-875

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Solid Solubilities and Thermodynamic Properties of Aluminum in Solid Silicon2003

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, K.Morita
    • 雑誌名

      Journal of Electrochemical Society Vol.150,No.8

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Removal of Phosphorus by the Solidification Refining with Si-Al Melts2003

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, K.Morita
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Meterials Vol.4,No.6

      ページ: 531-537

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Solid Solubilities and Thermodynamic Properties of Aluminum in Solid Silicon2003

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, K.Morita
    • 雑誌名

      Journal of Electrochemical Society 150

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Removal of Phosphorus by the Solidification Refining with Si-Al Melts2003

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, K.Morita
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials 4

      ページ: 531-537

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Removal of Phosphorus by the Solidification Refining with Si-Al Melts2003

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Yoshikawa
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials Vol.4, No.3

      ページ: 531-537

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] Takeshi YOSHIKAWA: "Solid Solubilities and Thermodynamic Properties of Aluminum in Solid Silicon"J.Electrochem.Soc.. 150. G465-G468 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 吉川健: "固体SiとSi-Al融液間のP分配"材料とプロセス. Vol.17・No.1. 102 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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