太陽電池用Siの溶媒を用いた低温凝固精製プロセスの物理化学

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22360312
• 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, 大学院・工学系研究科, 教授 (00210170)
• 研究分担者: 吉川 健 東京大学, 環境安全研究センター, 准教授 (90435933)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 溶融・凝固 / 太陽電池シリコン / 低温凝固精製 / 銅 / スズ

研究概要

Cu-Si合金をおよびSn-Si合金を温度勾配下で一方向凝固させ、バルク状の結晶Siを得るための最適な冷却条件の調査、および精錬効果の確認を行った。温度勾配と冷却速度の制御により、双方バルク状のSiを得ることができ、双方ともSiの成長は拡散律速であることが明らかになった。Sn-Si合金を用いた場合の精製効果は、過去の研究で行ったAl-Si系溶媒ほど大きくないが、本研究で測定したSn-S-B系の熱力学的性質から高Sn濃度溶媒中のBの不安定性が示され、その性質を利用したCaO-CaF2-SiO2系スラグによる高効率脱Bプロセスが確認された。

研究成果

• [雑誌論文] Removal of Boron from Silicon-Tin Solvent by Slag Treatment (2013)
  • 著者名/発表者名: X.Ma、T.Yoshikawa、K.Morita
  • 雑誌名: Metallurgical and Materials Transactions B ページ: 528-533
  • DOI: doi:10.1007/s11663-013-9812-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Evolving Method for Solar-Grade Silicon Production: Solvent Refining (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Yoshikawa 、K.Morita
  • 雑誌名: Journal of Metals 巻: 64 ページ: 946-951
  • DOI: doi:10.1007/s11837-012-0371-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase Relations and Thermodynamic Property of Boron in the Silicon-Tin Melt at1673 K (2012)
  • 著者名/発表者名: X.Ma、T.Yoshikawa、K.Morita
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 529 ページ: 12-18
  • DOI: doi:10.1016/j.jallcom.2012.03.057
  • 査読あり
• [学会発表] Solid Solubility of Sn in Si and Diffusion Coefficient of Si in the Si-Sn Melt Determined by TGZM Method (2012)
  • 著者名/発表者名: X.Ma 、T.Yoshikawa 、K.Morita
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第164回講演大会
  • 発表場所: 愛媛大学、愛媛
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] Solvent Refining of Si for Solar Cells Using a Si-Sn Solvent (2012)
  • 著者名/発表者名: X.Ma、T.Yoshikawa、K.Morita
  • 学会等名: 日本金属学会2012年秋期(第151回)大会
  • 発表場所: 愛媛大学、愛媛
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] Solidification Refining of Si for Solar Cells using Si-Sn Solvent (2012)
  • 著者名/発表者名: X.Ma 、T.Yoshikawa 、K.Morita
  • 学会等名: Silicon for the Chemical and Solar Industry XI
  • 発表場所: Ulvik、Norway
  • 年月日: 2012-06-28
• [学会発表] Boron Removal by Slag Treatment from Silicon with Tin Addition (2011)
  • 著者名/発表者名: X.Ma 、T.Yoshikawa 、K.Morita
  • 学会等名: 日本金属学会2012年春期(第150回)大会
  • 発表場所: 大阪大学、大阪
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] PhaseRelations for the Si-Sn-B System at1673 K (2011)
  • 著者名/発表者名: X.Ma 、T.Yoshikawa 、K.Morita
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第162回講演大会
  • 発表場所: 大阪大学、大阪
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] Refining of Si by Directional Solidification from Si-Sn Melts (2011)
  • 著者名/発表者名: X.Ma、T.Yoshikawa、K.Morita
  • 学会等名: EUROMAT 2011
  • 発表場所: Montpellier、France
  • 年月日: 2011-09-13
• [学会発表] Effect of Solidification Condisiotns on Si Growth from Si-Cu Melts (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Ohshima 、T.Yoshikawa 、K.Morita
  • 学会等名: 140th TMS Annual Meeting
  • 発表場所: San Diego、USA
  • 年月日: 2011-03-03
• [図書] レアメタルの最新動向 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉川健、森田一樹
  • 総ページ数: 282-289
  • 出版者: (株)シーエムシー出版
• [産業財産権] シリコンからのホウ素除去方法 (2012)
  • 発明者名: 森田一樹 、吉川健 、馬暁東
  • 権利者名: 森田一樹 、吉川健 、馬暁東
  • 産業財産権番号: 特願 2012-031993
  • 出願年月日: 2012-02-12