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2014 年度 実績報告書

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

研究課題

研究課題/領域番号 25630335
研究機関東京大学

研究代表者

森田 一樹  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00210170)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワードシリコン / ボロン / 太陽電池 / フラックス / 塩化物 / 精製
研究実績の概要

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。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Evaporation Removal of Boron from Metallurgical-Grade Silicon Using CaO-CaCl2-SiO2 Slag2014

    • 著者名/発表者名
      Y.Wang, X.Ma and K.Morita
    • 雑誌名

      Metallurgical and Materirals Transactions B

      巻: 45B ページ: 334-337

    • DOI

      10.1007/s11663-014-0031-1

    • 査読あり
  • [学会発表] Reaction Mechanism of Boron Removal from Molten Silicon by the CaO-SiO2-CaCl2 Slag Treatment2015

    • 著者名/発表者名
      Y.Wang, K.Morita
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第169回講演大会
    • 発表場所
      東京大学、東京都
    • 年月日
      2015-03-20
  • [学会発表] Evaporaataion Removal of Boron from Metallurgical-Grade Silicon Using CaO- CaCl2-SiO2 Slag2014

    • 著者名/発表者名
      Y.Wang and K.Morita
    • 学会等名
      日本金属学会2014年秋期(第155回)大会
    • 発表場所
      名古屋大学、愛知県
    • 年月日
      2014-09-26
  • [学会発表] Removal of Boron from Molten Silicon by CaO-SiO2-CaCl2 Slag Treatment2014

    • 著者名/発表者名
      Y.Wang, W.Ma and K.Morita
    • 学会等名
      Proceedings for the Silicon for the Chemical and Solar Industry XII
    • 発表場所
      Trondheim, Norway
    • 年月日
      2014-06-25

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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