新溶融塩電解法によるシリカからのソーラーグレードシリコン製造

使用新型熔盐电解方法从二氧化硅生产太阳能级硅

基本信息

批准号：
16686044
负责人：
野平俊之
金额：
$ 19.14万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

平成17年度までの結果を踏まえ、高純度実証試験および電位-p02-図を用いた還元メカニズムの熱力学的考察を行った。まず、高純度化試験として、石英るつぼを石英製反応容器に入れ、高純度CaCl2(99.9%)を溶融塩として、電解還元を行った。この際、SiO2接触型電極のリードとしては、不純物となり得るモリブデンに代わり高純度シリコンを用いた。原料となるシリカに太陽電池級(99.9999%)のものを使用し、還元生成したシリコンの純度をGD-MS等により精密に分析した。その結果、特にシリコンからの除去が難しいホウ素およびリンは、それぞれ8ppmおよび1ppmであり、電解還元による増加は認められなかった。一方、浴成分であるCaが230ppm、対極カーボン由来と思われるCが220ppm、浴中不純物と思われるFeが22ppm、上部電極リードに使用したMoが17ppm検出されるなど、トータルの純度としては99.95%にとどまった。ただし、昨年度と比較すると、Fe:810→22ppm、 Mn:240→0ppm、トータル:99.8→99.95%と大幅に改善した。これらの比較的多く検出された不純物は、実験装置、実験手法の改善により、さらに削減できると考えられるため、現在その検討を行っている。さらに、報告されている熱力学データおよび本研究で得られたSi-Ca合金生成電位に関するデータをもとに、溶融CaCl2中、850℃における電位-P02-図を作成した。その結果、酸化物イオン濃度がある程度高い浴中においては、SiO2から一度CaSiO3を経由してSiへ還元されるメカニズムが示唆された。

根据截至2005年的结果，我们使用高纯度示范测试和电势P02-DIAGRAM对还原机理进行了热力学检查。首先，在高纯度测试中，将石英坩埚放在石英反应容器中，并使用高纯度CaCl2（99.9％）作为熔融盐进行电解还原。在这种情况下，高纯度硅被用作SIO2接触型电极的铅，而不是钼，这可能成为杂质。原材料二氧化硅是太阳能电池等级（99.9999％），并且使用GD-MS等精确地分析了还原硅的纯度。结果，硼和磷从硅从硅中特别难以清除的硼和磷分别为8 ppm和1 ppm，并且由于电解还原降低而没有观察到增加。另一方面，在230 ppm，c下检测到浴缸组件的Ca，被认为是从柜台电极碳中得出的，220 ppm，Fe，被认为是浴缸中的杂质，而在浴缸中是17 ppm的MO，用于上电极铅，仅检测到99.995％的高电极铅。但是，与去年相比，改善的改善显着改善，Fe：810至22ppm，MN：240至0ppm，总计：99.8％至99.95％。通过改进实验设备和实验方法，可以进一步降低这些相对较大的杂质，目前正在研究中。此外，基于报道的热力学数据以及在本研究中获得的Si-Ca合金生成的潜力的数据，制备了850°C下熔融CaCl2中的潜在P02-克。结果，建议通过在具有相对较高氧化物离子浓度的浴中通过casio3从sio2降低到Si2。