高温素材プロセッシング

[2408] 溶融塩中における液体Si-Zn合金からのSi析出時の不純物偏析挙動

^○安田幸司¹, 井戸彬文¹, 島尾武征¹, 楊肖¹, 野平俊之¹, 萩原理加¹, 本間敬之² (1.京都大学, 2.早稲田大学)

司会: 谷ノ内勇樹(東京大学)

キーワード：シリコン、溶融塩、凝固精製、偏析

当グループでは、850 ℃の溶融CaCl₂中における液体Si–Zn電極上でのSiO₂直接電解還元と、降温処理によるSi–Zn合金からのSi析出とを組み合わせた、太陽電池級シリコンの新規製造プロセスについて研究を行っている。同プロセスでは、電解工程からの生成物の回収が容易で、分離工程におけるSiの精製が可能であるという利点を有する。今回は、析出工程における不純物元素の挙動を検討するため、熱力学データからの分配係数の計算と、液体Si-Zn合金の降温により析出させたSiの不純物分析を行った。分配係数は、923 Kでの液体Si-Zn合金と固体Si相中における不純物元素の無限希釈活量係数を計算し、それらの比から求めた。その結果、金属元素の大部分が液体Zn相に残留し、Siからの除去が難しいBとPに関しても分配係数の値がそれぞれ0.15、0.26となり、析出工程において高純度化されたSiが得られることが示唆された。実際に液体Si-Zn合金から固体Siを析出し、原料Siとともに不純物濃度分析を行った結果、析出工程では特に金属元素について不純物が効果的に除去されることが分かった。