研究開発された技術紹介

本提案は、太陽光発電用多結晶シリコンをマイクロ波加熱還元法によりシリカ質原料から直接製造する実用化プロセスを研究、確立し、実用量産化への展開を目指すものである。これが実現できれば、アーク還元法・シーメンス法による従来法に比べ、製造エネルギー・コストを1/4にすることが期待でき、失われた日本の同シリコン製造の国際競争力復活と、国内外の太陽光発電のさらなる普及と我国関連ビジネスの発展貢献につながる

マイクロ波加熱還元法による太陽光発電グレードシリコン製造およびプロセス技術を開発する
(新技術)
マイクロ波加熱還元法による太陽光発電グレードシリコン製造
(新技術の特徴)
本技術開発による太陽光発電グレード(6N)の安価なシリコン供給、従来のシーメンス法に比べてシリコン価格は1/4になると考えられる

・マイクロ波加熱還元において、原料配合比、断熱構造、マイクロ波照射条件を確立し、シリコン生成粒を得た
・マイクロ波単独加熱の場合、反応温度に保持できる適切な反応容器(ルツボ)が無いことがわかり、マイクロ波加熱を原料の急速予加熱に利用し、グラファイトルツボを用いたグラファイトヒーター加熱を主反応加熱とするマイクロ波/グラファイトヒーターハイブリッド加熱装置を作製し、1cm程度のシリコン粒まで生成できた
・ハイブリッド加熱装置に原料連続投入装置を付加して量産用連続シリコン製造プロセスを開発した
・太陽光発電グレード多結晶シリコンの電気特性評価、プロセスの改善を行った

特願2019‐195732　シリコンの製造方法

・マイクロ波加熱還元法による太陽光発電グレードシリコン製造プロセスと製造装置
‐反応部はグラファイトヒーターを用いた抵抗加熱とするマイクロ波/グラファイトヒーターハイブリッド加熱装置を使用
‐1900℃以上加熱によって安定したシリコン生成反応
・多結晶シリコン太陽電池の作製と評価技術

・従来のシリコン製造プロセスと比較して、電力消費量、CO2発生量は格段に小さい
・従来技術と比較して、高収率で低コスト

・継続して課題解決に取り組み、シリコンインゴットの製造技術確立を目指す
・新規開発プロセスでは太陽光発電グレード(6N)のシリコンが従来のシーメンス法に比べて1/4の価格で製造可能であり、その製造装置の提供がシリコンメーカーから期待される

シリコンの大量製造にシフトする為の知見とその機器購入費用に掛かるコスト