成果報告書詳細
管理番号20110000000934
タイトル*平成22年度中間年報 新エネルギーベンチャー技術革新事業/新エネルギーベンチャー技術革新事業(太陽光発電)/球状シリコン太陽電池用シリコンボールの高速製造技術の開発
公開日2011/6/23
報告書年度2010 - 2010
委託先名デジタルパウダー株式会社 国立大学法人東北大学 株式会社クリーンベンチャー21
プロジェクト番号P10020
部署名技術開発推進部
和文要約和文要約等以下本編抜粋:1. 研究開発の内容及び成果等
研究開発項目【1】「シリコンボール製造実験装置の試作」
シリコンジェット流形成条件と電磁力印加条件の検討を基にシリコンボール製造実験装置の設計を行い、平成22年11月に発注を完了した。平成23年1月に試作を完了し、シリコンボールの試作に移行した。 装置の構成を巻末図:1 に示す。
(実施体制:デジタルパウダー株式会社)
〈装置の主な仕様〉
溶解部:不活性ガス雰囲気・最高1600℃
シリコンジェット形成:差圧機構による加圧制御(最大66kPa)
回収部:14mの飛行管
電磁力印加:電源周波数27.1MHz、300回/秒以上のオンオフ機・br>電磁力集中印加機・br>研究開発項目【2】「シリコンボールの試作」
既存装置を使用してジェット流形成のための圧力制御把握を目的とした実験を実施し知見を蓄積した。平成23年1月末より試作機によるシリコンボールの試作を開始したが、実装評価に適する粒径・分布の粒子作製には至らなかった。 試作したシリコン粒子の写真を図:2に示す。
(実施体制:デジタルパウダー株式会社)
英文要約1. Contents of studies
(1) Development of prototype of silicon ball generator
The prototype of the silicon ball generator was designed based on the studies of silicon jet and electromagnetic analysis. The generator was ordered in November 2010, and completed January 2011. The specifications of prototype of silicon ball generator are as follows:
Melting section: 1600oC, inert gas
Jet section: Pressurization (Max: 66kPa)
Cooling tower section: 14m in height
Electromagnetic force section: 27.1MHz in base frequency and 300Hz in electromagnetic force intermittent, concentrator of electromagnetic force.
(2) Producing silicon ball experimentally
Sample of silicon ball was produced experimentally by used of the prototype of silicon ball generator from January 2011.
(3) Implementation evaluation of silicon ball to solar cell system
The evaluation will be carried out in the next term.
(4) Crystalline evaluation of silicon ball
The crystalline evaluation of the silicon ball sample will be outsourced until June 2011. The evaluation will include a lifetime of minority carrier and crystalline structure.
(5) Making preproduction sample of highly crystalline silicon ball
Sample of highly crystalline silicon ball will be produced until July 2011, which is based on the study of crystalline evaluation of silicon ball.
(6) Clarification of formation conditions of silicon jet
The formation conditions of capillary jet of molten silicon, such as pressure, nozzle diameter, jet velocity and temperature, were clarified until September 2010. The information was reflected to the prototype of the silicon ball generator.
(7) Electromagnetic force analysis
A numerical simulation of electromagnetic force acting on the silicon jet was carried out until September 2010. Current conditions, coil turns and shape, and concentrator configuration were studied and optimized. Silicon droplets with narrow diameter distribution were obtained by a preliminary experiment.
(8) Formation of silicon jets from multi-nozzle
In order to increase the productivity, the silicon ball generator with multi-nozzle will be studied by a numerical simulation until 2011 July.
(9) Brush-up of business plan
The first meeting on the business plan of the silicon ball was held in February 2010. The committee consisted of members of Tohoku Univ., Clean Venture 21 Corp., Digital Powder Inc. and two external advisory commissions. We intend to brush up the business plan to commercialize the spherical solar cell with silicon ball.
2. Publications
(1) T. Takei, K. Imanishi, S. Shimasaki and S. Taniguchi, CAMP-ISIJ, 23 (2010), 998.
(2) T. Takei, K. Imanishi, S. Shimasaki and S. Taniguchi, Proc. Asian EPM 2010, (2010), 185-188.
(3) S. Shimasaki and S. Taniguchi, Appl. Math. Model., 35 (2011), 1571-1580.
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