お台場：東京ビッグサイト　2008年8月　文責：　(有)A tempo

お台場で開催されている、PVJapanにて、シリコンにお会いしました。
「第3回新エネルギー世界展示会」　RENEWABLE ENERGY 2008 TOKYO FAIR　　再生可能エネルギー世界フェア　　も同時共催されています。

太陽電池グレード(SOG)シリコンは、100％純度の必要は無いようですが、こんなシリコンインゴットは、いくら位するのでしょうか？

高耐熱の坩堝から回転しながら抽出するので、先のとがった形のなるそうです。初めまして。今後とも宜しくお願いいたします。
地球上には結構豊富に存在するシリコンですが、精製するのに技術とコストが掛かるようです。

太陽電池の原料に使われるシリコンの価格が需要増から高騰し、太陽電池メーカー各社が、調達や使用量の削減に知恵を絞っています。

薄膜系は結晶系と比べてエネルギー変換効率は下回るものの、シリコンの使用量が約100分の1と少なく、生産プロセスを短縮化・効率化しやすいことから、電池生産・発電コストを低減できるものと期待されています。

中国、台湾、韓国、ドイツ等のメーカーが新規参入していることもあり、会場には中国語？ドイツ語？で溢れているように感じました。
見るからに日本人の私には、あまり熱心には説明してもらえてないように感じました。僻み？

ケイ素（珪素、硅素、けいそ、羅Silicium 独Silicium 英Silicon 中硅）は原子番号14の元素である。元素記号はSi。地球の主要な構成元素のひとつ。半導体部品は非常に重要な用途である。 常温、常圧で安定な結晶構造は、ダイヤモンド構造。比重は 2.33、融点 1410 ℃（1420 ℃）、沸点は 2600 ℃（他に 2355 ℃、3280 ℃という実験値あり）。ダイヤモンド構造のケイ素は、1.12 eV のバンドギャップ（実験値）をもつ半導体である。これは非金属であるが、圧力（静水圧）を加えると、βスズ構造に構造相転移する。このβスズ構造のケイ素は金属である。周期表においてすぐ上の元素は炭素だが、その常温常圧での安定相であるグラファイト構造は、ケイ素においては安定な構造として存在できない。

主原料はSiO2から成る珪石や珪砂である。日本国内の埋蔵量は2億トンあるとされるが、アルミニウムと同様、酸化物から還元するには大量の電力を必要とするため、金属シリコンの状態になってから輸入するのが一般的である。電力の安い国が金属シリコンの供給源となるため、これまで中国、ブラジル、ロシア、南アフリカ、ノルウェーなどが主要な供給国であったが、近年はオーストラリア、マレーシア、ベトナムなども注目されているという。

半導体グレード(SEG)シリコン
集積回路など半導体素子に使用する超高純度のケイ素(純度11N以上)は、上記の高純度シリコンからさらにFZ（フローティングゾーン）法などのゾーンメルティングや Cz（チョクラルスキー）法などの単結晶成長法による析出工程を経ることで製造される。ゾーンメルト法では融解帯に不純物が濃縮する過程を繰り返すことで高純度のケイ素を得る。Cz 法においては偏析を利用して高純度化するため、原料であるポリシリコン（多結晶珪素）には非常に純度の高いものが要求される。半導体に利用するには基本的に結晶欠陥（転位）のない単結晶が必要なので、FZ 法においても Cz 法においても単結晶を回転させながら一旦細くし、転位を外に追い出した段階で結晶の径を大きくすることにより所定の大きさの結晶を得る。FZ 法は大口径化に向かないため、産業用に使用されているシリコンウェーハの大部分は Cz 法によって製造されている。現在製品化されているシリコンウェーハの径は直径 300 mm までである。

太陽電池グレード(SOG)シリコン
太陽電池にはSEGグレードほどの超高純度は必要なく、7N程度の純度で済み、また多結晶でも良い。このため上記の単結晶シリコンインゴットの端材などが原料に利用されてきたが、需要の増大に伴い、専用の太陽電池グレード（ソーラーグレード）シリコンの生産法が開発されている。手順としては
水ガラス化法：珪石(SiO2)にソーダ灰を粉砕・混合し、水を加えて沈殿濾過・濃縮し、水ガラス化する。これを脱水縮合させてシリカゲルとし、表面不純物を取り除くことで5N程度のSiO2とする。炭素を加えて専用炉で還元し、脱炭後に一方向凝固させる。
NEDO溶融精製法：金属グレードシリコンを電子ビームやプラズマで溶融させて特定の不純物を除いたあと、一方向凝固させる。
などの手法があり、SEGグレードのようにガス化を経なくても済む。

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シャープは18年まで太陽電池の生産量で7年連続の世界首位に君臨したが、昨年は需給が逼迫（ひつぱく）したシリコンの調達に苦しみ2位に後退。薄膜太陽電池を太陽電池事業の主軸に据え、現在トップの独Qセルズなどのライバルを引き離し、首位奪還を果たす構えだ。

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