概要

太陽電池用シリコンの製造工程に用いられるホソカワの装置を紹介します。

太陽電池製造に使うシリコン材料の高純度化にはさまざまな手法がありますが、シリコン微粉末を使用すれば、従来の手法に比べてエネルギー消費が90%削減できます。ただし、シリコン微粉末はかさ密度が低く、そのままでは溶融工程で使用できないため、かさ密度を上げる必要があります。
造粒機ローラコンパクタは、シリコン微粉末のかさ密度を上げるために最適な造粒機です。

太陽電池パネルの製造手法のひとつにシリコン微粉末を使用する方法があります。シリコンは、もともとケイ砂（SiO₂）として地上に存在しますが、それに含まれる酸素や不純物を取り除き、高純度化した製品がシリコン微粉末です。

ただし、このシリコン微粉末のかさ密度は、0.05g/ml以下であり、このまま炉で溶融したのでは熱伝導が悪く溶けないため、熱伝導を良くし、効率的に溶融させて速やかに結晶化できるよう0.5g/ml以上のかさ密度にする必要があります。

造粒操作によって、かさ密度を上げた原料が、太陽電池パネル用のウエハ（基板）材料として使用されます。

造粒機ローラコンパクタは、シリコン微粉末を圧縮し、かさ密度を上げる工程で使用されます。ローラコンパクタ上部のホッパに供給された原料は、縦型の押し込みスクリューにより脱気と予備圧縮されながら、同一速度で回転する2本の圧縮ロールの間に送り込まれ、圧縮成形されます。圧縮力の調整により、目的のかさ密度の製品を製造できます。

通常のコンパクタでは0.35g/ml以上のかさ密度を達成するのは難しいですが、金属コンタミを防ぐために窒化チタンをコーティングした部品を使用した場合、0.50g/mlまでかさ密度を上げることができます。さらにダブルバキューム型のローラコンパクタの場合、0.55g/ml以上のかさ密度の製品を作ることができます。

ローラコンパクタを使用するメリット：

• 造粒過程で発生する金属コンタミが非常に少ない（0.01ppm以下）
• 処理途中に発生するガス対策のための耐圧気密（1気圧）が可能
• 不活性ガス内封システムが可能
• 粉接部品の特殊コーティングが可能
• かさ密度が非常に低い材料の圧縮（製品0.5g/ml以上）が1工程で可能

ローラコンパクタの医薬品仕様として開発されたファーマパクタL200/50P型が太陽電池パネル用ウエハー材料製造工程に採用されています。また、同じ目的でオリビン系二次電池正極材の圧密化にもコンパクタが使われています。（製品1.0g/ml 600kg/h：MS-36）