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シリコン太陽電池製造において使われる危険物質~労働者がシリコンダストに対する過度の曝露

2014-05-22 | 太陽光発電は危険

 Hazardous materials used in silicon PV cell production:A Primer  原文

 

シリコン太陽電池製造において使われる危険物質:手引き

工場内の強力なガスと他の有害な材料はかなりの職業的なリスクを示す 

 ダスティン・マルヴェイニー

太陽エネルギーはクリーンで再生可能なエネルギーに向けた世界的な動きの主要部分であり、それは成長している太陽光発電産業自体が、本当に安全で持続可能であることが重要です。現在、太陽光セルの生産を拡大する潜在的なリスクと結果に、ほとんど注意は払われていません。太陽光発電産業は、すぐにこれらの問題に対処しなければなりません。でなければマイクロエレクトロニクス産業によってなされた過ちを繰り返す危険を冒すことになります。

シリコン系太陽電池の生産は、マイクロエレクトロニクス産業と同じ材料の多くを含むため、多くの同じ危険性を示します。ソーラー部門で見られる最も一般的な技術 - ここでは、結晶シリコン(C-Si)の太陽電池製造技術によってもたらされる危険性のうちのいくつかの概要を示します。

シリコンによるスタート

シリコンチップの製造と同様に、シリコンウエハー(c-Siの製造は、砂や石英などとして環境中にあるシリカの採掘に始まります。シリカは酸素を除去し、冶金等級約99.6%の純度の金属シリコンを製造するために高温で精錬されます。しかし、半導体用シリコンはより純粋でなければなりません。 

トリクロロシランガスを生成するために、冶金等級シリコンを塩酸と銅にさらす化学的方法によってより高い純度が達成されます。トリクロロシランは残留する不純物を除去するために蒸留されます。そしてそれは一般的にアルミニウム、鉄および炭素といった塩素化金属を含みます。 

これは最終的にシラン・ガスを生成するために、水素で加熱され、「減らされます」。シランガスは、溶融シリコンを作るために再加熱し、単結晶シリコン結晶を成長させるために使用したり、アモルファスシリコンのために投入として使用されます。 

次のステップは、単結晶または多結晶シリコンのいずれかの結晶を生成することです。単結晶シリコンロッドは、溶融シリコンから引き上げられ冷却され、高温高圧で反応器中につるされます。それから、それらが指定された直径に「成長」するまで、ロッドの上に付加的なシリコンを堆積させるためにシランガスが反応器に導入されます。 

多結晶シリコンを製造するために、融解シリコンは坩堝(るつぼ)へ注がれて、ブロックまたはインゴットに冷却されます。両方のプロセスは、非常に純度の高い(99.99999%から99.9999999%まで)シリコンの結晶を生成します。それはマイクロチップに理想的ではありますが、太陽光発電産業で必要とされるよりもはるかに多くです。

シリコン(c-Si)の生産のために必要とされる高温は、非常にエネルギー集約的で、高価な処理であり、そのうえ、廃棄物を大量に生成します。初期の冶金等級シリコンの80%がそのプロセスで失われます。 

シリコンウエハーを切断することは、切り溝と呼ばれる廃シリコンダストを大量に作成し、材料の最大50%が空気とウエハーをすすぐために使用される空気と水の中で失われます。 

この処理は、生産労働者や、清掃、設備メンテナンス業者に吸入問題を引き起こすシリコン粒子状物質を生成する可能性があります。 

米国労働安全衛生局(OSHA)は周囲の粉塵濃度を低くしておくために、暴露限界を設定し、呼吸マスクの使用を推奨しています。しかし、それは呼吸マスクの使用にもかかわらず、労働者がシリコンダストに対する過度の暴露を受けたままであることが示唆されています。

それは非常に爆発的であり、労働者や地域社会への潜在的な危険性を提示しているため、シランガスの使用はシリコンの生産で最も重大な危険であります。シランの偶発的な放出は、自発的に爆発することが知られており、半導体産業は毎年いくつかのシランの事故を報告しています。

ステップバック

シリコン・供給チェーンにおける、シランとトリクロロシランの生産は、結果的に四塩化ケイ素(水と激しく反応し、皮膚に火傷を引き起こし、呼吸器、皮膚や眼への刺激性がある非常に有毒な物質)という廃棄物になります。それは容易に回収され、ほとんど又は全く環境規制のない場所で、シランを製造するための材料として再利用されていますが、四塩化ケイ素は極端な環境の危険の構成要素となります。

シリコン生産において使われる反応炉をきれいにするために、とても強力な温室効果ガス硫黄六フッ化物が用いられます。気候変動に関する政府間パネル (IPCC)は硫黄六フッ化物が分子につき最も有力な温室効果ガスであると考えます。1トンの六フッ化硫黄には25,000トンのCO2のそれと等価な温室効果があります。

四フッ化ケイ素および硫黄ジフルオリドを作るか、あるいはテトラフルオロシランと二酸化硫黄になるためには、シリコンに反応することができます。二酸化硫黄の放出は酸性雨を引き起こす場合があり得るので、ガス精製装置はそれを使用する設備中の大気放出を制限することを要求されます。偶発的または漏洩排出が、太陽光発電を利用して得られた温室効果ガスの排出削減を大幅に弱体化しますので、六フッ化硫黄の代わりが見つかることが不可欠です。

特殊な取扱いおよび処分手続きを必要とする結晶シリコンの製造において使用される他の化学物質は、以下を含みます

・大量の水酸化ナトリウムが、シリコンウエハー表面上の切断の損傷を除去するために使用されます。或るケースでは、水酸化カリウムがその代わりに使われます。これらの苛性化学物質は、目、肺と皮膚に危険です。

・塩酸、硫酸、硝酸及びフッ化水素等の腐食性化学物質は、半導体材から不純物を除去してきれいにするために使用されます。

有毒なホスフィンまたはアルシンガスが、半導体材料のドーピング(半導体に少量の不純物を入れること)において使用されます。これらは少量で使われているけれども、不十分な封じ込めまたは偶然の放出は、職業的な危険をもたらします。ドーピング工程で使用されるか、生産される他の化学物質は、オキシ塩化リン、三塩化リン、ホウ素、臭化三塩化ホウ素が挙げられます。

・イソプロピルアルコールは、シリコンウエハーを洗浄するために使用されます。ウエハーの表面は、太陽電池を保護するために、二酸化ケイ素に酸化されます。

・多くの場合、が配線、はんだメッキ銅片とおよびいくつかの鉛ベースの焼付ガラスのために太陽光発電電子回路で使用されています。

・少量の銀とアルミニウムは、セル上で電気的接触を作るために使用されます。

・既知の製造設備により一時的な排出ガスとして放出された化学物質は、トリクロロエタン、アセトン、アンモニアとイソプロピルアルコールを含みます。

単結晶の生産

単結晶シリコン(モノシリコン)は、単一の結晶が(ロッドまたはインゴットとも呼ばれる)シリンダーに冷却する際に形成されます。そして薄いウエハーはシリンダーから切断されます。単結晶シリコンはコンピュータ産業のために大量に生産されます。

太陽光発電のために必要とされるシリコンの純度は、シリコンチップに必要なものよりも低いので、太陽光発電産業は歴史的に、チップメーカーによって拒絶され、(低コストで)シリコンウエハーとポリシリコン原料の購入に依存してきた。太陽光発電産業の需要がコンピュータ産業の不用品の在庫を上回っているとして、ソーラーグレードシリコンの生産が増加しています。

すべての結晶シリコン電池製造で使用される化学物質に加えて、単結晶シリコンの太陽電池を製造するために使用される付加的な化学物質は、フッ化アンモニウム、窒素、酸素、特に3価のリンを含む酸塩化物とスズが挙げられます。ほとんどの工業薬品と同様に、これらの材料は、職場の危険や毒物への曝露を防止する特別な取り扱いや運用基準が必要です。

多結晶の生産 

多結晶シリコンのウエハーを作るために、溶融シリコンをアルゴンガスの不活性雰囲気下で坩堝へ注ぎ、薄い正方形を形成するためにゆっくりと冷却されます。これらのセルは、通常は単結晶より純度が低いです。特に、結晶化の間に坩堝との接触による端周りで。それらは、あまり効率的でなく高価で、エネルギーを大量に消費します。多結晶シリコンは2004年に約67%で、シリコン市場のかなりのシェアを持っています。単結晶シリコンと多結晶シリコンのライフサイクル全体としての影響には類似した側面があります。しかし生産において使われるエネルギーは単結晶の方が高いです。

特別な取り扱いおよび操作手順を必要とする多結晶シリコンの製造において使用される、または生産される他の材料は、アンモニア、銅触媒、ジボラン、酢酸エチル、エチル酢酸ビニル、水素、過酸化水素、イオンアミン触媒、窒素、三酸化シリコン、塩化スズ五酸化タンタル、チタン、二酸化チタンを含みます。

新たな生産活動は、シリコンの製造の地平線上にあり、新しい技術が大幅にエネルギー消費量を削減するために開発されています。努力により、より少ないシリコンで微結晶シリコンとナノ結晶シリコンの薄いウエハーを作らせていますが、これらはナノテクノロジーから製造技術を必要とし、職業上の新しい種類のリスクを引き起こす可能性があります。

ダスティン・マルヴェイニーはシリコンバレー有害物質連合の科学顧問と、『公正で持続可能な太陽エネルギー産業に向けて』主執筆者です。そこからの抜粋。svtc@svtc.orgで連絡ができます。


 (管理人より) 翻訳は管理人です。素人なので誤訳があったらすみません。シリコンバレー有害物質連合の科学顧問の人物の著書の引用を翻訳したものです。

アメリカでは太陽光推進側も太陽光電池製造における危険性を一定程度、指摘しています。しかし日本の企業はどのメーカーのHPをみても、製造工程をイメージ図でごまかしており、汚染や労働現場の危険性を写真入りで正確に伝えているものは存在しません。

中国のパネルメーカーのPR動画を見ると驚きます。塵一つないピッカピカの工場で汚染とは無関係に(のように)パネルが作られていき、経済成長&社会貢献してますよの全力アピール。コマーシャルですから悪い事を言うはずがありません。

そういえば昔、ネットでオーシャンビューの旅館を予約したら、目の前がお墓だった!ということがありました。お墓越しの海の見える部屋でした。まあ企業のPRというのはそういう欺瞞だらけだと考えたほうがいいかもしれません。

しかし、動画中に一瞬だけ恐ろしいものが映りこみます。これを見逃してはいけません。

 

 福島第一原発と同じ、全面マスクに防護服の労働者です。それだけ、危険な毒物を使ってるということです。

太陽光電池が普及するアメリカで、危険性の指摘がなされていても日本のメディアがそれを報じないし、日本では自然エネルギーはクリーンでグリーンといった欺瞞に満ちた国策プロパガンダがまかり通っています。

こんな欺瞞だらけの新聞全面広告に、3000万円という国費がドブに捨てられています。

前のブログ記事は、大飯原発差し止めの判決文ですが、その中にこういう一文がありました。

 新しい技術が潜在的に有する危険性を許さないとすれば社会の発展はなくなるから、新しい技術の有する危険性の性質やもたらす被害の大きさが明確でない場合には、その技術の実施の差止めの可否を裁判所において判断することは困難を極める。しかし、技術の危険性の性質やそのもたらす被害の大きさが判明している場合には、技術の実施に当たっては危険の性質と被害の大きさに応じた安全性が求められることになるから、この安全性が保持されているかの判断をすればよいだけであり、危険性を一定程度容認しないと社会の発展が妨げられるのではないかといった葛藤が生じることはない。

裁判所が、あるいは世の中がこのような考え方だから、公害がなくならないのだと絶望しました。大飯原発差し止めは、いいニュースだったけれども、私は個人的にこの判決文の文章を見て暗くなりました。判決文を評価する人もいるけれど、

「新技術の危険性を許して社会の発展を手に入れよう」という考え方が 福島第一原発事故を生み出したのだという反省がないと思いました。

個人的には、まず個人がモノを買い替えなければいけなくさせる新技術(とくに発電)はもういらないと思います。

個人でみんなが、発電、発電!売電、売電!なんておかしいと思わなければいけないのに、自分の使う電気のこと、目先の利益しか考えていなません。

NEDOや産総研のHPを見ても、新エネルギーを、温暖化ガスの削減や、エネルギー源がただ、元が取れるかといった視点でしか評価していません。しかも、EPRはEPTは都合がいいように嘘を書いています。原子力ムラがやってることと結局同じです。

働く人たちが有毒な化学物質に曝露されることや、原料が紛争鉱物であること、電子廃棄物が発展途上国に流れていることなどの倫理的、社会的な問題には一切触れていません。

いいことしか書かないNEDOや産総研のHPは本当にずるいと私は思います。 

 

 

ホスフィン 

ホスフィンは半導体製造のドーピングガスの原料であり、ケイ素をn形にする場合や、InGaP(インジウムガリウムリン)などといった半導体を製造するときにも用いる。

常温では無色腐魚臭の可燃性気体で、常温の空気中で自然発火する。極めて毒性が強く(許容量 0.3 ppm)、吸入すると肺水腫や昏睡状態に陥る。

 

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