• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.43.2-43.2
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• 2010

In this study, metallurgical grade (MG) silicon with 99% purity produced by arc furnace process was systematically investigated for slag refining. The most problematic impurities to remove from MG silicon are boron (B) and phosphorus (P). To remove B and P from MG-silicon, we used synthetic slag in the molten state. MG-silicon with synthetic slag of CaO, $SiO_2$, and $CaF_2$ was melted using by high-frequency induction furnace with electrical output of 50kW. Specimens prepared by various refining process conditions(holding time, mixture ratio) were inspected by combined analysis of ICP-MS and XRF. With this approach, B has been reduced to <5ppm, P to <1ppm and other impurities to 0.1~0.2% except for Calcium. Calcium has been increased from 17ppm to 1500ppm. Problem of calcium contamination will be resolved by additional refining processes.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.323-323
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• 2010

Saw damage of crystalline silicon wafer is unavoidable factor. Usually, alkali treatment for removing the damage has been carried out as the saw damage removal (SDR) process for priming the alkali texture. It usually takes lots of time and energy to remove the sawed damages for solar grade crystalline silicon wafers We implemented two different mixed acidic solution treatments to obtain the improved surface structure of silicon wafer without much sacrifice of the silicon wafer thickness. At the first step, the silicon wafer was dipped into the mixed acidic solution of $HF:HNO_3$=1:2 ration for polished surface and at the second step, it was dipped into the diluted mixed acidic solution of $HF:HNO_3:H_2O$=7:3:10 ratio for porous structure. This double treatment to the silicon wafer brought lower reflectance (25% to 6%) and longer carrier lifetime ($0.15\;{\mu}s$ to $0.39\;{\mu}s$) comparing to the bare poly-crystalline silicon wafer. With optimizing the concentration ratio and the dilution ratio, we can not only effectively substitute the time consuming process of SDR to some extent but also skip plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) process. Moreover, to conduct alkali texture for pyramidal structure on silicon wafer surface, we can use only nitric acid rich solution of the mixed acidic solution treatment instead of implementing SDR.

• 한국진공학회지
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• 제16권3호
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• pp.161-166
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• 2007

태양광발전이란 태양에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 것이다. 지난 5년 동안 태양광발전은 세계적으로 높은 성장률을 보여 왔다. 특히 2006년에는 30%, 이상의 성장을 가져왔으며 앞으로 20년 동안 평균 생산 성장률은 매년 27%-34%가 될 것으로 예상하고 있다. 현재까지는 태양광발전을 이용해 생산된 전력의 가격은 기존 전력발전의 가격보다 높지만 태양광 기술의 발전과 효율의 향상으로 점점 그 가격이 떨어지고 있다. 뿐만 아니라 태양전지용의 실리콘 기판의 대량생산은 점점 더 태양전지의 가격 저하를 가져오고 있다. 태양전지의 변화효율의 한계는 30%이다. 현재에는 결정질 실리콘 태양전지가 주를 이루고 있지만 미래에는 박막 실리콘 태양전지가 주도를 이룰 것이다. 2030년에는 박막 태양전지가 90%이상을 이루고 결정질 태양전지는 10% 이하로 떨어질 것을 예상하고 있다. 성균관대학교에서는 결정질 실리콘 태양전지의 저가화와 고효율화를 주 연구로 수행하고 있다. 현재 성균관대학교에서는 스크린 프린트를 이용해서 16% 이상의 다결정 실리콘 태양전지와 17% 이상의 단결정 실리콘 태양전지를 성공적으로 제작하였다. 제 1세대에서 다음 세대의 태양전지 발전의 과정은 새로운 접근법으로 확대되지만 여전히 실리콘이 지금까지 주된 재료로 쓰이고 있다. 2010년까지 이러한 기술들에 대한 격차는 여전히 있지만 태양광발전을 통한 전력생산의 가격은 60 cent/watt 정도로 예상하고 있다. 태양광발전은 청정에너지로서 재생불가능 하고 고갈되어가고 환경오염을 일으키는 다른 에너지와 비교하여 점점 대체에너지로서의 자리를 확립해 가고 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.167-167
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• 2009

결정질실리콘 태양전지를 제조함에 있어 실리콘 기판 내의 금속 불순물들은 소자제작 시에 성능 저하의 원인으로 작용한다. 따라서 본 연구에서는 실리콘 기판에 Cr, Cu, Ni 불순물을 강제 오염시킨 후 태양전지를 제작하여 각각의 불순물에 대한 특성을 조사 하였다. p-type 실리콘 기판을 오염시키기 위해 일정 시간동안 표준용액에 담근 후 질소 분위기에서 열처리 하여 불순물을 확산시켰다. 이후 상용 공정을 이용하여 태양전지를 제작하고 기판내 금속불순물 농도에 따른 태양전지의 동작특성을 분석하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제18권1호
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• pp.38-43
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• 2009

본 고에서는 현행 고순도 폴리실리콘 제조공정에서 부산물로 발생하고 있는 실리콘 미세분말을 경제적인 가격에 태양전지급 원료로 재이용하고자 실리콘 미세분말의 무점결제 성형공정에 대한 연구를 수행하였다. 폴리실리콘 미세분말의 평균 크기는 $7.8{\mu}m$였으며, 주요 불순물은 표면 산화물과 수분이었다. 표면 산화물을 제거하기 위한 HF수용액-에탄올 혼합용액을 이용한 전처리공정을 행함으로써 폴리실리콘 분말의 성형성 그리고 성형체의 밀도 및 강도를 향상시킬 수 있었다. 진공 중에서 성형하는 경우 성형체 회수율이 20%증가하였다. 폴리실리콘 미세 분말은 공정 부산물 상태에서는 태양전지용 원료로 사용되기에 적합한 순도가 아니었지만, 건식 열처리를 행함으로써 태양전지급 이상의 순도를 확보할 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제20권3호
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• pp.55-61
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• 2011

금속급 실리콘(MG-Si)을 태양전지용 실리콘(SOG-Si)으로 정제하기 위한 경제적인 프로세스를 구축하기 위하여 1823 K에서 CaO-$SiO_2$ 계 슬래그에 의한 붕소의 제거에 대하여 조사하였다. 본 연구에서 CaO-$SiO_2$와 $CaCO_3-SiO_2$ 슬래그의 염기도(%CaO/$%SiO_2$) 증가에 따라 B의 제거율은 각각 63%와 73%까지 증가하였다. 그러나 Ar 가스에 의한 슬래그와 실리콘의 교반 시간의 영향은 나타나지 않았다. 그리고 CaO-$SiO_2$ 계 슬래그에 $Na_2CO_3$를 첨가하였으나 그 영향은 크지 않았다. $CaCO_3-SiO_2$ 슬래그(염기도=1.2)에 의해 3회 처리한 결과 B의 농도는 1.03 ppm까지 감소하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.383-383
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• 2009

Silicon is commercially prepared by the reaction of high-purity silica with wood, charcoal, and coal, in an electric arc furnace using carbon electrodes, so called the metallurgical refining process, which produces ~98% pure Si (MG-Si). This can be further purified to solar grade silicon (SoG-Si) by various techniques. The most problematic impurity elements are B and P because of their high segregation coefficients. In this study, we explored the possibility of the using Cat-CVD for Si purification. The existing hot-wire CVD was modified to accommodate the catalyzer and the heating source. Mo boat (1.5 cm ${\times}$ 1 cm ${\times}$ 0.2 cm) was used as a heating source. Commercially available Si was purchased from Nilaco corporation (~99% pure). This powder was kept in the Mo-boat and heated to the purification temperature. In addition to the purification by cat-CVD technique, other methods such as thermal CVD, plasma enhanced CVD, vacuum annealing was also tried. It is found that the impurities are reduced to a great extent when treated with cat-CVD method.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.54.2-54.2
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• 2011

야금학적 정련 공정 중 슬래그 처리, 일방향 응고, 플라즈마-전자기유도용해 공정을 적용한 태양전지용 실리콘 제조 기술에 관한 연구를 수행하였다. 원소재인 금속급 실리콘을 제조하기 위해원재료로 규석, 코크스(Cokes), 숯, 그리고 우드칩(Wood chip)을 사용하였으며, 150kW급 DC 아크로(Arc furnace)를 이용하여 순도 99.8% 금속급 실리콘을 제조하였다. 제조된 용융 상태의 금속급 실리콘은 슬래그와 반응시켜 불순물을 제거하였다. SiO2-CaO-CaF2 계의 슬래그를 이용하였으며, 금속급 실리콘과 슬래그의 질량비 및 반응 시간에 따른 실리콘 불순물 특성을 평가하였다. 이후 고액 계면이 제어 가능한 일방향 응고 장치를 이용하여 금속불순물을 제거하였다. 고액상태의 온도 조건 및 응고 시간에 따른 불순물 농도 변화를 평가하였으며, 순도 6N급의 실리콘을 제조하였다. 마지막 공정으로 스팀 플라즈마 토치와 냉도가니가 적용된 전자기 유도 용해장치를 이용하여 붕소와 인을 제거하였다. 플라즈마 토치 가스로는 아르곤, 스팀, 수소를 이용하였다. 붕소와 인의 제거율은 각각 94%와 96%를 달성하였으며, 최종 순도 6N급의 실리콘을 제조하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제20권1호
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• pp.61-68
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• 2011

산세척을 통해 금속급 실리콘을 정련하기 위해 황산, 질산, 염산과 불산의 혼산 용액을 사용하여 $50^{\circ}C$에서 불순물의 제거 거동을 조사하였다. 금속급 실리콘에 함유된 불순물중 붕소는 산세척으로 제거되지 않았고, 농축효과로 인해 처리 후 농도가 종가하였다. 본 실험범위에서 인은 약 60% 정도 제거되었다. 황산과 질산용액으로 처리시 주요 불순 금속의 제거율은 50% 미만으로 정련 효과가 크지 않았다. 염산과 불산의 혼산으로 산세척하면 주요 불순 금속이 90% 정도 제거되었다. 각 산세척조건에서 얻은 실리콘의 순도와 주요 불순 금속들의 제거율에 대한 자료를 제시하였다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제31권4호
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• pp.103-111
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• 2011

Laser drilling of vias is the one of key technologies in developing Emitter-Wrap Through(EWT) solar cell which is particularly attractive due to the use of industrial processing and common solar grade p-type silicon materials. While alternative economically feasible drilling process is not available to date, the processing time and laser induced damage should be as small as possible in this process. This paper provides an overview on various factors that should be considered in using the laser via drilling technology for developing highly efficient and industrially applicable EWT solar cells.