1 다결정 실리콘이란 무엇입니까?
다결정 실리콘(Poly Si 또는 Polysilicon)은 광전지 및 전자 부품 제조에 일반적으로 사용되는 반도체 소재입니다. 경계에서 서로 연결된 여러 개의 입자(결정 입자)로 구성되지만 각 입자 내부의 원자 배열은 규칙적입니다. 다결정 실리콘은 태양광 전지 제조에 널리 사용됩니다. 태양광 모듈에서는 다결정 실리콘 셀을 직렬 및 병렬로 연결하여 태양광 패널을 형성합니다. 이 태양전지판은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 데 사용됩니다.
또한 트랜지스터 및 집적 회로와 같은 특정 전자 부품의 게이트 재료를 제조하는 데에도 사용됩니다.
다결정 실리콘의 특성:
다결정 구조:다결정 실리콘은 여러 개의 입자로 구성되어 있으며, 각 입자 내에서는 원자가 규칙적으로 배열되어 있지만 입자 사이의 경계에는 원자가 무작위로 배열되어 있습니다. 이 곡물은 크기와 방향이 다릅니다.
상대적으로 저렴한 비용:다결정 실리콘의 생산 공정은 비교적 간단하고 비용 효율적이므로 대규모 생산에 적합합니다. 이는 다결정 실리콘 광전지에 시장 가격 우위를 제공합니다.
낮은 효율성:결정립 경계의 존재로 인해 다결정 실리콘 광전지의 광전 변환 효율은 일반적으로 단결정 실리콘 광전지의 광전 변환 효율보다 낮습니다. 결정립계의 결함으로 인해 캐리어 재결합이 발생하여 배터리 효율이 저하될 수 있습니다.
다결정 실리콘 생산 공정:
원료 정화:다결정 실리콘의 생산은 일반적으로 금속 등급 실리콘(MG Si)으로 시작되며, 먼저 실리콘에서 불순물을 제거하고 고순도 실리콘 원료를 생산하기 위해 정제가 필요합니다. 흔히 사용되는 방법은 화학기상증착(CVD)을 통해 고순도 다결정 실리콘을 얻는 지멘스(Siemens) 공정이다.
감소 과정:금속 등급 실리콘은 염화수소와 반응하여 삼염화실란(HSiCl₃)을 생성한 후 증류를 통해 정제됩니다. 마지막으로 트리클로로실란을 고온에서 환원시켜 고순도 다결정 실리콘을 생산합니다.
반응 과정:금속 등급 실리콘은 염화수소(HCl)와 반응하여 삼염화실란(HSiCl₃) 및 기타 부산물을 생성합니다. Si+3HCL→HSiCl₃+H₂
주괴:고순도 다결정 실리콘을 녹여 큰 덩어리의 다결정 실리콘 잉곳으로 주조합니다. 냉각 후 이러한 잉곳은 방향이 다른 여러 실리콘 입자로 구성됩니다.
슬라이스:다결정 실리콘 잉곳은 웨이퍼라고 불리는 슬라이서로 얇은 조각으로 절단되어 태양광 전지를 제조하는 데 사용됩니다.
다결정 실리콘 웨이퍼의 감지 및 등급 지정
광학 검사:광학 검사 장비를 사용하여 다결정 실리콘 웨이퍼의 표면 품질과 결정 구조를 검사합니다.
전기 성능 테스트:소수 캐리어 수명, 전도성 등과 같은 다결정 실리콘 웨이퍼의 전기적 특성을 테스트합니다.
품질 등급:테스트 결과를 바탕으로 다결정 실리콘 웨이퍼는 품질과 성능에 따라 등급을 매겨 고품질의 실리콘 웨이퍼가 효율적인 태양전지 제조에 사용되도록 보장합니다.
2 단결정 실리콘이란 무엇입니까?
단결정 실리콘은 단결정 구조로 이루어진 고순도 실리콘 소재입니다. 단결정 실리콘의 원자 배열은 규칙적이고 결정 구조가 완전하며 전기적 특성과 기계적 강도가 우수합니다. 단결정 실리콘 광전지는 현재 시중에서 가장 효율적인 광전지 중 하나이며 광전 변환 효율이 높고 다양한 광전지 발전 시스템에 적합합니다. 집적회로(IC), 마이크로프로세서, 메모리, 센서 등 반도체 소자 제조의 주요 소재로 사용할 수 있습니다. 또한, 고순도 단결정 실리콘 웨이퍼(웨이퍼)를 절단, 도핑, 식각, 패키징하여 생산합니다. 다양한 전자 부품 및 칩. 단결정 실리콘은 광학 렌즈, 적외선 창, 레이저 장치 등을 제조하는 데에도 사용됩니다.
생산 과정:
1. 원료 준비:단결정 실리콘의 원료는 고순도 실리콘이며 일반적으로 정제된 금속 등급 실리콘을 사용합니다.
2. 생산 방법:
초크랄스키 방법(CZ 방법):
단계:고순도 실리콘을 도가니에 녹인 후, 원하는 결정 방향으로 단결정 실리콘 종결정을 삽입한 후, 종결정을 천천히 회전시키면서 끌어당겨 용융된 실리콘이 종결정 위에 결정화되도록 하여 점차적으로 단결정 실리콘 막대를 형성합니다.
형질:CZ 공법은 대구경, 고순도의 단결정 실리콘 로드를 생산할 수 있지만, 산소 및 기타 불순물이 유입되기 쉽습니다.
플로팅 존(FZ):
단계:고주파 유도 가열을 이용해 도가니 없이 실리콘 막대의 국부적인 부분을 녹인 후, 유도 코일을 움직여 실리콘 막대의 용융 영역을 이동시켜 점차적으로 다결정 실리콘을 단결정 실리콘으로 변화시킵니다.
특징:FZ 공법으로 생산된 단결정 실리콘은 순도가 높고 불순물 함량이 낮아 고성능 반도체 소자 제조에 적합합니다.
3. 절단 및 가공
절단:다이아몬드 와이어 톱을 사용하여 단결정 실리콘 막대를 웨이퍼라고 알려진 얇은 조각으로 자릅니다.
연삭 및 연마:절단된 실리콘 웨이퍼를 연삭 및 연마하여 표면 결함을 제거하고 평탄도와 청결도를 향상시킵니다.
3 단결정 실리콘과 다결정 실리콘의 차이점
단결정 실리콘과 다결정 실리콘의 주요 차이점은 구조, 특성 및 용도에 있습니다. 단결정 실리콘은 단결정 구조로 이루어져 있으며, 규칙적인 원자 배열과 높은 광전 변환 효율(18%-24%)을 가지고 있습니다. 전기적 특성이 뛰어나 고성능 태양전지, 반도체 소자에 적합하지만, 생산 단가가 상대적으로 높다. 다결정 실리콘은 결정립 경계가 있는 여러 결정립으로 구성되어 있어 광전 변환 효율(15%{4}}%)이 낮고 전기적 특성도 좋지 않습니다. 주로 생산 비용이 저렴하고 대규모 태양광 응용 분야에 사용됩니다. 단결정 실리콘은 외관이 균일하고 심미성이 좋은 반면, 다결정 실리콘은 외관이 고르지 않습니다.