• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.482.1-482.1
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• 2014

고효율 셀 및 생산 단가 절감은 결정질 실리콘 태양전지에서 가장 중요시되고 있는 이슈이다. 그 중 박형 실리콘 웨이퍼를 사용하는 공정은 고효율 및 생산단가의 절감을 만족시킬수 있는 방안으로 개발되고 있으며, 전면 전극 재료인 Ag를 다른 금속 재료로 대체하는 방법 또한 단가 절감을 위한 방안으로 연구가 진행 중이다. 하지만 박형 웨이퍼를 기존 공정에 적용할 시 전후면 전극 형성을 위한 고온의 소성 공정 때문에 웨이퍼의 휨 현상이 문제가 되고 있다. Cu 금속 분말의 저온 분사법을 결정질 실리콘 태양전지 전면전극 형성에 적용할 경우, 박형 실리콘 웨이퍼에 적용하는 문제와 Ag 전극의 대체 전극 사용 문제를 동시에 해결할 수 있는 대안이 될 것으로 사료된다. 본 연구에서는 Cold spray법을 사용하여 결정질 실리콘 태양전지 에미터 위에 Cu 전면 전극을 형성하였으며 반복되는 증착 횟수에 따른 전기적 특성 및 형상학적 특성 등을 평가하였다. 전극 형성 전의 Cu 분말 크기는 1~10 마이크론 이었으며, 주사전자현미경을 이용하여 전극의 형상 및 종횡비를 측정하였다. 또한 transfer length method (TLM) 패턴을 실리콘 웨이퍼 표면에 형성하여 접촉 저항 특성 및 전극의 비저항을 평가하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.141-142
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• 2008

다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 만들기 위해 가장 많이 사용되는 제작방법은 비정질 실리콘을 기판에 형성한 뒤 결정화 시키는 방법이다. 고온에서 장시간 열처리하는 고상 결정화(SPC)와 레이저를 이용한 결정화(ELA)가 자주 사용되어진다. 그러나 SPC의 경우는 고온에서 장시간 열처리하기 때문에 유리 기판이 변형될 수 있고 ELA의 경우 장비가격이 비싸고 표면일 불균일하다는 문제점이 있다. 본 연구에서는 이 문제를 해결하기 위해서 화학 기상 증착법(저온 공정)을 이용하여 비정질 실리콘 박막을 증착 시키고, 이를 금속 촉매를 이용하여 금속 유도 결정화 방법(MIC)으로 결정화 시키는 공정을 이용하였다. 유리 기판 상부에 버퍼 층을 형성한 후 플라즈마 화학 기상 증착법(PECVD)을 이용하여 비정질 실리콘을 증착하고 Ni-solution을 이용하여 얇게 Ni 코팅하고 그 시료를 약 $650^{\circ}C$의 Rapid Thermal Annealing(RTA) 공정을 이용하여 비정질 실리콘을 다결정 실리콘으로 결정화 시키는 연구를 진행하였다. Ni 코팅시간은 20분, RTA 공정은 5시간의 진행시간을 거쳐야 최적의 결정화 정도를 만들어낸다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.220-221
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• 2007

금속 촉매 성장 (Metal-induced growth) 를 이용하여, 마이크로 사이즈의 결정질 (Microcrystalline) 박막 실리콘 (Silicon, Si)을 성장하였다. 금속 촉매로서는 코발트, 니켈, 코발트/니켈 복합물질(Co, Ni, or Co/Ni) 이 사용되었으며, 실리콘과 반응하여 실리사이드 (Silicide) 층을 형성한다. 이러한 실리사이드 층은 실리콘과 격자 거리가 유사하여 (Little lattice mismatch), 그 위에 실리콘 박막을 성장하기 위한 모체 (Template) 가 된다. XRD (X-ray diffraction) 분석을 통하여, 실리사이드 ($CoSi_2$ or $NiSi_2$) 의 형성과 성장된 박막 실리콘의 결정성을 연구하였다. 이러한 박막을 이용하여, 쇼트키 태양전지 (Schottky Solar cell) 에 응용하였다. 코발트/니켈 복합물질을 이용하였을 경우에 10.6mA/$cm^2$ 단락전류를 얻었으며, 이는 코발트만을 이용한 경우보다 10 배만큼 증가하였다. 이러한 실리사이드를 매개로한 박막 실리콘의 성장은 공정상에서의 열부담 (Thermal budget) 을 줄일 수 있으며, 대면적 응용에 큰 가능성을 가지고 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.118-123
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• 2017

다양한 산업에 사용되고 있는 금속급 실리콘(MG-Si, Metallurgical grade silicon)을 제조하기 위해 실리콘 원료 내 가장 많이 함유하고 있는 불순물인 알루미늄(Al) 및 철(Fe)을 제거하고자 산(Acid) 침출 실험을 수행하였다. 5가지 종류의 산(HCl, HF, H2SO4, HNO3, H3PO4)을 1, 2, 4, 6M로 조제하여 실리콘 원료에 반응시킨 결과, 1M 농도의 HF가 가장 우수한 Al 및 Fe 제거율을 나타내었으며 각각 97.9%와 95.2로 나타났다. 그러나 HF는 실리콘 부식 특성으로 인해 18% 가량의 수율 감소가 발생하였으며 이러한 수율감소를 최소화하기 위해 두 번째로 제거율이 우수하게 나타난 2M HCl과 혼합하여 실리콘 원료에 적용하였다. 혼합용액의 최적조건을 선정하기 위해 실험을 수행하여 $80^{\circ}C$, 2시간의 침출 최적조건으로 결정되었으며 이 혼합용액의 적용 결과 Al 및 Fe 잔류농도가 각각 141 ppmw 및 93ppmw로 나타나 3N급의 순도를 갖는 금속급 실리콘을 제조하기에 매우 용이한 것으로 확인되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.48.1-48.1
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• 2010

단결정 실리콘 태양전지 제조 공정이 진행되는 과정에서 각종 오염물에 의해 표면이 오염된다. 태양전지의 효율 개선을 위한 표면 texturing 공정은 주로 wet etch을 주로 사용한다. Wet etch 공정 시 주로 사용되는 KOH 용액은 texturing 후 실리콘 웨이퍼 표면에 K+ 이온을 남기고 이는 태양전지 표면에서의 불순물로 작용하여 효율을 저하시키는 요인이 된다. 이를 제거하기 위해 불산 및 오존에 의한 세정 공정이 추가로 필요로 하게 된다. 이러한 공정을 최소화 하며 잔존하는 알칼리 금속도 제거하기 위해, etchant로 알카리 용액이 아닌 ethylenediamine을 사용하여 texturing 후 KOH 용액과 비교해 보았다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.57.2-57.2
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• 2010

최근 친환경적이고 저투자비용의 빠른 생산성을 가진 야금화학적인 방법으로의 태양전지급 실리콘 생산공정이 빠르게 성장하고 있다. 이로 인해 금속급 실리콘(MG-Si)에서부터 태양전지급 실리콘(SoG-Si)으로의 정련공정 또한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 UMG-Si 내 주요 불순물인 Boron함량을 SoG-Si 순도로 정련하는 것을 목표로 기존의 방법과 달리 전자기연속주조정련법을 사용하여 도가니 비접촉식 용융 후 스팀플라즈마토치를 통해 Boron을 제거하고자 하였다. 실험에 사용한 가스 유량은 $H_2O$ 0.3~1.0ml/min, $H_2$ 20~40ml/min 이며 실험 후 ICP-MASS 분석 결과 초기 Boron 함량 2.9ppm으로부터 0.17ppm으로 줄었음을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.301-304
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• 2007

다결정 태양전지의 원료인 폴리실리콘을 생산하는 방법 중 하나인 지멘스 방법에서 사용되는 실리콘 코어로드를 금속 계열의 코어로드로 대체하기 위한 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 실리콘 코어로드의 대체물질 후보로서 고융점 금속인 텅스텐, 탄탈륨, 몰리브덴을 선택하였고, co-sputtering system을 이용하여 다성분계의 박막을 실리콘 기판에 증착시켜 $800^{cdot}C$에서 $1000^{cdot}C$의 고온에서 열처리 후 박막의 형상변화 및 확산정도를 관찰하였다. 열처리 온도에 따른 박막의 형상 및 확산 정도를 관찰하기 위하여 Scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffractometer(XRD), transmission electron microscopy(TEM), auger electron spectroscopy(AES)가 사용되었다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2003년도 봄 학술발표회 발표논문집
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• pp.279-280
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• 2003

실리콘웨이퍼 제조공정에서 폐기되는 HF에는 순수한 실라카만 함유되어 있지만 브라운관 업체에서 폐기되는 HF 폐액에는 유리의 조성에 따라서 다양한 성분들이 소량씩 함유되어 있다. 몰비로 Si:F=1:6이 되도록 조정한 후에 20% NaOH를 사용하여 pH를 6으로 조정하여 규불화소다를 얻고, 이어서 pH를 9로 조정하여 NaF를 었었다. 규불화소다에 NaCl, 칠레초석을 다양하게 첨가하여 금속 융제로 사용한 결과에 의하면 규불화소다의 양이 증가할수록 융제의 특성은 우수하였고, 가장 이상적인 첨가량은 50%~60%이었다. 따라서 각 공정에서 폐기되는 HF는 $Na_2SiF_{6}$와 NaF를 제조함으로서 재활용이 가능하였다.

• 한국광학회지
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• 제24권6호
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• pp.342-346
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• 2013

고출력 LED 패키지의 방열 특성 향상을 위하여, 다이 접합부에 실리콘 접착제와 금속 패턴의 병렬 접합 구조를 적용하여 열 유동 해석을 수행하였다. 그 결과, LED 칩에서 발생한 열은 주로 금속 패턴 구조물을 통해 기판으로 효과적으로 전달되고 있으나, 패턴 구조물의 크기에 따라 효율의 차이가 있음을 확인하였고, 그 효과를 정량화하기 위해 정규화 길이를 도입하여 칩과 금속 패턴 구조물의 면적에 따른 열 저항을 비교하였다. 정규화 길이가 길어지면 금속 패턴 구조물에 의한 열 우회 경로가 칩에 고르게 분포하여 열 저항이 감소하였으며, 그 값은 단순 병렬 열 저항 이론 값보다 다소 큰 수치로 수렴하지만, 충분한 열 저항 개선 효과를 얻을 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제25권3호
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• pp.11-19
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• 2016

국내 전자산업에서 발생하는 실리콘 슬러지와 폐질산구리용액을 동시에 순환활용하기 위한 기초연구가 수행되었다. 폐질산구리 용액을 이용하여 실리콘 슬러지로부터 주요성분인 구리, 칼슘, 철을 비롯한 금속성분을 회수하거나 제거하기 위한 침출실험을 행하였다. 침출온도, 침출시간, 광액농도 등이 금속성분의 침출에 미치는 영향을 조사하였다. 그리고 철의 제거효율을 향상시키기 위하여 염산(HCl), 질산($HNO_3$), 과산화수소수($H_2O_2$)를 첨가하여 침출실험을 수행하였다. 실리콘 슬러지로부터 구리의 침출과 철의 제거 효과를 고려하여 최적 침출조건은 광액농도 200 ~ 225 g/L, 반응온도 $90^{\circ}C$, 반응시간 30분으로 설정하였으며 이 때 슬러지의 주요 성분인 구리의 침출율은 98.27 ~ 99.17% 이었으며 실리콘 슬러지에서 실리콘의 순도는 98.69 ~ 98.86% 이었다. 이상의 연구결과로 부터 실리콘 슬러지에 함유되어 있던 구리성분을 폐질산구리용액으로 침출하고 뒤이은 분리정제 공정에서 부가가치가 높은 고순도 금속구리 또는 구리화합물로 회수하는 것이 가능함을 확인하였다.