• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제2권1호
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• pp.21-24
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• 2003

Sludged silicon powders that are generated during silicon ingot slicing process have potential usage as silicon source in fabricating silicon carbide powders by adding carbon. A thermodynamic calculation is performed to consider a plausible formation condition for the silicon carbide powders. A thin silicon oxide layer around silicon powder is sufficient to supply equilibrium oxygen partial pressure at the formation temperature($1400^{\circ}C$) of the silicon carbide in the Si-C-O ternary system. Formation of silicon carbide by using the sludged silicon powders is more efficient than by using silicon oxide powders.

• 전기학회논문지P
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• 제63권3호
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• pp.125-130
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• 2014

This paper is research result for a development of solar cell silicon ingot glowing(SCSIG) PWM converter system for 120[kW] 3[kA]. The system include 3-phase AC-DC rectifier diode converter of input voltage AC 460[V] and 60[Hz], DC-AC single phase full bridge PWM inverter of high frequency, AC-DC single-phase full wave rectifier using center-tapped of transformer for low voltage 50[V] and large current 3,000[A], carbon resistor load 0.2 [$m{\Omega}$]. PWM switching frequency for IGBT inverter control set 15KHz. The suggested researching contents are designed data sheets of power converter system, PSIM simulation, operating characteristics and analysis results of developed SCSIG system.

• 한국결정성장학회지
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• 제13권4호
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• pp.182-186
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• 2003

태양전지의 제조가격의 저가화를 위한 노력이 다각적으로 진행되고 있다. 이중에 하나가 규소 잉곳의 대형화이다. 가로 세로 69cm무게 240kg의 초대형 규소 잉곳을 자동화된 결정성장로를 이용하여 제조하였다. 이 방법은 규소 용체의 열을 하부 흑연 기판을 아래로 이동하면서 축출함으로써 방향성 응고를 유도하고 있다. 이 방법으로 제조된 규소 잉곳을 평가하여 본 결과 전기적, 구조적으로 매우 균일하고 태양전지의 제조에 적합한 것으로 판명되었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제18권1호
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• pp.45-49
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• 2008

태양광 산업의 성장에 따른 개선된 실리콘 잉곳 제조 방법의 개발은 중요한 이슈 중 하나이다. 단결정 실리콘 웨이퍼에 비해 가격 변에서의 유리함으로 인해 현재 다결정 실리콘 웨이퍼가 태양광 시장의 60% 이상을 점유하고 있으며 주조법, 열교환법, 전자기 주조법 등을 포함한 몇 가지 응고 공정들이 개발되어 오고 있다. 이 논문에서는 ADS 법을 이용하여 대형 다결정 실리콘을 성장하기 위한 공정모사를 수행하였다. ADS 법은 적은 열 손실, 짧은 공정 시간 및 효율적인 방향성 응고가 가능하다는 장점을 가지고 있다. ADS 공정의 수치해석은 온도 분포를 확인하기 위해 유체역학을 적용하였고, 공정모사 결과 240 kg 이상의 대형 다결정 실리콘 잉곳의 효율적인 방향성 응고가 가능함을 확인하였다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제22권3호
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• pp.21-27
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• 2023

In this article, a plate-type megasonic cleaning system with cooling pins is proposed for the sliced ingot, which is a raw material of silicon (Si) wafers. The megasonic system is operated with a lead zirconate titanate (PZT) actuator, which has high electric resistance, thus when it is being operated, it dissipates much heat. So this article proposes a megasonic system with cooling pins. In the design process, finite element analysis was performed and the results were used for the design of the waveguide. The frequency with the maximum impedance value was 998 kHz, which agreed well with the measured value of 997 kHz with 0.1 % error. Based on the results, the 1 MHz waveguide was fabricated. Acoustic pressures were measured, and analyzed. Finally, cleaning tests were performed, and 90 % particle removal efficiency (PRE) was achieved over 10 W power. These results imply that the developed 1 MHz megasonic will effectively clean sliced ingot wafer surfaces.

• Current Photovoltaic Research
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• 제8권1호
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• pp.17-26
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• 2020

It is clear that monocrystalline Silicon (Si) ingots are the key raw material for semiconductors devices. In the present industries markets, most of monocrystalline Silicon (Si) ingots are made by Czochralski Process due to their advantages with low production cost and the big crystal diameters in comparison with other manufacturing process such as Float-Zone technique. However, the disadvantage of Czochralski Process is the presence of impurities such as oxygen or carbon from the quartz and graphite crucible which later will resulted in defects and then lowering the efficiency of Si wafer. The heat transfer plays an important role in the formation of Si ingots. However, the heat transfer generates convection in Si molten state which induces the defects in Si crystal. In this study, a crystal growth simulation software was used to optimize the Si crystal growth process. The furnace and system design were modified. The results showed the melt-crystal interface shape can affect the Si crystal growth rate and defect points. In this study, the defect points and desired interface shape were controlled by specific crystal growth rate condition.

• 한국결정성장학회지
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• 제18권5호
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• pp.195-199
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• 2008

반도체용 규소 원료는 11 N급의 고순도이나 가격이 고가이고 또한 생산이 제한되어서 폭발적인 태양전지의 수요를 따르지 못하고 있어 저급(5$\sim$6 N)의 UMG(Upgraded Metallurgical Grade)를 사용하자 하는 노력이 진행 중이다. 이 5$\sim$6 N급에서는 dopant 원소인 붕소(B)외 인(P)의 농도가 1 ppm 이상 존재한다. 이들 원료를 사용하여서 결정 성장을 하였을 경우에 존재하는 여러 불순물들의 편석계수(segregation coefficient)를 활용하여 화학적, 전기적 성질을 예상 하여본 결과 결정성장 초기에는 붕소(B)의 농도가 인(P) 보다 높아 p영역이 발생하고 후반부에는 인의 농도가 붕소 보다 높아 n 형 기판이 생성됨을 보았다. 또한 응고속도를 조절하여 여러 불순물을 제거하고자 히는 노력은 편식계수가 적은 금속 일소들의 제거에는 효과적이나 편석계수가 큰 붕소와 인의 제거에는 효과가 크지 않음을 예상 할 수 있다.

• 한국결정성장학회지
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• 제23권3호
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• pp.119-123
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• 2013

Most of the world's solar cells in photovoltaic industry are currently fabricated using crystalline silicon. Czochralski-grown silicon crystals are more expensive than multicrystalline silicon crystals. The future of solar-grade Czochralski-grown silicon crystals crucially depends on whether it is usable for the mass-production of high-efficiency solar cells or not. It is generally believed that the main obstacle for making solar-grade Czochralski-grown silicon crystals a perfect high-efficiency solar cell material is presently light-induced degradation problem. In this work, the substitution of boron with gallium in p-type silicon single crystal is studied as an alternative to reduce the extent of lifetime degradation. The diamond-wire sawing technology is employed to slice the silicon ingot. In this paper, the quality of the diamond wire-sawn gallium-doped silicon wafers is studied from the chemical, electrical and structural points of view. It is found that the characteristic of gallium-doped silicon wafers including texturing behavior and surface metallic impurities are same as that of conventional boron-doped Czochralski crystals.

• 한국결정성장학회지
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• 제24권2호
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• pp.47-53
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• 2014

태양전지용 규소에는 단결정, 다결정, mono-like의 세 가지 재료가 사용 중에 있다. 첫 번째로, 단결정은 수율향상의 과제에 집중되고 있으며, 이것은 고액 계면의 형상이 주요 요인으로 알려지고 있다. 이에 대한 연구가 전산모사 등으로 집중되고 있다. 또한 결정과 도가니의 회전 속도가 고액 계면의 형상에 영향을 미치는 것이 확인 되었다. 다결정의 경우에는 결정립계의 역할이 매우 중요하므로 이에 대한 연구가 진행되는데, 이들을 특히 전기적으로 비활성적인 쌍정 입계로 전환하는 연구가 진행되고 있다. 성장 조건을 변경시켜 쌍정 입계로 바꾸어서 재료의 전기적 성질을 향상시키는 결과를 확인하였다. 또한 성장 공정에서 발생될 수 있는 오염을 줄이기 위한 노력은 상부의 Ar 가스의 흐름을 상향 조절하여 불순물의 용입을 줄임이 확인되었다. 다음으로 mono-like인 경우에는 측면으로부터 성장 되어 들어오는 다결정이 단결정의 분율을 저하 시키는 주요 요인이 되고 있다. 이에 대한 해결책으로 하부의 냉각 속도를 높이고 상부와 측면에 단열재를 보강하는 방안이 제시되고 있고, 하부에 놓는 seed의 orientation을 조절하여 측면으로부터 성장 되어 들어오는 다결정을 억제하는 방안이 효과가 있음이 확인 되고 있다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제42권4호
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• pp.442-449
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• 2010

Recently, the neutron irradiation for large diameter silicon (Si)-ingots of more than 8" diameter is requested to satisfy the demand for the neutron transmutation doping silicon (NTD-Si). By increasing the Si-ingot diameter, the radial non-uniformity becomes larger due to the neutron attenuation effect, which results in a limit of the feasible diameter of the Si-ingot. The current evaluation method has a certain limit to precisely evaluate the radial uniformity of Si-ingot because the current evaluation method does not consider the effect of the Si-ingot diameter on the radial uniformity. The objective of this study is to propose a new evaluation method of radial uniformity by improving the conventional evaluation approach. To precisely predict the radial uniformity of a Si-ingot with large diameter, numerical verification is conducted through comparison with the measured data and introducing the new evaluation method. A new concept of a gradient is introduced as an alternative approach of radial uniformity evaluation instead of the radial resistivity gradient (RRG) interpretation. Using the new concept of gradient, the normalized reaction rate gradient (NRG) and the surface normalized reaction rate gradient (SNRG) are described. By introducing NRG, the radial uniformity can be evaluated with one certain standard regardless of the ingot diameter and irradiation condition. Furthermore, by introducing SNRG, the uniformity on the Si-ingot surface, which is ignored by RRG and NRG, can be evaluated successfully. Finally, the radial uniformity flattening methods are installed by the stainless steel thermal neutron filter and additional Si-pipe to reduce SNRG.