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- 저자 : 음정현 (검색결과 5 건)
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Purification of Metallurgical Grade Silicon by Plasma Torch and E-beam Treatment
음정현,남산,황광택,김경자,최균,Eum, Jung-Hyun,Nahm, Sahn,Hwang, Kwang-Taek,Kim, Kyung-Ja,Choi, Kyoon The Korean Ceramic Society 2010 한국세라믹학회지 Vol.47 No.6
Cost-effective purification methods of silicon were carried out in order to replace the conventional Siemens method for solar grade silicon. Firstly, acid leaching which is a hydrometallurgical process was preceded with grinded silicon powders of metallurgical grade (~99% purity) to remove metallic impurities. Then, plasma treatments were performed with the leached silicon powders of 99.94% purity by argon plasma at 30 kW power under atmospheric pressure. Plasma treatment was specifically efficient for removing Zr, Y, and P but not for Al and B. Another purification step by EB treatment was also studied for the 99.92% silicon lump which resulted in the fast removal of boron and aluminum. That means the two methods are effective alternative tools for removing the doping elements like boron and phosphor.
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음정현,최관영,남산,최균,Eum, Jung-Hyun,Choi, Kwan-Young,Nahm, Sahn,Choi, Kyoon 한국세라믹학회 2009 한국세라믹학회지 Vol.46 No.6
Surface Texturing is very important process for high cell efficiency in crystalline silicon solar cell. Anisotropic texturing with an alkali etchant was known not to be able to produce uniform surface morphology in multi-crystalline silicon (mc-Si), because of its different etching rate with random crystal orientation. In order to reduce surface reflectance of mc-Si wafer, the general etching tendency was studied with HF/HN$O_3$/De-ionized Water acidic solution. And the surface structures of textured mc-Si in various HF/HN$O_3$ ratios were compared. The surface morphology and reflectance of textured silicon wafers were measured by FE-SEM and UVvisible spectrophotometer, respectively. We obtained average reflectance of $16{\sim}19$% for wavelength between 400 nm and 900 nm depending on different etching conditions.
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음정현,장효식,김형태,최균,Eum, Jung-Hyun,Chang, Hyo-Sik,Kim, Hyung-Tae,Choi, Kyoon 한국결정성장학회 2008 한국결정성장학회지 Vol.18 No.6
최근 실리콘 원료의 부족에 따른 가격상승으로 인하여 99.9999% 이상의 순도를 지닌 폴리 실리콘을 더 저렴하게 제조하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 순도 99%의 금속급 실리콘(MG-Si)을 원료로 산처리와 일방향 응고를 통해 고순도로 정제하는 연구를 수행하였다. MG-Si 럼프를 플레너터리 밀로 분쇄한 후 HCl/$HNO_3$/HF 산 수용액에서 처리하였다. 그 결과 Al, Fe, Ca, Mn 등과 같은 금속 불순물들의 실리콘 내 함량이 크게 감소하면서 실리콘의 순도는 99.995%까지 향상되었다. 정제된 실리콘 분말을 성형한 후 HEM로를 이용하여 용융시킨 뒤, 일방향 응고를 통하여 잉곳을 제조하였다. 성장시킨 다결정 실리콘 잉곳은 $0.3{\Omega}{\cdot}cm$의 비저항과 $3.8{\mu}{\cdot}sec$의 열 운반자 소멸시간(minority carrier life time)을 나타내었다. Recently the shortage of silicon resources especially for poly-silicon of purity higher than 99.9999% leads to search for the more cheap and quick synthesizing routes for silicon feedstock. In order to solve this situation, we investigated the purification process of metallurgical grade (MG) silicon of purity around 99% by the acid leaching and following the unidirectional solidification. MG-Si lumps are pulverized with a planetary mill, and then leached with HCl/$HNO_3$/HF acid solution. As a result, the concentration of metal impurities including Al, Fe, Ca, Mn, etc. decreased dramatically. This process led to silicon content higher than 99.99%. The purified silicon powders were compacted and have been melted and uni-directionally solidified with heat exchange method (HEM) furnace. The properties of multicrystalline silicon ingots were specific resistance of $0.3{\Omega}{\cdot}cm$ and minority carrier life time (MCLT) of $3.8{\mu}{\cdot}sec$.
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플라즈마 에쳐용 실리콘 전극과 링의 수명에 미치는 결함의 영향
음정현,채정민,피재환,이성민,최균,김상진,홍태식,황충호,안학준,Eum, Jung-Hyun,Chae, Jung-Min,Pee, Jae-Hwan,Lee, Sung-Min,Choi, Kyoon,Kim, Sang-Jin,Hong, Tae-Sik,Hwang, Choong-Ho,Ahn, Hak-Joon 한국결정성장학회 2010 한국결정성장학회지 Vol.20 No.2
플라즈마 에쳐 내에 사용되는 실리콘 전극과 링 부품은 사용 중에 강한 플라즈마와 접촉하면서 주기적인 가열과 냉각 과정을 거친다. 이 때 부품의 표면에서는 열 응력으로 인하여 PSB라고 하는 띠 형상의 결함이 생성되며 이로 인하여 그 수명을 다하게 된다. 원료인 실리콘 잉곳의 관점에서 그 수명에 미치는 인자를 살펴보았다. 잉곳의 등급, 즉 S/F와 S/A에 따라 불순물과 결함의 농도를 GDMS와 ${\mu}$-PCD로 평가하여 잉곳의 어떤 요소들에 의하여 수명이 결정되는가를 분석하였다. 그 결과, {001} 면상에서 관찰되는 <110> 방향의 면 결함들이 PSB와 연결될 가능성이 있음을 제안하였다. Silicon electrode and ring in a plasma etcher those are in contact with harsh plasma suffer from periodic heating and cooling during their lifetime. This causes the silicon components failure due to thermal stress remaining the persistent slip bands (PSBs) on their surfaces. The factors that determine the lifetime of silicon electrode and ring were discussed with respect to silicon ingot. The impurity level and the average defect concentration measured with glow discharge mass spectrometer (GDMS) and microwave photo-conductance decay (${\mu}$-PCD) were compared with the grade of silicon ingots those are divided to slip-free and slip-allowed ingot. Some silp-allowed samples showed planar defects along <110> direction on {001} surface. The role of these defects was suggested from the viewpoint of the lifetime of silicon components.
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고효율 실리콘 태양전지를 위한 lotus surface 구조의 형성
정현철,백용균,김효한,음정현,최균,김형태,장효식,Jung, Hyun-Chul,Paek, Yeong-Kyeun,Kim, Hyo-Han,Eum, Jung-Hyun,Choi, Kyoon,Kim, Hyung-Tae,Chang, Hyo-Sik 한국결정성장학회 2010 韓國結晶成長學會誌 Vol.20 No.1
단결정 실리콘 태양전지의 광학적 손실을 감소시키는 표면 텍스쳐링은 최종 셀의 효율을 향상시키기 위하여 매우 중요하다. 본 연구에서는 2-step texturing의 공정으로 기존의 텍스쳐링에서 이루어진 피라미드에 수 많은 sub-micrometer 사이즈의 구조를 형성시켰다. $AgNO_3$ 용액으로 웨이퍼 표면에 Ag코팅을 한 후, 그 웨이퍼를 다시 HF/$H_2O_2$ 용액으로 수십초 동안 식각을 거치게 된다. 결과적으로, 피라미드 위에 생성된 수 nm사이즈의 구조물들은 $AgNO_3$의 농도 및 식각 시간의 변화에 의해 그 크기와 굵기가 변화하는 것을 알 수 있었다. 웨이퍼의 표면이 2-step texturing에 의해 식각이 이루어지면 연잎의 거친 표면과 비슷해지고, 그 결과 평균 10% 이상의 반사율을 보이던 기존 웨이퍼에서 3% 이하의 낮은 반사율을 얻을 수 있었다. 이는 일반적인 텍스쳐링과 anti-reflection coating을 거친 웨이퍼의 반사율보다 낮은 결과이다. The reduction of optical losses in mono-crystalline silicon solar cell by surface texturing is a critical step to improve the overall cell efficiency. In this study, we have changed the sub-micrometer structure on the micrometer pyramidal structure by 2-step texturing. The Ag particles were coated on the micrometer pyramid surface in $AgNO_3$ solution, and then the etching with hydrogen fluoride and hydrogen peroxide created even smaller nano-pyramids in these pyramids. As a result, we observed that the changes of size and thickness of nano structure on pyramidal surface were determined by $AgNO_3$ concentration and etching time. Using 2-step texturing, the surface of wafers is etched to resemble the rough surface of a lotus leaf. Lotus surface can reduce average reflectance from 10% to below 3%. This reflectance is less than conventional textured wafer including anti-reflection coating.
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