단결정 태양전지용 단결정을 성장시키는 공정은 Cz(초크랄스키)법으로 알려져 있다. 프로세스에 대한 단계별 설명은 다음과 같습니다.
원료 선택: 공정은 고순도 실리콘을 원료로 선택하는 것부터 시작됩니다. 실리콘은 반도체 특성으로 인해 태양전지 제조에 흔히 사용됩니다.
용융 실리콘: 선택한 실리콘은 녹는점(섭씨 1,414도(화씨 2,577도))에 도달할 때까지 도가니에서 가열됩니다.
종자 결정 준비: 종종 종자 결정이라고 불리는 작은 실리콘 단결정을 조심스럽게 준비합니다. 이 종자 결정은 일반적으로 "종자 결정 마운트"라고 불리는 막대에 부착됩니다.
종자 결정 담그기(Dipping Seed Crystal): 종자 결정을 용융된 실리콘에 담그고 천천히 빼내면서 얇은 실리콘 층이 종자 결정 위에 굳어집니다. 이 초기 층은 종자의 결정 구조를 채택합니다.
결정 성장: 이제 얇은 실리콘 층으로 코팅된 종자 결정이 회전하여 용융된 실리콘에서 위쪽으로 당겨집니다. 이 과정을 통해 원자가 매우 규칙적인 단결정 구조로 정렬되면서 더 큰 단결정이 씨앗에서 성장할 수 있습니다.
제어된 냉각: 결정이 성장함에 따라 단결정 구조에 필요한 조건을 유지하기 위해 온도가 신중하게 제어됩니다. 이 느린 냉각 공정은 높은 수준의 결정 순도와 균일성을 달성하는 데 중요합니다.
잉곳의 형성: 그 결과 한쪽 끝에 종자 결정이 있고 새로 성장한 단결정 구조가 잉곳의 길이를 따라 연장되는 원통형 단결정 실리콘 잉곳이 생성됩니다.
잉곳 슬라이싱: 단결정 실리콘 그런 다음 잉곳을 다이아몬드 톱을 사용하여 얇은 웨이퍼로 자릅니다. 이 웨이퍼는 개별 태양전지의 구성 요소가 될 것입니다.
표면 처리: 웨이퍼는 태양전지 제조를 준비하기 위해 연마 및 세척을 포함한 다양한 표면 처리를 거칩니다.
태양전지 제조: 단결정 실리콘 웨이퍼를 가공하여 태양전지를 만듭니다. 여기에는 원하는 반도체 특성을 생성하기 위해 도펀트를 추가하고, 반사 방지 코팅을 적용하고, 전기 접점을 통합하는 작업이 포함됩니다.
Czochralski 방법을 사용하면 고품질의 대형 단결정 실리콘 웨이퍼를 생산할 수 있어 단결정 태양전지 제조에 널리 사용되는 기술입니다.
