다결정 실리콘 태양전지 현재 가장 널리 사용되는 광전지 기술 유형입니다. 핵심 소재는 다결정 실리콘이며, 다결정 실리콘의 생산 공정은 전체 배터리 제조 체인에서 중요한 연결고리입니다. 다음에서는 원료 선택, 용융, 냉각 및 결정 형성과 같은 주요 단계를 포함하여 다결정 실리콘 잉곳의 생산 공정을 자세히 소개합니다.
1. 원료의 선정
다결정 실리콘 잉곳을 생산하는 첫 번째 단계는 고순도 실리콘 원료를 선택하는 것입니다. 일반적으로 산업용 실리콘(Si)은 불순물을 제거하기 위해 정제되어 99.9999%(식스나인)의 순도를 달성합니다. 이러한 고순도를 얻기 위해서는 일반적으로 화학기상증착(CVD)과 같은 첨단 정제 기술이 필요합니다. 불순물이 광전 변환 효율과 셀의 수명에 영향을 미치기 때문에 고순도 실리콘 원료의 선택은 후속 다결정 실리콘 셀의 성능을 보장하기 위한 기초입니다.
2. 용융과정
고순도 실리콘 원료를 얻은 후, 다음 단계는 용융입니다. 용해는 일반적으로 최대 1400°C의 고온로에서 수행됩니다. 이 공정에는 높은 에너지 소비가 필요하므로 효율적인 전기로를 선택하는 것이 중요합니다. 용융 과정에서 실리콘의 결정 구조가 깨지고 액체 실리콘이 됩니다. 용융 공정에서는 기포나 기타 결함을 방지하기 위해 균일한 온도가 보장되어야 합니다.
3. 냉각 및 응고
녹은 액체 실리콘은 재결정화되어 다결정 실리콘을 형성할 수 있도록 점진적으로 냉각되어야 합니다. 냉각 속도와 온도는 최종 실리콘 잉곳의 결정 구조와 품질에 영향을 미치기 때문에 매우 중요합니다. 냉각 과정에서 액체 실리콘은 응고되기 시작하여 예비 다결정 실리콘 잉곳을 형성합니다. 이 단계는 일반적으로 균일한 냉각을 보장하기 위해 특수 냉각 장치에서 수행됩니다.
4. 결정 형성
냉각 과정에서 실리콘 원자는 단일 결정 구조 대신 다중 결정을 형성하도록 재배열됩니다. 다결정 실리콘 잉곳의 형성 과정에는 결정 시딩과 성장이 포함됩니다. 냉각 과정에서 작은 결정 입자가 일부 영역에 먼저 형성되고, 이러한 입자는 온도가 낮아짐에 따라 계속 성장하여 결국 완전한 다결정 실리콘 잉곳을 형성합니다. 합리적인 냉각 속도와 시간은 결정의 크기와 분포를 최적화하여 다결정 실리콘의 성능을 향상시킬 수 있습니다.
5. 실리콘 잉곳의 절단 및 가공
다결정 실리콘 잉곳이 실온으로 냉각된 후 태양전지 제조에 사용하기 위해 얇은 조각으로 절단되어야 합니다. 이 공정은 일반적으로 절단된 실리콘 웨이퍼의 두께가 180-200 마이크론 사이인지 확인하기 위해 고정밀 와이어 절단기를 사용합니다. 재료 낭비와 시트 손상을 방지하려면 절단 과정에서 주의 깊은 작업이 필요합니다.
6. 품질검사
실리콘 잉곳 생산 과정에서는 품질 관리가 중요합니다. 각 생산 링크는 실리콘 잉곳의 순도, 결정 구조 및 물리적 특성이 표준을 충족하는지 확인하기 위해 엄격하게 테스트됩니다. 일반적으로 스펙트럼 분석, 현미경 관찰 및 기타 방법을 사용하여 실리콘 잉곳에 대한 포괄적인 검사를 수행하여 후속 배터리 제조에서 우수한 성능을 나타낼 수 있는지 확인합니다.
