출처 : pv-manufacturing.org
단결정 실리콘 (mono-Si 또는 c-Si)은 연속적인 고체 단결정으로 구성된 실리콘입니다. 태양 광 (PV) 응용 분야를 위해 성장한 실리콘은 일반적인 직경 8 인치 (~ 200mm)의 원통형 형태로 성장합니다. 그런 다음 원통의 표면을 트리밍하여 의사 정사각형 모양을 만듭니다. 이 잉곳은 본질적으로 준비 할 수 있습니다.p-유형 도핑 또는n-유형 도핑 된 실리콘.P유형 도핑은 일반적으로 붕소를 사용하여 달성되는 반면n-유형 도핑은 인을 사용하여 달성됩니다. mono-Si로 제작 된 태양 전지는 약 35 % (30 %p-유형 및 5 %n-유형) 모든 실리콘 웨이퍼 기반 태양 전지. mono-Si 사용 PV 태양 전지 생산의 일반적인 두께는 160-190μm 범위입니다. 2019 년에 가장 큰 mono-Si 실리콘 웨이퍼 제조업체는 Xi'an Longi Silicon Materials Corporation이었습니다.
Jan Czochralski의 이름을 딴 Cz 방법은 mono-Si 생산의 가장 일반적인 방법입니다. 이 방법은 열 스트레스 저항성이 상대적으로 낮고 처리 시간이 짧으며 비용이 상대적으로 낮습니다. Cz 공정을 통해 성장한 실리콘은 불순물의 내부 게 터링을 지원할 수있는 상대적으로 높은 산소 농도를 특징으로합니다. 크리스탈 직경의 산업 표준은 75-210mm이며< 100=""> 결정 학적 방향. 추가 도펀트가있는 고순도 폴리 실리콘 (태양 등급 실리콘) 재료, 가장 일반적으로 붕소 (p-유형 도핑) 또는 인 (n-유형 도핑)은 공정의 공급 원료로 사용됩니다. 단결정 실리콘 시드를 표면에 놓고 회전시키고 점차 위쪽으로 끌어 당깁니다. 이것은 용융 된 실리콘을 용융물에서 끌어내어 씨앗에서 연속적인 단결정으로 고화 될 수 있도록합니다. 온도와 당기는 속도는 시드 / 멜트 접촉 충격에 의해 생성 될 수있는 크리스탈의 전위를 제거하기 위해 신중하게 조정됩니다. 속도를 제어하면 크리스탈의 직경에도 영향을 미칠 수 있습니다. 일반적인 산소 및 탄소 농도는 [O] ≈5-10 × 10입니다.17센티미터-3및 [C] ≈5‑10 × 1015센티미터-3, 각각. 실리콘에서 산소의 용해도 변동성 (1018센티미터-3실리콘 융점에서 실온에서 몇 배 더 낮음) 산소가 침전 될 수 있습니다. 침전되지 않은 산소는 전기적 활성 결함이 될 수 있으며, 산소의 열 공여체는 재료의 저항에 영향을 미칠 수 있습니다. 대안 적으로, 침전 된 산소는 불순물의 내부 게 터링을 촉진 할 수 있습니다. 간질 형태의 산소 [Oi] 붕소 도핑p유형 실리콘은 실리콘의 성능에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 조명 또는 전류 주입 하에서 간질 산소는배경 도펀트 인 붕소로 붕소-산소 결함. 이것은 완성 된 태양 전지의 효율을 최대 10 %까지 감소시키는 것으로 알려져 있습니다.
표준 Cz 공정의 또 다른 단점은 붕소 (0.8)와 인 (0.3)의 분리 계수가 일치하지 않기 때문에 잉곳을 따라 도펀트 분포가 균일하지 않다는 사실입니다. 이것은 Cz 풀링 프로세스의 시작에서 상대적으로 낮은 도펀트 농도, 따라서 더 높은 저항률을 초래하고 풀링 프로세스의 끝으로 갈수록 더 높은 도펀트 농도, 따라서 더 낮은 저항률을 초래한다. 인의 분리 과정이 상대적으로 낮기 때문에 이것은 주로n-유형 mono-Si 결과에 대한 넓은 저항 범위n-유형 잉곳.
Cz 공정과 후속 잉곳 및 웨이퍼 절단 공정은 아래 애니메이션에 나와 있습니다.
Cz 프로세스의 또 다른 변형은 연속 Cz 프로세스입니다. 연속 Cz 공정에서는 잉곳 풀링 중에 새로운 재료가 용융물에 추가됩니다. 이를 통해 훨씬 더 얕은 도가니를 허용하고 도가니 벽과의 상호 작용을 줄일 수 있으며 용융물의 도펀트 농도를 제어 할 수 있으므로 잉곳의 도펀트 농도를 일정하게 유지할 수 있습니다. 따라서 더 이상 시작 용융 체적에 제한되지 않으므로 저항률 측면에서 훨씬 더 균일 한 잉곳을 만들 수 있습니다. 그러나 연속 Cz 방법의 단점은 분리 계수가 낮은 불순물이 용융물에 축적되어 풀링 공정 후반부에 고농축 될 수 있다는 것입니다.
CZ (Czochralski) 단결정 실리콘 솔라 웨이퍼
