KR100839829B1 - Ingot production apparatus and method for solar cell using waste silicon - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐 실리콘에서 불순물을 제거한 후 태양전지용 단결정 잉곳을 성장시켜 태양전지용 단결정 기판을 제조할 수 있도록 하거나, 또는 다결정 캐스팅 방법으로 태양전지용 다결정 잉곳을 성장시켜 태양전지용 단결정/다결정 기판을 제조할 수 있도록 하기 위한 폐 실리콘을 이용한 태양전지용 잉곳 제조방법 및 장치에 관한 것으로서, (1) 도가니에 잔존하는 실리콘을 물리적 수단 및 열팽창 원리를 이용하여 1차로 파쇄시키는 1차 파쇄공정; (2) 1차로 파쇄된 실리콘을 히팅시킨 후 실리콘의 일측면에 부착된 불순물을 자동으로 분리할 수 있는지의 여부를 판단하는 분리공정; (3) 상기 분리공정을 통해 자동분리모드로 판단되는 경우 저항측정용 프로브를 이용하여 1차 파쇄된 실리콘의 저항치를 측정하는 저항측정공정; (4) 상기 저항측정공정을 통해 사용가능한 실리콘을 판명된 경우 1차 파쇄된 실리콘에 파쇄수단을 이용하여 2차로 파쇄시키는 2차 파쇄공정; (5) 2차로 파쇄된 실리콘에 부착된 불순물을 분리하기 위해 미세 식각이 이루어지도록 하는 실리콘 처리공정; 및 (6) 상기 불순물이 분리된 실리콘을 이용하여 태양전지용 잉곳을 성장시키는 잉곳성장공정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.According to the present invention, after removing impurities from waste silicon, a single crystal ingot for solar cells may be grown to produce a single crystal substrate for solar cells, or a single crystal / polycrystalline substrate for solar cells may be manufactured by growing a polycrystalline ingot for solar cells by a polycrystalline casting method. The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing a solar cell ingot using waste silicon, which comprises: (1) a primary crushing step of first crushing silicon remaining in a crucible using physical means and thermal expansion principles; (2) a separation step of determining whether impurities attached to one side of the silicon can be automatically separated after heating the first crushed silicon; (3) a resistance measurement step of measuring a resistance value of the first crushed silicon using a resistance measurement probe when it is determined that the automatic separation mode is performed through the separation step; (4) a secondary crushing step of crushing the silicon that is usable through the resistance measurement process by using crushing means in the first crushed silicon; (5) a silicon processing step of performing fine etching to separate impurities attached to the second crushed silicon; And (6) an ingot growth step of growing an ingot for a solar cell using silicon in which the impurities are separated.
폐 실리콘, 잉곳, 단결정, 다결정, 태양전지용 기판 Waste Silicon, Ingot, Monocrystalline, Polycrystalline, Solar Cell Substrate
Description
도 1은 단결정 실리콘 잉곳 성장시 발생하는 폐 실리콘을 설명하기 위한 도면,1 is a view for explaining the waste silicon generated during the growth of single crystal silicon ingot,
도 2는 본 발명에 따른 폐 실리콘을 이용한 태양전지용 잉곳 제조장치의 구성을 설명하기 위한 도면,2 is a view for explaining the configuration of a solar cell ingot manufacturing apparatus using waste silicon according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 폐 실리콘을 이용한 태양전지용 잉곳 제조방법을 개념적으로 설명하기 위한 도면,3 is a view for conceptually explaining a method for manufacturing a solar cell ingot using waste silicon according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 폐 실리콘을 이용한 태양전지용 잉곳 제조방법을 설명하기 위한 공정도,4 is a process chart for explaining a method for manufacturing a solar cell ingot using waste silicon according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따라 폐기용 실리콘(Pot Loss)을 이용하여 태양전지용 원자재 실리콘으로 재활용한 후 테스트한 결과를 나타내는 그래프이다.Figure 5 is a graph showing the test results after recycling to the raw material silicon for solar cells (Pot Loss) in accordance with the present invention.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 ****** Explanation of symbols on main parts of drawing ***
100 : 1차 파쇄수단100: primary shredding means
200 : 히터200: heater
300 : 저항측정용 프로브300: resistance measurement probe
400 : 타입측정용 프로브400: type measurement probe
500 : 분리수단500: separation means
600 : 2차 파쇄수단600: secondary shredding means
700 : 실리콘 처리수단700 silicon processing means
800 : 메탈 와이어 롤러800: metal wire roller
900 : 실리콘 저장고900: Silicone Storage
본 발명은 폐 실리콘을 이용한 태양전지용 잉곳 제조방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell ingot manufacturing method and apparatus using waste silicon.
보다 상세하게는, 단결정 잉곳을 성장시키고 도가니에 잔존하는 폐 실리콘에서 불순물을 제거한 후 태양전지용 단결정 잉곳을 성장시켜 태양전지용 단결정 기판를 제조할 수 있도록 하거나, 또는 다결정 캐스팅 방법으로 태양전지용 다결정 잉곳을 성장시켜 태양전지용 단결정/다결정 기판을 제조할 수 있도록 하기 위한 폐 실리콘을 이용한 태양전지용 잉곳 제조방법 및 장치에 관한 것이다.More specifically, by growing a single crystal ingot and removing impurities from the waste silicon remaining in the crucible, a single crystal ingot for solar cells can be grown to produce a single crystal substrate for solar cells, or a polycrystalline ingot for solar cells can be grown by a polycrystalline casting method. The present invention relates to a solar cell ingot manufacturing method and apparatus using waste silicon for manufacturing a single crystal / polycrystalline substrate for a solar cell.
일반적으로, 반도체 실리콘 웨이퍼의 제작공정은 노(Grower) 내에서 실리콘(Si) 단결정 성장을 통하여 잉곳(ingot) 상태로 고순도의 실리콘을 뽑아내어 이를 규격에 맞게 연마하고, 잉곳(ingot)블럭 가공을 실시한 후 Wire Saw을 이용하여 웨 이퍼를 절단 및 기판 표면연마 과정으로 이루어지는 것이 현재 가장 널리 쓰이는 방법이다. In general, a semiconductor silicon wafer fabrication process involves extracting high-purity silicon in an ingot state through silicon single crystal growth in a grower, polishing it to a specification, and processing ingot blocks. After the process, the wafer is cut and the surface of the substrate is polished using wire saws.
상기와 같이 단결정 실리콘 성장시 발생하는 폐 실리콘은 첨부 도면 도 1에 도시된 바와 같이 잉곳의 위(Top, 1), 아래(Tail, 2), 잉곳의 품질평가를 위해 절단되는 슬러그 샘플(3) 그리고 단결정 성장 시 사용되는 도가니(5)에 잔존하는 실리콘(Pot Loss = Scrap, 4)으로 나눌 수 있다.As described above, the waste silicon generated during the growth of the single crystal silicon is the top (1), the bottom (Tail, 2) of the ingot as shown in FIG. 1, the slug sample (3) cut for quality evaluation of the ingot. And it can be divided into silicon (Pot Loss = Scrap, 4) remaining in the crucible (5) used for single crystal growth.
이때, 상기 잉곳의 위, 아래 부분(1, 2)은 그 종류(P-Type, N-Type)와 특성(Res, Oi, Carbon, Metal etc) 등에 따라 분류되어 정제 처리 공정을 통해 일부 저급 반도체 및 Cathode용 잉곳으로 재생산되어 사용되고 있다는 사실은 널리 알려져 있다.At this time, the upper and lower portions (1, 2) of the ingot are classified according to the type (P-Type, N-Type) and the characteristics (Res, Oi, Carbon, Metal etc), and some low-level semiconductors through the purification process And the fact that it is reproduced and used as an ingot for Cathode is widely known.
한편, 태양전지 잉곳은 주로 물량 및 가격경쟁력을 고려하여 반도체급보다 저급인 실리콘이나 반도체급 실리콘을 이용하여 단결정 및 다결정 잉곳으로 성장시켜 왔으며, 이로 인해 태양전지의 가격을 결정하는 원재료비용인 실리콘 기판가격이 증가하게 되는 경우 태양전지의 가격이 증대하여 태양전지의 보급이 늦어지고, 태양전지에 대한 산업상의 경제성이 하락한다는 문제점이 있다.On the other hand, solar cell ingots have grown into monocrystalline and polycrystalline ingots using silicon or semiconductor grade silicon, which is lower than semiconductor grade in consideration of quantity and price competitiveness, and thus silicon substrate price, which is the raw material cost that determines solar cell price. If this increases, the price of the solar cell increases, there is a problem that the diffusion of the solar cell is delayed, the industrial economics for the solar cell is reduced.
또한, 종래의 태양전지용 재활용 기술은 단결정 실리콘을 성장한 후 실리콘 잉곳의 스크랩(폐 실리콘) 부분으로 잉곳의 위(Top), 아래(Tail)를 이용하여 바로 정방형사각형으로 가공하고, 가공된 정방향 사각형을 wire saw을 이용하여 절단하여 태양전지용 기판을 제조하는 방법은 이미 개발되어져 있었다.In addition, in the conventional solar cell recycling technology, single crystal silicon is grown, and then processed into a square rectangle using the top and the tail of the ingot as the scrap (waste silicon) part of the silicon ingot, and the processed forward quadrangle A method of manufacturing a solar cell substrate by cutting with a wire saw has already been developed.
그러나, 도가니에 잔존하는 실리콘의 경우 재생처리방법이 도입되지 않아 기판 및 셀의 품질이 만족되지 못하여 재생이 불가능하였으므로 결국 시멘트 공장으로 방출되어 폐기물로 처리되므로, 태양전지용 원료로 일정규모이상으로 활용이 불가능하게 진행되어 왔다.However, in the case of silicon remaining in the crucible, since the regeneration treatment method was not introduced because the quality of the substrate and the cell was not satisfied, the regeneration was impossible. It has gone impossible.
본 발명은 상기와 같이 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 단결정 잉곳을 성장시키고 도가니에 잔존하는 폐 실리콘에서 불순물을 제거한 후 태양전지용 단결정 잉곳을 성장시켜 태양전지용 단결정 기판를 제조할 수 있도록 하거나, 또는 다결정 캐스팅 방법으로 태양전지용 다결정 잉곳을 성장시켜 태양전지용 단결정/다결정 기판을 제조할 수 있도록 하기 위한 폐 실리콘을 이용한 태양전지용 잉곳 제조방법 및 장치를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention is to grow a single crystal ingot and remove impurities from the waste silicon remaining in the crucible and grow a single crystal ingot for solar cells to grow a single crystal substrate for solar cells The present invention provides a method and apparatus for manufacturing a solar cell ingot using waste silicon for manufacturing or growing a polycrystalline ingot for a solar cell by a polycrystalline casting method to produce a single crystal / polycrystalline substrate for a solar cell.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명의 일 실시예는, (1) 도가니에 잔존하는 실리콘을 물리적 수단을 이용하여 1차로 파쇄시키는 1차 파쇄공정; (2) 1차로 파쇄된 실리콘을 히팅시킨 후 실리콘의 일측면에 부착된 불순물을 자동으로 분리할 수 있는지의 여부를 판단하는 분리공정; (3) 상기 분리공정을 통해 자동분리모드로 판단된 경우 저항측정용 프로브를 이용하여 1차 파쇄된 실리 콘의 저항치를 측정하는 저항측정공정; (4) 상기 저항측정공정을 통해 사용가능한 실리콘을 판명된 경우 1차 파쇄된 실리콘에 파쇄수단을 이용하여 2차로 파쇄시키는 2차 파쇄공정; (5) 2차로 파쇄된 실리콘에 부착된 불순물을 분리하기 위해 미세 식각이 이루어지도록 하는 실리콘 처리공정; 및 (6) 상기 불순물이 분리된 실리콘을 이용하여 태양전지용 잉곳을 성장시키는 잉곳성장공정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.One embodiment of the present invention proposed to solve the above technical problem, (1) the primary crushing step of first crushing the silicon remaining in the crucible using a physical means; (2) a separation step of determining whether impurities attached to one side of the silicon can be automatically separated after heating the first crushed silicon; (3) a resistance measurement step of measuring a resistance value of the first crushed silicon using a resistance measurement probe when it is determined as the automatic separation mode through the separation step; (4) a secondary crushing step of crushing the silicon that is usable through the resistance measurement process by using crushing means in the first crushed silicon; (5) a silicon processing step of performing fine etching to separate impurities attached to the second crushed silicon; And (6) an ingot growth step of growing an ingot for a solar cell using silicon in which the impurities are separated.
또한 본 발명의 다른 실시예는, 도가니에 물리적인 힘을 가하여 도가니에 잔존하는 실리콘을 1차로 파쇄시키는 파쇄수단; 상기 1차로 파쇄된 실리콘을 히팅시키는 히터; 상기 히팅된 실리콘의 저항치를 측정하는 저항측정용 프로브; 상기 저항측정용 프로브를 통해 측정된 저항치를 입력받아 사용가능한 실리콘인지를 판단하여 분리하는 분리수단; 상기 저항측정공정을 통해 사용가능한 실리콘을 판명된 경우 1차 파쇄된 실리콘을 2차로 파쇄하는 파쇄수단; 2차로 파쇄된 실리콘을 미세 식각시켜 실리콘에 부착된 불순물을 분리하여 태양전지용 잉곳을 성장시킬 수 있도록 하는 실리콘 처리수단으로 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, another embodiment of the present invention, the crushing means for primarily crushing the silicon remaining in the crucible by applying a physical force to the crucible; A heater heating the first crushed silicon; A resistance measuring probe measuring a resistance of the heated silicon; Separating means for determining whether the silicon is available by receiving the resistance measured through the resistance measuring probe and separating the available silicon; Crushing means for crushing the first crushed silicon in the second case when the usable silicon is found through the resistance measurement process; It is characterized in that it is provided as a silicon processing means to finely etch the secondary crushed silicon to separate the impurities attached to the silicon to grow a solar cell ingot.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 폐 실리콘을 이용한 태양전지용 잉곳 제조장치에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, a solar cell ingot manufacturing apparatus using waste silicon will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부 도면 도 3에 도시된 바와 같이, 도가니에 물리적인 힘을 가하여 도가니에 잔존하는 실리콘을 1차로 파쇄시키는 파쇄수단(100)과, 상기 1차로 파쇄된 실리 콘을 히팅시키는 히터(200)와, 상기 히팅된 실리콘의 저항치를 측정하는 저항측정용 프로브(300)와, 1차 파쇄된 실리콘의 타입을 체크하는 타입 측정용 프로브(400)와, 상기 저항측정용 프로브(300)를 통해 측정된 저항치를 입력받아 사용가능한 실리콘인지를 판단하여 분리하되, 상기 타입 측정용 프로브(400)를 통해 체크된 타입별로 분리시키는 분리수단(500)과, 저항측정공정을 통해 사용가능한 실리콘을 판명된 경우 1차 파쇄된 실리콘을 2차로 파쇄하는 2차 파쇄수단(600)과, 2차로 파쇄된 실리콘을 미세 식각시켜 실리콘의 일측면에 부착된 불순물을 분리하여 태양전지용 잉곳을 성장시킬 수 있도록 처리하는 실리콘 처리수단(700)으로 구성된다.As shown in FIG. 3, a crushing means 100 for primary crushing of silicon remaining in the crucible by applying a physical force to the crucible, and a
그리고, 상기 분리수단(500)은 1차 파쇄된 실리콘의 저항치가 0.1~15Ω㎝인 실리콘에 대해서만 2차 파쇄수단(600)으로 이송되도록 한다.In addition, the separating means 500 is to be transferred to the secondary crushing means 600 only for the silicon having a resistance value of 0.1 to 15Ωcm of the primary crushed silicon.
상기 2차 파쇄수단(600)은 상기 분리수단(500)에 의해 이송된 실리콘에 열충격(Thermal Shock)을 가하여 1차로 파쇄된 실리콘을 2차로 파쇄시키는 열충격 파쇄수단 또는 상기 분리수단(500)에 의해 이송된 실리콘에 볼을 투입시켜 볼의 움직임으로 1차 파쇄된 실리콘을 2차로 파쇄시키는 볼 블라스팅(Ball Blasting)수단 중 하나로 이루어진다.The secondary crushing means 600 is applied by the thermal shock crushing means or the separating means 500 by applying a thermal shock to the silicon conveyed by the separating means 500 to crush the first crushed silicon secondary One of the ball blasting means (Ball Blasting) for putting the ball into the transferred silicon to crush the first crushed silicon second by the movement of the ball.
상기 실리콘 처리수단(700)은 불산 또는 불산/질산 혼합액으로 이루어진 에칭액을 2차로 파쇄된 실리콘에 주입시켜, 폐 실리콘에 부착된 불순물을 식각시키는 것으로서, 첨부 도면 도 2에 도시된 바와 같이 폐 실리콘을 보관할 수 있는 보관함(710)과, 상기 보관함(710)에 연결되어 상기 보관함(710) 내부로 25%의 불산액을 주입시킬 수 있도록 하는 불산액 주입장치(720)와, 상기 불산액에 의해 에칭된 폐 실리콘을 세정하기 위해 수증기를 주입시키는 수증기 주입장치(730)와, 상기 보관함(710)의 하부에 마련되어 불산액 및 수증기에 의해 형성된 물을 배출시키는 배출부(740)로 구성된다.The silicon processing means 700 injects an etchant consisting of hydrofluoric acid or a hydrofluoric acid / nitric acid mixture into secondary crushed silicon to etch impurities attached to the waste silicon, and as shown in FIG. A
이때, 상기 불산액 주입장치(720)는 불산액으로 충진되어 있는 불산액 충진함(721)과, 불산액 충진함(721)으로부터 통로(723)를 통해 불산액이 보관함(710)으로 주입되도록 하는 펌프(725)로 구성된다. 또한 수중기 주입장치(730)는 수증기로 충진되어 있는 수증기 충진함(731)과, 수증기 충진함(731)으로부터 통로(733)를 통해 수증기가 보관함(710)으로 주입되도록 하는 펌프(735)로 구성된다.In this case, the hydrofluoric
상기 분리수단(500)은 2차로 파쇄된 실리콘에 25%의 불산액을 주입시켜 3 내지 6 시간 동안 에칭처리하여 미세 식각이 이루어지도록 한다. 이때, 상기 불산액은 불산/질산 혼합액으로 대체될 수도 있다.The separating means 500 injects 25% hydrofluoric acid into the secondary crushed silicon to etch for 3 to 6 hours to achieve fine etching. In this case, the hydrofluoric acid solution may be replaced with a hydrofluoric acid / nitric acid mixture.
그리고, 상기 폐 실리콘으로 성장된 잉곳은 태양전지 기판 및 셀을 제조하기 위한 산소농도가 1.0×E19 atoms/㎤이하이며, 탄소 농도가 5.0×E17 atoms/㎤이하의 특성을 갖는다.The ingot grown from the waste silicon has a characteristic of an oxygen concentration of 1.0xE19 atoms / cm3 or less and a carbon concentration of 5.0xE17 atoms / cm3 or less for producing a solar cell substrate and a cell.
그리고, 각 폐 실리콘은 메탈 와이어 롤러(800)에 의해 각 공정영역으로 이송된다.Each waste silicon is transferred to each process region by the
이에, 상기와 같은 폐 실리콘을 이용한 태양전지용 잉곳 제조장치의 제조방법에 대해 살펴보면 다음과 같다.Thus, look at the manufacturing method of the solar cell ingot manufacturing apparatus using the waste silicon as described above are as follows.
첨부 도면 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 해머 등과 같은 물리적 수단으 로 이루어진 1차 파쇄수단(100)을 이용하여 도가니의 외부에 충격을 가하면, 가해진 충격에 의해 도가니에 잔존하는 폐 실리콘이 파쇄된다(S100).2 to 4, when the impact is applied to the outside of the crucible using the primary shredding means 100 made of a physical means such as a hammer, the waste silicon remaining in the crucible is broken by the applied impact. It becomes (S100).
상기와 같이 파쇄된 폐 실리콘은 메탈 와이어 롤러(800)를 통해 히터(200)의 하단에 위치되도록 이송된다. 상기 폐 실리콘은 히터(200)에 의해 히팅된 후 분리수단(500)은 상기 폐 실리콘에 부착되어 있는 석영을 자동으로 분리할 수 있을 정도인지의 여부를 판단하고, 자동으로 분리할 수 있을 정도인 경우 폐 실리콘의 저항치 및 타입을 측정하는 위치로 이송시킨다. 만약에 폐 실리콘으로부터 석영을 자동으로 분리할 수 없다고 판단되는 경우 분리장치(500)는 작업자가 수동으로 폐 실리콘으로부터 석영을 분리해낼 수 있도록 배출시킨다(S110).The waste silicon crushed as described above is transferred to the bottom of the
그리고, 분리수단(500)은 상기와 같이 분리된 폐 실리콘의 저항을 저항측정용 프로브(300)를 이용하여 측정(S120)하여 상기 폐 실리콘의 저항치가 0.1~15Ω㎝인지를 판단한다. 판단 결과 폐 실리콘의 저항치가 0.1~15Ω㎝에 포함되는 경우 다음 2차 파쇄공정이 이루어지도록 분리한다. 만약 폐 실리콘의 저항치가 0.1~15Ω㎝를 벗어나는 경우 폐기물로 간주되어 분리, 방출된다. In addition, the separating means 500 measures the resistance of the waste silicon separated as described above using the resistance measuring probe 300 (S120) and determines whether the resistance of the waste silicon is 0.1 to 15 μm cm. As a result of determination, when the resistance value of the waste silicon is included in 0.1 ~ 15Ω㎝, it is separated to perform the next secondary crushing process. If the resistance of waste silicon exceeds 0.1 ~ 15Ωcm, it is regarded as waste and separated and discharged.
이때, 분리수단(500)은 상기와 같이 저항치가 0.1~15Ω㎝에 포함되어 재활용이 가능한 실리콘으로 판명되는 경우 타입측정용 프로브(400)를 이용하여 폐 실리콘이 N-type 인지 또는 P-type 인지를 판단(S130)하여 분리시킨다.At this time, the separation means 500 is a waste silicon is N-type or P-type by using the
상기와 같이 폐 실리콘 분리공정이 완료되면 메탈 와이어 롤러(800)에 의해 2차 파쇄수단(600)으로 이동되어 더 잘게 파쇄된다(S140).When the waste silicon separation process is completed as described above, the
상기 2차 파쇄수단(600)은 이송된 폐 실리콘에 열충격(Thermal Shock)을 가 하여 1차로 파쇄된 실리콘을 다시 2차로 파쇄시키는 열충격 파쇄수단 또는 상기 이송된 실리콘에 볼을 투입시켜 볼의 움직임으로 1차 파쇄된 실리콘을 다시 2차로 파쇄시키는 볼 블라스팅(Ball Blasting)수단 등 중 어느 하나로 이루어져 폐 실리콘을 미세 식각시키기 전에 좀 더 잘게 파쇄시킨다.The secondary crushing means 600 applies thermal shock to the transferred waste silicon, and thermal shock crushing means for crushing the first crushed silicon again to the second or the ball into the transferred silicon as a ball movement The first crushed silicon is secondly crushed by any one of ball blasting (Ball Blasting) means or the like to finely crush the waste silicon before etching.
상기와 같이 잘게 파쇄된 폐 실리콘은 실리콘 처리장치(700)의 보관함(710)로 이송되어 적재된다.The finely crushed waste silicon as described above is transferred to the
상기와 같이 보관함(710)에 일정량의 폐 실리콘이 적재되면, 실리콘 처리장치(700)는 실리콘 처리공정(S150)을 수행한다. 상기 실리콘 처리공정(S150)에 대해 좀더 상세히 기술하면, 불산액 주입장치(720)의 펌프(725)를 구동시켜 불산액 충진함(721)에 충진되어 있는 25%의 불산액이 통로(723)를 통해 이동되어 보관함(710)에 주입되도록 한다. 상기 보관함(710)에 적재된 폐 실리콘은 상기 25%의 불산액에 3~6시간동안 담겨져 미세 식각공정이 이루어지며, 상기 미세 시각공정에 의해 폐 실리콘에 부착된 석영을 분리되어 재활용 가능한 실리콘이 되는 것이다. 이때, 상기 미세 식각공정에 이용된 불산액은 배출구(740)에 의해 보관함(710) 밖으로 배출된다.When a predetermined amount of waste silicon is loaded into the
상기와 같이 재활용이 가능하도록 미세 식각공정을 거친 실리콘은 수증기 주입장치(730)를 통해 주입되는 수증기에 의해 세정된 후 실리콘 저장고(900)로 이송되어 보관되며, 상기 실리콘 저장고(900)에 저장된 실리콘은 추후에 태양전지용 잉곳을 성장시키는데 이용된다. 이때 태양전지용 잉곳은 산소농도가 1.0×E19 atoms/㎤이하이며, 탄소 농도가 5.0×E17 atoms/㎤이하의 특성을 갖는다.The silicon, which has undergone a fine etching process to be recycled as described above, is cleaned by water vapor injected through the
한편, 상기 분리수단(500)을 통해 작업자가 수동으로 폐 실리콘으로부터 석영을 분리해낼 수 있도록 배출된 폐 실리콘은 작업자가 폐 실리콘에 부착되어 있는 석영을 물리적인 힘을 가해 제거하고, 저항측정용 프로브(300) 및 타입측정용 프로브(400)를 이용하여 폐 실리콘의 저항치 및 타입을 측정하여 재활용 가능한 폐 실리콘을 분리해 낸다. 그리고, 작업자는 분리해 낸 폐 실리콘을 세정한 후 수동으로 건조시켜 실리콘 저장고에 보관한 후 추후에 태양전지용 잉곳을 성장시키는데 이용되도록 한다.On the other hand, the waste silicon discharged so that the worker can manually separate the quartz from the waste silicon through the separating means 500, the worker removes the quartz attached to the waste silicon by applying a physical force, the resistance measuring probe Using the 300 and the
즉, 상술한 공정을 통해 처리된 폐 실리콘을 이용하여 태양전지용 잉곳을 성장시킨다(S160). 이때 폐 실리콘의 불순물 함유 정도에 따라 정제성장을 거치기도하며, 이렇게 성장시킨 잉곳은 블럭 가공을 통해 사각형으로 절단된 후 wire saw를 이용하여 슬라이싱 공정을 거치고, 크리닝 공정을 거쳐 태양전지용 웨이퍼로 만들어지게 된다. 태양전지용 기판의 크기는 잉곳의 성장에 따라 달라지는데, 잉곳의 성장은 가로, 세로 100mm에서부터 300mm이상까지 성장할 수 있다.That is, the ingot for the solar cell is grown using the waste silicon treated through the above-described process (S160). At this time, depending on the impurity content of the waste silicon, refined growth may be performed.The grown ingot is cut into squares through block processing, then sliced using a wire saw, and cleaned to make a solar cell wafer. do. The size of the solar cell substrate depends on the growth of the ingot, and the growth of the ingot can grow from 100 mm to 300 mm in width and length.
그리고, 상기와 같이 공정에 따라 재활용으로 이용할 수 있도록 처리된 실리콘은 첨부 도면 도 5의 그래프에서 알 수 있는 바와 같이 태양전지용으로 사용하는데 큰 문제가 없음을 알 수 있다.As described above, the silicon treated to be recycled according to the process can be seen that there is no big problem in using it for solar cells as can be seen in the graph of FIG. 5.
이상의 본 발명은 상기 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 포함되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes can be made by those skilled in the art, which are included in the spirit and scope of the present invention included in the appended claims.
상기와 같은 구성 및 작용 그리고 바람직한 실시예를 가지는 본 발명은 종래의 시멘트 공장으로 폐기물로 배출되던 실리콘을 이용하여 친환경 에너지원인 태양전지용 잉곳을 생산하고, 더 나아가 생산한 잉곳을 가공(Slicing)하여 태양전지용 기판으로 재활용할 수 있도록 하여, 환경오염을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 저가로 태양전지 원료수급을 할 수 있도록 하여 친환경 에너지인 태양전지의 보급을 증대시킬 수 있다는 효과가 있다.The present invention having the configuration and operation and the preferred embodiment as described above using the silicon discharged as a waste in the conventional cement factory to produce a solar cell ingot, which is an environmentally friendly energy source, further processing the produced ingot (Slicing) By recycling to a battery substrate, it is possible to reduce environmental pollution as well as to supply the raw materials of solar cells at low cost, thereby increasing the spread of solar cells, which are environmentally friendly energy.
또한, 본 발명은 폐 실리콘을 다결정 캐스팅 방법으로 처리하여 태양전지용 다결정 기판을 제조할 수 있도록 하여, 상술한 바와 같이 환경오염을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 저가로 태양전지 원료수급을 할 수 있도록 하여 태양전지에 대한 산업상의 경제성을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, the present invention is to process the waste silicon by a polycrystalline casting method to produce a polycrystalline substrate for solar cells, as well as to reduce the environmental pollution as described above, and to supply the raw material of solar cells at low cost, solar cells There is an effect to improve the industrial economics for.
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