KR100853019B1 - Method for manufacturing poly crystaline silicon ingot for solar battery - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 장치를 이용하여 다결정 주괴를 제조하는 방법은, Method for producing a polycrystalline ingot using the polycrystalline silicon ingot manufacturing apparatus for solar cells according to the present invention,

도가니 내에 실리콘 원 소재를 충진하는 단계; 챔버 및 도어를 닫아 진공챔버 내를 밀폐시키는 단계; 진공챔버 내로 불활성 기체를 소정 압력까지 충진시키는 단계; 히터를 가동하여 도가니 내의 실리콘 원 소재를 용융시키는 단계; 도어를 개방하여 냉각판을 상승시켜 써셉터의 하부에 밀착시키는 단계; 및 도가니 및 써셉터를 아래 방향으로 이동시키고, 히터의 열량, 냉각판에 흐르는 냉매의 온도, 냉매 유량, 히터와 써셉터간 이격거리 및 써셉터의 하강속도를 제어하여 도가니의 하부를 냉각시켜 실리콘 결정이 하부에서 상부 방향으로 성장이 이루어지도록 하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.Filling the silicon raw material into the crucible; Closing the chamber and the door to seal the interior of the vacuum chamber; Filling an inert gas to a predetermined pressure into the vacuum chamber; Operating a heater to melt the silicon raw material in the crucible; Opening the door to raise the cooling plate to closely contact the lower part of the susceptor; And moving the crucible and the susceptor downward, and controlling the calorific value of the heater, the temperature of the refrigerant flowing through the cooling plate, the refrigerant flow rate, the separation distance between the heater and the susceptor and the descending speed of the susceptor to cool the lower part of the crucible Characterized in that the crystals are allowed to grow from bottom to top.

따라서, 본 발명에서는 히터의 열량, 냉매의 유량, 냉매의 온도 및 히터에서 써셉터가 멀어지는 속도, 도가니와 히터간 이격 거리 등을 적절히 조정함으로써 실리콘 결정이 하부에서 상부 방향으로 균일한 성장이 이루어지도록 할 수 있다Therefore, in the present invention, the silicon crystal is uniformly grown from the bottom to the top by appropriately adjusting the calorific value of the heater, the flow rate of the refrigerant, the temperature of the refrigerant, the speed at which the susceptor moves away from the heater, and the distance between the crucible and the heater. can do

태양전지, 다결정, 실리콘 주괴, 도가니, 냉각판 Solar cell, polycrystalline, silicon ingot, crucible, cold plate

Description

태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 방법{Method for manufacturing poly crystaline silicon ingot for solar battery}Method for manufacturing polycrystalline silicon ingot for solar cell {Method for manufacturing poly crystaline silicon ingot for solar battery}

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 장치의 절단 사시도로, 도 1은 초기상태, 도 2는 냉각판이 단열판의 홀에 밀착된 모습, 도 3은 냉각판이 써셉터의 하부에 밀착된 모습 및 도 4는 냉각판에 의해 아래방향으로 도가니 및 써셉터가 이동된 모습을 나타낸다.1 to 4 is a perspective view of the polycrystalline silicon ingot manufacturing apparatus for solar cells according to an embodiment of the present invention, Figure 1 is an initial state, Figure 2 is a state in which the cooling plate is in close contact with the hole of the insulating plate, Figure 3 is a cooling plate The close contact with the bottom of the susceptor and Figure 4 shows the crucible and susceptor is moved downward by the cooling plate.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일실시예에 따른 도가니 및 써셉터 둘레를 감싸고 있는 히터의 절단 사시도이다.5a to 5c are cutaway perspective views of a heater wrapped around a crucible and susceptor according to an embodiment of the present invention.

도 6a는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 방법을 나타내는 순서도이다.6A is a flowchart illustrating a method of manufacturing a polycrystalline silicon ingot for a solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 6b는 제어조건(히터열량 및 냉각수 공급)에 따른 시간 - 도가니 상부 용탕 온도, 시간 - 도가니 하부 용탕 온도를 나타내는 그래프이다. FIG. 6B is a graph showing time-melting temperature of crucible upper part and time-melting temperature of crucible lower part according to control conditions (heating amount of heat and cooling water supply).

도 7a는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 방법을 나타내는 순서도이다.7A is a flowchart illustrating a method of manufacturing a polycrystalline silicon ingot for a solar cell according to another embodiment of the present invention.

도 7b는 제어조건(히터열량 및 써셉터 하강속도)에 따른 시간 - 도가니 상부 용탕 온도, 시간 - 도가니 하부 용탕 온도를 나타내는 그래프이다. Figure 7b is a graph showing the time-the crucible upper melt temperature, the time-the crucible lower melt temperature according to the control conditions (heater calorie and susceptor descent rate).

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100: 진공챔버 110: 단열재100: vacuum chamber 110: heat insulating material

120: 단열판 121: 홀120: insulation plate 121: hole

130: 진공챔버 홀딩수단 200: 도가니130: vacuum chamber holding means 200: door

210: 써셉터(Suceptor) 310, 320: 히터210: susceptor 310, 320: heater

321a, 321b: 전극 400: 냉각판321a and 321b: electrode 400: cooling plate

401, 402: 냉매 통로 410: 냉각판 지지축401 and 402: refrigerant passage 410: cooling plate support shaft

500a, 500b: 도어 510a, 520b: 모터500a, 500b: Doors 510a, 520b: Motor

610, 620: 온도센서610, 620: temperature sensor

본 발명은 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 방법에 관한 것으로, 특히 용융된 실리콘을 하부부터 냉각이 이루어지도록 한 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a polycrystalline silicon ingot for solar cells, and more particularly, to a method for producing a polycrystalline silicon ingot for solar cells in which molten silicon is cooled from the bottom.

최근 규소형 태양전지에 의한 태양광 발전은 무공해, 안정성, 신뢰성 등의 장점으로 인해 시험적인 단계를 지나 상업화 단계에 이르렀다.Recently, the photovoltaic power generation by silicon-type solar cells has reached the commercialization stage after the trial phase due to the advantages of pollution-free, stability and reliability.

미국, 일본, 독일의 경우에는 규소 태양전지를 이용하여 수백~수천 Kw 용량의 태양광 발전이 이루어지고 있다. In the United States, Japan, and Germany, solar power generation of hundreds to thousands of Kw is being made using silicon solar cells.

현재 태양광 발전에 이용되고 있는 태양전지는 주로 Czochralski 인상법에 의해 제조된 단결정 규소박판을 이용하여 제조하고 있으나, 앞으로의 지속적인 대규모 용량화를 위해서는 규소박판의 가격을 낮추고 생산성을 더욱 높여야 할 것으로 인식되고 있다. 이와 같은 배경 아래 태양전지용 규소박판의 원가를 절감시키기 위한 노력의 일환으로 주조법이 개발되었다.Currently, solar cells used for photovoltaic power generation are mainly manufactured using monocrystalline silicon thin plates manufactured by the Czochralski impression method, but it is recognized that the price of silicon thin plates should be lowered and the productivity should be further increased for continuous large capacity. It is becoming. Under this background, casting was developed as an effort to reduce the cost of silicon thin film for solar cells.

주조법에 의한 태양전지용 다결정 규소 주괴의 제조는 기본적으로 방향성 응고를 특징으로 하고 있다. The production of polycrystalline silicon ingots for solar cells by the casting method is basically characterized by directional solidification.

석영이나 흑연으로 제조된 도가니 속에 다결정 규소 알맹이를 넣어 용융시킨 후 도가니 하부쪽으로 규소의 용해열을 제거시켜 나감으로써 냉각고화 역시 도가니 하부쪽으로부터 상부 쪽으로 이동되도록 하여 일정한 방향성을 가진 이른바, 주상구조(Columnar Structure)의 주괴를 얻고자 하는 것이다. Polycrystalline silicon kernels are melted in a crucible made of quartz or graphite, and then the heat of dissolution of silicon is removed from the bottom of the crucible so that the cooling solidification is also moved from the bottom of the crucible to the upper part. ) Is to get the ingot.

이와 같이 하여 제조된 다결정 규소 주괴는 인상법에 의해 제조되는 단결정 규소 주괴에 비해 내부에 존재하는 다결정입계(Grain boundary)들로 인하여 태양전지 제조시 전기적 효율면에서 저하를 가져오지만 결정이 주괴 성장 방향에 대하여 주상으로 구성되어 있기 때문에 전체적인 물성면에서는 단결정 주괴에 비해 약 20% 정도 열세이다. 그러나 대량생산(단결정 인상법의 2~3배)이 가능하고 또한 생산성(단결정 인상법의 2~3배)이 우수하며 제조기술이 간단하다는 이점이 있어 가격면에 있어서는 단결정 규소 주괴에 비하여 약 1/2~1/3정도 수준이다.The polycrystalline silicon ingot manufactured as described above has a decrease in electrical efficiency in solar cell manufacturing due to the grain boundaries present inside compared to the single crystal silicon ingot manufactured by the pulling method, but the crystal is in the direction of ingot growth. Since it is composed of a main phase with respect to the overall physical properties are about 20% inferior to the single crystal ingot. However, it has the advantage of being able to mass produce (2 ~ 3 times of single crystal pulling method), excellent in productivity (2 ~ 3 times of single crystal pulling method) and simple manufacturing technology. It's about 1/2 to 1/3.

지금까지 알려진 주조법은 석영으로 만들어진 다결정 규소 용융부에서 다결정 규소를 흑연도가니에 공급하기 전에 미리 용융시킨 후 하부로부터 상부가 600~1,200℃로 유지되는 사각 또는 원형의 흑연도가니에 공급하여 결정성장을 행하여 다결정 규소 주괴를 제조하는 방법이 있다.The known casting method is to melt the polycrystalline silicon in advance in the polycrystalline silicon melting section made of quartz before supplying it to the graphite crucible, and then crystal growth is supplied by supplying a square or circular graphite crucible maintained at 600 to 1,200 ° C from the lower part to the graphite crucible. There is a method of producing a polycrystalline silicon ingot.

그러나 상기 종래의 주조법은 차가운 도가니 중에서 급작스러운 냉각고화가 이루어지기 때문에 고화규소와 도가니 사이의 고착은 방지할 수 있으나, 도가니로부터의 오염이 크고 열스트레스가 잔존하여 결함농도가 커지고 또한, 결정입자가 작아진다는 문제점이 있다. However, in the conventional casting method, since sudden cooling solidification is performed in a cold crucible, it is possible to prevent adhesion between the silicon solidified and the crucible, but the contamination from the crucible is large and the thermal stress remains, so that the defect concentration increases, and the crystal grains There is a problem of being smaller.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 히터의 열량, 냉매의 유량, 냉매의 온도 및 히터와의 이격(이격거리, 이격속도) 등을 적절히 적용하여 도가니의 하부를 냉각시킴으로써 실리콘 결정이 하부에서 상부 방향으로 균일한 성장이 이루어지도록 한 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 방법을 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention is to appropriately apply the heat quantity of the heater, the flow rate of the refrigerant, the temperature of the refrigerant, and the separation (separation distance, separation speed) with the heater, etc. The present invention provides a method for producing a polycrystalline silicon ingot for a solar cell in which silicon crystals are uniformly grown from bottom to top by cooling.

상기와 같은 목적을 이루기 위해 본 발명의 제 1 실시예에 따른 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 장치를 이용하여 다결정 주괴를 제조하는 방법은, In order to achieve the above object, a method of manufacturing a polycrystalline ingot using the apparatus for producing a polycrystalline silicon ingot for solar cells according to the first embodiment of the present invention,

도가니 내에 실리콘 원 소재를 충진하는 단계; 챔버 및 도어를 닫아 진공챔버 내를 밀폐시키는 단계; 진공챔버 내로 불활성 기체를 소정 압력까지 충진시키는 단계; 히터를 가동하여 도가니 내의 실리콘 원 소재를 용융시키는 단계; 도어를 개 방하여 냉각판을 상승시켜 써셉터의 하부에 밀착시키는 단계; 및 히터의 열량, 냉각판에 흐르는 냉매의 온도 및 냉매 양을 제어하여 도가니의 하부를 냉각시켜 실리콘 결정이 하부에서 상부 방향으로 성장이 이루어지도록 하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.Filling the silicon raw material into the crucible; Closing the chamber and the door to seal the interior of the vacuum chamber; Filling an inert gas to a predetermined pressure into the vacuum chamber; Operating a heater to melt the silicon raw material in the crucible; Opening the door to raise the cooling plate to closely contact the lower part of the susceptor; And controlling the amount of heat of the heater, the temperature of the refrigerant flowing through the cooling plate, and the amount of the refrigerant to cool the lower portion of the crucible so that the silicon crystals grow from the lower side to the upper side.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 장치를 이용하여 다결정 주괴를 제조하는 방법은, Method for producing a polycrystalline ingot using the apparatus for producing a polycrystalline silicon ingot for solar cells according to a second embodiment of the present invention,

도가니 내에 실리콘 원 소재를 충진하는 단계; 챔버 및 도어를 닫아 진공챔버 내를 밀폐시키는 단계; 진공챔버 내로 불활성 기체를 소정 압력까지 충진시키는 단계; 히터를 가동하여 도가니 내의 실리콘 원 소재를 용융시키는 단계; 도어를 개방하여 냉각판을 상승시켜 써셉터의 하부에 밀착시키는 단계; 및 도가니 및 써셉터를 아래 방향으로 이동시키고, 히터의 열량, 히터와 써셉터간 이격거리 및 써셉터의 하강 속도를 제어하여 도가니의 하부를 냉각시켜 실리콘 결정이 하부에서 상부 방향으로 성장이 이루어지도록 하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.Filling the silicon raw material into the crucible; Closing the chamber and the door to seal the interior of the vacuum chamber; Filling an inert gas to a predetermined pressure into the vacuum chamber; Operating a heater to melt the silicon raw material in the crucible; Opening the door to raise the cooling plate to closely contact the lower part of the susceptor; And moving the crucible and susceptor downward, controlling the amount of heat of the heater, the distance between the heater and the susceptor, and the rate of descending the susceptor to cool the lower part of the crucible so that the silicon crystals grow from the lower part to the upper direction. Characterized in that it comprises a step.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 장치를 이용하여 다결정 주괴를 제조하는 방법은, Method for producing a polycrystalline ingot using the apparatus for producing a polycrystalline silicon ingot for solar cells according to a third embodiment of the present invention,

도가니 내에 실리콘 원 소재를 충진하는 단계; 챔버 및 도어를 닫아 진공챔버 내를 밀폐시키는 단계; 진공챔버 내로 불활성 기체를 소정 압력까지 충진시키는 단계; 히터를 가동하여 도가니 내의 실리콘 원 소재를 용융시키는 단계; 도어를 개방하여 냉각판을 상승시켜 써셉터의 하부에 밀착시키는 단계; 및 도가니 및 써셉터를 아래 방향으로 이동시키고, 히터의 열량, 냉각판에 흐르는 냉매의 온도, 냉매 유량, 히터와 써셉터간 이격거리 및 써셉터의 하강속도를 제어하여 도가니의 하부를 냉각시켜 실리콘 결정이 하부에서 상부 방향으로 성장이 이루어지도록 하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.Filling the silicon raw material into the crucible; Closing the chamber and the door to seal the interior of the vacuum chamber; Filling an inert gas to a predetermined pressure into the vacuum chamber; Operating a heater to melt the silicon raw material in the crucible; Opening the door to raise the cooling plate to closely contact the lower part of the susceptor; And moving the crucible and the susceptor downward, and controlling the calorific value of the heater, the temperature of the refrigerant flowing through the cooling plate, the refrigerant flow rate, the separation distance between the heater and the susceptor and the descending speed of the susceptor to cool the lower part of the crucible Characterized in that the crystals are allowed to grow from bottom to top.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하고자 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 장치의 절단 사시도로, 도 1은 초기상태, 도 2는 냉각판이 단열판의 홀에 밀착된 모습, 도 3은 냉각판이 써셉터의 하부에 밀착된 모습 및 도 4는 냉각판에 의해 아래방향으로 도가니 및 써셉터가 이동된 모습을 나타낸다.1 to 4 is a perspective view of the polycrystalline silicon ingot manufacturing apparatus for solar cells according to an embodiment of the present invention, Figure 1 is an initial state, Figure 2 is a state in which the cooling plate is in close contact with the hole of the insulating plate, Figure 3 is a cooling plate The close contact with the bottom of the susceptor and Figure 4 shows the crucible and susceptor is moved downward by the cooling plate.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 장치는 진공챔버(100), 도가니(200), 써셉터(210), 히터(310)(320), 도어(500a)(500b), 냉각판(400), 온도센서(610)(620) 및 제어부(미도시됨)를 포함하여 이루어진다.Referring to the drawings, the polycrystalline silicon ingot manufacturing apparatus for solar cells according to the present invention is a vacuum chamber 100, crucible 200, susceptor 210, heaters 310, 320, doors 500a (500b), It comprises a cooling plate 400, temperature sensors 610, 620 and a control unit (not shown).

진공챔버(100)의 내부는 중공으로, 본 발명 장치의 대부분의 구성 요소들이 이 진공챔버 내에 구비된다.The interior of the vacuum chamber 100 is hollow, and most of the components of the apparatus of the present invention are provided in this vacuum chamber.

여기서, 도면부호 130은 상기 진공챔버의 외측에서 진공챔버를 지지 및 홀딩시키는 부재이다.Here, reference numeral 130 is a member for supporting and holding the vacuum chamber outside the vacuum chamber.

도가니(crucible)(200)는 도면에도 도시된 바와 같이, 정육면체 형상으로 형성하는 것이 바람직하고, 석영으로 제조된다.As shown in the figure, the crucible 200 is preferably formed in a cube shape and is made of quartz.

또한, 도가니(200)는 진공챔버(100)의 중심에 구비되는 것이 바람직하다.In addition, the crucible 200 is preferably provided at the center of the vacuum chamber 100.

또한, 도가니(200)는 상부가 개방된 형태로, 이 상부를 개폐시키는 뚜껑을 따로 구비시켜도 무방하다.In addition, the crucible 200 has an open top, and may be provided with a lid for opening and closing the top.

본 발명에서는 상기 도가니(200) 내에 실리콘(Si) 원 소재가 들어가게 된다.In the present invention, a silicon (Si) raw material is entered into the crucible 200.

상기 도가니(200)의 외주면에는 써셉터(suceptor)(210)가 구비되는데, 이 써셉터(suceptor)는 상기 도가니(200)를 감싸 보호하는 역할을 한다.A susceptor 210 is provided on an outer circumferential surface of the crucible 200, and the susceptor serves to surround and protect the crucible 200.

써셉터(210)는 도가니처럼 상부가 개방된 형태인 것이 바람직하며, 이 써셉터(210)의 하측에는 써셉터를 지지하기 위한 바(bar) 형태의 지지대(211)가 네 모서리 부분에 구비된다.It is preferable that the susceptor 210 has an open top like a crucible, and a lower support bar 211 having a bar shape for supporting the susceptor is provided at four corners. .

상기 써셉터(210) 재질은 열 전달이 우수한 재질인 카본 또는 흑연으로 이루어지는 것이 바람직하다.The susceptor 210 is preferably made of carbon or graphite which is excellent in heat transfer.

본 발명에서는 상기 써셉터(210)의 상부 및 둘레에 히터(310)(320)가 구비된다. 물론 상기 써셉터(210)의 하부에도 히터가 구비되어도 무방하다. 그러나 본 발명의 일실시예에서는 히터(310)(320)가 써셉터(210)의 상부 및 둘레에만 구비된다. 이는 히터(310)(320)를 써셉터(210)의 상부 및 둘레에만 구비시켜도 도가니(200) 내의 실리콘 원 소재를 용융시키는 것이 가능하기 때문이다.In the present invention, the heater 310, 320 is provided on the upper and circumference of the susceptor 210. Of course, a heater may be provided in the lower part of the susceptor 210. However, in one embodiment of the present invention, the heaters 310 and 320 are provided only on the top and the circumference of the susceptor 210. This is because the silicon raw material in the crucible 200 can be melted even if the heaters 310 and 320 are provided only on the upper and circumferences of the susceptor 210.

상기 히터(310)(320)는 앞에서도 언급한 바와 같이, 도가니(200) 내의 실리콘 원소재를 용융시키는 역할을 하며, 상기 실리콘 원소재 용융점은 약 1420도이다.As mentioned above, the heaters 310 and 320 serve to melt the silicon element material in the crucible 200, and the silicon element material melting point is about 1420 degrees.

상기 히터 전력 제어 방식에는 그 일례로, 히터에 인가되는 전압 펄스의 듀티비를 제어하는 방식 또는 히터에 인가되는 전압 펄스의 주기를 제어하는 방식 등 이 있다.Examples of the heater power control method include a method of controlling the duty ratio of the voltage pulse applied to the heater, or a method of controlling the period of the voltage pulse applied to the heater.

물론 이러한 온도 측정은 온도센서(610)(620)에서 의해 이루어진다.Of course, this temperature measurement is made by the temperature sensor (610, 620).

온도센서(610)(620)는 다수 개 구비되며, 일례로, 히터(310) 및 도가니(200) 등에 부착된다.A plurality of temperature sensors 610 and 620 are provided. For example, the temperature sensors 610 and 620 are attached to the heater 310 and the crucible 200.

여기서, 도면부호 321a 및 321b는 히터(310)(320)에 전력을 인가시키기 위한 전극이고, 330은 히터(310)(320)를 하측에서 받쳐주는 히터 받침판이며, 110은 단열재이다.Here, reference numerals 321a and 321b are electrodes for applying electric power to the heaters 310 and 320, 330 is a heater support plate supporting the heaters 310 and 320 from the lower side, and 110 is a heat insulating material.

본 발명에서는 써셉터(210)의 하측에 소정간격 이격되고, 홀(121)이 구비된 단열판(120)이 형성된다. 상기 홀(121)은 하기 설명될 냉각판(400)의 이동 통로 역할을 한다.In the present invention, the insulating plate 120 having a hole 121 is provided below the susceptor 210 at a predetermined interval. The hole 121 serves as a moving passage of the cooling plate 400 to be described below.

또한, 상기 홀(121)은 써셉터(210)의 직하부에 위치하는 것이 바람직하다. 이는 추후 냉각판(400)이 상기 홀(121)을 통과하여 써셉터(210)의 하부에 밀착되는 것을 용이하게 하기 위한 것이다.In addition, the hole 121 is preferably located directly below the susceptor 210. This is to facilitate the subsequent cooling plate 400 is in close contact with the lower portion of the susceptor 210 through the hole 121.

상기 단열판(120)의 상측에는 도어(500a)(500b)가 구비되는데, 이 도어(500a)(500b)는 단열판(120)에 구비된 홀(121)을 개폐시키는 역할을 한다. 즉, 실리콘 원 소재를 용융시키기 위해 진공챔버 내측을 밀봉시킬 때는 도어 개폐장치(510a)(510b)에 의해 도어(500a)(500b)는 닫혀지고, 냉각판(400)이 상측으로 올라올 때는 다시 도어 개폐장치(510a)(510b)에 의해 도어(500a)(500b)는 열리게 된다.Doors 500a and 500b are provided at an upper side of the heat insulating plate 120, and the doors 500a and 500b open and close the holes 121 provided in the heat insulating plate 120. That is, the doors 500a and 500b are closed by the door opening and closing devices 510a and 510b when the inside of the vacuum chamber is sealed to melt the silicon raw material, and when the cooling plate 400 is raised upward, the door is opened again. The doors 500a and 500b are opened by the opening and closing devices 510a and 510b.

상기 도어 개폐장치(510a)(510b)는 일례로, 모터 등이 있다. 이로써 상기 모 터(510a)(510b)의 구동에 따라 도어(500a)(500b)를 개폐시킬 수 있을뿐만 아니라 도어의 개폐 속도 제어도 가능하다.The door opening and closing devices 510a and 510b are, for example, motors. As a result, the doors 500a and 500b may be opened and closed according to the driving of the motors 510a and 510b, and the opening and closing speed of the doors may be controlled.

상기 냉각판(400)은 앞에서도 설명된 바와 같이, 단열판(120)에 구비된 홀 크기로, 써셉터(210) 하측에 부착(밀착)되어 도가니(200)의 하부를 냉각시킨다.As described above, the cooling plate 400 is a hole size provided in the heat insulating plate 120, and is attached (closely attached) to the lower side of the susceptor 210 to cool the lower portion of the crucible 200.

상기 냉각판(400)의 하측에는 냉각판을 지지하는 냉각판 지지축(410)이 구비된다.The lower side of the cooling plate 400 is provided with a cooling plate support shaft 410 for supporting the cooling plate.

상기 냉각판(400)의 이동은 냉각판 이동 수단(예: 모터 등)(미도시됨)에 의해 이루어진다. 여기서, 냉각판(400)은 상하 이동(Z축 이동)뿐만 아니라 냉각판의 6자유도(x, y, z, pitch, yaw, roll 변위 등)가 가능하다.Movement of the cooling plate 400 is performed by cooling plate moving means (eg, a motor, etc.) (not shown). Here, the cooling plate 400 is capable of six degrees of freedom (x, y, z, pitch, yaw, roll displacement, etc.) of the cooling plate as well as vertical movement (Z-axis movement).

본 발명에서는 상기 냉각판(400) 및 냉각판 지지축(410)의 내측에 냉매 통로(401)(402)가 형성된다. 이 냉매 통로(401)(402)를 따라 냉매(예: 물 등)가 이동하며, 이로 인해 냉각판(400)이 차가워지며, 이 차가운 기운이 달궈진 도가니(200)의 하측을 서서히 식히게 된다.In the present invention, the refrigerant passages 401 and 402 are formed inside the cooling plate 400 and the cooling plate support shaft 410. The refrigerant (eg, water) moves along the refrigerant passages 401 and 402, thereby cooling the cooling plate 400, and gradually cooling the lower side of the crucible 200 in which the cold energy is heated.

본 발명에서는 상기와 같은 장치들을 제어하기 위한 제어부(미도시됨)가 구비된다.In the present invention, a control unit (not shown) for controlling such devices is provided.

즉, 제어부는 온도센서(610)(620)의 출력값을 받아 도가니(200) 내의 실리콘의 용융 및 균일한 성장이 이루어지도록 도가니(200) 내의 온도를 제어하고, 도어 개폐장치(510a)(510b)를 제어하여 도어(500a)(500b)를 개폐시키며, 냉각판 이동 수단을 제어하여 냉각판(400)이 단열판에 구비된 홀(121)을 통해 써셉터(210)의 하부에 밀착이 이루어지도록 하는 기능을 포함한다.That is, the controller receives the output values of the temperature sensors 610 and 620 to control the temperature in the crucible 200 so that the melting and uniform growth of the silicon in the crucible 200 is achieved, and the door opening and closing devices 510a and 510b are controlled. To open and close the doors 500a and 500b and to control the cooling plate moving means so that the cooling plate 400 is in close contact with the lower part of the susceptor 210 through the hole 121 provided in the heat insulating plate. Includes features

뿐만 아니라 제어부는 냉각판 이동 수단을 제어하여 냉각판(400)과 밀착된 써셉터(210) 및 도가니(200)를 이동시키기도 한다.(도 6 설명 참조)In addition, the controller controls the cooling plate moving means to move the susceptor 210 and the crucible 200 in close contact with the cooling plate 400 (see FIG. 6).

또한, 제어부에서는 냉매의 유량 및 온도를 제어한다.The control unit also controls the flow rate and temperature of the refrigerant.

미도시되어 있지만 본 발명에 따른 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 장치의 진공챔버에 불활성 기체를 내부로 공급시키기 위한 불활성 기체 공급부가 구비된다. Although not shown, an inert gas supply unit for supplying an inert gas into the vacuum chamber of the polycrystalline silicon ingot apparatus for solar cells according to the present invention is provided.

또한, 본 발명에서는 진공챔버 내의 불활성 기체를 외부로 배출시키는 배출부도 구비된다.In addition, the present invention is also provided with a discharge portion for discharging the inert gas in the vacuum chamber to the outside.

상기 불활성 기체는 바람직하게는 아르곤(Ar) 등이 있다.The inert gas is preferably argon (Ar) and the like.

상기 불활성 기체 공급부는 제어부에 의해 제어되는데, 이 불활성 기체의 공급은 하기에도 설명되겠지만 히터를 가동하여 실리콘 원 소재를 용융시키는 단계 이전에 이루어진다.The inert gas supply unit is controlled by a control unit, and the supply of the inert gas is performed before the step of operating the heater to melt the silicon raw material, as will be described below.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일실시예에 따른 도가니 및 써셉터 둘레를 감싸고 있는 히터(321)(322)(323)의 절단 사시도이다.5A-5C are cutaway perspective views of heaters 321, 322, 323 wrapped around a crucible and susceptor in accordance with one embodiment of the present invention.

먼저, 도 5a를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 도가니 및 써셉터 둘레를 감싸고 있는 히터(321)는 다수의 단위 히터(321a)가 결합되어 원통형상을 이루어 도가니의 둘레를 감싸는데, 상기 단위 히터(321a)는 상기 원통형상인 히터의 내주면과 외주면에 대응하게 곡률을 가진다.First, referring to FIG. 5A, the heater 321 surrounding the crucible and the susceptor according to an embodiment of the present invention has a plurality of unit heaters 321a coupled to form a cylindrical shape to surround the crucible. The unit heater 321a has a curvature corresponding to the inner and outer circumferential surfaces of the cylindrical heater.

즉, 원통형상의 히터를 길이방향(종 방향)으로 절단했을 때, 이 절단된 각각 이 상기에서 언급한 단위 히터(321a)를 나타내며, 이 단위 히터(321a)의 내측 및 외측이 길이방향으로 곡률 형태를 가진다.That is, when the cylindrical heater is cut in the longitudinal direction (longitudinal direction), each of these cuts represents the above-mentioned unit heater 321a, and the inside and the outside of the unit heater 321a have a curvature form in the longitudinal direction. Has

한편, 도 5b를 참조하면, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 도가니 및 써셉터 둘레를 감싸고 있는 히터(322)는 다수의 단위히터(322a)가 결합되어 도가니(200)의 둘레를 감싸는데, 이 단위히터(322a)의 종단면은 사각형상이고, 횡단면은 사다리꼴 형상이다.Meanwhile, referring to FIG. 5B, the heater 322 surrounding the crucible and the susceptor according to another embodiment of the present invention has a plurality of unit heaters 322a coupled to surround the crucible 200. The longitudinal section of this unit heater 322a is rectangular, and a cross section is trapezoidal.

한편, 도 5c를 참조하면, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 도가니 및 써셉터 둘레를 감싸고 있는 히터(323)는 다수의 단위히터(323a)가 결합되어 도가니(200)의 둘레를 감싸는데, 상기 단위히터(323a)는 봉 형상이다. 즉, 도 5c에서 언급한 히터는 봉 형태의 단위히터를 그 측면을 연이어 맞닿게 하여 360도 방향으로 배치시킨 것이다. 이 단위히터(323a)의 종단면은 사각형상이고, 횡단면은 원형이다.Meanwhile, referring to FIG. 5C, the heater 323 surrounding the crucible and the susceptor according to another embodiment of the present invention has a plurality of unit heaters 323a coupled to surround the crucible 200. The unit heater 323a has a rod shape. That is, in the heater mentioned in FIG. 5C, the rod-shaped unit heater is disposed in a 360 degree direction by contacting the side heaters one after another. The longitudinal section of this unit heater 323a is rectangular, and the cross section is circular.

도 6a는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 방법을 나타내는 순서도이고, 도 6b는 제어조건(히터열량 및 냉각수 공급)에 따른 시간 - 도가니 상부 용탕 온도, 시간 - 도가니 하부 용탕 온도를 나타내는 그래프이다. 6A is a flowchart illustrating a method of manufacturing a polycrystalline silicon ingot for a solar cell according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a time according to control conditions (heat amount of heating and cooling water supply)-a top melting temperature of the crucible, a time-a melting temperature of the bottom of the crucible A graph representing.

도 1 내지 도 4 및 도 6을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to Figures 1 to 4 and 6 will be described in the solar cell polycrystalline silicon ingot manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

먼저, 본 발명에서는 도가니(200) 내에 실리콘 원 소재를 충진한다.(S101) First, in the present invention, the silicon raw material is filled in the crucible 200. (S101)

그런 후, 본 발명에서는 진공챔버(100) 및 도어(500a)(500b) 등을 닫아 진공챔버 내를 밀폐시켜 진공상태로 만든다.(S102) Then, in the present invention, the vacuum chamber 100, the doors 500a, 500b, and the like are closed to seal the inside of the vacuum chamber to make a vacuum state (S102).

그리고 나서, 본 발명에서는 진공챔버(100) 내로 불활성 기체(Ar 등)를 소정 압력까지 충진시킨다.(S103) 본 발명에서는 상기 불황성 기체를 정해진 유량만큼 지속적으로 챔버 내로 흘리면서 하기의 작업을 수행하게 된다.Then, in the present invention, the inert gas (Ar, etc.) is filled into the vacuum chamber 100 to a predetermined pressure. (S103) In the present invention, the inert gas is continuously flowed into the chamber by a predetermined flow rate to perform the following operation. do.

그런 후, 본 발명에서는 도가니의 상부 및 둘레에 있는 히터(310)(320)를 가동하여 도가니 내의 실리콘 원 소재를 용융시킨다.(S104) Then, in the present invention, the heaters 310 and 320 located above and around the crucible are operated to melt the silicon raw material in the crucible. (S104)

단계 104(히터를 가동하여 도가니 내의 실리콘 원 소재를 용용시키는 단계)를, 도 6b를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Step 104 (operating the heater to melt the silicon raw material in the crucible) will be described in more detail with reference to FIG. 6B.

먼저, 4 ~ 6시간 동안 히터(c 곡선)를 가동하여 도가니 상부 용탕 온도(a 곡선) 및 도가니 하부 용탕 온도(b 곡선)를 1400 ~ 1500℃로 상승시킨다.(도 6b의 '승온구간'에 해당함) 이로써, 실리콘 원 소재가 용융되기 시작한다.(실리콘 용융점은 대략 1420℃이다.)First, the heater (c curve) is operated for 4 to 6 hours to increase the crucible upper melt temperature (a curve) and the crucible lower melt temperature (b curve) to 1400 to 1500 ° C. As a result, the silicon raw material begins to melt (the silicon melting point is approximately 1420 ° C.).

그런 후, 도가니 내의 실리콘을 완전히 녹이는 등 용탕의 온도를 안정화하기 위해 상기 도가니 용탕 온도를 1시간 30분 ~ 2시간 30분 동안 계속 유지한다.(도 6b의 '유지구간'에 해당함)Thereafter, the temperature of the crucible is continuously maintained for 1 hour 30 minutes to 2 hours 30 minutes to stabilize the temperature of the molten metal, such as completely dissolving the silicon in the crucible (corresponding to the maintenance section in FIG. 6B).

상기와 같이, 히터를 가동하여 도가니 내의 실리콘 원 소재를 용용시킨 후, 본 발명에서는 도어(500a)(500b)를 개방하고(S105), 냉각판(400)을 상승시켜 써셉 터(210)의 하부에 밀착시킨다.(S106) As described above, after the heater is operated to melt the silicon raw material in the crucible, in the present invention, the doors 500a and 500b are opened (S105), and the cooling plate 400 is raised to lower the susceptor 210. (S106)

그런 후, 본 발명에서는 히터(310)(320)의 열량, 냉각판에 흐르는 냉매의 온도 및 냉매 유량을 제어하여 도가니(200)의 하부를 냉각(S107)시킴으로써 실리콘 결정이 하부에서 상부 방향으로 균일한 성장이 이루어지도록 할 수 있다.Then, in the present invention, by controlling the heat quantity of the heater 310, 320, the temperature of the refrigerant flowing in the cooling plate and the refrigerant flow rate to cool the lower portion of the crucible 200 (S107), the silicon crystal is uniform from the lower to the upper direction You can make a growth happen.

단계 107(도가니 하부 냉각 단계)을, 도 6b를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Step 107 (the lower crucible cooling step) is described in more detail with reference to FIG. 6B as follows.

먼저, 냉각판에 냉매 공급(d 곡선) 및 히터 온도(c 곡선)를 제어하여 도가니 상부 용탕 온도(a 곡선)는 1350 ~ 1450℃가 되도록, 도가니 하부 용탕 온도(미도시됨)는 도가니 상부 용탕 온도보다 10 ~ 50℃ 낮은 온도가 되도록 한다. First, controlling the supply of coolant (d curve) and heater temperature (c curve) to the cooling plate so that the crucible upper melt temperature (a curve) is 1350 ~ 1450 ℃, the crucible lower melt temperature (not shown) is the crucible upper melt The temperature should be 10 to 50 ℃ lower than the temperature.

그런 후, 상기 도가니 상부 용탕 온도는 그대로 유지하고, 냉각판의 온도 및 히터 열량을 제어하여 상기 도가니 하부 용탕 온도를 점차 낮춰 실리콘 결정이 하부에서 상부 방향으로 성장이 이루어지도록 한다.(도 6b의 '냉각(결정화)구간'에 해당함)(대략 25 ~ 35시간 동안 실시함)Thereafter, the temperature of the upper crucible is maintained as it is, and the temperature of the cooling plate and the heat of the heater are controlled to gradually lower the temperature of the lower crucible so that the silicon crystals grow from the lower side to the upper direction. Cooling (crystallization) section '(approximately 25 to 35 hours)

도 6b에서 b 곡선은 냉각판의 온도를 나타내는 것으로, 이 냉각판의 온도가 하향함에 따라 도가니 하부 용탕 온도도 하향한다.In FIG. 6B, the b curve indicates the temperature of the cooling plate, and as the temperature of the cooling plate decreases, the melting temperature of the lower crucible also decreases.

그리고나서, 도가니에서 잉곳을 빼내기 위해 도가니의 온도를 상온으로 하강시킨다.(도 6b의 '상온구간'에 해당함)Then, to remove the ingot from the crucible, the temperature of the crucible is lowered to room temperature (corresponding to the 'room temperature section' of FIG. 6B).

도 7a는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 방법을 나타내는 순서도이고, 도 7b는 제어조건(히터열량 및 써셉터 하강속도) 에 따른 시간 - 도가니 상부 용탕 온도, 시간 - 도가니 하부 용탕 온도를 나타내는 그래프이다. Figure 7a is a flow chart showing a method of manufacturing a polycrystalline silicon ingot for solar cells according to another embodiment of the present invention, Figure 7b is a time-crucible upper melt temperature, time-crucible according to the control conditions (heater calorie and susceptor descent rate) A graph showing the lower melt temperature.

도 1 내지 도 4 및 도 7을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to Figures 1 to 4 and 7 will be described a method for producing a polycrystalline silicon ingot for a solar cell according to an embodiment of the present invention.

먼저, 본 발명에서는 도가니(200) 내에 실리콘 원 소재를 충진한다.(S201) First, in the present invention, the silicon raw material is filled in the crucible 200. (S201)

그런 후, 본 발명에서는 진공챔버(100) 및 도어(500a)(500b) 등을 닫아 진공챔버 내를 밀폐시켜 진공상태로 만든다.(S202) Then, in the present invention, the vacuum chamber 100, the doors 500a, 500b, and the like are closed to seal the inside of the vacuum chamber to make a vacuum state (S202).

그리고 나서, 본 발명에서는 진공챔버(100) 내로 불활성 기체(Ar 등)를 소정 압력까지 충진시킨다.(S203) 본 발명에서는 상기 불황성 기체를 정해진 유량만큼 지속적으로 챔버 내로 흘리면서 하기의 작업을 수행하게 된다.Then, in the present invention, the inert gas (Ar, etc.) is filled into the vacuum chamber 100 to a predetermined pressure. (S203) In the present invention, the inert gas is continuously flowed into the chamber by a predetermined flow rate to perform the following operation. do.

그런 후, 본 발명에서는 도가니의 상부 및 둘레에 있는 히터(310)(320)를 가동하여 도가니 내의 실리콘 원 소재를 용융시킨다.(S204) 이에 대한 보다 상세한 내용은 단계 104 설명부분을 참조한다.Thereafter, in the present invention, the heaters 310 and 320 at the top and the circumference of the crucible are operated to melt the silicon raw material in the crucible (S204).

그리고 나서, 본 발명에서는 도어(500a)(500b)를 개방하고(S205), 냉각판(400)을 상승시켜 써셉터(210)의 하부에 밀착시킨다.(S206) Then, in the present invention, the doors 500a and 500b are opened (S205), and the cooling plate 400 is raised to be in close contact with the lower part of the susceptor 210. (S206)

그런 후, 본 발명에서는 도가니(200) 및 써셉터(210)를 아래 방향으로 이동(S206)시켜 히터로부터 좀 더 멀리 이격시킨다.(S207)Then, in the present invention, the crucible 200 and the susceptor 210 are moved downwards (S206) to be spaced farther from the heater. (S207)

본 발명에서는 히터(310)(320)의 열량과, 단계 207에서 히터로부터 써셉터를 이격시킬 때 히터와 써셉터간 이격거리 및 써셉터의 하강속도를 제어하여 도가니(200)의 하부를 냉각(S208)시킴으로써 실리콘 결정이 하부에서 상부 방향으로 균 일한 성장이 이루어지도록 할 수 있다. In the present invention, by controlling the amount of heat of the heaters 310 and 320, the separation distance between the heater and the susceptor and the descending speed of the susceptor when the susceptor is separated from the heater in step 207 to cool the lower portion of the crucible 200 ( S208), the silicon crystal can be made to be uniformly grown from the bottom to the top direction.

단계 207 및 단계 208의 도가니 하부 냉각 단계를 도 7b를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The crucible lower cooling step of steps 207 and 208 will be described in more detail with reference to FIG. 7B.

먼저, 써셉터의 하강속도(e 직선) 및 히터 온도(c' 곡선)를 제어하여 도가니 상부 용탕 온도(a' 곡선)는 1350 ~ 1450℃가 되도록, 도가니 하부 용탕 온도(미도시됨)는 도가니 상부 용탕 온도보다 10 ~ 50℃ 낮은 온도가 되도록 한다. First, the melting speed of the susceptor (e straight line) and the heater temperature (c 'curve) are controlled so that the upper melting temperature of the crucible (a' curve) is 1350-1450 ° C, and the lower melting temperature of the crucible (not shown) is The temperature should be 10 to 50 ℃ lower than the upper melt temperature.

그런 후, 상기 도가니 상부 용탕 온도는 그대로 유지하고, 서셉터의 하강속도 및 히터 열량을 제어하여 도가니 하부 용탕 온도를 점차 낮춰 실리콘 결정이 하부에서 상부 방향으로 성장이 이루어지도록 한다.(도 7b의 '냉각(결정화)구간'에 해당함)(대략 25 ~ 35시간 실시함) Then, the crucible upper melt temperature is maintained as it is, and the lowering temperature of the crucible lower molten iron is gradually lowered by controlling the descending speed of the susceptor and the heat of the heater so that the silicon crystals are grown from the bottom to the upper direction. Cooling (crystallization) section '(approximately 25 to 35 hours)

그리고나서, 도가니에서 잉곳을 빼내기 위해 도가니의 온도를 상온으로 하강시킨다.(도 7b의 '상온구간'에 해당함)Then, to remove the ingot from the crucible, the temperature of the crucible is lowered to room temperature (corresponding to the 'room temperature section' of FIG. 7B).

도 7b에서 b' 곡선은 냉각판의 온도를 나타낸 것으로, 냉각 구간에서는 일정하게 유지된다.In FIG. 7B, the b ′ curve shows the temperature of the cooling plate and is kept constant in the cooling section.

본 발명에서는 상기와 같은 제 1 방법(도 6), 제 2 방법(도 7) 이외에, 제 3의 방법을 제안할 수 있다.In the present invention, a third method can be proposed in addition to the first method (FIG. 6) and the second method (FIG. 7) as described above.

제 3의 방법은 상기 제 1 방법 및 제 2 방법을 합친 것으로, 도 6에 나타난 순서도에서 단계 106 이전에, 도 7의 단계 207을 더 포함하는 것이다.The third method is a combination of the first method and the second method, and further includes step 207 of FIG. 7 before step 106 in the flowchart shown in FIG. 6.

즉, 본원 발명에서는 단계 101 내지 단계 106 또는 단계 201 내지 단계 206 을 거쳐 도가니 내의 실리콘 원소재 용융 및 냉각판을 상승시켜 써셉터의 하부에 밀착시킨다.That is, in the present invention, the silicon raw material melting and the cooling plate in the crucible are raised through the steps 101 to 106 or 201 to 206 to be in close contact with the lower part of the susceptor.

그런 후, 단계 207처럼 도가니(200) 및 써셉터(210)를 아래 방향으로 이동(S206)시켜 히터로부터 좀 더 멀리 이격시킨다.Thereafter, as shown in step 207, the crucible 200 and the susceptor 210 are moved downwards (S206) to be spaced farther from the heater.

본 발명에서는 히터(310)(320)의 열량, 히터와 써셉터간 이격거리, 써셉터의 하강속도, 냉각판에 흐르는 냉매의 온도 및 냉매 유량 등을 제어하여 도가니(200)의 하부를 냉각시킴으로써 실리콘 결정이 하부에서 상부 방향으로 성장이 이루어지도록 할 수 있다. In the present invention, by cooling the lower portion of the crucible 200 by controlling the heat amount of the heater 310, 320, the distance between the heater and the susceptor, the descending speed of the susceptor, the temperature of the refrigerant flowing in the cooling plate and the flow rate of the refrigerant Silicon crystals can be grown from bottom to top.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and modified within the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. It will be appreciated that it can be changed.

이상에서와 같이, 본 발명에서는 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 방법을 제공함으로써 히터의 열량, 냉매의 유량, 냉매의 온도 및 히터에서 써셉터가 멀어지는 속도, 도가니와 히터간 이격 거리 등을 적절히 조정하여 실리콘 결정이 하부에서 상부 방향으로 균일한 성장이 이루어지도록 할 수 있다.As described above, the present invention provides a method for producing a polycrystalline silicon ingot for solar cells, by appropriately adjusting the amount of heat of the heater, the flow rate of the refrigerant, the temperature of the refrigerant, the speed at which the susceptor is far from the heater, the distance between the crucible and the heater, and the like. The crystals may be allowed to grow uniformly from bottom to top.

Claims (7)

태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 장치를 이용하여 다결정 주괴를 제조하는 방법에 있어서, In the method for producing a polycrystalline ingot using a polycrystalline silicon ingot manufacturing apparatus for solar cells, 도가니 내에 실리콘 원 소재를 충진하는 단계;Filling the silicon raw material into the crucible; 챔버 및 도어를 닫아 진공챔버 내를 밀폐시키는 단계;Closing the chamber and the door to seal the interior of the vacuum chamber; 진공챔버 내로 불활성 기체를 충진시키는 단계;Filling an inert gas into a vacuum chamber; 히터를 가동하여 도가니 내의 실리콘 원 소재를 용융시키는 단계;Operating a heater to melt the silicon raw material in the crucible; 도어를 개방하여 냉각판을 상승시켜 써셉터의 하부에 밀착시키는 단계; 및Opening the door to raise the cooling plate to closely contact the lower part of the susceptor; And 히터의 열량, 냉각판에 흐르는 냉매의 온도 및 냉매 양을 제어하여 도가니의 하부를 냉각시켜 실리콘 결정이 하부에서 상부 방향으로 성장이 이루어지도록 하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 방법.Manufacturing a polycrystalline silicon ingot for solar cells, comprising the steps of cooling the lower portion of the crucible by controlling the heat of the heater, the temperature of the refrigerant flowing in the cooling plate and the amount of refrigerant to allow the silicon crystals to grow from the bottom to the upper direction. Way. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 히터를 가동하여 도가니 내의 실리콘 원 소재를 용용시키는 단계는,Operating the heater to melt the silicon raw material in the crucible, 히터를 가동하여 도가니 상부 및 하부 용탕 온도를 1400 ~ 1500℃로 상승시키는 단계; 및 Operating a heater to raise the crucible upper and lower melt temperatures to 1400-1500 ° C .; And 상기 도가니 용탕 온도를 1시간 30분 ~ 2시간 30분 동안 계속 유지하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 방법.Method for producing a polycrystalline silicon ingot for a solar cell comprising the step of continuously maintaining the crucible melt temperature for 1 hour 30 minutes to 2 hours 30 minutes. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 도가니의 하부 냉각 단계는,Lower cooling step of the crucible, 냉각판에 냉매 공급 및 히터 온도를 제어하여 도가니 상부 용탕 온도는 1350 ~ 1450℃가 되도록, 도가니 하부 용탕 온도는 도가니 상부 용탕 온도보다 10 ~ 50℃ 낮은 온도가 되도록 하는 단계; Controlling the coolant supply to the cooling plate and the heater temperature such that the crucible upper melt temperature is 1350 to 1450 ° C, so that the crucible lower melt temperature is 10 to 50 ° C lower than the crucible upper melt temperature; 상기 도가니 상부 용탕 온도는 그대로 유지하면서 히터의 열량 및 냉각판 온도를 제어하여 도가니 하부 용탕 온도만 점차 낮춰 실리콘 결정이 하부에서 상부 방향으로 성장이 이루어지도록 하는 단계; 및Controlling the amount of heat of the heater and the temperature of the cooling plate while maintaining the upper melting temperature of the crucible to gradually lower only the lower melting temperature of the crucible so that the silicon crystals grow from the lower to the upper direction; And 도가니의 온도를 상온으로 하강시켜 작업을 종료하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 방법.Method for producing a polycrystalline silicon ingot for solar cells, comprising the step of ending the operation by lowering the temperature of the crucible to room temperature. 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 장치를 이용하여 다결정 주괴를 제조하는 방법에 있어서, In the method for producing a polycrystalline ingot using a polycrystalline silicon ingot manufacturing apparatus for solar cells, 도가니 내에 실리콘 원 소재를 충진하는 단계;Filling the silicon raw material into the crucible; 챔버 및 도어를 닫아 진공챔버 내를 밀폐시키는 단계;Closing the chamber and the door to seal the interior of the vacuum chamber; 진공챔버 내로 불활성 기체를 충진시키는 단계;Filling an inert gas into a vacuum chamber; 히터를 가동하여 도가니 내의 실리콘 원 소재를 용융시키는 단계;Operating a heater to melt the silicon raw material in the crucible; 도어를 개방하여 냉각판을 상승시켜 써셉터의 하부에 밀착시키는 단계; 및Opening the door to raise the cooling plate to closely contact the lower part of the susceptor; And 도가니 및 써셉터를 아래 방향으로 이동시키고, 히터의 열량, 히터와 써셉터간 이격거리 및 써셉터의 하강 속도를 제어하여 도가니의 하부를 냉각시켜 실리콘 결정이 하부에서 상부 방향으로 성장이 이루어지도록 하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 방법.By moving the crucible and susceptor downward, and controlling the amount of heat of the heater, the separation distance between the heater and the susceptor, and the rate of descending of the susceptor to cool the lower part of the crucible so that the silicon crystals grow from the bottom to the upper direction Method for producing a polycrystalline silicon ingot for solar cells comprising the step. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 히터를 가동하여 도가니 내의 실리콘 원 소재를 용용시키는 단계는,Operating the heater to melt the silicon raw material in the crucible, 히터를 가동하여 도가니 상부 및 하부 용탕 온도를 1400 ~ 1500℃로 상승시키는 단계; 및 Operating a heater to raise the crucible upper and lower melt temperatures to 1400-1500 ° C .; And 상기 도가니 용탕 온도를 1시간 30분 ~ 2시간 30분 동안 계속 유지하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 방법.Method for producing a polycrystalline silicon ingot for a solar cell comprising the step of continuously maintaining the crucible melt temperature for 1 hour 30 minutes to 2 hours 30 minutes. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,The method according to claim 4 or 5, 상기 도가니의 하부 냉각 단계는,Lower cooling step of the crucible, 써셉터의 하강속도 및 히터 온도를 제어하여 도가니 상부 용탕 온도는 1350 ~ 1450℃가 되도록, 도가니 하부 용탕 온도는 도가니 상부 용탕 온도보다 10 ~ 50℃ 낮은 온도가 되도록 하는 단계; Controlling the susceptor's descent rate and heater temperature such that the crucible upper melt temperature is 1350-1450 ° C., so that the crucible lower melt temperature is 10-50 ° C. lower than the crucible upper melt temperature; 상기 도가니 상부 용탕 온도는 그대로 유지하면서 서셉터의 하강속도 및 히터의 열량을 제어하여 도가니 하부 용탕 온도만 점차 낮춰 실리콘 결정이 하부에서 상부 방향으로 성장이 이루어지도록 하는 단계; 및Controlling the descending speed of the susceptor and the heat quantity of the heater while maintaining the upper melting temperature of the crucible to gradually lower only the lower melting temperature of the crucible so that the silicon crystals grow from the lower to the upper direction; And 도가니의 온도를 상온으로 하강시켜 작업을 종료하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 방법.Method for producing a polycrystalline silicon ingot for solar cells, comprising the step of ending the operation by lowering the temperature of the crucible to room temperature. 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 장치를 이용하여 다결정 주괴를 제조하는 방법에 있어서, In the method for producing a polycrystalline ingot using a polycrystalline silicon ingot manufacturing apparatus for solar cells, 도가니 내에 실리콘 원 소재를 충진하는 단계;Filling the silicon raw material into the crucible; 챔버 및 도어를 닫아 진공챔버 내를 밀폐시키는 단계;Closing the chamber and the door to seal the interior of the vacuum chamber; 진공챔버 내로 불활성 기체를 충진시키는 단계;Filling an inert gas into a vacuum chamber; 히터를 가동하여 도가니 내의 실리콘 원 소재를 용융시키는 단계;Operating a heater to melt the silicon raw material in the crucible; 도어를 개방하여 냉각판을 상승시켜 써셉터의 하부에 밀착시키는 단계; 및Opening the door to raise the cooling plate to closely contact the lower part of the susceptor; And 도가니 및 써셉터를 아래 방향으로 이동시키고, 히터의 열량, 냉각판에 흐르는 냉매의 온도, 냉매 유량, 히터와 써셉터간 이격거리 및 써셉터의 하강속도를 제어하여 도가니의 하부를 냉각시켜 실리콘 결정이 하부에서 상부 방향으로 성장이 이루어지도록 하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 태양전지용 다결정 실리콘 주괴 제조 방법.The crucible and susceptor is moved downward, and the bottom of the crucible is cooled by controlling the heat quantity of the heater, the temperature of the refrigerant flowing through the cooling plate, the refrigerant flow rate, the separation distance between the heater and the susceptor, and the susceptor falling rate. Method for producing a polycrystalline silicon ingot for a solar cell, characterized in that it comprises the step of making the growth from the lower to the upper direction.
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