| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2013년 봄 (05/23 ~ 05/24, 여수 엠블호텔(THE MVL)) |
| 권호 | 19권 1호 |
| 발표분야 | C. 에너지/환경 재료(Energy and Environmental Materials) |
| 제목 | 단결정 실리콘 박막 박리를 위한 저온 습식 전해 전착 기술 연구 |
| 초록 | 최근 높은 광전 변환 효율 및 화상 표시 소자의 미세화, 고속화를 위해서는 비정질이나 다결정 실리콘보다 단결정 실리콘 사용이 필요하다. 단결정 실리콘 반도체 재료는 단결정의 잉곳을 제조하고 이를 얇게 커팅한 웨이퍼 형태로 사용하지만, 커팅에 의한 두께 한계 및 kerf loss 발생 때문에 비정질 박막을 형성하는 경우에 비하여 재료비용이 높을 수밖에 없다. 따라서, 결정질의 실리콘 소재를 얇게 박리하여 이용함으로써 재료비용을 낮추려는 노력이 계속되어 왔다. 현재까지 실리콘 기판을 박리시키는 방법으로 실리콘 기판의 표면에 이온 주입법(ion implantation)을 수행하여 박리시키는 스마트컷(SmartCut) 기술과 실리콘 기판의 표면에 열팽창계수에 차이가 많이 나는 금속을 증착하고, 고온으로 가열한 뒤에 냉각시켜 열팽창계수의 차이에 의하여 실리콘 기판에 스트레스를 가함으로써 실리콘 기판을 박리하는 슬림컷(SlimCut) 기술이 있다. 스마트컷 기술은 고진공 프로세서로 고가의 비용이 들며 스마트컷보다 비교적 저가인 슬림컷 기술은 냉각에 앞서 고온으로 올리는 단계에서 실리콘에 불순물이 확산될 가능성이 높아 실리콘 박막의 품질이 나빠지는 문제는 해결하지 못하였다. 따라서, 본 연구에서는 두께 50㎛ 이하의 고품질 실리콘 박막을 얻기 위해서 저온 습식 전해전착법을 이용하여 스트레스 도금층을 단결정 실리콘 위에 증착하였다. 이 방법은 별도의 고온 공정이 없으며 습식 공정으로 비용이 저렴한 장점이 있다. 고품질 실리콘 박막이 박리될 수 있는 최적의 조건을 찾기 위해서 다양한 실험을 진행하였다. 스트레스층 형성을 위한 도금액으로는 니켈, 코발트 등을 사용하였고 최적 박리 조건을 위해서 pH, 액온도, 전류밀도, 교반 등을 변수로 실험하였다. 박리된 실리콘 박막과 스트레스 도금층과의 상관관계를 규명하고자 박리된 얇은 실리콘 및 도금 표면은 FE-SEM를 통해 크랙 여부를 관찰하였고 XRD를 이용하여 deposit orientation 및 grain size 등을 분석하였다. 또한 Stress analyzer를 이용하여 전착층의 스트레스를 분석하였다. |
| 저자 | 양창열, 유성국, 권영임, 유봉영 |
| 소속 | 한양대 |
| 키워드 | Single crystalline silicon solar cell; Electrodeposition; Stress; Spalling; Hydrogen evolution |
