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태양전지급 폴리실리콘 생산을 위한 유동상 반응기 개발

전문가 제언: ○ 오늘날 저탄소 고유가시대에 세계에너지 수요는 계속 증가하여 새로운 재생에너지원인 태양전지가 관심을 끌고 있다. 태양전지 시장을 압도적으로 지배하는 실리콘 태양전지는 제조비용이 높고 에너지 다소비형이다. 잉곳 및 웨이퍼 제조의 원료인 다결정의 태양전지급 폴리실리콘(SoG) 제조가 실리콘 태양전지 제조 총에너지의 약 40%를 차지하므로 저에너지형 폴리실리콘 제조가 태양전지 원가를 낮추는 큰 요인이 되고 있다.

○ 폴리실리콘 제조에는 실란가스(SiH4) 분해와, 삼염화실란(TCS, SiHCl3)과 수소와의 반응의 두 CVD 방법이 있다. CVD 반응기로는 1960년대 개발 이후 반도체용이된 Siemens 반응기가 제품품질이 높으나 에너지 효율이 떨어지고 반응가스 이용율은 30%대이다. 에너지 효율이 좋아 SoG급 폴리실리콘 제조용으로 개발된 FBR의 반응가스 이용율은 98%대이므로 FBR 개발은 금후 실리콘 태양전지 사업 성공의 필수요건이다.

○ FBR 개발에 많은 연구그룹과 회사가 노력하였으나 대부분의 연구는 산업체에서 이루어져 연구보문이 적고 많은 특허가 주를 이루고 있다. Norway 및 미국의 저자들은 이 글에서 SoG급 폴리실리콘 제조를 위한 FBR 개발을 고찰하고 있는데 이 글의 목적은 FBR 설계의 개념, 도전 그리고 현재 개발상황에 대한 전반적인 그림을 소개하는 것이다.

○ FBR 개발에 50년간 많은 설계가 고안되었으나 이 글은 오늘날 공업적으로 사용되는 두 설계로 ASIMI사(현재 REC사)의 Lord 등의 것과 TCS 사용의 한국화학연구원(KRICT) Kim 등의 것을 들고 있다. 형태는 달라도 전자는 현재 REC사가 사용하고 후자는 Wacker사가 사용 중이다. KRICT의 기술이 자랑스럽다. 연구단계에는 Wacker사 및 MEMC사 등이 있다.

○ 실리콘 태양전지 경쟁에서 수직계열화가 필요하다. 미국의 Hemlock, 한국의 OCI, 독일의 Wacker사가 과점 중인 전 세계 폴리실리콘 시장에 삼성그룹이 미국 MEMC와 함께 진출하면 한국의 국제 경쟁력은 강화될 것이다. 국내 폴리실리콘 시장엔 세계1위 투자를 계획 중인 OCI 외 KCC, 웅진실리콘, 한국실리콘 등의 기존 제조사가 있어 출혈경쟁이 염려된다. 제조규모도 중요하나 꾸준한 선행적 기술 투자가 필요하다.

저자: W.O. Filtvedt et al
자료유형: 학술정보