폴리실리콘

폴리실리콘 (Polysilicon), 또는 다결정 실리콘(Polycrystalline silicon)은 고순도의 실리콘 형태로, 태양광 발전 패널 및 반도체 산업에서 널리 사용되는 핵심 소재이다. 단결정 실리콘과는 달리, 폴리실리콘은 결정 구조가 규칙적으로 배열되지 않은 다수의 작은 결정(결정립)으로 구성되어 있다. 이러한 구조적 특징은 단결정 실리콘에 비해 제조 비용이 저렴하다는 장점을 제공한다.

특징

• 구조: 폴리실리콘은 수많은 작은 결정립으로 이루어져 있으며, 각 결정립 내에서는 실리콘 원자들이 규칙적으로 배열되어 있지만, 결정립 간의 방향성은 불규칙하다.
• 제조 공정: 주로 지멘스법(Siemens process) 또는 유동층 반응기(Fluidized Bed Reactor, FBR)를 사용하여 제조된다. 지멘스법은 삼염화실란(SiHCl3)을 고온의 실리콘 막대 위에서 분해시켜 실리콘을 증착시키는 방식이며, FBR 방식은 실란(SiH4) 가스를 작은 실리콘 입자들이 떠다니는 유동층에 주입하여 실리콘을 증착시키는 방식이다.
• 순도: 반도체 및 태양광 발전용 폴리실리콘은 매우 높은 순도를 요구하며, 일반적으로 99.9999% (6N) 이상의 순도를 가진다.
• 용도: 폴리실리콘은 태양광 발전용 웨이퍼 및 반도체 집적 회로 제조의 기초 소재로 사용된다. 태양광 발전용으로는 폴리실리콘을 녹여 잉곳(Ingot)을 만들고, 이를 얇게 잘라 웨이퍼를 제조한다. 반도체용으로는 더 높은 순도의 폴리실리콘이 요구되며, 이를 다시 단결정으로 성장시켜 웨이퍼를 만든다.

관련 기술

• 초크랄스키법 (Czochralski process): 폴리실리콘을 녹여 단결정 실리콘 잉곳을 만드는 데 사용되는 기술이다.
• 플로트 존 법 (Float-zone process): 초고순도 단결정 실리콘을 제조하는 데 사용되는 기술이다.
• 박막 태양 전지 (Thin-film solar cell): 폴리실리콘 대신 다른 재료를 사용하여 태양 전지를 만드는 기술이다.