실리콘 내 Boron 정량 분석

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 실리콘 내 boron 정량 분석을 하기 위한 전처리 과정을 수행하였다. 실리콘은 태양전지 및 태양광 모듈 부품 소재로써 현재 부각되고 있는 그린 에너지 산업의 주축이 되고 있으며, 실리콘에 포함된 boron 정량 분석의 중요성이 부각되고 있다. boron은 P형 실리콘 dopant 물질로써 life time 및 모듈 효율에 큰 영향을 미치고 있다. ICP-AES 분석 과정 중 전처리 공정을 통하여 boron 정량 분석 방법에 관해 연구를 수행하였다.
실리콘 내 boron 분석을 위한 전처리 과정에서 실리콘이 과다 포함된 경우 ICP-AES의 boron 파장 249.678nm, 249.773nm에서 matrix에 영향을 주어 실제 boron 측정 값 보다 높게 측정되는 결과를 얻었으며, 실리콘을 제거하여 분석을 진행 할 경우 boron의 휘발 특성으로 인해 boron이 소실되는 것을 확인하였다. Boron의 경우 상온 및 가열 상태에서 휘발되는 특성을 제어하기 위하여 마니톨(manitol)을 사용하였다. 마니톨은 boron을 흡착하여 산 용액 상태에서 녹아 ICP-AES 분석 중 boron 정량 분석에 중요한 첨가제로써 사용이 가능했으며, 마니톨에 대한 1차 오염이 boron 정량 분석에 영향을 미치지 않는 것을 확인하였다. boron 분석 과정 중 파장의 영향을 주는 실리콘을 SiF₄형태로 제거하고 휘발되는 boron을 제어하여 정량 분석이 가능하다는 결론을 얻었다. 실제 측정 데이터에서도 95%이상의 회수율을 보였으며 실험내용을 기반으로 실리콘 내 boron 정량 분석 방법을 확립하고 고찰하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study was focused on the pre-treatment of silicon which was a basic major material for the solar cells and solar modulus to analyzer quantitative precise analysis of boron in silicon with the ICP-AES. Boron in silicon is a dopant material for making P type silicon and strongly influences solar module efficiency. when the pretreated sample for ICP-AES analysis contained silicon, 249.678nm, 249.773nm of boron wavelength in the ICP-AES affected matrix so that boron analysis value of the ICP-AES was measured higher than real boron measurement. And in the processing of pre-treatment for the complete removing silicon in the sample, it was found that boron also disappeared due to its volatility. It was found that it was very important to keep a boron without silicon in the processing of sample pre-treatment for precise analysis of boron. Therefore we tried to use manitol to control boron volatility not only at room temperature but also in the heating state. It was found that manitol played important role for the quantitative precise analysis of ICP-AES, because it adsorbed boron and was melted in the pre-treatment solution of strong acid and didn't affect boron analysis of ICP-AES. In this study, it was made the conclusion that it is possible quantitative precise analysis of boron was established by removing silicon that affected wavelength as the SiF₄ and by controlling volatile boron with the manitol.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1.1 연구목적 및 배경 1
• Ⅱ. 이론적 고찰 4
• 2.1 유도결합 플라즈마(ICP-AES) 4
• 2.1.1 유도결합플라즈마 구성 4
• 2.2 Microwave 7
• 2.3 Boron 8
• 2.3.1 태양전지 내 boron 8
• 2.3.2 Boron의 특성 10
• 2.4 전처리 12
• 2.4.1 실리콘 전처리 13
• Ⅲ. 실험/분석 14
• 3.1 사용기기 14
• 3.1.1 ICP-AES (inductivelycoupledplasma-atomicemissionspectroscopy) 14
• 3.1.2 테프론 포집관 용기(tube-type collection teflon beaker) 15
• 3.1.3 Microwave & hot plate 16
• 3.1.4 실리콘 SRM & acid 17
• 3.2 시약 및 실험실 오염도 21
• 3.3 Boron 휘발성 실험 22
• 3.4 Boron 포집관 회수율 실험 23
• 3.5 Boron 마니톨 실험 24
• 3.5.1 마니톨의 boron 오염도 실험 24
• 3.5.2 마니톨의 boron 회수율 실험 24
• 3.6 산에 의한 실리콘의 용해 실험 26
• 3.7 실리콘 제거 실험 27
• 3.8 실리콘 내 boron 포집 실험 29
• 3.9 실리콘 내 boron 마니톨 실험 30
• Ⅳ. 결과 및 고찰 31
• 4.1 시약 및 실험실 오염도 분석 및 정량 분석 한계 분석 31
• 4.2 Boron 휘발 실험 분석 33
• 4.3 Boron 포집관 회수율 실험 분석 35
• 4.4 Boron 마니톨 실험 분석 36
• 4.4.1 마니톨 오염도 분석 36
• 4.4.2 마니톨 회수율 실험 분석 38
• 4.5 산에 의한 실리콘 용해 실험 분석 39
• 4.6 실리콘 제거 실험 분석 40
• 4.7 실리콘 포집관 실험 분석 44
• 4.8 마니톨 실험 분석 48
• Ⅴ. 결론 49
• 참고문헌 50
• ABSTRACT 52