초록 ▼

핵심기술
삼염화실란을 이용한 poly-Si 증착 공정(Siemens 반응, FBR 반응)에서 부산물로 발생하는 사염화실란을 다시 삼염화실란 원료로 전환시키기 위한 경제적인 촉매식 반응 기술
최종목표
SoG-Si 제조를 위한 에너지 절약형 STC 분산물 재순환 원천 기술 개발: High-stabilized 수소화 반응 시스템을 이용한 STC-TCS 전환 기술
① STC-TCS 전환 공정 전력 원단위 < 30 kWh/kg SoG-Si
② 700도 이하 열역학적 평형 전환율 대비 > 85%, TCS 선택도 대비

핵심기술
삼염화실란을 이용한 poly-Si 증착 공정(Siemens 반응, FBR 반응)에서 부산물로 발생하는 사염화실란을 다시 삼염화실란 원료로 전환시키기 위한 경제적인 촉매식 반응 기술
최종목표
SoG-Si 제조를 위한 에너지 절약형 STC 분산물 재순환 원천 기술 개발: High-stabilized 수소화 반응 시스템을 이용한 STC-TCS 전환 기술
① STC-TCS 전환 공정 전력 원단위 < 30 kWh/kg SoG-Si
② 700도 이하 열역학적 평형 전환율 대비 > 85%, TCS 선택도 대비 > 90%
개발내용 및 결과
<1차년도>
1. STC 전환 반응 simulation: 열역학 평형 data를 다양한 조건에서 도출하여 경제성 있는 반응 조건 도출
2. 반응기 시스템 설계 및 적용: 내부식성 및 효과적인 촉매 반응을 위한 시스템 스크리닝
3. STC 전환 촉매용 support 개발: 카본 계열의 촉매를 이용한 내구성 확인
4. STS Hydrogenation용 전이금속 활용기술: 활성화 탄소 담체를 이용한 Cu, Co, Fe, Ni 등의 전이 금속 촉매의 STC 탈염소 수소화 반응
수행
<2차년도>
1. 촉매 반응에 의한 오염 대책 연구
o 선택 촉매군의 반응 조건에서의 물리화학 data 확보
o 오염의 수준 및 원인을 도출하여 반응시스템 개선에 적용
o 반응 생성물중 미량 금속 염화물 분석 및 촉매 시스템 안정화 기술개발에 반영
2. 반응관에서의 중합 생성물 회수 및 분석 방법 연구
o 중합 생성물은 주어진 반응 조건에서 매우 미량 발생함.
o White-sticky polymeric compound를 회수하였고 분석함
o 중합 생성물은 soluble
3. STC 수소화 촉매의 성형체 제조 기술 개발
o Extruded carbon based 촉매를 활용하여 high space velocity 조건에서 평가함.
4. TCS 고선택성 STC 수소화 반응용 전이금속 시스템 연구와 적용
o 전이금속 모델 촉매를 활용하여 STC 수소화 mechanism 연구를 진행함.
o 카본 촉매의 활성화, 반응에 따른 촉매 표면 분석 결과를 제시함.
<3차년도>
1. 상업화 연구 단 계를 위한 사전 평가
o 온도, 압력, 조성에 따른 STC hydrogenation data를 확보함.
o 실럼실 수준에서 모사 가능한 clean & dirty proecss와 STC 수율을 비교 분석함.
2. Spin-off 가능한 STC 전환 공정 model 제안
o 2단계 상업화 연구 참여기업(한화케미칼)과 STC hydrochlorination process 대비 기술 분석 수행
3. 반응 후 처리 기술 탐색
o SoG-Si 생산에 적용 가능한 STC 전환 반응 생성물의 분리, 정제 기술 탐색
o 액상 반응을 기반으로 Reactive distillation 연구 진행 예정
4. STC-TCS 전환 시작품 제작과 전환 촉매의 내구성 향상
o High-space velocity 조건에 적용가능한 honeycomb type 전환 촉매를 제조하였고, 장기 성능 평가함.--> 촉매 성형시 사용되는 binder
의 내구성 향상이 필요함.
5. STC-TCS 전환 modeling/mechanism 해석
o mechanism/modeling 해석 첨부 자료 참조
기술개발배경
1. SoG-Si 기반 태양전지 상용화를 위해서는 module 제조 핵심 소재인 poly-Si의 경제적 생산기술 확보가 매우 중요함.
2. Poly-Si은 TCS의 CVD 증착 공정을 통해 주로 생산되는데, 이과정 에서는 STC가 항상 부산물로 발생하기 때문에, TCS의 원료 공급 측면에서 STC의 수소화 반응을 통한 경제적 재순환 공정 기술이 반듯이 요구됨.
3. 유럽의 경제 위기와 중국의 계속되는 poly-Si 공장 증설로 poly-Si 가격은 현재 $23/kg 수준에 까지 이르렀는데, 향후 지난 몇 년간의 고가의 poly-Si 경제적 상황을 기대하기 힘든 상황에서 본 연구와 같은 poly-Si 생산비 절감 및 원료수급 기술의 확보가 더욱 중요하리라 예상됨.
핵심개발기술의 의의
1. 실리콘 기반 태양전지 경제성 확보를 위한 poly-Si 제조 원료 수급 기술 개발
2. STC 부산물 처리에 따른 환경 오염 문제 대응 기술
3. 국내 poly-Si 제조 공정은 전량 국외 라이센스사에서 기술 도입된다는 사실에 견주어, 핵심 요소 단위 공정 기술을 개발하고 적용함으로서 국내의 플랜트 기술 수출 파급효과도 기대함.
적용분야
poly-Si 생산, silane 가스 제조 공정, Mg-Si의 염소화 반응 공정.....

목차 Contents

• 신·재생에너지융합원천기술개발사업 최종보고서 제출서 ... 1
• 제출문 ... 3
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 4
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 11
• 목차 ... 15
• 제1장 서론 ... 16
• 제1절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 16
• 제2절 국내·외 관련 기술의 현황 ... 21
• 제3절 예상되는 기술적·경제적 파급 효과 ... 26
• 제2장 기술개발 내용 및 방법 ... 28
• 제1절 최종 목표 및 평가 방법 ... 28
• 제2절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 30
• 제3장 결과 및 사업화 계획 ... 33
• 제1절 연구개발 최종 결과 ... 33
• 제2절 연구개발 추진 체계 ... 90
• 제3절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 91
• 최종보고서 요약서 ... 93
• 기술개발사업 수행중 발생한 연구기자재 등의 발생품 관리현황 ... 95
• 주관기관의 사업성과 활용계획서 ... 97