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핵심기술
태양전지 생산 공정 중 silicon ingot을 brick으로 절단하는 공정에 적용되며, Brick의 표면 정밀도가 나쁠 경우 Wire Saw 장비에서 Brick을 가공할 때 일정한 간격으로 Wafer를 생산할 수 없기때문에 Grinding을 통하여 표면 정밀도를 높이는 작업은 「Slice into Wafer」 공정에서 생산수율을 결정짓는 중요한 요소이다. 이러한 각각 별도로된 공정을 단일공정이 아닌 복합적 시스템으로 가공하도록 하는 기술개발이다.
최종목표
“ 솔라셀용 실리콘 웨이퍼 생산을 위한 Squar

핵심기술
태양전지 생산 공정 중 silicon ingot을 brick으로 절단하는 공정에 적용되며, Brick의 표면 정밀도가 나쁠 경우 Wire Saw 장비에서 Brick을 가공할 때 일정한 간격으로 Wafer를 생산할 수 없기때문에 Grinding을 통하여 표면 정밀도를 높이는 작업은 「Slice into Wafer」 공정에서 생산수율을 결정짓는 중요한 요소이다. 이러한 각각 별도로된 공정을 단일공정이 아닌 복합적 시스템으로 가공하도록 하는 기술개발이다.
최종목표
“ 솔라셀용 실리콘 웨이퍼 생산을 위한 Squaring & Grinding 복합가공 시스템 개발”
1) Squaring, Chamfering, Grinding 가공의 통합에 의한 공정 단순화
2) 공정간 On Machine 측정 System과 재 Chucking이 불필요한 Transfer Unit 도입으로 생산성 극대화
3) 공정간 재 Chucking으로 인한 가공 불량 요인을 제거하여 불량률 최소화
개발내용 및 결과
1. 1차년도
단결정 Ingot Squaring System 개발
- Squaring System의 설계 기술 확보
: 장비 전체 Lay-out 설계
: 열, 구조, 동 특성 분석
: Squaring Size 정밀도 확보
: Blade 공구 설계
- 90° 및 180° 분할 가능한 Chucking & Transfer Unit 개발
: 정밀 각도 분할 기술 확보
- Squaring Machine 시제품 설계, 제작 및 성능평가
: 구조해석을 통한 고강성 고정밀구조의 기계 구조물 설계 및 제작기술 개발
-Loading 기술 개발
: 잉곳 Loading 알고리즘 개발
- Squaring 가공 기술 개발
: Squaring 가공 Test를 통한 최적의 가공조건 확립
- Grinding System 개발
- Grinding System 설계 기술 확보
: 연삭성 향상을 위한 구조 설계
: Removal 및 Roughness 최적화 조건 설정
- Squaring 완료된 Ingot에 대한 On Machine 측정 System 개발
: Squaring 완료된 Ingot을 측정하기 위한 별도의 공정이 없이 장비 자체에 부착된 측정 System에 의한 측정을 거친 후 Grinding공정으로 이동
: Laser 측정 System, Touch Sensor, LVDT Sensor 등을 활용한 측정System 구축
: Ingot의 측정data를 이용한 grinding의 범위 결정을 통한 자동화 시스템 개발
- Unloading 기술 개발
: 잉곳 Unloading 알고리즘 개발
2. 2차년도
Squaring & Grinding 복합가공 시스템 상용화 제품 제작
- Chucking & Transfer Unit System Integration
: Squaring 공정 완료 후 별도의 Ingot Centering Position작업 없이 Grinding 공정으로 Squaring 작업 시 사용된 Chuck을 이용하여 Ingot Surface Grinder 장치로 이송
- Squaring System 과 Grinding System을 동시에 구동하는 통합 System 완성
: 공정간 통합 제어 System 구축
: Run Out 측정 및 내구성 평가
: 실제 가공 Test를 통한 성능평가 및 가공 최적조건 확보
: 각 System 정밀 측정을 통한 장비 신뢰성 확보
- 솔라셀용 실리콘 웨이퍼 생산을 위한 Squaring & Grinding 복합가공 시스템 상용화 제품 제작 및 성능평가
: 핵심요소 기술 및 응용기술 접목을 통한 상용화 제품 제작
- Squaring & Grinding 가공 성능 최적화
: 전착 blade 형상, 입도, 가공조건에 따른 가공성능 최적화
: wheel 형상, 입도, 결합제, 연삭조건에 따른 가공성능 최적화
기술개발배경
○ 고효율 태양전지의 수요 증가와 중국업체들의 대규모 고효율 태양전지 설비 증강으로 고효율 결정질 Si 태양전지 시장은 2015년까지 연평균 70% 이상의 높은 성장률을 보일 것으로 예상되며, 전체 결정질 Si 태양전지 시장에서 고효율 Si 태양전지의 시장 점유율은 2010년 5.1%에서 2015년에는 37.3%까지 차지하는 고속 성장이 전망된다
- 대체에너지 산업의 성장과 풍부하고 오염이 없는 청정에너지원인 태양광발전 시장의 급부상
- 그리드 패리티(Grid Parity)달성을 통한 기존 에너지원과의 가격 경쟁력에서 우위 예상
- 태양광에너지 산업의 경쟁력을 높이기 위하여 태양전지 소재의 효율개선과 제조장비의 국산화
○ 개발의 필요성
- 현재 가공 공정 절차 :
Step1] Squaring작업 전 Single Crystal Ingot의 방향 성장 중심점 기준 Chucking후 사각화 작업
Step2] 완료된 Squaring Brick 세정
Step3] 다음 가공 공정 대기 (WIP)
Step4] Chamfering & Grinding 작업을 위한 Squaring Brick 중심점 Chucking후 공정 작업
Step5] 완료된 Grinding Brick 세정 및 다음 가공 공정 대기 (WIP)
○ 고효율 태양전지의 수요 증가와 중국업체들의 대규모 고효율 태양전지 설비 증강으로 고효율 결정질 Si 태양전지 시장은 2015년까지 연평균 70% 이상의 높은 성장률을 보일 것으로 예상되며, 전체 결정질 Si 태양전지 시장에서 고효율 Si 태양전지의 시장 점유율은 2010년 5.1%에서 2015년에는 37.3%까지 차지하는 고속 성장이 전망된다
- 대체에너지 산업의 성장과 풍부하고 오염이 없는 청정에너지원인 태양광발전 시장의 급부상
- 그리드 패리티(Grid Parity)달성을 통한 기존 에너지원과의 가격 경쟁력에서 우위 예상
- 태양광에너지 산업의 경쟁력을 높이기 위하여 태양전지 소재의 효율개선과 제조장비의 국산화
○ 개발의 필요성
- 현재 가공 공정 절차 :
Step1] Squaring작업 전 Single Crystal Ingot의 방향 성장 중심점 기준 Chucking후 사각화 작업
Step2] 완료된 Squaring Brick 세정
Step3] 다음 가공 공정 대기 (WIP)
Step4] Chamfering & Grinding 작업을 위한 Squaring Brick 중심점 Chucking후 공정 작업
Step5] 완료된 Grinding Brick 세정 및 다음 가공 공정 대기 (WIP)
핵심개발기술의 의의
1차년도
Squaring System 개발 및 Grinding System 개발
-Squaring System 개발
-Squaring System 설계, 제작
-Chucking & Transfer Unit 개발
-Squaring Machine 시제품 설계, 제작 및 성능 평가
-Loading 기술 개발
-Squaring 가공 기술 개발
Grinding System 개발
-Grinding System 설계, 제작
-Chucking & Transfer Unit 개발
-Unloading 기술 개발
2차년도
Squaring & Grinding 복합가공 시스템 상용화 제품 제작 복합 가공 System 개발
-Chucking & Transfer Unit System 설계,제작
-Squaring 과 Grinding 동시 구동 제어 개발
-솔라셀용 실리콘 웨이퍼 생산을 위한 Squaring & Grinding 복합 가공 시스템 상용화 제품 제작 및 성능 평가
-Squaring, Grinding 실험을 통한 가공조건 최적화 및 DB 구축
적용분야
태양에너지개발, Ingot 생산, 태양전지생산