Abstract
This paper presents modeling and optimization techniques for hish efficiency solar cell process on single-crystalline float zone (FZ) wafers. Among a sequence of multiple steps of fabrication, the followings are the most sensitive steps for the contact formation: 1) Emitter formation by diffusion; 2) Anti-reflection-coating (ARC) with silicon nitride using plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD); 3) Screen-printing for front and back metalization; and 4) Contact formation by firing. In order to increase the performance of solar cells in terms of efficiency, the contact formation process is modeled and optimized using neural networks and genetic algorithms, respectively. This paper utilizes the design of experiments (DOE) in contact formation to reduce process time and fabrication costs. The experiments were designed by using central composite design which consists of 24 factorial design augmented by 8 axial points with three center points. After contact formation process, the efficiency of the fabricated solar cell is modeled using neural networks. Established efficiency model is then used for the analysis of the process characteristics and process optimization for more efficient solar cell fabrication.
이 논문은 p-type single-crystalline float zone (FZ) 웨이퍼를 이용한 고효율 태양전지 제조 공정상의 공정 모델링과 최적화 기술에 대하여 서술하였다. 태양전지 제조 공정 중 중요한 4가지의 공정 1) Emitter formation; 2) Anti-Reflection-Coating (ARC): 3) Screen-printing; 4) Contact formation 중에서 제조비용을 줄여주며, 성능을 증대 시키는데 중요한 contact formation 공정을 모델링을 하고, 최적화 하였다. 본 논문에서는 공정에 소요되는 시간과 비용을 줄이기 위해 실험 계획법 (design of experiments: DOE) 중 중심 합성계획 (central composite design)을 이용하여 24개의 요인 (factorial), 8개의 축점 (axial points), 3개의 중심점 (center points)과 실험의 범위를 증가시키기 위한 6개의 임의점(random points)으로 실험계획을 수립하였다. 접촉형성(contact formation) 공정 이후에는 실험 결과를 사용하여 신경망 (neural network)으로 모델링을 하였다. 수립된 신경망 모델을 바탕으로 유전자 알고리즘 (genetic algorithm)을 이용하여 다양한 조합의 공정 파라미 터를 합성하는 방법으로 최적화를 수행하여 고효율의 태양전지를 구현할 수 있는 최적의 공정 조건을 수립하였다.
