Applied Chemistry for Engineering (공업화학)

The Korean Society of Industrial and Engineering Chemistry (한국공업화학회)
권호 표지

Texturing Multi-crystalline Silicon for Solar Cell

태양전지용 다결정실리콘 웨이퍼의 표면 처리용 텍스쳐링제

  • Ihm, DaeWoo (Department of Chemical Engineering, Hoseo University) ;
  • Lee, Chang Joon (Department of Chemical Engineering, Hoseo University) ;
  • Suh, SangHyuk (Graduate School of Global Entrepreneurship, Hoseo University)
  • 임대우 (호서대학교 화학공학과) ;
  • 이창준 (호서대학교 화학공학과) ;
  • 서상혁 (호서대학교 글로벌창업대학원)
  • Published : 2013.02.10
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Abstract

Lowering surface reflectance of Si wafers by texturization is one of the most important processes for improving the efficiency of Si solar cells. This paper presents the results on the effect of texturing using acidic solution mixtures containing the catalytic agents to moderate etching rates on the surface morphology of mc-Si wafer as well as on the performance parameters of solar cell. It was found that the treatment of contaminated crystalline silicon wafer with $HNO_3-H_2O_2-H_2O$ solution before the texturing helps the removal of organic contaminants due to its oxidizing properties and thereby allows the formation of nucleation centers for texturing. This treatment combined with the use of a catalytic agent such as phosphoric acid improved the effects of the texturing effects. This reduced the reflectance of the surface, thereby increased the short circuit current and the conversion efficiency of the solar cell. Employing this technique, we were able to fabricate mc-Si solar cell of 16.4% conversion efficiency with anti-reflective (AR) coating of silicon nitride film using plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) and Si wafers can be texturized in a short time.

텍스쳐링에 의해 실리콘 웨이퍼의 표면반사율을 감소시키는 것은 실리콘 태양전지의 효율향상을 위해 매우 중요한 공정이다. 본 연구에서는 에칭속도 제어를 위해 촉매제를 포함한 산 용액으로 텍스쳐링 처리한 웨이퍼의 표면효과와 그 태양전지 특성을 평가 고찰하였다. 텍스쳐링 전 $HNO_3-H_2O_2-H_2O$ 용액의 전처리는 표면반사율의 초기 저감효과를 가져왔다. 이는 산화특성에 의해 유기 불순물이 제거되고 텍스쳐링을 위한 핵의 생성에 기인한다고 할 수 있다. 이후 공정에서 불산/질산 용액에 인산 및 초산과 같은 완충제를 첨가한 혼합용액을 제조하고, 적정 농도 조합과 그 처리시간의 최적화를 통해 개선된 텍스쳐링 효과를 얻을 수 있었으며 이 효과는 표면반사율 감소를 통해 확인할 수 있었다. 이렇게 제조된 실리콘 웨이퍼에 반사방지막 코팅 후 태양전지를 제작하여 그 변환효율을 측정한 결과 16.4%의 양호한 특성을 나타냈다. 이는 개선된 텍스쳐링 처리에 의해 저감된 표면특성에 의한 단락전류의 증가에 기인한 것으로 추정된다.

Keywords

References

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