• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.334.1-334.1
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• 2016

다른 재료에 비해 에너지 변환 효율의 관점에서 높은 경쟁력을 가진 결정질 실리콘은 지난 수십 년 동안 그 특성이 태양전지 분야에 널리 이용되어 왔다. 하지만 결정질 실리콘 웨이퍼는 일반적으로 제조 단계에서 많은 양의 에너지를 소비하고 절단 단계에서 절단 손실(Kerf-loss)이 발생된다. Epoxy Resin을 이용한 Kerf-less Wafering은 초박형 실리콘 웨이퍼 제조 기술 중 하나로, 비교적 간단한 장비와 공정을 통하여 절단 손실 없이 $50{\mu}m$이하의 초박형 실리콘 웨이퍼를 얻을 수 있는 기술이다. 실리콘과 Epoxy Resin 간의 열팽창 계수 차이를 이용하여 초박형 실리콘을 박리 시키는 기술로, 실리콘 기판 위에 Epoxy Resin으로 stress inducing layer를 올려 공정을 진행한다. stress inducing layer를 경화시키는 열처리가 끝나고 급냉되는 과정에서 stress inducing layer에 의해 실리콘 기판에 큰 응력이 가해지게 되고 실리콘 기판에 crack이 발생된다. 공정이 계속 됨에 따라 발생된 crack은 실리콘 표면과 평행한 방향으로 전파 되고 초박형 실리콘 layer가 실리콘 기판에서 박리 된다. 본 실험에서 중요한 공정 변수로는 stress inducing layer의 구성성분 및 두께, 열처리 온도 및 시간, cooling rate 등이 있다. 이러한 공정 변수들을 조절 하여 Epoxy Resin을 이용하여 $100{\mu}m$ 이하의 박리된 wafer를 얻을 수 있었다. 박리된 wafer의 단면과 두께를 Scanning Electron Microscopy(SEM)을 통해 관찰 하였고, 이를 통해 초박형 실리콘 박리 공정에 대한 연구를 진행하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.349-349
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• 2014

ITO는 결정질 실리콘 태양전지의 anti-reflection coating (ARC) 층으로써 적합한 물질이다. ARC layer로써 구조적, 전기적 그리고 광학적 최적 조건의 특성을 얻기 위해는 높은 figure of merit(FOM)를 가져야 하고 결정방향 제어를 해야 한다. 본 연구에서는 결정질 실리콘 태양전지에 가장 적합한 ITO ARC layer의 특성 찾기 위해 Radio frequency magnetron sputter를 이용하여 공정 조건가변 실험을 진행 하였으며 높은 FOM을 갖는 ITO 반사방지막을 shallow emitter형 결정질 실리콘 태양전지에 적용하였으며 ITO 박막은 shallow emitter층과 완벽한 ohmic 접합을 이루었다. ITO ARC layer를 적용한 Shallow emitter형 태양전지는 81.59%의 fill factor와 $35.52mA/cm^2$의 단락전류를 보이며 17.27%의 광변환 효율을 보였다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.22 no.2
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• pp.65-72
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• 2012

Aluminum induced crystallization of amorphous silicon was attempted by the aluminum substrate. To avoid the layer exchange between silicon and aluminum layer, Ni layer was deposited between these two layers by sputtering. To obtain the bigger grain of the crystalline silicon, wet blasted silica layer was employed as windows between the nickel and a-Si layer. Ni obtained after the annealing treatment at $520^{\circ}C$ was found to be a promising material for the diffusion barrier between silicon and aluminum. One way to obtain bigger grain of crystalline silicon layer applicable to solar cell of higher performance was envisioned in this investigation.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.65.2-65.2
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• 2011

일반적으로 결정질 실리콘 태양전지에서는 junction depth가 얕아짐으로써 단파장 영역에서의 수집효율이 향상되고 Jsc가 상승하기 때문에 junction depth가 얕은 것이 좋다. 또, 태양전지의 효율을 높이기 위해서는 낮은 재결합 속도가 필요한데 이를 위해서도 얕은 junction depth가 필요하다. 하지만 junction depth가 너무 얕으면 FF와 Voc가 낮아져 효율이 떨어지므로 junction depth를 최적화 할 필요가 있다. 본 논문에서는 PC1D 시뮬레이션을 사용하여 표면 농도를 고정시키고 junction depth를 가변하면서 이에 따른 cell의 parameter변화를 관찰하였다. 그 결과, 면저항 $120{\Omega}/{\square}$에서부터 효율이 saturation되었고, 그에 따른 parameter 값은 FF=76.28%, Jsc=$38.17mA/cm^2$, Voc=596.5V이며 junction depth가 $0.1726{\mu}m$일 때 효율은 17.37%이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.59.1-59.1
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• 2010

이종접합 구조의 태양전지는 에미터 및 후면전계층으로 비정질 실리콘이 이용되고 있다. 본연구에서는 HWCVD를 이용하여 중성층 비정질 실리콘을 증착(10nm), 패시베이션된 n형 결정질 실리콘을 기판으로 PECVD법으로 에미터 층은 p형 비정질 실리콘을 후면 전계층은 n+형 비정질 실리콘을 증착하여 a-Si:H(p)/c-Si(n)/a-Si:H(n+)의 구조로 에미터 및 후면전계층의 조건에 따른 이종접합 태양전지를 제작, 특성을 분석하였다. 증착시간에 따라 에미터와 후면전계층의 두께를 조절하고 도펀트 가스(B2H6,PH3)의 유량에 따라 도핑 농도를 조절하였다. 공정 변수마다 MCLT 및 Implied Voc를 측정하였고, 태양전지 제작 후 도핑 농도에 따른 충진율을 비교, 분석하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.42.1-42.1
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• 2010

결정질 실리콘 태양전지의 전면 전극은 전극 면적으로 인한 손실(shading loss)를 줄이고 단락전류밀도(Jsc)를 높이기 위해 전극 너비를 줄이는 노력을 하고 있다. 하지만 전극 소성(firing) 시 전면 전극의 핑거(finger)와 버스바(busbar)의 너비 차이로 인해 전극 침투(fire-through) 정도가 달라질 수 있다. 본 연구에서는 전극 소성 공정 시 전면 전극의 너비에 따른 전극 침투 정도를 조사하기 위해 접촉 저항(specific contact resistance)과 재결정화(Ag recrystallite) 된 전면전극의 분포에 대해 비교하였다. 접촉 저항을 측정하기 위하여 transfer length method(TLM)를 이용하였다. 또한 전면 전극층을 제거한 후 실리콘 기판의 재결정 분포를 주사전자현미경(Scanning electron microscope : SEM)을 이용하여 관찰하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.11a
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• pp.560-560
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• 2006

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.87-87
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• 2012

결정질 실리콘 태양전지의 효율을 향상시키기 위하여, 현재 가장 대표적으로 selective emitter가 적용되고 있다. 또한, 효율 향상을 위해 도금, 잉크젯 프린팅, 개선된 스크린 프린팅, 전사를 이용한 전극 형성 개선과 절연막을 이용한 surface passivation이 가장 활발하게 연구 되고 있다. 이외에도 연구되어지고 있는 반도체 기술의 이온주입, 플라즈마 도핑기술 등이 있다. 효율 향상과 관련된 기술들을 논할 것이며, 특히 원자층증착법(ALD)을 이용하여 surface passivation의 특성 향상과 양산 기술 적용 그에 따른 전극 형성 구조에 대하여 발표하고자 한다. ALD기술은 표면반응증착이기 때문에 실리콘 세정법에 따라 패시베이션 특성이 달라지게 된다. 세정법과 열처리에 따른 Al2O3박막의 물성변화, 계면의 반응에 따라서 전하 수명 값이 크게 좌우되는 것을 제시할 것이다.

• Proceedings of the Korean Society Of Semiconductor Equipment Technology
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• 2007.06a
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• pp.211-214
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• 2007

차세대 태양전지로 많은 연구가 이루어지고 있는 비정질/결정질 실리콘 태양전지 제작 과정 중에 투명 전극으로 사용되는 ZnO의 증착에 따른 태양전지 특성변화에 대한 연구를 시행하였다. 벌크 실리콘 웨이퍼 위에 비정질 실리콘을 증착한 후 공기 중에 노출된 경우와 노출 이후 산화막을 제거한 후 투명 전극으로 ZnO을 증착했을 경우 태양전지의 특성에 큰 영향을 미침이 확인되었다. 산화막 제거하지 않을 경우 개방전압 및 충진율의 저하를 가져 왔으며, 산화막이 제거된 경우 개방전압과 충진율의 증가로 인한 태양전지 특성이 향상되었음을 보여주었다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.16 no.3
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• pp.161-166
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• 2007

Photovoltaic (PV) technology permits the transformation of solar light directly into electricity. For the last five years, the photovoltaic sector has experienced one of the highest growth rates worldwide (over 30% in 2006) and for the next 20 years, the average production growth rate is estimated to be between 27% and 34% annually. Currently the cost of electricity produced using photovoltaic technology is above that for traditional energy sources, but this is expected to fall with technological progress and more efficient production processes. A large scale production of solar grade silicon material of high purity could supply the world demand at a reasonably lower cost. A shift from crystalline silicon to thin film is expected in the future. The technical limit for the conversion efficiency is about 30%. It is assumed that in 2030 thin films will have a major market share (90%) and the share of crystalline cells will have decreased to 10%. Our research at Sungkyunkwan University of South Korea is confined to crystalline silicon solar cell technology. We aim to develop a technology for low cost production of high efficiency silicon solar cell. We have successfully fabricated silicon solar cells of efficiency more than 16% starting with multicrystalline wafers and that of efficiency more than 17% on single crystalline wafers with screen printing metallization. The process of transformation from the first generation to second generation solar cell should be geared up with the entry of new approaches but still silicon seems to remain as the major material for solar cells for many years to come. Local barriers to the implementation of this technology may also keep continuing up to year 2010 and by that time the cost of the solar cell generated power is expected to be 60 cent per watt. Photovoltaic source could establish itself as a clean and sustainable energy alternate to the ever depleting and polluting non-renewable energy resource.