• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제26권11호
• /
• pp.841-845
• /
• 2013

We give a textured front on silicon wafer for high-efficiency solar cells by using micro contact printing method which uses PDMS (polydimethylsiloxane) silicon rubber as a stamp and SAM (self assembled monolayer)s as an ink. A random pyramidal texturing have been widely used for a front-surface texturing in low cost manufacturing line although the cell with random pyramids on front surface shows relatively low efficiency than the cell with inverted pyramids patterned by normal optical lithography. In the past two decades, the micro contact printing has been intensively studied in nano technology field for high resolution patterns on silicon wafer. However, this promising printing technique has surprisingly never applied so far to silicon based solar cell industry despite their simplicity of process and attractive aspects in terms of cost competitiveness. We employ a MHA (16-mercaptohexadecanoic acid) as an ink for Au deposited $SiO_2/Si$ substrate. The $SiO_2$ pattern which is same as the pattern printed by SAM ink on Au surface and later acts as a hard resist for anisotropic silicon etching was made by HF solution, and then inverted pyramidal pattern is formed after anisotropic wet etching. We compare three textured surface with different morphology (random texture, random pyramids and inverted pyramids) and then different geometry of inverted pyramid arrays in terms of reflectivity.

• 한국재료학회지
• /
• 제24권7호
• /
• pp.375-380
• /
• 2014

Solar cells exhibit different power outputs in different climates. In this study, the temperature dependence of open-circuit voltage(V-oc), short-circuit current(I-sc), fill factor(FF) and the efficiency of screen-printed single-crystal silicon solar cells were studied. One group was fabricated with homogeneously-doped emitters and another group was fabricated with selectively-doped emitters. While varying the temperature (25, 40, 60 and $80^{\circ}C$), the current-voltage characteristics of the cells were measured and the leakage currents extracted from the current-voltage curve. As the temperature increased, both the homogeneously-doped and selectively-doped emitters showed a slight increase in I-sc and a rapid degradation of V-oc. The FF and efficiency also decreased as temperature increased in both groups. The temperature coefficient for each factor was calculated. From the current-voltage curve, we found that the main cause of V-oc degradation was an increase in the intrinsic carrier concentration. The temperature coefficients of the two groups were compared, leading to the idea that structural effects could also affect the temperature dependence of current-voltage characteristics.

• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제28권10호
• /
• pp.665-669
• /
• 2015

We investigated and compared two methods of in-situ oxidation and chemical etching treatment (CET) to remove the boron rich layer (BRL). The BRL is generally formed during boron doping process. It has to be controlled in order not to degrade carrier lifetime and reduce electrical properties. A boron emitter is formed using $BBr_3$ liquid source at $930^{\circ}C$. After that, in-situ oxidation was followed by injecting oxygen of 1,000 sccm into the furnace during ramp down step and compared with CET using a mixture of acid solution for a short time. Then, we analyzed passivation effect by depositing $Al_2O_3$. The results gave a carrier lifetime of $110.9{\mu}s$, an open-circuit voltage ($V_{oc}$) of 635 mV at in-situ oxidation and a carrier lifetime of $188.5{\mu}s$, an $V_{oc}$ of 650 mV at CET. As a result, CET shows better properties than in-situ oxidation because of removing BRL uniformly.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
• /
• pp.192-193
• /
• 2007

An evaporated Ti/Pd/Ag contact system is most widely used to make high-efficiency silicon solar cells, however, the system is not cost effective due to expensive materials and vacuum techniques. Commercial solar cells with screen-printed contacts formed by using Ag paste suffer from a low fill factor and a high shading loss because of high contact resistance and low aspect ratio. Low-cost Ni and Cu metal contacts have been formed by using electro less plating and electroplating techniques to replace the Ti/Pd/Ag and screen-printed Ag contacts. Ni/Cu alloy is plated on a silicon substrate by electro-deposition of the alloy from an acetate electrolyte solution, and nickel-silicide formation at the interface between the silicon and the nickel enhances stability and reduces the contact resistance. It was, therefore, found that nickel-silicide was suitable for high-efficiency solar cell applications. Cu was electroplated on the Ni layer by using a light induced plating method. The Cu electroplating solution was made up of a commercially available acid sulfate bath and additives to reduce the stress of the copper layer. In this paper, we investigated low-cost Ni/Cu contact formation by electro less and electroplating for crystalline silicon solar cells.

• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제26권3호
• /
• pp.246-251
• /
• 2013

Screen printing is commonly used to form the front/back electrodes in silicon solar cell. But it has caused high resistance and low aspect ratio, resulting in decreased conversion efficiency in solar cell. Recently the plating method has been combined with screen-printed c-Si solar cell to reduce the resistance and improve the aspect ratio. In this paper, we investigated the effect of light induced silver plating with screen-printed c-Si solar cells and compared their electrical properties. All wafers were textured, doped, and coated with anti-reflection layer. The metallization process was carried out with screen-printing, followed by co-fired. Then we performed light induced Ag plating by changing the plating time in the range of 20 sec~5min with/without external light. For comparison, we measured the light I-V characteristics and electrode width by optical microscope. During plating, silver ions fill the porous structure established in rapid silver particle sintering during co-firing step, which results in resistance decrease and efficiency improvement. The plating rate was increased in presence of light lamp, resulting in widening the electrode with and reducing the short-circuit current by shadowing loss. With the optimized plating condition, the conversion efficiency of solar cells was increased by 0.4% due to decreased series resistance. Finally we obtained the short-circuit current of 8.66 A, open-circuit voltage of 0.632 V, fill factor of 78.2%, and efficiency of 17.8% on a silicon solar cell.

• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제23권7호
• /
• pp.575-579
• /
• 2010

The technologies of Ni/Cu plating contact is attributed to the reduced series resistance caused by a better contact conductivity of Ni with Si and the subsequent electroplating of Cu on Ni. The ability to pattern narrower grid lines for reduced light shading was combined with the lower resistance of a metal silicide contact and an improved conductivity of the plated deposit. This improves the FF (fill factor) as the series resistance is reduced. This is very much requried in the case of low concentrator solar cells in which the series resistance is one of the important and dominant parameter that affect the cell performance. A Selective emitter structure with highly dopeds regions underneath the metal contacts, is widely known to be one of the most promising high-efficiency solution in solar cell processing In this paper the formation of a selective emitter, and the nickel silicide seed layer at the front side metallization of silicon cells is considered. After generating the nickel seed layer the contacts were thickened by Cu LIP (light induced plating) and by the formation of a plated Ni/Cu two step metallization on front contacts. In fabricating a Ni/Cu plating metallization cell with a selective emitter structure it has been shown that the cell efficiency can be increased by at least 0.2%.

• 멤브레인
• /
• 제21권2호
• /
• pp.193-200
• /
• 2011

원자전달 라디칼 중합(ATRP)에 의해 poly(vinyl chloride) (PVC) 주사슬과 poly(styrene sulfonic acid) (PSSA) 곁사슬로 되어있는 양쪽성 PVC-g-PSSA 가지형 공중합체를 합성하였다. PVC-g-PSSA 가지형 공중합체 고분자를 템플레이트로 사용하고 졸겔법을 적용하여, 결정성 아타네제상의 미세기공 이산화티타튬 필름을 제조하였다. $TiO_2$ 전구체인 TTIP를 친수성인 PSSA 영역과 선택적으로 작용시켜 $TiO_2$ 메조기공 필름을 성장하였으며, 이를 주사전자 현미경 (SEM)과 엑스레이회절 (XRD)분석을 통해 분석하였다. 스핀코팅 횟수와 P25 도입에 따른 염료감응 태양전지 성능을 체계적으로 분석하였다. 그 결과 준고체 고분자 전해질을 이용하였을 때, 100 mW/$cm^2$ 조건에서 에너지 변환 효율이 2.7%에 이르렀다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
• /
• pp.78-78
• /
• 2000

다결정 실리콘-게르마늄 (poly-SiGe)은 태양전지 개발에 있어서 중요한 물질이다. 우리는 소량의 Ge(x=0.05)으로부터 다량의 Ge(x=0.67)을 함유한 수소화된 비정질 실리콘-게르마늄 (a-SiGe:H) 박막의 고상결정화 과정을 ESR (electron spin resonance)방법으로 조사해보았다. 먼저 PECVD 방법으로 Corning 1737 glass 위에 a-Si1-xGex:H 박막을 증착시켰다. 증착가스는 SiH4, GeH4 가스를 썼으며, 기판온도는 20$0^{\circ}C$, r.f. 전력은 3W, 증착시 가스압력은 0.6 Torr 정도이었다. 증착된 a-SiGe:H 박막은 $600^{\circ}C$ N2 분위기에서 다시 가열되어 고상결정화 되었고, 결정화 정도는 XRD (111) peak의 세기로부터 구해졌다. ESR 측정은 상온 x-band 영역에서 수행되었다. 측정된 ESR스팩트럼은 두 개의 Gaussian 함수로써 Si dangling-bond와 Ge dangling-bond 신호로 분리되었다. 가열 초기의 a-SiGe:H 박막 결함들의 스핀밀도의 증가는 수소 이탈에 기인하고, 또 고상결정화 과정에서 결정화된 정도와 Ge-db 스핀밀도의 변화는 서로 깊은 상관관계가 있음을 알 수 있었다. 특히 Ge 함유량이 큰 박막 (x=0.21, 0.67)에서 뿐만 아니라 소량의 Ge이 함유된 박막(x=0.05)에서도 Ge dangling-bond가 Si dangliong-bond 보다 고상결정화 과정에서 더 중요한 역할을 한다는 것을 알수 있었다. 또한 초기 열처리시 Si-H, Ge-H 결합에서 H의 이탈로 인하여 나타나는 Si-dangling bond, Ge-dangling bond 스핀밀도의 최대 증가 시간은 x 값에 의존하였는데 이러한 결과는 x값에 의존하는 Si-H, Ge-H 해리에너리지로 설명되어 질 수 있다. 층의 두께가 500 미만인 커패시터의 경우에 TiN과 Si3N4 의 계면에서 형성되는 슬릿형 공동(slit-like void)에 의해 커패시터의 유전특성이 파괴된다는 사실을 알게 되었으며, 이러한 슬릿형 공동은 제조 공정 중 재료에 따른 열팽창 계수와 탄성 계수 등의 차이에 의해 형성된 잔류응력 상태가 유전막을 기준으로 압축응력에서 인장 응력으로 바뀌는 분포에 기인하였다는 사실을 확인하였다.SiO2 막을 약화시켜 절연막의 두께가 두꺼워졌음에도 기존의 SiO2 절연막의 절연 파괴 전압 및 누설 전류오 비교되는 특성을 가졌다. 이중막을 구성하고 있는 안티퓨즈의 ON-저항이 단일막과 비교해 비슷한 것을 볼 수 잇는데, 그 이유는 TiO2에 포함된 Ti가 필라멘트에 포함되어 있어 필라멘트의 저항을 감소시켰기 때문으로 사료된다. 결국 이중막을 구성시 ON-저항 증가에 의한 속도 저하 요인은 없다고 할 수 있다. 5V의 절연파괴 시간을 측정한느 TDDB 테스트 결과 1.1$\times$103 year로 기대수치인 수십 년보다 높아 제안된 안티퓨즈의 신뢰성을 확보 할 수 있었다. 제안된 안티퓨즈의 이중 절연막의 두께는 250 이고 프로그래밍 전압은 9.0V이고, 약 65$\Omega$의 on 저항을 얻을수 있었다.보았다.다.다양한 기능을 가진 신소재 제조에 있다. 또한 경제적인 측면에서도 고부가 가치의 제품 개발에 따른 새로운 수요 창출과 수익률 향상, 기존의 기능성 안료를 나노(nano)화하여 나노 입자를 제조, 기존의 기능성 안료에 대한 비용 절감 효과등을 유도 할 수 있다. 역시 기술적인 측면에서도 특수소재 개발에 있어 최적의 나노 입자 제어기술 개발 및 나노입자를 기능성 소재로 사용하여 새로운 제품의 제조와 고압 기상 분사기술의 최적화에 의한 기능성 나노 입자 제조 기술을 확립하고 2차 오염 발생원인 유기계 항균제를 무기계 항균제로 대체할 수 있다. 이와 더불

• 한국콘텐츠학회논문지
• /
• 제9권10호
• /
• pp.451-463
• /
• 2009

본 연구의 목적은 태양전지의 변환효율을 높이기 위한 박막형 소재 물질 개발과 전지의 조립과정을 개선 발달시키기 위한 것이다. 이 연구에 사용된 이산화티타니움은 물과 알콕사이드 몰비, 용액 pH의 변화, 분말의 묵힘조건 등 반응조건을 조절한 솔-겔 방법에 의하여 조제되었다. 준비된 이산화티타니움은 $300{\sim}750^{\circ}C$의 열처리조건 범위에서 소결하였다. $600^{\circ}C$의 열조건에서 만들어진 이산화티타니움은 XRD 패턴에서 강한 세기의 아나타제형이 나타났고, $750^{\circ}C$에서 소결되었을 때에는 아나타제형와 루틸형의 혼합물이 나타났다. 또한 소결온도와 묵힘시간 등에 따라 합성된 이산화티타니움의 특성은 묵힘시간이 증가함에 따라 아나타제형 결정으로 변환되는 것을 확인할 수 있었다. 한편 전류밀도는 묵힘시간과 온도에 따라 증가하였고, 변환효율은 전류밀도의 증가로 역시 증가함을 알 수 있었다. 산소분위기하에서 산소와 카드뮴텔루라이드의 화학결합이 생성됨을 관찰할 수 있었고, 카드뮴텔루라이드의 박막위의 산소가 크롬메이트와 하이드라진 처리에 의하여 감소되는 것을 알수 있었다. 결론적으로 공기분위기하에서 $550^{\circ}C$의 급속 소결조건에서 만들어진 카드뮴텔루라이드의 에너지변환효율은 $0.07cm^2$, $1.0cm^2$의 면적에 대해 각각 12.0%, 6.0%로 나타내었다.

• 한국재료학회지
• /
• 제19권1호
• /
• pp.18-23
• /
• 2009

The influence of various surface morphologies on the mechanical strength of silicon substrates was investigated in this study. The yield for the solar cell industry is mainly related to the fracturing of silicon wafers during the manufacturing process. The flexural strengths of silicon substrates were influenced by the density of the pyramids as well as by the size and the rounded surface of the pyramids. To characterize and optimize the relevant texturing process in terms of mechanical stability and the fabrication yield, the mechanical properties of textured silicon substrates were investigated to optimize the size and morphology of random pyramids. Several types of silicon substrates were studied, including the planar type, a textured surface with large and small pyramids, and a textured surface with rounded pyramids. The surface morphology and a cross-section of the as-textured and fractured silicon substrates were investigated by scanning electron microscopy.