• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.403-403
• /
• 2011

결정질 태양전지는 태양전지 시장에 큰 서막을 장식하였다. 현재 여러 종류의 태양전지 기술들이 많이 나오고 있지만 결정질 태양전지는 변환 효율이 좋고 신뢰성이 높아서 높은 시장 점유율을 차지하고 있다. 하지만 응용 분야가 적고 기판 가격이 비싸다는 단점이 있다. 현재에는 응용분야 개선을 위하여 Flexible solar cell에 대한 연구가 활발하다. Flexible solar cell에 상부전극은 결정질 태양전지에서 사용되는 Ag나 Al 전극 대신 TCO 종류의 일종인 ITO를 많이 사용한다. Flexible Solar cell은 Organic Solar cell과 Amorphous Solar Cell 두 가지 범주를 가지고 있다. 본 연구에서는 Amorphous Solar Cell의 전극에 사용되는 ITO의 온도 Stress에 따른 특성을 연구함으로써 Engineer의 근본적인 이슈인 저비용, 고효율에 초점을 맞추어 소자특성을 확인해 보도록 한다. Glass에 E-beam evaporation 장비를 이용하여 ITO를 증착하였고 제작된 소자를 200, 250, 300, 350$^{\circ}C$의 온도변수를 두어 1시간동안 Annealing 하였다. 각 Annealing 온도에 따른 Sheet resistivity,와 visible 영역의 transmittant를 측정하였다. visible영역에서의 transmittant는 Annealing 200$^{\circ}C$에서 300$^{\circ}C$로 온도가 증가함에 따라 transmittant는 증가하다가 350$^{\circ}C$에서 감소하였다. Sheet resistivity의 경우 Annealing 200$^{\circ}C$에서 300$^{\circ}C$로 온도가 증가함에 따라 ITO의 Sheet resistivity가 줄어들다가 350$^{\circ}C$에서 증가하였다. 300$^{\circ}C$로 Annealing한 ITO가 가시광선 영역에서 transmittant가 가장 높은 80%로 측정 되었다. Sheet resistivity역시 300$^{\circ}C$로 Annealing한 ITO가 8${\Omega}/{\Box}$로 가장 낮았다. Annealing 온도가 ITO의 electrical 특성과 optical 특성에 변화를 주었음을 알 수 있었다. Resistivity가 낮은 ITO 전극으로 박막 셀을 제작한다면 좋은 효율을 얻을 수 있을 거라 생각된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
• /
• pp.325-325
• /
• 2010

최근 결정질 실리콘 태양전지 분야에서는 태양전지의 Voc와 Isc의 증가를 통한 효율 향상을 목적으로 후면 passivation에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. Local-Back Contact은 최적화된 후면 passivation 박막을 이용한 태양전지 제조방법이다. 고효율 태양전지 개발을 위해 최적의 laser 가공 조건이 확립되어야 한다. 본 연구에서는 고효율의 LBC 태양전지 개발을 위해 ONO 구조의 후면 passivation 박막에 laser ablation 조건을 가변하여 LBC 태양전지를 제작하고 그 특성을 분석하였다. 본 연구에 사용된 laser는 355nm 파장을 갖는 UV laser를 사용하였다. laser 파워는 5W, 주파수는 30kHz로 하였을 때 폭 20um, 깊이 5um의 홀을 형성시킬 수 있었다. 후면 접촉 면적의 영향을 확인하기 위하여 laser ablation 간격을 300um, 500um, 700um으로 가변하여 공정을 진행하였다. 태양전지 제조 결과 spacing 300um일 경우 효율이 높게 측정되었으며, laser ablation의 데미지를 줄이기 위한 FGA 처리시 웨이퍼 표면의 데미지를 줄여 carrier lifetime 향상에 기여하는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과를 이용하여 향후 후면 passivation 극대화 및 접촉면적 가변을 통한 고효율 LBC 태양전지 개발이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.87-87
• /
• 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.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
• /
• pp.1382-1383
• /
• 2011

결정질 실리콘 태양전지에서 전극 형성 공정은 Voc(Open-circuit voltage), Isc(Short-circuit current), Rser(Series resistance), Rshunt(Shunt resistance), FF(Fill factor) 특성에 영향을 주기 때문에 매우 중요하다. 하지만 paste와 선 공정에서의 조건에 따라 특성이 바뀌기 때문에 소성 공정을 최적화하기는 쉽지 않다. 본 연구에서는 Gravure Off-set printing 방식을 이용하여 결정질 실리콘 기판 표면에 미세 전극 형성 공정을 하고 소성 조건 최적화를 위해 peak 온도와 ramp-up 속도를 변화시켜 각 조건별 특성을 비교하였다. Peak 온도가 커질수록, contact resistance의 감소에 따라 Rser가 줄어들었다. 본 연구를 통해 Voc는 619mV, FF는 77.9%로 측정되는 Gravure Off-set 태양전지에 최적화된 소성 공정 조건을 확보하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.489.1-489.1
• /
• 2014

Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) 장치를 통하여 증착된 수소화된 질화막(SiNx:H)은 결정질 태양전지의 반사방지막과 패시베이션 층으로 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 PECVD 장치내에 플라즈마를 형성하는 무선주파수(Radio Frequency)를 다양하게 변화시켜 수소화된 실리콘 질화막의 경향성을 알아보고 각 무선주파수에서 최적화된 패시베이션층을 태양전지에 적용하여 그 특성들을 분석하였다. 다양한 무선주파수 범위는 고주파(High Frequency: 13.56 MHz), 저주파 (Low Frequency: 440 kHZ) 그리고 혼합주파(Dual Frequency: 13.56 MHz + 440 kHz)를 각각 이용하여 수소화된 질화막을 증착 하였으며 $156{\times}156mm$ 대면적 결정질 실리콘 태양전지를 제작하여 비교하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.407-407
• /
• 2011

태양전지에서 Fill Factor를 저하시키는 직렬저항의 성분들은 베이스저항, 에미터 저항, contact 저항, finger 저항, busbar 저항 등이 있다. 각각의 저항 성분은 전극의 width및 height, 그리고 전극과 전극 사이의 spacing을 가변함에 따라 각기 다른 값을 나타내는데, 낮은 직렬저항 값을 달성하기 위해 전극의 면적을 크게 하는 것이 바람직하지만, 이는 cell의 shading loss를 증가시켜 cell의 JSC를 저하시킨다. 그러므로 cell의 면적과 전면 에미터의 면저항을 고려하여 shading loss와 직렬저항을 최소화 하는 최적의 전면 전극의 설계가 중요하다. 본 논문에서는 시뮬레이션을 통해 전면 전극의 height, spacing 및 width를 가변하여 1 by 1, 2 by 2, 3 by 3의 cell 면적에서의 전면 전극의 설계를 최적화 하였다. 시뮬레이션 결과 각각의 cell면적에서 단위면적당 저항 값이 500 $m{\Omega}$ 이하, shading loss가 4% 미만인 전극을 설계하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
• /
• pp.142-142
• /
• 2010

태양광 발전산업에서 현재 주류인 결정 실리콘 태양전지의 변환효율은 꾸준히 향상되고 있으나, 태양전지의 가격이 매년 서서히 하강되고 있는 실정에서 결정질 실리콘 가격의 상승 등으로 부가가치 창출에 어려움이 있으며, 생산 원가를 낮출 수 있는 태양전지 제조기술로는 2세대 태양전지로 불리는 박막형이 현재의 대안이며, 특히 에너지 변환 효율과 생산 원가에서 장점이 있는 것이 CIGS 박막 태양전지로 판단된다. 화합물반도체 베이스인 CIGS 박막 태양전지는 연구실에서는 세계적으로 20.3% 높은 효율을 보고하고 있으며, 모듈급에서도 13% 효율로 생산이 시작되고 있다. 국내에서도 연구실 규모 뿐만 아니라 대면적(모듈급) CIGS 박막 태양전지 증착용 장비, 제조공정 등의 기술개발이 진행되고 있다. CIGS를 광흡수층으로 하는 CIGS 박막 태양전지의 구조는 여러 층의 단위박막(하부전극, 광흡수층, 버퍼층, 앞면 투명전극, 반사방지막)을 순차적으로 형성시켜 만든다. 이 중에 하부전극은 Mo 재료을 스퍼터링 방법으로 증착하여 주로 사용한다. 하부전극은 0.24 Ohm/cm2 정도의 전기적 특성이 요구되며, 주상조직으로 성장하여야 하며, 기판과의 밀착성이 좋아야하고 또한 레이저 패턴시 기판에서 잘 떨어져야 하는 특성을 동시에 가져야 한다. 그리고 CIGS 박막 내에서 Na 도핑을 어떻게 제어할 것인지도 고려해야한다. 본 연구에서는 대면적(모듈급) CIGS 박막 태양전지에서 요구되는 하부전극 Mo 박막의 특성과 기술적 이슈들에 대해서 연구결과들을 논하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
• /
• pp.47.1-47.1
• /
• 2010

태양전지는 태양광을 직접 전기로 변환하는 소자로서, 무공해 신재생 에너지로 각광받고 있다. 이러한 태양전지의 상용화를 위하여 발전효율과 경제성을 높이기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 특히 도심형 건물의 외장재를 태양전지로 활용하는 건물통합형 태양광 발전 (BIPV : building integrated photovoltaics)등에 대한 연구가 활발하다. 따라서, 본 조사 연구에서는 태양전지 기판소재의 요구특성을 조사하고, BIPV용으로 적용 가능한 유연한 금속기판의 개발을 위한 기술적 방법을 제시하고자 하였다. 현재 태양전지의 기판은 비정질 혹은 결정질 실리콘 기판과 라임유리 기판이 주로 사용되고 있으며, 특수용도로 고가의 폴리이미드 고분자 필름이 사용되고 있다. 그러나 BIPV의 다양한 응용을 위해서는 저가의 유연한 기판이 절실히 요구되고 있다. 스테인레스 금속박판은 인성 및 강도가 우수하고, 유연하여 다양한 형태로 가공이 가능하며, 가격이 저렴하고, 다양한 표면개질기술이 적용될 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
• /
• pp.42.1-42.1
• /
• 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
• /
• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
• /
• pp.124.1-124.1
• /
• 2011

결정질 태양전지에서 도핑(Doping)은 반도체(Semiconductor)의 PN 접합(Junction)을 형성하는 중요한 역할을 한다. 도핑은 반도체에 불순물(Dopant)을 주입하는 공정으로 고온에서 진행되며 온도는 중요한 변수(Parameter)로 작용한다. 본 연구에서는 여러 가지 도핑 방법 중 SOD(Spin-On Dopant)를 이용하여 온도에 따른 도핑 결과와 특성을 분석 하였다. P-type 웨이퍼(Wafer)에 SOD를 이용하여 불순물을 증착 후 Hot-plate에서 15분간 Baking 하였다. Baking된 웨이퍼는 노(Furnace)에 넣고 $860^{\circ}C{\sim}880^{\circ}C$까지 $10^{\circ}C$씩 가변하였다. 각각의 조건에 대해 Lifetime과 Sheet Resistance을 측정하였고, 그 결과 $880^{\circ}C$에서의 Lifetime이 $23.58{\mu}s$로 $860^{\circ}C$에 비해 235.8% 증가하여 가장 우수 하였으며, Sheet Resistance 또한 $68{\Omega}$/sq로 $860^{\circ}C$에서 가장 우수하게 측정되었다. SOD의 속도 가변에 따른 특성 변화를 보기 위해 온도는 $880^{\circ}C$에 고정한 후 속도를 3000rpm~4500rpm까지 500rpm간격으로 1시간동안 실험한 결과 rpm 속도에 따른 lifetime 변화는 거의 없었으며, Sheet Resistance는 3000rpm에서 $63{\Omega}$/sq로 가장 우수 하였다. 본 연구를 통해 온도와 Spin rpm에 따른 특성을 확인한 결과 온도가 높을 때 Sheet Resistance가 가장 안정화 되며, lifetime이 더욱 우수한 것을 확인할 수 있었다.