• 제목/요약/키워드: 광결정

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고효율 태양전지를 위한 ICP-RIE기반 결정질 실리콘 표면 Texturing 공정연구

  • 이명복;이병찬;박광묵;정지희;윤경식
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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    • pp.315-315
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    • 2010
  • 결정질 실리콘을 포함하는 태양전지의 광전효율은 표면에 입사되는 태양광의 반사를 제외하면 흡수된 광자에 의해 생성되는 전자-정공쌍의 상대적인 비율인 내부양자효율에 의존하게 된다. 실제 생성된 전자-정공쌍은 기판재료의 결정상태와 전기광학적 물성 등에 의해 일부가 재결합되어 2차적인 광자의 생성이나 열로서 작용하고 최종적으로 전자와 정공이 완전히 분리되고 전극에 포집되어 실질적인 유효전류로 작용한다. 16% 이상의 고효율 결정질 실리콘 태양전지양산이 요구되고 있는 현실에서 광전효율 개선 위해 가장 우선적으로 고려되어야 할 변수는 입력 태양광스펙트럼에 대한 결정질 실리콘 표면반사율을 최소화하여 광흡수를 극대화하는 것이라 할 수 있다. 이의 해결을 위하여 대기와 실리콘표면 사이의 굴절률차이가 크면 클수록 태양광스펙트럼에 대한 결정질 실리콘의 광반사는 증가하기 때문에 상대적으로 낮은 굴절률의 $SiO_x$$SiN_x$와 같은 반사방지막을 광입력 실리콘표면에 증착하여 광반사율 저감공정을 적용하고 있다. 이와 더불어 결정질 실리콘표면을 화학적으로 혹은 플라즈마이온으로 50-100nm 직경의 바늘형 피라미드형상으로 texturing 함으로 광자들의 다중반사 등에 기인하는 광흡수율의 증가를 기대할 수 있기 때문에 태양전지효율 개선에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 이해된다. 본 실험에서도 고효율 다결정 실리콘 태양전지 양산공정에 적용 가능한 ICP-RIE기반 결정질 실리콘표면에 대한 texturing 공정기술을 연구하였다. Double Langmuir 플라즈마 진단시스템(DLP2000)을 적용하여 사용한 $SF_6$$O_2$ 개스유량과 챔버압력, 플라즈마 파워에 따른 이온밀도, 전자온도, 포화이온전류밀도, 플라즈마포텐셜의 공간분포를 모니터링하였고 texturing이 완료된 시료에 대하여 A1.5G 표준태양광스펙트럼의 300-1100nm 파장대역에서 반사율을 측정하여 그 변화를 관찰하였다. 본 연구에서 얻어진 결과를 간략히 정리하면 Si texturing에 가장 적합한 플라즈마파워는 100W, $SF_6/O_2$ 혼합비는 18:22, 챔버압력은 30mtorr 등이고 이에 상응하는 플라즈마의 이온밀도는 $2{\sim}3{\times}10^8\;ions/cm^3$, 전자온도는 14~15eV, 포화전류밀도는 $0.014{\sim}0.015mA/cm^2$, 플라즈마포텐셜은 38~39V 범위 등이었다. 현재까지 얻어진 최소 평균반사율은 14.2% 였으며 최적의 texturing패턴 플라즈마공정 조건은 이온에 의한 Si표면원자들의 스퍼터링과 화학반응에 의한 증착이 교차하는 플라즈마 에너지 및 밀도 상태인 것으로 해석된다.

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용량별 태양광 시스템의 발전 성능에 관한 연구 (Study on the Performance Ratio of PV System for Capability)

  • 박재균;이소미
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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    • pp.107.2-107.2
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    • 2011
  • 태양광발전 시스템의 성능 평가는 신뢰할 수 있는 데이터의 취득 및 분석을 통하여 발전성능을 제시할 수 있다. 발전성능에 영향을 미치는 요인으로는 일사량과 온도 등의 환경적인 요인, 시스템 구성에 따른 기술적인 요인에 의해 결정될 수 있다. 특히, 시스템 구성에 의해 결정되는 기술적인 요인은 태양전지 모듈의 어레이 손실 및 BOS의 자체 손실 등을 분석하여 전체 시스템의 발전성능을 분석하여 그 성능을 평가할 수 있다. 본 논문에서는 기 설치된 태양광발전 시스템에서 취득된 데이터를 통하여 용량별, 지역별에 따른 태양광발전 시스템의 성능 분석과 손실 원인을 분석하였다. 분석결과 시스템의 성능은 환경적인 요인과 기술적인 요인에 의해 발전성능이 달라진다는 것을 확인할 수 있었다. 본 논문의 결과는 향후 태양광 발전 시스템의 성능의 기준을 제시하는 연구를 위한 사전연구로써 유용한 자료가 되리라 믿는다.

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1차원 자성 포토닉 결정을 이용한 자기 광학 공간 광 변조기의 제조 (Fabrication of Magneto-Optic Spatial Light Modulator based on 1D Magnetophotonic Crystal (MPC-MOSLM))

  • 박재혁;조재경
    • 한국광학회:학술대회논문집
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    • 한국광학회 2000년도 하계학술발표회
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    • pp.192-193
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    • 2000
  • 공간 광변조기(spatial light modulator)는 빛의 진폭, 위상 혹은 편광 상태를 공간적으로 변조하는 소자이다. 2차원적인 화소 배열을 갖는 공간 광 변조기는, 전자 소자들이 지니지 않는, 정보를 고속으로 병렬 처리할 수 있는 기능에 힘입어, 광상관기, 광컴퓨터, 프로젝션 TV, 빔 프로젝트, 홀로그래피 메모리의 핵심 소자로 지난 50년간 활발히 연구되어, 액정 공간 광 변조기, 자기 광학 공간 광 변조기$^{(1)(2)}$ 등이 개발되었다. 이 중에서 자기광학 공간 괌 변조기는 화소의 스위칭 스피드가 빠르고, 견고하고, 내방사능성을 가질 뿐만 아니라, 비휘발성이라는 장점을 가지고 있어, 주로 우주항공용의 Miniature Ruggedized Optical Correlator(MROC)$^{(3)}$ 에 사용되어 왔다. 본 논문에서는 새로운 개념의 공간 광 변조기인 자성 포토닉 결정을 이용한 자기 광학 공간 광 변조기(MPC-MOSLM)의 제조에 관하여 논하고자 한다 (중략)

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결정질 실리콘 태양전지 표면 그리드에 의한 반사율과 양자효율에 미치는 영향

  • 박인규;손찬희;윤명수;유하진;한상근;유진혁;현덕환;김정식;권기청
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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    • pp.299-299
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    • 2010
  • 태양전지 셀에서 표면 반사에 의한 태양광 손실을 보다 적게 하여 흡수량 증가시킬 필요가 있다. 태양전지에서 생성된 전자 정공 수집 향상을 위해 금속 재질로 이루어진 그리드 전극을 사용한다. 이때 금속 그리드에 입사되는 태양광은 대부분 반사되어 입사광의 손실로 이어진다. 본 연구에서는 결정질 실리콘 태양전지에서 표면 그리드에 의한 광학적 손실을 반사율을 통해 확인하였고 양자효율을 측정하여 보았다. 결정질 실리콘 태양전지 표면 반사율 측정은 적분구를 사용하였고, 측정에 사용된 태양전지 샘플은 일반적인 구조의 결정질 실리콘 태양전지이다. 실험은 표면 그리드 공정 전 후의 샘플로 실험을 진행하였고, 셀의 표면 균일도에 의한 확인을 위하여 동일한 면적 비율의 입사광을 조사하여 반복 실험을 하였다. 양자효율 측정은 광학 초퍼를 통한 광원과 분광기 및 검출기를 포함하는 태양전지 특성 분석 장치를 사용하였다. 그 결과 특정 파장 대역에서 그리드의 유무에 따른 반사율의 변화와 이에 따른 양자효율의 변화를 통하여 그리드에 의한 결정질 실리콘 태양전지의 특성변화에 대해 알아보았다.

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결정질 실리콘 태양전지용 전극의 기술개발 및 동향

  • 김은주;임재홍
    • 한국태양광발전학회지
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    • 제2권1호
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    • pp.18-25
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    • 2016
  • 결정질 실리콘 태양전지의 전극은 태양전지 시장의 80% 이상을 차지하고 있어 제조단가에 크게 영향을 미칠 뿐만이 아니라 효율에도 크게 영향을 미친다. n-type과 p-type의 실리콘 반도체를 접합해 오믹접촉을 형성하며, 전면에는 Ag 페이스트를, 후면에는 Al 페이스트를 이용해 형성한다. 여러 가지 방법으로 전극을 형성할 수가 있으며, 스크린 프린팅이 대표적인 방법이다. 스크린 프린팅은 간단하며 연속 공정을 이용해 전극을 형성할 수 있다. 최근 원가절감에 대한 요구로 습식기반 공정을 이용한 전극형성 연구도 활발히 진행되고 있다. 본고에서는 결정질 실리콘 태양전지 전극에 대해 설명했으며, 결정질 실리콘 태양전지의 기술개발 및 동향에 대해 소개하고자 한다.

BBO 결정을 이용한 Pico초 광매개 발생과 증폭 (Picosecond optical parametric generation and amplification using BBO crystals)

  • 유난이;최혜영;차명식
    • 한국광학회:학술대회논문집
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    • 한국광학회 2000년도 하계학술발표회
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    • pp.244-245
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    • 2000
  • 비선형광학 결정을 이용한 optical parametric generation(OPG)은 coherent tunable radiation을 얻는 방법으로 매우 효과적이다. Beta barium borate(BBO) 결정은 비선형성이 클 뿐만 아니라 광손상문턱이 높고 자외선에서부터 근 적외선영역까지(2 -0.2$mu extrm{m}$) 투명하여 optical parametric oscillation(OPO)이나 OPG/OPA(optical parametric generation/amplification)에 많이 활용되고 있다.[1-2] 분광학적 연구와 여러 가지 응용 측면에서 넓은 영역의 파장가변이 손쉽고 높은 에너지를 갖는 pico 초coherent source는 중요하며, 이는 결정의 비선형성을 이용하여 공진기를 구성하지 않고서도 OPG/OPA를 통하여 실현 가능하다. (중략)

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InGaN/GaN 양자우물층 위에 제작된 460nm 격자의 GaN 나노박막 광결정 특성

  • 최재호;김근주
    • 한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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    • 한국반도체및디스플레이장비학회 2006년도 춘계학술대회
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    • pp.127-130
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    • 2006
  • 사파이어 기판위에 MOCVD (metal organic chemical vapor deposition)를 이용하여 8주기의 InGaN/GaN 다중양자우물(multiple quantum well : MQW)구조가 성장되어졌고 이 구조 위에 p-GaN층이 형성됐다. 다시 p-GaN 위에 200nm의 두께를 갖는 PMMU 박막을 도포하고 electron beam lithography system을 이용하여 직경이 150nm가 되도록 나노단위의 삼각격자 구조를 가진 구멍을 패턴하고 inductively coupled plasma(ICP)를 이용하여 식각을 하여 광결정을 제작하였다. 광결정은 두께가 26nm이고 격자간격은 460nm로서 파장이 450nm인 파란빛을 나노회절 시켜서 photoluminescence(PL)의 세기를 강화시킨다.

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