• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2010.06a
• /
• pp.77.2-77.2
• /
• 2010

스크린 프린팅을 이용한 태양전지에서 전극소성 시 알루미늄 후면 전극이 실리콘으로 확산되어 후면전계(Back Surface Field)를 형성한다. 후면전계 형성시 알루미늄과 후면전계 사이에 알루미늄-실리콘 합금이 형성된다. 이 알루미늄-실리콘 합금은 알루미늄 후면전극의 전기전도도 및 휨현상, bead 형성 등에 영향을 끼친다. 본 논문은 알루미늄 페이스트에 첨가된 Glass frit이 알루미늄-실리콘 합금 형성에 끼치는 영향을 관찰하였다. 분산제, 유기바인더, 알루미늄을 섞어 1개의 페이스트를 만들었고, Glass frit을 1%, 2%, 3%, 4%, 5% 씩 첨가하여 총 6개의 알루미늄 페이스트를 만들었다. 절삭손상이 제거된 실리콘 기판의 후면에 알루미늄 페이스트를 스크린 프린팅하여 전극을 소성하였다. 주사전자 현미경(SEM)을 사용하여 시편의 단면사진으로부터 Glass frit 함량에 따른 알루미늄-실리콘 합금층의 변화를 관찰하였다. Glass frit이 첨가되지 않은 페이스트는 소성 후 알루미늄-실리콘 합금이 두껍게 형성되었으나, Glass frit이 첨가된 페이스트는 소성 후 알루미늄-실리콘 합금이 얇게 형성되는 결과를 얻었다. 또한 Glass frit을 첨가함에 따라 표면의 원형 모양의 무늬가 작아지면서 3%부터는 사라지는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2009.06a
• /
• pp.91-91
• /
• 2009

태양전지의 전극소성 시 알루미늄 후면 전극이 실리콘으로 확산되어 후면전계(Back Surface Field)를 형성한다. 후면 패시베이션층은 후면반사율을 높여 내부광흡수경로를 늘리고 후면재결합속도를 감소시킨다. 본 논문은 후면 패시베이션층이 알루미늄 후면전계 형성에 미치는 영향 및 온도에 따른 변화를 관찰하였다. 절삭손상(Saw damage)이 제거된 실리콘 기판의 후면에 패시베이션층이 없는 것과 후면 패시베이션층으로 사용되는 실리콘 산화막을 형성시킨 시편을 제작하였다. 알루미늄 후면전극을 스크린 인쇄 후 소성온도를 달리하여 실리콘과 알루미늄과의 반응을 비교하였다. 주사전자현미경(SEM)을 사용하여 시편의 단면사진으로부터 소성온도에 따른 실리콘과 알루미늄간의 반응 여부를 관찰하였고, 열분석을 통해 반응 온도를 조사하였다. 패시베이션층이 없는 경우에는 약 $600^{\circ}C$부터 실리콘과 알루미늄간의 반응이 시작되었고, 패시베이션층이 있는 경우에는 약 $700^{\circ}C$부터 반응이 시작되는 결과를 얻었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2011.05a
• /
• pp.121.1-121.1
• /
• 2011

현재 상용화되고 있는 단결정 실리콘 태양전지는 알루미늄 페이스트를 이용하여 후면의 전 영역에 전계를 형성한다. 최근에는 고효율을 얻기 위하여 후면에 패시베이션 효과와 장파장에 대한 반사도를 증가 시키는 SiNx막을 증착 후, 국부적으로 전계를 형성하는 국부 후면 전극(Local back surface field)기술이 연구되고 있다. 본 연구에서는 전면만 텍스쳐 된 단결정 실리콘 웨이퍼를 이용하였다. Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition(PECVD)를 이용하여 전,후면에 SiNx를 증착 하였고 후면의 국부적인 전극 패턴 형성을 위하여 SiNx 식각용 페이스트를 사용한 스크린 프린팅 기술을 이용하였다. 스크린 프린팅을 이용하여 패턴이 형성된 후면에 알루미늄을 인쇄 한 후 Rapid Thermal Process(RTP)를 이용하여 소성 공정 조건을 변화시켰다. 소성 조건 동안 형성되는 후면 전계층은 peak 온도와 승온속도, 냉각 속도에 따라 형상이나 특성이 변화하기 때문에 소성 조건을 변화시키며 국부적 후면 전계 형성의 최적화에 관한 연구를 수행하였다. 패이스트를 이용하여 SiNx를 식각 후 광학 현미경(Optical Microscopy)을 사용하여 SiNx의 식각 유무를 살펴보았고, RTP로 형성된 국부 전계층의 형성 두께, 주변 부분의 형상을 살피기 위해 도핑 영역을 혼합수용액으로 식각하여 주사 전자 현미경(SEM)을 이용하여 관찰 하였다. 또한 후면의 특성을 살펴보기 위해 분광 광도계(UV/VIS/NIR Spectrophotometer)를 사용하여 후면 SiNx층의 유무에 따른 반사도를 비교, 측정 하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2009.05a
• /
• pp.54.2-54.2
• /
• 2009

결정질 실리콘 태양전지의 알루미늄 후면전극이 패시베이션층의 공극을 통하여 확산됨으로써 국부 후면전계(local back surface field)가 형성되는 후면 점접촉 구조를 제조하였으며, 이에 대한 공정조건 및 특성을 연구하였다. 후면 패시베이션층은 실리콘 기판과 금속전극사이에 삽입됨으로써 표면 재결합속도를 낮추고, 후면 반사도를 높여 광흡수 경로를 증가시킬 수 있다. 고가의 사진식각기술 대신에 저가의 단순한 공정인 레이저 식각기술을 사용하여 후면 패시베이션층에 균일하고 잘 정렬된 공극 패턴을 형성할 수 있었다. 레이저 식각 조건 및 소성조건에 따른 Al 확산 국부 후면전계의 단면 형상을 주사전자현미경(SEM)을 사용하여 관찰하였으며 이에 대한 전기적, 광학적 특성 변화를 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.02a
• /
• pp.208-208
• /
• 2012

알루미늄이 도핑된 p+후면 에미터 구조를 갖는 n-type 결정질 실리콘 태양전지를 제작하였다. 기판으로는 n-type Cz 실리콘 웨이퍼가 사용되었으며 크기, 두께 및 비저항은 각각 6"x 6", $200{\mu}m$, $3{\sim}5{\Omega}cm$이었다. 실험을 통하여 에너지 변환 효율 17.5%를 얻었다. 모든 공정은 p-type 실리콘 상용 태양전지 제작에 쓰이는 것과 동일하게 적용하였다. 또한 PC1D 시뮬레이션을 통하여 전면 전계의 두께 및 피크 농도, 기판의 소수 운송자 수명, 후면 에미터의 도핑 농도, 실리콘 기판의 두께를 변수로 하여 후면 에미터 구조의 n-type 실리콘 태양전지의 최적화 작업을 실시하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2012.05a
• /
• pp.99.2-99.2
• /
• 2012

현재 양산 중인 대부분의 결정질 실리콘 태양전지는 p-type 실리콘 기판의 전면에 인 (phosphorus) 을 확산시켜 에미터로 사용한 스크린 프린티드 태양전지 (Screen Printed Solar Cells) 이다. 위 태양전지의 단점은 p-type 기판의 광열화현상 (Light Induced Degradation) 문제와 후면 알루미늄 금속 전극으로 인한 휨 현상 등이 있다. 이러한 단점을 해결하기 위해 n-type 기판의 전면에 보론 (Boron) 을 도핑하여 에미터로 사용하고, 후면 전계 (Back Surface Field) 로 인 (Phosphorus)을 도핑한 태양전지에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는, 튜브 전기로 (tube furnace) 를 이용해 n-type 실리콘 웨이퍼 전면에 보론 도핑을 하고 이와 마찬가지로 웨이퍼 후면에 인 도핑을 실시하였다. 그리고 전면과 후면의 패시베이션을 위해 얇게 산화막을 형성한 후 실리콘 질화막 (SiNx) 을 증착하였다. 에미터와 후면 전계 그리고 패시베이션 층의 특성을 평가하기 위해 QSSPC (Quasi-Steady-State PhotoConductance) 로 소수반송자 수명 (Minority Carrier Lifetime) 과 포화 전류 (Saturation current) 값을 측정하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.02a
• /
• pp.689-689
• /
• 2013

Atomic layer deposition (ALD)에 의한 알루미늄 산화 막(Al2O3)은 고효율 결정질 실리콘 태양전지를 위한 우수한 표면 패시베이션 특성을 제공한다. 알루미늄 산화막는 고정적인 음전하를 가지고 있기 때문에 p-형 실리콘 태양 전지 후면은 전계에 의한 우수한 패시베이션 효과를 형성한다. 그러나, ALD 방식으로 증착된 알루미늄 산화막은 매우 긴 공정 시간을 필요로 하기 때문에 기존의 실리콘 태양 전지 공정에 적용하기가 어렵다. 본 논문에서는 알루미늄 산화막 형성에서 공정 시간을 줄이기 위해 Plasma assisted atomic layer deposition (PA-ALD) 방식을 적용했다. PA-ALD 기술은 trimethylaluminum (TMA)과 O2를 사용하여 기판 표면에 알루미늄 산화막을 증착하는 것으로 ALD 방식과 유사하지만, O2 플라즈마를 사용함으로써 증착 속도를 향상시킬 수 있다. 이는 좋은 패시베이션 특성을 가지는 알루미늄 산화막을 실리콘 태양전지양산 공정에 적용할 수 있는 가능성을 제시한다. PA-ALD 방식에 의한 알루미늄 산화막의 패시베이션 특성을 최적화하기 위해서 증착 후 열처리 조건에 대한 연구도 수행하였다. 막증착률이 1.1${\AA}$/cycle인 Al2O3층의 두께 변화에 따른 특성을 최적화하기 위해 공정 온도를 $250^{\circ}C$ 고정하고, 열처리 온도와 시간을 가변하였으며 유효 반송자수명을 측정하여 알루미늄 산화막의 패시베이션 특성을 확인했다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2010.11a
• /
• pp.38.1-38.1
• /
• 2010

The trend to thinner crystalline silicon solar wafers in production of solar cells investigates re-evolution of back surface field (BSF) formation. We have studied mechanisms of back contact formation in Al evaporation and screen printed Al paste for Si solar cells by TEM analysis. We observed that Si diffuse into Al during heat up. The Si diffusion process made vacancies in Si wafer. The Al began to seep into the Si wafer (Al spike). During heat down, the Al spike were shrink which causes the doped region (BSF).

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2010.06a
• /
• pp.91.1-91.1
• /
• 2010

There are some methods for increasing efficiency of crystalline silicon solar cells. Among them, It is important to reduce the recombination loss of surface for high efficiency. In order to reduce recombination loss is a way to use the BSF(Back Surface Field). The BSF on the back of the p-type wafer forms a p+layer. so, it is prevented to act electrons of the p-area for the rear recombination. As a result, the leakage current is reduced and the rear-contact has a good Ohmic contact. therefore, open-circuit-voltage and Fill factor(FF) of solar cells are increased. This paper investigates the formation of rear contact process comparing Aluminum-paste(Al-paste) with Aluminum-Metal(99.9%). It is shown that the Aluminum-Metal provides high conductivity and low contact resistance of $21.35m{\Omega}cm$ using the Vacuum evaporation process but, it is difficult to apply the standard industrial process because high Vacuum is needed and it costs a tremendous amount more than Al-paste. On the other hand, using the Al-paste process by screen printing is simple for formation of metal contact and it is possible to produce the standard industrial process. however, it is lower than Aluminum-Metal(99.9) of conductivity because of including mass glass frit. In this study, contact resistances were measured by 4-point prove. each of contact resistances is $21.35m{\Omega}cm$ of Aluminum-Metal and $0.69m{\Omega}cm$ of Al-paste. and then rear contact have been analyzed by Scanning Electron Microscopy(SEM).

• Current Photovoltaic Research
• /
• v.4 no.4
• /
• pp.145-149
• /
• 2016

Characteristic of aluminum-silicon alloy paste which is applied on the rear side of PERC cell was investigated. The paste was made by aluminum-silicon alloy with eutectic composition to avoid the formation of void which is responsible for the degradation of the open-circuit voltage. Also, the glass frit component of the paste was changed to improve the adhesion of aluminum-silicon paste. We observed the formation of void and local back surface field between aluminum electrode and silicon base by SEM. The light IV, quantum efficiency and reflectance of the solar cells were characterized and compared for each paste.