• 신재생에너지
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• 제8권1호
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• pp.18-23
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• 2012

The screen printing has been widely used to form silver electrodes in solar cell device due to their simplicity of process. However, the wavy and irregular surface which is believed to be originated from a screen mask mesh and thixotropic characteristics of paste on screen printing process is well-known to give a negative effect on solar cell efficiency. The dispensing method that the silver paste is extruded through micro nozzle under a moderate pressure and coated on substrate can form the silver electrode without any wavy surface. In this study, we optimize the composition of silver paste and develop paste blending condition based on the thixotropic behavior of paste. The optimized paste shows a large thixotropic loop area which is related to an aspect ratio of electrode line and has the viscosity of 40 $Pa{\cdot}s$ at 40 s-1. The electrode line we finally obtainis 67.2 ${\mu}m$ in width and has an aspect ratio of 0.277.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.313.1-313.1
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• 2013

현재 결정질 실리콘 태양전지의 전 후면 전극의 형성은 스크린 프린팅 방법이 주를 이루고 있다. 스크린 프린팅 방법은 쉽고 빠르게 인쇄가 가능한 반면 단가가 높고 금속 페이스트에 첨가된 여러 혼합물에 의해서 전극과 기판 사이의 저항이 크다는 단점이 있다. 본 논문에서는 스크린 프린팅 방법으로 태양전지의 seed layer를 인쇄하고, Cu도금을 진행함으로써 태양전지의 전기적 특성을 비교하였다. 주요 전극 형성을 Cu 도금을 사용함으로써 전극과 기판사이의 저항을 감소시키고 값비싼 Ag페이스트를 값싼 Cu로 대체함으로써 가격을 낮출 수 있는 장점이 있다. 실험에 사용된 Si 웨이퍼 특성은 $156{\times}156$ mm2, 200 ${\mu}m$, 0.5-3.0 ${\Omega}{\cdot}cm$ and p-type 웨이퍼를 사용하였다. 웨이퍼는 표면조직화, p-n접합 형성, 반사방지막 코팅을 하였으며 스크린 프린팅 방법을 이용해 전 후면 전극을 인쇄하고 열처리 과정을 통해 전극을 형성하였다. 이 후 전면에 Cu도금을 실행하여 태양전지를 완성하였다. 완성된 태양전지는 솔라 시뮬레이터 및 TLM패턴을 이용하여 전기적 특성을 분석하였으며, SEM과 linescan, 광학현미경 등을 이용하여 전극을 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.122.2-122.2
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• 2015

n-type 실리콘은 p-type과 비교하여 더 높은 소수캐리어 lifetime 으로 금속 불순물에 대하여 더 좋은 내성을 갖는다. 고효율 실리콘 태양전지를 위하여 p-type 웨이퍼를 n-type으로 교체하여 빛을 조사했을 때, 광전자들이 형성되어 p-type과 비교하여 더 좋은 lifetime 안정성을 갖는다. n-type 태양전지의 전면 전극은 AgAl paste로 형성하였다. AgAl 페이스트는 소성 온도와 밀접하게 관련되어 전극의 접합 깊이에 영향을 미친다. p+ emitter 층에 파고드는 금속 접촉의 최적화된 깊이는 접촉 저항에 영향을 미치는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 소성 조건을 변화시킴으로써, 금속 깊이의 효과적인 형성을 위한 소성 조건을 최적화하였다. $670^{\circ}C$ 이하의 온도에서 소성을 진행 하였을 때, 충분한 접촉 깊이를 형성하지 못하여 높은 접촉저항을 갖는다. 소성 온도가 증가함에 따라, 접촉 저항은 감소하였다. 최적 소성 온도 $865^{\circ}C$에서 측정된 접촉저항은 $5.99mWcm^2$이다. $900^{\circ}C$ 이상에서 contact junction은 emitter를 통과하여 실리콘과 결합하였다. 그 결과로 접촉저항 shunt가 발생한다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.99.2-99.2
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• 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.

• 대한전자공학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.42-51
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• 1981

결정방위 (100)인 단결정 P형 실리콘 기판으로 N+PP+ 태양전지를 제작하였다. 뒷면의 P+층의 형성은 940℃에서 60분간 boron nitride를 사용하는 첫번째 boron predeposition과 boron glass를 제거하지 않고 1145℃에서 3시간 동안 행하는 두번째 predeposition으로 이루어지며 boron 확산층의 어닐링은 1100℃에서 40분간 하였다. 앞면의 N+ 층의 형성은 900℃에서 7∼15분동안 POCI3 source를 사용하는 Phosphorus Predeposition으로 이루어지며 어닐링은 800℃에서 1시간 동안 dryO2분위기로 하였다 금속전극층의 형성은 Ti, Pd, Ag의 순으로 앞, 뒷면에 이들 금속들을 질공증착한 후 사진식각을 함으로써 이루어지며 이에 다시 전기도금을 하여 전체 전극층의 두께를 3∼4μm정도로 증가시켰다. 표면 광반사를 줄이기 위해 앞면에 400℃에서 silicon nitride를 입혔으며 마지막으로 550℃에서 10분간 alloy를 함으로써 금속전극의 신뢰도를 높혔다. 그 결과 제작된 면적 3.36㎠의 N+PP+ 전지들은 100mW/㎠의 인공조명하에서 단락전류 103mA, 개방전압 0.59V ,충실도 0.8을 보였다. 따라서 실제 전면적(수광면적)효율이 14.4%(16.2%)가 되어 BSF가 없는 N+P 전지의 11%전면적 변환효율에서 약3.5%의 효율이 개선되었다.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회 2011년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.116-120
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• 2011

In this paper, we studied the optimization of the screen pringting method for crystalline silicon solar cell fabrication. The 156 * 156 mm2 p-type silicon wafers with $200{\mu}m$ thickness and $0.5-3{\Omega}cm$ resistivity were used after texturing, doping, and passivation. Screen printing method is a common way to make the c-Si solar cell with low-cost and high-efficiency. We studied the optimized condition for screen printing with crystalline silicon solar cell as changing the printing direction (finger line or bus bar), finger width, and mesh angle. As a result, the screen printing with finger line direction showed higher finger height and better conversion efficiency, compared with one with bus bar direction. The experiments with various finger widths and mesh angles were also carried out. The characteristics of solar cells was obtained by measuring light current-voltage, optical microscope and electroluminescence.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.322-322
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• 2013

최근 전자제품들의 소형화, 경량화, 다기능화가 활발히 진행됨에 따라, 고성능의 고출력용 인쇄회로기판(PCB)의 개발이 요구되고 있다. PCB는 전자제품의 각 부품을 전기적으로 연결하는 통로로서 전자제품의 소형화, 다기능화에 따라 고집적화가 요구되고 있다. 하지만 모든 전자장비의 고장의 85% 정도가 발열에 의한 것으로, PCB의 고집적화에 따른 발열문제가 매우 중요한 이슈가 되고 있다. 최근에는 이러한 문제점을 해결하기 위해 PCB의 방열층으로 양극 산화막을 금속 기판 위에 형성하고 이 절연층 위에 금속층을 회로로서 형성하는 방열 PCB 기판에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 최근까지, 금속층 회로 형성을 위해 무전해 Ni 도금에 대한 연구가 활발히 이루어져 왔다. 하지만 주로 화학적, 전기화학적 관점에서 많은 연구자들에 의해 조사 연구되어 왔다. 본 실험에서는 anodized Al 절연층 위의 회로전극 부분으로 스크린 방법으로 Ag paste를 패턴 인쇄한 뒤, 무전해도금 방식으로 저렴한 Ni 전면 회로전극을 형성하여 전기전도도를 높이고, 저항을 낮출 수 있는 회로로서 기판의 손상을 최소화하고 선택적으로 Ag 패턴에만 Ni 전극회로를 형성시키는 것을 목표로 연구하였다. Ni-B 무전해 도금시 도금조의 온도는 $65^{\circ}C$, 무전해 도금액의 pH는 ~7 (중성)로 유지하였다. Al2O3 기판을 이용한 Ag Paste 패턴 위에 증착된 Ni-B 박막의 특성을 분석하기 위해 X-ray diffraction (XRD), AFM (Atomic Force Microscopy), SEM (Scanning Electron Microscope), XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy)을 이용하여 Ni-B 박막의 특성을 분석하였다.

• 대한금속재료학회지
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• 제49권11호
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• pp.905-909
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• 2011

The formation of front metal contact silicon solar cells is required for low cost, low contact resistance to silicon surfaces. One of the available front metal contacts is Ni/Cu plating, which can be mass produced via asimple and inexpensive process. A selective emitter, meanwhile, involves two different doping levels, with higher doping (${\leq}30{\Omega}/sq$) underneath the grid to achieve good ohmic contact and low doping between the grid in order to minimize the heavy doping effect in the emitter. This study describes the formation of a selective emitter and a nickel silicide seed layer for the front metallization of silicon cells. The contacts were thickened by a plated Ni/Cu two-step metallization process on front contacts. The experimental results showed that the Ni layer via SEM (Scanning Electron Microscopy) and EDX (Energy dispersive X-ray spectroscopy) analyses. Finally, a plated Ni/Cu contact solar cell displayed efficiency of 18.10% on a $2{\times}2cm^2$, Cz wafer.

• 멤브레인
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• 제30권1호
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• pp.38-45
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• 2020

리튬금속전지(LMB)는 매우 큰 이론 용량을 갖지만 단락(short circuit), 수명 감소 등을 야기하는 덴드라이트(dendrite)가 형성되는 큰 문제점을 갖고 있다. 본 연구에서는 poly(dimethylsiloxane) (PDMS)에 graphene oxide (GO) nanosheet를 고르게 분산시킨 PDMS/GO 복합체를 합성하였고 이를 박막 형태로 코팅하여 덴드라이트의 형성을 물리적으로 억제할 수 있는 막의 효과를 이끌어내었다. PDMS의 경우, 그 자체로는 이온 전도체가 아니기 때문에 리튬 이온의 통로를 형성시켜 리튬 이온의 이동을 원활하게 하기 위하여 5wt% 불산(HF)으로 에칭하여 PDMS/GO 박막이 이온전도성을 가질 수 있도록 하였다. 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM)을 통해 전면 및 단면을 관찰하여 PDMS/GO 박막의 형상을 확인하였다. 그리고 PDMS/GO 박막을 리튬금속전지에 적용하여 실시한 배터리 테스트 결과, 100번째 사이클까지 쿨롱 효율(columbic efficiency)이 평균 87.4%로 유지되었고, 박막이 코팅되지 않은 구리 전극보다 과전압이 감소되었음을 전압 구배(voltage profile)를 통해 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.259-259
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• 2011

염료감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cells:DSSC)는 환경 친화적이며, 저가의 공정에 대한 가능성으로 기존의 고가의 결정질 실리콘 태양전지의 경제적인 대안으로 각광을 받고 있다. 최근 염료감응형 태양전지는 투명 전도성 산화막(Transparent Conducting Oxide : TCO)으로 사용되는 Fluorine Tin Oxide (FTO)가 증착된 유리기판 위에 주로 제작된다. FTO는 낮은 비저항과 가시광선 영역에서 높은 투과도를 가지는 우수한 전기-광학적 특성을 갖지만, 비교적 공정이 까다로운 Chemical Vapor Deposition (CVD)법으로 제조하며, 전체 공정비용의 60%를 차지하는 높은 생산단가로 인해 현재 FTO를 대체할 재료개발 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 ZnO (Zinc Oxide)는 우수한 전기-광학적 특성과 비교적 저렴한 가격으로 새로운 TCO로써 주목받고 있다. ZnO는 넓은 energy band gap (3.4 [eV])의 육방정계 울자이트(hexagonal wurtzite) 결정 구조를 가지는II-VI족 n형 반도체 물질이며, III족 금속원소인 Al, Ga 및 In 등의 불순물을 첨가하면 TCO로서 우수한 전기-광학적 특성과 안정성을 나타낸다. 이들 물질중 $Zn^{2+}$ (0.060 nm)의 이온반경과 유사한 $Ga^{2+}$0.062 nm) 이온이 ZnO의 격자반경을 최소화 시킬 수 있다는 장점으로 최근 주목 받고 있다. 하지만 Ga-doped ZnO (GZO)의 경우 DSC에 사용되는 루테늄 계열의 산성 염료 하에 장시간 두면 표면이 파괴되는 문제가 발생하며, $TiO_2$ paste를 Printing 후 열처리하는 과정에서도 박막의 파괴가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 $TiO_2$ Blocking Layer를 GZO 투명전극 위에 증착하였다. 또한, $TiO_2$ Blocking Layer를 적용한 GZO 박막을 전면전극으로 이용하여 DSC를 제작하여 효율을 확인하였다. 2wt%의 $Ga_2O_3$가 도핑된 ZnO 박막은 20mTorr 400$^{\circ}C$에서 Pulsed Laser Deposition (PLD)에 의해 성장되었고, $TiO_2$박막은 Ti 금속을 타겟으로 이용하여 30mTorr 400$^{\circ}C$에서 증착되었다. Scanning electron microscopy (FE-SEM)을 이용한 박막 분석 결과 $TiO_2$가 증착된 GZO 박막의 경우 표면 파괴가 일어나지 않았다. Solar Simulator을 이용하여 I-V특성 측정결과 상용 FTO를 사용한 DSC 수준의 효율을 나타내었다. 이에 따라 Pulsed Laser Deposition을 이용해 제작된 GZO 기판은 $TiO_2$ Blocking Layer를 이용하여 표면 파괴를 방지할 수 있었으며, 이는 향후 염료감응형 태양전지의 투명전극에 적용 가능 할 것으로 판단된다.