• Korean Journal of Materials Research
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• v.25 no.5
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• pp.233-237
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• 2015

Silicon oxynitride that can be deposited two times faster than general SiNx:H layer was applied to fabricate the passivation protection layer of atomic layer deposition (ALD) $Al_2O_3$. The protection layer is deposited by plasma-enhanced chemical vapor deposition to protect $Al_2O_3$ passivation layer from a high temperature metallization process for contact firing in screen-printed silicon solar cell. In this study, we studied passivation performance of ALD $Al_2O_3$ film as functions of process temperature and RF plasma effect in plasma-enhanced chemical vapor deposition system. $Al_2O_3$/SiON stacks coated at $400^{\circ}C$ showed higher lifetime values in the as-stacked state. In contrast, a high quality $Al_2O_3$/SiON stack was obtained with a plasma power of 400 W and a capping-deposition temperature of $200^{\circ}C$ after the firing process. The best lifetime was achieved with stack films fired at $850^{\circ}C$. These results demonstrated the potential of the $Al_2O_3/SiON$ passivated layer for crystalline silicon solar cells.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.53-53
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• 2007

반도체 소자의 고집적화, 미세화 화로 인해 반도체의 동작속도를 증가시키기 위하여 Cu를 이용한 금속배선이 주목받게 되었으나, 높은 압력으로 인한 보은 Cu 영역에서 과잉 디슁 현상과 에로젼을 유도하고 반도체 웨이퍼위의 low-k 물질에 손상을 줌에 따라 메탈라인 브리징과 단락을 초래할 있어, Cu의 단락인 islands를 남김으로서 표면 결항을 제거하지 못한다는 단점을 가지고 있었다. 그래서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 기존의 CMP에 전기화학을 결합시킴으로서 낮은 하력에서의 Cu평탄화를 달성할 수 있는 ECMP (electrochemical mechanical polishing)기술이 필요하게 되었다. 따라서 본 논문에서는 전기화학적 기계적 연마(ECMP)작용을 위해, I-V 특성 곡선을 이용하여 패시베이션 막의 active, passive, transient, trans-passive영역의 전기화학적 특성을 비교 분석하였으며, Cu막의 표면 형상을 알아보기 위해 scanning electron microscopy (SEM) 측정과 energy dispersive spectroscopy (EDS)와 X-ray Diffraction (XRD) 분석을 통해 금속 화학적 조성을 조사하였다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.25 no.11
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• pp.862-866
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• 2012

Surface passivation of AlGaN/GaN heterojunction structure was examined through the thermal oxidation of evaporated Al. The Al-oxide passivation increased channel conductance of two dimensional electron gas (2DEG) on the AlGaN/GaN interface. The sheet resistance of 463 ohm/${\Box}$ for 2DEG channel before $Al_2O_3$ passivation was decreased to 417 ohm/${\Box}$ after passivation. The oxidation of Al induces tensile stress to the AlGaN/GaN structure and the stress seemed to enhance the sheet carrier density of the 2DEG channel. In addition, the $Al_2O_3$ films formed by thermal oxidation of Al suppressed thermal deterioration by the high temperature annealing.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.147-147
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• 2010

태양전지의 효율 향상을 위해 웨이퍼 표면에 반사방지막 코팅을 위한 패시베이션 물질들에 대한 연구가 활발히 진행 되고 있다. 이 과정에서 널리 사용하는 ARC 물질로 SiNx 박막이 있다. SiNx 박막은 PECVD 법으로 저온에서 실리콘 기판 위에 증착 가능한 장점이 있다. 플라즈마 분위기 가스로 아르곤 또는 질소 사용하며 SiNx 박막의 광학적, 전기적인 특성은 화학적 조성비에 의해 결정되며 증착온도 가변에 박막의 특성이 변화하며 이를 이용하여 태양전지의 효율을 향상 시킬 수 있다. 본 연구에서는 SiNx 박막을 형성하는데 질소 가스 분위기에서 PECVD를 이용하여 증착하고 그 특성을 분석하였다. 박막은 0.8 Torr의 압력에서 $150^{\circ}C\;{\sim}\;450^{\circ}C$의 기판온도로 증착되었으며 이때의 RF power은 100W ~ 300W로 가변 되었다. 증착된 박막은 1.94 에서 2.23의 폭넓은 굴절률 값을 가지고 있었다. $SiH^4/NH_3$ 가스 비의 증가에 따라 박막 두께와 굴절률이 감소함을 확인할 수 있었다.증착된 SiNx 박막의 소수반송자 수명 측정 결과 굴절률 2.23인 박막의 경우 약 87 us의 수명을 나타냈으며, 굴절률이 1.94로 줄어듦에 따라 소수 반송자 수명 역시 79 us로 감소하였다. SiNx 박막은 n-rich 보다 Si-rich 인 경우 effective 반송자 수명을 증가시켜 표면 재결합 속도를 줄이는데 유용함을 확인하였다. 또한 증착온도가 증가할수록, RF power가 증가 할수록 소수 반송자 수명 역시 증가하였다. 반사도의 경우 $SiH_4$의 비율이 증가할수록 반사도가 감소함을 확인 하였으며, 증착온도 증가에 따라, RF power 증가에 따라 반사도가 감소하였다. 결과적으로 $450^{\circ}C$의 기판온도와 300W의 RF power에서 증착된 SiNx 박막의 경우 가장 우수한 전기적, 광학적 특성을 보여주었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.280-280
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• 2010

태양전지의 효율을 증가시키는 방법에는 표면 패시베이션, 접촉면적의 가변, back contact의 두께 가변 등이 있다. 특히, back contact 두께의 가변을 통하여 open circuit voltage의 감소를 최소화 할 수 있을 것이라고 전망 되고 있다. open circuit voltage 은 회로가 개방된 상태로, 무한대의 임피던스가 걸린 상태에서 빛을 받았을 때 태양전지의 양단에 전위차가 형성된다. 본 연구에서는 back contact 두께 가변에 따른, open circuit voltage의 변화를 확인하고 분석하는 것에 그 일차적인 초점을 두었다. 또한, open circuit voltage 뿐만 아니라, short circuit current density, fill factor, series resistance 등의 분석을 하였으며, efficiency를 계산하여 back contact 두께의 가변에 따른 소자 특성의 변화 분석을 통하여 최적화된 back contact위 두께를 연구하였다. 접촉면적에 따른 소자의 성능 변화는 후면 $SiN_X$ 70nm가 open circuit voltage를 15mV ~ 20mV 감소시키는 것을 확인 할 수 있었다. 그 이유는 $SiN_X$가 너무 두꺼우면 BSF 덜 형성되기 때문이다. 최종적으로 $SiN_X$ 두께를 얇게하면 open circuit voltage 의 감소를 최소화 할 수 있을 것이라는 판단을 할 수 있다. 이에, back contact인 $SiN_X$ 두께 가변에 따른 open circuit voltage의 변화를 확인하였다. $SiN_X$ 두께가 증가함에 따라, Positive charges 와 Hydrogen 함유량이 증가하며, 이에 BSF 두께 감소하였다. 또한, $SiN_X$ 두께가 감소함에 따라 Doping barrier로서 역할을 못하게 되어 후면에 n+층 형성되어 open circuit voltage가 급격히 하락하였다. 본 연구에서는 back contact인 $SiN_X$ 두께를 10nm, 30nm, 50nm, 80nm 로 가변하며 실험을 진행하였다.

• New & Renewable Energy
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• v.18 no.1
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• pp.29-34
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• 2022

The most prevalent cause of solar cell efficiency loss is reduced recombination at the metal electrode and silicon junction. To boost efficiency, a a SiO_X/poly-Si passivating interface is being developed. Poly-Si for passivating contact is formed by various deposition methods (sputtering, PECVD, LPCVD, HWCVD) where the ploy-Si characterization depends on the deposition method. The sputtering process forms a dense Si film at a low deposition rate of 2.6 nm/min and develops a low passivation characteristic of 690 mV. The PECVD process offers a deposition rate of 28 nm/min with satisfactory passivation characteristics. The LPCVD process is the slowest with a deposition rate of 1.4 nm/min, and can prevent blistering if deposited at high temperatures. The HWCVD process has the fastest deposition rate at 150 nm/min with excellent passivation characteristics. However, the uniformity of the deposited film decreases as the area increases. Also, the best passivation characteristics are obtained at high doping. Thus, it is necessary to optimize the doping process depending on the deposition method.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.85-85
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• 2015

현재 태양광에너지 시장은 해마다 빠른 속도로 성장하는 추세이며 50 GWp/년 이상의 시장으로 변화하였고 앞으로도 전체적인 성장세는 지속 유지될 것으로 판단된다. 하지만 이와 아울러 각 Value chain 별로 많은 기업들이 생겨나게되어 각각의 기업들이 제품을 고효율 저가화 함으로서 경쟁력을 확보하기 위해 많은 노력들이 기울이고 있으며 본 강연에서는 이러한 측면에서 태양광 에너지의 분야별 고효율/저가화를 위한 기술동향을 살펴보고자 한다. 태양광 산업은 아직은 다소 높은 발전단가로 인해 일부 정부의 지원이나 정책에 의해 산업의 규모가 결정되게 되는데 주요한 지원제도는 RPS 제도와 FIT 제도가 있으며 우리나라는 초기 FIT 제도로 국가에서 태양광에서 생산된 전기를 높은 가격에 사주었으나 근래에들어 RPS 제도를 운영하게 되었으며 매전을 하면서 SMP에 준하는 수익을 창출하고 이와 아울러 REC 를 확보하여 확보된 REC 단가에 의해 추가적인 수익을 창출하는 구조의 발전사업이 진행되고 있다. 그리고 RPS나 FIT와 같은 정부의 지원없이도 발전단가의 경쟁력을 확보하는 시점을 그리드패러티라고 하며 이는 매우 중요한 의미를 갖는다. 태양광의 저가화는 그리드패러티 달성을 확보하기 위해 필수적으로 필요한 사안이며 앞으로도 이러한 저가화 / 고효율화 기술노력은 계속 진행될 것으로 판단된다. 우선 소재의 가격을 줄이기 위해 웨이퍼의 두께가 점점 박형화 되어가고 박형화 되면서도 안정적인 공정수율 및 효율을 향상시키기 위한 기술개발이 진행되고 있으며 Cell 분야에 있어서도 고효율을 위한 다양한 Texturing 기술 및 패시베이션 기술의 개발이 이루어 지고 있으며 고효율 컨셉의 MRT cell, Back contact cell 등 고효율 구조의 cell의 양산을 진행하고 있는 등 최근 n-type 기반의 고효율 cell 기술이 활발하게 양산화 검토가 이루어 지고 있다. 모듈 분야에 있어서는 저가/고효율화와 아울러 제품의 신뢰성 확보가 무엇보다도 중요하게 다루어 지고 있으며 이는 모듈이 최소 25년 이상 Field 에서 운용되어 수익창출이 가능해야 하므로 가장 중요한 요소중에 하나라고 할 수 있다. 신뢰성 측면에서 중요하게 다루어 지고 있는 것 중 하나가 PID 저감을 위한 노력이며 이와 관련된 각 소재의 개발이 가장 활발하게 진행되고 있으며 이와 아울러 장수명을 보장하기 위한 내구성이 겸비된 봉지재의 개발 또한 많은 관심을 불러 일으키고 있다. 저가/고효율화를 위해 CTM loss를 줄이기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있으며 특수 형태의 리본으로 빛의 흡수를 증가시키거나 컨택저항을 최소화 하기위한 소재의 개발이 이루어 지고 있다. 태양광 시스템 분야의 경우 발전량과 수익창출에 있어 직접적인 영향을 미치는 분야로서 전체 시스템의 loss 를 줄이고 최적의 환경에서 최대한의 발전량을 확보하기 위한 array 설계 및 운용기술이 활발하게 개발되고 있으며 시스템에서의 loss를 줄여줄수 있는 마이크로 인버터나 multi string 인버터의 적용도 이루어 지고 있으나 저가화를 위한 추가적인 노력이 필요한 상황이다. 본 강연의 마지막으로 이러한 노력들의 산물인 특수 태양광 제품 및 시스템의 기술동향에 대해 살펴하고자 한다. 사막은 전체면적의 1/3을 차지할 정도로 넓은 면적을 자랑하지만 밤과 낮의 기온차 그리고 계통 선로의 부재 등 적용하기 어려운 환경적인 제약도 함께 존재하며 이러한 문제를 해결하기 위한 방안에 대해 살펴보고 최근 Hot issue 중의 하나인 수상 태양광 시스템의 장, 단점과 기술적 특성 등을 살펴보고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.46 no.3
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• pp.619-625
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• 2008

The effects of thermal cycling on residual stresses in both inorganic passivation/insulating layer that is deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) and organic thin film that is used as a bonding adhesive are evaluated by 4 point bending method and wafer curvature method. $SiO_2/SiN_x$ and BCB (Benzocyclobutene) are used as inorganic and organic layers, respectively. A model about the effect of thermal cycling on residual stress and bond strength (Strain energy release rate), $G_c$, at the interface between inorganic thin film and organic adhesive is developed. In thermal cycling experiments conducted between $25^{\circ}C$ and either $350^{\circ}C$ or $400^{\circ}C$, $G_c$ at the interface between BCB and PECVD $ SiN_x $ decreases after the first cycle. This trend in $G_c$ agreed well with the prediction based on our model that the increase in residual tensile stress within the $SiN_x$ layer after thermal cycling leads to the decrease in $G_c$. This result is compared with that obtained for the interface between BCB and PECVD $SiO_2$, where the relaxation in residual compressive stress within the $SiO_2$ induces an increase in $G_c$. These opposite trends in $G_cs$ of the structures including either PECVD $ SiN_x $ or PECVD $SiO_2$ are caused by reactions in the hydrogen-bonded chemical structure of the PECVD layers, followed by desorption of water.

• Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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• v.52 no.7
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• pp.33-39
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• 2015

In this work, SU-8 passivated IZO thin-film transistors(TFTs) made by solution-processes was investigated for enhancing stability of indium zinc oxide(IZO) TFT. A very viscous negative photoresist SU-8, which has high mechanical and chemical stability, was deposited by spin coating and patterned on top of TFT by photo lithography. To investigate the enhanced electrical performances by using SU-8 passivation layer, the TFT devices were analyzed by X-ray phtoelectron spectroscopy(XPS) and Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR). The TFTs with SU-8 passivation layer show good electrical characterestics, such as ${\mu}_{FE}=6.43cm^2/V{\cdot}s$, $V_{th}=7.1V$, $I_{on/off}=10^6$, SS=0.88V/dec, and especially 3.6V of ${\Delta}V_{th}$ under positive bias stress (PBS) for 3600s. On the other hand, without SU-8 passivation, ${\Delta}V_{th}$ was 7.7V. XPS and FTIR analyses results showed that SU-8 passivation layer prevents the oxygen desorption/adsorption processes significantly, and this feature makes the effectiveness of SU-8 passivation layer for PBS.