Kim, Ji Hye;Shin, Young Min;Kim, Seung Tae;Kwon, HyukSang;Ahn, Byung Tae
Current Photovoltaic Research
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v.1
no.1
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pp.38-43
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2013
$Cu(In,Ga)_3Se_5$ is a candidate material for the top cell of $Cu(In,Ga)Se_2$ tandem cells. This phase is often found at the surface of the $Cu(In,Ga)Se_2$ film during $Cu(In,Ga)Se_2$ cell fabrication, and plays a positive role in $Cu(In,Ga)Se_2$ cell performance. However, the exact properties of the $Cu(In,Ga)_3Se_5$ film have not been extensively studied yet. In this work, $Cu(In,Ga)_3Se_5$ films were fabricated on Mo-coated soda-lime glass substrates by a three-stage co-evaporation process. The Cu content in the film was controlled by varying the deposition time of each stage. X-ray diffraction and Raman spectroscopy analyses showed that, even though the stoichiometric Cu/(In+Ga) ratio is 0.25, $Cu(In,Ga)_3Se_5$ is easily formed in a wide range of Cu content as long as the Cu/(In+Ga) ratio is held below 0.5. The optical band gap of $Cu_{0.3}(In_{0.65}Ga_{0.35})_3Se_5$ composition was found to be 1.35eV. As the Cu/(In+Ga) ratio was decreased further below 0.5, the grain size became smaller and the band gap increased. Unlike the $Cu(In,Ga)Se_2$ solar cell, an external supply of Na with $Na_2S$ deposition further increased the cell efficiency of the $Cu(In,Ga)_3Se_5$ solar cell, indicating that more Na is necessary, in addition to the Na supply from the soda lime glass, to suppress deep level defects in the $Cu(In,Ga)_3Se_5$ film. The cell efficiency of $CdS/Cu(In,Ga)_3Se_5$ was improved from 8.8 to 11.2% by incorporating Na with $Na_2S$ deposition on the CIGS film. The fill factor was significantly improved by the Na incorporation, due to a decrease of deep-level defects.
A foundry makes various machinery parts made by iron. For manufacturing machinery parts, they usually uses wooden mold with molding sand and pour the molten iron into wooden mold through inlet. A foundry have many processes including Furan process, In Furan process workers prepares a wooden mold in the molding sand. So they fixes wooden mold in sand housing and then they fill the molding sand in the sand housing. Molding sand should be sticky enough to sustain the shape of wooden mold, so several materials are needed to prepare the suitable molding sand. The first step of Furan process is making the molding sand with molding sand and Voltaic Organic Compounds (VOC) and the second step of Furan process is pour the molding sand into the wooden molding housing. This two step of process generated noxious VOC and various size of dust. So the process is very dirty and dangerous one. Because of these, Workers frequently shrink out of the plant. The company related with foundry usually faced on the difficult situation for engagement and always have shortage of hiring problem. Through this study, we developed a system which removes toxic VOC and dust simultaneously. We design and construct real system and install it at real plant. Before setting up this system, the working surroundings VOC (for formaldehyde) 15 ppm and Dust(for $PM_{10}$) $8,000{\mu}g/m^3$. After setting up this system, working surroundings is improved by VOC (for formaldehyde) 0 ppm, Dust(for $PM_{10}$) $4{\mu}g/m^3$, and the work evasion factor is removed. So we contribute to solve hiring problem of this company and increasing the productivity also.
A new piece of test equipment, the slurry wear tester (SWT), was proposed in this study to evaluate the wear behavior of rubber vulcanizate in environmental contact with slurry. Natural rubber (NR) and chloroprene rubber (CR) were chosen as the basic matrices to test the slurry wear. The fluids used to fill the chamber of the SWT were 35% HCl and NaCl solution. The Akron abrasion test was used for comparison with SWT. According to the results of the Akron abrasion test, CR vulcanizate abraded more rapidly than NR vulcanizate under same test condition. It was found that the hysteresis of rubber was key factor contribute to the wear behavior. However, the slurry wear rate of the NR and CR vulcanizates did not change significantly, even with changes in the concentration of acid and the immersion time in both HCl and NaCl solutions; the fluid decreased the friction between the abrasive paper and the specimen. It also reduced the heat generated from repeated deformation and wear debris at the surface of the SWT's abrasion arm. Thus, these phenomena affected the wear behavior of rubber vulcanizate and caused different results in the conventional Akron abrasion test. This outcome could have resulted in an incorrect analysis if the slurry wear behavior of the rubber vulcanizate was estimated by the conventional abrasion tests, which are operated under dry conditions.
The stoichiometric mixture of evaporating materials for the $CuInSe_2$ single crystal thin film was prepared from horizontal furnace. Using extrapolation method of X-ray diffraction patterns for the polycrystal $CuInSe_2$, it was found tetragonal structure whose lattice constant $a_0$ and $c_0$ were $5.783\;{\AA}$ and $11.621\;{\AA}$, respectively. To obtain the $CuInSe_2$ single crystal thin film, $CuInSe_2$ mixed crystal was deposited on throughly etched GaAs(100) by the HWE(Hot Wall Epitaxy) system. The source and substrate temperature were $620^{\circ}C$ and $410^{\circ}C$ respectively. The crystalline structure of $CuInSe_2$ single crystal thin film was investigated by the double crystal X-ray diffraction(DCXD). Hall effect on this sample was measured by the method of Van der Pauw and studied on carrier density and mobility depending on temperature. From Hall data, the mobility was likely to be decreased by impurity scattering in the temperature range 30 K to 100 K and by lattice scattering in the temperature range 100 K to 293 K. The temperature dependence of the energy band gap of the $CuInSe_2$ obtained from the absorption spectra was well described by the Varshni's relation, $E_g(T)=1.1851\;eV-(8.99{\times}10^{-4}\;eV/K)T^2/(T+153\;K)$. The open-circuit voltage, short current density, fill factor, and conversion efficiency of $n-CdS/p-CuGaSe_2$ heterojunction solar cells under $80\;mW/cm^2$ illumination were found to be 0.51V, $29.3\;mA/cm^2$, 0.76 and 14.3 %, respectively.
The stoichiometric mixture of evaporating materials for the $CaAl_2Se_4$: Co single crystal thin film was prepared from horizontal furnace. Using extrapolation method of X-ray diffraction patterns for the polycrystal $CaAl_2Se_4$, it was found orthorhomic structure whose lattice constant $a_0$, $b_0$ and $c_0$ were 6.4818, $11.1310{\AA}$ and $11.2443{\AA}$, respectively. To obtain the $CaAl_2Se_4$: Co single crystal thin film, $CaAl_2Se_4$: Co mixed crystal was deposited on throughly etched Si (100) by the HWE (Hot Wall Epitaxy) system. The source and substrate temperature were $600^{\circ}C$ and $440^{\circ}C$ respectively. The crystalline structure of $CaAl_2Se_4$: Co single crystal thin film was investigated by the double crystal X-ray diffraction (DCXD). Hall effect on this sample was measured by the method of Van der Pauw and studied on carrier density and mobility depending on temperature. From Hall data, the mobility was likely to be decreased by impurity scattering in the temperature range 30 K to 100 K and by lattice scattering in the temperature range 100 K to 293 K. The temperature dependence of the energy band gap of the $CaAl_2Se_4$: Co obtained from the absorption spectra was well described by the Varshni's relation, $E_g(T)=3.8239eV-(4.9823{\times}10^{-3}eV/K)T_2/(T+559K)$. The open-circuit voltage, short current density, fill factor, and conversion efficiency of $p-Si/p-CaAl_2Se_4$: Co heterojunction solar cells under $80mW/cm^2$ illumination were found to be 0.42 V, $25.3mA/cm^2$, 0.75 and 9.96%, respectively.
In this study, the (p)ZnTe/(n)Si solar cell and (n)CdS-(p)ZnTe/(n)Si poly-junction thin film are fabricated by vaccum deposition method at the substrate temperature of $200{\pm}1^{\circ}C$ and then their electrical properties are investigated and compared each other. The test results from the (p)ZnTe/(n)Si solar cell the (n)CdS-(p)ZnTe/(n)Si poly-junction thin fiim under the irradiation of solar energy $100[mW/cm^2]$ are as follows; Short circuit current$[mA/cm^2]$ (p)ZnTe/(n)Si:28 (n)CdS-(p)ZnTe/(n)Si:6.5 Open circuit voltage[mV] (p)ZnTe/(n)Si:450 (n)CdS-(p)ZnTe/(n)Si:250 Fill factor (p)ZnTe/(n)Si:0.65 (n)CdS-(p)ZnTe/(n)Si:0.27 Efficiency[%] (p)ZnTe/(n)Si:8.19 (n)CdS-(p)ZnTe/(n)Si:2.3 The thin film characteristics can be improved by annealing. But the (p)ZnTe/(n)Si solar cell are deteriorated at temperatures above $470^{\circ}C$ for annealing time longer than 15[min] and the (n)CdS-(p)ZnTe/(n)Si thin film are deteriorated at temperature about $580^{\circ}C$ for longer than 15[min]. It is found that the sheet resistance decreases with the increase of annealing temperature.
The solar cells of $ITO_{(n)}/Si_{(p)}$, which are ITO thin films deposited and heated on Si wafer 190[$^{\circ}C$], were fabricated by two source vaccum deposition method, and their electrical properties were investigated. Its maximum output is obtained when the com- position of the thin film consist of indium oxide 91[mole %] and thin oxide 9[mole %]. The cell characteristics can be improved by annealing but are deteriorated at temperature above 600[$^{\circ}C$] for longer than 15[min]. Also, we investigated the spectral response with short circuit current of the cells and found that the increasing of the annealing caused the peak shifted to the long wavelength region. And by experiment of the X-ray diffraction, it is shown to grow the grains of the thin film with increasment of annealing temperature. The test results from the $ITO_{(n)}/Si_{(p)}$ solar cell are as follows. short circuit current : Isc= 31 $[mW/cm^2]$ open circuit voltage : Voc= 460[mV] fill factor : FF=0.71 conversion efficiency : ${\eta}$=11[%]. under the solar energy illumination of $100[mW/cm^2]$.
We study for long-term performance of amorphous silicon solar cells under light exposure. The performance is predicted with a kinetic model in which the carrier lifetimes are determined by the defect density. In particular, the kinetic model is described by the stretched-exponential relaxation of defects to reach equilibrium. In this report, we simulate the light-induced degradation of the amorphous silicon solar cells with the kinetic model and AMPS-1D computer program. And data measured for outdoor performances of various solar cells are compared with the simulated results. This study focuses on examining the light-induced degradation for the following amorphous silicon pin solar cells: thickness${\approx}$300 nm, built-in potential${\approx}$1.05 V, defect density (at t=0)${\approx}5{\times}10^{15}cm^{-3}$, short-circuit current density (at t=0)${\approx}15.8mA/cm^2$, fill factor (at t=0)${\approx}0.691$, open-circuit voltage (at t=0)${\approx}0.865V$, conversion efficiency (at t=0)${\approx}9.50%$.
The $n^+/p/p^+$ junction PERL solar cell of $0.1{\sim}2{\Omega}{\cdot}cm$ (100) p type silicon wafer was fabricated through the following steps; that is, wafer cutting, inverted pyramidally textured surfaces etching by KOH, phosphorus and boron diffusion, anti-reflection coating, grid formation and contact annealing. At this time, the optical characteristics of device surface and the efficiency of doping concentration for resistivity were investigated. And diffusion depth and doping concentration for n+ doping were simulated by silvaco program. Then their results were compared with measured results. Under the illumination of AM (air mass)1.5, $100\;mW/cm^2$$I_{sc}$, $V_{oc}$, fill factor and the conversion efficiency were 43mA, 0.6 V, 0.62. and 16% respectively.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2010.02a
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pp.153-153
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2010
p-i-n 형 비정질 실리콘 박막 태양전지에서 p층은 창물질(window material)로서 전기 전도도가 크고, 빛 흡수가 적어야한다. p층의 두께가 얇으면 p층 전체가 depletion layer가 되고 충분한 diffusion potential을 얻을 수 없어 open-circuit voltage ($V_{oc}$)가 작아진다. 반대로 p층 두께가 두꺼워지면 빛 흡수가 증가하고, 표면 재결합이 문제가 되어 변환효율이 감소한다. 밴드갭이 큰 물질로 창층을 제작하게 되면 보다 짧은 파장의 입사광이 직접 i층을 비추므로 Short-circuit current ($I_{sc}$) 와 fill factor를 증가시킬 수 있다. 하여 본 연구에서는 기존의 창층으로 사용되는 Boron을 doping한 p-type a-Si:H 대신에 $N_2O$를 첨가한 p-type a-$SiO_x$:H의 $N_2O$ flow rate에 따른 밴드갭의 변화에 관한 연구를 수행하였다. p-type a-$SiO_x$:H Layer는 $SiH_4$, $H_2$, $N_2O$, $B_2H_6$ 가스를 혼합하여 증착하게 되는데 $SiH_4$, 가스와 $H_2$ 가스의 혼합비는 1:20, $B_2H_6$ 농도는 0.5%로 고정 하였으며 $N_2O$의 flow rate을 가변하며 증착하였다. $N_2O$의 가변조건은 5에서 50sccm으로 가변하여 증착하며 일반적으로 사용되는 RF-PECVD (13.56MHz)를 이용하였고 증착 온도는 175도, 전극간의 거리는 40mm, 파워와 압력은 30W, 700mTorr로 고정하여 진행하였다. 전기적 특성을 알아보기 위해 eagle 2000 Glass를 사용하였고 구조적 특성은 p-type wafer를 사용하여 각각 대략 200nm의 두께로 증착하였다. 증착 두께는 Ellipsometry를 이용하였으며 전기 전도도는 Agilent사의 4156c를 구조적특성은 FT-IR을 사용하여 측정하였다. Conductivity(${\sigma}_d$)는 $N_2O$가 증가함에 따라 $8.73\;{\times}\;10^{-6}$에서 $5.06\;{\times}\;10^{-7}$으로 감소하였고 optical bandgap ($E_{opt}$)은 1.71eV에서 2.0eV로 증가함을 알 수 있었다. 또한 reflective index(n)의 경우는 4.32에서 3.52로 감소함을 나타내었다. 기존의 p-type a-Si:H에 비해 상당한 $E_{opt}$을 가지므로 빛 흡수에 의한 손실을 줄임으로서 $V_oc$를 향상 시킬 수 있으며 동시에 짧은 파장에서의 입사광이 직접 i층을 비추므로 $I_{sc}$와 FF를 향상 시킬 수 있으리라 예상된다. 다소 낮은 전도도만 개선한다면 고효율의 박막 태양전지를 제작 할 수 있을 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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