Simulation Program (AFORS-HET 2.4.1) was used, include the basic structure of crystalline silicon thin film as above, under the intrinsic a-Si:H films bonded symmetrical structure (Symmetrical structure) were used. The structure of ITO, a-Si p-type, intrinsic a-Si, c-Si, intrinsic a-Si, a-Si n-type, metal (Al) layer has one of the seven. When thickness for each layer was given the change, the changes of a-Si p-type layer and the intrinsic a-Si layer on top had an impact on efficiency. Efficiency ratio of p-type a-Si:H layer thickness was sensitive to, especially a-Si: H layer thickness is increased in a rapid decrease in Jsc and FF, and efficiency was also decreased.
최근 기본적인 pin 구조의 박막 cell 에서 i layer를 최적화 시키는 방안으로 double layer 구조가 많이 연구되고 있다. 본 연구에서는 ASA(Advanced Semicon ductor Analysis) simulation을 이용하여 i-double layer 최적화에 대한 연구를 진행해 보았다. 두께 150/150nm의 i double layer의 band gap 가변을 한 simulation 결과를 보았을 때, p쪽의 band gap이 상승하면서 intrinsic layer 내의 field가 증가하여 recombination center가 감소하였으나 FF의 감소가 있었다. n쪽의 band gap을 상승 시켰을때 n/i 쪽 field 증가로 Voc가 상승되어 초기 효율이 증가하였으나 intrinsic layer내의 field가 감소하여 recombination center가 오히려 증가하였다. 결과적으로 electric field와 효율을 동시에 고려했을 때 두께 300nm, 1.75의 band gap을 가지는 single layer 보다 150/150nm두께에 1.8/1.7 또는 1.8/1.75의 bandgap을 가지는 double layer를 사용하였을 때 보다 높은 효율을 얻을 수 있었다.
The dependence of the efficiency characteristics of hydrogenated amorphous silicon single junction solar cells on the various intrinsic layer thickness has been investigate in the glass/$SnO_2$:F/p,i,n a-Si:H/Al type of amorphous silicon solar cells by cluster PECVD system. The open circuit voltage, short circuit current, fill factor and conversion efficiency have been measured under AM 1.5 condition. The result of the cell performance was improved about 8.2% due to an increase in the short circuit current.
The relaxation of the intrinsic stresses in the diamond films fabricated by the hot filament CVD was studied, and it was confirmed that the tensile intrinsic stresses in the films could be controlled without any degradation in the quality of the diamond films. The tensile intrinsic stresses in the films decreased from 2.97 to 1.42 GPa when the substrate thickness increased from 1 to 10mm. This result showed that the residual stress was affected by the substrate thickness as well as by the interaction between grains. Applying of +50 V between the W filament and the Si substrate during deposition, the tensile intrinsic stress in the film deposited at 0 V was decreased from 2.40 GPa to 0.71 GPa. Such large decrease in the tensile intrinsic stress was due to $\beta$-SiC which acted as a buffer layer for the stress relaxation. However, the application of the large voltage above +200V resulted in the change of quality of the diamond film, and nearly had no effect on relaxation in the tensile intrinsic stress.
다중접합 태양전지는 흡수대역이 다른 juntion으로 구성되어, 각각의 태양전지 간의 전류정합(current matching)이 효율 향상에 중요하다. 본 실험에서는 Top cell에 i-a-Si:H(Thinckness:100nm), Middle cell에는 i-a-SiGe:H(Thickness:800nm)을 적용하였고, bottom cell에는 i-${\mu}c$-Si:H(Thickness:1800nm), 수광부의 p-layer에 에 SiOx을 이용하여 triple juntion amorphous silicon solar cell(삼중접합태양전지)을 구현하였다. 이를 최적화 시키기 위해 ASA simulation을 이용하여 각 Cell의 intrinsic layer의 밴드갭을 가변하였다. 가변 결과 i-a-Si:H : 1.85 eV, i-a-SiGe:H: 1.6 eV, i-${\mu}c$-Si:H: 1.4 eV에서 태양전지 효율 14.5 %을 기록 하였다. 본 연구를 통해 Triple juntion cell에서의 intrinsic layer의 밴드갭 최적화를 구현해 볼 수 있었다.
Kim Sang-Hyun;Mani Sathyanarayanan;Boyd James G. IV
Journal of Mechanical Science and Technology
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제20권10호
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pp.1646-1652
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2006
A model of mechanical behavior of microcantilever due to intrinsic strain during deposition of MEMS structures is derived. A linear ordinary differential equation is derived for the beam deflection as a function of the thickness of the deposited layer. Closed-form solutions are not possible, but numerical solutions are plotted for various dimensionless ratios of the beam stiffness, the intrinsic strain, and the elastic moduli of the substrate and deposited layer. This model predicts the deflection of the cantilever as a function of the deposited layer thickness and the residual stress distribution during deposition. The usefulness of these equations is that they are indicative of the real time behavior of the structures, i.e. it predicts the deflection of the beam continuously during deposition process.
이종접합 태양전지에서 Intrinsic a-Si:H의 역할은 상당히 중요하다. Passivation 효과와 높은 Voc에 이르는 핵심적인 Layer이다. 본 연구는 Intrinsic a-Si:H Layer의 증착조건을 가변하여 최적의 Passivation 효과를 얻는데 목적이 있다. 웨이퍼는 n-Type $500\;{\mu}m$두께에를 사용하였다. Intrinsic a-Si:H Layer는 $SiH_4$ 가스와 $H_2$ 가스를 혼합하여 증착하게 되는데 혼합비는 1:5로 고정하였다. 증착두께는 이종접합 태양전지에서 필요한 5nm로 고정하였으며 증착장비는 PECVD를 이용하였다. PECVD는 VHF(60MHz)를 이용하였고 증착온도는 $200^{\circ}C$로 고정하여 진행하였다. 가변내용은 전극거리와 파워, 압력이다. 전극거리는 20mm에서 80mm까지 가변하였고 압력은 100mTorr에서 500mTorr까지 가변하였다. 파워는 플라즈마의 방정특성을 알아본 후 최소파워를 이용하여 증착하였다. 이는 증착 시 플라즈마에 의한 박막 손상을 최소화하기 위함이다. 측정은 QSSPC 방식으로 Carrier Lifetime과 Implied Voc를 측정하였으며 두께는 Ellipsometry를 이용하여 측정하였다. 전극거리 60mm에서 증착압력은 400mTorr이고 파워는 $14mW/cm^2$에서 가장 높은 Carrier Lifetime 과 Implied Voc를 나타내었다. Carrier Lifetime은 2.2ms이고 Implied Voc는 709mV를 달성 하였다. Carrier Lifetime이 높으면 Surface Recombination이 낮다는 의미이며 이는 고효율 이종접합 태양전지 제작에 있어서 직렬저항을 줄일 수 있는 필수적인 요소이다. Implied Voc는 이종접합 태양전지의 Voc에 직결된 인자로 이종접합 태양전지의 Voc를 예상할 수 있는 중요한 요소이다.
HIT(Heterojunction with intrinsic thin layer) solar cell은 결정 실리콘 (c-Si)을 n-type으로 제작시 수율이 어렵고 결정 실리콘 (c-Si)을 p-type위에 제조하는 것이 보다 보편적인 방법이므로 베이스의 결정 실리콘에는 p-type을, 그 위에는 진성 층(intrinsic layer) 그리고 반투명 전극의 아래에 제조되는 비정질 실리콘 (a-Si)을 n-type으로 하여 베이스 층과 TCO 후면 층의 두께, 도핑 농도 (doping concentration)와의 관계를 확인하여 본다.
Boron doping on an n-type Si wafer is requisite process for IBC (Interdigitated Back Contact) solar cells. Fiber laser annealing is one of boron doping methods. For the boron doping, uniformly coated or deposited film is highly required. Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method provides a uniform dopant film or layer which can facilitate doping. Because amorphous silicon layer absorption range for the wavelength of fiber laser does not match well for the direct annealing. In this study, to enhance thermal affection on the existing p-a-Si:H layer, a ${\mu}c$-Si:H intrinsic layer was deposited on the p-a-Si:H layer additionally by PECVD. To improve heat transfer rate to the amorphous silicon layer, and as heating both sides and protecting boron eliminating from the amorphous silicon layer. For p-a-Si:H layer with the ratio of $SiH_4$ : $B_2H_6$ : $H_2$ = 30 : 30 : 120, at $200^{\circ}C$, 50 W, 0.2 Torr for 30 minutes, and for ${\mu}c$-Si:H intrinsic layer, $SiH_4$ : $H_2$ = 10 : 300, at $200^{\circ}C$, 30 W, 0.5 Torr for 60 minutes, 2 cm $\times$ 2 cm size wafers were used. In consequence of comparing the results of lifetime measurement and sheet resistance relation, the laser condition set of 20 ~ 27 % of power, 150 ~ 160 kHz, 20 ~ 50 mm/s of marking speed, and $10\;{\sim}\;50 {\mu}m$ spacing with continuous wave mode of scanner lens showed the correlation between lifetime and sheet resistance as $100\;{\Omega}/sq$ and $11.8\;{\mu}s$ vs. $17\;{\Omega}/sq$ and $8.2\;{\mu}s$. Comparing to the singly deposited p-a-Si:H layer case, the additional ${\mu}c$-Si:H layer for doping resulted in no trade-offs, but showed slight improvement of both lifetime and sheet resistance, however sheet resistance might be confined by the additional intrinsic layer. This might come from the ineffective crystallization of amorphous silicon layer. For the additional layer case, lifetime and sheet resistance were measured as $84.8\;{\Omega}/sq$ and $11.09\;{\mu}s$ vs. $79.8\;{\Omega}/sq$ and $11.93\;{\mu}s$. The co-existence of $n^+$layeronthesamesurfaceandeliminating the laser damage should be taken into account for an IBC solar cell structure. Heavily doped uniform boron layer by fiber laser brings not only basic and essential conditions for the beginning step of IBC solar cell fabrication processes, but also the controllable doping concentration and depth that can be established according to the deposition conditions of layers.
본 논문에서는 intrinsic-body cylindrical/surrounding gate SOI MOSFET의 I-V 특성 도출을 위한 간단한 해석적 모델을 제시하였다. Intrinsic 실리콘 채널 영역에서의 Poisson 방정식과 gate oxide 내에서의 Laplace 방정식을 해석적으로 풀어 소스와 드레인 양단 끝에서의 표면 전위 분포를 bisection method를 이용하여 구하였다. 구해진 표면 전위를 바탕으로 closed-form의 I-V 특성 식을 도출하였다. 도출된 I-V 특성 표현 식을 모의 실험한 결과, 소자의 parameter와 가해진 bias 전압에 대한 비교적 정확한 의존성을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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