• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.59.2-59.2
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• 2010

결정형 태양 전지의 보급화를 위하여 고순도 실리콘을 저렴하게 제조할 수 있는 기술 개발이 필요하다. 본 연구에서는 고순도 실리콘을 경제적으로 제조하기 위하여 대역 정제에 의한 일방향성 응고법을 이용한 정련 연구를 진행하였으며, 응고 속도와 고 액상의 온도 구배가 정련도에 미치는 영향을 분석 하였다. 본 실험에 사용된 일방향 응고장치는 실리콘 용탕이 장입된 도가니 하부의 열 교환기를 통한 냉각에 의해 용탕 하부에서 상부 방향으로의 일방향성 응고가 진행되며, 응고 진행시 용탕의 흔들림에 의한 정련능의 감소를 방지하기 위해 가열 영역이 이동하는 Stober 공정을 채택하였다. 가열 영역은 실리콘 용융을 위한 상부 가열 영역과 응고 진행시 응고부의 온도 제어를 위한 하부 가열 영역으로 구성되어 있으며, 두 가열 영역의 온도 제어를 통해 응고중인 실리콘의 고 액상의 온도 구배를 조절하였다. 일방향 응고에 의한 정련법에서 고 액상의 온도 구배가 증가할수록 2차 수지상의 발달이 감소하고, 주상정의 수지상 형태를 유지하게 되어 고 액 공존영역에서 액상 영역으로의 확산이 원활하게 이루어져 분배계수를 이용한 정련도가 좋아지게 되며, ICP 분석을 통해 온도 구배의 증가에 따라 정련능이 증가하는 양상을 확인 할 수 있었다. 고 액상의 온도 구배의 조절을 통한 공정 시간 대비 정련도의 향상을 통해 결정형 태양전지의 생산성의 증가를 통한 저가화를 이룰 수 있을 것이다.

• Current Photovoltaic Research
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• v.5 no.1
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• pp.25-27
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• 2017

Nanoscale textured black silicon has attracted intensive attention due to its great potential as applications in multicrystalline silicon-based solar cells. It absorbs sunlight over a broad range of wavelengths but introduces large recombination centers, non-uniform doping into cell. In this study, we present a metal-assisted chemical etching technique plus alkaline etching process to fabricate nanoscale pyramid structures with optimized condition. To make the structures, silver nanoparticles-loaded mc-Si wafer was submerged into $H_2O_2/HF$ solution first for nanohole texturing the wafer and textured wafer etched again with KOH solution for making nanoscale pyramid structures. The average reflectivity (350-1050 nm) is about 8.42% with anti-reflection coating.

• Advances in Energy Research
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• v.4 no.1
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• pp.1-28
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• 2016

A grid-connected photovoltaic (PV) system comprised of multicrystalline silicon (mc-Si) modules was installed in a cold climate region in the U.S. This roof-mounted stationary PV system is a real-world application of PV for building energy generation in International Energy Conservation Code (IECC) Climate Zone 5 (and possibly similar climate zones such as 6, 7 and 8), and it served the purposes of research, demonstration, and education. The importance of this work is highlighted by the fact that there has been less emphasis on solar PV system in this region of the U.S. because of climate and latitude challenges. The system is equipped with an extensive data acquisition system capable of collecting performance and meteorological data while visually displaying real-time and historical data through an interactive online interface. Experimental data was collected and analyzed for the system over a one-year period with the focus of the study being on measurements of power production, energy generation, and efficiency. The annual average daily solar insolation incident upon the array was found to be $4.37kWh/m^2$. During the first year of operation, the PV system provided 5,801 kWh (1,264 kWh/kWp) of usable AC electrical energy, and it was found to operate at an annual average conversion efficiency and PR of 10.6 percent and 0.79, respectively. The annual average DC to AC conversion efficiency of the inverter was found to be 94 percent.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.07b
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• pp.977-980
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• 2004

본 논문에서는 저가 고효율 태양전지를 제작하기 위하여 p형 다결정 실리콘 기판을 사용하여 수산화 칼륨(KOH)이 포함된 용액에 Saw damage 과정 후 불산이 함유된 용액에 전기화학적 양극산화 과정으로 실리콘 웨이퍼 표면에 요철을 형성하여 다공성 실리콘을 형성 하였다. 본 논문은 전기화학적 에칭방법으로 기존의 진공장비로 제작된 반사방지막의 반사율만큼 감소된 다공성 실리콘 반사방지막을 형성하였다. 전자빔 증착기(e-beam evaporator)로 단층으로 형성된 $TiO_2$의 반사방지막은 400-1000 nm의 파장 범위에서 4.1 %의 평균 반사율을 가졌으며, 양극산화과정으로 형성된 다공성 실리콘은 400-1000 nm의 파장의 범위에서 4.4 %의 평균 반사율을 가졌다. 본 연구는 태양전지의 반사방지막 형성을 기존의 제작 방법보다 간단하고 저렴한 방법으로 접근하여 태양전지의 변환효율을 상승하는데 목적을 두었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.222-222
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• 2010

수평성장 방식을 이용하여 다결정 실리콘 리본을 제조하였으며, 제조된 리본의 미세구조 및 결함을 분석하였다. 기존 잉곳 성장 및 절단 공정을 통해 제조된 실리콘 웨이퍼는 절단 중 실리콘의 손살 때문에 단가를 상승 시킨다. 따라서 실리콘 용탕으로부터 직접 웨이퍼를 제조하는 리본 기술이 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 수명 성장 법을 이용하여 용융 실리콘으로부터 다결정 실리콘 리본을 제조 하였다. 제조 된 리본의 크기$50{\times}50$ mm였으며 두께는 $375{\pm}50{\mu}m$ 이었다. 또한, 미세구조 분석 결과 결정들의 형상이 불규칙적 이었으며, 바닥에서부터 윗부분까지 한 방향으로 성장되었다. 수직성장된 결정들의 평균 입경은 $50.2{\mu}m$ 이었다. 전위 (dislocations ), 이중(twins), 그리고 기공 (pores) 같은 구조적 결점들과 SiC, 탄소, 그러고 산소와 같은 불순물 결함 등이 관찰 되었다. 본 연구를 통해 제조된 다결정 실리콘 리본은 태양전지용 웨이퍼로 응용 가능 할 것으로 판단된다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.15 no.3
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• pp.1707-1710
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• 2014

This paper is the study for the directional solidification of the ingot through the thermal analysis simulation and structural change of casting furnace. The activation analysis of metal impurities were also detected the total number of 10 different metals, but the concentration distribution showed no significant positional deviations in the same position from the top to the bottom. With the results of thermal analysis simulation, the silicon as a whole has reached the melting temperature as the retention time 80 min. The best cooling conditions showed at the upper cooling temperature $1,400^{\circ}C$ and cooling time 60min. The fabricated wafers showed the superior etching result at the grain boundary than that of existing commercial wafers.

• New & Renewable Energy
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• v.1 no.4 s.4
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• pp.6-11
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• 2005

본 고에서는 태양전지 모듈 원가의 60% 이상을 차지하는 실리콘 기판의 생산성을 향상시키고 그에 따라 제조단가를 저감시키기 위한 일환으로 최근 들어 일본과 프랑스를 중심으로 중점적으로 기술개발이 이루어지고 있는 EMCC법 (Electro Magnetic Continuous Casting)에 의한 다결정 실리콘 잉고트의 제조기술에 관하여 연구하였다. 특히, 태양전지급의 고순도 잉고트로 제조하기 위해 높은 용융점과 낮은 전기전도도를 갖는 실리콘의 용해 및 주조 공정이 수냉되는 cold crucible 내에서 이루어지게 됨에 따라 발생하는 종래의 EMCC법의 문제점을 해결하고자, 코일전류 및 도가니 구조 등이 Joule 가열 효과 및 pinch 효과에 미치는 영향을 체계적으로 조사하였다. 연구 결과 대용량의 전원장치나 별도의 2차 가열원을 사용하지 않고서도 실리콘 원료의 가열 및 용해 효율을 현격히 향상시키며 용탕의 전 구간에 걸쳐 전자기력을 용탕의 정수압보다 큰 상태로 유지할 수 있는 EMCC용 무접촉성 도가니의 설계기술 및 이를 활용하는 전자기연주공정기술을 확립하였으며, 그 결과 직경 5cm의 실리콘 잉고트를 1,5mm/min의 속도로 무접촉 조건에서 연속주조할 수 있었다.

• Current Photovoltaic Research
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• v.6 no.1
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• pp.1-11
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• 2018

Current major photovoltaic (PV) market share (> 60%) is being occupied by the multicrystalline (mc)-silicon solar cells despite of low efficiency compared to single crystalline silicon solar cells. The diamond wire sawing technology reduces the production cost of crystalline silicon solar cells, it increases the optical loss for the existing mc-silicon solar cells and hence its efficiency is low in the current mass production line. To overcome the optical loss in the mc-crystalline silicon, caused by the diamond wire sawing, next generation texturing process is being investigated by various research groups for the PV industry. In this review, the limitation of surface structure and optical loss due to the reflectivity of conventional mc-silicon solar cells are explained by the typical texturing mechanism. Various texturing technologies that could minimize the optical loss of mc-silicon solar cells are explained. Finally, next generation texturing technology to survive in the fierce cost competition of photovoltaic market is discussed.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.07a
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• pp.146-149
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• 2004

Porous silicon(PS) as an excellent light diffuser can be used as an antireflection layer without other antireflection coating(ARC) materials. PS layers were obtained by electrochemical etching(ECE) anodization of silicon wafers in hydrofluoric acid/ethanol/de-ionized(DI) water solution($HF/EtOH/H_2O$). This technique is based on the selective removal of Si atoms from the sample surface forming a layer of PS with adjustable optical, electrical, and mechanical properties. A PS layer with optimal ARC characteristics was obtained in charge density (Q) of 5.2 $C/cm^2$. The weighted reflectance is reduced from 33 % to 4 % in the wavelength between 400 and 1000 nm. The weighted reflectance with optimized PS layers is much less than that obtained with a commercial SiNx ARC on a potassium hydroxide(KOH) pre-textured multi-crystalline silicon(mc-Si) surface.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.18 no.6
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• pp.232-236
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• 2008

Recently the shortage of silicon resources especially for poly-silicon of purity higher than 99.9999% leads to search for the more cheap and quick synthesizing routes for silicon feedstock. In order to solve this situation, we investigated the purification process of metallurgical grade (MG) silicon of purity around 99% by the acid leaching and following the unidirectional solidification. MG-Si lumps are pulverized with a planetary mill, and then leached with HCl/$HNO_3$/HF acid solution. As a result, the concentration of metal impurities including Al, Fe, Ca, Mn, etc. decreased dramatically. This process led to silicon content higher than 99.99%. The purified silicon powders were compacted and have been melted and uni-directionally solidified with heat exchange method (HEM) furnace. The properties of multicrystalline silicon ingots were specific resistance of $0.3{\Omega}{\cdot}cm$ and minority carrier life time (MCLT) of $3.8{\mu}{\cdot}sec$.