It is important to reduce optical losses from front surface reflection to improve the efficiency of crystalline silicon solar cells. Surface texturing by isotropic etching with acid solution based on HF and $HNO_3$ is one of the promising methods that can reduce surface reflectance. Anisotropic texturing with alkali solution is not suitable for multicrystalline silicon wafers because of its various grain orientations. In this paper, we textured multicrystalline silicon wafers by simple wet chemical etching using acid solution to reduce front surface reflectance. After that, surface morphology of textured wafer was observed by Scanning Electron Microscope(SEM) and Atomic Force Microscope(AFM), surface reflectance was measured in wavelength from 400nm to 1000nm. We obtained 29.29% surface reflectance by isotropic texturing with acid solution in wavelength from 400nm to 1000nm for fabrication of multicrystalline silicon solar cells.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.21
no.2
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pp.99-103
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2008
To improve efficiency of solar cells, it is important to make a light trapping structure to reduce surface reflectance for increasing absorption of sun light within the solar cells. One of the promising methods that can reduce surface reflectance is isotropic texturing with acid solution based on hydrofluoric acid(HF), nitric acid($HNO_3$), and organic additives. Anisotropic texturing with alkali solution is not suitable for multicrystalline silicon wafers because of its different grain orientation. Isotropic texturing with acid solution can uniformly etch multicrystalline silicon wafers unrelated with grain orientation, so we can get low surface reflectance. In this paper, the acid texturing solution is made up of only HF and $HNO_3$ for easy controlling the concentration and low cost compared to acid solution with organic additives. $HNO_3$ concentration and dipping time were varied to find the condition of minimum surface reflectance. Textured surfaces were observed Scanning Electron Microscope(SEM) and surface reflectance were measured. The best result of arithmetic mean(wavelength from 400 nm to 1000 nm) reflectance with acid texturing is 4.64 % less than alkali texturing.
Kim, Ji-Sun;Kim, Bum-Ho;Lee, Eun-Joo;Lee, Soo-Hong
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2007.06a
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pp.16-17
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2007
To improve efficiency of solar cells, it is important to make a light trapping structure to reduce surface reflectance for increasing absorption of sun light within the solar cells. One of the promising methods that can reduce surface reflectance is isotropic texturing with acid solution based on hydrofluoric acid(HF), nitric acid($HNO_3$), and organic additives. Anisotropic texturing with alkali solution is not suitable for multicrystalline silicon wafers because of its different grain orientation. Isotropic texturing with acid solution can uniformly etch multicrystalline silicon wafers unrelated with grain orientation, so we can get low surface reflectance. In this paper, the acid texturing solution is made up of only HF and $HNO_3$ for easy controling the concentration and low cost compared to acid solution with organic additives. $HNO_3$ concentration and dipping time were varied to find the condition of minimum surface reflectance. Textured surfaces were observed Scanning Electron Microscope(SEM) and surface reflectance were measured. The best result of arithmetic mean(wavelength from 400nm to 1000nm) reflectance with acid texturing is 4.64% less than alkali texturing.
변환 효율이 $16\%$에 근접하는 다결정 실리콘 태양전지를 위한 열처리 공정에 대한 연구를 수행하였다. 고속 열처리 공정이 가능한 RTP 를 사용하여 다결정 실리콘 태양전지의 효율 향상에 요구되는 PECVD $SiN_x$ 반사방지막을 이용한 결정 결함의 수소화 효과를 극대화하는 동시에 양산 가능한 screen-printed contacts 의 특성 (FF >0.76) 올 최적화함으로써 다결정 실리콘 태양전지의 변환 효율을 $15.9\%$까지 향상시킬 수 있었다.
The solar energy is dramatically increasing as the alternative energy source and the silicon(Si) solar cell are used the most. In this study, the improved process and equipment for the metallurgical refinement of multicrystalline Si were evaluated for the inexpensive solar cell. The planar plane and columnar dendrite aheadof the liquid-solid interface position caused the superior segregation of impurities from the Si. The solidification rate and thermal gradient determined the shape of dendrite in solidified Si matrix solidified by the directional solidification(DS) method. To simulate this equipment, the commercial software, PROCAST, was used to solve the solidification rate and thermal gradient. Si was vertically solidified by the DS system with Stober process and up-graded metallurgical grade or metallurgical grade Si was used as the feedstock. The inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP) was used to measure the concentration of impurities in the refined Si ingot. According to the result of ICP and simulation, the high thermal gradient between the two phases wasable to increase the solidification rate under the identical level of refinement. Also, the separating heating zone equipped with the melting and solidification zone was effective to maintain the high thermal gradient during the solidification.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.18
no.7
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pp.662-666
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2005
Silicon nitride $(SiN_x)$ film is a promising material for anti-reflection coating and passivation of multicrystalline silicon (me-Si) solar cells. In this work, a plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) system with batch-type reactor tube was used to prepare highly robust $SiN_x$ films for screen-printed mc-Si solar cells. The Gas flow ratio, $R=[SiH_4]/[NH_3]$, in a mixture of silane and ammonia was varied in the range of 0.0910.235 while maintaining the total flow rate of the process gases to 4,200 sccm. The refractive index of the $SiN_x$ film deposited with a gas flow ratio of 0.091 was measured to be 2.03 and increased to 2.37 as the gas flow ratio increased to 0.235. The highest efficiency of the cell was $14.99\%$ when the flow rate of $SiH_4$ was 350 sccm (R=0.091). Generally, we observed that the efficiency of the mc-Si solar cell decreased with increasing R. From the analysis of the reflectance and the quantum efficiency of the cell, the decrease in the efficiency was shown to originate mainly from an increase in the surface reflectance for a high flow rate of $SiH_4$ during the deposition of $SiN_x$ films.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2007.11a
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pp.70-71
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2007
Multicrystalline silicon(mc-Si) solar cells are steadily increasing their share of the PV market due to the lower material costs. However, commercial mc-Si solar cells have lower efficiency than singlecrystalline silicon solar cells. To improve efficiency of mc-Si solar cells, it is important to reduce optical losses from front surface reflection. Isotropic etching with acid solution based on hydrofluoric acid(HF) and nitric acid$(HNO_3)$ is one of the promising methods that can reduce surface reflectance for mc-Si solar cells. Anisotropic etching is not suitable for mc-Si because of its various grain orientations. In this paper, we isotropically etched mc-Si using acid solution. After that, etched surface was observed by Scanning Electron Microscope(SEM) and surface reflectance was measured. We obtained 29.29% surface reflectance by isotropic etching with acid solution in wavelength from 400nm to 1000nm for fabrication of mc-Si solar cells.
Kim, Kyung hae;U. Gangopadhyay;Han, Chang-Soo;K. Chakrabarty;J. Yi
Journal of Korean Vacuum Science & Technology
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v.6
no.3
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pp.120-125
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2002
The aim of the present work is to optimized the annealing parameter in both front and back screen printed contacts realization on p-type multicrystalline silicon and with phosphorus diffused. The RTA treatments were carried out at various temperatures from 600 to 850$\^{C}$ and annealing time ranging from 3 min to 5 min in air, O$_2$and N$_2$ ambiance. The contacts parameters are obtained according to Transmission Line Model measurements. A good RTA cycle is obtained with a temperature plateau of 700$\^{C}$-750$\^{C}$ and annealing ambiance of air. Several processing parameters required for good cell efficiency are discussed with an emphasis placed on the critical role of the glass frit in the aluminum paste. A anamolus behaviour of Aluminum n-doping on p-type Si wafer, contact at high temperature have also been studied.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.13
no.4
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pp.182-186
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2003
The photovoltaic industry has been forced to lower the production cost in many ways. Ingot preparation technology is growing rapidly toward large-scale production. Multicrystalline silicon ingot of 69 cm square cross section, 240kg has been produced with fully automated equipment. During solidification, heat has been extracted from the bottom of the crucible through the graphite pedestal moving downward. The characteristics of the large ingot grown in this method are found to be uniform structurally and electrically.
Kim, Myeong-Hyun;Song, Jae-Won;Nam, Yoon-Ho;Kim, Dong-Hyung;Yu, Si-Young;Moon, Hwan-Gyun;Yoo, Bong-Young;Lee, Jung-Ho
Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.49
no.3
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pp.301-306
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2016
The effects of nanotexturing and post-etching on the reflection and quantum efficiency properties of diamond wire sawn (DWS) multicrystalline silicon (mc-Si) solar cell have been investigated. The chemical solutions, which are acidic etching solution (HF-$HNO_3$), metal assisted chemical etching (MAC etch) solutions ($AgNO_3$-HF-DI, HF-$H_2O_2$-DI) and post-etching solution (diluted KOH at $80^{\circ}C$), were used for micro- and nano-texturing at the surface of diamond wire sawn (DWS) mc-Si wafer. Experiments were performed with various post-etching time conditions in order to determine the optimized etching condition for solar cell. The reflectance of mc-Si wafer texturing with acidic etching solution showed a very high reflectance value of about 30% (w/o anti-reflection coating), which indicates the insufficient light absorption for solar cell. The formation of nano-texture on the surface of mc-Si contributed to the enhancement of light absorption. Also, post-etching time condition of 240 s was found adequate to the nano-texturing of mc-Si due to its high external quantum efficiency of about 30% at short wavelengths and high short circuit current density ($J_{sc}$) of $35.4mA/cm^2$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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