• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.304.1-304.1
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• 2016

We have investigated the effect of plasma nitridation of atomic layer deposited-Al2O3 films of monocrystalline Si wafers and the thermal properties of nitridated Al2O3 films. Nitridation was performed on Al2O3 to form aluminum oxynitride (AlON) using NH3 plasma treatment in a plasma-enhanced chemical vapor deposition and it was conducted at temperature of $400^{\circ}C$ with various plasma power condition. After nitridation, we performed firing and forming gas annealing (FGA). For each step, we have observed the minority carrier lifetime and the implied Voc by using quasi-Steady-State photoconductance (QSSPC). We confirmed a tendency to increase the minority carrier lifetime and the implied Voc after the nitridation. On the other hand, the minority carrier lifetime and the implied Voc was decreased after Firing and forming gas annealing (FGA). To get more information, we studied properties of the plasma treated Al2O3 films by using Secondary Ion Mass Spectroscopy (SIMS) and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS).

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.122.1-122.1
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• 2011

Phosphorus is known to pile-up at the silicon surface when it is thermally oxidized. A thin layer, about 40nm thick from the silicon surface, is created containing more phosphorus than the bulk of the emitter. This layer has a gaussian profile with the peak at the surface of the silicon. In this study the pile-up effect was studied if this layer can act as a front surface field for solar cells. The effect was also tested if its high dose of phosphorus at the silicon surface can lower the contact resistance with the front metal contact. P-type wafers were first doped with phosphorus to create an n-type emitter. The doping was done using either a furnace or ion implantation. The wafers were then oxidized using dry thermal oxidation. The effect of the pile-up as a front surface field was checked by measuring the minority carrier lifetime using a QSSPC. The contact resistance of the wafers were also measured to see if the pile-up effect can lower the series resistance.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.687-687
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• 2013

In rearpoint contact solar cell and the PERC (passivated emitter rear contact) type cell, surfaces were passivated by SiO2 or Al2O3 to increase solar cell efficiency. Therefore, we have investigated the effect of surface passivation for crystalline silicon solarcell using mass-production atomic layer deposited (ALD) Al2O3. The patttern which consists of cylinders with 100um diameter and 5um height was formed by PR patterning on Si (100) substrate and then Al2O3 of about 10nm and 20nm thickness was deposited by ALD. The pattern in 10 nm Al2O3 film was removed by dipping in aceton solution for about 10 min but the pattern in 20 nm Al2O3 film was not. The influences of process temperature and heat treatment were investigated using microwave photoconductance decay (PCD) and Quasi-Steady-State photoconductance (QSSPC). The solar cell process used in this work combines the advantage of using the applicability of a selective deposition associated with a ALD passivation and the use of low-cost screen print for the contacts formation.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.364.1-364.1
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• 2014

고효율 태양전지로 가기 위해서는 태양전지의 후면 패시베이션은 중요한 역할을 한다. 후면 패시베이션 막으로 사용되는 $Al_2O_3$ 막은 $Al_2O_3/Si$ 계면에서 높은 화학적 패시베이션과 Negative Fixed Charge를 가지고 있어 적합한 Barrier막으로 여겨진다. 하지만 이후에 전면 Metal paste의 소성 공정에 의해 $800^{\circ}C$이상 온도를 올려주게 됨에 따라 $Al_2O_3$ 막 내부에 결합되어 있던 수소들이 방출되어 blister가 생성되고 막 질은 떨어지게 된다. 우리는 blister가 생성되는 것을 방지하기 위한 방법으로 PECVD 장비로 SiNx를 증착하는 공정 중에 $N_2O$ 가스를 첨가하여 SiON 막을 증착하였다. SiON막은 $N_2O$가스량을 조절하여 막의 특성을 변화시키고 변화에 따라 소성시 막에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 공정을 위해 $156{\times}156mm2$, $200{\mu}m$, $0.5-3.0{\Omega}{\cdot}cm$ and p-type 단결정 실리콘 웨이퍼를 사용하였고, $Al_2O_3$ 막을 올리기 전에 RCA Cleaning 실행하였다. ALD 장비를 통해 $Al_2O_3$ 막을 10nm 증착하였고 RF-PECVD 장비로 SiNx막과 SiON막을 80nm 증착하였다. 소성로에서 $850^{\circ}C$ ($680^{\circ}C$) 5초동안 소성하고 QSSPC를 통해 유효 반송자 수명을 알아보았다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.366-366
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• 2009

후면접합 태양전지는 상용 태양전지의 수평전류 손실(lateral current loss) 이 없으며, 전면전극에 의해 발생하는 그림자 손실(shading loss) 줄인 고효율 태양전지의 하나이다. 생성된 반송자가 후면에 위치한 전극에서 수집되기 때문에 효율향상을 위해서는 불순물에 의한 재결합을 줄이는 것이 중요하다. 따라서 Gettering 은 높은 소수반송자 수명(life-time)을 가지는 고품위 실리콘 기판은 고효율 실리콘태양전지 제작을 위한 중요 요소 기술이다. 본 연구에서는 n-type c-Si 기판을 이용한 고효율 실리콘 이종접합 태양전지제작을 위해 external gettering 공정을 이용하여 고품위 실리콘 기판을 제작하였다. POC13 doping process 의 온도, 시간을 변화시킴으로써 이에 따른 변화를 관찰하였다. 주사전자현미경(SEM)를 통해 etch pit 을 확인 했으며,Four point probe 를 통해 면저항을 측정, 인(P)의 농도를 계산 하였다. 계산된 면저항을 통해 인(P)의 확산 깊이를 계산하였다. Iodine passivation 된 시편을 Qusi-steady state photoconductance (QSSPC)를 이용하여 소수반송자 수명을 측정함으로써 gettering 에 의한 bulk lifetime 향상 효과를 관찰하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.99.2-99.2
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• 2012

현재 양산 중인 대부분의 결정질 실리콘 태양전지는 p-type 실리콘 기판의 전면에 인 (phosphorus) 을 확산시켜 에미터로 사용한 스크린 프린티드 태양전지 (Screen Printed Solar Cells) 이다. 위 태양전지의 단점은 p-type 기판의 광열화현상 (Light Induced Degradation) 문제와 후면 알루미늄 금속 전극으로 인한 휨 현상 등이 있다. 이러한 단점을 해결하기 위해 n-type 기판의 전면에 보론 (Boron) 을 도핑하여 에미터로 사용하고, 후면 전계 (Back Surface Field) 로 인 (Phosphorus)을 도핑한 태양전지에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는, 튜브 전기로 (tube furnace) 를 이용해 n-type 실리콘 웨이퍼 전면에 보론 도핑을 하고 이와 마찬가지로 웨이퍼 후면에 인 도핑을 실시하였다. 그리고 전면과 후면의 패시베이션을 위해 얇게 산화막을 형성한 후 실리콘 질화막 (SiNx) 을 증착하였다. 에미터와 후면 전계 그리고 패시베이션 층의 특성을 평가하기 위해 QSSPC (Quasi-Steady-State PhotoConductance) 로 소수반송자 수명 (Minority Carrier Lifetime) 과 포화 전류 (Saturation current) 값을 측정하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.152-152
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• 2010

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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.299.2-299.2
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• 2013

We investigated the potassium remaining on a crystalline silicon solar cell after potassium hydroxide (KOH) etching and its effect on the lifetime of the solar cell. KOH etching is generally used to remove the saw damage caused by cutting a Si ingot; it can also be used to etch the rear side of a textured crystalline silicon solar cell before atomic layer-deposited Al2O3 growth. However, the potassium remaining after KOH etching is known to be detrimental to the efficiency of Si solar cells. In this study, we etched a crystalline silicon solar cell in three ways in order to determine the effect of the potassium remnant on the efficiency of Si solar cells. After KOH etching, KOH and tetramethylammonium hydroxide (TMAH) were used to etch the rear side of a crystalline silicon solar cell. To passivate the rear side, an Al2O3 layer was deposited by atomic layer deposition (ALD). After ALD Al2O3 growth on the KOH-etched Si surface, we measured the lifetime of the solar cell by quasi steady-state photoconductance (QSSPC, Sinton WCT-120) to analyze how effectively the Al2O3 layer passivated the interface of the Al2O3 layer and the Si surface. Secondary ion mass spectroscopy (SIMS) was also used to measure how much potassium remained on the surface of the Si wafer and at the interface of the Al2O3 layer and the Si surface after KOH etching and wet cleaning.

• Current Photovoltaic Research
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• v.7 no.1
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• pp.15-20
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• 2019

Most high-efficiency n-type silicon solar cells are based on the high quality surface passivation and ohmic contact between the emitter and the metal. Currently, various metalization methods such as screen printing using metal paste and physical vapor deposition are being used in forming electrodes of n-type silicon solar cell. In this paper, we analyzed the degradation factors induced by the front electrode formation process using e-beam evaporation of double passivation structure of p-type emitter and $Al_2O_3/SiN_x$ for high efficiency solar cell using n-type bulk silicon. In order to confirm the cause of the degradation, the passivation characteristics of each electrode region were determined through a quasi-steady-state photo-conductance (QSSPC).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.335.2-335.2
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• 2016

The fixed negative charge of the Al2O3 passivation layer gives excellent passivation performance for both n-type and p-type silicon wafers. For the best passivation quality, annealing is known to be a prerequisite step and a lot of studies concerning annealing effect on the passivation characteristics have been performed. Meanwhile, for manufacturing a crystalline silicon solar cell, firing process is applied to the Al2O3 passivation layer. Therefore, study on not only annealing effect but also on firing effect is necessary. In this work, Al2O3 passivation performance (minority carrier lifetime) for p-type silicon wafer was evaluated with Quasi-Steady-State Photoconductance(QSSPC) measurement after annealing at different temperatures. For the samples which showed different aspects, C-V measurement was performed for the cause - whether it is due to the chemical effect or field-effect. The change in Al2O3 passivation property after firing processes was investigated and the mechanism for the change could be estimated.