We have studied the effective optical absorption power of Si solar cell with $SiO_2$-antireflection layer based on a mathematical modelling of AM(air mass)1 spectrum and Si refractive index in the wavelength range(0.4 $\mu\textrm{m}\leq$λ$\leq$$0.97\mu\textrm{m}$). The effective optical absorption power obtained from the theoretical calculation was 450 and 520 W/$\m^2$ for the Si solar cells with $SiO_2$-antireflection layer of 500$\AA$ and 1000$\AA$, respectively. The optimum thickness of $SiO_2$-antireflection layer showing the minimum reflection loss was about 1000$\AA$ in the computer simulation. Two kinds of Si solar cells named EBS(500$\AA$) and EBS(l000$\AA$) were fabricated to evaluate the effect of $SiO_2$-antireflection layer thickness on the optical absorption. The epitaxial base Si cell with $SiO_2$-antireflection layer of 1000$\AA$ [EBS(l000$\AA$)] showed the output power improvement of about 15% upon the EBS(500$\AA$) cell due to larger absorption of effective optical power under illumination of AM1, 1 sun.
An anti-reflection layer (AR) is used in the solar cell to improve the amount of the irradiated light, resulting in the improvement of the performance of the solar cell. In this study, the zinc oxide (ZnO) AR is applied to the dye-sensitized solar cell (DSC) by using zinc nitrate solution. The conditions such as solution concentration and sintering temperature for fabricating the ZnO AR are changed to optimize the performance of the AR. As a result, the best performance is shown when the zinc nitrate solution with 100mM concentration is used and the sintering temperature is $600^{\circ}C$. And then, the ZnO AR formed with these optimal conditions is applied to the DSC. Consequently, a DSC with a ZnO AR had an increased current density up to 13.86$mA/cm^2$ and an enhanced efficiency of 6.32%.
What causes the transformation of a solar cell is the behavior difference of thermal expansion occurred between the substrate and the layer of semiconductor used in the solar cell. Therefore, the substrate has to possess a behavior of thermal expansion that is similar with that of semiconductor layer. This study employed electroforming to manufacture Fe-Ni alloy materials of different compositions. To verify the result from a finite element analysis, a two-dimensional Mo substrate was calculated and its verification experiment was conducted. The absolute values from the finite element analysis of Mo/substrate structure and its verification experiment showed a difference. However, the size of residual stress of individual substrate compositions had a similar tendency. Two-dimensional CIGS/Mo/$SiO_2$/substrate was modeled. Looking into the residual stress of CIGS layer occurred while the temperature declined from $550^{\circ}C$ to room temperature, the smallest residual stress was found with the use of Fe-52 wt%Ni substrate material.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제13권1호
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pp.35-38
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2012
In this study, we have attempted to characterize the photovoltaic effect in real-time measurement of photoinduced current in a poly-Si-based solar cell using photoconductive atomic force microscopy (PC-AFM). However, the high contact resistance that originates from the metal-semiconductor Schottky contact disturbs the current flow and makes it difficult to measure the photoinduced current. To solve this problem, a thin metallic film has been coated on the surface of the device, which successfully decreases the contact resistance. In the PC-AFM analysis, we used a metal-coated conducting cantilever tip as the top electrode of the solar cell and light from a halogen lamp was irradiated on the PC-AFM scanning region. As the light intensity becomes stronger, the current value increases up to $200{\mu}A$ at 80 W, as more electrons and hole carriers are generated because of the photovoltaic effect. The ratio of the conducting area at different conditions was calculated, and it showed a behavior similar to that generated by a photoinduced current. On analyzing the PC-AFM measurement results, we have verified the correlation between the light intensity and photoinduced current of the poly-Si-based solar cell in nanometer scale.
The attitude information of spacecraft can be obtained by the sensors attached to it using a star tracker, three-axis magnetometer, three-axis gyroscope, and a global positioning signal receiver. By using these sensors, the spacecraft can be maneuvered by actuators that generate torques. In particular, electromagnetic-torque bars can be used for attitude control and as a momentum-canceling instrument. The spacecraft momentum can be created by the current through the electrical circuits and coils. Thus, the current around the electromagnetic-torque bars is a critical factor for precisely controlling the spacecraft. In connection with these concerns, a solar-cell array can be considered to prevent generation of a magnetic dipole moment because the solar-cell array can introduce a large amount of current through the electrical wires. The maximum value of a magnetic dipole moment that cannot affect precise control is $0.25A{\cdot}m^2$, which takes into account the current that flows through the reaction-wheel assembly and the magnetic-torque current. In this study, we designed a 300-W solar cell array and presented an optimal wire-routing method to minimize the magnetic dipole moment for space applications. We verified our proposed method by simulation.
CIGS is one of thin film solar cell and has been studied so much, because of the possibility of low price and high efficiency. Until now, co-evaporation and sputtering were typical method to prepare CIGS absorption layer, and a few company commercialized solar cell by these method. However, non-vacuum process which has been studied for long time has not been progressed, though the merit of low price. Especially, aerosol deposition method has not been reported, because it is difficult to prepare a large quantity of various CIGS powder. In this study, CIGS powder was synthesized by mechanochemical method and CIGS absorption layer was deposited by aerosol deposition method. The thickness of the CIGS layer was controlled by the number of deposition and the surface roughness of it was affected by the amount of flow gas. And, also, I-V curve of it appeared metallic property in the case of 'as deposition'. After heat treatment in Se-rich atmosphere, the electrical property of it changed to a semiconductor. CdS and transparent conduction layer were formed by a typical method on it for solar cell. The efficiency of cell was appeared 0.19%. Though the efficiency was low because of the disharmony in the after-process, it was conformed that CIGS solar cell could be prepared by aerosol deposition.
비정질 실리콘 태양전지는 n-i-p형 구조가 일반적이며, 각 층의 두께와 도핑농도가 태양전지의 효율을 결정하는 중요한 요인이다. 최대의 효율을 얻을 수 있는 태양전지 설계를 위해 AFORS HET 시뮬레이션을 통하여 n층의 두께와 도핑농도, 그리고 p층의 도핑농도롤 변화시켰다. 최적화 결과, a-Si:H(n) 층의 두께 1nm, a-Si:H(n)층의 도핑농도 $2\times10^{20}cm^{-3}$, a-Si:H(p+)층의 도핑농도 $1\times10^{19}cm^{-3}$에서 $V_{oc}$=679.5mV, $J_{sc}$=39.02mA/$cm^2$, FF=83.71%, Efficiency=22.21%의 고효율을 얻을 수 있다. 본 연구를 통하여 실제의 높은 효율을 갖는 태양전지 설계와 제조 시에 이용할 수 있을 것이다.
The BCBJ (Back Contact and Back Junction) or back-lit solar cell design eliminates shading loss by placing the pn junction and metal electrode contacts all on one side that faces away from the sun. However, as the electron-hole generation sites now are located very far from the pn junction, loss by minority-carrier recombination can be a significant issue. Utilizing Medici, a 2-dimensional semiconductor device simulation tool, the interdependency between the substrate thickness and the minority-carrier recombination lifetime was studied in terms of how these factors affect the solar cell power output. Qualitatively speaking, the results indicate that a very high quality substrate with a long recombination lifetime is needed to maintain the maximum power generation. The quantitative value of the recombination lifetime of minority-carriers, i.e., electrons in p-type substrates, required in the BCBJ cell is about one order of magnitude longer than that in the front-lit cell, i.e., $5{\times}10^{-4}sec$ vs. $5{\times}10^{-5}sec$. Regardless of substrate thickness up to $150{\mu}m$, the power output in the BCBJ cell stays at nearly the maximum value of about $1.8{\times}10^{-2}W{\cdot}cm^{-2}$, or $18mW{\cdot}cm^{-2}$, as long as the recombination lifetime is $5{\times}10^{-4}s$ or longer. The output power, however, declines steeply to as low as $10mW{\cdot}cm^{-2}$ when the recombination lifetime becomes significantly shorter than $5{\times}10^{-4}sec$. Substrate thinning is found to be not as effective as in the front-lit case in stemming the decline in the output power. In view of these results, for BCBJ applications, the substrate needs to be only mono-crystalline Si of very high quality. This bars the use of poly-crystalline Si, which is gaining wider acceptance in standard front-lit solar cells.
실내조명하에서 유비쿼터스 센서 네트워크 태그 및 노드 전원으로 태양전지 사용 가능성을 실험하기 위해 PMMA(Poly-Methyl-Methacrylate) 렌즈를 단일접합 AlGaAs/GaAs 태양전지 위에 덧씌워서 렌즈로 사용한 결과 태양 전지의 특성이 향상 되었다. PMMA 렌즈를 덧씌운 효과를 비교하기 위해 AlGaAs 단일접합 태양전지에 PMMA 렌즈를 덧씌우기 전과 후의 특성을 각각 one sun 조건 ($100mW/cm^2$) 하에서 측정하였으며, 실내의 탁상램프 조명 근접거리 조건(약 1200 룩스)하에서 특성 측정 결과를 비교하였다. PMMA 렌즈를 덧씌운 결과 약 5% 정도의 효율이 향상되었고, 탁상용 형광램프 조건에서 $83\;{\mu}m/cm^2$ 이상의 전기에너지가 발생됨을 확인하였다. 실내조명 조건에서는 one sun ($100mW/cm^2$) 에 비해서 광량이 매우 작으므로 발생전압과 발생 전류가 상당히 감소하게 된다. 하지만 $83\;{\mu}m/cm^2$ 정도의 전기에너지가 발생되어 향 후 렌즈효율 개선과 모듈 설계를 통해 USN 태그 및 노드용 전원으로 충분히 적용 가능할 것으로 사료된다.
Organic materials are suitable for use in photoelectric conversion devices. Thus, Organic semiconductors are promising materials for photovoltaic devices and other optoelectronic applications such as light emitting diodes(LED). The organic solar cell seems to be the usefulness in comparison with the inorganic solar cell in terms of workability, ease of processing, low cost, flexibility and area expansion. (omitted)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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