• Journal of the Korean Solar Energy Society
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• v.38 no.1
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• pp.45-55
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• 2018

Environmentally benign lead-free solder coated ribbon (e. g. SnCu, SnZn, SnBi${\cdots}$) has been intensively studied to interconnect cells without lead mixed ribbon (e. g. SnPb) in the crystalline silicon(c-Si) photovoltaic modules. However, high melting point (> $200^{\circ}C$) of non-lead based solder provokes increased thermo-mechanical stress during its soldering process, which causes early degradation of PV module with it. Hence, we proposed low-temperature conductive paste (CP) based tabbing method for lead-free ribbon. Modules, interconnected by the lead-free solder (SnCu) employing CP approach, exhibits similar output without increased resistivity losses at initial condition, in comparison with traditional high temperature soldering method. Moreover, 400 cycles (2,000 hour) of thermal cycle test reveals that the module integrated by CP approach withstands thermo-mechanical stress. Furthermore, this approach guarantees strong mechanical adhesion (peel strength of ~ 2 N) between cell and lead-free ribbons. Therefore, the CP based tabbing process for lead free ribbons enables to interconnect cells in c-Si PV module, without deteriorating its performance.

• New & Renewable Energy
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• v.18 no.1
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• pp.29-34
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• 2022

The most prevalent cause of solar cell efficiency loss is reduced recombination at the metal electrode and silicon junction. To boost efficiency, a a SiO_X/poly-Si passivating interface is being developed. Poly-Si for passivating contact is formed by various deposition methods (sputtering, PECVD, LPCVD, HWCVD) where the ploy-Si characterization depends on the deposition method. The sputtering process forms a dense Si film at a low deposition rate of 2.6 nm/min and develops a low passivation characteristic of 690 mV. The PECVD process offers a deposition rate of 28 nm/min with satisfactory passivation characteristics. The LPCVD process is the slowest with a deposition rate of 1.4 nm/min, and can prevent blistering if deposited at high temperatures. The HWCVD process has the fastest deposition rate at 150 nm/min with excellent passivation characteristics. However, the uniformity of the deposited film decreases as the area increases. Also, the best passivation characteristics are obtained at high doping. Thus, it is necessary to optimize the doping process depending on the deposition method.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.340-340
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• 2016

We have prepared alumina (Al2O3) doped zinc oxide (AZO) films by DC magnetron sputtering (MS) technique and obtained higher self surface texturing at a high target angle (f). We have characterized the films and applied it as a front electrode of a single junction amorphous silicon solar cell. At a lower f the deposited films show higher values of optical gap (Eg), charge carriers mobility & concentration, crystallite grain size and wider wavelength range of transmission. At higher target angle the sheet resistance, surface roughness, haze factor etc for the films increase. For f=72.5o the haze factor for diffused transmission becomes 6.46% at 540 nm wavelength. At f=72.5o the material shows a reduction in crystallinity and evolution of a hemispherical-type sub-micron surface textures. A Monte Carlo method (MCM) of simulation of the AZO film deposition shows that such an enhanced self-surface texturing of the films at higher f is possible.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.689-689
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• 2013

Atomic layer deposition (ALD)에 의한 알루미늄 산화 막(Al2O3)은 고효율 결정질 실리콘 태양전지를 위한 우수한 표면 패시베이션 특성을 제공한다. 알루미늄 산화막는 고정적인 음전하를 가지고 있기 때문에 p-형 실리콘 태양 전지 후면은 전계에 의한 우수한 패시베이션 효과를 형성한다. 그러나, ALD 방식으로 증착된 알루미늄 산화막은 매우 긴 공정 시간을 필요로 하기 때문에 기존의 실리콘 태양 전지 공정에 적용하기가 어렵다. 본 논문에서는 알루미늄 산화막 형성에서 공정 시간을 줄이기 위해 Plasma assisted atomic layer deposition (PA-ALD) 방식을 적용했다. PA-ALD 기술은 trimethylaluminum (TMA)과 O2를 사용하여 기판 표면에 알루미늄 산화막을 증착하는 것으로 ALD 방식과 유사하지만, O2 플라즈마를 사용함으로써 증착 속도를 향상시킬 수 있다. 이는 좋은 패시베이션 특성을 가지는 알루미늄 산화막을 실리콘 태양전지양산 공정에 적용할 수 있는 가능성을 제시한다. PA-ALD 방식에 의한 알루미늄 산화막의 패시베이션 특성을 최적화하기 위해서 증착 후 열처리 조건에 대한 연구도 수행하였다. 막증착률이 1.1${\AA}$/cycle인 Al2O3층의 두께 변화에 따른 특성을 최적화하기 위해 공정 온도를 $250^{\circ}C$ 고정하고, 열처리 온도와 시간을 가변하였으며 유효 반송자수명을 측정하여 알루미늄 산화막의 패시베이션 특성을 확인했다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.40 no.8
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• pp.692-697
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• 2016

This study investigated the effect of surface roughness of zinc oxide (ZnO) layer on the growth of polycrystalline Si layer via an Al-induced layer exchange process. It was found that the growth rate, grain size, crystallization fraction, and preferential orientation of the polycrystalline Si layer were strongly influenced by the surface roughness of the underlying ZnO layer. As the roughness of the ZnO surface increased, a higher growth rate (~40 min) and preferential Si (100) orientation were obtained because of the spatial concentration fluctuations in the Al-Si alloy, induced by the surface roughness of the underlying ZnO layer.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.423.2-423.2
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• 2014

비정질 실리콘 박막 태양전지는 1970년대 중반 개발된 이후 현재까지 지속적으로 연구 개발이 이루어져 왔으며, 대면적의 용이성 및 재료 사용의 효율성 등 산업적 측면에서 많은 장점을 보이고 있다. 하지만, 재료 특유의 무질서(disorder)로 인한 Voc의 한계 및 광 열화 현상 등의 문제점이 극복해야 할 과제로 남아있다. 이를 개선하기 위한 시도 중 하나로 나노입자를 포함한 실리콘 박막 제작을 통해 재료의 무질서도를 낮추고 전기광학적 물성을 개선하는 방법이 제안되고 있다. 본 연구에서는 유도결합 플라즈마(ICP, Inductively coupled plasma)를 사용하여 제작한 실리콘 나노입자 박막으로 비정질 실리콘 박막의 한계를 극복하고자 한다. 실리콘 나노입자를 사용하여 조밀한 박막을 제작하는데 중요한 변수로는 유도결합 플라즈마 반응기 상, 하부의 압력차 및 이로 인한 제트분사의 속력, 그리고 나노 입자의 크기 등이 중요하게 작용한다. 합성된 입자의 크기와 물성의 변화는 유입되는 반응 가스의 양, 공정압력과 파워에 의존한다. 실리콘 나노입자 박막을 다양한 플라즈마 조건에 따라 제작한 후 XRD, Raman, SEM, TEM을 이용하여 물성 변화를 관찰하였으며, 이를 통해 박막태양전지로의 응용 가능성을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.307-307
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• 2012

현재 태양전지 시장은 결정질 태양전지가 주류를 차지하고 있으며 이중 상대적으로 재료비가 저렴한 다결정 실리콘 기반의 고효율 태양전지 제작에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 본 실험에서는 표면 텍스처링 방법에 따른 태양전지 소자의 특성 변화에 대한 실험을 진행하였다. 일반적으로 다결정 태양전지의 경우 산성용액을 이용한 표면 텍스처링을 실시하는데 이 경우 표면에 형성된 텍스처 구조는 산성용액의 등방성 식각으로 인해 반구(Hemisphere) 형태의 구조를 띄게 된다. 이는 표면에서의 광흡수율을 떨어뜨려 태양전지 소자의 효율을 저해하는 원인이 된다. 따라서 본 연구에서는 다결정 실리콘 태양전지의 효율 향상을 위해 레이저를 이용한 차세대 텍스처링 방법에 대한 연구를 진행하였다. 우선 355 nm 파장의 Ultra-Violet (UV) 레이저를 소자 표면에 조사함으로써 $10{\mu}m$의 dot diameter와 depth를 갖는 honey comb 배열의 hole을 형성하였다. 이후 산성용액에 담가 레이저 공정 후의 slag를 제거해 최종적으로 피라미드 형태의 구조를 형성하였다. Suns_Voc 효율 측정 결과 산성용액을 이용한 텍스처링의 경우 개방 전압이 611 mV, 곡선인자가 81%, 효율이 17.32%로 각각 측정되었다. 반면, 레이저 텍스처링의 경우에서는 개방전압이 631 mV, 곡선인자가 83%, 효율이 18.33%로 용액 텍스처링 방법보다 우수한 특성을 보였다. 이는 UV 레이저 텍스처링을 통해 형성된 피라미드 형태의 표면 구조에서의 광흡수율이 산성용액을 이용한 방법보다 우수함을 말하며, 따라서 태양전지의 주요 파라미터가 향상된 결과를 보였다. 본 실험에서는 레이저 텍스처링을 통한 태양전지 제작에 대한 방법을 제시하며, 향후 고효율의 다결정 태양전지 제작에 있어 기여 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.145-145
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• 2011

Recently, multi-hole electrode RF capacitively coupled plasma discharge is being used in the deposition of microcrystalline silicon for thin film solar cell to increase the speed of deposition. To make efficient multi-hole electrode RF capacitively coupled plasma discharge, the hole diameter is to be designed concerning the plasma parameters. In past studies, the relationship between plasma parameters such as pressures and gas species, and hole diameter for efficient plasma density enhancement is experimentally shown. In the presentation, the relationship between plasma deriving frequency and hole diameter for efficient multi-hole electrode RF capacitively coupled plasma discharge is shown. In usual capacitively coupled plasma discharge, plasma parameter, such as plasma density, plasma impedence and plasma temperature, change as frequency increases. Because of the change, the optimum hole diameter of the multi-hole electrode RF capacitively coupled plasma for high density plasma is thought to be modified when the plasma deriving frequency changes. To see the frequency effect on the multi-hole RF capacitively coupled plasma is discharged and one of its electrode is changed from a plane electrode to a variety of multi-hole electrodes with different hole diameters. The discharge is derived by RF power source with various frequency and the plasma parameter is measured with RF compensated single Langmuir probe. The shrinkage of the hole diameter for efficient discharge is observed as the plasma deriving frequency increases.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.49 no.6
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• pp.507-512
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• 2016

Expensive silver powder is used to form electrodes in most IT equipment, and recently, many attempts have been made to lower manufacturing costs by developing powders with Ag-Ni or Ag-Cu core-shell structures. This study examined the sintering behavior of Ag-Ni electrode powder with a core-shell structure for silicon solar cell with high energy efficiency. The electrode powder was found to have a surface similar to pure Ag powder, and cross-sectional analysis revealed that Ag was uniformly coated on Ni powder. Each electrode was formed by sintering in the range of $500^{\circ}C$ to $800^{\circ}C$, and the specimen sintered at $600^{\circ}C$ had the lowest sheet resistance of $5.5m{\Omega}/{\Box}$, which is about two times greater than that of pure Ag. The microstructures of electrodes formed at varying sintering temperatures were examined to determine why sheet resistance showed a minimum value at $600^{\circ}C$. The electrode formed at $600^{\circ}C$ had the best Ag connectivity, and thus provided a better path for the flow of electrons.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2011.10a
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• pp.899-902
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• 2011

본 연구에서는 MicroTec 시뮬레이터를 이용하여 태양전지의 최적화 효율을 얻기 위한 연구를 하고자 한다. 효율은 태양전지의 성능을 나타내는 가장 중요한 인자로서 태양으로부터 입사된 에너지에 대한 출력에너지의 비로 정의된다. 효율은 입사되는 태양광 스펙트럼이나 세기, 그리고 전지의 온도에 영향을 받기도 하므로 태양전지의 변화효율은 정밀하게 조절된 조건에서 측정되어야 한다. 본 연구에서는 온도(200K-300K)와 Trap(트랩) 에너지(0.1eV~1.0eV) 파라미터의 값을 변화하면서 특성을 분석하였다. 그리고 이동도 모델에 따른 전류-전압 특성을 분석하였다. 분석결과에 따른 곡선 인자(Fill factor를) 비교하여 태양전지의 효율을 최적화 할 수 있는 모델을 제시할 것이다.