• 제목/요약/키워드: Thin-Film Solar Cell

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버퍼층 삽입을 통한 박막 태양전지의 고효율화 시뮬레이션 (A simulation of high efficiently thin film solar cell with buffer layer)

  • 김희중;장주연;백승신;이준신
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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    • pp.64.2-64.2
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    • 2011
  • a-Si 박막 태양전지는 a-Si:H을 유리 기판 사이에 주입해 만드는 태양전지로, 뛰어난 적용성과 경제성을 지녔으나 c-Si 태양전지에 비해 낮은 변환 효율을 보이는 단점이 있다. 변환 효율을 높이기 위한 연구 방법으로는 a-Si 박막 태양전지 단일cell 제작 시 high Bandgap을 가지는 p-layer를 사용함으로 높은 Voc와 Jsc의 향상에 기여할 수 있는데, 이 때 p-layer의 defect 증가와 activation energy 증가도 동시에 일어나 변환 효율의 증가폭을 감소시킨다. 이를 보완하기 위해 본 실험에서는 p-layer에 기존의 p-a-Si:H를 사용함과 동시에 high Bandgap의 buffer layer를 p-layer와 i-layer 사이에 삽입함으로써 그 장점을 유지하고 높은 defect과 낮은 activation energy의 영향을 최소화하였다. ASA 시뮬레이션을 통해 a-Si:H보다 high Bandgap을 가지는 a-SiOx 박막을 사용하여 p-type buffer layer의 두께를 2nm, Bandgap 2.0eV, activation energy를 0.55eV로 설정하고, i-type buffer layer의 두께를 2nm, Bandgap 1.8eV로 설정하여 삽입하였을 때 박막 태양전지의 변환 효율 10.74%를 달성할 수 있었다. (Voc=904mV, Jsc=$17.48mA/cm^2$, FF=67.97).

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원통형 타겟 형태의 DC 마그네트론 스퍼터링을 이용한 산화 아연 박막의 전기적 기제에 대한 분석 (Electrical mechanism analysis of $Al_2O_3$ doped zinc oxide thin films deposited by rotating cylindrical DC magnetron sputtering)

  • 장주연;박형식;안시현;조재현;장경수;이준신
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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    • pp.55.1-55.1
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    • 2010
  • Cost efficient and large area deposition of superior quality $Al_2O_3$ doped zinc oxide (AZO) films is instrumental in many of its applications including solar cell fabrication due to its numerous advantages over ITO films. In this study, AZO films were prepared by a highly efficient rotating cylindrical dc magnetron sputtering system using AZO target, which has a target material utilization above 80%, on glass substrates in argon ambient. A detailed analysis on the electrical, optical and structural characteristics of AZO thin films was carried out for solar cell application. The properties of films were found to critically depend on deposition parameters such as sputtering power, substrate temperature, working pressure, and thickness of the films. A low resistivity of ${\sim}5.5{\times}10-4{\Omega}-cm$ was obtained for films deposited at 2kW, keeping the pressure and substrate temperature constant at 3 mtorr and $230^{\circ}C$ respectively, mainly due to an increase in carrier mobility and large grain size which would reduce the grain boundary scattering. The increase in carrier mobility with power can be attributed to the columnar growth of AZO film with (002) preferred orientation as revealed by XRD analysis. The AZO films showed a high transparency of>87% in the visible wavelength region irrespective of deposition conditions. Our results offers a cost-efficient AZO film deposition method which can fabricate films with significant low resistivity and high transmittance that can find application in thin-film solar cells.

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Fabrication and Characteristics of C(IG)(SeS)2 Absorbers by Selenization and Sulfurization

  • Son, Young-Ho;Jung, Myoung-Hyo;Choi, Seung-Hoon;Choi, Jung-Kyu;Kim, Jin-Ha;Lee, Dong-Min;Park, Joong-Jin;Lee, Jang-Hee;Jung, Eui-Chun;Kim, Jung-Hun
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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    • pp.361-361
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    • 2011
  • Cu(InGa)(SeS2) (CIGS) thin film solar cells have recently reached an efficiency of 20%. Recent studies suggest a double graded band gap structure of the CIGS absorber layer to be a key issue in the production of high efficiency thin film solar cell using by sputtering process method. In this study, Cu(InGa)(SeS2) absorbers were manufactured by selenization and surfulization, we have deposited CIG precusor by sputtering and Se layer by evaporation before selenization. The objective of this study is to find out surfulization effects to improve Voc and to compare with non-surfulization Cu(InGa)Se2 absorbers. Even if we didn't analysis Ga depth profile of Cu(InGa)(SeS2) absorbers, we confirmed increasing of Eg and Voc through surlization process. In non-surfulization Cu(InGa)Se2 absorbers, Eg and Voc are 0.96eV and 0.48V. Whereas Eg and Voc of Cu(InGa)(SeS2) absorbers are 1.16eV and 0.57V. And the efficiency of 9.58% was achieved on 0.57cm2 sized SLG substrate. In this study, we will be discussed to improve Eg and Voc through surfulization and the other method without H2S. gas.

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$Al_2O_3$ 박막을 이용한 MIS Inversion Layer Solar Cell의 제작 및 특성평가 (Fabrication and Properties of MIS Inversion Layer Solar Cell using $Al_2O_3$ Thin Film)

  • 김현준;변정현;김지훈;정상현;김광호
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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    • pp.242-242
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    • 2010
  • 산화 알루미늄($Al_2O_3$) 박막을 p-type Czochralski(CZ) Si 위에 Remote Plasma Atomic Layer Deposition(RPALD)을 이용하여 저온 공정으로 증착하였다. Photolithography 공정으로 grid 패턴을 형성한 후 열 증착기로 알루미늄을 증착하여 MIS-IL (Metal-Insulator-Semiconductor Inversion Layer) solar cell을 제작하였다. 반응소스로는 Trimethylaluminum (TMA)과 $O_2$를 이용하였다. $Al_2O_3$ 박막의 전기적 특성 평가를 위해 MIS capacitor를 제작하여 Capacitance-voltage (C-V), Current-voltage (I-V), Interface state density ($D_{it}$)를 평가하였으며 Solar simulator를 이용하여 MIS-IL Solar cell의 Efficiency을 측정하였다.

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전기화학적 전착에 의한 ZnSe박막 구조 및 발광특성 (Structural and luminescent properties of ZnSe thin films by electrochemical deposition)

  • 김환동;최길호;윤도영
    • 반도체디스플레이기술학회지
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    • 제7권4호
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    • pp.19-22
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    • 2008
  • Thin film has been an increasing important subject of intensive research, owing to the fact that these films possess desirable optical, electrical and electrochemical properties for uses in many semi-conducting nano-crystal applications, such as light-emitting diodes, lasers and solar cell applications. Here, ZnSe thin films were deposited by electrochemical method for the applications of light emitting diode. Electrochemical deposition of ZnSe thin film is not easy, because of the high difference of reduction potential between zinc ion and selenium acid. In order to handle the band gap of ZnSe crystal thin films easily, electrochemical methods are promising to manufacture these films economically. Therefore we have investigated the present study to characterize zinc selenide thin films deposited on ITO glass plates electrochemically. The luminescent properties of ZnSe films have been evaluated by UV-Vis spectrometer and luminescence spectrometer. And the morphology of the film surface has been discussed qualitatively from SEM images.

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나노 임프린트 공정을 이용한 Ag 나노로드 제조 및 비정질 박막 태양전지 적용 (Ag nanorod manufacturing using nano-imprint lipography process and application of amorphous thin film solar cells)

  • 장지훈;한강수;조준식;이헌;박해웅;송진수;이정철
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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    • pp.103.2-103.2
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    • 2011
  • 비정질 실리콘 태양전지의 효율을 증가하기 위하여 많이 사용되는 방법 중 하나는 입사되는 빛의 산란을 증가하여 태양전지의 광흡수를 증가시키는 방법이다. 이를 위하여 양극전극으로 사용되는 TCO층의 일정한 패턴 처리를 통하여 광산란을 증가시키는 방법이 사용되고 있다. 본 연구에서는 나노 임프린트 리소그래피방법을 사용하여 Ag 나노로드를 증착한 기판을 제조하고 이를 비정질 실리콘 태양전지에 적용하였다. 실험결과, 그림과 같이 높이와 너비가 300nm 정도로 일정한 패턴의 Ag 나노로드를 제조하였다. 또한, 그 위에 증착된 Si 박막의 경우, 나노로드 전체를 감싸는 돔 형태로 성장하였다. 이와 같은 나노로드 위에 substrate n-i-p 구조의 비정질 박막 태양전지를 증착하고 그 특성변화를 분석하고자 하였다.

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태양전지용 ZnO:Al 투명전 도막의 제작 (Preparation of ZnO:Al transparent conductive film for Solar cell)

  • 양진석;성하윤;금민종;신성권;손인환;김경환
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2001년도 하계학술대회 논문집
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    • pp.463-466
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    • 2001
  • This detailed study of electrical, crystallographic and optical properties in Al doped ZnO thin films prepared by Facing Targets Sputtering(FTS), where strong internal magnets were contained in target holders to confine the plasma between the targets is described. Optimal transmittance and resistivity was obtained by controlling flow ratio of O$_2$gas. When the O$_2$ gas ratio of 0.25 and substrate temperature R.T., ZnO:Al thin film deposited had strongly oriented c-axis and the lower resistivity ( <10$\^$-4/ $\Omega$cm). The optical transmittance was above 80% in visible range.

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금속 연성기판재의 열팽창 특성이 Si 박막 층에 미치는 영향 (The effects of thermal expension properties of flexible metal substrates on the Si thin film)

  • 이민수;임태홍
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.367-369
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    • 2009
  • 플렉서블 태양전지용 연성기판재에는 플라스틱재와 금속재가 있다. 기존의 연성기판인 플라스틱의 경우 열과, 내구성, 화학약품에 약하다는 단점이 있으며, 금속기판은 높은 생산원가, 박판화의 어려움 등의 문제를 안고 있다. 일반적으로 기판재와 cell을 구성하는 반도체 층의 열팽창 거동 차이에 의한 열 변형이 태양전지의 공정안정성에 영향을 주는 것으로 알려져 있으며, cell을 구성하는 반도체 층과 열팽창 거동이 유사한 금속기판재의 적용이 필요하다. Si 박막 태양전지의 경우 Si 열팽창 거동과 비슷한 특성을 갖는 기판재의 개발이 필요하다. 전주법을 적용하여 조성이 다른 Ni계 합금의 열팽창 거동을 TMA 장비를 사용하여 측정하였다. 그리고 전산해석 Tool을 활용하여 가상의 Si 박막 태양전지 제조공정을 설정하고 고온 공정온도에서 상온으로 냉각시 발생되는 층간 열변형 연구를 수행하였고 열팽창 거동이 다른 합금 상에 Si층을 증착하여 열 충격에 의한 결함 발생여부를 관찰하였다.

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건물일체형 투명 PV복층창의 설치조건에 따른 단위출력당 발전특성 분석연구 (A Study on the Power Performance Measurement of Transparent Thin-film PV Windows of BIPV Depending on the Inclined Angle)

  • 안영섭;송종화;김석기;이성진;윤종호
    • 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국태양에너지학회 2008년도 춘계학술발표대회 논문집
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    • pp.55-60
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    • 2008
  • This study is on the analysis of power output of transparent thin-film PV windows which are integrated into the building envelope instead of traditional windows. 3 installation angles of vertical, horizontal and $30^{\circ}C$ inclination are investigated. To measure power output of PV windows, full scale mock-up house was designed and constructed. The power performance of PV window system was analyzed for horizontal angle, declination angle and vertical angle according to incline angle. Monitoring data are gathered from November 2006 to August 2007 and statistical analysis is performed to analysis a characteristics of power performance of transparent PV windows. Results show that annual power output of PV window with horizontal angle is 844.4kWh/kWp/year, declination angle 1,060kWh/kWp/year and vertical angle 431.6 kWh/kWp/year.

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Synthesis of Solution-Processed Cu2ZnSnSe4 Thin Films on Transparent Conducting Oxide Glass Substrates

  • Ismail, Agus;Cho, Jin Woo;Park, Se Jin;Hwang, Yun Jeong;Min, Byoung Koun
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제35권7호
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    • pp.1985-1988
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    • 2014
  • $Cu_2ZnSnSe_4$ (CZTSe) thin films were synthesized on transparent conducting oxide glass substrates via a simple, non-toxic, and low-cost process using a precursor solution paste. A three-step heating process (oxidation, sulfurization, and selenization) was employed to synthesize a CZTSe thin film as an absorber layer for use in thin-film solar cells. In particular, we focused on the effects of sulfurization conditions on CZTSe film formation. We found that sulfurization at $400^{\circ}C$ involves the formation of secondary phases such as $CuSe_2$ and $Cu_2SnSe_3$, but they gradually disappeared when the temperature was increased. The formed CZTSe thin films showed homogenous and good crystallinity with grain sizes of approximately 600 nm. A solar cell device was tentatively fabricated and showed a power conversion efficiency of 2.2% on an active area of 0.44 $cm^2$ with an open circuit voltage of 365 mV, a short current density of 20.6 $mA/cm^2$, and a fill factor of 28.7%.