• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.122.2-122.2
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• 2011

결정질 태양전지 제작에서, passavtion은 표면의 반사도를 줄여주는 반사 방지막의 역할과 표면의 dangling bond를 감소시켜, 표면 재결합 속도를 줄이고 minority carrier lifetime을 증가하는 데 큰 영향을 미친다. 그렇기 때문에 저가형 고효율 태양전지 제작에서 우수한 특성을 가지는 passivation막은 매우 중요한 이슈이다. 본 연구에서는 LBC(local back contact) 구조를 가지는 단결정 태양전지 후면에, 기존의 Full Al-BSF의 passivation 막을 SiNx와 ONO passivation 막으로 각각 대체하여, LBC 구조에서 더 적합한 passivation 막을 찾고자 하였다. SiNx와 ONO passivation 막은 단결정 LBC 구조 태양전지 후면에 각각 형성되었고 $800^{\circ}C$, 20 sec 조건으로 소성되었다. 실험결과는 minority carrier lifetime과 surface recombination velocity로 관찰하였다. 그 결과, SiNx passivation 막의 표면 재결합 속도는 29.7cm/s이고, ONO passivation 막의 표면 재결합 속도는 24.5cm/s로, Full Al-BSF 표면 재결합 속도 750cm/s에 비해 더 적합한 passivation 막으로 확인할 수 있었다. 결과적으로 SiNx,ONO passivation 막이 Full Al-BSF보다 전극에 수집되는 캐리어의 양이 많아짐에 따라 효율향상을 가져올 수 있을 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.55.2-55.2
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• 2010

최근 태양전지에 대한 연구가 본격적으로 진행 중인 가운데 Local back contact 태양전지에 대한 연구가 새로운 이슈로 떠오르고 있다. LBC 구조의 태양전지는 후면 passivation에 대한 최적화 공정이 가장 중요하다. 후면 passivation으로 사용되는 물질로는 $SiO_2$, SiNx, $Al_2O_3$ 등의 산화막이 대표적이다. 본 연구에서는 LBC 구조 태양전지의 후면 passivation 박막으로 사용되는 $SiO_2$ 산화막의 공정가변에 따른 박막의 특성을 비교 분석하였다. $SiO_2$ 성장은 RTP를 사용하였다. 성장 온도 $850^{\circ}C$의 온도에서 진행하였으며, 4L/min의 $O_2$분위기에서 진행하였다. 공정 시간 5분 일 때 12.5nm, 15분 일 때 21.7nm의 두께의 박막을 성장 시킬 수 있었다. Carrier lifetime 확인 결과 박막의 두께가 얇을수록 lifetime이 향상함을 확인 할 수 있었고, C-V 측정을 통한 charge 비교를 통해 두께가 얇은 박막 일수록 더 적은 positive charge를 갖고있는 것을 확인 할 수 있었으며 이를 통해 passivation 효과가 우수함을 확인 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.245-245
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• 2010

This paper and the rear passivation experiment was local back surface field Nd:$YVO_4$ green laser and the experiment was used performed to screen printing. Laser power 100%, with a fixed frequency for 60kHz Current of 29A and 30A were tested in two conditions. The point contact distances of 0.2mm, 0.4mm, 0.6mm, 0.8mm and 29A and 30A current conditions, it was found that is suitable for 0.4mm.

• Journal of the Semiconductor & Display Technology
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• v.10 no.1
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• pp.57-61
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• 2011

To develop high efficiency crystalline solar cells, the rear surface passivation is very important. In this paper, $Al_2O_3$ films deposited by thermal ALD(atomic layer deposition) method were studied for rear surface passivation of crystalline solar cells and their passivation properties were evaluated. After the deposition of $Al_2O_3$ films on p-type Si wafers, the lifetime was increased very much due to the reduction of interface state density and the field effects of the negative fixed charge in the films. Also, optimum annealing condition and effects of SiNx capping layer were investigated. The best lifetime was obtained when the films were annealed at $400^{\circ}C$ for 15min. And the lifetime degradation of the $Al_2O_3$ films with SiNx capping layers was improved compared to those without the capping layers.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.91-91
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• 2009

태양전지의 전극소성 시 알루미늄 후면 전극이 실리콘으로 확산되어 후면전계(Back Surface Field)를 형성한다. 후면 패시베이션층은 후면반사율을 높여 내부광흡수경로를 늘리고 후면재결합속도를 감소시킨다. 본 논문은 후면 패시베이션층이 알루미늄 후면전계 형성에 미치는 영향 및 온도에 따른 변화를 관찰하였다. 절삭손상(Saw damage)이 제거된 실리콘 기판의 후면에 패시베이션층이 없는 것과 후면 패시베이션층으로 사용되는 실리콘 산화막을 형성시킨 시편을 제작하였다. 알루미늄 후면전극을 스크린 인쇄 후 소성온도를 달리하여 실리콘과 알루미늄과의 반응을 비교하였다. 주사전자현미경(SEM)을 사용하여 시편의 단면사진으로부터 소성온도에 따른 실리콘과 알루미늄간의 반응 여부를 관찰하였고, 열분석을 통해 반응 온도를 조사하였다. 패시베이션층이 없는 경우에는 약 $600^{\circ}C$부터 실리콘과 알루미늄간의 반응이 시작되었고, 패시베이션층이 있는 경우에는 약 $700^{\circ}C$부터 반응이 시작되는 결과를 얻었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.94-94
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• 2009

최근 실리콘 태양전지는 점점 얇아 지는 추세에 있다. 실리콘 태양전지에 있어 실리콘의 두께를 감소시키는 것은 실리콘 소모량을 줄이는데 있어 필수적인 조건이 되었다. 이에 따라 실리콘 표면의 passivation도 더욱 중요하게 여겨지고 있다. 실리콘 태양전지의 passivation막의 한 종류인 $Al_2O_3$는 다른 산화막 물질들과는 달리 negative fixed charge를 가지고 있고 charge의 양이 다른 산화막의 density보다 높아 p-type 실리콘의 경우 후면 passivation막으로 이용이 고려되고 있다. 본 연구에서는 atomic layer deposition으로 $Al_2O_3$막을 실리콘 위에 증착하여 열처리에 따른 그 특성을 비교하고 태양전지를 제작하였다. $Al_2O_3$막을 rapid thermal annealing을 통해 서로 다른 분위기에서 열처리 한 결과를 capacitance-voltage를 통해 측정하여 비교, 분석하였고 ellipsomety 분석을 통해 광학적 특성을 비교하였다. 또한 열처리 온도의 변화에 따른 $Al_2O_3$내에 charge에 변화가 있다는 것을 관찰하였다. 이러한 charge의 변화가 태양전지의 passivation에 영향을 주는지 관찰하기 위해 Quasi-steady state photoconductace를 통해 lifetime의 변화를 관찰 하였다. 이러한 실험결과로부터 열처리 분위기와 온도를 최적화 하여 태양전지 passivation 특성을 증가시킬 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.211-211
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• 2012

The electrical loss of the photo-generated carriers is dominated by the recombination at the metal- semiconductor interface. In order to enhance the performance of the solar cells, many studies have been performed on the surface treatment with passivation layer like SiN, SiO2, Al2O3, and a-Si:H. In this work, Al2O3 thin films were investigated to reduce recombination at surface. The Al2O3 thin films have two advantages, such as good passivation properties and back surface field (BSF) effect at rear surface. It is usually deposited by atomic layer deposition (ALD) technique. However, ALD process is a very expensive process and it has rather low deposition rate. In this study, the ICP-assisted reactive magnetron sputtering method was used to deposit Al2O3 thin films. For optimization of the properties of the Al2O3 thin film, various fabrication conditions were controlled, such as ICP RF power, substrate bias voltage and deposition temperature, and argon to oxygen ratio. Chemical states and atomic concentration ratio were analyzed by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). In order to investigate the electrical properties, Al/(Al2O3 or SiO2,/Al2O3)/Si (MIS) devices were fabricated and characterized using the C-V measurement technique (HP 4284A). The detailed characteristics of the Al2O3 passivation thin films manufactured by ICP-assisted reactive magnetron sputtering technique will be shown and discussed.

• Journal of Surface Science and Engineering
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• v.43 no.6
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• pp.272-277
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• 2010

We investigated the life time characteristics of OLED device with aluminium oxide ($AlO_x$) passivation film on glass substrate and polyethylene terephthalate (PET) substrate by RF magnetron sputtering for the transparent barrier film applied to flexible OLED device. Basic buffer layer was determined as $Alq_3$(500 nm)-LiF(300 nm)-Al(1200 nm), and the most suitable aluminium oxide ($AlO_x$) film have been formed when the partial volume ratio of oxygen was 20% and the sputtering power was 100 watt and the minimum thickness of buffer was $2\;{\mu}m$. $AlO_x$/epoxy hybrid film was also used as a effective passivation layer for the purpose of improving life time characteristics of OLED devices with the glass substrate and the plastic substrate. Besides, the simultaneous deposition of $AlO_x$/epoxy film on back side of PET could result in better improvement of life time.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.402-402
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• 2011

본 연구에서는 결정질 태양전지 제작에 있어 재료비 절감과 기존의 Screen Printing 공정 기술에서의 단점을 보완하기 위한 방안으로 후면 passivation 구조와 레이저를 이용한 국부적 후면 전극 형성(Laser Fired Contact) 방법에 대한 실험을 진행하였다. 후면 passivation 층으로 SiO2/ SiNx/SiO2 삼중막 구조와 SiNx 단일막 구조를 형성시킨 후 anneal 온도에 따른 소수캐리어의 lifetime 변화를 비교하였다. LFC 형성은 2 ${\mu}m$ 두께의 Al이 증착된 기판 후면에 1,064 nm 파장의 레이저를 통해 diameter와 dot pitch 등의 파라미터를 가변 하여 실시하였다. 실험 결과 800$^{\circ}C$의 고온 열처리 후 ONO 삼중막에서의 lifetime 향상이 우세하여 SiNx 단일 막 보다 열적 안정성이 우수함을 확인하였다. LFC 결과 diameter가 40, 50, 60 ${\mu}m$로 가변된 조건에서는 40 ${\mu}m$ 일 경우와 dot pitch가 200, 500, 1,000 ${\mu}m$로 가변된 조건에서는 1,000 ${\mu}m$일 경우 610 mV의 Voc 값을 보였다. 이는 레이저를 통해 국부적으로 Al-Si 간 alloy를 형성시킴으로써 접촉 면적이 최소화됨에 따라 후면에서의 캐리어의 재결합속도를 감소시키고, passivation 효과를 극대화시키기 때문이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.430-430
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• 2012

The surface recombination velocity of the silicon solar cell could be reduced by passivation with insulating layers such as $SiO_2$, SiNx, $Al_2O_3$, a-Si. Especially, the aluminium oxide has advantages over other materials at rear surface, because negative fixed charge via Al vacancy has an additional back surface field effect (BSF). It can increase the lifetime of the hole carrier in p-type silicon. The aluminium oxide thin film layer is usually deposited by atomic layer deposition (ALD) technique, which is expensive and has low deposition rate. In this study, ICP-assisted reactive magnetron sputtering technique was adopted to overcome drawbacks of ALD technique. In addition, it has been known that by annealing aluminium oxide layer in nitrogen atmosphere, the negative fixed charge effect could be further improved. By using ICP-assisted reactive magnetron sputtering technique, oxygen to nitrogen ratio could be precisely controlled. Fabricated aluminium oxy-nitride (AlON) layer on silicon wafers were analyzed by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) to investigate the atomic concentration ratio and chemical states. The electrical properties of Al/($Al_2O_3$ or $SiO_2/Al_2O_3$)/Si (MIS) devices were characterized by the C-V measurement technique using HP 4284A. The detailed characteristics of the AlON passivation layer will be shown and discussed.