The PC1D is widely used for modeling the properties of crystalline silicon solar cell. Optimized doping profile in crystalline silicon solar cell fabrication is necessary to obtain high conversion efficiency. Doping profile in the forms of a uniform, gaussian, exponential and erfc function can be simulated using the PC1D program. In this paper, the doping profiles including junction depth, dopant concentration on surface and the form of doping profile (gaussian, gaussian+erfc function) were changed to study its effect on electrical properties of solar cell. As decreasing junction depth and doping concentration on surface, electrical properties of solar cell were improved. The characteristics for the solar cells with doping profile using the combination of gaussian and erfc function showed better open-circuit voltage, short-circuit current and conversion efficiency.
High temperature Kermal diffusion from $POCl_3$ source usually used for conventional process through put of a cell manufacturing line and potentially reduce cell efficiency through bulk like time degradation. To fabricate high efficiency solar cells with minimal thermal processing, spin-on-doping(SOD) technique can be employed to emitter diffusion of a silicon solar cell. A technique is presented to emitter doping of a mono-crystalline solar cell using spin-on doping (SOD). Moreover it is shown that the sheet resistance variation with RTA temperature and time fer mono-crystalline and multi-crystalline silicon samples. This novel SOD technique was successfully used to produces 11.3% efficiency l04mm by 104mm size mono-crystalline silicon solar cells.
We investigated the effects of the thickness and doping concentration in p- and n-type poly-Si layers on the performance of a solar cell based on a carbon fiber in order to improve the energy conversion efficiency of the cell. The short-circuit current density and open-circuit voltage of the carbon fiber-based solar cell were significantly influenced by the thickness and doping concentration in the p- and n-type poly-Si layers. The solar cell efficiency was successfully enhanced to ~10.5%.
Si quantum dot (QD) imbedded in a $SiO_2$ matrix is a promising material for the next generation optoelectronic devices, such as solar cells and light emission diodes (LEDs). However, low conductivity of the Si quantum dot layer is a great hindrance for the performance of the Si QD-based optoelectronic devices. The effective doping of the Si QDs by semiconducting elements is one of the most important factors for the improvement of conductivity. High dielectric constant of the matrix material $SiO_2$ is an additional source of the low conductivity. Active doping of B was observed in nanometer silicon layers confined in $SiO_2$ layers by secondary ion mass spectrometry (SIMS) depth profiling analysis and confirmed by Hall effect measurements. The uniformly distributed boron atoms in the B-doped silicon layers of $[SiO_2(8nm)/B-doped\;Si(10nm)]_5$ films turned out to be segregated into the $Si/SiO_2$ interfaces and the Si bulk, forming a distinct bimodal distribution by annealing at high temperature. B atoms in the Si layers were found to preferentially substitute inactive three-fold Si atoms in the grain boundaries and then substitute the four-fold Si atoms to achieve electrically active doping. As a result, active doping of B is initiated at high doping concentrations above $1.1{\times}10^{20}atoms/cm^3$ and high active doping of $3{\times}10^{20}atoms/cm^3$ could be achieved. The active doping in ultra-thin Si layers were implemented to silicon quantum dots (QDs) to realize a Si QD solar cell. A high energy conversion efficiency of 13.4% was realized from a p-type Si QD solar cell with B concentration of $4{\times}1^{20}atoms/cm^3$. We will present the diffusion behaviors of the various dopants in silicon nanostructures and the performance of the Si quantum dot solar cell with the optimized structures.
Doping process of crystalline silicon solar cell process is very important which is as influential on efficiency of solar. Doping process consists of pre -deposition and diffusion. Each of these processes is important in the process temperature and process time. Through these process conditions variable, p-n junction depth can be controled to low and high. In this paper, we studied a optimized doping pre-deposition temperature for high solar cell efficiency. Using a $200{\mu}m$ thickness multi-crystalline silicon wafer, fixed conditions are texture condition, sheet resistance($50\;{\Omega}/sq$), ARC thickness(80nm), metal formation condition and edge isolation condition. The three variable conditions of pre-deposition temperature are $790^{\circ}C$, $805^{\circ}C$ and $820^{\circ}C$. In the $790^{\circ}C$ pre-deposition temperature, we achieved a best solar cell efficiency of 16.2%. Through this experiment result, we find a high efficiency condition in a low pre-deposition temperature than the high pre-deposition temperature. We optimized a pre-deposition temperature for high solar cell efficiency.
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.
오늘 날 태양전지 산업에서 가장 많은 생산을 하고 있는 분야는 결정질 태양전지분야이다. 현재는 이러한 시대적 요구에 따라 많은 연구가 진행되고 있는데 특히 junction을 이루는 n layer의 doping profile을 선택적으로 형성하여 개방전압 및 단락전류를 향상시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 이러한 n type layer의 doping profile을 선택적으로 형성하는 selective emitter solar cell에 관한 연구로써 SILVACO simulation을 이용하여 low Rs 영역은 고정하고 high Rs 영역의 doping depth를 가변 함으로써 high Rs 영역을 달리 형성하는 방법으로 selective emitter solar cell의 high Rs영역의 최적화에 관한 전산모사를 실시하였다. 각각의 가변조건에 따라 quantum efficiency를 통한 광학적 분석과 I-V를 통한 전기적 분석을 하여 high Rs영역을 최적화 하였다.
Due to its favorable optical properties, Cu2SnS3 (CTS) is a promising material for thin film solar cells. Doping, which modifies the absorber properties, is one way to improve the conversion efficiency of CTS solar cells. In this work, CTS solar cells with selenium doping were fabricated on a flexible substrate using sputtering method and the effect of doping on the properties of CTS solar cells was investigated. In XRD analysis, a shift in the CTS peaks can be observed due to the doped selenium. XRF analysis confirmed the different ratios of Cu/Sn and (S+Se)/(Cu+Sn) depending on the amount of selenium doping. Selenium doping can help to lower the chemical potential of sulfur. This effectively reduces the point defects of CTS thin films. Overall improved electrical properties were observed in the CTS solar cell with a small amount of selenium doping, and a notable conversion efficiency of 1.02 % was achieved in the CTS solar cell doped with 1 at% of selenium.
결정질 실리콘 웨이퍼의 도핑농도와 도핑깊이, 비저항은 태양전지의 효율을 결정하는데 매우 중요한 요소이다. 높은 효율을 갖는 태양전지의 설계를 위해 PC1D를 이용해 태양전지의 에미터 도핑농도와 깊이, 베이스 비저항을 조절하였다. 최적화 결과 emitter peak doping $1\times10^{19}cm^{-3}$와 depth factor $1{\mu}m$, base $\rho$$ 0.1\Omega$-cm, 즉 sheet resistance $69.15\Omega$/square와 $X_j$$1.603{\mu}m$일 때 $I_{sc}$ = 5.478(A), $V_{oc}$ = 0.7013(V), $P_{max}$ = 2.828(W), FF = 73.61(%), Efficiency = 19.03(%)의 고효율을 얻을 수 있다.
태양전지의 효율은 실리콘 자체의 특성에 의해서 결정 되거나 완성된 실리콘을 통해 태양전지를 제조하는 과정에서 Texturing, Coating 등을 통해 효율을 변화 시킬 수 있다. PC1D를 이용해 Texturing, Base Resistivity, Emitter Doping등을 조절해가며 고효율 태양전지를 위한 시뮬레이션을 하였다. Texture Angle이 $80^{\circ}$, Texture Depth가 2um, Base Resistivity가 0.2[${\Omega}{\cdot}cm$], Emitter Doping이 8*Exp(19)[$cm^{-3}$]일 경우 효율이 19.9%로 최적화 되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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