고효율 실리콘 태양전지(II)-확산형 실리콘 태양전지에 대한 모의 실험

High Efficiency Silicon Solar Cell(II)-Computer Modeling on Diffused Silicon Solar Cell

N+P, N+PP+ 형 태양전지를 제조하여 얻은 실험자료들을 근거로 실리콘 접합형 태양전지에 일반적으로 적용할 수 있는 컴퓨터 모의 실험 프로그램을 개발하고, 이의 유용성을 확인하였다. 이 모의 실험 프로그램은 N+P, P+N, N+PP+, P+NN+형의 실리콘 태양전지에 적용할 수 있는 것으로, 입사광은 AMI, 등강도 광원, 인공조명으로 많이 사용되는 GE -ELH 광원이고, AR코팅은 Si3N4형과 투과도가 파장에 관계없는 일정형 2종류가 있으며, 프로그램에서 이들 전지의 구조, 광원, AR 코팅 종류에 대한 파장 특성분포도 쉽게 변화시킬 수 있도록 되어 있다. 이 모의실험의 결과들을 토대로 N+와 P 영역에서의 평균도오핑농도와 전지의 두께, AMI 스펙트럼에 대한 집광도, 앞면 접합깊이에 대하여 효율이 최대가 되는 최적치들을 구하였으며, 앞면의 표면 재결합 속도, 접합부에서의 캐리어의 유효 수명, 누설저항에 대하여는 허용 한계치로, 기타 효율변화인자로서 동작온도 직렬저항과 전기장의 세기에 대하여는 효율의 변화율로서 파라미터들이 효율에 미치는 영향들을 분석하였다.

A generally applicable computer simulation program for diffused silicon solar cells has been developed on the basis of the experimental results. The program can be easily used to obtain the spectral response and I-V characteristics for N+P, P+N N+PP+, P+NN+cells by changing various input parameters. The insolated spectra can be taken from AMI and constant intensity and GE - ELH lamp light sources. The options for AR coating are Si3N4 film and materials with constant reflectance including zero reflectance for ideal case. The computer simulation demonstrates successful results compared with the measured values for the short circuit current, open circuit voltage, efficiency, spectral response, quantum efficiency, I-V characteristics, etc. This program was used to optimize doping concentration, cell thickness, light concentration, junction depth, and to obtain the limit values for front surface recornbination velocity, effective carrier life time in the depletion regions and shunt resistance, and also to drive the changing rate in conversion efficiency depending on operation temperature, series resistance and electric field strength in N+P+ bulk regions.