PERL (passivated emitter and rear locally-diffused cell) 방식을 이용한 고효율 Si 태양전지의 제작 및 특성

Fabrication and Characteristics of High Efficiency Silicon PERL (passivated emitter and rear locally-diffused cell) Solar Cells

본 연구에서는 고효율 단결정 실리콘 태양전지의 제작방법인 PERL방식을 사용하여 비저항이 $0.1{\sim}2{\Omega}{\cdot}cm$을 갖는 (100)면의 p형실리콘 기판으로 $n^+/p/p^+$ 접합의 태양전지를 제작하였다. 이를 위해 웨이퍼의 절단, KOH을 사용한 역피라미드 모양으로의 에칭, 인과붕소의 도핑, 반사방지막과 전극의 증착 및 열처리 등의 공정을 행하였다. 이때 소자표면의 광학적인 특성과 도핑농도가 저항값에 미치는 영향을 조사하고, Silvaco로 $n^+$도핑에 대한 확산 깊이와 도핑농도를 시뮬레이션하여 측정치와 비교하였다. AM(air mass) 1.5 조건하에서 입사되는 빛의 세기가 $100\;mW/cm^2$인 경우의 단락전류는 43 mA, 개방전압은 0.6 V, 그리고 충실도는 0.62였다. 이때 제작된 태양전지의 광전변환효율은 16%였다.

The $n^+/p/p^+$ junction PERL solar cell of $0.1{\sim}2{\Omega}{\cdot}cm$ (100) p type silicon wafer was fabricated through the following steps; that is, wafer cutting, inverted pyramidally textured surfaces etching by KOH, phosphorus and boron diffusion, anti-reflection coating, grid formation and contact annealing. At this time, the optical characteristics of device surface and the efficiency of doping concentration for resistivity were investigated. And diffusion depth and doping concentration for n+ doping were simulated by silvaco program. Then their results were compared with measured results. Under the illumination of AM (air mass)1.5, $100\;mW/cm^2$ $I_{sc}$, $V_{oc}$, fill factor and the conversion efficiency were 43mA, 0.6 V, 0.62. and 16% respectively.