비정질 p-SiC/i-SiC/i-Si/n-Si 박막 태양전지에서 i-SiC 완충층의 역할

Roles of i-SiC Buffer Layer in Amorphous p-SiC/i-SiC/i-Si/n-Si Thin Film Solar Cells

플라즈마 화학증착 (PECVD) 장비를 이용하여 $SnO_2$ 투명전도막이 피막된 유리기판 위에 p-SiC/i-Si/n-Si 이종접합 태양전지를 제작하였다. p-SiC 층의 증착중에 기체조성 x=$CH_4/\;(SiH_4+CH_4)$의 변화에 대한 태양전지의 광기전 특성을 관찰하였다. 기체조성(x)이 0~0.4의 범위에서 p-SiC 창층의 광학적 밴드갭의 증가로 인하여 태양전지의 효율은 증가하였으나, 그 이상의 기체조성에서는 p-SiC/i-Si 계면에서의 조성불일치가 증가하여 태양전지의 효율이 감소하였다. 이러한 계면문제는 p-SiC 층과 i-Si 계면에서의 조성불일치가 증가하여 태양전지의 효율이 감소하였다. 이러한 계면문제는 p-SiC 층과 I-Si 층 사이에 I-SiC 완충층을 삽입함으로써 크게 감소하였다. 그 결과 유효면적이 $1cm^2$인 glass/$SnO_2$/p-SiC/i-SiC/i-Si/n-Si/Ag 구조의 박막 태양전지는 100mW/$cm^2$ 조도 하에서 8.6%의 효율을 나타내었다. ($V_{oc}$=0.85V, $J_{sc}$=16.42mA/$cm^2$, FF=0.615)

Thin film solar cells on a glass/$SnO_2$ substrate with p-SiC/i-Si/n-Si heterojunction structures were fabricated using a plasma-enhanced chemical-vapor deposition system. The photovoltaic properties of the solar cells were examined with varying the gas phase composition, x=$CH_4/\;(SiH_4+CH_4)$, during the deposition of the p-SiC layer. In the range of x=0~0.4, the efficiency of solar cell increased because of the increased band gap of the p-SiC window layer. Further increase in the gas phase composition, however, led to a decrease in the cell efficiency probably due to in the increased composition mismatch at the p-SiC/i-Si layers. As a result, the efficiency of a glass/$SnO_2$/p-SiC/i-SiC/i-Si/n-Si/Ag thin film solar cell with $1cm^2$ area was 8.6% ($V_{oc}$=0.85V, $J_{sc}$=16.42mA/$cm^2$, FF=0.615) under 100mW/$cm^2$ light intensity.