A Study on the Fabrication of the Solar Cells using the Recycled Silicon Wafers

Recycled Si Wafer를 이용한 태양전지의 제작과 특성 연구

The recycled single crystal silicon wafers have been fabricated into solar cells. It can be a solution for the high cost in materials for solar cells and recycling of materials. So, p-type (100) single crystal silicon wafers with high resistivity of $10-14\;{\Omega}cm$ and the thickness of $650\;{\mu}m$ were used for the fabrication of solar cells. Optimistic conditions of formation of back surface field, surface texturing and anti-reflection coating were studied for getting high efficiency. In addition, thickness variation of solar cell was also studied for increase of efficiency. As a result, the solar cell with efficiency of 10% with a curve fill factor of 0.53 was fabricated with the wafers which have the area of $4\;cm^2$ and thickness of $300\;{\mu}m$. According to above results, recycling possibility of wasted wafers to single crystal silicon solar cells was confirmed.

단결정 실리콘웨이퍼를 사용한 태양전지 제조에 있어 가장 큰 문제점은 재료의 높은 가격이다. 본 연구에서는 이러한 문제의 해결방안으로 현재 DRAM 소자 제조과정에서 폐기되는 웨이퍼를 리사이클링하여 태양전지를 제작하고 저가의 제조공정과 전지의 특성을 연구하였다. DRAM용 실리콘 웨이퍼는 비저항이 높고 두꺼워 태양전지 재료로서 부적합하나, 본 연구에서는 후면전계 (Back Surface Field) 형성, 표면 Texturing, 반사 방지막 형성 등의 공정들을 조합하여 효율향상을 위한 최적조건을 찾아내고, 두께변화에 따른 효율변화를 조사하였다. 최적화된 위의 모든 조건들을 적용하였을 때, $4\;cm^2$의 면적, $300\;{\mu}m$ 두께를 가지는 태양전지에서 단락전류밀도 ($J_{sc}$)는 $28\;mA/cm^2$, 개방전압 ($V_{oc}$) 0.51V, 충실도(Fill Factor)면에서는 0.53으로 가장 높은 값을 얻었고, 10% 이상의 효율을 확보할 수 있었다. 이와 같은 방법으로 폐기되는 실리콘 웨이퍼들을 재활용하여 실용성이 큰 저가의 단결정 실리콘 태양전지를 제작할 수 있는 방법을 확보할 수 있었다.