본 연구는 투명전도성전극(TCO)인 ITO를 대체하기 위해 ZnO에 $Al_2O_3$, $SiO_2$, $TiO_2$의 불순물을 도핑하여 박막의 전기적 및 광학적 특성에 관한 연구를 하였다. 불순물 도핑은 2wt.%로 진행 하였고, 동일한 전압과 두께로 그 특성을 비교 하였으며, 특성으로는 UV-Vis를 이용한 광투과율 측정과 광투과율을 이용한 박막의 광학적 밴드갭과 굴절률을 계산 하였다. 전기적 특성으로는 4-Point Probe로 면저항과 비저항값을 측정하였다.
Transparent conductive oxides (TCOs) play an important role in thin-film solar cells in terms of low cost and performance improvement. Al-doped ZnO (AZO) is a very promising material for thin-film solar cellfabrication because of the wide availability of its constituent raw materials and its low cost. In this study, AZO films were prepared by low pressurechemical vapor deposition (LPCVD) using trimethylaluminum (TMA), diethylzinc(DEZ), and water vapor. In order to improve the absorbance of light, atypical surface texturing method is wet etching of front electrode using chemical solution. Alternatively, LPCVD can create a rough surface during deposition. This "self-texturing" is a very useful technique, which can eliminate additional chemical texturing process. The introduction of a TMA doping source has a strong influence on resistivity and the diffusion of light in a wide wavelength range.The haze factor of AZO up to a value of 43 % at 600 nm was achieved without an additional surface texturing process by simple TMA doping. The use of AZO TCO resulted in energy conversion efficiencies of 7.7 % when it was applied to thep-i-n a-Si:H thin film solar cell, which was comparable to commercially available fluorine doped tin oxide ($SnO_2$:F).
본 연구에서는 투명 전극 대체 물질로써 유망한 ZnO의 전기적 특성 향상을 위하여 IV족 원소인 Si을 1, 3, 5 wt% 첨가하여 SZO 박막을 제작하여 dopant의 앙, 온도 변화에 따른 전기적, 광학적, 구조적 특성을 분석하였다. Rf-magnetron sputtering system을 이용하여 slide glass위에 증착 하였으며 $100{\sim}500^{\circ}C$ 온도 변화를 주었다. 결정성 분석을 위한 XRD 분석 결과 온도 증가에 따라 (002) peak의 세기가 증가하며, Si 첨가량과 관계없이 동일한 2 theta에서 peak가 관측되었다. 미세 구조 분석 결과 입자 크기 또한 온도 증가에 따라 증가함을 확인하였으며, 박막 두께는 대략 300nm로 확인하였다. 모든 SZO 박막은 가시광선 영역에서 80% 이상의 투과율을 보였으며 PL 분석 결과 Si 첨가량과 관계없이 동일한 스펙트럼을 가지며 380 nm, 540 nm 근처에서 peak를 확인하였다. 최소 비저항 값은 5SZO 막에서 $2.44{\times}10^{-3}\;{\Omega}cm^{-1}$을 보였다.
In this paper, frequency characteristic of FBAR was studied as a function of annealing temperature. we have used Li dopant to enhance electrical properties of ZnO thin film. Li:ZnO thin film was deposited on Al(300 nm)/$SiO_2$(500 nm)/Si($500\;{\mu}m$) and each layer was patterned. Thermal treatment was executed in range of between 300 and $600^{\circ}C$ in $O_2$ ambient. We observed that the resistivity of ZnO is enhanced under the influence of Li doping and return loss in FBAR frequency properties is improved through annealing.
In order to achieve a high efficient a-Si solar cell, the TCO (transparent conductive oxide) substrates are required to be a low sheet resistivity, a high transparency, and a textured surface with light trapping effect. Recently, a zinc oxide (ZnO) thin film attracts our attention as new coating material having a good transparent and conductive for TCO of solar cells. In this paper the optical properties of $H_2$ post-treated BZO (boron doped ZnO, ZnO:B) thin film are investigated with $O_2$-plasma treatment. The BZO thin films by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) are investigated and the samples of $H_2$ post-treated BZO thin film are tested with $O_2$-plasma treatment by plasma treatment system with 13.56 MHz as RIE (Reactive Ion Etching) type. We measured the optical properties and surface morphology of BZO thin film with and without $O_2$-plasma treatment. The optical properties such as transmittance, reflectance and haze are measured with integrating sphere and ellipsometer. This result of the BZO thin film with and without $O_2$-plasma treatment is application to the TCO for solar cells.
High-efficient transparent conductive oxide (TCO) film-embedding Si heterojunction solar cells were fabricated. An improved crystalline indium-tin-oxide (ITO) film was grown on an Al-doped ZnO (AZO) template upon hetero-epitaxial growth. This double TCO-layered Si solar cell provided significantly enhanced efficiency of 9.23 % as compared to the single TCO/Si devices. The effective arrangement of TCO films (ITO/AZO) provides a good interface, resulting in the enhanced photovoltaic performances. It discusses TCO film arrangement scheme for efficient TCO-layered heterojunction solar cells.
Kim, Yongjun;Kang, Junyoung;Jeon, Minhan;Kang, Jiyoon;Hussain, Shahzada Qamar;Khan, Shahbaz;Kim, Sunbo;Yi, Junsin
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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pp.236.1-236.1
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2015
The surface morphology of front transparent conductive oxide (TCO) films is very important to achieve high current density in amorphous silicon (a-Si) thin film solar cells since it can scatter the light in a better way. In this study, we present the low cost hydrothermal deposited uniform zinc oxide (ZnO) nano-flower structure with various aspect ratios for a-Si thin film solar cells. The ZnO nano-flower structures with various aspect ratios were grown on the RF magnetron sputtered AZO films. The diameters and length of the ZnO nano-flowers was controlled by varying the annealing time. The length of ZnO nano-flowers were varied from 400 nm to $2{\mu}m$ while diameter was kept higher than 200 nm to obtain different aspect ratios. The ZnO nano-flowers with higher surface area as compared to conventional ZnO nano structure are preferred for the better light scattering. The conductivity and crystallinity of ZnO nano-flowers can be enhanced by annealing in hydrogen atmosphere at 350 oC. The vertical aligned ZnO nano-flowers showed higher haze ratio as compared to the commercially available FTO films. We also observed that the scattering in the longer wavelength region was favored for the high aspect ratio of ZnO nano-flowers. Therefore, we proposed low cost and vertically aligned ZnO nano-flowers for the high performance of thin film solar cells.
암모니아가스에 민감한 In이 도핑된 ZnO(ZnO:In) 박막을 In 박막($100\;{\AA}$) 및 ZnO박막($3000\;{\AA}$)의 연속적인 증착과 열처리공정을 통하여 제조하였다. 기판은 $1000\;{\AA}$의 산화막이 열적으로 성장되어 있는 Si 기판을 사용하였다. In/ZnO 박막 이중층의 열처리온도에 따른 구조적 및 전기적 특성을 X-선회절기, 주사전자현미경 및 4점측정시스템을 통하여 조사하였다. 이들 막에 대하여 열처리온도에 따른 암모니아가스에 대한 감도, 선택성 및 시간응답특성을 구하였다. 열처리온도 $400^{\circ}C$, 동작온도 $300^{\circ}C$에서 100 ppm의 암모니아가스를 주입한 결과 140%의 최대감도를 나타내었으며 CO, $NO_x$ 가스에 대한 감도는 아주 낮은 것으로 나타났다.
반도체 제조공정과 미세가공 기술을 이용하여 30$0^{\circ}C$의 동작온도에서 약 60㎽의 전력소모를 갖는 산화물 반도체 박막 가스센서 어레이를 제조하였다. 멤브레인의 우수한 열적 절연은 0.1$\mu\textrm{m}$ 두께의 Si$_3$N$_4$와 1$\mu\textrm{m}$ 두께의 PSG의 이중 층에 의한 것으로, 각각 LPCVD(저압화학 기상증착)와 APCVD(대기압 화학 기상증착)에 의해 제조되었다. 센서 어레이의 4가지 산화물 반도체 박막 감지물질로는 1wt.%Pd가 도핑된 SnO$_2$, 6wt.% $Al_2$O$_3$가 도핑된 ZnO, WO$_3$, ZnO를 이용하였으며, 제조된 초소형 산화물 반도체 박막 가스센서 어레이는 여러 가지 가스의 노출시 유용한 저항 변화를 나타내었고 감도는 감지 물질에 강하게 의존함을 알 수 있었다. 센서 소자의 공정 수율을 증진시키기 위하여 히터 부위를 함몰하는 공정 방법을 취하였으며, 그 결과 월등한 수율 개선을 도모할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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