• 대한전자공학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.30-37
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• 1981

두께가 30μm인 다결정 실리콘 p-n 접합 태양전지의 삼차원적인 반송자 분포, 양자효율 및 변환효율(AMI)을 계산하였다. 다결정 및 단결정 실리콘 태양전지의 양자효율이 비교되었다. Grain 크기가 각각 5μm, 100μm인 전지의 효율은 6%, 12%로 계산되었다.

• 센서학회지
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• 제9권1호
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• pp.70-75
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• 2000

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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.123.1-123.1
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• 2011

기존의 p-type 태양전지 공정과 유사한 공정으로 제작되는 n-type $ALU^+$태양전지는 후면에 Al을 screen printing하여 emitter층을 형성한 구조이다. screen printing은 공정의 단순화와 제조 단가의 저비용으로 인해, metalization 공정에서 많이 쓰이고 있다. 본 연구에서는 양산 가능한 n-type $ALU^+$태양전지 제작을 위해, 후면 Al emitter 층을 single, dobule, triple로 변경하며 Al의 양을 가변하였고, 그에 따른 특성의 변화를 연구하였다. screen printing 횟수가 변경된 후면 Al emitter 층의 특성은 DIV와 LIV 측정을 통해 분석하였다. 실험 결과 Al을 single printing 하였을 때보다, double, triple printing을 통하여 Al의 양을 증가하였을 때, DIV 데이터에서 직렬저항(Rs)가 $24.44{\Omega}/cm^2$에서 $0.31{\Omega}/cm^2$으로 감소하였고, 단락전류(Jsc)는 1.26mA/$cm^2$에서 37.7mA/$cm^2$으로 약 300% 증가한 것을 확인할 수 있었다. 프린팅 횟수에 따른 LIV 데이터의 Fill Factor를 분석하게 되면, double printing이 64.35%로 54.75%의 triple printing보다 약 1.17배 더 향상된 것으로 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로 후면 Al emitter 형성시에 Al의 양이 적절하지 못한 이유로, Al emitter가 제대로 형성되지 못하거나 과하게 형성되면, 태양전지 내부에 누설 저항의 변화와 누설 전류의 증가로 인해, 단락전류(Jsc)와 Fill Factor 감소의 주요 원인이 된다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.286-286
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• 2010

최근에 환경 오염과 화석 에너지의 고갈 문제를 해결하기 위하여 태양광을 전기 에너지로 변환하는 태양전지 연구에서 가장 이슈가 되는 부분은 저가격화와 고효율이다. 상용화 되어 있는 대부분의 태양전지는 단결정 실리콘 웨이퍼와 다결정 실리콘 웨이퍼를 사용한다. 실리콘 웨이퍼의 원자재 가격을 낮추는 방법에는 한계가 있기 때문에 태양전지 제작 공정에서 공정 단가를 낮추는 방법이 많이 연구되고 있고, 실리콘 웨이퍼가 가지는 재료의 특성상 화합물을 이용한 태양전지 보다 낮은 효율을 가질 수밖에 없기 때문에 반도체 소자 공정을 응용하여 실리콘 웨이퍼 기판에서 고효율을 얻는 방법으로 연구가 진행 되고 있다. 본 연구에서는 마이크로 블라스터를 이용하여 태양전지 cell 상부에 AG(anti-glare)를 가지는 유리 기판을 형성하여 낮은 단가로 태양전지 cell의 효율을 향상시키기 위한 연구를 진행 하였다. 태양전지 cell 상부에 AG를 가지는 유리 기판을 형성하게 되면 태양의 위도가 낮아 표면에서 대부분 반사되는 태양광을 태양전지 cell에서 광기전력효과가 일어나게 하여 효율을 향상시킨다. 이때 사용한 micro blaster 공정은 고속의 입자가 재료를 타격할 때 입자의 아래에는 고압축응력이 발생하게 되고, 이 고압 축응력에 의하여 소성변형과 탄성변형이 발생된다. 이러한 변형이 발전되어 재료의 파괴 초기값보다 크게 되면 크랙이 발생되고, 점점 더 발전하게 되면 재료의 제거가 일어나는 단계로 이루어지는 기계적 건식 식각 공정 기술이라 할 수 있다. 먼저 유리 기판에 마이크로 블라스터 장비를 이용하여 AG를 형성한다. AG는 $Al_2O_3$ 파우더의 입자 크기, 분사 압력, 노즐과 기판과의 간격, 반복 횟수, 노즐 이동 속도 등의 공정 조건에 따른 유리 기판 표면에서의 광학적 특성 및 구조적 특성에 관하여 분석하였다. 일반적인 태양전지 cell 제작 공정에 따라 cell을 제작 한후 AG 유리 기판을 상부에 형성시키고 솔라시뮬레이터를 이용하여 효율을 측정하였다. 이때 솔라시뮬레이터의 광원이 고정되어 있기 때문에 태양전지 cell에 기울기를 주어 태양의 위도 변화에 대해 간접적으로 측정하였다. AG 유리 기판이 태양전지 cell 상부에 형성 되었을 때와 없을 때를 각각 비교하여 AG 유리 기판이 형성된 태양전지 cell에서의 효율 향상을 확인하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제7권2호
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• pp.315-323
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• 1997

수직승화방법을 이용하여 시료의 용융점 미만의 온도에서 CdS 단결정을 성장하였다. 분말법을 이용한 X-ray 실험으로부터 구한 CdS 단결정의 격자상수 값은 $a_0=4.139\AA$, $c_0=6.719\AA$이었다. 성장된 CdS 단결정과 CuCl 용액을 사용하여 $Cu_2$S/CdS 태양전지를 제작한 후 2분 동안 공기중에서 $250^{\circ}C$로 열처리한 후 light-to-dark J-V cross over effect를 측정하였다. 측정된 Voc, Jsc, Vop와 fill factor값은 각각 0.40 volt, $4.2mA/\textrm{cm}^2$, 0.31 volt,$3.8mA/\textrm{cm}^2$, 0.68이었으며, 효율은 3.8 %를 나타내었다. 제작된 태양전지의 spectral response는 광발광 실험으로부터 498 nm (2.49eV)와 585 nm (2.12 eV)에서 그 peak가 나타남을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.487.1-487.1
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• 2014

현재 전 세계 태양광 시장의 주류를 이루는 단결정 실리콘 태양전지의 효율적 한계를 뛰어넘기 위하여 여러 가지 기술적 구조적 시도들이 이루어지고 있다. 그 중 기존의 피라미드 형태의 텍스쳐링 표면 대신 나노와이어 형상을 가지는 태양전지 개발이 주목을 받고 있다. 실리콘 웨이퍼 표면에 나노와이어가 수직 배열되어 있거나 텍스쳐링 표면에 나노와이어 형상이 있을 경우 SiNx가 증착된 피라미드 텍스쳐링 표면보다 반사도가 월등히 낮아져 light trapping을 기대할 수 있어 태양전지 개발에 응용하기 위한 나노와이어 형상 최적화에 본 연구의 목적이 있다. 실리콘 나노와이어 합성법에는 여러가지 방법들이 있으나 본 연구에서는 비교적 짧은 시간과 상온에서 공정이 이루어지는 무전해 식각법을 이용하여 실리콘 나노와이어를 합성하였다. 무전해 식각법은 은 이온과 실리콘 사이에서 일어나는 산화-환원 반응이 나노와이어 합성의 주요 기전이기 때문에 균일한 나노와이어를 형성하기 위하여 균일한 은 박막 형성과 적절한 반응시간이 요구된다. 본 연구에서는 반응시간을 조절하여 나노와이어의 길이 변화와 반사도의 변화를 FE-SEM과 UV-Vis-NIR spectroscopy를 통하여 관찰하였고 그 결과 나노와이어가 실리콘 웨이퍼 표면에 수직 배열되어 있는 형태와 텍스쳐링 표면에 나노와이어 형상이 있는 경우 SiNx가 증착된 피라미드 텍스쳐링 표면에 비해 월등히 향상된 반사율을 얻을 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.431-432
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• 2008

HIT Solar Cell은 단결정 실리콘 웨이퍼가 초박막 amorphos 실리콘 층으로 싸여있는 구조이다. HIT Solar Cell에서 amorphos 실리콘의 두께와 도핑 농도는 태양전지의 효율을 결정하는 매우 중요한 요인이다. 본 논문에서는 높은 효율을 갖는 태양전지 설계를 위해 AFORS HET 프로그램을 이용하여 TCO_a-Si:H(p)_a-Si:H(i)_c-Si(n)_Al 구조를 설계했다. 후에 a-Si:H(p)의 두께와 a-Si:H(i) 의 두께를 가변하며 효율을 측정하였고, p-i-n 구조에서 n+ 층을 추가함에 따라 변하는 효율을 측정하였다. 최적화 한 결과 $V_{oc}$ = 693mV, $J_{sc}$ = 3891mA/$cm^{-2}$, FF = 8363%, $E_{ff}$ = 22.55% 의 고효율을 얻었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.595-595
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• 2012

현재 대부분의 태양전지는 약 90% 이상이 si을 기판으로 제작되고 있다. Solar cell의 효율을 감소시키는 원인은 여러 가지가 있다. bulk life time 감소, 수분침투, 우박, 바람에 의한 영향들이 태양전지 효율을 감소시킨다. 모듈에 눈이 쌓이거나 바람이 불어 외부적 힘이 가해져 micro crack 가게 된다면 전체 모듈은 과부하와 발열 현상이 일어나고 interconnection 감소로 인하여 효율도 떨어지게 된다. 본 연구에서는 평균적인 효율이 17.5%, 크기가 6인치 단결정 태양전지에 일정 간격으로 힘을 가하여 파라미터 변화를 측정하였다. 두께가 $250{\mu}m$인 cell에 0.8lb에 힘을 가했을 때 cell이 파괴 되는 것을 알 수 있었다. 힘을 가해줄 수록 Voc와 Isc가 감소하는 경향성을 보였고 결국에 효율도 감소하였다. 또한 ANSYS 시뮬레이션을 사용하여 셀에 힘이 가해졌을 때 어떤 변화가 생기는 지 확인하였다. 시뮬레이션을 통하여 셀에 힘이 가해졌을 때 힘의 분포도, bowing 현상을 3D 그래프로 나타내었다. 힘이 세기가 강해질수록 bowing 현상은 심해졌고 힘의 분포도도 달라졌다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.57-58
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• 2007

결정질 실리콘 웨이퍼의 텍스쳐링과 도핑은 태양전지의 효율을 결정하는 매우 중요한 요인이다. 높은 효율을 갖는 태양전지 설계를 위해 PC1D를 이용하여 텍스쳐링 사면체의 폭 및 각도, 베이스 면저항 및 농도를 조절하였다. 최적화 결과, 텍스쳐 피라미드의 폭은 $2{\sim}4{\mu}m$, 각도는 $79^{\circ}$ 베이스 면저항 $100{\Omega}/{\Box}$, 도핑 농도 $1{\times}10^{19}cm^{-3}$에서 15.06%의 변환효율을 얻을 수 있다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제30권6호
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• pp.16-21
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• 2010

It is well-known that Boron-doped Cz Si solar cells suffer light-induced degradation due to boron-oxygen defect which is responsible of a reduction in lifetime and hence efficiency. In this paper, we assume that PV solar cell has been connected with variable load to account the real operating condition and it shows different light-induced degradation of Si solar cell. To evaluate the effect of light-induced degradation for solar cell with various load, Single crystalline solar cells are connected with open and short circuits during light exposure. Isc-Voc curve evaluate light induced degradation of solar cells and the reason is explained as a change for serial resistance. From the results, Electrical characteristics of solar cells show better performance under short circuit conditions, after light exposure.