• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.72.1-72.1
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• 2010

Thin film a-Si solar cells deposited by PECVD have many advantages compared to the traditional crystalline Si solar cells. They do not require expensive Si wafer, the process temperature is relatively low, possibility of scaling up for mass production, etc. In order to produce thin film solar cells, understanding the relationship between the material characteristics and deposition conditions is important. It has been reported by many groups that the band gap of the a-Si material and the deposition rate has an linear relationship, when RF power is used to control both. However, when the process pressure is changed in order to control the deposition rate and the band gap, a diversion from the well known linear relationship occurs. Here, we explain this diversion by the deposition condition crossing different plasma regions in the Paschen curve with a simple model. This model will become a guide to which condition a-Si thin films must be fabricated in order to get a high quality film.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.21 no.2
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• pp.120-124
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• 2011

Silicon heterojunction solar cells have been studied by many research groups. In this work, silicon heterojunction solar cells having a simple structure of Ag/ZnO:Al/n type a-Si:H/p type c-Si/Al were fabricated. Samples were fabricated to investigate the effect of transparent conductive oxide growth conditions on the interface between ZnO:Al layer and a-Si:H layer. One sample was deposited by ZnO:Al at low working pressure. The other sample was deposited by ZnO:Al at alternating high working pressure and low working pressure. Electrical properties and chemical properties were investigated by light I-V characteristics and AES method, respectively. The light I-V characteristics showed better efficiency on sample deposited by ZnO:Al by alternating high working pressure and low working pressure. Atomic concentrations and relative oxidation states of Si, O, and Zn were analyzed by AES method. For poor efficiency samples, Si was diffused into ZnO:Al layer and O was diffused at the interface of ZnO:Al and Si. Differentiated O KLL spectra, Zn LMM spectra, and Si KLL spectra were used for interface reaction and oxidation state. According to AES spectra, sample deposited by high working pressure was effective at reducing the interface reaction and the Si diffusion. Consequently, the efficiency was improved by suppressing the SiOx formation at the interface.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.386-386
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• 2010

최근의 전자재료들은 산화물 기반의 소자들을 이용하며 이들 소자의 특징은 가시광 영역에서의 높은 투과도와 실리콘 기반의 소자에 비해서 높은 이동도를 나타낸다. 이러한 점을 활용하여 LCD, PDP, 태양전지 등으로의 응용을 위해 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 비정질임에도 이동도가 $10cm^2/V{\cdot}s$ 정도로 높은 이동도를 가지고 있는 a-IGZO 박막에 대하여 RF magnetron sputtering 법을 이용, 다각도의 연구를 진행하였다. 기판은 Corning 1737 유리기판을 사용하였으며 유기 클리닝 후 즉시 챔버 내부에 장착되었다. IGZO 타겟은 $In_2O_3$, $Ga_2O_3$, ZnO 분말을 각각 1:1:2mol% 조성비로 혼합하여 소결한 타겟을 사용하였으며 AFM, SEM, XRD 투과도를 이용하여 산소의 함량과 RF power에 따른 박막의 변화를 알아보았다. 박막 증착 조건으로는 초기 압력을 $2.0{\times}10^{-6}$ Torr, 증착압력으로 $2.0{\times}10^{-2}$ Torr를 유지하였으며, Ar 과 $O_2$의 비율을 10에서 40%까지 변화시키며 시편을 제작하였다. AFM 분석결과 $O_2$가 첨가될수록 박막의 거칠기가 감소하였으며, XRD 결과 Bragg's 법칙을 만족 하지 않는 비정질 구조임을 확인할 수 있었다. 가시광선 투과 특성은 $O_2$를 첨가한 박막이 첨가하지 않은 박막보다 우수하였으며 그 평균은 85% 이상으로 양호하였다. Hall과 XPS 분석결과 산소함량이 많아질수록 박막의 특성이 절연체의 특성을 가짐을 확인하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 1994.07b
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• pp.1277-1279
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• 1994

In the structure of ZnO/nip-SiC: H/metal substrate amorphous silicon (a-Si:H) solar cells, the effects of inserting a rear textured ZnO in the p-SiC:H/metal interface and a graded bandgap buffer layer in the i/p-SiC:H have been analysed by computer simulation. The incident light was taken to have an intensity of $100mW/cm^2$(AM-1). The thickness of the a-Si:H n, ${\delta}$-doped a-SiC:H p, and buffer layers was assumed to be $200{\AA},\;66{\AA}$, and $80{\AA}$, respectively. The scattering coefficients of the front and back ZnO were taken to be 0.2 and 0.7, respectively. Inserting the rear buffer layer significantly increases the open circuit voltage($V_{oc}$) due to reduction of the i/p interface recombination rate. The use of textured ZnO markedly improves collection efficiency in the long wavelengths( above ${\sim}550nm$ ) by back scattering and light confinement effects, resulting in dramatic enhancement of the short circuit current density($J_{sc}$). By using the rear buffer and textured ZnO, the i-layer thickness of the ceil for obtaining the maximum efficiency becomes thinner(${\sim}2500{\AA}$). From these results, it is concluded that the use of textured ZnO and buffer layer at the backside of the ceil is very effective for enhancing the conversion efficiency and reducing the degradation of a-Si:H pin-type solar cells.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.78-78
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• 2000

다결정 실리콘-게르마늄 (poly-SiGe)은 태양전지 개발에 있어서 중요한 물질이다. 우리는 소량의 Ge(x=0.05)으로부터 다량의 Ge(x=0.67)을 함유한 수소화된 비정질 실리콘-게르마늄 (a-SiGe:H) 박막의 고상결정화 과정을 ESR (electron spin resonance)방법으로 조사해보았다. 먼저 PECVD 방법으로 Corning 1737 glass 위에 a-Si1-xGex:H 박막을 증착시켰다. 증착가스는 SiH4, GeH4 가스를 썼으며, 기판온도는 20$0^{\circ}C$, r.f. 전력은 3W, 증착시 가스압력은 0.6 Torr 정도이었다. 증착된 a-SiGe:H 박막은 $600^{\circ}C$ N2 분위기에서 다시 가열되어 고상결정화 되었고, 결정화 정도는 XRD (111) peak의 세기로부터 구해졌다. ESR 측정은 상온 x-band 영역에서 수행되었다. 측정된 ESR스팩트럼은 두 개의 Gaussian 함수로써 Si dangling-bond와 Ge dangling-bond 신호로 분리되었다. 가열 초기의 a-SiGe:H 박막 결함들의 스핀밀도의 증가는 수소 이탈에 기인하고, 또 고상결정화 과정에서 결정화된 정도와 Ge-db 스핀밀도의 변화는 서로 깊은 상관관계가 있음을 알 수 있었다. 특히 Ge 함유량이 큰 박막 (x=0.21, 0.67)에서 뿐만 아니라 소량의 Ge이 함유된 박막(x=0.05)에서도 Ge dangling-bond가 Si dangliong-bond 보다 고상결정화 과정에서 더 중요한 역할을 한다는 것을 알수 있었다. 또한 초기 열처리시 Si-H, Ge-H 결합에서 H의 이탈로 인하여 나타나는 Si-dangling bond, Ge-dangling bond 스핀밀도의 최대 증가 시간은 x 값에 의존하였는데 이러한 결과는 x값에 의존하는 Si-H, Ge-H 해리에너리지로 설명되어 질 수 있다. 층의 두께가 500 미만인 커패시터의 경우에 TiN과 Si3N4 의 계면에서 형성되는 슬릿형 공동(slit-like void)에 의해 커패시터의 유전특성이 파괴된다는 사실을 알게 되었으며, 이러한 슬릿형 공동은 제조 공정 중 재료에 따른 열팽창 계수와 탄성 계수 등의 차이에 의해 형성된 잔류응력 상태가 유전막을 기준으로 압축응력에서 인장 응력으로 바뀌는 분포에 기인하였다는 사실을 확인하였다.SiO2 막을 약화시켜 절연막의 두께가 두꺼워졌음에도 기존의 SiO2 절연막의 절연 파괴 전압 및 누설 전류오 비교되는 특성을 가졌다. 이중막을 구성하고 있는 안티퓨즈의 ON-저항이 단일막과 비교해 비슷한 것을 볼 수 잇는데, 그 이유는 TiO2에 포함된 Ti가 필라멘트에 포함되어 있어 필라멘트의 저항을 감소시켰기 때문으로 사료된다. 결국 이중막을 구성시 ON-저항 증가에 의한 속도 저하 요인은 없다고 할 수 있다. 5V의 절연파괴 시간을 측정한느 TDDB 테스트 결과 1.1$\times$103 year로 기대수치인 수십 년보다 높아 제안된 안티퓨즈의 신뢰성을 확보 할 수 있었다. 제안된 안티퓨즈의 이중 절연막의 두께는 250 이고 프로그래밍 전압은 9.0V이고, 약 65$\Omega$의 on 저항을 얻을수 있었다.보았다.다.다양한 기능을 가진 신소재 제조에 있다. 또한 경제적인 측면에서도 고부가 가치의 제품 개발에 따른 새로운 수요 창출과 수익률 향상, 기존의 기능성 안료를 나노(nano)화하여 나노 입자를 제조, 기존의 기능성 안료에 대한 비용 절감 효과등을 유도 할 수 있다. 역시 기술적인 측면에서도 특수소재 개발에 있어 최적의 나노 입자 제어기술 개발 및 나노입자를 기능성 소재로 사용하여 새로운 제품의 제조와 고압 기상 분사기술의 최적화에 의한 기능성 나노 입자 제조 기술을 확립하고 2차 오염 발생원인 유기계 항균제를 무기계 항균제로 대체할 수 있다. 이와 더불

• Current Photovoltaic Research
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• v.7 no.4
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• pp.97-102
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• 2019

Bifacial and semitransparent hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) thin-film solar cells in p-i-n configuration were prepared with front and rear transparent conducting oxide (TCO) electrodes using plasma-enhanced chemical vapor deposition method. Fluorine-doped tin oxide and tin-doped indium oxide films were used as front and rear TCO contacts, respectively. Film thickness of intrinsic a-Si:H absorber layers were controlled from 150 nm to 450 nm by changing deposition time. The dependence of performance characteristics of solar cells on the front and rear illumination direction were investigated. For front illumination, gradual increase in the short-circuit current density (J_SC) from 10.59 mA/㎠ to 14.19 mA/㎠ was obtained, whereas slight decreases from 0.83 V to 0.81 V for the open-circuit voltage (V_OC) and from 68.43% to 65.75% for fill factor (FF) were observed. The average optical transmittance in the wavelength region of 380 ~ 780 nm of the solar cells decreased gradually from 22.76% to 15.67% as the absorber thickness was changed from 150 nm to 450 nm. In case of the solar cells under rear illumination condition, the J_SC increased from 10.81 to 12.64 mA/㎠ and the FF deceased from 66.63% to 61.85%, while the V_OC values were maintained at 0.80 V with increasing the absorber thickness from 150 nm to 450 nm. By optimizing the deposition parameters, a high-quality bifacial and semitransparent a-Si:H solar cell with 350 nm-thick i-a-Si:H absorber layer exhibited the conversion efficiencies of 7.69% for front illumination and 6.40% for rear illumination, and average visible optical transmittance of 17.20%.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.456-456
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• 2009

Boron doping on an n-type Si wafer is requisite process for IBC (Interdigitated Back Contact) solar cells. Fiber laser annealing is one of boron doping methods. For the boron doping, uniformly coated or deposited film is highly required. Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method provides a uniform dopant film or layer which can facilitate doping. Because amorphous silicon layer absorption range for the wavelength of fiber laser does not match well for the direct annealing. In this study, to enhance thermal affection on the existing p-a-Si:H layer, a ${\mu}c$-Si:H intrinsic layer was deposited on the p-a-Si:H layer additionally by PECVD. To improve heat transfer rate to the amorphous silicon layer, and as heating both sides and protecting boron eliminating from the amorphous silicon layer. For p-a-Si:H layer with the ratio of $SiH_4$ : $B_2H_6$ : $H_2$ = 30 : 30 : 120, at $200^{\circ}C$, 50 W, 0.2 Torr for 30 minutes, and for ${\mu}c$-Si:H intrinsic layer, $SiH_4$ : $H_2$ = 10 : 300, at $200^{\circ}C$, 30 W, 0.5 Torr for 60 minutes, 2 cm $\times$ 2 cm size wafers were used. In consequence of comparing the results of lifetime measurement and sheet resistance relation, the laser condition set of 20 ~ 27 % of power, 150 ~ 160 kHz, 20 ~ 50 mm/s of marking speed, and $10\;{\sim}\;50 {\mu}m$ spacing with continuous wave mode of scanner lens showed the correlation between lifetime and sheet resistance as $100\;{\Omega}/sq$ and $11.8\;{\mu}s$ vs. $17\;{\Omega}/sq$ and $8.2\;{\mu}s$. Comparing to the singly deposited p-a-Si:H layer case, the additional ${\mu}c$-Si:H layer for doping resulted in no trade-offs, but showed slight improvement of both lifetime and sheet resistance, however sheet resistance might be confined by the additional intrinsic layer. This might come from the ineffective crystallization of amorphous silicon layer. For the additional layer case, lifetime and sheet resistance were measured as $84.8\;{\Omega}/sq$ and $11.09\;{\mu}s$ vs. $79.8\;{\Omega}/sq$ and $11.93\;{\mu}s$. The co-existence of $n^+$layeronthesamesurfaceandeliminating the laser damage should be taken into account for an IBC solar cell structure. Heavily doped uniform boron layer by fiber laser brings not only basic and essential conditions for the beginning step of IBC solar cell fabrication processes, but also the controllable doping concentration and depth that can be established according to the deposition conditions of layers.