• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.470.2-470.2
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• 2014

RF-PECVD 장치에 의해 증착된 실리콘 질화막(SiNx)은 결정질 실리콘 태양전지에서 반사 방지막 효과 및 우수한 표면 패시베이션 특성을 제공하는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 실리콘 질화막의 패시베이션 특성을 향상시키기 위해서 공정온도를 $400^{\circ}C$로 고정하고 공정압력, 가스비, RF (radio frequency) power를 가변하였다. 이 때의 실리콘 질화막의 굴절률 및 두께는 각각 2.0, 80 nm로 증착하여 그에 따른 특성에 대해 분석하였다. 공정 압력이 감소할수록 실리콘 질화막이 증착된 결정질 실리콘 태양전지의 유효 반송자 수명이 증가함을 보였고, 반면에 증착속도는 감소하였다. 또한 RF-power 500 W에서 실리콘 질화막이 증착된 결정질 실리콘 태양전지의 유효 반송자 수명이 상대적으로 높았으며 출력이 올라갈수록 증착속도가 증가하였다. 결과적으로 결정질 실리콘 태양전지에 증착한 실리콘 질화막은 0.8torr 공정 압력과 RF-power 500 W에서 $38.8{\mu}s$로 가장 좋은 유효 반송자 수명을 확인하였다. 위의 결과를 바탕으로 결정질 실리콘 태양전지를 제작하였고 향상된 패시베이션 특성을 갖는 실리콘 질화막의 조건을 찾기 위해서 개방전압(open circuit voltage)을 비교하였다. 공정압력 0.8 torr, RF-power 500 W에서 가장 높은 결과를 보였으며 이는 유효 반송자 수명과 유사한 결과를 나타냈다. 하지만 낮은 FF (fill factor)로 인해 변환 효율이 낮은 결과를 보였다. 태양전지 제작시 낮은 fill factor를 보인 이유와 위의 단점을 보완하기 위해 추가 실험을 수행하였으며, 개선된 fill factor를 통해 18.3% 효율의 태양전지를 제작하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.364.1-364.1
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• 2014

고효율 태양전지로 가기 위해서는 태양전지의 후면 패시베이션은 중요한 역할을 한다. 후면 패시베이션 막으로 사용되는 $Al_2O_3$ 막은 $Al_2O_3/Si$ 계면에서 높은 화학적 패시베이션과 Negative Fixed Charge를 가지고 있어 적합한 Barrier막으로 여겨진다. 하지만 이후에 전면 Metal paste의 소성 공정에 의해 $800^{\circ}C$이상 온도를 올려주게 됨에 따라 $Al_2O_3$ 막 내부에 결합되어 있던 수소들이 방출되어 blister가 생성되고 막 질은 떨어지게 된다. 우리는 blister가 생성되는 것을 방지하기 위한 방법으로 PECVD 장비로 SiNx를 증착하는 공정 중에 $N_2O$ 가스를 첨가하여 SiON 막을 증착하였다. SiON막은 $N_2O$가스량을 조절하여 막의 특성을 변화시키고 변화에 따라 소성시 막에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 공정을 위해 $156{\times}156mm2$, $200{\mu}m$, $0.5-3.0{\Omega}{\cdot}cm$ and p-type 단결정 실리콘 웨이퍼를 사용하였고, $Al_2O_3$ 막을 올리기 전에 RCA Cleaning 실행하였다. ALD 장비를 통해 $Al_2O_3$ 막을 10nm 증착하였고 RF-PECVD 장비로 SiNx막과 SiON막을 80nm 증착하였다. 소성로에서 $850^{\circ}C$ ($680^{\circ}C$) 5초동안 소성하고 QSSPC를 통해 유효 반송자 수명을 알아보았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.246-246
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• 2013

Atomic layer deposition (ALD)에 의해 증착된 알루미늄 산화막($Al_2O_3$)은 고효율 결정질 실리콘 태양전지를 위한 우수한 패시베이션 효과를 보인다. $Al_2O_3$은 고정 음전하를 가지고 있기때문에 p-형 태양전지 후면에서 field effect passivation에 의한 효과적인 표면 패시베이션을 형성한다. 하지만 ALD에 의한 $Al_2O_3$ 증착은 긴 공정시간이 필요하다. 이는 기존의 태양전지 산업에 적합하지 않다. 본 논문에서는 공정 시간의 단축을 위해 plasma-assisted atomic layer deposition (PA-ALD) 기술을 사용함으로서 $Al_2O_3$을 증착했다. PA-ALD 기술은 trimethyaluminum (TMA)와 plasma 분위기에서의 $O_2$ 가스를 사용하여 표면 반응을 한다. $Al_2O_3$ 층의 특성을 최적화하기 위해 증착 온도를 $150{\sim}250^{\circ}C$의 범위에서 가변하고, 열처리 온도와 시간을 변화하였다. 결과적으로, 실리콘 웨이퍼를 이용하여 $1250^{\circ}C$의 공정온도에서 증착한 $Al_2O_3$은 $400^{\circ}C$에서 10분 동안의 열처리 온도와 시간에서 1,610 ${\mu}s$의 최고의 유효 반송자 수명을 보였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.46.1-46.1
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• 2010

Surface passivation of crystalline silicon(c-Si) surface with a-Si:H thin films has been investigated by using quasi-steady-state photo conductance(QSSPC) measurements. Analyzing the influence of a-Si:H film thickness, process gas ratio, deposition temperature and post annealing temperature on the passivation properties of c-Si, we optimized the passivation conditions at the substrate temperature of $200-250^{\circ}C$. Best surface passivation has been obtained by post-deposition annealing of a-Si:H film layer. Post annealing around the deposition temperature was sufficient to improve the surface passivation for silicon substrates. We obtained effective carrier lifetimes above 5.5 ms on average.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.418.1-418.1
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• 2016

Atomic layer deposition (ALD)를 이용하여 증착된 aluminum oxide ($Al_2O_3$)는 우수한 패시베이션 특성을 가지고 있다. $Al_2O_3$ 박막은 많은 수소를 가지고 있기 때문에 화학적 패시베이션에 의한 실리콘 표면을 패시베이션 할 수 있다. 또한 $Al_2O_3$는 강한 고정전하를 가져 전계 효과 패시베이션을 할 수 있다. 따라서 $Al_2O_3$ 박막을 태양전지에 적용할 경우 높은 효율을 기대할 수 있다. 실리콘 태양전지를 제작하기 위해 소성공정(> $800^{\circ}C$)은 필수이다. $Al_2O_3$ 박막은 많은 수소를 가지고 있기 때문에 소성공정시 수소가스를 방출하여 $Al_2O_3$ 박막에 블리스터를 형성시킨다. 이 블리스터는 $Al_2O_3/Si$ 계면에서 발생하여 패시베이션 특성을 감소시킨다. 블리스터를 억제하기 위해 수소의 양을 조절할 필요가 있다. 이 실험에서는 plasma-assisted atomic layer deposition (PAALD)으로 $Al_2O_3$를 증착하였다. PAALD의 RF power를 200 W부터 800 W까지 조절하여 $Al_2O_3$ 막에 포함되는 OH의 농도를 조절하였다. $Al_2O_3$ 박막에 포함되는 OH 농도는 X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)를 이용하여 분석하였다. 열처리공정 후, 화학적 패시베이션에 의한 유효 반송자 수명 (${\tau}_{eff}$) 향상이 나타났다 소성공정 후 블리스터가 형성되지 않는 조건에서 화학적 패시베이션과 전계 효과 패시베이션에 의해 ${\tau}_{eff}$가 증가하였다. 블리스터가 형성되었을 때 기존 논문들과 같이 패시베이션 특성이 감소하였다. 패시베이션 특성의 감소는 블리스터에 의한 화학적 패시베이션의 감소 때문이며 전계 효과 패시베이션은 오히려 증가하였다. 이를 통해 고온에서 열안정성을 갖는 $Al_2O_3$ 박막을 만들었으며 블리스터가 형성되지 않았고 패시베이션 특성이 증가하였다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제33권2호
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• pp.11-17
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• 2013

Silicon nitride($SiN_x:H$) deposited by radio frequency plasma enhanced chemical vapor deposition(RF-PECVD) is commonly used for anti-reflection coating and passivation in crystalline silicon solar cell fabrication. In this paper, characteristics of the deposited silicon nitride was studied with change of working pressure, deposition temperature, gas ratio of $NH_3$ and $SiH_4$, and RF power during deposition. The deposition rate, refractive index and effective lifetime were analyzed. The (100) p-type silicon wafers with one-side polished, $660-690{\mu}m$, and resistivity $1-10{\Omega}{\cdot}cm$ were used. As a result, when the working pressure increased, the deposition rate of SiNx was increased while the effective life time for the $SiN_x$-deposited wafer was decreased. The result regarding deposition temperature, gas ratio and RF power changes would be explained in detail below. In this paper, the optimized condition in silicon nitride deposition for silicon solar cell was obtained as 1.0 Torr for the working pressure, $400^{\circ}C$ for deposition temperature, 500 W for RF power and 0.88 for $NH_3/SiH_4$ gas ratio. The silicon nitride layer deposited in this condition showed the effective life time of > $1400{\mu}s$ and the surface recombination rate of 25 cm/s. The crystalline silicon solar cell fabricated with this SiNx coating showed 18.1% conversion efficiency.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.689-689
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• 2013

Atomic layer deposition (ALD)에 의한 알루미늄 산화 막(Al2O3)은 고효율 결정질 실리콘 태양전지를 위한 우수한 표면 패시베이션 특성을 제공한다. 알루미늄 산화막는 고정적인 음전하를 가지고 있기 때문에 p-형 실리콘 태양 전지 후면은 전계에 의한 우수한 패시베이션 효과를 형성한다. 그러나, ALD 방식으로 증착된 알루미늄 산화막은 매우 긴 공정 시간을 필요로 하기 때문에 기존의 실리콘 태양 전지 공정에 적용하기가 어렵다. 본 논문에서는 알루미늄 산화막 형성에서 공정 시간을 줄이기 위해 Plasma assisted atomic layer deposition (PA-ALD) 방식을 적용했다. PA-ALD 기술은 trimethylaluminum (TMA)과 O2를 사용하여 기판 표면에 알루미늄 산화막을 증착하는 것으로 ALD 방식과 유사하지만, O2 플라즈마를 사용함으로써 증착 속도를 향상시킬 수 있다. 이는 좋은 패시베이션 특성을 가지는 알루미늄 산화막을 실리콘 태양전지양산 공정에 적용할 수 있는 가능성을 제시한다. PA-ALD 방식에 의한 알루미늄 산화막의 패시베이션 특성을 최적화하기 위해서 증착 후 열처리 조건에 대한 연구도 수행하였다. 막증착률이 1.1${\AA}$/cycle인 Al2O3층의 두께 변화에 따른 특성을 최적화하기 위해 공정 온도를 $250^{\circ}C$ 고정하고, 열처리 온도와 시간을 가변하였으며 유효 반송자수명을 측정하여 알루미늄 산화막의 패시베이션 특성을 확인했다.