• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.407-407
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• 2011

태양전지에서 Fill Factor를 저하시키는 직렬저항의 성분들은 베이스저항, 에미터 저항, contact 저항, finger 저항, busbar 저항 등이 있다. 각각의 저항 성분은 전극의 width및 height, 그리고 전극과 전극 사이의 spacing을 가변함에 따라 각기 다른 값을 나타내는데, 낮은 직렬저항 값을 달성하기 위해 전극의 면적을 크게 하는 것이 바람직하지만, 이는 cell의 shading loss를 증가시켜 cell의 JSC를 저하시킨다. 그러므로 cell의 면적과 전면 에미터의 면저항을 고려하여 shading loss와 직렬저항을 최소화 하는 최적의 전면 전극의 설계가 중요하다. 본 논문에서는 시뮬레이션을 통해 전면 전극의 height, spacing 및 width를 가변하여 1 by 1, 2 by 2, 3 by 3의 cell 면적에서의 전면 전극의 설계를 최적화 하였다. 시뮬레이션 결과 각각의 cell면적에서 단위면적당 저항 값이 500 $m{\Omega}$ 이하, shading loss가 4% 미만인 전극을 설계하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.42.1-42.1
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• 2010

결정질 실리콘 태양전지의 전면 전극은 전극 면적으로 인한 손실(shading loss)를 줄이고 단락전류밀도(Jsc)를 높이기 위해 전극 너비를 줄이는 노력을 하고 있다. 하지만 전극 소성(firing) 시 전면 전극의 핑거(finger)와 버스바(busbar)의 너비 차이로 인해 전극 침투(fire-through) 정도가 달라질 수 있다. 본 연구에서는 전극 소성 공정 시 전면 전극의 너비에 따른 전극 침투 정도를 조사하기 위해 접촉 저항(specific contact resistance)과 재결정화(Ag recrystallite) 된 전면전극의 분포에 대해 비교하였다. 접촉 저항을 측정하기 위하여 transfer length method(TLM)를 이용하였다. 또한 전면 전극층을 제거한 후 실리콘 기판의 재결정 분포를 주사전자현미경(Scanning electron microscope : SEM)을 이용하여 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.482.1-482.1
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• 2014

고효율 셀 및 생산 단가 절감은 결정질 실리콘 태양전지에서 가장 중요시되고 있는 이슈이다. 그 중 박형 실리콘 웨이퍼를 사용하는 공정은 고효율 및 생산단가의 절감을 만족시킬수 있는 방안으로 개발되고 있으며, 전면 전극 재료인 Ag를 다른 금속 재료로 대체하는 방법 또한 단가 절감을 위한 방안으로 연구가 진행 중이다. 하지만 박형 웨이퍼를 기존 공정에 적용할 시 전후면 전극 형성을 위한 고온의 소성 공정 때문에 웨이퍼의 휨 현상이 문제가 되고 있다. Cu 금속 분말의 저온 분사법을 결정질 실리콘 태양전지 전면전극 형성에 적용할 경우, 박형 실리콘 웨이퍼에 적용하는 문제와 Ag 전극의 대체 전극 사용 문제를 동시에 해결할 수 있는 대안이 될 것으로 사료된다. 본 연구에서는 Cold spray법을 사용하여 결정질 실리콘 태양전지 에미터 위에 Cu 전면 전극을 형성하였으며 반복되는 증착 횟수에 따른 전기적 특성 및 형상학적 특성 등을 평가하였다. 전극 형성 전의 Cu 분말 크기는 1~10 마이크론 이었으며, 주사전자현미경을 이용하여 전극의 형상 및 종횡비를 측정하였다. 또한 transfer length method (TLM) 패턴을 실리콘 웨이퍼 표면에 형성하여 접촉 저항 특성 및 전극의 비저항을 평가하였다.

• Bulletin of the Korea Photovoltaic Society
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• v.1 no.2
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• pp.15-27
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• 2015

현재 태양전지 시장의 80% 이상을 차지하는 결정질 실리콘 태양전지에서 전면전극(front-side metallization)은 태양전지의 효율과 제조단가에 크게 영향을 미치는 주요 인자이다. 태양전지의 발전단가를 낮추기 위해 결정질 실리콘 태양전지의 기술개발이 고효율화와 동시에 제조단가를 절감하는 방향으로 진행되는 추이에 따라 전면전극 제조기술에서도 소재 및 공정단가의 절감과 고성능 전극 형성을 위한 새로운 소재 및 공정 개발이 지속적으로 요구되고 있다. 본 논문에서는 현재 상용 결정질 실리콘 태양전지 제조에서 95% 이상으로 가장 널리 적용되고 있는 Ag 페이스트를 사용한 스크린 인쇄 전극을 중심으로 전면전극 제조기술의 현황 및 향후 전망에 대해 논하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.416-416
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• 2011

태양전지의 고효율화를 위해, 생성된 전자와 전공을 전극에서 효과적으로 수집하는 방법에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 태양전지 전면전극은 빛의 조사에 의해 생성된 전자를 수집하는 매체로써 finger width가 넓어질수록, 전자를 수집하기 쉬워진다. 하지만 finger width가 넓어짐에 따라, shadowing loss 증가에 의해 단락전류 밀도가 감소하여 태양전지 효율이 저하 될 수 있다. 본 연구에서는 스크린 프린팅에 의해 형성된 전면전극의 finger width를 기존의 $80{\mu}m$에서 $50{\mu}m$로 변경하고, double printing에 의해 finger height를 높이는 방법으로 태양전지의 효율을 향상 시키고자 하였다. 그 결과, 전극패턴 50에서는 전극패턴 80보다 0.47 단락전류밀도가 증가하였고, 효율(efficiency)은 0.16%가 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.177-177
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• 2010

고효율 비정질 실리콘 박막 태양전지 제작을 위해서는 광파장대에서 optical confinement 능력을 최대화할 수 있는 기술이 필수적이다. 효율적인 photon trapping을 위해서는 back reflector를 사용하거나 전면전극인 투명전도성막의 표면에 요철을 형성하여 포획된 태양광의 내부 반사를 증가시키거나 전면 투명전극에서 반사를 감소시켜 태양광의 travel length를 증가시키는 방법이 일반적이며, 이를 통해 흡수층의 효율을 최대화할 수 있다. 이 중 전면전극으로 사용되는 투명전도성막은 불소가 도핑된 tin-oxide가 주로 사용되었으나, 최근 들어 Al이 도핑된 산화아연막을 이용한 비정질 실리콘 박막 태양전지 개발에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 투명전극 증착후 표면의 유효면적을 증가시키기 위해 염산 용액을 이용하여 표면 텍스쳐링을 수행한다. 그후 흡수층인 p-i-n 층을 플라즈마 화학기상증착법을 이용하여 형성하는 것이 일반적이다. 이때 표면처리 된 투명전극은 수소플라즈마에 대해 특성이 변하지 않아야 고효율 비정질 실리콘 박막 태양전지 제조에 적용될 수 있다. 본 연구에서는 표면처리 된 AZO 투명전극의 수소플라즈마에 의한 특성 변화에 대해 고찰하였다. 먼저 AZO 투명전극은 스퍼터링 공정을 적용하여 $1\;{\mu}m$두께로 증착하였고, 0.5 wt%의 HCl 용액을 이용하여 습식 식각을 수행하였다. 수소플라즈마 처리 조건은 $H_2$ flow rate 30 sccm, working pressure 20 mtorr, RF power 300 W, Temp $60^{\circ}C$ 이며 3분간 진행하였다. 표면형상은 수소플라즈마 전 후에는 큰 차이를 보이지 않았으며 AZO의 grain size는 각각 220 nm, 210 nm로 관찰되었다. 투명전극의 가장 중요한 특성인 가시광선 영역에서의 투과도는 수소플라즈마 처리전에는 90 % 이상의 투과도를 보였으나, 수소플라즈마 처리 후에는 85 %로 약간 저하된 특성을 보였다. 그러나 이는 박막 태양전지용 전면전극으로 사용하기 위한 투과도인 80 % 이상을 만족하는 결과로, 비정질 박막 실리콘 태양전지 제작에 사용될 수 있다. 또 하나의 중요한 특성인 Haze factor 역시 수소플라즈마 처리 전 후 모두 10 이상의 값을 나타냈다. 하지만 고효율 실리콘 박막 태양전지에 적용하기 위해서는 Haze factor를 증가시키는 공정 개발에 대한 추가 연구가 필요하다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.127-128
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• 2006

일반적으로 screen printing 전극은 양산용 태양전지에 많이 응용되고 있다. 이것은 공정이 진공상태 내에서 이루어지지 않으므로 비교적 간단하게 증착 가능하고, co-firing으로 인한 공정단계의 함축과, 기판의 화학적인 오염이 적으며, 시료를 용도에 따라 다양하게 선택적으로 사용할 수 있고, 많은 수량의 태양전지에 전극을 저비용으로 빠르게 형성할 수 있기에 throughput 이 높은 장점이 있다. 하지만 lithography에 의한 전극보다 저항이 높고, uniformity가 낮은 단점이 있다. 본 연구에서는 Ag 전면전극과 Al 후면전극을 형성하고 conventional furnace에서 co-firing하여 열처리조건에 따라서 전극이 최적화된 가장 낮은 저항을 갖도록 하여 단점을 개선하여 보았다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.45.1-45.1
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• 2010

소성 온도에 따른 전면 전극과 태양전지 에미터와의 계면에서 전기적 특성을 평가하였다. Ag 전극 형성 시 특정 온도 이상의 열처리 과정을 통해 에미터와 전극 간 양질의 전기적 접촉을 형성하기 위해 소성 온도에 따라 Ag paste 내의 siver가 결정화되어 에미터 내부로 성장함을 확인 하고 Ag 전극의 전기적 특성을 평가하였다. 소성 온도 $650{\sim}750^{\circ}C$에서 전기적 특성이 가장 좋았으며 silver의 결정 생성에 의해 Ag paste와 에미터 간 전기적 접촉이 잘 형성됨을 확인 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.391-391
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• 2011

Crystalline silicon solar cell을 양산에 적용하기 위해 전면 전극의 패턴을 형성하는 방법으로 Ag paste를 이용한 screen printing이 가장 일반적으로 사용된다. 전면 전극의 패턴 형성 시, Finger의 width와 spacing은 Fill factor, JSC, VOC 등 태양전지의 중요 parameter들과 관련되어, 효율에 영향을 미치기 때문에, printing 시 Finger width와 spacing을 최적화하여 최대한의 효율을 내는 조건을 찾는 것이 바람직하다. 본 연구에서는 Finger width를 $30{\mu}m{\sim}100{\mu}m$, spacing을 $1.8{\mu}m{\sim}2.8{\mu}m$ 까지 가변하여 c-Si solar cell을 제작하였으며, 제작된 cell의 LIV를 측정을 통하여, 최적의 효율을 내는 조건을 찾고자 하였다. 그 결과 Finger width $30{\mu}m$, Finger spacing $1.8{\mu}m$의 조건에서 17.12%로 최고의 효율을 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.239.2-239.2
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• 2014

태양전지의 전면전극과 웨이퍼의 접촉저항은 태양전지의 효율을 저하시키는 원인이 된다. 전면전극과 웨이퍼의 접촉저항을 감소시키는 공정으로써 선택적 에미터 도핑이 널리 적용되고 있다. 선택적 에미터 도핑은 태양전지의 전면전극 하부에 고농도 도핑을 함으로써 전극과 웨이퍼의 접촉저항을 감소시켜 태양전지의 효율상승을 유도한다. 이러한 선택적 에미터 도핑은 주로 고가의 레이저 장비가 요구 되어 생산단가가 높으며 웨이퍼의 구조적 손상을 야기한다. 본 연구에서는 고가의 레이저 장비를 플라즈마 제트 장치로 대체함으로써 생산단가를 낮추고자 한다. 도펀트가 도포된 웨이퍼에 플라즈마 제트를 조사하면 플라즈마 전류 흐름에 의한 저항 열이 발생한다. 발생된 열에 의해 도펀트가 웨이퍼에 확산되어 도핑된다. 플라즈마 제트로 구성된 선택적 에미터 도핑 장비 개발을 위한 기초 특성을 조사한다. 플라즈마 제트의 전류량의 변화에 따른 웨이퍼의 온도 특성과 도포된 도펀트 용재의 인산 함유량에 따른 도핑 깊이를 조사한다. 또한 선택적 에미터 도핑의 생산성을 향상시키기 위해 다중 채널 플라즈마 제트 장치를 구성하여 특성을 조사한다. 각 채널의 플라즈마 제트의 선폭과 전류량이 적절한 균일도를 갖도록 한다. 도핑 프로파일은 이차 이온 질량분석법을 통해 분석한다.