• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.283-283
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• 2010

17~18% 대역의 고효율 결정질실리콘 태양전지를 양산하기 위하여 국내외에서 다양한 연구개발이 수행되고 있으며 국내 다결정실리콘 태양전지 양산에서도 새로운 구조와 개념에 입각한 공정기술과 관련 장비의 국산화에 집중적인 투자를 진행하고 있다. 주지하는 바와 같이, 태양전지의 광전효율은 표면에 입사되는 태양광의 반사를 제외하면 흡수된 광자에 의해 생성되는 전자-정공쌍의 상대적인 비율인 내부양자효율에 의존하게 된다. 실제 생성된 전자-정공쌍은 기판재료의 결정상태와 전기광학적 물성 등에 의해 일부가 재결합되어 2차적인 광자의 생성이나 열로서 작용하고 최종적으로 전자와 정공이 완전히 분리되고 전극에 포집되어 실질적인 유효전류로 작용한다. 16% 이상의 고효율 결정질 실리콘 태양전지 양산이 요구되고 있는 현실에서 광전효율 개선 위해 가장 우선적으로 고려되어야 할 변수는 입력 태양광스펙트럼에 대한 결정질 실리콘 표면반사율을 최소화하여 광흡수를 극대화하는 것이라 할 수 있다. 현재까지 다결정 실리콘 표면을 화학적으로 혹은 플라즈마이온으로 50-100nm 직경의 바늘형 피라미드형상으로 texturing 함으로 단파장대역에서 광반사율의 감소를 기대할 수 있기 때문에 결정질실리콘 태양전지효율 개선에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 고효율 다결정실리콘 태양전지 양산공정에 적용하기 위해 마스크를 사용하지 않는, RIE기반 건식 저반사율 결정질실리콘 표면 texturing 패턴연구를 수행하였다. 마스크없이 표면 texturing이 완료된 시료들에 대하여 A1.5G 표준태양광스펙트럼의 300-1100nm 파장대역에서 반사율과 minority carrier들의 life time 분포를 측정하고 검토하여 공정조건을 최적화 하였다. 저반사율의 건식 결정질실리콘 표면 texturing에 가장 적합한 플라즈마파워는 100W 내외로 낮았고 $SF_6/O_2$ 혼합비율은 0.8~0.9 범위엿다. 본 연구에서 확인된 최적의 texturing을 위한 플라즈마공정 조건은 이온에 의한 Si표면원자들의 스퍼터링과 화학반응에 의한 증착이 교차하는 상태로서 확인된 최저 평균반사율은 ~14% 내외였고 p-형 결정질실리콘 표면 texturing 패턴과 minority carrier의 life time 상관는 단결정이 16uS대역에서 14uS대역으로 감소하는 반면에서 다결정은 1.6uS대역에서 1.7uS대역으로 오히려 미세한 증가를 보여 다결정 웨이퍼생산과정에서 발생하는 saw-damage 제거의 긍정적 효과와 texturing공정의 표면 결함발생에 의한 부정적 효과가 상쇄되어 큰 변화를 보이지 않는 것으로 해석된다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.17 no.1
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• pp.73-79
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• 2008

In order to apply for transparent conductive oxide(TCO), we deposited ZnO thin films on the glass at room temperature by RF magnetron sputtering method. Deposition conditions for high transmittance and low resistivity were optimized in our previous studies. Under the deposition condition with the RF power of 200 W, target to substrate distance of 30 mm and working pressure of 5 mTorr, highly conductive($7.4{\times}10^{-3}{\Omega}cm$) and transparent(over 85%) ZnO films were prepared. Highly oriented ZnO film in the [002] direction were obtained with specifically designed ZnO targets. Systematic study on dependence of deposition parameters on electrical and optical properties of the as-grown ZnO films were mainly investigated in this work. And for application tests using these films as transparent conductive oxide anodes, wet chemical etching behaviors of ZnO films were also investigated using various chemicals. Wet-chemical etching behavior of ZnO films were investigated using various acid solutions. The concentrations of these different acid solutions were controlled to study the etching shapes and etching rate. ZnO films were anisotropically etched at various concentrations and wet etching led to crater-like surface structure. Also we firstly found that the etching rate and etching shapes of ZnO films strongly depended on the etchant concentrations (i.e. pH) and the etching rate is exponentially decreased with increasing pH values regardless of the acid etchants.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.7 no.5
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• pp.243-248
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• 1997

The effect of $O_2$ partial pressure on microstructure and soft magnetic properties of as-deposited Fe-Hf-O thin film alloys, which are produced by rf magnetron sputtering method in $Ar+O_2$ mixed gas atmosphere, are investigated. Saturation magnetization ($4{\pi}M_s$) of Fe-Hf-O film were decreased with increasing $O_2$ partial pressure, the best soft magnetic properties exhibit at $O_2$ partial pressure of 10%. With further increase of $O_2$ partial pressure, soft magnetic properties decreased continuously. The $Fe_{82}Hf_{3.4}O_{14.6}$ film with $P_{O2}=10%$ exhibits good soft magnetic properties with $4{\pi}M_s=17.7kG$, $H_c=0.7Oe$ and ${\mu}_ {eff}$ (1~100 MHz)=2,500, respectively. The addition of O is effective in grain refinement. In case of $P_{O2}=15%$, it is observed that $Fe_3O_4$ compound is formed and high frequency soft magnetic properties are decrease. The electrical resistvity($\rho$) of Fe-Hf-O film is increased with increasing $O_2$ partial pressure. Electrical resistivity of $Fe_{82}Hf_{3.4}O_{14.6}$ film was 5 times higher than that of the film without oxygen. Thus, it is considered that the good magnetic properties of $Fe_{82}Hf_{3.4}O_{14.6}$ film results from decreasing the $\alpha$-Fe grain size by precipitates (Hf and O), high electrical resistivity.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.315-315
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• 2010

결정질 실리콘을 포함하는 태양전지의 광전효율은 표면에 입사되는 태양광의 반사를 제외하면 흡수된 광자에 의해 생성되는 전자-정공쌍의 상대적인 비율인 내부양자효율에 의존하게 된다. 실제 생성된 전자-정공쌍은 기판재료의 결정상태와 전기광학적 물성 등에 의해 일부가 재결합되어 2차적인 광자의 생성이나 열로서 작용하고 최종적으로 전자와 정공이 완전히 분리되고 전극에 포집되어 실질적인 유효전류로 작용한다. 16% 이상의 고효율 결정질 실리콘 태양전지양산이 요구되고 있는 현실에서 광전효율 개선 위해 가장 우선적으로 고려되어야 할 변수는 입력 태양광스펙트럼에 대한 결정질 실리콘 표면반사율을 최소화하여 광흡수를 극대화하는 것이라 할 수 있다. 이의 해결을 위하여 대기와 실리콘표면 사이의 굴절률차이가 크면 클수록 태양광스펙트럼에 대한 결정질 실리콘의 광반사는 증가하기 때문에 상대적으로 낮은 굴절률의 $SiO_x$나 $SiN_x$와 같은 반사방지막을 광입력 실리콘표면에 증착하여 광반사율 저감공정을 적용하고 있다. 이와 더불어 결정질 실리콘표면을 화학적으로 혹은 플라즈마이온으로 50-100nm 직경의 바늘형 피라미드형상으로 texturing 함으로 광자들의 다중반사 등에 기인하는 광흡수율의 증가를 기대할 수 있기 때문에 태양전지효율 개선에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 이해된다. 본 실험에서도 고효율 다결정 실리콘 태양전지 양산공정에 적용 가능한 ICP-RIE기반 결정질 실리콘표면에 대한 texturing 공정기술을 연구하였다. Double Langmuir 플라즈마 진단시스템(DLP2000)을 적용하여 사용한 $SF_6$와 $O_2$ 개스유량과 챔버압력, 플라즈마 파워에 따른 이온밀도, 전자온도, 포화이온전류밀도, 플라즈마포텐셜의 공간분포를 모니터링하였고 texturing이 완료된 시료에 대하여 A1.5G 표준태양광스펙트럼의 300-1100nm 파장대역에서 반사율을 측정하여 그 변화를 관찰하였다. 본 연구에서 얻어진 결과를 간략히 정리하면 Si texturing에 가장 적합한 플라즈마파워는 100W, $SF_6/O_2$ 혼합비는 18:22, 챔버압력은 30mtorr 등이고 이에 상응하는 플라즈마의 이온밀도는 $2{\sim}3{\times}10^8\;ions/cm^3$, 전자온도는 14~15eV, 포화전류밀도는 $0.014{\sim}0.015mA/cm^2$, 플라즈마포텐셜은 38~39V 범위 등이었다. 현재까지 얻어진 최소 평균반사율은 14.2% 였으며 최적의 texturing패턴 플라즈마공정 조건은 이온에 의한 Si표면원자들의 스퍼터링과 화학반응에 의한 증착이 교차하는 플라즈마 에너지 및 밀도 상태인 것으로 해석된다.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.2 no.1
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• pp.101-108
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• 1993

$TiO_{2}$/Se : Te heterojunction for color sensor has been fabricated by RF reactive sputtering and thermal evaporation methods onto glass substrate. The optimum deposition condition of $TiO_{2}$ films was such that RF power was 120 W, substrate temperature was $100^{\circ}C$, oxygen concentration was 50%, working pressure was 50 mTorr for the $TiO_{2}$ film thickness of $1000{\AA}$. In this case, the optical transmittance of $TiO_{2}$ film at 550 nm-wavelength was 85%, resistivity was $2{\times}10^9{\Omega}{\cdot}cm$, refractive index was 2.3, and optical bandgap was 3.58 eV. The composition ratio of 0 to Ti by AES analysis was 1.7. When $TiO_{2}$ films were annealed at $400^{\circ}C$ for 30 min. in $O_{2}$ ambient, the optical transmittance of $TiO_{2}$ films at the wavelength range of $300{\sim}580$ nm was improved from 0 to 25%. When Se : Te films were annealed at $190^{\circ}C$ for 1 min., photosensitivity under illumination of 1000 lux was 0.75. The optical bandgap of Se : Te films was 1.7 eV. The structures of Se : Te films were the hexagonal with (100) and (110) orientation. The spectral response of a-Se was improved by the addition of Te, especially in the long wavelength region. The $TiO_{2}$/Se : Te heterojunction showed wide spectral response, and more improved one than that of a-Si film in the blue light region.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.18 no.5
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• pp.351-361
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• 2007

The samples composed of a GST thin film and the protective layers of $ZnS-SiO_2$ or $Al_2O_3$ coated on c-Si substrate were prepared by using the magnetron sputtering method. Samples of three different structures were prepared, that is, i) the GST single film on c-Si substrate, ii) the GST film sandwiched by the protective $ZnS-SiO_2$ layers on c-Si substrate, and iii) the GST film sandwiched by $Al_2O_3$ protective layers on c-Si substrate. The ellipsometric constants in the temperature range from room temperature to $700^{\circ}C$ were obtained by using the in-situ ellipsometer equipped with a conventional heating chamber. The measured ellipsometric constants show strong variations versus temperature. The variation of ellipsometric constants at the temperature region higher than $300^{\circ}C$ shows different behaviors as the ambient medium is changed from in air to in vacuum or the protective layers are changed from $ZnS-SiO_2$ to $Al_2O_3$. Since the long heating time of 1-2 hours is believed to be the origin of the high temperature variation of ellipsometric constants upon the heating environment and the protective layers, a PRAM (Phase-Change Random Access Memory) recorder is introduced to reduce the heating time drastically. By using the PRAM recorder, the GST samples are heated up to $700^{\circ}C$ decomposed preventing its partial evaporation or chemical reactions with adjacent protective layers. The surface image obtained by SEM and the surface micro-roughness verified by AFM also confirmed that samples prepared by the PRAM recorder have smoother surface than the samples prepared by using the conventional heater.