• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.08a
• /
• pp.400-400
• /
• 2011

습식 식각과 RIE (reactive ion etching) 텍스처링 된 다결정 실리콘 태양전지의 라미네이팅 공정 전 후에 양자 효율과 광학적 특성 및 전기적 특성의 변화를 관찰 하였다. 두 식각 방법을 이용해 라미네이팅 공정 전 습식 식각의 표면 텍스처 태양전지에 비해 RIE 표면 텍스처태양전지에서 높은 양자 효율이 관측 되었지만, 라미네이팅 공정 후에 두 셀을 비교해 보면 RIE 텍스처링 된 것의 양자 효율이 더 낮아지는 것을 확인 할 수 있었다. 300~1,100 nm의 파장 범위에서 10 nm의 간격으로 양자효율, 반사율, 투과율, 흡수율 및 변환 효율을 측정하였다. 또한, 공정 전 후의 셀의 dark current를 측정하였다. 위 연구 결과를 통해 라미네이팅 공정에 따른 다결정 실리콘 태양전지의 특성 변화를 분석 하였다.

• Bulletin of the Korea Photovoltaic Society
• /
• v.3 no.1
• /
• pp.42-52
• /
• 2017

페로브스카이트 태양전지는 지난 5년간 광전변환효율이 약 10%에서 22%로 증가하는 급속한 발전으로 주목 받고 있으며, 현재 대면적 공정개발 및 안정성 향상 등의 상용화 기반기술에 대한 연구개발 역시 활발히 진행되고 있다. 이와 동시에, 페로브스카이트는 실리콘 태양전지(1.1eV), CIGS 태양전지(1.1~1.2 eV)와 비교하여 상대적으로 높은 밴드갭에너지(>1.5eV)를 가지고, 할라이드 물질 조성 제어를 통해 쉽게 밴드갭에너지를 조절할 수 있으며, 저온 용액 공정이 가능한 특성에 기인하여 페로브스카이트 태양전지를 상부셀로 이용한 탠덤 태양전지에 대한 다양한 시도가 이루어 지고 있다. 페로브스카이트의 흡광계수, 반사율 등 광학적 특성에서 기인하는 요소들을 고려하면 직렬 형태의 이중접합에서 최대 32%의 광전변환효율 얻을 수 있을 것으로 예측된다. 따라서 본 원고에서는 페로브스카이트, 실리콘 및 Cu(In, Ga) $(S,Se)_2$ (CIGS) 같은 다양한 태양전지와 함께 페로브스카이트 태양전지를 활용하는 탠덤태양전지의 현재 연구 동향을 논의하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.494.2-494.2
• /
• 2014

실리콘 태양전지는 현재 다른 태양전지 셀에 비해서 높은 변환효율 및 우수한 안정성을 가지고 있으며, 상대적으로 가격도 저렴하여 상용으로 판매되는 대다수의 모듈이 실리콘 태양전지를 사용하고 있다. 이러한 태양전지 모듈이 25년 이상 보증을 위해서는 장기 열화메카니즘 연구가 중요시 되고 있다. 따라서 태양전지 모듈을 가속열화하여 높은 내구성을 보유하고 있는지 연구가 필요하다. 본 연구에서는 결정질 실리콘 태양전지 모듈의 옥외실증 시험을 통해 일사량, 기온, 습도, 풍향, 풍속과 같은 환경인자에 따른 모듈의 성능 비교를 통해 모듈의 열화요인에 대하여 분석하였다. MYPGT (Maximal Yield Power Generation Tracking)를 활용하여 모듈의 특성을 정밀하게 측정하며, 빠른 대기환경의 변화에 따른 매시간 태양전지의 전류-전압 특성을 지속적으로 정확하게 측정함으로써 대기환경에서 받는 영향에 대해 분석하였다.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
• /
• v.4 no.2
• /
• pp.192-200
• /
• 1999

위성의 전지는 위성의 수명과 직접적인 영향을 갖고 있으며 이것의 정상동작여부에 따라 위성의 안정적인 임무수행여부가 결정된다. 상대적으로 일반화된 셀 모델링의 최근 개발은 NiH2셀의 동특성을 시뮬레이션 하기 위한 기본적인 원리에 기반을 둔 접근방식이다. 그러나 이러한 일반적인 방정식을 통해 비선형성과 전력상태를 포함하는 전지 특성을 예측하는 것은 사실상 불가능하다. 본 연구에서는 다층신경회로망을 이용하여 비선형 특성를 갖는 니켈-하이드로진 전지 특성을 모델링 하였으며, 모델링된 상수값은 위성의 식시간 동안의 전지 전력상태 분석을 위해 사용되었다. 모델링 결과의 정확성을 확인하기 위해 니켈-하이드로진 전지시험결과 분석자료와 비교 검토 되었다. 전지 동작모드는 정상동작모드와 실패모드로 나누어 분석되었다. 정상동작모드는 위성의 식시간 동안 아크젯 동작 여부에 의해 각각 분석되었으며, 또한 태양전지와 배터리 셀 일부의 고장으로 인한 실패모드에서의 전지전력상태가 분석되었다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
• /
• v.42 no.12
• /
• pp.1057-1064
• /
• 2014

The satellite on geostationary orbit accommodates multiple payloads into a single spacecraft platform and launched in June 26, 2010. The electrical power required to the satellite during sunlight is generated by a solar array wing. The solar cells are the GaInP/GaAs/Ge Triple Junction cells named Gaget2 cells from RWE Space, which were based on a Spectrolab epitaxy. This paper evaluates solar array power performance at end of design life based on the trend analysis results for the flight data on geostationary orbit. The estimated solar array power performance at end of design life compares with the power performance provided by solar array manufacturer. The solar cells show nominal behavior without significant degradation through the trend analysis results.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.02a
• /
• pp.378-378
• /
• 2011

본 연구에서는 ZnO 나노선 기판을 제작하여 그 위에 밴드갭이 낮은 물질인 CdS, CdSe를 증착시킨 후 p-type 반도체 물질인 CuSCN을 증착시켜 안정성이 향상된 양자점 감응형 태양전지를 제작하였다. ZnO 나노선 기판은 투명한 FTO 기판 위에 ZnO를 진공증착시켜 seed layer를 제작하고 그 위에 $10{\mu}m$정도의 길이의 나노와이어를 성장시킨 후, 밴드갭이 낮은 CdS, CdSe 물질과의 다중접합을 이용하여 제작하고, 이러한 나노선 구조위에 chemical solution deposition을 이용하여 ${\beta}$-CuSCN을 형성시켰다. 양자점 감응형 태양전지는 ZnO 나노선을 photoanode로 이용하고 ZnO 나노선은 암모니아수와 아연염을 이용한, 비교적 저온의 수열합성법을 통해 합성하였고, sensitizer로 쓰인 CdS, CdSe 물질은 CBD방식을 통하여 합성된 나노선 위에 in-situ로 접합시켰다. 또한, 기존의 액체전해질을 이용한 양자점 감응형 태양전지의 안정성을 향상시키기 위해 p-type의 반도체 물질인 CuSCN물질을 propyl sulfide를 이용, ${\sim}80^{\circ}C$의 열을 가하여 in-situ 방식으로 다공성 구조에 효율적으로 접합이 가능하도록 deposition하였다. 일반적으로, CuSCN film은 홀 전도체로서의 장점을 지닌 반면, 전도성이 낮은 단점이 있기 때문에 이를 향상시키기 위해서 첨가제를 이용, 농도에 따라서 전도도가 향상되고 셀의 성능이 향상되는 것을 확인하였다. 이와 같이 합성된 구조는 주사전자현미경(SEM), X-선 회절(XRD), 솔라시뮬레이터 등의 분석장비를 이용하여 태양전지로서의 특성을 분석하였다. 또한 안정성 평가를 위하여 시간에 따른 셀의 특성변화도 비교하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2016.02a
• /
• pp.333-333
• /
• 2016

현재까지 가장 높은 광전류 변환 효율을 나타내는 III-V 화합물 반도체의 다중접합 태양전지 대신 이보다 단순한 에피구조를 가진 단일셀 이종접합구조의 태양전지를 제안하였다. 이를 한국나노 기술원에서 MOCVD(Metalorganic Vapour Phase Epitaxy) 장비를 이용하여 에피구조를 성장하고 태양 전지를 제작해 그 특성을 조사하였다. 태양 전지는 서로 다른 orientation의 두 GaAs 기판에 각각 동일한 에피 구조로 성장되었다. GaAs 기판은 Si 도핑된 n-type 기판으로 (100) 표면이 <111>A 방향으로 2도 off 된 웨이퍼와 10도 off 된 웨이퍼가 사용되었다. 연구에서 시뮬레이션에 사용된 태양전지의 에피 구조는 맨 위 p-GaAs (p-contact 층), p-InAlP, p-InGaP의 광흡수층과 N-InAlGaP 층과 아래의 n-InAlP와 n-GaAs의 n-contact층으로 이루어져있다.태양전지는 $5mm{\times}5mm$의 면적을 가지고 있다. 그림 1은 전류-전압의 측정된 결과를 나타낸 그래프이다. 태양전지는 1 sun 조건하에서 probe를 이용해 측정되었다. 2도 off GaAs 기판 위에 성장시킨 태양전지에서는 3.7mA의 단락전류값이, 10도$^{\circ}$ off 인 샘플에서는 4.7mA의 단락전류값이 측정되었다. 반면에 전류-전압곡선으로부터 얻은 10도 off 인 태양전지의 직렬 저항값은 2도 off 인 태양전지의 약4배 정도로 나타났다. 이는 기판의 결정방향에 따라 태양전지의 내부 전하 transport에 차이가 있음을 나타낸다. TLM (Transmission Line Model) 방법에 의한 p-contact의 ohmic저항 측정에서도 이와 일치하는 결과를 얻었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.08a
• /
• pp.163-163
• /
• 2011

셀레늄(Selenium: Se) cracker cell을 이용하여 셀렌화한 $CuInSe_2$ (CIS)박막에 대해 연구한 결과를 발표하고자 한다. 화석연료의 과도한 사용으로 지구온난화라는 환경문제가 대두되면서 영구적이고 무상의 태양에너지 이용에 대한 필요성이 점차 높아지고 있다. 빛에너지를 전기에너지로 변화시키기 위한 태양전지는 재료에 따라 다양하게 개발되고 있으며 그 중 가장 주목을 받고 있는 것 중의 하나가 $CuInSe_2$을 광흡수층으로 하는 CIS 박막 태양전지이다. CIS 박막은 태양전지의 광흡수층으로 사용되는데 직접천이형 밴드구조를 가지고 있고, 약 $10^5$ $cm^{-1}$의 높은 광흡수계수를 가지고 있어 태양전지 광흡수층으로 적합한 물질로 각광받고 있다. CIS는 에너지 밴드갭이 ~1 eV로 실리콘과 유사한 밴드갭을 가지고 있으나 이는 Ga, Al을 In 대신 치환함으로 조절할 할 수 있다. 무엇보다도 sodalime 유리와 같은 저가의 기판위에 스퍼터와 같은 장치로 대면적 CIS 박막태양전지를 만들 수 있다는 것이 산업적인 면에서 장점으로 알려져 있다. 본 연구에서는 sodalime 유리기판 위에 스퍼터 방법으로 CIS 박막을 증착하고 Se cracker cell로 셀렌화하여 CIS 박막을 제조하는 것을 조사연구 하였다. 스퍼터를 이용하여 유리기판위에 Mo (Molybdenum)을 증착하고 그 위에 Cu-In-Se박막을 증착하였다. Cu-In-Se/Mo/유리기판 시료는 동일 챔버에서 Se cracker cell을 이용하여 셀렌화 처리 하였다. 물성비교를 위하여 Knudson-cell을 이용한 셀렌화도 시행하였다. Se cracker cell은 고체 Se를 가열하는 부분(R-zone)과 Se flux를 cracking 하는 부분(C-zone)으로 나누어져 있으며 C-zone은 700$^{\circ}C$로 고정하였다. 셀렌화 기판 온도는 425$^{\circ}C$로 고정하였고 Se cracker 온도는 330~375$^{\circ}C$까지 변화시켜 가며 CIS 박막을 제조하였다. 제조된 CIS 박막의 물성 조사는 사진, 현미경, SEM, EDX, XRD, Hall effects를 이용하였다. Se cracker cell로 셀렌화한 CIS 박막은 island 구조를 하고 있음을 알 수 있었다. CIS 박막의 island의 크기와 모양은 셀렌화시 R-zone 온도(Cu-In-Se 박막에 조사되는 셀레늄의 량)에 큰 영향을 받았다. 셀렌화시 셀레늄량이 적을 때는 island가 커지며 불균일해지고 셀레늄량이 많을 때 island가 작고 균일해지는 경향을 SEM을 통해 관찰할 수 있었다. X-ray 회절을 통해 셀레늄량이 적을 경우 CIS 결정이외의 결정이 박막내에 형성됨을 알 수 있었다. 학술회의에서 Se cracker cell을 이용한 셀렌화에 관한 보다 깊은 연구결과를 발표하고자 한다.

• Information and Communications Magazine
• /
• v.25 no.11
• /
• pp.36-41
• /
• 2008

본고에서는 차세대 박막형 CIGS 태양전지 기술과 IT 기술활용에 대하여 알아보았다. CIGS 태양전지 소자의 구성, 셀 및 모듈 제조공정 기술 현황 및 도전과제를 제시하였으며 특히, 박막형 태양광발전 산업화에 필요한 요인들과 해결해야 될 기술적 이슈들을 제시하였다. 태양광발전은 반도체 pn-접합에 흡수된 빛을 단순히 전기로 변환시키는 것이기 때문에 폐기물도 발생하지 않는 환경 친화적인 미래의 그린에너지 기술이다. 박막형 태양전지는 첨다 IT 기술인 반도체 및 디스플레이 기술을 활용하면 산업화를 앞당길 수 있기 때문에 우리의 세계수준의 IT기술을 이용한 산업화 방안에 대하여 논의하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.08a
• /
• pp.439-439
• /
• 2012

태양광 발전은 발전 셀의 특성상 태양광의 일사량, 태양과 셀 단면이 이루는 각도에 따라서 발전량의 차이를 가져온다. 실리콘 태양전지의 전면 texturing은 입사광의 반사율을 크게 감소시키고, 태양전지 내에서 빛의 통과길이를 증가시켜 태양전지 내의 흡수하는 빛의 양을 증가 시키는 역할을 한다. 따라서 전면 texturing은 단락전류를 증대시키는 효과를 가지고 온다. 일반적으로 texturing은 alkaline etching (WET) 공정과 reactive ion etching (RIE) 공정이 사용된다. 그리고 다결정 실리콘 태양전지의 경우에는 재료의 결정방향에 따라 식각이 되어지는 WET 공정의 경우 texturing 모양을 제어할 수 없어 효과적이지 못하는 결과를 가지고 온다. 본 연구에서는 Electroluminescence을 측정하여 RIE, WET 공정을 사용하여 만든 texturing 구조의 다결정 태양전지의 Microcrack 및 Defect, Electrode Failure, Hot spot등을 검출하였으며, ${\mu}$-PCD 측정 결과와 비교 분석하여 Micro carrier life time을 유추하여 계산하였다. 또한 반사율을 측정해본 결과 WET 공정 대비 RIE의 경우 단파장영역에서 반사율이 크게 감소하여, 상대적으로 높은 External quantum efficiency (EQE)가 측정되었다. 이는 Jsc를 증가시켜, 태양전지의 효율이 증가되는 결과를 얻을 수 있었다.