• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.47.2-47.2
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• 2010

For reducing outer reflection in mono-crystalline silicon solar cell, wet texturing process has been adapted for long period of time. Nowadays mixed solution with potassium hydroxide and isopropyl alcohol is used in silicon surface texturing by most manufacturers. In the process of silicon texturing, etch rate is very critical for effective texturing. Several parameters influence the result of texturing. Most of all, temperature, process time and concentration of potassium hydroxide can be classified as important factors. In this paper, temperature, process time and concentration of potassium hydroxide were set as major parameters and 3-level test matrix was created by using robust design for the optimized condition. The process optimization in terms of lowest reflection and stable etch rate can be traced by using robust design method.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.07a
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• pp.168-169
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• 2005

실온에서 디스플레이 응용을 위하여 ICP CVD로 PET기판 위에 실리콘 산화 반사 방지막을 성장시키고, EDXA로 분석하였다. 분광 Ellipsometer, UV-V와 FTIR분광기를 이용하여 반사율을 3%이하까지 낮출 수 있다는 것을 확인하였고, SEM장비를 이용하여 표면 상태를 알아보았으며. Essential Macleod 광학디자인 프로그램을 이용한 시뮬레이션 결과와 일치함을 확인하였다. 본 연구결과를 이용하면 다층박막 대신 단층 반사방지막을 제작하여 경제적이고, 효과적인 반사방지막을 제작할 수 있다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.11a
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• pp.49.1-49.1
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• 2009

산업화 이후, 석탄 석유를 중심으로 한 화석연료가 이산화탄소를대량으로 배출하며 지구 온난화를 야기함에 따라, 석유를 대체할 새로운 에너지원에 대한 관심이 높아지고 있다. 많은 대체에너지 가운데, 청정하고 무한 재생 가능한대체에너지를 이야기할 때, 가장 큰 기대를 받고 있는 것은 태양에너지이며, 이에 보조를 맞춰 태양광 발전에 대한 연구개발이 국내외적으로 활발히 진행되고 있는 실정이다. 태양 전지는 빛 에너지를 직접 전기 에너지로 바꿔주는 소자로, 셀의효율을 높이기 위해서는 최대한 많은 빛을 흡수시킬 수 있는 것이 중요하다. 빛의 반사를 줄이는 방법에는 Texturing 과 Antireflecting coating 이있다. Antireflecting coating은 반도체와 공기의 중간 굴절율을 갖는 박막을 증착하여 측면 반사를 감소시킴으로서 빛의 손실을 감소시키는 역활을 한다. 반사 방지막으로 쓰이는 SiNx는 SiOx의 대체 물질로 굴절률이 약 1.5로서 Si에 쉽게 형성시킬 수 있고, texturing된 Si 표면에 적합하며 반사율을 10 %에서 2 %로 줄일 수 있다. 나아가 고성능의 반사방지막은 박막의 균일도확보 및 passivation 공정이 필수적이라 판단된다. 따라서 본 연구에서는 PECVD 방법으로 SiH4와 NH3 gas 의 비율을 변화시켜 증착한 SiNx 박막의 결정학적 특성을 X-ray Diffraction 분석과 TEM (TransmissionElectron Microsopy) 을 통해 관찰하였으며, XPS (X-rayphotoelectron spectroscopy) 를 통해 화학적결합을 확인하였고, 이를 FT-IR (Fourier Transform-Infrared spectroscopy)를 통해 관찰한 결과와 연관시켜분석하였다. 굴절율의 경우 Ellipsometry를 이용하여측정하였으며 위의 측정을 통하여 SiNx박막의 반사 방지막으로써의 가능성을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.480-480
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• 2013

태양에너지는 신재생 에너지 중에서 무한한 에너지원으로서 태양에너지에 대한 활발한 연구가 이루어지고 있다. 그 중에서도 결정형 실리콘 태양전지에 대해 다양한 연구가 진행 중이다. 이러한 실리콘 태양전의 제작은 실리콘 식각 용액을 이용하여 기판의 절삭 손상된 부분을 식각한 후 텍스쳐링(texturing) 공정을 통해 표면의 흡수율을 높이고, 반면에 반사율을 감소시킨다. 텍스쳐링 공정이 끝난 후 도핑 공정을 통해 에미터(emitter)를 형성, 반사방지막을 증착, 기판의 전면과 후면에 페이스트를 바르고 스크린인쇄법으로 전극을 형성한 후 마지막으로 형성된 전극을 소성 공정을 통해 전극이 에미터와 접촉하면 태양전지가 완성된다. 하지만 텍스쳐링 공정을 통해 만들어진 피라미드 구조는 도핑공정을 하게 되면, 꼭짓점 부분의 균일한 도핑이 이루어지지 않는다. 이러한 균일하지 않은 공정으로 인해 전극 소성 공정에서 일부의 에미터층을 뚫어버리게 되므로 누설전류가 증가하게 된다. 그래서 본 논문에서는, 변환 효율을 개선시키기 위해 표면 구조와 반사방지막의 열처리 공정에 대한 연구를 하였다. 우선 피라미드 구조를 균일하게 만들었으며, 반사방지막 형성 후 열처리를 하여 소수 캐리어 수명을 증가시켰으며, 누설전류를 감소하였다. 균일한 도핑 및 전극 형성을 용이하게 하는 부드러운 피라미드 구조를 형성하기 위해 HND (HF：HNO3 : D.I wafer=5 : 100 : 100) 용액을 사용하여 식각하였다. 그 결과 직렬저항은 NHD용액을 사용하여 300초 동안 식각하였을 때 $1.284{\Omega}$ 낮아지는 결과를 얻을 수 있었으며, 도핑을 균일화하여 누설전류를 감소시킬 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.217.1-217.1
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• 2013

서브파장 나노구조는 점진적으로 변화하는 굴절률을 이용하여 반사율을 줄이고 투과율을 증가시킴으로써 광전자소자 분야에서 많이 응용되고 있다. 최근에는 서브파장 나노구조 제작의 용이함을 위하여 polydimethylsiloxan (PDMS) 스탬프와 UV 경화폴리머를 사용하여 반사방지막을 제작하는 연구가 활발히 진행되고 있다. PDMS는 높은 내구성, 낮은 표면 에너지 등의 특성을 가지고 있으며, UV 경화폴리머는 저온에서 빠른 경화, 높은 투과성 등의 장점을 가진다. 본 연구에서는 서로 다른 주기의 서브파장 구조를 갖는 PDMS 스탬프를 제작하였고, 이를 이용한 반사방지 구조 응용을 통해 제작된 나노구조의 구조적, 광학적 특성을 분석하였다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.11 no.5
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• pp.323-329
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• 2000

In this study we have calculated an ideal complex refractive index of a TiN trim used in a layer of anl1reilecnon (I\R) coatmg, [air$ISiO_2ITiNIglass$] in the visible. Also we simulated the rellectance of lwo-layer AR coating by varying the thicknesses of TiN and $SiO_2$ layers, respecl1vely. The simolation results show that we can controllhe lowest reflectance and AR band of tile AR coating. The TIN fihns were fabricated by a RF magnetron sputtering apparalus. The chemical, structural and electrical properties of TiN fih11S were inveshgated by the Rutherford backscattering spech'oscopy (RBS), atomic force microscope (AFM) and 4-point probe. The optical properlies were inve,tigated by the spectrophotometer and vanable angle spectroscopic ellipsometer (VASE). The smface roughness of TiN flhns \vas $9~10\AA$. TIle resistivity of TiN films was TEX>$360~730\mu$\Omega $ cm. The ,toichlOllletry of TiN film was 1'1: O:N = I: 0.65 :0.95 and ilic oxygen wa~ found on ilie smface. With these experimental and simu]al1on resulLs, we deposited duo: two-layer AR coating, [air$ISiO_2ITiNIglass$] and the refleClance was under 0.5% ill the regIOn of 440-650 run. 0 run.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.28 no.5
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• pp.271-278
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• 1984

Ellipsometric and reflectance measurements were made with magneto-optically self-nulling ellipsometer on the iron surface being passivated. The passivation was induced by abruptly changing potential of the mechanically polished high purity iron from the reduction potential to the oxidation potential in basic solutions. From the differences in the optical paramates(${\Delta},\;{\psi}$) and reflectance (R) between the reduced (film-free) and oxidized (film-covered) states, the thickness(${\tau}$) and optical constants (n, k) of the film in the early stage of its formation were computed as functions of pH and time. From the computed values, it was deduced that the properties of the anodic film did not undergo a drastic change with time which would indicate a transformation of the film before effective passivity is attained, and that the film reached its stady state within a few second. The thickness of anodic film was $14\;{\sim}\;23{\AA}$. The anodic films also seemed to have small values of optical absorption coefficient. The film formed in high pH environments had thinner and denser structure than that formed in low pH.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.141-141
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• 2012

X-선 반사율 측정법(XRR)은 비파괴적인 측정방법과 수 nm의 두께를 정밀하게 측정할 수 있는 장점으로 인하여 반도체 산업현장에서 많은 관심과 연구가 이루어지고 있다. 이러한 XRR은 두께 분석 측정의 정밀도를 향상시키고 부정확한 결과를 방지하기 위하여 측정기기를 검증하고 보정할 수 있는 두께 표준물질을 필요로 하고 있다. 본 연구에서는 XRR용 두께 표준물질을 이온빔 스퍼터링 증착방법을 이용하여 제작하였다. 두께 표준물질 제작에 있어 공기 중 노출에 의해 산화가 되지 않는 산화물 박막과 산화물 기판을 선택하였다. 후보물질은 glass, sapphire, quartz, SiO2기판과 HfO2, Ta2O5, Cr2O3 산화물 타켓을 이용하여 박막을 제작하였다. 제작된 후 보물질은 교정된 XRR을 통하여 박막의 두께, 계면 및 표면 거칠기, 밀도등 박막의 구조특성분석을 하였다. Glass, quartz의 경우 기판 표면 거칠기가 좋지 않아 제작된 샘플의 X-선 반사율 곡선이 급격히 떨어지면서 측정되는 각도의 영역이 작아졌다. Sapphire로 제작한 시편은 측정된 데이터와 simulation의 curve fitting이 양호하지 않았다. 이 중 SiO2기판을 사용하고 HfO2박막을 증착한 샘플이 다른 후보물질보다 XRR curve fitting 결과가 가장 양호하여 두께 표준물질로 응용하기에 적절하였다. 그리고 AFM (Atomic Force MicroScope)을 이용하여 기판의 거칠기 및 증착한 박막표면 거칠기 측정을 하였고, TEM (Transmission Electron Microscope)으로 두께 측정을 하여 XRR로 얻은 데이터와 비교하였다. 이러한 결과를 토대로 XRR용 두께 표준물질 제작할 수 있었고, 추후 불확도 평가 및 비교실험을 통하여 제작된 XRR용 두께 표준물질을 이용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.43 no.2
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• pp.97-104
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• 2010

In this paper, we conducted MATLAB simulation using the reflectance formula and the Planck's black body radiation principle, for the purpose of identifying the opimum material and thickness of anti-reflective coating from double layered structures. We found that the optimum condition was obtained when refractive index of upper layer is 1.44 and that of lower layer is 2.29. As materials close to these refractive indices, $MgF_2$ as the upper layer and $HfO_2$, ZnS, $TiO_2$ as the lower layer were suggested. The best result in an average reflectance of 2.759% was obtained from a double layered structure of $MgF_2$ 94 nm/ZnS 55 nm.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.395-396
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• 2011

본 논문에서는 30% 내외의 평균반사율을 가지는 다결정 실리콘 태양전지의 입사광 손실을 최소화하여 광전변환효율 극대화를 구현하기 위해서 SF6/O2 혼합가스를 이용한 RIE 표면 texturing 공정을 수행하였다. 현재 다결정 실리콘 태양전지는 다양한 방향의 grain을 가지기 때문에 단결정 실리콘에 적용되는 습식 식각 방식이 다결정 실리콘 표면 texturing에 적절하지 않은 것으로 알려져 있다. 이를 개선하기 위해서 이방성 식각 특성을 가지는 다양한 texturing 방법이 시도되고 있다. 대표적으로 기계적인 방식의 V-grooving, 레이저 grooving, 플라즈마 건식식각을 이용한 texturing 및 산 용액을 이용한 texturing 등의 연구가 보고되고 있다. 그 중에서 플라즈마 건식식각 방식의 하나인 RIE를 이용한 표면 texturing 공정이 간단한 공정과 산업계 응용의 용이성 때문에 활발히 연구되어 왔다. 특히 Sandia group과 일본 Kyocera사의 연구 결과에서는 그 가능성을 입증하고 있다. 본 연구에서는 공정의 단순화와 안전한 공정을 위해서 SF6/O2 혼합 가스를 이용하여 마스크 패턴 공정없이 RIE texturing 공정을 수행하였으며, RIE-textured 다결정 실리콘에 대해서 태양전지를 제작하여 표면 texturing이 광전변환효율에 미치는 영향에 대해서 분석하였다. 그 결과 SF6/O2 혼합 가스를 이용한 RIE texturing은 다결정 실리콘 표면에 주로 needle 구조를 형성하는 것을 확인하였다. 각 texturing 조건별 반사율의 차이는 needle 구조의 조밀도와 관련되는 것을 알 수 있었으며, 동일 공정 parameter 상에서 식각 시간 1, 2, 3, 4, 5분 기준 시간에 따른 표면 구조 분석 결과 seed 가 형성되고 그에 따라서 needle 형태로 식각되는 과정을 관찰하였다. 반사율은 분당 약 4%씩 낮아져 5분 식각 후 14.45% 까지 낮아졌으며, 표면 구조에서 폭은 약 30 nm로 모두 일정하며, 길이가 약 20, 30, 50, 80, 100 nm으로 증가되었다. 이 결과로 보아 seed로부터 needle 구조가 심화되어가는 것을 알 수 있었다. 시간에 따른 RIE texturing 후 제작된 태양전지는 효율이 1분 식각 기준 15.92%에서 약 0.35% 씩 낮아져 5분 식각 후 14.4%로 낮아졌다. Voc 는 texturing 시간에 관계없이 일정하며 Isc가 점점 감소되는 것으로 확인되었다. EQE 결과도 이와 동일하게 RIE texturing 시간이 길어질수록 전체 파장 범위에서 일정하게 낮아지는 것이 관찰되었다. Electroluminescence(EL) 이미지 결과 texturing 시간이 길어진 태양전지일수록 점점 어두운 이미지가 나타나 5분 식각의 경우 가장 어두운 결과를 나타내었다. 이런 결과는 한 가지 이유보다는 복합적인 문제로 예상되는데 궁극적으로는 RIE 공정 후 표면에 쌓인 charged particle들이 trap 준위를 형성하여 효율 및 공정상에 영향을 미친 것으로 보이며, 특히 잔류 O기가 불균일한 산화막을 형성하는 것으로 예상된다. 또한 EL 분석 결과를 볼 때 RIE texturing 공정이 길어질수록 불안정한 pn-junction을 형성하는 것을 확인하였으며, emitter 층 형성 후 PSG (phosphorous silica glass) 공정에서 needle의 상부 구조가 무너지면서 면저항이 증가된 결과로 분석된다. PSG 제거 후 측정된 면저항의 경우 3분 texturing 샘플부터 면저항이 약 4${\Omega}/sq$ 정도 증가됨을 확인하였다.