• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제34권4호
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• pp.251-255
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• 2021

a-Si is commonly considered as a primary candidate for the formation of passivation layer in heterojunction (HIT) solar cells. However, there are some problems when using this material such as significant losses due to recombination and parasitic absorption. To reduce these problems, a wide bandgap material is needed. A wide bandgap has a positive influence on effective transmittance, reduction of the parasitic absorption, and prevention of unnecessary epitaxial growth. In this paper, the adoption of a-SiO_x:H as the intrinsic layer was discussed. To increase lifetime and conductivity, oxygen concentration control is crucial because it is correlated with the thickness, bonding defect, interface density (D_it), and band offset. A thick oxygen-rich layer causes the lifetime and the implied open-circuit voltage to drop. Furthermore the thicker the layer gets, the more free hydrogen atoms are etched in thin films, which worsens the passivation quality and the efficiency of solar cells. Previous studies revealed that the lifetime and the implied voltage decreased when the a-SiOx thickness went beyond around 9 nm. In addition to this, oxygen acted as a defect in the intrinsic layer. The D_it increased up to an oxygen rate on the order of 8%. Beyond 8%, the D_it was constant. By controlling the oxygen concentration properly and achieving a thin layer, high-efficiency HIT solar cells can be fabricated.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1584-1586
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• 2002

CuIn$Se_2$ (CIS) and related compounds such as Cu($In_xGa_{1-x})Se_2$(CIGS) have been studied by their potential for use in photovoltaic devices. CIS thin film materials which have high absorption coefficient and wide bandgap, have attracted much attention as an alternative to crystalline and amorphous silicon solar cells currently in use. Cu-rich CIGS film have very low resistivity, due to coexistence of the semimetallic $Cu_{2-x}Se$. In-rich CIGS films show high resistivity, since these films are compensated films without the $Cu_{2-x}Se$ phase. Optical properties of the CIGS films also change in accordance with the resistivity for the Cu/(In+Ga) ratio. The Cu-rich films have different spectra from In-rich films in near infrared wavelengths.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1993년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.1147-1149
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• 1993

ZnO/$SnO_2$:F bilayer films have been prepared by pyrosol deposition method to develop optimum transparent electrode for use in amorphous silicon solar cells. The solution for $SnO_2:F$ film was composed of $SnCl_4{\cdot}5H_2O,\;NH_4F,\;CH_3OH$ and HCl, and ZnO films have been deposited on the $SnO_2:F$ films by using the solution of $ZnO(CH_3COO){_2}{\cdot}2H_2O,\;H_2O\;and\;CH_3OH$. These films have been investigated the variation of electrical and optical properties under the hydrogen plasma exposure. The sheet resistance of the $SnO_2:F$ film was sharply increased and its transmittance was decreased with the blackish effect after plasma treatment. However, the ZnO/$SnO_2:F$ bilayer film was shown hydrogen plasma durability because the electrical and optical properties was almost unchanged more then 60 seconds exposure time.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.1095-1100
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• 2021

본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링 법으로 유리, 사파이어, PEN 기판 위에 ITZO 박막을 증착하여 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다. 유리와 사파이어 기판위에 증착한 ITZO 박막의 비저항은 각각 3.08×10-4 과 3.21×10-4 Ω-cm로 큰 차이를 보이지 않은 반면 PEN 기판위에 증착한 ITZO 박막의 비저항은 7.36×10-4 Ω-cm로 다소 큰 값이 측정되었다. 기판의 종류와 무관하게 ITZO 박막의 평균 투과도의 차이는 크지 않았다. 유리 기판위에 증착한 ITZO 박막의 비정질 실리콘 박막 태양전지의 흡수영역에서의 평균 투과도와 P3HT : PCBM 유기물 활성층의 흡수영역에서의 평균 투과도를 이용하여 구한 재료평가지수는 각각 10.52와 9.28×10-3 Ω-1로 가장 우수한 값을 나타내었다. XRD와 AFM 측정을 통해, 기판의 종류에 상관없이 모든 ITZO 박막이 비정질 구조를 나타내며 핀홀이나 크랙 같은 결함이 없는 표면을 가짐을 확인할 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.110.2-110.2
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• 2011

일본 Sanyo 사에 의해서 획기적으로 HIT 태양전지가 개발된 바 있다. 이러한 HIT 태양전지는 기존의 확산-접합 Si 태양전지에 비해서 저비용 고효율의 장점을 갖는다: 22% 이상의 변환효율, $200^{\circ}C$ 이하의 공정온도, 낮은 태양전지 온도 의존도, 높은 개방전압. 한편 Sanyo사의 HIT 태양전지는 n-형 Si 웨이퍼를 이용한 반면에, 최근 미국 National Renewable Energy Laboratory는 p-형 Si 웨이퍼를 이용해서 변환효율 19% 대의 HIT 태양전지를 개발한 바 있다. 그 동안 지속적으로 p-형 Si HIT 태양전지를 고효율화하기(< 22%) 위해서 많은 노력이 진행되어 왔지만 이와 같은 노력에도 불구하고 아직 p-형 HIT는 n-형 HIT 태양전지에 비해서 다소 성능면에서 떨어져 있다. 본 연구는 n- 및 p-형 실리콘 웨이퍼로 구성된 HIT 태양전지의 물리적인 차이점에 초점을 맞추고, 결정 및 비정질 실리콘 층의 역할에 대해서 연구하였다. 특히 태양전지 효율을 향상시키는 요소들로서 결정 실리콘의 불순물 준위(n- 및 p-형) 또는 비저항, 비정질 실리콘으로 구성된 emitter 층, intrinsic 층, 경계면이 고려되었다. 그리고 이러한 요소들이 HIT 태양전지에 미치는 영향을 조사하기 위해서 AMPS-1D 컴퓨터 프로그램을 사용하였고, 이를 통해서 HIT 태양전지의 결정 및 비정질 실리콘 층의 역할을 물리적 정량적으로 분석하였다. 본 연구에 적용되는 HIT는 ITO/a-Si:H(p+)/a-Si:H(i)/c-Si(n)/a-Si:H(i)/a-Si:H(n+) 및 ITO/a-Si:H(n+)/a-Si:H(i)/c-Si(p)/a-Si:H(i)/a-Si:H(p+)의 구조로서 다음과 같은 태양전지 특성을 갖는다: n-형 HIT의 경우, fill factor ~ 0.78, 단락전류밀도 ~ 38.1 $mA/cm^2$, 개방전압 0.74 V, 변환효율 22.3 % (그리고 p-형 HIT의 경우, fill factor ~ 0.76, 단락전류밀도 ~ 36.5 $mA/cm^2$, 개방전압 0.69 V, 변환효율 19.4 %).

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 춘계학술대회 논문집 디스플레이 광소자분야
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• pp.142-145
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• 2004

In this work, we have investigated the application of rapid thermal processing (RTP) and plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD) for surface passivation. Rapid thermal oxidation (RTO) has sufficiently low surface recombination velocities (SRV) $S_{eff}$ in spite of a thin oxides and short process time. The effective lifetime is increasing with an increase of the oxide thickness. In the same oxide thickness, The effective lifetime is independent on the process temperature and time. $S_{eff,max}$ is exponentially decreased with increasing oxide thickness. $S_{eff,max}$ can be reduced to 200 cm/s with only 10 nm oxide thickness. On the other hand, three different types of SiN are reviewed. SiN1 layer has a thickness of about 72 nm and a refractive index of 2.8. Also, The SiN1 has a high passivation quality. The effective lifetime and SRV of 1 $\Omega$ cm Float zone (FZ) silicon deposited with SiN1 is about 800 s and under 10 cm/s, respectively. The SiN2 is optimized for the use as an antireflection layer since a refractive index of 2.3. The SiN3 is almost amorphous silicon caused by less contents of N2 from total process. The effective lifetime on the FZ 1 ${\Omega}cm$ is over 1000 ${\mu}s$.

• 대한전자공학회논문지
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• 제26권6호
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• pp.30-37
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• 1989

Silane($SiH_4$), methane($CH_4$), diborane(B_2H_6)그리고 phosphine($PH_3$)을 이용하여 rf글로방전분해법으로 PIN형 a-SiC:H/a-Si:H 이종접합 태양전지를 제작하였다. $SnO_2/ITO$층 형성치 태양전지의 효율은 ITO 투명전극만의 경우보다 1.5% 향상되었다. 제작조건은 P층의 경우 $CH_4/SiH_4$의 비를 5로 하고 두께는 $100{\AA}$이었다. I층은 P층위에 증착하였으나 진성이 아니고 N형에 가깝다. 이 I층을 진성으로 바꾸기 위해서 0.3ppm의 $B_2H_6$를 $SiH_4$에 혼합하여 5000${\AA}$증착했다. 또한 N층은 $PH_4/SiH_4$의 비를 $10^{-2}$로 하여 $400{\AA}$ 증착시켰다. 그 결과 입사강도가 15mW/$cm^2$일 때 개방전압 $V_{oc}=O'$단락전류밀도 $J_{sc=14.6mA/cm^2}$, 충진율 FF=58.2%, 그리고 효율 ${eta}=8.0%$를 나타내었다. 빛의 반사에 의한 손실을 감소시키기 위하여 $MgF_2$를 유리기판위에 도포하였다. 이에 의한 효율은 0.5% 향상되어 전체적인 효율은 8.5%였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.80-80
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• 2010

유리기판위에 큰 결정입자를 갖는 실리콘 (폴리 실리콘) 박막을 제조하는 것은 가격저가화 및 대면적화 측면 같은 산업화의 높은 잠재성을 가지고 있기 때문에 그동안 많은 관심을 가지고 연구되어 오고 있다. 다양한 방법을 이용하여 다결정 실리콘 박막을 만들기 위해 노력해 오고 있으며, 태양전지에 응용하기 위하여 연속적이면서 10um이상의 큰 입자를 갖는 다결정 실리콘 씨앗층이 필요하며, 고속증착을 위해서는 (100)의 결정성장방향 등 다양한 조건이 제시될 수 있다. 다결정 실리콘 흡수층의 품질은 고품질의 다결정 실리콘 씨앗층에서 얻어질 수 있다. 이러한 다결정 실리콘의 에피막 성장을 위해서는 유리기판의 연화점이 저압 화학기상증착법 및 아크 플라즈마 등과 같은 고온기반의 공정 적용의 어려움이 있기 때문에 제약 사항으로 항상 문제가 제기되고 있다. 이러한 관점에서 볼때 유리기판위에 에피막을 성장시키는 방법으로 많지 않은 방법들이 사용될 수 있는데 전자 공명 화학기상증착법(ECR-CVD), 이온빔 증착법(IBAD), 레이저 결정화법(LC) 및 펄스 자석 스퍼터링법 등이 에피 실리콘 성장을 위해 제안되는 대표적인 방법으로 볼 수 있다. 이중에서 효율적인 관점에서 볼때 IBAD는 산업화측면에서 좀더 많은 이점을 가지고 있으나, 박막을 형성하는 과정에서 큰 에너지 및 이온크기의 빔 사이즈 등으로 인한 표면으로의 damages가 일어날 수 있어 쉽지 않는 방법이 될 수 있다. 여기에서는 이러한 damage를 획기적으로 줄이면서 저온에서 결정화 시킬 수 있는 cold annealing법을 소개하고자 한다. 이온빔에 비해서 전자빔의 에너지와 크기는 그리드 형태의 렌즈를 통해 전체면적에 조사하는 것을 쉽게 제어할 수 있으며 이러한 전자빔의 생성은 금속 필라멘트의 열전자가 아닌 Ar플라즈마에서 전자의 분리를 통해 발생된다. 유리기판위에 다결정 실리콘 씨앗층을 제조하기 위하여 전자빔을 조사하는 방법과 Al을 이용한 씨앗층 제조법이 비교되어 공정 수행이 이루어진다. 우선, 전자빔 조사를 위해 DC 및 RF 스퍼터링법을 이용하여 ${\sim}10^{20}cm^{-3}$이상의 농도를 갖는 $p^+^+$ 비정질 실리콘 박막을 제조한다. Al의 증착은 DC 스퍼터링법을 이용하여 제조하고 그 두께는 실리콘 박막의 두께와 동일한 조건(350nm)으로 제조한다. 제조된 샘플은 E-beam gun이 달린 챔버로 이동하여 1.4keV의 세기를 가지고 각각 10, 20, 50, 100초를 조사한 후 단면의 이미지를 SEM으로, 결정화 정도를 Raman으로, 결정화 방향 등에 대한 조사를 XRD로 분석 측정한다. 그리고 Hall effect를 통해 전자빔의 조사 전후의 캐리어 농도, 이동도 및 비저항 등에 대한 조사가 이루어진다. 동시에 Al을 촉매로 한 layer교환에 대하여 마찬가지로 분석을 통하여 최종적으로 비교분석이 이루어 진다. 전자빔을 조사한 샘플에 대하여 빠른 시간 및 캐리어농도 제어 등의 우수성이 보이며, 특히 ~98%이상의 결정화율을 보일 것으로 예상된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.81-81
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• 2010

유리기판위에 큰 결정입자를 갖는 실리콘 (폴리 실리콘) 박막을 제조하는 것은 가격저가화 및 대면적화 측면 같은 산업화의 높은 잠재성을 가지고 있기 때문에 그동안 많은 관심을 가지고 연구되어 오고 있다. 다양한 방법을 이용하여 다결정 실리콘 박막을 만들기 위해 노력해 오고 있으며, 태양전지에 응용하기 위하여 연속적이면서 10um이상의 큰 입자를 갖는 다결정 실리콘 씨앗층이 필요하며, 고속증착을 위해서는 (100)의 결정성장방향 등 다양한 조건이 제시될 수 있다. 다결정 실리콘 흡수층의 품질은 고품질의 다결정 실리콘 씨앗층에서 얻어질 수 있다. 이러한 다결정 실리콘의 에피막 성장을 위해서는 유리기판의 연화점이 저압 화학기상증착법 및 아크 플라즈마 등과 같은 고온기반의 공정 적용의 어려움이 있기 때문에 제약 사항으로 항상 문제가 제기되고 있다. 이러한 관점에서 볼때 유리기판위에 에피막을 성장시키는 방법으로 많지 않은 방법들이 사용될 수 있는데 전자 공명 화학기상증착법(ECR-CVD), 이온빔 증착법(IBAD), 레이저 결정화법(LC) 및 펄스 자석 스퍼터링법 등이 에피 실리콘 성장을 위해 제안되는 대표적인 방법으로 볼 수 있다. 이중에서 효율적인 관점에서 볼때 IBAD는 산업화측면에서 좀더 많은 이점을 가지고 있으나, 박막을 형성하는 과정에서 큰 에너지 및 이온크기의 빔 사이즈 등으로 인한 표면으로의 damages가 일어날 수 있어 쉽지 않는 방법이 될 수 있다. 여기에서는 이러한 damage를 획기적으로 줄이면서 저온에서 결정화 시킬 수 있는 cold annealing법을 소개하고자 한다. 이온빔에 비해서 전자빔의 에너지와 크기는 그리드 형태의 렌즈를 통해 전체면적에 조사하는 것을 쉽게 제어할 수 있으며 이러한 전자빔의 생성은 금속 필라멘트의 열전자가 아닌 Ar플라즈마에서 전자의 분리를 통해 발생된다. 유리기판위에 흡수층 제조연구를 위해 DC 및 RF 스퍼터링법을 이용한 비정질실리콘의 박막에 대하여 두께별에 따른 밴드갭, 캐리어농도 등의 변화에 대하여 조사한다. 최적의 조건에서 비정질 실리콘을 2um이하로 증착을 한 후, 전자빔 조사를 위해 1.4~3.2keV의 다양한 에너지세기 및 조사시간을 변수로 하여 실험진행을 한 후 단면의 이미지 및 결정화 정도에 대한 관찰을 위해 SEM과 TEM을 이용하고, 라만, XRD를 이용하여 결정화 정도를 조사한다. 또한 Hall효과 측정시스템을 이용하여 캐리어농도, 이동도 등을 각 변수별로 전기적 특성변화에 대하여 분석한다. 또한, 태양전지용 흡수층으로 응용을 위하여 dark전도도 및 photo전도도를 측정하여 광감도에 대한 결과가 포함된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.105.2-105.2
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• 2011

화비정질 실리콘의 빛에 의한 노화현상 (light-induced degradation; LID)은 이미 1977년 보고된 Staebler-Wronski 효과에 의해서 확인된 바 있다. 이는 비정질 실리콘이 빛에 노출될 때, 이미 포함되어 있는 수소원자가 빛 에너지에 의해서 이동하게 되고, 이로 인해서 생성 또는 소멸되는 댕글링 본드 때문에 일어난다. 특히, 일상적인 태양광의 노출 하에서 태양전지의 장시간 성능을 예측하는데 물리적인 이해의 부족 및 기술 환경적인 어려움이 있고, 이러한 요인들은 안정된 태양전지를 개발하는데 장해요인으로 나타난다. 그러므로 비정질 실리콘 태양전지가 장시간 태양광에 노출되어 시간이 지남에 따라서 "성능이 어떻게 변하는지?" 그리고 "이에 대한 원인은 무엇인지?" 등은 여전히 과학적으로 풀어야할 숙제로 남아있다. 본 논문에서는 비정질 실리콘으로 구성된 태양전지가 태양광에 노출될 때 시간이 지남에 따라서 (1) 성능이 어떻게 변하는지, (2) LID의 변화는 언제 안정화되는지, 그리고 (3) 성능변화에 대한 원인은 무엇인지에 대해서 논의한다. 본 논문은 장시간 빛에 노출되는 비정질 실리콘 태양전지의 성능예측에 관해서 연구하였다. 결함밀도의 운동학적 모형을 통해서 태양광 노출에 대한 태양전지 성능변화를 예측하는데 초점을 맞추었고, 이를 위해서 태양전지에 조사되는 태양광 세기, 주변온도, 등이 고려되었다. 특히, 전하운반자의 수명이 결함밀도에 의해서 결정되기 때문에 비정질 실리콘 태양전지의 빛에 대한 노화현상 (LID)이 확장지수함수 (stretched-exponential) 완화법칙을 따르는 결함밀도에 의해서 물리적으로 설명된다. 한편 이와 같은 물리적 계산의 유용성을 확인하기 위해서 동일한 태양전지에 대해서 AMPS-1D 컴퓨터 프로그램을 사용하였고, 이를 통해서 비정질 실리콘 태양전지의 빛에 대한 노화현상을 물리적 및 정량적으로 이해하였다. 본 연구에 적용되는 태양전지는 비정질 실리콘으로 구성된 pin 구조 (glass/$SnO_2$/a-SiC:H:B/a-Si:H/a-Si:H:P/ITO)로서 다음과 같은 특성을 갖는다: 에너지 띠간격~1.72 eV, 두께~400 nm, 내부전위~1.05 V, 초기 fill factor~0.71, 초기 단락전류~16.4 mA/$cm^2$, 초기 개방전압 0.90 V, 초기 변환효율 10.6 %. 우리는 이와 같은 연구를 통해서 과학적으로 비정질 실리콘의 빛에 의한 노화현상을 이해하고, 기술적으로 효율 및 경제성이 높은 태양전지의 개발에 도전한다.