• 제목/요약/키워드: Crystalline Solar cell

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염료감응형 태양전지 $TiO_{2}$ 광전극 표면의 초음파 열처리에 관한 연구 (A study of DSC using Ultrasonic and Thermal treatment on nano-crystalline $TiO_{2}$ surface)

  • 홍지태;최진영;서현웅;김종락;김희제
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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    • pp.317-319
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    • 2007
  • Recently, there were many researches for efficiency improvement of DSC. Among of these works, research of surface treatment is still a prerequisite for electron diffusion, light-harvesting and surface state of $DSC^{4)}$. Using of the surface treatment, it can be raise up porosity of $TiO_{2}$ nano-crystalline structure on $photo-electrode^{5)}$. There are chemical, physical, electrical and optical methods which raise up its porosity. In this paper, we have designed and manufactured MOPA-type ultrasonic circuit (100W, frequency and duty variable). Manufactured ultrasonic circuit to use to force cavity density and power into $TiO_{2}$ paste. Then, we have optimized forcing time, frequency and duty of ultrasonic irradiation for surface treatment of photo-electrode of DSC. In I-V characteristic test of DSC, ultrasonic and thermal treated DSC shows 19% improved its efficiency against established DSC.

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스팬드럴용 투광형 결정계 BIPV창호의 후면단열 조건에 따른 연간 온도 및 발전성능 분석 연구 (Annual Base Performance Evaluation on Cell Temperature and Power Generation of c-Si Transparent Spandrel BIPV Module depending on the Backside Insulation Level)

  • 윤종호;오명환;강기환;이재범
    • 한국태양에너지학회 논문집
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    • 제32권4호
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    • pp.24-33
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    • 2012
  • Recently, finishing materials at spandrel area, a part of curtain-wall system, are gradually forced to improve thermal insulation performance in order to enhance the building energy efficiency. Also, Building Integrated Photovoltaics(BIPV) systems have been installed in the exterior side of the spandrel area, which is generally composed of windows. Those BIPVs aim to achieve high building energy efficiency and supply the electricity to building. However, if transparent BIPV module is combined with high insulated spandrel, it would reduce the PV efficiency for two major reasons. First, temperature in the air space, located between window layer and finishing layer of the spandrel area, can significantly increase by solar heat gain, because the space has a few air density relative to other spaces in building. Secondly, PV has a characteristics of decreased Voltage(Voc and Vmp) with the increased temperature on the PV cell. For these reasons, this research analyzed a direct interrelation between PV Cell temperature and electricity generation performance under different insulation conditions in the spandrel area. The different insulation conditions under consideration are 1) high insulated spandrel(HIS) 2) low insulated spandrel(LIS) 3) PV stand alone on the ground(SAG). As a result, in case of 1) HIS, PV temperature was increased and thus electricity generation efficiency was decreased more than other cases. To be specific, each cases' maximum temperature indicated that 1) HIS is $83.8^{\circ}C$, 2) LIS is $74.2^{\circ}C$, and 3) SAG is $66.3^{\circ}C$. Also, each cases yield electricity generation like that 1) HIS is 913.3kWh/kWp, 2) LIS is 942.8kWh/kWp, and 3) SAG is 981.3kWh/kWp. These result showed that it is needed for us to seek to the way how the PV Cell temperature would be decreased.

유무연 용융도금 리본에 따른 결정질 실리콘 태양전지 모듈 열화거동 (Degradation Behavior of Eutectic and Pb-free Solder Plated Ribbon in Crystalline Silicon Photovoltaic Module)

  • 김주희;김아영;박노창;하정원;이상권;홍원식
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제32권6호
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    • pp.75-81
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    • 2014
  • Usage of heavy metal element (Pb, Hg and Cd etc.) in electronic devices have been restricted due to the environmental banning of the European Union, such as WEEE and RoHS. Therefore, it is needed to develop the Pb-free solder plated ribbon in photovoltaic (PV) module. This study described that degradation characteristics of PV module under damp heat (DH, $85^{\circ}C$ and 85% R.H.) condition test for 1,000 h. Solar cell ribbons were utilized to hot dipping plate with Pb-free solder alloys. Two types of Pb-free solder plated ribbons, Sn-3.0Ag-0.5Cu (SAC305) and Sn-48Bi-2Ag, and an electroless Sn-40Pb solder hot dipping plated ribbon as a reference sample were prepared to evaluate degradation characteristics. To detect the degradation of PV module with the eutectic and Pb-free solder plated ribbons, I-V curve, electro-luminescence (EL) and cross-sectional SEM analysis were carried out. DH test results show that the reason of maximum power (Pm) drop was mainly due to the decrease fill factor (FF). It was attributed to the crack or oxidation of interface between the cell and the ribbon. Among PV modules with the eutectic and Pb-free solder plated ribbon, the PV module with SAC305 ribbon relatively showed higher stability after DH test than the case of PV module with Sn-40Pb and Sn-48Bi-2Ag solder plated ribbons.

Spectroscopic Ellipsometer를 이용한 a-Si:H/c-Si 이종접합 태양전지 박막 분석 (A Novel Analysis Of Amorphous/Crystalline Silicon Heterojunction Solar Cells Using Spectroscopic Ellipsometer)

  • 지광선;어영주;김범성;이헌민;이돈희
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.378-381
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    • 2008
  • 고효율 a-Si:H/c-Si 이종접합 태양전지를 얻기 위해서는 우수한 c-Si wafer 위에 고품질의 비정질 실리콘박막을 통한 heterointerface를 형성하는 것이 매우 중요하다. 이를 달성하기 위해서는 공정중에 오염되기 쉬운 Si wafer 표면 상태를 정확히 검사하고 잘 관리하여야 한다. 본 연구에서는 세정 및 표면산화에 따른 Si wafer 상태를 Spectroscopic Ellipsometry 및 u-PCD를 이용하여 분석하였으며, <$\varepsilon$2> @4.25eV 값이 Si wafer 상태를 잘 나타내고 있음을 확인하였고 세정 최적화 할 경우 그 값이 43.02에 도달하였다. 또한 RF-PECVD로 증착된a-Si:H 박막을 EMA 모델링을 통해 분석한 결과 낮은 결정성과 높은 밀도를 가지는 a-Si:H를 얻을 수 있었으며, 이를 이종접합 태양전지에 적용한 결과 Flat wafer상에서 10.88%, textured wafer 적용하여 13.23%의 변환효율을 얻었다. 결론적으로 Spectroscopic Ellipsometry가 매우 얇고 고품질의 다층 박막이 필요한 이종접합 태양전지 분석에 있어 매우 유용한 방법임이 확인되었다.

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실리콘 산화막의 두께에 따른 ALD $Al_2O_3$ 박막의 passivation 효과 (Passivation Quality of ALD $Al_2O_3$ Thin Film via Silicon Oxide Interfacial Layer for Crystalline Silicon Solar Cells)

  • 김영도;박성은;탁성주;강민구;권순우;윤세왕;김동환
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.93-93
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    • 2009
  • 실리콘 태양전지의 효율 향상을 위한 노력의 일환으로 결정질 실리콘 웨이퍼 표면passivation 물질 중 Atomic Layer Deposition (ALD)을 이용하여 증착한 $Al_2O_3$ 박막에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 연구에서는 $Al_2O_3$ 박막의 증착 전 실리콘 웨이퍼의 산화막 두께에 따른 passivation 효과에 대해서 연구하였다. 실리콘 산화막은 $HNO_3$ 용액을 사용하여 화학적으로 생성시켰으며 $HNO_3$ 용액과의 반응 시간을 조절하여 실리콘 산화막의 두께를 조절하였다. 실리콘 산화막 생성 후 ALD로 $Al_2O_3$ 박막을 증착하였으며 증착 후 $N_2$ 분위기에서 annealing 하였다. Annealing 후 passivation 효과는 Quasi-Steady-State Photo Conductance를 사용하여 minority carrier의 lifetime을 측정하였다. Capacitance-Voltage measurement, Transmission Electron Microscopy, Ellipsometry를 사용하여 실리콘 산화막의 두께에 따른 $Al_2O_3$ 박막의 passivation 효과를 분석하였다.

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습식텍스쳐를 이용한 삼결정 실리콘 광학적.전기적 특성 연구 (A study on the Optical and electrical characteristics of Tri-silicon using wet texture)

  • 한규민;유진수;유권종;이희덕;최성진;권준영;김기호;이준신
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.180-182
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    • 2009
  • Two different wet etching solutions, NaOH 40% and Acid, were used for etching in tri-crystalline Silicon(Tri-Si) solar cell fabrication. The wafers etched in NaOH40% solution showed higher reflectance compared to the wafers etched in Acid solution after $SiN_x$ deposition. In light current-voltage results, the cells etched in Acid solution exhibited higher short circuit current and open circuit voltage than those of the cells etched in NaOH 40% solution. We have obtained 16.70% conversion efficiency in large area($156cm^2$) Tri-Si solar cells etched in Acid solution.

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양극산화과정으로 형성된 저가 고효율 다결정 실리콘 태양전지 반사 방지막에 대한 연구 (Cost-down Antireflection Coating using Anodization for Multicrystalline Silicon Solar Cells)

  • 권재홍;김동섭;이수홍
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.2
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    • pp.977-980
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    • 2004
  • 본 논문에서는 저가 고효율 태양전지를 제작하기 위하여 p형 다결정 실리콘 기판을 사용하여 수산화 칼륨(KOH)이 포함된 용액에 Saw damage 과정 후 불산이 함유된 용액에 전기화학적 양극산화 과정으로 실리콘 웨이퍼 표면에 요철을 형성하여 다공성 실리콘을 형성 하였다. 본 논문은 전기화학적 에칭방법으로 기존의 진공장비로 제작된 반사방지막의 반사율만큼 감소된 다공성 실리콘 반사방지막을 형성하였다. 전자빔 증착기(e-beam evaporator)로 단층으로 형성된 $TiO_2$의 반사방지막은 400-1000 nm의 파장 범위에서 4.1 %의 평균 반사율을 가졌으며, 양극산화과정으로 형성된 다공성 실리콘은 400-1000 nm의 파장의 범위에서 4.4 %의 평균 반사율을 가졌다. 본 연구는 태양전지의 반사방지막 형성을 기존의 제작 방법보다 간단하고 저렴한 방법으로 접근하여 태양전지의 변환효율을 상승하는데 목적을 두었다.

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Mo 박막의 성장조건에 따른 Cu(InGa)$Se_2$ 박막 태양전지의 광변환효율 (Photovoltaic Properties of Cu(InGa)$Se_2$ Solar Cells with Sputter Conditions of Mo films)

  • 김석기;이정철;강기환;윤경훈;박이준;송진수;한상옥
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2002년도 춘계학술대회 논문집 유기절연재료 전자세라믹 방전플라즈마 일렉트렛트 및 응용기술
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    • pp.63-66
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    • 2002
  • Bi-layer Mo films were deposited on sodalime glass substrates using DC magnetron sputtering. As the gas pressure and power density, the resistivity varied from $1.5{\times}10^{-5}$ to $4.97{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$. Furthermore, stress direction yielded compressive-to-tensile transition stress curves. The microstructure of the compressive stress films which had poor adhesion consists of tightly packed columns, but of the tensile-stressed films had less dense structure. Under all gas pressure conditions, Mo films exhibited distinctly increasing optical reflection with decreasing gas pressure. The expansion of (110) peak width with the gas pressure meant the worse crystalline growth. Also, The highest efficiency was 15.2% on 0.2 $cm^2$. The fill factor, open circuit voltage and short circuit current were 63 %, 570 m V and 42.6 $mA/cm^2$ respectively.

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박막 실리콘 결정화를 이용한 태양 전지 (Metal-induced Grown Thin Crystalline Si films for Solar Cells)

  • 김준동;윤여환;이응숙;한창수
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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    • pp.220-221
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    • 2007
  • 금속 촉매 성장 (Metal-induced growth) 를 이용하여, 마이크로 사이즈의 결정질 (Microcrystalline) 박막 실리콘 (Silicon, Si)을 성장하였다. 금속 촉매로서는 코발트, 니켈, 코발트/니켈 복합물질(Co, Ni, or Co/Ni) 이 사용되었으며, 실리콘과 반응하여 실리사이드 (Silicide) 층을 형성한다. 이러한 실리사이드 층은 실리콘과 격자 거리가 유사하여 (Little lattice mismatch), 그 위에 실리콘 박막을 성장하기 위한 모체 (Template) 가 된다. XRD (X-ray diffraction) 분석을 통하여, 실리사이드 ($CoSi_2$ or $NiSi_2$) 의 형성과 성장된 박막 실리콘의 결정성을 연구하였다. 이러한 박막을 이용하여, 쇼트키 태양전지 (Schottky Solar cell) 에 응용하였다. 코발트/니켈 복합물질을 이용하였을 경우에 10.6mA/$cm^2$ 단락전류를 얻었으며, 이는 코발트만을 이용한 경우보다 10 배만큼 증가하였다. 이러한 실리사이드를 매개로한 박막 실리콘의 성장은 공정상에서의 열부담 (Thermal budget) 을 줄일 수 있으며, 대면적 응용에 큰 가능성을 가지고 있다.

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표면 평탄도가 소프트리소법에 의한 미세 패턴 형성에 미치는 영향 (Effect of Surface Roughness on the Formation of Micro-Patterns by Soft Lithography)

  • 김경호;최균;한윤수
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제27권12호
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    • pp.871-876
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    • 2014
  • Efficiency of crystalline Si solar cell can be maximized as minimizing optical loss through antireflection texturing with inverted pyramids. Even if cost-competitive, soft lithography can be employed instead of photolithography for the purpose, some limitations still remain to apply the soft lithography directly to as-received solar grade wafer with a bunch of micro trenches on surface. Therefore, it is needed to develop a low-cost, effective planarization process and evaluate its output to be applicable to patterning process with PDMS stamp. In this study new surface planarization process is proposed and the change of micro scale trenches on the surface as a function of etching time is observed. Also, the effect of trenches on pattern quality by soft lithography is investigated using FEM structural analysis. In conclusion it is clear that the geometry and shape of trenches would be basic considerations for soft lithography application to low quality wafer.