• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
• /
• 제53권2호
• /
• pp.62-66
• /
• 2004

This paper investigated the characteristics of a newly developed high density hollow cathode plasma (HCP) system and its application for the etching of silicon wafers. We used SF$_{6}$ and $O_2$ gases in the HCP dry etch process. Silicon etch rate of $0.5\mu\textrm{m}$/min was achieved with $SF_6$$O_2$plasma conditions having a total gas pressure of 50mTorr, and RF power of 100 W. This paper presents surface etching characteristics on a crystalline silicon wafer and large area cast type multicrystlline silicon wafer. The results of this experiment can be used for various display systems such as thin film growth and etching for TFT-LCDs, emitter tip formations for FEDs, and bright plasma discharge for PDP applications.s.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.1
• /
• pp.317-319
• /
• 2004

이 논문에서는 태양전지 공정 중에서 중요시되는 에미터 형성에 대한 방법 중 하나인 SOD기술을 도입하였다. SOD(Spin-On Doping)은 저가형 고효율 태양전지를 개발하기 위하여 연구되고 있는 방법 중의 하나이다. 태양전지 제작을 위해 사용한 기판은 P형 다결정 Si 페이퍼를 사용하였고, SOD 기술을 적용하여 온도와 시간에 따른 도핑특성의 변화를 실험적으로 연구하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
• /
• pp.297-297
• /
• 2010

Precise control of the position and density of doping elements at the nanoscale is becoming a central issue for realizing state-of-the-art silicon-based optoelectronic devices. As dimensions are scaled down to take benefits from the quantum confinement effect, however, the presence of interfaces and the nature of materials adjacent to silicon turn out to be important and govern the physical properties. Utilization of visible light is a promising method to overcome the efficiency limit of the crystalline Si solar cells. Si quantum dots (QDs) have been proposed as an emission source of visible light, which is based on the quantum confinement effect. Light emission in the visible wavelength has been reported by controlling the size and density of Si QDs embedded within various types of insulating matrix. For the realization of all-Si QD solar cells with homojunctions, it is prerequisite not only to optimize the impurity doping for both p- and n-type Si QDs, but also to construct p-n homojunctions between them. In this study, XPS and SIMS were used for the development of p-type and n-type Si quantum dot solar cells. The stoichiometry of SiOx layers were controlled by in-situ XPS analysis and the concentration of B and P by SIMS for the activated doping in Si nano structures. Especially, it has been experimentally evidenced that boron atoms in silicon nanostructures confined in SiO2 matrix can segregate into the Si/$SiO_2$ interfaces and the Si bulk forming a distinct bimodal spatial distribution. By performing quantitative analysis and theoretical modelling, it has been found that boron incorporated into the four-fold Si crystal lattice can have electrical activity. Based on these findings, p-type Si quantum dot solar cell with the energy-conversion efficiency of 10.2% was realized from a [B-doped $SiO_{1.2}$(2 nm)/$SiO_2(2\;nm)]^{25}$ superlattice film with a B doping level of $4.0{\times}10^{20}\;atoms/cm^2$.

• 한국재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
• /
• pp.65-65
• /
• 2012

Copper zinc tin sulfide ($Cu_2ZnSnS_4$, CZTS) is a very promising material as a low cost absorber alternative to other chalcopyrite-type semiconductors based on Ga or In because of the abundant and economical elements. In addition, CZTS has a band-gap energy of 1.4~1.5eV and large absorption coefficient over ${\sim}10^4cm^{-1}$, which is similar to those of $Cu(In,Ga)Se_2$(CIGS) regarded as one of the most successful absorber materials for high efficient solar cell. Most previous works on the fabrication of CZTS thin films were based on the vacuum deposition such as thermal evaporation and RF magnetron sputtering. Although the vacuum deposition has been widely adopted, it is quite expensive and complicated. In this regard, the solution processes such as sol-gel method, nanocrystal dispersion and hybrid slurry method have been developed for easy and cost-effective fabrication of CZTS film. Among these methods, the hybrid slurry method is favorable to make high crystalline and dense absorber layer. However, this method has the demerit using the toxic and explosive hydrazine solvent, which has severe limitation for common use. With these considerations, it is highly desirable to develop a robust, easily scalable and relatively safe solution-based process for the fabrication of a high quality CZTS absorber layer. Here, we demonstrate the fabrication of a high quality CZTS absorber layer with a thickness of 1.5~2.0 ${\mu}m$ and micrometer-scaled grains using two different non-vacuum approaches. The first solution-processing approach includes air-stable non-toxic solvent-based inks in which the commercially available precursor nanoparticles are dispersed in ethanol. Our readily achievable air-stable precursor ink, without the involvement of complex particle synthesis, high toxic solvents, or organic additives, facilitates a convenient method to fabricate a high quality CZTS absorber layer with uniform surface composition and across the film depth when annealed at $530^{\circ}C$. The conversion efficiency and fill factor for the non-toxic ink based solar cells are 5.14% and 52.8%, respectively. The other method is based on the nanocrystal dispersions that are a key ingredient in the deposition of thermally annealed absorber layers. We report a facile synthetic method to produce phase-pure CZTS nanocrystals capped with less toxic and more easily removable ligands. The resulting CZTS nanoparticle dispersion enables us to fabricate uniform, crack-free absorber layer onto Mo-coated soda-lime glass at $500^{\circ}C$, which exhibits a robust and reproducible photovoltaic response. Our simple and less-toxic approach for the fabrication of CZTS layer, reported here, will be the first step in realizing the low-cost solution-processed CZTS solar cell with high efficiency.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
• /
• pp.53.1-53.1
• /
• 2010

결정질 실리콘 태양전지의 효율을 향상시키기 위하여 수광면에 서로 다른 도핑농도를 가지는 고농도 도핑영역과 저농도 도핑영역으로 이루어진 emitter를 형성하는 것이 요구되며 이를 selective emitter라 칭한다. Selective emitter를 형성하면 고농도 도핑영역에서 금속전극과 저항 접촉이 잘 형성되기 때문에 직렬 저항이 최소화되고 저농도 도핑영역에서는 전하 재결합의 감소로 인하여 태양전지의 변환효율이 상승하는 이점이 있다. Selective emitter의 형성방법은 이미 다양한 방법이 제안되고 있으나, 본 연구에서는 기존에 제시된 방법과는 다르게 열산화 시 dopant redistribution에 의한 Boron depletion 현상을 이용하여 selective emitter를 형성하는 방법을 제안하였고, 이를 Simulation을 통하여 검증하였다. 초기 emitter 확산 후 junction depth는 0.478um, 면저항은 $104.2{\Omega}/sq.$ 이었으며, nitride masking layer 두께는 0.3um로 설정하였다. $1100^{\circ}C$에서 30분간 습식산화 공정을 거친 후 nitride mask가 있는 부분의 junction depth는 1.48um, 면저항은 $89.1{\Omega}/sq$의 값을 보였고, 산화막이 형성된 부분의 junction depth는 1.16um, 면저항은 $261.8{\Omega}/sq$의 값을 보였다. 위 조건의 구조를 가진 태양전지의 변환 효율은 19.28%의 값을 나타내었고 Voc, Jsc 및 fill factor는 각각 645.08mV, $36.26mA/cm^2$, 82.42%의 값을 보였다. 한편 일반적인 구조로 설정한 태양전지의 변환 효율, Voc, Isc 및 fill factor는 각각 18.73%, 644.86mV, $36.26mA/cm^2$, 80.09%의 값을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.414.1-414.1
• /
• 2016

스크린 프린팅법을 이용한 태양전지의 전극은 주로 고가의 은을 사용하기에 태양전지의 저가화에 한계를 가지고 있다. 고효율 결정질 실리콘 태양전지의 원가절감의 문제 해결방안으로 박형 웨이퍼 연구개발이 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 은 전극을 대체 할 수 있는 니켈/구리 전극을 사용하였고, 박형 웨이퍼에서도 전극 공정이 가능한 도금법을 사용하여 전극을 형성 하였다. 니켈 전극형성은 광유도 도금법(Light-Induced Plating), 구리 전극형성은 광유도전해도금법(Light-Induced Electro Plating)을 이용하여 실험을 진행 하였다. 니켈 광유도 도금 공정시 공정시간 3 ~ 9분까지 가변하였다. 니켈실리사이드 형성 위해 열처리 공정을 $300{\sim}450^{\circ}C$까지 가변하였고 유지시간 30초 ~ 3분까지 가변하여 실험을 진행하였다. 니켈 도금 수용액의 pH 6 ~ 7.5까지 가변하여 실험하였다. 구리 광유도 전해도금 공정 전류밀도를 $1.6mA/cm^2{\sim}6.4mA/cm^2$까지 가변하여 실험을 진행 후, 전류밀도 $3.2mA/cm^2$로 시간 5 ~ 7분까지 가변하여 실험 하였다. 니켈 도금 공정 시간 5분, 니켈실리사이드 형성 열처리 온도 $350^{\circ}C$, 유지시간 1분에서 DIV(Dark I-V) 분석결과 가장 적은 누설전류를 확인하였다. 니켈 도금액 pH 6.5에서 니켈입자 및 구리입자의 균일성이 좋은 최적의 조건임을 확인하였다. 구리 도금 공정 전류밀도 $3.2mA/cm^2$, 시간 5분에서 TLM(Transmission Line Method) 측정결과 접촉 저항 $0.39{\Omega}$과 접촉 비저항 $12.3{\mu}{\Omega}{\cdot}cm^2$의 저항을 확인하였다. 도금법을 이용하여 전극을 형성함으로써 접촉저항 및 접촉 비저항이 낮고 전극 품질이 향상됨으로서 셀의 전류밀도 $42.49mA/cm^2$를 얻을 수 있었다.

• 조명전기설비학회논문지
• /
• 제24권4호
• /
• pp.66-72
• /
• 2010

본 연구에서는 플렉시블 염료감응 태양전지(F-DSC)의 투명전도막으로서의 적용 가능성을 평가하기 위하여 PET 기판위에 AZO 박막을 증착하였다. 또한 ITO와 AZO 박막을 이용하여 동일한 조건하에서 F-DSC를 제작하여 광변환효율을 조사하였다. AZO의 경우 체적저항율 및 증착율은 220[W]의 전력조건하에서 각각 $1.8{\times}10^{-3}[{\Omega}{\cdot}cm]$와 25.5[nm/min] 정도였으며, 광투과율은 약 87[%]였다. AZO 박막의 전기전도 메카니즘의 방전전력 의존성은 XPS 분석결과 방전전력이 증가함에 따라 O1s/Zn2p의 성분비가 증가하여 산소성분에 의한 도너 제공에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 한편, AZO 투명전도막으로 제작된 F-DSC의 변환효율은 약 2.79[%] 정도였으며, 이는 상용 ITO의 2.94[%]에 거의 필적되는 값으로 AZO의 F-DSC에의 응용 가능성이 충분함을 알 수 있었다.

• 융합정보논문지
• /
• 제7권5호
• /
• pp.53-58
• /
• 2017

석유 고갈의 시대에 저가이면서 반투명한 특징을 갖고 있는 염료감응형 태양전지(DSC)는 1991년 $Gr{\ddot{a}}tzel$의 연구결과 보고 이후 많은 주목을 받아왔다. 염료감응형 태양전지의 광전극의 빛 수확 성능을 증진시키고, 궁극적으로 광전변환효율을 향상시키기 위하여 다양한 구조를 갖는 산란층이 광전극 소재로 제안되었다. DSC 광전극의 산란층에서 산란의 중심으로는 지름이 250 - 300 nm 정도의 크기를 갖는 비교적 큰 이산화티탄 나노입자가 필요하다. 본 연구에서는 변형된 졸겔 공정을 이용하여 약 300 nm 크기의 이산화티탄 나노결정을 합성하였다. XRD와 TEM 분석결과에 의하면, 합성된 이산화티탄 나노입자는 아나타제 상의 단결정 특성을 나타내었다. 합성된 이산화티탄 나노입자를 이용하여 스핀 코팅 공정으로 제조된 이산화티탄 박막의 광학적 투과율은 550 nm 파장에서 약 50%로 측정되었다. 이처럼 적당한 투과율은 DSC 산란층의 산란 중심으로 사용하기에 적합하며, DSC의 광전변환효율 향상에 적절하게 기여할 것으로 기대된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
• /
• pp.50.1-50.1
• /
• 2010

결정질 실리콘 태양전지의 원가에서 Wafer는 60~70%의 매우 높은 비중을 차지하고 있다. 많은 연구들이 원가 절감을 위하여 Wafer의 두께를 감소시키는 것에 집중하고 있다. 그러나 Wafer 두께의 감소는 태양전지의 효율 감소와 공정 진행 중에 파손율이 상승하는 등의 문제가 발생한다. 이에 본 논문에서는 결정질 태양전지 구조 중에서 24.7% 이상의 최고 변환 효율을 갖는 PERL(Passivated Emitter, Rear Locally diffuse) 구조를 대상으로 wafer 두께 감소에 따른 변환 효율 감소의 원인과 해결 방안을 제시하고자 한다. Simulation으로 확인한 결과 370 um 두께의 wafer에서 24.2 %의 효율은 50 um 두께의 wafer에서는 20.8 %로 감소함을 확인할 수 있었다. 얇아진 wafer에서 감소한 효율을 개선하기 위하여 후면 recombination velocity, 후면 fixed charge density, 후면 산화막 두께 등을 다양화하여, 각각의 경우에 대한 cell의 효율 변화를 살펴보았다. 그 결과 후면 recombination velocity, 후면 fixed charge density, 후면 산화막 두께를 최적화 하여, 각각 2.8 %p, 1.5 %p, 2.8 %p의 효율 개선 효과를 얻었다. 위 세 가지 효과를 동시에 적용하면 50 um wafer에서 370 um wafer 효율의 결과와 근접한 24.2 %의 효율을 얻을 수 있었다. 향후에는 위의 결과를 바탕으로 실제 실험을 통하여 확인할 계획이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.406-406
• /
• 2016

To get high efficiency n-type crystalline silicon solar cells, passivation is one of the key factor. Tunnel oxide (SiO2) reduce surface recombination as a passivation layer and it does not constrict the majority carrier flow. In this work, the passivation quality enhanced by different chemical solution such as HNO3, H2SO4:H2O2 and DI-water to make thin tunnel oxide layer on n-type crystalline silicon wafer and changes of characteristics by subsequent annealing process and firing process after phosphorus doped amorphous silicon (a-Si:H) deposition. The tunneling of carrier through oxide layer is checked through I-V measurement when the voltage is from -1 V to 1 V and interface state density also be calculated about $1{\times}1012cm-2eV-1$ using MIS (Metal-Insulator-Semiconductor) structure . Tunnel oxide produced by 68 wt% HNO3 for 5 min on $100^{\circ}C$, H2SO4:H2O2 for 5 min on $100^{\circ}C$ and DI-water for 60 min on $95^{\circ}C$. The oxide layer is measured thickness about 1.4~2.2 nm by spectral ellipsometry (SE) and properties as passivation layer by QSSPC (Quasi-Steady-state Photo Conductance). Tunnel oxide layer is capped with phosphorus doped amorphous silicon on both sides and additional annealing process improve lifetime from $3.25{\mu}s$ to $397{\mu}s$ and implied Voc from 544 mV to 690 mV after P-doped a-Si deposition, respectively. It will be expected that amorphous silicon is changed to poly silicon phase. Furthermore, lifetime and implied Voc were recovered by forming gas annealing (FGA) after firing process from $192{\mu}s$ to $786{\mu}s$. It is shown that the tunnel oxide layer is thermally stable.