Ultra precision grinding technology has been developed from the refinement of the abrasive, the development of high stiffness equipment and grinding skill. The conventional wafering process which consists of lapping, etching, 1 st, 2nd and 3rd polishing has been changed to the new process which consists of precision surface grinding, final polishing and post cleaning. Especially, the ultra precision grinding of wafer improves the flatness of wafer and the efficiency of production. Furthermore, it has been not only used in bare wafer grinding, but also applied to wafer back grinding and SOI wafer grinding. This paper focuses on the flatness of the ground wafer. Generally, the ground wafer has concave pronto because of the difference of wheel path density, grinding temperature and elastic deformation of the equipment. Wafer tilting is applied to avoid non-uniform material removal. Through the geometric analysis of wafer grinding process, the profile of the ground wafer is predicted by the development of profile simulator.
In this study, the texturing and the emitter formation processes were carried out with the wafer adhesion method to increase the productivity and reduce the production cost of the multi-crystalline silicon solar cell. After fabricating $156{\times}156mm$ solar cell according to the wafer adhesion method, the operation characteristics were analyzed and compared with those of the solar cell fabricated by the standard process method. In the case of a solar cell formed by the wafer adhesion method, it showed Jsc of $32.87mA/cm^2$, Voc of 0.612V, FF of 78.04% and efficiency of 15.71% respectively. The efficiency of the solar cell formed by the wafer adhesion method was 0.1% higher than that of the solar cell formed by the standard method. In addition, the productivity of the texturing and the emitter formation processes is expected to be approximately doubled. Therefore, it is expected that the manufacturing cost of the multi-crystalline solar cell can be reduced due to the improved productivity compared with the standard process.
The diamond wire sawing method to produce silicon wafers for the photovoltaic application is still a new and highly investigated wafering technology. This technology, featured as the higher productivity, lower wear of the wire, and easier recycling of the coolant, is expected to become the mainstream technique for slicing the silicon crystals. However, the saw marks on the wafer surface have to be investigated and improved. This paper discusses the removal of saw marks on diamond wire-sawn single crystalline silicon wafer. With a pretreatment step using tetramethyl ammonium hydroxide ($(CH_3)_4NOH$, TMAH) and conventional texturing process with KOH solution (1 % KOH, 8 % IPA, and DI water), the saw marks on the surface of the diamond wire-sawn silicon wafers can be effectively removed and they are invisible to naked eyes completely.
Wafer thickness of crystalline silicon is an important factor which decides a price of solar cell. PC1D was used to fix a condition that is required to get a high efficiency in a crystalline silicon solar cell using thin wafer($150{\mu}m$). In this simulation, base resistivity and emitter doping concentration were used as variables. As a result of the simulation, $V_{oc}$=0.6338(V), $I_{sc}$=5.565(A), $P_{max}$=2.674(W), FF=0.76 and efficiency 17.516(%) were obtained when emitter doping concentration is $5{\times}10^{20}cm^{-3}$, depth factor is 0.04 and sheet resistance is $79.76{\Omega}/square$.
In order to increase cell efficiency in crystalline silicon solar cell, reduction of light reflection is one of the essential problem. Until now silicon wafer was textured by wet etching process which has random patterns along crystal orientation. In this study, high aspect ratio patterns are manufactured by nano imprint process and reflectance could be minimized under 1%. After that, screen printed solar cell was fabricated on the textured wafer and I-V characteristics was measured by solar simulator. Consequently cell efficiency of solar cell fabricated using the wafer textured by nano imprint process increased 1.15% than reference solar cell textured by wet etching. Internal quantum efficiency was increased in the range of IR wave length but decreased in the UV wavelength. In spite of improved result, optimization between nano imprinted pattern and solar cell process should be followed.
As the ultra precision grinding can be applied to wafering process by the refinement of the abrasive. the development of high stiffness equipment and grinding skill, the conventional wafering process which consists of lapping, etching, 1st, 2nd and 3rd polishing could be exchanged to the new process which consists of precision surface grinding, final polishing and post cleaning. Especially, the ultra precision grinding of wafer improves the flatness of wafer and the efficiency of production. Futhermore, it has been not only used in bare wafer grinding, but also applied to wafer back grinding and SOI wafer grinding. This paper focused on the flatness of the ground wafer. Generally, the ground wafer has concave profile because of the difference of wheel path density, grinding temperature and elastic deformation of the equiptment. Tilting mathod is applied to avoid such non-uniform material removes. So, in this paper, the geometric analysis on grinding process is carried out, and then, we can predict the profile of th ground wafer by using profile simulation.
The effects of texturing and anti-reflection coating on the reflection properties of multi-crystalline silicon solar cell have been investigated. The chemical solutions of alkaline and acidic etching solutions were used for texturing at the surface of multi-crystalline Si wafer. Experiments were performed with various temperature and time conditions in order to determine the optimized etching condition. Alkaline etching solution was found inadequate to the texturing of multi-crystalline Si due to its high reflectance of about 25%. The reflectance of Si wafer texturing with acidic etching solution showed a very low reflectance about 10%, which was attributed to the formation of homogeneous. Also, deposition of ITO anti-reflection coating reduced the reflectance of multi-crystalline si etched with acidic solution($HF+HNO_3$) to 2.6%.
Si-wafers for solar cells were cast in a size of $50{\times}46{\times}0.5{\textrm}{mm}^3$ by vacuum casting method. The graphite mold coated by BN powder, which was to prevent the reaction of carbon with the molten silicon, was used. Without coating, the wetting and reaction of Si melt to graphite mold was very severe. In the case of BN coating, SiC was formed in the shape of tiny islands at the surface of Si wafer by the reaction between Si-melt and carbon of the graphite mold on the high temperature. The grain size was about 1 mm. The efficiency of Si solar cell was lower than that of Si solar cell fabricated on commercial single and poly crystalline Si wafer. The reason of low efficiency was discussed.
일반적으로 결정질 실리콘 태양전지에서 표면에 텍스쳐링(texturing)하는 것은 알칼리 또는 산성 같은 화학용액을 사용하고 있다. 그러나 실리콘 부족으로 실리콘의 양의 감소로 인하여 웨이퍼 두께가 감소하고 있는 추세에 일반적으로 사용하고 있는 습식 텍스쳐링 방법에서 화학용액에 의한 많은 양의 실리콘이 소모되고 있어 웨이퍼의 파손이 심각한 문제에 직면하고 있다. 그리하여 습식 텍스쳐링 방법보다는 플라즈마로 텍스쳐링할 수 있는 건식 텍스쳐링 방법인 RIE (reactive ion etching) 기법이 대두되고 있다. 그리고 습식 텍스쳐링으로는 결정질 실리콘 태양전지의 반사율을 10% 이하로는 낮출 수가 없다. 다결정 실리콘 웨이퍼 표면에 텍스쳐링을 하기 위하여 125 mm 웨이퍼 144개를 수용할 수 있는 대규모 플라즈마 RIE 장비를 개발하였다. 반사율을 4% 이하로 낮추기 위하여 공정가스는 $Cl_2$, $SF_6$, $O_2$를 기반으로 RIE 텍스쳐링을 하였고 텍스쳐링의 모양은 공정가스, 공정시간, RF 주파수 등에 의해 조절이 가능하였다. 본 연구에서 RIE 공정을 통하여 16.1%의 변환효율을 얻었으며, RF 주파수가 텍스쳐링의 모양에 미치는 영향을 살펴보았다.
In this paper, patterns of laser scattering and detection of micro defects have been investigated based on Rayleigh criterion for silicon wafer in solar cell. Also, a new laser scattering mechanism is designed using characteristics of light scattering against silicon wafer surfaces. Its parameters are to be optimally selected to obtain effective and featured patterns of laser scattering. The optimal parametric ranges of laser scattering are determined using the mean intensity of laser scattering. Scattering patterns of micro defects are investigated at the extracted parameter region. Among a lot of pattern features, both maximum connected area and number of connected component in patterns of laser scattering are regarded as the important information for detecting micro defects. Their usefulness is verified in the experiment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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