• Title/Summary/Keyword: HWCVD

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Fabrication of heterojunction silicon solar cell using HWCVD passivation layer (HWCVD 패시베이션 층을 적용한 이종접합 태양전지 제작)

  • Kang, Min-Gu;Tark, Sung-Ju;Lee, Sung-Hun;Kim, Chan-Seok;Jeong, Dae-Young;Lee, Jeong-Chul;Kim, Dong-Hwan
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2009.11a
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    • pp.370-370
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    • 2009
  • 이종접합태양전지는 구조적 대칭성 때문에 웨이퍼 두께가 감소하여도 보우잉이 일어나지 않는 특징이 있으며, 산요에서 개발한 이종접합태양전지의 효율이 22% 이상을 보이고 있다. 이종접합태양전지에서 비정질 실리콘과 실리콘 웨이퍼의 계면에 따라 이종접합태양전지의 특성이 크게 변화한다. 본 연구에서는 패시베이션 층으로 사용되는 비정질 실리콘을 hot wire chemical vapor deposition(HWCVD)을 사용하여 이종접합태양전지에 적용하였으며 기존의 plasma-enhanced chemical vapor deposition을 이용한 비정질 실리콘을 적용한 이종접합태양전지와 비교하였다. 패시베이션 특성을 확인하기 위해 quasi-steady state photoconductance로 minority carrier lifetime을 측정하였고, 태양전지 특성평가로는 암전류특성 및 광전류특성을 사용하였다. HWCVD를 사용하여 패시베이션한 태양전지의 경우 16.1%의 효율을 보였다.

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Silicon Heterojunction Solar Cell with HWCVD Passivation Layer (HWCVD 계면 보호층을 적용한 실리콘 이종접합 태양전지 연구)

  • Park, Sang-Hyun;Jeong, Dae-Young;Kim, Chan-Seok;Song, Jun-Yong;Cho, Jun-Sik;Lee, Jeong-Chul;Choe, Deok-Gyun;Yoon, Kyoung-Hoon;Song, Jin-Soo
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2009.11a
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    • pp.346-346
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    • 2009
  • For high efficiency hetero junction solar cell over 20%, good silicon wafer passivation is one of the most important technological factor. Compared to the conventional PECVD technique, HWCVD has appeared as an promising alternative for high quality passivation layer formation. In this work, HWCVD passivation layer characteristics have been intensively investigated on wafer surface treatment, Hydrogen density in deposited thin layer and thermal effects in deposition process. Comprehensive results of the individual process factors on interface passivation has been discussed and resultant silicon hetero junction solar cell characteristics has been investigated.

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HWCVD를 이용하여 Microcrystalline film 성장시 Silane 농도에 따른 박막 성장 특성

  • Park, Seung-Il;Lee, Jung-Tack;Lee, Jeong-Chul;Huh, Yun-Sung;Kim, Keun-Joo
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2010.06a
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    • pp.267-267
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    • 2010
  • The structural and electrical properties of microcrystalline silicon films were investigated by hot wire chemical vapor deposition(HWCVD) often called catalytic chemical vapor deposition(Cat-CVD). The Si microcrystalline phase is easily controlled by changing the rate of the silane concentration of $SiH_4$ to $H_2$ during deposition. The Structural property was observed by Raman and SEM. Photo-conductivity and dark conductivity, and photo-sensitivity were observed by Sunsimulator (AM 1.5 illumination). The film color was changed by the variation of silane concentration. HWCVD is useful for the formation of Si thin films for solar cell and needs further commercialized development for mass production.

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실리콘 박막 증착을 위한 열필라멘트 화학 기상 증착 공정 중 발생하는 나노입자 특성에 관한 연구

  • Choe, Hu-Mi;Hong, Ju-Seop;Kim, Dong-Bin;Yu, Seung-Wan;Kim, Chan-Su;Hwang, Nong-Mun;Kim, Tae-Seong
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2011.08a
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    • pp.304-304
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    • 2011
  • 열필라멘트 화학 기상 증착 공정(HWCVD, hot wire chemical deposition)은 낮은 기판 온도에서 다결정 실리콘 박막을 빠른 속도로 증착할 수 있는 방법이다. 이는 후처리가 없어도 전기적 특성이 우수한 박막을 저온에서 얻을 수 있기 때문에 녹는점이 낮은 기판에 증착을 할 수 있으며 공정비용 절감 효과가 있다. 이러한 박막 증착 공정 중 기상 핵생성에 의해 나노 입자가 생성되며, 새로운 관점에서는 그 농도와 크기가 박막 성장에 중요한 변수로 작용한다. 따라서 공정조건의 변화에 따라 생성되는 나노 입자의 크기 분포를 실시간으로 분석하여 박막 형성의 최적 조건을 찾는 연구가 필요하다. 하지만 이러한 입자 발생 특성에 관한 연구는 기존에 밝혀진 반응 메커니즘으로 인해 수치해석적 연구는 체계적으로 진행되었으나 실험적 연구의 경우 적합한 측정장비의 부재로 인해 제한이 있었다. 따라서 본 연구에서는 저압에서 실시간으로 나노입자 분포를 측정할 수 있는 PBMS (particle beam mass spectrometer)를 이용하여 열필라멘트 화학 기상 증착 공정 중 발생하는 입자의 존재를 확인하고 특성을 분석하였다. 실리콘 나노 입자의 측정은 PBMS 장비의 전단 부분을 HWCVD 배기 라인에 연결하여 진행하였으며 반응기 내 샘플링 위치, 필라멘트 온도, 챔버 압력, 작동기체의 비율을 변수로 하여 진행하였다. 그 결과 실리콘 나노 입자는 양 또는 음의 극성을 가진 하전된 상태임을 확인 하였고, 측정 조건에 따라 일부 단일 극성으로 존재하였다. 한편, 필라멘트 온도가 증가할수록 하전된 나노입자의 최빈값은 감소하였다. 또한 반응 가스인 SiH4 농도가 증가할수록 최빈값은 농도에 비례하여 증가하였다. 이런 결과는 기존 HWCVD 실험에서 투과 전자 현미경(TEM)을 이용하여 분석한 실리콘 나노 입자의 크기 분포 결과와 경향이 일치함을 확인하였다. 본 연구를 통하여 확인된 하전된 나노 입자의 존재를 실험적으로 확인하였으며 추후 지속적 연구에 의해 이러한 하전된 나노 입자가 박막 형성에 기여 하는 것을 규명하고 박막 형성 조건을 최적화하는데 중요한 역할을 할 것을 기대할 수 있다.

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$SiN_x$ Film Deposited by Hot Wire Chemical Vapor Deposition Method for Crystalline Silicon Solar Cells (결정질 실리콘 태양전지 적용을 위한 HWCVD $SiN_x$ 막 연구)

  • Kim, Ha-Young;Park, Min-Kyeong;Kim, Min-Young;Choi, Jeong-Ho;Roh, Si-Cheol;Seo, Hwa-Il
    • Journal of the Semiconductor & Display Technology
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    • v.13 no.3
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    • pp.27-33
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    • 2014
  • To develop high efficiency crystalline solar cells, the $SiN_x$ film for surface passivation and anti-reflection coating is very important and it is generally deposited by PECVD. In this paper, the $SiN_x$ film deposited by Hot-Wire chemical vapor deposition(HWCVD) that has no plasma damage was studied. First, to optimize the $SiN_x$ film deposition process, $SiH_4$ gas rate and substrate temperature were varied and then refractive index and thickness were measured. When $SiH_4$ gas rate was 22sccm and substrate temperature was $100^{\circ}C$, refractive index was 1.94 and higher than that of other process conditions. Second, the lifetime was measured by varying the annealing temperature and time. The annealing process was made from 5 to 30 minutes at $300{\sim}500^{\circ}C$. When the annealing temperature was $100^{\circ}C$ and time was 10minute, the lifetime was the highest. The lifetime of annealed samples was also measured after the firing process at $975^{\circ}C$. Although the lifetime of all samples was decreased by firing process, the lifetime of annealed samples before the firing process was higher than that of fired samples only. Finally, the characteristics of solar cells with HWCVD $SiN_x$ film were measured.

A Study on the Plasma Enhanced Hot-wire CVD Grown Miorocrystalline Silicon Films for Photovoltaic Device Applications (태양전지 응용을 위한 플라즈마 열선 화학기상증착법으로 성장한 미세결정 실리콘에 관한 연구)

  • 유진수;임동건;고재경;박중현;이준신
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2001.07a
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    • pp.632-635
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    • 2001
  • Microcrystalline Si films have been deposited by using five W-wire filaments of 0.5 mm diameter for hot-wire chemical vapor deposition (HWCVD). We compared the HWCVD grown films with the film exposed to transformer couple plasma system for the modification of seed layer. W-wire filament temperature was maintained below 1600$^{\circ}C$ to avoid metal contamination by thermal evaporation at the filament. Deposition conditions were varied with H$_2$dilution ratio, with and without plasma treatment. From the Raman spectra analysis, we observed that the film crystallization was strongly influenced by the H$_2$dilution ratio and weakly depended on the distance between the wire and a substrate. We were able to achieve the crystalline volume fraction of about 70% with an SiH$_4$/H$_2$ratio of 1.3%, a wire temperature of 1514$^{\circ}C$, a substrate separation distance of 4cm, and a chamber pressure of 38 mTorr. We investigated the influence of ${\mu}$c-Si film properties by using a plasma treatment. This article also deals with the influence of the H$_2$dilution ratio in crystallization modification.

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열선 CVD를 이용한 a-Si:H의 c-Si표면 passivation 및 열처리 효과 분석

  • Jeong, Dae-Young;Kim, Chan-Seok;Song, Jun-Yong;Wang, Jin-Suk;Park, Sang-Hyun;Lee, Jeong-Chul
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2009.11a
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    • pp.397-397
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    • 2009
  • c-Si wafer에 HWCVD로 증착된 a-Si:H 박막은 초기에 낮은 passivation 특성을 가지나 열처리 공정을 통해 효과적인 passivation을 가진다. 열처리 공정은 온도와 시간에 따라 큰 차이를 보인다. 이에 열선CVD를 이용하여 n type의 c-Si 기판에 a-Si:H을 증착하여 열처리 온도에 따른 Minority carrier Lifetime를 QSSPC를 통해 passivation 특성을 측정하였다. 온도는 $150^{\circ}C{\sim}270^{\circ}C$로 변화하여 측정하였다. 또한 열처리 시간을 10분씩 증가시켜 열처리 시간에 따른 passivation을 연구, 1ms에 이르는 Minority carrier lifetime을 얻었다.

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Interface Passivation Properties of Crystalline Silicon Wafer Using Hydrogenated Amorphous Silicon Thin Film by Hot-Wire CVD (열선 CVD법으로 증착된 비정질 실리콘 박막과 결정질 실리콘 기판 계면의 passivation 특성 분석)

  • Kim, Chan-Seok;Jeong, Dae-Young;Song, Jun-Yong;Park, Sang-Hyun;Cho, Jun-Sik;Yoon, Kyoung-Hoon;Song, Jin-Soo;Kim, Dong-Hwan;Yi, Jun-Sin;Lee, Jeong-Chul
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2009.06a
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    • pp.172-175
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    • 2009
  • n-type crystalline silicon wafers were passivated with intrinsic a-Si:H thin films on both sides using HWCVD. Minority carrier lifetime measurement was used to verify interface passivation properties between a-Si:H thin film and crystalline Si wafer. Thin film interface characteristics were investigated depending on $H_2/SiH_4$ ratio and hot wire deposition temperature. Vacuum annealing were processed after deposition a-Si:H thin films on both sides to investigate thermal effects from post process steps. We noticed the effect of interface passivation properties according to $H_2/SiH_4$ ratio and hot wire deposition temperature, and we had maximum point of minority carrier lifetime at H2/SiH4 10 ratio and $1600^{\circ}C$ wire temperature.

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Poly-Si Thin Films by Hot-wire Chemical Vapor Deposition Method (열선 CVD법에 의한 다결정 실리콘 박막증착 및 특성분석)

  • Chung, Y.S.;Lee, J.C.;Kim, S.K.;Youn, K.H.;Song, J.S.;Park, I.J.;Kwon, S.W.;Lim, K.S.
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2003.07b
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    • pp.1030-1033
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    • 2003
  • This paper presents the deposition characterization of polycrystalline silicon films by the HWCVD(Hot-wire Chemical Vapor Deposition) method at low substrate($300^{\circ}C$). The filament temperature, pressure and $SiH_4$ concentration were determined to be a critical parameter for the deposition of poly-Si films. Series A was deposited under the conditions of $1380^{\circ}C$(Tf), 100 mTorr and $2{\sim}10%\{SiH_4/(SiH_4+H_2)\}$ for 60 min. Series B was deposited under the conditions of $1400{\sim}1450^{\circ}C$ (Tf), 30 mTorr and $2{\sim}12%$ for 60 min. The physical characteristics were measured by Raman and FTIR spectroscopy, dark and photoconductivity measurements under AM1.5 illumination.

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