파라자일렌(p-xylene) 분리용 흡착제로서 효과적인 그래뉼 형태의 바인더리스 ZSM-5 성형체를 제조하는 방법을 검토하였다. $SiO_2/Al_2O_3$ = 50인 ZSM-5 결정분말에 무기 바인더인 colloidal silica sol 30 wt% 용액과 유기첨가물인 microcrystalline cellulose를 첨가하여 구형화한 후, 소성, 바인더리스 처리, ${NH_4}^+$ 이온교환, 활성화 등의 과정을 거쳐 충분한 강도(0.721 kgf) 및 높은 결정화도(94.6%)와 넓은 BET 비표면적($379.2m^2$/g)을 갖는 흡착제를 제조하였다. 제조된 성형체의 흡착특성을 평가하기 위해 자일렌 3가지 이성질체를 1 : 1 : 1의 무게비로 혼합하여 $100^{\circ}C$에서 회분식 흡착실험을 수행한 결과 제조된 바인더리스 ZSM-5 성형체는 상용흡착제보다 파라자일렌에 대해 높은 선택적 흡착성능을 나타냈다.
This review article gives a comprehensive compilation of recent developments in low temperature deposited poly Si flms, also known as microcrystalline silicon. The development of various ion energy suppression techniques for plasma enhanced chemical vapour deposition and ionless depositions such as HWCVD and expanding thermal plasma, and their effect on the material and solar cell efficiencies are described. A correlation between ef.ciency and the two most important process parameters, i.e., growth rate and process temperature is carried out. Finally, the application of these poly Si cells in multijunction cell structures and the best efficiencies worldwide by various deposition techniques are discussed.
This paper describes on the growth of a ${\mu}c$-Si:H film on low cost substrate like glass by Hot Wire CVD method. The ${\mu}c$-Si:H film, prepared in 50mTorr pressure, $1800^{\circ}C$ wire temperature, and $H_2/SiH_4$ 10 showed three clear peaks. (111), (220), and (311) in X-ray spectroscopy. The crystallite size and crystalline volume fraction, calculated from Raman spectroscopy, was about 6nm and 70%, respectively. The FTIR transmission spectra of the film showed a different absorption peak with a-Si:H film around $2000-2100cm^{-1}$.
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.
Microcrystalline silicon(c-Si:H) thin-film solar cells are prepared with intrinsic Si-layer by hot wire CVD. The operating parameters of solar cells are strongly affected by the filament temperature ($T_f$) during intrinsic layer. Jsc and efficiency abruptly decreases with elevated $T_f$ to $1400^{\circ}C$. This deterioration of solar cell parameters are resulted from increase of crystalline volume fraction and corresponding defect density at high $T_f$. The heater temperature ($T_h$) are also critical parameter that controls device operations. Solar cells prepared at low $T_h$ ($<200^{\circ}C$) shows a similar operating properties with devices prepared at high $T_f$, i.e. low Jsc, Voc and efficiency. The origins for this result, however, are different with that of inferior device performances at high $T_f$. In addition the phase transition of the silicon films occurs at different silane concentration (SC) by varying filament temperature, by which highest efficiency with SC varies with $T_f$.
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.
PECVD를 이용하여 제조된 미세결정질 p-i-n 실리콘 박막 태양전지에서, p 층은 태양전지의 윈도우 역할 및 그 위에 증착될 i ${\mu}c-Si:H$ 층의 'seed'층 역할을 수행하기 때문에, p층의 구조적 및 전기적, 광학적 특성은 태양전지의 전체 성능에 큰 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 $SiH_4$ 농도를 변화시켜 각기 다른 결정 특성을 갖는 p ${\mu}c-Si:H$층을 제조하고 그 위에 i ${\mu}c-Si:H$ 층을 증착하여 p층의 결정 특성변화와 그에 따른 i ${\mu}c-Si:H$ 층 및 'superstrate' p-i-n 미세결정질 실리콘 박막 태양전지의 특성 변화를 조사하였다. P층의 경우, $SiH_4$ 농도가 증가함에 따라 결정분율 (Xc)이 감소하여 비정질화되었으며 그에 따라 dark conductivity가 감소하는 경향을 나타내었다. 각기 다른 결정분율을 가지는 p 'seed' 층 위에 증착된 태양전지는, p 'seed' 층의 결정분율이 증가함에 따라 개방전압, 곡선인자, 변환효율이 경향적으로 감소하였다. 이는 p 층 결정분율 변화에 따른 p/i 계면특성 저하 및 그 위에 증착되는 i ${\mu}c-Si:H$ 층의 결함밀도 증가 등에 따른 태양전지 특성 감소 때문인 것으로 판단되며, 이를 분석하기 위하여 i ${\mu}c-Si:H$ 층의 전기적, 구조적 특성 분석 및 태양전지의 dark I-V 특성 등을 분석하고자 한다.
Thin films of hydrogenated amorphous silicon (a-Si : H) and hydrogenated amorphous silicon carbide (a-SiC:H) of different compositions were deposited on Si(100) wafer and glass by RF plasma-enhanced chemical vapor deposition (RF-PECVD). In the present work, we have investigated the effects of the RF power on the properties, such as optical band gap, transmittance and crystallinity. The Raman data show that the a-Si:H material consists of an amorphous and crystalline phase for the co-presence of two peaks centered at 480 and $520 cm^{-1}$ . The UV-VIS data suggested that the optical energy band gap ($E_{g}$ ) is not changed effectively with RF power and the obtained $E_{g}$(1.80eV) of the $\mu$c-Si:H thin film has almost the same value of a-Si:H thin film (1.75eV), indicating that the crystallity of hydrogenated amorphous silicon thin film can mainly not affected to their optical properties. However, the experimental results have shown that$ E_{g}$ of the a-SiC:H thin films changed little on the annealing temperature while $E_{g}$ increased with the RF power. The Raman spectrum of the a-SiC:H thin films annealed at high temperatures showed that graphitization of carbon clusters and microcrystalline silicon occurs.
Present thin film solar cells with hydrogenated amorphous silicon oxide (a-SiO:H) as an absorber suffer from low fill factor(FF) of 61~64 [%] in spite of its benefits related to high open circuit voltage ($V_{oc}$). Since degraded quality of a-SiO:H absorber by alloying with oxygen can affect the FF, we aimed to achieve high photosensitivity by minimizing $CO_2$ gas addition. Improving optical gap($E_{opt}$) has been attained by strong hydrogen dilution combined with lowering substrate temperature down to 100 [$^{\circ}C$]. Small amount of the $CO_2$ was added in order to disturb microcrystalline formation by high hydrogen dilution. The developed a-SiO:H has high photosensitivity (${\sim}2{\times}10^5$) and high $E_{opt}$ of 1.85 [eV], which contributed to attain remarkable FF of 74 [%] and high $V_{oc}$ (>1 [V]). As a result, high power conversion efficiency of 7.18 [%] was demonstrated by using very thin absorber layer of only 100 [nm], even though we processed all experiment at extremely low temperature of 100 [$^{\circ}C$].
Microcrystalline silicon(c-Si:H) thin-film solar cells are prepared with intrinsic Si-layer by hot wire CVD. The operating parameters of solar cells are strongly affected by the filament temperature ($T_f$) during intrinsic layer. Jsc and efficiency abruptly decreases with elevated $T_f$ to $1400^{\circ}C$. This deterioration of solar cell parameters are resulted from increase of crystalline volume fraction and corresponding defect density at high $T_f$ The heater temperature ($T_h$) are also critical parameter that controls device operations. Solar cells prepared at low $T_h$ (<$200^{\circ}C$) shows a similar operating properties with devices prepared at high $T_f$, i.e. low Jsc, Voc and efficiency. The origins for this result, however, are different with that of inferior device performances at high $T_f$. In addition the phase transition of the silicon films occurs at different silane concentration (SC) by varying filament temperature, by which highest efficiency with SC vanes with $T_f$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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