• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제29권8호
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• pp.455-460
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• 2016

A textured front surface is required in high efficiency silicon solar cells to reduce reflectance and to improve light trapping. Wet etching with alkaline solution is usually applied for mono crystalline silicon solar cells. However, alkali texturing method is not appropriate for multi-crystalline silicon wafers due to grain boundary of random crystallographic orientation. Accordingly, acid texturing method is generally used for multi-crystalline silicon wafers to reduce the surface reflectance. To reduce reflectivity of multi-crystalline silicon wafers, double texturing method with combination of acid and reactive ion etching is an attractive technical solution. In this paper, we have studied to optimize RIE condition by different RF power condition (100, 150, 200, 250, 300 W).

• 한국재료학회지
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• 제20권12호
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• pp.649-653
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• 2010

In this paper, double texturization of multi crystalline silicon solar cells was studied with laser and reactive ion etching (RIE). In the case of multi crystalline silicon wafers, chemical etching has problems in producing a uniform surface texture. Thus various etching methods such as laser and dry texturization have been studied for multi crystalline silicon wafers. In this study, laser texturization with an Nd:$YVO_4$ green laser was performed first to get the proper hole spacing and $300{\mu}m$ was found to be the most proper value. Laser texturization on crystalline silicon wafers was followed by damage removal in acid solution and RIE to achieve double texturization. This study showed that double texturization on multi crystalline silicon wafers with laser firing and RIE resulted in lower reflectance, higher quantum yield and better efficiency than that process without RIE. However, RIE formed sharp structures on the silicon wafer surfaces, which resulted in 0.8% decrease of fill factor at solar cell characterization. While chemical etching makes it difficult to obtain a uniform surface texture for multi crystalline silicon solar cells, the process of double texturization with laser and RIE yields a uniform surface structure, diminished reflectance, and improved efficiency. This finding lays the foundation for the study of low-cost, high efficiency multi crystalline silicon solar cells.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제52권11호
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• pp.496-500
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• 2003

A low-cost, large area, random, maskless texturing scheme independent of crystal orientation is expected to significantly impact terrestrial photovoltaic technology. We investigated silicon surface microstructures formed by reactive ion etching (RIE) in Multi-Hollow cathode system. Desirable texturing effect has been achieved when radio-frequency (rf) power of about 20 Watt per one hollow cathode glow is applied for our RF Multi-Hollow cathode system. The black silicon etched surface shows almost zero reflectance in the visible region as well as in near IR region. The etched silicon surface is covered by columnar microstructures with diameters from 50 to 100 nm and depth of about 500 nm. We have successfully achieved 11.7% efficiency of mono-crystalline silicon solar cell and 10.2% multi-crystalline silicon solar cell.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.419-419
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• 2016

High efficiency silicon solar cell requires the textured front surface to reduce reflectance and to improve the light trapping. In case of mono-crystalline silicon solar cell, wet etching with alkaline solution is widespread. However, the alkali texturing methods are ineffective in case of multi-crystalline silicon wafer due to grain boundary of random crystallographic orientation. The acid texturing method is generally used in multi-crystalline silicon wafer to reduce the surface reflectance. However the acid textured solar cell gives low short-circuit current due to high reflectivity while it improves the open-circuit voltage. To reduce the reflectivity of multi-crystalline silicon wafer, double texturing method with combination of acid and reactive ion etching is an attractive technical solution. In this paper, we have studied to optimize RIE experimental condition with change of RF power (100W, 150W, 200W, 250W, 300W). During experiment, the gas ratio of SF6 and O2 was fixed as 30:10.

• 센서학회지
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• 제22권6호
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• pp.433-438
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• 2013

In this paper, we found surface shapes are affected by several parameters of RIE, such as RF power, pressure, temp, and process times. The reflectance of pyramid and half sphere structures show differences among shapes, size, height, and depth of those structures. We made about $1{\mu}m$ pyramid and half sphere shapes of silicon surface with RIE. For comparing the reflectance, pyramid and half sphere structures are fabricated with same height. Pyramid structure cell shows higher cell efficiency of 12.5% by 1.1% than one of half sphere structure of 11.4%. The light absorption is more increased through the pyramid structure than half sphere structure.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2007년도 제33회 하계학술대회 초록집
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• pp.206-206
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• 2007

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.679-679
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• 2013

태양전지는 계속되는 유가상승과 무소음 무공해의 녹색에너지원이라는 점에서 각광받고 있다. 더욱이 발전단가가 높기 때문에 특히 저가의 다결정 실리콘 태양전지의 연구가 활발히 진행되고 있다. 태양전지의 texturing 공정은 광 포획 효과를 극대화 시킨다. 이에 따라 웨이퍼 표면에 텍스쳐를 형성하여, 광학적 손실을 줄이는데, 일반적으로 alkaline etching (WET) 공정과 reactive ion etching (RIE) 공정이 사용된다. 본 연구에서는 RIE, WET 공정을 사용하여 만든 texturing 구조의 태양전지를 모듈 공정 진행 전 특성평가를 한 후 다시 모듈 공정 후 특성평가를 진행하였다. 특성평가는 태양전지의 전류-전압 곡선을 통해 개방전압, 단락전류, 곡선인자 을 측정하고, 파장에 따른 양자효율 및 반사율을 측정하였다. 또한 태양전지의 전기에너지를 가하여 생성되는 전계발광 현상과 NIR camera를 이용하여 Grain의 Dark Area 및 Micro crack을 검출하였다. 이와 같은 모듈 공정 전/후 특성을 측정하고, 이를 비교 분석하여 BIPV 적용 시 태양전지의 동작특성을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.283-283
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• 2010

17~18% 대역의 고효율 결정질실리콘 태양전지를 양산하기 위하여 국내외에서 다양한 연구개발이 수행되고 있으며 국내 다결정실리콘 태양전지 양산에서도 새로운 구조와 개념에 입각한 공정기술과 관련 장비의 국산화에 집중적인 투자를 진행하고 있다. 주지하는 바와 같이, 태양전지의 광전효율은 표면에 입사되는 태양광의 반사를 제외하면 흡수된 광자에 의해 생성되는 전자-정공쌍의 상대적인 비율인 내부양자효율에 의존하게 된다. 실제 생성된 전자-정공쌍은 기판재료의 결정상태와 전기광학적 물성 등에 의해 일부가 재결합되어 2차적인 광자의 생성이나 열로서 작용하고 최종적으로 전자와 정공이 완전히 분리되고 전극에 포집되어 실질적인 유효전류로 작용한다. 16% 이상의 고효율 결정질 실리콘 태양전지 양산이 요구되고 있는 현실에서 광전효율 개선 위해 가장 우선적으로 고려되어야 할 변수는 입력 태양광스펙트럼에 대한 결정질 실리콘 표면반사율을 최소화하여 광흡수를 극대화하는 것이라 할 수 있다. 현재까지 다결정 실리콘 표면을 화학적으로 혹은 플라즈마이온으로 50-100nm 직경의 바늘형 피라미드형상으로 texturing 함으로 단파장대역에서 광반사율의 감소를 기대할 수 있기 때문에 결정질실리콘 태양전지효율 개선에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 고효율 다결정실리콘 태양전지 양산공정에 적용하기 위해 마스크를 사용하지 않는, RIE기반 건식 저반사율 결정질실리콘 표면 texturing 패턴연구를 수행하였다. 마스크없이 표면 texturing이 완료된 시료들에 대하여 A1.5G 표준태양광스펙트럼의 300-1100nm 파장대역에서 반사율과 minority carrier들의 life time 분포를 측정하고 검토하여 공정조건을 최적화 하였다. 저반사율의 건식 결정질실리콘 표면 texturing에 가장 적합한 플라즈마파워는 100W 내외로 낮았고 $SF_6/O_2$ 혼합비율은 0.8~0.9 범위엿다. 본 연구에서 확인된 최적의 texturing을 위한 플라즈마공정 조건은 이온에 의한 Si표면원자들의 스퍼터링과 화학반응에 의한 증착이 교차하는 상태로서 확인된 최저 평균반사율은 ~14% 내외였고 p-형 결정질실리콘 표면 texturing 패턴과 minority carrier의 life time 상관는 단결정이 16uS대역에서 14uS대역으로 감소하는 반면에서 다결정은 1.6uS대역에서 1.7uS대역으로 오히려 미세한 증가를 보여 다결정 웨이퍼생산과정에서 발생하는 saw-damage 제거의 긍정적 효과와 texturing공정의 표면 결함발생에 의한 부정적 효과가 상쇄되어 큰 변화를 보이지 않는 것으로 해석된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제36회 동계학술대회 초록집
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• pp.197.1-197.1
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• 2009

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제13권2호
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• pp.29-35
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• 2014

In this study general solar cell production process was complemented, with research on improvement of solar cell efficiency through surface structure and thermal annealing process. Firstly, to form the pyramid structure, the saw damage removal (SDR) processed surface was undergone texturing process with reactive ion etching (RIE). Then, for the formation of smooth pyramid structure to facilitate uniform doping and electrode formation, the surface was etched with HND(HF : HNO3 : D.I. water=5 : 100 : 100) solution. Notably, due to uniform doping the leakage current decreased greatly. Also, for the enhancement and maintenance of minority carrier lifetime, antireflection coating thermal annealing was done. To maintain this increased lifetime, front electrode was formed through Au plating process without high temperature firing process. Through these changes in two processes, the leakage current effect could be decreased and furthermore, the conversion efficiency could be increased. Therefore, compared to the general solar cell with a conversion efficiency of 15.89%, production of high efficiency solar cell with a conversion efficiency of 17.24% was made possible.