• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.702-702
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• 2013

태양전지에서 SiNX층은 반사방지막 역할과 태양전지 소자 보호 역할 2가지를 동시에 하고 있다. 태양전지에서 반사방지막은 굴절률 1.97, 두께 76 nm가 이론적으로 최적의 상태이다. PECVD장비를 이용하여 SiNx 층을 증착하였다. SiNX층 증착 시에 RF 파워와 혼합 가스를 변화한 후 굴절률을 측정하였다. RF 파워는 100~400 W로 변화시켰고 혼합가스 변화는 SiH4가스와 N2, H2, N2+H2 가스 각각을 같이 넣어 주면서 증착하였다. SiNX 가스 자체에 N2가 80%섞여 있는 가스를 사용하기 때문에 SiH4 가스자체 만으로도 SiNx층을 형성 할 수 있다. RF파워 300 W, SiH4 50 sccm, 기판 온도 $300^{\circ}C$, 공정시간 63초에서 굴절률 1.965, 두께 76 nm를 갖는 SiNx층을 형성 할 수 있었고 개방전압: 0.616 V, 전류밀도: 37.78 mA/$cm^2$, 충실도:76.59%, 효율: 17.82%로 가장 높은 효율을 얻을 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.92-92
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• 2009

실리콘 기판과 비정질 실리콘 박막 사이의 계면특성은 실리콘 이종접합 태양전지의 효율을 높이는데 있어서 중요한 요소이다. 이종접합 태양전지에서는 n형 실리콘 기판 위에 비정질 실리콘 막을 증착시키는데 이 때 비정질 실리콘 막이 증착되면서 (111)면과 (111)면이 만나는 조직화된 피라미드의 골 사이에서 부분적으로 실리콘의 에피층이 성장하게 된다. 이 에피층이 결정질 실리콘 기판과 비정질 실리콘 막 사이의 계면 특성을 떨어뜨려 이종접합 태양전지의 효율이 감소하게 된다. 본 연구에서는 n형 실리콘 기판을 이용한 고효율 실리콘 이종접합 태양전지 제작을 위하여 실리콘 기판의 조직화 상태를 다르게 하여 셀을 제작하였다. 이에 큰 피라미드 형상의 조직화된 기판 표면, 작은 피라미드 형상의 조직화된 기판 표면, 큰 피라미드 형상을 라운딩 시킨 기판 표면, 작은 피라미드 형상을 라운딩 시킨 기판 표면을 제작하여 기판 종류에 따른 이종접합 태양전지를 제작하여 특성을 비교 하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.378-381
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• 2008

고효율 a-Si:H/c-Si 이종접합 태양전지를 얻기 위해서는 우수한 c-Si wafer 위에 고품질의 비정질 실리콘박막을 통한 heterointerface를 형성하는 것이 매우 중요하다. 이를 달성하기 위해서는 공정중에 오염되기 쉬운 Si wafer 표면 상태를 정확히 검사하고 잘 관리하여야 한다. 본 연구에서는 세정 및 표면산화에 따른 Si wafer 상태를 Spectroscopic Ellipsometry 및 u-PCD를 이용하여 분석하였으며, <$\varepsilon$2> @4.25eV 값이 Si wafer 상태를 잘 나타내고 있음을 확인하였고 세정 최적화 할 경우 그 값이 43.02에 도달하였다. 또한 RF-PECVD로 증착된a-Si:H 박막을 EMA 모델링을 통해 분석한 결과 낮은 결정성과 높은 밀도를 가지는 a-Si:H를 얻을 수 있었으며, 이를 이종접합 태양전지에 적용한 결과 Flat wafer상에서 10.88%, textured wafer 적용하여 13.23%의 변환효율을 얻었다. 결론적으로 Spectroscopic Ellipsometry가 매우 얇고 고품질의 다층 박막이 필요한 이종접합 태양전지 분석에 있어 매우 유용한 방법임이 확인되었다.

• Bulletin of the Korea Photovoltaic Society
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• v.3 no.3
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• pp.18-31
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• 2017

박막 태양전지 기술은 현재 가장 큰 시장점유율을 보이고 있는 결정질 Si 태양전지의 차세대 후보로서 큰 관심을 받고 있다. 결정질 Si 태양전지보다 높은 효율로서, 저가로 생산할 수 있는 수준을 목표로 하여 $Cu(In,Ga)Se_2$ (CIGS) 를 비롯한 다양한 종류의 박막 태양전지들이 개발되고 있는데, 이 글에서는 최근에 범용성 초저가 박막 태양전지로 각광을 받고 있는 kesterite 박막 태양전지에 대해서 살펴보기로 한다. 가장 많이 연구되는 kesterite구조의 $Cu_2ZnSn(S,Se)_4$ (CZT(S,Se)) 박막 태양전지는 차세대 태양전지의 유력 후보군인 화합물태양전지 중에서 CdTe와 CIGS 그리고 새롭게 떠오르고 있는 페로브스카이트 등에 비해 범용 무독성 원소를 광흡수층으로 사용한다는 장점을 가지고 있지만 아직까지는 이들보다 효율이 낮아 상용화하기에는 좀 더 시간이 필요할 것으로 판단된다. CZT(S,Se)계 박막 태양전지의 기본적인 물성, 공정, 분석법 등을 알아보고 고효율을 달성하는 방법에 대하여 제시하고자 한다. 공정에 대한 상세한 최근 동향과 설명은 최근 한국공업화학회 소식지에 실린 강진규 박사의 리뷰논문을 참고하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.306-306
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• 2013

p-type Si(100)기판위에 Al2O3 박막을 증착하고 Si/SiO2 박막을 연속 증착하여 태양전지를 제작하였다. Si/SiO2 박막을 연속으로 증착하면 양자 구속이 일어나고 이로 인한 유효밴드 갭이 증가하게 되고, tunnel effect와 계면에서의 passivation 효과를 기대할 수 있다. 이런 효과들을 이용하여 고효율 태양전지를 기대 할 수 있다. 본 연구에서는 Remote Plasma Atomic Layer Deposition(RPALD)를 이용하여 Al2O3를 증착하였고 RF-Magnetron Sputter와 e-beam Evaporator 장비를 이용하여 Si/SiO2을 증착하였다. 전극으로는 Ti/Ag와 Al을 이용하였다. Solar simulator 장비를 이용하여 cell의 전기적 특성 평가를 평가하였고(Fig. 1) QE 측정장비를 통해 파장대의 따른 광학적 측정을 하였다(Fig. 2). ellipsometer 장비와 ${\alpha}$-step 장비로 박막과 전극의 두께를 측정하였고 4-point prove 장비를 이용하여 면저항, 저항율을 측정 평가하였다. 또한 I-V, C-V 측정 결과 터널링 현상이 일어나는 것을 확인 하였으며, Si/SiO2 다중 박막을 연속 증착 할수록 cell 효율이 더 좋게 나온다는 것을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.168-168
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• 2009

고효율 실리콘 이종접합 태양전지 제작을 위한 요소기술 중 a-Si:H/c-Si 간의 계면 안정화는 태양전지 효율에 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 n-type 결정질 실리콘 기판을 사용하여, 소수전하들의 재결합을 방지하고, 계면 안정화를 실행하는 방안으로 실리콘 기판 습식 세정을 수행하였다. 반도체 공정에서 일반적으로 알려진 RCA 세정기법에 HF 세정을 마지막공정으로 추가하여 자연 산화막과 기타 불순물을 더욱 효과적으로 제거할 수 있도록 실험을 진행하였다. 마지막 공정으로 추가된 HF 세정에 의한 a-Si:H/c-Si 계면 안정화 효과를 관찰하기 위하여 HF농도와 HF 세정시간에 따른 소수반송자 수명을 측정하였다. 또한 HF 세정 이후 공정의 영향을 확인하기 위하여 PE-CVD법으로 a-Si:H 박막 증착 이전 실리콘 기판의 온도와 상온에서 머무는 시간에 따른 a-Si:H/c-Si 계면안정화 특성을 분석하였다. 본 실험을 통해 HF세정공정이 계면특성에 미치는 영향을 확인하였으며 실리콘 기판 습식 세정이 이종접합태양전지 특성에 미치는 영향을 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.200.1-200.1
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• 2013

실리콘 태양전지 표면에는 구조적인 결함에 의해 소수 캐리어의 재결합이 일어난다. 재결합에 의해 캐리어의 반송자 수명은 줄어들게 되고, 태양전지의 효율은 감소하게 된다. 이를 줄이기 위해 태양전지 전 후면에 패시베이션을 하게 되는데, 이번 연구는 단결정 실리콘 태양전지 전면에 SiNx막을 증착함으로 수소 패시베이션이 반송자 수명에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 공정을 위해 $156{\times}156mm^2$, 200 ${\mu}m$, 0.5-3.0 ${\Omega}{\cdot}cm$ and p-type 단결정 실리콘 웨이퍼를 사용하였고, SiNx막을 올리기 전에 KOH 8.5% 용액으로 SDR을 실행하였다. RF-PECVD 장비로 SiNx 막을 증착하였고 증착 온도는 $200{\sim}400^{\circ}C$, 반응기 내부의 압력을 200~1,000 mtorr, SiH4/NH3/N2 각각의 가스 비율 조절, 그리고 플라즈마 RF power 변화시킴에 따라 증착된 SiNx막의 균일도 및 특성을 분석하였다. 반사광 측정 장비인 Reflectometer장비로 막의 두께와 굴절률, 반사율을 측정하였고, 반송자 수명을 측정하여 태양전지의 표면결함을 최대한 패시베이션 시켜주는 조건에 대한 연구를 수행하였다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1996.10b
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• pp.161-166
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• 1996

화학적 증착장치를 이용하여 크기 305mm$\times$915mm인 대면적 투명전도 유리기판 위에 비정질 실리콘 태양전지를 제작하였다. p층 제조 후 SiH4 세척과 수소 플라즈마 처리를 하여 I층에 도핑가스가 침투하는 것을 억제했으며 p-i 계면에 buffer층을 적용함으로써 소면적 단접합 태양전지에서 개발전압 0.825V, 충실도 0.73, 변환효율 9.5%인 셀을 제작하였다. 또한 a-Si/a-Si 이중접합 태양전지에서는 개방전압 1.50V, 충실도 0.77인 셀을 제작하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.9 no.12
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• pp.1155-1159
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• 1999

Thin film solar cells on a glass/$SnO_2$ substrate with p-SiC/i-Si/n-Si heterojunction structures were fabricated using a plasma-enhanced chemical-vapor deposition system. The photovoltaic properties of the solar cells were examined with varying the gas phase composition, x=$CH_4/\;(SiH_4+CH_4)$, during the deposition of the p-SiC layer. In the range of x=0~0.4, the efficiency of solar cell increased because of the increased band gap of the p-SiC window layer. Further increase in the gas phase composition, however, led to a decrease in the cell efficiency probably due to in the increased composition mismatch at the p-SiC/i-Si layers. As a result, the efficiency of a glass/$SnO_2$/p-SiC/i-SiC/i-Si/n-Si/Ag thin film solar cell with $1cm^2$ area was 8.6% ($V_{oc}$=0.85V, $J_{sc}$=16.42mA/$cm^2$, FF=0.615) under 100mW/$cm^2$ light intensity.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.323-323
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• 2014

기존의 태양전지 기술은 기술 장벽이 매우 낮고 대량 생산을 통한 단가 절감하는 구조를 가지고 있어 대규모 자본을 가진 후발 기업에게 잠식되기 쉽다. 그러나, III-V족 화합물 반도체를 이용한 집광형 고효율 태양전지는 기술 장벽이 매우 높은 기술 집약 산업이므로 독자적인 기술을 확보하게 되면 독점적인 시장을 확보 할 수 있어 미래 고부가 가치 산업으로 적합하다. 특히 III-V족 화합물 반도체 태양전지는 III족 원소(In, Ga, Al)와 V족 원소(As, P)의 조합으로 0.3 eV~2.5 eV까지 밴드갭을 가지는 다양한 박막 제조가 가능하여 다양한 흡수 대역을 가지는 태양전지 제조가 가능하기 때문에 다중 접합 태양전지 제작이 가능하다. 또한 III-V 화합물 반도체는 고온 특성이 우수하여 온도 안정성 및 신뢰성이 우수하고, 또한 집광 시 효율이 상승하는 특성이 있어 고배율 집광형 태양광 발전 시스템에 가장 적합하다. Si 태양전지의 경우 100배 이하의 집광에서 사용하나, III-V 화합물 반도체 태양전지의 경우 500~1000배 정도의 고집광이 가능하다. 이러한 특성으로 III-V 화합물 반도체 태양전지 모듈 가격을 낮출 수 있고, 따라서 Si 태양전지 시스템과 비교하여 발전 단가 면에서 경쟁력을 확보할 수 있다. III-V 화합물 반도체는 다양한 밴드갭 에너지를 가지는 박막 제조가 용이하고, 직접천이(direct bandgap) 구조를 가지고 있어 실리콘에 비해 광 흡수율이 높다. 또한 터널정션(tunnel junction)을 이용하면 광학적 손실과 전기적 소실을 최소화 하면서 다양한 밴드갭을 가지는 태양전지를 직렬 연결이 가능하여 한 번의 박막 증착 공정으로 넓은 흡수대역을 가지며 효율이 높은 다중접합 태양전지 제작이 가능하다. 이에 걸맞게 본연구에서는 화학기상증착장치(MOCVD)를 이용하여 InAsP 나노선을 코어 쉘 구조로 성장하여 태양전지를 제작하였다. P-type Dopant로는 Disilane (Si2H6)을 전구체로 사용하였다. 또한 Benzocyclobutene (BCB) 폴리머를 이용하여 Dielectric을 형성하였고 Sputtering 방법으로 증착한 ZnO을 투명 전극으로 사용하여 나노선 끝부분과 실리콘 기판에 메탈 전극을 형성하였다. 이를 통해 제작한 태양전지는 솔라시뮬레이터로 측정했을때 최고 7%에 달하는 변환효율을 나타내었다.