• Current Photovoltaic Research
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• v.6 no.2
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• pp.31-38
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• 2018

Multijunction solar cells present a practical solution towards a better photovoltaic conversion for a wider spectral range. In this review, we compare different types of multi-ijunction solar cell. First, we introduce thin film multijunction solar cell include to the thin film silicon, III-V material and chalcopyrite material. Until now the maximum reported power conversion efficiencies (PCE) of solar cells having different component sub-cells are 14.0% (thin film silicon), 46% (III-V material), 4.4% (chalcopyrite material) respectively. We then discuss the development of multijunction solar cell in which c-Si is used as bottom sub-cell while III-V material, thin film silicon, chalcopyrite material or perovskite material is used as top sub-cells.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• v.17 no.5
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• pp.275-279
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• 2016

This is a brief review on light trapping in Si based thin film solar cells with textured surfaces and transparent conducting oxide front electrodes. The light trapping scheme appears to be essential in improving device efficiency over 10%. As light absorption in a thin film solar cells is not sufficient, light trapping becomes necessary to be effectively implemented with a textured surface. Surface texturing helps in the light trapping, and thereby raises short circuit current density and its efficiency. Such a scheme can be adapted to single junction as well as tandem solar cell, amorphous or micro-crystalline devices. A tandem cell is expected to have superior performance in comparison to a single junction cell and random surface textures appears to be preferable to a periodic structures.

• Journal of the Semiconductor & Display Technology
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• v.23 no.3
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• pp.29-34
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• 2024

We investigated the n-type δ-doping activation of the tunneling junctions of Si nanolayers for silicon tandem cell applications. The thin film growth of pn junction with the inclusion of phosphorus monolayer was performed by plasma-enhanced chemical vapor deposition with the implement on 6-inch wafers of p-Si microtextured substrates. The rapid thermal annealing processes with various temperatures were performed to activate the δ-doped layer. The activation was confirmed by the electron spin resonance with Lande factor g=2.006085 for the delocalized conduction electron from the phosphorus δ-doped layer at the magnetic field of 3357.5 Gauss. The tunneling junction shows the Ohmic character at the low voltage and the Schottky character at the high voltage bias.

• Current Photovoltaic Research
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• v.2 no.3
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• pp.95-102
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• 2014

Light trapping techniques can change the propagation direction of incident light and keep the light longer in the absorption layers of solar cells to enhance the power conversion efficiency. In thin film silicon (Si) solar cells, the thickness of absorption layer is generally not enough to absorb entire available photons because of short carrier life time, and light induced degradation effect, which can be compensated by the light trapping techniques. These techniques have been adopted as textured transparent conduction oxide (TCO) layers randomly or periodically textured, intermediate reflection layers of tandem and triple junction, and glass substrates etched by various patterning methods. We reviewed the light trapping techniques for thin film Si solar cells and mainly focused on the commercially available techniques applicable to textured TCO on patterned glass substrates. We described the characterization methods representing the light trapping effects, texturing of TCO and showed the results of multi-scale textured TCO on etched glass substrates. These methods can be used tandem and triple thin film Si solar cells to enhance photo-current and power conversion efficiency of long term stability.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.278-280
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• 2007

a-Si:H/${\mu}$c-Si:H 적층형 태양전지의 효율향상을 위해 상부전지와 하부전지간의 접합특성은 매우 중요하다. 본 연구에서는, 접합특성을 향상하기 위하여 아몰퍼스 보다 전도도가 높은 마이크로화된 n층 또는 ZnO:Al을 중간층으로 삽입한 태양전지를 제조하였으며, 그 특성을 전기적, 광학적 방법으로 분석하였다. 전기적 특성에서, 상부전지 n층에 아몰퍼스를 적용한 태양전지의 경우, 상부전지와 하부전지 간의 직렬저항이 $500{\Omega}-cm^2$ 이상으로 높게 측정되었고, 이에 따라 AM 1.5 상태의 I-V 특성에서 비틀림 현상이 발생하여 곡선인자(Fill Factor : FF)가 낮게 측정되었다. 이에 반하여, 상부전지 n층에 마이크로층을 적용하거나, ZnO:Al 중간층을 삽입한 시편의 경우, 상부전지와 하부전지간의 직렬저항이 $1{\Omega}-cm^2$ 이하로 감소하였으며, 이와 같은 계면간의 접합특성 향상으로 I-V특성에서 비틀림 현상이 사라지고, FF가 70% 까지 증가하였다. 또한, 마이크로층과 ZnO:Al 중간층을 동시에 적용한 태양전지의 경우, FF가 75%까지 가장 높게 증가하였다. 광학적 특성의 경우, 같은 두께의 아몰퍼스 n층에 비하여 마이크로 n층이 투과도는 더 높게, 반사도는 낮게 측정되었으며, 이는 하부전지의 단락전류 (Short circuit current : Jsc)를 높여줄 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.30 no.2
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• pp.115-118
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• 2017

Highly photosensitive and wide bandgap amorphous silicon oxide (a-$SiO_x$:H) films were developed at low temperature ranges ($100{\sim}150^{\circ}C$) with employing plasma-enhanced chemical vapor deposition by optimizing $H_2/SiH_4$ gas ratio and $CO_2$ flow. Photosensitivity more than $10^5$ and wide bandgap (1.81~1.85 eV) properties were used for making the a-$SiO_x$:H thin film solar cells, which exhibited a high open circuit voltage of 0.987 V at the substrate temperature of $100^{\circ}C$. In addition, a power conversion efficiency of 6.87% for the cell could be improved up to 7.77% by employing a new n-type nc-$SiO_x$:H/ZnO:Al/Ag triple back-reflector that offers better short circuit currents in the thin film photovoltaic devices.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.104.1-104.1
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• 2011

가볍고, 유연성(flexibility)을 갖는 박막(thin film)형 플랙서블 태양전지(flexible solar cell)는 상황에 따른 형태의 변형이 가능하여, 휴대가 간편하고, 기존 혹은 신규 구조물의 지붕(rooftop)등에 설치가 용이하여, 차세대 성장 동력 분야에서 각광받고 있다. 그러나 아직까지 플랙서블 태양전지는 제작시 열에 의한 기판의 변형, 기판 이송시 너울 현상, 대면적 패터닝(patterning) 기술 등 많은 어려움 등으로 웨이퍼나 글라스 기판에 제조된 태양전지 대비 낮은 광전환 효율을 갖는다. 따라서 본 연구에서는 플랙서플 태양전지 성능개선을 위해 3.5세대급 ($450{\times}450cm^2$) 스퍼터(sputter), 금속유기 화학기상장치 (MOCVD), 플라즈마 화학기상장치 (PECVD), 레이저 가공장치 (Laser scriber)를 이용하여 a-Si:H/a-SiGe:H 이중접합(tandem)을 갖는 태양전지를 제작하였고, 광 변환효율 특성을 평가하였다. 전도도(conductivity), 라만(Raman)분광 및 UV/Visible 분광 분석을 통하여 박막의 전기적, 구조적, 광학적 물성을 평가하여 단위박막의 물성을 최적화 했다. 또한 제작된 태양전지는 쏠라 시뮬레이터 (Solar Simulator)를 이용하여 성능 평가를 수행하였고, 상/하부층의 전류 정합 (current matching)을 위해 외부양자효율 (external quantum efficiency) 분석을 수행하였다. 제작된 이중접합 접이식 태양전지로 소면적($0.25cm^2$)에서 8.7%, 대면적($360cm^2$ 이상) 8.0% 이상의 효율을 확보하였으며, 성능 개선을 위해 대면적 패턴 기술 향상 및 공정 기술 개선을 수행 중이다.

• Current Photovoltaic Research
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• v.7 no.3
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• pp.76-84
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• 2019

Silicon heterojunction solar cells (SHJ) have dominated the photovoltaic market up till now but their conversion performance is practically limited to around 26% compared with the theoretical efficiency limit of 29.4%. A silicon based multi-junction devices are expected to overcome this limitation. In this report, we briefly review the state-of-art characteristic of wide-gap materials which has played a role as top sub-cells in silicon based multi-junction solar cells. In addition, we indicate significantly practical challenges and key issues of these multi-junction combination. Finally, we focus to some characteristics of III-V/c-Si tandem configuration which are reaching highly record performance in multi-junction silicon solar cells.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.113-116
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• 2005

In this paper, silicon thin-film solar cells(Si- TFSC) and a-Si/c-Si heterojunction solar cells(HJ-cell) are investigated. The Si-TFSC was prepared on glass substrate by depositing $1-3{\mu}m$ thin-film silicons by glow discharge method. The $a-Si:H/{\mu}c-Si:H$ tandem solar cells on textured ZnO:A1 TCO (transparent conducting oxide) showed improved Jsc in top and bottom cells than that on $SnO_2:F$ TCO. This enhancement of jsc resulted from improved light trapping effect by front textured ZnO:A1. The a-Si/c-Si HJ-cells with simple structure without high efficiency features are suffering from low Voc and Jsc. The improvement of front nip and back interface properties by adopting high quality silicon-films at low temperature should be done both for increasing device performances and production cost.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.124.2-124.2
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• 2011

현재 박막형 태양전지는 실리콘계가 주류를 이루고 있으며, 유리기판 또는 유연성 기판에 비정질 실리콘 박막을 형성시킨 태양전지와 실리콘 기판 양면에 태양전지를 형성하는 방법 등 효율을 극대화시킨 이종접합 태양전지 등이 연구되고 있다. 예컨대 밴드갭이 서로 다른 박막들 간의 이종접합을 이용한 tandem 구조 및 triple 구조의 Si 박막 태양전지의 경우 13%대 변환효율을 나타낸다고 보고된 바 있다. 본 연구에서는 비정질 Si 박막 태양전지 내 흡수층의 효율을 최대화하기 위하여 AZO/Ag 이중구조 박막의 특성에 관한 연구를 수행하고자 한다. combinatorial sputtering system을 이용하여 AZO/Ag 이중구조 박막을 제작하였으며 타겟으로는 4-inch target(Ag, 2wt% Al2O3 doped ZnO)이 사용되었다. 유리기판 상에 combinatorial sputter system으로 상온에서 제작된 Ag 박막의 두께는 25nm로 성장시켰으며 연속공정으로 AZO 박막을 제작하였고, AZO 박막은 100~500nm의 두께경사를 나타내었다. 이 때 유리기판상에 성장된 Ag/AZO 박막의 면저항은 약 $2{\Omega}/{\Box}$ 값을 나타내었다. 본 발표에서는 AZO/Ag 이중 구조 박막의 우수한 전기적 특성을 기반으로 표면 거칠기 및 반사도 특성 등에 관하여 추가적으로 토론한다.