• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.121.1-121.1
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• 2011

현재 상용화되고 있는 단결정 실리콘 태양전지는 알루미늄 페이스트를 이용하여 후면의 전 영역에 전계를 형성한다. 최근에는 고효율을 얻기 위하여 후면에 패시베이션 효과와 장파장에 대한 반사도를 증가 시키는 SiNx막을 증착 후, 국부적으로 전계를 형성하는 국부 후면 전극(Local back surface field)기술이 연구되고 있다. 본 연구에서는 전면만 텍스쳐 된 단결정 실리콘 웨이퍼를 이용하였다. Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition(PECVD)를 이용하여 전,후면에 SiNx를 증착 하였고 후면의 국부적인 전극 패턴 형성을 위하여 SiNx 식각용 페이스트를 사용한 스크린 프린팅 기술을 이용하였다. 스크린 프린팅을 이용하여 패턴이 형성된 후면에 알루미늄을 인쇄 한 후 Rapid Thermal Process(RTP)를 이용하여 소성 공정 조건을 변화시켰다. 소성 조건 동안 형성되는 후면 전계층은 peak 온도와 승온속도, 냉각 속도에 따라 형상이나 특성이 변화하기 때문에 소성 조건을 변화시키며 국부적 후면 전계 형성의 최적화에 관한 연구를 수행하였다. 패이스트를 이용하여 SiNx를 식각 후 광학 현미경(Optical Microscopy)을 사용하여 SiNx의 식각 유무를 살펴보았고, RTP로 형성된 국부 전계층의 형성 두께, 주변 부분의 형상을 살피기 위해 도핑 영역을 혼합수용액으로 식각하여 주사 전자 현미경(SEM)을 이용하여 관찰 하였다. 또한 후면의 특성을 살펴보기 위해 분광 광도계(UV/VIS/NIR Spectrophotometer)를 사용하여 후면 SiNx층의 유무에 따른 반사도를 비교, 측정 하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.365-365
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• 2010

In this paper, silicon nitride thin films with different silane and ammonia gas ratios were deposited and characterized for the antireflection and passivation layer of high efficiency single crystalline silicon solar cells. As the flow rate of the ammonia gas increased, the refractive index decreased and the band gap increased. Consequently, the transmittance increased due to the higher band gap and the decrease of the defect states which existed for the 1.68 and 1.80 eV in the SiNx films. The reduction in the carrier lifetime of the SiNx films deposited by using a higher $NH_3/SiH_4$ flow ratio was caused by the increase of the interface traps and the defect states in/on the interface between the SiNx and the silicon wafer. The silicon and nitrogen rich films are not suitable for generating both higher carrier lifetimes and transmittance. These results indicate that the band gap and the defect states of the SiNx films should be carefully controlled in order to obtain the maximum efficiency for c-Si solar cells.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제11권2호
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• pp.7-11
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• 2012

SiNx films have been wildly used as anti-reflection coatings and passivation for crystalline silicon solar cells. In this study, the SiNx films were deposited by using high frequency (13.56MHz) PECVD and optical & passivation properties were investigated. The RF power was changed in a certain range for the film deposition. Then, the refractive index, etch rate, minority carrier lifetime and cell efficiency were measured to study the properties of the film respectively. The optimal deposition conditions for application to crystalline silicon solar cells were proposed as results of the study. Finally, the best cell efficiency of 16.98% was obtained from the solar cell with the SiNx films deposited by RF power of 550W.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제8권4호
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• pp.738-742
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• 2007

능동형 평판디스플레이 소자를 제작하기 위해 수소화된 비정질 규소 박막트랜지스터 (a-Si:H TFT)의 상부에 화소전극을 형성하는 과정에 따른 TFT의 특성 변화를 연구하였다. 화소전극 형성 전에 1 pA 수준의 오프상태 전류 및 $10^6$ 이상의 스위칭률을 보이던 TFT에 화소전극 공정을 행하면 오프상태 전류가 10 pA 이상으로 증가하여 소자특성이 악화되었다. 이러한 소자특성의 악화는 SiNx 보호막 표면의 플라즈마 처리로 개선될 수 있었는데, 특히 $N_2$ 플라즈마가 좋은 결과를 보였다. 화소전극 공정에 의해서 누설전류가 증가하는 것은 투명전도막 증착공정 중에 SiNx 보호막 표면에 전하가 축적되어 이에 유도되는 백채널의 캐리어 축적에 기인하는 것으로 추정된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2003년도 추계학술대회 논문집 Vol.16
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• pp.360-363
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• 2003

In this paper, we investigated SiNx film as a buffer layer of TFT-FRAM. Buffer layers were prepared by two step process of a $N_2$ plasma treatment and subsequent $SiN_x$ deposition. By employing $N_2$ plasma treatment, interface traps such as mobile charges and injected charges were removed, hysteresis of current-voltage curve disappeared. After $N_2$ plasma treatment, a leakage current was decreased about 2 orders. From these results, it is possible to perform the plasma treating process to make a good quality buffer layer of MFIS-FET or capacitor as an application of non-volatile memory.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.149-149
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• 2010

The double-layer antireflection (DLAR) coatings have significant advantages over single-layer antireflection (SLAR) coatings. This is because they will be able to cover a broad range of the solar spectrum which would enhance the overall performance of solar cells. Moreover films deposited at high frequency are expected to show excellent and UV-stable passivation in the refractive index that we adopted. In this work, we present a novel DLAR coating using SiNx:H thin films with refractive indices 1.9 and 2.3 as the top and bottom layers. This approach is cost effective when compared to earlier DLAR coatings with two different materials. SiNx:H films were deposited by Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) technique using $SiH_4$, $NH_3$ and $N_2$ gases with flow rates 20~80sccm, 200sccm and 85 sccm respectively. The RF power, plasma frequency and substrate temperature for the deposition were 300W, 13.56 MHz and $450^{\circ}C$, respectively. The optimum thickness and refractive indices values for DLAR coatings were estimated theoretically using Macleod simulation software as 82.24 nm for 1.9 and 68.58 nm for 2.3 respectively. Solar cells were fabricated with SLAR and DLAR coatings of SiNx:H films and compared the cell efficacy. SiNx:H> films deposited at a substrate temperature of $450^{\circ}C$ and that at 300 W power showed best effective minority carrier lifetime around $50.8\;{\mu}s$. Average reflectance values of SLAR coatings with refractive indices 1.9, 2.05 and 2.3 were 10.1%, 9.66% and 9.33% respectively. In contrast, optimized DLAR coating showed a reflectance value as low as 8.98% in the wavelength range 300nm - 1100nm.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.206-206
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• 2010

본 연구에서는 신경망을 이용하여 SiN 박막의 특성을 예측하는 모델을 개발하였다. 신경망으로는 일반화된 회귀 신경망 (generalized regression neural network-GRNN)을 이용하였고, GRNN 모델의 예측수행은 유전자 알고리즘 (genetic algorithm-GA)을 이용하여 최적화 하였다. 개발된 모델을 이용하여 증착률과 굴절률 및 균일도를 공정변수의 함수로 예측하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.364.1-364.1
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• 2014

고효율 태양전지로 가기 위해서는 태양전지의 후면 패시베이션은 중요한 역할을 한다. 후면 패시베이션 막으로 사용되는 $Al_2O_3$ 막은 $Al_2O_3/Si$ 계면에서 높은 화학적 패시베이션과 Negative Fixed Charge를 가지고 있어 적합한 Barrier막으로 여겨진다. 하지만 이후에 전면 Metal paste의 소성 공정에 의해 $800^{\circ}C$이상 온도를 올려주게 됨에 따라 $Al_2O_3$ 막 내부에 결합되어 있던 수소들이 방출되어 blister가 생성되고 막 질은 떨어지게 된다. 우리는 blister가 생성되는 것을 방지하기 위한 방법으로 PECVD 장비로 SiNx를 증착하는 공정 중에 $N_2O$ 가스를 첨가하여 SiON 막을 증착하였다. SiON막은 $N_2O$가스량을 조절하여 막의 특성을 변화시키고 변화에 따라 소성시 막에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 공정을 위해 $156{\times}156mm2$, $200{\mu}m$, $0.5-3.0{\Omega}{\cdot}cm$ and p-type 단결정 실리콘 웨이퍼를 사용하였고, $Al_2O_3$ 막을 올리기 전에 RCA Cleaning 실행하였다. ALD 장비를 통해 $Al_2O_3$ 막을 10nm 증착하였고 RF-PECVD 장비로 SiNx막과 SiON막을 80nm 증착하였다. 소성로에서 $850^{\circ}C$ ($680^{\circ}C$) 5초동안 소성하고 QSSPC를 통해 유효 반송자 수명을 알아보았다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.122.2-122.2
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• 2011

결정질 태양전지 제작에서, passavtion은 표면의 반사도를 줄여주는 반사 방지막의 역할과 표면의 dangling bond를 감소시켜, 표면 재결합 속도를 줄이고 minority carrier lifetime을 증가하는 데 큰 영향을 미친다. 그렇기 때문에 저가형 고효율 태양전지 제작에서 우수한 특성을 가지는 passivation막은 매우 중요한 이슈이다. 본 연구에서는 LBC(local back contact) 구조를 가지는 단결정 태양전지 후면에, 기존의 Full Al-BSF의 passivation 막을 SiNx와 ONO passivation 막으로 각각 대체하여, LBC 구조에서 더 적합한 passivation 막을 찾고자 하였다. SiNx와 ONO passivation 막은 단결정 LBC 구조 태양전지 후면에 각각 형성되었고 $800^{\circ}C$, 20 sec 조건으로 소성되었다. 실험결과는 minority carrier lifetime과 surface recombination velocity로 관찰하였다. 그 결과, SiNx passivation 막의 표면 재결합 속도는 29.7cm/s이고, ONO passivation 막의 표면 재결합 속도는 24.5cm/s로, Full Al-BSF 표면 재결합 속도 750cm/s에 비해 더 적합한 passivation 막으로 확인할 수 있었다. 결과적으로 SiNx,ONO passivation 막이 Full Al-BSF보다 전극에 수집되는 캐리어의 양이 많아짐에 따라 효율향상을 가져올 수 있을 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.402-402
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• 2011

본 연구에서는 결정질 태양전지 제작에 있어 재료비 절감과 기존의 Screen Printing 공정 기술에서의 단점을 보완하기 위한 방안으로 후면 passivation 구조와 레이저를 이용한 국부적 후면 전극 형성(Laser Fired Contact) 방법에 대한 실험을 진행하였다. 후면 passivation 층으로 SiO2/ SiNx/SiO2 삼중막 구조와 SiNx 단일막 구조를 형성시킨 후 anneal 온도에 따른 소수캐리어의 lifetime 변화를 비교하였다. LFC 형성은 2 ${\mu}m$ 두께의 Al이 증착된 기판 후면에 1,064 nm 파장의 레이저를 통해 diameter와 dot pitch 등의 파라미터를 가변 하여 실시하였다. 실험 결과 800$^{\circ}C$의 고온 열처리 후 ONO 삼중막에서의 lifetime 향상이 우세하여 SiNx 단일 막 보다 열적 안정성이 우수함을 확인하였다. LFC 결과 diameter가 40, 50, 60 ${\mu}m$로 가변된 조건에서는 40 ${\mu}m$ 일 경우와 dot pitch가 200, 500, 1,000 ${\mu}m$로 가변된 조건에서는 1,000 ${\mu}m$일 경우 610 mV의 Voc 값을 보였다. 이는 레이저를 통해 국부적으로 Al-Si 간 alloy를 형성시킴으로써 접촉 면적이 최소화됨에 따라 후면에서의 캐리어의 재결합속도를 감소시키고, passivation 효과를 극대화시키기 때문이다.