• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1993년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.1147-1149
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• 1993

ZnO/$SnO_2$:F bilayer films have been prepared by pyrosol deposition method to develop optimum transparent electrode for use in amorphous silicon solar cells. The solution for $SnO_2:F$ film was composed of $SnCl_4{\cdot}5H_2O,\;NH_4F,\;CH_3OH$ and HCl, and ZnO films have been deposited on the $SnO_2:F$ films by using the solution of $ZnO(CH_3COO){_2}{\cdot}2H_2O,\;H_2O\;and\;CH_3OH$. These films have been investigated the variation of electrical and optical properties under the hydrogen plasma exposure. The sheet resistance of the $SnO_2:F$ film was sharply increased and its transmittance was decreased with the blackish effect after plasma treatment. However, the ZnO/$SnO_2:F$ bilayer film was shown hydrogen plasma durability because the electrical and optical properties was almost unchanged more then 60 seconds exposure time.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.190-190
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• 2010

Zinc oxide is the most attractive material due to the large direct band gap (3.37 eV), excellent chemical and thermal stability, and large exciton binding energy (60 meV). Recently, ZnO nanorods were used as the high efficient antireflection coating layer of solar cells based on silicon (Si). In this reports, we studied the effects of rapid thermal annealing (RTA) treatment on optical properties of ZnO nanorods. For fabrication of ZnO nanorods, there are many methods such as hydrothermal method, sol-gel method, and metal organic chemical vapor deposition method. Among of them, we used the conventional wet chemical method which is simple and low temperature growth. In order to synthesize the ZnO nanorods, the ZnO films were deposited on Si substrate by RF magnetron sputtering at room temperature and the samples were dipped to aqua solution containing the zinc nitrate and hexamethylentetramines (HMT). The synthesis process was achieved in keeping with temperature of $90-95^{\circ}C$ and under constant stirring. The morphology of ZnO nanorods on glass and Si was characterized by scanning electron microscopy. For the analysis of antireflection performance, the reflectance and transmittance were measured by spectrophotometer. And for analyzing the effects of RTA treatment on ZnO nanorods, crystalline properties were investigated by X-ray diffraction measurements and optical properties was estimated by photoluminescence spectra.

• 신재생에너지
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• 제17권1호
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• pp.19-32
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• 2021

Photovoltaic (PV) panels are generally treated as the most dependable components of PV systems; therefore, investigations are necessary to understand and emphasize the degradation of PV cells. In almost all specific deprivation models, humidity and temperature are the two major factors that are responsible for PV module degradation. However, even if the degradation mode of a PV module is determined, it is challenging to research them in practice. Long-term response experiments should thus be conducted to investigate the influences of the incidence, rates of change, and different degradation methods of PV modules on energy production; such models can help avoid lengthy experiments to investigate the degradation of PV panels under actual working conditions. From the review, it was found that the degradation rate of PV modules in climates where the annual average ambient temperature remained low was -1.05% to -1.16% per year, and the degree of deterioration of PV modules in climates with high average annual ambient temperatures was -1.35% to -1.46% per year; however, PV manufacturers currently claim degradation rates of up to -0.5% per year.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.97.1-97.1
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• 2010

유연금속기판위에 DC 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 Ag/ZnO 이중구조의 후면반사막을 증착하고 Ag 표면조도 변화에 따른 후면반사막의 반사특성 변화와 플렉서블 비정질 실리콘 박막 태양전지의 셀 특성에 미치는 영향을 조사하였다. Substrate구조를 갖는 플렉서블 실리콘 박막 태양전지에서는 실리콘 박막 광흡수층의 상대적으로 낮은 광 흡수율로 인하여 입사광에 대한 태양전지 내에서의 광 산란 및 포획이 태양전지 효율을 증대시키는데 매우 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 플렉서블 실리콘 박막 태양전지에서의 후면반사막은 광 흡수층에서 흡수되지 않는 입사광을 다시 반사시켜 광 흡수를 증대시키며 이때 후면반사막 표면에서 반사 빛을 효율적으로 산란시켜 이동경로를 증대시킴으로써 광 흡수율을 더욱 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 유연금속 기판위에 Ag와 ZnO:Al($Al_2O_3$ 2.5wt%) 타겟을 사용한 DC 마그네트론 스퍼터링법으로 Ag/AZO 이중구조의 후면반사막을 제조하고, Ag 박막의 표면형상 변화와 이에 따른 후면반사막의 반사도 변화를 비교, 분석하였다. 증착 조건 변화에 따른 표면 형상 및 반사 특성은 Atomic Force Mircroscope(AFM), Scanning electron miroscopy(SEM), UV-visible-nIR spectrometry를 통하여 분석하였다. 서로 다른 표면 거칠기를 갖는 후면반사막 위에 n-i-p구조의 a-Si:H 실리콘 박막 태양전지를 제조한 후 태양전지 동작 특성에 미치는 영향을 조사하였다. n,p층은 13.56MHz PECVD, i층은 60MHz VHF CVD를 사용하여 각각 제조 하였으며, Photo I-V, External Quantum Efficiency(EQE) 분석을 통하여 태양전지 특성을 조사 하였다. SEM 분석결과 공정 온도가 증가 할수록 Ag 박막의 표면 결정립 크기도 증가하였으며, AFM분석을 통한 Root-mean-square(Rms)값은 상온에서 $500^{\circ}C$로 증착온도가 증가함에 따라 6.62nm에서 46.64nm까지 증가하였다. Ag 박막의 표면 거칠기 증가에 따라 후면반 사막의 확산 반사도도 함께 증가하였다. 공정온도 $500^{\circ}C$에서 증착된 후면반사막을 사용하여 a-Si:H 태양전지를 제조하였을 때 상온에서 제조한 후면반사막에 비하여 단락전류밀도 (Jsc)값은 9.94mA/$cm^2$에서 13.36mA/$cm^2$로 증가하였으며, 7.6%의 가장 높은 태양전지 효율을 나타내었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.62.2-62.2
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• 2010

박막 실리콘 태양 전지는 저가격화 및 대량생산, 대면적화에 유리하다는 장점을 가지고 있다. 단점으로 지적되는 낮은 효율을 극복하기 위해 광흡수층의 밴드갭이 서로 다른 두 개 이상의 박막을 적층하여, 넓은 파장 대역의 빛을 효과적으로 흡수함으로써 광변환 효율을 올리기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다. 서로 다른 밴드갭의 광흡수층을 가진 p-i-n 구조를 다중 적층하여 고효율의 태양 전지를 제작하기 위해서는 n-도핑층과, p-도핑층 간에 전자와 정공이 빠르게 재결합할 수 있는 터널 접합(Tunnel Recombination Junction)의 형성이 필수적이며, 이때 광손실이 최소화되도록 해야한다. 만약 터널 접합이 적절하게 형성되지 않으면 결합되지 않은 전자와 정공이 도핑층 사이에 쌓이게 되고, 도핑층 사이의 저항 증가로 태양 전지의 광변환 효율은 크게 하락한다. 이번 연구에서는 터널 접합이 잘 이루어지게 하기 위한 n-도핑층 및 p-도핑층 박막의 특성과, 터널 접합의 특성에 따른 적층형 태양 전지의 광효율 변화를 확인하였다. 광흡수층 및 도핑층은 TCO($SnO_2:F$, Asahi) 유리 기판 위에 PECVD를 사용하여 p-i-n 구조로 RF Power 조건에서 증착되었고, ${\mu}c$-Si 광흡수층의 경우에는 VHF Power 조건에서 증착되었다. 광흡수층이 a-Si/${\mu}c$-Si의 구조를 가지는 이중 접합 태양 전지에서 ${\mu}c$-Si n-도핑층/${\mu}c$-Si p-도핑층 사이의 터널 접합 실험 결과 n-도핑층 및 p-도핑층의 결정화도와 도핑 농도를 조절하여 터널 접합의 저항을 최소화했고, 터널 접합 특성이 이중 접합 셀의 광효율 특성과 유사한 경향을 보임을 확인하였다. 광흡수층이 a-Si/a-SiGe/${\mu}c$-Si의 구조를 가지는 삼중 접합 태양 전지 실험의 경우 a-Si과 a-SiGe 광흡수층 사이에 ${\mu}c$-Si n-도핑층/${\mu}c$-Si p-도핑층/a-SiC p-도핑층의 구조를 적용하여 터널 접합을 형성하였으며, ${\mu}c$-Si p-도핑층의 두께 및 박막 특성을 개선하여 광손실이 최소화된 터널 접합을 구현하였고, 삼중 접합 태양 전지에 적용되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.80-80
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• 2010

유리기판위에 큰 결정입자를 갖는 실리콘 (폴리 실리콘) 박막을 제조하는 것은 가격저가화 및 대면적화 측면 같은 산업화의 높은 잠재성을 가지고 있기 때문에 그동안 많은 관심을 가지고 연구되어 오고 있다. 다양한 방법을 이용하여 다결정 실리콘 박막을 만들기 위해 노력해 오고 있으며, 태양전지에 응용하기 위하여 연속적이면서 10um이상의 큰 입자를 갖는 다결정 실리콘 씨앗층이 필요하며, 고속증착을 위해서는 (100)의 결정성장방향 등 다양한 조건이 제시될 수 있다. 다결정 실리콘 흡수층의 품질은 고품질의 다결정 실리콘 씨앗층에서 얻어질 수 있다. 이러한 다결정 실리콘의 에피막 성장을 위해서는 유리기판의 연화점이 저압 화학기상증착법 및 아크 플라즈마 등과 같은 고온기반의 공정 적용의 어려움이 있기 때문에 제약 사항으로 항상 문제가 제기되고 있다. 이러한 관점에서 볼때 유리기판위에 에피막을 성장시키는 방법으로 많지 않은 방법들이 사용될 수 있는데 전자 공명 화학기상증착법(ECR-CVD), 이온빔 증착법(IBAD), 레이저 결정화법(LC) 및 펄스 자석 스퍼터링법 등이 에피 실리콘 성장을 위해 제안되는 대표적인 방법으로 볼 수 있다. 이중에서 효율적인 관점에서 볼때 IBAD는 산업화측면에서 좀더 많은 이점을 가지고 있으나, 박막을 형성하는 과정에서 큰 에너지 및 이온크기의 빔 사이즈 등으로 인한 표면으로의 damages가 일어날 수 있어 쉽지 않는 방법이 될 수 있다. 여기에서는 이러한 damage를 획기적으로 줄이면서 저온에서 결정화 시킬 수 있는 cold annealing법을 소개하고자 한다. 이온빔에 비해서 전자빔의 에너지와 크기는 그리드 형태의 렌즈를 통해 전체면적에 조사하는 것을 쉽게 제어할 수 있으며 이러한 전자빔의 생성은 금속 필라멘트의 열전자가 아닌 Ar플라즈마에서 전자의 분리를 통해 발생된다. 유리기판위에 다결정 실리콘 씨앗층을 제조하기 위하여 전자빔을 조사하는 방법과 Al을 이용한 씨앗층 제조법이 비교되어 공정 수행이 이루어진다. 우선, 전자빔 조사를 위해 DC 및 RF 스퍼터링법을 이용하여 ${\sim}10^{20}cm^{-3}$이상의 농도를 갖는 $p^+^+$ 비정질 실리콘 박막을 제조한다. Al의 증착은 DC 스퍼터링법을 이용하여 제조하고 그 두께는 실리콘 박막의 두께와 동일한 조건(350nm)으로 제조한다. 제조된 샘플은 E-beam gun이 달린 챔버로 이동하여 1.4keV의 세기를 가지고 각각 10, 20, 50, 100초를 조사한 후 단면의 이미지를 SEM으로, 결정화 정도를 Raman으로, 결정화 방향 등에 대한 조사를 XRD로 분석 측정한다. 그리고 Hall effect를 통해 전자빔의 조사 전후의 캐리어 농도, 이동도 및 비저항 등에 대한 조사가 이루어진다. 동시에 Al을 촉매로 한 layer교환에 대하여 마찬가지로 분석을 통하여 최종적으로 비교분석이 이루어 진다. 전자빔을 조사한 샘플에 대하여 빠른 시간 및 캐리어농도 제어 등의 우수성이 보이며, 특히 ~98%이상의 결정화율을 보일 것으로 예상된다.

• 센서학회지
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• 제8권3호
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• pp.283-290
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• 1999

본 연구에서는 고효율 단결정 실리콘 태양전지의 제작방법인 PERL방식을 사용하여 비저항이 $0.1{\sim}2{\Omega}{\cdot}cm$을 갖는 (100)면의 p형실리콘 기판으로 $n^+/p/p^+$ 접합의 태양전지를 제작하였다. 이를 위해 웨이퍼의 절단, KOH을 사용한 역피라미드 모양으로의 에칭, 인과붕소의 도핑, 반사방지막과 전극의 증착 및 열처리 등의 공정을 행하였다. 이때 소자표면의 광학적인 특성과 도핑농도가 저항값에 미치는 영향을 조사하고, Silvaco로 $n^+$도핑에 대한 확산 깊이와 도핑농도를 시뮬레이션하여 측정치와 비교하였다. AM(air mass) 1.5 조건하에서 입사되는 빛의 세기가 $100\;mW/cm^2$인 경우의 단락전류는 43 mA, 개방전압은 0.6 V, 그리고 충실도는 0.62였다. 이때 제작된 태양전지의 광전변환효율은 16%였다.

• 대한전자공학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.42-51
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• 1981

결정방위 (100)인 단결정 P형 실리콘 기판으로 N+PP+ 태양전지를 제작하였다. 뒷면의 P+층의 형성은 940℃에서 60분간 boron nitride를 사용하는 첫번째 boron predeposition과 boron glass를 제거하지 않고 1145℃에서 3시간 동안 행하는 두번째 predeposition으로 이루어지며 boron 확산층의 어닐링은 1100℃에서 40분간 하였다. 앞면의 N+ 층의 형성은 900℃에서 7∼15분동안 POCI3 source를 사용하는 Phosphorus Predeposition으로 이루어지며 어닐링은 800℃에서 1시간 동안 dryO2분위기로 하였다 금속전극층의 형성은 Ti, Pd, Ag의 순으로 앞, 뒷면에 이들 금속들을 질공증착한 후 사진식각을 함으로써 이루어지며 이에 다시 전기도금을 하여 전체 전극층의 두께를 3∼4μm정도로 증가시켰다. 표면 광반사를 줄이기 위해 앞면에 400℃에서 silicon nitride를 입혔으며 마지막으로 550℃에서 10분간 alloy를 함으로써 금속전극의 신뢰도를 높혔다. 그 결과 제작된 면적 3.36㎠의 N+PP+ 전지들은 100mW/㎠의 인공조명하에서 단락전류 103mA, 개방전압 0.59V ,충실도 0.8을 보였다. 따라서 실제 전면적(수광면적)효율이 14.4%(16.2%)가 되어 BSF가 없는 N+P 전지의 11%전면적 변환효율에서 약3.5%의 효율이 개선되었다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.1095-1100
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• 2021

본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링 법으로 유리, 사파이어, PEN 기판 위에 ITZO 박막을 증착하여 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다. 유리와 사파이어 기판위에 증착한 ITZO 박막의 비저항은 각각 3.08×10-4 과 3.21×10-4 Ω-cm로 큰 차이를 보이지 않은 반면 PEN 기판위에 증착한 ITZO 박막의 비저항은 7.36×10-4 Ω-cm로 다소 큰 값이 측정되었다. 기판의 종류와 무관하게 ITZO 박막의 평균 투과도의 차이는 크지 않았다. 유리 기판위에 증착한 ITZO 박막의 비정질 실리콘 박막 태양전지의 흡수영역에서의 평균 투과도와 P3HT : PCBM 유기물 활성층의 흡수영역에서의 평균 투과도를 이용하여 구한 재료평가지수는 각각 10.52와 9.28×10-3 Ω-1로 가장 우수한 값을 나타내었다. XRD와 AFM 측정을 통해, 기판의 종류에 상관없이 모든 ITZO 박막이 비정질 구조를 나타내며 핀홀이나 크랙 같은 결함이 없는 표면을 가짐을 확인할 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제23권4호
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• pp.88-94
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• 2014

본 논문에서는 실리콘 태양전지의 Ribbon 접합부에 대한 장기 신뢰성 평가를 위해 Ribbon 두께와 솔더 조성을 달리하여 (A-type:0.2mm/SnPb, B-type:0.25mm/SnPb, C-type:0.2/SnA gPb, D-type:0.25mm/SnAgPb) 열충격 시험을 수행하였다. 열충격 시험 조건은 $-40^{\circ}C$에서 $85^{\circ}C$로 각각 15분씩 30분을 1 cycle로 하여 600 cycle을 수행하였다. 그 결과 초기효율은 A-type이 15.0%, B-type이 15.4% 및 C, D-type이 15.8%를 나타냈으며, 열충격 시험 후 초기효율 대비 효율감소율은 A-Type이 13.8%, B- Type이 15.4%, C-Type이 15.3% 및 D-Type이 16.2%을 나타냈다. I-V 특성곡선 및 표면변화를 비교한 결과, 표면의 변화는 큰 차이가 없었으나, A, C-Type의 시편에서는 직렬저항이 증가하였고, C-Type의 I-V 특성곡선 Current 저하 시작점이 A-Type보다 0.05(V)빠르게 나타났다. B, D-Type에서는 직렬저항 증가 및 병렬저항 감소의 복합적인 효율 저하 특성이 나타났으며, Cell 손상도 확인할 수 있었다. SnAgPb계열 솔더를 사용한 시편이 초기 접합성 및 효율 측면에서 우수하였으나, 장기신뢰성에서 취약하였으며, Ribbon 두께가 두꺼울수록 장기신뢰성이 저하되는 것을 확인 할 수 있었다.