• 한국진공학회지
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• 제21권1호
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• pp.29-35
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• 2012

수소화된 실리콘 질화막은 결정질 태양전지 산업에서 반사방지막과 패시베이션 층으로 널리 사용되고 있다. 또한, 수소화된 질화막은 금속 소성공정과 같은 높은 공정온도를 거친 후에도 결정질 실리콘 태양전지의 표면층으로서 충족되는 특성들이 변하지 않고 유지 되어야 한다. 본 연구에서는 Plasma enhanced chemical vapor deposition 장치를 이용한 수소화된 실리콘 질화막의 특성 변화에 대한 경향성을 알아보기 위하여 증착조건의 변수(온도, 증착거리, 무선주파수 전력, 가스비율 등)들을 다양하게 가변하여 증착조건의 최적화를 찾았다. 이후 수소화된 실리콘 질화막의 전구체가 되는 사일렌($SiH_4$)과 암모니아 ($NH_3$) 가스비를 변화시켜가며 결정질 실리콘 태양전지에 사용되기 위한 박막의 광학 전기 화학적 그리고 표면 패시베이션 특성들을 분석하였다. 가스 비율에 따른 수소화된 실리콘 질화막의 굴절율 범위는 1.90~2.20까지 나타내었다. 결정질 실리콘 태양전지에 사용하기 위한 가장 적합한 특성은 3.6 ($NH_3/SiH_4$)의 가스비율을 나타내었다. 이를 통하여 $156{\times}156mm$ 대면적 결정질 실리콘 태양전지를 제작하여 17.2 %의 변환 효율을 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.215-216
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• 2013

The silicide is a compound of Si with an electropositive component. Silicides are commonly used in silicon-based microelectronics to reduce resistivity of gate and local interconnect metallization. The popular silicide candidates, CoSi2 and TiSi2, have some limitations. TiSi2 showed line width dependent sheet resistance and has difficulty in transformation of the C49 phase to the low resistive C54. CoSi2 consumes more Si than TiSi2. Nickel silicide is a promising material to substitute for those silicide materials providing several advantages; low resistivity, lower Si consumption and lower formation temperature. Nickel silicide (NiSi) nanowire (NW) has features of a geometrically tiny size in terms of diameter and significantly long directional length, with an excellent electrical conductivity. According to these advantages, NiSi NWs have been applied to various nanoscale applications, such as interconnects [1,2], field emitters [3], and functional microscopy tips [4]. Beside its tiny geometric feature, NW can provide a large surface area at a fixed volume. This makes the material viable for photovoltaic architecture, allowing it to be used to enhance the light-active region [5]. Additionally, a recent report has suggested that an effective antireflection coating-layer can be made with by NiSi NW arrays [6]. A unique growth mechanism of nickel silicide (NiSi) nanowires (NWs) was thermodynamically investigated. The reaction between Ni and Si primarily determines NiSi phases according to the deposition condition. Optimum growth conditions were found at $375^{\circ}C$ leading long and high-density NiSi NWs. The ignition of NiSi NWs is determined by the grain size due to the nucleation limited silicide reaction. A successive Ni diffusion through a silicide layer was traced from a NW grown sample. Otherwise Ni-rich or Si-rich phase induces a film type growth. This work demonstrates specific existence of NiSi NW growth [7].

• 한국재료학회지
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• 제21권9호
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• pp.491-496
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• 2011

Transparent conducting oxides (TCOs) used in the antireflection layer and current spreading layer of heterojunction solar cells should have excellent optical and electrical properties. Furthermore, TCOs need a high work function over 5.2 eV to prevent the effect of emitter band-bending caused by the difference in work function between emitter and TCOs. Sn-doped $In_2O_3$ (ITO) film is a highly promising material as a TCO due to its excellent optical and electrical properties. However, ITO films have a low work function of about 4.8 eV. This low work function of ITO films leads to deterioration of the conversion efficiency of solar cells. In this work, ITO films with various Zn contents of 0, 6.9, 12.7, 28.8, and 36.6 at.% were fabricated by a co-sputtering method using ITO and AZO targets at room temperature. The optical and electrical properties of Zn-doped ITO thin films were analyzed. Then, silicon heterojunction solar cells with these films were fabricated. The 12.7 at% Zn-doped ITO films show the highest hall mobility of 35.71 $cm^2$/Vsec. With increasing Zn content over 12.7, the hall mobility decreases. Although a small addition of Zn content increased the work function, further addition of Zn content over 12.7 at.% led to decreasing electrical properties because of the decrease in the carrier concentration and hall mobility. Silicon heterojunction solar cells with 12.7 at% Zn-doped ITO thin films showed the highest conversion efficiency of 15.8%.

• 한국광학회지
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• 제11권5호
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• pp.323-329
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• 2000

[공기 $ISiO_2ITiNI$ 유리]설계의 반사율이 가시광선 영역에서 0이 되는 TiN의 이상적인 복소수 굴절률을 계산하였다. TiN과 $SiO_2$의 각 층의 두께 변화에 따른 2층 무반사 코팅의 반사율을 전사모의하였으며, 그 결과 TiN의 두께를 조절함으로써 최저 반사율 영역의 폭과 반사율을 변화시킬 수 있었고, $SiO_2$층의 두께를 조절함으로써 반사율이 최저가 되는 중심을 이동시킬 수 있었다. RF 마크네트론 스퍼터링 방법으로 증착한 TiN 박막의 화학적, 구조적, 전기적 특성은 각각 Rutherford backscattering spectroscopy (RBS), atomic force microscope(AFM), 4점 탐침 측정기를 이용하였다. 또한 TiN 박막과 2층 무반사 코팅의 광학적 특성은 분광광도계와 variable angle spectroscopic ellipsometer(VASE)를 이용하여 조사하였다. AFM 측정 결과 TiN 박막의 rms 거칠기는 $9~10\AA$으로 비교적 박막의 표면은 균일하고, 높은 기판온도에서 증착한 TiN 박막의 비저항은 4점 탐침측정 결과 $360~730\mu$\Omega $ cm로 매우 낮으며, RBS측정 결과 Ti:O:N=1:0.65:0.95 비율로 산소가 포함되어 있음을 알았다. 이러한 TiN 박막의 특성과 전산모의 바탕으로 증착한 TiN층을 이용한 2층 무반사 무정전 코팅[공기 $ISiO_2ITiNI$ 유리]의 반사율은 440~650 nm영역에서 0.5% 미만이었다.

• 태양에너지
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• 제10권3호
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• pp.60-65
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• 1990

[ $p^+$ ]형의 InP 기판($p=4{\times}10^{18}cm^{-3}$)에 일정 온도에서 S를 열 확산시켜 $n^+-p^+$ 접합을 형성하고, $n^+$형 측에 사진식각법으로 폭 $20{\mu}m$의 표면 격자상 전극을 $300{\mu}m$ 간격으로 형성한 후, 반사방지(AR) 막으로 $600{\AA}$ 두께의 SiO 박막을 증착시켜 크기 $5{\times}5{\times}0.3mm^3$의 $n^+-p^+$ InP 동종접합 태양전지를 제작하였다. S의 접합깊이는 약 $0.4{\mu}m$이었으며, 제작된 태양전지는 확산시간이 증가함에 따라 단락전류($J_{sc}$)가 증가하였고, 충진율(F.F)이 감소하였으며, 직렬저항($R_s$)과 에너지 변환효율(${\eta}$)이 증가하는 경향을 나타냈다. $5,000-9,000{\AA}$의 파장 영역에서 양호한 분광감도 특성을 나타냈으며, 단락전류, 개방전압($V_{oc}$), 충진율, 에너지 변환효율이 각각 $13.16mA/cm^2$, 0.38V, 53.74%, 10.1%인 태양전지를 제작하였다.

• 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.

• 한국진공학회지
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• 제11권3호
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• pp.176-182
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• 2002

이온빔 스퍼터링을 사용하여 유리 기판위에 $TiO_2$ 박막을 증착하고 광학적, 구조적 특성을 분석한 후 실제 반사 방지막을 제작하였다. 박막 증착은 상온에서 실시하였으며 이온빔 전압을 1.2 kV 이온빔 전류 밀도를 200 $\mu\textrm{A}/\textrm{cm}^2$로 고정하였다. 방전가스로 아르곤과 산소 가스를 사용하였으며 $O_2$/Ar비를 변화시켜 박막을 증착하고 각 박막의 특성을 분석하였다. 증착된 박막은 비정질이었고 $O_2$/Ar비가 1일 때 화학량론적인 조성비를 나타내었다. 증착된 박막의 표면 거칠기는 7 $\AA$이내의 낮은 값을 보였으나 과량의 산소분위기에서는 그 값이 50 $\AA$이상으로 증가하였고 이로 인해 투과도가 감소하는 경향을 보였다. 증착된 $TiO_2$ 박막의 굴절률은 2.40-2.45값을 나타내었고.$O_2$/Ar 비가 0.25-1사이에서 높은 투과도를 나타내었다. 이온빔 스퍼터링으로 $SiO_2$/$TiO_2$6층 반사 방지막을 제작하여 가시 광선 영역에서 약 1%이하의 반사율 특성을 갖는 박막을 증착할 수 있었다.

• 접착 및 계면
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• 제20권1호
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• pp.1-8
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• 2019

균일한 단일층(monolayer)의 형성은 박막 두께에서의 특성을 유지하면서 차광, 반사방지 등의 물리적, 화학적 기능을 강화할 수 있는 중요한 수단이다. 이전 연구에서도 여러 코팅 방법으로 단일층을 구현하였으나, 공정이 복잡하고 대면적화 하는데 어려움이 있었다. 이에 본 연구에서는 소량의 용액으로 대면적 코팅이 가능한 로드 (rod) 코팅법을 사용하여, $20cm{\times}20cm$ PET 필름 기판 위에 마이크로미터 크기의 PMMA 비드를 가장 치밀한 형태인 HCP(hexagonal closed packing)가 되도록 코팅을 진행하였다. 끓는점과 증기압이 다른 용매의 사용과 계면활성제의 적용, 플라즈마 처리를 통한 기판 에너지의 변화를 통해 형성되는 단일층의 수준을 관찰하였다. 본 연구를 통해 비드의 메니스커스, 용매와 비드의 인-척력, 표면에너지를 포함한 코팅 조건을 최적화함으로써, 최종적으로 단위면적당 비드가 차지하는 정도인 입자의 커버리지를 초기 대비 약 20% 정도 향상시켰고, 단일층에 영향을 주는 인자들을 확인하였다. 본 결과는 기존에 연구되었던 코팅 방법에 비해 간단하고 빠르게 대면적의 단일층(monolayer)을 형성할 수 있기 때문에, 광학필름과 센서 등 첨단 분야로의 잠재적 응용 가능성이 높다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.388-388
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• 2016

Chemical mist deposition (CMD) of poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene sulfonate) (PEDOT:PSS) was investigated with cavitation frequency f, solvent, flow rate of nitrogen, substrate temperature $T_s$, and substrate dc bias $V_s$ as variables for efficient PEDOT:PSS/crystalline (c-)Si heterojunction solar cells (Fig. 1). The high-speed camera and differential mobility analysis characterizations revealed that average size and flux of PEDOT:PSS mist depend on f, solvent, and $V_s$. The size distribution of mist particles including EG/DI water cosolvent is also shown at three different $V_s$ of 0, 1.5, and 5 kV for a f of 3 MHz (Fig. 2). The size distribution of EG/DI water mist without PEDOT:PSS is also shown at the bottom. A peak maximum shifted from 300-350 to 20-30 nm with a narrow band width of ~150 nm for PEDOT:PSS solution, whose maximum number density increased significantly up to 8000/cc with increasing $V_s$. On the other hand, for EG/water cosolvent mist alone, the peak maximum was observed at a 72.3 nm with a number density of ~700/cc and a band width of ~160 nm and it decreased markedly with increasing $V_s$. These findings were not observed for PEDOT:PSS/EG/DI water mist. In addition, the Mie scattering image of PEDOT:PSS mist under white bias light was not observed at $V_s$ above 5 kV, because the average size of mist became smaller. These results imply that most of solvent is solvated in PEDOT:PSS molecule and/or solvent is vaporized. Thus, higher f and $V_s$ generate preferentially fine mist particle with a narrower band width. Film deposition occurred when $V_s$ was impressed on positive to a c-Si substrate at a Ts of $30-40^{\circ}C$, whereas no deposition of films occurred on negative, implying that negatively charged mist mainly provide the film deposition. The uniform deposition of PEDOT:PSS films occurred on textured c-Si(100) substrate by adjusting $T_s$ and $V_s$. The adhesion of CMD PEDOT:PSS to c-Si enhanced by $V_s$ conspicuously compared to that of spin-coated film. The CMD PEDOT:PSS/c-Si solar cell devices on textured c-Si(100) exhibited a ${\eta}$ of 11.0% with the better uniformity of the solar cell parameters. Furthermore, ${\eta}$ increased to 12.5% with a $J_{sc}$ of $35.6mA/cm^2$, a $V_{oc}$ of 0.53 V, and a FF of 0.67 with an antireflection (AR) coating layer of 20-nm-thick CMD molybdenum oxide $MoO_x$ (n= 2.1) using negatively charged mist of 0.1 wt% 12 Molybdo (VI) phosphoric acid n-Hydrate) $H_3(PMo_{12}O_40){\cdot}nH_2O$ in methanol. CMD. These findings suggest that the CMD with negatively charged mist has a great potential for the uniform deposition of organic and inorganic on textured c-Si substrate by adjusting $T_s$ and $V_s$.