• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.65.1-65.1
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• 2011

결정질 실리콘 웨이퍼의 전면 재결합 속도, 비저항은 태양전지 특성에 영향을 끼치는 중요한 요소이다. 태양전지의 최종목표인 효율에 미치는 영향을 알아보기 위해 패시베이션 처리된 n-형 웨이퍼를 사용한 태양전지에서 웨이퍼의 비저항과 전면 재결합 속도를 조절하였고 그에 따른 변환 효율과 기본 파라미터 값의 변화를 확인하였다. PC1D를 사용하여 시뮬레이션을 수행하였으며 이론적으로 비저항 = $0.06557{\Omega}{\cdot}cm$, 전면 재결합 속도 = 100cm/s에서 18.46%의 효율을 얻을 수 있었다.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.37 no.1
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• pp.1-6
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• 2017

In this study, a terahertz time domain spectroscopy (THz-TDS) imaging technique was used to measure doping concentration and physical properties (such as refractive index and permittivity) of the doped silicon (Si) wafers. The transmission and reflection modes with an incidence angle of $30^{\circ}$ were employed to determine the physical properties of the doped Si wafers. The doping concentrations of the prepared Si wafers were varied from $10^{14}$ to $10^{18}$ in both N-type and P-type cases. Finally, the correlation between the doping concentration and the power of the THz wave was determined by measuring the powers of the transmitted and reflected THz waves of the doped Si wafers. Additionally, the doped thickness, the refractive index, and permittivity of each doped Si wafer were calculated using the THz time domain waveform. The results indicate that the THz-TDS imaging technique is potentially a promising technique to measure the doping concentration as well as other optical properties (such as the refractive index and permittivity) of the doped Si wafer.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2001.05a
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• pp.155-161
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• 2001

반도체 소자의 기판 재료로 사용되고 있는 실리콘 웨이퍼는 그 정밀도가 매우 중요하다. 본 연구에서는 균일한 Dopant 농도 분포를 얻을 수 있는 중성자 변환 Doping을 이용하여 실리콘에 인(P)을 Doping하는 연구를 수행하였다. 중성자 변환 Doping, 즉 NTD(Neutron Transmutation Doping)란 원자번호 30인 실리론 동위원소에 중성자가 조사되면 원자번호 31인 실리콘으로 변환되고, 2.6시간의 반감기를 갖고 decay 되면서 인(P)으로 변하게 되어 실리콘 웨이퍼에 n-type 전도를 갖게 하는 것을 말한다. 본 연구에서는 하나로 원자로를 이용하여 고저항(1000-2000Ω㎝) FZ 실리콘 웨이퍼에 중성자 조사하여 저항의 변화를 관찰하였고, 중성자 조사시 발생하는 점결함을 분석하여 점결함이 저항 변화에 미치는 영향을 알아보았다. 중성자 조사 전 이론적 계산에 의해 16.8Ω㎝와 4.76Ω㎝의 저항을 얻을 수 있을 것으로 예상되었고, 중성자 조사 후 SRP로 측정한 결과 실리콘 웨이퍼가 3Ω㎝과 2.5Ω㎝의 저항을 가지고 있을 확인할 수 있었으며, FT-IR 분석결과 점결함의 변화 양상을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.99.2-99.2
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• 2012

현재 양산 중인 대부분의 결정질 실리콘 태양전지는 p-type 실리콘 기판의 전면에 인 (phosphorus) 을 확산시켜 에미터로 사용한 스크린 프린티드 태양전지 (Screen Printed Solar Cells) 이다. 위 태양전지의 단점은 p-type 기판의 광열화현상 (Light Induced Degradation) 문제와 후면 알루미늄 금속 전극으로 인한 휨 현상 등이 있다. 이러한 단점을 해결하기 위해 n-type 기판의 전면에 보론 (Boron) 을 도핑하여 에미터로 사용하고, 후면 전계 (Back Surface Field) 로 인 (Phosphorus)을 도핑한 태양전지에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는, 튜브 전기로 (tube furnace) 를 이용해 n-type 실리콘 웨이퍼 전면에 보론 도핑을 하고 이와 마찬가지로 웨이퍼 후면에 인 도핑을 실시하였다. 그리고 전면과 후면의 패시베이션을 위해 얇게 산화막을 형성한 후 실리콘 질화막 (SiNx) 을 증착하였다. 에미터와 후면 전계 그리고 패시베이션 층의 특성을 평가하기 위해 QSSPC (Quasi-Steady-State PhotoConductance) 로 소수반송자 수명 (Minority Carrier Lifetime) 과 포화 전류 (Saturation current) 값을 측정하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.103.1-103.1
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• 2011

실리콘 이종접합 태양전지에서 계면 결함 밀도는 효율을 결정하는데 가장 중요한 요인으로 작용한다. 계면 결함은 캐리어의 재결합 위치로 작용하여, 계면 결함 밀도가 증가하면 재결합 속도가 증가하게 된다. 흡수층으로 사용되는 실리콘 웨이퍼 (결정질 실리콘)를 가능한 깨끗하게 세정함으로써, 또한 emitter로 쓰이는 비정질 실리콘을 낮은 데미지로 증착하여 계면 결함 밀도를 감소 시킬 수 있다. 이러한 계면 결함 밀도의 감소가 어떠한 변화로 인해 태양전지 특성에 영향을 주는지 시물레이션을 통해 알아보았다. n-type 웨이퍼에 p-type 비정질 실리콘을 emitter로 하여 TCO/p/i/n-type wafer/i/n/TCO/metal의 구조를 적용했고, wafer 전면과 i로 쓰인 무첨가된 비정질 실리콘 간의 계면 결함 밀도를 변수로 적용했다. 그 결과, 계면 결함 밀도가 감소함에 따라 재결합이 감소하여 태양전지 특성이 증가하는 측면도 있지만, 흡수층의 장벽 (barrier height)이 높아져 재결합을 더욱 감소시킴으로 인해 태양전지 특성이 증가함을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.208-208
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• 2012

알루미늄이 도핑된 p+후면 에미터 구조를 갖는 n-type 결정질 실리콘 태양전지를 제작하였다. 기판으로는 n-type Cz 실리콘 웨이퍼가 사용되었으며 크기, 두께 및 비저항은 각각 6"x 6", $200{\mu}m$, $3{\sim}5{\Omega}cm$이었다. 실험을 통하여 에너지 변환 효율 17.5%를 얻었다. 모든 공정은 p-type 실리콘 상용 태양전지 제작에 쓰이는 것과 동일하게 적용하였다. 또한 PC1D 시뮬레이션을 통하여 전면 전계의 두께 및 피크 농도, 기판의 소수 운송자 수명, 후면 에미터의 도핑 농도, 실리콘 기판의 두께를 변수로 하여 후면 에미터 구조의 n-type 실리콘 태양전지의 최적화 작업을 실시하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.76.1-76.1
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• 2010

Furnace를 이용한 $POCl_3$ 확산 공정은 실리콘 태양전지 제작과정에서 일반적으로 이용되는 에미터 층 형성 공정이다. 하지만, 확산 공정을 통해 P-N Junction을 형성할 경우 전면과 후면의 contact현상이 발생하게 되고 이를 제거하기 위해 Edge isolation 공정을 거치게 된다. 최근에는 레이저로 V 모양의 홈을 형성하는 방법이 이용되고 있다. 본 연구에서는 p-type 실리콘 웨이퍼 기판에 insulating barrier를 형성하여 edge isolation 공정을 없앤 Non-edge isolation공정을 제시한다. Non p-type 실리콘 웨이퍼에 insulating barrier를 형성한다. Insulating barrier가 형성된 BOE용액과 KOH에서의 견딤성 실험을 진행 하였다. 이후, p-type 단결정 실리콘 태양전지의 확산 공정을 진행하여 Non edge isolation 공정을 진행한 경우와 laser를 이용한 edge isolation 공정을 진행한 태양전지를 제작하여 특성을 비교하였다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2002.05a
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• pp.151-154
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• 2002

반도체 소자의 기판 재료로 사용되고 있는 실리콘 웨이퍼는 그 정밀도가 매우 중요하다. 본 연구에서는 균일한 Dopant 농도 분포를 얻을 수 있는 중성자 변환 Doping을 이용하여 실리콘에 인(P)을 Doping하는 연구를 수행하였다. 중성자 변환 Doping, 즉 NTD(Neutron Transmutation Doping)란 원자번호 30인 실리콘 동위원소에 중성자가 조사되면 원자번호 31인 실리콘으로 변환되고, 2.6시간의 반감기를 갖고 decay 되면서 인(P)으로 변하게 되어 실리콘 웨이퍼에 n-type 전도를 갖게 하는 것을 말한다. 본 연구에서는 하나로 원자로를 이용하여 고저항(1000-2000Ωcm) FZ 실리콘 웨이퍼 에 두 개의 조사공에서 중성자 조사하여 저항의 변화를 관찰하였고, 중성자 조사시 발생하는 점결함을 분석하여 점결함이 저항 변화에 미치는 영향을 알아보았다. 중성자 조사 전 이론적 계산에 의해 HTS조사공은 5Ωcm, 20.1Ωcm 이고 IP3조사공은 5Ωcm, 26.5Ωcm, 32.5Ωcm 이었고, 중성자 조사 후 SRP로 측정한 결과 실제 저항값은 HTS-1 2.10Ωcm, HTS-2 7.21Ωcm 이었고, IP-1은 1.79Ωcm, IP-2는 6.83Ωcm, 마지막으로 IP-3는 9.23Ωcm 이었다. DLTS 측정 결과 IP조사공에서 새로운 피의 결을 발견할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.333-333
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• 2016

현재까지 가장 높은 광전류 변환 효율을 나타내는 III-V 화합물 반도체의 다중접합 태양전지 대신 이보다 단순한 에피구조를 가진 단일셀 이종접합구조의 태양전지를 제안하였다. 이를 한국나노 기술원에서 MOCVD(Metalorganic Vapour Phase Epitaxy) 장비를 이용하여 에피구조를 성장하고 태양 전지를 제작해 그 특성을 조사하였다. 태양 전지는 서로 다른 orientation의 두 GaAs 기판에 각각 동일한 에피 구조로 성장되었다. GaAs 기판은 Si 도핑된 n-type 기판으로 (100) 표면이 <111>A 방향으로 2도 off 된 웨이퍼와 10도 off 된 웨이퍼가 사용되었다. 연구에서 시뮬레이션에 사용된 태양전지의 에피 구조는 맨 위 p-GaAs (p-contact 층), p-InAlP, p-InGaP의 광흡수층과 N-InAlGaP 층과 아래의 n-InAlP와 n-GaAs의 n-contact층으로 이루어져있다.태양전지는 $5mm{\times}5mm$의 면적을 가지고 있다. 그림 1은 전류-전압의 측정된 결과를 나타낸 그래프이다. 태양전지는 1 sun 조건하에서 probe를 이용해 측정되었다. 2도 off GaAs 기판 위에 성장시킨 태양전지에서는 3.7mA의 단락전류값이, 10도$^{\circ}$ off 인 샘플에서는 4.7mA의 단락전류값이 측정되었다. 반면에 전류-전압곡선으로부터 얻은 10도 off 인 태양전지의 직렬 저항값은 2도 off 인 태양전지의 약4배 정도로 나타났다. 이는 기판의 결정방향에 따라 태양전지의 내부 전하 transport에 차이가 있음을 나타낸다. TLM (Transmission Line Model) 방법에 의한 p-contact의 ohmic저항 측정에서도 이와 일치하는 결과를 얻었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.122.2-122.2
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• 2015

n-type 실리콘은 p-type과 비교하여 더 높은 소수캐리어 lifetime 으로 금속 불순물에 대하여 더 좋은 내성을 갖는다. 고효율 실리콘 태양전지를 위하여 p-type 웨이퍼를 n-type으로 교체하여 빛을 조사했을 때, 광전자들이 형성되어 p-type과 비교하여 더 좋은 lifetime 안정성을 갖는다. n-type 태양전지의 전면 전극은 AgAl paste로 형성하였다. AgAl 페이스트는 소성 온도와 밀접하게 관련되어 전극의 접합 깊이에 영향을 미친다. p+ emitter 층에 파고드는 금속 접촉의 최적화된 깊이는 접촉 저항에 영향을 미치는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 소성 조건을 변화시킴으로써, 금속 깊이의 효과적인 형성을 위한 소성 조건을 최적화하였다. $670^{\circ}C$ 이하의 온도에서 소성을 진행 하였을 때, 충분한 접촉 깊이를 형성하지 못하여 높은 접촉저항을 갖는다. 소성 온도가 증가함에 따라, 접촉 저항은 감소하였다. 최적 소성 온도 $865^{\circ}C$에서 측정된 접촉저항은 $5.99mWcm^2$이다. $900^{\circ}C$ 이상에서 contact junction은 emitter를 통과하여 실리콘과 결합하였다. 그 결과로 접촉저항 shunt가 발생한다.