Electrical sintering of the front electrode for crystalline silicon solar cells was performed applying a constant DC current to the printed lines. Conducting lines were printed on glass substrate by a drop-on-demand (DOD) inkjet printer and silver nanoparticle ink. Specific resistance and microstructure of sintered silver lines and were measured with varying DC current. To find the relation between temperature increase with changing applied current and specific resistance, temperature elevation was also calculated. Sintering process finished within a few milliseconds. Increasing applied DC current, specific resistance decreased and grain size increased after sintering. Achieved minimum specific resistance is approximately 1.7 times higher than specific resistance of the bulk silver.
This paper presents a proper condition to achieve high conversion efficiency using PC1D simulator on sri-crystalline Si solar cells. Various efficiency influencing parameters such as rear surface recombination velocity and minority carrier diffusion length in the base region, front surface recombination velocity, junction depth and doping concentration in the Emitter layer, BSF thickness and doping concentration were investigated. Optimized cell parameters were given as rear surface recombination of 1000 cm/s, minority carrier diffusion length in the base region 200 $\mu\textrm{m}$, front surface recombination velocity 100 cm/s, sheet resistivity of emitter layer 100 Ω/$\square$, BSF thickness 5 $\mu\textrm{m}$, doping concentration 5${\times}$10$\^$19/ cm$\^$-3/. Among the investigated variables, we learn that a diffusion length of base layer acts as a key factor to achieve conversion efficiency higher than 19 %.
BSF 후면전계효과는 태양전지의 개방전압 증가를 결정하며 효율에 매우 중요한 요인이다. 본 연구에서는 p-type에서의 후면전계효과를 확인하기 위해 PC1D 시뮬레이션(Simulation)을 통해 p+ 영역의 표면농도와 깊이에 따른 전기적 특성을 분석 하였다. 최적효율을 찾기위해 면저항을 $30{\Omega}/{\square}$으로 고정하고 깊이와 표면 농도값을 가변하였다. 최적화 결과 표면농도값이 작아지고 깊이가 커질수록 효율이 좋아지는 경향이 나타났으며 Peak doping=$5{\times}10^{18}cm^{-3}$, Juction depth=12.52um에서 최고효율 19.14%를 얻을 수 있었다. 본 시뮬레이션을 바탕으로 실제 태양전지 제작 과정에 적용 가능하다. p-type 태양전지 제작에서 후면의 p+ 영역의 깊이를 증가시키고, 표면 농도를 낮추는 공정을 통해 효율향상을 기대 할 수 있다.
Hoang Vu;Tran Quoc Tien;Nguyen Van Nhat;Ngoc Hai Vu;Seoyong Shin
Current Optics and Photonics
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제8권4호
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pp.375-381
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2024
In this report, we present the design, fabrication, and experiment of a static solar system for electric vehicle (EV) applications. The static concentration component is composed of compound parabolic concentrators (CPCs) couplings with multi-junction solar cells, where a flat silicon panel is added to the bottom of the CPV structure to maximize power generation. This design allows the system to collect both direct sunlight and diffused sunlight. The CPCs were fabricated with acrylic with a geometric concentration ratio of 4×. We built a prototype with a (3 × 3) cell array of CPCs with a thickness of 25 mm, which is as thin as conventional flat photovoltaic panels, and performed an outdoor experiment that showed that after six hours of operation, the system had an acceptance angle of approximately 43° and an average daily efficiency of 22.85%.
불산과 에탄올 혼합용액에서 전기화학적 에칭을 통하여 다공성 실리콘 층을 제작하였다. 에칭 시 인가된 초음파의 주파수, 전류밀도, 에칭시간의 변화에 따른 다공성 실리콘 층의 변화를 확인하였다. 초음파를 가해주지 않은 시편은 표면에 특별한 변화가 일어나지 않았으나, 초음파 진동자의 주파수가 40 kHz와 130 kHz인 초음파 발생조에서 실험한 시편을 관찰한 결과, 가해준 초음파의 주파수가 높을수록 다공성 실리콘 층의 기공의 크기가 더 커지고 실리콘 표면에서의 에칭이 더 균일하게 일어났다. 후면접촉 에칭조와 current shield를 이용한 결과 다공성 실리콘 층 전면에 걸쳐 균일하게 기공이 발생하였다. 다공성 실리콘 층의 기공의 크기는 전류밀도가 증가함에 따라 함께 증가하였고, 에칭 시간에는 영향을 받지 않았다.
The doping process of the solar cell has been used by furnace or laser. But these equipment are so expensive as well as those need high maintenance costs and production costs. The atmospheric pressure plasma doping process can enable to the cost reduction. Moreover the atmospheric pressure plasma can do the selective doping, this means is that the atmospheric pressure plasma regulates the junction depth and doping concentration. In this study, we analysis the atmospheric pressure plasma doping compared to the conventional furnace doping. the single crystal silicon wafer doped with dopant forms a P-N junction by using the atmospheric pressure plasma. We use a P type wafer and it is doped by controlling the plasma process time and concentration of dopant and plasma intensity. We measure the wafer's doping concentration and depth by using Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS), and we use the Hall measurement because of investigating the carrier concentration and sheet resistance. We also analysis the composed element of the surface structure by using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and we confirm the structure of the doped section by using Scanning electron microscope (SEM), we also generally grasp the carrier life time through using microwave detected photoconductive decay (u-PCD). As the result of experiment, we confirm that the electrical character of the atmospheric pressure plasma doping is similar with the electrical character of the conventional furnace doping.
실리콘 태양전지의 효율을 향상하기 위해서는 소수 캐리어의 높은 수명이 필수조건이다. 따라서, 이를 달성하기 위한 실리콘 표면결함을 없애줄 수 있는 부동화(passivation) 기술이 매우 중요하다. 일반적으로 PECVD 법이나 열산화 공정을 통해 얻어진 $SiO_2$ 박막이 부동화 층으로 많이 사용되나 1000도에 이르는 고온 공정과 낮은 열적 안정성이 문제로 여겨진다. 본 연구에서는 원자층 증착법을 이용하여 400도 미만의 저온 공정을 통해 $Al_2O_3$ 부동화 박막을 형성하였다. $Al_2O_3$ 박막은 고유의 음의 고정 전하밀도로 인해 낮은 표면 재결합속도를 보이는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 질소 도핑을 통해 높은 음의 고정 전하 밀도를 얻고 이를 통해 좀 더 향상된 실리콘 표면 부동화 특성을 얻고자 하였다.
본 논문에서는 향후 태양전지 반사방지막에 적용여부를 알기 위하여 굴절률 분포에 따른 반사방지막의 성능을 분석하였다. 기존논문에서 제시되었던 1차, 3차 및 5차 함수의 굴절률 분포를 6층 구조의 두께 180 nm 반사방지막에 적용하고 각 굴절률 분포에 대한 반사율을 계산하고 비교하였다. 또한 새로운 구배형 굴절률(graded index) 구조를 제안하였고, 제안한 구조와 기존의 1차, 3차 및 5차 함수의 반사율과 비교하였다. 그 결과로써, 굴절률 분포가 고차 함수로 갈수록 반사율이 대체적으로 감소하였고, 구배형 굴절률 분포의 경우는 짧은 파장대(500 nm ~ 700 nm 이하)에서는 1차, 3차 및 5차 함수보다 더 높은 반사율을 보였고, 긴 파장대(700 nm 이상 ~ 800 nm)에서는 더 낮은 반사율을 보였다. 따라서 긴 파장대에서는 구배형 굴절률 분포가 기존의 1차, 3차, 5차 함수인 경우보다 더 좋은 반사방지막이 될 수 있다는 것을 발견했고, 이 결과는 긴 적색 가시광선에서 적외선 영역에 적용되는 광소자 및 광필터에 적용 가능하리라 판단된다.
In this study, the Ag nano-dots structure was applied to the textured wafer surface to improve the light trapping effect of crystalline silicon solar cell. The Ag nano-dots structure was formed by the annealing of Ag thin film. Ag thin film deposition was performed using a thermal evaporator. The effect of light trapping was compared and analyzed through light reflectance measurements. The optimization process of the Ag nano-dots structure was made by varying the thickness of Ag thin film, the annealing temperature and time. The thickness of Ag thin films was in the range of 5 ~ 20 nm. The annealing temperature was in the range of 450~650℃ and the annealing time was in the range of 30 ~ 60 minutes. As a result, the light reflectance of 10 nm Ag thin film annealed at 650℃ for 30 minutes showed the lowest value of about 9.67%. This is a value that is about 3.37% lower than the light reflectance of the sample that has undergone only the texturing process. Finally, the change of the light reflectance by the HF treatment of the sample on which the Ag nano-dots structure was formed was investigated. The HF treatment time was in the range of 0 ~ 120 seconds. As a result, the light reflectance decreased by about 0.41% due to the HF treatment for 75 seconds.
Serious environmental problems have been caused by the greenhouse effect due to carbon dioxide($CO_2$) or nitrogen oxides($NO_x$) generated by the use of fossil fuels, including oil and liquefied natural gas. Many countries, including our own, the United States, those of the European Union and other developed countries around the world; have shown growing interest in clean energy, and have been concentrating on the development of new energy-saving materials and devices. Typical non-fossil-fuel sources include solar cells, wind power, tidal power, nuclear power, and fuel cells. In particular, organic solar cells(OSCs) have relatively low power-conversion efficiency(PCE) in comparison with inorganic(silicon) based solar cells, compound semiconductor solar cells and the CIGS [$Cu(In_{1-x}Ga_x)Se_2$] thin film solar cells. Recently, organic cell efficiencies greater than 10 % have been obtained by means of the development of new organic semiconducting materials, which feature improvements in crystalline properties, as well as in the quantum-dot nano-structure of the active layers. In this paper, a brief overview of solar cells in general is presented. In particular, the current development status of the next-generation OSCs including their operation principle, device-manufacturing processes, and improvements in the PCE are described.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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