• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.439-439
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• 2012

태양광 발전은 발전 셀의 특성상 태양광의 일사량, 태양과 셀 단면이 이루는 각도에 따라서 발전량의 차이를 가져온다. 실리콘 태양전지의 전면 texturing은 입사광의 반사율을 크게 감소시키고, 태양전지 내에서 빛의 통과길이를 증가시켜 태양전지 내의 흡수하는 빛의 양을 증가 시키는 역할을 한다. 따라서 전면 texturing은 단락전류를 증대시키는 효과를 가지고 온다. 일반적으로 texturing은 alkaline etching (WET) 공정과 reactive ion etching (RIE) 공정이 사용된다. 그리고 다결정 실리콘 태양전지의 경우에는 재료의 결정방향에 따라 식각이 되어지는 WET 공정의 경우 texturing 모양을 제어할 수 없어 효과적이지 못하는 결과를 가지고 온다. 본 연구에서는 Electroluminescence을 측정하여 RIE, WET 공정을 사용하여 만든 texturing 구조의 다결정 태양전지의 Microcrack 및 Defect, Electrode Failure, Hot spot등을 검출하였으며, ${\mu}$-PCD 측정 결과와 비교 분석하여 Micro carrier life time을 유추하여 계산하였다. 또한 반사율을 측정해본 결과 WET 공정 대비 RIE의 경우 단파장영역에서 반사율이 크게 감소하여, 상대적으로 높은 External quantum efficiency (EQE)가 측정되었다. 이는 Jsc를 증가시켜, 태양전지의 효율이 증가되는 결과를 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.283-283
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• 2010

17~18% 대역의 고효율 결정질실리콘 태양전지를 양산하기 위하여 국내외에서 다양한 연구개발이 수행되고 있으며 국내 다결정실리콘 태양전지 양산에서도 새로운 구조와 개념에 입각한 공정기술과 관련 장비의 국산화에 집중적인 투자를 진행하고 있다. 주지하는 바와 같이, 태양전지의 광전효율은 표면에 입사되는 태양광의 반사를 제외하면 흡수된 광자에 의해 생성되는 전자-정공쌍의 상대적인 비율인 내부양자효율에 의존하게 된다. 실제 생성된 전자-정공쌍은 기판재료의 결정상태와 전기광학적 물성 등에 의해 일부가 재결합되어 2차적인 광자의 생성이나 열로서 작용하고 최종적으로 전자와 정공이 완전히 분리되고 전극에 포집되어 실질적인 유효전류로 작용한다. 16% 이상의 고효율 결정질 실리콘 태양전지 양산이 요구되고 있는 현실에서 광전효율 개선 위해 가장 우선적으로 고려되어야 할 변수는 입력 태양광스펙트럼에 대한 결정질 실리콘 표면반사율을 최소화하여 광흡수를 극대화하는 것이라 할 수 있다. 현재까지 다결정 실리콘 표면을 화학적으로 혹은 플라즈마이온으로 50-100nm 직경의 바늘형 피라미드형상으로 texturing 함으로 단파장대역에서 광반사율의 감소를 기대할 수 있기 때문에 결정질실리콘 태양전지효율 개선에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 고효율 다결정실리콘 태양전지 양산공정에 적용하기 위해 마스크를 사용하지 않는, RIE기반 건식 저반사율 결정질실리콘 표면 texturing 패턴연구를 수행하였다. 마스크없이 표면 texturing이 완료된 시료들에 대하여 A1.5G 표준태양광스펙트럼의 300-1100nm 파장대역에서 반사율과 minority carrier들의 life time 분포를 측정하고 검토하여 공정조건을 최적화 하였다. 저반사율의 건식 결정질실리콘 표면 texturing에 가장 적합한 플라즈마파워는 100W 내외로 낮았고 $SF_6/O_2$ 혼합비율은 0.8~0.9 범위엿다. 본 연구에서 확인된 최적의 texturing을 위한 플라즈마공정 조건은 이온에 의한 Si표면원자들의 스퍼터링과 화학반응에 의한 증착이 교차하는 상태로서 확인된 최저 평균반사율은 ~14% 내외였고 p-형 결정질실리콘 표면 texturing 패턴과 minority carrier의 life time 상관는 단결정이 16uS대역에서 14uS대역으로 감소하는 반면에서 다결정은 1.6uS대역에서 1.7uS대역으로 오히려 미세한 증가를 보여 다결정 웨이퍼생산과정에서 발생하는 saw-damage 제거의 긍정적 효과와 texturing공정의 표면 결함발생에 의한 부정적 효과가 상쇄되어 큰 변화를 보이지 않는 것으로 해석된다.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2005.11a
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• pp.80.2-80.2
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• 2005

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2013.05a
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• pp.237-238
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• 2013

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2013.05a
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• pp.1499-1500
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• 2013

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2008.02a
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• pp.251-251
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• 2008

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2010.11a
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• pp.597-598
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• 2010

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.345-346
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• 2013

InGaN material is being studied increasingly as a prospective material for solar cells. One of the merits for solar cell applications is that the band gap energy can be engineered from 0.7 eV for InN to 3.4 eV for GaN by varying of indium composition, which covers almost of solar spectrum from UV to IR. It is essential for better cell efficiency to improve not only the crystalline quality of the epitaxial layers but also fabrication of the solar cells. Fabrication includes transparent top electrodes and surface texturing which will improve the carrier extraction. Surface texturing is one of the most employed methods to enhance the extraction efficiency in LED fabrication and can be formed on a p-GaN surface, on an N-face of GaN, and even on an indium tin oxide (ITO) layer. Surface texturing method has also been adopted in InGaN-based solar cells and proved to enhance the efficiency. Since the texturing by direct etching of p-GaN, however, was known to induce the damage and result in degraded electrical properties, texturing has been studied widely on ITO layers. However, it is important to optimize the ITO thickness in Solar Cells applications since the reflectance is fluctuated by ITO thickness variation resulting in reduced light extraction at target wavelength. ITO texturing made by wet etching or dry etching was also revealed to increased series resistance in ITO film. In this work, we report a new way of texturing by deposition of thickness-optimized ITO films on ITO nano dots, which can further reduce the reflectance as well as electrical degradation originated from the ITO etching process.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.20 no.1
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• pp.7-11
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• 2010

The reduction of optical losses in mono-crystalline silicon solar cell by surface texturing is a critical step to improve the overall cell efficiency. In this study, we have changed the sub-micrometer structure on the micrometer pyramidal structure by 2-step texturing. The Ag particles were coated on the micrometer pyramid surface in $AgNO_3$ solution, and then the etching with hydrogen fluoride and hydrogen peroxide created even smaller nano-pyramids in these pyramids. As a result, we observed that the changes of size and thickness of nano structure on pyramidal surface were determined by $AgNO_3$ concentration and etching time. Using 2-step texturing, the surface of wafers is etched to resemble the rough surface of a lotus leaf. Lotus surface can reduce average reflectance from 10% to below 3%. This reflectance is less than conventional textured wafer including anti-reflection coating.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.20 no.3
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• pp.225-232
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• 2011

Reactive ion etching (RIE) technique for maskless surface texturing of mc-silicon solar wafers has been applied and succeed in fabricating a grass-like black-silicon with an average reflectance of $4{\pm}1%$ in a wavelength range of 300~1,200 nm. In order to investigate the optimized texturing conditions for mass production of high quantum efficiency solar cell Surface characteristics such as the spatial distribution of average reflectance, micrscopic surface morphology and minority carrier lifetime were monitored for samples from saw-damaged $15.6{\times}15.6\;cm^2$ bare wafer to key-processed wafers as well as the mc-Si solar cells. We observed that RIE textured wafers reveal lower average reflectance along from center to edges by 1% and referred the origin to the non-uniform surface structures with a depth of 2 times deeper and half-maximum width of 3 times. Samples with anti-reflection coating after forming emitter layer also revealed longer minority carrier lifetime by 40% for the edge compared to wafer center due to size effects. As results, mc-Si solar cells with RIE-textured surface also revealed higher efficiency by 2% and better external quantum efficiency by 15% for edge positions with higher height.