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- 저자 : 송규완(Song, Kyuwan) (검색결과 7 건)
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Local back contact 구조 후면 passivation막의 두께에 따른 특성 연구
송규완(Song, Kyuwan),장주연(Jang, Juyeun),이준신(Yi, Junsin) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11
최근 태양전지에 대한 연구가 본격적으로 진행 중인 가운데 Local back contact 태양전지에 대한 연구가 새로운 이슈로 떠오르고 있다. LBC 구조의 태양전지는 후면 passivation에 대한 최적화 공정이 가장 중요하다. 후면 passivation으로 사용되는 물질로는 SiO₂, SiNx, Al₂O₃ 등의 산화막이 대표적이다. 본 연구에서는 LBC 구조 태양전지의 후면 passivation 박막으로 사용되는 SiO₂ 산화막의 공정가변에 따른 박막의 특성을 비교 분석하였다. SiO₂ 성장은 RTP를 사용하였다. 성장 온도 850?C의 온도에서 진행하였으며, 4L/min의 O₂분위기에서 진행하였다. 공정 시간 5분 일 때 12.5nm, 15분 일 때 21.7nm의 두께의 박막을 성장 시킬 수 있었다. Carrier lifetime 확인 결과 박막의 두께가 얇을수록 lifetime이 향상함을 확인 할 수 있었고, C-V 측정을 통한 charge 비교를 통해 두께가 얇은 박막 일수록 더 적은 positive charge를 갖고있는 것을 확인 할 수 있었으며 이를 통해 passivation 효과가 우수함을 확인 할 수 있었다.
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굴절률 가변에 따른 silicon nitride 박막의 항온/항습 신뢰성 연구
송규완(Song, Kyuwan),장주연(Jang, Juyeun),이준신(Yi, Junsin) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11
결정질 실리콘 태양전지의 표면 ARC(Anti-reflection Coating)layer는 반사도를 줄여 광 흡수율을 증가시키고, passivation 효과를 통하여 표면 재결합을 감소 시켜 태양전지의 효율을 높이는 중요한 역할을 한다. Silicon nitride 박막은 외부 stress 요인에 대해 안정성을 담보할 수 있어야한다. 따라서, 본 연구에서는 굴절률 가변에 따른 silicon nitride 박막을 PECVD를 이용하여 증착하고, 항온/항습 stability test를 통해 박막의 안정성을 확인하였다. Silicon nitride 증착을 위해 PECVD를 이용하였고, 공정압력 0.8Torr, 증착온도 450?C, 증착파워 300W에서 실험을 진행하였다 박막의 굴절률은 1.9~2.3의 범위로 가변하였다. 항온/항습에 대한 신뢰성을 test 하기 위하여 5시간동안의 test를 1cycle로 하여 20회 동안 실험을 실시하였다. 증착된 silicon nitride 박막의 lifetime은 firing 이후 57.8us로 가장 높았으며, 항온/항습 test 이후에도 유사한 경향을 확인 할 수 있었다. 또한, 100h 동안의 항온/항습 test 결과 silicon nitride 박막의 lifetme 감소는 8.5%에 불과했다. 본 연구를 통하여 온도와 습도의 변화에 따른 결정질 실리콘 태양전지의 SiNx 박막의 증착 공정 조건에 대한 신뢰성을 확인 할 수 있었다.
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ALU<sup>+</sup>를 이용한 결정질 태양전지 소성에 따른 특성 연구
송규완(Song, Kyuwan),장주연(Jang, Juyeon),이준신(Yi, Junsin) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.05
ALU^+ 태양전지는 PN접합을 후면에서 즉, Al을 소성하여 형성시키기 때문에 얼마나 균일하고 두껍게 형성하는 것이 가장 중요하다. 소성(Firing)은 태양전지 제조 과정에서 후면의 접촉을 위한 중요한 공정이다. 본 연구에서는 상업화가 가능한 n-type ALU^+ Emitter 태양전지에서 소성 횟수에 따른 특성을 연구 하였다. ALU^+ emitter 형성의 최적화를 위해 소성온도를 가변하고, 최적화된 온도에서 소성 횟수에 따른 DIV 측정을 통해 셀을 분석 하였다. 소성 횟수는 1~3회로 하였고, 그 결과 단락전류 밀도(Jsc)가 33.57mA/cm²로 처음보다 15.1%증가 하였고, 곡선인자(Fill Factor)는 3회에서 66.04%로 218%증가 하였다. Al을 짧은 시간 안에 소성을 시키므로 해서 후면의 P^+ Emitter가 균일하게 형성되었기 때문에 개방전압(Voc)의 증가를 확인하였다. 본 연구를 통해 ALU^+ 태양전지의 후면 Aluminium 소성 조건의 최적화를 통하여 ALU^+ emitter가 충분히 형성되지 못하면 누설전류가 발생되고 직렬저항(Rs)이 크게 증가하여 개방전압(Voc) 및 단락전류밀도(Jsc)의 감소가 발생하게 되고, 직렬저항(Rs)의 증가와 병렬저항(Rsh)의 감소는 Fill Factor의 급격한 감소를 초래하게 됨을 알 수 있다. 이를 개선하면 태양전지 효율을 상승시키는 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다.
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송규완(Song, Kyuwan),장주연(Jang, Juyeon),이준신(Yi, Junsin) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.05
결정질 태양전지에서 도핑(Doping)은 반도체(Semiconductor)의 PN 접합(Junction)을 형성하는 중요한 역할을 한다. 도핑은 반도체에 불순물(Dopant)을 주입하는 공정으로 고온에서 진행되며 온도는 중요한 변수(Parameter)로 작용한다. 본 연구에서는 여러 가지 도핑 방법 중 SOD(Spin-On Dopant)를 이용하여 온도에 따른 도핑 결과와 특성을 분석 하였다. P-type 웨이퍼(Wafer)에 SOD를 이용하여 불순물을 증착 후 Hot-plate에서 15분간 Baking 하였다. Baking된 웨이퍼는 노(Furnace)에 넣고 860?C{sim}880?C까지 10?C씩 가변하였다. 각각의 조건에 대해 Lifetime과 Sheet Resistance을 측정하였고, 그 결과 880?C에서의 Lifetime이 23.58{mu}s로 860?C에 비해 235.8% 증가하여 가장 우수 하였으며, Sheet Resistance 또한 68{Omega}/sq로 860?C에서 가장 우수하게 측정되었다. SOD의 속도 가변에 따른 특성 변화를 보기 위해 온도는 880?C에 고정한 후 속도를 3000rpm~4500rpm까지 500rpm간격으로 1시간동안 실험한 결과 rpm 속도에 따른 lifetime 변화는 거의 없었으며, Sheet Resistance는 3000rpm에서 63{Omega}/sq로 가장 우수 하였다. 본 연구를 통해 온도와 Spin rpm에 따른 특성을 확인한 결과 온도가 높을 때 Sheet Resistance가 가장 안정화 되며, lifetime이 더욱 우수한 것을 확인할 수 있었다.
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결정질 태양전지의 국부적 후면 전극 형성에서 접합 면적에 따른 전기적 특성분석 연구
장주연(Jang, Juyeon),송규완(Song, Kyuwan),이준신(Yi, Junsin) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11
국부적 후면 전극(LBC)형성은 결정질 실리콘 태양전지에서 고효율과 저가화를 동시에 달성할 수 있는 기술이다. 후면 표면 passivation과 국부적 후면 전극 형성을 통해서 후면 재결합 속도를 낮출 수 있고 이를 통해 효율향상을 기대해볼 수 있다. 본 연구에서는 PECVD를 이용한 LBC(local back contact) cell의 후면 passivation 박막을 형성하였고 접합면적에 따른 전기적 특성을 분석해 보았다. LBC cell을 위한 후면 passivation 박막은 PECVD를 이용한 ONO박막을 사용하였고, 후면 opening 형성에 etching paste를 이용하였다. Opening size는 0.4mm,0.5mm,0.7mm로 형성하여 cell을 제작하고 효율을 분석하였다. 실험결과 opening size가 0.4mm일때 전극의 접촉면적이 15.96%, 0.5mm일때 10.22%, 0.7mm일때 5.17%로 형성됨을 확인할 수 있었다. Opening size가 0.4mm일 때 cell의 효율이 가장 우수함을 IQE 및 LIV 결과를 통해 확인 할 수 있었다. 결과적으로 접촉면적이 증가함에 따라 전극에서 수집되는 carrier의 양이 증가하고 셀 효율역시 향상됨을 확인 할 수 있었다.
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장주연(Jang, Juyeon),송규완(Song, Kyuwan),이준신(Yi, Junsin) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.05
비정질 실리콘 박막 태양전지연구에 일반적으로 사용되고 있는 ASA (Advanced Semicon ductor Analysis) simulation을 이용하여 TCO/p에 삽입될 버퍼층의 최적 구조를 설계해보았다. 기본적인 p,i,n층 단일막 data 값을 고정시켜 버퍼층의 광학적 밴드갭을 1.75~1.95eV, 활성화 에너지를 0.3~0.4eV, 두께를 5~15nm로 가변해 보았다. 첫 번째로 동일한 활성화 에너지를 갖는 버퍼층의 광학적 밴드갭을 증가 시켰을 경우 built-in potential이 증가하였으며 이는 개방전압의 증가로 이어졌다. 두 번째로 활성화 에너지가 작은 경우 큰 경우에 비하여 Conduction-band와 Fermi-level의 차이가 증가 하게 되어 활성화 에너지가 큰 경우에 비해 높은 built-in potential을 얻을 수 있었다. 또한 버퍼층과 p층의 접합부분에서의 barrier가 활성화 에너지의 차이를 줄일수록 감소 함 을 알 수 있었다. 장벽의 감소로 정공의 흐름을 방해하는 요소가 줄어들었고 효율도 증가하였다. 마지막으로 버퍼층 두께가 두꺼워 질수록 박막 내에서 빛 흡수가 많아지게 되어 광 흡수층으로 가야할 빛의 양이 줄어들게 되어 단락전류값이 감소하는 것을 알 수 있었다. Simulation결과 버퍼층의 광학적 밴드갭이 1.95eV로 크고 활성화 에너지가 0.3eV이하로 p층에 비하여 낮으며 두께가 5nm로 얇을수록 좋다는 결과를 알 수 있었다.
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i-double layer를 사용한 박막태양전지 특성향상에 관한 연구
장주연(Jang, Juyeon),송규완(Song, Kyuwan),이준신(Yi, Junsin) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.05
최근 기본적인 pin 구조의 박막 cell 에서 i layer를 최적화 시키는 방안으로 double layer 구조가 많이 연구되고 있다. 본 연구에서는 ASA(Advanced Semicon ductor Analysis) simulation을 이용하여 i-double layer 최적화에 대한 연구를 진행해 보았다. 두께 150/150nm의 i double layer의 band gap 가변을 한 simulation 결과를 보았을 때, p쪽의 band gap이 상승하면서 intrinsic layer 내의 field가 증가하여 recombination center가 감소하였으나 FF의 감소가 있었다. n쪽의 band gap을 상승 시켰을때 n/i 쪽 field 증가로 Voc가 상승되어 초기 효율이 증가하였으나 intrinsic layer내의 field가 감소하여 recombination center가 오히려 증가하였다. 결과적으로 electric field와 효율을 동시에 고려했을 때 두께 300nm, 1.75의 band gap을 가지는 single layer 보다 150/150nm두께에 1.8/1.7 또는 1.8/1.75의 bandgap을 가지는 double layer를 사용하였을 때 보다 높은 효율을 얻을 수 있었다.
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