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주기적인 패턴 유리 기판을 사용한 비정질 실리콘 박막 태양전지의 효율 향상에 관한 연구
손찬희,김경민,김재호,홍진,권기청,Son, C.H.,Kim, K.M.,Kim, J.H.,Hong, J.,Kwon, G.C. 한국진공학회 2012 Applied Science and Convergence Technology Vol.21 No.1
본 연구에서는 주기적인 3차원 패턴이 형성된 유리기판을 사용하여 비정질 실리콘 박막 태양전지를 제작하였다. 주기적인 패턴은 일반적인 전도성 투명 산화막(TCO: Trasparent Conductive Oxide) 표면의 불규칙 패턴과 비교하여 더 효율적인 광포획을 가능하게 한다. 태양전지 제작 전 광특성 전산모사를 통하여 주기적인 패턴 유리 기판의 광학적 특성을 알아보았다. 비정질 실리콘 박막 태양전지의 제작은 PECVD를 이용하여 구면 패턴이 형성된 유리기판을 이용하여 제작되었으며, 인공 태양광 조사장치를 이용하여 제작된 태양전지의 성능 평가를 진행하였다. 태양전지 전산모사 결과와 실험 결과들을 비교 분석하여 주기적인 패턴 유리 기판을 이용한 비정질 실리콘 박막 태양전지의 효율향상 가능성을 확인하였다. We fabricated a-Si:H thin-film solar cell using the two-dimensional (2D) periodic patterned glass substrate. The use of a 3D periodic texture rather than a randomly texture at surface of TCO can result in higher short circuit current densities ($J_{sc}$). In order to analyze the optical effect of patterning glasses, ray-tracing simulations were performed. Also, p-i-n cells were deposited on patterned glasses as substrate by PECVD. UV-Vis spectroscopy, light I-V measurement were carried out for the optoelectronic characterization. The anti-reflective and light-trapping performance of patterning glass substrate was investigated by a comparison of experimental results with numerical simulations.
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주기적인 패턴 유리 기판을 사용한 비정질 실리콘 박막 태양전지의 효율 향상에 관한 연구
손찬희(C. H. Son),강정욱,김경민(K. M. Kim),김재호(J. H. Kim),홍진(J. Hong),홍병희(B. H. Hong),조광섭(G. S. Cho),권기청(G. C. Kwon) 한국태양에너지학회 2010 한국태양에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11
We fabricated a-Si:H thin-film solar cell using the two-dimensional(2D) periodic patterned glass substrate. The use of a 2D periodic texture rather than a randomly texture at surface of TCO can result in higher short circuit current densities(Jsc). In order to analyze the optical effect of patterning glasses, ray-tracing simulations were performed. Also, p-i-n cells were deposited on patterning glasses as substrate by PECVD. UV-Vis spectroscopy, I-V were carried out for the optoelectronic characterization. The anti-reflective and light-trapping performance of patterning glass substrate was investigated by a comparison of experimental results with numerical simulations.
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γ-FIB 시스템을 이용한 산소 유량 변화에 따른 산화인듐주석 박막의 특성 연구
김동해,손찬희,윤명수,이경애,조태훈,서일원,엄환섭,김인태,최은하,조광섭,권기청,Kim, D.H.,Son, C.H.,Yun, M.S.,Lee, K.A.,Jo, T.H.,Seo, I.W.,Uhm, H.S.,Kim, I.T.,Choi, E.H.,Cho, G.S.,Kwon, G.C. 한국진공학회 2012 Applied Science and Convergence Technology Vol.21 No.6
본 연구는 RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 산소유량 변화에 따라 증착된 ITO 박막 구조적, 전기적, 광학적 특성을 분석하였다. ITO (Indium Tin Oxide) 박막은 $1.0{\times}10^{-3}$ Torr의 공정 압력과 2 kW 및 13.56 MHz의 RF 전력, 1,000 sccm의 Ar 가스 조건하에 0~12 sccm의 $O_2$ 가스 유량을 변경하면서 증착하였다. 광투과율 측정은 적분구를 이용하였으며, 측정 파장 범위는 300~1,100 nm이다. 4-point probe를 이용하여 면저항을 측정하였으며, Hall Measurement System을 이용하여 비저항, 캐리어 농도 및 전자이동도를 측정하였다. Scanning electron microscope 장비를 이용하여 ITO 박막 표면을 분석하였고, 박막의 거칠기는 Atomic force microscope을 이용하여 측정하였다. ${\gamma}$-Focused ion beam system을 이용하여 ITO 박막의 이차전자방출계수를 측정하였으며, 이차전자방출계수 값으로 Auger neutralization mechanism 분석법을 이용해 ITO 박막의 일함수를 결정하였다. 3 sccm의 산소 유량에서 증착된 ITO 박막의 비저항은 약 $2.4{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$로 가장 좋았으며, 광학적 특성 또한 84.93% (Weighted average)로 가장 좋은 것을 확인할 수 있었다. 이 조건에서 이차전자방출 계수가 가장 높았고 일함수는 가장 낮은 경향의 일치함을 확인하였다. Indium Tin Oxide (ITO) thin films were prepared by RF magnetron sputtering with different flow rates of $O_2$ gas from 0 to 12 sccm. Electrical and optical properties of these films were characterized and analyzed. ITO deposited on soda lime glass and RF power was 2 kW, frequency was 13.56 MHz, and working pressure was $1.0{\times}10^{-3}$ Torr, Ar gas was fixed at 1,000 sccm. The transmittance was measured at 300~1,100 nm ranges by using Photovoltaic analysis system. Electrical properties were measured by Hall measurement system. ITO thin films surface were measured by Scanning electron microscope. Atomic force microscope surface roughness scan for ITO thin films. ITO thin films secondary electron emission coefficient(${\gamma}$) was measured by ${\gamma}$-Focused ion beam. The resistivity is about $2.4{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$ and the weighted average transmittance is about 84.93% at 3 sccm oxygen flow rate. Also, we investigated Work-function of ITO thin films by using Auger neutralization mechanism according to secondary electron emission coefficient(${\gamma}$) values. We confirmed secondary electron emission peak at 3 sccm oxygen flow rate.
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