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태양광 산업은 다른 발전 방식과는 달리 대기오염, 소음, 발열, 진동 등의 공해가 전혀 없으며 고갈의 염려가 없는 무한한 에너지원을 이용하는 산업이다. 아직까지 태양광 발전 시스템은 넓은 설치 면적의 필요성과 상대적으로 높은 발전단가로 인해 태양광 발전 기술의 궁극적인 실용화가 비교적 어려운 실정이다. 이러한 태양광 산업에서 태양전지 시장이 실리콘을 중심으로 최근 몇 년 동안 연 평균 30% 이상의 고속 성장을 해오고 있다. 그 중 세계 태양전지 시장의 약 80% 이상을 차지하고 있는 것이 ...

태양광 산업은 다른 발전 방식과는 달리 대기오염, 소음, 발열, 진동 등의 공해가 전혀 없으며 고갈의 염려가 없는 무한한 에너지원을 이용하는 산업이다. 아직까지 태양광 발전 시스템은 넓은 설치 면적의 필요성과 상대적으로 높은 발전단가로 인해 태양광 발전 기술의 궁극적인 실용화가 비교적 어려운 실정이다. 이러한 태양광 산업에서 태양전지 시장이 실리콘을 중심으로 최근 몇 년 동안 연 평균 30% 이상의 고속 성장을 해오고 있다. 그 중 세계 태양전지 시장의 약 80% 이상을 차지하고 있는 것이 결정질 실리콘 태양전지 분야이다. 그 이유는 실리콘이 지구상에서 산소 다음으로 풍부한 매장량을 나타내고 있으며 다른 재료들과는 달리 환경 친화적이라는 장점을 가지고 있기 때문이다. 하지만 다른 신재생 에너지원에 비해 높은 발전단가는 태양광 산업 발전의 걸림돌로 작용하고 있다. 이를 해결하기 위해서는 기존방식과 경쟁 가능한 가격수준의 저가화, 고효율화 기술의 개발이 필수적이다. 본 논문에서는 저가의 다결정 EFG(Edge-defined Film-fed Growth) 리본 실리콘 웨이퍼 기판을 이용하여 저가 고효율 실리콘 태양전지 제조 방법에 대하여 연구하였다. 선정된 EFG 리본 웨이퍼는 많은 결함으로 인해 기존 습식식각 방법으로는 균일한 표면 조직화 특성을 얻기가 어렵기 때문에 본 연구에서는 전체적으로 균일한 식각 특성을 갖는 산 증기 텍스쳐링 방법을 적용하였다. 결정질 실리콘 태양전지의 확산 공정에서 에미터 층의 도핑 농도를 높게 하면 전극과의 낮은 접촉저항을 얻을 수 있어 직렬저항을 낮출 수 있지만 반송자의 이동도가 감소하며 재결합 속도가 매우 커져 태양전지의 효율이 저하되는 원인이 된다. 따라서 높은 효율을 달성하기 위해서는 도핑 공정의 최적화가 필수적이다. 셀 제조공정에서 효율에 큰 영향을 미치는 확산 공정에서는 양산 자동화 시스템에 적용이 용이한 SOD(Spin on Doping)방법을 사용해 스핀속도, 확산 온도와 확산 시간을 공정 변수로 하여 54 Ω/□ 의 에미터 면 저항 값으로 도핑 공정을 최적화 하였다. 전면 및 후면 전극으로는 Ag, Al 메탈을 1 ~ 2 ㎛ 두께로 1 ~ 3 Ω·㎝ 미만의 비저항 값이 되도록 형성하였다. 반사방지막으로는 PECVD 시스템에서 기판 온도를 변화시켜 1.95의 굴절률과 77 ㎚의 두께를 가지는 SiNx 박막을 증착시켰으며 반사도가 2.37%까지 감소하는 것을 확인 하였다. 각각의 최적의 공정 조건으로 제작된 EFG 리본 실리콘 태양전지를 태양광 모의 측정 시스템을 통하여 분석한 결과 14.1%의 변환 효율을 얻었다.

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