현재 실리콘 태양전지의 연구 동향은 높은 변환효율과 low-cost 생산기술 개발에 초점을 맞추고 있으며 양산화에 쉽게 적용할 수 있는 기술로 패시베이션 기술이 활발하게 개발되고 있다. 양산되어지고 있는 태양전지의 약 80% 차지하는 결정질 실리콘 태양전지이며 스크린 프린팅방식으로 생산되는 단결정 실리콘 태양전지의 변환효율 한계는 약17~18%이다. 이를 위해 전면 텍스쳐링, 전면 금속 형성, 표면 패시베이션 기술, 선택적 에미터(Selective Emitter) 구조, 국부적 ...
현재 실리콘 태양전지의 연구 동향은 높은 변환효율과 low-cost 생산기술 개발에 초점을 맞추고 있으며 양산화에 쉽게 적용할 수 있는 기술로 패시베이션 기술이 활발하게 개발되고 있다. 양산되어지고 있는 태양전지의 약 80% 차지하는 결정질 실리콘 태양전지이며 스크린 프린팅방식으로 생산되는 단결정 실리콘 태양전지의 변환효율 한계는 약17~18%이다. 이를 위해 전면 텍스쳐링, 전면 금속 형성, 표면 패시베이션 기술, 선택적 에미터(Selective Emitter) 구조, 국부적 후면전계(Local Back Surface Field) 형성의 최적화가 중요하다. 최근 연구 동향은 선택적 에미터를 통해 접촉저항을 줄이고 전극의 미세구조와 후면에 국부적 후면전계를 형성하여 태양전지의 변환효율을 높이데 초첨을 맞추고 있다. 따라서 본 연구에서는 고효율의 태양전지 제작을 위해 다음의 두 가지 목표로 연구를 진행하였다. 첫째, 기존의 양산용 결정질 태양전지의 후면에 적용되는 스크린 인쇄 방식의 Full Al-BSF는 낮은 광학적 특성과 웨이퍼에 적용시 Al과 Si의 일함수 차이에 의한 bowing 현상으로 인하여 박형 웨이퍼에 적용하기 힘든 단점이 있다. 따라서 etch paste를 이용하여 Local Al-BSF(dot 0.1mm)를 형성해 웨이퍼 bowing 현상을 해소하고 후면 재결합으로 인한 Voc의 손실을 줄여 실리콘 태양전지의 전기적 특성을 향상시키고자 하였다. 둘째, 현재 표면 패시베이션 기술은 고효율 실리콘 태양전지 제작을 위해 필수적인 요소이다. 패시베이션을 통하여 후면에서 전자와 정공의 재결합을 줄일 수 있어 Voc의 상승과 전류값의 증가에 따른 효율 향상을 기대 할 수 있기 때문이다. 본 연구에서는 이러한 후면 패시베이션 중 negative charge 특성을 가지는 Al2O3 절연막을 PEALD 공정을 이용하여 적용시켜 후면에서 정공의 수집을 극대화하여 Voc와 Isc값을 증가시키고자 하였다. 또한 metalization firing 공정에 의해 패시베이션 특성이 감소하는 것을 개선하고 BSR(Back Surface Reflector)효과를 기대하기 위해 후면에 SiNx를 capping layer로 적용하여 실리콘 태양전지 변환 효율의 증가시키고자 하였다. 이를 통해 p-type 실리콘 태양전지의 후면에 Local Al-BSF와 Al2O3 절연막을 적용시켜 태양전지의 전기적인 특성을 통하여 고효율화의 가능성을 확인할 수 있었다.
현재 실리콘 태양전지의 연구 동향은 높은 변환효율과 low-cost 생산기술 개발에 초점을 맞추고 있으며 양산화에 쉽게 적용할 수 있는 기술로 패시베이션 기술이 활발하게 개발되고 있다. 양산되어지고 있는 태양전지의 약 80% 차지하는 결정질 실리콘 태양전지이며 스크린 프린팅방식으로 생산되는 단결정 실리콘 태양전지의 변환효율 한계는 약17~18%이다. 이를 위해 전면 텍스쳐링, 전면 금속 형성, 표면 패시베이션 기술, 선택적 에미터(Selective Emitter) 구조, 국부적 후면전계(Local Back Surface Field) 형성의 최적화가 중요하다. 최근 연구 동향은 선택적 에미터를 통해 접촉저항을 줄이고 전극의 미세구조와 후면에 국부적 후면전계를 형성하여 태양전지의 변환효율을 높이데 초첨을 맞추고 있다. 따라서 본 연구에서는 고효율의 태양전지 제작을 위해 다음의 두 가지 목표로 연구를 진행하였다. 첫째, 기존의 양산용 결정질 태양전지의 후면에 적용되는 스크린 인쇄 방식의 Full Al-BSF는 낮은 광학적 특성과 웨이퍼에 적용시 Al과 Si의 일함수 차이에 의한 bowing 현상으로 인하여 박형 웨이퍼에 적용하기 힘든 단점이 있다. 따라서 etch paste를 이용하여 Local Al-BSF(dot 0.1mm)를 형성해 웨이퍼 bowing 현상을 해소하고 후면 재결합으로 인한 Voc의 손실을 줄여 실리콘 태양전지의 전기적 특성을 향상시키고자 하였다. 둘째, 현재 표면 패시베이션 기술은 고효율 실리콘 태양전지 제작을 위해 필수적인 요소이다. 패시베이션을 통하여 후면에서 전자와 정공의 재결합을 줄일 수 있어 Voc의 상승과 전류값의 증가에 따른 효율 향상을 기대 할 수 있기 때문이다. 본 연구에서는 이러한 후면 패시베이션 중 negative charge 특성을 가지는 Al2O3 절연막을 PEALD 공정을 이용하여 적용시켜 후면에서 정공의 수집을 극대화하여 Voc와 Isc값을 증가시키고자 하였다. 또한 metalization firing 공정에 의해 패시베이션 특성이 감소하는 것을 개선하고 BSR(Back Surface Reflector)효과를 기대하기 위해 후면에 SiNx를 capping layer로 적용하여 실리콘 태양전지 변환 효율의 증가시키고자 하였다. 이를 통해 p-type 실리콘 태양전지의 후면에 Local Al-BSF와 Al2O3 절연막을 적용시켜 태양전지의 전기적인 특성을 통하여 고효율화의 가능성을 확인할 수 있었다.
Current research trends of solar cells has focused on the high conversion efficiency and low-cost production technology. Passivation technology that can be easily adapted to mass production. Therefore, this study conducted experiments with the aim of the following two methods for the fabrication of ...
Current research trends of solar cells has focused on the high conversion efficiency and low-cost production technology. Passivation technology that can be easily adapted to mass production. Therefore, this study conducted experiments with the aim of the following two methods for the fabrication of high-efficiency solar cells. In the first task of this thesis, an attempt is formation of local Al-BSF to 0.1mm (dot) to increase the conversion efficiency of solar cells to reduce the loss of Voc overcome and rear of the wafer bowing phenomenon due to recombination. The second major task of this thesis, rear surface apply in Al2O3/SiNx stack layer, Al2O3 prominent negative fixed charge characteristics and SiNx, the effect of back surface reflector, and acts as a diffusion barrier that can be performed at the same time for passivation capping layer cell. As the result of the first task, compared to existing full Al-BSF increased from 636mA Isc, Voc increased from 44mV. 5% increase in the fill factor and thus improve the conversion efficiency of about 3%, the highest conversion efficiency of 18.8%. As the result of the second task, Local Al-BSF and Al2O3/SiNx stack layer applied to the p-type single-crystal cell, the, average Voc 644mV, 918mV and Isc efficiency of 18.70% of the results were obtained. These results were obtained. Rise by about 1% compared to the reference cell (Rear local electrode + SiNx / SiNx stack layer). Local Al-BSF Voc and Isc by increasing the negative field-effect by the effect of the BSF effect and Al2O3/SiNx stack layer, and it was confirmed that the improved cell characteristics.
Current research trends of solar cells has focused on the high conversion efficiency and low-cost production technology. Passivation technology that can be easily adapted to mass production. Therefore, this study conducted experiments with the aim of the following two methods for the fabrication of high-efficiency solar cells. In the first task of this thesis, an attempt is formation of local Al-BSF to 0.1mm (dot) to increase the conversion efficiency of solar cells to reduce the loss of Voc overcome and rear of the wafer bowing phenomenon due to recombination. The second major task of this thesis, rear surface apply in Al2O3/SiNx stack layer, Al2O3 prominent negative fixed charge characteristics and SiNx, the effect of back surface reflector, and acts as a diffusion barrier that can be performed at the same time for passivation capping layer cell. As the result of the first task, compared to existing full Al-BSF increased from 636mA Isc, Voc increased from 44mV. 5% increase in the fill factor and thus improve the conversion efficiency of about 3%, the highest conversion efficiency of 18.8%. As the result of the second task, Local Al-BSF and Al2O3/SiNx stack layer applied to the p-type single-crystal cell, the, average Voc 644mV, 918mV and Isc efficiency of 18.70% of the results were obtained. These results were obtained. Rise by about 1% compared to the reference cell (Rear local electrode + SiNx / SiNx stack layer). Local Al-BSF Voc and Isc by increasing the negative field-effect by the effect of the BSF effect and Al2O3/SiNx stack layer, and it was confirmed that the improved cell characteristics.
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