[논문]실리콘 태양전지 셀 효율에 관한 연구

현일섭; 오데레사

doi:10.5762/kais.2010.11.7.2565

실리콘 태양전지 셀 효율에 관한 연구
Study on the Efficiency in Silocin Solar Cell 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.11 no.7, 2010년, pp.2565 - 2569

현일섭 (청주대학교 반도체설계공학과) , 오데레사 (청주대학교 반도체설계공학과)

초록
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실리콘 태양전지 셀을 제작하고 효율을 측정하는데 있어 texturing 효과에 대하여 상관성을 조사하였다. Texturing은 $HNO_3$, KOH, NaOH를 각각 사용한 IPA혼합 에칭용액을 만들어서 샘플을 제작하였다. 셀의 분석은 FTIR 과 XRD를 이용하였으며, 실리콘 태양전지 셀의 효율과 화학적인 특성 사이의 상관성을 조사하였다. FTIR 데이터의 950~1350 $cm^{-1}$ 영역에서 픽의 생김새와 셀 표면의 반사도 사이에는 상관성이 있으며, 픽의 쪼개짐이 많으면 표면에서 결합의 상호작용이 활발하지 않다는 것을 의미하며 이러한 표면에서 반사가 잘 일어나지 않으면서 효율이 증가하는 것을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

It was researched the correlation between the Solar cell and the effect of texturing. The samples were textured by using the IPA mixed solution with $HNO_3$, KOH and NaOH. The samples were analyzed by the X-ray Diffraction pattern and Fourier Transform Infrared spectroscopy. The FTIR spectra in the range of 950~1350 $cm^{-1}$ was related to the peak's formation as the bonding structure. The split of peaks means that the inter reaction between the molecular did not activate and then increased the efficiency because of low reflectance as shown the cell treated in NaOH mixed solution.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 실험에서는 여러가지 에칭 용액을 사용하여 표면을 식각하였을 때 표면의 특성변화와 효율사이의 상관관계를 조사하였다. 확산공정이나 금속공정은 같은 조건에서 이루어졌으며, texturing 이 끝난 뒤 표면의 화학적인특성은 FTIR을 이용하였고 XRD 를 이용하여 물리적인특성을 분석하였다.

제안 방법

기체 라인에서 응축을 방지하기위해서 기체라인은 항상 25 ℃ 를 유지하였으며 POCl3 프리커서는 N₂ 기체를 사용한 버블 시스템을 이용하였다. 0.5~1.7Q・cm 의저항을 갖는 p-type(100) Si 기판은 유기클리닝을 실시하였으며, 확산공정은 850C 에서 12분간 증착이 이루어졌으며, 열처리 온도는 엮시 각각 830C 에서 15분동안 실시하였다. 광흡수를 높게 하기 위해서 표면을 거칠게 texturing 하기 위해서 KOH, HNO₃, 혹은 NaOH 용액을 IPA 와 DI water 를 혼합한 용액에서 각각 30분간 표면을 에칭하였으며, 확산공정을 마치고 나서 Fourier Transform Infraed Spectroscopy (FTIR, Galaxy, 7020A) 분석기를 이용하여 표면의 화학적인결합에 대하여 조사하였으며, X-ray Diffraction (XRD, Rigaku) 를 이용하여 물리적인 결합특성에 대하여 조사하였다.
7Q・cm 의저항을 갖는 p-type(100) Si 기판은 유기클리닝을 실시하였으며, 확산공정은 850C 에서 12분간 증착이 이루어졌으며, 열처리 온도는 엮시 각각 830C 에서 15분동안 실시하였다. 광흡수를 높게 하기 위해서 표면을 거칠게 texturing 하기 위해서 KOH, HNO₃, 혹은 NaOH 용액을 IPA 와 DI water 를 혼합한 용액에서 각각 30분간 표면을 에칭하였으며, 확산공정을 마치고 나서 Fourier Transform Infraed Spectroscopy (FTIR, Galaxy, 7020A) 분석기를 이용하여 표면의 화학적인결합에 대하여 조사하였으며, X-ray Diffraction (XRD, Rigaku) 를 이용하여 물리적인 결합특성에 대하여 조사하였다. 셀효율을 측정하기 위해서 앞면과 뒷면의 전극은 각각 Ag, Al 을 각각 사용하였다.
그림 1ae 여러가지 에칭 용액을 이용하여 texturing 을한 뒤에 표면의 물리적인 특성을 살펴보기 위해서 XRD 데이타를 분석하였다. 69。근처만 에서 픽이 나타났다.
상대적으로 950~1350 cm-1 영역에서 픽의 합쳐짐이 많아진다는 것은 원자들 사이의 상호 결합작용이 많아지면서 결합의 결정성이 약해지게 되므로 셀 표면의 반사도가 높아진다고 볼 수 있다. 또한반사도가 높아지게 되면 셀의 효율은 떨어지게 되는 것을 NaOH 혼합용액을 사용하여 texturing 한 셀에서 확인하였다. 표 1은 그림 3에서 설명하고 있는 여러가지 에칭요액을 이용한 texturing 방법에 따라서 제작된 셀의 효율에 대한 결과를 정리하였다.
실리콘 태양전지 셀을 만들기 위해서, 태양전지의 p-n 접합은 POCl3 프리커서와 산호의 혼합기체를 사용한 전기로에서 이루어졌다. 기체 라인에서 응축을 방지하기위해서 기체라인은 항상 25 ℃ 를 유지하였으며 POCl3 프리커서는 N₂ 기체를 사용한 버블 시스템을 이용하였다.
실리콘 태양전지 셀을 여러가지 방법으로 texturing 하고 효율을 측정하였다. 에칭용액은 HNO₃, KOH 그리고 NaOH를 각각 IPA, 이와 HF 혼합용액에 일정비율로혼합하여 에칭 용액을 만들어서 30분간 담가두었다가 꺼내서 tearing 을 수행하였다.
에칭용액은 HNO₃, KOH 그리고 NaOH를 각각 IPA, 이와 HF 혼합용액에 일정비율로혼합하여 에칭 용액을 만들어서 30분간 담가두었다가 꺼내서 tearing 을 수행하였다. 확산공정을 거친 다음 표면의 특성을 FTIR과 XRD를 이용하여 분석하였다. NaOH 혼합용액에서 texturing 한 셀에서 효율이 가장 높게 나타났다.
조사하였다. 확산공정이나 금속공정은 같은 조건에서 이루어졌으며, texturing 이 끝난 뒤 표면의 화학적인특성은 FTIR을 이용하였고 XRD 를 이용하여 물리적인특성을 분석하였다.

대상 데이터

셀효율을 측정하기 위해서 앞면과 뒷면의 전극은 각각 Ag, Al 을 각각 사용하였다. 셀의 효율은 솔라시뮬레이터 LAB50 (Photovoltaic power meter, Polaronix K201) 를 이용하였다.

성능/효과

효율을 측정한 결과를 보여주고 있다. texturing 하지않은 셀보다는 texturing 한 셀에서 효율은 높았으며, 특히 NaOH 혼합용액에서 texturing 한 셀의 효율이 가장높았다. NaOH 혼합용액의 texturing 한 셀은 XRD 패턴에서도 가장 낮은 쪽의 픽의 위치인 69.
NaOH texturing 샘플의 특징으로부터, FTIR 데이타의 950~1350 cm-1 영역에서 픽의 생김새와 셀 표면의반사도 사이에는 상관성이 있으며, 팩의 쪼개짐이 많으면표면에서 결합의 상호작용이 일어나지 않고 있다는 것을의미하며 표면에서 반사가 잘 일어나지 않게 된다. 그리고 효율은 증가하게 되는데 XRD 데이터에서 가장 낮은방향으로 픽이 이동하는 것을 확인하였다.

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