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실리콘 박막 태양전지용 터널접합 특성연구
Study of the tunnel recombination junction performance in thin film tandem solar cell 원문보기

한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집, 2007 Nov. 06, 2007년, pp.278 - 280  

장지훈 (한국에너지기술연구원 태양전지연구센터) ,  이정철 (한국에너지기술연구원 태양전지연구센터) ,  송진수 (한국에너지기술연구원 태양전지연구센터) ,  윤경훈 (한국에너지기술연구원 태양전지연구센터)

초록
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a-Si:H/${\mu}$c-Si:H 적층형 태양전지의 효율향상을 위해 상부전지와 하부전지간의 접합특성은 매우 중요하다. 본 연구에서는, 접합특성을 향상하기 위하여 아몰퍼스 보다 전도도가 높은 마이크로화된 n층 또는 ZnO:Al을 중간층으로 삽입한 태양전지를 제조하였으며, 그 특성을 전기적, 광학적 방법으로 분석하였다. 전기적 특성에서, 상부전지 n층에 아몰퍼스를 적용한 태양전지의 경우, 상부전지와 하부전지 간의 직렬저항이 $500{\Omega}-cm^2$ 이상으로 높게 측정되었고, 이에 따라 AM 1.5 상태의 I-V 특성에서 비틀림 현상이 발생하여 곡선인자(Fill Factor : FF)가 낮게 측정되었다. 이에 반하여, 상부전지 n층에 마이크로층을 적용하거나, ZnO:Al 중간층을 삽입한 시편의 경우, 상부전지와 하부전지간의 직렬저항이 $1{\Omega}-cm^2$ 이하로 감소하였으며, 이와 같은 계면간의 접합특성 향상으로 I-V특성에서 비틀림 현상이 사라지고, FF가 70% 까지 증가하였다. 또한, 마이크로층과 ZnO:Al 중간층을 동시에 적용한 태양전지의 경우, FF가 75%까지 가장 높게 증가하였다. 광학적 특성의 경우, 같은 두께의 아몰퍼스 n층에 비하여 마이크로 n층이 투과도는 더 높게, 반사도는 낮게 측정되었으며, 이는 하부전지의 단락전류 (Short circuit current : Jsc)를 높여줄 것으로 판단된다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • R값 변화에 따른 n/p 계면의 직렬저항 변화를 확인하기 위하여 , n층에 대한 특성을 분석하였다. 그림 3은 R값을 변화하여 n층을 제조한 박막의 전도도 및 raman 그래프를 보여준다.
  • 5 분위기의 광전류특성 (illumination IT)을 측정하여 전지의 특성을 측정하였다. 광학적 특성은 아몰퍼스 및 마이크로 층에 대한 투과도/반사도를 측정하였다.
  • 본 연구에서는 상부전지 H층이 아몰퍼스 및 마이크로 형태의 특성을 가질 때, 그리고, ZnO 중간층에 유무에 따른 TRJ특성을 전기적 , 광학적으로 분석하였다.
  • 실리콘 박막 적층형 태양전지에서, 상부 전지와 하부전지간의 TRJ특성을 향상시키기 위하여 상부전지의 n 층을 마이크로화 하거나, ZnO 중간층을 삽입하였다. 마이크로층과 ZnO의 높은 전도도는 상부전지와 하부전지 사이의 직렬저항을 500Q-cnf에서 IQ-cnf 이하로 감소시켜 접합 특성을 향상시키며, 이 향상된 접합 특성은 적층형 태양전지의 FF를 40%에서 70% 이상으로 증가시킨다.
  • 25㎠ 크기를 가지는 정사각형 형태의 전지를 그림 1 과 같이 제조하였다. 태양전지의 각 층은 화학 기상 증착장비 (Chemical Vapor Deposition CVD)를 활용하여 증착하였는데, p증 및 n증을 증착하기 위해서 RF magnetron CVD(RFCVD)를, 1중을 증착하기 위해서 고주파 화학 기상 증착장비 (Very high frequency CVD :VHFCVD)를 각각 사용하였다. 시편의 온도는 150~200℃ 사이로 유지하였으며 , 증착시 사용된 gas는 SiH4, H2및 P층증착에 B2H6, CH4를, n층 증착에 PH3를 각각 사용하였다.
  • 태양전지의 전기적 특성은 상부전지와 하부전지 사이의 암전류특성 (Dark I-V)을 측정하여 직렬저항을 측정하고, AM 1.5 분위기의 광전류특성 (illumination IT)을 측정하여 전지의 특성을 측정하였다. 광학적 특성은 아몰퍼스 및 마이크로 층에 대한 투과도/반사도를 측정하였다.

대상 데이터

  • 시편의 온도는 150~200℃ 사이로 유지하였으며 , 증착시 사용된 gas는 SiH4, H2및 P층증착에 B2H6, CH4를, n층 증착에 PH3를 각각 사용하였다. ZnO 중간층 및 후면 반사막으로는 ZnO:A1203(2.5wt%)을 스파터링(sputtering) 하였으며 , 후면전극으로는 Ag를 사용하였다.
  • 본 실험에서는 substrate SntVF가 텍스쳐 된 Asahi-U glass(Japan)를 사용하여 0.25㎠ 크기를 가지는 정사각형 형태의 전지를 그림 1 과 같이 제조하였다. 태양전지의 각 층은 화학 기상 증착장비 (Chemical Vapor Deposition CVD)를 활용하여 증착하였는데, p증 및 n증을 증착하기 위해서 RF magnetron CVD(RFCVD)를, 1중을 증착하기 위해서 고주파 화학 기상 증착장비 (Very high frequency CVD :VHFCVD)를 각각 사용하였다.
  • 태양전지의 각 층은 화학 기상 증착장비 (Chemical Vapor Deposition CVD)를 활용하여 증착하였는데, p증 및 n증을 증착하기 위해서 RF magnetron CVD(RFCVD)를, 1중을 증착하기 위해서 고주파 화학 기상 증착장비 (Very high frequency CVD :VHFCVD)를 각각 사용하였다. 시편의 온도는 150~200℃ 사이로 유지하였으며 , 증착시 사용된 gas는 SiH4, H2및 P층증착에 B2H6, CH4를, n층 증착에 PH3를 각각 사용하였다. ZnO 중간층 및 후면 반사막으로는 ZnO:A1203(2.
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