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고효율 결정질 실리콘 태양전지 위한 Al2O3 박막의 패시베이션 향상 연구 원문보기

한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집, 2016 Feb. 17, 2016년, pp.418.1 - 418.1  

신경철 (한국에너지기술연구원 태양광연구실) ,  민관홍 (한국에너지기술연구원 태양광연구실) ,  이정인 (한국에너지기술연구원 태양광연구실) ,  강민구 (한국에너지기술연구원 태양광연구실) ,  김동환 (고려대학교 신소재공학과) ,  송희은 (한국에너지기술연구원 태양광연구실)

초록
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Atomic layer deposition (ALD)를 이용하여 증착된 aluminum oxide ($Al_2O_3$)는 우수한 패시베이션 특성을 가지고 있다. $Al_2O_3$ 박막은 많은 수소를 가지고 있기 때문에 화학적 패시베이션에 의한 실리콘 표면을 패시베이션 할 수 있다. 또한 $Al_2O_3$는 강한 고정전하를 가져 전계 효과 패시베이션을 할 수 있다. 따라서 $Al_2O_3$ 박막을 태양전지에 적용할 경우 높은 효율을 기대할 수 있다. 실리콘 태양전지를 제작하기 위해 소성공정(> $800^{\circ}C$)은 필수이다. $Al_2O_3$ 박막은 많은 수소를 가지고 있기 때문에 소성공정시 수소가스를 방출하여 $Al_2O_3$ 박막에 블리스터를 형성시킨다. 이 블리스터는 $Al_2O_3/Si$ 계면에서 발생하여 패시베이션 특성을 감소시킨다. 블리스터를 억제하기 위해 수소의 양을 조절할 필요가 있다. 이 실험에서는 plasma-assisted atomic layer deposition (PAALD)으로 $Al_2O_3$를 증착하였다. PAALD의 RF power를 200 W부터 800 W까지 조절하여 $Al_2O_3$ 막에 포함되는 OH의 농도를 조절하였다. $Al_2O_3$ 박막에 포함되는 OH 농도는 X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)를 이용하여 분석하였다. 열처리공정 후, 화학적 패시베이션에 의한 유효 반송자 수명 (${\tau}_{eff}$) 향상이 나타났다 소성공정 후 블리스터가 형성되지 않는 조건에서 화학적 패시베이션과 전계 효과 패시베이션에 의해 ${\tau}_{eff}$가 증가하였다. 블리스터가 형성되었을 때 기존 논문들과 같이 패시베이션 특성이 감소하였다. 패시베이션 특성의 감소는 블리스터에 의한 화학적 패시베이션의 감소 때문이며 전계 효과 패시베이션은 오히려 증가하였다. 이를 통해 고온에서 열안정성을 갖는 $Al_2O_3$ 박막을 만들었으며 블리스터가 형성되지 않았고 패시베이션 특성이 증가하였다.

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제안 방법

  • PAALD의 RF power를 200 W부터 800 W까지 조절하여 Al2O3 막에 포함되는 OH의 농도를 조절하였다. Al2O3 박막에 포함되는 OH 농도는 X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)를 이용하여 분석하였다. 열처리공정 후, 화학적 패시베이션에 의한 유효 반송자 수명 (τ eff) 향상이 나타났다 소성공정 후 블리스터가 형성되지 않는 조건에서 화학적 패시베이션과 전계 효과 패시베이션에 의해 τ eff가 증가하였다.
  • 를 증착하였다. PAALD의 RF power를 200 W부터 800 W까지 조절하여 Al2O3 막에 포함되는 OH의 농도를 조절하였다. Al2O3 박막에 포함되는 OH 농도는 X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)를 이용하여 분석하였다.
  • 이 실험에서는 plasma-assisted atomic layer deposition (PAALD)으로 Al2O3를 증착하였다. PAALD의 RF power를 200 W부터 800 W까지 조절하여 Al2O3 막에 포함되는 OH의 농도를 조절하였다.
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