초록 ▼

에너지, 환경 및 경제문제를 동시에 해결할 수 잇는 유력한 대안인 태양저지의 본격적인 보급에는 태양전지의 고효율화에 의한 저가격화가 필수적이다. 본 과제에서는 당 팀의 확보한 실리콘 태양전지 요소기술을 바탕으로 하여, 변환효율 24% 이상의 세계 최고 수준의 초고효율 실리콘 태양전지를 제조할 수 있는 핵심 기반기술을 개발하고자 한다. 고품질의 FZ(Foating Zone)기판은 연구용으로 사용하고, 저가인 CZ(Czochralski)기판은 양산용을오 사용한다.
1단계 연구기간(1999.9~2001.8) 중 전기에너지 변환효율

에너지, 환경 및 경제문제를 동시에 해결할 수 잇는 유력한 대안인 태양저지의 본격적인 보급에는 태양전지의 고효율화에 의한 저가격화가 필수적이다. 본 과제에서는 당 팀의 확보한 실리콘 태양전지 요소기술을 바탕으로 하여, 변환효율 24% 이상의 세계 최고 수준의 초고효율 실리콘 태양전지를 제조할 수 있는 핵심 기반기술을 개발하고자 한다. 고품질의 FZ(Foating Zone)기판은 연구용으로 사용하고, 저가인 CZ(Czochralski)기판은 양산용을오 사용한다.
1단계 연구기간(1999.9~2001.8) 중 전기에너지 변환효율 19.08%(7cm×7cm, CZ wafer), 21.42%(7cm×7cm, FZ wafer)을 탈성하였고, Surface texturing 공정과 AR coating 공정 개발로 surface reflectance 2.2% 이하 달성하고, 4×$10-6$Ωcm 이하의 Ag, Cu 금속전극을 개발함으로써 연구를 성공적으로 수행하였다고 연구목표를 초과달성하였다.
수행책임자 퇴직에 따른 연구협약 취소로 2단계 1차년도(2001.9~2002.8)연구기간의 중간에 과제 종료되었다. 2단계 1차년도(2001.9~2002.8)의 연구목표는 전기에너지 변화효율 20.5%(7cm×7cm, CZ wafer), 21.8% (2cm×2cm, FZ wafer)였는데, 연구결과로 전기에너지 변화효율 19.4%(7cm×7cm, CZ wafer), 21.5% (2cm×2cm, FZ wafer)를 달성하였따. 주요 연구내용은 Surface recombination 저감공정 개발로 전면 1000cm/s 후면 100cm/s를 달성하였고, Tapered 전극형성공정 개발로 전면전극에서 shading loss를 최소화했고, B-doped Cz 태양전지의 열처리 특성개선을 고온 산화막 현성공정 후 lifetime 285us를 달성하였다.

Abstract ▼

For the spreading of photovoltaic power systems, the low cost manufacturing of solar cells with high efficiency is a key factor for success. In this project we are going to develop the core technology for fabricating over 24% energy conversion efficiency of ultra high efficiency silicon solar cells

For the spreading of photovoltaic power systems, the low cost manufacturing of solar cells with high efficiency is a key factor for success. In this project we are going to develop the core technology for fabricating over 24% energy conversion efficiency of ultra high efficiency silicon solar cells which are the world best class.
The technology for fabrication of ultra high efficiency silicon solar cells is consisted of major advanced silicon semiconductor process technologies with an understanding of basic physical characteristics and electrical and optical energy loss mechanism of solar cells by theoretical and empirical method.

목차 Contents

• 제1장 서론...22
• 1절 연구개발 개요...22
• 2절. 연구개발의 필요성...22
• 1. 기술적 측면에서의 중용성...22
• 가. 기술의 기반성...24
• 나. 기술의 핵심성...25
• 2. 경제.산업적 측면에서의 중요성...26
• 3. 사회.문화적 측면에서의 중요성...28
• 제2장 국내.외 기술개발 현황...30
• 1절 국내.외 기술개발 현황...30
• 2절 당팀의 기술 수준...31
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...32
• 1절 태양전지 열반...32
• 1. 태양전지의 작동원리...32
• 2. 고효율 실리콘 태양전지...34
• 가. Passivated Emitter Solar Cell(PESC)...35
• 나. Passivated Emitter and Rear Cell(PERC)...36
• 다. Point Contact Solat Cell(PESC)...37
• 라. Passivated Emitter and Rear Locglly-Diffused Cell(PERL)...38
• 2절 연구추진전략 및 방법...39
• 3절 연구내용...41
• 1. PERL 태양전지 제조공정...41
• 2. 주요 공정...42
• 가. 사진식각공정...42
• 나. Light trapping...50
• 다. Oxidation...51
• 라. Diffusion...53
• 마. 금속전극형성...60
• 바. Alneal process...62
• 사. AR coating...63
• 아. Surface passivation...70
• 4절 주요 연구개발결과...78
• 1. FZ(Float Zone) 기판을 이용한 태양전지...78
• 가. 국제 공인 태양전지(PERL형)...78
• 나. Tapered PERL : 21.42% 세계 최고효율 달성...79
• 다. PERC형 태양전지...80
• 라. PESC형 태양전지...81
• 마. Ni/Cu contact system...82
• 바. Mechanically scribed (MS)-PERC형 태양전지...86
• 2. CZ(Chochralski Zone)기판을 이용한 태양전지...89
• 3. 이중반사방지막 (Double Layer Antireflection Coating)...91
• 4. 기타 연구성과...92
• 가. Tri-crystalline CZ 기판을 이용한 태양전지 개발...92
• 나. Mini-module 제작...93
• 제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도...94
• 1절 연차별 연구목표 및 내용...94
• 2절 연구 계획대비 달성도...95
• 3절 기술발전 기여에 따른 수상실적...96
• 1. 대한민국 10대 신기술 선정...96
• 2. 삼성 그룹기술상 은상 수상...96
• 3. NT(New Technology) Mark 획득...96
• 4. Best Paper Awards...96
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...98
• 제6장 해외과학기술정보...100
• 1절 단결정 태양전지...100
• 2절 다결정 태양전지...105
• 3절 저가격 다결정 ribbon growth sheet를 이용한 태양전지...107
• 4절 단위 공정 개발...108
• 제7장 참고문헌...109