초록 ▼

ㅇ 연구의 목적 및 내용
본 연구의 목표는 마이크로/나노 표면을 갖는 실리콘 태양전지의 전자빔 조사에 따른 특성분석에 관한 기초 연구로서 우주공간에서의 방사손상 효과를 이해하려 한다. 기존의 마이크로 표면을 갖는 실리콘 태양전지는 우주공간에서 radiation damage가 커서 활용이 어려운 실정이다. 이러한 실리콘 태양전지 효율을 개선하고 우주공간에서 활용하기 위해서는 radiation hardness effect를 부여하는 전자빔 조사가 필요하다. 본 연구에서는 마이크로/나노표면을 갖는 실리콘 태양전지에 전자빔을 조사하여

ㅇ 연구의 목적 및 내용
본 연구의 목표는 마이크로/나노 표면을 갖는 실리콘 태양전지의 전자빔 조사에 따른 특성분석에 관한 기초 연구로서 우주공간에서의 방사손상 효과를 이해하려 한다. 기존의 마이크로 표면을 갖는 실리콘 태양전지는 우주공간에서 radiation damage가 커서 활용이 어려운 실정이다. 이러한 실리콘 태양전지 효율을 개선하고 우주공간에서 활용하기 위해서는 radiation hardness effect를 부여하는 전자빔 조사가 필요하다. 본 연구에서는 마이크로/나노표면을 갖는 실리콘 태양전지에 전자빔을 조사하여 셀 효율의 변화를 파악하는 연구를 수행하려 한다.

ㅇ 연구개발성과
본 연구에서는 실리콘 태양전지에 다양한 에너지와 dose 량의 전자빔을 조사하여 태양전지의 특성 및 효율 파라메타 확보하기 위한 연구를 진행했다. 전자빔 조사는 전자빔을 가속하는 소형 전자빔 가속장치를 이용하여 태양전지 내부에 주입하였다. 6인치 태양전지를 제작하여 전자빔을 조사하였다. 첫 번째 연구는 전자빔 에너지를 50keV로 고정하고 7×10¹⁷,7×10¹⁸, 7×10¹⁹ electron/cm²의 dose 량으로 변화시키며 제작하였다. 두 번째 연구는 첫 번째 연구한 태양전지의 특성을 분석하여 dose 량을 7 ×10¹⁷electron/cm² 로 고정하고 60, 70, 80 keV의 에너지로 변경하여 태양전지를 제작하였다. 제작된 태양전지에 구조적, 광학적, 전기적 특성을 분석하여 다음과 같은 결론을 도출했다.
1) (100) 면을 갖는 태양전지에 <100> 축으로 전자빔 주입을 한 결과 마이크로/나노 표면을 갖는 모든 셀에서 주입된 에너지가 작을수록 광반사율이 reference 대비 더 감소됨을 자외/가시/근적외선 분광광도계를 통해 확인하였다.
2) 전자빔의 주입으로 인한 태양전지의 에미터 층의 결정질 실리콘 표면이 데미지를 받아서 비정질 실리콘 구조로 변화되는 것을 구면수차보정투과전자현미경을 통해 확인하였다.
3) 7 ×10¹⁷electron/cm²의 dose 량으로 인하여 에너지가 증가할수록 전기루미네센스(Electroluminescence)의 발광 특성이 증가하는 것을 확인하였으며, 소수캐리어 수명시간은 70, 80 keV의 에너지를 주입했을 때, 4.3998 μs에서 5.0611, 4.4943 μs로 증가함을 태양전지용 웨이퍼 수명분석기를 통하여 확인하였다.
4) 마이크로 표면을 갖는 샘플의 경우, 반사방지막 특성 증가 및 전기적 특성의 증가로 reference 대비 2.64%의 효율 상승을 나타냈고 나노 표면을 갖는 샘플의 경우, reference 대비 2.33%의 효율 상승을 나타냈다.

ㅇ 연구개발성과의 활용계획 (기대효과)
본 연구의 기대효과로는 실리콘 태양전지에 전자빔을 조사함으로서 기존 태양전지의 방사손상 효과를 감소시키고, 안정적인 셀 효율을 확보할 수 있으며, 우주공간용 태양전지의 활용가능성을 파악하는데 있어 관련된 많은 연구에 참고(reference)가 될 것으로 기대된다. 본 연구는 또한 기존의 마이크로 텍스쳐링된 표면을 갖는 표준 실리콘 태양전지 구조를 개선하여 표면을 나노텍스쳐링한 새로운 형태의 태양전지에서의 전자빔 조사를 통하여 방사손상의 특성연구에 대한 학문적 가치를 갖는다. 이러한 전자빔 조사연구는 태양전지를 제작하는 산업체의 제품응용에도 활용됨으로써 실리콘 태양전지의 국가경쟁력을 갖게 하는 저변기술 파급효과를 제공할 수 있다.


(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• 목차 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 1.1 연구개발의 목적 ... 7
• 1.1 연구개발이 필요성 및 범위 ... 7
• 2. 연구수행내용 및 성과 ... 7
• 2.1 태양전지 제조 공정 및 전자빔 가속 공정 ... 7
• 2.2 Dose 량 변화에 따른 전자빔 조사된 태양전지 특성분석 ... 8
• 2.2.1 반사도 특성분석 ... 8
• 2.2.2 구조적 특성분석 ... 9
• 2.2.3 전기 발광 특성분석 ... 10
• 2.2.4 전류-전압 특성분석 ... 11
• 2.3 에너지 변화에 따른 전자빔 조사된 태양전지 특성분석 ... 12
• 2.3.1 반사도 특성분석 ... 12
• 2.3.2 양자 효율 특성분석 ... 13
• 2.3.3 소수 캐리어 수명시간 특성분석 ... 14
• 2.3.4 전기 발광 특성분석 ... 15
• 2.3.5 전류-전압 특성분석 ... 16
• 2.4 에너지 변화에 따른 전자빔 조사된 태양전지 특성분석 ... 17
• 2.4.1 반사도 특성분석 ... 17
• 2.4.2 전류-전압 특성분석 ... 18
• 3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 19
• 3.1. 목표 ... 19
• 3.2. 목표 달성여부 ... 19
• 3.3. 목표 미달성 시 원인(사유) 및 차후대책(후속연구의 필요성 등) ... 19
• 4. 연구개발성과의 활용 계획 등 ... 19
• 붙임. 참고문헌 ... 20
• 끝페이지 ... 22