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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 명재민
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 연세대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
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p형 결정질 실리콘 태양전지를 제작할 때 n형 에미터를 형성하기 위해서 POCl3을 확산소스로 사용하여 인을 확산시키는 열확산 방법이 주로 사용된다. 도핑 퍼니스를 사용하는 열확산 공정은 두 단계로 구성된다. 태양전지 웨이퍼 표면에 인을 증착하는 선증착 단계와 증착된 인을 확산시키는 확산 공정이다. 열확산 공정은 일반적으로 POCl3은 용액 상태로 유리병에 담겨서 20 ℃로 유지된다. 용액 상태의 POCl3은 고순도의 N2에 의해 버블링(bubbling)되어 미세 입자 상태로 확산이 진행되기 때문에 선증착 단계에서 인의 도즈(dose)량을 조절하기 힘들다. 실리콘 태양전지 표면에 인이 과증착된 경우 인 원자들에 의해 오제 재결합이 발생하고, 인 원자들끼리 결합한 인 침전물(precipitate)이 만들어 진다. 이 침전물들은 빛, 열에너지를 받아 생성된 캐리어를 SRH(Shockley Read Hall)재결합에 의해 소멸시켜 태양전지의 효율을 감소시키는 원인이 될 수 있다. 에미터 형성 후 실리콘 표면에서 SRH와 오제(Auger) 재결합이 발생하는 지역을 dead layer라 한다. 열확산 공정을 이용하여 고효율의 결정질 실리콘 태양전지를 제작할 때는 dead layer를 최소화하는 것이 매우 중요하다.본 논문에서는 dead layer를 최소화하기 위해 선증착 단계에서 POCl3의 가스유량을 조절하였고, 실리콘 웨이퍼에 도핑된 인의 전체 농도와 전기적으로 활성화 상태의 인 농도를 측정하기 위해 secondary ion mass spectroscopy (SIMS)와 electrochemical capacitance-voltage profiler (ECV)를 이용하여 도핑 프로파일을 측정하였다. POCl3의 가스유량이 1000 sccm일 때 형성된 에미터의 도핑 프로파일 측정에서 불순물로 쓰인 인의 전체 농도와 전기적으로 활성화된 농도가 유사한 것을 확인했다. 이 시료는 태양전지 제작 후 pseudo-efficiency와 implied-Voc에서 가장 좋은 전기적 특성을 보였다. POCl3의 가스유량이 1000 sccm 이상으로 증가 했을 때는 에미터 표면에 전기적으로 비활성화 상태의 인 농도가 증가했다. 고용도를 초과한 인 농도가 SRH 재결합을 증가시켜서 에미터의 전기적 특성을 하락시켰다. 도핑 프로파일 측정 결과 표면에서 고농도 에미터 영역을 형성하고 확산이 진행되면서 깊이 방향으로 erfc, gaussian 형태을 갖는 프로파일을 확인하였다. 이를 바탕으로 기판표면에 dead layer가 형성되었을 것으로 여겨진다. 실리콘 표면에 존재하는 태양전지 제작에 불필요한 dead layer를 제거하기 위해서 HF용액을 사용했다. HF 용액에 담가서 dead layer를 제거한 후 태양전지를 제작했을 때 전기적특성이 향상됨을 확인할 수 있었다. 외부양자효율 측정에서도 단파장 영역의 양자효율이 향상된 것을 확인하였다. 본 연구에서 수행한 에미터의 정량적인 분석을 통해 결정질 실리콘 태양전지의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 방안을 제시하였다.
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