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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 임동건
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 한국교통대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
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기존의 화석연료를 대체하기 위한 태양전지의 연구 동향은 발전단가를 낮추기 위해서 공정비용을 낮추는 것과 태양전지의 효율을 높이는 것이다. 태양전지 제조 과정에서 가장 큰 비중을 차지하는 실리콘 잉곳의 가격은 현재 낮아지는 추세지만 여전히 화석 연료에 비해 높은 편이다. 그러므로 고효율의 태양전지 제조는 발전단가를 낮추기 위한 필수 요소이다. 현재 다양한 공정 기술들을 적용한 새로운 구조의 태양전지를 개발하여 효율을 높이기 위한 연구가 많이 진행되고 있다. 국부적 후면 전극 구조의 태양전지는 후면 패시베이션과 국부적 후면 전극 형성을 통해 후면 재결합 속도를 낮춰 개방전압을 상승시키고, 후면에서의 전류값 증가를 통해 효율 향상의 결과를 얻을 수 있다. 또한, 후면 전극 형성 시 알루미늄 전극을 10% 이내로 줄임에 따라 웨이퍼 휨 현상을 개선하여 웨이퍼의 박형화를 가능하게 하고 웨이퍼 두께 감소에 따른 저가화의 실현이 가능하다. 본 연구는 국부적 후면 전극 형성에 미치는 공정조건과 그 조건에 따른 셀 특성들을 분석하기 위하여 다양한 각도로 접근하였다. 첫째는 후면 패시베이션으로 SiNx, Al2O3, SiO2의 세 박막을 적용하여 셀 특성과의 상관관계를 분석하였다. 세 가지 박막 중 Al2O3 박막을 적용시킨 셀은 0.622 V의 개방전압, 37 mA의 단락전류, 81.3%의 충실도와 18.709%의 가장 높은 효율을 나타내었다. 이는 Al2O3 박막이 음전하의 특성이 있어 양전하의 성질을 갖는 SiNx나 SiNx/SiO2 박막보다 정공의 수집 확률이 더 크기 때문이다. 둘째는 레이저의 출력 파워, z축, 이송 속도에 따른 후면 전극 구조의 형상을 관찰하고 셀 특성을 분석하였다. 세 가지 박막에 대하여 후면 패시베시션 층에 패턴 형성 시 레이저 강도가 너무 강하면 실리콘 표면이 손상되어 캐리어 수명을 낮아지는 것을 확인하였다. 반면 강도가 너무 약하면 후면에 증착된 패시베이션 층이 완전히 제거되지 않아 전극과의 접촉이 이루어지지 않고 캐리어 수집이 잘 이루어지지 않음을 확인하였다. 결론적으로 국부적 후면 전극 구조의 태양전지를 제작할 경우 후면 패시베이션 층의 종류에 따라 레이저 조건은 모두 다른 결과를 보였으며 이는 박막의 종류나 박막의 두께에 따라 결정되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 캐리어 수명, 재결합 속도, 반사도 등의 우수한 막질을 갖는 패시베이션 층을 후면에 증착하거나 패시베이션 층의 개방 면적이나 선폭의 폭 등을 조절하면 더 높은 효율을 기대할 수 있다.
목차
Ⅰ. 서 론 ············································ 1Ⅱ. 이론적 배경 ········································· 31. 태양전지의 구조와 기본원리2. 고효율 결정질 실리콘 태양전지3. 패시베이션1) 표면 패시베이션2) 패시베이션 종류3) 패시베이션 증착 방법 및 원리Ⅲ. 실험방법 ·········································· 191. 태양전지 셀 제작1) 세척 (Cleaning)2) 텍스쳐링 (Texturing)3) p-n 접합 (Doping)4) 후면 패시베이션 (Rear passivation)5) 전면 반사방지막 (Front anti-reflection coating)6) 후면 레이저 패턴 형성 (Rear laser ablation)7) 전극 형성 (Electrode forming)8) 전극 소결 (Firing)2. 셀 특성 분석1) 구조적 분석2) 전기·화학적 분석Ⅳ. 결과 및 고찰 ······································· 371. 텍스쳐링2. p-n 접합3. 후면 패시베이션1) SiNx 후면 패시베이션2) Al2O3 후면 패시베이션3) SiO2 후면 패시베이션4. 전면 반사방지막5. 후면 레이저 패턴 형성1) SiNx 후면 레이저 패턴 형성2) Al2O3 후면 레이저 패턴 형성3) SiO2 후면 레이저 패턴 형성6. 전극 형성7. 전극 소결8. 셀 특성 분석1) 효율 측정2) 양자효율 측정Ⅴ. 결 론··········································· 100참고문헌 ············································· 102Abstract ············································ 104
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