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감사의 글
초록
목차
I. 서론 8
II. 문헌조사 10
1. 태양전지의 원리 10
1-1 Solar cell 10
1-2 Solar cell의 원리 11
1-3 Solar cell의 효율 16
1-4 Solar cell의 종류 17
(1) 재료에 따른 분류 17
(2) 이용목적 및 구조에 따른 분류 19
(3) 결정질 실리콘의 장단점 비교 20
2. 다결정 실리콘 웨이퍼 현황 및 대응방안 22
2-1 현황 22
2-2 대응방안 22
3. 다결정 실리콘 태양전지의 에너지 손실 및 효율제고 방안 23
3-1 태양전지의 에너지 손실 23
3-2 다결정 실리콘 태양전지 효율을 높이는 대응방안 25
4. 태양광 스펙트 스펙트럼 26
5. 반사율을 줄이는 방법 28
5-1 Texturing 28
5-2 Anti-reflection coating(ARC)막 형성 29
6. Rapid Thermal Annealing(RTA) 공정의 원리 및 특성 32
7. Back Surface Field(BSF) 형성 35
8. 투명전도막의 적용 37
III. 실험방법 39
1. 시편준비 및 실험 공정 39
2. Texturing 형성 실험 42
3. n+층 형성 44
4. ITO 투명전도막 증착 46
5. 전면 전극 형성 47
6. BSF 및 후면 전극 형성 실험 48
7. ARC막의 증착 50
8. 시편제작 및 광변환 효율 측정 51
IV. 시험결과 및 고찰 52
1. 반사율을 낮추기 위한 실험 52
1-1 최적의 Texturing 형성 52
1-2 최적의 ARC막 증착 60
2. 최적의 ITO 투명전도막 형성을 위한 실험 64
3. 광효율 비교 68
V. 결론 70
VI. 참고문헌 71
Abstract 73
Table 1 다결정 실리콘 결정입계 우선식각액 [7] 29
Table 2 Furnace 가열방법과 RTA법의 비교 34
Table 3 ITO막의 물리적 성질 38
Table 4 ITO 증착실험 공정 조건 46
Table 5 BSF형성 Al 증착 공정 조건 48
Table 6 후면 전극 형성 Ag 증착공정 조건 49
Table 7 E-beam evaporator 장비를 이용한 TiO₂ ARC막의 증착조건 50
Table 8 최적 반사방지막 두께의 이론적 결정 60
Table 9 SiO₂ ARC막 증착시의 반사율과 투과율 61
Table 10 TiO₂ ARC막 증착시의 반사율과 투과율 62
Table 11 TiO₂ARC막을 증착한 시편의 광변환 효율 63
Table 12 O₂량 변화에 따른 Hall effect 측정결과 64
Table 13 ITO 투명전도막을 올린 시편의 광변환 효율 67
Table 14 ITO 투명전도막과 TiO₂ARC막을 올린 시편의 광변환 효율 68
Fig. 1 태양 복사 에너지 10
Fig. 2 태양 전지 11
Fig. 3 태양전지에 일어나는 과정 12
Fig. 4 pn 접합 태양전지 13
Fig. 5 I-V 관계 14
Fig. 6 I-V 곡선에서의 최대면적 15
Fig. 7 I-V 곡선 16
Fig. 8 단결정 실리콘 태양전지 18
Fig. 9 다결정 실리콘 태양전지 18
Fig. 10 비정질 실리콘 태양전지 19
Fig. 11 화합물 반도체 태양전지 19
Fig. 12 결정질 태양전지 비교(1) 20
Fig. 13 결정질 태양전지 비교(2) 21
Fig. 14 결정질 실리콘 태양전지의 원가구조 22
Fig. 15 Spectral irradiance of sunlight at AM1 26
Fig. 16 AM의 정의 27
Fig. 17 Relative sensitivity with wavelength of single crystal Si solar cell 27
Fig. 18 Interference effect created by a quarter wavelength antireflection coating 31
Fig. 19 Wave diagram 32
Fig. 20 BSF 효과의 모델 36
Fig. 21 다결정 실리콘 웨이퍼 제작 공정도 39
Fig. 22 다결정 실리콘 태양전지 제작공정도 (기존) 40
Fig. 23 본 실험에서의 다결정 실리콘 태양전지의 제작 공정 41
Fig. 24 태양광 반사광을 감소하기 위한 v-groove 형성 42
Fig. 25 Texturing 형성 에칭 실험 43
Fig. 26 pn 접합 형성 45
Fig. 27 POCl₃확산주입로 45
Fig. 28 RF Magnetron Sputtering System 개략도 46
Fig. 29 전극 마스크 패턴 47
Fig. 30 전극 형성 실험 49
Fig. 31 Solar simulator 51
Fig. 32 KOH 에칭조건에 따른 태양광 반사율 54
Fig. 33 HF + HNO₃ 에칭조건에 따른 태양광 반사율 55
Fig. 34 에칭에 따른 반사율 비교 56
Fig. 35 as-sliced 시편의 표면형상 57
Fig. 36 KOH를 이용한 이방성 에칭의 표면 형상 58
Fig. 37 HF + HNO₃ 을 이용한 등방성 에칭의 표면 형상 59
Fig. 38 시뮬레이터를 이용하여 SiO₂ ARC막 100nm 증착시 반사율 61
Fig. 39 시뮬레이터를 이용하여 TiO₂ ARC막 65nm 증착시 반사율 62
Fig. 40 등방성 에칭한 시편에 TiO₂ ARC막을 증착한 시편의 광변환 효율 63
Fig. 41 실리콘에 증착된 ITO막의 SEM 사진 64
Fig. 42 O₂량에 따른 Bulk concentration의 변화 65
Fig. 43 O₂량에 따른 Mobility의 변화 65
Fig. 44 O₂량에 따른 Resistivity의 변화 66
Fig. 45 O₂량에 따른 Conductivity의 변화 66
Fig. 46 등방성 에칭한 시편에 ITO 투명전도막을 증착한 시편의 광변환 효율 67
Fig. 47 시편에 ITO 투명전도막과 TiO₂ ARC막을 올렸을 때 광변환 효율 68
Fig. 48 제작된 시편의 광변환 효율 비교 69
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