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국문요약
목차
제1장 서론 12
제2장 이론적 배경 15
2.1. 태양전지 원리 15
2.2. 동작 이론과 전기적 변수 (parameters) 17
2.3. 태양전지의 손실요인 21
2.4. 실리콘 태양전지의 고효율화 23
2.4.1. 일반적인 접근방법 23
2.4.2. Si Solar cell 에서의 재결합 (recombination) 25
2.4.3. Si Solar cell 후면 구조 및 passivation 형성 26
2.5. 절연막 형성에 의한 passivation 29
2.6. 후면 절연막 passivation과 local back contact을 이용한 고효율 태양전지 구조 30
2.7. a-Al2O3 절연막을 이용한 후면 passivation 33
2.7.1. 열산화 SiO2 막과 p-SiN 막의 passivation 효과 33
2.7.2. 후면 a-Al2O3 절연막에 의한 field-effect passivation 효과 33
2.7.3. Back Surface Field (BSF)의 모델링 34
제3장 연구 목적과 방향 37
3.1. 연구 배경 37
3.2. 연구 목표와 방향 39
제4장 실험 방법 41
4.1. 기판 준비 및 texturing 41
4.2. p-n junction 형성 42
4.3. 반사방지막(ARC) 형성 및 후면 passivation 형성 실험 43
4.4. 전극형성 실험 47
4.4.1. Multiple screen printing에 의한 전면전극 형상개선 실험 48
4.4.2. 적층형 절연막을 통한 후면전극 구조개선 실험 49
4.5. 태양전지 제조 52
제5장 결과 및 고찰 53
5.1. 전면전극 형상개선 실험 결과 53
5.1.1. 전면전극 형상 평가 53
5.1.2. 다층 전극 프린팅에 따른 효율 특성 58
5.2. 후면전극 구조개선 실험 결과 61
5.2.1. Local Al-BSF에서 dot opening 61
5.2.2. Etch paste를 이용한 local Al-BSF 63
5.2.3. CO₂ laser를 이용한 local Al-BSF 64
5.2.4. Field-effect passivation (a-Al2O3 layer)과 Double dielectric passivation 66
제6장 결론 70
참고문헌 72
Abstract 74
Table 4-1. 후면 passivation 막의 중착공정 조건 45
Table 4-2. Condition for Triple screen printing 49
Table 5-1. multi-Si cell에서 인쇄횟수에 따른 특성 평가 결과 59
Table 5-2. Etching 시 공정온도에 따른 cell parameter 측정 결과 63
Table 5-3. 후면 passivation의 제거방법에 따른 local BSF cell parameters 65
Fig. 2-1. Photovoltaic effect in a solar cell 15
Fig. 2-2. 태양전지의 접합 구간별 메커니즘 16
Fig. 2-3. n+pp+ 전지의 구조와 에너지대 구조(이미지참조) 18
Fig. 2-4. 접합형 태양전지의 동작시 등가회로 18
Fig. 2-5. 태양전지의 (a) 암 전류특성솨 (b) 빛이 조사되었을 때 전류전압 특성 20
Fig. 2-6. 일반적인 p-type Si solar cell에서 재결합이 많이 발생되는 영역 25
Fig. 2-7. 스크린 프린팅 공정에 의한 Al-BSF 형성순서와 개략도 27
Fig. 2-8. (a) Al-Si 평형상태도와 (b) Si-rich 영역에서의 상태 28
Fig. 2-9. Al-Si 합금 공정에서 Al doping에 대하여 simulation (Al paste; 35㎛ thick, peak temp; 800℃) 28
Fig. 2-10. 산화막을 적용한 local BSF (PERC cell)[12] 31
Fig. 2-11. 후면에 절연막으로 passivated local BSF 구조 (PERL cell)[13] 31
Fig. 2-12. LFC cell 제조하기 위한 공정순서[14] 32
Fig. 2-13. Local back contact과 후면에 절연막으로 passivated solar cell (PERT)[15] 32
Fig. 3-1. 양산되는 결정질 실리콘 태양전지 단면 (156×156mm²) 37
Fig. 3-2. 셀 구조 및 공정 개선 방향 38
Fig. 3-3. 후면 passivation 연구 진행 방향 40
Fig. 3-4. 태양전지 제작공정 순서 40
Fig. 4-1. FE-SEM photo (a) before texturing, saw-damaged wafer surface, (b) textured surface in multi-Si wafer after acid etching 41
Fig. 4-2. n+ emitter 형성을 위한 diffusion furnace(이미지참조) 42
Fig. 4-3. Schematic diagram of direct PECVD 44
Fig. 4-4. PECVD process for anti-reflection and passivation coating 44
Fig. 4-5. 후면 다층 passivation 막의 (a) FE-SEM 과 (b) AES depth-profile 46
Fig. 4-6. Condition of co-firing profile 47
Fig. 4-7. 상용 마스크와 연구용 마스크 도면 48
Fig. 4-8. Process flow including dot-opening for rear passivation 50
Fig. 4-9. Dot etch paste 용 마스크 도면 51
Fig. 4-10. Process flow chart for Silicon Solar cell fabrication 52
Fig. 5-1. ②번 실험에서 finger의 폭과 높이 54
Fig. 5-2. ④번 실험에서 finger의 폭과 높이 54
Fig. 5-3. ⑥번 실험에서 finger의 폭과 높이 55
Fig. 5-4. ⑧번 실험에서 finger의 폭과 높이 55
Fig. 5-5. ⑦번 실험에서 finger의 폭과 높이를 보여주는 SEM 사진 56
Fig. 5-6. 소성 후 SEM으로 관찰한 3회 인쇄 전극의 폭과 높이 56
Fig. 5-7. 3회 인쇄 후의 finger 전극의 (a) 2차원과 (b) 3차원 사진 57
Fig. 5-8. 인쇄 횟수에 따른 변환효율의 변화 59
Fig. 5-9. 75μm 선폭을 이용한 3회 인쇄 후의 I-V curve 60
Fig. 5-10. Local Al-BSF를 이용한 후면전극의 형성 61
Fig. 5-11. BSF 효과를 보여주는 FE-SEM 사진 (a) full Al-BSF (b) local Al-BSF 62
Fig. 5-12. Selective dot etch 온도에 따른 변환효율의 변화 64
Fig. 5-13. 다층 절연막 제거방법에 따른 local Al-BSF cell의 변환효율 65
Fig. 5-14. Field-effect passivation 효과에 의한 cell 효율 향상 기구 68
Fig. 5-15. 최종 제작된 cell의 전면과 후면 (Local BSF와 a-Al₂O₃/p-SiN field-effect passivation을 이용하여 제작) 69
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