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표제지
요약
목차
I. 서론 11
II. 이론적 배경 13
1. 결정실 실리콘 태양전지 13
1) 결정질 실리콘 태양전지의 동작 원리 13
2. 실리콘 웨이퍼 기판의 표면 조직화 기술 16
1) 염기성 (alkaline) 용액을 이용한 단결정 실리콘 웨이퍼 표면 에칭 16
3. SOD 확산에 의한 에미터 형성 20
4. 태양전지의 반사방지막 (anti-reflection coating) 22
5. 스크린 프린팅을 이용한 전극 형성 25
6. 전극 소결 28
III. 실험 방법 32
1. NaOH 용액을 이용한 단결정 웨이퍼의 기판 표면 텍스쳐링 32
2. PN 접합 형성 34
1) 식각을 이용한 도핑 깊이 측정 35
2) SIMS를 이용한 도핑 깊이 측정 36
3. 반사방지막 형성 37
4. 스크린 프린팅 (Screen Printing) 방법을 이용하여 전극형성 39
5. 분석 방법 42
1) SEM 42
2) SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry) 42
3) UV / VIR Spectrometer 42
4) 4 Point Probe 42
5) Ellipsometer 43
6) Solar Simulator 43
IV. 결과 및 고찰 44
1. 단결정 실리콘 기판 특성 분석 44
2. 기판 표면 텍스쳐링 46
3. PN 접합 형성 49
1) 선택적 식각을 통한 도핑 깊이 측정 51
2) SIMS를 통한 도핑 프로파일 측정 53
4. 반사방지막 형성 56
5. 스크린 프린팅 방법을 이용한 전극형성 62
6. 셀 효율 측정 65
1) 피라미드 크기에 따른 변화 따른 효율 변화 65
2) 도핑 영향에 따른 효율 변화 66
3) 전극 소결시 유지시간 변화 따른 효율 변화 68
4) 전극 소결시 최고온도 변화에 따른 효율 변화 71
V. 결론 74
참고문헌 77
Abstract 79
표 3-1. 염기성 용액을 이용한 텍스쳐링 공정 조건 33
표 3-2. SiNx 반사방지막 증착의 공정 조건 37
표 4-1. SIMS와 선택적 식각의 도핑 깊이 비교 55
표 4-2. 도핑 공정 조건에 따른 반송자 수명 60
표 4-3. 피라미드 크기에 따른 셀 특성 변화 65
그림 1-1. 태양전지 소재에 따른 분류 12
그림 1-2. 종류별 태양전지 시장점유율 전망 12
그림 2-1. 결정질 실리콘 태양전지 구조와 발전 원리 15
그림 2-2. 태양전지의 전기 생성 원리 15
그림 2-3. 2차원 피라미드 구조 형성 각도에 따른 빛의 경로 변화도 17
그림 2-4. 염기성 식각용액의 수산화이온 (OH-)에 의한 결정질 실리콘 에칭 메커니즘(이미지참조) 18
그림 2-5. (a) 무작위로 텍스쳐링 된 실리콘 표면, (b) 과도하게 텍스쳐링 된 실리콘 표면 19
그림 2-6. SOD 확산 방법 21
그림 2-8. 인쇄 시 적용되는 변수 26
그림 2-9. 스퀴지 압력에 따른 인쇄 영향 27
그림 2-10. 스퀴지 각도에 따른 인쇄 영향 27
그림 2-11. 전극 소결 시 온도 프로파일 29
그림 2-12. 소결이 진행됨에 따라 전면 전극의 변화 30
그림 2-13. 전면 전극의 확산 정도 31
그림 2-14. 소결 전·후의 전극 형상 31
그림 3-1. RTP System의 구조 34
그림 3-2. 선택적 식각을 통한 도핑 단차 형성 도식도 35
그림 3-3. SIMS의 측정원리 36
그림 3-4. PECVD 증착 시스템 구조 38
그림 3-5. 스크린 인쇄과정 40
그림 3-6. 실제 샘플에 가해지는 온도 프로파일 41
그림 3-7. 4 point probe를 이용한 표면저항 측정 43
그림 4-1. 단결정 실리콘 웨이퍼 기판의 반사도 특성 45
그림 4-2. 단결정 실리콘 웨이퍼 표면·단면 SEM 사진 45
그림 4-3. 염기성 용액을 이용한 표면 텍스쳐링 사진 . (a) NaOH 3wt.%IPA 9vol.% 표면·단면 SEM 사진, (b) NaOH 2wt.% IPA 7.5vol.% 표면·단면 SEM 사진 47
그림 4-4. 용액 농도에 따른 반사도 48
그림 4-5. 면저항 50Ω/□를 형성하는 공정 조건 50
그림 4-6. 선택적 식각을 통한 도핑 깊이 측정. (a) 도핑 공정 조건 750℃1m30sec, (b) 도핑 공정 조건 725℃ 5m, (c) 도핑 공정 조건 700℃ 15m 52
그림 4-7. SIMS를 통한 도핑 프로파일 측정 (a) 도핑 공정 조건 750℃ 1분 30초, (b) 도핑 공정 조건 725℃ 5분, (c) 도핑 공정 조건 700℃ 15분 55
그림 4-8. SiNx층 형성 시 조건에 따른 굴절률과 두께 변화 59
그림 4-9. 반사도 최적화를 위한 공정 시간 조절 60
그림 4-10. 반사방지막 증착 시 RF 파워에 따른 반송자 수명 61
그림 4-11. 반사방지막 증착 시 SIC 히터 온도에 따른 반송자 수명 61
그림 4-12. E-SEM에 Line Scanning을 이용해 유지시간에 따른 Ag 확산 정도 분석 63
그림 4-13. E-SEM에 Line Scanning을 이용해 최고 온도에 따른 Ag 확산 정도 분석 64
그림 4-14. 도핑 조건에 따른 태양전지 셀 특성 67
그림 4-15. 도핑 조건에 따른 외부 양자 효율 67
그림 4-16. 소결 시 유지 시간에 따른 셀 특성 69
그림 4-17. 소결 시 유지 시간에 따른 Ag과 에미터 접합 부분 SEM사진(a) 450℃ 8초, (b) 450℃ 12초, (c) 450℃ 12초 70
그림 4-18. 소결 시 최고온도에 따른 셀 특성 72
그림 4-19. 소결 시 최고 온도에 따른 Ag와 에미터 접합 부분 SEM 사진(a) 680℃, (b) 700℃, (c) 725℃ 73
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