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그림목차
표목차
칼라
목차
제1장 서론 13
제2장 이론적 배경 16
제2-1절 태양광의 특징과 태양에너지 16
제2-2절 실리콘의 응고거동 및 특성 18
1. 실리콘의 물리적, 전기적 특성 18
2. 일방향응고시 BPS 모델 21
제2-3절 실리콘 태양전지의 특성 26
1. p-n 접합 및 캐리어의 재결합 26
2. 태양전지의 광기전력 효과 및 광전변환 효율 31
제2-4절 실리콘 태양전지의 제조방법과 특징 37
1. 단결정 실리콘 태양전지 제조법 37
2. 다결정 실리콘 태양전지 제조법 42
제3장 다결정 실리콘 ingot 제조 및 결정특성 49
제3-1절 일방향 응고장치 및 원소재 49
제3-2절 일방향응고법에 의한 다결정 실리콘 ingot 제조 51
1. 실리콘의 용해 및 결정성장 51
2. 주형재료의 반복사용 55
3. 실리콘 ingot 제조 57
제3-3절 실리콘 wafer 가공 및 결정특성 63
1. 다결정 실리콘 wafer 가공 63
2. 조직관찰 및 결정립 크기 측정 63
3. 고／액 계면 형상 및 우선성장 방향[원문불량;p.71,78] 72
4. 다결정 실리콘의 비금속 불순물농도 측정 83
제3-4절 다결정 실리콘의 전기적 특성 90
1. 실리콘 결정의 비저항 분포 91
2. 실리콘 결정의 캐리어농도의 변화 93
3. 열처리에 의한 실리콘의 전기적 특성 96
제4장 다결정 실리콘 태양전지 제조 및 광전 변환특성 102
제4-1절 다결정 실리콘 태양전지 제조 102
제4-2절 결정학적 우선부식에 의한 미세조직 107
제4-3절 확산주입에 의한 n+p 접합의 형성[내용누락;p.111] 110
제4-4절 반사방지막 형성에 의한 광전특성 114
제4-5절 전류-전압 특성곡선 및 광전변환효율 116
제5장 결론 124
［참고 문헌］ 127
표 2.1. CZ법과 FZ법의 실리콘 잉고트 제조 특성 44
표 2.2. Short meniscus sheet 성장법의 제조특성 48
표 2.3. Extended meniscus sheet 성장법의 제조특성 48
표 3.1. Solar grade 실리콘의 금속불순물 농도 49
표 3.2. Ar 가스의 불순물 농도 51
표 3.3. EK-40 흑연의 물성치 53
표 3.4. Si₃N₄의 금속불순물 농도 55
표 3.5. 실리콘과 고융점 재료와의 반응성 56
표 3.6. Wright etchant 성분［74］ 72
표 4.1. n+p(이미지참조) 접합 형성조건 105
그림 2.1. 태양광 스펙트럼. 17
그림 2.2. 실리콘의 결정구조 및 공유결합형태 19
그림 2.3. 반도체 결정내 불순물의 영향 (a) n형 (b) p 형. 22
그림 2.4. 응고과정중 용질의 재분배 (a) Scheil (b) BPS 모델. 23
그림 2.5. p, n 접합의 에너지 준위. 27
그림 2.6. 외부인가 전압에 의한 캐리어의 동작 및 에너지 밴드구조. 28
그림 2.7. 태양전지의 전류-전압 특성. 30
그림 2.8. 반도체내의 캐리어 재결합. 32
그림 2.9. p, n 접합 태양전지의 구조와 동작. 33
그림 2.10. p, n 접합의 광기적력 효과. 34
그림 2.11. 빛의 조사시 태양전지의 전류-전압 특성 36
그림 2.12. 태양에너지 스펙트럼의 air mass. 38
그림 2.13. Czochralski 법의 개요도. 40
그림 2.14. Float- zone 법의 개요도. 41
그림 2.15. 일방향응고법의 개요도. 43
그림 2.16. Short meniscus sheet성장법의 개요도 (a) EFG, (b) CAST, (c) WEB and (d) ESP 45
그림 2.17. Extended meniscus sheet 성장법의 개요도 (a) HRG, (b) ICC and (c) RQ. 47
그림 3.1. 일방향응고장치 및 개략도. (a) Experimental apparatus (b) Schematic drawing 50
그림 3.2. 다결정실리콘 ingot의 제조공정. 52
그림 3.3. 분리형 흑연주형 54
그림 3.4. 실리콘과 주형재료의 열팽창계수 58
그림 3.5. 분리형 흑연주형의 온도분포 60
그림 3.6. 일방향응고법의 의한 다결정 실리콘 Ingot (3cm × 3cm × 10cm) ; (a) flat, (b)conical and (c)seed type. 61
그림 3.7. 일방향응고법에의한 다결정 실리콘 Ingot (5cm × 5cm × 10cm) 62
그림 3.8. 다결정 실리콘 Ingot의 종단면 조직. (3cm × 3cm × 10cm) ; (a) flat, (b) conical and (c) seed type 65
그림 3.9. 다결정 실리콘 Ingot의 종단면 조직 (5cm × 5cm × 10cm) 66
그림 3.10. 사각추형 실리콘 ingot의 횡단면 조직 (3cm × 3cm × 10cm) (a) fs ＝ 0.1, (b) fs ＝ 0.4 (c) fs ＝ 0.7. 67
그림 3.11. 사각추형 실리콘 ingot의 횡단면 조직 (5cm × 5cm × 10cm) (a) fs ＝ 0.3, (b) fs ＝ 0.5 (c) fs ＝ 0.8. 68
그림 3.12. 응고분율에 따른 결정립크기 변화.(3cm × 3cm × 10cm) 70
그림 3.13. 응고분율에 따른 결정립크기 변화.(5cm × 5cm × 10cm) 71
그림 3.14. 다결정 실리콘 wafer의 dislocation etch-pit[원문불량;p.71] 73
그림 3.15. 다결정 실리콘 wafer의 비저항 분포. 75
그림 3.16. 투과전자현미경 시편의 준비과정. 76
그림 3.17. 사각추형 실리콘 결정의 X-선 회절분석 (a) fs ＝ 0.1 (b) fs ＝ 0.7. 78
그림 3.18. 사각추형 다결정 실리콘결정의 X-선 회절분석 (a) fs ＝ 0.3 and (b) fs ＝ 0.8. 79
그림 3.19. 다결정 실리콘 결정립계의 투과전자빔 회절사진[원문불량;p.78] 80
그림 3.20. 다결정 실리콘 결정립계의 투과전자빔 회절패턴 (a) exact ［101］ axis (b) near ［112］ axis.(이미지참조) 81
그림 3.21. 침입형 산소의 vibration mode. 85
그림 3.22. 다결정 실리콘 wafer의 FTIR스펙트럼. (a) fs ＝ 0.3 and (b) fs ＝ 0.8. 86
그림 3.23. 응고분율에 따른 침입형 산소농도의 변화. 88
그림 3.24. 응고분율에 따른 치환형 탄소농도의 변화. 89
그림 3.25. Four point probe법과 SRP법의 개요도 (a) four-point probe and (b) SRP. 92
그림 3.26. 결정성장속도 및 응고분율에 따른 비저항 분포 (3cm × 3cm × 10cm) 94
그림 3.27. 응고분율에 따른 비저항분포 및 dopant 농도분포 95
그림 3.28. 응고분율에 따른 캐리어 농도 변화. 97
그림 3.29. 결정성장속도에 따른 캐리어 농도변화. 98
그림 3.30. 응고분율 및 결정성장속도에 따른 캐리어 농도분포의 계산 비교결과 99
그림 3.31. Donor killing process 전, 후의 비저항 및 캐리어 농도 분포. 100
그림 4.1. 다결정 실리콘 태양전지의 제조공정 103
그림 4.2. Dopant 확산로의 모식도. 104
그림 4.3. Screen patterns (a) 전면 (b) 후면 (c) BSF. 106
그림 4.4. 다결정 실리콘 wafer의 texture 표면 108
그림 4.5. V-groove 형성 개요도. 109
그림 4.6. n+p 접합 깊이 profile. 111
그림 4.7. 면저항에 따른 광전변환특성의 변화. 112
그림 4.8. 태양전지 표면상태에 따른 반사율 변화. 115
그림 4.9. 반사방지막 두께에 따른 단락전류밀도 변화. 117
그림 4.10. 다결정 실리콘 태양전지의 전, 후면 사진 118
그림 4.11. 실리콘 태양전지에서 결정립크기와 광전변환효율의 상관관계. 119
그림 4.12. 다결정 실리콘 태양전지의 전류-전압특성 곡선. 121
그림 4.13. 응고분율에 따른 광전변환특성의 변화. 122
그림 4.14. 응고분율에 따른 광전변환효율의 변화 123
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