목차
[표제지 등]=0,1,2
제출문=0,3,1
요약문=i,4,3
SUMMARY=iv,7,3
CONTENTS=vii,10,1
목차=viii,11,1
그림목차=ix,12,5
표목차=xiv,17,1
제1장 서론=1,18,7
제2장 박막 태양전지의 연구개발 동향=8,25,1
제1절 박막 태양전지의 비교=8,25,9
제2절 규소(Si)계 결정질 박막 태양전지=16,33,28
제3장 연구결과=44,61,1
제1절 열선 CVD를 이용한 결정질 규소 박막 증착=44,61,29
제2절 열선 CVD를 이용한 결정질 규소 박막 태양전지=73,90,6
제4장 규소계 박막 태양전지의 수치해석=79,96,1
제1절 a-Si:H/poly-Si:H 복합계면 태양전지의 제작=79,96,16
제2절 비정질 실리콘 태양전지의 수치해석=94,111,22
제5장 Cluster tool 방식의 복합 CVD 시스템 설계 및 Clean room 정비=116,133,1
제1절 Cluster tool 방식의 복합 CVD 시스템 설계=116,133,13
제2절 Clean room 정비=129,146,7
제6장 결론=136,153,2
참고문헌=138,155,6
서지정보양식=144,161,2
(그림1-1) 태양전지의 재료별 생산량 추이(1987-2000)=2,19,1
(그림1-2) 전세계 지역별 태양광모듈 생산량 추이=4,21,1
(그림1-3) 국내 태양광모듈 보급량 추이=4,21,1
(그림1-4) 결정질 실리콘 태양전지의 가격과 효율 추이=5,22,1
(그림1-5) 전세계 태양전지 생산량 전망=5,22,1
(그림2-1) 태양전지 재료별 분류=8,25,1
(그림2-2) 전세계 재료별 태양전지 생산량 추이=9,26,1
(그림2-3) 재료별 태양전지 변환효율 추이=11,28,1
(그림2-4) 재료별 전세계 태양전지 및 모듈의 최고 변환효율=12,29,1
(그림2-5) 재료별 국내 태양전지 및 모듈의 최고 변환효율=15,32,1
(그림2-6) 태양전지 변환효율 전망=16,33,1
(그림2-7) 태양전지로 사용되는 물질의 광학적 흡수계수 비교=17,34,1
(그림2-8) 규소의 두께에 따른 입사광의 흡수도=17,34,1
(그림2-9) 규소계 박막 태양전지의 단면구조: (좌) superstrate type, (우) substrate type.=19,36,1
(그림2-10) 유리기판과 플라스틱상에 각각 제조된 태양전지 모듈=20,37,1
(그림2-11) 표면 요철을 가지는 ZnO:Al의 단면구조(좌) 및 입사되는 광의 회절 특성=21,38,1
(그림2-12) 단결정 p-n 접합 태양전지(좌)와 비정질 규소박막 태양전지(우)의 동작특성 비교=23,40,1
(그림2-13) 비정질 규소(a-Si:H) 박막 태양전지의 동작원리; (a) 에너지 밴드 프로파일, (b) space-charge 분포, (c) 내부 전기장(internal electric filed) 분포=24,41,1
(그림2-14) 스퍼터링법으로 성장시킨 표면조직을 가진 ZnO 박막의 SEM 사진 (a) 수분첨가법, (b)후 에칭법=29,46,1
(그림2-15) EBEPCVD 장치의 구조=30,47,1
(그림2-16) MPES 시스템의 구조=32,49,1
(그림2-17) SAPCVD 시스템의 구조=32,49,1
(그림2-18) 수소기 CVD 시스템의 구조=33,50,1
(그림2-19) ECRCVD 시스템의 구조=34,51,1
(그림2-20) 담금형 LPE 장치의 구조=35,52,1
(그림2-21) 열선 보완 PECVD 시스템의 구조=36,53,1
(그림2-22) 헬리콘 파동 플라즈마 CVD=36,53,1
(그림2-23) 실리콘 박막 태양전지 모듈의 제조 공정 흐름도=37,54,1
(그림2-24) Kaneka의 Si 박막 태양전지 개발 현황 및 목표=38,55,1
(그림2-25) Kaneka에서 개발한 태양전지의 구조=39,56,1
(그림2-26) Kaneka 그룹에서 개발한 소면적 태양전지 및 대면적 모듈의 변환효율=39,56,1
(그림2-27) Canon Corp.에서 개발한 태양전지 구조 및 변환효율=40,57,1
(그림2-28) Canon Corp.에서 사용된 roll-to-roll CVD의 개념도=40,57,1
(그림2-29) IMT 그룹의 태양전지 연도별 개발 현황=41,58,1
(그림2-30) IMT에서 개발한 소면적 a-Si/μc-Si 태양전지의 변환효율=41,58,1
(그림2-31) IMT에서 개발한 미니묘듈 사진 및 변환효율=41,58,1
(그림2-32) Julich IPV에서 사용되는 cluster tool 방식의 CVD 장치 및 a-Si/μc-Si 태양전지의 변환효율=42,59,1
(그림2-33) IPV에서 사용되는 대면적 태양전지용 PECVD 장치 사진=42,59,1
(그림3-1) 열선 CVD에 의한 규소 박막 성장의 원리=46,63,1
(그림3-2) 온도에 따른 성장률의 변화 (a) 열선 온도, (b) 기판 온도=47,64,1
(그림3-3) 사일레인 분압이 10 mTorr일 때의 온도에 따른 분해 효율=48,65,1
(그림3-4) 사일레인 분압에 따른 분해 효율=48,65,1
(그림3-5) 초기 사일레인 분압이 10 mTorr일 때 온도에 따른 수소기의 생성과 분해 효율(점선은 측정값의 평균임)=50,67,1
(그림3-6) 보완된 열선 CVD 장치=51,68,1
(그림3-7) 보완된 열선 고정 장치=52,69,1
(그림3-8) 보완된 가스 공급 장치=53,70,1
(그림3-9) 제작된 열선 CVD 장치 사진=53,70,1
(그림3-10) 열선 CVD 장치의 개략도=54,71,1
(그림3-11) Conductivity 측정을 위한 시료=55,72,1
(그림3-12) Si-H 결합형태와 관련되는 흡수주파수와 oscillation mode의 관계=57,74,1
(그림3-13) 기판온도 보정을 위한 열선 CVD 장치=58,75,1
(그림3-14) Theater와 Tglass의 상호관계(이미지참조)=59,76,1
(그림3-15) 인가전압에 따른 열선의 온도변화=60,77,1
(그림3-16) 열선복사열이 기판온도에 미치는 영향=61,78,1
(그림3-17) 반응실 조건변화에 따른 Theater와 Tglass의 관계(이미지참조)=62,79,1
(그림3-18) SiH₄유량에 따른 Raman 특성=65,82,1
(그림3-19) SiH₄유량에 따른 XRD 특성=66,83,1
(그림3-20) SiH₄유량에 따른 전기전도도=67,84,1
(그림3-21) SiH₄유량에 따른 광 감응도=68,85,1
(그림3-22) SiH₄유량 2와 6sccm에서 각각 증착된 실리콘 박막의 FTIR 스펙트라=69,86,1
(그림3-23) B₂H6 농도에 따른 p μc-Si:H 박막의 암 및 광전도도 변화(이미지참조)=71,88,1
(그림3-24) B₂H6 농도에 따른 p μc-Si:H 박막의 x-선 회절특성(이미지참조)=72,89,1
(그림3-25) 수소 혼합비에 따른 p μc-Si:H 박막의 암전도도 변화=72,89,1
(그림3-26) 제작된 태양전지의 구조=74,91,1
(그림3-27) 단일 반응실 열선 CVD를 이용한 태양전지 제작 흐름도=74,91,1
(그림3-28) 제작된 태양전지의 암상태 I-V 특성 및 광 변환특성=75,92,1
(그림3-29) 보완이 예상되는 태양전지 구조=78,95,1
(그림4-1) (a) 다층막의 X-TEM 사진(10회 반복, 330nm) (b) 균일 수소 희석된 비정질 실리콘 박막의 X-TEM(320nm)=81,98,1
(그림4-2) 다층막 제작시 반응실내의 가스 움직임에 대한 개요=81,98,1
(그림4-3) 비정질 실리콘 태양전지의 구조=82,99,1
(그림4-4) 완충층 두께에 따른 비정질 실리콘 태양전지의 특성 변화=83,100,1
(그림4-5) 환충층 두께에 따른 비정질 실리콘 태양전지의 수집효율=84,101,1
(그림4-6) 다층막 태양전지의 구조=85,102,1
(그림4-7) 각각의 다층막 부층 조건에 따른 Raman Spectra=85,102,1
(그림4-8) 완충층의 다이보렌 유량에 따른 다층막 태양전지의 특성=86,103,1
(그림4-9) 완충층의 다이보렌 유량에 따른 다층막 태양전지의 수집효율=87,104,1
(그림4-10) 완충층의 두께에 따른 다층막 태양전지의 특성=89,106,1
(그림4-11) 완충층의 두께에 따른 다층막 태양전지의 수집효율=89,106,1
(그림4-12) 비정질 실리콘 카바이드 두께 변화에 따른 다층막 태양전지의 특성=91,108,1
(그림4-13) 비정질 실리콘 카바이드 두께 변화에 따른 다층막 태양전지의 수집효율=91,108,1
(그림4-14) 빛 조사시간에 따른 태양전지의 균일화된 효율=92,109,1
(그림4-15) 4sun 빛조사 시간에 따른 균일화된 다층막 태양전지 효율변화=93,110,1
(그림4-16) 온도변화에 따른 안정화 효율의 변화=94,111,1
(그림4-17) Crystalline Si과 amorphous Si의 밴드갭=97,114,1
(그림4-18) 비정질 실리콘의 구조=97,114,1
(그림4-19) 결정 실리콘과 비정질 실리콘의 에너지 밴드 구조=98,115,1
(그림4-20) 비정질 실리콘의 density of states=98,115,1
(그림4-21) 비정질 실리콘의 수소 첨가 효과=99,116,1
(그림4-22) 비정질 실리콘의 흡수계수=99,116,1
(그림4-23) TCO/p-a-SiC/i-a-Si:H/n-μc-Si:H/Al 구조=102,119,1
(그림4-24) p-a-SiC:H 층의 D-state 농도가 변할 때 p층 두께에 따른 특성 변화=102,119,1
(그림4-25) i-a-Si:H 층의 D-state 농도가 변할 때 i층 두께에 따른 특성 변화=103,120,1
(그림4-26) i-a-Si:H 두께 변화에 따른 수집 효율의 변화=104,121,1
(그림4-27) i-a-Si:H 층의 D-state 농도 변화에 따른 재결합률(i층 두께: 6000)=104,121,1
(그림4-28) n-μc-Si:H 층 D-state 농도가 변할 때 n층 두께에 따른 특성 변화=105,122,1
(그림4-29) TCO/p-a-SiC/p-μc-Si:H/i-a-Si:H/n-μc-Si:H/Metal 구조=108,125,1
(그림4-30) p-μc-Si 층의 삽입으로 인한 내부의 전위 상승=109,126,1
(그림4-31) 계면에서의 재결합=109,126,1
(그림4-32) p/i 계면의 D-state에 의한 재결합에 따른 특성 변화=110,127,1
(그림4-33) p-a-SiC/p-μc-Si:H의 이중 p층구조에서 p/i 계면의 SRH 재결합의 전자와 정공 lifetime에 따른 특성 변화=111,128,1
(그림4-34) SRH 재결합 시 lifetime에 따른 광수집효과=112,129,1
(그림4-35) p-μc-Si:H layer의 도핑 농도에 따른 특성 변화=112,129,1
(그림4-36) p-μc-Si:H layer의 D-state 농도에 따른 특성 변화=113,130,1
(그림4-37) p-μc-Si:H layer의 두께에 따른 특성 변화=114,131,1
(그림4-38) p-μc-Si:H layer의 두께에 따른 광수집 효율=115,132,1
(그림5-1) Cluter tool system을 이용한 태양전지 제작 흐름도=117,134,1
(그림5-2) 설계된 Cluster tool system의 전체 구성도=118,135,1
(그림5-3) 제작할 복합 CVD 장치의 전체 구성도=119,136,2
(그림5-4) 중앙실(central chamber) 구조=121,138,1
(그림5-5) PECVD 반응실 도면=123,140,1
(그림5-6) 가스 분배기 및 RF power 도면=123,140,1
(그림5-7) Base plate 도면=124,141,1
(그림5-8) 시료 이송시 heating block의 운동=125,142,1
(그림5-9) 시료 이송시 heating block 및 hand effect의 운동=126,143,1
(그림5-10) 준비실(loading & unloading chamber) 도면=127,144,1
(그림5-11) Cluster tool 방식 복합 CVD 시스템의 진공 계통도=128,145,1
(그림5-12) Clean room 개보수 내용=129,146,1
(그림5-13) 정비된 Clean room 전경=130,147,1
(그림5-14) 열선 CVD 장치=131,148,1
(그림5-15) VMB(valve manifold box) 내부 구조=131,148,1
(그림5-16) Gas cabinet 사진=132,149,1
(그림5-17) Gas cabinet 내부 전경; (좌) B₂H6, PH₃, (우) SiH₄, H₂(이미지참조)=132,149,1
(그림5-18) Gas scrubber=133,150,1
(그림5-19) Dual chamber thermal evaporation 장치=133,150,1
(그림5-20) Wet station=134,151,1
(그림5-21) DI water 발생 장치=134,151,1
(그림5-22) ZnO:Al 투명전도막용 RF sputtering 장치=135,152,1
(표2-1) 재료별 박막 태양전지 상업화 현황 및 계획=10,27,1
(표2-2) 대면적 박막 태양광모듈 개발 현황=13,30,1
(표2-3) 박막 태양전지 재료별 잠재적 가능성 및 투자 위험도=15,32,1
(표2-4) 태양전지를 구성하는 단위 박막의 종류와 구비조건=19,36,1
(표2-5) 태양전지용 다결정 Si 박막이 가져야 할 특성=22,39,1
(표2-6) p형 및 n형 a-Si:H 박막에서 요구되는 특성=22,39,1
(표2-7) p형 및 n형 μc-Si:H 박막에서 요구되는 특성=22,39,1
(표2-8) 상부 반사전극의 구조 따른 glass/SnO₂/p-i-n/TCO/Ag 태양전지의 특성=26,43,1
(표2-9) 스퍼터링법으로 성장시킨 투명전극의 특성 비교=27,44,1
(표2-10) ss/n-i-p/TCO 태양전지의 투명 전극에 따른 특성=27,44,1
(표2-11) 다결정 실리콘 박막 태양전지의 개발 현황=43,60,1
(표3-1) 열선 CVD를 이용한 규소 박막 증착 조건=63,80,1
(표3-2) 열선 CVD를 이용한 p형 규소 박막 증착 조건=70,87,1
(표3-3) 열선 CVD를 이용한 Si 박막 태양전지 제조 조건=75,92,1
(표4-1) 완충층 두께에 따른 비정질 실리콘 태양전지의 제작 조건=83,100,1
(표4-2) 다층막 태양전지의 제작 조건=86,103,1
(표4-3) 다층막 태양전지의 제작 조건=88,105,1
(표4-4) 다층막 태양전지의 제작 조건=90,107,1
(표4-5) 기본적 물성 Parameter=101,118,1
(표4-6) p-a-SiC:H층과 p-μc-Si:H층의 물성=107,124,1