| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2013년 봄 (05/23 ~ 05/24, 여수 엠블호텔(THE MVL)) |
| 권호 | 19권 1호 |
| 발표분야 | C. 에너지/환경 재료(Energy and Environmental Materials) |
| 제목 | 광경로 확장 패턴을 갖는 유리 기판을 이용한 비정질 실리콘 박막태양전지의 효율 향상 |
| 초록 | 실리콘은 빛의 흡수가 높으며 반도체 공정에 적용 가능한 물질로써 태양전지제작에 매우 효율적인 물질이다. 그 중에서도 비정질 실리콘의 경우 증착 공정으로 박막의 형태로 형성이 가능하여 현재 박막태양전지 제작용으로 널리 사용이 되고 있다. 하지만 비정질 실리콘을 이용한 박막 태양전지는 electron-hole pair의 낮은 이동거리 때문에 300nm정도의 얇은 흡수층 형성이라는 한계를 가지고 있다. 이로 인해, 빛의 충분한 흡수를 하지 못하기 때문에 다른 태양전지에 비해 비교적 낮은 효율을 지니고 있다. 본 연구에서는 비정질 실리콘 태양전지의 한계점을 극복하기 위해 입사광의 산란도를 증가시킬 수 있는 광경로 확장 패턴이 형성 된 유리 기판을 제작하였다. 하지만 이러한 광학적 기능을 갖는 패턴 상부에 TCO (Transparent Conductive Oxide)를 증착하였을 시, 패턴의 높은 거칠기 때문에 TCO의 전기적 특성을 저하시킨다. 따라서 이런 전기적 특성에 관한 문제점을 보완하기 위해 planarization 공정을 진행하여 패턴 상부의 거칠기를 낮춤과 동시에, 산란도를 증가 시킬 수 있는 기능성 유리 기판을 제작하여 비정질 실리콘 태양전지에 적용하였다. Planarization에 사용한 물질은 ZnO nano particle로, 이는 박막 태양전지용 유리 기판과 TCO로 사용되는 AZO 사이의 굴절률을 가짐으로써 planarization 공정을 위해 추가적으로 사용한 물질이 박막 태양전지의 광학적 특성을 저하시키지 않게 하기 위함이다. 산란도를 증가시킬 수 있는 기능성 유리 기판을 제작하기 위해, 우선 direct patterning 공정을 이용하여 박막 태양전지용 유리 기판 상부에 광학적 기능의 패턴을 형성하였다. 형성된 패턴 상부에 ZnO nano particle을 이용하여 planarization을 진행 하였다. Planarization 진행 시 증착 횟수에 변화를 주어 표면 거칠기를 조절하였으며 다양한 표면 거칠기를 갖는 기능성 유리 기판들을 형성하였다. 제작한 유리 기판들 위에 TCO를 증착하여 다양한 표면 거칠기에 의한 TCO의 전기적 특성 변화를 hall measurement를 이용하여 확인하였다. 최종적으로 입사광의 산란도가 우수한 광학적 특성을 가짐과 동시에 TCO의 전기적 특성의 저하를 최소화시킬 수 있는 기판을 제작하였으며, 이를 박막 태양전지에 적용시켜 active layer의 light absorption을 증가시킴으로써, 박막 태양전지의 효율을 향상시켰다. |
| 저자 | 고빛나, 김양두, 이헌 |
| 소속 | 고려대 |
| 키워드 | solar cell; patterning; nano imprint; planarization |
