| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2011년 봄 (05/26 ~ 05/27, 제주 휘닉스 아일랜드) |
| 권호 | 17권 1호 |
| 발표분야 | E. Structural Materials and processing Technology(구조재료 및 공정기술) |
| 제목 | Solution Process를 이용한 태양전지용 Amorphous Silicon(a-Si)의 제조공정개발 |
| 초록 | 최근 Polycrystalline Silicon(pc-Si) thin film Solar cell에 많은 관심이 높아지는 가운데 우리는 저가 고효율의 여러방법들 중 용액법을 이용한 액체실리콘을 이용한 제조공정을 개발 하고자 한다.용액법(solution processing)은 다음과 같은 효과가 있다. 1)반도체공정에서의 Photolithography, Thin Film 장비가 필요하지 않음 2) 생산라인에 거대한 장비들이 필요하지 않아 막대한 제조비용 및 초기투입시설비를 낮출 수 있음 3)태양전지분야 등 전자디바이스의 친환경적인 형태의 재료가 될 것임 등 이를 이용한 태양전지용 a-Si합성 공정을 개발하고자 한다.한편 Seiko Epson사에서는 액체실리콘을 위한 silane에 기반한 액체 전구체를 개발하여 이러한 전구체를 스핀 코팅하여 108cm2/Vs mobility에서 동작하는 high-quality 액체실리콘를 개발 하였고, 일본의 호쿠리쿠 선단과학기술대학원대학(JAIST)에서는 액체실리콘으로 아모퍼스실리콘박막을 제작하여 성공하였으며, p-i-n형 아모퍼스 실리콘 태양전지를 제작하는데 성공하였다고 한다.위의 방법 역시 우리가 비진공방법으로 연구개발하고자 하는 액체실리콘전구체 중 하나인 CPS (Cyclopentasilane, Si5H10)에서 출발하였고, 국내에서는 아직 기초적인 연구실험만이 진행 되고 있을 뿐이다. [비진공 a-Si 합성법의 기본 실험방법]용액법으로 제조한 CPS (Cyclopentasilane, Si5H10)를 이용하여 Polysilane를 형성하고 열처리(저온 전자빔방법, 고온열처리방법:Furnace)공정을 통해 태양전지용 아모포스실리콘(a-Si)를 제조 및 개발하는 내용이다.[CPS (Cyclopentasilane, Si5H10) 및 Polysilane 합성 실험방법]필름이 순도가 높은 실리콘으로 구성될 것이기 때문에 가능한 후보 물질은 탄소나 산소가 없는 hydrogenated silicon 화합물로 제한되고 전형적으로 straight-chain(SinH2n+2)또는 cyclic(SinH2n)중 하나의 형태를 갖게 되며, 이와 함께 여전히 현재까지 발견된 용매에서 낮은 용해도를 갖는 단점이 있지만 Oligomer와 Polymeric hydrogenated polysilane를 다음과 같은 방법으로 얻을 수 있다고 한다.CPS monomer합성,2) 405nm UV Light에 노출하여 Photo-polymerization반응진행:액체는 하얀고체인 hydrogenated Polysilane mixture로 변형, 3) 반응이 끝난 용액을 유기용매로 희석하고 녹지않은 Polysilane를 필터, 4) Polysilane를 RTA(Rapid thermal annealing)과 E-Beam annealing, 5) a-Si를 RTA 와 E-Beam annealing하여 Polycrystalline Silicon(pc-Si). 이와 같은 열처리공정은 질소분위기에서 진행 될 것이며 이를 통해 태양전지용에 적합한 액체실리콘의 합성하는 제조공정을 개발할 것이다. 제조된 시료는 광학적,전기적,구조적 특성평가를 실시할 것이며,Ellipsometer(SE:Spectroscopic Ellipsometry), Hall effect measurement, Raman photoluminescence, SEM, and transmission electron microscope (TEM).등을 활용하여 시료들을 분석 할 것이다. |
| 저자 | 김주회1, 나용범1, 김영주1, 김선웅1, 정채환2 |
| 소속 | 1(주)한국C&S, 2한국생산기술(연) |
| 키워드 | 태양전지; a-Si; pc-si; 용액법; 액체실리콘; Solar cell |
