| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2012년 가을 (11/07 ~ 11/09, 라카이샌드파인 리조트) |
| 권호 | 18권 2호 |
| 발표분야 | C. 에너지/환경 재료(Energy and Environmental Materials) |
| 제목 | 고효율 태양전지를 위한 nc-Si:H 박막의 나노구조 및 전기적 특성 |
| 초록 | 최근 계속되고 있는 화석 연료의 가격 상승과, 지구 온난화에 따른 탄소 배출 규제 움직임에 따라 저탄소 녹색성장을 위한 무공해, 천연 에너지 분야의 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 태양광 에너지를 전기로 변환하여 사용하는 것은 최근 가장 큰 관심사 중 하나이다. 나노결정 Si(nc-Si) 박막은 이러한 광전자 산업 및 태양 에너지 분야에서의 폭넓은 응용 가능성으로 많은 연구가 진행되고 있다. 이러한 nc-Si 박막의 발광 특성은 비정질 박막내 Si 나노결정에 기인한 양자제한효과(quantum confinement effect)에 의한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 RF 파워, 가스분율, 기판온도를 각기 조절하여 PECVD 기법으로 증착하였다. 100~400W의 범위에서 RF 파워를 인가하며 플라즈마를 생성하였으며, H2 와 SiH4 가스를 각각 1~4와 99~96 sccm으로, 기판온도는 상온에서 300℃ 범위에서 박막을 증착하였다 이들 박막의 나노 구조 및 화학적, 광학적, 기계적 특성을 XRD, FT-IR, Raman spectroscopy, AFM, PL, Nano indenter, TEM, EELS 등을 사용하여 조사하였으며, 기판에 인가된 전압과 주파수에 따른 결정크기와 박막의 광학적 특성과 상관관계를 고찰하였다. RF 파워 변화에 따라 박막 내 결정 크기 분포는 2 ~ 10 nm 로 차이를 보였으며, 박막내 Si 나노결정 분율은 약 30% 까지 증가하였다. 또한 가스분율의 변화에 따라 1 ~ 4 nm 의 크기를 갖는 나노 결정이 생성 되었으며, 최고 10 % 의 나노결정 분율을 가지는 박막을 증착하였다. 이는 광학적 특성에도 영향을 주어 PL (photoluminescence) 피크는 470 ~ 710 nm 의 영역에서 관찰되었다. 또한 기판온도의 영향으로 박막 내 응력 크기 및 분포에 변화가 나타났으며, 이들 결과로부터 나노 결정상태에 미치는 공정조건 영향을 파악하였다. 이번 발표에선 증착 조건에 따른 박막의 나노구조 및 화학적, 광학적 특성의 변화와 탠덤형 Si 태양전지에서 효율적으로 사용될 수 있는 높은 결정분율을 가지는 nc-Si:H 박막에 대하여 다루고자 한다. |
| 저자 | 손종익, Sen Chandany, 조남희 |
| 소속 | 인하대 |
| 키워드 | nc-Si:H; nanostructure; electrical properties; solar cell |
