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고효율 n-TOPCon 태양전지를 위한 선택적 에미터 p-poly 구조의 공정 최적화 연구
정성진(Sungjin Jeong),주민규(Minkyu Ju),김성헌(Sungheon Kim),김홍래(Hongrae Kim),이준신(Junsin Yi) 한국신재생에너지학회 2021 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.7
n-TOPCon 태양전지의 고효율화를 위해서 선택적 에미터에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. n-TOPCon 태양전지의 선택적 에미터 구조는 전면 전극의 재결합 특성과 접촉저항 특성 향상을 위한 고효율화를 위한 핵심기술이다. 본 연구에서는 선택적 에미터 형성을 위해 p-poly 박막을 이용한 연구를 진행하였다. 실험을 위해 100 Ω/sq 및 200 Ω/sq의 Boron 에미터 면저항을 가진 n형 웨이퍼를 준비하였다. 최적의 p-poly 선택적 에미터 구조 형성을 위해 200 Ω/sq의 높은 에미터 면저항을 가진 n형 웨이퍼를 사용하여 PECVD를 통해 B2H6 농도와 박막의 두께를 가변시켜 a-Si:H를 증착하고 900℃ 열차리를 통해 p-poly를 형성하였다. 이후 p-poly를 형성하지 않은 면저항 100 Ω/sq와 200 Ω/sq의 n형 웨이퍼와 함께 Al2O3와 SiNX 박막으로 패시베이션 하고, 접촉저항 특성 분석을 위해 스크린 프린팅 공정으로 전극을 인쇄하였다. 이후 711℃의 최고점 온도에서 belt firing furnace를 통해 소성하여 전극의 접촉을 형성시켰다. 분석 결과 선택적 에미터가 형성된 구조의 경우 p-poly 형성 조건에 따라 최적화된 접촉저항과 패시베이션 특성이 확인되었으며, 이를 통한 n-TOPCon 태양전지의 효율 향상을 기대할 수 있다.
저비용 고효율 TOPCon 태양전지를 위한 파워 손실 한계 분석
김홍래(Hongrae Kim),Sanchari Chowdhury,주민규(Minkyu Ju),이준신(Junsin Yi) 한국신재생에너지학회 2021 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.7
TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contacts) 태양전지 에서의 선택적 에미터 구조는 고효율 부분에 있어 사용된다. 하지만 선택적 에미터에 대한 치명적인 단점인 단가 측면에 있어서 TOPCon 태양전지의 homogeneous emitter 부분을 전기적 손실에 따른 에미터 재결합의 효율의 한계에 대해 분석을 해 보았다. M2 사이즈 웨이퍼의 면저항을 먼저 50 Ω/□로 고정을 한 뒤 contact fraction에 따른 직렬저항과 optical loss에 대한 특성을 보았다. 전기적 손실이 증가할수록 metal contact fraction 증가하였고 그림자(shading)에 대한 영향이 커졌다. 이후 면저항에 대한 수치 들을 바꿔 파워 손실에 대한 특성을 보았으며 이를 통하여 면저항과 개방전압과의 관계를 알 수 있었다. 개방전압에 대한 손실은 대부분 면저항이 주도하였으며 이는 셀의 파워 즉 효율을 떨어뜨리는 원인이라고 볼 수 있었다. 전기적인 손실이 증가할수록 직렬저항(series resistance)와 컨텍저항(contact resistance)은 줄었으며 metal contact fraction이 증가하였기 때문에 컨텍 재결합(contact recombination)은 동시증가 할 수밖에 없었다. 따라서 TOPCon 태양전지의 homo-geneous emitter 구조에서 최적화된 컨텍 재결합(Contact recombination)의 전극 설계와 면저항에 대한 파워 손실의 최적화를 위해 시뮬레이션을 진행해 보았다.
고효율 n-TOPCon 선택적 에미터 구조 형성을 위한 반송자 수명 향상 p-poly 박막 특성 연구
김성헌(Sungheon Kim),Muhammad Quddamah Khokhar,Sanchari Chowdhury,주민규(Minkyu Ju),이준신(Junsin Yi) 한국신재생에너지학회 2021 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.7
고효율 n-TOPCon 태양전지를 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 그 중에서도 전면 보론 에미터의 재결합 특성 향상을 위한 선택적 에미터 구조는 고효율을 위한 핵심적인 연구 주제이다. 본 연구에서는 n-TOPCon 태양전지의 전면에서 선택적 에미터 구조로 활용가능한 p-poly Si 박막에 대한 연구를 진행하였다. Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition(PECVD)와 900℃에서의 thermal annealing을 이용하여 단일층 p-poly Si 구조와 다중층 p-poly Si구조를 형성하였다. 단일층 p-poly Si 구조를 증착한 경우 반송자의 수명은 급격히 감소하였으며, 진성 poly Si과 p-poly Si 구조를 다중층으로 형성한 구조에서는 단일층 p-poly Si 구조보다 반송자 수명은 150 ㎲, iVoc는 30 mV 향상되었다. 본 연구를 통해 다층 비정질 실리콘 박막을 이용한 p형 다결정 실리콘을 적용하여 n-TOPCon 태양전지의 선택적 에미터를 최적화함으로써 n-TOPCon 태양전지의 효율 향상을 기대한다.
박철민(Cheolmin Park),조재현(Jaehyun Cho),이영석(Youngseok Lee),박진주(Jinjoo Park),주민규(Minkyu Ju),이윤정(Youn-Jung Lee),이준신(Junsin Yi) 한국태양광발전학회 2013 Current Photovoltaic Research Vol.1 No.1
The current solar cell industry is experiencing a temporary plateau due to a sluggish economy and oversupply. It is expected that the solar industry can see similar growth to that of the recent past by overcoming the current situation, as there is growing demand globally for solar energy. The current situation led to restructuring of the world"s solar industry, and domestic firms will need to have competitiveness through strategic approaches and proprietary technology to survive in the global solar market. Crystalline and amorphous silicon based solar cells have led the solar industry and occupied half or more of the market thus far. They will do so in the future PV market as well by playing a pivotal role in the solar industry. In this paper, the current status and prospects of silicon based solar cells, from materials to comprehensive and high efficiency technology that can emerge in the future, are discussed.