실리콘 태양전지에서 Al2O3과 Ta2O5/Al2O3 패시베이션 박막의 전자구조 특성 = Electronic Properties of Al2O3 and Ta2O5/Al2O3 Passivation Layers in Silicon Solar Cell

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In order to investigate the density of positive charge in a crystalline-silicon solar-cell passivation layer, we used X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), reflection electron energy loss spectroscopy (REELS), and ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS) to study the properties of the electronic structures of Al$_2$O$_3$(AlO) and Ta$_2$O$_5$(TaO)/Al$_2$O$_3$ deposited as passivation layers on Si substrates. REELS results showed that the band gaps of the AlO/Si and the TaO/AlO/Si thin films were 6.63 eV and 4.26 eV, respectively. UPS results showed that the values of the work functions of the AlO/Si and the TaO/AlO/Si thin films were 5.54 eV and 5.91 eV, respectively. The flat-band voltage obtained from the capacitance and voltage characteristics increased from 0.72 V in the AlO/Si thin-film sample to 1.0 V in the TaO/AlO/Si thin-film sample, which means an increase in the density of positive charge. Also, the change in the flat-band voltage was confirmed to follow the same trend as the change in the work function.

국문 초록 (Abstract)

결정질 실리콘 태양전지 패시베이션 박막에 대전된 양전하의 밀집도를 알아보기 위하여, 단결정 Si 기판 위에 Al$_2$O$_3$, Ta$_2$O$_5$를 증착한 후, 박막의 전자구조 특성을 광전자분광법 (X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS), 반사전자에너지손실분광법 (Reflection Electron Energy Loss Spectroscopy, REELS) 및 자외선 광전자 분광법 (Ultraviolet Photoelectron spectroscopy, UPS)을 사용하여 연구하였다. AlO/Si 박막시료의 띠틈은 6.63 eV로 나타났으며 TaO/AlO/Si 박막시료의 띠틈은 4.26 eV로 나타났다. UPS를 이용하여 측정한 AlO/Si 박막시료의 일함수는 5.54 eV로 나타났으며, TaO/AlO/Si 박막시료의 경우에는 5.91 eV로 나타났다. 플랫밴드 전압은 AlO/Si 박막 시료에서 0.72 V, TaO/AlO/Si 박막시료에서 1.0 V로 증가하며, 이러한 증가는 양전하의 밀집도 증가를 의미한다. 또한 플랫밴드 전압의 변화가 일함수의 변화와 동일한 경향을 가짐을 확인하였다.

참고문헌 (Reference)

1 J. Schmidt, 16 : 461-, 2008

2 J. M. M. De Nijs, 65 : 2428-, 1994

3 S. Heo, 616 : 850-, 2016

4 N. V. Loukianova, 50 : 77-, 2003

5 P. R. Rao, 52 : 1407-, 2008

6 M. Kuhn, 13 : 873-, 1970

7 S. Heo, 107 : 182101-, 2015

8 C. Bartic, 3 : 65-, 2002

9 J. Robertson, 28 : 265-, 2004

10 D. K. Simon, 51 : 28215-, 2015

11 S. Heo, 7 : 43561-, 2017

12 H. Jin, 89 : 122901-, 2006

13 D. Tahir, 94 : 212902-, 2009

14 Y. Ohgishi, "U.S. Patent No. 7.939.359.10"