목차
01 저가 실리콘 담체를 이용한 에피택셜 성장 결정질실리콘 박막 태양전지 ... 1
1.1 서론 ... 1
1.2 증착 기술 ... 4
1.2.1. 열 CVD ... 5
1.2.2. 액상 에피택사전착 ... 6
1.2.3. 근접 기상 수송 기법 ... 9
1.2.4. 이온 증착 ... 10
1.2.5. 저 에너지 PECVD／ECRCVD ... 11
1.3 흡광도를 향상시킬 수 있는 실리콘 기판 에피택셜 층의 구조 ... 12
1.3.1. 텍스처링된 기판 위에 에피택셜 성장 ... 12
1.3.2. SiGe 합금 ... 13
1.3.3. Ge-Si 구조 ... 17
1.3.4. 매몰형 후면 반사체 위에 에피택셜 층 ... 18
1.4 에피택셜 태양전지 결과와 분석 ... 23
1.4.1. 실험실에서의 에피택셜 태양전지 ... 23
1.4.2. 산업용 에피택셜 태양전지 ... 24
1.4.3. 새로운 에피택셜 태양전지 구조 ... 27
1.5 고수율 실리콘 증착 ... 27
1.5.1. CVD 반응로 대형화 ... 28
1.5.2. 액상 에피택시 반응로 대형화 ... 34
1.6 결론 ... 36
참고문헌 ... 37
02 고온 증착과 재결정화 기법에 의한 이종기판 결정질실리콘 박막 태양전지 ... 45
2.1 서론 ... 45
2.2 기판과 중간층 ... 48
2.2.1. 기판 ... 48
2.2.2. 중간층 ... 51
2.3 ZMR(Zone melting recrystallization) ... 55
2.3.1. 서론 ... 56
2.3.2. ZMR 박막 성장 ... 58
2.3.3. ZMR 기법으로 재결정화한 Si 층의 특징 ... 61
2.3.4. 램프 가열식 ZMR 장치 개발 ... 69
2.3.5. 세라믹 기판에서의 ZMR ... 73
2.4 증착 ... 76
2.4.1. 태양전지용 Si 증착 구비 요건 ... 76
2.4.2. 염화실란의 열 APCVD 공정에 관한 기초 ... 77
2.4.3. 태양전지용 실리콘 APCVD 연구개발 동향 ... 80
2.4.4. 세라믹 기판 위에 실리콘 CVD ... 83
2.5 이종기판 태양전지 ... 86
2.5.1. 태양전지 제조공정 선택 사항 ... 86
2.5.2. 모델 기판 태양전지 ... 89
2.5.3. 저가격 기판 태양전지 ... 93
2.6 요약과 전망 ... 97
참고문헌 ... 100
03 다결정실리콘 박막 태양전지 기술 ... 109
3.1 서론 ... 109
3.1.1. 정의 ... 109
3.1.2. 왜 polycrystalline 실리콘 박막 태양전지인가 ... 110
3.2 다결정실리콘 박막 태양전지의 잠재성 ... 111
3.2.1. 빛 가두기 ... 111
3.2.2. 확산길이 ... 112
3.2.3. 모델링 ... 113
3.3 다결정실리콘 박막 태양전지용 기판 ... 114
3.4 박막 형성 ... 116
3.4.1. 결정립 크기 증대를 위한 초기 단계 ... 116
3.4.2. 활성층 형성기법 ... 120
3.4.3. 결함밀도와 활성도 ... 127
3.5 태양전지와 모듈 공정 ... 131
3.5.1. 소자 구조 ... 131
3.5.2. 접합 형성 ... 133
3.5.3. 결함 부동태화 ... 135
3.5.4. 절연 분리와 인터커넥션 ... 136
3.6 다결정실리콘 박막 태양전지 기술 ... 137
3.6.1. 고상 결정화 HIT 태양전지 ... 137
3.6.2. 표면 텍스처링과 후면 반사체를 이용하여 흡수를 증대시킨 STAR 태양전지 ... 138
3.6.3. CSG 기술 ... 139
3.6.4. 여타 연구 ... 139
3.7 결론 ... 141
참고문헌 ... 142
04 미결정실리콘 박막 태양전지 기술 ... 151
4.1 서론 ... 151
4.2 미결정실리콘 : 소재 제조와 특성 평가 ... 153
4.2.1. 미결정실리콘 증착기술 ... 153
4.2.2. 미결정실리콘 박막층 ... 156
4.2.3. 도핑된 박막층 ... 167
4.3 미결정실리콘 박막 태양전지 ... 169
4.3.1. 빛 제어 이슈 ... 170
4.3.2. 단일접합 미결정실리콘 태양전지 ... 175
4.3.3. a-Si : H／μc-Si : H 탠덤 실리콘 태양전지 : 'micromorph' ... 180
4.4 결론 ... 184
참고문헌 ... 187
05 비정질실리콘 박막 태양전지 기술 ... 193
5.1 서론 ... 193
5.2 비정질실리콘 태양전지 기술의 개발과 이슈 ... 194
5.2.1. 1970년대 ... 194
5.2.2. 1980년대 ... 194
5.2.3. 1990년대 ... 195
5.2.4. 2000년 이후 ... 196
5.2.5. 현재의 기술 이슈 ... 196
5.3 수소화 비정질실리콘 ... 198
5.3.1. 원자 구조 ... 198
5.3.2. 상태 밀도 ... 202
5.3.3. 상태 밀도 모델과 재결합 - 생성 통계학 ... 203
5.3.4. 광학적 특성 ... 205
5.3.5. 전기적 특성 ... 207
5.3.6. 상태 밀도의 결정 ... 212
5.3.7. 준안정성 ... 217
5.3.8. 수소 희석 실란으로 제조한 수소화 비정질실리콘 ... 220
5.3.9. 수소화 비정질실리콘의 도핑 ... 221
5.3.10. 수소화 비정질실리콘의 합금화 ... 224
5.4 수소화 비정질실리콘 박막 증착 ... 226
5.4.1. 고주파 플라즈마 화학기상 증착 ... 226
5.4.2. 직접 플라즈마 화학기상 증착법 ... 230
5.4.3. 원격 플라즈마 화학기상 증착법 ... 231
5.4.4. 열선 화학기상 증착법 ... 233
5.5 비정질실리콘 태양전지 ... 234
5.5.1. 수소화 비정질실리콘 태양전지 구조 ... 234
5.5.2. 수소화 비정질실리콘 태양전지의 배열 형태 ... 238
5.5.3. 고효율 태양전지를 위한 설계 접근 방법 ... 239
5.5.4. 광포획과 투명전도산화물 ... 240
5.5.5. 수소화 비정질실리콘 태양전지의 열화 ... 243
5.5.6. 다중접합 수소화 비정질실리콘 태양전지 ... 244
5.6 수소화 비정질실리콘 태양전지 모듈의 성능 및 제조 ... 252
5.6.1. 에너지 수율 ... 254
5.6.2. 수소화 비정질실리콘 모듈의 제조 ... 256
5.6.3. 플라즈마 화학기상증착 시스템 ... 257
5.7 활용 ... 262
5.8 향후 전망 ... 264
참고문헌 ... 265
06 찰코파이라이트 기반 태양전지 ... 273
6.1 서론 ... 273
6.2 찰코파이라이트 기반 태양전지의 잠재력 ... 274
6.3 찰코파이라이트 태양전지와 모듈 제조 기술 ... 276
6.3.1. 광흡수층 ... 276
6.3.2. 전극 ... 281
6.4 특성 분석과 모델링 ... 286
6.4.1. 셀의 개념 ... 287
6.4.2. 캐리어 밀도와 수송 ... 289
6.4.3. 손실 메커니즘 ... 290
6.5 면적 증대와 생산 ... 293
6.5.1. 제조가 추산 ... 297
6.5.2. 모듈 성능 ... 297
6.5.3. 지속가능성 ... 298
6.6 CIGS 미래 기술개발 ... 300
6.6.1. 경량, 플렉시블 기판 ... 300
6.6.2. Cd-free 태양전지 ... 301
6.6.3. In-free 광흡수층 ... 304
6.6.4. 새로운 후면전극 ... 304
6.6.5. 양면 태양전지와 상판 구조 태양전지 ... 304
6.6.6. 비진공 공정 ... 306
6.6.7. 넓은 밴드갭의 광흡수층과 탠덤 구조 태양전지 ... 306
참고문헌 ... 309
07 CdTe 박막 태양전지 : 특성분석, 제조, 모델링 ... 319
7.1 서론 ... 319
7.2 CdTe 기반 태양전지의 재료와 소자 개념 ... 321
7.2.1. CdTe의 광학적 특성 ... 321
7.2.2. CdTe의 전기적 특성 ... 323
7.2.3. 버퍼 재료 : CdS ... 326
7.2.4. CdTe 태양전지용 창충 재료 ... 329
7.3 CdTe 태양전지의 연구 분야 및 추이 ... 331
7.3.1. CdTe의 활성화 처리 ... 331
7.3.2. 후면전극 구조 ... 332
7.3.3. 환경 이슈 ... 336
7.3.4. 여타 연구 분야의 추이 ... 338
7.4 CdTe 태양전지와 모듈의 제조 ... 341
7.4.1. CdTe 기반 태양전지의 증착 방법 ... 341
7.4.2. 직렬연결 집적화한 CdTe 모듈 ... 344
7.4.3. CdTe 모듈 생산 ... 344
7.5 CdTe 태양전지의 최신 측정분석과 모델링 ... 346
7.5.1. 측정분석과 모델링 : 서론 ... 346
7.5.2. CdTe 재료와 태양전지의 측정분석 방법 ... 346
7.5.3. CdTe 박막 태양전지의 모델링 ... 352
7.6 결론 ... 365
참고문헌 ... 366
08 도핑이나 블렌드된 유기 반도체에서의 광전류 생성 ... 377
8.1 서론 ... 377
8.2 도핑되지 않거나 균일하게 도핑된 랜덤 유기 반도체에서의 엑시톤 분해 ... 379
8.2.1. 공액 폴리머에서의 내재적인 광전하 생성 ... 379
8.2.2. 균일하게 도핑된 공액 폴리머에서 감광에 의한 전하 캐리어의 생성 ... 381
8.2.3. 도너／억셉터 계면에서의 전하 캐리어의 광생성 ... 389
8.3 균일하게 도핑된 공액 폴리머와 폴리머 기반 도너／억셉터 블렌드에서 엑시톤의 분해 모델 ... 406
8.3.1. Onsager-Braun 모델 ... 407
8.3.2. 전자 수거제로 균일하게 도핑된 공액 폴리머에서의 엑시톤 분해 ... 409
8.3.3. 폴리머 도너／억셉터 계면에서의 엑시톤 분해 ... 412
8.4 결론 ... 417
참고문헌 ... 419
09 나노결정 주입 태양전지 ... 423
9.1 서론 ... 423
9.2 DSSC 태양전지의 밴드 다이어그램과 동작원리 ... 424
9.3 나노구조의 중요성 ... 426
9.3.1. 반도체 박막 위에 흡착된 단일층의 증감제에 의한 빛의 수확 ... 427
9.3.2. 빛가둠에 의한 적색과 근적외선 응답의 증진 ... 428
9.3.3. 광유도 전하 분리와 광자의 전류로의 변환 ... 429
9.3.4. 전하 캐리어 수집 ... 433
9.3.5. 양자점 증감제 ... 436
9.4 DSSC 태양전지의 성능 ... 437
9.4.1. 광전류 작동 스펙트럼 ... 437
9.4.2. AM1.5 표준 시험조건에서 변환 효율 ... 439
9.4.3. 개방전압의 향상 ... 439
9.5 새로운 증감제와 레독스 시스템의 개발 ... 440
9.6 고체 염료감응 태양전지 ... 441
9.7 염료감응 태양전지의 안정성 ... 442
9.7.1. 염료의 장기 안정성의 기준 ... 442
9.7.2. 반응속도 측정 ... 443
9.7.3. DSSC 안정성에 관한 실험 결과 ... 444
9.7.4. 첫 번째의 대규모 옥외 시험과 상업화 개발 ... 446
9.8 향후 전망 ... 447
참고문헌 ... 448
10 도너-억셉터 벌크 이종접합 태양전지에서의 전하 수송과 재결합 ... 451
10.1 서론 ... 451
10.2 벌크 이종접합 태양전지의 개발 ... 453
10.3 벌크 이종접합 태양전지 ... 456
10.3.1. 동작 원리 ... 456
10.3.2. 나노모폴로지와 소자 특성과의 연관성 ... 460
10.3.3. 광자 수확의 개선 ... 463
10.4 전하 캐리어 이동도와 재결합 ... 466
10.4.1. 측정 기법 ... 466
10.4.2. 공액 폴리머에서의 전하 수송 ... 468
10.4.3. 벌크 이종접합 태양전지에서의 전하 수송과 재결합 ... 480
10.5 요약 ... 490
참고문헌 ... 491
찾아보기 ... 497
닫기