태양전지 관련

일반적으로 태양전지는 소형전자 계산기부터 대체에너지인 태양광 재생에너지를 생산해내는 태양전지모듈로 구성된 태양광 발전소까지 그 적용분야는 광범위하다태양광을 전기로 변환시키는 태양전지의 광변환 효율은 빛의 세기와 파장 그리고 태양전지 셀(cell)두께와 표면 텍스쳐(texture) 상태에 좌우되는데 실리콘 웨이퍼 절단기술의 발전으로 웨이퍼의 두께가 얇아질수록 그 중요성이 증대한다.

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실리콘 잉곳의 절단시 발생되는 웨이퍼(wafer) 표면의 손상제거와 표면의 광반사를 감소시키기 위해 텍스쳐링(texturing)을 하게 되는데, 표면 텍스쳐링에 의한 광포획(light trapping)의 목적은 전면에서의 광반사율을 감소시키고 태양전지 내에서의 빛의 통과길이를 길게 하고 후면으로부터의 내부반사를 이용하여 흡수된 빛의 양을 증가시킴으로써 태양전지의 단락전류밀도(Jsc: short circuit current density)를 향상시키는데 있다. 경면 처리된 실리콘 웨이퍼 표면은 태양빛의 약 30%를 반사시키는데, 표면을 텍스쳐링하게되면 광반사가 약 10%정도로 감소하고, 여기에 반사방지막코팅을 하게 되면 광반사율을 약 3%까지 감소시킬 수 있다.

 

결정질 실리콘 태양전지의 광반사율을 감소시키고 태양 전지 효율을 개선하는 방법으로 피라미드(pyramid) 구조를 형성하는 습식 화학적 에칭을 통하여 실리콘 웨이퍼 표면을 이방성 에칭하여 텍스쳐링하는 것이다.

광반사를 효과적으로 줄이기 위한 단결정 실리콘의 이방성 텍스쳐링은 일반적으로 NaOH 또는 KOH에 이소프로필알코올(isopropyl alcohol, IPA)을 첨가한 에칭액을 사용한다. 이들 용액은 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)(100)면과 (111)면 방향에 따른 식각속도가 달라져 랜덤(random)한 피라미드를 형성한다.

KOH를 에칭제로 사용하는 주된 이유로는, 실리콘 결정의 (111)면에 선택적이기 때문이다. 그 결과, 단결정 실리콘 기판에 피라미드 형상으로 에칭이 가능하여 실리콘표면으로부터 반사되는 빛의 량을 현격히 줄일 수 있는 것이다.

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