후면 마이크로 패턴이 적용된 플렉시블 박막 GaAs 태양전지
Flexible thin-film GaAs solar cells with rear micro-pattern
- 주제(키워드) 박막 태양전지 , III-V 태양전지 , GaAs , rear pattern , MAC etching
- 주제(DDC) 621.381
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 이재진
- 발행년도 2021
- 학위수여년월 2021. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000031086
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 논문에서는 후면 마이크로 패턴을 적용하여 플렉시블 박막 GaAs 태양전지 제작에 관한 연구를 수행하였다. 먼저 사파이어 기판 위에 녹인 black wax를 균일하게 바른다. 이후, 기판 면이 드러나게 웨이퍼를 부착하고 암모니아 wet etching 공정을 이용하여 두꺼운 기판을 제거한다. Photolithography 과정을 통해 웨이퍼에 4 μm, 6 μm, 8 μm 정사각형 모양의 패턴이 제거된 Photoresist (PR)을 증착한다. E-beam evaporator로 Au film을 20 nm 두께로 증착시켜 세 가지 패턴으로 Au film을 형성한다. Au가 증착된 웨이퍼는 KMnO4 1 g과 HF, DI water를 각각 1:1 비율로 섞은 용액에 약 5초 담가서 Au 주변을 제거한다. 패턴이 있는 면에 p-type 금속을 증착하고 Cu 도금을 이용하여 박막 태양전지를 지지시킨다. 박막 GaAs 태양전지 후면에 마이크로 패턴을 형성하고 패턴 크기에 따른 특성을 비교 분석한다. 4 μm, 6 μm, 8 μm 패턴 결과, 수직 기둥의 깊이는 약 150 nm 이었다. 반사율 측정 결과 패턴이 없는 박막 GaAs 태양전지보다 마이크로 패턴이 적용된 박막 GaAs 태양전지의 반사율이 낮았으며, 패턴 크기가 작아짐에 따라 반사율이 낮아지는 양상을 보였다. External Quantum Efficiency (EQE) 결과 장파장 영역에서 패턴이 없는 박막 GaAs 태양전지보다 마이크로 패턴이 적용된 박막 GaAs 태양전지의 EQE가 증가했으며, 패턴 크기가 작아짐에 따라 EQE가 커졌다.
more초록/요약
In this paper, we studied the fabrication of flexible thin-film GaAs solar cells by applying rear micro-patterns. First, we apply the melted black wax evenly on the sapphire substrate. Thereafter, the wafer is attached so that the surface of the substrate is exposed, and the thick substrate is removed using an ammonia wet etching process. Photoresist (PR) with 4 μm, 6 μm, and 8 μm square-shaped patterns removed is deposited on the wafer through the photolithography process. By depositing an Au film to a thickness of 20 nm with an E-beam evaporator, an Au film is formed in three patterns. The wafer with Au deposition is immersed in a solution of 1 g of KMnO4, HF, and DI water in a 1:1 ratio for about 5 seconds to remove around Au. A p-type metal is deposited on the patterned surface and a thin-film solar cell is supported using Cu plating. We formed micro-patterns on the back side of a thin-film GaAs solar cell and compared and analyzed the characteristics according to the pattern size. As a result of the 4 μm, 6 μm, and 8 μm patterns, the depth of the vertical column was about 150 nm. As a result of the reflectance measurement, the reflectance of the thin-film GaAs solar cell to which micro-patterns were applied was lower than that of the thin-film GaAs solar cell without patterns, and the reflectance decreased as the pattern size became smaller. As a result of External Quantum Efficiency (EQE), the EQE of the thin-film GaAs solar cell to which the micro-pattern was applied was increased compared to the thin-film GaAs solar cell without patterns in the long wavelength region, and the EQE increased as the pattern size became smaller.
more목차
제 1 장 서 론 1
제 2 장 원리 및 이론 2
제 1 절 Ⅲ-Ⅴ 박막 태양전지 2
제 2 절 Metal-assisted chemical etching 9
제 3 장 후면 마이크로 패턴 박막 GaAs 태양전지 제작 17
제 1 절 GaAs 기판 제거 17
제 2 절 마이크로 패턴 단일층 증착 19
제 3 절 Au film 증착 21
제 4 절 Metal-assisted chemical etching 22
4.1. 시간에 따른 etching 비교 22
4.2. 패턴 크기에 따른 etching 비교 24
4.3. Inverse MAC (IMAC) etching 영역 25
제 5 절 Front metalization 27
제 4 장 결론 및 고찰 28
참고문헌 33
