이 연구에서 우리는 개선된 용액 처리 금속 보조 화학 에칭(MacEtch) 방법을 사용하여 6인치 단결정 및 다결정 웨이퍼에 균일한 실리콘 나노와이어(SiNW) 어레이를 제작합니다. 또한, 개선된 MacEtch는 다양한 결정 방위 웨이퍼에 적용될 수 있습니다. SiNW 어레이는 길이가 470nm이고 밀도가 높습니다. 300~1100 nm의 넓은 파장 범위에서 우수한 광학 트래핑 효과와 6% 미만의 반사율을 보여줍니다. 개선된 MacEtch는 적절한 균일성을 가진 피라미드/SiNW 단결정 웨이퍼에 대한 반사율에 차이가 없음을 보여줍니다. 중심에서 다른 위치까지의 평균 델타는 22% 이내입니다. 표면 상태가 높을수록 표면 재결합이 높아지기 때문에 SiNW 어레이의 경우 유효 수명이 더 낮습니다.
마지막으로, 우리는 다결정 웨이퍼를 MacEtch SiNW 텍스처를 가진 Al-BSF 태양 전지 장치로 만들어 표준 산 텍스처 태양 전지 장치보다 높은 평균 전력 변환 효율 17.83%를 얻습니다. 결과적으로 개선된 MacEtch 개념은 태양광 산업의 상업적 대량 생산에 적합합니다.
최근 실리콘 나노구조체의 광학적 특성은 낮은 반사율과 높은 흡수율을 동시에 유지하는 우수한 광포집 효과로 인해 큰 주목을 받고 있습니다. 이 효과는 평면 실리콘에서는 찾을 수 없습니다. 실리콘 나노구조는 다이오드[1, 2], 바이오센서[3, 4], 태양전지[2, 5,6,7,8,9,10,11,12,13] 등에 적용될 수 있습니다. 또한, 연구원은 빛 포획 효과를 설명하기 위해 나노 구조를 반사 방지 층에 근사합니다[12]. 따라서 실리콘 나노구조는 값비싼 기존의 반사 방지층을 대체할 수 있습니다.
많은 과학 문헌에서 불소 이온 용액에서 실리콘의 전기화학적 특성을 조사하고[13, 14], 금속 보조 방법을 활용하여 용액에서 나노 구조를 제조하여 공정을 간단하고 신속하게 만들었습니다. 따라서 우리는 용액 처리된 금속 보조 화학 에칭을 채택하여 실리콘 나노 구조를 제작합니다[15]. 고진공 및 고에너지 의존적 분자빔 에피택시(MBE)[16], 레이저 제거[17], 화학 기상 증착(CVD)[18], 반응성 이온 에칭(RIE)[19]과 달리, 금속 보조 화학 에칭은 제조 비용을 절감할 수 있으며 실온에서 처리할 수 있습니다.
또한 DWS(Diamond Wire sawn) 다결정 웨이퍼는 제조 비용을 줄이기 위해 태양광 산업에서 널리 사용되어 왔으며, 이로 인해 웨이퍼 표면이 빛나고 기존의 산성 질감을 통해 적절한 반사율을 유지하기 어렵습니다. 일부 연구자는 추가 첨가제와 함께 산성 질감을 사용합니다[20]. 또한, 반사율을 줄이기 위해 알루미늄 후면장(Al-BSF) 태양 전지에 대해 RIE 텍스처링 방법이 연구되었습니다[21].
금속 보조 화학 에칭 방법을 활용하여 실리콘 나노 구조를 제조함으로써 용액의 산화제 농도를 제어하여 실리콘 나노 구조의 에칭 방향을 결정하고 금속의 증착 패턴을 제어하여 나노 구조에 필요한 종횡비를 달성할 수 있습니다[14, 15]. 표면 방향과 도핑 수준도 SiNW의 형성에 영향을 미칩니다[22].
따라서 용액 처리된 금속 보조 화학 에칭을 사용하여 실리콘 나노 구조를 제조하는 것은 비용이 저렴하고 공정이 간단하며 구조를 제어할 수 있기 때문에 유리합니다. 즉, 상업적인 실제 응용에 매우 적합합니다. 그러나 문헌에서 실리콘 나노구조를 형성하기 위한 용액 처리 금속 보조 화학 에칭은 작은 영역(예:≤ 4 × 4cm 2 )에서만 사용할 수 있습니다. ) [9, 22, 23]. 따라서 본 연구는 6인치 웨이퍼의 균일성 문제에 초점을 맞추고 있다. 우리는 개선된 금속 보조 화학 에칭 방법론을 통해 매우 높은 균일성과 낮은 반사를 가진 상용 6인치 P형 단결정 및 p형 다결정 웨이퍼에서 실리콘 나노구조를 성공적으로 제조하기 위한 새로운 접근 방식을 탐구하고 메커니즘을 조사합니다. 우리는 또한 나노구조의 형태와 광학적 특성을 조사하여 미래의 산업 지향적인 상업적 응용을 위한 가능성과 가능성을 증명합니다.
마지막으로, 6인치 DWS 다결정 p형 나노구조 Si 웨이퍼는 합성된 pn 접합 알루미늄 후면 필드(Al-BSF) 태양 전지에 적용됩니다. 또한 태양 전지 성능을 산성 질감의 참조 웨이퍼와 비교했습니다.
태양전지 전류밀도-전압 특성 측정을 위해 1sun AM1.5G 100 mW cm −2 에서 소자를 조명하였다. 태양 시뮬레이터 SUN 2000, Abet Technologies, Inc.를 사용하고 Keithley 2400 소스 미터를 사용하여 측정했습니다. SiNW 어레이 텍스처의 주사 전자 현미경(SEM) 사진은 LEO 1530 전계 방출 SEM을 사용하여 관찰되었습니다. SiNW 어레이의 광학 반사율은 JASCO V-670 UV-V가 적분구가 있는 분광 광도계를 사용하여 측정되었습니다. SiNW 어레이의 소수 캐리어 수명 매핑은 Semilab μ-PCD WT-2000으로 측정되었습니다.
MacEtch의 방법 및 프로세스 흐름은 그림 1a에 나와 있습니다. 에칭 용액에는 질산은(AgNO3 ) 및 불화수소산(HF); Ag + Si에서 전자를 취한 다음 Si를 SiO2로 산화시킵니다. Ag + 의 전자 음성도 때문에 Si보다 크다. 또한 Peng et al. [24] 5가지 금속의 전기화학적 전위를 정성적으로 비교하고 Ag + 의 전기화학적 전위가 Si의 가전자대보다 크다. 따라서 Ag + 정공을 Si로 옮기고 Ag로 환원하는 경향이 있습니다. 즉, Ag + Si에서 전자를 받아 스스로 환원한다[24]. 따라서 환원된 Ag는 Si 표면에 증착되고 표면은 SiO2로 산화된다. . 그 후, 희석된 HF를 사용하여 산화물을 제거합니다. 이에 따라 Ag가 증착된 영역은 등방성 식각을 거쳐 SiNW 어레이가 형성된다[22].
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MacEtch 방법의 원리에 대한 개략도(a ). MacEtch 메서드의 프로세스 흐름(b )
실험에서 156 × 156 mm 2 크기의 6인치 mm P형(100) 단결정 피라미드 텍스처 웨이퍼와 p형 다결정 as-cut 웨이퍼는 0.5–3 Ω-cm(두께 180 + 20/-10 μm)의 저항 범위로 사용되었습니다. 피라미드의 크기는 1~10μm입니다. 6인치 웨이퍼에 실리콘 나노구조체를 제작하기 위해 MacEtch의 용액공정을 이용하였다. 공정 흐름은 그림 1b에 나와 있습니다. 먼저 웨이퍼를 각각 아세톤, 이소프로판올알코올, 탈이온수(DIW)에 담그고 초음파 수조에서 3분간 세척한 후 질소 블로우로 건조시켰다. 그 후, 웨이퍼를 AgNO3 수용액에 담그었습니다. , HF 및 H2 0.6g:36ml:120ml의 비율로 O를 3분 동안 실온에서 19초 동안 처리하여 SiNW 어레이를 에칭합니다[13]. AgNO3의 수용액 농도 HF는 에칭 조건에 따라 각각 23mM 및 6.4M입니다.
균일한 대규모 SiNW 어레이를 보장하기 위해 6인치 실리콘 웨이퍼에 SiNW를 형성하기 위해 MacEtch 방법을 사용할 때 추가적인 물리적 영향을 고려해야 합니다. 다음으로 두 가지 제조 방법을 비교합니다. 방법 1의 경우, 정량의 MacEtch 에칭 용액을 먼저 대형 에칭 용기에 부은 다음, MacEtch 용액과 함께 웨이퍼를 대형 에칭 용기에 넣습니다. 이것은 또한 소면적 웨이퍼 에칭(<4 × 4cm 2 ) [9, 22, 25] [그림 2]와 같다. 방법 2의 경우, 대규모 웨이퍼에 특별히 설계된 홀더를 사용한 수정된 에칭 방법을 사용하여 대규모 균일 실리콘 나노구조를 달성하고 에칭 불균일성을 감소시킨다. 웨이퍼 크기가 증가하고 홀더가 6인치 웨이퍼 4장을 놓을 수 있으므로 공정 흐름은 그림 3에 나와 있습니다. 그림에 표시된 숫자 1과 2는 각각 에칭 용액과 실리콘 웨이퍼를 넣는 순서를 나타냅니다. , 큰 용기에. 그 후, 웨이퍼를 희석된 질산(HNO3) 용액에 1분 동안 담가 나머지은 덴드라이트를 제거했습니다. 마지막으로 모든 샘플을 희석된 HF 용액에 1분간 담가 표면 산화물을 제거한 후 질소 블로로 건조시켰다.
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방법 1에 대한 MacEtch 단계의 개략도(a –d )
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방법 2에 대한 MacEtch 단계의 개략도(a –ㄷ ). 특별한 홀더가 있는 사진(d , e )
Al-BSF 태양 전지 제조 측면에서 우리는 다결정(mc-Si) 실리콘 웨이퍼를 선택합니다. 웨이퍼 저항은 2Ω-cm, 두께는 180μm, 면적은 156 × 156mm 2 입니다. 크기. 그림 4는 참조 및 SiNW[26]에 대한 Al-BSF 전지 공정 흐름을 보여줍니다.
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기준 및 SiNW 태양 전지를 위한 기존 산업용 스크린 인쇄 전체 영역 알루미늄 후면 필드(Al-BSF) 제조를 위한 공정 흐름
웨이퍼는 탈이온수(DI water), 아세톤(ACE), 피라냐 용액(H2 SO4 :H2 O2 ) 및 이소프로판올(IPA)을 각각 5-10분 동안 처리하고 60°C에서 7분 동안 20wt% KOH 용액과 표준 HF/질산/아세트산(HNA) 혼합 용액을 사용한 SDE(손상 에칭) 참고 그룹으로 5분 텍스처화를 위한 볼륨 비율 1:3:5.
다른 테스트 그룹은 "Mechanism for Formation of Silicon Nanowire Arrays by MacEtch" 섹션에 설명된 MacEtch를 통해 SiNW를 형성했으며, 850°C에서 30분 동안 POCl3 확산을 통해 N+ 이미터 층을 형성했으며 깊이는 0.3mm였습니다. 전면. 75Ω/sq의 시트 저항 확산 공정 후, 우리는 인 실리케이트 유리(PSG)를 제거하기 위해 실리콘 웨이퍼를 희석된 HF에 5분 동안 담그었습니다. 반사 방지 코팅 및 패시베이션을 위해 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)으로 형성된 ~ 70 nm SiNx:H 층의 막 두께, 금속화는 표준 Ag-paste 및 Al-paste 스크린 인쇄 방법을 사용하며 전면은 및 후면 알루미늄 전극, 동시 소성. 총 2개의 그룹이 진행 중입니다.
방법 1의 경우 정량적 에칭 용액을 큰 용기에 붓고 웨이퍼를 용액에 넣으면 정량적 은 이온이 먼저 큰 용기에 균일하게 분포됩니다(그림 2b). 그러나 대형 웨이퍼를 식각 용액에 넣으면 식각 용액이 저항력에 반응합니다. 이 힘은 식각 용액이 웨이퍼 표면에 즉시 균일하게 분포되지 않고 그림 2c와 같이 웨이퍼의 가장자리와 모서리에서 중심으로 천천히 확산되도록 합니다. 이때 Ag + 용액에서 웨이퍼의 모서리 및 가장자리 영역과 반응하기 시작하여 용액의 Ag + 농도가 감소하여 웨이퍼의 불균일한 에칭이 발생합니다. 나중에 Ag + 의 잔류 농도에도 불구하고 용액에서는 그림 2d와 같이 식각용 실리콘 웨이퍼 위에 균일하게 분포되어 균일한 SiNW 어레이를 얻을 수 없습니다. 결과는 SiNW가 균일하지 않음을 보여주는 방법 1로 제조된 SiNW 어레이에 대한 그림 5a에 나와 있습니다. 웨이퍼의 중심과 모서리는 그림 5b, c와 같이 SEM으로 조사됩니다. SEM 사진은 모두 동일한 배율입니다. 웨이퍼에는 이미 1 ~10 μm 높이의 피라미드 구조가 포함되어 있으므로 피라미드에 MacEtch 방법으로 형성된 SiNW 구조가 조사되었습니다. 웨이퍼 중심 주변의 SiNW 어레이는 그림 5b에 나와 있습니다. 소수의 SiNW 어레이만 형성되었습니다. 반면에 웨이퍼 모서리 근처의 SiNW 어레이는 그림 5c에 나와 있습니다. SiNW 구조의 깊이가 증가합니다. 따라서 육안 또는 SEM 이미지로 검사 및 분석하면 방법 1에 의해 형성된 SiNW 어레이가 낮은 균일성을 갖는 것으로 나타납니다.
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방법 1에 의한 SiNW 구조 형태. a SiNW 구조의 6인치 웨이퍼의 평면도. ㄴ 웨이퍼 중앙에 있는 SiNW 구조의 SEM 단면도. ㄷ 웨이퍼 모서리에 있는 SiNW 구조의 SEM 단면도
방법 1에서 Ag+는 먼저 웨이퍼의 모서리 및 가장자리와 반응하기 시작하여 용액의 Ag+ 농도가 감소한 다음 웨이퍼의 불균일한 에칭이 발생합니다.
방법 2의 경우 표면 SiNW 균일성을 높이기 위해 홀더로 MacEtch 단계를 수정하여 효과를 개선합니다. 다음으로, 홀더가 있는 웨이퍼를 도 3b와 같이 먼저 큰 용기에 넣은 후 에칭액을 웨이퍼와 용기에 빠르고 균일하게 붓는 방법이다. 이러한 방식으로 대규모 실리콘 웨이퍼 표면은 동시에 동일한 농도의 Ag+에 닿아 에칭된 SiNW 구조를 균일하게 만들 수 있습니다. 다음으로 웨이퍼를 HNO3에 담가 남아 있는 은 수지상 돌기를 제거한 다음 희석된 HF에 담가 표면 산화물을 제거합니다. 방법 2에 의해 형성된 SiNW 구조는 그림 6a에 나와 있습니다. 그림에서 SiNW 구조는 균일성이 좋습니다. SEM은 또한 그림 6b와 같이 표면 구조를 검사하는 데 사용됩니다. SiNW의 길이는 470 nm 11 입니다. 밀도는 3.02 × 1011 cm −2 입니다. .
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방법 2에 의한 SiNW 구조 형태. a SiNW 구조의 6인치 웨이퍼의 평면도. ㄴ SiNW 구조의 SEM 단면도
Ag + 시간 및 농도 차이의 영향을 줄이기 위해 MacEtch 단계를 수정하여 6인치의 대규모 균일 SiNW 구조를 얻습니다. 웨이퍼 표면과의 접촉. 여기서는 개선된 MacEtch 방법을 6인치, 대규모 단결정 및 다결정 웨이퍼에 적용하여 그림 7과 같이 SiNW 구조를 제작합니다. 6인치 웨이퍼에 SiNW 어레이를 성공적으로 형성한 후, SiNW 어레이가 형성되기 전과 후의 표면 형태가 조사되었습니다. 그림 7a와 c는 각각 에칭된 SiNW 어레이가 되기 전의 6인치 P형 단결정 및 다결정 웨이퍼입니다. 그림 7b 및 d는 실험에서 설명한 것과 동일한 제조 조건에서 형성된 SiNW 어레이입니다. 개선된 MacEtch 방법을 사용하여 형성하고 SiNW 어레이를 동시에 에칭합니다. 따라서 개선된 MacEtch 방법을 채택하여 6인치 웨이퍼에 균일한 SiNW 어레이 구조를 성공적으로 제조했습니다. 또한 이 방법은 단결정 및 다결정 웨이퍼와 같은 다양한 결정 방향 기판에 적용할 수 있음을 보여줍니다.
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6인치 단결정 및 다결정 Si 웨이퍼에서 에칭된 SiNW 구조 전후. 아 , b 단결정 웨이퍼 에칭 전후. ㄷ , d 다결정 웨이퍼 에칭 전후
SEM 이미지는 웨이퍼 표면의 SiNW 형태를 관찰하는 데 사용됩니다. 도 8a는 P형 단결정 웨이퍼 상에 형성된 피라미드/SiNW 어레이 구조의 평면도이고, 확대된 피라미드/SiNW 어레이 구조가 도 8b에 도시된다. 피라미드 상단의 SiNW 밀도가 하단보다 낮음을 분명히 관찰할 수 있습니다. 피라미드의 상단이 훨씬 더 많은 에칭 용액과 접촉하고 표면에 더 많은 Ag 금속이 증착되기 때문입니다. 따라서 에칭된 SiNW는 밀도가 낮습니다.
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SEM 이미지의 상위 뷰입니다. 아 , b P형 단결정 웨이퍼의 피라미드/SiNW 어레이 구조. ㄷ , d P형 다결정 웨이퍼의 SiNW 어레이 구조
대조적으로, 도 8c 및 d는 P형 다결정 웨이퍼 상의 SiNW 어레이이다. 실제로, 도 8d는 도 8c의 확대된 이미지이다. 다결정 기판의 경우 SiNW의 다른 방향을 명확하게 관찰할 수 있으며 SiNW 및 그 클러스터의 치수는 1~10미크론입니다. SiNW는 그림 8d의 왼쪽에서 기판에 대해 비스듬히 기울어져 있지만 SiNW는 그림 8d의 오른쪽에서 기판에 수직으로 정렬됩니다. 백본드 파괴 이론은 MacEtch 에칭 방향이 기판에 수직으로 정렬되지 않는 이유를 설명하는 데 사용할 수 있습니다[15, 20, 22, 25]. Si 원자는 (100) 기판 표면에 2개의 후면 결합을 갖지만 (110) 또는 (111) 기판 표면에는 3개의 후면 결합을 갖는다. 또한 백본드가 많으면 에칭하거나 제거하기가 더 어렵습니다. 따라서 (100) 기판의 Si 원자는 제거하기 쉽고 에칭 용액은 에칭을 위해 <100> 방향을 선택하는 경향이 있어 SiNW 어레이의 방향이 다릅니다.
SiNW 어레이의 다른 방향은 그림 7d와 같이 육안 관찰에서 다른 표면 색상을 나타냅니다. 이는 다결정 Si 기판이 도 7c에 도시된 바와 같이 다양한 결정 배향을 포함하기 때문이며, 이는 SiNW의 상이한 에칭 배향 및 상이한 반사 방지 효과를 초래한다. 또한, SiNW 어레이가 다결정 웨이퍼에 형성된 후, 다른 결정 방향의 경계는 그림 8d의 점선으로 표시된 것처럼 다른 SiNW 방향에 의해 구별될 수 있습니다.
여기에서 제작된 SiNW 어레이의 광학적 특성을 조사합니다. 6인치 P형 단결정 피라미드/SiNW 어레이 구조 웨이퍼의 여러 지점의 반사율은 그림 9에 나와 있습니다. 측정된 지점은 6인치 웨이퍼의 중심과 6 cm에 있습니다. 측정된 모든 스폿의 광학 반사율은 400 ~1000 nm의 파장 범위에서 6% 미만이고, 가장 낮은 반사율은 500 nm의 파장에서 3%이며 피라미드의 SiNW는 1마이크론의 일정한 직경을 가지고 있습니다. 이는 이 구조가 우수한 반사 방지 특성을 가짐을 보여줍니다. 또한, 그림 9의 다른 지점에 대한 반사율 매핑이 그림 10에 나와 있으며, 여기서 다른 측정 지점의 반사율은 거의 동일합니다. 중심에 대한 평균은 4.358%, 위치 1은 4.266%, 위치 2는 4.328%입니다. , 3위는 4.263%, 4위는 4.265%입니다. 델타는 22% 이내입니다. 이것은 6인치 P형 단결정 피라미드/SiNW 어레이의 서로 다른 지점이 일관된 광학 특성을 가짐과 동시에 개선된 MacEtch 기술을 사용하여 SiNW 어레이를 형성함으로써 매우 높은 균일성을 갖는다는 것을 증명합니다. .
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6인치 P형 단결정 피라미드/SiNW 어레이 구조 웨이퍼의 여러 지점의 전반사율. 삽입은 중심에서 측정 영역을 표시하고 중심에서 6cm
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6인치 P형 단결정 피라미드/SiNW 어레이 구조 웨이퍼의 서로 다른 지점의 반사율 매핑
유사하게, 6인치 P형 다결정 as-cut/SiNW 어레이 구조 웨이퍼의 서로 다른 지점의 반사율이 그림 11에서와 같이 측정되었으며, 이는 그림 11의 어두운 검정색과 밝은 검은색 지점에 해당합니다. 7d. 어두운 검정색 영역의 반사율은 밝은 검정색 영역의 반사율보다 낮습니다. 또한, 도 8d의 우측 및 좌측 구조는 각각 어두운 흑색 및 밝은 흑색 반점에 대응될 수 있다. 수직으로 정렬된 SiNW 어레이의 반사율은 기판에 대해 약간 기울어진 SiNW 어레이의 반사율보다 낮습니다. 이는 수직으로 정렬된 SiNW 어레이가 SiNW 사이에서 빛을 여러 번 효과적으로 반사하여 반사를 줄이고 흡수를 증가시킬 수 있기 때문입니다. 따라서 수직으로 정렬된 SiNW 어레이는 우수한 광포집 특성을 유지할 수 있습니다. 전체적으로 반사율은 파장 400~1000 nm에서 10% 미만이며, 가장 낮은 반사율은 400 nm에서 4%입니다. 또한, 다양한 표면 색상의 반사율 차이는 400nm에서 1%, 1000nm에서 5%와 같이 5% 미만입니다. 7 ~ 10 μm의 SiNW 클러스터가 있는 밝은 검정색의 경우 평균 반사율은 약 10%입니다. 이것은 SiNW 구조와 클러스터의 다른 방향이 빛 트래핑 효과의 차이에 영향을 미친다는 것을 보여줍니다. 또한, Fig. 9의 P형 단결정 피라미드/SiNW 어레이 구조와 Fig. 11의 P형 다결정 as-cut/SiNW 어레이 구조의 최대 반사율 차이는 약 5%이다. 이것은 개선된 MacEtch 기술이 단결정 실리콘이든 다결정 실리콘이든 관계없이 대규모 웨이퍼에서 SiNW 어레이 구조를 제조하는 데 매우 적합하다는 것을 확인합니다.
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6인치 P형 다결정 as-cut/SiNW 어레이 구조 웨이퍼의 여러 지점의 전반사율
또한, 이 문서에서 제안된 개선된 MacEtch 단계는 다양한 크기의 웨이퍼에서 SiNW 어레이를 생성하는 데 사용됩니다. 동일한 제조 조건에서 P형 단결정 피라미드/SiNW 어레이 구조가 형성됩니다. 웨이퍼의 크기는 1.5cm × 1.5cm, 6인치이며, 반사율을 측정하여 비교한 결과 Fig. 12와 같이 반사율 차이가 1% 미만으로 나타났다. 이는 대규모 및 소규모 웨이퍼에서 거의 동일한 SiNW 어레이를 성공적으로 제작할 수 있고 동시에 유사한 광학 특성을 유지할 수 있음을 보여줍니다. 또한, 그림 9에서 6인치 웨이퍼의 서로 다른 지점의 반사는 Si 웨이퍼 크기가 증가하더라도 SiNW 어레이의 높은 균일성을 유지할 수 있음을 보여줍니다.
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1.5 × 1.5cm 2 에 형성된 P형 단결정 피라미드/SiNW 어레이 구조의 전반사율 및 6인치 웨이퍼
다음으로, 우리는 표면적이 피라미드 또는 절단된 표면에서 나노구조 어레이로 변화함에 따라 SiNW 어레이에 의해 야기되는 효과를 조사했습니다. μ-PCD 방법은 6인치 P형 단결정 피라미드형 및 P형 다결정 As-cut 웨이퍼의 부동태화되지 않은 유효 소수 캐리어 수명을 측정하기 위해 채택되었습니다. SiNW 어레이 제조 전후의 매핑 데이터가 그림 13에 표시되어 있고 평균 유효 소수 캐리어 수명이 그림에 표시되어 있습니다. P-mono 수명은 2.55에서 2.11 μs로 약간 감소하고 P-multi 수명도 1.51에서 1.37 μs로 약간 감소합니다. 단일 또는 다중 P 유형의 경우 개선된 MacEtch 방법을 사용하여 SiNW 구조를 형성한 후 유효 캐리어 수명이 감소합니다. 이는 실리콘 기판에 식각된 SiNW로 인해 유효 표면적이 증가하기 때문이다. 그러면 표 1과 같이 표면 재결합 확률이 증가하여 소수 캐리어 수명이 감소합니다.
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6인치 웨이퍼에서 소수 캐리어 수명 매핑을 위한 μ-PCD 측정
유효 소수 캐리어 수명 Eq. 1, 다음으로 이어집니다.
$$ \frac{1}{\tau_{\mathrm{eff}}}=\frac{1}{\uptau_{\mathrm{bulk}}}+\frac{2{S}_{\mathrm{eff} }}{W} $$ (1) $$ {S}_{\mathrm{eff}}\le \frac{W}{2{\uptau}_{\mathrm{eff}}} $$ (2)여기서 τ 에프 유효 캐리어 수명, τ 대량 벌크선 수명, S 에프 는 유효 표면 재결합 속도(SRV)이고 W 는 웨이퍼 두께입니다.
τ 때문에 대량 N형 단결정 또는 P형 다결정에 SiNW 어레이를 식각하기 전과 후에 동일합니다(Eq. (1)은 식으로 단순화될 수 있습니다. (2) τ의 영향 대량 제거할 수 있습니다. 또한 웨이퍼 기판의 두께는 각각 180 μm입니다. 따라서 Eq. (2), S 에프 τ와 음의 상관관계가 있습니다. 에프 . 결과적으로 다른 구조에 대해 평균 τ 에프 계산된 S 에프 단순화 된 Eq를 사용하여 표 1에 나와 있습니다. (2). τ 에프 단순화된 S와 음의 상관관계가 있습니다. 에프 . 결론적으로 에칭된 SiNW 어레이는 반사 방지 효과의 표면적을 크게 증가시켜 광 수확을 증가시킬 수 있습니다. 그러나 SiNW 어레이는 τ 에프 S 증가 에프 웨이퍼의 성능을 저하시키는 태양 전지. 따라서 태양 전지 응용 분야에서는 SiNW 어레이로 인한 영향을 고려해야 합니다.
태양 전지 장치 성능과 관련하여 해당 전지는 100 mW cm 2 전력의 AM 1.5G 조명에서 측정되었습니다. 솔라 시뮬레이터에서 파생된 셀 매개 변수는 표 2에 요약되어 있습니다. Al-BSF 기반 구조의 대면적 SiNW 및 기준 산 질감 태양 전지는 산업 표준 셀 공정으로 제작되었으며 SiNW 셀의 평균 테스트 그룹이 달성되었습니다. 17.83%의 전지 효율. 기준 장치와 비교하여 SiNW가 있는 태양 전지는 효율이 약 0.6% 향상되었으며 이는 산업용 전지의 경우 상당한 이득입니다. 단락 전류 밀도의 전기적 특성(J sc ), 개방 회로 전압(V oc ) 및 필 팩터(FF)도 개선되었습니다. 성능 차이는 SiNW에 의해 제공되는 더 낮은 반사율에 기인하며 J의 1.2% 이득으로 이어집니다. sc 1.35% 이득 V oc , 300–400 nm의 단파장 범위에서 빛의 포획과 흡수를 향상시킵니다. FF 이득은 일반 산 질감 표면과 비교하여 Al 전극과 SiNW의 더 높은 접촉 면적에 기인할 수 있습니다. 효율 이득은 SiNW 셀에 대한 더 나은 패시베이션 방법으로 더욱 향상될 수 있습니다.
개선된 MacEtch 단계를 성공적으로 사용하여 6인치 웨이퍼에 대규모 SiNW 어레이를 제작할 수 있습니다. 6인치 P형 단결정 실리콘 웨이퍼의 경우 400~1000 nm 파장에서 반사율이 6% 미만이고 반사율이 가장 낮기 때문에 대규모의 균일한 저반사 피라미드/SiNW 어레이 구조를 형성할 수 있다. 500 nm 파장에서 약 3%입니다. 또한 실험을 통해 기판 크기가 1% 미만인 SiNW 반사에 거의 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다. 6인치 P형 다결정 실리콘 웨이퍼의 경우 표면 결정 방향이 다르면 SiNW 어레이의 에칭 방향이 달라지고 반사와 다양한 표면 색상에 영향을 줍니다. 반사율은 400~1000 nm 파장에서 10% 미만이며 가장 낮은 반사율은 400 nm 파장에서 약 4%입니다. In addition, the μ-PCD method is adapted to measure the effective minority carrier lifetime of 6-inch P-type mono-crystalline pyramided and P-type multi-crystalline as-cut wafers. We found that the increased surface area of SiNW structures decreases the effective carrier lifetime (τ 에프 ) of wafers. Here, we use the improved solution-processed MacEtch to form large-scale, uniform SiNW arrays on commercial 6-inch wafers. Regarding cell performance, the device with SiNW arrays has reach averaged of 17.83%, and better J sc , V oc , and FF were observed. The improvement is attributed to the SiNW structure’s low reflectance. This process has the advantages of low cost, high compatibility, simplicity, and high throughput. As such, it is very suitable for commercially practical applications in the industry.
Not applicable
전계 방출 주사 전자 현미경
Metal-assisted chemical etching
실리콘 나노와이어
Microwave photoconductive decay
나노물질
항공 우주 응용 분야를 위한 부품을 만들 때 부품의 모양, 무게 및 내구성과 같은 많은 요소를 고려해야 합니다. 이러한 요소는 항공기의 비행 가치에 영향을 미칩니다. 수년 동안 항공우주 분야에서 선택되는 재료는 알루미늄이었습니다. 그러나 현대 제트기에서는 구조의 20%만 차지합니다. 그러나 경량 항공기에 대한 수요로 인해 현대 항공 우주 산업에서 탄소 강화 폴리머 및 벌집 재료와 같은 복합 재료의 사용이 계속 증가하고 있습니다. 최근 몇 년 동안 항공우주 제조업체는 알루미늄에 대한 대안을 연구하기 시작했으며 그 중 하나는 항공우주
태양 에너지 깨끗합니다 , 재생 가능 비축량이 풍부 , 그래서 세계에서 가장 널리 사용되는 에너지 중 하나입니다. 태양 에너지를 제품의 빛나는 부분으로 만들기로 결정했다면 지구에 감사를 표해야 합니다. 먼저 자신이 선택할 수 있는 옵션이 무엇인지, 그리고 업계의 미래가 어떻게 될지 알아야 합니다. 이 게시물에 여러분을 위한 답변이 있습니다. 4가지 종류의 태양광 패널 네 가지 주요 유형이 있습니다. 각각의 구성이 있는 태양광 패널 : 결정질 실리콘 다결정 실리콘 비정질 실리콘 다중 구성요소 전환율 15 – 24% 12 –
