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에칭에 의한 실리콘 솔라 셀 제조방법

전문가 제언: ○ 반도체소자로 가장 많이 쓰이는 금속은 실리콘(Si)이다. Si의 광기전력을 이용해서 태양의 빛에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 소자를 태양전지(solar cell)라고 한다. Si의 p-n접합에 의한 광기전력효과를 이용한다. 태양전지는 가정, 인공위성, 그리고 통신기기, 자동제어장치 전원 등으로 그 사용이 보편화 되어 있다.

○ 보통의 태양전지구조는 저항률이 0.5~2Ω-cm인 n-형 Si를 두께 약 1mm정도의 판으로 절단, 그것을 20mm정도의 원형 또는 10x20mm정도의 정방형으로 가공한다. 이 박편의 한 쪽 면에 확산방법으로 보론(B)을 약 2μm의 깊이에 침투시켜 얇은 p-n접합을 만든다. p-층 및 n-층의 일부에 저항접촉부를 만든다.

○ 태양전지의 p-층 표면에 빛을 쬐면 빛 에너지에 의하여 가전자대에 있는 전자가 전도대로 상승하여 자유전자와 정공(양공)쌍이 형성되어 접합부분의 양쪽에 약간의 캐리어를 만든다. 접합부분의 확산거리 이내에 발생한 캐리어가 전이영역에 도달하면 그곳의 전계에 의하여 전자는 n-쪽으로, 정공은 p-쪽으로 이동하여 기전력을 발생한다.

○ 반도체에서 금지대폭(에너지 갭)보다 큰 에너지를 가지는 광양자가 소자에 조사되었을 때에만 전자와 정공이 쌍을 만들어 광기전력을 발생한다. 실리콘의 경우 에너지 갭은 1.1eV이나 태양광의 조사상황, 반도체내부구조에 의한 저항 등으로 보통 만들어지고 있는 실리콘 태양전지의 효율은 6~18%정도에 불과하다.

○ 결정 내부에 존재하는 다공성 실리콘은 비정질 스핀유리를 함유하고 있다. 스핀유리는 자성스핀을 임의로 가지고 있는 혼정이다. 자성스핀사이에는 반강자성이 배열되어 있어 반강자성 상처럼 장거리질서가 존재하지 않는다. 스핀유리의 불순물을 제거하기 위한 새로운 부식제를 개발하여 소개하고 있으나, 얼마나 효율이 높아질지는 의심스럽다.

저자: Kashkoush, et al.
자료유형: 특허정보