후면 마이크로 패턴이 적용된 플렉시블 박막 GaAs 태양전지

Abstract

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.