박막형 InGaP/GaAs 이중접합 태양전지 제작 및 특성

Abstract

본 논문에서는 박막형 InGaP/GaAs 이중접합 태양전지의 제작과 그 특성에 대한 연구를 수행 하였다. AlGaAs 희생층을 포함한 InGaP/GaAs 이중접합 태양전지 epi-layer를 inverted 방식으로 GaAs 기판에 MOCVD 법을 이용하여 성장하였고, 8 ㎛ 두께의 구리 금속 박막과 Si 기판을 carrier로 이용하여 GaAs 기판을 제거한 후 일반적인 반도체 공정을 이용하여 박막형 태양전지를 제작하였다. 사진식각을 위한 소다라임 글라스 마스크를 오토캐드 프로그램을 이용하여 설계하였고, 저항접촉을 위한 열처리 온도, 습식식각등 공정기술을 최적화하였다. GaAs 기판을 습식 식각법으로 제거한 후 FIB로 epi-layer의 단면 구조를 측정하여 태양전지의 손상여부를 확인하였다. 제작한 태양전지의 광전변환 효율은 solar simulator를 사용하여 AM 1.5G, 25℃ 조건에서 측정하였다. Silicon 기판을 carrier로 사용하여 공정한 박막형 InGaP/GaAs 이중접합 태양전지의 VOC는 2.01V, JSC는 10.25㎃/㎠, 광전변환효율은 11.3%로 측정되었으며, 구리 금속박막을 carrier로 사용하여 공정한 박막형 InGaP/GaAs 이중접합 태양전지의 VOC는 1.94V, JSC는 10.23㎃/㎠, 광전변환효율은 10.7%로 측정되었다. 제작한 박막형 InGaP/GaAs 이중접합 태양전지는 일반적인 벌크형 InGaP/GaAs 이중접합 태양전지와 비교하여 무게가 가볍고 쉽게 파손되지 않아 우주용으로 적합하다. 그리고 열전도가 우수한 장점이 있으며 유연한 구조의 태양전지를 제작할 수 있기 때문에 다양한 분야에 활용이 기대된다.