| 초록 |
HIT cell로 대표되는 이종접합 태양전지의 효율은 각 단위층의 두께, 밴드갭 에너지, 결함밀도, 도핑농도 등 복합적인 물리인자의 영향을 받는다. 고효율의 이종접합 태양전지를 얻기 위해서는 이런 복합적인 물리인자를 적절히 조절하여 최적의 조건을 도출해야 한다. 본 연구에서 주목하고 있는 집광환경에 적용할 태양전지의 경우 아직까지 최적 태양전지 구조 및 이를 규명하기 위한 전산모사 연구가 충분히 진행되고 있지 않은 상황이다. AFORS-HET(Automat FOR Simulation of HETero structure)는 일부 단점에도 광학적 물리변수의 다양성, 계면특성의 변수 관리, 정보파일 체계성, 온도 및 집광 상태의 이종접합 태양전지의 전산모사가 가능한 전산모사 프로그램이다. 먼저 2세대 이종접합 태양전지로 알려진 단순구조의 “ZnO/a-Si(p)/interface(i)/c-Si(n)/interface(i)/a-Si(n+)/Al”를 300K의 온도와 AM1.5 조건에서 최적화하였다. 이를 위해 각 층의 결함농도, 두께, 밴드갭 에너지, 도핑농도, 전도대 및 가전도대 밀도, 전자 및 전공 이동도 등의 물리인자를 독립적으로 1차원 전산모사하였다. 결과를 바탕으로 물리인자가 태양전지 효율, 개방전압, 단락전류, Fill factor에 미치는 영향도를 3단계로 분류하였다. 분류된 영향도를 바탕으로 강한 양의 상관관계를 갖는 인자로 규명된 p층의 도핑농도 등을 중심을 물리인자 조건을 재조합하고 튜닝하였다. 최적 설계된 이종접합 태양전지를 대상으로 저집광환경(50배 미만)에서 태양전지 특성을 예측하였다. 전사모사 결과를 바탕으로 디바이스 설계의 산포를 줄이고 개발기간을 단축시킬 수 있을 것으로 기대된다. |
