Rs의 측정법
Chapter 5
기준 분광 산란 분포(TC-82)
Solar simulator의 특성
±10%
±5%
±2%
조사강도 안정성
±10%
±5%
±2%
조사강도면 내 균일성
±60%
±40%
±25%
기준 spectra로 부터의 차이
Class C Class B
Class A 성 능 등 급
Chapter 5
500W Xe lamp 분광 방사 조도의 lamp 전류 의존성
AM1.5 solar simulator의 분광방사특성
Chapter 5
Halogen lamp의 분광방사조도(색온도(color temperature) 3400K)
ELH lamp solar simulator의 분광방사특성
Chapter 5
Metal halid lamp의 분광방사특성
Xe flash lamp solar simulator의 분광방사특성
Chapter 5
2광원 solar simulator의 분광방사 특성
출력특성의 환산 및 보정
입사하는 광의 스펙트럼이 다르면, 출력특성, 특히 출력전류가 변화한다. 따라 서 단지 power meter로 강도를 측정하는 것으로는 불충분하고, 실제로 사용하는 측정용 광원과 측정에 쓰이도록 규정된 광원의 스펙트럼(예를 들면 AM1.5 등) 및 강도(예를 들면 100mW/cm2)와의 사이에 생기는 출력특성의 차를 비교하여, 옳은 출력을 얻을 수 있도록 보정해야 한다. 구체적인 방법(광강도의 보정법)에 는 ① 절대치 교정법, ② reference cell법이 있어 이하에 소개한다.
Chapter 5
기준상태에서의 전압값, 전류치, 방사조도 및 피측정 태양전지 cell 온도를 각각 V2, I2, E2, T2로 하여, 임의의 상태로 측정한 전압값, 전류치, 방사조도 및 피측정 태양전지 cell 온도 및 단락전류를 각각 V1, I1, E1, T1, Isc으로 하 였을 때, 다음 식을 사용하여 보정을 할 수 있다. 이 방법은 결정계 태양전 지에 대하여 JIS에 의해서 규정된 것이다.
여기서
α : 피측정 태양전지 cell 온도가 1°C 변동함에 따른 Isc의 변동치(A/°C) β : 피측정 태양전지 cell 온도가 1°C 변동함에 따른 Voc의 변동치(V/°C) Rs : 피측정 cell의 직렬저항(Ω)
K : 곡선보정인자(Ω/°C)
조도의존성 및 온도의존성
) (
) (
) (
) (
1
1 2
2 1
2 1
2 1
2
1 2
1 2 1
2
T T
KI I
I R T
T V
V
T E T
I E I
I
s sc
- -
- -
- +
=
-
÷÷ + ø ö çç è
æ -
+
=
b
a
(1) Isc 및 Voc의 온도계수 : α,β
방사조도 100±1mW/cm2에 있어서, 약 10°C의 간격으로 5점 이상 10∼70°C 의 범위로 온도를 변화시켜, 출력특성을 측정한다. 이때 태양전지의 온도가 충 분히 안정해야 하는 것에 주의해야 한다. 각 온도로 얻어진 Isc 및 Voc를 온도에 관하여 plot하여, 그것들을 최소 이승법으로 직선 근사한다. 이상의 수법으로 얻어진 직선의 경사를 출력전류의 온도계수 αc(A/°C) 및 출력전압의 온도계수 βc(V/°C)로 나타낸다.
module의 출력전류, 출력전압의 온도계수 및 는 다음 식으로부터 산출된다.
여기서 ηp는 module 내의 병렬접속 cell수, ηs는 직렬접속 cell수이다.
(2) 직렬저항 : Rs
Isc1 : 높은 방사조도에서의 cell의 단락전류 Isc2 : 낮은 방사조도에서의 cell의 단락전류
c s
c p
b h b
a h
a
×
=
×
=
2
1 sc
sc
s
I I
R V
-
= D
Chapter 5
직렬저항 Rs의 결정방법
(3) 곡선보정인자 : K
태양전지 cell이 쓰이는 온도범위에서 동시에 30°C 이상의 온도폭의 3점의 온도 T3, T4 및 T5를 골라, 각 온도에서의 I-V 특성곡선을 방사조도를 한 점(예 를 들면 80mW/cm2)으로 설정하여 측정한다. K의 추정치(예를 들면 결정 silicon에서는 1.25×10－3W/°C)를 사용하여, T3로 얻어진 I-V 특성으로부터 다음 식을 적용하여, T4에서의 전류와 전압을 구한다.
여기에,
I3, V3 : T3에서의 I-V 특성 곡선상의 전류와 전압 I4, V4 : T4에서의 I-V 특성 곡선상의 전류와 전압
) (
) (
) (
3 4
4 3
4 3
4
3 4
3 4
T T
KI T
T V
V
T T
I I
- -
- +
=
- +
=
b a
Chapter 5
태양전지 측정의 flow chart
P-n 접합 태양전지의 재결합전류와 확산전류
Chapter 5
n-형 다수 반송자
P-형다수 반송자
p-형 소수 반송자
n-형다수 반송자
공핍층 재결합 (0.2-0.5V) 확산전류(0.5-0.6V)
n-형 다수 반송자
P-형다수 반송자
p-형 소수 반송자
n-형다수 반송자
공핍층 재결합 (0.2-0.5V) 확산전류(0.5-0.6V)
n-형 다수 반송자
P-형다수 반송자
p-형 소수 반송자
n-형다수 반송자
공핍층 재결합 (0.2-0.5V)
확산전류(0.5-0.6V)
실리콘 태양전지 전류-전압 특성의 주요 주도성분 요약
병렬저항 (Rsh 주도 +/- 0.1V) 공핍층
생성 주도
(n=2, -0.2V—0.45V)
0.6V
확산전류 (n=1 – 2 사이 0.45V-0.6V)
Log (I)
0. 1V 0. 2V 0. 45V
공핍층 재결합 (n=2
0.2V-0.45V)
직렬저항 (>0.6V) 고농도
주입전류 (n=2, >0.6V)
-0. 1V
공핍층 재결합 (0.2-0.5V)
Linear (V)
n-형 다수 반송자
P-형다수 반송자 p-형 소수 반송자
n-형소수 반송자 공핍층 재결합 (0.2-0.45V)
확산전류(0.45-0.6V)
병렬저항 (Rsh 주도 +/- 0.1V) 공핍층
생성 주도
(n=2, -0.2V—0.45V)
0.6V
확산전류 (n=1 – 2 사이 0.45V-0.6V)
Log (I)
0. 1V 0. 2V 0. 45V
공핍층 재결합 (n=2
0.2V-0.45V)
직렬저항 (>0.6V) 고농도
주입전류 (n=2, >0.6V)
-0. 1V
공핍층 재결합 (0.2-0.5V)
Linear (V)
n-형 다수 반송자
P-형다수 반송자 p-형 소수 반송자
n-형소수 반송자 공핍층 재결합 (0.2-0.45V)
확산전류(0.45-0.6V)
상업용(125mm×125mm) Si 태양전지의 전류-전압 특성곡선
Chapter 5
-0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6
-0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20
PV1563i 17D1i 17D5i
Current(A)
Voltage(V)
-0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6
1E-5 1E-4 1E-3 0.01 0.1
PV1563i 17D1i 17D5i
Log(A)
Voltage(V)
태양전지 재료특성 평가기술 요약도
Spreading resistance 측정법
Chapter 5 Plug Holder
Sample
Mounting Plug
Dz=Dx sinu Bevel Edge(x=0)
Mounting Block for Beveling Bevel Angle u
Original Surface(may have Oxide or nitride cover layer)
Beveled Surface
Probes aligned Parallel to Bevel Vertex
Plug Holder Sample
Mounting Plug
Dz=Dx sinu Bevel Edge(x=0)
Mounting Block for Beveling Bevel Angle u
Original Surface(may have Oxide or nitride cover layer)
Beveled Surface
Probes aligned Parallel to Bevel Vertex
반도체 표면과 탐침과의 접촉
2r I
r
2r I
r
SRP법을 이용한 도핑 프로파일 분석 결과
Chapter 5
Depth (㎛)
DopingDensity(cm-3 ) SpreadingResistance(V)
Depth (㎛)
DopingDensity(cm-3 ) SpreadingResistance(V)
± n -
± +
+ n+
n +
-주입이온
Auger 전자
준안정원자 중성전자
일차이온
반사이온
±
-ion +ion e
e
± n -
± +
+ n+
n +
-주입이온
Auger 전자
준안정원자 중성전자
일차이온
반사이온
±
-ion +ion e
e
스퍼터 현상
Chapter 5
SIMS 구성도
2nd ion image (Scanning)
2nd ion image (Scanning) 2차이온 검출계
2차이온 질량스펙트럼
M/E
Sellector 자장 Sellector 전장 대물렌즈
Condenser lens 1st Ion beam
ionsource
주사전원 시료
2nd ion CRT
2nd ion image (Scanning)
2nd ion image (Scanning) 2차이온 검출계
2차이온 질량스펙트럼
M/E
Sellector 자장 Sellector 전장 대물렌즈
Condenser lens 1st Ion beam
ionsource
주사전원 시료
2nd ion CRT
광간섭에 의한 절연막의 두께 측정
단차를 이용한 간섭현미경에 의한 막 두께 측정
Chapter 5
편광현미경의 원리도
Sample
Linearly Polarized
Extinction Detector Transmitted
Reflected Incident
f
no nI · jkI
Elliptically Polarized Linearly
Polarized Unpolarized
Laser Source
Sample
Linearly Polarized
Extinction Detector Transmitted
Reflected Incident
f
no nI · jkI
Elliptically Polarized Linearly
Polarized Unpolarized
Laser Source
광의 매질계면에서의 굴절과 반사
Chapter 5
기판상의 투명 박막에 의한 입사광의 다중반사
Si wafer
w0
i 입사광
1 n1 0 n0 2 n2
두께 d 매질 굴절률
반사광 r
Si wafer Si wafer
w0
i 입사광
1 n1 0 n0 2 n2
두께 d 매질 굴절률
반사광 r
스타일러스를 이용한 박막의 두께 측정
Chapter 5
X-Y 표시기 끝 플롯
움직이는 방향 샘플 스타일리스
시작
웨이퍼 표면
샘플 스타일리스
끝
스텝
X-Y 표시기 끝 플롯
움직이는 방향 샘플 스타일리스
시작
웨이퍼 표면
샘플 스타일리스
끝
스텝
XRD 구성도
Receiving slits
detector Rotating
specimen
2u u
collimating slits
X-ray
Source F
Diffractometer circle
Receiving slits
detector Rotating
specimen
2u u
collimating slits
X-ray
Source F
Diffractometer circle
SEM 구성도
Chapter 5
SCAN GENERATOR
MAGNIFICATION
DISPLAY CRT L
AMPLIFIER SYSTEM BSE Intensity
SE Intensity SPECIMEN
E.T DETECTOR Picture element(x,y) Pixel(X,Y,I)
EDX
DETECTOR BSE DETECTOR
SCAN COILS
OBJ LENS APERTURE OBJECTIVE LENS
X-선 2차
전자
SCAN GENERATOR
MAGNIFICATION
DISPLAY CRT L
AMPLIFIER SYSTEM BSE Intensity
SE Intensity SPECIMEN
E.T DETECTOR Picture element(x,y) Pixel(X,Y,I)
EDX
DETECTOR BSE DETECTOR
SCAN COILS
OBJ LENS APERTURE OBJECTIVE LENS
X-선 2차
전자
SEM 측정 결과 (Si 태양전지 단면)
TEM 개략도
Chapter 5
Condenser aperture Filament
Condenser lens 1
Sample
Objective lens Objective apert Back focal plane
Intermediate lens
1st image Aperture
Projector lens
Screen Condenser aperture
Filament
Condenser lens 1
Sample
Objective lens Objective apert Back focal plane
Intermediate lens
1st image Aperture
Projector lens
Screen
TEM 측정결과(Y2O3/Si)
XPS에서 광전자가 생기는 과정
Chapter 5 Incident
X-Ray XPS Electron
EK
Sample Surface Valence Band
Conduction Band
EL1 EL2,3
EV EC EF
EVac
Incident X-Ray XPS Electron
EK
Sample Surface Valence Band
Valence Band Conduction
Band
EL1 EL2,3
EV EC EF
EVac
XPS 시료측정실의 구성도
Electron Detector Electron
Analyzer X-Ray Source
Sample Counter
Electron Detector Electron
Analyzer X-Ray Source
Sample Counter
XPS 분석결과(Ru/RuO2/SiO2/Si)
Chapter 5
1000 800 600 400 200 0
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000
O1s Ru 3p1 Ru 3p3 Ru 4p
Ru 3d
Counts
Binding energy [eV]
Ru/RuO2
AES/SAM에서 오제 전자가 생기는 과정
Primary Electron Auger Electron (KL1L2,3)
EK
Sample Surface Valence Band
Conduction Band
EL1 EL2,3
EV EC
EVac 0 －
6 18
104 154
1844
Primary Electron Auger Electron (KL1L2,3)
EK
Sample Surface Valence Band
Valence Band Conduction Band
EL1 EL2,3
EV EC
EVac 0 －
6 18
104 154
1844
AES 시스템 개략도
Chapter 5
V
aTo Electron Multiplier
Magnetic Shield Sputter Ions
Sample Auger Electron Path Incident
Electrons V
aTo Electron Multiplier
Magnetic Shield Sputter Ions
Sample Auger Electron Path Incident
Electrons
AES를 이용한 depth profiling 분석결과(CeO2/Si)
0 2 4 6 8
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Ce
C
O
Si
Sputter time (min)
C on ce n tr at io n ( at % )
복광속형 적외선 분광기의 블록 다이어그램
Chapter 5 광원 + 분광기
동기 증폭기 기록계
세로 증폭기
광초퍼 피측정 시료 광초퍼 광 검지기
감광기 표준시료
광원 + 분광기
동기 증폭기 기록계
세로 증폭기
광초퍼 피측정 시료 광초퍼 광 검지기
감광기 표준시료
푸리에 변환형 분광기(적외 분광용)
이동 밀러 Mm
광원(고압수은등)
고정 밀러 Ms
빔.스프리터(폴리에틸렌.테레프타레트막)
광검지기(고레이셀)
시료(투과 광 측정용) 이동 밀러 Mm
광원(고압수은등)
고정 밀러 Ms
빔.스프리터(폴리에틸렌.테레프타레트막)
광검지기(고레이셀)
시료(투과 광 측정용)
유전율의 실수부 ε1과 허수부 ε2의 각주파수 의존성(조화 진동자 모델)
Chapter 5
0
e
ste
1e
ope
2w
ow
Lg
w
각주파수 0
e
ste
1e
ope
2w
ow
Lg
w
각주파수
