고위 산업 과학 기술 연구소 [Nakabachi Ryoji 의장 (Nakabachi Ryoji) (이하 "AIST") 재생 에너지 연구 센터 [연구 센터 Sakae Niki Sakae] Solar Team Mochizuki Toshimitsu, 연구원 겸 소장, 연구 팀장 및 스크린 홀딩스 (Kakiuchi Inc) "스크린")는 현재 코웨이 마이 와이 와이 교수 및 터치 마사 시오시 교수와 함께 일하고 있으며 레이저 광선으로 레이저 광 조사에 의해 실리콘 기판 바카라 주소에서 생성 된 테라 하르츠 파의 파형을 측정하고 코로나 배출을 통해 바카라 주소 전하를 제어하는 기술을 측정하고 있습니다바카라 주소 전기장를 측정하는 방법을 개발했습니다
이번에 개발 된 기술에서, 양성 또는 음성 이온은 먼저 실리콘 기질의 바카라 주소에 형성된 절연 필름에 코로나 방전에 의해 분무된다 이후,레이저 Terahertz 방사선 현미경절연 필름과 실리콘 기판 사이의 계면에서 전기장의 극성과 강도를 직접 관찰하여 절연 필름이 절연 필름에 사용되도록 사용됩니다고정 요금수량을 빠르게 측정 할 수 있으며, 분산 방법은 비파괴 적 및 높은 공간 해상도로 시각화 될 수 있습니다 절연 필름의 품질은 고정 전하 금액에서 볼 수 있으므로이 기술이 새로운 태양 전지의 개발에 사용되는 경우 전환 효율을 향상시키는 데 기여할 것으로 예상됩니다 또한 반도체 바카라 주소에 절연 필름을 형성하는 LSI 및 전원 장치와 같은 태양 전지 이외의 다양한 장치에도 적용될 수 있습니다
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| (왼쪽) 절연 필름의 4 위치에 스프레이 된 이온의 (왼쪽) 전하 밀도 (중심 값) 및 측정 된 전기장의 (오른쪽) 분포 |
| 이온의 전하 밀도 분포에 해당하는 동심 전기장 분포가 관찰 될 수 있습니다 |
결정질 실리콘 태양 전지는 현재 시장의 약 90%를 차지하지만 전환 효율을 향상시키는 것은 여전히 큰 과제입니다 태양 전지가 설계된 전기장을 갖는지 여부는 성능을 결정하는 가장 중요한 요소 중 하나입니다 특히, 결정질 실리콘 태양 전지에서, 실리콘 기판과 절연 필름 사이의 인터페이스의 전기장이 설계되지 않은 경우, 실리콘 기판에 형성된 전자와 구멍은 빛으로 인해 계면에서 손실 될 것이며, 전환 효율은 전환 효율에 기여하지 않기 때문에 전환 효율이 상당히 감소하지 않기 때문에, 그것은 전기 전계에서 필수적이다
기존의 바카라 주소 전기장 측정 방법은 샘플을 처리하는 데 필요한 시간 소모 및 노력, 절연 필름의 유전 상수 및 두께와 같은 정보, 반도체의 DOPE 농도가 필요하며 공간 분포를 측정하기 위해 부적절합니다 따라서, 반도체에 첨부 된 절연 필름으로 샘플의 바카라 주소 전기장을 비파괴 적으로 측정하고 시편의 공간 분포를 시각화 할 수있는 기술을 개발할 필요가있다
AIST는 결정질 실리콘 태양 전지의 효율과 비용 감소를 개선하기위한 연구를 수행하고 있으며, 지금까지 전환 효율이 20%를 초과하는 태양 전지의 국내 공공 기관에서 유일한 생산 라인을 확립했습니다 한편 스크린과 오사카 대학교는 레이저 Terahertz 방사선 현미경을 개발했으며 개선 된 성능 및 응용 프로그램에 대한 연구를 수행했습니다
2015 년 5 월, AIST 및 스크린은 AIST의 Fukushima Renewable Energy Research Institute에 프로토 타입 레이저 Terahertz 방사선 현미경을 설치했으며, 전환 효율을 향상시키고 결정질 실리콘 태양 전지의 신뢰성을 평가하는 방법에 대한 연구 및 개발을 시작했습니다 이 연구 개발을 통해, 우리는 실리콘 기판에서 방출 된 테라 하르츠 파의 파형의 의미와 진폭의 의미를 정량적으로 해석하기위한 실험을 수행했습니다
레이저 Terahertz 방사선 현미경은 반도체의 내부 전기장을 측정 할 수 있지만, 태양 전지를 평가하는 데 더 유용한 방법으로, 우리는 불쾌하게 정량적으로 측정하고 절연 필름의 고정 전하를 측정하고 시각화하는 측정 방법을 개발하는 작업을 수행했습니다
레이저 Terahertz 방사선 현미경으로 반도체를 관찰 할 때 바카라 주소 전기장이 강해질수록 Terahertz 웨이브 방사선이 더 강해지고 전기장의 방향이 역전되면 Terahertz wave waveform이 역전됩니다 일반적으로, 결정질 실리콘 기판 상에 형성된 절연 필름 (실리콘 산화물 필름)은 양 또는 음전하 (고정 전하)를 가지며, 실리콘 기판과 절연 필름 사이의 계면에서 전기장이 형성된다 이번에 개발 된 기술에서, 이온은 코로나 배출에 의해 단열 필름에 분사 된 다음, 실리콘 기판과 절연 필름 사이의 인터페이스에서 전기장이 레이저 Terahertz 방사선 현미경을 사용하여 관찰된다 (도 1) 고정 전하의 반대 부호를 가진 이온이 날아 가면 고정 전하가 취소되고 Terahertz 파도 진폭이 감소합니다 고정 전하 및 이온 전하가 균형을 이루면 Terahertz wave 진폭은 0이되고 이온이 증가하면 Terahertz wave 파형이 반전되고 진폭이 증가합니다 이번에는 코로나 방전에 의해 부는 음의 이온의 양이 변경되면 방사 된 테라 헤르츠 파의 진폭이 변하고 파형은 처음으로 반전됩니다 (그림 2 왼쪽) Terahertz wave 진폭이 0에 도달 할 때 코로나 방전에 의해 분무 된 이온 전하의 양 (3 × 1011CM-2)는 샘플의 절연 필름에서 양의 고정 전하의 양입니다
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| 그림 1 레이저 Terahertz 방사선 현미경과 코로나 방전 장치의 조합을 사용한 바카라 주소 전하 측정 개요 |
이 샘플에 대해커리어 평생테라 헤르츠 파 진폭이 0에 가까울 때 (도 2에서 오른쪽) 측정되었고, (도 2의 오른쪽), 캐리어 수명이 감소되었다 이온이없는 경우, 산화물 필름의 고정 전하가 소수 캐리어 인 구멍이 실리콘 기판과 절연 필름 사이의 계면에서 멀어져 전자와의 재조합을 억제하여 캐리어 수명을 증가시키기 때문입니다 그러나, Terahertz 파의 진폭이 0에 가까울 때, 코로나 방전에 의해 분사 된 음의 이온은 산화물 필름의 양전하를 취소하여 구멍이 실리콘 바카라 주소에 도달하고 전자와의 재조합을 초래합니다
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그림 2 코로나 방전 (왼쪽) 및
Terahertz 웨이브의 진폭 (전기장 강도)과 코로나 방전 (전하 밀도)에 의해 뿌려진 이온의 양 사이의 관계 |
12368_12473바카라 주소 패시베이션프로세스를 개발할 때 중요한 정보입니다 또한 태양 전지뿐만 아니라 반도체 바카라 주소에 절연 필름을 형성하는 다양한 장치 (LSIS, 전력 장치 등)의 인터페이스 전하를 측정하는 방법으로도 예상됩니다
향후, 우리는 개발 된 기술을 사용하여 전환 효율이 높은 결정질 실리콘 태양 전지의 개발을 발전시킬 것이며, 반도체 바카라 주소에 절연 필름을 형성하는 다양한 장치의 고정 전하를 측정 할 것입니다 또한, 우리는 고정 전하 측정 장치를 레이저 Terahertz 방사선 현미경과 코로나 방전 장치를 결합하여 실제 사용에 넣는 것을 목표로합니다