[신소재공학과]반도체특성평가_신소재공학실험III_A+

소개

"[신소재공학과]반도체특성평가_신소재공학실험III_A+"에 대한 내용입니다.

목차

1. 이론적 배경
1.1 태양전지 구조
1.2 태양전지 구동원리
1.3 Tauc plot에 의한 재료의 에너지 밴드갭 계산
1.4 태양전지 전기적 특성 평가
1.5 태양전지 특성 평가

2. 실험 방법
2.1 광학적 특성 평가 방법
2.2 전기적 특성 평가 방법
2.3 태양전지 특성 평가 방법

3. 실험결과 및 분석
3.1 광학적 특성 평가 결과
3.2 전기적 특성 평가 결과
3.3 태양전지 특성 평가 결과

4. 고찰

5. 참고문헌

본문내용

1. 이론적 배경

1.1 태양전지 구조

⊙ 태양전지
태양전지는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 광전(photo-voltaic)소자로 일반적으로 하나의 접합 실리콘 태양전지는 최대 약 0.5~0.6V의 개로전압(open-circuit voltage)를 생산할 수 있다.
태양전지에 사용되는 물질은 1.5eV에 가까운 밴드갭(Eg)을 가져야하며 대표적으로 실리콘, GaAs, CdTe, CulnSe2 등이 사용된다.

태양전지 소자의 구조는 다음과 같다.
N-Type Layer와 P-Type Layer가 위아래로 있으며 그 접합부에는 P-N Junction이 생겨 전류가 발생할 수 있도록 하는 Depletion layer가 존재한다.

Fig. 1.1 태양전지 소자 구조

1.2 태양전지 구동원리

태양전지는 다음와 같이 크게 4가지 과정을 통해 구동된다.

1. 광 흡수(Light absorption) : 전기를 생산하기 위해 외부의 빛이 실리콘 내부로 흡수되는 과정
2. 전하 생성 : 흡수된 빛에 의해 실리콘 내부에 전하(전자 및 정공) 생성
3. 전하 분리 : 전자는 N형 반도체로, 정공은 P형 반도체로 이동
4. 전하 수집 : 전하 분리된 전자와 정공이 각각의 전극에서 수집

Fig. 1.2 태양전지 구동원리 이미지
Fig. 1.2.에 나타낸 바와 같이 빛이 들어오면 Photon 입자가 에너지를 가하게 되고 이때 수많은 EHP(Electorn-Hole-Pair)를 형성한다. 또한 빛이 인가됨에 따라 Thermal Equilibruim Condition이 깨지게 되는데, 이로 인해 자유 전자들이 마구잡이로 생겨 Depletion Layer에서 N-Type으로 이동한다. 정공(hole)은 P-Type으로 이동하고 각각 이동한 전자와 정공은 중간의 Potential Barrier 때문에 넘어가지 못하고 이로 인해 Photo voltage가 발생한다.

참고자료

· 네이버블로그)https://blog.naver.com/pt785429/223096900507 태양전지와 반도체 차이 - 구조, 원리, 공정 (2023)
· Jeong, Jiyoung, et al. "Computational Design of Highly Efficient and Robust Hole Transport Layers in Perovskite Solar Cells." Korean Journal of Metals and Materials 57.8 (2019): 535-542.
· Würfel, Uli, et al. "A 1 cm2 organic solar cell with 15.2% certified efficiency: Detailed characterization and identification of optimization potential." Solar RRL 5.4 (2021)
· Yin, Wan-Jian, et al. "Halide perovskite materials for solar cells: a theoretical review." Journal of Materials Chemistry A 3.17 (2015): 8926-8942.
· 주민규, et al. "효율 실리콘 태양전지." 2, 3 (2019)
· 서준영. 태양전지 전면전극에서 발생하는 접촉 비저항에 영향을 주는 요인 비교분석. Diss. 부경대학교, pp.14~46 (2015)
· New Physics: Sae Mulli, Vol. 71, No. 12 박지상, 분자간 거리가 PEDOT의 광전자 특성에 미치는 영향 pp1005~1009 (2021)
· 임성원, et al. "전극간 거리와 크기가 토양미생물연료전지의 성능에 미치는 영향." 대한환경공학회지 36.11 (2014): 758-763.
· 남미래, and 임진형. "기상중합법으로 제조된 Poly (3, 4-ethylenedioxythiophene)(PEDOT)-금속산화물 복합 박막의 물리화학적 물성 향상에 관한 연구." 폴리머 36.5 (2012): 599-605.