산화 은이 임베딩 된 다층 투명 전극과 투광형 태양전지 적용에 대한 연구

Abstract

본 연구에서는 알루미늄이 도핑된 산화 아연과 산화은 (AgOx)을 이용한 투명 Oxide–Metal–Oxide (OMO) 구조를 연구하여 실리콘 박막으로 제조 된 투광형 태양 전지의 후면 전극으로 적용 하였다. AgOx OMO 전극의 특성은 AgOx 박막의 산소 유량 및 두께의 함수로서 분석되었다. AgOx OMO 전극은 전도도의 손실없이 높은 투과도를 갖기 위해 산소 주입은 박막이 Ag-Ag2O 중간상을 가지는 3 sccm에서 최적화되었다. 최적화 OMO가 적용된 셀의 성능은 평균 투과율 (500-800 nm 파장대, T500-800)이 21.9 %이고 효율 (η)이 5.48 %였다. AgOx 셀에서는 figure of merit (η과 T500-800의 곱)가 Ag 셀의 103.5 %에서 120.0 %로 향상되었다. 최적화된 산소 유량에 기초하여, 금속 층 두께에 따라 Ag 및 AgOx OMO를 제작하였고, 6 nm의 AgOx를 갖는 OMO는 6 nm의 Ag를 갖는 OMO보다 우수한 면저항 및 투과도를 가지는 결과가 나타났다. 이것은 산소 주입으로 표면에너지가 변화된 AgOx 박막에 의해 percolation이 되는 임계 두께가 감소한 것에서 초래되었다. 최적화된 AgOx OMO 셀은 T500-800이 27.8 %, η가 5.07 %로, FOM이 Ag에 비해 104.6 %에서 140.8 %로 향상되었다. 개발된 AgOx OMO 전극은 높은 투명성과 높은 전도성을 요구하는 BIPV window 또는 다른 광학 장치에 사용될 수 있을 것이다.|In this study, we demonstrated a transparent oxide-metal-oxide (OMO) structure using aluminum-doped zinc oxide and oxidized silver (AgOx) and applied it as a rear electrode of a semi-transparent solar cell fabricated with silicon thin film. The characteristics of AgOx OMO were analyzed as function of oxygen addition and thickness of AgOx thin film. The oxygen addition was optimized at 3 sccm for a Ag-to-Ag2O intermediate-phase AgOx OMO to have high transparency without considerable loss in conductivity. The performance of the cell with the optimized OMO showed average transmittance (500-800 nm wavelength, T500-800) of 21.9 % and efficiency (η) of 5.48 %. The AgOx cell resulted an improvement to 120.0 % from 103.5 % of Ag OMO in figure of merit (product of η and T500-800). Based on the optimized oxygen flow rate, Ag and AgOx OMO was fabricated with the varying metal layer thickness, and the OMO with 6 nm of AgOx showed excellent sheet resistance and transmittance than OMO with 6 nm of Ag. This was caused by a decrease in the critical thickness of percolation due to the AgOx thin films with surface energy changed by oxygen introduction. The optimized AgOx OMO cell showed highest T500-800 of 27.8 % and η of 5.07 % and improved FOM to 140.8 % from 104.6 %. The developed AgOx OMO electrodes could be used in BIPV windows or in other optical devices requiring both high transparency and high conductivity.