표면 텍스처링된 초박형 실리콘의 굽힘 강도

Abstract

태양전지는 신재생에너지의 대표적인 예로 최근 들어 저비용, 고효율의 플렉서블 태양전지 개발에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 플렉서블 태양전지의 종류 중 하나로 100 μm 이하의 두께를 갖는 초박형 실리콘을 기판으로 사용하는 태양전지가 있으며 기존의 실리콘 태양전지에 비해 두께 감소로 유연성의 증가와 단가 절감의 장점을 가지고 있다. 실리콘 기판의 경우 빛 반사도가 높아 표면 텍스처링 공정을 통해 광 흡수율과 태양전지의 효율을 증가시키지만 텍스처링 공정으로 제작되는 구조들이 표면의 결함으로 작용하여 기계적 물성을 저하시킬 수 있다. 때문에 초박형 실리콘의 표면 텍스처링이 기계적 물성에 어떠한 영향을 주는지를 정확히 파악하는 것이 초박형 실리콘 기판을 적용한 플렉서블 태양전지 상용화에 중요한 요소로 대두된다. 본 연구에서는 실리콘 웨이퍼를 KOH 용액으로 에칭하여 50 μm 두께로 만들고, 표면을 나노 반구형 구조와 마이크로 피라미드 구조로 텍스처링 하여 시험편을 제작하였다. 그리고 텍스처링 된 초박형 실리콘 웨이퍼의 굽힘 특성을 4점 굽힘 실험을 이용하여 비교 분석하였다. 굽힘 실험의 시험편은 laser scribing 공정을 통하여 표준 굽힘 시험편 규격에 따라 제조하였고 굽힘 실험을 통해 얻은 결과 값을 Weibull 분포도를 이용하여 분석하였다. 또한 FEM 시뮬레이션을 이용하여 굽힘실험을 진행하였을 때 표면 텍스쳐링에 따른 응력 집중을 비교하였다.