KR20180080839A - Micro IV analysis system and thereof method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마이크로 전류전압 분석 시스템 및 그 분석방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 박막 태양전지의 전류전압 특성을 분석하기 위한 마이크로 전류전압 분석 시스템 및 그 분석방법에 관한 것이다.The present invention relates to a micro current voltage analysis system and an analysis method thereof, and more particularly, to a micro current voltage analysis system and an analysis method thereof for analyzing a current voltage characteristic of a thin film solar cell.
태양전지는 광전자소자 중 면적이 매우 큰 p-n 접합을 이용하고 있으며, 다수의 pn 접합이 병렬로 연결되어 있는 소자에 해당한다. 이들 다수의 접합 중 일부만이라도 성능이 나쁠 경우, 태양전지의 성능은 열화될 수 있다.The solar cell uses a p-n junction with a very large area of the optoelectronic device, and corresponds to a device in which a plurality of pn junctions are connected in parallel. If some of these junctions are poor in performance, the performance of the solar cell may deteriorate.
통상 태양전지의 효율을 향상시키기 위한 공정 개선 작업을 진행할 때, 공정변수와 태양전지의 특성 사이의 상관성으로부터 공정최적화 방향을 설정하게 된다. 이 경우, 샘플의 면방향 성질이 균일하다는 가정을 전제하게 된다. 즉, 공정변수에 의한 결과가 아니라, 면방향 불균일도가 태양전지 성능을 좌우할 수도 있으므로, 공정최적화 과정에서 샘플 성질의 면방향 균일도가 담보되어야 한다.In general, when the process improvement work for improving the efficiency of the solar cell is carried out, the process optimization direction is set from the correlation between the process parameters and the characteristics of the solar cell. In this case, it is assumed that the surface direction properties of the sample are uniform. That is, the planar uniformity of the sample properties should be ensured in the process optimization process, since the planarity non-uniformity may depend on the solar cell performance rather than the process variable.
면방향 불균일성을 유발시킬 수 있는 인자는 여러가지가 있다. 예를 들어, 국부적인 션트, 결함, 석출물 등 거시적 변동성이 있으며, 흡수층의 밴드갭 요동, 불완전한 p-n 접합, 투명전극의 불균일한 면저항 등 전기적 요인을 들 수 있다. 단위박막 상태에서 면방향 균일도를 평가할 수 있는 방법이 있긴 하나, ㎝ 크기의 면적에서 국부적인 변동성을 찾아내는 것은 매우 높은 비용과 시간을 요구한다.There are various factors that can induce nonuniformity in the plane direction. For example, there are macroscopic fluctuations such as local shunts, defects, deposits, and the like, electrical factors such as band gap fluctuation of the absorption layer, incomplete p-n junction, and uneven sheet resistance of the transparent electrode. Although there is a method for evaluating the uniformity of the plane direction in the unit thin film state, finding the local variability in the area of the cm size requires very high cost and time.
또한, 태양전지는 여러가지 단위막이 집적된 pn접합 소자이므로, 단위막 상태의 균일도보다는 소자 상태에서 균일도를 평가하는 것이 더 바람직하다. 통상 태양전지의 성능은 시뮬레이터(sun simulator)를 이용하여 전류전압곡선을 측정함으로서 평가되는데, 이 경우, 소자 전체가 그 측정 대상이므로, 다수의 pn접합의 평균적인 성능만 평가될 수 밖에 없다.Further, since the solar cell is a pn junction element in which various unit films are integrated, it is more preferable to evaluate the uniformity in the device state rather than the uniformity of the unit film state. In general, the performance of a solar cell is evaluated by measuring a current-voltage curve using a simulator. In this case, only the average performance of a plurality of pn junctions can be evaluated because the entire device is the object to be measured.
본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 면방향 균일도를 평가할 수 있도록 국부 영역의 전류전압 특성을 측정할 수 있는 마이크로 전류전압 분석 시스템 및 그 분석방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a micro current voltage analysis system capable of measuring a current-voltage characteristic of a local region so as to evaluate the uniformity of plane direction, do. However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.
본 발명의 일 관점에 따르면, 마이크로 전류전압 분석 시스템이 제공된다. 상기 마이크로 전류전압 분석 시스템은 소자가 안착되고, 3차원으로 이동 가능한 스테이지부; 광원을 생성하여 상기 광원을 상기 소자 표면의 국부적으로 정해진 위치에 조사할 수 있는 광원부; 상기 소자의 전극에 연결되어 상기 소자의 전류값 및 전압값을 측정할 수 있도록 전류단자 및 전압단자를 구비하는 전류전압측정부; 및 상기 스테이지부, 상기 광원부 및 상기 전류전압측정부를 제어할 수 있는 제어부;를 포함하고, 상기 소자는 상기 스테이지부에 의해서 일정한 간격으로 이동되고, 상기 제어부에서, 상기 광원부와 상기 전류전압측정부를 이용하여 연속적으로 측정된 상기 소자의 전류값 및 전압값을 맵핑(mapping)함으로써 상기 소자의 면방향 전류전압 특성을 분석할 수 있다.According to one aspect of the present invention, a micro current voltage analysis system is provided. The micro-current voltage analysis system includes a stage unit on which a device is mounted and movable in three dimensions; A light source unit capable of generating a light source and irradiating the light source to a locally predetermined position of the surface of the device; A current and voltage measuring unit connected to an electrode of the device and having a current terminal and a voltage terminal for measuring a current value and a voltage value of the device; And a control unit for controlling the stage unit, the light source unit, and the current voltage measurement unit, wherein the device is moved at a constant interval by the stage unit, and the control unit uses the light source unit and the current voltage measurement unit The surface current voltage characteristics of the device can be analyzed by mapping the current value and the voltage value of the device continuously measured.
상기 마이크로 전류전압 분석 시스템에 있어서, 상기 광원부는 집속된 백색광을 상기 광원으로 사용하며, 상기 광원은 지름 0.8㎜ 내지 1.2㎜의 범위를 가질 수 있다.In the micro-current voltage analyzing system, the light source unit may use the focused white light as the light source, and the light source may have a diameter ranging from 0.8 mm to 1.2 mm.
상기 마이크로 전류전압 분석 시스템에 있어서, 상기 스테이지부는 상기 제어부에 의해 기설정된 최초의 측정 위치에서부터 x축 방향 또는 y축 방향으로 일정한 간격만큼 이동되고, 상기 소자의 전류값 및 전압값을 측정하는 동안 정지하는 과정을 자동으로 반복할 수 있다.In the micro current voltage analysis system, the stage is moved by a predetermined distance in the x-axis direction or the y-axis direction from the first measurement position previously set by the controller, and while the current value and the voltage value of the device are measured, Can be repeated automatically.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 태양전지 모듈 특성 분석방법이 제공된다. 상기 태양전지 모듈 특성 분석방법은 소자의 전극에 전류단자 및 전압단자를 접촉하는 제 1 단계; 상기 소자 표면의 국부적으로 정해진 위치에 광원을 조사하는 제 2 단계; 및 상기 광원이 조사된 영역의 전류값 및 전압값을 측정하는 제 3 단계;를 포함하고, 상기 제 1 단계 내지 상기 제 3 단계를 반복적으로 수행함으로써 연속적으로 측정된 상기 소자의 전류값 및 전압값을 맵핑할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a method for analyzing characteristics of a solar cell module is provided. The solar cell module characteristics analysis method includes a first step of contacting a current terminal and a voltage terminal to an electrode of a device; A second step of irradiating a light source at a locally defined position of the surface of the device; And a third step of measuring a current value and a voltage value of the region irradiated with the light source, wherein the current value and the voltage value of the device continuously measured by repeatedly performing the first step to the third step Can be mapped.
상기 태양전지 모듈 특성 분석방법에 있어서, 상기 맵핑은 상기 제 3 단계 이후에 제어부에 의해 기설정된 최초의 측정 위치에서부터 x축 방향 또는 y축 방향으로 일정한 간격만큼 이동되고, 상기 소자의 전류값 및 전압값을 측정하는 동안 정지하는 과정을 자동으로 반복할 수 있다.In the method for analyzing characteristics of a solar cell module, the mapping is shifted by a predetermined distance in the x-axis direction or the y-axis direction from the first measurement position previously set by the control unit after the third step, The process of stopping while measuring the value can be repeated automatically.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 가격이 저렴하고, 구조가 간단하며, 국부적인 영역의 전류전압 특성을 측정함으로써 태양전지 면방향 균일도를 평가할 수 있는 마이크로 전류전압 분석 시스템 및 그 분석방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention as described above, a micro current voltage analyzing system which can evaluate the uniformity of a surface area of a solar cell by measuring a current-voltage characteristic of a local region at a low cost, Analysis method can be implemented. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 전류전압 분석 시스템의 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지 샘플 및 측정위치를 도시한 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지 샘플의 전류전압 특성을 측정한 결과이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지 샘플의 불순물 영역의 사진이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지 샘플의 면방향 균일도를 확인하기 위해 매핑한 결과이다.1 is a photograph of a micro current voltage analyzing system according to an embodiment of the present invention.
2 is a photograph showing a sample and a measurement position of a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph illustrating a current voltage characteristic of a thin film solar cell sample according to an embodiment of the present invention.
4 is a photograph of an impurity region of a thin film solar cell sample according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 5 and 6 are mapping results to confirm uniformity of plane direction of a thin film solar cell sample according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, Is provided to fully inform the user. Also, for convenience of explanation, the components may be exaggerated or reduced in size.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 전류전압 분석 시스템의 사진이다.1 is a photograph of a micro current voltage analyzing system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 전류전압 분석 시스템(100)은 소자가 안착되고, 3차원으로 이동 가능한 스테이지부(12), 광원을 생성하여 상기 광원을 상기 소자 표면의 국부적으로 정해진 위치에 조사할 수 있는 광원부(14), 상기 소자의 전극에 연결되어 상기 소자의 전류값 및 전압값을 측정할 수 있도록 전류단자 및 전압단자를 구비하는 전류전압측정부(20) 및 스테이지부(12), 광원부(14)와 전류전압측정부(20)를 제어할 수 있는 제어부(18)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a micro current
또한, 본 발명의 실시예에 의한 마이크로 전류전압 분석 시스템(100)에서, 상기 소자는 스테이지부(12)에 의해서 일정한 간격으로 이동되고, 제어부(18)에서, 광원부(14)와 전류전압측정부(20)를 이용하여 연속적으로 측정된 상기 소자의 전류값 및 전압값을 맵핑(mapping)함으로써 상기 소자의 면방향 전류전압 특성을 분석할 수 있다.In the micro current
한편, 본 발명의 실시예에 의한 마이크로 전류전압 분석 시스템(100)은 스테이지부(12), 광원부(14), 출력부(16) 및 제어부(18)가 별도로 설계될 수 있으나, 예를 들어, 광학현미경을 사용함으로써 그 구성을 단순화할 수 있다. 이 경우, 상기 소자는 광학현미경의 스테이지부(12) 상에 배치될 수 있다. The micro current
상기 소자의 전류값 및 전압값을 측정하는 위치에 따라 상기 소자는 스테이지부(12)에 의해서 일정한 간격으로 이동될 수 있다. 스테이지부(12)는 광학현미경 상에 설치할 수 있는 XY 모션 스테이지(XY motion stage)를 디자인하고, 상기 광학현미경 시료대의 좌우에 마이크로포지셔너(micro positioner)를 설치할 수 있다. 상기 시료대는 스테이지부(12)로 이해될 수 있다.The device can be moved at a constant interval by the
전류전압측정부(20)는 별도로 준비될 수 있으며, 전류전압측정부(20)는 소자의 전극에 연결되어 상기 소자의 전류값 및 전압값을 측정할 수 있도록 전류단자 및 전압단자를 구비할 수 있다. 상기 소자가 스테이지부(12) 상에 배치된 후 상기 전류단자 및 전압단자를 상기 소자의 전극에 접촉시켜 전류전압 특성을 측정할 수 있다.The current and
이후에, 광학현미경에서 50배의 대물렌즈를 사용하여 시편의 전류전압을 측정할 위치를 설정하고, 광학현미경의 램프에서 나오는 백색광의 지름이 약 0.8㎜ 내지 1.2㎜의 범위를 갖도록 집속하여 상기 소자의 일부 영역에 국부적으로 조사할 수 있다. 상기 램프는 광원부(14)로 이해될 수 있다. 여기서, 상기 백색광은 예를 들어, 빛의 색은 자연광에 가까운 백색광이며, 100㎽/㎠의 세기를 갖는 태양광이 태양전지에 수직으로 조사되는 1 sun 조건을 만족할 수 있다.Thereafter, the position to measure the current voltage of the test piece is set using an objective lens of 50 times in the optical microscope, and the convergence is performed so that the diameter of the white light emitted from the lamp of the optical microscope has a range of about 0.8 mm to 1.2 mm, It is possible to locally investigate a part of the area. The lamp may be understood as a
또한, 광원부(14)는 태양전지 소자 측정에 가장 중요한 부분이고, 적절한 스펙트럼(spectrum) 분포, 빛의 장-단시간 안정성이 요구된다. 광원부(14)에서 생성되는 백색 광원은 예를 들어, 제논 램프(xenon lamp)로 구성되는데, 태양광과 가장 유사한 스펙트럼을 사용하기 위해서 필터 등을 이용하여 구성한다. 태양전지 소자의 광 조사 면적이 커질수록 빛의 시간에 따른 균일도와 조사방향을 맞추기 위해, 렌즈(lens), 거울 등의 광학성능 또한 중요하다.Further, the
상기 제논 램프의 경우, 220㎚ 내지 700nm의 파장대역을 갖는 단파장 영역의 광원을 생성하는 것으로서, 400㎚ 미만과 800㎚ 이상에서의 스펙트럼 분포는 AM 1.5G 태양광 스펙트럼과 차이를 보인다. 이는 장파장 광 파워가 낮아 장파장을 흡수하는 셀의 전류가 급격히 감소하여 전류에 의한 부정합이 심해져서 효율이 감소한 것이다. 즉, 태양전지의 전류정합이 되어야 최대 효율을 얻을 수 있다. 이는 입력 광 스펙트럼에 영향을 받기 때문에, 상기 부정합에 의한 효율 감소를 해결할 수 있는 새로운 방법이 필요하다.In the case of the above-mentioned xenon lamp, a light source of a short wavelength region having a wavelength band of 220 to 700 nm is generated. Spectral distribution of less than 400 nm and more than 800 nm is different from AM 1.5G solar spectrum. This is because the long-wavelength optical power is low and the current in the cell absorbing the long wavelength is rapidly decreased, resulting in an increase in mismatch caused by the current, thereby decreasing the efficiency. That is, the current efficiency of the solar cell can be maximized. Since this is influenced by the input light spectrum, a new method is needed to solve the efficiency reduction due to the mismatch.
이를 해결하기 위해서, 본 발명의 마이크로 전류전압 분석 시스템(100)에서는 광원부(14)로 할로겐 램프(halogen lamp)를 사용할 수 있다. 할로겐 램프에 의해 발생되는 광원의 파장대역은 약 375㎚ 내지 4000㎚의 범위를 가지며, 상기 파장대역은 가시광선 영역에서부터 적외선 영역까지 다소 넓은 파장대역을 포함하고 있다. 할로겐 램프를 사용하여 생성된 백색광은 넓은 파장대역을 갖고 있으므로, 상기 제논 램프의 단점을 극복할 수 있다. 따라서, 할로겐 램프를 이용한 광원은 파워가 다소 낮지만 스펙트럼 분포는 AM 1.5G 태양광 스펙트럼과 가장 유사하기 때문에, 태양전지 소자의 전류값 및 전압값을 안정적으로 반복적으로 측정할 수 있다.In order to solve this problem, a halogen lamp may be used for the
광원부(14)에서 광원을 생성하여 상기 광원은 소자 표면의 국부적으로 정해진 위치에 조사하고, 통상의 전류전압곡선을 측정할 수 있다. 측정된 상기 전류전압곡선은 출력부(16)에 의해 표시되고, 제어부(18)에 기록될 수 있다.A light source is generated in the
전류값 및 전압값의 측정이 완료된 후 스테이지부(12)는 제어부(18)에 의해 기설정된 최초의 측정 위치에서부터 x축 방향 또는 y축 방향으로 일정한 간격만큼 이동될 수 있다. 이동이 완료되면 상술한 측정 과정을 자동으로 반복함으로써 소자의 면방향 전류전압 특성을 분석할 수 있다.After the measurement of the current value and the voltage value is completed, the
즉, 제어부(18)에서, 스테이지부(12), 광원부(14) 및 전류전압측정부(20)를 이용하여 연속적으로 측정된 상기 소자의 전류값 및 전압값을 반복적으로 수행함으로써 소자 전체의 전류전압 특성 값을 맵핑(mapping)할 수 있다. 제어부(18)는 광원부(14)에 의해 생성된 백색광에 기초하여 기준값을 설정할 수 있고, 전류값 및 전압값을 측정할 때, 상기 기준값과의 상대적인 값을 비교하여 보정한 값을 출력부(16)에 출력할 수 있다. 이하에서, 도 1을 참조하여 상술한 마이크로 전류전압 분석 시스템(100)을 이용하여 분석한 실험예 및 실험 데이터(data)를 토대로 본 발명의 태양전지 모듈 특성 분석방법에 대해서 구체적으로 살펴본다.That is, in the
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해서 상술한 기술적 사상을 적용한 실험예를 설명한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 아래의 실험예에 의해서 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, an experimental example to which the technical idea described above is applied will be described in order to facilitate understanding of the present invention. It should be understood, however, that the following examples are for the purpose of promoting understanding of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지 샘플 및 측정위치를 도시한 사진이다.2 is a photograph showing a sample and a measurement position of a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실험예에 의한 샘플로서, 몰리브덴(Mo) 전극 상에 구리(Cu), 인듐(In) 및 갈륨(Ga)을 스퍼터링으로 증착하고, 셀레늄(Se) 분위기에서 열처리하여 얻은 Cu(In,Ga)Se2 광흡수층 박막 샘플을 제조하였다. 제조된 상기 광흡수층 박막 샘플은 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 어두운(dark) 영역과 회색(grey) 영역의 불균일 영역이 관찰되었다. 상기 광흡수층 박막 샘플에서 상기 어두운(dark) 영역과 회색(grey) 영역 중 어느 부분이 태양전지의 성능에 영향을 주는지 확인하기 위해서, 상기 어두운(dark) 영역과 회색(grey) 영역이 서로 걸쳐 있도록 도 2의 (b)에 도시된 P영역을 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 15 포인트로 구분하고, 각각 전류전압 특성을 측정하여 맵핑하였다. 2, copper (Cu), indium (In), and gallium (Ga) are deposited on a molybdenum (Mo) electrode by sputtering as a sample according to an experimental example of the present invention, A thin film sample of Cu (In, Ga) Se 2 light absorbing layer was prepared. As shown in Fig. 2 (a), the prepared light-absorbing layer thin film sample was observed to have a dark region and a non-uniform region of a gray region. In order to determine which part of the light absorbing layer thin film sample affects the performance of the solar cell, it is preferable that the dark area and the gray area overlap each other. The P region shown in FIG. 2 (b) is divided into 15 points as shown in FIG. 2 (c), and current-voltage characteristics are measured and mapped.
또한, 상기 광흡수층 박막 샘플에서 육안으로 관찰되는 거대한 불순물을 포함하는 영역에 대한 전류전압도 측정하였다. 추가로 Cu(In,Ga)Se2 광흡수층 박막을 갖는 태양전지 샘플 2가지를 선정하여 필팩터(fill factor) 분포도를 비교분석하였다.In addition, the current voltage was also measured for a region containing a large impurity, which is visually observed in the light-absorbing layer thin film sample. In addition, two solar cell samples with Cu (In, Ga) Se 2 light absorbing layer thin films were selected and the fill factor distribution was compared and analyzed.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지 샘플의 전류전압 특성을 측정한 결과이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지 샘플의 불순물 영역의 사진이다.FIG. 3 is a graph illustrating a result of measuring a current-voltage characteristic of a thin film solar cell sample according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a photograph of an impurity region of a thin film solar cell sample according to an embodiment of the present invention.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양전지 샘플에서 도 3의 (a), (b) 및 (c)에서 12번과 13번 포인트에서 측정된 결과값은 어두운(dark) 영역에서의 전류전압 측정값이며, 1번, 6번 및 11번 포인트에서 측정된 결과값은 스크라이빙(scribing) 주변영역에서의 전류전압 측정값이고, 각 결과값의 마지막 16 포인트에서 측정된 결과값은 도 4의 거대한 불순물을 포함하는 영역에서의 전류전압 측정값이다.3 and 4, in the thin film solar cell sample according to the embodiment of the present invention, the measured values at
박막 태양전지 샘플은 어 회색(grey) 영역에 비해 어두운(dark) 영역에서 개방전압(Voc)과 단락전류(Isc)가 더 높게 측정되었다. 즉, 어두운(dark) 영역의 광흡수층 박막이 더 우수한 품질임을 확인할 수 있다. 어두운(dark) 영역에 대한 단위막 분석을 통해서, 향후 공정개선 방향은 어두운(dark) 영역이 균일하게 만드는 것을 목표로 설정해야 함을 알 수 있다.Thin film solar cell samples showed higher open-circuit voltage (Voc) and short-circuit current (Isc) in the dark region than in the gray region. That is, it can be confirmed that the light absorbing layer thin film in the dark region has a better quality. Through the analysis of the unit film for the dark region, it can be understood that the direction of future process improvement should be set to aim at making the dark region uniform.
또한, 상기 맵핑 결과를 보면, 스크라이빙 주변 영역에서 변환효율이 "0" 이 측정되었는데, 스크라이빙은 소자를 분리하기 위해 기계적으로 박막을 제거한 영역에 해당한다. 따라서, 태양전지의 발전이 이루어지지 않는 영역이나, 박막이 그대로 잔류하는 그 주변 영역까지 스크라이빙에 의한 손상이 확대된 것을 알 수 있었다.In addition, the mapping result shows that a conversion efficiency of "0" is measured in the area around the scribing, which corresponds to the area where the thin film is mechanically removed to separate the device. Therefore, it was found that the damage caused by scribing was expanded to the region where the solar cell was not generated or the peripheral region where the thin film remained intact.
이는, 스크라이빙에 의해 박막이 제거될 때, 가해진 압력에 의해 후면전극인 몰리브덴(Mo)층으로부터 광흡수층의 박리가 이루어진 것으로 판단된다. 이 경우, 회로가 연결되지 않으므로 박리된 박막은 태양전지 모듈의 발전에 기여할 수 없다.It is considered that when the thin film is removed by scribing, the light absorbing layer is peeled off from the molybdenum (Mo) layer as the rear electrode by the applied pressure. In this case, since the circuit is not connected, the peeled thin film can not contribute to the development of the solar cell module.
또한, 거대한 불순물을 포함하는 영역에 대한 특성을 살펴보면, 육안으로 관찰되는 거대한 불순물이 태양전지 모듈의 효율을 저하하는 요인으로 우려되었으나, 측정 결과를 보면, 태양전지 모듈의 발전 성능 저하에 전혀 기여하지 않음을 알 수 있따. 즉, 이러한 거대 불순물을 제거하기 위한 공정개선 작업을 별도로 진행하지 않아도 됨을 판단할 수 있었다.In addition, the characteristics of the region containing a large impurity are considered to be factors that degrade the efficiency of the solar cell module. However, the measurement results do not contribute to the deterioration of the power generation performance of the solar cell module I can tell. That is, it was judged that the process improvement work for removing such large impurities need not be performed separately.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지 샘플의 면방향 균일도를 확인하기 위해 매핑한 결과이다.FIGS. 5 and 6 are mapping results to confirm uniformity of plane direction of a thin film solar cell sample according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 5를 참조하면, 태양전지 샘플은 약 14% 이상의 변환효율을 가지나, 면방향 균일도 측정을 통해서 세로방향으로 효율의 차이가 있음을 알 수 있다. 또, 이러한 세로방향의 효율 불균일성은 필팩터(fill factor)의 분포가 반영되었음을 알 수 있으며, 효율개선 작업을 위해서는 필팩터(fill factor) 불균일성을 해소해야함을 알 수 있다. Referring to FIG. 5, the solar cell sample has a conversion efficiency of about 14% or more, but it can be seen that there is a difference in efficiency in the vertical direction by measuring the uniformity in the plane direction. In addition, it can be seen that the distribution of the fill factor is reflected in the longitudinal efficiency inhomogeneity, and it is understood that the fill factor non-uniformity should be solved for the efficiency improvement work.
도 6을 참조하면, 필팩터(fill factor)가 전체 면적에서 균일하게 형성되어 있음을 알 수 있다. 이 소자의 경우, 면방향 균일성을 향상시킬 필요가 없음을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that the fill factor is uniformly formed over the entire area. In the case of this device, it can be seen that it is not necessary to improve the uniformity in the plane direction.
상술한 바와 같이, 본 발명은 단위박막 상태에서 면방향 균일도를 평가할 수 있는 마이크로 전류전압 분석 시스템과 이를 이용한 태양전지 모듈 특성 분석방법에 대한 것으로서, 면방향 불균일성을 유발시킬 수 있는 국부적인 션트, 결함, 석출물 등 거시적 변동성이 있으며, 흡수층의 밴드갭 요동, 불완전한 p-n 접합, 투명전극의 불균일한 면저항 등과 같은 전기적 요인들을 간단하게 평가할 수 있다.As described above, the present invention relates to a micro current voltage analyzing system capable of evaluating the uniformity of plane direction in a unit thin film state, and a method of analyzing the characteristics of the solar cell module using the micro current voltage analyzing system. The present invention relates to a local shunt, , Precipitates, etc., and electrical factors such as band gap fluctuation of the absorption layer, incomplete pn junction, non-uniform sheet resistance of the transparent electrode, and the like can be simply evaluated.
또한, 본 발명은 태양전지는 여러가지 단위막이 집적된 소자이므로, 소자 상태에서 균일도를 평가할 수 있으며, 국부적인 지역에만 광원을 조사하여 태양전지의 제한된 면적에만 조사함으로써, 국부 영역의 전류전압 특성을 측정할 수 있다. 또, 본 발명은 면방향 균일도 측정 결과를 토대로 공정개선 방향을 설정하거나 변경함으로써 박막 태양전지의 광변환효율 향상 개선에 사용될 수 있다.In addition, since the present invention is an element in which various unit films are integrated, it is possible to evaluate the uniformity in the device state. By irradiating a light source only to a local region and irradiating only a limited area of the solar cell, can do. Further, the present invention can be used to improve the light conversion efficiency of the thin film solar cell by setting or changing the process improvement direction based on the result of the measurement of the planar direction uniformity.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
12 : 스테이지부
14 : 광원부
16 : 출력부
18 : 제어부
20 : 전류전압측정부
100 : 마이크로 전류전압 분석 시스템12:
14:
16: Output section
18:
20: Current voltage measuring unit
100: Micro current voltage analysis system
Claims (5)
광원을 생성하여 상기 광원을 상기 소자 표면의 국부적으로 정해진 위치에 조사할 수 있는 광원부;
상기 소자의 전극에 연결되어 상기 소자의 전류값 및 전압값을 측정할 수 있도록 전류단자 및 전압단자를 구비하는 전류전압측정부; 및
상기 스테이지부, 상기 광원부 및 상기 전류전압측정부를 제어할 수 있는 제어부;
를 포함하고,
상기 소자는 상기 스테이지부에 의해서 일정한 간격으로 이동되고, 상기 제어부에서, 상기 광원부와 상기 전류전압측정부를 이용하여 연속적으로 측정된 상기 소자의 전류값 및 전압값을 맵핑(mapping)함으로써 상기 소자의 면방향 전류전압 특성을 분석하는,
마이크로 전류전압 분석 시스템.A stage part on which the element is seated and movable in three dimensions;
A light source unit capable of generating a light source and irradiating the light source to a locally predetermined position of the surface of the device;
A current and voltage measuring unit connected to an electrode of the device and having a current terminal and a voltage terminal for measuring a current value and a voltage value of the device; And
A control unit for controlling the stage unit, the light source unit, and the current voltage measurement unit;
Lt; / RTI >
Wherein the element is moved at a constant interval by the stage and the control unit maps the current value and the voltage value of the element continuously measured using the light source unit and the current voltage measurement unit, To analyze the direction current voltage characteristics,
Micro current and voltage analysis system.
상기 광원부는 집속된 백색광을 상기 광원으로 사용하며, 상기 광원은 지름 0.8㎜ 내지 1.2㎜의 범위를 갖는,
마이크로 전류전압 분석 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the light source uses focused white light as the light source, the light source has a diameter ranging from 0.8 mm to 1.2 mm,
Micro current and voltage analysis system.
상기 스테이지부는 상기 제어부에 의해 기설정된 최초의 측정 위치에서부터 x축 방향 또는 y축 방향으로 일정한 간격만큼 이동되고, 상기 소자의 전류값 및 전압값을 측정하는 동안 정지하는 과정을 자동으로 반복하는,
마이크로 전류전압 분석 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the stage part is moved by a predetermined distance from the first measurement position previously set by the control part in the x-axis direction or the y-axis direction, and stops automatically while measuring the current value and the voltage value of the device.
Micro current and voltage analysis system.
상기 소자 표면의 국부적으로 정해진 위치에 광원을 조사하는 제 2 단계; 및
상기 광원이 조사된 영역의 전류값 및 전압값을 측정하는 제 3 단계;
를 포함하고,
상기 제 1 단계 내지 상기 제 3 단계를 반복적으로 수행함으로써 연속적으로 측정된 상기 소자의 전류값 및 전압값을 맵핑하는,
태양전지 모듈 특성 분석방법.A first step of bringing a current terminal and a voltage terminal into contact with an electrode of the device;
A second step of irradiating a light source at a locally defined position of the surface of the device; And
A third step of measuring a current value and a voltage value of the region irradiated with the light source;
Lt; / RTI >
Wherein the current value and the voltage value of the device are continuously measured by repeatedly performing the first step to the third step,
Methods for characterizing solar cell modules.
상기 맵핑은 상기 제 3 단계 이후에 제어부에 의해 기설정된 최초의 측정 위치에서부터 x축 방향 또는 y축 방향으로 일정한 간격만큼 이동되고, 상기 소자의 전류값 및 전압값을 측정하는 동안 정지하는 과정을 자동으로 반복하는 것을 특징으로 하는,
태양전지 모듈 특성 분석방법.5. The method of claim 4,
The mapping is shifted by a predetermined distance from the first measurement position preset by the control unit after the third step in the x-axis direction or the y-axis direction, and the process of stopping the measurement while measuring the current value and the voltage value of the device is automatically Lt; RTI ID = 0.0 >
Methods for characterizing solar cell modules.
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| KR1020170001876A KR20180080839A (en) | 2017-01-05 | 2017-01-05 | Micro IV analysis system and thereof method |
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