Design and fabrication of transparent thin-film silicon solar cell with the colored transparent electrode of ITO and AZO based on DBR-diffuser structure
- Alternative Title
- ITO와 AZO로 구성된 DBR-diffuser 구조의 색상 투명전극을 적용한 투광형 박막 실리콘 태양전지 설계 및 제작
- Abstract
- 건물일체형 태양광 발전 시스템 (BIPV) 창문에 적용하기 위해서, 다양한 색상이 구현되는 반투명 비정질 실리콘 박막 태양전지 셀과 모듈을 제작하였다. 가시광선 파장에서, 태양광 발전을 위한 빛의 흡수와 색상 구현을 위한 빛의 반사가 트레이드 오프 관계에서 ~ DBR-diffuser 구조를 개발하였다. DBR은 두 물질을 교대로 쌓아 물질들의 굴절률 차이를 이용해 각 계면에서 일어난 반사빛으로서 색상을 구현한다. 그 위의 표면이 울퉁불퉁한 diffuser 구조를 통하여 원하지 않는 빛을 산란시켜 색상 노이즈를 23% 억제할 수 있다. DBR-diffuser 전극의 구성 재료는 ITO와 AZO를 사용하여 색상을 구현할 뿐만 아니라, 태양전지의 전극으로서 역할도 수행한다. DBR-diffuser 전극은 광학 시뮬레이션으로 설계됐으며, ITO와 AZO의 두께를 바꿔 청색, 녹색, 적색 등 다양한 색상을 구현할 수 있다. 모놀리식 방식으로 제작된 태양전지 모듈도 DBR-diffuser 구조를 적용하여 색상 구현을 할 수 있었다. 개발된 투명 DBR-diffuser 전극은 불투명·투명 태양전지와 다양한 소재로 만든 모듈의 색 품질을 개선하는 데 폭넓게 적용할 수 있다.
- Issued Date
- 2022
- Awarded Date
- 2022. 2
- Type
- Dissertation
- Keyword
- 태양전지
- Publisher
- 부경대학교
- Alternative Author(s)
- Jihun Kim
- Affiliation
- 부경대학교 대학원
- Department
- 대학원 재료공학과
- Advisor
- 박운익
- Table Of Contents
- I. Introduction 1
1.1. Global warming and renewable energy 1
1.2. Building integrated photovoltaic and a-Si:H solar cell 2
1.3. Aesthetic characteristics of buildings and color realization 3
II. Background 4
2.1. Semiconductor 4
2.1.1. Basic principles of semiconductor 4
2.1.2. Doping 5
2.1.3 p-n junction 6
2.2 Basics of solar cell 7
2.2.1. Photovoltaic effect 7
2.2.2. a-Si:H solar cell structure 8
2.2.3. Properties of Solar Cells 9
2.2.4. Hydrogenated amorphous silicon solar cells 13
2.3. Transparent electrodes 19
2.3.1. Conditions and various types of transparent electrodes 19
2.3.2. TCO and solar cells 20
2.4. Distributed Bragg Reflector 21
2.5. Color theory 23
2.5.1. Light and color 23
2.5.2. Definition of color 24
2.5.3. Color system 25
2.5.4. CIE 1931 color system 26
III. Experiments 28
3.1. Sample preparation and DBR-diffuser electrode 29
3.2. Deposition of a-Si:H by PECVD 30
3.3. Deposition of rear multi-layered OMO electrode 30
3.4. Analysis Method of thin films and solar cells 31
IV. Results and discussion 32
4.1 Design of DBR-AZO diffuser electrode 32
4.2. Characteristics of colored a-Si:H Solar Cell 39
4.3. Electrical and optical characteristics of colored a-Si:H solar cells. 41
4.4. Characteristics of colored a-Si:H Solar module 45
V. Conclusion 49
Reference 50
- Degree
- Master
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