The efficiency of single-junction solar cells is rapidly approaching the theoretical limit of efficiency. One of the ways to overcome the theoretical efficiency limit is a multi-junction solar cell. Silicon-based perovskite/silicon multi-junction cells, so-called tandem solar cells, have recently received a lot of attention.Currently, silicon solar cells, which account for 90% of the solar cell market, are mainly silicon homojunction solar cells. Among the upcoming technologies, the TOPCon solar cells are receiving the most attention because it is preferable because it can tolerate high-temperature processes and provides good surface passivation. In particular, most manufacturing processes for this cell are general industrial processes, except those related to back contact manufacturing. This study demonstrated a perovskite/silicon tandem device based on a conventional Si homojunction device configuration that uses a TOPCon structure to improve the voltage. Further, to minimize damage to the device, the electron transport layer of the upper cell was directly vapor-deposited on the surface of the lower cell without depositing the recombination layer. Tin oxide was used as the electron transport layer for direct contact with the p+-Si surface of the lower cell, and two methods, a spin coating method and a chemical solution vapor deposition, were applied for comparison. This study is expected to be an important stepping stone for the commercialization of tandem in the future.
단일접합 태양전지의 효율은 이론적인 효율 한계에 빠르게 근접하고 있다. 단일접합 태양전지의 이론적 효율 한계를 극복하는 방법 중 하나는 다중 접합 태양 전지다. 실리콘 셀을 하부셀로 하는 페로브스카이트/실리콘 다중 접합 태양전지, 이른바 탠덤 태양 전지는 최근 많은 주목을 받고 있다.현재 태양전지 시장의 90%를 차지하는 실리콘 태양전지는 주로 실리콘 동종접합 태양전지이다. 동종접합 태양전지 중 TOPCon 태양전지는 고온 공정에 견딜 수 있고 우수한 표면 패시베이션을 제공하여 높은 전압을 갖는 특징을 가지고 있다. 특히, 이 태양전지의 제조공정은 대부분 후면제조와 관련된 공정을 제외하고는 일반적으로 사용되는 산업공정이다. 큰 비용과 공정 변화 없이도 기술 확보가 가능하기 때문에 앞으로 상용화 셀로 큰 기대가 되고 있다. 본 연구에서는 전압을 향상시키기 위해 TOPCon셀의 수소화 패시베이션을 연구하였으며, TOPCon셀을 기반으로 하여 페로브스카이트/실리콘 탠덤 소자를 연구하였다. 또한, 소자의 데미지를 최소화하기 위해 재결합층을 증착하지 않고 상부셀의 전자수송층을 하부셀 표면에 바로 증착하였다. 하부셀의 p+Si 표면과의 직접적인 접촉을 위해 전자수송층으로 주석산화물을 사용하였으며 스핀코팅방법과 화학용액증착의 두가지 방식을 적용하여 비교하였다.