| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2014년 가을 (11/27 ~ 11/28, 대전컨벤션센터) |
| 권호 | 20권 2호 |
| 발표분야 | C. 에너지/환경 재료(Energy and Environmental Materials) |
| 제목 | Synthesis of CuSbS2 Nanoparticles as Promising Solar Energy Materials: A Green, Faclie, and Low-cost |
| 초록 | 2011년 칼코파이라이트(chalcopyrite)형 화합물(CuInGaS2, CIS2) 반도체 박막 태양전지의 효율이 20%를 선회 하면서 차세대 태양전지로서 주목을 받아왔다. 직적첩이형 밴드갭 특성과 높은 광흡수 계수(105 cm-1)를 가지고 있으며 2~3 ㎛의 두께로도 광전변환을 위한 충분한 빛을 흡수할 수 있다. 하지만 매장량이 제한적인 In, Ga과 같은 값비싼 희소원소들이 사용되기 때문에 태양전지 대량 생산 시에 그 원가를 낮추는 것에 한계가 있다. 1996년 일본의 Katagari는 In과 Ga을 Zn 및 Sn으로 치환하여 만든 Cu2ZnSnS4(CZTS) 화합물 반도체를 사용하여 400mV의 개방전압과 0.66%의 광전변환 효율을 보고함으로써, 매장량이 풍부하며 지속 가능한 원소들을(Zn, Sn) 사용한 태양전지를 제작 할 수 있는 가능성을 제시 하였고, 최근 CZTS 태양전지 최고 효율은 12%로 보고되고 있다. 최근 매장량이 풍부한 몇몇 원소들을(Sb, Ge, Fe) 사용하여 In, Ga을 치환한 화합물 반도체 개발에 관한 연구가 지속적으로 진행 되고 있다. CuSbS2(CAS) 화합물이 태양전지 재료로써의 잠재력이 CIGS 화합물에 근접 하다는 연구 결과가 보고되었고, 2013년 W. Septina으로 부터 3%의 효율이 보고되면서 그 가능성이 확인 되었다. 우리는 mechano-chemical method를 이용하여 어떠한 용매를 사용하지 않고, Cu, Sb, S (Se)의 3가지 금속 전구체들만으로 CAS 또는 CASe nanoparticle (NPs)들을 한번에 ~20g을 합성하였다. 합성된 CAS NPs들의 결정성과 합성 중 phase evolution의 과정들을 조사하기 위하여 X-ray diffraction, transmission electron microscope, raman microscope으로 분석 되었으며, 또한 광특성들을 조사하기 위하여 UV-Vis spectroscope가 사용되었다. mechano-chemical method을 통하여 합성된 CAS와 CASe NPs들은 4시간 이내 완벽히 합성 되었으며, 밴드갭은 각각 1.4, 1.0 eV를 갖는 것으로 조사되었다. |
| 저자 | 박보인1, 이재승2, 박종구1, 조소혜1, 이도권1, 이승용1 |
| 소속 | 1한국과학기술(연), 2고려대 |
| 키워드 | photovoltaics; thin film; solar cells |
