| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2012년 봄 (05/17 ~ 05/18, 무주덕유산리조트) |
| 권호 | 18권 1호 |
| 발표분야 | C. 에너지/환경 재료(Energy and Environmental Materials) |
| 제목 | CuSe과 InSe stack구조의 sputtering 방법으로 제조된 CIS 흡수층 특성 연구 |
| 초록 | CIS계 태양전지는 직접천이형 반도체로서, 1× 105 cm-1의 높은 광흡수계수를 갖고 있으며, Ga, Al등의 3족원소 또는 6족 원소의 S를 첨가함으로써 광학적 밴드갭을 1.0eV~2.7eV의 폭넓은 범위로 조절할 수 있다. CIS계 태양전지는 co-evaporation 공정으로 최고효율 20%을 얻었으나, co-evaporation 공정은 대면적에서 조성의 균일도 확보가 어려우며 장비의 대면적화에 많은 어려움이 있는 것으로 알려져 있다. 이에 반해 sputtering 공정은 co-evaporation 공정에 비해 대면적화가 용이하다는 장점이 있다. 이에 따라 sputtering 공정을 통해 CIS계 태양전지를 양산하려는 시도가 전 세계적으로 활발히 진행 중이다. sputtering 방법을 이용한 CIGS(CuInGaSe2) 전구체 제조 방법으로는 2가지 이상의 target을 동시에 sputtering하는 co-sputtering 방법과 각각의 단일 층을 순차적으로 쌓아 제조하는 stack sputtering 방법으로 분류된다. co-sputtering 방식의 경우 공정 시간을 줄일 수 있다는 장점이 있지만 흡수층의 조성비 조절이 어렵다는 단점이 있다. 이와 비교해 stack sputtering 방법은 co-sputtering 방식에 비해 공정시간이 증가한다는 단점이 존재 하지만 각 층의 power와 working pressure를 달리 하여 조성비 조절을 보다 원활하게 할 수 있다는 장점이 있다. 또한 박막의 stack 순서를 달리하여 각각의 막의 특성을 조절 할 수 있다. 본 연구에서는 Cu2Se과 In3Se2 타겟을 이용하여 stack 순서를 바꿔가며 전구체를 제조하였으며 제조된 전구체를 selenization 하여 CIS 흡수층을 제조 하였다. 본 실험에 사용된 taeget은 서는 Cu:75wt%,Se:25wt% 조성의 CuSe 타겟과 In:75wt%,Se:25wt% 조성의 InSe 타겟이다. 공정 압력은 각각 5mTorr, 10mTorr, 15mTorr, 20mTorr로 조절하였으며, 공정 Power는 100W로 고정하여 실험을 실시하였다. 이때 실험의 초기진공은 turbo-molecular pump를 이용하여 1x10-6 torr 이하로 하였으며, Target과 기판사이의 거리는 모두 동일한 조건으로 고정한 후 실험을 실시하였다. 기판은 약 1㎛ 두께의 Mo가 증착된 soda-lime glass를 사용하였다. sputtering 공정시 기판 온도는 상온으로 설정 하였으며 5rpm으로 기판을 회전하였다. 전구체 증착 후 CIS 형성을 위한 selenization 공정은 tube-furnace를 이용하였다. 이때 Se온도는 450℃ 기판온도는 550℃로 고정한 후 공정시간은 2시간으로 설정 하였다. 그 후 제조된 CIS 박막들의 특성을 분석하였다. 전기적특성은 Hall effect,4-point probe, 구조적 특성은 SEM, EDS, XRD, XRF, Raman spectroscopy를 이용하여 분석하였다. |
| 저자 | 박인선, 김재웅, 정채환 |
| 소속 | 한국생산기술(연) |
| 키워드 | CIS; sputtering; stack; solar cell; selenization |
