| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2013년 봄 (05/23 ~ 05/24, 여수 엠블호텔(THE MVL)) |
| 권호 | 19권 1호 |
| 발표분야 | C. 에너지/환경 재료(Energy and Environmental Materials) |
| 제목 | 셀렌이 포함된 이원계 타겟을 이용하여 제조된 CIGS 박막흡수층의 제조 및 특성평가 |
| 초록 | Chalcopyrite 결정구조와 1× 105 cm-1의 높은 광흡수계수를 갖고 있는 CIS계 태양전지는 동시진공증발법으로 독일의 ZSW에서 최고효율 20.4%을 얻었으나, 동시진공증발법은 대면적에서 조성의 균일도 미확보와 소스등 가격절감한계가 있는 것으로 알려져 있다. 또 다른 제조방법으로 스퍼터링공정을 이용한 Cu(In,Ga)Se2(CIGS) 전구체 제조 방법이 있는데 동시 스퍼터링방식과 적층형 스퍼터링방식으로 분류되고 적층형 스퍼터링방식은 각 층의 파워와 공정압력을 달리 하여 조성비 조절을 보다 원활하게 할 수 있다는 장점이 있다. 스퍼터링방식으로 제조한 전구체를 셀렌화 공정 중에 Cu, In, Ga에 비하여 원자반경이 매우 큰 Se이 금속전구체 내로 침투하게 되면서 박막 내에서 심한 부피 팽창이 일어나 균일한 미세구조를 갖는 CIGS 박막을 만들어 내기 힘들다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 전구체 형성 시에 금속 전구체 뿐만 아니라 Se이 포함된 전구체를 제조함으로써, 기존의 금속 원소만을 sputtering 했던 공정의 단점인 부피 팽창 문제를 해결하려고 한다. 본 연구에서 Cu2Se, In2Se3, Cu3Ga 타겟을 이용하여 스택순서를 제조된 전구체에 셀렌화공정을 실시하여 CIGS 흡수층을 제조하였다. 기판은 약 1㎛ 두께의 Mo가 증착된 Soda-Lime Glass (SLG)를 사용하였다. 각 샘플의 적층구조는 (A) Cu3Ga / Cu2Se / In2Se3 / Mo / SLG , (B) Cu2Se / Cu3Ga / In2Se3 / Mo / SLG , (C) Cu3Ga / In2Se3 / Mo / SLG 의 순서이다. 전구체 증착 후 CIGS 흡수층 형성을 위해 Rapid Thermal Process (RTP, 2-zone)를 이용하여 셀렌화 공정을 실시하였다. Se소스는 300~450℃의 온도에서 열처리를 하였고 Se 분위기에서 기판온도를 600℃로 유지한 채 30~60분 동안 공정을 실시하였다. 그 후 제조된 CIGS 박막은 Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM)을 이용하여 표면형상을 관찰하였고, 박막의 결정 구조 변화와 이차상을 관찰하기 위해 X-ray Diffraction (XRD), Raman spectroscopy을 이용하였다. 그리고 X-ray Fluorescence (XRF)을 이용하여 각 물질의 조성비를 분석하였다. 제조된 CIGS박막의 성능을 위해 각 샘플의 소수캐리어의 수명을 Time-Resolved Photoluminescence (TRPL)을 이용하여 측정하였다. 모든 샘플에서는 CIGS 결정성장이 이루어졌고, XRD분석으로도 CIGS 결정을 확인할 수 있었다. 하지만 박막의 스택구조에 따라 약간씩 다른 이차상을 관찰되었다. |
| 저자 | 박인선1, 김진혁2, 정채환1 |
| 소속 | 1한국생산기술(연), 2전남대 |
| 키워드 | CIGS; 스퍼터링(Sputtering); 적층형 구조; 셀렌화공정(Selenization) |
