| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2012년 가을 (11/07 ~ 11/09, 라카이샌드파인 리조트) |
| 권호 | 18권 2호 |
| 발표분야 | C. 에너지/환경 재료(Energy and Environmental Materials) |
| 제목 | 동시진공증발공정을 이용한 Cu2ZnSnSe4 광흡수층 박막 제조 및 태양전지 특성 |
| 초록 | 황화카드뮴(CdS) 완충층과 결합하여 PN 이종접합을 형성하는 광흡수층으로 이루어진 CIGS(CuInGaSe2) 박막 태양전지는 고효율 및 높은 화학적 안정성 등의 장점 덕에 상용화 단계에 있으나, 상대적으로 매장량이 적고 ITO 소재의 디스플레이 산업 수요에 의해 가격이 불안정한 인듐(In)과 독성 원소인 카드뮴(Cd)의 사용이 양산화에 있어서 단점으로 작용한다. 환경친화적인 범용원소를 사용하는 CZTS계(Cu2ZnSnS4, Cu2ZnSnSe4 혹은 Cu2ZnSn(S,Se)4) 광흡수층은 황화아연(ZnS)과의 이종접합 형성에 유리하고 높은 광흡수계수(1⨉104 cm-1)를 가지며 밴드갭 조절이 가능하여, 위에서 언급한 CIGS의 단점을 극복하는 훌륭한 대체물질이 될 수 있다. 최근 미국의 IBM에서 하이드라진을 이용한 비진공 방식으로 전구체를 합성한 후 후열처리를 거치는 2단계 공정을 기반으로 10% 이상의 효율을 보이는 CZTSSe(Cu2ZnSn(S,Se)4) 태양전지를 제조하여 그 가능성을 입증하였는데[1], 이러한 2단계 공정의 연구는 활발히 진행되어 온 반면[2-4], 진공환경에서의 주석(Sn) 손실 문제 등으로 인해 조성조절의 용이성이라는 장점에도 불구하고 동시진공증발법 기반의 연구 결과는 상대적으로 적다. 본 연구에서는, 최근 NREL에서 2단계 공정이 아닌 동시진공증발방식을 기반으로 CZTSe(Cu2ZnSnSe4) 박막 태양전지를 제조하여 9% 이상의 변환효율을 달성한 것에 주목하여[5], Sn의 손실을 최소화하면서 결정성이 좋은 박막 생성을 목표로 동시진공증발법을 이용한 CZTSe 광흡수층 박막을 합성하고, 이를 이용한 태양전지를 제조하여 그 특성을 연구하였다. [1] D.A.R. Barkhouse, O. Gunawan, T. Gokmen, T.K. Todorov, D.B. Mitzi, Prog. Photovolt: Res. Appl. 20 (2012) 6. [2] H. Katagiri, K. Jimbo, S. Yamada, T. Kamimura, W.S. Maw, T. Fukano, T. Ito, T. Motohiro, Appl. Phys. Express 1 (2008) 04120. [3] G. Zoppi, I. Forbes, R. W. Miles, P. J. Dale, J. J. Scragg, L. M. Peter, Prog. Photovolt: Res. Appl. 17 (2009) 315. [4] B. Shin, O. Gunawan, Y. Zhu, N.A. Bojarczuk, S.J. Chey, S. Guha, Prog. Photovolt: Res. Appl., 2 NOV 2011, DOI: 10.1002/pip.1174. [5] I. Repins, C. Beall, N. Vora, C. DeHart, D. Kuciauskas, P. Dippo, B. To, J. Mann, W.-C. Hsu, A. Goodrich, R. Noufi, Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 101 (2012) 154. |
| 저자 | 최혜림1, 곽지혜2, 윤재호2, 안세진2, 안승규2, 신기식2, 윤경훈2, 장건익1 |
| 소속 | 1충북대, 2한국에너지기술(연) |
| 키워드 | CZTS계 태양전지; 동시진공증발공정; 광흡수층 |
