| 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 | Stoichiometric single target을 이용한 플렉서블 기판에서의 온도에 따른 CGS 흡수층 특성 |
| 초록 | 20% 이상의 실험실 레벨을 실증하고 있는 CIS 계 태양전지는 저가형 고효율의 태양전지로 광범위하게 연구되고 있다. 그러나 기존의 Co-evaporation 법으로는 Se에 의한 챔버 내부의 오염과 부품의 부식 등의 문제점이 많아 Sputter 공정에 의한 흡수층 제조가 대안으로 제시되고 있으나, 현재까지 개발된 Sputter 공정은 Cu/In/Ga 금속 전구체를 DC 스퍼터로 증착한 후 H2Se/H2S 유독 가스 분위기에서 열처리 하여 유독가스 처리 및 공정 시간 등의 문제로 한계점이 드러나고 있다. 이를 개선하기 위해 본 연구에서는 셀렌화 공정 등 후처리 공정을 생략할 수 있고, 유독 가스 처리 설비가 필요 없어 공정설비 단가를 낮출 수 있는 CGS계 셀렌화합물 단일 타겟을 이용하여 CGS 흡수층 박막을 제작하였다. 또한 평평하지 않은 벽이나 공간에 응용이 용이하고, 기존의 glass 대비 매우 경량이고 유연하여, 비용을 상당히 줄일 수 있는 플렉서블 기판을 사용하였다. CGS 흡수층 박막은 stoichiometric compound single target 을 사용하여 combinatorial magnetron sputtering system으로 제작되었으며, 25℃~200℃ 아르곤 분위기에서 셀렌화 후처리 공정 없이 진행되었다. 플렉서블 기판 (PI) 위에 0.2~1.5um 의 두께를 가지는 CGS 박막을 성장시켰으며, XRD 분석결과, CGS 박막의 결정성은 박막 두께가 두꺼울수록 chalcopyrite 특성을 나타내는 peak을 보였고, 다른 2차 phase는 관찰되지 않았다. 이는 스퍼터링 법을 이용하여 한번의 증착으로 성장된 CGS 박막의 우수한 결정학적 특징을 보여주고 있다. 또한 온도가 높을수록 chalcopyrite 특성 peak 이 나타나 온도가 높을수록 결정성이 좋아짐을 알 수 있다. Raman spectroscope 분석에서도 마찬가지로 온도가 높아질수록 chalcopyrite 결정특성이 높아짐을 보였다. 온도에 따른 밴드갭 에너지의 경우, 상온을 제외한 100℃~200℃에서 증착했을 때, 1.5~1.6eV의 밴드갭 에너지를 나타내, CGS 밴드갭 에너지와 상응함을 확인하였고, 온도에 따른 chemical composition의 변화는 크게 없음을 확인했다. 본 발표에서는 플렉서블 기판 상에 단일 sputtering target을 이용하여 성장된 CGS 박막의 온도 특성에 따른 전기적, 광학적 특성을 추가적으로 토론한 후 박막 태양전지 효율변화에 미치는 영향을 알아보겠다. |
| 저자 | 이전량1, 박재철1, 구보라1, 한은미2, 깁태원1 |
| 소속 | 1한국생산기술(연), 2전남대 |
| 키워드 | CuGaSe2; combinatorial sputtering; Thin film Solar cell; Flexible substrate |
