| 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 | 동시증착법으로 제조된 Cu3Ga/In2Se3전구체의 셀렌 증발온도에 따른 특성변화 연구 |
| 초록 | CIS계 태양전지는 광흡수계수가 크고 또한 3족계열 원소를 Ga 및 Al으로, 6족계열 원소를 S로 치환함으로써 1.0eV~2.4eV까지 다양한 광학적 밴드갭으로 조절할 수 있는 장점이 있다. 태양전지 제조법에는 Co-Evaporation법이 많이 이용되고 있지만 대면적화와 조성의 균일 분포가 어려워 현재는 Sputtering법이 많이 연구되고 있으며 특히 Co-sputtering법은 두 가지 이상의 타겟을 이용해 동시에 증착하면서 각 타겟별 Power를 제어하여 조성비를 조절할 수 있는 장점이 있다. 그러나 Sputtering법은 증착 후 별도의 결정화 공정이 필요하며 공정 중 다양한 변수의 제어가 필요하다. 이러한 변수들의 최적조건을 찾는 것은 CIGS 광 흡수층 제조에 매우 중요하며 따라서 본 연구에서는 Co-sputtering법으로 동시 증착된 전구체를 Selenization하여 흡수층을 제조하였으며 특히 Selenization할 때 Se vapor의 증발온도를 변수로 두어 이에 따른 흡수층의 특성을 조사하였다. 본 실험에서는 박막 증착 시 각 타겟과 기판사이의 거리는 15cm로 두고 기판의 회전속도는 5rpm으로 고정하였으며 Soda-Lime Glass (SLG)위에 DC-sputtering으로 Mo을 약 1μm를 증착하여 후면전극으로 사용하였다. 흡수층 증착에는 Cu3Ga과 In2Se3타겟을 이용하여 공정압력 1mTorr에서 10mTorr까지 변화를 주어 Co-sputtering법으로 전구체를 제조하였으며 조성비는 각 타겟의 Power에 변화를 주어 조절하였다. Cu3Ga타겟은 DC-power를 이용하여 30W에서 60W까지, In2Se3타겟은 RF-power를 이용하여 100W에서 120W까지 변화를 주어 I/III비와 Ga/III비를 조절하였으며 이 후 제조된 전구체는 RTP(Rapid thermal process)를 이용하여 결정화하였다. 이 때 Se의 증발온도를 변수로 두어 결정화하였는데 Se의 증발온도는 각각 300℃, 350℃, 400℃, 450℃로 설정하였다. 또한 기판온도는 600℃, 결정화 시간은 60분으로 고정하였다. RTP의 Carrier gas로는 Ar을 사용하였으며 Mass Flow Controller (MFC)를 이용하여 유량을 500sccm으로 공급하면서 Venting valve를 조절하여 RTP의 내부압력을 대기압상태로 공정을 실시하였다. 이 후 제조된 흡수층은 Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM)을 통해 미세구조를 분석하였으며 X-Ray Diffraction (XRD)와 Raman spectroscopy를 이용하여 결정성을 분석하였다. 또한 X-Ray Fluorescence (XRF)를 이용하여 조성비를 분석하였으며 Time-Resolved Photoluminescence (TRPL)을 이용하여 Fluorescence life time을 측정하여 Minority carrier life time을 분석하였다. FE-SEM에 의하면 Se vapor의 온도가 결정크기에 영향을 주었으며 각 시편의 XRD 데이터에 (112)Peak이 발견되었다. 또한 XRF에 의하면 Se의 증발온도가 클수록 Se의 비가 높아 졌으나 I/III와 Ga/III비는 크게 영향을 받지 않았다. |
| 저자 | 윤성민1, 김진혁2, 정채환1 |
| 소속 | 1한국생산기술(연), 2전남대 |
| 키워드 | CIGS; Selenization; 셀렌 증발온도 |
