Cu/(In,Ga)2Se3 적층 전구체의 CuIn 액상 및 표면처리를 이용한 Cu(In,Ga)Se2 박막 성장 = Growh of Cu(In,Ga)Se2 thin film assisted by liquid CuIn from stacked Cu/(In,Ga)2Se3 precursor and by surface treatment

Cited 0 time in webofscience Cited 0 time in scopus
  • Hit : 781
  • Download : 0
Cu(In,Ga)Se2 CIGS 를 기반으로 한 박막태양전지는 적절한 밴드갭, 장기적인 안정성 및 저가 생산으로 인해 박막태양전지 소자로서 선도적인 역할을 계속하였다. 지난 몇 년 동안, 세계에서 많은 연구 그룹들은 CIGS 박막 성장을 위한 다양한 공정을 보고했다. 현재까지, CIGS 흡수층의 증착을 위한 가장 성공적인 방법은 20% 이상의 효율을 달성한 Cu, In, Ga 과 Se 을 동시 진공증발법(co-evaporation)으로 CIGS 흡수층을 증착하는 것이다. 그러나 evaporation 공정은 대면적에서 조성제어에 불리하다. 반면 selenization 공정(two-step process)는 고품질의 CIGS 박막을 저비용으로 대량 생산하기에 각광받고 있는 방법이다. 또한 조성, 박막 두께 제어에 용이하다는 장점을 갖고 있다. 일반적으로 Cu-In-Ga 합금 또는 In/CuGa 적층 금속 전구체를 스퍼터링으로 증착하고 독성의 H2Se 분위기에서 selenization 함으로써 CIGS 박막을 성장시키게 된다. 이렇게 제조된 CIGS 태양전지는 16% 모듈효율을 보고하고 있다. 하지만 높은 고효율에도 selenization 공정의 문제점 및 세부사항은 아직 완전히 이해되지 않고 있다. 기본적으로 selenization 공정에는 두 가지 문제가 있다. 하나는 CIGS/Mo 계면에서의 adhesion 문제이고 다른 하나는 CIGS 박막 표면의 Ga 공핍 문제이다. 첫 번째, adhesion 문제는 selenization 동안 금속 원자 크기에 비해 상대적으로 매우 큰 Se 원자에 의해 발생된다. Adhesion 문제는 Se 과 반응하는 전구체의 부피 팽창에 의한 stress 로 인하여 발생된다고 알려져 있다. 또한 CIGS/Mo 계면 사이의 void는 Se 과의 금속 전구체 반응에서 표면에서 공급되는 Se 과의 반응과정 중 금속 전구체의 표면으로의 확산(Kirkendall effect)으로 인하여 발생된다고 알려져 있다. 이러한 문제점 adhesion 및 void 문제는 대면적에서 태양전지의 재현성 및 효율특성의 감소를 유도할 수 있다. 두 번째는, In과 Ga의 Se 과의 반응성 차이로 인한 Ga grading 현상이다. CuInSe2(CIS) 의 밴드 갭 향상을 위해 일반적으로 Ga 을 첨가하게 되는데, 거의 모든 Ga이 Mo 후면전극 쪽으로 축적되고 CIGS 표면에 Ga 이 부족한 현상이 일어나게 되고 표면에는 CuInSe2 와 바닥에는 CuGaSe2 상으로 분리되기도 한다. 따라서 소자는 CIS 태양전지 처럼 낮은 개방전으로 작동하게 된다. 이 Ga grading 은 In 과 Ga의 서로 다른 Se 과의 반응속도로 인해 박생되는데, 본 연구에서 이를 해결하기 위해 Se을 포함하고 있는 Cu/(In,Ga)2Se3 적층 전구체를 제안하였다. 또한, CIGS 표면의 밴드갭의 증가하더라도, deep level 결함으로 인한 계면 재결합에 의한 개방전압 감소 효과가 일어나기도 하는데, 이를 해결하기 위해 CIGS 표면처리에 대한 연구를 하였다...
Advisors
안병태researcherAhn, Byung Taeresearcher
Description
한국과학기술원 :신소재공학과,
Publisher
한국과학기술원
Issue Date
2015
Identifier
325007
Language
kor
Description

학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 신소재공학과, 2015.2 ,[xi, 152 p :]

Keywords

적층 전구체; 액상; 저온 반응; 표면 처리; 결함; 도핑; 갈륨; 황; 광흡수층; Cu(In; Ga)Se2; Cu/(In; Ga)2Se3; stacked precursor; liquid phase; low-temperature reaction; surface treatment; defect passivation; hole blocking layer; doping; OVC

URI
http://hdl.handle.net/10203/206295
Link
http://library.kaist.ac.kr/search/detail/view.do?bibCtrlNo=615642&flag=dissertation
Appears in Collection
MS-Theses_Ph.D.(박사논문)
Files in This Item
There are no files associated with this item.

qr_code

  • mendeley

    citeulike


rss_1.0 rss_2.0 atom_1.0