Preparation of Device-quality CulnSe2 Thin Films by Electrodeposition and Annealing
- 주제(키워드) CuInSe2 Solar Cell
- 발행기관 고려대학교 그린스쿨대학원
- 지도교수 김동환
- 지도교수 김홍곤
- 발행년도 2013
- 학위수여년월 2013. 2
- 학위구분 석사
- 학과 그린스쿨대학원 에너지·환경정책기술학과
- 원문페이지 81 p
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/korea/000000039520
- 본문언어 한국어
- 제출원본 000045746310
초록/요약
Cu, In, Ga, Se, S 등 I-III-VI족 화합물로 구성된 박막태양전지는 광흡수층의 광흡수 계수가 실리콘 대비 약 100배 정도 높아 약한 태양광에도 발전이 가능하며 장기적으로 전기광화학적 안정성이 우수한 특성을 갖고 있다. 진공방식으로 제조한 Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) 태양전지는 최근 광전변환 효율이 20%를 상회하는 수준에 이르렀으나 보다 시장 경쟁력을 갖추기 위해 공정비용을 낮출 수 있는 비진공 방식에 의한 CIGS 광흡수층 제조에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Electrodeposition (전착법)은 비진공 방식 중에서 밀도가 높은 광흡수층을 형성할 수 있는 박막 형성 방법으로 알려져 있다. CIGS 태양전지 효율의 가장 중요한 요소는 광흡수층을 이루는 성분의 조성 비율 조절인데, 전착법에서는 Cu(구리)가 상대적으로 빠르게 전착되므로 적절한 비율로 각 원소를 전착시키는 것이 중요한 기술이다. 이 논문에서는 Cu, In(인듐), Se(셀레늄)으로 구성된 precursor(전구체)의 각 원소 precursor의 농도 조절과 additives(첨가제) 함량 조절을 통한 CuInSe2 (CISe) 광흡수층의 조성 조절 방법을 제시하고, 광활성이 우수한 Cupoor한 광흡수층 제조 방법과 조건을 논하고자 한다. 전착법으로 형성되는 CISe 박막의 Cu, In, Se 조성 비는 전구체 용액의 농도보다, pH 조절과 금속이온의 이동속도를 조절하기 위해 첨가하는 additive (첨가제) 농도에 크게 영향을 받았다. 또한 전착된 박막을 500℃, 550℃, 580℃에서 selenization(셀렌화 열처리)한 결과, selenization 온도가 높아질수록 grain growth(입자 성장)가 이루어지고 CISe 상의 결정성이 향상됨을 보았으며, 550℃ 조건에서 가장 안정한 미세구조를 얻었다. 그리고 selenization의 방법에 있어서 바로 목표온도 550℃에서 selenization한 것 보다, 중간 단계의 온도에서 annealing 시킨 후, 목표온도에서 selenization한 경우 박막의 결정성이 더욱 향상됨을 보았다. 본 연구 결과, electrodeposition & step selenization으로 균일한 미세구조와 CISe 단일상을 가진 박막 태양전지 소자를 만들었다.
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Abstract
Contents
List of Tables
List of Figures
1. 서론
1.1. 연구배경
1.2. 전착법을 이용한 CuInSe2 태양전지 연구의 필요성
2. 이론적 고찰
2.1. 태양전지 원리
2.2. CuInSe2 박막의 전착 원리
3. 실험 방법
3.1. 전착법을이용한 광흡수층 박막 제조
3.2. 광흡수층의 열처리와 이차상 제거
3.3. 광흡수층의 구조 및 광전기화학 특성 분석
3.4. CuInSe2 소자 제작
4. 실험 결과
4.1. Additives 몰농도에 따른 광흡수층 특성분석
4.2. Precursor 몰농도에 따른 광흡수층 특성분석
4.3. CuInSe2 광흡수층의 KCN Etching 효과 분석
4.4. CuInSe2 광흡수층의 열처리 방법에 따른 효과 분석
4.5. CuInSe2 태양전지 특성
5. 결론
References
Appendix
