• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.138-138
• /
• 2009

Recently, thin-film solar cells of Cu(In,Ga)$Se_2$(CIGS) have reached a high level of performance, which has resulted in a 19.9%-efficient device. These conventional devices were typically fabricated using chemical bath deposited CdS buffer layer between the CIGS absorber layer and ZnO window layer. However, the short wavelength response of CIGS solar cell is limited by narrow CdS band gap of about 2.42 eV. Taking into consideration the environmental aspect, the toxic Cd element should be replaced by a different material. It is why during last decades many efforts have been provided to achieve high efficiency Cd-free CIGS solar cells. In order to alternate CdS buffer layer, ZnS buffer layer is grown by using chemical bath deposition(CBD) technique. The thickness and chemical composition of ZnS buffer layer can be conveniently by varying the CBD processing parameters. The processing parameters were optimized to match band gap of ZnS films to the solar spectrum and exclude the creation of morphology defects. Optimized ZnS buffer layer showed higher optical transmittance than conventional thick-CdS buffer layer at the short wavelength below ~520 nm. Then, chemically deposited ZnS buffer layer was applied to CIGS solar cell as a alternative for the standard CdS/CIGS device configuration. This CIGS solar cells were characterized by current-voltage and quantum efficiency measurement.

• 한국재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
• /
• pp.35.1-35.1
• /
• 2010

The Cu(In,Ga)Se2(CIGS) thin film solar cells have been achieved until almost 20% efficiency by NREL. These solar cells include chemically deposited CdS as buffer layer between CIGS absorber layer and ZnO window layer. Although CIGS solar cells with CdS buffer layer show excellent performance, many groups made hard efforts to overcome its disadvantages in terms of high absorption of short wavelength, Cd hazardous element. Among Cd-free candidate materials, the CIGS thin film solar cells with Zn compound buffer layer seem to be promising with 15.2%(module by showa shell K.K.), 18.6%(small area by NREL). However, few groups were successful to report high-efficiency CIGS solar cells with Zn compound buffer layer, compared to be known how to fabricate these solar cells. Each group's chemical bah deposition (CBD) condition is seriously different. It may mean that it is not fully understood to grow high quality Zn compound thin film on the CIGS using CBD. In this study, we focused to clarify growth mechanism of chemically deposited Zn compound thin film on the CIGS, especially. Additionally, we tried to characterize junction properties with unfavorable issues, that is, slow growth rate, imperfect film coverage and minimize these issues. Early works reported that film deposition rate increased with reagent concentration and film covered whole rough CIGS surface. But they did not mention well how film growth of zinc compound evolves homogeneously or heterogeneously and what kinds of defects exist within film that can cause low solar performance. We observed sufficient correlation between growth quality and concentration of NH3 as complex agent. When NH3 concentration increased, thickness of zinc compound increased with dominant heterogeneous growth for high quality film. But the large amounts of NH3 in the solution made many particles of zinc hydroxide due to hydroxide ions. The zinc hydroxides bonded weakly to the CIGS surface have been removed at rinsing after CBD.

• 한국재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
• /
• pp.92-92
• /
• 2012

Chalcopyrite-type Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) is one of the most attractive compound semiconductor materials for thin film solar cells. Among various approaches to prepare the CIGS thin film, the powder process offers an extremely simple and materials-efficient method. Here, we present the mechano-chemical synthesis of CIGS compound powders and their use as an ink material for screen-printing. During the synthesis process, milling time and speed were varied in the range of 10~600 min and 100~300 rpm, respectively. Both phase evolution and powder characteristics were carefully monitored by X-ray diffraction (XRD) method, scanning electron microscope (SEM) observation, and particle size analysis by scanning mobility particle spectrometer (SMPS) and aerodynamic particle sizer (APS). We found the optimal milling condition as 200 rpm for 120 min but also found that a monolithic phase of CIGS powders without severe particle aggregation was difficult to be obtained by the mechano-chemical milling alone. Therefore, the optimized milling condition was combined with an adequate heat-treatment (300oC for 60 min) to provide the monolithic CIGS powder of a single phase with affordable particle characteristics for the preparation of CIGS thin film. The powder was used to prepare an ink for screen printing with which dense CIGS thin films were fabricated under the controlled selenization. The morphology and electrical properties of the thin films were analyzed by SEM images and hall measurement, respectively.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.705-705
• /
• 2013

CIGS 박막태양 전지는 I-III-VI Chalcopyrite 결정구조를 가진 화합물 반도체 태양전지로 인위적인 밴드갭 조작을 통하여 효율 향상에 용이하다. 4원소 화합물인 CIGS 광흡수층의 대표적인제조 방법으로는 co-evaporation 공정법이 있다. 동시 증발법은 CIGS 결정을 최적화하기 위하여 박막이 증착되는 동안 기판의 온도를 3단계로 변화시켜주는 3-stage 공정을 통하여 제작된다. 일반적으로 CIGS 박막태양전지는 전면전극으로 투명전도막이 사용되며 높은 광투과성과 전기전도성을 가져야 한다. 투명전도막의 광학적, 전기적 특성은 CIGS 박막태양전지의 효율에 영향을 미치기 때문에 최적화된 조건이 요구된다. 본 연구에서는 CIGS 광흡수층은 Ga/(In+Ga)=0.31, Cu/(In+Ga)=0.86으로 최적화 시켰으며, 투명전도막은 Ga이 도핑된 ZnO박막을 RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 증착하였다. CIGS 박막 태양전지 직렬저항 성분인 투명 전도막의 비저항이 $4.46{\times}{\square}10{\square}-3{\square}$(${\Omega}$-cm)에서 $9.3{\times}{\square}0{\square}-4{\square}$(${\Omega}$-cm) 으로 변화함에 따라 Efficiency가 9.67%에서 16.47%으로 증가하였으며, Voc가 508 mV에서 596 mV으로, Jsc가 29.27 mA/$cm^2$에서 37.84 mA/$cm^2$으로, FF factor가 64.99%에서 72.96%로 증가하였다. 이에 따른 투명 전도막의 전기적, 광학적 특성을 통해 CIGS 박막태양전지에 미치는 영향에 대해 조사하였다.

• 보존과학회지
• /
• 제25권4호
• /
• pp.465-471
• /
• 2009

본 연구에서는 Methyl Bromide를 대체할 15% Ethylene Oxide + 85% HFC 134a, 20% Ethylene Oxide + 80% $CO_2$, 99% Sulfuryl Fluoride + 1% Inert Gas를 이용하여 훈증처리 시, 금속, 안료, 섬유 및 지류시편에 미치는 영향을 관찰한 실험이다. 15% Ethylene Oxide + 85% HFC 134a을 200g/$m^3$, 48시간 훈증 처리 한 결과 Cu 시편은 1차 및 2차 훈증처리 실험 모두 육안으로 식별할 수 있는 평균 3.40, 4.17의 색차값을 나타났다. 그 외의 시편에서는 색차값이 3.0 미만으로 나타났다. 20% Ethylene Oxide + 80% $CO_2$을 150g/$m^3$, 48시간 처리한 1, 2차 훈증처리 모두 전체적으로 실험군의 색차값이 평균 3.0 미만으로 나타났으며 이는 육안으로 식별할 수 없는 미미한 색차이다. 이에 따라 이 연구에 사용된 재질에 비교적 안정적이라고 판단된다. 99% Sulfuryl Fluoride + 1% Inert Gas로 50g/$m^3$, 48시간 처리한 결과, 안료 중 장단 시편은 1, 2차 훈증처리 시 대조군의 색차값과 비교하여 보았을 때 3.0이상 색차값의 변화가 나타났다. 그 외의 시편에서는 색차값이 평균 3.0 미만으로 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.312.1-312.1
• /
• 2014

Chalcopyrite계 화합물 반도체인 $Cu(InGa)Se_2$ (CIGS)는 직접천이형 에너지 밴드갭과 전파장 영역에 대하여 높은 광흡수계수($1{\times}$[10]^5/cm)를 가지므로 두께 $1{\sim}2{\mu}m$인 박막형태으로 고효율의 태양전지 제조가 가능하다. 또한, 박막공정의 저가 가능성을 나타내면서 전세계적으로 많은 연구와 관심을 받고 있고, 현재 상용화되어 있는 결정질실리콘 태양전지를 대체할만한 재료로 주목 받고 있다. 일반적으로, CIGS박막형 태양전지 구성은는 유리를 기판으로 하여 5개의 단위 박막인 Mo 후면전극, p형 반도체 CIGS 광흡수층, n형 반도체 CdS 버퍼층, doped-ZnO 상부 투명전극, $MgF_2$ 반사방지막으로 이루어진다. 이들 중에서 태양전지의 에너지 변환효율에 결정적인 영향을 미치는 구성된다. CIGS 광흡수층의 제조는 크게 진공법과 비진공방법으로 나뉜다. 현재까지 보고된 문헌에 따르면 CIGS 박막형 태양전지의 경우에 동시증발법으로 20.3%의 에너지 변환효율을 보였지만,는데, 이는 진공장비 특성상 공정단가가 높고 대면적화가 어렵다는 단점을 가진다. 따라서, 비진공법을 이용하여 광흡수층 제작하는 것이 기술적으로 진보할 여지가 크다고 볼 수 있다. 반면 현재 상용화되어 있는 결정질실리콘 태양전지를 대체할만한 방법으로 주목 받고 있는 비진공을 이용한 저가공정은 최근 15.5%의 에너지 변환효율이 보고 되었다. 비진공법에는 전계를 이용한 증착법 및 스프레이법으로 나뉘며, 이들 광흡수층 재료의 화학적 합성은 III족 원소인 In, Ga의 함량비에 따라 광흡수층의 에너지 밴드갭(1.04~1.5 eV) 조절이 가능하다. 따라서, 본 연구에서는 비진공법에 사용되는 CIGS재료의 화학적 합성조건을 변화시켜 III족 원소의 조성비 조절을 시도하였다. CIGS 분말 시료의 입자 형태와 크기를 FE-SEM을 이용하여 관찰하였고, 화합물의 성분비를 EDX 및 XRD 분석을 통해 Ga 함량에 따른 구조적 차이를 비교해 보았다.

• Current Photovoltaic Research
• /
• 제7권2호
• /
• pp.33-37
• /
• 2019

In this paper, we compared the performance of $Cu(In,Ga)(S,Se)_2$ (CIGSSe) thin film solar cell with CdS buffer layer deposited by irradiating 365 nm UV light with 8 W power in Chemcial Bath Deposition (CBD) process. The effects of UV light irradiation on the thin film deposition mechanism during CBD-CdS thin film deposition were investigated through chemical and electro-optical studies. If the UV light is irradiated during the solution process, the hydrolysis of Thiourea is promoted even during the same time, thereby inhibiting the formation of the intermediate products developed in the reaction pathway and decreasing the pH of the solution. As a result, it is suggested that the efficiency of the CdS/CIGSSe solar cell is increased because the ratio of the S element in the CdS thin film increases and the proportion of the O element decreases. This is a very simple and effective approach to control the S/O ratio of the CdS thin film by the CBD process without artificially controlling the process temperature, solution pH or concentration.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.684-685
• /
• 2013

p-형 반도체인 Cu(In,Ga)$Se_2$ (CIGS) 광 흡수 층은 이보다 에너지 밴드 간격이 큰 n-형 반도체와 이종 접합을 형성한다. 흡수층과 윈도우층 사이의 결정구조 차이와 밴드갭 에너지 차이를 완화시키기 위해 버퍼층이 필요하다. 버퍼층을 형성하는 물질로 화학적 용액 성장법(Chemical Bath deposition)을 사용한 CdS가 많이 적용되어 왔으나 Cd의 유해성 및 습식 공정으로 인한 연속공정에 대한 어려움이 있다. 따라서 버퍼층을 Cd을 포함하지 않는 ZnS, $In_2S_3$, (Zn, Mg)O 등과 같은 물질로 대체하여 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition), 펄스레이져증착법(Pulsed Laser Deposition), 스퍼터링(sputtering) 등과 같은 건식으로 성장시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 $ZnO_{1-x}S_x$ ($0.2{\leq}x{\leq}0.4$)를 반응성 스퍼터링으로 증착하여 큰 밴드갭 에너지와 높은 광투과율를 갖는 버퍼층을 제작하였다. CIGS 박막의 손상을 줄여주기 위하여 RF 파워는 240, 200, 150, 100 W로 변화시켰다. CIGS 태양전지의 I-V 측정 결과, RF 파워가 150 W일 때 10.7%의 가장 높은 변환 효율을 보였고, 150 W 이상에서는 파워가 증가할 때 단락전류는 감소하였으며 개방전압은 다소 증가하였다. 반면 100 W에서 단락전류는 다소 증가하는 것에 반해 개방 전압이 급격히 낮아졌다. 이것은 파워에 따라 결합되는 산소의 양이 다르기 때문으로 생각된다.

• 한국응용과학기술학회지
• /
• 제17권1호
• /
• pp.1-5
• /
• 2000

The selective catalytic reduction(SCR) of nitric oxide by ethane in the presence of oxygen was investigated on Cu-ZSM-5, Co-ZSM-5 and Ga-ZSM-5 catalysts over a range of 400, 450 and $500^{\circ}C$. The catalysts were prepared by ion-exchange method. The composition of the reactant gases were 1000 ppm of NO, 1000 ppm of $C_{2}H_{6}$ and 2.5% of $O_{2}$, and the reaction was conducted in a fixed-bed reactor at 1 atm. For the 20wt% Co-ZSM-5(50) catalyst, the NO conversion reached up to 100%, while the $C_2H_6$ conversion and the CO selectivity were about 50% and 25%, respectively, at $450^{\circ}C$. For the 20wt% Cu-ZSM-5(50) catalyst, the NO conversion and the C2H6 conversion were about 80% and 100%, respectively, but there was no CO produced. The metal ion-exchanged ZSM-5 catalysts exhibited a tendency to increase the NO conversion with the Si/Al ratio of the ZSM-5, that is, NO conversion was inversely proportional to the acidity of the catalysts. But, the effect of the acidity on NO conversion was not so large. From the XRD results of the catalysts before and after SCR reaction it was found that there was no structural change.

• 전기화학회지
• /
• 제8권4호
• /
• pp.172-176
• /
• 2005

차세대 5V급 양극활물질로 각광받고 있는 $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$는 기존의 $LiMn_2O_4$ spinel 물질의 $Mn^{3+}$을 $Ni^{2+}$으로 치환하여 5V 영역에서 $Ni^{2+}/Ni^{4+}$ 산화/환원 반응이 가능하게 한 물질이다. 기존의 $LiMn_2O_4$는 낮은 초기 용량과 충 방전에 따른 빠른 용량감소를 보이는 단점을 가지고 있어 이 문제를 극복하기 위해 Mn의 일부를 다른 금속으로 치환하여 $LiM_yMn_{2-y}O_4$ (M=Cr, Al, Ni, Fe, Co, Cu, Ca)을 만드는 방법이 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 기계 화학적 합성법을 이용하여 합성한 $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$의 전기화학적 특성에 대해 연구하였다. 이 물질은 기존의 $LiMn_2O_4$보다 에너지 밀도가 높으며 저가 및 친환경성 등으로 앞으로 HEV 등에서 그 활용성이 크게 기대된다. 볼밀을 이용하여 여러가지 조건(출발물질 조건, 볼밀조건, 열처리조건 등)에서 $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$을 합성한 결과 기계화학적 방법으로는 $Ni^{2+}$가 $Mn^{3+}$를 완전히 치환하지 못하여 $4.0{\sim}4.1V$의 전압에서 $Mn^{3+}/Mn^{4+}$의 산화/환원과 관련된 peak가 발생하였다. Ni 원료 물질로써 수산화 물질을 사용하고 열처리 온도를 $800^{\circ}C$로 하였을 때 최상의 성능을 나타내었다.