• Current Photovoltaic Research
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• 제8권3호
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• pp.102-106
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• 2020

In this paper, the effect of MoSe₂ on the contact resistance (R_C) of the transparent conducting oxide (TCO) and Mo junction in the scribed P2 region of the Cu(In,Ga)Se₂ (CIGS) solar module was analyzed. The CIGS/Mo junction becomes ohmic-contact by MoSe₂, so the formation of the MoSe₂ layer is essential. However, the CIGS solar module has a TCO/MoSe₂/Mo junction in the P2 region due to structural differences from the cell. The contact resistance (R_C) of the P2 region was calculated using the transmission line method, and MoSe₂ was confirmed to increase R_C of the TCO/Mo junction. B doped ZnO (BZO) was used as TCO, and when BZO/MoSe₂ junction was formed, conduction band offset (CBO) of 0.6 eV was generated due to the difference in their electron affinities. It is expected that this CBO acts as a carrier transport barrier that disturbs the flow of current, resulting in increased R_C. In order to reduce the R_C caused by CBO, MoSe₂ must be made thin in a CIGS solar module.

• Current Photovoltaic Research
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• 제3권3호
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• pp.85-90
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• 2015

Two-step processes for preparing $Cu(In,Ga)Se_2$ absorber layers consist of precursor layer formation and subsequent annealing in a Se-containing atmosphere. Among the various deposition methods for precursor layer, the nonvacuum (wet) processes have been spotlighted as alternatives to vacuum-based methods due to their potential to realize low-cost, scalable PV devices. However, due to its porous nature, the precursor layer deposited on Mo substrate by nonvacuum methods often suffers from thick $MoSe_2$ formation during selenization under a high Se vapor pressure. On the contrary, selenization under a low Se pressure to avoid $MoSe_2$ formation typically leads to low crystal quality of absorber films. Although TiN has been reported as a diffusion barrier against Se, the additional sputtering to deposit TiN layer may induce the complexity of fabrication process and nullify the advantages of nonvacuum deposition of absorber film. In this work, Mo oxide layers via thermal oxidation of Mo substrate have been explored as an alternative diffusion barrier. The morphology and phase evolution was examined as a function of oxidation temperature. The resulting Mo/Mo oxides double layers were employed as a back contact electrode for $CuInSe_2$ solar cells and were found to effectively suppress the formation of $MoSe_2$ layer.

• 한국진공학회지
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• 제21권3호
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• pp.142-150
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• 2012

CIGS 박막 태양전지 기판소재인 소다라임유리 표면에 플라즈마 전처리 후 DC 마그네트론 스퍼터링 방법으로 Mo 박막을 제조하였다. 증착압력과 증착시간 변화에 따른 Mo 박막의 물리적, 전기적 특성을 분석하였고, 셀렌화 처리 조건에 따른 $MoSe_2$ 생성 여부와 경향성을 연구하였으며, Mo 박막 두께에 따른 AZO/i-ZnO/CdS/CIGS/Mo/SLG 구조의 태양전지를 제조하여 그 특성을 분석 및 평가하였다. 증착압력이 4.9 mTorr에서 1.3 mTorr로 감소할수록 치밀하고 결정입자 사이의 공극이 적고, 증착속도가 감소하고 전기저항도가 낮은 Mo 박막이 증착되었다. 증착온도가 상온에서 $200^{\circ}C$로 증가할수록 Mo 박막은 치밀한 구조를 가지고 결정성은 향상되어 면저항이 낮게 나타났다. 셀렌화 시간이 길어질수록 Mo 박막 층은 줄어들고, $MoSe_2$ 층 생성두께가 커지는 것을 알 수 있었고, 열처리로 인해 결정화 되면서 전체 박막의 두께가 줄어들었으며, $MoSe_2$ 층의 배양성은 c축이 Mo 표면과 수직 방향으로 성장된 것을 알 수 있었다. Mo 박막의 두께가 1.2 ${\mu}m$와 0.6 ${\mu}m$인 AZO/i-ZnO/CdS/CIGS/Mo/SLG 구조로 이루어진 CIGS 박막 태양전지를 제조하였다. Mo 박막의 두께가 1.2 ${\mu}m$일 때 보다 0.6 ${\mu}m$일 때 CIGS 박막 태양전지의 변환 효율은 9.46%로 비교적 우수한 특성을 나타났다. CIGS 박막 태양전지에서 하부전극인 Mo 박막 특성은 유리기판 및 광흡수 층과의 계면 형성 따라 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있었고, 유리기판의 플라즈마 처리와 Mo 박막의 두께조절로 Na 효과 및 $MoSe_2$층 형성 제어함으로써 CIGS 박막 태양전지의 특성 개선에 효과를 가질 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제29권9호
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• pp.576-580
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• 2016

Single-layered transition metal dichalcogenides (TMDs) exhibit more interesting physical properties than those of bulk TMDs owing to the indirect to direct bandgap transition occurring due to quantum confinement. In this research, we demonstrate that layer-by-layer laser etching of molybdenum diselenide ($MoSe_2$) flakes could be controlled by varying the parameters employed in laser irradiation (time, intensity, interval, etc.). We observed a dramatic increase in the photoluminescence (PL) intensity (1.54 eV peak) after etching the samples, indicating that the removal of several layers of $MoSe_2$ led to a change from indirect to direct bandgap. The laser-etched $MoSe_2$ exhibited the single $MoSe_2$ Raman vibration modes at ${\sim}239.4cm^{-1}$ and ${\sim}295cm^{-1}$, associated to out-of-plane $A_{1g}$ and in-plane ${E^1}_{2g}$ Raman modes, respectively. These results indicate that controlling the number of $MoSe_2$ layers by laser etching method could be employed for optimizing the performance of nano-electronic devices.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.273-276
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• 2016

최근 single-layer $MoSe_2$와 같은 2차원의 TMD 화합물들이 물분해 광촉매로서 각광받고 있다. TMD 화합물 중 single-layer $MoSe_2$는 수소 발생 반응을 일으킬 수 있으나 산소 발생 반응은 일으킬 수 없어 산화 반응을 진행시킬 추가적인 전극이 필요하다. 이 연구에서는 strain과 doping을 통해 valence band를 아래로 이동시켜 $MoSe_2$를 더 좋은 물분해 광촉매로 변화시키는 방법을 모색하였다. 먼저 Armchair, zigzag, biaxial isotropic, z-axis direction으로 strain을 걸어줄 때 전자구조의 변화를 관찰하였다. z-axis 방향으로 -2.5% strain을 걸어주었을 때 VBM이 0.07eV만큼 감소하였다. 또한 Mo를 Nb로 치환하고 Se를 P, As로 치환한 다음 전자구조를 관찰하였다. Nb와 doping의 경우 VBM이 감소함을 확인하였으며 As doping의 경우 산화반응이 일어날 수 있고 산화력과 환원력이 비슷해짐을 알아내었다. 또한 산화반응과 환원반응이 일어나는 위치가 분리됨을 확인하였다.

• 한국재료학회지
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• 제21권8호
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• pp.461-467
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• 2011

Cu(In, Ga)$Se_2$ (CIGS) precursor films were electrodeposited on Mo/glass substrates in acidic solutions containing $Cu^{2+}$, $In^{3+}$, $Ga^{3+}$, and $Se^{4+}$ ions at -0.6 V (SCE) and pH. 1.8. In order to induce recrystallization, the electrodeposited $Cu_{1.00}In_{0.81}Ga_{0.09}Se_{2.08}$ (25.0 at.% Cu + 20.2 at.% In + 2.2 at.% Ga + 52.0 at.% Se) precursor films were annealed under a high Se gas atmosphere for 15, 30, 45, and 60 min, respectively, at $500^{\circ}C$. The Se amount in the film increased from 52 at.% to 62 at.%, whereas the In amount in the film decreased from 20.8 at.% to 9.1 at.% as the annealing time increased from 0 (asdeposited state) to 60 min. These results were attributed to the Se introduced from the furnace atmosphere and reacted with the In present in the precursor films, resulting in the formation of the volatile $In_2Se$. CIGS precursor grains with a cauliflower shape grew as larger grains with the $CuSe_2$ and/or $Cu_{2-x}Se$ faceted phases as the annealing times increased. These faceted phases resulted in rough surface morphologies of the CIGS films. Furthermore, the CIGS layers were not dense because the empty spaces between the grains were not removed via annealing. Uniform thicknesses of the $MoSe_2$ layers occurred at the 45 and 60 min annealing time. This implies that there was a stable reaction between the Mo back electrode and the Se diffused through the CIGS film. The results obtained in the present research were sufficiently different from comparable studies where the recrystallization annealing was performed under an atmosphere of Ar gas only or a low Se gas pressure.

• 한국재료학회지
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• 제23권3호
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• pp.183-189
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• 2013

$Cu_2ZnSn(S,Se)_4$ material is receiving an increased amount of attention for solar cell applications as an absorber layer because it consists of inexpensive and abundant materials (Zn and Sn) instead of the expensive and rare materials (In and Ga) in $Cu(In,Ga)Se_2$ solar cells. We were able to achieve a cell conversion efficiency to 4.7% by the selenization of a stacked metal precursor with the Cu/(Zn + Sn)/Mo/glass structure. However, the selenization of the metal precursor results in large voids at the absorber/Mo interface because metals diffuse out through the top CZTSe layer. To avoid the voids at the absorber/Mo interface, binary selenide compounds of ZnSe and $SnSe_2$ were employed as a precursor instead of Zn and Sn metals. It was found that the precursor with Cu/$SnSe_2$/ZnSe stack provided a uniform film with larger grains compared to that with $Cu_2Se/SnSe_2$/ZnSe stack. Also, voids were not observed at the $Cu_2ZnSnSe_4$/Mo interface. A severe loss of Sn was observed after a high-temperature annealing process, suggesting that selenization in this case should be performed in a closed system with a uniform temperature in a $SnSe_2$ environment. However, in the experiments, Cu top-layer stack had more of an effect on reducing Sn loss compared to $Cu_2Se$ top-layer stack.

• 접착 및 계면
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• 제24권1호
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• pp.36-40
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• 2023

반데르발스 물질이란 층간 결합이 약한 반데르발스 결합으로 이루어진 이차원 층상구조를 지닌 물질을 의미하며, 이러한 반데르발스 이차원 소재를 이용한 이종접합 구조 연구는 그래핀이 발견된 이후 꾸준히 연구되고 있다. 본 논문에서는 대기압 화학기상증착법을 통해 성장된 단층 단결정 MoSe₂를 기반으로하는 반데르발스 이종접합 트랜지스터 소자에 대해 보고한다. 최적화된 공정조건에서 성장된 MoSe₂는 원자수준의 결함이 존재하지 않는 것을 밝혔으며, 이를 이용한 트랜지스터 소자 또한 우수한 특성을 보인다는 것을 밝혀내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.364-365
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• 2011

태양광 발전산업에서 현재 주류인 결정 실리콘 태양전지의 변환효율은 꾸준히 향상되고 있으나, 태양전지의 가격이 매년 서서히 하강되고 있는 실정에서 결정질 실리콘 가격의 상승 등으로 부가가치창출에 어려움이 있으며, 생산 원가를 낮출 수 있는 태양전지 제조기술로는 2세대 태양전지로 불리는 박막형이 현재의 대안이며, 특히 에너지 변환 효율과 생산 원가에서 장점이 있는 것이 CIGS 박막 태양전지로 판단된다. 화합물반도체 베이스인 CIGS 박막태양전지는 연구실에서는 세계적으로 20.3% 높은 효율을 보고하고 있으며, 모듈급에서도 13% 효율로 생산이 시작되고 있다. 국내에서도 연구실 규모 뿐만 아니라 대면적(모듈급) CIGS 박막 태양전지 증착용 장비, 제조공정 등의 기술개발이 진행되고 있다. CIGSe2를 광흡수층으로 하는 CIGSe2 박막 태양전지의 구조는 여러 층의 단위박막(하부전극, 광흡수층, 버퍼층, 상부투명전극)을 순차적으로 형성시켜 만든다. 이중에 하부전극은 Mo 재료을 스퍼터링 방법으로 증착하여 주로 사용한다. 하부전극은 0.24 Ohm /cm2 정도의 전기적 특성이 요구되며, 주상조직으로 성장하여야 하며, 고온 안정성 확보를 위하여 기판과의 밀착성이 좋아야하고 또한 레이저 패턴시 기판에서 잘 떨어져야 하는 특성을 동시에 가져야 한다. 그리고 CIGSe2의 광흡수층 제조시 셀렌화 공정에서 100 nm 이하의 MoSe2 두께를 갖도록 해야하며, 이는 CIGSe2 박막태양전지의 Rs 값을 줄여 Ohmic 접촉을 향상시키는데 기여한다. 본 연구에서는 CIGSe2 박막태양전지에서 요구되는 하부전극 Mo 박막의 제작과 CIGSe2 박막태양전지 전체공정에 적용후의 MoSe2/Mo 박막특성에 대해서 연구결과들을 논하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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• pp.210-213
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• 2006

나노입자를 이용하여 치밀한 $Cu(In,\;Ga)Se_2$ 태양전지용 광흡수층을 제조하기 위해 먼저, 콜로이달 방법으로 합성된 20nm이하의 CIGS 나노입자를 저가의 스프레이 법을 이용하여 CIGS 막을 제조하였다. 제조된 CIGS막을 two-zone RTP (rapid temperature Process) 방법으로 Se 분위기 안에서 열처리를 행하였다. 입자의 치밀화를 위해 기판의 온도, Se 증발온도와 수송가스의 유량을 조절하여 CIGS 입자성장을 행하였다. 그러나, Se의 증발온도가 높을수록 CIGS와 MO 박막 사이에서 $MoSe_2$ 층이 형성되었다. 형성된 $MoSe_2$층의 부피 팽창으로 인해 하부의 유리기판과 Mo층 사이에서 peeling off 현상이 발생했다. 이러한 Peeling off현상을 억제하면서 CIGS 나노입자 성장을 하기 위해, Se 공급을 빨리 할 수 있도록 Se의 증기압을 높였으며, 최적조건에서 급속 열처리 공정을 통해 CIGS 나노입자 성장과 치밀화를 위한 소결거동을 관찰하였다.