• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.30-30
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• 2010

CIGS 태양전지는 박막 태양전지 중 가장 높은 potential을 지닌 태양전지로 각광받고 있으나, 상업적 이행이 타 박막 태양전지에 비해 더디게 진행되고 있다. 그 이유는 기존의 잘 알려진 방식이 고효율에는 유리하나, 양산용 설비의 개발 미비 등 양산관점에서 매우 불리하기 때문이다. 또한, CIGS 태양전지를 상업화하기 위해 많은 기업과 연구 집단에서 개발을 진행하고 있으나, 대부분 각 기업의 노하우적 성격이 강하여, 기술이 보편화되지 못한 것도 주요한 원인이다. CIGS 태양전지의 다양한 제조기술 중 현재까지 가장 양산화에 유리한 기술은 Sputter/Se화 기술이다. 이는 기존 FPD/semi conductor 산업에서 발전된 sputter 및 열처리 기술을 활용할 수 있기 때문이다. 그러나, CIGS 태양전지는 기본적으로 4원~5원 화합물 태양전지이므로, 기존의 장비 및 기술을 그대로 적용하는 것에는 많은 어려움이 따른다. 본 paper에서는 CIGS 태양전지의 일반적인 제조기술과 sputter/Se화 기술에 대해서 논의하고자 한다.

• Bulletin of the Korea Photovoltaic Society
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• v.2 no.1
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• pp.48-53
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• 2016

• Current Photovoltaic Research
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• v.4 no.1
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• pp.21-24
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• 2016

Chalcopyrite based (CIGS) thin films have considered to be a promising candidates for industrial applications. The growth of quality CIGS thin films without secondary phases is very important for further efficiency improvements. But, the identification of complex secondary phases present in the entire film is crucial issue due to the lack of powerful characterization tools. Even though X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and normal Raman spectroscopy provide the information about the secondary phases, they provide insufficient information because of their resolution problem and complexity in analyzation. Among the above tools, a normal Raman spectroscopy is better for analysis of secondary phases. However, Raman signal provide the information in 300 nm depth of film even the thickness of film is > $1{\mu}m$. For this reason, the information from Raman spectroscopy can't represent the properties of whole film. In this regard, the authors introduce a new way for identification of secondary phases in CIGS film using depth Raman analysis. The CIGS thin films were prepared using DC-sputtering followed by selenization process in 10 min time under $1{\times}10^{-3}torr$ pressure. As-prepared films were polished using a dimple grinder which expanded the $2{\mu}m$ thick films into about 1mm that is more than enough to resolve the depth distribution. Raman analysis indicated that the CIGS film showed different secondary phases such as, $CuIn_3Se_5$, $CuInSe_2$, InSe and CuSe, presented in different depths of the film whereas XPS gave complex information about the phases. Therefore, the present work emphasized that the Raman depth profile tool is more efficient for identification of secondary phases in CIGS thin film.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.48 no.4
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• pp.328-333
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• 2011

The influence of Al-doped ZnO (AZO) thin films degraded under high temperature and damp heat on the performance deterioration of Cu(In,Ga)$Se_2$ (CIGS) solar cells was investigated. CIGS solar cells with AZO/CdS/CIGS/Mo structure were prepared on glass substrate and exposed to high temperature ($85^{\circ}C$) and damp heat ($85^{\circ}C$/85% RH) for 1000 h. As-prepared CIGS solar cells had 64.91% in fill factor (FF) and 12.04% in conversion efficiency. After exposed to high temperature, CIGS solar cell had 59.14% in FF and 9.78% in efficiency, while after exposed to damp heat, it had 54.00% in FF and 8.78% in efficiency. AZO thin films in the deteriorated CIGS solar cells showed increases in resistivity up to 3.1 times and 4.4 times compared to their initial resistivity after 1000 h of high temperature and damp heat exposure, respectively. These results can be explained by the decreases in carrier concentration and mobility due to diffusion or adsorption of oxygen and moisture in AZO thin films. It can be inferred that decreases in FF and conversion efficiency were caused by an increase in series resistance, which resulted from an increase in resistivity of AZO thin films degraded under high temperature and damp heat.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.368-368
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• 2011

최근에 보고된 양질의 고효율Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) 태양전지는 CIGS광흡수층이 강한 (220:204) 우선배향성을 갖는 것으로 알려져 있다 [1]. 이러한 CIGS우선배향성은 Se 증착압력, Na농도, 기판온도 및 Mo후면전극의 표면상태에 영향을 받는 것으로 알려져 있지만 정확한 상호관계는 아직 명확히 알려져 있지 않으며, 특히 Mo후면전극의 영향에 대해서는 체계적인 연구결과조차 극히 드문 상황이다 [2]. 본 연구에서는 CIGS 박막의 우선배향성에 대해 Mo후면전극의 미세구조가 미치는 영향 및 이에 따른 cell특성의 변화에 대해서 연구하였다. Mo후면전극의 미세구조는 2 mTorr~16 mTorr까지 증착압력을 변화시켜 제어되었고, CIGS광흡수층은 이렇게 준비된 Mo후면전극상에 3단계 동시증밥법(3-stage process)을 사용하여 형성하였다. XRD를 통한 박막의 우선배향성 평가에서, Mo 증착압력에 대한 IGS I(300)/I(006) 및 CIGS I(220:204)/I(112)의 거동은 Mo 미세구조와 밀접한 관련이 있는 잔류응력(residual stress)의 변화 거동과 상당히 일치함을 보였다. 이에 반해, 높은 압력의 Mo위에 형성된 강한 (220:204) 우선배향성의 CIGS와 bare-glass위에서 형성된 강한 (112) 우선배향성의 CIGS내 Na농도는 서로 유사하였다. 상기의 결과는 Mo미세구조 그 자체가 CIGS 박막 우선배향성의 원인이 됨을 나타낸다. Selenized Mo시편의 XRD분석 및 IGS/Mo 시편의 TEM분석결과을 통해 MoSe2의 반응성이 잔류응력과 비례하는 Mo in-gain 밀도에 의존하는 함을 알 수 있었고, 이러한 MoSe2반응성(reactivity)과 IGS우선배향성 사이에 상당히 밀접한 관련이 있으며 이에 CIGS의 우선배향성이 결정됨을 확인하였다. 마지막으로, Mo변수에 의해 제작된 cell의 특성분석으로부터 cell의 효율이 주로 VOC의 증가에 기인하여 CIGS (220:204) 우선배향성의 정도에 비례하였다.

• Current Photovoltaic Research
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• v.2 no.3
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• pp.88-94
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• 2014

The structural, optical and electrical properties of sputter-deposited CIGS films were directly influenced by the sputtering process parameters such as substrate temperature, working pressure, RF power and distance between target and substrate. CIGS thin films deposited by using a quaternary target revealed to be Se deficient due to Se low vapor pressure. This Se deficiency affected the overall stoichiometry of the films, causing the films to be Cu-rich. Current tends to pass through the Cu-Se channels which act as the shunting path increasing the film conductivity. The crystal structure of CIGS thin films depends on the substrate orientation due to the influence of surface morphology, grain size and stress of Mo substrate. The excess of Cu was removed from the CIGS films by KCN treatment, achieving a suitable Cu concentration (referred as Cu-poor) for the fabrication of solar cell. Due to high Cu concentrations on the CIGS film surface induced by Cu-Se phases after CIGS film deposition, KCN treatment proved to be necessary for the fabrication of high efficiency solar cells. Also during KCN treatment, dislocation density and lattice parameter decreased as excess Cu was removed, resulting in increase of bandgap and the decrease of conductivity of CIGS films. It was revealed that Cu-Se secondary phase could be removed by KCN wet etching of CIGS films, allowing the fabrication of high efficiency absorber layer.

• Current Photovoltaic Research
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• v.3 no.4
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• pp.130-134
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• 2015

The high efficiency cell research processes through the KF post deposition treatment (PDT) of the $Cu(In,Ga)Se_2(CIGS)$ thin film has been very actively progress. In this study, it CIGS thin film deposition process when KF PDT 300 to the processing temperature, 350, $400^{\circ}C$ changed to soda-lime glass (SLG) efficiency of the CIGS thin film characteristics, and solar cell according to Na presence of diffusion from the substrate the effects were analyzed. As a result, the lower the temperature of KF PDT and serves to interrupt the flow of current K-CIGS layer is not removed from the reaction surface, FF and photocurrent is decreased significantly. Blocking of the Na diffusion from the glass substrate is significantly increased while the optical voltage, photocurrent and FF is a low temperature (300, $350^{\circ}C$) in the greatly reduced, and in $400^{\circ}C$ tend to reduce fine. It is the presence of Na in CIGS thin film by electron-induced degradation of the microstructure of CIGS thin film is expected to have a significant impact on increasing the hole recombination rate a reaction layer is formed of the K elements in the CIGS thin film surface.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.171-171
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• 2012

We have studied the effects of plasma treatments on CdS buffer layers in CIGS thin film solar cells. The CdS layers were deposited on CIGS films by chemical bath deposition (CBD) method. The RF plasma treatments of the CdS thin films were performed with Ar, $O_2 and $N_2 gases, respectively. After plasma treatments, the solar cells with Al:ZnO/i-ZnO/CdS/CIGS structures were fabricated. The surface properties of the CdS/CIGS thin films after plasma treatments were investigated with SEM, EDX and AFM measurements. The electrical properties of manufactured solar cell were discussed with the results of current-voltage measurements. The plasma treatments have a strong influence on the open circuit voltage (VOC) and the fill factor of the solar cells. Finally, a correlation between the surface properties of CdS layer and the efficiencies of the CIGS thin film solar cells is discussed.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.427-427
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• 2012

Cu(In,Ga)$Se_2 $ (CIGS) 박막 태양전지는 높은 효율과 낮은 생산 단가로 인해 많은 연구가 이루어지고 있다. 특히, Se flux는 박막의 특성에 가장 중요한 CIGS의 결정성, 결정립 크기, 결정방향을 형성하는데 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 일반적인 co-evaporation에 사용되는 Se effusion cell의 경우, 높은 분자가를 가지는 Se 분자들이 공급되기 때문에 낮은 반응성을 보이지만 Se cracker cell을 사용할 경우 Se 분자들이 열적으로 크래킹되어 낮은 분자가를 가지므로 화학적으로 높은 반응성을 가진다. 따라서 적은 양의 Se으로도 양질의 CIGS 박막 제작이 가능하다. 본 연구에서는 Se effusion cell과 cracker cell을 이용하여 CIGS 광흡수층을 제작하였으며, 각각 제작된 CIGS 박막의 특성을 비교하였다. 또한 Se cracker cell의 reservoir zone(R-zone) 온도를 통해 Se flux를 변화시켜 Se flux에 따른 CIGS 박막 태양전지의 특성에 대해 알아보았다. SEM, EDS, XRD 측정을 통해 박막의 특성을 분석하였고, J-V 측정을 통해 태양전지의 특성에 대해 알아보았다. Se cracker를 사용하여 제작된 CIGS 박막의 결정립 크기가 effusion cell로 제작된 박막보다 더 크게 나타났고, Se flux가 증가할수록 결정립의 크기는 증가하였다. Se cracker의 flux가 $0.17{\'{{\AA}}}$/s일 때 반사방지막 없이 13.14%의 효율을 나타내었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.185-188
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• 2005

나노 입자 분무 기법을 이용한 $Cu(In,\;Ga)Se_2$ (CIGS) 광흡수층 제조 기법은 고진공 장치를 사용하지 않는다는 점에서 대면적 저가형 CIGS 태양전지 양산에 적합한 차세대 기술로 인식되고 있다. 그러나 일반적으로 스프레이 된 상태의 CIGS충 자체는 태양전지 제조에 적합하지 않은데 이는 스프레이 막의 다공성 구조 때문이다. 본 연구에서는 나노입자 분무 기법을 이용하여 증착한 CIGS 광흡수층막을 질소 또는 셀레늄 분위기에서 열처리함으로써 태양전지 제조에 적합한 치밀한 구조의 CIGS 광흡수충을 제조하고자 하였다. 실험 결과, 질소 분위기 $500^{\circ}C$의 온도에서 1시간 열처리하여도 CIGS 나노 입자의 성장은 거의 일어나지 않는 것으로 나타났다. 반면 셀레늄 분위기 $500^{\circ}C$의 온도에서 30분 열처리시 입자 크기가 $1{\mu}m$이상인 치밀한 광흡수층을 얻을 수 있었다. 본 결과는 CIGS 나노 입자의 입자 성장 반응에서 열에너지 단독에 의한 표면 에너지 감소 효과는 미미하며 셀레늄 증기의 역할이 더욱 크다는 것을 의미하는 것이다.