• Journal of the Korean Solar Energy Society
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• v.37 no.2
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• pp.47-57
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• 2017

CIGS thin film solar cells are technically suitable for BIPV applications than regularly used crystalline silicon solar cells. Particularly, CIGS PV has lower temperature coefficient than crystalline silicon PV, thus decrease in power generation is lowered in CIGS PV. Moreover, CIGS PV can decrease shading loss when applied to the BIPV system, and the total annual power generation is higher than crystalline silicon. However, there are few studies on the installation factors affecting the performance of BIPV system with CIGS module. In this study, BIPV curtain wall unit with CIGS PV module was designed. To prevent increase of temperature of CIGS PV module by solar radiation, ventilation was considered at the backside of the unit. The thermal specification and electrical performance of CIGS PV of the ventilated unit was analyzed experimentally. Non-ventilated unit was also investigated and compared with ventilated unit. The results showed that the average CIGS temperature of the ventilated curtain wall unit was $6.8^{\circ}C$ lower than non-ventilated type and the efficiency and power generation performance of ventilated CIGS PV on average was, respectively, about 6% and 5.8% higher than the non-ventilated type.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.26 no.7
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• pp.503-509
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• 2013

In this study, $Cu(In_{1-x},Ga_x)Se_2$ (CIGS) thin films were prepared on the Mo coated soda-lime glass by the DC magnetron sputtering and a subsequent selenization process. For the selenization process, selenization rapid thermal process(RTP) with cracker cell, which was helpful to smaller an atomic of Se, was adopted. To make CIGS layer, they were then annealed with the cracked Se. Based on this selenization method, we made several CIGS thin film and investigated the effects of In deposition time, and selenization time. Through x-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), and atomic force microscopy (AFM), it is found that the Mo/In/CuGa structure and the high sputtering power shows the dominant chalcopyrite structure and have a uniform distribution of the grain size. The CIGS films with the In deposition time of 5 min has the best structure due to the smooth surface. And CIGS films with the selenization time of 50 min show good crystalline growth without any voids.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.62.1-62.1
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• 2010

CIS(CuInSe2)계 화합물 태양전지는 높은 광흡수계수와 열적 안정성 및 조성 조절을 통한 밴드갭 조절이 용이해 고효율 박막 태양전지로 각광 받고 있다. 또한 CIGS 태양전지는 기존의 유리기판 대신 유연한 기판을 사용해 flexible 태양전지 제조가 가능하다. 이러한 유연기판은 보통 stainless steel과 같은 금속 기판이 많이 사용되는데 기존의 soda-lime glass 기판과는 달리 금속기판에는 Na이 첨가되어 있지 않아 별도의 Na첨가를 필요로 한다. Na은 CIGS 흡수층의 조성조절을 용이하게 하여 태양전지의 변환 효율을 향상시키는 역할을 한다. 본 연구에서 기판은 Na이 첨가되어있지 않은 corning glass를 사용 하였으며 NaF를 이용해 Mo가 증착된 기판에 NaF의 두께를 달리하며 증착해 CIGS 흡수층의 grain 사이즈를 비교 하였으며 그 후 태양전지 소자를 제조해 광전특성을 분석하였다. 후면 전극으로 약60nm 두께의 Mo를 DC Sputtering 방법을 이용해 증착 하였다. buffer층으로는 약 50nm의 CdS층을 CBD방법을 이용하여 제조 하였으며 TCO 층으로 약 50nm의 i-ZnO와 약 450nm의 Al-ZnO를 RF Sputtering방법으로 증착 하였다. 마지막으로 앞면 전극으로 약 $1{\mu}m$의 Al을 Thermal Evaporation방법으로 증착하였다. 태양전지 소자의 면적은 $0.49cm^2$로 효율을 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.704-704
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• 2013

CIGS 박막 태양전지는 I-III-VI족 화합물 반도체로서 직접천이형 에너지 밴드 구조를 가지고 있고, $1{\times}10$ cm의 높은 흡수계수를 가지고 있으며, Ga, Ag, Al을 첨가함으로써 밴드갭을 1~2.7 eV 넓은 범위로 조절가능하다. 본 연구의 목적은 Sputtering 방식과 Cracker cell을 이용한 실험으로 보다 효율적인 방식으로 CIGS 전구체 조성별 특성에 따른 구조와 전기적, 광학적 특성의 효과에 대하여 조사하였다. Cu-In-Ga 전구체는 CuGa(80-20 at.%)과 In(99.0%) target을 사용하여, Sputtering 공정으로 증착하였으며, Cracker cell이 부착된 RTP (rapid thermal processing)를 통하여 셀렌화를 진행하였다. Reservoir zone 온도는 320도, Cracking zone 온도는 900도로 유지하였으며, 진공상태에서 Se이 공급되면서 열처리가 진행되었다.Cu-In-Ga 전구체 구조에서 In의 증착시간을 변화시켜 CIGS 박막에 미치는 영향에 대해 분석하였다. 이때 기판온도는 $500^{\circ}C$로 고정하거나, $240^{\circ}C$ 열처리 후 $500^{\circ}C$에서 열처리하는 두가지를 적용하여 그 영향을 분석하였다. 또한 Selenium이 Cracking zone 온도와 열처리 시간에 따라 미치는 영향의 변화를 조사하였다. 이에 따른 CIGS 박막의 전기적 특성의 변화를 조사하였다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.26 no.9
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• pp.701-706
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• 2013

We have focused on the conversion efficiency of CIGS thin film solar cell prepared by co-evaporation method as well as the optimization of process condition. The total thickness of back electrode was fixed at 1 ${\mu}m$ and the structural, electric and optical properties of CIGS thin film were investigated by varying the thickness of Mo:Na bottom layer from 0 to 500 nm. From the experimental results, the content of Na was appeared as 0.28 atomic percent when the thickness of Mo:Na layer was 300 nm with compactly densified plate-shape surface morphology. From the XRD measurements, (112) plane was the strongest preferential orientation together with secondary (220) and (204) planes affecting to the crystallization. The lowest roughness and resistivity were 2.67 nm and 3.9 ${\Omega}{\cdot}cm$, respectively. In addition, very high carrier density and hole mobility were recorded. From the optimization of Mo:Na layer, we have achieved the conversion efficiency of 9.59 percent.

• Applied Science and Convergence Technology
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• v.26 no.1
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• pp.11-15
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• 2017

To improve the adhesion of Mo thin film as a back contact material, a DC magnetron sputtering system was used to deposit in the form of a bi-layer on soda-lime glass. Films with low resistivity and good adhesion were obtained from this deposition, even though the two qualities were found be hard to obtain at the same time. The best Mo bi-layer showed a resistivity of $8.13{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$ at $500^{\circ}C$ and $3.0{\times}10^{-3}\;Torr$. The XRD measurements showed that the crystallites of the films were mainly oriented in the (110) direction, the FE-SEM images revealed that the resistivity of the Mo films decreased with increasing substrate temperature, which temperature reduction is accompanied by an increase of the grain size. These experimental results were analyzed using the Fuchs-Sondheimer theory. Our Mo bi-layer film with better crystallinity and lower resistivity can be suitably used as a back-contact layer for CIGS solar cells.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.399-399
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• 2009

CIS계 화합물 태양전지는 높은 광흡수계수와 열적 안정성 및 Ga 조성 조절을 통한 밴드갭 조절이 용이해 고효율 박막 태양전지로 각광 받고 있다. CIS 태양전지의 광 흡수층 제조 방법으로는 여러 가지 방법이 있지만 본 연구에서는 가장 높은 에너지 변환 효율을 달성한 Co-Evaporation 방법을 사용하기로 하였다. 미국의 NREL의 경우 Co-Evaporation 방법을 사용해 20%의 에너지 변환 효율을 달성한 바가 있다. 하지만 이러한 효율의 태양전지는 실험실에서 연구용으로 제작한 아주 작은 면적으로 태양전지 양산화에 그대로 적용하기는 힘들다. 따라서 CIGS 태양전지의 양산화 적용을 위해 대면적화가 필수적이다. 본 연구에서는 기존의 3 stage 방식을 이용해 광흡수층을 증착하여 최적화 조건을 연구하였다. 또한 기판의 면적 증가에 따라 효율과 Voc, Jsc, F.F가 얼마나 감소하는지 실험하여 보았다. 기판은 soda lime glass를 사용 하였으며 후면 전극으로 약$1{\mu}m$ 두께의 Mo를 DC Supptering 방법을 이용해 증착하였다. 다음으로 약 $2{\mu}m$이상의 광흡수층을 Co-Evaporation 방법을 이용하여 증착 하였으며 buffer층으로는 약 50nm의 CdS층을 CBD방법을 이용하여 제조 하였다. TCO층으로 약 50nm의 i-ZnO와 약 450nm의 Al-ZnO를 RF Sputtering 방법을 이용하여 증착 하였다. 마지막으로 앞면 전극으로 약 $3{\mu}m$의 Al을 Thermal Evaporation 방법으로 증착하였다. 태양전지 소자의 면적은 $0.49cm^2$, $25cm^2$, $100cm^2$로 각각 면적을 달리하며 효율을 비교 분석하였다.

• Current Photovoltaic Research
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• v.3 no.1
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• pp.21-26
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• 2015

High efficiency $Cu(In,Ga)Se_2$ solar cells are generally prepared above $500^{\circ}C$. Lowering the process temperature can allow wider selection of substrate material and process window. In this paper, the three-stage co-evaporation process widely used to grow CIGS thin film at high temperature was modified to reduce the maximum substrate temperature. Below $400^{\circ}C$ the CIGS films show poor crystal growth and lower solar cell performance, in spite of external Na doping by NaF. As a new approach, Cu source instead of Cu with Se in the second stage was applied on the $(In,Ga)_2Se_3$ precursor at $400^{\circ}C$ and achieved a better crystal growth. The distribution of Ga in the films produce by new method were investigated and solar cells were fabricated using these films.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.26 no.12
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• pp.909-914
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• 2013

CIGS is one of thin film solar cell and has been studied so much, because of the possibility of low price and high efficiency. Until now, co-evaporation and sputtering were typical method to prepare CIGS absorption layer, and a few company commercialized solar cell by these method. However, non-vacuum process which has been studied for long time has not been progressed, though the merit of low price. Especially, aerosol deposition method has not been reported, because it is difficult to prepare a large quantity of various CIGS powder. In this study, CIGS powder was synthesized by mechanochemical method and CIGS absorption layer was deposited by aerosol deposition method. The thickness of the CIGS layer was controlled by the number of deposition and the surface roughness of it was affected by the amount of flow gas. And, also, I-V curve of it appeared metallic property in the case of 'as deposition'. After heat treatment in Se-rich atmosphere, the electrical property of it changed to a semiconductor. CdS and transparent conduction layer were formed by a typical method on it for solar cell. The efficiency of cell was appeared 0.19%. Though the efficiency was low because of the disharmony in the after-process, it was conformed that CIGS solar cell could be prepared by aerosol deposition.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.705-705
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• 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.