• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2002.07b
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• pp.869-873
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• 2002

$Cu_2ZnSnS_4$ (CZTS) thin film is one of the candidate materials for the solar cell. It has an excellent optical absorption coefficient as well as appropriate 1.4~1.5eV band gap. The purpose of this study is replacing a half of high-cost Indium(In) atoms with low-cost Zinc(Zn) atoms and the other half with low-cost Tin(Sn) atoms in the lattice of CIS. In annealing process of thin films deposited with mixture target, the thin films were appeared the peeling. The resistivity was decreased. Thin films were deposited on ITO glass substrates using a compound target which were made by $CU_2S$, ZnS, $SnS_2$ powder were sintered in the atmosphere of Al at room temperature by rf magnetron sputtering We investigated potentialities of a low-cost material for the solar cell by measuring of thin film composition, the structure and optical properties. We could get an appropriate $Cu_2ZnSnS_4$ composition A (112) preferred orientation was appeared without annealing temperature as shown in the diffraction peaks of the CIS cells and was available for photovoltaic thin film materials. The band gap increased from 1.4 to 1.7eV as the composition ratio of Zn/Sn.. The optical absorption coefficient of the thin film was above $10^4cm^{-1}$.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.35 no.1
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• pp.39-46
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• 2002

$Cu_2$$ZnSnS_4$(CZTS) thin film is one of the candidate materials for the solar cell. It has an excellent optical absorption coefficient as well as appropriate 1.4~1.5eV band gap. The purpose of this study is replacing a half of high-cost Indium(In) atoms with low-cost Zinc(Zn) atoms and the other half with low-cost Tin(Sn) atoms in the lattice of CIS. Thin films were deposited on ITO glass substrates using a compact target which were made by $Cu_2$S, ZnS, SnS$_2$ powder at room temperature by rf magnetron sputtering and were annealed in the atmosphere of Ar and $S_2$(g). We investigated potentialities of a low-cost material for the solar cell by measuring of thin film composition, the structure and optical properties. We could get an appropriate $Cu_2$$ZnSnS_4$ composition. Structure was coarsened with increasing temperature and (112), (200), (220), (312) planes appeared to conform to all the reflection Kesterite structure. A (112) preferred orientation was advanced with increasing the annealing temperature as shown in the diffraction peaks of the CIS cells and was available for photovoltaic thin film materials. The band gap increased from 1.51 to 1.8eV as the annealing temperature increased. The optical absorption coefficient of the thin film was about $10^4$$cm^{-1}$.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.71.2-71.2
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• 2010

CIS(CuInSe2)계 화합물 태양전지는 높은 광흡수계수와 열적 안정성으로 고효율의 태양전지 제조가 가능하여 화합물 태양전지용 광흡수층으로서 매우 이상적이다. 또한 In 일부를 Ga으로 치환하여 밴드갭을 조절할 수 있는 장점이 있다. 미국 NREL에서는 Co-evaporation 방법을 이용해 20%의 에너지 변환 효율을 달성하였다고 보고된바가 있다. 본 연구에서는 미국의 NREL과 같은 3 stage 방식을 이용하여 광흡수층을 제조하고자 한다. 본 실험에서는 Se 증기압을 각각 $200^{\circ}C$, $230^{\circ}C$, $240^{\circ}C$, $245^{\circ}C$로 달리 하며 실험을 실시하였다. 이때 1st stage의 시간은 15분으로 고정하였으며 기판온도는 약 $250^{\circ}C$로 고정 하였다. 2nd stage는 실시간 온도 감지 장치를 이용하여 Cu와 In+Ga의 조성비가 1:1이 되는 시간을 기준으로 Cu의 조성을 30%더 높게 조절하였으며 기판 온도는 약 $520^{\circ}C$로 고정 후 실험을 실시하였다. 3rd stage의 경우 Cu poor 조성으로 조절하기 위해 모든 조건을 10분으로 고정 후 실험을 실시하였다. 각각의 Se 증기압에 따른 물리적, 전기적 특성을 알아보기 위해 FE-SEM, EDS, XRD 분석을 실시하였다. 본 연구에서 기판은 Na이 첨가되어있는 soda-lime glass를 사용 하였으며 후면 전극으로 약60nm 두께의 Mo를 DC Sputtering 방법을 이용해 증착 하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.382-385
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• 2008

박막형 태양전지 분야는 저가이고 가볍다는 특징을 가지고 있으며, 휘어지는 기판재를 적용하여 플렉서블 태양전지를 제조할 수도 있다는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서 플렉서블 태양전지에 적합한 금속기판재를 제조하는 연구를 수행하였다. 일반적으로 기판재와 cell을 구성하는 반도체 층의 열팽창 거동 차이에 의한 열변형이 태양전지의 공정안정성에 영향을 주는 것으로 알려져 있었으며, cell을 구성하는 반도체 층과 열팽창 거동이 유사한 금속기판재의 적용이 필요하다. 이러한 특성을 쉽게 제어할 수 있는 금속기판재를 얇게 제조하기에 적절한 방법은 전주법이다. 전주법을 적용하여 조성 및 두께가 다른Ni 계 합금의 열팽창 거동을 TMA 장비를 사용하여 측정하였으며, 태양전지 제조에 사용되는 고온공정시 안정성 확보를 위하여 열처리후에 금속기판재의 열팽창 거동을 측정하였다. 그리고 전산해석tool 을 활용하여 가상의 CIS 플렉서블 태양전지 제조공정을 설정하고 고온공정온도에서 상온으로 냉각시 발생되는 층간 열변형 연구를 수행하였다. 그리고 플렉서블 태양전지용 기판재로 Ni 계 합금표면에 절연체인 $SiO_2$ 증착 연구를 수행하여 Fe-52Ni 합금에서 안정적인 절연층을 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.225-225
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• 2010

박막 방식의 CIGS 태양전지는 공정이 복잡하고 대면적화가 어렵다는 단점을 가지고 있다. 이를 개선하기 위하여 후막 방식을 이용한 CIGS 태양전지에 대한 연구의 필요성이 대두되어지고 있다. 스크린 프린팅과 같은 후막공정은 나노 CIGS powder가 필요하다. CIGS 합성 방법 중에 solvothermal 방식이 다른 방식에 비해 균일한 크기의 구형의 나노입자를 대량생산이 쉽기 때문에 많이 연구되어지고 있다. 선행 연구 결과들은 CIS, CIGS 및 CGS는 solvothermal 법으로 합성 시 3개의 상이 모두 합성되며, 합성조건에 따라 상의 조성의 조절이 되지 않는다. 따라서 현재까지 solvothermal 법으로는 단일상의 CIGS 상의 합성이 보고되지 않고 있다. 본 연구에서는, solvothermal 방식을 이용하여 후막공정을 위한 CIGS powder를 합성하였다. 원료, 용매 및 합성 온도 등의 변화에 따른 상의 변화를 측정하였고, 원료의 농도에 따른 powder의 크기 및 형상을 제어 하였다. 또한 CIGS powder를 이용하여 페이스트을 제조한 후, 이 페이스트를 가지고 태양전지를 위한 치밀한 후막을 제조할 수 있었다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.26 no.3
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• pp.232-239
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• 2013

Thin light-active layers of the $CuInSe_2$ solar cell were prepared on Mo-coated sodalime glass substrates by one-step electrodeposition and post-annealing. The structure, morphology, and composition of $CuInSe_2$ film could be controlled by deposition parameters, such as the composition of metallic precursors, the concentration of complexing agents, and the temperature of post-annealing with elemental selenium. A dense and uniform Cu-poor $CuInSe_2$ film was successfully obtained in a range of parametric variation of electrodeposition with a constant voltage of -0.5 V vs. a Ag/AgCl reference electrode. The post-annealing of the film at high temperature above $500^{\circ}C$ induced crystallization of $CuInSe_2$ with well-developed grains. The KCN-treatment of the annealed $CuInSe_2$ films further induced Cu-poor $CuInSe_2$ films without secondary phases, such as $Cu_2Se$. The structure, morphology, and composition of $CuInSe_2$ films were compared with respect to the conditions of electrodeposition and post-annealing using SEM, XRD, Raman, AES and EDS analysis. And the conditions for preparing device-quality $CuInSe_2$ films by electrodeposition were proposed.