• Prospectives of Industrial Chemistry
• /
• v.20 no.2
• /
• pp.13-24
• /
• 2017

태양전지는 온실 가스 감축에 효과가 큰 기후 변화 대응 기술이다. 현재 상업화에 성공한 실리콘 태양전지의 뒤를 이어 박막 태양전지, 페로브스카이트 태양전지 등 차세대 태양전지가 가격과 효율 등을 극복하기 위하여 매우 많이 연구되고 있다. CZT(S,Se) 박막 태양전지는 차세대 태양전지의 유력 후보군인 CIGS, CdTe, 페로브스카이트 태양전지 등에 비해 범용 무독성 원소를 광흡수층으로 사용한다는 장점을 가지고 있지만 아직까지는 이들보다 효율이 낮아 상용화하기에는 많은 문제를 가지고 있다. CZT(S,Se) 박막태양전지의 기본적인 물성, 공정 등을 알아보고 고효율을 달성하는 방법에 대하여 알아보고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2009.06a
• /
• pp.23-23
• /
• 2009

CIGS 박막 태양전지는 제조단가가 낮고 박막 태양전지 중에서 변환효율이 가장 높아 발전 가능성이 큰 태양전지로 인식되고 있다. 이미 일본, 독일, 미국을 비롯한 선진국에서는 30-50 MW 급의 양산 라인이 구축되고 있어 2010년 이후에는 본격적인 상용화가 진행될 것으로 보인다. CIGS 광흡수층은 진공증발, 셀렌화, 나노입자, 전기도금등 다양한 방식으로 제조가 가능한데 이 중에서도 동시진공증발공정은 고효율 CIGS 박막 태양전지 제조에 적합하다. 본 연구에서는 동시진공증발법을 이용하여 CIGS 박막을 증착하였으며 소다회유리/Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/n-ZnO/Al/AR 구조의 태양전지를 제조하였다. 기판온도 모니터링을 통한 Cu 이차상 조절 기술을 이용하여 결정립이 매우 큰 CIGS 박막을 증착하였으며 Ga/(In+Ga) 조성비의 조절을 통하여 밴드갭 에너지를 최적화하였다. 또한 QCM 장치를 활용하여 용액 속에서 성장되는 CdS 박막의 두께와 특성을 조절하였다. 이러한 공정최적화를 통하여 개방전압 0.65 V, 단락전류밀도 38.8 $mA/cm^2$, 충실도 0.74 그리고 변환효율 18.8% 의 CIGS 박막 태양전지를 얻었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.107.1-107.1
• /
• 2014

We have developed and commercialize a time-of-flight - medium energy ion scattering spectrometry (TOF-MEIS) system (model MEIS-K120). MEIS-K120 adapted a large solid acceptance angle detector that results in high collection efficiency, minimized ion beam damage while maintaining a similar energy resolution. In addition, TOF analyzer regards neutrals same to ions which removes the ion neutralization problems in absolute quantitative analysis. A TOF-MEIS system achieves $7{\times}10^{-3}$ energy resolution by utilizing a pulsed ion beam with a pulse width 350 ps and a TOF delay-line-detector with a time resolution of about 85 ps. TOF-MEIS spectra were obtained using 100 keV $He^+$ ions with an ion beam diameter of $10{\mu}m$ with ion dose $1{\times}10^{16}$ in ordinary experimental condition. Among TOF-MEIS applications, we report the quantitative compositional profiling of 3~5 nm CdSe/ZnS QDs, As depth profile and substitutional As ratio of As implanted/annealed Si, Ionic Critical Dimension (CD) for FinFET, Direct Recoil (DR) analysis of hydrogen in diamond like carbon (DLC) and InxGayZnzOn on glass substrate.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 1996.07c
• /
• pp.1437-1439
• /
• 1996

In this paper, investigations on a three stage processing technique involving the co-evaporation of In-Se, Cu-Se and In-Se in this order at different deposition condition was undertaken. At first stage, we obtained good $In_{2}Se_{3}$ films by In-Se coevaporation. $In_{2}Se_{3}$ films show smooth and dense structure. And ration of In:Se was 2:3 $CulnSe_2$ thin films deposited by three stage process have shown strong adhesion on Mo coated glass substrates and good morphological properties suitable device fabrication. XWD spectra show single phase chalcopyrite $CulnSe_2$ films with strong orientation in the 112 plane. Resistivity of $CulnSe_2$ thin films was about $5{\times}10^{5}\;{\Omega}{\cdot}cm$. Surface morphology of CdS/$CulnSe_2$/Mo films was very good because of no pin holes.

• Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
• /
• 2001.11a
• /
• pp.103-108
• /
• 2001

각종 연소기반의 오염 배출원에서의 수은을 비롯한 중금속의 배출은 많은 우려를 낳고있다. 이미 미국에서는 1990년 Clean Air Act Amendments를 통해 11개의 중금속의 (As, Be, Cd, Co, Cr, Hg, Mn, Ni, Pb, Sb, and Se) 배출을 가장 효과적인 적용 가능한 기술로서 그 배출을 제어하도록 되어있다. 그 중에서도 특히 수은은 다른 중금속과는 달리 높은 휘발성, 강한 유해성, 그리고 체내에 축적이 되는 특성으로 해서 더욱 관심의 대상이 되고 있다. 또한 수은은 연소장치에서 대기중으로 배출시 다른 중금속이 입자의 형태로 배출되는 것과는 달리 주로 원소상태의 기체로 배출되는 것으로 알려져 있다. (중략)

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• v.31 no.10
• /
• pp.3035-3037
• /
• 2010

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.02a
• /
• pp.585-585
• /
• 2012

$Cu(In_{1-x}Ga_x)Se_2$(CIGS) 박막 태양전지는 Chalcopyrite 계 박막 태양전지로 Cu, In, Ga, Se 각 원소의 조성을 적절히 조절하여 박막을 성장시킨다. 성장시킨 CIGS 박막은 광흡수계수가 $10^5cm^{-1}$로 다른 물질보다 뛰어나고 직접 천이형 반도체로서 얇은 두께로도 고효율의 박막 제작이 가능하다. CIGS 태양전지를 제조하는 방법은 3-stage 동시 증착법, 금속 전구체의 셀렌화 공정법, 전기 증착법 등이 있다. 그 중에 금속 전구체의 셀렌화 공정법은 다른 제조 방법에 비해 대면적 생산에 유리한 장점이 있다. 하지만 아직 상대적으로 3-stage 동시 증착법에 비해 낮은 에너지 변환 효율이 보고된다. 본 실험에서는 기존의 금속 전구체의 셀렌화 공정법과는 달리 전구체 증착과 셀렌화 공정을 동시에 하고, Se cracker를 통하여 Se 원료를 주입하는 방식인 반응성 스퍼터링 공정에서 reservoir zone의 온도 변화에 따른 특성을 분석하였다. Se cracker의 reservoir zone 온도가 증가할수록 Cu/(In+Ga) 비가 증가한다. CIGS 박막 태양전지의 구조는 Al/Ni/ITO/i-ZnO/CdS/CIGS/Mo/Soda lime glass이다. CIGS 박막의 조성비가 Cu/(In+Ga)=0.89, Ga/(In+Ga)=0.17인 박막 태양전지에서 개방전압 0.34 V, 단락전류밀도 $32.61mA/cm^2$, 충실도 56.2% 그리고 변환 효율 6.19%를 얻었다. 본 연구는 2011년도 지식경제부의 재원으로 한국에너지 기술평가원(KTEP)의 지원을 받아 수행한 연구 과제입니다(No.20093020010030).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2015.08a
• /
• pp.86.2-86.2
• /
• 2015

Cu2ZnSn(S,Se)4 thin film solar cells have been fabricated using sputtered Cu/Sn/Zn metallic precursors on Mo coated sodalime glass substrate without using a toxic H2Se and H2S atmosphere. Cu/Sn/Zn metallic precursors with various thicknesses were prepared using DC magnetron sputtering process at room temperature. As-deposited metallic precursors were sulfo-selenized inside a graphite box containing S and Se pellets using rapid thermal processing furnace at various sulfur to selenium (S/Se) compositional ratio. Thin film solar cells were fabricated after sulfo-selenization process using a 65 nm CdS buffer, a 40 nm intrinsic ZnO, a 400 nm Al doped ZnO, and Al/Ni top metal contact. Effects of sulfur to selenium (S/Se) compositional ratio on the microstructure, crystallinity, electrical properties, and cell efficiencies have been studied using X-ray diffraction, Raman spectroscopy, field emission scanning electron microscope, I-V measurement system, solar simulator, quantum efficiency measurement system, and time resolved photoluminescence spectrometer. Our fabricated Cu2ZnSn(S,Se)4 thin film solar cell shows the best conversion efficiency of 9.24 % (Voc : 454.6 mV, Jsc : 32.14 mA/cm2, FF : 63.29 %, and active area : 0.433 cm2), which is the highest efficiency among Cu2ZnSn(S,Se)4 thin film solar cells prepared using sputter deposited metallic precursors and without using a toxic H2Se gas. Details about other experimental results will be discussed during the presentation.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.08a
• /
• pp.426-426
• /
• 2012

The CIGS absorber has outstanding advantages in the absorption coefficient and conversation efficiency. The CIGS thin film solar cells have been researched for commercialization and increasing the conversion efficiency. CIG precursors were deposited on the Mo coated glass substrate by magnetron sputtering with multilayer structure, which is CuIn/CuGa/CuIn/CuGa. Then, the metallic precursors were selenized under high Se pressure by RTP method which included. Se vapor was supplied using Se cracker cell instead of toxic hydrogen selenide gas. Se beam flux was controlled by variable reservoir zone (R-zone) temperature during selenization process. Cracked Se source reacted with CIG precursors in a small quantity of Se because of small size molecules with high activation energy. The CIGS thin films were studied by FESEM, EDX, and XRD. The CIGS solar cell was also developed by layering of CdS and ZnO layers. And the conversion efficiency of the CIGS solar cell was characterization. It was reached at 6.99% without AR layer.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2016.02a
• /
• pp.355-355
• /
• 2016

There has been an explosive development of nanocrystal (NC) synthesis and application due to their composition-dependent specific properties. Despite the composition, shape, and size of NCs foremost determine their physicochemical properties, the surface state and molecule conjugation also drastically change their characteristics. To make practical use of NCs, it is a prerequisite to understand the NC surface state and the degree to which they have been modified because the reaction occurs on the interface between the NCs and the surrounding medium. We report in here an analysis method to identify conjugated ligands and their binding states on semiconductor nanocrystals based on their molecular information. Surface science techniques, such as time-of-flight secondary-ion mass spectrometry (ToF-SIMS) and FT-IR spectroscopy, are adopted based on the micro-aggregated sampling method. Typical trioctylphosphine oxide-based synthesis methods of CdSe/ZnS quantum dots (QDs) have been criticized because of the peculiar effects of impurities on the synthesis processes. Since the ToF-SIMS technique provides molecular composition evidence on the existence of certain ligands, we were able to clearly identify the n-octylphosphonic acid (OPA) as a surface ligand on CdSe/ZnS QDs. Furthermore, the complementary use of the ToF-SIMS technique with the FT-IR technique could reveals the OPA ligands' binding state as bidentate complexes.