태양광전지용 솔-젤 $Cu_2ZnSnS_4$ 흡수층막의 제조 및 평가Fabrication and Characterization of Sol-Gel Processed $Cu_2ZnSnS_4$ Absorber Layer for Solar Cell Application

Cited 0 time in webofscience Cited 0 time in scopus
  • Hit : 676
  • Download : 0
간접천이형 밴드갭을 가지는 Si이나 Ge같은 단원소 반도체에 비하여 직접천이형 밴드갭을 가지는 화합물 반도체의 경우 빛을 더 잘 흡수하기 때문에 다결정 형태에서도 태양전지에 사용되어서도 효율적으로 동작할 수 있다. 여러 종류의 화합물 반도체 중에서도 $CuIn_xGa_{1-x}Se_2$ (CIGS)는 $10^5cm^{-1}$의 높은 광흡수계수와 19.9%의 변환효율로 많은 관심을 모았다. 그러나 고가의 In과 Ga을 구성원소로 하고 있고 Se의 유독성 때문에 최근들어 자원량이 풍부하고 독성이 적은 원소들로 대체된 $Cu_2ZnSnS_4$ (CZTS)의 연구가 활발히 진행되고 있다. CZTS의 결정구조는 CIGS와 유사하며 밴드갭은 1.4-1.5eV로 이상적이고 광흡수계수는 약 $10^4cm^{-1}$에 달한다. 한편, 비진공 용액 공정은 구성물들을 분자 단위에서 혼합이 가능하고 조성의 조절이 용이하다는 장점을 지닌다. 뿐만 아니라, 대면적에 균일한 박막을 신속하게 형성할 수 있기 때문에 진공 증착법에 비해 저가로 태양전지를 생산하는데 유리하다. 따라서 솔-젤 공정을 이용하여 CZTS 박막을 형성한다면 단순한 공정으로 박막의 구조 및 조성을 조절할 수 있을 것으로 예상된다. 본 연구에서는 솔-젤 공정을 이용하여 CZTS 광흡수층을 제조하였다. 간편하고 저가의 공정을 위해서 칼코젠화합물을 만들 때 사용하는 칼코젠 증기나 칼코젠 수화물 가스의 사용을 배제한 채 열처리 하는 과정을 통해 박막을 형성하였다. CZTS 전구체 용액은 2-methoxyethanol을 용매로 하여 copper(II) chloride, zinc acetate, tin(II) chloride와 thiourea를 순차적으로 용해시켜 제조하였고 thiourea의 양을 조절하여 투명한 노란색의 전구체 용액이 형성되었다. 이 용액을 이용하여 soda lime glass 위에 스핀 코팅하고 softbake와 열처리 과정을 통해 단일상의 CZTS 박막을 제조하였다. 또한 태양전지로의 응용가능성을 시험해보기 위해 Mo이 코팅된 soda lime glass에 증착하여 광흡수층으로서의 가능성을 평가해보았다.
Advisors
배병수researcherBae, Byoeng-Sooresearcher
Description
한국과학기술원 : 신소재공학과,
Publisher
한국과학기술원
Issue Date
2011
Identifier
467742/325007  / 020093226
Language
kor
Description

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 신소재공학과, 2011.2, [ vi, 79 p. ]

Keywords

태양전지; 박막광흡수층; Solar cells; Thin film absorber layer; Sol-gel process; 솔-젤 공정

URI
http://hdl.handle.net/10203/182070
Link
http://library.kaist.ac.kr/search/detail/view.do?bibCtrlNo=467742&flag=dissertation
Appears in Collection
MS-Theses_Master(석사논문)
Files in This Item
There are no files associated with this item.

qr_code

  • mendeley

    citeulike


rss_1.0 rss_2.0 atom_1.0