요오드화칼륨 용액을 사용한 후속공정에 의한 $Cu(In,Ga)Se_2$ 박막의 표면 특성과 광전압 특성 개선에 관한 연구

Abstract

$Cu(In,Ga)Se_2$ (CIGS) 태양전지의 대량 생산을 위해 중요한 과제 중 하나는 변환 효율을 높이는 것이다. 연구실 단위에서는 고효율 CIGS 태양전지 제조로 Post-Deposition Treatment (PDT) 공정이 이용되고 있는데, PDT 공정을 통해 포함되는 알칼리 원소는 CIGS 표면과 bulk에 이로운 역할을 한다. 본 연구에서는 PDT 공정 및 사용되는 알칼리 화합물을 달리하여, KI를 액상에서 증착 및 열처리하는 PDT 공정을 설계하였다. Dipping, spin coating 두 가지 방법의 KI PDT 공정을 진행해보고, 이러한 방법이 CIGS 박막과 태양전지에 미치는 영향을 분석하였다. Dipping 방식의 KI PDT 공정은 CIGS 박막 표면에 발생하는 KI agglomeration 문제 및 Cu out-diffusion 문제로 인하여 태양전지 성능에 큰 개선을 이루지 못했다. 반면 spin coating 방식의 KI PDT 공정을 통하여 CIGS 태양전지 성능을 개선할 수 있었고, PDT 공정이 CIGS 박막 특성 및 태양전지 성능 개선에 미치는 영향을 PL, SIMS, XPS를 통해 분석하였다. 그 결과 CIGS 박막 내 deep-level defect 감소와 표면 조성 및 밴드 구조 변화로 태양전지 성능이 개선되었음을 확인하였다.