지원사업
학술연구/단체지원/교육 등 연구자 활동을 지속하도록 DBpia가 지원하고 있어요.
커뮤니티
연구자들이 자신의 연구와 전문성을 널리 알리고, 새로운 협력의 기회를 만들 수 있는 네트워킹 공간이에요.
논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 임동건
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 한국교통대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수0
이 논문의 연구 히스토리 (2)
- 이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
- 연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
- 이 논문의 연구 히스토리 확인하기
초록· 키워드
오류제보하기
최근 저탄소 녹색성장이 이슈화되면서 전 세계적으로 친환경적 대체에너지에 대한 관심이 많아지고 있다. 이로 인해 신재생에너지의 하나로 각광받고 있는 태양전지의 저가화 및 고효율화는 산업화에 필수적인 과제이다.
결정질 실리콘 태양전지는 가장 우수한 효율을 보이고 있으나, 원재료의 사용량이 많아 저가화에 한계가 있다. 따라서 차세대 태양전지는 저가화가 유리한 박막형이 그 대안이 될 수 있다.
박막 태양전지 중 비정질 실리콘 박막 태양전지는 지금까지 실용화에 상당한 연구결과를 보였으며, 고효율·저가화를 위한 많은 기술을 확보하였으나, 태양광에 장시간 노출 시 효율 저하가 발생하여 실용화하는데 치명적인 문제점을 드러내고 있다. 이러한 문제점을 해결할 수 있는 방안으로 화합물 반도체인 Cu(Inx,Ga1-x)Se2 (CIGS) 박막태양전지가 각광을 받고 있으며, 지금도 많은 연구가 진행 중에 있다.
CIGS 박막태양전지의 효율의 제한하는 많은 요소들 중 투명 전도막은 태양전지의 직렬저항성분을 많이 차지하고 있다. CIGS 박막태양전지의 효율 향상을 위해서는 투명전도막은 직렬저항을 낮추기 위해 낮은 비저항을 가져야 하며, 효과적인 광흡수를 위해 우수한 투과율 가져야 한다.
본 논문에서는 CIGS 박막태양전지 제작을 위해 각 공정을 최적화하였고, ZnO:Al 박막의 두께를 가변하여 증착하여 박막의 특성을 평가하고, 최적화된 CIGS 광흡수층에 두께를 가변한 투명전도막을 적용하여 태양전지 변환효율 특성을 연구하였다.
그 결과 Mo 후면전극은 1.71 x 10-5 Ω·cm의 낮은 비저항과 좋은 접착력 특성을 갖는 박막을 얻을 수 있었다. 광흡수층 최적화를 통해 Cu/(In+Ga) = 0.86이고, Ga/(In+Ga) = 0.31의 조성비를 얻을 수 있었고, 최적화된 CIGS 박막을 분석해 본 결과, 밴드갭 에너지(Eg) 값은 1.15 eV 라는 값을 나타내었고, 라만분석과 XRD분석을 통해 CIGS 상이 뚜렷하게 검출되는 것을 확인할 수 있었다.
또한 투명전극으로 사용되는 ZnO:Al 박막의 두께를 가변하여 비저항, 홀이동도, 캐리어농도 등을 측정하여 박막의 전기적 특성을 평가하였다. 그 결과 박막의 두께가 두꺼워질수록 비저항은 작아지고, 홀이동도와 캐리어 농도는 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 ZnO:Al 박막의 두께에 따른 투과도를 통해 박막의 광학적 특성을 평가하였다. 그 결과 박막의 두께가 두꺼워질수록 투과율도 저하되는 것을 알 수 있었다.
ZnO:Al 박막의 두께 변화에 따른 전기적, 광학적 특성을 토대로 CIGS 박막태양전지에 투명 전도막을 적용하여 이에 따른 효율변화를 연구하였다. 그 결과 투명 전도막의 두께가 증가할수록 전기적 특성은 개선되나, 광학적 특성이 저하되는 것을 알 수 있었다. CIGS 박막태양전지의 투명전극인 ZnO:Al 박막의 두께가 500 nm 일 때, Jsc=29.521 mA/cm2, FF=71.116 %, Eff=12.375 %, Voc=564 mV의 광 변환효율을 얻을 수 있었다.
결정질 실리콘 태양전지는 가장 우수한 효율을 보이고 있으나, 원재료의 사용량이 많아 저가화에 한계가 있다. 따라서 차세대 태양전지는 저가화가 유리한 박막형이 그 대안이 될 수 있다.
박막 태양전지 중 비정질 실리콘 박막 태양전지는 지금까지 실용화에 상당한 연구결과를 보였으며, 고효율·저가화를 위한 많은 기술을 확보하였으나, 태양광에 장시간 노출 시 효율 저하가 발생하여 실용화하는데 치명적인 문제점을 드러내고 있다. 이러한 문제점을 해결할 수 있는 방안으로 화합물 반도체인 Cu(Inx,Ga1-x)Se2 (CIGS) 박막태양전지가 각광을 받고 있으며, 지금도 많은 연구가 진행 중에 있다.
CIGS 박막태양전지의 효율의 제한하는 많은 요소들 중 투명 전도막은 태양전지의 직렬저항성분을 많이 차지하고 있다. CIGS 박막태양전지의 효율 향상을 위해서는 투명전도막은 직렬저항을 낮추기 위해 낮은 비저항을 가져야 하며, 효과적인 광흡수를 위해 우수한 투과율 가져야 한다.
본 논문에서는 CIGS 박막태양전지 제작을 위해 각 공정을 최적화하였고, ZnO:Al 박막의 두께를 가변하여 증착하여 박막의 특성을 평가하고, 최적화된 CIGS 광흡수층에 두께를 가변한 투명전도막을 적용하여 태양전지 변환효율 특성을 연구하였다.
그 결과 Mo 후면전극은 1.71 x 10-5 Ω·cm의 낮은 비저항과 좋은 접착력 특성을 갖는 박막을 얻을 수 있었다. 광흡수층 최적화를 통해 Cu/(In+Ga) = 0.86이고, Ga/(In+Ga) = 0.31의 조성비를 얻을 수 있었고, 최적화된 CIGS 박막을 분석해 본 결과, 밴드갭 에너지(Eg) 값은 1.15 eV 라는 값을 나타내었고, 라만분석과 XRD분석을 통해 CIGS 상이 뚜렷하게 검출되는 것을 확인할 수 있었다.
또한 투명전극으로 사용되는 ZnO:Al 박막의 두께를 가변하여 비저항, 홀이동도, 캐리어농도 등을 측정하여 박막의 전기적 특성을 평가하였다. 그 결과 박막의 두께가 두꺼워질수록 비저항은 작아지고, 홀이동도와 캐리어 농도는 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 ZnO:Al 박막의 두께에 따른 투과도를 통해 박막의 광학적 특성을 평가하였다. 그 결과 박막의 두께가 두꺼워질수록 투과율도 저하되는 것을 알 수 있었다.
ZnO:Al 박막의 두께 변화에 따른 전기적, 광학적 특성을 토대로 CIGS 박막태양전지에 투명 전도막을 적용하여 이에 따른 효율변화를 연구하였다. 그 결과 투명 전도막의 두께가 증가할수록 전기적 특성은 개선되나, 광학적 특성이 저하되는 것을 알 수 있었다. CIGS 박막태양전지의 투명전극인 ZnO:Al 박막의 두께가 500 nm 일 때, Jsc=29.521 mA/cm2, FF=71.116 %, Eff=12.375 %, Voc=564 mV의 광 변환효율을 얻을 수 있었다.
목차
Ⅰ. 서 론 1Ⅱ. 이론적 배경 31. CIGS 박막태양전지2. 투명전도막1) 투명전도막의 정의2) 투명전극의 재료3) ZnO의 특성Ⅲ. 실험 방법 131. CIGS 태양전지 제조1) 기판2) Mo 후면전극3) CIGS 광흡수층4) CdS 버퍼층5) i-ZnO : n-ZnO 박막6) Al 그리드 전극2. 분석 방법1) 박막두께2) SEM3) EDX4) XRD5) 4 point probe6) 홀측정7) RAMAN Spectrometer8) AFM(atomic force microscopy)9) 효율측정10) Quantum EfficiencyⅣ. 결과 및 고찰 321. Mo 후면전극 최적화2. CIGS 광흡수층 최적화1) 밴드갭에너지2) XRD3) Raman spectroscopy3. CdS 버퍼층 최적화4. i-ZnO 전면전극 최적화5. 두께변화에 따른 ZnO:Al 박막의 특성1)두께변화에 따른 ZnO:Al 박막의 전기적 특성2)두께변화에 따른 ZnO:Al 박막의 광학적 특성6. ZnO:Al 박막 두께변화에 따른 CIGS박막태양전지1) 두께변화에 따른 CIGS 박막태양전지의 효율2) 두께변화에 따른 CIGS 박막태양전지의 양자효율Ⅴ. 결론 61참고문헌 63Abstract 66
최근 본 자료
댓글(0)
0