Cu(In1-xGx)Se2 박막 태양전지 제조를 위한 광흡수층 및 전극의 스퍼터링 증착

Title
Cu(In1-xGx)Se2 박막 태양전지 제조를 위한 광흡수층 및 전극의 스퍼터링 증착
Authors
공선미
Keywords
cuin1xgxse2박막태양전지제조를위한광흡수층및전극의스퍼터링증착
Issue Date
2012
Publisher
인하대학교
Abstract
본 연구에서는 마그네트론 스퍼터링 (magnetron sputtering) 방법을 이용하여 Cu(In1-xGax)Se2 (CIGS) 박막 태양전지의 CIGS광흡수층과 Mo 후면전극, 그리고 전면전극으로 사용되는 AZO window층을 증착하였다. 스퍼터링 power, Ar pressure, 기판의 온도, annealing 온도 및 시간 등의 증착 조건을 변화시켜 증착된 광흡수층과 전극 물질의 특성을 조사하였다. 후면전극인 Mo를 증착하기 위해 DC 마그네트론 스퍼터링 방법을 이용하였다. 증착 변수로 DC power와 Ar 압력에 따른 Mo 박막의 전기적, 구조적 특성을 조사하였다. DC power가 증가할수록 박막의 증착속도는 증가하였고 전기 저항도는 감소하였으며 박막의 결정성이 향상되는 것을 관찰할 수 있었다, 증착 압력이 감소할수록 박막의 증착 속도와 전기 저항도가 감소하였으며 가늘고 긴 모양의 결정입자가 조밀하게 박막을 형성하였다. 압력이 증가함에 따라서 결정입자는 원형으로 변형되었으며 박막의 표면에 공극의 생성이 증가하였다. Mo 박막의 전기 저항도는 Mo 원자에 결합된 산소의 양이 많아질수록 증가하게 되고, 박막의 결정성이 높아지면 산소의 결합도가 감소하여 낮은 저항도를 갖게 되는 것을 확인하였다. CIGS 광흡수층은 4성분 단일 타겟을 이용한 RF 마그네트론 스퍼터링 방법으로 증착되었다. 증착 후 selenization 공정이 필요없는 증착 공정을 개발하기 위해 스퍼터링 조건에 따른CIGS 박막의 구조적 특성 및 조성을 조사하였다. XRD 결과에서 기판 온도와 Ar 압력이 증가하고 RF power가 감소할수록 박막의 결정성이 증가하는 것을 볼 수 있다. SEM 분석 결과 기판 온도와 Ar 압력이 증가하고 rf power가 감소할수록 균일하고 둥근 모양의 입자가 원주형으로 형성되는 것을 관찰하였다. 500 ℃ 이상의 높은 기판 온도에서는 In와 Se이 증발하여 CIGS 박막 중의 In과 Se의 함량이 감소하였고 이것이 박막의 결정성을 감소시키는 것으로
Description
1. Introduction 1 2. Theoretical background 5 2.1 태양전지의 원리 5 2.2 태양전지의 종류 및 특성 7 2.2.1 실리콘 반도체 태양전지 9 2.2.2 혼합물 반도체태양전지 10 2.2.3 나도 태양전지 12 2.3 CIGS 박막 태양전지 14 2.3.1 후면전극 16 2.3.2 광흡수층 16 2.3.3 버퍼층 18 2.3.4 Window층 19 2.4 박막 증착의 정의 및 분류 20 3. Experimental 22 3.1 Mo 후면전극의 증착 22 3.2 CIGS 광흡수층의 증착 24 3.3 AZO window층의 증착 25 4. Results and Discussion 26 4.1 Mo 후면전극의 증착 26 4.1.1 DC power에 따른 Mo 박막의 증착 특성 26 4.1.2 Ar 압력에 따른 Mo 박막의 증착 특성 30 4.2 CIGS 광흡수층의 증착 36 4.2.1 기판 온도에 따른 CIGS 박막의 증착 특성 37 4.2.2 RF power에 따른 CIGS 박막의 증착 특성 40 4.2.3 Ar 압력에 따른 CIGS 박막의 증착 특성 42 4.3 AZO window층의 증착 45 4.3.1 Annealing 온도에 따른 AZO 박막의 증착 특성 46 4.3.2 Annealing 시간에 따른 AZO 박막의 증착 특성 53 5. Conclusions 58 6. References 61
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/23691
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College of Engineering(공과대학) > Chemical Engineering (화학공학) > Theses(화학공학 석박사 학위논문)
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