표제지
제출문
요약문
SUMMARY
CONTENTS
목차
제1장 서론 15
제1절 CIS계 화합물 박막 태양전지 15
제2절 와이드 밴드갭 CIS계 화합물 박막 태양전지 연구의 필요성 29
제2장 CIS계 화합물 박막 태양전지의 연구동향 41
제1절 고효율 CIS계 화합물 박막 태양전지 모듈 연구동향 41
제2절 와이드 밴드갭 및 탠덤구조 CIS계 화합물 박막 태양전지 연구동향 55
제3장 CIS계 화합물 박막 태양전지의 제조 및 특성 평가 60
제1절 기판온도 모니터링 시스템 60
제2절 단위박막 및 태양전지 제조 공정 67
제3절 태양전지 특성 평가 81
제4장 동시 진공증발법을 이용한 와이드 밴드갭 CIGS 태양전지의 광전압 특성 86
제1절 CGS 박막 태양전지의 광전압 특성 86
제2절 와이드 밴드갭 CIGS 박막 태양전지의 광전압 특성 93
제3절 와이드 밴드갭 태양전지용 버퍼층 개발 100
제5장 결론 108
참고문헌 110
서지정보양식 111
〈표 1〉 i-ZnO/n-ZnO 증착 조건 76
[그림 1-1] 태양전지의 작동원리 16
[그림 1-2] 태양광발전 시스템의 구성도 16
[그림 1-3] 태양전지의 종류 18
[그림 1-4] CIS계 화합물의 원자 구조 19
[그림 1-5] CIS계 화합물 박막 태양전지의 구조 20
[그림 1-6] 태양광발전시스템의 발전단가 추이 및 화석연료와의 비교 22
[그림 1-7] 태양전지용 실리콘 가격 추이 23
[그림 1-8] 태양전지 종류별 효율 단가 상관관계 23
[그림 1-9] 태양전지 재료별 흡수계수 26
[그림 1-10] 태양전지 종류별 효율 26
[그림 1-11] CIGS 태양전지와 결정질 실리콘 태양전지 비교 27
[그림 1-12] 결정질 실리콘 태양전지와 CIS계 박막 태양전지 공정 비교 28
[그림 1-13] 결정질 실리콘 태양전지의 손실요인 분석 30
[그림 1-14] 탠덤구조의 Photon 이용률 31
[그림 1-15] CIS계 화합물 탠덤 박막태양전지 구조 33
[그림 1-16] 첨가 원소에 따른 밴드갭 에너지 변화 34
[그림 1-17] 에너지 밴드갭에 따른 개방전압 및 변환 효율 36
[그림 1-18] 밴드갭 에너지에 따른 defect level의 에너지 밀도 분포 37
[그림 1-19] 전산 모사에 의한 탠덤구조 밴드갭의 최적 조합 38
[그림 1-20] 밴드갭 에너지에 따른 CIS계 태양전지의 활용 40
[그림 2-1] CIS계 화합물 박막 태양전지의 구조 및 기본 공정 42
[그림 2-2] CIS계 화합물 박막 태양전지의 모듈 공정 개략도 43
[그림 2-3] CIS계 화합물 제조용 Co-evaporator 개념도 46
[그림 2-4] Sputtering+Selenization 법을 이용한 CIGS 제조 공정의 모식도 47
[그림 2-5] 진공증발법을 이용한 대면적 CIGS 제조 공정 모식도 47
[그림 2-6] CIGS 박막 태양전지 모듈 해외 개발 동향 50
[그림 2-7] CIS계 박막 태양전지 모듈의 해외 상용화 기술 동향 52
[그림 2-8] (a) 교회지붕에 설치된 13 kWp 모듈(Wurth Solar)/ (b) 차양식 50% Semi-Transparency CIGS 모듈 (Wurth Solar)/ (c) 60X120 CIGS module (Wurth Solar)/ (d) 85 kWp BIPV (Shell Solar)/ (e) 245 kWp Rooftop CIGSS (Shell Solar)/ (f) 스테인레스 스틸 기판 CIGS (Matsushita Electric)/ (g) 70 kWp 시스템 (HONDA)/ (h) 30WX20 CIGS 모듈 (Showa Shell)/ (i) 천막용 CIGS 모듈 (Global Solar) 53
[그림 2-9] CIS계 박막 태양전지 상용화 동향 54
[그림 2-10] CIS계 화합물 에너지 밴드갭 57
[그림 2-11] 미국의 Herperf project 의 와이드 밴드갭 태양전지 연구동향[13] 58
[그림 2-12] 일본의 AGU의 와이드 밴드갭 태양전지 연구동향[15] 58
[그림 2-13] 탠덤 구조 태양전지 연구동향 59
[그림 3-1] 3단계 동시 진공증발 공정의 열이력 고선 및 상변화 모식도 63
[그림 3-2] 기판 표면의 조성변화에 따른 온도 변화 현상의 개념도 64
[그림 3-3] RS 232c 통신 방법을 통한 기판 온도 모니터링 제어 65
[그림 3-4] 기판 가열에 의해 손상된 유리 기판과 열전대의 위치 66
[그림 3-5] 열전대의 위치 조정을 통한 유리 기판의 bending 현상 66
[그림 3-6] CIS계 박막 태양전지 제조 공정 개략도 68
[그림 3-7] DC magnetron sputtering system 개략도 69
[그림 3-8] co-evaporation system의 개략도 71
[그림 3-9] co-evaporation system의 내부 effusion cell 사진 71
[그림 3-10] CdS 용액성장을 위한 용액 제조 73
[그림 3-11] CdS 증착시간에 따른 CdS 두께 및 CGS/CdS SEM image 74
[그림 3-12] CdS 증착시간에 따른 CGS 태양전지 (a)전류-전압 곡선 (b)효율변화 75
[그림 3-13] 증착 시간에 따른 ZnO 두께 변화 78
[그림 3-14] ZnO 두께에 따른 광투과도 곡선 79
[그림 3-15] ZnO 두께에 따른 면저항 및 비저항 80
[그림 3-16] CGS 박막 및 기타 단위박막 분석 장치 82
[그림 3-17] WACOM WXS-1555-L2 인공태양 83
[그림 3-18] 면적 측정기 84
[그림 3-19] 분광 응답 특성 측정 장치 85
[그림 4-1] CGS 박막 제조시 기판온도 변화 및 미세구조 87
[그림 4-2] Cu/Ga비에 따른 CGS 박막의 미세구조 89
[그림 4-3] Cu/Ga 비에 따른 CGS 박막의 AES depth profiles (a)0.93 (b)0.83 (c)0.71 (d)0.59 90
[그림 4-4] Cu/Ga 조성비에 따른 태양전지 광전압 특성 91
[그림 4-5] 최고 효율 CGS 태양전지의 전류 전압 곡선 92
[그림 4-6] Ga 조성비에 따른 밴드갭 에너지 및 미세구조 94
[그림 4-7] Ga 조성에 따른 CIGS 박막의 광투과도 곡선 95
[그림 4-8] 와이드 밴드갭 CIGS 박막 태양전지의 밴드갭 에너지에 따른 개방 전압 및 효율 변화 97
[그림 4-9] 최고효율와이드 밴드갭 CIGS 박막 태양전지 전류 전압 곡선 98
[그림 4-10] 와이드 밴드갭 CIGS 박막 태양전지 r(J) 곡선 99
[그림 4-11] 광흡수층과 버퍼층의 밴드갭에 따른 밴드 다이어그램 101
[그림 4-12] In 계 버퍼 용액성장을 위한 장치 모식도 102
[그림 4-13] In 버퍼층을 이용한 CIGS 태양전지의 광전압 특성 103
[그림 4-14] CIGS/ln buffer/znO의 XPS Spectrum 105
[그림 4-15] Inx(OOH, S)y/CIGS의 밴드 다이어 그램 106
[그림 4-16] In 버퍼를 적용한 CIGS 박막 태양전지의 전류 전압 곡선 107