• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.472.1-472.1
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• 2014

현재 Cu(In,Ga)Se2나 Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSSe)계 박막태양전지의 버퍼층으로 가장 많이 사용되는 물질은 CdS이다. 하지만 Cd의 독성 문제로 인해 사용에 제약이 있고, CdS의 작은 밴드갭(~2.4 eV)으로 인해 단 파장 영역에서 광활성층의 빛 흡수를 저해하는 문제 때문에 새로운 대체 물질을 찾으려는 연구가 많이 이루어지고 있다. 이러한 관점에서, ZnS계 물질은 독성 원소인 Cd을 사용하지 않고, 3.6 eV 정도의 큰 밴드갭을 가지기 때문에, CdS 버퍼층을 대체하기 위한 물질로 관심을 받고 있다. ZnS계 버퍼층을 증착하는 위해 chemical bath deposition (CBD), molecular beam epitaxy (MBE), thermal evaporation, spray pyrolysis, sputtering, elecrtrodepostion 등의 다양한 공정이 사용될 수 있다. 본 연구에서는 상기의 다양한 공정 가운데, 공정 단가가 낮고, 대면적 공정에 용이한 CBD 공정을 이용하여 ZnS계 버퍼층을 증착하는 연구를 수행하였다. 용액의 조성, 농도, 공정 온도, 시간 등을 비롯한 다양한 공정 변수가 ZnS계 박막의 morphology, 조성, 결정성, 광학적 특성 등 다양한 특성에 미치는 영향이 체계적으로 연구되었다. 또한, 상기 ZnS계 버퍼층을 CZTSSe 박막태양전지에 적용하여 CdS를 성공적으로 대체할 수 있음을 확인하였다. 본 연구를 통하여 ZnS계 버퍼층이 향후 친환경적인 박막태양전지 제조에 활용될 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다.

• Current Photovoltaic Research
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• 제2권2호
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• pp.69-72
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• 2014

We investigated current-voltage (I-V) and capacitance (C)-V characteristics of solution-processed thin film solar cells, consisting of $Cu(In,Ga)S_2$ and $CuInS_2$ stacked absorber layers. The ideality factors, extracted from the temperature-dependent I-V curves, showed that the tunneling-mediated interface recombination was dominant in the cells. Rapid increase of both series- and shunt-resistance at low temperatures would limit the performance of the cells, requiring further optimization. The C-V data revealed that the carrier concentration of the $CuInS_2$ layer was about 10 times larger than that of the $Cu(In,Ga)S_2$ layer. All these results could help us to find strategies to improve the efficiency of the solution-processed thin film solar cells.

• Current Photovoltaic Research
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• 제2권1호
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• pp.28-35
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• 2014

High-efficiency in $Cu(In,Ga)Se_2$ (CIGS) solar cells were usually achieved on soda-lime glass substrates due to Na incorporation that reduces deep-level defects. However, this supply of sodium from sodalime glass to CIGS through Mo back electrode could be limited at low deposition temperature. Na content could be more precisely controlled by supplying Na from known amount of an outside source. For the purpose, an $Na_2S$ layer was deposited on Mo electrode prior to CIGS film deposition and supplied to CIGS during CIGS film. With the $Na_2S$ underlayer a more uniform component distribution was possible at $350^{\circ}C$ and efficiency was improved compared to the cell without $Na_2S$ layer. With more precise control of bulk and surface component profile, CIGS film can be deposited at low temperature and could be useful for flexible CIGS solar cells.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.16-18
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• 2009

CIGS 박막태양전지는 박막태양전지 중 최고 효율(20%)을 보이는 태양전지로 각광받고 있다. 이러한 고효율 태양전지는 Soda-lime glass 를 기판으로 사용한 경우로 기판과 CIGS층의 열팽창계수가 비슷하고 또 나트륨이 CIGS 성장시 확산하여 광흡수층에 유익한 영향을 준다고 알려져 있다. 본 실험에서는 나트륨이 함유된 소다라임유리와 거의 포함하고 있지 않은 코닝유리를 기판으로 사용하여 CIGS 광흡수층의 차이를 분석하였다. SIMS, SEM분석결과 소다라임유리의 CIGS Mo 부근과 표면부위에 Na 농도가 높으며, grain 크기가 코닝에 비해 작음을 알 수 있었다. 전기적 특성은 소다라임유리기판의 경우 p-type 농도가 코닝유리기판에 비해 약 $10^5{\sim}10^6$천배가량 높음을 확인하였다. 셀특성또한 코닝 11%, SLG는 16%로 효율차이가 발생하였으며 이는 나트륨으로 p-type 전도도가 향상되어 효율이 개선되는 것으로 판단된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2002년도 춘계학술대회 논문집 유기절연재료 전자세라믹 방전플라즈마 일렉트렛트 및 응용기술
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• pp.63-66
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• 2002

Bi-layer Mo films were deposited on sodalime glass substrates using DC magnetron sputtering. As the gas pressure and power density, the resistivity varied from $1.5{\times}10^{-5}$ to $4.97{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$. Furthermore, stress direction yielded compressive-to-tensile transition stress curves. The microstructure of the compressive stress films which had poor adhesion consists of tightly packed columns, but of the tensile-stressed films had less dense structure. Under all gas pressure conditions, Mo films exhibited distinctly increasing optical reflection with decreasing gas pressure. The expansion of (110) peak width with the gas pressure meant the worse crystalline growth. Also, The highest efficiency was 15.2% on 0.2 $cm^2$. The fill factor, open circuit voltage and short circuit current were 63 %, 570 m V and 42.6 $mA/cm^2$ respectively.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.312.1-312.1
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• 2014

Chalcopyrite계 화합물 반도체인 $Cu(InGa)Se_2$ (CIGS)는 직접천이형 에너지 밴드갭과 전파장 영역에 대하여 높은 광흡수계수($1{\times}$[10]^5/cm)를 가지므로 두께 $1{\sim}2{\mu}m$인 박막형태으로 고효율의 태양전지 제조가 가능하다. 또한, 박막공정의 저가 가능성을 나타내면서 전세계적으로 많은 연구와 관심을 받고 있고, 현재 상용화되어 있는 결정질실리콘 태양전지를 대체할만한 재료로 주목 받고 있다. 일반적으로, CIGS박막형 태양전지 구성은는 유리를 기판으로 하여 5개의 단위 박막인 Mo 후면전극, p형 반도체 CIGS 광흡수층, n형 반도체 CdS 버퍼층, doped-ZnO 상부 투명전극, $MgF_2$ 반사방지막으로 이루어진다. 이들 중에서 태양전지의 에너지 변환효율에 결정적인 영향을 미치는 구성된다. CIGS 광흡수층의 제조는 크게 진공법과 비진공방법으로 나뉜다. 현재까지 보고된 문헌에 따르면 CIGS 박막형 태양전지의 경우에 동시증발법으로 20.3%의 에너지 변환효율을 보였지만,는데, 이는 진공장비 특성상 공정단가가 높고 대면적화가 어렵다는 단점을 가진다. 따라서, 비진공법을 이용하여 광흡수층 제작하는 것이 기술적으로 진보할 여지가 크다고 볼 수 있다. 반면 현재 상용화되어 있는 결정질실리콘 태양전지를 대체할만한 방법으로 주목 받고 있는 비진공을 이용한 저가공정은 최근 15.5%의 에너지 변환효율이 보고 되었다. 비진공법에는 전계를 이용한 증착법 및 스프레이법으로 나뉘며, 이들 광흡수층 재료의 화학적 합성은 III족 원소인 In, Ga의 함량비에 따라 광흡수층의 에너지 밴드갭(1.04~1.5 eV) 조절이 가능하다. 따라서, 본 연구에서는 비진공법에 사용되는 CIGS재료의 화학적 합성조건을 변화시켜 III족 원소의 조성비 조절을 시도하였다. CIGS 분말 시료의 입자 형태와 크기를 FE-SEM을 이용하여 관찰하였고, 화합물의 성분비를 EDX 및 XRD 분석을 통해 Ga 함량에 따른 구조적 차이를 비교해 보았다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제26권9호
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• pp.701-706
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• 2013

We have focused on the conversion efficiency of CIGS thin film solar cell prepared by co-evaporation method as well as the optimization of process condition. The total thickness of back electrode was fixed at 1 ${\mu}m$ and the structural, electric and optical properties of CIGS thin film were investigated by varying the thickness of Mo:Na bottom layer from 0 to 500 nm. From the experimental results, the content of Na was appeared as 0.28 atomic percent when the thickness of Mo:Na layer was 300 nm with compactly densified plate-shape surface morphology. From the XRD measurements, (112) plane was the strongest preferential orientation together with secondary (220) and (204) planes affecting to the crystallization. The lowest roughness and resistivity were 2.67 nm and 3.9 ${\Omega}{\cdot}cm$, respectively. In addition, very high carrier density and hole mobility were recorded. From the optimization of Mo:Na layer, we have achieved the conversion efficiency of 9.59 percent.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2002년도 하계학술대회 논문집
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• pp.330-333
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• 2002

The substrate temperature is an important parameter in thin film deposition process. In this paper the effects of the substrate temperature on the properties of CuIn0.75Ga0.25Se2(CIGS) thin films are reported. Structure, surface morphology and optical properties of CIGS thin films deposited at various substrate temperatures have been investigated using a number of analysis techniques. X-ray diffraction (XRD) analysis shows that CIGS films exhibit a strong <112> preferred orientation. As expected, at higher substrate temperatures the films displayed a higher degree of crystallinity. The <112> peak was also enhanced and other CIGS peaks appeared simultaneously These results were supported by experimental work using Raman spectroscopy. The Raman spectra of the as-grown CIGS thin films show only the Al mode peak. The intensity of this peak was enhanced at higher deposition temperatures. Scanning electron microscopy (SEM) results revealed very small grains in films fabricated at 48$0^{\circ}C$ substrate temperature. When the substrate temperature was increased the average grain size also increased together with a reduction in the number and size of the voids. The deposition temperature also had a significant influence on the transmission spectra.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제24권9호
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• pp.755-759
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• 2011

$Cu(In_{1-x},Ga_x)Se_2$ thin films have been considered as an effective absorber material for high efficient solar cells. In this paper, the CIGS thin films with varied Ga content were prepared using a co-evaporation process of three stage. We carry out structure and electrical optical property on the thin film in varied Ga content. CIGS thin films have been characterized by X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM), energy-dispersive spectroscopy(EDS), four-point probe measurement, and the Hall measurement. To optimize Ga contents, Ga/(In+Ga) ratio were changed from 0.13 to 0.72. At this time the carrier concentrations were varied from $1.22{\times}10^{11}\;cm^{-3}$ to $5.07{\times}10^{16}\;cm^{-3}$, and electrical resistivity were varied from $1.11{\times}10^0\;{\Omega}-cm$ to $1.08{\times}10^2\;{\Omega}-cm$. A strong <220/204> orientation and a lager grain size were obtained at a Ga/(In+Ga) of 0.3. We were able to achieve conversion efficiency as high as 15.95% with a Ga/(In+Ga) of 0.3.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.125-129
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• 2005

Two kinds of physical treatments were examined for the analysis both of intrinsic surface and interior nature of CuInS $e_2$[CIS] and CuGaS $e_2$[CGS] films grown in separated systems. For the first method, a selenium protection layer which was immediately deposited after the growth of the CIS was investigated. The Se cap layer protects CISe surface from oxidation and contamination during the transport under ambient atmosphere. The Se cap was removed by thermal annealing at temperature above 15$0^{\circ}C$. After the decapping treatment at 2$25^{\circ}C$ for 60 min, ultraviolet photoemission and inverse photoemission measurements of the CIS film showed that its valence band maximum(VBM) and conduction band minimum (CBM) are located at 0.58 eV below and 0.52 eV above the Fermi level $E_{F}$, respectively. For the second treatment, an Ar ion beam etching was exploited. The etching with ion kinetic energy $E_{k}$ above 500 eV resulted in broadening of photoemission spectra of core signals and occasional development of metallic feature around $E_{F}$. These degradations were successfully suppressed by decreasing $E_{k}$ below 400 eV. CGS films etched with the beam of $E_{k}$ = 400 eV showed a band gap of 1.7 eV where $E_{F}$ was almost centered.st centered.