• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 D
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• pp.2217-2218
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• 2006

화석연료의 대체 에너지원 발굴 전 세계적으로 환경에 관한 경각심이 고조 그리고 개발도상국에서의 인구 증가에 따른 에너지 수요의 증대는 장기적으로 환경친화적이고 에너지원이 무한정한 태양광발전에 관심을 불러일으키고 있다. 최근 5년간 전 세계 태양광 생산은 매년 평균 40%씩 증가하였고 여기에는 태양전지 재료 및 공정기술의 발전과 함께 각국의 시장 활성화 정책이 큰 기여를 하였다. 이러한 추세에 따라 태양전지 효율 향상을 위한 새로운 개념의 도입 및 개발은 물론 태양전지 재료의 사용과 소비에 대한 새로운 기술개발과 태양전지의 설계 및 생산기술에 혁신적인 발전이 요구되고 있다. 현재 결정질 실리콘을 주 소재로 한 태양전지 생산은 매년 40%씩 증가하고 있고, 그 성장속도는 지속적으로 빨라지고 있다. 에너지 산업에서 새로운 에너지원이 시장을 장악하는 큰 변화가 있을 때 소요되는 기간을 감안할 때 태양광발전이 기존에너지 시장의 상당부분을 대체하기까지에는 앞으로도 20-30년 지속적으로, 나아가서는 보다 공격적인 성장속도가 필요할 것이다. 이러한 성장 속도는 새로운 기술의 도입이 지속적으로 이루어질 때 달성이 가능하고 또한, 새로운 기술의 도입은 튼튼한 기초 연구가 그 바탕을 이루고 있을 때 가능할 것이다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 A
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• pp.585-586
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• 2006

화석연료의 대체 에너지원 발굴 전 세계적으로 환경에 관한 경각심이 고조 그리고 개발도상국에서의 인구 증가에 따른 에너지 수요의 중대는 장기적으로 환경친화적이고 에너지원이 무한정한 태양광발전에 관심을 불러일으키고 있다. 최근 5년 간 전 세계 태양광 생산은 매년 평균 40%씩 증가하였고 여기에는 태양전지 재료 및 공정기술의 발전과 함께 각 국의 시장 활성화 정책이 큰 기여를 하였다. 이러한 추세에 따라 태양전지 효율 향상을 위한 새로운 개념의 도입 및 개발은 물론 태양전지 재료의 사용과 소비에 대한 새로운 기술개발과 태양전지의 설계 및 생산기술에 혁신적인 발전이 요구되고 있다. 현재 결정질 실리콘을 주 소재로 한 태양전지 생산은 매년 40%씩 증가하고 있고, 그 성장속도는 지속적으로 빨라지고 있다. 에너지 산업에서 새로운 에너지원이 시장을 장악하는 큰 변화가 있을 때 소요되는 기간을 감안할 때 태양광발전이 기존에너지 시장의 상당부분을 대체하기까지에는 앞으로도 20-30년 지속적으로, 나아가서는 보다 공격적인 성장속도가 필요할 것이다. 이러한 성장 속도는 새로운 기술의 도입이 지속적으로 이루어질 때 달성이 가능하고 또한, 새로운 기술의 도입은 튼튼한 기초 연구가 그 바탕을 이루고 있을 때 가능할 것이다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 B
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• pp.1251-1252
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• 2006

화석연료의 대체 에너지원 발굴 전 세계적으로 환경에 관한 경각심이 고조 그리고 개발도상국에서의 인구 증가에 따른 에너지 수요의 증대는 장기적으로 환경친화적이고 에너지원이 무한정한 태양광발전에 관심을 불러일으키고 있다. 최근 5년간 전 세계 태양광 생산은 매년 평균 40%씩 증가하였고 여기에는 태양전지 재료 및 공정기술의 발전과 함께 각국의 시장 활성화 정책이 큰 기여를 하였다. 이러한 추세에 따라 태양전지 효율 향상을 위한 새로운 개념의 도입 및 개발은 물론 태양전지 재료의 사용과 소비에 대한 새로운 기술개발과 태양전지의 설계 및 생산기술에 혁신적인 발전이 요구되고 있다. 현재 결정질 실리콘을 주 소재로 한 태양전지 생산은 매년 40%씩 증가하고 있고, 그 성장속도는 지속적으로 빨라지고 있다. 에너지 산업에서 새로운 에너지원이 시장을 장악하는 큰 변화가 있을 때 소요되는 기간을 감안할 때 태양광발전이 기존에너지 시장의 상당부분을 대체하기까지에는 앞으로도 20-30년 지속적으로, 나아가서는 보다 공격적인 성장속도가 필요할 것이다. 이러한 성장속도는 새로운 기술의 도입이 지속적으로 이루어질 때 달성이 가능하고 또한, 새로운 기술의 도입은 튼튼한 기초 연구가 그 바탕을 이루고 있을 때 가능할 것이다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1711-1712
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• 2006

화석연료의 대체 에너지원 발굴 전 세계적으로 환경에 관한 경각심이 고조 그리고 개발도상국에서의 인구 증가에 따른 에너지 수요의 중대는 장기적으로 환경친화적이고 에너지원이 무한정한 태양광발전에 관심을 불러일으키고 있다. 최근 5년간 전 세계 태양광 생산은 매년 평균 40%씩 증가하였고 여기에는 태양전지 재료 및 공정기술의 발전과 함께 각국의 시장 활성화 정책이 큰 기여를 하였다. 이러한 추세에 따라 태양전지 효율 향상을 위한 새로운 개념의 도입 및 개발은 물론 태양전지 재료의 사용과 소비에 대한 새로온 기술개발과 태양전지의 설계 및 생산기술에 혁신적인 발전이 요구되고 있다. 현재 결정질 실리콘을 주 소재로 한 태양전지 생산은 매년 40%씩 증가하고 있고, 그 성장속도는 지속적으로 빨라지고 있다. 에너지 산업에서 새로운 에너지원이 시장을 장악하는 큰 변화가 있을 때 소요되는 기간을 감안할 때 태양광발전이 기존에너지 시장의 상당부분을 대체하기까지에는 앞으로도 20-30년 지속적으로, 나아가서는 보다 공격적인 성장속도가 필요할 것이다. 이러한 성장속도는 새로운 기술의 도입이 지속적으로 이루어질 때 달성이 가능하고 또한, 새로운 기술의 도입은 튼튼한 기초 연구가 그 바탕을 이루고 있을 때 가능할 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.292-292
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• 2012

현재 투명전극은 주로 ITO를 사용하고 있으며, ITO는 인듐산화물(In2O3)과 주석산화물(SnO2)이 9대 1의 비율로 혼합된 화합물로 인듐이 주성분이다. 따라서 ITO 사용량의 증가는 인듐의 수요 증가를 이끌어 2003년 이후 인듐 잉곳의 가격이 급등하였다. LCD에 응용되는 금속재료의 가격추이를 비교해보면, 인듐이 가장 큰 변화를 보이고 있으며, 2005년 인듐 가격은 2002년 대비 1,000% 이상 상승하였다가 2007년 이후 500%p 하락하여 2008년 2월 22일 기준으로 톤당 49만 달러에 거래되고 있다. 같은 기간 동안 알루미늄의 가격은 76.6% 상승하였으며 구리는 394%, 주석은 331% 상승하였다. 이러한 인듐의 가격 상승폭은 동일한 기간 동안 다른 금속 재료와 비해 매우 크며, 단위 질량당 가격도 20배 이상 높은 수준이다. ITO의 주성분인 인듐의 이러한 가격의 급등 및 향후 인듐의 Shortage 예상으로 인해 ITO 대체재 확보의 필요성이 증가되고 있다. 태양광 발전산업에서 현재 주류인 결정질 실리콘 태양전지의 변환효율은 꾸준히 향상되고 있으나, 태양전지의 가격이 매년 서서히 하강되고 있는 실정에서 결정질 실리콘 가격의 상승 등으로 고부가 가치 산업유지에 어려움이 있으며, 생산 원가를 낮출 수 있는 태양전지 제조기술로는 2세대 태양전지로 불리는 박막형이 현재의 대안으로 자리매김하고 있으며, 박막태양전지 산업분야가 현재의 정부정책 지원 없이 자생력을 갖추고 또한 시장 경쟁력을 확보하기 위해서는 박막태양전지 개발과 더불어 저가의 재료개발도 시급한 상황이다. 본 연구에서는 In-line magnetron sputtering system을 사용하여 소다라임 유리기판 위에 박막태양전지용 투명전도성 ZnO(Al) 박막을 제작하였고, 특히 이 박막은 n-형 반도체 특성을 가져야하기 때문에 홀이동도와 개리어농도의 상관관계 및 박막의 두께, 광투과율 특성, 온도 의존성을 조사하였고, 이를 논하고자 한다. (본 연구는 중소기업청의 기술혁신개발사업 연구지원금으로 이루어졌음).

• 한국재료학회지
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• 제9권9호
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• pp.890-895
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• 1999

본 연구에서는 SOI 구조를 이용한 50$\mu\textrm{m}$ 두계의 규소 태양전지의 이용 가능성과 제한사항을 제시하기 위하여, interdigitated contact을 이용한 전극을 형성하도록 전지를 설계한 후 단계별 사진공정을 통해 태양전지를 제조하였다. Bonded SOI wafer를 이용하여 제조된 50$\mu\textrm{m}$ 두께의 결정질 규소 태양전지의 효율은 전극간격이 1100$\mu\textrm{m}$과 base width가 35$\mu\textrm{m}$인 경우에서 11.5%로 가장 높은 값을 나타내었다. 또한 실험결과로부터 전면전극을 이용한 태양전지의 구조는 power loss를 최소화하는 최적의 base fraction을 적용하는 것이 필요하며, 전지의 효율은 fill factor에 강한 의존성을 나타내기 때문에 fill factor loss를 최소화하는 설계조건이 필요함을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.438-438
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• 2012

결정질 실리콘 태양전지 공정 중 텍스쳐 공정은 표면에서 반사되는 반사광을 줄여 단락전류(Isc)를 증가시킨다. 표면 텍스쳐 형성 방식으로는 일반적으로 습식 식각(Wet etching) 공정과 건식 식각(Reactive ion etching:RIE) 공정이 있다. 습식 식각 공정은 식각 용액을 사용하는 공정이며 건식 식각 공정은 플라즈마를 통하여 식각하는 공정으로 습식 식각 공정의 경우 식각 용액에 의한 공정상 위험도가 높으며, 용액의 폐기물에 의한 환경오염 문제가 크다. 건식 식각공정의 경우 습식 식각과 달리 공정상 위험도가 낮으며 불규칙적인 결정방향에 영향 받지 않는 비등방성 식각이 가능하여 다결정 실리콘 태양전지의 경우 습식 식각 공정보다 반사광이 적어 단락전류가 증가하게 된다. 그리고 태양전지를 Photovoltaic module로 만들게 되면 태양전지의 효율이 떨어지는데 이것을 Cell to module loss (CTM loss)라 부르며 이는 태양전지의 발전량을 줄이는 큰 원인이 된다. CTM loss의 경우 습식 식각 공정보다 건식 식각 공정에서 더 크게 나타나며 건식 식각 공정한 PV module의 경우 CTM loss로 인해 습식 식각 공정을 통한PV module와 비슷한 효율을 내게 된다. 본 연구에서는 식각 공정의 방식에 따라 나타나는CTM loss 중 광 손실 원인을 외부양자효율(External Quantum Efficiency)과 투과율(Transmittance), 반사율(Reflectance) 등 광 특성 통하여 분석한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.53.1-53.1
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• 2010

결정질 실리콘 태양전지의 효율을 향상시키기 위하여 수광면에 서로 다른 도핑농도를 가지는 고농도 도핑영역과 저농도 도핑영역으로 이루어진 emitter를 형성하는 것이 요구되며 이를 selective emitter라 칭한다. Selective emitter를 형성하면 고농도 도핑영역에서 금속전극과 저항 접촉이 잘 형성되기 때문에 직렬 저항이 최소화되고 저농도 도핑영역에서는 전하 재결합의 감소로 인하여 태양전지의 변환효율이 상승하는 이점이 있다. Selective emitter의 형성방법은 이미 다양한 방법이 제안되고 있으나, 본 연구에서는 기존에 제시된 방법과는 다르게 열산화 시 dopant redistribution에 의한 Boron depletion 현상을 이용하여 selective emitter를 형성하는 방법을 제안하였고, 이를 Simulation을 통하여 검증하였다. 초기 emitter 확산 후 junction depth는 0.478um, 면저항은 $104.2{\Omega}/sq.$ 이었으며, nitride masking layer 두께는 0.3um로 설정하였다. $1100^{\circ}C$에서 30분간 습식산화 공정을 거친 후 nitride mask가 있는 부분의 junction depth는 1.48um, 면저항은 $89.1{\Omega}/sq$의 값을 보였고, 산화막이 형성된 부분의 junction depth는 1.16um, 면저항은 $261.8{\Omega}/sq$의 값을 보였다. 위 조건의 구조를 가진 태양전지의 변환 효율은 19.28%의 값을 나타내었고 Voc, Jsc 및 fill factor는 각각 645.08mV, $36.26mA/cm^2$, 82.42%의 값을 보였다. 한편 일반적인 구조로 설정한 태양전지의 변환 효율, Voc, Isc 및 fill factor는 각각 18.73%, 644.86mV, $36.26mA/cm^2$, 80.09%의 값을 보였다.

• 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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.21-21
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• 2010

CIGS 박막 태양전지는 저가 기판의 사용, 원소재 소비가 적은 박막 증착, 연속공정 적용 등으로 인해 결정질 실리콘 태양전지에 비해 제조단가가 낮다. 변환효율의 경우 실험실 수준에서 최고 20%의 효율이 보고되고 있어 다결정 실리콘 태양전지와 견줄 만하다. 따라서 CIGS 박막 태양전지는 제조단가와 효율 면에서 매우 우수한 경쟁력을 가진 태양전지로 인식되고 있다. 일반적으로 CIGS 박막 태양전지는 Substrate/Mo전극/CIGS 광흡수층/CdS 버퍼층/ZnO 투명전극의 기본 구조를 가지고 있으며 다양한 공정과 디자인을 적용하여 제품이 생산되고 있다. 다양한 소재와 공정들 가운데에서 유리 소재를 기판으로 사용하면서 진공증발이나 스퍼터링과 같은 Physical Vapour Deposition(PVD)을 적용하여 CIGS 광흡수층을 제조하는 기술이 가장 보편적으로 적용되고 있다. 즉 상용화에 가장 근접해 있는 기술이라고 할 수 있으며 현재는 대량생산체제 구축을 위한 기술 개발이 진행되고 있다. 또한 종래의 기판소재와 광흡수층 제조 공정의 단점을 극복하기 위한 기술들도 개발되고 있다. 특히 유리 기판 소재를 금속이나 폴리머 소재를 대체하는 기술, PVD 공정이 아닌 비진공 공정을 적용하여 CIGS 광흡수층을 제조하는 기술 등은 응용성과 제조 단가 측면에서의 파급력이 크다고 할 수 있다. 본 발표에서는 저가 고효율 CIGS 박막 태양전지 개발을 위한 이슈들을 정리하고, 이를 해결하기 위한 국내외의 연구 개발 동향을 살펴보고자 한다. 또한 이를 바탕으로 하여 CIGS 박막 태양전지의 발전방향에 대해서 전망하고자 한다.