현재 CIGS 박막증착에 흔히 사용되는 3단계 공정 중 후열처리 공정의 단점을 보완하기 위해 소다석회 유리기판 위에 공증착법으로 CuIn1-xGaxSe2층을 증착한 후 RTP를 진행한다. (급속열처리) 이어서 상기 방법에 의해 열처리 온도를 변화시키면서 단시간 내에 열처리를 실시하였다. 이러한 문제를 해결하기 위해 지금까지 여러 연구자들이 실리콘 이외의 대체 물질을 개발해 왔는데, 대표적인 예로 CIGS(CuIn1-xGaxSe2)나 CdTe 등의 물질을 이용한 박막형 태양전지가 있다. 따라서 이러한 문제점을 극복할 수 있는 CIS(CuInSe2)박막 태양전지에 많은 연구자들이 주목하고 있다.
기술개발도 꾸준히 진행되고 있다. 따라서, 고정형 전원이 아닌 휴대용 전원을 이용하여 언제든지 충전 및 공급이 가능한 태양전지의 구현이 휴대용 기기의 기술개발 못지않게 중요해지고 있으며, 이를 위한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 현재 CIGS 박막태양전지 제조에 가장 많이 사용되는 공법은 미국이다.
이를 보상하기 위해 충분한 시간 동안 고온을 유지합니다. 후열처리 공정을 포함할 경우 물성 비율의 변화로 인해 CIGS 박막 자체가 손상된다. 본 연구에서는 CIGS 박막 제조 후 Se 어닐링 공정을 이용한 열처리 공정이 아닌 RTP 시스템을 이용하여 단시간 내에 온도 조건별 열처리를 수행하였다.
CIGS 박막의 구조적, 전기적 특성의 변화를 조사하였다.
연구배경
실 험
본 연구에서는 후면전극으로 사용할 1μm Mo박막을 단방향 스퍼터링 시스템을 이용하여 세척된 소다석회유리 위에 증착하고 기판으로 사용하였다. 성장된 CIGS 박막의 구조적 특징을 분석하기 위해 X선 회절계(XRD, Rigaku RAD-3D, Japan)를 사용하였고, 전계 방출 스캐닝을 사용하여 두께, 표면 거칠기, 결정 크기를 관찰하였다. 단면 전자 현미경(FE –.SEM) 및 원자력 현미경(AFM, Nanonavi 2 스테이션이 있는 Nanodute). 시료 구성비를 분석하기 위해 FE-SEM에 에너지 분산 분광기를 장착했습니다.
각각의 Miller index에 대한 회절각 2θ에 해당하는 격자상수 a는 식 (1)을 이용하여 계산하였다. 후열처리 과정에서 CIGS 층 상부의 Ga가 표면에서 층 내부로 용융되면서 그림 3과 같이 Ga와 In의 조성비가 변화하게 된다. 크기(DG)가 증가하면 상태의 단계 밀도(NT)가 감소하는데, 이는 더 큰 입자의 무질서가 감소했기 때문일 수 있습니다.
따라서 후열처리를 통해 격자상수의 값이 증가할수록 결정크기도 증가함을 알 수 있다. 열처리 온도에 따른 Ga와 Se의 원자비. 다양한 온도 조건에서 후열 처리에 따른 CIGS 박막의 구조적 특성.
온도가 증가함에 따라 결정립 크기가 증가하고 CIGS층의 공극이 현저히 감소하는 것을 확인하였다. 또한, 표 3에 나타난 바와 같이, 후열 처리 온도가 증가할수록 두께도 감소하는 것으로 나타났으며, 이는 Void가 감소함에 따라 CIGS 박막이 완전히 소결되었음을 알 수 있다. 이는 또한 AFM 현미경을 사용한 결정 크기 결과와도 일치합니다.
AFM 데이터에서 얻은 어닐링 온도에 따른 CIGS 박막의 결정 크기. 다양한 온도 조건에서 사후 어닐링 공정의 함수로서 CIGS 박막의 전기적 특성.
Guha et al., Open-circuit voltage enhancement in high efficiency amorphous silicon alloy solar cells, Appl. Batzner et al., Development of efficient and stable back contacts on CdTe/CdS solar cells, Thin Solid Films. Woods et al., Wide-bandgap CIAS thin-film photovoltaics with transparent back contacts for next-generation single- and multi-junction devices, Materials Science and Engineering B.
Jackson et al., Properties of Cu(In,Ga)Se2 solar cells with new record efficiency up to 21.7%, Phys. Park et al., Characteristics of Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) thin films deposited by a direct solution coating process, Journal of Alloys and Compounds. Ping et al., Growth and Characterization of CIS Thin Films Prepared by Ion Beam Sputtering Deposition, CHIN.
Padmanabha Rao et al., UV-dominant optical emission newly detected from radioisotopes and XRF sources, Brazilian Journal of Physics, vol. Tyagi et al., Effect of grain size on the mobility and transfer characteristics of polysilicon thin film transistors, Indian Journal of Pure &. 18] K Matsumura et al., Characterization of carrier concentration in CIGS solar cells by scanning capacitance microscopy, Meas.
Noufi et al., Kejl tal-mobbiltà tad-drift tal-elettroni f'ċelloli solari Cu(In1-x,Gax)Se2 polikristallini, Appl.
Structural and Electrical characterization of CIGS thin films annealed by using RTP method
