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알칼리원소 함유 전극 기반 플렉서블 CIGS 박막태양전지 기술
정증현 한국공업화학회 2014 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2014 No.1
Cu(In,Ga)Se<sub>2</sub> (CIGS) 박막태양전지는 금속 및 폴리머와 같은 플렉서블 기판에서도 높은 수준의 태양광변환효율 확보가 가능하여, roll-to-roll 공정에 의한 제조단가 절감이 가능하고 당야한 응용분야로의 확장가능성이 큰 플렉서블 태양전지 기술로 각광받고 있다. 폴리이미드 기판은 금속기판에 비해 전기절연성이 우수하기 때문에, 태양광모듈 제조공정상 이점을 확보할 수 있고, 유리기판 수준의 높은 광전변환효율(20.4%)이 가능하여 해당기술에 대한 관심이 증대되고 있다. 그러나, 내열온도가 500°C 이하인 폴리이미드의 특성상 정상 공정온도(> 550°C) 보다 저온에서 고품위 CIGS 합성기술 확보, 유연성에 따른 기계적 안정성 향상, monolithic integrated 모듈용 스크라이빙 기술 확보 등이 해결되어야 한다. 본 발표에서는 폴리이미드 기판 CIGS 박막 태양전지 기술현황과 함께, 본 연구팀에서 수행하고 있는 저온공정 CIGS 박막 태양전지의 고효율화 전략 및 연구결과를 소개하고자 한다. 특히, CIGS 박막태양전지의 필수적인 알칼리 원소 도핑을 추가적인 공정없이 기존 후면전극에 알칼리 원소를 함유하는 방식을 채택함으로써 공정의 간소화 및 저가화를 도모할 수 있다. 이러한 알칼리 후면전극 기술이 기존 후 열처리 Na 도핑공정에 대비하여 셀효율에 미치는 영향을 분석하였다.
고효율 투광형 태양전지를 위한 CIGS 박막태양전지 응용
정증현 한국공업화학회 2019 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2019 No.0
투명후면전극 기반 CIGS 태양전지 구조는 반투명, 양면입사 및 다중접합 태양전지에 적용될 수 있는 고효율 태양전지 기술이다. 투명후면전극으로 기존의 Mo 전극 대신 ITO, AZO, FTO 등 투명후면산화물(TCO) 소재를 대체전극으로 적용함에 따라, TCO/CIGS 계면의 non-ohmic 접촉특성이 캐리어 이동을 방해하여 태양전지 효율을 저하시킨다. 본 연구에서는 TCO/CIGS 계면의 전기특성 해석을 기반으로 캐리어 이송특성을 향상시키는 방법론, 단일집적모듈 구현에 필요한 공정기술, 투광구조 확보 방안을 제시한다. 이를 통해 고효율 발전성능을 갖는 CIGS 박막태양전지를 이용한 투광형 모듈을 구현하고 세계 최고 수준의 발전효율 확보가 가능함을 보이고자 한다. CIGS 공정온도 저하 및 계면산화물 생성억제 기술 개발로 계면의 캐리어 이송 문제를 해결하였고 Mo 전극 대비 효율손실을 10% 이하로 낮출 수 있었다. 박막식각용 레이저 가공기술(P1, P2, P3)을 개발하여 13% 효율 이상 모듈을 세계최초로 구현하였다. 또한 레이저를 적용하여 션트 손실 없는 aperture 제거공정을 개발하여, 모듈효율 9% 이상(30% aperture 제거 기준)의 투광모듈을 구현하였다.