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CdTe 태양전지 제조 공정에 따라 변화하는 CdS와 CdTe 박막의 물성 변화 분석
천승주(Chun, Seungju),정영훈(Jung, Younghun),최수영(Choi, Suyoung),탁성주(Tark, Sung Ju),김지현(Kim, Jihyun),김동환(Kim, Donghwan) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.05
다층 박막 구조로 이루어진 CdS/CdTe 태양전지의 경우, 각각의 박막이 다양한 제조 공정을 거치면서 물성특성의 변화를 겪게 된다. 각각의 박막이 고온의 열처리 공정과, CdCl₂ 용액 처리 및 후면 산화막 제거 공정 등을 거치게 되면서 겪게 되는 물성 변화 분석을 살펴보고자 한다. 각각의 박막 제조 방식은 일반적으로 사용되는 방식으로, CdS의 경우는 용액성장법(Chemical Bath Deposition, CBD), CdTe의 경우는 근접승화법(Closed Space Sublimaition, CSS)을 사용했으며, X-Ray Diffractometer (XRD), Raman spectroscopy, Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) 등을 이용하여 분석하였다. 각각의 셀 제조 공정을 거치면서 CdS, CdTe 박막들은 결정, 광 특성, 성분 변화를 보였다.
천승주(Chun, Seung-Ju),한강수(Han, Kang-Soo),신주현(Shin, Ju-Hyun),이헌(Lee, Heon),김동환(Kim, Dong-Hwan) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.06
나노 임프링과 전기 도금의 저렴한 방식을 이용하여 CdTe 나노 패턴형태를 제작하고자 한다. CdTe 박막은 CdTe 태양전지에서 광흡수층으로 광전자형성에 큰 영향을 미치는 층이다. 나노 패턴을 이용할 경우 p-n 접합 면적이 늘어나 여기된 전자-정공쌍이 분리를 더 잘 일으킬 수 있기 때문에 나노 임프린팅 이라는 기술을 이용하여 이를 제작해 보고자 한다. 따라서 이렇게 제작된 CdTe 나노 패턴은 XRD와 라만 기술을 이용하여 구조를 분석하고, 흡광도와 반사도를 측정하여 광 특성을 조사하려고 한다.
용액성장법 (CBD)으로 CdS 박막 성장 시 수산화 암모늄 농도 조절이 미치는 영향
천승주(Chun, Seung-Ju),이현주(Lee, Hyun-Ju),김동환(Kim, Dong-Hwan) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11
CBD 증착 방법은 저비용으로 양질의 CdS 박막을 얻을 수 있는 증착 밥법으로, 고효율의 CdTe/CdS 태양전지를 얻기에도 적당하다. CdS 박막의 증착 과정에서 수산화 암모늄 (ammonium hydroxide) 은 박막의 특성을 결정하는 주요한 요소 인자 이다. ITO가 증착된 유리기판위에 CdS 박막 증착 과정에서 동일한 조건에서 산화 암모늄 (ammonium hydroxide) 의 농도만을 조절하여서, XRD, Raman spectrometer, UV-Vis, SEM 분석 장치를 이용하여 구조 및 광학 특성의 변화를 살펴보았다.
RF 마그네트론 스퍼터링법으로 증착된 CdS 박막의 CdCl<sub>2</sub> 열처리 효과
최수영,천승주,정영훈,이승훈,배수현,탁성주,김지현,김동환,Choi, Su-Young,Chun, Seung-Ju,Jung, Young-Hun,Lee, Seung-Hun,Bae, Soo-Hyun,Tark, Sung-Ju,Kim, Ji-Hyun,Kim, Dong-Hwan 한국재료학회 2011 한국재료학회지 Vol.21 No.9
The CdS thin film used as a window layer in the CdTe thin film solar cell transports photo-generated electrons to the front contact and forms a p-n junction with the CdTe layer. This is why the electrical, optical, and surface properties of the CdS thin film influence the efficiency of the CdTe thin film solar cell. When CdTe thin film solar cells are fabricated, a heat treatment is done to improve the qualities of the CdS thin films. Of the many types of heat treatments, the $CdCl_2$ heat treatment is most widely used because the grain size in CdS thin films increases and interdiffusion between the CdS and the CdTe layer is prevented by the heat treatment. To investigate the changes in the electrical, optical, and surface properties and the crystallinity of the CdS thin films due to heat treatment, CdS thin films were deposited on FTO/glass substrates by the rf magnetron sputtering technique, and then a $CdCl_2$ heat treatment was carried out. After the $CdCl_2$ heat treatment, the clustershaped grains in the CdS thin film increased in size and their boundaries became faint. XRD results show that the crystallinity improved and the crystalline size increased from 15 to 42 nm. The resistivity of the CdS single layer decreased from 3.87 to 0.26 ${\Omega}cm$, and the transmittance in the visible region increased from 64% to 74%.
Fluorine doped ZnO의 전기적, 광학적 및 열적 특성
이승훈(Lee, Seunghun),탁성주(Tark, Sung Ju),최수영(Choi, Suyoung),천승주(Chun, Seungju),강병준(Kang, Byung Jun),김원목(Kim, Won Mok),김동환(Kim, Donghwan) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06
F doped ZnO (FZO)박막은 rf magnetron sputtering을 이용하여 ZnO 박막에 F의 도핑량 변화에 따른 효과와 전기적, 광학적 및 열적 특성에 대하여 고찰하였다. 열처리 전의 박막에서는 CF₄ gas가 0.1%일 때 가장 좋은 전기적 특성을 보였고, 이는 대부분의 F이 O와 치환을 하여 전기적 특성이 우수해지는 것으로 보인다. 그러나 일반적으로 열처리 전 FZO 박막은 낮은 전기적 특성을 가지며, 열처리 후에는 전기적 특성이 많이 향상되었고, 특히 홀 이동도가 42.6cm²/Vs의 높은 값을 가졌다. 또한 F 함량이 증가할수록 광학적 특성은 좋아졌지만, 구조적 특성은 열처리 전 후를 비교할 때 큰 변화가 없었다. 이 연구를 통해서 40cm²/Vs이상의 높은 홀 이동도를 가지고, 열적으로 안정한 ZnO계 박막의 제조가 가능하였다.
단결정 실리콘 태양전지용 텍스쳐링 용액의 계면활성제 첨가 효과
강병준(Kang, Byung Jun),권순우(Kwon, Soonwoo),이승훈(Lee, Seung Hun),천승주(Chun, Seungju),윤세왕(Yoon, Sewang),김동환(Kim, Donghwan) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06
단결정 실리콘 태양전지 공정에서 이방성 습식 식각 용액을 이용하여 기판 표면에 피라미드 구조를 형성하는 것을 텍스쳐링이라고 한다. 실리콘 기판의 표면을 식각하여 요철구조를 만들어줌으로써 셀 내부로 입사되는 광량을 증가시켜 태양전지의 단락 전류 및 효율 향상 효과를 얻을 수 있다. 일반적인 태양전지 공정에서는 요철구조를 형성할 시 따로 마스크를 사용하지 않으며, 태양전지 급 웨이퍼를 절삭손상층 식각 한 후, 강염기성 용액과 알코올의 혼합용액에 담가서 이방성 식각을 실시하여 요철 구조를 형성한다. 본 연구는 기존의 텍스쳐링 공정에서 사용되는 대표적인 용액인 수산화칼륨(potassium hydroxide, KOH)과 알코올의 혼합용액과 사메틸수산화암모늄(Tetramethylammonium Hydroxide, TMAH)과 알코올의 혼합용액에 Triton X-100 계면활성제를 각각 첨가하여 실험을 진행하였다. 식각된 태양전지용 실리콘 기판의 표면은 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope)을 통하여 관찰하였고, 분광광도계(UV/VIS/NIR Spectrophotometer)로 반사도 값을 측정하여 기판의 특성을 평가하였다.