KR101388458B1 - 급속 열처리 공정을 사용한 ｃｉｇｓ 박막의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 Se 성분이 포함된 Cu-In-Ga-Se 전구체 박막을 형성한 후 급속 열처리 공정을 수행함으로써 급속 열처리 공정 중 추가적인 Se 공급이 필요하지 않은 CIGS 박막의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로는, 기판에 셀레늄 성분이 포함된 Cu-In-Ga-Se 전구체 박막을 형성하는 단계(단계 a); 상기 단계 a에서 형성된 전구체 박막에 400℃ 초과 600℃ 미만의 온도 및 1∼760 torr의 압력에서 1∼30분 동안 급속 열처리 공정(RTP)을 처리하는 단계(단계 b)를 포함한다. 본 발명에 따르면, CIGS 전구체 박막을 제조하는 과정에서 충분한 양의 Se가 전구체 박막 자체에 포함되게 함으로써 급속 열처리 공정 중 추가적으로 Se를 공급하여야 할 필요가 없으며, 급속 열처리 공정 조건의 제어를 통해 Se 손실을 최소화하여 고결정성의 CIGS 박막을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 급속 열처리 공정을 사용한 CIGS 박막의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 Se 성분이 포함된 Cu-In-Ga-Se 전구체 박막을 형성한 후 급속 열처리 공정을 수행함으로써 급속 열처리 공정 중 추가적인 Se 공급이 필요하지 않은 CIGS 박막의 제조방법에 관한 것이다.
최근 화석 에너지 고갈로 차세대 청정에너지 개발에 대한 중요성이 증대되고 있다. 그 중에서도 태양전지는 태양 에너지를 직접 전기 에너지로 전환하는 장치로서, 공해가 적고, 자원이 무한적이며 반영구적으로 사용할 수 있어 미래 에너지 문제를 해결할 수 있는 에너지원으로 기대되고 있다.
태양전지는 광흡수층으로 사용되는 물질에 따라서 다양한 종류로 구분되며, 현재 가장 많이 사용되는 것은 실리콘을 이용한 실리콘 태양전지이다. 그러나 최근 실리콘의 공급부족으로 가격이 급등하면서 박막형 태양전지에 대한 관심이 증가하고 있다. 박막형 태양전지는 얇은 두께로 제작되므로 재료의 소모량이 적고, 무게가 가볍기 때문에 활용범위가 넓다. 이러한 박막형 태양전지의 재료로는 비정질 실리콘과 CdTe, CIS 또는 CIGS에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
CIS 박막 또는 CIGS 박막은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ 화합물 반도체 중의 하나이며, 실험실적으로 만든 박막 태양전지 중에서 가장 높은 변환효율을 기록하고 있다. 특히 10 마이크론 이하의 두께로 제작이 가능하고, 장시간 사용 시에도 안정적이어서, 실리콘을 대체할 수 있는 저가의 고효율 태양전지로 기대되고 있다. 특히 CIS 박막은 직접 천이형 반도체로서 박막화가 가능하고 밴드갭이 1.04 eV로 광변환에 적합하며, 광흡수 계수가 큰 값을 나타내는 재료이다. CIGS 박막은 CIS 박막의 낮은 개방전압을 개선하기 위하여 In의 일부를 Ga으로 대체하거나 Se를 S로 대체하여 개발된 재료이다.
CIGS 박막을 제조하는 방법으로는 크게 진공에서 증착하는 방법과, 비진공 코팅법으로 나눌 수 있다. 특히, 진공 증착 방법은 동시증발법(co-evaporation), 인라인증발법(in-line evaporation), 2단계 공정(two-step process; precursor-reaction) 등을 들 수 있다. 이 중, 전통적으로 고효율 CIGS 박막 태양전지는 동시증발법으로 제조되고 있으나, 공정이 복잡하고 대면적화의 어려움이 있어 상용화에 걸림돌이 되고 있다. 이를 해결하기 위한 방법으로 대량생산이 용이한 증착/셀렌화의 2단계 공정이 개발되었다.
그러나 Cu, In, Ga 금속 또는 합금을 스퍼터링한 후, H2Se 기체 또는 Se 증기의 Se 분위기에서 열처리하는 2단계 공정은 In, Se간의 반응속도와 Ga, Se간의 반응속도의 차이로 인해 조성의 불균일이 생길 수 있다. 또한, 셀렌화 열처리 공정은 유독 기체인 셀렌화수소(H2Se)를 사용함에 따라 안정성의 문제에 의해 안전설비를 갖추기 위해 엄청난 양의 시설비가 전제되어야 하고 장시간 열처리하여야 하기 때문에 CIGS 광흡수층의 단가가 상승하는 단점이 있다. 또한, Se 금속을 가열하여 Se 증기를 공급하며 고온 열처리하는 셀렌화 열처리 공정도 셀렌화수소를 이용한 공정보다 안전하지만 일반적으로 30분 이상의 장시간 동안 열처리를 수행하여야 한다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 열처리 시간과 비용을 감소시켜 대량 생산의 저가화를 추진하고자 급속 열처리 공정을 사용하는 방법이 제안되었다. 기존에 보고된 급속 열처리 공정은 Se 또는 S 등의 칼코겐 원소들의 높은 증기압으로 인해 500℃ 이상의 고온 공정 중에 손실되기 때문에 열처리 전 또는 중간에 Se 또는 S의 공급이 필요하다. 한국등록특허 제10-1137434호 역시 셀렌화 열처리 공정 대신 급속 열처리 공정을 사용하는 방법을 제안하고 있다. 그러나 전구체 물질을 증착한 후 급속 열처리 공정을 행하기 전에 반드시 셀레늄 전구체 용액을 도포하는 과정을 수행하여야 한다는 점에서 추가적인 장비가 필요하고 공정 절차가 복잡해진다는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 셀렌화 열처리 공정 대신 급속열처리 공정을 사용함으로써 열처리량(thermal budget)을 줄일 수 있으며, 안정성이 우수하고, 더 나아가 급속 열처리 공정 이전 또는 이후에도 추가적으로 Se를 공급할 필요가 없는 CIGS 박막의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 제조 단가가 낮으며 CIGS 박막의 결정성을 높여 치밀화함으로서 광흡수층의 효율을 향상시킨 CIGS 박막 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 CIGS 박막의 제조방법은 CIGS 전구체 박막에 셀레늄 성분을 포함시킴으로써 급속 열처리 공정 전 또는 후에 추가적인 Se 공급을 필요치 않게 함과 동시에 급속 열처리 공정의 조건을 최적화함으로써 Se 손실을 최소화하여 CIGS 결정성을 높이고 박막을 치밀화하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 CIGS 박막의 제조방법은 기판에 셀레늄 성분이 포함된 Cu-In-Ga-Se 전구체 박막을 형성하는 단계(단계 a); 상기 단계 a에서 형성된 전구체 박막에 400℃ 초과 600℃ 미만의 온도 및 1∼760 torr의 압력에서 1∼30분 동안 급속 열처리 공정(RTP)을 처리하는 단계(단계 b)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 단계 a는 셀레늄을 적어도 하나 포함하는 타겟을 스퍼터링법에 의해 증착하여 전구체 박막을 형성할 수 있다.
본 발명에서 스퍼터링법은 타겟을 동시 스퍼터링(co-sputtering) 또는 시간차를 두고 차례로 수행할 수 있다.
본 발명에서 셀레늄(Se)을 적어도 하나 포함하는 타겟은, Cu, In, Ga 및 2 이상의 이의 합금으로 이루어지는 군으로 선택되는 순수 금속/합금 타겟과 Se 타겟의 조합; Cu, In, Ga 및 2 이상의 이의 합금으로 이루어지는 군으로 선택되는 순수 금속/합금 타겟과 Cu, In 및 Ga 중 하나 이상과 Se로 구성되는 셀레나이드 타겟의 조합; 및 Cu, In 및 Ga 중 하나 이상과 Se로 구성되는 셀레나이드 타겟의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나의 조합일 수 있다.
바람직하게는, Cu, In, Ga 및 2 이상의 이의 합금으로 이루어지는 군으로 선택되는 순수 금속/합금 타겟과 Se 타겟의 조합은, (Cu, In, CuGa, Se), (CuIn, CuGa, Se) 및 (CuInGa, Se)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나의 조합이다.
바람직하게는, Cu, In, Ga 및 2 이상의 이의 합금으로 이루어지는 군으로 선택되는 순수 금속/합금 타겟과 Cu, In 및 Ga 중 하나 이상과 Se로 구성되는 셀레나이드 타겟의 조합은, (Cu, InSe, GaSe), (CuGa, InSe, CuSe) 및 (In, CuSe, GaSe)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나의 조합이다.
바람직하게는, Cu, In 및 Ga 중 하나 이상과 Se로 구성되는 셀레나이드 타겟의 조합은, (CuSe, InSe, GaSe), (CuSe, InGaSe) 및 (CuInSe, GaSe)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나의 조합이다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 단계 b에서 급속 열처리 공정은 560℃의 온도 및 1 torr의 압력에서 15분 동안 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은 셀레늄 성분이 포함된 Cu-In-Ga-Se 전구체 박막을 스퍼터링법으로 기판에 형성한 후, 형성된 전구체 박막을 400℃ 초과 600℃ 미만의 온도 및 1∼760 torr의 압력에서 1∼30분 동안 급속 열처리 공정(RTP)으로 처리하여 제조된 CIGS 박막을 광흡수층으로 포함하는 CIGS 박막 태양전지를 제공한다.
또한, 본 발명은 CIGS 박막을 광흡수층으로서 포함하는 박막 태양전지의 제조방법으로서, 셀레늄 성분이 포함된 Cu-In-Ga-Se 전구체 박막을 스퍼터링법으로 기판에 형성한 후, 형성된 전구체 박막을 400℃ 초과 600℃ 미만의 온도 및 1∼760 torr의 압력에서 1∼30분 동안 급속 열처리 공정(RTP)으로 처리하는 단계를 포함하는 CIGS 박막 태양전지의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, CIGS 전구체 박막을 제조하는 과정에서 충분한 양의 Se가 전구체 박막 자체에 포함되게 함으로써 급속 열처리 공정 중 추가적으로 Se를 공급하여야 할 필요가 없으며, 급속 열처리 공정 조건의 제어를 통해 Se 손실을 최소화하여 고결정성의 CIGS 박막을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 CIGS 박막의 결정성을 높여 치밀화함으로써 광흡수층의 효율을 향상시킨 CIGS 박막 태양전지를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 형성된 CIGS 화합물 박막의 측단면 구조를 나타낸 주사전자현미경 사진이다.
도 2는 실시예에서 제조한 CIGS 화합물 박막의 X선 회절 패턴을 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 제조한 CIGS 박막을 이용한 태양전지의 출력특성을 나타낸 그래프이다.
도 4는 비교예 1에 따라 형성된 CIGS 박막의 X선 회절 패턴을 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 비교예 2에 따라 형성된 CIGS 박막의 측단면 구조를 나타낸 주사전자현미경 사진이다.
도 6은 비교예 3에 따라 형성된 CIGS 박막의 측단면 구조를 나타낸 주사전자현미경 사진이다.
도 7은 비교예 4에 따라 형성된 CIGS 박막의 X선 회절 패턴을 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 실시예에서 제조한 CIGS 화합물 박막의 X선 회절 패턴을 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 제조한 CIGS 박막을 이용한 태양전지의 출력특성을 나타낸 그래프이다.
도 4는 비교예 1에 따라 형성된 CIGS 박막의 X선 회절 패턴을 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 비교예 2에 따라 형성된 CIGS 박막의 측단면 구조를 나타낸 주사전자현미경 사진이다.
도 6은 비교예 3에 따라 형성된 CIGS 박막의 측단면 구조를 나타낸 주사전자현미경 사진이다.
도 7은 비교예 4에 따라 형성된 CIGS 박막의 X선 회절 패턴을 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명에 따른 CIGS 박막의 제조방법을 상세하게 설명한다.
먼저, 기판에 셀레늄 성분이 포함된 Cu-In-Ga-Se 전구체 박막을 형성한다(단계 a).
본 발명에서 사용되는 전구체 박막은 셀레늄 성분이 포함된 Cu-In-Ga-Se 전구체 박막이다. 전구체 박막에 셀레늄 성분을 포함시킴으로써 급속 열처리 공정 시 추가적인 셀레늄 공급을 필요치 않게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 셀레늄을 적어도 하나 포함하는 타겟을 스퍼터링법에 의해 증착하여 전구체 박막을 형성할 수 있다. 이때, 스퍼터링법은 타겟을 동시 스퍼터링(co-sputtering) 또는 시간차를 두고 차례로 수행할 수 있다.
전구체 박막에 셀레늄 성분을 공급하기 위한 셀레늄을 적어도 하나 포함하는 타겟은 CIGS 전구체의 성분인 Cu, In, Ga 원소를 금속, 합금, 이의 셀레나이드계 화합물의 형태로 적절하게 조합하여 사용할 수 있다.
이와 같은 타겟 조합은 Cu, In, Ga 및 2 이상의 이의 합금으로 이루어지는 군으로 선택되는 순수 금속/합금 타겟과 Se 타겟의 조합; Cu, In, Ga 및 2 이상의 이의 합금으로 이루어지는 군으로 선택되는 순수 금속/합금 타겟과 Cu, In 및 Ga 중 하나 이상과 Se로 구성되는 셀레나이드 타겟의 조합; 및 Cu, In 및 Ga 중 하나 이상과 Se로 구성되는 셀레나이드 타겟의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나의 조합일 수 있다.
바람직하게는, Cu, In, Ga 및 2 이상의 이의 합금으로 이루어지는 군으로 선택되는 순수 금속/합금 타겟과 Se 타겟의 조합은, (Cu, In, CuGa, Se), (CuIn, CuGa, Se) 및 (CuInGa, Se)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나의 조합이다.
바람직하게는, Cu, In, Ga 및 2 이상의 이의 합금으로 이루어지는 군으로 선택되는 순수 금속/합금 타겟과 Cu, In 및 Ga 중 하나 이상과 Se로 구성되는 셀레나이드 타겟의 조합은, (Cu, InSe, GaSe), (CuGa, InSe, CuSe) 및 (In, CuSe, GaSe)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나의 조합이다.
바람직하게는, Cu, In 및 Ga 중 하나 이상과 Se로 구성되는 셀레나이드 타겟의 조합은, (CuSe, InSe, GaSe), (CuSe, InGaSe) 및 (CuInSe, GaSe)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나의 조합이다.
이후, 형성된 전구체 박막을 400℃ 초과 600℃ 미만의 온도 및 1∼760 torr의 압력에서 1∼30분 동안 급속 열처리 공정(Rapid Thermal Processing; RTP)으로 처리한다(단계 b).
본 발명에 따르면, 셀렌화 열처리 공정 대신 급속 열처리 공정을 사용함으로써 열처리 시간 및 열처리량을 줄일 수 있다. 급속열처리 공정은 Cu-In-Ga-Se 전구체 박막을 챔버에 장착한 후, 진공 펌프를 이용하여 기저압력을 10-6 torr까지 낮추고 아르곤 또는 질소와 같은 비활성 가스를 이용하여 작동압력을 조절한 후 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 급속 열처리 공정은 400℃ 초과 600℃ 미만의 온도 및 1∼760 torr의 압력에서 1∼30분 동안 수행되어야 한다. 400℃ 이하의 온도에서는 온도가 너무 낮아 CIGS 화합물 결정이 생성되지 않고, 600℃ 이상의 온도에서는 소다라임 유리 기판의 휘어짐이 발생하여 기판 상부에 형성된 CIGS 화합물 박막이 손상될 수 있다. 또한, 1 torr 미만의 압력에서는 CIGS 전구체 박막의 급속 열처리 공정 중 발생하는 Se 손실량이 커져 단일상의 CIGS 박막이 형성될 수 없고, 760 torr 초과의 압력은 고 압력 제어를 위한 별도의 설비가 필요하게 되어 공정 단가의 측면에서 바람직하지 않다. 또한, 1분 미만의 열처리 공정 시간은 CIGS 그레인이 성장될 수 없고, 30분 초과의 열처리 공정 시간은 Se 손실량이 증가하여 기판과의 접착이 불량해지는 단점이 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 급속 열처리 공정은 560℃의 온도 및 1 torr의 압력에서 15분 동안 수행하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 셀레늄 성분이 포함된 Cu-In-Ga-Se 전구체 박막을 스퍼터링법으로 기판에 형성한 후, 형성된 전구체 박막을 400℃ 초과 600℃ 미만의 온도 및 1∼760 torr의 압력에서 1∼30분 동안 급속 열처리 공정(RTP)으로 처리하여 제조된 CIGS 박막을 광흡수층으로 포함하는 CIGS 박막 태양전지를 제공한다. 본 발명에 따라 제조된 CIGS 박막 태양전지는 제조 단가가 낮으면서도 박막의 결정성을 높여 치밀화함으로써 광흡수층의 효율이 높다.
또한, 본 발명은 CIGS 박막을 광흡수층으로서 포함하는 박막 태양전지의 제조방법으로서, 셀레늄 성분이 포함된 Cu-In-Ga-Se 전구체 박막을 스퍼터링법으로 기판에 형성한 후, 형성된 전구체 박막을 400℃ 초과 600℃ 미만의 온도 및 1∼760 torr의 압력에서 1∼30분 동안 급속 열처리 공정(RTP)으로 처리하는 단계를 포함하는 CIGS 박막 태양전지의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
실시예
소다라임 유리기판 상에 몰리브덴(Mo) 후면전극을 DC 스퍼터링을 사용하여 약 1㎛의 두께로 증착하였다. 이후, CuSe, In2Se3, CuGa로 구성된 세 개의 타겟을 준비하여, 상기 기판 상에 동시 스퍼터링하여 전구체 박막을 형성하였다. 이때, Cu/(In+Ga)=0.75∼0.9 범위, Ga/(In+Ga)=0.3∼0.4 범위에 속하도록 스퍼터링 파워를 조절하였다. 이에 따라, 전구체 박막에서 Se의 원자비, 즉, Se/(Cu+In+Ga)의 값은 1.0 이 되도록 하였다. 다음으로, 형성된 Cu-In-Ga-Se 전구체 박막을 급속열처리 장치의 챔버에 장착한 후, 진공 펌프를 이용하여 기저압력을 10-6 torr까지 낮추고 아르곤 가스를 이용하여 작동압력을 1 torr로 조절하였고, 챔버를 가동하여 기판온도가 1분 이내에 560℃에 이르게 한 후 560℃에서 15분 동안 유지한 후 자연 냉각시켜 열처리 과정을 수행하여, CIGS 박막을 제조하였다.
실시예에 따라 제조된 박막 및 그 박막을 이용한 태양전지의 특성을 나타내는 결과를 도 1 내지 도 3에 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 형성된 CIGS 박막의 측단면 구조를 나타낸 주사전자현미경 사진이다. 도 1의 (a)로부터 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 CIGS 박막은 두께가 1.22 ㎛로 형성되었고, 도 1의 (b)로부터 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 CIGS 박막이 매우 치밀하게 형성되었음을 확인하였다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 제조한 CIGS 박막의 X선 회절 패턴을 분석한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 2로부터, 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 CIGS 박막이 단일상 CIGS 박막임을 확인하였다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 제조한 CIGS 박막을 이용한 태양전지의 출력특성을 나타낸 그래프이다. 여기서, Voc는 개방전압, Isc는 단락전류, FF는 충전율(fill factor), Eff는 태양전지의 효율을 나타낸다. 도 3으로부터, 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 CIGS 박막을 이용한 태양전지의 효율이 비교적 높은 6.21%임을 확인하였다.
비교예 1
급속 열처리 공정의 실시 온도를 400℃로 하여 수행한 것을 제외하고는, 실시예와 동일하게 수행하여 CIGS 박막을 형성하였다.
비교예 2
급속 열처리 공정의 실시 온도를 600℃로 하여 수행한 것을 제외하고는, 실시예와 동일하게 수행하여 CIGS 박막을 형성하였다.
비교예 3
급속 열처리 공정의 실시 시간을 30초로 하여 수행한 것을 제외하고는, 실시예와 동일하게 수행하여 CIGS 박막을 형성하였다.
비교예 4
급속 열처리 공정의 실시 압력을 1 mtorr로 하여 수행한 것을 제외하고는, 실시예와 동일하게 수행하여 CIGS 박막을 형성하였다.
비교예 1 내지 4에 따른 결과로부터, 본 발명에서 급속 열처리 공정의 조건이 매우 중요하다는 사실을 알 수 있다. 도 4는 비교예 1에 따라 형성된 CIGS 박막의 X선 회절 패턴을 분석한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 4로부터 CIGS 결정 피크와 일치하지 않음을 확인하였고, 이는 급속 열처리 공정을 400℃로 하여 수행하면 CIGS 박막이 형성되지 않는다는 사실을 의미하는 것이다.
도 5는 비교예 2에 따라 형성된 CIGS 박막의 측단면 구조를 나타낸 주사전자현미경 사진이다. 도 5로부터, 600℃의 온도는 소다라임 유리기판의 휘어짐을 유발하고 따라서 상부에 형성된 CIGS 박막 역시 손상됨을 확인하였다.
도 6은 비교예 3에 따라 형성된 CIGS 박막의 측단면 구조를 나타낸 주사전자현미경 사진이다. 도 6으로부터, 1분 미만의 온도, 즉, 30초 동안 급속 열처리 공정을 수행하면 그레인(grain)이 성장되지 않음을 확인하였다.
도 7은 비교예 4에 따라 형성된 CIGS 박막의 X선 회절 패턴을 분석한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 7로부터, 1 torr 미만의 압력, 즉, 1 mtorr의 압력에서 급속 열처리 공정을 수행하면 CIGS 결정 피크와 함께 Cu2In 피크, Cu11In9 피크가 함께 나타남을 확인하였고, 이는 1 mtorr의 압력에서는 Se 손실이 커져 단일상 CIGS 박막이 형성되지 않는다는 사실을 의미하는 것이다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 그 기술적 사상을 벗어나지 않고 다양하게 변형 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위는 특정 실시예가 아니라, 첨부된 특허청구범위에 의해 정해지는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (10)
- 기판에 셀레늄 성분이 포함된 Cu-In-Ga-Se 전구체 박막을 형성하는 단계(단계 a);
상기 단계 a에서 형성된 전구체 박막에 400℃ 초과 600℃ 미만의 온도 및 1∼760 torr의 압력에서 1∼30분 동안 급속 열처리 공정(RTP)을 처리하는 단계(단계 b)를 포함하되,
상기 단계 a는 셀레늄을 적어도 하나 포함하는 타겟을 스퍼터링법에 의해 증착하여 전구체 박막을 형성하는 것이고,
상기 셀레늄(Se)을 적어도 하나 포함하는 타겟은,
Cu, In, Ga 및 2 이상의 이의 합금으로 이루어지는 군으로 선택되는 순수 금속/합금 타겟과 Se 타겟의 조합;
Cu, In, Ga 및 2 이상의 이의 합금으로 이루어지는 군으로 선택되는 순수 금속/합금 타겟과 Cu, In 및 Ga 중 하나 이상과 Se로 구성되는 셀레나이드 타겟의 조합; 및
Cu, In 및 Ga 중 하나 이상과 Se로 구성되는 셀레나이드 타겟의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나의 조합인 것을 특징으로 하는 CIGS 박막의 제조방법. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 스퍼터링법은 타겟을 동시 스퍼터링(co-sputtering) 또는 시간차를 두고 차례로 수행하는 것을 특징으로 하는 CIGS 박막의 제조방법. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 Cu, In, Ga 및 2 이상의 이의 합금으로 이루어지는 군으로 선택되는 순수 금속/합금 타겟과 Se 타겟의 조합은, (Cu, In, CuGa, Se), (CuIn, CuGa, Se) 및 (CuInGa, Se)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나의 조합인 것을 특징으로 하는 CIGS 박막의 제조방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 Cu, In, Ga 및 2 이상의 이의 합금으로 이루어지는 군으로 선택되는 순수 금속/합금 타겟과 Cu, In 및 Ga 중 하나 이상과 Se로 구성되는 셀레나이드 타겟의 조합은, (Cu, InSe, GaSe), (CuGa, InSe, CuSe) 및 (In, CuSe, GaSe)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나의 조합인 것을 특징으로 하는 CIGS 박막의 제조방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 Cu, In 및 Ga 중 하나 이상과 Se로 구성되는 셀레나이드 타겟의 조합은, (CuSe, InSe, GaSe), (CuSe, InGaSe) 및 (CuInSe, GaSe)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나의 조합인 것을 특징으로 하는 CIGS 박막의 제조방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 단계 b에서 급속 열처리 공정은 560℃의 온도 및 1 torr의 압력에서 15분 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 CIGS 박막의 제조방법. - 셀레늄을 적어도 하나 포함하는 타겟을 스퍼터링법으로 증착하여 셀레늄 성분이 포함된 Cu-In-Ga-Se 전구체 박막을 기판에 형성한 후, 형성된 전구체 박막을 400℃ 초과 600℃ 미만의 온도 및 1∼760 torr의 압력에서 1∼30분 동안 급속 열처리 공정(RTP)으로 처리하여 제조되고,
상기 셀레늄(Se)을 적어도 하나 포함하는 타겟은,
Cu, In, Ga 및 2 이상의 이의 합금으로 이루어지는 군으로 선택되는 순수 금속/합금 타겟과 Se 타겟의 조합;
Cu, In, Ga 및 2 이상의 이의 합금으로 이루어지는 군으로 선택되는 순수 금속/합금 타겟과 Cu, In 및 Ga 중 하나 이상과 Se로 구성되는 셀레나이드 타겟의 조합; 및
Cu, In 및 Ga 중 하나 이상과 Se로 구성되는 셀레나이드 타겟의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나의 조합인 것을 특징으로 하는 CIGS 박막을 광흡수층으로 포함하는 CIGS 박막 태양전지. - CIGS 박막을 광흡수층으로서 포함하는 박막 태양전지의 제조방법으로서, 셀레늄을 적어도 하나 포함하는 타겟을 스퍼터링법으로 증착하여 셀레늄 성분이 포함된 Cu-In-Ga-Se 전구체 박막을 기판에 형성한 후, 형성된 전구체 박막을 400℃ 초과 600℃ 미만의 온도 및 1∼760 torr의 압력에서 1∼30분 동안 급속 열처리 공정(RTP)으로 처리하는 단계를 포함하고,
상기 셀레늄(Se)을 적어도 하나 포함하는 타겟은,
Cu, In, Ga 및 2 이상의 이의 합금으로 이루어지는 군으로 선택되는 순수 금속/합금 타겟과 Se 타겟의 조합;
Cu, In, Ga 및 2 이상의 이의 합금으로 이루어지는 군으로 선택되는 순수 금속/합금 타겟과 Cu, In 및 Ga 중 하나 이상과 Se로 구성되는 셀레나이드 타겟의 조합; 및
Cu, In 및 Ga 중 하나 이상과 Se로 구성되는 셀레나이드 타겟의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나의 조합인 것을 특징으로 하는 CIGS 박막 태양전지의 제조방법.
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| KR20160096864A (ko) | 2015-02-06 | 2016-08-17 | 영남대학교 산학협력단 | ２단계 ｒｔｐ 공정을 이용한 ｃｉｓ계 박막태양전지 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 ｃｉｓ계 박막태양전지 |
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| 조현준, 고병수, 전동환, 성시준, 황대규, 강진규, 김대환"밀폐상태 RTP 시스템으로 제작된 CIGS 흡수층의 특성" 한국태양에너지학회 춘계학술발표회 논문집 (2012-04) * |
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