KR101441942B1 - 플렉시블 박막형 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플렉시블 박막형 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 플렉시블(flexible) 기판 상부에 전극층을 증착하며, 전극층의 상부에 CIS, CGS, CIGS 단일 타켓을 상온-200℃ 사이의 저온에서 스퍼터링 처리하여 광흡수층을 증착하여 CIS, CGS, CIGS 박막을 제조하되, 플렉시블 기판 상의 성막 온도를 조절하여 구조적·광학적으로 우수한 특성의 플렉시블 박막형 태양전지를 제조하도록 구성된다. 따라서, 본 발명은 단일 스퍼터링 타겟을 이용한 1회 증착 공정으로 간단한 제작이 가능하고, 플렉시블 기판의 변형을 유발하지 않는 저온 공정에서 우수한 흡수층 박막을 얻을 수 있어 높은 효율의 태양전지의 생산이 가능하다.
Description
본 발명은 플렉시블 박막형 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 CIS, CGS, CIGS 단일 타겟을 이용한 스퍼터링 공정을 통해 플렉시블(flexible) 기판 상에 우수한 광흡수층을 저온 성막할 수 있는 플렉시블 박막형 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
태양전지(Solar Cell)는 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치이다.
태양전지는 기판형 태양전지와 박막형 태양전지로 구분할 수 있다.
기판형 태양전지는 실리콘과 같은 반도체물질 자체를 기판으로 이용하여 태양전지를 제조한 것이고, 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체를 형성하여 태양전지를 제조한 것이다.
일반적으로, 박막형 태양전지는 기판층, 전극층, 광흡수층, 버퍼층 및 투명전극으로 구비되는 상부전극층으로 이루어지는데, 기판 층은 유리, 특히 실리카, 석회 및 소다회를 주성분으로 한 소다석회 유리(sodalime glass; SLG) 또는 금속 재질로 구비되고 상기 기판층의 상부에 전극층(Back Contact)을 증착하게 된다.
또한, 상기 전극층의 상부에 광흡수층이 증착되며 상기 광흡수층은 빛을 흡수하여 전기 에너지를 발생시키는 부분으로 CIS(CuInSe2)나 CIGS(CuInGaSe2)와 같은 화합물을 이용하여 구비된다. 또한, 상기 버퍼층은 대개 황화 카드늄(CdS)을 이용하여 구비되고, 상기 상부전극층은 산화아연(ZnO)으로 구비된다.
그러나, 이와 같은 기존의 상용화된 대부분의 태양전지는 단단한 기판 위에 형성되어 있기 때문에 어느 정도 힘을 주어 구부리게 되면 형태가 변하거나 부서지게 된다. 하지만 최근 차세대 태양전지로서 마음대로 구부리거나 휠 수 있는 플렉시블한 기판의 연구가 한창 진행 중에 있다.
이러한 플렉시블 기판는 유연한 대신 열에 취약한 점이 단점이다. 이러한 점 때문에 고온열처리 과정에서 플렉시블 기판의 변형을 유발한다. 따라서 현재 이 부분은 기술적 난제로 남아 있으며, 해결하기 위하여 여러 방법을 적용하고 있지만 아직 해결되고 있지 않다.
본 발명자들은 저온의 스퍼터링 공정만을 이용하는 단일 공정으로 플렉시블한 기판 상에 박막을 제조할 수 있게 하고 유리 기판 상에 성막한 흡수층 박막과 특성이 유사한 박막을 확보하고자 연구 노력한 결과, 플렉시블 박막형 태양전지 및 그 제조방법의 기술적 구성을 개발하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 플렉시블 기판의 변형을 유발하지 않는 저온에서 CIS, CGS, CIGS 단일 타겟을 이용한 스퍼터링 단일 공정으로 플렉시블 기판 상에 광학적 특성이 우수한 광흡수층을 형성하게 하여 박막을 제조하는 플렉시블 박막형 태양전지 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플렉시블 박막형 태양전지는, 플렉시블(flexible) 기판과, 상기 플렉시블 기판 상에 형성된 후면전극층과, 상기 후면전극층 상에 형성된 광흡수층과, 상기 광흡수층 상에 형성된 버퍼층과, 상기 버퍼층 상에 형성된 윈도우층과, 상기 윈도우층 상에 형성된 반사방지막층, 및 상기 후면전극에 대한 상대전극을 포함하여 이루어지고, 상기 광흡수층은 CIS(CuInSe2), CGS(CuGaSe2) 및 CIGS(CuInGaSe2) 각각의 단일타겟을 스퍼터링 처리하여 증착되되, 상기 CIGS(CuInGaSe2) 단일타겟만을 가지고 증착하여 형성된 CIGS 흡수층 박막은 XRD 분석결과 기판 온도가 증가할수록 결정성이 향상되며 2차 상이 없는 황동광 구조만을 나타내고, 라만 PL 특성에서 피크의 세기가 증가하고 반치폭이 감소하며, 기판 온도가 증가할수록 CIGS 타겟 조성비에 맞는 밴드갭 특성을 나타내고, 상기 CIS(CuInSe2)와 CGS(CuGaSe2) 각각의 단일타겟을 동시 증착하여 형성된 CIGS 광흡수층 박막은 XRD 분석결과 기판 온도가 증가할수록 결정성이 향상되며 2차 상이 없는 황동광 구조만을 나타내고, 라만 PL 특성에서 CIS 또는 CGS 영역으로 갈수록 각각의 라만 쉬프트 값에 가까운 특성을 나타내며, 기판 온도가 증가할수록 인듐(In), 갈륨(Ga) 조성비에 따라 광학적 밴드갭에 일정하게 분포함을 특징으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 플렉시블 박막형 태양전지 제조방법은, (1) 플렉시블 기판 상부에 전극층을 증착하는 단계, 및 (2) 상기 전극층이 증착된 플렉시블 기판에 CIS(CuInSe2), CGS(CuGaSe2) 및 CIGS(CuInGaSe2) 각각의 단일타겟을 스퍼터링 처리하여, 광흡수층을 증착하는 단계를 포함하며, 상기 단계 (2)는 상기 CIS(CuInSe2)와 CGS(CuGaSe2) 각각의 단일타겟을 플렉시블 기판 위에 동시 증착하여 CIS-CGS 흡수층 박막을 형성하고, 상기 CIGS(CuInGaSe2) 단일타겟만을 가지고 플렉시블 기판 위에 증착하여 CIGS 흡수층 박막을 형성하되, 상기 CIGS 흡수층 박막은 XRD 분석결과 기판 온도가 증가할수록 결정성이 향상되며 2차 상이 없는 황동광 구조만을 나타내고, 라만 PL 특성에서 피크의 세기가 증가하고 반치폭이 감소하며, 기판 온도가 증가할수록 CIGS 타겟 조성비에 맞는 밴드갭 특성을 나타내고, 상기 CIS-CGS 흡수층 박막은 XRD 분석결과 기판 온도가 증가할수록 결정성이 향상되며 2차 상이 없는 황동광 구조만을 나타내고, 라만 PL 특성에서 CIS 또는 CGS 영역으로 갈수록 각각의 라만 쉬프트 값에 가까운 특성을 나타내며, 기판 온도가 증가할수록 인듐(In), 갈륨(Ga) 조성비에 따라 광학적 밴드갭에 일정하게 분포함을 특징으로 한다.
본 발명의 플렉시블 박막형 태양전지 및 그 제조방법은, CIS, CGS, CIGS 단일 타켓을 이용하여 저온 공정 상에서 스퍼터링 처리를 통해 플렉시블 기판 상에 광흡수층을 증착하므로, 간단한 제작이 가능하고 저온 공정에서 플렉시블 기판의 변형 없이 우수한 박막을 얻을 수 있어 높은 효율의 태양전지 생산이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 박막형 태양전지를 나타내는 단면도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 기판에 CIS, CGS 단일타겟을 이용하여 CIS-CGS 박막의 광흡수층을 동시 증착하는 스퍼터링 장치의 개념도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉시블 기판에 CIGS 단일타겟을 이용하여 CIGS 박막의 광흡수층을 증착하는 스퍼터링 장치의 개념도,
도 4a-4d는 기판 온도별로 CIS, CGS 단일타겟을 이용하여 동시증착한 CIS-CGS 흡수층 박막의 XRD 분석결과를 나타내는 그래프,
도 5a-5d는 기판 온도별로 CIS, CGS 단일타겟을 이용하여 동시증착한 CIS-CGS 흡수층 박막의 라만(Raman) 특성을 나타내는 그래프,
도 6a-6d는 기판 온도별로 CIS, CGS 단일타겟을 이용하여 동시증착한 CIS-CGS 흡수층 박막의 밴드갭(Bandgap) 특성을 나타내는 그래프,
도 7은 기판 온도별로 CIGS 단일타겟을 이용하여 플렉시블 기판 위에 증착한 CIGS 흡수층 박막의 XRD 분석결과를 나타내는 그래프,
도 8은 기판 온도별로 CIGS 단일타겟을 이용하여 플렉시블 기판 위에 증착한 CIGS 흡수층 박막의 라만(Raman) 특성을 나타내는 그래프,
도 9는 기판 온도별로 CIGS 단일타겟을 이용하여 플렉시블 기판 위에 증착한 CIGS 흡수층 박막의 밴드갭(Bandgap) 특성을 나타내는 그래프.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 기판에 CIS, CGS 단일타겟을 이용하여 CIS-CGS 박막의 광흡수층을 동시 증착하는 스퍼터링 장치의 개념도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉시블 기판에 CIGS 단일타겟을 이용하여 CIGS 박막의 광흡수층을 증착하는 스퍼터링 장치의 개념도,
도 4a-4d는 기판 온도별로 CIS, CGS 단일타겟을 이용하여 동시증착한 CIS-CGS 흡수층 박막의 XRD 분석결과를 나타내는 그래프,
도 5a-5d는 기판 온도별로 CIS, CGS 단일타겟을 이용하여 동시증착한 CIS-CGS 흡수층 박막의 라만(Raman) 특성을 나타내는 그래프,
도 6a-6d는 기판 온도별로 CIS, CGS 단일타겟을 이용하여 동시증착한 CIS-CGS 흡수층 박막의 밴드갭(Bandgap) 특성을 나타내는 그래프,
도 7은 기판 온도별로 CIGS 단일타겟을 이용하여 플렉시블 기판 위에 증착한 CIGS 흡수층 박막의 XRD 분석결과를 나타내는 그래프,
도 8은 기판 온도별로 CIGS 단일타겟을 이용하여 플렉시블 기판 위에 증착한 CIGS 흡수층 박막의 라만(Raman) 특성을 나타내는 그래프,
도 9는 기판 온도별로 CIGS 단일타겟을 이용하여 플렉시블 기판 위에 증착한 CIGS 흡수층 박막의 밴드갭(Bandgap) 특성을 나타내는 그래프.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 박막형 태양전지의 개략적인 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 기판에 CIS, CGS 단일타겟을 이용하여 CIS-CGS 박막의 광흡수층을 동시 증착하는 스퍼터링 장치의 개념도이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉시블 기판에 CIGS 단일타겟을 이용하여 CIGS 박막의 광흡수층을 증착하는 스퍼터링 장치의 개념도이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 박막형 태양전지는 플렉시블 기판(110), 후면전극층(120), 광흡수층(130), 버퍼층(140), 윈도우층(150), 반사방지막층(160) 및 후면전극에 대한 상대전극(170)을 포함하여 이루어진다.
상기 플렉시블 기판(110)은 투명한 폴리에틸렌설폰(PES), 폴리카보네이트(PC), 폴레에틸렌레프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI) 및 스테인리스 스틸(stainless steel) 등을 이용할 수 있다.
상기 후면전극층(120)은 상기 플렉시블 기판(110) 상에 형성되며, 몰리브덴(Mo)을 스퍼터링 처리하여 1㎛ 두께로 증착한다.
상기 후면전극층(120)의 상부에 광흡수층(130)을 증착하게 되는데, 상기 광흡수층(130)은 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 셀렌(Se)으로 이루어지고 스퍼터링 처리를 통해 1∼1.5㎛ 두께로 증착할 수 있다.
상기 광흡수층(130)을 플렉시블 기판(110) 위에 효율적으로 증착할 수 있도록 도 2에 도시된 바와 같이, 구리(Cu), 인듐(In) 및 셀렌(Se)을 포함하는 CIS 단일타켓(200a)과, 구리(Cu), 갈륨(Ga) 및 셀렌(Se)을 포함하는 CGS 단일타켓(200b)으로 스퍼터링 처리하거나, 도 3에 도시된 바와 같이, 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 셀렌(Se)을 포함하는 CIGS 단일타겟(200c)으로 스퍼터링 처리하며, 상기 스퍼터링 처리는 RF 스퍼터링(RF Sputtering) 또는 DC 스퍼터링(DC Sputtering)을 이용하여 상기 광흡수층(130)을 증착할 수 있다.
상기 CIS, CGS, CIGS 단일타켓(200a,200b,200c)은 각각 99.9％의 CuInSe2, CuGaSe2 및 CuInGaSe2 화합물로, Ga/(In+Ga)의 조성비를 0.2∼0.8로 하며, 구리(Cu)의 조성비를 0.7∼1.0으로 이에 따른 셀렌(Se)의 조성비는 2로 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예에서 공정조건으로는 공정파워 100W(1.23W/㎠) 내지 300W(3.70W/㎠), 공정압력 0.1∼1.0Pa, 공정시간 0.5∼2hr, 플렉시블 기판(110)과 타겟(200a,200b,200c) 사이의 거리(DTS) 100∼150㎜로 하였으며, 기판온도는 플렉시블 기판(110)에 적용 가능한 상온(RT) 내지 200℃ 사이의 저온으로 하였다.
상기 공정조건 하에서, RF 스퍼터링 처리시 먼저, 단일타켓(200a,200b,200c)을 진공챔버(210) 내부의 캐소드에 장착하고, 상기 전극층(120)이 증착된 플렉시블 기판(110)을 상기 단일타겟(200a,200b,200c)과 소정거리 즉, 100∼150㎜ 정도 이격하여 상기 진공챔버(210)의 내부의 애노드에 장착하게 된다.
다음, 상기 RF 스퍼터링 처리는 상기 진공챔버(210)의 내부를 진공펌프(230)를 통해 진공상태로 만들고 가스주입부(240)를 통해 헬륨(He) 또는 아르곤(Ar)과 같은 불활성 기체를 상기 진공챔버(210) 내부로 주입시켜 상기 진공챔버(210)의 내부 압력을 0.1 내지 1.0Pa 상태로 유지시킨다. 즉, 10-6Pa의 고진공상태인 진공챔버(210) 내에 불활성가스를 주입시킨 후 공정압력을 0.1 내지 1.0Pa로 유지시킨다.
다음, 상기 RF 스퍼터링 처리는 전원부(220)를 통해 100W(1.23W/㎠) 내지 300W(3.70W/㎠)의 전원을 인가하여 상기 진공챔버(210) 내부에 플라즈마를 발생시키게 되고, 상기 단일타겟(200a,200b,200c)의 원소들은 방출되면서 상기 전극층(120)의 상부에 증착되어 상기 광흡수층(130)을 이루게 된다.
즉, 구리(Cu), 인듐(In) 및 셀렌(Se)과, 구리(Cu), 갈륨(Ga) 및 셀렌(Se)을 상기 단일타겟(200a,200b)에 구비하고 상기 RF 스퍼터링 처리를 통한 저온의 단일공정으로 CIS-CGS 흡수층 박막을 동시 증착하거나 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 셀렌(Se)을 상기 단일타겟(200c)에 구비하여 상기 RF 스퍼터링 처리를 통해 저온의 단일 공정으로 CIGS 흡수층 박막을 증착할 수 있으므로, 플렉시블 기판(110) 상에 간단하고 신속하게 상기 광흡수층(130)을 증착할 수 있게 된다.
또한, 상기 광흡수층(130)은 DC 스퍼터링 처리를 통해 증착할 수도 있는데, 상기 DC 스퍼터링 처리는 전술한 RF 스퍼터링 처리와 같이 상기 단일타겟(200a,200b,200c)을 구비하고 기판온도를 상온(RT) 내지 200℃ 사이의 저온에서 단일 공정으로 상기 상기 광흡수층(130)을 증착하는 것이다. 다만, 상기 단일타겟(200a,200b,200c)에 가해지는 전원이 직류 전원인 점에서 차이가 있으나 플렉시블 기판(110) 상에 간단하고 신속하게 상기 광흡수층(130)을 증착할 수 있는 점은 동일하다.
상기 플렉시블 기판(110) 위에 스퍼터링 처리하여 저온 성막한 흡수층 박막의 특성 분석결과를 도 4a 내지 도 9의 그래프로 나타내었다.
도 4a 내지 4d는 각각 상온(R.T), 100℃, 150℃, 200℃의 기판온도(Tsub) 별로 CIS, CGS 단일타겟을 이용하여 동시증착한 CIS-CGS 흡수층 박막의 XRD 분석결과를 나타내는 그래프이다.
도 4a 내지 4d를 참조하면, 기판온도 상온에서(도 4a의 경우) CIS, CGS 단일타겟(200a,200b)으로 동시 증착하여 인듐(In), 갈륨(Ga) 조성비에 따른 CIGS 박막의 XRD 데이터의 경우, CIGS 박막 형성이 잘 되지 않아서 구조적으로 불안정한 특성을 보였다. 하지만, 기판온도가 100, 150, 200℃로 올라갈수록(도 4b 내지 4d의 경우) CIGS 박막이 형성됨을 보여주었다. 이는 플렉시블 기판(110) 위에 성장하였음에도 인듐(In), 갈륨(Ga) 조성비에 따라 일정하게 CIGS 회절 피크가 분리됨을 나타내는 것이다. 인듐(In), 갈륨(Ga) 조성비가 서로 다른 CIGS 박막의 회절 피크는 황동광(chalcopyrite) 구조만을 가지는 피크만 관찰되었고, CIGS 외에 2차 상을 가지는 피크는 없는 것으로 보아 결정학적으로 안정된 박막이 제작됨을 확인할 수 있다.
도 5a 내지 5d는 각각 상온(R.T), 100℃, 150℃, 200℃의 기판온도(Tsub) 별로 CIS, CGS 단일타겟을 이용하여 동시증착한 CIS-CGS 흡수층 박막의 라만스펙트럼 분석결과를 나타내는 그래프이다.
도 5a 내지 5d를 참조하면, XRD 데이터와 유사하게, 상온에서 제작한 CIGS 박막의 경우(도 5a의 경우) 다소 불안정한 구조적 특정을 나타내지만, 기판 온도가 증가할수록(도 5b 내지 5d의 경우) 인듐(In), 갈륨(Ga) 함량에 따른 CIGS 박막의 라만 피크를 확인할 수 있다. 일반적으로, CIS(Ga=0)인 경우 CIS(A1)=173㎝-1이며, CGS(Ga=1)인 경우 CGS(A1)=186㎝-1의 값을 가진다. CIS, CGS 두가지 타겟을 가지고 동시 증착한 CIGS 박막의 경우, 기판 온도가 증가할수록 CIS 혹은 CGS 영역으로 갈수록 각각의 라만 쉬프트(Raman shift) 값에 가까운 특성을 보여준다.
도 6a 내지 6d는 각각 상온(R.T), 100℃, 150℃, 200℃의 기판온도(Tsub) 별로 CIS, CGS 단일타겟을 이용하여 동시증착한 CIS-CGS 흡수층 박막의 밴드갭 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6a 내지 6d를 참조하면, CIGS 박막의 인듐(In), 갈륨(Ga) 조성비에 따른 광학적 밴드갭(Bandgap) 또한 마찬가지로, 상온에서 증착한 CIGS 박막의 경우(도 6a의 경우) 불안정한 박막 특성으로 인하여 밴드갭 특성이 인듐(In), 갈륨(Ga) 조성비에 따라 일정하게 나타나지 않지만, 기판 온도가 증가할수록(도 6b 내지 6d)의 경우) 인듐(In), 갈륨(Ga) 조성비에 따라 광학적 밴드갭에 일정하게 분포하는 현상을 확인할 수 있다.
도 7 내지 9는 기판 온도별로 CIGS 단일타겟을 이용하여 플렉시블 기판위에 증착한 CIGS 흡수층 박막의 특성 분석 결과로, 각각 XRD, 라만, 밴드갭 특성 그래프이다.
도 7을 참조하면, CIGS 단일 타켓(Cu:In:Ga:Se=1:0.8:0.2:2)(200c)만을 가지고 기판온도에 따라 증착한 CIGS 박막의 XRD 데이터는 기판 온도가 증가할수록 결정성이 향상되는 특성을 보인다. 플렉시블 기판(110) 위에 증착된 CIGS 박막은 2차 상이 없는 황동광 구조만을 나타내는 피크만 관찰되었으며, 다만 기판 온도에 따라 피크 세기(Intensity)만 변화하는 특성을 확인할 수 있다.
도 8을 참조하면, 라만(Raman) PL 특성에서도 기판 온도가 증가함에 따라 결정성이 증가하며, 이는 피크의 세기(Intensity)는 증가하고 반치폭(FWHM)은 감소하는 경향으로 확인 가능하다.
도 9를 참조하면, CIGS 단일 타겟(200c)으로 증착한 CIGS 박막의 광학적 밴드갭(Bandgap)은 상온에서 증착하였을 경우, 조성비에 맞지 않는 낮은 밴드갭 특성(1.0eV 이하)을 보여주었으며, 기판 온도가 증가할수록 CIGS 타겟 조성비에 맞는 밴드갭 특성을 보여주고 있다.
따라서, 본 발명은 플렉시블 기판위에 스퍼터링 처리하여 저온 성막한 박막이 유리기판 상에 성막한 흡수층 박막과 특성이 유사한 박막을 확보할 수 있음을 알 수 있다.
이상은 본 발명에 따른 플렉시블 박막형 태양전지 및 그 제조방법에 대해서 설명하였는데, 본 발명이 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
110 : 플렉시블 기판 120 : 전극층
130 : 광흡수층 200a : CIS 단일타겟
200b : CGS 단일타겟 200c : CIGS 단일타겟
130 : 광흡수층 200a : CIS 단일타겟
200b : CGS 단일타겟 200c : CIGS 단일타겟
Claims (10)
- 플렉시블(flexible) 기판;
상기 플렉시블 기판 상에 형성된 후면전극층;
상기 후면전극층 상에 형성된 광흡수층;
상기 광흡수층 상에 형성된 버퍼층;
상기 버퍼층 상에 형성된 윈도우층;
상기 윈도우층 상에 형성된 반사방지막층; 및
상기 후면전극에 대한 상대전극을 포함하여 이루어지고,
상기 광흡수층은 CIS(CuInSe2), CGS(CuGaSe2) 및 CIGS(CuInGaSe2) 각각의 단일타겟을 스퍼터링 처리하여 증착되되,
상기 CIGS(CuInGaSe2) 단일타겟만을 가지고 증착하여 형성된 CIGS 흡수층 박막은 XRD 분석결과 기판 온도가 증가할수록 결정성이 향상되며 2차 상이 없는 황동광 구조만을 나타내고, 라만 PL 특성에서 피크의 세기가 증가하고 반치폭이 감소하며, 기판 온도가 증가할수록 CIGS 타겟 조성비에 맞는 밴드갭 특성을 나타내고,
상기 CIS(CuInSe2)와 CGS(CuGaSe2) 각각의 단일타겟을 동시 증착하여 형성된 CIGS 광흡수층 박막은 XRD 분석결과 기판 온도가 증가할수록 결정성이 향상되며 2차 상이 없는 황동광 구조만을 나타내고, 라만 PL 특성에서 CIS 또는 CGS 영역으로 갈수록 각각의 라만 쉬프트 값에 가까운 특성을 나타내며, 기판 온도가 증가할수록 인듐(In), 갈륨(Ga) 조성비에 따라 광학적 밴드갭에 일정하게 분포함을 특징으로 하는 플렉시블 박막형 태양전지. - 제 1항에 있어서, 상기 플렉시블 기판은 투명한 폴리에틸렌설폰(PES), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌레프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI) 및 스테인리스 스틸 중 어느 하나의 재질로 된 것을 특징으로 하는 플렉시블 박막형 태양전지.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 광흡수층은 CIS와 CGS 단일타겟을 상온 내지 200℃ 사이의 저온의 기판 온도에서 상기 플렉시블 기판 위에 동시 증착하여 인듐(In), 갈륨(Ga) 조성비에 따라 결정학적으로 안정된 박막이 형성됨을 특징으로 플렉시블 박막형 태양전지.
- 제 1항에 있어서, 상기 CIGS 단일타겟은 구리(Cu):인듐(In):갈륨(Ga):셀렌(Se)의 조성비가 1:0.8:0.2:2로 구비된 것을 특징으로 하는 플렉시블 박막형 태양전지.
- (1) 플렉시블 기판 상부에 전극층을 증착하는 단계; 및
(2) 상기 전극층이 증착된 플렉시블 기판에 CIS(CuInSe2), CGS(CuGaSe2) 및 CIGS(CuInGaSe2) 각각의 단일타겟을 스퍼터링 처리하여, 광흡수층을 증착하는 단계를 포함하며,
상기 단계 (2)는 상기 CIS(CuInSe2)와 CGS(CuGaSe2) 각각의 단일타겟을 플렉시블 기판 위에 동시 증착하여 CIS-CGS 흡수층 박막을 형성하고, 상기 CIGS(CuInGaSe2) 단일타겟만을 가지고 플렉시블 기판 위에 증착하여 CIGS 흡수층 박막을 형성하되,
상기 CIGS 흡수층 박막은 XRD 분석결과 기판 온도가 증가할수록 결정성이 향상되며 2차 상이 없는 황동광 구조만을 나타내고, 라만 PL 특성에서 피크의 세기가 증가하고 반치폭이 감소하며, 기판 온도가 증가할수록 CIGS 타겟 조성비에 맞는 밴드갭 특성을 나타내고,
상기 CIS-CGS 흡수층 박막은 XRD 분석결과 기판 온도가 증가할수록 결정성이 향상되며 2차 상이 없는 황동광 구조만을 나타내고, 라만 PL 특성에서 CIS 또는 CGS 영역으로 갈수록 각각의 라만 쉬프트 값에 가까운 특성을 나타내며, 기판 온도가 증가할수록 인듐(In), 갈륨(Ga) 조성비에 따라 광학적 밴드갭에 일정하게 분포함을 특징으로 하는 플렉시블 박막형 태양전지 제조방법. - 제 5항에 있어서, 상기 CIS-CGS 흡수층 박막은 Ga/(In+Ga)의 조성비가 0.2 내지 0.8이며, 구리(Cu)의 조성비는 0.7 내지 1.0, 셀륨(Se)의 조성비는 2인 것을 특징으로 하는 플렉시블 박막형 태양전지 제조방법.
- 삭제
- 제 5항에 있어서, 상기 스퍼터링 처리는 파워 100W(1.23W/㎠) 내지 300W(3.70W/㎠), 공정압력 0.1 내지 1.0㎩, 시간 0.5 내지 2hr, 온도 상온 내지 200℃ 사이의 저온의 공정조건 하에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 플렉시블 박막형 태양전지 제조방법.
- 삭제
- 삭제
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