KR980012650A - Chemical-bath-deposition(CBD)법과 염화-카드뮴(CdCl2)열처리에 의한 황화-카드뮴(CdS) 박막의 제조 - Google Patents
Chemical-bath-deposition(CBD)법과 염화-카드뮴(CdCl2)열처리에 의한 황화-카드뮴(CdS) 박막의 제조 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 황화-카드윰(CdS) 박막의 제조 방법에 관한 것으로서, CBD냅으로 제조한 황화-카드뮤((CdS) 박 막을 염화-카드윰(Cdclz) 열터리함으로서 결정의 크기가 크고 치밀하며, 표면 또한 평탄한 황차-카드윰(fidS)박막을 제조할 수 있는 방법에 관한 것으로 기판을 세척하고 CBD법을 사용하여 황화-카드윰(CdS)박막을 제 조하고 제조된 황화-카드윰(CdS) 박막을 염화-카드윰(CdCl,)용액이나 염화-카드윰(CdCl,) 분말 그리고 황화-카드윰(CdS) 분말과 함게 특별히 제작한 카본 보트(carbon boat)속에 넣고 아르곤 또는 짙소 등의 비훤성 가스 분위기에서 고온으로 3분 내지 10분간 열처리하여 황화-카드윰(CdS) 결정 크기가 크고 치길하며 표만이 평탄 한 황화-카드윰(CdS) 박막을 제조하고 고효율의 태양전지를 제조하는 것을 특징으로 하는 CBD(Che7i7al-bath-deposition)법과 염화-카드윰(Cdc17) 열터리에 의한 황화-카드윰(CdS) 박막의 제조 방법과 CdS 박막.
Description
Cds/CdTc, Cds/culnse, 태양전지 등에 광투과층으로 이용되는 CdS(황화-카드윰) 박막에 필요한 성질로서 는 높은 광투과도, 핀흘(pinhole) 등이 없는 치밀함, 큰 결정의 크기 등이다 이러한 성질의 CdS 박약을 얻 기 위하여 많은 사람들이 스크린 인쇄/소결법(screen-printlhg/sinterlng), 전착법(electrodeposition), 진공증 착법(evaporation), CBD법 등을 연구하였다. 이 중에서 CBD법은 매우 얇은 CdS 박막을 제조할 수 있고 높 은 광투과도를 얻을 수 있으며, 제조 공정이 간단하여 태양전지의 제조원가를 낮출 수 있기 때문에 최근 각 광을 받는 방법이다 Cdcl7(염화-가드윰)를 이용하여 CdS 박막의 특성을 개선하는 방법은 미국 특허 8031125a호등에서 스크린 인쇄/소결법으로 만드는 CdS 후막에 소결촉진제를 텀가하여 CdS 결정의 크기를 증가시키고, 막을 치밀화하 는 방법으로 제시되었다. 염화-가드윰 Cdcl7는 약 560'c 부근에서 CdS와 액상을 령성하므로, 560"C 부근 온 도에서 액상소결이 가능하여 크고 치밀한 박마를 얻을 수 있다. 설명한 바와 같이 Cdc17를 이용하여 CdS 후막의 륵성을 썬선하는 방법은 스크린 인쇄/소결법에서 제시되 었으나 박막 CdS에는 활용이 어려됐다. 그 이유로는 고온에서 CdCl, 열처리로 인하여 액상이 형성되먼 CdS 박막의 증발이 가속되어 핀흘(pinhole), 입계면(grain boundary)의 약화 등이 초래되기 때문이다. 이러 한 현상은 특히 박막 CdS를 이용하는 태양전지의 제작에 있어서는 치명적이다. 또한 스크린 인쇄/소결법에 서는 소결용 반죽을 만드는 공정에서 Cdc17를 첨가하먼 쉽게 Cdcl7의 효과를 볼 수 있으나 CBD, 진공증착 등 박막 CdS를 만드는 공정에서는 글dCl,를 첨가하기가 쉽지 않다
본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하고 CdS(황화-카드윰) 박막을 Cdcl7(염화-카드윰) 처리하는 과정에서 CdS 박막의 증발을 억제하는 새로운 방법과 쉽게 CdCl, 처리를 할 수 있는 방법을 제시하였다.
도1은 본 발명의 CBD법에 의한 황화-카드윰(CdS)박막의 형성 및 염화-카드윰(Cdc17) 열터리 방법의 공정도,
도2는 도1의 방법으로 제조한 황화-카드윰(CdS) 박막의 표면 사진,
도3은 본 발명의 CBD법으로 황화-카드윰 (CdS)박막을 형성시키고 기존의 방법인 400'C, H2분위기에서 열처리한 황화-카드윰(CdS)박막의 표먼 사진.
도4는 종래의 방법에 의해 카본 보트(carbon boat)를 이용하지 랴고 염화-카드윰(Cdc17) 열터리하여 제조한 황화-카드뮬(CdS) 박막의 표먼 사진.
이하 본 발명의 제조 방법을 공정별로 자세히 설명하면 다음과 같다. 제 1공정 :CBD(Chemical-bath -deposition)럽 에 의 한 7dS박".7외 제 조.기판은트리-클로로에틸렌(tiichlor77thyl77.·), 아세튼(acetone). 메탄올(methanol)의 슨서로 초음파 세척하 여 사용하며, 기판으로는 태77전지의 투'S 전극으로 이장리즌 ITO(Indium tin oxide)가 입혀진 기판을 사용 하고 용액은 증류수에 (CH,CO,),Cd, (:H,CO,NH,, 티오-요소(thiourea), 암모니아수를 적정량 첨가한후 용해시 켜서 사용한다. 여기서 (C퍼,CO,)7Cd는 Cd이온의 공급원이며 티오-요소(thiouea)는 5이온의 공급일이다.CH,CO,NH,는 완충제(burrer)로서 작용하고, 알모니아수는 작화제(complexlng agent)로 용액의 PH를 조절한다.이 때, CdS 박막이 입혀지는 기판의 온도는 70내지 100'C. 막의 두께는 577내지 2.OQOA. 용액의 PH는 11내지 12가 되도록 한다. 제2공정 CdCl·, 열처리 앞의 공정에서 얻은 CdS 박막을 CdCl,, CdS 분말과 함게 카본 보트(carbon boat)에 넣고 뚜겅을 닫은 다음 아르곤 또는 질소 등의 비활성 가스 분위기에서 560로 수분간 열처리하면 결정의 크기가 크고 치밀한 CdS박막을 얻는다. 이 때. Cdc12는 CdS 박막의 결정을 성장시키는 역할을 하며, CdS 분말은 CdS 박막의 증발을 억제하는 역할을 한다. 형성된 CdS 박막을 Cdcl2포화용액에 담갔다가 boat에 넣는 방법을 사용할 수도 있다 도1은 본 발명에서 사용하는 제조 방법의 공정도이다. 이하 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
실시 예 1
IT0/glasg 기판을 트리물로로에틸렌, 아세톤, 메탄올의 순서로 초음파 세척하고, 증류수에 (CH,COz)7cd/티오-요소(thiourea) = 0.Ol/O.02M. CHf07NH, = 0.02M을 용해시키고 암모니아수를 이용하여 PH를 12로 조성한 용 액에 넣고 907의 온도에서 2,OOOA 두게로 CdS 박막을 정성시켰다. 형성된 CdS 박막을 CdCl, 분말 0.IM, CdS된말 약간과 함게 카본 보트(carbon boat)에 넣고 뚜겅을 닫은 다음 아르곤 분위기에서 560"C로 5분간 열터리 하여 결정의 크기가 크고 치밀한 CdS 박막을 제조하였다. 광투과도 또한 현저히 중가하였다 도2는 본 실시예 에서 제조한 75 박막 표면의 SEM 사진이다. 도2에서 알 수 있는 바와 같이 결정의 크기는 약 0.57m이며,미세공(pore)이 없는 치밀한 구조를 보이고 있다. 앞의 실시에 1과 동일한 조건에서 CBD법에 의하여 CdS 박막을 형성시킨 다음 기존의 열터리 방법인 400"C,He 분위기에서 30분간 열처리하여 CdS 박막을 제조하였다. 도」은 본 비교예에서 제조된 CdS 박막 표면의 SBM사진이다 도2와 비교할 때, 결정의 크기가 매우 작고 표면 또한 매우 거침을 알 수 있다. 앞의 실시예와 비교예 1로부터, 본 발명과 동일한 조건에서 CBD법에 의하여 CdS박막을 형성시키고 기존의 방법으로 열처리
를 하면 결정의 성장은 일어나지 않음을 알 수 있다.
비교예 2
앞의 실시예 1과 동일한 조건에서 CBD법에 의하여 CdS 박막을 령성시키고, 형성된 CdS 박막을 CdCl, 포화 용액에 당갔다가 카본 보트(carbon boat)에 넣지 라고 글이 막히지 않은 석영관(quart tuba)내의 아르곤 분위 기에서 560'c로 40분간 열처리하여 CdS 박막을 제조하였다. 도4는 본 비교예에서 제조된 CdS박막 표면의 SBM 사진이다. 도2와 비교할 때. 결정이 성장하여 커겼으나 미세공이 란고 입계면(graln-boundary)이 매우 약 화되었음을 알 수 있다. 앞의 실시예와 비교예 2로부터 Cdcl2열처리할 때 막힌 보트(boat)에서 CdS와 함게 열처리하지 자으면 중발에 의한 CdS의 손실이 너무 커서 미세공(pore)이 생긴다는 것을 알 수 있었다.
이와 같이 본 발명은 종래의 방법으로 만든 CdS(황화-카드윰)박약보다 결정의 크기가 펴고 표먼이 치밀 하며 평탄한 CdS 박막을 제조할 수 있어 고효율 태양전지의 제조에 이용할 수 있다.
본 발명은 염화-카드윰(Cdc17) 열처리를 이용하여 태양전지의 광투과층으로 사용되는 CBD법에 의해 형성 된 황화-카드윰(CdS) 박막의 특성을 개선하는 방법에 관한 것이다
Claims (7)
- 트리클로로에틸렌. 아세톤, 메탄올의 순서로 초음파 세터된 기판에 근BD법을 이용하여 CdS(황화-카드규)박만을 형성시키고, 이를 뚜겅이 있는 카븐 보트(carbon boat)속에 넣어 비활성 분위기 속에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 CBD(Chemlcal-bath-deposition)법과 Cdc17(염화-카드윰) 열처리에 의한 CdS 박막 제조방법.
- 제1항에 있어서. 상기 기판으로는 주셔(tin), 인듐(indium), 캐드윰(cadmium), 아연(7inc)의 산화물이 첨가되거나 비화학양론척으로 입혀져 높은 광 투과도와 전기전도도를 가짐으로써 태양전지의 투명 전극으로 이용되는 것 중에서 선택된 1종 이상을 사웅하는 것을 특징으로 하는 CBD법과 Cdcl 열터리에 의한 CdS 박막 제 조방법 .
- 제1항에 있어서, 상기 기판으로는 T -lK-V 12족 반도테로부터 선택된 1종 이상을 사용하는 것을 특징으 로 하는 CBD법과 Cdcl 열처리에 의한 글dS 박막 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 CdS 박막을 Cdcl? 용액이나 된말을 이용하여 열터리하여 CBD법에 의한 CdS 박막 의 특성을 향상시킨 것을 특징으로 하는 CBD법과 Cdcl? 열처리에 의한 CdS 박막 제조방법
- 제1항에 있어서, 상기 CdS 박막의 증발을 억제하기 위하여 CdS 분말을 함게 열처리하는 것을 특징으로 하는 CBD법과 Cdcl? 열처리에 의한 CdS 박막 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 비활성 가스로는 아르곤 또는 질소를 사용하고, 고온에서 열터리하는 것을 특징으로 하는 CBD법과 Cdcl? 열처리에 의한 CdS 박막 제조방법
- 세척한 ITO/glas 등의 기판에 CBD법을 이용하여 CdS 박막을 형성시키고 이를 Cdcl 통액이나 Cdcl 분말 그리고 CdS분말과 함게 비활성 가스 분위기에서 고온으로 열처리하여 제조한 것을 특징으로 하는 CBD법 과 Cdcl? 열처리에 의한 CdS 박막.※참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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| KR100819121B1 (ko) * | 2006-12-06 | 2008-04-03 | 한국전자통신연구원 | 화학조 침착법에 의한 황화카드뮴 박막 및 황화카드뮴다이오드의 제조방법 |
| KR101017141B1 (ko) * | 2008-09-09 | 2011-02-25 | 영남대학교 산학협력단 | 3차원 접합형 태양전지 및 그 제조방법 |
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