Study of Phase Transition and Reaction Kinetics in the Fabrication Process of Thin Film Solar Cells

by Maeng Jun Kim (Ph.D Candidate)

Friday Nov 11, 2011, 4:30 PM → 5:00 PM Asia/Seoul

216-1호 (제1과학관)

박막 형 태양전지를 제작하기 위해 물리적 방법인 동시증발 법 스퍼터링 법 그리고 화학적인 방법인 CBD 법을 사용하여 태양전지용 P-N 이종접합 박막을 제작하였다. N 형 반도체인 CdS에 대해서는 제작공정상에서 발생하는 다양한 반응 속도에 대해서 연구를 진행하여 Ortega Borges 메커니즘을 실험적으로 확인하였다. ZnSe의 동시증발 법으로의 증착연구를 통하여서는 공정변수에 따라 표면 재구성의 방법이 세가지 형태의 상으로 발생함을 확인할 수 있었다. 흡수층인 chalcopyrite(CIGS) 와 CdTe에 대해서는 고온XRD 를 사용하여 열처리를 진행함으로써 발생하는 다양한 상전이 현상에 대한 이론적인 연구를 수행하였다. 특히 CdTe 박막을 sputtering 법으로 제작한 후에 CdCl2 후 열처리를 진행함으로써 (111) plane의 결정화 후에 다른 결정면 (220) 이나 (311) 면이 성장하는걸 확인하였으며 반응속도 연구를 통하여 avrami 모델 중에서 diffusion controlled 형태의 핵화가 이루어 진다는 것을 실험적으로 규명을 할 수 있었습니다. 마지막으로 chalcopyrite계 태양전지에 대해서는 전구체를 다중박막으로 제작하여 상전이를 관찰함으로써 CIS 흡수층에 대해서는 활성화 에너지가 낮은 이유로 인해 CuSe과 InSe의 계면 쪽에서 CIS 비정질 상이 형성이 됨으로 인해서 열처리를 진행함에 따라 그 계면의 CIS 층이 핵화의 중심이 됨과 동시에 확산의 걸림돌이 됨으로 인해서 2개의 복층 구조가 가장 결정상 형성에 유리함을 파악할 수 있었다. 또한 복층 전구체를 통한 CGS 흡수층 제작에 대해서는 활성화 에너지가 높은 이유로 인해 복층으로 제작 시 단층제작 시 보다 결정학 적으로 유리하다는 결론을 도출하였다.

Thesis Advisor: Prof. Sang-Ho Sohn