| 학회 |
한국재료학회 |
| 학술대회 |
2015년 가을 (11/25 ~ 11/27, 부산 해운대그랜드호텔) |
| 권호 |
21권 2호 |
| 발표분야 |
G. 나노/박막 재료 |
| 제목 |
Cu(In,Ga)Se2 박막 태양전지를 위한 용액 공정 은나노선+PEDOT:PSS Hybrid 전극 |
| 초록 |
친환경적인 에너지원으로 각광받고 있는 태양전지는 일반적으로 재료비가 총 공정비용 중 50% 이상을 차지하고 있는 점이 가격 경쟁력 면에서 큰 단점으로 작용하고 있다. 따라서 이를 해결할 수 있는 박막형 Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) 태양전지가 각광받고 있다. 그러나 진공을 요구하는 sputtering 방식은 여전히 높은 공정비용을 요구하므로 이를 줄이기 위해 본 연구에서는 기존의 투명전극으로 사용되는 ITO나 Al doped ZnO 대체해 비진공 도포가 가능하면서 광투과도 대비 면저항 특성이 좋은 것은 물론 차후 flexible solar cell에 적용하는데 적합한 은나노선 기반의 투명전극을 CIGS 태양전지에 적용하고자 하였다. 은 나노선 투명전극의 나노선 사이 공간에서 charge carrier의 손실이 발생하는 문제 해결을 위해 Polyethylenedioxythiophene:polystyrene sulfonate(PEDOT:PSS) layer를 hybrid하여 사이 공간의 전도성을 보강함과 동시에 구조상 굴곡이 매우 심한 CIGS와 은나노선 간의 접합을 향상시키고자 하였다. PEDOT:PSS는 산성(pH 2)이므로 CIGS에 데미지를 최소화하기 위해 암모니아를 첨가해 중성화하여 사용하였고 그 결과 I-V curve에서 은나노선 투명전극만 이용했을 때의 short circuit current (Jsc)가 15.4mA/cm2인데 반해 PEDOT:PSS를 추가한 결과 26.5mA/cm2 으로 향상되어 leakage current 줄어든 효과를 확인할 수 있었다. 전극 특성을 비교해보면, 84% 광투과도에서 40 Ohm/sq.인 Al doped ZnO에 비해 은나노선+PEDOT:PSS 전극의 경우 약 10 Ohm/sq.의 면저항을 보여 기계적 안정성은 물론 면저항 대비 투과도 특성에서도 우월한 특성을 보여주었다. 추가적으로 투명전극과 absorber층 사이에 hole blocking layer로 사용되는 intrinsic ZnO layer는 Chemical bath deposition을 이용한 Zn(S,O,OH) 층으로 대체하였다. 그 결과 open circuit voltage(Voc)와 Jsc를 향상시키는 효과를 동일하게 이끌어내어 최종적으로 11.6%의 효율을 얻어 CIGS 태양전지에 적합한 저 공정비용 투명전극 구조를 제시하였다. |
| 저자 |
현승민1, 안병태2, 한승민2, 신동협2, 김태건2
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| 소속 |
1한국기계(연), 2한국과학기술원 |
| 키워드 |
<P>은나노선; PEDOT:PSS; 투명전극; CIGS 태양전지; 저공정비용; 유연 소자</P>
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