[국내논문]태양전지용 Mo 박막의 스퍼터 압력에 따른 구조적, 전기적 특성의 변화 Influence of sputtering pressure on structural and electrical properties of molybdenum thin film for solar cell application원문보기
몰리브덴(Molybdenum) 박막은 높은 전기전도성을 가진 금속으로 CIGS계 태양전지의 후면전극으로 많이 사용되고 있다. 스퍼터링법을 통해 증착되는 몰리브덴 박막의 경우, 전기 전도성 및 기판과의 밀착성은 스퍼터 전력 및 압력과 같은 공정 조건에 따라 변화된다. 본 연구에서는 DC 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 몰리브덴 박막을 Ar 가스 분위기에서 압력별로 증착하였다. SEM(scanning electron microscope), XRD(X-ray Diffraction), 4-point probe, 광반사율, Hall measurement를 이용하여 박막의 전기적, 구조적 특성을 분석하였다.
몰리브덴(Molybdenum) 박막은 높은 전기전도성을 가진 금속으로 CIGS계 태양전지의 후면전극으로 많이 사용되고 있다. 스퍼터링법을 통해 증착되는 몰리브덴 박막의 경우, 전기 전도성 및 기판과의 밀착성은 스퍼터 전력 및 압력과 같은 공정 조건에 따라 변화된다. 본 연구에서는 DC 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 몰리브덴 박막을 Ar 가스 분위기에서 압력별로 증착하였다. SEM(scanning electron microscope), XRD(X-ray Diffraction), 4-point probe, 광반사율, Hall measurement를 이용하여 박막의 전기적, 구조적 특성을 분석하였다.
Molybdenum (Mo) thin film has high electrical conductivity and has been used for a back contact of CIGS thin film solar cell. Generally, the electrical conductivity and the adhesion between the substrate and the film is greatly affected by sputtering conditions such as sputtering power, working pres...
Molybdenum (Mo) thin film has high electrical conductivity and has been used for a back contact of CIGS thin film solar cell. Generally, the electrical conductivity and the adhesion between the substrate and the film is greatly affected by sputtering conditions such as sputtering power, working pressure, and substrate temperature. In this study, Mo films were deposited by DC magnetron sputtering technique. The influence of sputtering pressure on the electrical and structural properties of Mo films was investigated by using SEM(scanning electron microscope), XRD(X-ray Diffraction), 4-point probe, Reflectance, Hall measurement.
Molybdenum (Mo) thin film has high electrical conductivity and has been used for a back contact of CIGS thin film solar cell. Generally, the electrical conductivity and the adhesion between the substrate and the film is greatly affected by sputtering conditions such as sputtering power, working pressure, and substrate temperature. In this study, Mo films were deposited by DC magnetron sputtering technique. The influence of sputtering pressure on the electrical and structural properties of Mo films was investigated by using SEM(scanning electron microscope), XRD(X-ray Diffraction), 4-point probe, Reflectance, Hall measurement.
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문제 정의
이러한 문제점을 해결하기 위해서 본 연구에서는 스퍼터 압력을 공정변수로 하여 Mo 박막을 제조한 후에 박막의 특성 변화를 조사하였다. 스퍼터 압력에 따른 Mo 박막의 결정 구조, 전기 비저항, 광반사율 등의 관계를 통해 Mo 박막의 최적 제조조건을 도출하고자 하였다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 본 연구에서는 스퍼터 압력을 공정변수로 하여 Mo 박막을 제조한 후에 박막의 특성 변화를 조사하였다. 스퍼터 압력에 따른 Mo 박막의 결정 구조, 전기 비저항, 광반사율 등의 관계를 통해 Mo 박막의 최적 제조조건을 도출하고자 하였다.
제안 방법
DC 마그네트론 스퍼터를 이용하여 전기 비저항이 낮고 접착력이 양호한 두 조건을 만족하는 단일층의 몰리브덴 후면전극의 제조가 가능하였다. 또한 결정구조 분석을 통해 몰리브덴 후면전극이 Cu(InGa)Se2 박막의 (112) 결정구조와 접합 형성이 용이한 (110) 우선 방향성의 확인도 확인되었다.
Mo 박막의 두께는 약 500 nm로 제조압력과 시간에 따른 증착률을 구했다. 막의 두께는 단차측정기를 이용하여 구했고 측정위치는 기판의 중심점과 십자선 상의 16지점의 평균값으로 결정하였다. 박막의 반사율은 UV-Visble-NIR spectrophotometer를 이용하였다.
박막의 반사율은 UV-Visble-NIR spectrophotometer를 이용하였다. 박막의 미세구조와 결정구조는 SEM(scanning electron microscope) 및 XRD(X-ray Diffraction)를 이용 하여 분석하였다.
증착 챔버의 초기진공은 로터리 펌프와 터보분자 펌프를 이용하여 7 × 10-6 Torr 이하로 낮춘 후에 공정압력을 2, 5, 7, 12, 15 mTorr로 조정하였다.
대상 데이터
기판으로는 2.5 × 2.5 ㎠ 크기의 slide glass를 사용하였다.
5 ㎠ 크기의 slide glass를 사용하였다. 증착원료는 3인치 크기의 원형 Mo 타겟(두께 6 mm, 순도: 99.95%)를 사용하였다. 증착 챔버의 초기진공은 로터리 펌프와 터보분자 펌프를 이용하여 7 × 10-6 Torr 이하로 낮춘 후에 공정압력을 2, 5, 7, 12, 15 mTorr로 조정하였다.
이론/모형
Mo 박막 제조에는 사용상의 편의성과 태양전지 양산시 가격적인 측면에서 훨씬 유리한 DC 마그네트론 스퍼터법을 사용하였다. 기판으로는 2.
막의 두께는 단차측정기를 이용하여 구했고 측정위치는 기판의 중심점과 십자선 상의 16지점의 평균값으로 결정하였다. 박막의 반사율은 UV-Visble-NIR spectrophotometer를 이용하였다. 박막의 미세구조와 결정구조는 SEM(scanning electron microscope) 및 XRD(X-ray Diffraction)를 이용 하여 분석하였다.
성능/효과
DC 마그네트론 스퍼터를 이용하여 전기 비저항이 낮고 접착력이 양호한 두 조건을 만족하는 단일층의 몰리브덴 후면전극의 제조가 가능하였다. 또한 결정구조 분석을 통해 몰리브덴 후면전극이 Cu(InGa)Se2 박막의 (112) 결정구조와 접합 형성이 용이한 (110) 우선 방향성의 확인도 확인되었다.
CIGS계 박막 태양전지의 후면 전극으로 알루미늄이 가장 좋은 알루미늄이 가장 좋은 전극 재료로 알려져 있으나, 몰리브덴(molybdenum, Mo) 또한 CIGS 박막과 오믹 접촉(ohmic contact) 특성을 나타낸다는 것이 보고되었다. 여러 가지 금속 재료를 후면전극으로 사용하여 만든 CIGS계 태양전지 특성을 비교한 결과, Mo가 비교적 우수한 구조적 및 전기적 특성을 갖는 것으로 조사되었다. 따라서 CIGS계 태양전지의 후면 전극으로 Mo가 가장 일반적으로 저가격 재료로 사용되고 있다.
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