초록 ▼

본 연구과제에서는 음향화학을 이용하여 박막 태양전지용 나노입자/잉크의 합성 및 습식 증착공정을 개발하였다. 구체적으로는 음향화학법을 이용한 CIS계 및 CZTS계 나노입자/잉크의 합성 기술과 초음파 분사를 이용한 균일한 광 흡수층 박막 형성공정 개발을 수행하였고, 이를 박막 태양전지 셀의 제작에 적용함으로써 기존 공정에 비해 원재료 활용도가 현격히 높은 경제적인 박막 태양전지 제조 기술을 개발하였다.
1차년도 연구에서는 sonochemical method를 이용한 나노소재 합성 및 잉크 설계를 목표로하여, CIS계와 CZTS계

본 연구과제에서는 음향화학을 이용하여 박막 태양전지용 나노입자/잉크의 합성 및 습식 증착공정을 개발하였다. 구체적으로는 음향화학법을 이용한 CIS계 및 CZTS계 나노입자/잉크의 합성 기술과 초음파 분사를 이용한 균일한 광 흡수층 박막 형성공정 개발을 수행하였고, 이를 박막 태양전지 셀의 제작에 적용함으로써 기존 공정에 비해 원재료 활용도가 현격히 높은 경제적인 박막 태양전지 제조 기술을 개발하였다.
1차년도 연구에서는 sonochemical method를 이용한 나노소재 합성 및 잉크 설계를 목표로하여, CIS계와 CZTS계의 나노입자/잉크 합성법 개발을 연구하였다. 그 결과, sonochemical method를 적용하여 CuInS₂, CuInSe₂, CZTS 나노입자/잉크의 합성, 입자 균일도 향상 및 size 제어 기술을 개발하여 경향성, 안정성, 신뢰성 있는 CIS계 및 CZTS계 나노 입자를 확보하였으며, 열처리 시간, 온도 및 분위기를 달리하여 열처리 공정 최적화 기술을 확보하였다.
2차년도 연구에서는 CIS계 및 CZTS계 나노잉크 초음파 분사 코팅법 기술을 사용하여 균일한 박막을 제작하였으며, 3차원적 구조를 가지는 박막 태양전지용 윈도우 층으로 사용되는 ZnO의 3차원 접합면을 가지는 구조체를 습식 공정을 통해 개발함으로써 형태 제어가 가능한 Maze ZnO 구조체 형성 기술을 확보하였다. 또한 이와 더불어 독성물질인 Cd(cadmium)를 제거함과 동시에 친환경적인 고품질의 Cd-free ZnS 버퍼층 개발 및 제어 기술도 확보하였다.
3차년도 연구에서는 2차년도에 확보한 CIS계 및 CZTS계 박막 태양전지 제조공정의 최적화를 추진하였으며, 대면적 박막 적층기술의 개발 및 Alcohol을 기반으로 제작한 나노잉크와 초음파 분사 코팅법을 적용하여 태양전지 셀 제작 및 최적화 기술을 확보하였고, 또한 확보한 기술을 기반으로 5% 효율의 태양전지를 제작하였다.
본 연구진은 당 연구과제의 수행을 통해 박막 태양전지 제작에 음향화학을 접목한 합성 및 코팅 기술을 확보하여 태양전지를 제작할 수 있었으며, 태양전지 분야에서 이제까지 적용되지않았던 sonochemical method를 적용함에 따라 관련 분야의 기술 발전에도 기여할 것으로 사료된다.
연구목표와 연관된 연구논문으로는 SCI논문 총 6편이 출판되었으며, 국내 및 국제학회에 총18편의 논문이 발표되었다. 또한 본 과제의 수행을 통해 5명의 태양전지 전문 인력 (석사졸업3명, 석사 졸업예정 2명)이 양성되었고, 이들은 현재 국내 태양광 분야에서 우수 인력으로 활동중 이다. 본 연구를 통해 확보한 기술들은 저가형/고품위 태양전지 연구에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목 차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 7
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 9