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Kafe 바로가기주관연구기관 | (주)창성 |
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연구책임자 | 최광보 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2015-07 |
과제시작연도 | 2014 |
주관부처 | 산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 | TRKO201600017016 |
과제고유번호 | 1415135067 |
사업명 | 산업소재핵심기술개발 |
DB 구축일자 | 2017-09-20 |
키워드 | 광전흡수변환.금속합금 타겟.금속합금분말.CIGS 박막태양전지.로터리(실린더형) 타겟.저온 분사.폐타겟 재활용.분말 재활용. |
최종목표
○ 고순도․고밀도 광전흡수변환용 고특성 금속 합금 타겟 개발
- 합금계 : CuGa 2원계
- 타겟 순도 : 99.9 % 이상
- 타겟 밀도 : 99.5 % 이상 (상대밀도)
- 조성 편차 : 0.8% 이내 (타겟 전방 조성 편차)
- 타겟 크기 : 1.5 m 이상 (Cylinder)
○ 박막 태양전지용 CIG계 실린더형 타겟 제조 및 상용화 기술 개발
- 저온분사공정을 이용한 실린더형 타겟 제조 공정기술 개발
- 저온분사공정을 이용한 폐타겟의 Direct Repair 기술
최종목표
○ 고순도․고밀도 광전흡수변환용 고특성 금속 합금 타겟 개발
- 합금계 : CuGa 2원계
- 타겟 순도 : 99.9 % 이상
- 타겟 밀도 : 99.5 % 이상 (상대밀도)
- 조성 편차 : 0.8% 이내 (타겟 전방 조성 편차)
- 타겟 크기 : 1.5 m 이상 (Cylinder)
○ 박막 태양전지용 CIG계 실린더형 타겟 제조 및 상용화 기술 개발
- 저온분사공정을 이용한 실린더형 타겟 제조 공정기술 개발
- 저온분사공정을 이용한 폐타겟의 Direct Repair 기술 개발
- 고순도/고밀도 타겟 제조를 위한 전/후처리 기술 개발
개발내용 및 결과
■ 1∼2단계 [1∼5차년도]
○ CIG계 고순도 구형 분말 제조 공정 확립 (구형도 97.4%)
- 15Kg/batch up 가스분사 공정 최적화
- 극미세 분말 제어 공정 개발
- Cold Spray용 CIG 분말 제조 공정 기술 최적화
- 초음속 아토마이저 적용을 통한 입자 미세화 기술 개발
- 분사 조건에 따른 입도 분포 제어기술 개발
- 15㎚ 이하의 나노분말 제조
○ 고밀도, 대면적 타겟 제조 기술 개발
- 충진모델 적용을 통한 충진도 최적화
- 고밀도 성형체 제조 기술 연구
- 나노분말 복합화를 통한 저온소결 치밀화 공정 연구
- Warm compaction 기술개발
- 소결온도 제어를 통한 결정립 제어기술 개발
- 소결 표면 In 용출방지 기술 개발
- 저온 압축성형 공정 연구
- 대면적, 고밀도 타겟 제조 기술 개발
: Cu-In-Ga 3성분계 8 inch 고순도 합금 타겟 제조
- 순도 4N5, 조성비편차 ±1.7%, 밀도 99.5%
: Cu-Ga 2성분계 실린더형 1m 타겟 제조
■ 3단계 [6차년도]
○ CG계 고순도 구형 분말 제조 공정 최적화
- 100kg/batch up 진공가스분사 공정 최적화
: 유량, 압력, 용탕 공급 속도
- 아토마이저 설계 : 초음속 swirl type
- 순도 : 99.998 %
- 구형도 : 98 %
- 수율 : 46 %
○ 고밀도, 실린더형 타겟 제조 기술 개발
- CG계 타겟/백킹 플레이트 고성능화 기술 개발
- 실린더 타겟 제작용 지그 시스템 개발
- 타겟 양산화를 위한 고속생산 공정기술 개발
- 저온분사 코팅공정으로 제조된 대형 금속 타겟재의 미세 조직/결함 제어 특성 향상 기술 개발
- 폐타겟 direct repair를 위한 저온분사 공정 입사각 영향 도출
기술개발 배경
○ 광전흡수변환 에너지시장 수요의 증가와 더불어 박막광전변환 모듈의 생산기술 중에서 CuInGaSe/(CIGS) 광전흡수변환 박막을 이용한 기술이 가장 효율이 높고 도전적임.
○ CIGS 박막 광전흡수변환 소재의 개발에 있어서 증발법과 스퍼터링법의 2가지 기술이 대표적으로 개발되고 있지만, 증발법의 경우, 공정이 비교적 간단하지만 소재의 사용에 있어서는 비효율적이고, 증착속도가 느리고, 조성제어가 어려운 단점이 있으나 스퍼터링법의 경우, 박막 광전흡수변환 소재의 제조에 있어서 Mo 후면부 금속 전극층, 투명 전도 광투과층, 그리고 광흡수층인 CIGS 박막층이 일괄공정으로 제조될 수 있어 대면적 셀 제조에 유리함. 이 공정에서 고특성의 금속 합금 타겟이 필요하며, 이를 위한 CIG계 타겟의 국산화 개발이 필요함.
핵심개발 기술의 의의
○ CIG계 타겟은 미국의 Indium Corporation, William Advance Materials, American Element 3社의 세계시장 독과점 상태이며, 국내 타겟 생산업체 미비로 타겟 수급에 어려움이 있음.
○ 해외 선진사와 고품질 양산능력의 경쟁에서 우위를 차지할 경우 국내 박막태양전지 산업의 성장에 긍정적인 영향을 미칠 수 있으며, 급속히 고도화 되는 스퍼터링 타겟이 해외 업체에 의해 독과점이 지속될 경우 고품질 소재 산업은 물론 미래 에너지 산업인 태양전지 산업까지 세계 경쟁력 상실이 우려되어 산업 원천 기술 확보에 의한 국산화 성공으로 고부가가치 소재 제품군의 확보가 필요함.
적용 분야
CIGS 태양전지 제작시 CIG 스퍼터링 타겟
과제명(ProjectTitle) : | - |
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연구책임자(Manager) : | - |
과제기간(DetailSeriesProject) : | - |
총연구비 (DetailSeriesProject) : | - |
키워드(keyword) : | - |
과제수행기간(LeadAgency) : | - |
연구목표(Goal) : | - |
연구내용(Abstract) : | - |
기대효과(Effect) : | - |
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