초록 ▼

본 연구에서는 양자점을 기반으로 한 광대역 고효율 Cu(In,Ga)Se₂(CIGS) 박막 태양전지 제조 기술을 개발한다. CIGS 박막 태양전지는 비 실리콘 태양전지 중에서도 에너지 변환 효율이 가장 높으며, 가볍고 휴대가 가능하여 그 활용범위가 매우 넓어 관련 연구가 활발히 진행 중이다. 하지만, CIGS 박막 태양전지에 입사된 태양광이 광흡수층 까지 도달하기 전 투명전극층 과 버퍼층을 통과하면서 밴드갭 에너지 이하의 에너지 파장 대역 (300~520 nm)에서 광흡수 손실이 발생하며 이는 단파장 대역의 낮은

본 연구에서는 양자점을 기반으로 한 광대역 고효율 Cu(In,Ga)Se₂(CIGS) 박막 태양전지 제조 기술을 개발한다. CIGS 박막 태양전지는 비 실리콘 태양전지 중에서도 에너지 변환 효율이 가장 높으며, 가볍고 휴대가 가능하여 그 활용범위가 매우 넓어 관련 연구가 활발히 진행 중이다. 하지만, CIGS 박막 태양전지에 입사된 태양광이 광흡수층 까지 도달하기 전 투명전극층 과 버퍼층을 통과하면서 밴드갭 에너지 이하의 에너지 파장 대역 (300~520 nm)에서 광흡수 손실이 발생하며 이는 단파장 대역의 낮은 양자효율로 이어지는 문제점을 가지고 있다 이를 해결하기 위한 방법으로 태양전지 전면부에 단파장대역의 빛을 흡수하여 장파장대역의 빛을 방출하는 양자점을 활용하는 새로운 구조의 CIGS 박막 태양전지 연구를 수행한다

본 연구를 통해, 고유 기반 기술을 이용하여 19.5% 고효율 CIGS 박막 태양전지 제조에 성공 하였으며, 단파장 대역의 손실 되는 빛을 효과적으로 사용 가능 한 양자점을 개발하였다. 630 nm 이하 파장대역의 빛을 흡수 하고, 609 nm 파장을 발광하는 5.5nm 크기의 CdSe/CdZnS (코어/쉘) 구조의 양자점을 제조 하였으며, CIGS 박막태양전지의 투명전극 과 MgF₂ 반사방지막 층 사이에 집적 하였다. 양자점을 이용한 태양전지는 하향파장변환 과 태양전지 표면 반사 감소 효과를 통해 전파장대역에서 양자효율이 증가 하였다. 특히, 자외선 영역에서는 기존 대비 280%의 양자 효율이 극대화 되었으 며, 태양전지의 단락전류 및 효율이 각 4.35%, 3.85% 가 증가를 보였다. 아울러, 양자점의 Capping-layer로서 나노구조물이 집적된 Cover-glass 개발 연구를 병행하였다. Self-masked dry etching 방법을 통해 나노구조물을 구현 하였으며, glass 양면에 나노 구조물을 집적하여 입사되는 빛의 투과를 증가 시켰다. 상기 개발된 양자점을 이용하여 광대역 고효율 CIGS 박막 태양전지 제조를 실현하였다

(출처:보고서 초록)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 목차 ... 4
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 5
• 제2장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 6
• 제2절 연구 추진계획 및 추진달성도 ... 7
• 제3절 2016년 연구내용 및 연구수행 결과 ... 7
• 제3장 목표달성도 및 기여도 ... 10
• 제1절 연구개발의 최종목표 ... 10
• 제2절 공개된 연구실적 ... 13
• 제4장 연구개발결과의 활용계획 ... 13
• 끝페이지 ... 14