초록 ▼

연구개요
본 연구에서는 1.8 eV의 밴드갭을 가지는 p형 반도체 물질인 CuBi₂O₄ 박막을 합성하여 현재까지 보고된 바 없는 태양전지로의 응용을 위해 광학적 및 전기적 특성을 향상시키기 위한 물질의 최적화에 대한 것을 진행함. 첫째로 스핀코팅법에 의한 최적의 두께의 박막합성 및 질소 도핑을 통해 광학적, 전기적 특성을 향상 시키며 태양전지의 흡수체로써 중요한 흡광도 및 캐리어 수명등의 기본적인 물성에 대한 스터디를 진행함. 태양전지 구조를 제작하게 되며 Ohmic 컨택저항의 최소화,

연구개요
본 연구에서는 1.8 eV의 밴드갭을 가지는 p형 반도체 물질인 CuBi₂O₄ 박막을 합성하여 현재까지 보고된 바 없는 태양전지로의 응용을 위해 광학적 및 전기적 특성을 향상시키기 위한 물질의 최적화에 대한 것을 진행함. 첫째로 스핀코팅법에 의한 최적의 두께의 박막합성 및 질소 도핑을 통해 광학적, 전기적 특성을 향상 시키며 태양전지의 흡수체로써 중요한 흡광도 및 캐리어 수명등의 기본적인 물성에 대한 스터디를 진행함. 태양전지 구조를 제작하게 되며 Ohmic 컨택저항의 최소화, Zn(Sn)Ox버퍼층 및 Al:ZnO 윈도우층을 형성하고 추가의 최적화를 통해 최대 5%의 태양광 변환효율 달성을 목표로 함.

연구 목표대비 연구결과
태양전지에 적합한 높은 결정질의 1) CuBi₂O₄ 또는 Cu₂O 박막을 형성하기 위해 스핀코팅법과 반응스퍼터링 공법, 열처리법을 사용하였고 각 방법의 조건 최적화 및 광학적, 전기적 특성 측정을 진행하고 기본 물성을 파악함. 2) Na 도핑을 통한 전기적 특성 분석을 위해 소자에서의 광전류를 측정 및 비교하였을 때, 누설 전류의 감소를 볼 수 있었고 이는 그레인 크기 성장을 통한 재결합률의 감소로 추정함. 또한, 3) Ohmic 컨택을 최적화하였고 빛의 조사 방향을 달리하여 컨택의 효과를 확인하였으며 후면에서 조사한 빛에 의해 광전류가 더 높았음을 보아 Ohmic 컨택이 이루어졌음을 정성적으로 확인함. 마지막으로 4) 버퍼층 형성과 조성 비율과 두께에 따른 최적화를 진행하여 물성에 대한 연구를 마쳤음. 따라서 소재 및 버퍼층 합성에 성공했으나, 연구종료기간까지 태양전지 구조 구현 및 최적화 달성은 어려움.

연구개발결과의 중요성
1) 본 연구를 통해 합성된 CuBi₂O₄ 박막 태양전지는 현재까지 보고된 적이 없는 것으로써 기본적인 물질의 특성 및 특성 향상 가이드라인을 제시함으로써 태양전지 연구분야에 새로운 척도를 제시할 것으로 기대함. 2) CuBi₂O₄ 반도체 박막은 밴드갭이 약 1.8 eV로써 향후 Si과의 탠덤구조 태양전지로 적용이 기대되며 이는 저비용으로 최대 40%의 태양광 변환 효율이 달성 가능한 구조이므로 Si 탠덤구조 태양전지의 상용화에 큰 박차를 가할 수 있을 것으로 예상됨. 3) 이는 국내 태양전지 연구분야 및 시장이 전 세계에 큰 파급효과를 불러올 것으로 기대하며 큰 경쟁력이 될 것이며 태양광에 의한 그리디 패리티를 달성하여 국가의 에너지 자립도를 높일 것으로 기대함.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1연구결과 요약문 ... 3목차 ... 41. 연구개발과제의 개요 ... 5 가. 연구개발의 필요성 ... 5 나. 최종 목표 ... 62. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7 가. 연구 성과 목표 ... 7 나. 세부 목표별 달성도 ... 73. 연구개발결과의 중요성 ... 194. 참고문헌 ... 195. 연구성과 ... 20대표적 연구실적 ... 23끝페이지 ... 39