초록 ▼

□ 연구개요
○ 본 연구에서는 태양전지의 성능을 개선하기 위해 실리콘과 비교하여 일함수 차이가 큰 비산화물 반도체 소재중 CuI를 선택하여 공정 최적화 조건을 확보하고 이를 적용한 HNT (Heterojunction with Non-oxide Thin-layer) 기반의 태양전지 제조 기술을 개발함.
○ Two-step 방법으로 CuI 박막을 증착하여 기존의 일반적인 증착 방법에 비해 개선된 투과율과 좋은 박막 특성을 확보하였으며, 이를 통해 약 13%의 광전환 효율을 갖는 태양전지를 제작함.
○ 또한 전면 투명전극

□ 연구개요
○ 본 연구에서는 태양전지의 성능을 개선하기 위해 실리콘과 비교하여 일함수 차이가 큰 비산화물 반도체 소재중 CuI를 선택하여 공정 최적화 조건을 확보하고 이를 적용한 HNT (Heterojunction with Non-oxide Thin-layer) 기반의 태양전지 제조 기술을 개발함.
○ Two-step 방법으로 CuI 박막을 증착하여 기존의 일반적인 증착 방법에 비해 개선된 투과율과 좋은 박막 특성을 확보하였으며, 이를 통해 약 13%의 광전환 효율을 갖는 태양전지를 제작함.
○ 또한 전면 투명전극인 ITO 증착시 플라즈마에 의한 CuI층의 손상을 방지하고 전하추출을 향상시키기 위해 WO₃ interlayer 적용된 HNT 구조의 태양전지를 제작함. WO₃ 층 적용 전과 비교하여 광전환 효율이 크게 개선되는 것을 확인하였으며, 추후 HNT 기반의 고효율 태양전지 제작에 있어 Interlayer로써의 WO₃ 우수성을 확인할 수 있었음.

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 결정질 실리콘과 비교하여 일함수 차이가 큰 비산화물 반도체 소재 탐색 및 증착 조건 최적화
- 높은 투과율, 광대역 밴드갭, 높은 일함수 및 전도성을 갖는 p형 반도체 CuI 선정
- CuI 두께, 증착 횟수, 어닐링 온도, 기판 온도에 따른 박막 특성 분석 통한 최적화
○ 비산화물 반도체 박막 형성의 최적화 조건을 적용하여 15% 이상의 전력 변환효율을 갖는 HNT 구조 기반의 태양전지 제작
- Two-step 방법과 CuI 조건을 최적화 하여 약 13% 전력 변환효율을 갖는 태양전지 제작
○ 태양전지 성능 향상에 유효한 요소 기술들을 적용하여 HNT 구조 기반 태양전지의 성능 극대화
- 전면 투명전극 형성시 플라즈마에 의한 손상 방지와 광생성 전하의 수집 효율을 향상시키기 위해 WO₃ iinterlayer 삽입된 태양전지 구조 개발
- WO₃ 층 적용으로 인해 적용 전보다 광전환 효율이 4.93% 증가한 HNT 구조의 태양전지 제작이 가능하였음.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
○ Doping-free 비산화물 반도체-실리콘 기반의 고효율 이종접합 태양전지 구조에 관한 원천기술 확보를 통해 차세대 태양광 시장의 주도권 확보 가능
○ 사용되는 물질의 단가가 저렴하고 낮은 공정 온도로 인해 태양전지의 제조 단가를 더 낮출 수 있음.
○ 연구성과로 확보된 지식재산권은 비산화물반도체의 표면을 보호하고 전하추출을 향상시킬 수 있는 구조의 태양전지로써 비산화물반도체/실리콘 이종접합 구조 기반 태양전지뿐만 아니라 비산화물반도체를 포함하는 다양한 구조의 태양전지의 성능을 향상시키는데 활용 가능

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• (1) 결정질 실리콘과 큰 일함수 차이를 갖는 비산화물반도체 소재 탐색 및 공정 최적화 ... 4
• (2) HNT 기반의 태양전지 제작 ... 5
• (3) Two-step CuI 증착을 통한 HNT 구조 기반의 태양전지 제작 ... 5
• (4) 다양한 요소기술 적용을 통한 HNT 구조 기반의 태양전지 성능 극대화 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 18
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 19
• 6. 참고문헌 ... 19
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 21
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 22
• 끝페이지 ... 32