초록 ▼

□ 연구개요
Cu(In,Ga)S₂ (CIGS) 박막태양전지는 도심형 태양광 적용 측면에서 장점을 가지고 있지만, 태양광 모듈에서 광흡수층의 제작비용이 매우 큰 비중을 차지하고 있다. 따라서 CIGS 광흡수층의 두께 감소를 통해 태양광 모듈의 제작비용을 크게 감소시킬 수 있다. 그러나 흡수층의 두께가 감소함에 따라 전력변환효율이 감소하며, 원인으로는 얇은 흡수층으로 인한 불완전한 빛의 흡수를 들 수 있다. 이에 대한 해결 방안 중 하나는 입사된 빛의 산란을 극대화하여 광 경로를 크게 하여 빛의 흡수를 극대화

□ 연구개요
Cu(In,Ga)S₂ (CIGS) 박막태양전지는 도심형 태양광 적용 측면에서 장점을 가지고 있지만, 태양광 모듈에서 광흡수층의 제작비용이 매우 큰 비중을 차지하고 있다. 따라서 CIGS 광흡수층의 두께 감소를 통해 태양광 모듈의 제작비용을 크게 감소시킬 수 있다. 그러나 흡수층의 두께가 감소함에 따라 전력변환효율이 감소하며, 원인으로는 얇은 흡수층으로 인한 불완전한 빛의 흡수를 들 수 있다. 이에 대한 해결 방안 중 하나는 입사된 빛의 산란을 극대화하여 광 경로를 크게 하여 빛의 흡수를 극대화 시키는 것이다. 높은 헤이즈 값, 광투과율, 전기전도도를 만족하는 ZnO 나노구조 투명전극은 이에 좋은 대안이 될 수 있다. 하지만 문헌상 보고된 ZnO 나노구조는 단파장에서는 높은 헤이즈 값을 보이지만 장파장 영역에서는 헤이즈 값이 크게 감소함을 보인다. 따라서 본 연구에서는 광대역에서 헤이즈 값 및 빛 산란 각도를 극대화할 수 있는 수용액 공정 기반의 ZnO 나노구조 투명전극을 설계 및 구현하여 태양전지의 효율을 향상시켰다.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 세부 연구 목표(연구계획서 상의 목표)
광학 시뮬레이션을 통한 광대역에서 빛의 산란이 큰 ZnO 나노구조 설계
- 자체 평가
Lumerical 소프트웨어를 사용하여 박막구조와 나노 구조에서 빛의 산란을 FDTD 시뮬레이션 하여 투명전극을 설계함.

- 세부 연구 목표(연구계획서 상의 목표)
원스텝 수용액 공정 ZnO ‘박막/적층-나노로드’ 투명전극 개발
- 자체 평가
광대역 빛 산란이 가능한 ZnO 나노로드와 박막 구조 투명전극을 수용액 공정 하에서 제작할 수 있는 방법을 개발함.

- 세부 연구 목표(연구계획서 상의 목표)
ZnO-나노구조-투명전극을 적용한 박막 태양전지 특성 향상
- 자체 평가
CIGS 태양전지에 ZnO 나노구조-AgNW network 투명전극을 적용하여 태양전지의 전력변환효율을 향상 시킴.


□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
1. 효율적인 투명전극 제작을 위해 광학 시뮬레이션을 도입하여 최적의 구조를 설계하고 이를 수용액 공정으로 성공적으로 구현함.

2. 수용액 공정으로 제작된 ZnO 투명전극의 태양전지로의 적용가능성과 그 특성을 평가를 위해 진공 장비로 제작된 ZnO:Al 투명전극을 적용한 CIGS 태양전지와 비교 분석하여 특성에 문제없이 적용됨을 입증함.

3. 빛 산란이 제어되는 구조는 대부분의 태양전지에 필요한 요소이므로 효율적인 빛 산란 제어를 적용하여 다양한 태양전지의 효율 상승을 기대할 수 있음.

4. CIGS 태양전지의 제작 비용 절감으로 인한 모듈 제작 비용의 절감효과가 있어 파급 효과가 클 것으로 예상됨.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 빛 산란 제어 기술의 연구 동향 ... 4
• 1.2 ZnO 나노구조 문헌연구 및 본 연구진 선행연구결과 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 2.1 광학 시뮬레이션을 통한 광대역 빛 산란 ZnO 나노 구조 설계 ... 5
• 2.2 수용액 공정 기반의 ZnO 박막 및 나노구조 투명전극 개발 ... 6
• 2.3 ZnO 나노구조를 적용한 박막태양전지 제작 및 특성 평가 ... 15
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 16
• 1) 정성적 연구개발성과 (연구개발결과) ... 16
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 17
• 6. 자체점검표 ... 17
• 7. 참고문헌 ... 18
• 끝페이지 ... 36