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태양전지 박막 Cu(In,Ga)Se2/CdS의 제조공정

전문가 제언: ○ 금속에 빛을 쬐면 금속원자의 바깥 궤도에 있는 전자가 고에너지 준위로 들떴다가 다시 바닥상태로 돌아갈 때 빛을 발생한다. 이것이 광전효과이다. 광전효과의 원리를 이용하여 전류를 흐르게 하는 장치가 광전지이다. 태양광을 이용해서 전기를 생산하는 태양전지의 보급이 활발하게 추진되고 있는 추세에 있다.

○ 보통 알려져 있는 태양전지는 Si반도체이다. 반도체 결정표면 근처에 p-n접합을 만든다. 가시광선을 결정표면에 조사하면 p에서 n로 전류가 흐른다. Si인 경우 한 개 소자의 열린회로 전압은 450mV, 태양광(1kW/m2)의 전력교환율은 10~15%이다. Si 외에 GaAS, InP반도체 등도 태양전지로 사용한다.

○ 태양전지의 원형은 CuInGaSe2/CdS로 구성되어 있다. CuInGaSe2는 광수광체, CdS는 형광체로 조립되어 있다. 광수광체의 구성원소의 전자배열(Cu 4s1, In 5s2 5p1, Ga 4s2 4p1, Se 4s2 4p4)의 특징을 보면 각 원소의 최외각 궤도에서 p, d, (f)궤도에 전자가 비어있어 s, p 궤도전자가 p, d 궤도로 들뜨기 쉬워진다. 이것이 광전효율을 높이는 원인이 된다.

○ Cu, Ga, In2Se3, CdS로 구성된 혼합물박막을 제조하는데 스퍼터링(sputtering) 방법만을 제조기술에 적용했다. 일반적으로 사용하는 화학적인 방법, 증발방법 등은 전혀 사용하지 않았다. 제조방법은 간단하나 양산단계에서는 Ga, In, Se, Cd 등의 원료공급에 문제가 있을 것으로 본다. Si-태양전지의 원료는 풍부하게 존재한다.

○ 태양전지 제조는 우리에게 익숙한 기술이다. 형광체와 형광박막 제조에 대한 기술은 오래전부터 보유하고 있다. 기업연구소, 출연연구소에서도 각종박막 작성에 관한 연구는 활발하게 수행되고 있다. 특허에서 소개하는 태양전지의 경우에는 산업화에 대한 경제성을 충분히 평가해 볼 필요가 있다.

저자: Romeo, Nicola, et al.
자료유형: 특허정보