[고분자공학실험]박막 태양전지

소개글

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목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론 및 원리
1) 실험 배경
2) 단락전류에 영향을 미치는 인자
3) 개방전압(V _{oc})
4) 태양전지의 변환효율(Conversion Efficiency)

3. 실험 방법
1) 실험 과정

4. 실험 결과
1) 결과 분석

본문내용

1. 실험 목적
1.1. CZTSSe 흡수층 구조를 통해서 박막 태양 전지를 이해하고 특성을 평가한다.
1.2. 실험 1 : S/Se 파우더 비율을 조절하여 흡수층의 band gap을 조절한다.
1.3. 실험 2 : 솔라 시뮬레이터를 이용하여 태양 전지의 특성을 평가한다.

2. 실험 이론 및 원리
2.1. 실험 배경
CIGS는 효율이 23%로 굉장히 높지만 In과 Ga의 희소성과 유독성 때문에 Zn와 Sn으로 대체한 CZTSSe 연구의 필요성이 높아지고 있다. CZTSSe는 CIGS에 비해 독성이 없고 자원이 풍부하여 경제적이지만 아직 최고 효율이 13% 정도로 CIGS에 비교하면 매우 낮다. CZT는 Cu, Zn, Sn으로 metal sputter(DC)를 이용해 올린다.

그 후, 열처리 과정에서 S와 Se 파우더를 넣어주는데 이 비율에 따라 특성이 달라진다. S를 넣지 않고 Se만 넣으면 conduction band offset이 커져서 CZTSSe의 전위 장벽이 높아져 전자가 잘 흐를 수 없다. 반대로 S만 넣고 Se를 넣지 않으면 band gap이 넓어져서 빛을 흡수할 수 있는 파장 영역대가 줄어들어 전류가 감소한다. 따라서 S/Se 비율을 적절히 조절하여야 한다.
버퍼층은 CBD 방법으로 여러 가지 물질을 섞어 Bath 안에서 화학반응을 통해 표면에 증착시킨다. 투명전극과 Al전극은 sputter를 이용해 증착시킨다. 그 후 솔라시뮬레이터를 이용해 왼쪽은 후면 전극, 오른쪽은 전면 전극에 접촉시켜 특성을 측정한다.
태양전지 셀의 성능을 특성화하기 위하여 전류와 전압, 등을 측정한 I-V곡선으로 나타낼 수 있다. I-V곡선은 태양전지의 전기적 특성을 나타내는 척도이다. 셀의 온도를 유지하고 부하 저항을 변화하여 생산된 전류를 측정하는데 수직축은 전류를, 수평축은 전압을 나타낸다. 단락전류()는 셀의 양단자와 음단자가 단락되었을 때, 단자들 사이의 전압이 0이고, 이에 연관된 부하 저항이 0일 때, 생산되는 전류이다.

참고 자료

Polymer Science and Technology Vol. 22, No.6 December 2011 안승규, 신기식, 윤경훈 pp.571-572