Sol-gel법에 의한 박막태양전지용 CuInS₂ 박막의 증착과 특성 = Characteristics and Deposition of CuInS₂ film for thin solar cells via sol-gel method0

국문 초록 (Abstract)

박막 태양전지의 저가 고효율화를 실현하기 위해 넓은 면적의 기판 위에 코팅이 가능하며 진공의 유자가 필요 없기 때문에 장치가 간단하고 고순도의 균질한 박막을 얻을 수 있고 박막의 조성을 쉽게 조절할 수 있는 Sol-Gel법을 이용 하였다. Se보다 저가이며 독성이 없고 풍부한 원료인 S로 치환하여 사용하며 Cu/In비 값을 조절하고 tetragonal chalcopyrite $CuInS_2$의 열처리 온도에 따른 박막의 구조적, 광학적 특성에 미치는 변수들의 영향을 알아보았다. XRD pattern을 관찰한 결과 Cu/In비가 1.0일 때 $2{\theta}=27.9^{\circ}$에서 주피크가 가장 강하게 나타났으며 (112) 방향의 배향성을 가진 chalcopyrite상임을 확언 할 수 있었다. 열처리 온도가 증가할수록 (112) 면의 강도가 커지며 $500^{\circ}C$에서 열처리를 한 $CuInS_2$ 박막은 tetragonal 구조의 화학량론적 $CuInS_2$ 특징을 나타내고 본 실험의 샘플의 격자상수를 측정한 값이 a = 5.5032, c = 11.1064 ${\AA}$이며 JCPDS(Joint Committee on Powder Diffraction Standards)에 보고된 데이터 a = 5.523, c = 11.14 ${\AA}$과 거의 일치하였다. 광학적 특성을 알아보기 위해 측정한 광투과율은 가시광선 영역(380~770 nm)에서 전체적으로 30% 이하로 나타났다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

$CuInS_2$ thin films were prepared using a sol-gel spin-coating method. That makes large scale substrate coating, simple equipment, easy composition control available. The structural and optical properties of $CuInS_2$ thin films that include less toxic materials (S) instead of Se, tetragonal chalcopyrite structure. Copper acetate monohydrate ($Cu(CH_3COO)_2{\cdot}H2O$) and indium acetate ($In(CH_3COO)_3$) were dissolved into 2-propanol and l-propanol, respectively. The two solutions were mixed into a starting solution. The solution was dropped onto glass substrate, rotated at 3000 rpm, and dried at $300^{\circ}C$ for Cu-In as-grown films. The as-grown films were sulfurized inside a graphite container box and chalcopyrite phase of $CuInS_2$ was observed. To determine the optical properties measured optical transmittance of visible light region (380~770 nm) were less than 30 % in the overall. The XRD pattern shows that main peak was observed at Cu/In ratio 1.0 and its orientation was (112). As annealing temperature increases, the intensity of (112) plane increases. The unit cell constant are a = 5.5032 and c = 11.1064 $\AA$, and this was well matched with JCPDS card. The optical transmittance of visible region was below than 30 %.