CIGS 박막태양전지 제조 실험 결과 레포트

소개글

CIGS 박막태양전지 제조 실험 결과 레포트에 대한 보고서 자료입니다.

목차

< CIGS 태양전지 제조 (세정 단계) >
Problem 2) 500℃에서 예상되는 상은 어느 것인가?

< CIGS 태양전지 제조 (증착 단계) >
Problem 1) Cu함량에 따른 표면 형상의 변화는 어떻게 되는가??

< CBD을 이용한 CdS 버퍼층 제조 및 광학 밴드갭 측정 >
※ 얼룩이 진 모습을 확인 할 수 있었다. 얼룩이 생기는 이유???

< 스퍼터링을 이용한 투명전극 제조 및 그리드 형성 >

< CIGS 박막태양전지의 I-V, 효율 측정 및 소자파라메터 추출 >
Problem 1) 주어진 값을 그래프로 나타내고, 각 영역이 의미를 나타내시오.
Problem 2) FF, 효율값을 검산하시오.

본문내용

다. 그렇기 때문에, 적절한 Cu의 함유량을 찾아야 하는데 Cu의 적정 범위는 0.8~0.9 정도의 함량을 가지는 것이 좋다. 그리고 셀렌화로 인해 CuⅡ-Se(카파투셀레나)와 In-Se(인듐셀레나) 등과 같은 물질이 생성이 되며, 카파투셀레나는 메탈상이면서, 육각형의 구조를 가지고, 인듐셀레나는 비 메탈상이다.
위의 그림에서 빨간색 동그라미가 쳐진 부분이 In-Se(인듐셀레나) 부분이며 Focusing Out - In을 한 상태이기에 Island같은 형상의 부분을 볼 수 있다. 즉, 단면으로 보았을 때 높이가 높은 곳이다. 그리고 육각형 구조를 가진 형태를 볼 수 있는데 이것이 CuⅡ-Se(카파투셀레나)이다.
2조와 3조를 비교해본 결과, 효율에 영향을 미치는 CuⅡ-Se(카파투셀레나)의 형성이 3조가 2조에 비해 많음을 확인 할 수 있었다. 이는 최종 효율을 측정할 때, 결과에 영향을 미칠 것이라 생각한다.
Problem 2)
알짜 반응식 : CdSO4 + CH4N2S → CdS(O, S, OH)
성 분
CdSO4
CH4N2S
몰농도
0.0015M [mol/L]
0.05M [mol/L]
분자량
256.57 [g/mol]
76.12 [g/mol]
용액량
800 [ml] = 0.8 [L]
∴ CdSO4 = 0.307884 [g], CH4N2S = 3.0448 [g]
계산 과정) Total 용액 양 : 800(ml) → 0.8(L)
1. CdSO4 가 얼마나 필요한가?
계산)
【 0.0015 [mol/l] × 0.8 [L] = 0.0012 [mol] 】 →
【 0.0012 [mol] × 256.57 [g/mol] = 0.307884 [g] 】
2. CH4N2S 가 얼마나 필요한가?
계산)
【 0.05 [mol/l] × 0.8 [L] = 0.04 [mol] 】 →
【 0.04 [mol] × 76.12 [g/mol] = 3.0448 [g] 】
< CBD을 이용한 CdS 버퍼층 제조 및 광학 밴드갭 측정 >
2014-10-07
1. KCN 처리 단계.
KCN
Water
그림 1. ) KCN 처리 전
그림 2. ) KCN 처리 후
결과) KCN 처리 후 표면의 색이 밝아 진 것을 확인 할 수 있었다. 이 것은 CuⅡ-Ce(카파투 셀레나)가 KCN으로 인해 제거됨을 확인 할 수 있었다.
※ 얼룩이 진 모습을 확인 할 수 있었다. 얼룩이 생기는 이유???
첫 번째로 증기가된 셀렌이 고루 분사가 되지 않았기 때문에 얼룩이 생길 수 있다.
두 번째로 VI의 구멍의 차이를 생각 해 볼 수 있다. 망의 지름이 동일하지 않기 때문에 얼룩의 차이를 만들어 냈을 가능성이 있다.
세 번째로 표면의 산화로 인해 얼룩이 생길 수 있다. 이번 실험에서는 산화현상이 거의 없었지만 육안으로 볼 때 (In-Se)이 뭉치는 성질이 있기 때문에 얼룩이 생겼지 않았나 하는 생각을 할 수 있다.
2. CBD를 이용한 CdS 제조
◈ CdSO4(0.0015M) = 200 [ml] ◈ N2H2CS(0.05M) = 200 [ml]
◈ 암모니아 + 증류수 = 400 [ml]
◈ 반응 시간 : 11분 30초 ◈ 반응 온도 : 45℃ ~ 70℃
1) CdSO4 + N2H2CS + NH4OH → CdS + ·····
시간이 지날수록 용액이 노란색으로 변하는 것을 확인 할 수 있었다.
3. CdS가 증착된 표면.
◈ CdS층 제조 시 온도와 반응 시간 및 농도가 제일 중요하다. 그 중 반응 온도인데 용액을 섞으면 바로 반응이 일어나는 것이 아니라, 일정 온도 이상일 때 반응이 진행되기 때문이다. CdS는 45℃부터 반응이 진행되므로 45℃ 이후부터 반응이 진행 된다고 할 수 있다. 보통 45℃ ~ 70℃ 사이를 기준으로 실험을 진행한다. 왼쪽 동그라미 쳐진 부분의 색이 붉은 것을 확인 할 수 있다. 이는 CdS가 증착되면서 일정한 두께를 형성하는데, 다른 곳과는 다르게 색이 붉은 것을 확인 할 수 있다.
◈ CuⅡ-Se : 메탈상으로 KCN에 의해 제거 된다. 육각형의 판상형 구조를 가진다.
◈ CuⅡ-Se로 인해 션트 현상이 발생 할 수도 있다. 이는 태양전지의 효율을 떨어뜨린다.
< 스퍼터링을 이용한 투명전극 제조 및 그리드 형성 >
2014-10-14
1.1 스퍼터링 (Sputtering)
1.1-1 플라즈마.
플라즈마는 물질의 제 4상태로 간주되며 부분적으로 이온화된 기체를 의미한다. 그 정의는 ‘partially ionized gas consisting of equal numbers of positive and negative charges, and a different number of in-ionized neutral molecules'로 정의되어 있다. 따라서 그 구성 성분은 전자, 양의 이온 그리고 중성 원자/ 중성분자 등이다. 주변에서 흔히 볼 수 있는 플라즈마는 번개 , 아크, 네온사인, 태양, 오로로 등이 있다.
1.2 스퍼터링을 이용한 투명전극 제조 비교.
증착이 된 부분은 약간의 파란색을 띄는 것을 볼 수 있다. 위의 투명한 일반 유리와 Zn옥사이드가 증착된 일반유리를 비교해 보면 색깔의 차이를 볼 수 있다.
아래는 CdS 버퍼층이 깔려진 부분으로 왼쪽은 Zn 옥사이드가 증착이 되지 않았을 때, 오른쪽은 Zn 옥사이드가 증착이 된 부분을 볼 수 있다.
< CIGS 박막태양전지의 I-V, 효율 측정 및 소자파라메터 추출 >
2014-11-12
Problem 1) 주어진 값을 그래프로 나타내고, 각 영역이 의미를 나타내시오.
ㄱ
ㄴ
ㄷ
ㄹ
0.3
ㄱ
: R Shunt ( 안 좋은 것을 의미한다.)
ㄴ
: R Series ( 물질 자체가 가지는 저항. 물질 자체가 바뀌지 않으면 R Series 또한 바뀌지 않는다.)
ㄷ
: (오픈서킷) - 셀 전반의 최대 전압 차이며 셀을 통해 전달되는 전류가 없을때 발생한다. 그래서 전류가 0인 지점을 살펴보면 0.3의 값이 나타난다.
ㄹ
: (쇼트서킷) - 광전압이 생성되지 않았을 때, 전지에서 얻을 수 있는 최대 전류밀도. 즉 전압이 0인 지점이 를 나타낸다.
Problem 2) FF, 효율값을 검산하시오.
11. 면적 0.42cm^2

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CIGS,   박막태양전지,   태양전지실험결과