• Title, Summary, Keyword: 태양전지

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Si 박막 태양전지의 세계 최고 제품을 위한 개발 방향

  • Lee, Heon-Min
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.19-19
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    • 2010
  • 최근 박막 태양전지의 시장 점유율이 전체 태양전지 시장에서 지속적으로 성장하고 있다. 이러한 박막 태양전지의 점유율은 주로 Fist Solar 사의 CdTe 박막 태양전지에 의해 이루어지고 있으며 Si 계 박막 태양전지와 CIGS 박막 태양전지 성장은 비교적 크지 않은 것이 현실이다. CdTe 박막 태양전지는 양산 효율이 약 10.5%에 달하고, 원가는 1$/W 이하 수준에 도달한 것으로 알려져 있으며, 향후 2011년 까지 양산 능력을 2 GW로 확대할 계획을 가지고 있다. Fist solar사는 Cd란 환경유해 물질을 메인 광흡수층에 포함하고 있다는 CdTe 박막 태양전지 제품적인 약점에도 불구하고 원가 절감, 투자비 최소화, 및 제품 성능 향상을 통해 태양전지 시장의 절대적인 강자로 떠오르고 있다. 이러한 성공의 배경에는 단순한 사업 전략적인 성공요인 외에도 제품의 기술적 경쟁력 확보가 무엇보다도 중요한 요소인 것으로 판단된다. Si 계 박막 태양전지의 경우 현재 AMAT 사 및 Oelikon 사와 같은 주요 turn-key 회사를 중심으로 생산량을 확대해가고 있으며, MHI 사, Kaneka 사, 및 Uni-Solar 사와 같은 Si 계 박막 태양전지 전문회사를 중심으로 제품의 효율 향상, 원가 절감, 및 투자비 감소를 위한 연구개발이 진행되고 있다. 본 발표에서는 이러한 박막 태양전지 전반적인 환경을 기반으로 향후 태양전지 시장 및 사업환경의 변화와 주요 박막 태양전지 기술 개발 방향 및 상업적 의미에 대해 논의하고자 하며, Si 계 박막 태양전지가 궁극적으로 세계 최고 수준의 제품이 되기 위해서 필요한 사업적 환경, 기술 개발 방향 및 주요 기술개발 이슈들에 대해 논의하고자 한다.

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태양전지 모듈에서 태양전지 위치에 따른 온도 변화 분석

  • Choe, Ju-Ho;Jeong, Tae-Hui;Ju, Yeong-Cheol;Gang, Gi-Hwan;Jang, Hyo-Sik
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.423.2-423.2
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    • 2016
  • 태양전지 모듈은 다층 구조를 형성하고 있으며, 신뢰성과 출력 향상을 위해 다양한 연구가 진행 중에 있다. 이를 위해서 모듈에 사용되는 전면 유리는 AR 코팅과 투과도가 좋은 저철분강화유리를 사용하고, 후면에는 반사도가 높은 Backsheet를 사용하게 된다. 또한 태양전지 모듈의 제작 조건 중 하나는 비슷한 출력을 갖는 태양전지를 사용하는 것이다. 만약 태양전지의 출력 불균일이 발생하게 되면 모듈 전체 출력이 낮아질 뿐만 아니라 출력이 낮은 태양전지가 주변 태양전지보다 높은 온도를 나타낸다. 태양전지 모듈에서 온도 편차가 발생한다는 것은 전지의 출력 불균일이 발생한다고 예상할 수 있는 지표이다. 따라서 태양전지 모듈의 후면에 온도 센서를 부착하여 모니터링하였으며, 태양전지 위치에 따라서 약 $3^{\circ}C$의 온도 차이가 발생하는 것을 확인 할 수 있었다.

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A Study on the Cu-based $I-III-VI_2$ Compound Thin Film Solar Cells ($CulnSe2$계 화합물 박막 태양전지 연구)

  • Yun JaeHo;Ahn SeJin;Kim SeokKi;Lee JeongChul;Song JinSoo;Kim Ki Hwan;Ahn Byung Tae;Yoon KyungHoon
    • New & Renewable Energy
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    • v.1 no.2
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    • pp.6-10
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    • 2005
  • [ $CulnSe2$ ]계 화합물은 직접천이형 반도체로 광흡수계수가 매우 높아 박막형 태양전지 제조에 매우 유리하다. 또한 화학적으로 안정하며 Ga, Al 등을 첨가하면 에너지 금지대폭을 조절할 수 있어 Wide Bandgap 태양전지 및 탠덤구조 태양전지를 제조하기에도 용이하다. CIS 물질에서 In을 $20-30\%$ 정도 치환한 $Cu(In,\;Ga)Se_2(CIGS)$ 태양전지의 경우 19.5%의 세계 최고 효율을 보고하고 있으며 이는 다결정 실리콘 태양전지의 효율과 비슷한 수준이다. 본 연구에서는 동시 질공증발법을 이용하여 증착한 CIGS 박막 및 $CuGaSe_2(CGS)$ 박막을 이용하여 태양전지를 제조하였다. 공정의 재현성 및 결정립계가 큰 광흡수층 제조를 위하여 실시간 기판 온도 모니터링 시스템을 도입하였으며 버퍼층으로는 용액성장한 CdS 박막을 사용하였다. SLG/MO/CIGS(CGS)/CdS/ZnO/Al 구조의 태양전지를 제조하여 면적 $0.5cm^2$에서 각각 $17\%(CIGS)$$7\%(CGS)$의 효율을 얻었다.

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박막형 태양전지 소재 기술

  • Kim, Dong-Ho;Gwon, Jeong-Dae;Im, Dong-Chan;Yun, Jae-Ho
    • 기계와재료
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    • v.21 no.2
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    • pp.74-83
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    • 2009
  • 유리나 금속판재와 같은 저가의 기판상에 박막재료를 코팅하여 제조하는 박막형 태양전지는 대면적 양산화를 통한저가격화 실현이 가능한 차세대 태양전지로 업계의 많은 관심을 끌고 있다. 본 기고에서는 박막형 태양전지로 분류되는 실리콘 박막태양전지, CIGS 태양전지, CdTe 태양전지, 염료감응형 태양전지 등의 기술 현황과 그 핵심 소재기술을 소개한다. 차세대 성장산업으로 기대되는 박막태양 전지 시장에서 국내 업체의 기술자립과 국제경쟁력 확보를 위해서는 핵심소재에 대한 원천기술 확보와 소재 및 설비의 국산화가 절실히 요구되는 시점이다.

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Development Trends of Thin Film Solar Cell Technologies (박막 태양전지의 기술개발 동향)

  • Yun, S.J.;Chung, Y.D.;Lim, J.W.;Pak, H.K.;Kim, J.H.
    • Electronics and Telecommunications Trends
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    • v.27 no.1
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    • pp.38-50
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    • 2012
  • 박막 태양전지 기술은 현재 가장 큰 시장점유율을 보이고 있는 결정질 Si 태양전지와 비교되는 차세대 태양전지 기술로서 큰 관심을 받고 있다. 결정질 Si 태양전지의 효율보다 높은 효율로서, 훨씬 저가로 생산할 수 있는 수준을 목표로 하여 다양한 종류의 박막 태양전지들이 개발되고 있는데, 본고에서는 그 중에서 가장 많이 연구개발되고 있는 세 종류의 박막 태양전지, 즉, 화합물 반도체 박막 태양전지 중 가장 대표적인 CIGS(Cu(InGa)Se2) 태양전지, 지구상에 가장 풍부한 무기 소재인 Si를 기반으로 하는 비정질 Si 박막 태양전지, 그리고 유기물 기반 태양전지 중 가장 높은 효율을 나타내는 DSSC에 대해서 중점적으로 기술하였다.

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A Study on the Cu-based $I-III-VI_2$ Compound Thin Film Solar Cells (Cu계 $I-III-VI_2$ 화합물 박막 태양전지 연구)

  • Yun JaeHo;Ahn SeJin;Kim SeokKi;Lee JeongChul;Song Jinsoo;Ahn ByungTae;Yoon KyungHoon
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.109-112
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    • 2005
  • Cu계$I-III-VI_2$화합물은 직접천이형 반도체로 광흡수계수가 매우 높아 박막형 태양전지 제조에 매우 유리하다 또한 화학적으로 안정하며 Ga, A1등을 첨가하면 에너지 금지대폭을 조절할 수 있어 Wide Bandgap 태양전지 및 탠덤구조 태양전지를 제조하기에도 용이하다. $CuInSe_2(CIS)$ 물질에서 In을 $20-30\%$ 정도 치환한 $Cu(In,\;Ga)Se_2(CIGS)$ 태양전지의 경우 $19.5\%$의 세계 최고 효율을 보고하고 있으며 이는 다결정 실리콘 태양전지의 효율과 비슷한 수준이다. 본 연구에서는 동시 진공증발법을 이용하여 증착한 CIGS 박막 및 $CuGaSe_2(CGS)$ 박막을 이용하여 태양전지를 제조하였다. 공정의 재현성 및 결정립계가 큰 광흡수층 제조를 위하여 실시간 기판 온도 모니터링 시스템을 도입하였으며 버퍼층으로는 용액성장한 CdS 박막을 사용하였다. SLG/MO/CIGS(CGS)/CdS/ZnO/Al구조의 태양전지를 제조하여 면적 $0.5cm^2$에서 각각 $15\%$(CIGS)와 $7\%(CGS)$의 효율을 얻었다.

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Kesterite 태양전지소자의 연구 현황과 향후 전망

  • Kim, Ju-Ran;Jo, Will-Ryeom
    • Bulletin of the Korea Photovoltaic Society
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    • v.3 no.3
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    • pp.18-31
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    • 2017
  • 박막 태양전지 기술은 현재 가장 큰 시장점유율을 보이고 있는 결정질 Si 태양전지의 차세대 후보로서 큰 관심을 받고 있다. 결정질 Si 태양전지보다 높은 효율로서, 저가로 생산할 수 있는 수준을 목표로 하여 $Cu(In,Ga)Se_2$ (CIGS) 를 비롯한 다양한 종류의 박막 태양전지들이 개발되고 있는데, 이 글에서는 최근에 범용성 초저가 박막 태양전지로 각광을 받고 있는 kesterite 박막 태양전지에 대해서 살펴보기로 한다. 가장 많이 연구되는 kesterite구조의 $Cu_2ZnSn(S,Se)_4$ (CZT(S,Se)) 박막 태양전지는 차세대 태양전지의 유력 후보군인 화합물태양전지 중에서 CdTe와 CIGS 그리고 새롭게 떠오르고 있는 페로브스카이트 등에 비해 범용 무독성 원소를 광흡수층으로 사용한다는 장점을 가지고 있지만 아직까지는 이들보다 효율이 낮아 상용화하기에는 좀 더 시간이 필요할 것으로 판단된다. CZT(S,Se)계 박막 태양전지의 기본적인 물성, 공정, 분석법 등을 알아보고 고효율을 달성하는 방법에 대하여 제시하고자 한다. 공정에 대한 상세한 최근 동향과 설명은 최근 한국공업화학회 소식지에 실린 강진규 박사의 리뷰논문을 참고하였다.

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광학 시뮬레이션을 이용한 향상된 효율의 "Heterojunction with Intrinsic Thin layer(HIT)" 태양전지 구조 설계

  • Song, Jin-Uk;Lee, Hyeon-U;Yu, Seung-Hyeop
    • Proceeding of EDISON Challenge
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    • pp.382-387
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    • 2015
  • 태양전지의 시장 경쟁력을 위해선 발전단가가 낮아야 하기 때문에, 현재까지도 더 높은 효율의 태양전지가 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 더 높은 효율의 태양전지를 설계하기 위하여 광학적인 시뮬레이션을 이용하여 HIT 태양전지 구조에서 흡수가 큰 태양전지의 구조를 예측하였고, 이러한 구조에 대해서 EDISON 나노물리에서 지원하는 "태양전지 해석용 SW"를 사용하여 효율을 계산하였다. 소프트웨어를 통한 계산 결과 태양전지에 의한 흡수가 클수록 이는 직접적으로 전류밀도의 향상으로 나타났고, 따라서 효율이 증가하였다. 이러한 광학적인 예측을 통하여 $105.8W/m^2$의 효율을 가지는 태양전지를 디자인 함으로써, 기존 HIT 태양전지의 효율인 $56.62W/m^2$ 보다 약 1.868배 향상된 태양전지를 구현하였다.

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25년 장기간 동작된 태양전지 모듈의 열화모드 및 열화메커니즘 분석

  • Park, No-Chang;Han, Chang-Un;Kim, Dong-Hwan
    • Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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    • pp.34.2-34.2
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    • 2011
  • 본 연구에서는 1986년에 국내 섬 지역에 설치된 태양전지 모듈을 대상으로 전기적 특성값의 열화 및 열화 원인에 대한 분석을 실시하였다. 태양전지 모듈의 초기 최대 출력값은 50 W였고, 5인치 단결정 실리콘 태양전지 36개로 구성되어 있었다. 첫째로, 육안 검사를 통해서 태양전지 모듈의 열화 현상을 관찰하였다. 태양전지 모듈의 절연성은 IEC 61215의 기준으로 측정하였다. 태양전지 모듈의 전기적 특성평가를 통해서 최대 출력값의 변화량을 측정하였고, EL(Electroluminescence) 측정을 통해서 태양전지의 열화를 분석하였다. 이를 통해 분석된 주요 열화 모드는 봉지재 (Encapsulant)의 변색(Discoloration) 및 박리(Delamination)현상이었다. 봉지재의 변색된 부분 및 변색되지 않은 부분의 태양광 반사도를 측정한 결과 변색된 부위의 반사도가 증가한 것을 확인하였다. 두번째로 최대 출력전압을 태양전지 모듈에 인가한 상태에서 태양전지 각각의 온도를 T.C (Thermocouple)을 이용하여 측정하였고, 이를 통해서 태양전지의 열화와 온도와의 관계를 분석하였다. 마지막으로 태양전지 모듈의 단면분석을 통해서 봉지재의 박리현상 및 리본와이어의 솔더 접합계면을 관찰하였다. 또한, 봉지재를 제거한 후에 SEM&EDX를 통해서 리본와이어 및 금속전극의 부식현상을 분석하였다.

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이것이 신기술이다-주택용 태양전지-다결정 실리콘 태양전지의 장래전망

  • Korea Optical Industry Association
    • The Optical Journal
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    • pp.60-63
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    • 2008
  • 7월호와 9월호에 이어 최근 관심이 고조되고 있는 태양전지에 대해 다루고 있다. 이번호는 마지막 시간으로 주택용 태양전지인 다결정 실리콘 태양전지의 전망에 대해 알아본다. 본 원고에서는 다결정 실리콘 태양전지의 변환효율향상 시도에 대해서 개괄한 후, 최근의 연구개발에서 달성된 고효율화 기술에 관한 성과를 소개한다. 각각의 특징을 비교하고 다결정 실리콘 태양전지의 고효율화 기술을 실용화할 때의 지침에 대해서 언급하겠다. 그리고 기판의 저 코스트화와 원료이용효율의 향상책으로서 이미 실용화레벨이 달하고 있는 슬라이스레스 실리콘기판기술에 대해서 비교검토하고, 이후의 지침에 대해서 언급하겠다. 마지막으로 이후의 초박형 Cast기판 태양전지를 전망하겠다.

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