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ＣＩＳ계 박막의 제조방법, 이로부터 제조된 ＣＩＳ계 박막 및 상기 박막을 포함하는 박막 태양전지

  • 기술번호 : KST2015122801
  • 담당센터 : 서울동부기술혁신센터
  • 전화번호 : 02-2155-3662
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 자가가속 광전착법에 기반한 CIS계 박막의 제조방법, 이로부터 제조된 CIS계 박막 및 상기 박막을 포함하는 박막 태양전지에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 1) CIS계 화합물을 구성하는 원소들의 전구체를 용매와 혼합하여 전해질 용액을 제조하는 단계; 2) 작업전극, 상기 전해질 용액, 상대전극으로 구성된 전기화학전지를 전압 또는 전류 인가장치에 연결하여 전착 회로를 구성하는 단계; 3) 상기 작업전극에 환원 전압 또는 전류를 인가하는 동시에 빛을 조사하여 자가가속 광전착을 유도함으로써 CIS계 박막을 전착하는 단계; 및 4) 상기 전착된 CIS계 박막을 황 또는 셀레늄을 포함하는 기체 분위기 하에서 열처리하는 단계를 포함하는 CIS계 박막의 제조방법, 이로부터 제조된 CIS계 박막 및 상기 박막을 포함하는 박막 태양전지에 관한 것이다.본 발명에 따르면, 전착 (electro-deposition) 중에 빛을 조사하여 전기화학반응을 통해 침착되는 CIS계 박막에서 전자가 발생하여 표면으로 확산되도록 하며, 확산된 전자는 전해질 용액 중의 CIS 전구체 금속이온과 반응하여 추가적인 CIS계 박막 침착이 진행되도록 할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 CIS계 박막이 두꺼워지면서 빛을 흡수하여 전자를 생성시키는 양이 더욱 많아져 CIS계 금속의 침착이 더 빨라지는 자가가속 광전착 (self-accelerated photoelectrochemical deposition)이 진행되므로, CIS계 박막의 제조시간을 단축하고 할 수 있고, 치밀한 미세구조 및 평탄하고 균일한 표면을 갖는 고효율 및 고품질 특성의 CIS계 박막을 제조할 수 있으며, 동시에 빛 파장과 세기를 조절하여 전착되는 조성을 조절할 수 있어서 고효율 CIS계 태양전지를 위해 필수적인 구리-결핍 조성을 갖는 박막을 제조할 수 있고, 고가의 진공장비를 사용하지 않고 원재료의 사용효율을 높임으로써 CIS계 박막의 저가 제조공정을 실현할 수 있으며, 더 나아가, 빛을 흡수하여 전자-정공 쌍 형성이 가능한 모든 반도체 박막의 제조에도 활용될 수 있는 CIS계 박막의 제조방법, 이로부터 제조된 CIS계 박막 및 상기 박막을 포함하는 박막 태양전지를 제공할 수 있다.
Int. CL H01L 31/18 (2006.01) H01L 31/0749 (2012.01) H01L 31/042 (2006.01)
CPC
출원번호/일자 1020120077794 (2012.07.17)
출원인 한국과학기술연구원
등록번호/일자 10-1327536-0000 (2013.11.04)
공개번호/일자
공고번호/일자 (20131108) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2012.07.17)
심사청구항수 14

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술연구원 대한민국 서울특별시 성북구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 이도권 대한민국 서울 성북구
2 김홍곤 대한민국 서울특별시 강남구
3 고민재 대한민국 충남 천안시 서북구
4 김진영 대한민국 경기 성남시 수정구
5 정다운 대한민국 서울 성북구
6 김봉수 대한민국 서울 성북구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 특허법인충현 대한민국 서울특별시 서초구 동산로 **, *층(양재동, 베델회관)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술연구원 서울특별시 성북구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2012.07.17 수리 (Accepted) 1-1-2012-0570648-30
2 보정요구서
Request for Amendment		 2012.07.23 발송처리완료 (Completion of Transmission) 1-5-2012-0092922-50
3 [출원서등 보정]보정서
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment		 2012.08.23 수리 (Accepted) 1-1-2012-0678303-04
4 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2013.04.29 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2013-0294046-49
5 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2013.06.21 수리 (Accepted) 1-1-2013-0554058-72
6 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2013.06.21 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2013-0554084-59
7 등록결정서
Decision to grant		 2013.10.31 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2013-0754225-83
8 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2014.02.19 수리 (Accepted) 4-1-2014-5022002-69
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번호 청구항
1 1
1) CIS계 화합물을 구성하는 원소들의 전구체를 용매와 혼합하여 전해질 용액을 제조하는 단계;2) 작업전극, 상기 전해질 용액, 상대전극으로 구성된 전기화학전지를 전압 또는 전류 인가장치에 연결하여 전착 회로를 구성하는 단계;3) 상기 작업전극에 환원 전압 또는 전류를 인가하는 동시에 빛을 조사하여 자가가속 광전착을 유도함으로써 CIS계 박막을 전착하는 단계; 및4) 상기 전착된 CIS계 박막을 황 또는 셀레늄을 포함하는 기체 분위기 하에서 열처리하는 단계를 포함하는 CIS계 박막의 제조방법
2 2
제1항에 있어서, 상기 CIS계 박막은 하기 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 CIS계 박막의 제조방법:Cu(A1-x Bx)(Se1-ySy)2상기 A 및 B는, 각각 독립적으로, In, Ga, Zn, Sn 및 Al로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 원소이며, 0 ≤ x, y ≤ 1이다
3 3
제1항에 있어서, 상기 CIS계 박막은 구리인듐셀렌 (CIS) 박막, 구리인듐갈륨셀렌 (CIGS) 박막 또는 구리아연주석황 (CZTS) 박막인 것을 특징으로 하는 CIS계 박막의 제조방법
4 4
제1항에 있어서, 상기 3) 단계의 전착 과정 중 조사하는 빛은 전착으로 제조되는 화합물 반도체의 밴드갭에 해당하는 파장보다 작은 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 CIS계 박막의 제조방법
5 5
제1항에 있어서, 상기 전해질 용액은, 지지 전해질 (supporting electrolyte) 및 착화제 (complexing agent)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CIS계 박막의 제조방법
6 6
제1항에 있어서, 상기 전구체는 In, Ga, Zn, Sn, Al 및 그 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속의 염화물, 황산염, 질산염, 아세트산염 또는 수산화물이거나, SeO2, H2SeO3 또는 SeCl4인 것을 특징으로 하는 CIS계 박막의 제조방법
7 7
제1항에 있어서, 상기 전해질 용액은 Cu, In 및 Se의 전구체를 포함하며, 상기 전해질 용액 중 Cu, In 및 Se의 원자비는 0
8 8
제1항에 있어서, 상기 전해질 용액은 Cu, In 및 Se의 전구체를 포함하며, 상기 전해질 용액 중 Cu, In 및 Se의 원자비는 1 : 4 : 2인 것을 특징으로 하는 CIS계 박막의 제조방법
9 9
제5항에 있어서, 상기 지지 전해질은 KCl 또는 LiCl인 것을 특징으로 하는 CIS계 박막의 제조방법
10 10
제5항에 있어서, 상기 착화제는 트리에탄올아민 (N(CH2CH3)3), 시트르산 (C6H8O7), 타르타르산 (C4H6O6), 술팜산 (NH2SO3H), 구연산나트륨 (Na3C6H5O7), 프탈산수소칼륨(C8H5KO4), 티오시안화칼륨 (KSCN) 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 CIS계 박막의 제조방법
11 11
제1항에 있어서, 상기 용매는 물, 알코올 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 CIS계 박막의 제조방법
12 12
제1항에 있어서, 상기 전해질 용액의 pH는 1
13 13
제1항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 따른 방법에 의해서 제조된 CIS계 박막
14 14
제13항에 따른 CIS계 박막을 광흡수층으로서 포함하는 박막 태양전지
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1 US20140020736 US 미국 FAMILY

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1 US2014020736 US 미국 DOCDBFAMILY
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순번 연구부처 주관기관 연구사업 연구과제
1 교육과학기술부 한국과학기술연구원 정책연구 무공해 에너지 생산을 위한 태양광변환 원천기술개발 -유·무기 탠덤형 태양전지 기술 개발