CIGS 솔라 셀

CIGS는 구리, 인듐, 갈륨, 디셀레나이드를 합성한 조어. CIGS 셀의 가장 큰 강점은,

• 유리, 금속, 폴리 등 다양한 모재에 증착 처리할 수 있다.
• 모재가 휘어지면 솔라 셀도 휘어진다.
• 20%대의, 수긍할 수 있는 발전 효율을 보여준다.

최근에 각광을 받고 있지만, 약 70여년 전에 착안된 셀 제조 기술입니다. 다음은, 인터넷의 소개 글입니다. (출처 : https://gatewaysolarcoop.com/what-is-copper-indium-gallium-selenide-thin-film-solar-cell/)

ClS 박막 소재는 1953년 Hahn에 의해 처음 합성되었습니다. 1974년 Bell Labs의 Wagner 등은 풀링법(Czochralski)을 사용하여 CIS 단결정을 제조하고, p-CulnSe2 단결정 위에 n-CdS를 증발시켜 CuInSe2 / CdS 이종접합 구조를 형성하여 최초의 구리-인듐 셀레늄 태양 전지를 제조했습니다. 1975년 구조 개선 후, 배터리의 광전 변환 효율은 12.5%였습니다.

1976년 Maine 대학은 광전 변환 효율이 66%인 CuInSe2/CdS 이종접합 박막 태양 전지를 처음 개발했습니다 .

1981년 Boeing Company는 CuInSe2 다결정 박막 의 다성분 공증착 기술을 발명했고 , 제조된 박막 태양 전지의 광전 변환 효율은 9.4%에 도달했습니다. 1982년 보잉은 CdS를 대체하여 ZnCd 1-x S를 증발시켜 ClS 다결정 박막과 헤테로접합을 형성하여 CdS 흡수로 인한 단파 광자 손실을 줄였으며 흡수층은 저저항 CIS와 고저항 CIS 박막의 이중층 구조를 사용했습니다. 개발된 박막 셀의 효율은 10.6%입니다.

1987년 아르코솔라는 셀렌화법으로 CuInSe 2 다결정 박막을 제조하는 새로운 기술을 제안했습니다. 다중 동시 증발법에 비해 이 기술은 더 간단하고 비용이 낮으며 상업적 응용 분야에서 사용될 가능성이 더 높습니다. 구리 인듐 셀레나이드 태양 전지 생산에 중요한 기술입니다.

1988년 아르코솔라는 셀렌화법을 사용하여 광전 변환 효율이 14.1%인 구리 인듐 셀레나이드 태양 전지를 개발했습니다. 태양 스펙트럼을 최대한 활용하기 위해 1980년대 후반부터 사람들은 CuInSe2 재료에 Ga와 S 원소를 첨가하여 밴드 갭을 늘리고 태양 스펙트럼과 더 잘 일치시켜 더 높은 광전 변환 효율을 얻었습니다.

1994년 미국의 NREL은 3단계 공동 증발법을 발명했습니다. 제조된 ClGS 필름의 입자 크기가 크게 증가하여 CIGS 필름의 품질이 향상되었고 배터리의 개방 회로 전압이 증가했을 뿐만 아니라 길이 방향으로 Ga 원소의 농도 기울기로 인해 에너지가 형성되었습니다. 밴드 기울기는 광생성 캐리어의 수집을 개선하고 광전 변환 효율은 16.4%에 도달합니다.

그 이후로 소면적 구리 인듐 갈륨 셀레나이드 태양 전지의 효율 기록은 NREL이 보유하고 있습니다. 1999년에는 구리 인듐 갈륨 셀레나이드 박막 전지의 변환 효율이 18.8%(0.449cm²)로 증가했습니다. 2010년에 이 셀의 광전 변환 효율은 20.8%(0.419cm²)에 도달하여 지금까지 가장 높은 기록을 세웠습니다…”

* 이미지 출처 : www.pv-magazine.com/2024/04/29/midsummer-builds-200-mw-cigs-solar-module-factory-in-southeastern-sweden/