**구리 인듐 갈륨 셀레늄 태양전지**(, **CIGS cell**, CI(G)S, CIS cell)는 태양빛을 전력으로 변환하기 위해 사용되는 박막 태양전지이다. 앞뒤에 전극을 부착시켜 전류를 모음과 더불어 유리나 플라스틱 안감에 구리 인듐 갈륨 셀레늄의 얇은 층을 증착시켜 제조된다. 재료의 높은 흡수 계수와 태양빛을 강력하게 흡수하는 성질 덕분에 다른 반도체 물질 대비 훨씬 더 얇은 필름이 필요하다.

CIGS는 주류의 3가지 박막 PV 기술들 가운데 하나이며, 나머지 2가지는 카드뮴 텔루르 광전지, 비정질 실리콘이다. 이 물질들처럼 CIGS 층들은 충분히 유열한 정도로 얇으므로 유연한 기질 위에 증착될 수 있게 한다. 그러나 이 기술들 모두가 일반적으로 고온의 증착 기술을 사용하므로 CIGS 전지의 저온 증착의 발전이 성능차를 많이 상쇄하였다고 할지라도 유리에 증착된 전지로부터 최상의 성능을 나타내는 것이 일반적이다. CIGS는 전지 단계에서 폴리실리콘을 능가하지만 업스케일링이 덜 성숙한 까닭에 모듈 효율성은 더 낮은 편이다.

박막 시장 점유율은 15% 정도로 정체된 상태이며 PV 시장의 나머지가 결정질 실리콘으로 구성된 전통 태양 전지로 남아있다. 2013년, CIGS의 시장 점유율은 약 2%이며 모든 박막 기술들을 한데 합치면 10% 미만이다. CIGS 전지는 꾸준히 개발되고 있으며 박막 기술에서 일반화되어 있듯이 저비용을 유지하면서 실리콘과 같은 효율성에 도달할 것을 약속하고 있다., **CIGS cell**, CI(G)S, CIS cell)는 태양빛을 전력으로 변환하기 위해 사용되는 박막 태양전지이다. CIGS 전지는 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄의 화합물 반도체를 이용하여 전자와 정공 쌍을 생성하여 전력을 생성한다. 이는 높은 흡수 계수와 넓은 밴드갭 조절 가능성으로 인해 고효율을 나타내며, 다른 반도체 물질에 비해 얇은 필름으로도 높은 효율을 달성할 수 있다.

## 역사
CIGS 태양전지의 연구는 1970년대에 벨 연구소(Bell Laboratories)에서 시작되었다. 1975년에 CuInSe2 기반 태양전지가 12%의 효율을 달성하였으며, 이는 CIGS 태양전지 개발의 기초가 되었다. 1980년대와 1990년대에 걸쳐 다양한 연구소와 기업들이 CIGS 태양전지의 효율을 향상시키기 위한 연구를 수행하였으며, 그 결과 1990년대 후반에 18% 이상의 효율을 달성할 수 있었다. 최근에는 연구실 환경에서 23.35%의 변환 효율을 달성하였다.

CIGS 태양전지의 상업적 응용은 2000년대 초반에 시작되었으며, 이 시기에 초기의 상업용 CIGS 태양전지가 시장에 등장하였다. 특히 일본의 솔라 프론티어(Solar Frontier)와 미국의 글로벌 솔라(Global Solar)와 같은 기업들은 대규모 생산을 위한 제조 공정 개발에 주력하여, CIGS 태양전지의 상용화를 가속화하였다. 2010년대에 들어서면서 CIGS 태양전지의 효율과 생산 공정이 더욱 개선되었고, 이는 CIGS 태양전지가 기존의 실리콘 태양전지와 경쟁할 수 있는 수준으로 발전하는 데 기여하였다.

## 구조
CIGS 태양전지는 다층 구조로 이루어져 있으며, 각 층은 특정한 기능을 수행한다. 일반적인 CIGS 태양전지의 구조는 다음과 같다:

각 층의 두께와 조성은 전지의 성능에 큰 영향을 미치며, 제조 공정에서 이러한 파라미터를 정밀하게 조절하는 것이 중요하다. 예를 들어, 흡수층의 두께가 너무 두꺼우면 전자-정공 쌍이 재결합할 확률이 높아져 효율이 감소할 수 있으며, 반대로 너무 얇으면 충분한 빛을 흡수하지 못하게 된다. 또한, 버퍼층과 흡수층 간의 계면 특성도 전지의 성능에 중요한 역할을 하며, 이 계면의 품질을 개선하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.

## 작동 원리
CIGS 태양전지는 빛이 흡수층(CIGS)에 도달하여 전자-정공 쌍을 생성하는 원리로 작동한다. 흡수층에서 생성된 전자는 버퍼층을 통해 투명 전도성 산화물(TCO) 층으로 이동하고, 정공은 후면 접촉층으로 이동하여 외부 회로를 통해 전류가 생성된다. 구체적인 작동 과정은 다음과 같다:
1. **광흡수**: 태양광이 CIGS 흡수층에 도달하여 전자-정공 쌍을 생성한다.
2. **전자-정공 분리**: 내부 전기장에 의해 전자와 정공이 분리된다.
3. **전자 이동**: 전자는 버퍼층과 윈도우층을 통해 투명 전도성 산화물(TCO)로 이동한다.
4. **정공 이동**: 정공은 후면 접촉층(Mo)으로 이동한다.
5. **전류 생성**: 외부 회로를 통해 전자가 이동하면서 전류가 생성된다.

이 과정에서 중요한 역할을 하는 것이 바로 흡수층의 품질이다. 흡수층의 결정 구조와 화학적 조성이 전하 운반 특성과 재결합 특성에 직접적인 영향을 미치기 때문에, 고품질의 흡수층을 제조하는 것이 높은 효율의 CIGS 태양전지를 만드는 핵심이다. 또한, 흡수층과 버퍼층, 그리고 윈도우층 간의 계면 특성을 최적화하여 전하 이동을 원활하게 하는 것도 중요한 연구 과제이다.

## 장점
CIGS 태양전지는 여러 가지 장점을 가지고 있어 차세대 태양전지로 주목받고 있다:

## 응용
CIGS 태양전지는 다양한 응용 분야에서 사용될 수 있다:

## 연구 현황
현재 CIGS 태양전지의 효율 향상과 제조 비용 절감을 위한 다양한 연구가 진행 중이다. 주요 연구 분야는 다음과 같다:

## 시장 동향
CIGS 태양전지의 시장 점유율은 15% 정도로 정체된 상태이며, PV 시장의 나머지는 결정질 실리콘으로 구성된 전통 태양 전지로 남아있다. 2013년, CIGS의 시장 점유율은 약 2%이며 모든 박막 기술들을 한데 합치면 10% 미만이다. CIGS 전지는 꾸준히 개발되고 있으며, 박막 기술에서 일반화되어 있듯이 저비용을 유지하면서 실리콘과 같은 효율성에 도달할 것을 약속하고 있다. 저명한 CIGS 태양광전지 제조업체로는 일본의 솔라 프론티어, 글로벌 솔라, GSHK 솔라 등이 있다. 이들 기업은 카드뮴이나 납 등의 중금속이 없는 태양 모듈을 생산한다.

최근에는 중국 기업들도 CIGS 태양전지 시장에 진출하여 경쟁력을 높이고 있으며, 이를 통해 생산 비용을 더욱 절감하고 있다. 또한, 유럽 연합은 친환경 에너지 정책의 일환으로 CIGS 태양전지 연구 개발을 지원하고 있으며, 이를 통해 시장 확대를 도모하고 있다. 이러한 노력의 결과로, CIGS 태양전지의 효율과 경제성은 지속적으로 개선되고 있으며, 앞으로 더 많은 응용 분야에서 활용될 것으로 기대된다.

## 결론
CIGS 태양전지는 높은 효율과 다양한 응용 가능성으로 인해 차세대 태양전지로 주목받고 있다. 지속적인 연구와 개발을 통해 CIGS 태양전지의 성능을 향상시키고, 제조 비용을 절감하여 시장 경쟁력을 강화할 수 있을 것이다. 또한, 친환경 재료 개발과 공정 최적화를 통해 환경 문제를 해결하고, 더욱 지속 가능한 에너지 솔루션을 제공할 수 있을 것이다.