KR101293047B1 - Metallic precursor for a czt-based solar cell and manufacturing method thereof, photo absorption layer and solar cell comprising it - Google Patents
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Abstract
본 발명은 본 발명은 CZT 기반 태양전지의 광흡수층용 금속 전구체 및 그 제조 방법, 그것을 포함하는 광흡수층 및 태양전지 등에 관한 것으로, Cu-Sn 동시 증착층을 포함하는 금속 전구체를 제조함으로써, Sn을 독자적으로 증착시 결정성장에 의한 금속 전구체 표면의 거칠기를 대폭 개선하여 광전변환효율이 향상된 태양전지를 제조할 수 있다.The present invention relates to a metal precursor for a light absorption layer of a CZT-based solar cell and a method of manufacturing the same, a light absorption layer and a solar cell comprising the same, and by producing a metal precursor including a Cu-Sn co-deposited layer, Independently improving the roughness of the surface of the metal precursor due to the crystal growth during deposition can manufacture a solar cell with improved photoelectric conversion efficiency.
Description
본 발명은 CZT 기반 태양전지의 광흡수층용 금속 전구체 및 그 제조 방법, 그것을 포함하는 광흡수층 및 태양전지 등에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속 전구체 제조시 Sn을 독자적으로 증착시키면 Sn 결정성장에 의해 금속 전구체 표면 거칠기 특성이 나빠지게 되고 이로 인해 광전 변환효율이 저하되므로, Cu-Sn 동시 증착층을 형성함으로써 표면 거칠기를 개선하여 광전 변환효율을 향상시킬 수 있는 금속 전구체, 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 광흡수층과 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a metal precursor for a light absorption layer and a method for manufacturing the light absorbing layer of a CZT-based solar cell, a light absorbing layer and a solar cell including the same, and more particularly, when Sn is independently deposited in the production of a metal precursor, Since the precursor surface roughness characteristics are deteriorated and thus the photoelectric conversion efficiency is lowered, a metal precursor capable of improving the surface roughness by improving the surface roughness by forming a Cu-Sn co-deposition layer, a manufacturing method thereof, and the same It relates to a light absorption layer and a solar cell.
최근 심각한 환경오염 문제와 화석 에너지 고갈로 차세대 청정에너지 개발에 대한 중요성이 증대되고 있다. 그 중에서도 태양전지는 태양 에너지를 직접 전기 에너지로 전환시키는 장치로서, 공해가 적고, 자원이 무한적이며 반영구적인 수명을 가지고 있어 미래 에너지 문제를 해결할 수 있는 에너지원으로 기대되고 있다.Recently, serious environmental pollution problem and depletion of fossil energy are increasing importance for next generation clean energy development. Among them, solar cells are devices that convert solar energy directly into electrical energy, and are expected to be an energy source that can solve future energy problems because it has fewer pollution, has endless resources, and has a semi-permanent lifetime.
태양전지는 광흡수층으로 사용되는 물질에 따라서 다양한 종류로 구분되며, 현재 가장 많이 사용되는 것은 실리콘을 이용한 실리콘 태양전지이다. 그러나 최근 실리콘의 공급부족으로 가격이 급등하면서 박막형 태양전지에 대한 관심이 증가하고 있다. Solar cells are classified into various types according to materials used as light absorption layers, and at present, the most commonly used are silicon solar cells using silicon. However, as prices have soared recently due to a shortage of silicon, interest in thin-film solar cells is increasing.
박막형 태양전지는 얇은 두께로 제작되므로 재료의 소모량이 적고, 무게가 가볍기 때문에 활용범위가 넓다. 이러한 박막형 태양전지의 재료로 비정질 실리콘과 CdTe, CIS(CuInSe2) 또는 CIGS(CuIn1-xGaxSe2)에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.Thin-film solar cells are manufactured with a thin thickness, so they have a wide range of applications because of low consumption of materials and light weight. Research into amorphous silicon, CdTe, CIS (CuInSe2) or CIGS (CuIn1-xGaxSe2) as a material of such a thin-film solar cell has been actively conducted.
CIS 또는 CIGS 박막은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅳ 화합물 반도체 중의 하나이며, 실험실적으로 만든 박막 태양전지 중에서 가장 높은 변환효율(약 19.9%)을 기록하고 있다. 특히 10 마이크론 이하의 두께로 제작이 가능하고, 장시간 사용시에도 안정적인 특성을 가지고 있어, 실리콘을 대체할 수 있는 저가의 고효율 태양전지로 기대되고 있다.The CIS or CIGS thin film is one of the I-III-IV compound semiconductors and has the highest conversion efficiency (about 19.9%) among laboratory thin film solar cells. In particular, it can be manufactured to a thickness of less than 10 microns, and has a stable characteristic even in the long-term use, it is expected to be a low-cost high-efficiency solar cell that can replace silicon.
한편, 화합물 반도체의 일종인 CZT(CuZnSn) 기반의 태양전지의 광흡수층을 제조하는 일반적인 방법은, Cu, Zn, Sn으로 이루어진 금속 전구체를 우선 증착 후 황(S) 또는 셀렌(Se) 원소을 이용하여 열처리를 하는 것이다. 이와 같은 광흡수층은 CZTS(CuZnSnS), CZTSe(CuZnSnSe), CZTSS(CuZnSnSSe) 태양전지 광흡수층일 수 있다.Meanwhile, a general method of manufacturing a light absorption layer of a CZT (CuZnSn) based solar cell, which is a kind of compound semiconductor, first deposits a metal precursor consisting of Cu, Zn, and Sn, and then uses sulfur (S) or selenium (Se) elements. Heat treatment. Such a light absorption layer may be a CZTS (CuZnSnS), CZTSe (CuZnSnSe), CZTSS (CuZnSnSSe) solar cell light absorption layer.
이때, Cu, Zn, Sn으로 이루어진 금속전구체를 증착함에 있어서, Cu, Zn, Sn의 단위막을 스퍼터링(Sputtering) 방법으로 순서대로 증착하는 것이 일반적이다.At this time, in depositing a metal precursor made of Cu, Zn, Sn, it is common to deposit a unit film of Cu, Zn, Sn in order by a sputtering method.
하지만, 이러한 순서대로 증착시, Sn의 결정화로 금속 전구체 막이 매우 거친 표면을 형성하고, 이로 인하여 황(S) 또는 셀렌(Se) 원소를 이용한 열처리 이후에도 표면의 거칠기가 개선되지 않아 흡수층의 국부적인 위치에 따른 성분비의 불균일성, 흡수층 이후 공정에서 병렬저항의 감소 문제로 태양전지 효율의 개선에 한계를 나타낸다.However, when deposited in this order, the metal precursor film forms a very rough surface due to the crystallization of Sn, so that the surface roughness does not improve even after heat treatment using sulfur (S) or selenium (Se) elements, so that the local position of the absorbing layer Due to the non-uniformity of the component ratio and the reduction of parallel resistance in the post-absorption layer process, there is a limit to the improvement of solar cell efficiency.
이를 극복하기 위하여 CuS, ZnS, SnS 타겟(target)을 이용하여 전구체를 증착하는 방법이 있으나, 이는 증착 속도의 저하와 황(S) 또는 셀렌(Se)으로 인한 증착기의 오염과 부식, 그리고 상대적으로 낮은 표면 거칠기의 개선 특성을 나타내는 문제점이 있다.In order to overcome this, there is a method of depositing a precursor by using CuS, ZnS, SnS target, but this is due to a decrease in deposition rate and contamination and corrosion of the evaporator due to sulfur (S) or selenium (Se), and relatively There is a problem indicative of an improvement in low surface roughness.
따라서, 본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, Cu와 Sn을 동시 증착함으로써 금속 전구체의 표면 거칠기를 대폭 개선하고, 이로 인해 어닐링 단계를 거쳐 완성된 광흡수층의 특성을 개선함으로써 결국 태양전지의 광전변환효율을 향상시키 수 있는 CZT 기반 광흡수층의 금속 전구체 제조방법, 광흡수층 제조방법 및 태양전지를 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention, in order to solve the problems of the prior art, greatly improves the surface roughness of the metal precursor by simultaneously depositing Cu and Sn, thereby improving the properties of the light absorbing layer completed through an annealing step, thereby eventually The present invention provides a metal precursor manufacturing method, a light absorbing layer manufacturing method, and a solar cell of a CZT-based light absorbing layer that can improve photoelectric conversion efficiency.
또한, 본 발명은 금속 타겟을 이용하여 태양전지 광흡수층용 금속 전구체를 제조함으로써 증착 속도의 증가로 공정 시간을 대폭 단축할 수 있는 CCZT 기반 광흡수층의 금속 전구체 제조방법, 광흡수층 제조방법 및 태양전지를 제공하고자 한다.In addition, the present invention is a metal precursor manufacturing method of the CCZT-based light absorbing layer that can significantly reduce the process time by increasing the deposition rate by manufacturing a metal precursor for the solar cell light absorbing layer using a metal target, a light absorbing layer manufacturing method and a solar cell To provide.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예인 CZT 기반 태양전지의 광흡수층용 금속 전구체 제조 방법은, 기판 상에 Cu-Sn을 동시 증착하여 Cu-Sn 동시 증착층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 금속 전구체층 상에 또는 그 하부에 Zn층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있으며, Cu-Sn을 동시 증착 단계 및 Zn층 형성 단계는 2회 이상일 수 있다.Method of manufacturing a metal precursor for the light absorption layer of the CZT-based solar cell is an embodiment of the present invention for solving the above problems, comprising the step of simultaneously depositing Cu-Sn on the substrate to form a Cu-Sn co-deposited layer, The method may further include forming a Zn layer on or below the metal precursor layer. Simultaneously depositing Cu—Sn and forming a Zn layer may be performed two or more times.
바람직하게는, Cu-Sn 합금 싱글 타겟을 이용하여 스퍼터링 방법으로 상기 Cu-Sn 동시 증착층을 형성하거나, 금속 Cu와 Sn 각각의 타겟을 사용하여 동시 스퍼터링(Co-sputtering) 방법으로 상기 Cu-Sn 동시 증착층을 형성할 수 있다.Preferably, the Cu-Sn co-deposited layer is formed by a sputtering method using a Cu-Sn alloy single target, or the Cu-Sn is co-sputtered by a co-sputtering method using targets of metal Cu and Sn, respectively. A simultaneous deposition layer can be formed.
또한, 상기 Cu-Sn 동시 증착층은 전기증착법을 이용하여 형성될 수도 있다.In addition, the Cu-Sn co-deposited layer may be formed by using an electrodeposition method.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예인 CZT 기반 태양전지의 광흡수층 제조 방법은, 상기 제조 방법에 의해 제조된 금속 전구체를 어닐링하는 단계를 더 포함하며, S 또는 Se 원소를 이용하여 어닐링하는 것이 바람직하다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a light absorption layer of a CZT-based solar cell, further comprising annealing the metal precursor prepared by the manufacturing method, and annealing using S or Se elements. It is preferable.
또한, 본 발명은 상기와 같은 어닐링 과정을 거쳐 형성된 CZT 기반 태양전지의 광흡수층을 포함하며, 이때 광흡수층은 CZTS, CZTSe 또는 CZTSS 중 하나일 수 있다.In addition, the present invention includes a light absorption layer of the CZT-based solar cell formed through the annealing process as described above, wherein the light absorption layer may be one of CZTS, CZTSe or CZTSS.
또한, 본 발명은 상기 광흡수층을 포함하는 CZT 기반 태양전지일 수 있다.In addition, the present invention may be a CZT-based solar cell including the light absorption layer.
본 발명에 따르면, CZT 기반 태양전지의 광흡수층용 금속 전구체 형성시 Cu와 Sn을 동시 증착시킴으로써, 금속 전구체의 표면 거칠기를 대폭 개선하고, 이로 인해 어닐링 단계를 거쳐 완성된 광흡수층의 특성을 개선함으로써 결국 태양전지의 광전변환효율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, by simultaneously depositing Cu and Sn when forming the metal precursor for the light absorption layer of the CZT-based solar cell, the surface roughness of the metal precursor is greatly improved, thereby improving the characteristics of the light absorption layer completed through the annealing step As a result, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell can be improved.
또한, 본 발명에 따르면, CZT-기반 태양전지 광흡수층 제조시 금속 타겟을 이용하여 금속 전구체를 제조하므로, 증착 속도의 증가로 공정 시간을 대폭 단축시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, since the metal precursor is prepared by using a metal target when manufacturing the CZT-based solar cell light absorption layer, the process time can be significantly shortened by increasing the deposition rate.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CZT 금속 전구체의 적층 구조를 도시한 개략적 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 Cu-Sn 동시 증착면의 표면에 대한 SEM 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 Cu-Sn/Zn 금속 전구체의 표면에 대한 SEM 사진이다.
도 4는 도 2의 Cu-Sn 동시 증착면의 거칠기를 도시한 도면이다.
도 5는 도 3의 Cu-Sn/Zn 금속 전구체의 표면의 거칠기를 도시한 도면이다.1 is a schematic diagram showing a laminated structure of a CZT metal precursor according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a SEM photograph of the surface of the Cu-Sn co-deposited surface prepared in accordance with an embodiment of the present invention.
3 is a SEM photograph of the surface of a Cu—Sn / Zn metal precursor prepared according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing the roughness of the Cu-Sn simultaneous deposition surface of FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating the roughness of the surface of the Cu—Sn / Zn metal precursor of FIG. 3.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings.
본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. In addition, in describing the component of this invention, terms, such as 1st and 2nd, can be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements.
어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected to or connected to the other component, It should be understood that an element may be "connected," "coupled," or "connected."
본 명세서에서 사용되는 용어 'CZT'는 'CuZnSn' 화합물을 지칭하는 개념이며, 'CZT 광흡수층 기반 태양전지'라 함은 CZT 화합물이 증착된 층을 어닐링하여 형성된 광흡수층을 포함하는 태양전지를 지칭한다. 이하 CuZnSn을 CZT로 약칭하여 기재하기로 한다. 여기서 광흡수층의 조성물은 CZTS(CuZnSnS), CZTSe(CuZnSnSe), CZTSS(CuZnSnSSe) 등일 수 있다.As used herein, the term 'CZT' refers to a 'CuZnSn' compound, and the term 'CZT light absorbing layer based solar cell' refers to a solar cell including a light absorbing layer formed by annealing a layer on which a CZT compound is deposited. do. Hereinafter, CuZnSn will be abbreviated as CZT. The composition of the light absorption layer may be CZTS (CuZnSnS), CZTSe (CuZnSnSe), CZTSS (CuZnSnSSe), or the like.
본 발명에 따른 태양전지는, 통상의 박막 태양전지와 마찬가지로, 기판, 제 1전극, 광흡수층, 버퍼층, 제 2전극이 순차적으로 적층된 구조이며, 제 2전극 상에 반사 방지막이 더 적층될 수도 있다.The solar cell according to the present invention has a structure in which a substrate, a first electrode, a light absorption layer, a buffer layer, and a second electrode are sequentially stacked, as in a conventional thin film solar cell, and an anti-reflection film may be further stacked on the second electrode. have.
상기 광흡수층을 형성하기 위해서는 금속 전구체층을 먼저 형성한 이후 통상적인 방법으로 어닐링하는 단계를 거치게 된다. 이하에서는, 상기 박막 태양전지층 중 광흡수층을 형성하기 위한 금속 전구체층에 대해 첨부된 도 1을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 도 1에서는, 기판 상에 Cu-Sn 동시 증착층 형성 이후 Zn층을 형성한 실시예만 도시하였으나, 기판 상에 Zn층을 먼저 형성하고 그 위에 Cu-Sn 동시 증착층을 형성할 수도 있을 것이다.In order to form the light absorption layer, the metal precursor layer is first formed and then subjected to annealing in a conventional manner. Hereinafter, a metal precursor layer for forming a light absorption layer of the thin film solar cell layer will be described in more detail with reference to FIG. 1. In FIG. 1, only the embodiment in which the Zn layer is formed after the formation of the Cu-Sn co-deposition layer on the substrate is illustrated, but the Zn layer may be first formed on the substrate and the Cu-Sn co-deposition layer may be formed thereon.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CZT 기반 광흡수층용 금속 전구체의 적층 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a laminated structure of a metal precursor for a CZT-based light absorption layer according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 금속 전구체는 기판(100) 상에 증착된 Cu-Sn 동시 증착층(200)과 그 상부에 증착된 Zn층(300)을 포함한다. 여기서, 금속 전구체라 명명한 것은 이후 어닐링 과정을 통해 광흡수층으로 형성되기 전의 물질이기 때문이다.As shown in FIG. 1, the metal precursor according to the present invention includes a Cu—
상기 기판(100)은 유리기판이거나 몰리브덴(Mo)이 코팅된 것일 수 있다.The
기판(100) 상부에는 Cu-Sn 동시 증착층(200)이 증착된다. Cu-Sn 동시 증착층(200)은 다양한 방법에 의해 형성될 수 있으나, 스퍼터링(sputtering)이나 전기증착(electrodeposition)법을 이용하여 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같은 증착법을 통해 증착 속도를 향상시킬 수 있으므로 공정 시간을 대폭 단축시킬 수 있다.Cu-
예시적으로, Cu-Sn을 기판 상에 동시 증착시키기 위해, Cu-Sn 합금 싱글 타겟을 이용하여 스퍼터링 방법으로 증착시킬 수도 있고, 금속 Cu와 Sn의 각 타겟을 사용하여 동시 스퍼터링(Co-sputtering) 방법으로 형성시킬 수도 있다. By way of example, to deposit Cu-Sn on a substrate, it may be deposited by a sputtering method using a Cu-Sn alloy single target, and co-sputtering using each target of metal Cu and Sn. It can also be formed by the method.
Sn은 결정성 성장으로 인해 독립적으로 증착시 표면 거칠기가 심해서 광흡수층으로 사용할 수 없는 문제점이 있다. 하지만, Cu-Sn 합금을 형성하면 Sn의 성질이 달라지게 되므로 특성이 개선되게 된다. 따라서, Cu-Sn 합금을 싱글 타겟을 이용하여 스퍼터링하면 표면 거칠기가 비교적 개선된 박막을 제조할 수 있다.Sn has a problem in that it cannot be used as a light absorbing layer because of the surface roughness when deposited independently due to crystalline growth. However, when the Cu-Sn alloy is formed, the properties of Sn are improved because the properties of Sn are changed. Therefore, by sputtering a Cu—Sn alloy using a single target, a thin film having relatively improved surface roughness may be manufactured.
또한, Cu와 Sn 각각의 금속 타겟을 사용하여 동시 스퍼터링할 경우에도, 이들 합금을 사용한 경우에 못지 않게 Sn이 독립적으로 층을 형성한 경우보다 표면 특성이 개선된다.In addition, even in the case of simultaneous sputtering using metal targets of Cu and Sn, the surface properties are improved as compared with the case where Sn independently forms a layer as in the case of using these alloys.
상기 Cu-Sn 동시 증착층(200) 상부에는 Zn층(300)이 증착된다. Zn 역시 다양한 방법에 의해 증착될 수 있을 것이다.The
바람직하게는, 기판(100) 상에 Cu-Sn 동시 증착층(200)과 Zn층(300)을 증착시키는 단계를 수회 반복한다. 수회 반복하여 소정의 두께를 유지하는 금속 전구체층을 형성할 경우, 이들을 각각 한 층으로만 층착한 경우에 비해 보다 균일성을 유지할 수 있기 때문이다.Preferably, the step of depositing the Cu-
상기와 같은 과정에 의해 형성된 금속 전구체의 표면 거칠기에 대한 SEM 사진이 도 2 내지 도 5에 도시되어 있다.SEM pictures of the surface roughness of the metal precursor formed by the above process are shown in FIGS. 2 to 5.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 Cu-Sn 동시 증착층의 표면에 대한 SEM 사진이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 Cu-Sn 동시 증착층 상에 Zn층을 형성한 금속 전구체의 표면에 대한 SEM 사진이며, 도 3은 도 2의 표면 거칠기를 도시한 도면이고, 도 5는 도 3의 표면 거칠기를 도시한 도면이다.Figure 2 is a SEM photograph of the surface of the Cu-Sn co-deposited layer prepared in accordance with an embodiment of the present invention, Figure 3 is a Zn layer on the Cu-Sn co-deposited layer prepared in accordance with an embodiment of the present invention 3 is a SEM photograph of the surface of the metal precursor on which the metal precursor is formed, and FIG. 3 is a view showing the surface roughness of FIG. 2, and FIG. 5 is a view showing the surface roughness of FIG. 3.
도 2와 도 4를 참조해보면, Cu-Sn 동시 증착층의 표면 거칠기가 상당히 개선되었음을 확인할 수 있고 그 거칠기는 9.6㎚임을 알 수 있다. Referring to Figures 2 and 4, it can be seen that the surface roughness of the Cu-Sn co-deposited layer is significantly improved and the roughness is 9.6 nm.
그리고, 도 3과 도 5를 참조해보면, Cu-Sn 동시 증착층 상에 Zn층을 형성한 금속 전구체의 경우 Cu-Sn 동시 증착층보다는 표면 거칠기의 값이 크지만 그 값은 16.2㎚로서 이는 광흡수층의 전구체로 사용되기에 충분한 거칠기이다.3 and 5, the metal precursor having the Zn layer formed on the Cu-Sn co-deposited layer has a larger surface roughness than that of the Cu-Sn co-deposited layer, but its value is 16.2 nm. It is rough enough to be used as a precursor of the absorber layer.
따라서, 본 발명에 따라 제조된 금속 전구체의 경우 표면 거칠기가 상당히 개선되므로, 황이나 셀레늄을 이용하여 열처리(어닐링)하면 태양전지용 광흡수층을 형성할 수 있다. 즉, 금속 전구체를 어닐링하여 CZT 기반의 광흡수층인 CZTS(CuZnSnS), CZTSe(CuZnSnSe), CZTSS(CuZnSnSSe) 중 하나의 광흡수층을 형성할 수 있다. Therefore, since the surface roughness of the metal precursor prepared according to the present invention is significantly improved, heat treatment (annealing) using sulfur or selenium may form a light absorption layer for a solar cell. That is, the metal precursor may be annealed to form one of the CZT-based light absorption layers CZTS (CuZnSnS), CZTSe (CuZnSnSe), and CZTSS (CuZnSnSSe).
한편, 본 발명은 상기와 같은 조성물로 이루어진 광흡수층을 포함하는 태양전지를 더 포함할 수 있는데, 이와 같이 형성된 광흡수층은 종래 국부적인 위치에 따른 성분비의 불균일성이나 광흡수층 형성 이후 공정에서의 병렬저항 감소 문제가 거의 발생하지 않으므로 태양전지의 효율을 대폭 개선시킬 수 있게 된다.On the other hand, the present invention may further comprise a solar cell comprising a light absorbing layer made of the composition as described above, the light absorbing layer formed as described above is a non-uniformity of the component ratio according to the conventional local position or parallel resistance in the process after forming the light absorbing layer Since the reduction problem hardly occurs, the efficiency of the solar cell can be greatly improved.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. In other words, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively operated in combination with one or more.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.It is also to be understood that the terms such as " comprises, "" comprising," or "having ", as used herein, mean that a component can be implanted unless specifically stated to the contrary. But should be construed as including other elements. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted to be consistent with the contextual meanings of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
100: 기판
200: Cu-Sn 동시 증착층
300: Zn층100: substrate
200: Cu-Sn co-deposited layer
300: Zn layer
Claims (12)
상기 Cu-Sn 동시 증착층 상에 Zn층을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 Cu-Sn 동시 증착층은, Cu-Sn 합금 싱글 타겟을 이용하여 스퍼터링 방법으로 형성되거나, 또는 금속 Cu와 Sn 각각의 타겟을 사용하여 동시 스퍼터링(Co-sputtering) 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는, CZT 기반 태양전지의 광흡수층 제조 방법.Simultaneously depositing Cu—Sn on the substrate to form a Cu—Sn co-deposition layer; And
Forming a Zn layer on the Cu-Sn co-deposited layer;
The Cu-Sn co-deposited layer is formed by a sputtering method using a Cu-Sn alloy single target, or is formed by a co-sputtering method using a target of each of metal Cu and Sn. , CZT-based solar cell manufacturing method of light absorption layer.
상기 Zn층 상에 Cu-Sn을 동시 증착하여 Cu-Sn 동시 증착층을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 Cu-Sn 동시 증착층은, Cu-Sn 합금 싱글 타겟을 이용하여 스퍼터링 방법으로 형성되거나, 또는 금속 Cu와 Sn 각각의 타겟을 사용하여 동시 스퍼터링(Co-sputtering) 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는, CZT 기반 태양전지의 광흡수층 제조 방법.Forming a Zn layer on the substrate; And
And simultaneously depositing Cu—Sn on the Zn layer to form a Cu—Sn co-deposited layer.
The Cu-Sn co-deposited layer is formed by a sputtering method using a Cu-Sn alloy single target, or is formed by a co-sputtering method using a target of each of metal Cu and Sn. , CZT-based solar cell manufacturing method of light absorption layer.
상기 Cu-Sn 동시 증착층과 Zn층을 형성한 이후, S 또는 Se 원소를 이용하여 어닐링하는 단계를 더 포함하는 CZT 기반 태양전지의 광흡수층 제조 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
After forming the Cu-Sn co-deposited layer and the Zn layer, the method of manufacturing a light absorption layer of a CZT-based solar cell further comprising the step of annealing using S or Se element.
상기 Cu-Sn 동시 증착층과 Zn층 형성 단계를 2회 이상 실시하는 것을 특징으로 하는, CZT 기반 태양전지의 광흡수층 제조 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
The Cu-Sn co-deposited layer and the Zn layer forming step, characterized in that performed two or more times, CZT-based solar cell manufacturing method.
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| Jessica Engman, "Experimental study of Cu2ZnSn(Se,S)4 Thin films for solar cell applications" 학술발표자료, 스웨덴 UPPSALA 대학,(2011년 6월 발표) * |
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