KR101559102B1 - Czts 박막 태양전지의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 czts 박막 태양전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 CZTS 박막 태양전지의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 CZTS 박막 태양전지를 제공하며, 구체적으로는, 600 ℃ 내지 1100 ℃에서 견딜 수 있는 기판 상에 전극을 형성하는 단계(단계 1); 상기 단계 1의 전극 상에, 광흡수층을 위한 전구체층을 형성하는 단계(단계 2); 및 상기 단계 2의 전구체층을 600 ℃ 내지 1100 ℃에서 황화 공정 또는 셀렌화 공정을 수행하여 광흡수층을 형성하는 단계(단계 3);를 포함하되, 상기 단계 2의 수행 전 또는 수행 후에 Na 첨가 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 CZTS 박막 태양전지의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 CZTS 박막 태양전지의 제조방법에 따르면, 600 ℃ 이상의 고온에서 광흡수층을 형성하기 때문에, 결정성이 향상되고 이에 따라 결함이 제거되어 개방전압과 단락전류의 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다. 나아가, 고온의 공정을 수행함에 따라 소다라임기판을 사용하지 않는 대신 Na을 첨가하는 공정을 포함함으로써, 광흡수층의 특성 향상 효과를 나타낼 수 있다.
본 발명에 따른 CZTS 박막 태양전지의 제조방법에 따르면, 600 ℃ 이상의 고온에서 광흡수층을 형성하기 때문에, 결정성이 향상되고 이에 따라 결함이 제거되어 개방전압과 단락전류의 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다. 나아가, 고온의 공정을 수행함에 따라 소다라임기판을 사용하지 않는 대신 Na을 첨가하는 공정을 포함함으로써, 광흡수층의 특성 향상 효과를 나타낼 수 있다.
Description
본 발명은 CZTS(Cu2ZnSn(S,Se)4) 박막 태양전지의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 CZTS 박막 태양전지에 관한 것으로, 상세하게는 600 ℃ 이상의 고온에서 광흡수층을 형성하면서도, 소다 라임 기판을 사용하는 경우와 같은 효과를 나타낼 수 있는 CZTS 박막 태양전지 제조방법에 관한 것이다.
태양광으로부터 직접적으로 전기를 생산할 수 있는 태양전지는 청정에너지를 안전하게 생산할 수 있다는 점에서 가장 주목받는 미래 에너지 생산 방법이라고 할 수 있다. 이러한 태양전지의 제작을 위해 다양한 종류의 무기, 유기물 반도체들이 응용되고 있으나 현재까지 상업화 단계까지 도달한 대표적인 예는 실리콘(Si)을 주 소재로 사용하는 실리콘 태양전지와 CIGS 계열의 박막태양전지이다.
실리콘 태양전지는 높은 광전환 효율을 보인다는 장점이 있지만 고가의 제조비용이 들기 때문에, 이를 대체하기 위하여 보다 얇은 박막 적용이 가능한 화합물 반도체를 이용하는 박막 태양전지의 제조에 대한 관심이 높다. 대표적인 박막 태양전지로는 CIS 또는 CIGS로 알려져 있는 IB족, IIIA족 및 VIA족의 원소들을 포함하는 물질을 광흡수층으로 이용하는 박막 태양전지를 들 수 있다.
박막 태양전지는 일반적으로 Cu(In,Ga)Se2의 조성을 갖는 빛 흡수 박막 층과 CdS 또는 그 밖의 n-type 화합물 반도체로 이루어진 버퍼(buffer) 박막 층이 가장 핵심적인 구성 요소라 할 수 있고, 특히 CIS 또는 CIGS 광흡수층은 이러한 태양전지의 성능을 결정짓는 가장 중요한 요소라고 할 수 있다.
이러한 CIS 또는 CIGS 광흡수층 박막은 일반적으로 동시증발법 또는 스퍼터링과 같은 고비용의 진공 장비를 이용한 진공 증착 방법으로 제조되고 있으나 최근 들어 CIS 또는 CIGS 박막 태양전지 제조의 저가화 및 대면적화를 위해 프린팅과 같은 용액공정 방법이 많이 연구되고 있다.
그러나, CIS 또는 CIGS 박막 태양전지는 고가의 원료, 즉 In 및 Ga이 필수적으로 사용되기 때문에 재료 측면에서 저가화의 한계점을 가지고 있다.
이에 반해 In 및 Ga 대신, 지구상 흔하게 존재하며 위해성이 적은 Zn 및 Sn이 포함된 화합물인 Cu2ZnSnS4 (CZTS) 또는 Cu2ZnSnSe4 (CZTSe)는, 태양전지로의 응용에 매우 적합한 광학적 성질 (예: 광흡수 계수 (>10-4cm), 밴드갭 (1.5 eV)를 가지고 있어 향후 CIGS 박막 태양전지를 대체할 차세대 박막 태양전지 물질로 각광을 받고 있다.
CZTS 박막 태양전지에 관련된 종래 기술로써 대한민국 등록특허 제10-1333816호에서는 페이스트 또는 잉크를 이용한 구리아연주석황화계 또는 구리아연주석셀렌계 박막의 제조 방법을 제공한다. 구체적으로, (1) Cu의 전구체, Zn의 전구체 및 Sn의 전구체들을 서로 혼합하는 단계; (2) 상기 혼합 전구체를 용매에 용해시키고, 고분자 바인더를 첨가하여 페이스트 또는 잉크를 수득하는 단계; (3) 상기 수득된 전구체 페이스트를 전도성 기판에 코팅한 후 이를 공기 또는 산소 기체 분위기에서 열처리하여 잔존 유기물을 제거하고 Cu, Zn, 및 Sn 혼합 산화물 박막을 수득하는 단계; 및 (4) 상기 Cu, Zn, 및 Sn 혼합 산화물 박막을 황 또는 셀레늄 분위기에서 열처리하는 단계를 포함하고, 상기 Cu의 전구체, Zn의 전구체 및 Sn의 전구체는 이것의 수산화물, 질산염, 황산염, 아세트산염, 염화물 중에서 1종 이상 선택되며, 잔존 탄소량이 5 at% 이하인 태양전지용 구리아연주석황화(CZTS)계 또는 구리아연주석셀렌(CZTSe)계 박막의 제조 방법을 제공한다.
그러나, Cu2ZnSn(S,Se)4 계열의 박막 태양전지의 경우, 광흡수층을 형성하는 물질의 결정성을 향상시키고, 효율을 저해하는 결함을 줄이기 위해서는 600 ℃ 이상의 고온에서 흡수층을 열처리해야 한다. 그러나, 박막 태양전지에 널리 적용되고 있는 소다라임 유리 기판(Soda Lime Glass)은 공정 제한 온도가 545 ℃ 이하이기 때문에 광흡수층의 열처리에는 온도의 한계가 있다.
따라서, 광흡수층의 결정성을 향상시켜 효율을 향상시키기에는 어려움이 있다. 따라서, 고효율의 Cu2ZnSn(S,Se)4 계열의 광흡수층을 형성하기 위해서는 고온 공정에 적절한 기판을 적용하여 제조를 해야하는 필요성이 있다.
이에 본 발명자들은 광흡수층을 형성하기 위한 황화공정 또는 셀레늄화 공정을 수행할 시 600 ℃이상의 고온에서 열처리를 수행하기 위해, 600 ℃ 이상의 고온에서 견디지 못하는 소다 라임 기판을 사용하는 대신에 고온에서 견딜 수 있는 기판을 사용하였다. 이때, 소다 라임 기판의 Na으로 광흡수층의 특성을 향상시키지 못하는 문제점을 해결하기 위해 NaOH 용액을 사용하여 Na을 첨가함으로써 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은,
CZTS 박막 태양전지의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은,
CZTS 박막 태양전지를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
600 ℃ 내지 1100 ℃에서 견딜 수 있는 기판 상에 전극을 형성하는 단계(단계 1);
상기 단계 1의 전극 상에, 광흡수층을 위한 전구체층을 형성하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2의 전구체층을 600 ℃내지 1100 ℃에서 황화 공정 또는 셀렌화 공정을 수행하여 광흡수층을 형성하는 단계(단계 3);를 포함하되,
상기 단계 2의 수행 전 또는 수행 후에 Na 첨가 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 CZTS 박막 태양전지의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은,
상기 방법에 따라 제조되며,
CZTS 박막의 결정립 크기는 0.2 ㎛ 내지 1 ㎛인 것을 특징으로 하는 CZTS 박막 태양전지를 제공한다.
본 발명에 따른 CZTS 박막 태양전지의 제조방법에 따르면, 600 ℃ 이상의 고온에서 광흡수층을 형성하기 때문에, 결정성이 향상되고 이에 따라 결함이 제거되어 개방전압과 단락전류의 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다. 나아가, 고온의 공정을 수행함에 따라 소다라임기판을 사용하지 않는 대신 Na을 첨가하는 공정을 포함함으로써, 광흡수층의 특성 향상 효과를 나타낼 수 있다.
도 1은 종래 소다라임 유리 기판을 사용하는 경우 CZTS 박막 태양전지의 제조방법의 일례를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 CZTS 박막 태양전지의 제조방법의 일례를 나타낸 모식도이다.
도 3은 실시예 1, 2 및 비교예 1의 단계 4에서 제조된 CZTS 박막을 주사전자현미경으로 관찰한 사진이다.
도 4는 실시예 1, 2 및 비교예 1에서 제조된 CZTS 박막 태양전지의 전압-전류 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 CZTS 박막 태양전지의 제조방법의 일례를 나타낸 모식도이다.
도 3은 실시예 1, 2 및 비교예 1의 단계 4에서 제조된 CZTS 박막을 주사전자현미경으로 관찰한 사진이다.
도 4는 실시예 1, 2 및 비교예 1에서 제조된 CZTS 박막 태양전지의 전압-전류 곡선을 나타낸 그래프이다.
본 발명은,
600 ℃ 내지 1100 ℃에서 견딜 수 있는 기판 상에 전극을 형성하는 단계(단계 1);
상기 단계 1의 전극 상에, 광흡수층을 위한 전구체층을 형성하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2의 전구체층을 600 ℃ 내지 1100 ℃에서 황화 공정 또는 셀렌화 공정을 수행하여 광흡수층을 형성하는 단계(단계 3);를 포함하되,
상기 단계 2의 수행 전 또는 수행 후에 Na 첨가 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 CZTS 박막 태양전지의 제조방법을 제공한다.
이때, 본 발명에 따른 CZTS 박막 태양전지의 제조방법의 일례를 도 2에 도시하였으며, 이하 본 발명에 따른 CZTS 박막 태양전지의 제조방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.
일반적인 Cu2ZnSn(S,Se)4 계열의 박막 태양전지 공정 흐름도는 도 1과 같다. 소다라임 유리 기판은, 기판이 포함하고 있는 Na에 의해 광흡수층의 특성을 향상시키기 때문에 널리 적용되고 있다. 그러나, 황화 또는 셀렌화 공정 시 적용되는 온도는 소다라임 유리 기판의 공정 온도 한계 이하인 540 ℃에서 공정을 진행해야만 한다. 이러한, 온도에서는 광흡수층의 결정성 향상 및 결함의 제거 등에는 한계가 있었다.
이러한 광흡수층의 결정성 향상 및 결함등을 제거하기 위해서는 광흡수층의 황화 또는 셀렌화 열처리 공정의 온도를 600 ℃ 이상에서 진행해야 한다. 그러나 600 ℃ 이상의 공정을 위해 다른 기판을 적용하게 되면, 표 1과 같이 석영 기판의 경우 기판에 포함되어 있는 Na의 양이 소다라임 유리 기판에 비해 적기 때문에 광흡수층의 특성 향상에 제한을 주게 된다.
| 소다라임유리 | 석영 | |||
| 조성 | SiO2 Na2O CaO MgO Al2O3 |
73.0 14.0 7.0 4.0 2.0 |
SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 K2O-Na2O |
99.8 0.05 0.02 0.01 0.12 |
| 스트레인 점(℃) | 511 | 1120 | ||
| 서냉점(℃) | 545 | 1215 | ||
| 소프트닝 점(℃) | 724 | 1683 | ||
따라서, 고온의 황화 및 셀렌 공정을 적용하기 위해서는 고온 공정이 가능한 기판으로의 교체와, Na의 추가 첨가 공정이 요구된다.
본 발명에 따른 CZTS 박막 태양전지의 제조방법에 있어서 단계 1은 600 ℃ 내지 1100 ℃에서 견딜 수 있는 기판 상에 전극을 형성하는 단계이다.
고온에서 광흡수층을 형성하기 위해, 이에 견딜 수 있는 기판을 사용한다.
이때, 상기 단계 1의 600 ℃ 내지 1100 ℃에서 견딜 수 있는 기판은 석영, 붕규산(borosilicate), 실리콘 웨이퍼(Si wafer) 및 스테인리스 스틸(stainless steel)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 600 ℃ 내지 1100 ℃에서 견딜 수 있는 기판을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명에서는 600 ℃이상의 고온에서 광흡수층을 형성하기 때문에 이에 견딜 수 있는 기판을 사용해야 한다.
상기 단계 1의 전극은 몰리브덴, 니켈, 백금, 팔라듐, 세륨 및 금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 CZTS 박막 태양전지의 제조방법에 있어서 단계 2는 상기 단계 1의 전극 상에, 광흡수층을 위한 전구체층을 형성하는 단계이다.
이때, 상기 단계 2의 수행 전 또는 수행 후에 Na 첨가 공정을 수행하며, 상기 공정을 통해, 소다 라임 기판을 사용하지 않는 경우, Na의 부족으로 인한 광흡수층의 특성이 저하되는 문제점을 해결할 수 있다.
상기 전구체층은 후면 전극 위에 ZnS층, SnS층, Cu 층을 스퍼터링 방법으로 차례대로 형성시킬 수 있다. 또는 CZTS 전구체 용액을 기판 상에 코팅함으로써 수행할 수 있고, 상기 코팅은 스핀코팅, 딥코팅, 롤코팅, 스크린 코팅, 분무코팅, 스핀 캐스팅, 흐름코팅, 스크린 인쇄, 잉크젯 및 드롭캐스팅으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 방법으로 수행할 수 있으나, 상기 전구체층의 형성 방법이 전구체 용액을 이용한 코팅에 제한되는 것은 아니다.
상기 Na 첨가 공정은, 전극이 형성된 기판, 또는 전구체 박막 및 전극이 형성된 기판을 NaOH 용액에 침지시킴으로써 수행되는 것일 수 있으나, 상기 Na 첨가 공정이 이에 제한되는 것은 아니다.
이때, 상기 NaOH 용액은 탈이온수에 대해 0.1 중량% 내지 50 중량%의 NaOH가 첨가된 것일 수 있다.
만약, 상기 NaOH 용액이 탈이온수에 대해 0.1 중량% 미만의 NaOH를 포함하는 경우에는 Na 첨가의 효과가 나타나지 않아, 광흡수층의 성능 향상이 부족한 문제점이 발생할 수 있고, 상기 NaOH 용액이 탈이온수에 대해 50 중량% 초과로 NaOH를 포함하는 경우에는 과도한 Na의 첨가로 인해, 전극층이 벗겨지는 문제점이 발생할 수 있다.
상기 NaOH 용액에 침지하는 공정은, 30 ℃ 내지 100 ℃의 온도에서 1분 내지 60분 동안 수행될 수 있다.
만약, 상기 NaOH 용액에 침지하는 공정이 30 ℃ 미만의 온도에서 1분 미만 동안 수행되는 경우에는 Na이 전극이 형성된 기판, 또는 전구체 박막 및 전극이 형성된 기판내로 충분히 침투되지 못하는 문제점이 발생할 수 있고, 상기 NaOH 용액에 침지하는 공정이 100 ℃ 초과의 온도에서 60 분 미만 동안 수행되는 경우에는 과도한 Na의 첨가로 인해, 전극층이 벗겨지는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 CZTS 박막 태양전지의 제조방법에 있어서 단계 3은 상기 단계 2의 전구체층을 600 ℃ 내지 1100 ℃에서 황화 공정 또는 셀렌화 공정을 수행하여 광흡수층을 형성하는 단계이다.
단계 3에서와 같이 고온에서 황화 공정 또는 셀렌화 공정을 수행함으로써, CZTS 박막의 결정성이 향상되고 이에 따라 결함이 제거되어 태양전지의 개방전압과 단락전류의 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
만약, 상기 단계 3의 황화 공정 또는 셀렌화 공정이 600 ℃ 미만의 온도에서 수행되는 경우에는 CZTS 박막의 결정성의 좋지 못한 문제점이 발생할 수 있고, 1100 ℃초과의 온도에서 수행되는 경우에는 CZTS 박막이 벗겨지거나, Sn 성분의 증발로 인해 CZTS 박막의 조성비가 불균일해지는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 본 발명은,
상기 방법에 따라 제조되며,
CZTS 박막의 결정립 크기는 0.2 ㎛ 내지 1 ㎛인 것을 특징으로 하는 CZTS 박막 태양전지를 제공한다.
상기 방법에 따라 제조되는 CZTS 박막 태양전지는 600 ℃ 이상의 고온에서 광흡수층을 형성하기 때문에, 0.2 ㎛ 내지 1 ㎛크기의 결정립을 가지며, 결정성이 향상되고 이에 따라 결함이 제거되어 개방전압과 단락전류의 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다. 나아가, 고온의 공정을 수행함에 따라 소다라임기판을 사용하지 않는 대신 Na을 첨가하는 공정을 포함함으로써, 광흡수층의 특성 향상 효과로 인해 태양전지의 성능 또한 향상될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
단계 1: 석영 기판 상에 DC 마그네트론 스퍼터링(DC magnetron sputtering)방법을 사용하여 0.5 μm 두께로 몰리브덴 전극을 증착하였다.
단계 2: NaOH가 탈이온수에 대해 0.5 중량% 포함된 NaOH 수용액에, 40 ℃의 온도에서 30 분 동안 단계 1에서 제조된 전극이 형성된 기판을 침지시켜 Na 첨가 공정을 수행하였다.
단계 3: 상기 단계 2에서 Na가 첨가된 전극이 형성된 기판 상에 ZnS층, SnS층, Cu 층을 스퍼터링 방법으로 차례대로 형성시켜 CZTS 전구체 박막을 형성하였다.
단계 4: 상기 단계 3에서 제조된 CZTS 전구체 박막을, 퍼니스(furnace) 내에 Se 금속 원료를 녹여 Se 가스 분위기인 상태에서 670 ℃에서 20 분간 열처리하여 셀렌화 공정을 수행하였다.
단계 5: 상기 CZTS 광흡수층 상에, 화학적 용액성장법(chemical bath deposition)으로 버퍼층을 형성한 후, 스퍼터링 방법으로 창층을 형성하고, 마지막으로 열 증착법(thermal evaporation)으로 전극을 방법으로 형성시켜CZTS 박막 태양전지를 제조하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1의 단계 2에서, NaOH가 탈이온수에 대해 1.12 중량% 포함된 NaOH 수용액에, 60 ℃의 온도에서 5 분 동안 단계 1에서 제조된 전극이 형성된 기판을 침지시켜 Na 첨가 공정을 수행한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 CZTS 박막 태양전지를 제조하였다.
<비교예 1>
상기 실시예 1의 단계 1에서 소다 라임 기판을 사용하고, 단계 2의 Na 첨가 공정을 수행하지 않으며, 단계 4의 셀렌화 공정을 540 ℃에서 수행한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 CZTS 박막 태양전지를 제조하였다.
<실험예 1> CZTS 박막의 결정성 관찰
상기 실시예 1, 2 및 비교예 1에서 제조된 CZTS 박막의 결정성을 관찰하기 위해, 주사전자현미경으로 단계 4에서 제조된 CZTS 박막을 관찰하고 그 결과를 도 3에 도시하였다.
도 3에 도시한 바와 같이, 540 ℃의 저온에서 열처리를 수행한 비교예 1의 결정립 크기가 0.1 ㎛ 내지 0.2 ㎛임에 비해, 670 ℃의 고온에서 열처리를 수행한 실시예 1 및 2의 경우 결정립의 크기가 0.2 ㎛ 내지 1 ㎛으로 큰 것을 확인할 수 있다.
이를 통해, 600 ℃이상의 고온에서의 열처리로 CZTS 박막을 제조함으로써, 결정성이 향상됨을 확인할 수 있다.
<실험예 2> 태양전지의 효율 관찰
상기 실시예 1, 2 및 비교예 1에서 제조된 CZTS 박막 태양전지의 효율을 측정하기 위해, 솔라 시뮬레이터(solar simulator) 측정 기기로 에어 매스 1.5 글로벌(air mass 1.5 global(AM 1.5G))의 조건에서, 효율, 개방전압, 단락전류, 충진율을 측정한 후, 그 결과를 표 2 및 도 4에 나타내었다.
| 효율(%) | 개방전압(V) | 단락전류(mA/cm2) | 충진율(%) | |
| 비교예 1 | 3.94 | 0.323 | 27.94 | 43.69 |
| 실시예 1 | 4.19 | 0.369 | 25.31 | 44.86 |
| 실시예 2 | 5.61 | 0.395 | 31.41 | 45.24 |
표 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 40 ℃의 저온에서 열처리를 수행한 비교예 1의 태양전지의 경우, 효율리 3.94 %로 가장 낮은 것을 알 수 있다. 반면, 670 ℃의 고온에서 열처리를 수행한 실시예 1 및 2의 태양전지의 경우, 4.19 %, 5.61 %의 높은 효율을 나타낸다.
또한, 실시예 1 및 2의 개방전압이 0.369 V, 0.395 V로 비교예 1의 0.323 V 보다 높고, 실시예 2의 단락 전류가 31.41 mA/cm2으로 비교예 1의 27.94 mA/cm2 보다 높으며, 실시예 1 및 2의 충진율이 44.86 %, 45.24 %로 비교예 1의 43.69 %보다 우수한 것을 알 수 있다.
이를 통해, 600 ℃이상의 고온에서의 열처리로 CZTS 박막을 제조함으로써, 결정성이 향상되고, 결정화가 안정적인 방향으로 진행됨에 따라 광흡수층 전체에 걸쳐서 CZTS 각각의 조성이 균일하게 분포할 수 있으며. 조성의 균일한 분포는 광흡수층의 밴드갭 에너지를 균일하게 하고, 결함의 생성을 억제할 수 있기 때문에 개방전압과 단락전류의 손실을 최소화할 수 있고, 충진율 및 태양전지의 효율이 우수함을 알 수 있다.
Claims (7)
- 600 ℃ 내지 1100 ℃에서 견딜 수 있는 기판 상에 전극을 형성하는 단계(단계 1);
상기 단계 1의 전극 상에, 광흡수층을 위한 전구체층을 형성하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2의 전구체층을 670 ℃ 내지 1100 ℃에서 황화 공정 또는 셀렌화 공정을 수행하여 광흡수층을 형성하는 단계(단계 3);를 포함하되,
상기 단계 2의 수행 전 또는 수행 후에 Na 첨가 공정을 수행하고,
상기 Na 첨가 공정은, 전극이 형성된 기판 또는 전구체 박막 및 전극이 형성된 기판을 NaOH 용액에 40 ℃ 내지 60 ℃의 온도에서 5 분 내지 30분 동안 침지시킴으로써 수행되고, 상기 NaOH 용액은 탈이온수에 대해 0.5 중량% 내지 1.12 중량%의 NaOH가 첨가된 것을 특징으로 하는 CZTS(Cu2ZnSn(S,Se)4) 박막 태양전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 단계 1의 600 ℃ 내지 1100 ℃에서 견딜 수 있는 기판은 석영, 붕규산(borosilicate), 실리콘 웨이퍼(Si wafer) 및 스테인리스 스틸(stainless steel)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 CZTS 박막 태양전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 단계 1의 전극은 몰리브덴, 니켈, 백금, 팔라듐, 세륨 및 금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것은 특징으로 하는 CZTS 박막 태양전지의 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항의 방법에 따라 제조되며,
CZTS 박막의 결정립 크기는 0.2 ㎛ 내지 1 ㎛인 것을 특징으로 하는 CZTS 박막 태양전지.
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