KR20210118647A - Method of manufacturing antimony selenide thin film solar cell - Google Patents

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Abstract

The present invention provided a method for manufacturing an antimony-selenide thin film solar cell that comprises the steps of: forming an antimony (Sb) metal precursor layer on the rear electrode of a substrate coated with a rear electrode; and selenizing the antimony metal precursor layer in a selenium (Se) vapor atmosphere to form an antimony selenide (Sb2Se3) light absorbing layer.

Description

안티모니 셀레나이드 박막 태양전지의 제조방법{Method of manufacturing antimony selenide thin film solar cell}Method of manufacturing antimony selenide thin film solar cell

본 발명은 박막 태양전지의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안티모니 셀레나이드(Sb2Se3) 광 흡수층을 형성하는 방법을 포함하는 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a thin film solar cell, and more particularly, to a method of manufacturing an antimony selenide thin film solar cell including a method of forming an antimony selenide (Sb 2 Se 3 ) light absorption layer.

태양전지 기술은 근래 심각한 환경오염 문제와 화석 에너지 고갈로 인한 문제를 해결하기 위한 친환경적인 신 재생 에너지 기술로 주목 받고 있다. 상기 태양전지는 공해가 적고, 자원이 무한적이며 반영구적인 수명이 있어 미래 에너지 문제를 해결할 수 있는 에너지원으로 기대되고 있다.Solar cell technology has recently been attracting attention as an eco-friendly renewable energy technology to solve serious environmental pollution problems and problems caused by fossil energy depletion. The solar cell is expected as an energy source capable of solving future energy problems because it has low pollution, infinite resources, and a semi-permanent lifespan.

일반적으로 반도체 소재 기반의 태양전지는 p-n 접합을 이루는 반도체 다이오드에 빛을 쪼이면 전자가 생성되는 광전효과(photovoltaic effect)를 이용하여 태양광을 직접 전기로 변환하는 원리로 작동되며, 기본적으로 전면전극, 배면전극 및 이들 사이에 위치하는 광 흡수층의 3 부분으로 구성된다. In general, solar cells based on semiconductor materials operate on the principle of directly converting sunlight into electricity using the photovoltaic effect, which generates electrons when light is irradiated to a semiconductor diode forming a pn junction. , a back electrode and a light absorbing layer positioned between them.

이 중 가장 중요한 소재는 광 전환효율의 대부분을 결정하는 광 흡수층이며 상기 광 흡수층으로 사용되는 물질에 따라서 다양한 종류로 구분될 수 있다. 현재 가장 많이 사용되는 것은 실리콘을 이용한 실리콘 태양전지이다. 그러나 최근 실리콘의 공급부족으로 가격이 급등하면서 박막형 태양전지에 대한 관심이 증가하고 있고, 상기 박막형 태양전지는 얇은 두께로 제작되므로 재료의 소모량이 적고, 무게가 가벼워 활용범위가 넓다. Among them, the most important material is a light absorbing layer that determines most of the light conversion efficiency, and may be classified into various types depending on a material used as the light absorbing layer. Currently, the most used is a silicon solar cell using silicon. However, interest in thin-film solar cells is increasing as prices have surged due to a recent lack of supply of silicon, and since the thin-film solar cells are manufactured with a thin thickness, the material consumption is small and the weight is light, so the application range is wide.

이러한 박막형 태양전지의 재료로는 높은 광 흡수 계수를 가지는 CIGS(Copper Indium Gallium Selenide)가 각광받고 있다. Copper indium gallium selenide (CIGS), which has a high light absorption coefficient, is in the spotlight as a material for such a thin film solar cell.

상기 CIGS 태양전지는 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se)의 4가지 원소로 구성되고, 105 cm-1 이상의 높은 광 흡수 계수로 인해 두께 1 μm 내지 2 μm의 광 흡수층만으로도 고효율의 태양전지 제조가 가능하고, 또한 장기적으로 전기광학적 안정성이 우수한 특성을 지니고 있으나, 핵심 원소인 인듐의 가격이 너무 높아 대량 생산에 불리하고 2 원소 박막 태양전지에 비하여 제조공정이 복잡하고, 4 가지 원소를 동시에 사용하기 때문에 조성제어가 까다로운 단점이 있다. The CIGS solar cell is composed of four elements: copper (Cu), indium (In), gallium (Ga), and selenium (Se), and has a thickness of 1 μm to 2 μm due to a high light absorption coefficient of 10 5 cm -1 or more. It is possible to manufacture a high-efficiency solar cell only with the light absorption layer of Since it is complex and uses four elements at the same time, composition control is difficult.

박막형 태양전지의 재료 중 하나인 안티모니 셀레나이드(Sb2Se3)는 간단한 이성분계 화합물 반도체로서, 저비용, 저독성, 그리고 안정적인 무기 박막 태양전지 구현이 가능하여 최근 많은 관심을 받고 있는 광 흡수층 소재 중 하나이다. Antimony selenide (Sb 2 Se 3 ), one of the materials of thin film solar cells, is a simple two-component compound semiconductor. one

상기 안티모니 셀레나이드는 광전기적(optoelectronic)으로 우수한 물성, 안정한 단일 결정상, 느슨한 결합을 가진 고유한 층상 구조 등 독특한 물질 특성을 가지고 있어, 최근 많은 연구자들이 상기 안티모니 셀레나이드를 광 흡수층으로 하는 박막 태양전지 기술 개발에 관심을 가지고 있다. The antimony selenide has unique material properties such as optoelectronic excellent physical properties, a stable single crystalline phase, and a unique layered structure with loose bonds, and many researchers recently I am interested in the development of solar cell technology.

도 1은 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지 구조의 모식도이다. 1 is a schematic diagram of the structure of an antimony-selenide thin film solar cell.

도 1을 참조하면, 상기 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지의 구조는 기판위에 5 개의 단위의 박막, 즉 배면전극(Mo 등), p형 광 흡수층인 안티모니 셀레나이드 광 흡수층, n형 버퍼층(CdS 등), 투명전극(ZnO 등) 및 전면전극(Ni/Ag 등)이 순차적으로 적층된 형태이다. Referring to FIG. 1, the structure of the antimony-selenide thin film solar cell has five units of thin film on a substrate, that is, a back electrode (Mo, etc.), an antimony selenide light absorption layer that is a p-type light absorption layer, and an n-type buffer layer (CdS). etc.), a transparent electrode (ZnO, etc.), and a front electrode (Ni/Ag, etc.) are sequentially stacked.

상기 안티모니 셀레나이드 광 흡수층의 구성원소인 안티몬(Sb)과 셀레늄(Se)은 자연에 풍부한 원소이며, 환경문제도 크지 않으며, 현재까지 최대 광전변환 효율은 9.2 %로 보고 된 바 있다.Antimony (Sb) and selenium (Se), which are constituent elements of the antimony-selenide light absorbing layer, are elements abundant in nature and do not cause significant environmental problems, and the maximum photoelectric conversion efficiency has been reported to be 9.2% so far.

상기 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지의 핵심 구성인 안티모니 셀레나이드 광 흡수층의 효율적인 제조방법이 요구된다.An efficient method for manufacturing an antimony-selenide light absorbing layer, which is a core component of the antimony-selenide thin film solar cell, is required.

대한민국 등록특허 제 10-1403462호Republic of Korea Patent No. 10-1403462

본 발명의 일 과제는 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지의 제조방법을 제공하는 것이다. One object of the present invention is to provide a method for manufacturing an antimony-selenide thin film solar cell.

본 발명의 다른 일 과제는 상기 제조방법을 이용하여 제조된 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an antimony selenide thin film solar cell manufactured by using the above manufacturing method.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. There will be.

본 발명의 일 양태는 배면전극이 코팅된 기판의 배면전극 상에 안티모니 금속 전구체층을 형성하는 단계; 및 상기 안티모니 금속 전구체층을 셀레늄 증기 분위기에서 셀렌화하여 안티모니 셀레나이드(Sb2Se3) 광 흡수층을 형성하는 단계; 를 포함하는 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지의 제조방법을 제공한다.One aspect of the present invention comprises the steps of forming an antimony metal precursor layer on the rear electrode of the substrate coated with the rear electrode; and selenizing the antimony metal precursor layer in a selenium vapor atmosphere to form an antimony selenide (Sb 2 Se 3 ) light absorption layer; It provides a method of manufacturing an antimony selenide thin film solar cell comprising a.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 안티모니 금속 전구체층을 형성하는 단계는 진공증착법, 스퍼터링, 화학기상증착법, 열분해법 및 CBD법 중 어느 하나의 방법에 의해 수행될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the step of forming the antimony metal precursor layer may be performed by any one of a vacuum deposition method, sputtering, chemical vapor deposition, thermal decomposition, and CBD method.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 안티모니 셀레나이드 광 흡수층을 형성하는 단계는 분자빔 에피탁시법(MBE)을 이용하여 수행될 수 있다. In an embodiment of the present invention, the forming of the antimony selenide light absorption layer may be performed using molecular beam epitaxy (MBE).

본 발명의 일 실시예에서, 상기 안티모니 셀레나이드 광 흡수층을 형성하는 단계는, 챔버 내부에 안티모니 금속 전구체층이 형성된 기판 및 셀레늄이 담지된 크누센 셀을 배치하는 단계; 상기 기판을 반응온도까지 승온 가열시키고, 상기 승온 가열 중에 상기 크누센 셀을 가열하여 상기 셀레늄을 증발시키고, 상기 증발된 셀레늄이 상기 기판의 안티모니 금속 전구체층에 증착되는 단계; 및 상기 기판을 반응온도로 유지 가열시키고, 상기 유지 가열 중에 상기 크누센 셀을 가열하여 증발된 셀레늄을 상기 안티모니 금속 전구체층에 계속하여 공급하고, 상기 증착된 셀레늄 및 안티모니가 반응하여 안티모니 셀레나이드를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the forming of the antimony-selenide light absorption layer includes: disposing a Knudsen cell on which a substrate and a selenium supported with an antimony metal precursor layer are formed in a chamber; heating the substrate to a reaction temperature, heating the Knudsen cell during the heating to increase the temperature to evaporate the selenium, and depositing the evaporated selenium on the antimony metal precursor layer of the substrate; and maintaining and heating the substrate at a reaction temperature, heating the Knudsen cell during the maintenance heating to continuously supply evaporated selenium to the antimony metal precursor layer, and the deposited selenium and antimony react to react with antimony. and forming selenide.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 반응온도는 300 ℃ 내지 500 ℃일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the reaction temperature may be 300 ℃ to 500 ℃.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 증착되는 단계에서, 상기 기판을 반응온도까지 승온 가열시키는 공정은 20 분 내지 40 분 동안 수행될 수 있다. In an embodiment of the present invention, in the depositing step, the heating process of heating the substrate to a reaction temperature may be performed for 20 to 40 minutes.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 안티모니 셀레나이드를 형성하는 단계는 5 분 내지 20 분 동안 수행될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the step of forming the antimony selenide may be performed for 5 to 20 minutes.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 안티모니 셀레나이드 광 흡수층을 형성하는 단계는 10-1 Torr 내지 10-3 Torr의 압력에서 수행될 수 있다. In an embodiment of the present invention, the forming of the antimony selenide light absorption layer may be performed at a pressure of 10 -1 Torr to 10 -3 Torr.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 안티모니 셀레나이드 광 흡수층을 형성하는 단계 이후에, 상기 안티모니 셀레나이드 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 상기 버퍼층 상에 투명전극을 형성하는 단계; 및 상기 투명전극 상에 전면전극을 형성하는 단계; 를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, after forming the antimony-selenide light absorption layer, forming a buffer layer on the antimony-selenide light absorption layer; forming a transparent electrode on the buffer layer; and forming a front electrode on the transparent electrode. may include.

본 발명의 일 양태는 상기 제조방법으로 제조된 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지를 제공한다.One aspect of the present invention provides an antimony-selenide thin film solar cell manufactured by the above manufacturing method.

본 발명은 2 단계 공정을 이용한 안티모니 셀레나이드 광 흡수층을 형성하는 방법을 포함하여 효율적이고 형성속도가 단축된 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지의 제조방법을 제공하고, 이를 이용하여 저비용, 저독성, 그리고 안정적인 무기 박막 태양전지를 제공할 수 있다. The present invention provides a method for manufacturing an antimony-selenide thin film solar cell that is efficient and has a shortened formation rate, including a method of forming an antimony-selenide light absorption layer using a two-step process, and uses the method for low cost, low toxicity, and It is possible to provide a stable inorganic thin film solar cell.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지 구조의 모식도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예의 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지의 제조방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예 및 비교예의 안티모니 셀레나이드 광 흡수층의 제조방법의 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실험예의 SLG/Mo/Sb/Se 구조의 SEM 이미지이다.
도 6은 본 발명의 일 실험예의 In-situ high-temperature X-ray diffraction(HT-XRD)의 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실험예의 HT-XRD의 결과 그래프이다.
1 is a schematic diagram of the structure of an antimony-selenide thin film solar cell.
2 and 3 are flowcharts of a method of manufacturing an antimony selenide thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram of a method of manufacturing an antimony selenide light absorbing layer according to an embodiment and a comparative example of the present invention.
5 is an SEM image of an SLG/Mo/Sb/Se structure of an experimental example of the present invention.
6 is a photograph of in-situ high-temperature X-ray diffraction (HT-XRD) of an experimental example of the present invention.
7 is a graph showing the results of HT-XRD of an experimental example of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in several different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part "includes" a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated.

본 명세서에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.In this specification, when a part such as a layer, film, region, plate, etc. is "on" another part, it includes not only the case where it is directly on the other part, but also the case where there is another part in the middle.

층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.It will be understood that when an element, such as a layer, region, or substrate, is referred to as being “on” another component, it may be directly on the other element or intervening elements in between. .

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

본 발명의 일 양태는 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지의 제조방법을 제공한다. One aspect of the present invention provides a method of manufacturing an antimony selenide thin film solar cell.

도 1은 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지 구조의 모식도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지의 제조방법의 흐름도이다. 1 is a schematic diagram of the structure of an antimony-selenide thin film solar cell, and FIGS. 2 and 3 are flowcharts of a method of manufacturing an antimony-selenide thin film solar cell of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지의 제조방법은 배면전극이 코팅된 기판의 배면전극 상에 안티모니(Sb) 금속 전구체층을 형성하는 단계(S10); 상기 안티모니 금속 전구체층을 셀레늄(Se) 증기 분위기에서 셀렌화하여 안티모니 셀레나이드(Sb2Se3) 광 흡수층을 형성하는 단계(S20); 상기 안티모니 셀레나이드 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계(S30); 상기 버퍼층 상에 투명전극을 형성하는 단계(S40); 및 상기 투명전극 상에 전면전극을 형성하는 단계(S50);를 포함한다. Referring to FIG. 2 , the method of manufacturing an antimony-selenide thin film solar cell of the present invention includes forming an antimony (Sb) metal precursor layer on a rear electrode of a substrate coated with a rear electrode (S10); Selenizing the antimony metal precursor layer in a selenium (Se) vapor atmosphere to form an antimony selenide (Sb 2 Se 3 ) light absorption layer (S20); forming a buffer layer on the antimony selenide light absorption layer (S30); forming a transparent electrode on the buffer layer (S40); and forming a front electrode on the transparent electrode (S50).

먼저, 본 발명의 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지의 제조방법은 배면전극이 코팅된 기판의 배면전극 상에 안티모니(Sb) 금속 전구체층을 형성하는 단계(S10)를 포함한다. First, the method of manufacturing an antimony-selenide thin film solar cell of the present invention includes the step (S10) of forming an antimony (Sb) metal precursor layer on a rear electrode of a substrate coated with a rear electrode.

도 1을 참조하면, 일반적인 안티모니 박막 태양전지의 구조는 기판위에 배면전극, p형 광 흡수층인 안티모니 셀레나이드 광 흡수층, n형 버퍼층, 투명전극 및 전면전극이 순차적으로 적층된 형태일 수 있다. Referring to FIG. 1 , the structure of a typical antimony thin film solar cell may have a back electrode, a p-type light absorption layer, an antimony selenide light absorption layer, an n-type buffer layer, a transparent electrode, and a front electrode sequentially stacked on a substrate. .

상기 기판의 재질은 박막 태양전지의 기술 분야에서 자명한 것이면, 이를 제한하지 않는다. 예를 들면, 상기 기판의 재질은 알루미나와 같은 세라믹 기판, 스테인리스 스틸, 구리 테이프(Cu tape)와 같은 금속 기판, 폴리머 기판등이 이용될 수 있고, 또는 소다석회 유리(sodalime glass; SLG)와 같은 유리 기판이 사용될 수 있다. 상기 소다석회 유리 기판은 다른 재질의 기판에 비해 저렴하고, 상기 소다석회 유리에서 확산된 나트륨(Na)은 공정 중에 광 흡수층으로 확산되어 광 흡수층의 전하 농도를 증가시키거나, 조성변화에 따른 구조적인 특성변화를 줄여주는 역할을 할 수 있어 태양전지의 효율을 증가시킬 수 있다. The material of the substrate is not limited as long as it is obvious in the technical field of thin film solar cells. For example, the material of the substrate may be a ceramic substrate such as alumina, stainless steel, a metal substrate such as copper tape (Cu tape), a polymer substrate, or the like, or soda-lime glass (SLG). A glass substrate may be used. The soda-lime glass substrate is inexpensive compared to substrates of other materials, and sodium (Na) diffused from the soda-lime glass diffuses into the light absorption layer during the process to increase the charge concentration of the light absorption layer, or structurally according to the composition change. It can play a role in reducing the change in characteristics, thereby increasing the efficiency of the solar cell.

상기 배면전극에 이용되는 물질은 박막 태양전지 기술 분야에서 자명한 것이면, 이를 제한하지 않는다. 예를 들면, 상기 배면전극은 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 몰리브덴(Mo) 중에서 어느 하나, 예를 들면, 몰리브덴(Mo)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 몰리브덴은 전기전도도가 높고, 셀레늄 분위기 하에서 고온에서 안정한 장점이 있다. The material used for the rear electrode is not limited as long as it is obvious in the field of thin film solar cell technology. For example, the rear electrode may include any one of nickel (Ni), copper (Cu), and molybdenum (Mo), for example, molybdenum (Mo). The molybdenum has high electrical conductivity and is stable at high temperature in a selenium atmosphere.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 기판은 소다석회 유리, 상기 배면전극은 몰리브덴으로 구성될 수 있고, 예를들면, 상기 몰리브덴으로 구성된 배면전극은 상기 소다석회 유리의 표면에 스퍼터링법(Sputtering), 열증착법(Thermal evaporation), 전자선증착법(E-beam evaporation), 전착법(Electrodeposition) 중 어느 하나의 방법으로 형성될 수 있고, 상기 배면전극이 코팅된 기판의 배면전극 상에 안티모니(Sb) 금속 전구체층을 형성하는 단계(S10)에서, 상기 배면전극이 코팅된 기판은 몰리브덴이 코팅된 소다석회 유리일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the substrate is soda-lime glass, the back electrode may be made of molybdenum, for example, the back electrode made of molybdenum is sputtering on the surface of the soda-lime glass, It may be formed by any one of a thermal evaporation method, an E-beam evaporation method, and an electrodeposition method, and an antimony (Sb) metal is formed on the rear electrode of the substrate coated with the rear electrode. In the step of forming the precursor layer (S10), the substrate coated with the rear electrode may be molybdenum-coated soda-lime glass.

본 발명의 일 실시예에서, 본 발명의 안티모니 셀레나이드 광 흡수층의 형성방법은 2 단계 공정이 사용될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the method of forming the antimony selenide light absorbing layer of the present invention may use a two-step process.

본 명세서에서, 상기 2 단계 공정이란, 전구체-셀렌화(precursor-selenization) 공정이라고도 불리며, 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지와 유사한 구조를 가지는 CIGS 박막 태양전지의 CIGS 광 흡수층의 형성방법에 있어, 대면적 상업화에 가장 근접한 공정이라고 평가되고 있는 방법에 해당한다.In the present specification, the two-step process is also called a precursor-selenization process, and in a method of forming a CIGS light absorption layer of a CIGS thin film solar cell having a structure similar to that of an antimony selenide thin film solar cell, It corresponds to the method evaluated as the closest process to area commercialization.

상기 2 단계 공정은 첫번째 공정에서, 금속 전구체를 제조한 후, 두번째 공정에서 상기 금속 전구체를 셀레늄 증기 분위기에서 고온으로 어닐링하여 수행된다. 예를 들면, 상기 CIGS 광 흡수층의 형성의 경우, 상기 2 단계 공정은 첫번째 공정에서 Cu-Ga-In 금속 합금 또는 셀레늄을 포함하는 전구체를 제조하고, 두번째 공정에서 셀렌화수소(H2Se) 가스 또는 셀레늄(Se) 증기 분위기에서 고온으로 어닐링하여 CIGS 광 흡수층을 형성할 수 있다. The two-step process is performed by preparing the metal precursor in the first process, and then annealing the metal precursor at a high temperature in a selenium vapor atmosphere in the second process. For example, in the case of the formation of the CIGS light absorption layer, the two-step process prepares a Cu-Ga-In metal alloy or a precursor containing selenium in the first process, and hydrogen selenide (H 2 Se) gas or The CIGS light absorption layer may be formed by annealing at a high temperature in a selenium (Se) vapor atmosphere.

본 발명의 배면전극이 코팅된 기판의 배면전극 상에 안티모니(Sb) 금속 전구체층을 형성하는 단계(S10)는 상기 2 단계 공정의 첫번째 공정에 해당하는 단계일 수 있다. The step (S10) of forming an antimony (Sb) metal precursor layer on the back electrode of the back electrode-coated substrate of the present invention may be a step corresponding to the first step of the two-step process.

예를 들면, 상기 배면전극이 코팅된 기판의 배면전극 상에 안티모니(Sb) 금속 전구체층을 형성하는 단계(S10)에서, 상기 배면전극이 코팅된 기판은 몰리브덴이 코팅된 소다석회 유리일 수 있고, 상기 몰리브덴이 코팅된 소다석회 유리기판의 몰리브덴이 코팅된 면에 안티모니 금속 전구체층이 형성될 수 있다. For example, in the step (S10) of forming an antimony (Sb) metal precursor layer on the rear electrode of the substrate coated with the rear electrode, the substrate coated with the rear electrode may be molybdenum-coated soda-lime glass. and an antimony metal precursor layer may be formed on the molybdenum-coated surface of the molybdenum-coated soda-lime glass substrate.

상기 안티모니 금속 전구체층을 형성하는 단계(S10)는 안티모니 금속을 상기 배면전극이 코팅된 기판의 표면에 증착하는 단계로, 진공증착법(vacuum evaporation), 스퍼터링(sputtering), 화학기상증착법(chemical vapor deposition), 열분해법(spray pyrolysis) 및 CBD법(chemical bath deposition) 중 어느 하나의 방법, 예를 들면, DC 스퍼터링법을 이용하여 수행될 수 있다. The step of forming the antimony metal precursor layer (S10) is a step of depositing the antimony metal on the surface of the substrate coated with the back electrode, and includes vacuum evaporation, sputtering, and chemical vapor deposition. vapor deposition), thermal decomposition (spray pyrolysis), and CBD (chemical bath deposition) method, for example, it may be performed using a DC sputtering method.

상기 DC 스퍼터링법은 직류전원을 이용한 스퍼터링 방법으로, 타겟이 금속에 한정되나, 구조가 간단하고, 전류량과 박막두께가 거의 정비례하므로 조절이 쉽고, 박막의 균일도가 크다는 장점을 가지고 있는 금속 증착법에 해당한다.The DC sputtering method is a sputtering method using a DC power source, and although the target is limited to metal, the structure is simple, the amount of current and the thickness of the thin film are almost in direct proportion, so it is easy to control, and the uniformity of the thin film is large. do.

예를 들면, 상기 금속 전구체층을 형성하는 단계(S10)는 안티모니를 표적으로 한 상기 DC 스퍼터링 공정을 수행하여 기판, 배면전극 및 안티모니 금속 전구체층이 차례로 적층된 구조를 형성할 수 있다. For example, in the forming of the metal precursor layer ( S10 ), the DC sputtering process targeting antimony may be performed to form a structure in which a substrate, a rear electrode, and an antimony metal precursor layer are sequentially stacked.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 금속 전구체층을 형성하는 단계(S10) 이전에, 배면전극이 코팅된 기판을 세척하는 단계를 추가로 수행할 수 있다. In one embodiment of the present invention, before the step of forming the metal precursor layer (S10), the step of washing the substrate coated with the back electrode may be additionally performed.

상기 기판을 세척하는 단계는 이후 진행되는 금속 전구체층을 형성하는 단계(S10)에서, 금속 전구체층이 용이하게 증착되도록 하기 위하여 진행되는 전처리 공정에 해당하며, 예를 들면, 아세톤, 멘톨 및 탈이온수 등을 이용하여 세척할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The step of cleaning the substrate corresponds to a pretreatment process performed to facilitate deposition of the metal precursor layer in the step of forming the metal precursor layer (S10), which is performed thereafter, for example, acetone, menthol, and deionized water. It may be washed by using, but is not limited to.

다음으로, 본 발명의 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지의 제조방법은 금속 전구체층을 셀레늄 증기 분위기에서 셀렌화하여 안티모니 셀레나이드 광 흡수층을 형성하는 단계(S20)를 포함한다.Next, the manufacturing method of the antimony-selenide thin film solar cell of the present invention includes the step (S20) of forming an antimony-selenide light absorption layer by selenizing the metal precursor layer in a selenium vapor atmosphere.

셀렌화 공정이란, 상술한 2 단계 공정에서 두번째 공정에 해당하는 단계일 수 있고, 금속 전구체와 셀레늄 증기가 접촉하게 되어 반응이 일어나고, 원하는 광 흡수층을 생성하는 공정에 해당한다. 종래의 셀렌화 공정은 셀렌화수소(H2Se) 가스 또는 셀레늄(Se) 증기를 금속 전구체가 배치된 일정 콘테이너 혹은 챔버에 흘리면서 가열하여 챔버내의 온도를 상승시켜 수행되었다. 그러나, 상기 방법으로 수행되는 셀렌화 공정은 상기 셀렌화 공정에서 사용되는 셀렌화수소 가스가 유독성이 있고, 셀렌화 공정시간이 길어 안전설비구축 및 공정시간 측면에서 높은 비용이 필요하다는 단점이 있었다.The selenization process may be a step corresponding to the second process in the two-step process described above, and the metal precursor and selenium vapor come into contact with the reaction to occur, and corresponds to a process of generating a desired light absorption layer. The conventional selenization process was performed by heating hydrogen selenide (H 2 Se) gas or selenium (Se) vapor while flowing into a certain container or chamber in which a metal precursor was disposed to increase the temperature in the chamber. However, the selenization process performed in this way has the disadvantage that the hydrogen selenide gas used in the selenization process is toxic, and the selenization process time is long, which requires high cost in terms of safety facility construction and process time.

상기 셀렌화 공정에 있어서, 상기 셀레늄 증기는 Se8 에서 이량체인 Se2까지의 일련의 고리를 포함하게 되는데, 다량체인 Sex (x>5)을 고온 thermal cracking 혹은 plasma cracking을 하여 Sex (x<4)로 변형시킨 후 증발시키면 확산 및 반응성 측면에서 우수해서, 생성되는 박막의 품질을 높일 수 있다. In the selenide process, the selenium vapor to a series of there is to include a ring, a massive chain Se x (x> 5) in the Se 8 to dimer Se 2 high temperature thermal cracking or plasma cracking Se x (x When it is transformed into <4) and evaporated, it is excellent in diffusion and reactivity, and thus the quality of the resulting thin film can be improved.

따라서, 상기 셀레늄 증기의 생산에 있어서, 셀레늄 증발 속도를 정확하게 제어할 필요성이 있고, 상기 셀레늄의 증발속도는 온도에 따른 증기압(vapor pressure)에 의해 결정되므로, 일반적으로 온도를 조절하여 셀레늄의 증발속도 및 플럭스를 조절할 수 있다. Therefore, in the production of the selenium vapor, there is a need to precisely control the selenium evaporation rate, and since the evaporation rate of selenium is determined by the vapor pressure according to the temperature, the evaporation rate of selenium is generally controlled by temperature. and flux control.

본 발명의 광 흡수층을 형성하는 단계(S20)는 안티모니 금속 전구체층을 셀레늄 증기 분위기에서 셀렌화하여 수행되는데, 상기 셀렌화 공정은 분자빔 에피탁시법(MBE)를 이용하여 수행될 수 있다. Forming the light absorption layer of the present invention (S20) is performed by selenizing the antimony metal precursor layer in a selenium vapor atmosphere, the selenization process may be performed using molecular beam epitaxy (MBE). .

상기 분자빔 에피탁시법은 크누센 셀(Knudsen cell)을 이용하여 수행될 수 있는데, 상기 크누센 셀은 상술한 셀레늄 증기의 생산에 있어, 셀레늄의 증발 속도 및 지속적인 온도를 정확하게 제어하는데 유용할 수 있다.The molecular beam epitaxy method can be performed using a Knudsen cell, which is useful for accurately controlling the evaporation rate and continuous temperature of selenium in the production of the above-described selenium vapor. can

본 명세서 분자빔 에피탁시(MBE; Molecular beam epitaxy)란 초고진공에서 분자빔 증착을 이용해 에피탁시 성장(epitaxial growth)시키는 결정성장법을 의미하고, 주로 화합물 단결정막을 형성하는 데 사용된다. In the present specification, molecular beam epitaxy (MBE) refers to a crystal growth method of epitaxial growth using molecular beam deposition in ultra-high vacuum, and is mainly used to form a compound single crystal film.

분자빔 증착이란 분자빔을 이용한 증착, 즉 증발원에서 나온 증발분자가 서로 부딪히지 않게 비산시켜 기판에 진공 증착시키는 기술을 말한다. 이것은 종래의 진공증착법과 막의 성장기구에서는 기본적으로 같으나 증발원에서 튀어 나온 모든 성분 원소의 분자가 기판 표면에 빔 상태로 입사되고 산란된 분자가 잔류층을 만들지 않도록 되어 있다. 다른 결정성장법과 비교하면 MBE법은 결정성장부와 성장물질의 공급원이 분리되어 있기 때문에 양쪽을 별도로 감시하고 제어 할 수 있고, 셔터를 개폐하여 순간적으로 분자빔의 개시와 정지를 할 수 있고, 성장막 두께의 정밀한 제어나 성장방향에 급격한 조성변화를 만들기가 쉽고, 결정성장 때 막의 조성이나 표면구조 등을 그 자리에서 관찰하고 석출막의 특성을 제어할 수 있다는 장점이 있다. Molecular beam deposition refers to deposition using molecular beams, that is, a technique for vacuum deposition on a substrate by scattering evaporation molecules from an evaporation source so as not to collide with each other. This is basically the same as the conventional vacuum deposition method and the film growth mechanism, but the molecules of all component elements protruding from the evaporation source are incident on the substrate surface in a beam state, and the scattered molecules do not form a residual layer. Compared to other crystal growth methods, the MBE method can monitor and control both sides separately because the crystal growth part and the source of growth material are separated, and by opening and closing the shutter, the molecular beam can be instantaneously started and stopped. It is easy to precisely control the film thickness or to make a rapid composition change in the growth direction, and it is advantageous in that it is possible to observe the composition or surface structure of the film during crystal growth and control the properties of the precipitated film on the spot.

상기 크누센 셀(Knudsen cell)이란 도가니, 가열 필라멘트, 수냉 시스템으로 구성되는 장치로, 상기 도가니의 aspect ratio 조절을 포함한 적정설계를 통하여, 소스의 증발을 균일하게 하고, 증기의 방출이 분자빔 형태로 되게 하게 기판까지 잘 전달될 수 있도록 설계되어 있다. 또한, 상기 크누센 셀은 방출되는 증기의 플럭스를 센서를 통해 측정하여 매우 낮은 증기압을 측정하는데 사용될 수 있고, 나아가, 상기 분자빔 에피탁시를 이용한 셀렌화 공정에서 소스 증발기로서 사용될 수 있다. 상기 가열 필라멘트를 이용한 온도조절에 의해 소스의 증발 속도를 미세하게 제어할 수 있다.The Knudsen cell is a device composed of a crucible, a heating filament, and a water cooling system, and through an appropriate design including adjustment of the aspect ratio of the crucible, the evaporation of the source is uniform, and the emission of the vapor is in the form of a molecular beam It is designed so that it can be transferred well to the substrate. In addition, the Knudsen cell can be used to measure a very low vapor pressure by measuring the flux of the emitted vapor through a sensor, and further, it can be used as a source evaporator in the selenization process using the molecular beam epitaxy. By controlling the temperature using the heating filament, it is possible to finely control the evaporation rate of the source.

도 3을 참조하여 구체적으로 보면, 본 발명의 상기 크누센 셀 및 MBE를 이용한 광 흡수층을 형성하는 단계(S20)는 챔버 내부에 안티모니 금속 전구체층이 형성된 기판 및 셀레늄이 담지된 크누센 셀(Knudsen cell)을 배치하는 단계(S21); 상기 기판을 반응온도까지 승온 가열시키고, 상기 승온 가열 중에 상기 크누센 셀을 가열하여 상기 셀레늄을 증발시키고, 상기 증발된 셀레늄이 상기 기판의 안티모니 금속 전구체층에 증착되는 단계(S22); 및 상기 기판을 반응온도로 유지 가열시키고, 상기 유지 가열 중에 상기 크누센 셀을 가열하여 증발된 셀레늄을 상기 안티모니 금속 전구체층에 계속하여 공급하고, 상기 증착된 셀레늄 및 안티모니가 반응하여 안티모니 셀레나이드를 형성하는 단계(S23)를 포함한다. Referring specifically to FIG. 3, the step of forming the light absorption layer using the Knudsen cell and the MBE of the present invention (S20) is a Knudsen cell ( Placing Knudsen cells) (S21); heating the substrate to a reaction temperature, heating the Knudsen cell during the temperature increase heating to evaporate the selenium, and depositing the evaporated selenium on the antimony metal precursor layer of the substrate (S22); and maintaining and heating the substrate at a reaction temperature, heating the Knudsen cell during the maintenance heating to continuously supply evaporated selenium to the antimony metal precursor layer, and the deposited selenium and antimony react to react with antimony. and forming selenide (S23).

먼저, 본 발명의 광 흡수층을 형성하는 단계(S20)는 챔버 내부에 안티모니 금속 전구체층이 형성된 기판 및 셀레늄이 담지된 크누센 셀을 배치하는 단계(S21)를 포함한다. First, the step of forming the light absorption layer (S20) of the present invention includes the step of disposing the Knudsen cell on which the antimony metal precursor layer is formed and the selenium-supported substrate in the chamber (S21).

상기 단계에서, 안티모니 금속 전구체층이 형성된 기판 및 크누센 셀은 서로 대면하여 배치될 수 있고, 크누센 셀에 담지되는 셀레늄은 분말형 또는 과립형일 수 있고, 상기 챔버의 기본압력은 10-6 Torr로 세팅될 수 있다.In the above step, the substrate on which the antimony metal precursor layer is formed and the Knudsen cell may be disposed to face each other, the selenium supported in the Knudsen cell may be in powder form or granular form, and the basic pressure of the chamber is 10 −6 It can be set to Torr.

다음으로, 본 발명의 광 흡수층을 형성하는 단계(S20)는 기판을 반응온도까지 승온 가열시키고, 상기 승온 가열 중에 상기 크누센 셀을 가열하여 상기 셀레늄을 증발시키고, 상기 증발된 셀레늄이 상기 기판의 안티모니 금속 전구체층에 증착되는 단계(S22) 및 상기 기판을 반응온도로 유지 가열시키고, 상기 유지 가열 중에 상기 크누센 셀을 가열하여 증발된 셀레늄을 상기 안티모니 금속 전구체층에 계속하여 공급하고, 상기 증착된 셀레늄 및 안티모니가 반응하여 안티모니 셀레나이드를 형성하는 단계(S23)를 포함한다. Next, in the step of forming the light absorption layer of the present invention (S20), the substrate is heated to a reaction temperature, the Knudsen cell is heated during the heating to increase the temperature to evaporate the selenium, and the evaporated selenium is the substrate. depositing on the antimony metal precursor layer (S22) and maintaining and heating the substrate to a reaction temperature, heating the Knudsen cell during the maintenance and heating to continuously supply evaporated selenium to the antimony metal precursor layer, and reacting the deposited selenium and antimony to form antimony selenide (S23).

본 발명의 일 실시예에서, 상기 기판 및 크누센셀은 각각 가열 장치를 포함할 수 있고, 각각의 가열 장치를 이용하여 가열을 각각 진행 할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the substrate and the Knusensel may each include a heating device, and each heating device may be used for heating.

상기 증발된 셀레늄이 상기 기판의 안티모니 금속 전구체층에 증착되는 단계(S22) 및 증착된 셀레늄 및 안티모니가 반응하여 안티모니 셀레나이드를 형성하는 단계(S23)에서, 상기 반응온도는 300 ℃ 내지 500 ℃, 예를 들면, 350 ℃ 내지 450 ℃일 수 있다. In the step (S22) in which the evaporated selenium is deposited on the antimony metal precursor layer of the substrate and the deposited selenium and antimony are reacted to form antimony selenide (S23), the reaction temperature is 300 ℃ to It may be 500 °C, for example, 350 °C to 450 °C.

상기 반응온도가 300 ℃ 미만인 경우, 안티모니 셀레나이드 광 흡수층이 생성되지 않을 수 있고, 상기 반응온도가 500 ℃ 초과인 경우, 안티모니 셀레나이드가 분해될 수 있다. When the reaction temperature is less than 300 °C, the antimony selenide light absorption layer may not be formed, and when the reaction temperature is higher than 500 °C, antimony selenide may be decomposed.

상기 셀레늄은 녹는점이 약 220 ℃인 금속으로, 온도가 상승함에 따라, 약 150 ℃ 내지 200 ℃에서 결정화 될 수 있고, 약 200 ℃이상의 온도, 예를 들면 250 ℃에서는 상기 결정화된 셀레늄이 녹아 증기형태로 변화할 수 있다. The selenium is a metal having a melting point of about 220 ℃, and as the temperature rises, it can be crystallized at about 150 ℃ to 200 ℃, and at a temperature of about 200 ℃ or more, for example, 250 ℃, the crystallized selenium is melted to form a vapor can be changed to

예를 들면, 상기 증발된 셀레늄이 상기 기판의 안티모니 금속 전구체층에 증착되는 단계(S22)에서, 기판을 상기 범위의 반응온도까지 승온 시키는 동안, 크누센 셀을 가열하여, 상기 크누센 셀이 약 220 ℃ 이상의 온도가 되면, 상기 크누센 셀에 담지된 셀레늄은 증발되어 약 220 ℃ 이상의 온도를 가지는 안티모니 금속 전구체층에 증착되기 시작할 수 있고, 이후, 상기 기판의 온도가 반응온도에 이르기까지는 안티모니 및 셀레늄의 반응은 일어나지 않고, 증기형태의 셀레늄만이 상기 금속 전구체층에 계속하여 증착되어 있을 수 있다. For example, in the step (S22) in which the evaporated selenium is deposited on the antimony metal precursor layer of the substrate, the Knudsen cell is heated while the substrate is heated to the reaction temperature in the above range, so that the Knudsen cell is When the temperature reaches about 220 ° C. or higher, selenium supported in the Knudsen cell is evaporated and can start to be deposited on the antimony metal precursor layer having a temperature of about 220 ° C. or higher, and thereafter, until the temperature of the substrate reaches the reaction temperature The reaction between antimony and selenium does not occur, and only selenium in vapor form may be continuously deposited on the metal precursor layer.

이때, 상기 셀레늄의 증발온도는 일 실시예에 따른 것으로, 챔버내의 진공도가 증가함에 따라 상기 셀레늄의 증발온도는 상술한 온도(약 220 ℃)보다 더 낮아질 수 있다. In this case, the evaporation temperature of the selenium is according to an embodiment, and as the vacuum degree in the chamber increases, the evaporation temperature of the selenium may be lower than the above-described temperature (about 220 ℃).

본 발명의 일 실시예에서, 상기 증착되는 단계(S22)에서, 상기 승온 가열 시키는 공정은 20 분 내지 40 분 동안 수행될 수 있다. In one embodiment of the present invention, in the depositing step (S22), the heating process to increase the temperature may be performed for 20 minutes to 40 minutes.

상기 승온 가열시간동안 상기 증기형태의 셀레늄은 상기 안티모니 금속 전구체층에 충분히 증착되어 후술하는 단계에서 안티모니와 반응하기에 충분한 양에 해당할 수 있다. During the heating time to increase the temperature, the vapor form of selenium may be sufficiently deposited on the antimony metal precursor layer to correspond to an amount sufficient to react with antimony in a step to be described later.

상기 안티모니 금속 전구체층의 표면에 증착된 셀레늄 및 안티모니는 약 300 ℃ 이상의 온도에서부터 반응하여 안티모니 셀레나이드(Sb2Se3) 이성분계상이 생성될 수 있다. 또한, 약 500 ℃이상의 온도에서는 상기 안티모니 셀레나이드가 분해되어 안티모니 금속상이 형성될 수 있다. Selenium and antimony deposited on the surface of the antimony metal precursor layer may be reacted at a temperature of about 300° C. or higher to form an antimony selenide (Sb 2 Se 3 ) binary phase. In addition, at a temperature of about 500° C. or higher, the antimony selenide may be decomposed to form an antimony metal phase.

예를 들면, 상기 증착된 셀레늄 및 안티모니가 반응하여 안티모니 셀레나이드를 형성하는 단계(S23)에서, 상기 기판의 온도가 반응온도에 도달하면, 상기 안티모니 금속 전구체층의 표면에 증착된 셀레늄 및 안티모니는 반응하여 안티모니 셀레나이드를 생성할 수 있는데, 상기 기판이 반응온도에 도달하면 상기 기판의 온도는 유지 가열 되고, 상기 기판의 온도가 유지 가열되는 동안 크누센 셀에 담지된 셀레늄은 셀레늄의 녹는점 이상의 온도에서 계속하여 셀레늄 증기를 생성하여 이를 상기 안티모니 금속 전구체층에 공급할 수 있다. For example, in the step (S23) of the deposited selenium and antimony reacting to form antimony selenide, when the temperature of the substrate reaches the reaction temperature, selenium deposited on the surface of the antimony metal precursor layer And antimony may react to generate antimony selenide. When the substrate reaches the reaction temperature, the temperature of the substrate is maintained and heated, and the selenium supported in the Knudsen cell is heated while the temperature of the substrate is maintained and heated. By continuously generating selenium vapor at a temperature above the melting point of selenium, it may be supplied to the antimony metal precursor layer.

본 발명의 일 실시예에서의 셀렌화 공정은 증기 형태의 셀레늄이 상기 안티모니 전구체층과 증착되어 접촉하고, 이후 상기 셀레늄 및 안티모니 금속이 반응하여 안티모니 셀레나이드를 형성하는 메커니즘을 가지고 있고, 셀레늄 및 안티모니의 반응온도는 300 ℃ 내지 500 ℃이다. The selenization process in an embodiment of the present invention has a mechanism in which selenium in vapor form is deposited and contacted with the antimony precursor layer, and then the selenium and the antimony metal react to form antimony selenide, The reaction temperature of selenium and antimony is 300 °C to 500 °C.

그러나, 상기 증발된 셀레늄이 상기 기판의 안티모니 금속 전구체층에 증착되는 단계(S22) 및 증착된 셀레늄 및 안티모니가 반응하여 안티모니 셀레나이드를 형성하는 단계(S23)에서, 상기 챔버내에 배치시킨 기판 및 크누센 셀의 온도를 조절하는 방법에 따라 안티모니 셀레나이드가 생성되지 않을 수도 있다. However, in the step of depositing the evaporated selenium on the antimony metal precursor layer of the substrate (S22) and the step of reacting the deposited selenium and antimony with antimony to form antimony selenide (S23), Antimony selenide may not be generated depending on the method of controlling the temperature of the substrate and the Knudsen cell.

예를 들면, i) 크누센 셀을 가열하여 셀레늄 증기를 생성시켜 이를 상기 기판의 금속 전구체층에 증착시킨 후, 기판을 반응온도로 가열하거나, ii) 기판의 온도를 상기 반응온도로 가열한 후, 크누센 셀을 가열하여 가열하여 셀레늄 증기를 생성시켜 이를 상기 반응온도로 가열된 기판의 금속 전구체층에 증착시키는 경우에는 충분한 안티모니 셀레나이드가 생성되지 않을 수 있다. For example, i) heating the Knudsen cell to generate selenium vapor and depositing it on the metal precursor layer of the substrate, and then heating the substrate to the reaction temperature, or ii) heating the temperature of the substrate to the reaction temperature , when the Knudsen cell is heated to generate selenium vapor and deposited on the metal precursor layer of the substrate heated to the reaction temperature, sufficient antimony selenide may not be generated.

상기 i) 의 경우에는 상기 기판의 온도가 충분하지 않아 증발하여 안티모니 금속 전구체 층에 증착되어 있던 셀레늄이 상기 기판의 온도가 반응온도에 도달하여 안티모니와 반응하기 전에 탈락되어 안티모니 셀레나이드를 생성할만큼의 충분한 셀레늄이 안티모니 금속 전구체층에 남아 있지 않게 될 수 있고, 상기 ii) 의 경우에는 셀레늄의 녹는점이 약 220 ℃인 점에 비추어, 기판의 온도가 이미 상기 셀레늄의 녹는점을 상회하는 온도인 바, 안티모니 금속 전구체 층에 증착되기 전에 증발하여 안티모니 셀레나이드를 생성할만큼의 충분한 셀레늄이 안티모니 금속 전구체층에 남아 있지 않게 될 수 있다. In the case of i), selenium evaporated and deposited on the antimony metal precursor layer because the temperature of the substrate is not sufficient is removed before the temperature of the substrate reaches the reaction temperature and reacts with antimony to form antimony selenide. There may not be enough selenium left in the antimony metal precursor layer to produce, and given that the melting point of selenium in case ii) is about 220° C., the temperature of the substrate is already above the melting point of selenium. temperature, there may not be enough selenium remaining in the antimony metal precursor layer to evaporate to form antimony selenide before being deposited on the antimony metal precursor layer.

따라서, 본 발명은 기판을 반응온도까지 승온 가열시키고, 상기 승온 가열 중에 상기 크누센 셀을 가열하여 상기 셀레늄을 증발시키고, 상기 증발된 셀레늄이 상기 기판의 안티모니 금속 전구체층에 증착되는 단계(S22); 및 상기 기판을 반응온도로 유지 가열시키고, 상기 유지 가열 중에 상기 크누센 셀을 가열하여 증발된 셀레늄을 상기 안티모니 금속 전구체층에 계속하여 공급하고, 상기 증착된 셀레늄 및 안티모니가 반응하여 안티모니 셀레나이드를 형성하는 단계(S23)를 수행함으로써, 안티모니 셀레나이드 광 흡수층을 효율적으로 형성할 수 있다. Therefore, the present invention heats the substrate to a reaction temperature, heats the Knudsen cell during the heating to evaporate the selenium, and deposits the evaporated selenium on the antimony metal precursor layer of the substrate (S22). ); and maintaining and heating the substrate at a reaction temperature, heating the Knudsen cell during the maintenance heating to continuously supply evaporated selenium to the antimony metal precursor layer, and the deposited selenium and antimony react to react with antimony. By performing the step of forming selenide (S23), it is possible to efficiently form the antimony selenide light absorption layer.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 증발된 셀레늄이 상기 기판의 안티모니 금속 전구체층에 증착되는 단계(S22) 및 증착된 셀레늄 및 안티모니가 반응하여 안티모니 셀레나이드를 형성하는 단계(S23)에서 작동 압력은 10-1 Torr 내지 10-3 Torr일 수 있고, 상기 안티모니 셀레나이드를 형성하는 단계(S23)는 5 분 내지 20 분 동안 수행될 수 있다. In an embodiment of the present invention, in the step of depositing the evaporated selenium on the antimony metal precursor layer of the substrate (S22) and the step of reacting the deposited selenium and antimony to form antimony selenide (S23) The working pressure may be 10 −1 Torr to 10 −3 Torr, and the step of forming the antimony selenide (S23) may be performed for 5 to 20 minutes.

종래의 셀렌화 공정은 공정시간이 길어 높은 비용이 필요하다는 단점이 있었으나, 본 발명의 셀렌화 공정은 시간이 단축된다는 장점이 있다.Conventional selenization process has the disadvantage that a long process time requires high cost, but the selenization process of the present invention has the advantage that the time is shortened.

본 발명의 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지의 제조방법은 안티모니 셀레나이드 광 흡수층을 형성하는 단계(S20)이후, 상기 안티모니 셀레나이드 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계(S30); 상기 버퍼층 상에 투명전극을 형성하는 단계(S40); 및 상기 투명전극 상에 전면전극을 형성하는 단계(S50)를 포함할 수 있다. The method for manufacturing an antimony-selenide thin film solar cell of the present invention includes: after forming an antimony-selenide light-absorbing layer (S20), forming a buffer layer on the antimony-selenide light-absorbing layer (S30); forming a transparent electrode on the buffer layer (S40); and forming a front electrode on the transparent electrode (S50).

상기 버퍼층을 형성하는 단계(S30) 내지 전면전극을 형성하는 단계(S50)는 무기 박막 태양전지의 기술분야에서 자명한 물질 및 방법을 이용하여 수행될 수 있으며, 본 발명에서는 이를 제한하지 않는다. The step of forming the buffer layer (S30) to the step of forming the front electrode (S50) may be performed using materials and methods well known in the art of inorganic thin film solar cells, and the present invention is not limited thereto.

예를 들면, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 버퍼층은 ZnS, Zn(S,O), Zn(OH,S), ZnS(O,OH), ZnSe, ZnInS, ZnInSe, ZnMgO, Zn(Se,OH),ZnSnO, ZnO, CdS, CdZnS, InSe, InOH, In(OH,S), In(OOH,S), In(S,O) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되고, 상기 버퍼층을 형성하는 단계(S30)는 용액성장법(CBD), 전착법(Electrodeposition), 동시증착법(Coevaporation), 스퍼터링법(Sputtering), 원자층성장법(Atomic Layer Epitaxy), 원자층증착법(Atomic Layer Deposition), 화학기상증착법(CVD), 유기금속화학기상증착법(MOCVD), 분자선성장법(MBE), 분무열분해법(Spray pyrolysis), ILGAR(Ion Layer Gas Reaction), 레이저증착법(Pulsed Laser Deposition)중에서 적어도 어느 하나의 방법으로 수행될 수 있다. For example, in one embodiment of the present invention, the buffer layer is ZnS, Zn(S,O), Zn(OH,S), ZnS(O,OH), ZnSe, ZnInS, ZnInSe, ZnMgO, Zn(Se, OH), ZnSnO, ZnO, CdS, CdZnS, InSe, InOH, In(OH,S), In(OOH,S), In(S,O) Step S30 is a solution growth method (CBD), an electrodeposition method (Electrodeposition), a coevaporation method (Coevaporation), a sputtering method (Sputtering), an atomic layer growth method (Atomic Layer Epitaxy), an atomic layer deposition method (Atomic Layer Deposition), chemical At least one of vapor deposition (CVD), organometallic chemical vapor deposition (MOCVD), molecular beam growth (MBE), spray pyrolysis, ILGAR (Ion Layer Gas Reaction), and pulsed laser deposition method can be carried out.

예를 들면, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 투명전극은 RF 마그네트론 스퍼터링(radio frequency magnetron sputtering) 방법을 이용하여 상기 버퍼층 상에 형성할 수 있다. 투명전극은 예를 들어, Al이 도핑된 ZnO 박막(이하, ZnO:Al 박막)을 사용할 수 있다. 투명전극의 증착은 RF 마그네트론 스퍼터링을 주로 사용하나, 경우에 따라, DC, 반응성 스퍼터링 및 유기금속화학증착법 등을 이용할 수도 있다.For example, in an embodiment of the present invention, the transparent electrode may be formed on the buffer layer using a radio frequency magnetron sputtering method. For the transparent electrode, for example, a ZnO thin film doped with Al (hereinafter, ZnO:Al thin film) may be used. For deposition of the transparent electrode, RF magnetron sputtering is mainly used, but in some cases, DC, reactive sputtering, organic metal chemical vapor deposition, etc. may be used.

예를 들면, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 전면전극은 산화아연, 산화갈륨, 산화알루미늄, 산화인듐, 산화납, 산화구리, 산화티탄, 산화주석, 산화철, 이산화주석, 인듐주석산화물 중에서 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되고, 상기 전면전극을 형성하는 단계(S50)는 RF 스퍼터링법, 반응성 스퍼터링법, 증발증착법 (Evaporation), 전자선증착법 (E-beam evaporation), 유기금속화학증착법(MOCVD), 원자층성장법(Atomic Layer Epitaxy), 원자층증착법(Atomic Layer Deposition), 분자선성장법(MBE), 전착법(Electrodeposition) 중에서 어느 하나의 방법을 사용하여 수행될 수 있다. For example, in one embodiment of the present invention, the front electrode is at least one of zinc oxide, gallium oxide, aluminum oxide, indium oxide, lead oxide, copper oxide, titanium oxide, tin oxide, iron oxide, tin dioxide, and indium tin oxide. Consists of including any one, and the step of forming the front electrode (S50) is RF sputtering method, reactive sputtering method, evaporation method (Evaporation), electron beam evaporation method (E-beam evaporation), metal organometallic chemical vapor deposition (MOCVD), An atomic layer epitaxy (Atomic Layer Epitaxy) method, an atomic layer deposition method (Atomic Layer Deposition), molecular beam growth method (MBE), it may be carried out using any one method of the electrodeposition method (Electrodeposition).

본 발명의 일 양태는 상술한 양태에서 설명한 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지의 제조방법으로 제조된 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지를 제공한다. One aspect of the present invention provides an antimony-selenide thin film solar cell manufactured by the method of manufacturing the antimony-selenide thin film solar cell described in the above-described aspect.

도 1을 참조하면, 본 발명의 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지는 기판, 배면전극, 안티모니 셀레나이드 광 흡수층, 버퍼층, 투명전극 및 전면전극으로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 1 , the antimony-selenide thin film solar cell of the present invention may include a substrate, a rear electrode, an antimony-selenide light absorption layer, a buffer layer, a transparent electrode, and a front electrode.

상기 기판, 배면전극, 안티모니 셀레나이드 광 흡수층, 버퍼층, 투명전극 및 전면전극에 대한 설명은 상기 양태에서 설명한 것으로 갈음한다. The description of the substrate, the rear electrode, the antimony selenide light absorption layer, the buffer layer, the transparent electrode, and the front electrode is replaced with that described in the above embodiment.

본 발명은 저비용, 저독성의 특성을 가지고, 안정성이 향상된 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지를 제공할 수 있다. The present invention can provide an antimony selenide thin film solar cell with improved stability and low cost, low toxicity.

실시예Example

실시예 1. 안티모니 셀레나이드 광 흡수층의 제조Example 1. Preparation of antimony selenide light absorbing layer

1.1 기판의 세척1.1 Cleaning the substrate

몰리브덴(Mo)이 코팅 된 소다석회유리(soda-lime glass; SLG) 기판을 아세톤(99.8%, DUKSAN PURE CHEMICALS, 한국), 멘톨(99.8%, DUKSAN REAGENTS, 한국) 및 Smart ROB(Heal Force Bio-meditech Holdings Limited, 중국)을 이용하여 제조한 탈이온수(DI water)로 순차적으로 세정하고, 30 분간 질소 가스로 건조시켰다.Soda-lime glass (SLG) substrate coated with molybdenum (Mo) was treated with acetone (99.8%, DUKSAN PURE CHEMICALS, Korea), menthol (99.8%, DUKSAN REAGENTS, Korea) and Smart ROB (Heal Force Bio- It was sequentially washed with deionized water (DI water) prepared using meditech Holdings Limited, China), and dried with nitrogen gas for 30 minutes.

1.2 안티모니 금속 전구체층 형성1.2 Formation of Antimony Metal Precursor Layer

상기 1.1에서 세척된 기판 및 99.999 % 순도의 안티모니 표적(직경=10.6 cm, 두께=0.635icm, iTASCO, 한국)을 초기에 스퍼터링 챔버에 로딩하여 표적과 기판 사이의 거리가 10 cm가 되도록 하였다. The substrate cleaned in 1.1 and an antimony target of 99.999% purity (diameter = 10.6 cm, thickness = 0.635 icm, iTASCO, Korea) were initially loaded into the sputtering chamber so that the distance between the target and the substrate was 10 cm.

스퍼터링 챔버를 1.33 X 10-4 Pa의 기본 압력으로 배기시키고, 0.67 Pa의 불활성 대기/작동 압력을 유지하기 위하여 질량 유량 제어기(모델:URS-100-5 MFC 컨트롤러, 미국 Unit Instruments)를 통해 25 sccm 아르곤 가스를 스퍼터링 챔버로 유입시키고, 150 W의 DC 전력을 안티모니 표적에 적용하였다. The sputtering chamber was evacuated to a base pressure of 1.33 X 10 -4 Pa, and 25 sccm through a mass flow controller (model: URS-100-5 MFC controller, Unit Instruments, USA) to maintain an inert atmosphere/working pressure of 0.67 Pa. Argon gas was introduced into the sputtering chamber, and DC power of 150 W was applied to the antimony target.

안티모니 표적을 10 분 동안 사전 스퍼터링 하여 표면 오염을 제거하고, 안티모니 금속 전구체 층은 4 rpm에서 5 분동안 증착되었다. The antimony target was pre-sputtered for 10 min to remove surface contamination, and an antimony metal precursor layer was deposited at 4 rpm for 5 min.

1.3 안티모니 셀레나이드 광 흡수층 형성1.3 Formation of antimony selenide light absorption layer

상기 1.2에서 제조된 안티모니 금속 전구체층이 증착된 기판 및 셀레늄분말을 포함하는 크누센셀을 MBE 챔버에 배치시키고, 기판의 온도를 400 ℃로 가열하는 동시에 크누센 셀을 300 ℃로 가열함으로써 셀레늄 증기를 생성하여, 승온 중에 셀레늄 증기를 상기 안티모니 금속 전구체층에 증착시키고, 400 ℃의 일정한 온도 및 10-2 Torr의 압력에서 10 분 동안 어닐링하여 안티모니 셀레나이드 광 흡수층을 형성하였다. Selenium vapor by placing the substrate on which the antimony metal precursor layer prepared in 1.2 is deposited and the Knussen cell including the selenium powder in the MBE chamber, and heating the substrate to 400 °C while simultaneously heating the Knudsen cell to 300 °C was produced, selenium vapor was deposited on the antimony metal precursor layer during elevated temperature, and annealed at a constant temperature of 400 ° C. and a pressure of 10 -2 Torr for 10 minutes to form an antimony selenide light absorption layer.

도 4에 상기 실시예 1의 모식도를 도시하였고, 실시예 1의 경우 안티모니 셀레나이드 광 흡수층이 형성되는 것을 확인할 수 있었다. 4 is a schematic diagram of Example 1, and in the case of Example 1, it was confirmed that an antimony selenide light absorbing layer was formed.

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예 1에서, 상기 실시예 1.3의 공정 대신에, 크누센 셀을 먼저 가열하여 셀레늄 증기를 생성하여 안티모니 금속 전구체층에 증착시키고, 기판을 400 ℃로 가열하여 수행하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 안티모니 셀레나이드 광 흡수층을 형성하였다. In Example 1, instead of the process of Example 1.3, the Knudsen cell was first heated to generate selenium vapor, deposited on the antimony metal precursor layer, and the substrate was heated to 400 ° C. An antimony selenide light absorption layer was formed in the same manner as in Example 1.

도 4에 상기 비교예 1의 모식도를 도시하였고, 비교예 1의 경우 안티모니 셀레나이드 광 흡수층이 형성되지 않는 것을 확인할 수 있었다. 4 is a schematic diagram of Comparative Example 1, and in Comparative Example 1, it was confirmed that the antimony selenide light absorbing layer was not formed.

비교예 2Comparative Example 2

상기 실시예 1에서, 상기 실시예 1.3의 공정 대신에, 기판을 400 ℃로 먼저 가열하고, 크누센 셀을 나중에 가열하여 셀레늄 증기를 생성하여 안티모니 금속 전구체층에 증착시키는 공정을 수행하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 안티모니 셀레나이드 광 흡수층을 형성하였다. In Example 1, instead of the process of Example 1.3, the substrate was first heated to 400° C., and the Knudsen cell was heated later to generate selenium vapor and deposit the antimony metal precursor layer on the antimony metal precursor layer. Then, in the same manner as in Example 1, an antimony selenide light absorption layer was formed.

도 4에 상기 비교예 2의 모식도를 도시하였고, 비교예 2의 경우 안티모니 셀레나이드 광 흡수층이 형성되지 않는 것을 확인할 수 있었다. 4 is a schematic diagram of Comparative Example 2, and in Comparative Example 2, it was confirmed that the antimony selenide light absorbing layer was not formed.

실험예 1. 셀렌화 최적 공정온도 선정Experimental Example 1. Selection of optimal selenization process temperature

상기 실시예 1의 안티모니 셀레나이드 광 흡수층의 생성여부를 확인하기 위하여, 안티모니와 셀레늄의 반응 메커니즘을 연구하는 실험을 수행하였다. In order to confirm whether the antimony-selenide light absorbing layer of Example 1 was generated, an experiment was conducted to study the reaction mechanism between antimony and selenium.

스퍼터 증착을 통해 안티모니(Sb)를 몰리브덴(Mo)이 코팅된 소다석회 유리(SLG) 기판위에 증착하고, 그위에 셀레늄(Se)을 증발시켜 SLG/Mo/Sb/Se와 같은 구조의 전구체를 생성하였다(도 5).Antimony (Sb) is deposited on a molybdenum (Mo)-coated soda-lime glass (SLG) substrate through sputter deposition, and selenium (Se) is evaporated thereon to form a precursor having the same structure as SLG/Mo/Sb/Se. generated (Fig. 5).

도 6에 도시한 In-situ high-temperature X-ray diffraction(HT-XRD)를 이용하여 셀레늄 증기 분위기에서 상기 SLG/Mo/Sb/Se 전구체를 승온 속도를 20 °C/min로 하여 승온시켜 가면서 매 50 ℃마다 XRD 분석을 시행하여 온도에 따른 결정상의 변화를 관찰하여 안티모니의 셀렌화 반응 메커니즘을 분석하고, 결과를 도 7에 도시하였다. Using the in-situ high-temperature X-ray diffraction (HT-XRD) shown in FIG. 6 , the SLG/Mo/Sb/Se precursor was heated at a temperature increase rate of 20 °C/min in a selenium vapor atmosphere. The selenization reaction mechanism of antimony was analyzed by observing the change of the crystal phase according to temperature by performing XRD analysis every 50 °C, and the results are shown in FIG. 7 .

도 7을 참조하면, 초기 상온 상태에서는 안티모니에 해당하는 peak이 발견되지 않은바, 결정상이 아닌 것으로 판단할 수 있었고, 초기 전구체에 증착된 셀레늄의 경우는 2θ = 23 ° 내지 24 ° 부근에서 약한 peak이 발견되는 것으로 보아 결정성이 부족한 무정형(amorphous)인 것으로 판단할 수 있었다. 7, the peak corresponding to antimony was not found in the initial room temperature state, so it could be determined that it was not a crystalline phase, and in the case of selenium deposited in the initial precursor, 2θ = 23 ° to 24 ° weak From the fact that the peak was found, it could be determined that it was amorphous with insufficient crystallinity.

이후, 온도가 상승함에 따라 셀레늄이 약 150 ℃ 내지 200 ℃에서 결정화 되었다가 약 250 ℃에서 결정이 녹으면서 XRD peak 이 사라졌고, 약 300 ℃부터 안티모니 셀레나이드(Sb2Se3) 이성분계상이 생성되기 시작하였으며, 약 500 ℃에서부터 오히려 안티모니 셀레나이드가 분해되어 안티모니 금속상이 검출된 것을 확인할 수 있었다. Then, as the temperature increased, selenium was crystallized at about 150 ℃ to 200 ℃, and then the XRD peak disappeared as the crystal was melted at about 250 ℃, and from about 300 ℃, antimony selenide (Sb 2 Se 3 ) binary phase It was confirmed that the antimony metal phase was detected as antimony selenide was rather decomposed from about 500 °C.

따라서, 안티모니 셀레나이드의 반응적정온도는 약 350 ℃ 내지 450 ℃범위에서 가능한 한 높은 온도를 선택하는 것이 바람직할 것으로 예상할 수 있었다. Therefore, it could be expected that the optimum reaction temperature of antimony selenide should be selected as high as possible in the range of about 350 °C to 450 °C.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (10)

배면전극이 코팅된 기판의 배면전극 상에 안티모니 금속 전구체층을 형성하는 단계; 및
상기 안티모니 금속 전구체층을 셀레늄 증기 분위기에서 셀렌화하여 안티모니 셀레나이드(Sb2Se3) 광 흡수층을 형성하는 단계;
를 포함하는 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지의 제조방법.
forming an antimony metal precursor layer on the rear electrode of the substrate coated with the rear electrode; and
Selenizing the antimony metal precursor layer in a selenium vapor atmosphere to form an antimony selenide (Sb 2 Se 3 ) light absorption layer;
A method of manufacturing an antimony selenide thin film solar cell comprising a.
제 1 항에 있어서,
상기 안티모니 금속 전구체층을 형성하는 단계는 진공증착법, 스퍼터링, 화학기상증착법, 열분해법 및 CBD법 중 어느 하나의 방법에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The step of forming the antimony metal precursor layer is a method of manufacturing an antimony-selenide thin film solar cell, characterized in that it is performed by any one of a vacuum deposition method, sputtering, chemical vapor deposition, thermal decomposition, and CBD method.
제 1 항에 있어서,
상기 안티모니 셀레나이드 광 흡수층을 형성하는 단계는 분자빔 에피탁시법(MBE)을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The forming of the antimony-selenide light absorption layer is a method of manufacturing an antimony-selenide thin film solar cell, characterized in that it is performed using molecular beam epitaxy (MBE).
제 1 항에 있어서,
상기 안티모니 셀레나이드 광 흡수층을 형성하는 단계는,
챔버 내부에 안티모니 금속 전구체층이 형성된 기판 및 셀레늄이 담지된 크누센 셀을 배치하는 단계;
상기 기판을 반응온도까지 승온 가열시키고, 상기 승온 가열 중에 상기 크누센 셀을 가열하여 상기 셀레늄을 증발시키고, 상기 증발된 셀레늄이 상기 기판의 안티모니 금속 전구체층에 증착되는 단계; 및
상기 기판을 반응온도로 유지 가열시키고, 상기 유지 가열 중에 상기 크누센 셀을 가열하여 증발된 셀레늄을 상기 안티모니 금속 전구체층에 계속하여 공급하고, 상기 증착된 셀레늄 및 안티모니가 반응하여 안티모니 셀레나이드를 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The step of forming the antimony selenide light absorption layer,
disposing a substrate on which an antimony metal precursor layer is formed and a Knudsen cell on which selenium is supported in the chamber;
heating the substrate to a reaction temperature, heating the Knudsen cell during the heating to increase the temperature to evaporate the selenium, and depositing the evaporated selenium on the antimony metal precursor layer of the substrate; and
The substrate is maintained and heated to a reaction temperature, and selenium evaporated by heating the Knudsen cell during the maintenance heating is continuously supplied to the antimony metal precursor layer, and the deposited selenium and antimony react to react with antimony selenium. forming nides;
A method of manufacturing an antimony-selenide thin film solar cell comprising a.
제 4 항에 있어서,
상기 반응온도는 300 ℃ 내지 500 ℃인 것을 특징으로 하는 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지의 제조방법.
5. The method of claim 4,
The reaction temperature is a method of manufacturing an antimony selenide thin film solar cell, characterized in that 300 ℃ to 500 ℃.
제 4 항에 있어서,
상기 증착되는 단계에서,
상기 기판을 반응온도까지 승온 가열시키는 공정은 20 분 내지 40 분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지의 제조방법.
5. The method of claim 4,
In the deposition step,
The method of manufacturing an antimony-selenide thin film solar cell, characterized in that the step of heating the substrate to the reaction temperature is performed for 20 to 40 minutes.
제 4 항에 있어서,
상기 안티모니 셀레나이드를 형성하는 단계는 5 분 내지 20 분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지의 제조방법.
5. The method of claim 4,
The method of manufacturing an antimony-selenide thin film solar cell, characterized in that the step of forming the antimony-selenide is performed for 5 to 20 minutes.
제 1 항에 있어서,
상기 안티모니 셀레나이드 광 흡수층을 형성하는 단계는 10-1 Torr 내지 10-3 Torr의 압력에서 수행되는 것을 특징으로 하는 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The forming of the antimony-selenide light absorption layer is a method of manufacturing an antimony-selenide thin film solar cell, characterized in that it is performed at a pressure of 10 -1 Torr to 10 -3 Torr.
제 1 항에 있어서,
상기 안티모니 셀레나이드 광 흡수층을 형성하는 단계 이후에,
상기 안티모니 셀레나이드 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계;
상기 버퍼층 상에 투명전극을 형성하는 단계; 및
상기 투명전극 상에 전면전극을 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지의 제조방법.
The method of claim 1,
After forming the antimony selenide light absorption layer,
forming a buffer layer on the antimony selenide light absorption layer;
forming a transparent electrode on the buffer layer; and
forming a front electrode on the transparent electrode;
A method of manufacturing an antimony-selenide thin film solar cell comprising a.
제 1 항의 방법으로 제조된 안티모니 셀레나이드 박막 태양전지.An antimony-selenide thin film solar cell manufactured by the method of claim 1 .
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