KR20220141517A - CZTS 태양전지의 ZnS(e) 상 제어 방법 및 박막 태양전지 광흡수층의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 다양한 실시예에 따른 ZnS(e) 상 제어 방법 및 박막 태양전지 광흡수층의 제조 방법은, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 후면 전극을 형성하는 단계; 상기 후면 전극 상에 광흡수층의 전구체를 형성하는 단계; 및 상기 전구체를 열처리하는 단계를 포함하고, 상기 열처리하는 단계는 열처리 공정 중 수소 가스를 도입하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명의 다양한 실시예는 CZTS 태양전지의 ZnS(e) 상 제어 방법 및 박막 태양전지 광흡수층의 제조 방법에 관한 것이다. 자세하게는, 열처리 공정 중 발생하는 광흡수층의 ZnS(e) 이차상을 제어할 수 있는 CZTS 태양전지의 ZnS 상 제어 방법 및 박막 태양전지 광흡수층의 제조 방법에 관한 것이다.
CIGS 화합물 태양전지는 In, Ga 재료가 고가라는 단점으로 인하여, In, Ga을 Zn, Sn으로 대체함으로써 새로운 태양전지를 제작하는 연구가 진행되고 있고, CZTS 태양전지가 각광받고 있다. Zn 와 Sn이 자연적으로 매장량이 매우 풍부한 원소이고, 상대적으로 값싸며, 유해성이 낮기 때문에 친환경적인 광흡수층 물질로 평가받고 있다.
한편, CZTS 광흡수층 태양전지를 제조하기 위해서는, 금속 전구체를 증착한 후, 2단계 공정을 통해 CZTSSe를 합성하는 공정으로 진행되고 있으며, 이는 비용 측면과 고효율을 구현할 수 있는 장점을 가지고 있다. 특히 황화수소 분위기에서 열처리하는 방법을 통해 Zn 휘발을 막아 조성비 조절의 안정성을 확보하고, 가장 우수한 효율의 CZTS계 태양전지를 제조할 수 있다고 알려져 있다. 하지만 열처리 공정 중 발생하는 ZnS(e) 이차상을 제어할 수 없어 광흡수층 내 결함으로 작용한다는 문제가 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서는, 열처리 공정 중 발생하는 광흡수층의 ZnS(e) 이차상을 제어할 수 있는 CZTS 태양전지의 ZnS(e) 상 제어 방법 및 박막 태양전지 광흡수층의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 ZnS(e) 상 제어 방법 및 박막 태양전지 광흡수층의 제조 방법은, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 후면 전극을 형성하는 단계; 상기 후면 전극 상에 광흡수층의 전구체를 형성하는 단계; 및 상기 전구체를 열처리하는 단계를 포함하고, 상기 열처리하는 단계는 열처리 공정 중 수소 가스를 도입하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 열처리하는 단계는, 열처리 장비 내에 전구체 및 셀렌 금속을 준비하고, 황화 수소 분위기에서 진행되는 것을 특징으로 한다.
상기 수소 가스를 도입하는 단계는, 상기 열처리 공정 중 전구체에 ZnSSe 이차상이 생성되었을 때 수소 가스를 도입하는 것을 특징으로 한다.
상기 수소 가스를 도입하는 단계는, 상기 열처리 공정 중 열처리 온도가 350 ℃ 내지 450 ℃에 도달했을 때 수소 가스를 도입하는 것을 특징으로 한다.
상기 수소 가스를 도입하는 단계는 상기 열처리 공정 종료 시까지 유지되는 것을 특징으로 한다.
상기 열처리하는 단계는, 0 ℃ 내지 50 ℃의 온도를 유지하면서 10-2 Torr이하의 압력에서 황화수소 가스 및 아르곤 가스를 주입하는 단계; 500 Torr 내지 1000 Torr를 유지하면서 350 ℃ 내지 450 ℃까지 승온하는 단계; 350 ℃ 내지 450 ℃에 도달 시 수소 가스를 주입하는 단계; 및 450 ℃ 내지 500 ℃까지 승온 또는 유지하면서 수소 가스 주입을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 수소 가스는 100 sccm 내지 300 sccm의 양으로 주입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 Zn 휘발을 억제하기 위한 온도까지만 황화수소 가스 분위기에서 열처리를 진행하고, 이 후 수소 가스를 주입함으로써 ZnS(e) 이차상을 제어할 수 있다. 이를 통해 광 흡수 영역을 증가시킬 수 있고, ZnS(e) 층에 의해 생성되는 결함 준위 및 에너지 장벽 효과를 줄일 수 있어 태양전지 광전 효율을 향상할 수 있다.
본 발명에서는 열처리 공정 중 수소 가스 도입을 통해 하기 가역반응과 같이 ZnSSe가 수소 가스와 반응하여 분해될 수 있다.
ZnS1 - xSex (s) + H2 ＝ Zn(g) +(1-x)H2S(g) +xH2Se(g)
한편, 수소 가스와 Se(s)는 하기 반응과 같이 350 ℃ 이상에서 반응하여 셀렌화 수소(g)를 형성하며, Se 보다 반응성이 좋아 균일한 광흡수층 (CZTSSe) 박막을 얻을 수 있다. 또한, 셀렌이 많은 CZTSSe 흡수층이 형성될 수 있고, 이를 이용하여 S/Se 비율 조절을 통한 밴드갭 조절이 가능하다. 또한, 셀렌화 수소 가스에 의한 높은 반응성으로 광흡수층 내 구리 및 주석 계열의 이차상 분포를 완화시켜줄 수 있다.
H2(g) + Se(s) 
H2Se (g)
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 CZTS 태양전지의 ZnS(e) 상 제어 방법 및 박막 태양전지 광흡수층의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CZTS 태양전지의 ZnS(e) 상 제어 방법 및 박막 태양전지 광흡수층의 제조 방법에서 열처리 공정의 온도 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 3은 비교예의 열처리 공정의 온도 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 및 비교예에 따른 태양전지 광흡수층의 상분포를 확인하기 위한 TEM 이미지 및 STEM-EDS 맵핑(mappimg)이미지들이다.
도 5는 실시예 및 비교예에 따른 박막 태양전지의 광 전류-전압 곡선이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CZTS 태양전지의 ZnS(e) 상 제어 방법 및 박막 태양전지 광흡수층의 제조 방법에서 열처리 공정의 온도 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 3은 비교예의 열처리 공정의 온도 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 및 비교예에 따른 태양전지 광흡수층의 상분포를 확인하기 위한 TEM 이미지 및 STEM-EDS 맵핑(mappimg)이미지들이다.
도 5는 실시예 및 비교예에 따른 박막 태양전지의 광 전류-전압 곡선이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 CZTS 태양전지의 ZnS(e) 상 제어 방법 및 박막 태양전지 광흡수층의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 ZnS(e) 상 제어 방법은, 기판을 준비하는 단계(S100), 후면 전극을 형성하는 단계(S200), 전구체를 형성하는 단계(S300), 열처리하는 단계(S400), 열처리 공정 중 수소 가스를 도입하는 단계(S500) 및 열처리 공정 종료 시까지 수소 가스를 유지하는 단계(S600)를 포함할 수 있다.
기판을 준비하는 단계(S100)에서는 글라스, 스테인리스 스틸(SUS), 금속, 플라스틱과 같은 다양한 재질의 기판을 준비할 수 있다. 기판이 글래스일 경우, 소다 라임 유리(soda lime glass), 보로실리케이트 유리(borosilicate glass) 및 무알칼리 유리(alkali free glass) 등이 사용될 수 있다. 또는, 기판이 금속일 경우, Mo, Ti, Al, Pt, Ni Cu 등이 사용될 수 있다. 또는, 기판이 플라스틱일 경우, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Poly Ethylene Terephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Poly Ethylene Naphthalate: PEN), 폴리카보네이트(Poly-Carbonate: PC), 폴리프로필렌(Poly-Propylene: PP), 폴리이미드(Poly- Imide: PI), 트리 아세틸 셀룰로오스(Tri Acetyl Cellulose: TAC) 등이 사용될 수 있다.
기판은 먼저 아세톤, 메탄올, 2차 증류수를 이용하여 순차적으로 세척하며, 바람직하게는 초음파를 함께 이용하여 깨끗하게 세척할 수 있다.
다음으로, 후면 전극을 형성하는 단계(S200)에서는 세척된 기판 위에 후면 전극 물질을 형성할 수 있다. 예를 들면, 후면 전극은 몰리브덴을 포함할 수 있다. 몰리브덴은 광흡수층과의 오믹(ohmic) 접합 및 고온의 열처리에서 우수한 안정성을 갖기 때문에 후면 전극으로 주로 사용되고 있다. 이러한 몰리브덴은 스퍼터링 방법으로 증착될 수 있다.
전구체를 형성하는 단계(S300)에서는 상기 후면 전극 상에 금속 및/또는 금속 화합물 전구체를 증착할 수 있다. 전구체의 증착은 스퍼터링 방법, 증발 방식 또는 용액 공정 방식 모두 사용 가능하며, 바람직하게, 스퍼터링법(sputtering), 증발법(evaporation), 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition), 유기금속화학기상증착법(MOCVD), 근접승화법(close-spaced sublimation), 스프레이 피롤리시스(spray pyrolysis), 화학 스프레이법(chemical spraying), 스크린 프린팅법(screeen printing), 비진공액상성막법, 화학 용액 성장법(chemical bath deposition), 화학 기상 증착법(vapor transport deposition), 및 전착법(electrodeposition) 등의 방법을 통해 수행될 수 있고, 본 발명의 일실시예에서는 스퍼터링 방법으로 증착하였다.
전구체가 금속일 경우, 전구체는 Cu, Zn, Sn 또는 In의 순수 금속 물질일 수 있다. 또는, 전구체가 금속 화합물일 경우, 전구체는 CuGa 또는 CuIn의 금속 합금 물질; CuS, ZnS 또는 SnS 의 금속 황화 물질; CuSe, ZnSe, SnSe, InGaSe, GaSe 또는 InSe 의 금속 셀렌 화합물; 및 CuSSe, ZnSSe 또는 SnSSe 의 금속 황화 셀렌 화합물;로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 조합을 적층 구조 형태로 증착할 수 있다.
다음으로, 열처리하는 단계(S400)에서는 전구체를 열처리할 수 있다. 예를 들면, 열처리하는 단계(S400)는 열처리 장비 내에 전구체 및 셀렌 금속을 준비하고, 황화 수소 분위기에서 진행할 수 있다.
구체적으로, 순수 셀렌 금속을 이용하여 셀렌(Se)화 공정을 진행하는데, 이때 셀렌화 공정은 열처리 장비를 이용하여 수행할 수 있다. 이때, 열처리 장비는 열처리 장비 내에 삽입되는 기판 서셉터용 트레이, 셀렌 금속 기화용 트레이 및 기화 가스의 밀폐용 플랭크 기구를 포함하도록 구성될 수 있다.
셀렌화 공정은 앞서 증착된 전구체를 열처리 장비에 넣고 진행하며, 셀렌화를 위한 셀렌 금속은 전구체 하단에 안착시켜 수행하며, 이때 셀렌 금속은 열처리 챔버 부피 300 cm3 당 0.05 ~ 0.5 g으로 사용할 수 있다.
다음으로, 셀렌화 공정 후 황화수소 가스를 주입하여 열처리할 수 있다. 도 2를 참고하면, 열처리하는 단계(S400)는 0 ℃ 내지 50 ℃의 온도를 유지하면서 10-2 Torr이하의 압력에서 황화수소 가스 및 아르곤 가스를 주입하는 단계; 500 Torr 내지 1000 Torr를 유지하면서 350 ℃ 내지 450 ℃까지 승온하는 단계; 350 ℃ 내지 450 ℃에 도달 시 수소 가스를 주입하는 단계; 및 450 ℃ 내지 500 ℃까지 승온 또는 유지하면서 수소 가스 주입을 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 황화수소 가스 및 아르곤 가스를 주입하는 단계에서는, 0 ℃ 내지 50 ℃의 온도를 유지하면서 10-2 Torr 이하의 압력에서 진행될 수 있다. 구체적으로, 25 ±10 ℃의 온도를 유지하면서 10-2 Torr 이하의 압력에서 황화수소 가스 및 아르곤 가스를 주입할 수 있다. 이는 약 10 분 동안 진행될 수 있다. 황화수소 가스는 10 %의 황화수소 가스가 200 sccm 내지 300 sccm의 양으로 주입될 수 있다. 아르곤 가스는 1000 sccm 내지 3000 sccm의 양으로 주입될 수 있다.
다음으로, 350 ℃ 내지 450 ℃까지 승온하는 단계에서는 500 Torr 내지 1000 Torr의 압력이 유지될 수 있다. 구체적으로, 약 10 분 내에 300 ±10 ℃의 온도까지 승온시키고, 약 15 분 내지 20 분 동안 유지한 후, 약 15 분 내지 20 분 내에 400 ±10 ℃까지 승온할 수 있다.
다음으로, 수소 가스를 주입하는 단계(S500)에서는 도 2의 화살표로 표시한 바와 같이 열처리 온도가 350 ℃ 내지 450 ℃에 도달했을 때 수소 가스를 주입할 수 있다. 구체적으로, 열처리 온도가 400 ±10 ℃에 도달했을 때 수소 가스를 도입할 수 있다. 수소 가스는 4 %의 수소 가스가 100 sccm 내지 300 sccm의 양으로 주입될 수 있다. 열처리 온도가 400 ±10 ℃에 도달했을 때는 열처리 공정 중 전구체에 ZnSSe 이차상이 생성될 수 있다. 즉, 열처리 공정 중 전구체에 ZnSSe 이차상이 생성되었을 때 수소 가스를 도입할 수 있다.
다음으로, 열처리 공정 종료 시까지 수소 가스를 유지하는 단계(S600)에서는 450 ℃ 내지 500 ℃까지 승온 및 유지하는 최종 열처리 공정까지 수소 가스 주입을 유지할 수 있다.
본 발명에서는 Zn휘발을 억제하기 위한 온도까지만 황화수소 가스 분위기에서 열처리를 진행하고, 이 후 수소 가스를 주입함으로써 ZnS 이차상을 제어할 수 있다.
본 발명에서는 열처리 공정 중 수소 가스 도입을 통해 하기 가역반응과 같이 ZnSSe가 수소 가스와 반응하여 분해될 수 있다.
ZnS1-xSex (s) + H2 ＝ Zn(g) +(1-x)H2S(g) +xH2Se(g)
한편, 수소 가스와 Se(s)는 하기 반응과 같이 350 ℃ 이상에서 반응하여 셀렌화 수소(g)를 형성하며, Se 보다 반응성이 좋아 균일한 광흡수층 (CZTSSe) 박막을 얻을 수 있다. 또한, 셀렌이 많은 CZTSSe 흡수층이 형성될 수 있고, 이를 이용하여 S/Se 비율 조절을 통한 밴드갭 조절이 가능하다. 또한, 셀렌화 수소 가스에 의한 높은 반응성으로 광흡수층 내 구리 및 주석 계열의 이차상 분포를 완화시켜줄 수 있다.
H2(g) + Se(s) 
H2Se (g)
한편, 도면에는 도시하지 않았으나, 열처리 하는 단계 이후 광흡수층 상부에 버퍼층을 형성하는 단계; 버퍼층 상부에 윈도우층을 형성하는 단계; 및 윈도우층 상부에 전면 전극을 형성하는 단계;를 더 포함하여 박막 태양전지를 제조할 수 있다.
광흡수층 상부에 버퍼층을 형성하는 단계에서 버퍼층은 CdS, ZnS, Zn(O,S), CdZnS 및 ZnSe 등일 수 있으며, 윈도우층과 광흡수층 사이의 높은 밴드 갭을 해소해 주는 역할을 수행할 수 있다. 버퍼층은 화학적 용액 증착법(CBD)을 사용하여 형성할 수 있다.
버퍼층 상부에 윈도우층을 형성하는 단계에서 윈도우층은 ZnO:Al, ZnO:AZO, ZnO:B(BZO) 및 ZnO:Ga(GZO) 등일 수 있으며, 광투과율이 높고, 전기전도도가 우수한 것을 사용할 수 있다. 윈도우층은 스퍼터링법을 사용하여 형성할 수 있다.
윈도우층 상부에 전면 전극을 형성하는 단계에서 전면 전극은 태양전지의 표면에서 전류 수집을 위한 기능을 하며, 일 실시예로 알루미늄을 사용하였으나, 당업계에서 사용하는 전면전극이라면 그 종류를 특별히 제한하는 것은 아니다. 상기 전면 전극을 열증착법을 수행하여 형성할 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
소다 라임 유리(soda lime glass, 이하 SLG) 기판 상에 0.5 μm 두께의 몰리브덴(Mo) 후면 전극을 형성하였다. 몰리브덴 후면 전극은 순도 99.99%의 몰리브덴 타겟을 사용하여 스퍼터링을 통해 증착하였다.
몰리브덴 후면 전극 상부에 SnS, Cu 및 Zn 스퍼터링 타겟을 사용하여 전구체를 증착하였다. 전구체는 SnS (RF power), Zn (DC power), Cu (DC power)에 대해 200W, 300W 및 150W의 스퍼터링 전력 하에서 RF/DC 스퍼터링에 의해 증착되었다.
다음으로, 열처리 장비인 지그(Jig) 시스템에 전구체를 안착시키고, Se 펠릿 (0.224g, Sigma Aldrich)을 전구체 하단에 안착시켜 셀렌화 공정을 수행하였다. 다음으로, 도 2를 참고하면, 상온 (25 ±10 ℃)의 온도 및 10-2 Torr 이하의 압력에서 10 % 황화수소 가스(250 sccm) 및 아르곤 가스(2000 sccm)를 주입하고 약 10 분 동안 유지하였다. 다음으로, 700 Torr를 유지한 상태로 약 10 분 내에 300 ℃까지 승온하고 15 분 동안 유지했다. 다음으로 약 20 분 동안 400 ℃까지 승온하였다. 열처리 온도가 400 ℃가 되었을 때 4 %의 수소 가스(200 sccm)를 주입하였다. 다음으로, 약 10 분 동안 450 ±10 ℃의 온도까지 승온한 후 약 10분 동안 유지하였다. 이때, 수소 가스는 최종 열처리 공정까지 주입을 유지하였다.
다음으로, 상기 방법으로 제조된 광흡수층 박막 상에 50 nm 두께의 CdS 버퍼층은 화학적 용액 증착법 chemical bath deposition)에 의해 코팅되었다. 다음으로, 50nm 두께의 ZnO 층과 300nm 두께의 Al-도핑된 ZnO 층은 RF 스퍼터링에 의해 순차적으로 증착되었다. 마지막으로, 2 μm 두께의 Al 그리드가 전자빔 증발을 통해 증착되었다.
실시예를 통해 하나의 기판 상에 4 개의 소자를 제조하였다.
비교예
상기 실시예와 동일하되, 수소 가스를 도입하지 않고 제조하였다. 이때 비교예의 열처리 공정의 온도 프로파일은 도 3에 도시하였다. 비교예를 통해 하나의 기판 상에 4 개의 소자를 제조하였다.
실험예 1-태양전지 광흡수층 내 상분포 분석
상기 실시예 및 비교예에 따른 태양전지 광흡수층의 상분포를 확인하였다. 도 4는 실시예 및 비교예에 따른 태양전지 광흡수층의 상분포를 확인하기 위한 TEM 이미지 및 STEM-EDS 맵핑(mappimg)이미지들이다. 그 결과 도 4를 참고하면, 비교예의 경우 파란색의 ZnSSe가 유지되었음을 알 수 있고, 실시예의 경우, ZnSSe가 수소 가스와 반응하여 분해되었음을 확인할 수 있다. 또한, 비교예에 비해 실시예의 광흡수층 박막이 균일함을 알 수 있다.
실험예 2-태양전지의 특성 분석
상기 실시예 및 비교예에 따른 태양전지 소자의 특성을 측정하였다. 장비는 미국 키슬리(Keithley)사의 광원 측정장비 (모델명: Keithley 2400 source measure unit)를 사용하였고, 광원은 일본 야마시타 덴조(Yamashita enso)사의 솔라 시뮬레이터 제논 램프 (모델명: Class A Solar Simulator Xe lamp, 1000 W)를 사용하였으며, 세기는 독일 프라운호퍼(Fraunhoffer Institute)사의 KG-5 필터를 장착한 실리콘 레퍼런스 태양 전지(Sireference solar cell)를 사용하여 AM-1.5선으로 조절하였으며, 모든 시료는 global AM-1.5에서 100 mW/㎠ 광세기로 측정하였다.
상기 비교예 및 실시예에 따른 박막 태양전지의 광 전류-전압 곡선을 도 5에 나타내었다. 도 5의 광 전류-전압 곡선으로부터 계산된 전압(Voc), 전류밀도(Jsc), 충진 계수(FF) 및 변환효율(Eff.) 계산 결과는 하기 표 1(비교예) 및 표 2(실시예)와 같다.
| Sample | V oc (V) | J sc (mA/cm 2 ) | FF (%) | Eff . (%) |
| 19041711_03_C01 | 0.430 | 31.69 | 40.41 | 5.51 |
| 19041711_03_C02 | 0.442 | 32.16 | 42.71 | 6.08 |
| 19041711_03_C03 | 0.448 | 32.80 | 43.77 | 6.44 |
| 19041711_03_C04 | 0.453 | 34.09 | 44.88 | 6.93 |
| Sample | V oc (V) | J sc (mA/cm 2 ) | FF (%) | Eff. (%) |
| 19041711_11_C01 | 0.483 | 35.11 | 58.24 | 9.89 |
| 19041711_11_C02 | 0.475 | 34.92 | 59.99 | 9.95 |
| 19041711_11_C03 | 0.483 | 35.99 | 60.18 | 10.46 |
| 19041711_11_C04 | 0.473 | 36.40 | 53.39 | 10.05 |
상기 표 1, 표 2 및 도 5를 참고하면, 실시예의 경우 비교예에 비해 밴드갭이 감소되고 광전류 밀도(Jsc) 면에서 우수한 특성을 가짐을 알 수 있다. 또한, 실시예는 defect state 감소로 인해 전압(Voc) 및 충진 계수(FF)가 상승하였음을 알 수 있고, 특히 광전 변환 효율(Eff.)이 최고 10.46 %로 현저히 개선되었음을 확인하였다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (14)
- 기판을 준비하는 단계;
상기 기판 상에 후면 전극을 형성하는 단계;
상기 후면 전극 상에 광흡수층의 전구체를 형성하는 단계; 및
상기 전구체를 열처리하는 단계를 포함하고,
상기 열처리하는 단계는 열처리 공정 중 수소 가스를 도입하는 단계를 포함하는 ZnS(e) 상 제어 방법. - 제1항에 있어서,
상기 열처리하는 단계는,
열처리 장비 내에 전구체 및 셀렌 금속을 준비하고, 황화 수소 분위기에서 진행되는 것을 특징으로 하는 ZnS(e) 상 제어 방법. - 제1항에 있어서,
상기 수소 가스를 도입하는 단계는,
상기 열처리 공정 중 전구체에 ZnSSe 이차상이 생성되었을 때 수소 가스를 도입하는 것을 특징으로 하는 ZnS(e) 상 제어 방법.. - 제1항에 있어서,
상기 수소 가스를 도입하는 단계는,
상기 열처리 공정 중 열처리 온도가 350 ℃ 내지 450 ℃에 도달했을 때 수소 가스를 도입하는 것을 특징으로 하는 ZnS(e) 상 제어 방법. - 제1항에 있어서,
상기 수소 가스를 도입하는 단계는 상기 열처리 공정 종료 시까지 유지되는 것을 특징으로 하는 ZnS(e) 상 제어 방법. - 제1항에 있어서,
상기 열처리하는 단계는,
0 ℃ 내지 50 ℃의 온도를 유지하면서 10-2 Torr이하의 압력에서 황화수소 가스 및 아르곤 가스를 주입하는 단계;
500 Torr 내지 1000 Torr를 유지하면서 350 ℃ 내지 450 ℃까지 승온하는 단계;
350 ℃ 내지 450 ℃에 도달 시 수소 가스를 주입하는 단계; 및
450 ℃ 내지 500 ℃까지 승온 또는 유지하면서 수소 가스 주입을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 ZnS(e) 상 제어 방법. - 제1항에 있어서,
상기 수소 가스는 100 sccm 내지 300 sccm의 양으로 주입되는 것을 특징으로 하는 ZnS(e) 상 제어 방법. - 기판을 준비하는 단계;
상기 기판 상에 후면 전극을 형성하는 단계;
상기 후면 전극 상에 광흡수층의 전구체를 형성하는 단계; 및
상기 전구체를 열처리하는 단계를 포함하고,
상기 열처리하는 단계는 열처리 공정 중 수소 가스를 도입하는 단계를 포함하는 박막 태양전지 광흡수층의 제조 방법. - 제8항에 있어서,
상기 열처리하는 단계는,
열처리 장비 내에 전구체 및 셀렌 금속을 준비하고, 황화 수소 분위기에서 진행되는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 광흡수층의 제조 방법. - 제8항에 있어서,
상기 수소 가스를 도입하는 단계는,
상기 열처리 공정 중 전구체에 ZnSSe 이차상이 생성되었을 때 수소 가스를 도입하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 광흡수층의 제조 방법.. - 제8항에 있어서,
상기 수소 가스를 도입하는 단계는,
상기 열처리 공정 중 열처리 온도가 350 ℃ 내지 450 ℃에 도달했을 때 수소 가스를 도입하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 광흡수층의 제조 방법. - 제8항에 있어서,
상기 수소 가스를 도입하는 단계는 상기 열처리 공정 종료 시까지 유지되는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 광흡수층의 제조 방법. - 제8항에 있어서,
상기 열처리하는 단계는,
0 ℃ 내지 50 ℃의 온도를 유지하면서 10-2 Torr이하의 압력에서 황화수소 가스 및 아르곤 가스를 주입하는 단계;
500 Torr 내지 1000 Torr를 유지하면서 350 ℃ 내지 450 ℃까지 승온하는 단계;
350 ℃ 내지 450 ℃에 도달 시 수소 가스를 주입하는 단계; 및
450 ℃ 내지 500 ℃까지 승온 또는 유지하면서 수소 가스 주입을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 광흡수층의 제조 방법. - 제8항에 있어서,
상기 수소 가스는 100 sccm 내지 300 sccm의 양으로 주입되는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 광흡수층의 제조 방법.
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|---|---|---|---|---|
| KR20210017480A (ko) * | 2019-08-08 | 2021-02-17 | 재단법인대구경북과학기술원 | CZTSSe 광흡수층 내 결정립의 크기를 조절하는 방법 |
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2021
- 2021-04-13 KR KR1020210047721A patent/KR102554332B1/ko active IP Right Grant
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