SCI
SCIE
SCOPUS
Crystal growth direction-controlled antimony selenide thin film absorbers produced using an electrochemical approach and intermediate thermal treatment
저자
Kwon, Yong Hun ; Kim, Young Been ; Jeong, Myoungho ; Do, Hyun Woo ; Cho, Hyung Koun ; Lee, Jeong Yong
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2017
작성언어
-주제어
등재정보
SCI,SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
11-17(7쪽)
제공처
소장기관
<P><B>Abstract</B></P> <P>Sb<SUB>2</SUB>Se<SUB>3</SUB> is an emerging material among alternative light absorbers for photovoltaic applications. Unlike typical chalcogenides, Sb<SUB>2</SUB>Se<SUB>3</SUB> is particularly appealing due to its single stable crystal phase, layered structure with loose binding of no dangling bonds. Nevertheless, a cost-effective electrochemical approach for the synthesis of Sb<SUB>2</SUB>Se<SUB>3</SUB> compounds has not been identified, and the Sb<SUB>2</SUB>Se<SUB>3</SUB> film with the most favorable [001] preferred orientation has only just been developed. In this study, Sb-rich precursors were prepared electrochemically at −950mV (vs. Ag/AgCl), and homogeneous Sb<SUB>2</SUB>Se<SUB>3</SUB> thin films were produced using a pre-thermal treatment process prior to the typical selenization process with additional Se coating. This novel procedure notably suppresses potential Sb dissolution into liquid Se due to the formation of polycrystalline Sb-related crystals. As a result, the Sb-rich precursor was successfully transformed into Sb<SUB>2</SUB>Se<SUB>3</SUB> thin films with an enhanced perpendicular orientation of the [001] direction. Unfortunately, a high density of voids was produced in the precursor film with two distinguishable layers, and their size increased after selenization. The voids were formed through evolution of H<SUB>2</SUB>Se gas after the initial electrochemical reaction. The resulting photovoltaic cells demonstrated an energy conversion efficiency of 1.8% in a substrate structure consisting of Mo/Sb<SUB>2</SUB>Se<SUB>3</SUB>/CdS/ZnO/ITO.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> Alternative binary thin film photovoltaic absorber materials is proposed. </LI> <LI> Novel process is designed to synthesize thin film, not spontaneous Sb<SUB>2</SUB>Se<SUB>3</SUB> nanowire. </LI> <LI> The growth evolution of Sb<SUB>2</SUB>Se<SUB>3</SUB> thin film is evaluated via TEM and XRD analysis. </LI> </UL> </P> <P><B>Graphical abstract</B></P> <P>Layered structure Sb<SUB>2</SUB>Se<SUB>3</SUB> with loose binding of no dangling bonds is an emerging material among alternative light absorbers for photovoltaic applications. Sb-rich precursors were prepared electrochemically and homogeneous Sb<SUB>2</SUB>Se<SUB>3</SUB> thin films were produced using a pre-thermal treatment process prior to the typical selenization process with additional Se coating. This procedure notably suppresses potential Sb dissolution into liquid Se, and as a result, forms the Sb<SUB>2</SUB>Se<SUB>3</SUB> thin films with an enhanced perpendicular orientation of the [001] direction.</P> <P>[DISPLAY OMISSION]</P>
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