Band-gap Engineered CZTSSe Prepared by Electrodeposition : 전착기반 밴드갭조절 CZTSSe 박막태양전지
저자
발행사항
서울 : 과학기술연합대학원대학교 KIST 캠퍼스 나노재료공학 대학원, 2015
학위논문사항
Thesis(M.A.)-- 과학기술연합대학원대학교 KIST 캠퍼스 나노재료공학 대학원 : 나노재료공학(NanomaterialsScienceandEngineering) 2015.2
발행연도
2015
작성언어
영어
주제어
발행국(도시)
대한민국
형태사항
78 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: 김진영
소장기관
Highly efficient kesterite CZTSe and CZTSSe thin-film solar cells are prepared via the electrodeposition technique. A metallic alloy precursor (CZT) film with a Cu-poor, Zn-rich composition is directly deposited from a single aqueous bath under a constant current, and the precursor film is converted to CZTSe and CZTSSe by annealing under a Se and/or S atmosphere at 550 ℃. The CZTSe and CZTSSe thin films annealed at 550 ℃ exhibit the best and most-stable device performances, reaching up to 8.0% and 9.9% active efficiency; among the highest efficiencies for kesterite CZTSe and CZTSSe thin-film solar cells prepared by electrodeposition. The X-ray diffraction and the electron microscopy has shown that the highly crystalline CZTSSe thin films has been successfully prepared, and an elemental depth profile analysis has revealed that the presence of the elemental/bandgap gradient along the vertical direction of the CZTSSe thin film. As a result of the bandgap engineering such as the bandgap energy tuning and the formation of the bandgap gradient, the best CZTSSe thin film solar cell has exhibited a decent conversion efficiency of 9.9%.
더보기비진공 공정 중 전착기법을 이용한 고효율 Kesterite계 CZTSSe 태양전지를 목표로 실험을 진행하였다. 수계 전해질용액으로 정전류법을 통해 한꺼번에 구리, 아연, 주석을 균일하게 몰리브데넘 위에 환원시켰다. 이 전구체막을 황화수소가스와 셀레늄 기체가 따로, 또는 공존하는 분위기에서 열처리를 통해 CZTSe, CZTSSe 박막으로 변환 시켰다. CZTSe, CZTSSe 모두 550 ℃에서 가장 좋은 물리적 안정성을 얻음을 확인 하였고, CZTSe는 최고 약 8%의 광전환효율을 얻을 수가 있었다. CZTSSe의 경우 H2S와 Se의 비율 조절을 통해 1.13 eV까지 밴드갭을 변화 시켜보았으며, 1.13 eV에서 가장 높은 효율인 약 9.9%의 광전환효율을 보이는 것을 확인 하였다. X-선 회절분석과 투과전자현미경분석을 통해 우수한 박막결정성을 확인할 수 있었으며 EDX-depth profiling을 통해 표면 근처로 갈수록 박막 내의 황의 비율이 증가함을 확인할 수 있었다. 이러한 연구결과는 전착기반 저가, 고효율 Kesterite계 태양전지의 좋은 출발점이 될 수 있으리라 생각한다.
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