Co-sputtering법으로 제작된 박막형 태양전지용 CuInSe₂ 광활성층의 후열처리 온도에 따른 전기적 및 구조적 특성 = Electrical and Structural Properties as Functions of the Post-annealing Temperature of the CuInSe₂ absorber for Thin-film Solar Cells Fabricated by using the co-sputtering Method

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, the electrical and structural properties as functions of the post-annealing temperature of the CuInSe (CIS) absorber for thin-film solar cells fabricated by using the co-sputtering method have been investigated. The CIS absorber was deposited at 10W by using DC (Cu,In) and RF (Se) magnetron sputtering methods, and the films, fabrication in sequence of In+Se, Cu+Se, Se, Cu+Se, and In+Se, were post-annealed for 5 min at temperature from RT ~550 ˚C. Among them, particularly, the CIS thin film annealed at 550˚C clearly showed a CuInSe₂ (112) preferred orientation with a chalcopyrite structure in the XRD spectra and/or the peaks of CuInSe₂ (112) and CuInSe₂ (220/204). We also confirmed an increase in grain size and an improved crystallinity in the CIS film from analyzes of the full with, at half maximum (FWHM)and the intensities of the peaks. Moreover, we Hall effect measurements showed that the carrier concentration and the mobility in the CIS thin film annealed at 550 ˚C, compared with the film without post-annealing, were increased, and the resistivity was decreased to about 10□Ω·cm. Particularly,Electrostatic Force Microscopy (EFM) images, gave the distributions of particles, which showed that the electrical conductivity due to the increased surface potential energy in the CIS thin film annealed at 550˚C was enhanced, which could affect a the device efficiency.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 co-sputtering법을 이용하여 CuInSe₂(CIS) 광활성층을기반으로 한 박막형 태양전지에서 후열처리 온도에 따른 박막의 전기적,구조적 특성에 대해 분석하였다. CIS 광활성층은 DC(Cu,In)와 RF(Se)magnetron sputtering법을 이용하여 10 W에서 증착되었으며, In+Se,Cu+Se, Se, Cu+Se, In+Se의 순으로 박막을 증착 시킨 후 실온~550˚C까지 5분간 후열처리를 하였다. 박막들 가운데, 550˚C에서 열처리된 CIS 박막은 XRD 패턴에서 chalcopyrite 구조의CuInSe$_2$ (112) 우선 배향성 피크와 CuInSe₂ (220/204), CuInSe₂(312/116)의 피크가 뚜렷하게 나타났으며, 반가폭과 피크의 강도를분석한 결과 결정립의 크기 증가와 결정성이 향상되었다는 것을 확인할수 있었다. 또한 Hall Effect 측정으로부터 열처리 하지 않은 박막과비교해 550˚C에서 열처리된 CIS 박막의 전하 농도와 이동도는증가하였고, 비저항은 10□Ω·cm정도 감소한 결과를나타내었다. 특히, EFM 이미지의 결과로부터, 550˚C에서열처리된 CIS 박막에서 증가된 표면 포텐셜 에너지로 인해 전기 전도성이향상된 입자들의 분포를 확인하였으며, 이는 소자 효율에 영향을 줄 수있다.

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