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Effect of pre-annealing on the phase formation and efficiency of CZTS solar cell prepared by sulfurization of Zn/(Cu,Sn) precursor with H<sub>2</sub>S gas
저자
Lee, J.H. ; Choi, H.J. ; Kim, W.M. ; Jeong, J.H. ; Park, J.K.
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2016
작성언어
-주제어
등재정보
SCI,SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
499-504(6쪽)
제공처
소장기관
The effect of pre-annealing on the phase formation behavior and efficiency of CZTS thin film solar cell prepared by sulfurization of sputtered Zn/(Cu,Sn) metal precursor with H<SUB>2</SUB>S gas was investigated. Precursor with stacking structure of Zn/(Cu,Sn) was deposited by sputtering of Cu, Zn, and Sn metal targets. The depth profile of metal elements and cell efficiency of the sulfurized CZTS films with H<SUB>2</SUB>S were observed to be critically dependent on the pre-annealing conditions. For the CZTS film prepared by sulfurization in N<SUB>2</SUB>-5vol.% H<SUB>2</SUB>S at 550<SUP>o</SUP>C after pre-annealing at 350<SUP>o</SUP>C in Ar, segregation of SnS phase at the surface region was observed to be pronounced. When the pre-annealing was performed at 350<SUP>o</SUP>C in N<SUB>2</SUB>-5vol.% H<SUB>2</SUB>S, however, uniform depth profile of metal elements with a small amount of CuS phase was observed. The CuS phase was disappeared with increase in the pre-annealing temperature in N<SUB>2</SUB>-5vol.% H<SUB>2</SUB>S. The phase formation behavior influenced by pre-annealing condition was observed to affect solar cell performance of the CZTS thin film synthesized at 550<SUP>o</SUP>C in N<SUB>2</SUB>-5vol.% H<SUB>2</SUB>S. In contrast to the CZTS thin film prepared with pre-annealing at 350<SUP>o</SUP>C in Ar showing bad efficiency (~0.93%), the CZTS solar cells fabricated with pre-annealing at 450<SUP>o</SUP>C in H<SUB>2</SUB>S shows higher efficiency of 3.04%. By the optimization of Zn layer thickness, solar cell efficiency of 4.40% was obtained in the CZTS thin film prepared with pre-annealing at 450<SUP>o</SUP>C in N<SUB>2</SUB>-5vol.% H<SUB>2</SUB>S. This phenomenon was due to the change in the secondary phase formation behavior during sulfurization of the Zn/(Cu,Sn) metal precursor with various pre-annealing conditions.
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