KR101793640B1 - CZTS―based absorber layer thin film for solar cell with indium, preparing method of the same and solar cell using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인듐을 이용한 태양전지용 CZTS계 흡수층 박막, 이의 제조방법 및 이를 이용한 태양전지에 관한 것으로, 본 발명에 따른 인듐이 첨가된 CZTS계 박막 태양전지는 (a) 기판 위에 후면 전극층을 형성하는 단계; (b) 상기 후면 전극층 위에 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn) 및 황(S); 또는 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn) 및 셀레늄(Se)을 포함하는 금속 전구체를 증착시켜 금속전구체층을 형성하는 단계; (c) 상기 금속 전구체층 위에 인듐을 주입하여 인듐 주입층을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 (c) 단계가 완료 후, 불활성기체 분위기 하에서 고온 열처리하는 단계를 포함하여 제조되며, 상기 방법으로 제조된 인듐이 첨가된 CZTS계 박막 태양전지는 CZTS계 흡수층 박막의 표면이 함몰된 동종접합(buried-homojunction)을 형성하여 공핍층에서의 재결합 특성을 감소시킴으로써 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a CZTS-based thin film solar cell using indium, a method of manufacturing the same and a solar cell using the same. The CZTS thin film solar cell to which indium is added according to the present invention comprises: (a) ; (b) copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), and sulfur (S) on the rear electrode layer; Or a metal precursor including copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), and selenium (Se) to form a metal precursor layer; (c) implanting indium on the metal precursor layer to form an indium-implanted layer; And (d) performing a high-temperature heat treatment in an inert gas atmosphere after the step (c) is completed. In the indium-doped CZTS thin film solar cell manufactured by the above method, the surface of the CZTS- And the efficiency of the solar cell can be improved by reducing the recombination characteristics in the depletion layer by forming a buried-homojunction.
Description
본 발명은 인듐을 이용한 태양전지용 CZTS계 흡수층 박막, 이의 제조방법 및 이를 이용한 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a CZTS-based absorption layer thin film for a solar cell using indium, a method for producing the same, and a solar cell using the same.
태양전지 기술은 근래에 심각한 환경오염 문제와 화석 에너지 고갈로 인한 문제를 해결하기 위해, 친환경적인 신재생 에너지 기술로 주목 받고 있다.Solar cell technology has recently attracted attention as an environmentally friendly new and renewable energy technology to solve serious environmental pollution problems and problems caused by depletion of fossil energy.
태양전지는 태양으로부터 빛 에너지를 전기 에너지로 전환시키는 장치로서, 공해가 적고, 자원이 무한적이며 반영구적인 수명을 가지고 있어 미래 에너지 문제를 해결할 수 있는 에너지원으로 가장 주목 받고 있다.The solar cell is a device that converts light energy from the sun into electrical energy. It has a low pollution, has endless resources, has a semi-permanent lifetime, and is attracting the most attention as an energy source that can solve future energy problems.
그 중에서도 박막형 태양전지는 얇은 두께로 제작되므로 재료의 소모량을 절감시킬 수 있고, 무게가 가볍기 때문에 활용범위가 넓다.Among them, thin-film solar cells are manufactured with a thin thickness, which can reduce the consumption of material and has a wide range of applications because of its light weight.
종래의 박막형 태양전지의 종류에는 크게 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 셀레늄(Se)을 사용한 Cu(In,Ga)Se/Cu(In,Ga)S 박막형 태양전지와, 카드뮴(Cd), 텔루륨(Te)를 사용한 CdTe 박막형 태양전지가 널리 사용되고 있으며, 근래에는 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn) 과 VI족 원소인 황(S) 또는 셀레늄(Se)을 사용하여 제조하는 Cu2ZnSnS4/ Cu2ZnSnSe4 (CZTS계) 박막형 태양전지가 주목 받고 있다.Conventional thin film solar cells are classified into thin film solar cells of Cu (In, Ga) Se / Cu (In, Ga) S using copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), and selenium (Se) CdTe thin film solar cells using cadmium (Cd) and tellurium (Te) have been widely used. Recently, copper (Cu), zinc (Zn), tin Cu 2 ZnSnS 4 / Cu 2 ZnSnSe 4 (CZTS) thin-film solar cells manufactured by using the above-described Cu 2 ZnSnS 4 / Cu 2 ZnSnSe 4 (CZTS) thin films.
특히 CZTS계 박막형 태양전지는 저가형 원소인 구리, 아연, 주석을 사용하여 기존 박막형 태양전지 대비 제조원가를 감소시킬 수 있고, VI족 화합물인 황과 셀레늄의 조합에 따라 0.8 eV부터 1.5 eV까지의 에너지 밴드갭을 조절할 수 있는 장점이 있다. In particular, CZTS thin film solar cells can reduce manufacturing cost compared to conventional thin film type solar cells by using copper, zinc, and tin, which are low cost elements, and can produce energy bands of 0.8 eV to 1.5 eV depending on the combination of sulfur group and selenium group VI compound There is an advantage that the gap can be adjusted.
CZTS계 박막은 동시진공증발공정이나 스퍼터링 및 셀렌화 열처리 방법, 혹은 비진공(용액) 방식 등을 이용하여 제조할 수 있는데, 일반적으로, CZTS 계 박막은 구리, 아연, 주석, 황/셀레늄을 다층 혹은 혼합하여 적층 한 뒤, VI족 원소인 황 또는 셀레늄을 지속적으로 공급하며 고온에서 열처리 하는 방법을 사용한다.The CZTS thin film can be produced by a simultaneous vacuum evaporation process, a sputtering, a selenization heat treatment process, or a non-vacuum (solution) method. Generally, the CZTS thin film is formed of a multilayer of copper, zinc, tin, Or by mixing and laminating, then continuously supplying sulfur or selenium, a group VI element, and heat-treating at a high temperature.
그러나 CZTS계 태양전지는 종래의 CIGS계 박막형 태양전지 혹은 CdTe계 박막형 태양전지에 비해 광전환 효율이 낮은 수준에 있어, CZTS계 태양전지의 광전환 효율을 증가시킬 수 있는 기술의 개발이 필요한 실정이다.However, since the CZTS solar cell has lower light conversion efficiency than the conventional CIGS thin film solar cell or CdTe thin film solar cell, it is necessary to develop a technology for increasing the light conversion efficiency of the CZTS solar cell .
그러므로 본 발명자들은 CZTS계 태양전지의 광전환 효율을 증가시킬 수 있는 방법으로 CZTS계 흡수층 박막 표면에 인듐을 주입할 경우, CZTS계 흡수층 박막의 표면이 buried-homojunction을 형성하여 공핍층에서의 재결합 특성을 감소시키고, 태양전지의 소자 특성을 개선 및 향상시킬 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.Therefore, when indium is implanted into the surface of the CZTS-based absorber layer, the surface of the CZTS-based absorber layer forms a buried-homojunction to increase the light conversion efficiency of the CZTS-based solar cell, And the device characteristics of the solar cell can be improved and improved, thereby completing the present invention.
따라서 본 발명의 목적은 공핍층에서의 재결합 특성을 감소시키고, 태양전지의 소자 특성을 개선 및 향상시킬 수 있기 위한 인듐이 첨가된 CZTS계 박막 태양전지의 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a CZTS thin film solar cell to which indium is added to reduce recombination characteristics in a depletion layer and to improve and improve device characteristics of a solar cell.
또한 본 발명의 다른 목적은 인듐이 첨가된 CZTS계 박막 태양전지를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a CZTS thin film solar cell to which indium is added.
또한 본 발명의 다른 목적은 인듐이 첨가된 태양전지용 CZTS계 흡수층 박막 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a CZTS-based absorption layer thin film for indium-added solar cells.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, (a) 기판 위에 후면 전극층을 형성하는 단계; (b) 상기 후면 전극층 위에 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn) 및 황(S); 또는 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn) 및 셀레늄(Se)을 포함하는 금속 전구체를 증착시켜 금속전구체 층을 형성하는 단계; (c) 상기 금속 전구체층 위에 인듐을 주입하여 인듐 주입층을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 (c) 단계가 완료 후, 불활성기체 분위기 하에서 고온 열처리하는 단계를 포함하는, 인듐이 첨가된 CZTS계 박막 태양전지의 제조방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a plasma display panel including the steps of: (a) forming a rear electrode layer on a substrate; (b) copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), and sulfur (S) on the rear electrode layer; Or a metal precursor including copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), and selenium (Se) to form a metal precursor layer; (c) implanting indium on the metal precursor layer to form an indium-implanted layer; And (d) a high-temperature heat treatment in an inert gas atmosphere after the step (c) is completed. The present invention also provides a method of manufacturing a CZTS thin film solar cell to which indium is added.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (a) 단계의 기판은 유리 기판일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the substrate of step (a) may be a glass substrate.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (a) 단계의 후면 전극은 몰리브덴 전극일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the rear electrode of step (a) may be a molybdenum electrode.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (b) 단계의 금속 전구체 증착은 스퍼터링 공정, 동시증발증착 공정 또는 용액 공정에 의해 수행되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the metal precursor deposition in step (b) may be performed by a sputtering process, a co-evaporation deposition process, or a solution process.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (c) 단계에서 금속 전구체층 위에 주입하는 인듐(Indium)의 주입량은 인듐 주입층이 1nm이상 ~30nm 미만의 두께를 갖도록 주입하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the implantation amount of indium injected onto the metal precursor layer in the step (c) may be such that the indium implanted layer has a thickness of 1 nm to less than 30 nm.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (c) 단계에서 인듐 주입에 의한 인듐 증착은 진공증착법 또는 비진공증착법을 이용하여 증착하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the indium deposition by the indium implantation in the step (c) may be performed using a vacuum deposition method or a non-vacuum deposition method.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (d) 단계에서 상기 불활성 기체는 아르곤 기체이며, 상기 고온 열처리는 400℃ 내지 600℃ 에서 셀렌화 처리하거나, 상기 금속 전구체 박막층을 400℃ 내지 600℃ 에서 황화 처리하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, in the step (d), the inert gas is argon gas, and the high temperature heat treatment is performed by selenizing at 400 ° C to 600 ° C or by sintering the metal precursor thin film layer at 400 ° C to 600 ° C It may be to process.
본 발명의 일실시예에 있어서, 열처리가 완료된 인듐이 첨가된 CZTS계 흡수층 박막의 조성비는 [Cu]/[Zn]+[Sn]가 0.6 ~ 0.9의 성분비를 가지며, [Zn]/[Sn]는 1.0 ~ 1.4 의 성분비를 갖는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the composition ratio of the indium-doped CZTS-based absorption layer thin film to which the heat treatment is completed has a composition ratio of [Cu] / [Zn] + [Sn] May have a component ratio of 1.0 to 1.4.
또한, 본 발명은 상기 본 발명의 방법으로 제조된 인듐이 첨가된 CZTS계 박막 태양전지를 제공한다.The present invention also provides an indium-doped CZTS thin film solar cell manufactured by the method of the present invention.
또한, 본 발명은, (a) 기판 위에 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn) 및 황(S); 또는 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn) 및 셀레늄(Se)을 포함하는 금속 전구체를 증착시켜 금속 전구체층을 형성하는 단계; (b) 상기 금속 전구체층 위에 인듐을 주입하여 인듐 주입층을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계가 완료 후, 불활성기체 분위기 하에서 400℃ 내지 600℃에서 400~600초간 열처리 하는 단계를 포함하는, 인듐이 첨가된 태양전지용 CZTS계 흡수층 박막 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: (a) depositing copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), and sulfur (S) on a substrate; Or a metal precursor including copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), and selenium (Se) to form a metal precursor layer; (b) implanting indium onto the metal precursor layer to form an indium-implanted layer; And (c) after the step (b) is completed, performing a heat treatment at 400 to 600 ° C for 400 to 600 seconds in an inert gas atmosphere.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (a) 단계의 금속 전구체 증착은 스퍼터링 공정, 동시증발증착 공정 또는 용액 공정에 의해 수행되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the metal precursor deposition in step (a) may be performed by a sputtering process, a co-evaporation deposition process, or a solution process.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (b) 단계에서 금속 전구체층 위에 주입하는 인듐(Indium)의 주입량은 인듐 주입층이 1nm 이상 ~ 30nm 미만의 두께를 갖도록 주입하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the amount of indium injected on the metal precursor layer in the step (b) may be such that the indium-doped layer has a thickness of 1 nm to less than 30 nm.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (b) 단계에서 인듐 주입에 의한 인듐 증착은 진공증착법 또는 비진공증착법을 이용하여 증착하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the indium deposition by the indium implantation in the step (b) may be performed using a vacuum deposition method or a non-vacuum deposition method.
본 발명의 일실시예에 있어서, 인듐이 첨가된 CZTS계 흡수층 박막의 조성비는 [Cu]/[Zn]+[Sn]가 0.6 ~ 0.9의 성분비를 가지며, [Zn]/[Sn]는 1.0 ~ 1.4 의 성분비를 갖는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the composition ratio of indium-doped CZTS-based absorption layer thin film has a composition ratio of [Cu] / [Zn] + [Sn] of 0.6 to 0.9, and [Zn] / [Sn] 1.4. ≪ / RTI >
본 발명은 인듐을 이용한 태양전지용 CZTS계 흡수층 박막, 이의 제조방법 및 이를 이용한 태양전지에 관한 것으로, 본 발명에 의해 제조된 인듐이 첨가된 CZTS계 박막 태양전지는 CZTS계 흡수층 박막의 표면이 함몰된 동종접합(buried-homojunction)을 형성하여 공핍층에서의 재결합 특성을 감소시킴으로써 태양전지의 광전환 효율을 향상 및 개선시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a CZTS-based thin film for a solar cell using indium, a method of manufacturing the same, and a solar cell using the thin film. The indium-doped CZTS thin film solar cell produced by the present invention is characterized in that the surface of the CZTS- By forming a buried-homojunction to reduce recombination characteristics in the depletion layer, the light conversion efficiency of the solar cell can be improved and improved.
도 1은 금속 전구체와 인듐을 주입한 본 발명에 따른 흡수층 구조의 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 금속 전구체를 열처리 하는 장비의 개략도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에서 금속 전구체를 열처리 한 후와 인듐을 주입하고 열처리 한 후의 SEM 사진을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에서, 금속 전구체를 열처리 한 후와 인듐을 주입하고 열처리 한 후의 결정성 분석을 위한 XRD 비교 그래프를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에서, 금속 전구체를 열처리 한 후와 인듐을 주입하고 열처리 한 후의 태양전지 소자의 효율을 나타낸 결과이다.1 is a sectional view of an absorption layer structure according to the present invention in which a metal precursor and indium are implanted.
2 is a schematic view of an apparatus for heat treating a metal precursor.
FIG. 3 is a SEM photograph of a metal precursor after heat treatment and indium implantation and heat treatment in an embodiment of the present invention.
4 is an XRD comparison graph for crystallization analysis after heat treatment of a metal precursor and indium implantation and heat treatment in an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the efficiency of a solar cell element after heat treatment of a metal precursor and indium implantation and heat treatment in an embodiment of the present invention.
일반적으로 CZTS계 태양전지는 CIGS 혹은 CdTe 박막형 태양전지 대비 낮은 majority carrier density 와 mobility 를 갖고 있기 때문에 상대적으로 낮은 광변환 효율값을 갖는다. In general, CZTS solar cells have relatively low photoconversion efficiency values because they have a lower majority carrier density and mobility than CIGS or CdTe thin-film solar cells.
한편, 태양전지 소자의 광전환 효율을 향상시키기 위해서 단락전류(Short circuit current, Jsc), 개방전압(Open circuit voltage, Voc), 곡선인자(Fill-factor, FF)를 개선하여 광전환 효율을 향상시킬 수 있다.On the other hand, in order to improve the light conversion efficiency of the solar cell element, the short circuit current (J sc ), the open circuit voltage (V oc ) and the curve factor (FF) Can be improved.
단락전류 값을 향상시키기 위해서는 버퍼층이나 윈도우 층의 특성제어 혹은 반사방지막의 증착을 통해 개선시킬 수 있으며, 개방전압을 향상시킬 수 있는 방법으로는 CZTS계 흡수층 박막 내부에 VI족 원소인 황과 셀레늄의 조성비를 조절하고 밴드갭(Band-gap)을 제어하여 개방전압 값을 향상시킬 수 있다. 또 다른 방법으로는, p-type의 반도체와 n-type의 반도체를 결합하여 만드는 p-n 접합 태양전지의 구조적인 특징이 갖는 공핍층(Depletion region)에서의 정공(Hall)-전자(Electron) 재결합(Recombination) 결함을 개선하여 태양전지 소자의 특성을 향상시킬 수 있다.In order to improve the short-circuit current, it is possible to improve the characteristics by controlling the characteristics of the buffer layer and the window layer or by depositing the antireflection film. As a method for improving the open-circuit voltage, there is a method in which the VI group element sulfur and selenium The open-circuit voltage can be improved by adjusting the composition ratio and controlling the band gap. As another method, a hole-electron recombination in a depletion region of a pn-junction solar cell, which is a combination of a p-type semiconductor and an n-type semiconductor, Thereby improving the characteristics of the solar cell element.
이러한 재결합 결함을 해결하기 위해서 p-type인 CZTS계 흡수층 박막 표면에 특정 물질을 주입하여 흡수층의 표면을 n-type화 한다. 때문에 p-n 접합은 p-type CZTS계 흡수층과 n-type 버퍼층 사이에서 형성되는 것이 아니고, p-type CZTS계 흡수층과 특정한 물질이 도핑된 n-type CZTS계 흡수층 사이에서 형성된다. CZTS계 흡수층 막 내부에 동일한 물질로 p-n junction(buried-homojunction) 이 형성되므로 양호한 접합이 되며, 양호한 p-n junction이 형성되면 공핍층에서의 재결합 결함을 감소시켜 박막형 태양전지의 광전환 효율을 개선할 수 있다.In order to solve this recombination defect, the surface of the absorption layer is n-type by injecting a specific substance onto the surface of the CZTS absorption layer thin film of the p-type. Therefore, the p-n junction is formed not between the p-type CZTS absorption layer and the n-type buffer layer but between the p-type CZTS absorption layer and the n-type CZTS absorption layer doped with a specific material. Since a pn junction (buried-homojunction) is formed in the CZTS-based absorber layer by the same material, a good junction is formed. When a good pn junction is formed, the recombination defect in the depletion layer is reduced, have.
이러한 점에서 본 발명은 양호한 p-n junction을 형성하게 하고 재결함의 결함을 감소시켜 궁극적으로 태양전지의 광전환 효율을 증진시킬 수 있는 방법을 개발한 점에 특징이 있으며, 특히 본 발명자들은 CZTS계 흡수층에 특정 농도의 인듐을 주입할 경우 태양전지의 광전환 효율을 증진시킬 수 있음을 규명하였다.In this respect, the present invention is characterized in that it has developed a method capable of forming a good pn junction and reducing defects in re-formation and ultimately improving the light conversion efficiency of a solar cell. Particularly, the present inventors have found that the CZTS- The photoconversion efficiency of the solar cell can be improved by injecting indium at a specific concentration.
따라서 본 발명은 (a) 기판 위에 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn) 및 황(S); 또는 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn) 및 셀레늄(Se)을 포함하는 금속 전구체를 증착시켜 금속 전구체층을 형성하는 단계; (b) 상기 금속 전구체층 위에 인듐을 주입하여 인듐 주입층을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계가 완료 후, 불활성기체 분위기 하에서 400℃ 내지 600℃에서 400~600초간 열처리 하는 단계를 포함하는, 인듐이 첨가된 태양전지용 CZTS계 흡수층 박막 제조방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: (a) depositing copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), and sulfur (S) on a substrate; Or a metal precursor including copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), and selenium (Se) to form a metal precursor layer; (b) implanting indium onto the metal precursor layer to form an indium-implanted layer; And (c) after the step (b) is completed, performing a heat treatment at 400 to 600 ° C for 400 to 600 seconds in an inert gas atmosphere.
또한, 본 발명은 상기 인듐이 첨가된 태양전지용 CZTS계 흡수층 박막을 이용한 태양전지의 제조방법을 제공할 수 있는데, 바람직하게 인듐이 첨가된 CZTS계 박막 태양전지의 제조방법은 (a) 기판 위에 후면 전극층을 형성하는 단계; (b) 상기 후면 전극층 위에 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn) 및 황(S); 또는 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn) 및 셀레늄(Se)을 포함하는 금속 전구체를 증착시켜 금속전구체 층을 형성하는 단계; (c) 상기 금속 전구체층 위에 인듐을 주입하여 인듐 주입층을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 (c) 단계가 완료 후, 불활성기체 분위기 하에서 고온 열처리하는 단계를 포함한다.In addition, the present invention can provide a method of manufacturing a solar cell using the CZTS-based absorption layer thin film for indium-doped solar cells, wherein the indium-added CZTS thin film solar cell comprises: (a) Forming an electrode layer; (b) copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), and sulfur (S) on the rear electrode layer; Or a metal precursor including copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), and selenium (Se) to form a metal precursor layer; (c) implanting indium on the metal precursor layer to form an indium-implanted layer; And (d) after the step (c) is completed, performing a high-temperature heat treatment in an inert gas atmosphere.
이하, 본 발명에 따른 인듐이 첨가된 CZTS계 박막 태양전지의 제조방법을 단계별로 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing indium-doped CZTS thin film solar cells according to the present invention will be described step by step.
우선, (a) 기판 위에 후면 전극층을 형성한다.First, (a) a rear electrode layer is formed on a substrate.
이때 상기 기판은 유리 기판을 사용할 수 있으며, 후면 전극은 몰리브덴 전극을 사용할 수 있다.At this time, the substrate may be a glass substrate, and the rear electrode may be a molybdenum electrode.
또한 상기 기판은 먼저 아세톤, 메탄올, 2차 증류수를 이용하여 순차적으로 세척하며, 바람직하게는 초음파를 함께 이용하여 깨끗하게 세척한다.In addition, the substrate is washed sequentially with acetone, methanol, and secondary distilled water, and then cleaned with ultrasound.
다음으로, (b) 상기 후면 전극층 위에 금속 전구체를 증착시켜 금속전구체 층을 형성한다.Next, (b) a metal precursor is deposited on the rear electrode layer to form a metal precursor layer.
상기 금속전구체는 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn) 및 황(S)을 포함하는 금속 전구체를 이용할 수 있고; 또는 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn) 및 셀레늄(Se)을 포함하는 금속 전구체를 이용할 수 있다. 또한, 금속 전구체의 증착 구조는 몰리브덴(Mo) 후면 전극 위에 아연(Zn), 구리(Cu), 주석(Sn) 순으로 순차적인 구조를 갖도록 형성할 수 있고, 또는 몰리브덴(Mo) 후면 전극 위에 아연(Zn), 주석(Sn), 구리(Cu) 순으로 순차적인 구조를 갖도록 형성할 수 있다. The metal precursor may be a metal precursor including copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), and sulfur (S); Or a metal precursor including copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn) and selenium (Se) can be used. The deposition structure of the metal precursor may be formed on the molybdenum (Mo) rear electrode in the order of zinc (Zn), copper (Cu) and tin (Sn) (Zn), tin (Sn), and copper (Cu) in this order.
또한, 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn) 3가지 금속 원소를 모두 포함하도록 하는 구조로 동시에 증착할 수 있다.In addition, it can be deposited at the same time with a structure including all three metal elements of copper (Cu), zinc (Zn), and tin (Sn).
또한 상기 금속 전구체 증착방법은 이에 제한되지는 않으나, 스퍼터링 공정, 동시증발증착 공정 또는 용액 공정 방법으로 수행할 수 있고, 바람직하게는 스퍼터링 공정 또는 동시증발증착 공정으로 수행할 수 있다.The metal precursor deposition method may be performed by a sputtering process, a simultaneous evaporation deposition process, or a solution process process, and is preferably performed by a sputtering process or a simultaneous evaporation deposition process.
다음으로, (c) 금속 전구체층 위에 인듐을 주입하여 인듐 주입층을 형성한다. Next, (c) indium is implanted on the metal precursor layer to form an indium implanted layer.
인듐 주입층을 형성하기 위해, 인듐(Indium)을 주입하는 경우, 인듐 주입량은 인듐 주입층, 즉 상기 금속 전구체층 증착 후, 상기 금속 전구체 층착면 위에 인듐 주입층의 두께가 1nm이상 ~30nm 미만의 두께를 갖도록 주입한다. When the indium is implanted to form the indium-doped layer, the indium-doped layer is formed on the indium-doped layer, that is, after the metal precursor layer is deposited, the thickness of the indium-doped layer is in the range of 1 nm to less than 30 nm So as to have a thickness.
특히 본 발명의 실시예에 의하면, 인듐 주입층의 두께에 따른 태양전지의 효율을 분석한 결과, 인듐의 주입량에 의존적으로 태양전지의 효율이 증가하는 결과를 보인 것이 아니라, 특정 인듐 주입량에 한하여 그 범위 내에서만 태양전지의 효율이 우수한 것을 확인할 수 있었다.According to the embodiment of the present invention, as a result of analyzing the efficiency of the solar cell according to the thickness of the indium-implanted layer, the efficiency of the solar cell is not increased depending on the amount of indium injected. It is confirmed that the efficiency of the solar cell is excellent only in the range of
그러므로 태양전지의 효과적인 효율을 도출하기 위해서는 상기 인듐을 1nm이상 ~30nm 미만의 두께를 갖도록 주입할 수 있고, 바람직하게는 1nm이상 ~20nm 이하의 두께를 갖도록 주입할 수 있다.Therefore, in order to obtain effective efficiency of the solar cell, the indium can be injected to have a thickness of 1 nm or more to less than 30 nm, and preferably to have a thickness of 1 nm or more to 20 nm or less.
만일 인듐을 1nm 미만이 되도록 주입하면 공정제어 어려움이 있고 미량으로는 흡수층 박막에 영향을 주지 못하며, 반면 30nm 이상이 되도록 과량의 인듐을 주입하게 되면 CZTS 흡수층 박막 표면의 n-type buried homojunction이 형성되지 않고 흡수층 박막의 조성비와 결정립 성장 특성에 영향을 주게 되는 문제점이 있다. 따라서 인듐의 주입량은 1nm이상 ~30nm 미만의 범위를 갖도록 하는 것이 바람직하며, 이러한 주입량 범위의 중요성은 하기 실시예들의 결과를 통해서도 알 수 있다. If indium is injected to less than 1 nm, it is difficult to control the process. A small amount of indium does not affect the absorber layer. On the other hand, when indium is implanted to a thickness of 30 nm or more, an n-type buried homojunction is formed on the surface of the CZTS absorber layer And there is a problem that the composition ratio of the absorption layer thin film and the crystal grain growth characteristics are affected. Therefore, it is preferable that the implantation amount of indium is in the range of 1 nm or more to less than 30 nm, and the significance of such an implantation amount range can be seen from the results of the following examples.
또한, 본 발명에서는 인듐을 선택하여 사용한 특징이 있는데, 인듐은 아연보다 전자가 한 개가 더 있는 금속으로 표면 치환을 통해 효과적으로 n-type buried homojunction을 형성할 수 있으며, 또한 CZTS 화합물 박막태양전지에 도입되어도 소자 물성에 크게 영향을 주지 않고 소량 도핑하여도 전기적 특성을 개선할 수 있는 효과가 있다. In the present invention, indium is selected and used. Indium is a metal having one more electron than zinc, and can effectively form an n-type buried homojunction through surface substitution. In addition, indium is introduced into a thin film solar cell of CZTS compound There is an effect that the electric characteristics can be improved even if a small amount of doping is performed without significantly affecting the physical properties of the device.
상기 인듐 증착은 진공증착법 또는 비진공증착법을 이용하여 증착한다. The indium deposition is deposited using a vacuum deposition method or a non-vacuum deposition method.
다음으로, (d) 불활성기체 분위기 하에서 고온 열처리를 수행하여 인듐이 첨가된 CZTS계 흡수층 박막을 형성한다.Next, (d) a high-temperature heat treatment is performed in an inert gas atmosphere to form a CZTS-based absorption layer thin film to which indium is added.
이때 상기 불활성 기체는 아르곤 기체이며, 상기 고온 열처리는 400℃ 내지 600℃에서 500~600초 동안 열처리한다.At this time, the inert gas is argon gas, and the high temperature heat treatment is performed at 400 to 600 ° C for 500 to 600 seconds.
또한 상기 열처리는 열처리 장비를 이용하여 셀렌화 또는 황화 공정을 수행할 수 있다.In addition, the heat treatment can be carried out by selenization or sulfidation using a heat treatment equipment.
상기 셀렌화 또는 황화처리 공정은 밀폐된 챔버 내에서 불활성 기체 분위기하에서 수행되는 것일 수 있다. 밀폐된 챔버를 사용하는 경우, 셀레늄 또는 황 원소의 침투를 효과적으로 진행할 수 있다. 상기 불활성 기체는 아르곤(Ar)일 수 있으나, 상기 불활성 기체가 이에 제한되는 것은 아니다.The selenization or sulfidation process may be performed in an inert gas atmosphere in a closed chamber. When a sealed chamber is used, penetration of selenium or sulfur element can be effectively carried out. The inert gas may be argon (Ar), but the inert gas is not limited thereto.
상기 셀렌화 공정은 Se 원료인 Se 금속을 기화시킴으로써 생성된 Se를 전구체 박막 내로 침투시키는 것이고, 황화 공정은 S 원료인 SeS 또는 SeS2 을 기화시킴으로써 생성된 S를 전구체 박막 내로 침투시키는 것이다. The selenization step is to infiltrate Se produced by vaporizing Se metal, which is a raw material of Se, into the precursor thin film, and Sulfurization process is to infiltrate S produced by vaporizing SeS or SeS2 as S raw material into the precursor thin film.
셀렌화 처리는 상기 금속 전구체 박막층을 셀레늄 분위기 하에서 400℃ 내지 600℃의 온도에서 열처리하는 것일 수 있고, 황화 처리는 상기 금속 전구체 박막층을 황 분위기 하에서 400℃ 내지 600℃의 온도에서 열처리하는 것일 수 있다.The selenization treatment may be a heat treatment of the metal precursor thin film layer at a temperature of 400 ° C to 600 ° C under a selenium atmosphere and a sulfurization treatment may be a heat treatment of the metal precursor thin film layer at a temperature of 400 ° C to 600 ° C under a sulfur atmosphere .
상기와 같이 열처리가 완료된 본 발명의 인듐이 첨가된 CZTS계 흡수층 박막의 조성비는 [Cu]/[Zn]+[Sn]가 0.6 ~ 0.9의 성분비를 가지며, [Zn]/[Sn]는 1.0 ~ 1.4 의 성분비를 갖는다. The composition ratio of the indium-doped CZTS absorption layer of the present invention, which has been heat-treated as described above, has a composition ratio of [Cu] / [Zn] + [Sn] of 0.6 to 0.9, and [Zn] / [Sn] 1.4. ≪ / RTI >
상기와 같은 박막 조성비, 즉, 성분비를 벗어난 다른 성분비를 갖게 되면 태양전지 소자의 전기적 특성이 감소하는 문제점이 나타나는데, 구리의 성분비가 상기 기재된 성분비에 비해 낮으면 박막의 저항이 증가하여 전자의 이동이 원활하지 않고, 반대로 상기 기재된 성분비에 비해 높으면 반도체가 아닌 도체의 특성을 나타내게 되는 문제점이 발생한다. 또한, 박막 내부에 아연의 비가 상기 기재된 성분비의 범위보다 높으면 아연 관련 이차 상들이(ZnSe 또는 ZnS과 같은 이차상) 생성되어 박막 내부의 결함을 형성하고 소자 특성을 감소시키는 문제점이 발생하므로, 상기와 같은 성분비 내에서 박막을 형성하는 것이 소자 특성에 중요하다. If the composition ratio of the thin film is different from that of the composition ratio, the electrical characteristics of the solar cell device are reduced. If the composition ratio of copper is lower than the composition ratio described above, the resistance of the thin film increases, If it is not smooth and conversely, if it is higher than the component ratio described above, there arises a problem that the characteristics of a conductor other than a semiconductor are exhibited. Further, if the ratio of zinc to the inside of the thin film is higher than the range of the composition ratios described above, zinc-related secondary phases (secondary phases such as ZnSe or ZnS) are generated to form defects in the thin film and reduce device characteristics. Forming a thin film within the same composition ratio is important for the device characteristics.
이상과 같이 열처리 과정을 통해 제조된 본 발명의 인듐이 첨가된 태양전지용 CZTS계 흡수층 박막은 상기 박막위에 습식공정을 통해 카드뮴설파이드(CdS) 버퍼층 박막을 형성하고, 그 위에 스퍼터링 공정을 통하여 윈도우층을 증착한다.The CzSi based absorber thin film of the present invention prepared by the heat treatment process as described above is formed by forming a cadmium sulfide (CdS) buffer layer thin film on the thin film by a wet process, sputtering a window layer Lt; / RTI >
상기 윈도우층의 순서는 ZnO을 먼저 증착하고 그 위에 Al-doped:ZnO(AZO) 를 증착하며, 이후 상기 윈도우층 위에 진공증발증착기로 알루미늄(Al)을 1㎛ 를 증착하여 금속 전극을 형성함으로써, 본 발명에 따른 인듐이 첨가된 CZTS계 박막 태양전지를 제조할 수 있다.The window layer is formed by first depositing ZnO, depositing Al-doped ZnO (AZO) thereon, depositing 1 탆 of aluminum (Al) on the window layer using a vacuum evaporation evaporator to form a metal electrode, The indium-added CZTS thin film solar cell according to the present invention can be manufactured.
그러므로 본 발명은 인듐이 첨가된 CZTS계 박막 태양전지의 제조방법을 제공할 수 있으며, 상기 방법으로 제조된 태양전지 소자 효율이 우수한 인듐이 첨가된 CZTS계 박막 태양전지를 제공할 수 있다.Therefore, the present invention can provide a method of manufacturing a CZTS thin film solar cell to which indium is added, and can provide a CZTS thin film solar cell to which indium is added, which is excellent in efficiency of a solar cell element manufactured by the above method.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are for further illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these examples.
<실시예 1>≪ Example 1 >
인듐을 주입한 CZTS계 흡수층 제조 및 이를 이용한 태양전지의 제조Preparation of indium-doped CZTS-based absorption layer and fabrication of solar cell using the same
인듐을 주입한 CZTS계 흡수층 및 이를 이용한 태양전지를 하기와 같은 방법을 통해 제조하였다.Indium-doped CZTS-based absorption layer and solar cell using the same were prepared by the following method.
먼저, 소다라임글라스 기판을 아세톤, 메탄올 및 2차 증류수를 이용하여 순차적으로 세척하였고, 이때 초음파를 이용하여 기판을 깨끗이 세척하였다. 기판 세척 후, 스퍼터링 방법으로 몰리브덴 후면 전극을 증착시켰다. 이후 상기 몰리브덴 후면 전극 상에 DC 스퍼터 증착법(대동하이텍, 11DDS004)으로 25℃의 기판 온도에서 아연(Zn), 주석(Sn), 구리(Cu) (고순도화학, 일본)를 증착하여 금속 전구체층(40)을 형성하였다. 이때, 상기 금속 전구체는 하기 표 1에 기재된 바와 같은 금속 전구체를 사용하여 증착시켰다. First, the soda lime glass substrate was sequentially cleaned using acetone, methanol, and secondary distilled water, and then the substrate was thoroughly cleaned using ultrasonic waves. After the substrate was cleaned, a molybdenum back electrode was deposited by sputtering. Zinc (Zn), tin (Sn), and copper (Cu) (high purity chemistry, Japan) were deposited on the molybdenum back electrode at a substrate temperature of 25 ° C by a DC sputter deposition method (Daedong HiTek, 11DDS004) to form a metal precursor layer 40). At this time, the metal precursors were deposited using metal precursors as shown in Table 1 below.
이후, 상기 금속 전구체 층(40) 위에 인듐을 주입하여 인듐 주입층을 형성하였는데, 이때 인듐의 양은 인듐 주입층의 두께가 각각 0nm, 10nm, 20nm, 30nm이 되도록 진공증착방법을 통해 주입하였다. 상기 방법으로 제조한 인듐 주입층을 포함한 CZTS계 흡수층의 단면 구조는 도 1에 나타내었다. Then, indium was implanted on the
인듐 주입층을 포함하는 CZTS계 흡수층은 이후 도 2의 열처리 장비를 이용하여 열처리 시켰는데, 열처리 전 챔버 내부는 고온 열처리 공정 중 금속 전구체의 산화를 막기 위하여 아르곤 가스를 이용하여 챔버를 비활성화 분위기로 형성시켰고, 챔버 내부의 압력은 상압 760 Torr 로 유지하면서 열처리하였는데, 보다 구체적으로 도 2의 그라파이트 박스 안에 S2Se 파우더와 셀레늄 펠렛을 혼합하여 첨가하고 450℃의 온도에서 500초간 열처리를 진행한 다음 자연냉각방식으로 냉각시켰다. 즉, 셀레늄과 셀레늄다이설파이드(S2Se)를 동시에 넣어서 열처리를 진행한 것으로, 셀렌화와 황화처리를 동시에 수행하였다. The CZTS absorption layer including the indium-impregnated layer was heat-treated using the heat treatment apparatus of FIG. 2, and the inside of the chamber was formed into an inactive atmosphere using argon gas to prevent oxidation of the metal precursor during the high temperature heat treatment process The S 2 Se powder and selenium pellets were mixed in the graphite box of FIG. 2, and heat treatment was performed at a temperature of 450 ° C. for 500 seconds. Then, Cooled by a cooling method. That is, selenium and selenium disulfide (S 2 Se) were simultaneously put into a heat treatment, and selenization and sulphation were performed simultaneously.
이후, 상기 방법으로 제조된 CZTS 흡수층 박막을 습식공정을 통하여 CdS 버퍼층을 약 50nm 두께로 증착시켰고, 제조된 흡수층 박막 위에 스퍼터링 공정을 이용하여 ZnO 50nm 와 Al-doped:ZnO (AZO) 300nm이 되도록 순차적으로 증착시켰으며, 이후 상기 박막 위에 알루미늄을 1㎛의 두께를 갖도록 증착시켜 전지를 제조하였다.Then, a CdS buffer layer was deposited to a thickness of about 50 nm through a wet process, and a ZnO layer was formed to a thickness of 50 nm and an Al-doped ZnO layer (AZO) was formed to a thickness of about 300 nm by a sputtering process And then aluminum was deposited on the thin film to have a thickness of 1 mu m to prepare a battery.
<실시예 2>≪ Example 2 >
인듐을 이용한 태양전지용 CZTS계 흡수층 박막의 결정성 평가Crystallinity evaluation of CZTS thin film for solar cell using indium
본 발명자들은 상기 실시예의 태양전지 제조 과정에서 제조된 금속전구체 층에 대하여 인듐을 포함하는 흡수층 박막과 인듐을 주입한 흡수층 박막을 각각 열처리 한 후 SEM 사진을 촬영하여 흡수층의 결정성을 평가하였고, 또한 XRD 분석을 수행하였다. The present inventors evaluated the crystallinity of the absorber layer by photographing SEM photographs of the metal precursor layer prepared in the manufacturing process of the solar cell of the present invention after heat treating the absorber layer containing indium and the absorber layer containing indium, XRD analysis was performed.
분석 결과, 도 3에 나타낸 바와 같이, 인듐을 주입한 CZTS 흡수층 박막은 다른 결정립 성장특성을 나타내었고, 일정량 이상 주입이 되면 CZTS 흡수층 박막의 결정립 크기가 작아지는 것으로 나타났다. 구체적으로 본 발명의 실험조건 내에서 각 흡수층 박막을 비교하였을 때, 인듐의 주입량이 증가할수록 기존 참고용 샘플 대비 결정립의 크기가 작아지는 것으로 나타났고, 도 3에서 인듐 10nm와 30nm의 사진을 비교해 보았을 때 표면 결정립이 30nm의 시료에서 더 작다는 것을 확인할 수 있다. 따라서 CZTS 흡수층 박막에 인듐의 주입량이 증가할수록 CZTS 흡수층 박막의 결정립이 작아짐을 알 수 있었다. As a result of the analysis, as shown in FIG. 3, the CZTS absorption layer thin film doped with indium exhibited different crystal grain growth characteristics, and the crystal grain size of the CZTS thin layer was decreased when a certain amount of the indium was implanted. Specifically, when the absorbing layer thin films are compared with each other in the experimental conditions of the present invention, as the amount of indium injected increases, the grain size of the reference sample becomes smaller than that of the reference sample. In FIG. 3, It can be confirmed that the surface grain size is smaller in the sample of 30 nm. Therefore, it was found that the grain size of the CZTS absorber layer was decreased as the amount of indium was increased in the CZTS absorber layer.
또한 도 4에 나타낸 바와 같이, 인듐을 주입한 CZTS 흡수층은 인듐의 주입량에 따라서 결정성에 차이를 나타내었는데, 인듐을 주입하지 않은 CZTS 흡수층 박막보다 인듐을 주입한 CZTS 흡수층 박막에서 메인피크인 (112) 피크가 향상되는 것으로 나타났다. As shown in FIG. 4, the indium-doped CZTS absorption layer showed a difference in crystallinity depending on the amount of indium doped. In the indium-doped CZTS absorption layer thin film, The peak was improved.
<실시예 3>≪ Example 3 >
테양전지 효율 분석Analysis of Cell Battery Efficiency
나아가 본 발명자들은 상기 실시예에서 제조한 인듐을 함유하는 흡수층 박막을 이용한 태양전지의 소자 특성을 분석하였다. Further, the present inventors have analyzed the device characteristics of the solar cell using the absorption layer thin film containing indium prepared in the above examples.
분석 결과, 도 5에 나타낸 바와 같이, 인듐을 주입한 소자는 개방전압에서는 큰 변화를 확인할 수 없었지만, 단락전류와 곡선인자가 모두 크게 향상됨을 알 수 있었다. 한편, 인듐 주입량이 30nm 이상일 때에는 CZTS 박막형 태양전지의 소자 특성이 오히려 감소하는 것을 확인함으로써 태양전지의 최대 효율을 위해서는 인듐 주입량이 30nm 미만이 되도록 주입하는 것이 좋다는 것을 알 수 있었다. As a result of the analysis, as shown in FIG. 5, it can be seen that a large change can not be observed at the open-circuit voltage of the device in which indium is implanted, but both the short-circuit current and the curve factor are greatly improved. On the other hand, when the indium implantation amount is 30 nm or more, it is confirmed that the device characteristics of the CZTS thin film type solar cell are rather reduced, so that it is preferable to inject the indium injection amount less than 30 nm for the maximum efficiency of the solar cell.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is obvious to those who have. Accordingly, it should be understood that such modifications or alterations should not be understood individually from the technical spirit and viewpoint of the present invention, and that modified embodiments fall within the scope of the claims of the present invention.
10 : 기판
20 : 후면 금속전극층
30 : 인듐 주입층
40 : CZTS계 금속 전구체
50 : 그라파이트(Graphite) 박스
60 : 셀렌화/황화처리용 소스 공급판10: substrate
20: rear metal electrode layer
30: indium injection layer
40: CZTS based metal precursor
50: Graphite box
60: source supply plate for selenization / sulfidation treatment
Claims (14)
(b) 상기 후면 전극층 위에 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn) 및 황(S); 또는 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn) 및 셀레늄(Se)을 포함하는 금속 전구체를 증착시켜 금속전구체층을 형성하는 단계;
(c) 상기 금속 전구체층 위에 인듐을 주입하여 인듐 주입층을 형성하는 단계; 및
(d) 상기 (c) 단계가 완료 후, 불활성기체 분위기 하에서 고온 열처리하는 단계를 포함하고,
상기 (c) 단계에서 금속 전구체층 위에 주입하는 인듐(Indium)의 주입량은 인듐 주입층이 10nm 초과 ~20nm 이하의 두께를 갖도록 주입하고,
열처리가 완료된 인듐이 첨가된 CZTS계 흡수층 박막의 조성비는 [Cu]/[Zn]+[Sn]가 0.6 ~ 0.9의 성분비를 가지며, [Zn]/[Sn]는 1.0 ~ 1.4 의 성분비를 갖는 것을 특징으로 하는,
인듐이 첨가된 CZTS계 박막 태양전지의 제조방법.(a) forming a rear electrode layer on a substrate;
(b) copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), and sulfur (S) on the rear electrode layer; Or a metal precursor including copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), and selenium (Se) to form a metal precursor layer;
(c) implanting indium on the metal precursor layer to form an indium-implanted layer; And
(d) performing a high-temperature heat treatment in an inert gas atmosphere after the step (c) is completed,
In the step (c), an amount of indium to be implanted on the metal precursor layer is such that the indium-implanted layer has a thickness of more than 10 nm to less than 20 nm,
The composition ratio of the indium-doped CZTS-based absorption layer thin film to which heat treatment is completed has a composition ratio of [Cu] / [Zn] + [Sn] of 0.6 to 0.9 and a composition ratio of [Zn] / [Sn] of 1.0 to 1.4 Features,
Method for manufacturing indium - doped CZTS thin film solar cell.
상기 (a) 단계의 기판은 유리 기판인 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1,
Wherein the substrate of step (a) is a glass substrate.
상기 (a) 단계의 후면 전극은 몰리브덴 전극인 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1,
Wherein the back electrode of step (a) is a molybdenum electrode.
상기 (b) 단계의 금속 전구체 증착은 스퍼터링 공정, 동시증발증착 공정 또는 용액 공정에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1,
Wherein the metal precursor deposition in step (b) is performed by a sputtering process, a co-evaporation deposition process, or a solution process.
상기 (c) 단계에서 인듐 주입에 의한 인듐 증착은 진공증착법 또는 비진공증착법을 이용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1,
Wherein the indium deposition by the indium implantation in the step (c) is performed using a vacuum deposition method or a non-vacuum deposition method.
상기 (d) 단계에서 상기 불활성 기체는 아르곤 기체이며,
상기 고온 열처리는 400℃ 내지 600℃ 에서 셀렌화처리하거나, 상기 금속 전구체층을 400℃ 내지 600℃ 에서 황화처리하는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1,
In the step (d), the inert gas is an argon gas,
Wherein the high temperature heat treatment is carried out by selenizing at 400 ° C to 600 ° C, or by sulfiding the metal precursor layer at 400 ° C to 600 ° C.
(b) 상기 금속 전구체층 위에 인듐을 주입하여 인듐 주입층을 형성하는 단계; 및
(c) 상기 (b) 단계가 완료 후, 불활성기체 분위기 하에서 400℃ 내지 600℃에서 400~600초간 열처리 하는 단계를 포함하고,
상기 (b) 단계에서 금속 전구체층 위에 주입하는 인듐(Indium)의 주입량은 인듐 주입층이 10nm 초과 ~20nm 이하의 두께를 갖도록 주입하고,
인듐이 첨가된 CZTS계 흡수층 박막의 조성비는 [Cu]/[Zn]+[Sn]가 0.6 ~ 0.9의 성분비를 가지며, [Zn]/[Sn]는 1.0 ~ 1.4 의 성분비를 갖는 것을 특징으로 하는,
인듐이 첨가된 태양전지용 CZTS계 흡수층 박막 제조방법.(a) depositing copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), and sulfur (S) on a substrate; Or a metal precursor including copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), and selenium (Se) to form a metal precursor layer;
(b) implanting indium onto the metal precursor layer to form an indium-implanted layer; And
(c) after the step (b) is completed, performing a heat treatment at 400 to 600 ° C for 400 to 600 seconds in an inert gas atmosphere,
In the step (b), the amount of indium implanted onto the metal precursor layer is such that the indium implanted layer has a thickness of more than 10 nm and less than 20 nm,
The composition ratio of the indium-added CZTS-based absorption layer thin film is such that [Cu] / [Zn] + [Sn] has a component ratio of 0.6 to 0.9 and [Zn] / [Sn] has a component ratio of 1.0 to 1.4 ,
A method for manufacturing a thin film of CZTS based absorption layer for a solar cell to which indium is added.
상기 (a) 단계의 금속 전구체 증착은 스퍼터링 공정, 동시증발증착 공정 또는 용액 공정에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 인듐이 첨가된 태양전지용 CZTS계 흡수층 박막 제조방법.11. The method of claim 10,
Wherein the metal precursor deposition in step (a) is performed by a sputtering process, a simultaneous evaporation deposition process, or a solution process.
상기 (b) 단계에서 인듐 주입에 의한 인듐 증착은 진공증착법 또는 비진공증착법을 이용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 인듐이 첨가된 태양전지용 CZTS계 흡수층 박막 제조방법.11. The method of claim 10,
Wherein the indium deposition by indium implantation is performed by vacuum deposition or non-vacuum deposition in the step (b).
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