Rapid thermal processing temperature dependence of Cu2ZnSn(SxSe1-x)4 absorber layer
- 주제(키워드) 도움말 RTP , CZTSSe , Raman spectroscopy , 태양전지
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 정현식
- 발행년도 2016
- 학위수여년월 2016. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 물리학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000058809
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
Cu2ZnSn(SxSe1-x)4(CZTSSe) 태양전지는 값이 저렴하고 자원이 풍부한 원소로 구성되어 있을 뿐만 아니라 직접 천이형 밴드갭과 높은 광 흡수계수를 가지고 있어 차세대 에너지 소자로 각광받고 있다. 본 논문에서는 CZTSSe 태양전지 흡수층의 결함과 밴드갭이 효율에 미치는 영향을 Raman 분광법으로 살펴보았다. CZTSSe 태양전지는 p형의 CZTSSe(흡수층)와 n형의 CdS(버퍼층), ZnO(창층)로 만들어진다. CZTSSe (흡수층)는 S와 Se 의 비율을 조절하여 에너지 밴드갭을 제어할 수 있기 때문에 중요하다. 먼저, 흡수층 표면을 Macro-Raman으로 측정한 결과 황화열처리 온도가 증가할수록 S의 양이 많아지는 것을 확인하였다. 다음으로 흡수층의 깊이에 대한 조성을 분석하기 위해 micro-Raman line scanning을 측정하였다. 흡수층의 표면에서 보이지 않았던 결함이 바닥 쪽에서 보이는 것을 확인하였고, 깊이에 따라 조성이 달라지는 것을 확인하였다. 이 결과를 바탕으로 시뮬레이션을 실시하였고 CZTSSe 태양전지의 효율을 개선하기 위한 흡수층 설계 조건을 제시하였다.
more초록/요약
Raman measurements were carried out in order to study the absorber layer of Cu2ZnSn(SxSe1-x)4 (CZTSSe) solar cells. In general, CZTSSe solar cells consist of a p-type CZTSSe absorber layer, an n-type CdS buffer layer, i-ZnO, and an n-type ZnO window layer. For this study, the absorber layer was fabricated by co-evaporation and sulfurized by rapid thermal processing (RTP). Since the S/Se ratio variation in the absorber layer is associated with the energy band gap, it is an important characteristics of the CZTSSe absorber layer. In order to study the effect of the RTP condition on the absorber layer, we varied the RTP temperatures: 550°C, 570°C, 590°C, 610°C and 630°C. Macro-Raman measurements showed that the S/Se ratio increases as the RTP temperature increases. The SEM image showed that the absorber layer is made up of two layers. The layers were further investigated by depth-resolved micro-Raman measurements. It was revealed that the S/Se ratio depends on the depth of the samples. Also, we found that the S/Se ratio variation is different for each RTP temperature. In order to investigate the effect of the band gap grading, we performed simulations using the SCAPS software.
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