• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제35권7호
• /
• pp.1985-1988
• /
• 2014

$Cu_2ZnSnSe_4$ (CZTSe) thin films were synthesized on transparent conducting oxide glass substrates via a simple, non-toxic, and low-cost process using a precursor solution paste. A three-step heating process (oxidation, sulfurization, and selenization) was employed to synthesize a CZTSe thin film as an absorber layer for use in thin-film solar cells. In particular, we focused on the effects of sulfurization conditions on CZTSe film formation. We found that sulfurization at $400^{\circ}C$ involves the formation of secondary phases such as $CuSe_2$ and $Cu_2SnSe_3$, but they gradually disappeared when the temperature was increased. The formed CZTSe thin films showed homogenous and good crystallinity with grain sizes of approximately 600 nm. A solar cell device was tentatively fabricated and showed a power conversion efficiency of 2.2% on an active area of 0.44 $cm^2$ with an open circuit voltage of 365 mV, a short current density of 20.6 $mA/cm^2$, and a fill factor of 28.7%.

• 한국표면공학회지
• /
• 제51권2호
• /
• pp.126-132
• /
• 2018

SnS thin films with different substrate temperatures ($150 {\sim}300^{\circ}C$) as process parameters were grown on soda-lime glass substrates by RF magnetron sputtering. The effects of substrate temperature on the structural and optical properties of SnS thin films were investigated by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy (Raman), field-emission scanning electron microscopy (FESEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and Ultraviolet-visible-near infrared spectrophotometer (UV-Vis-NIR). All of the SnS thin films prepared at various substrate temperatures were polycrystalline orthorhombic structures with (111) planes preferentially oriented. The diffraction intensity of the (111) plane and the crystallite size were improved with increasing substrate temperature. The three major peaks (189, 222, $289cm^{-1}$) identified in Raman were exactly the same as the Raman spectra of monocrystalline SnS. From the XRD and Raman results, it was confirmed that all of the SnS thin films were formed into a single SnS phase without impurity phases such as $SnS_2$ and $Sn_2S_3$. In the optical transmittance spectrum, the critical wavelength of the absorption edge shifted to the long wavelength region as the substrate temperature increased. The optical bandgap was 1.67 eV at the substrate temperature of $150^{\circ}C$, 1.57 eV at $200^{\circ}C$, 1.50 eV at $250^{\circ}C$, and 1.44 eV at $300^{\circ}C$.

• Current Photovoltaic Research
• /
• 제1권2호
• /
• pp.82-89
• /
• 2013

$Cu_2ZnSnS_4$ thin film have been fabricated by rapid thermal annealing of dc-sputtered metal precursor with Cu/ZnSn/Cu stack in sulfur ambient. A CZTS film with a good uniformity was formed at $560^{\circ}C$ in 6 min. $Cu_2SnS_3$ and $Cu_3SnS_4$ secondary phases were present at $540^{\circ}C$ and a trace amount of $Cu_2SnS_3$ secondary phase was present at $560^{\circ}C$. Single-phase large-grained CZTS film with rough surface was formed at $560^{\circ}C$. Solar cell with best efficiency of 4.7% ($V_{oc}=632mV$, $j_{sc}=15.8mA/cm^2$, FF = 47.13%) for an area of $0.44cm^2$ was obtained for the CZTS absorber grown at $560^{\circ}C$ for 6 min. The existence of second phase at lower-temperature annealing and rough surface at higher-temperature annealing caused the degradation of cell performance. Also poor back contact by void formation deteriorated cell performance. The fill factor was below 0.5; it should be increased by minimizing voids at the CZTS/Mo interface. Our results suggest that CZTS absorbers can be grown by rapid thermal annealing of metallic precursors in sulfur ambient for short process times ranging in minutes.

• Current Applied Physics
• /
• 제18권12호
• /
• pp.1571-1576
• /
• 2018

Recent study shows that the main reason for limiting CZTS device performance lies in the low open circuit voltage, and crucial factor that could affect the $V_{oc}$ is secondary phases like ZnS existing in absorber layer and its interfaces. In this work, the $Cu_2ZnSnS_4$ thin film solar cells were prepared by sputtering CuSn and CuZn alloy targets. Through tuning the Zn/Sn ratios of the CZTS thin films, the crystal structure, morphology, chemical composition and phase purity of CZTS thin films were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) equipped with an energy dispersive spectrometer (EDS) and Raman spectroscopy. The statistics data show that the CZTS solar cell with a ratio of Zn/Sn = 1.2 have the best power convention efficiency of 5.07%. After HCl etching process, the CZTS thin film solar cell with the highest efficiency 5.41% was obtained, which demonstrated that CZTS film solar cells with high efficiency could be developed by sputtering CuSn and CuZn alloy targets.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제20권3호
• /
• pp.107-112
• /
• 2010

높은 광흡수 계수를$(1{\times}10^5cm^{-1})$ 가지는 CIGS는 Ga의 비율에 따라서 밴드갭을 조절할 수 있다는 장점을 지니고 있다. CIGS의 밴드갭은 Ga의 비율에 따라 $CuInSe_2$(Eg: 1.0 eV)에서 $CuGaSe_2$(Eg: 1.68 eV)까지의 범위에 존재하며, 태양전지에 서 이상적인 fill factor 모양을 가지도록 Ga의 비율을 높게 조성한다. CIGS 흡수층을 제작하는 방법에는 co-evaporator 방식이 가장 널리 사용되며 연구되고 있다. 이에 본 연구에서는 수평 형태의 hydride vapor transport (HVT)법을 고안하여 CIGS 나노 구조 및 에피성장을 시도하였다. HVT법은 $N_2$ 분위기에서 원료부의 CIGS 혼합물을 HCl과 반응시켜 염화물 기체상태로 변환 후 growth zone까지 이동하여 성장을 하는 방식이다. 성장기판은 c-$Al_2O_3$ 기판과 u-GaN을 사용하였다. 성장 후 field emission scanning electron microscopy(FE-SEM)과 energy dispersive spectrometer(EDS)를 이용하여 관찰하였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
• /
• 제42권6호
• /
• pp.682-690
• /
• 2014

본 연구에서는 WPC의 열안정성을 향상시키기 위해 폴리프로펠렌 매트릭스에 목분과 폴리인산염(ammonium polyphosphate, APP)의 삼종혼합 후, 목분과 난연제 첨가에 따른 목재플라스틱 복합재(wood plastic composites, WPC)의 열분해 거동이 조사되었다. 모든 배합비의 WPC 열분해 거동은 질소의 환경에서 분당 $10^{\circ}C$ 상승속도로 제어하여 열중량분석기(Thermogravimetric analyzer)를 통해 분석하였다. 목분의 열분해온도가 PP의 열분해온도 보다 낮기 때문에 목분에 의해 생성된 char막은 PP로의 열전달 속도를 낮추며, 2차 열분해온도 증가 및 열분해속도를 늦춘다. APP를 첨가한 WPC의 경우 1차 열분해온도 감소 및 2차 열분해온도의 증가를 보여준다. 목분의 함량이 높은 WPC의 경우, APP 첨가 시 1차 열분해온도 감소 및 2차 열분해속도가 증가하였고, 고온에서 잔여물의 양은 APP 함량이 증가할수록 크게 증가하였다. APP가 첨가된 WPC 경우, 목분의 함량이 10 wt%에서 50 wt%로 증가 시 고온에서 잔여물 양이 증가하였는데, 이는 APP 및 목질섬유의 char화가 동시에 발생되기 때문으로 보이며 결과적으로 목분 함량이 증가할수록 APP의 효과가 높게 나타나 열안정 효과를 관찰할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제17권12호
• /
• pp.482-487
• /
• 2016

파장 400 nm 이하의 자외선은 눈 건강에 매우 해롭다. 특히 UVA (315 nm ~ 400 nm)는 백내장, 설안염, 초자체경화 등을 유발할 수 있고, UVB (280 nm ~ 315 nm)는 결막염, 각막염 및 설안염 등을 일으킬 수 있다. 따라서 폴리머 안경렌즈를 사용함에 있어서 자외선의 차단 기능과 가시광선 영역에서 투과되는 빛을 증가시키고, 안경렌즈 표면에서 형성되는 허상을 방지하는 반사방지 기능은 매우 중요하다. 본 연구에서는 m-자일릴렌 디이소시아네이트 모노머와 2,3-Bis-1-propanethiol 모노머 및 벤조트리아졸 UV 흡수제 (SEESORB 709), 안료 혼합물, 이염화 이부틸 주석 촉매제, 알킬인산 에스터 이형제 등의 혼합물을 인젝션 몰드 방법으로 열중합 공정을 적용하여, 굴절률 1.67의 고굴절률 폴리머 안경렌즈를 제조하였다. 폴리머 안경렌즈 표면에서의 반사를 줄이기 위하여 렌즈 양면에 다층박막 반사방지 코팅을 E-beam 증착 시스템으로 코팅하였다. 자외선 차단 폴리머 안경렌즈의 광학적 특성을 UV-visible spectrometer로 분석하였고, 반사방지층을 구성하는 박막의 굴절률, 표면거칠기 등과 같은 박막소재 특성을 각각 Ellipsometry 및 원자힘 현미경으로 분석하였다. 분석 결과 제조된 안경렌즈는 395 nm 파장 이하의 자외선을 99% 이상 완벽하게 차단하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제37권2호
• /
• pp.5-12
• /
• 2000

열전퇴의 고온 접합부가 Si/sub 3/N/sub 4//SiO/sub 2//Si/sub 3/N/sub 4/ 멤브레인에 의해 실리콘 기판으로부터 열차단되고, 열전퇴의 저온 접합부는 방열판 역할을 하는 실리콘 림(rim)에 의해 지지되는 멤브레인위에 놓여지며, Au-black이 적외선 흡수체로 사용되는 비냉각 금속 박막형 열전퇴 적외선 검지기를 제작하고, 적외선 검지기의 성능지수에 대해 논의하였다. 3∼14㎛의 파장범위에서 Au-black의 적외선 흡수도는 대개 90%정도였고, Au 증발시의 챔버압력 및 증착된 Au-black의 단위면적당 질량에 크게 의존하였다. 쵸핑 주파수가 5 Hz일 때 Bi-Sb 열전퇴 적외선 검지기의 전압 감응도, 잡음등가전력 및 비검지도는 실온의 공기중에서 각각 약 10.5V/W, 2.3 ㎻/㎐½, 및 1.9×10/sup 7/㎝·㎐½/w였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
• /
• pp.229-229
• /
• 2010

본 실험에서는 $CuInSe_2$, 3원물질을 화학량론적 조성비가 되도록 박막을 제조하기 위해 각 단위원소를 원자비에 맞춰 전자선가열 진공증착기를 사용하여 Cu, In, Se 순으로 증착하였다. $10^{-3}$torr 이상의 진공석영관에서 열처리와 동시에 Selenization을 통해 제작된 $CuInSe_2$박막은 열처리온도 $250^{\circ}C$에서는 $Cu_xSe$, CuSe등의 2차상들이 나타나다가 $450^{\circ}C$이상의 고온에서 $CuInSe_2$ 단일상을 형성하였다. 이로부터 진공중에서 반응을 시켰을 때, 더 낮은 온도에서 반응이 일어나고 열역학적으로 보다 안정한 소수의 화합물들이 쉽게 형성됨을 확인할 수 있었다. 특히 $250^{\circ}C$에서는 Sphalerite 구조를 가지다가 $350^{\circ}C$이상의 온도에서 Selenization하였을 때 Chalcopyrite 구조를 가졌다. 박막이 두꺼워지면서 결정립의 크기가 커지고 응력이 작아지는 특성을 보였다. 에너지 밴드갭은($E_g$)은 Cu/In 성분비율이 클수록 작은값을 보였으며, 결절립크기가 증대되므로 결국 흡수계수가 낮아짐을 알 수 있다. 또한 두께가 증가할수록 전반적으로 흡수계수가 증가하였고 Cu/In의 성분비율이 0.97일 때 기초흡수파장은 1,169nm이고 에너지밴드갭은 1.06eV이었으며, 두께 $1.5{\mu}m$이상일 때 전반적으로 양호한 상태의 p-type $CuInSe_2$ 박막을 제작 하였다.

• 한국재료학회지
• /
• 제5권8호
• /
• pp.988-996
• /
• 1995

CdS/CuInSe$_2$태양전지의 광흡수층인 CuInSe$_2$박막을 In$_2$Se$_3$와 Cu$_2$Se 이원화합물을 precursor로 하여 진공증발법으로 제조하였고 특성을 분석하였다. 먼저 유리기판위에 0.5$\mu\textrm{m}$ 두께의 In$_2$Se$_3$를 susceptor온도를 변화시켜가면서 증착한 결과 40$0^{\circ}C$에서 가장 평탄하고 치밀한 박막이 형성되었다. 그 위에 Cu$_2$Se$_3$를 진공증발시켜 증착함으로써 in-situ로 CuInSe$_2$박막을 형성시키고 In$_2$Se$_3$를 추가로 증발시켜 CuInSe$_2$박막내에 존재하는 제 2상인 Cu$_2$Se를 제거시켰다. 이 경우 susceptor온도가 $700^{\circ}C$ 일때 미세구조가 가장 좋은 CuInSe$_2$박막이 형성되었으며 약 1.2$\mu\textrm{m}$ 두께에서 약 2$\mu\textrm{m}$의 결정립크기와 (112) 우선배향성을 가졌다. 추가 In$_2$Se$_3$양이 증가함에 따라 CuInSe$_2$박막의 조성편차보상으로 hole 농도가 감소하고 전기 비저항이 증가하였고, optical bandgap은 거의 일정한 값인 1.04eV의 값을 가졌다. Mo/유리기판 위에 증착한 CuInSe$_2$박막도 유리기판 위에 증착한 박막과 비슷한 미세구조를 가졌으며, 이 박막을 토대로 ZnO/CdS/CuInSe$_2$/Mo 구조를 갖는 태양전지 구현이 가능할 것으로 생각된다.