• Journal of the Korean Vacuum Society
• /
• v.16 no.3
• /
• pp.192-196
• /
• 2007

ZnSe/CdSe/ZnSe single quantum wells with different well thickness were grown by hot wall epitaxy. The quantum well thicknesses were measured by TEM. The critical thickness of single quantum well layer was found to be about $9{\AA}$ from the intensities and the full-width at half maximum of photoluminescence(PL) spectra. When the thickness of quantum wells was less than the critical thickness, the Stoke's shift was confirmed from the comparison between PL and photoluminescence excitation spectra, and it may be due to the exciton binding energy. The PL peak energy dependence on the quantum well thickness was coincident with the theoretical values.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.472.1-472.1
• /
• 2014

현재 Cu(In,Ga)Se2나 Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSSe)계 박막태양전지의 버퍼층으로 가장 많이 사용되는 물질은 CdS이다. 하지만 Cd의 독성 문제로 인해 사용에 제약이 있고, CdS의 작은 밴드갭(~2.4 eV)으로 인해 단 파장 영역에서 광활성층의 빛 흡수를 저해하는 문제 때문에 새로운 대체 물질을 찾으려는 연구가 많이 이루어지고 있다. 이러한 관점에서, ZnS계 물질은 독성 원소인 Cd을 사용하지 않고, 3.6 eV 정도의 큰 밴드갭을 가지기 때문에, CdS 버퍼층을 대체하기 위한 물질로 관심을 받고 있다. ZnS계 버퍼층을 증착하는 위해 chemical bath deposition (CBD), molecular beam epitaxy (MBE), thermal evaporation, spray pyrolysis, sputtering, elecrtrodepostion 등의 다양한 공정이 사용될 수 있다. 본 연구에서는 상기의 다양한 공정 가운데, 공정 단가가 낮고, 대면적 공정에 용이한 CBD 공정을 이용하여 ZnS계 버퍼층을 증착하는 연구를 수행하였다. 용액의 조성, 농도, 공정 온도, 시간 등을 비롯한 다양한 공정 변수가 ZnS계 박막의 morphology, 조성, 결정성, 광학적 특성 등 다양한 특성에 미치는 영향이 체계적으로 연구되었다. 또한, 상기 ZnS계 버퍼층을 CZTSSe 박막태양전지에 적용하여 CdS를 성공적으로 대체할 수 있음을 확인하였다. 본 연구를 통하여 ZnS계 버퍼층이 향후 친환경적인 박막태양전지 제조에 활용될 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다.

• Applied Science and Convergence Technology
• /
• v.24 no.5
• /
• pp.167-171
• /
• 2015

Quantum-confined nanostructures open up additional perspectives in engineering materials with different electronic and optical properties. We have fabricated unique cation-exchanged CdS and CdS/CdSe quantum dots and measured their first four exciton transitions. We demonstrate that the relationship between electronic transitions and charge-carrier distributions is generalized for a broad range of core-shell nanostructures. These nanostructures can be used to further improve the performance in the fields of bio-imaging, light-emitting devices, photovoltaics, and quantum computing.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2012.03a
• /
• pp.400-403
• /
• 2012

$Cu_2ZnSnSe_4$(CZTSe) is emerged as a promising material for thin-film solar cells because of non-toxic, inexpensive and earth abundant more than $Cu(In,Ga)Se_2$ materials. For fabricating compound semiconductor thin-film solar cells, CdS is widely used for a buffer layer which fabricated by a chemical bath deposition method (CBD). Through the experiment, we controlled deposition temperature and mol ratio of solution conditions to find the proper grain 크기 and exact composition. The optimum CdS layers were characterized in terms of surface morphology by using a scanning electron microscope (SEM) and atomic force microscope (AFM). The optimized CdS layer process was applied on CZTSe thin-films. The thickness of buffer layer related with device performance of solar cells which controlled by deposition time. Local surface potential of CdS/CZTSe thin-films was investigated by Kelvin probe force microscopy (KPFM). From these results, we can deduce local electric properties with different thickness of buffer layer on CZTSe thin-films. Therefore, we investigated the effect of CdS buffer layer thickness on the CZTSe thin-films for decreasing device losses. From this study, we can suggest buffer layer thickness which contributes to efficiencies and device performance of CZTSe thin-film solar cells.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.08a
• /
• pp.378-378
• /
• 2011

ZnO 나노선 구조는 나노선 구조를 통해 입사한 빛을 산란시켜 광흡수를 촉진시키고, 바닥 전극으로 바로 이어진 수직의 1차원 구조를 통해 전자가 빠르게 이동할 수 있으며, 넓은 표면적을 가지고 있는 등의 장점을 가지고 있어 오래전부터 광전소자에 이용되었다. 하지만 ZnO 물질 자체의 밴드갭 에너지가 3.2 eV로 비교적 큰 편이라 가시광 영역의 빛을 흡수, 이용하기 위해서는 작은 밴드갭을 가지는 광감응 물질이 필요하다. 본 연구에서는 저온의 수열합성법을 통해 합성한 ZnO 나노선 구조 상에 Cd 계열의 무기물 양자점을 증착하여 이종구조를 형성하는 방법을 개발하였다. 본 연구에서 사용한 양자점인 CdS와 CdSe는 벌크 밴드갭 에너지가 각각 2.3 eV, 1.7 eV로 가시광 영역의 빛을 흡수할 수 있으며, ZnO 나노선과 type-II 밴드구조를 가지기 때문에 전자-정공 분리 및 포집에 유리하다. 합성된 구조를 이용하여 photoelectrochemical 특성을 분석하였으며, 그 결과 양자점의 증착으로 광전류 생성이 향상됨을 확인하였다. 특히 ZnO 나노선 상에 CdS 양자점 증착 후 추가적으로 CdSe 양자점을 증착하여 다중접합 나노선 구조를 형성한 경우 광전류 생성이 가장 크게 향상된 결과를 확인하였다.

• Current Photovoltaic Research
• /
• v.1 no.1
• /
• pp.52-58
• /
• 2013

Two different window-structured $CuInGaSe_2$(CIGS) solar cells, i.e., CIGS/thin-CdS/ZnO:B(sample A) and CIGS/very thin-CdS/Zn(S/O)/ZnO:B(sample B), were prepared, and the diffusivity of Zn, Cd, S, and B atoms, respectively, in the CIGS, ZnO or Zn(S/O) layer was estimated by a theoretical fit to experimental secondary ion mass spectrometer data. Diffusivities of Zn, Cd, S, and B atoms in CIGS were $2.0{\times}10^{-13}(1.5{\times}10^{-13})$, $4.6{\times}10^{-13}(4.4{\times}10^{-13})$, $1.6{\times}10^{-13}(1.8{\times}10^{-13})$, and $1.2{\times}10^{-12}cm^2/s$ at 423K, respectively, where the values in parentheses were obtained from sample B and the others from sample A. The diffusivity of the B atom in a Zn(S/O) of sample B was $2.1{\times}10^{-14}cm^2/sec$. Moreover, the diffusivities of Cd and S atoms diffusing back into ZnO(sample A) or Zn(S/O)(sample A) layers were extremely low at 423K, and the estimated diffusion coefficients were $2.2{\times}10^{-15}cm^2/s$ for Cd and $3.0{\times}10^{-15}cm^2/s$ for S.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.02a
• /
• pp.671-671
• /
• 2013

실리콘 태양전지와 박막형 태양전지의 뒤를 이어, 제3세대로 분류되는 양자점 감응형 태양전지(QDSC)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 태양전지의 TCO로는 주로 ZnO, TiO2가 대부분 사용되고 있으며, 양자점 물질로는 CdS, CdSe, CdTe, PbS, PbSe 등의 카드뮴 및 납을 주 성분으로 하는 물질들에 대한 연구만 중점적으로 이루어지고 있는 실정이다. 이런 물질들은 현재까지 알려진 한도 내에서는 QDSC 효율 중 가장 좋은 효율을 나타내고는 있으나 이런 타입의 QDSC가 상용화된다면 환경에 노출되었을 때에 미치는 악영향이 매우 큰 중금속 물질들로 이루어져 있어, 이를 극복할 수 있는 친환경 성분의 물질에 대한 연구 또한 필요한 시점이다. 따라서 본 연구에서는 CdS를 대체할 수 있는 물질로 Ag2S를 선정, 이에 대한 연구를 진행하였다. Ag2S는 밴드갭이 1.1eV의 물질로, CdS의 2.3 eV와 비교해 상당히 작은 밴드갭을 가져 월등히 넓은 영역에서 빛을 흡수할 수 있다는 장점을 가지고 있으며, 동시에 이로 인한 전자-정공 재결합이 빨라 태양전지로 제작시에 Voc가 낮게 형성된다는 단점도 가지고 있다. 태양전지에 사용된 TCO물질은 ZnO 나노선을 사용했으며, 본 연구실에서 기존에 개발한 수열합성법을 통해 제작하였다. 이를 활용하여 최종적으로 제작한 태양전지의 효율은 CdS/ZnO QDSC가 1.2%, Ag2S/ZnO QDSC가 1.2%로 동일한 성능을 나타냈으며, CdS를 대체할 물질로 Ag2S의 가능성을 보여준 결과라 할 수 있다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2002.11a
• /
• pp.119-119
• /
• 2002

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2007.11a
• /
• pp.124-125
• /
• 2007

Single crystal $CdGa_2Se_4$ layers were grown on a thoroughly etched semi-insulating GaAs(100) substrate at $420^{\circ}C$ with the hot wall epitaxy (HWE) system by evaporating the polycrystal source of $CdGa_2Se_4$ at $630^{\circ}C$ prepared from horizontal electric furnace. The photocurrent and the absorption spectra of $CdGa_2Se_4$/SI(Semi-Insulated) GaAs(100) are measured ranging from 293K to 10K. The temperature dependence of the energy band gap of the $CdGa_2Se_4$, obtained from the absorption spectra was well described by the Varshni's relation, $E_g$(T) = 2.6400 eV - $(7.721{\times}10^{-4}\;eV/K)T^2$/(T + 399 K). Using the photocurrent spectra and the Hopfield quasicubic model, the crystal field energy$({\Delta}cr)$ and the spin-orbit splitting energy$({\Delta}so)$ for the valence band of the $CdGa_2Se_4$ have been estimated to be 106.5 meV and 418.9 meV at 10 K, respectively. The three photocurrent peaks observed at 10 K are ascribed to the $A_{1^-},\;B_{1^-},\;and\;C_{11^-}$ exciton peaks.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
• /
• v.6 no.5
• /
• pp.229-232
• /
• 2005

Direct characterization of band alignment at chemical bath deposition $(CBD)-CdS/Cu_{0.93}(In_{1-x}Ga_x)Se_2$ has been carried out by photoemission spectroscopy (PES) and inverse photoemission spectroscopy (IPES). Ar ion beam etching at the condition of the low ion kinetic energy of 400 eV yields a removal of surface contamination as well as successful development of intrinsic feature of each layer and the interfaces. Especially interior regions of the wide gap CIGS layers with a band gap of $1.4\~1.6\;eV$ were successfully exposed. IPES spectra revealed that conduction band offset (CBO) at the interface region over the wide gap CIGS of x = 0.60 and 0.75 was negative, where the conduction band minimum of CdS was lower than that of CIGS. It was also observed that an energy spacing between conduction band minimum (CBM) of CdS layer and valance band maximum (VBM) of $Cu_{0.93}(In_{0.25}Ga_{0.75})Se_2$ layer at interface region was no wider than that of the interface over the $Cu_{0.93}(In_{0.60}Ga_{0.40})Se_2$ layer.