KR101322681B1 - Czts thin film prepared by electrostatic spray and preparing method of the same - Google Patents
Czts thin film prepared by electrostatic spray and preparing method of the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR101322681B1 KR101322681B1 KR1020120039407A KR20120039407A KR101322681B1 KR 101322681 B1 KR101322681 B1 KR 101322681B1 KR 1020120039407 A KR1020120039407 A KR 1020120039407A KR 20120039407 A KR20120039407 A KR 20120039407A KR 101322681 B1 KR101322681 B1 KR 101322681B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- thin film
- source
- czts
- czts thin
- precursor solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/10—Semiconductor bodies
- H10F77/12—Active materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
CZTS(Cu2ZnSnS4) 박막의 제조방법, 상기 방법에 의해 제조된 CZTS 박막, 및 상기 CZTS 박막을 포함하는 태양전지에 관한 것이다.A method of manufacturing a CZTS (Cu 2 ZnSnS 4 ) thin film, a CZTS thin film manufactured by the method, and a solar cell including the CZTS thin film.
Description
본원은, CZTS(Cu2ZnSnS4) 박막의 제조방법, 상기 방법에 의해 제조된 CZTS 박막, 및 상기 CZTS 박막을 포함하는 태양전지에 관한 것이다.
The present application relates to a method for producing a CZTS (Cu 2 ZnSnS 4 ) thin film, a CZTS thin film manufactured by the method, and a solar cell including the CZTS thin film.
계속된 산업 발전으로 인한 화석 연료의 고갈 및 온실 가스의 배출 때문에 태양에너지, 풍력에너지, 및 조력에너지와 같은 대체에너지의 개발 및 연구가 지속적으로 수행되고 있다. 그 중 태양에너지는 사실상 무한정으로 얻을 수 있다는 이점 때문에 태양전지에 대한 연구에 지속적인 관심이 집중되고 있다.Due to continued industrial development, fossil fuel depletion and greenhouse gas emissions continue to develop and research alternative energy sources such as solar, wind and tidal energy. Among them, solar energy has been continuously focused on research on solar cells because of the advantage that it can be obtained indefinitely.
태양전지는 크게 실리콘계, (무기)화합물계, 및 기타 태양전지로 나눌 수 있다. 이 중 실리콘계 태양전지에 대한 연구가 가장 활발히 수행되고 있다. 실리콘계 태양전지는 단결정, 다결정, 비결정질, 및 박막형으로 분류할 수 있으며 단결정과 다결정 실리콘 태양전지가 세계 생산량의 약 88% 이상을 차지하고, 비결정질 태양전지는 약 5% 내외를 차지하고 있다. 그러나 실리콘계 태양전지의 경우 단결정 실리콘 태양전지의 효율이 가장 우수하지만 단결정 실리콘을 제조함에 있어 복잡한 공정이 수반되는 관계로 공정 단가가 비교적 높다는 단점을 가지고 있었다.Solar cells can be roughly divided into silicon-based, (inorganic) compound-based, and other solar cells. Among these, research on silicon-based solar cells is most actively performed. Silicon-based solar cells can be classified into monocrystalline, polycrystalline, amorphous, and thin film types. Monocrystalline and polycrystalline silicon solar cells account for more than 88% of the world production, and amorphous solar cells account for about 5%. However, the silicon-based solar cell has the highest efficiency of the single crystal silicon solar cell, but has a disadvantage in that the unit cost is relatively high due to the complicated process involved in manufacturing single crystal silicon.
한편 화합물계 태양전지는 무기 재료로 구성되어 있으며 I-III-IV족, II-VI족, 및 III-V족 화합물 반도체 태양전지로 구분될 수 있다. 이 중 I-III-VI족 화합물 태양전지는 CuInSe2로 대표되는 칼코게나이드계 화합물 반도체로써 직접 천이형(direct transition) 에너지 밴드갭 구조를 가지고 있고, 광흡수계수가 105cm-1로 반도체 중 가장 높으며 두께 1 ㎛ 내지 2 ㎛로도 고효율의 태양전지 제조가 가능하므로, 상기 결정질 실리콘 태양전지를 대체하여 경제성을 향상시킬 수 있는 가능성을 제시하였다.Compound-based solar cells are composed of inorganic materials and may be classified into group I-III-IV, group II-VI, and group III-V compound semiconductor solar cells. Among them, the I-III-VI compound solar cell is a chalcogenide compound semiconductor represented by CuInSe 2, and has a direct transition energy bandgap structure and has a light absorption coefficient of 10 5 cm −1 . Among the highest and 1 to 2 ㎛ thickness of the solar cell can be produced with high efficiency, it suggested the possibility of improving the economics by replacing the crystalline silicon solar cell.
그러나 CuInSe2는 밴드갭이 1.04 eV로서 이상적인 값인 약 1.5 eV를 맞추기 위해 여러 연구가 수행되었다. 그 중 하나는 In 의 일부를 Ga로, Se의 일부 또는 전부를 S로 치환하여 CIGSS(Cu(InxGa1 -x)(SeyS1 -y)2) 또는 CIGS(Cu(InxGa1 -x)S2)를 제조하는 것이다. 그러나 상기 CIGSS와 같은 Se계 화합물은 제조된 박막이 높은 변환 효율을 나타내지만, Ga 또는 In은 지각 내 매장량이 적은 단점을 가지고 있으며, 특히 In의 경우 디스플레이 분야에 주로 사용되는 인듐-주석 산화물 박막에 사용되며, 상기 인듐-주석 산화물의 수요가 증가함에 따라 태양전지 박막 제조 시에 원재료 문제를 야기시킬 가능성이 있다.However, CuInSe 2 has been studied to achieve a bandgap of 1.04 eV, which is an ideal value of about 1.5 eV. One of them replaces a part of In with Ga and a part or all of Se with S to replace CIGSS (Cu (In x Ga 1 -x ) (Se y S 1 -y ) 2 ) or CIGS (Cu (In x Ga 1 -x ) S 2 ) is prepared. However, although Se-based compounds such as CIGSS exhibit high conversion efficiency of the manufactured thin film, Ga or In has a disadvantage of low reserves in the crust, and especially in the case of In, the In-tin oxide thin film mainly used in the display field is used. As the demand for the indium tin oxide is increased, there is a possibility of causing a raw material problem in manufacturing a solar cell thin film.
따라서 상기와 같은 문제점을 해결하고 태양전지 박막 제조 단가를 낮추기 위하여 지각 내 매장량이 풍부한 Zn, Sn, 및 S를 사용한 4성분계 화합물인 CZTS(Cu2ZnSnS4)가 대안책으로 제시되었다. 상기 CZTS는 기존의 CIGS계 태양전지 박막이 보유하고 있는 장점인 높은 광 흡수 계수, 밴드갭 에너지 등을 유지하면서도 저가의 원소로 대체할 수 있어 주목을 받았다.Therefore, in order to solve the above problems and lower the manufacturing cost of the solar cell thin film, CZTS (Cu 2 ZnSnS 4 ), a four-component compound using Zn, Sn, and S, which is rich in crust, has been proposed as an alternative. The CZTS has attracted attention because it can be replaced with a low cost element while maintaining high light absorption coefficient and band gap energy, which are advantages of existing CIGS-based solar cell thin films.
CZTS 박막 제조 방법에 있어 종래에는 열증착(thermal evaporation), 동시증착(co-evaporation), 스퍼터링(sputtering), 또는 전자빔 증착(electron beam evaporation)과 같은 방법을 이용하여 박막을 합성하였으나, 상기 박막 제조 방법은 복잡한 장비를 필요로 하고, 고온 및/또는 진공 분위기에서 반응이 수행되는바 제조 단가를 높이는 측면이 있었다.In the CZTS thin film manufacturing method, a thin film was conventionally synthesized by a method such as thermal evaporation, co-evaporation, sputtering, or electron beam evaporation. The method required complicated equipment and increased production costs as the reaction was carried out in a high temperature and / or vacuum atmosphere.
이에 전기화학적 증착(electrochemical deposition), 초음파분무 증착(ultrasonic spray deposition) 등과 같이 비진공분위기에서 CZTS 박막을 합성하고자 하는 연구가 수행되었다. 예를 들어, "단일 공정 전기증착법을 이용한 CZTS 박막의 제조 방법(대한민국등록특허 제 10-1093663호)" 등의 관련 연구가 있었다. 그러나, 상기 방법은 얻어지는 박막의 표면이 균일하지 않고 그레인(grain)의 형태가 일정하지 않은 문제점이 있다는 한계가 있었다.
Therefore, a study was conducted to synthesize CZTS thin films in a non-vacuum atmosphere such as electrochemical deposition and ultrasonic spray deposition. For example, there have been related studies such as "Method for producing CZTS thin film using single process electrodeposition (Korean Patent No. 10-1093663)". However, this method has a limitation in that the surface of the obtained thin film is not uniform and the shape of grain is not constant.
본원은 비진공상태에서의 정전분무법에 의한, 경제적이고 구조적 특성이 개선된 CZTS 박막의 제조방법, 상기 방법에 의해 제조되는 CZTS 박막, 및 상기 CZTS 박막을 포함하는 태양전지를 제공한다.The present application provides a method for producing a CZTS thin film, which is economically and structurally improved by electrostatic spraying in a non-vacuum state, a CZTS thin film manufactured by the method, and a solar cell including the CZTS thin film.
그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
However, the problem to be solved by the present application is not limited to the above-mentioned problem, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본원의 제 1 측면은, 구리 공급원, 아연 공급원, 주석 공급원, 및 황 공급원을 포함하는 전구체 용액을 제조하는 단계; 상기 전구체 용액을 비진공 상태에서 기판에 정전분무하여 박막을 증착하는 단계; 및 상기 박막을 어닐링 하는 단계를 포함하는, CZTS(Cu2ZnSnS4) 박막의 제조방법을 제공할 수 있다.A first aspect of the present disclosure includes preparing a precursor solution comprising a copper source, a zinc source, a tin source, and a sulfur source; Depositing a thin film by electrospraying the precursor solution on a substrate in a non-vacuum state; And it may provide a method for producing a CZTS (Cu 2 ZnSnS 4 ) thin film comprising the step of annealing the thin film.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 구리 공급원, 상기 아연 공급원, 및 상기 주석 공급원 각각은, 각각 염산염 또는 질산염을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, each of the copper source, the zinc source, and the tin source may be one each including hydrochloride or nitrate, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 구리 공급원은 염화구리(CuCl2), 상기 아연 공급원은 염화아연(ZnCl2), 상기 주석 공급원은 염화주석(SnCl2), 및 상기 황 공급원은 티오우레아((NH2)2CS)를 각각 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present disclosure, the copper source is copper chloride (CuCl 2 ), the zinc source is zinc chloride (ZnCl 2 ), the tin source is tin chloride (SnCl 2 ), and the sulfur source is thiourea (( NH 2 ) 2 CS) may be included, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 염화구리, 상기 염화아연, 상기 염화주석, 및 상기 티오우레아의 농도는 각각 약 0.01 M 내지 약 0.2 M, 약 0.005 M 내지 약 0.1 M, 약 0.005 M 내지 약 0.1 M, 및 약 0.04 M 내지 약 0.8 M인 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present disclosure, the concentration of the copper chloride, the zinc chloride, the tin chloride, and the thiourea may be about 0.01 M to about 0.2 M, about 0.005 M to about 0.1 M, and about 0.005 M to about 0.1, respectively. M, and from about 0.04 M to about 0.8 M, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전구체 용액은 상기 구리 공급원, 상기 아연 공급원, 상기 주석 공급원, 및 상기 황 공급원이 극성 용매에 분산, 용해, 또는 분산 및 용해된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the precursor solution may include, but is not limited to, the copper source, the zinc source, the tin source, and the sulfur source dispersed, dissolved, or dispersed and dissolved in a polar solvent. It doesn't happen.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 극성 용매는 물, 에탄올, 또는 물과 에탄올의 혼합물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the polar solvent may include water, ethanol, or a mixture of water and ethanol, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 물과 에탄올의 혼합물은, 상기 물과 상기 에탄올을 약 7대 약 3의 비율로 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the mixture of water and ethanol may include, but is not limited to, the water and the ethanol in a ratio of about 7 to about 3.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 기판은 유리 또는 소다 석회 유리를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the substrate may include glass or soda lime glass, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 정전분무는 상기 전구체 용액을 약 0.001 ml/min 내지 약 0.02 ml/min의 속도로 상기 기판 상에 정전분무하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the electrostatic spraying may include, but is not limited to, electrospraying the precursor solution on the substrate at a rate of about 0.001 ml / min to about 0.02 ml / min.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 정전분무는 상기 전구체 용액에 약 1 kV 내지 약 10 kV의 직류 고전압을 인가한 상태에서 수행되는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the electrostatic spray may include, but is not limited to being carried out while applying a DC high voltage of about 1 kV to about 10 kV to the precursor solution.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 정전분무는 상기 전구체 용액을 약 30분 내지 약 2시간 동안 정전분무하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the electrostatic spray may include, but is not limited to, electrospraying the precursor solution for about 30 minutes to about 2 hours.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 박막을 증착시키는 단계는 상기 기판의 온도를 약 100℃ 내지 약 300℃로 유지하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to the exemplary embodiment of the present disclosure, the depositing of the thin film may include maintaining the temperature of the substrate at about 100 ° C. to about 300 ° C., but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 박막을 어닐링 하는 단계는 약 250℃ 내지 약 500℃의 온도에서 수행되는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present disclosure, the annealing of the thin film may include, but is not limited to being performed at a temperature of about 250 ℃ to about 500 ℃.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 박막을 어닐링 하는 단계는 약 30분 내지 약 2시간 동안 수행되는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, annealing the thin film may include performing about 30 minutes to about 2 hours, but is not limited thereto.
본원의 제 2 측면은, 본원의 제 1 측면의 제조방법에 의하여 제조된 CZTS 박막을 제공한다.The second aspect of the present application provides a CZTS thin film manufactured by the manufacturing method of the first aspect of the present application.
본원의 제 3 측면은, 본원의 제 2 측면에 따른 CZTS 박막을 포함하는 태양전지를 제공한다.
A third aspect of the present application provides a solar cell comprising a CZTS thin film according to the second aspect of the present application.
본원에 의하면, 정전분무법에 의해 CZTS 박막을 제조함으로써 종래의 열증착 등에 의하여 CZTS 박막을 제조하는 경우 필요한 고온 및/또는 진공 분위기의 조성, 및 복잡한 장비 구비에 따른 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 종래의 전기화학적 증착 등에 의하여 CZTS 박막을 제조하는 경우의 박막 표면이 비균일하고 그레인의 형태가 일정하지 않은 문제점 역시 해결할 수 있다.According to the present application, by manufacturing the CZTS thin film by the electrostatic spray method, it is possible to solve the problems caused by the composition of the high temperature and / or vacuum atmosphere, and the complicated equipment required when manufacturing the CZTS thin film by conventional thermal evaporation. In addition, when the CZTS thin film is manufactured by conventional electrochemical deposition or the like, the problem that the surface of the thin film is non-uniform and the shape of grain is not fixed may be solved.
또한, 본원에 의하면 정전분무법에 의하여 CZTS 박막을 증착한 후 어닐링 공정을 수행함으로써 상기 CZTS 박막의 구조가 균일하고, 밴드갭이 진공 공정에 의해 제조되는 박막과 유사하기 때문에 공정 단가를 낮추는 효과를 달성할 수 있다.In addition, according to the present application by depositing the CZTS thin film by the electrostatic spray method and performing the annealing process, the structure of the CZTS thin film is uniform, and the band gap is similar to the thin film produced by the vacuum process to achieve the effect of lowering the unit cost can do.
본원에 따라 제조된 CZTS 박막은 비진공 분위기에서 증착되므로 복잡한 장비가 필요없고 제조단가가 낮아지는 효과를 가지며, 박막의 표면이 균일하고 그레인의 형태가 일정한 효과를 나타낸다.
The CZTS thin film prepared according to the present invention is deposited in a non-vacuum atmosphere, so there is no need for complicated equipment and the manufacturing cost is low, and the surface of the thin film has a uniform grain shape.
도 1 은 본원의 일 구현예에 따른 CZTS 박막의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2 는 본원의 일 구현예에 따른 CZTS 박막의 제조에 사용되는 정전분무장치의 모식도이다.
도 3 은 본원의 일 실시예에 따른 정전분무법에 의해 증착된CZTS 박막의 X-선 회절 스펙트럼이다.
도 4 는 본원의 일 실시예에 따른 정전분무법에 의해 증착된 CZTS 박막의 X-선 회절 스펙트럼이다.
도 5 는 본원의 일 실시예에 따른 정전분무법에 의해 증착된 CZTS 박막의 AFM(원자간 힘 현미경; Atomic Force Microscope) 사진이다.
도 6 은 본원의 일 실시예에 따른 정전분무법에 의해 증착된 CZTS 박막 표면의 SEM(주사전자현미경) 사진이다.
도 7 은 본원의 일 실시예에 따른 정전분무법에 의해 증착된 CZTS 박막의 밴드갭 에너지를 나타낸 그래프이다.1 is a flow chart showing a method of manufacturing a CZTS thin film according to an embodiment of the present application.
Figure 2 is a schematic diagram of the electrostatic spraying apparatus used in the manufacture of the CZTS thin film according to an embodiment of the present application.
3 is an X-ray diffraction spectrum of a CZTS thin film deposited by an electrospray method according to an embodiment of the present disclosure.
4 is an X-ray diffraction spectrum of a CZTS thin film deposited by an electrospray method according to an embodiment of the present disclosure.
5 is an AFM (Atomic Force Microscope) photograph of a CZTS thin film deposited by an electrospray method according to an embodiment of the present application.
6 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the CZTS thin film surface deposited by the electrospray method according to an embodiment of the present application.
7 is a graph showing the bandgap energy of the CZTS thin film deposited by the electrostatic spray method according to an embodiment of the present application.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, the same reference numbers are used throughout the specification to refer to the same or like parts.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when an element is referred to as "including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.
본원 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로서 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~ 의 단계" 는 "~ 를 위한 단계" 를 의미하지 않는다.The terms "about "," substantially ", etc. used to the extent that they are used herein are intended to be taken as a reference to either the numerical value or to the numerical value when the manufacturing and material tolerance inherent in the stated meaning is presented, Accurate or absolute numbers are used to prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the mentioned disclosure. Also, throughout the present specification, the phrase " step "or" step "does not mean" step for.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is " on " another member, it includes not only when the member is in contact with the other member, but also when there is another member between the two members.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 “이들의 조합”의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term " combination thereof " included in the expression of the machine form means one or more combinations or combinations selected from the group consisting of the constituents described in the expression of the machine form, And the like.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 의 기재는, "A, B, 또는, A 및 B" 를 의미한다.
Throughout this specification, the description of "A and / or B" means "A, B, or A and B".
본원의 제 1 측면은, 구리 공급원, 아연 공급원, 주석 공급원, 및 황 공급원을 포함하는 전구체 용액을 제조하는 단계; 상기 전구체 용액을 비진공 상태에서 기판에 정전분무하여 박막을 증착시키는 단계; 및 상기 박막을 어닐링 하는 단계를 포함하는, CZTS(Cu2ZnSnS4) 박막의 제조방법을 제공할 수 있다.A first aspect of the present disclosure includes preparing a precursor solution comprising a copper source, a zinc source, a tin source, and a sulfur source; Depositing a thin film by electrospraying the precursor solution on a substrate in a non-vacuum state; And it may provide a method for producing a CZTS (Cu 2 ZnSnS 4 ) thin film comprising the step of annealing the thin film.
도 1 은, 본원의 일 구현예에 따른 CZTS 박막의 제조방법을 나타낸 순서도이다.1 is a flow chart showing a method of manufacturing a CZTS thin film according to an embodiment of the present application.
먼저, 구리 공급원, 아연 공급원, 주석 공급원, 및 황 공급원을 포함하는 전구체 용액을 제조한다(S110). 예를 들어, 상기 전구체 용액에서 구리의 몰농도는 약 0.01 M 내지 0.2 M, 약 0.01 M 내지 약 0.17 M, 약 0.01 M 내지 약 0.14 M, 약 0.01 M 내지 약 0.11 M, 약 0.01 M 내지 약 0.08 M, 약 0.01 M 내지 약 0.05 M, 또는 약 0.01 M 내지 약 0.02 M, 약 0.02 M 내지 약 0.2 M, 약 0.04 M 내지 약 0.2 M, 약 0.06 M 내지 약 0.2 M, 약 0.09 M 내지 약 0.2 M, 약 0.12 M 내지 약 0.2 M, 약 0.15 M 내지 약 0.2 M, 또는 약 0.18 M 내지 약 0.2 M 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 전구체 용액에서 아연의 몰농도는 약 0.005 M 내지 약 0.1 M, 약 0.005 M 내지 약 0.08 M, 약 0.005 M 내지 약 0.06 M, 약 0.005 M 내지 약 0.04 M, 약 0.005 M 내지 약 0.02 M, 약 0.005 M 내지 약 0.01 M, 약 0.005 M 내지 약 0.008 M, 약 0.008 M 내지 약 0.1 M, 약 0.01 M 내지 약 0.1 M, 약 0.03 M 내지 약 0.1 M, 약 0.05 M 내지 약 0.1 M, 약 0.07 M 내지 약 0.1 M, 또는 약 0.09 M 내지 약 0.1 M 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 전구체 용액에서 주석의 몰농도는 약 0.005 M 내지 약 0.1 M, 약 0.005 M 내지 약 0.08 M, 약 0.005 M 내지 약 0.06 M, 약 0.005 M 내지 약 0.04 M, 약 0.005 M 내지 약 0.02 M, 약 0.005 M 내지 약 0.01 M, 약 0.005 M 내지 약 0.008 M, 약 0.008 M 내지 약 0.1 M, 약 0.01 M 내지 약 0.1 M, 약 0.03 M 내지 약 0.1 M, 약 0.05 M 내지 약 0.1 M, 약 0.07 M 내지 약 0.1 M, 또는 약 0.09 M 내지 약 0.1 M 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 전구체 용액에서 황의 몰농도는 약 0.04 M 내지 약 0.8 M, 약 0.06 M 내지 약 0.8 M, 약 0.08 M 내지 약 0.8 M, 약 0.1 M 내지 약 0.8 M, 약 0.2 M 내지 약 0.8 M, 약 0.3 M 내지 약 0.8 M, 약 0.4 M 내지 약 0.8 M, 약 0.5 M 내지 약 0.8 M, 약 0.6 M 내지 약 0.8 M, 약 0.7 M 내지 약 0.8 M, 약 0.04 M 내지 약 0.7 M, 약 0.04 M 내지 약 0.6 M, 약 0.04 M 내지 약 0.5 M, 약 0.04 M 내지 약 0.4 M, 약 0.04 M 내지 약 0.3 M, 약 0.04 M 내지 약 0.2 M, 약 0.04 M 내지 약 0.1 M, 약 0.04 M 내지 약 0.08 M, 또는 약 0.04 M 내지 약 0.06 M일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.First, a precursor solution including a copper source, a zinc source, a tin source, and a sulfur source is prepared (S110). For example, the molar concentration of copper in the precursor solution is about 0.01 M to 0.2 M, about 0.01 M to about 0.17 M, about 0.01 M to about 0.14 M, about 0.01 M to about 0.11 M, about 0.01 M to about 0.08 M, about 0.01 M to about 0.05 M, or about 0.01 M to about 0.02 M, about 0.02 M to about 0.2 M, about 0.04 M to about 0.2 M, about 0.06 M to about 0.2 M, about 0.09 M to about 0.2 M , About 0.12 M to about 0.2 M, about 0.15 M to about 0.2 M, or about 0.18 M to about 0.2 M, but is not limited thereto. For example, the molar concentration of zinc in the precursor solution is about 0.005 M to about 0.1 M, about 0.005 M to about 0.08 M, about 0.005 M to about 0.06 M, about 0.005 M to about 0.04 M, about 0.005 M to about 0.02 M, about 0.005 M to about 0.01 M, about 0.005 M to about 0.008 M, about 0.008 M to about 0.1 M, about 0.01 M to about 0.1 M, about 0.03 M to about 0.1 M, about 0.05 M to about 0.1 M , About 0.07 M to about 0.1 M, or about 0.09 M to about 0.1 M, but is not limited thereto. For example, the molar concentration of tin in the precursor solution is about 0.005 M to about 0.1 M, about 0.005 M to about 0.08 M, about 0.005 M to about 0.06 M, about 0.005 M to about 0.04 M, about 0.005 M to about 0.02 M, about 0.005 M to about 0.01 M, about 0.005 M to about 0.008 M, about 0.008 M to about 0.1 M, about 0.01 M to about 0.1 M, about 0.03 M to about 0.1 M, about 0.05 M to about 0.1 M , About 0.07 M to about 0.1 M, or about 0.09 M to about 0.1 M, but is not limited thereto. For example, the molar concentration of sulfur in the precursor solution is about 0.04 M to about 0.8 M, about 0.06 M to about 0.8 M, about 0.08 M to about 0.8 M, about 0.1 M to about 0.8 M, about 0.2 M to about 0.8 M, about 0.3 M to about 0.8 M, about 0.4 M to about 0.8 M, about 0.5 M to about 0.8 M, about 0.6 M to about 0.8 M, about 0.7 M to about 0.8 M, about 0.04 M to about 0.7 M, About 0.04 M to about 0.6 M, about 0.04 M to about 0.5 M, about 0.04 M to about 0.4 M, about 0.04 M to about 0.3 M, about 0.04 M to about 0.2 M, about 0.04 M to about 0.1 M, about 0.04 M to about 0.08 M, or about 0.04 M to about 0.06 M, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 구리 공급원, 상기 아연 공급원, 또는 상기 주석 공급원은, 각각 염산염 또는 질산염을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to the exemplary embodiment of the present application, the copper source, the zinc source, or the tin source may be each one including hydrochloride or nitrate, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 구리 공급원은 염화구리(CuCl2), 상기 아연 공급원은 염화아연(ZnCl2), 상기 주석 공급원은 염화주석(SnCl2), 및 상기 황 공급원은 티오우레아((NH2)2CS)를 각각 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present disclosure, the copper source is copper chloride (CuCl 2 ), the zinc source is zinc chloride (ZnCl 2 ), the tin source is tin chloride (SnCl 2 ), and the sulfur source is thiourea (( NH 2 ) 2 CS) may be included, but is not limited thereto.
예를 들어, 상기 염화구리의 몰농도는 약 0.01 M 내지 0.2 M, 약 0.01 M 내지 약 0.17 M, 약 0.01 M 내지 약 0.14 M, 약 0.01 M 내지 약 0.11 M, 약 0.01 M 내지 약 0.08 M, 약 0.01 M 내지 약 0.05 M, 또는 약 0.01 M 내지 약 0.02 M, 약 0.02 M 내지 약 0.2 M, 약 0.04 M 내지 약 0.2 M, 약 0.06 M 내지 약 0.2 M, 약 0.09 M 내지 약 0.2 M, 약 0.12 M 내지 약 0.2 M, 약 0.15 M 내지 약 0.2 M, 또는 약 0.18 M 내지 약 0.2 M 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 염화아연의 몰농도는 약 0.005 M 내지 약 0.1 M, 약 0.005 M 내지 약 0.08 M, 약 0.005 M 내지 약 0.06 M, 약 0.005 M 내지 약 0.04 M, 약 0.005 M 내지 약 0.02 M, 약 0.005 M 내지 약 0.01 M, 약 0.005 M 내지 약 0.008 M, 약 0.008 M 내지 약 0.1 M, 약 0.01 M 내지 약 0.1 M, 약 0.03 M 내지 약 0.1 M, 약 0.05 M 내지 약 0.1 M, 약 0.07 M 내지 약 0.1 M, 또는 약 0.09 M 내지 약 0.1 M 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 염화주석의 몰농도는 약 0.005 M 내지 약 0.1 M, 약 0.005 M 내지 약 0.08 M, 약 0.005 M 내지 약 0.06 M, 약 0.005 M 내지 약 0.04 M, 약 0.005 M 내지 약 0.02 M, 약 0.005 M 내지 약 0.01 M, 약 0.005 M 내지 약 0.008 M, 약 0.008 M 내지 약 0.1 M, 약 0.01 M 내지 약 0.1 M, 약 0.03 M 내지 약 0.1 M, 약 0.05 M 내지 약 0.1 M, 약 0.07 M 내지 약 0.1 M, 또는 약 0.09 M 내지 약 0.1 M 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 티오우레아의 몰농도는 약 0.04 M 내지 약 0.8 M, 약 0.06 M 내지 약 0.8 M, 약 0.08 M 내지 약 0.8 M, 약 0.1 M 내지 약 0.8 M, 약 0.2 M 내지 약 0.8 M, 약 0.3 M 내지 약 0.8 M, 약 0.4 M 내지 약 0.8 M, 약 0.5 M 내지 약 0.8 M, 약 0.6 M 내지 약 0.8 M, 약 0.7 M 내지 약 0.8 M, 약 0.04 M 내지 약 0.7 M, 약 0.04 M 내지 약 0.6 M, 약 0.04 M 내지 약 0.5 M, 약 0.04 M 내지 약 0.4 M, 약 0.04 M 내지 약 0.3 M, 약 0.04 M 내지 약 0.2 M, 약 0.04 M 내지 약 0.1 M, 약 0.04 M 내지 약 0.08 M, 또는 약 0.04 M 내지 약 0.06 M 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, the molar concentration of copper chloride is about 0.01 M to 0.2 M, about 0.01 M to about 0.17 M, about 0.01 M to about 0.14 M, about 0.01 M to about 0.11 M, about 0.01 M to about 0.08 M, About 0.01 M to about 0.05 M, or about 0.01 M to about 0.02 M, about 0.02 M to about 0.2 M, about 0.04 M to about 0.2 M, about 0.06 M to about 0.2 M, about 0.09 M to about 0.2 M, about 0.12 M to about 0.2 M, about 0.15 M to about 0.2 M, or about 0.18 M to about 0.2 M, but is not limited thereto. For example, the molar concentration of zinc chloride is about 0.005 M to about 0.1 M, about 0.005 M to about 0.08 M, about 0.005 M to about 0.06 M, about 0.005 M to about 0.04 M, about 0.005 M to about 0.02 M , About 0.005 M to about 0.01 M, about 0.005 M to about 0.008 M, about 0.008 M to about 0.1 M, about 0.01 M to about 0.1 M, about 0.03 M to about 0.1 M, about 0.05 M to about 0.1 M, about 0.07 M to about 0.1 M, or about 0.09 M to about 0.1 M, but is not limited thereto. For example, the molar concentration of tin chloride is about 0.005 M to about 0.1 M, about 0.005 M to about 0.08 M, about 0.005 M to about 0.06 M, about 0.005 M to about 0.04 M, about 0.005 M to about 0.02 M , About 0.005 M to about 0.01 M, about 0.005 M to about 0.008 M, about 0.008 M to about 0.1 M, about 0.01 M to about 0.1 M, about 0.03 M to about 0.1 M, about 0.05 M to about 0.1 M, about 0.07 M to about 0.1 M, or about 0.09 M to about 0.1 M, but is not limited thereto. For example, the molar concentration of the thiourea is about 0.04 M to about 0.8 M, about 0.06 M to about 0.8 M, about 0.08 M to about 0.8 M, about 0.1 M to about 0.8 M, about 0.2 M to about 0.8 M , About 0.3 M to about 0.8 M, about 0.4 M to about 0.8 M, about 0.5 M to about 0.8 M, about 0.6 M to about 0.8 M, about 0.7 M to about 0.8 M, about 0.04 M to about 0.7 M, about 0.04 M to about 0.6 M, about 0.04 M to about 0.5 M, about 0.04 M to about 0.4 M, about 0.04 M to about 0.3 M, about 0.04 M to about 0.2 M, about 0.04 M to about 0.1 M, about 0.04 M To about 0.08 M, or about 0.04 M to about 0.06 M, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전구체 용액은 상기 구리 공급원, 상기 아연 공급원, 상기 주석 공급원, 및 상기 황 공급원이 극성 용매에 분산, 용해, 또는, 분산 및 용해된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to the exemplary embodiment of the present application, the precursor solution may include one in which the copper source, the zinc source, the tin source, and the sulfur source are dispersed, dissolved, or dispersed and dissolved in a polar solvent. It is not limited.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 극성 용매는 물, 에탄올, 또는 물과 에탄올의 혼합물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 극성 용매는 물과 에탄올의 비율(부피비율)이 약 0 대 약 10, 약 1 대 약 9, 약 2 대 약 8, 약 3 대 약 7, 약 4 대 약 6, 약 5 대 약 5, 약 6 대 약 4, 약 7 대 약 3, 약 8 대 약 2, 약 9 대 약 1, 또는 약 10 대 약 0일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
According to one embodiment of the present application, the polar solvent may include water, ethanol, or a mixture of water and ethanol, but is not limited thereto. For example, the polar solvent has a ratio of water and ethanol (volume ratio) of about 0 to about 10, about 1 to about 9, about 2 to about 8, about 3 to about 7, about 4 to about 6, and about 5 About 5, about 6 to about 4, about 7 to about 3, about 8 to about 2, about 9 to about 1, or about 10 to about 0, but is not limited thereto.
이어서, 전구체 용액을 비진공 상태에서 기판에 정전분무하여 박막을 증착시킨다(S130). 예를 들어, 상기 정전분무 단계는 상기 전구체 용액을 정전분무 장치를 이용하여 정전분무를 통해 액적을 생성하여 기판 위에 박막을 증착하는 단계를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Subsequently, the precursor solution is electrosprayed onto the substrate in a non-vacuum state to deposit a thin film (S130). For example, the electrostatic spraying step may include depositing a thin film on a substrate by generating droplets through electrospraying using the precursor solution using an electrostatic spraying device, but is not limited thereto.
이와 관련하여 도 2 는, 본원의 일 구현예에서 사용되는 정전분무장치의 모식도이다. 상기 정전분무장치는 실린지 펌프, 스테인리스 바늘, 기판, 및 고전압 인가 장치를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 정전분무장치는 상기 전구체 용액을 상기 실린지 펌프를 이용하여 일정한 유속으로 상기 스테인리스 바늘에 공급하고, 이 때 상기 고전압 인가 장치를 이용하여 직류 고전압을 기판과 액적이 형성되는 스테인리스 바늘에 가하여 액적의 모양이 콘-젯 형태(cone-jet mode)가 나타나도록 하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 기판과 상기 스테인리스 바늘 끝 사이의 거리는 약 1 cm 내지 약 10 cm, 약 2 cm 내지 약 10 cm, 약 3 cm 내지 약 10 cm, 약 4 cm 내지 약 10 cm, 약 5 cm 내지 약 10 cm, 약 6 cm 내지 약 10 cm, 약 7 cm 내지 약 10 cm, 약 8 cm 내지 약 10 cm, 약 9 cm 내지 약 10 cm, 약 1 cm 내지 약 9 cm, 약 1 cm 내지 약 8 cm, 약 1 cm 내지 약 7 cm, 약 1 cm 내지 약 6 cm, 약 1 cm 내지 약 5 cm, 약 1 cm 내지 약 4 cm, 약 2 cm 내지 약 4 cm, 약 3 cm 내지 약 4 cm, 약 1 cm 내지 약 3 cm, 또는 약 1 cm 내지 약 2 cm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In this regard, Figure 2 is a schematic diagram of the electrostatic spray device used in one embodiment of the present application. The electrostatic spraying device may include a syringe pump, a stainless needle, a substrate, and a high voltage applying device, but is not limited thereto. For example, the electrostatic spraying device supplies the precursor solution to the stainless steel needle at a constant flow rate using the syringe pump, and at this time, a stainless needle having a direct current high voltage formed on the substrate and droplets using the high voltage applying device. In addition to this, the shape of the droplets may include a cone-jet mode, but may include, but is not limited thereto. For example, the distance between the substrate and the tip of the stainless steel needle may range from about 1 cm to about 10 cm, about 2 cm to about 10 cm, about 3 cm to about 10 cm, about 4 cm to about 10 cm, and about 5 cm to About 10 cm, about 6 cm to about 10 cm, about 7 cm to about 10 cm, about 8 cm to about 10 cm, about 9 cm to about 10 cm, about 1 cm to about 9 cm, about 1 cm to about 8 cm, about 1 cm to about 7 cm, about 1 cm to about 6 cm, about 1 cm to about 5 cm, about 1 cm to about 4 cm, about 2 cm to about 4 cm, about 3 cm to about 4 cm, About 1 cm to about 3 cm, or about 1 cm to about 2 cm, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 기판은 유리 또는 소다 석회 유리를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 기판은 이소프로필 알코올 및/또는 증류수를 이용하여 세척한 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 기판은 실리카를 포함하는 것일 수 있으며, 몰리브덴에 의해 코팅된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the substrate may include glass or soda lime glass, but is not limited thereto. For example, the substrate may include, but is not limited to, washing with isopropyl alcohol and / or distilled water. For example, the substrate may include silica, and may be coated with molybdenum, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 정전분무는 상기 전구체 용액을 약 0.001 ml/min 내지 약 0.02 ml/min의 속도로 상기 기판 상에 정전분무하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 정전분무는 상기 전구체 용액을 약 0.001 ml/min 내지 약 0.02 ml/min, 약 0.001 ml/min 내지 약 0.01 ml/min, 약 0.001 ml/min 내지 약 0.007 ml/min, 약 0.001 ml/min 내지 약 0.005, 약 0.001 ml/min 내지 약 0.003 ml/min, 약 0.003 ml/min 내지 약 0.02 ml/min, 약 0.005 ml/min 내지 약 0.02 ml/min, 약 0.008 ml/min 내지 약 0.02 ml/min, 약 0.01 ml/min 내지 약 0.02 ml/min 또는 약 0.015 ml/min 내지 약 0.02 ml/min 의 속도로 상기 기판 위에 정전분무하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the electrostatic spray may be, but is not limited to electrostatic spraying the precursor solution on the substrate at a rate of about 0.001 ml / min to about 0.02 ml / min. For example, the electrostatic spraying may cause the precursor solution to contain from about 0.001 ml / min to about 0.02 ml / min, from about 0.001 ml / min to about 0.01 ml / min, from about 0.001 ml / min to about 0.007 ml / min, about 0.001 ml / min to about 0.005, about 0.001 ml / min to about 0.003 ml / min, about 0.003 ml / min to about 0.02 ml / min, about 0.005 ml / min to about 0.02 ml / min, about 0.008 ml / min to about Electrostatic spraying on the substrate at a rate of 0.02 ml / min, about 0.01 ml / min to about 0.02 ml / min or about 0.015 ml / min to about 0.02 ml / min, but is not limited thereto.
예를 들어, 상기 정전분무는 약 10분 내지 약 3시간, 약 10분 내지 약 2시간, 약 10분 내지 약 1시간 30분, 약 10분 내지 약 1시간, 약 20분 내지 약 3시간, 약 20분 내지 약 2시간, 약 20분 내지 약 1시간 30분, 약 20분 내지 약 1시간, 약 30분 내지 약 3시간, 약 30분 내지 약 2시간, 약 30분 내지 약 1시간 30분, 약 30분 내지 약 1시간, 약 45분 내지 약 3시간, 약 45분 내지 약 2시간, 약 45분 내지 약 1시간 30분, 약 45분 내지 약 1시간, 약 1시간 내지 약 3시간, 약 1시간 내지 약 2시간, 또는 약 1시간 내지 약 1시간 30분 동안 정전분무하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, the electrostatic spraying is about 10 minutes to about 3 hours, about 10 minutes to about 2 hours, about 10 minutes to about 1
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 정전분무는 상기 전구체 용액에 약 1 kV 내지 약 10 kV의 직류 고전압을 인가하여 정전분무하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 정전분무는 상기 전구체 용액에 약 1 kV 내지 약 8 kV, 약 1 kV 내지 약 6 kV, 약 1 kV 내지 약 4 kV, 약 1 kV 내지 약 2 kV, 약 2 kV 내지 약 10 kV, 약 4 kV 내지 약 10 kV, 약 6 kV 내지 약 10 kV, 또는 약 8 kV 내지 약 10 kV 직류 고전압을 인가하여 정전분무하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the electrostatic spraying may include electrostatic spraying by applying a DC high voltage of about 1 kV to about 10 kV to the precursor solution, but is not limited thereto. For example, the electrostatic spray is applied in the precursor solution about 1 kV to about 8 kV, about 1 kV to about 6 kV, about 1 kV to about 4 kV, about 1 kV to about 2 kV, about 2 kV to about 10 kV, about 4 kV to about 10 kV, about 6 kV to about 10 kV, or about 8 kV to about 10 kV DC high voltage may be applied to electrostatic spraying, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 박막을 증착시키는 단계는 상기 기판의 온도를 약 100℃ 내지 약 300℃로 유지하는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 기판의 온도는 약 100℃ 내지 약 300℃, 약 120℃ 내지 약 300℃, 약 140℃ 내지 약 300℃, 약 160℃ 내지 약 300℃, 약 180℃ 내지 약 300℃, 약 200℃ 내지 약 300℃, 약 200℃ 내지 약 280℃, 약 200℃ 내지 약 260℃, 약 200℃ 내지 약 240℃, 약 200℃ 내지 약 220℃, 약 220℃ 내지 약 300℃, 약 240℃ 내지 약 300℃, 약 260℃ 내지 약 300℃, 또는 약 280℃ 내지 약 300℃ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
According to the exemplary embodiment of the present disclosure, the depositing of the thin film may include maintaining the temperature of the substrate at about 100 ° C. to about 300 ° C., but is not limited thereto. For example, the temperature of the substrate is about 100 ℃ to about 300 ℃, about 120 ℃ to about 300 ℃, about 140 ℃ to about 300 ℃, about 160 ℃ to about 300 ℃, about 180 ℃ to about 300 ℃, about 200 ° C to about 300 ° C, about 200 ° C to about 280 ° C, about 200 ° C to about 260 ° C, about 200 ° C to about 240 ° C, about 200 ° C to about 220 ° C, about 220 ° C to about 300 ° C, about 240 ° C To about 300 ° C, about 260 ° C to about 300 ° C, or about 280 ° C to about 300 ° C, but is not limited thereto.
다음으로, 박막을 어닐링한다(S150). 예를 들어, 상기 어닐링은 박막의 구조적 및/또는 전기적 특성을 개선하기 위한 것을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 어닐링은 환원로를 이용하여 수행되는 것을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.Next, the thin film is annealed (S150). For example, the annealing may include, but is not limited to, improving the structural and / or electrical properties of the thin film. For example, the annealing includes but is not limited to being performed using a reduction furnace.
예를 들어, 상기 어닐링은 약 30 분 내지 약 3시간, 약 30분 내지 약 2시간 30분, 약 30분 내지 약 2시간, 약 30분 내지 약 1시간 30분, 약 30분 내지 약 1시간, 약 1시간 내지 약 3시간, 약 1시간 30분 내지 약 3시간, 약 2시간 내지 약 3시간, 또는 약 2시간 30분 내지 약 3시간 동안 수행되는 것을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, the annealing may take about 30 minutes to about 3 hours, about 30 minutes to about 2
예를 들어, 상기 어닐링은 약 0.5 기압 내지 약 5 기압, 약 1 기압 내지 약 5 기압, 약 2 기압 내지 약 5 기압, 약 3 기압 내지 약 5기압, 약 4 기압 내지 약 5 기압, 약 0.5기압 내지 약 4 기압, 약 0.5 기압 내지 약 3 기압, 약 0.5 기압 내지 약 2 기압, 또는 약 0.5 기압 내지 약 1 기압 하에서 수행되는 것을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, the annealing may include about 0.5 atm to about 5 atm, about 1 atm to about 5 atm, about 2 atm to about 5 atm, about 3 atm to about 5 atm, about 4 atm to about 5 atm, and about 0.5 atm. To about 4 atmospheres, about 0.5 atmospheres to about 3 atmospheres, about 0.5 atmospheres to about 2 atmospheres, or about 0.5 atmospheres to about 1 atmospheres, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 어닐링은 약 250℃ 내지 약 500℃의 온도에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 어닐링은 약 250℃ 내지 약 450℃, 약 250℃ 내지 약 400℃, 약 250℃ 내지 약 350℃, 약 250℃ 내지 약 300℃, 약 300℃ 내지 약 500℃, 약 350℃ 내지 약 500℃, 약 400℃ 내지 약 500℃, 또는 약 450℃ 내지 약 500℃의 온도에서 수행되는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
According to an embodiment of the present disclosure, the annealing may be performed at a temperature of about 250 ° C. to about 500 ° C., but is not limited thereto. For example, the annealing may be about 250 ° C. to about 450 ° C., about 250 ° C. to about 400 ° C., about 250 ° C. to about 350 ° C., about 250 ° C. to about 300 ° C., about 300 ° C. to about 500 ° C., about 350 ° C. To about 500 ° C., about 400 ° C. to about 500 ° C., or about 450 ° C. to about 500 ° C., but is not limited thereto.
본원의 제 2 측면은, 개선된 구조적, 결정형적, 및 광학적 특성을 가지는 CZTS 박막을 제공할 수 있다. 상기 CZTS 박막은 기존의 CIGSS 및 CIGS 박막을 대체하여 태양전지의 대체 물질로서 사용할 수 있는 것을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 CZTS 박막은 기존의 제조방법에 의해 제조된 CZTS 박막에 비하여 저비용에 제조될 수 있어 경제성을 가지는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 CZTS 박막은, 기존의 비진공 상태에서의 CZTS 박막의 제조방법에 의해 제조된 CZTS 박막에 비하여 표면 구조 또는 그레인 형상 등 구조적 특성 또는 광학적 특성이 개선된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 CZTS 박막은 본원의 제 1 측면에 따른 방법에 의해 제조된 CZTS 박막일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
A second aspect of the present disclosure can provide a CZTS thin film having improved structural, crystalline, and optical properties. The CZTS thin film may be used as a substitute material of the solar cell by replacing the existing CIGSS and CIGS thin film, but is not limited thereto. For example, the CZTS thin film may be manufactured at a lower cost than the CZTS thin film manufactured by a conventional manufacturing method, and thus may include economics, but is not limited thereto. For example, the CZTS thin film may include improved structural or optical properties such as surface structure or grain shape compared to the CZTS thin film manufactured by the conventional method of manufacturing a CZTS thin film in a non-vacuum state. It is not limited. For example, the CZTS thin film may be a CZTS thin film manufactured by the method according to the first aspect of the present application, but is not limited thereto.
본원의 제 3 측면은, 본원의 제 2 측면에 따른 CZTS 박막을 포함하는 태양전지를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 CZTS 박막은 태양전지의 광흡수층으로 사용되는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
The third aspect of the present application can provide a solar cell including a CZTS thin film according to the second aspect of the present application. For example, the CZTS thin film may be used as the light absorption layer of the solar cell, but is not limited thereto.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.
[[ 실시예Example ]]
[실시예 1]Example 1
본 실시예에서 전구체 용액은 CuCl2 0.02 M, ZnCl2 0.01 M, SnCl2 0.01 M, (NH2)2CS 0.08 M을 함유하는 전구체 물질을 용매인 물과 에탄올의 혼합물(물 : 에탄올 = 7 : 3)에 순서대로 혼합하고, 용매를 약 1시간 동안 교반기를 이용하여 전구체 물질을 분산 및/또는 용해시켜 준비하였다. 그 후 정전분무 장치에 전구체 용액을 투입하고, 실린지 펌프의 유량을 0.002 ml/min로 유지하고, 250℃의 유리 기판 위에 1시간 동안 정전분무 과정을 수행하였다. 이 때 정전분무 장치의 바늘 끝과 하부 유리 기판의 거리는 4 cm가 되도록 유지하였으며, 고전압 인가 장치를 통해 5 kV 의 고전압을 바늘과 하부 기판 사이에 인가하여 CZTS 박막을 제조하였다.
In this embodiment, the precursor solution is a mixture of water and ethanol as a solvent of a precursor material containing CuCl 2 0.02 M, ZnCl 2 0.01 M, SnCl 2 0.01 M, (NH 2 ) 2 CS 0.08 M (water: ethanol = 7: 3) were mixed in order and the solvent was prepared by dispersing and / or dissolving the precursor material using a stirrer for about 1 hour. Thereafter, the precursor solution was added to the electrostatic spraying device, the flow rate of the syringe pump was maintained at 0.002 ml / min, and electrostatic spraying was performed on a glass substrate at 250 ° C. for 1 hour. At this time, the distance between the needle tip of the electrostatic spray device and the lower glass substrate was maintained to 4 cm, and a high voltage of 5 kV was applied between the needle and the lower substrate through a high voltage application device to prepare a CZTS thin film.
[실시예 2][Example 2]
본 실시예에서는 정전분무 과정을 수행하여 얻어진 CZTS 박막에 대해 환원로에서 1시간 동안 290℃에서 어닐링 단계를 추가적으로 수행하는 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 CZTS 박막을 제조하였다.
In the present embodiment, the CZTS thin film was manufactured by the same method as Example 1 except that the CZTS thin film obtained by performing the electrospray process was additionally subjected to an annealing step at 290 ° C. for 1 hour in a reduction furnace.
[실시예 3][Example 3]
본 실시예에서는 어닐링 단계를 340℃에서 실시하는 것을 제외하고 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 CZTS 박막을 제조하였다.
In this example, a CZTS thin film was manufactured in the same manner as in Example 2, except that the annealing was performed at 340 ° C.
[실시예 4]Example 4
본 실시예에서는 어닐링 단계를 390℃에서 실시하는 것을 제외하고 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 CZTS 박막을 제조하였다.
In this example, a CZTS thin film was manufactured in the same manner as in Example 2, except that the annealing was performed at 390 ° C.
[실시예 5][Example 5]
본 실시예에서는 어닐링 단계를 440℃에서 실시하는 것을 제외하고 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 CZTS 박막을 제조하였다.
In this embodiment, a CZTS thin film was manufactured in the same manner as in Example 2, except that the annealing was performed at 440 ° C.
[실시예 6][Example 6]
본 실시예에서는 전구체 용액의 정전분무 과정을 30 분만 실시하는 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 CZTS 박막을 제조하였다.
In this embodiment, a CZTS thin film was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the electrostatic spraying process of the precursor solution was performed for only 30 minutes.
[실시예 7][Example 7]
본 실시예에서는 전구체 용액의 정전분무 과정을 30 분만 실시하는 것을 제외하고 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 CZTS 박막을 제조하였다.
In this embodiment, a CZTS thin film was manufactured in the same manner as in Example 2, except that the electrostatic spraying process of the precursor solution was performed for only 30 minutes.
[실시예 8][Example 8]
본 실시예에서는 전구체 용액의 정전분무 과정을 30 분만 실시하는 것을 제외하고 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 CZTS 박막을 제조하였다.
In the present embodiment, a CZTS thin film was manufactured in the same manner as in Example 3, except that the electrostatic spraying process of the precursor solution was performed for only 30 minutes.
[실시예 9][Example 9]
본 실시예에서는 전구체 용액의 정전분무 과정을 30 분만 실시하는 것을 제외하고 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 CZTS 박막을 제조하였다.
In the present embodiment, a CZTS thin film was manufactured in the same manner as in Example 4, except that the electrostatic spraying process of the precursor solution was performed for only 30 minutes.
[실시예 10][Example 10]
본 실시예에서는 전구체 용액의 정전분무 과정을 30 분만 실시하는 것을 제외하고 상기 실시예 5과 동일한 방법으로 CZTS 박막을 제조하였다.
In this embodiment, a CZTS thin film was manufactured in the same manner as in Example 5, except that the electrostatic spraying process of the precursor solution was performed for only 30 minutes.
[[ 실험예Experimental Example ]]
[실험예 1][Experimental Example 1]
X-선 회절 스펙트럼 분석X-ray diffraction spectrum analysis
본 실험예에서는 CZTS 박막의 결정 특성을 확인하기 위하여 상기 실시예 1 내지 10에서 얻어진 CZTS 박막을 X-선 회절 분석기 (XRD; X-ray Diffractometer)에 의하여 분석하였으며, 그 XRD 스펙트럼을 도 3 및 도 4 에 나타내었다.In this Experimental Example, the CZTS thin films obtained in Examples 1 to 10 were analyzed by an X-ray diffractometer (XRD; X-ray Diffractometer) to confirm the crystal characteristics of the CZTS thin films. 4 is shown.
도 3 은 상기 실시예 1 내지 5에서 얻어진 정전분무법에 의한 CZTS 박막의 XRD 스펙트럼으로서, 전구체 용액을 정전분무 장치를 이용하여 1 시간 동안 분무하고 다양한 온도에서 어닐링한 것이다. 상기 수득된 박막은 Cu2ZnSnS4 상의 (112), (200), (105), (220) 및 (312) 결정상을 나타내었다. 그 중 (112) 상이 가장 선호되는 결정상으로서, 어닐링 공정을 수행하는 온도가 증가함에 따라 증착된 박막의 X-선 회절 스펙트럼의 세기가 증가하는 것을 확인하였다. 그러나 440℃에서 어닐링시킨 박막은 CZTS 상 이외에 2차상으로서 나타난 Zn1 - xSx, Cu1 - xSx 등과 같은 이상이 존재하는 것으로 관찰되었다.3 is an XRD spectrum of the CZTS thin film by the electrospray method obtained in Examples 1 to 5, in which the precursor solution is sprayed for 1 hour using an electrospray device and annealed at various temperatures. The obtained thin film exhibited (112), (200), (105), (220) and (312) crystal phases of Cu 2 ZnSnS 4 phase. Among them, the (112) phase was the most preferred crystal phase, and it was confirmed that the intensity of the X-ray diffraction spectrum of the deposited thin film increased with increasing temperature for performing the annealing process. However, it was observed that the thin film annealed at 440 ° C. had abnormalities such as Zn 1 - x S x , Cu 1 - x S x, etc. which appeared as a secondary phase in addition to the CZTS phase.
도 4은 상기 실시예 6 내지 10에서 얻어진 정전분무법에 의한 CZTS 박막의 XRD 스펙트럼으로서, 전구체 용액을 정전분무 장치를 이용하여 30 분 동안 분무하고 다양한 온도에서 어닐링한 것이다. 상기 수득된 박막은 Cu2ZnSnS4 상의 (112) 결정상만이 관찰되었으며, 또한 X-선 회절 스펙트럼 상에서 기판으로써 사용된 유리(실리카)의 넓은 영역의 피크만이 관찰되었다. 이에 따라 도 3 및 도 4의 결과로부터 정전분무법을 이용하여 CZTS 박막을 합성함에 있어서는 적어도 30 분 이상 증착을 수행하여야 함을 확인할 수 있었다.
4 is an XRD spectrum of the CZTS thin film by the electrospray method obtained in Examples 6 to 10, in which the precursor solution was sprayed for 30 minutes using an electrospray device and annealed at various temperatures. Only the (112) crystal phase of the Cu 2 ZnSnS 4 phase was observed in the obtained thin film, and only the peak of a large region of the glass (silica) used as the substrate was observed on the X-ray diffraction spectrum. Accordingly, it can be seen from the results of FIGS. 3 and 4 that the deposition should be performed for at least 30 minutes in synthesizing the CZTS thin film using the electrostatic spray method.
[실험예 2][Experimental Example 2]
원자간 힘 현미경(AFM) 분석Atomic Force Microscopy (AFM) Analysis
본 실험예에서는 상기 증착된 CZTS 박막의 표면 구조를 분석하기 위해 상기 실시예 1 내지 5에서 수득된 CZTS 박막을 원자간 힘 현미경 (Atomic Force Microscope; AFM) 으로 분석하고, 그 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5는 실시예 1(도 5a), 실시예 2(도 5b), 실시예 3(도 5c), 실시예 4(도 5d) 및 실시예 5(도 5e) 에 의해 얻어진 CZTS 박막의 표면의 거칠기를 AFM 을 이용하여 5 ㎛ X 5 ㎛ 넓이로 관찰한 결과를 나타내었다. In the present experimental example, to analyze the surface structure of the deposited CZTS thin film, the CZTS thin films obtained in Examples 1 to 5 were analyzed by an atomic force microscope (AFM), and the results are shown in FIG. 5. It was. 5 shows the surface of the CZTS thin film obtained by Example 1 (FIG. 5A), Example 2 (FIG. 5B), Example 3 (FIG. 5C), Example 4 (FIG. 5D) and Example 5 (FIG. 5E). The results of observing the roughness in the area of 5 μm × 5 μm using AFM are shown.
도 5의 AFM 분석 결과를 통해 어닐링 단계에 의해 표면을 형성하고 있는 그레인이 응집체를 형성하는 것을 확인할 수 있고, 이로부터 표면의 형상이 보다 균일해 지는 것을 확인할 수 있었다.
The results of the AFM analysis of FIG. 5 confirm that the grains forming the surface form aggregates by the annealing step, and thus, the shape of the surface becomes more uniform.
[실험예 3][Experimental Example 3]
주사전자현미경 분석(SEM)Scanning Electron Microscopy (SEM)
본 실험예에서는 증착된 CZTS 박막의 표면 구조를 분석하기 위해 상기 실시예 1 및 4에서 얻어진 CZTS 박막을 주사전자현미경(SEM; Scanning Electron Microscope)을 통해 분석하고, 그 결과를 도 6에 나타내었다. 도 6-a 는 실시예 1에 의해 얻어진 박막, 도 6-b 는 실시예 4에 의해 얻어진 박막의 표면 구조이다. 상기 도 6 에 나타난 바와 같이, 어닐링 단계를 수행함으로써 박막을 구성하고 있는 그레인이 열처리 효과에 의해 응집하는 것을 확인할 수 있다. 어닐링에 의해 CZTS 박막을 형성하고 있는 그레인 각각의 크기가 수백 ㎚ 내지 수 ㎛로 나타났으며, 어닐링 공정을 통해 CZTS 박막이 보다 치밀해진 형태를 확인할 수 있었다.
In the present experimental example, to analyze the surface structure of the deposited CZTS thin film, the CZTS thin films obtained in Examples 1 and 4 were analyzed by Scanning Electron Microscope (SEM), and the results are shown in FIG. 6. 6-a is the thin film obtained in Example 1, and FIG. 6-b is the surface structure of the thin film obtained in Example 4. FIG. As shown in FIG. 6, it can be confirmed that the grains constituting the thin film are agglomerated by the heat treatment effect by performing the annealing step. The size of each grain forming the CZTS thin film by annealing was found to be several hundred nm to several μm, and the CZTS thin film was found to be denser through the annealing process.
[실험예 4][Experimental Example 4]
광학적 특성 분석Optical characterization
본 실험예에서는 CZTS 박막의 광학적 특성을 확인하기 위해 상기 실시예 1 및 4에 의해 얻어진 CZTS 박막을 자외 가시광선 분광광도계(UV-vis spectrometer)를 이용하여 투과율을 분석하고, 이에 대한 박막의 밴드갭 에너지를 도 7에 나타내었다.In this Experimental Example, in order to confirm the optical characteristics of the CZTS thin film, the CZTS thin films obtained in Examples 1 and 4 were analyzed using a UV-vis spectrometer, and the bandgap of the thin film was analyzed. Energy is shown in FIG. 7.
실시예 1에 의해 얻어진 CZTS 박막의 밴드갭 에너지는 약 1.76 eV 정도인 반면에 어닐링 공정을 390℃에서 1시간 동안 수행하여 얻어진 실시예 4의 CZTS 박막의 밴드갭 에너지는 약 1.55 eV로 나타났다.The bandgap energy of the CZTS thin film obtained in Example 1 was about 1.76 eV, whereas the bandgap energy of the CZTS thin film of Example 4 obtained by performing an annealing process at 390 ° C. for 1 hour was about 1.55 eV.
상기 광학적 특성 분석으로부터 어닐링 과정 수행에 의해 얻어진 CZTS 박막의 광학적 특성이 개선되는 것을 확인할 수 있었다.
From the optical property analysis, it was confirmed that the optical properties of the CZTS thin film obtained by performing the annealing process were improved.
이상, 구현예 및 실시예를 들어 본원을 상세하게 설명하였으나, 본원은 상기 구현예 및 실시예들에 한정되지 않으며, 여러 가지 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본원의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함이 명백하다.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 exemplary embodiments and the exemplary embodiments, and various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It is evident that many variations are possible by those skilled in the art.
Claims (13)
상기 전구체 용액을 비진공 상태에서 기판에 정전분무하여 박막을 증착하는 단계; 및
상기 박막을 어닐링 하는 단계
를 포함하는,
CZTS(Cu2ZnSnS4) 박막의 제조방법.
Preparing a precursor solution comprising a copper source, a zinc source, a tin source, and a sulfur source;
Depositing a thin film by electrospraying the precursor solution on a substrate in a non-vacuum state; And
Annealing the thin film
/ RTI >
Method for producing a CZTS (Cu 2 ZnSnS 4 ) thin film.
상기 구리 공급원, 상기 아연 공급원, 및 상기 주석 공급원 각각은, 염산염 또는 질산염을 포함하는 것인, CZTS 박막의 제조방법.
The method of claim 1,
Wherein each of said copper source, said zinc source, and said tin source comprises hydrochloride or nitrate.
상기 구리 공급원은 염화구리(CuCl2), 상기 아연 공급원은 염화아연(ZnCl2), 상기 주석 공급원은 염화주석(SnCl2), 및 상기 황 공급원은 티오우레아((NH2)2CS)를 각각 포함하는 것인, CZTS 박막의 제조방법.
The method of claim 1,
The copper source is copper chloride (CuCl 2 ), the zinc source is zinc chloride (ZnCl 2 ), the tin source is tin chloride (SnCl 2 ), and the sulfur source is thiourea ((NH 2 ) 2 CS), respectively. It will contain, CZTS thin film manufacturing method.
상기 염화구리, 상기 염화아연, 상기 염화주석, 및 상기 티오우레아의 농도는 각각 0.01 M 내지 0.2 M, 0.005 M 내지 0.1 M, 0.005 M 내지 0.1 M, 및 0.04 M 내지 0.8 M인 것인, CZTS 박막의 제조방법.
The method of claim 3, wherein
The concentration of the copper chloride, the zinc chloride, the tin chloride, and the thiourea is 0.01 M to 0.2 M, 0.005 M to 0.1 M, 0.005 M to 0.1 M, and 0.04 M to 0.8 M, respectively, CZTS thin film Manufacturing method.
상기 전구체 용액은 상기 구리 공급원, 상기 아연 공급원, 상기 주석 공급원, 및 상기 황 공급원이 극성 용매에 분산, 용해, 또는, 분산 및 용해된 것을 포함하는 것인, CZTS 박막의 제조방법.
The method of claim 1,
Wherein the precursor solution comprises the copper source, the zinc source, the tin source, and the sulfur source dispersed, dissolved, or dispersed and dissolved in a polar solvent.
상기 극성 용매는 물, 에탄올, 또는, 물과 에탄올의 혼합물을 포함하는 것인, CZTS 박막의 제조방법.
The method of claim 5, wherein
The polar solvent comprises water, ethanol, or a mixture of water and ethanol, the method of producing a CZTS thin film.
상기 박막을 어닐링 하는 단계는 250℃ 내지 500℃의 온도에서 수행되는 것인, CZTS 박막의 제조방법.
The method of claim 1,
The annealing the thin film is carried out at a temperature of 250 ℃ to 500 ℃, CZTS thin film manufacturing method.
상기 기판은 유리 또는 소다 석회 유리를 포함하는 것인, CZTS 박막의 제조방법.
The method of claim 1,
The substrate comprises a glass or soda lime glass, the method of producing a CZTS thin film.
상기 정전분무는 상기 전구체 용액을 0.001 ml/min 내지 0.02 ml/min의 속도로 상기 기판 상에 정전분무하는 것인, CZTS 박막의 제조방법.
The method of claim 1,
The electrostatic spray is a method of producing a CZTS thin film, the precursor solution is electrostatic sprayed on the substrate at a rate of 0.001 ml / min to 0.02 ml / min.
상기 정전분무는 상기 전구체 용액에 1 kV 내지 10 kV의 직류 고전압을 인가한 상태에서 수행되는 것인, CZTS 박막의 제조방법.
The method of claim 1,
The electrostatic spraying is performed in a state where a direct current high voltage of 1 kV to 10 kV is applied to the precursor solution, CZTS thin film manufacturing method.
상기 박막을 증착시키는 단계는 상기 기판의 온도를 200℃ 내지 300℃로 유지하는 것을 포함하는, CZTS 박막의 제조방법.
The method of claim 1,
The depositing the thin film includes maintaining the temperature of the substrate at 200 ° C to 300 ° C.
CZTS thin film prepared by the method according to any one of claims 1 to 11.
The solar cell comprising the CZTS thin film according to claim 12.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120039407A KR101322681B1 (en) | 2012-04-16 | 2012-04-16 | Czts thin film prepared by electrostatic spray and preparing method of the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120039407A KR101322681B1 (en) | 2012-04-16 | 2012-04-16 | Czts thin film prepared by electrostatic spray and preparing method of the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130116746A KR20130116746A (en) | 2013-10-24 |
| KR101322681B1 true KR101322681B1 (en) | 2013-10-30 |
Family
ID=49635750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120039407A Expired - Fee Related KR101322681B1 (en) | 2012-04-16 | 2012-04-16 | Czts thin film prepared by electrostatic spray and preparing method of the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101322681B1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101583027B1 (en) * | 2014-09-29 | 2016-01-07 | 재단법인대구경북과학기술원 | Method of manufacturimg of CZTS-based solar cell light absorber and CZTS-based solar cell light absorber thereby |
| KR101583361B1 (en) * | 2014-09-25 | 2016-01-08 | 재단법인대구경북과학기술원 | Porous CZTS-based thin fiom and Its manufacturing method |
| WO2019235713A1 (en) * | 2018-06-08 | 2019-12-12 | 한국과학기술연구원 | Micro-nanostructure manufactured using amorphous nanostructure and manufacturing method therefor |
| WO2020040380A1 (en) * | 2018-08-21 | 2020-02-27 | 한국과학기술연구원 | Composite body having nanoparticles uniformly dispersed in nano-sized pores in support, and method for producing same |
| CN112236254A (en) * | 2018-06-08 | 2021-01-15 | 韩国科学技术研究院 | Ultra-small nanostructures prepared from amorphous nanostructures and preparation methods thereof |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110148523B (en) * | 2019-04-22 | 2021-03-30 | 南京邮电大学 | Preparation method of copper-indium-sulfur nano film |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110119434A (en) * | 2010-04-27 | 2011-11-02 | 한국과학기술연구원 | Manufacturing method of electrode for solar cell |
| KR101099512B1 (en) | 2010-04-08 | 2011-12-27 | 전남대학교산학협력단 | Method for producing CZTSnano-particle precursor, the precursor produced thereby, method for producing CZTSnano-particle using the precursor and the nano-particle produced thereby |
| KR101129194B1 (en) | 2010-07-20 | 2012-03-26 | 한국에너지기술연구원 | Preparation method for cis-based compound thin film with high density and preparation method for thin film solarcell manufactured by using the cis-based compound thin film |
-
2012
- 2012-04-16 KR KR1020120039407A patent/KR101322681B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101099512B1 (en) | 2010-04-08 | 2011-12-27 | 전남대학교산학협력단 | Method for producing CZTSnano-particle precursor, the precursor produced thereby, method for producing CZTSnano-particle using the precursor and the nano-particle produced thereby |
| KR20110119434A (en) * | 2010-04-27 | 2011-11-02 | 한국과학기술연구원 | Manufacturing method of electrode for solar cell |
| KR101129194B1 (en) | 2010-07-20 | 2012-03-26 | 한국에너지기술연구원 | Preparation method for cis-based compound thin film with high density and preparation method for thin film solarcell manufactured by using the cis-based compound thin film |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101583361B1 (en) * | 2014-09-25 | 2016-01-08 | 재단법인대구경북과학기술원 | Porous CZTS-based thin fiom and Its manufacturing method |
| KR101583027B1 (en) * | 2014-09-29 | 2016-01-07 | 재단법인대구경북과학기술원 | Method of manufacturimg of CZTS-based solar cell light absorber and CZTS-based solar cell light absorber thereby |
| WO2019235713A1 (en) * | 2018-06-08 | 2019-12-12 | 한국과학기술연구원 | Micro-nanostructure manufactured using amorphous nanostructure and manufacturing method therefor |
| CN112236254A (en) * | 2018-06-08 | 2021-01-15 | 韩国科学技术研究院 | Ultra-small nanostructures prepared from amorphous nanostructures and preparation methods thereof |
| JP2021526185A (en) * | 2018-06-08 | 2021-09-30 | コリア・インスティテュート・オブ・サイエンス・アンド・テクノロジー | Ultra-small nanostructures manufactured using amorphous nanostructures and their manufacturing methods |
| JP7098758B2 (en) | 2018-06-08 | 2022-07-11 | コリア・インスティテュート・オブ・サイエンス・アンド・テクノロジー | Ultra-small nanostructures manufactured using amorphous nanostructures and their manufacturing methods |
| US11478852B2 (en) | 2018-06-08 | 2022-10-25 | Korea Institute Of Science And Technology | Micro-nanostructure manufactured using amorphous nanostructure and manufacturing method therefor |
| WO2020040380A1 (en) * | 2018-08-21 | 2020-02-27 | 한국과학기술연구원 | Composite body having nanoparticles uniformly dispersed in nano-sized pores in support, and method for producing same |
| KR20200021677A (en) * | 2018-08-21 | 2020-03-02 | 한국과학기술연구원 | Composite Body in which Nanoparticles are uniformly dispersed in nanosized Pores of a Support and Method of manufacturing the same |
| KR102407233B1 (en) | 2018-08-21 | 2022-06-10 | 한국과학기술연구원 | Composite Body in which Nanoparticles are uniformly dispersed in nanosized Pores of a Support and Method of manufacturing the same |
| US11801501B2 (en) | 2018-08-21 | 2023-10-31 | Korea Institute Of Science And Technology | Composite body having nanoparticles uniformly dispersed in nano-sized pores in support, and method for producing same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20130116746A (en) | 2013-10-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10153387B2 (en) | Fabricating thin-film optoelectronic devices with added potassium | |
| Fu et al. | Improving the performance of solution-processed Cu2ZnSn (S, Se) 4 photovoltaic materials by Cd2+ substitution | |
| Parize et al. | ZnO/TiO2/Sb2S3 core–shell nanowire heterostructure for extremely thin absorber solar cells | |
| Wang et al. | Fabrication of a Cu2ZnSn (S, Se) 4 photovoltaic device by a low-toxicity ethanol solution process | |
| Tombak et al. | Solar cells fabricated by spray pyrolysis deposited Cu2CdSnS4 thin films | |
| KR101322681B1 (en) | Czts thin film prepared by electrostatic spray and preparing method of the same | |
| Lakhe et al. | Characterization of electrochemically deposited CuInTe2 thin films for solar cell applications | |
| KR20130023608A (en) | Solar cell comprising bulk heterojunction inorganic thin film and fabrication of the solar cell | |
| KR101170681B1 (en) | Method for fabricating a CIGS thin film | |
| WO2012011723A2 (en) | Method of manufacturing high density cis thin film for solar cell and method of manufacturing thin film solar cell using the same | |
| Khot et al. | Synthesis of SnS2 thin film via non vacuum arrested precipitation technique for solar cell application | |
| Anand et al. | A study on molybdenum sulphoselenide (MoSxSe2− x, 0≤ x≤ 2) thin films: Growth from solution and its properties | |
| Nakashima et al. | Fabrication of (Cu, Ag) 2SnS3 thin films by sulfurization for solar cells | |
| KR20130016528A (en) | Preparation method for czt(s,se) thin film and czt(s,se) thin film prepared the same | |
| Aabel et al. | Preparation and characterization of CZTS thin films by vacuum-assisted spray pyrolysis and fabrication of Cd-free heterojunction solar cells | |
| Mazalan et al. | Influence of antimony dopant on CuIn (S, Se) 2 solar thin absorber layer deposited via solution-processed route | |
| KR20150035298A (en) | Fabrication of thin film for CZTS or CZTSe solar cell and solar cell made therefrom | |
| Madhusudanan et al. | Alloyed Cu2Fe1-xBaxSnS4 for photoelectrochemical applications: band gap tailoring and structural transition | |
| KR20150064930A (en) | Fabrication Method of Flexible CZTS Films and its application to Thin Film Solar Cells and Thin Film Solar Cells | |
| KR101093831B1 (en) | Manufacturing Method of CuIns2 Thin Film for Solar Cell Using Spin Spray Method | |
| Babu et al. | Composition and growth procedure-dependent properties of electrodeposited CuInSe2 thin films | |
| Bhale et al. | Study of optical and structural properties of CZTS thin films using copper capping layer and sulfurization to correct stoichiometry | |
| Oliveira et al. | In-situ sol-gel synthesis and thin film deposition of Cu (In, Ga)(S, Se) 2 solar cells | |
| US20200343393A1 (en) | Alkali metal-incorporated chalcopyrite compound-based thin film and method of fabricating the same | |
| Supérieure-Kouba | Fabrication and characterization of CuInSe2 thin film solar cells with fluorine doped ZnO as new buffer layer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0109 | Patent application |
St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109 |
|
| PA0201 | Request for examination |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201 |
|
| P11-X000 | Amendment of application requested |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000 |
|
| P13-X000 | Application amended |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000 |
|
| R15-X000 | Change to inventor requested |
St.27 status event code: A-3-3-R10-R15-oth-X000 |
|
| R16-X000 | Change to inventor recorded |
St.27 status event code: A-3-3-R10-R16-oth-X000 |
|
| R18-X000 | Changes to party contact information recorded |
St.27 status event code: A-3-3-R10-R18-oth-X000 |
|
| D13-X000 | Search requested |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D13-srh-X000 |
|
| D14-X000 | Search report completed |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D14-srh-X000 |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701 |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002 Fee payment year number: 1 |
|
| PG1501 | Laying open of application |
St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501 |
|
| PG1601 | Publication of registration |
St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601 |
|
| PN2301 | Change of applicant |
St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301 St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301 |
|
| R18-X000 | Changes to party contact information recorded |
St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161004 Year of fee payment: 4 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001 Fee payment year number: 4 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee | ||
| PC1903 | Unpaid annual fee |
St.27 status event code: A-4-4-U10-U13-oth-PC1903 Not in force date: 20171023 Payment event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE |
|
| P22-X000 | Classification modified |
St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000 |
|
| PC1903 | Unpaid annual fee |
St.27 status event code: N-4-6-H10-H13-oth-PC1903 Ip right cessation event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE Not in force date: 20171023 |
|
| R18-X000 | Changes to party contact information recorded |
St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000 |
|
| PN2301 | Change of applicant |
St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301 St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301 |
|
| R18-X000 | Changes to party contact information recorded |
St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000 |
|
| R18-X000 | Changes to party contact information recorded |
St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000 |
|
| R18-X000 | Changes to party contact information recorded |
St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000 |
|
| P22-X000 | Classification modified |
St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000 |