The CIGS absorber has outstanding advantages in the absorption coefficient and conversation efficiency. The CIGS thin film solar cells have been researched for commercialization and increasing the conversion efficiency. CIG precursors were deposited on the Mo coated glass substrate by magnetron sputtering with multilayer structure, which is CuIn/CuGa/CuIn/CuGa. Then, the metallic precursors were selenized under high Se pressure by RTP method which included. Se vapor was supplied using Se cracker cell instead of toxic hydrogen selenide gas. Se beam flux was controlled by variable reservoir zone (R-zone) temperature during selenization process. Cracked Se source reacted with CIG precursors in a small quantity of Se because of small size molecules with high activation energy. The CIGS thin films were studied by FESEM, EDX, and XRD. The CIGS solar cell was also developed by layering of CdS and ZnO layers. And the conversion efficiency of the CIGS solar cell was characterization. It was reached at 6.99% without AR layer.
Effects of Ga contents of CIGS absorber layer on the performance of thin films solar cells were investigated. As Ga content increased, the grain size of CIGS films decreased presumably because Ga diffusion during 2nd stage of co-evaporation process is more difficult than In diffusion. Performances of corresponding solar cell show systematic dependence on Ga content in which open circuit voltage increases and short circuit current and fill factor decrease as Ga contents increases. At a optimal condition of Ga/(In+Ga)=0.27, the solar cell shows a conversion efficiency of 15.6% with $V_{OC}$ of 0.625 V, $J_{SC}$ of 35.03 mA/$cm^2$ and FF of 71.3%.
High efficiency thin film photovoltaic device technology is reviewed. At present market situation, the industrial players of thin film technologies have to confront the great recession and need to change their market strategies and find technical alternatives again. Most recent technology trends and technical or industrial progress for Silicon thin film and CIGS are introduced and common interests for high efficiency and reliability are discussed.
Microstructural characterizations of II-VI blue laser diodes which consist of quaternary $Zn_{1-x}Mg_xS_ySe_{l-y}$ cladding layer, ternary $ZnS_ySe_{l-y}$ guiding layer and $Zn_{0.8}Cd_{0.2}Se$ quantum well as active layer were carried out using the transmission electron microscope working at 300 kV. Even though the entire structure is pseudomorphic to GaAs substrate, the structure had contained numerous extended stacking faults and dislocations which had created at ZnSe/GaAs interfaces and then further grown to the top of the epilayers. These faults might be expected to cause the degradation and shortening the lifetime of laser devices.
CIGS 전구체는 각각 DC와 RF power로 셀레늄(Se)이 포함된 CuSe 타겟과 $(In,Ga)Se_2$ 타겟을 이용하여 스퍼터링 기법으로 증착한 후에 고속결정화 특성을 위해 전자빔을 조사하였다. 전자빔의 가속 전자의 강도(DC power)는 2.5~3.5keV로 조정하고 조사시간은 300초, RF power는 200W로 고정하였다. SEM image에서 전구체의 두께가 가속 전자의 강도에 따라 100~200nm의 손실됨을 확인할 수 있었다. XRD data 결과에서 3keV에서 조사된 샘플에서 가장 높은 (112) 피크의 특정 배양성을 보여 높은 결정화특성을 나타내었다. 조성비간의 변화를 보기 위해 XRF data 분석결과 전구체와 샘플간의 조성비의 차이는 그리 크지 않으나 I/III 족 비가 3 keV에서 가장 이상적인 비율이라 알려져 있는 1.0을 보였다.
An amorphous $Se_{75}Ge_{25}$ thin film as inorganic resist for the focused ion beam lithography(FIBL) is investigated. This film offers an attractive potential alternative to polymer resists because of a number of advantages, such as the possibility of preparing physically uniform films of thickness as small as 200A and obtaining both positive and negative resist action in the same material, compatibility with dry processing, the sensitivity on optical, e-beam and ion beam exposure, the high-temperature stability, etc. In previous paper, the defocused ion beam-induced characteristics in a-$Se_{75}Ge_{25}$ film has been propose. Practically it is neccesary to know the relation with resist and source ions. For the purpose, the ion stopping power, the ion projected range and ion transmission coefficiency are studied. In this paper, the theoretically calculated values of parameters are presented and compared with theory.
Munir, Rahim;Jung, Gwang Sun;Ko, Young Min;Ahn, Byung Tae
한국재료학회지
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제23권3호
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pp.183-189
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2013
$Cu_2ZnSn(S,Se)_4$ material is receiving an increased amount of attention for solar cell applications as an absorber layer because it consists of inexpensive and abundant materials (Zn and Sn) instead of the expensive and rare materials (In and Ga) in $Cu(In,Ga)Se_2$ solar cells. We were able to achieve a cell conversion efficiency to 4.7% by the selenization of a stacked metal precursor with the Cu/(Zn + Sn)/Mo/glass structure. However, the selenization of the metal precursor results in large voids at the absorber/Mo interface because metals diffuse out through the top CZTSe layer. To avoid the voids at the absorber/Mo interface, binary selenide compounds of ZnSe and $SnSe_2$ were employed as a precursor instead of Zn and Sn metals. It was found that the precursor with Cu/$SnSe_2$/ZnSe stack provided a uniform film with larger grains compared to that with $Cu_2Se/SnSe_2$/ZnSe stack. Also, voids were not observed at the $Cu_2ZnSnSe_4$/Mo interface. A severe loss of Sn was observed after a high-temperature annealing process, suggesting that selenization in this case should be performed in a closed system with a uniform temperature in a $SnSe_2$ environment. However, in the experiments, Cu top-layer stack had more of an effect on reducing Sn loss compared to $Cu_2Se$ top-layer stack.
Despite the success of $Cu(In,Ga)Se_2$ (CIGS) based PV technology now emerging in several industrial initiatives, concerns about the cost of In and Ga are often expressed. It is believed that the cost of those elements will eventually limit the cost reduction of this technology. one candidate to replace CIGS is $Cu_2ZnSnSe_4$ (CZTSe), fabricated by co-evaporation technique. Effects of substrate temperature of $Cu_2ZnSnSe_4$ absorber layer on the performance of thin films solar cells were investigated. As substrate temperature increased, the grain size of $Cu_2ZnSnSe_4$ films increased presumably. At a optimal condition of substrate temperature is $320^{\circ}C$, the solar cell shows a conversion efficiency of 1.79% with $V_{OC}$ of 0.213V, JSC of $16.91mA/cm^2$ and FF of 49.7%.
Single crystalline ${ZnIn_2}{Se_4}$ layers were grown on thoroughly etched semi-insulating GaAs (100) substrate at $400^{\circ}C$ with hot wall epitaxy (HWE) system by evaporating ${ZnIn_2}{Se_4}$ source at $630^{\circ}C$. The crystalline structure of the single crystalline thick films was investigated by the photoluminescence (PL) and Double crystalline X-ray rocking curve (DCRC). The carrier density and mobility of ${ZnIn_2}{Se_4}$ single crystalline thick films measured from Hall effect by van der Pauw method are $9.41{\times}10^{16}cm^{-3}$ and $292cm^2/V{\cdot}s$ at 293 K, respectively. The temperature dependence of the energy band gap of the ${ZnIn_2}{Se_4}$ obtained from the absorption spectra was well described by the Varshni's relation, $E_g(T)$=1.8622 eV-$(5.23{\times}10^{-4}eV/K)T^2$/(T+775.5 K). After the as-grown ${ZnIn_2}{Se_4}$ single crystalline thick films was annealed in Zn-, Se-, and In-atmospheres, the origin of point defects of ${ZnIn_2}{Se_4}$ single crystalline thick films has been investigated by the photoluminescence (PL) at 10 K. The native defects of $V_{Zn}$, $V_{Se}$, $Zn_{int}$, and $Se_{int}$ obtained by PL measurements were classified as a donors or acceptors type. And we concluded that the heat-treatment in the Se-atmosphere converted ${ZnIn_2}{Se_4}$ single crystalline thick films to an optical p-type. Also, we confirmed that In in ${ZnIn_2}{Se_4}$/GaAs did not form the native defects because In in ${ZnIn_2}{Se_4}$ single crystalline thick films existed in the form of stable bonds.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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