Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) thin-film solar cells show greater than 20% efficiency. The typical structure of high-efficiency CIGS solar cells is n-ZnO/i-ZnO/CdS/ CIGS/Mo. A conventional CIGS solar cell contains CdS film as a buffer layer grown by a chemical bath deposition (CBD) technique. For environmental considerations, the Cd element of CdS should be removed. Moreover, the short wavelength response of CdS/CIGS solar cells is limited by the narrow band gap of CdS (= 2.42 eV). To overcome these disadvantages of CdS/CIGS solar cells, many groups have studied various Cd-free materials over the past decade. At present, ZnS film as a Cd-free buffer layer grown by the CBD technique is the most promising material. In laboratory scale, small-area ZnS/CIGS solar cell has achieved up to 18.6% efficiency. In commercial line, ZnS/CIGS solar modules have realized up to 17% efficiency.
Although high-efficiency ZnS/CIGS solar cells have been developed over the last decade, ZnS/CIGS solar cells continue to have lower efficiency than CdS/CIGS solar cells. There are many factors that make it difficult to create ZnS/CIGS solar cells with efficiency levels that match those of CdS/CIGS solar cells. Most of all, it is difficult to grow reliable high-quality ZnS film using the CBD technique. The growth rate of ZnS film is extremely slow. This induces nonuniform film coverage. In addition, the ready formation of Zn(OH)2 creates pin-holes in the ZnS film. These factors lead to poor-quality ZnS films. Next, ZnS film grown by the CBD technique is so weak that it can be damaged by sputtering during the ZnO:Al film deposition. The damage by sputtering can create a leakage current source in the ZnS/CIGS solar cells. Additionally, ZnS/CIGS solar cells show unstable behavior under illumination. To achieve high efficiency of ZnS/CIGS solar cells, these issues should be resolved.
In this study, ZnS films were grown by the CBD technique. To grow uniform and pin-hole-free ZnS film, the NH3 concentration and the reaction temperature were optimized. To fabricate ZnS/CIGS solar cells, ZnO:Al films as window layer were deposited by RF-sputtering on the surface of the ZnS film. To reduce the damage by sputtering, the sputtering power was reduced and the structure of the ZnO:Al film was modified. To ascertain the unstable behavior of the ZnS/CIGS solar cells under illumination, the photovoltaic properties of CIGS solar cells with ZnO:Al films deposited under various conditions were characterized. Finally, the ZnS/CIGS solar cells were annealed to reduce the concentration of Zn-OH bonds in the ZnS film.
When the ZnS films were grown by the CBD technique, the NH3 concentration of the solution was varied from 1 to 7 M. NH3 controls heterogeneous precipitation in the solution with a complexation reaction. As the concentration of NH3 increases, heterogeneous precipitation is dominant in the solution. Therefore, a high concentration of NH3 (above 5 M) allows ZnS films to cover the surface of the CIGS film perfectly. However, the ZnS film still contained tiny pin-holes. To remove the tiny pin-holes that originated from Zn(OH)2 particles, the reaction temperature was adjusted because the heat is a source of direct energy of the formation of Zn(OH)2. Accordingly, when the reaction temperature was decreased to 73℃, the pin-holes disappeared in the ZnS film. As a result, high-quality ZnS film was grown with 0.1 M ZnSO4, 0.6 M (NH2)2CS, 7 M NH3, at 73℃. The composition of the ZnS film was characterized by XPS. The ZnS film contained 10-15 at% of Zn-OH bonds. Zn-OH bonds can hinder the formation of Zn-S bond, causing the ZnS film to show an amorphous structure.
While optimal thickness of CdS film is known to be 50 nm, ZnS films have different thicknesses depending on the research group. Therefore, CIGS solar cells were fabricated with different thicknesses of ZnS films. The thickness of the ZnS film was controlled by controlling the number of CBD cycles. As the thickness of the ZnS film increased, the JSC of the CIGS solar cell decreased sharply. The sharp drop of the JSC was due to the increase in the series resistance of the CIGS solar cell. Thick ZnS film can hinder the transport of electrons at the ZnS/CIGS hetero-interface. To achieve high efficiency in ZnS/CIGS solar cells, the ZnS film should be thin, for instance, at 27 nm. However, thin ZnS film can be highly affected by sputtering during the ZnO:Al film deposition.
During the sputtering for the deposition of the ZnO:Al film, the sputtering power was adjusted because the sputtering power is closely related to damage by sputtering. As the sputtering power was decreased, the JSC of the CIGS solar cells was greatly improved and the QE value in the 800-1100 nm region increased. For a long wavelength to be relevant to the properties of CIGS film, the CIGS film was not damaged by sputtering at 150 W. However, the QE value in the 300-600 nm region was still low. This indicated that the ZnS film was damaged by sputtering at 150W. If the sputtering power is decreased to reduce the damage by sputtering, the resistivity of the ZnO:Al film increases. A High resistivity level in the ZnO:Al film induces high resistance of a CIGS solar cell. To reduce simultaneously the resistivity of the ZnO:Al film and the damage by sputtering, a bilayer of ZnO:Al was developed. The bilayer of ZnO:Al consists of a 50 nm-thick protection layer deposited at 50 W and a 100 nm-thick conducting layer deposited at 200 W. When the bilayer of ZnO:Al film was adopted in the CIGS solar cell, the photovoltaic properties of the CIGS solar cells were significantly improved. Most of all, the VOC of the CIGS solar cell greatly increased. The QE curve of the CIGS solar cell with the bilayer of ZnO:Al showed the shape of a typical high-efficiency CIGS solar cell.
Under illumination, ZnS/CIGS solar cells show unstable behavior. As the light-soaking time increases, the efficiency of the CIGS solar cell increases. After 1 hour, the efficiency becomes saturated. The unstable behavior may be attributed to the Zn-OH bonds. H+ ions can be generated from Zn-OH bond under illumination. They react with defects, such as, dangling bonds and passivates defects. Under illumination, the efficiency of CIGS solar cells can be improved by the passivation of defects. Consequently, the efficiency of a CIGS solar cell with ZnO:Al deposited at a high sputtering power increased slowly and strongly under illumination. However, the efficiency of a CIGS solar cell with a bilayer of ZnO:Al film increased quickly under illumination. This demonstrates that a small amount of damage by sputtering can be passivated quickly by H+ ions.
ZnS film grown by the CBD technique contains a large amount of Zn-OH bonds. To reduce the amount of Zn-OH bonds in the ZnS film, the CIGS solar cells were annealed using RTA. As the post-annealing temperature increased, the amount of Zn-OH bonds in the ZnS film decreased. The Zn-OH bonds could be decreased by a dehydration reaction during the post-annealing. When a CIGS solar cell was annealed up to 200℃ for 10 min, the JSC of the CIGS solar cell was improved due to the decrease in the amount of Zn-OH bonds in the ZnS film. To analyze the increase in the JSC, ZnS/CIGS hetero-interface was characterized by UPS depth profiling. As the post-annealing temperature increased, the valence band offset (VBO) increased. This coincides with the decrease of the conduction band offset (CBO). When the CBD of ZnS/CIGS hetero-interface is decreased, suitable transport of the electrons at the ZnS/CIGS hetero-interface can help to improve the JSC of a CIGS solar cell. However, when the CIGS solar cell was annealed at 300℃ for 10 min, the JSC and QE value in the 800-1100 nm region decreased sharply. This indicated that post annealing at 300℃ for 10 min degraded the quality of the CIGS film by decreasing the Na concentration in the CIGS film. To minimize the degradation of CIGS film during the post annealing at 300℃, the post-annealing time at 300℃ was adjusted. When the CIGS solar cell was annealed at 300℃ for 30 seconds, the amount of Zn-OH in the ZnS film was lower compared to post annealing at 200℃ for 10 min. Additionally, the CBO of the ZnS/CIGS hetero-interface was also lower compared to post-annealing at 200℃ for 10 min. As a result, the CIGS solar cell annealed at 300℃ for 30 seconds showed higher efficiency at 14.8% with VOC= 0.64 V, JSC= 35.05 mA/cm2, and FF= 65.72.
현재 CIGS 태양전지는 20%의 고효율을 보인다. 그래서 박막태양전지 중 가장 높은 효율의 장점에 의해 많은 연구기관과 태양전지 회사에서 CIGS 태양전지의 양산화를 위한 연구개발을 진행하고 있다. 하지만 현재까지 보고된 고효율의 CIGS 태양전지는 대부분 CdS 박막을 버퍼층으로 사용하고 있다. CdS 박막의 카드뮴은 선진국에서 환경규제 물질로 선정하여 CIGS 태양전지의 양산화에 큰 걸림돌로 작용하고 있다. 또한 CdS 박막은 에너지밴드갭이 2.42 eV이기 때문에 단파장의 흡수가 큰 단점을 가지고 있다. 그래서 CdS 박막을 대체하기 위한 버퍼층 물질로 ZnS 박막을 CBD법으로 성장하였다. 그리고 이를 이용하여 CIGS 태양전지의 고효율을 달성하려고 한다.
카드뮴이 없는 CIGS 태양전지의 고효율을 달성하기 위해서는 우선적으로 ZnS 박막을 고품위로 성장시키는 것이 필요하다. CBD법에 의해 성장되는 ZnS 박막은 ZnS 물질의 solubility product 특성 상 성장속도가 매우 느리고, 이차상 Zn(OH)2을 생성시켜 pin-hole과 같은 표면결함을 만든다. 그러므로 pin-hole과 같은 표면결함이 없고 균일한 고품위 ZnS 박막을 성장시키기 위해서는 균일석출 반응에 의한 Zn(OH)2의 생성을 억제시키고, CIGS 박막 위에서 ZnS 박막을 불균일석출 반응으로 성장시키는 것이 필요하다. 이를 위해서 complex agent NH3 농도와 반응온도를 조절하였다. NH3 농도가 증가할수록 불균일석출 반응이 활성화되어 ZnS 박막은 CIGS 박막을 완전히 덮으면서 균일하게 성장하였다. 그리고 ZnS 박막의 성장속도도 증가하였다. 그리고 반응온도가 높아지면 다시 균일석출 반응이 활성화되어 Zn(OH)2의 생성이 많아지고, 이에 의해 ZnS 박막에 pin-hole과 같은 표면결함이 증가하였다. 그래서 7 M의 NH3 농도와 73℃ 반응온도의 CBD 공정 조건에서 ZnS 박막을 성장시킨 결과, ZnS 박막에는 pin-hole들과 같은 표면결함이 거의 없었으며, 균일하게 CIGS 박막을 완전히 덮었다. 비록 CBD법에 의해 ZnS 박막을 고품위로 성장시킬 수 있지만, CBD법의 공정시간은 40 분으로 CdS 박막의 경우 10 분인 것에 비해 상당히 길다. 그래서 ZnS 박막의 CBD 공정시간을 단축하기 위해서 ZnS 박막이 실제적으로 성장되는 시간을 선택적으로 이용하였다. 이렇게 불균일석출 반응이 활성화되는 시간을 선택적으로 이용함으로써 ZnS 박막의 CBD 공정시간을 20 분으로 단축시킬 수 있었고, 73℃의 반응온도에서 20 분간 선택적으로 성장한 ZnS 박막은 기존의 CBD 공정으로 성장한 고품위 ZnS 박막과 거의 같은 미세구조를 보였다.
XPS 분석장비를 이용하여 CBD법에 의해 고품위로 성장한 ZnS 박막의 화학적 특성을 살펴보았다. ZnS 박막은 Zn-S, Zn-O, Zn-OH의 결합들이 혼재되어 존재하였다. 특히 Zn-OH가 10-15% 정도로 상당량 존재하였다. 이는 ZnS 박막의 Zn-S 결합을 방해하여 ZnS 박막을 비정질 상태로 만든다고 생각한다. 그래서 ZnS 박막의 TEM 회절패턴을 분석한 결과, 비정질의 전형적인 특징인 링 패턴을 보였다. 그리고 UV-visible spectroscopy 분석장비를 이용하여 ZnS 박막의 광학적인 특성을 살펴보았다. 비록 ZnS가 soda-lime glass 위에서 기판 효과에 의해 다른 양상으로 성장되었지만, ZnS는 큰 에너지밴드갭에 의해 500 nm 이하에서 70% 이상의 높은 광투과도를 보였다.
ZnS 박막을 이용하여 CIGS 태양전지를 제조하기 위해서는 ZnS 박막 위에 투명전도막이 필요하다. CIGS 태양전지의 투명전도막은 일반적으로 sputtering으로 증착되는 ZnO:Al 박막을 사용한다. 하지만 CBD법으로 성장한 ZnS 박막은 비정질 상태의 무른 특성에 의해 sputtering으로 ZnO:Al 박막을 증착 시 sputtering의 plasma damage에 의해 ZnS/CIGS 이종접합 계면에 결함이 생성될 수 있다. sputtering의 plasma damage에 의해 생성된 결함은 CIGS 태양전지의 광전압 특성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 그래서 sputtering의 plasma damage에 따른 ZnS/CIGS 태양전지의 광전압 특성을 살펴보기 위해서, ZnS 박막의 두께와 sputtering의 공정파워를 변화시켰다.
CBD법으로 성장한 ZnS 박막의 두께에 따른 CIGS 태양전지의 광전압 특성을 살펴보기 위해서, CBD법으로 ZnS 박막을 1-3번 연속적으로 성장시킴으로써 ZnS 박막의 두께를 조절하였다. 그리고 다른 두께를 가지는 ZnS 박막 위에 sputtering을 이용하여 400 W의 공정파워에서 ZnO:Al 박막을 증착하고, CIGS 태양전지를 완성하였다. ZnS 박막의 두께가 증가할수록 CIGS 태양전지의 단락전류밀도가 크게 감소하였다. 그래서 R-J 곡선을 분석한 결과, ZnS 박막의 두께 증가에 의해 CIGS 태양전지의 직렬저항이 증가하였기 때문에, CIGS 태양전지의 단락전류밀도가 크게 감소하였다. 하지만 ZnS 박막의 두께가 증가할수록 CIGS 태양전지의 개방전압은 향상되었다. 그래서 파장대별로 측정한 QE 곡선과 암상태에서 측정한 J-V 곡선을 분석한 결과, 두꺼운 ZnS 박막은sputtering으로 ZnO:Al 박막 증착 시 sputtering의 plasma damage로부터 ZnS/CIGS 이종접합 계면을 보호한다고 생각된다. 하지만 두꺼운 ZnS 박막을 가지는 CIGS 태양전지는 태양전지의 직렬저항을 크게 증가시켜 단락전류밀도를 크게 감소시키므로 CIGS 태양전지의 고효율화를 달성하기 위해서는 27 nm와 같은 얇은 ZnS 박막을 사용하여야 한다.
27 nm와 같은 얇은 ZnS 박막 위에 기존의 sputtering 공정조건으로 ZnO:Al 박막을 증착할 경우, ZnS/CIGS 이종접합 계면에는 sputtering의 plasma damage에 의해 결함이 생성되고, 이로 인해 CIGS 태양전지 광전압 특성은 영향을 받을 수 있다. 그래서 27 nm와 같은 얇은 ZnS 박막 위에 증착되는 ZnO:Al 박막에 따른 영향 즉 sputtering의 plasma damage를 줄이기 위해서 sputtering의 공정파워를 조절하였다. ZnO:Al 박막을 증착하는 sputtering의 공정파워를 감소시킴에 따라 CIGS 태양전지의 단락전류밀도가 크게 증가하였다. 그래서 파장대별로 측정한 QE 곡선을 분석한 결과, ZnO:Al 박막을 증착하는 sputtering의 공정파워를 감소시킴에 따라 장파장대 영역의 QE 값이 증가되는 것을 볼 수 있었다. 장파장대 영역의 QE 값은 CIGS 박막의 특성과 깊은 관련이 있다. 그러므로 ZnO:Al 박막을 증착하는 sputtering의 공정파워를 감소시킴에 따라 CIGS 박막에 sputtering의 plasma damage에 의한 결함이 감소하여 단락전류밀도가 증가하였다고 할 수 있다. 하지만 sputtering의 공정파워를 150 W까지 감소시키더라도 단파장대 영역의 QE 값은 여전히 작은 값을 보였다. 단파장대 영역의 작은 QE 값은 아직도 sputtering의 plasma damage에 의해 ZnS 박막의 특성이 저하되기 때문이다.
비록 27 nm의 얇은 ZnS 박막 위에서 150 W의 sputtering 공정파워로 증착한 ZnO:Al 박막을 이용해서 CIGS 태양전지의 광전압 특성을 상당히 개선하였지만, CIGS 태양전지의 개방전압과 충실도는 여전히 상대적으로 작은 값을 보였다. 그래서 ZnO:Al 박막의 전기전도도를 증가시키지 않으면서 sputtering의 plasma damage를 줄이기 위해서는 새로운 이중층 구조의 ZnO:A 박막을 개발하였다. 이중층 구조의 ZnO:Al 박막은 기존의 단일층 ZnO:Al 박막에서 plasma damage를 줄이기 위해 50 W의 sputtering 공정파워에서 증착한 층과 투명전도막의 역할을 하기 위해 200 W의 sputtering 공정파워에서 증착한 층으로 구성되어 있다.
이중층 ZnO:Al 박막을 가지는 CIGS 태양전지는 전형적인 고효율 CIGS 태양전지의 QE 곡선 형태를 보였다. 그리고 CIGS 태양전지의 광전압 특성 중 무엇보다도 개방전압이 가장 크게 향상되었다. 그래서 암상태에서 측정한 J-V 곡선을 분석한 결과, 이중층 ZnO:Al 박막 구조를 통해서 CIGS 태양전지의 재결합전류밀도를 더욱 감소시킬 수 있었다. 또한 이중층 구조의 ZnO:Al 박막을 가지는 CIGS 태양전지는 더 넓은 space charge region을 가지고 있었다. 이상 이중층 ZnO:Al 박막 구조를 통해서 plasma damage에 의한 결함을 거의 제거함으로써 CIGS 태양전지의 개방전압을 크게 증가시킬 수 있었다고 생각한다. 이중층 구조의 ZnO:Al 박막 증착을 통해 CIGS 태양전지의 효율을 14.68%까지 달성하였고, 고효율 CIGS 태양전지의 재현성을 높이는데도 크게 기여하였다
ZnS 박막을 가지는 CIGS 태양전지는 CdS 박막을 가지는 CIGS 태양전지와는 다르게 light soaking에 따라 CIGS 태양전지의 광전압 특성이 향상된다. 그리고 일정 시간이 지난 후, 일정하게 유지되는 특징이 있다. 그래서 ZnS 박막을 가지는 CIGS 태양전지의 light soaking에 따른 영향을 살펴보기 위해서 solar simulator를 이용해서 A.M. 1.5의 광상태에서 2 시간동안 light soaking 시간에 따른 CIGS 태양전지의 광전압 특성 변화를 관찰하였다. light soaking 시간이 증가함에 따라 CIGS 태양전지의 단락전류밀도와 충실도가 크게 향상되었다. 1 시간 이후에는 CIGS 태양전지의 광전압 특성이 거의 변하지 않았다. 하지만 암상태에서 하루 동안 다시 보관하였다가 CIGS 태양전지의 광전압 특성을 측정하면, 처음보다 조금 향상된 광전압 특성으로 다시 떨어졌다. 이처럼 ZnS 박막을 이용하는 CIGS 태양전지는 불안정한 거동을 보였다.
지금까지 다양한 sputtering의 공정파워조건과 이중층 구조로 증착한 ZnO:Al 박막을 이용하여 제조한 CIGS 태양전지의 light soaking에 따른 거동을 분석하기 위해서 CIGS 태양전지를 1 시간 동안 light soaking시킨 후 암실에서 하루 보관하였다. 다음 날 light soaking 시간을 변화시키면서 CIGS 태양전지의 광전압 특성을 관찰한 결과, 200, 400 W의 sputtering 공정파워에서 증착한 ZnO:Al 박막을 가지는 CIGS 태양전지는 1 시간 동안 light soaking에 따라 광전압 특성이 완만하게 증가하였고, 1 시간이 지난 후 최상의 광전압 특성을 보였다. 이에 반해 150, 50/200 W의 sputtering 공정파워에서 증착한 ZnO:Al 박막을 가지는 CIGS 태양전지는 수 분의 light soaking 후 최상의 광전압 특성을 보이고, 그 후 일정한 값을 유지했다. 이상 이중층 구조의 ZnO:Al 박막을 가지는 CIGS 태양전지는 light soaking에서도 비교적 안정적인 거동을 보였다.
이중층 구조의 ZnO:Al 박막을 가지는 CIGS 태양전지가 light soaking에서 안정적인 거동을 보이는 이유를 기존에 보도된 모델과 비정질 실리콘 태양전지의 Staebler-Wronski 효과를 바탕으로 설명하였다. ZnO:Al 박막을 증착하는 sputtering의 공정파워가 증가하면 sputtering의 plasma damage에 의해 ZnS 박막 내에 많은 결함들이 존재한다. 만약 light soaking에 의해 Zn-O-H의 결합이 끊어지고, H+ 이온들이 결함들과 결합되어 passivation될 수 있다면, light soaking 시간이 증가함에 따라서 CIGS 태양전지의 광전압 특성이 향상될 수 있다. 또한 이중층 구조의 ZnO:Al 박막이 증착된 ZnS 박막 내부에는 sputtering의 plasma damage가 최소화되었기 때문에 짧은 시간에 H+ 이온들이 결함들과 결합되어 passivation될 수 있기 때문에, CIGS 태양전지의 광전압 특성이 수 분의 light soaking 후 향상되었다고 설명할 수 있다.
CBD법으로 고품위의 ZnS 박막을 성장시켰지만, ZnS 박막 내부에는 아직도 상당량의 Zn-OH의 결합들이 존재한다. 앞서 살펴보았듯이, Zn-OH 결합은 ZnS 박막의 Zn-S 결합을 방해하여 비정질 상태로 만들 수 있고, light soaking에 의해 Zn-OH의 결합이 끊어져 CIGS 태양전지의 광전압 특성이 불안정한 거동을 보이게 한다. 그러므로 ZnS 박막을 이용하는 CIGS 태양전지의 광전압 특성을 향상시키기 위해서는 ZnS 박막 내의 Zn-OH의 함량을 줄이는 것이 필요하다.
CIGS 박막 위에 성장한 ZnS 박막을 100-300℃에세 10 분간 후속 열처리하였다. 그리고 후속 열처리의 온도를 증가시킴에 따른 CIGS 태양전지의 광전압 특성을 살펴보았다. 200℃까지 후속 열처리 온도가 증가함에 따라 CIGS 태양전지의 효율이 향상되었다. 특히 CIGS 태양전지의 단락전류밀도가 증가되었다. 그래서 파장대별로 측정한 QE 곡선을 분석한 결과 200℃까지 후속 열처리 온도가 증가함에 따라 단파장대의 QE 값이 증가하였다. 단파장 영역 QE 값의 증가는 ZnS 박막의 특성과 연관되므로 후속 열처리 온도가 200℃까지 증가함에 따라 ZnS 박막 내의 Zn-OH 결합이 줄어 ZnS 박막의 특성이 향상되었다고 할 수 있다. 하지만 후속 열처리 온도가 300℃일 때에는 장파장 영역의 QE 값이 급격하게 감소하였다. 장파장 영역 QE 값의 감소는 CIGS 박막의 특성과 연관되므로 300℃의 후속 열처리에 의해 CIGS 박막 내의 shallow 결함들을 passivation시키는 Na 원소 농도가 감소되어 CIGS 박막의 특성이 저하되었다고 할 수 있다. 그래서 CIGS 박막 내에 재결합이 증가하여 단락전류밀도가 급격하게 감소되었다고 생각된다.
CIGS 태양전지의 단락전류밀도 증가를 분석하기 위해서 UPS와 ion-gun 식각장비를 이용해서 ZnS/CIGS 이종접합 계면의 가전자대 구조를 분석하였다. 200℃까지 후속 열처리 온도가 증가함에 따라 ZnS/CIGS 이종접합 계면의 가전자대 불일치 증가 즉 전도대 불일치 감소에 의하여 생성된 전자들이 원활하게 이동함으로써 단락전류밀도가 증가하였다고 할 수 있다. 하지만 300℃의 후속열처리에서는 ZnS/CIGS 이종접합 계면의 전도대 불일치가 더욱 감소하였지만, CIGS 박막 내의 Na 원소 농도 감소의 영향이 더 커져 단락전류밀도가 급격하게 감소되었다고 생각된다.
CIGS 박막의 특성을 저하시키지 않는 범위 내에서 Zn-OH의 결합과 ZnS/ CIGS 이종접합 계면의 전도대 불일치를 줄임으로써 CIGS 태양전지의 광전압 특성을 향상시키려고 한다. 이를 위해서 300℃에서 후속 열처리 시간을 조정하였다. 300℃에서 30 초의 짧은 시간 동안 후속 열처리한 ZnS 박막에는 200℃ 온도에서 10 분 동안 후속 열처리한 ZnS 박막보다 더 작은 Zn-OH의 결합을 가지고 있었고, In과 Ga 원소의 외부확산도 상당히 줄어들었다. 그래서 300℃에서 30 초까지 후속 열처리한 CIGS 태양전지의 광전압 특성은 향상되었다. 그런데 60 초 이상 후속 열처리한 CIGS 태양전지의 광전압 특성은 다시 급격하게 감소하였다. 이는 CIGS 태양전지의 파장대별로 측정한 QE 곡선에서 알 수 있듯이, 300℃에서 후속 열처리한 ZnS 박막은 Zn-OH 결합이 감소되어 ZnS/CIGS 이종접합 계면 특성을 향상시킬 수 있지만, 300℃에서 장시간 후속 열처리는 CIGS 박막 내의 Na 원소 농도를 감소시켜 CIGS 태양전지의 광전압 특성을 저하시키게 된다.
