Low-toxic and earth-abundant $Sb_2Se_3$ binary compound consists of simple one dimensional crystal structure with suitable absorption coefficients, carrier mobility and bandgap for thin film solar cells, having drastic development of power conversion efficiency (PCE) from 1.9% in 2014 to 9.2% in 2019. At high temperature, $Sb_2Se_3$ decomposes into Se atoms which have high vapor pressure, increasing probability of $V_{Se}$ formation which was reported to have detrimental effect in chalcogenide-based thin films due to lowest defect formation energy. Improved carrier collection was predicted by efficient carrier transport when $Sb_2Se_3$ is aligned into c-axis orientation because electrical property of $Sb_2Se_3$ is strongly determined by crystallinity of unique one-dimensional ribbon structure. In this study, $Sb_2Se_3$ thin film solar cells were fabricated by vapor transport deposition (VTD) which is one of the fast vacuum deposition method. Interfacial defect passivation by oxygen incorporation and the growth as well as crystallinity of $Sb_2Se_3$ with different temperature of substrate and source will be discussed.
$Sb_2Se_3$ 이원계 화합물은 저독성, 범용성의 특성을 가지며 간단한 1차원 결정구조로 구성되어 태양전지 광흡수층으로써 우수한 광흡수계수, 전자 이동도, 밴드갭 특성을 가져 2014년 최초 1.9%의 광변환효율이 보고된 이래 현재 2019년 최고 효율 9.2%의 급진적인 발전을 이루었다. $Sb_2Se_3$는 고온에서 일부가 증기압이 높은 Se 원자로 분해되는데, 결함 생성에너지가 가장 낮은 $V_{Se}$ 이 형성될 가능성이 매우 높아 태양전지 특성 평가에 부정적인 영향을 끼치는 것으로 예측되었다. 특이한 1차원 리본 결정구조를 가지고 있는 $Sb_2Se_3$ 박막은 결정성 배양에 따라 전기적 특성이 크게 영향받기 때문에 c 축 방향의 결정성을 향상시키면 그에 따라 효율적인 캐리어 이동이 가능해져 전하 수집 능력이 향상될 것으로 예측되었다. 본 연구에서는 간단하고 증착 속도가 빠른 진공 증착법의 하나인 기상 증착법을 통하여 $Sb_2Se_3$ 박막 태양전지를 제작하였다. 산소 혼합을 통한 계면 결함 패시베이션 및 기판 온도와 소스 온도에 따른 박막 성장과 결정성이 태양전지 특성에 끼치는 영향을 비교하였다.
