SiO2 나노입자로 케스테라이트 태양전지 후면 계면 개선

CZTSSe 박막 태양전지의 개방 전압(V OC)은 후면 계면의 전하 재결합으로 인해 심각하게 제한됩니다. 본 연구에서는 스핀 코팅을 통해 다양한 농도(0~3.00%)의 SiO2 나노입자 분산액을 도포하여 CZTSSe 흡수층과 Mo 코팅 유리 기판 사이의 후면 계면을 체계적으로 조절했습니다. 나노입자 코팅은 농도에 따라 명확한 의존성을 보였습니다. 낮은 농도(0.15~1.50%)에서는 흡수층의 결정성과 후면 계면 접촉이 개선되었지만, 과도한 농도(3.00%)에서는 절연층이 형성되어 소자 성능을 크게 저하시켰습니다. 최적 농도인 0.30%에서 CZTSSe 흡수층은 결정성이 현저히 향상되었으며, 더 조밀한 하부 미세 결정층과 적은 공극을 보였습니다. 라만 분광법 분석 결과, 깊은 준위의 [2Cu Zn + Sn Zn] 결함 클러스터가 효과적으로 억제되었음이 확인되었습니다. 그 결과, 총 면적 전력 변환 효율은 9.03%에서 10.24%로 증가했으며, V OC와 충진율도 크게 향상되었습니다. 정전용량-전압 및 구동 레벨 정전용량 프로파일링을 통해 계면 결함 밀도가 8.02 × 10 15 cm −3 에서 4.35 × 10 15 cm −3 로 감소하고 공핍 영역이 0.114 μm에서 0.174 μm로 확장되었음이 밝혀졌습니다. 전기화학 임피던스 분광법은 계면 재결합이 크게 억제되었음을 추가로 확인했으며, 재결합 저항은 7.10 kΩ에서 20.50 kΩ으로 증가했습니다. 이러한 결과는 SiO2 나노입자를 이용한 농도 의존적 후면 계면 패시베이션이 효율적인 CZTSSe 태양전지를 위한 간단하고 효과적인 전략임을 입증합니다. 이는 결정성 향상, 효과적인 결함 패시베이션, 그리고 계면 재결합 손실 감소를 통해 소자 성능을 개선합니다.