JP2012530377A - 太陽電池及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
太陽電池及びその製造方法が開示される。太陽電池は、基板と、前記基板上に配置される後面電極層と、前記後面電極層上に配置される光吸収層と、前記光吸収層上に配置される前面電極層と、を含み、前記後面電極層は、前記基板上に配置される第１導電層と、前記第１導電層上に配置され、前記第１導電層と異なるグレインサイズを有する第２導電層と、前記第２導電層上に配置され、前記第２導電層とは異なるグレインサイズを有する第３導電層と、を含む。
【選択図】図１
【選択図】図１
Description
実施例は、太陽電池及びその製造方法に関するものである。
最近、エネルギの需要が増加するに連れ、太陽光エネルギを電気エネルギに変換させる太陽電池に関する開発が進められている。
特に、ガラス基板、金属後面電極層、ｐ型ＣＩＧＳ系光吸収層、高抵抗バッファ層、ｎ型窓層などを含む基板構造のｐｎへテロ接合装置であるＣＩＧＳ系太陽電池が広く使用されている。
このような太陽電池は、前記後面電極層の密着力及び伝導性を満足させることで、向上されて効率を有することができる。
実施例は、向上された性能を有する太陽電池及びその製造方法を提供する。
一実施例による太陽電池は、基板と、前記基板上に配置される後面電極層と、前記後面電極層上に配置される光吸収層と、前記光吸収層上に配置される前面電極層と、を含み、前記後面電極層は、前記基板上に配置される第１導電層と、前記第１導電層上に配置され、前記第１導電層と異なるグレインサイズを有する第２導電層と、前記第２導電層上に配置され、前記第２導電層と異なるグレインサイズを有する第３導電層と、を含む。
一実施例による太陽電池は、基板と、前記基板上に配置される後面電極層と、前記後面電極層上に配置される光吸収層と、前記光吸収層上に配置される前面電極層と、を含み、前記後面電極層は３つ以上の導電層を含み、互いに隣接する導電層は互いに異なるグレインサイズを有する。
一実施例による太陽電池の製造方法は、基板上に光面電極層を形成する段階と、前記後面電極層上に光吸収層を形成する段階と、前記光吸収層上に前面電極層を形成する段階と、を含み、前記後面電極層を形成する段階は、前記基板上に第１電力の電源を使用して第１導電層を形成する段階と、前記第１導電層上に前記第１電力と異なる第２電力の電源を使用して第２導電層を形成する段階と、前記第２導電層上に前記第２電力と異なる第３電力を使用して第３導電層を形成する段階と、を含む。
実施例による太陽電池は、多数個の導電層を含む後面電極を含む。この際、それぞれの導電層は互いに異なるグレインサイズを有してもよい。従って、それぞれの導電層は互いに異なる特性を有してもよい。
従って、導電層は互いに低い特性を補完し、後面電極の全体的な特性を向上させることができる。例えば、グレインサイズが相対的に大きい導電層は後面電極層の電気的特性を向上させ、グレインサイズが相対的に小さい導電層は後面電極層の機械的な特性を向上させることができる。特に、グレインサイズが相対的に小さい導電層は、グレインサイズが相対的に大きい導電層に形成されるボイド（ｖｏｉｄ）を埋めることができる。
このような後面電極層を具現するため、互いに異なる電力が印加される第１カソード及び第２カソードが配置されたスパッタリング装置が使用されてもよい。即ち、互いに異なる電力が印加される２つのカソードを含むスパッタリング装置によって、少なくとも３つ以上の導電層で後面電極層が形成されてもよい。
前記第１カソードには低電力が印加されて前記第２カソードには高電力が印介され、互いに隣接する導電層はグレインサイズが互いに異なるように形成されてもよい。これによって、前記後面電極層の密着性及び伝導性を同時に満足させることができる。
また、一つのチェンバで連続工程で前記導電層が形成され得るため、実施例による太陽電池の製造方法は、向上された生産性で向上された特性を有する太陽電池を製造することができる。
実施例の説明に当たって、各基板、層、膜又は電極などが各基板、層、膜又は電極などの「上（ｏｎ）」に、又は「下（ｕｎｄｅｒ）」に形成されるものとして記載される場合において、「上（ｏｎ）」と「下（ｕｎｄｅｒ）」は、「直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）」又は「他の構成要素を介在して（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）」形成されるものを全て含む。また、各構成要素の上又は下に対する基準は、図面を基準に説明する。図面における各構成要素の大きさは説明のために誇張されてもよく、実際に適用される大きさを意味するものではない。
図１乃至図６は、実施例による太陽電池の製造方法を示す図である。特に、図１は太陽電池の後面電極層を形成するための製造装置を示す図である。図２乃至図３は、図１の製造装置によって形成された太陽電池の後面電極層を示す断面図である。
図１乃至図３を参照すると、基板１００上に後面電極層１１０が形成される。
前記基板１００はガラス（ｇｌａｓｓ）が使用されてもよく、セラミック基板１００、金属基板１００又はポリマ基板１００なども使用されてもよい。例えば、ガラス基板としてはソーダライムガラス（ｓｏｄａｌｉｍｅ ｇｌａｓｓ）又は高変形点ソーダガラス（ｈｉｇｈ ｓｔｒａｉｎｅｄ ｐｏｉｎｔ ｓｏｄａ ｇｌａｓｓ）を使用してもよい。前記基板１００は透明であってもよい。前記基板１００はリジッド（ｒｉｇｉｄ）であるかフレキシブル（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）であってもよい。
前記後面電極層１１０は前記基板１００上に形成される。前記後面電極層１１０は金属などの導電体で形成されてもよい。前記後面電極層１１０が金属で形成されて直列抵抗特性が向上され、電気伝導度を高めることができる。例えば、前記後面電極層１１０は約５００ｎｍ乃至約１５００ｎｍの厚さを有し、約０．１５乃至約０．２５Ω／□の抵抗を有してもよい。
前記後面電極層１１０はモリブデン（Ｍｏ）で形成されてもよい。一方、前記後面電極層１１０を形成する物質はこれに限らず、ナトリウム（Ｎａ）がドッピングされたモリブデンで形成してもよい。これは、モリブデンが有する高い伝導度、光吸収層とのオーミック（ｏｈｍｉｃ）接合、Ｓｅ雰囲気下での高温安定性のためである。
前記後面電極層１１０であるモリブデン薄膜は電極としても比抵抗が低くなければならなく、熱膨張係数の差によって剥離現象が行われないよう、前記基板１００に対する粘着性が優れるべきである。
図２に示したように、前記後面電極層１１０は多数個の導電層（１１１，１１２，…）を含むように形成されてもよい。即ち、前記後面電極層１１０は、前記導電層（１１１，１１２，…）が積層されて形成される構造を有してもよい。前記導電層（１１１，１１２，…）の個数は３つ以上であってもよい。更に詳しくは、前記導電層（１１１，１１２，…）の個数は３個乃至１０個であってもよい。
例えば、前記後面電極層１１０は、第１導電層１１１、第２導電層１１２、第３導電層１１３及び第４導電層１１４を含んでもよい。また、図示していないが、前記第４導電層１１４上に追加的な導電層、例えば、第５乃至第１０導電層が更に積層されてもよい。
前記第１導電層１１１は前記基板１００上に配置される。前記第２導電層１１２は前記第１導電層１１１上に配置される。前記第３導電層１１３は前記第２導電層１１２上に配置される。前記第４導電層１１４は前記第３導電層１１３上に配置される。
前記導電層（１１１，１１２，…）は同じ物質を含む。更に詳しくは、前記導電層（１１１，１１２，…）は同じ物質で形成される。例えば、前記導電層（１１１，１１２，…）は、上述したモリブデンなどから形成されてもよい。
前記導電層（１１１，１１２，…）は互いに異なるグレインサイズを有してもよい。例えば、互いに隣接する導電層（１１１，１１２，…）は互いに異なるグレインサイズを有する。互いに隣接する導電層（１１１，１１２，…）は互いに異なる工程条件で形成されるため、互いに異なるグレインサイズを有する。例えば、互いに隣接する導電層（１１１，１１２，…）は互いに異なる電力で形成されるため、互いに異なるグレインサイズを有してもよい。互いに隣接する導電層（１１１，１１２，…）は互いに異なる電力のスパッタリング工程によって形成されてもよく、従って、互いに異なるグレインサイズを有してもよい。
例えば、前記第１導電層１１１及び前記第２導電層１１２は同じ物質で形成されるが、互いに異なるグレインサイズを有する。前記第１導電層１１１のグレインサイズは相対的に小さくてもよい。また、前記第２導電層１１２のグレインサイズは相対的に大きくてもよい。この際、前記第１導電層１１１のグレインサイズ及び前記第２導電層１１２のグレインサイズの比は、約１：１．２５乃至１：２であってもよい。
従って、前記第１導電層１１１は高密度の緻密な膜で形成され、高い機械的特性を有することができる。これとは逆に、前記第２導電層１１２は低密度でそこまで緻密な膜ではないが、高い伝導度を有することができる。
同じく、前記第３導電層１１３は前記第２導電層１１２と互いに異なるグレインサイズを有する。即ち、前記第３導電層１１３のグレインサイズは、前記第２導電層１１２のグレインサイズより更に小さくてもよい。
また、前記第４導電層１１４は前記第３導電層１１３とは異なるグレインサイズを有する。即ち、前記第４導電層１１４のグレインサイズは、前記第３導電層１１３のグレインサイズより更に大きくてもよい。
互いに隣接する導電層のグレインサイズが互いに異なるため、互いに隣接する導電層の電気的、機械的特性が互いに異なり得る。例えば、互いに隣接する導電層の伝導度及び機械的な強度などが互いに異なってもよい。
前記後面電極層１１０は、相対的に小さいグレインサイズを有する導電層（１１１，１１３，…）及び相対的に大きいグレンサイズを有する導電層（１１２，１１４，…）が互いに交代に積層されて形成されてもよい。
例えば、前記第１導電層１１１のグレインサイズ及び前記第３導電層１１３のグレインサイズが互いに対応されてもよい。また、前記第２導電層１１２のグレインサイズ及び前記第４導電層１１４のグレインサイズが互いに対応されてもよい。
従って、前記後面電極層１１０は、多数個の高密度の導電層（１１１，１１３，…）及び多数個の高伝導性の導電層（１１３，１１４，…）が交代に積層された構造を有することができる。即ち、前記後面電極層１１０は、少なくとも３つ以上の導電層（１１１，１１２，…）で形成されてもよい。
また、前記相対的に小さいグレインサイズを有する導電層（１１１，１１３，…）は高密度で形成され、前記基板１００及び隣接する導電層（１１２，１１４，…）との密着力が向上され得る。前記相対的に大きいグレインサイズを有する導電層（１１２，１１４，…）は低い面抵抗を有するため、前記後面電極層１１０の伝導性を高めることができる。
前記導電層（１１１，１１２，…）はモリブデンターゲットを使用したスパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）工程によって形成されてもよい。更に詳しくは、前記プロセスチェンバによって、前記導電層（１１１，１１２，…）は一度のスパッタリング工程によって形成されてもよい。
図１に示したように、実施例による太陽電池製造装置は、基板１００を投入するローディングチェンバ１０、基板１００に薄膜を蒸着するプロセスチェンバ２０及び基板１００を排出するアンローディングチェンバ３０を含んでもよい。
前記プロセスチェンバ２０は、成膜しようとする物質をカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）とし、基板１００をアノード（ａｎｏｄｅ）としてもよい。
前記カソード２５は２つ以上のカソード（Ｃ１，Ｃ２…Ｃ（２ｎ））が一列に配置され、それぞれのカソード（Ｃ１，Ｃ２…）には互いに異なる電力（ｐｏｗｅｒ）が印加されてもよい。例えば、前記カソード２５は、低電力（Ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ）が印加されるカソード（Ｃ１…Ｃ（２ｎ−１））及び高電力（Ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ）が印加されるカソード（Ｃ２…Ｃ（２ｎ））を含む。
前記低電力のカソード（Ｃ１…Ｃ（２ｎ−１））及び高電力のカソード（Ｃ２…Ｃ（２ｎ））は交代に配置されてもよい。即ち、前記第１カソードＣ１、第２カソードＣ２…第２ｎ−１カソード（Ｃ（２ｎ−１））及び第２ｎカソード（Ｃ（２ｎ））などの順に配置されてもよい。
前記スパッタリング工程のためのプロセスチェンバ２０は互いに異なるパワーを有する一対のカソード２５を含む。例えば、一対のカソード２５は低電力のカソード（Ｃ１…Ｃ（２ｎ−１））及び高電力のカソード（Ｃ２…Ｃ（２ｎ））であり、少なくとも一対以上のカソード２５が配置され得る。
低電力のカソード（Ｃ１…Ｃ（２ｎ−１））及び高電力のカソード（Ｃ２…Ｃ（２ｎ））の下部に前記基板１００の移動が進行され、前記導電層（１１１，１１２…）は、互いに異なるパワーによって前記基板１００上に積層されてもよい。
即ち、前記低電力のカソード（Ｃ１…Ｃ（２ｎ−１））によって前記基板１００上には高密度の導電層（１１１，１１３…）が蒸着され、前記高電力のカソード（Ｃ２…Ｃ（２ｎ））によって面抵抗が低い導電層（１１２，１１４…）が蒸着される。
例えば、前記低電力のカソード（Ｃ１…Ｃ（２ｎ−１））には１〜２ｋＷの低電力が印加され、前記光電力のカソード（Ｃ２…Ｃ（２ｎ））には４〜１０ｋＷの高電力が印加されてもよい。また、前記スパッタリング工程は、前記プロセルチェンバ２０を３〜１０ｍＴｏｒｒの圧力を維持しながら進行されてもよい。
前記第１導電層１１１の平均グレインサイズは１５ｎｍ乃至２０ｎｍであり、前記第２導電層１１２の平均グレインサイズは２５ｎｍ乃至３０ｎｍであってもよい。また、前記第１導電層１１１の厚さは約３０ｎｍ乃至４０ｎｍであり、前記第２導電層１１２の厚さは約５０ｎｍ乃至約６０ｎｍであってもよい。
低電力によって形成された前記第１導電層１１１は低い結晶粒子サイズの膜で形成されて高い密度を有することができるため、前記基板１００及び前記第２導電層１１１の間の密着力が確保され得る。
高電力によって形成された第２導電層１１２は、前記第１導電層１１１に比べ大きい結晶粒子サイズの膜で形成されて比抵抗を低くすることができるため、前記後面電極層１１０の伝導性を高めることができる。
スパッタリング装置に一対以上の前記第１カソードＣ１及び第２カソードＣ２…第２ｎ−１カソード（Ｃ（２ｎ−１））及び第２ｎカソード（Ｃ（２ｎ））が交代に配置されている。これによって、前記第２導電層１１２上に前記第３導電層１１３及び前記第４導電層１１４が順番に形成されることができる。
前記第２カソードＣ２によって形成された第２導電層１１２の空隙（ｖｏｉｄ）は前記第１カソードＣ１によって形成された第１導電層１１１が埋め込むようになるため、前記後面電極層１１０の内部の面抵抗及び密着力も向上させることができる。
一つのチェンバの内部に低電力のカソード（Ｃ１…Ｃ（２ｎ−１））及び高電力のカソード（Ｃ２…Ｃ（２ｎ））が形成されているため、一度の工程で後面電極層１１０を形成することができる。従って、後面電極層１１０を形成するための工程待機時間を減らし、生産性を向上させることができる。
図面とは異なって、実施例による太陽電池製造装置は低電力が印加される第１カソード及び高電力が印加される第２カソードを含み、前記基板は前記第１カソード及び前記第２カソードの下で少なくとも２回以上往復移動をすることができる。従って、前記基板上に少なくとも４つの導電層を含む後面電極層が形成され得る。
図１乃至図３を参照して前記プロセルチェンバの動作を更に詳しく説明すると、前記ローディングチェンバ１０によって前記プロセルチェンバ２０に進入した基板１００は、第１カソードＣ１及び第２カソードＣ２などを順次的に通過することになる。
例えば、前記基板１００はガラス基板１００であってもよく、前記基板１００上に積層される後面電極層１１０はモリブデンであってもよい。
前記プロセルチェンバに電源を印加すると、反応ガスはカソード（Ｃ１，Ｃ２…）の方から放出された電子と衝突して励起（ｅｘｃｉｔｅ）されてイオンになり、このようなイオンはカソード（Ｃ１，Ｃ２…）の方に引かれ、成膜しようとするターゲット（ｔａｒｇｅｔ）と衝突する。この際、イオン粒子はエネルギを有しており、衝突の際そのエネルギは成膜しようとするターゲットの方に転移される。転移されたエネルギがターゲットを成している元素の結合力と電子の仕事関数（ｗｏｒｋ ｆｕｃｔｉｏｎ）を克服し得るときにプラズマを放出するようになり、離れてきた金属粒子が基板１００上に積層される。
この際、それぞれおのカソード（Ｃ１，Ｃ２…）に対応して配置されるターゲットは、同じ物質、例えば、モリブデンを含んでもよい。即ち、前記導電層（１１１，１１２…）を形成するための材料物質が含まれたターゲットは同じ物質、例えば、モリブデンを含んでもよい。更に詳しくは、前記ターゲットはモリブデンで形成されてもよい。
このような動作によって、前記第１カソードＣ１の下部に進行する基板１００には第１導電層１１１が蒸着される。
前記第１導電層１１１は、低電力が印加されたターゲットによって小さいグレンサイズで前記基板１００上に蒸着され得る。従って、前記第１導電層１１１は緻密に蒸着されることができ、密着性を向上させることができる。
次に、前記第２カソードＣ２の下部に進行する基板１００には第２導電層１１２が蒸着される。前記第２導電層１１２は前記第１導電層１１１上に配置される。
前記第２導電層１１１は、高電力が印加されたターゲット物質によって第１導電層１１１より大きいグレンサイズで蒸着されてもよい。従って、前記第２導電層１１２は伝導性を向上させることができる。
上述したように、前記第１導電層１１１のグレインサイズは１５〜２０ｎｍであり、前記第２導電層のグレインサイズは２５〜３０ｎｍであってもよい。即ち、前記第１導電層１１１のグレインが小さいサイズで形成されて高密度で蒸着され、前記第２導電層１１２は前記第１導電層１１１のグレインより大きいサイズで形成されて高い伝導性を有するようになる。
また、同じ方式で、前記第２導電層１１２上に第３カソードによって第３導電層１１３が形成されてもよく、前記第３導電層１１３上に第４カソードによって第４導電層１１４が形成されてもよい。この際、前記第３導電層１１３のグレインサイズは１５ｎｍ乃至２０ｎｍであり、前記第４導電層１１４のグレインサイズは２５ｎｍ乃至３０ｎｍであってもよい。また、前記第３導電層１１３の厚さは３０ｎｍ乃至４０ｎｍであり、前記第４導電層１１４の厚さは約５０ｎｍ乃至約６０ｎｍであってもよい。このような方式で、前記後面電極層１１０は３個乃至１０個の層で形成されてもよい。
図３を参照して、前記後面電極層１１０上に光吸収層１２０が形成される。
前記光吸収層１２０は、Iｂ−IIIｂ−VIｂ系化合物を含む。
更に詳しくは、前記光吸収層１２０は、銅−インジウム−ガリウム−セレナイド系（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２，ＣＩＧＳ系）化合物又は銅−インジウム−セレナイド系（ＣｕＩｎＳｅ２，ＣＩＳ系）化合物を含んでもよい。
例えば、前記光吸収層１２０を形成するために銅ターゲット、インジウムターゲット及びガリウムターゲットを使用し、前記後面電極層１１０上にＣＩＧ系金属プリカーサ（ｐｒｅｃｕｓｏｒ）膜が形成される。
次に、前記金属プリカーサ膜はセレニゼーション（ｓｅｌｅｌｎｉｚａｔｉｏｎ）工程によって、セレン（Ｓｅ）と反応してＣＩＧＳ系光吸収層１２０が形成される。
また、前記光吸収層１２０は、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、セレナイド（Ｓｅ）を同時蒸着法（ｃｏ−ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）によって形成してもよい。
例えば、前記光吸収層１２０は１０００〜２０００ｎｍの厚さで形成されてもよい。
前記光吸収層１２０は外部の光を入射され、電気エネルギに変換させる。前記光吸収層１２０は、光電効果によって光起電力を生成する。
図４を参照して、前記光吸収層１２０上にバッファ層１３０及び高抵抗バッファ層１４０が形成される。
前記バッファ層１３０は前記光吸収層１２０上に少なくとも一つ以上の層で形成されてもよく、硫化カドミウム（ＣｄＳ）が積層されて形成されてもよい。
この際、前記バッファ層１３０はｎ型半導体層であり、前記光吸収層１２０はｐ型半導体層である。従って、前記光吸収層１２０及びバッファ層１３０はｐｎ接合を形成する。
前記バッファ層１３０は酸化亜鉛（ＺｎＯ）をターゲットとしたスパッタリング工程を進行し、前記硫化カドミウム（ＣｄＳ）上に酸化亜鉛層が更に形成されてもよい。
前記高抵抗バッファ層１４０は、前記バッファ層１３０の上に透明電極層で形成されてもよい。
例えば、前記高抵抗バッファ層１４０は、ＩＴＯ，ＺｎＯ，ｉ−ＺｎＯのうちいずれか一つで形成されてもよい。
前記バッファ層１３０及び高抵抗バッファ層１４０は、前記光吸収層１２０と次に形成される前面電極層との間に配置される。
即ち、前記光吸収層１３０と前面電極は格子常数とエネルギバンドギャップの差が大きいため、バンドギャップが２つの物質の中間に位置する前記バッファ層１３０及び高抵抗バッファ層１４０を挿入して良好な接合を形成してもよい。
実施例では２つのバッファ層を前記光吸収層１２０上に形成したが、これに限らず、バッファ層は一つの層のみで形成されてもよい。
図５を参照して、前記高抵抗バッファ層１４０上に透明な導電物質を積層して前面電極層１５０を形成する。
前記前面電極層１５０は、アルミニウム（Ａｌ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、マグネシウム（Ｍｇ）、ガリウム（Ｇａ）などの不純物を含む亜鉛系酸化物又はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）で形成されてもよい。
例えば、前記前面電極層１５０はスパッタリング工程を進行してアルミニウム又はアルミナでドッピングされた酸化亜鉛に形成し、低い抵抗値を有する電極を形成してもよい。
即ち、前記前面電極層１５０は前記光吸収層１２０とｐｎ接合を形成するウィンドウ（ｗｉｎｄｏｗ）層であり、太陽電池の前面の透明電極の機能を果たすため、光透過率が高くて電気伝導性のよい酸化亜鉛（ＺｎＯ）で形成される。
実施例では、一つのプロセルチェンバに他のパワーを有するカソード（Ｃ１，Ｃ２…）を利用して後面電極層１１０の密着力及び面抵抗を同時に満足させることができる。即ち、高密度の導電層（１１１，１１３…）によって層間密着力を向上させ、高伝導性の前記導電層（１１２，１１４…）によって面抵抗を向上させてもよい。
従って、互いに隣接する導電層は互いに異なるグレインサイズを有し、これによって互いに隣接する導電層は互いに異なる特性を有することができる。従って、前記後面電極層１１０に含まれる導電層（１１１，１１２…）はそれぞれの低い特性を互いに補完し、前記後面電極層１１０は全体的に向上された特性を有する。
例えば、前記第２導電層１１２上に低電力カソードによる第３導電層１１３が前記第２導電層１１２の空隙を埋めることができるため、内部密着力を向上させることができるようになる。また、前記第２導電層１１２及び前記第４導電層１１４は前記後面電極層１１０の伝導度を向上させることができる。
従って、実施例による太陽電池は向上された性能を有する。
また、前記第１及び第２カソード（Ｃ１，Ｃ２）に互いに異なるパワーを反復的に印加する一度の工程（ｏｎｅ ｓｔｅｐ）で基板１００上に後面電極層１１０を形成することができる。即ち、一つのチェンバで一度のスパッタリング工程で伝導性及び密着性を有する後面電極層１１０の形成が可能になり、生産性を向上させることができる。
従って、実施例による太陽電池の製造方法は、向上された性能を有する太陽電池を効率的に製造することができる。
以上で実施例を中心に説明したが、これはただの例示であって本発明を限るものではなく、本発明の属する分野の通常の知識を有する者であれば、本実施例の本質的な特性を逸脱しない範囲内で以上に例示されていない様々な変形と応用が可能であるということが分かるはずである。例えば、実施例に具体的に示した各構成要素は変形して実施し得るものである。そして、このような変形と応用に関する差は、添付した特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものとして解釈されるべきである。
第１実施例と第２実施例は、一つのスパッタリングチェンバに第１カソードと第２カソードが一緒に配置されており、一度のスパッタリング工程によって後面電極層を形成している。
比較例は、低電力及び高い工程圧力を有する第１スパッタリングチェンバによって密着力を改善した後面電極層を形成するステップ１及び、高電力及び低い工程圧力を有する第２スパッタリングチェンバによって面抵抗を改善した後面電極層を形成するステップ２で区分されている。
上述した実験例に記載したように、本実施例による後面電極層は一度のスパッタリング工程によって密着力及び面抵抗を同時に満足することができる。また、一度のスパッタリング工程によって後面電極層を製造し、向上された効率を有することができる。
工程圧力（ｍＴｏｒｒ）が増加するほど蒸着速度（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｒａｔｅ）が増加して同じ時間内に厚い膜を形成することができるが、面抵抗の損失をもたらす恐れがあるため、生産性と面抵抗を考慮して工程圧力を選定することができる。
実施例による太陽電池及びその製造方法は、太陽光発電分野に利用され得る。
Claims (20)
- 基板と、
前記基板上に配置される後面電極層と、
前記後面電極層上に配置される光吸収層と、
前記光吸収層上に配置される前面電極層と、を含み、
前記後面電極層は、
前記基板上に配置される第１導電層と、
前記第１導電層上に配置され、前記第１導電層と異なるグレインサイズを有する第２導電層と、
前記第２導電層上に配置され、前記第２導電層と異なるグレインサイズを有する第３導電層と、を含む太陽電池。 - 前記後面電極層は、
前記第３導電層上に配置され、前記第３導電層と異なるグレインサイズを有する第４導電層を含む請求項１に記載の太陽電池。 - 前記第４導電層上に配置され、前記第４導電層と異なるグレインサイズを有する第５導電層と、
前記第５導電層上に配置され、前記第５導電層と異なるグレインサイズを有する第６導電層を含む請求項２に記載の太陽電池。 - 前記第１導電層のグレインサイズは前記第２導電層のグレインサイズより更に小さく、
前記第２導電層のグレインサイズは前記第３導電層のグレインサイズより更に大きい請求項１に記載の太陽電池。 - 前記第１導電層のグレインサイズ及び前記第２導電層のグレインサイズの比は、１：１．２５乃至１：２である請求項１に記載の太陽電池。
- 前記第１導電層のグレインサイズは前記第３導電層のグレインサイズに対応され、
前記第２導電層のグレインサイズは前記第４導電層のグレインサイズに対応される請求項２に記載の太陽電池。 - 前記第１導電層及び前記第３導電層のグレインサイズは１０ｎｍ乃至１５ｎｍであり、
前記第２導電層及び前記第４導電層のグレインサイズは２５ｎｍ乃至３０ｎｍである請求項６に記載の太陽電池。 - 前記第１導電層及び前記第３導電層の厚さは２０ｎｍ乃至３０ｎｍであり、
前記第２導電層及び前記第４導電層の厚さは５０ｎｍ乃至６０ｎｍであり、
前記後面電極層の厚さは５００ｎｍ乃至１５００ｎｍである請求項２に記載の太陽電池。 - 基板と、
前記基板上に配置される後面電極層と、
前記後面電極層上に配置される光吸収層と、
前記光吸収層上に配置される前面電極層と、を含み、
前記後面電極層は３つ以上の導電層を含み、
前記導電層のうち、互いに隣接する導電層は互いに異なるグレインサイズを有する太陽電池。 - 前記導電層の個数は１０個以下である請求項９に記載の太陽電池。
- 前記互いに隣接する導電層は、互いに異なる伝導性を有する請求項９に記載の太陽電池。
- 前記導電層は、
第１グレインサイズを有する多数個の第１導電層と、
前記第１グレインサイズと異なる第２グレインサイズを有する多数個の第２導電層と、であり、
前記第１導電層及び前記第２導電層は、互いに交代に積層される請求項９に記載の太陽電池。 - 前記第１導電層の厚さは３０ｎｍ乃至４０ｎｍであり、
前記第２導電層の厚さは５０ｎｍ乃至６０ｎｍであり、
前記後面電極層の厚さは５００ｎｍ乃至１５００ｎｍである請求項１２に記載の太陽電池。 - 基板上に後面電極層を形成する段階と、
前記後面電極層上に光吸収層を形成する段階と、
前記光吸収層上に前面電極層を形成する段階と、を含み、
前記後面電極層を形成する段階は、
前記基板上に第１電力を使用して第１導電層を形成する段階と、
前記第１導電層上に前記第１電力と異なる第２電力を使用して第２導電層を形成する段階と、
前記第２導電層上に前記第２電力と異なる第３電力を使用して第３導電層を形成する段階と、を含む太陽電池の製造方法。 - 前記第１導電層のグレインサイズは前記第２導電層のグレインサイズと異なり、
前記第２導電層のグレインサイズは前記第３導電層のグレインサイズと異なる請求項１４に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記後面電極層を形成する段階は、前記第３電力と異なる第４電力が使用され、第３導電層上に第４導電層を形成する段階を含む請求項１４に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記第１電力は前記第３電力に対応され、
前記第２電力は前記第４電力に対応される請求項１６に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記第１電力及び前記第３電力のは1ｋＷ乃至２ｋＷであり、
前記第２電力及び前記第４電力のは４ｋＷ乃至１０ｋＷである請求項１６に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記第１導電層を形成するためのターゲット、前記第２導電層を形成するためのターゲット及び前記第３導電層を形成するためのターゲットは、同じ物質を含む請求項１４に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記第１導電層、前記第２導電層及び前記第３導電層は、モリブデンを含む請求項１４に記載の太陽電池の製造方法。
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