JP2013506987A - 太陽光発電装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

太陽光発電装置及びその製造方法が開示される。太陽光発電装置は、基板、上記基板の上に配置される後面電極層、上記後面電極層の上に配置される光吸収層、及び上記光吸収層の上に配置される前面電極層を含み、上記後面電極層の外郭側面は上記光吸収層の外郭側面と互いに異なる平面に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光発電装置及びその製造方法に関するものである。
最近、エネルギー需要が増加するにつれて、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換させる太陽電池に対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型ウィンドウ層などを含む基板構造のｐｎヘテロ接合装置であるＣＩＧＳ系太陽電池が広く使われている。
このような太陽電池は基板の後面から順次に蒸着形成されるものであって、各層が部分的に蒸着水準が異なる領域が存在する。
これによって、太陽電池モジュールが外部と連結されて短絡される問題が発生することがあり、これは太陽電池の電気的特性を低下させることができる。
本発明は、基板のエッジ領域で漏洩電流（leakage current）を遮断して、向上した電気的な特性を有する太陽光発電装置及びその製造方法を提供することをその目的とする。
本発明の一実施形態に係る太陽光発電装置は、基板、上記基板の上に配置される後面電極層、上記後面電極層の上に配置される光吸収層、及び上記光吸収層の上に配置される前面電極層を含み、上記後面電極層の外郭側面は上記光吸収層の外郭側面と互いに異なる平面に配置される。
本発明の一実施形態に係る太陽光発電装置の製造方法は、基板の上に後面電極層を形成するステップ、上記後面電極層の上に光吸収層を形成するステップ、上記光吸収層の上に前面電極層を形成するステップ、上記後面電極層、上記光吸収層、及び上記前面電極層の外郭部分を１次除去するステップ、及び上記１次除去された後面電極層の外郭部分を２次除去するステップを含む。
本発明の実施形態に係る太陽光発電装置の製造方法は、基板の上に後面電極層を形成するステップ、上記後面電極層の上に光吸収層を形成するステップ、上記光吸収層の上に前面電極層を形成するステップ、上記光吸収層及び上記前面電極層の外郭部分を１次除去するステップ、及び上記後面電極層の外郭部分を２次除去するステップを含む。
本発明に係る太陽光発電装置は、後面電極層の外郭側面及び光吸収層の外郭側面を異なる平面に配置させる。上記後面電極層の外郭側面は内側に凹んだ構造を有する。これによって、後面電極層の外郭側面及び前面電極層の外郭側面の間の距離は凹んだだけ増加する。
したがって、本発明に係る太陽光発電装置は、後面電極層の外郭側面及び前面電極層の外郭側面の間のショートを防止することができる。また、実施形態に係る太陽光発電装置は、後面電極層の外郭側面及び前面電極層の外郭側面を通じて発生する漏洩電流を遮断することができる。
また、本発明に係る太陽光発電装置の製造方法は、外郭領域をレーザーを使用しないでパターニングすることができる。即ち、機械的なスクライビング及びエッチング工程だけでエッジ除去工程（edge deletion）が進行できる。
したがって、本発明に係る太陽光発電装置は容易に形成できる。
また、本発明に係る太陽光発電装置の製造方法は、外郭領域を１次パターニングし、追加的にエッチング液を使用して２次パターニングすることができる。これによって、外郭部分の不純物が除去され、不純物によるショートなどが防止できる。
したがって、本発明に係る太陽光発電装置は、後面電極層及び前面電極層でのショート及び漏洩電流などを防止することができる。したがって、本発明に係る太陽光発電装置は、向上した電気的な特性を有し、高い光−電変換効率を有することができる。
本発明の実施形態に係る太陽光発電装置を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ’に沿って切断した断面を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る太陽光発電装置の一製造方法を示す図である。 本発明の実施形態に係る太陽光発電装置の一製造方法を示す図である。 本発明の実施形態に係る太陽光発電装置の一製造方法を示す図である。 本発明の実施形態に係る太陽光発電装置の一製造方法を示す図である。 本発明の実施形態に係る太陽光発電装置の一製造方法を示す図である。 本発明の実施形態に係る太陽光発電装置の一製造方法を示す図である。 本発明の実施形態に係る太陽光発電装置の一製造方法を示す図である。 本発明の実施形態に係る太陽光発電装置の一製造方法を示す図である。 本発明の実施形態に係る太陽光発電装置の一製造方法を示す図である。 本発明の実施形態に係る太陽光発電装置の他の製造方法を示す図である。 本発明の実施形態に係る太陽光発電装置の他の製造方法を示す図である。
本発明を説明するに当たって、各基板、層、膜、または電極などが、各基板、層、膜、または電極などの“上（on）”に、または“下（under）”に形成されることと記載される場合において、“上（on）”と“下（under）”は、“直接（directly）”または“他の構成要素を介して（indirectly）”形成されることを全て含む。また、各構成要素の上または下に対する基準は、図面を基準として説明する。図面において、各構成要素のサイズは説明のために誇張することがあり、実際に適用されるサイズを意味するものではない。
図１は、本発明の実施形態に係る太陽光発電装置を示す平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ’に沿って切断した断面を示す断面図である。
図１及び図２を参照すると、実施形態に係る太陽光発電装置は、支持基板１００、後面電極層２００、光吸収層３００、バッファ層４００、高抵抗バッファ層５００、前面電極層６００、及び多数個の接続部７００を含む。
上記支持基板１００はプレート形状を有し、上記後面電極層２００、上記光吸収層３００、上記バッファ層４００、上記高抵抗バッファ層５００、上記前面電極層６００、及び上記接続部７００を支持する。
上記支持基板１００は絶縁体でありうる。上記支持基板１００は、ガラス基板、プラスチック基板、または金属基板でありうる。より詳しくは、上記支持基板１００はソーダライムグラス（soda lime glass）基板でありうる。上記支持基板１００は透明でありうる。上記支持基板１００はリジッドまたはフレキシブルである。
上記後面電極層２００は上記支持基板１００の上に配置される。上記後面電極層２００の外郭側面２０１は、上記支持基板１００の外郭に沿って延びる。即ち、上記後面電極層２００の外郭側面２０１は上記支持基板１００の外郭に対応する。
上記後面電極層２００の外郭側面２０１は、上記支持基板１００の外郭側面の内側に配置される。即ち、上記後面電極層２００の外郭側面２０１は、上記支持基板１００の外郭側面と異なる側面に配置される。また、上記後面電極層２００は、上記支持基板１００と段差を形成する。
上記後面電極層２００は平面視して、矩形状を有することができる。上記後面電極層２００は導電層である。上記後面電極層２００に使われる物質の例としては、モリブデンなどの金属が挙げられる。
また、上記後面電極層２００は２つ以上の層を含むことができる。この際、各々の層は同一な金属で形成されたり、互いに異なる金属で形成される。
上記後面電極層２００には第１貫通溝Ｐ１が形成される。上記第１貫通溝Ｐ１は上記支持基板１００の上面を露出するオープン領域である。上記第１貫通溝Ｐ１は平面視して、一方向に延びる形状を有することができる。
上記第１貫通溝Ｐ１の幅は、約８０μｍ乃至２００μｍでありうる。
上記第１貫通溝Ｐ１によって上記後面電極層２００は多数個の後面電極に区分される。即ち、上記第１貫通溝Ｐ１によって上記後面電極が定義される。
上記後面電極は上記第１貫通溝Ｐ１によって互いに離隔する。上記後面電極はストライプ形態に配置される。
これとは異なり、上記後面電極はマトリックス形態に配置されることもできる。この際、上記第１貫通溝Ｐ１は平面視して、格子形態に形成される。
上記光吸収層３００は上記後面電極層２００の上に配置される。上記光吸収層３００の外郭側面３０１は上記支持基板１００の外郭側面に対応する。即ち、上記光吸収層３００の外郭側面３０１は、上記支持基板１００の外郭側面に沿って延びる。
上記光吸収層３００の外郭側面３０１は、上記支持基板１００の外郭側面の内側に配置される。即ち、上記光吸収層３００の外郭側面３０１は、上記支持基板１００の外郭側面と異なる平面に配置される。
また、上記光吸収層３００の外郭側面３０１は、上記後面電極層２００の外郭側面２０１と異なる平面に配置される。より詳しくは、上記光吸収層３００の外郭側面３０１は、上記後面電極層２００の外郭側面２０１より外側に配置される。
これによって、上記光吸収層３００は上記後面電極層２００と段差を形成する。即ち、上記光吸収層３００は、上記後面電極層２００の上に覆った階段形状を有して積層される。即ち、上記光吸収層３００の外郭側面３０１及び上記支持基板１００の外郭側面の間の距離は上記後面電極層２００の外郭側面２０１及び上記支持基板１００の外郭側面の間の距離（Ｄ２）より小さい。
これによって、上記光吸収層３００及び上記支持基板１００の間にリセス２１０が形成される。また、上記光吸収層３００の外郭側面３０１及び上記後面電極層２００の外郭側面２０１は、約０．１ｍｍ乃至約１０ｍｍだけ互いに離隔する。
上記光吸収層３００は、上記後面電極層２００が配置される領域を覆う。即ち、上記光吸収層３００が配置される領域は、上記後面電極層２００が配置される領域より大きい。上記光吸収層３００の平面積は上記後面電極層２００の平面積より大きい。
上記光吸収層３００の外郭は上記後面電極層２００を囲む。即ち、上記後面電極層２００の外郭は、上記光吸収層３００の外郭の内側に配置される。上記光吸収層３００に含まれた物質は上記第１貫通溝Ｐ１に詰められる。
上記光吸収層３００は、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族系化合物を含むことができる。例えば、上記光吸収層３００は、銅−インジウム−ガリウム−セレナイド系（Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅ２；ＣＩＧＳ系）結晶構造、銅−インジウム−セレナイド系、または銅−ガリウム−セレナイド系結晶構造を有することができる。
上記光吸収層３００のエネルギーバンドギャップ（band gap）は約１ｅＶ乃至１．８ｅＶでありうる。
上記バッファ層４００は、上記光吸収層３００の上に配置される。上記バッファ層４００は、上記光吸収層３００と同一な平面形状を有する。上記バッファ層４００は硫化カドミウム（ＣｄＳ）を含み、上記バッファ層４００のエネルギーバンドギャップは約２．２ｅＶ乃至２．４ｅＶである。
上記高抵抗バッファ層５００は、上記バッファ層４００の上に配置される。上記高抵抗バッファ層５００は、上記光吸収層３００と同一な平面形状を有する。上記高抵抗バッファ層５００は、不純物がドーピングされていないジンクオキサイド（iＺｎＯ）を含む。
上記光吸収層３００、上記バッファ層４００、及び上記高抵抗バッファ層５００には、第２貫通溝Ｐ２が形成される。上記第２貫通溝Ｐ２は、上記光吸収層３００を貫通する。また、上記第２貫通溝Ｐ２は、上記後面電極層２００の上面を露出するオープン領域である。
上記第２貫通溝Ｐ２は、上記第１貫通溝Ｐ１に隣接して形成される。即ち、上記第２貫通溝Ｐ２の一部は平面視して、上記第１貫通溝Ｐ１の側面に形成される。
上記第２貫通溝Ｐ２の幅は、約８０μｍ乃至約２００μｍでありうる。
また、上記光吸収層３００は、上記第２貫通溝Ｐ２によって多数個の光吸収部を定義する。即ち、上記光吸収層３００は、上記第２貫通溝Ｐ２によって上記光吸収部に区分される。
上記バッファ層４００は、上記第２貫通溝Ｐ２によって多数個のバッファを定義する。即ち、上記バッファ層４００は、上記第２貫通溝Ｐ２によって上記バッファに区分される。
上記高抵抗バッファ層５００は、上記第２貫通溝Ｐ２によって多数個の高低項バッファを定義する。即ち、上記高抵抗バッファ層５００は、上記第２貫通溝Ｐ２によって上記高低項バッファに区分される。
上記前面電極層６００は、上記高抵抗バッファ層５００の上に配置される。上記前面電極層６００は、上記光吸収層３００に対応する平面形状を有することができる。
上記前面電極層６００の外郭側面６０１は、上記支持基板１００の外郭に対応する。即ち、上記前面電極層６００の外郭側面６０１は、上記支持基板１００の外郭側面に沿って延びる。
上記前面電極層６００の外郭側面６０１は、上記支持基板１００の外郭側面より内側に配置される。即ち、上記前面電極層６００の外郭側面６０１は、上記支持基板１００の外郭側面と異なる平面に配置される。
上記前面電極層６００の外郭側面６０１は、上記光吸収層３００の外郭側面３０１と同一な平面に配置される。即ち、上記前面電極層６００は平面視して、上記光吸収層３００と一致する。
これとは異なり、上記前面電極層６００の外郭側面６０１は、上記光吸収層３００の外郭側面３０１より内側に配置される。即ち、上記前面電極層６００は、上記光吸収層３００の上に段差を有して積層される。
上記前面電極層６００の外郭側面６０１は、上記後面電極層２００の外郭側面２０１と異なる平面に配置される。より詳しくは、上記前面電極層６００の外郭側面６０１は、上記後面電極層２００の外郭側面２０１より外側に配置される。
これによって、上記前面電極層６００の外郭側面６０１及び上記後面電極層２００の外郭側面２０１の間の距離（Ｗ１）は、約０．１ｍｍ乃至約１０ｍｍでありうる。
上記前面電極層６００は、上記後面電極層２００が配置される領域を覆うことができる。即ち、上記前面電極層６００が配置される領域は、上記後面電極層２００が配置される領域より大きい。上記前面電極層６００の平面積は、上記後面電極層２００の平面積より大きい。
上記前面電極層６００は透明で、導電層である。上記前面電極層６００は、導電性酸化物を含む。例えば、上記前面電極層６００は、ジンクオキサイド（zinc oxide）、インジウムチンオキサイド（induim tin oxide；ＩＴＯ）、またはインジウムジンクオキサイド（induim zinc oxide；ＩＺＯ）などを含むことができる。
また、上記酸化物は、アルミニウム（Ａｌ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、マグネシウム（Ｍｇ）、またはガリウム（Ｇａ）などの導電性ドーパントを含むことができる。より詳しくは、上記前面電極層６００は、アルミニウムがドーピングされたジンクオキサイド（Al doped zinc oxide；ＡＺＯ）、またはガリウムがドーピングされたジンクオキサイド（Ga doped zin coxide；ＧＺＯ）などを含むことができる。
上記光吸収層３００、上記バッファ層４００、上記高抵抗バッファ層５００、及び上記前面電極層６００には、第３貫通溝Ｐ３が形成される。上記第３貫通溝Ｐ３は、上記後面電極層２００の上面を露出するオープン領域である。例えば、上記第３貫通溝Ｐ３の幅は、約８０μｍ乃至約２００μｍでありうる。
上記第３貫通溝Ｐ３は、上記第２貫通溝Ｐ２に隣接する位置に形成される。より詳しくは、上記第３貫通溝Ｐ３は、上記第２貫通溝Ｐ２の側面に配置される。即ち、平面視して、上記第３貫通溝Ｐ３は上記第２貫通溝Ｐ２の側面に並んで配置される。
上記第３貫通溝Ｐ３によって、上記前面電極層６００は多数個の前面電極に区分される。即ち、上記前面電極は上記第３貫通溝Ｐ３によって定義される。
上記前面電極は、上記後面電極と対応する形状を有する。即ち、上記前面電極はストライプ形態に配置される。これとは異なり、上記前面電極はマトリックス形態に配置される。
また、上記第３貫通溝Ｐ３によって、多数個のセルＣ１、Ｃ２．．．が定義される。より詳しくは、上記第２貫通溝Ｐ２及び上記第３貫通溝Ｐ３によって上記セルが定義される。即ち、上記第２貫通溝Ｐ２及び上記第３貫通溝Ｐ３によって、実施形態に係る太陽光発電装置は、上記セルＣ１、Ｃ２．．．に区分される。
上記接続部７００は、上記第２貫通溝Ｐ２の内側に配置される。上記接続部７００は、上記前面電極層６００から下方に延びて、上記後面電極層２００に接続される。
したがって、上記接続部７００は互いに隣接するセルを連結する。より詳しくは、上記接続部７００は互いに隣接するセルに各々含まれた前面電極と後面電極を連結する。
上記接続部７００は上記前面電極層６００と一体形成される。即ち、上記接続部７００に使われる物質は、上記前面電極層６００に使われる物質と同一である。
実施形態に係る太陽光発電装置は、上記後面電極層２００の外郭側面２０１及び上記前面電極層６００の外郭側面６０１を異なる平面に配置させる。これによって、後面電極層２００の外郭側面２０１及び前面電極層６００の外郭側面６０１の間の距離が増加する。
即ち、上記後面電極層２００は、上記光吸収層３００と段差を形成する。これによって、上記後面電極層２００の外郭側面２０１及び上記光吸収層３００の外郭側面３０１の間の距離が増加するにつれて、上記後面電極層２００の外郭側面２０１及び上記前面電極層６００の外郭側面６０１の間の距離が増加する。
したがって、実施形態に係る太陽光発電装置は、後面電極層２００の外郭側面２０１及び前面電極層６００の外郭側面６０１の間のショートを防止することができる。また、実施形態に係る太陽光発電装置は、上記後面電極層２００の外郭側面２０１及び上記前面電極層６００の外郭側面６０１を通じて発生する漏洩電流を遮断することができる。
実施形態に係る太陽光発電装置は、上記後面電極層２００及び上記前面電極層６００でのショート及び漏洩電流などを防止することができる。したがって、実施形態に係る太陽光発電装置は、向上した電気的な特性を有し、高い光−電変換効率を有することができる。
図３乃至図１１は、本発明の実施形態に係る太陽光発電装置の一製造方法を示す図である。実施形態に係る太陽光発電装置の一製造方法に対する説明には、前述した太陽光発電装置に対する説明が本質的に結合できる。
図３を参照して、支持基板１００の上に後面電極層２００が形成される。
上記支持基板１００はガラス（glass）が使われ、セラミック基板、金属基板、またはポリマー基板なども使われる。
例えば、ガラス基板には、ソーダライムガラス（soda lime glass）または高変形点ソーダガラス（high strained point soda glass）を使用することができる。金属基板には、ステンレススチールまたはチタニウムを含む基板を使用することができる。ポリマー基板には、ポリイミド（polyimide）を使用することができる。
上記支持基板１００は透明でありうる。上記基板１００はリジッド（rigid）またはフレキシブル（flexible）である。
上記後面電極層２００は、金属などの導電体で形成される。
例えば、上記後面電極層２００は、モリブデン（Ｍｏ）をターゲットに使用してスパッタリング（sputtering）工程により形成される。
これは、モリブデン（Ｍｏ）が有する高い電気伝導度、光吸収層３００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。
上記後面電極層２００であるモリブデン（Ｍｏ）薄膜は、電極として比抵抗が低くなければならず、熱膨張係数の差によって剥離現状が生じないように基板１００への粘着性に優れなければならない。
一方、上記後面電極層２００を形成する物質は、これに限定されず、ナトリウム（Ｎａ）イオンがドーピングされたモリブデン（Ｍｏ）で形成されることもできる。
図示してはいないが、上記後面電極層２００は少なくとも１つ以上の層に形成される。上記後面電極層２００が複数個の層に形成される時、上記後面電極層２００をなす層は互いに異なる物質で形成される。
図４を参照して、上記後面電極層２００に第１貫通溝Ｐ１が形成され、上記後面電極層２００は相互分離できる。上記第１貫通溝Ｐ１は、上記基板１００の上面を選択的に露出させることができる。
例えば、上記第１貫通溝Ｐ１は機械的装置またはレーザー装置によってパターニングされる。上記第１貫通溝Ｐ１の幅は、約６０μｍ乃至約１００μｍでありうる。
上記第１貫通溝Ｐ１によって上記後面電極層２００はストライプ（stripe）形態またはマトリックス（matrix）形態に配置され、各々のセルに対応することができる。
一方、上記後面電極層２００は上記の形態に限定されず、多様な形態に形成される。
図５を参照して、上記後面電極層２００及び第１貫通溝Ｐ１の上に光吸収層３００が形成される。
上記光吸収層３００はI−III−VI族系化合物を含む。より詳しくは、上記光吸収層３００は、銅−インジウム−ガリウム−セレナイド系（Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅ２、ＣＩＧＳ系）化合物を含むことができる。
これとは異なり、上記光吸収層３００は、銅−インジウム−セレナイド系（ＣｕＩｎＳｅ２、ＣＩＳ系）化合物、または銅−ガリウム−セレナイド系（ＣｕＧａＳｅ２、ＣＧＳ系）化合物を含むことができる。
例えば、上記光吸収層３００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て、上記後面電極層２００の上にＣＩＧ系金属プリカーソル（precursor）膜が形成される。
以後、上記金属プリカーソル膜は、セレニゼーション（selenization）工程によりセレニウム（Ｓｅ）と反応してＣＩＧＳ系光吸収層が形成される。
また、上記光吸収層３００は、銅、インジウム、ガリウム、セレナイド（Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅ）を同時蒸着法（co-evaporation）により形成することもできる。
上記光吸収層３００は外部の光の入射を受けて、電気エネルギーに変換させる。上記光吸収層３００は光電効果によって光起電力を生成する。
図６を参照して、上記光吸収層３００の上にバッファ層４００及び高抵抗バッファ層５００が形成される。
上記バッファ層４００は、上記光吸収層３００の上に少なくとも１つ以上の層に形成される。上記バッファ層４００は、ＣＢＤ工程により硫化カドミウム（ＣｄＳ）が積層されて形成される。
上記バッファ層４００はｎ型半導体層であり、上記光吸収層３００はｐ型半導体層である。したがって、上記光吸収層３００及びバッファ層４００はｐｎ接合を形成する。
上記高抵抗バッファ層５００は、上記バッファ層４００の上に透明電極層で形成される。
例えば、上記高抵抗バッファ層５００は、ＩＴＯ、ＺｎＯ、及びｉ−ＺｎＯのうちのいずれか１つで形成される。
上記高抵抗バッファ層５００は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）をターゲットにしたスパッタリング工程を進行して、酸化亜鉛層で形成される。
上記バッファ層４００及び高抵抗バッファ層５００は、上記光吸収層３００と以後に形成された前面電極の間に配置される。
即ち、上記光吸収層３００と前面電極は、格子定数とエネルギーバンドギャップの差が大きいため、バンドギャップが２物質の中間に位置する上記バッファ層４００及び高抵抗バッファ層５００を挿入して良好な接合を形成することができる。
本実施形態では、２つのバッファ層４００を上記光吸収層３００の上に形成したが、これに限定されず、上記バッファ層４００は１つの層のみで形成される。
図７を参照して、上記高抵抗バッファ層５００、バッファ層４００、及び光吸収層３００を貫通する第２貫通溝Ｐ２が形成される。上記第２貫通溝Ｐ２は、上記後面電極層２００を選択的に露出させることができる。
上記第２貫通溝Ｐ２はチップ（Tip）のような機械的装置、またはレーザー装置により形成される。
上記第２貫通溝Ｐ２は、上記第１貫通溝Ｐ１に隣接して形成される。
例えば、上記第２貫通溝Ｐ２の幅は約６０μｍ乃至約１００μｍで、上記第２貫通溝Ｐ２と上記第１貫通溝Ｐ１とのギャップは約６０μｍ乃至約１００μｍでありうる。
図８を参照して、上記高抵抗バッファ層５００の上に透明な導電物質を積層して前面電極層６００が形成される。
上記前面電極層６００が形成される時、上記透明な導電物質が上記第２貫通溝Ｐ２にも蒸着されて接続配線７００を形成することができる。
上記前面電極層６００は、スパッタリング工程を進行してアルミニウム（Ａｌ）、またはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）でドーピングされた酸化亜鉛で形成される。
上記前面電極層６００は上記光吸収層３００とｐｎ接合を形成するウィンドウ（window）層であって、太陽電池の前面の透明電極の機能をするので、光透過率が高く、電気伝導性の良い酸化亜鉛（ＺｎＯ）で形成される。
したがって、上記酸化亜鉛にアルミニウムまたはアルミナをドーピングすることで、低い抵抗値を有する電極を形成することができる。
上記前面電極層６００である酸化亜鉛薄膜は、ＲＦスパッタリング方法によりＺｎＯターゲットを使用して蒸着する方法と、Ｚｎターゲットを用いた反応性スパッタリング、そして有機金属化学蒸着法等により形成される。
また、電気光学的特性に優れるＩＴＯ（Indium Thin Oxide）薄膜を酸化亜鉛薄膜の上に蒸着した二重構造を形成することもできる。
図９を参照して、前面電極層６００、高抵抗バッファ層５００、バッファ層４００、及び光吸収層３００を貫通する第３貫通溝Ｐ３が形成される。
上記第３貫通溝Ｐ３は、上記後面電極層２００を選択的に露出させることができる。上記第３貫通溝Ｐ３は、上記第２貫通溝Ｐ２と隣接するように形成される。
例えば、上記第３貫通溝Ｐ３の幅は約６０μｍ乃至約１００μｍで、上記第３貫通溝Ｐ３と上記第２貫通溝Ｐ２とのギャップは約６０μｍ乃至約１００μｍでありうる。
上記第３貫通溝Ｐ３はレーザー（laser）を照射（irradiate）したり、チップ（Tip）のような物理的な（mechanical）方法により形成することができる。
したがって、上記第３貫通溝Ｐ３によって、上記光吸収層３００、バッファ層４００、高抵抗バッファ層５００、及び前面電極層６００は、単位セル別に分離される。即ち、上記第３貫通溝Ｐ３によって各々のセルＣ１、Ｃ２．．．は互いに分離される。
そして、上記第３貫通溝Ｐ３によって、上記光吸収層３００、バッファ層４００、高抵抗バッファ層５００、及び前面電極層６００は、ストライプ形態またはマトリックス形態に配置される。
上記第３貫通溝Ｐ３は上記の形態に限定されず、多様な形態に形成される。この際、上記接続配線７００により各々のセルＣ１、Ｃ２は互いに連結できる。即ち、上記接続配線７００は、第２セルＣ２の後面電極と上記第２セルＣ２に隣接する上記第１セルＣ１の前面電極とを物理的、電気的に連結することができる。
図１０を参照すると、上記後面電極層２００、上記光吸収層３００、上記バッファ層４００、上記高抵抗バッファ層５００、及び上記前面電極層６００の外郭部分が１次除去される。これによって、上記後面電極層２００、上記光吸収層３００、上記バッファ層４００、上記高抵抗バッファ層５００、及び上記前面電極層６００の外郭に第１エッジパターンＰ４が形成される。
上記第１エッジパターンＰ４によって、上記支持基板１００の上面の一部１１０が露出する。上記第１エッジパターンＰ４は、上記支持基板１００の外郭に沿って延びる。より詳しくは、上記第１エッジパターンＰ４は閉ループ形状を有することができる。上記第１エッジパターンＰ４の幅は１cm乃至約１０cmでありうる。
上記第１エッジパターンＰ４は、チップなどの機械的なスクライビング工程、またはレーザーによって形成される。特に、上記後面電極層２００の外郭部分を除去する時はレーザーが使われる。
上記１次除去工程により形成された上記後面電極層２００、上記光吸収層３００、上記バッファ層４００、上記高抵抗バッファ層５００、及び上記前面電極層６００の側面は、上記支持基板１００の上面に対して垂直でありうる。
また、上記１次除去工程により形成された上記後面電極層２００、上記光吸収層３００、上記バッファ層４００、上記高抵抗バッファ層５００、及び上記前面電極層６００の側面は互いに同一な平面に配置され、均一な表面を有することができる。
上記後面電極層２００、上記光吸収層３００、上記バッファ層４００、上記高抵抗バッファ層５００、及び上記前面電極層６００の外郭部分は均一に蒸着できない場合がある。この際、上記１次除去工程で、不均一な部分が一括的に除去され、実施形態に係る太陽光発電装置の性能が全体的に向上することができる。
図１１を参照して、上記後面電極層２００の外郭部分は２次除去される。これによって、上記後面電極層２００の外郭に第２エッジパターン２１０が形成される。上記第２エッジパターン２１０は、上記光吸収層３００及び上記支持基板１００の間に形成されるリセス２１０である。
上記２次除去工程はエッチング工程でありうる。より詳しくは、上記後面電極層２００の外郭部分は湿式エッチング工程により２次除去される。より詳しくは、上記２次除去工程で、上記後面電極層２００を選択的にエッチングできるエッチング液が使われる。上記エッチング液は、燐酸、窒酸、及び酢酸を含むエッチャント、または過酸化水素エッチャントを含むことができる。
より詳しくは、上記２次除去工程は、上記エッチング液が上記後面電極層２００の外郭部分に噴射されて進行される。例えば、上記エッチング液を噴射するノズル及び上記噴射されたエッチング液及び副産物を吸入するバキュームを含むエッチング装置によって、上記後面電極層２００の外郭部分が除去される。
より詳しくは、上記ノズルは上記後面電極層２００の外郭部分に沿って移動しながら、上記後面電極層２００の外郭部分に上記エッチング液を噴射する。上記バキュームは、上記ノズルによって噴射されたエッチング液及び上記エッチング工程の副産物を吸入する。上記バキュームは、上記ノズルと共に移動できる。
上記後面電極層２００の外郭部分は浸漬法により２次除去される。即ち、上記エッチング液が詰められたバスに上記１次除去された後面電極層２００の外郭部分がディッピングされる。
即ち、上記支持基板１００が起立した状態で、上記支持基板１００の外郭部分のみ上記エッチング液に漬けられる。このような方式により上記支持基板１００の外郭部分の４個の辺が回りながら上記エッチング液に漬けられる。
これによって、上記第２エッジパターン２１０の幅（Ｄ２）は上記第１エッジパターンＰ４の幅（Ｄ１）より大きい。即ち、上記後面電極層２００の外郭側面２０１は、上記光吸収層３００の外郭側面３０１を基準として内側に凹んだ形状を有する。
このように、上記２次除去工程はエッチング工程を含むので、上記１次除去工程で発生する副産物も効率良く除去される。即ち、機械的なスクライビングまたはレーザー工程により発生するパーティクルなどの副産物が除去される。したがって、実施形態に係る太陽光発電装置は、上記副産物によるショートを防止することができる。
また、上記後面電極層２００の外郭側面２０１は、上記光吸収層３００の外郭側面３０１に対して凹んだ構造を有するので、上記後面電極層２００の外郭側面２０１及び上記前面電極層６００の外郭側面６０１の間の距離が増加する。
したがって、実施形態に係る太陽光発電装置の製造方法は、上記前面電極層６００と後面電極層２００との電気的な連結を防止することができる。特に、上記光吸収層３００の外郭側面３０１及び上記支持基板１００の露出した上面に残っているパーティクルを追加的に除去することによって、上記太陽光発電装置の外郭部分での電気的な短絡が防止され、絶縁性が確保される。
図１２及び図１３は、本発明の実施形態に係る太陽光発電装置の他の製造方法を示す図である。本製造方法に対する説明には、変更された部分を除いて、前述した太陽光発電装置に対する説明及びその製造方法に対する説明が本質的に結合できる。
図１２を参照すると、支持基板１００の上に後面電極層２００、光吸収層３００、バッファ層４００、高抵抗バッファ層５００、及び前面電極層６００が順次に形成される。
以後、上記光吸収層３００、上記バッファ層４００、上記高抵抗バッファ層５００、及び上記前面電極層６００の外郭部分は１次除去される。これによって、第１エッジパターンＰ４が形成される。上記１次除去工程はチップなどの機械的な方式により進行される。
上記光吸収層３００、上記バッファ層４００、上記高抵抗バッファ層５００、及び上記前面電極層６００は、結晶構造を有することができるので、機械的な方式により効果的に除去される。
上記後面電極層２００は金属で形成されるので、上記１次除去工程では除去されずに残っている。
図１３を参照すると、上記１次除去工程後、上記後面電極層２００の外郭部分は前述した製造方法で説明したエッチング工程により２次除去される。
この際、上記２次除去工程の条件が調節されて、上記２次工程を経た後面電極層２００の外郭側面２０１は、上記光吸収層３００の外郭側面３０１に対して凹んだ構造を有することができる。即ち、エッチング工程条件によって、上記後面電極層２００の外郭部分は上記第１エッジパターンＰ４より多く除去されて第２エッジパターン２１０が形成される。
本製造方法ではレーザーを使用せずに上記第１エッジパターンＰ４及び上記第２エッジパターン２１０が形成される。特に、本製造方法はレーザーを使用せずにショートが防止され、向上した光−電変換効率を有する太陽光発電装置を提供することができる。
以上、実施形態に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれ、必ず１つの実施形態のみに限定されるものではない。延いては、各実施形態で例示された特徴、構造、効果などは、実施形態が属する分野の通常の知識を有する者により他の実施形態に対しても組合または変形されて実施可能である。したがって、このような組合と変形に関連した内容は本発明の範囲に含まれることと解釈されるべきである。
以上、本発明を好ましい実施形態をもとに説明したが、これは単なる例示であり、本発明を限定するのでない。本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、多様な変形及び応用が可能であることが同業者にとって明らかである。例えば、実施形態に具体的に表れた各構成要素は変形して実施することができ、このような変形及び応用にかかわる差異点も、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解釈されるべきである。
本発明に係る太陽光発電装置は、太陽光発電分野に用いられる。

Claims (17)

  1. 基板と、
    前記基板の上に配置される後面電極層と、
    前記後面電極層の上に配置される光吸収層と、
    前記光吸収層の上に配置される前面電極層と、を含み、
    前記後面電極層の外郭側面は前記光吸収層の外郭側面と互いに異なる平面に配置されることを特徴とする、太陽光発電装置。
  2. 前記前面電極層の外郭側面は、前記後面電極層の外郭側面と互いに異なる側面に配置され、
    前記光吸収層の外郭側面は前記前面電極層の外郭側面と同一な平面に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の太陽光発電装置。
  3. 前記光吸収層の外郭側面は前記後面電極層の外郭側面より更に外郭に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の太陽光発電装置。
  4. 前記光吸収層の外郭側面及び前記後面電極層の外郭側面の間の距離は約０．１ｍｍ乃至約１０ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載の太陽光発電装置。
  5. 前記光吸収層の外郭側面は前記後面電極層の周囲を囲むことを特徴とする、請求項１に記載の太陽光発電装置。
  6. 前記光吸収層の平面積は前記後面電極層の平面積より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の太陽光発電装置。
  7. 前記光吸収層の外郭側面及び前記後面電極層の外郭側面は前記基板の外郭に対応することを特徴とする、請求項１に記載の太陽光発電装置。
  8. 前記後面電極層には第１方向に延びる多数個の第１貫通溝が形成され、
    前記光吸収層には前記第１貫通溝に各々隣接する多数個の第２貫通溝が形成され、
    前記前面電極層には前記第２貫通溝に各々隣接する多数個の第３貫通溝が形成されることを特徴とする、請求項１に記載の太陽光発電装置。
  9. 基板の上に後面電極層を形成するステップと、
    前記後面電極層の上に光吸収層を形成するステップと、
    前記光吸収層の上に前面電極層を形成するステップと、
    前記後面電極層、前記光吸収層、及び前記前面電極層の外郭部分を１次除去するステップと、
    前記１次除去された後面電極層の外郭部分を２次除去するステップと、
    を含むことを特徴とする、太陽光発電装置の製造方法。
  10. 前記２次除去ステップ後、前記光吸収層の外郭側面は、前記後面電極層の外郭側面と互いに異なる平面に配置されることを特徴とする、請求項９に記載の太陽光発電装置の製造方法。
  11. 前記１次除去された後面電極層の外郭部分は、エッチング工程によりエッチングされることを特徴とする、請求項９に記載の太陽光発電装置の製造方法。
  12. 前記２次除去ステップで、
    前記１次除去された後面電極層の外郭部分にエッチング液を噴射するノズル及び前記ノズルから噴射されたエッチング液を吸入するバキュームを含むエッチング装置が使われることを特徴とする、請求項９に記載の太陽光発電装置の製造方法。
  13. 基板の上に後面電極層を形成するステップと、
    前記後面電極層の上に光吸収層を形成するステップと、
    前記光吸収層の上に前面電極層を形成するステップと、
    前記光吸収層及び前記前面電極層の外郭部分を１次除去するステップと、
    前記後面電極層の外郭部分を２次除去するステップと、
    を含むことを特徴とする、太陽光発電装置の製造方法。
  14. 前記２次除去ステップの後、前記光吸収層の外郭側面は前記後面電極層の外郭側面と互いに異なる平面に配置されることを特徴とする、請求項１３に記載の太陽光発電装置の製造方法。
  15. 前記１次除去するステップで、前記光吸収層及び前記前面電極層は機械的な方法によりパターニングされることを特徴とする、請求項１３に記載の太陽光発電装置の製造方法。
  16. 前記２次除去するステップで、前記後面電極層は湿式エッチング工程によりパターニングされることを特徴とする、請求項１５に記載の太陽光発電装置の製造方法。
  17. 前記２次除去ステップで、前記基板は起立した状態で、前記基板の外郭部分がエッチング液に浸漬されることを特徴とする、請求項１３に記載の太陽光発電装置の製造方法。
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