JP2013522926A - 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、支持基板、前記支持基板の上に配置され、互いに離隔する第１裏面電極及び第２裏面電極、前記第１裏面電極の上に配置される光吸収部、前記光吸収部の上に配置される第１バッファ、前記第１バッファの上に配置される第２バッファ、前記第１バッファから延びて、前記光吸収部の側面に配置される第１バリアー膜、及び前記第１バリアー膜から延びて、前記第２裏面電極の上面に配置される第１ダミー部を含む。
【選択図】図２
【選択図】図２
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、エネルギーの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、金属裏面電極層、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。
本発明の目的は、漏洩電流を抑制し、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にある。
本発明に従う太陽光発電装置は、支持基板、前記支持基板の上に配置され、互いに離隔する第１裏面電極及び第２裏面電極、前記第１裏面電極の上に配置される光吸収部、前記光吸収部の上に配置される第１バッファ、前記第１バッファの上に配置される第２バッファ、前記第１バッファから延びて、前記光吸収部の側面に配置される第１バリアー膜、及び前記第１バリアー膜から延びて、前記第２裏面電極の上面に配置される第１ダミー部を含む。
本発明に従う太陽光発電装置は、支持基板、前記支持基板の上に配置される裏面電極層、前記裏面電極層の上に配置され、貫通溝が形成される光吸収層、前記光吸収層の上面、前記貫通溝の内側面、及び前記貫通溝の底面に配置される第１バッファ層、前記第１バッファ層の上に配置される第２バッファ層、及び前記第２バッファ層の上に配置されるウィンドウ層を含む。
本発明に従う太陽光発電装置の製造方法は、支持基板の上に裏面電極層を形成するステップ、前記裏面電極層の上に光吸収層を形成するステップ、前記光吸収層に貫通溝を形成するステップ、前記光吸収層の上面、前記貫通溝の内側面、及び前記貫通溝の底面に第１バッファ層を形成するステップ、前記第１バッファ層の上に第２バッファ層を形成するステップ、及び前記第２バッファ層の上にウィンドウ層を形成するステップを含む。
本発明に従う太陽光発電装置は、第１バリアー膜を含む。前記第１バリアー膜により、光吸収部の側面が絶縁できる。これによって、実施形態に係る太陽光発電装置は、光吸収部の側面を通じて漏洩される電流を防止することができる。
特に、前記第１バリアー膜は硫化カドミウムで形成され、これによって、前記第１バリアー膜は高い抵抗を有する。したがって、前記第１バリアー膜は、効率良く漏洩電流を防止することができる。
また、前記第１ダミー部は薄い厚さを有するので、ウィンドウから延びる接続部はトンネリング効果によって、第２裏面電極に容易に接続できる。即ち、接続部は、ダミー部を通じて第２裏面電極に接続される時、ダミー部は薄い厚さを有するので、実施形態に係る太陽光発電装置は、トンネリング効果により電力損失を減少させる。
また、前記光吸収部の側面には前記第２バッファから延びる第２バリアー膜が配置される。これによって、前記第２バリアー膜により前記光吸収部の側面の絶縁はより強化できる。
また、前記第２バリアー膜の厚さは、前記第２バッファの厚さより厚いことがある。これによって、前記第２バリアー膜により、前記光吸収部の側面の絶縁はより強化できる。
したがって、本発明に係る太陽光発電装置は、漏洩電流を防止し、向上した発電効率を有する。
本発明を説明するに当たって、各基板、膜、電極、溝、または層などが、各基板、電極、膜、溝、または層などの“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’線に沿って切断した断面を示す断面図である。
図１乃至図２を参照すると、太陽光発電装置は、支持基板１００、裏面電極層２００、光吸収層３１０、下部バッファ層３２０、上部バッファ層３３０、第１バリアー膜３２３、ウィンドウ層４００、及び接続部５００を含む。
前記支持基板１００はプレート形状を有し、前記裏面電極層２００、前記光吸収層３１０、前記下部バッファ層３２０、前記上部バッファ層３３０、前記ウィンドウ層４００、及び前記接続部５００を支持する。
前記支持基板１００は、絶縁体でありうる。前記支持基板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、前記支持基板１００は、ソーダライムガラス（soda lime glass）基板でありうる。前記支持基板１００は、透明でありえる。前記支持基板１００は、リジッドまたはフレキシブルである。
前記裏面電極層２００は、前記支持基板１００の上に配置される。前記裏面電極層２００は、導電層である。前記裏面電極層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、前記裏面電極層２００は、２つ以上の層を含むことができる。この際、各々の層は同一の金属で形成されたり、互いに異なる金属で形成される。
前記裏面電極層２００には、第１貫通溝ＴＨ１が形成される。前記第１貫通溝ＴＨ１は、前記支持基板１００の上面を露出するオープン領域である。前記第１貫通溝ＴＨ１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。
前記第１貫通溝ＴＨ１の幅は、約８０μｍ乃至２００μｍでありうる。
前記第１貫通溝ＴＨ１によって、前記裏面電極層２００は、多数個の裏面電極２１０、２２０．．．に区分される。即ち、前記第１貫通溝ＴＨ１によって、前記裏面電極２１０、２２０．．．が定義される。図２では、前記裏面電極２１０、２２０．．．のうち、第１裏面電極２１０及び第２裏面電極２２０が図示される。
前記裏面電極２１０、２２０．．．は、前記第１貫通溝ＴＨ１によって互いに離隔する。前記裏面電極２１０、２２０．．．は、ストライプ形態に配置される。
これとは異なり、前記裏面電極２１０、２２０．．．は、マトリックス形態に配置される。この際、前記第１貫通溝ＴＨ１は平面視して、格子形態に形成される。
前記光吸収層３１０は、前記裏面電極層２００の上に配置される。また、前記光吸収層３１０に含まれた物質は、前記第１貫通溝ＴＨ１に詰められる。
前記光吸収層３１０は、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族系化合物を含む。例えば、前記光吸収層３１０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。
前記光吸収層３１０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。
前記光吸収層３１０には、第２貫通溝ＴＨ２が形成される。前記第２貫通溝ＴＨ２は、前記光吸収層３１０を貫通する。また、前記第２貫通溝ＴＨ２は、前記裏面電極層２００の上面を露出するオープン領域である。
前記第２貫通溝ＴＨ２は、前記第１貫通溝ＴＨ１に隣接して形成される。即ち、前記第２貫通溝ＴＨ２の一部は平面視して、前記第１貫通溝ＴＨ１の傍らに形成される。
前記第２貫通溝ＴＨ２の幅は、約８０μｍ乃至約２００μｍでありうる。
また、前記光吸収層３１０は、前記第２貫通溝ＴＨ２によって、多数個の光吸収部３１１、３１２．．．を定義する。即ち、前記光吸収層３１０は、前記第２貫通溝ＴＨ２により前記光吸収部３１１、３１２．．．に区分される。
前記下部バッファ層３２０は、前記光吸収層３１０の上及び前記第２貫通溝ＴＨ２の内側に配置される。前記下部バッファ層３２０は、硫化カドミウム（ＣｄＳ）を含み、前記下部バッファ層３２０のエネルギーバンドギャップは、約２．２ｅＶ乃至２．４ｅＶである。前記下部バッファ層３２０は、高い抵抗を有する。例えば、前記下部バッファ層３２０は、前記上部バッファ層３３０及び前記ウィンドウ層４００より高い抵抗を有することができる。
前記上部バッファ層３３０は、前記下部バッファ層３２０の上に配置される。また、前記上部バッファ層３３０は、前記第２貫通溝ＴＨ２の内側にも配置される。前記上部バッファ層３３０は、ガリウムがドーピングされたジンクオキサイド（Ga doped ZnO）、またはガリウムがドーピングされたチンオキサイド（Ga doped SnO）を含む。前記上部バッファ層３３０のエネルギーバンドギャップは、約３．１ｅＶ乃至３．３ｅＶである。
これとは異なり、前記上部バッファ層３３０は、不純物がドーピングされていないジンクオキサイドを含むことができる。
これによって、前記上部バッファ層３３０は、非常に低い抵抗を有する。例えば、前記上部バッファ層３３０は、前記ウィンドウ層４００に対応する抵抗を有したり、前記ウィンドウ層４００より低い抵抗を有することができる。
前記ウィンドウ層４００は、前記上部バッファ層３３０の上に配置される。前記ウィンドウ層４００は、透明で、導電層である。前記ウィンドウ層４００に使われる物質の例としては、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 ZnO；ＡＺＯ）などが挙げられる。
前記下部バッファ層３２０、前記上部バッファ層３３０、及び前記ウィンドウ層４００には、第３貫通溝ＴＨ３が形成される。前記第３貫通溝ＴＨ３は、前記裏面電極層２００の上面を露出するオープン領域である。例えば、前記第３貫通溝ＴＨ３の幅は、約８０μｍ乃至約２００μｍでありうる。
前記第３貫通溝ＴＨ３は、前記第２貫通溝ＴＨ２に隣接する位置に形成される。より詳しくは、前記第３貫通溝ＴＨ３は、前記第２貫通溝ＴＨ２の傍らに配置される。即ち、平面視して、前記第３貫通溝ＴＨ３は、前記第２貫通溝ＴＨ２の傍らに並べて配置される。
前記下部バッファ層３２０は、前記第３貫通溝ＴＨ３によって、多数個の下部バッファ３２１、３２２．．．、第１バリアー膜３２３、及び第１ダミー部３２４に区分される。
同様に、前記上部バッファ層３３０は、前記第３貫通溝ＴＨ３によって、多数個の上部バッファ３３１、３３２．．．、前記第２バリアー膜３３３、及び第２ダミー部３３４に区分される。
前記第１バリアー膜３２３は、前記第１光吸収部３１１の上に配置される第１下部バッファ３２１から延びて、前記第１光吸収部３１１の側面に配置される。前記第１バリアー膜３２３は、前記第１下部バッファ３２１と一体形成され、前記第１光吸収部３１１の側面と前記第２バリアー膜３３３との間に介される。
前記第１ダミー部３２４は、前記第１バリアー膜３２３から前記裏面電極層２００の上面に沿って延びる。より詳しくは、前記第１ダミー部３２４は、前記バリアー膜から延びて、第２裏面電極２２０の上面に接触する。前記第１ダミー部３２４は、前記第１バリアー膜３２３と一体形成される。前記第１ダミー部３２４は、前記第２貫通溝ＴＨ２の底面の全体を覆う。
前記第２バリアー膜３３３は、前記第１下部バッファ３２１の上に配置される第１上部バッファ３３１から延びて、前記第１バリアー膜３２３の上に配置される。前記第２バリアー膜３３３は、前記第１上部バッファ３３１と一体形成され、前記第１バリアー膜３２３と前記接続部５００との間に介される。
前記第２バリアー膜３３３は、前記第１上部バッファ３３１のように低い抵抗を有する。
前記第２ダミー部３３４は、前記第２バリアー膜３３３から前記裏面電極層２００の上面に沿って延びる。より詳しくは、前記第２ダミー部３３４は、前記第２バリアー膜３３３から延びて、第１ダミー部３２４の上面に接触する。前記第２ダミー部３３４は、前記第２バリアー膜３３３と一体形成される。
前記第１バリアー膜３２３は、前記下部バッファ３２１、３２２．．．から延びて、前記光吸収部３１１、３１２．．．の側面に配置される。また、前記第２バリアー膜３３３も同様に、前記上部バッファ３３１、３３２．．．から延びて、前記光吸収部３１１、３１２．．．側面に配置される。
前記第１ダミー部３２４は、前記第１バリアー膜３２３から前記裏面電極層２００の上面に沿って延びる。また、前記第２ダミー部３３４は、前記第２バリアー膜３３３から延びて、前記第１ダミー部３２４の上に配置される。前記第１ダミー部３２４は、前記第２貫通溝ＴＨ２の底面の全体を覆う。前記第１ダミー部３２４は、薄い厚さを有する。例えば、前記第１ダミー部３２４の厚さ（Ｔ）は、約１ｎｍ乃至約８０ｎｍでありうる。より詳しくは、前記第１ダミー部３２４の厚さは、約１ｎｍ乃至約３０ｎｍでありうる。
また、前記第３貫通溝ＴＨ３によって、前記ウィンドウ層４００は、多数個のウィンドウ４１０、４２０．．．に区分される。即ち、前記ウィンドウ４１０、４２０．．．は、前記第３貫通溝ＴＨ３によって定義される。
前記ウィンドウ４１０、４２０．．．は、前記裏面電極２１０、２２０．．．と対応する形状を有する。即ち、前記ウィンドウ４１０、４２０．．．は、ストライプ形態に配置される。これとは異なり、前記ウィンドウ４１０、４２０．．．は、マトリックス形態に配置される。
また、前記第３貫通溝ＴＨ３によって、多数個のセルＣ１，Ｃ２．．．が定義される。より詳しくは、前記第２貫通溝ＴＨ２及び前記第３貫通溝ＴＨ３によって、前記セルＣ１，Ｃ２．．．が定義される。即ち、前記第２貫通溝ＴＨ２及び前記第３貫通溝ＴＨ３によって、実施形態に係る太陽光発電装置は、前記セルＣ１，Ｃ２．．．に区分される。
即ち、実施形態に係る太陽光発電装置は、多数個のセルＣ１，Ｃ２．．．を含む。例えば、実施形態に係る太陽光発電装置は、支持基板１００の上に配置される第１セルＣ１及び第２セルＣ２を含む。
前記第１セルＣ１は、前記第１裏面電極２１０、前記第１光吸収部３１１、前記第１下部バッファ３２１、前記第１上部バッファ３３１、及び前記第１ウィンドウ４１０を含む。
前記第１裏面電極２１０は、前記支持基板１００の上に配置され、前記第１光吸収部３１１、前記第１下部バッファ３２１、及び前記第１上部バッファ３３１は、前記第１裏面電極２１０の上に順次に積層して配置される。前記第１ウィンドウ４１０は、前記第１上部バッファ３３１の上に配置される。
即ち、前記第１裏面電極２１０及び前記第１ウィンドウ４１０は、前記第１光吸収部３１１を挟んで互いに対向する。
図示してはいないが、前記第１光吸収部３１１及び前記第１ウィンドウ４１０は、前記第１裏面電極２１０の上面の一部が露出しながら前記第１裏面電極２１０を覆う。
前記第２セルＣ２は、前記第１セルＣ１に隣接して前記支持基板１００の上に配置される。前記第２セルＣ２は、前記第２裏面電極２２０、前記第２光吸収部３１２、前記第２下部バッファ３２２、前記第２上部バッファ３３２、及び前記第２ウィンドウ４２０を含む。
前記第２裏面電極２２０は、前記第１裏面電極２１０に離隔して前記支持基板１００の上に配置される。前記第２光吸収部３１２は、前記第１光吸収部３１１に離隔して前記第２裏面電極２２０の上に配置される。前記第２ウィンドウ４２０は、前記第１ウィンドウ４１０に離隔して前記第２上部バッファ３３２の上に配置される。
前記第２光吸収部３１２及び前記第２ウィンドウ４２０は、前記第２裏面電極２２０の上面の一部が露出しながら前記第２裏面電極２２０を覆う。
前記接続部５００は、前記第２貫通溝ＴＨ２の内側に配置される。また、前記接続部５００は、前記第１ダミー部３２４の上に配置される。
前記接続部５００は、前記ウィンドウ層４００から下方に延びて、前記裏面電極層２００に接続される。例えば、前記接続部５００は、前記第１ウィンドウ４１０から下方に延びて、前記第２裏面電極２２０に接続される。
この際、前記接続部５００、前記第２ダミー部３３４、及び前記第２裏面電極２２０は、低い抵抗を有し、前記第１ダミー部３２４は、薄い厚さを有するので、前記第２ダミー部３３４及び前記第２裏面電極２２０の間でトンネリング現象が発生する。これによって、前記第２ダミー部３３４及び前記第２裏面電極２２０の間に容易に電流が流れるようになる。
したがって、前記接続部５００は、互いに隣接するセルＣ１，Ｃ２．．．に各々含まれたウィンドウと裏面電極とを容易に連結する。即ち、前記接続部５００は、前記第１ウィンドウ４１０及び前記第２裏面電極２２０を連結する。
前記接続部５００は、前記ウィンドウ４１０、４２０．．．と一体形成される。即ち、前記接続部５００に使われる物質は、前記ウィンドウ層４００に使われる物質と同一である。
前記第１バリアー膜３２３は、前記光吸収部３１１、３１２．．．の側面を絶縁する。即ち、前記第１バリアー膜３２３は、前記光吸収部３１１、３１２．．．及び前記接続部５００の間に各々介される。これによって、前記第１バリアー膜３２３は、前記光吸収部３１１、３１２の側面への漏洩電流を遮断することができる。例えば、前記第１バリアー膜３２３は、前記接続部５００から前記第１光吸収部３１１の側面を通過して、前記第１裏面電極２１０に電流が漏洩する現象を防止することができる。
即ち、前記第１バリアー膜３２３は、抵抗の高い光吸収部３１１、３１２．．．及び抵抗の低い第２バリアー膜３３３の間に介されるので、前記第１バリアー膜３２３でトンネリング現象が発生しない。これによって、前記第１バリアー膜３２３は、前記光吸収部３１１、３１２．．．の側面の抵抗を増加させる。
また、前記漏洩電流を遮断するために、前記第１貫通溝ＴＨ１の幅が増加する必要がない。即ち、前記第１貫通溝ＴＨ１の幅が減少しても、前記第１バリアー膜３２３によって、前記漏洩電流が効率良く遮断できる。
これによって、前記第１貫通溝ＴＨ１の幅は減少し、実施形態に係る太陽光発電装置は、電力生産が不能なデッドゾーン（dead zone）を減らすことができる。
また、前記第１ダミー部３２４は薄い厚さを有するので、前記接続部５００及び前記裏面電極層２００の間の接続特性を減少させない。例えば、前記第１ダミー部３２４は、約８０ｎｍ以下であるので、前記接続部５００及び前記裏面電極層２００の間の抵抗を増加させない。
したがって、実施形態に係る太陽光発電装置は、セル間の接続特性を向上させ、向上した発電効率を有する。
図３乃至図６は、本発明の実施形態に係る太陽光発電装置の製造方法を示す断面図である。本製造方法に関する説明は、前述した太陽光発電装置に対する説明を参考する。
図３を参照すると、支持基板１００の上に裏面電極層２００が形成され、前記裏面電極層２００は、パターニングされて第１貫通溝ＴＨ１が形成される。これによって、前記基板の上に多数個の裏面電極２１０、２２０．．．が形成される。前記裏面電極層２００は、レーザーによりパターニングされる。
前記第１貫通溝ＴＨ１は、前記支持基板１００の上面を露出し、約８０μｍ乃至約２００μｍの幅を有することができる。
また、前記支持基板１００及び前記裏面電極層２００の間に拡散防止膜などの追加的な層が介され、この際、前記第１貫通溝ＴＨ１は、前記追加的な層の上面を露出するようになる。
図４を参照すると、前記裏面電極層２００の上に光吸収層３１０が形成される。
前記光吸収層３１０は、スパッタリング工程または蒸発法等により形成される。
例えば、前記光吸収層３１０を形成するために、銅、インジウム、ガリウム、セレニウムを同時または区分して蒸発させながら銅−インジウム−ガリウム−セレナイド系（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２；ＣＩＧＳ系）の光吸収層３１０を形成する方法と、金属プリカーサ膜を形成させた後、セレン化（Selenization）工程により形成させる方法が幅広く使われている。
金属プリカーサ膜を形成させた後、セレン化することを細分化すれば、銅ターゲット、インジウムターゲット、ガリウムターゲットを使用するスパッタリング工程により、前記裏面電極層２００の上に金属プリカーサ膜が形成される。
以後、前記金属プリカーサ膜は、セレン化（selenization）工程により銅−インジウム−ガリウム−セレナイド系（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２；ＣＩＧＳ系）の光吸収層３１０が形成される。
これとは異なり、前記銅ターゲット、インジウムターゲット、ガリウムターゲットを使用するスパッタリング工程及び前記セレン化工程は同時に進行できる。
これとは異なり、銅ターゲット及びインジウムターゲットのみを使用したり、銅ターゲット及びガリウムターゲットを使用するスパッタリング工程及びセレン化工程によりＣＩＳ系またはＣＩＧ系光吸収層３１０が形成される。
以後、前記光吸収層３１０の一部が除去されて第２貫通溝ＴＨ２が形成される。
前記第２貫通溝ＴＨ２は、チップなどの機械的な装置またはレーザー装置などにより形成される。
例えば、約４０μｍ乃至約１８０μｍの幅を有するチップによって、前記光吸収層３１０及び前記下部バッファ層３２０はパターニングできる。また、前記第２貫通溝ＴＨ２は、約２００乃至６００ｎｍの波長を有するレーザーにより形成される。
この際、前記第２貫通溝ＴＨ２の幅は、約１００μｍ乃至約２００μｍでありうる。また、前記第２貫通溝ＴＨ２は、前記裏面電極層２００の上面の一部を露出するように形成される。
図５を参照すると、前記光吸収層３１０の上及び前記第２貫通溝ＴＨ２の内側に、硫化カドミウムがスパッタリング工程または溶液成長法（chemical bath depositon；ＣＢＤ）などにより蒸着され、前記下部バッファ層３２０が形成される。
以後、前記下部バッファ層３２０の上にジンクオキサイドがスパッタリング工程などにより蒸着され、前記上部バッファ層３３０が形成される。
前記下部バッファ層３２０は、低い厚さで蒸着される。例えば、前記下部バッファ層３２０の厚さは、約１ｎｍ乃至約８０ｎｍである。
また、前記下部バッファ層３２０及び前記上部バッファ層３３０は、傾斜する方向に蒸着される。
図６を参照すると、前記上部バッファ層３３０の上に、ウィンドウ層４００が形成される。この際、前記第２貫通溝ＴＨ２の内側に、前記ウィンドウ層４００をなす物質が詰められる。
前記ウィンドウ層４００を形成するために、前記上部バッファ層３３０の上に透明な導電物質が積層される。前記透明な導電物質は、前記第２貫通溝ＴＨ２の全体に詰められる。前記透明な導電物質の例としては、アルミニウムドーピングされたジンクオキサイドなどが挙げられる。
これによって、前記ウィンドウ層４００から延びて、前記裏面電極層２００に直接接続される接続部５００が、前記第２貫通溝ＴＨ２の内側に形成される。
以後、前記下部バッファ層３２０、前記上部バッファ層３３０、及び前記ウィンドウ層４００の一部が除去されて、第３貫通溝ＴＨ３が形成される。
これによって、光吸収部３１１、３１２．．．の側面に第１バリアー膜３２３が形成され、前記裏面電極層２００の上に第１ダミー部３２４が形成される。
前記下部バッファ層３２０及び前記上部バッファ層３３０はパターニングされて、前記光吸収部３１１、３１２．．．の上に各々多数個の下部バッファ３２１、３２２．．．及び多数個の上部バッファ３３１、３３２．．．が順次に形成される。また、前記光吸収部３１１、３１２．．．の側面に、第１バリアー膜３２３及び第２バリアー膜３３３を含む第１バリアー膜３２３が形成される。また、前記第２貫通溝ＴＨ２の底面には、第１ダミー部３２４及び第２ダミー部３３４を含む第１ダミー部３２４が形成される。
また、前記ウィンドウ層４００はパターニングされて、多数個のウィンドウ４１０、４２０．．．及び多数個のセルＣ１，Ｃ２．．．が定義される。
前記第３貫通溝ＴＨ３の幅は、約８０μｍ乃至約２００μｍでありうる。
このように、前記第２バリアー膜３２３、３３３を形成して、高い効率を有する太陽光発電装置が提供される。
図７及び図８は、本発明の他の実施形態に従う太陽光発電装置の製造方法を示す断面図である。本実施形態では、前述した太陽光発電装置及び製造方法に対する説明を参照する。即ち、前述した太陽光発電装置及び製造方法に対する説明は、変更された部分を除いて、本製造方法に対する説明に本質的に結合できる。
図７を参照すると、光吸収層３１０の上面、第２貫通溝ＴＨ２の内側面、及び前記第２貫通溝ＴＨ２の底面に、硫化カドミウムがスパッタリング工程または溶液成長法（chemical bath depositon；ＣＢＤ）などにより蒸着され、下部バッファ層３２０が形成される。
以後、前記下部バッファ層３２０の上にガリウムがドーピングされたジンクオキサイド、ガリウムがドーピングされたチンオキサイド、または不純物がドーピングされないジンクオキサイドがスパッタリング工程などにより蒸着され、上部バッファ層３３０が形成される。
この際、前記上部バッファ層３３０を形成するための物質は、支持基板１００に対して傾斜する方向に前記下部バッファ層３２０の上に蒸着される。例えば、前記上部バッファ層３３０を形成するための物質が蒸着される方向及び前記支持基板１００の間の角度は、約１０゜乃至約４０゜でありうる。
これによって、第２バリアー膜３３５は、厚い厚さ（Ｔ２）で形成される。即ち、前記第２バリアー膜３３５は、前記光吸収層３１０の上面に形成される上部バッファ層３３１、３３２の厚さ（Ｔ１）より厚いことがある。即ち、前記上部バッファ層３３０で、前記光吸収層３１０の上に形成される上部バッファ層３３１、３３２の厚さ（Ｔ１）は、光吸収部３１１の側面に形成される上部バッファ層３３５の厚さ（Ｔ２）より薄いことがある。
図８を参照すると、前記上部バッファ層３３０の上に、ウィンドウ層４００及び第３貫通溝ＴＨ３が形成される。
本実施形態に従う太陽光発電装置は、相対的に厚い第２バリアー膜３３５を含む。これによって、前記光吸収部３１１の側面の絶縁は、より強化できる。
したがって、本実施形態に従う太陽光発電装置は、セル間の接続特性をより向上させ、向上した発電効率を有する。
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、太陽光発電分野に利用できる。
Claims (17)
- 支持基板と、
前記支持基板の上に配置され、互いに離隔する第１裏面電極及び第２裏面電極と、
前記第１裏面電極の上に配置される光吸収部と、
前記光吸収部の上に配置される第１バッファと、
前記第１バッファの上に配置される第２バッファと、
前記第１バッファから延びて、前記光吸収部の側面に配置される第１バリアー膜と、
前記第１バリアー膜から延びて、前記第２裏面電極の上面に配置される第１ダミー部と、
を含むことを特徴とする太陽光発電装置。 - 前記第２バッファの上に配置されるウィンドウと、
前記ウィンドウから延びて、前記第２裏面電極に接続される接続部と、を含み、
前記第１バリアー膜は、前記光吸収部及び前記接続部の間に介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。 - 前記第１ダミー部の厚さは、１ｎｍ乃至８０ｎｍ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。
- 前記第２バッファから延びて、前記光吸収部の側面に配置される第２バリアー膜と、
前記第２バリアー膜から延びて、前記第１ダミー部の上に配置される第２ダミー部と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置。 - 前記第２バリアー膜の厚さは、前記第２バッファの厚さより大きいことを特徴とする請求項４に記載の太陽光発電装置。
- 前記第１バッファ、前記第１バリアー膜、及び前記第１ダミー部は、互いに一体形成され、
前記第２バッファ、前記第２バリアー膜、及び前記第２ダミー部は、互いに一体形成されることを特徴とする請求項４に記載の太陽光発電装置。 - 前記第１バリアー膜は、硫化カドミウムを含み、
前記第２バリアー膜は、ガリウムがドーピングされたチンオキサイドを含むことを特徴とする請求項４に記載の太陽光発電装置。 - 前記第１バリアー膜は、硫化カドミウムを含み、
前記第２バリアー膜は、不純物がドーピングされないジンクオキサイドを含むことを特徴とする請求項４に記載の太陽光発電装置。 - 支持基板と、
前記支持基板の上に配置される裏面電極層と、
前記裏面電極層の上に配置され、貫通溝が形成される光吸収層と、
前記光吸収層の上面、前記貫通溝の内側面、及び前記貫通溝の底面に配置される第１バッファ層と、
前記第１バッファ層の上に配置される第２バッファ層と、
前記第２バッファ層の上に配置されるウィンドウ層と、
を含むことを特徴とする太陽光発電装置。 - 前記第１バッファ層は、前記貫通溝の底面の全体を覆うことを特徴とする請求項９に記載の太陽光発電装置。
- 前記貫通溝の底面に配置される第１バッファ層の厚さは、１ｎｍ乃至８０ｎｍであることを特徴とする請求項９に記載の太陽光発電装置。
- 前記第２バッファ層は、ガリウムがドーピングされたチンオキサイドを含むことを特徴とする請求項９に記載の太陽光発電装置。
- 前記第２バッファ層において、前記貫通溝の内側面に配置されるバッファ層の厚さは、前記光吸収層の上に配置される第２バッファ層の厚さより厚いことを特徴とする請求項９に記載の太陽光発電装置。
- 支持基板の上に裏面電極層を形成するステップと、
前記裏面電極層の上に光吸収層を形成するステップと、
前記光吸収層に貫通溝を形成するステップと、
前記光吸収層の上面、前記貫通溝の内側面、及び前記貫通溝の底面に第１バッファ層を形成するステップと、
前記第１バッファ層の上に第２バッファ層を形成するステップと、
前記第２バッファ層の上にウィンドウ層を形成するステップと、
を含むことを特徴とする太陽光発電装置の製造方法。 - 前記貫通溝を形成するステップで、
機械的な装置またはレーザーを使用して、前記裏面電極層の一部を露出するように前記光吸収層をパターニングすることを特徴とする請求項１４に記載の太陽光発電装置の製造方法。 - 前記第２バッファ層を形成するステップで、
前記支持基板に対して傾斜する方向に前記第２バッファ層を形成するための物質を蒸着す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。 - 前記第２バッファ層を形成するステップで、
前記支持基板に対して傾斜する方向に、前記第１バッファ層の上に不純物がドーピングされないジンクオキサイドまたはガリウムがドーピングされたチンオキサイドが蒸着されることを特徴とする請求項１６に記載の太陽光発電装置の製造方法。
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