JP2013533637A - 太陽光発電装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【解決手段】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、基板と、該基板上に配置される裏面電極層と、該裏面電極層上に配置される光吸収層と、該光吸収層上に配置されて第１酸化物を含む第１ウィンドウ層と、前記第１ウィンドウ層上に配置されて前記第１酸化物より酸素組成比が高い第２酸化物を含む第２ウィンドウ層を含む。
【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ことによって、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換させる太陽光発電装置に対する開発が進行されている。
特に、硝子基板、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系太陽光発電装置が広く使用されている。
このような太陽光発電装置において、低い抵抗、高い透過率などの電気的な特性を向上するための研究が進行されている。
本発明の目的は、向上された効率を有して、高い生産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にある。
本発明の太陽光発電装置は、基板と、該基板上に配置される裏面電極層と、該裏面電極層上に配置される光吸収層と、該光吸収層上に配置されて、第１酸化物を含む第１ウィンドウ層と、前記第１ウィンドウ層上に配置されて、前記第１酸化物より酸素組成比がさらに高い第２酸化物を含む第２ウィンドウ層とを含む。
本発明の太陽光発電装置は、基板と、該基板上に配置される裏面電極層と、該裏面電極層上に配置される光吸収層と、該光吸収層上に配置されるウィンドウ層と、前記ウィンドウ層から延長されて、前記光吸収層を貫通して、前記裏面電極層に接続される接続部とを含み、前記接続部は、前記裏面電極層に直接接続されて、第１酸化物を含む第１導電層と、前記第１導電層上に配置されて、前記第１酸化物より酸素組成比がさらに高い第２酸化物を含む第２導電層とを含む。
本発明の太陽光発電装置の製造方法は、基板上に裏面電極層を形成する段階と、前記裏面電極層上に光吸収層を形成する段階と、前記光吸収層上に第１酸化物を含む第１ウィンドウ層を形成する段階と、前記第１ウィンドウ層上に前記第１酸化物より酸素組成比がさらに高い第２酸化物を含む第２ウィンドウ層を形成する段階と、を含む。
本発明による太陽光発電装置は、酸素含量が高い第２ウィンドウ層を含むウィンドウ層を含む。これによって、ウィンドウ層の透過率が向上して、ウィンドウ層の面抵抗が減少される。よって、本発明による太陽光発電装置は、向上した効率を有する。
また、ウィンドウ層の一部である第２ウィンドウ層が酸素雰囲気で形成されるので、スパッタリング工程でアーキング(arching）の発生を抑制することができる。これによって、ウィンドウ層を容易に形成することができ、本発明による太陽光発電装置は、向上した量産性を有することができる。
また、接続部は酸素含量が低い第１導電層を通じて後面電極層に接続する。これによって、接続部と後面電極層との間の接続特性が向上し、本発明による太陽光発電装置は向上した特性を有する。
本発明の実施形態に係る太陽光発電装置を示した平面図である。 図１でＡ−Ａ’に沿って切断した断面を示した断面図である。 本発明の実施形態に係る太陽光発電装置の製造方法を示した断面図である。 本発明の実施形態に係る太陽光発電装置の製造方法を示した断面図である。 本発明の実施形態に係る太陽光発電装置の製造方法を示した断面図である。 本発明の実施形態に係る太陽光発電装置の製造方法を示した断面図である。 本発明の実施形態に係る太陽光発電装置の製造方法を示した断面図である。
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）”に形成されるものとして記載する場合において、“上（on）”と“下（under）”は，“直接（directly）”または“他の構成要素を介して（indirectly）”形成されることをすべて含む。また，各構成要素の上または下に対する基準は、図面を基準で説明する。図面での各構成要素の大きさは、説明のために誇張されることができ、実際に適用される大きさを意味するものではない。
図１は、実施例による太陽光発電装置を示した平面図である。図２は、図１でＡ−Ａ’線に沿って切断した断面を示した断面図である。
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３００、バッファ層４００、高抵抗バッファ層５００、ウィンドウ層６００及び複数個の接続部７００を含む。
前記支持基板１００は、プレート形状を有して、前記裏面電極層２００、前記光吸収層３００、前記バッファ層４００、前記高抵抗バッファ層５００、前記ウィンドウ層６００及び前記接続部７００を支持する。
前記支持基板１００は、絶縁体であることができる。前記支持基板１００は、硝子基板、プラスチック基板または金属基板であることができる。さらに詳しくは、前記支持基板１００は、ソーダライムガラス（soda lime glass）基板であることができる。前記支持基板１００は、透明であることがある。前記支持基板１００は、リジッドであるか、またはフレキシブルであることができる。
前記裏面電極層２００は、前記支持基板１００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として使用される物質の例としては、モリブデンなどの金属を挙げることができる。
また、前記裏面電極層２００は、二つ以上の層を含むことができる。この時、それぞれの層は同じ金属で形成されるか、またはお互いに異なる金属で形成されることができる。
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は平面から見た時、一方向に延長される形状を有することができる。
前記第１貫通溝ＴＨ１の幅は、およそ８０μｍ乃至２００μｍであることがある。
前記第１貫通溝ＴＨ１によって、前記裏面電極層２００は複数個の裏面電極に区分される。すなわち、前記第１貫通溝ＴＨ１によって、前記裏面電極が定義される。
前記裏面電極は前記第１貫通溝ＴＨ１によってお互いに離隔される。前記裏面電極はストライプ形態で配置される。
これとは異なるように、前記裏面電極はマトリックス形態で配置されることができる。この時、前記第１貫通溝ＴＨ１は平面から見た時、格子形態で形成されることができる。
前記光吸収層３００は、前記裏面電極層２００上に配置される。また、前記光吸収層３００に含まれた物質は、前記第１貫通溝ＴＨ１に満たされる。
前記光吸収層３００は、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族系化合物を含む。例えば、前記光吸収層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。
前記光吸収層３００のエネルギーバンドギャップ（band gap）は、およそ１ｅＶ乃至１．８ｅＶであることがある。
また、前記光吸収層３００は、前記第２貫通溝ＴＨ２によって、複数個の光吸収部を定義する。すなわち、前記光吸収層３００は、前記第２貫通溝ＴＨ２によって、前記光吸収部に区分される。
前記バッファ層４００は、前記光吸収層３００上に配置される。前記バッファ層４００は硫化カドミウム（ＣｄＳ）を含み、前記バッファ層４００のエネルギーバンドギャップは、およそ２．２ｅＶ乃至２．４ｅＶである。
前記高抵抗バッファ層５００は、前記バッファ層４００上に配置される。前記高抵抗バッファ層５００は、不純物がドーピングされないジンクオキサイド（ｉ−ＺｎＯ）を含む。前記高抵抗バッファ層５００のエネルギーバンドギャップは、およそ３．１ｅＶ乃至３．３ｅＶである。
前記光吸収層３００、前記バッファ層４００及び前記高抵抗バッファ層５００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３００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に接して形成される。すなわち、前記第２貫通溝ＴＨ２の一部は平面から見た時、前記第１貫通溝ＴＨ１の横に形成される。
前記第２貫通溝ＴＨ２の幅は、およそ８０μｍ乃至およそ２００μｍであることがある。
前記ウィンドウ層６００は、前記高抵抗バッファ層５００上に配置される。前記ウィンドウ層６００は透明であり、導電層である。
前記ウィンドウ層６００は酸化物を含む。例えば、前記ウィンドウ層６００はジンクオキサイド（zinc oxide）、インジウムスズ酸化物（indium tin oxide：ＩＴＯ）またはインジウム亜鉛酸化物（indium zinc oxide：ＩＺＯ）などを含むことができる。
また、前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）などの導電性不純物を含むことができる。さらに詳しくは、前記ウィンドウ層６００はアルミニウムドーピングされたジンクオキサイド（Al doped zinc oxide：ＡＺＯ）またはガリウムドーピングされたジンクオキサイド（Ga doped zinc oxide：ＧＺＯ）などを含むことができる。
前記ウィンドウ層６００は、第１ウィンドウ層６１０及び第２ウィンドウ層６２０を含む。前記第１ウィンドウ層６１０は高抵抗バッファ層５００上に形成されて、前記第２ウィンドウ層６２０は前記第１ウィンドウ層６１０上に形成される。
前記第１ウィンドウ層６１０は、前記第２ウィンドウ層６２０より低い酸素組成比を有する。すなわち、前記第１ウィンドウ層６１０は前記第２ウィンドウ層６２０より低い酸素含量を有する。
さらに詳しくは、前記第１ウィンドウ層６１０は第１酸化物を含み、前記第２ウィンドウ層６２０は第２酸化物を含む。この時、前記第２酸化物の酸素の組成比は前記第１酸化物の酸素の組成比より大きくなることができる。
すなわち、前記第１ウィンドウ層６１０及び前記第２ウィンドウ層６２０が、アルミニウムがドーピングされたジンクオキサイドで形成されることができる。この時、前記第１ウィンドウ層６１０は、酸素の組成比が相対的に低いジンクオキサイドを含み、前記第２ウィンドウ層６２０は酸素の組成比が相対的に高いジンクオキサイドを含む。
例えば、前記第１酸化物は、以下の化学式１で表すことができ、前記第２酸化物は以下の化学式２で表すことができる。
化学式１：（Ｍ、Ｎ）ＯＸ
化学式２：（Ｍ、Ｎ）ＯＹ
ここで、Ｍ及びＮは金属である。
より具体的には、前記ＭはＺｎまたはＳｎからなり、ＮはＡｌまたはＧａからなることができる。
また、ここで、０＜Ｘ＜１、０＜Ｙ＜１であり、ＸはＹより小さい。
ここで、０．９０＜Ｘ＜０．９５で、０．９６＜Ｙ＜１である。
より具体的には、前記第１酸化物は以下の化学式３で表し、前記第２酸化物は以下の化学式４で表すことができる。
化学式３：（Ｚｎ、Ａｌ）ＯＸ、ここで、０．９０＜Ｘ＜０．９５である。
化学式４：（Ｚｎ、Ａｌ）ＯＹ、ここで、０．９６＜Ｙ＜１である。
前記第１ウィンドウ層６１０の厚さは、前記ウィンドウ層６００の厚さのおよそ５％乃至およそ１０％であることがある。また、前記第２ウィンドウ層６２０の厚さは、前記ウィンドウ層６００のおよそ９０％乃至およそ９５％であることがある。例えば、前記ウィンドウ層６００の厚さは、およそ８００ｎｍ乃至およそ１２００ｎｍであることがあって、前記第１ウィンドウ層６１０の厚さは、およそ４０ｎｍ乃至およそ１２０ｎｍであることがある。
前記バッファ層４００、前記高抵抗バッファ層５００及び前記ウィンドウ層６００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、およそ８０μｍ乃至およそ２００μｍであることがある。
前記第３貫通溝ＴＨ３は、前記第２貫通溝ＴＨ２に接する位置に形成される。さらに詳しくは、前記第３貫通溝ＴＨ３は、前記第２貫通溝ＴＨ２の隣に配置される。すなわち、平面から見た時、前記第３貫通溝ＴＨ３は、前記第２貫通溝ＴＨ２の隣に並んで配置される。
前記バッファ層４００は、前記第３貫通溝ＴＨ３によって、複数個のバッファに区分される。
同じく、前記高抵抗バッファ層５００は、前記第３貫通溝ＴＨ３によって、複数個の高抵抗バッファに区分される。
また、前記第３貫通溝ＴＨ３によって、前記ウィンドウ層６００は、複数個のウィンドウに区分される。すなわち、前記ウィンドウは前記第３貫通溝ＴＨ３によって定義される。
前記ウィンドウは、前記裏面電極と対応される形状を有する。すなわち、前記ウィンドウはストライプ形態で配置される。これとは異なるように、前記ウィンドウはマトリックス形態で配置されることができる。
また、前記第３貫通溝ＴＨ３によって、複数個のセル（Ｃ１、Ｃ２・・・）が定義される。さらに詳しくは、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。すなわち、前記第２貫通溝ＴＨ２及び前記第３貫通溝ＴＨ３によって、実施例による太陽光発電装置は、前記セル（Ｃ１、Ｃ２・・・）に区分される。
前記接続部７００は、前記第２貫通溝ＴＨ２内側に配置される。前記接続部７００は、前記ウィンドウ層６００から下方に延長されて、前記裏面電極層２００に接続される。例えば、前記接続部７００は、前記第１セルのウィンドウから延長されて、前記第２セルの裏面電極に接続される。
したがって、前記接続部７００はお互いに接するセルを連結する。さらに詳しくは、前記接続部７００はお互いに接するセル（Ｃ１、Ｃ２・・・）にそれぞれ含まれたウィンドウと裏面電極を連結する。
前記接続部７００は、前記ウィンドウ層６００と一体で形成される。すなわち、前記接続部７００で使用される物質は、前記ウィンドウ層６００で使用される物質と同一である。前記接続部７００は第１導電層７１０及び第２導電層７２０を含む。
前記第１導電層７１０は、前記第１ウィンドウ層６１０と連結される。さらに詳しくは、前記第１導電層７１０は、前記第１ウィンドウ層６１０と一体で形成される。前記第１導電層７１０は前記第１酸化物を含む。すなわち、前記第１導電層７１０は相対的に低い酸素含量を有する。
前記第１導電層７１０は、前記裏面電極層２００に直接接続される。すなわち、前記第１導電層７１０は前記裏面電極層２００に直接的な接触によって接続される。
前記第２導電層７２０は、前記第１導電層７１０上に配置される。前記第２導電層７２０は前記第２貫通溝ＴＨ２内側に配置される。
前記第２導電層７２０は、前記第２ウィンドウ層６２０と連結される。さらに詳しくは、前記第２導電層７２０は前記第２ウィンドウ層６２０と一体で形成される。前記第２導電層７２０は前記第２酸化物を含む。すなわち、前記第２導電層７２０は相対的に高い酸素含量を有する。
前記接続部７００は、相対的に低い酸素含量を有する前記第１導電層７１０を通じて前記裏面電極層２００に接続される。よって、前記第１導電層７１０と前記裏面電極層２００との間の接続特性が向上することができるし、前記セル（Ｃ１、Ｃ２・・・）が前記接続部７００によって効果的に連結される。
したがって、実施例による太陽光発電装置は、前記セル（Ｃ１、Ｃ２・・・）との間の断線を防止して、向上した発電効率を有する。
前記第１ウィンドウ層６２０は相対的に高い酸素組成比を有するので、低い面抵抗及び高いキャリア濃度を有する。このように、高い電気的特性を有する前記第１ウィンドウ層６２０は、殆どの電流が流れるウィンドウ層６００の下部に位置する。これによって、前記ウィンドウ層６００は、全体的に向上した電気的特性を有することができる。
特に、前記第１ウィンドウ層６１０は相対的に薄い厚さに形成されても、高い電気的特性を有することができる。すなわち、前記ウィンドウ層６００で電流が主に流れる部分は、相対的に低い厚さの下部領域に該当するので、前記第１ウィンドウ層６１０は前記第２ウィンドウ層６２０より薄い厚さを有することができる。
また、前記第２ウィンドウ層６２０は前記第１ウィンドウ層６１０より向上した透過率を有するので、前記第１ウィンドウ層６２０の厚さが大きいほど、前記ウィンドウ層６００は高い光学的特性を有することができる。したがって、前記第２ウィンドウ層６２０は前記第１ウィンドウ層６１０より大きい厚さを有する。
前記第２ウィンドウ層６２０は、相対的に高い酸素含量を有するために、前記第２ウィンドウ層６２０は低いキャリア濃度を有する。例えば、前記第１ウィンドウ層６１０は、およそ３×１０２０/ｃｍ２乃至９×１０２０/ｃｍ２のキャリア濃度を有することができ、前記第２ウィンドウ層６２０はおよそ１×１０２０/ｃｍ２乃至２×１０２０/ｃｍ２のキャリア濃度を有することができる。前記第２ウィンドウ層６２０は低いキャリア濃度を有するために、長波長帯の光は前記第２ウィンドウ層６２０を容易に透過されることができる。
また、前記第２ウィンドウ層６２０は酸素雰囲気で形成されるために、ディフェクトの数が少ない。すなわち、前記第２ウィンドウ層６２０が形成される過程で酸素気体に含まれた酸素は、前記第２ウィンドウ層６２０のディフェクトを減少させる。これによって、前記第２ウィンドウ層６２０は短波長帯の光を容易に透過させることができる。
また、前記酸素によって、前記第２ウィンドウ層６２０の結晶は均一に形成される。これによって、前記第２ウィンドウ層６２０は低い面抵抗を有する。
したがって、実施例による太陽光発電装置に含まれたウィンドウ層６００は向上した透過率及び向上した伝導度を有する。これによって、実施例による太陽光発電装置は、向上した性能を有する。
また、前記第２ウィンドウ層６２０は、酸素雰囲気でのスパッタリング工程によって形成される。これによって、スパッタリング工程時、アーキング発生が抑制されて、実施例による太陽光発電装置は、効率的に生産されることができる。
図３乃至図７は、実施例による太陽光発電装置の製造方法を示した断面図である。本製造方法に関する説明は、前で説明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上に裏面電極層２００が形成されて、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、前記支持基板１００上に複数個の裏面電極が形成される。前記裏面電極層２００はレーザーによって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の上面を露出して、およそ８０μｍ乃至およそ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ような追加的な層が介されることができ、この時、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上に光吸収層３００、バッファ層４００及び高抵抗バッファ層５００が形成される。
前記光吸収層３００は、スパッタリング工程または蒸発法などによって形成されることができる。
例えば、前記光吸収層３００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３００を形成する方法と金属前駆体膜（precursor film）を形成した後、セレン化（selenization）工程によって形成させる方法が幅広く使用されている。
金属前駆体膜を形成させた後、セレン化することを細分化すると、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って、前記裏面電極２００上に金属前駆体膜が形成される。
以後、前記金属前駆体膜は、セレン化（selenization）工程によって、銅−インジウム−ガリウム−セレナイド系（Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅ２と、ＣＩＧＳ系）の光吸収層３００が形成される。
これとは異なるように、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されることができる。
これとは異なるように、銅ターゲット及びインジウムターゲットのみを使用するか、または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って、ＣＩＳ系またはＣＩＧ系光吸収層３００が形成されることができる。
以後、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 deposition：ＣＢＤ）などによって蒸着されて、前記バッファ層４００が形成される。
以後、前記バッファ層４００上にジンクオキサイドがスパッタリング工程などによって蒸着されて、前記高抵抗バッファ層５００が形成される。
前記バッファ層４００及び前記高抵抗バッファ層５００は、低い厚さで蒸着される。例えば、前記バッファ層４００及び前記高抵抗バッファ層５００の厚さは、およそ１ｎｍ乃至およそ８０ｎｍである。
以後、前記光吸収層３００、前記バッファ層４００及び前記高抵抗バッファ層５００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って形成されることができる。
例えば、およそ４０μｍ乃至およそ１８０μｍの幅を有するチップによって、前記光吸収層３００及び前記バッファ層４００は、パターニングされることができる。また、前記第２貫通溝ＴＨ２はおよそ２００乃至６００ｎｍの波長を有するレーザーによって形成されることができる。
この時、前記第２貫通溝ＴＨ２の幅は、およそ１００μｍ乃至およそ２００μｍであることがある。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３００上及び前記第２貫通溝ＴＨ２内側に第１ウィンドウ層６１０が形成される。すなわち、前記第１ウィンドウ層６１０は前記高抵抗バッファ層５００上及び前記第２貫通溝ＴＨ２内側に透明な導電物質が蒸着されて形成される。
この時、前記第２貫通溝ＴＨ２内側に前記透明な導電物質が満たされて、前記第１ウィンドウ層６１０は前記裏面電極層２００に直接接触するようになる。
この時、前記第１ウィンドウ層６１０は無酸素雰囲気で、前記透明な導電物質が蒸着されて形成されることができる。さらに詳しくは、前記第１ウィンドウ層６１０は酸素を含まない不活性気体雰囲気でアルミニウムがドーピングされたジンクオキサイドが蒸着されて形成されることができる。
さらに詳しくは、前記第１ウィンドウ層６１０はＡｒ雰囲気またはＡｒ＋Ｈ２の雰囲気でスパッタリング工程によって形成されることができる。さらに詳しくは、前記第１ウィンドウ層６１０を形成するためのスパッタリング工程は、２．６Ｗ／ｃｍ２乃至４．５Ｗ／ｃｍ２電力と、１００ｓｃｃｍ乃至２００ｓｃｃｍのアルゴンガス（Ar gas）及び３ｍｔｏｒｒ乃至１０ｍｔｏｒｒの工程圧力で進行されることができる。
図６を参照すると、前記第１ウィンドウ層６１０上に第２ウィンドウ層６２０が形成される。前記第２ウィンドウ層６２０は酸素雰囲気で形成される。すなわち、前記第２ウィンドウ層６２０は酸素雰囲気で前記第１ウィンドウ層６１０上に透明な導電物質が蒸着されて形成される。
さらに詳しくは、酸素及び不活性気体が含まれた気体雰囲気でアルミニウムがドーピングされたジンクオキサイドなどの物質が前記第１ウィンドウ層６１０に蒸着されて、前記第２ウィンドウ層６２０が形成されることができる。
さらに詳しくは、前記第２ウィンドウ層６２０は、Ａｒ＋Ｏ２の雰囲気でスパッタリング工程によって形成されることができる。さらに詳しくは、前記第２ウィンドウ層６２０を形成するためのスパッタリング工程は、２．６Ｗ／ｃｍ２乃至４．５Ｗ／ｃｍ２電力と、１００ｓｃｃｍ乃至２００ｓｃｃｍのアルゴン気体と、およそ０．０５ｖｏｌ％乃至およそ１．５ｖｏｌ％の酸素混合気体と、およそ５ｍｔｏｒｒ乃至およそ８ｍｔｏｒｒの工程圧力で進行されることができる。
このように、前記第２ウィンドウ層６２０は酸素雰囲気で形成されるために、前記第２ウィンドウ層６２０は前記第１ウィンドウ層６１０より多い酸素を含むようになる。すなわち、前記第２酸化物の酸素の組成比が前記第１酸化物より大きくなる。
図７を参照すると、前記バッファ層４００、前記高抵抗バッファ層５００及び前記ウィンドウ層６００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、前記ウィンドウ層６００はパターニングされて、複数個のウィンドウ及び複数個のセル（Ｃ１、Ｃ２・・・）が定義される。前記第３貫通溝ＴＨ３の幅は、およそ８０μｍ乃至およそ２００μｍであることがある。
このように、実施例による太陽光発電装置の製造方法によって、向上した接続特性を有する接続部７００を含み、向上した特性を有するウィンドウ層６００を含む太陽光発電装置が提供されることができる。
また、以上で実施例に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも一つの実施例に含まれて、必ず一つの実施例のみに限定されるものではない。延いては、各実施例で例示された特徴、構造、効果などは実施例が属する分野の通常の知識を有する者によって他の実施例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係る内容は、本発明の範囲に含まれるものとして解釈されなければならないであろう。
以上で実施例を中心に説明したが、これは単に例示であるだけで、本発明を限定するものではなくて、本発明が属する分野の通常の知識を有した者なら本実施例の本質的な特性を脱しない範囲で、以上に例示されない様々な変形と応用が可能であることが分かるであろう。例えば、実施例に具体的に示された各構成要素は変形して実施することができるものである。そして、このような変形と応用に係る差異点は、添付された請求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なければならないであろう。
本発明の太陽光発電装置及びその製造方法は、太陽光発電分野で有効に利用される。

Claims (18)

  1. 基板と、
    前記基板上に配置される裏面電極層と、
    前記裏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て、第１酸化物を含む第１ウィンドウ層と、及び
    前記第１ウィンドウ層上に配置されて、前記第１酸化物より酸素組成比がさらに高い第２酸化物を含む第２ウィンドウ層とを含む太陽光発電装置。
  2. 前記第１酸化物は以下の化学式１で表され、前記第２酸化物は以下の化学式２で表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。
    化学式１：（Ｍ、Ｎ）ＯＸ
    化学式２：（Ｍ、Ｎ）ＯＹ
    ここで、Ｍ及びＮは金属であり、０＜Ｘ＜１、０＜Ｙ＜１であり、ＸはＹより小さい。
  3. 第１ウィンドウ層の厚さは、４０ｎｍ乃至１２０ｎｍ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。
  4. 前記第１酸化物及び前記第２酸化物はジンクオキサイド、インジウムスズ酸化物及びインジウム亜鉛酸化物で構成されるグループから選択されて、前記第１酸化物及び前記第２酸化物は導電型不純物がドーピング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。
  5. 前記ウィンドウ層から延長されて前記裏面電極層に接続される接続部を含み、
    前記光吸収層には前記裏面電極層を露出する第１貫通溝が形成されて、
    前記接続部は前記第１貫通溝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。
  6. 前記接続部は、
    前記第１ウィンドウ層と一体で形成されて、前記裏面電極層に直接接続される第１導電層と、
    前記第２ウィンドウ層と一体で形成されて、前記第１導電層上に配置される第２導電層を含むことを特徴とする請求項５に記載の太陽光発電装置。
  7. 前記第１導電層は前記第１酸化物を含み、前記第２導電層は前記第２酸化物を含むことを特徴とする請求項６に記載の太陽光発電装置。
  8. 前記第２ウィンドウ層の透過率は前記第１ウィンドウ層の透過率より高いことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置。
  9. 前記第１ウィンドウ層の抵抗は前記第２ウィンドウ層の抵抗より低いことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置。
  10. 前記第１ウィンドウ層は以下の化学式３で表される物質を含み、前記第２ウィンドウ層は以下の化学式４で表される物質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。
    化学式３：（Ｚｎ、Ａｌ）ＯＸ、ここで、０.９０＜Ｘ＜０.９５である。
    化学式４：（Ｚｎ、Ａｌ）ＯＹ、ここで、０.９６＜Ｙ＜１である。
  11. 基板と、
    前記基板上に配置される裏面電極層と、
    前記裏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ウィンドウ層と、
    前記ウィンドウ層から延長されて前記光吸収層を貫通して前記裏面電極層に接続される接続部を含み、
    前記接続部は、
    前記裏面電極層に直接接続されて第１酸化物を含む第１導電層と、
    前記第１導電層上に配置されて前記第１酸化物より酸素組成比が高い第２酸化物を含む第２導電層を含む太陽光発電装置。
  12. 前記ウィンドウ層は、
    前記第１酸化物を含んで前記第１導電層と一体で形成される第１ウィンドウ層と、
    前記第２酸化物を含み、前記第２導電層と一体で形成される第２ウィンドウ層を含むことを特徴とする請求項１１に記載の太陽光発電装置。
  13. 前記第１酸化物は以下の化学式１で表され、前記第２酸化物は以下の化学式２で表されることを特徴とする請求項１１に記載の太陽光発電装置。
    化学式１：（Ｍ、Ｎ）ＯＸ
    化学式２：（Ｍ、Ｎ）ＯＹ
    ここで、Ｍ及びＮは金属であり、０＜Ｘ＜１、０＜Ｙ＜１であり、ＸはＹより小さい。
  14. 前記第１酸化物は前記第２酸化物より低い抵抗を有することを特徴とする請求項１１に記載の太陽光発電装置。
  15. 第１導電層の厚さは４０ｎｍ乃至１２０ｎｍであることを特徴とする請求項１１に記載の太陽光発電装置。
  16. 基板上に裏面電極層を形成する段階と、
    前記裏面電極層上に光吸収層を形成する段階と、
    前記光吸収層上に第１酸化物を含む第１ウィンドウ層を形成する段階と、
    前記第１ウィンドウ層上に前記第１酸化物より酸素組成比が高い第２酸化物を含む第２ウィンドウ層を形成する段階と、を含む太陽光発電装置の製造方法。
  17. 前記第１ウィンドウ層を形成する段階及び前記第２ウィンドウ層を形成する段階で同一ターゲットが使用されて、
    前記第２ウィンドウ層を形成する段階は酸素雰囲気で前記ターゲットを使用して、前記第２酸化物を前記第１ウィンドウ層上に蒸着する段階を含む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。
  18. 前記第２ウィンドウ層を形成する段階において、
    前記酸素の割合は、前記第２ウィンドウ層が形成されるチャンバーの全体気体の約０．０５ｖｏｌ％乃至約１．５ｖｏｌ％であることを特徴とする請求項１７に記載の太陽光発電装置の製造方法。
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