JP2014099613A - 太陽電池及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】薄く実装されながらも発電効率が向上される太陽電池及びその製造方法を提供する。
【解決手段】基板１００と、基板１００上に位置する第１電極層１２０と、第１電極層１２０上に位置する第２電極層１３０と、第２電極層１３０上に位置する光吸収層１４０と、を含み、第１電極層１２０は、第１貫通領域１２１を有し、第２電極層１３０は、透明電極層１３０であり、第２貫通領域２５１を有し、第２貫通領域２５１は、第１貫通領域１２１より狭く、第１貫通領域１２１に対応する位置に形成される。
【選択図】図１
【解決手段】基板１００と、基板１００上に位置する第１電極層１２０と、第１電極層１２０上に位置する第２電極層１３０と、第２電極層１３０上に位置する光吸収層１４０と、を含み、第１電極層１２０は、第１貫通領域１２１を有し、第２電極層１３０は、透明電極層１３０であり、第２貫通領域２５１を有し、第２貫通領域２５１は、第１貫通領域１２１より狭く、第１貫通領域１２１に対応する位置に形成される。
【選択図】図１
Description
本発明は、太陽電池及びその製造方法に関する。
近年、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の需要が増加している。太陽電池は、無限のエネルギー源である太陽から電気を生成し、公害を誘発させない清浄エネルギー源として毎年大幅な産業の成長率を見せており、新しい成長動力として脚光を浴びている。
その中でＣＩＧＳ太陽電池は、薄膜で具現が可能であり、Ｓｉを全く使用しない太陽電池で、太陽電池の生産コストを下げて太陽光の普及に大きな役割を果たすものと期待される。また、上記ＣＩＧＳ太陽電池は、熱的安定性に優れ、時間が経過しても効率の低下がほとんどないものと知られている。したがって、このようなＣＩＧＳ太陽電池の発電力を増加させるために様々な研究が進められている。特に、ＣＩＧＳ太陽電池を薄く作りながら発電力を増加させることができる方案が必要である。
上記実状を解決するために案出された本発明の目的は、太陽電池の薄型化を実現し且つ発電効率を向上させる太陽電池及びその製造方法を提供することである。
上記目的を達成するために本発明の一実施例による太陽電池は、基板と、上記基板上に位置する第１電極層と、上記第１電極層上に位置する第２電極層と、上記第２電極層上に位置する光吸収層とを含み、上記第１電極層は、第１貫通領域を有し、上記第２電極層は、透明電極層であり、第２貫通領域を有し、上記第２貫通領域は、上記第１貫通領域より狭く、上記第１貫通領域に対応する位置に形成されうる。
ここで、上記第２電極層は、上記第１電極層の上面と上記第１貫通領域内の上記第１電極層の側面をカバーすることができる。
また、上記第２電極層は、上記第２電極層の厚さと同じ程度の長さで上記基板の上面をカバーすることができる。
また、上記第２電極層は、上記第２電極層の厚さよりも大きい長さで上記基板の上面をカバーすることができる。
また、上記光吸収層は、上記基板の少なくとも一部分と接触することができる。
また、上記第１貫通領域と上記第２貫通領域との間の幅の差は１０マイクロメートル（μｍ）以上になりうる。
また、上記第１貫通領域と上記第２貫通領域との間の幅の差は３０マイクロメートル（μｍ）以上になりうる。
また、上記第１電極層は、後面電極層であり、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、及びＣｒから選択される少なくともいずれか一つを含むことができる。
また、上記光吸収層はＩ-III-VI系化合物半導体またはＩ-ＩＩ-IV-VI系化合物半導体を含むことができる。
また、上記光吸収層は、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓ、Ｓｅ、Ｚｎ、及びＳｎから選択される少なくともいずれか一つを含むことができる。
また、上記第２電極層は、亜鉛酸化物、インジウム酸化物、スズ酸化物、チタン酸化物、及びＡｌ、Ｇａ、及びＢのうちいずれか一つ以上がドープされた亜鉛酸化物の中から選択される少なくともいずれか一つを含むことができる。
また、上記第２電極層は、少なくとも１０nmの厚さまたは５０〜１５０nmの厚さを持つことができる。
また、上記第１電極層と上記基板との間に形成される接着改善層と、上記第１電極層と上記基板との間に形成される拡散防止層と、上記第２電極層と上記光吸収層との間に形成される抵抗改善層、及び上記光吸収層上に位置するバッファ層と、上記バッファ層上に位置する背面電極層の中から選択される少なくともいずれか一つをさらに含むことができる。
また、上記接着改善層は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＮｉから選択される少なくともいずれか一つを含むことができる。
また、上記拡散防止層は、Ｏｘｉｄｅ物質またはＮｉｔｒｉｄｅ物質を含み、上記Ｏｘｉｄｅ物質またはＮｉｔｒｉｄｅ物質は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸化窒化物、アルミニウム酸化物、アルミニウム酸化窒化物、チタン窒化物、タンタル窒化物、及びタングステン窒化物の中から選択される物質になりうる。
また、上記抵抗改善層はＭＳＥxとＭＳxのうち少なくともいずれか一つを含み、上記Ｍは、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、及びＭｎの中から選択されうる。
また、上記太陽電池は１マイクロメートル（μｍ）未満の厚さを持つことができる。
さらに、本発明の実施例による太陽電池の製造方法は、基板に第１電極層を形成する段階と、上記基板の第１領域が露出するように、上記第１電極層を貫通する第１貫通領域を形成する段階と、上記第１電極層と上記基板の露出された上記第１領域とをカバーするように第２電極層を形成する段階と、上記基板の第２領域が露出するように、上記第２の電極層のうちの上記第１貫通領域の内側に対応する部分に、上記第２電極層を貫通する第２貫通領域を形成する段階と、上記第２電極層と上記基板の露出された上記第２領域とをカバーするように光吸収層を形成する段階と、を含むことができる。
この際、上記第１貫通領域は上記第１電極層のパターニングによって形成され、上記第２貫通領域は上記第２電極層のパターニングによって形成することができる。
また、上記第２電極層は、スパッタリング、蒸着、または化学気相蒸着（ＣＶＤ）工程によって形成することができる。
本発明の特長点は、添付の図面に基づいた以下の詳細な説明からより明らかになる。本明細書及び特許請求の範囲に使用された用語や単語は通常的で且つ辞書的な意味として解釈してはならず、発明者が自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に基づき、本発明の技術的思想に符合する意味と概念に解釈されるべきである。
以上のように、本発明の太陽電池及びその製造方法によれば、太陽電池の薄型化を実現し且つ発電効率を向上させることができる。
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。ここで、添付された図面のサイズ、比率等により本発明が限定されないことをあらかじめ明白にしておく。
図１は、本発明の一実施例による太陽電池１００の断面図である。以下、これを参照して本実施例による太陽電池１００について説明する。図１に示すように、本実施例による太陽電池１００は、基板１１０、第１ａ貫通領域１２１が形成された第１電極層、第１ｂ貫通領域１３１が形成された第２電極層、及び光吸収層１４０を順に含むことができる。本実施例は、例示的な実施例であり、第１電極層は、後面電極層１２０に、第２電極層は透明電極層１３０に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
基板１１０は、後面電極層１２０及び透明電極層１３０が形成される空間を提供する部材であり、太陽電池１００のベースとなる部材である。ここで、基板１１０は、ガラス基板、セラミック基板、金属基板またはポリマー基板などを用いることができる。例えば、基板１１０として、内部のＮａ、Ｋ、及びＣｓ等のアルカリ元素を含むガラス基板を使用することができる。好ましくは、基板１１０は、ソーダライムガラス（Ｓｏｄａｌｉｍｅ 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。
後面電極層１２０は、基板１１０上に形成される部材であり、第１ａ貫通領域１２１を含むことができる。ここで、後面電極層１２０にはパターニング工程によって第１ａ貫通領域１２１が形成されることができ、第１ａ貫通領域１２１は、貫通ホールを意味するか、パターニングされて後面電極層１２０が離隔された空間を意味する。一方、後面電極層１２０は、高温での安定性に優れ、高い導電性を有する金属で構成されうるが、本実施例では、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｃｒなどの高反射金属を使用することができる。この際、本実施例のように後面電極層１２０として高反射金属を用いる場合、太陽電池１００を薄く具現しても透過された光の反射率が高く、再吸収量を向上させることができ、電流の損失を低減することができる。
透明電極層１３０は、第１ａ貫通領域１２１が形成された後面電極層１２０上に形成される部材であり、第１ｂ貫通領域１３１を含むことができる。ここで、透明電極層１３０には、パターニング工程によって第１ｂ貫通領域１３１が形成されることができ、第１ｂ貫通領域１３１は、第１ａ貫通領域１２１の対応される位置に形成することができる。したがって、第１ｂ貫通領域１３１によって基板１１０の一部が露出され、光吸収層１４０と接することができる。
一方、本実施例において、第１ｂ貫通領域１３１は、第１ａ貫通領域１２１に比べて幅が狭いことがあり得る。つまり、パターニングされた後面電極層１２０の幅方向に離隔された内壁間の空間または貫通ホール（第１ａ貫通領域１２１）の幅は、透明電極層１３０の幅方向に離隔された内壁間の空間または貫通ホール（第１ｂ貫通領域１３１）の幅よりも大きいことがあり得る。ここで、第１ａ貫通領域１２１と第１ｂ貫通領域１３１との間の幅の差は１０マイクロメートル（μｍ）以上であり得る。
または、第１ａ貫通領域１２１と第１ｂ貫通領域１３１との間の幅の差は３０マイクロメートル（μｍ）以上に設定することができる。ただし、第１ａ貫通領域１２１と第１ｂ貫通領域１３１との間の幅の差は、第１ａ貫通領域１２１の幅よりも大きいことはない。前述のように第１ｂ貫通領域１３１が、第１ａ貫通領域１２１に比べて幅が狭い場合、透明電極層１３０は、後面電極層１２０の上面、第１ａ貫通領域１２１によって露出された後面電極層１２０の側面、及び第１ａ貫通領域１２１によって露出された基板１１０の上面一部まで延長されて位置することができる。
この際、透明電極層１３０が基板１１０の上面のうち後面電極層１２０に隣接した一部のみに位置する理由は、第１ｂ貫通領域１３１が第１ａ貫通領域１２１に対応されるように位置するからである。また、透明電極層１３０は、例えば、５０〜１５０nmの厚さで形成することができ、特に後面電極層１２０の露出された側面に位置する透明電極層１３０は、後面電極層１２０と光吸収層１４０との間のＳｅ化反応を防ぐために例えば１０nm以上になることができる。
一方、本実施例では、第１ｂ貫通領域１３１の幅が第１ａ貫通領域１２１の幅よりも１０マイクロメートル（μｍ）以上狭く、透明電極層１３０が基板１１０の露出された上面まで延長されると説明したが、、本発明はこれに限定されない。具体的に、第１ｂ貫通領域１３１の幅を第１ａ貫通領域１２１の幅よりもわずかに小さくなるように具現し、透明電極層１３０が後面電極層１２０の上面及び側面までのみ形成される場合をも本発明に含まれると言える。例えば、第２電極層である透明電極層１３０が透明電極層１３０の厚さほどの長さで基板１１０の上面をカバーするか（例えば、図２）、または透明電極層１３０の厚さより大きい長さで基板１１０の上面をカバーする（例えば、図１）のもすべて本発明に含まれるといえる。
一方、透明電極層１３０は、高反射率と屈折率向上の面から透明で且つ導電性のある物質を使用することが好ましく、例えば、透明導電性酸化物（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｏｘｉｄｅ、ＴＣＯ）からなることができる。具体的には、透明電極層は、亜鉛酸化物（ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、インジウム酸化物（ｉｎｄｉｕｍ ｏｘｉｄｅ）、スズ酸化物（ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、チタン酸化物（ｔｉｔａｎｉｕｍ ｏｘｉｄｅ）、及び/またはＡｌ、Ｇａ、Ｂなどがドープされた亜鉛酸化物（例えば、たとえば、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、またはＡｌ、Ｇａ、ＢなどがドープされたＺｎＯなど）を使用することができる。
光吸収層１４０は、第１ｂ貫通領域１３１が形成された透明電極層１３０上に形成される部材である。ここで、光吸収層１４０は、光を吸収する部分として、例えばＣｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓ、Ｓｅ、Ｚｎ、及びＳｎから選択される少なくともいずれか一つを含むことができる。また、光吸収層１４０は、例えば、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ系化合物半導体またはＩ−ＩＩ−ＩＶ−ＶＩ系化合物半導体などで形成することができる。この際、Ｉは、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕなどのうちいずれか一つ以上であり得るし、ＩＩは、Ｚｎ及びＣｄなどのうちいずれか一つ以上であり得る。また、IIIは、Ｉｎ、Ｇａ、及びＡｌなどのうちいずれか一つ以上であり得るし、IVはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、及びＰｂなどのうちいずれか一つ以上であり得る。また、VIは、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅなどのうちいずれか一つ以上であり得る。
具体的には、Ｉ-III-VI系化合物半導体は、例えば、ＣＩＳ、ＣＧＳ、ＣＩＧＳ（ここで、ＣはＣｕ、ＩはＩｎ、ＧはＧａであり、ＳはＳ及びＳｅのうち１種以上）などの化合物半導体になりうる。また、Ｉ-ＩＩ-IV-VI系化合物半導体は、例えば、ＣＺＴＳ（ここで、ＣはＣｕ、ＺはＺｎ、ＴはＳｎ、Ｓは硫黄Ｓ及びＳｅのうち１種以上）化合物半導体などになりうる。
図２及び図３は、図１に示した太陽電池１００との比較説明するための断面図である。以下、これを参照して本発明の一実施例による太陽電池１００をさらに具体的に調べて見る。図２に示したように、太陽電池１０の基板１１上に形成された一般的な後面電極層１２は、モリブデンＭｏであり得る。この際、Ｍｏは光吸収層１４のＳｅ雰囲気に安定的な長所があるが、反射率が相対的に低いため、太陽電池１０の厚さを薄くする場合、光の再吸収が悪いという問題がある。特に、太陽電池１０を１マイクロメートル（μｍ）未満に薄くする場合、数ｍＡ/ＣＭ２の電流損失が予測される。この際、符号１３は、合金層１３として後面電極層１２のＭｏが光吸収層１４のＳｅと反応して現れる層に該当することがある。
Ｍｏの再吸収が不良な点を解決するために、図３に示したように、基板２１上に形成された後面電極層２２として、Ａｇなどのような高反射金属を用いる太陽電池２０を考慮することができる。しかしながら、Ａｇなどのような高反射金属の場合、４００℃以上のＳｅ雰囲気に不安定であるため、後面電極層２２全体がＡｇＳｅｘ化されるような問題が発生する。この際、後面電極層２２全体がＡｇＳｅｘ化される場合、抵抗が失われ、ＡｇＳｅｘは基板２１との接着性が低いため、後続工程の際、図３のようなピーリング（Ｐｅｅｌｉｎｇ）現象が発生しえる。また、後面電極層２２ＡｇなどがＣＩＧＳで構成された光吸収層２４に拡散されて欠陥が発生しえる。
本実施例による太陽電池１００は、このような点に着目して案出されたものであって、図１に示した太陽電池１００は、上記のような問題をすべて解決することができる。
具体的には、本実施例による太陽電池１００は、後面電極層１２０として、Ａｇ、Ａｌなどの高反射金属を使用して太陽電池１００を０.５マイクロメートル（μｍ）以下に薄くしても電流の損失が少なくて、再吸収率を向上させることができる。また、後面電極層１２０に第１ａ貫通領域１２１を形成した後、透明電極層１３０を形成するので、後面電極層１２０と光吸収層１４０とが直接接触されることを防止することができる。
特に、本実施例では、透明電極層１３０は、後面電極層１２０の上面だけでなく、第１ａ貫通領域１２１によって露出された後面電極層１２０の側面まで形成されるところ、後面電極層１２０の露出された側面を介してＡｇのような高反射金属と光吸収層１４０のＳｅが反応するのを根本的に防止することができる。したがって、後面電極層１２０の露出された側面を介してＳｅがＡｇと反応してＡｇＳｅｘ化されることを基本的に回避することができ、これによりＡｇＳｅｘ化に伴う抵抗の損失、ピーリング（Ｐｅｅｌｉｎｇ）現象の発生、欠陥（Ｄｅｆｅｃｔ）の発生等を防止することができる。
一方、透明電極層１３０は、第１ａ貫通領域１２１によって露出された基板１１０の上面にも形成されることができるが、これは第１ａ貫通領域１２１の幅が第１ｂ貫通領域１３１の幅よりも広いために可能である。この際、透明電極層１３０が基板１１０の上面まで延長形成される場合、透明電極層１３０の高反射金属が光吸収層１４０のＳｅと反応することをより確実に防止することができる。
図４〜図６は、図１に示した太陽電池１００の製造方法を説明するための工程断面図である。以下、これを参照して本実施例による太陽電池１００の製造方法を説明する。
まず、図４に示したように、基板１１０の上面にパターニングされた後面電極層１２０を形成する。この際、後面電極層１２０には、パターニングによる第１ａ貫通領域１２１が形成されることができ、第１ａ貫通領域１２１によって基板１１０の上面の一部が外部に露出されうる。また、後面電極層１２０は、スパッタリング、蒸着、メッキ、スクリーン印刷工法などで形成することができ、第１ａ貫通領域１２１は、例えば、レーザーで加工することができる。
次に、図５に示すように、第１ａ貫通領域１２１が形成された後面電極層１２０上に透明電極層１３０を形成する。この際、透明電極層１３０には、パターニングによる第１ｂ貫通領域１３１が形成されることができ、第１ｂ貫通領域１３１は、第１ａ貫通領域１２１が形成された位置に対応するように形成することができる。
一方、透明電極層１３０は、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤなどで形成することができ、第１ｂ貫通領域１３１は、レーザーで加工することができる。この際、レーザー加工による機械的な公差を考慮して第１ｂ貫通領域１３１の幅は、第１ａ貫通領域１２１の幅よりも１０マイクロメートル（μｍ）以上、または３０マイクロメートル（μｍ）以上小さくすることができる。
次に、図６に示したように、第１ｂ貫通領域１３１が形成された透明電極層１３０上に光吸収層１４０を形成して太陽電池１００を製造することができる。
図７は、本発明の他の実施例による太陽電池２００の断面図である。以下、これを参照して本実施例による太陽電池２００について説明する。図７に示したように、本実施例による太陽電池２００は、図１で説明した基板２１０、第１ａ貫通領域２２１が形成された後面電極層２２０、第１ｂ貫通領域２３１が形成された透明電極層２３０、光吸収層２４０に加えて、バッファ層２５０と背面電極層２６０をさらに含むことができる。
バッファ層２５０は、光吸収層２４０上に少なくとも１つ以上の層で形成することができる。ここで、バッファ層２５０の下部に備えられる光吸収層２４０は、ｐ型半導体として作用し、バッファ層２５０の上部に備えられる背面電極層２６０は、ｎ型半導体として作用し、光吸収層２４０と背面電極層２６０との間にｐｎ接合を形成することができる。この際、バッファ層２５０は、光吸収層２４０と背面電極層２６０との間の中間レベルのバンドギャップを持つように具備されることにより、光吸収層２４０と背面電極層２６０との間の良好な接合を可能にすることができる。たとえば、バッファ層２５０は、ＣｄＳまたはＺｎＳなどでなりうる。一方、バッファ層２５０は、光吸収層２４０ととものパターニングすることができ、これにより、第２貫通領域２５１を含むことができる。
背面電極層２６０は、バッファ層２５０上に形成することができる。ここで、背面電極層２６０は、導電層としてｎ型半導体で作用することができ、例えば、透明導電性酸化物でなりうる。好ましくは、背面電極層２６０は、ＺｎＯであり得る。一方、背面電極層２６０もバッファ層２５０及び光吸収層２４０とともにパターニングすることができ、これにより、第３貫通領域２６１を含むことができる。
図８〜図１１は、本発明の他の実施例による太陽電池３００、４００、５００、６００の断面図である。以下、これを参照して本実施例による太陽電池３００、４００、５００、６００を説明する。まず、図８に示したように、太陽電池３００は、図１で説明した基板３１０、第１ａ貫通領域３２１が形成された後面電極層３２０、第１ｂ貫通領域３３１が形成された透明電極層３３０、光吸収層３４０に加えて、接着改善層３５０をさらに含むことができる。ここで、接着改善層３５０は、後面電極層３２０と基板３１０との間に介在されることができる。具体的には、接着改善層３５０は、高反射金属で構成された後面電極層３２０と基板３１０との間の接着力を向上させるための部材であり、第１ａ貫通領域３２１が形成されていない部分の後面電極層３２０と基板３１０との間に形成することができる。この際、接着改善層３５０は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉのうちいずれか一つ以上を含むことができる。一方、接着改善層３５０は、後面電極層３２０の形成前に形成することができ、後面電極層３２０の形成後、第１ａ貫通領域３２１が形成されるとき後面電極層３２０とともにパターニングすることができる。
また、図９に示したように、太陽電池４００は、図１で説明した基板４１０、第１ａ貫通領域４２１が形成された後面電極層４２０、第１ｂ貫通領域４３１が形成された透明電極層４３０、光吸収層４４０に加えて、拡散防止層（４５０;Ｂａｒｒｉｅｒ）をさらに含むことができる。ここで、拡散防止層４５０は、後面電極層４２０と基板４１０との間、より具体的には、第１ａ貫通領域４２１が形成されていない部分の後面電極層４２０と基板４１０との間に形成されることができる。この際、拡散防止層４５０は、基板４１０からのＮａ、Ｋなどのアルカリイオン、Ｆｅイオンなどの不純物が拡散することを防止するための部材であり、例えば、シリコン酸化物（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｘｉｄｅ）、シリコン窒化物（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）、シリコン酸化窒化物（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）、アルミニウム酸化物（Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、アルミニウム酸化窒化物（Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）、チタン窒化物（Ｔｉｔａｎｉｕｍ ｎｉｔｒｉｄｅ）、タンタル窒化物（Ｔａｎｔａｌｕｍ ｎｉｔｒｉｄｅ）、タングステン窒化物（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ ｎｉｔｒｉｄｅ）等（たとえば、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＯｘＮｙ、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＷＮ）のようなＯｘｉｄｅ、Ｎｉｔｒｉｄｅ物質のうちいずれか一つ以上を含むことができる。一方、拡散防止層４５０は、後面電極層４２０の形成前に形成されることができ、後面電極層４２０の形成後、第１ａ貫通領域４２１が形成されるとき後面電極層４２０とともにパターニングすることができる。
また、図１０に示すように、太陽電池５００は、図１で説明した基板５１０、第１ａ貫通領域５２１が形成された後面電極層５２０、第１ｂ貫通領域５３１が形成された透明電極層５３０、光吸収層５４０に加えて、基板５１０上部の全面に形成された拡散防止層５５０をさらに含むことができる。すなわち、本実施例による拡散防止層５５０は、基板５１０と後面電極層５２０との間に形成されるが、図９とは異なり、第１ａ貫通領域５２１が形成された基板５１０の上面にも形成することができる。この際、本実施例の場合、第１ａ貫通領域５２１が形成された基板５１０の上面にも拡散防止層５５０を形成するところ、第１ａ貫通領域５２１を介して不純物が拡散されることを防止することができる。一方、拡散防止層５５０は、後面電極層５２０の形成前に形成されることができ、後面電極層５２０の形成後、第１ａ貫通領域５２１を形成するとき、例えばレーザーのエネルギーを調整して基板５１０の上面に残すことができる。
また、図１１に示したように、太陽電池６００は、図１で説明した基板６１０、第１ａ貫通領域６２１が形成された後面電極層６２０、第１ｂ貫通領域６３１が形成された透明電極層６３０、光吸収層６４０に加えて、抵抗改善層６５０をさらに含むことができる。ここで、抵抗改善層６５０は、透明電極層６３０と光吸収層６４０との間の接触抵抗を改善するための部材であり、光吸収層６４０よりも正孔の濃度の高いｐ型半導体材料で構成することができる。これらの部材として、抵抗改善層６５０は、ＭＳｅｘ、ＭＳｘのうちいずれか一つ（ここで、ＭはＭｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎのいずれか一つ）以上を含むことができる。この際、抵抗改善層６５０は、透明電極層６３０と光吸収層６４０との間に形成されることができるが、抵抗改善層６５０は、透明電極層６３０の形成後に形成されることができ、第１ｂ貫通領域６３１が形成されるとき透明電極層６３０とともにパターニングすることができる。
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施例について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能なのはもちろんであり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０ 基板、
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０ 後面電極層、
１２１、２２１、３２１、４２１、５２１、６２１ 第１ａ貫通領域、
１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０ 透明電極層、
１３１、２３１、３３１、４３１、５３１、６３１ 第１ｂ貫通領域、
１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０ 光吸収層、
２５０ バッファ層、
２５１ 第２貫通領域、
２６０ 背面電極層、
２６１ 第３貫通領域、
３５０ 接着改善層、
４５０、５５０ 拡散防止層、
６５０ 抵抗改善層
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０ 後面電極層、
１２１、２２１、３２１、４２１、５２１、６２１ 第１ａ貫通領域、
１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０ 透明電極層、
１３１、２３１、３３１、４３１、５３１、６３１ 第１ｂ貫通領域、
１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０ 光吸収層、
２５０ バッファ層、
２５１ 第２貫通領域、
２６０ 背面電極層、
２６１ 第３貫通領域、
３５０ 接着改善層、
４５０、５５０ 拡散防止層、
６５０ 抵抗改善層
Claims (20)
- 基板と、
前記基板上に位置する第１電極層と、
前記第１電極層上に位置する第２電極層と、
前記第２電極層上に位置する光吸収層と、
を含み、
前記第１電極層は、第１貫通領域を有し、
前記第２電極層は、透明電極層であり、第２貫通領域を有し、
前記第２貫通領域は、前記第１貫通領域より狭く、前記第１貫通領域に対応する位置に形成される、
太陽電池。 - 前記第２電極層は、前記第１電極層の上面と前記第１貫通領域内の前記第１電極層の側面をカバーする、請求項１に記載の太陽電池。
- 前記第２電極層は、前記第２電極層の厚さと同じ程度の長さで前記基板の上面をカバーする、請求項２に記載の太陽電池。
- 前記第２電極層は、前記第２電極層の厚さよりも大きい長さで前記基板の上面をカバーする、請求項２に記載の太陽電池。
- 前記光吸収層は、前記基板の少なくとも一部分と接触する、請求項１に記載の太陽電池。
- 前記第１貫通領域と前記第２貫通領域との間の幅の差は１０マイクロメートル（μｍ）以上である、請求項１に記載の太陽電池。
- 前記第１貫通領域と前記第２貫通領域との間の幅の差は３０マイクロメートル（μｍ）以上である、請求項６に記載の太陽電池。
- 前記第１電極層は、後面電極層であり、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、及びＣｒから選択される少なくともいずれか一つを含む、請求項１に記載の太陽電池。
- 前記光吸収層は、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ系化合物半導体またはＩ−ＩＩ−ＩＶ−ＶＩ系化合物半導体を含む、請求項１に記載の太陽電池。
- 前記光吸収層は、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓ、Ｓｅ、Ｚｎ、及びＳｎから選択される少なくともいずれか一つを含む、請求項１に記載の太陽電池。
- 前記第２電極層は、亜鉛酸化物、インジウム酸化物、スズ酸化物、チタン酸化物、及びＡｌ、Ｇａ、及びＢのうちいずれか一つ以上がドープされた亜鉛酸化物の中から選択される少なくともいずれか一つを含む、請求項１に記載の太陽電池。
- 前記第２電極層は、少なくとも１０nmの厚さまたは５０〜１５０nmの厚さを持つ、請求項１に記載の太陽電池。
- 前記第１電極層と前記基板との間に形成される接着改善層と、
前記第１電極層と前記基板との間に形成される拡散防止層と、
前記第２電極層と前記光吸収層との間に形成される抵抗改善層と、
前記光吸収層上に位置するバッファ層及び前記バッファ層上に位置する背面電極層と、
の中から選択される少なくともいずれか一つをさらに含む、請求項１に記載の太陽電池。 - 前記接着改善層は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＮｉから選択される少なくともいずれか一つを含む、請求項１３に記載の太陽電池。
- 前記拡散防止層は、Ｏｘｉｄｅ物質またはＮｉｔｒｉｄｅ物質を含み、
前記Ｏｘｉｄｅ物質またはＮｉｔｒｉｄｅ物質は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸化窒化物、アルミニウム酸化物、アルミニウム酸化窒化物、チタン窒化物、タンタル窒化物、及びタングステン窒化物の中から選択される物質である、
請求項１３に記載の太陽電池。 - 前記抵抗改善層は、ＭＳｅｘとＭＳｘのうち少なくともいずれか一つを含み、
前記Ｍは、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、及びＭｎの中から選択される、
請求項１３に記載の太陽電池。 - 前記太陽電池は、１マイクロメートル（μｍ）未満の厚さを持つ、請求項１に記載の太陽電池。
- 基板に第１電極層を形成する段階と、
前記基板の第１領域が露出するように、前記第１電極層を貫通する第１貫通領域を形成する段階と、
前記第１電極層と前記基板の露出された前記第１領域とをカバーするように第２電極層を形成する段階と、
前記基板の第２領域が露出するように、前記第２の電極層のうちの前記第１貫通領域の内側に対応する部分に、前記第２電極層を貫通する第２貫通領域を形成する段階と、
前記第２電極層と前記基板の露出された前記第２領域とをカバーするように光吸収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貫通領域は、前記第１電極層のパターニングによって形成され、前記第２貫通領域は、前記第２電極層のパターニングによって形成される、請求項１８に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記第２電極層は、スパッタリング、蒸着、または化学気相蒸着（ＣＶＤ）工程によって形成される、請求項１８に記載の太陽電池の製造方法。
Applications Claiming Priority (4)
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