JP5602234B2 - 太陽光発電装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
実施例は、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を成す層は基板上に順番に蒸着され、各層が部分的に蒸着レベルが異なって、これはエッジ領域の太陽電池セルで電気的問題を発生させる恐れがある。
したがって、太陽電池の形成の際、レーザ（ｌａｓｅｒ）を利用するか、チップ（ｔｉｐ）を利用した機械的な（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ）方法でエッジ領域の構造物を除去する工程が進行されている。
実施例は、容易に形成され、向上された電気的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。
一実施例による太陽光発電装置は、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、前記基板の外郭には溝が形成される。
一実施例による太陽光発電装置は、セル領域及び前記セル領域の周囲を囲むエッジ領域を含む基板と、前記セル領域に配置される後面電極層と、前記エッジ領域に配置される絶縁膜と、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、を含む。
一実施例による太陽光発電装置の製造方法は、基板に犠牲膜を形成する段階と、前記基板及び前記犠牲膜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、前記犠牲膜の一部又は全部、前記後面電極層の外郭部分、前記光吸収層の外郭部分及び前記前面電極層の外郭部分を除去する段階と、を含む。
実施例による太陽光発電装置は、犠牲膜を形成し、犠牲膜上に後面電極層を形成した後、犠牲膜と後面電極層を同時にパターニングして形成され得る。特に、犠牲膜は機械的にパターニングされやすい物質を含んでもよい。
後面電極層は犠牲膜上に形成されるため容易にパターニングされ得る。即ち、レーザなどが使用されず、後面電極層は機械的なスクライビング工程によってもパターニングされ得る。
したがって、実施例による太陽光発電装置は容易に形成され得る。
また、犠牲膜は基板に形成された溝の内側に形成されてもよい。これによって、後面電極層、後吸収層及び前面電極層の外郭部分を除去するエッジ除去工程で副産物が発生する可能性があり、このような副産物は、犠牲膜が除去された溝の内側に隔離され得る。
したがって、実施例による太陽光発電装置は副産物によるショートを防止し、向上された電気的特性を有することができる。
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）」形成されるものをすべて含む。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は、実施例による太陽光発電装置を示す平面図である。図２は、図１のI−I’に沿って切断した断面を示す断面図である。図３は、他の実施例による太陽光発電装置を示す断面図である。
図１及び図２を参照すると、実施例による太陽光発電装置は、支持基板１００、ダミー犠牲膜１３０、後面電極層２００、光吸収層３００、バッファ層４００、前面電極層５００、多数個の接続部７００及びダミー構造物６００を含む。
前記支持基板１００はプレート状を有し、前記後面電極層２００、前記光吸収層３００、前記バッファ層４００、前記前面電極層５００、前記接続部７００及びダミー構造物６００を支持する。
前記支持基板１００は絶縁体であってもよい。前記支持基板１００は、ガラス基板、プラスティック基板又は金属基板であってもよい。更に詳しくは、前記支持基板１００は、ソーダライムガラス（ｓｏｄａ ｌｉｍｅ ｇｌａｓｓ）基板であってもよい。前記支持基板１００は透明であってもよい。前記支持基板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。
前記支持基板１００はセル領域Ａ及びエッジ領域Ｂを含む。更に詳しくは、前記支持基板１００は前記セル領域Ａ及び前記エッジ領域Ｂで区分され得る。即ち、前記支持基板１００にはセル領域Ａ及びエッジ領域Ｂが定義される。
前記セル領域Ａは前記支持基板１００の中央部分に定義される。前記セル領域Ａは直四角形状を有してもよい。前記セル領域Ａ、前記支持基板１００の上面の大部分に配置されてもよい。
前記エッジ領域Ｂは前記セル領域Ａの周囲を囲む。前記エッジ領域Ｂは前記セル領域Ａの周囲に沿って延長される形状を有する。即ち、前記エッジ領域Ｂは平面から見たとき、リング状を有してもよい。
前記支持基板１００には溝１１０が形成される。前記溝１１０は前記エッジ領域Ｂに形成される。前記溝１１０は前記セル領域Ａの周囲を囲む。また、前記溝１１０は前記後面電極層２００の周囲を囲む。また、 前記溝１１０は、前記後面電極層２００及び前記ダミー構造物６００の間に形成される。
また、前記溝１１０は、前記光吸収層３００、前記バッファ層４００及び前記前面電極層５００の周囲を囲む。前記溝１１０は閉ループ（ｃｌｏｓｅｄ ｌｏｏｐ）形状を有してもよい。また、前記溝１１０は平面形状の底面を有するよう、断面が直四角形状を有してもよい。これとは異なって、前記溝の断面は逆三角形状を有してもよい。
前記溝１１０の幅は０．５ｃｍ乃至１０ｃｍであってもよい。前記溝１１０の深さは、０．１ｃｍ乃至５ｃｍであってもよい。
前記ダミー犠牲膜１３０は前記エッジ領域Ｂに配置される。前記ダミー犠牲膜１３０は前記溝１１０の内側に配置される。前記ダミー犠牲膜１３０は、前記溝１１０の内側面及び底面に沿って形成されてもよい。前記ダミー犠牲膜１３０は、前記基板の上面より低く形成されてもよい。
これとは異なって、前記ダミー犠牲膜１３０は前記支持基板１００の上面に配置されてもよい。
前記ダミー犠牲膜１３０の上面は高い粗さを有する。即ち、前記ダミー犠牲膜１３０の上面は、チップなどによって切断されて形成された面であってもよい。また、前記ダミー犠牲膜１３０は前記溝１１０の内側に均一に形成されなくてもよい。即ち、前記ダミー犠牲膜１３０は、前記溝１１０の側面及び底面を露出させるオープン領域を含んでもよい。
前記ダミー犠牲膜１３０は酸化物を含む。更に詳しくは、前記ダミー犠牲膜１３０は結晶構造を有する酸化物を含んでもよい。前記ダミー犠牲膜１３０は絶縁体を含む。したがって、前記ダミー犠牲膜１３０は絶縁膜である。前記ダミー犠牲膜１３０として使用される酸化物の例としては、チタンオキサイド（ＴｉＯ２）、シリコンオキサイド（ＳｉＯ２）又はジンクオキサイド（ＺｎＯ）などが挙げられる。
他にも、前記ダミー犠牲膜１３０として機械的な衝撃に弱い多様な物質が使用されてもよい。
前記後面電極層２００は前記支持基板１００上に配置される。前記後面電極層２００は前記セル領域Ａに配置される。前記後面電極層２００は前記セル領域Ａにのみ配置され得る。
前記後面電極層２００は平面から見たとき、直四角形状を有してもよい。前記後面電極層２００は導電層である。前記後面電極層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が挙げられる。
また、前記後面電極層２００は２つ以上の層を含んでもよい。この際、それぞれの層は同じ金属で形成されるか、互いに異なる金属で形成されてもよい。
前記後面電極層２００には第１貫通ホール２１０が形成される。前記第１貫通ホール２１０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貫通ホール２１０は平面から見たとき、一方向に延長される形状を有してもよい。
前記第１貫通ホール２１０の幅は、約８０μm乃至２００μmであってもよい。
前記第１貫通ホール２１０によって、前記後面電極層２００は多数個の後面電極で区分される。即ち、前記第１貫通ホール２１０によって前記後面電極が定義される。
前記後面電極は、前記第１貫通ホール２１０によって互いに離隔される。前記後面電極はストライプ状に配置される。
これとは異なって、前記後面電極はマトリックス状で配置されてもよい。この際、前記第１貫通ホール２１０は平面から見たとき、格子状で形成されてもよい。
前記光吸収層３００は前記後面電極層２００上に配置される。前記光吸収層３００は前記セル領域Ａに配置される。前記光吸収層３００は前記セル領域Ａにのみ配置され得る。
例えば、前記光吸収層３００の外郭は、前記後面電極層２００の外郭と一致してもよい。また、前記光吸収層３００に含まれた物質は前記第１貫通ホール２１０に埋め込まれる。
前記光吸収層３００は、I−III−VI族系化合物を含んでもよい。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−セレナイド系又は銅−ガリウム−セレナイド系結晶構造を有してもよい。
前記光吸収層３００のエネルギバンドギャップ（ｂａｎｄ ｇａｐ）は、約１ｅＶ乃至１．８ｅＶであってもよい。
前記バッファ層４００は前記光吸収層３００上に配置される。前記セル領域Ａに配置される。前記バッファ層４００は前記光吸収層３００と同じ平面形状を有する。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のエネルギバンドギャップは約２．２ｅＶ乃至２．４ｅＶである。
前記光吸収層３００及び前記バッファ層４００には第２貫通ホール３１０が形成される。前記第２貫通ホール３１０は前記光吸収層３００を貫通する。また、前記第２貫通ホール３１０は前記後面電極層２００の上面を露出するオープン領域である。
前記第２貫通ホール３１０は前記第１貫通ホール２１０に隣接して形成される。即ち、前記第２貫通ホール３１０の一部は平面から見たとき、前記第１貫通ホール２１０の隣に形成される。
前記第２貫通ホール３１０の幅は、約８０μm乃至２００μmであってもよい。
また、前記光吸収層３００は、前記第２貫通ホール３１０によって多数個の光吸収部を定義する。即ち、前記光吸収層３００は、前記第２貫通ホール３１０によって前記光吸収部で区分される。
前記バッファ層４００は、 前記第２貫通ホール３１０によって多数個のバッファで定義される。即ち、前記バッファ層４００は、前記第２貫通ホール３１０によって前記バッファで区分される。
前記前面電極層５００は前記バッファ層４００の上に配置される。前記前面電極層５００は前記セル領域Ａに配置される。前記前面電極層５００は前記光吸収層３００に対応する平面形状を有してもよい。
前記後面電極層２００、前記光吸収層３００及び前記前面電極層５００の外郭は互いに一致する。即ち、前記後面電極層２００、前記光吸収層３００及び前記前面電極層５００の外郭側面は互いに同じ平面に配置される。また、前記後面電極層２００、前記光吸収層３００及び前記前面電極層５００の外郭は前記溝１１０と隣接する。
前記前面電極層５００は透明であり、導電層である。前記前面電極層５００は導電性酸化物を含む。例えば、前記前面電極層５００は、ジンクオキサイド（ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、インジウムチンオキサイド（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）又はインジウムジンクオキサイド（Ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ：ＩＺＯ）などを含んでもよい。
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）又はガリウム（Ｇａ）などの導電性ドーパントを含んでもよい。更に詳しくは、前記前面電極層５００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）又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）などを含んでもよい。
前記バッファ層４００及び前記前面電極層５００には第３貫通ホール３２０が形成される。前記第３貫通ホール３２０は、前記後面電極層２００の上面を露出するオープン領域である。例えば、前記第３貫通ホール３２０の幅は、約８０μm乃至２００μmであってもよい。
前記第３貫通ホール３２０は前記第２貫通ホール３１０に隣接する位置に形成される。更に詳しくは、前記第３貫通ホール３２０は前記第２貫通ホール３１０の隣に配置される。即ち、平面から見たとき、前記第３貫通ホール３２０は前記第２貫通ホール３１０の隣に並んで配置される。
前記第３貫通ホール３２０によって、前記前面電極層５００は多数個の前面電極で区分される。即ち、前記前面電極は前記第３貫通ホール３２０によって定義される。
前記前面電極は前記後面電極と対応する形状を有する。即ち、前記前面電極はストライプ形状に配置される。これとは異なって、前記前面電極はマトリックス形状で配置されてもよい。
また、前記第３貫通ホール３２０によって多数個のセル（Ｃ１，Ｃ２・・・）が定義される。更に詳しくは、前記第２貫通ホール３１０及び前記第３貫通ホール３２０によって前記セル（Ｃ１，Ｃ２・・・）が定義される。即ち、前記第２貫通ホール３１０及び前記第３貫通ホール３２０によって、実施例による太陽光発電装置は前記セル（Ｃ１，Ｃ２・・・）で区分される。
前記ダミー構造物６００は、前記溝１１０が形成された領域の外側に配置される。即ち、前記ダミー構造物６００は、前記溝１１０及び前記支持基板１００の側面の間の領域に配置される。前記ダミー構造物６００は前記支持基板１００の上面に配置される。
前記ダミー構造物６００は前記溝１１０によって前記後面電極層２００と離隔される。即ち、前記溝１１０の幅ほど、前記ダミー構造物６００及び前記後面電極層２００は互いに離隔されてもよい。
前記ダミー構造物６００は前記基板の上面と直接接触されてもよい。前記ダミー構造物６００は、第１ダミー層６１０、第２ダミー層６２０、第３ダミー層６３０及び第４ダミー層６４０を含む。前記第１ダミー層６１０は前記後面電極層と同じ物質で形成される。前記第２ダミー層６２０は前記第１ダミー層６１０上に配置され、前記光吸収層３００と同じ物質で形成される。前記第３ダミー層６３０は前記第２ダミー層６２０上に配置され、前記バッファ層４００と同じ物質で形成される。前記第４ダミー層６４０は前記第３ダミー層６３０上に配置され、前記前面電極層５００と同じ物質で形成される。
図３に示したように、前記ダミー構造物６００は前記第１ダミー層６１０のみを含み、他のダミー層は含まなくてもよい。即ち、前記第２ダミー層６２０、前記第３ダミー層６３０及び前記第４ダミー層６４０は除去されてもよい。
前記接続部７００は前記第２貫通ホール３１０の内側に配置される。前記接続部７００は前記前面電極層５００から下方に延長され、前記後面電極層２００に接続される。
したがって、前記接続部７００は互いに隣接するセルを連結する。更に詳しくは、前記接続部７００は、互いに隣接するセルにそれぞれ含まれた前面電極と後面電極を連結する。
前記接続部７００は前記前面電極層５００と一体に形成される。即ち、前記接続部７００として使用される物質は、前記前面電極層５００として使用される物質と同じである。
実施例による太陽光発電装置を形成するために前記溝１１０の内側に犠牲膜１２０が形成され、前記犠牲膜１２０とともに前記後面電極層２００の外郭部分がパターニングされてもよい。
したがって、前記後面電極層２００は機械的なスクライビング工程によってパターニングされてもよい。したがって、実施例による太陽光発電装置は容易に製造され得る。
また、前記後面電極層２００、前記光吸収層３００、前記バッファ層４００及び前記前面電極層５００がパターニングされる過程で発生する副産物は前記溝１１０によって分離されてもよい。即ち、前記副産物が前記後面電極層２００の側面及び前記前面電極層５００の側面に残留して発生するショートが防止され得る。
したがって、実施例による太陽光発電装置は前記後面電極層２００及び前記前面電極層５００のショートを防止し、向上された電気的特性を有する。したがって、実施例による太陽光発電装置は、向上された光−電変換効率を有する。
図４乃至図１１は、実施例による太陽光発電装置を製造する過程を示す図である。本製造方法に対する説明では、上述した太陽光発電装置に対する説明を参照する。即ち、上述した太陽光発電装置に対する説明は、本製造方法に対する説明に本質的に結合され得る。
図４を参照すると、セル領域Ａ及びエッジ領域Ｂが定義された支持基板１００に溝１１０が形成される。前記溝１１０は前記エッジ領域Ｂに形成されてもよい。前記溝１１０によって前記エッジ領域Ｂに形成される構造物は容易に除去され得る。
この際、前記溝１１０は前記支持基板１００の先端から距離をおいて形成されてもよい。
本実施例において、前記溝１１０は底面を有する断面が四角形に形成されるものを図示しているが、これに限らず、前記溝１１１は図５に示したように逆三角形で溝１１１の下部が狭くなる形で形成されてもよい。
前記支持基板１００としてガラス（ｇｌａｓｓ）が使用されてもよい。また、前記支持基板１００はアルミナのようなセラミック基板、ステンレススチール、チタン基板又はポリマ基板であってもよい。更に詳しくは、前記ガラス基板としてはソーダライムガラスを使用してもよく、前記ポリマ基板としてはポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）を使用してもよい。また、前記支持基板１００はリジッドであるかフレキシブルであってもよい。
図６を参照すると、前記溝１１０の内側に犠牲膜１２０が形成される。即ち、前記犠牲膜１２０は前記エッジ領域Ｂに形成される。前記犠牲膜１２０は前記支持基板１００の上面に形成されてもよい。
図６を参照すると、前記溝１１０の内側に犠牲膜１２０が形成される。即ち、前記犠牲膜１２０は前記エッジ領域Ｂに形成される。前記犠牲膜１２０は前記支持基板１００の上面に形成されてもよい。
前記犠牲膜１２０はスパッタリング工程などのような物理気相蒸着工程によって形成されてもよい。これとは異なって、ペーストなどが前記溝１１０の内側に埋め込まれた後、埋め込まれたペーストが焼結されて前記犠牲膜１２０が形成されてもよい。
前記犠牲膜１２０は絶縁体で形成される。即ち、前記犠牲膜１２０は絶縁膜である。また、前記犠牲膜１２０は機械的に弱い物質を含む。更に詳しくは、前記犠牲膜１２０の強度は次に形成される後面電極層２００より非常に弱くてもよい。即ち、前記犠牲膜１２０は、外部の機械的な衝撃に容易に壊れ得る。
前記犠牲膜１２０としては酸化物が使用されてもよい。前記犠牲膜１２０として使用される酸化物の例としては、チタンオキサイド、シリコンオキサイド又はジンクオキサイドなどが挙げられる。
次に、前記犠牲膜１２０及び前記支持基板１００上に後面電極層２００が形成される。前記後面電極層２００を形成するため、前記犠牲膜１２０及び前記支持基板１００の上面にモリブデンなどのような金属が蒸着されてもよい。
次に、前記後面電極層２００にはレーザによって多数個の第１貫通ホール２１０が形成されてもよい。前記第１貫通ホール２１０はフォトリソグラフィ工程によって形成されてもよい。前記後面電極層２００は前記第１貫通ホール２１０によって多数個の後面電極で区分され得る。前記後面電極はストライプ（ｓｔｒｉｐｅ）形態又はマトリックス（ｍａｔｒｉｘ）形態で配置されてもよく、それぞれのセルに対応し得る。
前記後面電極層２００は金属などの導電体で形成されてもよい。例えば、前記後面電極層２００はモリブデン（Ｍｏ）ターゲットを使用し、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）工程によって形成されてもよい。これは、モリブデンが有する高い電気伝導度、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。
また、図示していないが、前記後面電極層２００は少なくとも一つ以上の層で形成されてもよい。前記後面電極層２００が複数個の層で形成される際、前記後面電極層２００を成す層は互いに異なる物質で形成されてもよい。
図７を参照すると、前記後面電極層２００上に光吸収層３００及びバッファ層４００が形成される。
前記光吸収層３００は、I−III−VI族系化合物を含む。更に詳しくは、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）化合物を含んでもよい。
これとは異なって、前記光吸収層３００は、銅−インジウム−セレナイド系（ＣｕＩｎＳｅ２，ＣＩＳ系）化合物又は 銅−ガリウム−セレナイド系（ＣｕＧａＳｅ２，ＣＧＳ系）化合物を含んでもよい。
例えば、前記光吸収層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、前記後面電極層２００上にＣＩＧ系金属プリカーサ（Ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）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（ｓｅｌｅｎｉｚａｔｉｏｎ）工程によって、セレン（Ｓｅ）と反応してＣＩＧＳ系光吸収層が形成される。
また、前記金属プリカーサ膜を形成する工程及びセレニゼーション工程の間、前記基板１００に含まれたアルカリ（ａｌｋａｌｉ）成分が前記後面電極層２００を介して、前記金属プリカーサ膜及び前記光吸収層３００に拡散される。
アルカリ成分は前記光吸収層３００のグレイン（ｇｒａｉｎ）の大きさを向上させ、結晶性を向上させることができる。
また、前記光吸収層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）によって形成してもよい。
前記光吸収層３００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３００は、光電効果によって光起電力を生成する。
前記バッファ層４００は少なくとも一つの層で形成され、前記光吸収層３００が形成された前記基板１００上に硫化カドミウム（ＣｄＳ），ＩＴＯ，ＺｎＯ，ｉ−ＺｎＯのうちいずれか一つ又はこれらの積層で形成されてもよい。
この際、前記バッファ層４００はｎ型半導体層であり、前記光吸収層３００はｐ型半導体層である。したがって、前記光吸収層３００及びバッファ層４００はｐｎ接合を形成する。
前記バッファ層４００は、前記光吸収層３００と次に形成される前面電極層５００との間に配置される。
即ち、前記光吸収層３００と前面電極層５００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４００を挿入して良好な接合を形成してもよい。
本実施例では、一つのバッファ層４００を前記光吸収層３００上に形成したが、これに限らず、前記バッファ層４００は複数個の層で形成されてもよい。
図８を参照すると、前記光吸収層３００及び前記バッファ層４００には多数個の第２貫通ホール３１０が形成される。前記第２貫通ホール３１０は機械的な方法又はレーザ（ｌａｓｅｒ）を使用する工程を進行して形成してもよく、前記後面電極層２００の一部が露出される。
図９を参照すると、前記バッファ層４００上に透明な導電物質が積層され、前面電極層５００及び多数個の接続配線７００が形成される。
前記透明な導電物質を前記バッファ層４００上に積層させる際、前記透明な導電物質は前記第２貫通ホール３１０の内部にも積層される。したがって、前記第２貫通ホール３１０の内側にそれぞれ前記接続配線７００が形成される。前記後面電極層２００及び前面電極層５００は、前記接続配線７００によって電気的に接続される。
前記前面電極層５００は前記基板１００上にスパッタリング工程を進行し、アルミニウムでドーピングされたジンクオキサイドで形成される。前記前面電極層５００は前記光吸収層３００とｐｎ接合を形成するウィンドウ（ｗｉｎｄｏｗ）層であり、太陽電池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ジンクオキサイド（ＺｎＯ）で形成される。
この際、前記ジンクオキサイドにアルミニウム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。前記前面電極層５００であるジンクオキサイド薄膜は、ＲＦスパッタリング方法でＺｎＯターゲットを使用して蒸着する方法と、Ｚｎターゲットを利用した反応性スパッタリング、そして有機金属化学蒸着法などで形成されてもよい。
また、電気光学的特性の優れたＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）薄膜をジンクオキサイド薄膜上に蒸着した２重構造を形成してもよい。
図１０を参照すると、前記光吸収層３００、前記バッファ層４００及び前記前面電極層５００に第３貫通ホール３２０が形成される。
前記第３貫通ホール３２０は機械的な方法又はレーザを使用する工程を進行して形成してもよく、前記後面電極層２００の一部が露出される。
前記バッファ層４００及び前面電極層５００は前記第３貫通ホール３２０によって区分されてもよく、前記第３貫通ホール３２０によってそれぞれのセルは互いに分離され得る。
前記第３貫通ホール３２０によって、前記前面電極層５００、バッファ層４００及び光吸収層３０はストライプ形態又はマトリックス形態で配置されてもよい。
前記第３貫通ホール３２０は前記の形態に限らず、多様な形態で形成されてもよい。
図１１を参照すると、前記犠牲膜１２０の一部又は全部、前記後面電極層２００の外郭部分、前記光吸収層３００の外郭部分、前記バッファ層４００の外郭部分及び前記前面電極層５００の外郭部分が同時に除去される。即ち、エッジパターン３３０を形成するためのエッジ除去工程が進行される。
このようなエッジ除去工程はチップなどを使用して進行されてもよい。即ち、前記エッジ除去工程は機械的なスクライビング工程によって進行されてもよい。特に、前記犠牲膜１２０は機械的に弱い物質で形成されるため、前記後面電極層２００の外郭部分はチップなどによって前記犠牲膜１２０とともに容易に除去され得る。
したがって、前記犠牲膜１２０のうち一部は除去されずそのまま残ってダミー犠牲膜１３０を形成する。前記ダミー犠牲膜１３０は前記犠牲膜１２０の上部が切断されて形成されるため、前記ダミー犠牲膜１３０の上面の粗さは非常に高くなり得る。
これとは異なって、前記犠牲膜１２０の大部分が除去されて前記ダミー犠牲膜１３０が形成されなくてもよい。この際、犠牲膜１２０の大部分が除去されても、前記溝１１０の内側には前記犠牲膜１２０として使用された物質が検出され得る。即ち、前記溝１１０の内側には、チタンオキサイド、シリコンオキサイド又はジンクオキサイドのような酸化物が残っていてもよい。
また、前記エッジ領域Ｂに配置される後面電極層２００、光吸収層３００、バッファ層４００及び前面電極層５００は全部除去されない。したがって、前記エッジ領域Ｂに残っている後面電極層２００、光吸収層３００、バッファ層４００及び前面電極層５００はダミー構造物６００を形成する。
前記ダミー構造物６００は次の工程で一部又は全部が除去されてもよい。前記ダミー構造物６００は、第１ダミー層６１０、第２ダミー層６２０、第３ダミー層６３０及び第４ダミー層６４０を含む。この際、前記第２ダミー層６２０、前記第３ダミー層６３０及び前記第４ダミー層６４０は除去されてもよい。
このように、前記エッジパターン３３０は、前記犠牲膜１２０が埋め込まれた前記溝１１０にチップを利用したスクライビング（ｓｃｒｉｂｉｎｇ）工程を適用して形成されてもよい。この際、前記犠牲膜１２０はすべて除去されず、前記ダミー犠牲膜１３０が形成される。前記ダミー犠牲膜１３０は、前記支持基板１００の上面より低く形成されてもよい。
前記エッジ除去工程で前記後面電極層２００をパターニングするためにレーザが使用されなくてもよい。即ち、機械的なスクライビング工程を介して前記エッジパターン３３０が容易に形成されてもよい。
したがって、実施例による太陽光発電装置の製造方法は、向上された電気的特性を有する太陽光発電装置を容易に提供することができる。
図１２は、更に他の実施例による太陽光発電装置を示す平面図である。図１３は、図１２のII−II’に沿って切断した断面を示す断面図である。本実施例では上述した実施例を参照し、支持基板及びダミー犠牲膜について追加的に説明する。即ち、上述した太陽電池及びこれの製造方法に対する説明は、変更された部分を除いては、本実施例に対する説明に本質的に結合され得る。
図１２及び図１３を参照すると、支持基板１００には溝１１０が形成されない。ダミー犠牲膜１５０は前記支持基板１００の上面に直接形成される。前記ダミー犠牲膜１５０はエッジ領域Ｂに配置される。
前記ダミー犠牲膜１５０は前記支持基板１００の上面に直接接触してもよい。前記ダミー犠牲膜１５０は後面電極層２００と同じ平面に形成されてもよい。即ち、前記ダミー犠牲膜１５０の下面は前記後面電極層２００の下面と同じ平面に形成されてもよい。
前記ダミー犠牲膜１５０は前記後面電極層２００の側面と直接接触されてもよい。前記ダミー犠牲膜１５０は前記エッジ領域Ｂの幅に対応される幅を有してもよい。前記ダミー犠牲膜１５０の上面の粗さは非常に高くてもよい。
本実施例による太陽光発電装置は、前記支持基板１００に溝を形成せず、エッジパターン３３０を容易に形成することができる。
図１４乃至図１７は、更に他の実施例による太陽光発電装置を製造する過程を示す図である。本製造方法に対する説明は、上述した太陽光発電層と及び製造方法に対する説明を参照する。即ち、上述した太陽光発電装置及び製造方法に対する説明は、本製造方法に対する説明に本質的に結合され得る。
図１４を参照すると、支持基板１００上に犠牲膜１４０が形成される。前記犠牲膜１４０は前記支持基板１００のエッジ領域Ｂに形成される。前記犠牲膜１４０は閉ループ形状を有してもよく、前記支持基板１００の上面に直接形成される。
図１５を参照すると、前記支持基板１００及び前記犠牲膜１４０上に後面電極層２００が形成される。前記後面電極層２００は前記支持基板１００の上面及び前記犠牲膜１４０の上面をすべて覆う。前記後面電極層２００は前記セル領域Ａ及び前記エッジ領域Ｂに形成される。
図１６を参照すると、前記後面電極層２００上に光吸収層３００、バッファ層４００及び前面電極層５００が順番に形成される。前記光吸収層３００、前記バッファ層４００及び前記前面電極層５００は前記犠牲膜１４０を覆う。前記光吸収層３００、前記バッファ層４００及び前記前面電極層５００は前記セル領域Ａ及び前記エッジ領域Ｂに形成される。
図１７を参照すると、前記犠牲膜１４０の全部又は一部、前記後面電極層２００の外郭部分、前記光吸収層３００の外郭部分、前記バッファ層４００の外郭部分及び前記前面電極層５００の外郭部分が除去され、エッジパターン３３０が形成される。即ち、前記後面電極層２００、前記光吸収層３００、バッファ層４００及び前面電極層５００から前記エッジ領域Ｂに対応する部分が除去される。
この際、前記犠牲膜１４０は機械的な衝撃に弱いためチップなどによって容易に剥がれ得る。したがって、前記エッジ領域Ｂに該当する後面電極層２００は、機械的なスクライビング工程によって前記犠牲膜１４０とともに容易に除去され得る。
したがって、本実施例による太陽光発電装置の製造方法によって、前記支持基板１００に溝が形成されなくても、前記エッジパターン３３０が容易に形成され得る。
また、上記の実施例で説明された特徴、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おり、必ずしも一つの実施例にのみ限られることはない。更に、それぞれの実施例に例示された特徴、構造、効果などは、実施例の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せ又は変形されて実施され得る。したがって、このような組合せと変形に関する内容は、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。
以上、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における通常の知識を有する者であれば、本発明の実施例における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多様な変形と応用が可能であるということを分かるはずである。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。
実施例は、太陽光発電分野に利用される。
Claims (12)
- 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、
前記基板の外郭には溝が形成され、前記溝の内側に配置される絶縁膜を含む太陽光発電装置。 - 前記溝は、前記後面電極層の周囲を囲む請求項１に記載の太陽光発電装置。
- 前記基板は、
中央部分に定義されるセル領域と、
前記セル領域の周囲に定義されるエッジ領域と、を含み、
前記後面電極層は前記セル領域に配置され、
前記溝は前記エッジ領域に形成される請求項１に記載の太陽光発電装置。 - 前記溝の内側に配置される酸化物を含む請求項１に記載の太陽光発電装置。
- 前記溝の内側にチタンオキサイド、シリコンオキサイド又はジンクオキサイドが配置される請求項１に記載の太陽光発電装置。
- 前記溝及び前記基板の側面の間に配置されるダミー構造物を含む請求項１に記載の太陽光発電装置。
- 前記ダミー構造物は、前記後面電極層と同じ物質を含む第１ダミー層を含む請求項６に記載の太陽光発電装置。
- 前記ダミー構造物は、前記後面電極層と互いに離隔される請求項６に記載の太陽光発電装置。
- セル領域及び前記セル領域を囲むエッジ領域を含む基板に犠牲膜を形成する段階と、
前記基板及び前記犠牲膜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、
前記犠牲膜の一部又は全部、前記後面電極層の外郭部分、前記光吸収層の外郭部分及び前記前面電極層の外郭部分を除去する段階と、を含み、
前記エッジ領域には溝が形成され、
前記犠牲膜は前記溝の内側に形成される太陽光発電装置の製造方法。 - 前記犠牲膜は、閉ループ形状を有する請求項９に記載の太陽光発電装置の製造方法。
- 前記犠牲膜は酸化物を含む請求項９に記載の太陽光発電装置の製造方法。
- 前記犠牲膜の一部又は全部、前記後面電極層の外郭部分、前記光吸収層の外郭部分及び前記前面電極層の外郭部分は、機械的な方法で同時に除去される請求項９に記載の太陽光発電装置の製造方法。
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