KR100495925B1 - 태양전지용 광흡수층 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양전지용 광흡수층으로 사용되는 CuInSe2, CuGaSe2 및 CuIn 1-xGaxSe2 박막을 다층으로 적층하여 태양광의 흡수 능력을 향상시킬 수 있는 태양전지용 광흡수층 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명은 기판 상에 In 및 Se를 포함하는 단일 전구체를 사용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 InSe 박막을 형성하는 단계; 상기 InSe 박막 상에 Cu 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 Cu2Se 박막을 형성하는 단계; 상기 Cu2Se 박막 상에 Ga 및 Se를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 CuGaSe2 박막을 형성하는 단계; 및 상기 CuGaSe2 박막 상에 In 및 Se를 포함하는 단일 전구체와 Cu 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 CuGaSe2/CuInSe2 구조의 다층박막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

태양전지용 광흡수층 및 그 제조 방법{OPTICAL ABSORBER LAYERS FOR SOLAR CELL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 태양전지용 광흡수층 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 MOCVD 방법을 사용하여 화학당량비에 가까운 조성비를 갖는 CuInSe2, CuGaSe2 및 CuIn1-xGaxSe2 박막을 다층으로 적층하여 태양광의 흡수 능력을 향상시킬 수 있는 태양전지용 광흡수층 및 그 제조방법에 관한 것이다.
CuInSe2(이하, "CIS"라고 함) 또는 CuIn1-xGaxSe2(이하, "CIGS"라고 함)의 삼원계 박막은 최근 활발히 연구되고 있는 화합물 반도체 중의 하나이다.
이들 CIS계 박막 태양전지는 기존의 실리콘을 사용하는 태양전지와는 달리 10 마이크론 이하의 두께로 제작 가능하고 장시간 사용시 안정적인 특성을 가지고 있다. 또한 실험적으로 최고 변환 효율이 19.8%로 다른 태양전지에 비해 월등히 뛰어나 실리콘을 대체할 수 있는 저가 고효율의 태양전지로 상업화 가능성이 아주 높다.
이에 따라 최근 상업화를 위해서 CIS 박막을 제조하기 위한 다양한 방법들이 보고되고 있다. 그 중 하나가 본 발명의 출원인이 선출원한 한국특허출원 제2004-29221호에 자세히 기재되어 있다. 이러한 종래의 기술에 따르면, 기판 상에 [Me2In-(μSeMe)]2 전구체를 사용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 InSe 박막을 형성하고, InSe 박막 상에 (hfac)Cu(DMB) 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 Cu2Se 박막을 형성한 후, Cu2Se 박막 상에 [Me2In-(μSeMe)]2 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 CuInSe2 박막을 제조하는 것이다. 또한, CuInSe2 박막 상에 [Me2Ga-(μSeMe)]2 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 CuIn1-xGaxSe2 박막을 제조하는 것이다.
전술한 바와 같이, CIS계 박막 태양전지는 20%에 가까운 높은 에너지 변환효율을 보이지만, 효율을 보다 증가시키기 위해서는 이들을 다중 박막으로 제작하여야 한다. 즉, 태양광에는 광자 에너지가 약 1.7 eV(파장 700 nm의 빨간색 광)에서 3.0 eV(파장 400 nm의 보라색 광)의 가시광선 뿐만 아니라, 눈에 보이지 않는 풍부한 자외선과 적외선을 포함하고 있다. 따라서, 이러한 다양한 에너지의 빛을 흡수하기 위한 고효율 태양전지 제작에는 다중박막의 제작 기술이 필수적이다.
태양광의 전체 스펙트럼을 효율적으로 전기 에너지로 변환시키기 위해서는 에너지 밴드 갭이 다른 흡수층을 다중으로 배열하면 된다. CIS를 이용한 태양전지의 이론적으로 예측된 에너지 변환효율은 흡수층을 2층으로 하였을 때 42%, 3층으로 하였을 때 49%, 4층으로 하였을 때 53%, 그리고 다층으로 하면 68%까지 증가시킬 수 있는 것으로 알려져 있다. 이와 같이, 흡수층의 조성비를 연속적으로 또는 불연속적으로 변화시켜 만든 것을 탠덤 셀(Tandem Cell)이라 한다. 그러나, CIS계 화합물 박막은 다원자계 물질로서, 다층 박막을 형성하면, 상부층과 하부층의 경계면에서 원자들이 서로 확산되어 그 자체의 특성을 얻을 수 없는 문제가 많아 현재까지는 고품질의 탠덤 셀을 제조하는 것에 많은 어려움이 있어 왔다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 다원자계 박막인 CIS계 화합물 박막들을 상부층과 하부층 사이 경계면에서 원자들의 확산이 거의 없는 CIS계 다층 박막의 태양전지용 광흡수층 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 광흡수층의 제조방법은, 기판 상에, III족(이하, B 또는 C로 표시하며, B는 C보다 원자번호가 더 큰 것) 원소 B 및 VI족 원소(이하, X로 표시함)를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 BX 구조식의 화합물 박막을 증착하는 제1 단계; 상기 BX 구조식의 화합물 박막에 I족 금속 원소(이하, A라 표시함)를 포함하는 전구체를 공급하는 유기금속 화학기상 증착법에 의해 A2X 구조식의 화합물 박막을 형성하는 제2 단계; 상기 A2X 구조식의 화합물 박막 상에, III족 원소 C 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 ACX2 구조식의 화합물 박막을 증착하는 제3 단계; 및 상기 ACX2 구조식의 화합물 박막 상에, 상기 III족 원소 B 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 ABX2 구조식의 화합물 박막을 증착하여 ACX2/ABX2 구조식의 다층박막을 형성하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 제2 단계에서 증착된 A2X 구조식의 화합물 박막에서 I족 원소 A는 적정 화학당량비보다 과다 함유되도록 하여 제4 단계에서 ABX2 구조식의 화합물 박막을 증착할 때 보충될 수 있도록 한다.
이에 따라 제조된 태양전지용 광흡수층은 기판과, 주기율표 상의 I족 원소(이하 A라 표시함), III족(이하, B 또는 C로 표시하며, B는 C보다 원자번호가 더 큰 것) 원소 C 및 VI족 원소(이하, X로 표시함)로 구성된 ACX2 구조식의 화합물 박막의 제1층과, 주기율표 상의 I족 원소 A, III족 원소 B 및 VI족 원소 X로 구성된 ABX2 구조식의 화합물 박막의 제2층으로 구성된 ACX2/ABX2 구조식의 다층박막이 된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지용 광흡수층의 제조방법은, 기판 상에, III족(이하, B 또는 C로 표시하며, B는 C보다 원자번호가 더 큰 것) 원소 B 및 VI족 원소(이하, X로 표시함)를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 BX 구조식의 화합물 박막을 증착하는 제1 단계; 상기 BX 구조식의 화합물 박막에 I족 금속 원소(이하, A라 표시함)를 포함하는 전구체를 공급하는 유기금속 화학기상 증착법에 의해 A2X 구조식의 화합물 박막을 형성하는 제2 단계; 상기 A2X 구조식의 화합물 박막 상에, III족 원소 C 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 ACX2 구조식의 화합물 박막을 증착하는 제3 단계; 상기 ACX2 구조식의 화합물 박막 상에, 상기 III족 원소 B 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 ABX2 구조식의 화합물 박막을 증착하여 ACX2/ABX2 구조식의 다층박막을 형성하는 제4 단계; 및 상기 ABX2 구조식의 화합물 박막 상에, I족 금속 원소 A를 포함하는 전구체를 공급하여 I족 금속 원소 A를 보충한 후, 상기 III족 원소 B 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 ACX2/ABX2 구조식의 다층박막을 형성하는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때 상기 제2 단계에서 형성된 A2X 구조식의 화합물 박막에서 I족 원소 A는 적정 화학당량비에 맞도록 한다.
이에 따라 제조된 태양전지용 광흡수층은 기판과, 주기율표 상의 I족 원소(이하 A라 표시함), III족(이하, B 또는 C로 표시하며, B는 C보다 원자번호가 더 큰 것) 원소 C 및 VI족 원소(이하, X로 표시함)로 구성된 ACX2 구조식의 화합물 박막의 제1층과, 주기율표 상의 I족 원소 A, III족 원소 B 및 VI족 원소 X로 구성된 ABX2 구조식의 화합물 박막의 제2층으로 구성된 ACX2/ABX2 구조식의 다층박막이 된다.
본 발명에서, 상기 제5 단계의 ACX2/ABX2 구조식의 다층박막 상에, III족 원소 C 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 ACX2/A(B,C)X2 구조식의 다층박막을 형성하는 제6 단계를 더 포함한다. 이에 따라 제조된 태양전지용 광흡수층은, 기판과, 주기율표 상의 I족 원소(이하 A라 표시함), III족(이하, B 또는 C로 표시하며, B는 C보다 원자번호가 더 큰 것) 원소 C 및 VI족 원소(이하, X로 표시함)로 구성된 ACX2 구조식의 화합물 박막의 제1층과, 주기율표 상의 I족 원소 A, III족 원소 B, C 및 VI족 원소 X로 구성된 A(B,C)X2 구조식의 화합물 박막의 제2층으로 구성된 ACX2/A(B,C)X2 구조식의 다층박막이 된다.
또한, 본 발명에서, 상기 제6 단계의 ACX2/A(B,C)X2 구조식의 화합물 다층박막 상에, I족 금속 원소 A를 포함하는 전구체를 공급하여 다층박막에 I족 금속을 보충한 후, 상기 III족 원소 B 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 ABX2 구조식의 화합물 박막을 증착하여, ACX2/A(B,C)X2/ABX2 구조식의 다층박막을 형성하는 제7 단계를 더 포함한다. 이에 따라 제조된 태양전지용 광흡수층은, 기판과, 주기율표 상의 I족 원소(이하 A라 표시함), III족(이하, B 또는 C로 표시하며, B는 C보다 원자번호가 더 큰 것) 원소 C 및 VI족 원소(이하, X로 표시함)로 구성된 ACX2 구조식의 화합물 박막의 제1층과, 주기율표 상의 I족 원소 A, III족 원소 B, C 및 VI족 원소 X로 구성된 A(B,C)X2 구조식의 화합물 박막의 제2층과, 주기율표 상의 I족 원소 A, III족 원소 B 및 VI족 원소 X로 구성된 ABX2 구조식의 화합물 박막의 제3층으로 구성된 ACX2/A(B,C)X2 /ABX2 구조식의 다층박막이 된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지용 광흡수층의 제조방법은, 기판 상에, III족 원소(이하, B로 표시함) 및 VI족 원소(이하, X로 표시함)를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 BX 구조식의 화합물 박막을 증착하는 제1 단계; 상기 BX 구조식의 화합물 박막에 I족 금속 원소(이하, A라 표시함)를 포함하는 전구체를 공급하는 유기금속 화학기상 증착법에 의해 A2X 구조식의 화합물 박막을 형성하는 제2 단계; 상기 A2X 구조식의 화합물 박막 상에, III족 원소 B 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 ABX2 구조식의 화합물 박막을 증착하여 제1 p형 반도체층을 형성하는 제3 단계; 상기 제1 p형 반도체층에 PN 또는 PIN 이종접합을 형성하여 제1셀을 형성하는 제4 단계; 상기 제1셀 상에 절연층을 증착하는 제5 단계; 상기 절연층 상에, III족 원소 B 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 BX 구조식의 화합물 박막을 증착하는 제6 단계; 상기 BX 구조식의 화합물 박막에 I족 금속 원소 A를 포함하는 전구체를 공급하는 유기금속 화학기상 증착법에 의해 A2X 구조식의 화합물 박막을 형성하는 제7 단계; 상기 A2X 화합물 박막 상에, III족 원소 B 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 ABX2 구조식의 화합물 박막을 증착하여, 제2 p형 반도체층을 형성하는 제8 단계; 및 상기 제2 p형 반도체층에 PN 또는 PIN 이종접합을 형성하여 제2셀을 만들어, 제1셀/절연층/제2셀의 다층 셀을 형성하는 제9 단계를 포함하며; 제1셀과 제2셀의 ABX2는 그 에너지 밴드 갭이 서로 다른 것을 특징으로 한다.
이에 따라 제조된 태양전지용 광흡수층은, 기판과, 주기율표 상의 I족 원소(이하 A라 표시함), III족 원소(이하, B로 표시함) 및 VI족 원소(이하, X로 표시함)로 구성된 ABX2 구조식의 화합물 박막과 그 상층의 PN 또는 PIN 이종접합을 갖는 제1층과, 상기 제1층 상에 형성되는 절연성의 제2층과, 주기율표 상의 I족 원소 A, III족 원소 B 및 VI족 원소 X로 구성된 ABX2 구조식의 화합물 박막과 그 상층의 PN 또는 PIN 이종접합을 갖는 제3층을 포함하며, 제1층과 제3층의 ABX2 화합물 박막은 그 에너지 밴드 갭이 서로 다르게 구성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 태양전지용 광흡수층의 제조방법을 설명한다. 본 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지용 광흡수층의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도시된 바와 같이, 기판 상에 인듐(In) 및 셀레늄(Se)를 포함하는 단일 전구체 즉, [Me2In-(μSeMe)]2를 사용한 MOCVD법에 의해 InSe 화합물 박막을 증착한다(S101). Me는 메틸(methyl)을 나타내며, μ는 Se이 In과 이중으로 브릿지(bridge)된 결합을 하고 있음을 나타낸다. 에너지 밴드 갭이 더 큰 흡수층이 태양전지의 상부측이 되고, 작은 쪽이 후방전극에 접촉되어야 하므로, 기판은 투명전극에 ZnO 또는 CdS 박막이 입혀진 기판을 사용하여야 한다.
단계 S101에서 증착된 InSe 화합물 박막에 Cu 1가 전구체 (hfac)Cu(DMB)를 공급하는 MOCVD법에 의해 Cu2Se 화합물 박막을 제작한다(S102). (hfac)는 헥사플로로아세틸아세토 (hexafluoroacetylaceto)의 약칭이며, (DMB)는 3,3-다이메틸(dimethyl)-1-부텐(butene)의 약칭이다.
단계 S102에서 증착된 Cu2Se 화합물 박막 상에 Ga 및 Se를 포함하는 단일 전구체 즉, [Me2Ga-(μSeMe)]2를 사용한 MOCVD법에 의해 CuGaSe2 화합물 박막을 증착한다(단계 S103).
단계 S103에서 증착된 CuGaSe2 화합물 박막 상에 In 및 Se를 포함하는 단일 전구체 즉, [Me2In-(μSeMe)]2를 사용한 MOCVD법에 의해 CuInSe2 화합물 박막을 증착하여, CuGaSe2/CuInSe2 다층박막을 형성한다(단계 S104).
이때, 단계 S102의 Cu2Se에는 Cu가 적정 화학당량비보다 약간 과다 함유되도록 Cu 전구체의 량 또는 공정조건을 조절하여, 단계 S104에서 In 및 Se만의 공급으로도 CuInSe2 화합물 박막이 증착되도록 한다. 즉, CuInSe2 화합물 박막의 증착시, CuGaSe2에 과다 함유된 Cu가 상부로 확산되도록 하여 CuGaSe2/CuInSe2 다층박막을 형성하는 것이다.
본 발명에서 박막 성장으로 위해 사용된 장치는 저압 MOCVD이다. 본 발명에서 사용된 저압 MOCVD 장치에는 (hfac)Cu(DMB), [Me2In-(μSeMe)]2 및 [Me2Ga-(μSeMe)]2 등의 전구체가 들어 있는 버블러(bubbler)가 다수개 장착된다. 이에 따라 각 전구체가 들어 있는 버블러를 순차적으로 활용하므로써, 단일 공정으로 CIS, CGS 및 CIGS의 다층 박막을 제조하는 것이 가능하다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지용 광흡수층의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도시된 바와 같이, 기판 상에 인듐(In) 및 셀레늄(Se)을 포함하는 단일 전구체 즉, [Me2In-(μSeMe)]2를 사용한 MOCVD법에 의해 InSe 화합물 박막을 증착한다(S201). Me는 메틸(methyl)을 나타내며, μ는 Se이 In과 이중으로 브릿지(bridge)된 결합을 하고 있음을 나타낸다. 기판은 투명전극에 ZnO 또는 CdS 박막이 입힌 것이다.
단계 S201에서 증착된 InSe 화합물 박막에 Cu 1가 전구체 (hfac)Cu(DMB)를 공급하는 MOCVD법에 의해 Cu2Se 화합물 박막을 제작한다(S202). (hfac)는 헥사플로로아세틸아세토 (hexafluoroacetylaceto)의 약칭이며, (DMB)는 3,3-다이메틸(dimethyl)-1-부텐(butene)의 약칭이다.
단계 S202에서 제작된 Cu2Se 화합물 박막 상에 Ga 및 Se를 포함하는 단일 전구체 즉, [Me2Ga-(μSeMe)]2를 사용한 MOCVD법에 의해 CuGaSe2 화합물 박막을 증착한다(단계 S203).
단계 S203에서 증착된 CuGaSe2 화합물 박막 상에 In 및 Se를 포함하는 단일 전구체 즉, [Me2In-(μSeMe)]2를 사용한 MOCVD법에 의해 CuInSe2 화합물 박막을 증착한다(단계 S204). 이때, 공급되는 물질은 In과 Se 뿐이지만, 하부층인 CuGaSe2에 함유되어 있는 Cu 일부가 확산되어 CuInSe2 화합물 박막을 형성하게 된다.
단계 S204에서 증착된 CuInSe2 화합물 박막 상에 Cu 전구체인 (hfac)Cu(DMB)를 공급하여 CuInSe2에 부족되게 함유된 Cu를 보충해 준다(단계 S205). 다음, In 및 Se를 포함하는 단일 전구체 즉, [Me2In-(μSeMe)]2를 사용한 MOCVD법에 의해 CuInSe2 화합물 박막의 증착이 완성되도록 하여, CuGaSe2/CuInSe2 다층박막을 완성한다(단계 S206). 이때, 공급되는 물질은 In과 Se 뿐이지만, 단계 S205에서 보충된 Cu의 일부가 CuInSe2 화합물 박막 형성에 사용된다. 이때, 단계 S202의 Cu2Se에는 실시예1과는 달리, Cu가 적정 화학당량비에 알맞게 함유되도록 Cu 전구체의 량 또는 공정조건을 조절한다.
도 3은 이러한 방법으로 제조된 CuGaSe2/CuInSe2 다층 박막의 XRD 결과이다. 비교를 위해 CuInSe2와 CuGaSe2의 단일 박막에 대한 결과를 첨부하였다. CuGaSe2/CuInSe2 박막의 XRD 회절 무늬에서 26.62도의 피크는 CuInSe2의 (211)면에 해당하는 것이고, 27.66도의 피크는 CuGaSe2의 (211) 면에 해당하는 것이다. 44.25 도의 피크는 CuInSe2의 (220)과 (204)면에 해당하는 것이고, 45.64도와 46.17 도의 피크는 각각 CuGaSe2의 (220)과 (204)면에 해당하는 것이다. CuInSe2의 (220)과 (204) 면의 피크는 중첩되어 나타나는 반면, CuGaSe2의 (220)과 (204) 면의 피크는 분리되어 나타나는 이유는 CuInSe2의 경우 단위세포의 격자상수가 a=c/2인 반면 CuGaSe2의 경우에는 a>c/2로 압축왜곡이 발생된 때문이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양전지용 광흡수층의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
단계 S301 내지 단계 S306은 제2 실시예의 단계 S201 내지 단계 S206과 동일하며, 제조된 CuGaSe2/CuInSe2 다층박막 상에, Ga 및 Se를 포함하는 단일 전구체 즉, [Me2Ga-(μSeMe)]2를 사용한 MOCVD법에 의해 CuGaSe2/CuIn1-xGa xSe2 구조의 다층박막을 완성한다(단계 S307).
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양전지용 광흡수층의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
단계 S401 내지 단계 S407은 제3 실시예의 단계 S301 내지 단계 S307과 동일하며, 제조된 CuGaSe2/CuIn1-xGaxSe2 구조의 다층박막 상에, Cu 전구체 즉, (hfac)Cu(DMB)를 공급하여 다층박막에 Cu를 보충한다(단계 S408). 다음, In 및 Se를 포함하는 단일 전구체 즉, [Me2In-(μSeMe)]2를 사용한 MOCVD법에 의해 CuGaSe2/CuIn1-xGaxSe2/CuInSe2 다층 박막을 완성한다(단계 S409).
도 6은 전술한 제1 및 제2 실시예의 방법으로 제조된 CuGaSe2/CuInSe2 다층박막의 단면도이며, 도 7은 제4 실시예의 방법으로 제조된 CuGaSe2/CuIn1-xGaxSe2/CuInSe2 다층박막의 단면도를 도시한 것이다.
도 8(a) 및 도 8(b)는 제1 내지 제4 실시예의 방법으로 제조된 다층박막의 구조 및 에너지 밴드를 개략적으로 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 전극들(1, 2) 사이에 N형 반도체층(11, 12, 13), 절연층(14), P형 반도체층(15, 16, 17)이 샌드위치 구조로 형성된다. 바람직하게는 N형 반도체층은 ZnO 박막에 도핑 농도를 달리하여 형성하며, 절연층(i)는 CdS 박막을 사용하며, P형 반도체층은 본 발명의 제1 내지 제4 실시예의 방법으로 제조된 다층박막이다. CuGaSe2/CuInSe2, CuAlSe2/CuGaSe2/CuInSe2, CuGaSe2/CuIn1-xGax Se2/CuInSe2, CuAlSe2/CuIn1-xAlxSe2/CuInSe2 등의 다층박막을 P형 반도체층으로 사용하여, 에너지 밴드 갭이 서로 다른 복수개의 반도체층을 형성한다. 이에 따라, 다양한 에너지의 빛을 흡수할 수 있으며, 태양광의 전체 스펙트럼을 효율적으로 전기 에너지로 변환시키는 것이 가능하게 된다.
도 9는 본 발명에 제5 실시예에 따른 태양전지용 광흡수층의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
전술한 제1 실시예의 제조방법에 따라 CuInSe2 화합물 박막을 형성하여 P형 반도체층을 제조한다(단계 S501).
단계 S501에서 형성된 CuInSe2 화합물 박막의 P형 반도체층에, CdS, ZnO 등의 박막을 형성하여 PN 또는 PIN 이종접합으로 만들어진 제1셀을 완성한다(단계 S502).
단계 S502의 제1셀 상에 버퍼층을 증착한다(단계 S503). 버퍼층으로는 실리콘 산화물 박막 등의 절연성 물질을 사용한다.
단계 S503에서 형성된 제1셀/버퍼층 상에, 전술한 제1 실시예의 제조방법 중 전구체만을 변경하여 CuGaSe2 화합물 박막을 형성하여 P형 반도체층을 제조한다(단계 S504). 이때의 P형 반도체층은 CuGaSe2 화합물 박막에 한정되지 않고, 제1셀의 것과는 에너지 밴드 갭이 다르게 되도록 III족 원소를 선택한다.
단계 S504에서 형성된 CuGaSe2 화합물 박막의 P형 반도체층에, CdS, ZnO 등의 박막을 형성하여 PN 또는 PIN 이종접합으로 만들어진 제2셀을 완성한다(단계 S505).
단계 S505의 제2셀 상에 절연층을 증착한 후, 단계 S501 내지 단계 S505의 과정을 반복함에 따라 PIN/버퍼층/PIN/버퍼층/PIN 구조의 다층 셀이 완성된다).
도 10(a) 및 도 10(b)는 제5 실시예의 방법으로 제조된 다층박막의 구조 및 에너지 밴드를 개략적으로 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 전극들(1, 2) 사이에 P형 반도체층(21), 절연층(22) 및 N형 반도체층(23)로 구성된 제1셀과; 버퍼층(24)과; P형 반도체층(25), 절연층(26) 및 N형 반도체층(27)로 구성된 제2셀과; 버퍼층(28)과; P형 반도체층(29), 절연층(30) 및 N형 반도체층(31)로 구성된 제3셀이 샌드위치 구조로 형성된다. 바람하게는 N형 반도체층은 ZnO 박막으로 형성되며, 절연층(i)는 CdS 박막을 사용하며, P형 반도체층은 CuAlSe2, CuGaSe2, CuInSe2 , Cu(In,Ga)Se2 등의 화합물 박막이다. 이들 P형 반도체층들은 에너지 밴드 갭이 서로 다른 복수개의 반도체층을 형성한다. 이에 따라, 다양한 에너지의 빛을 흡수할 수 있으며, 태양광의 전체 스펙트럼을 효율적으로 전기 에너지로 변환시키는 것이 가능하게 된다.
이에 따라 제조되는 태양전지용 광흡수층의 일 예는 CuAlSe2/CdS/ZnO/버퍼층/CuGaSe2/CdS/ZnO/버퍼층/Cu(In,Ga)Se2/CdS/ZnO/버퍼층/CuInSe2/CdS/ZnO으로 구성된 다층박막이 된다. 이와 같이, 태양광의 전체 스펙트럼을 효율적으로 전기 에너지로 변환시키기 위해서는 버퍼층의 상부 및 하부층의 화합물 박막을 변경하여, 에너지 띠 간격이 서로 다른 화합물 박막을 갖도록 배열한다. 이러한 배열은 전술한 예 이외의 다양한 구조로 변경 가능함은 자명하다. 이와 같이, 상하층의 사이에 버퍼층을 사용하면, 제1 실시예 내지 제4 실시예에서와 같은 III족 원소의 원자번호 크기를 고려하지 않아도 안정된 구조의 다층박막을 얻을 수 있다.
이와 같이, 다층 박막의 계면에서 원자들간의 상호 확산이 발생되지 않고, 각각의 특성을 유지하면서 박막이 형성되는 것은 본 발명의 출원인이 선출원한 한국특허출원 제2004-29221호에 기재된 바와 같은 전구체를 사용한 유기금속 화학기상 증착법으로 화합물 박막을 형성함과 더불어, 원자의 크기가 작은 원자로 구성된 박막의 상부에 상대적으로 원자의 크기가 큰 원자로 구성된 박막을 형성하기 때문이다. 즉, Ga을 포함하는 CuGaSe2 위에 In을 포함하는 CuIn1-xGaxSe2 또는 CuInSe2 박막을 형성하므로, 상대적으로 크기가 큰 In이 하부층의 Ga으로 확산되어 가는 것을 방지한다. 한편, 셀간의 사이에 버퍼층을 사용하여 상하층의 원자에 무관하게 다층박막의 광흡수층을 제조할 수 있게된다.
이상에서 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술 사상은 이에 한정되지 아니한다. 즉, 상기 실시예들에서는 태양 전지용 광흡수층으로 사용되는 화합물 박막으로 CuGaSe2, CuIn1-xGaxSe2 박막(단, 0≤x≤1) 및 CuInSe2 등을 제조하는 공정에 대하여 설명하였으나, 이는 화학 주기율표 상의 I족, III족 및 VI족 원소들 중에서 선택된 원소로 구성된 I-III-VI2 화합물 중의 몇 가지 실시예일 뿐이다.
구체적인 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제1 단계로 기판 상에, III족(이하, B 또는 C로 표시하며, B는 C보다 원자번호가 더 큰 것) 원소 B 및 VI족 원소(이하, X로 표시함)를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 BX 구조식의 화합물 박막을 증착한다. III족 원소(B 또는 C)는 Al, Ga 또는 In 등 주기율표에서 3족에 속하는 원소를 모두 포함하며, VI족 원소 X는 Se, S 또는 Te 등으로 주기율표에서 VI족에 속하는 모든 원소를 포함한다. 따라서, 성장된 BX 구조식의 화합물 박막은 InSe, GaSe, AlSe, InS, GaS, AlS, InTe, GaTe 또는 AlTe 등이다.
제2 단계로 BX 구조식의 화합물 박막에, I족 금속 원소(이하, A라 표시함)를 포함하는 전구체를 공급하는 유기금속 화학기상 증착법에 의해 A2X 구조식의 화합물 박막을 제작한다. I족 원소 A는 Cu 또는 Ag 등 주기율표에서 1족에 속하는 모든 원소를 포함한다. 따라서, 성장된 A2X 구조식의 화합물 박막은 Cu2Se, Cu2S, Cu2Te, Ag2Se, Ag2S 또는 Ag2Te 등이다.
제3 단계로 A2X 구조식의 화합물 박막 상에, III족 원소 C 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 ACX2 구조식의 화합물 박막을 증착한다. 이때 사용되는 III족 원소 C는 In, Ga 또는 Al 등 주기율표에서 3족에 속하는 원소 중, 제1 단계에서 사용된 III족 원소 B 보다는 원자번호가 작은 것이다.
제4 단계로 ACX2 구조식의 화합물 박막 상에, 상기 III족 원소 B 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 ABX2 구조식의 화합물 박막을 증착하여 ACX2/ABX2 구조식의 다층박막을 형성한다. 이때 사용되는 VI족 원소 X는 제1 단계의 원소와 동일하지만, III족 원소에는 차이가 있다. 즉, 이때 사용되는 III족 원소 B는 제3 단계에서 선택된 III족 원소 C 보다 원자번호가 큰 III족 원소로서, 전술한 바와 같이, 증착되는 III족 원소가 하부층으로 확산되는 것을 방지하기 위한 것이다.
한편, 다층박막을 구성하는 원자에서 III족 뿐만 아니라 I족 및 VI족에서도 동일한 원리가 적용될 수 있다. 즉, 상부층을 구성하는 I족 및 VI족 원자번호가 하부층보가 작지 않은 것을 선택하도록 한다.
이러한 제조방법에 따라, 얻어진 다층박막은 CuAlSe2/CuGaSe2, CuAlSe2/CuInSe2, CuGaSe2/CuInSe2, AgAlSe2/AgGaSe 2, AgAlSe2/AgInSe2, AgGaSe2/AgInSe2, AgAlSe2/CuGaSe2, AgAlSe2/CuInSe 2, AgGaSe2/CuInSe2, CuAlS2/CuGaS2, CuAlS2/CuInS2, CuGaS2/CuInSe2 , CuAlSe2/CuGaSe2, CuAlS2/CuInSe2 및 CuGaS2/CuInSe2 등이며, 이상에서 열거하지 않은 여러가지가 가능할 것임은 자명하다. 따라서, 본 발명의 기술 사상은 임의의 ACX2/ABX2 구조식의 다층박막을 제조하는 방법을 개시하는 것으로 해석되어야 하며, 계면에서의 상호 확산을 방지하기 위해 하부층의 III족 원소 C보다 상부층의 III족 원소 B의 원자번호가 큰 것이어야 한다. 이러한 사상은 I족 또는 VI족에서도 동일하게 적용될 수 있다.
다음, 제5 단계로 제4 단계의 ACX2/ABX2 구조식의 다층박막 상에, I족 금속 원소 A를 포함하는 전구체를 공급하여 I족 금속 원소 A를 보충한 후, 상기 III족 원소 B 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 ACX2/ABX2 구조식의 다층박막을 형성한다.
제6 단계로 제5 단계의 ACX2/ABX2 구조식의 다층박막 상에, III족 원소 C 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 ACX2/A(B,C)X2 구조식의 다층박막을 형성한다.
제7 단계로 제6 단계의 ACX2/A(B,C)X2 구조식의 화합물 다층박막 상에, I족 금속 원소 A를 포함하는 전구체를 공급하여 다층박막에 I족 금속을 보충한 후, 상기 III족 원소 B 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 ABX2 구조식의 화합물 박막을 증착하여, ACX2/A(B,C)X2/ABX 2 구조식의 다층박막을 형성한다.
다음은 다른 예이다.
먼저, 제1 단계로, 기판 상에, III족 원소(이하, B로 표시함) 및 VI족 원소(이하, X로 표시함)를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 BX 구조식의 화합물 박막을 증착한다.
제2 단계로, BX 구조식의 화합물 박막에 I족 금속 원소(이하, A라 표시함)를 포함하는 전구체를 공급하는 유기금속 화학기상 증착법에 의해 A2X 구조식의 화합물 박막을 형성한다.
제3 단계로, A2X 구조식의 화합물 박막 상에, III족 원소 B 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 ABX2 구조식의 화합물 박막을 증착하여 제1 p형 반도체층을 형성한다.
제4 단계로, 제1 p형 반도체층에 PN 또는 PIN 이종접합을 형성하여 제1셀을 형성한다.
제5 단계로, 제1셀 상에 버퍼층으로 사용되는 절연층을 증착한다.
제6 단계로, 버퍼층 상에, III족 원소 B 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 BX 구조식의 화합물 박막을 증착한다.
제7 단계로, BX 구조식의 화합물 박막에 I족 금속 원소 A를 포함하는 전구체를 공급하는 유기금속 화학기상 증착법에 의해 A2X 구조식의 화합물 박막을 형성한다.
제8 단계로, A2X 화합물 박막 상에, III족 원소 B 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 ABX2 구조식의 화합물 박막을 증착하여, 제2 p형 반도체층을 형성한다.
제9 단계로, 제2 p형 반도체층에 PN 또는 PIN 이종접합을 형성하여 제2셀을 만들어, 제1셀/버퍼층/제2셀의 다층 셀을 형성한다.
이때 제1셀과 제2셀의 ABX2는 그 에너지 밴드 갭이 서로 다르게 되도록 구성한다. 예를 들면, 제1셀과 제2셀의 ABX2을 구성하는 III족 원소 B는 서로 다른 III족 원소로 구성하거나, 제1층과 제3층의 ABX2 중 하나는 CuIn1-xGaxSe2 박막과 같이 III족 원소 B의 위치에 두개 이상의 III족 원소들을 함유하도록 한다.
이때 사용되는 I족 원소 A는 Cu 또는 Ag 등 주기율표에서 1족에 속하는 모든 원소, III족 원소 B는 Al, Ga 또는 In 등 주기율표에서 3족에 속하는 모든 원소 또는 이들의 고용체 화합물, VI족 원소 X는 Se, S 또는 Te 등으로 주기율표에서 VI족에 속하는 모든 원소를 포함한다. 따라서, 버퍼층을 사용함에 의해, 상하부층의 원자번호의 크기를 고려할 필요 없이 다양한 구조의 다층박막을 얻을 수 있게 된다.
본 발명의 III족 및 VI족 원소를 포함하는 단일 전구체는 [Me2(III)-(μ(VI)Me)]2 타입의 전구체에 한정되지 않고, 본 발명에서 제시되지 않은 여러가지 타입의 다른 전구체도 가능할 것임은 당업자에게 자명하다. 그 이유를 간단히 설명하면, 주기율표 상의 동일 족의 원소가 갖는 화학적 특성은 서로 유사하므로 다른 타입의 전구체를 사용하더라도 모두 유사한 결과가 나타날 것이기 때문이다. 마찬가지로 Cu를 포함하는 전구체도 (hfac)Cu(DMB)에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이 본 발명에 의하면 다원자계 박막인 I-III-VI2 족 화합물 반도체 박막들을 상부층과 하부층 사이 경계면에서 원자들의 확산이 거의 없는 I-III-VI2 족 화합물 반도체의 다층 박막을 얻을 수 있으며, 이에 따라 태양광의 흡수 능력을 보다 향상시킬 수 있게 된다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하므로, 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호 범위에 속하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지용 광흡수층의 제조공정 흐름도
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지용 광흡수층의 제조공정 흐름도
도 3은 본 발명에 의하여 제조된 CuGaSe2/CuInSe2 다층박막의 XRD 결과
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양전지용 광흡수층의 제조공정 흐름도
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양전지용 광흡수층의 제조공정 흐름도
도 6은 본 발명에 따라 제조된 CuGaSe2/CuInSe2 다층박막의 단면도
도 7은 본 발명에 따라 제조된 CuGaSe2/CuInxGa1-xSe2 다층박막의 단면도
도 8은 본 발명에 따라 제조된 다층박막의 구조 및 에너지 밴드의 개념도
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 태양전지용 광흡수층의 제조공정 흐름도
도 10은 본 발명에 따라 제조된 다층박막의 구조 및 에너지 밴드의 개념도

Claims (20)

  1. 기판 상에, III족(이하, B 또는 C로 표시하며, B는 C보다 원자번호가 더 큰 것) 원소 B 및 VI족 원소(이하, X로 표시함)를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 BX 구조식의 화합물 박막을 증착하는 제1 단계;
    상기 BX 구조식의 화합물 박막에 I족 금속 원소(이하, A라 표시함)를 포함하는 전구체를 공급하는 유기금속 화학기상 증착법에 의해 A2X 구조식의 화합물 박막을 형성하는 제2 단계;
    상기 A2X 구조식의 화합물 박막 상에, III족 원소 C 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 ACX2 구조식의 화합물 박막을 증착하는 제3 단계; 및
    상기 ACX2 구조식의 화합물 박막 상에, 상기 III족 원소 B 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 ABX2 구조식의 화합물 박막을 증착하여 ACX2/ABX2 구조식의 다층박막을 형성하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 광흡수층의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단계에서 증착된 A2X 구조식의 화합물 박막에서 I족 원소 A는 화학량론적인 조성비보다 과다 함유된 것을 특징으로 하는 태양전지용 광흡수층의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제4 단계의 ACX2/ABX2 구조식의 다층박막 상에, I족 금속 원소 A를 포함하는 전구체를 공급하여 I족 금속 원소 A를 보충한 후, 상기 III족 원소 B 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 ACX2/ABX2 구조식의 다층박막을 형성하는 제5 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 광흡수층의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제5 단계의 ACX2/ABX2 구조식의 다층박막 상에, III족 원소 C 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 ACX2/A(B,C)X2 구조식의 다층박막을 형성하는 제6 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 광흡수층의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제6 단계의 ACX2/A(B,C)X2 구조식의 화합물 다층박막 상에, I족 금속 원소 A를 포함하는 전구체를 공급하여 다층박막에 I족 금속을 보충한 후, 상기 III족 원소 B 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 ABX2 구조식의 화합물 박막을 증착하여, ACX2/A(B,C)X2/ABX 2 구조식의 다층박막을 형성하는 제7 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 광흡수층의 제조방법.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 단계에서 증착된 A2X 구조식의 화합물 박막에서 I족 원소 A는 화학당량비에 맞는 조성비를 갖는 것을 특징으로 하는 태양전지용 광흡수층의 제조방법.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 I족 원소 A는 구리(Cu), 상기 III 원소 B는 인듐(In), 상기 III족 원소 C는 갈륨(Ga) 또는 알루미늄(Al), 상기 VI족 원소 X는 셀레늄(Se)인 것을 특징으로 하는 태양전지용 광흡수층의 제조방법.
  8. 기판 상에, III족 원소(이하, B로 표시함) 및 VI족 원소(이하, X로 표시함)를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 BX 구조식의 화합물 박막을 증착하는 제1 단계;
    상기 BX 구조식의 화합물 박막에 I족 금속 원소(이하, A라 표시함)를 포함하는 전구체를 공급하는 유기금속 화학기상 증착법에 의해 A2X 구조식의 화합물 박막을 형성하는 제2 단계;
    상기 A2X 구조식의 화합물 박막 상에, III족 원소 B 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 ABX2 구조식의 화합물 박막을 증착하여 제1 p형 반도체층을 형성하는 제3 단계;
    상기 제1 p형 반도체층에 PN 또는 PIN 이종접합을 형성하여 제1셀을 형성하는 제4 단계;
    상기 제1셀 상에 절연성의 버퍼층을 증착하는 제5 단계;
    상기 버퍼층 상에, III족 원소 B 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 BX 구조식의 화합물 박막을 증착하는 제6 단계;
    상기 BX 구조식의 화합물 박막에 I족 금속 원소 A를 포함하는 전구체를 공급하는 유기금속 화학기상 증착법에 의해 A2X 구조식의 화합물 박막을 형성하는 제7 단계;
    상기 A2X 화합물 박막 상에, III족 원소 B 및 VI족 원소 X를 포함하는 단일 전구체를 이용한 유기금속 화학기상 증착법에 의해 ABX2 구조식의 화합물 박막을 증착하여, 제2 p형 반도체층을 형성하는 제8 단계; 및
    상기 제2 p형 반도체층에 PN 또는 PIN 이종접합을 형성하여 제2셀을 만들어, 제1셀/버퍼층/제2셀의 다층 셀을 형성하는 제9 단계를 포함하며;
    제1셀과 제2셀의 ABX2는 그 에너지 밴드 갭이 서로 다른 것을 특징으로 하는 태양전지용 광흡수층의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    제1셀과 제2셀의 ABX2을 구성하는 III족 원소 B는 서로 다른 III족 원소인 것을 특징으로 하는 태양전지용 광흡수층의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    제1셀과 제2셀의 ABX2 중 하나는 III족 원소 B의 위치에 두개 이상의 III족 원소들을 함유하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 광흡수층의 제조방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 I족 원소 A는 구리(Cu), 상기 III족 원소 B는 인듐(In), 갈륨(Ga) 또는 알루미늄(Al), 상기 VI족 원소 X는 셀레늄(Se)인 것을 특징으로 하는 태양전지용 광흡수층의 제조방법.
  12. 기판;
    상기 기판 상에 형성되며, 주기율표 상의 I족 원소(이하 A라 표시함), III족(이하, B 또는 C로 표시하며, B는 C보다 원자번호가 더 큰 것) 원소 C 및 VI족 원소(이하, X로 표시함)로 구성된 ACX2 구조식의 화합물 박막의 제1층; 및
    상기 제1층 상에 형성되며, 주기율표 상의 I족 원소 A, III족 원소 B 및 VI족 원소 X로 구성된 ABX2 구조식의 화합물 박막의 제2층으로 구성된 ACX2/ABX2 구조식의 다층박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 광흡수층.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 I족 원소 A는 구리(Cu), 상기 III족 원소 B는 인듐(In), 상기 III족 원소 C는 갈륨(Ga) 또는 알루미늄(Al), 상기 VI족 원소 X는 셀레늄(Se)인 것을 특징으로 하는 태양전지용 광흡수층.
  14. 기판;
    상기 기판 상에 형성되며, 주기율표 상의 I족 원소(이하 A라 표시함), III족(이하, B 또는 C로 표시하며, B는 C보다 원자번호가 더 큰 것) 원소 C 및 VI족 원소(이하, X로 표시함)로 구성된 ACX2 구조식의 화합물 박막의 제1층; 및
    상기 제1층 상에 형성되며, 주기율표 상의 I족 원소 A, III족 원소 B, C 및 VI족 원소 X로 구성된 A(B,C)X2 구조식의 화합물 박막의 제2층을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 태양전지용 광흡수층.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2층 상에 형성되며, 주기율표 상의 I족 원소 A, III족 원소 B 및 VI족 원소 X로 구성된 ABX2 구조식의 화합물 박막의 제3층을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 태양전지용 광흡수층.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 I족 원소 A는 구리(Cu), 상기 III족 원소 B는 인듐(In), 상기 III족 원소 C는 갈륨(Ga) 또는 알루미늄(Al), 상기 VI족 원소 X는 셀레늄(Se)인 것을 특징으로 하는 태양전지용 광흡수층.
  17. 기판;
    상기 기판 상에 형성되며, 주기율표 상의 I족 원소(이하 A라 표시함), III족 원소(이하, B로 표시함) 및 VI족 원소(이하, X로 표시함)로 구성된 ABX2 구조식의 화합물 박막과, 그 상층의 PN 또는 PIN 이종접합을 갖는 제1층;
    상기 제1층 상에 형성되는 절연성의 제2층; 및
    상기 제2층 상에 형성되며, 주기율표 상의 I족 원소 A, III족 원소 B 및 VI족 원소 X로 구성된 ABX2 구조식의 화합물 박막과 그 상층의 PN 또는 PIN 이종접합을 갖는 제3층을 포함하며;
    제1층과 제3층의 ABX2 화합물 박막은 그 에너지 밴드 갭이 서로 다른 것을 특징으로 하는 태양전지용 광흡수층.
  18. 제17항에 있어서,
    제1층과 제3층의 ABX2을 구성하는 III족 원소 B는 서로 다른 III족 원소인 것을 특징으로 하는 태양전지용 광흡수층.
  19. 제17항에 있어서,
    제1층과 제3층의 ABX2 중 하나는 III족 원소 B의 위치에 두개 이상의 III족 원소들을 함유하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 광흡수층.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 I족 원소 A는 구리(Cu), 상기 III족 원소 B는 인듐(In), 갈륨(Ga) 또는 알루미늄(Al), 상기 VI족 원소 X는 셀레늄(Se)인 것을 특징으로 하는 태양전지용 광흡수층.
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