KR100996162B1 - 박막형 태양전지와 이의 제조방법, 및 박막형 태양전지의 광흡수층 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 투명전극과; 상기 투명전극의 후방에 형성되며, 태양광을 흡수하여 기전력을 발생시키는 CIGS 재질의 광흡수층과; 상기 투명전극과 광흡수층의 사이에 형성되는 버퍼층; 및 상기 광흡수층의 후면에 형성되는 배면전극을 포함하고, 상기 광흡수층은 광흡수율이 증가되도록 표면 처리를 통한 나노 패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지와 이의 제조방법, 및 박막형 태양전지의 광흡수층 제조방법을 개시한다.
Description
본 발명은 광흡수율이 향상된 광흡수층을 갖는 박막형 태양전지와 이의 제조방법, 및 박막형 태양전지의 광흡수층 제조방법에 관한 것이다.
태양전지(Solar Cell는 태양광을 직접 전기로 변환시키는 태양광 발전의 핵심 소자이다. 태양전지는 시계나 계산기 등 휴대용 전자기기에 사용되는 전원에 사용되거나, 건물 지붕에 설치된 소규모 분산 발전용으로부터 넓은 개활지에 설치된 산업 발전용에 이르기까지 다양한 형태로 이용되고 있다.
일반적으로 태양전지는 단결정 실리콘 태양전지, 다결정 실리콘 태양전지, 및 박막형 태양전지로 분류될 수 있다.
단결정 실리콘 태양전지는 다른 종류의 태양전지에 비해 변환 효율이 높으며, 이에 따라 대량생산 및 공정 개선에 의한 방법 등이 시도 또는 계획 되고 있다.
다결정실리콘 태양전지는 원재료로 저급의 실리콘 웨이퍼를 사용하며, 제조 비용은 단결정 실리콘 태양전지에 비해 저렴한 반면 변환 효율은 단결정실리콘에 비해 낮은 편이다.
이러한 단결정 및 다결정 실리콘 태양전지는 bulk 상태의 원재료로부터 태양전지를 만들기 때문에 원재료비가 비싸고, 공정 자체가 복잡하여 가격의 절감측면에서는 한계가 있을 수밖에 없다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안으로 기판의 두께를 혁신적으로 줄이는 기술, 또는 유리와 같이 값싼 기판위에 박막형태의 태양전지를 증착시키는 기술을 이용한 박막형 태양전지가 주목을 받고 있다. 박막형 태양전지는 단결정 및 다결정 실리콘 태양전지에 비해 변환 효율은 낮으나 저가화할 수 있는 가능성을 보이고 있다.
최근들어, 박막형 태양전지의 재료로서 변환 효율이 상대적으로 높은 CdTe, CuInSe2계의 화합물반도체를 소재로 한 박막형 태양전지에 대한 연구가 증가하고 있다. 특히, 변환 효율이 비교적 우수한 CuInSe2계의 화합물반도체를 이용하여 박막형 태양전지의 변환 효율을 더욱 증가시키기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있다.
본 발명은 광흡수층의 표면 개질을 통해 광흡수층의 광흡수율을 향상시킴으로써, 태양전지의 변환 효율을 향상시키기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기판에 배면 전극을 형성하는 단계와; 상기 배면 전극에 CIGS 재질의 광흡수층을 형성시키는 단계; 상기 광흡수층의 표면에 광흡수율 증가를 위한 나노 패턴이 형성되도록 상기 광흡수층을 표면 처리하는 단계; 및 상기 표면 처리된 광흡수층에 버퍼층과 투명전극을 순차적으로 형성시키는 단계를 포함하는 박막형 태양전지의 제조방법을 개시한다.
상기 광흡수층의 표면 처리는 이온빔 또는 이온 플라즈마 처리를 통해 수행될 수 있으며, 상기 이온빔 처리 또는 플라즈마 처리는 아르곤, 질소, 산소, 및 CF4 중 어느 하나를 이용하여 수행될 수 있다.
상기 이온빔 또는 플라즈마 처리는 1초 내지 1시간의 처리 시간과, 10 내지 100mA의 처리 전류와, 100eV 내지 50,000eV의 처리 전압을 가질 수 있다.
상기 나노 패턴은 상기 광흡수층의 두께 방향으로 돌출된 형태를 가지며, 상기 나노 패턴은 1 내지 1000 나노미터의 폭과, 1 내지 1000 나노미터의 높이를 가질 수 있다.
상기 표면 처리는 상기 광흡수층이 갖는 Cu(InxGa1-x)Se2의 조성을 변경시키 며, Cu의 조성을 증가시키고, In, Ga, Se의 조성을 감소시킬 수 있다.
상기 표면 처리는 상기 Cu(InxGa1-x)Se2의 조성이 상기 광흡수층의 두께 방향을 따라 점차적으로 변화되도록 수행될 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 투명전극의 후방에 형성되며, 태양광을 흡수하여 기전력을 발생시키는 CIGS 재질의 광흡수층과; 상기 투명전극과 광흡수층의 사이에 형성되는 버퍼층; 및 상기 광흡수층의 후면에 형성되는 배면전극을 포함하고, 상기 광흡수층은 광흡수율이 증가되도록 표면 처리를 통한 나노 패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지를 개시한다.
상기 나노 패턴은 이온빔 또는 이온 플라즈마 처리를 통해 상기 광흡수층의 두께 방향으로 돌출된 형태를 가지며, 양자점, 나노 로드(rod), 나노 채널(channel). 나노 파이버(fiber) 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
상기 나노 패턴은 상기 광흡수층과 버퍼층의 결정립들 사이에 전도 패스(conduction path)를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 태양광을 흡수하여 기전력을 발생시키는 태양전지의 광흡수층 제조 방법에 있어서, 기판에 CIGS 박막을 증착하는 단계; 및 상기 CIGS 박막의 표면에 광흡수율 증가를 위한 나노 패턴이 형성되도록 상기 CIGS 박막을 표면 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 광흡수층 제조 방법을 개시한다.
본 발명은 CIGS 박막의 표면 처리를 통하여 CIGS 박막의 표면에 3차원 구조의 나노 패턴을 형성시킴으로써, CIGS 박막의 표면적을 증가시켜 버퍼층과의 접합성을 향상시키며, CIGS 박막과 버퍼층의 결정립들 사이에 전도 패스(conduction path)를 형성함으로써 광흡수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 CIGS 박막의 표면 처리를 통해 CIGS 박막의 Cu(InxGa1-x)Se2의 조성 변화를 야기하여 CIGS 박막의 밴드갭 에너지를 증가시킬 수 있다.
이하, 본 발명과 관련된 박막형 태양전지와 이의 제조방법, 및 박막형 태양전지의 광흡수층 제조방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예와 관련된 박막형 태양전지의 구조를 나타내는 도면이다.
도 1의 도시와 같이, 박막형 태양전지는 투명전극(10), 광흡수층(30), 버퍼층(20), 배면전극(40)을 포함한다.
박막형 태양전지의 제조는 기판(50)에 배면전극(40), 광흡수층(30), 버퍼층(20), 투명전극(10), 반사 방지막(60)을 순차적으로 적층함으로써 이루어진다.
기판(50)의 재질로는 일반적으로 유리가 사용되며, 유리 기판으로 소다회 유리(sodalime glass)가 사용될 수 있다. 소다회 유리 기판은 코닝 유리 기판에 비해 저렴하고, 소다회 유리에서 확산된 Na이 태양전지의 효율을 증가시키는 장점이 있다.
기판(50)은 유리 뿐만 아니라 세라믹, 스테인레스 스틸, 구리 등의 금속, 폴리머 등의 재질로도 형성될 수 있다.
배면전극(40)으로는 Mo이 사용될 수 있으며, Mo은 스퍼터링(sputtering)에 의하여 기판(50) 상에 증착될 수 있다. Mo은 높은 전기 전도도를 가지며, 광흡수층의 재질로 사용되는 CIGS와의 오믹 접촉(ohmic contact) 및 Se 분위기 하에서의 고온 안정성을 갖는다.
광흡수층(30)은 태양광을 흡수하여 기전력을 발생시키기 위한 것으로서, 본 발명에 의한 광흡수층(30)은 CuInGaSe2(이하, 'CIGS')의 재질로 형성된다. CIGS는 CuInSe2(CIS)의 3원소 반도체에 갈륨(Ga) 원소를 도핑하여 효율을 증가시킨 것이다. CIGS 재질의 광흡수층 형성방법은 물리적인 방법으로 진공 증발법과, sputtering과selenization의 병합을 들 수 있으며, 화학적 방법으로 electro-deposition을 들 수 있다.
증착 후 열처리에 의한 공정 등 다양한 방법에 의해 이루어질 수 있다. 본 발명과 관련된 실시예에서는 후술하는 3단계 동시진공증발법에 의해 광흡수층을 형성시켰다.
버퍼층(20)으로는 CdS가 사용될 수 있으며, 투명전극(10)으로는 ZnO, ITO 등이 사용될 수 있다. 아울러, 투명전극(10)의 상면에는 태양광의 반사를 방지하기 위한 반사 방지막(60)이 형성될 수 있으며, 반사 방지막(60)으로는 MgF2가 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명과 관련된 광흡수층의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
기판(50)에 스퍼터링 등에 의해 배면전극(40)을 형성시킨 후, 그 위에 CIGS 박막(31)을 형성시킨다.
그리고, 도 2의 도시와 같이 CIGS 박막(31)을 표면 처리하여 CIGS 박막(31)의 표면을 개질한다. 이러한 표면 처리는 이온빔 처리 또는 플라즈마 처리를 통해 수행될 수 있으며, 표면 처리에 따라 CIGS 박막(31)의 표면에는 3차원 구조의 나노 패턴(도 4a 내지 4c 참조)이 형성된다.
광흡수층(30)에 이러한 나노 패턴을 형성시킴으로써, 광흡수층(30)의 표면적이 증가하여 버퍼층(20)과의 접합성이 향상될 수 있다. 아울러, 이러한 나노 패턴에 의해 광흡수층(30)과 버퍼층(20)의 결정립들 사이에 전도 패스(conduction path)가 형성됨으로써 광흡수율이 향상될 수 있다.
또한, 이러한 표면 처리에 의해 광흡수층 표면의 화학적 조성이 변화되며, 이에 따라 밴드갭 에너지를 증가시킬 수 있다.
밴드갭 에너지는 반도체에서 원자가띠(valence band)와 전도띠(conduction band)의 차이값을 의미한다. 외부에서 반도체에 밴드갭 에너지보다 큰 에너지가 가해졌을때 전도띠(conduction band)의 전자가 원자가띠(valence band)로 떨어지면서 광전자를 내놓는데, 밴드갭 에너지가 클수록 전자 정공 형성이 많아져서 캐리어(carrier)가 증가하며, 이에 따라 태양전지의 변환 효율이 증가될 수 있다.
상기와 같이, 광흡수층(30)을 형성시킨 후 버퍼층(20), 투명전극(10), 반사 방지막(60)을 순차적으로 적층하면 본 발명과 관련된 태양전지의 제조가 완료된다.
이하, 다음의 실시예를 통해 본 발명과 관련된 광흡수층의 제조 방법에 대하여 상세하게 살펴보기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 본 발명을 좀 더 명확하게 이해하기 위하여 제시되는 것일 뿐 본 발명의 범위를 제한하는 목적으로 제시하는 것은 아니며, 본 발명은 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상의 범위 내에서 정해질 것이다.
1. CIGS 박막의 형성
본 실시예에서는 광흡수층을 형성시키는 방법으로서 3단계 동시진공증발법을 이용하였다.
3단계 동시진공증발법은 전구체를 형성시키는 제1단계와, 광흡수층의 표면에 Cu-rich한 조성을 만드는 제2단계, 및 광흡수층의 표면에 Cu-poor한 조성을 만드는 제3단계를 포함한다.
제1단계는 낮은 온도(예를 들어, 350℃)에서 기판(Mo/Glass)에 In, Ga, Se를 증발시켜 전구체를 형성하는 단계이다. 이에 따라 기판에는 1㎛ 두께의 In0.7,Ga0.3Se3 막이 형성되게 된다.
2단계에서, 기판의 온도를 높은 온도(예를 들어, 590℃)로 상승시키며, Cu와 Se을 증발시켜 기판에 CIGS 박막을 형성시킨다. 그리고, 기판의 온도를 감소시킨 후 기판에 Cu를 추가적으로 공급시키며, 이에 따라 CIGS 박막 표면은 Cu-rich한 조성을 갖는다.
2단계동안 Cu가 (In,Ga)2Se3에 공급되는데, Cu(In,Ga)Se2상을 형성하고 남은 잉여의 Cu는 금속성의 이차상을 생성한다. 이는 상대적으로 낮은 520℃ 근처에서 액상으로 존재하며, 액상으로 존재하는 Cu-Se 이차상은 확산속도가 빨라 CIGS의 결정립을 성장시키는 매체가 된다.
3단계에서 In, Ga, 및 Se를 기판에 증발시키며, 이에 따라 CIGS 박막은 Cu-poor한 조성을 갖게 된다.
2. CIGS 박막의 표면 개질
CIGS 박막의 표면 처리는 이온빔 또는 플라즈마 처리를 통해 수행될 수 있다. 이온빔 또는 플라즈마 처리에는 아르곤, 질소, 산소, 및 CF4 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다.
이러한 이온빔 또는 플라즈마 처리는 1초 내지 1시간의 처리 시간과, 10 내지 100mA의 처리 전류와, 100eV 내지 50,000eV의 처리 전압을 가질 수 있다.
본 실시예에서는 하이브리드(hybrid) 이온 빔 장비를 이용한 이온빔 처리를 통해 CIGS 박막의 표면을 개질하였다.
챔버 내에서의 아르곤 가스의 flow rate를 8 sccm(㎤/min)로 유지하였으며, 챔버 내의 압력을 10-4 torr 이하로 유지시켰다. 그리고, Ar 이온을 1000 V로 유지시켰다. Ar 이온빔을 이용하여 CIGS 박막의 표면을 개질하였으며, 바이어스(bias) 전압을 -600 V로 유지한 채 1분, 2분, 5분, 10분 동안 처리하여 이온 플럭스에 따 른 나노 패턴 형상의 변화를 관찰하였다.
이온빔 장비내에서 CIGS 박막으로 입사된 이온은 ion-solid interaction을 하여, sputtering, implantation, damage, electron emission, thermal energy 와 같은 작용을 하면서 CIGS 박막의 표면을 변화시킨다.
3. CIGS 박막의 표면 형상 관찰
도 3a 및 3b는 이온 빔 조사 전후의 CIGS 박막에 대한 주사전자현미경 이미지들이며, 도 4a 내지 4c는 이온 빔 조사 후 CIGS 박막의 파단면에 대한 주사전자현미경 이미지들이다. 그리고, 도 5는 CIGS 박막의 이온빔 조사시간을 1, 2, 5, 10분으로 변화시킴에 따른 나노 패턴의 주사전자현미경 이미지들이다.
이온빔 처리된 CIGS 박막의 표면에는 이들 도면에서 보이는 것처럼 CIGS 박막의 두께 방향으로 돌출된 형태를 갖는 나노 패턴들이 형성된다. 이러한 나노 패턴들은 1 내지 1000 나노미터의 폭과, 1 내지 1000 나노미터의 높이를 가질 수 있다.
본 실시예에 의하면, CIGS 박막의 표면에는 도 4a 내지 도 4c와 같이 1~2㎛의 그레인(grain)이 형성되며, 이와 같이 성장된 CIGS 박막의 표면에는 폭 100nm 미만의 나노 패턴들이 균일하게 형성되었다.
도 5를 참조하면, 나노 패턴들이 이온빔의 조사시간에 따라 그 형상이 변화하게 되는 것을 알 수 있다.
나노 패턴들은 초기 1분 동안 조사하였을 때는 약 40nm 정도의 폭을 갖는 양 자점(quantum dot) 형상을 갖게 된다. 이온빔의 조사 시간을 점차 증가시키게 되면, 이러한 양자점들이 연결된다. 이러한 양자점들이 연결됨에 따라 결국 도 5의 10분을 조사한 이미지와 같이 평면에서 길게 연결된 나노 파이버(fiber)와 같은 형상을 갖게 된다.
이와 같이, 이온빔의 조사시간, 즉 이온 플럭스의 양에 따라 나노 패턴들은 양자점, 나노 로드(rod), 나노 채널(channel). 나노 파이버(fiber) 등의 형태를 가질 수 있다.
도 6a 내지 6c는 CIGS 박막 표면의 투과전자 현미경 이미지들로서, 도 6a는 투과전자현미경용 샘플의 단면을 나타내고, 도 6b 및 6c는 표면에 형성된 양자점의 결정 격자 이미지와 그 확대 이미지를 나타낸다. 그리고, 도 7은 EDS 성분 분석을 통한 CGS 박막 표면의 조성을 나타내는 그래프이다.
본 실시예에서는 집속이온빔 장치로 CIGS 박막의 표면에 Pt 표면 보호층을 쌓고, TEM 시편 제작을 하여 투과전자현미경 이미지를 관찰하였다.
도 6c에서 보이는 것처럼 CIGS 박막의 표면에 형성된 나노 패턴의 경우 결정 격자가 선명하게 나타남을 알 수 있다. 특히 이 부분의 조성은 도 7에서 보이는 것처럼 이온빔을 조사하기 전과 비교하여 이온 빔을 10분 조사한 후에 Cu가 상대적으로 증가하였고, In,Ga,Se는 상대적으로 감소함을 알 수 있다.
이와 같이, 이온빔 조사를 통한 CIGS 박막의 표면 처리는 CIGS 박막의 Cu(InxGa1-x)Se2의 조성을 변경시킬 수 있다. 이러한 Cu(InxGa1-x)Se2의 조성은 CIGS 박막에 이온빔을 계속적으로 조사함에 따라 CIGS 박막의 두께 방향을 따라 점차적으로 변화하게 된다. 또한 이를 응용하여 다층구조박막을 증착할 수 있다.
4. CIGS 박막의 표면 밴드갭 에너지 측정
도 8a 및 8b는 이온빔 조사 전과 후의 CIGS 박막의 밴드갭 에너지를 각각 측정한 photoluminescence 그래프들이다. 여기서, 도 8b는 이온빔 조사 후 10분 후의 결과를 나타낸다.
본 실시예에서는 InGaAs detector를 이용하여 photoluminescence를 측정하여 나노패턴이 형성된 표면에 의하여 변화된 밴드갭 에너지를 살펴 보았다.
도 8a 및 8b의 photoluminescence 그래프를 참조하면, 이온빔 처리 후 조사 전에 비해 밴드갭에너지가 증가함을 알 수 있으며, 밴드 또한 적외선 파장 쪽으로 움직짐을 알 수 있다. 특히 이온빔 조사 시간이 1분인 경우 밴드갭의 증가가 가장 크며, 조사 시간이 증가함에 따라서 밴드갭이 점차 원래 CIGS 표면의 값으로 가까이 가고 있다. 즉 나노 패턴의 사이즈가 작은 경우 밴드갭 에너지가 가장 크게 증가함을 알 수 있다.
상기와 같이 본 발명은 CIGS 박막의 표면 처리를 통하여 CIGS 박막의 표면에 3차원 구조의 나노 패턴을 형성시킴으로써, CIGS 박막의 표면적을 증가시켜 버퍼층과의 접합성을 향상시키며, CIGS 박막과 버퍼층의 결정립들 사이에 전도 패스(conduction path)를 형성함으로써 광흡수율을 향상시킬 수 있다.
또한, CIGS 박막의 표면 처리는 CIGS 박막의 Cu(InxGa1-x)Se2의 조성 변화를 야기하여 CIGS 박막의 밴드갭 에너지를 증가시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 박막형 태양전지와 이의 제조방법, 및 박막형 태양전지의 광흡수층 제조방법을 첨부한 도면들을 참조를 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예와 관련된 박막형 태양전지의 구조를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명과 관련된 광흡수층의 제조 방법을 나타내는 도면.
도 3a 및 3b는 이온 빔 조사 전후의 CIGS 박막에 대한 주사전자현미경 이미지들.
도 4a 내지 4c는 이온 빔 조사 후 CIGS 박막의 파단면에 대한 주사전자현미경 이미지들.
도 5는 CIGS 박막의 이온빔 조사시간을 1, 2, 5, 10분으로 변화시킴에 따른 나노 패턴의 주사전자현미경 이미지들.
도 6a 내지 6c는 CIGS 박막 표면의 투과전자 현미경 이미지들.
도 7은 EDS 성분 분석을 통한 CGS 박막 표면의 조성을 나타내는 그래프.
도 8a 및 8b는 이온빔 조사 전과 후의 CIGS 박막의 밴드갭 에너지를 각각 측정한 photoluminescence 그래프들.
Claims (22)
- 기판에 배면 전극을 형성하는 단계;상기 배면 전극에 CIGS 재질의 광흡수층을 형성시키는 단계;상기 광흡수층의 표면에 광흡수율 증가를 위한 나노 패턴이 형성되도록 상기 광흡수층을 표면 처리하는 단계; 및상기 표면 처리된 광흡수층에 버퍼층과 투명전극을 순차적으로 형성시키는 단계를 포함하는 박막형 태양전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 광흡수층의 표면 처리는 이온빔 또는 플라즈마 처리를 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
- 제2항에 있어서,상기 이온빔 처리 또는 플라즈마 처리에 이용되는 이온 또는 플라즈마는 아르곤, 질소, 산소, 및 CF4 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
- 제2항에 있어서,상기 이온빔 또는 플라즈마 처리는 1초 내지 1시간의 처리 시간을 갖는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
- 제2항에 있어서,상기 이온빔 또는 플라즈마 처리는 10 내지 100mA의 처리 전류를 갖는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
- 제2항에 있어서,상기 이온빔 또는 플라즈마 처리는 100eV 내지 50,000eV의 처리 전압을 갖는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
- 제2항에 있어서,상기 나노 패턴은 상기 광흡수층의 두께 방향으로 돌출된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 표면 처리는 상기 나노 패턴이 1 내지 1000 나노미터의 폭을 갖도록 처리되는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 표면 처리는 상기 나노 패턴이 1 내지 1000 나노미터의 높이를 갖도록 처리되는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
- 제2항에 있어서,상기 표면 처리는 상기 광흡수층이 갖는 Cu(InxGa1-x)Se2의 조성을 변경시키는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
- 제10항에 있어서,상기 표면 처리는 Cu의 조성을 증가시키고, In, Ga, Se의 조성을 감소시키는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
- 제10항에 있어서,상기 표면 처리는 상기 Cu(InxGa1-x)Se2의 조성이 상기 광흡수층의 두께 방향을 따라 점차적으로 변화되도록 수행되는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
- 투명전극;상기 투명전극의 후방에 형성되며, 태양광을 흡수하여 기전력을 발생시키는 CIGS 재질의 광흡수층;상기 투명전극과 광흡수층의 사이에 형성되는 버퍼층; 및상기 광흡수층의 후면에 형성되는 배면전극을 포함하고,상기 광흡수층은 광흡수율이 증가되도록 표면 처리를 통한 나노 패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
- 제13항에 있어서,상기 나노 패턴은 이온빔 또는 플라즈마 처리를 통해 상기 광흡수층의 두께 방향으로 돌출된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
- 제14항에 있어서,상기 나노 패턴은 양자점, 나노 로드(rod), 나노 채널(channel). 나노 파이버(fiber) 중 적어도 하나의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
- 제14항에 있어서,상기 나노 패턴은 1 내지 1000 나노미터의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
- 제14항에 있어서,상기 나노 패턴은 1 내지 1000 나노미터의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
- 제14항에 있어서,상기 나노 패턴은 상기 광흡수층과 버퍼층의 결정립들 사이에 전도 패스(conduction path)를 형성하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
- 제13항에 있어서,상기 광흡수층은 Cu(InxGa1-x)Se2의 조성을 가지며,상기 표면 처리에 의하여 Cu(InxGa1-x)Se2의 조성이 변경되는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
- 제19항에 있어서,상기 Cu(InxGa1-x)Se2는 상기 광흡수층의 두께 방향을 따라 다른 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
- 태양광을 흡수하여 기전력을 발생시키는 태양전지의 광흡수층 제조 방법에 있어서,기판에 CIGS 박막을 증착하는 단계; 및상기 CIGS 박막의 표면에 광흡수율 증가를 위한 나노 패턴이 형성되도록 상기 CIGS 박막을 표면 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전 지의 광흡수층 제조 방법.
- 제21항에 있어서,상기 CIGS 박막의 표면 처리는 이온빔 또는 플라즈마 처리를 통해 수행되며, 상기 나노 패턴은 상기 CIGS 박막의 두께 방향으로 돌출된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 광흡수층 제조 방법.
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