KR101028192B1 - 태양전지 및 이의 제조방법 - Google Patents

태양전지 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101028192B1
KR101028192B1 KR1020090053230A KR20090053230A KR101028192B1 KR 101028192 B1 KR101028192 B1 KR 101028192B1 KR 1020090053230 A KR1020090053230 A KR 1020090053230A KR 20090053230 A KR20090053230 A KR 20090053230A KR 101028192 B1 KR101028192 B1 KR 101028192B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
conductive layer
electrode layer
solar cell
light absorbing
Prior art date
Application number
KR1020090053230A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100134880A (ko
Inventor
지석재
조호건
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020090053230A priority Critical patent/KR101028192B1/ko
Priority to JP2012515980A priority patent/JP2012530378A/ja
Priority to CN2010800269164A priority patent/CN102804399A/zh
Priority to US13/266,588 priority patent/US20120037225A1/en
Priority to EP10789720A priority patent/EP2417638A2/en
Priority to PCT/KR2010/003889 priority patent/WO2010147393A2/en
Publication of KR20100134880A publication Critical patent/KR20100134880A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101028192B1 publication Critical patent/KR101028192B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/032—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
    • H01L31/0322—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312 comprising only AIBIIICVI chalcopyrite compounds, e.g. Cu In Se2, Cu Ga Se2, Cu In Ga Se2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1884—Manufacture of transparent electrodes, e.g. TCO, ITO
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/0749—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type including a AIBIIICVI compound, e.g. CdS/CulnSe2 [CIS] heterojunction solar cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

태양전지가 개시된다. 실시예에 따른 태양전지는, 기판 상에 형성된 후면전극층; 상기 후면전극층 상에 형성된 광 흡수층; 및 상기 광 흡수층 상에 형성되고, 서로 다른 그레인 사이즈를 가지도록 제1 도전층 및 제2 도전층이 적층된 전면전극층을 포함하고, 상기 제1 도전층 및 제2 도전층은 알루미늄 도핑된 산화 아연으로 형성된 것을 포함하는 것으로, 상기 전면전극층은 광 투과율 및 전도성을 동시에 향상시킬 수 있다.
태양전지, 윈도우

Description

태양전지 및 이의 제조방법{SOLAR CELL AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
실시예는 태양전지에 관한 것이다.
최근 에너지의 수요가 증가함에 따라서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지에 대한 개발이 진행되고 있다.
특히, 유리기판, 금속 후면 전극층, p형 CIGS계 광 흡수층, 고 저항 버퍼층, n형 창층 등을 포함하는 기판 구조의 pn 헤테로 접합 장치인 CIGS계 태양전지가 널리 사용되고 있다.
이러한 태양전지에 있어서 낮은 저항, 높은 투과율 등의 전기적인 특성에 의해서, 향상된 효율을 가질 수 있다.
실시예는 향상된 효율을 가지는 태양전지 및 이의 제조방법을 제공한다.
실시예에 따른 태양전지의 제조방법은, 기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계; 상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 및 상기 광 흡수층 상에 형성되고, 서로 다른 전력이 인가되는 증착공정을 통해 복수의 층으로 형성되고, 아연계 산화물 또는 ITO로 형성되는 전면전극층을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 태양전지는, 기판 상에 형성된 후면전극층; 상기 후면전극층 상에 형성된 광 흡수층; 및 상기 광 흡수층 상에 형성되고, 서로 다른 그레인 사이즈를 가지도록 제1 도전층 및 제2 도전층이 적층된 전면전극층을 포함하고, 상기 제1 도전층 및 제2 도전층은 알루미늄 도핑된 산화 아연으로 형성된 것을 포함한다.
실시예에 따른 태양전지 및 이의 제조방법은, 태양전지의 전면전극층의 광 투과율 및 면저항을 동시에 향상시킬 수 있다.
상기 전면전극층은 저 전력의 캐소드 및 고 전력의 캐소드에 의한 증착공정으로 형성되고, 고 밀도의 제1 도전층 및 고 전도성의 제2 도전층으로 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 전면전극층의 광 투과율, 면저항 및 밀착력을 동시에 향상 시킬 수 있다.
상기 전면전극층은 상온 공정으로 형성될 수 있고, 도전성 불순물이 다른 층으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
이에 따라, 누설전류의 발생을 차단하여, 태양전지의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 층, 막 또는 전극 등이 각 기판, 층, 막, 또는 전극 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1 내지 도 9는 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 단면도이다. 도 9는 도 6의 전면전극층을 형성하기 위한 스퍼터링 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 7은 도 6의 A영역에서 전면전극층을 확대한 단면도이다.
도 1을 참조하여, 기판(100) 상에 후면전극층(110)이 형성된다.
상기 기판(100)은 절연체이고, 리지드(rigid)하거나 플렉서블(flexible) 할 수 있다.
상기 기판(100)은 유리(glass)가 사용될 수 있으며, 세라믹 기판, 금속 기판 또는 폴리머 기판 등도 사용될 수 있다.
예를 들어, 유리 기판으로는 소다라임 유리(sodalime glass) 또는 고변형점 소다유리(high strained point soda glass)를 사용할 수 있다.
상기 후면전극층(110)은 금속 등의 도전체로 형성될 수 있다.
상기 후면전극층(110)이 금속으로 형성되어 직렬저항 특성이 향상되고, 전기 전도도를 높일 수 있다. 예를 들어, 상기 후면전극층(110)은 500~1500nm로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 후면전극층(110)은 몰리브덴(Mo) 타겟을 사용하여 스퍼터링(sputtering) 공정에 의하여 형성될 수 있다.
이는 몰리브덴(Mo)이 가진 높은 전도도, 광 흡수층과의 오믹(ohmic) 접합, Se 분위기 하에서의 고온 안정성 때문이다.
상기 후면전극층(110)인 몰리브덴 박막은 전극으로서의 비저항이 낮아야 하고, 열팽창 계수의 차이로 인하여 박리현상이 일어나지 않도록 상기 기판(100)에의 점착성이 뛰어나야 한다.
한편, 상기 후면전극층(110)을 형성하는 물질은 이에 한정되지 않고, 나트륨(Na)이온이 도핑된 몰리브덴(Mo)으로 형성될 수도 있다.
도면에 도시되지는 않았지만, 상기 후면전극층(110)은 적어도 하나 이상의 층으로 형성될 수 있다. 상기 후면전극층(110)이 복수개의 층으로 형성될 때, 상기 후면전극층(110)을 이루는 층들은 서로 다른 물질로 형성될 수 있다.
도 2를 참조하여, 상기 후면전극층(110)이 패터닝되어 다수개의 후면전 극(110)들이 형성된다. 상기 후면전극(110)은 제1 관통홈(115)에 의하여 서로 분리될 수 있다. 상기 제1 관통홈(115)은 상기 기판(100)의 상면을 선택적으로 노출시킬 수 있다.
상기 제1 관통홈(115)은 레이져 스크라이빙(Laser Scribing) 공정에 의해서 패터닝될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 관통홈(115)의 폭은 50~70㎛일 수 있다.
상기 후면전극(110)들은 상기 제1 관통홈(115)에 의하여 스트라이프(stripe) 또는 매트릭스(matrix) 형태로 형성될 수 있다.
도 3을 참조하여, 상기 후면전극(110) 상에 광 흡수층(120)이 형성된다.
상기 광 흡수층(120)은 Ⅰb-Ⅲb-Ⅵb계 화합물을 포함한다.
더 자세하게, 상기 광 흡수층(120)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In, Ga)Se2, CIGS계) 화합물 또는 구리-인듐-셀레나이드계(CuInSe2, CIS계) 화합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 광 흡수층(120)을 형성하기 위해서, 구리타겟, 인듐 타겟 및 갈륨 타겟을 사용하여, 상기 후면전극층(110) 상에 CIG계 금속 프리커서막(precusor)막이 형성된다.
이후, 상기 금속 프리커서막은 셀레니제이션(selenization) 공정에 의해서 셀레늄(Se)과 반응하여 CIGS계 광 흡수층(120)이 형성된다.
또한, 상기 광 흡수층(120)은 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레나이드(Se)를 동시증착법(co-evaporation)에 의해 형성할 수도 있다.
예를 들어, 상기 광 흡수층(120)은 1000~3000nm의 두께로 형성될 수 있다.
상기 광 흡수층(120)은 외부의 광을 입사받아, 전기 에너지로 변환시킨다. 상기 광 흡수층(120)은 광전효과에 의해서 광 기전력을 생성한다.
도 4를 참조하여, 상기 광 흡수층(120) 상에 버퍼층(130) 및 고저항 버퍼층(140)이 형성된다.
상기 버퍼층(130)은 상기 광 흡수층(120) 상에 적어도 하나 이상의 층으로 형성될 수 있으며, 황화 카드뮴(CdS)이 적층되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 버퍼층(130)은 30~70nm의 두께로 형성될 수 있다.
이때, 상기 버퍼층(130)은 n형 반도체 층이고, 상기 광 흡수층(120)은 p형 반도체 층이다. 따라서, 상기 광 흡수층(120) 및 버퍼층(130)은 pn접합을 형성한다.
상기 버퍼층(130)은 산화 아연(ZnO)을 타겟으로 한 스퍼터링 공정을 진행하여, 상기 황화 카드뮴(CdS) 상에 산화 아연층이 더 형성될 수 있다.
상기 고저항 버퍼층(140)은 상기 버퍼층(130) 상에 투명전극층으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 고저항 버퍼층(140)은 ITO, ZnO, i-ZnO 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 상기 고저항 버퍼층(140)은 30~70nm의 두께로 형성될 수 있다.
상기 버퍼층(130) 및 고저항 버퍼층(140)은 상기 광 흡수층(120)과 이후 형성될 전면전극층의 사이에 배치된다.
상기 광 흡수층(120)과 전면전극은 격자상수와 에너지 밴드 갭의 차이가 크기 때문에, 밴드갭이 두 물질의 중간에 위치하는 상기 버퍼층(130) 및 고저항 버퍼 층(140)을 삽입하여 양호한 접합을 형성할 수 있다.
실시예에서는 두개의 버퍼층을 상기 광 흡수층(120) 상에 형성하였지만, 이에 한정되지 않고, 버퍼층은 한개의 층으로만 형성될 수도 있다.
도 5를 참조하여, 상기 광 흡수층(120), 버퍼층(130) 및 고저항 버퍼층(140)을 관통하는 콘택 패턴(145)이 형성된다.
상기 콘택 패턴(145)은 상기 제1 관통홈(115)에 인접하게 형성되고, 상기 후면전극(110)의 일부를 노출시킬 수 있다.
상기 콘택 패턴(145)은 팁 등의 기계적은 장치에 의하여 패터닝 될 수 있다.
예를 들어, 상기 콘택 패턴(145)의 폭은 60~100㎛일 수 있다. 또한, 상기 콘택 패턴(145)과 상기 제1 관통홈(115)의 갭(G1)은 60~100㎛일 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하여, 상기 고저항 버퍼층(140) 상에 전면전극층(150)이 형성된다. 상기 콘택 패턴(145)의 내부에도 상기 전면전극층(150)을 이루는 물질이 채워지게 되고, 접속배선(160)을 형성할 수 있다.
따라서, 상기 후면전극(110)과 상기 전면전극층(150)은 접속배선(160)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 전면전극층(150)은 적어도 3개 이상의 층을 포함하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전면전극층(150)은 고밀도의 제1 도전층(151) 및 고전도성의 제2 도전층(152)을 포함한다.
상기 제1 도전층(151)은 그레인 사이즈가 제1 크기로 형성되어 덴스(dense)한 막으로 형성될 수 있다. 상기 제2 도전층(152)은 그레인 사이즈가 제1 크기보다 큰 제2 크기로 형성되어 높은 투과율 및 전도성의 막으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 도전층(151)과 상기 제2 도전층(152)의 그레인 사이즈(Grain Size)의 비는 1:1.5~1:2.0일 수 있다.
상기 제1 도전층(151) 및 제2 도전층(152)은 투명한 도전물질로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 도전층(151) 및 제2 도전층(152)은 알루미늄(Al), 알루미나(Al2O3), 마그네슘(Mg), 갈륨(Ga) 등의 불순물을 포함하는 아연계 산화물 또는 ITO(Indium Tin Oxide)로 형성될 수 있다.
상기 제1 도전층(151) 및 제2 도전층(152)은 상기 광 흡수층(120)과 pn접합을 형성하는 윈도우(window)층으로서, 태양전지 전면의 투명전극 기능을 하기 때문에 광투과율이 높고 전기 전도성이 높은 산화 아연(ZnO)으로 형성된다.
예를 들어, 상기 제1 도전층(151) 및 제2 도전층(152)은 스퍼터링 공정을 진행하여 알루미늄 또는 알루미나로 도핑된 산화 아연으로 형성하여, 낮은 저항값을 갖는 전극을 형성할 수 있다.
특히, 상기 제1 도전층(151) 및 제2 도전층(152)은 동일 챔버를 이용하고 한 번의 스퍼터링 공정을 통해 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제1 도전층(151) 및 제2 도전층(152)을 형성하기 위한 스퍼터링 장치는 기판(100)을 투입하는 로딩 챔버(10), 기판(100)에 박막을 증착하는 프로세스 챔버(20) 및 기판(100)을 배출하는 언로딩 챔버(30)를 포함한다.
상기 프로세스 챔버(20)는 서로 다른 파워가 인가되는 적어도 한쌍 이상의 캐소드(25)를 포함한다. 상기 한쌍의 캐소드(25) 중 하나에는 저 전력(low power)이 인가되고 다른 하나의 캐소드(25)에는 고 전력(high power)이 인가될 수 있다.
저 전력이 인가되는 캐소드(25)를 제1 캐소드(C1)라고 칭하고, 고 전력이 인가되는 캐소드(25)를 제2 캐소드(C2)라고 칭한다.
상기 제1 캐소드(C1) 및 제2 캐소드(C2)는 교대로 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1 캐소드(C1,), 제2 캐소드(C2), 제1 캐소드(C(2n-1) 및 제2 캐소드(C(2n)) 순서로 배치될 수 있다.
상기 스퍼터링 장치의 동작을 설명하면, 상기 로딩 챔버(10)에 의하여 상기 프로세스 챔버(20)로 진입한 기판(100)은 제1 캐소드(C1) 및 제2 캐소드(C2)를 순차적으로 통과하면서 제1 도전층(151) 및 제2 도전층(152)을 형성할 수 있다.
즉, 저 전력의 제1 캐소드(C1) 및 고 전력의 제2 캐소드(C2) 하부로 상기 기판(100)의 이동이 진행되기 때문에 상기 전면전극층(150)은 서로 다른 파워에 의하여 상기 콘택 패턴(145) 내부 및 고저항 버퍼층(140) 상에 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 프로세스 챔버(20)는 1~10mTorr의 내부압력 및 상온(1~30℃)의 상태로 유지된다. 상기 제1 캐소드(C1)에는 1~2 kW/㎠의 전력이 인가되고, 상기 제2 캐소드(C2)에는 4~10 kW/㎠의 전력이 인가될 수 있다.
따라서, 상기 제1 캐소드(C1)의 하부를 통과하는 상기 기판(100) 상에 제1 도전층(151)이 증착된다.
예를 들어, 상기 제1 도전층(151)이 평균 입자크기(Crystalline Size)는 15~20nm로 형성될 수 있다.
상기 제1 도전층(151)은 저 전력이 인가된 타겟 물질에 의하여 작은 그레인 사이즈로 증착되기 때문에 고밀도로 증착될 수 있다. 따라서, 상기 제1 도전층(151)은 상기 고저항 버퍼층(140)과의 밀착력 및 광투과도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 도전층(151)은 상온 공정에서 형성되고 치밀한 결정구조를 가지므로, 알루미늄 이온이 상기 고저항 버퍼층(140)으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제2 캐소드(C2)를 통과하는 기판(100) 상에는 제2 도전층(152)이 형성된다. 상기 제2 도전층(152)은 고 전력이 인가된 타겟물질에 의하여 상기 제1 도전층(151)과 접하도록 형성된다.
예를 들어, 상기 제2 도전층(152)의 평균 입자크기(Crystalline Size)는 30~40nm로 형성될 수 있다.
상기 제2 도전층(152)은 고 전력이 인가된 타겟 물질에 의하여 높은 증착속도로 증착되어 상기 제1 도전층(151)보다 상대적으로 큰 크기로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제2 도전층(152)은 전도성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제2 도전층(152)도 상온 공정에서 형성되므로, 알루미늄 이온이 상기 고저항 버퍼층(140)으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 상가 고저항 버퍼층(140)의 절연성은 유지되고, 상기 전면전극층(150)의 면저항 특성은 향상될 수 있다.
상기 제1 캐소드(C1) 및 제2 캐소드(C2)는 교대로 배치되고, 서로 다른 전력 에 의하여 제1 도전층(151) 및 제2 도전층(152)이 반복적으로 증착될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 도전층(151) 및 제2 도전층(152)은 3~10개의 층으로 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 제2 캐소드(C2)에 의하여 형성된 제2 도전층(152)의 빈 공극(void)은 상기 제1 캐소드(C1)에 의하여 형성된 제1 도전층(151)이 채울 수 있다.
상기와 같이 전면전극층(150)이 제1 도전층(151) 및 제2 도전층(152)으로 이루어져, 밀착력, 면저항 및 광 투과도를 동시에 확보할 수 있다.
즉, 저 전력 및 고 전력에 의하여 번갈아 가면서 제1 도전층(151) 및 제2 도전층(152)이 적층되므로, 밀착력 및 광 투과도를 동시에 향상시킬 수 있다.
또한, 서로 다른 파워의 반복적 인가에 따라 상기 제1 도전층(151) 및 제2 도전층(152)이 형성되므로, 각 층의 결정질이 덴스(dense)하면서 결정성이 개선되어 전도도를 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 도전층(151) 및 제2 도전층(152)은 상온 공정에 의하여 형성되므로, 도전성 불순물인 알루미늄 이온이 다른 층으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
이에 따라, 누설전류(shunt current)의 발생을 방지하여 태양전지의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
도 8을 참조하여, 상기 전면전극층(150), 고저항 버퍼층(140), 버퍼층(130) 및 광 흡수층(120)을 관통하는 제2 관통홈(155)이 형성된다. 상기 제2 관통홈(155)은 상기 후면전극(110)의 일부를 노출시킬 수 있다.
상기 제2 관통홈(155)은 상기 콘택 패턴(145)에 인접하여 형성될 수 있다. 상기 제2 관통홈(155)은 기계적 장치 또는 레이져 장치 등에 의해서 패터닝 될 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 관통홈(155)의 폭은 60~100㎛ 일 수 있다. 상기 콘택패턴(145)과 상기 제2 관통홈(155) 사이의 갭(G2)은 60~100㎛ 일 수 있다.
즉, 상기 전면전극층(150)은 패터닝되고, 다수개의 전면전극 및 다수개의 셀들을 정의할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
<실험예 1>
power
(kW)		 공정압력
(mTorr)		 공정온도
(℃)		 두께
(nm)		 면저항
(Ω/□)		 투과율(%)
cathode 1 - 1
cathode 2 - 4		 3 상온 500
 16 87.4
<실험예 2>
power
(kW)		 공정압력
(mTorr)		 공정온도
(℃)		 두께
(nm)		 면저항
(Ω)		 투과율(%)
cathode 1 - 1
cathode 2 - 4		 3 150 500 13 88.6
제1 실험예와 제2 실험예는 서로 다른 전력이 인가되는 제1 캐소드와 제2 캐소드가 함께 배치되어 있고, 한번의 스퍼터링 공정에 의하여 전면전극층을 형성하였다. 다만, 제1 실험예는 상온에서 전면전극층이 형성되고 제2 실험예는 150℃에서 전면전극층이 형성된다.
아래 비교예와 같이 동일 파워를 캐소드(Cathode)에 인가하는 방식에서는 원하는 면저항과 투과율을 확보하기 위해선 고온 공정(150℃)이 필요하나, <실험예 1>에서 확인하듯이 상온에서도 낮은 면저항과 높은 투과율을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
<실험예 2>에서의 특성 향상은 온도에 의한 효과로 생각할 수 있다.
<비교예>
power
(kW)		 공정압력
(mTorr)		 공정온도
(℃)		 두께
(nm)		 면저항
(Ω)		 투과율(%)
4 3 150 500 20 85
비교예는 일정한 전력이 인가되는 캐소드들이 배치되어 있고, 높은 공정 압력 및 높은 온도에 의하여 전면전극층을 형성하였다.
위의 실험예에 기재된 바와 같이, 본 실시예에 따른 후면전극층은 한 번의 스퍼터링 공정에 의하여 밀착력 및 면저항을 동시에 만족할 수 있고, 한번의 스퍼터링 공정에 의하여 후면전극층을 제조하여 향상된 효율을 가질 수 있다.
도 1 내지 도 8은 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 단면도이다.
도 9는 실시예에 따른 전면전극층을 형성하기 위한 스퍼터링 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

Claims (6)

  1. 기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계;
    상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 및
    상기 광 흡수층 상에 형성되고, 서로 다른 전력이 인가되는 증착공정을 통해 복수의 층으로 형성되고, 아연계 산화물 또는 ITO로 형성되는 전면전극층을 형성하는 단계를 포함하는 태양전지의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전면전극층은 그레인 사이즈가 제1 크기를 가지는 제1 도전층 및 상기 제1 크기보다 큰 제2 크기를 가지는 제2 도전층을 포함하고,
    상기 제1 도전층 및 제2 도전층의 그레인 사이즈(Grain Size)는 1:1.5 ~ 1:2.0인 것을 포함하는 태양전지의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전면전극층은 교대로 위치된 제1 캐소드 및 제2 캐소드를 타겟으로 하는 스퍼터링 공정을 통해 형성되고,
    상기 제1 캐소드는 1~2kW의 제1 전력이 인가되고, 상기 제2 캐소드는 4~10kW의 제2 전력이 인가되고,
    상기 전면전극층의 제1 도전층 및 제2 도전층은 교대로 증착되고, 3~10개의 층으로 형성되는 태양전지의 제조방법.
  4. 기판 상에 형성된 후면전극층;
    상기 후면전극층 상에 형성된 광 흡수층; 및
    상기 광 흡수층 상에 형성되고, 서로 다른 그레인 사이즈를 가지도록 제1 도전층 및 제2 도전층이 적층된 전면전극층을 포함하고,
    상기 제1 도전층 및 제2 도전층은 알루미늄 도핑된 산화 아연으로 형성된 태양전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 도전층의 그레인 사이즈는 제1 크기로 형성되고, 상기 제2 도전층은 상기 제1 크기보다 큰 제2 크기로 형성되고,
    상기 제1 도전층 및 제2 도전층의 그레인 사이즈의 비는 1:1.5~1:2.0 인 것을 포함하는 태양전지.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 도전층 및 제2 도전층은 교대로 배치되고, 3~10개의 층으로 형성된 태양전지.
KR1020090053230A 2009-06-16 2009-06-16 태양전지 및 이의 제조방법 KR101028192B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090053230A KR101028192B1 (ko) 2009-06-16 2009-06-16 태양전지 및 이의 제조방법
JP2012515980A JP2012530378A (ja) 2009-06-16 2010-06-16 太陽電池及びその製造方法
CN2010800269164A CN102804399A (zh) 2009-06-16 2010-06-16 太阳能电池及其制造方法
US13/266,588 US20120037225A1 (en) 2009-06-16 2010-06-16 Solar cell and method of fabricating the same
EP10789720A EP2417638A2 (en) 2009-06-16 2010-06-16 Solar cell and method of fabricating the same
PCT/KR2010/003889 WO2010147393A2 (en) 2009-06-16 2010-06-16 Solar cell and method of fabricating the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090053230A KR101028192B1 (ko) 2009-06-16 2009-06-16 태양전지 및 이의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100134880A KR20100134880A (ko) 2010-12-24
KR101028192B1 true KR101028192B1 (ko) 2011-04-11

Family

ID=43509517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090053230A KR101028192B1 (ko) 2009-06-16 2009-06-16 태양전지 및 이의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101028192B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101467237B1 (ko) * 2013-07-01 2014-12-01 성균관대학교산학협력단 반도성 박막과 절연성 박막으로 적층형성된 초격자구조 박막이 구비된 반도체소자

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001093591A (ja) 1999-09-28 2001-04-06 Toshiba Corp 光電変換素子
JP2003282909A (ja) 2002-03-26 2003-10-03 Honda Motor Co Ltd 化合物薄膜太陽電池およびその製造方法
JP2006313668A (ja) 2005-05-06 2006-11-16 Dainippon Printing Co Ltd 酸化物半導体電極用転写材、色素増感型太陽電池用基材、色素増感型太陽電池、及びそれらの製造方法
US20080115821A1 (en) 2006-11-22 2008-05-22 Li Xu Multilayer transparent conductive oxide for improved chemical processing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001093591A (ja) 1999-09-28 2001-04-06 Toshiba Corp 光電変換素子
JP2003282909A (ja) 2002-03-26 2003-10-03 Honda Motor Co Ltd 化合物薄膜太陽電池およびその製造方法
JP2006313668A (ja) 2005-05-06 2006-11-16 Dainippon Printing Co Ltd 酸化物半導体電極用転写材、色素増感型太陽電池用基材、色素増感型太陽電池、及びそれらの製造方法
US20080115821A1 (en) 2006-11-22 2008-05-22 Li Xu Multilayer transparent conductive oxide for improved chemical processing

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100134880A (ko) 2010-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101173344B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
US20120037225A1 (en) Solar cell and method of fabricating the same
KR101091258B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR20150031889A (ko) 테양전지
KR101072089B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
JP2013510426A (ja) 太陽電池及びその製造方法
KR101034150B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101081194B1 (ko) 태양전지의 제조장치, 이를 이용한 태양전지의 제조방법
KR101114018B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101081143B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
JP5624153B2 (ja) 太陽電池及びその製造方法
KR101072106B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101592582B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101091495B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101039993B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101154571B1 (ko) 태양전지 모듈 및 이의 제조방법
KR101091361B1 (ko) 태양광 발전장치 및 이의 제조방법
KR101028192B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101028310B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101091319B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101103897B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101091499B1 (ko) 팁, 태양전지 및 팁을 이용한 태양전지의 제조방법
KR101072067B1 (ko) 팁, 태양전지 및 이를 이용한 태양전지 제조방법
KR101543034B1 (ko) 팁 및 이를 이용한 태양전지의 제조방법
JP2015099836A (ja) 光電変換装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee