KR101033286B1 - 박막형 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 기판; 상기 기판 상에 형성되며, 비드 및 상기 비드를 고정하는 바인더를 포함하여 이루어진 광산란막; 상기 광산란막 상에 형성되며, 그 표면이 요철구조로 형성되지 않은 전면전극층; 상기 전면전극층 상에 형성된 반도체층; 및 상기 반도체층 상에 형성된 후면전극층을 포함하여 이루어지고, 상기 전면전극층과 접하는 상기 광산란막의 일면에는 요철구조가 형성되지 않은 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지, 및 그 제조방법에 관한 것으로서,
본 발명에 따르면, 기판과 전면전극층 사이에 광산란막을 형성함으로써 태양광을 다양하게 굴절시킬 수 있어 반도체층으로 입사되는 태양광의 경로를 길게할 수 있고, 또한, 전면전극층 증착과정에서 광산란막이 배리어(barrier)로 작용하여 기판 내에 함유된 불순물이 전면전극층으로 이동하는 것이 차단되어 태양전지의 효율이 증진되는 효과가 있다.

Description

박막형 태양전지 및 그 제조방법{Thin film type Solar Cell and Method for manufacturing the same}
본 발명은 태양전지(Solar Cell)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 박막형 태양전지에 관한 것이다.
태양전지는 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치이다.
태양전지의 구조 및 원리에 대해서 간단히 설명하면, 태양전지는 P(positive)형 반도체와 N(negative)형 반도체를 접합시킨 PN접합 구조를 하고 있으며, 이러한 구조의 태양전지에 태양광이 입사되면, 입사된 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 상기 반도체 내에서 정공(hole)과 전자(electron)가 발생하고, 이때, PN접합에서 발생한 전기장에 의해서 상기 정공(+)는 P형 반도체쪽으로 이동하고 상기 전자(-)는 N형 반도체쪽으로 이동하게 되어 전위가 발생하게 됨으로써 전력을 생산할 수 있게 되는 원리이다.
이와 같은 태양전지는 기판형 태양전지와 박막형 태양전지로 구분할 수 있다.
기판형 태양전지는 실리콘과 같은 반도체물질 자체를 기판으로 이용하여 태양전지를 제조한 것이고, 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체를 형성하여 태양전지를 제조한 것이다.
기판형 태양전지는 박막형 태양전지에 비하여 효율이 다소 우수하기는 하지만, 공정상 두께를 최소화하는데 한계가 있고 고가의 반도체 기판을 이용하기 때문에 제조비용이 상승되는 단점이 있다.
박막형 태양전지는 기판형 태양전지에 비하여 효율이 다소 떨어지기는 하지만, 얇은 두께로 제조가 가능하고 저가의 재료를 이용할 수 있어 제조비용이 감소되는 장점이 있어 대량생산에 적합하다.
이하 도면을 참조로 종래의 박막형 태양전지에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 종래의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지는 기판(10) 상에 전면전극층(30)이 형성되고, 상기 전면전극층(30) 상에 반도체층(40)이 형성되고, 상기 반도체층(40) 상에 투명도전층(50)이 형성되고, 상기 투명도전층(50) 상에 후면전극층(60)이 형성되어 이루어진다.
상기 전면전극층(30)은 태양광이 입사되는 면에 형성되기 때문에 투명한 금속을 이용하고, 그 표면은 요철구조로 형성한다. 이와 같이 상기 전면전극층(30)의 표면을 요철구조로 형성하는 이유는 다음과 같다.
태양전지의 효율향상을 위해서는 태양광이 상기 반도체층(40)을 경유하는 경로를 길게하여 상기 반도체층(40) 내에서 정공(hole)과 전자(electron)의 발생율을 증가시킬 필요가 있다. 따라서, 태양광이 상기 반도체층(40)으로 소정의 각을 이루면서 입사되도록 하는 것이 바람직하며, 이를 위해서 상기 전면전극층(30)의 표면을 요철패턴으로 형성한 것이다. 즉, 상기 전면전극층(30)의 표면을 요철패턴으로 형성하게 되면 상기 전면전극층(30)을 통과하는 태양광이 다양한 각도로 산란되고, 그에 따라 상기 반도체층(40)으로 입사되는 태양광의 경로가 길게 되는 것이다. 이와 같이, 상기 전면전극층(30)의 표면을 요철패턴으로 형성하게 되면, 그 상부에 형성되는 상기 반도체층(40) 및 투명도전층(50)의 표면 또한 요철패턴으로 형성되게 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 박막형 태양전지는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 상기 전면전극층(30)의 표면을 요철패턴으로 형성하기 위한 하나의 방법으로 상기 전면전극층(30)의 증착공정 조건을 조절하여 증착과 함께 요철패턴의 표면을 구비한 전면전극층(30)을 형성하는 방법이 있는데, 이 방법은 증착공정 조건의 조절이 어려워 원하는 요철패턴을 얻기가 용이하지 않고, 원하지 않는 요철패턴이 형성될 경우에는 상기 전면전극층(30) 상부에 형성되는 반도체층(40) 및 투명도전층(50)에 결함이 생기게 되는 문제점이 있다.
또한, 상기 전면전극층(30)의 표면을 요철패턴으로 형성하기 위한 다른 방법으로 일단 평탄한 표면을 구비한 전면전극층(30)을 증착한 후 화학적 식각공정으로 전면전극층(30)의 표면을 요철패턴으로 형성하는 방법이 있는데, 이 방법은 화학적 식각공정이 추가됨으로써 그만큼 공정이 복잡해지며 화학약품으로 인한 환경문제 및 그 처리비용 문제 등이 유발되는 문제점이 있다.
또한, 상기 전면전극층(30)의 표면을 요철패턴으로 형성함에 따라 그렇지 않은 경우에 비하여 상기 반도체층(40)으로 입사되는 태양광의 경로가 길게 되어 태양전지의 효율이 상승되기는 하지만, 태양광의 경로를 길게하는데 한계가 있어 아직까지 원하는 만큼의 전지효율을 얻지는 못하고 있는 실정이다.
둘째, 일반적으로 상기 기판(10)은 유리를 이용하게 되는데, 유리 내에는 알칼리이온들이 함유되어 있고, 이와 같은 알칼리이온들이 고온의 증착공정을 진행하는 과정에서 상기 전면전극층(30)으로 이동하여 불순물로 작용함으로써 태양전지의 효율이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 전면전극층의 표면을 요철패턴으로 형성하지 않으면서도 반도체층 내에서 태양광의 경로를 길게할 수 있어 태양전지의 효율을 상승시킬 수 있는 박막형 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 기판 내에 함유된 알칼리이온들이 전면전극층으로 이동하는 것을 방지함으로써 태양전지의 효율을 상승시킬 수 있는 박막형 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 기판; 상기 기판 상에 형성되며, 비드 및 상기 비드를 고정하는 바인더를 포함하여 이루어진 광산란막; 상기 광산란막 상에 형성되며, 그 표면이 요철구조로 형성되지 않은 전면전극층; 상기 전면전극층 상에 형성된 반도체층; 및 상기 반도체층 상에 형성된 후면전극층을 포함하여 이루어지고, 상기 전면전극층과 접하는 상기 광산란막의 일면에는 요철구조가 형성되지 않은 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지를 제공한다.
본 발명은 또한, 기판; 상기 기판 상에 형성되며, 비드 및 상기 비드를 고정하는 바인더를 포함하여 이루어진 광산란막; 상기 광산란막 상에 형성되며, 그 표면이 요철구조로 형성되지 않은 전면전극층; 상기 전면전극층 상에 형성된 제1 반도체층; 상기 제1 반도체층 상에 형성된 버퍼층; 상기 버퍼층 상에 형성된 제2 반도체층; 및 상기 제2 반도체층 상에 형성된 후면전극층을 포함하여 이루어진 박막형 태양전지를 제공한다.
본 발명은 또한, 기판; 상기 기판 상에 형성되며, 비드 및 상기 비드를 고정하는 바인더를 포함하여 이루어진 광산란막; 상기 광산란막 상에 형성되며, 그 표면이 요철구조로 형성되지 않은 전면전극층; 상기 전면전극층 상에 형성된 반도체층; 및 상기 반도체층 상에 형성된 후면전극층을 포함하여 이루어지고, 상기 비드는 상기 기판 및 전면전극층과 접하고 있고, 상기 기판 및 전면전극층과 접하고 있는 비드는 상기 기판 및 전면전극층과 굴절율이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지를 제공한다.
본 발명은 또한, 기판 상에 비드 및 상기 비드를 고정하는 바인더를 포함하여 이루어진 광산란막을 형성하는 공정; 상기 광산란막 상에 그 표면이 요철구조로 형성되지 않은 전면전극층을 형성하는 공정; 상기 전면전극층 상에 반도체층을 형성하는 공정; 및 상기 반도체층 상에 후면전극층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고, 상기 전면전극층과 접하는 상기 광산란막의 일면에는 요철구조가 형성되지 않은 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 기판 상에 비드 및 상기 비드를 고정하는 바인더를 포함하여 이루어진 광산란막을 형성하는 공정; 상기 광산란막 상에 그 표면이 요철구조로 형성되지 않은 전면전극층을 형성하는 공정; 상기 전면전극층 상에 제1 반도체층을 형성하는 공정; 상기 제1 반도체층 상에 버퍼층을 형성하는 공정; 상기 버퍼층 상에 제2 반도체층을 형성하는 공정; 및 상기 제2 반도체층 상에 후면전극층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어진 박막형 태양전지의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 기판 상에 비드 및 상기 비드를 고정하는 바인더를 포함하여 이루어진 광산란막을 형성하는 공정; 상기 광산란막 상에 그 표면이 요철구조로 형성되지 않은 전면전극층을 형성하는 공정; 상기 전면전극층 상에 반도체층을 형성하는 공정; 및 상기 반도체층 상에 후면전극층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고, 상기 비드는 상기 기판 및 전면전극층과 접하고 있고, 상기 기판 및 전면전극층과 접하고 있는 비드는 상기 기판 및 전면전극층과 굴절율이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법을 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 기판과 전면전극층 사이에 광산란막을 형성함으로써 태양광을 다양하게 굴절시킬 수 있어 반도체층 내에서 태양광의 경로를 길게할 수 있다. 따라서, 전면전극층에 별도의 요철구조를 형성하지 않아도 태양전지의 효율이 증진되는 효과가 있고, 또한 전면전극층에 요철구조를 형성하지 않게 됨에 따라 종래 전면전극층의 요철구조 형성으로 인해서 발생하던 문제들이 해소된다.
또한, 상기 광산란막을 구성하는 비드 및 바인더의 구성물질 및 패턴을 적절히 변경함으로써 태양광의 굴절패턴을 용이하게 조절할 수 있어 태양전지의 효율증진을 위한 최적화가 가능하다.
또한, 본 발명은 상기 광산란막이 상기 기판과 상기 전면전극층 사이에 형성되기 때문에, 상기 전면전극층 증착과정에서 상기 광산란막이 배리어(barrier)로 작용하여 상기 기판 내에 함유된 불순물이 상기 전면전극층으로 이동하는 것이 차단되어, 태양전지의 효율저하가 방지되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 비드의 단면도이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
<박막형 태양전지>
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지는 기판(100), 광산란막(200), 전면전극층(300), 반도체층(400), 투명도전층(500), 및 후면전극층(600)을 포함하여 이루어진다.
상기 기판(100)은 주로 유리를 이용하지만 투명한 플라스틱을 이용할 수도 있다.
상기 광산란막(200)은 상기 기판(100) 상에 형성되며, 비드(bead)(220) 및 바인더(binder)(240)를 포함하여 이루어진다. 이와 같은 광산란막(200)은 상기 기판(100)을 통과하는 태양광을 다양한 각도로 산란시킴과 더불어 상기 기판(100) 내에 함유된 불순물이 상기 전면전극층(300)으로 이동하는 것을 방지하는 역할을 한다.
우선, 상기 광산란막(200)이 상기 기판(100)을 통과하는 태양광을 다양한 각도로 산란시키는 것에 대해 설명하면 다음과 같다.
상기 광산란막(200)은 비드(220) 및 바인더(240)를 포함하여 이루어지는데, 주로 상기 바인더(240)가 상기 기판(100) 및 상기 전면전극층(300)과 접촉하게 된다. 이 경우, 상기 바인더(240)를 구성하는 물질로서 상기 기판(100) 및 상기 전면전극층(300)을 구성하는 물질과 굴절율이 상이한 물질을 이용하게 되면, 상기 기판(100)을 투과한 태양광이 상기 바인더(240)를 통과하면서 굴절하게 되고 또한 상기 바인더(240)를 투과한 태양광이 상기 전면전극층(300)을 통과하면서 다시 굴절하게 되므로, 결국, 상기 기판(100)으로 입사한 태양광이 다양한 각도로 굴절되면서 상기 반도체층(400)으로 입사하게 되어 반도체층(400) 내에서 태양광의 경로가 길게된다.
경우에 따라서는 상기 비드(220)가 상기 기판(100) 및 상기 전면전극층(300)과 접촉하게 될 수도 있을 것인데, 이 경우에는, 상기 비드(220)를 구성하는 물질로서 상기 기판(100) 및 상기 전면전극층(300)을 구성하는 물질과 굴절율이 상이한 물질을 이용하게 되면, 전술한 바와 동일한 매커니즘으로 상기 기판(100)으로 입사한 태양광이 다양한 각도로 굴절되면서 상기 반도체층(400)으로 입사하게 되어 반도체층(400) 내에서 태양광의 경로가 길게된다.
일반적으로 기판(100)을 구성하는 유리의 굴절율은 약 1.52 정도이고, 상기 전면전극층(300)의 굴절율은 약 1.9 ~2.0 정도이므로, 이와 같은 기판(100) 및 전면전극층(300)의 굴절율 범위를 고려하여 상기 비드(220) 또는 바인더(240)의 구성물질을 선택하면 될 것이다. 상기 비드(220)의 예로는 SiO2, TiO2, CeO2 등을 들수 있고, 상기 바인더(240)의 예로는 실리케이트 등을 들 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 광산란막(200)을 구성하는 비드(220) 및 바인더(240)를 서로 굴절율이 상이한 재료를 이용할 경우, 상기 광산란막(200) 내에서도 태양광을 다양하게 굴절시킬 수 있게 된다. 즉, 상기 비드(220)를 상기 바인더(240)와 굴절율이 상이한 재료를 이용하게 되면, 상기 비드(220)를 투과한 태양광이 상기 바인더(240)를 통과하면서 굴절하게 되고, 또한 상기 바인더(240)를 투과한 태양광이 상기 비드(220)를 통과하면서 굴절하게 되므로 태양광을 다양하게 굴절시킬 수 있다.
또한, 상기 비드(220)를 동일한 물질로 형성하는 대신에 굴절율이 서로 상이한 복수개의 비드들을 조합하여 사용할 경우 태양광이 서로 상이한 비드(220)들을 거치면서 다양한 각도로 굴절하게 되는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 비드(220)를 코어(core)부 및 스킨(skin)부로 구성함으로써, 태양광이 하나의 비드(220)를 통과하면서도 다양한 각도로 굴절하게 할 수도 있다. 즉, 도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 비드(220)의 단면을 보여주는 도면으로서, 도 3a에서 알 수 있듯이, 상기 비드(220)는 코어부(222) 및 상기 코어부(222)를 둘러싸고 있는 스킨부(224)로 구성되며, 상기 코어부(222)의 물질을 상기 스킨부(224)의 물질과 굴절율이 상이한 물질을 이용함으로써, 태양광이 상기 스킨부(224)를 투과한 후 상기 코어부(222)를 통과할 때 굴절하고 또한 상기 코어부(222)를 투과한 후 상기 스킨부(224)를 통과할 때 다시 굴절하게 할 수 있다. 또한, 도 3b에서 알 수 있듯이, 코어부(222)가 공기로 이루어지도록 하여 스킨부(224)만으로 구성된 중공상태의 비드(220)를 이용하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 경우에 따라서는 도 3c에서 알 수 있듯이, 상기 코어부(222)를 서로 굴절율이 상이한 복수 개의 물질층(222a, 222b)으로 구성할 수도 있고, 상기 스킨부(224)를 서로 굴절율이 상이한 복수 개의 물질층(224a, 224b)으로 구성할 수도 있을 것이다. 또한, 상기 비드(220)의 단면을 원형, 타원형 등 다양한 형태로 변경함으로써 태양광의 굴절각을 다양하게 변경할 수도 있다.
또한, 도 2의 확대도에서 알 수 있듯이, 상기 광산란막(200)을 그 표면이 요철구조가 되도록 형성함으로써 태양광의 굴절각을 다양하게 변경할 수도 있다. 이 경우, 광산란막(200)의 요철구조가 너무 클 경우에는 상기 광산란막(200) 위에 형성되는 전면전극층(300)의 표면이 거칠어질수 있기 때문에 광산란막(200)의 요철구조의 크기를 적절히 조절하는 것이 바람직하다.
다음, 상기 광산란막(200)이 상기 기판(100) 내에 함유된 불순물이 상기 전면전극층(300)으로 이동하는 것을 방지하는 것에 대해서 설명하면, 상기 광산란막(200)이 상기 기판(100)과 상기 전면전극층(300) 사이에 형성되기 때문에, 상기 전면전극층(300) 증착과정에서 상기 광산란막(200), 특히 상기 광산란막(200)을 구성하는 바인더(240)가 배리어(barrier)로 작용하여 상기 기판(100) 내에 함유된 불순물이 상기 전면전극층(300)으로 이동하는 것을 차단하게 된다.
상기 전면전극층(300)는 상기 광산란막(200) 위에 형성되며, 태양광이 입사되는 면에 형성되므로 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전물질을 이용하여 형성할 수 있다. 본 발명의 경우 상기 광산란막(200)을 통해 태양광을 다양한 각으로 굴절시키기 때문에 상기 전면전극층(300)의 표면에 별도의 요철패턴을 형성할 필요는 없다.
상기 반도체층(400)은 상기 전면전극층(300) 위에 형성되며, P(positive)형 반도체층, I(intrinsic)형 반도체층, 및 N(negative)형 반도체층이 순서대로 적층된 PIN구조로 형성된다. 이와 같이 상기 반도체층(400)이 PIN구조로 형성되면, I형 반도체층이 P형 반도체층과 N형 반도체층에 의해 공핍(depletion)이 되어 내부에 전기장이 발생하게 되고, 태양광에 의해 생성되는 정공 및 전자가 상기 전기장에 의해 드리프트(drift)되어, 결국 정공은 P형 반도체층을 통해 전면전극층(300)으로 수집되고 전자는 N형 반도체층을 통해 후면전극층(600)으로 수집된다. 한편, 상기 반도체층(400)이 PIN구조로 형성될 경우에는 상기 전면전극(300) 상부에 P형 반도체층을 형성하고 이어서 I형 반도체층 및 N형 반도체층을 형성하는 것이 바람직한데, 그 이유는 일반적으로 정공의 드리프트 이동도(drift mobility)가 전자의 드리프트 이동도에 의해 낮기 때문에 입사광에 의한 수집효율을 극대화하기 위해서 P형 반도체층을 수광면에 가깝게 형성하기 위함이다.
상기 투명도전층(500)은 상기 반도체층(400) 위에 형성되며, ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다. 상기 투명도전층(500)은 생략이 가능하다.
상기 후면전극층(600)은 상기 투명도전층(500) 위에 형성되며, Ag, Al, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu 과 같은 금속으로 이루어질 수 있다.
<박막형 태양전지의 제조방법>
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
우선, 도 4a에서 알 수 있듯이, 기판(100) 상에 비드(220) 및 상기 비드(220)를 고정하는 바인더(240)를 포함하여 이루어진 광산란막(200)을 형성한다.
상기 광산란막(200)은 상기 비드(220)를 상기 바인더(240)에 균일하게 분포시켜 페이스트를 준비한 후 이와 같은 페이스트를 이용하여 프린팅(Printing) 방법으로 형성할 수도 있고, 졸-겔(Sol-Gel) 방법, 딥 코팅(Dip Coating) 방법, 또는 스핀 코팅(Spin Coating) 방법을 이용하여 형성할 수도 있다. 상기 광산란막(200)을 형성함에 있어서, 상기와 같은 방법으로 막을 형성한 후, 적외선 소성공정 또는 저온/고온 소성공정을 추가로 수행함으로써 상기 기판(100)과 상기 광산란막(200) 사이의 결합력을 증진시키는 것이 바람직하다.
상기 광산란막(200)은 확대도에서 알 수 있듯이 그 표면을 요철구조로 형성할 수 있으며, 이 경우에는 상기 프린팅(Printing) 방법, 졸-겔(Sol-Gel) 방법, 딥 코팅(Dip Coating) 방법, 스핀 코팅(Spin Coating) 방법을 수행한 후 물리적 접촉을 통해 막 표면을 요철구조로 형성할 수 있다.
상기 광산란막(200)을 구성하는 상기 비드(220) 및 바인더(240)의 구성은 전술한 바와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
다음, 도 4b에서 알 수 있듯이, 상기 광산란막(200) 상에 전면전극층(300)을 형성한다.
상기 전면전극층(300)은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전물질을 이용하여 적층하며, 상기 전면전극층(300)의 표면을 요철패턴으로 형성할 필요가 없기 때문에 일반적으로 스퍼터링(Sputtering)법을 이용하여 적층하는 것이 바람직하다.
다음, 도 4c에서 알 수 있듯이, 상기 전면전극층(300) 상에 반도체층(400)을 형성한다.
상기 반도체층(400)은 실리콘계의 비정질 반도체물질을 플라즈마 CVD법 등을 이용하여 P형 반도체층, I형 반도체층, 및 N형 반도체층을 순서대로 적층한 PIN구조로 형성할 수 있다.
다음, 도 4d에서 알 수 있듯이, 상기 반도체층(400) 상에 투명도전층(500)을 형성한다.
상기 투명도전층(500)은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전물질을 스퍼터링(Sputtering)법 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 등을 이용하여 적층하여 형성할 수 있다. 상기 투명도전층(500) 형성공정은 생략이 가능하다.
다음, 도 4e에서 알 수 있듯이, 상기 투명도전층(500) 상에 후면전극층(600)을 형성한다.
상기 후면전극층(600)은 Ag, Al, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu 과 같은 금속을 스퍼터링(Sputtering)법 또는 인쇄법 등을 이용하여 적층하여 형성할 수 있다.
이상은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지 및 그 제조방법에 대해서 설명하였는데, 본 발명이 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 특히, 전술한 실시예는 소위 싱글(single)구조의 박막형 태양전지에 관한 것으로서, 본 발명은 대면기판 적용시 복수개의 단위셀로 분리하고 복수개의 단위셀을 직렬로 연결한 구조에도 적용가능하고, 버퍼층을 사이에 두고 반도체층을 이층으로 구성한 소위 탠던(tandem)구조에도 적용가능하다.
100: 기판 200: 광산란막
220: 비드 240: 바인더
222: 코어부 224: 스킨부
300: 전면전극층 400: 반도체층
500: 투명도전층 600: 후면전극층

Claims (18)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 형성되며, 비드 및 상기 비드를 고정하는 바인더를 포함하여 이루어진 광산란막;
    상기 광산란막 상에 형성되며, 그 표면이 요철구조로 형성되지 않은 전면전극층;
    상기 전면전극층 상에 형성된 반도체층; 및
    상기 반도체층 상에 형성된 후면전극층을 포함하여 이루어지고,
    상기 전면전극층과 접하는 상기 광산란막의 일면에는 요철구조가 형성되지 않은 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
  2. 기판;
    상기 기판 상에 형성되며, 비드 및 상기 비드를 고정하는 바인더를 포함하여 이루어진 광산란막;
    상기 광산란막 상에 형성되며, 그 표면이 요철구조로 형성되지 않은 전면전극층;
    상기 전면전극층 상에 형성된 제1 반도체층;
    상기 제1 반도체층 상에 형성된 버퍼층;
    상기 버퍼층 상에 형성된 제2 반도체층; 및
    상기 제2 반도체층 상에 형성된 후면전극층을 포함하여 이루어진 박막형 태양전지.
  3. 기판;
    상기 기판 상에 형성되며, 비드 및 상기 비드를 고정하는 바인더를 포함하여 이루어진 광산란막;
    상기 광산란막 상에 형성되며, 그 표면이 요철구조로 형성되지 않은 전면전극층;
    상기 전면전극층 상에 형성된 반도체층; 및
    상기 반도체층 상에 형성된 후면전극층을 포함하여 이루어지고,
    상기 비드는 상기 기판 및 전면전극층과 접하고 있고, 상기 기판 및 전면전극층과 접하고 있는 비드는 상기 기판 및 전면전극층과 굴절율이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 전면전극층과 접하는 상기 광산란막의 일면에는 요철구조가 형성되지 않은 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비드는 코어부 및 상기 코어부를 둘러싸고 있는 스킨부로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바인더는 상기 기판 및 전면전극층과 접하고 있고, 상기 기판 및 전면전극층과 접하고 있는 바인더는 상기 기판 및 전면전극층과 굴절율이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후면전극층 아래에 투명도전층이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
  8. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 반도체층은 버퍼층을 사이에 두고 구성된 제1 반도체층 및 제2 반도체층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 비드는 상기 기판 및 전면전극층과 접하고 있고, 상기 기판 및 전면전극층과 접하고 있는 비드는 상기 기판 및 전면전극층과 굴절율이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
  10. 기판 상에 비드 및 상기 비드를 고정하는 바인더를 포함하여 이루어진 광산란막을 형성하는 공정;
    상기 광산란막 상에 그 표면이 요철구조로 형성되지 않은 전면전극층을 형성하는 공정;
    상기 전면전극층 상에 반도체층을 형성하는 공정; 및
    상기 반도체층 상에 후면전극층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고,
    상기 전면전극층과 접하는 상기 광산란막의 일면에는 요철구조가 형성되지 않은 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
  11. 기판 상에 비드 및 상기 비드를 고정하는 바인더를 포함하여 이루어진 광산란막을 형성하는 공정;
    상기 광산란막 상에 그 표면이 요철구조로 형성되지 않은 전면전극층을 형성하는 공정;
    상기 전면전극층 상에 제1 반도체층을 형성하는 공정;
    상기 제1 반도체층 상에 버퍼층을 형성하는 공정;
    상기 버퍼층 상에 제2 반도체층을 형성하는 공정; 및
    상기 제2 반도체층 상에 후면전극층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어진 박막형 태양전지의 제조방법.
  12. 기판 상에 비드 및 상기 비드를 고정하는 바인더를 포함하여 이루어진 광산란막을 형성하는 공정;
    상기 광산란막 상에 그 표면이 요철구조로 형성되지 않은 전면전극층을 형성하는 공정;
    상기 전면전극층 상에 반도체층을 형성하는 공정; 및
    상기 반도체층 상에 후면전극층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고,
    상기 비드는 상기 기판 및 전면전극층과 접하고 있고, 상기 기판 및 전면전극층과 접하고 있는 비드는 상기 기판 및 전면전극층과 굴절율이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 전면전극층과 접하는 상기 광산란막의 일면에는 요철구조가 형성되지 않은 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
  14. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비드는 코어부 및 상기 코어부를 둘러싸고 있는 스킨부로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
  15. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바인더는 상기 기판 및 전면전극층과 접하고 있고, 상기 기판 및 전면전극층과 접하고 있는 바인더는 상기 기판 및 전면전극층과 굴절율이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
  16. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후면전극층 형성 공정 이전에 투명도전층 형성공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
  17. 제10항 또는 제12항에 있어서,
    상기 반도체층은 버퍼층을 사이에 두고 구성된 제1 반도체층 및 제2 반도체층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
  18. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 비드는 상기 기판 및 전면전극층과 접하고 있고, 상기 기판 및 전면전극층과 접하고 있는 비드는 상기 기판 및 전면전극층과 굴절율이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
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