KR101055135B1 - 태양전지 - Google Patents
태양전지 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101055135B1 KR101055135B1 KR1020090027886A KR20090027886A KR101055135B1 KR 101055135 B1 KR101055135 B1 KR 101055135B1 KR 1020090027886 A KR1020090027886 A KR 1020090027886A KR 20090027886 A KR20090027886 A KR 20090027886A KR 101055135 B1 KR101055135 B1 KR 101055135B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- light absorbing
- absorbing layer
- compound
- group
- layer
- Prior art date
Links
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 54
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 24
- -1 copper-indium selenide compound Chemical class 0.000 claims description 29
- 229960005265 selenium sulfide Drugs 0.000 claims description 10
- KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Se].[Se].[In] Chemical compound [Cu].[Se].[Se].[In] KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- UIPVMGDJUWUZEI-UHFFFAOYSA-N copper;selanylideneindium Chemical compound [Cu].[In]=[Se] UIPVMGDJUWUZEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229940065287 selenium compound Drugs 0.000 claims 1
- 150000003346 selenoethers Chemical class 0.000 claims 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 20
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 17
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 16
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 16
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 15
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 15
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 11
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 9
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 3-(oxolan-2-yl)propanoic acid Chemical compound OC(=O)CCC1CCCO1 WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 5
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 4
- MOAPOQQDYQRCET-UHFFFAOYSA-N [Cu].[In].[Se]=S Chemical compound [Cu].[In].[Se]=S MOAPOQQDYQRCET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021476 group 6 element Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 3
- YNLHHZNOLUDEKQ-UHFFFAOYSA-N copper;selanylidenegallium Chemical compound [Cu].[Se]=[Ga] YNLHHZNOLUDEKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 239000005361 soda-lime glass Substances 0.000 description 2
- 229910005543 GaSe Inorganic materials 0.000 description 1
- XAQHXGSHRMHVMU-UHFFFAOYSA-N [S].[S] Chemical compound [S].[S] XAQHXGSHRMHVMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010549 co-Evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 description 1
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
- H01L31/04—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)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Energy (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)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
태양전지가 개시된다. 태양전지는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 전극층; 상기 전극층 상에 배치되며, 제 1 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 포함하는 제 1 광 흡수층; 상기 제 1 광 흡수층 상에 배치되며, 제 2 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 포함하는 제 2 광 흡수층; 및 상기 제 2 광 흡수층 상에 배치되며, 제 3 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 포함하는 제 3 광 흡수층을 포함한다.
p type, n type, 광 흡수층, 3층 구조
Description
실시예는 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 에너지의 수요가 증가함에 따라서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지에 대한 개발이 진행되고 있다.
특히, 유리기판, 금속 이면 전극층, p형 CIGS계 광 흡수층, 고저항 버퍼층, n형 창층 등을 포함하는 기판 구조의 pn 헤테로 접합 장치인 CIGS계 태양전지가 널리 사용되고 있다.
이러한 태양전지의 광 흡수층에서의 에너지 밴드갭을 조절하여 발전 효율을 향상시키기 위한 연구가 진행중이다.
실시예는 향상된 발전 효율을 가지는 태양전지를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 태양전지는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 전극층; 상기 전극층 상에 배치되며, 제 1 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 포함하는 제 1 광 흡수층; 상기 제 1 광 흡수층 상에 배치되며, 제 2 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 포함하는 제 2 광 흡수층; 및 상기 제 2 광 흡수층 상에 배치되며, 제 3 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 포함하는 제 3 광 흡수층을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 제 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물은 구리-인듐-갈륨-셀레늄-설파이드계 화합물이고, 상기 제 2 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계 화합물이고, 상기 제 3 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물은 구리-인듐-셀레나이드계 화합물이다.
일 실시예에서, 상기 제 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물은 구리-갈륨-셀레나이드계 화합물이고, 상기 제 2 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물은 구리-인듐-셀레늄-설파이드계 화합물이고, 상기 제 3 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물은 구리-인듐-셀레나이드계 화합물이다.
일 실시예에서, 상기 제 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물은 구리-인듐-갈륨-셀레늄-설파이드계 화합물이고, 상기 제 2 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물은 구리-인듐-셀레늄-설파이드계 화합물이고, 상기 제 3 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물은 구리-인듐-셀레나이 드계 화합물이다.
일 실시예에서, 상기 제 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물은 구리-갈륨-셀레나이드계 화합물이고, 상기 제 2 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계 화합물이고, 상기 제 3 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물은 구리-인듐-셀레나이드계 화합물이다.
일 실시예에서, 상기 제 1 광 흡수층, 상기 제 2 광 흡수층 및 상기 제 3 광 흡수층은 같은 도전형이다.
일 실시예에서, 상기 제 1 광 흡수층은 제 1 도전형이고, 상기 제 2 광 흡수층 및 상기 제 3 광 흡수층은 제 2 도전형이다.
일 실시예에서, 상기 제 1 광 흡수층 및 상기 제 2 광 흡수층은 제 1 도전형이고, 상기 제 3 광 흡수층은 제 2 도전형이다.
실시예에 따른 태양전지는 서로 다른 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 가지는 3 층의 광 흡수층을 가지기 때문에, 각각의 층의 에너지 밴드갭을 용이하게 조절할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 태양전지는 각각의 광 흡수층의 도전형을 조절할 수 있다. 즉, 각각의 광 흡수층은 n 형 또는 p 형 특성을 가질 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 태양전지는 전체 광 흡수층들의 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있고, 태양광을 효율적으로 흡수하여 향상된 광-전 변환 효율을 가진다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 막, 전극, 홈 또는 층 등이 각 기판, 전극, 막, 홈 또는 층 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 1은 실시예에 따른 태양전지의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 태양전지는 지지기판(100), 이면전극층(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500) 및 윈도우층(600)을 포함한다.
상기 지지기판(100)은 플레이트 형상을 가지며, 상기 이면전극층(200), 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 고저항 버퍼층(500) 및 상기 윈도우층(600)을 지지한다.
상기 지지기판(100)은 절연체일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 유리기판, 플라스틱기판 또는 금속기판일 수 있다. 더 자세하게, 상기 지지기판(100)은 소다 라임 글래스(soda lime glass) 기판일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 투명할 수 있다. 상기 지지기판(100)은 리지드하거나 플렉서블할 수 있다.
상기 이면전극층(200)은 상기 지지기판(100) 상에 배치된다. 상기 이면전극 층(200)은 도전층이다. 상기 이면전극층(200)으로 사용되는 물질의 예로서는 몰리브덴 등의 금속을 들 수 있다.
또한, 상기 이면전극층(200)은 두 개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 이때, 각각의 층들은 같은 금속으로 형성되거나, 서로 다른 금속으로 형성될 수 있다.
상기 광 흡수층(300)은 상기 이면전극층(200) 상에 배치된다. 상기 광 흡수층(300)은 제 1 광 흡수층(310), 제 2 광 흡수층(320) 및 제 3 광 흡수층을 포함한다.
상기 제 1 광 흡수층(310)은 제 1 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 포함한다. 더 자세하게, 상기 제 1 광 흡수층(310)은 제 1 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물로 구성될 수 있다.
상기 제 2 광 흡수층(320)은 제 2 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 포함한다. 더 자세하게, 상기 제 2 광 흡수층(320)은 제 2 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물로 구성될 수 있다.
상기 제 3 광 흡수층(330)은 제 3 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 포함한다. 더 자세하게, 상기 제 1 광 흡수층(330)은 제 3 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물로 구성될 수 있다.
상기 제 1 광 흡수층(310)은 p형 층일 수 있다. 즉, 상기 제 1 광 흡수층(320)은 p-형 층, p+형 층 또는 p++형 층 일 수 있다.
상기 제 2 광 흡수층(320)은 p형 층일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 광 흡수층(320)은 p-형 층 또는 p+형 층 일 수 있다.
이와는 다르게, 상기 제 2 광 흡수층(320)은 n형 층일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 광 흡수층(320)은 n-형 층 또는 n+형 층 일 수 있다.
상기 제 3 광 흡수층(330)은 p형 층일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 3 광 흡수층(320)은 p-형 층 또는 p+형 층 일 수 있다.
이와는 다르게, 상기 제 3 광 흡수층은 n형 층일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 3 광 흡수층(320)은 n-형 층 또는 n+형 층 일 수 있다.
더 자세하게, 상기 제 1 광 흡수층(310), 상기 제 2 광 흡수층(320) 및 상기 제 3 광 흡수층(330)은 모두 p형 층일 수 있다.
이와는 다르게, 상기 제 1 광 흡수층(310) 및 상기 제 2 광 흡수층(320)은 p형 층이고, 상기 제 3 광 흡수층(330)은 n형 층일 수 있다.
이와는 다르게, 상기 제 1 광 흡수층(310)은 p형 층이고, 상기 제 2 광 흡수층(320) 및 상기 제 3 광 흡수층(330)은 n형 층일 수 있다.
상기 광 흡수층(300)의 도전형은 Ⅰ족 원소 및 Ⅵ족 원소의 조성에 의해서 달라진다. 즉, 상기 광 흡수층(300)의 도전형은 Ⅰ족 원소의 조성이 높아지면, p형 층에 가까워지고, Ⅵ족 원소의 조성이 높아지면, n형 층에 가까워진다.
예를 들어, 아래의 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물의 화학식1에서, X가 커지면, p형에 가까워지고, X가 작아지면 n형에 가까울 수 있다.
화학식1)
A1+X B C2 (1-X)
여기서, A는 Ⅰ족 원소이고, B는 Ⅲ족 원소이고, C는 Ⅵ족 원소이다. 또한, X는 양수 또는 음수 일 수 있다.
또한, 상기 제 1 광 흡수층(310)은 구리-갈륨-셀레늄-설파이드계 화합물 또는 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계 화합물을 포함한다. 즉, 상기 제 1 광 흡수층(310)은 구리-갈륨-셀레늄-설파이드계 결정 구조 또는 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계 결정 구조를 가진다. 예를 들어, 상기 제 1 광 흡수층(310)은 Cu1+X(In,Ga)(Se,S)2(1-X) 또는 Cu1 + XGaSe2 (1-X)로 이루어질 수 있다.
상기 제 2 광 흡수층(320)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계 화합물 또는 구리-인듐-셀레늄-설파이드계 화합물을 포함한다. 즉, 상기 제 2 광 흡수층(320)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계 결정 구조 또는 구리-인듐-셀레늄-설파이드계 결정 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 광 흡수층(320)은 Cu1 +X(In,Ga)Se2 (1-X) 또는 Cu1 + XIn(Se,S)2(1-X)로 이루어질 수 있다.
상기 제 3 광 흡수층(330)은 구리-인듐-셀레나이드계 화합물을 포함한다. 상기 제 3 광 흡수층(330)은 구리-인듐-셀레나이드계 결정 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 3 광 흡수층(330)은 Cu1 + XInSe2 (1-X)로 이루어질 수 있다.
상기 제 1 광 흡수층(310)은 구리-인듐-갈륨-셀레늄-설파이드계 화합물을 포함하고, 상기 제 2 광 흡수층(320)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계 화합물을 포함하고, 상기 제 3 광 흡수층(330)은 구리-인듐-셀레나이드계 화합물을 포함할 수 있다.
이와는 다르게, 상기 제 1 광 흡수층(310)은 구리-갈륨-셀레나이드계 화합물을 포함하고, 상기 제 2 광 흡수층(320)은 구리-인듐-셀레늄-설파이드계 화합물을 포함하고, 상기 제 3 광 흡수층(330)은 구리-인듐-셀레나이드계 화합물을 포함할 수 있다.
이와는 다르게, 상기 제 1 광 흡수층(310)은 구리-인듐-갈륨-셀레늄-설파이드계 화합물을 포함하고, 상기 제 2 광 흡수층(320)은 구리-인듐-셀레늄-설파이드계 화합물을 포함하고, 상기 제 3 광 흡수층(330)은 구리-인듐-셀레나이드계 화합물을 포함할 수 있다.
이와는 다르게, 상기 제 1 광 흡수층(310)은 구리-갈륨-셀레나이드계 화합물을 포함하고, 상기 제 2 광 흡수층(320)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계 화합물을 포함하고, 상기 제 3 광 흡수층(330)은 구리-인듐-셀레나이드계 화합물을 포함할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 위의 4가지 경우에서, 상기 제 1 광 흡수층(310), 상기 제 2 광 흡수층(320) 및 상기 제 3 광 흡수층은 모두 p형 층일 수 있다. 또는, 상기 제 1 광 흡수층(310) 및 상기 제 2 광 흡수층(320)이 p형 층이고, 상기 제 3 광 흡수층(330)은 n형 층일 수 있다. 또는, 상기 제 1 광 흡수층(310)은 p형 층이고, 상기 제 2 광 흡수층(320) 및 상기 제 3 광 흡수층(330)은 n형 층일 수 있다.
상기 제 1 광 흡수층(310), 상기 제 2 광 흡수층(320) 및 상기 제 3 광 흡수층(330)의 각각의 구성 성분의 조성은 위치에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 광 흡수층(310), 상기 제 2 광 흡수층(320) 및 상기 제 3 광 흡수층(330)의 각각의 구성 성분의 조성은 높이에 따라서 증가되거나 감소될 수 있다.
상기 제 1 광 흡수층(310)의 밴드갭 에너지는 약 내지 일 수 있다. 또한, 상기 제 2 광 흡수층(320)의 밴드갭 에너지는 약 내지 일 수 있다. 또한, 상기 제 3 광 흡수층(330)의 밴드갭 에너지는 약 내지 일 수 있다.
상기 제 1 광 흡수층(310)의 두께는 약 내지 일 수 있다. 또한, 상기 제 2 광 흡수층(320)의 두께는 약 내지 일 수 있다. 또한, 상기 제 3 광 흡수층(330)의 두께는 약 내지 일 수 있다.
상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300) 상에 배치된다. 상기 버퍼층(400)은 황화 카드뮴(CdS)를 포함하며, 상기 버퍼층(400)의 에너지 밴드갭은 약 2.2eV 내지 2.4eV이다.
상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 버퍼층(400) 상에 배치된다. 상기 고저항 버퍼층(500)은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함한다. 상기 고저항 버퍼층(500)의 에너지 밴드갭은 약 3.1eV 내지 3.3eV이다.
상기 윈도우층(600)은 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 배치된다. 상기 윈도우층(600)은 투명하며, 도전층이다. 상기 윈도우층(600)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드(Al doped ZnO;AZO) 등을 들 수 있다.
실시예에 따른 태양전지는 상기 광 흡수층(300)의 밴드갭 에너지를 용이하게 조절할 수 있다. 특히, 광 흡수층(300)은 다수 개의 층으로 형성되기 때문에, 각각의 층들은 여러 도전형 및 다양한 밴드갭 에너지를 가질 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양전지는 향상된 효율을 가진다.
도 2 내지 도 6은 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 단면도들이다. 본 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 앞서 설명한 태양전지에 대한 설명이 결합될 수 있다.
도 2를 참조하면, 소다 라임 유리 기판 등과 같은 지지기판(100) 상에 이면전극층(200)이 형성된다.
상기 이면전극층(200)은 몰리브덴 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정에 의해서 형성될 수 있다. 상기 이면전극층(200)은 두 개의 층들로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 이면전극층(200)은 다른 조건으로 몰리브덴이 적층되어 두 개의 층들로 형성될 수 있다.
상기 지지기판(100) 및 상기 이면전극층(200) 사이에는 확산 방지막 등의 추가적인 층들이 개재될 수 있다.
상기 이면전극층(200)은 몰리브덴이 약 500㎚ 내지 약 1000㎚의 두께로 증착되어 형성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 이면전극층(200) 상에 제 1 광 흡수층(310)이 형성된다.
상기 제 1 광 흡수층(310)을 형성하기 위해서, 구리를 공급하기 위한 구리 소스, 인듐을 공급하기 위한 인듐 소스, 셀레늄을 공급하기 위한 셀레늄 소스, 갈륨을 공급하기 위한 갈륨 소스 및 황을 공급하기 위한 황 소스가 사용될 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 광 흡수층(310)은 동시 증발법(co-evaporation)에 의해서 형성될 수 있다.
이때, 상기 구리 소스는 약 1300℃ 내지 약 1400℃로 가열되는 구리를 포함하는 구리 셀이다. 상기 인듐 소스는 약 1100℃ 내지 약 1200℃로 가열되는 인듐을 포함하는 인듐 셀이다. 상기 갈륨 소스는 상기 셀레늄 소스는 약 300℃ 내지 약 350℃로 가열되는 셀레늄을 포함하는 셀레늄 셀이다. 상기 갈륨 소스는 약 1000℃ 내지 약 1100℃의 온도로 가열되는 갈륨 셀이다. 상기 황 소스는 약 300℃ 내지 약 350℃의 온도로 가열되는 황을 포함하는 황 셀이다.
상기 제 1 광 흡수층(310)을 형성하는 과정에서, 상기 구리 셀, 상기 인듐 셀, 상기 갈륨 셀, 상기 황 셀 및 상기 셀레늄 셀은 일정한 속도로 구리, 인듐, 갈륨, 황 및 셀레늄을 증발시키고, 상기 이면전극층(200) 상에 구리-갈륨-인듐-셀레늄-설파이드계 화합물을 증착시킨다.
이에 따라서, 상기 제 1 광 흡수층(310)은 위치에 따라서, 균일한 조성을 가진다. 또한, 상기 제 1 광 흡수층(310)은 구리-인듐-갈륨-셀레늄-설파이드계 결정 구조를 가진다.
상기 제 1 광 흡수층(310)은 스퍼터링 공정에 의해서도 형성될 수 있다. 이때, 상기 구리 소스는 구리 타겟이고, 상기 인듐 소스는 인듐 타겟이고, 상기 갈륨 소스는 갈륨 타겟이고, 상기 황 소스는 상기 황 셀이고, 상기 셀레늄 소스는 상기 셀레늄 셀 일 수 있다. 즉, 구리, 갈륨 및 인듐은 스퍼터링 공정에 의해서 증착되고, 황 및 셀레늄은 증발법에 의해서 증착되어, 상기 제 1 광 흡수층(310)이 형성 될 수 있다.
상기 구리 소스, 상기 인듐 소스 및 상기 갈륨 소스로 구리-인듐-갈륨 화합물을 포함하는 스퍼터링 타겟이 사용될 수 있다.
이와는 다르게, 상기 이면전극층(200) 상에 구리-갈륨-셀레나이드계 화합물이 증착되어, 상기 제 1 광 흡수층(310)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 제 1 광 흡수층(310)을 형성하기 위해서, 상기 구리 소스, 상기 갈륨 소스 및 상기 셀레늄 소스가 사용될 수 있다. 마찬가지로, 동시 증발법 및 스퍼터링 공정 등 다양한 공정에 의해서, 상기 제 1 광 흡수층(310)이 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 제 1 광 흡수층(310) 상에 제 2 광 흡수층(320)이 형성된다. 상기 제 2 광 흡수층(320)은 상기 구리 소스, 상기 인듐 소스, 상기 갈륨 소스 및 상기 셀레늄 소스를 사용하여 형성될 수 있다.
이와는 다르게, 상기 제 2 광 흡수층(320)은 상기 구리 소스, 상기 인듐 소스, 황 소스 및 상기 셀레늄 소스가 사용되어 형성될 수 있다.
마찬가지로, 상기 제 2 광 흡수층(320)은 동시 증발법 및 스퍼터링 공정 등에 의해서 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 제 2 광 흡수층(320) 상에 제 3 광 흡수층(330)이 형성된다. 상기 제 3 광 흡수층(330)은 상기 구리 소스, 상기 인듐 소스 및 상기 셀레늄 소스가 사용되어 형성될 수 있다.
마찬가지로, 상기 제 3 광 흡수층(330)은 동시 증발법 및 스퍼터링 공정 등에 의해서 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 광 제 3 흡수층(330) 상에 황화 카드뮴이 스퍼터링 공정 등에 의해서 증착되고, 상기 버퍼층(400)이 형성된다. 상기 버퍼층(400)은 황화 카드뮴(CdS)를 포함하며, 상기 버퍼층(400)의 에너지 밴드갭은 약 2.2eV 내지 2.4eV이다. 상기 버퍼층(400)의 두께는 약 30㎚ 내지 100㎚이다.
이후, 상기 버퍼층(400) 상에 징크 옥사이드가 스퍼터링 공정 등에 의해서 증착되고, 상기 고저항 버퍼층(500)이 형성된다. 상기 고저항 버퍼층(500)은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함한다. 상기 고저항 버퍼층(500)의 에너지 밴드갭은 약 3.1eV 내지 3.3eV이다. 상기 고저항 버퍼층(500)의 두께는 약 20㎚ 내지 약 70㎚이다.
이후, 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드가 스퍼터링 공정 등에 의해서 증착되어 윈도우층(600)이 형성된다. 상기 윈도우층(600)은 약 200㎚ 내지 약 1000㎚의 두께로 증착되어 형성될 수 있다.
실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 다수 개의 층을 포함하는 광 흡수층(300)을 제공한다.
따라서, 상기 광 흡수층(300)의 밴드갭 에너지를 용이하게 조절할 수 있다. 특히, 광 흡수층(300)은 다수 개의 층으로 형성되기 때문에, 각각의 층들은 여러 도전형 및 다양한 밴드갭 에너지를 가질 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 향상된 효율을 가지는 태양전지를 제공한다.
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.
도 1은 실시예에 따른 태양전지의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 6은 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 단면도들이다.
Claims (8)
- 기판;상기 기판 상에 배치되는 전극층;상기 전극층 상에 배치되며, 제 1 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 포함하는 제 1 광 흡수층;상기 제 1 광 흡수층 상에 배치되며, 제 2 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 포함하는 제 2 광 흡수층; 및상기 제 2 광 흡수층 상에 배치되며, 제 3 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 포함하는 제 3 광 흡수층을 포함하는 태양전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물은 구리-인듐-갈륨-셀레늄-설파이드계 화합물이고, 상기 제 2 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계 화합물이고, 상기 제 3 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물은 구리-인듐-셀레나이드계 화합물인 태양전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물은 구리-갈륨-셀레나이드계 화합물이고, 상기 제 2 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물은 구리-인듐-셀레늄-설파이드계 화합물이고, 상기 제 3 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물은 구리-인듐-셀레나이드계 화합물인 태양전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물은 구리-인듐-갈륨-셀레늄-설파이드계 화합물이고, 상기 제 2 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물은 구리-인듐-셀레늄-설파이드계 화합물이고, 상기 제 3 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물은 구리-인듐-셀레나이드계 화합물인 태양전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물은 구리-갈륨-셀레나이드계 화합물이고, 상기 제 2 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계 화합물이고, 상기 제 3 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물은 구리-인듐-셀레나이드계 화합물인 태양전지.
- 제 2 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 광 흡수층, 상기 제 2 광 흡수층 및 상기 제 3 광 흡수층은 같은 도전형인 태양전지.
- 제 2 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 광 흡수층은 제 1 도전형이고, 상기 제 2 광 흡수층 및 상기 제 3 광 흡수층은 제 2 도전형인 태양전지.
- 제 2 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 광 흡수층 및 상기 제 2 광 흡수층은 제 1 도전형이고, 상기 제 3 광 흡수층은 제 2 도전형인 태양전 지.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090027886A KR101055135B1 (ko) | 2009-04-01 | 2009-04-01 | 태양전지 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090027886A KR101055135B1 (ko) | 2009-04-01 | 2009-04-01 | 태양전지 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100109580A KR20100109580A (ko) | 2010-10-11 |
| KR101055135B1 true KR101055135B1 (ko) | 2011-08-08 |
Family
ID=43130509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090027886A KR101055135B1 (ko) | 2009-04-01 | 2009-04-01 | 태양전지 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101055135B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050271827A1 (en) | 2004-06-07 | 2005-12-08 | Malle Krunks | Solar cell based on CulnS2 absorber layer prepared by chemical spray pyrolysis |
| KR20080005779A (ko) * | 2006-07-10 | 2008-01-15 | 삼성전기주식회사 | 광전 변환 소자 및 이의 제조 방법 |
| KR20080033157A (ko) * | 2005-05-27 | 2008-04-16 | 쇼와쉘세키유가부시키가이샤 | Ｃｉｓ계 박막 태양 전지의 고저항 버퍼층/창층(투명도전막) 연속 제막방법 및 이러한 연속 제막방법을실시하기 위한 연속 제막 장치 |
-
2009
- 2009-04-01 KR KR1020090027886A patent/KR101055135B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050271827A1 (en) | 2004-06-07 | 2005-12-08 | Malle Krunks | Solar cell based on CulnS2 absorber layer prepared by chemical spray pyrolysis |
| KR20080033157A (ko) * | 2005-05-27 | 2008-04-16 | 쇼와쉘세키유가부시키가이샤 | Ｃｉｓ계 박막 태양 전지의 고저항 버퍼층/창층(투명도전막) 연속 제막방법 및 이러한 연속 제막방법을실시하기 위한 연속 제막 장치 |
| KR20080005779A (ko) * | 2006-07-10 | 2008-01-15 | 삼성전기주식회사 | 광전 변환 소자 및 이의 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20100109580A (ko) | 2010-10-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101154786B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR100999810B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| JP2013506989A (ja) | 太陽光発電装置及びその製造方法 | |
| KR101091215B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101428146B1 (ko) | 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 | |
| KR101219835B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101014039B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR20120113130A (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101210046B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101154696B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR20110001755A (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101180998B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101283240B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR20120111366A (ko) | 얇은 알루미늄 박막을 이용한 태양전지 모듈 제조방법 | |
| KR101055135B1 (ko) | 태양전지 | |
| US20150249171A1 (en) | Method of making photovoltaic device comprising i-iii-vi2 compound absorber having tailored atomic distribution | |
| KR101846337B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| US10490680B2 (en) | Method for manufacturing light absorption layer | |
| KR101305603B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR20110046196A (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR20100066975A (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101134892B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101428147B1 (ko) | 태양광 발전장치 및 이의 제조방법 | |
| US20150255648A1 (en) | Absorber layer for photovoltaic device, and method of making the same | |
| KR101081309B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140708 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150706 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160707 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |