KR101081270B1 - 태양전지 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 태양전지는 기판 상에 배치된 몰리브덴 제1후면전극; 상기 제1후면전극 상에 배치된 제2후면전극; 상기 제2후면전극 상에 배치된 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치된 버퍼층; 상기 버퍼층 상에 배치된 전면전극을 포함하며, 상기 제2후면전극은 M(금속원소)-VIb(6족원소)-VIb(6족원소) 형태의 화합물인 것을 포함한다.
실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 기판 상에 몰리브덴 제1후면전극을 형성하는 단계; 상기 제1후면전극 상에 제2후면전극을 형성하는 단계; 상기 제2후면전극 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 상기 버퍼층 상에 전면전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제2후면전극은 M(금속원소)-VIb(6족원소)-VIb(6족원소) 형태의 화합물인 것을 포함한다.
후면전극
Description
실시예는 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 에너지 수요가 증가함에 따라서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지에 대한 개발이 진행되고 있다.
특히, 유리 기판, 금속 후면 전극층, p형 CIGS 계 광 흡수층, 고저항 버퍼층, n형 창층 등을 포함하는 기판 구조의 pn 헤테로 접합 장치인 CIGS계 태양전지가 널리 사용되고 있다.
이때, 상기 광 흡수층과 n형 창층을 형성함에 있어, 광 흡수층과 n형 창층 사이에 버퍼층을 형성하고 있으며, 광 흡수층과 n형 창층의 양호한 접합을 이루기 위해 많은 연구가 진행되고 있다.
실시예는 광 흡수층, 버퍼층, 전면전극의 접합을 양호하게 할 수 있는 태양전지 및 이의 제조방법을 제공한다.
실시예에 따른 태양전지는 기판 상에 배치된 몰리브덴 제1후면전극; 상기 제1후면전극 상에 배치된 제2후면전극; 상기 제2후면전극 상에 배치된 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치된 버퍼층; 상기 버퍼층 상에 배치된 전면전극을 포함하며, 상기 제2후면전극은 M(금속원소)-VIb(6족원소)-VIb(6족원소) 형태의 화합물인 것을 포함한다.
실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 기판 상에 몰리브덴 제1후면전극을 형성하는 단계; 상기 제1후면전극 상에 제2후면전극을 형성하는 단계; 상기 제2후면전극 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 상기 버퍼층 상에 전면전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제2후면전극은 M(금속원소)-VIb(6족원소)-VIb(6족원소) 형태의 화합물인 것을 포함한다.
실시예에 따른 태양전지 및 이의 제조방법은 후면전극을 Mo과 M(금속원소)-VIb(6족원소)-VIb(6족원소) 형태의 화합물층으로 형성하고, 광 흡수층을 CIGS층과 CIGSSe층의 적층 또는 CIGSSe의 단독층으로 형성함으로써, 태양전지의 광 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 제1후면전극 상에 바로 M(금속원소)-VIb(6족원소)-VIb(6족원소) 형태의 화합물층인 제2후면전극을 형성하여, 제1후면전극과 이후 형성될 광 흡수층 사이에 MoSe2가 형성되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 후면전극이 몰리브덴으로 형성된 제1후면전극과 M-VIb-VIb 형태의 화합물로 형성된 제2후면전극으로 형성되어, 2중층으로 형성됨으로써, 광 흡수층과의 오믹 컨택을 형성할 수 있다.
또한, 제2후면전극의 밴드갭 에너지가 광 흡수층의 밴드갭 에너지보다 크므로, 광 흡수층에서 전자-정공의 재결합(recombination)이 감소하여, 태양전지의 효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 버퍼층을 황화 아연(ZnS)로 형성함으로써, 광 흡수층과 전면전극의 양호한 접합을 형성할 수 있다.
또한, 광 흡수층을 에너지 밴드 갭이 넓은 CIGSSe층으로 형성하여, 광 흡수층과 버퍼층의 양호한 접합을 형성할 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 4는 제1실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 태양전지는 기판(100), 제1후면전극(200), 제2후면전극(250), 광 흡수층(300), 버퍼층(400) 및 전면전극(500)을 포함한다.
상기 제1후면전극(200)은 금속 등의 도전체로 형성될 수 있으며, 몰리브덴(Mo)층으로 형성된다.
이는, 몰리브덴(Mo)이 가진 높은 전기전도도, 광 흡수층과의 오믹(ohmic) 접합, Se 분위기 하에서의 고온 안정성 때문에 상기 제1후면전극(200)으로 사용된다.
상기 제2후면전극(250)은 M-VIb-VIb 형태의 화합물로 형성되며, 여기서 M은 금속원소를 의미하며, VIb는 6족 원소를 의미한다.
그 예로, 상기 제2후면전극(250)은 MoSxSe2 -x(이때, x=0.1~2)층으로 10~50㎚의 두께로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2후면전극(250)은 상기 제1후면전극(200)의 물질을 포함하여 형성될 수 있으며, 황(S), 셀레늄(Se), 텔루륨(Te)을 포함하는 6족 원소(VIb) 중 적어도 2종 이상의 물질이 상기 제1후면전극(200)과 반응하여 화합물을 형성할 수 있다.
상기 광 흡수층(300)은 Ⅰb-Ⅲb-Ⅵb계 화합물을 포함한다.
또한, 상기 광 흡수층(300)은 제1광 흡수층(310) 및 제2광 흡수층(320)을 포함한다.
상기 제1광 흡수층(310)은 구리-인듐-갈륨-황-셀레나이드계(Cu(In, Ga)SSe2, CIGSSe계) 화합물로 형성되며, 상기 제2광 흡수층(320)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In, Ga)Se2, CIGS계) 화합물로 형성될 수 있다.
이때, 상기 광 흡수층(300)의 일부에 CIGSSe계인 제1광 흡수층(310)이 형성됨으로써, 태양전지의 효율이 증대될 수 있다.
상기 버퍼층(400)은 황화 아연(ZnS)으로 형성될 수 있다.
이때, 상기 버퍼층(400)은 n형 반도체층이고, 상기 광 흡수층(300)은 p형 반도체층이다.
따라서, 상기 광 흡수층(300) 및 버퍼층(400)은 pn접합을 형성한다.
상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300)과 이후 형성될 전면전극 사이에 배치된다.
즉, 상기 광 흡수층(300)과 전면전극은 격자상수와 에너지 밴드 갭의 차이가 크기 때문에, 에너지 밴드 갭이 두 물질의 중간에 위치하는 상기 버퍼층(400)을 삽입하여 양호한 접합을 형성할 수 있다.
상기 전면전극(500)은 알루미늄(Al)이 도핑된 산화 아연(ZnO)으로 형성된다.
상기 전면전극(500)은 상기 광 흡수층(300)과 pn접합을 형성하는 윈도우(window)층으로서, 태양전지 전면의 투명전극의 기능을 하기 때문에 광투과율이 높고 전기 전도성이 좋은 산화 아연(ZnO)으로 형성된다.
이하, 태양전지 제조공정에 따라 상기 태양전지를 더 자세히 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 4는 제1실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 단면도이다.
우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상에 제1후면전극(200)을 형성한다.
상기 기판(100)은 유리(glass)가 사용되고 있으며, 알루미나와 같은 세라믹 기판, 스테인레스 스틸, 티타늄기판 또는 폴리머 기판 등도 사용될 수 있다.
유리 기판으로는 소다라임 유리(sodalime glass)를 사용할 수 있으며, 폴리머 기판으로는 폴리이미드(polyimide)를 사용할 수 있다.
또한, 상기 기판(100)은 리지드(rigid)하거나 플렉서블(flexible)할 수 있다.
상기 제1후면전극(200)은 금속 등의 도전체로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1후면전극(200)은 몰리브덴(Mo) 타겟을 사용하여, 스퍼터링(sputtering) 공정에 의해 형성될 수 있으며, 또한 몰리브덴(Mo) 소스를 이용한 기화공정(Evaporation)으로 형성될 수 있다.
이는, 몰리브덴(Mo)이 가진 높은 전기전도도, 광 흡수층과의 오믹(ohmic) 접합, Se 분위기 하에서의 고온 안정성 때문에 상기 제1후면전극(200)으로 사용된다.
이어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1후면전극(200) 상에 제2후면전극(250)을 형성한다.
상기 제2후면전극(250)은 황(S) 및 셀레늄(Se)을 소스(source)로 몰리브덴(Mo)이 형성된 기판(100) 상에서 기화공정(Evaporation)을 진행하여 형성할 수 있다.
또는, 상기 제2후면전극(250)은 황(S) 및 텔루륨(Te)을 소스로 몰리브덴(Mo)이 형성된 기판(100) 상에서 기화공정을 진행하여 형성할 수 있다.
즉, 상기 제2후면전극(250)은 M-VIb-VIb 형태의 화합물로 형성되며, 여기서 M은 금속원소를 의미하며, VIb는 6족 원소를 의미한다.
그 예로, 상기 제2후면전극(250)은 MoSxSe2 -x(이때, x=0.1~2)층으로 10~50㎚의 두께로 형성될 수 있다.
이때, 상기 제1후면전극(200) 상에 바로 상기 제2후면전극(250)을 형성하여, 상기 제1후면전극(200)과 이후 형성될 광 흡수층 사이에 MoSe2가 형성되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제2후면전극(250)은 상기 제1후면전극(200)의 물질을 포함하여 형성될 수 있으며, 황(S), 셀레늄(Se), 텔루륨(Te)을 포함하는 6족 원소(VIb) 중 적어도 2종 이상의 물질이 상기 제1후면전극(200)과 반응하여 화합물을 형성할 수 있다.
상기 제2후면전극(250)은 상기 제1후면전극(200)과 이후 형성될 광 흡수층의 오믹 콘택(ohmic contact)을 형성할 수 있다.
즉, 후면전극이 몰리브덴으로 형성된 상기 제1후면전극(200)과 M-VIb-VIb 형 태의 화합물로 형성된 상기 제2후면전극(250)으로 형성되어, 2중층으로 형성됨으로써, 광 흡수층과의 오믹 컨택을 형성할 수 있다.
또한, 상기 제2후면전극(250)의 밴드갭 에너지가 광 흡수층의 밴드갭 에너지보다 크므로, 광 흡수층에서 전자-정공의 재결합(recombination)이 감소하여, 태양전지의 효율을 증가시킬 수 있다.
그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 후면전극(200)이 형성된 상기 기판(100) 상에 광 흡수층(300)을 형성한다.
상기 광 흡수층(300)은 Ⅰb-Ⅲb-Ⅵb계 화합물을 포함한다.
또한, 상기 광 흡수층(300)은 제1광 흡수층(310) 및 제2광 흡수층(320)을 포함한다.
상기 제1광 흡수층(310)은 구리-인듐-갈륨-황-셀레나이드계(Cu(In, Ga)SSe2, CIGSSe계) 화합물로 형성되며, 상기 제2광 흡수층(320)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In, Ga)Se2, CIGS계) 화합물로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 광 흡수층(300)을 형성하기 위해서, 구리 타겟, 인듐 타겟 및 갈륨 타겟을 사용하여, 상기 후면전극(200) 상에 CIG계 금속 프리커서(precursor)막이 형성된다.
이후, 상기 금속 프리커서막은 셀레니제이션(selenization) 공정에 의해서, 셀레늄(Se)과 반응하여 CIGS계 광 흡수층(300)이 형성된다.
또한, 상기 금속 프리커서막을 형성하는 공정 및 셀레니제이션 공정 동안에, 상기 기판(100)에 포함된 알칼리(alkali) 성분이 상기 제1후면전극(200)과 제2후면전극(250)을 통해서, 상기 금속 프리커서막 및 상기 광 흡수층(300)에 확산된다.
알칼리(alkali) 성분은 상기 광 흡수층(300)의 그레인(grain) 크기를 향상시키고, 결정성을 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 광 흡수층(300)을 형성하는 동안, 상기 제2후면전극(250)의 황(S) 성분이 상기 광 흡수층(300)의 일부로 확산될 수 있다.
즉, 상기 광 흡수층(300) 형성시, 상기 제2후면전극(250)의 황(S)이 상기 광 흡수층(300)으로 확산되어, CIGSSe계인 제1광 흡수층(310)을 형성한다.
또한, 상기 광 흡수층(300)은 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄(Cu, In, Ga, Se)을 동시증착법(co-evaporation)에 의해 형성할 수도 있다.
상기 광 흡수층(300)은 외부의 광을 입사받아, 전기 에너지로 변환시킨다. 상기 광 흡수층(300)은 광전효과에 의해서 광 기전력을 생성한다.
이때, 상기 제2후면전극(250)의 황(S)이 상기 광 흡수층(300)으로 확산되어, CIGSSe계인 제1광 흡수층(310)이 형성됨으로써, 태양전지의 효율이 증대될 수 있다.
이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 광 흡수층(300) 상에 버퍼층(400) 및 전면전극(500)을 형성한다.
상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300) 상에 형성될 수 있으며, 화학적 용액 성장법(Chemical Bath Deposition; CBD)공정을 이용한 황화 아연(ZnS)으로 형성될 수 있다.
이때, 상기 버퍼층(400)은 n형 반도체층이고, 상기 광 흡수층(300)은 p형 반도체층이다.
따라서, 상기 광 흡수층(300) 및 버퍼층(400)은 pn접합을 형성한다.
상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300)과 이후 형성될 전면전극 사이에 배치된다.
즉, 상기 광 흡수층(300)과 전면전극은 격자상수와 에너지 밴드 갭의 차이가 크기 때문에, 에너지 밴드 갭이 두 물질의 중간에 위치하는 상기 버퍼층(400)을 삽입하여 양호한 접합을 형성할 수 있다.
상기 전면전극(500)은 상기 기판(100) 상에 스퍼터링 공정을 진행하여 알루미늄(Al)이 도핑된 산화 아연(ZnO)으로 형성된다.
상기 전면전극(500)은 상기 광 흡수층(300)과 pn접합을 형성하는 윈도우(window)층으로서, 태양전지 전면의 투명전극의 기능을 하기 때문에 광투과율이 높고 전기 전도성이 좋은 산화 아연(ZnO)으로 형성된다.
이때, 상기 산화 아연에 알루미늄을 도핑함으로써 낮은 저항값을 갖는 전극을 형성할 수 있다.
상기 전면전극(500)인 산화 아연 박막은 RF 스퍼터링방법으로 ZnO 타겟을 사용하여 증착하는 방법과 Zn 타겟을 이용한 반응성 스퍼터링, 그리고 유기금속화학증착법 등으로 형성될 수 있다.
또한, 전기광학적 특성이 뛰어난 ITO(Indium tin Oxide) 박막을 산화 아연 박막 상에 층착한 2중 구조를 형성할 수도 있다.
도 8은 제2실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.
본 제2실시예에서는 앞서 설명한 제1실시예를 참조하고, 제1실시예와 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하도록 한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제2실시예에 따른 태양전지는 기판(100), 제1후면전극(200), 제2후면전극(250), 광 흡수층(300), 버퍼층(400) 및 전면전극(500)을 포함한다.
상기 제1후면전극(200)은 금속 등의 도전체로 형성될 수 있으며, 몰리브덴(Mo)층으로 형성된다.
이는, 몰리브덴(Mo)이 가진 높은 전기전도도, 광 흡수층과의 오믹(ohmic) 접합, Se 분위기 하에서의 고온 안정성 때문에 상기 제1후면전극(200)으로 사용된다.
상기 제2후면전극(250)은 M-VIb-VIb 형태의 화합물로 형성되며, 여기서 M은 금속원소를 의미하며, VIb는 6족 원소를 의미한다.
그 예로, 상기 제2후면전극(250)은 MoSxSe2 -x(이때, x=0.1~2)층으로 10~50㎚의 두께로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2후면전극(250)은 상기 제1후면전극(200)의 물질을 포함하여 형성될 수 있으며, 황(S), 셀레늄(Se), 텔루륨(Te)을 포함하는 6족 원소(VIb) 중 적어도 2종 이상의 물질이 상기 제1후면전극(200)과 반응하여 화합물을 형성할 수 있다.
상기 광 흡수층(300)은 Ⅰb-Ⅲb-Ⅵb계 화합물을 포함하는, 구리-인듐-갈륨- 황-셀레나이드계(Cu(In, Ga)SSe2, CIGSSe계) 화합물로 형성된다.
이때, 상기 광 흡수층(300)은 구리-인듐-갈륨-황-셀레나이드계(Cu(In, Ga)SSe2, CIGSSe계) 화합물의 단독층으로 형성된다.
상기 광 흡수층(300)이 CIGSSe계 화합물로 형성되어, 상기 광 흡수층(300)의 에너지 밴드 갭(energy band gap)은 보다 넓어질 수 있어, 이후 형성되는 버퍼층과의 에너지 밴드 갭의 차이가 줄어들어 상기 광 흡수층(300)과 버퍼층의 양호한 접합을 형성할 수 있다.
상기 버퍼층(400)은 황화 아연(ZnS)으로 형성될 수 있다.
상기 광 흡수층(300)과 전면전극은 격자상수와 에너지 밴드 갭의 차이가 크기 때문에, 에너지 밴드 갭이 두 물질의 중간에 위치하는 상기 버퍼층(400)을 삽입하여 양호한 접합을 형성할 수 있다.
즉, 상기 CIGSSe계 화합물의 에너지 밴드 갭은 1.0~2.5 eV이고, 상기 버퍼층(400)의 에너지 밴드 갭은 2.4~2.7 eV이므로, 양호한 접합이 이루어질 수 있다.
상기 전면전극(500)은 알루미늄(Al)이 도핑된 산화 아연(ZnO)으로 형성된다.
이하, 태양전지 제조공정에 따라 상기 태양전지를 더 자세히 설명하도록 한다.
도 5 내지 도 8은 제2실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 단면도이다.
우선, 도 5에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상에 제1후면전극(200)을 형성한다.
이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1후면전극(200) 상에 제2후면전극(250)을 형성한다.
상기 제2후면전극(250)은 황(S) 및 셀레늄(Se)을 소스(source)로 몰리브덴(Mo)이 형성된 기판(100) 상에 기화공정(Evaporation)을 진행하여 형성할 수 있다.
또는, 상기 제2후면전극(250)은 황(S) 및 텔루륨(Te)을 소스로 몰리브덴(Mo)이 형성된 기판(100) 상에 기화공정을 진행하여 형성할 수 있다.
즉, 상기 제2후면전극(250)은 M-VIb-VIb 형태의 화합물로 형성되며, 여기서 M은 금속원소를 의미하며, VIb는 6족 원소를 의미한다.
그 예로, 상기 제2후면전극(250)은 MoSxSe2 -x(이때, x=0.1~2)층으로 10~50㎚의 두께로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2후면전극(250)은 상기 제1후면전극(200)의 물질을 포함하여 형성될 수 있으며, 황(S), 셀레늄(Se), 텔루륨(Te)을 포함하는 6족 원소(VIb) 중 적어도 2종 이상의 물질이 상기 제1후면전극(200)과 반응하여 화합물을 형성할 수 있다.
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 후면전극(200)이 형성된 상기 기판(100) 상에 광 흡수층(300)을 형성한다.
상기 광 흡수층(300)은 Ⅰb-Ⅲb-Ⅵb계 화합물을 포함한다.
또한, 상기 광 흡수층(300)은 구리-인듐-갈륨-황-셀레나이드계(Cu(In, Ga)SSe2, CIGSSe계) 화합물로 형성된다.
이때, 상기 광 흡수층(300)은 구리, 인듐, 갈륨, 황, 셀레늄(Cu, In, Ga, S, Se)를 동시증착법(co-evaporation)에 의해 형성될 수 있다.
즉, 상기 광 흡수층(300) 형성시, 상기 구리, 인듐, 갈륨, 황, 셀레늄(Cu, In, Ga, S, Se)을 소스(source)로 하여 CIGSSe계의 화합물을 형성하거나, 상기 구리, 인듐, 갈륨(Cu, In, Ga)을 소스(source)로 하고, 황(S)과 셀레늄(Se)을 가스로 제공하여 형성할 수 있다.
따라서, 상기 광 흡수층(300)은 구리-인듐-갈륨-황-셀레나이드계(Cu(In, Ga)SSe2, CIGSSe계) 화합물의 단독층으로 형성된다.
상기 광 흡수층(300)이 CIGSSe계 화합물로 형성되어, 상기 광 흡수층(300)의 에너지 밴드 갭(energy band gap)은 보다 넓어질 수 있어, 이후 형성되는 버퍼층과의 에너지 밴드 갭의 차이가 줄어들어 상기 광 흡수층(300)과 버퍼층의 양호한 접합을 형성할 수 있다.
이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 광 흡수층(300) 상에 버퍼층(400) 및 전면전극(500)을 형성한다.
상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300) 상에 형성될 수 있으며, 화학적 용액 성장법(CBD)공정을 이용한 황화 아연(ZnS)으로 형성될 수 있다.
상기 광 흡수층(300)과 전면전극은 격자상수와 에너지 밴드 갭의 차이가 크 기 때문에, 에너지 밴드 갭이 두 물질의 중간에 위치하는 상기 버퍼층(400)을 삽입하여 양호한 접합을 형성할 수 있다.
즉, 상기 CIGSSe계 화합물의 에너지 밴드 갭은 1.0~2.5 eV이고, 상기 버퍼층(400)의 에너지 밴드 갭은 2.4~2.7 eV이므로, 양호한 접합이 이루어질 수 있다.
상기 전면전극(500)은 상기 기판(100) 상에 스퍼터링 공정을 진행하여 알루미늄(Al)이 도핑된 산화 아연(ZnO)으로 형성된다.
이상에서 설명한 실시예에 따른 태양전지 및 이의 제조방법은 후면전극을 Mo과 M(금속원소)-VIb(6족원소)-VIb(6족원소) 형태의 화합물층으로 형성하고, 광 흡수층을 CIGS층과 CIGSSe층의 적층 또는 CIGSSe의 단독층으로 형성함으로써, 태양전지의 광 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 제1후면전극 상에 바로 M(금속원소)-VIb(6족원소)-VIb(6족원소) 형태의 화합물층인 제2후면전극을 형성하여, 제1후면전극과 이후 형성될 광 흡수층 사이에 MoSe2가 형성되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 후면전극이 몰리브덴으로 형성된 제1후면전극과 M-VIb-VIb 형태의 화합물로 형성된 제2후면전극으로 형성되어, 2중층으로 형성됨으로써, 광 흡수층과의 오믹 컨택을 형성할 수 있다.
또한, 제2후면전극의 밴드갭 에너지가 광 흡수층의 밴드갭 에너지보다 크므로, 광 흡수층에서 전자-정공의 재결합(recombination)이 감소하여, 태양전지의 효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 버퍼층을 황화 아연(ZnS)로 형성함으로써, 광 흡수층과 전면전극의 양호한 접합을 형성할 수 있다.
또한, 광 흡수층을 에너지 밴드 갭이 넓은 CIGSSe층으로 형성하여, 광 흡수층과 버퍼층의 양호한 접합을 형성할 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.
도 1 내지 도 4는 제1실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 단면도이다.
도 5 내지 도 8은 제2실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 단면도이다.
Claims (13)
- 기판 상에 배치된 몰리브덴 제1후면전극;상기 제1후면전극 상에 배치된 제2후면전극;상기 제2후면전극 상에 배치된 광 흡수층;상기 광 흡수층 상에 배치된 버퍼층;상기 버퍼층 상에 배치된 전면전극을 포함하며,상기 제2후면전극은 M(금속원소)-VIb(6족원소)-VIb(6족원소) 형태의 화합물인 것을 포함하는 태양전지.
- 제 1항에 있어서,상기 제2후면전극은 상기 제1후면전극의 물질을 포함하는 태양전지.
- 제 1항에 있어서,상기 제2후면전극은 황(S), 셀레늄(Se), 텔루륨(Te)을 포함하는 6족 원소(VIb) 중 적어도 2종 이상의 물질이 상기 제1후면전극과 반응하여 화합물을 이루는 것을 포함하는 태양전지.
- 제 1항에 있어서,상기 제2후면전극은 MoSxSe2 -x(x=0.1~2)를 포함하는 태양전지.
- 제 1항에 있어서,상기 버퍼층은 황화 아연(ZnS)층을 포함하는 태양전지.
- 제 1항에 있어서,상기 광 흡수층은 CIGSSe층이 상기 제2후면전극과 접하는 것을 포함하는 태양전지.
- 기판 상에 몰리브덴 제1후면전극을 형성하는 단계;상기 제1후면전극 상에 제2후면전극을 형성하는 단계;상기 제2후면전극 상에 광 흡수층을 형성하는 단계;상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계;상기 버퍼층 상에 전면전극을 형성하는 단계를 포함하며,상기 제2후면전극은 M(금속원소)-VIb(6족원소)-VIb(6족원소) 형태의 화합물인 것을 포함하는 태양전지의 제조방법.
- 제 7항에 있어서,상기 제2후면전극은 상기 제1후면전극의 물질을 포함하는 태양전지의 제조방법.
- 제 7항에 있어서,상기 제2후면전극은 황(S), 셀레늄(Se), 텔루륨(Te)을 포함하는 6족 원소(VIb) 중 적어도 2종 이상의 물질이 상기 제1후면전극과 반응하여 화합물을 이루는 것을 포함하는 태양전지의 제조방법.
- 제 7항에 있어서,상기 제2후면전극은 MoSxSe2 -x(x=0.1~2)를 포함하는 태양전지의 제조방법.
- 제 7항에 있어서,상기 버퍼층은 황화 아연(ZnS)층을 포함하는 태양전지의 제조방법.
- 제 7항에 있어서,상기 광 흡수층은 CIGSSe층이 상기 제2후면전극과 접하는 것을 포함하는 태양전지의 제조방법.
- 제 7항에 있어서,상기 광 흡수층 형성시, 황(S)과 셀레늄(Se) 소스(source)를 제공하여,상기 광 흡수층 전체가 CIGSSe의 단독층으로 형성된 것을 포함하는 태양전지의 제조방법.
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