KR101103929B1 - 태양광 발전장치 - Google Patents
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Abstract
태양광 발전장치가 개시된다. 태양광 발전장치는 관통홀이 형성된 기판; 상기 기판 상에 배치되며, 상기 관통홀을 둘러싸는 제 1 셀; 및 상기 기판 상에 배치되며, 상기 제 1 셀을 둘러싸는 제 2 셀을 포함한다.
태양전지, 원형, 관통, 홀, 두께, 편차
Description
실시예는 태양광 발전장치에 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.
이러한 태양전지의 성능을 향상시키기 위한 연구들이 진행 중이다.
실시예는 셀들 사이의 편차를 감소시키고, 각각의 셀에서의 위치에 따른 편차를 감소시키고, 전기적인 특성을 향상시키고, 활성 영역의 면적을 향상시켜서, 광-전 변환 효율을 향상시키는 태양광 발전장치를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 태양광 발전장치는 관통홀이 형성된 기판; 상기 기판 상에 배치되며, 상기 관통홀을 둘러싸는 제 1 셀; 및 상기 기판 상에 배치되며, 상기 제 1 셀을 둘러싸는 제 2 셀을 포함한다.
일 실시예에 따른 태양광 발전장치는 관통홀이 형성되는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 이면전극층; 상기 이면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 및 상기 광 흡수층 상에 배치되는 윈도우층을 포함하며, 상기 이면전극층에 상기 관통홀의 주위를 따라서 연장되는 제 1 홈이 형성되고, 상기 광 흡수층에 상기 제 1 홈에 인접하는 제 2 홈이 형성되고, 상기 윈도우층에는 상기 제 2 홈에 인접하는 제 3 홈이 형성된다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는 관통홀을 둘러싸는 제 1 셀 및 제 1 셀을 둘러싸는 제 2 셀을 포함한다. 즉, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 평면에서 보았을 때, 기판의 중앙 부분에 위치한 관통홀을 차례로 둘러싸는 셀들을 포함할 수 있다.
따라서, 태양광에 의해서 생성되는 전자는 외곽 영역의 셀들로부터 중앙 부분에 위치한 셀들로 이동하거나, 이와 반대 방향으로 이동할 수 있다. 이때, 전자는 중앙 부분에서 외곽 부분으로 이동하기 때문에, 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 이동하는 경우보다 더 짧은 경로로 이동한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는 전자를 짧은 경로로 이동시키기 때문에, 저항 등에 의한 손실을 감소시킬 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 향상된 발전 효율을 가진다.
또한, 기판의 중앙 부분과 외곽 부분의 공정 온도 등과 같은 공정 조건 차이에 의해서, 태양광 발전장치를 구성하는 각각의 층들의 두께가 달라진다. 예를 들어, 각각의 층들의 두께는 중앙 부분에서 외곽 부분으로 갈수록 더 얇아질 수 있다. 즉, 각각의 층들의 특성은 기판의 중앙 부분에서 외곽 부분으로 진행함에 따라서 달라질 수 있다.
이때, 실시예에 따른 태양광 발전장치의 셀들은 기판의 중앙 부분에서 위치한 관통홀을 차례로 둘러싸기 때문에, 각각의 셀의 특성은 균일하게 유지될 수 있다.
또한, 셀들의 두께 등의 특성 차이는 면적에 의해서 보상될 수 있다. 즉, 외곽 부분의 단위 면적당 출력이 낮은 셀은 넓은 평면적을 가질 수 있고, 중앙 부분의 단위 면적당 출력이 높은 셀은 작은 평면적을 가질 수 있다.
이에 따라서, 셀들 사이의 출력 특성차이가 보상될 수 있다. 또한, 셀들 사이의 특성 편차가 감소됨에 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 전체적으로 안정된 출력을 가진다.
또한, 태양광 발전장치는 원형 플레이트 형상을 가질 수 있다. 이에 따라서, 외곽 부분이 제거되는 공정(edge deletion)에 의해서, 형성되는 비활성 영역의 면적을 최소화 할 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 향상된 광-전 변환 효율을 가질 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 1은 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 평면도이다. 도 2는 도 1 에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 도 3은 도 1에서 B-B`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 지지기판(100), 다수 개의 셀들(C1, C2...), 제 1 버스 바(810) 및 제 2 버스 바(820)를 포함한다.
상기 지지기판(100)은 상기 셀들(C1, C2...), 상기 제 1 버스 바(810) 및 상기 제 2 버스 바(820)를 지지한다. 상기 지지기판(100)은 플레이트 형상을 가진다. 더 자세하게, 상기 지지기판(100)은 원형 또는 타원형 플레이트 형상을 가진다.
상기 지지기판(100)은 유리기판, 플라스틱 기판 또는 금속 기판일 수 있다. 더 자세하게, 상기 지지기판(100)은 소다 라임 유리기판일 수 있다.
상기 지지기판(100)에는 관통홀(101)이 형성된다. 상기 관통홀(101)은 상기 지지기판(100)을 관통한다. 상기 관통홀(101)은 상기 지지기판(100)의 중앙부분에 형성된다. 더 자세하게, 상기 관통홀(101)은 상기 지지기판(100)의 정 중앙에 형성될 수 있다.
상기 셀들(C1, C2...)은 상기 지지기판(100) 상에 배치된다. 상기 셀들(C1, C2...)은 평면에서 보았을 때, 상기 관통홀(101)을 둘러싼다. 더 자세하게, 상기 셀들(C1, C2...)은 상기 관통홀(101)을 차례로 둘러싼다.
상기 셀들(C1, C2...)은 제 1 셀(C1), 제 2 셀(C2), 제 3 셀(C3) 및 제 4 셀(C4)일 수 있다.
상기 제 1 셀(C1)은 상기 관통홀(101)을 둘러싼다. 상기 제 1 셀(C1)은 상기 지지기판(100) 상에 배치되며, 상기 관통홀(101)의 주위에 배치된다. 상기 제 1 셀(C1)은 상기 지지기판(100)의 중앙 부분에 배치된다. 상기 제 1 셀(C1)은 원 또는 타원 형상을 가질 수 있다.
상기 제 2 셀(C2)은 상기 제 1 셀(C1)을 둘러싼다. 즉, 상기 제 2 셀(C2)은 상기 지지기판(100) 상에 배치되며, 상기 제 1 셀(C1)의 주위에 배치된다. 상기 제 2 셀(C2)은 상기 제 1 셀(C1)보다 외곽에 배치되고, 평면에서 보았을 때, 고리 형상을 가진다. 즉, 상기 제 2 셀(C2)은 폐루프 형상을 가진다.
상기 제 3 셀(C3)은 상기 제 2 셀(C2)을 둘러싼다. 즉, 상기 제 3 셀(C3)은 상기 지지기판(100) 상에 배치되며, 상기 제 2 셀(C2)의 주위에 배치된다. 상기 제 3 셀(C3)은 상기 제 2 셀(C2)보다 외곽에 배치되고, 평면에서 보았을 때, 고리 형상을 가진다. 즉, 상기 제 3 셀(C3)은 폐루프 형상을 가진다.
상기 제 4 셀(C4)은 상기 제 3 셀(C3)을 둘러싼다. 즉, 상기 제 4 셀(C4)은 상기 지지기판(100) 상에 배치되며, 상기 제 3 셀(C3)의 주위에 배치된다. 상기 제 4 셀(C4)은 상기 제 3 셀(C3)보다 외곽에 배치된다. 상기 제 4 셀(C4)은 최외곽에 배치된다. 즉, 상기 제 4 셀(C4)은 상기 지지기판(100)의 외곽에 대응하여 배치된다.
상기 제 4 셀(C4)은 평면에서 보았을 때, 고리 형상을 가진다. 즉, 상기 제 4 셀(C4)은 폐루프 형상을 가진다.
이와 같이, 상기 제 1 내지 제 4 셀(C1...C4)은 중앙 부분에서 외곽 부분으로 차례로 배치되며, 차례로 상기 관통홀(101)을 둘러싼다. 또한, 상기 제 1 내지 제 4 셀(C1...C4)은 서로 인접하는 셀들끼리 직렬로 연결된다.
상기 셀들(C1, C2...)의 면적은 서로 대응될 수 있다. 즉, 상기 셀들(C1, C2...)의 면적은 서로 실질적으로 동일할 수 있다. 이와는 다르게, 상기 셀들(C1, C2...)의 평면적은 중앙 부분에서 외곽부분으로 갈수록 더 넓어질 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 내지 제 4 셀(C1...C4)의 면적이 서로 같거나, 상기 제 1 내지 제 4 셀(C1...C4) 순으로 면적이 더 넓어질 수 있다.
도 1에서는 상기 제 1 내지 제 4 셀(C1...C4)이 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 더 많은 수의 셀들(C1, C2...)이 상기 지지기판(100) 상에 배치될 수 있다.
또한, 각각의 셀(C1, C2...)은 상기 지지기판(100) 상에 차례로 적층된 이면전극, 광 흡수부, 버퍼, 고저항 버퍼 및 윈도우를 포함한다.
상기 제 1 버스 바(810)는 상기 지지기판(100) 아래에 배치된다. 상기 제 1 버스 바(810)는 상기 제 1 셀(C1)에 연결된다. 더 자세하게, 상기 제 1 버스 바(810)는 상기 제 1 셀(C1)의 이면전극(210)에 연결된다.
또한, 상기 제 1 버스 바(810)는 상기 관통홀(101)의 내측면에 배치되는 연결전극(700)을 통하여, 상기 제 1 셀(C1)에 연결된다.
상기 연결전극(700)은 상기 제 1 셀(C1)의 이면전극(210)으로부터 연장된다. 상기 연결전극(700)은 상기 제 1 셀(C1)의 이면전극(210)과 일체로 형성된다. 상기 연결전극(700)은 상기 관통홀(101)의 내측면에 전체적으로 형성될 수 있다.
상기 제 1 버스 바(810)의 일부는 상기 관통홀(101) 내측에 배치되며, 상기 연결전극(700)과 직접적으로 접촉한다. 상기 제 1 버스 바(810)는 상기 관통홀(101)로부터 상기 지지기판(100)의 외곽으로 연장된다.
상기 제 2 버스 바(820)는 상기 지지기판(100) 상에 배치된다. 상기 제 2 버스 바(820)는 상기 제 4 셀(C4)에 연결된다. 더 자세하게, 상기 제 2 버스 바(820)는 상기 제 4 셀(C4)의 윈도우(640)에 연결된다. 더 자세하게, 상기 제 2 버스 바(820)는 상기 제 4 셀(C4)의 윈도우(640)에 직접 접촉한다.
즉, 상기 제 2 버스 바(820)는 최외곽 셀(C4)에 연결된다. 상기 제 2 버스 바(820)는 상기 지지기판(100)의 외곽을 따라서 연장된다. 즉, 상기 제 2 버스 바(820)는 상기 지지기판(100)의 외곽에 대응하여 연장된다.
상기 제 2 버스 바(820)는 폐루프 형상을 가진다. 즉, 상기 제 2 버스 바(820)는 고리 형상을 가진다.
상기 제 1 버스 바(810) 및 상기 제 2 버스 바(820)로 사용되는 물질의 예로서는 구리 또는 은 등을 들 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 다수 개의 층들(200...600)로 이루어진 구조를 가진다. 즉, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 이면전극층(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500), 윈도우층(600) 및 접속전극(605)을 포함한다.
상기 이면전극층(200)은 상기 지지기판(100) 상에 배치된다. 상기 이면전극층(200)은 도전층이며, 상기 이면전극층(200)으로 사용되는 물질의 예로서는 몰리브덴 등을 들 수 있다.
상기 이면전극층(200)에는 다수 개의 제 1 홈들(P1)이 형성된다. 상기 제 1 홈들(P1)에 의해서, 상기 이면전극층(200)은 다수 개의 이면전극들로 구분된다. 상기 이면전극들은 각각 상기 셀들(C1, C2...)에 포함된다.
상기 제 1 홈들(P1)은 상기 관통홀(101)의 주위를 따라서 연장되는 형상을 가진다. 상기 제 1 홈들(P1)은 상기 관통홀(101)로부터 소정의 간격으로 이격되어, 상기 관통홀(101)을 둘러싸도록 연장된다. 더 자세하게, 상기 제 1 홈들(P1)은 각각 상기 관통홀(101)로부터 일정한 거리를 유지하여 연장된다.
상기 제 1 홈들(P1)은 평면에서 보았을 때, 고리 형상을 가진다. 즉, 상기 제 1 홈들(P1)은 평면에서 보았을 때, 폐루프 형상을 가진다.
상기 제 1 홈들(P1)은 예를 들어, 3개일 수 있으며, 각각의 제 1 홈(P1)은 서로 다른 상기 관통홈까지의 거리를 가진다.
즉, 상기 제 1 홈들(P1) 중 하나는 상기 관통홀(101)에 가장 가깝다. 또한, 상기 제 1 홈들(P1) 중 다른 하나는 상기 관통홀(101)에 가장 가까운 홈의 주위를 따라 연장된다.
상기 광 흡수층(300)은 상기 이면전극층(200) 상에 배치된다. 상기 광 흡수층(300)은 CIGS계 광 흡수층(300)일 수 있다.
상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300) 상에 배치된다. 상기 버퍼층(400)으로 사용되는 물질의 예로서는 황화 카드뮴 등을 들 수 있다.
상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 버퍼층(400) 상에 배치된다. 상기 고저항 버퍼층(500)으로 사용되는 물질의 예로서는 도핑되지 않는 징크 옥사이드 등을 들 수 있다.
상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400) 및 상기 고저항 버퍼층(500)에는 제 2 홈들(P2)이 형성된다. 상기 제 2 홈들(P2)은 각각 상기 제 1 홈들(P1)에 인접한다. 마찬가지로, 상기 제 2 홈들(P2)은 상기 관통홀(101)의 주위를 따라서 연장된다.
즉, 상기 제 2 홈들(P2)은 평면에서 보았을 때, 고리 형상 즉, 폐루프 형상을 가진다.
상기 제 2 홈들(P2)은 예를 들어, 3개일 수 있으며, 각각의 제 2 홈(P2)는 서로 다른 상기 관통홀(101)까지의 거리를 가진다.
상기 제 2 홈들(P2)에 의해서, 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400) 및 상기 고저항 버퍼층(500)은 다수 개의 광 흡수부들, 다수 개의 버퍼들 및 다수 개의 고저항 버퍼들로 구분된다.
상기 윈도우층(600)은 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 배치된다. 상기 윈도우층(600)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드 등을 들 수 있다.
상기 윈도우층(600)에는 상기 제 1 홈들(P1)에 각각 인접하는 제 3 홈들(P3)이 형성된다. 상기 제 3 홈들(P3)에 의해서, 상기 윈도우층(600)은 다수 개의 윈도우들로 구분된다.
상기 제 3 홈들(P3)은 평면에서 보았을 때, 고리 형상 즉, 폐루프 형상을 가진다. 상기 제 3 홈들(P3)은 예를 들어, 3 개일 수 있으며, 각각의 제 3 홈(P3)는 서로 다른 상기 관통홀(101)까지의 거리를 가진다.
상기 접속전극(605)은 상기 윈도우층(600) 및 상기 이면전극층(200)을 연결한다. 더 자세하게, 상기 접속전극(605)은 상기 윈도우층(600)으로부터 연장되어, 상기 이면전극층(200)에 접속된다.
상기 접속전극(605)은 상기 제 2 홈들(P2) 내측에 배치된다. 마찬가지로, 상 기 접속전극(605)은 폐루프 형상을 가진다.
상기 제 1 홈들(P1), 상기 제 2 홈들(P2) 및 상기 제 3 홈들(P3)에 의해서, 상기 셀들(C1, C2...)이 구분된다.
또한, 상기 연결전극(700)은 상기 이면전극층(200)과 연결된다. 더 자세하게, 상기 연결전극(700)은 상기 이면전극층(200)으로부터 연장된다.
상기 제 1 버스 바(810)는 상기 연결전극(700)을 통하여, 상기 이면전극층(200)과 연결된다. 또한, 상기 제 2 버스 바(820)는 상기 윈도우층(600) 상에 배치되며, 상기 윈도우층(600)에 직접적으로 접속된다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는 생성된 전하가 중앙 부분으로부터 외곽 영역으로 이동하거나, 외곽 영역으로부터 중앙 부분으로 이동될 수 있다. 즉, 태양광에 의해서 생성되는 전류는 상기 제 1 셀(C1)로부터 상기 제 4 셀(C4)로 흐르거나, 상기 제 4 셀(C4)로부터 상기 제 1 셀(C1)로 흐를 수 있다.
이때, 전류가 중앙 부분과 외곽 부분사이를 이동하기 때문에, 전자의 이동 경로가 짧아진다. 즉, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 전자가 이동하는 경우보다 더 짧은 경로로 전자를 이동시킨다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는 전자를 짧은 경로로 이동시키기 때문에, 저항 등에 의한 손실을 감소시킬 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 향상된 발전 효율을 가진다.
또한, 상기 지지기판(100)의 중앙 부분에 관통홀(101)이 형성되기 때문에, 상기 이면전극층(200), 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 고저항 버퍼 층(500) 및 상기 윈도우층(600)을 형성하는 과정에서 발생되는 열이 상기 관통홀(101)을 통하여 방출될 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 공정 온도의 불균일을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 지지기판(100)의 중앙 부분과 외곽 부분의 공정 온도 등과 같은 공정 조건 차이에 의해서, 상기 이면전극층(200), 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 고저항 버퍼층(500) 및 상기 윈도우층(600)의 두께가 달라질 수 있다.
예를 들어, 상기 층들의 두께는 중앙 부분에서 외곽 부분으로 갈수록 더 얇아질 수 있다. 즉, 각각의 층의 특성은 상기 관통홀(101)로부터의 거리가 멀어짐에 따라서 달라질 수 있다.
이때, 상기 셀들(C1, C2...)은 상기 관통홀(101)을 차례로 둘러싸기 때문에, 각각의 셀의 특성은 균일하게 유지될 수 있다. 즉, 상기 제 1 셀(C1)은 위치에 따라서 어느 정도 일정한 조건에서 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2 셀(C2)은 위치에 따라서, 어느 정도 일정한 조건에서 형성될 수 있다.
이에 따라서, 각각의 셀(C1, C2...)은 위치에 따라서 어느 정도 균일한 두께를 가질 수 있다.
또한, 상기 셀들(C1, C2...)의 두께 등의 특성 차이는 면적에 의해서 보상될 수 있다. 즉, 상기 제 1 셀(C1)은 단위 면적당 높은 출력을 가지고, 상기 제 4 셀(C4)은 단위 면적당 낮은 출력을 가질 수 있다.
이에 따라서, 상기 제 1 셀(C1)은 작은 평면적을 가지고, 상기 제 4 셀(C4)은 넓은 평면적을 가진다. 결국, 상기 제 1 셀(C1)과 상기 제 4 셀(C4)은 비슷한 출력을 가진다.
이에 따라서, 상기 셀들(C1, C2...) 사이의 출력 특성차이가 보상될 수 있다. 또한, 상기 셀들(C1, C2...) 사이의 특성 편차가 감소됨에 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 전체적으로 안정된 출력을 가진다.
또한, 태양광 발전장치는 원형 플레이트 형상을 가질 수 있다. 이에 따라서, 외곽 부분이 제거되는 공정(edge deletion)에 의해서, 형성되는 비활성 영역의 면적을 최소화 할 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 향상된 광-전 변환 효율을 가질 수 있다.
도 4 내지 도 6은 실시예에 따른 태양광 발전장치를 제조하는 과정을 도시한 단면도들이다. 본 실시예에서는 앞서 설명한 실시예를 참조한다.
도 4를 참조하면, 관통홀(101)이 형성된 지지기판(100) 상에 이면전극층(200) 및 연결전극(700)이 형성된다.
상기 이면전극층(200) 및 연결전극(700)이 형성되기 위해서, 몰리브덴이 스퍼터링 공정 또는 증발법(evaporation)에 의해서 증착된다.
이때, 상기 관통홀(101)의 내측면에도 몰리브덴이 증착된다. 즉, 상기 관통홀(101)의 내측면에 몰리브덴이 증착되어 연결전극(700)이 형성된다. 상기 연결전 극(700)은 상기 관통홀(101)의 내측면 전체에 증착될 수 있다.
또한, 상기 관통홀(101)에 의해서, 상기 지지기판(100)의 중앙 부분 및 외곽 부분의 온도 편차가 감소된다.
또한, 상기 온도 편차가 감소되더라도, 상기 이면전극층(200)의 두께는 위치에 따라서 달라질 수 있다. 즉, 상기 지지기판(100)의 중앙 부분에 배치된 이면전극층(200)은 두꺼운 두께를 가지고, 상기 지지기판(100)의 외곽 부분에 배치되는 이면전극층(200)은 얇은 두께를 가질 수 있다.
이후, 상기 이면전극층(200)에 제 1 홈들(P1)이 형성된다. 상기 제 1 홈들(P1)은 레이저에 의해서 형성될 수 있다. 상기 제 1 홈들(P1)은 상기 지지기판(100)의 상면을 노출한다.
상기 제 1 홈들(P1)은 상기 관통홀(101)의 주위를 따라서 연장된다. 상기 제 1 홈들(P1)은 폐루프 형상을 가지도록 연장된다. 예를 들어, 상기 제 1 홈들(P1)은 직경이 서로 다른 동심원의 원주를 따라서 연장될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 이면전극층(200) 상에 차례로 광 흡수층(300), 버퍼층(400) 및 고저항 버퍼층(500)이 형성된다.
예를 들어, 상기 광 흡수층(300)을 형성하기 위해서 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄을 동시 또는 구분하여 증발시키면서 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층(300)을 형성하는 방법과 금속 프리커서 막을 형성시킨 후 셀레니제이션(Selenization) 공정에 의해 형성시키는 방법이 폭넓게 사용되고 있다.
금속 프리커서 막을 형성시킨 후 셀레니제이션 하는 것을 세분화하면, 구리 타겟, 인듐 타겟, 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정에 의해서, 상기 이면전극 상에 금속 프리커서 막이 형성된다.
이후, 상기 금속 프리커서 막은 셀레이제이션(selenization) 공정에 의해서, 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층(300)(300)이 형성된다.
이와는 다르게, 상기 구리 타겟, 인듐 타겟, 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정 및 상기 셀레니제이션 공정은 동시에 진행될 수 있다.
이와는 다르게, 구리 타겟 및 인듐 타겟 만을 사용하거나, 구리 타겟 및 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정 및 셀레니제이션 공정에 의해서, CIS계 또는 CIG계 광 흡수층(300)이 형성될 수 있다.
이후, 상기 광 흡수층(300) 상에 화학 용액 성장법(chemical bath depositon;CBD)에 의해서, 황화 카드뮴(CdS)가 증착되어 버퍼층(400)이 형성된다.
이후, 상기 버퍼층(400) 상에 진공 증착 공정에 의해서, 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드가 증착되어 고저항 버퍼층(500)이 형성된다.
이후, 상기 제 1 홈들(P1)에 각각 인접하는 제 2 홈들(P2)이 형성된다. 상기 제 2 홈들(P2)은 상기 제 1 홈들(P1)과 같이 나란히 연장될 수 있다. 또한, 상기 제 2 홈들(P2)은 평면에서 보았을 때, 상기 제 1 홈들(P1)과 유사한 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 연결전극(700) 상에 CIGS계 화합물, 황화 카드뮴 및 징크 옥사이 드가 증착될 수 있고, 이를 제거하기 위한 공정이 더 진행될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 버퍼층(400) 상에 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드가 증착되어 윈도우층(600)이 형성된다. 상기 윈도우층(600)은 스퍼터링 공정 또는 증발법 등의 진공 증착 공정에 의해서 증착된다. 이때, 상기 제 2 홈들(P2) 내측에 접속전극(605)이 형성된다.
이때, 상기 연결전극(700) 상에 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드가 증착될 수 있고, 이를 제거하기 위한 공정이 추가로 진행될 수 있다.
이후, 상기 윈도우층(600)에 상기 제 2 홈들(P2)에 인접하는 제 3 홈들(P3)이 형성된다. 마찬가지로, 상기 제 3 홈들(P3)은 상기 제 2 홈과 같이 나란히 연장될 수 있다. 또한, 상기 제 3 홈들(P3)은 평면에서 보았을 때, 상기 제 2 홈과 유사한 형상을 가질 수 있다.
상기 제 1 홈들(P1), 상기 제 2 홈들(P2) 및 상기 제 3 홈들(P3)에 의해서, 상기 이면전극층(200), 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 고저항 버퍼층(500) 및 상기 윈도우층(600)은 다수 개의 셀들(C1, C2...)로 구분된다.
이후, 상기 연결전극(700)에 접속되고, 상기 지지기판(100) 아래에 배치되는 제 1 버스 바(810)가 형성되고, 상기 셀들(C1, C2...) 중 최외곽 셀(C4) 상에 접속되는 제 2 버스 바(820)가 형성된다.
이와 같이, 원형 플레이트 형상을 가지는 향상된 발전 효율을 가지는 태양광 발전장치가 제조될 수 있다.
도 7은 다른 실시예에 따른 태양광 발전장치의 단면을 도시한 단면도이다. 본 실시예에서는 앞서 설명한 실시예들을 참조하고, 제 1 버스 바에 대해서 추가적으로 설명한다. 본 실시예의 설명에 있어서, 변형된 부분을 제외하고, 앞서 설명한 실시예들이 본질적으로 결합될 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양광 발전장치는 앞서 설명한 실시예의 연결전극을 포함하지 않는다.
또한, 제 1 버스 바(811)는 관통홀(101)을 통과하여, 윈도층에 직접 접촉한다. 즉, 상기 제 1 버스 바(811)는 상기 윈도우층(600) 상, 상기 관통홀(101) 내측 및 상기 지지기판(100) 아래에 걸쳐서 배치된다.
상기 제 1 버스 바(811)는 제 1 셀(C1)의 윈도우에 접속된다.
본 실시예에서는 상기 제 1 버스 바(811)가 상기 윈도우층(600)에 직접 접속되므로, 넓은 면적을 상기 제 1 셀(C1)에 접속될 수 있다. 즉, 상기 제 1 버스 바(811)는 상기 제 1 셀(C1)의 윈도우(610)의 상면 전체에도 접촉될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 상기 제 1 버스 바(811) 및 상기 제 1 셀(C1)의 접촉 저항을 감소시킬 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 향상된 광-전 변환효율을 가진다.
도 8 내지 도 10은 다른 실시예에 따른 태양광 발전장치를 제조하기 위한 공정을 도시한 도면들이다. 본 실시예의 설명에 있어서, 앞서 설명한 실시예들을 참 조한다. 또한, 변형된 부분을 제외하고, 앞서 설명한 실시예들은 본 실시예의 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 8을 참조하면, 관통홀이 형성되지 않은 원형 지지기판(100) 상에 이면전극층(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500) 및 윈도우층(600)이 차례로 형성된다.
도 9를 참조하면, 상기 지지기판(100), 상기 이면전극층(200), 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 고저항 버퍼층(500) 및 상기 윈도우층(600)을 관통하는 관통홀(101)이 형성된다. 상기 관통홀(101)은 기계적인 방법에 의해서 형성될 수 있다.
도 10을 참조하면, 상기 윈도우층(600)에 접속되며, 상기 관통홀(101), 상기 지지기판(100) 아래에 배치되는 제 1 버스 바(811)가 형성된다.
상기 제 1 버스 바(811)의 일부는 상기 윈도우층(600)에 배치되며, 직접 접촉한다. 상기 제 1 버스 바(810)는 상기 관통홀(101)을 통과하여, 상기 지지기판(100)의 아래에서, 외곽으로 연장된다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법은 향상된 광-전 변환효율을 가지는 태양광 발전장치를 제공할 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 1은 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1 에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1에서 B-B`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 실시예에 따른 태양광 발전장치를 제조하는 과정을 도시한 단면도들이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 태양광 발전장치의 단면을 도시한 단면도이다.
도 8 내지 도 10은 다른 실시예에 따른 태양광 발전장치를 제조하기 위한 공정을 도시한 도면들이다.
Claims (11)
- 관통홀이 형성된 기판;상기 기판 상에 배치되며, 상기 관통홀의 주위의 전체를 둘러싸는 제 1 셀; 및상기 기판 상에 배치되며, 상기 제 1 셀의 주위의 전체를 둘러싸는 제 2 셀을 포함하는 태양광 발전장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 관통홀 내측에 배치되며, 상기 제 1 셀과 연결되는 연결전극을 포함하는 태양광 발전장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 연결전극과 연결되며, 상기 기판 아래에 배치되는 버스바를 포함하는 태양광 발전장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 셀을 둘러싸며, 상기 기판의 외곽에 대응하여 배치되는 제 3 셀을 포함하며,상기 제 3 셀과 연결되는 버스 바를 포함하는 태양광 발전장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 셀의 면적은 상기 제 1 셀의 면적보다 더 큰 태양광 발전장치.
- 관통홀이 형성되는 기판;상기 기판 상에 배치되는 이면전극층;상기 이면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 및상기 광 흡수층 상에 배치되는 윈도우층을 포함하며,상기 이면전극층에 상기 관통홀의 주위를 따라서 연장되는 제 1 홈이 형성되고,상기 광 흡수층에 상기 제 1 홈에 인접하는 제 2 홈이 형성되고,상기 윈도우층에는 상기 제 2 홈에 인접하는 제 3 홈이 형성되는 태양광 발전장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 홈, 상기 제 2 홈 및 상기 제 3 홈은 고리 형상을 가지는 태양광 발전장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 홈 내측에 배치되며, 상기 윈도우층으로부터 연장되어, 상기 이면전극층에 접속되는 접속 전극을 포함하는 태양광 발전장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 이면전극층에 상기 제 1 홈의 주위를 따라서 연장되는 제 4 홈이 형성되는 태양광 발전장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 관통홀 내측면에 배치되며, 상기 이면전극층과 연결 되는 연결전극을 포함하는 태양광 발전장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 이면전극층 또는 상기 윈도우층과 연결되며, 상기 관통홀 내측 및 상기 기판 아래에 배치되는 제 1 버스 바; 및상기 윈도우층 상에 배치되며, 상기 기판의 외곽에 대응하여 배치되는 제 2 버스 바를 포함하는 태양광 발전장치.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
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