KR101144382B1 - 태양전지 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 태양전지는, 기판 상에 후면전극, 광 흡수층, 버퍼층 및 전면전극을 포함하는 제1 셀 및 제2 셀; 및 상기 제1 셀 및 제2 셀 사이에 형성된 흡습 부재를 포함한다. 이에 따라, 상기 태양전지로 침투하는 수분이 상기 흡습 부재에 의하여 제거되어 태양전지의 전기적 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
태양전지 모듈, 태양전지 셀

Description

태양전지 및 이의 제조방법{SOLAR CELL AND METHOD OF FABIRCATING THE SAME}
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.
이러한 태양전지의 셀들은 반도체 재료로 만들어지기 때문에 습기에 노출될 경우 전기적 특성을 저하시킬 수 있다.
실시예에서는 태양전지 셀 사이에 흡습 부재를 삽입하여 태양전지의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 태양전지 및 이의 제조방법을 제공한다.
실시예에 따른 태양전지는, 기판 상에 후면전극, 광 흡수층, 버퍼층 및 전면전극을 포함하는 제1 셀 및 제2 셀; 및 상기 제1 셀 및 제2 셀 사이에 형성된 흡습 부재를 포함한다.
실시예에 따른 태양전지의 제조방법은, 기판 상에 제1 관통홀에 의하여 상호 분리된 후면전극들을 형성하는 단계; 상기 후면전극들을 포함하는 상기 기판 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 상기 버퍼층 및 광 흡수층을 관통하여 상기 후면전극의 일부를 노출시키는 제2 관통홀을 형성하는 단계; 상기 제2 관통홀을 포함하는 상기 버퍼층 상에 전면전극층 형성하는 단계; 상기 전면전극층, 버퍼층 및 광 흡수층을 관통하여 상기 후면전극의 일부를 노출시키는 제3 관통홀; 및 상기 제3 관통홀 내부에 흡습 부재를 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 의하면, 태양전지 셀들 사이에 제습성을 가지는 흡습 부재를 형성할 수 있다.
상기 흡습 부재에 의하여 태양전지 셀로 침투되는 수분을 흡수하여 모듈의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 상기 흡습 부재는 제습재료에 열 경화성 수지 또는 광 경화성 수지가 혼합되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 흡습 부재에 의하여 일차적으로 수분의 침투를 방지하고, 이차적으로 상기 흡습 부재가 수분을 흡수하여, 태양전지의 손상을 최대한 방지할 수 있다.
상기 흡습 부재는 다양한 색상을 가지도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 태양전지의 미관을 향상시킬 수 있다.
상기 흡습 부재는 습도에 따라 변색되는 물질로 형성되어, 실시간 모니터링이 가능하다. 즉, 상기 흡습 부재의 변색 유무에 따라 불량모듈을 검출하고 신속히 보수할 수 있다.
상기 흡습 부재는 태양전지 셀을 분리하는 관통홀 내부에 형성되고, 상기 관통홀이 노출되는 것을 방지할 수 있다.
이에 따라, 상기 관통홀에 수분이 침투하는 것을 방지하여 태양전지 모듈의 수명을 최대한 연장시킬 수 있다.
또한, 상기 흡습 부재에 의하여 에바필름의 라미네이션 공정시 접착력이 향상될 수 있다.
상기 흡습 부재 상측에는 밀페부재가 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 관통홀로 수분이 침투하는 것을 완전히 차단할 수 있다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 층, 막, 부재 또는 전극 등이 각 기판, 층, 막, 부재 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 4를 참조하여, 실시예에 따른 태양전지를 설명한다.
도 1은 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도시한 평면도이다. 도 2는 도 1의 A-A'선 단면도이다. 도 3은 도 2의 흡습 부재에 수분이 침투된 상태를 도시한 단면도이다. 도 4는 흡습 부재 상에 밀페 부재가 형성된 것을 도시한 단면도이다
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 기판(100) 상에 형성된 복수개의 태양전지 셀(C1,C2,C3,C4..Cn-1, Cn)을 포함한다. 예를 들어, 상기 태양전지 셀들은 제1 셀(C1), 제2 셀(C2), 제3 셀(C3) 및 제4 셀(C4)이라고 지칭할 수 있다.
상기 태양전지 셀들은 예를 들어, CIGS계 태양전지, 실리콘계열 태양전지 또는 염료 감응 태양전지일 수 있다.
실시예에 따른 태양전지 모듈은 에바(ethylene vinylene acetate;EVA) 필름(1000)을 포함한다.
상기 기판(100)은 플레이트 형상을 가진다. 상기 기판(100)은 투명하고 절연체일 수 있다.
상기 제1 내지 제4 셀(C1,C2,C3,C4)들은 각각 후면전극(200), 광 흡수 패턴(300), 버퍼 패턴(400), 고저항 버퍼 패턴(500) 및 전면전극(600)을 포함한다.
상기 후면전극(200)은 상기 기판(100) 상에 배치된다. 상기 후면전극(200)은 도전층이며, 상기 후면전극(200)으로 사용되는 물질의 예로서는 몰리브덴을 들수 있다.
상기 제1 내지 제4 셀(C1,C2,C3,C4)에 해당하는 상기 후면전극(200)은 제1 관통홀(P1)에 의하여 상호 분리되어 있다.
상기 광 흡수 패턴(300)은 상기 후면전극(200) 및 제1 관통홀(P1) 상에 배치된다. 상기 광 흡수 패턴(300)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족계 화합물을 포함한다. 예를 들어, 상기 광 흡수 패턴(300)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계) 결정 구조, 구리-인듐-셀레나이드계 또는 구리-갈륨-셀레나이드계 결정 구조를 가질 수 있다.
상기 광 흡수 패턴(300) 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1eV 내지 1.8eV일 수 있다.
상기 버퍼 패턴(400)은 상기 광 흡수 패턴(300) 상에 배치된다. 상기 버퍼 패턴(400)은 상기 광 흡수 패턴(300)에 직접 접촉한다. 상기 버퍼 패턴(400)은 황화 카드뮴으로 이루어질 수 있다.
상기 고저항 버퍼 패턴(500)은 상기 버퍼 패턴(400) 상에 배치된다. 상기 고저항 버퍼 패턴(500)은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함한다. 상기 고저항 버퍼 패턴(500)의 에너지 밴드갭은 약 3.1eV 내지 3.3eV이다.
상기 제1 내지 제4 셀(C1,C2,C3,C4)에 해당하는 상기 광흡수 패턴(300), 버퍼 패턴(400) 및 고저항 버퍼 패턴(500)은 제2 관통홀(P2)에 의하여 상호 분리되어 있다. 상기 제2 관통홀(P2)은 상기 제1 관통홀(P1)에 인접하는 상기 후면전극(200)의 상면을 노출시킬 수 있다.
상기 전면전극(600)은 상기 고저항 버퍼 패턴(500) 상에 배치된다. 상기 전면전극(600)은 투명하며 도전층이다. 상기 전면전극(600)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드(Al doped ZnO;AZO) 등을 들 수 있다.
상기 전면전극(600)을 형성하는 물질은 상기 제2 관통홀(P2) 내부에 형성되어 접속배선(700)을 형성한다. 즉, 상기 접속배선(700)은 상기 후면전극(200)과 직접 접촉한다. 예를 들어, 상기 제3 셀(C3)의 접속배선(700)은 상기 전면전극(600)에서 하부로 연장되어 상기 제2 셀(C2)의 후면전극(200)에 접촉된다.
상기 제1 내지 제4 셀(C1,C2,C3,C4)은 서로 직렬로 연결된다. 예를 들어, 상기 제1 셀(C1)의 후면전극(200)과 인접하는 제2 셀(C2)의 전면전극(600)이 연결되는 방식으로, 서로 인접하는 태양전지 셀들이 서로 직렬로 연결된다.
상기 제1 내지 제4 셀(C1,C2,C3,C4)들은 제3 관통홀(P3)에 의하여 분리되어 있다. 상기 제3 관통홀(P3)은 상기 전면전극(600), 고저항 버퍼 패턴(500), 버퍼 패턴(400) 및 광 흡수 패턴(300)을 관통하여 상기 제2 관통홀(P2)과 인접하는 각 셀의 후면전극(200)의 일부를 노출시킬 수 있다.
즉, 상기 제3 관통홀(P3)에 의하여 각각의 셀(C1,C2,C3...Cn)들이 정의될 수 있다.
상기 제3 관통홀(P3)의 내부에는 흡습 부재(800)가 배치된다.
상기 흡습 부재(800)는 수분을 흡수할 수 있는 물질이다. 상기 흡습 부재(800)는 수분을 흡수하면 변색되는 물질일 수 있다.
즉, 상기 흡습 부재(800)는 제습 재료로 이루어져, 수분을 흡수할 수 있다.
예를 들어, 상기 흡습 부재(800)는 실리카겔, 산화 알루미나 중 제올라이트 중 어느 하나에 코발트계 물질이 첨가될 수 있다.
또한, 상기 흡습 부재(800)는 상기 열거된 재료들에 유기 바인더, 열 경화성 수지 및 광 경화성 수지 중 적어도 하나 이상이 혼합된 물질일 수 있다.
상기 흡습 부재(800)는 다양한 색상으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 흡습 부재(800) 중의 하나인 실리카겔은 염화 코발트(CoCl2)가 첨가되면, 파란색을 띄게 되며, 수분을 흡수하면 분홍색으로 변색되는 물질이다.
상기 흡습 부재(800)는 상기 전면전극(600)과 최소한 동일 높이 이하의 높이를 가질 수 있다.
상기 전면전극(600) 및 흡습 부재(800) 상에 에바(ethylene vinylene acetate;EVA) 필름(1000)이 배치된다.
상기 셀 사이를 분리하는 제3 관통홀(P3) 내부에 상기 흡습 부재(800)가 배치되어 수분이 상기 제3 관통홀(P3)로 침투하는 것을 방지할 수 있다.
상기 흡습 부재(P3)는 제습 재료로 이루어져, 태양전지 모듈로 수분이 침투되면 상기 흡습 부재(800)가 수분을 흡수할 수 있다. 이에 따라, 상기 흡습 부재(800)는 제3 관통홀(P3)의 투습을 방지하여 태양전지 모듈의 수명을 증가시킬 수 있다.
특히, 상기 흡습 부재(800)는 유기 바인더, 열 경화성 수지 및 광 경화성 수지와 같은 고분자 물질을 포함하고 있으므로 상기 제3 관통홀(P3)로 수분이 침투하는 것을 일차적으로 방어할 수 있다.
또한 수분이 침투하더라도 상기 흡습 부재(800)는 일정량의 수분을 흡수할 수 있으므로 이차적으로 태양전지가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 상기 태양전지 모듈이 수분에 의하여 손상되는 것을 최대한 방지할 수 있다.
또한, 상기 흡습 부재(800)는 다양한 색상을 가지도록 형성되어 미관을 향상시킬 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 흡습 부재(800)는 일정한 습도를 포함할 경우 색이 변색되므로 이를 외부에서 직접 확인할 수도 있다.
상기 흡습 부재(800)는 약 20~30%의 수분을 함유할 경우 색상이 변할 수 있다.
예를 들어, 상기 흡습 부재(800)가 실리카겔 및 코발트계 물질을 포함할 경우, 수분이 침투되면 상기 흡습 부재(800)는 수분을 흡수하여 파란색에서 분홍색으로 변하게 된다.
이에 따라, 외부에서 태양전지 모듈의 불량을 실시간으로 모니터링 할 수 있다. 특히, 대규모의 태양전지 모듈을 설치할 경우 상기 흡습 부재(800)의 변색에 의하여 불량 모듈의 선별이 가능하여 선택적인 보수를 할 수 있다.
따라서, 태양전지의 신뢰성 및 유지/보수 기능을 향상시킬 수 있다.
도 4는 상기 제3 관통홀(P3) 내부에 다른 형태의 흡습 부재가 배치된 것을 도시한 단면도이다.
도 4를 참조하여, 상기 제3 관통홀(P3)에는 상기 제3 관통홀(P3)의 제1 높이보다 작은 제2 높이를 가지는 흡습 패턴(850)이 배치되어 있다.
즉, 상기 흡습 패턴(850)의 상부에 해당하는 제3 관통홀(P3)은 노출될 수 있다. 예를 들어, 상기 흡습 패턴(850)에 의하여 상기 제3 관통홀(P3)의 노출된 영역을 리세스 홈(870)(도 12 참조)이라고 지칭한다.
상기 리세스 홈(870)에 밀폐부재(900)가 배치된다. 상기 밀폐부재(900)는 절연물질 또는 고분자 물질로 형성될 수 있다.
따라서, 상기 밀폐부재(900)에 의하여 상기 제3 관통홀(P3)로 수분이 침투되는 것을 일차로 방지할 수 있다. 상기 흡습 패턴(850)에 의하여 상기 제3 관통홀(P3)로 수분이 침투되는 것을 이차로 방지할 수 있다. 상기 흡습 패턴(850)의 수분 흡수에 의하여 상기 제3 관통홀(P3)로 수분이 침투되는 것을 삼차로 방지할 수 있다. 상기 흡습 패턴(850)의 변색에 유무에 따라 마지막으로 태양전지의 불량여부를 검출할 수 있다.
이에 따라, 태양전지의 전기적 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 5 내지 도 13은 실시예에 따른 태양전지를 제조하기 위한 공정을 도시한 단면도들이다. 본 제조방법에서는 앞서 설명한 태양전지를 참고하여 설명한다. 본 제조방법과 앞선 태양전지에 관한 설명은 본질적으로 결합될 수 있다.
도 5를 참조하여, 기판(100) 상에 다수개의 후면전극(200)들이 형성된다.
상기 기판(100)은 유리(glass)가 사용될 수 있으며, 세라믹 기판, 금속기판 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. 금속 기판으로는 스테인레스 스틸 또는 티타늄을 포함하는 기판을 사용할 수 있다 폴리머 기판으로는 폴리이미드(polyimide)를 사용할 수 있다.
상기 기판(100)은 투명할 수 있다. 상기 기판(100)은 리지드(rigid)하거나 플렉서블(flexible) 할 수 있다.
상기 후면전극(200)은 금속 등의 도전체로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 후면전극(200)은 몰리브덴(Mo)을 타겟으로 사용하여, 스퍼터링(sputtering) 공정에 의해 형성될 수 있다.
이는, 몰리브덴(Mo)이 가진 높은 전기전도도, 광 흡수층과의 오믹(ohmic) 접합, Se 분위기 하에서의 고온 안정성 때문이다.
상기 후면전극(200)인 몰리브덴(Mo) 박막은 전극으로서 비저항이 낮아야하고, 열팽창 계수의 차이로 인하여 박리현상이 일어나지 않도록 기판(100)에의 점착성이 뛰어나야 한다.
한편, 상기 후면전극(200)을 형성하는 물질은 이에 한정되지 않고, 나트륨(Na) 이온이 도핑된 몰리브덴(Mo)으로 형성될 수도 있다.
도면에 도시되지는 않았지만, 상기 후면전극(200)은 적어도 하나 이상의 층으로 형성될 수 있다. 상기 후면전극(200)이 복수개의 층으로 형성될 때, 상기 후면전극(200)을 이루는 층들은 서로 다른 물질로 형성될 수 있다.
상기 후면전극(200)은 상기 기판(100) 상에 후면전극층(미도시)을 형성하고, 각 셀에 대응하도록 패터닝하여 형성할 수 있다. 상기 후면전극(200)은 제1 관통홀(P1)에 의하여 서로 분리될 수 있다. 상기 제1 관통홀(P1)은 상기 기판(100)의 상면을 선택적으로 노출시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 관통홀(P1)은 기계적 장치 또는 레이저 장치에 의하여 패터닝 될 수 있다.
상기 제1 관통홀(P1)에 의하여 상기 후면전극(200)은 스트라이프(stripe) 형태 또는 매트릭스(matrix) 형태로 배치될 수 있으며, 각각의 셀에 대응할 수 있다.
한편, 상기 후면전극(200)은 상기의 형태에 한정되지 않고, 다양한 형태로 형성될 수 있다.
도 6를 참조하여, 상기 후면전극(200) 및 제1 관통홀(P1) 상에 광 흡수층(310)이 형성된다.
상기 광 흡수층(310)은 Ⅰb-Ⅲb-Ⅵb계 화합물을 포함한다.
더 자세하게, 상기 광 흡수층(310)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In, Ga)Se2, CIGS계) 화합물을 포함한다.
이와는 다르게, 상기 광 흡수층(310)은 구리-인듐-셀레나이드계(CuInSe2, CIS계) 화합물 또는 구리-갈륨-셀레나이드계(CuGaSe2, CIS계) 화합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 광 흡수층(310)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(310)이 형성된다.
또한, 상기 광 흡수층(310)은 구리,인듐,갈륨,셀레나이드(Cu, In, Ga, Se)를 동시증착법(co-evaporation)에 의해 형성할 수도 있다.
상기 광 흡수층(310)은 외부의 광을 입사받아, 전기 에너지로 변환시킨다. 상기 광 흡수층(310)은 광전효과에 의해서 광 기전력을 생성한다.
도 7을 참조하여, 상기 광 흡수층(310) 상에 버퍼층(410) 및 고저항 버퍼층(510)이 형성된다.
상기 버퍼층(410)은 상기 광 흡수층(310) 상에 적어도 하나 이상의 층으로 형성될 수 있으며, 황화 카드뮴(CdS)로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(410)은 CBD 공정 또는 스퍼터링 공정 등에 의하여 형성될 수 있다.
상기 버퍼층(410)은 n형 반도체 층이고, 상기 광 흡수층(310)은 p형 반도체 층이다. 따라서, 상기 광 흡수층(310) 및 버퍼층(410)은 pn접합을 형성한다.
상기 고저항 버퍼층(510)은 상기 버퍼층(410) 상에 투명전극층으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 고저항 버퍼층(510)은 ITO, ZnO 및 i-ZnO 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 고저항 버퍼층(510)은 산화 아연(ZnO)를 타겟으로 한 스퍼터링 공정을 진행하여, 산화 아연층으로 형성될 수 있다.
상기 버퍼층(410) 및 고저항 버퍼층(510)은 상기 광 흡수층(310)과 이후 형성된 전면전극의 사이에 배치된다.
즉, 상기 광 흡수층(310)과 전면전극층은 격자상수와 에너지 밴드 갭의 차이가 크기 때문에, 밴드 갭이 두 물질의 중간에 위치하는 상기 버퍼층(410) 및 고저항 버퍼층을 삽입하여 양호한 접합을 형성할 수 있다.
본 실시예에서는 두 개의 버퍼층(410)을 상기 광 흡수층(310) 상에 형성하였지만, 이에 한정되지 않고, 상기 버퍼층(410)은 한개의 층으로만 형성될 수 있다.
도 8을 참조하여, 상기 고저항 버퍼층(510), 버퍼층(410) 및 광 흡수층(310)을 관통하는 제2 관통홀(P2)이 형성된다. 상기 제2 관통홀(P2)은 상기 후면전극(200)을 선택적으로 노출시킬 수 있다.
상기 제2 관통홀(P2)은 팁(Tip)과 같은 기계적 장치 또는 레이저 장치에 의하여 형성될 수 있다.
상기 제2 관통홀(P2)은 상기 제1 관통홀(P1)에 인접하여 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 관통홀(P1)과 상기 제2 관통홀(P2)의 갭은 약 80±20일 수 있다.
도 9를 참조하여, 상기 고저항 버퍼층(510) 상에 투명한 도전물질을 적층하여 전면전극층(610)이 형성된다.
상기 전면전극층(610)이 형성될 때, 상기 투명한 도전물질이 상기 제2 관통홀(P2)에도 삽입되어 접속배선(700)을 형성할 수 있다.
상기 전면전극층(610)은ㄴ 스퍼터링 공정을 진행하여 알루미늄(Al) 또는 알루미나(Al2O3)로 도핑된 산화 아연으로 형성된다.
상기 전면전극층(610)은 상기 광 흡수층(310)과 pn접합을 형성하는 윈도우(window)층으로서, 태양전지 전면의 투명전극의 기능을 하기 때문에 광투과율이 높고 전기 전도성이 좋은 산화 아연(ZnO)으로 형성된다.
따라서, 상기 산화 아연에 알루미늄 또는 알루미나를 도핑함으로써 낮은 저항값을 갖는 전극을 형성할 수 있다.
상기 전면전극층(610)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 10을 참조하여, 상기 전면전극층(610), 고저항 버퍼층(510), 버퍼층(410) 및 광 흡수층(310)을 관통하는 제3 관통홀(P3)이 형성된다.
상기 제3 관통홀(P3)은 상기 후면전극(200)을 선택적으로 노출시킬 수 있다. 상기 제3 관통홀(P3)은 상기 제2 관통홀(P2)과 인접하도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 관통홀(P2)과 제3 관통홀(P3)의 갭은 80±20일 수 있다.
상기 제3 관통홀(P3)은 레이저(laser)를 조사(irradiate)하거나, 팁(Tip)과 같은 물리적인(mechanical) 방법으로 형성할 수 있다.
상기 제3 관통홀(P3)에 의하여 단위셀 별로 상호 분리된 광흡수 패턴(300), 버퍼 패턴(400), 고저항 버퍼패턴(500) 및 전면전극(600)이 형성된다.
즉, 상기 제3 관통홀(P3)에 의해 각각의 셀(C1, C2. C3, C4...Cn)들이 정의될 수 있다. 그리고, 상기 제3 관통홀(P3)에 의해 상기 버퍼패턴(400),광 흡수 패턴(300) 및 전면전극(600)은 스트라이프 형태 또는 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
상기 제3 관통홀(P3)은 상기의 형태에 한정되지 않고, 다양한 형태로 형성될 수 있다.
이때, 상기 접속배선(700)에 의해 각각의 셀(C1,C2,C3,C4)들은 서로 연결될 수 있다. 즉, 상기 접속배선(700)은 서로 이웃하는 셀의 후면전극(200)과 전면전극(600)을 물리적,전기적으로 연결할 수 있다.
상기 각 셀들은 태양광을 전기에너지로 변환하는 활성영역(Active region:AR)과, 태양광을 전기에너지로 변환시키는 기능을 수행하지 비활성 영 역(Non active region:NAR)으로 구분될 수 있다.
상기 제1 관통홀(P1), 제2 관통홀(P2) 및 제3 관통홀(P3)은 비활성 영역이다. 즉, 상기 제1 관통홀(P1)에서 상기 제3 관통홀(P3)까지의 영역은 데드 존(dead zond) 영역이다.
도 11을 참조하여, 상기 제3 관통홀(P3)에 흡습 부재(800)가 형성된다.
상기 흡습 부재(800)는 상기 전면전극(600)과 최소 동일 높이 이하의 높이를 가질 수 있다.
상기 흡습 부재(800)는 절연성 물질일 수 있다. 상기 흡습 부재(800)는 수분을 흡수할 수 있는 제습재료로 형성될 수 있다. 상기 흡습 부재(800)는 일정한 습도를 포함할 경우 색이 변색되는 물질로 형성될 수 있다. 상기 흡습 부재(800)는 수분의 함유량에 따라 사용 한계의 표시가 가능한 재료로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 흡습 부재(800)는 실리카겔, 산화알루미나, 제올라이트와 같은 흡습 재료에 코발트계 물질을 첨가할 수 있다.
상기 흡습 부재(800)는 디스펜서(dispenser) 또는 마스크를 이용한 스퀴즈 프린트(squeeze print) 방법에 의하여 소수성의 페이스트를 상기 제3 관통홀(P3)에 갭필하여 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 흡습 부재(800)는 흡습 재료에 열 경화성 수지 또는 광 경화성 수지를 혼합하여 제1 제습용 페이스트를 만든 후, 상기 제1 제습용 페이스트를 제3 관통홀(P3)에 갭필하여 형성할 수 있다. 상기 열 경화성 수지는 예를 들어, 페놀, 멜라민, 에폭시, 폴리에스테르 중 적어도 어느 하나 일 수 있다.
또는, 상기 흡습 부재(800)는 흡습 재료에 휘발성의 유기 바인더를 혼합하여 제2 제습용 페이스트를 만든 후, 상기 제2 제습용 페이스트를 제3 관통홀(P3)에 갭필하여 형성할 수 있다.
추가적으로, 상기 제3 관통홀(P3)에 갭필된 상기 흡습 부재(800)에 대하여 약 150~350℃의 온도에서 5 내지 20분 동안 큐어링 공정을 진행할 수 있다.
따라서, 상기 제3 관통홀(P3)에만 선택적으로 흡습 부재(800)를 형성할 수 있다.
이때, 상기 제1 제습용 페이스트로 형성된 상기 흡습 부재(800)는 비휘발성의 열경화성 수지 또는 광 경화성 수지를 포함하고 있다.
따라서, 상기 흡습 부재(800)는 큐어링 공정 후에 상기 전면전극(600)과 동일한 높이를 가질 수 있다.
또는, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 제2 제습용 페이스트로 형성된 상기 흡습 부재(800)는 휘발성의 유기 바인더를 포함하고 있다.
따라서, 상기 흡습 부재(800)는 큐어링 공정 후에 리세스(recess)되고, 상기 전면전극과 단차를 가지는 흡습 패턴(850)이 형성된다.
상기 흡습 패턴(850)에 의하여 상기 제3 관통홀(P3)의 상부 영역을 노출시키는 리세스 홈(870)이 형성된다.
도 13을 참조하여, 상기 리세스 홈(870)에 밀폐부재(900)가 형성된다.
상기 밀폐부재(900)는 산화막 또는 질화막과 같은 절연막으로 형성될 수 있다. 또는 상기 밀폐부재(900)는 상기 소수성의 고분자 물질로 형성될 수 있다.
상기 밀폐부재(900)가 상기 흡습 패턴(850)의 상에 형성되어 상기 제3 관통홀(P3)은 노출되지 않게 된다.
상기와 같이, 상기 흡습 부재(800) 또는 흡습 패턴(850)이 비활성 영역인 상기 제3 관통홀(P3)에 형성되어 상기 제3 관통홀(P3)이 노출되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 상기 제3 관통홀(P3) 내부로 수분이 침투하는 것을 방지하여 태양전지 모듈의 손상을 방지할 수 있다.
특히, 상기 흡습부재(800) 또는 흡습 패턴(850)이 열 경화성 또는 광 경화성 수지를 포함하므로, 수분의 침투를 방어할 수 있다. 상기 흡습부재(800) 또는 흡습 패턴(850)은 제습제료를 포함하므로, 수분의 침투를 방어할 수 있다.
또한, 상기 흡습 부재(800) 또는 흡습 패턴(850)은 일정한 습도 이상을 포함할 경우 색상이 변하게 된다. 즉, 상기 흡습 부재(800) 또는 흡습 패턴(850)의 변색에 의하여 태양전지 모듈의 실시가 모니터링이 가능하다.
따라서, 대규모의 태양전지 모듈을 설치했을 때, 어느 하나의 태양전지 모듈의 색상이 변색되었을 경우 그 하나만을 선택적으로 검출하여 보수할 수 있다.
또한, 상기 흡습 패턴(850) 상에 밀폐부재가 형성되어, 상기 제3 관통홀로 수분이 침투하는 것을 원천적으로 방지할 수 있다.
다시 도 2를 참조하여, 상기 흡습 부재(800)를 포함하는 셀들 상에 에바 필름(1000)이 형성된다.
상기 흡습 부재(800)와 상기 전면전극(600)이 동일한 표면높이를 가지므로 라미네이션 공정에 의하여 상기 에바 필름(1000)의 접착력이 향상될 수 있다.
이는 상기 제3 관통홀(P3) 내부에 흡습 부재(800)가 형성되고, 상기 흡습 부재(800)와 상기 전면전극(600)이 동일한 표면 높이를 가지므로 상기 에바필름(1000)의 접착시 기포의 발생을 최대한 방지할 수 있기 때문이다.
다시, 도 4를 참조하여, 상기 밀폐부재(900)를 포함하는 셀들 상에 에바필름(1000)이 형성된다.
상기 밀폐부재(900)와 상기 전면전극은 동일한 표면 높이를 가지므로 라미네이션 공정에 의하여 상기 에바 필름(1000)의 접착력이 향상될 수 있다.
실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 의하여 태양전지의 전기적인 특성 및 신뢰성을 향상시킬 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 태양전지를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 X-X'선 단면도이다.
도 3은 도 2의 흡습 부재가 변색된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 다른 형태의 흡습 부재의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 5 내지 도 13은 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 나타내는 단면도이다.

Claims (10)

  1. 기판 상에 후면전극, 광 흡수층, 버퍼층 및 전면전극을 포함하는 제1 셀 및 제2 셀; 및
    상기 제1 셀 및 제2 셀 사이에 형성된 흡습 부재; 및
    상기 흡습 부재 및 전면전극과 최소 동일 높이 이하의 높이를 가지고,
    상기 흡습 부재 및 상기 전면전극 상에 형성된 에바필름을 포함하는 태양전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡습 부재는 습도에 따라 변색되는 물질로 형성된 태양전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 흡습 부재는 실리카겔, 산화 알루미나 및 제올라이트 중 어느 하나에 코발트계 물질을 첨가하여 형성된 태양전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 흡습 부재는 유기 바인더, 열 경화성 수지 및 광 경화성 수지 중 어느 하나가 더 포함된 태양전지.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전면전극 표면과 단차를 가지도록 상기 흡습 부재 상에 형성된 리세스 홈을 포함하고,
    상기 리세스 홈에 형성된 밀폐 부재를 더 포함하는 태양전지.
  7. 기판 상에 제1 관통홀에 의하여 상호 분리된 후면전극들을 형성하는 단계;
    상기 후면전극들을 포함하는 상기 기판 상에 광 흡수층을 형성하는 단계;
    상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계;
    상기 버퍼층 및 광 흡수층을 관통하여 상기 후면전극의 일부를 노출시키는 제2 관통홀을 형성하는 단계;
    상기 제2 관통홀을 포함하는 상기 버퍼층 상에 전면전극층 형성하는 단계;
    상기 전면전극층, 버퍼층 및 광 흡수층을 관통하여 상기 후면전극의 일부를 노출시키는 제3 관통홀; 및
    상기 제3 관통홀 내부에 흡습 부재를 형성하는 단계를 포함하는 태양전지의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 흡습 부재를 형성하는 단계는,
    습도에 따라 변색되는 제습제를 상기 제3 관통홀에 갭필하는 단계; 및
    상기 제습제에 대한 큐어링 공정을 진행하는 단계를 포함하는 태양전지의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 큐어링 공정에 의하여 상기 흡습 부재 상부의 상기 제3 관통홀의 일부분을 노출시키는 리세스 홈이 형성되고,
    상기 리세스 홈에 밀폐 부재를 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 흡습 부재는 제습 재료에 유기 바인더, 열 경화성 수지 및 광 경화성 수지 중 어느 하나를 혼합하여 페이스트(paste)를 형성하고, 디스펜서(dispenser) 또는 스퀴즈 프린트(squeeze print) 방법에 의하여 형성되는 태양전지의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 흡습 부재는 실리카겔, 산화 알루미나 및 제올라이트 중 어느 하나에 코발트계 물질을 첨가하여 형성되는 태양전지의 제조방법.
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