KR101154774B1 - 태양전지 및 이의 제조방법 - Google Patents

태양전지 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101154774B1
KR101154774B1 KR1020110032960A KR20110032960A KR101154774B1 KR 101154774 B1 KR101154774 B1 KR 101154774B1 KR 1020110032960 A KR1020110032960 A KR 1020110032960A KR 20110032960 A KR20110032960 A KR 20110032960A KR 101154774 B1 KR101154774 B1 KR 101154774B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
substrate
barrier layer
solar cell
buffer layer
Prior art date
Application number
KR1020110032960A
Other languages
English (en)
Inventor
최철환
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020110032960A priority Critical patent/KR101154774B1/ko
Priority to PCT/KR2012/002658 priority patent/WO2012138194A2/en
Priority to US14/110,460 priority patent/US9735294B2/en
Priority to EP12767340.8A priority patent/EP2695200B1/en
Priority to CN201280028352.7A priority patent/CN103620794B/zh
Application granted granted Critical
Publication of KR101154774B1 publication Critical patent/KR101154774B1/ko

Links

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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0236—Special surface textures
    • H01L31/02366—Special surface textures of the substrate or of a layer on the substrate, e.g. textured ITO/glass substrate or superstrate, textured polymer layer on glass substrate
    • 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
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • 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
    • H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • H01L31/03923—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate including AIBIIICVI compound materials, e.g. CIS, CIGS
    • 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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • 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
    • H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • H01L31/03926—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate comprising a flexible substrate
    • H01L31/03928—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate comprising a flexible substrate including AIBIIICVI compound, e.g. CIS, CIGS deposited on metal or polymer foils
    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier 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

Abstract

일 실시예에 따른 태양전지는 기판; 상기 기판 상에 나노로드 구조의 배리어층; 상기 배리어층 상에 배치되는 이면전극층; 상기 이면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치되는 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상에 배치되는 윈도우층;을 포함한다.

Description

태양전지 및 이의 제조방법{SOLAR CELL APPARATUS AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
실시예는 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 에너지의 수요가 증가함에 따라서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지에 대한 개발이 진행되고 있다.
특히, 유리기판, 금속 후면 전극층, p형 CIGS계 광 흡수층, 고 저항 버퍼층, n형 윈도우층 등을 포함하는 기판 구조의 pn 헤테로 접합 장치인 CIGS계 태양전지가 널리 사용되고 있다.
이러한 태양전지에 있어서 기판의 불순물 확산을 효과적으로 차단할 수 있는 배리어층에 대한 연구가 진행되고 있다.
실시예는 신뢰성 및 생산성이 향상된 태양전지 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 태양전지는 기판; 상기 기판 상에 나노로드 구조의 배리어층; 상기 배리어층 상에 배치되는 이면전극층; 상기 이면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치되는 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상에 배치되는 윈도우층;을 포함한다.
실시예에 따르면, 나노로드 구조의 배리어층이 기판으로부터 광 흡수층으로 확산되는 불순물을 효과적으로 차단하고, 상기 배리어층의 두께가 기존 배리어층에 비해 감소하여 생산성이 향상된 태양전지를 제공할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.
도 2는 종래기술의 배리어층을 도시한 단면도이다.
도 3 내지 도 6은 실시예에 따른 태양전지 패널을 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.
도 7은 본 발명에 따른 나노로드 및 나노와이어의 성장시 반응로의 구조를 나타낸 단면도이다.
실시예의 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 태양전지를 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 태양전지 패널은 기판(100)과, 나노로드 구조의 배리어층(200), 이면전극층(300), 광 흡수층(400), 버퍼층(500), 고저항 버퍼층(600) 및 윈도우층(700)을 포함한다.
상기 기판(100)은 플레이트 형상을 가지며, 상기 나노로드 구조의 배리어층(200), 이면전극층(300), 광 흡수층(400), 버퍼층(500), 고저항 버퍼층(600) 및 윈도우층(700)을 지지한다.
상기 기판(100)은 절연체일 수 있다. 상기 기판(100)은 유리기판, 폴리머와 같은 플라스틱기판, 또는 금속기판일 수 있다. 이외에, 기판(100)의 재질로 알루미나와 같은 세라믹 기판, 금속(예를 들어, 구리) 박막(foil), SUS(Steel Us Stainless), 유연성이 있는 고분자 등이 사용될 수 있다. 상기 기판(100)은 투명할 수 있고 리지드하거나 플렉서블할 수 있다.
상기 기판(100) 상에 배리어층(200)이 형성된다. 상기 배리어층(200)은 상기 기판(100)에서 발생하는 불순물이 상부로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
도 2는 종래기술의 배리어층(200)을 도시한 단면도이다. 종래 배리어층(200)은 기판(100)에서 상부로 확산되는 불순물을 효과적으로 차단하기 위해 산화물(예로, Al2O3, SiO2) 또는 금속(Cr, Ti) 등의 물질을 2μm 이상의 두께로 증착하여 형성되는데 이는 생산비용이나, 시간 면에서 개선의 여지가 있다.
그리고, 종래의 배리어층(200)은 수직의 성장방향인 c-축을 향해 원주형(columnar)으로 성장되는데 원주형으로 형성되는 배리어층 내부의 계면(220)을 통해 불순물이 상부로 확산될 수 있으므로, 배리어층의 효율면에서 개선의 여지가 있다.
상기 문제점들을 해결하기 위하여 본 발명에서는 나노로드 구조의 배리어층을 형성하였다. 나노로드 구조의 상기 배리어층(200)은 산화아연(ZnO)을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 나노로드는 수평성장된다.
상기 배리어층(200)은 0.5μm 내지 1μm의 두께로 형성될 수 있다.
이원계 산화물 반도체인 산화아연은 육방정계를 가지는 부르자이트(wurzite)결정구조로, 3.37eV의 넓은 밴드갭과 상온에서 큰 엑시톤(exciton) 결합에너지를 가지는 직접 천이형 3-5족 화합물 반도체 물질이다.
태양전지의 기판 상에서 수평으로 형성되는 나노로드 구조의 배리어층을 통해 기판의 불순물이 상부로 확산하는 것을 효과적으로 방지할 수 있으므로 소자의 신뢰성이 향상된다.
그리고, 상기와 같이 배리어층(200)의 효율이 향상되므로 배리어층(200)의 두께를 감소시킬 수 있어 생산성이 향상될 수 있다.
상기 산화아연(zinc oxide, ZnO) 나노로드(nanorods)를 제작하는 방법으로 양극산화 알루미늄 템플레이트를 이용한 방법, 증기-액체-고체(Vapor-Liquid-Solid, VLS)성장법이나 MOVPE성장법, CVD, 그리고 금속 아연을 증발시켜 발생시킨 증기나 또는 산화아연을 환원시켜 생성시킨 아연 증기로부터 성장시키는 방법 등 여러 가지 방법으로 제조할 수 있다.
상기 배리어층(200) 상에 이면전극층(300)이 배치된다. 상기 이면전극층(300)은 도전층이다. 상기 이면전극층(300)은 태양전지 중 상기 광 흡수층(400)에서 생성된 전하가 이동하도록 하여 태양전지의 외부로 전류를 흐르게 할 수 있다. 상기 이면전극층(300)은 이러한 기능을 수행하기 위하여 전기 전도도가 높고 비저항이 작아야 한다.
또한, 상기 이면전극층(300)은 CIGS 화합물 형성시 수반되는 황(S) 또는 셀레늄(Se) 분위기 하에서의 열처리 시 고온 안정성이 유지되어야 한다. 또한, 상기 이면전극층(300)은 열팽창 계수의 차이로 인하여 상기 기판(100)과 박리현상이 발생되지 않도록 상기 기판(100)과 접착성이 우수하여야 한다.
이러한 이면전극층(300)은 몰리브덴(Mo), 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 및 구리(Cu)중 어느 하나로 형성될 수 있다. 이 가운데, 특히 몰리브덴(Mo)은 다른 원소에 비해 상기 기판(100)과 열팽창 계수의 차이가 적기 때문에 접착성이 우수하여 박리현상이 발생하는 것을 방지할 수 있고 상술한 이면전극층(300)에 요구되는 특성을 전반적으로 충족시킬 수 있다.
상기 이면전극층(300)은 두 개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 이때, 각각의 층들은 같은 금속으로 형성되거나, 서로 다른 금속으로 형성될 수 있다.
상기 이면전극층(300) 상에는 광 흡수층(400)이 형성될 수 있다. 상기 광 흡수층(400)은 p형 반도체 화합물을 포함한다. 더 자세하게, 상기 광 흡수층(400)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족 계 화합물을 포함한다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(400)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 흡수층(400)의 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1.1eV 내지 1.2eV일 수 있다.
버퍼층(500)은 상기 광 흡수층(400) 상에 배치된다. CIGS 화합물을 광 흡수층(400)으로 갖는 태양전지는 p형 반도체인 CIGS 화합물 박막과 n형 반도체인 투명전극층(500) 박막간에 pn 접합을 형성한다. 하지만 두 물질은 격자상수와 밴드갭 에너지의 차이가 크기 때문에 양호한 접합을 형성하기 위해서는 밴드갭이 두 물질의 중간에 위치하는 버퍼층이 필요하다.
버퍼층(500)을 형성하는 물질로는 CdS, ZnS등이 있고 태양전지의 발전 효율 측면에서 CdS가 상대적으로 우수하다. 상기 버퍼층(500)의 에너지 밴드갭은 2.2eV 내지 2.5eV일 수 있다.
상기 버퍼층(500) 상에 고저항 버퍼층(600)이 배치된다. 상기 고저항 버퍼층(600)은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함한다. 상기 고저항 버퍼층(600)의 에너지 밴드갭은 약 3.1eV 내지 3.3eV이다.
상기 윈도우층(700)은 상기 고저항 버퍼층(600) 상에 배치된다. 상기 윈도우층(700)은 투명하며, 도전층이다. 또한, 상기 윈도우층(700)의 저항은 상기 이면전극층(300)의 저항보다 높다.
상기 윈도우층(700)은 산화물을 포함한다. 예를 들어, 상기 윈도우층(700)은 징크 옥사이드(zinc oxide), 인듐 틴 옥사이드(induim tin oxide;ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(induim zinc oxide;IZO) 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 윈도우층(700)은 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드(Al doped zinc oxide;AZO) 또는 갈륨 도핑된 징크 옥사이드(Ga doped zinc oxide;GZO) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 나노로드 구조의 배리어층(200)이 기판(100)으로부터 광 흡수층(400)으로 확산되는 불순물을 방지하고, 상기 배리어층(200)의 두께가 얇아지므로 생산성이 향상된 태양전지를 제공할 수 있다.
도 3 내지 도 6은 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 단면도들이다. 본 제조방법에 관한 설명은 앞서 설명한 태양전지에 대한 설명을 참고한다. 앞서 설명한 태양전지에 대한 설명은 본 제조방법에 관한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 3을 참조하면, 기판(100) 상에 배리어층(200)이 형성될 수 있다. 상기 기판(100)은 플렉서블할 수 있다.
상기 배리어층(200)은 나노로드 구조를 포함하도록 형성되고, 0.5μm 내지 1μm의 두께로 형성될 수 있다. 상기 나노로드의 각각은 가로의 길이(a)와 세로의 길이(b)의 비가 10≤a/b≤1000이 되도록 형성될 수 있고, 세로의 길이(b)는 10nm 내지 100nm의 범위를 가질 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 나노로드 및 나노와이어의 성장시 반응로의 구조를 나타낸 단면도이다.
아연원료(①)와 기판(③)을 반응로(⑤) 내의 지지대(②) 상에 이격 위치시키고, 상기 아연원료(①)가 휘발하여 가스 상태가 되도록 반응로(⑤) 내부를 300 ~ 600℃로 가열시키고, 반응로 내에 불순물이 함유된 반응가스를 수평방향(④)으로 흘려보내어 아연가스의 일부를 산화아연가스로 변환시키고, 상기 아연가스 또는 산화아연가스를 기판(③) 상에 흡착시켜 확산 및 석출반응을 수행하여 산화아연 나노로드 및 나노와이어 구조를 포함하는 배리어층(200)을 성장한다.
가열온도는 아연의 휘발량을 조절할 수 있는 중요한 요소이며, 가열온도가 높으면 더 많은 아연을 휘발시킬 수 있으나 휘발된 아연가스의 운동에너지를 증가시켜 이동속도 및 이동거리를 증가시킨다. 따라서 가열온도가 증가하면 나노로드 각각의 가로의 길이(a)와 세로의 길이(b)의 비가 증가할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 배리어층(200) 상에 이면전극층(300)이 형성될 수 있다. 상기 이면전극층(300)은 몰리브덴을 사용하여 증착될 수 있다. 상기 이면전극층(300)은 PVD(Physical Vapor Deposition) 또는 도금의 방법으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 기판(100) 및 이면전극층(300) 사이에 확산방지막 등과 같은 추가적인 층이 개재될 수 있다.
다음으로, 상기 이면전극층(300) 상에 광 흡수층(400)이 형성된다. 상기 광 흡수층(400)은 예를 들어, 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄을 동시 또는 구분하여 증발시키면서 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층(400)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(200) 상에 금속 프리커서 막이 형성된다.
이후, 상기 금속 프리커서 막은 셀레니제이션(selenization) 공정에 의해서, 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층(400)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(400)이 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 광 흡수층(400) 상에 황화 카드뮴이 스퍼터링 공정 또는 용액성장법(chemical bath depositon;CBD) 등에 의해서 증착되고, 상기 버퍼층(400)이 형성된다.
이후, 상기 버퍼층(400) 상에 징크 옥사이드가 스퍼터링 공정 등에 의해서 증착되고, 상기 고저항 버퍼층(600)이 형성된다.
상기 버퍼층(400) 및 상기 고저항 버퍼층(600)은 낮은 두께로 증착된다. 예를 들어, 상기 버퍼층(400) 및 상기 고저항 버퍼층(600)의 두께는 약 1㎚ 내지 약 80㎚이다.
도 6을 참조하면, 상기 고저항 버퍼층(600) 상에 윈도우층(700)이 형성된다. 상기 윈도우층(700)은 상기 고저항 버퍼층(600)의 상에 투명한 도전물질이 증착되어 형성된다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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.

Claims (7)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 나노로드 구조의 배리어층;
    상기 배리어층 상에 배치되는 이면전극층;
    상기 이면전극층 상에 배치되는 광 흡수층;
    상기 광 흡수층 상에 배치되는 버퍼층; 및
    상기 버퍼층 상에 배치되는 윈도우층;을 포함하는 태양전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배리어층은 0.5μm 내지 1μm의 두께로 형성되는 태양전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 나노로드 각각은 가로의 길이(a)가 세로의 길이(b)보다 길게 형성되는 태양전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 나노로드 각각은 가로의 길이(a)와 세로의 길이(b)의 비가 10≤a/b≤1000으로 형성되는 태양전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 나노로드 각각의 세로의 길이(b)는 10nm 내지 100nm의 범위로 형성되는 태양전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배리어층은 산화아연을 포함하는 태양전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 SUS(Steel Us Stainless) 또는 금속 박막 기판인 태양전지.
KR1020110032960A 2011-04-08 2011-04-08 태양전지 및 이의 제조방법 KR101154774B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110032960A KR101154774B1 (ko) 2011-04-08 2011-04-08 태양전지 및 이의 제조방법
PCT/KR2012/002658 WO2012138194A2 (en) 2011-04-08 2012-04-06 Solar cell and manufacturing method thereof
US14/110,460 US9735294B2 (en) 2011-04-08 2012-04-06 Solar cell and manufacturing method thereof
EP12767340.8A EP2695200B1 (en) 2011-04-08 2012-04-06 Solar cell
CN201280028352.7A CN103620794B (zh) 2011-04-08 2012-04-06 太阳能电池及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110032960A KR101154774B1 (ko) 2011-04-08 2011-04-08 태양전지 및 이의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101154774B1 true KR101154774B1 (ko) 2012-06-18

Family

ID=46688846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110032960A KR101154774B1 (ko) 2011-04-08 2011-04-08 태양전지 및 이의 제조방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9735294B2 (ko)
EP (1) EP2695200B1 (ko)
KR (1) KR101154774B1 (ko)
CN (1) CN103620794B (ko)
WO (1) WO2012138194A2 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101189340B1 (ko) 2011-10-13 2012-10-09 엘지이노텍 주식회사 태양전지 및 이의 제조방법
KR101327105B1 (ko) 2011-12-09 2013-11-07 엘지이노텍 주식회사 태양전지 및 이의 제조방법

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI436490B (zh) * 2010-09-03 2014-05-01 Univ Tatung 光伏電池結構
CN105449010B (zh) * 2015-11-18 2018-07-31 北京四方创能光电科技有限公司 不锈钢衬底柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池阻挡层制备方法
CN105762232A (zh) * 2016-04-13 2016-07-13 黄广明 一种柔性cigs薄膜太阳电池的制备方法
US10141469B1 (en) * 2016-10-17 2018-11-27 Stc.Unm Radially stacked solar cells based on 2D atomic crystals and methods for their production
CN107994079A (zh) * 2017-08-11 2018-05-04 北京汉能光伏投资有限公司 柔性薄膜电池及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050077680A (ko) * 2004-01-30 2005-08-03 한국과학기술연구원 기상증착법을 이용한 산화아연 나노로드 및 나노와이어의제조방법
US20070000537A1 (en) 2004-09-18 2007-01-04 Craig Leidholm Formation of solar cells with conductive barrier layers and foil substrates
KR20100094501A (ko) * 2007-11-28 2010-08-26 몰레큘러 임프린츠 인코퍼레이티드 나노구조의 유기 태양전지
KR20100098595A (ko) * 2007-10-18 2010-09-08 드리테 파텐트포트폴리오 베타일리궁스게젤샤프트 엠베하 운트 코. 카게 다결정 반도체층을 포함하는 반도체 부품

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004079301A (ja) * 2002-08-14 2004-03-11 Fuji Photo Film Co Ltd 発光素子およびその製造方法
US7374963B2 (en) 2004-03-15 2008-05-20 Solopower, Inc. Technique and apparatus for depositing thin layers of semiconductors for solar cell fabrication
CN101583741B (zh) * 2006-10-19 2011-09-28 索罗能源公司 用于光电薄膜制造的卷至卷电镀
US20080302413A1 (en) * 2007-03-30 2008-12-11 Craig Leidholm Formation of photovoltaic absorber layers on foil substrates
CN101093863A (zh) 2007-06-12 2007-12-26 南开大学 ZnO为电绝缘与杂质阻挡层的薄膜太阳电池及其制备方法
FR2922886B1 (fr) 2007-10-25 2010-10-29 Saint Gobain Substrat verrier revetu de couches a resistivite amelioree.
JP2010282997A (ja) * 2009-06-02 2010-12-16 Seiko Epson Corp 太陽電池、太陽電池の製造方法
BR112012023011A2 (pt) * 2010-03-12 2016-05-31 Sharp Kk dispositivo fotovoltaico e célula solar com película fina de junção múltipla.
KR101325646B1 (ko) * 2010-09-16 2013-11-20 한국전자통신연구원 태양전지 및 그 형성방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050077680A (ko) * 2004-01-30 2005-08-03 한국과학기술연구원 기상증착법을 이용한 산화아연 나노로드 및 나노와이어의제조방법
US20070000537A1 (en) 2004-09-18 2007-01-04 Craig Leidholm Formation of solar cells with conductive barrier layers and foil substrates
KR20100098595A (ko) * 2007-10-18 2010-09-08 드리테 파텐트포트폴리오 베타일리궁스게젤샤프트 엠베하 운트 코. 카게 다결정 반도체층을 포함하는 반도체 부품
KR20100094501A (ko) * 2007-11-28 2010-08-26 몰레큘러 임프린츠 인코퍼레이티드 나노구조의 유기 태양전지

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101189340B1 (ko) 2011-10-13 2012-10-09 엘지이노텍 주식회사 태양전지 및 이의 제조방법
KR101327105B1 (ko) 2011-12-09 2013-11-07 엘지이노텍 주식회사 태양전지 및 이의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
US9735294B2 (en) 2017-08-15
WO2012138194A2 (en) 2012-10-11
EP2695200A4 (en) 2014-12-17
EP2695200B1 (en) 2019-02-27
CN103620794B (zh) 2016-10-12
EP2695200A2 (en) 2014-02-12
US20140026958A1 (en) 2014-01-30
WO2012138194A3 (en) 2013-01-10
CN103620794A (zh) 2014-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101154774B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR20110023007A (ko) 박막 태양 전지 및 이의 제조방법
KR20140109530A (ko) 박막 태양전지
US9691927B2 (en) Solar cell apparatus and method of fabricating the same
KR101012847B1 (ko) ＺｎＯ 나노막대를 이용한 화합물 태양전지의 제조방법 및 이에 의한 화합물 태양전지
KR101283183B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101219835B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
CN103339741B (zh) 太阳能电池设备及其制造方法
KR101189415B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101180998B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR20110060412A (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101765924B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101305603B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101846337B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101327010B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101273093B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101372026B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101382943B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101305845B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101428147B1 (ko) 태양광 발전장치 및 이의 제조방법
KR20130074701A (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR20120085104A (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR20120090395A (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR20130051218A (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR20120087043A (ko) 태양전지 및 이의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150506

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160504

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170512

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee