KR101173380B1 - 태양광 발전장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

태양광 발전장치 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

태양광 발전장치 및 이의 제조방법이 개시된다. 태양광 발전장치는 기판; 상기 기판 상에 제 1 비투과 영역을 정의하며 배치되고, 섬 형상을 가지는 제 1 태양전지; 상기 기판 상에 제 2 비투과 영역을 정의하며 배치되고, 섬 형상을 가지는 제 2 태양전지; 및 상기 제 1 비투과 영역 및 상기 제 2 비투과 영역 사이의 투과 영역에 배치되며, 상기 제 1 태양전지 및 상기 제 2 태양전지를 연결하는 투명 연결 전극을 포함한다.

Description

태양광 발전장치 및 이의 제조방법{SOLAR CELL APPARATUS AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
실시예는 태양광 발전장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 에너지의 수요가 증가함에 따라서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양광 발전장치에 대한 개발이 진행되고 있다.
특히, 유리기판, 금속 후면 전극층, p형 CIGS계 광 흡수층, 버퍼층 고저항 버퍼층, n형 윈도우층 등을 포함하는 기판 구조의 pn 헤테로 접합 장치인 CIGS계 태양광 발전장치가 널리 사용되고 있다.
또한, 이러한 태양광 발전장치가 상업용 건물 등과 같은 다양한 건물의 외벽에 적용될 수 있도록, 다양한 연구가 진행 중이다.
실시예는 향상된 외관을 가지고, 다양한 외관을 구현할 수 있는 태양광 발전장치를 제공하고자 한다. 특히, 실시예는 이와 같은 태양광 발전장치를 용이하게 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 태양광 발전장치는 기판; 상기 기판 상에 제 1 비투과 영역을 정의하며 배치되고, 섬 형상을 가지는 제 1 태양전지; 상기 기판 상에 제 2 비투과 영역을 정의하며 배치되고, 섬 형상을 가지는 제 2 태양전지; 및 상기 제 1 비투과 영역 및 상기 제 2 비투과 영역 사이의 투과 영역에 배치되며, 상기 제 1 태양전지 및 상기 제 2 태양전지를 연결하는 투명 연결 전극을 포함한다.
일 실시예에 따른 태양광 발전장치는 기판; 상기 기판 상에 다수 개의 비투과 영역들을 정의하며 배치되고, 섬 형상을 가지는 다수 개의 태양전지들; 및 상기 비투과 영역들을 둘러싸는 투과 영역에 배치되고, 상기 태양전지들을 각각 연결하는 다수 개의 투명 연결 전극들을 포함한다.
일 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법은 기판 상에 제 1 마스크를 사용하여 다수 개의 이면전극들을 형성하는 단계; 상기 제 1 마스크를 상기 기판에 대하여 상대 이동시키는 단계; 상기 제 1 마스크를 사용하여, 상기 이면전극들 상에 다수 개의 광 흡수층들을 형성하는 단계; 상기 이면전극들 상에 각각 배치되는 다수 개의 윈도우들을 형성하는 단계; 및 각각의 윈도우로부터 연장되고, 각각의 이면전극에 연결되는 다수 개의 투명 연결 전극들을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는 섬 형상을 가지는 다수 개의 태양전지들을 포함한다. 또한, 각각의 태양전지는 투명 연결 전극에 의해서 연결된다. 이에 따라서, 태양전지들이 배치되는 영역은 비투과 영역이 되고, 이외의 영역은 광이 투과되는 투과 영역으로 정의된다.
이때, 태양전지들은 섬 형상을 가지기 때문에, 기판 상에 원하는 위치에 태양전지들이 배치될 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 태양전지들의 배치에 따라서, 다양한 외관을 구현할 수 있다.
특히, 태양전지들이 허니 콤(honeycomb) 구조로 배치되는 경우, 실시예에 따른 태양광 발전장치가 창호 등으로 사용될 때, 외부의 풍경이 효율적으로 내부에 보여질 수 있다.
즉, 허니 콤 구조가 시인성을 향상 시킬 수 있다. 이에 따라서, 태양전지들이 허니 콤 구조로 배치될 때, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 투과 영역의 투과 효과를 극대화시킬 수 있다.
또한 하나의 마스크를 사용하여, 이면전극들 및 광 흡수층들이 형성된다. 이에 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 용이하게 형성될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 태양전지 패널을 도시한 도면이다.
도 2는 제 1 태양전지 및 제 2 태양전지를 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 7은 실시예에 따른 태양전지 패널을 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.
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 태양전지 패널을 도시한 도면이다. 도 2는 제 1 태양전지 및 제 2 태양전지를 도시한 평면도이다. 도 3은 도 2에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 태양전지 패널은 지지기판(100), 다수 개의 태양전지들(C1, C2...) 및 다수 개의 투명 연결 전극들(700)을 포함한다.
상기 지지기판(100)은 상기 태양전지들(C1, C2...) 및 상기 투명 연결 전극들(700)을 지지한다. 상기 지지기판(100)은 플레이트 형상을 가지며, 리지드(rigid)하거나, 플렉서블(flexible) 할 수 있다.
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 투명하다.
상기 지지기판(100)에는 다수 개의 비투과 영역들(NA1, NA2...) 및 투과 영역(TA)이 정의된다. 즉, 상기 지지기판(100)은 상기 비투과 영역들(NA1, NA2...) 및 상기 투과 영역(TA)을 포함한다.
상기 비투과 영역들(NA1, NA2...)은 섬(island) 형상을 가진다. 즉, 상기 비투과 영역들(NA1, NA2...)은 도트(dot) 형상을 가질 수 있다. 더 자세하게, 상기 비투과 영역들(NA1, NA2...)은 상기 태양전지들(C1, C2...)에 대응되는 형상을 가진다.
상기 투과 영역(TA)은 상기 비투과 영역들(NA1, NA2...)의 주위에 정의된다. 즉, 상기 투과 영역(TA)은 상기 비투과 영역들(NA1, NA2...)의 주위를 둘러싼다.
상기 태양전지들(C1, C2...)은 상기 지지기판(100) 상에 배치된다. 상기 태양전지들(C1, C2...)은 서로 소정의 간격으로 이격될 수 있다. 상기 태양전지들(C1, C2...)은 각각 상기 비투과 영역들(NA1, NA2...)에 배치된다.
상기 태양전지들(C1, C2...)에 의해서, 상기 비투과 영역들(NA1, NA2...)이 정의된다. 즉, 상기 태양전지들(C1, C2...)이 상기 지지기판(100)상에 배치됨에 따라서, 상기 태양전지들(C1, C2...)은 입사되는 태양광을 흡수하고, 상기 지지기판(100)을 통과하지 못하도록 차단한다. 이에 따라서, 상기 태양전지들(C1, C2...)이 배치되는 영역들은 실시예에 따른 태양전지 패널의 비투과 영역들(NA1, NA2...)을 정의한다.
상기 태양전지들(C1, C2...)은 평면에서 보았을 때, 섬 형상을 가진다. 즉, 상기 태양전지들(C1, C2...)은 도트 형상을 가진다. 더 자세하게, 상기 태양전지들(C1, C2...)은 원 형상 또는 타원 형상을 가질 수 있다. 더 자세하게, 상기 태양전지들(C1, C2...)은 오각형 이상의 다각형 형상을 가질 수 있다. 상기 태양전지들(C1, C2...)은 육각형 형상을 가질 수 있다.
상기 태양전지들(C1, C2...)은 허니 콤(honeycomb) 구조로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 태양전지들(C1, C2...)은 다수 개의 열들(R1, R2...)로 열을 지어 배치될 수 있다. 이때, 서로 인접하는 열들의 태양전지들은 서로 어긋나도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 열(R1)의 태양전지들(C1, C2...)은 제 2 열(R2)의 태양전지들(C6, C7...)과 서로 번갈아 배치될 수 있다. 마찬가지로, 상기 제 2 열(R2)의 태양전지들(C6, C7...)은 제 3 열(R3)의 태양전지들(C11, C12...)과 서로 번갈아 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 3 열(R3)의 태양전지들(C11, C12...)은 제 4 열(R4)의 태양전지들(C16, C17...)과 서로 번갈아 배치될 수 있다.
또한, 동일한 열의 태양전지들은 서로 직렬로 연결될 수 있다. 서로 다른 열의 태양전지들은 서로 병렬 및/또는 직렬로 연결될 수 있다.
또한, 각각의 열(R1, R2...)의 양 끝단의 태양전지들은 버스 바 또는 연결 배선(900) 등에 연결될 수 있다. 상기 버스 바 또는 연결 배선(900) 등에 의해서 서로 다른 열의 태양전지들이 서로 병렬 및/또는 직렬로 연결될 수 있다.
이때, 상기 연결 배선(900)은 상기 태양전지들(C1, C2...)의 윈도우(610, 620...)와 같은 물질로 형성될 수 있다. 즉, 상기 연결 배선(900)은 상기 태양전지들(C1, C2...)의 윈도우(610, 620...)가 형성될 때, 동시에 형성될 수 있다.
상기 태양전지들(C1, C2...)은 특정의 문자 또는 이미지를 구현할 수 있다. 즉, 상기 태양전지들(C1, C2...)에 의해서, 특정의 문자 또는 이미지가 표시될 수 있다. 특히, 상기 태양전지들(C1, C2...)은 섬 형상을 가지기 때문에, 효율적으로 문자 또는 이미지를 표시할 수 있다.
상기 태양전지들(C1, C2...)은 태양광을 입사받아 전기에너지로 변환시킨다. 예를 들어, 상기 태양전지들(C1, C2...)은 실리콘계 태양전지, CIGS계 태양전지와 같은 반도체 화합물계 태양전지 및 염료 감응 태양전지일 수 있다.
상기 각각의 태양전지(C1, C2...)는 이면전극(210, 220...), 광 흡수층(310, 320...), 버퍼(410, 420...), 고저항 버퍼(510, 520...) 및 윈도우(610, 620...)를 포함할 수 있다.
상기 이면전극(210, 220...)은 상기 지지기판(100) 상에 배치된다. 상기 이면전극(210, 220...)은 도전층이며, 상기 이면전극(210, 220...)으로 사용되는 물질의 예로서는 몰리브덴(Mo) 등을 들 수 있다.
상기 이면전극(210, 220...)은 상기 광 흡수층(310, 320...), 상기 버퍼(410, 420...) 및 상기 고저항 버퍼(510, 520...)와 실질적으로 동일한 평면 형상을 가진다. 상기 이면전극(210, 220...)의 평면 형상은 상기 광 흡수층(310, 320...), 상기 버퍼(410, 420...) 및 상기 고저항 버퍼(510, 520...)의 평면 형상에 대응된다.
상기 광 흡수층(310, 320...)은 상기 이면전극(210, 220...) 상에 배치된다. 상기 광 흡수층(310, 320...)은 상기 이면전극(210, 220...)의 상면을 덮는다. 이때, 상기 광 흡수층(310, 320...)은 상기 이면전극(210, 220...)과 일부 중첩되도록 배치된다.
즉, 상기 광 흡수층(310, 320...)은 상기 이면전극(210, 220...)의 상면의 일부(211, 221...)를 노출시키도록 상기 이면전극(210, 220...)층을 덮는다. 이에 따라서, 상기 이면전극(210, 220...)의 상면의 일부(211, 221...)가 노출된다. 즉, 상기 이면전극(210, 220...)의 일부(211, 221...)는 상기 광 흡수층(310, 320...)의 측면에 대하여 측방으로 돌출된다. 또한, 상기 광 흡수층(310, 320...)의 상기 이면전극(210, 220...)의 일 측면을 덮는다.
상기 광 흡수층(310, 320...)는 상기 윈도우(610, 620...)를 통하여 입사되는 태양광을 흡수한다. 상기 광 흡수층(310, 320...)는 예를 들어, 상기 광 흡수층(310, 320...)는 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족 계 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(310, 320...)는 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(310, 320...)의 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1eV 내지 1.8eV일 수 있다.
상기 버퍼(410, 420...)는 상기 광 흡수층(310, 320...) 상에 배치된다. 상기 버퍼(410, 420...)는 황화 카드뮴(CdS)를 포함하며, 상기 버퍼(410, 420...)의 에너지 밴드갭은 약 2.2eV 내지 2.4eV이다.
상기 고저항 버퍼(510, 520...)는 상기 버퍼(410, 420...) 상에 배치된다. 또한, 상기 고저항 버퍼(510, 520...)는 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함한다. 상기 고저항 버퍼(510, 520...)의 에너지 밴드갭은 약 3.1eV 내지 3.3eV이다.
상기 윈도우(610, 620...)은 상기 고저항 버퍼(510, 520...) 상에 배치된다. 상기 윈도우(610, 620...)은 투명하며, 도전층이다. 또한, 상기 윈도우(610, 620...)의 저항은 상기 이면전극(210, 220...)의 저항보다 높다.
상기 윈도우(610, 620...)은 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드(Al doped zinc oxide;AZO) 또는 갈륨 도핑된 징크 옥사이드(Ga doped zinc oxide;GZO) 등을 포함할 수 있다. 상기 윈도우(610, 620...)의 두께는 약 800㎚ 내지 약 1200㎚일 수 있다.
상기 이면전극(210, 220...), 상기 광 흡수층(310, 320...), 상기 버퍼(410, 420...) 및 상기 고저항 버퍼(510, 520...)는 실질적으로 동일한 면적을 가질 수 있다.
이에 따라서, 상기 광 흡수층(310, 320...)는 상기 이면전극(210, 220...) 상에 계단 형상을 형성하며 적층될 수 있다. 즉, 상기 광 흡수층(310, 320...)는 상기 이면전극(210, 220...)과 단차를 형성할 수 있다. 상기 버퍼(410, 420...) 및 상기 고저항 버퍼(510, 520...)는 상기 광 흡수층(310, 320...)과 단차를 형성하지 않는다. 즉, 상기 광 흡수층(310, 320...), 상기 버퍼(410, 420...) 및 상기 고저항 버퍼(510, 520...)의 외곽은 서로 실질적으로 일치할 수 있다.
또한, 상기 윈도우(610, 620...)는 상기 광 흡수층(310, 320...) 상에 계단 형상을 형성하며 적층될 수 있다. 즉, 상기 윈도우(610, 620...)는 상기 광 흡수층(310, 320...)과 단차를 형성할 수 있다.
상기 투명 연결 전극들(700)은 상기 태양전지들(C1, C2...)을 서로 연결한다. 상기 투명 연결 전극들(700)은 상기 태양전지들(C1, C2...) 사이에 각각 배치된다. 상기 투명 연결 전극들(700)은 상기 비투과 영역들(NA1, NA2...) 사이에 배치된다. 즉, 상기 투명 연결 전극들(700)은 상기 투과 영역(TA)에 배치된다.
상기 투명 연결 전극들(700)은 투명하며 도전체이다. 상기 투명 연결 전극들(700)은 상기 윈도우(610, 620...)와 동일한 물질로 형성될 수 있다. 더 자세하게, 상기 투명 연결 전극들(700)은 각각의 태양전지(C1, C2...)의 윈도우(610, 620...)와 일체로 형성될 수 있다. 상기 투명 연결 전극들(700)은 상기 윈도우(610, 620...)와 동시에 형성될 수 있다.
상기 투명 연결 전극들(700)은 서로 인접하는 태양전지들(C1, C2...)을 연결한다. 더 자세하게, 상기 투명 연결 전극(700)은 하나의 태양전지의 윈도우로부터 연장되어, 인접하는 태양전지의 이면전극에 직접 접촉에 의해서 접속된다.
도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 지지기판(100) 상에 제 1 이면전극(210), 제 1 광 흡수층(310), 제 1 버퍼(410), 제 1 고저항 버퍼(510) 및 제 1 윈도우(610)가 차례로 적층되어, 제 1 태양전지(C1)가 형성된다.
이때, 상기 제 1 이면전극(210), 상기 제 1 광 흡수층(310) 및 상기 제 1 윈도우(610)는 계단 형상으로 적층되어, 상기 제 1 이면전극(210)의 상면의 일부(311)가 노출된다. 또한, 상기 제 1 광 흡수층(310)은 상기 제 1 이면전극(210)의 일 측면을 덮는다.
상기 제 1 태양전지(C1)에 의해서 제 1 비투과 영역(NA1)이 정의된다. 더 자세하게, 상기 제 1 이면전극(210) 및 상기 제 1 광 흡수층(310)에 의해서, 상기 제 1 비투과 영역(NA1)이 정의된다.
상기 지지기판(100) 상에 상기 제 1 태양전지(C1) 옆에, 제 2 이면전극(220), 제 2 광 흡수층(320), 제 2 버퍼(420), 제 2 고저항 버퍼(520) 및 제 2 윈도우(620)가 차례로 적층되어, 제 2 태양전지(C2)가 형성된다.
이때, 상기 제 2 이면전극(220), 상기 제 2 광 흡수층(320) 및 상기 제 2 윈도우(620)는 계단 형상으로 적층되어, 상기 제 2 이면전극(220)의 상면의 일부(221)가 노출된다. 또한, 상기 제 2 광 흡수층(320)은 상기 제 2 이면전극(220)의 일 측면을 덮는다.
상기 제 2 태양전극에 의해서 제 2 비투과 영역(NA2)이 정의된다. 더 자세하게, 상기 제 2 이면전극(220) 및 상기 제 2 광 흡수층(320)에 의해서, 상기 제 2 비투과 영역(NA2)이 정의된다.
상기 제 1 태양전지(C1) 및 상기 제 2 태양전지(C2) 사이에 하나의 투명 연결 전극(700)이 배치된다. 즉, 상기 제 1 비투과 영역(NA1) 및 상기 제 2 비투과 영역(NA2) 사이의 투과 영역(TA)에 상기 투명 연결 전극(700)이 배치된다.
상기 투명 연결 전극(700)은 상기 제 1 윈도우(610)와 일체로 형성된다. 상기 투명 연결 전극(700)은 상기 제 1 윈도우(610)로부터 상기 제 2 태양전지(C2)를 향하여 연장된다. 상기 투명 연결 전극(700)은 상기 제 2 이면전극(220)에 접속된다. 더 자세하게, 상기 투명 연결 전극(700)은 상기 제 2 이면전극(220)의 상면에 직접 접촉된다. 더 자세하게, 상기 투명 연결 전극(700)은 상기 제 2 이면전극(220)의 상면 중 노출된 부분(221)에 직접 접촉한다.
이에 따라서, 상기 투명 연결 전극(700)에 의해서, 상기 제 1 태양전지(C1) 및 상기 제 2 태양전지(C2)는 서로 직렬로 연결된다.
실시예에 따른 태양전지 패널은 상기 비투과 영역들(NA1, NA2...) 및 상기 투과 영역(TA)을 포함한다. 이에 따라서, 실시예에 따른 태양전지 패널은 건물의 창호 등에 사용될 수 있다.
상기 태양전지들(C1, C2...)은 섬 형상을 가지기 때문에, 상기 지지기판(100) 상에 원하는 위치에 상기 태양전지들(C1, C2...)이 배치될 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 태양전지 패널은 상기 태양전지들(C1, C2...)의 배치에 따라서, 다양한 외관을 구현할 수 있다.
특히, 상기 태양전지들(C1, C2...)이 허니 콤(honeycomb) 구조로 배치되는 경우, 실시예에 따른 태양전지 패널이 창호 등으로 사용될 때, 외부의 풍경이 효율적으로 내부에 보여질 수 있다.
즉, 상기 허니 콤 구조가 시인성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라서, 상기 태양전지들(C1, C2...)이 상기 허니 콤 구조로 배치될 때, 실시예에 따른 태양전지 패널은 상기 투과 영역(TA) 작은 면적으로 형성될 때에도 투과 효과를 극대화시킬 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양전지 패널은 향상된 시인성 및 향상된 광-전 변환 효율을 가질 수 있다.
도 4 내지 도 7은 실시예에 따른 태양전지 패널을 제조하는 과정을 도시한 도면들이다. 본 제조 방법에 대한 설명에, 앞서 설명한 태양전지 패널에 대한 설명이 본질적으로 결합될 수 있다.
도 4를 참조하면, 지지기판(100) 상에 제 1 마스크(810)가 배치되고, 상기 제 1 마스크(810)를 통하여, 다수 개의 이면전극들(210, 220...)이 형성된다. 상기 제 1 마스크(810)는 상기 이면전극들(210, 220...)을 섬 형상으로 형성하기 위한 다수 개의 제 1 노출홀들(E1)을 포함한다.
상기 이면전극들(210, 220...)은 스퍼터링 등과 같은 진공 증착 공정에 의해서, 상기 지지기판(100) 상에 몰리브덴이 증착되어 형성될 수 있다. 즉, 상기 몰리브덴은 상기 제 1 노출홀들(E1)에 대응되는 부분에만 증착되어, 상기 이면전극들(210, 220...)이 형성된다.
도 5를 참조하면, 상기 제 1 마스크(810)는 상기 지지기판(100)에 대하여, 상대 이동한다. 상기 제 1 노출홀들(E1)이 상기 이면전극들(210, 220...)에 어긋나도록 상기 제 1 마스크(810)가 이동된다. 이에 따라서, 상기 제 1 노출홀들(E1)은 상기 이면전극들(210, 220...)과 일부 중첩된다.
도 6을 참조하면, 상기 이면전극들(210, 220...) 상에 각각 광 흡수층들(310, 320...), 버퍼들(410, 420...) 및 고저항 버퍼들(510, 520...)이 차례로 형성된다. 상기 광 흡수층들(310, 320...), 상기 버퍼들(410, 420...) 및 상기 고저항 버퍼들(510, 520...)은 상기 제 1 마스크(810)를 통하여 형성된다. 더 자세하게, 상기 광 흡수층들(310, 320...), 상기 버퍼들(410, 420...) 및 상기 고저항 버퍼들(510, 520...)은 상기 제 1 노출홀들(E1)에 대응하는 부분에만 형성된다.
상기 광 흡수층들(310, 320...)은 스퍼터링 공정 또는 증발법 등에 의해서 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 광 흡수층들(310, 320...)을 형성하기 위해서 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄을 동시 또는 구분하여 증발시키면서 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 반도체 화합물을 증착하는 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 이면전극들(210, 220...) 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 흡수층들을 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 흡수층들이 형성될 수 있다.
이후, 황화 카드뮴이 스퍼터링 공정 또는 용액성장법(chemical bath depositon;CBD) 등에 의해서 증착되고, 상기 버퍼들(410, 420...)이 형성된다.
이후, 상기 버퍼들(410, 420...) 상에 상기 제 1 마스크(810)를 통하여 징크 옥사이드가 스퍼터링 공정 등에 의해서 증착되고, 상기 고저항 버퍼들(510, 520...)이 형성된다.
상기 버퍼들(410, 420...) 및 상기 고저항 버퍼들(510, 520...)은 낮은 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 버퍼들(410, 420...) 및 상기 고저항 버퍼들(510, 520...)의 두께는 약 1㎚ 내지 약 80㎚이다.
도 7을 참조하면, 상기 고저항 버퍼들(510, 520...)이 형성된 지지기판(100) 상에 제 2 마스크(820)가 배치된다. 상기 제 2 마스크(820)를 통하여, 상기 고저항 버퍼들(510, 520...) 상에, 상기 지지기판(100) 상에 및 상기 이면전극들(210, 220...) 상에 다수 개의 윈도우들(610, 620...) 및 다수 개의 투명 연결 전극들(700)이 형성된다.
더 자세하게, 상기 제 2 마스크(820)는 상기 고저항 버퍼들(510, 520...)의 상면, 상기 지지기판(100)의 상면 및 상기 이면전극들(210, 220...)의 노출된 상면을 노출하는 제 2 노출홀들(E2)을 포함한다.
상기 제 2 노출홀들(E2)을 통하여, 상기 고저항 버퍼들(510, 520...)의 상면, 상기 지지기판(100)의 상면 및 상기 이면전극들(210, 220...)의 노출된 상면에 투명한 도전물질이 증착되어, 상기 윈도우들(610, 620...) 및 상기 투명 연결 전극들(700)이 형성된다.
이후, 상기 제 2 마스크(820)는 제거되고, 실시예에 따른 태양전지 패널이 형성된다.
실시예에 따른 태양전지 패널은 상기 제 1 마스크(810) 및 상기 제 2 마스크(820)를 사용하여 형성된다. 이에 따라서, 실시예에 따른 태양전지 패널을 형성하기 위해서, 기계적인 스크라이빙 공정 등과 같은 기계적인 패터닝 공정이 진행되지 않는다. 따라서, 상기 이면전극들(210, 220...)의 일부가 상기 지지기판(100)으로부터 들뜨는 버(burr)가 발생되지 않는다.
또한, 실시예에 따른 태양전지 패널은 두 개의 마스크들만이 사용되어, 형성될 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 태양전지 패널은 용이하게 형성될 수 있다.
실시예에 따른 태양전지 패널은 넓게는 태양광 발전장치이다. 따라서, 본 실시예는 다양한 태양광 발전장치에 적용될 수 있다.
또한, 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 (17)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 제 1 비투과 영역을 정의하며 배치되는 제 1 태양전지;
    상기 기판 상에 제 2 비투과 영역을 정의하며 배치되는 제 2 태양전지; 및
    상기 제 1 비투과 영역 및 상기 제 2 비투과 영역 사이의 투과 영역에 배치되며, 상기 제 1 태양전지 및 상기 제 2 태양전지를 연결하는 투명 연결 전극을 포함하고,
    상기 제 1 태양전지는
    상기 기판 상에 배치되는 제 1 이면전극;
    상기 제 1 이면전극 상에 일부 중첩되도록 배치되고, 상기 제 1 이면전극과 동일한 평면 형상을 가지는 제 1 광 흡수층; 및
    상기 제 1 광 흡수층 상에 일부 중첩되고, 상기 투명 연결 전극과 연결되는 제 1 윈도우를 포함하는 태양광 발전장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 태양전지는
    상기 기판 상에 배치되는 제 2 이면전극;
    상기 제 2 이면전극 상에 일부 중첩되도록 배치되고, 상기 제 2 이면전극과 동일한 평면 형상을 가지는 제 2 광 흡수층; 및
    상기 제 2 광 흡수층 상에 일부 중첩되도록 배치되는 제 2 윈도우를 포함하고,
    상기 투명 연결 전극은 상기 제 1 윈도우와 일체로 형성되고, 상기 제 2 이면전극에 접속되는 태양광 발전장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 광 흡수층은 상기 제 1 이면전극층의 일 측면을 덮고,
    상기 제 2 광 흡수층은 상기 제 2 이면전극층의 일 측면을 덮는 태양광 발전장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 태양전지는 원 형상 또는 타원 형상을 가지는 태양광 발전장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 태양전지는 오각형 이상의 다각형 형상을 가지는 태양광 발전장치.
  8. 기판;
    상기 기판 상에 다수 개의 비투과 영역들을 정의하며 배치되는 다수 개의 태양전지들; 및
    상기 비투과 영역들을 둘러싸는 투과 영역에 배치되고, 상기 태양전지들을 각각 연결하는 다수 개의 투명 연결 전극들을 포함하고,
    상기 태양전지들은
    상기 기판 상에 배치되는 이면전극;
    상기 이면전극 상에 일부 중첩되도록 배치되고, 상기 이면전극과 동일한 평면 형상을 가지는 광 흡수층; 및
    상기 광 흡수층 상에 일부 중첩되고, 상기 투명 연결 전극들과 연결되는 윈도우를 포함하는 태양광 발전장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 태양전지들은 허니콤 구조로 배치되는 태양광 발전장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 태양전지들은 원 형상 또는 타원 형상을 가지는 태양광 발전장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 태양전지들은 오각형 이상의 다각형 형상을 가지는 태양광 발전장치.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 태양전지들은
    제 1 열로 배치되는 제 1 태양전지들; 및
    상기 제 1 열에 인접하는 제 2 열로 배치되는 제 2 태양전지들을 포함하고,
    상기 제 1 태양전지들 및 상기 제 2 태양전지들은 서로 번갈아 배치되는 태양광 발전장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 태양전지들은 서로 직렬로 연결되고,
    상기 제 2 태양전지들은 서로 직렬로 연결되고,
    상기 제 1 태양전지들 및 상기 제 2 태양전지들은 병렬로 연결되는 태양광 발전장치.
  14. 기판 상에 제 1 마스크를 사용하여 다수 개의 이면전극들을 형성하는 단계;
    상기 제 1 마스크를 상기 기판에 대하여 상대 이동시키는 단계;
    상기 제 1 마스크를 사용하여, 상기 이면전극들 상에 다수 개의 광 흡수층들을 형성하는 단계;
    상기 이면전극들 상에 각각 배치되는 다수 개의 윈도우들을 형성하는 단계; 및
    각각의 윈도우로부터 연장되고, 각각의 이면전극에 연결되는 다수 개의 투명 연결 전극들을 형성하는 단계를 포함하는 태양광 발전장치의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 윈도우들 및 상기 투명 연결 전극들은 동시에 형성되는 태양광 발전장치의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 윈도우들 및 상기 투명 연결 전극들은 각각의 이면전극의 일부 및 각각의 광 흡수층의 일부를 노출시키는 제 2 마스크를 통하여 형성되는 태양광 발전장치의 제조방법.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 이면전극들 및 상기 광 흡수층들은 원 형상, 타원 형상 또는 오각형 이상의 다각형 형상을 가지는 태양광 발전장치의 제조방법.
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