KR101188122B1 - 직렬연결 구조의 박막형 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 상부에 소정의 제 1분리부에 의해 이격되는 복수 개의 단위 후면전극을 형성하는 단계; 상기 단위 후면전극 상부에 하면 전구체를 형성하고, 상기 하면 전구체 상부에 상면 전구체를 형성하는 단계; 상기 상면 전구체의 일부를 개질하여 도전 성질을 갖는 제 1콘택부를 형성하는 단계; 상기 상면 전구체 및 상기 하면 전구체에 열처리공정을 진행하여 광흡수층을 형성함과 더불어, 상기 제 1콘택부 하부에 도전 성질을 갖는 제 2 콘택부를 형성하는 단계; 상기 광흡수층 상부에 버퍼층을 형성하는 단계; 및 상기 제 1콘택부 및 상기 제 2콘택부를 통해 상기 단위 후면전극과 연결되며, 소정의 제 2분리부에 의해 이격되는 복수 개의 단위 상면전극을 상기 버퍼층 상부에 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 직렬연결 구조의 박막형 태양전지의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 박막형 태양전지에 관한 것으로서,
본 발명에 따르면, 전구체를 도전 성질을 갖도록 개질하여 상하면전극을 전기적으로 연결되게 함으로서, 종래에 상,하면전극을 연결하기 위해 광흡수층 및 버퍼층을 패터닝하는 레이저 스크라이빙 공정을 생략하고, 레이저 스크라이빙 공정횟수 감소로 인해 기판 오염 감소 및 세척공정 생략으로 인한 품질향상 및 생산성 향상의 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 전구체를 도전 성질을 갖도록 개질하여 상하면전극을 전기적으로 연결되게 함으로서, 종래에 상,하면전극을 연결하기 위해 광흡수층 및 버퍼층을 패터닝하는 레이저 스크라이빙 공정을 생략하고, 레이저 스크라이빙 공정횟수 감소로 인해 기판 오염 감소 및 세척공정 생략으로 인한 품질향상 및 생산성 향상의 장점이 있다.
Description
본 발명은 박막형 태양전지에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 복수 개의 단위셀을 효율적으로 직렬 연결하는 구조를 갖는 직렬연결 구조의 박막형 태양전지에 관한 것이다.
태양전지(Solar Cell)는 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치이다. 태양전지는 시계나 계산기 등 휴대용 전자기기의 전원으로부터 넓은 개활지에 설치된 산업용 발전설비까지 폭넓게 이용된다. 또한, 최근 친환경 대체 에너지의 필요성이 증가함에 따라 태양전지에 대한 관심에 고조되고 있다.
태양전지의 구조 및 원리를 간단히 설명하면, 태양전지는 P(positive)형 반도체와 N(nagative)형 반도체를 접합시킨 PN접합 구조를 하고 있으며, 이러한 태양전지에 태양광이 입사되면, 입사된 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 상기 반도체 내에서 정공(hole) 및 전자(electron)가 발생하고, 이때, PN접합에서 발생한 전기장에 의해서 상기 정공은 P형 반도체 쪽으로 이동하고 상기 전자는 N형 반도체쪽으로 이동하게 되어 전위가 발생된다. 단위셀은 전기를 일으키는 최소 단위를 말하며, 단위셀을 직병렬로 연결하여 태양전지 모듈을 구성한다.
이와 같은 태양전지는 기판형 태양전지와 박막형 태양전지로 구분할 수 있다.
상기 기판형 태양전지는 실리콘과 같은 반도체물질 자체를 기판으로 이용하여 태양전지를 제조한 것이고, 상기 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체층을 형성하여 태양전지를 제조한 것이다.
한편, 상기 기판형 태양전지는 상기 박막형 태양전지에 비하여 효율이 다소 우수하기는 하지만, 공정상 두께를 최소화하는데 한계가 있고 고가의 반도체 기판을 이용하기 때문에 제조비용이 상승되는 단점이 있다.
박막형 태양전지는 Si 박막형 태양전지와 화합물 박막형 태양전지로 나뉘며, 그 중 화합물 박막형 태양전지는 Ⅱ-Ⅵ형, CIGS형, CdTe형 등으로 분류할 수 있다.
그 중에서 CIGS 박막형 태양전지는 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se)의 4가지 원소가 합쳐져서 구성되는 화합물을 이용한 것으로 빛 에너지를 전기 에너지로 전환시켜주는 PN 혼합구조를 박막형으로 구현한 것이다.
CIGS 박막형 태양전지는 도 1에서 알 수 있듯이, 기판(10), 후면전극(12), 광흡수층(14), 버퍼층(16), 및 상면전극(18)을 포함한다.
상기 박막형 태양전지는 상기 기판형 태양전지에 비하여 효율이 다소 떨어지기는 하지만, 얇은 두께로 제조가 가능하고 저가의 재료를 이용할 수 있어 제조비용이 감소되는 장점이 있어 대량생산에 적합하다.
한편, 기판이 대면적화됨에 따라 전극의 저항 증가로 인해서 전력손실이 커지게 되는 문제가 발생한다.
따라서, 박막형 태양전지를 복수 개의 단위셀로 나누고 복수 개의 단위셀을 직렬로 연결하는 구조로 형성함으로써 전력손실을 최소화하는 방법이 고안되었다.
이하, 도면을 참조로 종래 복수 개의 단위셀이 직렬로 연결된 구조를 갖는 박막형 태양전지의 제조방법에 대해서 설명하기로 한다.
도 2a 내지 도 2g는 종래 복수 개의 단위셀이 직렬로 연결된 구조를 갖는 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
우선, 도 2a에서 알 수 있듯이, 기판(10) 상에 몰리브덴(Mo)과 같은 물질을 이용하여 후면전극층(12a)을 형성한다.
다음, 도 2b에서 알 수 있듯이, 상기 후면전극층(12a)을 패터닝하여 단위 후면전극(12)을 형성한다(P1 공정). 상기 후면전극층(12a)의 패터닝 공정은 레이저 스크라이빙(Laser Scribing) 공정 등을 이용하여 수행한다.
다음, 도 2c에서 알 수 있듯이, 상기 기판(10) 전면에 광흡수층(14)을 형성한다. 상기 광흡수층(14)은 CIGS 박막형 태양전지의 경우를 예로 들면 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se)의 물질을 이용하여 형성할 수 있다.
다음, 도 2d에서 알 수 있듯이, 상기 광흡수층(14) 전면에 버퍼층(16)을 형성한다. 상기 버퍼층(16)은 CIGS 박막형 태양전지의 경우를 예로 들면 황화카드늄(CdS) 등의 물질을 이용하여 형성할 수 있다.
다음, 도 2e에서 알 수 있듯이, 상기 광흡수층(14) 및 버퍼층(16)을 패터닝한다(P2 공정). 광흡수층(14) 및 버퍼층(16)의 패터닝 공정은 니들 등을 사용한 스크라이빙공정을 이용하여 수행할 수 있다.
다음, 도 2f에서 알 수 있듯이, 상기 버퍼층(16) 전면에 상면전극층(18a)을 형성한다.
다음, 도 2g에서 알 수 있듯이, 상기 상면전극층(18a)을 패터닝하여 단위 상면전극(18)을 형성한다(P3 공정). 이와 같은 패터닝 공정은 니들 등을 사용한 스크라이빙 공정을 이용하여 수행한다. 상기 상면전극층(18a)의 패터닝 공정시 그 아래의 버퍼층(16)과 광흡수층(14)도 함께 제거한다.
그러나, 이와 같은 종래의 박막형 태양전지의 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 상기 후면전극층(12a)의 패터닝공정(P1 공정), 상기 광흡수층(14) 및 버퍼층(16)의 패터닝공정(P2 공정) 및 상기 상면전극층(18a)의 패터닝공정(P3 공정)과 같이 총 3차례에 걸친 패터닝 공정을 모두 스크라이빙 공정을 이용하여 수행하기 때문에 스크라이빙 공정 중에 발생하는 잔유물이 기판에 잔존하여 기판이 오염될 우려가 커지고, 기판의 오염을 방지하기 위해 세정공정을 추가할 경우 그만큼 공정이 복잡해지고 생산성이 떨어지게 되는 문제점이 있다.
둘째, 도 3a 및 도 3b에서 알 수 있듯이, 상기 P1 공정 후 광흡수층(14)을 형성하게 되면 열처리 과정 중에서 물질의 성질에 따라 열팽창 정도에 차이가 있어 반듯하게 스크라이빙된 라인(30)이 흐트러져 굴곡된 라인(40)이 생기게 된다. 이에 따라 상기 P2 공정을 실시할 때에 굴곡된 라인(40)을 따라 상기 P2 공정의 스크라이빙 위치를 조정하는 미세한 세팅을 수행하는 과정이 추가되는 문제점이 있다. 또한, 굴곡된 라인(40)의 굴곡 때문에 P1 공정과 P2 공정으로 생성되는 스크라이빙 라인의 간격을 일정 수준 이하로 좁힐 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래의 박막형 태양전지의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서,
본 발명은 패터닝 공정을 수행함에 있어서 스크라이빙 공정의 이용횟수를 감소시켜 기판의 오염 가능성을 줄이고 그와 더불어 세정공정도 줄여 생산성을 향상시킬 수 있는 직렬연결 구조의 박막형 태양전지 및 그 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명은 열처리 공정에 따른 패터닝 공정의 미세 세팅을 생략하고, P1 공정과 P2 공정으로 생성되는 스크라이빙 라인의 간격을 축소시킬 수 있는 직렬연결 구조의 박막형 태양전지 및 그 제조방법을 제공함을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 기판 상부에 소정의 제 1분리부에 의해 이격되는 복수 개의 단위 후면전극을 형성하는 단계; 상기 단위 후면전극 상부에 하면 전구체를 형성하고, 상기 하면 전구체 상부에 상면 전구체를 형성하는 단계; 상기 상면 전구체의 일부를 개질하여 도전 성질을 갖는 제 1콘택부를 형성하는 단계; 상기 상면 전구체 및 상기 하면 전구체에 열처리공정을 진행하여 광흡수층을 형성함과 더불어, 상기 제 1콘택부 하부에 도전 성질을 갖는 제 2 콘택부를 형성하는 단계; 상기 광흡수층 상부에 버퍼층을 형성하는 단계; 및 상기 제 1콘택부 및 상기 제 2콘택부를 통해 상기 단위 후면전극과 연결되며, 소정의 제 2분리부에 의해 이격되는 복수 개의 단위 상면전극을 상기 버퍼층 상부에 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 직렬연결 구조의 박막형 태양전지의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 기판 상부에 소정의 제 1분리부에 의해 이격되는 복수 개의 단위 후면전극; 상기 단위 후면전극 상부에 도전성을 갖는 제 2콘택부; 상기 제 2콘택부 상부에 도전성을 갖도록 개질된 제 1콘택부; 상기 단위 후면전극 위에서 제 1콘택부 및 제 2콘택부를 사이에 두고 형성되는 광흡수층; 상기 광흡수층 상부에 형성된 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상부에 형성되며, 소정의 제 2분리부에 의해 이격되는 복수 개의 단위 상면전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 직렬연결 구조의 박막형 태양전지를 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 스크라이빙 공정횟수 감소로 인해 기판 오염 감소 및 세척공정 생략으로 인한 품질향상 및 생산성 향상의 장점이 있다.
둘째, 열처리 공정에 따른 패터닝 공정의 미세 세팅 생략할 수 있으며, 패터닝 이격거리 감소에 따른 데드존 감소로 태양전지의 효율을 상승시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 CIGS 박막형 태양전지의 일반적인 구조를 도시한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2g는 종래 복수 개의 단위셀이 직렬로 연결된 구조를 갖는 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 열처리 공정에 따른 패터닝 공정의 스크라이빙 라인이 흐트러지는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4i는 본 발명의 일 실시예에 따른 직렬연결 구조의 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직렬연결 구조의 박막형 태양전지의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2g는 종래 복수 개의 단위셀이 직렬로 연결된 구조를 갖는 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 열처리 공정에 따른 패터닝 공정의 스크라이빙 라인이 흐트러지는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4i는 본 발명의 일 실시예에 따른 직렬연결 구조의 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직렬연결 구조의 박막형 태양전지의 단면도이다.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 4a 내지 도 4i는 본 발명의 일 실시예에 따른 직렬연결 구조의 CIGS 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
우선, 도 4a에서 알 수 있듯이, 기판(100) 위에 후면전극층(120a)를 형성한다.
상기 기판(100)으로는 유리 또는 투명한 플라스틱 등을 이용할 수 있다.
상기 후면전극층(120a)을 구성하는 물질에는 몰리브덴(Mo) 등과 같은 도전 물질을 사용할 수 있다.
또한, 상기 후면전극층(120a)을 형성하는 방법으로는 스퍼터링(sputtering)법 또는 인쇄법 등을 이용할 수 있다.
다음, 도 4b에서 알 수 있듯이, 상기 후면전극층(120a)을 패터닝하여, 소정의 간격으로 이격되는 복수 개의 단위 후면전극(120)을 형성한다. 이때 복수 개의 단위 후면전극(120)간 이격된 간격을 제 1분리부(125)라 칭하기로 한다.
상기 후면전극층(120a)의 패터닝 공정은 레이저 또는 기계적 스크라이빙 공정을 이용하여 수행할 수 있다.
한편, 도 4a 및 도 4b와 같이 기판(100) 전면에 후면전극층(120a)을 형성하고 스크라이빙 공정을 이용하여 단위 후면전극(120)으로 패터닝하는 대신에, 스크린 인쇄법(screen printing), 잉크젯 인쇄법(inkjet printing), 그라비아 인쇄법(gravure printing) 또는 미세접촉 인쇄법(microcontact printing)과 같은 보다 간편한 방법을 이용하여 기판(100)에 단위 후면전극(120)을 직접 형성하는 것도 가능하다.
상기 스크린 인쇄법은 스크린과 스퀴즈(squeeze)를 이용하여 대상물질을 작업물에 전이시켜 소정의 패턴을 형성하는 방법이고, 상기 잉크젯 인쇄법은 잉크젯을 이용하여 대상물질을 작업물에 분사하여 소정의 패턴을 형성하는 방법이고, 상기 그라비아 인쇄법은 오목판의 홈에 대상물질을 도포하고 그 대상물질을 다시 작업물에 전이시켜 소정의 패턴을 형성하는 방법이고, 상기 미세접촉 인쇄법은 소정의 금형을 이용하여 작업물에 대상물질 패턴을 형성하는 방법이다.
이와 같이, 스크린 인쇄법, 잉크젯 인쇄법, 그라비아 인쇄법 또는 미세접촉 인쇄법을 이용하여 단위 후면전극(120)을 형성할 경우 스크라이빙 공정을 이용하는 경우에 비하여 기판이 오염될 우려가 줄어들고 기판의 오염 방지를 위한 세정공정 또한 줄어들게 된다.
다음, 도 4c에서 알 수 있듯이, 상기 단위 후면전극(120) 상부에 하면 전구체(130a)를 형성한다. 상기 하면 전구체(130a)는 도시된 바와 같이, 단위 후면전극(120) 상부 및 제 1분리부(125)에 형성된다.
상기 하면 전구체(130a)를 형성하는 방법에는 스퍼터링(sputtering)법, MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법, 증발법(evaporation) 등을 이용할 수 있다.
상기 하면 전구체(130a)를 구성하는 물질은 도전성을 갖는 원소를 하나 또는 2 이상 포함할 수 있으며, 상기 하면 전구체(130a)는 단일층 또는 복수층으로 형성될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 구리갈륨(CuGa)을 포함하는 도전성 물질을 사용하여 상기 하면 전구체(130a)를 형성할 수 있다.
다음, 도 4d에서 알 수 있듯이, 상기 하면 전구체(130a) 상부에 상면 전구체(140a)를 형성한다.
상기 상면 전구체(140a)를 형성하는 방법에는 스퍼터링(sputtering)법, MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법, 증발법(evaporation) 등을 이용할 수 있다.
상기 상면 전구체(140a)를 구성하는 물질은 개질을 통해, 보다 구체적으로는 산소와 반응하여 도전성을 갖는 물질을 하나 또는 2 이상 포함할 수 있으며, 상기 상면 전구체(140a)는 단일층 또는 복수층으로 형성될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 인듐(In)을 포함하는 물질을 사용하여 상기 상면 전구체(140a)를 형성할 수 있다.
다음, 도 4e에서 알 수 있듯이, 상기 상면 전구체(140a)의 일부를 개질하여 도전 성질을 갖는 제 1콘택부(152)를 형성한다. 도시된 바와 같이, 상기 상면 전구체(140a)의 일부는 상기 단위 후면전극(120) 위에서 미리 설정된 간격으로 이격되게 개질된다.
상기 상면 전구체(140a)의 개질은 산소 또는 오존 분위기에서 레이저 등을 사용하여 수행할 수 있다. 상면 전구체(140a)에 레이저 등의 수단으로 높은 에너지를 공급하면 산소원자와 상면 전구체를 구성하는 물질이 반응하여 도전성을 갖는 물질인 제 1콘택부(152)로 개질될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예로 상기 상면 전구체(140a)는 인듐(In)을 포함하는 물질이 될 수 있는바, 제 1콘택부(152)를 구성하는 물질은 개질을 통하여 도전성을 갖는 인듐산화물(InOx)의 형태가 될 수 있다.
다음, 도 4f에서 알 수 있듯이, 상기 상면 전구체(140a) 및 하면 전구체(130a)에 열처리공정을 진행하여 광흡수층(160) 및 제 2콘택부(154)를 형성한다.
상기 열처리공정에서는 상기 상면 전구체(140a) 및 하면 전구체(130a)를 고온에서 H2Se 가스 또는 H2Se와 H2S의 혼합가스 분위기에서 열처리하여 구성 원소 간에 화학반응을 촉진시켜 광흡수층(160)을 만든다.
이때 상기 제 1콘택부(152)의 하부에 위치한 하면 전구체는 제 1콘택부(152)의 영향으로 셀레늄(Se)이 쉽게 침투하지 못하여 광흡수층(160)으로 변화하지 못한다. 따라서, 상기 제 1콘택부(152)의 하부에 위치한 하면 전구체는 도전성의 제 2 콘택부(154)가 된다.
한편, 상기 열처리공정 전에 상기 제 1콘택부(152)의 상부에 셀레늄(Se)과 반응하는 물질을 포함하는 코팅층을 형성한 후 상기 열처리공정을 진행할 수 있다. 그렇게 하면, 코팅층을 형성하는 물질이 셀레늄(Se)과 반응하여 열처리 과정 중에 기화되어 제 2콘택부(154)로의 셀레늄 유입차단을 도와 제 2 콘택부(154)가 광흡수층(160)으로 변할 수 있는 가능성을 낮출 수 있다.
다음, 도 4g에서 알 수 있듯이, 상기 광흡수층(160) 및 상기 제 1콘택부(152) 상부에 버퍼층(170)을 형성한다.
상기 버퍼층(170)을 구성하는 물질은 CdS, InS, ZnS 등이 사용될 수 있다.
상기 버퍼층(170)을 형성하는 방법으로는 CBD(Chemical Bath Deposition)법, MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법, 스퍼터링(Sputtering)법, 또는 ALD(Atomic Layer Deposition)법 등을 사용할 수 있다.
다음, 도 4h에서 알 수 있듯이, 상기 버퍼층(170) 상부에 상면전극층(190a)을 형성한다.
상기 상면전극층(190a)을 구성하는 물질은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F, ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 도전 물질을 사용할 수 있다.
상기 상면전극층(190a)을 형성하는 방법은 스퍼터링(sputtering)법 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 등을 이용할 수 있다.
다음, 도 4i에서 알 수 있듯이, 상기 상면전극층(190a)을 패터닝하여, 소정의 간격으로 이격되는 복수 개의 단위 상면전극(190)을 형성한다. 도면에서 알 수 있듯이, 상기 단위 상면전극(190)은 상기 제 1콘택부(152) 및 제 2콘택부(154)를 통해 상기 단위 후면전극(120)과 연결되며, 상기 버퍼층(170) 상부에 형성된다.
상기 상면전극층(190a)의 패터닝 공정은 레이저 또는 기계적 스크라이빙 공정을 이용하여 수행할 수 있다. 이때 복수 개의 단위 상면전극(190)간 이격된 간격을 제 2분리부(195)라 칭하기로 한다.
한편, 단위 상면전극(190) 간 전기적 쇼트(Short) 방지 등을 위해 상면 전극층(190a) 외에도 상기 버퍼층(170) 및 상기 광흡수층(160)까지도 제 2 분리부(195)를 형성한다.
이상, 도 4a 내지 도 4i에 따르면, 스크라이빙 공정을 2회 이하로 줄일 수 있어, 종래에 비하여 공정이 단순해 지고, 스크라이빙 공정으로 인한 기판 오염문제 등이 줄어드는 장점이 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직렬연결 구조의 박막형 태양전지의 단면도로서, 전술한 도 4a 내지 도 4i에 따른 방법으로 제조된다. 따라서 중복된 부분에 대한 설명은 가급적 생략하기로 한다.
도 5에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 직렬연결 구조의 박막형 태양전지는 기판(100), 단위 후면전극(120), 광흡수층(160), 콘택부(150), 버퍼층(170), 단위 상면전극(190)을 포함하여 이루어진다.
상기 단위 후면전극(120)은 기판 상부에 소정의 제 1분리부(125)에 의해 이격되어 형성된다. 상기 단위 후면전극(120)은 몰리브덴(Mo) 등과 같은 도전 물질을 포함한다.
상기 콘택부(150)는 옆으로는 상기 광흡수층(160)을 접하고, 아래로는 상기 단위 후면전극(120)에 접하고, 위로는 상기 버퍼층(170)에 접한다. 상기 콘택부(150)는 상기 버퍼층(170) 아래에 접하는 제 1콘택부(152) 및 제 1콘택부(152) 아래에 접하는 제 2콘택부(154)를 포함한다.
상기 광흡수층(160)은 상기 단위 후면전극(120) 위에서 상기 콘택부(150) 사이에 이격되어 형성된다. 상기 광흡수층(160)은 CIGS 형태로 구성된다.
상기 버퍼층(170)는 상기 광흡수층(160)과 상기 콘택부(150) 위에 형성된다. 상기 버퍼층(170)는 CdS, InS, ZnS 등의 물질을 포함할 수 있다.
상기 단위 상면전극(190)은 상기 콘택부(150)를 통해 상기 단위 후면전극(120)과 연결되도록 상기 버퍼층(170) 상부에 형성되며, 소정의 제 2분리부(195)에 의해 이격되어 형성된다.
상기 제 2분리부(195)는 버퍼층(170) 및 광흡수층(160)에도 존재한다.
따라서 상기 단위 상면전극(190)은 버퍼층(170), 제 1콘택부(152), 제 2콘택부(154)를 순차적으로 통하여 단위 후면전극(120)에 전기적으로 연결된다. 이로서 단위셀의 직렬연결 구조가 형성된다.
이때, 상기 단위 상면전극(190)과 상기 제 1콘택부(152) 사이에 상기 버퍼층(170)이 존재하지만 그 두께가 일반적으로 극히 얇아 상기 단위 상면전극(190)과 상기 제 1콘택부(152) 사이에서 절연물질로 작용하지 않는다.
결국, 상기 콘택부(150)를 상술한 방법으로 형성함으로써, 종래기술에서의 광흡수층(14) 및 버퍼층(16)의 패터닝공정(P2 공정)을 생략할 수 있게 되어, 스크라이빙에 의해 부수적으로 발생되는 기판의 오염 문제와 세척공정 추가에 따른 시간과 비용의 문제를 해결할 수 있다.
100 - 기판
120a - 후면전극층
120 - 단위 후면전극
125 - 제 1분리부
130a - 하면 전구체
140a - 상면 전구체
150 - 콘택부
152 - 제 1콘택부
154 - 제 2콘택부
160 - 광흡수층
170 - 버퍼층
190a - 상면전극층
190 - 단위 상면전극
195 - 제 2분리부
120a - 후면전극층
120 - 단위 후면전극
125 - 제 1분리부
130a - 하면 전구체
140a - 상면 전구체
150 - 콘택부
152 - 제 1콘택부
154 - 제 2콘택부
160 - 광흡수층
170 - 버퍼층
190a - 상면전극층
190 - 단위 상면전극
195 - 제 2분리부
Claims (13)
- 기판 상부에 소정의 제 1분리부에 의해 이격되는 복수 개의 단위 후면전극을 형성하는 단계;
상기 단위 후면전극 상부에 하면 전구체를 형성하고, 상기 하면 전구체 상부에 상면 전구체를 형성하는 단계;
상기 상면 전구체의 일부를 개질하여 도전 성질을 갖는 제 1콘택부를 형성하는 단계;
상기 상면 전구체 및 상기 하면 전구체에 열처리공정을 진행하여 광흡수층을 형성함과 더불어, 상기 제 1콘택부 하부에 도전 성질을 갖는 제 2 콘택부를 형성하는 단계;
상기 광흡수층 상부에 버퍼층을 형성하는 단계; 및
상기 제 1콘택부 및 상기 제 2콘택부를 통해 상기 단위 후면전극과 연결되며, 소정의 제 2분리부에 의해 이격되는 복수 개의 단위 상면전극을 상기 버퍼층 상부에 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 직렬연결 구조의 박막형 태양전지의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1콘택부를 형성하는 단계는,
산소 또는 오존 분위기에서 레이저를 조사하여 상기 상면 전구체의 일부를 산화물의 형태로 변형하여 도전 성질을 갖도록 개질하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 직렬연결 구조의 박막형 태양전지의 제조방법. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 하면 전구체는 도전성을 갖는 물질을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 직렬연결 구조의 박막형 태양전지의 제조방법. - 제 3항에 있어서,
상기 하면 전구체는 구리갈륨(CuGa)을 포함하는 것을 특징으로 하는 직렬연결 구조의 박막형 태양전지의 제조방법. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 상면 전구체는 산소와 반응하여 도전성을 갖는 물질을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 직렬연결 구조의 박막형 태양전지의 제조방법. - 제 5항에 있어서,
상기 상면 전구체는 인듐(In)을 포함하는 것을 특징으로 하는 직렬연결 구조의 박막형 태양전지의 제조방법. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 광흡수층을 형성하는 단계는,
상기 제 1콘택부의 상부에 셀레늄(Se)과 반응하는 물질을 포함하는 코팅층을 형성한 후 상기 열처리공정을 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 직렬연결 구조의 박막형 태양전지의 제조방법. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 단위 상면전극을 형성하는 단계는,
상면 전극층 및 상기 버퍼층에 상기 제 2분리부를 동시에 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 직렬연결 구조의 박막형 태양전지의 제조방법. - 기판 상부에 소정의 제 1분리부에 의해 이격되는 복수 개의 단위 후면전극;
상기 단위 후면전극 상부에 도전성을 갖는 제 2콘택부;
상기 제 2콘택부 상부에 도전성을 갖도록 개질된 제 1콘택부;
상기 단위 후면전극 위에서 제 1콘택부 및 제 2콘택부를 사이에 두고 형성되는 광흡수층;
상기 광흡수층 상부에 형성된 버퍼층; 및
상기 버퍼층 상부에 형성되며, 소정의 제 2분리부에 의해 이격되는 복수 개의 단위 상면전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 직렬연결 구조의 박막형 태양전지. - 제 9항에 있어서,
상기 제 1콘택부는,
산소와 반응하여 도전성을 갖도록 개질된 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 직렬연결 구조의 박막형 태양전지. - 제 10항에 있어서,
상기 개질된 산화물은 인듐산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 직렬연결 구조의 박막형 태양전지. - 제 9항에 있어서,
상기 제 2콘택부는,
도전성을 갖는 구리갈륨(CuGa)을 포함하는 것을 특징으로 하는 직렬연결 구조의 박막형 태양전지. - 제 9항에 있어서,
상기 제 2분리부는,
상기 버퍼층에 형성된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 직렬연결 구조의 박막형 태양전지.
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| KR101301664B1 (ko) | 2007-08-06 | 2013-08-29 | 주성엔지니어링(주) | 박막형 태양전지 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된박막형 태양전지 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2000252506A (ja) | 1999-03-01 | 2000-09-14 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 集積化光電変換装置およびその製造方法 |
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