KR101210104B1 - 태양광 발전장치 - Google Patents
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Abstract
태양광 발전장치가 개시된다. 태양광 발전장치는 지지기판; 상기 지지기판 상에 배치되며, 서로 이격되는 제 1 이면전극 및 제 2 이면전극; 상기 제 1 이면전극 상에 배치되는 광 흡수부; 상기 광 흡수부 상에 배치되는 제 1 버퍼; 상기 제 1 버퍼 상에 배치되는 제 2 버퍼; 상기 제 1 버퍼로부터 연장되며, 상기 광 흡수부의 측면에 배치되는 배리어막; 및 상기 배리어막으로부터 연장되며, 상기 제 2 이면전극의 상면에 배치되는 더미부를 포함한다.
Description
실시예는 태양광 발전장치에 관한 것이다.
최근 에너지의 수요가 증가함에 따라서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지에 대한 개발이 진행되고 있다.
특히, 유리기판, 금속 이면 전극층, p형 CIGS계 광 흡수층, 고 저항 하부 버퍼층, n형 창층 등을 포함하는 기판 구조의 pn 헤테로 접합 장치인 CIGS계 태양전지가 널리 사용되고 있다.
실시예는 누설 전류를 억제하고, 향상된 광전 변환효율을 가지는 태양광 발전장치를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 태양광 발전장치는 지지기판; 상기 지지기판 상에 배치되며, 서로 이격되는 제 1 이면전극 및 제 2 이면전극; 상기 제 1 이면전극 상에 배치되는 광 흡수부; 상기 광 흡수부 상에 배치되는 제 1 버퍼; 상기 제 1 버퍼 상에 배치되는 제 2 버퍼; 상기 제 1 버퍼로부터 연장되며, 상기 광 흡수부의 측면에 배치되는 배리어막; 및 상기 배리어막으로부터 연장되며, 상기 제 2 이면전극의 상면에 배치되는 더미부를 포함한다.
일 실시예에 따른 태양광 발전장치는 지지기판; 상기 지지기판 상에 배치되는 이면전극층; 상기 이면전극층 상에 배치되며, 관통홈이 형성되는 광 흡수층; 상기 광 흡수층의 상, 상기 관통홈의 내측면 및 상기 관통홈의 바닥면에 배치되는 제 1 하부 버퍼층; 상기 하부 버퍼층 상에 배치되는 제 2 하부 버퍼층; 및 상기 제 2 하부 버퍼층 상에 배치되는 윈도우층을 포함한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는 배리어막을 포함한다. 배리어막에 의해서, 광 흡수부의 측면이 절연될 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 광 흡수부의 측면을 통하여 누설되는 전류를 방지할 수 있다.
특히, 배리어막은 황화 카드뮴으로 형성될 수 있고, 이에 따라서, 배리어막은 높은 저항을 가진다. 따라서, 배리어막은 효율적으로 누설 전류를 방지할 수 있다.
또한, 더미부는 얇은 두께를 가지기 때문에, 윈도우로부터 연장되는 접속부는 터널링 효과에 의해서, 제 2 이면전극에 용이하게 접속될 수 있다. 즉, 접속부는 더미부를 통하여 제 2 이면전극에 접속될 때, 더미부는 얇은 두께를 가지기 때문에, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 터널링 효과에 의해서, 전력 손실을 감소시킨다.
따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 누설 전류를 방지하고, 향상된 발전 효율을 가진다.
도 1은 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1에서 A-A`선을 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 3 내지 도 7은 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법을 도시한 단면도들이다.
도 2는 도 1에서 A-A`선을 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 3 내지 도 7은 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법을 도시한 단면도들이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 막, 전극, 홈 또는 층 등이 각 기판, 전극, 막, 홈 또는 층 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 1에서 A-A`선을 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 태양광 발전장치는 지지기판(100), 이면전극층(200), 광 흡수층(310), 하부 버퍼층(320), 상부 버퍼층(330), 배리어막(323), 윈도우층(400) 및 접속부(500)를 포함한다.
상기 지지기판(100)은 플레이트 형상을 가지며, 상기 이면전극층(200), 상기 광 흡수층(310), 상기 하부 버퍼층(320), 상기 상부 버퍼층(330), 상기 윈도우층(400) 및 상기 접속부(500)를 지지한다.
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 투명할 수 있다. 상기 지지기판(100)은 리지드하거나 플렉서블할 수 있다.
상기 이면전극층(200)은 상기 지지기판(100) 상에 배치된다. 상기 이면전극층(200)은 도전층이다. 상기 이면전극층(200)으로 사용되는 물질의 예로서는 몰리브덴 등의 금속을 들 수 있다.
또한, 상기 이면전극층(200)은 두 개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 이때, 각각의 층들은 같은 금속으로 형성되거나, 서로 다른 금속으로 형성될 수 있다.
상기 이면전극층(200)에는 제 1 관통홈(TH1)이 형성된다. 상기 제 1 관통홈(TH1)은 상기 지지기판(100)의 상면을 노출하는 오픈 영역이다. 상기 제 1 관통홈(TH1)은 평면에서 보았을 때, 일 방향으로 연장되는 형상을 가질 수 있다.
상기 제 1 관통홈(TH1)의 폭은 약 80㎛ 내지 200㎛ 일 수 있다.
상기 제 1 관통홈(TH1)에 의해서, 상기 이면전극층(200)은 다수 개의 이면전극들(210, 220...)로 구분된다. 즉, 상기 제 1 관통홈(TH1)에 의해서, 상기 이면전극들(210, 220...)이 정의된다. 도 2에서는 상기 이면전극들(210, 220...) 중 제 1 이면전극(210) 및 제 2 이면전극(220)이 도시된다.
상기 이면전극들(210, 220...)은 상기 제 1 관통홈(TH1)에 의해서 서로 이격된다. 상기 이면전극들(210, 220...)은 스트라이프 형태로 배치된다.
이와는 다르게, 상기 이면전극들(210, 220...)은 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 이때, 상기 제 1 관통홈(TH1)은 평면에서 보았을 때, 격자 형태로 형성될 수 있다.
상기 광 흡수층(310)은 상기 이면전극층(200) 상에 배치된다. 또한, 상기 광 흡수층(310)에 포함된 물질은 상기 제 1 관통홈(TH1)에 채워진다.
상기 광 흡수층(310)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족 계 화합물을 포함한다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(310)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(310)의 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1eV 내지 1.8eV일 수 있다.
상기 광 흡수층(310)에는 제 2 관통홈(TH2)이 형성된다. 상기 제 2 관통홈(TH2)은 상기 광 흡수층(310)을 관통한다. 또한, 상기 제 2 관통홈(TH2)은 상기 이면전극층(200)의 상면을 노출하는 오픈영역이다.
상기 제 2 관통홈(TH2)은 상기 제 1 관통홈(TH1)에 인접하여 형성된다. 즉, 상기 제 2 관통홈(TH2)의 일부는 평면에서 보았을 때, 상기 제 1 관통홈(TH1)의 옆에 형성된다.
상기 제 2 관통홈(TH2)의 폭은 약 80㎛ 내지 약 200㎛ 일 수 있다.
또한, 상기 광 흡수층(310)은 상기 제 2 관통홈(TH2)에 의해서, 다수 개의 광 흡수부들(311, 312...)을 정의한다. 즉, 상기 광 흡수층(310)은 상기 제 2 관통홈(TH2)에 의해서, 상기 광 흡수부들(311, 312...)로 구분된다.
상기 하부 버퍼층(320)은 상기 광 흡수층(310) 상 및 상기 제 2 관통홈(TH2) 내측에 배치된다. 상기 하부 버퍼층(320)은 황화 카드뮴(CdS)를 포함하며, 상기 하부 버퍼층(320)의 에너지 밴드갭은 약 2.2eV 내지 2.4eV이다. 상기 하부 버퍼층(320)은 높은 저항을 가진다. 예를 들어, 상기 하부 버퍼층(320)은 상기 상부 버퍼층(330) 및 상기 윈도우층(400)보다 더 높은 저항을 가질 수 있다.
상기 상부 버퍼층(330)은 상기 하부 버퍼층(320) 상에 배치된다. 또한, 상기 상부 버퍼층(330)은 상기 제 2 관통홈(TH2) 내측에도 배치된다. 상기 상부 버퍼층(330)은 갈륨이 도핑된 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함한다. 상기 상부 버퍼층(330)의 에너지 밴드갭은 약 3.1eV 내지 3.3eV이다.
이에 따라서, 상기 상부 버퍼층(330)은 매우 낮은 저항을 가진다. 예를 들어, 상기 상부 버퍼층(330)은 상기 윈도우층(400)에 대응되는 저항을 가지거나, 상기 윈도우층(400)보다 더 낮은 저항을 가질 수 있다.
이와는 다르게, 상기 상부 버퍼층(330)은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드를 포함할 수 있다.
상기 윈도우층(400)은 상기 상부 버퍼층(330) 상에 배치된다. 상기 윈도우층(400)은 투명하며, 도전층이다. 상기 윈도우층(400)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드(Al doped ZnO;AZO) 등을 들 수 있다.
상기 하부 버퍼층(320), 상기 상부 버퍼층(330) 및 상기 윈도우층(400)에는 제 3 관통홈(TH3)이 형성된다. 상기 제 3 관통홈(TH3)은 상기 이면전극층(200)의 상면을 노출하는 오픈 영역이다. 예를 들어, 상기 제 3 관통홈(TH3)의 폭은 약 80㎛ 내지 약 200㎛일 수 있다.
상기 제 3 관통홈(TH3)은 상기 제 2 관통홈(TH2)에 인접하는 위치에 형성된다. 더 자세하게, 상기 제 3 관통홈(TH3)은 상기 제 2 관통홈(TH2) 옆에 배치된다. 즉, 평면에서 보았을 때, 상기 제 3 관통홈(TH3)은 상기 제 2 관통홈(TH2) 옆에 나란히 배치된다.
상기 하부 버퍼층(320)은 상기 제 3 관통홈(TH3)에 의해서, 다수 개의 하부 버퍼들(321, 322...), 배리어막(323) 및 더미부(324)로 구분된다.
마찬가지로, 상기 상부 버퍼층(330)은 상기 제 3 관통홈(TH3)에 의해서, 다수 개의 상부 버퍼들(331, 332...), 상기 제 1 연장부(333) 및 제 2 연장부(334)로 구분된다.
상기 배리어막(323)은 상기 제 1 광 흡수부(311) 상에 배치되는 제 1 하부 버퍼(321)로부터 연장되어, 상기 제 1 광 흡수부(311)의 측면에 배치된다. 상기 배리어막(323)은 상기 제 1 하부 버퍼(321)와 일체로 형성되며, 상기 제 1 광 흡수부(311)의 측면과 상기 제 1 연장부(333) 사이에 개재된다.
상기 더미부(324)는 상기 배리어막(323)으로부터 상기 이면전극층(200)의 상면을 따라서 연장된다. 더 자세하게, 상기 더미부(324)는 상기 배리어막으로부터 연장되며, 제 2 이면전극(220)의 상면에 접촉한다. 상기 더미부(324)는 상기 배리어막(323)과 일체로 형성된다. 상기 더미부(324)는 상기 제 2 관통홈(TH2)의 바닥면 전체를 덮는다.
상기 제 1 연장부(333)은 상기 제 1 하부 버퍼(321) 상에 배치되는 제 1 상부 버퍼(331)로부터 연장되어, 상기 배리어막(323) 상에 배치된다. 상기 제 1 연장부(333)은 상기 제 1 상부 버퍼(331)와 일체로 형성되며, 상기 배리어막(323)과 상기 접속부(500) 사이에 개재된다.
상기 제 1 연장부(333)은 상기 제 1 상부 버퍼(331)와 같이 낮은 저항을 가진다.
상기 제 2 연장부(334)는 상기 제 1 연장부(333)으로부터 상기 이면전극층(200)의 상면을 따라서 연장된다. 더 자세하게, 상기 제 2 연장부(334)는 상기 제 1 연장부(333)으로부터 연장되며, 더미부(324)의 상면에 접촉한다. 상기 제 2 연장부(334)는 상기 제 1 연장부(333)과 일체로 형성된다.
상기 배리어막(323)은 상기 하부 버퍼들(321, 322...)로부터 연장되어, 상기 광 흡수부들(311, 312...)의 측면에 배치된다. 또한, 상기 제 1 연장부(333)도 마찬가지로, 상기 상부 버퍼들(331, 332...)로부터 연장되어, 상기 광 흡수부들(311, 312...) 측면에 배치된다.
상기 더미부(324)는 상기 배리어막(323)으로부터 상기 이면전극층(200)의 상면을 따라서 연장된다. 또한, 상기 제 2 연장부(334)는 상기 제 1 연장부(333)로부터 연장되며, 상기 더미부(324) 상에 배치된다. 상기 더미부(324)는 상기 제 2 관통홈(TH2)의 바닥면 전체를 덮는다. 상기 더미부(324)는 얇은 두께를 가진다. 예를 들어, 상기 더미부(324)의 두께(T)는 약 1㎚ 내지 약 80㎚일 수 있다. 더 자세하게, 상기 더미부(324)의 두께는 약 1㎚ 내지 약 30㎚일 수 있다.
또한, 상기 제 3 관통홈(TH3)에 의해서, 상기 윈도우층(400)은 다수 개의 윈도우들(410, 420...)로 구분된다. 즉, 상기 윈도우들(410, 420...)은 상기 제 3 관통홈(TH3)에 의해서 정의된다.
상기 윈도우들(410, 420...)은 상기 이면전극들(210, 220...)과 대응되는 형상을 가진다. 즉, 상기 윈도우들(410, 420...)은 스트라이프 형태로 배치된다. 이와는 다르게, 상기 윈도우들(410, 420...)은 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제 3 관통홈(TH3)에 의해서, 다수 개의 셀들(C1, C2...)이 정의된다. 더 자세하게, 상기 제 2 관통홈(TH2) 및 상기 제 3 관통홈(TH3)에 의해서, 상기 셀들(C1, C2...)이 정의된다. 즉, 상기 제 2 관통홈(TH2) 및 상기 제 3 관통홈(TH3)에 의해서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 상기 셀들(C1, C2...)로 구분된다.
즉, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 다수 개의 셀들(C1, C2...)을 포함한다. 예를 들어, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 지지기판(100) 상에 배치되는 제 1 셀(C1) 및 제 2 셀(C2)을 포함한다.
상기 제 1 셀(C1)은 상기 제 1 이면전극(210), 상기 제 1 광 흡수부(311), 상기 제 1 하부 버퍼(321), 상기 제 1 상부 버퍼(331) 및 상기 제 1 윈도우(410)를 포함한다.
상기 제 1 이면전극(210)은 상기 지지기판(100) 상에 배치되고, 상기 제 1 광 흡수부(311), 상기 제 1 하부 버퍼(321) 및 상기 제 1 상부 버퍼(331)는 상기 제 1 이면전극(210) 상에 차례로 적층되어 배치된다. 상기 제 1 윈도우(410)는 상기 제 1 상부 버퍼(331) 상에 배치된다.
즉, 상기 제 1 이면전극(210) 및 상기 제 1 윈도우(410)는 상기 제 1 광 흡수부(311)를 사이에 두고 서로 마주본다.
도면에서 도시되지 않았지만, 상기 제 1 광 흡수부(311) 및 상기 제 1 윈도우(410)는 상기 제 1 이면전극(210)의 상면의 일부가 노출하면서, 상기 제 1 이면전극(210)을 덮는다.
상기 제 2 셀(C2)은 상기 제 1 셀(C1)에 인접하여 상기 지지기판(100) 상에 배치된다. 상기 제 2 셀(C2)은 상기 제 2 이면전극(220), 상기 제 2 광 흡수부(312), 상기 제 2 하부 버퍼(322), 상기 제 2 상부 버퍼(332) 및 상기 제 2 윈도우(420)를 포함한다.
상기 제 2 이면전극(220)은 상기 제 1 이면전극(210)에 이격되어 상기 지지기판(100) 상에 배치된다. 상기 제 2 광 흡수부(312)는 상기 제 1 광 흡수부(311)에 이격되어 상기 제 2 이면전극(220) 상에 배치된다. 상기 제 2 윈도우(420)는 상기 제 1 윈도우(410)에 이격되어 상기 제 2 상부 버퍼(332) 상에 배치된다.
상기 제 2 광 흡수부(312) 및 상기 제 2 윈도우(420)는 상기 제 2 이면전극(220)의 상면의 일부가 노출하면서, 상기 제 2 이면전극(220)을 덮는다.
상기 접속부(500)는 상기 제 2 관통홈(TH2) 내측에 배치된다. 또한, 상기 접속부(500)는 상기 더미부(324) 상에 배치된다.
상기 접속부(500)는 상기 윈도우층(400)으로부터 하방으로 연장되며, 상기 이면전극층(200)에 접속된다. 예를 들어, 상기 접속부(500)는 상기 제 1 윈도우(410)으로부터 하방으로 연장되어, 상기 제 2 이면전극(220)에 접속된다.
이때, 상기 접속부(500), 상기 제 2 연장부(334) 및 상기 제 2 이면전극(220)은 낮은 저항을 가지고, 상기 더미부(324)는 얇은 두께를 가지기 때문에, 상기 제 2 연장부(334) 및 상기 제 2 이면전극(220) 사이에서 터널링 현상이 발생된다. 이에 따라서, 상기 제 2 연장부(334) 및 상기 제 2 이면전극(220) 사이에 용이하게 전류가 흐르게 된다.
따라서, 상기 접속부(500)는 서로 인접하는 셀들(C1, C2...)에 각각 포함된 윈도우과 이면전극을 용이하게 연결한다. 즉, 상기 접속부(500)는 상기 제 1 윈도우(410) 및 상기 제 2 이면전극(220)을 연결한다.
상기 접속부(500)는 상기 윈도우들(410, 420...)과 일체로 형성된다. 즉, 상기 접속부(500)로 사용되는 물질은 상기 윈도우층(400)으로 사용되는 물질과 동일하다.
상기 배리어막(323)은 상기 광 흡수부들(311, 312...)의 측면을 절연한다. 즉, 상기 배리어막(323)은 상기 광 흡수부들(311, 312...) 및 상기 접속부들(500) 사이에 각각 개재된다. 이에 따라서, 상기 배리어막(323)은 상기 광 흡수부들(311, 312)의 측면으로의 누설 전류를 차단할 수 있다. 예를 들어, 상기 배리어막(323)은 상기 접속부(500)로부터 상기 제 1 광 흡수부(311)의 측면을 통과하여, 상기 제 1 이면전극(210)으로 전류가 누설되는 현상을 방지할 수 있다.
즉, 상기 배리어막(323)은 저항이 높은 광 흡수부들(311, 312...) 및 저항이 낮은 제 1 연장부(333) 사이에 개재되기 때문에, 상기 배리어막(323)에서, 터널링 현상이 발생되지 않는다. 이에 따라서, 상기 배리어막(323)은 상기 광 흡수부들(311, 312...)의 측면의 저항을 증가시킨다.
또한, 상기 누설 전류를 차단하기 위해서, 상기 제 1 관통홈(TH1)의 폭이 증가될 필요가 없다. 즉, 상기 제 1 관통홈(TH1)의 폭이 감소되더라도, 상기 배리어막(323)에 의해서, 상기 누설 전류가 효율적으로 차단될 수 있다.
이에 따라서, 상기 제 1 관통홈(TH1)의 폭은 감소될 수 있고, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 전력 생산이 불가능한 데드 존(dead zone)을 줄 일 수 있다.
또한, 상기 더미부(324)는 얇은 두께를 가지기 때문에, 상기 접속부(500) 및 상기 이면전극층(200) 사이의 접속 특성을 감소시키지 않는다. 예를 들어, 상기 더미부(324)는 약 80㎚이하이기 때문에, 상기 접속부(500) 및 상기 이면전극층(200) 사이의 저항을 증가시키지 않는다.
따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 셀들 사이의 접속특성을 향상시키고, 향상된 발전효율을 가진다.
도 3 내지 도 7은 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법을 도시한 단면도들이다. 본 제조방법에 관한 설명은 앞서 설명한 태양광 발전장치에 대한 설명을 참고한다.
도 3를 참조하면, 지지기판(100) 상에 이면전극층(200)이 형성되고, 상기 이면전극층(200)은 패터닝되어 제 1 관통홈(TH1)이 형성된다. 이에 따라서, 상기 기판 상에 다수 개의 이면전극들(210, 220...)이 형성된다. 상기 이면전극층(200)은 레이저에 의해서 패터닝된다.
상기 제 1 관통홈(TH1)은 상기 지지기판(100)의 상면을 노출하며, 약 80㎛ 내지 약 200㎛의 폭을 가질 수 있다.
또한, 상기 지지기판(100) 및 상기 이면전극층(200) 사이에 확산방지막 등과 같은 추가적인 층이 개재될 수 있고, 이때, 상기 제 1 관통홈(TH1)은 상기 추가적인 층의 상면을 노출하게 된다.
도 4를 참조하면, 상기 이면전극층(200) 상에 광 흡수층(310)이 형성된다.
상기 광 흡수층(310)은 스퍼터링 공정 또는 증발법 등에 의해서 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 광 흡수층(310)을 형성하기 위해서 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄을 동시 또는 구분하여 증발시키면서 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층(310)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 셀레이제이션(selenization) 공정에 의해서, 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층(310)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(310)이 형성될 수 있다.
이후, 상기 광 흡수층(310)의 일부가 제거되어 제 2 관통홈(TH2)이 형성된다.
상기 제 2 관통홈(TH2)은 팁 등의 기계적인 장치 또는 레이저 장치 등에 의해서 형성될 수 있다.
예를 들어, 약 40㎛ 내지 약 180㎛의 폭을 가지는 팁에 의해서, 상기 광 흡수층(310) 및 상기 하부 버퍼층(320)은 패터닝될 수 있다. 또한, 상기 제 2 관통홈(TH2)은 약 200 내지 600㎚의 파장을 가지는 레이저에 의해서 형성될 수 있다.
이때, 상기 제 2 관통홈(TH2)의 폭은 약 100㎛ 내지 약 200㎛ 일 수 있다. 또한,상기 제 2 관통홈(TH2)은 상기 이면전극층(200)의 상면의 일부를 노출하도록 형성된다.
도 5를 참조하면, 상기 광 흡수층(310) 상 및 상기 제 2 관통홈(TH2) 내측에 황화 카드뮴이 스퍼터링 공정 또는 용액성장법(chemical bath depositon;CBD) 등에 의해서 증착되고, 상기 하부 버퍼층(320)이 형성된다.
이후, 상기 하부 버퍼층(320) 상에 징크 옥사이드가 스퍼터링 공정 등에 의해서 증착되고, 상기 상부 버퍼층(330)이 형성된다.
상기 하부 버퍼층(320)은 낮은 두께로 증착된다. 예를 들어, 상기 하부 버퍼층(320)의 두께는 약 1㎚ 내지 약 80㎚이다.
또한, 상기 하부 버퍼층(320) 및 상기 상부 버퍼층(330)은 경사지는 방향으로 증착될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 상부 버퍼층(330) 상에 윈도우층(400)이 형성된다. 이때, 상기 제 2 관통홈(TH2) 내측에 상기 윈도우층(400)을 이루는 물질이 채워진다.
상기 윈도우층(400)을 형성하기 위해서, 상기 상부 버퍼층(330) 상에 투명한 도전물질이 적층된다. 상기 투명한 도전물질은 상기 제 2 관통홈(TH2) 전체에 채워진다. 상기 투명한 도전물질의 예로서는 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드 등을 들 수 있다.
이에 따라서, 상기 윈도우층(400)으로부터 연장되어, 상기 이면전극층(200)에 직접 접속되는 접속부(500)가 상기 제 2 관통홈(TH2) 내측에 형성된다.
이후, 상기 하부 버퍼층(320), 상기 상부 버퍼층(330) 및 상기 윈도우층(400)의 일부가 제거되어 제 3 관통홈(TH3)이 형성된다.
이에 따라서, 광 흡수부들(311, 312...)의 측면에 배리어막(323)이 형성되고, 상기 이면전극층(200) 상에 더미부(324)가 형성된다.
상기 하부 버퍼층(320), 상기 상부 버퍼층(330)은 패터닝되어, 상기 광 흡수부들(311, 312...) 상에 각각 다수 개의 하부 버퍼들(321, 322...) 및 다수 개의 상부 버퍼들(331, 332...)이 차례로 형성된다. 또한, 상기 광 흡수부들(311, 312...)의 측면에 배리어막(323) 및 제 1 연장부(333)을 포함하는 배리어막(323)이 형성된다. 또한, 상기 제 2 관통홈(TH2)의 바닥면에는 더미부(324) 및 제 2 연장부(334)를 포함하는 더미부(324)가 형성된다.
또한, 상기 윈도우층(400)은 패터닝되어, 다수 개의 윈도우들(410, 420...) 및 다수 개의 셀들(C1, C2...)이 정의된다.
상기 제 3 관통홈(TH3)의 폭은 약 80㎛ 내지 약 200㎛ 일 수 있다.
이와 같이, 상기 배리어막(333)을 형성하여, 높은 효율을 가지는 태양광 발전장치가 제공될 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 (9)
- 지지기판;
상기 지지기판 상에 배치되며, 서로 이격되는 제 1 이면전극 및 제 2 이면전극;
상기 제 1 이면전극 상에 배치되는 광 흡수부;
상기 광 흡수부 상에 배치되는 제 1 버퍼;
상기 제 1 버퍼 상에 배치되는 제 2 버퍼;
상기 제 1 버퍼로부터 연장되며, 상기 광 흡수부의 측면에 배치되는 배리어막;
상기 배리어막으로부터 연장되며, 상기 제 2 이면전극의 상면에 배치되는 더미부;
상기 제 2 버퍼로부터 연장되어, 상기 광 흡수부의 측면에 배치되는 제 1 연장부; 및
상기 제 1 연장부로부터 연장되며, 상기 더미부 상에 배치되는 제 2 연장부를 포함하고,
상기 제 1 버퍼, 상기 배리어막 및 상기 더미부는 일체로 형성되는 태양광 발전장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 버퍼 상에 배치되는 윈도우; 및
상기 윈도우로부터 연장되며, 상기 제 2 이면전극에 접속되는 접속부를 포함하며,
상기 배리어막은 상기 광 흡수부 및 상기 접속부 사이에 개재되는 태양광 발전장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 더미부의 두께는 1㎚ 내지 80㎚인 태양광 발전장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 버퍼는 갈륨이 도핑된 틴 옥사이드를 포함하는 태양광 발전장치.
- 지지기판;
상기 지지기판 상에 배치되는 이면전극층;
상기 이면전극층 상에 배치되며, 관통홈이 형성되는 광 흡수층;
상기 광 흡수층의 상, 상기 관통홈의 내측면 및 상기 관통홈의 바닥면에 배치되는 제 1 버퍼층;
상기 제 1 버퍼층 상에 배치되는 제 2 버퍼층; 및
상기 제 2 버퍼층 상에 배치되는 윈도우층을 포함하고,
상기 제 1 버퍼층은 상기 관통홈의 바닥면을 덮는 태양광 발전장치. - 삭제
- 제 6 항에 있어서, 상기 관통홈의 바닥면에 배치되는 제 1 버퍼층의 두께는 1㎚ 내지 80㎚인 태양광 발전장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 버퍼층은 갈륨이 도핑된 틴 옥사이드를 포함하는 태양광 발전장치.
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