KR101225494B1 - 태양전지 광흡수층 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인체에 위해한 H2Se나 가격이 높은 DESe를 사용하지 않고 셀레늄(Se), 황(S), 황화나트륨(Na2S)을 포함한 혼합잉크를 사용하여 별도의 황화처리와 나트륨 주입공정이 필요 없고, 셀렌화 공정을 효율적으로 수행할 수 있는, 태양전지 광흡수층 제조방법, 이러한 제조방법에 의해 제조된 태양전지 광흡수층 및 이를 포함하는 태양전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 기판 상부에 구리-인듐-갈륨 합금으로 이루어진 금속전구체층을 형성하는 단계; 용매에 분말형태의 확산물질을 분산시킨 잉크를 상기 금속전구체층 상부에 도포하여 분말층을 형성하는 단계; 및 상기 기판을 열처리하는 단계를 포함하는, 태양전지 광흡수층 제조방법이 제공된다.

Description

태양전지 광흡수층 제조방법 {Manufacturing method of the photovoltaic absorber layer of solar cells}
본 발명은 태양전지의 광흡수층의 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 잉크를 이용한 CIGS 태양광 흡수층 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 CuInSe2로 대표되는 I-III-VI2족 황동석(Chalcopyrite)계 화합물반도체는 직접천이형 에너지 밴드갭을 가지고 있고, 광흡수계수가 1ㅧ105 ㎝-1 로서 반도체 중에서 가장 높아 1 ~ 2 ㎛의 두께로도 고효율의 태양전지 제조가 가능하고, 장기적으로 전기광학적 안정성이 매우 우수한 특성을 지니고 있다.
그 때문에, 황동석계 화합물 반도체는 현재 사용되고 있는 고가의 결정질 실리콘 태양전지를 대체하여 태양광발전의 경제성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 저가, 고효율의 태양전지 재료로 부각되고 있다.
또한, CuInSe2는 밴드갭이 1.04 eV로서 이상적인 밴드갭 1.4 eV를 맞추기 위해 In의 일부를 Ga으로, Se의 일부를 S로 치환하기도 하는데, 참고로 CuGaSe2의 밴드갭은 1.6 eV, CuGaS2 는 2.5 eV이다.
In의 일부를 Ga으로 대체한 사원화합물인 Cu(In, Ga)Se2를 CIGS로 표기되며, In의 일부를 Ga으로, Se의 일부를 S으로 대체한 한 오원화합물은 CIGSSe [Cu(InxGa1-x)(SeyS1-y)2]로 표기되는데, 이하에서는 이러한 사원화합물 및 오원화합물을 모두 총칭하여 CIGS로 부르기로 한다.
CIGS를 광흡수층으로 하는 태양전지의 장점 중의 하나인 장기적 신뢰성은 1988년 11월에 시작한 미국 NREL(National Renewable Energy Laboratory)의 장기 옥외 시험결과 10년 이후에도 효율의 변화가 없는 것으로 입증된 바 있다.
초기에 광흡수층(300)으로 사용된 삼원화합물인 CuInSe2는 에너지 밴드갭이 1.04 eV로 단락전류는 높으나, 개방전압이 낮아 높은 효율을 얻을 수 없었다. 때문에 현재에는 개방전압을 높이기 위해 CuInSe2의 인듐의 일부를 갈륨으로 대치하거나 셀레늄를 황으로 대치하는 방법을 사용하고 있다. CuGaSe2는 밴드갭이 약 1.5eV로 갈륨이 첨가된 Cu(InxGa1-x)Se2 화합물 반도체의 밴드갭은 갈륨 첨가량에 따라 조절이 가능하다.
그러나 광흡수층(300)의 에너지 밴드갭이 클 경우 개방전압은 증가하지만, 오히려 단락전류가 감소하므로 갈륨의 적정한 함량조절이 필요하다. 이와 같이 CIGS 층은 다원화합물이기 때문에 제조공정이 매우 까다롭다.
광흡수층(300)인 CIGS 층의 물리적인 제조방법으로는 증발법, 스퍼터링 후 셀렌화 하는 방법 있으며, 화학적인 방법으로는 전기도금 등이 있고, 각 방법에 있어서도 출발물질(금속, 2원 화합물 등)의 종류에 따라 다양한 제조방법이 동원될 수 있다. 이밖에도 기존의 물리적 및 화학적 층 제조법과는 달리 몰리브덴(Mo) 기판 위에 나노크기의 입자(분말, 콜로이드 등)를 합성하고 이를 용매와 혼합하여 스크린프린팅, 반응소결시켜 광흡수층을 제조하는 공정도 사용할 수 있다.
또한 일반적으로 황화처리는 셀렌화 열처리가 끝난 후, H2S 기체를 공급하여 고온에서 실시되고 있다. 따라서 셀레늄(Se) 공급원과 별도의 H2S 공급장치를 설치하여야 하며, 대면적 CIGS에 균일한 나트륨(Na)을 공급하기 위하여 배면전극과 유리 기판 사이에 확산 방지막을 설치하고, 배면전극 상부에 나트륨(Na)을 함유한 층을 형성하기 위하여 추가 공정을 실시해야 한다.
스퍼터링과 셀렌화의 혼합방법은 스퍼터링으로 구리(Cu), 인듐(In) 및 갈륨(Ga)으로 이루어진 금속전구체층을 형성한 후 셀레늄 분위기 하에서 열처리를 수행하는 방법이다. 이때, 셀렌화를 위한 열처리는 일반적으로 희석된 H2Se 가스를 사용하여 450~500℃의 온도에서 이뤄진다.
그러나 이 방법은 H2Se의 유독성 및 부식성으로 인해 사용상 주의가 요구되며, 특수한 폐가스 처리장치 설치에 따른 추가비용이 발생하는 단점을 안고 있다. H2Se를 대체할 수 있는 셀레늄 공급원으로는 순수한 셀레늄 증기, 다이에틸셀레나이드(diethylselenide, DESe)를 사용할 수도 있으나, 셀레늄 증기는 매우 낮은 반응성으로 인해 높은 셀렌화 온도를 필요로 하는 단점을 지니고 있고, DESe는 H2Se보다 우수한 반응성을 가지고 있으나, 아직까지는 연구개발용에 한정되어 있으며, 인체유해성에 대한 논란이 아직 검증되지 않고 있다. 따라서 보다 안전하고 효율적인 CIGS층 제조방법의 개발이 절실한 실정이다.
본 발명은 인체에 위해한 H2Se나 가격이 높은 DESe를 사용하지 않고 셀렌화 공정을 효율적으로 수행할 수 있는 태양전지 광흡수층 제조방법, 이러한 방법에 의해 제조된 태양전지 광흡수층 및 이를 포함하는 태양전지를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 기판 상부에 구리-인듐-갈륨 합금으로 이루어진 금속전구체층을 형성하는 단계; 용매에 분말형태의 확산물질을 분산시킨 잉크를 상기 금속전구체층 상부에 도포하여 분말층을 형성하는 단계; 및 상기 기판을 열처리하는 단계를 포함하는, 태양전지 광흡수층 제조방법이 제공된다.
상기 잉크는 상기 확산물질로서 셀레늄, 황화나트륨 및 황 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한 상기 분말층을 형성하는 단계는, 서로 다른 확산물질을 분산시킨 복수의 잉크를 각각 도포하여 순차적으로 적층된 다층의 분말층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 서로 다른 확산물질은 황화나트륨 분말, 셀레늄 분말 및 황 분말 중에서 선택될 수 있다.
또한 상기 용매는 알코올, 물, 에테르, 클로로포름 및 벤젠으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 확산물질의 평균지름은 1㎛ 이하의 크기를 가질 수 있다.
상기 금속전구체층을 구성하는 금속의 증착원으로 구리-갈륨 합금 타겟 및 인듐 타겟을 이용하거나 구리-인듐-갈륨 합금 타겟을 이용할 수 있다.
상기 열처리의 온도는 300 내지 550℃ 범위일 수 있다.
상기 금속전구체층은 1 내지 3000nm 범위에 있을 수 있다.
상기 열처리는 상기 혼합분말층의 상부를 소정의 덮개로 덮어 밀착시켜 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 광흡수층 제조방법에 의하면, 인체유해성이 심각한 부식성 기체인 H2Se를 사용함 없이, 별도의 공정을 추가하지 않는 태양전지 광흡수층의 제조방법이 제공된다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 따르는 CIGS를 광흡수층으로 하는 태양전지를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예를 따르는 광흡수층을 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예를 따르는 광흡수층을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예를 따르는 셀레늄-황-황화나트륨 분말로 이루어진 혼합 분말층의 조직을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 열처리를 위한 광흡수층 열처리 챔버를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예를 따르는 CIGS를 광흡수층으로 하는 태양전지의 일예를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판(106)의 재질로는 일반적으로 유리가 사용되고 있으나, 그밖에 알루미나와 같은 세라믹 기판, 스테인레스 스틸, 구리 테이프(Cu tape)와 같은 금속기판 및 폴리머 등도 사용이 가능하다. 유리기판으로는 일반적으로 값싼 소다회 유리(Soda lime glass)를 사용한다.
기판(106) 상부에는 배면전극(200)이 형성될 수 있다. 이때 배면전극(200)으로는 몰리브덴(Mo)이 사용될 수 있다. 몰리브덴은 높은 전기전도도, CIGS에의 오믹 접합(Ohmic contact), 셀레늄 분위기 하에서의 고온 안정성을 가진다. 몰리브덴층의 제조는 스퍼터링(sputtering)을 이용할 수 있다.
배면전극(200)의 상부에는 본 발명의 실시예를 따르는 방법에 의해 CIGS 광흡수층(300)을 형성할 수 있으며, 이렇게 형성된 CIGS 광흡수층(300) 상부에는 버퍼층(400), 투명전극(500), 반사방지막(600) 및 그리드 전극(700)을 순차적으로 형성시킬 수 있다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예를 따르는 CIGS 광흡수층 제조방법을 단계별로 나타낸 순서도가 도시되어 있으며, 도 3에는 상기 실시예에 따라 생성된 결과물의 단면이 도시되어 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 광흡수층(300)의 제조를 위해 구리-인듐-갈륨으로 이루어진 금속전구체층(107)을 기판(106) 상에 일정의 두께로 형성한다(S1).
이때 금속전구체층(107)은 구리갈륨(CuGa) 타겟과 인듐(In) 타겟을 스퍼터링하여 형성할 수 있다. 또는 구리-인듐-갈륨 합금 타겟을 사용할 수 있다. 스퍼터링을 위해 상기 타겟에는 DC 전력 또는 RF(radio frequency) 전력을 공급할 수 있다.
금속전구체층(107)의 형성이 완료되면, 다음 단계로 도 3과 같이 금속전구체층(107)이 형성된 기판을 셀렌화하기 위해 금속전구체층(107) 상부에 분말층(108)을 형성한다(S2).
이때 분말층(108)은 분말형태의 확산물질을 용매에 분산시킨 잉크를 금속전구체층(107) 상부에 도포함으로써 형성할 수 있다. 여기서 확산물질이라 함은 후속하는 열처리 단계에서 금속전구체층(107) 상부로부터 그 내부로 확산될 수 있는 원소 또는 그러한 원소를 포함하는 물질을 의미한다.
이때 확산물질로는 셀레늄(Se), 황(S), 황화나트륨(Na2S) 등을 포함할 수 있다. 셀레늄은 구리-인듐-갈륨으로 이루어진 금속전구체층(107)을 셀렌화하기 위한 것이며, 황은 개방전압을 높이기 위한 것이다. 한편 황화나트륨은 나트륨을 확산시키기 위한 물질로서, CIGS 층에 함유된 나트륨(Na)은 CIGS 층의 비저항을 낮추고 태양전지 개방 전압 및 충전율(Fill factor)을 증가시킴으로써, 태양전지의 효율을 높일 수 있다.
금속전구체층(107) 상부에 도포되는 잉크는 이러한 셀레늄, 황화나트륨 및 황 중 어느 하나 이상을 선택하고 이를 용매에 분사시켜 제조할 수 있다. 잉크명은 분산된 확산물질에 따라 정해질 수 있으며, 예를 들어 확산물질로서 셀레늄 분말을 용매에 분산시켜 제조한 잉크는 셀레늄 잉크, 다른 예로서 셀레늄 분말 및 황화나트륨 분말의 혼합분말을 분산시켜 제조한 잉크는 셀레늄-황화나트륨 잉크로 명명할 수 있다.
이러한 분산되는 확산물질에 따라 다양한 잉크의 제조가 가능하며, 이러한 잉크를 이용함으로써 다양한 성분을 가진 분말층(108)을 제조할 수 있다.
예를 들어, 셀레늄 잉크, 황화나트륨 잉크 또는 황 잉크를 분사시킴으로써 분말층(108)로서 셀레늄 분말층, 황화나트륨 분말층 또는 황 분말층을 형성할 수 있다. 다른 예로서 상술한 확산물질 중 2개, 예를 들어, 셀레늄 분말 및 황 분말을 혼합하여 셀레늄-황 잉크를 제조한 후 이를 도포함으로써 셀레늄 분말 및 황 분말이 서로 혼합된 분말층(108)을 형성할 수 있다. 또 다른 예로서 셀레늄-황화나트륨-황 잉크를 도포함으로써 각각 셀레늄 분말, 황화나트륨 분말 및 황 분말이 서로 혼합되어 구성된 분말층(108)을 형성할 수 있다.
도 5에는 혼합분말을 이용한 분말층(108)의 미세구조로서, 셀레늄-황화나트륨-황으로 이루어진 분말층의 구조가 나타나 있다. 도 5를 참조하면, 분말층(108)은 셀레늄, 황화나트륨 및 황 각각의 분말 입자가 서로 무작위로 혼합되어 있는 구조를 가진다.
한편 분말층은 상술한 것과 하나의 성분 또는 복수의 성분이 혼합된 분말을 이용하여 단층으로 제조하는 것 외에, 복수의 잉크를 이용하여 2층 이상의 다층으로 형성할 수 있다.
예를 들어, 도 4a와 같이 금속전구체층(107) 상부에 2층 구조의 분말층(109, 111)을 형성하거나 또는 도 4b와 같이 3층 구조의 분말층(109, 111, 112)을 형성할 수 있다. 이때 각 층(109, 111, 112)은 셀레늄, 황화나트륨 및 황 중 어느 하나 이상의 분말로 이루어진 것일 수 있다.
일 예로서, 도 4a와 같이 금속전구체층(107) 상부에 제1층(109)은 상기 황화나트륨-셀레늄 잉크를 도포하여 황화나트륨-셀레늄 분말층을 형성하고 그 상부에 황 잉크를 도포하여 황 분말층을 제2층(111)으로 형성할 수 있다.
다른 예로서 도 4b의 제1층(109), 제2층(111) 및 제3층(112)은 각각 황화나트륨 분말층(109), 셀레늄 분말층(111) 및 황 분말층(112)으로 구성할 수 있다.
한편 각각의 잉크를 도포하는 단계에서 스프레이 중 혹은 스프레이 후 용매인 알코올은 쉽게 증발하므로 별도의 건조과정을 거칠 필요는 없으나 각 분말층의 신속한 안정화를 위해 50℃ 내지 80℃ 범위 내에서 각각의 잉크가 도포된 후 기판을 가열할 수 있다. 물론 각각 잉크를 모두 도포한 후 기판을 가열해도 무관하다.
확산물질은 미세분말 형태를 가질 수 있다. 이러한 미세분말을 얻기 위해서는 볼 믹서(ball mixer)를 이용하여 확산물질을 파쇄하여 미세 분말을 얻을 수 있다. 예를 들어 텅스텐(W) 재질의 밀폐용기 및 이에 투입되는 텅스텐 볼(ball)로 이루어진 볼 믹서에 확산물질을 넣어 파쇄함으로써 미세한 입자를 가지는 미세분말 형태의 확산물질을 얻을 수 있다. 회전에 따라 텅스텐 볼은 용기의 내벽에 충돌하여 분말을 파쇄시킴과 동시에 균일하게 혼합하게 된다. 이를 용매에 혼합하여 분산시킴으로써 잉크를 얻을 수 있다. 물론 파쇄를 진행하는 동안 용매를 혼합하여도 무관하다. 또한 분말이 분산되는 잉크의 용매로서 알코올을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 예를 들어 물, 에테르, 클로로포름 및 벤젠 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함할 수 있다.
제조된 잉크를 이용한 분말층의 형성은 닥터 블레이드 코팅법, 스프레이 프린팅, 그리비아 프린팅, 잉크 프린팅 등의 방법을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
분말층(108)의 형성이 완료되면, 금속전구체층(107) 및 분말층(108)이 적층된 기판을 열처리 챔버(10)를 이용하여 열처리 한다(S3).
도 6을 참조하면 본 발명의 일 실시예를 따르는 광흡수층 열처리 챔버(10)를 개략적으로 도시하는 단면도를 볼 수 있다.
열처리 챔버(10)는 이동이 가능한 한 개 이상의 덮개(11)를 구비하고, 열처리 챔버(10)의 내에 덮개(11)의 외측에 배치되어 덮개(11)를 가열할 수 있는 복수개의 가열부(12a, 12b, 12c, 12d)를 구비한다. 덮개(11)는 고정될 수 있으며, 가열부(12a, 12b, 12c, 12d)는 덮개(11)의 일부를 개별적으로 가열할 수 있다. 또한 가열시 분말층의 구성 성분의 손실을 최소화하기 위해서, 덮개(11)를 기판 상부의 최상층, 즉 분말층(108)과 밀착 시킬 수 있다. 이를 위해 열처리 챔버(10)는 기판의 크기와 덮개(11)의 내부공간의 크기가 일치하도록 설계될 수 있다.
열처리 챔버(10) 내에 분말층이 코팅된 기판을 장입하고 300 내지 550℃ 범위의 온도에서 열처리를 진행한다. 예를 들어 순수한 CIGS 상을 얻기 위해서는 380℃ 이상의 온도에서 열처리를 할 수 있다.
열처리 챔버(10)는 일반적인 저항가열방식을 사용하는 확산로(爐)를 사용할 수 있으나, 기판의 파손을 피할 수 있는 것이면 어떤 가열방식을 사용해도 무관하다. 또한 열처리 분위기는 질소(N2)분위기, 아르곤(Ar) 등의 불활성 분위기를 사용할 수 있다.
한편 이미 밀폐된 공간 속을 셀레늄(Se)과 황(S) 증기가 채우고 있기 때문에 추가적으로 셀레늄(Se)과 황(S)을 공급할 필요는 없으나, 열처리 중 셀레늄화수소(H2Se) 및 셀레늄(Se) 증기 등 셀레늄(Se)을 추가로 공급할 수 있는 분위기를 형성시켜도 무관하다.
이러한 본 발명의 실시예에 의하면 CIGS 광흡수층 내에 포함되어야 할 원소, 즉 셀레늄, 나트륨 또는 황의 필요한 함량을 미리 잉크에 혼합시켜 둠으로써 효율적이면서도 정확하게 상기 원소를 포함하는 CIGS 광흡수층을 형성할 수 있다.
예를 들어, 셀레늄-황화나트륨-황 잉크에 필요한 셀레늄의 함량을 혼합시켜 둠으로써 종래의 셀렌화 과정에서 발생되는 필요 이상의 셀레늄이 과잉으로 사용되는 경우를 방지할 수 있다.
또한 나트륨의 함량을 혼합시켜 둠으로써 별도의 나트륨 주입공정을 제거할 수 있다. 이러한 방법은 기판의 종류에 무관하게 적용할 수 있으며, 공정상 유연성을 가질 수 있다.
또한 황화처리에 필요한 황의 적정량을 미리 상기 셀레늄-황화나트륨-황 잉크에 혼합시켜 둠으로써 별도의 황화처리를 위한 열처리를 실시할 필요가 없다. 황화처리는 셀렌화 열처리 온도 및 시간에 따라 달라져야 하나, 상술한 혼합분말을 포함하는 잉크를 사용할 경우 필요한 황(S)의 양을 미리 혼합하여 공급할 수 있으므로, 이러한 번거로움을 제거 할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해서 실험예를 제공한다. 다만, 하기의 실험예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 아래의 실험예들에 의해서 한정되는 것은 아니다.
[실험예]
먼저 기판으로 일반적으로 많이 사용되는 SLG(Soda lime glass)를 사용하였으며, 아세톤, 메탄올로 각각 초음파 10분 세척 후 증류수(D.I. water)로 충분히 세척하여 준비하였다.
기판 위에 배면전극으로서 몰리브덴(Mo)층을 DC 스퍼터링 (Direct Current Sputtering) 공정으로 약 1㎛ 두께로 형성하였다.
다음, 구리갈륨(CuGa) 타겟과 인듐(In) 타겟을 구비한 DC 스퍼터로 스퍼터링하여 구리-인듐-갈륨 금속전구체층(107)을 기판(106) 상에 약 600nm의 두께로 형성하였다.
혼합잉크의 제조는 먼저 셀레늄 분말, 황 분말 및 황화나트륨 분말을 원하는 무게만큼 평량하여 혼합한 후, 볼 믹서(ball mixer)를 이용하여 파쇄하였다. 이때 볼 믹서는 10분 이상 분당 1000회 내지 2000회 정도 회전시켰으며, 투입된 분말은 파쇄하여 분말의 평균지름이 1㎛ 이하가 되도록 하였다. 이때 파쇄된 미세분말이 1㎛를 초과하는 지름을 가질 경우, 파쇄 시간을 늘리거나, 직경 2 내지 3mm의 지르코니아(ZrO2) 볼을 함께 넣고 파쇄함으로써 1㎛ 이하의 미세분말을 얻을 수 있었다. 파쇄시 알코올을 혼합하여 셀레늄-황화나트륨-황(Se-Na2S-S) 잉크를 제조하였다.
다음, 상기 잉크를 스프레이 장치를 이용하여 금속전구체층(107)의 상부로 분사한 후 건조하여 셀레늄-황화나트륨-황(Se-Na2S-S)의 분말층을 형성하였다.
1㎛ 두께의 구리-인듐-갈륨(Cu-In-Ga) 금속전구체층(107)의 셀렌화를 위해 셀레늄-황화나트륨-황(Se-Na2S-S)의 분말층(108)의 두께를 3㎛로 하였으며, 원하는 두께의 분말층(108)을 얻기 위해 잉크의 분사 횟수를 조절하였다.
셀레늄-황화나트륨-황(Se-Na2S-S)의 분말층(108)과 금속전구체층(107)이 형성된 기판(106)을 고정된 제2덮개(11b)와 상하운동이 가능한 제1덮개(11a)를 가진 열처리 챔버(600) 내에 장입하였으며, 400 내지 550℃ 범위의 온도에서 열처리를 진행하여 CIGS 광흡수층을 형성할 수 있었다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 열처리 챔버 11: 덮개
11a: 제1덮개 11b: 제2덮개
12a, 12b, 12c, 12d : 가열부
106: 기판 107: 금속전구체층
108, 109, 111, 112: 분말층 200: 배면전극
300: 광흡수층 400: 버퍼층
500: 투명전극 600: 반사방지막
700: 그리드 전극

Claims (10)

  1. 기판 상부에 구리-인듐-갈륨 합금으로 이루어진 금속전구체층을 형성하는 단계;
    용매에 분말형태의 확산물질을 분산시킨 잉크를 상기 금속전구체층 상부에 도포하여 분말층을 형성하는 단계; 및
    상기 기판을 열처리하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 열처리는, 상기 분말층의 손실을 최소화하기 위하여, 상기 분말층의 상부를 소정의 덮개로 덮어, 상기 덮개가 상기 분말층의 최상층과 밀착시켜 수행되는, 태양전지 광흡수층 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 잉크는 상기 확산물질로서 셀레늄, 황화나트륨 및 황 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는, 태양전지 광흡수층 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분말층을 형성하는 단계는,
    서로 다른 확산물질을 분산시킨 복수의 잉크를 각각 도포하여 순차적으로 적층된 다층의 분말층을 형성하는 단계;
    를 포함하는, 태양전지 광흡수층 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 서로 다른 확산물질은 황화나트륨 분말, 셀레늄 분말 및 황 분말 중에서 선택되는, 태양전지 광흡수층 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 용매는 알코올, 물, 에테르, 클로로포름 및 벤젠으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 태양전지 광흡수층 제조방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 확산물질의 평균지름은 1㎛ 이하의 크기를 가지는, 태양전지 광흡수층 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 금속전구체층을 구성하는 금속의 증착원은 구리-갈륨 합금 타겟 및 인듐 타겟을 이용하거나 또는 구리-인듐-갈륨 합금 타겟을 이용하는, 태양전지 광흡수층 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열처리의 온도는 300 내지 550℃ 범위인, 태양전지 광흡수층 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 금속전구체층은 1 내지 3000nm 범위에 있는, 태양전지 광흡수층 제조방법.
  10. 삭제
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