KR101231284B1 - Solar cell and method of fabircating the same - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 태양전지는 기판; 상기 기판 상에 윈도우층, 상기 윈도우층 상에 버퍼층, 상기 버퍼층 상에 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 후면전극층이 형성되는 복수의 태양전지 셀; 상기 기판 상에 형성되고 상기 복수의 태양전지 셀과 병렬 연결되는 복수의 다이오드; 및 상기 복수의 태양전지 셀과 상기 복수의 다이오드를 전기적으로 연결하는 접속전극;을 포함한다.Solar cell according to the embodiment is a substrate; A window layer on the substrate, a buffer layer on the window layer, and a light absorbing layer on the buffer layer; A plurality of solar cells in which a rear electrode layer is formed on the light absorbing layer; A plurality of diodes formed on the substrate and connected in parallel with the plurality of solar cells; And a connection electrode electrically connecting the plurality of solar cells and the plurality of diodes.

Description

태양전지 및 이의 제조방법{SOLAR CELL AND METHOD OF FABIRCATING THE SAME}SOLAR CELL AND METHOD OF FABIRCATING THE SAME}

실시예는 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.An embodiment relates to a solar cell and a manufacturing method thereof.

최근 에너지 수요가 증가함에 따라서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지에 대한 개발이 진행되고 있다.Recently, as energy demand increases, development of a solar cell converting solar energy into electrical energy is in progress.

특히, 유리 기판, 금속 후면 전극층, p형 CIGS 계 광 흡수층, 고저항 버퍼층, n형 창층 등을 포함하는 기판 구조의 pn 헤테로 접합 장치인 CIGS계 태양전지가 널리 사용되고 있다.In particular, CIGS-based solar cells that are pn heterojunction devices having a substrate structure including a glass substrate, a metal back electrode layer, a p-type CIGS-based light absorbing layer, a high resistance buffer layer, an n-type window layer, and the like are widely used.

이러한 태양전지는 하나의 패널(panel)에 복수개의 셀이 형성되어, 상기 셀을 직렬로 연결하여 사용하고 있다.In such a solar cell, a plurality of cells are formed in one panel, and the cells are connected in series.

이러한 복수개의 셀 중 어느 하나의 셀에 불량이 발생하면, 이 패널은 사용하지 못하고 폐기하게 된다.If a failure occurs in any one of these cells, the panel is not used and is discarded.

또한, 태양전지 패널에 외부의 물체에 의해 그림자가 지거나, 태양전지 패널 상에 불순물과 같은 이물질이 부착되면, 그림자가 지거나 이물질이 부착된 셀은 부하가 커져 과열되는 문제가 발생한다.In addition, when a shadow is caused by an external object on the solar cell panel, or when foreign matter such as impurities is attached to the solar cell panel, the shadowed or foreign matter is attached to the cell, which causes a problem that the load becomes large and overheats.

실시예는 불량셀이 발생하거나, 태양전지 패널에 그림자가 생겨도 열화현상 없이 태양전지로 사용할 수 있고, 기판의 상면에 다이오드를 형성하여 공정이 단순화되고 집적화가 가능한 태양전지 및 이의 제조방법을 제공한다.The embodiment provides a solar cell and a method of manufacturing the same, which can be used as a solar cell without deterioration even when a defective cell is generated or a shadow is generated on the solar cell panel, and a process is simplified and integrated by forming a diode on the upper surface of the substrate. .

실시예에 따른 태양전지는 기판; 상기 기판 상에 윈도우층, 상기 윈도우층 상에 버퍼층, 상기 버퍼층 상에 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 후면전극층이 형성되는 복수의 태양전지 셀; 상기 기판 상에 형성되고 상기 복수의 태양전지 셀과 병렬 연결되는 복수의 다이오드; 및 상기 복수의 태양전지 셀과 상기 복수의 다이오드를 전기적으로 연결하는 접속전극;을 포함한다.Solar cell according to the embodiment is a substrate; A window layer on the substrate, a buffer layer on the window layer, and a light absorbing layer on the buffer layer; A plurality of solar cells in which a rear electrode layer is formed on the light absorbing layer; A plurality of diodes formed on the substrate and connected in parallel with the plurality of solar cells; And a connection electrode electrically connecting the plurality of solar cells and the plurality of diodes.

실시예에 따른 태양전지는 기판 상에 복수개의 셀을 포함하는 셀 유닛과 상기 복수개의 셀과 병렬 연결되는 다이오드를 형성한 후, 각 셀을 직렬 연결시키고, 복수개의 셀 사이에 다이오드를 형성한다.The solar cell according to the embodiment forms a cell unit including a plurality of cells on the substrate and a diode connected in parallel with the plurality of cells, and then connects each cell in series, and forms a diode between the plurality of cells.

따라서, 셀 중 어느 하나에 그림자가 지거나, 이물질이 셀 상에 형성되었을 경우, 전하가 상기 다이오드로 우회할 수 있도록 형성함으로써, 불량셀이 발생하거나, 태양전지 패널에 그림자가 생겨도 열화현상 없이 태양전지를 사용할 수 있다.Therefore, when one of the cells is shadowed or foreign matter is formed on the cell, the charge is formed to bypass the diode, so that a defective cell or a shadow on the solar cell panel does not cause deterioration of the solar cell. Can be used.

그리고, 상기 다이오드가 하나의 기판 상에서 복수개 형성되므로, 불량 셀이 발생했을 경우, 해당 셀과 병렬연결되는 다이오드에 의해 전류가 우회하고, 다른 셀들은 활용가능하므로 신뢰성이 향상될 수 있다.In addition, since a plurality of diodes are formed on one substrate, when a defective cell occurs, current may be bypassed by a diode connected in parallel with the corresponding cell, and other cells may be utilized, thereby improving reliability.

또한, 기판 상면의 모서리 영역(edge)에 다이오드를 형성하여 집적화가 가능하고 태양전지 셀들을 형성하는 과정에서 다이오드가 형성될 수 있으므로 공정이 단순화되어 생산성이 향상될 수 있다.In addition, since diodes may be integrated at the edges of the upper surface of the substrate and diodes may be formed in the process of forming solar cells, the process may be simplified and productivity may be improved.

도 1은 실시예에 따른 태양전지를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1 에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1 에서 B-B`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 12는 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 단면도이다.
1 is a plan view showing a solar cell according to an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a cross section taken along AA ′ in FIG. 1.
3 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 1.
4 to 12 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment.

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.In the description of the embodiments, where each substrate, layer, film, or electrode is described as being formed "on" or "under" of each substrate, layer, film, or electrode, etc. , “On” and “under” include both “directly” or “indirectly” other components. In addition, the upper or lower reference of each component is described with reference to the drawings. The size of each component in the drawings may be exaggerated for the sake of explanation and does not mean the size actually applied.

도 12는 실시예에 따른 태양전지를 도시한 평면도이다.12 is a plan view illustrating a solar cell according to an embodiment.

도 12에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 태양전지는 제1셀(C1), 제2셀(C2), 제3셀(C3), 제4셀(C4), 제5셀(C5), 제6셀(C6)을 포함한다.As shown in FIG. 12, the solar cell according to the embodiment includes a first cell C1, a second cell C2, a third cell C3, a fourth cell C4, a fifth cell C5, It includes a sixth cell (C6).

상기 제1셀(C1)은 제1버스바(810)와 전기적으로 연결되고, 상기 제6셀(C6)은 제2버스바(820)와 전기적으로 연결된다.The first cell C1 is electrically connected to the first bus bar 810, and the sixth cell C6 is electrically connected to the second bus bar 820.

상기 제1셀(C1)에 형성된 윈도우층(600)은 상기 제2셀(C2)에 형성된 광 흡수층(300)과 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 제1셀(C1)과 제2셀(C2)은 전기적으로 연결된다. 상기와 같은 구성으로 상기 제1셀(C1), 제2셀(C2), 제3셀(C3), 제4셀(C4), 제5셀(C5), 제6셀(C6)은 직렬로 연결될 수 있다.The window layer 600 formed in the first cell C1 is electrically connected to the light absorbing layer 300 formed in the second cell C2. Therefore, the first cell C1 and the second cell C2 are electrically connected. With the above configuration, the first cell C1, the second cell C2, the third cell C3, the fourth cell C4, the fifth cell C5, and the sixth cell C6 are connected in series. Can be connected.

또한, 상기 제1버스바(810) 및 제2버스바(820)가 상기 제1셀(C1) 내지 제6셀(C6)과 평행하며 기판(100)의 양 끝단에 형성될 수 있다.In addition, the first bus bar 810 and the second bus bar 820 may be parallel to the first cells C1 to sixth cell C6 and formed at both ends of the substrate 100.

그리고, 상기 기판(100) 상에 제1, 제2, 제3다이오드(D1, D2, D3)가 형성된다. 상기 제1, 제2, 제3다이오드(D1, D2, D3)는 상기 제1셀(C1) 내지 제6셀(C6)을 형성하기 위한 각 층의 증착 및 패터닝 공정에서 형성될 수 있다.First, second and third diodes D1, D2, and D3 are formed on the substrate 100. The first, second, and third diodes D1, D2, and D3 may be formed in a deposition and patterning process of each layer to form the first cells C1 to 6th cell C6.

상기 제1, 제2, 제3 다이오드(D1, D2, D3)는 상기 제1셀(C1) 내지 제6셀(C6)과 병렬로 연결된다. 자세하게, 제1 다이오드(D1)는 제1셀(C1) 및 제2셀(C2)과 병렬로 연결되고, 제2 다이오드(D2)는 제3셀(C3) 및 제4셀(C4)과 병렬로 연결되며, 제3 다이오드(D3)는 제5셀(C5) 및 제6셀(C6)과 병렬로 연결될 수 있다. 상기 제1, 제2, 제3다이오드(D1, D2, D3)와 복수의 셀(C1 내지 C6)은 패턴을 달리하여 형성된 상기 후면전극층(200)에 의해 연결될 수 있다.The first, second, and third diodes D1, D2, and D3 are connected in parallel with the first cells C1 to sixth cell C6. In detail, the first diode D1 is connected in parallel with the first cell C1 and the second cell C2, and the second diode D2 is parallel with the third cell C3 and the fourth cell C4. The third diode D3 may be connected to the fifth cell C5 and the sixth cell C6 in parallel. The first, second, and third diodes D1, D2, and D3 and the plurality of cells C1 to C6 may be connected by the back electrode layer 200 formed by different patterns.

또한 상기 다이오드는 3개 이상으로 형성될 수도 있다. 즉, 상기 제1셀(C1) 내지 제6셀(C6)과 대응하는 위치에 각각 형성될 수도 있으며, 하나의 다이오드와 병렬 연결되는 셀은 하나 또는 둘 이상일 수도 있다.In addition, three or more diodes may be formed. That is, the cells may be formed at positions corresponding to the first cells C1 to the sixth cell C6, respectively, and one or more cells may be connected in parallel with one diode.

상기 제1, 제2, 제3다이오드(D1, D2, D3)는 상기 기판(100) 상에서 상기 복수의 셀들(C1, C2...)이 형성되지 않은 상기 기판(100)의 모서리(edge) 영역에 형성될 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.The first, second, and third diodes D1, D2, and D3 are edges of the substrate 100 on which the cells C1, C2... Are not formed on the substrate 100. It may be formed in the region, but is not limited thereto.

상기 제1, 제2, 제3다이오드(D1, D2, D3)는 상기 복수의 셀들(C1, C2...) 중 어느 하나의 셀에 그림자가 지거나, 이물질이 태양전지 패널 상에 형성되었을 경우, 전류가 상기 다이오드로 우회할 수 있도록 형성된다.
When the first, second, and third diodes D1, D2, and D3 have a shadow on one of the cells C1, C2..., Or a foreign substance is formed on the solar panel. And a current can be diverted to the diode.

이하, 태양전지의 제조공정에 따라 더 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, it will be described in more detail according to the manufacturing process of the solar cell.

도 1은 실시예에 따른 태양전지를 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1 에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이며, 도 3은 도 1 에서 B-B`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.1 is a plan view illustrating a solar cell according to an embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 1. It is a cross section.

도시된 바와 같이, 복수의 셀들(C1, C2...)과 동일한 패턴으로 제1, 제2, 제3 다이오드(D1, D2, D3)가 형성된다. 상기 제1, 제2, 제3다이오드(D1, D2, D3)는 외곽의 프레임 하부에 형성될 수 있다.As shown, the first, second, and third diodes D1, D2, and D3 are formed in the same pattern as the plurality of cells C1, C2... The first, second, and third diodes D1, D2, and D3 may be formed under the outer frame.

상기 제1셀(C1) 내지 제6셀(C6)은 서로 동일한 형태로 형성되고, 제1 내지 제3 다이오드(D1, D2, D3)도 동일한 형태로 형성되므로, 단면도의 일부만 제시하도록 한다.Since the first cells C1 to 6th cell C6 are formed in the same shape, and the first to third diodes D1, D2, and D3 are formed in the same shape, only a part of the cross-sectional view is presented.

도 2 및 도 3을 참고하면, 상기 제1셀(C1) 내지 제6셀(C6)이 형성되는 영역의 제1 관통홈들(TH1)은 상기 제1, 제2, 제3 다이오드(D1, D2, D3)가 형성되는 영역의 제1 관통홈들(TH1')에 비해 상대적으로 좁은 간격으로 형성된다.2 and 3, the first through holes TH1 of the region where the first cell C1 to the sixth cell C6 are formed are the first, second, and third diodes D1, It is formed at a relatively narrow interval compared to the first through holes TH1 ′ in the areas where D2 and D3 are formed.

즉, 상기 제1셀(C1) 내지 제6셀(C6)이 형성되는 영역의 제1 관통홈들(TH1) 중 하나가 상기 제1, 제2, 제3 다이오드(D1, D2, D3)가 형성되는 영역의 제1 관통홈(TH1')으로 확장될 수 있다. 즉, 상기 제1 관통홈들(TH1) 중 하나가 다른 관통홈들에 비해 길게 형성되어 상기 제1, 제2, 제3 다이오드(D1, D2, D3)가 형성되는 영역의 제1 관통홈(TH1')이 될 수 있다.That is, one of the first through holes TH1 in the region where the first cell C1 to the sixth cell C6 is formed is the first, second, and third diodes D1, D2, and D3. It may extend into the first through hole TH1 ′ of the formed region. That is, one of the first through holes TH1 is formed longer than other through holes so that the first through holes in the region where the first, second, and third diodes D1, D2, and D3 are formed. TH1 ').

본 실시예에서는 제1, 제2, 제3 다이오드(D1, D2, D3)가 제1셀(C1) 내지 제6셀(C6)의 사이에서 간격을 두고 배치되어 작용하나, 복수개의 셀들의 각각에 연결되도록 복수개의 셀들과 동일한 개수로 다이오드를 형성할 수도 있다. 또한 상기 다이오드와 병렬 연결되는 셀의 개수가 각각 상이할 수 있다.In the present exemplary embodiment, the first, second, and third diodes D1, D2, and D3 are arranged to be spaced apart from each other between the first cells C1 to the sixth cell C6, but each of the plurality of cells Diodes may be formed in the same number as the plurality of cells so as to be connected to the plurality of cells. In addition, the number of cells connected in parallel with the diode may be different.

상기 제1, 제2, 제3 다이오드(D1, D2, D3) 및 상기 제1셀(C1) 내지 제6셀(C6)은 동일한 공정에서, 동일한 물질로 형성될 수 있다. 즉, 접속전극층(210)과 후면전극층(200)은 동일한 물질로 형성되고, 광 흡수층(300)과 제1 도전층(310), 윈도우층(600) 및 제2 도전층(610)이 동일한 물질로 형성될 수 있다.
The first, second, and third diodes D1, D2, and D3 and the first cells C1 to 6th cell C6 may be formed of the same material in the same process. That is, the connection electrode layer 210 and the back electrode layer 200 are formed of the same material, and the light absorbing layer 300, the first conductive layer 310, the window layer 600, and the second conductive layer 610 are made of the same material. It can be formed as.

도 4 내지 도 12는 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 단면도이다.4 to 12 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment.

도 4는 복수개의 셀들이 형성되는 영역의 기판(100)과 후면전극층(200)을 도시한 도면이고, 도 5는 복수개의 다이오드가 형성되는 영역을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a substrate 100 and a back electrode layer 200 in a region in which a plurality of cells are formed, and FIG. 5 is a diagram in a region in which a plurality of diodes are formed.

도 4 및 도 5를 참고하면, 제1셀(C1), 제2셀(C2), 제3셀(C3), 제4셀(C4), 제5셀(C5), 제6셀(C6)을 지지하는 기판(100)을 준비한다.4 and 5, the first cell C1, the second cell C2, the third cell C3, the fourth cell C4, the fifth cell C5, and the sixth cell C6. Preparing a substrate 100 for supporting the.

상기 기판(100)은 유리(glass)가 사용되고 있으며, 알루미나와 같은 세라믹 기판, 스테인레스 스틸, 티타늄기판 또는 폴리머 기판 등도 사용될 수 있다.The substrate 100 may be glass, and a ceramic substrate such as alumina, stainless steel, a titanium substrate, or a polymer substrate may also be used.

유리 기판으로는 소다라임 유리(sodalime glass)를 사용할 수 있으며, 폴리머 기판으로는 폴리이미드(polyimide)를 사용할 수 있다.Soda lime glass may be used as the glass substrate, and polyimide may be used as the polymer substrate.

또한, 상기 기판(100)은 리지드(rigid)하거나 플렉서블(flexible)할 수 있다.In addition, the substrate 100 may be rigid or flexible.

다음으로, 상기 기판(100) 상에 후면전극층(200)을 형성한다.Next, the back electrode layer 200 is formed on the substrate 100.

상기 후면전극층(200)은 상기 기판(100) 상에 후면전극막을 형성한 후, 포토 리소그라피(photo-lithography) 공정으로 패터닝하여 형성될 수 있다.The back electrode layer 200 may be formed by forming a back electrode film on the substrate 100 and then patterning the photo electrode by a photo-lithography process.

또는, 상기 기판(100) 상에 마스크를 배치시킨 후, 각 영역에만 상기 후면전극층(200)이 형성되도록 할 수도 있다.Alternatively, after the mask is disposed on the substrate 100, the back electrode layer 200 may be formed only in each region.

상기 후면전극층(200)은 금속 등의 도전체로 형성될 수 있다.The back electrode layer 200 may be formed of a conductor such as metal.

예를 들어, 상기 후면전극층(200)은 몰리브덴(Mo) 타겟을 사용하여, 스퍼터링(sputtering) 공정에 의해 형성될 수 있다.For example, the back electrode layer 200 may be formed by a sputtering process using a molybdenum (Mo) target.

이는, 몰리브덴(Mo)이 가진 높은 전기전도도, 광 흡수층과의 오믹(ohmic) 접합, Se 분위기 하에서의 고온 안정성 때문이다.This is due to the high electrical conductivity of molybdenum (Mo), the ohmic junction with the light absorbing layer, and the high temperature stability under Se atmosphere.

또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 후면전극층(200)은 적어도 하나 이상의 층으로 형성될 수 있다. 상기 후면전극층(200)이 복수개의 층으로 형성될 때, 상기 후면전극층(200)을 이루는 층들은 서로 다른 물질로 형성될 수 있다.In addition, although not shown in the drawings, the back electrode layer 200 may be formed of at least one layer. When the back electrode layer 200 is formed of a plurality of layers, the layers constituting the back electrode layer 200 may be formed of different materials.

또한, 상기 후면전극층(200)은 스트라이프(stripe) 형태 또는 매트릭스(matrix) 형태로 배치될 수 있으며, 각각의 셀에 대응할 수 있다.In addition, the back electrode layer 200 may be arranged in a stripe form or a matrix form and may correspond to each cell.

그러나, 상기 후면전극층(200)은 상기의 형태에 한정되지 않고, 다양한 형태로 형성될 수 있다.However, the back electrode layer 200 is not limited to the above form and may be formed in various forms.

도 6을 참조하면, 상기 제1, 제2, 제3 다이오드(D1, D2, D3)에 형성되는 영역의 제1 관통홈들(TH1')의 길이는 상기 제1셀(C1) 내지 제6셀(C6)에 형성되는 제1 관통홈들(TH1)의 길이보다 큰 값을 가질 수 있다.Referring to FIG. 6, the lengths of the first through holes TH1 ′ of the regions formed in the first, second, and third diodes D1, D2, and D3 are the first to sixth cells C1 to 6. It may have a value larger than the length of the first through holes TH1 formed in the cell C6.

이는 동일한 공정에서 패터닝을 달리하여 상기 제1, 제2, 제3 다이오드(D1, D2, D3)가 형성되는 영역의 제1 관통홈들(TH1')과 상기 제1셀(C1) 내지 제6셀(C6)에 형성되는 제1 관통홈들(TH1)이 형성될 수 있다.The first through holes TH1 ′ and the first cells C1 to 6 in the region where the first, second, and third diodes D1, D2, and D3 are formed by different patterning in the same process. First through holes TH1 formed in the cell C6 may be formed.

이어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 후면전극층(200) 상에 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 7, the light absorbing layer 300, the buffer layer 400, and the high resistance buffer layer 500 are formed on the back electrode layer 200.

상기 광 흡수층(300)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ계 화합물을 포함한다. 더 자세하게, 상기 광 흡수층(300)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In, Ga)Se2, CIGS계) 화합물을 포함한다.The light absorbing layer 300 includes an I-III-VI compound. In more detail, the light absorbing layer 300 includes a copper-indium-gallium-selenide-based (Cu (In, Ga) Se 2 , CIGS-based) compound.

이와는 다르게, 상기 광 흡수층(300)은 구리-인듐-셀레나이드계(CuInSe2, CIS계) 화합물 또는 구리-갈륨-셀레나이드계(CuGaSe2, CIS계) 화합물을 포함할 수 있다.Alternatively, the light absorbing layer 300 may include a copper-indium selenide-based (CuInSe 2 , CIS-based) compound or a copper-gallium-selenide-based (CuGaSe 2 , CIS-based) compound.

예를 들어, 상기 광 흡수층(300)을 형성하기 위해서, 구리 타겟, 인듐 타겟 및 갈륨 타겟을 사용하여, 상기 후면전극층(200) 상에 CIG계 금속 프리커서(precursor)막이 형성된다.For example, in order to form the light absorbing layer 300, a CIG-based metal precursor film is formed on the back electrode layer 200 using a copper target, an indium target, and a gallium target.

이후, 상기 금속 프리커서막은 셀레니제이션(selenization) 공정에 의해서, 셀레늄(Se)과 반응하여 CIGS계 광 흡수층(300)이 형성된다.Thereafter, the metal precursor film is reacted with selenium (Se) by a selenization process to form a CIGS-based light absorbing layer 300.

또한, 상기 광 흡수층(300)은 구리, 인듐, 갈륨, 셀레나이드(Cu, In, Ga, Se)를 동시증착법(co-evaporation)에 의해 형성할 수도 있다.In addition, the light absorbing layer 300 may form copper, indium, gallium, selenide (Cu, In, Ga, Se) by co-evaporation.

상기 광 흡수층(300)은 외부의 광을 입사받아, 전기 에너지로 변환시킨다. 즉, 상기 광 흡수층(300)은 광전효과에 의해서 광 기전력을 생성한다.The light absorbing layer 300 receives external light and converts the light into electrical energy. That is, the light absorbing layer 300 generates photo electromotive force by the photoelectric effect.

상기 버퍼층(400)은 적어도 하나 이상의 층으로 형성되며, 상기 광 흡수층(300)이 형성된 상기 기판(100) 상에 황화 카드뮴(CdS), ITO, ZnO, i-ZnO 중 어느 하나 또는 이들의 적층으로 형성될 수 있다.The buffer layer 400 is formed of at least one layer, and any one or a stack of cadmium sulfide (CdS), ITO, ZnO, and i-ZnO on the substrate 100 on which the light absorbing layer 300 is formed. Can be formed.

이때, 상기 버퍼층(400)은 n형 반도체 층이고, 상기 광 흡수층(300)은 p형 반도체 층이다. 따라서, 상기 광 흡수층(300) 및 버퍼층(400)은 pn 접합을 형성한다. 이때, 상기 광 흡수층(300)과 윈도우층(600)은 격자상수와 에너지 밴드갭의 차이가 크기 때문에, 밴드갭이 두 물질의 중간에 위치하는 상기 버퍼층(400)을 삽입하여 양호한 접합을 형성할 수 있다.At this time, the buffer layer 400 is an n-type semiconductor layer and the light absorption layer 300 is a p-type semiconductor layer. Accordingly, the light absorption layer 300 and the buffer layer 400 form a pn junction. In this case, since the difference between the lattice constant and the energy band gap is large between the light absorbing layer 300 and the window layer 600, a good junction may be formed by inserting the buffer layer 400 having a band gap in between the two materials. Can be.

상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300)과 이후 형성될 윈도우층(600)의 사이에 배치된다.The buffer layer 400 is disposed between the light absorbing layer 300 and the window layer 600 to be formed later.

상기 버퍼층(400) 상에는 고저항 버퍼층(500)이 형성될 수 있다. 상기 고저항 버퍼층(500)은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함할 수 있다. 상기 고저항 버퍼층(500)의 에너지 밴드갭은 약 3.1eV 내지 3.3eV이다.The high resistance buffer layer 500 may be formed on the buffer layer 400. The high resistance buffer layer 500 may include zinc oxide (i-ZnO) that is not doped with impurities. The energy bandgap of the high resistance buffer layer 500 is about 3.1 eV to 3.3 eV.

이어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 광 흡수층(300), 버퍼층(400) 및 고저항 버퍼층(500)을 관통하는 제2 관통홈들(TH2)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 8, second through holes TH2 penetrating the light absorbing layer 300, the buffer layer 400, and the high resistance buffer layer 500 are formed.

상기 제2 관통홈들(TH2)은 기계적인(mechnical) 방법으로 형성할 수 있으며, 상기 후면전극층(200)의 일부가 노출된다.The second through holes TH2 may be formed by a mechanical method, and a portion of the back electrode layer 200 is exposed.

그리고, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 투명한 도전물질을 적층하여 윈도우층(600) 및 접속배선(700)을 형성한다.As illustrated in FIG. 9, a transparent conductive material is stacked on the high resistance buffer layer 500 to form a window layer 600 and a connection wiring 700.

상기 투명한 도전물질을 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 적층시킬 때, 상기 투명한 도전물질이 상기 제2 관통홈들(TH2)의 내부에도 삽입되어, 상기 접속배선(700)을 형성할 수 있다. 즉, 상기 윈도우층(600)과 접속배선(700)은 동일한 물질로 형성될 수 있다.When the transparent conductive material is stacked on the high resistance buffer layer 500, the transparent conductive material may also be inserted into the second through holes TH2 to form the connection wiring 700. That is, the window layer 600 and the connection wiring 700 may be formed of the same material.

상기 후면전극층(200)과 윈도우층(600)은 상기 접속배선(700)에 의해 전기적으로 연결된다.The back electrode layer 200 and the window layer 600 are electrically connected by the connection wiring 700.

상기 윈도우층(600)은 상기 기판(100) 상에 스퍼터링 공정을 진행하여 알루미늄으로 도핑된 산화 아연으로 형성된다.The window layer 600 is formed of zinc oxide doped with aluminum by performing a sputtering process on the substrate 100.

상기 윈도우층(600)은 상기 광 흡수층(300)과 pn접합을 형성하는 층으로, 태양전지 전면의 투명전극의 기능을 하기 때문에 광투과율이 높고 전기 전도성이 좋은 산화 아연(ZnO)으로 형성된다.The window layer 600 is a layer for forming a pn junction with the light absorbing layer 300. Since the window layer 600 functions as a transparent electrode on the front of the solar cell, the window layer 600 is formed of zinc oxide (ZnO) having high light transmittance and good electrical conductivity.

이때, 상기 산화 아연에 알루미늄을 도핑함으로써 낮은 저항값을 갖는 전극을 형성할 수 있다.At this time, an electrode having a low resistance value can be formed by doping zinc oxide with aluminum.

상기 윈도우층(600)인 산화 아연 박막은 RF 스퍼터링방법으로 ZnO 타겟을 사용하여 증착하는 방법과 Zn 타겟을 이용한 반응성 스퍼터링, 그리고 유기금속화학증착법 등으로 형성될 수 있다.The zinc oxide thin film as the window layer 600 may be formed by a method of depositing using a ZnO target by RF sputtering, reactive sputtering using a Zn target, and organometallic chemical vapor deposition.

또한, 전기광학적 특성이 뛰어난 ITO(Indium tin Oxide) 박막을 산화 아연 박막 상에 층착한 2중 구조를 형성할 수도 있다.In addition, a double structure in which an indium tin oxide (ITO) thin film having excellent electro-optical properties is laminated on a zinc oxide thin film may be formed.

이어서, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500) 및 윈도우층(600)을 관통하는 제3 관통홈들(TH3)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 10, third through holes TH3 penetrating the light absorbing layer 300, the buffer layer 400, the high resistance buffer layer 500, and the window layer 600 are formed.

상기 분리패턴(320)은 기계적인(mechnical) 방법으로 형성할 수 있으며, 상기 후면전극층(200)의 일부가 노출된다.The separation pattern 320 may be formed by a mechanical method, and a portion of the back electrode layer 200 is exposed.

상기 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500) 및 윈도우층(600)은 상기 제3 관통홈들(TH3)에 의해 구분될 수 있으며, 상기 제3 관통홈들(TH3)에 의해 각각의 셀은 서로 분리될 수 있다.The buffer layer 400, the high resistance buffer layer 500, and the window layer 600 may be divided by the third through holes TH3, and each cell may be divided by the third through holes TH3. Can be separated from each other.

상기 제3 관통홈들(TH3)에 의해 상기 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500) 및 윈도우층(600)은 스트라이프 형태 또는 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.The buffer layer 400, the high resistance buffer layer 500, and the window layer 600 may be arranged in the form of a stripe or a matrix by the third through holes TH3.

다음으로, 상기 제1 관통홈들(TH1)이 형성되지 않은 영역에 형성된 상기 광 흡수층 및 윈도우층의 일부를 식각하여 제1, 제2, 제3다이오드(D1, D2, D3)를 형성한다. 상기 제1, 제2, 제3다이오드(D1, D2, D3)는 상기 제1셀(C1) 내지 제6셀(C6)과 동일한 층을 포함하여 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1, 제2, 제3다이오드(D1, D2, D3)는 상기 제1셀(C1) 내지 제6셀(C6)을 형성하는 공정에서 동일한 층이 적층되어 형성되고 상기 식각 과정에 의해 상기 제1셀(C1) 내지 제6셀(C6)과 구분되어 형성된다.Next, portions of the light absorbing layer and the window layer formed in the region where the first through holes TH1 are not formed are etched to form first, second, and third diodes D1, D2, and D3. The first, second, and third diodes D1, D2, and D3 may include the same layer as the first to sixth cells C6 to C6. That is, the first, second, and third diodes D1, D2, and D3 are formed by stacking the same layer in the process of forming the first to sixth cells C6, and during the etching process. As a result, the first cell C1 to the sixth cell C6 are formed separately.

그리고, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 후면전극층(200)과 연결되도록 제1버스바(810) 및 제2버스바(820)를 형성한다.As shown in FIG. 11, the first bus bar 810 and the second bus bar 820 are formed to be connected to the back electrode layer 200.

상기 제1버스바(810) 및 제2버스바(820)는 상기 기판(100)의 끝단에 형성된 상기 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500) 및 윈도우층(600)의 일부를 제거하여, 상기 후면전극층(200)을 노출시킨 후 형성시킬 수 있다.The first bus bar 810 and the second bus bar 820 are the light absorbing layer 300, the buffer layer 400, the high resistance buffer layer 500, and the window layer 600 formed at the end of the substrate 100. A portion of the back electrode layer 200 may be removed and then formed.

본 실시예에서는 상기 후면전극층(200)에 상기 제1버스바(810) 및 제2버스바(820)를 연결시켰지만, 이에 한정되지 않고, 상기 윈도우층(600) 상에 상기 제1버스바(810) 및 제2버스바(820)를 형성시킬 수도 있다.In the present exemplary embodiment, the first bus bar 810 and the second bus bar 820 are connected to the rear electrode layer 200, but the present invention is not limited thereto. The first bus bar may be formed on the window layer 600. 810 and the second bus bar 820 may be formed.

상기 제1셀(C1)에는 제1버스바(810)가 형성되고, 상기 제6셀(C6)에는 제2버스바(820)가 형성된다. 상기 제1버스바(810)는 (+)전극에 연결하고, 상기 제2버스바(820)는 (-)전극에 연결할 수 있다.A first bus bar 810 is formed in the first cell C1, and a second bus bar 820 is formed in the sixth cell C6. The first bus bar 810 may be connected to the (+) electrode, and the second bus bar 820 may be connected to the (-) electrode.

그리고, 상기 후면전극층(200)에 의해 상기 복수개의 셀들과 제1, 제2 ,제3 다이오드(D1, D2, D3)가 전기적으로 연결될 수 있다.The plurality of cells and the first, second, and third diodes D1, D2, and D3 may be electrically connected by the back electrode layer 200.

평소에는 복수개의 셀들(C1, C2, C3...)을 통하여 전류가 흐르게 되나, 상기 복수개의 셀들(C1, C2, C3...) 중 어느 하나의 셀에 그림자가 지거나, 이물질이 태양전지 패널 상에 형성되었을 경우, 불량이 발생한 해당 셀은 발전을 하는 능동소자가 아닌 수동소자, 즉 저항과 같이 동작하게 되므로 해당 셀에 역 기전력이 발생하게 된다. Usually, current flows through the plurality of cells C1, C2, C3 ..., but the shadow of any one of the plurality of cells C1, C2, C3 ... or the foreign matter is solar cells. When formed on the panel, the cell in which the failure occurs is operated like a passive element, that is, a resistor, rather than an active element generating power, and thus counter electromotive force is generated in the cell.

따라서, 해당 셀과 연결된 상기 다이오드에 도통 전압이 인가되어 셀이 아닌 다이오드를 통해 전류가 흐르게 된다. 즉, 상기 제1, 제2, 제3다이오드(D1, D2, D3)를 통해 전류가 우회하게 된다.Therefore, a conduction voltage is applied to the diode connected to the cell so that current flows through the diode, not the cell. That is, the current is bypassed through the first, second, and third diodes D1, D2, and D3.

예를 들어, 상기 제3셀(C3)에 그림자가 졌거나, 또는 불량이 발생했다고 하면, 그림자가 진 셀이나 불량이 발생된 셀에는 저항이 커지게 된다.For example, if the third cell C3 has a shadow or a failure, the resistance is increased in the shadowed cell or the cell in which the failure occurs.

따라서, 이 경우에는, 전하가 상기 제2버스바(820)로부터 상기 제6셀(C6), 제5셀(C5) 및 상기 제2다이오드(D2)를 거쳐 상기 제2셀(C2), 제1셀(C1)으로 이동하여 상기 제1버스바(810)를 통해 이동하게 된다.Therefore, in this case, charge is transferred from the second bus bar 820 through the sixth cell C6, the fifth cell C5, and the second diode D2. The cell moves to one cell C1 and moves through the first bus bar 810.

또한, 상기 제4셀(C4)에 그림자가 지거나, 불량이 발생했을 경우에도 상기와 같이 동작한다.In addition, when the shadow or the failure occurs in the fourth cell (C4) is operated as described above.

상기 제3셀(C3)과 제4셀(C4) 중 어느 곳이라도 그림자가 지거나, 불량이 발생하면, 전류의 흐름은 위와 같이 될 수 있다.If a shadow or a defect occurs in any one of the third cell C3 and the fourth cell C4, the current flow may be as described above.

이에, 상기 제1셀(C1), 제2셀(C2)이 제1셀 유닛, 상기 제3셀(C3), 제4셀(C4)이 제2셀 유닛, 상기 제5셀(C5), 제6셀(C6)이 제3셀 유닛으로 묶어서 생각할 수 있다.Accordingly, the first cell C1, the second cell C2 is the first cell unit, the third cell C3, the fourth cell C4 is the second cell unit, the fifth cell C5, The sixth cell C6 can be thought of as being bundled into a third cell unit.

즉, 상기 제1셀 유닛에 그림자가 지거나 불량이 발생하면, 상기 제1다이오드(D1)를 통해 전류가 흐르고, 상기 제2셀 유닛에 그림자가 지거나 불량이 발생하면, 상기 제2다이오드(D2)를 통해 전류가 흐르며, 상기 제3셀 유닛에 그림자가 지거나 불량이 발생하면, 상기 제3다이오드(D3)를 통해 전류가 흐르게 된다.That is, when the shadow is or a defect occurs in the first cell unit, a current flows through the first diode D1, and when the shadow or a defect occurs in the second cell unit, the second diode D2 is generated. When a current flows through the third cell unit and a shadow occurs or a defect occurs, the current flows through the third diode D3.

그리고, 상기 제1, 제2, 제3다이오드(D1, D2, D3)는 상기 기판(100) 상면에 배치되고, 외곽의 모서리 영역에 형성될 수 있다.The first, second, and third diodes D1, D2, and D3 may be disposed on an upper surface of the substrate 100 and may be formed in an outer corner region.

이상에서 설명한 실시예에 따른 태양전지는 셀 유닛 중 어느 하나에 그림자가 지거나, 이물질이 셀 유닛 상에 형성되었을 경우, 전류가 해당 셀과 연결된 다이오드를 통해 우회할 수 있도록 형성함으로써, 불량셀이 발생하거나, 태양전지 패널에 그림자가 생겨도 열화현상 없이 태양전지를 사용할 수 있다.In the solar cell according to the embodiment described above, when one of the cell units has a shadow or a foreign substance is formed on the cell unit, a defective cell is generated by forming a current to bypass the diode connected to the cell. In addition, even if a shadow occurs on the solar panel can use the solar cell without deterioration.

또한, 다이오드가 정션박스(Junction Box)가 아닌 모듈 내부, 즉, 기판 상면의 모서리 영역(edge)에 형성되므로 소자의 집적화가 가능하다.In addition, since the diode is formed inside the module, not the junction box, that is, the edge of the upper surface of the substrate, integration of the device is possible.

그리고, 상기 기판(100) 상에 제1, 제2, 제3다이오드(D1, D2, D3)가 형성된다. 상기 제1, 제2, 제3다이오드(D1, D2, D3)는 상기 제1셀(C1) 내지 제6셀(C6)을 형성하기 위한 각 층의 증착 및 패터닝 공정에서 형성될 수 있으므로 공정이 간소화된다.First, second and third diodes D1, D2, and D3 are formed on the substrate 100. Since the first, second, and third diodes D1, D2, and D3 may be formed in a deposition and patterning process of each layer for forming the first to sixth cells C6, the process may be performed. It is simplified.

그리고 다이오드가 하나의 모듈 내에서 복수개 형성되므로 모듈 내의 복수의 태양전지 셀들 중 어느 하나에 이상이 발생하더라도 해당 셀과 연결된 다이오드를 통해 전류가 흐르기 때문에 동일 모듈 내에서 정상적으로 동작하는 다른 셀들은 활용가능하다.In addition, since a plurality of diodes are formed in one module, even if an error occurs in any one of the plurality of solar cells in the module, current flows through the diode connected to the corresponding cell, so that other cells normally operating in the same module are available. .

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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.

Claims (9)

기판;
상기 기판 상에 윈도우층, 상기 윈도우층 상에 버퍼층, 상기 버퍼층 상에 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 후면전극층이 형성되는 복수의 태양전지 셀;
상기 기판 상에 형성되고 상기 복수의 태양전지 셀과 병렬 연결되는 복수의 다이오드; 및
상기 복수의 태양전지 셀과 상기 복수의 다이오드를 전기적으로 연결하는 접속전극;을 포함하고,
상기 복수의 다이오드의 각각은,
제1 도전층; 및
제2 도전층;을 포함하고,
상기 제1 도전층은 상기 복수의 태양전지 셀의 광 흡수층과 동일한 물질로 형성되며,
상기 제2 도전층은 상기 복수의 태양전지 셀의 윈도우층과 동일한 물질로 형성되는 태양전지.
Board;
A window layer on the substrate, a buffer layer on the window layer, and a light absorbing layer on the buffer layer; A plurality of solar cells in which a rear electrode layer is formed on the light absorbing layer;
A plurality of diodes formed on the substrate and connected in parallel with the plurality of solar cells; And
And a connection electrode electrically connecting the plurality of solar cells and the plurality of diodes.
Each of the plurality of diodes,
A first conductive layer; And
A second conductive layer;
The first conductive layer is formed of the same material as the light absorbing layer of the plurality of solar cells,
The second conductive layer is a solar cell formed of the same material as the window layer of the plurality of solar cells.
제1항에 있어서,
상기 복수의 다이오드는 상기 기판의 에지(Edge) 영역에 형성되는 태양전지.
The method of claim 1,
The plurality of diodes are formed in the edge (edge) area of the substrate.
제1항에 있어서,
상기 복수의 태양전지 셀은 후면전극층, 광 흡수층, 윈도우층을 포함하는 태양전지.
The method of claim 1,
The plurality of solar cells include a back electrode layer, a light absorbing layer, a window layer.
제1항에 있어서,
상기 접속전극과 상기 후면전극층은 동일한 물질로 형성되는 태양전지.
The method of claim 1,
The connection electrode and the back electrode layer is a solar cell formed of the same material.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 복수의 다이오드의 각각은 하나 이상의 상기 태양전지 셀과 병렬연결되는 태양전지.
The method of claim 1,
Each of the plurality of diodes is a solar cell connected in parallel with one or more of the solar cell.
제1항에 있어서,
상기 복수의 태양전지 셀과 전기적으로 연결되고 서로 반대의 극성을 갖는 제1버스바 및 제2버스바;를 포함하는 태양전지.
The method of claim 1,
And a first bus bar and a second bus bar electrically connected to the plurality of solar cells and having opposite polarities.
제8항에 있어서,
상기 제1버스바 및 제2버스바는 상기 기판의 둘레영역에 형성되는 태양전지.
9. The method of claim 8,
The first bus bar and the second bus bar are formed in the peripheral region of the substrate.
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