KR101231430B1 - Solar cell and method of fabricating the same - Google Patents

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Abstract

태양전지 및 이의 제조방법이 개시된다. 태양전지는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 이면전극층; 상기 이면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 및 상기 광 흡수층 상에 배치되는 윈도우층을 포함하며, 상기 윈도우층은 상기 광 흡수층 상에 배치되는 다수 개의 로드들을 포함한다.A solar cell and a method of manufacturing the same are disclosed. The solar cell is a substrate; A back electrode layer disposed on the substrate; A light absorbing layer disposed on the back electrode layer; And a window layer disposed on the light absorbing layer, wherein the window layer includes a plurality of rods disposed on the light absorbing layer.

Description

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

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

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

특히, 유리기판, 금속 후면 전극층, p형 CIGS계 광 흡수층, 고 저항 버퍼층, n형 윈도우층 등을 포함하는 기판 구조의 pn 헤테로 접합 장치인 CIGS계 태양전지가 널리 사용되고 있다. Particularly, a CIGS-based solar cell which is a pn heterojunction device of a substrate structure including a glass substrate, a metal back electrode layer, a p-type CIGS light absorbing layer, a high resistance buffer layer, an n-type window layer and the like is widely used.

이러한 태양전지에 있어서 낮은 저항, 높은 투과율 등의 전기적인 특성을 향상시키기 위한 연구가 진행되고 있다.In such a solar cell, research is being conducted to improve electrical characteristics such as low resistance and high transmittance.

실시예는 향상된 전기적 및 광학적 특성을 향상시키기 위한 태양전지 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.The embodiment is to provide a solar cell and a method of manufacturing the same for improving the improved electrical and optical properties.

실시예에 따른 태양전지는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 이면전극층; 상기 이면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 및 상기 광 흡수층 상에 배치되는 윈도우층을 포함하며, 상기 윈도우층은 상기 광 흡수층 상에 배치되는 다수 개의 로드들을 포함한다.Solar cell according to the embodiment is a substrate; A back electrode layer disposed on the substrate; A light absorbing layer disposed on the back electrode layer; And a window layer disposed on the light absorbing layer, wherein the window layer includes a plurality of rods disposed on the light absorbing layer.

실시예에 따른 태양전지는 기판 상에 이면전극층을 형성하는 단계: 상기 이면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 상기 광 흡수층 상에 다수 개의 로드들을 형성하는 단계; 및 상기 로드들을 덮는 투명 도전층을 형성하는 단계를 포함한다.In the solar cell according to the embodiment forming a back electrode layer on a substrate: forming a light absorbing layer on the back electrode layer; Forming a plurality of rods on the light absorbing layer; And forming a transparent conductive layer covering the rods.

실시예에 따른 태양전지는 다수 개의 로드들을 포함한다. 이에 따라서, 상기 윈도우층의 표면적이 증가되고, 윈도우층의 표면적이 증가됨에 따라서, 윈도우층의 캐리어 이동도가 상승되고, 윈도우층의 전체적인 면저항이 감소된다.The solar cell according to the embodiment includes a plurality of rods. Accordingly, as the surface area of the window layer is increased and the surface area of the window layer is increased, the carrier mobility of the window layer is increased, and the overall sheet resistance of the window layer is reduced.

또한, 로드들 사이에 적당한 굴절률을 가지는 반사 방지부가 채워질 수 있다. 이에 따라서, 윈도우층은 향상된 투과율을 가질 수 있다.In addition, an antireflection portion having a suitable refractive index can be filled between the rods. Accordingly, the window layer can have an improved transmittance.

따라서, 실시예에 따른 태양전지는 향상된 전기적인 특성 및 광학적인 특성을 가지며, 향상된 성능을 가진다.Therefore, the solar cell according to the embodiment has improved electrical and optical characteristics, and has improved performance.

도 1은 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.
도 2는 로드들을 도시한 사시도이다.
도 3 내지 도 9는 실시예에 따른 태양전지를 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.1 is a cross-sectional view showing a solar cell according to an embodiment.
2 is a perspective view of the rods.
3 to 9 are views illustrating a process of manufacturing a solar cell according to the embodiment.

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.In the description of the embodiments, in the case where each substrate, layer, film or electrode is described as being formed "on" or "under" of each substrate, layer, film, , "On" and "under" all include being formed "directly" or "indirectly" through "another element". 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 1은 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다. 도 2는 로드들을 도시한 사시도이다.1 is a cross-sectional view showing a solar cell according to an embodiment. 2 is a perspective view of the rods.

도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 태양전지는 기판(100), 이면전극층(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400) 및 윈도우층(500)을 포함한다.1 and 2, a solar cell according to an embodiment includes a substrate 100, a back electrode layer 200, a light absorbing layer 300, a buffer layer 400, and a window layer 500.

상기 지지기판(100)은 플레이트 형상을 가지며, 상기 이면전극층(200), 상기 광 흡수층(300), 버퍼층(400) 및 상기 윈도우층(500)을 지지한다.The support substrate 100 has a plate shape and supports the back electrode layer 200, the light absorbing layer 300, the buffer layer 400, and the window layer 500.

상기 지지기판(100)은 절연체일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 유리기판(100), 플라스틱기판(100) 또는 금속기판(100)일 수 있다. 더 자세하게, 상기 지지기판(100)은 소다 라임 글래스(soda lime glass) 기판(100)일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 투명할 수 있다. 상기 지지기판(100)은 리지드하거나 플렉서블할 수 있다.The support substrate 100 may be an insulator. The support substrate 100 may be a glass substrate 100, a plastic substrate 100, or a metal substrate 100. In more detail, the support substrate 100 may be a soda lime glass substrate 100. The supporting substrate 100 may be transparent. The support substrate 100 may be rigid or flexible.

상기 이면전극층(200)은 상기 지지기판(100) 상에 배치된다. 상기 이면전극층(200)은 도전층이다. 상기 이면전극층(200)으로 사용되는 물질의 예로서는 몰리브덴(Mo) 등의 금속을 들 수 있다.The back electrode layer 200 is disposed on the support substrate 100. The back electrode layer 200 is a conductive layer. Examples of the material used for the back electrode layer 200 include a metal such as molybdenum (Mo).

또한, 상기 이면전극층(200)은 두 개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 이때, 각각의 층들은 같은 금속으로 형성되거나, 서로 다른 금속으로 형성될 수 있다.In addition, the back electrode layer 200 may include two or more layers. In this case, each of the layers may be formed of the same metal, or may be formed of different metals.

상기 광 흡수층(300)은 상기 이면전극층(200) 상에 배치된다. 상기 광 흡수층(300)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족계 화합물을 포함한다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(300)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계) 결정 구조, 구리-인듐-셀레나이드계 또는 구리-갈륨-셀레나이드계 결정 구조를 가질 수 있다.The light absorbing layer 300 is disposed on the back electrode layer 200. The light absorption layer 300 includes an I-III-VI group compound. For example, the light absorbing layer 300 is copper-indium-gallium-selenide-based (Cu (In, Ga) Se 2; CIGS-based) crystal structure, a copper-indium-selenide-based or copper-gallium-selenide Crystal structure.

상기 광 흡수층(300)의 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1eV 내지 1.8eV일 수 있다.The energy band gap of the light absorption layer 300 may be about 1 eV to 1.8 eV.

상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300) 상에 배치된다. 상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300)에 직접 접촉한다. 상기 버퍼층(400)은 황화 카드뮴을 포함한다. 상기 버퍼층(400)의 에너지 밴드갭은 약 1.9eV 내지 약 2.3eV일 수 있다.The buffer layer 400 is disposed on the light absorbing layer 300. The buffer layer 400 is in direct contact with the light absorbing layer 300. The buffer layer 400 includes cadmium sulfide. The energy band gap of the buffer layer 400 may be about 1.9 eV to about 2.3 eV.

상기 윈도우층(500)은 상기 버퍼층(400) 상에 배치된다. 상기 윈도우층(500)의 전체적인 두께는 약 1㎛ 내지 약 1.5㎛일 수 있다. 상기 윈도우층(500)은 다수 개의 로드들(510), 반사 방지부(520) 및 투명 도전층(530)을 포함한다.The window layer 500 is disposed on the buffer layer 400. The overall thickness of the window layer 500 may be about 1 μm to about 1.5 μm. The window layer 500 includes a plurality of rods 510, an anti-reflection portion 520, and a transparent conductive layer 530.

상기 로드들(510)은 상기 버퍼층(400) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 로드들(510)은 상기 광 흡수층(300) 상에 배치된다. 상기 로드들(510)은 상기 버퍼층(400)으로부터 상방으로 연장된다. 상기 로드들(510)은 기둥 형상을 가진다.The rods 510 are disposed on the buffer layer 400. In more detail, the rods 510 are disposed on the light absorbing layer 300. The rods 510 extend upward from the buffer layer 400. The rods 510 have a columnar shape.

상기 로드들(510)의 직경은 약 100㎚ 내지 약 300㎚ 일 수 있다. 상기 로드들(510)의 높이는 약 250㎚ 내지 약 900㎚일 수 있다. 더 자세하게, 상기 로드들(510)의 높이는 약 800㎚ 내지 약 900㎚일 수 있다. 또한, 상기 로드들(510) 사이의 간격은 약 1㎛ 내지 약 10㎛ 일 수 있다.The rods 510 may have a diameter of about 100 nm to about 300 nm. The height of the rods 510 may be about 250 nm to about 900 nm. In more detail, the height of the rods 510 may be about 800 nm to about 900 nm. In addition, the interval between the rods 510 may be about 1㎛ to about 10㎛.

상기 로드들(510)의 하단면은 상기 버퍼층(400)에 직접 접촉한다. 상기 로드들(510)은 상기 투명 도전층(530)을 지지한다. 각각의 로드(510)는 고저항 버퍼부(511) 및 투명 전극부(512)를 포함한다.Bottom surfaces of the rods 510 directly contact the buffer layer 400. The rods 510 support the transparent conductive layer 530. Each rod 510 includes a high resistance buffer portion 511 and a transparent electrode portion 512.

상기 고저항 버퍼부(511)는 상기 버퍼층(400) 상에 배치된다. 상기 고저항 버퍼부(511)는 상기 버퍼층(400)과 직접 접촉된다. 상기 고저항 버퍼부(511)는 상기 버퍼층(400)으로부터 상방으로 연장된다.The high resistance buffer unit 511 is disposed on the buffer layer 400. The high resistance buffer unit 511 is in direct contact with the buffer layer 400. The high resistance buffer unit 511 extends upward from the buffer layer 400.

상기 고저항 버퍼부(511)는 높은 저항을 가질 수 있다. 또한, 상기 고저항 버퍼부(511)는 투명할 수 있다. 상기 고저항 버퍼부(511)는 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(intrinsic zinc oxide;iZO)를 포함할 수 있다.The high resistance buffer unit 511 may have a high resistance. In addition, the high resistance buffer unit 511 may be transparent. The high resistance buffer unit 511 may include indium zinc oxide (iZO) that is not doped with impurities.

상기 고저항 버퍼부(511)의 에너지 밴드갭은 약 3.1eV 내지 3.3eV일 수 있다. 상기 고저항 버퍼부(511)의 길이는 약 50㎚ 내지 약 100㎚일 수 있다.An energy band gap of the high resistance buffer unit 511 may be about 3.1 eV to 3.3 eV. The high resistance buffer unit 511 may have a length of about 50 nm to about 100 nm.

상기 투명 전극부(512)는 상기 고저항 버퍼부(511) 상에 배치된다. 상기 투명 전극부(512)는 상기 고저항 버퍼부(511)에 직접 접촉한다. 더 자세하게, 상기 투명 전극부(512)는 상기 고저항 버퍼부(511)의 상면으로부터 상방으로 연장된다. 상기 투명 전극부(512)는 기둥 형상을 가진다. 즉, 상기 고저항 버퍼부(511) 및 상기 투명 전극부(512)는 서로 결합되어 하나의 기둥 형상을 가진다.The transparent electrode part 512 is disposed on the high resistance buffer part 511. The transparent electrode part 512 directly contacts the high resistance buffer part 511. In more detail, the transparent electrode part 512 extends upward from an upper surface of the high resistance buffer part 511. The transparent electrode part 512 has a columnar shape. That is, the high resistance buffer unit 511 and the transparent electrode unit 512 are combined with each other to have a single columnar shape.

상기 투명 전극부(512)는 투명하며, 도전체이다. 상기 투명 전극부(512)는 상기 고저항 버퍼부(511)에 비하여 상대적으로 훨씬 낮은 저항을 가진다. 상기 투명 전극부(512)로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드(Al doped zinc oxide;AZO), 인듐 틴 옥사이드(induim tin oxide;ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(induim zinc oxide;IZO) 등을 들 수 있다. 상기 투명 전극부(512)의 길이는 약 200㎚ 내지 약 500㎚일 수 있다.The transparent electrode part 512 is transparent and is a conductor. The transparent electrode part 512 has a relatively much lower resistance than the high resistance buffer part 511. Examples of the material used as the transparent electrode part 512 include aluminum doped zinc oxide (AZO), indium tin oxide (ITO), or indium zinc oxide (IZO). Can be mentioned. The transparent electrode part 512 may have a length of about 200 nm to about 500 nm.

상기 반사 방지부(520)는 상기 로드들(510) 사이에 배치된다. 더 자세하게, 상기 반사 방지부(520)는 상기 로드들(510) 사이의 공간을 채운다. 즉, 상기 반사 방지부(520)는 상기 로드들(510)의 외주면을 둘러싼다.The anti-reflection portion 520 is disposed between the rods 510. In more detail, the anti-reflection portion 520 fills the space between the rods 510. That is, the anti-reflection portion 520 surrounds the outer circumferential surfaces of the rods 510.

상기 반사 방지부(520)는 투명하다. 상기 반사 방지부(520)는 절연체일 수 있다. 상기 반사 방지부(520)는 상기 투명 전극부(512)보다 더 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 반사 방지부(520)의 굴절률은 약 1.23일 수 있다.The anti-reflection portion 520 is transparent. The anti-reflection portion 520 may be an insulator. The anti-reflection portion 520 may have a lower refractive index than the transparent electrode portion 512. For example, the refractive index of the anti-reflection portion 520 may be about 1.23.

상기 반사 방지부(520)는 투명한 폴리머를 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 반사 방지부(520)로 사용되는 물질의 예로서는 폴리메틸메타크릴레이트(poly(methyl methacrylate;PMMA), 폴리스티렌(polystyrene;PS) 또는 폴리카보네이트(polycarbonate;PC) 등을 들 수 있다.The anti-reflection portion 520 may include a transparent polymer. In more detail, examples of the material used as the anti-reflection unit 520 include poly (methyl methacrylate; PMMA), polystyrene (PS), polycarbonate (PC), and the like.

상기 반사 방지부(520)의 상면은 상기 로드들(510)의 상면보다 낮을 수 있다. 즉, 상기 로드들(510)은 상기 반사 방지부(520)보다 더 돌출될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 반사 방지부(520)의 상면은 상기 로드들(510)의 상면과 같은 평면에 배치될 수 있다.Top surfaces of the anti-reflection portion 520 may be lower than top surfaces of the rods 510. That is, the rods 510 may protrude more than the anti-reflective portion 520. Alternatively, the top surface of the anti-reflection portion 520 may be disposed on the same plane as the top surfaces of the rods 510.

상기 투명 도전층(530)은 상기 로드들(510) 상에 배치된다. 또한, 상기 투명 도전층(530)은 상기 반사 방지부(520) 상에 배치된다. 즉, 상기 투명 도전층(530)은 상기 로드들(510) 및 상기 반사 방지부(520)를 덮는다.The transparent conductive layer 530 is disposed on the rods 510. In addition, the transparent conductive layer 530 is disposed on the anti-reflection portion 520. That is, the transparent conductive layer 530 covers the rods 510 and the anti-reflection portion 520.

상기 투명 도전층(530)은 상기 로드들(510)과 직접 접촉하며, 상기 로드들(510)에 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 투명 도전층(530)은 직접적인 접촉에 의해서 상기 로드들(510)에 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 투명 도전층(530)의 두께는 약 100㎚ 내지 약 200㎚ 일 수 있다.The transparent conductive layer 530 is in direct contact with the rods 510 and is electrically connected to the rods 510. That is, the transparent conductive layer 530 is electrically connected to the rods 510 by direct contact. In addition, the thickness of the transparent conductive layer 530 may be about 100nm to about 200nm.

상기 투명 도전층(530)은 투명하며, 도전체이다. 상기 투명 도전층(530) 및 상기 투명 전극부(512)는 동일한 물질을 포함할 수 있다. 즉, 상기 투명 도전층(530) 및 상기 투명 전극부(512)는 동일한 물질로 형성될 수 있다. 상기 투명 도전층(530)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드, 인듐 틴 옥사이드 또는 인듐 징크 옥사이드 등을 들 수 있다.The transparent conductive layer 530 is transparent and is a conductor. The transparent conductive layer 530 and the transparent electrode unit 512 may include the same material. That is, the transparent conductive layer 530 and the transparent electrode unit 512 may be formed of the same material. Examples of the material used as the transparent conductive layer 530 include aluminum doped zinc oxide, indium tin oxide or indium zinc oxide.

상기 투명 도전층(530)은 상기 투명 전극부(512)와 다른 특성을 가질 수 있다. 즉, 상기 투명 도전층(530)은 상기 투명 전극부(512)보다 더 낮은 저항을 가질 수 있다. 즉, 상기 투명 전극부(512) 및 상기 투명 도전층(530)은 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드로 형성되는 경우, 상기 투명 도전층(530)의 알루미늄의 도핑 농도가 상기 투명 전극부(512)보다 더 높을 수 있다.The transparent conductive layer 530 may have different characteristics from the transparent electrode unit 512. That is, the transparent conductive layer 530 may have a lower resistance than the transparent electrode part 512. That is, when the transparent electrode portion 512 and the transparent conductive layer 530 are formed of zinc oxide doped with aluminum, the doping concentration of aluminum in the transparent conductive layer 530 is higher than that of the transparent electrode portion 512. Can be higher.

따라서, 상기 투명 도전층(530)의 저항을 감소시켜서, 상기 윈도우층(500)의 전체적인 전기적인 특성을 향상시킬 수 있다.Therefore, by reducing the resistance of the transparent conductive layer 530, it is possible to improve the overall electrical characteristics of the window layer 500.

또한, 상기 윈도우층(500) 중 도전체 부분은 넓은 표면적을 가진다. 즉, 종래의 단층의 윈도우층에 비하여, 상기 로드들(510) 및 상기 투명 도전층(530)의 전체 표면적이 더 크다.In addition, the conductor portion of the window layer 500 has a large surface area. That is, the total surface area of the rods 510 and the transparent conductive layer 530 is larger than that of the conventional single layer window layer.

상기 로드들(510) 및 상기 투명 도전층(530)은 넓은 표면적을 가지기 때문에, 상기 윈도우층(500)의 캐리어 모빌리티가 상승된다. 따라서, 상기 윈도우층(500)은 향상된 전기적인 특성을 가진다. 결과적으로 실시예에 따른 태양전지는 향상된 전기적인 특성을 가진다.Since the rods 510 and the transparent conductive layer 530 have a large surface area, the carrier mobility of the window layer 500 is increased. Thus, the window layer 500 has improved electrical characteristics. As a result, the solar cell according to the embodiment has improved electrical characteristics.

또한, 상기 투명 도전층(530)이 낮은 저항을 가지는 경우, 상기 투명 도전층(530)은 얇은 두께로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사 방지부(520)는 상기 투명 도전층(530)에 비하여 상대적으로 높은 투과율을 가진다.In addition, when the transparent conductive layer 530 has a low resistance, the transparent conductive layer 530 may be formed to a thin thickness. In addition, the anti-reflection portion 520 has a relatively high transmittance than the transparent conductive layer 530.

따라서, 상기 윈도우층(500)은 전체적으로 높은 투과율을 가질 수 있다. 특히, 상기 반사 방지부(520)는 상기 로드들(510)에 의해서, 자동적으로 패터닝된 형상을 가진다. 따라서, 상기 반사 방지부(520)는 상기 로드들(510)과 함께 반사 방지 기능을 수행한다.Therefore, the window layer 500 may have a high transmittance as a whole. In particular, the anti-reflection portion 520 is automatically patterned by the rods 510. Thus, the anti-reflection unit 520 performs an anti-reflection function together with the rods 510.

따라서, 실시예에 따른 태양전지는 상기 반사 방지부(520)에 의해서, 반사율을 줄이고, 입사율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 태양전지는 향상된 광학적인 특성을 가진다.Accordingly, the solar cell according to the embodiment may reduce the reflectance and improve the incident rate by the anti-reflective unit 520. Therefore, the solar cell according to the embodiment has improved optical characteristics.

실시예에 따른 태양전지는 향상된 전기적 및 광학적인 특성을 가지고, 결과적으로 높은 광-전 변환 효율을 가질 수 있다.
The solar cell according to the embodiment has improved electrical and optical characteristics, and as a result, may have high photoelectric conversion efficiency.

도 3 내지 도 9는 실시예에 따른 태양전지를 제조하기 위한 공정을 도시한 도면들이다. 본 제조방법에서는 앞서 설명한 태양전지를 참고하여 설명한다. 본 제조방법에 대한 설명에, 앞선 태양전지에 관한 설명은 본질적으로 결합될 수 있다.3 to 9 are views illustrating a process for manufacturing a solar cell according to the embodiment. This manufacturing method will be described with reference to the above-described solar cell. In the description of this manufacturing method, the description of the prior solar cell can be essentially combined.

도 3을 참조하면, 지지기판(100) 상에 스퍼터링 공정에 의해서 몰리브덴 등과 같은 금속이 증착되고, 이면전극층(200)이 형성된다. 상기 이면전극층(200)은 공정 조건이 서로 다른 두 번의 공정들에 의해서 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3, a metal such as molybdenum is deposited on the support substrate 100 by a sputtering process, and the back electrode layer 200 is formed. The back electrode layer 200 may be formed by two processes having different process conditions.

상기 지지기판(100) 및 상기 이면전극층(200) 사이에는 확산 방지막과 같은 추가적인 층이 개재될 수 있다.An additional layer such as a diffusion barrier may be interposed between the support substrate 100 and the back electrode layer 200.

도 4를 참조하면, 상기 이면전극층(200) 상에 광 흡수층(300)이 형성된다.Referring to FIG. 4, a light absorbing layer 300 is formed on the back electrode layer 200.

상기 광 흡수층(300)은 스퍼터링 공정 또는 증발법 등에 의해서 형성될 수 있다.The light absorption layer 300 may be formed by a sputtering process or an evaporation process.

예를 들어, 상기 광 흡수층(300)을 형성하기 위해서 구리, 인듐, 갈륨, 셀레 늄을 동시 또는 구분하여 증발시키면서 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층(300)을 형성하는 방법과 금속 프리커서 막을 형성시킨 후 셀레니제이션(Selenization) 공정에 의해 형성시키는 방법이 폭넓게 사용되고 있다.For example, to form the light absorbing layer 300, copper, indium, gallium, selenide-based (Cu (In, Ga) Se 2 ; CIGS-based) while simultaneously or separately evaporating copper, indium, gallium, and selenium. The method of forming the light absorbing layer 300 of the () and the method of forming the metal precursor film by the selenization process are widely used.

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.After the metal precursor film is formed and then subjected to selenization, a metal precursor film is formed on the back electrode 200 by a sputtering process using a copper target, an indium target, and a gallium target.

이후, 상기 금속 프리커서 막은 셀레이제이션(selenization) 공정에 의해서, 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층(300)이 형성된다.Then, the metal precursor film is formed with a light absorbing layer 300 of copper-indium-gallium-selenide (Cu (In, Ga) Se 2, CIGS system) by a selenization process.

이와는 다르게, 상기 구리 타겟, 인듐 타겟, 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정 및 상기 셀레니제이션 공정은 동시에 진행될 수 있다.Alternatively, the copper target, the indium target, the sputtering process using the gallium target, and the selenization process may be performed simultaneously.

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(300)이 형성될 수 있다.Alternatively, the CIS-based or CIG-based optical absorption layer 300 can be formed by using only a copper target and an indium target, or by a sputtering process and a selenization process using a copper target and a gallium target.

도 5를 참조하면, 상기 광 흡수층(300) 상에 버퍼층(400)이 형성된다.Referring to FIG. 5, a buffer layer 400 is formed on the light absorbing layer 300.

상기 버퍼층(400)은 화학 용액 증착 공정(chemical bath deposition;CBD)에 의해서 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(300)이 형성된 후, 상기 광 흡수층(300)은 황화 카드뮴을 형성하기 위한 물질들을 포함하는 용액에 침지되고, 상기 광 흡수층(300) 상에 황화 카드뮴을 포함하는 상기 버퍼층(400)이 형성된다.The buffer layer 400 may be formed by a chemical bath deposition (CBD) process. For example, after the light absorption layer 300 is formed, the light absorption layer 300 is immersed in a solution containing materials for forming cadmium sulfide, and the light absorption layer 300 is formed on the light absorption layer 300, A buffer layer 400 is formed.

도 6을 참조하면, 상기 버퍼층(400) 상에 다수 개의 고저항 버퍼부들(511)이 형성된다. 상기 고저항 버퍼부들(511)은 평면에서 보았을 때, 도트 형상을 가진다. 상기 고저항 버퍼부들(511)은 불순물이 도핑되지 않는 징크 옥사이드를 포함한다.Referring to FIG. 6, a plurality of high resistance buffer units 511 are formed on the buffer layer 400. The high resistance buffer units 511 have a dot shape when viewed in a plan view. The high resistance buffer units 511 include zinc oxide that is not doped with impurities.

상기 고저항 버퍼부들(511)을 형성하기 위해서, 상기 버퍼층(400) 상에 다수 개의 아연 입자들 배치시킨다. 상기 아연 입자들을 형성하기 위해서, 상기 버퍼층(400) 상에 아연 금속층을 형성한 후, 급속 열처리를 통하여, 상기 아연 금속층을 응집시킬 수 있다.In order to form the high resistance buffer parts 511, a plurality of zinc particles are disposed on the buffer layer 400. In order to form the zinc particles, after forming a zinc metal layer on the buffer layer 400, through the rapid heat treatment, the zinc metal layer may be aggregated.

이후, 상기 아연 입자들은 산소 분위기에서 열처리되어, 상기 버퍼층(400) 상에 징크 옥사이드 입자들이 형성될 수 있다. 상기 징크 옥사이드 입자들은 상기 고저항 버퍼부들(511) 및 상기 투명 전극부들(512)을 성장시키기 위한 시작 점이다.Thereafter, the zinc particles may be heat-treated in an oxygen atmosphere to form zinc oxide particles on the buffer layer 400. The zinc oxide particles are a starting point for growing the high resistance buffer parts 511 and the transparent electrode parts 512.

이후, 상기 징크 옥사이드 입자들은 유기 금속 기상 에피텍시(metal organic vapor phase epitaxy;MOVPE) 공정 등에 의해서 성장하고, 상기 버퍼층(400) 상에 상기 고저항 버퍼부들(511)이 형성될 수 있다. 즉, 유기 금속 화합물 및 산소가 챔버로 공급되는 공정에 의해서 상기 징크 옥사이드 입자들이 형성될 수 있다. 예를 들어, 반응물로 디에틸징크(diethylzinc) 및 산소가 챔버로 공급되고, 캐리어 기체로 아르곤이 사용된다. 이때, 공정 압력은 약 100Torr 내지 약 300Torr일 수 있다.Afterwards, the zinc oxide particles may be grown by a metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE) process, and the high resistance buffer units 511 may be formed on the buffer layer 400. That is, the zinc oxide particles may be formed by a process in which an organometallic compound and oxygen are supplied to the chamber. For example, diethylzinc and oxygen are supplied to the chamber as reactants and argon is used as the carrier gas. In this case, the process pressure may be about 100 Torr to about 300 Torr.

도 7을 참조하면, 상기 고저항 버퍼부들(511) 상에 다수 개의 투명 전극부들(512)이 각각 형성된다.Referring to FIG. 7, a plurality of transparent electrode parts 512 are formed on the high resistance buffer parts 511, respectively.

상기 투명 전극부들(512)을 형성하기 위해서, 상기 유기 금속 기상 에피텍시 공정이 계속해서 진행되면서, 상기 챔버 내로 유기-알루미늄 화합물이 반응물로 유입된다. 즉, 상기 투명 전극부들(512)은 유기-징크 화합물, 유기-알류미늄 화합물 및 산소를 반응기체로 사용하는 유기 금속 기상 에피텍시 공정에 의해서 형성될 수 있다.In order to form the transparent electrode portions 512, the organometallic gas phase epitaxy process continues, and an organoaluminum compound is introduced into the chamber into the reactant. That is, the transparent electrode parts 512 may be formed by an organometallic gas phase epitaxy process using an organo-zinc compound, an organo-aluminum compound, and oxygen as a reactor.

상기 유기-알루미늄 화합물의 예로서는 비스-시클로펜타디에닐 알루미늄(bispentadienyl-Al) 등을 들 수 있다. 이때, 상기 유기-알루미늄 화합물은 상기 유기-징크 화합물 또는 산소보다 더 적은 양으로 공급된다.Bis-cyclopentadienyl aluminum (bispentadienyl-Al) etc. are mentioned as an example of the said organic-aluminum compound. In this case, the organo-aluminum compound is supplied in a smaller amount than the organo-zinc compound or oxygen.

상기 투명 전극부들(512)을 형성하기 위한 공정 압력 및 온도는 상기 고저항 버퍼부들(511)을 형성하기 위한 공정 압력 및 온도와 동일할 수 있다.The process pressure and temperature for forming the transparent electrode parts 512 may be the same as the process pressure and temperature for forming the high resistance buffer parts 511.

이와 같이, 상기 고저항 버퍼부들(511) 상에 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드가 성장하여, 상기 투명 전극부들(512)이 형성된다.As described above, zinc oxide doped with aluminum is grown on the high resistance buffer parts 511 to form the transparent electrode parts 512.

이에 따라서, 상기 버퍼층(400) 상에 상기 고저항 버퍼부(511) 및 상기 투명 전극부들(512)을 포함하는 다수 개의 로드들(510)이 형성된다.Accordingly, a plurality of rods 510 including the high resistance buffer unit 511 and the transparent electrode units 512 are formed on the buffer layer 400.

도 8을 참조하면, 상기 로드들(510) 사이에 반사 방지부(520)가 형성된다.Referring to FIG. 8, an anti-reflection portion 520 is formed between the rods 510.

먼저, 상기 반사 방지부(520)를 형성하기 위한 수지 조성물이 스핀 코팅 등의 공정에 의해서, 상기 버퍼층(400) 상에 코팅된다. 이때, 상기 수지 조성물은 모세관 현상등에 의해서, 상기 로드들(510) 사이에 채워진다.First, the resin composition for forming the anti-reflection portion 520 is coated on the buffer layer 400 by a process such as spin coating. At this time, the resin composition is filled between the rods 510 by a capillary phenomenon.

이후, 상기 로드들(510) 상에 배치되는 수지 조성물은 스퀴즈 등에 의해서 기계적으로 제거되고, 상기 로드들(510) 사이에 배치되는 수지 조성물은 자외선 및/또는 열에 의해서 경화된다. 이에 따라서, 상기 로드들(510) 사이에 상기 반사 방지부(520)가 형성된다.Thereafter, the resin composition disposed on the rods 510 is mechanically removed by squeeze or the like, and the resin composition disposed between the rods 510 is cured by ultraviolet rays and / or heat. Accordingly, the anti-reflection portion 520 is formed between the rods 510.

상기 수지 조성물이 경화되는 과정에서 수축될 수 있고, 상기 반사 방지부(520)의 상면은 상기 로드들(510)의 상면보다 낮은 위치에 배치될 수 있다. 즉, 상기 로드들(510)의 상면 및 상기 반사 방지부(520)의 상면이 서로 다르게 위치할 수 있도록 형성될 수 있다.The resin composition may be contracted while curing, and the upper surface of the anti-reflection portion 520 may be disposed at a lower position than the upper surfaces of the rods 510. That is, the top surfaces of the rods 510 and the top surface of the anti-reflection portion 520 may be formed to be different from each other.

상기 수지 조성물은 PMMA, PC 또는 PS를 형성하기 위한 단량체 또는 올리고머 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 수지 조성물은 광 경화 개시제 또는 열 경화 개시제를 포함할 수 있다.The resin composition may include a monomer or oligomer for forming PMMA, PC or PS. In addition, the resin composition may include a photocuring initiator or a thermal curing initiator.

또한, 상기 로드들(510)의 상면의 일부를 식각하기 위한 공정이 더 진행될 수 있다. 이에 따라서, 상기 로드들(510)의 상면 및 상기 반사 방지부(520)의 상면은 서로 동일한 평면에 배치될 수 있다.In addition, a process for etching a portion of the upper surfaces of the rods 510 may be further performed. Accordingly, the top surface of the rods 510 and the top surface of the anti-reflection portion 520 may be disposed on the same plane.

도 9를 참조하면, 상기 로드들(510) 상에 투명 도전층(530)이 형성된다.Referring to FIG. 9, a transparent conductive layer 530 is formed on the rods 510.

상기 투명 도전층(530)을 형성하기 위해서, 상기 로드들(510) 및 상기 반사 방지부(520) 상에 투명 도전물질이 증착된다. 상기 투명 도전 물질은 상기 투명 전극부(512)를 형성하는 물질과 동일할 수 있다. 예를 들어, 상기 투명 도전 물질의 예로서 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드 등을 들 수 있다.In order to form the transparent conductive layer 530, a transparent conductive material is deposited on the rods 510 and the anti-reflection portion 520. The transparent conductive material may be the same as the material forming the transparent electrode part 512. For example, zinc oxide doped with aluminum may be used as an example of the transparent conductive material.

이때, 상기 투명 도전층(530)의 도핑 농도는 상기 투명 전극부(512)의 도핑 농도보다 더 높을 수 있다.In this case, the doping concentration of the transparent conductive layer 530 may be higher than the doping concentration of the transparent electrode unit 512.

상기 투명 도전층(530)은 화학 기상 증착 공정 등 일반적인 증착 공정에 의해서 형성될 수 있다. 이때, 상기 투명 도전층(530)을 형성하기 위한 공정 압력은 상기 유기 금속 기상 에피텍시 공정의 압력보다 더 낮을 수 있다. 상기 투명 도전층(530)을 형성하기 위한 공정의 압력은 약 1Torr 내지 약 100Torr일 수 있다.The transparent conductive layer 530 may be formed by a general deposition process such as a chemical vapor deposition process. In this case, the process pressure for forming the transparent conductive layer 530 may be lower than the pressure of the organometallic gas phase epitaxy process. The pressure of the process for forming the transparent conductive layer 530 may be about 1 Torr to about 100 Torr.

이와 같이, 상기 투명 도전층(530) 및 상기 투명 전극부(512)는 다른 공정 압력에 의해서 형성되므로, 다른 결정 구조를 가질 수 있다. 즉, 상기 투명 도전층(530) 및 상기 투명 전극부(512)는 동일한 물질로 다른 결정 구조로 형성될 수 있다.As such, the transparent conductive layer 530 and the transparent electrode portion 512 are formed by different process pressures, and thus may have different crystal structures. That is, the transparent conductive layer 530 and the transparent electrode unit 512 may be formed of different crystal structures of the same material.

이상에서와 같이, 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 의해서, 상기 로드들(510) 및 상기 반사 방지부(520)를 포함하고 향상된 성능을 가지는 태양전지가 제공될 수 있다.As described above, the solar cell including the rods 510 and the anti-reflection portion 520 and having improved performance may be provided by the method of manufacturing the solar cell according to the embodiment.

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.In addition, the features, structures, effects and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, and the like illustrated in each embodiment may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.

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 (12)

삭제delete 기판;
상기 기판 상에 배치되는 이면전극층;
상기 이면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 및
상기 광 흡수층 상에 배치되는 윈도우층을 포함하며,
상기 윈도우층은 상기 광 흡수층 상에 배치되는 다수 개의 로드들을 포함하고,
상기 로드들은 투명하며, 상방으로 연장되는 태양전지.Board;
A back electrode layer disposed on the substrate;
A light absorbing layer disposed on the back electrode layer; And
A window layer disposed on the light absorbing layer,
The window layer includes a plurality of rods disposed on the light absorbing layer,
The rods are transparent and extend upward. 기판;
상기 기판 상에 배치되는 이면전극층;
상기 이면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 및
상기 광 흡수층 상에 배치되는 윈도우층을 포함하며,
상기 윈도우층은 상기 광 흡수층 상에 배치되는 다수 개의 로드들을 포함하고,
상기 로드들 사이에 배치되는 반사 방지부를 포함하는 태양전지.Board;
A back electrode layer disposed on the substrate;
A light absorbing layer disposed on the back electrode layer; And
A window layer disposed on the light absorbing layer,
The window layer includes a plurality of rods disposed on the light absorbing layer,
A solar cell comprising an anti-reflection portion disposed between the rods. 제 3 항에 있어서, 상기 반사 방지부는 상기 로드들보다 더 낮은 굴절률을 가지는 태양전지.The solar cell of claim 3, wherein the anti-reflection portion has a lower refractive index than the rods. 제 3 항에 있어서, 상기 반사 방지부는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌 또는 폴리카보네이트를 포함하는 태양전지.The solar cell of claim 3, wherein the anti-reflection portion includes polymethylmethacrylate, polystyrene, or polycarbonate. 제 3 항에 있어서, 상기 로드들의 상면은 상기 반사 방지부의 상면보다 더 높은 태양전지.The solar cell of claim 3, wherein an upper surface of the rods is higher than an upper surface of the anti-reflective unit. 기판;
상기 기판 상에 배치되는 이면전극층;
상기 이면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 및
상기 광 흡수층 상에 배치되는 윈도우층을 포함하며,
상기 윈도우층은 상기 광 흡수층 상에 배치되는 다수 개의 로드들을 포함하고,
상기 광 흡수층 및 상기 로드들 사이에 배치되는 버퍼층을 포함하며,
상기 로드들은
상기 버퍼층과 직접 접촉하는 고저항 버퍼부; 및
상기 고저항 버퍼층 상에 배치되는 투명 전극부를 포함하는 태양전지.Board;
A back electrode layer disposed on the substrate;
A light absorbing layer disposed on the back electrode layer; And
A window layer disposed on the light absorbing layer,
The window layer includes a plurality of rods disposed on the light absorbing layer,
A buffer layer disposed between the light absorbing layer and the rods,
The rods
A high resistance buffer part in direct contact with the buffer layer; And
A solar cell comprising a transparent electrode disposed on the high resistance buffer layer. 기판;
상기 기판 상에 배치되는 이면전극층;
상기 이면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 및
상기 광 흡수층 상에 배치되는 윈도우층을 포함하며,
상기 윈도우층은 상기 광 흡수층 상에 배치되는 다수 개의 로드들을 포함하고,
상기 로드들을 덮고 상기 로드들에 접속되는 투명 도전층을 포함하는 태양전지.Board;
A back electrode layer disposed on the substrate;
A light absorbing layer disposed on the back electrode layer; And
A window layer disposed on the light absorbing layer,
The window layer includes a plurality of rods disposed on the light absorbing layer,
And a transparent conductive layer covering the rods and connected to the rods. 제 8 항에 있어서, 상기 투명 도전층은 상기 로드들에 각각 대응되는 다수 개의 돌기들을 포함하는 태양전지.The solar cell of claim 8, wherein the transparent conductive layer includes a plurality of protrusions respectively corresponding to the rods. 삭제delete 기판 상에 이면전극층을 형성하는 단계:
상기 이면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계;
상기 광 흡수층 상에 다수 개의 로드들을 형성하는 단계; 및
상기 로드들을 덮는 투명 도전층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 로드들을 형성하는 단계는
상기 광 흡수층 상에 다수 개의 시작 점들을 형성하는 단계; 및
상기 시작 점들에 대응하여 상기 로드들을 성장시키는 단계를 포함하는 태양전지의 제조방법.Forming a back electrode layer on the substrate:
Forming a light absorbing layer on the back electrode layer;
Forming a plurality of rods on the light absorbing layer; And
Forming a transparent conductive layer covering the rods,
Forming the rods
Forming a plurality of starting points on the light absorbing layer; And
Growing the rods corresponding to the starting points. 기판 상에 이면전극층을 형성하는 단계:
상기 이면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계;
상기 광 흡수층 상에 다수 개의 로드들을 형성하는 단계;
상기 로드들을 덮는 투명 도전층을 형성하는 단계;
상기 로드들 사이에 수지 조성물을 채우는 단계; 및
상기 수지 조성물을 경화시키는 단계를 포함하는 태양전지의 제조방법.Forming a back electrode layer on the substrate:
Forming a light absorbing layer on the back electrode layer;
Forming a plurality of rods on the light absorbing layer;
Forming a transparent conductive layer covering the rods;
Filling a resin composition between the rods; And
Method of manufacturing a solar cell comprising the step of curing the resin composition.
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