KR101281005B1 - 박막형 태양전지 - Google Patents
박막형 태양전지 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101281005B1 KR101281005B1 KR1020110071892A KR20110071892A KR101281005B1 KR 101281005 B1 KR101281005 B1 KR 101281005B1 KR 1020110071892 A KR1020110071892 A KR 1020110071892A KR 20110071892 A KR20110071892 A KR 20110071892A KR 101281005 B1 KR101281005 B1 KR 101281005B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- silicon oxide
- oxide layer
- layer
- solar cell
- thin film
- Prior art date
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 34
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 84
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 84
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims abstract description 45
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 41
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 13
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 13
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 5
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 claims description 5
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 18
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 5
- KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Se].[Se].[In] Chemical compound [Cu].[Se].[Se].[In] KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 3
- WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 3-(oxolan-2-yl)propanoic acid Chemical compound OC(=O)CCC1CCCO1 WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 5-phenyl-2h-tetrazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=NNN=N1 MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000000224 chemical solution deposition Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 2
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- -1 respectively Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
- H01L31/02168—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
- H01L21/02164—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02282—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process liquid deposition, e.g. spin-coating, sol-gel techniques, spray coating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0236—Special surface textures
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
일 실시 예에 있어서, 박막형 태양 전지는 기판 상에 배치되는 후면 전극, 상기 후면 전극 상에 배치되는 제1 실리콘 산화물층, 상기 제1 실리콘 산화물층 상에 배치되는 광흡수층 및 버퍼층, 상기 광흡수층 및 상기 버퍼층 상에 배치되는 제2 실리콘 산화물층 및 상기 제2 실리콘 산화물층 상에 배치되는 전면 전극을 포함한다. 상기 제1 실리콘 산화물층 및 상기 제2 실리콘 산화물층은 입사광을 난반사 시켜 상기 광흡수층에서의 광흡수를 촉진시키는 기능을 수행한다.
Description
본 출원에 개시되는 기술은 박막형 태양전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 입사광의 흡수율이 개선된 박막형 태양전지에 관한 것이다.
일반적으로 태양전지(solar cell)는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변화시키는 소자로서, p형 반도체와 n형 반도체의 접합(junction) 형태를 가지며 기본 구조는 다이오드(diode)와 동일하다. 대부분 태양전지는 대면적의 pn 접합 다이오드로 이루어져 있으며, 광전 에너지 변환(photovoltatic energy conversion)을 위해 태양전지가 기본적으로 갖춰야하는 조건은 p형 반도체 영역은 작은 전자밀도(electron density)와 큰 정공밀도(hole density)를 가지고 n형 반도체 영역은 큰 전자밀도와 작은 정공밀도를 가짐으로써, 반도체 구조 내에서 전자들이 비대칭적으로 존재해야 한다는 것이다. 따라서, 열적 평행 상태에서 p형 반도체와 n형 반도체의 접합으로 이루어진 다이오드에서는 캐리어(carrier)의 농도 구배에 의한 확산으로 전하(charge)의 불균형이 생기고, 이로 인해 전기장(electric field)이 형성되어 더이상 캐리어의 확산이 일어나지 않게 된다.
상술한 pn 접합 다이오드에 그 물질의 전도대(conduction band)와 가전자대(valence band) 사이의 에너지 차이인 밴드갭 에너지(band gap energy) 이상의 빛을 가했을 경우에 빛 에너지를 받은 전자들은 가전자대에서 전도대로 여기(excite)된다. 이때, 전도대로 여기된 전자들은 자유롭게 이동할수 있게 되며, 가전자대에는 전자들이 빠져나간 자리에 정공이 생성된다. 이것을 과잉(excess) 캐리어라고 하며 상기 과잉 캐리어는 전도대 또는 가전자대 내에서 농도 차이에 의해 확산하게 된다. 이때, p형 반도체에서 여기된 전자들과 n형 반도체에서 만들어진 정공은 각각 소수 캐리어(minority carrier)라고 칭하며, 기존 접합 전의 p형 반도체 또는 n형 반도체 내의 캐리어(즉, p형 반도체의 정공 및 n형 반도체의 전자)는 소수 캐리어와 구분하여 다수 캐리어(majority carrier)라고 칭한다.상기 다수 캐리어들은 전기장으로 생긴 에너지 장벽(energy barrier) 때문에 흐름의 방해를 받지만 p형 반도체의 소수 캐리어인 전자는 n형 반도체 쪽으로 이동할 수 있다. 상기 소수 캐리어의 확산에 의해 pn 접합 다이오드 내부에 전압 차(potential drop)가 생기게 되며, 상기 pn 접합 다이오드의 양극단에 발생된 기전력을 외부회로에 연결하면 태양전지로서 작용하게 된다.
최근에는 태양전지의 한 종류로서, 박막형 태양전지가 연구되고 있는데, 도 1은 종래의 박막형 태양 전지의 구조를 나타내는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 태양 전지(100)은 기판(110), 후면 전극(120), 광흡수층(130), 버퍼층(140) 및 전면 전극(150)을 포함한다. 태양 전지(100)에 빛이 입사되면, 광흡수층(130)에서, 밴드갭이상의 에너지를 가지는 빛이 흡수되고, 전자 및 정공이 생성된다. 상기 전자 및 상기 정공은 각각 후면 전극 및 전면 전극으로 분리되어 이동하고 기전력이 발생할 수 있게 된다.
상술한 박막형 태양전지는 박막형태의 작은 두께만으로도 태양전지를 제조할 수 있어 대량 생산에 적합하고 제조 단가가 저렴한 대신 광전변환효율이 낮다는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 효과적인 태양광 흡수, 전하 생성 및 전하 분리, 전하 수집을 위한 물질 및 소자 구조 개선에 대한 다양한 기술들이 연구되고 있다. 상술한 고효율을 획득하고 하는 노력을 기술하는 최근의 문헌으로는 한국 공개특허 10-2010-0124741 등이 있다.
본 출원이 이루고자 하는 기술적 과제는 광흡수율이 개선된 박막형 태양 전지를 제공하는 것이다.
본 출원이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 박막형 태양 전지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위한 본 출원의 일 측면에 따른 박막형 태양 전지는 기판 상에 배치되는 후면 전극, 상기 후면 전극 상에 배치되는 제1 실리콘 산화물층, 상기 제1 실리콘 산화물층 상에 배치되는 광흡수층 및 버퍼층, 상기 광흡수층 및 상기 버퍼층 상에 배치되는 제2 실리콘 산화물층 및 상기 제2 실리콘 산화물층 상에 배치되는 전면 전극을 포함한다. 상기 제1 실리콘 산화물층 및 상기 제2 실리콘 산화물층은 입사광을 난반사 시켜 상기 광흡수층에서의 광흡수를 촉진시키는 기능을 수행한다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위한 본 출원의 다른 측면에 따른 박막형 태양 전지의 제조 방법이 개시된다. 상기 박막형 태양 전지의 제조 방법에 있어서, 먼저 기판 상에 후면 전극을 형성한다. 상기 후면 전극 상에 제1 실리콘 산화물층을 형성한다. 상기 제1 실리콘 산화물층 상에 광흡수층 및 버퍼층을 형성한다. 상기 광흡수층 및 상기 버퍼층 상에 제2 실리콘 산화물층을 형성한다. 상기 제2 실리콘 산화물층 상에 전면 전극을 형성한다. 상기 제1 실리콘 산화물층 및 상기 제2 실리콘 산화물층은 졸-겔 법으로 형성되는 실리콘산화물을 포함하는 용액을 스프레이 법으로 형성한다.
본 출원의 일 실시 예에 따르면, 후면 전극 및 광흡수층 사이 또는 버퍼층 및 전면 전극 사이에 배치되는 실리콘 산화물층은 입사광의 정반사 및 난반사를 억제시킴으로써, 광흡수층에서의 광흡수를 촉진시킬 수 있다.
본 출원의 일 실시 예에 따르면, 광흡수층에서의 광흡수를 촉진시키는 실리콘 산화물층을 졸-겔 법 및 스프레이 법 등 비교적 저가의 공정으로 진행시킬 수 있다. 이로서, 상대적으로 경제적인 방법으로 박막형 태양전지의 광전변환효율을 개선시킬 수 있다.
도 1은 종래의 박막형 태양 전지의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 출원의 일 실시 예에 따르는 박막형 태양 전지의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 출원의 일 실시 예에 따르는 박막형 태양 전지의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 출원의 일 실시 예에 따르는 박막형 태양 전지의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 출원의 일 실시 예에 따르는 박막형 태양 전지의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 출원의 실시 예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 전체적으로 도면 설명시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 요소가 다른 요소 위에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 위에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모두 포함한다. 또한, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고, 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. “제1 ” 또는 “제2 ” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수도 있다.
또, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, “포함하다” 또는 “가지다”등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또, 방법 또는 제조 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
도 2는 본 출원의 일 실시 예에 따르는 박막형 태양 전지의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 출원의 일 실시 예에 따르는 박막형 태양 전지(200)는 기판(210) 상에 배치되는 후면 전극(220), 후면 전극(220) 상에 배치되는 제1 실리콘 산화물층(225), 상기 제1 실리콘 산화물층 상에 배치되는 광흡수층(230) 및 버퍼층(240), 광흡수층(230) 및 버퍼층(240) 상에 배치되는 제2 실리콘 산화물층(245) 및 제2 실리콘 산화물층(245) 상에 배치되는 전면 전극(250)을 포함한다.
기판(210)은 일 예로서, 유리(Glass)로 이루어질 수 있으며, 세라믹 기판, 금속 기판 또는 폴리머 기판 등도 가능하다. 기판(210)은 투광성을 가질 수 있다. 상기 기판은 리지드(rigid) 하거나 플렉서블(flexible) 할 수 있다.
후면 전극(220)은 일 예로서, 금속과 같은 전도체로 이루어질 수 있다. 후면 전극(220)은 전극으로서 비저항이 낮아야 하고, 열팽창 계수와의 차이에 의해 박리 현상이 일어나지 않도록 기판(210)과의 점착성이 뛰어난 물질로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 후면 전극(220)은 몰리브텐, 알루미늄 등을 포함할 수 있다.
제1 실리콘 산화물층(225)은 광흡수층(230)으로 입사하는 광에 대하여 정반사 또는 난반사를 억제하는 기능을 수행한다. 이로서, 광흡수층(230)에서의 광흡수를 촉진시키는 기능을 수행할 수 있다. 제1 실리콘 산화물층(225)은 일 예로서, 0.5 내지 10 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 제1 실리콘 산화물층(225)은 도시된 확대도 내에서와 같이, 광흡수층(230)과의 계면에서 요철 형상의 텍스춰링을 가짐으로써, 광흡수층(230)과의 계면으로 입사하는 광에 대하여 상기 정반사 또는 상기 난반사를 억제하는 기능을 수행할 수 있다.
광흡수층(230)은 외부의 광을 입사 받아, 버퍼층(240)과의 협력에 의하여 전기 에너지를 발생시킨다. 상기 광흡수층(400)은 광전변화기작에 의하여 광 기전력을 발생시킬 수 있다. 광흡수층(230)은 일 예로서, 구리-인듐-셀레나이드계(CuInSe2, 이하 CIS 계) 화합물 또는 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In, Ga)Se2, 이하 CIGS계) 화합물을 포함할 수 있다. 다르게는 광흡수층(230)은 카드늄-텔루라이드계(CdTe계) 화합물을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 광흡수층(230)은 p형의 반도체 층일 수 있다.
도시되지는 않았지만, 후면 전극(220)과 광흡수층(230)은 전기적으로 연결될 수 있다. 후면 전극(220)과 광흡수층(230)은 제1 실리콘 산화물층(225)을 관통하는 비아컨택층 이나 트랜치 컨택층에 의하여 전기적으로 연결될 수 있으며, 후면 전극(220)은 광흡수층(230) 및 버퍼층(240)에서 발생하는 전자를 외부 회로로 전달할 수 있다.
버퍼층(240)은 광흡수층(230) 상에 배치된다. 버퍼층(240)은 광흡수층(230)과 전면 전극(250) 사이의 전기적 완충 역할을 수행할 수 있다. 버퍼층(240)은 일 예로서 황화 카드뮴계(CdS계) 또는 황화아연계(ZnS계) 화합물로 형성될 수 있다. 버퍼층(240)은 n형의 반도체층일 수 있다. 따라서, 광흡수층(230)이 p형 반도체층일 때, 버퍼층(240)은 pn 접합을 형성할 수 있다.
제2 실리콘 산화물층(245)는 버퍼층(240)을 경유하여 광흡수층(230)으로 입사하는 광에 대하여 정반사 또는 난반사를 억제하는 기능을 수행한다. 이로서, 광흡수층(230)에서의 광흡수를 촉진시키는 기능을 수행할 수 있다. 제2 실리콘 산화물층(245)은 일 예로서, 0.5 내지 10 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 제2 실리콘 산화물층(245)은 도시된 확대도 내에서와 같이, 전면전극(250)과의 계면에서 요철 형상의 텍스춰링을 가짐으로써, 전면 전극(250)과의 계면으로 입사하는 광에 대하여 상기 정반사 또는 상기 난반사를 억제하는 기능을 수행할 수 있다.
전면 전극(250)이 제2 실리콘 산화물층(245) 상에 배치될 수 있다. 전면 전극(250)은 투광성 도전 물질로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 전면 전극(250)은 알루미늄, 도핑된 산화 아연, 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide, 이하, ITO) 등으로 이루어 질 수 있다. 상기 산화 아연에 대한 도핑은 일 예로서, 알루미늄 또는 알루미나를 도펀트로 사용하여 수행될 수 있다.
도시되지는 않았지만, 전면 전극(250)과 버퍼층(240)은 전기적으로 연결될 수 있다. 전면 전극(250)과 버퍼층(240)은 제2 실리콘 산화물층(245)을 관통하는 비아컨택층 이나 트랜치 컨택층 등의 전기적 연결층에 의하여 전기적으로 연결될 수 있으며, 전면 전극(250)은 광흡수층(230) 및 버퍼층(240)에서 발생하는 정공을 외부 회로로 전달할 수 있다.
도시되지는 않았지만, 몇몇 실시 예들에 의하면, 제1 실리콘 산화물층(225)은 연속된 박막의 형상이 아닌, 요철 형태를 가진 불연속된 섬(island) 형태로서 집적될 수 있다. 이러한 형태를 가짐으로써, 후면 전극(220)과 광흡수층(230)은 별도의 상기 비아컨택층 또는 상기 트랜치 컨택층 없이 곧바로 전기적으로 연결될 수 있다. 마찬가지로, 전면 전극(250)과 버퍼층(240)은 별도의 상기 비아컨택층 또는 상기 트랜치 컨택층 없이 곧바로 전기적으로 연결될 수 있다.
도시되지는 않았지만, 몇몇 다른 실시 예들에 의하면, 박막형 태양 전지의 제1 실리콘 산화물층(225)은 기판(210) 상에 바로 배치될 수 있다. 그리고, 제1 실리콘 산화물층(225) 상에 후면 전극(220), 광흡수층(230) 및 버퍼층(240), 제2 실리콘 산화물층(245) 및 전면 전극(250)이 순차적으로 배치될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 출원의 일 실시 예에 따르는 박막형 태양 전지는 후면 전극 및 광흡수층 사이 또는 버퍼층 및 전면 전극 사이에 배치되는 실리콘 산화물층을 구비할 수 있다. 상기 실리콘 산화물층은 입사광의 정반사 및 난반사를 억제시킴으로써, 상기 박막형 태양 전지의 광흡수층에서의 광흡수를 촉진시킬 수 있다. 이로서, 상기 박막형 태양 전지의 광전 변화 효율 향상을 가져오는 장점을 가질 수 있다.
도 3은 본 출원의 일 실시 예에 따르는 박막형 태양 전지의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 도 3을 참조하면, 먼저 310 블록에서, 기판 상에 후면 전극을 형성한다. 도 2와 관련하여 상술한 실시 예에서와 같이, 상기 기판은 일 예로서, 유리(Glass)로 이루어질 수 있으며, 세라믹 기판, 금속 기판 또는 폴리머 기판 등도 가능하다. 상기 기판은 투광성을 가질 수 있다. 상기 기판은 리지드(rigid) 하거나 플렉서블(flexible) 할 수 있다. 상기 후면 전극은 전도성 물질로 이루어질 수 있으며, 일 예로서, 몰리브텐, 알루미늄 등을 스퍼터링 공정을 진행하여 형성할 수 있다.
320 블록에서, 상기 후면 전극 상에 제1 실리콘 산화물층을 형성한다. 상기 제1 실리콘 산화물층의 형성에 있어서, 먼저, 졸-겔 방법을 사용하여, 테오스(TEOS) 및 알코올을 포함하는 실리콘 산화물의 혼합 용액을 형성한다. 그리고, 상기 제1 실리콘 산화물층이 형성될 기판을 예열한다. 일 예로서, 상기 기판을 40 내지 60 ℃로 예열한다. 상기 예열된 상기 기판 상에 상기 혼합 용액을 스프레이 분사시킨다. 상기 스프레이 분사 공정은 공지의 다양한 방법으로 진행될 수 있으며, 용도에 따라 상기 혼합 용액의 온도, 기판과 스프레이 분사기의 노즐간 거리, 스프레이 분사 공정 압력, 스프레이 분사기의 분사 각도, 스프레이 량, 상기 기판 상에 도포되는 시간, 스프레이 분사기의 이동 방향 및 이동 간격 등과 같은 공정 조건을 조절할 수 있다. 상기 스프레이 분사 과정을 통해 도포된 실리콘 산화물을 어닐링한다. 상기 어닐링 공정을 통하여 상기 도포된 실리콘 산화물 내의 휘발성 물질을 충분히 증발시킨다. 일 예로서, 상기 어닐링 공정은 상온에서 12시간 이상 유지시키는 과정을 통해 대체될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제1 실리콘 산화물층을 형성하는 과정은 상기 제1 실리콘 산화물층을 요철 형상으로 텍스춰링 처리하는 과정을 추가로 진행할 수 있다. 상기 텍스춰링 처리 과정은 공지의 다양한 방법이 적용될 수 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
330 블록에서, 상기 제1 실리콘 산화물층 상에 광흡수층 및 버퍼층을 형성한다. 상기 광흡수층으로는 일 예로서, 구리-인듐-셀레나이드계(CuInSe2, 이하 CIS 계) 화합물 또는 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In, Ga)Se2, 이하 CIGS계) 화합물을 포함할 수 있다. 다르게는 상기 광흡수층은 카드늄-텔루라이드계(CdTe계) 화합물을 포함할 수 있다. 상기 광흡수층은 복수의 타켓을 이용하는 동시-스퍼터링법(co-sputtering), 복수의 소스를 이용하는 동시 증착법(co-evapoation), 밀폐공간승화법(closed space sublimation, 이하 CSS 법), 증기운반증착법(vapor transport deposition, 이하 VTD법) 등이 적용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않고 공지의 다양한 공정이 적용될 수 있다. 상기 버퍼층으로는 일 예로서 황화 카드뮴계(CdS계) 또는 황화아연계(ZnS계) 화합물로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층의 형성 방법은 일 예로서, CSS 법, 화학 용액 증착법(chemical bath deposition, 이하 CBD)법 등이 적용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않고 공지의 다양한 공정이 적용될 수 있다.
340 블록에서, 상기 광흡수층 및 상기 버퍼층 상에 제2 실리콘 산화물층을 형성한다. 상기 제2 실리콘 산화물층은 상기 제1 실리콘 산화물층과 실질적으로 동일한다. 따라서, 실질적으로 동일한 물질 및 공정을 적용하여 형성할 수 있으므로, 중복을 배제하기 위해 상세한 설명은 생략한다.
350 블록에서, 상기 제2 실리콘 산화물층 상에 전면 전극을 형성한다. 상기 전면 전극은 투광성 도전 물질로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 상기 전면 전극은 알루미늄, 도핑된 산화 아연, ITO 등으로 이루어질 수 있다. 상기 전면 전극은 일 예로서, 스퍼터링 방법, 화학 증기 증착법(chemical vapor deposition) 등으로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않고 공지의 다양한 방법이 적용될 수 있다.
상술한 공정을 통하여, 본 출원의 일 실시 예에 따르는 박막형 태양 전지를 제조할 수 있다. 본 출원의 일 실시 예에 따르면, 광흡수층에서의 광흡수를 촉진시키는 실리콘 산화물층을 졸-겔 법 및 스프레이 법 등 비교적 저가의 공정으로 진행시킬 수 있다. 이로서, 상대적으로 경제적인 방법으로 박막형 태양 전지의 광전변환효율을 개선시킬 수 있다.
110: 기판, 120: 후면 전극, 130: 광흡수층, 140: 버퍼층, 150: 전면 전극,
210: 기판, 220: 후면 전극, 225: 제1 실리콘 산화물층, 230: 광흡수층, 240: 버퍼층, 245: 제2 실리콘 산화물층, 250: 전면 전극,
210: 기판, 220: 후면 전극, 225: 제1 실리콘 산화물층, 230: 광흡수층, 240: 버퍼층, 245: 제2 실리콘 산화물층, 250: 전면 전극,
Claims (7)
- 기판 상에 배치되는 후면 전극;
상기 후면 전극 상에 배치되는 제1 실리콘 산화물층;
상기 제1 실리콘 산화물층 상에 배치되는 광흡수층 및 버퍼층;
상기 광흡수층 및 상기 버퍼층 상에 배치되는 제2 실리콘 산화물층; 및
상기 제2 실리콘 산화물층 상에 배치되는 전면 전극을 포함하되,
상기 제1 실리콘 산화물층 및 상기 제2 실리콘 산화물층은 입사광의 반사를 억제시켜 상기 광흡수층에서의 광흡수를 촉진시키는 기능을 수행하는
박막형 태양전지. - 제1 항에 있어서,
제1 실리콘 산화물층 또는 상기 제2 실리콘 산화물층 중 적어도 하나는 요철 형상의 텍스터링을 가지는
박막형 태양전지. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 실리콘 산화물층 또는 상기 제2 실리콘 산화물층 중 적어도 하나는 0.5 내지 10 마이크로미터의 두께를 가지는
박막형 태양전지. - 기판 상에 후면 전극을 형성하는 과정;
상기 후면 전극 상에 제1 실리콘 산화물층을 형성하는 과정;
상기 제1 실리콘 산화물층 상에 광흡수층 및 버퍼층을 형성하는 과정;
상기 광흡수층 및 상기 버퍼층 상에 제2 실리콘 산화물층을 형성하는 과정; 및
상기 제2 실리콘 산화물층 상에 전면 전극을 형성하는 과정을 포함하되,
상기 제1 실리콘 산화물층 및 상기 제2 실리콘 산화물층은 졸-겔 법으로 형성되는 실리콘산화물을 포함하는 용액을 스프레이 법으로 형성하는
박막형 태양전지의 제조 방법. - 제4 항에 있어서,
상기 제1 실리콘 산화물층을 형성하는 과정 또는 상기 제2 실리콘 산화물층을 형성하는 과정은 상기 제1 실리콘 산화물층 또는 상기 제2 실리콘 산화물층에 요철 형상으로 텍스터링 처리하는 과정을 추가적으로 포함하는
박막형 태양전지의 제조 방법. - 제4 항에 있어서,
상기 제1 실리콘 산화물층 및 상기 제2 실리콘 산화물층 중 적어도 하나는 0.5 내지 10 마이크로미터의 두께를 가지도록 형성하는
박막형 태양전지의 제조 방법. - 제4 항에 있어서,
상기 제1 실리콘 산화물층을 형성하는 과정 또는 상기 제2 실리콘 산화물층을 형성하는 과정은
테오스(TEOS) 및 알코올을 포함하는 실리콘 산화물의 혼합용액을 형성하는 과정;
상기 제1 실리콘 산화물층 또는 상기 제2 실리콘 산화물층이 형성될 기판을 예열하는 과정;
예열된 상기 기판 상에 상기 혼합 용액을 스프레이 분사하는 과정; 및
상기 스프레이 분사 과정을 통해 도포된 실리콘 산화물을 어닐링하는 과정을 포함하는
박막형 태양전지의 제조 방법.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110071892A KR101281005B1 (ko) | 2011-07-20 | 2011-07-20 | 박막형 태양전지 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110071892A KR101281005B1 (ko) | 2011-07-20 | 2011-07-20 | 박막형 태양전지 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20130011020A KR20130011020A (ko) | 2013-01-30 |
KR101281005B1 true KR101281005B1 (ko) | 2013-07-08 |
Family
ID=47840065
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020110071892A KR101281005B1 (ko) | 2011-07-20 | 2011-07-20 | 박막형 태양전지 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101281005B1 (ko) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10326903A (ja) * | 1997-05-23 | 1998-12-08 | Sharp Corp | 微粒子塗布膜およびそれを用いた光電変換素子と光拡散体 |
JP2007201304A (ja) | 2006-01-30 | 2007-08-09 | Honda Motor Co Ltd | 太陽電池およびその製造方法 |
KR20100136762A (ko) * | 2009-06-19 | 2010-12-29 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
KR20110046195A (ko) * | 2009-10-28 | 2011-05-04 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
-
2011
- 2011-07-20 KR KR1020110071892A patent/KR101281005B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10326903A (ja) * | 1997-05-23 | 1998-12-08 | Sharp Corp | 微粒子塗布膜およびそれを用いた光電変換素子と光拡散体 |
JP2007201304A (ja) | 2006-01-30 | 2007-08-09 | Honda Motor Co Ltd | 太陽電池およびその製造方法 |
KR20100136762A (ko) * | 2009-06-19 | 2010-12-29 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
KR20110046195A (ko) * | 2009-10-28 | 2011-05-04 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20130011020A (ko) | 2013-01-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100974226B1 (ko) | 유전체를 이용한 태양전지의 후면 반사막 및 패시베이션층형성 | |
US9583655B2 (en) | Method of making photovoltaic device having high quantum efficiency | |
US9812593B2 (en) | Solar cell and preparing method of the same | |
KR20080045598A (ko) | 태양전지 및 그의 제조방법 | |
JP5873881B2 (ja) | 太陽光発電装置及びその製造方法。 | |
KR102350885B1 (ko) | 태양 전지 | |
US20140090706A1 (en) | Solar cell apparatus and method of fabricating the same | |
US20150059842A1 (en) | Solar cell | |
US9379266B2 (en) | Solar cell module and method of fabricating the same | |
KR20100109321A (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
KR101283218B1 (ko) | 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 | |
KR101231364B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
US20140238486A1 (en) | Solar cell and method of fabricating the same | |
EP2506313A1 (en) | Solar cell and method for manufacturing same | |
KR20110001814A (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
KR101281005B1 (ko) | 박막형 태양전지 | |
US9780237B2 (en) | Solar cell and method of fabricating the same | |
US9570636B2 (en) | Solar cell and method of fabricating the same | |
KR101188486B1 (ko) | 이종접합형 태양전지의 전극 제조방법 | |
KR20100136585A (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
KR20210064733A (ko) | 전하선택접촉 태양전지의 후처리 방법 | |
KR101173429B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
KR101846337B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
KR101283174B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
CN209804666U (zh) | 太阳能电池芯片 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160621 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170626 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180621 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190516 Year of fee payment: 7 |