KR101283072B1 - 태양광 발전장치 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 태양광 발전장치는, 기판 상에 배치되는 후면전극층; 상기 후면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치되는 버퍼층; 상기 버퍼층 상에 배치되는 전면전극층; 및 상기 전면전극층에 접촉되고 상기 광 흡수층을 관통하며 상기 후면전극층과 접속되는 접속부를 포함하고, 상기 접속부는 상기 전면전극층과 다른 물질을 포함한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조 방법은, 지지기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계; 상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 상기 버퍼층 상에 전면전극층을 형성하는 단계; 상기 전면전극층을 형성하는 단계 후에, 상기 광 흡수층, 상기 버퍼층 및 상기 전면전극층을 관통하는 제2 관통홈을 형성하는 단계; 및 상기 제2 관통홈 내에 접속부를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 접속부는 상기 전면전극층과 다른 물질을 포함한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조 방법은, 지지기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계; 상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 상기 버퍼층 상에 전면전극층을 형성하는 단계; 상기 전면전극층을 형성하는 단계 후에, 상기 광 흡수층, 상기 버퍼층 및 상기 전면전극층을 관통하는 제2 관통홈을 형성하는 단계; 및 상기 제2 관통홈 내에 접속부를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 접속부는 상기 전면전극층과 다른 물질을 포함한다.
Description
실시예는 태양광 발전장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
태양광 발전을 위한 태양전지의 제조방법은 다음과 같다. 먼저, 기판이 제공되고, 상기 기판 상에 후면전극층이 형성되고, 레이저에 의해서 패터닝되어, 다수 개의 이면전극들이 형성된다.
이후, 상기 이면전극들 상에 광 흡수층, 버퍼층 및 고저항 버퍼층이 차례로 형성된다. 상기 광 흡수층을 형성하기 위해서 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄을 동시 또는 구분하여 증발시키면서 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층을 형성하는 방법과 금속 프리커서 막을 형성시킨 후 셀레니제이션(Selenization) 공정에 의해 형성시키는 방법이 폭넓게 사용되고 있다. 상기 광 흡수층의 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1 내지 1.8 eV 이다.
이후, 상기 광 흡수층 상에 황화 카드뮴(CdS)을 포함하는 버퍼층이 스퍼터링 공정에 의해서 형성된다. 상기 버퍼층의 에너지 밴드갭은 약 2.2 내지 2.4 eV 이다. 이후, 상기 버퍼층 상에 징크 옥사이드(ZnO)를 포함하는 고저항 버퍼층이 스퍼터링 공정에 의해서 형성된다. 상기 고저항 버퍼층의 에너지 밴드갭은 약 3.1 내지 3.3 eV 이다.
이후, 상기 광 흡수층, 상기 버퍼층 및 상기 고저항 버퍼층에 홈 패턴이 형성될 수 있다.
이후, 상기 고저항 버퍼층 상에 투명한 도전물질이 적층되고, 상기 홈패턴이 상기 투명한 도전물질이 채워진다. 이에 따라서, 상기 고저항 버퍼층 상에 투명전극층이 형성되고, 상기 홈 패턴 내측에 접속배선들이 각각 형성된다. 상기 투명전극층 및 상기 접속배선으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드 등을 들 수 있다. 상기 투명전극층의 에너지 밴드갭은 약 3.1 내지 3.3 eV 이다.
이후, 상기 투명전극층 등에 홈 패턴이 형성되어, 다수 개의 태양전지들이 형성될 수 있다. 상기 투명전극들 및 상기 고저항 버퍼들은 각각의 셀에 대응한다. 상기 투명전극들 및 상기 고저항 버퍼들은 스트라이프 형태 또는 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
상기 투명전극들 및 상기 이면전극들은 서로 미스 얼라인되며, 상기 투명전극들 및 상기 이면전극들은 상기 접속배선들에 의해서 각각 전기적으로 연결된다. 이에 따라서, 다수 개의 태양전지들이 서로 전기적으로 직렬로 연결될 수 있다.
이와 같이, 태양광을 전기에너지로 변환시키기 위해서, 다양한 형태의 태양광 발전장치가 제조되고, 사용될 수 있다. 이와 같은 태양광 발전장치는 특허 공개 공보 10-2008-0088744 등에 개시된다.
실시예는 단락이 방지되고, 향상된 성능을 가지는 태양광 발전장치 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는, 기판 상에 배치되는 후면전극층; 상기 후면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치되는 버퍼층; 상기 버퍼층 상에 배치되는 전면전극층; 및 상기 전면전극층에 접촉되고 상기 광 흡수층을 관통하며 상기 후면전극층과 접속되는 접속부를 포함하고, 상기 접속부는 상기 전면전극층과 다른 물질을 포함한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조 방법은, 지지기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계; 상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 상기 버퍼층 상에 전면전극층을 형성하는 단계; 상기 전면전극층을 형성하는 단계 후에, 상기 광 흡수층, 상기 버퍼층 및 상기 전면전극층을 관통하는 제2 관통홈을 형성하는 단계; 및 상기 제2 관통홈 내에 접속부를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 접속부는 상기 전면전극층과 다른 물질을 포함한다.
본 실시예에서는, 제2 관통홈들 및 상기 제3 관통홈들을 통해 데드 존을 줄일 수 있다. 이를 통해, 단락 전류 밀도가 향상되어 향상된 광-전 변환 효율을 가질 수 있다.
또한, 박막 증착공정 완료 후, 상기 제1 관통홈들, 상기 제2 관통홈들 및 상기 제 3 관통홈들이 한번에 형성됨으로써, 공정 시간 및 비용을 절감할 수 있다. 또한, 박막 증착공정이 모두 완료된 후, 상기 제1 관통홈들, 상기 제2 관통홈들 및 상기 제3 관통홈들이 형성되므로, 상기 후면전극층 및 상기 전면전극층의 산화를 최소화할 수 있다. 따라서, 컨택(contack) 저항이 감소할 수 있고, 직렬저항이 감소될 수 있으며, 충진율(fill factor)이 증가할 수 있다.
한편, 제1 관통홈들 내에 절연부가 위치한다. 이를 통해, 누설전류를 감소시킬 수 있고, 충진율(fill factor)을 증가시킬 수 있다.
실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조 방법에서는, 상기 박막 증착공정 완료 후, 상기 지지기판의 열 변형이 완전히 진행되고 난 후, 상기 제1 관통홈들, 상기 제2 관통홈들 및 상기 제3 관통홈들을 패터닝하기 때문에, 오프 셋(off set)값의 적용이 필요없다.
도 1은 제1 실시예에 따른 태양광 발전장치 패널을 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A`선을 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 태양광 발전장치 패널의 단면을 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 8은 제1 실시예에 따른 태양광 발전장치 패널을 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.
도 9 내지 도 11은 제2 실시예에 따른 태양광 발전장치 패널을 제조하는 과정을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 A-A`선을 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 태양광 발전장치 패널의 단면을 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 8은 제1 실시예에 따른 태양광 발전장치 패널을 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.
도 9 내지 도 11은 제2 실시예에 따른 태양광 발전장치 패널을 제조하는 과정을 도시한 도면이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 제1 실시예에 따른 태양광 발전장치에 대해 상세하게 설명한다. 도 1은 제1 실시예에 따른 태양광 발전장치 패널을 도시한 평면도이다. 도 2는 도 1의 A-A`선을 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 지지기판(100), 후면전극층(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500), 전면전극층(600), 절연부(700) 및 다수 개의 접속부들(800)을 포함한다.
상기 지지기판(100)은 플레이트 형상을 가지며, 상기 후면전극층(200), 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 고저항 버퍼층(500), 상기 전면전극층(600) 및 상기 접속부(800)를 지지한다.
상기 지지기판(100)은 절연체일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 유리기판, 플라스틱기판 또는 금속기판일 수 있다. 더 자세하게, 상기 지지기판(100)은 소다 라임 글래스(soda lime glass) 기판일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 투명할 수 있다. 상기 지지기판(100)은 리지드하거나 플렉서블할 수 있다.
상기 후면전극층(200)은 상기 지지기판(100) 상에 배치된다. 상기 후면전극층(200)은 도전층이다. 상기 후면전극층(200)으로 사용되는 물질의 예로서는 몰리브덴 등의 금속을 들 수 있다.
또한, 상기 후면전극층(200)은 두 개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 이때, 각각의 층들은 같은 금속으로 형성되거나, 서로 다른 금속으로 형성될 수 있다.
상기 후면전극층(200)에는 제1 관통홈들(TH1)이 형성된다. 구체적으로, 상기 제1 관통홈들(TH1)은 상기 후면전극층(200), 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400) 및 상기 전면전극층(600)을 관통한다. 상기 제1 관통홈들(TH1)은 상기 지지기판(100)의 상면을 노출하는 오픈 영역이다. 상기 제1 관통홈들(TH1)은 평면에서 보았을 때, 제 1 방향으로 연장되는 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 관통홈들(TH1)의 폭은 약 80㎛ 내지 200㎛ 일 수 있다.
상기 제1 관통홈들(TH1)에 의해서, 상기 후면전극층(200)은 다수 개의 후면전극들로 구분된다. 즉, 상기 제1 관통홈들(TH1)에 의해서, 상기 후면전극들이 정의된다.
상기 후면전극들은 상기 제1 관통홈들(TH1)에 의해서 서로 이격된다. 상기 후면전극들은 스트라이프 형태로 배치된다.
이와는 다르게, 상기 후면전극들은 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 이때, 상기 제1 관통홈들(TH1)은 평면에서 보았을 때, 격자 형태로 형성될 수 있다.
한편, 상기 절연부(700)는 상기 제1 관통홈들(TH1) 내에 위치한다. 또한, 상기 접속부(800)의 일부가 상기 제1 관통홈들(TH1) 내에 위치할 수 있다. 구체적으로, 상기 접속부(800)는 상기 절연부(700) 상에 위치할 수 있다. 이를 통해, 누설전류를 감소시킬 수 있고, 충진율(fill factor)을 증가시킬수 있다.
상기 절연부(700)의 상면(710)은 상기 후면전극층(200)의 상면(210)보다 높게 위치한다. 이를 통해, 상기 후면전극층(200) 및 상기 접속부(800)를 절연할 수 있다. 상기 절연부(700)는 폴리머 또는 세라믹 물질을 포함할 수 있다.
상기 광 흡수층(300)은 상기 후면전극층(200) 상에 배치된다.
상기 광 흡수층(300)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족 계 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.
상기 광 흡수층(300)의 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1eV 내지 1.8eV일 수 있다.
상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300) 상에 배치된다. 상기 버퍼층(400)은 황화 카드뮴(CdS)를 포함하며, 상기 버퍼층(400)의 에너지 밴드갭은 약 2.2eV 내지 2.4eV이다.
상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 버퍼층(400) 상에 배치된다. 상기 고저항 버퍼층(500)은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함한다. 상기 고저항 버퍼층(500)의 에너지 밴드갭은 약 3.1eV 내지 3.3eV이다.
상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 고저항 버퍼층(500) 및 전면전극층(600)에는 제2 관통홈들(TH2)이 형성된다. 상기 제2 관통홈들(TH2)은 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 고저항 버퍼층(500) 및 전면전극층(600)을 관통한다. 또한, 상기 제2 관통홈들(TH2)은 상기 후면전극층(200)의 상면(210)을 노출하는 오픈영역이다.
상기 제2 관통홈들(TH2)은 상기 제1 관통홈들(TH1)에 인접하여 형성된다. 즉, 상기 제2 관통홈들(TH2)의 일부는 평면에서 보았을 때, 상기 제1 관통홈들(TH1)의 옆에 형성된다. 상기 제2 관통홈들(TH2)은 상기 제 1 방향으로 연장되는 형상을 가진다.
상기 제2 관통홈들(TH2)의 폭은 약 80㎛ 내지 약 200㎛ 일 수 있다.
또한, 상기 광 흡수층(300)은 상기 제2 관통홈들(TH2)에 의해서, 다수 개의 광 흡수부들(310. 320...)을 정의한다. 즉, 상기 광 흡수층(300)은 상기 제2 관통홈들(TH2)에 의해서, 상기 광 흡수부들(310. 320...)로 구분된다.
상기 버퍼층(400)은 상기 제2 관통홈들(TH2)에 의해서, 다수 개의 버퍼들로 정의된다. 즉, 상기 버퍼층(400)은 상기 제2 관통홈들(TH2)에 의해서, 상기 버퍼들로 구분된다.
상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 제2 관통홈들(TH2)에 의해서, 다수 개의 고저항 버퍼들로 정의된다. 즉, 상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 제2 관통홈들(TH2)에 의해서, 상기 고저항 버퍼들로 구분된다.
상기 전면전극층(600)은 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 배치된다. 상기 전면전극층(600)은 투명하며, 도전층이다. 또한, 상기 전면전극층(600)의 저항은 상기 후면전극층(200)의 저항보다 높다.
상기 전면전극층(600)은 산화물을 포함한다. 예를 들어, 상기 전면전극층(600)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드(Al doped zinc oxide;AZO) 또는 갈륨 도핑된 징크 옥사이드(Ga doped zinc oxide;GZO) 등을 들 수 있다.
상기 전면전극층(600)의 두께는 약 0.5㎛ 내지 약 1.5㎛일 수 있다. 상기 전면전극층(600)은 상기 제2 관통홈들(TH2)에 의해서 다수 개의 전면전극들로 구분될 수 있다. 즉, 상기 전면전극들은 제3 관통홈들(TH3)에 의해서 정의된다. 상기 제3 관통홈들(TH3)은 상기 제2 관통홈들(TH2) 옆에 형성되고, 상기 후면전극층(200)의 상면(210)을 노출하고 상기 광 흡수층(300)을 관통한다.
상기 전면전극들은 상기 후면전극들과 대응되는 형상을 가진다. 즉, 상기 전면전극들은 스트라이프 형태로 배치된다. 이와는 다르게, 상기 전면전극들은 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제2 관통홈들(TH2)에 의해서, 다수 개의 셀들(C1, C2...)이 정의된다. 즉, 상기 제2 관통홈들(TH2)에 의해서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 상기 셀들(C1, C2...)로 구분된다. 또한, 상기 셀들(C1, C2...)은 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 서로 연결된다. 즉, 상기 셀들(C1, C2...)을 통하여 상기 제 2 방향으로 전류가 흐를 수 있다.
상기 접속부들(800)은 상기 제2 관통홈들(TH2) 내측에 배치된다. 또한, 상기 접속부(800)들의 일부는 제1 관통홈들(TH1) 내에 위치할 수 있다. 즉, 상기 절연부(700) 상에 위치할 수 있다.
상기 접속부들(800)은 상기 전면전극층(600)으로부터 하방으로 연장되며, 상기 후면전극층(200)에 접속된다. 구체적으로, 상기 접속부들(800)은 상기 전면전극층(600)에 접촉되고 상기 광 흡수층(300)을 관통하며 상기 후면전극층(200)과 접속된다. 예를 들어, 상기 접속부들(800)은 상기 제 1 셀(C1)의 전면전극로부터 연장되어, 상기 제 2 셀(C2)의 후면전극에 접속된다.
따라서, 상기 접속부들(800)은 서로 인접하는 셀들을 연결한다. 더 자세하게, 상기 접속부들(800)은 서로 인접하는 셀들(C1, C2...)에 각각 포함된 전면전극과 후면전극을 연결한다.
상기 접속부(800)는 상기 전면전극층(600)과 다른 물질을 포함한다. 구체적으로, 상기 접속부(800)는 금속을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 접속부(800)는 알루미늄, 니켈 또는 은을 포함할 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 제2 관통홈들(TH2) 및 상기 제3 관통홈들(TH3)을 통해 데드 존을 줄일 수 있다. 이를 통해, 단락 전류 밀도가 향상되어 향상된 광-전 변환 효율을 가질 수 있다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제1 관통홈들(TH1), 상기 제2 관통홈들(TH2) 및 상기 제3 관통홈들(TH3)이 상기 후면전극층(200)부터 상기 전면전극층(600)까지 증착된 후 형성된다. 즉, 박막 증착공정 완료 후, 상기 제1 관통홈들(TH1), 상기 제2 관통홈들(TH2) 및 상기 제3 관통홈들(TH3)이 한번에 형성됨으로써, 공정 시간 및 비용을 절감할 수 있다. 또한, 박막 증착공정이 모두 완료된 후, 상기 제1 관통홈들(TH1), 상기 제2 관통홈들(TH2) 및 상기 제3 관통홈들(TH3)이 형성되므로, 상기 후면전극층(200) 및 상기 전면전극층(600)의 산화를 최소화할 수 있다. 따라서, 컨택(contack) 저항이 감소할 수 있고, 직렬저항이 감소될 수 있으며, 충진율(fill factor)이 증가할 수 있다. 즉, 종래에는 증착 공정 중에 제1 관통홈들(TH1)을 형성하여, 대기 공정 시간이 증가하였고, 이에 따라 후면전극층(200) 및 전면전극층(600)의 산화로 인해 컨택 저항이 증가하였다.
이하, 도 3을 참조하여, 제2 실시예에 따른 태양광 발전장치를 설명한다. 명확하고 간략한 설명을 위해 제1 실시예와 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 3은 제2 실시예에 따른 태양광 발전장치 패널의 단면을 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 제1 실시예에 따른 상기 제2 관통홈들(도 2의 참조부호 TH2) 및 상기 제3 관통홈들 (도 2의 참조부호 TH3) 이 중첩되어, 하나의 제2 관통홈(th2)들을 형성할 수 있다. 상기 제2 관통홈(th2)의 일부에는 접속부(800)가 위치할 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 8을 참조하여, 제1 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조 방법을 설명한다. 도 4 내지 도 8은 제1 실시예에 따른 태양광 발전장치 패널을 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 지지기판(100) 상에 후면전극층(200)이 형성된다. 상기 후면전극층(200)으로 사용되는 물질의 예로서는 몰리브덴 등을 들 수 있다. 상기 후면전극층(200)은 서로 다른 공정 조건으로 두 개 이상의 층들로 형성될 수 있다.
상기 후면전극층(200) 상에 광 흡수층(300)을 형성하는 단계를 거친다. 상기 광 흡수층(300)은 스퍼터링 공정 또는 증발법 등에 의해서 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 광 흡수층(300)을 형성하기 위해서 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄을 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.
금속 프리커서 막을 형성시킨 후 셀레니제이션 하는 것을 세분화하면, 구리 타겟, 인듐 타겟, 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정에 의해서, 상기 후면전극(200) 상에 금속 프리커서 막이 형성된다.
이후, 상기 금속 프리커서 막은 셀레이제이션(selenization) 공정에 의해서, 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층(300)이 형성된다.
이와는 다르게, 상기 구리 타겟, 인듐 타겟, 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정 및 상기 셀레니제이션 공정은 동시에 진행될 수 있다.
이와는 다르게, 구리 타겟 및 인듐 타겟 만을 사용하거나, 구리 타겟 및 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정 및 셀레니제이션 공정에 의해서, CIS계 또는 CIG계 광 흡수층(300)이 형성될 수 있다.
이후, 황화 카드뮴이 스퍼터링 공정 또는 용액성장법(chemical bath depositon;CBD) 등에 의해서 증착되고, 상기 버퍼층(400)이 형성된다.
이후, 상기 버퍼층(400) 상에 징크 옥사이드가 스퍼터링 공정 등에 의해서 증착되고, 상기 고저항 버퍼층(500)이 형성된다.
상기 버퍼층(400) 및 상기 고저항 버퍼층(500)은 낮은 두께로 증착된다. 예를 들어, 상기 버퍼층(400) 및 상기 고저항 버퍼층(500)의 두께는 약 1㎚ 내지 약 80㎚이다.
상기 고저항 버퍼층(500) 상에 전면전극층(600)을 형성하는 단계를 거친다. 상기 전면전극층(600)은 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드 등과 같은 투명한 도전물질이 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 스퍼터링 공정에 의해서 증착되어 형성될 수 있다.
이어서, 도 5를 참조하면, 상기 후면전극층(200), 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400) 및 상기 전면전극층(600)을 관통하는 제1 관통홈(TH1)을 형성하는 단계를 거친다. 상기 제1 관통홈(TH1)은 팁 등의 기계적인 장치에 의해서 형성될 수 있다. 즉, 상기 후면전극층(200), 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400) 및 상기 전면전극층(600)은 팁에 의해서 기계적으로 패터닝될 수 있다. 상기 팁의 폭은 약 40㎛ 내지 약 180㎛일 수 있다.
이어서, 도 6을 참조하면, 상기 전면전극층(600)을 형성하는 단계 후에, 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400) 및 상기 전면전극층(600)을 관통하는 제2 관통홈(TH2)을 형성하는 단계를 거친다. 상기 제2 관통홈들(TH2)은 상기 제1 관통홈(TH1)에 근접하여 형성될 수 있다. 상기 제2 관통홈들(TH2)은 레이저에 의해서 패터닝될 수 있다.
이어서, 도 7을 참조하면, 상기 제2 관통홈(TH2) 옆에 형성되고, 상기 후면전극층(200)의 상면(210)을 노출하고 상기 광 흡수층(300)을 관통하는 제3 관통홈(TH3)을 형성할 수 있다. 상기 제3 관통홈(TH3)은 레이저에 의해서 패터닝될 수 있다.
이어서, 도 8을 참조하면, 상기 제1 관통홈(TH1) 내에 절연부(700)를 형성할 수 있다. 상기 절연부(700)의 상면(710)은 상기 후면전극층(200)의 상면(210)보다 높게 형성될 수 있다. 상기 절연부(700)는 폴리머 또는 세라믹 물질을 포함하는 절연 물질을 스크린 프린팅 또는 디스펜서(dispenser) 등을 이용하여 상기 제1 관통홈(TH1) 내에 삽입하여 형성될 수 있다. 이후, 상기 절연 물질을 경화하여, 상기 절연 물질에 포함된 바인더를 제거할 수 있다.
이어서, 도 2를 참조하면, 상기 절연부(700) 상면(710) 및 상기 제2 관통홈(TH2) 내에 접속부(800)가 형성될 수 있다. 상기 접속부(800)를 형성하는 단계에서는 금속 및 유기 바인더를 혼합한 금속 페이스트를 상기 제2 관통홈 (TH2)내에 삽입할 수 있다. 상기 금속 페이스트는 스크린 프린팅 또는 디스펜서(dispenser) 등을 통해 삽입될 수 있다.
이어서, 상기 금속 페이스트를 경화하는 단계를 포함한다. 상기 경화하는 단계는 250 ℃ 이하에서 실시될 수 있다. 또한, 상기 경화하는 단계는 30 분 이하의 시간동안 실시될 수 있다. 상기 경화하는 단계를 통해, 상기 금속 페이스트에 포함된 바인더를 제거할 수 있다.
상기 제2 관통홈들(TH2) 및 상기 제3 관통홈들(TH3)을 통해 데드 존을 줄일 수 있다. 이를 통해, 단락 전류 밀도가 향상되어 향상된 광-전 변환 효율을 가질 수 있다.
또한, 상기 박막 증착공정 완료 후, 상기 지지기판(100)의 열 변형이 완전히 진행되고 난 후, 상기 제1 관통홈들(TH1), 상기 제2 관통홈들(TH2) 및 상기 제3 관통홈들(TH3)을 패터닝하기 때문에, 오프 셋(off set)값의 적용이 필요없다.
이하, 도 9 내지 도 11을 참조하여, 제2 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조 방법을 설명한다.
도 9 내지 도 11은 제2 실시예에 따른 태양광 발전장치 패널을 제조하는 과정을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 먼저, 상기 후면전극층(200), 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400) 및 상기 전면전극층(600)을 관통하는 제1 관통홈(th1)을 형성하는 단계를 거친다.
이어서, 도 10을 참조하면, 상기 제1 관통홈(th1)에 인접하여 제2 관통홈(th2)을 형성하는 단계를 거친다. 상기 제2 관통홈(th2)은 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400) 및 상기 전면전극층(600)을 관통할 수 있다.
이후, 도 11을 참조하면, 상기 제1 관통홈(th1)에 상기 절연부(700)를 형성할 수 있다. 이어서, 도 3을 참조하면, 상기 절연부(700)의 상면(710) 및 상기 제2 관통홈(th2)의 일부에 접속부(800)를 형성할 수 있다.
상술한 실시예에 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 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 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, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (16)
- 기판 상에 배치되는 후면전극층;
상기 후면전극층 상에 배치되는 광 흡수층;
상기 광 흡수층 상에 배치되는 버퍼층;
상기 버퍼층 상에 배치되는 전면전극층; 및
상기 전면전극층에 접촉되고 상기 광 흡수층을 관통하며 상기 후면전극층과 접속되는 접속부를 포함하고,
상기 접속부는 상기 전면전극층과 다른 물질을 포함하고,
상기 후면전극층, 상기 광 흡수층, 상기 버퍼층 및 상기 전면전극층을 관통하는 제1 관통홈을 포함하고,
상기 접속부는 상기 제1 관통홈 내에 위치하는 태양광 발전장치. - 제1항에 있어서,
상기 후면전극층의 상면을 노출하고 상기 광흡수층을 관통하는 제2 관통홈을 포함하며, 상기 접속부는 상기 제2 관통홈에 형성되는 태양광 발전장치. - 제1항에 있어서,
상기 접속부는 금속을 포함하는 태양광 발전장치. - 제2항에 있어서,
상기 제2 관통홈과 인접하게 형성되는 상기 제1 관통홈 내에 절연부가 위치하는 태양광 발전장치. - 제4항에 있어서,
상기 절연부의 상면은 상기 후면전극층의 상면보다 높은 태양광 발전장치. - 제4항에 있어서,
상기 절연부는 폴리머 또는 세라믹 물질을 포함하는 태양광 발전장치. - 제4항에 있어서,
상기 접속부는 상기 절연부 상에도 위치하는 태양광 발전장치. - 제4항에 있어서,
상기 제2 관통홈 옆에 형성되고, 상기 후면전극층의 상면을 노출하고 상기 광흡수층을 관통하는 제3 관통홈을 포함하는 태양광 발전장치. - 제8항에 있어서,
상기 제2 관통홈 및 상기 제3 관통홈은 중첩되는 태양광 발전장치. - 지지기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계;
상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계;
상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계;
상기 버퍼층 상에 전면전극층을 형성하는 단계;
상기 후면전극층, 상기 광 흡수층, 상기 버퍼층 및 상기 전면전극층을 관통하는 제1 관통홈을 형성하는 단계;
상기 전면전극층을 형성하는 단계 후에, 상기 광 흡수층, 상기 버퍼층 및 상기 전면전극층을 관통하는 제2 관통홈을 형성하는 단계; 및
상기 제1 관통홈 및 상기 제2 관통홈 내에 접속부를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 접속부는 상기 전면전극층과 다른 물질을 포함하는 태양광 발전장치의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
상기 접속부를 형성하는 단계 이전에
상기 제1 관통홈 내에 절연부를 형성하는 태양광 발전장치의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
상기 접속부를 형성하는 단계에서는 금속 및 유기 바인더를 혼합한 금속 페이스트를 상기 제2 관통홈 내에 삽입하는 태양광 발전장치의 제조 방법. - 제11항에 있어서,
상기 접속부를 형성하는 단계에서는 금속 및 유기 바인더를 혼합한 금속 페이스트를 상기 절연부 상에 형성하는 태양광 발전장치의 제조 방법. - 제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 금속 페이스트를 경화하는 단계를 더 포함하는 태양광 발전장치의 제조 방법. - 제14항에 있어서,
상기 경화하는 단계는 250 ℃ 이하에서 실시되는 태양광 발전장치의 제조 방법. - 제14항에 있어서,
상기 경화하는 단계는 30 분 이하의 시간동안 실시되는 태양광 발전장치의 제조 방법.
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