KR101291277B1 - 박막형 태양전지 모듈 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막형 태양전지 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 박막형 태양전지 모듈은, 태양광이 입사하는 전면기판, 전면기판상에 패터닝 된 투명전극, 투명전극 상에 위치하고, 적어도 제1 광전변환층, 제2 광전변환층 및 제3 광전변환층을 구비하는 광전변환층 및 광전변환층 상의 후면전극을 포함하고, 광전변환층은, 제1 광전변환층과 제2 광전변환층 사이에 위치하고 제1 절단홈에 의해 절단되며 투명 전도성 산화물(Transparent Conductive Oxide, TCO)로 형성된 제1 중간층 및 제2 광전변환층과 제3 광전변환층 사이에 위치하고 제2 절단홈에 의해 절단되며 투명 전도성 산화물(Transparent Conductive Oxide, TCO)로 형성된 제2 중간층 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 이에 의해, 트리플(triple) 이상의 박막형 태양전지 모듈에서, 내부 쇼트 불량을 방지할 수 있으며, 스크라이빙 공정 시 발생할 수 있는 션트(shunt) 저항에 의한 필팩터의 감소를 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 박막형 태양전지 모듈 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 반도체 소자를 이용하여 태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변환 시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다.
태양전지는 일반적으로 p-n 접합을 이용한 것으로, 그 재료로서 단결정, 다결정, 비정질 실리콘, 화합물, 염료감응 태양전지 등 효율과 특성 개선을 위해 다양한 소자가 활용되고 있다. 그 중 널리 활용되는 결정형 실리콘 태양전지는 발전효율에 비해 재료 단가가 높고, 공정이 복잡한바, 이를 극복하기 위해 저렴한 유리 또는 플라스틱 등의 표면에 실리콘을 얇게 증착하는 박막형 태양전지(Thin film solar cell)에 대한 관심이 고조되고 있다.
다만, 박막형 태양전지는 광전변환효율이 실리콘 태양전지에 비해 다소 낮기 때문에, 서로 다른 결정성의 실리콘을 가지는 광전변환층을 수직 배열하는 탠덤(tandem) 구조 또는 트리플(triple) 구조가 연구되고 있고, 각 광전변환층 사이에는 입사광을 반사하는 중간층을 개재하여 광전변환 효율의 극대화를 꾀하고 있다.
그러나, 이러한 구조에서는 중간층과 후면 전극이 전기적으로 접촉되는 내부 쇼트 불량에 의한 광전환 효율이 저하될 수 있다.
또한, 태양전지 모듈을 형성하기 위해 스크라이빙(Scribing) 공정을 실시하는데, 이때 제거되는 전도성 재료들(예컨대 TCO계열의 중간층)이 광전변환층의 측면에 재증착되어, 션트(shunt) 저항 경로, 즉 불필요한 전류 경로가 형성되어 필 팩터(Fill factor)가 감소하고, 이로 인해 발전 효율이 저하될 수 있다.
본 발명의 목적은 발전 효율의 저하를 방지할 수 있는 박막형 태양전지 모듈 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지 모듈은, 태양광이 입사하는 전면기판, 전면기판상에 패터닝 된 투명전극, 투명전극 상에 위치하고, 적어도 제1 광전변환층, 제2 광전변환층 및 제3 광전변환층을 구비하는 광전변환층 및 광전변환층 상의 후면전극을 포함하고, 광전변환층은, 제1 광전변환층과 제2 광전변환층 사이에 위치하고 제1 절단홈에 의해 절단되며 투명 전도성 산화물(Transparent Conductive Oxide, TCO)로 형성된 제1 중간층 및 제2 광전변환층과 제3 광전변환층 사이에 위치하고 제2 절단홈에 의해 절단되며 투명 전도성 산화물(Transparent Conductive Oxide, TCO)로 형성된 제2 중간층 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 제1 절단홈과 제2 절단홈은 서로 상이한 위치에서 투명전극의 상면까지 연장되고, 제1 절단홈에는 제2 광전변환층이 충진되며, 제2 절단홈에는 제3 광전변환층이 충진될 수 있다.
또한, 제3 광전변환층은 제1 절단홈 및 제2 절단홈과 상이한 위치에서 투명전극의 상면까지 연장되는 제3 절단홈에 의해 절단되고, 후면전극은 제3 절단홈에 충진되어 투명전극과 접속할 수 있다.
또한, 후면 전극은 제1 절단홈 내지 제3 절단홈과 상이한 위치에서 제4 절단홈에 의해 절단되며, 제4 절단홈은 투명전극의 상면까지 연장되어 절연층을 형성할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지 모듈의 제조방법은, 기판상에 투명전극을 형성하고 패터닝하여 적어도 제1 투명전극과 제2 투명전극을 형성하는 단계, 제1 투명전극과 제2 투명전극 상에 적어도 제1 광전변환층, 제2 광전변환층 및 제3 광전변환층을 포함하는 광전변환층을 형성하고 패터닝하는 단계 및 광전변환층 상에 후면전극을 형성하고 패터닝하는 단계를 포함하고, 광전변환층을 형성하고 패터닝하는 단계는, 제1 광전변환층상에 제1 중간층을 형성하고 패터닝하여 제1 절단홈을 형성하는 단계 및 제2 광전변환층상에 제2 중간층을 형성하고 패터닝하여 제2 절단홈을 형성하는 단계 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 제1 중간층 및 제2 중간층은 투명 전도성 산화물(Transparent Conductive Oxide, TCO)로 형성되고, 제1 절단홈과 제2 절단홈은 서로 상이한 위치에서 제2 투명전극의 상면까지 연장될 수 있다.
또한, 광전변환층을 형성하고 패터닝하는 단계는, 제3 광전변환층을 패터닝하여 제3 절단홈을 형성하는 단계를 포함하고, 제1 절단홈, 제2 절단홈 및 제3 절단홈은 서로 상이한 위치에서 제2 투명전극의 상면까지 연장될 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지 모듈은, 태양광이 입사하는 전면기판, 전면기판상의 패터닝된 투명전극, 투명전극 상에 위치하고, 적어도 제1 광전변환층, 제2 광전변환층 및 제3 광전변환층을 구비하는 광전변환층, 광전변환층을 분리하고, 투명전극의 상면까지 연장되는 제5 절단홈 및 광전변환층의 상면 및 제5 절단홈에 충진되는 후면전극을 포함하고, 광전변환층은, 제1 광전변환층과 제2 광전변환층 사이의 제3 중간층 및 제2 광전변환층과 제3 광전변환층 사이의 제4 중간층 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 제3 중간층과 제4 중간층은 실리콘 옥사이드(SiOx)를 포함할 수 있다.
또한, 제1 광전변환층은 비정질 실리콘(a-Si), 제2 광전변환층은 비정질 실리콘-게르마늄(a-Si:Ge) 및 제3 광전변환층은 미세결정질 실리콘-게르마늄(μc-Si:Ge) 또는 미세결정질 실리콘(μc-Si)으로 이루어지며, 제3 중간층은 비정질 실리콘 옥사이드로 형성되며, 제4 중간층은 게르마늄이 도핑된 비정질 실리콘 옥사이드로 형성될 수 있다.
또한, 제3 중간층과 제4 중간층은 불순물이 도핑될 수 있다.
본 발명에 따르면, 트리플(triple) 이상의 박막형 태양전지 모듈에서, 내부 쇼트 불량을 방지할 수 있다.
또한, 스크라이빙 공정 시 발생할 수 있는 션트(shunt) 저항에 의한 필팩터의 감소를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지 모듈의 단면을 도시한 단면도,
도 2 내지 도 9는 도 1의 박막형 태양전지 모듈의 제조 과정을 도시한 도,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지 모듈의 단면을 도시한 단면도, 그리고,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지 모듈의 단면을 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 9는 도 1의 박막형 태양전지 모듈의 제조 과정을 도시한 도,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지 모듈의 단면을 도시한 단면도, 그리고,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지 모듈의 단면을 도시한 단면도이다.
이하의 도면에서, 각 구성요소의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함하며, 각 구성요소의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 또한, 각 구성요소는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지 모듈의 단면을 도시한 단면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지 모듈(100)은, 태양광이 입사하는 전면기판(110), 전면기판(110)상에 패터닝된 투명전극(120), 투명전극(120) 상에 위치하고, 적어도 제1 광전변환층(130), 제2 광전변환층(140) 및 제3 광전변환층(150)을 구비하는 광전변환층(170) 및 광전변환층(170)상의 후면전극(160)을 포함할 수 있다.
기판(110)은 광이 투과할 수 있도록 유리 또는 고분자 재질로 형성될 수 있다.
투명전극(120)은 금속 산화물, 예컨대 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 또는 인듐 틴 옥사이드(ITO) 중에서 선택된 적어도 한 물질, 또는 금속 산화물에 하나 이상의 불순물을 혼합한 혼합 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 투명전극(120)은 패터닝에 의해 분리된 적어도 제1 투명전극(121)과 제2 투명전극(122)을 포함할 수 있다.
한편, 실시예에 따른 박막형 태양전지 모듈(100)은 복수의 광전변환 유닛(A)이 서로 직렬로 연결된 것과 동일한바, 이하에서는 설명의 편의상 제1 투명전극(121)과 제2 투명전극(122)을 포함하는 임의의 광전변환 유닛(A)을 대상으로 설명하기로 한다.
다시 도 1을 참조하면, 광전변환층(170)은 패터닝된 투명전극(120) 즉, 제1 투명전극(121)과 제2 투명전극(122)상에 형성되며, 적어도 제1 광전변환층(130), 제2 광전변환층(140) 및 제3 광전변환층(150)을 포함하여 트리플(triple) 이상의 구조를 이룰 수 있다.
제1 광전변환층(130)은 비정질 실리콘(a-Si)으로 이루어진 p 타입 반도체층, 진성반도체층, n 타입 반도체층을 포함할 수 있고, 제2 광전변환층(140)은 비정질 실리콘-게르마늄(a-Si:Ge)으로 이루어진 p 타입 반도체층, 진성반도체층, n 타입 반도체층을 포함하여 이루어질 수 있으며, 제3 광전변환층(150)은 미세결정질 실리콘(μc-Si) 또는 미세결정질 실리콘-게르마늄(μc-Si:Ge)으로 이루어진 p 타입 반도체층, 진성반도체층, n 타입 반도체층을 포함할 수 있다.
이에 따라, 제1 광전변환층(130), 제2 광전변환층(140) 및 제3 광전변환층(150)의 밴드갭 에너지는 서로 상이할 수 있다. 따라서, 제1 광전변환층(130), 제2 광전변환층(140) 및 제3 광전변환층(150)에서 흡수하는 태양광의 흡수 파장대역이 다르게 되며, 이에 의해 박막형 태양전지 모듈(100)은 더욱 효과적으로 태양광을 흡수할 수 있다.
또한, 광전변환층(170)은 제1 광전변환층(130)과 제2 광전변환층(140) 사이의 제1 중간층(135) 및 제2 광전변환층(140)과 제3 광전변환층(150) 사이의 제2 중간층(145) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 도면에는 광전변환층(170)이 제1 중간층(135)과 제2 중간층(145)을 모두 포함하는 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 중간층(135)과 제2 중간층(145)은 투명 전도성 산화물(Transparent Conductive Oxide, TCO), 예를 들어, 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 또는 인듐 틴 옥사이드(ITO) 등과 같은 투광성을 가지는 금속 산화물 중에서 선택된 적어도 한 물질, 또는 금속 산화물에 하나 이상의 불순물을 혼합한 물질로 이루어질 수 있다.
이러한 제1 중간층(135)과 제2 중간층(145)은 입사하는 광을 반사시켜 제1 광전변환층(130)과 제2 광전변환층(140)의 광 흡수율을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라, 제1 광전변환층(130)과 제2 광전변환층(140)은 보다 얇은 두께로 형성될 수 있다.
한편, 제1 중간층(135)은 제1 절단홈(137)에 의해 절단되고, 제2 중간층(145)은 제2 절단홈(147)에 의해 절단될 수 있다.
제1 절단홈(137)은 제1 중간층(135)을 절단하여 제2 투명전극(122)의 상면까지 연장되며, 제1 절단홈(137)에는 제2 광전변환층(140)이 충진될 수 있다.
이와 같이, 제1 절단홈(137)에 제2 광전변환층(140)이 충진됨으로써, 광전변환유닛(A)의 유효영역(C1)에 속하는 제1 중간층(135)이 후면전극(160)과 전기적으로 직접 접촉함에 의해 발생할 수 있는 내부 쇼트를 방지할 수 있다.
또한, 제1 절단홈(137)을 형성하기 위한 제1 P2 스크라이빙 공정시 제1 중간층(135)의 전도성 재료들이 제1 광전변환층(130)의 측면에 재증착되어 션트(shunt) 저항 경로를 형성하더라도, 제1 절단홈(137)은 광전변환유닛(A)의 비유효영역(C2)에 속하고 제2 광전변환층(140)을 구성하는 실리콘의 저항이 크기 때문에, 션트(shunt) 저항 경로를 통한 전류의 흐름이 방지될 수 있다.
제2 절단홈(147)은 제1 절단홈(137)과 상이한 위치에서 제2 중간층(145)을 절단하며, 제2 투명전극(122)의 상면까지 연장될 수 있다.
이러한, 제2 절단홈(147)에는 제3 광전변환층(150)이 충진될 수 있다. 이에 의해, 광전변환유닛(A)의 유효영역(C1)에 속하는 제2 중간층(145)이 후면전극(160)과 전기적으로 직접 접촉함을 방지하여 내부 쇼트 불량을 방지할 수 있다. 또한, 제2 절단홈(147) 형성 시 발생할 수 있는 션트(shunt) 저항 경로를 통한 전류의 흐름이 방지되어, 필 팩터(Fill factor)의 감소를 방지할 수 있다.
제3 광전변환층(150)은 제1 절단홈(137) 및 제2 절단홈(147)과 상이한 위치에서 제2 투명전극(122)의 상면까지 연장되는 제3 절단홈(157)에 의해 절단되며, 후면전극(160)이 충진될 수 있다.
한편, 도면에 도시하지는 않았으나, 제3 광전변환층(150)과 후면전극(160) 사이에는 후면 반사층(미도시)이 더 형성되어, 입사광의 반사를 통해 제3 광전변환층(150)의 광전변환효율을 향상시킬 수 있다. 이러한 후면 반사층(미도시)이 형성된 경우에는 제3 절단홈(157)은 제3 광전변환층(150)과 후면 반사층(미도시)을 함께 절단할 수 있다.
후면 전극(160)은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al) 등과 같이 전기 전도성이 우수한 재질 중에서 선택되는 하나의 금속으로 이루어질 수 있으며, 제3 절단홈(157)에 충진되어 제2 투명전극(122)과 직접적으로 연결될 수 있다. 이에 의해, 상술한 제1 광전변환층(130), 제2 광전변환층(140) 및 제3 광전변환층(150)은 직렬로 연결이 될 수 있다.
또한, 후면 전극(160)은 제1 절단홈(137) 내지 제3 절단홈(157)과 상이한 위치에서 제4 절단홈(167)에 의해 절단되고, 제4 절단홈(167)은 제2 투명전극(122)의 상면까지 연장됨으로써, 다수의 광전변환 유닛(A)이 형성될 수 있다. 한편, 제4 절단홈(167)에는 공기가 충진됨으로써, 이웃하는 광전변환 유닛(A) 사이에 절연층을 형성할 수 있다.
상술한 제1 투명전극(121)은 이웃한 광전변환유닛(A)의 제2 투명전극(122)이 되며, 제2 투명전극(122)은 다른 이웃한 광전변환유닛(A)의 제1 투명전극(121)이 될 수 있는바, 복수의 광전변환유닛(A)은 서로 직렬로 연결될 수 있다.
도 2 내지 도 9는 도 1의 박막형 태양전지 모듈의 제조방법을 도시한 도이다.
도 2 내지 도 9를 참조하여 박막형 태양전지 모듈(100)의 제조방법을 설명하면, 먼저, 도 2와 같이, 기판(110)의 전체 표면 위에 투명전극(120)을 증착한 후, 패터닝을 실시하여 적어도 제1 투명전극(121)과 제2 투명전극(122)을 형성한다.
투명전극(120)은 도전성 투명전극 형성용 페이스트를 기판(110) 상에 도포한 후 열처리하여 형성하거나, 스퍼터링 공정 등을 이용한 증착법 또는 도금법 등의 공정을 통해 형성될 수 있다.
투명전극(120)은 금속 산화물, 예컨대 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 또는 인듐 틴 옥사이드(ITO) 중에서 선택된 적어도 한 물질로 이루어질 수 있으며, 금속 산화물에 하나 이상의 불순물을 혼합한 혼합 물질로 이루어질 수도 있다.
한편, 투명전극(120)의 패터닝은 P1 스크라이빙 공정에 의할 수 있다. P1 스크라이빙 공정은 기판(110)의 하부로부터 기판(110) 쪽으로 레이저를 조사하여 일부 영역의 투명전극(120)을 증발시키는 공정으로, 이에 의해, 투명전극(120)은 일정한 간격을 두고 서로 이격된 적어도 제1 투명전극(121)과 제2 투명전극(122)을 포함할 수 있다.
이어서, 도 3 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 투명전극(121)과 제2 투명전극(122) 상에 광전변환층(170)을 형성하고 패터닝을 한다.
한편, 광전변환층(170)은 적어도 제1 광전변환층(130), 제2 광전변환층(140) 및 제3 광전변환층(150)을 포함하여 트리플(triple) 이상의 구조를 이룰 수 있으며, 제1 광전변환층(130)과 제2 광전변환층(140) 사이의 제1 중간층(135) 및 제2 광전변환층(140)과 제3 광전변환층(150) 사이의 제2 중간층(145) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이하의 도면에서는 트리플 구조에서 제1 중간층(135)과 제2 중간층(145)을 모두 형성하는 방법을 도시하고 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이하에서 설명하는 제조방법 중 제1 중간층(135) 또는 제2 중간층(145)을 형성하는 단계를 생략할 수 있다.
도 3 및 4를 참조하면, 제1 투명전극(121)과 제2 투명전극(122) 상에 PECVD와 같은 CVD를 이용하여 제1 광전변환층(130)과 제1 중간층(135)을 증착하고, 증착된 제1 광전변환층(130)과 제1 중간층(135)을 패터닝하여 제1 절단홈(137)을 형성한다.
제1 광전변환층(130)은 비정질 실리콘(a-Si)으로 이루어진 p-i-n 구조를 포함할 수 있고, 제1 광전변환층(130)의 증착시 제1 광전변환층(130)은 제1 투명전극(121)과 제2 투명전극(122) 사이의 공간에도 채워진다.
제1 중간층(135)은 투명전극(120)과 동일한 TCO 계열의 재질로 이루어질 수 있으며, 제1 중간층(135)은 입사하는 태양광을 반사하여 제1 광전변환층(130)으로 재입사하도록 할 수 있다. 따라서, 제1 광전변환층(130)의 효율이 향상될 수 있다.
제1 절단홈(137)은 제1 P2 스크라이빙 공정에 따라 실시할 수 있으며, 제2 투명전극(122)의 상면까지 연장된다. 한편, 제1 P2 스크라이빙 공정에 사용하는 레이저의 출력은 P1 스크라이빙 공정에 사용하는 레이저의 출력보다 작다.
따라서, 제1 P2 스크라이빙 공정을 진행하기 위해 기판(110)의 하부로부터 기판(110) 쪽으로 레이저를 조사할 때, 제2 투명전극(122)은 증발되지 않지만 제2 투명전극(122) 위의 제1 광전변환층(130)과 제1 중간층(135)은 선택적으로 증발되어 제거된다.
한편, 제1 중간층(135)을 생략하는 경우에는, 제1 광전변환층(130) 상에 바로 제2 광전변환층(140)을 형성하며, 제1 절단홈(137)의 형성과정 역시 생략할 수 있다.
이어서, 도 5 및 6과 같이, 제2 광전변환층(140)과 제2 중간층(145)을 증착한 후, 이를 패터닝하여 제2 절단홈(147)을 형성한다.
제2 광전변환층(140)은 비정질 실리콘-게르마늄(a-Si:Ge)으로 이루어진 p-i-n 구조를 포함하며, 제1 절단홈(137)에 충진된다.
따라서, 제1 중간층(135)과 후술할 후면전극(160)이 직접 접촉하여 발생할 수 있는 내부 쇼트를 방지할 수 있으며, 제1 중간층(135)에 비해 제2 광전변환층(140)은 큰 저항을 가지므로, 제1 절단홈(137) 형성시 제1 광전변환층(130)의 측면에 제1 중간층(135)의 전도성 재료들이 재증착되어 션트(shunt) 저항 경로를 형성하더라도, 션트(shunt) 저항 경로를 통한 전류의 흐름이 방지될 수 있다.
제2 절단홈(147)은 제2 P2 스크라이빙 공정에 따라 실시할 수 있으며, 제2 투명전극(122)의 상면까지 연장되고, 제1 절단홈(137)과는 다른 위치에 형성된다. 한편, 제2 P2 스크라이빙 공정에 사용하는 레이저의 출력은 P1 스크라이빙 공정에 사용하는 레이저의 출력보다 작기 때문에, 제2 투명전극(122)은 증발되지 않는다.
한편, 제2 중간층(145)을 생략하는 경우에는, 제2 광전변환층(140) 상에 바로 제3 광전변환층(150)을 형성하며, 제2 절단홈(147)의 형성과정 역시 생략할 수 있다.
이어서, 도 7 및 8에 도시된 바와 같이, 제3 광전변환층(150)을 증착한 후, 이를 패터닝하여 제3 절단홈(157)을 형성한다.
제3 광전변환층(150)은 미세결정질 실리콘(μc-Si) 또는 미세결정질 실리콘-게르마늄(μc-Si:Ge)의 p-i-n 구조를 포함하며, 제2 절단홈(147)에 충진된다.
따라서, 제2 중간층(145)이 후면전극(160)과 직접 접촉하는 것을 방지하며, 제2 중간층(145)의 측면에 형성될 수 있는 션트(shunt) 저항 경로를 통한 전류의 흐름을 방지하여, 필 팩터(Fill factor)의 감소를 방지할 수 있다.
제3 절단홈(157)은 제3 P2 스크라이빙 공정에 의하며, 제3 절단홈(157)은 상술한 제1 절단홈(137) 및 제2 절단홈(147)과는 다른 위치에서 제2 투명전극층(122)의 상면까지 연장된다.
또한, 제2 P2 스크라이빙 공정에 사용하는 레이저의 출력은 P1 스크라이빙 공정에 사용하는 레이저의 출력보다 작기 때문에, 기판(110)의 하부로부터 기판(110) 쪽으로 레이저를 조사할 때, 제2 투명전극(122)은 증발되지 않는다.
한편, 도면에 도시하지는 않았으나, 제3 광전변환층(150)의 상에는 제3 광전변환층(150)의 광전변환효율을 향상시키기 위한 후면 반사층(미도시)이 더 형성될 수 있는데, 이때, 제3 절단홈(157)은 제3 광전변환층(150)과 후면 반사층(미도시)을 함께 절단할 수 있다.
다음으로, 도 9와 같이 제3 광전변환층(150) 상에 후면전극(160)을 형성하고, 이를 패터닝하여 제4 절단홈(167)을 형성한다.
후면전극(160)은 도전성 금속 물질로 이루어지며, 그 형성 방법에 따라 다양한 물질로 형성될 수 있다.
예를 들어, 스크린 인쇄법으로 후면전극(160)을 제조할 경우, 은(Ag), 알루미늄(Al) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있고, 잉크젯이나 디스펜싱법(dispensing)으로 제조할 경우 니켈(Ni), 은(Ag) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
또한, 도금법으로 후면전극(160)을 형성할 때 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있고, 증착법으로 후면 전극(50)을 형성할 때에는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 티타늄(Ti), 납(Pd), 크롬(Cr), 텅스턴(W) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
또한, 스크린 인쇄법으로 후면전극(160)을 형성할 경우, 은(Ag)과 도전성 고분자의 혼합물을 사용할 수 있다.
한편, 후면전극(160)은 제3 절단홈(157)에 충진되어 제2 투명전극(122)과 직접적으로 연결될 수 있다. 이에 의해, 제1 광전변환층(130), 제2 광전변환층(140) 및 제3 광전변환층(150)은 직렬로 연결이 될 수 있다.
제4 절단홈(167)의 형성은, P3 스크라이빙 공정에 의할 수 있다. 즉, 기판(110)의 하부로부터 기판(110) 쪽으로 레이저를 조사하여 제4 절단홈(167)을 형성하며, 제4 절단홈(167)은 제2 투명전극(122)의 상면까지 연장되도록 형성된다.
형성된 제4 절단홈(167)에는 공기가 충진됨으로써 절연층을 형성할 수 있으며, 이에 의해 이웃하는 광전변환 유닛(미도시)은 서로 직렬로 연결될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지 모듈의 단면을 도시한 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지 모듈(200)은, 태양광이 입사하는 전면기판(210), 전면기판(210)상에 패터닝된 투명전극(220), 투명전극(220) 상에 위치하고, 적어도 제1 광전변환층(230), 제2 광전변환층(240) 및 제3 광전변환층(250)을 구비하는 광전변환층(270) 및 광전변환층(270)상의 후면전극(260)을 포함할 수 있다.
또한, 광전변환층(270)은 제1 광전변환층(230)과 제2 광전변환층(240) 사이의 제3 중간층(235) 및 제2 광전변환층(240)과 제3 광전변환층(250) 사이의 제4 중간층(245) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 도면에 도시된 바와 같이 광전변환층(270)이 제3 중간층(235)과 제4 중간층(245)을 모두 포함하는 것으로 한정되는 것은 아니다.
전면기판(210), 투명전극(220), 광전변환층(270) 및 후면전극(260)은 도 1에서 도시하고 설명한 바와 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.
제3 중간층(235)과 제4 중간층(245)은 실리콘 옥사이드(SiOx)를 포함하여 형성될 수 있다. 실리콘 옥사이드는 광전변환층(270)을 형성하는 실리콘과 동일한 재질로, 제3 중간층(235)과 제4 중간층(245)의 접합력이 향상될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 광전변환층(230)은 비정질 실리콘(a-Si), 제2 광전변환층(240)은 비정질 실리콘-게르마늄(a-Si:Ge) 그리고 제3 광전변환층(250)은 미세결정질 실리콘-게르마늄(μc-Si:Ge) 또는 미세결정질 실리콘(μc-Si)으로 이루어질 수 있다.
이에 따라, 일 예로 제3 중간층(235)은 제1 광전변환층(230)과 유사한 비정질 실리콘 옥사이드로 형성될 수 있으며, 제4 중간층(245)은 제2 광전변환층(240)과 유사한 게르마늄이 도핑된 비정질 실리콘 옥사이드로 형성되어 접합력이 향상될 수 있다.
또한, 제3 중간층(235)과 제4 중간층(245)은 n형 또는 p형의 불순물이 도핑되어 전기전도도를 향상시킬 수 있다.
이러한 제3 중간층(235) 및 제4 중간층(245)은 입사하는 광을 반사시켜 제1 광전변환층(230)과 제2 광전변환층(240)의 광 흡수율을 향상시킬 수 있다.
한편, 광전변환층(270)은 제5 절단홈(257)에 의해 한 차례 분리되며, 제5 절단홈(257)은 투명전극(220)의 상면까지 연장되고, 후면전극(260)은 제5 절단홈(257)에 충진되어 투명전극(220)과 전기적으로 접속할 수 있다.
즉, 제3 중간층(235) 및 제4 중간층(245)은 도전성 물질이 아니므로, 후면전극(360)과 직접 접촉하더라도, 내부 쇼트 불량이 발생할 우려가 없는 바, 제3 중간층(235) 및 제4 중간층(245)을 절단하기 위한 절단홈을 생략할 수 있다.
또한, 제5 절단홈(257)을 형성하기 위한 스크라이빙 공정을 수행하더라도, 전도성 재질의 재증착에 의한 션트 저항 경로가 형성되지 않는바, 본 발명에 따른 박막형 태양전지 모듈(200)은 내부 쇼트 불량 및 션트(shunt) 저항 경로를 통한 전류의 흐름을 방지하여, 필 팩터(Fill factor)의 감소를 방지할 수 있다.
한편, 후면 전극(260)은 제6 절단홈(267)에 의해 절단되고, 공기가 충진됨으로써, 절연층을 형성할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지 모듈의 단면을 도시한 단면도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지 모듈(300)은, 기판(310), 기판(310)상의 투명전극(320), 투명전극(320) 상에 순차적으로 적층된 제1 광전변환층(330), 제2 광전변환층(340) 및 제3 광전변환층(350)과 제3 광전변환층(350) 상의 후면전극(360)을 포함할 수 있으며, 제1 광전변환층(330), 제2 광전변환층(340) 및 제3 광전변환층(350)은 제7 절단홈(357)에 의해 절단되고, 제7 절단홈(357)에는 후면전극(360)이 충진되어 투명전극(320)과 연결될 수 있다.
기판(310), 투명전극(320) 및 후면전극(360)은 도 1에서 설명한 바와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
도 11의 B를 참조하면, 제1 광전변환층(330)은 비정질 실리콘(a-Si)으로 이루어지는 p 타입 반도체층(미도시), 진성반도체층(333) 및 n 타입 반도체층(335)을 포함할 수 있다. 진성반도체층(333)은 캐리어의 재결합율을 줄이고 광을 흡수하기 위한 것이며, p 타입 반도체층(미도시)과 n 타입 반도체층(335)은 서로 다른 종류의 불순물이 도핑되어, 진성반도체층(333)에서 생성된 정공과 전자를 수집한다.
마찬가지로, 제2 광전변환층(350)은 비정질 실리콘-게르마늄(a-Si:Ge)으로 이루어지는 p 타입 반도체층(341), 진성반도체층(343) 및 n 타입 반도체층(345)을 포함할 수 있으며, 제3 광전변환층(350)은 미세결정질 실리콘(μc-Si) 또는 미세결정질 실리콘-게르마늄(μc-Si:Ge)으로 이루어지는 p 타입 반도체층(351), 진성반도체층(353) 및 n 타입 반도체층(355)을 포함할 수 있다.
이와 같은, 제1 광전변환층(330), 제2 광전변환층(340) 및 제3 광전변환층(350)은 상이한 밴드갭 에너지에 의해 흡수할 수 있는 태양광의 파장대가 다르고, 이에 의해 박막형 태양전지 모듈(300)은 효과적으로 태양광을 흡수할 수 있다.
한편, 제1 광전변환층(330)의 진성 반도체층(333)의 굴절률이 제1 광전변환층(330)의 n 타입 반도체층(335)의 굴절률보다 크거나, 제1 광전변환층(330)의 n 타입 반도체층(335)의 굴절률이 제2 광전변환층(340)의 p 타입 반도체층(341)의 굴절률보다 클 수 있다.
스넬(Snell)의 법칙에 의하면, 굴절율이 큰 물질에서 굴절율이 작은 물질로 광이 입사할 때, 입사각이 임계각보다 큰 경우, 굴절율이 서로 다른 두 물질의 계면에서 전부 반사된다.
따라서, 제1 광전변환층(330)의 진성 반도체층(333)의 굴절률이 제1 광전변환층(330)의 n 타입 반도체층(335)의 굴절률보다 크거나 또는 제1 광전변환층(330)의 n 타입 반도체층(335)의 굴절률이 제2 광전변환층(340)의 p 타입 반도체층(341)의 굴절률보다 크면, 제1 광전변환층(330)의 진성 반도체층(333)을 통과한 광은 제1 광전변환층(330)의 n 타입 반도체층(335) 또는 제2 광전변환층(340)의 p 타입 반도체층(341)에 의해 반사되어 다시 제1 광전변환층(330)의 진성 반도체층(333) 쪽으로 재입사되므로, 제1 광전변환층(330)의 광전변환 효율이 향상될 수 있다.
마찬가지로, 제2 광전변환층(340)의 진성 반도체층(343)의 굴절률이 제2 광전변환층(340)의 n 타입 반도체층(345)의 굴절률보다 크거나 또는 제2 광전변환층(340)의 n 타입 반도체층(345)의 굴절률이 제3 광전변환층(350)의 p 타입 반도체층(351)의 굴절률보다 크게 형성됨으로써, 제2 광전변환층(340)의 광전변환 효율이 향상될 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 제1 광전변환층(330)의 n 타입 반도체층(335) 또는 제2 광전변환층(340)의 p 타입 반도체층(341)이 도 1의 제1 중간층(135)이 되며, 제2 광전변환층(340)의 n 타입 반도체층(345) 또는 제3 광전변환층(350)의 p 타입 반도체층(351)이 도 1의 제2 중간층(145)이 될 수 있다.
한편, 제1 광전변환층(330)의 n 타입 반도체층(335), 제2 광전변환층(340)의 p 타입 반도체층(341), 제2 광전변환층(340)의 n 타입 반도체층(345) 및 제3 광전변환층(350)의 p 타입 반도체층(351)은 도전성 물질이 아니므로, 후면전극(360)과 직접접촉하더라도, 내부 쇼트 불량이 발생하지 않는다.
또한, 제7 절단홈(357)을 형성하기 위한 스크라이빙 공정을 수행하더라도, 전도성 재질의 재증착에 의한 션트 저항 경로가 형성되지 않을 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 박막형 태양전지 모듈(300)은 내부 쇼트 불량 및 션트(shunt) 저항 경로를 통한 전류의 흐름을 방지하여, 필 팩터(Fill factor)의 감소를 방지할 수 있다.
한편, 후면 전극(360)은 제8 절단홈(367)에 의해 절단되고, 공기가 충진됨으로써, 절연층을 형성할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100, 200, 300 : 박막형 태양전지 모듈
110, 210, 310 : 기판 120, 220, 320 : 투명전극
130, 230, 330 : 제1 광전변환층
135 : 제1 중간층 137 : 제1 절단홈
140, 240, 340 : 제2 광전변환층
145 : 제2 중간층 147 : 제2 절단홈
150, 250, 350 : 제3 광전변환층
157 : 제3 절단홈 167 : 제4 절단홈
160, 260, 360 : 후면전극
110, 210, 310 : 기판 120, 220, 320 : 투명전극
130, 230, 330 : 제1 광전변환층
135 : 제1 중간층 137 : 제1 절단홈
140, 240, 340 : 제2 광전변환층
145 : 제2 중간층 147 : 제2 절단홈
150, 250, 350 : 제3 광전변환층
157 : 제3 절단홈 167 : 제4 절단홈
160, 260, 360 : 후면전극
Claims (15)
- 태양광이 입사하는 전면기판;
상기 전면기판상에 패터닝 된 투명전극;
상기 투명전극 상에 위치하고, 적어도 제1 광전변환층, 제2 광전변환층 및 제3 광전변환층을 구비하는 광전변환층; 및
상기 광전변환층 상의 후면전극을 포함하고,
상기 광전변환층은,
상기 제1 광전변환층과 상기 제2 광전변환층 사이에 위치하고 제1 절단홈에 의해 절단되며 투명 전도성 산화물(Transparent Conductive Oxide, TCO)로 형성된 제1 중간층; 및 상기 제2 광전변환층과 상기 제3 광전변환층 사이에 위치하고 제2 절단홈에 의해 절단되며 상기 투명 전도성 산화물(Transparent Conductive Oxide, TCO)로 형성된 제2 중간층을 포함하고,
상기 제1 절단홈과 상기 제2 절단홈은 서로 상이한 위치에서 상기 투명전극의 상면까지 연장되는 박막형 태양전지 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 제1 절단홈에는 상기 제2 광전변환층이 충진되며, 상기 제2 절단홈에는 상기 제3 광전변환층이 충진되는 박막형 태양전지 모듈. - 제2항에 있어서,
상기 제3 광전변환층은 상기 제1 절단홈 및 상기 제2 절단홈과 상이한 위치에서 상기 투명전극의 상면까지 연장되는 제3 절단홈에 의해 절단되고,
상기 후면전극은 상기 제3 절단홈에 충진되어 상기 투명전극과 접속하는 박막형 태양전지 모듈. - 제3항에 있어서,
상기 후면 전극은 상기 제1 절단홈 내지 상기 제3 절단홈과 상이한 위치에서 제4 절단홈에 의해 절단되며, 상기 제4 절단홈은 상기 투명전극의 상면까지 연장되어 절연층을 형성하는 박막형 태양전지 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 제1 광전변환층은 비정질 실리콘(a-Si)으로 이루어진 박막형 태양전지 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 제2 광전변환층은 비정질 실리콘-게르마늄(a-Si:Ge)으로 이루어진 박막형 태양전지 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 제3 광전변환층은 미세결정질 실리콘-게르마늄(μc-Si:Ge) 또는 미세결정질 실리콘(μc-Si)으로 이루어진 박막형 태양전지 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 투명 전도성 산화물(Transparent Conductive Oxide, TCO)은 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 또는 인듐 틴 옥사이드(ITO)인 박막형 태양전지 모듈. - 기판상에 투명전극을 형성하고 패터닝하여 적어도 제1 투명전극과 제2 투명전극을 형성하는 단계;
상기 제1 투명전극과 상기 제2 투명전극 상에 적어도 제1 광전변환층, 제2 광전변환층 및 제3 광전변환층을 포함하는 광전변환층을 형성하고 패터닝하는 단계; 및
상기 광전변환층 상에 후면전극을 형성하고 패터닝하는 단계;를 포함하고,
상기 광전변환층을 형성하고 패터닝하는 단계는,
상기 제1 광전변환층상에 제1 중간층을 형성하고 패터닝하여 제1 절단홈을 형성하는 단계 및 상기 제2 광전변환층상에 제2 중간층을 형성하고 패터닝하여 제2 절단홈을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 제1 중간층 및 상기 제2 중간층은 투명 전도성 산화물(Transparent Conductive Oxide, TCO)로 형성되고, 상기 제1 절단홈과 상기 제2 절단홈은 서로 상이한 위치에서 상기 제2 투명전극의 상면까지 연장되는 박막형 태양전지 모듈 제조방법. - 제9항에 있어서,
상기 광전변환층을 형성하고 패터닝하는 단계는,
상기 제3 광전변환층을 패터닝하여 제3 절단홈을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 제1 절단홈, 상기 제2 절단홈 및 상기 제3 절단홈은 서로 상이한 위치에서 상기 제2 투명전극의 상면까지 연장되는 박막형 태양전지 모듈 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 후면전극을 형성하고 패터닝하는 단계는,
상기 제3 절단홈 및 상기 제3 광전변환층 상에 후면전극을 형성하고 상기 제3 광전변환층 상의 후면전극을 패터닝하여 제4 절단홈을 형성하며,
상기 제1 절단홈 내지 상기 제4 절단홈은 서로 상이한 위치에서 상기 제2 투명전극의 상면까지 연장되는 박막형 태양전지 모듈 제조방법. - 제11항에 있어서,
상기 제1 절단홈 내지 상기 제4 절단홈은 레이저 스크라이빙 공정에 의해 형성하는 박막형 태양전지 모듈 제조방법. - 태양광이 입사하는 전면기판;
상기 전면기판상의 패터닝된 투명전극;
상기 투명전극 상에 위치하고, 적어도 제1 광전변환층, 제2 광전변환층 및 제3 광전변환층을 구비하는 광전변환층;
상기 광전변환층을 분리하고, 상기 투명전극의 상면까지 연장되는 제5 절단홈; 및
상기 광전변환층의 상면 및 상기 제5 절단홈에 충진되는 후면전극;을 포함하고,
상기 광전변환층은, 상기 제1 광전변환층과 상기 제2 광전변환층 사이의 제3 중간층 및 상기 제2 광전변환층과 상기 제3 광전변환층 사이의 제4 중간층 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 제3 중간층과 상기 제4 중간층은 실리콘 옥사이드(SiOx)를 포함하는 박막형 태양전지 모듈. - 제13항에 있어서,
상기 제1 광전변환층은 비정질 실리콘(a-Si), 상기 제2 광전변환층은 비정질 실리콘-게르마늄(a-Si:Ge) 및 상기 제3 광전변환층은 미세결정질 실리콘-게르마늄(μc-Si:Ge) 또는 미세결정질 실리콘(μc-Si)으로 이루어지며,
상기 제3 중간층은 비정질 실리콘 옥사이드로 형성되며, 상기 제4 중간층은 게르마늄이 도핑된 비정질 실리콘 옥사이드로 형성된 박막형 태양전지 모듈. - 제13항에 있어서,
상기 제3 중간층과 상기 제4 중간층은 불순물이 도핑된 박막형 태양전지 모듈.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11214727A (ja) * | 1998-01-28 | 1999-08-06 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | タンデム型シリコン系薄膜光電変換装置 |
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11214727A (ja) * | 1998-01-28 | 1999-08-06 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | タンデム型シリコン系薄膜光電変換装置 |
| JP2007324633A (ja) | 2007-09-14 | 2007-12-13 | Masayoshi Murata | 集積化タンデム型薄膜シリコン太陽電池モジュール及びその製造方法 |
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