KR101305802B1 - 태양전지 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
태양전지가 개시된다. 실시예에 따른 태양전지는 지지기판 상에 배치되는 후면전극층; 상기 후면전극층 상에 배치되며, 돌기패턴을 포함하는 광 경로 변환층; 상기 광경로 변경층 상에 배치되는 광 흡수층; 및 상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면전극층을 포함한다. 상기 광 경로 변환층은 입사광을 상기 광 흡수층으로 반사시킴으로써, 상기 광 흡수층의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
Description
실시예는 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 심각한 환경 오염 문제와 화석 에너지 고갈로 인해, 신·재생에너지에 대한 필요성 및 관심이 고조되고 있다. 그 중에서도 태양전지는 공해가 적고, 자원이 무한하며 반 영구적인 수명을 가지고 있어 미래 에너지 문제를 해결할 수 있는 무공해 에너지 원으로 기대되고 있다.
태양전지는 p-n 접합 다이오드에 빛을 쪼이면 전자가 생성 되는 광기전력 효과(photovoltaic effect)를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 소자로 정의할 수 있다. 태양전지는 접합 다이오드로 사용되는 물질에 따라, 실리콘 태양전지, I-III-VI족 또는 III-V족 화합물로 대표되는 화합물 반도체 태양전지, 염료감응 태양전지, 유기물 태양전지로 나눌 수 있다.
I-III-VI족 Chalcopyrite계 화합물 반도체 중 하나인 CIGS(CuInGaSe) 태양전지는 광 흡수가 뛰어나고, 얇은 두께로도 높은 광전 변환효율을 얻을 수 있으며, 전기 광학적 안정성이 매우 우수하여 기존 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 태양전지로 부각되고 있다.
일반적으로, CIGS 태양전지는 유리 기판 상에 후면 전극층, 광 흡수층, 버퍼층, 전면 전극층을 순차적으로 형성시켜 제조될 수 있다. 먼저, 기판으로는 소다라임 유리판(sodalime glass), 스텐레스 스틸(stainless steel), 폴리머 (polyimide; PI) 등 다양한 소재가 사용될 수 있다. 후면 전극층은 비저항이 낮고 유기 기판과 열팽창 계수 차이가 적은 몰리브덴(Mo)이 주로 사용된다.
광 흡수층은 p 형 반도체층으로서, CuInSe2 또는 In의 일부를 Ga원소로 대치한 Cu(InxGa1 -x)Se2 등이 주로 사용된다. 광 흡수층은 증발법, 스퍼터링 및 셀렌화 공정 또는 전기 도금 등의 다양한 방법에 의해 형성될 수 있다.
버퍼층은 격자상수와 에너지 밴드갭 차이가 큰 광 흡수층과 전면전극층 사이에 배치되어 양호한 접합을 형성한다. 버퍼층으로는 화학 용액 증착법(chemical bath deposition;CBD)에 의해 제조되는 황화카드뮴이 주로 사용된다.
전면 전극층은 n 형 반도체층으로서, 버퍼층과 함께 광 흡수층(300)과 pn 접합을 형성한다. 또한, 전면 전극층은 태양전지 전면의 투명전극으로서의 기능을 하기 때문에, 광 투과율이 높고 전기 전도성이 좋은 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드(AZO) 가 주로 사용된다. 이와 관련하여, CIGS 태양전지의 구성 및 제조방법은 한국등록특허 제 10-0999810 호를 참조하면 보다 구체화 될 수 있을 것이다.
다만, CIGS 태양전지의 상용화를 위해서는 대면적 제조, 전환효율 향상, 제조 공정의 단순화를 통한 제조 비용 절감, 후면 전극층의 크래킹과 더불어 광 흡수층의 박리 등의 문제를 해결하기 위해 많은 연구가 필요한 실정이다.
실시예는 용이하게 제조될 수 있고, 향상된 광-전 변환 효율을 가지는 태양전지를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 태양전지는 지지기판 상에 배치되는 후면전극층; 상기 후면전극층 상에 배치되며, 돌기패턴을 포함하는 광경로 변경층; 상기 광경로 변경층 상에 배치되는 광 흡수층; 및 상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면전극층을 포함한다.
실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 지지기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계; 상기 후면전극층 상에 광경로 변경층을 형성하고, 상기 광경로 변경층을 식각하여 돌기패턴을 형성하는 단계; 상기 돌기패턴을 포함하는 광경로 변경층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 및 상기 광 흡수층 상에 전면전극층을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 태양전지는 상기 후면전극층 상에 배치되며, 돌기패턴을 포함하는 광경로 변경층을 포함한다. 상기 돌기패턴을 포함하는 광경로 변경층은 광 흡수층에서 흡수되지 못하고 투과되는 빛을 상기 광 흡수층으로 다시 반사하여 상기 광 흡수층의 광 흡수율을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 실시예에 따른 태양전지는 향상된 효율을 가질 수 있다.
즉, 상기 돌기패턴을 포함하는 광경로 변경층에 의하여 입사광은 약 2 배 이상으로 광 경로가 길어지기 때문에 상기 광 흡수층의 흡수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 실시예에 따른 태양전지는 상기 돌기패턴을 포함하는 광경로 변경층에 의하여, 보다 얇은 두께의 광 흡수층으로도 향상된 효율을 가지는 태양전지를 제공할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 태양전지는 보다 얇은 두께의 광 흡수층을 사용하여 제조될 수 있으며, 결과적으로 수 나노미터 내지 수백 나노미터의 두께를 가지는 박막 태양전지를 제공할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 태양전지는 상기 돌기패턴에 의하여 상기 광 흡수층의 두께를 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 재료비 절감 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 광경로 변경층은 돌기패턴을 포함하고 있어, 상기 광경로 변경층 및 상기 광 흡수층 간에 양호한 물리적 및 화학적 계면 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 광경로 변경층은 Ⅴ족 원소를 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 광 흡수층에 대한 계면 특성이 보다 향상 될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.
도 2는 실시예에 따른 태양전지의 투명 사시도이다.
도 3은 실시예에 따른 광 경로 변환층이 포함하는 돌기의 단면도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.
도 5는 실시예에 따른 광 경로 변환층에 의해 입사광의 광 경로가 변환되는 과정을 나타내는 단면도이다.
도 6 내지 도 12는 실시예에 따른 태양전지를 제조하기 위한 공정을 도시한 도면들이다.
도 2는 실시예에 따른 태양전지의 투명 사시도이다.
도 3은 실시예에 따른 광 경로 변환층이 포함하는 돌기의 단면도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.
도 5는 실시예에 따른 광 경로 변환층에 의해 입사광의 광 경로가 변환되는 과정을 나타내는 단면도이다.
도 6 내지 도 12는 실시예에 따른 태양전지를 제조하기 위한 공정을 도시한 도면들이다.
실시예의 설명에 있어서, 각 기판, 층, 막 또는 전극 등이 각 기판, 층, 막, 또는 전극 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여(indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1 및 도 4는 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다. 도 2는 도 1의 실시예에 따른 태양전지의 투명 사시도이다. 도 3은 실시예에 따른 광 경로 변환층이 포함하는 돌기의 단면도이다. 도 5는 실시예에 따른 광 경로 변환층에 의해 입사광의 광 경로가 변환되는 과정을 나타내는 단면도이다.
도 1을 참고하면, 실시예에 따른 태양전지는 지지기판(100) 상에 배치되는 후면전극층(200), 상기 후면전극층(200) 상에 배치되며, 돌기패턴을 포함하는 광경로 변경층(300), 상기 광경로 변경층(300) 상에 배치되는 광 흡수층(400), 상기 광 흡수층(400) 상에 버퍼층(500), 상기 버퍼층(500) 상에 고저항 버퍼층(600), 상기 고저항 버퍼층(600) 상에 전면전극층(700)을 포함한다.
상기 지지기판(100)은 플레이트 형상을 가지며, 상기 후면전극층(200), 상기 광 경로 변환층(300), 상기 광 흡수층(400), 상기 버퍼층(500), 상기 고저항 버퍼층(600) 및 상기 전면전극층 (700)을 지지한다.
상기 지지기판(100)은 절연체일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 유리기판플라스틱기판 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. 또한, 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(Mo) 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 광경로 변경층(300)은 상기 후면전극층(200) 상에 배치된다. 상기 광경로 변경층은 돌기패턴(320)을 포함한다. 상기 광경로 변경층(300)은 산화아연, 산화인듐(ITO: Indiun tin oxide), 산화주석 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 포함한다. 더 자세하게, 상기 광경로 변경층(300)은 산화아연일 수 있다.
또한, 상기 광경로 변경층(300)은 투명한 것일 수 있다. 상기 광경로 변경층의 두께는 10 nm 내지 100 nm 일 수 있다.
상기 광경로 변경층(300)은 Ⅴ족 원소, 전이금속 원소, 알칼리 금속 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 포함할 수 있다. 상기 광경로 변경층(300)은 Ⅴ족 원소, 전이금속 원소, 알칼리 금속 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 도펀트로 도핑될 수 있다. 더 자세하게, 상기 광경로 변경층(300)은 Ⅴ족 원소, 전이금속 원소 및 알칼리 금속의 조합으로 이루어진 화합물에 의해 도핑된 것일 수 있다. 즉, 상기 광경로 변경층(300)은 2 개 이상의 도핑물질에 의해 동시에 도핑된 것일 수 있다. 상기 도펀트 농도는 1.0 X 1016 원자/cm3 내지 1.0 X 1019 원자/cm3 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이 때, 상기 Ⅴ족 원소는 질소(N), 인(P), 비소(As) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 전이금속 원소는 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe0, 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 알칼리 금속은 리튬(Li), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 프란슘(Fr) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 돌기패턴(320)의 형상은 상기 지지기판(100)에 대하여 경사지는 경사면을 포함하는 형태라면 특별히 제한되지 않는다. 또한, 상기 돌기 패턴(310)은 도 1에서와 같이 규칙적인 형태를 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 서로 다른 크기의 형상이 서로 다른 간격으로 형성되어 있을 수 있다.
더 자세하게, 상기 돌기패턴(320)은 피라미드 형상, 반구 형상 또는 삼각 기둥 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어, 상기 돌기패턴(320)은 도 1에서와 같이 피라미드 형상일 수 있다.
더 자세하게, 상기 돌기패턴(320)은 서로 대향하는 제 1 경사면(321) 및 제 2 경사면을 포함할 수 있다. 도 3을 참조하면, 상기 제 1 경사면들(321)은 제 1 방향을 향한다. 상기 제 1 경사면들(321)은 서로 같은 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제 1 경사면들(321)은 상기 후면전극층(200)의 상면에 대하여 경사진다. 이와 같이, 상기 제 2 경사면들(322)은 서로 같은 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제 2 경사면들(322)은 상기 제 1 경사면들(321)과 마주볼 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 경사면들(322)은 상기 제 1 경사면들(321)과 대칭되는 구조를 가질 수 있다.
상기 후면전극층(200)에 대한 상기 제 1 경사면 및 상기 제 2 경사면의 기울기(θ1, θ2)는 약 10 도 내지 약 90 도일 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 경사면 및 상기 제 2 경사면의 기울기(θ1, θ2) 각각은 약 30도 내지 약 55도 일 수 있다. 상기 제 1 경사면의 기울기 및 상기 제 2 경사면의 기울기는 같거나 다를 수 있다.
이와는 다르게, 실시예에 따른 상기 광경로 변경층(300)은 상기 후면전극 층(100) 상에 배치되는 베이스층(310) 및 상기 베이스층 상에 돌기 패턴(320)을 포함한다. 즉, 상기 광경로 변경층(300)은 도 1 및 도 2에서와 같이 상기 돌기 패턴(320) 만으로 형성되거나, 도 3 및 도 4에서와 같이 상기 베이스층(310) 및 상기 베이스층 상에 돌기 패턴(320)을 가질 수 있다. 상기 베이스층(310)은 박막 형태를 포함한다. 이 때, 상기 베이스층(310) 상의 상기 돌기패턴(320)의 높이는 약 30 nm 내지 약 100 nm 를 포함한다.
도 5를 참조하면, 상기 돌기패턴(320)에 의하여 상기 광경로 변경층(300)의 표면적은 확장되고, 입사되는 광을 산란시킬 수 있다. 상기 돌기패턴(320)은 상기 광경로 변경층(300)의 상방으로부터 입사되는 광을 여러 방향으로 반사시킬 수 있다.
상기 광 흡수층(400)을 통과하여, 상기 후면전극층(200)의 상면에 입사되는 광은 상기 돌기패턴(320)에 의해서 산란된다. 상방으로부터 하방으로 입사되는 광은 상기 후면전극층(200)의 상면에 위치한 상기 상기 돌기패턴(320)에 의해서 측방으로 반사된다. 이에 따라서, 반사된 광이 상기 광 흡수층(400)을 통과하는 광의 경로가 증가된다.
따라서, 실시예에 따른 태양전지는 상기 광 흡수층(400)을 통과하는 광의 경로를 증가시켜서, 향상된 광-전 변환 효율을 구현할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 태양전지는 상기 돌기패턴(320)을 포함하는 광경로 변경층(300)에 의하여 보다 얇은 두께의 광 흡수층(400)으로도 향상된 효율을 가지는 태양전지를 제공할 수 있다. 따라서, 상기 태양전지는 보다 얇은 두께의 상기 광 흡수층(400)을 사용하여 제조될 수 있으며, 결과적으로 수 나노미터 내지 수백 나노미터의 두께를 가지는 박막 태양전지를 제공할 수 있다.
또한, 상기 광경로 변경층(300)의 상면은 높은 거칠기를 가진다. 즉, 상기 광경로 변경층(300)은 상기 광경로 변경층(300) 전부가 상기 돌기패턴(320) 이거나, 상기 베이스츠층(200)의 상면에 상기 돌기패턴(220)과 같은 요철이 형성된다. 이에 따라서, 상기 후면전극층(200)의 상면은 넓은 표면적을 가진다. 이에 따라서, 상기 후면전극층(200) 및 상기 광 흡수층(400)은 넓은 접촉면적을 가진다. 따라서, 상기 후면전극층(200) 및 상기 광 흡수층(400)은 향상된 물리적 및 전기적인 접촉 특성을 가진다.
상기 광 흡수층(400)은 상기 광경로 변경층(300) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 광경로 변경층(300)은 상기 후면전극층(200) 및 상기 광 흡수층(300)을 둘러 덮을 수 있다. 상기 광 흡수층(400)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ 족계 화합물을 포함한다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(400)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(400)의 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1 eV 내지 1.8 eV 일 수 있다.
상기 버퍼층(500)은 상기 광 흡수층(400) 상에 배치된다. 상기 버퍼층(500)은 상기 광 흡수층(400)에 직접 접촉한다. 상기 버퍼층(500)으로 사용되는 물질의 예로서는 황화 카드뮴(CdS) 등을 들 수 있다. 상기 버퍼층(500)의 에너지 밴드갭은 약 1.9 eV 내지 약 2.3 eV 일 수 있다.
상기 고저항 버퍼층(600)은 상기 버퍼층(500) 상에 배치된다. 상기 고저항 버퍼층(600)은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함한다. 상기 고 저항 버퍼층(600)의 에너지 밴드갭은 약 3.1 eV 내지 3.3 eV 일 수 있다.
상기 전면전극층(700)은 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 배치된다. 상기 전면전극층(700)은 투명하며, 도전층이다. 상기 전면전극층(700)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드(Al doped ZnO;AZO) 등을 들 수 있다.
도 6 내지 도 12는 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.
도 6을 참조하면, 상기 지지기판(100) 상에 스퍼터링 공정에 의해서 몰리브덴 등과 같은 금속이 증착되고, 후면전극층(200)이 형성된다. 상기 후면전극층(200)은 공정 조건이 서로 다른 두 번의 공정들에 의해서 형성될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 후면전극층(200) 상에 광경로 변경층(300)을 형성하고, 상기 광경로 변경층(300)을 식각하여 돌기패턴(320)이 형성된다. 상기 돌기패턴(320)은 상기 광경로 변경층(300)을 습식 식각 또는 건식 식각 하여 형성될 수 있다. 습식 식각의 경우, 에칭 용액으로는 염산이나 질산 등과 같이 당업계에서 통상적으로 사용되는 식각 용액이 사용된다. 더 자세하게, 상기 후면전극층(200) 상에 배치된 상기 광경로 변경층(300)을 염산(HCl)을 일정% 포함하는 용액에 담그고, 수 초 내지 수 시간 동안 반응시켜 상기 광경로 변경층(300)을 식각할 수 있다.
이 때, 상기 식각 공정의 조건, 예를 들어, 상기 식각 용액의 산도, 농도, 반응 시간 및 반응 온도에 따라 상기 광경로 변경층(300)이 식각되는 정도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 광경로 변경층(300)을 충분히 식각할 수 있을 정도의 조건에서 상기 식각 공정이 수행되는 경우, 도 1에서와 같이 상기 광경로 변환층(300)은 모두 상기 돌기패턴(320)으로 전환된다. 상기 식각 공정에서 상기 광경로 변경층(300)은 상측의 전면이 고르게 식각되지 않을 수 있다. 즉, 상기 광경로 변경층(300)은 자연적으로 선택적으로 에칭된다. 예를 들어, 상기 광경로 변경층(300)의 일부는 많이 식각되고, 다른 일부분은 적게 식각되어 상기 광경로 변경층은 상기 지지기판(100)에 대하여 경사지는 경사면을 포함하는 형태로 식각 될 수 있다.
이와는 다르게, 도 3을 참조하면, 식각 공정 시간을 짧게 하는 경우, 상기 광경로 변경층(300)은 상기 광경로 변경층(300)의 상측 만이 일부만이 식각 되어 돌기패턴(320)이 형성되고, 상기 후면전극층(200)과 맞닿아 있는 광경로 변경층(300)은 그대로 박막 형태로 유지될 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 후면전극층(200) 및 상기 광경로 변경층(300) 상에 광 흡수층(400)이 형성된다. 상기 광 흡수층(400)은 스퍼터링 공정 또는 증발법 등에 의해서 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 광 흡수층(400)을 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.
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.
이후, 상기 금속 프리커서 막은 셀레이제이션(selenization) 공정에 의해서, 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2; CIGS계)의 광 흡수층이 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(400)이 형성될 수 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 상기 광 흡수층(400) 상에 버퍼층(500) 및 고저항 버퍼층(600)이 형성된다.
상기 버퍼층(500)은 화학 용액 증착 공정(chemical bath deposition;CBD)에 의해서 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(400)이 형성된 후, 상기 광 흡수층(400)은 황화 카드뮴을 형성하기 위한 물질들을 포함하는 용액에 침지되고, 상기 광 흡수층(400) 상에 황화 카드뮴을 포함하는 상기 버퍼층(500)이 형성된다.
이후, 상기 버퍼층(500) 상에 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드가 스퍼터링 공정 등에 의해서 증착되고, 상기 고저항 버퍼층(600)이 형성된다.
도 12을 참조하면, 상기 고저항 버퍼층(600) 상에 전면전극층(700)이 형성된다. 상기 전면전극층(700)을 형성하기 위해서, 상기 고저항 버퍼층(700) 상에 투명한 도전물질이 적층된다. 상기 투명한 도전물질의 예로서는 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드, 인듐 징크 옥사이드 또는 인듐 틴 옥사이드 등을 들 수 있다.
이와 같이, 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 의해서, 향상된 효율을 가지는 태양전지가 제조된다.
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.
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.
Claims (15)
- 지지기판 상에 배치되는 후면전극층;
상기 후면전극층 상에 배치되며, 돌기패턴을 포함하는 광경로 변경층;
상기 광경로 변경층 상에 배치되는 광 흡수층; 및
상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면전극층을 포함하고,
상기 돌기패턴은 서로 대향하는 제 1 경사면 및 제 2 경사면을 포함하고,
상기 제 1 경사면 및 상기 제 2 경사면의 기울기 각각은 30 °내지 55 °인태양전지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 돌기패턴은 상기 지지기판에 대하여 경사지는 경사면을 포함하는 태양전지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 돌기패턴은 서로 대향하는 제 1 경사면 및 제 2 경사면을 포함하는 것인 태양전지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 돌기패턴은 피라미드 형상을 가지는 태양전지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 돌기패턴의 높이는 30 nm 내지 100 nm 인 태양전지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 광경로 변경층은 상기 후면전극층 상에 배치되는 베이스층 및 상기 후면전극층 상에 배치되는 상기 돌기 패턴을 포함하는 태양전지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 광경로 변경층은 산화아연, 산화인듐(ITO: Indiun tin oxide), 산화주석 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 태양전지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 광경로 변경층의 두께는 10 nm 내지 100 nm 인 태양전지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 광경로 변경층은 Ⅴ족 원소, 전이금속 원소, 알칼리 금속 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 도펀트에 의해 도핑된 태양전지.
- 제 9 항에 있어서,
상기 Ⅴ족 원소는 질소, 인, 비소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 태양전지.
- 제 9 항에 있어서,
상기 전이금속 원소는 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 태양전지.
- 제 9 항에 있어서,
상기 도펀트 농도는 1.0 X 1016 원자/cm3 내지 1.0 X 1019 원자/cm3 인 태양전지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 광경로 변경층은 투명한 것인 태양전지.
- 지지기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계;
상기 후면전극층 상에 광경로 변경층을 형성하고, 상기 광경로 변경층을 식각하여 돌기패턴을 형성하는 단계;
상기 돌기패턴을 포함하는 광경로 변경층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 및
상기 광 흡수층 상에 전면전극층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 돌기패턴은 서로 대향하는 제 1 경사면 및 제 2 경사면을 포함하고,
상기 제 1 경사면 및 상기 제 2 경사면의 기울기 각각은 30 °내지 55 °인태양전지의 제조 방법.
- 제 14 항에 있어서,
상기 돌기패턴을 형성하는 단계는 상기 광경로 변경층을 습식 식각 또는 건식 식각 하는 것을 포함하는 태양전지의 제조 방법.
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