KR101326968B1 - Solar cell apparatus and method of fabricating the same - Google Patents

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Abstract

발명의 실시예에 따른 태양전지는 지지기판; 상기 지지기판 상에 후면전극층; 및, 상기 후면전극층 상에 광흡수층;을 포함하고, 상기 광 흡수층은 복수층이 적층되며, 상부로 갈수록 밴드갭이 향상된다.Solar cell according to an embodiment of the present invention; A back electrode layer on the support substrate; And a light absorption layer on the back electrode layer, wherein the light absorption layer has a plurality of layers stacked thereon, and a band gap is improved toward an upper portion thereof.

Description

태양전지 및 이의 제조방법{SOLAR CELL APPARATUS AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}SOLAR CELL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF {SOLAR CELL APPARATUS 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 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양전지가 주목받고 있다.Recently, as energy resources such as petroleum and coal are expected to be depleted, interest in alternative energy to replace them is increasing, and solar cells that produce electric energy from solar energy are attracting attention.

태양전지(Solar Cell 또는 Photovoltaic Cell)는 태양광을 직접 전기로 변환시키는 태양광발전의 핵심소자이다.Solar cells (Solar Cells or Photovoltaic Cells) are the key elements of photovoltaic power generation that convert sunlight directly into electricity.

예로서 반도체의 pn접합으로 만든 태양전지에 반도체의 금지대폭(Eg: Band-gap Energy)보다 큰 에너지를 가진 태양광이 입사되면 전자-정공 쌍이 생성되는데, 이들 전자-정공이 pn 접합부에 형성된 전기장에 의해 전자는 n층으로, 정공은 p층으로 모이게 됨에 따라 pn간에 기전력(광기전력: Photovoltage)이 발생하게 된다. 이때 양단의 전극에 부하를 연결하면 전류가 흐르게 되는 것이 동작원리이다.For example, when solar light having energy greater than the band-gap energy (Eg) is incident on a solar cell made of a pn junction of a semiconductor, electron-hole pairs are generated, and these electron-holes are formed in an electric field formed at a pn junction. As a result, electrons are gathered into the n-layer and holes are gathered into the p-layer, whereby electromotive force (photovoltage) is generated between pn. At this time, when the load is connected to the electrodes at both ends, current flows.

태양광에 의해 전하 및 정공이 생성되는데, 같은 양의 빛을 받을 때, 얼마나 많은 전자, 정공을 축적할 수 있는지에 의해 태양전지의 효율이 결정되게 된다. 즉, 광 흡수층에서 발생된 전자-정공의 재결합 사이트 역할을 하는 결함(defect)을 줄이는 것에 따라 효율이 결정된다.Charge and holes are generated by sunlight, and when the same amount of light is received, the efficiency of the solar cell is determined by how many electrons and holes can be accumulated. That is, the efficiency is determined by reducing defects that serve as recombination sites of electron-holes generated in the light absorbing layer.

그런데 광 흠수층 내에 촉매 금속이 많이 존재하게 되면 태양광에 의해 발생한 전자-정공 쌍이 전계에 의해 분리되어 불순물에 존재하고 있던 전자와 정공에 의해 재결합(recombination)이 일어나 축적되지 않게 된다.However, when a large amount of catalyst metal is present in the photo-defective layer, electron-hole pairs generated by sunlight are separated by an electric field, and recombination occurs due to electrons and holes existing in impurities, thereby preventing accumulation.

결론적으로 광 흡수층 내에 불순물이 많을수록 재결합의 빈도가 높아 태양전지의 전하 축적 확률, 즉 효율이 감소하게 된다는 문제점이 존재한다.In conclusion, the more impurities in the light absorbing layer, the higher the recombination frequency, and thus, there is a problem in that the charge accumulation probability, that is, efficiency of the solar cell decreases.

일반적인 태양전지는 그레인 바운더리(Grain Boundary)가 전자-정공(Electron-Hole)의 재결합 결함(defect), 즉 재결합 사이트(Site)로 작용하기 때문에 이를 감소시켜 광-전 변환효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.In general, a solar cell has a grain boundary as an electron-hole recombination defect, that is, a recombination site. do.

발명의 실시예에 따른 태양전지는 지지기판; 상기 지지기판 상에 후면전극층; 및, 상기 후면전극층 상에 광흡수층;을 포함하고, 상기 광 흡수층은 복수층이 적층되며, 상부로 갈수록 밴드갭이 향상된다.Solar cell according to an embodiment of the present invention; A back electrode layer on the support substrate; And a light absorption layer on the back electrode layer, wherein the light absorption layer has a plurality of layers stacked thereon, and a band gap is improved toward an upper portion thereof.

발명의 실시예에 따른 태양전지는 후면전극층 상에 자성체층을 증착하여, 전자-정공의 생성을 향상시키고, 재결합을 억제하여 광-전 변환 효율을 향상시킬 수 있다.In the solar cell according to the embodiment of the present invention, the magnetic layer is deposited on the back electrode layer, thereby improving the generation of electron-holes and suppressing recombination, thereby improving photoelectric conversion efficiency.

도 1은 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.
도 2는 광 흡수층에 포함되는 물질의 비율에 따른 밴드갭을 나타내는 그래프이다.
도 3은 Ga의 비율에 따른 그레인을 나타내는 사진이다.
도 4 내지 도 6은 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 나타내는 단면도이다.
1 is a cross-sectional view showing a solar cell according to an embodiment.
2 is a graph showing a band gap according to a ratio of materials included in a light absorbing layer.
3 is a photograph showing grain according to the ratio of Ga.
4 to 6 are cross-sectional views showing a method of manufacturing a solar cell according to the embodiment.

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.
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 광 흡수층에 포함되는 물질의 비율에 따른 밴드갭을 나타내는 그래프이다. 도 3은 Ga의 비율에 따른 그레인을 나타내는 사진이다.1 is a cross-sectional view showing a solar cell according to an embodiment. 2 is a graph showing a band gap according to a ratio of materials included in a light absorbing layer. 3 is a photograph showing grain according to the ratio of Ga.

도 1을 참조하면, 태양전지 패널은 지지기판(100), 후면전극층(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400) 및 윈도우층(500)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the solar cell panel includes a support 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 후면전극층(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400) 및 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, 폴리머와 같은 플라스틱기판, 또는 금속기판일 수 있다. 이외에, 지지기판(100)의 재질로 알루미나와 같은 세라믹 기판, 스테인레스 스틸, 유연성이 있는 고분자 등이 사용될 수 있다. 상기 지지기판(100)은 투명할 수 있고 리지드하거나 플렉서블할 수 있다.The support substrate 100 may be an insulator. The support substrate 100 may be a glass substrate, a plastic substrate such as a polymer, or a metal substrate. In addition, a ceramic substrate such as alumina, stainless steel, a flexible polymer, or the like may be used as the material of the support substrate 100. The support substrate 100 may be transparent, rigid, or flexible.

상기 지지기판(100)으로 소다 라임 글래스가 사용되는 경우, 소다 라임 글래스에 함유된 나트륨(Na)이 태양전지의 제조공정 중에 CIGS로 형성된 광 흡수층(300)으로 확산될 수 있는데, 이에 의해 광 흡수층(300)의 전하 농도가 증가하게 될 수 있다. 이는 태양전지의 광전 변환 효율을 증가시킬 수 있는 요인이 될 수 있다.When soda lime glass is used as the support substrate 100, sodium (Na) contained in the soda lime glass may diffuse into the light absorbing layer 300 formed of CIGS during the manufacturing process of the solar cell, whereby the light absorbing layer The charge concentration of 300 may be increased. This can be a factor for increasing the photoelectric conversion efficiency of the solar cell.

상기 지지기판(100) 상에는 후면전극층(200)이 배치된다. 상기 후면전극층(200)은 도전층이다. 상기 후면전극층(200)은 태양전지 중 상기 광 흡수층(300)에서 생성된 전하가 이동하도록 하여 태양전지의 외부로 전류를 흐르게 할 수 있다. 상기 후면전극층(200)은 이러한 기능을 수행하기 위하여 전기 전도도가 높고 비저항이 작아야 한다.The back electrode layer 200 is disposed on the support substrate 100. The rear electrode layer 200 is a conductive layer. The back electrode layer 200 may allow electric charges generated in the light absorbing layer 300 of the solar cell to move to allow current to flow to the outside of the solar cell. The back electrode layer 200 should have high electrical conductivity and low specific resistance in order to perform this function.

또한, 상기 후면전극층(200)은 CIGS 화합물 형성시 수반되는 황(S) 또는 셀레늄(Se) 분위기 하에서의 열처리 시 고온 안정성이 유지되어야 한다. 또한, 상기 후면전극층(200)은 열팽창 계수의 차이로 인하여 상기 지지기판(100)과 박리현상이 발생되지 않도록 상기 지지기판(100)과 접착성이 우수하여야 한다.In addition, the back electrode layer 200 should maintain high temperature stability during heat treatment under sulfur (S) or selenium (Se) atmosphere accompanying CIGS compound formation. In addition, the back electrode layer 200 should be excellent in adhesion with the support substrate 100 so that peeling does not occur with the support substrate 100 due to a difference in thermal expansion coefficient.

이러한 후면전극층(200)을 형성하는 물질로는 상기 지지기판(100)과 열팽창 계수의 차이가 적기 때문에 접착성이 우수하여 박리현상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 물질이 고려되어야 한다. 이러한 물질로는 몰리브덴(Mo)이 사용될 수 있다. As the material for forming the back electrode layer 200, a material having a low difference between the support substrate 100 and the coefficient of thermal expansion should be considered to have excellent adhesiveness and to prevent peeling from occurring. Molybdenum (Mo) may be used as such a material.

상기 후면전극층(200) 상에는 광 흡수층(300)이 형성될 수 있다. 상기 광 흡수층(300)은 p형 반도체 화합물을 포함한다. 더 자세하게, 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. The light absorbing layer 300 may be formed on the back electrode layer 200. The light absorbing layer 300 includes a p-type semiconductor compound. In more detail, the light absorbing layer 300 includes a group I-III-VI 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)은 제1 광흡수층(310), 상기 제1 광 흡수층(310) 상에 형성되는 제2 광 흡수층(320), 상기 제2 광 흡수층(320) 상에 형성되는 제3 광 흡수층(330)을 포함한다. The light absorbing layer 300 includes a first light absorbing layer 310, a second light absorbing layer 320 formed on the first light absorbing layer 310, and a third light formed on the second light absorbing layer 320. An absorber layer 330 is included.

실시예에서는 3개의 광 흡수층으로 도시하였으나, 이에 대해 한정하는 것은 아니고 2개의 층 또는 4층 이상으로 적층되어 형성될 수도 있다.In the exemplary embodiment, three light absorbing layers are illustrated, but the present invention is not limited thereto and may be formed by stacking two or four or more layers.

예를 들어, 상기 광 흡수층이 4개의 층으로 적층되는 경우, 상기 제1 광 흡수층(310)은 InGaSe, 제2 광 흡수층(320)은 CuSe, 제3 광 흡수층(330)은 InSe, 제 광 흡수층은 Al을 포함하도록 형성될 수 있다.For example, when the light absorbing layer is stacked in four layers, the first light absorbing layer 310 is InGaSe, the second light absorbing layer 320 is CuSe, and the third light absorbing layer 330 is InSe, the first light absorbing layer May be formed to include Al.

상기 제1 광 흡수층(310), 제2 광 흡수층(320) 및 제3 광 흡수층(330)에서 인접하는 광 흡수층은 서로 다른 물질로 형성될 수 있다.Adjacent light absorbing layers in the first light absorbing layer 310, the second light absorbing layer 320, and the third light absorbing layer 330 may be formed of different materials.

상기 제1 광 흡수층(310), 제2 광 흡수층(320) 및 제3 광 흡수층(330)은 에너지 밴드갭이 순차적으로 향상될 수 있다. 즉, 상기 제1 광 흡수층(310)은 에너지 밴드갭이 낮으며, 제3 광 흡수층(330)에서 상대적으로 가장 높은 에너지 밴드갭을 갖도록 형성될 수 있다.The energy band gap of the first light absorbing layer 310, the second light absorbing layer 320, and the third light absorbing layer 330 may be sequentially improved. That is, the first light absorbing layer 310 has a low energy band gap and may be formed to have a relatively highest energy band gap in the third light absorbing layer 330.

도 2에 도시된 바와 같이, 포함되는 물질에 따라 에너지 밴드갭이 변동된다.As shown in FIG. 2, the energy band gap varies depending on the material included.

상기 제1 광 흡수층(310)은 1.1eV 내지 1.5eV, 제2 광 흡수층(320)은 1.1eV 내지 1.7eV, 제3 광 흡수층(330)은 1.1eV 내지 2.7eV의 밴드갭을 갖도록 형성될 수 있으며, 상부로 갈수록 밴드갭이 증가하도록 형성된다.The first light absorbing layer 310 may be formed to have a bandgap of 1.1 eV to 1.5 eV, the second light absorbing layer 320 to 1.1 eV to 1.7 eV, and the third light absorbing layer 330 to 1.1 eV to 2.7 eV. It is formed to increase the band gap toward the top.

상기 제1 광 흡수층(310)은 CuIn(Se(1-x)Sx)2로 형성될 수 있고, 제2 광 흡수층(320)은 Cu(In(1-x)Gax)Se2로 형성될 수 있으며, 제3 광 흡수층(330)은 Cu(In(1-x)Alx)Se2의 화학식(0〈x≤1)으로 형성될 수 있다.The first light absorbing layer 310 may be formed of CuIn (Se (1-x) S x ) 2 , and the second light absorbing layer 320 is formed of Cu (In (1-x) Ga x ) Se 2 . The third light absorbing layer 330 may be formed of a chemical formula of Cu (In (1-x) Al x ) Se 2 (0 <x ≦ 1).

또한, 상기 제1 광 흡수층(310)은 InGaSe로 형성되고, 제2 광 흡수층(320)은 CuSe의 화학식으로 형성되며, 제3 광 흡수층(330)은 InAlSe를 포함하여 형성될 수도 있다.In addition, the first light absorbing layer 310 may be formed of InGaSe, the second light absorbing layer 320 may be formed of the chemical formula of CuSe, and the third light absorbing layer 330 may be formed of InAlSe.

일반적인 태양전지에서 상기 광 흡수층(300)은 P층으로 형성되고 윈도우층(500)은 N층으로 형성되는데, 광 흡수층이 하나의 층으로 형성되는 경우, 밴드갭이 고정되어 있으므로 광 대역 에너지 밴드갭을 갖는 태양전지의 구현에 있어서 제한적이다. In a typical solar cell, the light absorbing layer 300 is formed of a P layer and the window layer 500 is formed of an N layer. When the light absorbing layer is formed of one layer, the band gap is fixed, so that the band energy band gap is fixed. It is limited in the implementation of a solar cell having a.

본 발명에서는 상기와 같이 다른 밴드갭을 갖는 제1 광 흡수층(310), 제2 광 흡수층(320) 및 제3 광 흡수층(330) 중에서 버퍼층(400)에 인접할수록 밴드갭이 증가하는화학식을 갖는 물질을 증착하여 Voc 향상을 통한 광-전 변환 효율을 향상시킬 수 있다.In the present invention, the band gap increases among the first light absorbing layer 310, the second light absorbing layer 320, and the third light absorbing layer 330 having different band gaps as described above. By depositing the material it is possible to improve the photo-electric conversion efficiency through Voc enhancement.

도 3은 Ga의 비율에 따른 그레인을 나타내는 사진이다. P형 반도체층으로 동작하는 광 흡수층(300)에서 Ga이 사용되는데, 상기 Ga은 고가이고, 도 3에 도시된 바와 같이 광 흡수층 내에서 Ga의 함량이 높아지면 그레인 바운더리(Grain Boundary)가 증가하여 디펙트가 증가하게 된다. 이에 따라 상기 디펙트 영역에서 전자와 정공의 재결합이 일어나므로 광-전 변환 효율이 감소하게 된다.3 is a photograph showing grain according to the ratio of Ga. Ga is used in the light absorbing layer 300 that operates as a P-type semiconductor layer. The Ga is expensive, and as shown in FIG. 3, when the content of Ga increases in the light absorbing layer, grain boundary increases. The defect will increase. As a result, recombination of electrons and holes occurs in the defect region, thereby reducing photoelectric conversion efficiency.

즉, 일반적인 Ga 백 그래이딩에는 그래이딩에 의한 Ga 추가로 공간전하영역에서 그레인 성장이 억제되어 디펙트(defect)가 증가되므로 일정량이상의 Ga를 첨가할 수 없으나, 본 발명의 실시예에 따른 자성체층(300)에 의해 Ga의 추가없이 백 그래이딩과 동일한 효과를 얻을 수 있어 광-전변환 효율이 향상될 수 있다.That is, in general Ga back gradation, since grain growth is suppressed in the space charge region by addition of Ga due to gradation, and a defect is increased, a certain amount of Ga cannot be added, but the magnetic layer according to the embodiment of the present invention. By 300, the same effect as backgrading can be obtained without adding Ga, so that the photo-electric conversion efficiency can be improved.

발명의 실시에에서는 상기와 같이 후면전극층에서 버퍼층을 향해 순차적으로 높아지는 밴드갭을 갖는 광 변환층을 형성하므로, 단락전류밀도(Jsc:short-circuit current density)가 증가할 수 있다.In the embodiment of the present invention, since the light conversion layer having the bandgap that sequentially increases from the rear electrode layer toward the buffer layer is formed as described above, short-circuit current density (Jsc) may increase.

상기 광 흡수층(300) 상에 버퍼층(400)이 배치된다. CIGS 화합물을 광 흡수층(300)으로 갖는 태양전지는 p형 반도체인 CIGS 화합물 박막과 n형 반도체인 윈도우층(500) 간에 pn 접합을 형성한다. 하지만 두 물질은 격자상수와 밴드갭 에너지의 차이가 크기 때문에 양호한 접합을 형성하기 위해서는 밴드갭이 두 물질의 중간에 위치하는 버퍼층이 필요하다.The buffer layer 400 is disposed on the light absorbing layer 300. The solar cell having the CIGS compound as the light absorbing layer 300 forms a pn junction between the CIGS compound thin film as the p-type semiconductor and the window layer 500 as the n-type semiconductor. However, since the two materials have a large difference between the lattice constant and the band gap energy, a buffer layer in which a band gap is located between two materials is required in order to form a good junction.

상기 버퍼층(400)의 에너지 밴드갭은 2.2eV 내지 2.5eV일 수 있다. 상기 버퍼층(400)을 형성하는 물질로는 CdS, ZnS 등이 있고 태양전지의 발전 효율 측면에서 CdS가 상대적으로 우수하다. 상기 버퍼층(400)이 ZnS 등, 카드뮴(Cd)을 포함하지 않는 경우, 상기 광 흡수층(300)의 밴드갭 배열이 용이하다.The energy bandgap of the buffer layer 400 may be 2.2 eV to 2.5 eV. Materials for forming the buffer layer 400 include CdS, ZnS and the like, and CdS is relatively excellent in terms of power generation efficiency of the solar cell. When the buffer layer 400 does not include cadmium (Cd) such as ZnS, the bandgap arrangement of the light absorbing layer 300 is easy.

상기 버퍼층(400)은 10nm 내지 100nm의 두께로, 바람직하게는 50nm 내지 80nm의 두께로 형성될 수 있다. The buffer layer 400 may be formed to a thickness of 10nm to 100nm, preferably 50nm to 80nm.

상기 버퍼층(400) 상에 고저항 버퍼층(미도시)이 배치될 수 있다. 상기 고저항 버퍼층은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함한다. 상기 고저항 버퍼층의 에너지 밴드갭은 약 3.1eV 내지 3.3eV이다.A high resistance buffer layer (not shown) may be disposed on the buffer layer 400. The high resistance buffer layer includes zinc oxide (i-ZnO) that is not doped with impurities. The energy bandgap of the high resistance buffer layer is about 3.1 eV to 3.3 eV.

상기 버퍼층(400) 상에 윈도우층(500)이 배치된다. 상기 윈도우층(500)은 투명하며, 도전층이다. 또한, 상기 윈도우층(500)의 저항은 상기 후면전극층(200)의 저항보다 높다.The window layer 500 is disposed on the buffer layer 400. The window layer 500 is transparent and a conductive layer. In addition, the resistance of the window layer 500 is higher than that of the back electrode layer 200.

상기 윈도우층(500)은 산화물을 포함한다. 예를 들어, 상기 윈도우층(500)은 징크 옥사이드(zinc oxide), 인듐 틴 옥사이드(induim tin oxide;ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(induim zinc oxide;IZO) 등을 포함할 수 있다.The window layer 500 includes an oxide. For example, the window layer 500 may include zinc oxide, indium tin oxide (ITO), or indium zinc oxide (IZO).

또한, 상기 윈도우층(500)은 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드(Al doped zinc oxide;AZO) 또는 갈륨 도핑된 징크 옥사이드(Ga doped zinc oxide;GZO) 등을 포함할 수 있다.In addition, the window layer 500 may include aluminum doped zinc oxide (AZO) or gallium doped zinc oxide (GZO).

실시예에 따른 태양전지는 후면전극층 상에 자성체층을 증착하여, 전자-정공의 생성을 향상시키고, 재결합을 억제하여 광-전 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
The solar cell according to the embodiment may deposit a magnetic layer on the rear electrode layer to improve the generation of electron-holes and to suppress recombination, thereby improving photoelectric conversion efficiency.

도 4 내지 도 6은 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 단면도들이다. 본 제조방법에 관한 설명은 앞서 설명한 태양전지에 대한 설명을 참고한다. 앞서 설명한 태양전지에 대한 설명은 본 제조방법에 관한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.4 to 6 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment. For a description of the present manufacturing method, refer to the description of the solar cell described above. The description of the solar cell described above may be essentially combined with the description of the present manufacturing method.

도 4를 참조하면, 지지기판(100) 상에 후면전극층(200)이 형성된다. 상기 후면전극층(200)은 몰리브덴을 사용하여 증착될 수 있다. Referring to FIG. 4, the back electrode layer 200 is formed on the support substrate 100. The back electrode layer 200 may be deposited using molybdenum.

도 5를 참조하면, 상기 후면전극층(200) 상에 광 흡수층(300)이 형성될 수 있다. 상기 광 흡수층(300)은 예를 들어, 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.Referring to FIG. 5, a light absorbing layer 300 may be formed on the back electrode layer 200. The light absorbing layer 300 may be, for example, copper, indium, gallium, or selenium while simultaneously or separately evaporating a copper-indium-gallium-selenide-based (Cu (In, Ga) Se 2; CIGS-based) light absorbing layer ( A method of forming 300 and a method of forming a metal precursor film and then forming it by a 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 후면전극(200) 상에 금속 프리커서 막이 형성된다.When a metal precursor film is formed and then subjected to selenization, a metal precursor film is formed on the rear electrode 200 by a sputtering process using a copper target, an indium target, and a gallium target.

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

광 흡수층(300)은 제1,2,3 광 흡수층(310,320,330)을 순차적으로 포함하여 형성될 수 있으며, 각 층의 물질은 상이하고, 상부로 갈수록 밴드갭이 증가하는 화학식으로 형성될 수 있다.The light absorbing layer 300 may be formed by sequentially including the first, second, and third light absorbing layers 310, 320, and 330. The material of each layer is different, and the light absorbing layer 300 may be formed by a chemical formula in which a band gap increases toward an upper portion.

도 6을 참고하면, 상기 광 흡수층(300) 상에 버퍼층(400)이 형성된다. 상기 버퍼층(400)은 CdS 또는 ZnS를 포함하여 형성될 수 있으며, PVD 또는 도금의 방법으로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 6, a buffer layer 400 is formed on the light absorbing layer 300. The buffer layer 400 may include CdS or ZnS, and may be formed by PVD or plating.

이후, 상기 버퍼층(400) 상에 윈도우층(500)이 형성된다. 상기 윈도우층(500)은 상기 버퍼층(400) 상에 투명한 도전물질이 증착되어 형성된다.Thereafter, the window layer 500 is formed on the buffer layer 400. The window layer 500 is formed by depositing a transparent conductive material on the buffer layer 400.

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.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 the embodiments 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 (11)

지지기판;
상기 지지기판 상에 후면전극층; 및,
상기 후면전극층 상에 광흡수층;을 포함하고,
상기 광 흡수층은 복수층이 적층되며, 상부로 갈수록 밴드갭이 높아지고,
상기 광 흡수층은,
상기 후면전극층 상에 순차적으로 적층되는 제1 광 흡수층, 제2 광 흡수층 및 제3 광 흡수층을 포함하고,
상기 제1 광 흡수층은 CuIn(Se(1-x)Sx)2로 형성되고, 제2 광 흡수층은 Cu(In(1-x)Gax)Se2로 형성되며, 제3 광 흡수층은 Cu(In(1-x)Alx)Se2의 화학식(0〈x≤1)으로 형성되는 태양전지.
A support substrate;
A back electrode layer on the support substrate; And
And a light absorption layer on the rear electrode layer.
The light absorbing layer is a plurality of layers are stacked, the band gap becomes higher toward the top,
The light absorbing layer,
A first light absorbing layer, a second light absorbing layer, and a third light absorbing layer sequentially stacked on the back electrode layer;
The first light absorbing layer is formed of CuIn (Se (1-x) S x ) 2 , the second light absorbing layer is formed of Cu (In (1-x) Ga x ) Se 2 , and the third light absorbing layer is Cu (In (1-x) Al x ) Se 2 A solar cell formed by the chemical formula (0 <x≤1).
제1항에 있어서,
상기 제1 광 흡수층 내지 상기 제3 광 흡수층은 1.1eV 내지 2.7eV의 밴드갭을 가지고,
상기 제1 광 흡수층에서 상기 제3 광 흡수층으로 갈수록 밴드갭이 높아지는 태양전지.
The method of claim 1,
The first light absorbing layer to the third light absorbing layer has a bandgap of 1.1eV to 2.7eV,
A solar cell of which a band gap increases from the first light absorbing layer to the third light absorbing layer.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 후면전극층 상에 순차적으로 적층되는 제1 광 흡수층, 제2 광 흡수층 및 제3 광 흡수층을 포함하고,
상기 제1 광 흡수층은 InGaSe로 형성되고, 제2 광 흡수층은 CuSe로 형성되며, 제3 광 흡수층은 InAlSe의 화학식으로 형성되는 태양전지.
The method of claim 1,
A first light absorbing layer, a second light absorbing layer, and a third light absorbing layer sequentially stacked on the back electrode layer;
The first light absorbing layer is formed of InGaSe, the second light absorbing layer is formed of CuSe, and the third light absorbing layer is formed of the chemical formula of InAlSe.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 광 흡수층 상에 형성되는 버퍼층;을 포함하고 상기 버퍼층은 ZnS로 형성되는 태양전지.
The method of claim 1,
And a buffer layer formed on the light absorbing layer, wherein the buffer layer is formed of ZnS.
지지기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계;
상기 후면전극층 상에 제1 광 흡수층을 형성하는 단계; 및,
상기 제1 광 흡수층 상에 제1 광 흡수층보다 높은 밴드갭을 갖는 제2 광 흡수층을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 제1 광 흡수층은 CuIn(Se(1-x)Sx)2로 형성되고, 제2 광 흡수층은 Cu(In(1-x)Gax)Se2의 화학식(0〈x≤1)으로 형성되는 태양전지 제조방법.
Forming a back electrode layer on the support substrate;
Forming a first light absorbing layer on the back electrode layer; And
And forming a second light absorbing layer on the first light absorbing layer, the second light absorbing layer having a higher bandgap than the first light absorbing layer.
The first light absorbing layer is formed of CuIn (Se (1-x) S x ) 2 , and the second light absorbing layer is represented by the chemical formula of Cu (In (1-x) Ga x ) Se 2 (0 <x≤1). Formed solar cell manufacturing method.
삭제delete 제8항에 있어서,
상기 제2 광 흡수층 상에 제3 광 흡수층을 형성하고, 상기 제3 광 흡수층은 Cu(In(1-x)Alx)Se2의 화학식(0〈x≤1)으로 형성되는 태양전지 제조방법.
9. The method of claim 8,
A third light absorbing layer is formed on the second light absorbing layer, and the third light absorbing layer is formed using a chemical formula of Cu (In (1-x) Al x ) Se 2 (0 <x≤1). .
제8항에 있어서,
상기 후면전극층 상에 제1 광 흡수층을 InGaSe의 화학식으로 형성하고, 제2 광 흡수층은 CuSe의 화학식으로 형성하며, 제3 광 흡수층은 InAlSe의 화학식으로 형성하는 태양전지 제조방법.
9. The method of claim 8,
The first light absorbing layer is formed on the back electrode layer by the formula of InGaSe, the second light absorbing layer is formed by the formula of CuSe, and the third light absorbing layer is formed of the formula of InAlSe.
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