KR101338782B1 - 태양전지 및 이의 제조방법 - Google Patents
태양전지 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101338782B1 KR101338782B1 KR20110126247A KR20110126247A KR101338782B1 KR 101338782 B1 KR101338782 B1 KR 101338782B1 KR 20110126247 A KR20110126247 A KR 20110126247A KR 20110126247 A KR20110126247 A KR 20110126247A KR 101338782 B1 KR101338782 B1 KR 101338782B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- electrode layer
- rear electrode
- support substrate
- solar cell
- layer
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 14
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 8
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 7
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 6
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 19
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 description 6
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Se].[Se].[In] Chemical compound [Cu].[Se].[Se].[In] KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 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
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000224 chemical solution deposition Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052951 chalcopyrite Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 chalcopyrite compound Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- ZZEMEJKDTZOXOI-UHFFFAOYSA-N digallium;selenium(2-) Chemical compound [Ga+3].[Ga+3].[Se-2].[Se-2].[Se-2] ZZEMEJKDTZOXOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000001552 radio frequency sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 1
- 239000005361 soda-lime glass Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film 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
- H01L31/04—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
-
- 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
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
-
- 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
- H01L31/02366—Special surface textures of the substrate or of a layer on the substrate, e.g. textured ITO/glass substrate or superstrate, textured polymer layer on glass substrate
-
- 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
- H01L31/0224—Electrodes
-
- 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
-
- 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
- H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0256—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
- H01L31/0264—Inorganic materials
- H01L31/032—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
- H01L31/0322—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312 comprising only AIBIIICVI chalcopyrite compounds, e.g. Cu In Se2, Cu Ga Se2, Cu In Ga Se2
-
- 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
- H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/036—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
- H01L31/0392—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
- H01L31/03923—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate including AIBIIICVI compound materials, e.g. CIS, CIGS
-
- 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
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
실시예는 태양전지 및 이의 제조방법을 제공한다. 실시예에 따른 태양전지는 지지기판 상에 배치되는 제 1 후면 전극층; 상기 제 1 후면 전극층 상에 배치되는 제 2 후면 전극층; 상기 제 2 후면 전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 및 상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면 전극층을 포함한다.
Description
실시예는 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
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.
CIGS 박막 태양전지는 나트륨을 포함하는 기판, 후면 전극층, 광 흡수층, 전면 전극층을 순차적으로 형성시켜 제조된다. 일반적으로 후면 전극층은 비저항이 낮고 유기 기판과 열팽창 계수 차이가 적은 몰리브덴(Mo)이 주로 사용되며, DC 스퍼터링 공정에 의해 기판 상에 증착 된다.
후면 전극층을 증착하기 위한 스퍼터링 공정에서 스퍼터링 파워를 증가시키면 공정 시간(tact time)은 감소하지만, 그레인(grain) 사이즈는 증가하고 그레인과 그레인 사이에서 압축력(compressive force)이 발생하여 후면 전극층이 기판으로부터 떨어지는 현상이 발생한다. 한편, 스퍼터링 파워를 감소시키면, 그레인 사이즈는 다소 감소하여 후면 전극층과 기판 간에 접착력은 향상될 수 있으나 공정시간이 증가하는 문제가 있다.
실시예는 지지기판과 후면 전극층의 접착력이 향상된 태양전지 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 태양전지는 지지기판 상에 배치되는 제 1 후면 전극층; 상기 제 1 후면 전극층 상에 배치되는 제 2 후면 전극층; 상기 제 2 후면 전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 및 상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면 전극층을 포함한다.
실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 지지기판 상에 제 2 후면 전극층을 형성하는 단계; 상기 지지기판과 상기 제 2 후면 전극층 사이에 제 1 후면 전극층을 형성하는 단계; 상기 제 2 후면 전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 및 상기 광 흡수층 상에 전면 전극층을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 태양전지는 지지기판과 제 2 후면 전극층 사이에 제 1 후면 전극층을 형성함으로써, 지지기판과 제 2 후면 전극층 간의 접착력을 향상시킬 수 있다.
실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 스퍼터링 파워를 높여 제 2 후면 전극층을 증착하는 바, 작업시간이 단축될 뿐만 아니라, 증착 속도(deposition rate)도 향상될 수 있다.
도 1 내지 도 5는 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시하는 단면도들이다.
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 내지 도 5는 실시예에 따른 태양전지를 제조하는 방법을 설명하는 단면도들이다. 이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 실시예에 따른 태양전지 및 이의 제조방법을 상세히 서술하도록 한다.
도 1을 참조하면, 지지기판(100) 상에 제 2 후면 전극층(220)을 형성한다. 상기 지지기판(100)은 플레이트 형상을 가지며, 제 1 후면 전극층(210), 제 2 후면 전극층(220), 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500) 및 전면 전극층(600)을 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. 또한, 상기 지지기판(100)은 리지드하거나 플렉서블할 수 있다. 더 자세하게, 상기 지지기판(100)은 플렉서블 기판일 수 있다.
상기 제 2 후면 전극층(220)은 상기 지지기판(100) 상에 배치된다. 상기 제 2 후면 전극층(220)은 몰리브덴(Mo), 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 물질로 형성될 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 2 후면 전극층(220)은 몰리브덴으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2 후면 전극층(220)은 상기 언급한 물질들이 결정질로 형성된 결정질 전극층일 수 있다.
상기 제 2 후면 전극층(220)은 PVD(Physical Vapor Deposition) 또는 도금의 방법으로 형성될 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 2 후면 전극층(220)은 DC 스퍼터링 공정에 의하여 형성될 수 있다. 일반적으로, DC 스퍼터링에서 스퍼터링 파워를 증가시키면 공정 시간(tact time)은 감소하지만, 그레인(grain) 사이즈가 증가하고 그레인과 그레인 사이에서 압축력(compressive force)이 발생하여 기판으로부터 떨어지는 현상이 발생한다. 한편, 스퍼터링 파워를 감소시키면, 그레인 사이즈는 다소 감소하여 후면 전극층과 기판 간에 접착력은 향상될 수 있으나 공정시간이 증가하는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 높은 파워로 상기 지지기판(100) 상에 상기 제 2 후면 전극층(220)을 형성한 후, 레이저 조사 공정을 추가로 수행함으로써 상기 지지기판(100)과 상기 제 2 후면 전극층(220)의 접착력을 향상시키고자 한다.
더 상세하게, 상기 레이저 조사 공정은 도 1에서와 같이 지지기판(100)의 후면에서 레이저 빔을 고르게 조사함으로써 수행될 수 있다. 상기 레이저 빔은 상기 지지기판(100) 및/또는 상기 제 2 후면 전극층(220)을 용해(melt)시킬 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다.
또한, 상기 레이저 빔의 파장은 상기 지지기판(100)을 투과할 수 있는 영역대의 파장이라면 특별히 제한 없이 사용 가능하다. 예를 들어, 상기 레이저 빔은 약 400 nm 내지 약 1200 nm 의 파장을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 스캔 속도는 장시간 레이저 빔의 영향을 가하기 위해 느린 속도로 스캔 하는 것이 바람직하며, 예를 들어, 약 1 mm/s 내지 약 1 mm/s 의 속도로 유지할 수 있다. 또한, 스퍼터링 파워는 약 100 mJ/cm2 내지 약 500 mJ/cm2 내로 조절할 수 있다. 스퍼터링 파워가 약 100 mJ/cm2 이면, 지지기판이나 제 2 후면 전극층(220)이 충분히 용해되지 않을 수 있으며, 스퍼터링 파워가 약 500 mJ/cm2 이상이면 오히려 상기 지지기판(100)으로부터 사익 제 2 후면 전극층(220)이 분리될 수 있다.
상기 레이저 조사 공정에 의하여, 상기 지지기판(100), 또는 상기 제 2 후면 전극층(220), 또는 상기 지지기판(100) 및 상기 제 2 후면 전극층(220)이 용해될 수 있다. 예를 들어, 상기 레이저 빔은 상기 지지기판(100)의 상면 및/또는 상기 제 2 후면 전극층(220)의 후면을 녹일 수 있다.
도 2를 참조하면, 용해된 지지기판(100)의 상면 및/또는 용해된 제 2 후면 전극층(220)의 후면이 엉겨 붙어 제 1 후면 전극층(210)을 형성한다. 상기 제 1 후면 전극층(210)의 두께는 약 50 nm 내지 약 150 nm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제 1 후면 전극층(210)은 상기 제 2 후면 전극층(220)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 즉, 상기 제 1 후면 전극층(210)은 상기 제 2 후면 전극층(220)이 용해 되어 형성되는 바, 상기 제 2 후면 전극층(220)을 형성하는 제 1 구성 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 구성 성분은 몰리브덴(Mo), 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 구성 성분은 몰리브덴일 수 있다.
또한, 상기 레이저 빔의 조사 공정에서 상기 지지기판(100)이 용해되는 경우, 상기 제 1 후면 전극층(210)은 상기 지지기판(100)을 형성하는 제 2 구성 성분을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 지지기판(100)이 유리 기판으로 제조되는 경우, 상기 제 1 후면 전극층(210)은 규소(Si) 성분을 포함할 수 있다.
상기 제 1 후면 전극층(210)은 상기 제 2 후면 전극층(220)과 달리 비정질(amorphous) 전극층일 수 있다. 즉, 실시예에 따른 태양전지의 후면 전극층은 비정질의 제 1 후면 전극층(210)과 결정질의 제 2 후면 전극층을 모두 포함하는 복합 전극층일 수 있다.
상기 언급한 바와 같이, 실시예에 따른 태양전지는 상기 지지기판(100)과 상기 제 2 후면 전극층(220) 사이에 상기 제 1 후면 전극층(210)을 형성함으로써, 상기 지지기판(100)과 상기 제 2 후면 전극층(220) 간의 접착력을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 제 1 후면 전극층(210)을 형성함으로써, 상기 제 2 후면 전극층(220)의 증착 공정에서는 높은 파워를 가지는 스퍼터링 공정이 수행될 수 있는 바, 작업시간이 단축될 뿐만 아니라, 증착 속도(deposition rate)도 향상될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 광 흡수층(300)은 상기 제 2 후면 전극층(220) 상에 배치된다. 상기 광 흡수층(300)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ 화합물을 포함한다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(300)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)(Se,S)2; CIGSS계) 결정 구조, 구리-인듐-셀레나이드계 또는 구리-갈륨-셀레나이드계 결정 구조를 가질 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.
금속 프리커서 막을 형성시킨 후 셀레니제이션 하는 것을 세분화하면, 구리 타겟, 인듐 타겟, 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정에 의해서, 상기 이면전극(300) 상에 금속 프리커서 막이 형성된다. 이후, 상기 금속 프리커서 막은 셀레니제이션(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.
도 4를 참조하면, 상기 버퍼층(400) 및 상기 고저항 버퍼층(500)은 순차적으로 상기 광 흡수층(300) 상에 배치된다.
상기 버퍼층(400)은 황화 카드뮴, ZnS, InXSY 및 InXSeYZn(O, OH) 등을 포함한다. 상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300) 상에 황화 카드뮴이 화학 용액 증착법(chemical bath deposition; CBD)에 의해서 증착되어 형성될 수 있다. 상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 버퍼층(400) 상에 징크 옥사이드가 스퍼터링 공정에 의하여 증착될 수 있다. 예를 들어, 상기 고저항 버퍼층(500)은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)일 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 전면 전극층(600)은 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 배치된다. 상기 전면 전극층(600)은 투광성 전도성 물질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 전면 전극층(600)은 n 형 반도체의 특성을 가질 수 있다. 이 때, 상기 전면 전극층(600)은 상기 버퍼층(400)과 함께 n 형 반도체층을 형성하여 p 형 반도체층인 상기 광 흡수층(300)과 pn 접합을 형성할 수 있다. 상기 전면 전극층(600)은, 예를 들어, 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드(AZO)로 형성될 수 있다.
상기 전면 전극층(600)은 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 투명한 도전물질이 적층됨으로써 제조될 수 있다. 상기 투명한 도전물질의 예로서는 알루미늄 또는 보론 등이 도핑된 징크 옥사이드 등을 들 수 있다. 예를 들어, 상기 전면 전극층(600)은 스퍼터링 또는 화학기상증착법(chemical vapor deposition)에 의하여 제조될 수 있다. 더 자세하게, 상기 스퍼터링에 의하여 전면 전극층(600)을 형성하기 위하여, RF 스퍼터링방법으로 ZnO 타겟을 사용하여 증착하는 방법과 Zn 타겟을 이용한 반응성 스퍼터링 등이 사용될 수 있다.
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.
또한, 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 (11)
- 지지기판 상에 배치되는 제 1 후면 전극층;
상기 제 1 후면 전극층 상에 배치되는 제 2 후면 전극층;
상기 제 2 후면 전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 및
상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면 전극층을 포함하며,
상기 제 1 후면 전극층은,
레이저 빔에 의해 상기 지기기판의 일부 또는 상기 제 2 후면 전극층의 일부가 융해(melt)되어 형성된 태양전지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 후면 전극층은 비정질(amorphous) 전극층이고, 상기 제 2 후면 전극층은 결정질 전극층인 태양전지.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 후면 전극층의 두께는 50 nm 내지 150 nm 인 태양전지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 후면 전극층은 몰리브덴(Mo), 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 물질로 형성된 태양전지.
- 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 후면 전극층은 상기 제 2 후면 전극층을 형성하는 제 1 구성 성분 및 상기 지지기판을 형성하는 제 2 구성 성분을 포함하는 태양전지.
- 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 후면 전극층은 몰리브덴(Mo) 및 규소(Si)를 포함하는 태양전지.
- 지지기판 상에 제 2 후면 전극층을 형성하는 단계;
상기 지지기판과 상기 제 2 후면 전극층 사이에 레이저 빔에 의하여 상기 지지기판 상면의 일부 및 상기 제 2 후면 전극층 하면의 일부가 융해(melt)되어 제 1 후면 전극층을 형성하는 단계;
상기 제 2 후면 전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 및
상기 광 흡수층 상에 전면 전극층을 형성하는 단계를 포함하는 태양전지의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 후면 전극층을 형성하는 단계는 상기 지지기판 및 상기 제 2 후면 전극층에 레이저 빔을 조사하는 공정을 포함하는 태양전지의 제조방법.
- 삭제
- 제 9 항에 있어서,
상기 레이저 빔의 파장은 400 nm 내지 1200 nm 이고, 반복률은 1 kHz 내지 30 kHz 이고, 파워는 100 mJ/cm2 내지 500 mJ/cm2 인 태양전지의 제조방법.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20110126247A KR101338782B1 (ko) | 2011-11-29 | 2011-11-29 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
| US14/361,250 US9966485B2 (en) | 2011-11-29 | 2012-11-26 | Solar cell and method of fabricating the same |
| CN201280068451.8A CN104081535B (zh) | 2011-11-29 | 2012-11-26 | 太阳能电池及其制造方法 |
| PCT/KR2012/010048 WO2013081343A1 (en) | 2011-11-29 | 2012-11-26 | Solar cell and method of fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20110126247A KR101338782B1 (ko) | 2011-11-29 | 2011-11-29 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130059980A KR20130059980A (ko) | 2013-06-07 |
| KR101338782B1 true KR101338782B1 (ko) | 2014-01-10 |
Family
ID=48535738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR20110126247A KR101338782B1 (ko) | 2011-11-29 | 2011-11-29 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9966485B2 (ko) |
| KR (1) | KR101338782B1 (ko) |
| CN (1) | CN104081535B (ko) |
| WO (1) | WO2013081343A1 (ko) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104362191A (zh) * | 2014-10-21 | 2015-02-18 | 苏州瑞晟纳米科技有限公司 | 一种制备cigs太阳能电池背电极的方法 |
| CN104393064A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-03-04 | 徐东 | 一种太阳能电池的背电极Mo薄膜及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008153714A (ja) * | 2008-04-02 | 2008-07-03 | Masayoshi Murata | 薄膜太陽電池用基板及びその製造方法、並びにそれを用いた薄膜太陽電池 |
| KR20090123645A (ko) * | 2008-05-28 | 2009-12-02 | (주)텔리오솔라코리아 | 고효율의 ｃｉｇｓ 태양전지 및 그 제조방법 |
| KR20110047716A (ko) * | 2009-10-30 | 2011-05-09 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양광 발전장치 |
| KR20110068312A (ko) * | 2009-12-16 | 2011-06-22 | 연세대학교 산학협력단 | 고효율 염료감응형 태양 전지 및 그 제조 방법 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4222736B2 (ja) * | 2000-02-25 | 2009-02-12 | 三洋電機株式会社 | 光起電力装置及びその製造方法 |
| JP2006165386A (ja) * | 2004-12-09 | 2006-06-22 | Showa Shell Sekiyu Kk | Ｃｉｓ系薄膜太陽電池及びその作製方法 |
| US8018015B2 (en) | 2005-06-29 | 2011-09-13 | Micron Technology, Inc. | Buried conductor for imagers |
| US20080308147A1 (en) * | 2007-06-12 | 2008-12-18 | Yiwei Lu | Rear electrode structure for use in photovoltaic device such as CIGS/CIS photovoltaic device and method of making same |
| US20100258163A1 (en) * | 2009-04-14 | 2010-10-14 | Honeywell International Inc. | Thin-film photovoltaics |
| KR20110077923A (ko) * | 2009-12-30 | 2011-07-07 | 주식회사 효성 | 박막 태양전지의 전면 전극 및 그를 포함하는 박막 실리콘 태양전지 |
| US20110146794A1 (en) * | 2010-03-17 | 2011-06-23 | Auria Solar Co., Ltd. | Thin-film solar cell and manufacture method thereof |
-
2011
- 2011-11-29 KR KR20110126247A patent/KR101338782B1/ko not_active IP Right Cessation
-
2012
- 2012-11-26 US US14/361,250 patent/US9966485B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2012-11-26 CN CN201280068451.8A patent/CN104081535B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2012-11-26 WO PCT/KR2012/010048 patent/WO2013081343A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008153714A (ja) * | 2008-04-02 | 2008-07-03 | Masayoshi Murata | 薄膜太陽電池用基板及びその製造方法、並びにそれを用いた薄膜太陽電池 |
| KR20090123645A (ko) * | 2008-05-28 | 2009-12-02 | (주)텔리오솔라코리아 | 고효율의 ｃｉｇｓ 태양전지 및 그 제조방법 |
| KR20110047716A (ko) * | 2009-10-30 | 2011-05-09 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양광 발전장치 |
| KR20110068312A (ko) * | 2009-12-16 | 2011-06-22 | 연세대학교 산학협력단 | 고효율 염료감응형 태양 전지 및 그 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104081535B (zh) | 2016-08-17 |
| US20150114461A1 (en) | 2015-04-30 |
| WO2013081343A1 (en) | 2013-06-06 |
| KR20130059980A (ko) | 2013-06-07 |
| CN104081535A (zh) | 2014-10-01 |
| US9966485B2 (en) | 2018-05-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101428146B1 (ko) | 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 | |
| KR101283113B1 (ko) | 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 | |
| KR101219835B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101283183B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101382898B1 (ko) | 씨스루형 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 | |
| KR101241708B1 (ko) | 태양광 발전장치 및 이의 제조방법 | |
| KR101338782B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101349484B1 (ko) | 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 | |
| KR101218503B1 (ko) | 얇은 알루미늄 박막을 이용한 태양전지 모듈 제조방법 | |
| KR101327126B1 (ko) | 태양전지 및 이를 이용한 태양전지 모듈 | |
| KR101283240B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101306529B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101306525B1 (ko) | 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 | |
| KR101814814B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101846337B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101327102B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101814813B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101338845B1 (ko) | 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 | |
| KR101326964B1 (ko) | 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 | |
| KR101262583B1 (ko) | 태양광 발전장치 및 이의 제조방법 | |
| KR101273093B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101338751B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101428147B1 (ko) | 태양광 발전장치 및 이의 제조방법 | |
| KR101349596B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101134892B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 |
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: 20161104 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171107 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |