KR101338845B1 - 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
실시예는 태양전지 모듈 및 이의 제조방법을 제공한다. 실시예에 따른 태양전지 모듈은 지지기판 상에 배치되는 후면 전극층; 상기 후면 전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치되는 제 1 전면 전극층; 및 상기 제 1 전면 전극층 상에 배치되는 제 2 전면 전극층을 포함하고, 상기 제 1 전면 전극층의 면저항은 상기 제 2 면 전극층의 면저항보다 작다.
Description
실시예는 태양전지 모듈 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.
일반적으로 CIGS 박막 태양전지는 나트륨을 포함하는 기판, 후면 전극층, 광 흡수층, 버퍼층 및 전면 전극층을 순차적으로 형성시켜 제조된다. 이 중, 버퍼층은 격자상수와 에너지 밴드갭 차이가 큰 광 흡수층과 전면 전극층 사이에 배치되어 양호한 접합을 형성하기 위하여 사용된다. 종래에는 버퍼층으로는 황화카드뮴(CdS)을 주로 사용하였으나, 카드뮴(Cd) 자체가 독성인 점과 화학 용액 증착법(chemical bath deposition; CBD)이라는 습식 공정에 의해 제조된다는 단점이 있었다.
이와 같은 문제점을 보완하기 위하여, 최근에는 황화카드뮴 보다 큰 밴드갭 에너지를 가지는 황화아연(ZnS)을 버퍼층으로 사용하고, 붕소가 도핑된 징크 옥사이드(ZnO:B, BZO)를 전면 전극층으로 사용하는 Cd-free 태양전지가 대안으로 부각되고 있다.
다만, Cd-free 태양전지에 사용되는 황화아연 버퍼층은 외부 충격에 약한 특성상, 버퍼층 상에 BZO 층을 제조할 때 스퍼터링 공정이 아닌 유기금속화학증착법(metal organic chemical vapor deposition; MOCVD)을 사용하게 되는데, 일반적으로 유기금속화학증착법은 스퍼터링보다 증착 균일도를 제거하기 어려운 문제가 있다. 또한, BZO는 장파장에서 고투과율의 장점이 있으나, 종래 전면 전극층으로 사용되던 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드(Al doped zinc oxide;AZO) 에 비하여 면저항 특성이 떨어진다. 따라서, BZO 층은 면저항 특성을 확보하기 위해서 약 1.5 ㎛ 두께 이상으로 BZO 층을 증착해야 하는 문제가 있다.
실시예는 접촉저항을 최소화하고, 투과율이 향상된 전면 전극층을 포함하는 태양전지 모듈 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
제 1 실시예에 따른 태양전지 모듈은 지지기판 상에 배치되는 후면 전극층; 상기 후면 전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치되는 제 1 전면 전극층; 및 상기 제 1 전면 전극층 상에 배치되는 제 2 전면 전극층을 포함하고, 상기 제 1 전면 전극층의 면저항은 상기 제 2 전면 전극층의 면저항보다 작다.
제 2 실시예에 따른 태양전지는 지지기판 상에 배치되며, 상기 지지기판의 일부를 노출시키는 제 1 관통홈이 형성된 후면 전극층; 상기 제 1 관통홈 및 상기 후면 전극층 상에 배치되며, 상기 후면 전극층의 일부를 노출시키는 제 2 관통홈이 형성된 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치되는 황화 아연(ZnS)층; 상기 황화 아연층 상에 및 상기 제 2 관통홈 내측벽에 갭필되고, 하기 화학식 1로 표시되는 제 1 전면 전극층; 및 상기 제 1 전면 전극층 상에 배치되는 BZO(ZnO:B)층을 포함한다.
실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법은 지지기판 상에 후면 전극층을 형성하는 단계; 상기 후면 전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 상기 광 흡수층 상에, 하기 화학식 1로 표시되는 제 1 전면 전극층을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 전면 전극층 상에, 상기 제 1 전면 전극층보다 큰 면저항을 가지는 제 2 전면 전극층을 형성하는 단계를 포함한다.
[화학식 1]
Zn1 - XMgXO(0.05≤ X≤ 0.17)
실시예에 따른 태양전지 모듈은 광 흡수층 상에는 면저항 특성이 우수한 황화아연(ZnS)을 제 1 전면 전극층을 배치시키고, 그의 상면에는 투과율이 우수한 Zn1 -XMgXO 층을 제 2 전면 전극층으로 배치시킨다. 이에 따라, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 장파장에서의 고투과율을 유지함과 동시에, 접촉저항을 최소화 함으로써 광-전 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 실시예에 따른 광 흡수층, 버퍼층, 제 1 전면 전극층 및 제 2 전면 전극층은 순차적인 밴드갭 에너지(bandgap energy, Eg)를 가진다. 즉, 실시예에 따른 태양전지는 밴드갭 에너지가 정렬(align)된 층들을 제공하여, 전자 및 정공의 재결합을 최소화하고, 광-전 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도시한 평면도이다.
도 2는 제 2 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도시한 평면도이다.
도 3 내지 도 7은 제 2 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법을 도시한 단면도들이다.
도 2는 제 2 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도시한 평면도이다.
도 3 내지 도 7은 제 2 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법을 도시한 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 1은 제 1 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 제 1 실시예에 따른 태양전지는 지지기판(100), 후면 전극층(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 제 1 전면 전극층(500) 및 제 2 전면 전극층(600)을 포함한다.
상기 지지기판(100)은 플레이트 형상을 가지며, 상기 후면 전극층(200), 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 제 1 전면 전극층(500) 및 상기 제 2 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. 상기 지지기판(100)은 투명할 수 있다. 상기 지지기판(100)은 리지드하거나 플렉서블할 수 있다.
상기 후면 전극층(200)은 도전층이다. 상기 후면 전극층(200)은 몰리브덴(Mo), 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 가운데, 몰리브덴(Mo)은 다른 원소에 비해 상기 지지기판(100)과 열팽창 계수의 차이가 적기 때문에 접착성이 우수하여 박리현상이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 상술한 후면 전극층(200)에 요구되는 특성을 전반적으로 충족시킬 수 있다.
상기 광 흡수층(300)은 상기 후면 전극층(200) 상에 배치된다. 상기 광 흡수층(300)은 ?-?-?족 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. 또한, 상기 광 흡수층(300)의 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1 eV 내지 약 1.8 Ev 일 수 있다.
상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300) 상에 배치된다. 본 발명과 같은 태양전지는 p형 반도체인 CIGS 또는 CIGSS 화합물 박막의 광 흡수층(300)과 n형 반도체인 제 2 전면 전극층(600) 간에 pn 접합을 형성한다. 하지만 두 물질은 격자상수와 밴드갭 에너지의 차이가 크기 때문에 양호한 접합을 형성하기 위해서는 밴드갭이 두 물질의 중간에 위치하는 버퍼층이 필요하다.
예를 들어, 상기 버퍼층(400)은 황화 아연(ZnS)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 버퍼층(400)의 두께는 약 10 nm 내지 약 30 nm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제 1 전면 전극층(500)은 상기 버퍼층(400) 상에 배치된다. 상기 제 1 전면 전극층(500)은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Zn1 - XMgXO(0.05≤ X≤ 0.17)
상기 제 1 전면 전극층(500)은 이후 언급할 제 2 전면 전극층(600) 보다 면저항 특성이 우수하다. 즉, 상기 제 1 전면 전극층(500)의 면저항은 상기 제 2 전면 전극층(600)보다 면저항이 작다. 예컨대, 상기 제 1 전면 전극층(500)은 얇은 두께로 증착 되더라도 우수한 면저항 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전면 전극층(500)의 두께는 약 300 nm 내지 약 500 nm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 언급한 바와 같이, ZnS계 버퍼층은 외부 충격에 약한 단점이 있다. 마그네슘(Mg)이 도핑된 제 1 전면 전극층(500)은 상기 버퍼층(400)보다 외부 충격을 잘 흡수할 수 있는 바, 상기 제 1 전면 전극층은 상기 버퍼층(400)을 보호하는 보호층으로서 기능할 수 있다. 또한, 상기 제 1 전면 전극층(500) 상에 제 2 전면 전극층(600)을 형성하기 위하여 스퍼터링 공정을 사용할 수 있는 바, 제 2 전면 전극층(600)의 증착 균일도는 향상될 수 있다.
상기 제 2 전면 전극층(600)은 상기 제 1 전면 전극층(500) 상에 배치된다. 상기 제 2 전면 전극층(600)은 투명하며, 도전층이다. 예를 들어, 상기 제 2 전면 전극층(600)은 붕소가 도핑된 징크 옥사이드(ZnO:B, BZO), 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드(Al doped zinc oxide;AZO) 또는 갈륨 도핑된 징크 옥사이드(Ga doped zinc oxide;GZO) 등을 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 2 전면 전극층(600)은 상기 버퍼층(400)과의 밴드갭 및 컨택을 고려하여 붕소가 도핑된 징크 옥사이드(ZnO:B, BZO)를 사용할 수 있다. 또한, 상기 제 2 전면 전극층(600)의 두께는 약 500 nm 내지 약 700 nm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
실시예에 따른 태양전지 모듈에 있어서, 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 제 1 전면 전극층(500) 및 상기 제 2 전면 전극층(600)은 순차적으로 정렬된(aligned) 밴드갭 에너지(bandgap energy, Eg)를 가진다. 이에 따라, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 전자 및 정공의 재결합을 최소화하고, 광-전 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
일 구현예로, 상기 광 흡수층(300)은 제 1 밴드갭 에너지를 가지고, 상기 버퍼층(400)은 제 2 밴드갭 에너지를 가지고, 상기 제 1 전면 전극층(500)은 제 3 밴드갭 에너지를 가질 때, 상기 제 2 밴드갭 에너지는 상기 제 1 밴드갭 에너지보다 높고, 상기 제 3 밴드갭 에너지보다 낮다. 또한, 제 3 밴드갭 에너지를 가지는 상기 제 1 전면 전극층(500)은 상기 제 2 전면 전극층(600) 보다 밴드갭 에너지가 낮다.
예를 들어, 상기 제 1 밴드갭 에너지는 약 1.00 eV 내지 약 1.80 eV 이고, 상기 제 2 밴드갭 에너지는 약 2.00 eV 내지 약 3.45 eV 이고, 상기 제 3 밴드갭 에너지는 약 3.45 eV 내지 약 3.60 eV 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
화학식 1로 표시되는 제 1 전면 전극층(500)은 상기 언급한 밴드갭 에너지(Eg), 예를 들어, 약 3.45 eV 내지 약 3.60 eV 값을 가지기 위하여, 마그네슘(Mg)의 함량(X)을 조절할 수 있다. 예를 들어, 마그네슘(Mg)의 함량(X)은 약 0.05 내지 약 0.17 사이의 값으로 조절 될 수 있다. 황의 함량(X)이 약 0.05 에서 약 0.17 로 증가할수록, 상기 제 1 전면 전극층(500)의 밴드갭 에너지는 약 3.45 eV 에서 약 3.60 eV 으로 증가할 수 있다.
이와 같이, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 순차적인 밴드갭 에너지를 가지는 층들(300, 400, 500 및 600)을 제공함으로써, 전자 및 정공의 재결합을 최소화하고, 광-전 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
도 2는 제 2 실시예에 따른 태양전지 모듈의 단면도이다. 또한, 도 3 내지 도 7은 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법을 도시한 단면도들이다. 도 2를 참조하면, 제 2 실시예에 따른 태양전지 모듈은 지지기판(100) 상에 배치되며, 상기 지지기판(100)의 일부를 노출시키는 제 1 관통홈(P1)이 형성된 후면 전극층(200); 상기 제 1 관통홈(P1) 및 상기 후면 전극층(200) 상에 배치되며, 상기 후면 전극층(200)의 일부를 노출시키는 제 2 관통홈(P2)이 형성된 광 흡수층(300); 상기 광 흡수층(300) 상에 배치되는 황화 아연(ZnS)층(400); 상기 황화 아연층(400) 상에 및 상기 제 2 관통홈(P2) 내측벽에 갭필되고, 하기 화학식 1로 표시되는 제 1 전면 전극층(500); 및 상기 제 1 전면 전극층(500) 상에 배치되는 BZO(ZnO:B, 600)층을 포함한다.
이하에서는 도 2 내지 도 7을 참조하여 제 2 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법을 개시한다. 본 제조방법에 관한 설명은 앞서 설명한 제 1 실시예에 따른 태양전지 모듈에 대한 설명을 참고한다.
도 3을 참조하면, 지지기판(100) 상에 후면 전극층(200)이 형성되고, 상기 후면 전극층(200)은 패터닝 되어 제 1 관통홈(P1)이 형성된다. 상기 제 1 관통홈(P1)은 상기 지지기판(100)의 상면을 노출하는 오픈 영역이다. 상기 제 1 관통홈(P1)의 폭은 약 50 ㎛ 내지 약 100 ㎛ 일 수 있다.
이에 따라서, 상기 지지기판(100) 상에 다수 개의 후면전극들이 형성된다. 상기 제 1 관통홈(P1) 레이저에 의해서 패터닝될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 4를 참조하면, 상기 후면 전극층(200) 상에 광 흡수층(300), 버퍼층(400) 및 제 1 전면 전극층(500)이 순차적으로 형성된다.
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 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 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.
다음으로, 상기 광 흡수층(300) 상에 상기 버퍼층(400)이 형성된다. 예를 들어, 상기 버퍼층(400)은 황화 아연(ZnS)층 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 황화아연층(400)은 예를 들어, 원자층 증착법(atomic layer deposition: ALD), 유기금속화학증착법(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD) 또는 화학 용액 증착법(chemical bath deposition; CBD) 등에 의하여 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 광 흡수층(300) 및 상기 버퍼층(400)의 일부가 제거되어 제 2 관통홈(P2)이 형성된다. 상기 광 흡수층(300)은 상기 제 2 관통홈(P2)에 의해서 다수 개의 광 흡수부들로 정의될 수 있다.
상기 제 2 관통홈(P2)은 상기 제 1 관통홈(P1)에 인접하여 형성된다. 즉, 상기 제 2 관통홈(P2)의 일부는 평면에서 보았을 때, 상기 제 1 관통홈(P1)의 옆에 형성된다. 상기 제 2 관통홈(P2)의 폭은 약 40 ㎛ 내지 약 150 ㎛ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 6을 참조하면, 상기 버퍼층(400) 상에 제 1 전면 전극층(500) 및 제 2 전면 전극층(600)이 순차적으로 형성된다.
상기 제 1 전면 전극층(500)은 앞서 언급한 바와 같이 화학식 1(Zn1 - XMgXO, 0.05≤ X≤ 0.17)로 표시될 수 있다. 상기 제 1 전면 전극층(400)은 예를 들어, 스퍼터링(sputtering), 유기금속화학증착법(MOCVD) 또는 화학 용액 증착법(CBD) 등에 의하여 형성될 수 있다. 상기 제 1 전면 전극층(400)을 형성하는 과정에서 상기 제 1 전면 전극층을 형성하는 물질은 상기 제 2 관통홈(P2)에도 갭필될 수 있다. 이와 같이, 상기 제 2 관통홈(P2)에 갭필된 제 1 전면 전극 형성 물질은 상기 제 2 전면 전극층(600)과 상기 후면 전극층(200)을 전기적으로 연결하는 접속 배선의 기능을 할 수 있다.
이어서, 상기 제 1 전면 전극층(500) 상에 투명한 도전물질을 증착하여 제 2 전면 전극층(600)을 형성한다. 상기 제 2 전면 전극층(600)은 붕소가 도핑된 징크 옥사이드(ZnO:B, BZO), 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드(Al doped zinc oxide;AZO) 또는 갈륨 도핑된 징크 옥사이드(Ga doped zinc oxide;GZO) 등을 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 2 전면 전극층(600)은 상기 버퍼층(400)과의 밴드갭 및 컨택을 고려하여 붕소가 도핑된 징크 옥사이드(ZnO:B, BZO)를 사용할 수 있다.
상기 제 2 전면 전극층(600)은 스퍼터링(sputtering) 또는 유기금속화학증착법(MOCVD)에 의하여 증착 될 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 2 전면 전극층(600)은 스퍼터링 공정에 의해 증착 될 수 있다. 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법은 외부 데미지에 약한 버퍼층(400) 상에 외부 데미지에 강한 마그네슘이 도핑된 제 1 전면 전극층(500)을 형성함으로써, 스퍼터링 공정으로 제 2 전면 전극층(600)을 제조할 수 있다. 이에 따라, 상기 제 2 전면 전극층(600)은 균일하게 증착될 수 있으며, 대면적 기판 상에 증착 시에도 증착률은 일정하게 유지될 수 있다.
상기 제 1 전면 전극층(500) 상에 투명한 도전물질을 증착하는 과정에서, 투명한 도전물질은 상기 제 2 관통홈(P2)에도 갭필된다. 더 자세하게, 투명한 도전물질은 상기 제 1 전면 전극층(500)이 일부 형성된 제 2 관통홈(P2)에 갭필 되어, 상기 제 2 관통홈(P2) 내의 제 1 전면 전극층(500)과 함께 접속 배선의 기능을 수행할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 제 2 전면 전극층(600)을 분리하는 제 3 관통홈(P3)을 형성한다. 상기 제 3 관통홈(P3)은 상기 제 2 전면 전극층(600), 상기 제 1 전면 전극층(500), 상기 버퍼층(400) 및 상기 광 흡수층(300)을 관통하여 후면 전극층(200)의 일부를 노출시킨다. 즉, 상기 제 3 관통홈(P3)에 의하여, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 다수개의 태양전지 셀들(C1, C2..)로 구분될 수 있다. 상기 제 3 관통홈(P3)은 기계적인(mechnical) 방법으로 형성할 수 있고, 상기 제 3 패턴들(P3)의 폭은 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
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 (14)
- 지지기판 상에 배치되며, 상기 지지기판의 일부를 노출시키는 제 1 관통홈이 형성된 후면 전극층;
상기 제 1 관통홈 및 상기 후면 전극층 상에 배치되며, 상기 후면 전극층의 일부를 노출시키는 제 2 관통홈이 형성된 광 흡수층;
상기 광 흡수층 상에 및 상기 제 2 관통홈 내측벽에 갤핍되는 제 1 전면 전극층; 및
상기 제 1 전면 전극층 상에 및 상기 제 2 관통홈을 채우면서 배치되는 제 2 전면 전극층을 포함하고,
상기 제 1 전면 전극층의 면저항은 상기 제 2 전면 전극층의 면저항보다 작은 태양전지 모듈.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전면 전극층은 하기 화학식 1로 표시되는 태양전지 모듈.
[화학식 1]
Zn1 - XMgXO(0.05≤ X≤ 0.17)
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전면 전극층은 BZO(ZnO:B)를 포함하는 태양전지 모듈.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전면 전극층의 두께는 300 nm 내지 500 nm이고, 상기 제 2 전면 전극층의 두께는 500 nm 내지 700 nm 인 태양전지 모듈.
- 제 1 항에 있어서,
상기 광 흡수층과 상기 제 1 전면 전극층 사이에 배치되는 버퍼층을 추가 포함하는 태양전지 모듈.
- 제 5 항에 있어서,
상기 버퍼층은 황화 아연(ZnS)을 포함하는 태양전지 모듈.
- 제 5 항에 있어서,
상기 광 흡수층은 제 1 밴드갭 에너지를 가지고,
상기 버퍼층은 제 2 밴드갭 에너지를 가지고,
상기 제 1 전면 전극층은 제 3 밴드갭 에너지를 가질 때,
상기 제 2 밴드갭 에너지는 상기 제 1 밴드갭 에너지보다 높고, 상기 제 3 밴드갭 에너지보다 낮은 태양전지 모듈.
- 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 밴드갭 에너지는 1.00 eV 내지 1.80 eV 이고,
상기 제 2 밴드갭 에너지는 2.00 eV 내지 3.45 eV 이고,
상기 제 3 밴드갭 에너지는 3.45 eV 내지 3.60 eV 인 태양전지 모듈.
- 지지기판 상에 배치되며, 상기 지지기판의 일부를 노출시키는 제 1 관통홈이 형성된 후면 전극층;
상기 제 1 관통홈 및 상기 후면 전극층 상에 배치되며, 상기 후면 전극층의 일부를 노출시키는 제 2 관통홈이 형성된 광 흡수층;
상기 광 흡수층 상에 배치되는 황화 아연(ZnS)층;
상기 황화 아연층 상에 및 상기 제 2 관통홈 내측벽에 갭필되고, 하기 화학식 1로 표시되는 제 1 전면 전극층; 및
상기 제 1 전면 전극층 상에 및 상기 제 2 관통홈 내부에 배치되는 BZO(ZnO:B)층을 포함하는 태양전지 모듈.
[화학식 1]
Zn1-XMgXO(0.05≤ X≤ 0.17)
- 제 9 항에 있어서,
상기 광 흡수층의 밴드갭 에너지는 1.00 eV 내지 1.80 eV 이고,
상기 황화 아연층의 밴드갭 에너지는 2.00 eV 내지 3.45 eV 이고,
상기 제 1 전면 전극층의 밴드갭 에너지는 3.45 eV 내지 3.60 eV 인 태양전지 모듈.
- 지지기판 상에 상기 지지기판의 일부를 노출시키는 제 1 관통홈이 형성된 후면 전극층을 형성하는 단계;
상기 후면 전극층 상에 상기 후면 전극층의 일부를 노출시키는 제 2 관통홈이 형성된 광 흡수층을 형성하는 단계;
상기 광 흡수층 상에 및 상기 제 2 관통홈 내측벽에, 하기 화학식 1로 표시되는 제 1 전면 전극층을 형성하는 단계; 및
상기 제 1 전면 전극층 상에 및 상기 제 2 관통홈 내부에, 상기 제 1 전면 전극층보다 큰 면저항을 가지는 제 2 전면 전극층을 형성하는 단계를 포함하는 태양전지 모듈의 제조방법.
[화학식 1]
Zn1-XMgXO(0.05≤ X≤ 0.17)
- 제 11 항에 있어서,
상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계를 추가 포함하는 태양전지 모듈의 제조방법.
- 삭제
- 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 전면 전극층 스퍼터링 공정, 유기금속화학증착법 또는 열증착법에 의해 형성되고,
상기 제 2 전면 전극층은 스퍼터링 공정에 의해 형성되는 태양전지 모듈의 제조방법.
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