KR101349475B1 - 태양전지 제조 장치 및 태양전지 제조 방법 - Google Patents
태양전지 제조 장치 및 태양전지 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101349475B1 KR101349475B1 KR1020120082273A KR20120082273A KR101349475B1 KR 101349475 B1 KR101349475 B1 KR 101349475B1 KR 1020120082273 A KR1020120082273 A KR 1020120082273A KR 20120082273 A KR20120082273 A KR 20120082273A KR 101349475 B1 KR101349475 B1 KR 101349475B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- solar cell
- substrate
- filter unit
- cell manufacturing
- selenium
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 53
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 68
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000011669 selenium Substances 0.000 claims description 62
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims description 52
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 12
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims 2
- -1 selenium ions Chemical class 0.000 description 28
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 9
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 8
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 7
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 4
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- RLWNPPOLRLYUAH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[In+3].[Cu+2] Chemical compound [O-2].[In+3].[Cu+2] RLWNPPOLRLYUAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 3
- 238000000224 chemical solution deposition Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 3
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 2
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- SPVXKVOXSXTJOY-UHFFFAOYSA-N selane Chemical compound [SeH2] SPVXKVOXSXTJOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000058 selane Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010549 co-Evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000001552 radio frequency sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 150000003346 selenoethers Chemical class 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000005118 spray pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 239000011701 zinc 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
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV 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
- H01L31/18—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
Abstract
실시예에 따른 태양전지 제조 장치는, 소스 주입부를 포함하는 챔버; 상기 챔버 내에 위치하는 필터부; 상기 챔버 내에 위치하는 기판 지지부; 상기 기판 지지부를 가열하는 제 1 가열 부재; 및 상기 필터부를 가열하는 제 2 가열 부재를 포함한다.
실시예에 따른 태양전지 제조 방법은, 기판 상에 구리(Cu)-인듐(In)-갈륨(Ga) 박막층을 형성하는 단계; 및 상기 기판 상에 셀레늄(Se) 박막층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 셀레늄을 증착하는 단계는, 셀레늄 소스를 챔버 내에 투입하는 단계; 상기 셀레늄 소스가 필터부를 통과하는 단계; 및 상기 셀레늄 소스가 상기 기판 상에 증착하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 태양전지 제조 방법은, 기판 상에 구리(Cu)-인듐(In)-갈륨(Ga) 박막층을 형성하는 단계; 및 상기 기판 상에 셀레늄(Se) 박막층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 셀레늄을 증착하는 단계는, 셀레늄 소스를 챔버 내에 투입하는 단계; 상기 셀레늄 소스가 필터부를 통과하는 단계; 및 상기 셀레늄 소스가 상기 기판 상에 증착하는 단계를 포함한다.
Description
실시예는 태양전지 제조 장치 및 이를 이용한 태양전지 제조 방법에 관한 것이다.
최근 환경문제와 천연자원의 고갈에 대한 관심이 높아지면서, 환경오염에 대한 문제가 없으며 에너지 효율이 높은 대체 에너지로서의 태양전지에 대한 관심이 높아지고 있다. 태양전지는 구성성분에 따라 실리콘 반도체 태양전지, 화합물 반도체 태양전지, 적층형 태양전지 등으로 분류되며, 본 발명과 같은 CIGS 광 흡수층을 포함하는 태양전지는 그 중 화합물 반도체 태양전지의 분류에 속한다.
I-III-VI족 화합물반도체인 CIGS는 1 eV 이상의 직접 천이형 에너지 밴드갭을 가지고 있고, 반도체 중에서 가장 높은 광 흡수 계수를 가질 뿐만 아니라, 전기 광학적으로 매우 안정하여 태양전지의 광 흡수층으로 매우 이상적인 소재이다.
CIGS계 태양전지는 수 마이크론 두께의 박막으로 태양전지를 만드는데, 그 제조방법으로는 여러 가지 물리 화학적인 박막 제조방법이 시도되고 있다. 대표적인 방법으로서 미국 특허등록 제4,523,051호에 개시 되어있는 바와 같이 진공 하에서 Cu, In, Ga 및 Se 를 공동으로 증착(co-evaporation) 하는 방법에 의해 고효율의 흡수층을 제조하는 방법이 알려져 있다. 그러나, 상기 방법은 흡수층을 대면적으로 제조하는 경우에 균일성이 떨어지고 진공 공정에 의한 흡수층의 형성이 고효율의 CIGS 박막 태양전지를 제조에 유리하나, 정교한 진공장비와 같이 막대한 초기설비 투자가 필요한 상황이며, 재료 사용효율이 낮아서 저가격화 하기에는 한계가 있다.
또 다른 방법으로서, Cu, In, Ga 막을 스퍼터링(sputtering) 또는 증착 등의 방법으로 형성한 후, 이를 Se이나 H2Se 분위기 하에서 셀렌화(Selenization)하여 대면적의 흡수층을 균일하게 제조하는 방법이 알려져 있다(SolarEnergy 2004, Vol 77, 749-756쪽 참고). 그러나, 이러한 방법은 공정시간이 매우 길어서 실질적으로 대량 생산에 적용하기 어렵고 제조공정이 복잡하여 제조원가 측면에서 불리하고 유독가스인 셀렌화수소를 사용하는 단점을 가지고 있다.
최근에는, 프린팅(printing) 방식을 사용해서 CIGS 박막을 형성시키는 방법이 소개되었다(미국 특허등록 제6,127,202호). 그러나, 전구체(precursor)를 사용하여 구리인듐산화물(Copper Indium oxide)박막을 형성한 후, 이를 환원시키고 셀렌화하는 방법은 먼저 구리인듐산화물을 형성하고 셀렌화박막을 형성하기 때문에 CIGS 박막의 표면 균일서이 떨어지는 문제점이 있고, 셀렌화 단계에서 셀렌화수소(H2Se) 기체를 사용하기 때문에 유독성이 있을 뿐만 아니라, 여전히 표면의 균일성과 입자의 균일성을 만족하지 못하는 문제점 있다.
실시예는 표면조도를 향상된 광 흡수층을 제조할 수 있는 태양전지 제조 장치 및 태양전지의 제조 방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 태양전지 제조 장치는, 소스 주입부를 포함하는 챔버; 상기 챔버 내에 위치하는 필터부; 상기 챔버 내에 위치하는 기판 지지부; 상기 기판 지지부를 가열하는 제 1 가열 부재; 및 상기 필터부를 가열하는 제 2 가열 부재를 포함한다.
실시예에 따른 태양전지 제조 방법은, 기판 상에 구리(Cu)-인듐(In)-갈륨(Ga) 박막층을 형성하는 단계; 및 상기 기판 상에 셀레늄(Se) 박막층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 셀레늄을 증착하는 단계는, 셀레늄 소스를 챔버 내에 투입하는 단계; 상기 셀레늄 소스가 필터부를 통과하는 단계; 및 상기 셀레늄 소스가 상기 기판 상에 증착하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 태양전지 제조 장치는 셀레늄 이온을 필터링 하는 메쉬 형상의 필터부를 포함한다. 또한, 상기 필터부는 상기 필터부를 일정 온도 이상으로 가열하는 와이어 형상의 가열 부재를 포함한다.
또한, 실시예에 따른 태양전지 제조 방법은, 셀레늄 이온을 증착시 상기 셀레늄 이온 소스를 필터부에 통과시킨 후, 기판 상에 증착시킨다.
이에 따라, 기판 상에 광 흡수층을 증착시에 셀레늄 이온 소스률 균일하게 증착할 수 있고, 대면적의 기판 상에 상기 광 흡수층을 증착할 수 있다.
즉, 상기 필터부가 상기 셀레늄 이온 소스의 뭉침 현상을 방지하므로, 상기 기판 상에는 일정한 입자(grain) 크기를 가지는 셀레늄 이온 소스가 증착되므로, 상기 기판 상에 증착되는 광 흡수층의 표면 조도가 낮아질 수 있다.
또한, 상기 필터부는 가열 부재를 포함하므로, 상기 필터부에 의해 필터링되는 뭉친 셀레늄 이온을 재이온화하여 상기 필터부를 통과시켜 상기 후면 전극층 상에 증착할 수 있다. 이에 따라 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양전지 제조 장치 및 태양전지 제조 방법에 따라 제조되는 태양전지는 광 흡수층의 표면 조도를 개선할 수 있고, 대면적의 기판 상에 증착할 수 있어, 공정 효율 및 공정 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 실시예에 따른 태양전지 제조 장치의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 2는 실시예에 따른 태양전지 제조 장치에 포함되는 필터부를 도시한 사시도이다.
도 3은 실시예에 따른 태양전지 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
도 4 내지 도 10은 실시예에 따른 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2는 실시예에 따른 태양전지 제조 장치에 포함되는 필터부를 도시한 사시도이다.
도 3은 실시예에 따른 태양전지 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
도 4 내지 도 10은 실시예에 따른 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 2를 참조하여, 실시예에 따른 태양전지 제조 장치를 상세하게 설명한다.
도 1은 실시예에 따른 태양전지 제조 장치의 일 단면을 도시한 단면도이고, 도 2는 실시예에 따른 태양전지 제조 장치에 포함되는 필터부를 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 태양전지 제조 장치는, 챔버(10), 필터부(30), 기판 지지부(40), 제 1 가열 부재(도면에 미도시) 및 제 2 가열 부재를 포함한다.
상기 챔버(10)는 소스 주입부를 포함할 수 있다. 즉, 상기 챔버(10)는 상기 챔버(10) 내에 위치하는 기판 상에 증착하고자 하는 소스를 투입할 수 있는 소스 주입부를 포함할 수 있다.
상기 기판 지지부(40)는 상기 챔버(10) 내부에 위치한다. 또한, 상기 기판 지지부(40)는 상기 기판을 지지한다. 상기 기판 지지부(40)는 상기 기판 지지부(40)를 이동시키는 구동부를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 기판 지지부(40)는 상기 기판을 지지 및 이동시킬 수 있다.
상기 필터부(30)는 상기 챔버(10) 내에 위치한다. 상기 필터부(30)는 상기 기판 지지부(40)와 상기 소스 주입부 사이에 위치할 수 있다. 자세하게, 상기 필터부(30)는 상기 소스 주입부(20)와 상기 기판 지지부(40)에 의해 지지되는 상기 기판 사이에 위치한다.
상기 기판 지지부(40) 상에는 상기 기판 지지부(40)를 가열하는 제 1 가열 부재가 위치할 수 있다. 상기 제 1 가열 부재는 상기 기판 증착 공정 온도를 유지하기 위해 일정 온도로 가열될 수 있다.
상기 필터부(30)는 메쉬 형상을 포함한다. 즉, 상기 필터부(30)에 의해 상기 챔버(10) 내로 투입되어 상기 기판 상에 증착되는 상기 소스들의 입경을 제어할 수 있다. 이에 따라 상기 필터부(30)를 통과하여 상기 기판 상에 원하는 입경을 가지는 소스를 증착할 수 있다. 일례로, 상기 소스는 셀레늄 소스일 수 있다. 즉, 상기 태양전지 제조 장치는 광 흡수층 증착 장치일 수 있다.
상기 필터부(30)는 상기 필터부(30)를 일정한 온도 이상으로 가열 및 유지하는 제 2 가엷 부재(31)를 포함한다. 자세하게, 상기 제 2 가엷 부재(31)는 상기 필터부(30)의 외주면을 둘러쌀 수 있다. 상기 제 2 가엷 부재(31)는 상기 필터부(30)의 외주면을 둘러싸는 와이어 형상일 수 있다. 또한, 상기 제 2 가엷 부재(31)는 고온에서 견딜 수 있는 재료를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 2 가엷 부재(31)는 필라멘트, 코일 또는 흑연 와이어 등을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 태양전지 제조 장치는 기판 상에, 자세하게 상기 기판 상에 형성된 후면 전극층 상에 광 흡수층을 증착시에 넓은 대면적을 한번에 증착할 수 있고, 입자크기가 균일한 소스로 증착하므로 광 흡수층의 표면 조도를 낮출 수 있어 최종적으로, 태양전지의 전체적인 효율을 향상시킬 수 있다.
즉, 실시예에 따른 태양전지 제조 장치는, 챔버(10) 내에 제 2 가엷 부재(31)를 포함하는 필터부(30)를 포함한다. 이에 따라, 균일한 입경 크기를 가지는 셀레늄 이온 소스를 상기 기판 상에 증착할 수 있다.
종래에는, 상기 셀레늄 이온 소스를 챔버 내에 투입한 후, 증착 공정 중에 셀레늄 이온 소스, 일례로 Se2 -, Se1 -, Se0이 응집하여 뭉치게 되므로, 대면적 기판 상에 증착시 표면 조도가 증가하여 효율이 낮아지는 공정 상의 문제점이 있었다.
그러나, 실시예에 따른 태양전지 제조 장치는, 원하는 크기의 입경에 따라, 일정한 크기를 가지는 메쉬를 포함하는 필터부를 포함하여 상기 셀레늄 이온이 뭉치는 현상이 발생하여도, 뭉친 셀레늄 이온은 상기 필터부에 의해 걸러지게 되므로, 상기 기판에는 균일한 입경을 가지는 셀레늄 이온만이 증착할 수 있다.
또한, 상기 필터부를 일정 온도 이상으로 가열하여, 상기 필터부를 통과하지 못하는 뭉친 셀레늄 이온의 재이온화를 촉진하므로, 동시에 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양전지 제조 장치는, 증발법에 의해서도 넓은 대면적을 가지는 기판 상에 광 흡수층을 증착하는 것이 가능하고, 또한, 균일한 입경을 가지는 광 흡수층을 제조할 수 있으므로 상기 광 흡수층의 표면 조도를 향상시킬 수 있으므로, 전체적으로 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 9를 참조하여 실시예에 따른 태양전지 제조 방법을 설명한다.
도 3은 실시예에 따른 태양전지 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이고, 도 4 내지 도 10은 실시예에 따른 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 지지 기판(100) 상에 후면 전극층(200)이 형성된다. 상기 후면 전극층(200)은 PVD(Physical Vapor Deposition) 또는 도금의 방법으로 형성될 수 있다.
이어서, 도 5를 참조하면, 상기 후면 전극층(200)은 패터닝되어 제 1 관통홈들(TH1)이 형성된다. 이에 따라서, 상기 지지 기판(100) 상에 다수 개의 후면전극들이 형성된다. 상기 후면 전극층(200)은 레이저에 의해서 패터닝된다.
상기 제 1 관통홈들(TH1)은 상기 지지 기판(100)의 상면을 노출하며, 약 80㎛ 내지 약 200㎛의 폭을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 지지 기판(100) 및 상기 후면 전극층(200) 사이에 확산방지막 등과 같은 추가적인 층이 개재될 수 있고, 이때, 상기 제 1 관통홈들(TH1)은 상기 추가적인 층의 상면을 노출하게 된다.
이어서, 도 6을 참조하면, 상기 후면전극층(200) 상에 광 흡수층(300)이 형성된다. 상기 광 흡수층(300)은 증발법에 의해서 형성될 수 있다.
도 3을 참조하면 실시예에 따른 광 흡수층은 기판 상에 구리(Cu)-인듐(In)-갈륨(Ga) 박막층을 형성하는 단계(ST100); 및 상기 기판 상에 셀레늄(Se) 박막층을 형성하는 단계(ST200)를 포함한다.
상기 기판 상에 구리(Cu)-인듐(In)-갈륨(Ga) 박막층을 형성하는 단계(ST100)에서는, 상기 기판 상에 구리, 인듐, 갈륨을 동씨 또는 구분하여 증발시키면서, 상기 기판 상에 구리-인듐-갈륨 박막층을 형성할 수 있다.
일례로, 상기 구리-인듐-갈륨 박막층은 셀레니제이션(Selenization) 공정에 의해 증착할 수 있다.
이어서, 상기 기판 상에 셀레늄(Se) 박막층을 형성하는 단계(ST200)에서는 셀레늄 소스를 챔버 내에 투입하는 단계; 상기 셀레늄 소스가 필터부를 통과하는 단계; 및 상기 셀레늄 소스가 상기 기판 상에 증착하는 단계를 포함한다.
상기 셀레늄 소스는 챔버의 소스 주입부를 통해 주입될 수 있다. 상기 셀레늄 소스는 상기 챔버 내로 투입되면서 가열되어 셀레늄 이온으로 이온화될 수 있다. 일례로, 상기 셀레늄 소스는 Se2 -, Se1 -, Se0으로 이온화될 수 있다.
이어서, 이온화된 상기 셀레늄 이온은 상기 필터부를 통과한다. 자세하게, 메쉬 형상을 가지는 상기 필터부를 통과한다. 상기 필터부는 상기 셀레늄 이온을 필터링한다. 즉, 상기 셀레늄 이온은 상기 후면 전극층 상에 증착되는 과정에서 서로 결합하여 뭉치게 될 수 있다. 상기 셀레늄 이온의 뭉침 현상은 대면적의 기판 상에서 증발법에 의해 셀레늄 박막층을 증착할 때 표면 조도를 높게하여 효율을 감소시키는 문제점이 있다.
반면에, 실시예에 따른 태양전지 제조 방법에서는 상기 광 흡수층 증착 공정시 셀레늄 이온을 상기 필터부에 의해 필터링하여 원하는 입경 크기를 가지는 셀레늄 이온만을 통과시키고, 뭉치게 되는 셀레늄 이온이 상기 후면 전극층 상에 증착하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 필터부는 상기 필터부의 외주면을 둘러싸는 가열 부재를 포함하고, 상기 셀레늄 소스를 챔버 내에 투입하는 단계 이후에, 상기 필터부를 상기 가열 부재에 의해 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 필터부에 의해 필터링되는 뭉쳐진 셀레늄 이온을 재이온화하여 상기 후면 전극층 상에 증착시킬 수 있다. 이에 따라, 공정 효율을 향상시킬 수 있다. 일레로, 상기 가열 부재는 상기 필터부를 약 2500℃ 내지 약 3000℃로 가열할 수 있다. 바람직하게는, 약 2700℃ 이상으로 가열할 수 있다.
상기 가열 부재는 고온의 온도에서 견딜 수 있는 재료를 포함한다. 일례로 상기 가열 부재는 흑연을 포함할 수 있다.
이후, 도 7을 참조하면, 상기 광 흡수층(300) 상에 버퍼층(400)이 형성된다. 상기 버퍼층(400)의 제조방법은 당업계에서 태양전지의 버퍼층 제조를 위해 사용하는 것이라면 특별히 제한없이 사용가능하다. 예를 들어, 상기 버퍼층(400)은 스퍼터링법(sputtering), 증발법(evaporation), CVD법(Chemical vapor deposition), 유기금속화학기상증착(MOCVD), 근접승화법(Close-spaced sublimation, CSS), 스프레이 피롤리시스(Spray pyrolysis), 화학 스프레이법(Chemical spraying), 스크린프린팅법(Screeen printing), 비진공 액상성막법, CBD법(Chemicalbath deposition), VTD법(Vapor transport deposition), 원자층 증착 (Atomic layer deposition: ALD), 및 전착법(electrodeposition) 중에서 선택된 어느 하나의 방법으로 형성될 수 있다. 더 자세하게, 상기 버퍼층(400)은 용액성장법(Chemicalbath deposition; CBD), 원자층 증착 (Atomic layer deposition: ALD) 또는, 유기금속화학기상증착(MOCVD)에 의하여 제조될 수 있다.
이어서, 상기 버퍼층(400) 상에 징크 옥사이드가 증착 공정 등에 의해서 증착되고, 상기 고저항 버퍼층이 더 형성될 수 있다.
상기 고저항 버퍼층은 화학 증착(chemical vapor deposition, CVD), 유기금속 화학 증착(metal organic chemical vapor deposition, MOCVD) 또는 원자층 증착(atomic layer deposition, ALD)에 의해 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 고저항 버퍼층은 유기금속 화학 증착을 통해 형성될 수 있다.
이어서, 도 8을 참조하면, 상기 광 흡수층(300) 및 상기 버퍼층(400)의 일부가 제거되어 제 2 관통홈들(TH2)이 형성된다.
상기 제 2 관통홈들(TH2)은 팁 등의 기계적인 장치 또는 레이저 장치 등에 의해서 형성될 수 있다.
예를 들어, 약 40㎛ 내지 약 180㎛의 폭을 가지는 팁에 의해서, 상기 광 흡수층(300) 및 상기 버퍼층(400) 및/또는 고저항 버퍼층은 패터닝될 수 있다. 또한, 상기 제 2 관통홈들(TH2)은 약 200 내지 600㎚의 파장을 가지는 레이저에 의해서 형성될 수 있다.
이때, 상기 제 2 관통홈들(TH2)의 폭은 약 80㎛ 내지 약 200㎛ 일 수 있다. 또한, 상기 제 2 관통홈들(TH2)은 상기 후면전극층(200)의 상면의 일부를 노출하도록 형성된다.
이어서, 도 9를 참조하면, 상기 버퍼층(400) 상에 전면 전극층이 형성될 수 있다. 일례로, 상기 전면 전극층(800)은 RF 스퍼터링 방법으로 ZnO 타겟을 사용하여 증착하는 방법과 Zn 타겟을 이용한 반응성 스퍼터링, 또는 유기금속화학증착법 등으로 형성될 수 있다.
이어서, 도 10을 참조하면, 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400) 및 상기 전면 전극층(500)의 일부가 제거되어 제 3 관통홈(TH3)들이 형성된다. 이에 따라서, 상기 전면 전극층(500)은 패터닝되어, 다수 개의 전면전극들 및 제 1 셀(C1), 제 2 셀(C2) 및 제 3 셀들(C3)이 정의된다. 상기 제 3 관통홈(TH3)들의 폭은 약 80㎛ 내지 약 200㎛ 일 수 있다.
앞서 설명하였듯이, 실시예에 따른 태양전지 제조 방법은, 광 흡수층 증착시 상기 셀레늄 이온 소스를 필터부에 통과시킨 후, 후면 전극층 상에 증착시킨다.
이에 따라, 후면 전극층 상에 광 흡수층을 증착시에 셀레늄 이온 소스률 균일하게 증착할 수 있고, 대면적의 기판 상에 상기 광 흡수층을 증착할 수 있다.
즉, 상기 필터부가 상기 셀레늄 이온 소스의 뭉침 현상을 방지하므로, 상기 기판 상에는 일정한 입자(grain) 크기를 가지는 셀레늄 이온 소스가 증착되므로, 상기 기판 상에 증착되는 광 흡수층의 표면 조도가 낮아질 수 있다.
또한, 상기 필터부는 가열 부재를 포함하므로, 상기 필터부에 의해 필터링되는 뭉친 셀레늄 이온을 재이온화하여 상기 필터부를 통과시켜 상기 후면 전극층 상에 증착할 수 있다. 이에 따라 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양전지 제조 장치 및 태양전지 제조 방법에 따라 제조되는 태양전지는 광 흡수층의 표면 조도를 개선할 수 있고, 대면적의 기판 상에 증착할 수 있어, 공정 효율 및 공정 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
상술한 실시예에 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 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 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, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (13)
- 소스 주입부를 포함하는 챔버;
상기 챔버 내에 위치하는 필터부;
상기 챔버 내에 위치하는 기판 지지부;
상기 기판 지지부를 가열하는 제 1 가열 부재; 및
상기 필터부를 가열하는 제 2 가열 부재를 포함하는 태양전지 제조 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 필터부는 상기 소스 주입부와 상기 기판 지지부 사이에 위치하는 태양전지 제조 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 필터부는 메쉬(mesh) 형상을 포함하는 태양전지 제조 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제 2 가열 부재는 상기 필터부의 외주면을 둘러싸는 태양전지 제조 장치. - 제 4항에 있어서,
상기 제 2 가열 부재는 와이어 형태를 포함하는 태양전지 제조 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 필터부는 흑연을 포함하는 태양전지 제조 장치. - 기판 상에 구리(Cu)-인듐(In)-갈륨(Ga) 박막층을 형성하는 단계; 및
상기 기판 상에 셀레늄(Se) 박막층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 셀레늄을 증착하는 단계는,
셀레늄 소스를 챔버 내에 투입하는 단계;
상기 셀레늄 소스가 필터부를 통과하는 단계; 및
상기 셀레늄 소스가 상기 기판 상에 증착하는 단계를 포함하는 태양전지 제조 방법. - 제 7항에 있어서,
상기 필터부는 가열 부재를 포함하는 태양전지 제조 방법. - 제 8항에 있어서,
상기 셀레늄 소스를 챔버 내에 투입하는 단계 이후에,
상기 필터부를 상기 가열 부재에 의해 가열하는 단계를 더 포함하는 태양전지 제조 방법. - 제 9항에 있어서,
상기 필터부는 2500℃ 내지 3000℃로 가열되는 태양전지 제조 방법. - 제 8항에 있어서,
상기 가열 부재는 상기 필터부의 외주면을 둘러싸는 태양전지 제조 방법. - 제 7항에 있어서,
상기 필터부는 메쉬 형상을 포함하는 태양전지 제조 방법. - 제 7항에 있어서,
상기 필터부는 흑연을 포함하는 태양전지 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120082273A KR101349475B1 (ko) | 2012-07-27 | 2012-07-27 | 태양전지 제조 장치 및 태양전지 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120082273A KR101349475B1 (ko) | 2012-07-27 | 2012-07-27 | 태양전지 제조 장치 및 태양전지 제조 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101349475B1 true KR101349475B1 (ko) | 2014-01-10 |
Family
ID=50145075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120082273A KR101349475B1 (ko) | 2012-07-27 | 2012-07-27 | 태양전지 제조 장치 및 태양전지 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101349475B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20070015538A (ko) * | 2004-03-05 | 2007-02-05 | 솔리브로 에이비 | Ｃｉｇｓ 프로세스의 인-라인 프로세스 제어를 위한 방법및 장치 |
| KR20070080151A (ko) * | 2006-02-06 | 2007-08-09 | 엘지전자 주식회사 | 증착 장치 |
| KR20100138653A (ko) * | 2009-06-25 | 2010-12-31 | 주식회사 테라세미콘 | 증착물질을 균일하게 공급하기 위한 증착물질 공급장치 |
| KR20110026652A (ko) * | 2009-09-08 | 2011-03-16 | 한국에너지기술연구원 | Ⅰ-ⅲ-ⅵ2 화합물 반도체 박막의 제조장치 및 이를 이용한 제조방법 |
-
2012
- 2012-07-27 KR KR1020120082273A patent/KR101349475B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20070015538A (ko) * | 2004-03-05 | 2007-02-05 | 솔리브로 에이비 | Ｃｉｇｓ 프로세스의 인-라인 프로세스 제어를 위한 방법및 장치 |
| KR20070080151A (ko) * | 2006-02-06 | 2007-08-09 | 엘지전자 주식회사 | 증착 장치 |
| KR20100138653A (ko) * | 2009-06-25 | 2010-12-31 | 주식회사 테라세미콘 | 증착물질을 균일하게 공급하기 위한 증착물질 공급장치 |
| KR20110026652A (ko) * | 2009-09-08 | 2011-03-16 | 한국에너지기술연구원 | Ⅰ-ⅲ-ⅵ2 화합물 반도체 박막의 제조장치 및 이를 이용한 제조방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2006157028A (ja) | ヘテロ接合光電池 | |
| KR20130023608A (ko) | 벌크 헤테로 접합 무기 박막 태양전지 및 이의 제조 방법 | |
| Hong et al. | Chemically deposited CdS buffer/kesterite Cu2ZnSnS4 solar cells: relationship between CdS thickness and device performance | |
| JP6248118B2 (ja) | Ｃｉｇｓ光起電力デバイス用モリブデン基板 | |
| TW201313936A (zh) | 於基板上形成半導體材料膜層之方法及混合膜層形成裝置 | |
| KR101632631B1 (ko) | Zn(O, S) 버퍼층 CZTS계 박막 태양전지의 제조방법 | |
| KR101582200B1 (ko) | Ｃｚｔｓ계 태양전지용 박막의 제조방법 및 이를 통해 제조된 박막을 포함하는 czts계 태양전지 | |
| JP6143737B2 (ja) | 化合物太陽電池および硫化物単結晶ナノ粒子を有する薄膜の形成方法 | |
| KR101322652B1 (ko) | ＺｎＳ／ＣＩＧＳ 박막태양전지 및 제조방법 | |
| KR101349475B1 (ko) | 태양전지 제조 장치 및 태양전지 제조 방법 | |
| KR101472409B1 (ko) | 화학적 증착법을 이용한 ｃｉｓ 박막 태양전지의 제조방법 | |
| CN104282781B (zh) | 太阳能电池吸收薄膜及其制造方法 | |
| KR102042656B1 (ko) | 균일한 조성의 광흡수층을 포함하는 czts 박막 태양전지 및 그의 제조방법 | |
| KR102090184B1 (ko) | Cigs 광흡수층을 포함하는 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| CN108323212A (zh) | 太阳能电池及其制备方法 | |
| Shi et al. | Effect of Cu/In ratio on properties of CuInSe2 thin films prepared by selenization of Cu‐In layers | |
| KR101835580B1 (ko) | 동시증발법을 이용한 ＣＺＴＳ 또는 ＣＺＴＳｅ계 박막 제조방법 및 이로부터 제조된 태양전지 | |
| US8466002B2 (en) | Methods of manufacturing a solar cell | |
| KR101281052B1 (ko) | 간소화된 동시진공증발법을 이용한 태양전지용 ｃｉｇｓ 박막의 제조방법 및 그 제조방법에 따라 제조된 태양전지용 ｃｉｇｓ 박막 | |
| Jang et al. | Controlled post-sulfurization process for higher efficiency nontoxic solution-deposited CuIn0. 7Ga0. 3Se2 absorber thin films with graded bandgaps | |
| CN103988314B (zh) | 太阳能电池及其制造方法 | |
| KR101160487B1 (ko) | 후막형 ｃｉｇｓ 태양전지 및 그 제조방법 | |
| CN102074596A (zh) | 铜铟镓硒太阳能电池及其制作方法 | |
| Zhang et al. | Improving the performance of Sb2Se3 thin-film solar cells using pyrolytic ammonium metatungstate back contact layer | |
| KR20150031978A (ko) | 태양전지 |
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: 20161207 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |