KR101352779B1 - 태양전지용 투명전극 및 그 제조방법 - Google Patents

태양전지용 투명전극 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101352779B1
KR101352779B1 KR1020070020487A KR20070020487A KR101352779B1 KR 101352779 B1 KR101352779 B1 KR 101352779B1 KR 1020070020487 A KR1020070020487 A KR 1020070020487A KR 20070020487 A KR20070020487 A KR 20070020487A KR 101352779 B1 KR101352779 B1 KR 101352779B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
transparent
solar cell
oxide layer
metal oxide
transparent electrode
Prior art date
Application number
KR1020070020487A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080079891A (ko
Inventor
김종복
배호기
이종찬
Original Assignee
주식회사 동진쎄미켐
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 동진쎄미켐 filed Critical 주식회사 동진쎄미켐
Priority to KR1020070020487A priority Critical patent/KR101352779B1/ko
Priority to CN2008800065422A priority patent/CN101622721B/zh
Priority to PCT/KR2008/001007 priority patent/WO2008105597A1/en
Priority to TW097106817A priority patent/TWI456772B/zh
Publication of KR20080079891A publication Critical patent/KR20080079891A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101352779B1 publication Critical patent/KR101352779B1/ko

Links

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
    • H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • 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
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • H01L31/022475—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers composed of indium tin oxide [ITO]
    • 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
    • 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
    • H01L31/1884—Manufacture of transparent electrodes, e.g. TCO, ITO
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 태양전지용 투명전극 및 그 제조방법에 관한 것으로 특히, 태양전지에 적용되는 태양광이 투과되고 전도성을 가지는 투명전극에 있어서, 상기 투명전극은 투광성 기지, 상기 투광성 기지의 일면에 형성되는 제1다결정 투명 금속 산화물층, 상기 제1다결정 투명 금속 산화물층의 상면에 형성되는 금속층, 및 상기 금속층 상면에 형성되는 제2다결정 투명 금속 산화물층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 투명전극 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이를 통하여 광투과도의 저하를 최소화하면서도 투명전극의 비저항을 현저히 낮추고 표면 거칠기를 개선하여 우수한 품질의 태양전지용 투명전극을 제공할 수 있으며, 이에 따라 태양전지의 효율을 개선하여 고효율의 태양전지를 제공하는 효과를 얻을 수 있다.
투명 금속 산화물, 금속층, 태양전지

Description

태양전지용 투명전극 및 그 제조방법 { Transparent electrode for solar cell and method for preparing the same }
도 1은 본 발명의 태양전지용 투명전극의 일 실시예에 대한 단면을 도시한 투명전극의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 태양전지용 투명전극을 이용하여 염료감응형 태양전지를 형성한 염료감응형 태양전지의 단면을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 태양전지용 투명전극의 일 실시예에 대한 표면을 주사현미경으로 촬영한 사진이다.
도 4는 본 발명의 태양전지용 투명전극의 실시예에 비교되는 비교예에 대한 표면을 주사현미경으로 촬영한 사진이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: 투광성 기지(유리) 20: 제1다결정 투명 금속 산화물층(ITO)
30: 금속층(Ag) 40: 제1다결정 투명 금속 산화물층(ITO)
50: 다공질 막(염료 포함) 60: 전해질
70: 촉매금속층 80: 전도성 코팅
90: 대향전극 기지(유리)
본 발명은 태양전지용 투명전극 및 그 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 광투과도의 저하를 최소화하면서도 투명전극의 비저항을 현저히 낮추고 표면 거칠기를 개선하여 우수한 품질의 태양전지용 투명전극을 제공할 수 있으며, 이에 따라 태양전지의 효율을 개선하여 고효율의 태양전지를 제공하는 효과를 얻을 수 있는 태양전지용 투명전극 및 그 제조방법에 관한 것이다.
전도성을 가지는 투명전극의 개발은 다양한 기술응용분야에 적용되므로 다양한 분야에서 그 개발을 필요로 하고 있으며, 이중에서 특히 태양전지 및 표시소자 분야에서 그 중요성이 부각되고 있다. 즉, 높은 도전성과 광투과율을 가지는 전도성을 가지는 투명전극은 대한민국 특허출원 제2006-53541호 등에 표시한 바와 같이 태양광을 이용하여 전력을 생산하는 태양전지와 기판에서 발생된 광신호를 외부로 표시하여야 하는 표시소자분야에서 주로 이용되어지는데, 이를 위하여 유리 등의 절연체 기지에 ITO등의 전도성 물질을 스퍼터링 등의 방법으로 증착하여 제조되고, 이중에서 표시소자 특히, 유기EL에 적용되는 투명전극의 경우는 그 소자의 특성상 전도성 물질층이 낮은 비저항과 함께 높은 평탄도를 요구하며, 특히 이중에서 높은 평탄도는 유기발광층의 낮은 두께로 인하여 낮은 비저항보다도 더욱 요구되어지는 특성이지만, 태양전지에 적용되는 투명전극의 경우는 태양광을 전기로 전환하는 효율이 가장 중요하므로 그 응용분야의 특성상 전도성 물질이 높은 광투과도와 함께 낮은 비저항을 갖는 것이 필수적인 요소가 되고 있다.
따라서 고효율의 태양전지를 개발하기 위해서는 투명 기지에 증착되는 전도성 물질 층이 낮은 비저항을 가지면서도 투광도가 높고, 이에 부가하여 종래에 비하여 낮은 표면 조도를 가지는 것이 필수적이나 종래의 비정질 ITO의 경우는 높은 평탄도를 얻을 수 있으나 비저항이 높은 문제점이 있고, 다결정질 ITO의 경우는 비정질에 비하여서는 낮은 비저항을 가지나 여전히 높은 비저항을 가지며, 표면 거칠기가 높은(거친) 문제점이 있다.
따라서 이러한 문제점을 개선하여 대한민국 특허출원 제2006-53541호 등에 기재된 바와 같은 신규로 개발된 금속산화물이나 기존의 금속산화물을 이용하고, 기존의 증착장비를 그대로 활용하면서도, 투광도는 종전과 유사하게 유지하면서, 비저항을 현저히 낮추고, 표면 거칠기를 개선할 수 있는 투명전극의 제조방법을 개발하는 것이 절실한 실정이다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 광투과도의 저하를 최소화하면서도 투명전극의 비저항을 현저히 낮추고 표면 거칠기를 개선하여 우수한 품질의 태양전지용 투명전극을 제공할 수 있으며, 이에 따라 태양전지의 효율을 개선하여 고효율의 태양전지를 제공하는 효과를 얻을 수 있는 태양전지용 투명전극 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은
태양전지에 적용되는 태양광이 투과되고 전도성을 가지는 투명전극에 있어 서,
상기 투명전극은 투광성 기지, 상기 투광성 기지의 일면에 형성되는 제1다결정 투명 금속 산화물층, 상기 제1다결정 투명 금속 산화물층의 상면에 형성되는 금속층, 및 상기 금속층 상면에 형성되는 제2다결정 투명 금속 산화물층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 투명전극을 제공한다.
또한 본 발명은
상기의 태양전지용 투명전극; 및
상기 투명전극에 대향하여 형성되는 대향전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지를 제공한다.
이외에 본 발명은
태양전지용 투명전극의 제조방법에 있어서,
투명기지를 준비하는 단계;
상기 투명기지의 일면에 제1다결정 투명 금속 산화물층을 형성하는 단계;
상기 형성된 제1다결정 투명 금속 산화물층의 상면에 금속층을 형성하는 단계; 및,
상기 형성된 금속층의 상면에 제2다결정 투명 금속 산화물층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 투명전극의 제조방법을 제공한다.
이하 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 자세히 설명한다.
본 발명은 태양전지용 투명전극에 관한 것으로 태양전지에 적용되는 태양광이 투과되고 전도성을 가지는 투명전극에 있어서, 상기 투명전극은 투광성 기 지(10), 상기 투광성 기지(10)의 일면에 형성되는 제1다결정 투명 금속 산화물층(20), 상기 제1다결정 투명 금속 산화물층(20)의 상면에 형성되는 금속층(30), 및 상기 금속층(30) 상면에 형성되는 제2다결정 투명 금속 산화물층(40)을 포함하여 구성된다.
일반적으로 태양전지는 태양광이 입사되는 투명전극과 이에 대응하는 대향전극으로 구성되는데, 상기 투명전극은 투광성과 함께 전기를 통하는 전도성을 가져야 하고 이를 위하여 투명전극 자체를 전도성 물질로 제조하거나 절연성 물질인 경우에는 이에 전도성 물질을 코팅하여 제조하게 되는데, 본 발명의 경우는 도 1에 그 일 실시예를 도시한 바와 같이, 투광성 기지(10), 상기 투광성 기지(10)의 일면에 형성되는 제1다결정 투명 금속 산화물층(20), 상기 제1다결정 투명 금속 산화물층(20)의 상면에 형성되는 금속층(30), 및 상기 금속층(30) 상면에 형성되는 제2다결정 투명 금속 산화물층(40)을 포함하여 구성된다. 이를 통하여 비저항이 낮은 금속을 사용하여 전도성 물질층의 전기전도성을 극대화하고, 금속층의 상하로 금속반사광을 재반사시키는 산화물층을 형성시켜, 금속층의 도입에 따른 투광도 저하를 최소화하는 산화물/금속/산화물의 샌드위치 구조를 개발하여 전기전도 특성이 우수한 다층막을 제작할 수 있다.
상기 투광성 기지(10)는 공지의 다양한 태양전지에 적용되는 투광성 물질의 기지를 이에 적용할 수 있으며, 이에는 절연체 또는 전도체가 이에 적용될 수 있으며 바람직하게는 구조적, 화학적 안정성을 가지는 유리를 이용하는 것이 좋다.
상기 투광성 기지에 높은 전도성을 부가하고 금속층이 형성될 수 있는 표면 을 제공하고 금속층의 산화물층으로의 침투를 막기 위하여 상기 투광성 기지의 일면에 형성되는 산화물은 비정질보다 결정질로 이루어진 제1다결정 투명 금속 산화물을 형성한다. 상기 투명 금속 산화물로는 공지의 다양한 투광성과 전도성을 가지는 금속산화물이 이에 적용될 수 있으며, 이에 대한 구체적인 예로는 안티몬이나 불소를 도펀트로서 함유하는 산화주석, 알루미늄이나 칼륨을 도펀트로서 함유하는 산화아연, 주석을 도펀트로서 함유하는 산화인듐(ITO), 또는 일본 특허공개번호 2004-43851의 결정성 In-W-O 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 널리 사용되어 사용이 편리하고 전도성이 높은 ITO 또는 FTO를 사용하는 것이 좋고, 더욱 바람직하게는 ITO를 사용하는 것이 좋다. 즉, 금속층 도입에 따른 반사방지층 역할을 수행하는 투명 금속 산화물층(막)으로는 기존의 투명 전도막 재료로 널리 쓰이는 ITO를 사용한다. ITO 박막은 낮은 비저항을 가지면서도 가시광영역에서의 높은 투과 특성을 보여줄 뿐만 아니라, 성막시 성막조건의 제어로 표면평탄도 특성이 우수하고 굴절율도 높아 이후의 금속층 형성시, 금속층의 두께가 얇은 경우에도 금속층이 끊어짐이 없는 연속구조를 가져 비저항을 낮추게 하며, 금속층의 반사방지층으로 적합한 특성을 가진다.
뿐만 아니라 상기 제1다결정 투명 금속 산화물층은 샌드위치 구조전체에서 평탄도를 결정하게 되는 중요한 작용을 하게 될 뿐만 아니라, 광학작용에 영향을 주어 투과율를 증진시키고, 기판물질의 확산을 막으며 금속의 초기 핵생성에 영향을 주는 핵생성 조절층(nucleation modification layer)의 기능을 한다.
상기 ITO 등 투명 금속 산화물층의 형성을 위해서는 공지의 다양한 증착방법 이 이에 적용될 수 있으며, 이에는 진공증착법, 이온프리팅법, 스퍼터링법, 투명전도층 형성용 도포액 도포법 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 스퍼터링법을 적용하는 것이 두께 제어 및 사용의 편의상 좋다. 이 경우에 형성되어지는 ITO 등은 비저항을 낮추고, 금속층과 산화물층 간의 확산 및 상호결합을 막기 위하여 비정질상(amorphous)이 아닌 다결정상(polycrystalline)을 가져야만 하고 이를 위하여 일반적으로는 비정질 ITO를 올린 다음이 이를 어닐링 처리하여 다결정으로 변환한다. 또한 상기 제1다결정 투명 금속 산화물층의 두께는 충분한 투광도를 확보하고, 이에 부가하여 금속층이 투광도를 손상하지 않는 범위내에서 형성되어 전도도를 충분히 향상시키도록 하기 위하여 그 표면조도가 나빠지지 않는 범위인 250 내지 800 Å의 범위인 것이 바람직하다. 이는 다결정 ITO의 경우에 (400)방향으로 결정성장속도가 빠른 이방성을 가지므로 다결정 성장을 많이 하는 경우에 표면조도가 나빠지고 이는 투광도를 떨어뜨리거나 금속층의 두께가 두꺼워지는 요인이 될 수 있으므로 이를 막기 위한 것이다.
이와 같이 형성된 제1다결정 투명 금속 산화물층의 상면에는 도 1에 도시한 바와 같이 금속층을 형성한다. 이러한 금속층을 통하여 투광성 기지에 형성되는 전도성 물질 부분의 비저항을 현저히 낮출 수 있으므로 그 두께가 두꺼울수록 전기전도도 측면에서 좋으나, 이러한 금속층의 두께가 너무 두꺼운 경우에는 투명전극의 투광성을 떨어뜨리는 문제가 발생하므로 상기 금속층의 두께는 바람직하게는 최대로 500 Å인 것이 좋고, 더욱 바람직하게는 다층막에서 대부분의 전기전도는 상기 금속층을 통하여 이루어지므로 금속층 박막이 평행하고 완전한 연속된 구조를 이루어야 하므로 충분한 전도도와 투광도를 확보하기 위해서는 그 두께가 50 내지 150 Å인 것이 좋으며, 더더욱 바람직하게는 100 Å 내외인 것이 좋다.
이와 같은 금속층의 재질로는 전도도가 높은 공지의 다양한 금속이 이에 적용될 수 있으며, 바람직하게는 전도도가 높고, 증착이 용이한 은(Ag), 은합금, 백금(Pt), 백금합금, 금(Au), 금합금, 구리(Cu), 구리합금 및 이들의 혼합물(합금)로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되어지는 것이 좋으며, 더욱 바람직하게는 전도도가 높은 은(Ag), 백금(Pt), 금(Au), 구리(Cu) 및 이들의 혼합물(또는 합금)로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되어지는 것이 좋으며, 더더욱 바람직하게는 은(Ag)을 사용하는 것이 좋다. 이는 태양전지에 사용할 수 있는 충분한 투과율을 지닌 다층구조의 투명전극을 제작하기 위해 금속물질로는 전기전도도가 뛰어나고 가시광 흡수가 적은 것이 바람직하기 때문이다.
이와 같은 금속층 또한 상기 기술한 바와 같은 공지의 다양한 증착방법을 적용하여 이를 형성할 수 있으며, 바람직하게는 스퍼터링 방법을 적용하는 것이 제작의 용이성 및 두께 조절측면에서 좋다. 또한 상기 금속층의 증착은 기지를 가열하지 않은 상온 증착공정을 통하여 형성하는 것이 제1다결정 투명 금속 산화물층의 조대화 및 금속과 금속산화물 간의 반응을 억제하여 비저항을 낮추는 측면에서 바람직하다.
이와 같이 형성된 금속층은 그 두께가 얇고, 화학적으로 불순물로 작용할 수 있으므로 이를 보호하고 고립하기 위하여 이의 상면에 상기 제1다결정 투명 금속 산화물층의 형성에서 기술한 바와 같은 동일한 방법으로 제2다결정 투명 금속 산화 물층을 형성할 수 있다. 또한 이와 같은 상기 제2다결정 투명 금속 산화물층은 상기 금속층의 보호와 아울러 광학적으로는 반사억제 코팅막(antireflection layer)의 역할을 하여 투과율를 증진시킨다.
상기 제2다결정 투명 금속 산화물층의 경우도 전기전도도의 향상을 위하여 다결정질인 것이 좋고, 이후에 이루어지는 다른 층들의 제조 등을 용이하도록 하고, 투광도를 확보하기 위하여 표면이 고른 것이 요구되어지므로 바람직하게는 그 표면조도가 나빠지지 않고 투광도가 확보되는 범위인 250 내지 800 Å의 범위에서 두께를 형성하는 것이 좋다.
또한 본 발명은 이와 같이 구성된 본 발명의 태양전지용 투명전극을 포함하는 태양전지를 제공하는 바, 이는 상기 기술한 태양전지용 투명전극 및 상기 투명전극에 대향하여 형성되는 대향전극을 포함하여 구성된다. 이러한 태양전지는 태양광이 입사하는 투명전극을 가지는 공지의 다양한 타입의 태양전지를 모두 포함하는 것으로 실리콘 타입 태양전지, 염료감응형 태양전지 등을 포함하며, 이에 대한 상세한 구조는 공지 기술에 해당하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이에 대한 구체적인 예로 도 2에는 본 발명의 투명전극을 포함하는 염료감응형 태양전지를 도시한다. 즉, 도시한 바와 같이 본 발명의 i)투광성 기지(10)와, ii)제1다결정 투명 금속산화물층(20), 금속층(30) 및 제2다결정 투명 금속산화물층(40)으로 이루어진 전도층(20+30+40)으로 이루어진 투명전극을 구비하고, 이에 대향하여 위치하는 대향전극(70+80+90)(이는 내부적으로 백금 등의 촉매금속층(70)과 전도성 코팅층(80) 및 대향전극의 기지가 되는 유리(90)로 구성되어질 수 있다 .)이 구성되어지며, 염료감응형 태양전지의 경우에 이들 사이에 염료를 포함하는 다공질막(50)과 이의 상면에 형성된 전해질(60) 층을 포함하여 구성되는 염료감응형 태양전지를 구성할 수 있다.
이외에 본 발명은 상기와 같은 태양전지용 투명전극의 제조방법을 제공하는 바, 이는 태양전지용 투명전극의 제조방법에 있어서, 투명기지를 준비하는 단계; 상기 투명기지의 일면에 제1다결정 투명 금속 산화물층을 형성하는 단계; 상기 형성된 제1다결정 투명 금속 산화물층의 상면에 금속층을 형성하는 단계; 및, 상기 형성된 금속층의 상면에 제2다결정 투명 금속 산화물층을 형성하는 단계를 포함하여 구성된다.
상기 투명기지 및 투명 금속 산화물, 금속 등에 사용되어지는 재질은 상기 기술한 바와 같으며, 바람직하게는 상기 기술한 이유에 따라 상기 투명 금속 산화물층은 ITO이고, 상기 금속층은 은(Ag)이고, 상기 금속층은 기지가 상온상태에서 형성되는 것이 비저항을 낮추고 고효율의 태양전지를 제작하기 위하여 좋으며, 상기 ITO층은 일반적으로는 비정질 상태에서 형성된 후에 어닐링을 통하여 다결정질로 형성될 수 있고, 더욱 바람직하게는 상기 ITO층은 기지가 200 ± 50℃ 의 가열상태에서 형성되는 것이 제조의 용이성 및 적절한 성장과 조도 확보를 위하여 좋다.
또한 이러한 상기 투명 금속 산화물층 및 금속층의 형성방법으로는 상기 기술한 바와 같은 공지의 다양한 방법이 적용될 수 있으며, 상기 기술한 바와 같이 바람직하게는 스퍼터링 진공증착법으로 이루어지는 것이 좋다.
이와 같이 형성되는 상기 각 층의 두께는 상기 기술한 바와 같은 이유로 바람직하게는 상기 금속층의 두께가 최대로 500 Å인 것이 좋고, 더욱 바람직하게는 상기 제1다결정 투명 금속 산화물층의 두께는 250 내지 800 Å으로, 상기 금속층의 두께는 50 내지 150 Å으로, 상기 제2다결정 투명 금속 산화물층의 두께는 250 내지 800 Å으로 형성하는 것이 좋다.
또한 다결정 투명 금속 산화물층에 해당하는 비저항을 더욱 낮추기 위해서는 상기와 같은 제조공정이후에 형성되어진 전체 투명전극을 다시 어닐링 처리를 하는 것이 좋다. 이를 통하여 입계에서의 저항을 낮추어 비저항을 줄일 수 있고, 이와 같은 어닐링 조건으로는 공지의 어닐링 조건이 적용될 수 있으며, 상기 금속 산화물이 ITO의 경우는 바람직하게 220 ± 50 ℃에서 30분 내지 2시간의 열처리를 하는 것이 입경의 조대화 및 계면의 반응을 막으면서 저항을 낮출 수 있어서 좋다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예와 이에 비교되는 비교예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1 내지 2 및 비교예 1
유리 기지위에 표 1에 나타낸 바와 같은 각 층의 구성(p-ITO는 polycrystalline ITO를 의미), 두께조건, 증착온도 조건, 및 어닐링 처리조건으로 샘플을 준비하였다. 이때, 표 1에 나타낸 바와 같이 은(Ag)막은 상온에서 성막하였다. 이와 같은 샘플을 준비한 후에 이의 면저항, 비저항, (광)투과도 및 표면 거칠기를 측정하여 표 2에 나타내었다.
구분
 각 층의 구성
 각 층 두께(Å)
 온도(℃) 비고
as-depo. 어닐링 조건
실시예 1 기지/p-ITO/Ag/p-ITO 500/100/500 200 Ag막은
상온에서 성막
실시예 2 기지/p-ITO/Ag/p-ITO 500/100/500 200 220, 1시간
비교예 1 기지/p-ITO 1500 200
표 2에 나타난 바와 같이 실시예 1 및 2는 비교예에 비하여 훨씬 낮은 면저항 및 비저항을 가져 전기전도도의 높은 개선을 보이고 있으며, 광투과도 측면에서는 그 손실이 거의 없는 것을 알 수 있었다. 또한 표면 거칠기 측면에서도 거칠기가 개선된 것을 알 수 있는데, 이는 도 3에 나타낸 바와 같이 실시예 1의 경우는 결정립 조대화가 일어나지 않은 미세한 구조를 가지는 반면에, 도 4에 도시한 비교예의 경우는 결정립이 커져서 높은 거칠기 값을 나타내는 것으로 판단된다.
구분 면저항
(Ω/□)		 비저항
(uΩ·cm)		 투과도
(%)		 표면 거칠기
(nm, Rp-v)
실시예 1 4.69 70.35 85.5 21.74
실시예 2 4.38 65.7 86.2 34.58
비교예 1 15.24 228.6 88.5 41.64
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 태양전지용 투명전극, 이를 포함하는 태양전지 및 그 제조방법에 의하면, 광투과도의 저하를 최소화하면서도 투명전극의 비저항을 현저히 낮추고 표면 거칠기를 개선하여 우수한 품질의 태양전지용 투명전극을 제공할 수 있으며, 이에 따라 태양전지의 효율을 개선하여 고효율의 태양전지를 제공하는 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되는 것은 아니고, 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 기술분야의 당업자가 다양하게 수정 및 변경시킨 것 또한 본 발명의 범위 내에 포함됨은 물론이다.

Claims (14)

  1. 태양전지에 적용되는 태양광이 투과되고 전도성을 가지는 투명전극에 있어서,
    상기 투명전극은 투광성 기지, 상기 투광성 기지의 일면에 형성되는 제1다결정 투명 금속 산화물층, 상기 제1다결정 투명 금속 산화물층의 상면에 형성되는 금속층, 및 상기 금속층 상면에 형성되는 제2다결정 투명 금속 산화물층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 투명전극.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속층은 은(Ag), 백금(Pt), 금(Au), 구리(Cu) 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되고,
    상기 제1다결정 투명 금속 산화물층과 상기 제2다결정 투명 금속 산화물층은 ITO 또는 FTO인 것을 특징으로 하는 태양전지용 투명전극.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속층의 두께는 최대로 500 Å인 것을 특징으로 하는 태양전지용 투명전극.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1다결정 투명 금속 산화물층의 두께는 250 내지 800 Å이고, 상기 금속층의 두께는 50 내지 150 Å이고, 상기 제2다결정 투명 금속 산화물층의 두께는 250 내지 800 Å인 것을 특징으로 하는 태양전지용 투명전극.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속층은 상온 증착공정에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 투명전극.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 태양전지용 투명전극; 및
    상기 투명전극에 대향하여 형성되는 대향전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 투명전극과 대향전극 사이에 염료를 포함하는 다공질막과 전해질층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  8. 태양전지용 투명전극의 제조방법에 있어서,
    투명기지를 준비하는 단계;
    상기 투명기지의 일면에 제1다결정 투명 금속 산화물층을 형성하는 단계;
    상기 형성된 제1다결정 투명 금속 산화물층의 상면에 금속층을 형성하는 단 계; 및,
    상기 형성된 금속층의 상면에 제2다결정 투명 금속 산화물층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 투명전극의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2다결정 투명 금속 산화물층을 형성하는 단계 이후에,
    상기 태양전지용 투명전극을 어닐링 처리하는 단계를 추가로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 투명전극의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1다결정 투명 금속 산화물층과 상기 제2다결정 투명 금속 산화물층은 ITO이고,
    상기 어닐링 처리하는 단계는 220 ± 50 ℃에서 30분 내지 2시간의 열처리로 하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 투명전극의 제조방법.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제1다결정 투명 금속 산화물층과 상기 제2다결정 투명 금속 산화물층 및 상기 금속층은 스퍼터링 진공증착법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지용 투명전극의 제조방법.
  12. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제1다결정 투명 금속 산화물층과 상기 제2다결정 투명 금속 산화물층은 ITO이고,
    상기 금속층은 은(Ag)이고, 상기 금속층은 기지가 상온상태에서 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 투명전극의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 ITO층은 기지가 200 ± 50℃ 의 가열상태에서 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지용 투명전극의 제조방법.
  14. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제1다결정 투명 금속 산화물층의 두께는 250 내지 800 Å으로, 상기 금속층의 두께는 50 내지 150 Å으로, 상기 제2다결정 투명 금속 산화물층의 두께는 250 내지 800 Å으로 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 투명전극의 제조방법.
KR1020070020487A 2007-02-28 2007-02-28 태양전지용 투명전극 및 그 제조방법 KR101352779B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070020487A KR101352779B1 (ko) 2007-02-28 2007-02-28 태양전지용 투명전극 및 그 제조방법
CN2008800065422A CN101622721B (zh) 2007-02-28 2008-02-21 太阳能电池用透明电极及其制造方法
PCT/KR2008/001007 WO2008105597A1 (en) 2007-02-28 2008-02-21 Transparent electrode for solar cell and manufacturing method thereof
TW097106817A TWI456772B (zh) 2007-02-28 2008-02-27 用於太陽能電池之透明電極及其製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070020487A KR101352779B1 (ko) 2007-02-28 2007-02-28 태양전지용 투명전극 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080079891A KR20080079891A (ko) 2008-09-02
KR101352779B1 true KR101352779B1 (ko) 2014-01-16

Family

ID=39721409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070020487A KR101352779B1 (ko) 2007-02-28 2007-02-28 태양전지용 투명전극 및 그 제조방법

Country Status (4)

Country Link
KR (1) KR101352779B1 (ko)
CN (1) CN101622721B (ko)
TW (1) TWI456772B (ko)
WO (1) WO2008105597A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10460852B2 (en) 2014-03-26 2019-10-29 Pusan National University Industrial-University Cooperation Foundation Electrode having nano mesh multi-layer structure, using single crystal copper, and manufacturing method therefor

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101051662B1 (ko) * 2009-03-27 2011-07-26 한국과학기술원 휨 특성이 뛰어난 투명 전도막, 및 그것을 이용한 투명 전극 및 유기 전자 소자
TWI398008B (zh) * 2009-06-24 2013-06-01 Univ Nat Chunghsing Solar cell and its production method
CN101908582A (zh) * 2010-06-29 2010-12-08 通用光伏能源(烟台)有限公司 一种透光型薄膜太阳能电池组件的制作方法
CN102479844A (zh) * 2010-11-24 2012-05-30 吉富新能源科技(上海)有限公司 用于阻隔红外光的薄膜太阳能电池组成结构
JP5913809B2 (ja) * 2011-01-05 2016-04-27 リンテック株式会社 透明電極基板、その製造方法、該透明電極基板を有する電子デバイス及び太陽電池
US9257579B2 (en) 2012-07-30 2016-02-09 Electronics And Telecommunications Research Institute Electronic devices and method of fabricating the same
KR102032011B1 (ko) 2015-05-15 2019-10-14 주식회사 엘지화학 전도성 적층체 및 이를 포함하는 투명 전극
CN104916709B (zh) * 2015-05-29 2017-08-08 中山大学 一种结构为氧化物‑金属多层膜/硅基太阳电池
CN105449106B (zh) * 2015-12-28 2018-10-23 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种基于超薄金属的透明电极及其制备方法
CN106847940A (zh) * 2017-02-04 2017-06-13 江苏神科新能源有限公司 一种透明导电叠层和硅基异质结太阳能电池
CN112234106A (zh) * 2019-06-28 2021-01-15 成都珠峰永明科技有限公司 金属tco叠层薄膜及其制备方法和hit太阳能电池
CN113421822B (zh) * 2021-06-16 2024-05-07 华能新能源股份有限公司 一种透明导电电极及其低温制备方法和应用
KR102625556B1 (ko) * 2021-10-27 2024-01-15 인천대학교 산학협력단 다중층의 전면전극을 갖는 투명태양전지 및 그 제조방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR830005729A (ko) * 1981-01-19 1983-09-09 요시야마 히로기찌 광전변환소자
KR20050053722A (ko) * 2002-10-03 2005-06-08 가부시키가이샤후지쿠라 전극 기판, 광전변환 소자, 도전성 글래스 기판 및 그 제조방법, 및 색소증감 태양전지
KR20060131657A (ko) * 2005-06-15 2006-12-20 스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤 산화물 소결체, 산화물 투명 도전막 및 그 제조방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5264286A (en) * 1988-03-03 1993-11-23 Asahi Glass Company Ltd. Laminated glass structure
US5356656A (en) * 1993-03-26 1994-10-18 Industrial Technology Research Institute Method for manufacturing flexible amorphous silicon solar cell
US6811815B2 (en) * 2002-06-14 2004-11-02 Avery Dennison Corporation Method for roll-to-roll deposition of optically transparent and high conductivity metallic thin films
JP2004241618A (ja) * 2003-02-06 2004-08-26 Canon Inc 光起電力素子の製造方法
US6936761B2 (en) * 2003-03-29 2005-08-30 Nanosolar, Inc. Transparent electrode, optoelectronic apparatus and devices
CN100481521C (zh) * 2004-07-08 2009-04-22 住友化学株式会社 多孔电极、包含该多孔电极的设备及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR830005729A (ko) * 1981-01-19 1983-09-09 요시야마 히로기찌 광전변환소자
KR20050053722A (ko) * 2002-10-03 2005-06-08 가부시키가이샤후지쿠라 전극 기판, 광전변환 소자, 도전성 글래스 기판 및 그 제조방법, 및 색소증감 태양전지
KR20060131657A (ko) * 2005-06-15 2006-12-20 스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤 산화물 소결체, 산화물 투명 도전막 및 그 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10460852B2 (en) 2014-03-26 2019-10-29 Pusan National University Industrial-University Cooperation Foundation Electrode having nano mesh multi-layer structure, using single crystal copper, and manufacturing method therefor

Also Published As

Publication number Publication date
TW200840061A (en) 2008-10-01
KR20080079891A (ko) 2008-09-02
WO2008105597A1 (en) 2008-09-04
CN101622721A (zh) 2010-01-06
TWI456772B (zh) 2014-10-11
CN101622721B (zh) 2011-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101352779B1 (ko) 태양전지용 투명전극 및 그 제조방법
JP5330400B2 (ja) 改良された抵抗率を有する層で被覆したガラス基板
JP4888119B2 (ja) 透明導電膜及びその製造方法、並びに透明導電性基材、発光デバイス
EP1359626A1 (en) Substrate for transparent electrodes
JP2006516793A (ja) 発光表示デバイスの作成に使用するための部材
US20120132268A1 (en) Electrode, photovoltaic device, and method of making
JP2011508946A (ja) 色素増感太陽電池用導電性ガラスおよびその製造方法
JP2013522147A (ja) 構造化ｔｃｏ保護コーティングの製造方法
JP2000285974A (ja) 光増感型太陽光発電素子
JP2022176332A (ja) エレクトロクロミック調光部材、光透過性導電ガラスフィルムおよびエレクトロクロミック調光素子
EP2108196A1 (en) Semitransparent crystalline silicon thin film solar cell
JP2006313668A (ja) 酸化物半導体電極用転写材、色素増感型太陽電池用基材、色素増感型太陽電池、及びそれらの製造方法
JP2005019205A (ja) 透明導電膜及びその製造方法
JP2004277780A (ja) 銀系合金の積層構造並びにそれを用いた電極、配線、反射膜及び反射電極
JP2000058888A (ja) 太陽電池及びその製造方法
JPH07105166B2 (ja) フッ素ドープ酸化錫膜及びその低抵抗化方法
US20130319523A1 (en) Conductive transparent glass substrate for photovoltaic cell
JP2009158288A (ja) 透明導電膜及び透明導電膜を用いた太陽電池
KR101232717B1 (ko) Ｔｉ-Ｉｎ-Ｚｎ-Ｏ 투명전극 및 이를 이용한 금속 삽입형 3층 구조 고전도도 투명전극과 이의 제조방법
KR20150075173A (ko) 투명 전도성 산화물과 은 나노 와이어를 포함하는 투명 전극 및 그 제조방법
JP6010024B2 (ja) 透明導電膜付き基板及び色素増感太陽電池
JP2000108244A (ja) 透明導電膜とその製造方法および透明導電膜付き基体
CN102629630A (zh) 背接触层及将其制作在碲化镉薄膜太阳能电池上的方法
KR101113373B1 (ko) 염료감응형 태양전지 및 그 제조방법
CN113594270A (zh) 透明导电基板

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: 20161213

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171204

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181211

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191210

Year of fee payment: 7