KR101360548B1 - 태양전지의 모듈화 방법과 이에 의해 제조된 태양전지 모듈 - Google Patents

태양전지의 모듈화 방법과 이에 의해 제조된 태양전지 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시형태는 분리된 전극층을 갖는 기판을 준비하는 단계; 상기 전극층의 표면 중 일부 영역에 제 1 소수성 표면처리층이 형성되도록 소수성 표면처리하는 단계; 상기 제 1 소수성 표면처리층 상에 제 1 열분해성 재료를 코팅하는 단계; 분리된 상기 전극층 사이가 충진되도록 상기 전극층 상에 광흡수층을 코팅하는 단계; 상기 광흡수층이 정착되고 상기 제 1 열분해성 재료는 제거되도록 상기 기판을 1차 열처리하는 단계로서, 상기 제 1 열분해성 재료의 제거에 의해 인접하는 광흡수층이 분리되도록 하는 단계; 상기 광흡수층 상에 버퍼층을 코팅하는 단계; 상기 버퍼층의 표면 중 일부 영역에 제 2 소수성 표면처리층이 형성되도록 소수성 표면처리하는 단계; 상기 제 2 소수성 표면처리층 상에 제 2 열분해성 재료를 코팅하는 단계; 상기 광흡수층의 분리된 영역이 충진되도록 상기 버퍼층 상에 투명전극층을 코팅하는 단계; 및 상기 제 2 열분해성 재료가 제거되도록 상기 기판을 2차 열처리하는 단계로서, 상기 제 2 열분해성 재료의 제거에 의해 인접하는 투명전측층이 분리되도록 하는 단계를 포함하는 태양전지의 모듈화 방법을 제공한다.

Description

태양전지의 모듈화 방법과 이에 의해 제조된 태양전지 모듈{METHOD FOR MODULARIZATION OF SOLAR CELL AND SOLAR CELL MODULE PRODUCED BY THE SAME}
본 발명은 태양전지의 모듈화 방법과 이에 의해 제조된 태양전지 모듈에 관한 것이다.
태양전지는 반도체의 원리를 이용한 것으로서, p-n 접합된 반도체에 일정 수준 이상의 에너지를 갖춘 빛을 조사하면 상기 반도체의 가전자가 자유롭게 이동될 수 있는 가전자로 여기되어 전자와 정공의 쌍(EHP : electron hole pair)이 생성된다. 생성된 전자와 정공은 서로 반대쪽에 위치하는 전극으로 이동하여 기전력을 발생시키게 된다.
상기 태양전지의 가장 최초 형태는 실리콘 기판에 불순물(B)을 도핑하여 p형 반도체를 형성시킨 다음 그 위에 또다른 불순물(P)을 도핑시켜 층의 일부를 n형 반도체화 함으로써 p-n 접합이 이루어지도록 한 실리콘계 태양전지로서 1세대 태양전지로 많이 불린다.
상기 실리콘계 태양전지는 에너지 전환효율과 셀 전환효율(실험실 최고의 에너지 전환효율에 대한 양산시 전환효율의 비율)이 비교적 높기 때문에, 가장 상용화 정도가 높다. 그러나, 상기 실리콘계 태양전지 모듈을 제조하기 위해서는 우선 소재로부터 잉곳을 제조하고 상기 잉곳을 웨이퍼화한 후 셀을 제조하고 모듈화한다고 하는 다소 복잡한 공정단계를 거쳐야 할 뿐만 아니라, 벌크 재질의 재료를 사용하기 때문에, 재료소비가 증가하여 제조비용이 높다는 문제가 있다.
이러한 실리콘계 태양전지의 단점을 해결하기 위하여, 2세대 태양전지로 불리우는 소위 박막형 태양전지가 제안되게 되었다. 박막형 태양전지는 상술한 과정으로 태양전지를 제조하는 것이 아니라, 기판 위에 순차적으로 필요한 박막층을 적층하는 형태로 제조하기 때문에, 그 과정이 단순하며, 두께가 얇아 재료비용이 저렴하다는 장점을 가진다.
한편, 이러한 박막형 태양전지를 모듈화 하기 위해서는 단위셀(unit cell)을 각각 제조한 뒤 이 단위셀을 전기적으로 연결하는 방법이 있다. 이러한 방법은 각각의 단위셀을 제조하여야 하므로, 생산성이 저하되는 문제가 있으며, 단위셀 중 어느 하나가 불량일 경우 최종제품 또한 그 품질이 현저히 낮아질 수 있다는 문제점을 안고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 기판 상에 전극층을 형성하고, 셀(cell)과 셀을 분리되도록 한 뒤, 다시 이를 전기적으로 연결하는 모노리식 인테그레이션(monolithic integration) 방법이 제안되었다. 그러나, 상기 기술은 셀을 분리하기 위하여 전극층을 레이저 혹은 기계적인 방법을 이용하여 스크라이빙(scribing) 공정을 이용하여야 하고, 이후, 적층되는 광 흡수층이나 투면전극층 등의 분리에 있어서도 스크라이빙(scribing)을 적용하여야 하기 때문에, 다수의 스크라이빙 공정이 요구된다. 이에 따라, 상기 방법은 스크라이빙 장비와 패터닝 공정이 추가적으로 요구되므로, 생산성이 저하되고, 비용 또한 상승한다는 문제가 발생한다.
본 발명은 기존에 요구되던 다수의 스크라이빙 공정을 적용하지 않고도 태양전지를 모듈화할 수 있는 방법과 이에 의해 제조된 태양전지 모듈을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태는 분리된 전극층을 갖는 기판을 준비하는 단계; 상기 전극층의 표면 중 일부 영역에 제 1 소수성 표면처리층이 형성되도록 소수성 표면처리하는 단계; 상기 제 1 소수성 표면처리층 상에 제 1 열분해성 재료를 코팅하는 단계; 분리된 상기 전극층 사이가 충진되도록 상기 전극층 상에 광흡수층을 코팅하는 단계; 상기 광흡수층이 정착되고 상기 제 1 열분해성 재료는 제거되도록 상기 기판을 1차 열처리하는 단계로서, 상기 제 1 열분해성 재료의 제거에 의해 인접하는 광흡수층이 분리되도록 하는 단계; 상기 광흡수층 상에 버퍼층을 코팅하는 단계; 상기 버퍼층의 표면 중 일부 영역에 제 2 소수성 표면처리층이 형성되도록 소수성 표면처리하는 단계; 상기 제 2 소수성 표면처리층 상에 제 2 열분해성 재료를 코팅하는 단계; 상기 광흡수층의 분리된 영역이 충진되도록 상기 버퍼층 상에 투명전극층을 코팅하는 단계; 및 상기 제 2 열분해성 재료가 제거되도록 상기 기판을 2차 열처리하는 단계로서, 상기 제 2 열분해성 재료의 제거에 의해 인접하는 투명전측층이 분리되도록 하는 단계를 포함하는 태양전지의 모듈화 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시형태는 분리된 전극층을 갖는 기판; 상기 전극층의 표면 중 일부 영역에 형성된 제 1 소수성 표면처리층; 분리된 상기 전극층 사이에 충진되고, 상기 제 1 소수성 표면처리층 상에 형성된 공간에 의해 분리되도록 상기 제 1 소수성 표면처리층이 형성된 영역 외의 전극층 표면에 코팅된 광흡수층; 상기 광흡수층 상에 코팅된 버퍼층; 및 상기 버퍼층의 표면 중 일부 영역에 형성된 제 2 소수성 표면처리층; 및 분리된 상기 광흡수층 사이에 충진되고, 상기 제 2 소수성 표면처리층 상에 형성된 공간에 의해 분리되도록 상기 제 2 소수성 표면처리층이 형성된 영역 외의 버퍼층 표면에 코팅된 투명전극층을 포함하는 태양전지 모듈을 제공한다.
본 발명에 따르면, 다수의 스크라이빙 공정을 행하지 않고도 태양전지를 모듈화할 수 있어, 제조 비용이 저렴할 뿐만 아니라 모듈화 속도 또한 빠르게 할 수 있어 생산성 또한 우수하다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양전지의 모듈화 방법의 일례를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 분리된 전극층을 갖는 기판을 제조하는 방법을 나타낸 모식도로서, (a)는 스크라이빙 공정을 이용한 방법을, (b)는 마스크를 이용한 방법을 나타낸다.
기존에 요구되던 다수의 스크라이빙 공정을 적용하지 않고도, 비용절감 및 모듈화 속도가 우수한 태양전지의 모듈화 방법을 제공하고자 한다. 본 발명의 모듈화 방법은 롤-투-롤(roll-to-roll)법에 의한 연속공정에 적용이 가능하고, 비진공 방식으로도 이용이 가능하다.
본 발명의 일 실시형태는 분리된 전극층을 갖는 기판을 준비하는 단계; 상기 전극층의 표면 중 일부 영역에 제 1 소수성 표면처리층이 형성되도록 소수성 표면처리하는 단계; 상기 제 1 소수성 표면처리층 상에 제 1 열분해성 재료를 코팅하는 단계; 분리된 상기 전극층 사이가 충진되도록 상기 전극층 상에 광흡수층을 코팅하는 단계; 상기 광흡수층이 정착되고 상기 제 1 열분해성 재료는 제거되도록 상기 기판을 1차 열처리하는 단계로서, 상기 제 1 열분해성 재료의 제거에 의해 인접하는 광흡수층이 분리되도록 하는 단계; 상기 광흡수층 상에 버퍼층을 코팅하는 단계; 상기 버퍼층의 표면 중 일부 영역에 제 2 소수성 표면처리층이 형성되도록 소수성 표면처리하는 단계; 상기 제 2 소수성 표면처리층 상에 제 2 열분해성 재료를 코팅하는 단계; 상기 광흡수층의 분리된 영역이 충진되도록 상기 버퍼층 상에 투명전극층을 코팅하는 단계; 및 상기 제 2 열분해성 재료가 제거되도록 상기 기판을 2차 열처리하는 단계로서, 상기 제 2 열분해성 재료의 제거에 의해 인접하는 투명전측층이 분리되도록 하는 단계를 포함하는 태양전지의 모듈화 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양전지의 모듈화 방법의 일례를 나타낸 모식도이다. 이하, 도 1을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 도 1은 본 발명을 상세히 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하지 않는다.
우선, 분리된 전극층(20)을 갖는 기판(10)을 준비한다. 본 발명의 기판으로는 당해 기술분야에서 사용되는 모든 것을 이용할 수 있다. 바람직하게는, 롤-투-롤(roll-to-Roll)법에 의한 연속공정에 적합한 기판을 사용하는 것이며, 예를 들면, 스테인리스강, 탄소강, Fe-Ni계 합금, Fe-Cr계 합금, Fe-Cu계 합금, 알루미늄계 금속, 티타늄계 금속, 폴리이미드 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등이 있다.
상기한 분리된 전극층을 갖는 기판을 준비하는 방법은 다양한 예가 있을 수 있으나, 바람직하게는 도 2에 나타난 바와 같은 방법을 이용할 수 있다. 도 2는 본 발명의 분리된 전극층을 갖는 기판을 제조하는 방법을 나타낸 모식도로서, (a)는 스크라이빙 공정을 이용한 방법을, (b)는 마스크를 이용한 방법을 나타낸다. 분리된 전극층을 갖는 기판을 제조하기 위해서는 도 2 (a)와 같이, 우선적으로 기판(10)에 전극층(20)을 코팅한 뒤 레이저 또는 기계적 방법을 이용한 스크라이빙 공정을 적용하여 상기 전극층(20)을 얻고자 하는 패턴 형상으로 분리하는 방법을 이용할 수 있다. 또 다른 방법으로는 도 2 (b)와 같이, 패턴이 형성된 마스크(1)를 기판(10) 상에 배치한 뒤 전극층(20)을 코팅하고 이어서 상기 마스크(1)를 제거하는 방법을 이용할 수 있다.
상기 전극층은 대부분이 액상이나 졸 또는 겔의 형태로 제조되기 곤란하므로, 화학적 기상 증착법 또는 물리적 기상 증착법을 이용하여 상기 전극층을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 전극층은 태양전지 효율과 내식성을 향상시키기 위하여, Mo, Ni, Cu, Nb, Si, Ti, W, Na 및 Cr로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 상기 분리된 전극층을 갖는 기판을 준비하는 과정에 있어서, 전극층을 형성하기 전에 상기 기판 상에 확산방지막을 형성하는 공정을 추가로 포함할 수 있다. 즉, 기판과 전극층 사이에 확산방지막을 형성함으로써 기판 내에 존재하는 불순물이나 금속 원소가 상기 전극층으로 확산되는 것을 방지할 수 있다. 상기 확산방지막은 확산방지 등의 효과를 위하여 Ti, Cr, Ni, Al, Zn, Mo 및 Si로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
이후, 상기 기판(10)에 형성된 전극층(20)의 표면 중 일부 영역에 제 1 소수성 표면처리층(30)이 형성되도록 소수성 표면처리한다. 상기 소수성 표면처리는 다양한 방법에 이루어질 수 있겠으나, 예를 들면 CF4 등의 플루오린 계열 기체 또는 CH4 등의 카본계열 기체를 플라즈마 반응기 내에 주입하여 RF전압, DC전압 등을 인가함으로써 플라즈마를 형성시켜 소수성 표면처리를 행할 수 있다. 보다 상세하게는, 패턴이 형성된 개구부를 갖는 마스크를 상기 전극층(20) 상에 배치한 후, 상기와 같이 형성된 플라즈마를 전극층(20)에 증착하여 제 1 소수성 표면처리층(30)을 형성시킴으로써 전극층(20)의 표면이 선택적으로 소수성을 갖도록 할 수 있다. 이는 추후 상기 제 1 소수성 표면처리층(30)에 코팅되는 열분해성 재료가 양 옆의 공간으로 세어나가지 않고 격벽의 구조를 갖도록 함으로써 코팅되는 광흡수층이 서로 분리되도록 하기 위함이다.
상기와 같이, 제 1 소수성 표면처리층을 형성한 뒤에는 상기 제 1 소수성 표면처리층(30) 상에 제 1 열분해성 재료(40)를 코팅한다. 상기 제 1 열분해성 재료는 이후 코팅되는 광흡수층이 낮은 점도로 인하여 제 1 소수성 표면처리층 영역으로 흐르게 되어 광흡수층이 단락될 수 있는 문제점을 방지하는 역할을 한다. 즉, 광흡수층이 원하는 곳에 위치하되, 다른 영역으로는 침투할 수 없도록 장벽 역할을 하게 되는 것이다. 상기 제 1 열분해성 재료의 코팅은 잉크젯 프린팅법이나 그라비아 롤 코팅법에 의해 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 제 1 열분해성 재료에 대해서는 특별히 한정하는 바는 없으나, 열처리를 통해 용이하게 제거되는 물질인 것이 바람직하며, 상기 소수성 표면처리층에 의해 격벽의 구조를 용이하게 가질 수 있는 수성(水性)의 성질을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, 저분자량의 파라핀왁스 및 올리고머 혹은 열분해 온도가 낮은 폴리비닐 부티랄로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 한편, 상기 제 1 열분해성 재료를 코팅하는 단계 후에는 상기 제 1 열분해성 재료가 제 1 소수성 표면처리층에 용이하게 정착될 수 있도록 상기 기판을 건조하는 단계를 추가로 행할 수 있다. 한편, 상기 잉크젯 프린팅법은 소수성 표면처리층의 패턴을 잉크젯 프린터기에 미리 입력함으로써 상기 소수성 표면처리층 상에 안정적이면서도 아주 빠른 속도로 열분해성 재료를 코팅할 수 있다는 장점을 지닌다. 그라비아 롤 코팅이란 패턴을 갖는 요철이 형성된 그라비아 롤 코터를 이용한 코팅 방법로서, 상기 요철 중 볼록부에 열분해성 재료를 묻힌 뒤, 상기 볼록부를 통해 원하는 위치에 선택적으로 열분해성 재료를 코팅할 수 있다. 특히, 상기 잉크젯 프린팅이나 그라비아 롤 코팅 공정은 롤-투-롤 공정에 적용이 가능하여 코팅 속도를 보다 향상시킬 수 있다.
이후, 분리된 상기 전극층(20) 사이가 충진되도록 상기 전극층(20) 상에 광흡수층(50)을 코팅한다. 이와 같이 코팅된 광흡수층(50)은 앞서 코팅된 제 1 열분해성 재료에 의해 분리되게 되고, 이를 통해 모듈화를 달성할 수 있다. 상기 광흡수층의 코팅은 광흡수층 전구체와 용매를 혼합한 전구체 용액을 잉크젯 프린팅 또는 그라비아 롤 코팅을 이용하여 코팅함으로써 이루어질 수 있다. 상기 광흡수층을 코팅하는 단계 후에는 상기 전구체 용액에 포함된 용매가 제거될 수 있도록 상기 기판을 건조하는 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
이후, 상기 기판(10)을 1차 열처리하는 것이 바람직하다. 상기 1차 열처리는 광흡수층(50)이 전극층(20)상에 정착되도록 하기 위한 것이며, 동시에 상기 열처리에 의해 상기 제 1 열분해성 재료(40)가 제거되게 된다. 상기 제 1 열분해성 재료(40)의 제거에 의해 인접하는 광흡수층(50)은 서로 분리된다. 상기 1차 열처리는 500~600℃에서 행하여지는 것이 바람직하다. 상기 1차 열처리 온도가 500℃미만인 경우에는 광흡수층을 이루는 입자끼리 결합이 이루어지지 않아 광흡수층의 정착이 용이하게 이루어지지 않을 수 있다. 600℃를 초과하는 경우에는 기판 또는 전극층에 존재하는 불순물이 전극층 또는 광흡수층으로 확산하여 제품의 특성에 악영향을 미칠 수 있을 뿐만 아니라 열변형에 의한 효율 저하나 제품 불량을 야기할 수 있다. 상기 1차 열처리 시간은 1~3시간의 범위를 갖는 것이 바람직한데, 1시간 미만인 경우에는 광흡수층을 이루는 입자간 결합을 위한 시간을 충분히 확보하지 못하여 광흡수층의 정착이 용이하게 이루어지지 않을 수 있으며, 3시간을 초과하는 경우에는 생산성이 저하될 수 있다. 상기 열처리 역시 롤-투-롤 공정에 적용이 가능하여 전반적인 태양전지의 모듈화 속도를 보다 향상시킬 수 있다.
상기 1차 열처리 후에는 상기 광흡수층(50) 상에 버퍼층(60)을 코팅한다. 상기 버퍼층의 코팅방법은 광흡수층 코팅 방법과 동일하게 잉크젯 프린팅이나 그라비아 롤 코팅 공정을 이용할 수 있으며, 상기 버퍼층 코팅 후에는 상기 버퍼층의 용이한 정착을 위하여 건조 공정을 추가로 행하는 것이 바람직하다. 상기 공정 또한 롤-투-롤 공정에 적용이 가능하다.
이후 상기 버퍼층(60)의 표면 중 일부 영역에 제 2 소수성 표면처리층(70)이 형성되도록 소수성 표면처리한다. 상기 제 2 소수성 표면처리층(70)의 형성은 제 1 소수성 표면처리층 형성을 위한 방법과 동일한 방법을 이용할 수 있다. 그 역할 또한 제 1 소수성 표면처리층과 유사하게 추후 상기 제 2 소수성 표면처리층(70)에 코팅되는 열분해성 재료가 양 옆의 공간으로 세어나가지 않고 격벽의 구조를 갖도록 함으로써 코팅되는 투명전극층이 서로 분리되도록 하는 역할을 수행한다.
이어서, 상기와 같이 형성된 상기 제 2 소수성 표면처리층(70) 상에 제 2 열분해성 재료(80)를 코팅한다. 상기 제 2 열분해성 재료 또한 제 1 열분해성 재료와 유사하게 이후 코팅되는 투명전극층이 단락될 수 있는 문제점을 방지하기 위하여 상기 투명전극층이 다른 영역으로는 침투할 수 없도록 장벽 역할을 수행한다. 상기 제 2 열분해성 재료의 코팅 또한 잉크젯 프린팅법이나 그라비아 롤 코팅법에 의해 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 제 2 열분해성 재료 또한 그 종류에 대해서 특별히 한정하는 바가 없으나, 열처리를 통해 용이하게 제거되는 물질인 것이 바람직하며, 상기 소수성 표면처리층에 의해 격벽의 구조를 용이하게 가질 수 있는 수성(水性)의 성질을 갖는 것이 바람직하다.
상기 제 2 열분해성 재료(80)의 코팅 후에는 광흡수층(50)의 분리된 영역이 충진되도록 버퍼층(60) 상에 투명전극층(90)을 코팅한다. 이와 같이, 투명전극층(90)을 코팅함으로써, 태양전지가 구동될 수 있다. 상기 투명전극층의 형성 또한 잉크젯 프린팅법이나 그라비아 롤 코팅법에 의해 이루어질 수 있으며, 상기 투명전극층의 형성 뒤에는 상기 투명전극층의 정착을 위하여 건조 공정을 추가로 포함할 수 있다.
이후, 상기 제 2 열분해성 재료(80)가 제거되도록 상기 기판을 2차 열처리하는 것이 바람직하다. 상기 제 2 열분해성 재료(80)의 제거에 의해 인접하는 투명전측층(90)이 분리되게 되며, 이를 통해 태양전지의 모듈화를 달성할 수 있다. 상기 2차 열처리는 200~300℃에서 1~10분 동안 행하여지는 것이 바람직한데, 상기 2차 열처리 온도가 200℃미만일 경우에는 제 2 열분해성 재료의 제거가 용이하지 않거나, 제 2 열분해성 재료의 제거 시간이 상당히 오래걸려 생산성이 저하될 수 있다는 단점이 있다. 상기 2차 열처리 온도의 상한에 대해서는 특별히 한정하지 않으나, 상기 효과의 포화도와 제조 비용을 고려하였을 때, 상기 2차 열처리 온도는 300℃ 이하의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 2차 열처리 역시 롤-투-롤 공정에 적용이 가능하여 전반적인 태양전지의 모듈화 속도를 보다 향상시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명이 제안하는 방법은 기존에 수행되던 스크라이빙 공정 없이도 태양전지를 모듈화할 수 있어, 비용 절감 측면과 생산성 측면에서 아주 유리하다. 더욱이, 비진공에서도 모듈화가 가능하며, 롤-투-롤(roll-to-Roll)법에 의한 연속공정에도 적용이 가능하여 생산성이 보다 향상되고 제조비용이 보다 절감될 수 있다.
본 발명은 상기 태양전지 모듈화 방법외에도, 전술한 방법에 의해 제조되는 분리된 전극층을 갖는 기판; 상기 전극층의 표면 중 일부 영역에 형성된 제 1 소수성 표면처리층; 분리된 상기 전극층 사이에 충진되고, 상기 제 1 소수성 표면처리층 상에 형성된 공간에 의해 분리되도록 상기 제 1 소수성 표면처리층이 형성된 영역 외의 전극층 표면에 코팅된 광흡수층; 상기 광흡수층 상에 코팅된 버퍼층; 및 상기 버퍼층의 표면 중 일부 영역에 형성된 제 2 소수성 표면처리층; 및 분리된 상기 광흡수층 사이에 충진되고, 상기 제 2 소수성 표면처리층 상에 형성된 공간에 의해 분리되도록 상기 제 2 소수성 표면처리층이 형성된 영역 외의 버퍼층 표면에 코팅된 투명전극층을 포함하는 태양전지 모듈을 제공한다.
이 때, 상기 광흡수층은 CI(G)S 또는 CdTe이고, 상기 버퍼층은 CdS, ZnS, ZnSe, InS, InOOH 및 ZnOOH로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종이고, 상기 투명전극은 ZnO, ITO, FTO 및 AZO로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종인 것이 바람직하다. 상기 CI(G)S는 구리(Cu), 인듐(In) 및 게르마늄(Ge)으로 이루어지는데, 태양전지 중에는 간혹 Ge가 포함되지 않을 수도 있다. 본 발명에서는 Ge를 포함하는 경우와 포함하지 않는 경우 모두 포함한다.
또한, 상기 태양전지 모듈은 기판 내에 존재하는 불순물이나 금속 원소가 전극층으로 확산되는 것을 방지하기 위하여, 상기 기판과 전극층 사이에 확산방지막을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명이 제안하는 태양전지 모듈은 기존의 방법에 의해 제공되는 제품에 비하여 낮은 비용으로도 제조가 가능할 뿐만 아니라 우수한 생산성을 갖는다.
1 : 마스크
10 : 기판
20 : 전극층
30 : 제 1 소수성 표면처리층
40 : 제 1 열분해성 재료
50 : 광흡수층
60 : 버퍼층
70 : 제 2 소수성 표면처리층
80 : 제 2 열분해성 재료
90 : 투명전극층

Claims (19)

  1. 분리된 전극층을 갖는 기판을 준비하는 단계;
    상기 전극층의 표면 중 일부 영역에 제 1 소수성 표면처리층이 형성되도록 소수성 표면처리하는 단계;
    상기 제 1 소수성 표면처리층 상에 제 1 열분해성 재료를 코팅하는 단계;
    분리된 상기 전극층 사이가 충진되도록 상기 전극층 상에 광흡수층을 코팅하는 단계;
    상기 광흡수층이 정착되고 상기 제 1 열분해성 재료는 제거되도록 상기 기판을 1차 열처리하는 단계로서, 상기 제 1 열분해성 재료의 제거에 의해 인접하는 광흡수층이 분리되도록 하는 단계;
    상기 광흡수층 상에 버퍼층을 코팅하는 단계;
    상기 버퍼층의 표면 중 일부 영역에 제 2 소수성 표면처리층이 형성되도록 소수성 표면처리하는 단계;
    상기 제 2 소수성 표면처리층 상에 제 2 열분해성 재료를 코팅하는 단계;
    상기 광흡수층의 분리된 영역이 충진되도록 상기 버퍼층 상에 투명전극층을 코팅하는 단계; 및
    상기 제 2 열분해성 재료가 제거되도록 상기 기판을 2차 열처리하는 단계로서, 상기 제 2 열분해성 재료의 제거에 의해 인접하는 투명전측층이 분리되도록 하는 단계를 포함하며, 상기 기판은 스테인리스강, 탄소강, Fe-Ni계 합금, Fe-Cr계 합금, Fe-Cu계 합금, 알루미늄계 금속, 티타늄계 금속, 폴리이미드 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종인 태양전지의 모듈화 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 분리된 전극층은 기판에 전극층을 코팅한 뒤 상기 전극층을 스크라이빙하는 방법으로 형성되거나,
    패턴을 갖는 마스크를 상기 기판 상에 배치한 뒤 전극층을 코팅한 후 상기 마스크를 제거하는 방법으로 형성되는 태양전지의 모듈화 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 전극층의 코팅은 화학적 기상 증착법 또는 물리적 기상 증착법에 의해 이루어지는 태양전지의 모듈화 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극층은 Mo, Ni, Cu, Nb, Si, Ti, W 및 Cr로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 태양전지의 모듈화 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 분리된 전극층을 갖는 기판을 준비하는 단계는 상기 기판과 상기 전극층 사이에 확산방지막을 형성하는 것을 포함하는 태양전지의 모듈화 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 확산방지막은 Ti, Cr, Ni, Al, Zn, Mo 및 Si로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 태양전지의 모듈화 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 소수성 표면처리는 플루오린 계열 기체 또는 카본계열 기체를 이용한 플라즈마 처리에 의해 이루어지는 태양전지의 모듈화 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 열분해성 재료를 코팅하는 단계는 잉크젯 프린팅 또는 그라비아 롤 코팅에 의해 이루어지는 태양전지의 모듈화 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 열분해성 재료는 파라핀왁스, 폴리비닐 부티랄 및 올리고머로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 태양전지의 모듈화 방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 열분해성 재료를 코팅하는 단계 후, 상기 기판을 건조하는 단계를 추가로 포함하는 태양전지의 모듈화 방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 광흡수층을 코팅하는 단계는 광흡수층 전구체를 잉크젯 프린팅 또는 그라비아 롤 코팅을 이용하여 코팅하는 것을 포함하는 태양전지의 모듈화 방법.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 광흡수층을 코팅하는 단계 후, 상기 기판을 건조하는 단계를 추가로 포함하는 태양전지의 모듈화 방법.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 열처리는 500~600℃에서 1~3시간 동안 행하여지는 태양전지의 모듈화 방법.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 2차 열처리는 200~300℃에서 행하여지는 태양전지의 모듈화 방법.
  16. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모듈화 방법은 롤-투-롤(roll-to-Roll)법에 의해 이루어지는 태양전지의 모듈화 방법.
  17. 분리된 전극층을 갖는 기판;
    상기 전극층의 표면 중 일부 영역에 형성된 제 1 소수성 표면처리층;
    분리된 상기 전극층 사이에 충진되고, 상기 제 1 소수성 표면처리층 상에 형성된 공간에 의해 분리되도록 상기 제 1 소수성 표면처리층이 형성된 영역 외의 전극층 표면에 코팅된 광흡수층;
    상기 광흡수층 상에 코팅된 버퍼층; 및
    상기 버퍼층의 표면 중 일부 영역에 형성된 제 2 소수성 표면처리층; 및
    분리된 상기 광흡수층 사이에 충진되고, 상기 제 2 소수성 표면처리층 상에 형성된 공간에 의해 분리되도록 상기 제 2 소수성 표면처리층이 형성된 영역 외의 버퍼층 표면에 코팅된 투명전극층을 포함하며, 상기 기판은 스테인리스강, 탄소강, Fe-Ni계 합금, Fe-Cr계 합금, Fe-Cu계 합금, 알루미늄계 금속, 티타늄계 금속, 폴리이미드 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종인 태양전지 모듈.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 광흡수층은 CI(G)S 또는 CdTe이고,
    상기 버퍼층은 CdS, ZnS, ZnSe, InS, InOOH 및 ZnOOH로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종이고,
    상기 투명전극은 ZnO, ITO, FTO 및 AZO로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종인 태양전지 모듈.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 기판과 전극층 사이에 확산방지막을 추가로 포함하는 태양전지 모듈.
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