KR101371774B1 - 태양광 발전장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

태양광 발전장치 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101371774B1
KR101371774B1 KR1020120043855A KR20120043855A KR101371774B1 KR 101371774 B1 KR101371774 B1 KR 101371774B1 KR 1020120043855 A KR1020120043855 A KR 1020120043855A KR 20120043855 A KR20120043855 A KR 20120043855A KR 101371774 B1 KR101371774 B1 KR 101371774B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
electrode layer
nanorods
nanorod
light absorbing
Prior art date
Application number
KR1020120043855A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130120736A (ko
Inventor
김종현
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
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 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020120043855A priority Critical patent/KR101371774B1/ko
Publication of KR20130120736A publication Critical patent/KR20130120736A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101371774B1 publication Critical patent/KR101371774B1/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
    • H01L31/0248—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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167—Coatings 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
    • H01L31/0248—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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

태양광 발전장치 및 이의 제조방법이 개시된다. 태양광 발전장치는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 후면전극층; 상기 후면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면전극층; 및 상기 광 흡수층 및 상기 전면전극층 사이에 개재되고, 복수의 나노 로드들을 포함하는 나노 로드층을 포함한다.

Description

태양광 발전장치 및 이의 제조방법{PHOTOVOLTAIC APPARATUS AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
실시예는 태양광 발전장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
태양광 발전을 위한 태양전지의 제조방법은 다음과 같다. 먼저, 기판이 제공되고, 상기 기판 상에 후면전극층이 형성되고, 레이저에 의해서 패터닝되어, 다수 개의 이면전극들이 형성된다.
이후, 상기 이면전극들 상에 광 흡수층, 버퍼층 및 고저항 버퍼층이 차례로 형성된다. 상기 광 흡수층을 형성하기 위해서 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄을 동시 또는 구분하여 증발시키면서 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층을 형성하는 방법과 금속 프리커서 막을 형성시킨 후 셀레니제이션(Selenization) 공정에 의해 형성시키는 방법이 폭넓게 사용되고 있다. 상기 광 흡수층의 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1 내지 1.8 eV 이다.
이후, 상기 광 흡수층 상에 황화 카드뮴(CdS)을 포함하는 버퍼층이 스퍼터링 공정에 의해서 형성된다. 상기 버퍼층의 에너지 밴드갭은 약 2.2 내지 2.4 eV 이다. 이후, 상기 버퍼층 상에 징크 옥사이드(ZnO)를 포함하는 고저항 버퍼층이 스퍼터링 공정에 의해서 형성된다. 상기 고저항 버퍼층의 에너지 밴드갭은 약 3.1 내지 3.3 eV 이다.
이후, 상기 광 흡수층, 상기 버퍼층 및 상기 고저항 버퍼층에 홈 패턴이 형성될 수 있다.
이후, 상기 고저항 버퍼층 상에 투명한 도전물질이 적층되고, 상기 홈패턴이 상기 투명한 도전물질이 채워진다. 이에 따라서, 상기 고저항 버퍼층 상에 투명전극층이 형성되고, 상기 홈 패턴 내측에 접속배선들이 각각 형성된다. 상기 투명전극층 및 상기 접속배선으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드 등을 들 수 있다. 상기 투명전극층의 에너지 밴드갭은 약 3.1 내지 3.3 eV 이다.
이후, 상기 투명전극층 등에 홈 패턴이 형성되어, 다수 개의 태양전지들이 형성될 수 있다. 상기 투명전극들 및 상기 고저항 버퍼들은 각각의 셀에 대응한다. 상기 투명전극들 및 상기 고저항 버퍼들은 스트라이프 형태 또는 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
상기 투명전극들 및 상기 이면전극들은 서로 미스 얼라인되며, 상기 투명전극들 및 상기 이면전극들은 상기 접속배선들에 의해서 각각 전기적으로 연결된다. 이에 따라서, 다수 개의 태양전지들이 서로 전기적으로 직렬로 연결될 수 있다.
이와 같이, 태양광을 전기에너지로 변환시키기 위해서, 다양한 형태의 태양광 발전장치가 제조되고, 사용될 수 있다. 이와 같은 태양광 발전장치는 특허 공개 공보 10-2008-0088744 등에 개시된다.
실시예는 향상된 신뢰성 및 내구성을 가지는 태양광 발전장치를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 태양광 발전장치는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 후면전극층; 상기 후면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면전극층; 및 상기 광 흡수층 및 상기 전면전극층 사이에 개재되고, 복수의 나노 로드들을 포함하는 나노 로드층을 포함한다.
일 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법은 기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계; 상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 상기 광 흡수층 상에 복수의 나노 입자들을 배치시키는 단계; 상기 나노 입자들로부터 복수의 나노 로드들을 성장시켜서, 나노 로드층을 형성하는 단계; 및 상기 나노 로드층 상에 전면전극층을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는 상기 나노 로드들을 사용하여, 상기 나노 로드층이 소수성을 가지도록 할 수 있다. 즉, 상기 나노 로드들은 나노 사이즈의 직경을 가질 때, 상기 나노 로드들은 소수성을 가지게 된다. 이에 따라서, 상기 나노 로드층은 상기 광 흡수층으로 수분 침투를 방지하는 수분 차단 기능을 수행할 수 있다.
또한, 상기 나노 로드층은 미세한 기공들을 포함할 수 있고, 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드를 포함할 수 있다.
이에 따라서, 상기 나노 로드층은 높은 저항을 가지고, 상기 광 흡수층 및 상기 전면전극층 사이에 전자 및 정공의 재결합을 방지하는 배리어층 기능을 수행할 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 향상된 신뢰성 및 내구성을 가지고, 향상된 광-전 변환 효율을 가질 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 6은 실시예에 따른 태양광 발전장치를 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.
실시 예의 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 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 태양전지는 지지기판(100), 후면전극층(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500), 나노 로드층(502) 및 전면전극층(600)을 포함한다.
상기 지지기판(100)은 플레이트 형상을 가지며, 상기 후면전극층(200), 상기 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500) 및 상기 전면전극층(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 후면전극층(200)은 상기 지지기판(100) 상에 배치된다. 상기 후면전극층(200)은 도전층이다. 상기 후면전극층(200)으로 사용되는 물질의 예로서는 몰리브덴(Mo) 등의 금속을 들 수 있다.
또한, 상기 후면전극층(200)은 두 개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 이때, 각각의 층들은 같은 금속으로 형성되거나, 서로 다른 금속으로 형성될 수 있다.
상기 광 흡수층(300)은 상기 후면전극층(200) 상에 배치된다. 상기 광 흡수층(300)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족계 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.
상기 광 흡수층(300)의 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1eV 내지 1.8eV일 수 있다.
상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300) 상에 배치된다. 상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300)에 직접 접촉한다. 상기 버퍼층(400)은 황화 카드뮴을 포함한다. 상기 버퍼층(400)의 에너지 밴드갭은 약 1.9eV 내지 약 2.3eV일 수 있다.
상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 광 흡수층(300) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 버퍼층(400) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 버퍼층(400)의 상면에 배치된다. 이와는 다르게, 상기 버퍼층(400)이 생략되는 경우, 상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 광 흡수층(300)의 상면에 직접 배치될 수 있다.
상기 고저항 버퍼층(500)은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함한다. 상기 고저항 버퍼층(500)은 전체적으로 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드로 형성될 수 있다. 상기 고저항 버퍼층(500)의 에너지 밴드갭은 약 3.1eV 내지 3.3eV일 수 있다.
상기 나노 로드층(502)은 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 배치된다. 상기 나노 로드층(502)은 상기 고저항 버퍼층(500)의 상면에 직접 형성될 수 있다. 더 자세하게, 상기 나노 로드층(502)은 상기 고저항 버퍼층(500)과 일체로 형성될 수 있다.
상기 나노 로드층(502)은 불순물이 도핑되지 않는 징크 옥사이드를 포함할 수 있다. 이와는 다르게, 상기 나노 로드층(502)은 알루미늄 또는 붕소 등과 같은 도전형 불순물이 포함되는 징크 옥사이드를 포함할 수 있다.
상기 나노 로드층(502)의 두께는 약 4㎚ 내지 약 30㎚일 수 있다. 더 자세하게, 상기 나노 로드층(502)의 두께는 약 5㎚ 내지 약 10㎚일 수 있다.
상기 나노 로드층(502)은 복수의 나노 로드들(510)을 포함한다. 상기 나노 로드들(510)은 상기 고저항 버퍼층(500)으로부터 연장될 수 있다. 더 자세하게, 상기 나노 로드들(510)은 상기 고저항 버퍼층(500)으로부터 성장되어, 형성될 수 있다.
상기 나노 로드들(510)은 다양한 방향으로 연장될 수 있다. 도 1에서는 상방으로 연장되는 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않는다. 즉, 상기 나노 로드들(510)은 측상방, 측방, 측하방 또는 측방으로도 연장될 수 있다. 또한, 상기 나노 로드들(510)은 나선형으로 꼬인 형상을 가질 수 있다.
상기 나노 로드들(510)의 직경은 약 1㎚ 내지 약 10㎚일 수 있다. 더 자세하게, 상기 나노 로드들(510)의 직경은 약 1㎚ 내지 약 3㎚일 수 있다. 상기 나노 로드들(510)이 이와 같은 나노 사이즈의 직경을 가지는 경우, 상기 나노 로드들(510)은 소수성을 가질 수 있다. 즉, 상기 나노 로드들(510)의 직경이 나노 사이즈로 미세화됨에 따라서, 상기 나노 로드들(510)이 징크 옥사이드를 포함하더라도, 소수성을 가질 수 있다. 따라서, 상기 나노 로드층(502)은 소수성을 가지게 된다.
상기 나노 로드들(510)의 길이는 약 5㎚ 내지 약 100㎚일 수 있다. 더 자세하게, 상기 나노 로드들(510)의 길이는 약 5㎚ 내지 약 20㎚일 수 있다.
상기 나노 로드들(510)은 징크 옥사이드를 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 나노 로드들(510)은 알루미늄 또는 붕소 등과 같은 도전형 불순물이 도핑되는 징크 옥사이드 또는 상기 불순물 등이 도핑되지 않는 징크 옥사이드를 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 나노 로드들(510)은 전체적으로 징크 옥사이드로 형성될 수 있다.
상기 나노 로드층(502)은 복수의 기공들(520)을 포함할 수 있다. 상기 기공들(520)은 상기 나노 로드들(510) 사이에 각각 형성될 수 있다. 상기 복수의 기공들(520)의 직경은 약 0.5㎚ 내지 약 10㎚일 수 있다. 더 자세하게, 상기 기공들(520)의 직경은 약 1㎚ 내지 약 3㎚일 수 있다.
상기 전면전극층(600)은 상기 나노 로드층(502) 상에 배치된다. 즉, 상기 나노 로드층(502)은 상기 광 흡수층(300) 및 상기 전면전극층(600) 사이에 배치된다. 더 자세하게, 상기 나노 로드층(502)은 상기 버퍼층 및 상기 전면전극층(600) 사이에 배치된다.
상기 전면전극층(600)은 투명하다. 상기 전면전극층(600)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드(Al doped ZnO;AZO), 인듐 징크 옥사이드(indium zinc oxide;IZO) 또는 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide;ITO) 등을 들 수 있다.
상기 전면전극층(600)의 두께는 약 500㎚ 내지 약 1.5㎛일 수 있다. 또한, 상기 전면전극층(600)이 알루니늄이 도핑되는 징크 옥사이드로 형성되는 경우, 알루미늄은 약 2.5wt% 내지 약 3.5wt%의 비율로 도핑될 수 있다. 상기 전면전극층(600)은 도전층이다.
앞서 설명한 바와 같이, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 상기 나노 로드들(510)을 사용하여, 상기 나노 로드층(502)이 소수성을 가지도록 할 수 있다. 즉, 상기 나노 로드들(510)은 나노 사이즈의 직경을 가질 때, 상기 나노 로드들(510)은 소수성을 가지게 된다. 이에 따라서, 상기 나노 로드층(502)은 상기 광 흡수층(300)으로 수분 침투를 방지하는 수분 차단 기능을 수행할 수 있다.
또한, 상기 나노 로드층(502)은 상기 기공들(520)을 포함할 수 있고, 징크 옥사이드를 포함할 수 있다.
이에 따라서, 상기 나노 로드층(502)은 높은 저항을 가지고, 상기 광 흡수층(300) 및 상기 전면전극층(600) 사이에 전자 및 정공의 재결합을 방지하는 배리어층 기능을 수행할 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 향상된 신뢰성 및 내구성을 가지고, 향상된 광-전 변환 효율을 가질 수 있다.
도 2 내지 도 6은 실시예에 따른 태양광 발전장치를 제조하는 과정을 도시한 도면들이다. 본 제조방법에서는 앞서 설명한 태양전지를 참고하여 설명한다. 본 제조방법에 대한 설명에, 앞선 태양전지에 관한 설명은 본질적으로 결합될 수 있다.
도 2를 참조하면, 지지기판(100) 상에 스퍼터링 공정에 의해서 몰리브덴 등과 같은 금속이 증착되고, 후면전극층(200)이 형성된다. 상기 후면전극층(200)은 공정 조건이 서로 다른 두 번의 공정들에 의해서 형성될 수 있다.
상기 지지기판(100) 및 상기 후면전극층(200) 사이에는 확산 방지막과 같은 추가적인 층이 개재될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 후면전극층(200) 상에 광 흡수층(300)이 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 흡수층을 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 흡수층이 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 흡수층이 형성될 수 있다.
이후, 상기 광 흡수층(300) 상에 버퍼층(400) 및 고저항 버퍼층(500)이 형성된다.
상기 버퍼층(400)은 화학 용액 증착 공정(chemical bath deposition;CBD)에 의해서 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(300)이 형성된 후, 상기 광 흡수층(300)은 황화 카드뮴을 형성하기 위한 물질들을 포함하는 용액에 침지되고, 상기 광 흡수층(300) 상에 황화 카드뮴을 포함하는 상기 버퍼층(400)이 형성된다.
도 4를 참조하면, 상기 광 흡수층(300) 상에 나노 입자층(501)이 형성된다. 더 자세하게, 상기 버퍼층(400) 상에 상기 나노 입자층(501)이 형성된다. 즉, 상기 버퍼층(400)의 상면에, 상기 나노 입자층(501)이 형성된다. 버퍼층이 생략되는 경우, 상기 나노 입자층(501)은 상기 광 흡수층(300)의 상면에 직접 형성될 수 있다.
상기 나노 입자층(501)은 다음과 같은 공정에 의해서 형성될 수 있다.
먼저, 몰드(미도시)에 복수의 나노 입자들(미도시)이 도포된다. 상기 몰드는 폴리디메틸실록산 등과 같은 탄성 중합체를 포함할 수 있다. 또한, 상기 나노 입자들은 징크 옥사이드를 포함할 수 있다. 상기 나노 입자들은 에탄올 등과 같은 용매에 분산되어, 상기 몰드에 코팅될 수 있다.
이후, 상기 나노 입자들이 코팅된 몰드는 상기 버퍼층(400)의 상면에 직접 접촉된다. 이에 따라서, 상기 버퍼층(400)의 상면에 나노 입자들이 인쇄되고, 상기 버퍼층(400) 상에 상기 나노 입자층(501)이 형성될 수 있다. 상기 몰드는 약 5bar의 압력으로 상기 나노 입자층(501)을 인쇄할 수 있다.
상기 나노 입자층(501)의 두께는 약 10㎚ 내지 약 70㎚일 수 있다. 상기 나노 입자들의 직경은 약 1㎚ 내지 약 10㎚일 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 나노 입자층(501)으로부터 복수의 나노 로드들(510)이 성장된다. 이에 따라서, 상기 버퍼층(400) 상에 고저항 버퍼층(500) 및 나노 로드층(502)이 차례로 형성된다. 상기 나노 입자층(501)은 징크 옥사이드 성장에 의해서, 상기 고저항 버퍼층(500)으로 변환될 수 있다.
상기 나노 로드층(502)은 상기 나노 로드들(510)이 성장되어 형성될 수 있다. 이에 따라서, 상기 나노 로드층(502)은 상기 나노 로드들(510)을 포함한다.
상기 나노 로드들(510)은 다음과 같은 공정에 의해서 성장될 수 있다.
먼저, 상기 나노 로드들(510)을 성장시키기 위한 전구체 용액이 형성될 수 있다. 상기 전구체 용액은 상기 나노 로드들(510)을 성장시키기 위한 전구체를 포함할 수 있다. 상기 전구체의 예로서는 징크 니트레이트 헥사하이드레이트(zinc nitrate hexahydrate)((Zn(NO3)2·6H2O) 등과 같은 징크 화합물을 들 수 있다. 또한, 상기 전구체 용액은 헥사메틸렌테트라아민(Hexamethylenetetramine;HMTA) 및 폴리에틸렌이민(Polyethylenimine;PEI)을 포함할 수 있다.
이후, 상기 나노 로드층(502)이 형성된 지지기판은 상기 전구체 용액에 딥핑된다. 이후, 상기 전구체 용액의 온도가 상승된다. 예를 들어, 상기 전구체 용액은 약 80℃ 내지 약 99℃의 온도로 상승될 수 있다. 이후, 상기 나노 로드층(502)이 상기 전구체 용액에 딥핑된 상태에서, 이와 같은 상태는 약 5시간 내지 약 15시간 동안 유지될 수 있다.
이에 따라서, 상기 나노 입자들로부터 상기 나노 로드들(510)이 성장된다. 공정 온도 및 시간 등에 의해서, 상기 나노 로드들(510)의 직경 및 길이가 조절될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 나노 로드층(502) 상에 전면전극층(600)이 형성된다. 상기 전면전극층(600)은 상기 나노 로드층(502) 상에 투명한 도전물질이 적층되어 형성된다. 상기 투명한 도전물질의 예로서는 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드, 인듐 징크 옥사이드 또는 인듐 틴 옥사이드 등을 들 수 있다.
이때, 상기 나노 로드들(510) 사이에는 상기 투명한 도전 물질이 적층되지 않고, 복수의 기공들(520)이 형성될 수 있다.
이와 같이, 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법에 의해서, 향상된 신뢰성 및 내구성을 가지는 태양광 발전장치게 제공될 수 있다.
또한, 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.
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)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 후면전극층;
    상기 후면전극층 상에 배치되는 광 흡수층;
    상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면전극층; 및
    상기 광 흡수층 및 상기 전면전극층 사이에 개재되고, 복수의 나노 로드들을 포함하는 나노 로드층을 포함하는 태양광 발전장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 나노 로드층은 징크 옥사이드를 포함하는 태양광 발전장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 나노 로드층은 상기 나노 로드들 사이에 복수의 기공들을 포함하는 태양광 발전장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 나노 로드층의 두께는 5㎚ 내지 10㎚인 태양광 발전장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 광 흡수층 및 상기 전면전극층 사이에 개재되는 버퍼층; 및
    상기 버퍼층 및 상기 전면전극층 사이에 개재되는 고저항 버퍼층을 포함하고,
    상기 나노 로드층은 상기 고저항 버퍼층 및 상기 전면전극층 사이에 개재되는 태양광 발전장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 고저항 버퍼층은 징크 옥사이드를 포함하고,
    상기 전면전극층은 도전형 불순물이 도핑된 징크 옥사이드를 포함하는 태양광 발전장치.
  7. 기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계;
    상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계;
    상기 광 흡수층 상에 복수의 나노 입자들을 배치시키는 단계;
    상기 나노 입자들로부터 복수의 나노 로드들을 성장시켜서, 나노 로드층을 형성하는 단계; 및
    상기 나노 로드층 상에 전면전극층을 형성하는 단계를 포함하는 태양광 발전장치의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 나노 입자들을 배치시키는 단계는
    상기 나노 입자들을 몰드에 배치시키는 단계; 및
    상기 몰드에 배치되는 나노 입자들을 상기 광 흡수층 상에 접촉시켜서 인쇄하는 단계를 포함하는 태양광 발전장치의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 나노 로드층을 형성하는 단계는
    상기 나노 로드들을 형성하기 위한 전구체를 포함하는 용액을 제공하는 단계; 및
    상기 나노 입자들이 배치된 기판을 상기 용액에 딥핑하는 단계; 및
    상기 나노 입자들로부터 상기 나노 로드들을 성장시키는 단계를 포함하는 태양광 발전장치의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 전구체는 징크 화합물을 포함하는 태양광 발전장치의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 나노 로드들을 성장시키는 단계에서,
    상기 용액의 온도는 80℃ 내지 99℃인 태양광 발전장치의 제조방법.
KR1020120043855A 2012-04-26 2012-04-26 태양광 발전장치 및 이의 제조방법 KR101371774B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120043855A KR101371774B1 (ko) 2012-04-26 2012-04-26 태양광 발전장치 및 이의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120043855A KR101371774B1 (ko) 2012-04-26 2012-04-26 태양광 발전장치 및 이의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130120736A KR20130120736A (ko) 2013-11-05
KR101371774B1 true KR101371774B1 (ko) 2014-03-10

Family

ID=49851251

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120043855A KR101371774B1 (ko) 2012-04-26 2012-04-26 태양광 발전장치 및 이의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101371774B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102671994B1 (ko) * 2020-04-23 2024-06-07 한국전력공사 하이브리드 발전장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120010920A (ko) * 2010-07-27 2012-02-06 엘지디스플레이 주식회사 박막 태양전지 및 그 제조방법
KR20120012324A (ko) * 2010-07-30 2012-02-09 엘지이노텍 주식회사 태양전지 및 이의 제조방법
KR101120009B1 (ko) 2011-08-03 2012-03-16 한국기계연구원 나노 돌기를 갖는 태양 전지 및 이의 제조 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120010920A (ko) * 2010-07-27 2012-02-06 엘지디스플레이 주식회사 박막 태양전지 및 그 제조방법
KR20120012324A (ko) * 2010-07-30 2012-02-09 엘지이노텍 주식회사 태양전지 및 이의 제조방법
KR101120009B1 (ko) 2011-08-03 2012-03-16 한국기계연구원 나노 돌기를 갖는 태양 전지 및 이의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130120736A (ko) 2013-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20110023007A (ko) 박막 태양 전지 및 이의 제조방법
KR101168810B1 (ko) 태양광 발전장치 및 이의 제조방법
KR101210046B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101114026B1 (ko) 태양광 발전장치 및 이의 제조방법
KR101371774B1 (ko) 태양광 발전장치 및 이의 제조방법
KR20130030122A (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101210110B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
TWI611591B (zh) 形成緩衝層之方法
KR101262501B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101273059B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101338549B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR20110060412A (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR20110036220A (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101382819B1 (ko) 태양광 발전장치 및 이의 제조방법
KR101765922B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101393859B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조 방법
US20150200326A1 (en) Method and apparatus for increasing efficiency of thin film photovoltaic cell
KR101349432B1 (ko) 태양광 발전장치 및 이의 제조방법
KR101326885B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101349494B1 (ko) 태양광 발전장치 및 이의 제조방법
KR101792898B1 (ko) 태양광 발전장치 및 이의 제조방법
KR101189366B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101428147B1 (ko) 태양광 발전장치 및 이의 제조방법
KR101349571B1 (ko) 태양광 발전장치
KR101283078B1 (ko) 태양광 발전장치 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: 20170207

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee