KR101437668B1 - 박막 태양전지 - Google Patents

Abstract

태양전지가 개시된다. 기판; 기판 상에 형성되는 투명 전극층; 투명 전극층 상에 형성되는 버퍼층; 및 버퍼층 상에 형성되는 하나 이상의 광흡수층;을 포함하며, 투명 전극층 및 버퍼층은 와이드 밴드 갭 에너지(wide band gap energy)를 가지는 물질로 이루어진다. 본 발명에 따르면, 공정 단계나 양산성이 더 좋은 슈퍼스트레이트(superstrate) 구조의 태양전지에 와이드 밴드 갭 에너지(wide bandgap energy)를 갖는 버퍼층과 투명 전극층을 이용하여 광흡수층에 도달할 수 있는 빛의 양을 증가시켜 p-n 정션에서 더 많은 전하 전송자를 생성시켜 광전류를 향상시키고 광 변환 효율을 향상시킨다.

Description

박막 태양전지{Thin film solar cell}

본 발명은 박막 태양전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 와이드 밴드 갭 에너지(wide band gap energy)를 갖는 버퍼층과 투명 전극층을 갖는 박막 태양전지에 관한 것이다.

최근 CIGS(Cu(In,Ga)Se₂)와 CdTe로 대표되는 박막 화합물 태양전지는 연구실 규모의 소면적에서 각각 20.3%, 16% 내외의 높은 변환 효율을 달성하고 있어 기존에 많은 상업화가 진행되어 있는 Si 기반 태양전지를 대체할 것으로 전망하고 있다. 하지만, 박막 화합물 태양전지는 Si 기반 태양전지에 비하여 발전 단가의 경쟁력을 갖지 못하다는 단점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 저가의 제조 공정을 개발하거나 태양전지의 변환 효율을 향상시키는 방법을 모색해 볼 수 있다.

따라서 저가의 제조 공정을 개발하는 방법의 일환으로 진공법과 비진공법을 고려해볼 수 있다. 진공법은 주로 생산성율이 증명된 스퍼터링 기반의 방법을 의미하며, 비진공법은 용액법을 기반으로 하는 제조방법으로 제조 공정 자체의 단가를 감소시키는 방법을 의미한다. 기존에 보고된 문헌에 의하면, 태양전지의 변환 효율을 높이는 방법에는 적층형 구조 개발, 광흡수 계수가 높은 새로운 흡수층의 개발, 밴드갭 에너지가 넓은 버퍼층과 투명 전극 물질의 개발 등이 있다. 새로운 광흡수층, 버퍼층, 투명 전극 물질을 개발하는 것이나 적층형 구조를 갖는 태양전지를 제조하는 것은 기존의 많은 연구 그룹에 의해서 진행되었을 뿐만 아니라, 아직 Si 태양전지에 비하여 변환 효율이 향상되지 않았다. 최근 다양한 CIGS 연구 그룹에서 공정 과정을 줄일 수 있는 슈퍼스트레이트 타입(superstrate type) CIGS 박막 태양전지 연구가 진행 중이지만, 기존의 CIGS 화합물 태양전지에 비해 변환효율이 낮은 편이다.

이와 관련된 선행기술을 구체적으로 살펴보면, 한국공개공보 제2011-0068157호(발명의 명칭 : 태양전지용 Cu-In-Zn-Sn(Se,S)계 박막 및 이의 제조방법)에는 In의 사용량을 감소시키면서 변환 효율이 우수한 태양전지용 박막을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 선행기술은 In의 사용량을 제조비용을 절감하고 변환효율은 종래 태양전지와 유사한 박막을 제조하는 것인 반면, 본 발명은 고가의 원소인 In을 전혀 사용하지 않은 광흡수층 소재 합성을 통해 태양전지를 제조하는 것인바 구성의 차이가 존재한다.

또한, 한국공개공보 제2009-0010500호(발명의 명칭 : 칼코게나이드계 화합물 박막을 구비한 태양전지)에는 광전변환층을 포함하는 태양전지에 있어 광전변환층이 칼코게나이드계 화합물을 포함하거나 칼코게나이드계 화합물로 구성된 박막을 적어도 하나 이상 포함하는 태양전지를 개시하고 있다. 선행기술은 광전변환층에 칼코즈나이드계 화합물을 사용한다는 점에서 본 발명과 유사하나, 본 발명은 In, Ga가 포함되지 않는 광흡수층 소재를 사용한다는 점에서 구성상 차이가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 고효율의 광전변환성, 안정성, 신뢰성을 개선하기 위해 새로운 소재의 박막 조성물을 제공하고, 이를 이용하여 품질이 우수하고 제조 방법에 있어 가격 경쟁력이 있는 와이드 밴드 갭 에너지(wide bandgap energy)를 갖는 버퍼층과 투명 전극층을 갖는 박막 태양전지를 제공하는 데 있다. 구체적으로, 기존의 CIGS(Cu-In-Ga-Se) 태양전지 구조에 비하여 공정 단계나 양산성이 더 좋은 슈퍼스트레이트(superstrate) 구조의 태양전지에 와이드 밴드 갭 에너지(wide bandgap energy)를 갖는 버퍼층과 투명 전극층을 이용하여 광흡수층에 도달할 수 있는 빛의 양을 증가시켜 p-n 정션에서 더 많은 전하 전송자를 생성시켜 광전류를 향상시키고 광 변환 효율을 향상시킬 수 있다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막 태양전지는 기판; 상기 기판 상에 형성되는 투명 전극층; 상기 투명 전극층 상에 형성되는 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상에 형성되는 하나 이상의 광흡수층;을 포함하며, 상기 투명 전극층 및 상기 버퍼층은 와이드 밴드 갭 에너지(wide band gap energy)를 가지는 물질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 박막 태양전지에 의하면, 공정 단계나 양산성이 더 좋은 슈퍼스트레이트(superstrate) 구조의 태양전지에 와이드 밴드 갭 에너지(wide bandgap energy)를 갖는 버퍼층과 투명 전극층을 이용하여 광흡수층에 도달할 수 있는 빛의 양을 증가시켜 p-n 정션에서 더 많은 전하 전송자를 생성시켜 광전류를 향상시키고 광 변환 효율을 향상시킨다.

도 1은 본 발명에 따른 박막 태양전지의 구조를 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 와이드 밴드 갭 에너지(wide band gap energy)를 갖는 투명 전극층의 X-ray 회절 패턴을 도시한 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 와이드 밴드 갭 에너지(wide band gap energy)를 갖는 투명 전극층의 FE-SEM 이미지와 전기적 특성을 도시한 도면,
도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 따른 와이드 밴드 갭 에너지(wide band gap energy)를 갖는 투명 전극층의 광학적 특성을 도시한 그래프,
도 5는 본 발명에 따른 와이드 밴드 갭 에너지(wide band gap energy)를 갖는 버퍼층의 X-ray 회절 패턴을 도시한 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 와이드 밴드 갭 에너지(wide band gap energy)를 갖는 버퍼층의 FE-SEM 이미지를 도시한 도면, 그리고,
도 7은 본 발명에 따른 와이드 밴드 갭 에너지(wide band gap energy)를 갖는 버퍼층의 광학적 특성을 도시한 그래프이다.

이하에서 첨부의 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 박막 태양전지의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명과 같은 박막형 태양전지는 전기를 발생시키기 위한 활성층으로 실리콘(Si) 웨이퍼 대신에 유리 등의 투명기판 위에 박막을 증착한 것으로, 태양전지 제작에 필요한 반도체 재료의 양을 줄일 수 있어 싼 가격으로 대면적의 태양전지 모듈을 제작할 수 있다. 본 발명에 따른 박막형 태양전지는 일반적인 화합물 반도체 박막형 태양전지의 구조에 따른다.

도 1은 본 발명에 따른 와이드 밴드 갭 에너지(wide band gap energy)를 갖는 투명 전극층과 버퍼층을 포함하는 박막 태양전지의 구조를 도시한 도면이다. 도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 태양전지는 기판(210), 투명 전극층(220), 버퍼층(230) 및 광흡수층(240)을 포함한다. 즉, 유리 등의 기판(210) 위에 투명 전극층(220)이 적층되고 그 위에 순차로 광흡수층(240)이 형성될 수 있다. 이때 사용되는 적층 방법은 당업자라면 알 수 있는 공지의 방법을 이용할 수 있으나, 바람직하게는 스퍼터링 방법을 이용할 수 있다. 특히, 스퍼터링 방법을 이용함에 따라 태양전지의 대면적화가 용이하게 되고 생산시간 역시 감소시킬 수 있으며, 차후 산업화 적용시 1 라인화가 가능할 수 있다.

유리 등의 기판(210) 위에 스퍼터링 방법을 이용하여 투명 전극층(220, Transparent Conducting Oxide, TCO)을 적층한다. 기판(210)은 Na 물질이 포함되어 있는 SLG(Soda Lime Glass)를 주로 사용할 수 있으며, 표면 상에 존재하는 이물질을 제거하기 위해 아세톤, 이소프로필, 메탄올, Deionized water를 이용하여 초음파 세척기로 세척할 수 있다.

이러한 SLG 기판 상에 와이드 밴드 갭 에너지(wide band gap energy)를 갖는 Ga와 Mg가 동시에 도핑된 ZnO를 이용한 박막을 투명 전극층(220)으로 이용할 수 있다. 적층된 Ga-Mg-Zn-O 계 박막은 입사되는 태양광이 광흡수층(240)까지 전달될 수 있도록 p-n 정션에서 만들어진 전하 전송자가 수집될 수 있어야 한다. 이때 Ga와 Mg가 동시에 도핑된 ZnO를 이용한 박막으로 구성된 투명 전극층(220)은 밴드 갭 에너지(band gap energy)가 3.8 eV 이상이고, 비저항이 10^-3Ω㎝ 이하의 값을 갖는다. Ga만 도핑된 ZnO 박막은 비저항이 10^-3Ω㎝ 이하의 특성을 나타내지만, 밴드 갭 에너지(band gap energy)는 3.6 eV 이상을 확보하기 어렵다. 또한, Mg만 도핑된 ZnO 박막은 ZnO의 결정구조를 변화시키지 않은 채로 4.0 eV 까지 향상시킬 수 있지만, 비저항이 10⁵Ω㎝ 이상 값을 가지게 되어 광전자 소자 적용에 문제가 발생할 수 있다. 따라서 와이드 밴드 갭 에너지(wide band gap energy) 특성을 갖는 투명 전극층(220)을 생성하기 위해 Ga와 Mg 두 원소 모두를 도핑시켜야 한다.

도 2는 본 발명에 따른 와이드 밴드 갭 에너지(wide band gap energy)를 갖는 투명 전극층의 X-ray 회절 패턴을 도시한 그래프이다. 도 2를 참조하면, (a)는 Ga가 포함되지 않는 박막, (b)는 Ga가 포함된 Mg doped ZnO 박막에서 관찰된 X-ray 회절 패턴을 도시한 그래프이다. 모든 박막에서 (0002) 방향의 강한 회절 패턴이 관찰되고, Mg의 도핑 농도가 증가할수록 회절 피크의 크기가 감소하며, (0002) 방향의 회절 피크가 높은 각도로 이동하였다. 이러한 특성은 Zn과 Mg의 이온 반경의 차이에 기인한다. Ga가 도핑된 박막이 Ga가 도핑되지 않은 박막에 비해 (0002) 방향의 회절 피크 세기가 향상되었다.

또한 투명 전극층(220)을 스퍼터링 방법을 이용하여 성장시킬 때 ZnO 결정 구조 내에서 Zn 자리에 Mg나 Ga가 치환되어야 와이드 밴드 갭 에너지(wide band gap energy) 특성을 갖게 된다. 그러나 투명 전극층(220) 생성시 ZnO, MgO, Ga₂O₃,분말을 소결(sintering)하여 이용하므로, XRD(X-Ray Diffraction) 회절 패턴 상에 MgO, MgGa₂O₄, Ga₂O₃, ZnGa₂O₄ 상이 존재하는 것은 ZnO 이외에 다른 상이 생성되었다는 것이며, 이는 투명 전극층(220)의 광학적 특성이나 전기적 특성을 저하시킬 수 있는 원인이 된다. 따라서 MgO, MgGa₂O₄, Ga₂O₃, ZnGa₂O₄와 같은 상이 관찰되지 않으면 모든 Mg나 Ga가 Zn과 치환되었다는 것을 의미한다. 이때, Ga는 전기 전도도를 향상시키고, Mg는 밴드 갭 에너지(band gap energy)를 향상시킨다.

도 3은 본 발명에 따른 와이드 밴드 갭 에너지(wide band gap energy)를 갖는 투명 전극층(220)의 FE-SEM(Field Emission-Scanning Electron Microscope) 이미지와 전기적 특성을 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, (a) 내지 (g)에 도시된 박막에서 박막과 기판 사이에 이상(異像)층이 생성되지 않았다. 즉, 비정질 기판 상에 산화물이 증착될 경우 결정구조의 차이에 의해 비정질 층이 형성되는데 이러한 비정질층은 전기적 특성을 좋지 않게 하므로 본 발명에 따른 투명 전극층(220)의 경우 앞서 설명한 비정질층이 생성되지 않는다. 또한, 도 3에 도시된 박막의 구조는 매우 치밀하고 균일하며, 원주(columnar) 형태의 입자가 박막을 형성하고 있다.

또한, Mg의 도핑 농도는 도 3에 도시된 바와 같이 5~15% 범위 내에서 도핑 가능하며 Mg의 도핑 농도가 5%일 때 가장 좋은 비저항 특성을 나타낸다. Mg의 도핑 농도가 올라갈수록 박막의 거칠기가 감소하나, 전기적 특성이 좋지 않은 특성을 나타낸다.

도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 따른 와이드 밴드 갭 에너지(wide band gap energy)를 갖는 투명 전극층(220)의 광학적 특성을 도시한 그래프이다. 도 4a 내지 도 4b를 참조하면, 모든 박막에서 가시광선 영역에서 85% 이상의 높은 투과율을 나타내며, 흡수단은 Mg의 도핑 농도가 증가할수록 짧은 파장 쪽으로 이동한다. 광밴드갭 에너지 역시 Mg의 도핑 농도가 증가할수록 3.3 eV에서 3.75 eV까지 증가하는 것을 알 수 있다. 이러한 광학적 특성은 기존 AZO(Al doped ZnO)에 비해 상대적으로 우수한 광학적 특성으로 광흡수층(240)에 더 많은 빛이 도달할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 투명 전극층(220)은 낮은 비저항과 높은 광 투과도, 그리고 와이드 밴드 갭 에너지(wide band gap energy) 특성을 나타내며, 이는 Mg의 도핑 농도는 5%, Ga의 도핑 농도는 2%일 때 가장 좋은 특성을 나타낸다.

이러한 투명 전극층(220) 위에 버퍼층(230)이 스퍼터링 방법을 이용하여 증착될 수 있다. 버퍼층(230)은 광흡수층(240)과 투명 전극층(220) 사이에서 결정학적, 광학적 특성 차이를 완충하기 위해 존재한다. 즉, 큰 밴드갭 에너지 차이나 원자 크기의 차이를 완충하기 위해 투명 전극층(220)과 광흡수층(240) 사이에 존재하는 층이다. 버퍼층(230)을 이루는 물질은 투명 전극층(220)의 밴드갭 에너지와 광흡수층(240)의 밴드갭 에너지 사이 값을 가지는 물질로 이루어질 수 있다. 이때 가시광선 영역에서 높은 투과율 특성(70 ~ 95 %)과 높은 비저항(10¹ ~ 10³ Ω㎝ 이상) 특성이 요구된다. 구체적으로, 와이드 밴드 갭 에너지(wide band gap energy)를 갖는 ZnS 계 박막을 버퍼층(230)으로 증착할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 와이드 밴드 갭 에너지(wide band gap energy)를 갖는 버퍼층(230)의 X-ray 회절 패턴을 도시한 그래프이다. 도 5를 참조하면, 착화제(complexing agent)를 사용하지 않는 박막은 특별한 회절상이 관찰되지 않아 비정질로 합성된 것으로 판단된다. 반면, 착화제(complexing agent)를 사용한 경우 큐빅(cubic) 상의 회절 피크가 관찰되며 2개 이상의 착화제(complexing agent)를 사용하여 합성한 박막의 경우 강한 회절 피크를 관찰할 수 있었다. 이때 사용되는 착화제(complexing agent)는 Na₂EDTA, Na₃citrate, HMTA, Ammonia, Hydrazine hydrate 등이 있다. 또한, ZnO와 같은 이상(異像)이 관찰되지 않았다. 이는 반대로 ZnO가 ZnS 박막에 생성되었다는 것은 Zn 이온이 O 이온과 쉽게 결합하여 ZnO가 되었다는 것으로 Zn-S가 잘 생성되지 않는다는 것을 말한다.

도 6은 본 발명에 따른 와이드 밴드 갭 에너지(wide band gap energy)를 갖는 버퍼층(230)의 FE-SEM(Field Emission-Scanning Electron Microscope) 이미지를 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 도면은 서로 다른 착화제(complexing agent)를 사용하여 박막을 나타낸 것으로 (a)는 암모니아만 사용, (b)는 Na₃citrate만 사용, (c)는 Na₃citrate와 Na₂EDTA 착화제(complexing agent)를 사용하였다. 따라서 도 6을 참조하면, 착화제(complexing agent)를 사용한 박막의 두께가 착화제(complexing agent)를 사용하지 않고 합성된 박막에 비해 두꺼우며 더 치밀한 구조를 가짐을 알 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 와이드 밴드 갭 에너지(wide band gap energy)를 갖는 버퍼층(230)의 광학적 특성을 도시한 그래프이다. 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 버퍼층(230)은 가시광선 영역에서 70%의 투과율을 나타내며, 흡수단이 300nm 정도로 560 nm인 CdS에 비해 260 nm 정도의 빛을 더 광흡수층(240)에 전달할 수 있다. 밴드갭 에너지 역시 3.8 eV 에서 3.9 eV 정도의 넓은 특성을 나타낸다

이러한 버퍼층(230) 상에 스퍼터링 방법을 이용하여 광흡수층(240)이 증착될 수 있다. 광흡수층(240)은 칼코즈나이드계(chalcopyrite) 화합물을 포함하거나 칼코즈나이드계 화합물 박막 자체로 구성될 수 있다. 즉, 기존 CIGS(Cu-In-Ga-Se) 기반의 태양전지는 높은 광 변환 효율을 가지나, co-evaporation 방법을 이용하기 때문에 고진공, 고온 상태를 유지해야 할 뿐만 아니라 태양전지의 대면적화가 어려웠다. 또한 4개의 서로 다른 원소를 이용하여 광흡수층을 제조하다 보니 단일상 형성이 어렵고, 광흡수층 제조에 필요한 In 성분은 전세계 매장량의 30%가 중국에 매장되어 있어 In 가격이 상승함에 따라 가격 경쟁력 확보가 어려운 문제점이 있으므로, 본 발명에 따른 광흡수층(240)은 고가 원소인 In과 Ga이 포함되지 않는 광흡수층(240) 소재 합성을 통한 가격 경쟁력을 확보할 수 있도록 한다.

따라서, 본 발명에 따른 광흡수층(240)은 칼코즈나이드계 화합물을 이용하며, 구체적으로 Cu-기반 및/또는 Sn-기반 칼코즈나이드계 화합물을 이용한다. 또한, 광흡수층(240)은 p형 반도체(P-type semiconductor)층으로 구성될 수 있다.

구체적으로, 태양전지의 광흡수층(240)으로 사용되기 위해서는 직접천이 타입의 밴드갭 에너지를 가지고, 가시광선 영역에서 높은 광흡수 계수를 가져야 한다. 또한 가시광선 영역을 흡수할 수 있는 밴드갭 에너지인 2.0 eV 보다 낮은 에너지 값의 특성을 나타내야 한다.

따라서 광흡수층(240)은 Cu 및 Sn으로 이루어지는 그룹에서 하나 이상의 물질을 선택하여 금속 박막을 형성하고, 금속 박막을 황화 처리하여 Cu_{1 - x}S_x나 Sn_{1 -x}S_x(여기서, 0≤x≤1) 화합물을 생성한다. 이때 금속 박막은 스퍼터링 방법을 이용하여 증착할 수 있으며, Cu 및/또는 Sn으로 이루어진 금속 박막을 H₂S 가스 분위기에서 열처리를 하여 광흡수층(240)을 형성할 수 있다.

광흡수층(240) 물질인 Cu_{1 - x}S_x나 Sn_{1 - x}S_x(여기서, 0≤x≤1) 화합물은 직접 천이 밴드갭 에너지를 갖고 있으며, 1.2~2.0 eV의 밴드갭 에너지를 가지는데, 이러한 밴드갭 에너지는 조성 비율에 따라 달라지게 된다. 구체적으로, x값이 증가할수록 밴드갭 에너지가 증가하는데, Cu_{1 - x}S_x는 x가 증가할수록 1.2 eV ~ 1.8 eV 범위의 밴드갭 에너지를 가지며, Sn_{1 - x}S_x는 1.2 eV ~ 2.4 eV 범위의 밴드갭 에너지를 가진다. 또한, 본 발명에 따른 광흡수층(240)은 가시광선 영역에서 높은 광흡수 계수를 가지며, CIGS(Cu-In-Ga-Se)와 달리 2개의 서로 다른 원소(Cu와 Sn)로 박막의 광학적 특성을 조절할 수 있으므로 고가의 원소인 In나 Ga이 없어 차세대 박막 태양전지 광흡수층 물질로 적당하다.

또한, 광흡수층(240)은 금속 전구체 박막을 증착하는 과정과 이를 광흡수층(240)으로 합성하기 위한 황화 열처리 과정의 두 단계로 거쳐 형성된다. 금속 전구체의 증착 방법은 다양한 방법이 이용될 수 있으나, DC 스퍼터링 방법이 가장 바람직하다. 황화 열처리 과정은 S 분말이나 H₂S+N₂ 가스를 이용하여 황화 분위기를 유지하며 열처리를 진행한다. Cu와 Sn을 모두 사용하여 두 물질이 동시에 한 층으로 증착될 수도 있고 각각의 물질을 차례로 적층하여 금속 박막을 형성할 수 있다. Cu와 Sn 두 가지 물질이 포함된 금소곡 전구체 박막을 황화 열처리 과정을 거친 후 합성되는 화합물은 Cu₂SnS₃이고, 이 물질 역시 광흡수 계수가 높고 밴드갭 에너지는 1.4 eV이며 직접 천이형 밴드갭 에너지 특성을 갖는다. 반면, Cu와 Sn 두 물질이 서로 다른 금속 박막층을 형성하여 황화 열처리 과정을 거치면 광흡수층(240)은 제1광흡수층(242)과 제2광흡수층(244)으로 이루어질 수 있다. 이때 제1광흡수층(242)은 Cu_{1 - x}S_x 화합물(여기서, 0≤x≤1)일 수 있고, 제2광흡수층(244)은 Sn_{1 - x}S_x화합물(여기서, 0≤x≤1)일 수 있다.

이러한 광흡수층(240) 상에 광전송자를 수집하기 위해 Au 물질로 이루어진 금속 전극을 스퍼터링 방법을 이용하여 증착함으로써 금속 전극층(250)을 형성할 수 있다. 그리고 나서 투명 전극층(220)과 금속 전극층(250)을 연결하고 빛을 조사하면 전기가 발생할 수 있다.

이상의 설명에서 '제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하기 위해 사용되었지만, 각각의 구성요소들은 이러한 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 즉, '제1', '제2' 등의 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 목적으로 사용되었다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, '및/또는'이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함하는 의미로 사용되었다.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 유무선 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

210 : 기판 220 : 투명 전극층
230 : 버퍼층 240 : 광흡수층
250 : 금속 전극층

Claims (9)

1. 기판;
   상기 기판 상에 형성되는 투명 전극층;
   상기 투명 전극층 상에 형성되는 버퍼층; 및
   상기 버퍼층 상에 형성되며, 칼코즈나이드계 화합물을 포함하는 적어도 하나의 광흡수층;을 포함하며,
   상기 투명 전극층 및 상기 버퍼층은 와이드 밴드 갭 에너지(wide band gap energy)를 가지는 물질로 이루어지고,
   상기 칼코즈나이드계 화합물은 Cu_1-xS_x 및 Sn_1-xS_x(여기서, 0≤x≤1)로 구성된 그룹 중에서 선택되는 어느 하나의 물질인 것을 특징으로 하는 태양전지.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 투명 전극층은 Ga-Mg-Zn-O 계 박막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 버퍼층은 ZnS 계 박막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지.
4. 제 2항에 있어서,
   상기 투명 전극층은 Mg의 도핑 농도는 5 % 내지 15 %인 것을 특징으로 하는 태양전지.
5. 제 3항에 있어서,
   상기 버퍼층은 가시광선 영역에서 70% 투과율을 가지며, 흡수단이 300 nm인 것을 특징으로 하는 태양전지.
6. 제 3항에 있어서,
   상기 버퍼층의 밴드갭 에너지는 3.8 eV ~ 3.9 eV 인 것을 특징으로 하는 태양전지.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 투명 전극층은 스퍼터링 방법을 이용하여 상기 기판 상에 증착되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 광흡수층 상에 스퍼터링 방법을 이용하여 금속 전극을 증착하여 형성되는 금속 전극층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 금속 전극층은 Au로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지.

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