KR101460580B1 - 박막형 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 위에 제1분리부를 사이에 두고 이격되는 전면전극을 형성하는 공정; 상기 전면전극을 포함한 기판 전면에 반도체층 및 투명도전층을 형성하는 공정; 상기 반도체층 및 투명도전층의 소정영역을 제거하여 상기 제1분리부와 접하는 콘택부를 형성하는 공정; 상기 투명도전층의 소정영역을 제거하여 제2분리부를 형성하는 공정; 및 상기 콘택부를 통해 상기 전면전극와 연결되는 후면전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어진 박막형 태양전지의 제조방법, 및 그 방법에 의해 제조된 박막형 태양전지에 관한 것으로서,
본 발명은 콘택부를 제1분리부와 접하게 형성하고, 제2분리부를 콘택부와 접하게 형성함으로써 종래에 비하여 태양전지로서 작동하지 못하는 데드존이 감소되어 태양전지의 효율이 증진된다.
박막형 태양전지, 데드존
Description
본 발명은 박막형 태양전지(Solar Cell)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 복수 개의 단위셀이 직렬로 연결된 구조를 갖는 박막형 태양전지에 관한 것이다.
태양전지는 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치이다.
태양전지의 구조 및 원리에 대해서 간단히 설명하면, 태양전지는 P(positive)형 반도체와 N(negative)형 반도체를 접합시킨 PN접합 구조를 하고 있으며, 이러한 구조의 태양전지에 태양광이 입사되면, 입사된 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 상기 반도체 내에서 정공(hole) 및 전자(electron)가 발생하고, 이때, PN접합에서 발생한 전기장에 의해서 상기 정공(+)는 P형 반도체쪽으로 이동하고 상기 전자(-)는 N형 반도체쪽으로 이동하게 되어 전위가 발생하게 됨으로써 전력을 생산할 수 있게 되는 원리이다.
이와 같은 태양전지는 기판형 태양전지와 박막형 태양전지로 구분할 수 있 다.
상기 기판형 태양전지는 실리콘과 같은 반도체물질 자체를 기판으로 이용하여 태양전지를 제조한 것이고, 상기 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체를 형성하여 태양전지를 제조한 것이다.
상기 기판형 태양전지는 상기 박막형 태양전지에 비하여 효율이 다소 우수하기는 하지만, 공정상 두께를 최소화하는데 한계가 있고 고가의 반도체 기판을 이용하기 때문에 제조비용이 상승되는 단점이 있다.
상기 박막형 태양전지는 상기 기판형 태양전지에 비하여 효율이 다소 떨어지기는 하지만, 얇은 두께로 제조가 가능하고 저가의 재료를 이용할 수 있어 제조비용이 감소되는 장점이 있어 대량생산에 적합하다.
상기 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 전면전극을 형성하고, 상기 전면전극 위에 반도체층을 형성하고, 상기 반도체층 위에 후면전극을 형성하여 제조된다. 여기서, 상기 전면전극은 광이 입사되는 수광면을 형성하기 때문에 상기 전면전극으로는 ZnO와 같은 투명도전물이 이용되는데, 기판이 대면적화됨에 따라 상기 투명도전물의 저항으로 인해서 전력손실이 크게 되는 문제가 발생하게 된다.
따라서, 박막형 태양전지를 복수 개의 단위셀로 나누고 복수 개의 단위셀을 직렬로 연결하는 구조로 형성함으로써 투명도전물의 저항으로 의한 전력손실을 최소화하는 방법이 고안되었다.
이하, 도면을 참조로 종래 복수 개의 단위셀이 직렬로 연결된 구조를 갖는 박막형 태양전지의 제조방법에 대해서 설명하기로 한다.
도 1a 내지 도 1f는 종래의 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
우선, 도 1a에서 알 수 있듯이, 기판(10) 상에 전면전극층(20a)을 형성한다.
다음, 도 1b에서 알 수 있듯이, 레이저 스크라이빙(Laser Scribing) 공정을 이용하여 상기 전면전극층(20a)의 소정영역을 제거하여 제1분리부(25)를 사이에 두고 이격되는 전면전극(20)을 형성한다.
다음, 도 1c에서 알 수 있듯이, 상기 기판(10) 전면에 반도체층(30a) 및 투명도전층(40a)을 차례로 형성한다.
다음, 도 1d에서 알 수 있듯이, 레이저 스크라이빙 공정을 이용하여 상기 반도체층(30a) 및 투명도전층(40a)의 소정영역을 제거하여 콘택부(35)를 사이에 두고 이격되는 반도체층(30) 및 투명도전층(40)을 형성한다.
다음, 도 1e에서 알 수 있듯이, 상기 기판(10) 전면에 후면전극층(50a)을 형성한다.
다음, 도 1f에서 알 수 있듯이, 레이저 스크라이빙 공정을 이용하여 상기 반도체층(30), 투명도전층(40), 및 후면전극층(50a)의 소정영역을 제거하여 제2분리부(45)를 형성한다. 따라서, 제2분리부(45)를 사이에 두고 이격되는 후면전극(50)이 형성된다.
그러나, 이와 같은 종래의 박막형 태양전지의 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 도 1f를 참조하면, 제1분리부(25)의 일단에서부터 제2분리부(45)의 일 단까지의 영역("A"로 도시된 영역)은 태양전지로서 작동할 수 없는 데드존(dead zone)이다. 그런데, 종래에는 제1분리부(25), 콘택부(35) 및 제2분리부(45)가 소정 간격으로 이격되어 있기 때문에 태양전지로서 작동할 수 없는 데드존이 상당히 넓게 분포되어 있어, 그만큼 태양전지의 효율이 떨어지게 된다.
특히, 종래에는 화살표 방향으로 레이저를 조사하여 제2분리부(45)를 형성하게 되는데, 이때, 레이저를 조사하면 레이저가 조사되는 영역의 반도체층(30)과 투명도전층(40)이 분리되고, 투명도전층(40) 상부의 후면전극층(50a)은 분리되는 반도체층(30)과 투명도전층(40)의 충격에 의해서 함께 분리되게 된다. 따라서, 만약 제2분리부(45)를 콘택부(35)와 근접하게 형성할 경우에는 전면전극(20)과 접촉하는 후면전극(50)이 레이저 조사에 의한 충격으로 분리될 수 있어 콘택불량이 발생할 수 있고, 이와 같은 이유에서 종래와 같이 레이저 스크라이빙 공정을 이용하여 제2분리부(45)를 형성할 경우에는 제2분리부(45)를 콘택부(35)와 소정 간격으로 이격 형성하여야 했다.
둘째, 상기 제1분리부(25) 형성공정, 상기 콘택부(35) 형성공정, 및 상기 제2분리부(45) 형성공정과 같이 총 3차례에 걸친 레이저 스크라이빙 공정을 이용하기 때문에 레이저 스크라이빙 공정 중에 발생하는 잔유물이 기판에 잔존하여 기판이 오염될 우려가 커지고, 기판의 오염을 방지하기 위해 세정공정을 추가할 경우 그만큼 공정이 복잡해지고 생산성이 떨어지게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래의 박막형 태양전지의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서,
본 발명은 태양전지로서 작동할 수 없는 데드존을 감소시켜 태양전지의 효율을 증가시킬 수 있는 박막형 태양전지 및 그 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명은 레이저 스크라이빙 공정의 이용횟수를 감소시켜 기판의 오염 가능성을 줄이고 그와 더불어 세정공정도 줄여 생산성을 증가시킬 수 있는 박막형 태양전지 및 그 제조방법을 제공함을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 기판 위에 제1분리부를 사이에 두고 이격되는 전면전극을 형성하는 공정; 상기 전면전극을 포함한 기판 전면에 반도체층 및 투명도전층을 형성하는 공정; 상기 반도체층 및 투명도전층의 소정영역을 제거하여 상기 제1분리부와 접하는 콘택부를 형성하는 공정; 상기 투명도전층의 소정영역을 제거하여 제2분리부를 형성하는 공정; 및 상기 콘택부를 통해 상기 전면전극와 연결되는 후면전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어진 박막형 태양전지의 제조방법을 제공한다.
상기 콘택부를 형성하는 공정은 상기 제1분리부의 일단과 상기 콘택부의 일단이 일치하도록, 상기 전면전극 위에 형성된 반도체층 및 투명도전층의 일부 영역을 제거하는 공정으로 이루어질 수 있다.
상기 콘택부를 형성하는 공정은 상기 제1분리부와 상기 콘택부가 소정 영역에서 중복되도록, 상기 전면전극 위에 형성된 반도체층 및 투명도전층의 일부 영역을 제거함과 더불어 상기 제1분리부 내에 형성된 반도체층 및 투명도전층의 일부 영역을 제거하는 공정으로 이루어질 수 있다.
상기 전면전극을 형성하는 공정은 상기 기판 위에 전면전극층을 형성하는 공정 및 상기 전면전극층의 소정 영역을 제거하여 제1분리부를 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다.
상기 제1분리부를 형성하는 공정은 하부에서 상부로 갈수록 그 폭이 넓어지도록 형성하여 상기 제1분리부의 일단에서의 수직단면이 경사지게 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다.
상기 콘택부를 형성하는 공정은 상기 콘택부의 일단이 상기 제1분리부의 폭이 좁은 하부 일단과 일치하도록 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다.
상기 제2분리부를 형성하는 공정은 상기 제2분리부와 상기 콘택부가 접하도록 상기 투명도전층의 소정 영역을 제거하는 공정으로 이루어질 수 있다.
상기 제2분리부를 형성하는 공정은 상기 제2분리부와 상기 콘택부가 접하지 않도록 상기 투명도전층의 소정 영역을 제거하는 공정으로 이루어질 수 있다.
상기 제2분리부는 상기 후면전극들 사이에 복수 개를 형성할 수 있다.
상기 후면전극을 형성하는 공정은 상기 전면전극의 상면 및 측면과 접촉하도록 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다.
본 발명은 또한, 기판; 상기 기판 위에 제1분리부를 사이에 두고 이격 형성 되는 전면전극; 상기 제1분리부와 접하는 콘택부를 사이에 두고 이격 형성되는 반도체층; 상기 콘택부 및 제2분리부를 사이에 두고 이격 형성되는 투명도전층; 및 상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 연결되는 후면전극을 포함하여 이루어진 박막형 태양전지를 제공한다.
상기 제1분리부의 일단과 상기 콘택부의 일단이 일치할 수 있다.
상기 제1분리부와 상기 콘택부가 소정 영역에서 중복될 수 있다.
상기 제1분리부는 하부에서 상부로 갈수록 그 폭이 넓어져 상기 제1분리부의 일단에서의 수직단면이 경사지게 형성될 수 있다.
상기 콘택부의 일단이 상기 제1분리부의 폭이 좁은 하부 일단과 일치할 수 있다.
상기 제2분리부는 상기 콘택부와 접하도록 형성될 수 있다.
상기 제2분리부는 상기 콘택부와 접하지 않도록 형성될 수 있다.
상기 제2분리부는 상기 후면전극들 사이에 복수 개가 형성될 수 있다.
상기 후면전극은 상기 전면전극의 상면 및 측면과 접촉하도록 형성될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 콘택부를 제1분리부와 접하게 형성하기 때문에 그만큼 데드존이 감소되어 태양전지의 효율이 증진된다.
둘째, 본 발명은 제2분리부를 콘택부와 접하게 형성하기 때문에 그만큼 데드 존이 감소되어 태양전지의 효율이 증진된다. 특히, 본 발명은, 후면전극층을 전면에 형성하고 레이저 스크라이빙법을 이용하여 제2분리부를 형성함으로써 소정간격으로 이격되는 후면전극을 형성하는 종래 방법 대신에, 인쇄법을 이용하여 소정 간격으로 이격되는 후면전극을 형성하기 때문에 제2분리부를 콘택부와 접하게 형성하여도 후면전극과 전면전극 사이의 콘택불량의 문제가 발생하지 않는다.
셋째, 본 발명은 레이저 스크라이빙 공정을 최소화 할 수 있어, 레이저 스크라이빙 공정으로 인한 기판 오염 문제 및 세정공정 증가로 인한 생산성 저하 문제가 감소된다.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
<박막형 태양전지 제조방법>
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 제1실시예에 따른 박막형 태양 전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
우선, 도 2a에서 알 수 있듯이, 기판(100) 위에 전면전극층(200a)을 형성한다.
상기 기판(100)으로는 유리 또는 투명한 플라스틱을 이용할 수 있다.
상기 전면전극층(200a)은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F, ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전물질을 스퍼터링(Sputtering)법 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 등을 이용하여 형성할 수 있다.
상기 전면전극층(200a)은 태양광이 입사되는 면이기 때문에 입사되는 태양광이 태양전지 내부로 최대한 흡수될 수 있도록 하는 것이 중요하며, 이를 위해서 상기 전면전극층(200a)에 텍스처(texturing) 가공공정을 추가로 수행할 수 있다.
상기 텍스처 가공공정이란 물질 표면을 울퉁불퉁한 요철구조로 형성하여 마치 직물의 표면과 같은 형상으로 가공하는 공정으로서, 포토리소그라피법(photolithography)을 이용한 식각공정, 화학용액을 이용한 이방성 식각공정(anisotropic etching), 또는 기계적 스크라이빙(mechanical scribing)을 이용한 홈 형성 공정 등을 통해 수행할 수 있다. 이와 같은 텍스처 가공공정을 상기 전면전극층(200a)에 수행할 경우 입사되는 태양광이 태양전지 외부로 반사되는 비율은 감소하게 되며, 그와 더불어 입사되는 태양광의 산란에 의해 태양전지 내부로 태양광이 흡수되는 비율은 증가하게 되어, 태양전지의 효율이 증진되는 효과가 있다.
다음, 도 2b에서 알 수 있듯이, 상기 전면전극층(200a)의 소정 영역을 제거하여 제1분리부(250)를 형성한다. 따라서, 상기 제1분리부(250)에 의해 소정의 간격으로 이격되는 복수 개의 전면전극(200)이 형성된다.
상기 제1분리부(250)를 형성하는 공정은 레이저 스크라이빙 공정을 이용하여 수행할 수 있다.
한편, 도 2a 및 도 2b와 같이 기판(100) 전면에 전면전극층(200a)을 형성하고, 그 후 전면전극층(200a)의 소정 영역을 제거하여 제1분리부(250)를 형성함으로 써 소정의 간격으로 이격되는 복수 개의 전면전극(200)을 형성하는 대신에, 스크린 인쇄법(screen printing), 잉크젯 인쇄법(inkjet printing), 그라비아 인쇄법(gravure printing) 또는 미세접촉 인쇄법(microcontact printing)과 같은 방법을 이용함으로써 한 번의 공정으로 기판(100) 위에 제1분리부(250)를 사이에 두고 이격되는 복수 개의 전면전극(200)을 형성하는 것도 가능하다.
상기 스크린 인쇄법은 스크린과 스퀴즈(squeeze)를 이용하여 대상물질을 작업물에 전이시켜 소정의 패턴을 형성하는 방법이고, 상기 잉크젯 인쇄법은 잉크젯을 이용하여 대상물질을 작업물에 분사하여 소정의 패턴을 형성하는 방법이고, 상기 그라비아 인쇄법은 오목판의 홈에 대상물질을 도포하고 그 대상물질을 다시 작업물에 전이시켜 소정의 패턴을 형성하는 방법이고, 상기 미세접촉 인쇄법은 소정의 금형을 이용하여 작업물에 대상물질 패턴을 형성하는 방법이다. 이와 같이, 스크린 인쇄법, 잉크젯 인쇄법, 그라비아 인쇄법 또는 미세접촉 인쇄법을 이용하여 전면전극(200)을 형성할 경우 레이저 스크라이빙 공정을 이용하는 경우에 비하여 기판이 오염될 우려가 줄어들고 기판의 오염 방지를 위한 세정공정 또한 줄어들게 된다.
다음, 도 2c에서 알 수 있듯이, 상기 기판(100) 전면에 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)을 차례로 형성한다.
상기 반도체층(300a)은 실리콘계 반도체물질을 플라즈마 CVD법 등을 이용하여 형성할 수 있다
상기 반도체층(300a)은 P형 반도체층, I형 반도체층 및 N형 반도체층이 순서 대로 적층된 PIN구조로 형성할 수 있다. 이와 같이 상기 반도체층(300a)을 PIN구조로 형성하게 되면, I형 반도체층이 P형 반도체층과 N형 반도체층에 의해 공핍(depletion)이 되어 내부에 전기장이 발생하게 되고, 태양광에 의해 생성되는 정공 및 전자가 상기 전기장에 의해 드리프트(drift)되어 각각 P형 반도체층 및 N형 반도체층에서 수집되게 된다. 한편, 상기 반도체층(300a)을 PIN구조로 형성할 경우에는 상기 전면전극(200) 상부에 P형 반도체층을 형성하고 이어서 I형 반도체층 및 N형 반도체층을 형성하는 것이 바람직하다. 그 이유는 일반적으로 정공의 드리프트 이동도(drift mobility)가 전자의 드리프트 이동도에 의해 낮기 때문에 입사광에 의한 수집효율을 극대화하기 위해서 P형 반도체층을 수광면에 가깝게 형성하기 위함이다.
상기 투명도전층(400a)은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, Ag와 같은 투명한 도전물질을 스퍼터링(Sputtering)법 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 등을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 투명도전층(400a)은 태양광을 산란시켜 다양한 각으로 진행하도록 함으로써 후술하는 후면전극에서 반사되어 반도체층(300a)으로 재입사되는 광의 비율을 증가시키는 역할을 한다.
다음, 도 2d에서 알 수 있듯이, 상기 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)의 소정영역을 제거하여 콘택부(350)를 형성한다. 따라서, 상기 콘택부(350)에 의해 소정의 간격으로 패턴 형성되는 반도체층(300) 및 투명도전층(400b)이 형성된다.
이때, 상기 콘택부(350)가 상기 제1분리부(250)와 접하도록, 보다 구체적으로는 상기 제1분리부(250)의 일단과 상기 콘택부(350)의 일단이 일치하도록, 상기 전면전극(200) 위에 형성된 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)의 일부 영역을 제거한다. 이와 같이, 상기 제1분리부(250)의 일단과 상기 콘택부(350)의 일단이 일치하도록 형성함으로써 태양전지의 데드존(dead zone)이 최소화된다.
상기 콘택부(350)를 형성하는 공정은 레이저 스크라이빙 공정을 이용하여 수행할 수 있다.
다음, 도 2e에서 알 수 있듯이, 상기 투명도전층(400b)의 소정영역을 제거하여 제2분리부(450)를 형성한다. 따라서, 상기 콘택부(350) 및 제2분리부(450)에 의해 소정의 간격으로 패턴 형성되는 투명도전층(400)이 형성된다.
이때, 상기 제2분리부(450)가 상기 콘택부(350)와 접하도록 상기 투명도전층(400b)의 소정 영역을 제거한다. 이와 같이, 상기 제2분리부(450)와 상기 콘택부(350)가 접하도록 형성함으로써 태양전지의 데드존(dead zone)이 최소화된다.
상기 제2분리부(450)를 형성하는 공정은 레이저 스크라이빙 공정을 이용하여 수행할 수 있다. 본 발명은 후면전극을 형성한 상태에서 제2분리부(450)를 형성하는 것이 아니기 때문에, 상기 제2분리부(450)를 상기 콘택부(350)와 접하도록 형성하여도 종래와 같은 후면전극과 전면전극 사이의 콘택 불량 문제가 발생하지 않는다.
다음, 도 2f에서 알 수 있듯이, 상기 콘택부(350)를 통해 상기 전면전극(200)와 연결되는 후면전극(500)을 형성한다.
상기 후면전극(500)은 스크린인쇄법(screen printing), 잉크젯인쇄법(inkjet printing), 그라비아인쇄법(gravure printing) 또는 미세접촉인쇄법(microcontact printing)을 이용하여 수행하며, 그 재료로는 Ag, Al, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu 등과 같은 금속을 이용한다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 제2실시예에 따른 박막형 태양전지 제조공정을 도시한 단면도로서, 콘택부(350) 형성공정을 제외하고 전술한 제1실시예에 따른 박막형 태양전지의 제조공정과 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였고, 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
우선, 도 3a에서 알 수 있듯이, 기판(100) 위에 전면전극층(200a)을 형성한다.
다음, 도 3b에서 알 수 있듯이, 상기 전면전극층(200a)의 소정 영역을 제거하여 제1분리부(250)를 형성한다. 따라서, 상기 제1분리부(250)에 의해 소정의 간격으로 이격되는 복수 개의 전면전극(200)이 형성된다.
다음, 도 3c에서 알 수 있듯이, 상기 기판(100) 전면에 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)을 차례로 형성한다.
다음, 도 3d에서 알 수 있듯이, 상기 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)의 소정영역을 제거하여 콘택부(350)를 형성한다. 따라서, 상기 콘택부(350)에 의해 소정의 간격으로 패턴 형성되는 반도체층(300) 및 투명도전층(400b)이 형성된다.
이때, 상기 콘택부(350)가 상기 제1분리부(250)와 소정 영역에서 중복되도록, 상기 전면전극(200) 위에 형성된 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)의 일부 영역을 제거함과 더불어 상기 제1분리부(250) 내에 형성된 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)의 일부 영역을 제거한다. 이와 같이, 상기 콘택부(350)가 상기 제1분 리부(250)와 소정 영역에서 중복되도록 형성함으로써 태양전지의 데드존(dead zone)이 최소화된다. 또한, 상기 콘택부(350)가 상기 제1분리부(250)와 소정 영역에서 중복되도록 형성함으로써 상기 전면전극(200)의 상면 및 측면이 상기 콘택부에 의해 노출되게 되어, 후술하는 후면전극이 상기 전면전극(200)의 상면과 더불어 상기 전면전극(200)의 측면과도 접촉하여 후면전극과 전면전극(200) 사이의 접촉면적이 증가되는 장점이 있다.
다음, 도 3e에서 알 수 있듯이, 상기 투명도전층(400b)의 소정영역을 제거하여 제2분리부(450)를 형성한다. 따라서, 상기 콘택부(350) 및 제2분리부(450)에 의해 소정의 간격으로 패턴 형성되는 투명도전층(400)이 형성된다.
이때, 상기 제2분리부(450)가 상기 콘택부(350)와 접하도록 상기 투명도전층(400b)의 소정 영역을 제거한다. 이와 같이, 상기 제2분리부(450)와 상기 콘택부(350)가 접하도록 형성함으로써 태양전지의 데드존(dead zone)이 최소화된다.
다음, 도 3f에서 알 수 있듯이, 상기 콘택부(350)를 통해 상기 전면전극(200)와 연결되는 후면전극(500)을 형성한다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 제3실시예에 따른 박막형 태양전지 제조공정을 도시한 단면도로서, 제2분리부(450) 형성공정을 제외하고 전술한 제1실시예에 따른 박막형 태양전지의 제조공정과 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였고, 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
우선, 도 4a에서 알 수 있듯이, 기판(100) 위에 전면전극층(200a)을 형성한 다.
다음, 도 4b에서 알 수 있듯이, 상기 전면전극층(200a)의 소정 영역을 제거하여 제1분리부(250)를 형성한다. 따라서, 상기 제1분리부(250)에 의해 소정의 간격으로 이격되는 복수 개의 전면전극(200)이 형성된다.
다음, 도 4c에서 알 수 있듯이, 상기 기판(100) 전면에 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)을 차례로 형성한다.
다음, 도 4d에서 알 수 있듯이, 상기 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)의 소정영역을 제거하여 콘택부(350)를 형성한다. 따라서, 상기 콘택부(350)에 의해 소정의 간격으로 패턴 형성되는 반도체층(300) 및 투명도전층(400b)이 형성된다.
이때, 상기 콘택부(350)가 상기 제1분리부(250)와 접하도록, 보다 구체적으로는 상기 제1분리부(250)의 일단과 상기 콘택부(350)의 일단이 일치하도록, 상기 전면전극(200) 위에 형성된 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)의 일부 영역을 제거한다. 이와 같이, 상기 제1분리부(250)의 일단과 상기 콘택부(350)의 일단이 일치하도록 형성함으로써 태양전지의 데드존(dead zone)이 최소화된다.
다만, 전술한 제2실시예에 따른 방법에서와 같이(도 3d 참조), 상기 콘택부(350)가 상기 제1분리부(250)와 소정 영역에서 중복되도록, 상기 전면전극(200) 위에 형성된 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)의 일부 영역을 제거함과 더불어 상기 제1분리부(250) 내에 형성된 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)의 일부 영역을 제거할 수도 있다.
다음, 도 4e에서 알 수 있듯이, 상기 투명도전층(400b)의 소정영역을 제거하 여 제2분리부(450)를 형성한다. 따라서, 상기 콘택부(350) 및 제2분리부(450)에 의해 소정의 간격으로 패턴 형성되는 투명도전층(400)이 형성된다.
이때, 상기 제2분리부(450)가 상기 콘택부(350)와 접하지 않도록 상기 투명도전층(400b)의 소정 영역을 제거한다.
전술한 제1실시예에 따른 방법에서와 같이, 제2분리부(450)를 상기 콘택부(350)와 접하도록 형성한 후(도 2e 참조) 인쇄법을 이용하여 후면전극(500)을 형성할 경우(도 2f 참조)에 있어서, 만약 인쇄 공정 중의 오류로 인하여 후면전극(500)이 제2분리부(450) 쪽으로 흐르는 일이 발생하게 되면 단위셀 간에 분리되어야 하는 후면전극(500)들이 서로 연결되어 쇼트(short)가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제3실시예에서는 상기 제2분리부(450)를 상기 콘택부(350)와 접하지 않도록 형성함으로써, 인쇄 공정 중의 오류로 인하여 후면전극(500)이 상기 제2분리부(450) 쪽으로 흐르는 일이 발생한다 하더라도 후면전극(500)들 간의 쇼트(short) 발생을 최소화한 것이다. 이와 같은 쇼트 발생을 최소화하기 위해서 상기 제2분리부(450)을 후면전극(500)들 사이에 복수 개 형성할 수도 있다.
다음, 도 4f에서 알 수 있듯이, 상기 콘택부(350)를 통해 상기 전면전극(200)와 연결되는 후면전극(500)을 형성한다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 제4실시예에 따른 박막형 태양전지 제조공정을 도시한 단면도로서, 제1분리부(250) 형성공정을 제외하고 전술한 제1실시예에 따른 박막형 태양전지의 제조공정과 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였고, 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한 다.
우선, 도 5a에서 알 수 있듯이, 기판(100) 위에 전면전극층(200a)을 형성한다.
다음, 도 5b에서 알 수 있듯이, 상기 전면전극층(200a)의 소정 영역을 제거하여 제1분리부(250)를 형성한다. 따라서, 상기 제1분리부(250)에 의해 소정의 간격으로 이격되는 복수 개의 전면전극(200)이 형성된다.
이때, 상기 제1분리부(250)는 하부에서 상부로 갈수록 그 폭이 넓어지도록 형성함으로써 상기 제1분리부(250)의 일단에서의 수직단면이 경사지게 형성한다. 이와 같이 제1분리부(250)의 일단을 경사지게 형성할 경우 상기 전면전극(200)과 후술하는 후면전극(500) 사이의 접촉면적이 증가되는 장점이 있다. 이점에 대해서는 후술하는 도 5e공정을 참조하면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
다음, 도 5c에서 알 수 있듯이, 상기 기판(100) 전면에 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)을 차례로 형성한다.
다음, 도 5d에서 알 수 있듯이, 상기 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)의 소정영역을 제거하여 콘택부(350)를 형성한다. 따라서, 상기 콘택부(350)에 의해 소정의 간격으로 패턴 형성되는 반도체층(300) 및 투명도전층(400b)이 형성된다.
이때, 상기 콘택부(350)의 일단이 상기 제1분리부(250)의 폭이 좁은 하부 일단과 일치하도록 형성한다. 이와 같이, 상기 콘택부(350)의 일단이 상기 제1분리부(250)의 폭이 좁은 하부 일단과 일치하도록 형성함으로써 상기 전면전극(200)과 후술하는 후면전극(500) 사이의 접촉면적이 증가되는 장점이 있다. 이점에 대해서 는 후술하는 도 5e공정을 참조하면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
다음, 도 5e에서 알 수 있듯이, 상기 투명도전층(400b)의 소정영역을 제거하여 제2분리부(450)를 형성한다. 따라서, 상기 콘택부(350) 및 제2분리부(450)에 의해 소정의 간격으로 패턴 형성되는 투명도전층(400)이 형성된다.
이때, 상기 제2분리부(450)를 도시한 바와 같이 상기 콘택부(350)와 접하도록 형성할 수도 있지만, 전술한 제3실시예에 따른 방법에서와 같이(도 4e 참조) 상기 제2분리부(450)를 상기 콘택부(350)와 접하지 않도록 형성할 수도 있다.
다음, 도 5f에서 알 수 있듯이, 상기 콘택부(350)를 통해 상기 전면전극(200)와 연결되는 후면전극(500)을 형성한다.
이때, 전술한 도 5b공정에서 상기 제1분리부(250)의 일단을 경사지게 형성하고 전술한 도 5d공정에서 상기 콘택부(350)의 일단이 상기 제1분리부(250)의 폭이 좁은 하부 일단과 일치하도록 형성하였기 때문에, 상기 전면전극(200)과 후면전극(500) 사이의 접촉면적이 증가 된다.
<박막형 태양전지>
도 6은 전술한 본 발명의 제1실시예에 따른 방법에 의해 제조된 박막형 태양전지의 단면도이고, 도 7은 전술한 본 발명의 제2실시예에 따른 방법에 의해 제조된 박막형 태양전지의 단면도이고, 도 8은 전술한 본 발명의 제3실시예에 따른 방법에 의해 제조된 박막형 태양전지의 단면도이고, 도 9는 전술한 본 발명의 제4실시예에 따른 방법에 의해 제조된 박막형 태양전지의 단면도이다.
도 6 내지 도 9에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 박막형 태양전지는 기 판(100), 전면전극(200), 반도체층(300), 투명도전층(400), 및 후면전극(500)을 포함하여 이루어진다.
상기 전면전극(200)은 상기 기판(100) 위에 제1분리부(250)를 사이에 두고 이격 형성된다. 상기 제1분리부(250)는 도 9에서와 같이 하부에서 상부로 갈수록 그 폭이 넓어져 상기 제1분리부(250)의 일단에서의 수직단면이 경사지게 형성될 수 있다. 상기 전면전극(200)의 표면은 울퉁불퉁한 요철구조로 형성될 수 있다.
상기 반도체층(300)은 콘택부(350)를 사이에 두고 이격 형성된다. 이때, 상기 콘택부(350)는 상기 제1분리부(250)와 접하도록 형성되는데, 도 6 및 도 8에서와 같이, 상기 콘택부(350)의 일단이 상기 제1분리부(250)의 일단과 일치하도록 형성될 수도 있고, 도 7에서와 같이, 상기 콘택부(350)가 상기 제1분리부(250)와 소정 영역에서 중복되게 형성될 수도 있고, 도 9에서와 같이, 상기 콘택부(350)의 일단이 상기 제1분리부(250)의 폭이 좁은 하부 일단과 일치하도록 형성될 수도 있다.
상기 투명도전층(400)은 상기 콘택부(350) 및 제2분리부(450)를 사이에 두고 이격 형성된다. 이때, 상기 제2분리부(450)는 도 6, 도 7, 및 도 9에서와 같이 상기 콘택부(350)와 접하도록 형성될 수도 있고, 도 8에서와 같이 상기 콘택부(350)와 접하지 않도록 형성될 수도 있다. 상기 제2분리부(450)가 상기 콘택부(350)와 접하지 않도록 형성될 경우에는 상기 후면전극(500)들 사이에 복수 개의 제2분리부(450)가 형성될 수도 있다.
상기 후면전극(500)은 상기 콘택부(350)를 통해 상기 전면전극(200)과 연결된다. 상기 후면전극(500)은 도 6 및 도 8에서와 같이 상기 전면전극(200)의 상면 과 접촉할 수도 있고, 도 7 및 도 9에서와 같이 상기 전면전극(200)의 상면 및 측면과 접촉할 수도 있다.
도 1a 내지 도 1f는 종래의 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 제1실시예에 따른 박막형 태양 전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 제2실시예에 따른 박막형 태양 전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 제3실시예에 따른 박막형 태양 전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 제4실시예에 따른 박막형 태양 전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
도 6은 전술한 본 발명의 제1실시예에 따른 방법에 의해 제조된 박막형 태양전지의 단면도이다.
도 7은 전술한 본 발명의 제2실시예에 따른 방법에 의해 제조된 박막형 태양전지의 단면도이다.
도 8은 전술한 본 발명의 제3실시예에 따른 방법에 의해 제조된 박막형 태양전지의 단면도이다.
도 9는 전술한 본 발명의 제4실시예에 따른 방법에 의해 제조된 박막형 태양전지의 단면도이다.
<도면의 주요부의 부호에 대한 설명>
100: 기판 200: 전면전극
250: 제1분리부 300: 반도체층
350: 콘택부 400: 투명도전층
450: 제2분리부 500: 후면전극
Claims (19)
- 기판 위에 제1분리부를 사이에 두고 이격되는 전면전극을 형성하는 공정;상기 전면전극을 포함한 기판 전면에 반도체층 및 투명도전층을 형성하는 공정;상기 반도체층 및 투명도전층의 소정영역을 제거하여 상기 제1분리부와 접하는 콘택부를 형성하는 공정;상기 투명도전층의 소정영역을 제거하여 제2분리부를 형성하는 공정; 및상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 연결되는 후면전극을 형성하는 공정을 포함하고,상기 콘택부를 형성하는 공정은 상기 제1분리부의 일단과 상기 콘택부의 일단이 일치하도록, 상기 전면전극 위에 형성된 반도체층 및 투명도전층의 일부 영역을 제거하는 공정으로 이루어지고,상기 제2분리부를 형성하는 공정은 상기 제2분리부와 상기 콘택부가 접하도록 상기 투명도전층의 소정 영역을 제거하는 공정으로 이루어지고,상기 후면전극은 상기 제2분리부를 형성하는 공정 이후에 인쇄법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
- 삭제
- 기판 위에 제1분리부를 사이에 두고 이격되는 전면전극을 형성하는 공정;상기 전면전극을 포함한 기판 전면에 반도체층 및 투명도전층을 형성하는 공정;상기 반도체층 및 투명도전층의 소정영역을 제거하여 상기 제1분리부와 접하는 콘택부를 형성하는 공정;상기 투명도전층의 소정영역을 제거하여 제2분리부를 형성하는 공정; 및상기 콘택부를 통해 상기 전면전극와 연결되는 후면전극을 형성하는 공정을 포함하고,상기 콘택부를 형성하는 공정은 상기 제1분리부와 상기 콘택부가 소정 영역에서 중복되도록, 상기 전면전극 위에 형성된 반도체층 및 투명도전층의 일부 영역을 제거함과 더불어 상기 제1분리부 내에 형성된 반도체층 및 투명도전층의 일부 영역을 제거하는 공정으로 이루어지고,상기 제2분리부를 형성하는 공정은 상기 제2분리부와 상기 콘택부가 접하도록 상기 투명도전층의 소정 영역을 제거하는 공정으로 이루어지고,상기 후면전극은 상기 제2분리부를 형성하는 공정 이후에 인쇄법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 기판 위에 제1분리부를 사이에 두고 이격되는 전면전극을 형성하는 공정;상기 전면전극을 포함한 기판 전면에 반도체층 및 투명도전층을 형성하는 공정;상기 반도체층 및 투명도전층의 소정영역을 제거하여 상기 제1분리부와 접하는 콘택부를 형성하는 공정;상기 투명도전층의 소정영역을 제거하여 제2분리부를 형성하는 공정; 및상기 콘택부를 통해 상기 전면전극와 연결되는 후면전극을 형성하는 공정을 포함하고,상기 콘택부를 형성하는 공정은 상기 제1분리부의 일단과 상기 콘택부의 일단이 일치하도록, 상기 전면전극 위에 형성된 반도체층 및 투명도전층의 일부 영역을 제거하는 공정으로 이루어지고,상기 제2분리부를 형성하는 공정은 상기 제2분리부와 상기 콘택부가 접하지 않도록 상기 투명도전층의 소정 영역을 제거하는 공정으로 이루어지고,상기 후면전극은 상기 제2분리부를 형성하는 공정 이후에 인쇄법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
- 기판 위에 제1분리부를 사이에 두고 이격되는 전면전극을 형성하는 공정;상기 전면전극을 포함한 기판 전면에 반도체층 및 투명도전층을 형성하는 공정;상기 반도체층 및 투명도전층의 소정영역을 제거하여 상기 제1분리부와 접하는 콘택부를 형성하는 공정;상기 투명도전층의 소정영역을 제거하여 제2분리부를 형성하는 공정; 및상기 콘택부를 통해 상기 전면전극와 연결되는 후면전극을 형성하는 공정을 포함하고,상기 콘택부를 형성하는 공정은 상기 제1분리부와 상기 콘택부가 소정 영역에서 중복되도록, 상기 전면전극 위에 형성된 반도체층 및 투명도전층의 일부 영역을 제거함과 더불어 상기 제1분리부 내에 형성된 반도체층 및 투명도전층의 일부 영역을 제거하는 공정으로 이루어지고,상기 제2분리부를 형성하는 공정은 상기 제2분리부와 상기 콘택부가 접하지 않도록 상기 투명도전층의 소정 영역을 제거하는 공정으로 이루어지고,상기 후면전극은 상기 제2분리부를 형성하는 공정 이후에 인쇄법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
- 제7항 또는 제8항에 있어서,상기 제2분리부는 상기 후면전극들 사이에 복수 개를 형성하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
- 제3항 또는 제8항에 있어서,상기 후면전극을 형성하는 공정은 상기 전면전극의 상면 및 측면과 접촉하도록 형성하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
- 기판;상기 기판 위에 제1분리부를 사이에 두고 이격 형성되는 전면전극;상기 제1분리부와 접하는 콘택부를 사이에 두고 이격 형성되는 반도체층;상기 콘택부 및 제2분리부를 사이에 두고 이격 형성되는 투명도전층; 및상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 연결되는 후면전극을 포함하고,상기 제1분리부의 일단과 상기 콘택부의 일단이 일치하고,상기 제2분리부는 상기 콘택부와 접하도록 형성되고, 상기 제2분리부는 상기 투명도전층의 소정 영역을 제거하여 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
- 삭제
- 기판;상기 기판 위에 제1분리부를 사이에 두고 이격 형성되는 전면전극;상기 제1분리부와 접하는 콘택부를 사이에 두고 이격 형성되는 반도체층;상기 콘택부 및 제2분리부를 사이에 두고 이격 형성되는 투명도전층; 및상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 연결되는 후면전극을 포함하고,상기 제1분리부와 상기 콘택부가 소정 영역에서 중복되고,상기 제2분리부는 상기 콘택부와 접하도록 형성되고, 상기 제2분리부는 상기 투명도전층의 소정 영역을 제거하여 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
- 삭제
- 삭제
- 기판;상기 기판 위에 제1분리부를 사이에 두고 이격 형성되는 전면전극;상기 제1분리부와 접하는 콘택부를 사이에 두고 이격 형성되는 반도체층;상기 콘택부 및 제2분리부를 사이에 두고 이격 형성되는 투명도전층; 및상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 연결되는 후면전극을 포함하고,상기 제1분리부의 일단과 상기 콘택부의 일단이 일치하고,상기 제2분리부는 상기 콘택부와 접하지 않도록 형성되고, 상기 제2분리부는 상기 투명도전층의 소정 영역을 제거하여 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
- 기판;상기 기판 위에 제1분리부를 사이에 두고 이격 형성되는 전면전극;상기 제1분리부와 접하는 콘택부를 사이에 두고 이격 형성되는 반도체층;상기 콘택부 및 제2분리부를 사이에 두고 이격 형성되는 투명도전층; 및상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 연결되는 후면전극을 포함하고,상기 제1분리부와 상기 콘택부가 소정 영역에서 중복되고,상기 제2분리부는 상기 콘택부와 접하지 않도록 형성되고, 상기 제2분리부는 상기 투명도전층의 소정 영역을 제거하여 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
- 제16항 또는 제17항에 있어서,상기 제2분리부는 상기 후면전극들 사이에 복수 개가 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
- 제13항 또는 제17항에 있어서,상기 후면전극은 상기 전면전극의 상면 및 측면과 접촉하도록 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
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