KR101463925B1 - 박막형 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 위에 전면전극층 및 반도체층을 차례로 적층하는 공정; 상기 전면전극층 및 반도체층의 소정 영역을 제거하여 제1분리부를 형성하는 공정; 상기 반도체층의 소정 영역을 제거하여 콘택부 및 제2분리부를 형성하는 공정; 상기 제1분리부 내에 제1절연층을 형성하는 공정; 및 상기 콘택부를 통해 상기 전면전극층과 연결되며, 상기 제2분리부에 의해 이격되는 후면전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법, 및 그 방법에 의해 제조된 박막형 태양전지에 관한 것으로서,
본 발명은 제1분리부, 콘택부, 및 제2분리부를 하나의 공정에서 수행하기 때문에 레이저 스크라이빙의 총 공정시간이 단축되고 1차례의 세정공정만을 수행하면 충분하게 되어 3차례의 세정공정이 요구되는 종래방법에 비하여 공정이 단순화되어 생산성이 향상되고, 또한, 전면전극층, 반도체층 및 투명도전층의 적층 공정을 수행한 후에 제1분리부, 콘택부, 및 제2분리부를 위한 레이저 스크라이빙 공정을 수행하기 때문에, 종래와 같이 진공 증착 장비와 레이저 스크라이빙 장비를 교대로 반복 이용할 필요가 없어 제조 장비 구성이 단순하게 된다.
박막형 태양전지
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 1g는 종래 복수 개의 단위셀이 직렬로 연결된 구조를 갖는 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
우선, 도 1a에서 알 수 있듯이, 기판(10) 상에 ZnO와 같은 투명도전물을 이용하여 전면전극층(20a)을 형성한다.
다음, 도 1b에서 알 수 있듯이, 상기 전면전극층(20a)의 소정 영역을 제거하여 제1분리부(25)를 형성한다. 그리하면, 상기 제1분리부(21)에 의해 이격되는 복수 개의 전면전극(20)이 형성된다.
다음, 도 1c에서 알 수 있듯이, 상기 전면전극(20)을 포함한 기판(10) 전면에 반도체층(30a)을 형성한다.
다음, 도 1d에서 알 수 있듯이, 상기 반도체층(30a)의 소정 영역을 제거하여 콘택부(35)를 형성한다.
다음, 도 1e에서 알 수 있듯이, 상기 기판(10) 전면에 후면전극층(50a)을 형성한다.
다음, 도 1f에서 알 수 있듯이, 상기 후면전극층(50a) 및 반도체층(30)의 소정 영역을 제거하여 제2분리부(55)를 형성한다. 그리하면, 상기 제2분리부(55)에 의해 이격되며, 상기 콘택부(35)를 통해 전면전극(20)과 연결되는 복수 개의 후면전극(50)이 형성된다. 이와 같이 콘택부(35)를 통해 전면전극(20)과 후면전극(50)이 연결됨으로써 복수 개의 단위셀이 직렬로 연결되는 구조를 갖게 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 박막형 태양전지의 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 종래의 방법은 제1분리부(25), 콘택부(35), 및 제2분리부(55)를 각각 별도의 공정에서 형성하므로 총 3차례에 걸친 레이저 스크라이빙 공정이 요구되는데, 레이저 스크라이빙 공정을 수행하면 잔유물이 기판에 잔존하게 되어 기판이 오염되며 경우에 따라 잔유물로 인해서 전극간 쇼트가 발생할 우려가 있기 때문에 레이저 스크라이빙 공정을 수행한 후에는 잔유물을 제거하는 세정공정을 추가로 수행하는 것이 일반적이다. 따라서, 종래의 방법은 총 3차례에 걸친 레이저 스크라이빙 공정 이후에 총 3차례레 걸친 세정공정이 요구되므로 그만큼 공정이 복잡해지고 생산성이 떨어지게 되는 문제점이 있다.
둘째, 종래의 방법은 진공상태에서의 공정과 대기상태에서의 공정을 교대로 반복수행하기 때문에 제조 장비 구성이 복잡하게 되고 제조 공정 시간이 오래 걸려 생산성이 떨어지는 문제점이 있다. 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
종래의 제조방법을 간략히 요약하면, 종래의 제조방법은 전면전극층(20a)을 형성하는 공정(도 1a 참조), 제1분리부(25)를 형성하는 공정(도 1b 참조), 반도체층(30a)을 형성하는 공정(도 1c 참조), 콘택부(35)를 형성하는 공정(도 1d 참조), 후면전극층(50a)을 형성하는 공정(도 1e 참조), 및 제2분리부(55)를 형성하는 공정(도 1f 참조)으로 이루어진다.
이때, 상기 전면전극층(20a)을 형성하는 공정(도 1a 참조), 반도체층(30a)을 형성하는 공정(도 1c 참조), 및 후면전극층(50a)을 형성하는 공정(도 1e 참조)은 일반적으로 진공 증착 장비를 이용하여 수행하는 반면에, 상기 제1분리부(25)를 형성하는 공정(도 1b 참조), 콘택부(35)를 형성하는 공정(도 1d 참조), 및 제2분리 부(55)를 형성하는 공정(도 1f 참조)은 대기압하에서 레이저 스크라이빙(Laser Scribing) 장비를 이용하여 수행하게 된다. 따라서, 종래의 경우 박막형 태양전지를 완성하기 위해서는 기판(10)을 진공 증착 장비와 레이저 스크라이빙 장비에 교대로 반복 투입해야 한다.
여기서, 기판을 대기압하에서 진공 증착 장비 내로 투입하는 공정 시에는 외부의 공기가 진공 증착 장비 내부로 유입되는 것을 차단하기 위한 방안이 요구되는데, 일반적으로는 기판을 진공 증착 장비 내부로 직접 투입하지 않고 로드락 챔버(Road Rock Chamber)를 경유하도록 함으로써 외부의 공기가 진공 증착 장비 내부로 유입되지 않도록 하면서 기판을 진공 증착 장비 내부로 유입하게 된다. 따라서, 종래와 같이 기판(10)을 진공 증착 장비와 레이저 스크라이빙 장비에 교대로 반복 투입하게 되면, 그만큼 로드락 챔버 등으로 인해 장비 구성이 복잡하게 되고, 또한 로드락 챔버를 경유하는 만큼 제조 공정 시간이 오래 걸리게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래의 박막형 태양전지의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서,
본 발명은 레이저 스크라이빙 공정 이후에 수행하는 세정공정의 회수를 감소시켜 공정 단순화를 통해 생산성을 향상시킬 수 있는 박막형 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 기판을 진공 증착 장비와 레이저 스크라이빙 장비에 교대로 반복 투입하는 회수를 감소시켜 제조 장비 구성이 단순하게 되고, 제조 공정 시간도 단축될 수 있는 박막형 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 기판 위에 전면전극층 및 반도체층을 차례로 적층하는 공정; 상기 전면전극층 및 반도체층의 소정 영역을 제거하여 제1분리부를 형성하는 공정; 상기 반도체층의 소정 영역을 제거하여 콘택부 및 제2분리부를 형성하는 공정; 상기 제1분리부 내에 제1절연층을 형성하는 공정; 및 상기 콘택부를 통해 상기 전면전극층과 연결되며, 상기 제2분리부에 의해 이격되는 후면전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법을 제공한다.
상기 후면전극을 형성하는 공정 이전에 상기 제2분리부 내에 제2절연층을 형성하는 공정을 추가로 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1절연층 및 제2절연층은 동시 에 형성할 수 있고, 상기 제2절연층은 상기 제2분리부 내로부터 상기 반도체층 위까지 연장형성할 수 있으며, 이와 같은 제2절연층을 사이에 두고 이격되도록 상기 후면전극을 형성할 수 있다.
상기 제1분리부, 콘택부 및 제2분리부는 레이저 스크라이빙법을 이용하여 동시에 형성하되, 서로 이격되도록 형성할 수 있다.
상기 반도체층과 후면전극 사이에 상기 반도체층과 동일한 패턴으로 투명도전층을 형성할 수 있다.
본 발명은 또한 기판 위에 제1분리부에 의해 이격 형성되는 전면전극; 상기 전면전극 위에서, 콘택부 및 제2분리부를 구비하면서 형성되는 반도체층; 상기 제1분리부 내에 형성된 제1절연층; 및 상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 연결되며, 상기 제2분리부에 의해 이격 형성되는 후면전극을 포함하여 이루어진 박막형 태양전지를 제공한다.
상기 제2분리부 내에 제2절연층이 추가로 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2절연층은 상기 제2분리부 내로부터 상기 반도체층 위까지 연장형성될 수 있고, 이와 같은 제2절연층을 사이에 두고 이격되도록 상기 후면전극이 형성될 수 있다.
상기 반도체층은 상기 제1절연층이 형성된 제1분리부를 구비할 수 있다.
상기 제1분리부, 콘택부 및 제2분리부는 서로 이격되도록 형성될 수 있다.
상기 반도체층과 후면전극층 사이에 상기 반도체층과 동일한 패턴으로 투명도전층이 추가로 형성될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 제1분리부, 콘택부, 및 제2분리부를 각각 별도의 공정에서 수행하지 않고 하나의 공정에서 수행하기 때문에 레이저 스크라이빙의 총 공정시간이 단축되고 종래와 달리 1차례의 세정공정만을 수행하면 충분하게 되어 3차례의 세정공정이 요구되는 종래방법에 비하여 공정이 단순화되어 생산성이 향상된다.
둘째, 본 발명은 전면전극층, 반도체층 및 투명도전층의 적층 공정을 수행한 후에 제1분리부, 콘택부, 및 제2분리부를 위한 레이저 스크라이빙 공정을 수행하기 때문에, 종래와 같이 진공 증착 장비와 레이저 스크라이빙 장비를 교대로 반복 이용할 필요가 없어 제조 장비 구성이 단순하게 되고, 제조 공정 시간도 단축되어 생산성이 향상된다.
셋째, 본 발명은 제1분리부에 제1절연층을 형성하고 제2분리부에 제2절연층을 형성함으로써 단위셀 사이의 절연특성이 증가되고 단위셀로 분리되는 전극사이에서 쇼트가 발생할 가능성이 차단된다.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
<박막형 태양전지 제조방법>
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
우선, 도 2a에서 알 수 있듯이, 기판(100) 위에 전면전극층(200a), 반도체 층(300a) 및 투명도전층(400a)을 차례로 적층한다.
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 적층할 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.
상기 반도체층(300a)은 실리콘계 반도체물질을 플라즈마 CVD법 등을 이용하여 적층할 수 있으며, P형 반도체층, I형 반도체층 및 N형 반도체층이 순서대로 적 층된 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 P형 반도체층을 먼저 형성하고, 그 후에 I형 반도체층 및 N형 반도체층을 순서대로 형성하는 것이 바람직한데, 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 적층할 수 있다. 상기 투명도전층(400a)은 생략하는 것도 가능하지만, 태양전지의 효율증진을 위해서는 상기 투명도전층(400a)을 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 투명도전층(400a)을 형성하게 되면 상기 반도체층(300a)을 투과한 태양광이 투명도전층(400a)을 통과하면서 산란을 통해 다양한 각으로 진행하게 되어 상기 후면전극층(500a)에서 반사되어 반도체층(300a)으로 재입사되는 광의 비율이 증가될 수 있기 때문이다.
다음, 도 2b에서 알 수 있듯이, 제1분리부(250), 콘택부(350), 및 제2분리부(550)를 형성하여, 전면전극(200), 반도체층(300) 및 투명도전층(400) 패턴을 완성한다.
상기 제1분리부(250)는 상기 전면전극(200)을 소정 간격으로 이격시켜 박막 태양전지를 단위셀로 분리하는 역할을 하는 것으로서, 상기 제1분리부(250)는 상기 전면전극층(200a), 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)의 소정 영역을 제거하여 형성한다.
상기 콘택부(350)는 상기 전면전극(200)의 소정 영역을 노출시킴으로써 후공정에서 형성하는 후면전극(도 2d의 도면번호 500 참조)이 상기 노출된 전면전극(200)과 전기적으로 연결되도록 하는 통로 역할을 한다. 따라서, 상기 콘택부(350)를 통해서 박막 태양전지의 단위셀 간이 직렬로 연결되며, 이와 같은 콘택부(350)는 상기 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)의 소정 영역을 제거하여 형성한다.
상기 제2분리부(550)는 후공정에서 형성하는 후면전극(도 2d의 도면번호 500 참조) 사이에 형성하여 후면전극이 상기 제2분리부(550)를 사이에 두고 이격되도록 함으로써 박막태양전지를 단위셀로 분리하는 역할을 하는 것으로서, 상기 제2분리부(550)는 상기 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)의 소정 영역을 제거하여 형성한다.
상기 제1분리부(250), 콘택부(350) 및 제2분리부(550)는 소정 간격을 두고 서로 이격되도록 형성하며, 레이저 스크라이빙법을 이용하여 동시에 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1분리부(250)는 상기 콘택부(350) 및 제2분리부(550)와는 달리 상기 전면전극층(200a)의 소정 영역이 추가로 제거되어 형성되므로, 상기 제1분리부(250) 형성을 위한 제1레이저의 파장범위는 상기 콘택부(350) 및 제2분리부(550) 형성을 위한 제2레이저의 파장범위와는 상이하게 설정한다.
이와 같이 본 발명은 전면전극층(200a), 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)의 적층 공정을 수행한 후에 제1분리부(250), 콘택부(350), 및 제2분리부(550) 형성을 위한 레이저 스크라이빙 공정을 수행하기 때문에, 상기 레이저 스크라이빙 공정 이후에 1차례의 세정공정만을 수행하면 충분하고, 또한, 종래와 같이 진공 증착 장비와 레이저 스크라이빙 장비를 교대로 반복 이용할 필요가 없다.
다음, 도 2c에서 알 수 있듯이, 상기 제1분리부(250)에 제1절연층(600)을 형성한다.
상기 제1절연층(600)은 단위셀로 분리된 전면전극(200)들이 후공정에서 형성하는 후면전극(도 2d의 도면번호 500 참조)에 의해 서로 전기적으로 연결되는 것을 방지하기 위해 형성하는 것이다. 즉, 후술하는 도 2d공정에서는 상기 콘택부(350)를 통해 상기 전면전극(200)과 전기적으로 연결되는 후면전극(500)을 형성하는데, 이때, 후면전극(500)이 상기 제1분리부(250) 내로 침투하게 되면 단위셀로 분리된 전면전극(200)들이 상기 후면전극(500)에 의해 전기적으로 연결되어 쇼트가 발생하게 된다. 따라서, 단위셀로 분리된 전면전극(200)들이 전기적으로 연결되는 것을 방지하기 위해서 상기 제1분리부(250)에 제1절연층(600)을 형성하는 것이다.
한편, 상기 제1절연층(600)은 단위셀로 분리된 전면전극(200)들이 전기적으로 연결되는 것을 방지하기 위한 것이기 때문에, 반드시 상기 제1분리부(250)의 내부 전체에 제1절연층(600)을 형성할 필요는 없으며, 상기 제1분리부(250) 내부에서 상기 전면전극(200)과 동일한 높이 이상으로 제1절연층(600)을 형성하면 된다. 또 한, 상기 제1절연층(600)은 상기 제1분리부(250)의 내부 전체 뿐만아니라 상기 투명도전층(400)의 상면까지 연장형성할 수도 있다.
상기 제1절연층(600)은 스크린 인쇄법(screen printing), 잉크젯 인쇄법(inkjet printing), 그라비아 인쇄법(gravure printing) 또는 미세접촉 인쇄법(microcontact printing) 등과 같은 인쇄방법을 이용하여 형성할 수 있다.
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.
다음, 도 2d에서 알 수 있듯이, 상기 콘택부(350)를 통해 상기 전면전극(200)과 연결되는 후면전극(500)을 형성하여 박막 태양전지를 완성한다.
상기 후면전극(500)은 Ag, Al, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu 등과 같은 금속을 스크린 인쇄법(screen printing), 잉크젯 인쇄법(inkjet printing), 그라비아 인쇄법(gravure printing) 또는 미세접촉 인쇄법(microcontact printing) 등과 같은 인쇄방법을 이용하여 형성하며, 상기 제2분리부(550)를 사이에 두고 이격되도록 형성한다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도로서, 이는 후면전극(500)을 형성하는 공정 이전에 제2분리 부(550) 내에 제2절연층(650)을 형성하는 공정을 추가로 포함하는 것을 제외하고 전술한 도 2a 내지 도 2d에 따른 박막형 태양전지의 제조공정과 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
우선, 도 3a에서 알 수 있듯이, 기판(100) 위에 전면전극층(200a), 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)을 차례로 적층한다.
다음, 도 3b에서 알 수 있듯이, 제1분리부(250), 콘택부(350), 및 제2분리부(550)를 형성하여, 전면전극(200), 반도체층(300) 및 투명도전층(400) 패턴을 완성한다.
다음, 도 3c에서 알 수 있듯이, 상기 제1분리부(250)에 제1절연층(600)을 형성하고, 상기 제2분리부(550)에 제2절연층(650)을 형성한다.
상기 제1절연층(600)은 전술한 바와 같이 단위셀로 분리된 전면전극(200)들이 서로 전기적으로 연결되는 것을 방지하기 위한 것이고, 상기 제2절연층(650)은 후공정에서 형성하는 후면전극(500)들 사이를 명확하게 절연하기 위한 것이다. 상기 제2절연층(650)은 후면전극(500)들 사이의 절연을 보다 명확하게 하기 위해서 상기 제2분리부(550)내로부터 상기 투명도전층(400)의 상면까지 연장형성할 수 있다.
상기 제1절연층(600) 및 제2절연층(650)은 스크린 인쇄법(screen printing), 잉크젯 인쇄법(inkjet printing), 그라비아 인쇄법(gravure printing) 또는 미세접촉 인쇄법(microcontact printing) 등과 같은 인쇄방법을 이용하여 동시에 형성할 수 있다.
다음, 도 3d에서 알 수 있듯이, 상기 콘택부(350)를 통해 상기 전면전극(200)과 연결되는 후면전극(500)을 형성하여 박막 태양전지를 완성한다.
상기 후면전극(500)은 상기 제2절연층(650)을 사이에 두고 이격되도록 형성한다.
<박막형 태양전지>
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 4에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지는 기판(100), 전면전극(200), 반도체층(300), 투명도전층(400), 후면전극(500), 제1절연층(600)을 포함하여 이루어진다.
상기 전면전극(200)은 상기 기판(100) 위에 형성되며, 제1분리부(250)에 의해 이격 형성된다. 상기 전면전극(200)은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F, ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전물질로 이루어질 수 있으며, 태양광의 흡수율을 증진시키기 위해서 그 표면이 요철구조로 형성될 수 있다.
상기 반도체층(300)은 상기 전면전극(200) 위에 형성되며, 제1분리부(250), 콘택부(350), 및 제2분리부(550)를 구비하여 형성된다. 상기 제1분리부(250), 콘택부(350), 및 제2분리부(550)는 서로 이격되도록 형성된다. 상기 반도체층(300)은 P형 반도체층, I형 반도체층 및 N형 반도체층이 순서대로 적층된 PIN구조의 실리콘 계 반도체물질로 이루어질 수 있다.
상기 투명도전층(400)은 상기 반도체층(300) 위에서 상기 반도체층(300)과 동일한 패턴으로 형성된다. 상기 투명도전층(400)은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, Ag와 같은 투명한 도전물질로 이루어질 수 있으며, 경우에 따라서 생략할 수도 있다.
상기 후면전극(500)은 상기 투명도전층(400) 위에 형성되며, 상기 콘택부(350)를 통해 상기 전면전극(200)과 연결되고, 상기 제2분리부(550)에 의해 이격 형성된다. 상기 후면전극(500)은 Ag, Al, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu 등과 같은 금속으로 이루어질 수 있다.
상기 제1절연층(600)은 상기 제1분리부(250) 내에 형성되어 상기 전면전극(200)들 사이를 절연시킴으로써, 전면전극(200)들이 전기적으로 연결되는 것을 방지한다. 상기 제1절연층(600)은 상기 제1분리부(250) 내부에서 상기 전면전극(200)과 동일한 높이 이상으로 형성되며, 경우에 따라서 상기 투명도전층(400)의 상면까지 연장형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막형 태양전지의 개략적인 단면도로서, 이는 제2분리부(550)내에 제2절연층(650)이 추가로 형성된 것을 제외하고 전술한 도 4에 따른 박막형 태양전지와 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 제2절연층(650)은 상기 제2분리부(550) 내로부터 상기 투명도전층(400)의 상면까지 연장형성될 수 있으며, 이와 같은 제2절연층(650)을 사이에 두고 후면전극(500)들이 이격 형성된다.
이상 설명한 도 4 및 도 5에 따른 본 발명의 박막형 태양전지는 각각 전술한 도 2a 내지 도 2d, 및 도 3a 내지 도 3d에 따른 방법에 의해 제조될 수 있지만, 반드시 그 방법에 한정되는 것은 아니다.
도 1a 내지 도 1f는 종래의 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막형 태양전지의 단면도이다.
<도면의 주요부의 부호에 대한 설명>
100: 기판 200: 전면전극
250: 제1분리부 300: 반도체층
350: 콘택부 400: 투명도전층
500: 후면전극 550: 제2분리부
600: 제1절연층 650: 제2절연층
Claims (14)
- 기판 위에 전면전극층 및 반도체층을 차례로 적층하는 공정;상기 전면전극층 및 반도체층의 소정 영역을 제거하여 제1분리부를 형성하는 공정;상기 반도체층의 소정 영역을 제거하여 콘택부 및 제2분리부를 형성하는 공정;상기 제1분리부 내에 제1절연층을 형성하는 공정; 및상기 콘택부를 통해 상기 전면전극층과 연결되며, 상기 제2분리부에 의해 이격되는 후면전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고,상기 제1분리부, 콘택부 및 제2분리부는 서로 이격되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 후면전극을 형성하는 공정 이전에 상기 제2분리부 내에 제2절연층을 형성하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
- 제2항에 있어서,상기 제1절연층 및 제2절연층은 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
- 제2항에 있어서,상기 제2절연층은 상기 제2분리부 내로부터 상기 반도체층 위까지 연장형성하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
- 제4항에 있어서,상기 후면전극은 인쇄법을 이용하여 상기 제2절연층을 사이에 두고 이격되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
- 삭제
- 기판 위에 전면전극층 및 반도체층을 차례로 적층하는 공정;상기 전면전극층 및 반도체층의 소정 영역을 제거하여 제1분리부를 형성하는 공정;상기 반도체층의 소정 영역을 제거하여 콘택부 및 제2분리부를 형성하는 공정;상기 제1분리부 내에 제1절연층을 형성하는 공정; 및상기 콘택부를 통해 상기 전면전극층과 연결되며, 상기 제2분리부에 의해 이격되는 후면전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고,상기 반도체층과 후면전극 사이에 상기 반도체층과 동일한 패턴으로 투명도전층을 형성하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
- 기판 위에 제1분리부에 의해 이격 형성되는 전면전극;상기 전면전극 위에서, 콘택부 및 제2분리부를 구비하면서 형성되는 반도체층;상기 제1분리부 내에 형성된 제1절연층; 및상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 연결되며, 상기 제2분리부에 의해 이격 형성되는 후면전극을 포함하여 이루어지고,상기 제1분리부, 콘택부 및 제2분리부는 서로 이격되도록 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
- 제8항에 있어서,상기 제2분리부 내에 제2절연층이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
- 제9항에 있어서,상기 제2절연층은 상기 제2분리부 내로부터 상기 반도체층 위까지 연장형성된 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
- 제10에 있어서,상기 후면전극은 상기 제2절연층을 사이에 두고 이격 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
- 제8항 또는 제9항에 있어서,상기 반도체층은 상기 제1절연층이 형성된 제1분리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
- 삭제
- 기판 위에 제1분리부에 의해 이격 형성되는 전면전극;상기 전면전극 위에서, 콘택부 및 제2분리부를 구비하면서 형성되는 반도체층;상기 제1분리부 내에 형성된 제1절연층; 및상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 연결되며, 상기 제2분리부에 의해 이격 형성되는 후면전극을 포함하여 이루어지고,상기 반도체층과 후면전극층 사이에 상기 반도체층과 동일한 패턴으로 투명도전층이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
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