KR101467462B1 - 박막 화합물 태양전지 제조 방법 - Google Patents

박막 화합물 태양전지 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 균질의 박막 화합물 반도체 태양전지를 제조할 수 있는 박막 화합물 반도체 태양전지 제조방법을 위하여, 기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계와, 전기화학적 환원반응 및 Ⅵb족 원소 분위기 열처리에 의하여 상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계와, 상기 기판의 일부가 드러나도록 상기 광 흡수층과 상기 후면전극층의 일부를 제거하여, 상기 광 흡수층 및 상기 후면전극층을 분리하는 첫번째 분리 단계와, 상기 광 흡수층과 상기 후면전극층이 분리된 부분을 채우도록 상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계를 포함하는 박막 화합물 반도체 태양전지 제조방법을 제공된다.

Description

박막 화합물 태양전지 제조 방법{Manufacturing method of thin film solar cells}
본 발명은 태양전지 제조 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 박막 화합물 반도체 태양전지 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 최근 지구 환경문제와 자원고갈의 문제로 친환경의 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 상황에서 사람들의 관심을 모으고 있는 기술 중 하나가 태양광 발전기술이다.
태양전지 중 박막 화합물 반도체 태양전지는 기판, 후면전극층, 광 흡수층, 버퍼층, 고저항 윈도우층 및 저저항 윈도우층 등의 순서로 적층한다. 여기서, 태양전지 성능의 핵심이 되는 광 흡수층을 형성하는 방법은 크게 네 가지로서 동시증발법, 스퍼터링법, 전착법, 그리고 프린팅법을 들 수 있으며, 동시증발법이 산업화에 가장 먼저 적용이 된 후, 점차 스퍼터링법으로 옮겨가는 추세이나, 이 두 방법은 고진공장비를 필요로 하며 유지비용이 높고, 값비싼 재료의 이용률 또한 낮기 때문에 생산비용의 상승을 가져오므로, 비진공의 조건에서도 생산이 가능하며 재료이용률도 높은 전착법이나 프린팅법으로 옮겨져 갈 것으로 예상된다.
이중에서 전착법은 광 흡수층을 제조할 때 유연성을 가진 기판을 이용한 롤 형태의 대량생산에 매우 적합하며 생산단가를 크게 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 결과물로서 가볍고 유연한 태양전지를 구현할 수 있다.
박막 화합물 반도체 태양전지는 세 번의 스크라이빙에 의하여 모노리식 집적화(Monolithic Integration)가 가능하다.
종래의 모노리식 집적화 제조방식에 의하면(도 1 참조), 기판(10) 상에 후면전극층(20)을 형성한 후, 후면전극층(20)을 첫 번째 스크라이빙 하여 단위 셀 들로 나눈다. 그리고 전착법 및 열처리에 의해 후면전극층(20) 상에 광 흡수층 (30)을 형성한다. 이때 이 열처리는 Ⅵb족 원소 분위기 하에서 실시한다. 이어서 광 흡수층(30) 상에 버퍼층(40) 및 고저항 윈도우층(50)을 성막 한 후, 표면과 후면전극층(20) 간의 전기적 연결을 위하여 두 번째 스크라이빙을 한 후 저저항 윈도우층(60)을 올려 전기적 연결을 완성한다. 다음으로 세 번째 스크라이빙을 통하여 표면의 저저항 윈도우층(60)부터 후면전극층(30)까지를 분리하여 단위 셀들을 형성한다. 이렇게 함으로써 저저항 윈도우층(60)과 후면전극층(30)이 직렬로 연결되는 구조가 반복이 되어 단위 셀들의 직렬 연결, 즉 모노리식 집적화를 가능하게 한다.
전착법은 전극에 전류를 흘려 수용액 내에 금속이온이 전자를 받아서 금속으로 환원되면서 성막이 되는 원리를 이용하는 방법이다. 동시증발법이나 스퍼터링법과 같은 물리적인 방법과 달리 전착법은 전극에 전류를 흘려줄 때 모서리나 꼭지점과 같은 말단부에서 전류밀도의 분포가 높은 에지이펙트(edge effect)가 발생한다. 전류밀도가 높다는 것은 환원되는 금속의 양이 많다는 것을 의미하기 때문에 전류밀도가 높은 각 단위 셀의 후면전극층의 모서리나 꼭지점에서 금속으로 이루어지는 광 흡수층(30)이 이 셀의 중심부보다 두껍게 형성된다.
이로 인해, 광 흡수층(30)이 균질하게 형성되지 못하며, 수율이 낮아지고 광 변환 효율이 낮아지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 광 흡수층을 고르게 형성할 수 있는 박막 화합물 반도체 태양전지 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계와, 전기화학적 환원반응 및 Ⅵb족 원소 분위기 열처리에 의하여 상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계와, 상기 기판의 일부가 드러나도록 상기 광 흡수층과 상기 후면전극층의 일부를 제거하여, 상기 후면전극층 및 상기 광 흡수층을 분리하는 단계와, 상기 광 흡수층과 상기 후면전극층의 일부가 분리된 부분을 채우도록 상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계를 포함하는 박막 화합물 반도체 태양전지 제조방법이 제공된다.
상기 광 흡수층 및 상기 후면전극층의 일부를 분리하는 단계는 레이저를 이용하여 상기 광 흡수층 및 상기 후면전극층을 제거할 수 있다.
상기 버퍼층 형성 단계 후 상기 버퍼층 상에 고저항 윈도우층을 형성하는 단계와, 상기 고저항 윈도우층 형성 단계 후, 상기 버퍼층이 상기 광 흡수층의 측면을 따라 잔존하도록 하면서 상기 후면전극층의 일부가 드러나도록 상기 고저항 윈도우층, 상기 버퍼층 및 상기 광 흡수층의 일부를 제거하여, 상기 고저항 윈도우층, 상기 버퍼층 및 상기 광 흡수층을 분리하는 두 번째 분리단계를 더 포함할 수 있다.
상기 두 번째 분리단계 후 상기 고저항 윈도우층, 상기 버퍼층 및 상기 광 흡수층의 일부가 제거된 부분을 채우도록 상기 고저항 윈도우층 상에 저저항 윈도우층을 형성하는 단계와, 상기 저저항 윈도우층 형성 단계 후, 상기 저저항 윈도우층이 상기 고저항 윈도우층 및 상기 버퍼층의 측면을 따라 잔존하도록 하면서 상기 후면전극층의 일부가 드러나도록 상기 저저항 윈도우층, 상기 고저항 윈도우층, 상기 버퍼층 및 상기 광 흡수층의 일부를 제거하여 상기 저저항 윈도우층, 상기 고저항 윈도우층, 상기 버퍼층 및 상기 광 흡수층을 분리하는 세 번째 분리단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계와, 전기화학적 환원반응 및 Ⅵb족 원소 분위기 열처리에 의하여 상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계와, 상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계와, 상기 기판의 일부가 드러나도록 상기 버퍼층, 상기 광 흡수층 및 상기 후면전극층의 일부를 제거하여, 상기 버퍼층, 상기 광 흡수층 및 상기 후면전극층을 분리하는 단계와, 상기 버퍼층, 상기 광 흡수층 및 상기 후면전극층이 분리된 부분을 채우도록 상기 버퍼층 상에 고저항 윈도우층을 형성하는 단계를 포함하는 박막 화합물 반도체 태양전지 제조방법이 제공된다.
상기 버퍼층, 상기 광 흡수층 및 상기 후면전극층의 일부를 분리하는 단계는 레이저를 이용하여 상기 버퍼층, 상기 광 흡수층 및 상기 후면전극층의 일부를 제거할 수 있다.
상기 고저항 윈도우층 형성 단계 후, 상기 고저항 윈도우층이 상기 버퍼층 및 상기 광 흡수층의 측면을 따라 잔존하도록 하면서 상기 후면전극층의 일부가 드러나도록 상기 고저항 윈도우층, 상기 버퍼층 및 상기 광 흡수층의 일부를 제거하여, 상기 고저항 윈도우층, 상기 버퍼층 및 상기 광 흡수층을 분리하는 두 번째 분리단계를 더 포함할 수 있다.
상기 두 번째 분리단계 후 상기 고저항 윈도우층, 상기 버퍼층 및 상기 광 흡수층의 일부가 제거된 부분을 채우도록 상기 고저항 윈도우층 상에 저저항 윈도우층을 형성하는 단계와, 상기 저저항 윈도우층이 상기 고저항 윈도우층의 측면을 따라 잔존하도록 하면서 상기 후면전극층의 일부가 드러나도록 상기 저저항 윈도우층, 상기 고저항 윈도우층, 상기 버퍼층 및 상기 광 흡수층의 일부를 제거하여 상기 저저항 윈도우층, 상기 고저항 윈도우층, 상기 버퍼층 및 상기 광 흡수층을 분리하는 세 번째 분리단계를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 균질의 박막 화합물 반도체 태양전지를 제조할 수 있는 박막 화합물 반도체 태양전지 제조방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 종래의 제조방법에 의해 제조된 박막 화합물 반도체 태양전지를 개략적으로 도시하는 단면도이다
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 화합물 반도체 태양전지 제조방법을 개략적으로 도시하는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 박막 화합물 반도체 태양전지 제조방법을 개략적으로 도시하는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 화합물 반도체 태양전지 제조방법을 개략적으로 도시하는 순서도이다.
도 2a를 참조하면, 기판(100) 상에 후면전극층(200)을 형성한다. 여기서 기판(100)은 유리가 사용될 수 있으며, 세라믹 기판, 금속 기판 또는 폴리머 기판 등도 사용될 수 있다. 이러한 기판(100)은 플렉서블한 재질로 이루어질 수 있다.
후면전극층(200)은 기판(100) 상에 증착된다. 구체적으로 후면 전극층(200)은 높은 전도도와 고온 안정성을 갖춘 몰리브덴을 포함한다. 물론 이에 한정하는 것은 아니며, 후면전극층(200)은 나트륨이 첨가된 몰리브덴을 포함할 수도 있다. 이러한 후면전극층(200)은 통상 500 ~ 2000 nm의 두께로 기판(100) 상에 증착된다.
도 2b를 참조하면, 전기화학적 환원반응 및 Ⅵb족 원소 분위기 열처리에 의하여 후면전극층(200) 상에 광 흡수층(300)을 형성한다.
p형 반도체인 광 흡수층(300)은 외부로부터 입사된 광에 의해 전자를 여기시키고, 여기된 전자는 n형 반도체와의 접합을 통하여 외부로 흘러나와 전기에너지를 발생시킨다.
광 흡수층(300)은 Ⅰb-Ⅲb-Ⅵb2계 화합물 및 Ⅰb2-Ⅱb-Ⅳb-Ⅵb4계 화합물을 포함한다. Ⅰb-Ⅲb-Ⅵb2계 화합물에서 Ⅰb족은 Cu 및 Ag, Ⅲb족은 Al, Ga 및 In, 그리고 Ⅵb족은 S, Se 및 Te를 포함하고, Ⅰb2-Ⅱb-Ⅳb-Ⅵb4계 화합물에서 Ⅰb족은 Cu, Ⅱb족은 Zn, Ⅳb족은 Sn 그리고 Ⅵb족은 S, Se 및 Te를 포함한다.
이러한 화합물들이 전기화학적인 환원반응을 이용하여 후면전극층(200) 상에 증착되고, 이것을 광 흡수층 전구체라고 부르며, 이 광 흡수층 전구체는 Ⅵb족 원소 분위기 열처리를 통하여 광 흡수층(300)을 형성한다. 즉, 전착법에 의해 광 흡수층(300)을 형성되는데, 단위 셀을 형성하기 전에 즉, 후면전극층(200)을 분리하지 않고 광 흡수층(300)을 형성한다. 따라서 종래에 비해 단위면적당 후면전극층(200)의 모서리의 비율이 매우 적어, 넓은 면적에 걸쳐 광 흡수층(300)을 매우 균질한 두께로 형성할 수 있다.
도 2c를 참조하면, 기판(100)의 일부가 드러나도록 광 흡수층(300)과 후면전극층(200)의 일부를 제거하여 광 흡수층(300) 및 후면전극층(200)을 분리시키는 첫 번째 분리를 실시한다. 이때 기판(100) 상에 동일한 위치에 존재하는 광 흡수층(300)과 후면전극층(200)을 제거한다.
제거하는 방법으로는 광학적 스크라이빙법, 기계적 스크라이빙법, 플라즈마 이용 에칭법, 습식에칭법, 건식에칭법, 리프트 오프 법, 와이어 마스크법 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 바람직하게는 레이저를 이용하여 광 흡수층(300) 과 후면전극층(200)의 일부를 제거한다.
도 2d를 참조하면, 광 흡수층(300) 상에 버퍼층(400)을 형성한다. 이때, 버퍼층(400)은 광 흡수층(300) 상면뿐만 아니라 광 흡수층(300) 및 후면전극층(200)이 제거된 부분을 채우도록 형성된다. 버퍼층(400)은 CdS, ZnS(O,OH) 및 In2S3를 포함하며, 광 흡수층(300)과 후술할 윈도우층과의 격자상수 및 에너지밴드갭 차이를 완화시켜둔다. 이러한 버퍼층(400)은 화학적 용액성장법(chemical bath deposition), 스퍼터링 또는 전착법에 의하여 형성된다.
도 2e 및 도 2f를 참조하면, 버퍼층(400) 상에 고저항 윈도우층(500)을 형성한다. 여기서 고저항 윈도우층(500)은 i-ZnO를 포함한다. 그리고 고저항 윈도우층(500), 상기 버퍼층(400) 및 상기 광 흡수층(300)을 분리하는 두 번째 분리를 실시한다.
구체적으로 고저항 윈도우층(500), 버퍼층(400) 및 광 흡수층(300)을 제거하여 후면전극층(200)의 일부를 노출시킨다. 이때, 광 흡수층(300)과 후면전극층(200)이 분리된 부분과 인접한 부분의 고저항 윈도우층(500), 버퍼층(400) 및 광 흡수층(300)의 일부를 제거한다. 광 흡수층(300)과 후면전극층(200)이 분리된 부분을 채운 버퍼층(400)은 잔존한다. 즉, 버퍼층(400)은 광 흡수층(300)과 후면전극층(200)의 측면을 따라 잔존한다.
이때, 고저항 윈도우층(500), 버퍼층(400) 및 광 흡수층(300)을 함께 제거할 수 있다. 고저항 윈도우층(500), 버퍼층(400) 및 광 흡수층(300)을 제거하는 방법으로 광학적 스크라이빙법 또는 기계적 스크라이빙법을 이용한다.
도 2g 및 도 2h를 참조하면, 고저항 윈도우층(500) 상에 저저항 윈도우층(600)을 형성한다. 이때, 저저항 윈도우층(600)은 고저항 윈도우층(500) 상면뿐만 아니라 고저항 윈도우(500)층, 버퍼층(400) 및 광 흡수층(300)이 분리되어 일부가 노출된 후면전극층(200) 상의 공간도 채운다. 여기서 저저항 윈도우층(600)은 n-ZnO를 포함한다.
그리고 상기 저저항 윈도우층(600), 상기 고저항 윈도우층(500), 상기 버퍼층(400) 및 상기 광 흡수층(300)을 분리하는 세 번째 분리를 실시한다. 이때, 저저항 윈도우층(600), 고저항 윈도우층(500), 버퍼층(400) 및 광 흡수층(300)을 제거하여 후면전극층(200)의 일부를 노출시킨다.
구체적으로 고저항 윈도우(500)층, 버퍼층(400) 및 광 흡수층(300)이 분리되어 일부가 노출된 후면전극층(200) 상의 공간을 저저항 윈도우층(600)으로 채운 부분과 인접한 부분의 저저항 윈도우층(600), 고저항 윈도우층(500), 버퍼층(400) 및 광 흡수층(300)의 일부를 제거한다. 고저항 윈도우(500)층, 버퍼층(400) 및 광 흡수층(300)이 분리된 부분을 채운 저저항 윈도우층(600)은 잔존한다. 즉, 저저항 윈도우층(600)은 고저항 윈도우(500)층과 버퍼층(400)의 측면을 따라 잔존한다.
이때, 저저항 윈도우층(600), 고저항 윈도우층(500), 버퍼층(400) 및 광 흡수층(300)을 함께 제거할 수 있다. 저저항 윈도우층(600), 고저항 윈도우층(500), 버퍼층(400) 및 광 흡수층(300)을 제거하는 방법으로 광학적 스크라이빙법 또는 기계적 스크라이빙법을 이용한다.
그리고 비록 도시되지는 않았지만, 저저항 윈도우층(600) 상에 표면전극층이 더 올라간다.
본 실시예에 따르면, 후면전극층(200)을 분리하고 광 흡수층(300)을 적층하지 않고, 후면전극층(200)에 광 흡수층(300)을 적층한 후 후면전극층(200) 및 광 흡수층(300)을 분리하여, 전착법에 의한 에지이펙트가 발생하는 부분을 현격히 감소시킬 수 있다. 또한, 이 제조방법에 의해 박막 화합물 반도체 태양전지를 집적화(Monolithic Integration)가 가능해진다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 박막 화합물 반도체 태양전지 제조방법이 도시되어 있다. 본 실시예에 따른 박막 화합물 반도체 태양전지 제조방법은 전술한 태양전지 제조방법과 동일하거나 유사하다. 구체적으로 전술한 실시예에 따른 태양전지 제조방법은 광 흡수층(300)을 형성한 후 광 흡수층(300) 및 후면전극층(200)을 제거하지만, 본 실시예에 따른 박막 화합물 반도체 태양전지 제조방법은 버퍼층(400)을 형성한 후 버퍼층(400), 광 흡수층(300) 및 후면전극층(200) 을 제거한다. 즉 첫 번째 분리를 언제 실시할 것인지가 다르다. 따라서 중복되는 설명은 생략한다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 기판(100) 상에 후면전극층(200)을 형성하고, 후면전극층(200) 상에 광 흡수층(300)을 형성하며, 광 흡수층(300) 상에 버퍼층(400)을 형성한다.
그리고 도 3d를 참조하면, 기판(100)의 일부가 드러나도록 버퍼층(400), 광 흡수층(300) 및 후면전극층(200)의 일부를 제거하여 버퍼층(400), 광 흡수층(300) 및 후면전극층(200)을 분리시킨다. 이때 기판(100) 상에 동일한 위치에 존재하는 버퍼층(400), 광 흡수층(300) 및 후면전극층(200)을 제거한다.
버퍼층(400), 광 흡수층(300) 및 후면전극층(200)을 제거하는 방법은 전술한 방법들을 이용할 수 있으나, 바람직하게는 레이저를 이용하여 제거 분리한다.
도 3e 및 도 3f를 참조하면, 버퍼층(400) 상에 고저항 윈도우층(500)을 형성한다. 이때, 고저항 윈도우층(500)은 버퍼층(400) 상면뿐만 아니라 버퍼층(400), 광 흡수층(300) 및 후면전극층(200)이 제거된 부분을 채우도록 형성된다. 그리고 고저항 윈도우층(500), 버퍼층(400), 광 흡수층(300)을 제거하여 후면전극층(200)의 일부를 노출시키는 두 번째 분리를 실시한다. 버퍼층(400), 광 흡수층(300) 및 후면전극층(200)이 분리된 부분과 인접한 부분의 고저항 윈도우층(500), 버퍼층(400) 및 광 흡수층(300)의 일부를 제거한다. 버퍼층(400), 광 흡수층(300) 및 후면전극층(200)이 분리된 부분을 채운 고저항 윈도우층(500)은 잔존한다. 즉, 고저항 윈도우층(500)은 버퍼층(400), 광 흡수층(300) 및 후면전극층(200)의 측면을 따라 잔존한다.
이때, 고저항 윈도우층(500), 버퍼층(400), 광 흡수층(300)을 함께 제거할 수 있다. 고저항 윈도우층(500), 버퍼층(400) 및 광 흡수층(300)을 제거하는 방법으로 광학적 스크라이빙법 또는 기계적 스크라이빙법을 이용한다.
도 3g 및 도 3h를 참조하면, 고저항 윈도우층(500) 상에 저저항 윈도우층(600)을 형성한다. 이때, 저저항 윈도우층(600)은 고저항 윈도우층(500) 상면뿐만 아니라 고저항 윈도우층(500), 버퍼층(400), 광 흡수층(300)이 분리되어 일부가 노출된 후면전극층(200) 상의 공간도 채운다. 여기서 저저항 윈도우층(600)은 n-ZnO를 포함한다.
그리고 저저항 윈도우층(600), 고저항 윈도우층(500), 버퍼층(400) 및 광 흡수층(300)을 제거하여 후면전극층(200)의 일부를 노출시킨다. 이때, 고저항 윈도우(500)층, 버퍼층(400) 및 광 흡수층(300)이 분리되어 일부가 노출된 후면전극층(200) 상의 공간을 저저항 윈도우층(600)으로 채운 부분과 인접한 부분의 저저항 윈도우층(600), 고저항 윈도우층(500), 버퍼층(400) 및 광 흡수층(300)의 일부를 제거한다. 고저항 윈도우(500)층, 버퍼층(400) 및 광 흡수층(300)이 분리된 부분을 채운 저저항 윈도우층(600)은 잔존한다. 즉, 저저항 윈도우층(600)은 고저항 윈도우(500)층의 측면을 따라 잔존한다.
이때, 저저항 윈도우층(600), 고저항 윈도우층(500), 버퍼층(400) 및 광 흡수층(300)을 함께 제거할 수 있다. 저저항 윈도우층(600), 고저항 윈도우층(500), 버퍼층(400) 및 광 흡수층(300)을 제거하는 방법으로 광학적 스크라이빙법 또는 기계적 스크라이빙법을 이용한다.
본 실시예에 따르면, 전술한 실시예에 따른 효과를 담보할 수 있을 뿐만 아니라, 분리된 후면전극층(200)까지의 공간을 고저항 윈도우층(500)으로 채울 수 있어 단위 셀간의 절연성을 높일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 기판 200: 후면전극층
300: 광 흡수층 400: 버퍼층
500: 고저항 윈도우층 600: 저저항 윈도우층

Claims (8)

  1. 기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계;
    전착법 및 Ⅵb족 원소 분위기 열처리에 의하여 상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계;
    상기 기판의 일부가 드러나도록 상기 광 흡수층과 상기 후면전극층의 일부를 제거하여, 상기 후면전극층 및 상기 광 흡수층을 분리하는 첫 번째 분리 단계; 및
    상기 광 흡수층과 상기 후면전극층의 일부가 분리된 부분을 채우도록 상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계;
    를 포함하는, 박막 화합물 반도체 태양전지 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광 흡수층 및 상기 후면전극층의 일부를 분리하는 단계는 레이저를 이용하여 상기 광 흡수층 및 상기 후면전극층을 제거하는, 박막 화합물 반도체 태양전지 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼층 형성 단계 후, 상기 버퍼층 상에 고저항 윈도우층을 형성하는 단계; 및
    상기 고저항 윈도우층 형성 단계 후, 상기 버퍼층이 상기 광 흡수층의 측면을 따라 잔존하도록 하면서 상기 후면전극층의 일부가 드러나도록 상기 고저항 윈도우층, 상기 버퍼층 및 상기 광 흡수층의 일부를 제거하여, 상기 고저항 윈도우층, 상기 버퍼층 및 상기 광 흡수층을 분리하는 두 번째 분리단계;
    를 더 포함하는, 박막 화합물 반도체 태양전지 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 두 번째 분리단계 후 상기 고저항 윈도우층, 상기 버퍼층 및 상기 광 흡수층의 일부가 제거된 부분을 채우도록 상기 고저항 윈도우층 상에 저저항 윈도우층을 형성하는 단계; 및
    상기 저저항 윈도우층 형성 단계 후, 상기 저저항 윈도우층이 상기 고저항 윈도우층 및 상기 버퍼층의 측면을 따라 잔존하도록 하면서 상기 후면전극층의 일부가 드러나도록 상기 저저항 윈도우층, 상기 고저항 윈도우층, 상기 버퍼층 및 상기 광 흡수층의 일부를 제거하여 상기 저저항 윈도우층, 상기 고저항 윈도우층, 상기 버퍼층 및 상기 광 흡수층을 분리하는 세 번째 분리 단계;
    를 더 포함하는, 박막 화합물 반도체 태양전지 제조방법
  5. 기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계;
    전착법 및 Ⅵb족 원소 분위기 열처리에 의하여 상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계;
    상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계;
    상기 기판의 일부가 드러나도록 상기 버퍼층, 상기 광 흡수층 및 상기 후면전극층의 일부를 제거하여, 상기 버퍼층, 상기 광 흡수층 및 상기 후면전극층을 분리하는 첫 번째 분리 단계; 및
    상기 버퍼층, 상기 광 흡수층 및 상기 후면전극층이 분리된 부분을 채우도록 상기 버퍼층 상에 고저항 윈도우층을 형성하는 단계;
    를 포함하는, 박막 화합물 반도체 태양전지 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 버퍼층, 상기 광 흡수층 및 상기 후면전극층의 일부를 분리하는 단계는 레이저를 이용하여 상기 버퍼층, 상기 광 흡수층 및 상기 후면전극층의 일부를 제거하는, 박막 화합물 반도체 태양전지 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 고저항 윈도우층 형성 단계 후, 상기 고저항 윈도우층이 상기 버퍼층, 상기 광 흡수층 및 상기 후면전극층의 측면을 따라 잔존하도록 하면서 상기 후면전극층의 일부가 드러나도록 상기 고저항 윈도우층, 상기 버퍼층 및 상기 광 흡수층의 일부를 제거하여, 상기 고저항 윈도우층, 상기 버퍼층 및 상기 광 흡수층을 제거하여 분리하는 두 번째 분리 단계;
    를 더 포함하는, 박막 화합물 반도체 태양전지 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 두 번째 분리단계 후 상기 고저항 윈도우층, 상기 버퍼층 및 상기 광 흡수층의 일부가 제거된 부분을 채우도록 상기 고저항 윈도우층 상에 저저항 윈도우층을 형성하는 단계;
    상기 저저항 윈도우층이 상기 고저항 윈도우층의 측면을 따라 잔존하도록 하면서 상기 후면전극층의 일부가 드러나도록 상기 저저항 윈도우층, 상기 고저항 윈도우층, 상기 버퍼층 및 상기 광 흡수층의 일부를 제거하여 상기 저저항 윈도우층, 상기 고저항 윈도우층, 상기 버퍼층 및 상기 광 흡수층을 분리하는 세 번째 분리 단계;
    를 더 포함하는, 박막 화합물 반도체 태양전지 제조방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070004593A (ko) * 2003-12-25 2007-01-09 쇼와쉘세키유가부시키가이샤 집적형 박막 태양 전지 및 이의 제조방법
JP2007317858A (ja) * 2006-05-25 2007-12-06 Honda Motor Co Ltd カルコパイライト型太陽電池およびその製造方法
JP2008543038A (ja) * 2005-05-25 2008-11-27 エレクトリシテ・ドゥ・フランス 熱アニーリングによる電着cigs膜の硫化及びセレン化
KR101230973B1 (ko) * 2011-11-22 2013-02-07 한국에너지기술연구원 후면 tco층을 구비한 cis/cigs계 태양전지 및 그 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070004593A (ko) * 2003-12-25 2007-01-09 쇼와쉘세키유가부시키가이샤 집적형 박막 태양 전지 및 이의 제조방법
JP2008543038A (ja) * 2005-05-25 2008-11-27 エレクトリシテ・ドゥ・フランス 熱アニーリングによる電着cigs膜の硫化及びセレン化
JP2007317858A (ja) * 2006-05-25 2007-12-06 Honda Motor Co Ltd カルコパイライト型太陽電池およびその製造方法
KR101230973B1 (ko) * 2011-11-22 2013-02-07 한국에너지기술연구원 후면 tco층을 구비한 cis/cigs계 태양전지 및 그 제조방법

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