KR101540939B1 - CIGS solar cell and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 CIGS 태양 전지 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 원자층 증착 장비를 이용하여 광흡수층을 표면 개질 처리할 뿐만 아니라, 버퍼층 및 전극까지 증착함으로써, 광변환 효율을 향상시키고 제조 공정을 단순화할 수 있는 CIGS 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 기판에 후면 전극 및 광흡수층을 증착하는 단계; 상기 광흡수층에 표면 개질층을 증착하는 단계; 상기 표면 개질층에 버퍼층을 증착하는 단계; 및 상기 버퍼층에 전면 전극을 증착하는 단계를 포함하는 CIGS 태양 전지의 제조 방법 및 이에 따른 CIGS 태양 전지를 개시한다.An embodiment of the present invention relates to a CIGS solar cell and a method of manufacturing the same. The technical problem to be solved is not only the surface modification treatment of the light absorption layer using the atomic layer deposition equipment, but also the deposition of the buffer layer and the electrode, A CIGS solar cell capable of improving efficiency and simplifying a manufacturing process, and a manufacturing method thereof.
To this end, the present invention provides a method of manufacturing a light emitting device, comprising: depositing a back electrode and a light absorbing layer on a substrate; Depositing a surface modification layer on the light absorbing layer; Depositing a buffer layer on the surface modification layer; And a step of depositing a front electrode on the buffer layer, and a CIGS solar cell according to the method.

Description

ＣＩＧＳ 태양 전지 및 그 제조 방법{CIGS solar cell and manufacturing method thereof}[0001] CIGS solar cell and manufacturing method thereof [0002]

본 발명의 일 실시예는 CIGS 태양 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to a CIGS solar cell and a method of manufacturing the same.

태양 전지(Solar Cell)는 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치이다. 태양 전지는 시계나 계산기 등 휴대용 전자기기의 전원으로부터 넓은 개활지에 설치된 산업용 발전 설비까지 폭넓게 이용된다. 또한, 최근 친환경 대체 에너지의 필요성이 증가함에 따라 태양 전지에 대한 관심이 더욱 고조되고 있다.Solar cell is a device that converts light energy into electrical energy using the properties of semiconductor. Solar cells are used extensively, from power sources for portable electronic devices such as watches and calculators to industrial power generation facilities installed in a wide open space. In addition, as the need for environmentally friendly alternative energy has increased, interest in solar cells is increasing.

이와 같은 태양 전지는 기판형 태양 전지와 박막형 태양 전지로 구분할 수 있다. 기판형 태양 전지는 실리콘과 같은 반도체 물질 자체를 기판으로 이용하여 태양 전지를 제조한 것이고, 박막형 태양 전지는 유리 등과 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체층을 형성하여 태양 전지를 제조한 것이다. 박막형 태양 전지는 Si계 박막형 태양 전지와 화합물 박막형 태양 전지로 나눌 수 있고, 그 중 화합물 박막형 태양 전지는 Ⅱ-Ⅵ형, CIGS형, CdTe형 등으로 분류할 수 있다.Such a solar cell can be classified into a substrate type solar cell and a thin film solar cell. A substrate type solar cell is a solar cell using a semiconductor material itself such as silicon as a substrate, and a thin film type solar cell is a solar cell by forming a semiconductor layer in the form of a thin film on a substrate such as glass. Thin film solar cells can be divided into Si thin film solar cells and compound thin film solar cells, and compound thin film solar cells can be classified into II-VI type, CIGS type, CdTe type and the like.

CIGS형 태양 전지는 기판 상에 후면 전극, 광흡수층, 버퍼층 및 전면 전극이 차례로 형성된 구조를 가지며, 광흡수층의 재료로서 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 셀레늄(Se)의 화합물을 이용한 것이다.The CIGS solar cell has a structure in which a back electrode, a light absorbing layer, a buffer layer, and a front electrode are sequentially formed on a substrate. Copper (Cu), indium (In), gallium (Ga), and selenium (Se) ≪ / RTI >

한국공개특허공보 10-2010-0066975(2010년 6월18일)Korean Patent Publication No. 10-2010-0066975 (June 18, 2010)

본 발명의 일 실시예는 원자층 증착 장비를 이용하여 광흡수층을 표면 개질 처리할 뿐만 아니라, 버퍼층 및 투명한 전면 전극까지 증착함으로써, 광변환 효율을 향상시키고 제조 공정을 단순화할 수 있는 CIGS 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention is a CIGS solar cell capable of improving the light conversion efficiency and simplifying the manufacturing process by depositing the buffer layer and the transparent front electrode as well as the surface modification treatment of the light absorption layer using the atomic layer deposition equipment, And a manufacturing method thereof.

본 발명의 일 실시예는 원자층 증착 장비를 이용하여 광흡수층을 Ga으로 표면 개질 처리하여 밴드 갭 에너지를 증가시킴으로써, 광흡수층과 버퍼층 사이의 계면에서의 캐리어 재결합 현상을 감소시킬 수 있는 CIGS 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention is a CIGS solar cell capable of reducing carrier recombination at the interface between the light absorption layer and the buffer layer by increasing the band gap energy by surface modification treatment of the light absorption layer with Ga using an atomic layer deposition equipment, And a method for producing the same.

본 발명의 다른 실시예는 2층 구조인 AZO/GZO을 이용하여 투명한 전면 전극을 형성함으로써, AZO의 습기 취약성을 개선한 CIGS 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a CIGS solar cell which improves the moisture vulnerability of AZO by forming a transparent front electrode using AZO / GZO having a two-layer structure, and a method of manufacturing the same.

본 발명의 또 다른 실시예는 AZO 내부, 또는 AZO/GZO의 사이에 Ag와 같은 얇은 나노 금속층을 형성함으로써, 투명한 전면 전극의 전기 전도도를 향상시킨 CIGS 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a CIGS solar cell having improved electrical conductivity of a transparent front electrode by forming a thin nano metal layer such as Ag in AZO or AZO / GZO, and a method of manufacturing the same.

본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS 태양 전지의 제조 방법은 기판에 후면 전극 및 광흡수층을 증착하는 단계; 상기 광흡수층에 표면 개질층을 증착하는 단계; 상기 표면 개질층에 버퍼층을 증착하는 단계; 및 상기 버퍼층에 전면 전극을 증착하는 단계를 포함한다.A method of fabricating a CIGS solar cell according to an embodiment of the present invention includes: depositing a back electrode and a light absorbing layer on a substrate; Depositing a surface modification layer on the light absorbing layer; Depositing a buffer layer on the surface modification layer; And depositing a front electrode on the buffer layer.

상기 표면 개질층을 증착하는 단계는 원자층 증착 장비에 의해 상기 광흡수층의 표면에 Ga이 1층 내지 5층으로 증착되어 이루어질 수 있다.The step of depositing the surface modification layer may be performed by depositing Ga from one to five layers on the surface of the light absorption layer by an atomic layer deposition equipment.

상기 버퍼층을 증착하는 단계는 원자층 증착 장비에 의해 상기 표면 개질층의 표면에 ZnO, ZnOS 또는 ZnOH가 증착되어 이루어질 수 있다.The deposition of the buffer layer may be performed by depositing ZnO, ZnOS, or ZnOH on the surface of the surface modification layer by an atomic layer deposition apparatus.

상기 전면 전극을 증착하는 단계는 원자층 증착 장비에 의해 상기 버퍼층의 표면에 GZO가 증착되어 이루어질 수 있다.The step of depositing the front electrode may be performed by depositing GZO on the surface of the buffer layer by an atomic layer deposition apparatus.

상기 전면 전극을 증착하는 단계는 원자층 증착 장비에 의해 상기 버퍼층의 표면에 AZO가 증착되고, 이어서 GZO가 증착되어 이루어질 수 있다. 상기 AZO의 내부 또는 상기 AZO와 GZO의 계면에 원자층 증착 장비에 의해 Ag가 더 증착될 수 있다.The step of depositing the front electrode may include depositing AZO on the surface of the buffer layer by atomic layer deposition equipment, followed by deposition of GZO. Ag may be further deposited inside the AZO or at the interface of AZO and GZO by atomic layer deposition equipment.

본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS 태양 전지는 기판; 상기 기판에 증착된 후면 전극; 상기 후면 전극에 증착된 광흡수층; 상기 광흡수층에 증착된 표면 개질층; 상기 표면 개질층에 증착된 버퍼층; 및 상기 버퍼층에 증착된 전면 전극을 포함한다.A CIGS solar cell according to an embodiment of the present invention includes a substrate; A back electrode deposited on the substrate; A light absorbing layer deposited on the rear electrode; A surface modifying layer deposited on the light absorbing layer; A buffer layer deposited on the surface modification layer; And a front electrode deposited on the buffer layer.

상기 표면 개질층은 Ga이 1층 내지 5층으로 증착되어 이루어질 수 있다.The surface modification layer may be formed by depositing Ga from 1 to 5 layers.

상기 버퍼층은 ZnO, ZnOS 또는 ZnOH가 증착되어 이루어질 수 있다.The buffer layer may be formed by depositing ZnO, ZnOS, or ZnOH.

상기 전면 전극은 GZO가 증착되어 이루어질 수 있다.The front electrode may be formed by depositing GZO.

상기 전면 전극은 AZO가 증착되고, 이어서 GZO가 증착되어 이루어질 수 있다. 상기 AZO의 내부 또는 상기 AZO와 GZO의 계면에 Ag가 더 증착될 수 있다.The front electrode may be formed by depositing AZO and then depositing GZO. Ag may be further deposited inside the AZO or at the interface of the AZO and GZO.

본 발명의 일 실시예는 원자층 증착 장비를 이용하여 광흡수층을 표면 개질 처리할 뿐만 아니라, 버퍼층 및 투명한 전면 전극까지 증착함으로써, 광변환 효율을 향상시키고 제조 공정을 단순화할 수 있는 CIGS 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention is a CIGS solar cell capable of improving the light conversion efficiency and simplifying the manufacturing process by depositing the buffer layer and the transparent front electrode as well as the surface modification treatment of the light absorption layer using the atomic layer deposition equipment, And a manufacturing method thereof.

본 발명의 일 실시예는 원자층 증착 장비를 이용하여 광흡수층을 Ga으로 표면 개질 처리하여 밴드 갭 에너지를 증가시킴으로써, 광흡수층과 버퍼층 사이의 계면에서의 캐리어 재결합 현상을 감소시킬 수 있는 CIGS 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention is a CIGS solar cell capable of reducing carrier recombination at the interface between the light absorption layer and the buffer layer by increasing the band gap energy by surface modification treatment of the light absorption layer with Ga using an atomic layer deposition equipment, And a method for producing the same.

본 발명의 다른 실시예는 2층 구조인 AZO/GZO을 이용하여 투명한 전면 전극을 형성함으로써, AZO의 습기 취약성을 개선한 CIGS 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a CIGS solar cell which improves the moisture vulnerability of AZO by forming a transparent front electrode using AZO / GZO having a two-layer structure, and a method of manufacturing the same.

본 발명의 또다른 실시예는 AZO 내부, 또는 AZO/GZO의 사이에 Ag와 같은 얇은 나노 금속층을 형성함으로써, 투명한 전면 전극의 전기 전도도를 향상시킨 CIGS 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a CIGS solar cell having improved electrical conductivity of a transparent front electrode by forming a thin nano metal layer such as Ag in AZO or AZO / GZO, and a method of manufacturing the same.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS 태양 전지의 제조 방법을 도시한 순서도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS 태양 전지의 제조 방법을 순차적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS 태양 전지를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS 태양 전지를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS 태양 전지를 도시한 단면도이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a CIGS solar cell according to an embodiment of the present invention.
2A to 2D are sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a CIGS solar cell according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating a CIGS solar cell according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view illustrating a CIGS solar cell according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view illustrating a CIGS solar cell according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, The present invention is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more faithful and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.

또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 이들 그룹의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
In addition, the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only, and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a,""an," and "the" include singular forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, " comprise "and / or" comprising "when used in this specification are taken to specify the presence of stated features, steps, numbers, operations, elements, elements and / Steps, numbers, operations, elements, elements, and / or groups. Also, as used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of any of the listed items.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS 태양 전지(100)의 제조 방법에 대한 순서도가 도시되어 있다.Referring to FIG. 1, a flowchart of a method of manufacturing a CIGS solar cell 100 according to an embodiment of the present invention is shown.

도 1에 도시된 바와, 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS 태양 전지(100)의 제조 방법은 기판(110)에 후면 전극(120) 및 광흡수층(130)을 증착하는 단계(S1), 광흡수층(130)에 표면 개질층(140)을 증착하는 단계(S2), 표면 개질층(140)에 버퍼층(150)을 증착하는 단계(S3) 및 버퍼층(150)에 전면 전극(160)을 증착하는 단계(S4)를 포함한다. 1, a method of manufacturing a CIGS solar cell 100 according to an embodiment of the present invention includes a step S1 of depositing a back electrode 120 and a light absorption layer 130 on a substrate 110, A step S2 of depositing a surface modification layer 140 on the absorption layer 130, a step S3 of depositing a buffer layer 150 on the surface modification layer 140 and a deposition step S3 of depositing a front electrode 160 on the buffer layer 150 (Step S4).

도 2a 내지 도 2d를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS 태양 전지(100)의 제조 방법에 대한 단면도가 도시되어 있다.Referring to FIGS. 2A to 2D, a cross-sectional view of a method of manufacturing a CIGS solar cell 100 according to an embodiment of the present invention is shown.

도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(110)에 후면 전극(120) 및 광흡수층(130)을 증착하는 단계(S1)에서는, 기판(110)의 표면에 후면 전극(120)을 증착하고, 이어서 광흡수층(130)을 증착한다.2A, in the step S1 of depositing the back electrode 120 and the light absorption layer 130 on the substrate 110, the back electrode 120 is deposited on the surface of the substrate 110, The light absorption layer 130 is deposited.

기판(110)은 유리 기판, 스테인리스 스틸 기판, 티타늄 기판, 폴리머 기판 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 본 발명에서 기판(110)의 종류를 한정하는 것은 아니다. 더불어, 기판(110)은 리지드(rigid)하거나 플렉서블(flexible)할 수 있다.The substrate 110 may be any one selected from the group consisting of a glass substrate, a stainless steel substrate, a titanium substrate, a polymer substrate, and the like, but the substrate 110 is not limited thereto. In addition, the substrate 110 may be rigid or flexible.

후면 전극(120)은 도전체로서, 예를 들면, Mo 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 본 발명에서 후면 전극(120)의 종류를 한정하는 것은 아니다. 후면 전극(120)은 서로 다른 도전체가 다층으로 증착되어 형성될 수도 있다.The rear electrode 120 may be any one selected from the group consisting of, for example, Mo and its equivalents. However, the rear electrode 120 is not limited in the present invention. The back electrode 120 may be formed by depositing different conductors in multiple layers.

광흡수층(130)은 Ib-IIIb-VIb계 화합물을 포함한다. 구체적으로, 광흡수층(130)은 구리-인듐-갈륨셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2, CIGS계) 화합물을 포함할 수 있다.The light absorption layer 130 includes Ib-IIIb-VIb-based compounds. Specifically, the light absorption layer 130 may include a copper-indium-gallium selenide (Cu (In, Ga) Se 2 , CIGS) compound.

일례로, 광흡수층(130)은 구리 타겟, 인듐 타겟 및 갈륨 타겟을 사용하여, 후면 전극(120) 상에 CIGS계 금속 프리커막을 형성하고, 이어서 셀레니제이션 공정에 의해 셀레늄과 반응하도록 하여, CIGS계 광흡수층(130)을 형성한다.For example, the light absorption layer 130 may be formed by forming a CIGS-based metal precursor film on the rear electrode 120 using a copper target, an indium target, and a gallium target, and then reacting with selenium by a selenization process, A light absorbing layer 130 is formed.

이러한 광흡수층(130)은 외부의 광을 입사 받아서, 전기 에너지로 변환시킨다. 즉, 상기 광흡수층(130)은 광전 효과에 의해 광 기전력을 생성하는 역할을 한다. The light absorbing layer 130 receives external light and converts it into electric energy. That is, the photoabsorption layer 130 functions to generate a photoelectromotive force by the photoelectric effect.

도 2b에 도시된 바와 같이, 광흡수층(130)에 표면 개질층(140)을 증착하는 단계(S2)에서는, 원자층 증착(Atomic Layer Deposition) 장비를 이용하여 광흡수층(130)의 표면에 Ga 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나를 1층 내지 5층으로 증착하여 표면 개질층(140)을 형성한다. 즉, 원자층 증착 장비 및 표면 개질층(140)을 이용하여 광흡수층(130)의 표면을 Ga 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 표면 개질한다. 여기서, Ga이 5층보다 많게 형성된다고 해도 표면 개질 현상이 더 이상 증가하지 않으므로, Ga을 5층보다 많게 형성할 필요는 없다. 2B, in the step S2 of depositing the surface modification layer 140 on the light absorption layer 130, an atomic layer deposition (Atomic Layer Deposition) apparatus is used to deposit Ga on the surface of the light absorption layer 130 And its equivalents are deposited as one to five layers to form the surface modification layer 140. [ That is, the surface of the light absorption layer 130 is surface-modified with any one selected from Ga and its equivalents using the atomic layer deposition equipment and the surface modification layer 140. Here, even if Ga is formed more than five layers, the surface modification phenomenon no longer increases, and it is not necessary to form Ga more than five layers.

이러한 원자층 증착 공정 중 온도는 대략 150 내지 500 ℃가 유지되도록 함으로써, 광흡수층(130)에 표면 개질 불량이 발생하지 않도록 한다. 원자층 증착 공정 온도가 150 ℃보다 낮은 경우 원자층 증착이 잘 되지 않고, 500 ℃보다 높을 경우 광흡수층(130) 등이 손상될 수 있다.During the atomic layer deposition process, the temperature is maintained at about 150 to 500 DEG C so that the surface modification failure does not occur in the light absorption layer 130. [ When the atomic layer deposition process temperature is lower than 150 ° C, atomic layer deposition is not performed well, and when the temperature is higher than 500 ° C, the light absorption layer 130 and the like may be damaged.

이와 같이 하여 광흡수층(130)의 표면에 일례로 Ga으로 된 표면 개질층(140)이 더 형성됨으로써, 광흡수층(130)의 표면에 Ga이 증가하게 되고, 이로 인해 하기할 버퍼층(150)과의 계면에서 밴드 갭 에너지가 증가하게 됨으로써, 버퍼층(150) 근처에서의 캐리어 재결합 현상을 줄일 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 CIGS 태양 전지(100)는 향상된 광 변환 효율을 갖게 된다.The surface modification layer 140 made of Ga is further formed on the surface of the light absorption layer 130 in this manner to increase Ga on the surface of the light absorption layer 130. As a result, The band gap energy is increased at the interface of the buffer layer 150, so that the recombination of carriers in the vicinity of the buffer layer 150 can be reduced. Accordingly, the CIGS solar cell 100 according to the present invention has improved light conversion efficiency.

도 2c에 도시된 바와 같이, 표면 개질층(140)에 버퍼층(150)을 증착하는 단계(S3)에서는, 원자층 증착 장비를 이용하여 표면 개질층(140)의 표면에 ZnO, ZnOS, ZnOH 및 그 등가물 중 선택된 어느 하나를 증착하여 버퍼층(150)(즉, Cd-free 버퍼층)을 형성한다.2C, in the step S3 of depositing the buffer layer 150 on the surface modification layer 140, ZnO, ZnOS, ZnOH, and ZnO are deposited on the surface of the surface modification layer 140 using an atomic layer deposition apparatus. A buffer layer 150 (i.e., a Cd-free buffer layer) is formed.

여기서, 버퍼층(150)은 n형 반도체층 역할을 하고, 광흡수층(130)은 p형 반도체층 역할을 한다. 따라서, 광흡수층(130) 및 버퍼층(150)은 pn 접합을 형성하여, 광이 전자와 정공의 캐리어로 변환되도록 한다.Here, the buffer layer 150 serves as an n-type semiconductor layer, and the light absorption layer 130 serves as a p-type semiconductor layer. Thus, the light absorbing layer 130 and the buffer layer 150 form a pn junction so that light is converted into carriers of electrons and holes.

이러한 원자층 증착 공정 중 온도는 대략 150 내지 500℃가 유지되도록 함으로써, 버퍼층(150)의 불량이 발생하지 않도록 한다. 또한, 버퍼층(150)은 대략 30 내지 70 nm의 두께를 갖도록 함으로써, 광흡수층(130)과 전면 전극(160) 사이에서 충분한 버퍼 역할을 하도록 한다. 물론, 이러한 수치 범위를 벗어날 경우 버퍼층(150)이 충분한 버퍼 역할을 하지 못하거나, 또한 불필요하게 두께를 증가시키는 원인을 제공한다.During the atomic layer deposition process, the temperature is maintained at about 150 to 500 DEG C so that the buffer layer 150 is not defective. In addition, the buffer layer 150 has a thickness of approximately 30 to 70 nm, thereby providing a sufficient buffer between the light absorbing layer 130 and the front electrode 160. Of course, when the buffer layer 150 is out of this numerical range, the buffer layer 150 does not serve as a sufficient buffer, and also provides a cause of unnecessarily increasing the thickness.

도 2d에 도시된 바와 같이, 버퍼층(150)에 전면 전극(160)을 증착하는 단계(S4)에서는, 원자층 증착 장비를 이용하여 버퍼층(150)의 표면에 GZO(Ga-doped ZnO) 및 그 등가물 중 어느 하나를 증착하여 투명한 전면 전극(160)을 형성한다. 즉, 일반적으로 투명한 전면 전극으로 사용되는 AZO(Al-doped ZnO)는 습기에 의해 전기 저항이 증가할 수 있으므로, 본 발명은 AZO 대신 GZO로서 투명한 전면 전극(160)을 형성한다. 여기서, GZO중 Ga는 대략 ppm~5wt% 함유될 수 있다.As shown in FIG. 2D, in the step S4 of depositing the front electrode 160 on the buffer layer 150, Ga-doped ZnO and GZO are deposited on the surface of the buffer layer 150 using an atomic layer deposition apparatus. And a transparent front electrode 160 is formed. That is, since AZO (Al-doped ZnO) generally used as a transparent front electrode may increase electrical resistance due to moisture, the present invention forms a transparent front electrode 160 as GZO instead of AZO. Here, among GZO, Ga may be contained in an amount of approximately ppm to 5 wt%.

이러한 원자층 증착 공정 중 온도는 대략 150 내지 500℃가 유지되도록 함으로써, 전면 전극(160)의 불량이 발생하지 않도록 한다.During the atomic layer deposition process, the temperature is maintained at about 150 to 500 DEG C so that defects of the front electrode 160 do not occur.

이와 같이 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS 태양 전지(100)의 제조 방법 및 이에 따른 CIGS 태양 전지(100)는 원자층 증착 장비를 이용하여 광흡수층(130)을 표면 개질 처리할 뿐만 아니라, 버퍼층(150) 및 전면 전극(160)까지 증착함으로써, 광 변환 효율을 향상시킴은 물론, 제조 공정을 단순화할 수 있게 된다.The CIGS solar cell 100 according to an embodiment of the present invention and the CIGS solar cell 100 according to an embodiment of the present invention not only perform the surface modification treatment of the light absorption layer 130 using the atomic layer deposition equipment, The buffer layer 150 and the front electrode 160, the light conversion efficiency can be improved and the manufacturing process can be simplified.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS 태양 전지(100)의 제조 방법 및 이에 따른 CIGS 태양 전지(100)는 원자층 증착 장비를 이용하여 광흡수층(130)을 Ga을 포함하는 표면 개질층(140)으로 표면 개질 처리하여 밴드 갭 에너지를 증가시킴으로써, 광흡수층(130)과 버퍼층(150) 사이의 계면에서의 캐리어 재결합 현상을 감소시킬 수 있게 된다.The CIGS solar cell 100 according to an embodiment of the present invention and the CIGS solar cell 100 according to an embodiment of the present invention can be fabricated by using the atomic layer deposition apparatus to form the light absorption layer 130 on the surface modification layer 140 to increase the band gap energy, it is possible to reduce the carrier recombination phenomenon at the interface between the light absorption layer 130 and the buffer layer 150.

물론, 본 발명에서 투명한 전면 전극(160)은 AZO, ZnSnO 및 그 등가물 중에서 어느 하나로 형성될 수도 있다.
Of course, in the present invention, the transparent front electrode 160 may be formed of any one of AZO, ZnSnO, and the like.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS 태양 전지(200)의 단면도가 도시되어 있다.Referring to FIG. 3, a cross-sectional view of a CIGS solar cell 200 according to an embodiment of the present invention is shown.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS 태양 전지(200)는 투명한 전면 전극(260)을 증착하는 단계에서 원자층 증착 장비에 의해 버퍼층(150)의 표면에 AZO(261)가 증착되고, 이어서 GZO(262)가 증착되어 이루어질 수 있다. 즉,투명한 전면 전극(260)은 AZO(261)/GZO(262)의 2층 구조를 가질 수 있다. 좀더 구체적으로, 원자층 증착 장비에 의해 AZO(261)가 대략 50 내재 200 nm 증착되고, 이어서 AZO(261)의 표면에 GZO(262)가 증착될 수 있다.3, a CIGS solar cell 200 according to an exemplary embodiment of the present invention includes an AZO (261) layer on the surface of a buffer layer 150 by an atomic layer deposition apparatus in a step of depositing a transparent front electrode 260, May be deposited, followed by GZO 262 deposited. That is, the transparent front electrode 260 may have a two-layer structure of AZO (261) / GZO (262). More specifically, AZO 261 may be deposited to a thickness of approximately 50 nm by atomic layer deposition equipment, and then GZO 262 may be deposited on the surface of AZO 261.

이와 같이 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS 태양 전지(200) 및 이에 따른 CIGS 태양 전지(200)는 2층 구조인 AZO(261)/GZO(262)을 이용하여 투명한 전면 전극(260)을 형성함으로써, AZO(261)의 습기 취약성을 개선할 수 있게 된다.
Thus, the CIGS solar cell 200 according to the embodiment of the present invention and the CIGS solar cell 200 according to an embodiment of the present invention can be manufactured by using the transparent front electrode 260 using the AZO 261 / GZO 262 having the two- The moisture weakness of the AZO 261 can be improved.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS 태양 전지(300)에 대한 단면도가 도시되어 있다.Referring to FIG. 4, a cross-sectional view of a CIGS solar cell 300 according to an embodiment of the present invention is shown.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS 태양 전지(300)는 투명한 전면 전극(260)을 이루는 AZO(261)의 내부에 원자층 증착 장비에 의해 Ag(363)와 같은 얇은 금속 나노층이 더 증착될 수 있다.4, a CIGS solar cell 300 according to an embodiment of the present invention includes an AZO 261, which is a transparent front electrode 260, A thin metal nano-layer can be deposited further.

이와 같이 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS 태양 전지(300) 및 이에 따른 CIGS 태양 전지(300)는 투명한 전면 전극(260)을 이루는 AZO(261)의 내부에 Ag(363)와 같은 얇은 나노 금속층을 더 형성함으로써, 투명한 전면 전극(260)의 전기 전도도가 향상되도록 한다.
As described above, the CIGS solar cell 300 and the CIGS solar cell 300 according to an embodiment of the present invention can be fabricated by forming a thin (e.g., Ag) glass such as Ag 363 inside the AZO 261 forming the transparent front electrode 260 By further forming a nano metal layer, the electrical conductivity of the transparent front electrode 260 is improved.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS 태양 전지(400)에 대한 단면도가 도시되어 있다.Referring to FIG. 5, a cross-sectional view of a CIGS solar cell 400 according to an embodiment of the present invention is shown.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS 태양 전지(400)는 투명한 전면 전극(260)을 이루는 AZO(261)와 GZO(262)의 계면에 원자층 증착 장비에 의해 Ag(463)와 같은 얇은 금속 나노층이 더 증착될 수 있다.5, a CIGS solar cell 400 according to an embodiment of the present invention includes Ag (Ag) 261 and Ag (GZO) 262, which are transparent front electrodes 260, Lt; RTI ID = 0.0 > 463 < / RTI >

이와 같이 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS 태양 전지(400) 및 이에 따른 CIGS 태양 전지(400)는 투명 전면 전극(260)을 이루는 AZO(261)와 GZO(262)의 계면에 Ag(463)와 같은 얇은 나노 금속층을 형성함으로써, 투명한 전면 전극(260)의 전기 전도도가 향상되도록 한다.
Thus, the CIGS solar cell 400 and the CIGS solar cell 400 according to an embodiment of the present invention can be fabricated by forming Ag () on the interface between the AZO 261 and the GZO 262 forming the transparent front electrode 260, 463 to improve the electrical conductivity of the transparent front electrode 260.

이상의 설명에서 별도의 다른 설명이 없는 한 원자층 증착 온도는 모두 대략 150 내지 500℃이 적절하다.
Unless otherwise specified in the above description, the atomic layer deposition temperatures are all suitably in the range of approximately 150 to 500 ° C.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 CIGS 태양 전지 및 그 제조 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.As described above, the CIGS solar cell according to the present invention and the manufacturing method thereof are only one embodiment, and the present invention is not limited to the above-described embodiments, It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

100, 200, 300, 400; 본 발명에 따른 CIGS 태양 전지
110; 기판 120; 후면 전극
130; 광흡수층 140; 표면 개질층
150; 버퍼층 160; 전면 전극100, 200, 300, 400; The CIGS solar cell according to the present invention
110; Substrate 120; Rear electrode
130; Light absorbing layer 140; Surface modification layer
150; A buffer layer 160; Front electrode

Claims (12)

기판에 후면 전극 및 광흡수층을 증착하는 단계;
상기 광흡수층에 표면 개질층을 증착하는 단계;
상기 표면 개질층에 버퍼층을 증착하는 단계; 및
상기 버퍼층에 전면 전극을 증착하는 단계를 포함하며,
상기 표면 개질층을 증착하는 단계는 원자층 증착 장비에 의해 상기 광흡수층의 표면에 Ga이 1층 내지 5층으로 증착되어 이루어짐을 특징으로 하는 CIGS 태양 전지의 제조 방법.Depositing a back electrode and a light absorbing layer on a substrate;
Depositing a surface modification layer on the light absorbing layer;
Depositing a buffer layer on the surface modification layer; And
Depositing a front electrode on the buffer layer,
Wherein the step of depositing the surface modification layer comprises depositing Ga from 1 to 5 layers on the surface of the light absorption layer by atomic layer deposition equipment. 제 1 항에 있어서,
상기 표면 개질층을 증착하는 단계는 원자층 증착 장비에 의해 이루어짐을 특징으로 하는 CIGS 태양 전지의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of depositing the surface modification layer is performed by an atomic layer deposition apparatus. 제 1 항에 있어서,
상기 버퍼층을 증착하는 단계는 원자층 증착 장비에 의해 상기 표면 개질층의 표면에 ZnO, ZnOS 또는 ZnOH가 증착되어 이루어짐을 특징으로 하는 CIGS 태양 전지의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of depositing the buffer layer comprises depositing ZnO, ZnOS or ZnOH on the surface of the surface modification layer by atomic layer deposition equipment. 제 1 항에 있어서,
상기 전면 전극을 증착하는 단계는 원자층 증착 장비에 의해 상기 버퍼층의 표면에 GZO가 증착되어 이루어짐을 특징으로 하는 CIGS 태양 전지의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of depositing the front electrode comprises depositing GZO on the surface of the buffer layer by atomic layer deposition equipment. 제 1 항에 있어서,
상기 전면 전극을 증착하는 단계는 원자층 증착 장비에 의해 상기 버퍼층의 표면에 AZO가 증착되고, 이어서 GZO가 증착되어 이루어짐을 특징으로 하는 CIGS 태양 전지의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of depositing the front electrode comprises depositing AZO on the surface of the buffer layer by atomic layer deposition equipment and then depositing GZO on the surface of the buffer layer. 제 5 항에 있어서,
상기 AZO의 내부 또는 상기 AZO와 GZO의 계면에 원자층 증착 장비에 의해 Ag가 더 증착됨을 특징으로 하는 CIGS 태양 전지의 제조 방법.6. The method of claim 5,
Wherein Ag is further deposited inside the AZO or at the interface between AZO and GZO by an atomic layer deposition apparatus. 기판;
상기 기판에 증착된 후면 전극;
상기 후면 전극에 증착된 광흡수층;
상기 광흡수층에 증착된 표면 개질층;
상기 표면 개질층에 증착된 버퍼층; 및
상기 버퍼층에 증착된 전면 전극을 포함하며,
상기 표면 개질층은 Ga이 1층 내지 5층으로 증착되어 이루어짐을 특징으로 하는 CIGS 태양 전지.Board;
A back electrode deposited on the substrate;
A light absorbing layer deposited on the rear electrode;
A surface modifying layer deposited on the light absorbing layer;
A buffer layer deposited on the surface modification layer; And
And a front electrode deposited on the buffer layer,
Wherein the surface modification layer is formed by depositing Ga from 1 to 5 layers. 삭제delete 제 7 항에 있어서,
상기 버퍼층은 ZnO, ZnOS 또는 ZnOH가 증착되어 이루어짐을 특징으로 하는 CIGS 태양 전지.8. The method of claim 7,
Wherein the buffer layer is formed by depositing ZnO, ZnOS, or ZnOH. 제 7 항에 있어서,
상기 전면 전극은 GZO가 증착되어 이루어짐을 특징으로 하는 CIGS 태양 전지.8. The method of claim 7,
Wherein the front electrode is formed by depositing GZO. 제 7 항에 있어서,
상기 전면 전극은 AZO가 증착되고, 이어서 GZO가 증착되어 이루어짐을 특징으로 하는 CIGS 태양 전지.8. The method of claim 7,
Wherein the front electrode is formed by depositing AZO and then depositing GZO. 제 11 항에 있어서,
상기 AZO의 내부 또는 상기 AZO와 GZO의 계면에 Ag가 더 증착됨을 특징으로 하는 CIGS 태양 전지.12. The method of claim 11,
Wherein Ag is further deposited inside the AZO or at the interface between AZO and GZO.
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