KR101558588B1 - Method for fabricating solar cell - Google Patents
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Abstract
태양광 발전장치의 제조방법이 개시된다. 태양광 발전장치의 제조방법은 활성 영역 및 상기 활성 영역 주위를 둘러싸는 비활성 영역이 정의되는 기판을 제공하는 단계; 상기 비활성 영역에 마스크를 배치하는 단계; 상기 마스크가 배치된 상태에서, 상기 활성 영역에 이면전극층을 형성하는 단계; 상기 마스크가 배치된 상태에서, 상기 이면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 상기 마스크가 배치된 상태에서, 상기 광 흡수층 상에 윈도우층을 형성하는 단계; 상기 마스크의 외곽을 따라서, 상기 이면전극층, 상기 광 흡수층 및 상기 윈도우층에 홈 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 마스크를 제거하는 단계를 포함한다.A manufacturing method of a solar cell device is disclosed. A method of manufacturing a photovoltaic device, comprising: providing a substrate on which an active area and an inactive area surrounding the active area are defined; Disposing a mask in the inactive region; Forming a back electrode layer on the active region in a state where the mask is disposed; Forming a light absorption layer on the back electrode layer in a state where the mask is disposed; Forming a window layer on the light absorbing layer in a state where the mask is disposed; Forming a groove pattern in the back electrode layer, the light absorbing layer, and the window layer along the outline of the mask; And removing the mask.
edge, deletion, 마스크, 더미 edge, deletion, mask, pile
Description
실시예는 태양광 발전장치의 제조방법에 관한 것이다.The embodiment relates to a method of manufacturing a photovoltaic device.
최근 에너지 수요가 증가함에 따라서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양광 발전장치에 대한 개발이 진행되고 있다. As energy demand has increased in recent years, development of photovoltaic devices that convert solar energy into electrical energy is underway.
특히, 유리 기판, 금속 후면 전극층, p형 CIGS 계 광 흡수층, 고저항 버퍼층, n형 창층 등을 포함하는 기판 구조의 pn 헤테로 접합 장치인 CIGS계 태양광 발전장치가 널리 사용되고 있다. Particularly, a CIGS solar cell device as a pn heterojunction device having a substrate structure including a glass substrate, a metal back electrode layer, a p-type CIGS light absorbing layer, a high resistance buffer layer, and an n-type window layer is widely used.
실시예는 향상된 효율을 가지는 태양광 발전장치를 용이하게 제조하는 방법을 제공하고자 한다.The embodiments are intended to provide a method of easily manufacturing a photovoltaic device with improved efficiency.
일 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법은 활성 영역 및 상기 활성 영역 주위를 둘러싸는 비활성 영역이 정의되는 기판을 제공하는 단계; 상기 비활성 영역에 마스크를 배치하는 단계; 상기 마스크가 배치된 상태에서, 상기 활성 영역에 이면전극층을 형성하는 단계; 상기 마스크가 배치된 상태에서, 상기 이면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 상기 마스크가 배치된 상태에서, 상기 광 흡수층 상에 윈도우층을 형성하는 단계; 상기 마스크의 외곽을 따라서, 상기 이면전극층, 상기 광 흡수층 및 상기 윈도우층에 홈 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 마스크를 제거하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a photovoltaic device according to an embodiment includes providing a substrate on which an active region and an inactive region surrounding the active region are defined; Disposing a mask in the inactive region; Forming a back electrode layer on the active region in a state where the mask is disposed; Forming a light absorption layer on the back electrode layer in a state where the mask is disposed; Forming a window layer on the light absorbing layer in a state where the mask is disposed; Forming a groove pattern in the back electrode layer, the light absorbing layer, and the window layer along the outline of the mask; And removing the mask.
실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법은 마스크에 의해서, 활성 영역에만 층들을 적층시킨다.A method of manufacturing a photovoltaic device according to an embodiment includes depositing layers only on an active region by a mask.
따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법은 에지 딜리션(edge deletion)과 같은 태양광 발전장치의 외곽 영역을 패터닝하는 공정 없이도, 활성 영역을 한정할 수 있다.Therefore, the manufacturing method of the photovoltaic device according to the embodiment can define the active region without the process of patterning the outer region of the photovoltaic device such as edge deletion.
특히, 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법은 레이저 또는 팁에 의한 스크라이빙에 의해서, 용이하게 활성 영역을 한정할 수 있다.In particular, the method of manufacturing a photovoltaic device according to the embodiment can easily define the active region by scribing with a laser or a tip.
이에 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 각각의 층의 외곽 영역을 매끄럽게 패터닝할 수 있고, 외곽 영역의 기계적인 손상 등을 방지하여, 향상된 광-전 변환 효율을 구현할 수 있다.Accordingly, the photovoltaic device according to the embodiment can smoothly pattern the outer region of each layer, prevent mechanical damage to the outer region, and realize improved photo-electric conversion efficiency.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 층, 막 또는 전극 등이 각 기판, 층, 막, 또는 전극 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.In the description of the embodiments, in the case where each substrate, layer, film or electrode is described as being formed "on" or "under" of each substrate, layer, film, , "On" and "under" all include being formed "directly" or "indirectly" through "another element". In addition, the upper or lower reference of each component is described with reference to the drawings. The size of each component in the drawings may be exaggerated for the sake of explanation and does not mean the size actually applied.
도 1은 마스크, 지지기판 및 지지부재를 도시한 분해사시도이다. 도 2 내지 도 5는 실시예에 따른 태양광 발전장치를 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.1 is an exploded perspective view showing a mask, a supporting substrate, and a supporting member. FIGS. 2 to 5 are views showing a process of manufacturing the solar cell according to the embodiment.
도 1 및 도 2를 참조하면, 지지기판(10) 상에 마스크(20)가 배치된다.Referring to Figures 1 and 2, a
상기 지지기판(10)은 플레이트 형상을 가진다. 상기 지지기판(10)은 리지드하거나, 플렉서블할 수 있다.The supporting
상기 지지기판(10)은 플라스틱 기판, 유리기판 또는 금속기판일 수 있다. 더 자세하게, 상기 지지기판(10)은 소다라임 글래스 기판일 수 있다.The
상기 지지기판(10)에는 활성 영역(AR) 및 비활성 영역(NAR)이 정의될 수 있 다. 상기 활성 영역(AR)에는 태양광을 전기에너지로 변환시키는 구성요소가 형성된다. 더 자세하게, 상기 활성 영역(AR)에는 태양광을 전기에너지로 변환시키는 다수 개의 층들(200...600)이 형성된다. 더 자세하게, 상기 활성 영역(AR)에는 태양광을 전기 에너지로 변환시키는 다수 개의 태양전지들이 형성된다.The active region AR and the inactive region NAR may be defined on the
상기 비활성 영역(NAR)은 상기 활성 영역(AR)의 주위에 정의된다. 상기 비활성 영역(NAR)은 상기 지지기판(10)의 외곽 영역에 정의될 수 있다. 상기 비활성 영역(NAR)은 상기 활성 영역(AR)의 주위를 둘러싼다.The inactive region (NAR) is defined around the active region (AR). The inactive region (NAR) may be defined in an outer region of the support substrate (10). The inactive region (NAR) surrounds the active region (AR).
상기 마스크(20)는 사각 틀 형상을 가지며, 상기 지지기판(10)의 비활성 영역(NAR)을 덮는다. 또한, 상기 마스크(20)는 오픈 영역(OR)을 포함하고, 상기 오픈 영역(OR)은 상기 활성 영역(AR)에 대응한다.The
즉, 상기 마스크(20)는 상기 비활성 영역(NAR)에 배치되고, 상기 활성 영역(AR)을 노출시킨다.That is, the
상기 마스크(20)로 사용되는 물질의 예로서는 금속 등을 들 수 있다.Examples of the material used for the
상기 지지부재(30)는 상기 지지기판(10) 아래에 배치된다. 상기 지지부재(30)는 상기 기판 및 상기 마스크(20)를 지지한다.The
상기 지지부재(30)는 플레이트 형상을 가지며, 상기 지지부재(30)로 사용될 수 있는 물질의 예로서는 금속, 유리 또는 세라믹 등을 들 수 있다.The
상기 지지부재(30)는 상기 지지기판(10)의 강도를 보강한다. 예를 들어, 지지부재(30)는 상기 지지기판(10)보다 더 높은 경도를 가질 수 있다. 즉, 상기 지지부재(30)는 상기 지지기판(10)이 휘어지는 것을 방지할 수 있다.The support member (30) reinforces the strength of the support substrate (10). For example, the
또한, 상기 지지부재(30)는 높은 내열성을 가질 수 있다. 즉, 상기 지지부재(30)는 높은 온도에서, 덜 휘어진다.Further, the
상기 지지부재(30)의 열팽창률은 상기 마스크(20)의 열팽창률과 서로 대응할 수 있다. 즉, 상기 지지부재(30)는 상기 마스크(20)와 실질적으로 동일한 열팽창률을 가질 수 있다. 더 자세하게, 상기 지지부재(30), 상기 마스크(20) 및 상기 지지기판(10)은 서로 실질적으로 동일한 열팽창률을 가질 수 있다.The coefficient of thermal expansion of the
상기 마스크(20) 및 상기 지지부재(30)는 상기 지지기판(10)을 샌드위치한다. 상기 마스크(20) 및 상기 지지부재(30)는 서로 결합된다. 예를 들어, 상기 마스크(20)는 상기 지지부재(30)에 나사(21) 등에 의해서 체결될 수 있다.The
도 3을 참조하면, 상기 지지기판(10) 상에 이면전극층(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500) 및 윈도우층(600)이 차례로 증착된다.3, a
이때, 상기 층들(200...600)이 증착되는 과정에서, 각각의 층에 홈이 형성되어, 상기 층들(200...600)은 다수 개의 태양전지들로 구분될 수 있다.At this time, in the process of depositing the
상기 이면전극층(200)은 상기 지지기판(10) 상에 스퍼터링 공정에 의해서 몰리브덴 등과 같은 금속이 증착되어 형성된다. 상기 이면전극층(200)은 공정 조건이 서로 다른 두 번의 공정들에 의해서 형성될 수 있다.The
상기 지지기판(10) 및 상기 이면전극층(200) 사이에는 확산 방지막과 같은 추가적인 층이 개재될 수 있다.An additional layer such as a diffusion barrier may be interposed between the
상기 광 흡수층(300)은 스퍼터링 공정 또는 증발법 등에 의해서 형성될 수 있다.The
예를 들어, 상기 광 흡수층(300)을 형성하기 위해서 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄을 동시 또는 구분하여 증발시키면서 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층(300)을 형성하는 방법과 금속 프리커서 막을 형성시킨 후 셀레니제이션(Selenization) 공정에 의해 형성시키는 방법이 폭넓게 사용되고 있다.For example, a copper-indium-gallium-selenide (Cu (In, Ga) Se 2 ; CIGS system) is formed while simultaneously evaporating copper, indium, gallium, and selenium to form the
금속 프리커서 막을 형성시킨 후 셀레니제이션 하는 것을 세분화하면, 구리 타겟, 인듐 타겟, 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정에 의해서, 상기 이면전극상에 금속 프리커서 막이 형성된다.When the metal precursor film is formed and then subjected to selenization, a metal precursor film is formed on the back electrode by a sputtering process using a copper target, an indium target, and a gallium target.
이후, 상기 금속 프리커서 막은 셀레이제이션(selenization) 공정에 의해서, 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층(300)이 형성된다.Then, the metal precursor film is formed with a light absorbing
이와는 다르게, 상기 구리 타겟, 인듐 타겟, 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정 및 상기 셀레니제이션 공정은 동시에 진행될 수 있다.Alternatively, the copper target, the indium target, the sputtering process using the gallium target, and the selenization process may be performed simultaneously.
이와는 다르게, 구리 타겟 및 인듐 타겟 만을 사용하거나, 구리 타겟 및 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정 및 셀레니제이션 공정에 의해서, CIS계 또는 CIG계 광 흡수층(300)이 형성될 수 있다.Alternatively, the CIS-based or CIG-based
상기 버퍼층(400)은 화학 용액 성장법(chemical bath depositon;CBD)에 의해서, 상기 광 흡수층(300) 상에 황화 카드뮴이 증착되어, 형성될 수 있다.The
이후, 상기 버퍼층(400) 상에 징크 옥사이드가 스퍼터링 공정 등에 의해서 증착되고, 상기 고저항 버퍼층(500)이 형성된다.Then, zinc oxide is deposited on the
이후, 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 윈도우층(600)이 형성된다. 상기 윈도우층(600)을 형성하기 위해서, 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 투명한 도전물질이 적층된다. 상기 투명한 도전물질의 예로서는 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드 등을 들 수 있다.Thereafter, a
이때, 상기 이면전극층(200), 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400) 및 상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 마스크(20) 상 및 상기 마스크(20)의 측면에도 증착될 수 있다.At this time, the
도 4를 참조하면, 상기 층들(200...600)에 분리 홈 패턴(11)이 형성된다. 상기 분리 홈 패턴(11)은 상기 마스크(20)의 내측면(21)에 대응하여 형성된다.Referring to FIG. 4, a
더 자세하게, 상기 분리 홈 패턴(11)은 상기 마스크(20)의 내측면(21)과 소정의 간격으로 이격되며, 상기 마스크(20)의 내측면(21)을 따라서 연장된다. 즉 평면에서 보았을 때, 상기 분리 홈 패턴(11)은 상기 마스크(20) 내측메 형성된다.More specifically, the
상기 분리 홈 패턴(11)은 상기 지지기판(10)의 상면을 노출한다. 상기 분리 홈 패턴(11)의 폭은 약 100㎛ 내지 약 1000㎛ 일 수 있다.The
또한, 상기 분리 홈 패턴(11) 및 상기 마스크(20)의 내측면(21) 사이의 간격(W)은 약 10㎛ 내지 약 100㎛일 수 있다.The distance W between the
상기 분리 홈 패턴(11)에 의해서, 상기 활성 영역(AR)이 정의된다. 즉, 상기 분리 홈 패턴(11)은 상기 활성 영역(AR)을 둘러싼다.By the
상기 분리 홈 패턴(11)은 기계적인 스크라이빙 또는 레이저에 의해서 형성될 수 있다.The
상기 분리 홈 패턴(11)에 의해서, 더미 패턴(12)이 형성된다. 상기 더미 패턴(12)은 상기 분리 홈 패턴(11) 및 상기 마스크(20) 사이에 형성된다. 상기 더미 패턴(12)은 상기 활성 영역(AR)의 주위에 정의되는 비활성 영역(NAR)에 배치된다.The
상기 더미 패턴(12)의 폭(W)은 약 약 10㎛ 내지 약 100㎛일 수 있다.The width W of the
도 5를 참조하면, 상기 마스크(20)는 상기 지지기판(10)으로부터 이탈된다. 이때, 상기 더미 패턴(12)은 상기 마스크(20)에 부착된 상태에서, 상기 지지기판(10)으로부터 떨어진다.Referring to FIG. 5, the
이때, 상기 더미 패턴(12)의 일부가 실시예에 따른 태양광 발전장치의 성능에 영향을 미치지 않을 정도로, 상기 지지기판(10) 상에 잔류할 수 있다.At this time, a part of the
이에 따라서, 상기 비활성 영역(NAR)은 상기 마스크(20)가 배치되어 잔유물이 전혀 존재하지 않는 영역과 상기 더미 패턴(12)의 일부가 잔유하는 영역으로 나주어질 수 있다. 즉, 상기 비활성 영역(NAR)에는 위치에 따라서 다른 양으로 잔유물이 잔류할 수 있다.Accordingly, the inactive region NAR can be defined as a region in which the
상기 마스크(20)가 이탈하는 과정에서, 상기 마스크(20)가 상기 지지기판(10)으로부터 용이하게 이탈되도록, 상기 더미 패턴(12)의 폭(W)이 조절될 수 있다.The width W of the
실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법은 상기 마스크(20)에 의해서, 상기 활성 영역(AR)에만 층들(200...600)을 적층시킨다.In the method of manufacturing a photovoltaic device according to the embodiment, the
따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법은 에지 딜리션(edge deletion)과 같은 태양광 발전장치의 외곽 영역을 패터닝하는 공정 없이도, 상기 활성 영역(AR)을 한정할 수 있다.Therefore, the manufacturing method of the photovoltaic device according to the embodiment can define the active region AR without patterning the outer region of the photovoltaic device such as edge deletion.
특히, 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법은 레이저 또는 팁에 의한 스크라이빙에 의해서, 용이하게 상기 활성 영역(AR)을 한정할 수 있다. 특히, 상기 분리 홈 패턴(11)이 레이저에 의해서 패터닝되는 경우, 상기 층들(200...600)의 외곽은 매끄럽게 패터닝되고, 크랙 등에 의한 불량이 감소된다.Particularly, the manufacturing method of the photovoltaic device according to the embodiment can easily define the active region AR by laser or scribing with a tip. Particularly, when the
따라서, 실시예는 향상된 발전효율을 가지는 태양광 발전장치를 용이하게 제공할 수 있다.Therefore, the embodiment can easily provide a photovoltaic device having an improved power generation efficiency.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.
도 1은 마스크, 지지기판 및 지지부재를 도시한 분해사시도이다.1 is an exploded perspective view showing a mask, a supporting substrate, and a supporting member.
도 2 내지 도 5는 실시예에 따른 태양광 발전장치를 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.FIGS. 2 to 5 are views showing a process of manufacturing the solar cell according to the embodiment.
Claims (6)
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KR1020090058831A KR101558588B1 (en) | 2009-06-30 | 2009-06-30 | Method for fabricating solar cell |
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-
2009
- 2009-06-30 KR KR1020090058831A patent/KR101558588B1/en not_active IP Right Cessation
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JP2008300732A (en) | 2007-06-01 | 2008-12-11 | Kaneka Corp | Manufacturing method of thin film solar battery |
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