KR101667631B1 - 박막 태양전지 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양전지 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 제 1 반도체층과 제 2 반도체층 사이에 중간전극이 형성되어 도핑 요소의 이동에 의한 오염이 방지되며, 동일 셀 내의 제 1 반도체층과 제 2 반도체층이 개별적으로 전류를 출력시키는 구성을 가짐으로써 효율이 향상된 박막 태양전지 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명에 따른 박막 태양전지는, 다수의 셀 영역이 정의된 투명한 기판; 상기 투명한 기판 상의 다수의 셀 영역마다 형성된 투명전극; 상기 셀 영역마다 투명전극 상에 형성된 제 1 반도체층; 상기 셀 영역마다 제 1 반도체층 상에 형성되며, 일측으로 인접한 셀 영역 내의 투명전극과 연결된 투명한 중간전극; 상기 셀 영역마다 중간전극 상에 형성된 제 2 반도체층; 및 상기 셀 영역마다 제 2 반도체층 상에 형성되며, 자신이 소속된 셀 영역 내의 투명전극과 연결된 금속전극; 을 포함하여 구성된다.
박막 태양전지, 중간전극

Description

박막 태양전지 및 그의 제조 방법{THIN FILM SOLAR CELL AND METHODE FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 태양전지 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 제 1 반도체층과 제 2 반도체층 사이에 중간전극이 형성되어 도핑 요소의 이동에 의한 오염이 방비되며, 동일 셀 내의 제 1 반도체층과 제 2 반도체층이 개별적으로 전류를 출력시키는 구성을 가짐으로써 효율이 향상된 박막 태양전지 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 태양전지(solar cell)는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변화시키는 소자로서, p형 반도체와 n형 반도체의 접합(junction) 형태를 가지며 기본 구조는 다이오드(diode)와 동일하다.
이러한 태양전지의 동작 원리를 설명하면 다음과 같다.
대부분 태양전지는 대면적의 pn 접합 다이오드로 이루어져 있으며, 광전 에너지 변환(photovoltatic energy conversion)을 위해 태양전지가 기본적으로 갖춰야하는 조건은 p형 반도체 영역은 작은 전자밀도(electron density)와 큰 정공밀도(hole density)를 가지고 n형 반도체 영역은 큰 전자밀도와 작은 정공밀도를 가 짐으로써, 반도체 구조 내에서 전자들이 비대칭적으로 존재해야 한다는 것이다. 따라서, 열적 평행 상태에서 p형 반도체와 n형 반도체의 접합으로 이루어진 다이오드에서는 캐리어(carrier)의 농도 구배에 의한 확산으로 전하(charge)의 불균형이 생기고, 이로 인해 전기장(electric field)이 형성되어 더이상 캐리어의 확산이 일어나지 않게 된다. 이와 같은 다이오드에 그 물질의 전도대(conduction band)와 가전자대(valence band) 사이의 에너지 차이인 밴드갭 에너지(band gap energy) 이상의 빛을 가했을 경우에 빛 에너지를 받은 전자들은 가전자대에서 전도대로 여기(excite)된다. 이때, 전도대로 여기된 전자들은 자유롭게 이동할수 있게 되며, 가전자대에는 전자들이 빠져나간 자리에 정공이 생성된다. 이것을 과잉(excess) 캐리어라고 하며 상기 과잉 캐리어는 전도대 또는 가전자대 내에서 농도 차이에 의해 확산하게 된다. 이때, p형 반도체에서 여기된 전자들과 n형 반도체에서 만들어진 정공은 각각 소수 캐리어(minority carrier)라고 칭하며, 기존 접합 전의 p형 반도체 또는 n형 반도체 내의 캐리어(즉, p형 반도체의 정공 및 n형 반도체의 전자)는 소수 캐리어와 구분하여 다수 캐리어(majority carrier)라고 칭한다.
상기 다수 캐리어들은 전기장으로 생긴 에너지 장벽(energy barrier) 때문에 흐름의 방해를 받지만 p형 반도체의 소수 캐리어인 전자는 n형 반도체 쪽으로 이동할 수 있다. 상기 소수 캐리어의 확산에 의해 pn 접합 다이오드 내부에 전압 차(potential drop)가 생기게 되며, 상기 pn 접합 다이오드의 양극단에 발생된 기전력을 외부 회로에 연결하면 태양전지로서 작용하게 된다.
이하, 도면을 참조하여 종래의 일반적인 박막 태양전지에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1에는 탠덤(tandem)형 박막 태양전지를 이루고 있는 하나의 셀의 단면의 모습을 도시하였으며, 도 2에는 직렬 연결된 다수의 셀을 포함하는 텐덤형 박막 태양전지의 단면의 모습을 도시하였다.
도 1을 참조하면, 박막 태양전지를 이루고 있는 각 셀은, 기판(1)과, 상기 기판(1) 상에 형성된 투명전극(2)과, 상기 투명전극(2) 상에 형성되어 태양광의 단파장을 흡수하기 위한 제 1 반도체층(3)과, 상기 제 1 반도체층(3) 상에 형성되어 태양광의 장파장을 흡수하기 위한 제 2 반도체층(5)과, 상기 제 2 반도체층(5) 상에 형성된 금속전극(6)을 포함하여 구성된다.
상기 제 1 및 제 2 반도체층(3, 5)은 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 이루어지며, 상기 제 1 반도체층(1)은 제 1 p형 실리콘층(3a)과, 상기 제 1 p형 실리콘층 상에 형성된 제 1 진성(intrinsic) 실리콘층(3b)과, 상기 제 1 진성 실리콘층(3b) 상에 형성된 제 1 n형 실리콘층(3c)으로 구성되며, 상기 제 2 반도체층(5)은 제 2 p형 실리콘층(5a)과, 상기 제 2 p형 실리콘층(5a) 상에 형성된 제 2 진성(intrinsic) 실리콘층(5b)과, 상기 제 2 진성 실리콘층(5b) 상에 형성된 제 2 n형 실리콘층(5c)으로 구성된다.
상기와 같은 구성을 가지는 종래의 박막 태양전지는 제 1 반도체층(3)의 제 1 n형 실리콘층(3c)과 제 2 반도체층(5)의 제 2 p형 실리콘층(5a)이 접촉하므로 태양광에 의해 발생된 캐리어의 이동이 저하되고, 제 1 n형 실리콘층(3c)의 도핑(doping) 요소와 제 2 p형 실리콘층(5a)의 도핑의 요소가 서로를 오염시켜서 효 율의 저하로 인해 신뢰성이 저하되는 문제가 있어왔다.
그리고, 상기와 같은 구성을 가지는 종래의 박막 태양전지는 도 2에 도시한 바와 같이 제 1 반도체층(3)에서 발생하는 출력 전류와 제 2 반도체층(5)에서 발생하는 출력 전류가 달라서 출력 전류의 매칭이 이루어지지 않은 경우에 낮은 출력 전류 쪽에 맞추어 유지하기 때문에 비효율적인 문제점이 있어왔다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 제 1 반도체층과 제 2 반도체층이 직접 접촉하지 않음으로써 태양광에 의해 발생된 캐리어의 이동이 저하되는 문제가 해결되고, 도핑 요소의 이동에 의한 오염이 방지되며, 제 1 반도체층과 제 2 반도체층이 개별적으로 전류를 출력시키는 구조를 가짐으로써 효율이 향상된 박막 태양저지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막 태양전지는, 다수의 셀 영역이 정의된 투명한 기판; 상기 투명한 기판 상의 다수의 셀 영역마다 형성된 투명전극; 상기 셀 영역마다 투명전극 상에 형성된 제 1 반도체층; 상기 셀 영역마다 제 1 반도체층 상에 형성되며, 일측으로 인접한 셀 영역 내의 투명전극과 연결된 투명한 중간전극; 상기 셀 영역마다 중간전극 상에 형성된 제 2 반도체층; 및 상기 셀 영역마다 제 2 반도체층 상에 형성되며, 자신이 소속된 셀 영역 내의 투명전극과 연결된 금속전극; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 제 1 반도체층은 투명전극 상에 형성된 제 1 p형 실리콘층과, 상기 제 1 p형 실리콘 층에 형성된 진성 실리콘층과, 상기 제 1 진성 실리콘층 상에 형성된 제 1 n형 실리콘층을 포함하여 구성되며, 상기 제 2 반도체층은 중간전극 상에 형성된 제 2 n형 반도체층과, 상기 제 2 n형 반도체층 상에 형성된 진성 실리콘층과, 상기 제 2 진성 실리콘층 상에 형성된 제 2 p형 반도체층을 포함하여 구성된다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 다른 박막 태양전지의 제조 방법은, 다수의 셀 영역이 정의된 투명한 기판 상에 투명전극 형성용 박막을 형성하는 단계; 상기 투명전극 형성용 박막 중에 셀 영역 간의 경계와 대응되는 영역에 제 1 홀을 형성하여 각 셀 영역에 투명전극을 형성하는 단계; 상기 투명전극이 형성된 기판 상에 제 1 반도체층 형성용 박막을 형성하는 단계; 상기 제 1 반도체층 형성용 박막에 투명전극을 노출하는 제 2 홀을 형성하여 각 셀 영역에 제 1 반도체층을 형성하는 단계; 상기 제 1 반도체층이 형성된 기판 상에 투명한 중간전극 형성용 박막을 형성하는 단계; 상기 중간전극 형성용 박막과 제 1 반도체층에 투명전극을 노출하는 제 3 및 제 4 홀을 각각 형성하여 각 셀 영역에 중간전극을 형성하되, 상기 중간전극은 일측으로 인접한 셀 영역 내의 투명전극과 제 2 홀을 통해 연결되도록 하는 단계; 상기 중간전극이 형성된 기판 상에 제 2 반도체층 형성용 박막을 형성하는 단계; 상기 제 2 반도체층 형성용 박막에 투명전극을 노출하는 제 5 홀을 형성하여 각 셀 영역에 제 2 반도체층을 형성하는 단계; 상기 제 2 반도체층 상에 금속전극 형성용 박막을 형성하는 단계; 및 상기 금속전극 형성용 박막과 제 2 반도체 층에 투명전극을 노출하는 제 6 및 제 7 홀을 각각 형성하여 각 셀 영역에 금속전극을 형성하되, 상기 금속전극은 자신이 소속된 셀 영역 내의 투명전극과 제 5 홀을 통해 연결되도록 하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성 및 제조 방법을 가지는 본 발명은, 제 1 반도체층과 제 2 반도체층 사이에 중간전극이 형성됨으로써 도핑 요소의 이동에 의한 오염이 방지되어, 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
그리고, 상기와 같은 구성 및 제조 방법을 가지는 본 발명은, 제 1 반도체층은 중간전극을 기준으로 n-i-p 구조를 이루고 제 2 반도체층은 중간전극을 기준으로 n-i-p 구조를 이루어서 제 1 반도체층과 제 2 반도체층이 개별적으로 전류를 출력시키는 구성을 가지므로, 제 1 반도체층의 출력 전류와 제 2 반도체층의 출력전류가 달라서 출력 전류의 매칭이 이루어지지 않는 문제가 전혀 발생하지 않아, 효율이 향상되는 효과가 있다.
이하, 도 3 내지 도 5j를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막 태양전지 및 박막 태양전지 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 3과 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막 태양전지의 구성에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막 태양전지를 이루고 있는 하나의 단위 셀의 적층 구조를 상세히 도시한 단면도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막 태양전지에 있어서 다수의 단위 셀이 직렬로 연결된 모습을 도시한 단면도이다.
도 3과 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막 태양전지는, 다수의 셀 영역이 정의된 투명한 기판(101); 상기 투명한 기판(101) 상 의 다수의 셀 영역마다 형성된 투명전극(102); 상기 셀 영역마다 투명전극(102) 상에 형성된 제 1 반도체층(103); 상기 셀 영역마다 제 1 반도체층(103) 상에 형성되며, 일측으로 인접한 셀 영역 내의 투명전극(102)과 연결된 투명한 중간전극(104); 상기 셀 영역마다 중간전극(104) 상에 형성된 제 2 반도체층(105); 및 상기 셀 영역마다 제 2 반도체층(105) 상에 형성되며, 자신이 소속된 셀 영역 내의 투명전극(102)과 연결된 금속전극(106); 을 포함하여 구성된다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 박막 태양전지의 각 구성 요소에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 투명한 기판(101) 상에는 다수의 셀 영역마다 투명전극(102)이 형성되며, 이러한 투명전극(102)은 외부로부터 기판(101)을 통해 입사된 태양광의 투과를 위하여 투명한 전도성 산화물(TCO; transparent conductive oxide)을 재료로 하여 형성된다.
상기 기판(101) 상에는 다수의 셀 영역마다 투명전극(102) 상에 제 1 반도체층(103)이 형성된다.
상기 제 1 반도체층(103)은 태양광 중에서 단파장을 흡수할 수 있도록 형성되며, 이러한 제 1 반도체층(103)은 투명전극(102) 상에 형성된 제 1 p형 실리콘층(103a)과, 상기 제 1 p형 실리콘층(103a) 상에 형성된 제 1 진성(intrinsic) 반도체층(103b)과, 상기 제 1 진성 반도체층(103b) 상에 형성된 n형 반도체층(103c)을 포함하여 구성된다.
상기 기판(101) 상에는 다수의 셀 영역마다 제 1 반도체층(103) 상에 투명한 중간 전극(104)이 형성된다.
상기 중간 전극(104)은 기판(101) 상에 정의된 다수의 셀 중에서 일측으로 인접한 셀 영역 내의 투명전극(102)과 제 2 홀(112)의 일부를 통해서 연결되도록 형성된다. 이때, 상기 제 2 홀(112)은 각 셀에 형성된 제 1 반도체층(103)을 서로 분리하기 위해 형성된 것으로서 투명전극(102)의 일부 영역을 노출하고 있다.
상기 중간전극(104)은 도전성이 있음과 동시에 태양광의 투과가 가능한 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.
즉, 상기 중간전극(104)은 투명전극(102)과 동일한 물질을 재료로 하여 형성될 수 있으며, 일 예로서 투명한 전도성 산화물(TCO; transparent conductive oxide)이 있다.
상기 기판(101) 상에는 다수의 셀 영역마다 중간전극(104) 상에 제 2 반도체층(105)이 형성된다.
상기 제 2 반도체층(105)은 태양광 중에서 장파장을 흡수할 수 있도록 형성되며, 이러한 제 2 반도체층(105)은 중간전극(104) 상에 형성된 제 2 n형 반도체층(105a)과, 상기 제 2 n형 반도체층(105a) 상에 형성된 제 2 진성 실리콘층(105b)과, 상기 제 2 진성 실리콘층(105b) 상에 형성된 제 2 n형 반도체층(105c)을 포함하여 구성된다.
즉, 상기 제 2 반도체층(105)은 중간전극(104)을 기준으로 하여 n-i-p 구조를 가지며, 제 1 반도체층(103)도 중간전극(104)을 기준으로 하여 n-i-p 구조를 가지고 기판(101) 기준으로는 p-i-n 구조를 가진다.
상기 기판(101) 상에는 다수의 셀 영역마다 제 2 반도체층(105) 상에 금속전극(106)이 형성된다.
상기 금속전극(106)은 기판(101) 상에 정의된 다수의 셀 영역 중에서 자신이 소속된 셀 영역 내의 투명전극(102)과 연결된다.
이하, 도 5a 내지 도 5j를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막 태양전지 제조 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 다수의 셀 영역이 정의된 투명한 기판(101)을 준비한다.
다음으로, 도 5a에 도시한 바와 같이 상기 기판(101) 상에 투명전극 형성용 박막(201)을 형성한다. 이때, 상기 투명전극 형성용 박막(201)은 도전성이 있음과 동시에 태양광의 투과가 가능한 재료로 이루어지는 것이 바람직하며, 일 예로서 투명한 전도성 산화물(TCO; transparent conductive oxide)이 있다.
다음으로, 레이저 조사 장치를 이용하여 투명전극 형성용 박막(201) 중에 셀 영역 간의 경계와 대응되는 영역에 레이저광을 조사하여 도 5b와 같이 투명전극 형성용 박막(201)을 선택적으로 제거함으로써 제 1 홀(111)을 형성하여 각 셀 영역에 투명전극(102)을 형성한다.
다음으로, 도 5c와 같이 상기 투명전극(102)이 형성된 기판(101) 상에 제 1 반도체층 형성용 박막(202)을 형성한다.
상기 제 1 반도체층 형성용 박막(202)은 다양한 재료가 가능하지만 일 예로 서 비정질 실리콘(a-Si:H)이 있으며, 이와 같이 상기 제 1 반도체층 형성용 박막(202)이 비정질 실리콘을 재료로 하여 형성된 경우에 상기 제 1 반도체층 형성용 박막(202)은 투명전극(102)이 형성된 기판(101) 상에 형성된 제 1 p형 반도체층 형성용 박막과, 상기 제 1 p형 반도체층 형성용 박막 상에 형성된 제 1 진성 실리콘층 형성용 박막과, 상기 제 1 진성 실리콘층 형성용 박막 상에 형성된 제 1 n형 반도체층 형성용 박막을 포함하여 구성된다.
다음으로, 레이저 조사 장치를 이용하여 제 1 반도체층 형성용 박막(202) 중에 투명전극(102)의 일부에 대응되는 영역에 레이저광을 조사하여 도 5d와 같이 제 1 반도체층 형성용 박막(202)을 선택적으로 제거함으로써 투명전극(102)의 일부를 노출하는 제 2 홀(112)을 형성하여 각 셀 영역에 제 1 반도체층(103)을 형성한다. 여기서, 상기 제 1 반도체층(103)은 투명전극(102) 상에 형성된 제 1 p형 실리콘층(도 3의 103a 참조)과, 상기 제 1 p형 실리콘 층(도 3의 103a 참조)에 형성된 제 1 진성 실리콘층(도 3의 103b 참조)과, 상기 제 1 진성 실리콘(도 3의 103b 참조)층 상에 형성된 제 1 n형 실리콘층(도 3의 103c 참조)을 포함하여 구성된다.
다음으로, 도 5e와 같이 상기 제 1 반도체층(103)이 형성된 기판(101) 상에 중간전극 형성용 박막(203)을 형성한다. 상기 중간전극 형성용 박막(203)은 도전성이 있음과 동시에 태양광의 투과가 가능한 재료로 이루어지는 것이 바람직하며, 투명전극(102)과 동일한 물질을 재료로 하여 형성될 수 있으며, 일 예로서 투명한 전도성 산화물(TCO; transparent conductive oxide)이 있다.
다음으로, 레이저 조사 장치를 이용하여 상기 제 1 반도체층(103) 중에 투명전극(102)의 일부에 대응되는 영역에 레이저광을 조사하여 도 5f와 같이 중간전극 형성용 박막(203)의 일부와 제 1 반도체층(103)의 일부를 함께 제거함으로써 투명전극(102)의 일부를 노출하는 제 3 및 제 4 홀(113, 114)을 형성하여 각 셀 영역에 중간전극(104)을 형성하되, 상기 중간 전극(104)이 기판(101) 상에 정의된 다수의 셀 중에서 일측으로 인접한 셀 내의 투명전극(102)과 제 2 홀(112)을 통해 연결될 수 있도록 한다.
다음으로, 도 5g와 같이 상기 중간전극(104)이 형성된 기판(101) 상에 제 2 반도체층 형성용 박막(204)을 형성한다.
상기 제 2 반도체층 형성용 박막(204)은 다양한 재료가 가능하지만 일 예로서 비정질 또는 다결정질 상태의 실리콘(a-Si:H) 또는 실리콘게르마늄(a-SiGe:H)이 있으며, 상기 제 2 반도체층 형성용 박막(204)이 다결정 실리콘을 재료로 하여 형성된 경우에 상기 제 2 반도체층 형성용 박막(204)은 상기 중간전극(104) 상에 형성된 제 2 n형 반도체층 형성용 박막과, 상기 제 2 n형 반도체층 형성용 박막 상에 형성된 제 2 진성 실리콘층 형성용 박막과, 상기 제 2 진성 실리콘층 형성용 박막 상에 형성된 제 2 p형 반도체층 형성용 박막을 포함하여 구성된다.
다음으로, 레이저 조사 장치를 이용하여 상기 제 2 반도체층 형성용 박막(204) 중에 투명전극의 일부에 대응되는 영역에 레이저광을 조사하여 도 5h와 같이 제 2 반도체층 형성용 박막(204)을 선택적으로 제거함으로써 투명전극(102)의 일부를 노출하는 제 5 홀(115)을 형성하여 각 셀 영역에 제 2 반도체층(105)을 형성한다. 여기서, 제 2 반도체층(105)은 중간전극(104) 상에 형성된 제 2 n형 반도체층(도 3의 5a 참조)과, 상기 제 2 n형 반도체층(도 3의 5a 참조) 상에 형성된 제 2 진성 실리콘층(도 3의 5b 참조)과, 상기 제 2 진성 실리콘층(도 3의 5b 참조) 상에 형성된 제 2 p형 반도체층(도 3의 5c 참조)을 포함하여 구성된다.
다음으로, 도 5i와 같이 상기 제 2 반도체층(105) 상에 금속전극 형성용 박막(205)을 형성한다.
다음으로, 레이저 조사 장치를 이용하여 상기 제 2 반도체층(105) 중에 투명전극(102)의 일부에 대응되는 영역에 레이저광을 조사하여 도 5j와 같이 금속전극 형성용 박막(205)의 일부와 제 2 반도체층(105)의 일부를 함께 제거하여 투명전극(102)의 일부를 노출하는 제 6 홀 및 제 7 홀(116, 117)을 형성하여 각 셀 영역에 금속전극(106)을 형성하되, 상기 금속전극(106)이 기판(101) 상에 정의된 다수의 셀 중에서 자신이 소속된 셀 영역 내의 투명전극(102)과 제 5 홀(115)을 통해 연결될 수 있도록 한다.
상술한 바와 같은 구성 및 제조 방법을 가지는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막 태양전지는 제 1 반도체층(103)과 제 2 반도체층(105) 사이에 중간전극(104)이 형성됨으로써 도핑 요소의 이동이 억제되어 오염이 방지되는 효과가 있으며, 제 1 반도체층(103)은 중간전극(104)을 기준으로 n-i-p 구조를 이루고(즉, 기판(101)을 기준으로 p-i-n구조를 이루고) 제 2 반도체층(105)은 중간전극(104)을 기준으로 n-i-p 구조를 이루어서 제 1 반도체층(103)과 제 2 반도체층(104)이 개별적으로 전류를 출력시키는 구성을 가지므로 제 1 반도체층(103)의 출력 전류와 제 2 반도체층(104)의 출력 전류가 달라서 출력 전류의 매칭이 이루어지지 않는 문제가 전혀 발생하지 않아, 효율이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 일반적인 박막 태양전지를 이루고 있는 하나의 셀의 단면의 모습을 도시한 단면도.
도 2는 종래의 도 1에 도시된 다수의 셀이 직렬로 연결된 박막 태양전지의 단면의 모습을 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막 태양전지를 이루고 있는 하나의 단위 셀의 단면의 모습을 도시한 단면도.
도 4는 도 3에 도시된 다수의 셀이 직렬로 연결된 박막 태양전지의 단면의 모습을 도시한 단면도.
도 5a 내지 도 5j는 도 4의 박막 태양전지를 제조하기 위한 다수의 단계를 도시한 단면도.
**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**
101 : 기판 102 : 투명전극
103 : 제 1 반도체층 103a : 제 1 p 실리콘층
103b : 제 1 진성 실리콘층 103c : 제 1 n 실리콘층
104 : 중간전극 105 : 제 2 반도체층
105a : 제 2 p 실리콘층 105b : 제 2 진성 실리콘층
105c : 제 2 n 실리콘층 106 : 금속전극
201 : 투명전극 형성용 박막 202 : 제 1 반도체층 형성용 박막
203 : 중간전극 형성용 박막 204 : 제 2 반도체층 형성용 박막
205 : 금속전극 형성용 박막 111 ~ 117 : 제 1 홀 ~ 제 7 홀

Claims (11)

  1. 다수의 셀 영역이 정의된 투명한 기판;
    상기 투명한 기판 상의 다수의 셀 영역마다 형성된 투명전극;
    상기 셀 영역마다 상기 투명전극 상에 형성된 제 1 반도체층;
    상기 셀 영역마다 제 1 반도체층 상에 형성된 투명한 중간전극;
    상기 셀 영역마다 상기 중간전극 상에 형성된 제 2 반도체층; 및
    상기 셀 영역마다 상기 제 2 반도체층 상에 형성된 금속전극으로 구성되며,
    상기 중간전극은 인접한 셀 영역으로 연장되어 인접한 셀영역의 상기 투명전극과 직접 연결되고 상기 금속전극은 하부로 연장되어 자신이 속한 셀 영역의 상기 투명전극과 직접 연결된 박막 태양전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 반도체층은 투명전극 상에 형성된 제 1 p형 실리콘층과, 상기 제 1 p형 실리콘 층에 형성된 제 1 진성 실리콘층과, 상기 제 1 진성 실리콘층 상에 형성된 제 1 n형 실리콘층을 포함하여 구성되며,
    상기 제 2 반도체층은 중간전극 상에 형성된 제 2 n형 반도체층과, 상기 제 2 n형 반도체층 상에 형성된 진성 실리콘층과, 상기 제 2 진성 실리콘층 상에 형성된 제 2 p형 반도체층을 포함하여 구성된 박막 태양전지.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 반도체층은 태양광의 단파장을 흡수하고, 제 2 반도체층은 태양광의 장파장을 흡수하는 박막 태양전지.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 중간전극은 투명전극과 동일한 물질을 재료로 하여 형성된 박막 태양전지.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 중간전극은 투명한 전도성 산화물을 재료로 하여 형성된 박막 태양전지.
  6. 다수의 셀 영역이 정의된 투명한 기판 상에 투명전극 형성용 박막을 형성하는 단계;
    상기 투명전극 형성용 박막 중에 셀 영역 간의 경계와 대응되는 영역에 제 1 홀을 형성하여 각 셀 영역에 투명전극을 형성하는 단계;
    상기 투명전극이 형성된 상기 기판 상에 제 1 반도체층 형성용 박막을 형성하는 단계;
    상기 제 1 반도체층 형성용 박막에 상기 투명전극을 노출하는 제 2 홀을 형성하여 각 셀 영역에 제 1 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 반도체층이 형성된 기판 상에 투명한 중간전극 형성용 박막을 형성하는 단계;
    상기 중간전극 형성용 박막과 제 1 반도체층에 상기 투명전극을 노출하는 제 3 및 제 4 홀을 각각 형성하여 각 셀 영역에 중간전극을 형성하되, 상기 중간전극은 일측으로 인접한 셀 영역으로 연장되어 상기 셀영역 내의 상기 투명전극과 제 2 홀을 통해 직접 연결되도록 하는 단계;
    상기 중간전극이 형성된 기판 상에 제 2 반도체층 형성용 박막을 형성하는 단계;
    상기 제 2 반도체층 형성용 박막에 상기 투명전극을 노출하는 제 5 홀을 형성하여 각 셀 영역에 상기 제 2 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 제 2 반도체층 상에 금속전극 형성용 박막을 형성하는 단계; 및
    상기 금속전극 형성용 박막과 제 2 반도체 층에 상기 투명전극을 노출하는 제 6 및 제 7 홀을 각각 형성하여 각 셀 영역에 금속전극을 형성하되, 상기 금속전극이 하부로 연장되어 자신이 소속된 셀 영역 내의 상기 투명전극과 제 5 홀을 통해 직접 연결되도록 하는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 박막 태양전지 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 반도체층 형성용 박막은, 투명전극이 형성된 기판 상에 형성된 제 1 p형 반도체층 형성용 박막과, 상기 제 1 p형 반도체층 형성용 박막 상에 형성된 제 1 진성 실리콘층 형성용 박막과, 상기 제 1 진성 실리콘층 형성용 박막 상에 형성된 제 1 n형 반도체층 형성용 박막을 포함하며,
    상기 제 2 반도체층 형성용 박막은, 상기 중간전극 상에 형성된 제 2 n형 반도체층 형성용 박막과, 상기 제 2 n형 반도체층 형성용 박막 상에 형성된 제 2 진성 실리콘층 형성용 박막과, 상기 제 2 진성 실리콘층 형성용 박막 상에 형성된 제 2 p형 반도체층 형성용 박막을 포함하는 박막 태양전지 제조 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 반도체층은 투명전극 상에 형성된 제 1 p형 실리콘층과, 상기 제 1 p형 실리콘 층에 형성된 진성 실리콘층과, 상기 제 1 진성 실리콘층 상에 형성된 제 1 n형 실리콘층을 포함하여 구성되며,
    상기 제 2 반도체층은 중간전극 상에 형성된 제 2 n형 반도체층과, 상기 제 2 n형 반도체층 상에 형성된 제 2 진성 실리콘층과, 상기 제 2 진성 실리콘층 상에 형성된 제 2 p형 반도체층을 포함하여 구성된 박막 태양전지의 제조 방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 중간전극 형성용 박막과 투명전극 형성용 박막은 동일한 물질을 재료로 이루어진 박막 태양전지의 제조 방법.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 중간전극 형성용 박막과 투명전극 형성용 박막은 투명한 전도성 산화물을 재료로 이루어진 박막 태양전지의 제조 방법.
  11. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 내지 제 7 홀을 형성하는 단계는 레이저 조사 장치를 이용하여 수행되는 박막 태양전지의 제조 방법.
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