KR101765924B1 - Solar cell apparatus and method of fabricating the same - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 태양전지는 기판; 상기 기판 상에 윈도우층; 상기 윈도우층 상에 버퍼층; 상기 버퍼층 상에 형성되고 상부로 갈수록 밴드갭이 감소하는 구간을 포함하는 광 흡수층; 및 상기 광 흡수층 상에 후면전극층;을 포함한다.A solar cell according to an embodiment includes a substrate; A window layer on the substrate; A buffer layer on the window layer; A light absorption layer formed on the buffer layer and including a section where the band gap decreases toward the upper part; And a rear electrode layer on the light absorption layer.

Description

태양전지 및 이의 제조방법{SOLAR CELL APPARATUS AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a solar cell,

실시예는 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.An embodiment relates to a solar cell and a manufacturing method thereof.

최근 에너지의 수요가 증가함에 따라서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지에 대한 개발이 진행되고 있다.As the demand for energy has increased in recent years, the development of solar cells for converting solar energy into electric energy is underway.

특히, 유리기판, 금속 후면 전극층, p형 CIGS계 광 흡수층, 고저항 버퍼층, n형 투명전극층 등을 포함하는 기판 구조의 pn 헤테로 접합 장치인 CIGS계 태양전지가 널리 사용되고 있다.Particularly, a CIGS-based solar cell which is 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 transparent electrode layer is widely used.

또한, 이러한 태양전지의 효율을 증가시키기 위해서 다양한 연구가 진행 중이다.Various studies are underway to increase the efficiency of such solar cells.

실시예는 향상된 광-전 변환 효율을 갖는 태양전지 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.The embodiments are directed to a solar cell having improved light-to-electricity conversion efficiency and a method of manufacturing the solar cell.

일 실시예에 따른 태양전지는 기판; 상기 기판 상에 윈도우층; 상기 윈도우층 상에 형성되고 상부로 갈수록 밴드갭이 감소하는 구간을 포함하는 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상에 후면전극층;을 포함한다.A solar cell according to an embodiment includes a substrate; A window layer on the substrate; A light absorption layer formed on the window layer and including a section where the band gap decreases toward the upper part; A buffer layer on the light absorbing layer; And a rear electrode layer on the buffer layer.

일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법은; 기판 상에 윈도우층을 형성하는 단계; 상기 윈도우층 상에 갈륨을 포함하고 상부로 갈수록 상기 갈륨의 양을 감소시켜 제1 광 흡수층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 광 흡수층 상에 후면전극층을 형성하는 단계;를 포함한다.A method of manufacturing a solar cell according to an embodiment includes: Forming a window layer on the substrate; Forming a first light absorbing layer by reducing the amount of gallium on the window layer and gallium on the window layer; And forming a rear electrode layer on the first light absorbing layer.

실시예에 따르면, 윈도우층을 통해 입사된 빛이 밴드갭이 높은 제1 광 흡수층에 먼저 도달하고, 이후, 상대적으로 밴드갭이 낮은 제2 광 흡수층에 도달하여 빛의 흡수율을 향상시키고, 상기 제2 광 흡수층의 밴드갭이 점차 증가하므로 개방전압(Voc)이 증가할 수 있다.According to the embodiment, the light incident through the window layer first reaches the first light absorption layer having a high bandgap, then reaches the second light absorption layer having a relatively low bandgap, thereby improving the light absorption rate, Since the bandgap of the two light absorbing layers gradually increases, the open-circuit voltage Voc may increase.

또한 기존의 박막 태양전지 구조와는 반대로 윈도우층이 투명한 기판과 접하도록 형성되기 때문에 공기/유리/투명전극층의 굴절율 차이가 완만한 구조로 형성되므로 태양전지로 입사된 빛의 반사 손실이 적어 향상된 광-전 변환 효율을 갖고, 윈도우층이 물(H2O) 또는 산소(O2) 등에 의해 산화되어 전기적 특성이 악화되는 것을 방지할 수 있으므로 신뢰성이 향상된 태양전지를 제공할 수 있다.In addition, since the window layer is formed in contact with the transparent substrate in contrast to the conventional thin film solar cell structure, the refractive index difference of the air / glass / transparent electrode layer is formed to have a gentle structure, -Electric conversion efficiency and can prevent the window layer from being oxidized by water (H 2 O), oxygen (O 2 ) or the like to deteriorate the electrical characteristics, and thus it is possible to provide a solar cell with improved reliability.

도 1은 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.
도 2는 실시예에 따른 태양전지의 광 흡수층의 밴드갭의 변화를 도시한 그래프이다.
도 3 내지 도 5는 실시예에 따른 태양전지 패널을 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.1 is a cross-sectional view illustrating a solar cell according to an embodiment.
2 is a graph showing a change in the bandgap of the light absorption layer of the solar cell according to the embodiment.
3 to 5 are views illustrating a process of manufacturing a solar cell panel according to an embodiment.

실시예의 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 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이고 도 2는 실시예에 따른 태양전지에서 광 흡수층의 밴드갭 변화를 도시한 그래프이다.FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a solar cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a graph illustrating a change in band gap of a light absorbing layer in a solar cell according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 태양전지는 지지기판(100)과, 윈도우층(200), 제1 광흡수층(310)과 제2 광 흡수층(320)을 포함하는 광 흡수층(300), 버퍼층(400) 및 후면전극층(500)을 포함한다.1, a solar cell according to an embodiment includes a support substrate 100, a light absorption layer 300 including a window layer 200, a first light absorption layer 310 and a second light absorption layer 320, A buffer layer 400 and a rear electrode layer 500.

상기 지지기판(100)은 플레이트 형상을 가지며, 상기 윈도우층(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400) 및 후면전극층(500)을 지지한다.The supporting substrate 100 has a plate shape and supports the window layer 200, the light absorbing layer 300, the buffer layer 400, and the rear electrode layer 500.

상기 지지기판(100)은 절연체일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 유리기판(Glass Substrate), 플라스틱기판 또는 금속기판일 수 있다. 더 자세하게, 상기 지지기판(100)은 소다 라임 글래스(soda lime glass) 기판일 수 있다.The support substrate 100 may be an insulator. The supporting substrate 100 may be a glass substrate, a plastic substrate, or a metal substrate. More specifically, the support substrate 100 may be a soda lime glass substrate.

상기 지지기판(100)이 소다 라임 글래스로 사용되는 경우, 소다라임 글래스에 함유된 나트륨(Na)이 태양전지의 제조공정 중에 CIGS로 형성된 광 흡수층(300)으로 확산될 수 있는데, 이에 의해 광 흡수층(300)의 전하 농도가 증가하게 될 수 있다. 이는 태양전지의 광전 변환 효율을 증가시킬 수 있는 요인이 될 수 있다.When the support substrate 100 is used as soda lime glass, sodium (Na) contained in the soda lime glass can be diffused into the light absorption layer 300 formed by CIGS during the manufacturing process of the solar cell, The charge density of the light emitting layer 300 may increase. This can be a factor for increasing the photoelectric conversion efficiency of the solar cell.

이외에, 지지기판(100)의 재질로 알루미나와 같은 세라믹 기판, 스테인레스 스틸, 유연성이 있는 고분자 등이 사용될 수도 있다. 상기 지지기판(100)은 투명할 수 있고 리지드하거나 플렉서블할 수 있다.In addition, as the material of the supporting substrate 100, a ceramic substrate such as alumina, stainless steel, a flexible polymer, or the like may be used. The support substrate 100 may be transparent and rigid or flexible.

상기 지지기판(100) 상에는 윈도우층(200)이 형성될 수 있다. 상기 윈도우층(200)은 투명하며, 도전층이다. 상기 윈도우층(200)은 산화물을 포함한다. 예를 들어, 상기 윈도우층(200)은 징크 옥사이드(zinc oxide), 인듐 틴 옥사이드(induim tin oxide;ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(induim zinc oxide;IZO) 등을 포함할 수 있다.A window layer 200 may be formed on the support substrate 100. The window layer 200 is transparent and is a conductive layer. The window layer 200 comprises an oxide. For example, the window layer 200 may include zinc oxide, indium tin oxide (ITO), or indium zinc oxide (IZO).

또한, 상기 산화물은 알루미늄(Al), 알루미나(Al2O3), 마그네슘(Mg) 또는 갈륨(Ga) 등의 도전성 불순물을 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 윈도우층(200)은 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드(Al doped zinc oxide;AZO) 또는 갈륨 도핑된 징크 옥사이드(Ga doped zinc oxide;GZO) 등을 포함할 수 있다.The oxide may include a conductive impurity such as aluminum (Al), alumina (Al 2 O 3 ), magnesium (Mg), or gallium (Ga). More specifically, the window layer 200 may include Al-doped zinc oxide (AZO) or Ga-doped zinc oxide (GZO).

상기 윈도우층(200) 상에는 광 흡수층(300)이 형성될 수 있다. 상기 광 흡수층(300)은 제1 광 흡수층(310) 및 제2 광 흡수층(320)을 포함할 수 있다.A light absorption layer 300 may be formed on the window layer 200. The light absorption layer 300 may include a first light absorption layer 310 and a second light absorption layer 320.

상기 광 흡수층(300)은 p형 반도체 화합물을 포함한다. 더 자세하게, 상기 광 흡수층(300)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족 계 화합물을 포함한다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(300)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계) 결정 구조, 구리-인듐-셀레나이드계 또는 구리-갈륨-셀레나이드계 결정 구조를 가질 수 있다.The light absorption layer 300 includes a p-type semiconductor compound. More specifically, the light absorbing layer 300 includes an I-III-VI group compound. For example, the light absorbing layer 300 is copper-indium-gallium-selenide-based (Cu (In, Ga) Se 2; CIGS-based) crystal structure, a copper-indium-selenide-based or copper-gallium-selenide Crystal structure.

도 2를 참조하면, 상기 제1 광 흡수층(310)과 제2 광 흡수층(320)은 상이한 밴드갭을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제1 광 흡수층(310)의 밴드갭은 상기 윈도우층(200)과의 계면(x)에서 최대값인 'a'의 값을 가지며, 상기 제1 광 흡수층(310)이 적층되면서 상부로 갈수록 점차 감소하여, 상기 제1 광 흡수층(310)과 제2 광 흡수층(320)의 계면에서 가장 작은 값을 가지게 된다.Referring to FIG. 2, the first light absorbing layer 310 and the second light absorbing layer 320 may have different band gaps. The band gap of the first light absorbing layer 310 has a maximum value 'a' at the interface x with the window layer 200 and the first light absorbing layer 310 is stacked, And the light absorption layer 310 has the smallest value at the interface between the first light absorption layer 310 and the second light absorption layer 320.

다음으로, 상기 제1 광 흡수층(310) 상에 형성되는 제2 광 흡수층(320)의 밴드갭은 점차 증가하여 상기 후면전극층(500)과의 계면(y)에서 'b'의 값을 갖는다. 상기 a와 b의 관계식은 a≥b를 만족할 수 있다.Next, the bandgap of the second light absorbing layer 320 formed on the first light absorbing layer 310 gradually increases to have a value of 'b' at the interface y with the rear electrode layer 500. The relation between a and b may satisfy a? B.

상기와 같이, 제1 광 흡수층(310)의 밴드갭이, 빛이 입사되는 방향인 윈도우층(200)과의 계면에서 가장 크기 때문에 투과율이 높아지게 되어 태양전지에 입사된 빛이 상기 광 흡수층(300) 내부에 전체적으로 고르게 흡수될 수 있다.As described above, since the bandgap of the first light absorbing layer 310 is largest at the interface with the window layer 200, which is the direction in which the light is incident, the transmittance becomes high and the light incident on the solar cell is absorbed by the light absorbing layer 300 Gt;). ≪ / RTI >

그리고, 제1 광 흡수층(310)의 밴드갭이 빛이 투과되는 상기 지지기판(100)과의 계면에서 가장 크고 점차 감소하기 때문에, 밴드갭의 감소로 인한 전위차, 즉, 전기적인 추진력(driving force)으로 인하여 광-전 변환 효율이 증가할 수 있다.Since the band gap of the first light absorbing layer 310 is largest and gradually decreases at the interface with the support substrate 100 through which light is transmitted, the potential difference due to the reduction of the band gap, that is, the driving force ), The photo-electric conversion efficiency can be increased.

상기 제1 광 흡수층(310) 상에 형성되는 제2 광 흡수층(320)의 밴드갭은 도 2의 그래프와 같이 점차 증가할 수 있다. 상기와 같이 제2 광 흡수층(320)의 밴드갭이 점차 증가하므로 개방전압(Voc)이 증가할 수 있다.The band gap of the second light absorbing layer 320 formed on the first light absorbing layer 310 may gradually increase as shown in the graph of FIG. As described above, since the bandgap of the second light absorption layer 320 gradually increases, the open-circuit voltage Voc may increase.

상기 밴드갭은 상기 제1 광 흡수층(310) 및 제2 광 흡수층(320)을 형성하는 물질의 비율을 조정하여 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 광 흡수층(310)은 CGS를 포함하여 형성될 수 있고, 상기 제2 광 흡수층(320)은 CIS 또는 CIGS를 포함하여 형성될 수 있는데, 상기 광 흡수층(300)에 포함되는 갈륨의 비율을 증가시킴으로써, 밴드갭을 증가시킬 수 있다.The bandgap can be changed by adjusting the ratio of the materials forming the first and second light absorbing layers 310 and 320. For example, the first light absorbing layer 310 may include CGS, and the second light absorbing layer 320 may include CIS or CIGS. The second light absorbing layer 320 may include CIS or CIGS. By increasing the proportion of gallium to be doped, the bandgap can be increased.

그리고, 상기 제1 광 흡수층(310)과 제2 광 흡수층(320)의 두께는 각각 다르게 형성될 수 있으나, 추진력을 고려하여 상기 제1 광 흡수층(310)의 두께가 상기 제2 광 흡수층(320)의 두께보다 두껍게 형성되는 것이 바람직하다.The thicknesses of the first and second light absorbing layers 310 and 320 may be different from each other, but the thickness of the first light absorbing layer 310 may be different from the thickness of the second light absorbing layer 320 Is formed to be thicker than the thickness of the substrate.

즉, 밴드갭이 감소하는 영역의 두께가, 증가하는 영역의 두께보다 두껍게 형성되는 것이 바람직하다.That is, it is preferable that the thickness of the region where the bandgap decreases is larger than the thickness of the region where the bandgap decreases.

본 발명의 실시예에서 상기 광 흡수층(300)은 제1 광 흡수층(310)과 제2 광 흡수층(320)을 포함하여 형성되었으나, 하나의 층으로 형성되어 층 내부에서 밴드갭을 변화시키면서 형성될 수도 있다. 즉, 상기 윈도우층(200)과의 계면에서 최대값을 갖고, 상기 후면전극층(500)을 향해 밴드갭의 크기가 감소하는 구간을 포함하도록 형성할 수 있고, 일정 구간 감소하다가 다시 증가하도록 형성될 수도 있다.Although the light absorbing layer 300 includes the first light absorbing layer 310 and the second light absorbing layer 320 in the exemplary embodiment of the present invention, the light absorbing layer 300 may be formed as a single layer, It is possible. That is, it may have a maximum value at the interface with the window layer 200 and may include a period where the band gap decreases toward the rear electrode layer 500, It is possible.

상기 광 흡수층(300)의 두께는 2μm 이하일 수 있고, 더 자세하게 1μm 이하일 수 있다.The thickness of the light absorbing layer 300 may be 2 탆 or less, and more specifically 1 탆 or less.

상기 광 흡수층(300) 상에 버퍼층(400)이 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(400)을 형성하는 물질로는 CdS, ZnS등이 있으나 태양전지의 발전 효율 측면에서 CdS가 상대적으로 우수하다. CdS박막은 n형 반도체이며, 인듐(In), 갈륨(Ga), 알루미늄(Al) 등을 도핑함으로써 낮은 저항값을 얻을 수 있다.A buffer layer 400 may be formed on the light absorption layer 300. The buffer layer 400 may be formed of CdS or ZnS, but CdS is relatively superior in terms of power generation efficiency of the solar cell. The CdS thin film is an n-type semiconductor, and a low resistance value can be obtained by doping indium (In), gallium (Ga), aluminum (Al)

상기 버퍼층(400) 상에는 후면전극층(500)이 형성될 수 있다. 상기 후면전극층(500)은 도전층이다. 상기 후면전극층(500)은 태양전지 중 상기 광 흡수층(300)에서 생성된 전하가 이동하도록 하여 태양전지의 외부로 전류를 흐르게 할 수 있다. 상기 후면전극층(500)은 이러한 기능을 수행하기 위하여 전기 전도도가 높고 비저항이 작아야 한다.A rear electrode layer 500 may be formed on the buffer layer 400. The rear electrode layer 500 is a conductive layer. The rear electrode layer 500 allows electric charges generated in the light absorbing layer 300 of the solar cells to move, thereby allowing current to flow to the outside of the solar cell. The rear electrode layer 500 must have high electrical conductivity and low specific resistance in order to perform this function.

이러한 후면전극층(500)은 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 AZO 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다. 이 가운데, 특히 몰리브덴(Mo)은 상술한 후면전극층(500)에 요구되는 특성을 전반적으로 충족시킬 수 있다.The rear electrode layer 500 includes at least one of Mo, Ni, Au, Al, Cr, W, Cu, and AZO . Of these, molybdenum (Mo) in particular can satisfy the characteristics required for the above-described rear electrode layer 500 as a whole.

상기 후면전극층(500)은 두 개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 이때, 각각의 층들은 같은 금속으로 형성되거나, 서로 다른 금속으로 형성될 수 있다.The rear electrode layer 500 may include two or more layers. At this time, the respective layers may be formed of the same metal or may be formed of different metals.

본 발명의 실시예에 따른 태양전지에 따르면, 윈도우층을 통해 입사된 빛이 밴드갭이 높은 제1 광 흡수층(310)에 먼저 도달하고, 이후, 상대적으로 밴드갭이 낮은 제2 광 흡수층(320)에 도달하여 빛의 흡수율을 향상시키고, 상기 제2 광 흡수층(320)의 밴드갭이 점차 증가하므로 개방전압(Voc)이 증가할 수 있다.According to the solar cell according to the embodiment of the present invention, the light incident through the window layer first reaches the first light absorbing layer 310 having a high bandgap, and then the second light absorbing layer 320 having a relatively low bandgap ) To improve the light absorption rate, and the band gap of the second light absorption layer 320 gradually increases, so that the open-circuit voltage Voc can be increased.

또한 기존의 박막 태양전지 구조와는 반대로 윈도우층이 투명한 기판과 접하도록 형성되기 때문에 공기/유리/투명전극층의 굴절율 차이가 완만한 구조로 형성되므로 태양전지로 입사된 빛의 반사 손실이 적어 향상된 광-전 변환 효율을 갖고, 윈도우층이 물(H2O) 또는 산소(O2) 등에 의해 산화되어 전기적 특성이 악화되는 것을 방지할 수 있으므로 신뢰성이 향상된 태양전지를 제공할 수 있다.
In addition, since the window layer is formed in contact with the transparent substrate in contrast to the conventional thin film solar cell structure, the refractive index difference of the air / glass / transparent electrode layer is formed to have a gentle structure, -Electric conversion efficiency and can prevent the window layer from being oxidized by water (H 2 O), oxygen (O 2 ) or the like to deteriorate the electrical characteristics, and thus it is possible to provide a solar cell with improved reliability.

도 3 내지 도 5는 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 단면도들이다. 본 제조방법에 관한 설명은 앞서 설명한 태양전지에 대한 설명을 참고한다. 앞서 설명한 태양전지에 대한 설명은 본 제조방법에 관한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.3 to 5 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment. The description of this manufacturing method refers to the description of the solar cell described above. The description of the solar cell described above can be essentially combined with the description of the present manufacturing method.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 지지기판(100) 상에 윈도우층(200)을 형성할 수 있다. 상기 윈도우층(200)은 CVD 공정 또는 스퍼터링 공정에 의해서 증착되어 형성될 수 있다.As shown in FIGS. 3 and 4, the window layer 200 may be formed on the supporting substrate 100. The window layer 200 may be deposited by a CVD process or a sputtering process.

다음으로, 상기 윈도우층(200) 상에 광 흡수층(300)이 형성된다.Next, a light absorption layer 300 is formed on the window layer 200.

상기 광 흡수층(300)은 예를 들어, 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.The light absorption layer 300 may be formed of a light absorbing layer of a copper-indium-gallium-selenide-based (Cu (In, Ga) Se 2; CIGS system) while simultaneously or separately evaporating copper, indium, gallium, A method of forming a metal precursor film and a method of forming by a selenization process are widely used.

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 수도 있다.Alternatively, a CIS-based or CIG-based photoabsorption layer 300 may be formed by using only a copper target and an indium target, or by a sputtering process and a selenization process using a copper target and a gallium target.

상기 광 흡수층(300)은 제1 광 흡수층(310)과 제2 광 흡수층(320)을 포함하도록 형성될 수 있다.The light absorbing layer 300 may include a first light absorbing layer 310 and a second light absorbing layer 320.

본 실시예에서 제1 광 흡수층(310)은 CGS를 포함하여 형성되었고, 제2 광 흡수층(320)은 CIS 또는 CIGS를 포함하여 형성되었으나 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1 광 흡수층(310) 및 제2 광 흡수층(320)은 갈륨의 양을 변화시켜 밴드갭을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 광 흡수층(310)에 포함되는 갈륨의 양을 점차 감소시켜 밴드갭을 감소시킬 수 있다. 이후 제2 광 흡수층(320)에 포함되는 갈륨의 양을 증가시켜 밴드갭을 다시 증가시킬 수 있다.In this embodiment, the first light absorbing layer 310 is formed to include CGS, and the second light absorbing layer 320 is formed to include CIS or CIGS. However, the present invention is not limited thereto. The first light absorbing layer 310 and the second light absorbing layer 320 can change the band gap by changing the amount of gallium. For example, the amount of gallium contained in the first light absorbing layer 310 may be gradually reduced to reduce the band gap. The amount of gallium contained in the second light absorbing layer 320 may be increased to increase the band gap again.

상기 제1 광 흡수층(310)의 밴드갭이 상기 윈도우층(200)과의 계면에서 최대값을 갖고 점차 감소하므로, 밴드갭의 차이에 의한 추진력에 의해 광-전 변환효율이 증가할 수 있고, 제2 광 흡수층(320)의 밴드갭이 증가하므로 개방전압이 증가할 수 있다.Since the band gap of the first light absorption layer 310 has a maximum value at the interface with the window layer 200 and gradually decreases, the light-to-electricity conversion efficiency can be increased by the driving force due to the difference in band gap, The bandgap of the second light absorbing layer 320 is increased, so that the open voltage can be increased.

다음으로, 상기 광 흡수층(300) 상에 버퍼층(400)이 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(400)은 황화 카드뮴이 스퍼터링 공정 또는 용액성장법(chemical bath deposition;CBD) 등에 의해서 증착되어 형성될 수 있다.Next, a buffer layer 400 may be formed on the light absorption layer 300. The buffer layer 400 may be formed by depositing cadmium sulfide by a sputtering process or a chemical bath deposition (CBD) process.

도 5를 참조하면, 상기 버퍼층(400) 상에 후면전극층(500)이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 5, a rear electrode layer 500 may be formed on the buffer layer 400.

상기 후면전극층(500)은 몰리브덴을 사용하여 PVD(Physical Vapor Deposition) 또는 도금의 방법으로 형성될 수 있다.The rear electrode layer 500 may be formed by PVD (Physical Vapor Deposition) or plating using molybdenum.

본 발명의 실시예에 따르면, 윈도우층을 통해 입사된 빛이 밴드갭이 높은 제1 광 흡수층(310)에 먼저 도달하고, 이후, 상대적으로 밴드갭이 낮은 제2 광 흡수층(320)에 도달하여 빛의 흡수율을 향상시키고, 상기 제2 광 흡수층(320)의 밴드갭이 점차 증가하므로 개방전압(Voc)이 증가할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the light incident through the window layer first reaches the first light absorption layer 310 having a high bandgap, and then reaches the second light absorption layer 320 having a relatively low bandgap The light absorption rate is improved, and the band gap of the second light absorption layer 320 gradually increases, so that the open-circuit voltage Voc can be increased.

또한 기존의 박막 태양전지 구조와는 반대로 윈도우층이 투명한 기판과 접하도록 형성되기 때문에 공기/유리/투명전극층의 굴절율 차이가 완만한 구조로 형성되므로 태양전지로 입사된 빛의 반사 손실이 적어 향상된 광-전 변환 효율을 갖고, 윈도우층이 물(H2O) 또는 산소(O2) 등에 의해 산화되어 전기적 특성이 악화되는 것을 방지할 수 있으므로 신뢰성이 향상된 태양전지를 제공할 수 있다.In addition, since the window layer is formed in contact with the transparent substrate in contrast to the conventional thin film solar cell structure, the refractive index difference of the air / glass / transparent electrode layer is formed to have a gentle structure, -Electric conversion efficiency and can prevent the window layer from being oxidized by water (H 2 O), oxygen (O 2 ) or the like to deteriorate the electrical characteristics, and thus it is possible to provide a solar cell with improved reliability.

또한, 이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In addition, the features, structures, effects and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects and the like illustrated in the embodiments can be combined and modified by other persons skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.

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.

Claims (10)

기판;
상기 기판 상에 윈도우층;
상기 윈도우층 상에 형성되고 상부로 갈수록 밴드갭이 감소하는 구간을 포함하는 광 흡수층;
상기 광 흡수층 상에 버퍼층; 및
상기 버퍼층 상에 후면전극층;을 포함하고,
상기 윈도우층은 투명 도전층이며 상기 기판과 직접 접촉하고,
상기 광 흡수층은,
상기 윈도우층 상에 형성되는 제1 광 흡수층; 및
상기 제1 광 흡수층 상에 형성되는 제2 광 흡수층을 포함하고,
상기 광 흡수층의 밴드갭은 상기 윈도우층 및 상기 제1 광 흡수층 사이의 계면에서 최대값을 가지는 태양전지.Board;
A window layer on the substrate;
A light absorption layer formed on the window layer and including a section where the band gap decreases toward the upper part;
A buffer layer on the light absorbing layer; And
And a back electrode layer on the buffer layer,
Wherein the window layer is a transparent conductive layer and is in direct contact with the substrate,
The light-
A first light absorbing layer formed on the window layer; And
And a second light absorbing layer formed on the first light absorbing layer,
Wherein a band gap of the light absorbing layer has a maximum value at an interface between the window layer and the first light absorbing layer. 제1항에 있어서,
상기 윈도우층은 징크 옥사이드(ZnO), 인듐 틴 옥사이드(ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(IZO)를 포함하는 태양전지.The method according to claim 1,
Wherein the window layer comprises zinc oxide (ZnO), indium tin oxide (ITO), or indium zinc oxide (IZO). 제1항에 있어서,
상기 제1 광 흡수층의 밴드갭은 상기 기판과 멀어지는 상부로 갈수록 감소하고, 상기 제2 광 흡수층의 밴드갭은 상기 기판과 멀어질지는 상부로 갈수록 증가하는 태양전지.The method according to claim 1,
Wherein a bandgap of the first light absorbing layer decreases toward an upper portion away from the substrate, and a band gap of the second light absorbing layer increases toward an upper portion farther from the substrate. 제1항에 있어서,
상기 제1 광 흡수층의 두께는 상기 제2 광 흡수층의 두께보다 두꺼운 태양전지.The method according to claim 1,
Wherein a thickness of the first light absorbing layer is thicker than a thickness of the second light absorbing layer. 제1항에 있어서,
상기 제1 광 흡수층의 밴드갭의 최대값은 상기 제2 광 흡수층의 밴드갭의 최대값보다 큰 값을 갖는 태양전지.The method according to claim 1,
Wherein a maximum value of a band gap of the first light absorbing layer has a value larger than a maximum value of a band gap of the second light absorbing layer. 제1항에 있어서,
상기 제1 광 흡수층은 갈륨(Ga)을 포함하고, 상기 제1 광 흡수층은 상부로 갈수록 상기 갈륨의 양이 감소하는 태양전지.The method according to claim 1,
Wherein the first light absorbing layer includes gallium (Ga), and the amount of gallium decreases as the first light absorbing layer goes further to the upper side. 제1항에 있어서,
상기 제2 광 흡수층은 갈륨을 포함하고, 상기 제2 광 흡수층은 상부로 갈수록 상기 갈륨의 양이 증가하는 태양전지.The method according to claim 1,
Wherein the second light absorbing layer comprises gallium, and the second light absorbing layer has an amount of gallium increasing toward the upper portion thereof. 제1항에 있어서,
상기 제2 광 흡수층은 CIS 또는 CIGS 중 적어도 하나를 포함하는 태양전지.The method according to claim 1,
Wherein the second light absorbing layer comprises at least one of CIS and CIGS. 기판 상에 윈도우층을 형성하는 단계;
상기 윈도우층 상에 갈륨을 포함하고 상부로 갈수록 상기 갈륨의 양을 감소시켜 제1 광 흡수층을 형성하는 단계;
상기 제1 광 흡수층 상에 갈륨을 포함하고 상부로 갈수록 상기 갈륨의 양을 증가시켜 제2 광 흡수층을 형성하는 단계; 및
상기 제2 광 흡수층 상에 후면전극층을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 윈도우층은 투명 도전층이며 상기 기판과 직접 접촉하고,
상기 광 흡수층의 밴드갭은 상기 윈도우층 및 상기 제1 광 흡수층 사이의 계면에서 최대값을 가지는 태양전지 제조방법.Forming a window layer on the substrate;
Forming a first light absorbing layer by reducing the amount of gallium on the window layer and gallium on the window layer;
Forming a second light absorbing layer by including gallium on the first light absorbing layer and increasing the amount of gallium on the first light absorbing layer; And
And forming a rear electrode layer on the second light absorbing layer,
Wherein the window layer is a transparent conductive layer and is in direct contact with the substrate,
Wherein a band gap of the light absorbing layer has a maximum value at an interface between the window layer and the first light absorbing layer. 제9항에 있어서,
상기 제2 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계;를 더 포함하고,
상기 버퍼층은 상기 제2 광 흡수층 및 상기 후면전극층 사이에 배치되는 태양전지 제조방법.10. The method of claim 9,
And forming a buffer layer on the second light absorbing layer,
Wherein the buffer layer is disposed between the second light absorbing layer and the rear electrode layer.
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