KR101783784B1 - 태양전지 모듈 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

태양전지 모듈 및 그의 제조방법이 제공된다. 그의 기판과, 상기 기판 상에 불연속적으로 형성된 하부 전극 층과, 상기 하부 전극 층 상에 형성되고, 상기 하부 전극 층을 노출하는 제 1 트렌치를 갖는 광 흡수 층과, 상기 광 흡수 층의 상부에서 상기 제 1 트렌치 바닥의 상기 하부 전극 층으로 연장되고, 상기 광 흡수 층 및 상기 하부 전극 층 상에 적층되는 제 1 산화물 층과, 금속 층과, 제 2 산화물 층을 갖는 투명 전극 층을 포함한다.

Description

태양전지 모듈 및 그의 제조방법{solar cell module and manufacturing method of the same}
본 발명은 태양전지 모듈 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 투명 전극 층을 갖는 태양전지 모듈 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근 많은 관심을 모으고 있은 CIGS 박막 태양전지는 비정질 실리콘 태양전지에 비해 효율이 높고, 초기 열화현상이 없는 등 비교적 안정성이 높아 상용화를 위한 기술개발이 진행 중에 있다. CIGS 박막 태양전지는 기존의 단결정 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 우주용의 경량 고효율 태양전지로 처음 연구되었을 때만큼 우수한 특성을 가지고 있어서 단위 중량당의 발전량이 약 100W/kg으로 기존의 실리콘이나 GaAs 태양전지의 20~40W/kg에 비해 월등히 우수하다. 현재 단일 접합구조에서 20.3%를 달성하고 있어 기존의 다결정 실리콘 태양전지의 최고효율인 20%와 대등한 성능을 보이고 있다.
이러한 장점에도 불구하고, CIGS 박막 태양전지는 생산성이 낮은 편이다. 그 이유로는 CIGS 박막 태양전지 모듈은 통상 여러 단계의 진공공정을 거쳐 모듈이 완성되기 때문에 대규모 장비 투자로 인한 높은 제조비용과 양산성이 낮다는 것이다. CIGS 박막 태양전지 모듈은 기판 상에 적층된 하부 전극, 광 흡수 층, 및 투명 전극 층을 포함할 수 있다. 투명 전극 층은 수 마이크로 내지 수십 마이크로미터 정도의 두께를 갖는 산화물 전극 층을 포함할 수 있다. 산화물 전극 층은 물리 기상 증착 방법 또는 화학 기상 증착 방법으로 형성될 수 있다.
그러나, 물리 기상 증착 방법은 투명 전극 층의 스텝 커버리지가 낮아 광 흡수 층들을 분리하는 트렌치의 측벽에서 전기적인 접촉 불량을 야기시킬 수 있기 때문에 생산 수율이 떨어지는 단점이 있었다. 이를 해결하기 위해 3㎛ 이상 두껍게 윈도우 전극 층을 형성시킬 경우, 증착 공정 소요 시간이 길고, 타깃의 소모량이 많기 때문에 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다. 나아가, 화학 기상 증착 방법으로 형성된 윈도우 전극 층은 불순물을 다량으로 함유할 수 있다. 때문에, 전기 전도도가 낮아 윈도우 전극 층은 화학 기상 증착 방법에 의해 약 3㎛ 이상 두껍게 형성되어야만 했었다. 따라서, 종래의 태양전지 모듈의 윈도우 전극 제조방법에서 물리적 증착 또는 화학적 증착 방법은 생산 수율 및 생산성이 떨어지는 단점이 있었다.
본 발명의 목적은, 종래보다 얇은 두께의 투명 전극 층을 갖는 태양전지 모듈 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 생산 수율 및 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있는 태양전지 모듈 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
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본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법은, 기판 상에 하부 전극 층을 형성하는 단계; 상기 하부 전극 층 및 상기 기판 상에 광 흡수 층을 형성하는 단계; 상기 광 흡수 층을 패터닝하여 상기 하부 전극 층을 노출시키는 제 1 트렌치를 형성 단계; 및 상기 광 흡수 층의 상부에서 상기 제 1 트렌치 바닥까지 연장되고, 제 1 산화물 층, 금속 층, 및 제 2 산화물 층을 갖는 투명 전극 층을 형성하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 투명 전극 층은 이온화 물리 기상 증착 방법으로 형성될 수 있다. 상기 이온화 물리 기상 증착 방법은 상기 투명 전극 층의 증착 입자를 타깃으로부터 스퍼터링 시키는 불활성 기체의 제 1 플라즈마와, 상기 불활성 기체의 이온화율을 증가시키는 제 2 플라즈마들을 사용할 수 있다.
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본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 플라즈마는 상기 기판 하부의 스퍼터 건으로부터 유도되고, 상기 제 2 플라즈마는 상기 스퍼터 건과 상기 기판 사이의 유도 결합 플라즈마 튜브들로부터 유도될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 투명 전극 층은 70나노미터 내지 1.5마이크로미터의 두께를 갖고, 상기 제 1 트렌치의 바닥과 측벽에서 20퍼센터 이상의 스텝 커버리지를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 트렌치에 인접하는 상기 투명 전극 층, 상기 광 흡수 층을 제거하여 상기 하부 전극 층을 노출하는 제 2 트렌치를 형성하여 셀을 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 투명 전극 층은 이온화 물리 기상 증착 방법으로 형성된 제 1 산화물 층, 금속 층, 및 제 2 산화물 층을 포함할 수 있다. 금속 층은 일반적인 산화물 전극 층보다 월등히 높은 전도도를 가질 수 있다. 투명 전극 층은 산화물 전극 층보다 월등히 얇은 두께를 가질 수 있다. 이온화 물리 기상 증착 방법은 화학 기상 증착 방법 보다 전기 전도도가 높은 투명 전극 층을 제공하고, 상기 투명 전극 층의 형성 공정 시간을 단축시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈 및 그의 제조방법은 생산 수율 및 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정 사시도들이다.
도 7은 도 5의 투명 전극 층을 형성하기 위한 이온화 물리기상증착 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 8은 투명 전극 층의 증착 율에 따른 스텝 커버리지를 나타낸 도면이다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법으로 형성된 태양전지의 이미지를 나타내는 사진이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 태양전지 모듈은 광 흡수 층(30) 및 버퍼 층(40) 상에 적층되는 제 1 산화물 층(62), 금속 층(64), 및 제 2 산화물 층(66)를 갖는 투명 전극 층(60)을 포함할 수 있다. 금속 층(64)은 투명 전극 층(60)의 전기 전도도를 일반적인 산화물 전극 층에 비해 증가시킬 수 있다. 따라서, 투명 전극 층(60)은 기존의 산화물 전극 층에 비해 얇은 두께를 가질 수 있다.
투명 전극 층(60)은 제 1 트렌치(50) 외곽의 광 흡수 층(30) 상부에서 상기 제 1 트렌치(50) 바닥까지 연장될 수 있다. 투명 전극 층(60)은 제 1 트렌치(50)에 의해 하부 전극 층(20)과 전기적으로 연결될 수 있다. 투명 전극 층(60)은 평면적으로 단위 셀에 대응될 수 있다. 제 2 트렌치(70)는 단위 셀들(80)을 정의할 수 있다. 즉, 단위 셀들(80)은 제 2 트렌치(70)에 의해 서로 분리될 수 있다. 하부 전극 층(20)은 인접하는 기판(10) 상의 단위 셀들(80)을 전기적으로 연결할 수 있다. 하부 전극 층(20)은 단위 셀들(80) 내에서 불연속적인 패턴일 수 있다. 따라서, 단위 셀들(80)은 투명 전극 층(60)과 하부 전극 층(20)에 의해 직렬로 연결될 수 있다.
기판(10)은 소다회 유리(sodalime glass) 기판일 수 있다. 기판(10)은 알루미나와 같은 세라믹 기판, 스테인리스 강판, 구리 테이프 등의 금속 기판 또는 고분자(poly) 필름일 수 있다. 고분자 필름은 플렉시블 기판이 될 수 있다.
하부 전극 층(20)은 비저항이 낮으며, 열팽창계수의 차이로 인하여 박리현상이 일어나지 않도록 유리 기판에 대한 점착성이 우수한 것이 바람직하다. 구체적으로, 하부 전극(20)은 몰리브데늄(Molybdenum)과 같은 불투명 금속 층을 포함할 수 있다. 몰리브데늄은 높은 전기전도도, 다른 박막과의 오믹 접합(ohmic contact) 형성 특성, 셀레늄(Se) 성분을 함유하는 광 흡수 층(30)에 대해 고온에서도 안정성을 가질 수 있다.
광 흡수 층(30)은 광전효과를 통해 빛 에너지로부터 전기를 생성시킬 수 있다. 광 흡수 층(30)은 CuInSe, CuInSe2, CuInGaSe, CuInGaSe2으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 캘코파이라이트(chalcopyrite)계 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 캘코파이라이트계 화합물 반도체는 P형의 반도체로서, 약 1.2eV정도의 에너지 밴드갭을 가질 수 있다. 캘코파라이트계 화합물 반도체는 스퍼터링 공정 또는 동시증착법으로 형성될 수 있다. 광 흡수 층(30)과 투명 전극 층(60) 사이에 버퍼 층(40)이 배치될 수 있다.
버퍼 층(40)은 광 흡수 층(30)보다 에너지 밴드 갭이 클 수 있다. 예를 들어, 버퍼 층(40)은 n형 화합물 반도체로서 황화 카드뮴(CdS) 또는 황화 아연(ZnS)를 포함할 수 있다. 황화 카드뮴(CdS) 또는 황화 아연(ZnS)은 진공증착방법으로 형성될 수 있다. 황화 카드뮴은 약 2.4eV정도의 에너지 밴드갭을 가질 수 있다.
투명 전극 층(60)은 제 1 산화물 층(62), 금속 층(64), 및 제 2 산화물 층(66)을 포함할 수 있다. 제 1 산화물 층(62)은 산화 금속 층을 포함할 수 있다. 제 1 산화물 층(62)은 산화 인듐 주석(ITO: Indium Tin Oxide), 산화 아연 인듐 주석(ZnO+In2O3+SnO2), 산화 인듐 아연(In2O3+ZnO), 산화 알루미늄 아연(Al-doped ZnO), 또는 산화 갈륨 아연(Ga-doped ZnO)을 포함할 수 있다. 또한, 제 1 산화물 층(62)은 N타입의 진성 금속 산화물을 포함할 수 있다. 진성 금속 산화물은 버퍼 층(40) 및 광 흡수 층(30)과의 PN 접합(junction)에서 형성된 소수 캐리어(minority carrier)의 수명을 증가시키기 위해 제공될 수 있다. 제 1 산화물 층(62)은 버퍼 층(40)보다 에너지 밴드 갭이 클 수 있다. 예를 들어, 제 1 산화물 층(62)은 우르차이트(wurtzite) 결정구조를 갖는 진성 산화 아연(i-ZnO)을 포함할 수 있다. 진성 산화 아연은 약 3.4eV정도의 에너지 밴드 갭을 가질 수 있다. 제 2 산화물 층(66)은 1㎛이하의 두께를 가질 수 있다. 바람직하게는, 제 1 산화물 층(62)은 약 30㎚ 내지 약 200㎚정도의 두께를 가질 수 있다.
금속 층(64)은 우수한 도전성을 갖는 은(Ag) 또는 은 합금(Ag alloy)을 포함할 수 있다. 은 합금은 은-알루미늄(Ag-Al), 은-몰리브데늄(Ag-Mo), 은-금(Ag-Au), 은-백금(Ag-Pd), 은-티타늄(Ag-Ti), 또는 은-구리(Ag-Cu)와 같은 이원계 은 금속을 포함할 수 있다. 또한, 은 합금은 은-금-백금(Ag-Au-Pd), 또는 은-금-구리(Ag-Au-Cu)와 같은 삼원계 은 금속을 포함할 수 있다. 금속 층(64)은 약 5㎚ 내지 약 25㎚정도의 두께를 가질 수 있다. 금속 층(64)은 투명 전극 층(60)의 전도도를 일반적인 산화물 전극 층보다 증가시킬 수 있다. 따라서, 투명 전극 층(60)의 두께는 일반적인 산화물 전극 층보다 월등히 줄어들 수 있다.
제 2 산화물 층(66)은 금속 층(64)을 보호할 수 있다. 제 2 산화물 층(66)은 산화 인듐 주석(ITO: Indium Tin Oxide), 산화 아연 인듐 주석(ZnO+In2O3+SnO2), 산화 인듐 아연(In2O3+ZnO), 산화 알루미늄 아연(Al-doped ZnO), 또는 산화 갈륨 아연(Ga-doped ZnO)와 같은 산화 금속 층을 포함할 수 있다. 제 2 산화물 층(66)은 1㎛이하의 두께를 가질 수 있다. 바람직하게는, 제 2 산화물 층(66)은 약 30㎚ 내지 약 200㎚정도의 두께를 가질 수 있다.
투명 전극 층(60)은 상기 광 흡수 층(30) 상에서 약 70㎚ 내지 약 1.5㎛ 정도의 두께를 가질 수 있다. 투명 전극 층(60)은 제 1 트렌치(50) 내에서 20%이상의 스텝 커버리지를 가질 수 있다. 여기서, 스텝 커버리지는 제 1 트렌치(50)의 바닥과 측벽에 형성된 투명 전극 층(60)의 두께의 비율로 나타내어질 수 있다. 예를 들어, 투명 전극 층(60)은 제 1 트렌치(50) 바닥에서 약 1㎛의 두께를 가질 경우, 상기 제 1 트렌치(50) 측벽에서 약 0.2㎛이상의 두께를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈은 일반적인 금속 산화물보다 얇은 두께의 투명 전극 층(60)을 포함할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정 사시도들이다. 도 7은 도 5의 투명 전극 층을 형성하기 위한 이온화 물리기상증착 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 기판(10) 상에 하부 전극 층(20)을 형성한다. 하부 전극 층(20)은 물리 기상 증착 방법으로 형성된 몰리브데늄을 포함할 수 있다. 하부 전극 층(20)은 기판(10)의 전면에 형성되는 전도성 금속 층으로부터 패터닝될 수 있다. 전도성 금속 층은 레이저 빔 또는 포토리소그래피 공정에 의해 패터닝될 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 하부 전극 층(20) 상에 광 흡수 층(30), 버퍼 층(40)을 적층한다. 광 흡수 층(30)은 스퍼터링 방법 또는 동시 증발 법으로 형성된 캘코파이라이트(chalcopyrite)계 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 캘코파이라이트계 화합물은 CuInSe, CuInSe2, CuInGaSe, 또는 CuInGaSe2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 버퍼 층(40)은 스퍼터링 방법 또는 화학기상증착 방법으로 형성된 카드뮴 설파이드(CdS)를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 버퍼 층(40) 및 광 흡수 층(30)의 일부를 제거하여 제 1 트렌치(50)를 형성한다. 제 1 트렌치(50)는 버퍼 층(40) 및 광 흡수 층(30)에 대한 기계적 스크라이빙에 의해 형성될 수 있다. 하부 전극 층(20)은 제 1 트렌치(50)의 바닥에서 노출시킬 수 있다. 또한, 제 1 트렌치(50)는 측벽으로 광 흡수 층(30)을 노출시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 버퍼 층(40) 및 하부 전극 층(20) 상에 투명 전극 층(60)을 형성한다. 투명 전극 층(60)은 제 1 트렌치(50)의 측벽을 따라 버퍼 층(40)의 상부에서 상기 제 1 트렌치(50) 바닥까지 연장될 수 있다. 투명 전극 층(60)은 제 1 산화물 층(62), 금속 층(64), 및 제 2 산화물 층(66)을 포함할 수 있다. 투명 전극 층(60)은 이온화 물리 기상증착 방법(I-PVD: Ionized Physical Vapor Deposition)으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 투명 전극 층(60)은 약 70㎚ 내지 약 1.5㎛ 정도의 두께로 형성될 수 있다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 이온화 물리 기상 증착 장치(100)는, 챔버(110)의 내부에서 이동되는 기판(10)의 아래에서 배치된 스퍼터 건(130)과, 상기 스퍼터 건(130)과 기판(10) 사이에 배치된 복수개의 유도 결합 플라즈마 튜브들(140)을 포함할 수 있다. 기판(10)은 롤러들(120)에 의해 지지될 수 있다. 기판(10)의 유입구(114)와 퇴출구(116)는 챔버(110)의 양측에 형성될 수 있다.
스퍼터 건(130)은 제 1 플라즈마(132)를 유도하여 타깃(134)로부터 증착 입자(deposition particle)를 스퍼터링 시킬 수 있다. 복수개의 유도 결합 플라즈마 튜브들(140)은 제 1 플라즈마(132)보다 확장된 제 2 플라즈마(142)를 유도할 수 있다. 제 2 플라즈마(142)는 타깃(134)으로부터 스퍼터링되는 증착 입자를 균일하게 혼합시킬 수 있다. 제 2 플라즈마(142)는 제 1 플라즈마(132)로부터 대전되는 불활성 가스의 이온화율을 증가시킬 수 있다. 때문에, 제 1 트렌치(50)의 바닥과 버퍼 층(40)의 상부뿐만 아니라, 제 1 트렌치(50)의 측벽에서도 유사한 두께의 투명 전극 층(60)이 형성될 수 있다. 또한, 제 2 플라즈마(142)는 유도 결합 플라즈마로서, 제 1 플라즈마(132)의 노출 영역을 제한시킬 수 있다. 유도 결합 플라즈마 튜브들(140)은 타깃(134)의 소모율을 감소시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법은 생산 수율 및 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있다.
도 1 및 6을 참조하면, 제 1 트렌치(50)에 인접하는 투명 전극 층(60) 내지 광 흡수 층(30)의 일부를 제거하여 하부 전극 층(20)을 노출하는 제 2 트렌치(70)을 형성할 수 있다. 제 2 트렌치(70)는 단위 셀(80)을 분리시킨다. 제 2 트렌치(70)는 레이저 빔 또는 나이프의 스크라이빙 공정에 의해 형성될 수 있다. 투명 전극 층(60)과 하부 전극 층(20)은 하나의 단위 셀(80) 내에서 광 흡수 층(30) 및 버퍼 층(40)에 의해 수직으로 분리되고, 서로 인접하는 단위 셀들(80)을 직렬로 연결될 수 있다. 하나의 단위 셀(80)은 적층되는 하부 전극 층(20), 광 흡수 층(30), 버퍼 층(40), 및 투명 전극 층(60)을 포함할 수 있다. 단위 셀(80)은 제 2 트렌치(70)에 의해 정의될 수 있다. 하나의 단위 셀(80)의 투명 전극 층(60)은 제 1 트렌치(50)를 경유하여 인접하는 다른 단위 셀(80)의 하부 전극 층(20)에 연결될 수 있다. 상술한 바와 같이, 투명 전극 층(60)은 이온화 물리 기상 증착 방법으로 형성된다. 이온화 물리 기상 증착 방법은 물리 기상 증착 방법 또는 화학 기상 증착 방법보다 우수한 스텝 커버리지를 갖는 투명 전극 층(60)을 제공할 수 있다.
도 8은 투명 전극 층의 증착 율에 따른 스텝 커버리지를 나타낸 도면이다. 여기서, 가로 축은 증착 율(nm/min)이고, 세로축은 스텝 커버리지(%)를 나타낸다.
도 1 및 도 8을 참조하면, 이온화 물리 기상 증착(I-PVD: Ionized Physical Vapor Deposition) 방법(90)은 화학 기상 증착(CVD: Chemical Vapor Deposition) 방법(84), 펄스 레이저 증착(PLD: Pulsed Laser Deposition) 방법(86), 및 원자 층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 방법(88)들보다 높은 증착 율을 갖는 투명 전극 층(60)을 제공할 수 있다. 이온화 물리 기상 증착 방법(90)은 화학 기상 증착 방법(84), 펄스 레이저 증착 방법(86), 및 원자 층 증착 방법(88) 보다 낮은 스텝 커버리지의 투명 전극 층(60)을 제공할 수 있다. 투명 전극 층(60)의 증착 율이 낮을수록 스텝 커버리지가 높아질 수 있다. 반면, 투명 전극 층(60)의 증착 율은 높아질수록 스텝 커버리지가 낮아질 수 있다. 이온화 물리 기상 증착 방법(90)은 물리 기상 증착 방법(82)은 보다 높은 스텝 커버리지를 갖는 투명 전극 층(60)을 제공할 수 있다. 이온화 물리 기상 증착 방법(90)은 물리 기상 증착 방법(82)에 비해 낮은 증착 율로 투명 전극 층(60)을 형성시킬 수 있다. 이온화 물리 기상 증착 방법(90)은 투명 전극 층(60)을 약 20%이상으로 형성시킬 수 있다. 이온화 물리 기상 증착 방법(90)은 우수한 스텝 커버리지 및 증착 율로 획득되는 투명 전극 층(60)을 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조 방법은 생산 수율 및 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법으로 형성된 태양전지의 이미지를 나타내는 사진이다.
도 9를 참조하면, 투명 전극 층(60)은 버퍼 층(40)의 상부에서 하부 전극 층(20) 상부까지 연속적으로 연결될 수 있다. 투명 전극 층(60)은 버퍼 층(40) 및 광 흡수 층(30)의 측벽을 따라 연장될 수 있다. 투명 전극 층(60)은 버퍼 층(40) 및 광 흡수 층(30)의 측벽에서 거친 표면 morphology)을 가질 수 있다. 투명 전극 층(60)은 우수한 스텝 커버리지를 갖고 버퍼 층(40) 및 광 흡수 층(30)의 측벽에 형성될 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법은 생산 수율 및 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
10: 기판 20: 전도성 금속 층
30: 광 흡수 층 40: 버퍼 층
50: 제 1 트렌치 60: 투명 전극 층
70: 제 2 트렌치 80: 단위 셀

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  11. 기판 상에 하부 전극 층을 형성하는 단계;
    상기 하부 전극 층 및 상기 기판 상에 광 흡수 층을 형성하는 단계;
    상기 광 흡수 층을 패터닝하여 상기 하부 전극 층을 노출시키는 제 1 트렌치를 형성 단계; 및
    상기 광 흡수 층의 상부에서 상기 제 1 트렌치 바닥까지 연장되고, 제 1 산화물 층, 금속 층, 및 제 2 산화물 층을 갖는 투명 전극 층을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 투명 전극 층은 이온화 물리 기상 증착 방법으로 형성되되,
    상기 이온화 물리 기상 증착 방법은 상기 투명 전극 층의 증착 입자를 타깃으로부터 스퍼터링 시키는 불활성 기체의 제 1 플라즈마와, 상기 불활성 기체의 이온화율을 증가시키는 제 2 플라즈마들을 사용하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.
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  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 플라즈마는 상기 기판 하부의 스퍼터 건으로부터 유도되고, 상기 제 2 플라즈마는 상기 스퍼터 건과 상기 기판 사이의 유도 결합 플라즈마 튜브들로부터 유도되는 태양전지 모듈의 제조방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 투명 전극 층은 70나노미터 내지 1.5마이크로미터의 두께를 갖고, 상기 제 1 트렌치 내에서 20퍼센터 이상의 스텝 커버리지를 갖는 태양전지 모듈의 제조방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 트렌치에 인접하는 상기 투명 전극 층, 상기 광 흡수 층을 제거하여 상기 하부 전극 층을 노출하는 제 2 트렌치를 형성하여 셀을 분리하는 단계를 더 포함하는 태양전지 모듈의 제조방법.
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