KR101796789B1 - 씨아이지에스 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유연성이 있고 제조비용을 절감할 수 있도록 된 CIGS 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 CIGS 태양전지는 종이 또는 유기물로 구성되는 기판과, 상기 기판상에 형성되는 이면전극, 상기 이면전극상에 형성되는 CIGS층, 상기 CIGS층상에 형성되는 버퍼층 및, 상기 버퍼층상에 형성되는 윈도우층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

씨아이지에스 태양전지 및 그 제조방법{CIGS solar cell and method of the manufacturing of the same}
본 발명은 CIGS(CuInSe2)계 태양전지에 관한 것으로, 특히 유연성이 있고 제조비용을 절감할 수 있도록 된 CIGS 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근에 이르러 청정 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양광을 이용하여 전력을 생산하는데 대한 관심도 크게 증가되고 있다.
태양 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 소자를 통상 솔라셀 또는 태양전지로서 칭하고 있다. 태양전지는 그 구조에에 따라 크게 실리콘 태양전지와 염료감응형 태양전지로 구분할 수 있으며, 최근에는 광흡수층으로서 CIGS를 채용하는 CIGS계 박막 태양전지가 주목을 받고 있다.
일반적으로 CIGS계 박막 태양전지는 실리콘 등의 기판상에 이면전극(Back contact), CIGS로 구성되는 광흡수층, 버퍼층 및 윈도우층을 순차 적층하여 구성하게 된다.
그러나 종래의 CIGS 태양전지는 유리 또는 실리콘 등의 반도체 기판상에 반도체 공정을 이용하여 각 층을 형성하게 되므로 제조비용이 많이 들고 대면적화에 불리하며, 유연성이 있는 태양전지를 구현하는데 불리하다는 단점이 있었다.
이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 유연성이 있고, 보다 친환경적이며, 제조비용을 대폭 낮출 수 있도록 된 CIGS 태양전지 및 그 제조방법을 제공함에 목적이 있다.
또한 본 발명은 광효율이 보다 향상된 CIGS 태양전지 및 그 제조방법을 제공함에 다른 목적이 있다.
상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 CIGS 태양전지는 종이 또는 유기물로 구성되는 기판과, 상기 기판상에 형성되는 이면전극, 상기 이면전극상에 형성되는 CIGS층, 상기 CIGS층상에 형성되는 버퍼층 및, 상기 버퍼층상에 형성되는 윈도우층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 관점에 따른 CIGS 태양전지는 기판과, 상기 기판의 일측면에 형성되는 이면전극, 상기 기판의 상측에 형성되는 버퍼층 및, 상기 버퍼층상에 형성되는 윈도우층을 구비하여 구성되고, 상기 기판에 CIGS 화합물이 주입 또는 흡착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3 관점에 따른 CIGS 태양전지는 기판과, 상기 기판상에 형성되는 이면전극, 상기 이면전극상에 형성됨과 더불어 CIGS 화합물과 염료의 혼합물을 구비하여 구성되는 광흡수층, 상기 광흡수층상에 형성되는 버퍼층 및, 상기 버퍼층상에 형성되는 윈도우층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제4 관점에 따른 CIGS 태양전지는 기판과, 상기 기판상에 형성되는 이면전극, 상기 이면전극상에 형성됨과 더불어 CIGS 화합물과 p형 반도체 물질의 혼합물을 구비하여 구성되는 광흡수층, 상기 광흡수층상에 형성되는 버퍼층 및, 상기 버퍼층상에 형성되는 윈도우층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제5 관점에 따른 CIGS 태양전지는 기판과, 상기 기판의 일측면에 형성되는 이면전극, 상기 기판의 상측에 형성되는 버퍼층 및, 상기 버퍼층상에 형성되는 윈도우층을 구비하여 구성되고, 상기 기판에 CIGS 화합물과 염료를 포함하는 혼합물이 주입 또는 흡착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제6 관점에 따른 CIGS 태양전지는 기판과, 상기 기판의 일측면에 형성되는 이면전극, 상기 기판의 상측에 형성되는 버퍼층 및, 상기 버퍼층상에 형성되는 윈도우층을 구비하여 구성되고, 상기 기판에 CIGS 화합물과 p형 반도체 물질의 혼합물이 주입 또는 흡착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제7 관점에 따른 CIGS 태양전지는 기판과, 상기 기판상에 형성되는 CIGS층, 상기 CIGS층상에 형성되는 버퍼층 및, 상기 버퍼층상에 형성되는 윈도우층을 구비하여 구성되고, 상기 기판에 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물이 주입 또는 흡착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제8 관점에 따른 CIGS 태양전지는 기판과, 상기 기판상에 형성됨과 더불어 CIGS 화합물과 염료의 혼합물로 구성되는 광흡수층, 상기 광흡수층상에 형성되는 버퍼층 및, 상기 버퍼층상에 형성되는 윈도우층을 구비하여 구성되고, 상기 기판에 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물이 주입 또는 흡착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제9 관점에 따른 CIGS 태양전지는 기판과, 상기 기판상에 형성됨과 더불어 CIGS 화합물과 p형 반도체 물질의 혼합물로 구성되는 광흡수층, 상기 광흡수층상에 형성되는 버퍼층 및, 상기 버퍼층상에 형성되는 윈도우층을 구비하여 구성되고, 상기 기판에 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물이 주입 또는 흡착되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 기판이 종이로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 이면전극이 도전성 유기물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 이면전극이 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 버퍼층이 n형 반도체 무기물과 n형 반도체 유기물의 혼합물을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 윈도우층이 도전성 유기물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 윈도우층이 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제10 관점에 따른 CIGS 태양전지의 제조방법은 종이 또는 유기물로 구성되는 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판상에 이면전극을 형성하는 단계, 상기 이면전극상에 CIGS층을 형성하는 단계, 상기 CIGS층상에 버퍼층을 형성하는 단계 및, 상기 버퍼층상에 윈도우층을 형성하는 단계를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제11 관점에 따른 CIGS 태양전지의 제조방법은 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판에 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물을 흡착시키는 단계, 상기 기판상에 CIGS층을 형성하는 단계, 상기 CIGS층상에 버퍼층을 형성하는 단계 및, 상기 버퍼층상에 윈도우층을 형성하는 단계를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 종이를 진공 또는 비활성 가스 분위기내에서 가열하는 단계를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 이면전극을 형성하는 단계는 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합 용액을 형성하는 단계와, 상기 혼합 용액을 기판상에 도포하는 단계 및, 상기 기판을 가열하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 CIGS층을 형성하는 단계는 CIGS 용액을 생성하는 단계와, 상기 CIGS 용액을 이면전극상에 도포하는 단계 및, CIGS층에 열을 가하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 CIGS층을 형성하는 단계는 CIGS 화합물과 염료의 제1CIGS 혼합용액을 생성하는 단계와, 상기 CIGS 혼합 용액을 이면전극상에 도포하여 CIGS층을 형성하는 단계 및, CIGS층에 열을 가하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 CIGS층을 형성하는 단계는 CIGS 화합물과 p형 반도체 물질의 제2CIGS 혼합용액을 생성하는 단계와, 상기 CIGS 혼합 용액을 이면전극상에 도포하여 CIGS층을 형성하는 단계 및, CIGS층에 열을 가하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 버퍼층의 형성단계는 n형 반도체 무기물과 n형 반도체 유기물의 혼합물을 생성하는 단계와, 상기 n형 반도체 혼합물을 CIGS층상에 도포하여 n형 반도체층을 형성하는 단계 및, 상기 n형 반도체층에 열을 가하는 단계를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제12 관점에 따른 CIGS 태양전지의 제조방법은 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판의 일측면에 이면전극을 형성하는 단계, 상기 기판에 CIGS 화합물을 주입 또는 흡착시키는 단계, 상기 기판의 타측면에 버퍼층을 형성하는 단계 및, 상기 버퍼층상에 윈도우층을 형성하는 단계를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제13 관점에 따른 CIGS 태양전지의 제조방법은 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판의 일측면에 이면전극을 형성하는 단계, 상기 기판에 CIGS 화합물과 염료의 혼합물을 주입 또는 흡착시키는 단계, 상기 기판의 타측면에 버퍼층을 형성하는 단계 및, 상기 버퍼층상에 윈도우층을 형성하는 단계를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제13 관점에 따른 CIGS 태양전지의 제조방법은 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판의 일측면에 이면전극을 형성하는 단계, 상기 기판에 CIGS 화합물과 p형 반도체 물질의 제2CIGS 혼합용액을 주입 또는 흡착시키는 단계, 상기 기판의 타측면에 버퍼층을 형성하는 단계 및, 상기 버퍼층상에 윈도우층을 형성하는 단계를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 버퍼층의 형성단계는 n형 반도체 무기물과 n형 반도체 유기물의 혼합물을 생성하는 단계와, 상기 n형 반도체 혼합물을 CIGS층상에 도포하여 n형 반도체층을 형성하는 단계 및, 상기 n형 반도체층에 열을 가하는 단계를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 한다.
상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 기판으로서 종래의 반도체 기판 대신에 종이나 유기물 기판이 사용된다. 따라서, 고가의 반도체 기판을 사용하지 않아도 되므로 제조가격을 대폭 낮출 수 있게 된다.
또한, 반도체 기판은 제조시에 그 크기를 일정 이상 크게 하는 것이 불가능하다. 이에 대하여 종이나 유기물을 기판으로서 사용하게 되면 그 크기에 대한 제약이 제거되게 된다. 따라서, 대면적을 갖는 태양전지를 제공할 수 있게 된다.
또한, 일반적으로 종이나 유기물의 경우에는 다른 물질이나 물체에 대한 접착성이 매우 우수하고, 특히 기판으로서 종이나 유기물을 사용하게 되면 제품의 두께와 무게를 대폭 줄일 수 있게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 태양전지는 일반적인 건물의 외벽이나 유리창 등에 용이하게 부착하여 사용할 수 있게 된다.
또한 본 발명은 광흡수층으로서 CIGS와 염료의 혼합물을 사용하게 된다. 이는 입사되는 태양광에 대한 이용 효율을 높임으로써 광효율이 우수한 태양전지가 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 CIGS 태양전지의 구조를 나타낸 단면도.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명에 따른 CIGS 태양전지의 제조공정을 설명하기 위한 단면도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 CIGS 태양전지의 구조를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 CIGS 태양전지의 구조를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 CIGS 태양전지의 구조를 나타낸 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다. 단, 이하에서 설명하는 실시예는 본 발명의 하나의 바람직한 구현예를 예시적으로 나타낸 것으로서, 이러한 실시예의 예시는 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 발명을 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있음은 당업자가 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 1에서 참조번호 1은 기판이다. 이 기판(1)은 종이로 구성된다. 본 실시예에서 종이라 함은 펄프를 주원료로 하여 제조된 일체의 종이와 더불어, 이러한 종이를 포함하는 재질, 예컨대 종이에 세라믹이나 실리콘 등의 내열성 재료를 코팅하거나 침투시킨 것을 포함한다.
또한, 상기 기판(1)으로서는 유연성을 갖는 플라스틱 등의 유기물이 사용될 수 있다. 이때, 유기물로서는 폴리이미드(PI), 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르설폰(PES), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 에틸렌 공중합체, 폴리프로필렌(PP), 프로필렌 공중합체, 폴리(4-메틸-1-펜텐)(TPX), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리아세탈(POM), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리설폰(PSF), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리염화비닐리덴(PVDC), 폴리초산비닐(PVAC), 폴리비닐알콜(PVAL), 폴리비닐아세탈, 폴리스티렌(PS), AS수지, ABS수지, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 불소수지, 페놀수지(PF), 멜라민수지(MF), 우레아수지(UF), 불포화폴리에스테르(UP), 에폭시수지(EP), 디알릴프탈레이트수지(DAP), 폴리우레탄(PUR), 폴리아미드(PA), 실리콘수지(SI) 또는 이것들의 혼합물 및 화합물을 이용할 수 있다.
상기 기판(1)상에 도전성 전극층으로서 이면전극(2)이 형성된다. 이때, 이면전극으로서는 예컨대 금, 은, 알루미늄, 플라티늄, 인듐주석화합물(ITO), 스트론튬티타네이트화합물(SrTiO3)이나, 그 밖의 전도성 금속 산화물과 이것들의 합금 및 화합물, 또는 전도성 중합체를 기재로 하는 예컨대 폴리아닐린, 폴리(3, 4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리스티렌술포네이트(PEDOT:PSS) 등의 혼합물이나 화합물 또는 다층물 등을 포함하는 모든 도전성 금속 및 금속 산화물과 도전성 유기물이 이용된다.
또한 바람직하게는 상기 이면전극(2)으로서는 전도성 금속 또는 금속 산화물과 도전성 유기물의 혼합물이 사용된다.
만일, 상기 기판(1)으로서 종이나 유기물을 이용하는 경우에는 이면전극(2)으로서 바람직하게는 도전성 유기물이나 전도성 무기물(금속)과 전도성 유기물의 혼합물이 이용될 수 있다. 이러한 전극층은 예컨대 잉크젯법이나 스크린 인쇄법 등을 이용하여 형성된다.
또한 전도성 금속과 전도성 유기물의 혼합용액은 예컨대 전도성 유기물 용액에 전도성 금속 또는 전도성 금속 산화물의 분말을 혼합하는 방법을 통해 생성하게 된다.
또한, 종이 기판(1)상에 금속 재질로 구성되는 이면전극(2)을 형성하는 경우에는 예컨대 진공증착법이 이용된다. 그리고, 이때 필요에 따라 이면전극(2)을 형성하기 전에 종이 기판(1)을 진공상태 또는 예컨대 아르곤(Ar), 네온(Ne) 등의 비활성 가스 분위기내에서 열처리함으로써 종이에 흡착되어 있는 수분이나 공기를 제거하는 것도 바람직하다.
이면전극(2)의 상측에는 광흡수층으로서 CIGS층(3)이 형성된다. CIGS층(3)은 CIGS 분말을 용매에 혼합하여 졸겔 상태로 생성한 후 이를 스크린 인쇄법이나 잉크젯법을 이용하여 형성하게 된다.
상기 CIGS층(3)의 상측에는 버퍼층(4)이 형성된다. 버퍼층(4)은 예컨대 황화카드뮴(CdS)막으로 형성되는데, 이는 CIGS층(3)상에 황화카드뮴 용액을 스프레이법이나, 스크린 인쇄법 등을 이용하여 도포하는 방법으로 형성하게 된다.
상기 CIGS층(3)은 p형 반도체층이고 버퍼층(4)은 n형 반도체층으로서, 이들은 pn 접합구조를 형성한다.
그리고 상기 버퍼층(4)의 상측에는 투명전극으로 이루어지는 윈도우층(5)이 형성된다. 이 윈도우층(5)은 ITO, TCO, FTO, ZnO, CNT 이외에 도전성 유기물, 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성될 수 있다. 도전성 유기물이나 도전성 유기물과 도전성 무기물을 이용하여 버퍼층(4)을 형성하는 경우에는 예컨대 스크린 인쇄법이나 잉크젯법 등이 이용될 수 있다.
상기한 구조로 된 CIGS 태양전지는 우선 기판(1)이 종이나 유기물로 구성되므로 태양전지의 제조가격이 매우 낮아지게 된다. 또한 종이나 유기물은 유연성이 매우 우수하므로 유연성이 우수한 태양전지를 구현할 수 있게 된다.
또한 종이나 유기물은 대면적화가 가능하므로 태양전지를 대면적화 하는 것이 가능하다.
도 2는 상기한 구조로 된 CIGS 태양전지의 제조공정을 나타낸 단면도이다.
도 2a에 나타낸 바와 같이 종이 또는 유기물 등의 기판(1)을 준비한다. 종이로 구성되는 기판(1)의 경우에는 필요에 따라 진공 또는 비활성 가스 분위기에서 기판에 일정 온도 이하의 열을 가함으로써 기판(1)에 포함되어 있는 습기나 공기를 제거한다.
이어 상기 기판(1)상에 이면전극(2)을 형성한다(도 2b). 그리고 CIGS 분말을 용매에 혼합하여 CIGS 용액을 형성하고, 예컨대 스크린 인쇄법이나 잉크젯법을 이용하여 CIGS층(3)을 형성한다(도 2c)
다음 스크린 인쇄법이나 스프레이법 등을 이용하여 CIGS층(3)상에 예컨대 황화카드뮴 용액을 도포한 후 일정 온도 이하에서 가열하여 용매를 제거함으로써 버퍼층(4)을 형성한다(도 2d).
마지막으로 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합용액을 예컨대 스크린 인쇄법이나 잉크젯법 등을 이용하여 버퍼층(4)상에 도포하고, 용매를 제거함으로써 윈도우층(5)을 형성한다(도 2e)
상기한 제조방법에 있어서는 기판(1)상에 형성되는 CIGS층(3), 버퍼층(4) 및 윈도우층(5)을 스크린 인쇄법이나 스프레이법 등을 통해 형성하게 된다. 따라서 태양전지의 제조에 고가의 반도체 장비가 요구되지 않으므로 태양전지의 제조과정이 간단화됨은 물론 태양전지의 제조가격을 대폭 절감할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 CIGS 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
본 실시예에서 참조번호 31은 예컨대 종이로 구성되는 기판이다. 이 기판(31)의 일측면에는 이면전극(32)이 형성된다. 이 이면전극(32)은 상기 실시예와 마찬가지로 도전성 무기물, 즉 금속이나 도전성 유기물, 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성된다.
상기 기판(31)에는 CIGS 용액이 흡착 및 건조된다. 즉, 기판(31)의 일측면에 이면전극(32)을 형성한 다음, CIGS 용액을 종이 기판(31)에 주입 또는 흡착시킨 후 일정 온도 이하의 열을 가하여 용매를 제거함으로써 기판(31)에 CIGS 분말을 흡착시킨다. 이에 따라 기판(31)은 CIGS 기판으로서 작용하게 된다.
그리고, 이 이후에는 상술한 실시예와 마찬가지로 기판(31)상에 버퍼층(4)과 윈도우층(5)을 형성함으로써 CIGS 태양전지를 완성하게 된다.
상기 실시예에 있어서는 기판(31)에 CIGS 분말을 흡착시켜 CIGS 기판으로 형성하게 되므로 구조가 간단화 되고 제조공정이 보다 간단해지게 된다.
또한 본 실시예에서는 버퍼층(4)이 종이 기판(1)상에 형성되므로 버퍼층(4)과 기판(1), 즉 CIGS층 간의 결합력이 높아지게 된다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 CIGS 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다. 또한 도 4에서 상술한 실시예와 실질적으로 동일한 부분에는 동일한 참조번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.
통상적으로 CIGS 화합물은 다른 물질에 비하여 고효율의 광전변환 효과를 제공하는 것으로 알려져 있다. 그럼에도 불구하고 CIGS 화합물을 이용한 광흡수층은 대략 1.2eV의 에너지 밴드갭을 갖고, 이러한 밴드갭 이외의 파장을 갖는 태양광을 그대로 통과시키기 때문에 상당한 양의 태양광 손실이 발생된다는 문제가 있다.
본 실시예에 있어서는 광흡수층의 재질로서 CIGS 화합물과 염료의 혼합물이 사용된다. 이때 염료로서는 예컨대 루테늄(Ru)계 물질이 사용된다.
도 4에서 기판(1)의 상측에는 이면전극(2)이 형성되고, 이 이면전극(2)의 상측에 광흡수층(41)이 형성된다. 이 광흡수층(41)은 상술한 바와 같이 CIGS 화합물과 염료의 혼합물로 구성된다. 그리고 광흡수층(41)의 상측에는 상기 실시예와 마찬가지로 버퍼층(4)과 윈도우층(5)이 형성된다.
본 실시예에서는 윈도우층(5)을 통해 광이 입사되어 광흡수층(41)에 도달되면 대략 1.2eV의 에너지 밴드갭을 갖는 태양광의 경우에는 고효율의 CIGS 화합물에 의해 이용된다. 또한 염료에 태양광이 입사되면 염료 속의 페르미 부근의 전자가 태양 에너지를 흡수하여 전자가 채워지지 않은 상위 준위로 여기된다. 즉 p형 반도체 물질로 구성되는 광흡수층(41)에 다량의 정공이 발생된다. 그리고 이와 같이 형성된 정공들은 pn 접합구조를 이루는 광흡수층(41) 및 버퍼층(4)간의 전류 흐름을 증가시킴으로써 광전변환 효율을 향상시키게 된다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 CIGS 태양전지의 구조를 나타낸 단면도로서, 이는 도 4의 실시예를 도 3의 실시예에 적용시킨 경우를 나타낸 것이다.
본 실시예에 있어서는 기판(51)으로서 예컨대 종이를 사용하고, 이 기판(51)에는 CIGS 화합물과 염료의 혼합물이 흡착된다. 그리고 그 밖의 부분은 도 3에서 설명한 실시예와 실질적으로 동일하므로, 상술한 실시예와 동일한 부분에는 동일한 참조번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.
이상으로 본 발명에 따른 실시예를 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.
예를 들어, 상기 실시예에서 광흡수층으로서는 CIGS 물질과 p형 반도체 물질, 바람직하게는 반도체 유기물의 혼합물을 사용하는 것도 가능하다. 이때 P형 반도체 유기물로서는 예컨대 펜타센(Pentacene), 올리고티오펜(Oligothiophen), 올리고페닐렌(Oligophenylene), 티오페닐렌 비닐렌(Thiophenlylene Vinylene) 및 이들의 유도체 등이 이용될 수 있다.
이와 같이 하게 되면 CIGS 화합물에 의해 흡수되지 않은 파장의 광이 p형 반도체 물질에 의해 흡수되어 이용되므로 전체적인 광효율을 보다 향상시킬 수 있게 된다.
또한 상기 버퍼층(4)으로서도 황화카드뮴 이외에 n형 반도체 물질, 또는 황화카드뮴과 n형 반도체 유기물, 예컨대 테트라카복실 무수물(Tetracarboxyllic Anhydride) 및 그 유도체와, 퀴노디메탄(Quinodimethane) 화합물, 불소가 치환된 단분자 방향족 화합물, 프탈로시아닌(Phthalocyanine) 유도체, 티오펜 유도체 등의 혼합물을 사용할 수 있다.
또한 상기 실시예에서 기판(1)에 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물을 흡착시켜 이면전극을 형성하는 것도 가능하다. 이와 같이 하게 되면 기판이 이면전극의 역활을 하게 되므로 태양전지의 구조가 보다 간단화 된다.
1: 기판, 2: 이면전극,
3: CIGS층, 4: 버퍼층,
5: 윈도우층.

Claims (60)

  1. 종이 또는 유기물로 구성되는 기판과,
    상기 기판상에 형성되는 이면전극,
    상기 이면전극상에 형성되는 광흡수층,
    상기 광흡수층상에 형성되는 버퍼층 및,
    상기 버퍼층상에 형성되는 윈도우층을 구비하여 구성되며,
    상기 종이는 내열성 물질이 포함되거나 또는 코팅되며,
    상기 광흡수층은 CIGS 층이거나, CIGS 화합물과 염료의 혼합물을 구비하여 구성되거나 또는, CIGS 화합물과 p형 반도체 물질의 혼합물을 구비하여 구성되며,
    상기 p형 반도체 물질이 유기물인 것을 특징으로 하는 CIGS 태양전지.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이면전극이 도전성 유기물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 CIGS 태양전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이면전극이 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 CIGS 태양전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼층이 n형 반도체 무기물과 n형 반도체 유기물의 혼합물을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 CIGS 태양전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우층이 도전성 유기물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 CIGS 태양전지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우층이 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 CIGS 태양전지.
  9. 기판과,
    상기 기판의 일측면에 형성되는 이면전극,
    상기 기판의 상측에 형성되는 버퍼층 및,
    상기 버퍼층상에 형성되는 윈도우층을 구비하여 구성되고,
    상기 기판에 CIGS 화합물 또는 CIGS 화합물과 염료를 포함하는 혼합물 또는 CIGS 화합물과 p형 반도체 물질의 혼합물이 주입 또는 흡착되며,
    상기 기판이 종이로 구성되는 것을 특징으로 하는 CIGS 태양전지.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 이면전극이 도전성 유기물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 CIGS 태양전지.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 이면전극이 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 CIGS 태양전지.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 버퍼층이 n형 반도체 무기물과 n형 반도체 유기물의 혼합물을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 CIGS 태양전지.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 윈도우층이 도전성 유기물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 CIGS 태양전지.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 윈도우층이 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 CIGS 태양전지.
  16. 삭제
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  30. 삭제
  31. 삭제
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  33. 기판과,
    상기 기판상에 형성되는 광흡수층,
    상기 광흡수층상에 형성되는 버퍼층 및,
    상기 버퍼층상에 형성되는 윈도우층을 구비하여 구성되고,
    상기 기판에 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물이 주입 또는 흡착되며,
    상기 광흡수층은 CIGS 화합물과 염료의 혼합물 또는 CIGS 화합물과 p형 반도체 물질의 혼합물로 구성되는 광흡수층,
    상기 기판이 종이로 구성되는 것을 특징으로 하는 CIGS 태양전지.
  34. 삭제
  35. 제33항에 있어서,
    상기 버퍼층이 n형 반도체 무기물과 n형 반도체 유기물의 혼합물을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 CIGS 태양전지.
  36. 삭제
  37. 삭제
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  40. 삭제
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  42. 종이 또는 유기물로 구성되는 기판을 준비하는 단계와,
    상기 기판상에 이면전극을 형성하는 단계,
    상기 이면전극상에 CIGS층을 형성하는 단계,
    상기 CIGS층상에 버퍼층을 형성하는 단계 및,
    상기 버퍼층상에 윈도우층을 형성하는 단계를 구비하여 구성되며,

    상기 이면전극을 형성하는 단계는
    도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합 용액을 형성하는 단계와,
    상기 혼합 용액을 기판상에 도포하는 단계 및,
    상기 기판을 가열하는 단계를 포함하여 구성되고,

    상기 CIGS층을 형성하는 단계는
    CIGS용액 또는 CIGS 화합물과 염료의 제1CIGS 혼합용액 또는 CIGS 화합물과 p형 반도체 물질의 제2CIGS 혼합용액중 어느 하나를 생성하는 단계와,
    상기 제1CIGS혼합용액 또는 상기 제2CIGS혼합용액중 어느 하나를 상기 이면전극상에 도포하여 CIGS층을 형성하는 단계 및,
    상기 CIGS층에 열을 가하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 CIGS 태양전지의 제조방법.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 종이를 진공 또는 비활성 가스 분위기내에서 가열하는 단계를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 CIGS 태양전지의 제조방법.
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  47. 삭제
  48. 제42항에 있어서,
    상기 버퍼층의 형성단계는
    n형 반도체 무기물과 n형 반도체 유기물의 혼합물을 생성하는 단계와,
    상기 n형 반도체 혼합물을 CIGS층상에 도포하여 n형 반도체층을 형성하는 단계 및,
    상기 n형 반도체층에 열을 가하는 단계를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 CIGS 태양전지의 제조방법.
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  55. 기판을 준비하는 단계와,
    상기 기판의 일측면에 이면전극을 형성하는 단계,
    상기 기판에 CIGS 화합물 또는 CIGS 화합물과 염료의 혼합물 또는 CIGS 화합물과 p형 반도체 물질의 혼합물 중에 어느 하나를 주입 또는 흡착시키는 단계,
    상기 기판의 타측면에 버퍼층을 형성하는 단계 및,
    상기 버퍼층상에 윈도우층을 형성하는 단계를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 CIGS 태양전지의 제조방법.

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