KR101815284B1 - 태양전지 모듈의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 태양전지 모듈 - Google Patents

태양전지 모듈의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 태양전지 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR101815284B1
KR101815284B1 KR1020110097720A KR20110097720A KR101815284B1 KR 101815284 B1 KR101815284 B1 KR 101815284B1 KR 1020110097720 A KR1020110097720 A KR 1020110097720A KR 20110097720 A KR20110097720 A KR 20110097720A KR 101815284 B1 KR101815284 B1 KR 101815284B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
organic material
lower electrode
electrode layer
photoactive
Prior art date
Application number
KR1020110097720A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130033803A (ko
Inventor
임찬
박훈
전미선
강동우
Original Assignee
건국대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 건국대학교 산학협력단 filed Critical 건국대학교 산학협력단
Priority to KR1020110097720A priority Critical patent/KR101815284B1/ko
Publication of KR20130033803A publication Critical patent/KR20130033803A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101815284B1 publication Critical patent/KR101815284B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/30—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/20—Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
    • H10K85/211—Fullerenes, e.g. C60
    • H10K85/215—Fullerenes, e.g. C60 comprising substituents, e.g. PCBM
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/81—Electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 이종(異種)의 유기물 층들을 상기 유기물 층의 종류에 따라 각각 서로 다른 진동수를 갖는 레이저 광을 순차적으로 조사하여 패턴을 형성함으로써, 상기 패턴에 의하여 전기적으로 구획된 복수의 단위 셀들을 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법을 제공한다.

Description

태양전지 모듈의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 태양전지 모듈 {METHOD OF MANUFACTURING PHOTOVOLTAIC MODULE AND PHOTOVOLTAIC MODULE MANUACTURED BY USING THE SAME}
본 기술은 태양전지의 제조방법에 관한 기술로서, 더욱 상세하게는 유기물 기반 태양전지의 모듈 제조방법 및 상기 제조방법에 의하여 제조된 태양전지 모듈에 관한 기술이다.
현재, 기존의 단결정 실리콘 태양전지의 높은 제조원가를 개선하기 위한 다양한 시도들이 진행되고 있다. 다결정 실리콘, 무정형 실리콘, CIGS 등의 박막형 태양전지와 염료감응형 태양전지 및 유기태양전지 등이 그 중의 하나이다. 특히, 유기태양전지의 경우, 투명전극과 양극 사이에 도너형과 억셉터형 유기반도체 재료를 광활성층으로 이용하는데, 유기재료의 특성상 분자구조를 자유자재로 변형할 수 있다는 장점으로 인해 고효율 신규 재료의 개발가능성이 매우 높고, 이를 통해 보다 우수한 효율의 유기태양전지를 제조할 수 있을 것으로 기대되어 그 관심이 커지고 있다. 더욱이, 유기태양전지의 경우, 단순한 소자구조로 인해 제조공정이 간단하고 모듈화가 용이하며, 단위소자와 모듈간의 에너지 손실이 적으며, 흡광 계수가 높아서 100 nm의 얇은 두께의 박막에서도 50%이상의 빛을 흡수할 수 있는 장점이 있다.
NREL의 보고에 의하면, 12% 효율의 실리콘 태양전지는 단위면적(m2)을 생산하는데, 420 kWh의 에너지가 소비되어 페이백 타임이 4년인데 반해, 5%의 유기태양전지는 20 kWh의 에너지만 소비되어 페이백 타임 0.5년으로 줄어들 수 있다고 보고하고 있다. 더욱이, 1 GW급의 발전을 위해 실리콘 태양전지는 8,000 톤의 광활성층 재료가 소요되지만, 유기태양전지는 초박막 광활성층으로 3.4톤의 재료만이 소요되는 것으로 알려져 있다. 따라서, 궁극적으로 플렉서블 기판을 이용한 롤투롤 공정을 구현 할 경우, 기존 무기계 태양전지에서는 상상할 수 없는 획기적인 원가절감이 가능할 것으로 기대되어 최근 대기업들도 기술개발 참여가 가시화되고 있다.
이러한 유기태양전지의 경우, 대부분 효율 개선을 위한 단위셀(소자) 스케일의 연구가 주를 이루고 있으나. 결국 제품화를 고려한 양산 관점에서 모듈 스케일의 다양한 기술개발이 절실한 현실이다. 유기태양전지의 대표적 기업인 코나카 사 등에서 각 셀들간의 전기적 연결을 위한 각종 패터닝 방식 또는 구조가 제안되고 있으나, 대부분의 종래 패터닝 방식들은 반도체 공정의 리소그라피 공정을 채용한 것이어서 공정의 효율 및 가격 경쟁 측면에서 개선이 필요하며 저가의 대량생산이라는 유기태양전지의 가장 큰 장점을 상쇄하는 요인으로 작용될 수 있다.
또한, 상술한 방식의 패터닝 기술들은 단위 셀 간의 큰 간격 로스(loss) 등의 원인으로 작용하여, 대면적, 유효면적 극대화의 요구를 만족시킬 수 없는 한계를 갖고 있다.
본 발명은 종래 포토레지스트 근간의 마스크 공정의 비효율성을 개선할 수 있고, 모듈 패턴 라인의 정밀화, 균일화 및 미세화를 가능하게 함으로써 동일 면적 상에서 광 흡수 유효 면적을 극대화 할 수 있는 태양전지 모듈의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 단위 셀들간의 간격을 최소화함으로써 태양전지의 효율을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 패턴 경계 부위의 표면 조도 등이 감소되어 모듈의 전기적 안정성을 향상시킬 수 있는 태양전지 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법은 이종(異種)의 유기물 층들을 상기 유기물 층의 종류에 따라 각각 서로 다른 진동수를 갖는 레이저 광을 순차적으로 조사하여 패턴을 형성함으로써, 상기 패턴에 의하여 전기적으로 구획된 복수의 단위 셀들을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 이종의 유기물 층들 중 어느 하나는 P3HT 계열의 화합물 및, PCBM 또는 PCBM 유도체의 벌크헤테로정션 블렌드층이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법은 베이스 기판 상에 하부 전극층을 형성하는 단계; 상기 하부 전극층 상에 도전성 유기물 층을 형성하는 단계; 상기 하부 전극층 및 상기 도전성 유기물 층에 대하여 제1 진동수(n1)를 갖는 제1 레이저 광을 조사하여 상기 도전성 유기물 층 및 상기 하부 전극층을 모두 관통하고 제1 선폭(d1)을 갖는 제1 개구패턴을 형성함으로써, 상기 하부 전극층 및 도전성 유기물층을, 제1 하부전극 및 제1 도전성 유기물층을 포함하는 제1 단위셀 영역과 제2 하부전극 및 제2 도전성 유기물층을 포함하는 제2 단위셀 영역으로 구획하는 단계; 상기 제1 개구패턴이 매립되도록 상기 제1 도전성 유기물층 및 제2 도전성 유기물 층상에 광활성 유기물을 도포하여 광활성층을 형성하는 단계; 상기 제 1 개구패턴과 인접한 제2 단위셀 영역의 광활성층 상에 제2 진동수(n2)를 갖는 제2 레이저 광을 조사하여 상기 광활성층 및 제2 도전성 유기물층을 관통하고 제2 선폭(d2)을 갖는 제2 개구패턴을 형성함으로써, 제2 하부전극을 노출시키는 단계; 및 상기 제1 단위셀 영역 및 제2 단위셀 영역의 광활성층 상에 상기 제2 개구패턴이 매립되도록 도전성 재료를 코팅함으로써 상기 제2 하부전극과 전기적으로 연결되는 상부 전극층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 광활성층은 P3HT 계열의 화합물 및, PCBM 또는 PCBM 유도체의 벌크헤테로정션 블렌드층이다. 또한, 상기 광활성 유기물은 블레이드 코팅 또는 슬롯다이 코팅 방식에 의하여 코팅될 수 있다.
상기 상부 전극층으로서는 LiF/Al, Ca, Ag, Mg 및 Ag의 합금 등을 사용할 수 있으며, 상기 상부 전극층을 형성 한 후, 140 ℃ 내지 160 ℃의 온도 범위 하에서 상기 태양전지 모듈을 열처리할 수 있다.
상기 제2 선폭(d2)은 제1 선폭(d1)과 동일하거나 상대적으로 클 수 있다. 상기 태양전지 모듈의 제조방법은 상기 상부 전극층을 제3 진동수(n3)를 갖는 제3 레이저 광을 조사하여 상기 상부 전극층을 선택적으로 패터닝하여 상기 상부 전극층을 전기적으로 구획하는, 제3 선폭(d3)을 갖는 절연 패턴을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈은 베이스 기판; 기판에 형성되고, 하부전극, 상기 하부전극 상에 형성된 도전성 유기물층, 상기 도전성 유기물층 상에 형성되고 광활성 유기물을 포함하는 광활성층 및 상기 광활성층 상에 형성된 상부전극을 포함하는, 복수의 단위 셀들을 포함하고, 인접하는 두 개의 단위셀들은 어느 하나의 단위셀의 광활성층에 의하여 전기적으로 절연되어 있고, 상기 어느 하나의 단위셀 내의 상부전극은 인접하는 다른 하나의 단위셀 내의 하부전극과 전기적으로 연결되어 있다.
상기 단위셀은 평면상에서 보았을 때, 스트라이프 패턴 또는 격자 패턴을 가질 수 있다.
상기 괄활성층의 일부 영역은 상기 단위셀의 일 측면을 따라 형성되어 있으며, 상기 일 측면을 따라 형성되어 있는 광활성층의 표면 조도(roughness)는 수 nm 미만일 수 있다. 한편, 상기 인접하는 두 개의 단위셀 간의 간격은 100 ㎛ 미만일 수 있다.
상기 태양전지 모듈의 각 단위셀들은 전기적으로 직렬연결 방식으로 연결되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법에 따르면, 추가적인 공정 및 장비 없이 레이저 조사만으로 태양전지 모듈의 셀들을 용이하게 구획할 수 있을 뿐만 아니라, 모듈을 구성하는 단위 셀들의 간격을 최소화 할 수 있어 광활성 유효 면적을 극대화 할 수 있고 나아가 모듈 효율을 개선할 수 있다.
이러한 방법은 궁극적으로, 레이저 장비를 초기에 도입해야 하는 점은 있으나 장기적으로는 태양전지 모듈의 생산단가를 저감할 수 있도록 한다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법을 순차적으로 도시한 개념적 단면도들이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 제3 레이저 광에 의한 패터닝 구조를 도시한 개념적 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에서 사용된 각 레이저 광들에 의한 패턴 라인을 평가하기 위한 광학현미경 사진이다.
도 9은 다양한 태양전지 모듈 샘플들에 대한 전류/전압 곡선을 도시한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 제조방법을 자세하게 설명하도록 한다. 그러나 하기 설명들은 본 발명에 대한 예시적인 기재일 뿐, 하기 설명에 의하여 본 발명의 기술사상이 국한되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상은 후술할 청구범위에 의하여 정해진다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조방법을 순차적으로 도시한 개념적 단면도들이다.
도 1을 참조하면, 베이스 기판(100) 상에 형성된 하부 전극층(110) 상에 도전성 유기물 층(200)을 형성한다. 본 실시예에서 상기 하부 전극층(110)은 ITO를 포함한다. 이와 다르게, 상기 하부 전극층(100)은 탄소나노튜브 등의 도전성 재료, 또는 이종 이상의 금속 산화물의 적층체(laminated structure)를 포함할 수도 있다.
상기 베이스 기판(100) 상에 상기 하부 전극층(110)이 형성되면 기판/전극(100/110)의 복합체를 세정하고 상기 복합체(100/110) 표면을 플라즈마 처리함으로써 복합체 표면의 모폴로지(morphology) 특성을 개선할 수 있고, 나아가 전체적인 소자의 옴 저항을 감소시킬 수 있다.
본 실시예에서 상기 도전성 유기물층(200)으로서는 PEDOT:PSS가 사용되며, 상기 도전성 유기물층(200)은 PEDOT:PSS를 스핀코팅 등의 방식으로 상기 하부 전극층(110) 상에 도포한 후, 베이킹(baking) 공정을 거쳐 형성될 수 있다.
상기 하부 전극층(110) 및 도전성 유기물층(200)이 적층 되면, 상기 하부 전극층(110) 및 도전성 유기물층(200)이 제1 선폭(d1)으로 관통될 수 있도록 주기적인 위치에 제1 진동수(n1)를 갖는 제1 레이저 광을 조사한다. 상기 레이저 광(50)의 조사는 수 내지 수십 나노초(ns) 동안 이루어지며, 상기 상기 제1 선폭(d1)은 수백 ㎛ 이하의 스케일이 되도록 수행된다. 베이스 기판(100)의 손상 없이 하부 전극층(110) 및 도전성 유기물층(200)을 선택적으로 관통하도록 하기 위해서는 레이저 광(50) 조사 시 파장, 조사시간, 진동수, 출력 등을 정밀하게 조절해야 한다. 본 실시예에서, 1064 nm의 파장을 갖는 레이저 광(50)이 사용되었다.
도 2를 참조하면, 한 번의 레이저 광(50)의 조사에 의하여 상기 하부 전극층(110) 및 도전성 유기물층(200)은, 각각 제1 하부전극(112) 및 제1 도전성 유기물층(210)을 포함하는 제1 위셀 영역(A)과 제2 하부전극(114) 및 제2 도전성 유기물층(220)을 포함하는 제2 단위셀 영역(B)으로 분리 및 구획된다. 상기 제1 단위셀 영역(A)과 제2 단위셀 영역(B) 사이에는 레이저 광(50)에 의하여 형성된 관통홀을 포함하는 제1 개구패턴(310)이 형성된다. 공간적으로 구획된 제1 단위셀 영역(A)과 제2 단위셀 영역(B)은 공정이 완료되면 각각 태양전지 모듈의 단위 셀로서 기능한다.
도 3을 참조하면, 각 단위셀 영역(A, B) 들의 제1 도전성 유기물층(210), 제 2 도전성 유기물층(220) 상에 광활성 유기물을 코팅함으로써, 제1 개구패턴(310)이 모두 매립되도록 하는 광활성층(400)이 형성된다.
본 실시예에서, 상기 광활성 유기물은 P3HT 계열의 화합물 및, PCBM 또는 PCBM 유도체를 포함하는 용액이며, 상기 광활성 유기물은 블레이드 코팅 방식에 의하여 코팅 된 후 건조 과정을 거쳐 광활성층(400)이 된다. 상기 광활성 유기물로서는, 공지된 다양한 도너(donor) 재료 및 억셉터(acceptor) 재료들의 혼합물을 사용할 수 있고, 경우에 따라서는 2종 이상의 도너재료 또는 2종의 이상의 억셉터 재료가 사용될 수 있다. 또한, 상기 광활성 유기물은 반도체 입자, 금속 입자, 기타 다양한 유기, 무기 첨가제들을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 형성된 광활성층(400)은 P3HT 계열의 화합물 및, PCBM 또는 PCBM 유도체의 벌커헤테로정션(BHJ)을 이룬다.
상기 광활성층(400)이 형성되면, 전술한 제1 개구패턴(310)의 인접위치(C)에 상기 광활성층(400) 및 제2 도전성 유기물층(220)이 제2 선폭(d2)으로 관통될 수 있도록 주기적인 위치에 제2 진동수(n2)를 갖는 제2 레이저 광(55)을 조사한다.
도 4를 참조하면, 상기 제2 레이저 광(55)의 조사에 의하여 제1 단위셀 영역(A)에 인접한 제2 단위셀 영역(B)에는 각각 제1 광활성층(410) 및 제2 광활성층(420)이 형성된다. 또한, 상기 제2 단위셀 영역(B)에는 제2 광활성층(420) 및 제2 도전성 유기물층(222)을 수직으로 관통하는 관통홀을 포함하는 제2 개구패턴(320)이 형성된다. 본 실시예에서, 관통된 영역을 관통홀로 표현하였으나, 상기 관통홀은 실제로는, 평면상의 스트라이프 패턴 또는 격자 패턴의 라인을 따라 형성된 리세스(recess)에 해당하는 영역이다.
본 실시예에서, 상기 제2 개구패턴(320)의 선폭(d2)은 전술한 제2 개구패턴(320)의 선폭(d1)과 거의 동일하거나 다소 크도록 설계될 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 제1 단위셀 영역(A)과 제2 단위셀 영역(B)을 기준으로 설명하고 있으나, 연속적으로 반복된 다른 단위셀 영역도 동일한 방식으로 공정이 수행됨은 자명하게 이해될 수 있다.
상기 단계가 완료되면, 제1 광활성층(410)은 제1 전도성 유기물층(221) 상에 형성됨은 물론, 제1 하부전극(112)과 제1 도전성 유기물층(221)의 측면을 따라서도 형성되어 있다. 즉, 상기 제1 광활성층(410)은 제2 단위셀 영역(B) 및 제1 단위셀 영역(A)을 전기적으로 절연하는 절연막으로서 기능한다.
도 5를 참조하면, 제1 광활성층(410) 및 제2 광활성층(420) 상에 도전성 재료가 코팅됨으로써 제2 개구패턴(320)이 상기 도전성 재료에 의하여 매립되고 상기 제1 광활성층(410) 및 제2 광활성층(420) 상에는 상부 전극층(500)이 형성된다. 상부 전극층(500)은 상기 도전성 재료를 열기상증착(thermal evaporation) 등의 방식으로 증착함으로써 형성될 수 있다. 본 실시예에서 상기 도전성 재료로는 LiF/Al이 사용되었으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 도전성 재료로서, 전술한 PEDOT:PSS 등의 유기물 함유 재료를 사용할 수도 있다.
한편, 상기 도전성 재료로서, Al 등의 전극 재료를 사용할 경우 100nm 이하의 박막으로 사용할 경우, 투명성을 확보할 수 있어 제조되는 태양전지 모듈을 양면 수광형의 모듈로서도 활용할 수 있다. 또한, 이와 다르게 Al 등의 전극 재료를 메쉬 또는 그리드 패턴으로 설계함으로써 격자 내부로 광경로를 확보할 수 있어, 역시 태양전지 모듈을 양면 수광형의 모듈로서 활용할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상부 전극층(500)이 형성된 후에는, 140℃ 내지 160℃ 의 온도 범위 하에서 상기 태양전지 모듈을 열처리함으로써 태양전지 모듈의 효율을 추가적으로 개선할 수 있다.
도 5를 다시 참조하면, 상기 제2 개구패턴(320)에 인접한 제2 광활성층(420)의 일부 영역을 제3 진동수(n3)를 갖는 제3 레이저 광(60)을 조사하여 제거한다.
도 6을 참조하면, 상기 제3 레이저 광(60)에 의하여 제거되어 형성된 제3 개구패턴(330)은 인접하는 제1 단위셀(S1) 및 제2 단위셀(S2)을 구획하는 일 종의 셀 패턴에 대응한다. 한편, 상기 제3 개구패턴(330)에 의하여 상기 상부 전극층(500)은 제1 상부전극(510) 및 제2 상부전극(520)으로 구획된다. 본 실시예에서 상기 개구패턴(330)은 제2 하부전극(114) 상부까지의 관통홀을 포함한다.
상기 제1 단위셀(S1)의 제1 상부전극(510)은 제2 단위셀(S2)의 제2 하부전극(114)와 전기적으로 연결되고, 상기 제1 단위셀(S1) 및 제2 단위셀(S2)은 제1 단위셀(S1)의 제1 광활성층(410)에 의하여 전기적으로 절연된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 제3 레이저 광에 의한 패터닝 구조를 도시한 개념적 단면도이다.
도 7을 참조하면, 도면에 도시하지는 않았으나, 본 실시예에서 사용된 레이저 광은 제3 레이저 광(60)과는 에너지가 다른 레이저 광이며, 이에 의하여 형성된 개구패턴(340)은 도 6과는 다르게 제2 상부전극(520)만을 선택적으로 제거함으로써, 본 실시예에 따른 태양전지 모듈은 제거된 제2 상부전극(520) 하부영역의 유기물이 잔존하는 구조를 갖는다.
한편 도 6과 마찬가지로, 상기 제1 단위셀(S1)의 제1 상부전극(510)은 제2 단위셀(S2)의 제2 하부전극(114)와 전기적으로 연결되고, 상기 제1 단위셀(S1) 및 제2 단위셀(S2)은 제1 단위셀(S1)의 제1 광활성층(410)에 의하여 전기적으로 절연된다.
인접한 다른 단위셀들의 경우에도 이상에서 설명한 바와 같은 동일한 과정에 의하여 인접한 단위셀들과 전기적으로 연결된다. 본 실시예의 전기적 연결은 직렬 연결이며, 제3자의 변경 설계를 통하여 전기적 연결을 병렬연결로 다르게 실시한다 하더라도 이는 본 발명의 범주 내라 할 것이다.
레이저 재원 및 운용조건
레이저 레이저 마킹 선폭
파장 펄스폭 진동수 출력 속도 피치
제1 레이저(P1) 1064 nm 50 ns 15 KHz 2.4 W 150mm/s 25 ㎛ 600 ㎛
제2 레이저(P2) 106 4nm 4 ns 4 KHz 0.1 W 150mm/s 50 ㎛ 450㎛
제3 레이저(P3) 1064 nm 4 ns 4 KHz 0.1W 150mm/s 50 ㎛ 600 ㎛
전술한 본 발명의 일 실시예에서 사용된 제1 레이저 광(50), 제2 레이저 광(55) 및 제3 레이저 광(60)의 재원 및 운용조건 등을 사기 표 1에 나타내었다.
패턴 라인 평가
도 7은 본 발명의 일 실시예에서 사용된 각 레이저 광들에 의한 패턴 라인을 평가하기 위한 광학현미경 사진이다.
도 7을 참조하면, P1, P2 및 P3 패턴을 관찰한 결과, 열손상에 의하여 선폭이 다소 손상되었음을 확인할 수 있었다. 또한, P1 패턴의 경우 가장 자리에서 열손상에 의해서 PEDOT:PSS 필름이 ITO 보다 더 제거되었다. P2, P3 패턴의 경우에 패턴 가장자리에서 필름의 박리 현상이 보이며 ITO 표면이 조금 손상되었다. 상기 P1 패턴은 전술한 제1 레이저 광(50)에 의하여 형성된 패턴이고, 상기 P2 패턴은 전술한 제2 레이저 광(55)에 의하여 형성된 패턴이며, 상기 P3 패턴은 전술한 제3 레이저 광(60)에 의하여 형성된 패턴을 의미한다.
성능 평가
아래와 같은 세 가지 형태의 샘플 셀에 대하여 각종 물성 및 광전변환 효율을 평가하였다.
[SAMPLE A]
Unit Cell : 30 x 5 mm2
# of Cell : 5 cells
Active area : 7.5 cm2
[SAMPLE B]
Unit Cell : 15 x 5 mm2
# of Cell : 10 cells
Active area : 7.5 cm2
[SAMPLE C]
Unit Cell : 10 x 5 mm2
# of Cell : 15 cells
Active area : 7.5 cm2
성능 평가 결과는 아래 표 2에 나타내었다.
SAMPLE # of Cell Voc (V) Jsc (mA/cm2) FF (%) PCE (%)
A 5 3.28 1.64 52.7 2.64
B 5 3.20 1.53 51.6 2.53
B 10 6.38 0.75 50.6 2.43
C 5 3.22 1.55 50.3 2.51
C 15 9.65 0.51 50.0 2.45
단위 셀의 크기와 전체 셀의 수가 다른 다양한 형태의 유기태양전지 모듈을 제작하였고, 30 x 5 mm2 단위 셀을 5개 직렬 연결한 소자의 경우 효율은 2.84 %였다. 한편, 도 8은 다양한 태양전지 모듈 샘플들에 대한 전류/전압 곡선을 도시한 그래프이다.

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 베이스 기판 상에 하부 전극층을 형성하는 단계;
    상기 하부 전극층 상에 도전성 유기물 층을 형성하는 단계;
    상기 하부 전극층 및 상기 도전성 유기물 층에 대하여 제1 진동수(n1)를 갖는 제1 레이저 광을 조사하여 상기 도전성 유기물 층 및 상기 하부 전극층을 모두 관통하고 제1 선폭(d1)을 갖는 제1 개구패턴을 형성함으로써, 상기 하부 전극층 및 도전성 유기물층을, 제1 하부전극 및 제1 도전성 유기물층을 포함하는 제1 단위셀 영역과 제2 하부전극 및 제2 도전성 유기물층을 포함하는 제2 단위셀 영역으로 구획하는 단계;
    상기 제1 개구패턴이 매립되도록 상기 제1 도전성 유기물층 및 제2 도전성 유기물 층상에 광활성 유기물을 도포하여 광활성층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 개구패턴과 인접한 제2 단위셀 영역의 광활성층 상에 제2 진동수(n2)를 갖는 제2 레이저 광을 조사하여 상기 광활성층 및 제2 도전성 유기물층을 관통하고 제2 선폭(d2)을 갖는 제2 개구패턴을 형성함으로써, 제2 하부전극을 노출시키는 단계; 및
    상기 제1 단위셀 영역 및 제2 단위셀 영역의 광활성층 상에 상기 제2 개구패턴이 매립되도록 도전성 재료를 코팅함으로써 상기 제2 하부전극과 전기적으로 연결되는 상부 전극층을 형성하는 단계를 포함하는 태양전지 모듈의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광활성층은 P3HT 계열의 화합물 및, PCBM 또는 PCBM 유도체의 벌크헤테로정션 블렌드층인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 광활성 유기물은 블레이드 코팅 또는 슬롯다이 코팅 방식에 의하여 코팅되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 상부 전극층은 LiF/Al, Ca, Ag 및 Mg과 Ag의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 상부 전극층을 형성 한 후 140℃ 내지 160℃의 온도 범위 하에서 상기 태양전지 모듈을 열처리하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제2 선폭(d2)은 제1 선폭(d1) 이상인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 상부 전극층을 제3 진동수(n3)를 갖는 제3 레이저 광을 조사하여 상기 상부 전극층의 일 영역을 선택적으로 제거하거나, 상기 전극층의 일 영역 및 상기 상부 전극층의 일영역에 대응한 하부 전도성 유기물층까지 제거함으로써, 제3 선폭(d3)을 갖는 셀 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.



  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
KR1020110097720A 2011-09-27 2011-09-27 태양전지 모듈의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 태양전지 모듈 KR101815284B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110097720A KR101815284B1 (ko) 2011-09-27 2011-09-27 태양전지 모듈의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 태양전지 모듈

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110097720A KR101815284B1 (ko) 2011-09-27 2011-09-27 태양전지 모듈의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 태양전지 모듈

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130033803A KR20130033803A (ko) 2013-04-04
KR101815284B1 true KR101815284B1 (ko) 2018-01-05

Family

ID=48436110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110097720A KR101815284B1 (ko) 2011-09-27 2011-09-27 태양전지 모듈의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 태양전지 모듈

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101815284B1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101440607B1 (ko) 2013-04-15 2014-09-19 광주과학기술원 태양전지 모듈 및 이의 제조방법
WO2017171364A2 (ko) * 2016-03-28 2017-10-05 주식회사 엘지화학 유기 태양전지 모듈 및 이의 제조 방법
KR102039215B1 (ko) 2016-03-28 2019-10-31 주식회사 엘지화학 유기 태양전지 모듈 및 이의 제조 방법
KR102113536B1 (ko) * 2017-03-20 2020-05-21 코오롱인더스트리 주식회사 반투명 유기 태양전지 모듈

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005116930A (ja) 2003-10-10 2005-04-28 Sharp Corp 太陽電池およびその製造方法
JP2010287800A (ja) 2009-06-12 2010-12-24 Tokki Corp 有機デバイスの製造装置並びに有機デバイスの製造方法
JP2011100923A (ja) 2009-11-09 2011-05-19 Mitsubishi Chemicals Corp 太陽電池の製造方法
JP2011119695A (ja) * 2009-10-29 2011-06-16 Sumitomo Chemical Co Ltd 有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005116930A (ja) 2003-10-10 2005-04-28 Sharp Corp 太陽電池およびその製造方法
JP2010287800A (ja) 2009-06-12 2010-12-24 Tokki Corp 有機デバイスの製造装置並びに有機デバイスの製造方法
JP2011119695A (ja) * 2009-10-29 2011-06-16 Sumitomo Chemical Co Ltd 有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法
JP2011100923A (ja) 2009-11-09 2011-05-19 Mitsubishi Chemicals Corp 太陽電池の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130033803A (ko) 2013-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110635051B (zh) 太阳能电池组件及其制作方法
EP2647050B1 (en) Method for forming an electrical interconnection in an organic photovoltaic device and an organic photovoltaic device made by the same
KR101571528B1 (ko) 광전변환효율이 향상된 페로브스카이트 태양전지 및 페로브스카이트 태양전지의 제조방법
US20080121264A1 (en) Thin film solar module and method of fabricating the same
US20160284882A1 (en) Solar Cell
US20120186634A1 (en) Solar cell apparatus and method of fabricating the same
US9184319B2 (en) Multi-terminal multi-junction photovoltaic cells
WO2007086521A1 (ja) 太陽電池およびその製造方法
US8779282B2 (en) Solar cell apparatus and method for manufacturing the same
KR101440607B1 (ko) 태양전지 모듈 및 이의 제조방법
US9818897B2 (en) Device for generating solar power and method for manufacturing same
KR101815284B1 (ko) 태양전지 모듈의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 태양전지 모듈
US20170229250A1 (en) Perovskite solar cell
KR102264457B1 (ko) 인쇄된 광전지 모듈 제조 방법
Ahmadpour et al. Current matching in multifold DBP/C70 organic solar cells with open-circuit voltages of up to 6.44 V
US9960291B2 (en) Solar cell
KR20220130250A (ko) 개선된 션트 저항(shunt resistance)을 갖는 박막 태양광 모듈
US9431562B2 (en) Three dimensional compositional profile in CIS-based absorber layers of thin film solar cells
CN116437771A (zh) 一种串并联结构的钙钛矿叠层光伏组件及其制备方法
US11676774B2 (en) Solar cell module, manufacturing method thereof, and photovoltaic module
CN114335360B (zh) 一种免划刻大面积钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN115867056A (zh) 有机太阳能电池模组及其制备方法
KR20170113283A (ko) 유기 태양전지 모듈 및 이의 제조 방법
KR20140090741A (ko) 연속 공정에 의한 유기태양전지 모듈의 제조 방법
JP2000252490A (ja) 集積型薄膜太陽電池およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant