KR101821678B1 - Compound Semiconductor Thin Film Solar Cell having Mesh type Electrode and the Fabrication Method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a compound semiconductor solar cell. Specifically, the compound semiconductor solar cell comprises: a substrate on which a rear electrode is formed; a light absorbing layer, which is a compound semiconductor, positioned in an upper part of the rear electrode; a semiconductor layer positioned in an upper part of the light absorbing layer, and being in contact with the light absorbing layer; and a mesh-type surface electrode positioned by being in contact with the surface of the semiconductor layer in an upper part of the semiconductor layer. The mesh-type surface electrode includes a conductive wire network, and is in surface-contact with the semiconductor layer. The compound semiconductor solar cell can be operated for a long period of time by improving reliability.

Description

메쉬형 전극이 구비된 화합물 반도체 태양전지 및 이의 제조방법{Compound Semiconductor Thin Film Solar Cell having Mesh type Electrode and the Fabrication Method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compound semiconductor solar cell having a meshed electrode,

본 발명은 화합물 반도체 기반 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게, 매우 단순한 구조를 가져 대량생산 및 상업화에 적합하면서도, 종래의 구조에 버금가는 광전변환효율을 가지며, 신뢰성이 향상된 메쉬형 전극이 구비된 화합물 반도체 기반 태양전지에 관한 것이다. The present invention relates to a compound semiconductor-based solar cell and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a compound semiconductor-based solar cell having a very simple structure and suitable for mass production and commercialization, And more particularly, to a compound semiconductor-based solar cell equipped with the same.

최근 환경문제와 천연자원의 고갈에 대한 관심이 높아지면서, 환경오염에 대한 문제가 없으며 에너지 효율이 높은 대체 에너지로서의 태양전지에 대한 관심이 높아지고 있다. 태양전지는 구성성분에 따라 실리콘 반도체 태양전지, 화합물 반도체 태양전지, 적층형 태양전지 등으로 분류되며, CIGS로 대표되는 화합물 반도체 기반 태양전지는 실리콘 반도체 태양전지에 버금가는 효율을 가질 뿐만 아니라, 전기 광학적으로 극히 안정하여, 실리콘 반도체 태양전지를 대체할 수 있는 차세대 태양전지로 각광받고 있다.Recently, as concerns about environmental problems and depletion of natural resources have increased, there is no problem about environmental pollution, and there is a growing interest in solar cells as energy-efficient alternative energy sources. Solar cells are classified into silicon semiconductor solar cells, compound semiconductor solar cells, and laminated solar cells, depending on their constituents. Compound solar cells based on CIGS are not only as efficient as silicon semiconductor solar cells, And it is very popular as a next-generation solar cell that can replace silicon semiconductor solar cells.

그러나, 화합물 반도체 기반 태양전지는 기재-후면전극-광흡수층-버퍼층-다층 구조를 갖는 윈도우층-금속 그리드 전극등 그 적층구조가 복잡하고, 각 층을 제조하기 위해서는 정교한 진공장비와 같이 막대한 초기설비 투자가 필요한 상황이며, 양산성이 떨어지는 공정이 요구됨에 따라, 상업화에 걸림돌이 되고 있다.  However, the compound semiconductor-based solar cell is complicated in its lamination structure such as substrate-back electrode-light absorption layer-buffer layer-multilayered window layer-metal grid electrode, and in order to manufacture each layer, This is a situation where investment is required, and as a process that requires less mass production is required, it is hampering commercialization.

이러한 문제점을 해결하고자, 본 출원인은 대한민국 등록특허 제10-1568148호를 통해, 보다 간단한 구조를 가지며 상업적 대량 생산이 가능한 구조의 화합물 반도체 기반 태양전지를 제공한 바 있다. 그러나, 지속적인 연구를 수행한 결과, 대한민국 등록특허 제10-1568148호를 통해 제공한 바와 같이, 금속 그리드-윈도우층-버퍼층이 단일한 복합층으로 구현된 화합물 반도체 태양전지의 경우, 그 효율 향상에 한계가 있음을 확인하였다. 이에 단순한 구조를 가지면서도 금속 그리드-윈도우층-버퍼층이 구비되는 종래의 태양전지 및 대한민국 등록특허 제10-1568148호에서 제공하는 태양전지보다도 우수한 효율을 갖는 태양전지를 개발하기 위해 각고의 노력을 기울인 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. In order to solve such a problem, the applicant of the present invention has proposed a compound semiconductor based solar cell having a simple structure and capable of commercial mass production through Korean Patent No. 10-1568148. However, as a result of continuous research, it has been found that, in the case of a compound semiconductor solar cell in which a metal grid-window layer-buffer layer is implemented as a single composite layer as provided in Korean Patent No. 10-1568148, It is confirmed that there is a limit. Therefore, in order to develop a conventional solar cell having a simple structure and having a metal grid-window layer-buffer layer and a solar cell having higher efficiency than the solar cell provided in Korean Patent No. 10-1568148, As a result, the present invention has been completed.

대한민국 등록특허 제10-1568148호Korean Patent No. 10-1568148

본 발명의 목적은 극히 간단한 적층 구조를 가져 제조 공정의 단순화 및 비용 절감이 가능하고 상업화에 유리하면서도, 우수한 광전변환효율을 가지며, 신뢰성이 향상되어 장기간 구동 가능한 박막형 화합물 반도체 태양전지 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a thin film type compound semiconductor solar cell which has an extremely simple lamination structure and is capable of simplifying a manufacturing process and reducing costs, is advantageous for commercialization, has excellent photoelectric conversion efficiency, .

본 발명에 따른 태양전지는 화합물 반도체 태양전지이며, 후면전극이 형성된 기재; 상기 후면전극 상부에 위치하며 화합물 반도체인 광흡수층; 상기 광흡수층 상부에 위치하며, 상기 광흡수층과 접하는 반도체층; 상기 반도체층 상부에 반도체층 표면과 접하여 위치하는 메쉬형 전면전극;을 포함하며, 상기 메쉬형 전면전극은 전도성 와이어의 네트워크를 포함하고, 상기 반도체층과 면접촉하는 특징이 있다.A solar cell according to the present invention is a compound semiconductor solar cell, comprising: a substrate on which a rear electrode is formed; A light absorbing layer disposed on the rear electrode and being a compound semiconductor; A semiconductor layer disposed on the light absorption layer and in contact with the light absorption layer; And a mesh type front electrode disposed on the semiconductor layer in contact with the surface of the semiconductor layer, wherein the mesh type front electrode includes a network of conductive wires, and is in surface contact with the semiconductor layer.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지에 있어, 상기 메쉬형 전면전극은 상기 전도성 와이어의 표면을 감싸며, 상기 전도성 와이어의 적어도 일부를 반도체층 표면에 결착시키는 캡핑 층(capping layer)을 포함할 수 있다.In the solar cell according to an embodiment of the present invention, the mesh-type front electrode may include a capping layer that surrounds the surface of the conductive wire and bonds at least a part of the conductive wire to the surface of the semiconductor layer. have.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지에 있어, 상기 전도성 와이어의 네트워크는 압착에 의해 상기 반도체층의 표면과 평행한 표면 영역이 형성되도록 물리적으로 변형된 전도성 와이어가 불규칙적으로 얽힌 구조체일 수 있다.In the photovoltaic cell according to an embodiment of the present invention, the network of the conductive wires may be a structure in which conductive wires physically deformed to be irregularly intertwined to form a surface region parallel to the surface of the semiconductor layer by pressing.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지에 있어, 상기 캡핑층은 금속, 투명전도성산화물 또는 반도체일 수 있다.In the solar cell according to an embodiment of the present invention, the capping layer may be a metal, a transparent conductive oxide, or a semiconductor.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지에 있어, 상기 반도체층은 n형 도펀트로 도핑되거나, 도핑되지 않은, ZnS(O,OH), Zn(O,S), ZnS, CdS, ZnxCd1-xS(0<x<1인 실수), In2S3, In(OH,S), SnS2, CdSe 및 ZnSe에서 하나 또는 둘 이상 선택될 수 있다.In a solar cell according to an embodiment of the present invention, the semiconductor layer may be doped with an n-type dopant or may be doped with a dopant such as ZnS (O, OH), Zn (O, S), ZnS, CdS, Zn x Cd 1 one or two or more of them may be selected from -x S (real number 0 <x <1), In 2 S 3 , In (OH, S), SnS 2 , CdSe and ZnSe.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지에 있어, 상기 캡핑층의 두께는 1 내지 100nm일 수 있다. In the solar cell according to an embodiment of the present invention, the thickness of the capping layer may be 1 to 100 nm.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지에 있어, 상기 광흡수층의 화합물 반도체는 구리 및 12족 내지 14족에서 하나 또는 둘 이상 선택된 원소의 칼코젠화합물인 화합물일 수 있다.In the solar cell according to an embodiment of the present invention, the compound semiconductor of the light absorbing layer may be a compound which is a chalcogen compound of copper and one or more elements selected from group 12 to group 14.

본 발명에 따른 화합물 반도체 태양전지의 제조방법은 a) 후면전극이 형성된 기재 상 화합물 반도체인 광흡수층을 형성하는 단계; b) 상기 광흡수층 상, 상기 광흡수층과 접하도록 반도체층을 형성하는 단계; c) 상기 반도체층 표면에 전도성 와이어를 도포하여 전도성 와이어 네트워크를 형성하는 단계; 및 d) 상기 전도성 와이어의 표면을 감싸며, 상기 전도성 와이어의 적어도 일부분을 반도체층 표면에 결착시키는 캡핑 층(capping layer)을 형성하는 단계;를 포함하는 특징이 있다.A method of manufacturing a compound semiconductor solar cell according to the present invention comprises the steps of: a) forming a light absorbing layer which is a compound semiconductor on a substrate having a rear electrode formed thereon; b) forming a semiconductor layer on the light absorption layer so as to contact with the light absorption layer; c) applying a conductive wire to the surface of the semiconductor layer to form a conductive wire network; And d) forming a capping layer surrounding the surface of the conductive wire, the capping layer binding at least a portion of the conductive wire to the surface of the semiconductor layer.

본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 있어, 상기 c) 단계는, c1) 반도체층 표면에 전도성 와이어를 도포하여 전도성 와이어가 불규칙적으로 얽인 구조체를 제조하는 단계; 및 c2) 상기 구조체를 압착하여 물리적으로 변형시키는 단계;를 포함할 수 있다. In the manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the step c) includes the steps of: c1) applying a conductive wire to the surface of the semiconductor layer to produce a structure in which conductive wires are irregularly entangled; And c2) compressing and physically deforming the structure.

본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 있어, 상기 d) 단계의 캡핑층은 증착 또는 전해도금에 의해 형성될 수 있다.In the manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the capping layer in the step d) may be formed by vapor deposition or electrolytic plating.

본 발명에 따른 태양전지는, 기재-후면전극-광흡수층-버퍼층-인트린직 및 익스트린직의 다층 구조를 갖는 윈도우층-금속 그리드의 종래 복잡한 적층막 구조가 아닌, 기재-후면전극-광흡수층-반도체층-메쉬형 전면전극의 단순한 구조를 가져, 소자구조 및 제작공정의 단순화가 가능하여, 태양전지를 저가로 대량생산할 수 있어 상업화에 유용한 장점이 있다. The solar cell according to the present invention can be applied to a substrate-back electrode-light absorbing layer-buffer layer-not a conventional complex laminated film structure of a window layer-metal grid having a multi-layer structure of extrinsic and extrinsic, - Semiconductor layer - It has a simple structure of mesh type front electrode, simplification of device structure and fabrication process, and solar cell can be mass-produced at low cost, which is advantageous for commercialization.

또한, 본 발명에 따른 태양전지는, 반도체층에 전도성 네트워크가 함입된 구조가 아닌, 반도체층 및 반도체층과 면접촉하는 메쉬형 전면전극이 서로 독립되어 구비됨에 따라, 금속 그리드-윈도우층-버퍼층이 단일한 복합층으로 복합화된 태양전지보다도 현저하게 향상된 효율을 가질 수 있으며, 금속 그리드-윈도우층-버퍼층이 구비되는 종래의 태양전지와 동등 내지 보다 우수한 효율을 가질 수 있다. In addition, the solar cell according to the present invention has a structure in which a semiconductor layer and a mesh-type front electrode that are in surface contact with the semiconductor layer are provided independently of each other, not in a structure in which a conductive network is embedded in the semiconductor layer, Can have a remarkably improved efficiency as compared with a solar cell composed of a single composite layer and can have the same or better efficiency as a conventional solar cell having a metal grid-window layer-buffer layer.

또한, 본 발명에 따른 태양전지는, 반도체층에 전도성 네트워크가 함입된 구조가 아닌, 반도체층 및 반도체층과 면접촉하는 메쉬형 전면전극이 구비됨에 따라, 열화에 취약한 투명 전도성 전극을 배제할 수 있어, 향상된 신뢰성을 갖는 장점이 있다. In addition, the solar cell according to the present invention includes a semiconductor layer and a mesh-type front electrode that is in surface contact with the semiconductor layer, not the structure in which a conductive network is embedded in the semiconductor layer. Therefore, the transparent conductive electrode, which is vulnerable to deterioration, There is an advantage of having improved reliability.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 단면을 도시한 일 단면도이며,
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 태양전지의 단면을 도시한 일 단면도이며,
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 태양전지의 단면을 도시한 일 단면도이며,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어, 전도성 와이어 네트워크 형성 과정을 도시한 일 공정도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 있어, 반도체층 및 반도체층과 면 접촉하는 메쉬형 전면전극 부분을 도시한 일 단면도이다.
1 is a cross-sectional view of a solar cell according to an embodiment of the present invention,
2 is a cross-sectional view of a solar cell according to another embodiment of the present invention,
3 is a cross-sectional view of a solar cell according to another embodiment of the present invention,
4 is a process diagram illustrating a process of forming a conductive wire network in an embodiment of the present invention,
5 is a cross-sectional view illustrating a mesh-type front electrode portion in surface contact with a semiconductor layer and a semiconductor layer in an embodiment of the present invention.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 화합물 반도체 태양전지 및 이의 제조방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. Hereinafter, a compound semiconductor solar cell of the present invention and a method of manufacturing the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following drawings are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following drawings, but may be embodied in other forms, and the following drawings may be exaggerated in order to clarify the spirit of the present invention. Hereinafter, the technical and scientific terms used herein will be understood by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted.

본 발명은 금속 그리드-윈도우층-버퍼층-화합물 반도체 기반 광흡수층-후면전극 구조를 갖는 종래의 화합물 반도체 태양전지보다, 단순한 구조를 가지면서도, 종래 구조를 갖는 화합물 반도체 태양전지 및 본 출원인이 제안한 대한민국 등록특허 제10-1568148호에서 제공하는 태양전지보다도 우수한 광전변환효율을 갖는 태양전지를 제공한다.The present invention relates to a compound semiconductor solar cell having a conventional structure and a solar cell having a conventional structure and a solar cell having a structure proposed by the applicant of the present invention, A solar cell having photoelectric conversion efficiency superior to that of the solar cell provided in the Japanese Patent Registration No. 10-1568148 is provided.

본 발명에 따른 화합물 반도체 태양전지는, 후면전극이 형성된 기재; 상기 후면전극 상부에 위치하며 화합물 반도체인 광흡수층; 상기 광흡수층 상부에 위치하며, 상기 광흡수층과 접하는 반도체층; 상기 반도체 상부에 반도체 표면과 접하여 위치하는 메쉬형 전면전극;을 포함하며, 상기 메쉬형 전면전극은 전도성 와이어 네트워크를 포함하고, 상기 반도체층과 면접촉하는 특징이 있다. A compound semiconductor solar cell according to the present invention includes: a substrate having a rear electrode formed thereon; A light absorbing layer disposed on the rear electrode and being a compound semiconductor; A semiconductor layer disposed on the light absorption layer and in contact with the light absorption layer; The mesh type front electrode includes a conductive wire network and is in surface contact with the semiconductor layer. The mesh type front electrode is disposed in contact with the semiconductor surface on the semiconductor.

반도체층 상부에 반도체층과 접하여 위치하며 반도체층과 면접촉하는 메쉬형 전면전극은, 광전류의 소멸을 방지하고, 또한, 반도체층과 접하여 위치하는 전면전극이 다공 구조임에 따라 광의 투과를 보다 증진시켜 광전변환효율을 향상시킬 수 있다. 나아가, 윈도우층과 금속 그리드가 배제된, 보다 간단한 구조를 가질 수 있다.The mesh-type front electrode positioned in contact with the semiconductor layer on the semiconductor layer and in surface contact with the semiconductor layer prevents the photocurrent from disappearing and the front electrode positioned in contact with the semiconductor layer has a porous structure, The photoelectric conversion efficiency can be improved. Furthermore, it can have a simpler structure, with the window layer and the metal grid excluded.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지에 있어, 메쉬형 전면전극과 반도체층간의 면접촉은, 전도성 와이어 네트워크 자체 또는 전도성 와이어 네트워크를 감싸는 캡핑 층(capping layer)에 의해 이루어질 수 있다. 즉, 메쉬형 전면전극은 전도성 와이어 네트워크 자체이거나, 전도성 와이어 네트워크와 전도성 와이어 네트워크를 이루는 전도성 와이어의 표면을 감싸며, 전도성 와이어의 적어도 일부를 반도체층 표면에 결착시키는 캡핑 층(capping layer)을 포함할 수 있다.In the solar cell according to an embodiment of the present invention, the surface contact between the mesh-type front electrode and the semiconductor layer may be performed by a capping layer surrounding the conductive wire network itself or the conductive wire network. That is, the mesh-type front electrode includes a capping layer that surrounds the surface of the conductive wire itself or the conductive wire that forms the conductive wire network, and binds at least a part of the conductive wire to the surface of the semiconductor layer .

상세하게, 도 1에 도시한 일 예와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지는, 기재(100), 기재(100)상 위치하는 후면전극(200), 후면전극(200) 상부에 위치하며 화합물 반도체인 광흡수층(300), 광흡수층(300) 상부에 위치하며, 광흡수층(300)과 접하는 반도체층(400), 반도체층(400) 상부에 반도체층(400) 표면과 접하여 위치하는 메쉬형 전면전극(500)을 포함하되, 메쉬형 전면전극(500)은 전도성 와이어(510)의 네트워크를 포함하며, 전도성 와이어(510)가 반도체층(400)과 면접촉할 수 있다.1, a solar cell according to an embodiment of the present invention includes a substrate 100, a rear electrode 200 disposed on the substrate 100, and a rear electrode 200 disposed on the rear electrode 200. [ A semiconductor layer 400 disposed on the light absorbing layer 300 and in contact with the light absorbing layer 300; a semiconductor layer 400 disposed on the semiconductor layer 400 in contact with the surface of the semiconductor layer 400; Shaped front electrode 500 includes a network of conductive wires 510 and a conductive wire 510 may be in surface contact with the semiconductor layer 400. [

이와 달리, 도 2에 도시한 일 예와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지는, 기재(100), 기재(100)상 위치하는 후면전극(200), 후면전극(200) 상부에 위치하며 화합물 반도체인 광흡수층(300), 광흡수층(300) 상부에 위치하며, 광흡수층(300)과 접하는 반도체층(400), 반도체층(400) 상부에 반도체층(400) 표면과 접하여 위치하는 메쉬형 전면전극(500)을 포함하되, 메쉬형 전면전극(500)은 전도성 와이어(510)의 네트워크 및 전도성 와이어(510) 네트워크의 표면을 감싸며, 전도성 와이어(510) 네트워크를 반도체층(400) 표면에 결착시키는 캡핑 층(520)를 포함할 수 있고, 메쉬형 전면전극(500)은 캡핑 층(520)에 의해 반도체층(400)과 면접촉할 수 있다. 2, a solar cell according to an embodiment of the present invention includes a substrate 100, a rear electrode 200 positioned on the substrate 100, and a rear electrode 200 disposed on the rear electrode 200. [ A semiconductor layer 400 disposed on the light absorbing layer 300 and in contact with the light absorbing layer 300; a semiconductor layer 400 disposed on the semiconductor layer 400 in contact with the surface of the semiconductor layer 400; Shaped front electrode 500 surrounds the surface of the network of conductive wires 510 and the surface of the conductive wire 510 and connects the conductive wire 510 network to the semiconductor layer 400 And the mesh type front electrode 500 may be in surface contact with the semiconductor layer 400 by the capping layer 520. [

메쉬형 전면전극(500)이 캡핑 층(520)을 포함하는 경우, 전면 전극은 전도성 와이어 네트워크와 대응되는 형상을 가질 수 있다. 상세하게, 전도성 와이어 네트워크와 대응되는 형상을 갖는 전면 전극의 의미는, 전면전극이 전도성 와이어 네트워크의 형상과 동일한 형상을 갖되, 그 크기가 동일 내지 확대된 것을 의미할 수 있다. 이때, 동일한 형상은 의도적인 형상 변형이 이루어지지 않음을 의미할 수 있다. 즉, 전면 전극은 전도성 와이어 네트워크와 동일한 형상을 갖되, 캡핑층에 의해 그 크기가 증가한 구조를 가질 수 있다. When the mesh-like front electrode 500 includes the capping layer 520, the front electrode may have a shape corresponding to that of the conductive wire network. In detail, the front electrode having the shape corresponding to the conductive wire network means that the front electrode has the same shape as the shape of the conductive wire network, but the size is the same or larger. At this time, the same shape may mean that intentional shape modification is not performed. That is, the front electrode has the same shape as that of the conductive wire network, but may have a structure in which the size thereof is increased by the capping layer.

상세하게, 도 1 및 도 2의 일 예와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지는 반도체층의 모든 표면이 전면전극에 의해 덮이지 않으며, 전면전극이 전도성 와이어의 네트워크에 기인한 다공성 네트워크 구조임에 따라 전면전극으로 덮이지 않고 표면으로 노출되는 영역(반도체층의 영역)이 존재하고, 전면전극으로 덮이는 영역(반도체층의 영역)과 전면전극으로 덮이지 않아 표면으로 노출되는 영역(반도체층의 영역)이 균일하게 혼재하는 구조를 가질 수 있다. 1 and 2, a solar cell according to an exemplary embodiment of the present invention is characterized in that all the surfaces of the semiconductor layer are not covered with the front electrodes, and the front electrodes are made of a porous (A region of the semiconductor layer) that is not covered with the front electrode and exposed to the surface (the region of the semiconductor layer) due to the network structure and is exposed to the surface without being covered by the front electrode (Region of the semiconductor layer) may be uniformly mixed.

이와 함께, 도 1에 도시한 바와 같이, 저 저항의 광이동 경로를 제공하는 전도성 와이어 네트워크 자체가 반도체층과 면접촉할 수 있으며, 도 2에 도시한 바와 같이, 전면전극이 캡핑층에 의해 반도체층과 면접촉할 수 있다. 또한, 도 3에 도시한 일 예와 같이, 전면전극(500)이 전도성 와이어(510)의 네트워크와 캡핑층(520)을 포함하되, 전도성 와이어(510)의 네트워크 및 캡핑층(520) 모두가 반도체층과 면접촉할 수도 있다. In addition, as shown in Fig. 1, the conductive wire network itself providing a low-resistance optical path can be in surface contact with the semiconductor layer, and as shown in Fig. 2, Layer contact with the layer. 3, the front electrode 500 includes a network of conductive wires 510 and a capping layer 520, wherein both the network of the conductive wires 510 and the capping layer 520 Or may be in surface contact with the semiconductor layer.

도 2에 도시한 일 예와 같이, 전면 전극이 캡핑층과 함께, 부드럽게 곡률진 단면을 갖는 전도성 와이어들의 네트워크를 포함하는 경우, 전도성 와이어를 반도체층 표면에 도포한 후, 전도성 와이어에 캡핑층을 형성하는 극히 단순하고 용이한 공정에 의해, 안정적인 전기전도도를 가지며, 반도체층과 강하게 결착된 메쉬형 전면전극이 형성될 수 있어 보다 상업적이다. When the front electrode, together with the capping layer, includes a network of conductive wires having a smooth curvilinear cross-section, as in the example shown in Fig. 2, after the conductive wire is applied to the surface of the semiconductor layer, a capping layer By a very simple and easy process to form, a mesh-type front electrode having stable electrical conductivity and strongly bonded to the semiconductor layer can be formed, which is more commercial.

또한, 제조방법적으로, 도 1과 같은 띠 형상의 전도성 부재가 규칙 또는 불규칙적으로 연결된 다공성의 네트워크 구조는 증착 마스크등을 이용한 증착 공정에 의해 제조될 수 있다. 그러나, 마스크 자체가 고가임에 따라 비용 상승이 불가피하며, 나아가 증착 공정 또한 고 진공이 요구되거나 고가의 전구체 물질이 요구되며, 처리 속도 또한 느려, 공정 비용의 증가와 함께 생산성을 감소시킨다. In addition, a porous network structure in which strip-shaped conductive members as shown in FIG. 1 are regularly or irregularly connected, can be manufactured by a deposition process using a deposition mask or the like. However, as the mask itself is expensive, it is inevitable to raise the cost, and furthermore, the deposition process requires a high vacuum, requires expensive precursor materials, slows the processing speed, and decreases the productivity with increasing process cost.

이러한 문제점을 해결하는 방안으로, 도 1과 같이 반도체층과 면접촉하는 전도성 와이어 네트워크는 압착에 의해 반도체층의 표면과 평행한 표면 영역이 형성되도록 물리적으로 변형된 전도성 와이어가 불규칙적으로 얽힌 구조체일 수 있다.In order to solve such a problem, as shown in FIG. 1, a conductive wire network in surface contact with a semiconductor layer may be a structure in which conductive wires, which are physically deformed to form a surface region parallel to the surface of the semiconductor layer, are irregularly entangled have.

상세하게, 도 4는 도 1 또는 도 3의 전도성 와이어 네트워크의 형성 과정을 도시한 일 공정도이다. 도 4에 도시한 일 예와 같이, 인위적인 물리적 변형이 수행되지 않고 제조 직후(as-fabricated, 또는 구입된) 상태 그대로의 전도성 와이어(510')를 반도체층(400) 표면에 도포하는 단계; 및 도포된 전도성 와이어(510')를 압착(pressing)하여 반도체층(400)의 표면과 평행한 표면 영역을 갖는 물리적으로 변형된 전도성 와이어(510)를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다. 도 4의 일 공정도와 같이, 고비용 및 까다로운 공정 제어가 요구되는 증착을 이용하지 않고도, 물리적 압착에 의해 반도체층(400)과 면접촉하는 전도성 와이어(510)의 네트워크가 형성될 수 있다. 이때, 압착에 의해 금속 와이어들이 서로 결착하여 일체를 이룰 수 있다. 또한, 변형 정도 및 금속 와이어의 종류에 따라, 변형을 위한 압축력이 적절히 조절될 수 있음은 물론이다. 구체적이며 비 한정적인 일 예로, 금속 와이어가 은과 같은 FCC 구조의 금속인 경우, 1 내지 100MPa의 압력으로 압착될 수 있다. In detail, FIG. 4 is a process diagram showing the formation process of the conductive wire network of FIG. 1 or FIG. Applying an electrically conductive wire 510 'as it is in an as-fabricated or purchased state to the surface of the semiconductor layer 400 without artificial physical deformation, as in the example shown in FIG. 4; And pressing the applied conductive wire 510 'to produce a physically deformed conductive wire 510 having a surface area parallel to the surface of the semiconductor layer 400. 4, a network of conductive wires 510 in surface contact with the semiconductor layer 400 by physical compression can be formed without using a deposition requiring high cost and difficult process control. At this time, the metal wires can be bonded to each other by compression bonding. It goes without saying that the compression force for deformation can be appropriately adjusted depending on the degree of deformation and the kind of the metal wire. In a specific, non-limiting example, when the metal wire is a metal of FCC structure such as silver, it may be pressed at a pressure of 1 to 100 MPa.

압착에 의해 반도체층의 표면과 평행한 표면 영역이 형성되도록 물리적으로 변형된 전도성 와이어에 의해 전도성 와이어 네트워크가 반도체층과 면접촉하는 경우에도, 캡핑층이 구비되는 것이 좋다. It is preferable that the capping layer be provided even when the conductive wire network is in surface contact with the semiconductor layer by a conductive wire that is physically deformed so that a surface region parallel to the surface of the semiconductor layer is formed by compression.

이는, 전도성 와이어의 물리적 변형에 의해, 전도성 와이어 네트워크와 반도체층간 면접촉이 이루어진다 하더라도, 전도성 와이어와 반도체층간의 계면 결착력이 약하고 균일한 면접촉이 어려워 계면 저항이 증가할 위험이 있기 때문이다. This is because, even if a physical contact between the conductive wire network and the semiconductor layer occurs due to the physical deformation of the conductive wire, the interface adhesion between the conductive wire and the semiconductor layer is weak, and uniform surface contact is difficult.

도 2 및 도 3을 기반으로 상술한 바와 같이, 메쉬형 전면전극이 전도성 와이어 네트워크와 함께, 전도성 와이어 네트워크를 감싸며 전도성 와이어 네트워크를 반도체층에 결착시키는 캡핑층을 포함하는 것이 좋다. As described above with reference to FIGS. 2 and 3, the mesh-like front electrode includes a conductive wire network and a capping layer surrounding the conductive wire network and binding the conductive wire network to the semiconductor layer.

전도성 와이어 네트워크를 감싸며 전도성 와이어 네트워크를 반도체층에 결착시키는 캡핑층은, 전도성 와이어 네트워크와 반도체층 간의 결착력을 크게 향상시킬 수 있으며, 또한, 캡핑층에 의해 전도성 와이어들이 보다 강하고 안정적으로 서로 접촉할 수 있어, 전도성 와이어 간의 접촉 저항을 감소시킬 수 있다. 이는 전도성 와이어 네트워크 자체의 저항, 전면전극과 반도체층간의 계면 저항을 포함하는 태양전지의 내부 저항이 캡핑층에 의해 현저히 감소될 수 있음을 의미한다. The capping layer which surrounds the conductive wire network and binds the conductive wire network to the semiconductor layer can greatly improve the adhesion between the conductive wire network and the semiconductor layer and also allows the conductive wires to contact each other more strongly and stably So that the contact resistance between the conductive wires can be reduced. This means that the internal resistance of the solar cell, including the resistance of the conductive wire network itself, and the interface resistance between the front electrode and the semiconductor layer, can be significantly reduced by the capping layer.

나아가, 캡핑층은 광전류의 흐름에 방향성을 부여하여, 광전류를 전도성 와이어 네트워크 쪽으로 인도(guide)하는 역할을 수행할 수 있고, 전도성 와이어와 반도체층간의 급격한 에너지 레벨 차를 완화시키는 역할 또한 수행할 수 있다. 뿐만 아니라, 전도성 와이어 네트워크를 감싸는 캡핑층은 전도성 와이어 네트워크를 외부 환경으로부터 보호하여, 전도성 와이어 네트워크의 전기적 특성이 열화되는 것을 방지할 수 있어, 전도성 와이어 네트워크를 보호하는 보호층의 역할 또한 수행할 수 있다. Further, the capping layer can direct the flow of the photocurrent to guide the photocurrent toward the conductive wire network, and can also serve to alleviate the sharp energy level difference between the conductive wire and the semiconductor layer have. In addition, the capping layer surrounding the conductive wire network can protect the conductive wire network from the external environment, preventing the electrical characteristics of the conductive wire network from deteriorating, and also serve as a protective layer for protecting the conductive wire network have.

특히, 캡핑층의 캡핑 물질이 전도성 와이어 네트워크를 감싸되, 전도성 와이어 네트워크의 빈 공간을 모두 채우지 않고, 캡핑층이 형성된 후에도 전면전극이 전도성 와이어 네트워크 형상에 대응되는 형상을 유지할 수 있도록 하는 것이 매우 중요하다. Particularly, it is very important that the capping material of the capping layer is wrapped around the conductive wire network so that the entire space of the conductive wire network is not filled up, and that even after the capping layer is formed, the front electrode can maintain the shape corresponding to the shape of the conductive wire network Do.

이는, 캡핑층의 캡핑 물질이 전도성 와이어 네트워크의 빈 공간을 모두 채워, 실질적으로 전도성 와이어 네트워크가 캡핑층의 캡핑 물질에 함입(embedded)된 구조가 형성되는 경우, 광손실이 발생하여 광전변환효율이 감소되기 때문이다. This is because when the capping material of the capping layer fills all the empty space of the conductive wire network and a structure in which a conductive network is embedded substantially in the capping material of the capping layer is formed, .

반도체층과의 결착력 향상, 인-플레인 방향으로의 전하 이동에 의한 광전류 손실 방지, 다공 구조에 의한 입사광량의 증가 측면에서, 캡핑층의 두께는 1 내지100nm인 것이 좋다. The capping layer preferably has a thickness of 1 to 100 nm in view of the improvement of the adhesion with the semiconductor layer, the prevention of the photocurrent loss due to the charge transfer in the in-plane direction, and the increase of the incident light amount by the porous structure.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지에 있어, 캡핑층의 캡핑 물질은 금속, 투명 전도성 산화물 또는 반도체 물질일 수 있다. 이때, 전도성 와이어의 산화 방지등, 전도성 와이어를 외부로부터 보호하는 보호층의 역할을 함과 동시에, 반도체층과 전도성 와이어간의 안정적인 전기 접촉이 이루어질 수 있도록 캡핑층의 캡핑 물질은 반도체 물질인 것이 좋다. In a solar cell according to an embodiment of the present invention, the capping material of the capping layer may be a metal, a transparent conductive oxide, or a semiconductor material. At this time, the capping material of the capping layer is preferably a semiconductor material so as to serve as a protective layer for protecting the conductive wire from the outside, such as prevention of oxidation of the conductive wire, and to ensure stable electrical contact between the semiconductor layer and the conductive wire.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지에 있어, 광흡수층을 이루는 화합물 반도체는 구리 및 12족 내지 14족에서 하나 또는 둘 이상 선택된 원소의 칼코젠화합물일 수 있다. 구체적으로, 화합물 반도체는 구리-인듐-칼코젠 화합물, 구리-인듐-갈륨-칼코젠 화합물 또는 구리-아연-주석-칼코젠 화합물을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 화합물 반도체는 CIS(Cu-In-Se 또는 Cu-In-S), CIGS(Cu-In-Ga-Se 또는 Cu-In-Ga-S), CIGSS(Cu-In-Ga-Se-S), CZTS(Cu-Zn-Sn-Se 또는 Cu-Zn-Sn-S) 또는 CZTSS(Cu-Zn-Sn-Se-S)일 수 있다. 보다 더 구체적으로, 화합물 반도체는 CuInxGa1-xSe2(0<x<1인 실수), CuInxGa1-xS2(0<x<1인 실수), CuInxGa1-x(SeyS1-y)2(0<x<1인 실수, 0<y<1인 실수), Cu2ZnxSn1-xSe4(0<x<1인 실수), Cu2ZnxSn1-xS4(0<x<1인 실수) 또는 Cu2ZnxSn1-x(SeyS1-y)4(0<x<1인 실수, 0<y<1인 실수)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 통상적인 화합물 반도체 기반 태양전지에서 사용되는 광흡수층으로 칼코젠화합물이면 족하다. 광흡수층의 두께는 통상적인 화합물 반도체기반 태양전지에서 사용되는 두께이면 족하며, 구체적이고 비 한정적인 일 예로, 1.5 내지 3μm를 들 수 있으나, 본 발명이 광흡수층의 두께에 의해 한정될 수 없음은 물론이다.In the solar cell according to an embodiment of the present invention, the compound semiconductor forming the light absorbing layer may be a chalcogen compound of copper and one or more elements selected from group 12 to group 14. Specifically, the compound semiconductor may include a copper-indium-chalcogen compound, a copper-indium-gallium-chalcogen compound, or a copper-zinc-tin-chalcogen compound. More specifically, the compound semiconductor may be CIS (Cu-In-Se or Cu-In-S), CIGS (Cu-In-Ga-Se or Cu- -S), CZTS (Cu-Zn-Sn-Se or Cu-Zn-Sn-S) or CZTSS (Cu-Zn-Sn-Se-S). More specifically, the compound semiconductor is CuIn x Ga 1-x Se 2 (0 <x <1 in real), CuIn x Ga 1-x S2 (0 <x <1 in real), CuIn x Ga 1-x than ( Se y S 1-y) 2 (0 <x <1 a real, 0 <y <1 is accidentally), Cu 2 Zn x Sn 1 -x Se 4 (0 <x <1 in real), Cu 2 Zn x Sn 1-x S 4 (real number with 0 <x <1) or Cu 2 Zn x Sn 1-x (Se y S 1 -y ) 4 (real number with 0 < However, the present invention is not limited thereto, and a chalcogen compound may be used as a light absorbing layer used in a conventional compound semiconductor-based solar cell. The thickness of the light absorbing layer is not particularly limited as long as the thickness of the light absorbing layer used in a typical compound semiconductor based solar cell is sufficient and can be, for example, from 1.5 to 3 탆. Of course.

광흡수층 상부에 구비되는 반도체층은 광흡수층과 빌트인 포텐셜(p-n 정션, 공핍층)을 형성하여, 선택적이며 자발적으로 전자가 광흡수층으로부터 반도체층으로 이동할 수 있으며, 광흡수층을 이루는 화합물 반도체의 격자 상수와 유사한 격자 상수를 가져 고품질의 계면을 형성할 수 있는 물질이면 사용 가능하다. 구체적인 일 예로, 화합물 반도체가 구리 및 12족 내지 14족에서 하나 또는 둘 이상 선택된 원소의 칼코젠화합물인 경우, 반도체층은 종래의 화합물 반도체 태양전지에서 버퍼층으로 사용되는 버퍼 물질을 포함할 수 있다. The semiconductor layer provided on the light absorbing layer forms a light absorbing layer and a built-in potential (pn junction, depletion layer). Electrons can be selectively and spontaneously moved from the light absorbing layer to the semiconductor layer, and the lattice constant And can form a high-quality interface. As a specific example, when the compound semiconductor is a chalcogen compound of copper and one or more selected elements from Groups 12-14, the semiconductor layer may comprise a buffer material used as a buffer layer in conventional compound semiconductor solar cells.

상세하게, 반도체층은 n형 도펀트로 도핑되거나, n형 도펀트로 도핑되지 않은, ZnS(O,OH), Zn(O,S), ZnS, CdS, ZnxCd1-xS(0<x<1인 실수), In2S3, In(OH,S), SnS2, CdSe 및 ZnSe에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 물질일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이하, n형 도펀트로 도핑된 경우를 익스트린직(extrinsic)으로 칭하며, n형 도펀트 및 p형 도펀트를 포함하는 전도성 불순물로 도핑되지 않은 경우를 인트린직(intrinsic)으로 칭한다. 보다 상세하게, 반도체층은 익스트린직(extrinsic) ZnS(O,OH), 익스트린직 Zn(O,S), 익스트린직 ZnS, 익스트린직 CdS, 익스트린직 ZnxCd1-xS(0<x<1인 실수), 익스트린직 In2S3, 익스트린직 In(OH,S), 익스트린직SnS2, 익스트린직 CdSe, 익스트린직 ZnSe, 인트린직(intrinsic) ZnS(O,OH), 인트린직Zn(O,S), 인트린직 ZnS, 인트린직 CdS, 인트린직 ZnxCd1-xS(0<x<1인 실수), 인트린직 In2S3, 인트린직 In(OH,S), 인트린직SnS2, 인트린직 CdSe 및 인트린직 ZnSe에서 하나 또는 둘 이상 선택될 수 있다. Specifically, the semiconductor layer may be doped with an n-type dopant or ZnS (O, OH), Zn (O, S), ZnS, CdS, Zn x Cd 1 -xS <1, real number), In 2 S 3 , In (OH, S), SnS 2 , CdSe and ZnSe. Hereinafter, the case of doping with an n-type dopant is referred to as extrinsic, and the case of not doping with a conductive impurity including an n-type dopant and a p-type dopant is referred to as intrinsic. More specifically, the semiconductor layer is made of a material selected from the group consisting of extrinsic ZnS (O, OH), extrinsic Zn (O, S), extrinsic ZnS, extrinsic CdS, extrinsic Zn x Cd 1 -x S (OH, S), extrinsic SnS 2 , extrinsic CdSe, extrinsic ZnSe, intrinsic ZnS (0 <x <1), extrinsic In 2 S 3 , (O, OH), intrinsic Zn (O, S), intrinsic ZnS, intrinsic CdS, intrinsic Zn x Cd 1 -x S (0 <x <1), intrinsic In 2 S 3 , One or more selected from lignin In (OH, S), intrinsic SnS 2 , intrinsic CdSe and intrinsic ZnSe.

이때, 반도체층이 n형 도펀트를 함유하는 경우(익스트린직 반도체 물질을 함유하는 경우), 이는 반도체층의 적어도 일부 영역이 n형 도펀트로 도핑된 것을 의미한다. 반도체층이 n형 도펀트로 도핑된 경우, 반도체층의 광흡수층과 접하는 면으로부터 그 대향면으로의 방향인 두께 방향으로 n형 도펀트의 농도가 변화될 수 있다. 상세하게, 반도체층은 광흡수층과 접하는 면으로부터 그 대향면으로의 방향인 두께 방향으로 n형 도펀트의 농도가 연속적 또는 불연속적으로 증가할 수 있다. 이때, 불연속적 증가는, n형 도펀트로 미 도핑된 인트린직 영역 상부에 n형 도펀트로 도핑된 익스트린직 영역이 위치하는 구조 또한 포함하며, 익스트린직 영역의 n형 도펀트의 도핑 프로파일(두께 방향으로의 도핑 프로파일)이 연속적 또는 불연속적으로 증가할 수 있음은 물론이다. 인트린직 영역은 인트린직(intrinsic) ZnS(O,OH), 인트린직Zn(O,S), 인트린직 ZnS, 인트린직 CdS, 인트린직 ZnxCd1-xS(0<x<1인 실수), 인트린직 In2S3, 인트린직 In(OH,S), 인트린직SnS2, 인트린직 CdSe 및 인트린직 ZnSe에서 하나 또는 둘 이상 선택된 물질을 포함할 수 있으며, 익스트린직 영역은 익스트린직ZnS(O,OH), 익스트린직 Zn(O,S), 익스트린직 ZnS, 익스트린직 CdS, 익스트린직 ZnxCd1-xS(0<x<1인 실수), 익스트린직 In2S3, 익스트린직 In(OH,S), 익스트린직SnS2, 익스트린직 CdSe 및 익스트린직 ZnSe에서 하나 또는 둘 이상 선택된 물질을 포함할 수 있다. 이때, 반도체층이 인트린직 영역과 익스트린직 영역이 두께 방향으로 순차적으로 형성된 구조이거나, n형 도펀트가 두께 방향으로(광흡수층에서 전면 전극 방향으로) 연속적 또는 불연속적으로 증가하는 프로파일을 가질 수 있다.At this time, when the semiconductor layer contains an n-type dopant (when it contains an extrinsic semiconductor material), it means that at least a part of the semiconductor layer is doped with an n-type dopant. When the semiconductor layer is doped with an n-type dopant, the concentration of the n-type dopant can be changed in the thickness direction, which is the direction from the surface in contact with the light absorbing layer of the semiconductor layer to the facing surface thereof. Specifically, the concentration of the n-type dopant in the semiconductor layer may continuously or discontinuously increase in the thickness direction, which is the direction from the surface in contact with the light absorbing layer to the facing surface thereof. In this case, the discontinuous increase also includes a structure in which an extrinsic region doped with an n-type dopant is located above the intrinsic region not doped with an n-type dopant, and the doping profile of the n-type dopant in the extrinsic region Direction) can be continuously or discontinuously increased. The intrinsic region is composed of intrinsic ZnS (O, OH), intrinsic Zn (O, S), intrinsic ZnS, intrinsic CdS, intrinsic Zn x Cd 1 -x S (0 < ), Intrinsic In 2 S 3 , intrinsic In (OH, S), intrinsic SnS 2 , intrinsic CdSe, and intrinsic ZnSe, and the extrinsic region may include extrinsic Extrinsic ZnS, extrinsic CdS, extrinsic Zn x Cd 1 -x S (real number 0 <x <1), extrinsic ZnS (O, OH), extrinsic Zn And may include one or more selected from the group consisting of In 2 S 3 , Ext 2 In 3 (OH, S), Extrinsic SnS 2 , Extrinsic CdSe and Extrinsic ZnSe. In this case, the semiconductor layer may have a structure in which the intrinsic region and the extrinsic region are sequentially formed in the thickness direction, or the n-type dopant may have a profile continuously or discontinuously increasing in the thickness direction (from the light absorption layer to the front electrode direction) have.

n형 도펀트는 Al, Ga, B, Sn, Sb, F, Cl, Mn, Co, Ni, Fe, Ti, Mo, Nb, P, O, In, Cr 및 Zn에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 원소, 보다 구체적으로 Ga, Al, B In, F, Cr 및 Zn에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 원소를 들 수 있다. The n-type dopant is one or more elements selected from Al, Ga, B, Sn, Sb, F, Cl, Mn, Co, Ni, Fe, Ti, Mo, Nb, P, O, In, More specifically, one or more elements selected from Ga, Al, BIn, F, Cr and Zn may be mentioned.

반도체층이 n형 도펀트를 함유하며, n형 도펀트가 반도체층의 두께 방향으로 연속적 또는 불연속적으로 증가하는 농도 프로파일을 가짐으로써, 광흡수층과 반도체층 간에 안정적이고 넓은 공핍층이 형성될 수 있어 효과적으로 광전자를 분리 및 이동시킬 수 있다. The semiconductor layer contains an n-type dopant and the n-type dopant has a concentration profile continuously or discontinuously increasing in the thickness direction of the semiconductor layer, whereby a stable and wide depletion layer can be formed between the light absorption layer and the semiconductor layer, Photoelectrons can be separated and moved.

전도성 와이어 네트워크의 전도성 와이어는 금속 와이어일 수 있으며, 전도성 와이어 네트워크는 금속 와이어와 함께, 탄소 나노튜브, 전도성 탄소 와이어(전도성 탄소 섬유), 그래핀과 같은 전도성 탄소체를 더 포함할 수 있다. 즉, 전도성 와이어 네트워크는 금속 와이어가 불규칙적으로 서로 접촉하여 연속적인 전류이동경로를 제공하는 네트워크 구조이거나, 금속 와이어간, 전도성 탄소체간 및 금속 와이어와 전도성 탄소체가 불규칙적으로 서로 접촉하여 연속적인 전류이동경로를 제공하는 네트워크 구조일 수 있다. 금속 와이어의 금속은 금, 은, 알루미늄 및 구리등에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 물질일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 안정적이며 우수한 전기전도도를 갖는 물질이면 사용 가능하다. 탄소 나노튜브는 단일벽(Single-walled), 이중벽(Double walled), 얇은 다중벽(Thin multi-walled), 다중벽(Multi-walled), 다발형(Roped) 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 그래핀은 단층 그래핀, 다층 그래핀 또는 이들의 혼합물일 수 있다. The conductive wire of the conductive wire network may be a metal wire and the conductive wire network may further comprise a conductive carbon body such as a carbon nanotube, a conductive carbon wire (conductive carbon fiber), and a graphene together with a metal wire. That is, the conductive wire network is a network structure in which metal wires are irregularly in contact with each other to provide a continuous current path for movement, or between metal wires, between conductive metal pieces and between metal wires and conductive carbon bodies irregularly contact each other, Or the like. The metal of the metal wire may be one or more selected from gold, silver, aluminum, copper, and the like, but is not limited thereto, and may be used as long as it is stable and has excellent electrical conductivity. The carbon nanotubes can be single-walled, double walled, thin multi-walled, multi-walled, roped or a mixture thereof. Graphene may be single layer graphene, multilayer graphene, or a mixture thereof.

전도성 와이어의 단축 직경은 5nm 내지 100 μm 일 수 있으며, 전도성 와이어간의 단순 접촉에 의해서도 원활한 전류이동 경로 제공 측면에서 전도성 와이어의 장단축비는 50 내지 20000일 수 있다. 도 4를 기반으로 상술한 바와 같이, 물리적으로 변형된 전도성 와이어에 의해 전도성 와이어와 반도체층간의 면접촉이 이루어지는 경우, 전도성 와이어는 마이크로 와이어인 것이 유리하다. 구체적인 일 예로, 마이크로 와이어는 단축 직경이 0.5μm 내지 100μm인 와이어를 의미할 수 있다. 또한, 열 또는 광에 의해 불규칙하게 서로 접촉하거나 얽힌 금속 와이어들을 일체로 결합시켜, 전도성 와이어 네트워크가 물리적으로 일체인 경우, 전도성 와이어는 나노 와이어인 것이 유리하다. 구체적인 일 예로 나노 와이어는 단축 직경이 5 내지 500nm, 보다 구체적으로는 5 내지 100nm인 와이어를 의미할 수 있다. The short axis diameter of the conductive wire may be from 5 nm to 100 μm and the short axis ratio of the conductive wire may be 50 to 20,000 in view of providing a smooth current path even by simple contact between the conductive wires. As described above with reference to Fig. 4, when the surface contact between the conductive wire and the semiconductor layer is made by the physically deformed conductive wire, it is advantageous that the conductive wire is microwire. As a specific example, the micro-wire may mean a wire having a minor axis diameter of 0.5 to 100 m. It is also advantageous that the conductive wires are nanowires when the conductive wire network is physically unified, by integrally joining the metal wires irregularly contacted or tangled by heat or light. As a specific example, a nanowire may mean a wire having a minor axis diameter of 5 to 500 nm, more specifically 5 to 100 nm.

전도성 와이어 네트워크는 전도성 와이어들이 물리적으로 서로 접촉하거 얽힌 구조체이거나, 전도성 와이어들이 서로 접하는 부분이 용융 결착된 일체의 구조체일 수 있다. 상세하게, 전도성 와이어 네트워크는 전도성 와이어들이 랜덤하게 서로 접촉하되, 열 또는 광에 의해 서로 접촉하는 접촉 영역이 용융 결착된 전도성 와이어의 구조체일 수 있다. 열처리 온도나 광의 조사 조건등은 전도성 와이어의 물질에 따라 적절히 조절될 수 있음은 물론이다. 구체적이며 비 한정적인 일 예로, 전도성 와이어가 은인 경우, 열처리 온도는 80 내지 250℃일 수 있으며, 광의 조사는, 제논 램프를 포함하는 백색 광원을 5 내지 50 J/㎠의 강도로 단펄스 또는 다펄스 조사하는 것일 수 있다.The conductive wire network may be a structure in which conductive wires are physically contacted with each other or intertwined structures, or an integral structure in which portions where conductive wires are in contact with each other are fusion-bonded. In detail, the conductive wire network may be a structure of a conductive wire in which conductive wires are in contact with each other at random, and in which a contact region in contact with each other by heat or light is fusion-bonded. It is needless to say that the heat treatment temperature and the light irradiation conditions can be appropriately adjusted depending on the material of the conductive wire. In a specific, non-limiting example, when the conductive wire is silver, the heat treatment temperature may be 80 to 250 DEG C, and the light irradiation may be performed by irradiating the white light source including the xenon lamp with a short pulse or an intensity of 5 to 50 J / Pulse irradiation.

전도성 와이어 네트워크는, 전도성 와이어 네트워크가 위치하는 반도체층 표면을 기준으로, 전도성 와이어 네트워크의 투영 이미지(projection image)상, 전도성 와이어 네트워크에 의해 반도체층 표면이 덮인 면적인 표면 커버리지가 1% 내지 15% 일 수 있다. 구체적으로, 표면 커버리지는 전도성 네트워크의 투영 이미지 상, 전도성 와이어 네트워크에 의해 반도체층의 표면이 덮이는 면적을 전도성 와이어 네트워크가 위치하는 반도체층의 표면 면적으로 나눈 값*100(%)일 수 있다. 이때, 전도성 와이어 네트워크의 투영 이미지는 광흡수층과 반도체층의 적층 방향으로 평행 광을 조사하여 형성되는 전도성 와이어 네트워크의 2차원 이미지일 수 있다. 전도성 와이어 네트워크가 이러한 표면 커버리지를 갖는 경우, 전류 이동경로가 안정적으로 형성됨과 동시에, 전면전극에 의한 광 투과율 저하를 방지할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지는 상술한 표면 커버리지가 1% 내지 15%, 좋게는 2내지 10%, 보다 좋게는 3 내지 5%가 되도록 전도성 와이어 네트워크를 함유할 수 있는데, 표면 커버리지가 1% 이상인 경우 전도성 와이어 네트워크는 수십Ω/□(Ω/sq.) 이하의 면저항을 가질 수 있다. 또한 표면 커버리지가 10% 이상인 경우 전도성 와이어 네트워크는 수Ω/□(Ω/sq.) 이하의 면저항을 가질 수 있다. 수Ω/□(Ω/sq.) 이하의 면저항은 종래 금속 그리드 전극과 유사 내지 동등한 전기전도도이다.The conductive wire network has a surface coverage of 1% to 15%, which is the area covered by the conductive wire network by the conductive wire network, on the projection image of the conductive wire network, relative to the surface of the semiconductor layer where the conductive wire network is located. Lt; / RTI &gt; Specifically, the surface coverage may be a value * 100 (%) on the projected image of the conductive network, the area covered by the surface of the semiconductor layer by the conductive wire network divided by the surface area of the semiconductor layer where the conductive wire network is located . At this time, the projected image of the conductive wire network may be a two-dimensional image of a conductive wire network formed by irradiating parallel light in the direction of lamination of the light absorption layer and the semiconductor layer. When the conductive wire network has such a surface coverage, the current path can be stably formed, and at the same time, a decrease in the light transmittance due to the front electrode can be prevented. That is, a solar cell according to an embodiment of the present invention may contain a conductive wire network such that the above-described surface coverage is 1% to 15%, preferably 2% to 10%, and more preferably 3% to 5% Conductivity wire networks can have a sheet resistance of less than or equal to tens of ohms / square (Ω / sq.) When coverage is greater than 1%. Also, when the surface coverage is greater than 10%, the conductive wire network may have a sheet resistance of less than or equal to several ohms / square (Ω / sq.). The sheet resistance of several ohm / square (Ω / sq.) Or less is similar or equivalent electrical conductivity to the conventional metal grid electrode.

캡핑층은 서로 불규칙하게 접촉하는 전도성 와이어를 감싸는 표면 코팅층일 수 있으며, 그 두께는 1 내지 100nm, 안정적인 면 접촉 측면에서 좋게는 5 내지 50nm, 보다 좋게는 10 내지 30nm일 수 있다.The capping layer may be a surface coating layer which surrounds the conductive wires irregularly contacting with each other, and may have a thickness of 1 to 100 nm, and preferably 5 to 50 nm, more preferably 10 to 30 nm at the stable surface contact side.

상세하게, 캡핑층의 캡핑 물질은 금, 은, 알루미늄 및 구리등에서 선택되는 금속; 불소 함유 산화주석(FTO; Fouorine doped Tin Oxide), 인듐 함유 산화주석(ITO; Indium doped Tin Oxide) 및 갈륨 함유 산화아연(GZO; Ga doped ZnO)등에서 선택되는 투명전도성산화물; n형 도펀트로 도핑되거나, n형 도펀트로 도핑되지 않은, ZnS(O,OH), Zn(O,S), ZnS, CdS, ZnxCd1-xS(0<x<1인 실수), In2S3, In(OH,S), SnS2, CdSe 및 ZnSe에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 물질에서 선택되는 반도체;일 수 있다. 이때, n형 도펀트는 Al, Ga, B, Sn, Sb, F, Cl, Mn, Co, Ni, Fe, Ti, Mo, Nb, P, O, In, Cr 및 Zn에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 원소, 보다 구체적으로 Ga, Al, B In, F, Cr 및 Zn에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 원소를 들 수 있다. Specifically, the capping material of the capping layer is selected from the group consisting of gold, silver, aluminum, copper and the like; A transparent conductive oxide selected from the group consisting of fluorine-containing tin oxide (FTO), indium doped tin oxide (ITO), and gallium-containing zinc oxide (GZO); (O, OH), Zn (O, S), ZnS, CdS, Zn x Cd 1 -x S (0 <x <1), which is doped with an n-type dopant or not doped with an n- In 2 S 3 , In (OH, S), SnS 2 , CdSe and ZnSe. The n-type dopant may be one or more selected from Al, Ga, B, Sn, Sb, F, Cl, Mn, Co, Ni, Fe, Ti, Mo, Nb, P, O, In, And one or more elements selected from Ga, Al, B In, F, Cr, and Zn.

기재(100)는 지지체의 역할을 수행할 수 있으며, 리지드 기재 또는 플렉시블 기재를 포함할 수 있다. 리지드 기재의 구체적인 일 예로 소다라임 유리를 포함하는 유리 기재, 알루미나와 같은 세라믹 기재, 스테인레스 스틸, 구리와 같은 금속 기재를 들 수 있다. 플렉시블 기재의 구체적인 일 예로, 폴리이미드와 같은 고분자 기재, 스테인레스 스틸 포일과 같은 금속 포일(metal foil)등을 들 수 있으나 본 발명이 기재의 물질에 의해 한정될 수 없음은 물론이다. The substrate 100 may serve as a support and may include a rigid substrate or a flexible substrate. Specific examples of the rigid substrate include glass substrates containing soda lime glass, ceramic substrates such as alumina, and metal substrates such as stainless steel and copper. As a specific example of the flexible substrate, a polymer substrate such as polyimide, a metal foil such as a stainless steel foil, and the like can be mentioned, but it is needless to say that the present invention can not be limited by the material described.

후면전극(200)은 높은 전기전도도를 가지며, 광흡수층(300)의 화합물 반도체와 오믹 접합(ohmic contact)을 이룰 수 있으며, 칼코젠 분위기에서 안정한 물질이면 무방하며, 통상적인 화합물 반도체기반 태양전지에서 후면전극으로 사용되는 물질이면 족하다. 구체적인 후면전극의 일 예로, 몰리브덴(Mo)을 들 수 있으나, 본 발명이 후면전극(배면전극)의 물질에 의해 한정될 수 없음은 물론이다. 후면전극의 두께는 통상적인 화합물 반도체기반 태양전지에서 사용되는 두께이면 족하며, 구체적이고 비 한정적인 일 예로, 0.5 내지 2μm를 들 수 있으나, 본 발명이 후면전극(배면전극)의 두께에 의해 한정될 수 없음은 물론이다.The rear electrode 200 has high electrical conductivity and can form an ohmic contact with the compound semiconductor of the light absorbing layer 300. The rear electrode 200 may be a material stable in a chalcogen atmosphere, The material used for the back electrode is sufficient. As an example of a specific rear electrode, molybdenum (Mo) may be mentioned, but it goes without saying that the present invention can not be limited by the material of the rear electrode (rear electrode). The thickness of the back electrode may be any thickness that is used in a conventional compound semiconductor-based solar cell. For example, the thickness of the back electrode may range from 0.5 to 2 탆. However, the present invention is not limited to the thickness of the back electrode Of course not.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지는, 반도체층 표면에 접하여 메쉬형 전면전극이 구비될 수 있으며, 메쉬형 전면전극의 다공성은 전면전극이 전도성 와이어 네트워크와 대응되는 형상을 가지는 것에 기인할 수 있다. 즉, 전면전극이 캡핑층을 포함하더라도, 전도성 와이어가 불규칙적으로 서로 접촉하여 형성되는 전도성 와이어 네트워크의 표면을 코팅하는 코팅막의 형태로 캡핑층이 구비됨에 따라, 전면전극은 전도성 와이어 네트워크와 대응되는 형상을 가짐과 동시에 전도성 와이어 네트워크의 다공성이 유지되는 것이다. As described above, in the solar cell according to an embodiment of the present invention, the mesh type front electrode may be provided in contact with the surface of the semiconductor layer, and the porous type of the mesh type front electrode may have a shape in which the front electrode corresponds to the conductive wire network It can be attributed to having. That is, even though the front electrode includes the capping layer, the capping layer is provided in the form of a coating film that coats the surface of the conductive wire network in which the conductive wires are irregularly in contact with each other, And the porosity of the conductive wire network is maintained.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지에서, 메쉬형 전면전극과 반도체층(400) 및 광흡수층(300) 영역의 단면을 도시한 일 단면도이다. 도 5(a)의 단면은 전도성 네트워크를 이루는 일 전도성 와이어의 길이 방향에 따른 단면이며, 도 5(b)는 전도성 네트워크를 이루는 일 전도성 와이어의 길이 방향에 수직인 방향으로의 단면을 도시한 단면도로, 상세하게, 도 5(a)의 A-A, B-B, 및 C-C에서의 단면을 도시한 도면이다. 5 is a cross-sectional view illustrating a cross section of a mesh-type front electrode, a semiconductor layer 400, and a light absorption layer 300 in a solar cell according to an embodiment of the present invention. 5A is a cross-sectional view taken along the longitudinal direction of one conductive wire constituting the conductive network, and FIG. 5B is a cross-sectional view showing a cross-section perpendicular to the longitudinal direction of one conductive wire constituting the conductive network In detail, AA, BB, and CC in Fig. 5 (a). Fig.

태양전지의 광전변환효율을 향상시키기 위해서는 기본적으로 광흡수층이 다결정체의 결정질이어야 하며, 나아가, 화합물 반도체의 결정립들이 보다 조대할수록 유리하다. 이에 따라, 화합물 반도체 기반 태양전지에서, 광흡수층의 표면은 결정립(화합물 반도체의 결정립) 간의 단차가 존재하는 것이 통상적이다. 즉, 광흡수층은 실질적으로 완전한 평면 형태의 표면을 갖지 않고 일정한 요철들이 존재하는 거친 표면을 갖게 되며, 결정립들이 조대화되는 경우 조대한 결정립에 의해 이러한 요철간의 단차가 보다 커지게 된다. 이러한 광흡수층의 표면 요철(단차)에 의해 광흡수층 상에 위치하는 반도체층 또한 광흡수층과 유사한 표면 요철(단차)을 갖게 된다. In order to improve the photoelectric conversion efficiency of the solar cell, the photoabsorption layer must be polycrystalline in nature, and further, the crystal grains of the compound semiconductor are more advantageous. Accordingly, in the compound semiconductor-based solar cell, the surface of the light absorbing layer is usually present in a step between crystal grains (crystal grains of the compound semiconductor). That is, the light absorbing layer does not have a substantially complete planar surface, but has a rough surface where certain irregularities exist. When the crystal grains are coarsened, the step between the irregularities becomes larger due to coarse crystal grains. The semiconductor layer located on the light absorption layer also has a surface unevenness (step difference) similar to the light absorption layer due to the surface unevenness (step difference) of the light absorption layer.

도 5(a)에 도시한 일 예와 같이, 반도체층 표면의 불가피한 표면 요철에 의해, 전도성 와이어 네트워크를 이루는 전도성 와이어는 일부분이 반도체층과 접함과 동시에 다른 일부분들은 반도체층과 접하지 않은 상태로 반도체층 상부에 떠 있을 수 있다. 이에 따라, 전도성 와이어의 도포에 의해 반도체층 표면에 전도성 와이어의 네트워크를 형성하는 경우 전도성 와이어의 네트워크의 일부분이 랜덤하게 반도체층과 접하고 나머지 부분은 반도체층과 물리적으로 접촉하지 않게 되어, 전도성 와이어 네트워크와 반도체층간 계면 저항의 증가 뿐만 아니라, 물리적으로도 불안정한 접촉이 이루어지게 된다. 캡핑층은 솔더링과 같이 전도성 와이어 네트워크를 반도체층에 견고하게 부착시키며, 전도성 와이어로의 안정적이며 방향성 있는 전류 이동 경로를 제공할 수 있다. 이때, 메쉬형 전면전극은 도 5(a) 및 도 5(b)에서, A-A의 단면도로 도시한 경우와 같이 전도성 와이어(510)가 반도체층(400)과 접한 상태에서 캡핑층(520)에 의해 반도체층(400)에 결착되고 면접촉할 수 있으며, 도 5(a) 및 도 5(b)에서, C-C의 단면도로 도시한 경우와 같이, 전도성 와이어(510) 자체는 반도체층(400)과 접촉하지 않는 상태에서, 전도성 와이어(510)가 캡핑층(520)을 통해 반도체층(400)과 결착되며 캡핑층(520)에 의해 반도체층(400)과 면접촉할 수 있다. 이때, 반도체층에 결착되지 않은 전도성 와이어 네트워크의 부분은 도 5(a) 및 도 5(b)에서, B-B의 단면도로 도시한 경우와 같이 캡핑층에 의해 캡핑된 상태일 수 있으며, 반도체층과 미접촉된 상태로 반도체층 상부에 떠 있는 형태일 수 있다. As shown in Fig. 5 (a), due to unavoidable surface irregularities on the surface of the semiconductor layer, the conductive wire constituting the conductive wire network partly contacts the semiconductor layer and other parts are not in contact with the semiconductor layer It may float above the semiconductor layer. Thus, when forming the network of conductive wires on the surface of the semiconductor layer by the application of the conductive wires, a part of the network of the conductive wires comes into contact with the semiconductor layer at random and the other part does not come into physical contact with the semiconductor layer, And not only an increase in the interface resistance between the semiconductor layers but also an unstable physical contact. The capping layer can firmly attach the conductive wire network to the semiconductor layer, such as soldering, and provide a stable, directional current path to the conductive wire. At this time, the mesh-type front electrode may be formed on the capping layer 520 in a state where the conductive wire 510 is in contact with the semiconductor layer 400, as shown in a cross-sectional view of AA in FIGS. 5A and 5B The conductive wire 510 itself may be bonded to the semiconductor layer 400 and may be in surface contact with the semiconductor layer 400. As shown in the sectional view of CC in Figures 5A and 5B, The conductive wire 510 is bonded to the semiconductor layer 400 through the capping layer 520 and may be in surface contact with the semiconductor layer 400 by the capping layer 520. [ At this time, the portion of the conductive wire network that is not bonded to the semiconductor layer may be in a state of being capped by the capping layer as shown in the sectional view of BB in Figs. 5 (a) and 5 Or floating over the semiconductor layer in an untouched state.

도 5에 도시된 일 예와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지는 광흡수층의 표면에 미세 요철이 존재하는 보다 현실적인 경우에 특히 효과적이다.As shown in FIG. 5, the solar cell according to an embodiment of the present invention is particularly effective in a more realistic case where fine irregularities exist on the surface of the light absorbing layer.

본 발명은 상술한 화합물 반도체 태양전지의 제조방법을 제공한다. 이때, 각 층의 물질, 구조 및 형상(크기)등은 앞서 상술한 화합물 반도체 태양전지와 동일 내지 유사하다. The present invention provides a method of manufacturing the above-described compound semiconductor solar cell. At this time, the material, structure, shape (size) and the like of each layer are the same or similar to those of the above-described compound semiconductor solar cell.

본 발명에 따른 제조방법은 a) 후면전극이 형성된 기재 상 화합물 반도체인 광흡수층을 형성하는 단계; b) 상기 광흡수층 상, 상기 광흡수층과 접하도록 반도체층을 형성하는 단계; c) 상기 반도체층 표면에 전도성 와이어를 도포하여 전도성 와이어 네트워크를 형성하는 단계; 및 d) 상기 전도성 와이어의 표면을 감싸며, 상기 전도성 와이어의 적어도 일부를 반도체층 표면에 결착시키는 캡핑 층(capping layer)을 형성하는 단계;를 포함한다.A manufacturing method according to the present invention comprises the steps of: a) forming a light absorbing layer which is a compound semiconductor on a substrate on which a rear electrode is formed; b) forming a semiconductor layer on the light absorption layer so as to contact with the light absorption layer; c) applying a conductive wire to the surface of the semiconductor layer to form a conductive wire network; And d) forming a capping layer surrounding the surface of the conductive wire, the capping layer binding at least a portion of the conductive wire to the surface of the semiconductor layer.

a) 단계에서, 광흡수층은 공지의 칼코젠화합물 기반 광흡수층을 제조하는 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 대한민국 특허 공개번호 제2009-0043245호, 미국 특허 등록번호 제7,547,569호, 미국 특허 등록번호 제6,258,620호, 미국 특허 등록번호 제5,981,868호 등에 공지된 광흡수층 성장 방법을 이용할 수 있다. 비 한정적인 일 예로, 광흡수층은 동시증발법(Evaporation), 스퍼터링-셀렌화법(Sputtering + Selenization), 전착법(Electrodeposition), 분말 또는 콜로이드 상태의 전구체 잉크를 도포하고 반응 소결시키는 잉크프린팅, 또는 스프레이 열분해법등을 이용하여 제조될 수 있다. In the step a), the light absorbing layer may be a method of producing a known chalcogen compound-based light absorbing layer. For example, a light absorbing layer growth method known in Korean Patent Publication No. 2009-0043245, US Patent No. 7,547,569, US Patent No. 6,258,620, US Patent No. 5,981,868, and the like can be used. By way of non-limiting example, the light absorbing layer can be formed by any of a variety of methods including simultaneous evaporation, sputtering + selenization, electrodeposition, ink printing in which a precursor ink in powder or colloid state is applied and sintered, Pyrolysis method or the like.

b) 단계에서 반도체층은 통상의 공지된 증착 방법을 사용하여 수행될 수 있다. 일 예로, 반도체층은 CBD(chemical bath deposition), SILAR(successive ionic layer adsorption and reaction), 스핀코팅, 스프레이코팅, 딥코팅, 화학기상증착법(유기금속화학증착법), 원자층 증착법, 스퍼터링법(반응성 스퍼터링법), 증발증착법, 산화법, 황화법등을 사용하여 제조될 수 있다. 이때, 반도체층이 n형 도펀트를 함유하는 경우, 반도체층의 반도체 물질의 증착시 단지 n형 도펀트의 공급 유무나 공급량을 조절함으로써 반도체층의 두께에 따른 n형 도펀트의 농도 프로파일을 제어할 수 있다. The semiconductor layer in step b) may be performed using conventional well known deposition methods. For example, the semiconductor layer may be formed by a chemical vapor deposition (CBD), a successive ionic layer adsorption and reaction (SILAR), a spin coating, a spray coating, a dip coating, a chemical vapor deposition (metal organic chemical vapor deposition), an atomic layer deposition, a sputtering Sputtering method), evaporation deposition method, oxidation method, sulfiding method and the like. At this time, when the semiconductor layer contains an n-type dopant, the concentration profile of the n-type dopant depending on the thickness of the semiconductor layer can be controlled by controlling the supply amount or supply amount of the n-type dopant only when the semiconductor material of the semiconductor layer is deposited .

c) 단계는 전도성 와이어가 분산된 분산액을 반도체층에 도포 및 건조하여 전도성 와이어 네트워크를 형성하거나, 이미 일체로 제조된 전도성 와이어 네트워크를 반도체층과 접하도록 반도체 상부에 위치시키는 단계일 수 있다. 이때, 전도성 와이어 분산액의 도포는 스핀코팅, 스프레이 코팅, 딥코팅, 진공 여과법(Vacuum filtration), 메이어 로드 코팅법(Meyer rod coating)등을 이용할 수 있다. Step c) may be a step of applying a dispersion in which a conductive wire is dispersed to a semiconductor layer and drying the same to form a conductive wire network, or placing an integrally formed conductive wire network on the semiconductor to contact the semiconductor layer. The conductive wire dispersion may be applied by spin coating, spray coating, dip coating, vacuum filtration, Meyer rod coating, or the like.

d) 단계의 캡핑층은 증착 또는 전해도금에 의해 형성될 수 있다. 상세하게, 전해도금은 전도성 와이어 네트워크를 일 전극으로 하여 수행될 수 있으며, 보다 상세하게, 캡핑 물질을 이루는 원소의 이온을 함유한 도금욕에 전도성 와이어 네트워크가 형성된 기재를 장입하고, 전도성 와이어 네트워크를 일 전극으로 하여 전류를 인가함으로써 수행될 수 있다. 이때, 다른 일 전극이 전해도금시의 이온 공급원일 수 있음은 물론이다. 전해도금은 캡핑층의 물질에 따라 종래 알려진 도금욕 및 조건으로 수행되면 무방하다. 구체적인 일 예로, 캡핑층이 구리와 같은 금속인 경우, 통상적으로 알려진 바와 같이 황산구리, 황산, 염소, 광택제등을 함유하는 구리 도금욕을 이용하고 직류(DC) 또는 펄스(pulse) 형태로 전류를 인가하여 도금이 수행될 수 있다. 구체적인 일 예로, 캡핑층이 CdS과 같은 반도체인 경우, 알려진 바와 같이 CdCl2 및 Na2S2O3를 함유하는 도금욕을 이용하여 도금이 수행될 수 있다. 이와 달리, 캡핑층은 증착에 의해 형성될 수 있으며, 증착은 종래 알려진 화학기상증착법(유기금속화학증착법)등을 이용하여 수행될 수 있으며, 증착시 전도성 와이어 네트워크가 보다 우선적인 핵생성 장소를 제공할 수 있다. The capping layer of step d) may be formed by vapor deposition or electroplating. Specifically, the electrolytic plating can be performed by using a conductive wire network as a single electrode, and more specifically, it is possible to charge a substrate formed with a conductive wire network into a plating bath containing ions of an element constituting the capping material, And then applying a current as one electrode. It is needless to say that the other one electrode may be an ion source at the time of electrolytic plating. Electroplating may be performed in a conventionally known plating bath and conditions depending on the material of the capping layer. As a specific example, when the capping layer is a metal such as copper, a copper plating bath containing copper sulfate, sulfuric acid, chlorine, a brightener or the like is used and a current is applied in the form of a direct current (DC) So that plating can be performed. As a specific example, when the capping layer is a semiconductor such as CdS, plating may be performed using a plating bath containing CdCl 2 and Na 2 S 2 O 3 as is known. Alternatively, the capping layer may be formed by deposition, and the deposition may be performed using a conventionally known chemical vapor deposition method (organometallic chemical vapor deposition) or the like, and a conductive wire network may provide a preferential nucleation site can do.

본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 있어, 상기 c) 단계는, c1) 반도체층 표면에 전도성 와이어를 도포하여 전도성 와이어가 불규칙적으로 얽인 구조체를 제조하는 단계; 및 c2) 상기 구조체를 압착하여 물리적으로 변형시키는 단계;를 포함할 수 있다. c1) 단계는 전도성 와이어가 분산된 분산액을 반도체층에 도포 및 건조하여 구조체를 제조하는 단계일 수 있으며, 분산액의 도포는 스핀코팅, 스프레이 코팅, 딥코팅, 진공 여과법(Vacuum filtration), 메이어 로드 코팅법(Meyer rod coating)등을 이용할 수 있다. c2) 단계는 편평한 판 형태 또는 롤러 형태의 가압 부재를 이용하여, c1) 단계에서 제조된 구조체를 압착함으로써 수행될 수 있다. 변형을 위한 압축력은 변형 정도 및 전도성 와이어의 물질을 고려하여 적절히 조절될 수 있음은 물론이다. 구체적이며 비 한정적인 일 예로, 금속 와이어가 은과 같은 FCC 구조의 금속인 경우, 1내지 100MPa의 압력으로 압착될 수 있다. c2) 단계의 압착에 의해 구조체를 이루는 금속 와이어가 물리적으로 변형됨과 동시에, 금속 와이어간의 결착이 이루어질 수 있다. In the manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the step c) includes the steps of: c1) applying a conductive wire to the surface of the semiconductor layer to produce a structure in which conductive wires are irregularly entangled; And c2) compressing and physically deforming the structure. The step c1) may be a step of coating the semiconductor layer with a dispersion solution in which the conductive wire is dispersed and drying the solution to form a structure. The dispersion may be applied by spin coating, spray coating, dip coating, vacuum filtration, A Meyer rod coating or the like may be used. Step c2) can be carried out by pressing the structure produced in the step c1) using a flat plate-shaped or roller-shaped pressing member. It is a matter of course that the compressive force for deformation can be appropriately adjusted in consideration of the degree of deformation and the material of the conductive wire. In a specific, non-limiting example, when the metal wire is a metal of FCC structure such as silver, it may be pressed at a pressure of 1 to 100 MPa. the metal wires constituting the structure are physically deformed by the pressing of the step c2), and at the same time, the binding between the metal wires can be performed.

이와 달리, c) 단계는, c1) 단계 후, c2단계 전 혹은 후에 c3) 구조체에 광 또는 열을 인가하여 전도성 와이어가 서로 접촉하는 접촉 영역을용융 결착시키는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 전도성 와이어가 서로 랜덤하게 접촉하거나 얽힌 구조체에 광 또는 열을 인가함으로써, 전도성 와이어간의 접촉 영역을 용융 결착시켜, 개별적인 와이어가 아닌, 물리적으로 단일한 일체의 네트워크를 제조하는 것이다. 이러한 일체의 네트워크는 전도성 와이어간의 접촉 저항이 현저하게 낮아 전기전도에 유리하며, 반복되는 물리적 변형에도 네트워크가 안정적으로 유지될 수 있어, 플렉시블 태양전지에 유리하다.Alternatively, the step c) may include the step of applying light or heat to the structure c3), after the step c1), before or after the step c2, and melt bonding the contact area where the conductive wires are in contact with each other. That is, the conductive wires are brought into contact with each other at random or by applying light or heat to the entangled structure, thereby fusing the contact areas between the conductive wires to produce a single physically uniform network rather than individual wires. Such an integral network is advantageous for a flexible solar cell because the contact resistance between the conductive wires is remarkably low, which is advantageous for electric conduction and the network can be stably maintained even with repeated physical deformation.

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 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 embodiments, but, on the contrary, Those skilled in the art will recognize that many modifications and variations are possible in light of the above teachings.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

Claims (10)

후면전극이 형성된 기재;
상기 후면전극 상부에 위치하며 화합물 반도체인 광흡수층;
상기 광흡수층 상부에 위치하고, 상기 광흡수층과 접하며, 표면 요철을 갖는 반도체층;
상기 반도체층 상부에 반도체층 표면과 접하여 위치하는 메쉬형 전면전극;을 포함하며,
상기 메쉬형 전면전극은 전도성 와이어의 네트워크를 포함하는 다공성 네트워크 구조를 가지며,
상기 전도성 와이어는 상기 반도체층의 요철을 갖는 표면과 평행한 표면 영역을 포함하며, 상기 표면 영역과 반도체층의 표면이 면접촉하며,
상기 전도성 와이어는 단축 직경이 5 내지 500nm인 나노 와이어이며,
상기 메쉬형 전면전극은 전도성 와이어의 표면을 감싸며, 상기 전도성 와이어의 적어도 일부를 반도체층 표면에 결착시키는 캡핑 층(capping layer)을 포함하며,
상기 캡핑 층은 반도체인 화합물 반도체 태양전지.
A substrate having a rear electrode formed thereon;
A light absorbing layer disposed on the rear electrode and being a compound semiconductor;
A semiconductor layer disposed on the light absorption layer and in contact with the light absorption layer, the semiconductor layer having surface irregularities;
And a mesh type front electrode disposed on the semiconductor layer in contact with the surface of the semiconductor layer,
The mesh-type front electrode has a porous network structure including a network of conductive wires,
Wherein the conductive wire includes a surface region parallel to a surface having irregularities of the semiconductor layer, the surface region and the surface of the semiconductor layer are in surface contact with each other,
Wherein the conductive wire is a nanowire having a minor axis diameter of 5 to 500 nm,
The mesh-type front electrode includes a capping layer surrounding the surface of the conductive wire and binding at least a part of the conductive wire to the surface of the semiconductor layer,
Wherein the capping layer is a semiconductor.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 전도성 와이어의 네트워크는 압착에 의해 상기 반도체층의 표면과 평행한 표면 영역이 형성되도록 물리적으로 변형된 전도성 와이어가 불규칙적으로 얽힌 구조체인 화합물 반도체 태양전지.
The method according to claim 1,
Wherein the network of conductive wires is a structure in which conductive wires are physically deformed to be irregularly entangled to form a surface region parallel to the surface of the semiconductor layer by pressing.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 반도체층은 n형 도펀트로 도핑되거나, 도핑되지 않은, ZnS(O,OH), Zn(O,S), ZnS, CdS, ZnxCd1-xS(0<x<1인 실수), In2S3, In(OH,S), SnS2, CdSe 및 ZnSe에서 하나 이상 선택되는 물질인 화합물 반도체 태양전지.
The method according to claim 1,
The semiconductor layer may be doped with an n-type dopant or may be doped with ZnS (O, OH), Zn (O, S), ZnS, CdS, Zn x Cd 1 -x S In 2 S 3 , In (OH, S), SnS 2 , CdSe and ZnSe.
제 1항에 있어서,
상기 캡핑층은 1 내지 100nm 두께인 화합물 반도체 태양전지.
The method according to claim 1,
Wherein the capping layer is 1 to 100 nm thick.
제 1항에 있어서,
상기 광흡수층의 화합물 반도체는 구리 및 12족 내지 14족에서 하나 또는 둘 이상 선택된 원소의 칼코젠화합물인 화합물 반도체 태양전지.
The method according to claim 1,
Wherein the compound semiconductor of the light absorbing layer is a chalcogen compound of copper and one or more elements selected from group 12 to group 14.
a) 후면전극이 형성된 기재 상 화합물 반도체인 광흡수층을 형성하는 단계;
b) 상기 광흡수층 상, 상기 광흡수층과 접하도록 반도체층을 형성하는 단계;
c) 상기 반도체층 표면에 전도성 와이어를 도포하여 전도성 와이어 네트워크를 형성함에 따라 메쉬형 전면전극을 형성하는 단계; 및
d) 상기 전도성 와이어의 표면을 감싸며, 상기 전도성 와이어의 적어도 일부를 반도체층 표면에 결착시키는 캡핑 층(capping layer)을 형성하는 단계;
를 포함하며,
상기 메쉬형 전면전극은 전도성 와이어의 네트워크를 포함하는 다공성 네트워크 구조를 가지며,
상기 전도성 와이어는 상기 반도체층의 요철을 갖는 표면과 평행한 표면 영역을 포함하며, 상기 표면 영역과 반도체층의 표면이 면접촉하며,
상기 전도성 와이어는 단축 직경이 5 내지 500nm인 나노 와이어이며,
상기 캡핑 층은 반도체인 화합물 반도체 태양전지의 제조방법.
a) forming a light absorption layer which is a compound semiconductor on a substrate on which a rear electrode is formed;
b) forming a semiconductor layer on the light absorption layer so as to contact with the light absorption layer;
c) forming a mesh-type front electrode by applying a conductive wire to the surface of the semiconductor layer to form a conductive wire network; And
d) forming a capping layer surrounding the surface of the conductive wire and binding at least a portion of the conductive wire to the surface of the semiconductor layer;
/ RTI &gt;
The mesh-type front electrode has a porous network structure including a network of conductive wires,
Wherein the conductive wire includes a surface region parallel to a surface having irregularities of the semiconductor layer, the surface region and the surface of the semiconductor layer are in surface contact with each other,
Wherein the conductive wire is a nanowire having a minor axis diameter of 5 to 500 nm,
Wherein the capping layer is a semiconductor.
제 8항에 있어서,
상기 c) 단계는,
c1) 반도체층 표면에 전도성 와이어를 도포하여 전도성 와이어가 불규칙적으로 얽인 구조체를 제조하는 단계; 및
c2) 상기 구조체를 압착하여 물리적으로 변형시키는 단계;
를 포함하는 화합물 반도체 태양전지의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The step c)
c1) applying a conductive wire to the surface of the semiconductor layer to produce a structure in which the conductive wire is irregularly entangled; And
c2) compressing and physically deforming the structure;
Wherein the method comprises the steps of:
제 8항에 있어서,
상기 d) 단계의 캡핑층은 증착 또는 전해도금에 의해 형성되는 화합물 반도체 태양전지의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the capping layer in step d) is formed by vapor deposition or electrolytic plating.
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