KR101856211B1 - Solar and methdo of fabricating the same - Google Patents

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Abstract

태양전지 및 이의 제조방법이 개시된다. 태양전지는 기판; 상기 기판 상에 배치되고, 다수 개의 광 경로 변환 입자들을 포함하는 광 경로 변환층; 상기 광 경로 변환층 상에 배치되는 투명 전극층; 상기 투명 전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 및 상기 광 흡수층 상에 배치되는 후면전극층을 포함한다. 광 경로 변환층에 의해서, 광 흡수층을 통과하는 광의 경로가 길어지고, 이에 따라서, 태양전지는 향상된 효율을 가질 수 있다.A solar cell and a manufacturing method thereof are disclosed. The solar cell comprises a substrate; A light path converting layer disposed on the substrate and including a plurality of light path converting particles; A transparent electrode layer disposed on the light path conversion layer; A light absorbing layer disposed on the transparent electrode layer; And a rear electrode layer disposed on the light absorption layer. The path of the light passing through the light absorbing layer is lengthened by the light path conversion layer, and accordingly, the solar cell can have an improved efficiency.

Description

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

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

최근 에너지의 수요가 증가함에 따라서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양광 발전장치에 대한 개발이 진행되고 있다. Recently, as the demand for energy increases, development of a photovoltaic device that converts solar energy into electric energy is proceeding.

특히, 유리기판, 금속 후면 전극층, p형 CIGS계 광 흡수층, 고 저항 버퍼층, n형 윈도우층 등을 포함하는 기판 구조의 pn 헤테로 접합 장치인 CIGS계 태양광 발전장치가 널리 사용되고 있다. Particularly, a CIGS solar cell device as a pn heterojunction device having a substrate structure including a glass substrate, a metal back electrode layer, a p-type CIGS light absorbing layer, a high resistance buffer layer, an n-type window layer and the like is widely used.

이러한 태양광 발전장치에 있어서 낮은 저항, 높은 투과율 등의 전기적인 특성을 향상시키기 위한 연구가 진행되고 있다.In such a photovoltaic device, research is being conducted to improve electrical characteristics such as low resistance and high transmittance.

실시예는 향상된 광전 변환 효율을 가지는 태양전지 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.The embodiments are directed to a solar cell having improved photoelectric conversion efficiency and a method of manufacturing the same.

실시예에 따른 태양전지는 기판; 상기 기판 상에 배치되고, 다수 개의 광 경로 변환 입자들을 포함하는 광 경로 변환층; 상기 광 경로 변환층 상에 배치되는 투명 전극층; 상기 투명 전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 및 상기 광 흡수층 상에 배치되는 후면전극층을 포함한다.A solar cell according to an embodiment includes a substrate; A light path converting layer disposed on the substrate and including a plurality of light path converting particles; A transparent electrode layer disposed on the light path conversion layer; A light absorbing layer disposed on the transparent electrode layer; And a rear electrode layer disposed on the light absorption layer.

실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 기판 상에 다수 개의 광 경로 변환 입자들을 포함하는 광 경로 변환층을 형성하는 단계; 상기 광 경로 변환층 상에 투명한 제 1 전극층을 형성하는 단계; 상기 제 1 전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 및 상기 광 흡수층 상에 제 2 전극층을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a solar cell according to an embodiment includes forming a light path conversion layer including a plurality of light path conversion particles on a substrate; Forming a transparent first electrode layer on the light path conversion layer; Forming a light absorption layer on the first electrode layer; And forming a second electrode layer on the light absorption layer.

실시예에 따른 태양전지는 광 경로 변환층을 포함한다. 이에 따라서, 상기 광 경로 변환층을 통과하는 광의 경로가 변환되고, 상기 광 흡수층을 통과하는 광의 경로가 길어질 수 있다.A solar cell according to an embodiment includes a light path conversion layer. Accordingly, the path of light passing through the light path conversion layer is changed, and the path of light passing through the light absorption layer can be long.

예를 들어, 상기 광 흡수층에 수직으로 입사되는 광은 상기 광 경로 변환층을 통과하면서, 경사지는 방향으로 상기 광 흡수층에 입사된다. 이에 따라서, 상기 광 경로 변환층을 통과한 광은 더 긴 경로로 상기 광 흡수층을 통과하게 된다.For example, light vertically incident on the light absorbing layer is incident on the light absorbing layer in an inclined direction while passing through the light path converting layer. Accordingly, the light having passed through the light path conversion layer passes through the light absorption layer with a longer path.

이와 같이, 외부의 태양광은 긴 경로로 상기 광 흡수층을 통과하기 때문에, 광 흡수율이 향상되고, 실시예에 따른 태양전지는 향상된 광-전 변환 효율을 가지게 된다.As described above, since the external sunlight passes through the light absorbing layer by a long path, the light absorption rate is improved, and the solar cell according to the embodiment has improved light-to-electricity conversion efficiency.

도 1은 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 5는 실시예에 따른 태양전지를 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.
도 7 내지 도 9는 다른 실시예에 따른 태양전지를 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.1 is a cross-sectional view illustrating a solar cell according to an embodiment.
FIGS. 2 to 5 are views showing a process of manufacturing a solar cell according to an embodiment.
6 is a cross-sectional view illustrating a solar cell according to another embodiment.
FIGS. 7 to 9 are views showing a process of manufacturing a solar cell according to another embodiment.

실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 층, 막 또는 전극 등이 각 기판, 층, 막, 또는 전극 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.In the description of the embodiments, in the case where each substrate, layer, film or electrode is described as being formed "on" or "under" of each substrate, layer, film, , "On" and "under" all include being formed "directly" or "indirectly" through "another element". In addition, the upper or lower reference of each component is described with reference to the drawings. The size of each component in the drawings may be exaggerated for the sake of explanation and does not mean the size actually applied.

도 1은 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a solar cell according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 태양전지는 지지기판(100), 광 경로 변환층(200), 투명 전극층(300), 고저항 버퍼층(400), 버퍼층(500), 광 흡수층(600) 및 후면전극층(700)을 포함한다.1, a solar cell includes a support substrate 100, a light path conversion layer 200, a transparent electrode layer 300, a high resistance buffer layer 400, a buffer layer 500, a light absorption layer 600, 700).

상기 지지기판(100)은 플레이트 형상을 가지며, 광 경로 변환층(200), 투명 전극층(300), 고저항 버퍼층(400), 버퍼층(500), 광 흡수층(600) 및 후면전극층(700)을 지지한다.The support substrate 100 has a plate shape and includes a light path conversion layer 200, a transparent electrode layer 300, a high resistance buffer layer 400, a buffer layer 500, a light absorption layer 600, and a rear electrode layer 700 .

상기 지지기판(100)은 투명하며, 절연체이다. 상기 지지기판(100)은 유리기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 더 자세하게, 상기 지지기판(100)은 소다 라임 글래스(soda lime glass) 기판일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 리지드하거나 플렉서블할 수 있다.The support substrate 100 is transparent and is an insulator. The supporting substrate 100 may be a glass substrate or a plastic substrate. More specifically, the support substrate 100 may be a soda lime glass substrate. The support substrate 100 may be rigid or flexible.

상기 광 경로 변환층(200)은 상기 지지기판(100) 상에 배치된다. 상기 광 경로 변환층(200)은 상기 지지기판(100)의 상면에 직접 형성될 수 있다. 상기 광 경로 변환층(200)의 두께는 약 50㎚ 내지 약 500㎚일 수 있다.The light path conversion layer 200 is disposed on the support substrate 100. The light path conversion layer 200 may be formed directly on the upper surface of the support substrate 100. The thickness of the light path conversion layer 200 may be about 50 nm to about 500 nm.

상기 광 경로 변환층(200)은 상기 지지기판(100) 및 상기 투명 전극층(300) 사이에 개재되어, 광학적 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 광 경로 변환층(200)은 상기 지지기판(100) 및 상기 투명 전극층(300) 사이에 개재되어, 상기 지지기판(100)의 불순물이 상방으로 확산되는 것을 방지하는 배리어층일 수 있다.The optical path conversion layer 200 is interposed between the support substrate 100 and the transparent electrode layer 300 to improve optical characteristics. The optical path conversion layer 200 may be a barrier layer interposed between the support substrate 100 and the transparent electrode layer 300 to prevent the impurity of the support substrate 100 from diffusing upward.

상기 광 경로 변환층(200)은 매트릭스(210) 및 다수 개의 광 경로 변환 입자들(220)을 포함한다.The light path converting layer 200 includes a matrix 210 and a plurality of light path converting particles 220.

상기 매트릭스(210)는 상기 광 경로 변환 입자들(220)을 덮는다. 상기 광 경로 변환층(200)은 상기 매트릭스(210)에 의해서 주로 구성된다. 상기 매트릭스(210)는 투명하다. 또한, 상기 매트릭스(210)는 절연체일 수 있다.The matrix 210 covers the light-path converted particles 220. The optical path conversion layer 200 is mainly composed of the matrix 210. The matrix 210 is transparent. Also, the matrix 210 may be an insulator.

상기 매트릭스(210)로 사용되는 물질의 예로서는 실리콘계 수지 등과 같은 폴리머 또는 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트라이드, 징크 옥사이드 또는 알루미늄 옥사이드 등과 같은 무기물질 등을 들 수 있다.Examples of the material used for the matrix 210 include a polymer such as a silicone resin or an inorganic material such as silicon oxide, silicon nitride, zinc oxide, or aluminum oxide.

상기 매트릭스(210)가 무기물질로 형성되는 경우, 높은 내열성을 가질 수 있다. 이에 따라서, 상기 매트릭스(210)가 무기물질을 포함하는 경우, 이후의 공정은 고온에서도 진행될 수 있다.When the matrix 210 is formed of an inorganic material, it can have high heat resistance. Accordingly, when the matrix 210 includes an inorganic material, subsequent processes can proceed at a high temperature.

상기 매트릭스(210)의 굴절율은 상기 지지기판(100)의 굴절율 및 상기 투명 전극층(300)의 굴절율 사이일 수 있다. 이에 따라서, 상기 매트릭스(210)는 반사 방지 기능을 수행할 수 있고, 상기 투명 전극층(300)으로 입광 효율을 향상시킬 수 있다.The refractive index of the matrix 210 may be between the refractive index of the supporting substrate 100 and the refractive index of the transparent electrode layer 300. Accordingly, the matrix 210 can perform an antireflection function and improve the light-incident efficiency with the transparent electrode layer 300.

또한, 상기 매트릭스(210)의 굴절율은 상기 투명 전극층(300)의 굴절율보다 더 낮을 수 있다. 이에 따라서, 상기 매트릭스(210) 및 상기 투명 전극층(300) 사이의 전반사를 줄이고, 상기 투명 전극층(300)으로 입광 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the refractive index of the matrix 210 may be lower than the refractive index of the transparent electrode layer 300. Accordingly, the total reflection between the matrix 210 and the transparent electrode layer 300 can be reduced, and the light incident efficiency can be improved by the transparent electrode layer 300.

상기 광 경로 변환 입자들(220)은 상기 매트릭스(210) 내에 배치된다. 상기 광 경로 변환 입자들(220)은 상기 매트릭스(210)에 의해서 덮힐 수 있다. 더 자세하게, 상기 광 경로 변환 입자들(220)은 상기 지지기판(100)의 상면에 직접 배치될 수 있고, 상기 매트릭스(210)는 상기 광 경로 변환 입자들(220)을 덮을 수 있다.The light path converting particles 220 are disposed in the matrix 210. The light-path converted particles 220 may be covered by the matrix 210. The optical path conversion particles 220 may be disposed directly on the upper surface of the supporting substrate 100 and the matrix 210 may cover the optical path conversion particles 220. [

상기 광 경로 변환 입자들(220)은 나노입자들이다. 예를 들어, 상기 광 경로 변환 입자들(220)의 직경은 약 10㎚ 내지 약 100㎚일 수 있다. 더 자세하게, 상기 광 경로 변환 입자들(220)의 직경은 약 20㎚ 내지 약 50㎚일 수 있다.The light-path converting particles 220 are nanoparticles. For example, the diameter of the light-path transforming particles 220 may be from about 10 nm to about 100 nm. More specifically, the diameter of the light-path transformed particles 220 may be from about 20 nm to about 50 nm.

상기 광 경로 입자들은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 광 경로 변환 입자들(220)은 디스크 형상, 구 형상, 막대 형상 또는 다면체 형상을 가질 수 있다.The light path particles may have various shapes. For example, the light path converting particles 220 may have a disk shape, a spherical shape, a rod shape, or a polyhedral shape.

상기 광 경로 변환 입자들(220)은 금, 은, 구리, 알루미늄 또는 백금 등과 같은 금속을 포함할 수 있다. 또한, 상기 광 경로 변환 입자들(220)은 Ⅱ족-Ⅵ족계 화합물 또는 Ⅲ족-Ⅴ족계 화합물을 포함할 수 있다.The light-path converting particles 220 may include a metal such as gold, silver, copper, aluminum or platinum. In addition, the light-path converting particles 220 may include a Group II-VI compound or a Group III-V compound.

상기 광 경로 변환 입자들(220)은 상기 지지기판(100)을 통하여 입사되는 광의 경로를 변경시킨다. 더 자세하게, 상기 광 경로 변환 입자들(220)은 입사광을 산란시켜서, 경로를 변경시킬 수 있다. 더 자세하게, 상기 광 경로 변환 입자들(220)은 상기 광 흡수층(600)에 대하여, 수직 방향으로 입사되는 광을 수평 방향에 가깝게, 즉, 경사지는 방향으로 경로를 변경시킬 수 있다.The light path changing particles 220 change the path of light incident through the supporting substrate 100. More specifically, the light-path converted particles 220 scatter incident light and change the path. More specifically, the light-path shifting particles 220 can change the path of the light incident in the vertical direction with respect to the light absorption layer 600 in a direction close to the horizontal direction, that is, in a direction of tilting.

상기 투명 전극층(300)은 상기 광 경로 변환층(200) 상에 배치된다. 상기 투명 전극층(300)은 투명한 도전층이다. 또한, 상기 투명 전극층(300)은 n형 윈도우층일 수 있다. 상기 투명 전극층(300)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드(Al doped ZnO;AZO), 인듐 징크 옥사이드(indium zinc oxide;IZO) 또는 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide;ITO) 등을 들 수 있다.The transparent electrode layer 300 is disposed on the light path conversion layer 200. The transparent electrode layer 300 is a transparent conductive layer. In addition, the transparent electrode layer 300 may be an n-type window layer. Examples of the material used for the transparent electrode layer 300 include Al-doped ZnO (AZO), indium zinc oxide (IZO), indium tin oxide (ITO), and the like. .

상기 고저항 버퍼층(400)은 상기 투명 전극층(300) 상에 배치된다. 상기 고저항 버퍼층(400)은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함한다. 상기 고저항 버퍼층(400)의 에너지 밴드갭은 약 3.1eV 내지 3.3eV일 수 있다.The high resistance buffer layer 400 is disposed on the transparent electrode layer 300. The high-resistance buffer layer 400 includes zinc oxide (i-ZnO) that is not doped with impurities. The energy band gap of the high resistance buffer layer 400 may be about 3.1 eV to 3.3 eV.

상기 버퍼층(400)은 상기 고저항 버퍼층(400) 상에 배치된다. 상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(600) 및 상기 고저항 버퍼층(400)에 직접 접촉한다. 상기 버퍼층(400)은 황화 카드뮴을 포함한다. 상기 버퍼층(500)의 에너지 밴드갭은 약 1.9eV 내지 약 2.3eV일 수 있다.The buffer layer 400 is disposed on the high resistance buffer layer 400. The buffer layer 400 directly contacts the light absorption layer 600 and the high resistance buffer layer 400. The buffer layer 400 includes cadmium sulfide. The energy band gap of the buffer layer 500 may be about 1.9 eV to about 2.3 eV.

상기 광 흡수층(600)은 상기 투명 전극층(300) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 광 흡수층(600)은 상기 버퍼층(500) 상에 배치된다. 상기 광 흡수층(600)은 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 포함한다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(600)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계) 결정 구조, 구리-인듐-셀레나이드계 또는 구리-갈륨-셀레나이드계 결정 구조를 가질 수 있다.The light absorption layer 600 is disposed on the transparent electrode layer 300. More specifically, the light absorbing layer 600 is disposed on the buffer layer 500. The light absorbing layer 600 includes a Group I group-III group-VI compound. For example, the light absorbing layer 600 includes a copper-indium-gallium-selenide-based (Cu (In, Ga) Se 2; CIGS-based) crystal structure, a copper-indium-selenide-based or copper-gallium-selenide Crystal structure.

이와는 다르게, 상기 광 흡수층(600)은 상기 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물 대신에, 실리콘 박막 또는 전해질 내에 배치되는 염료 등을 포함할 수 있다.Alternatively, the light absorption layer 600 may include a dye or a dye disposed in the silicon thin film or the electrolyte instead of the Group I-III-VI compound.

상기 광 흡수층(600)의 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1eV 내지 1.8eV일 수 있다.The energy band gap of the light absorption layer 600 may be about 1 eV to 1.8 eV.

상기 후면전극층(700)은 상기 광 흡수층(600) 상에 배치된다. 상기 후면전극층(700)은 도전층이다. 상기 후면전극층(700)으로 사용되는 물질의 예로서는 몰리브덴(Mo) 등의 금속을 들 수 있다.The rear electrode layer 700 is disposed on the light absorption layer 600. The rear electrode layer 700 is a conductive layer. Examples of the material used for the rear electrode layer 700 include metals such as molybdenum (Mo).

또한, 상기 후면전극층(700)은 두 개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 이때, 각각의 층들은 같은 금속으로 형성되거나, 서로 다른 금속으로 형성될 수 있다.In addition, the rear electrode layer 700 may include two or more layers. At this time, the respective layers may be formed of the same metal or may be formed of different metals.

실시예에 따른 태양전지는 상기 광 경로 변환층(200)을 포함한다. 이에 따라서, 상기 광 경로 변환층(200)을 통과하는 광의 경로가 변환되고, 상기 광 흡수층(600)을 통과하는 광의 경로가 길어질 수 있다.The solar cell according to the embodiment includes the light path conversion layer 200. Accordingly, the path of the light passing through the light path conversion layer 200 is changed, and the path of light passing through the light absorption layer 600 can be long.

예를 들어, 상기 광 흡수층(600)에 수직한 방향으로 입사되는 광은 상기 광 경로 변환층(200)을 통과하면서, 경사지는 방향으로 상기 광 흡수층(600)에 입사된다. 이에 따라서, 상기 광 경로 변환층(200)을 통과한 광은 더 긴 경로로 상기 광 흡수층(600)을 통과하게 된다.For example, light incident in a direction perpendicular to the light absorption layer 600 is incident on the light absorption layer 600 in an inclined direction while passing through the light path conversion layer 200. Accordingly, the light passing through the light path conversion layer 200 passes through the light absorption layer 600 with a longer path.

이와 같이, 외부의 태양광은 긴 경로로 상기 광 흡수층(600)을 통과하기 때문에, 광 흡수율이 향상되고, 실시예에 따른 태양전지는 향상된 광-전 변환 효율을 가지게 된다.
Since the external sunlight passes through the light absorbing layer 600 with a long path, the light absorption rate is improved, and the solar cell according to the embodiment has improved light-to-electricity conversion efficiency.

도 2 내지 도 5는 실시예에 따른 태양전지를 제조하기 위한 공정을 도시한 도면들이다. 본 제조방법에서는 앞서 설명한 태양전지를 참고하여 설명한다. 본 제조방법에 대한 설명에, 앞선 태양전지에 관한 설명은 본질적으로 결합될 수 있다.FIGS. 2 to 5 are views showing a process for manufacturing a solar cell according to an embodiment. This manufacturing method will be described with reference to the above-described solar cell. In the description of this manufacturing method, the description of the prior solar cell can be essentially combined.

도 2를 참조하면, 지지기판(100) 상에 다수 개의 광 경로 변환 입자들(220)이 형성된다. 상기 광 경로 변환 입자들(220)은 상기 지지기판(100)의 상면에 직접 배치될 수 있다.Referring to FIG. 2, a plurality of light path converting particles 220 are formed on a supporting substrate 100. The light path-changing particles 220 may be disposed directly on the upper surface of the supporting substrate 100.

상기 광 경로 변환 입자들(220)을 형성하는 과정은 다음과 같을 수 있다. 먼저, 상기 지지기판(100) 상에 금, 은, 구리, 알루미늄 또는 백금 등의 금속이 증착된다. 이에 따라서, 상기 지지기판(100)의 상면에 금속 박막이 형성될 수 있다. 상기 금속 박막의 두께는 약 10㎚ 내지 약 50㎚일 수 있다.The process of forming the light-path converted particles 220 may be as follows. First, metal such as gold, silver, copper, aluminum, or platinum is deposited on the support substrate 100. Accordingly, a metal thin film may be formed on the upper surface of the support substrate 100. The thickness of the metal thin film may be about 10 nm to about 50 nm.

이후, 상기 금속 박막은 열처리되고, 상기 금속 박막에 포함된 금속은 응집되어, 상기 광 경로 변환 입자들(220)이 형성될 수 있다.Thereafter, the metal thin film is heat-treated, and the metal included in the metal thin film is agglomerated to form the light path transforming particles 220.

이와 같이, 상기 광 경로 변환 입자들(220)은 상기 금속 박막을 열처리하여 형성되므로, 상기 금속 박막의 두께 및 상기 열처리 공정 조건 등에 의해서, 상기 광 경로 변환 입자들(220)의 직경 및 밀도 등이 용이하게 조절될 수 있다.The diameter and the density of the light path-changing particles 220 may vary depending on the thickness of the metal thin film and the conditions of the heat treatment process, for example, because the light path-changing particles 220 are formed by heat- Can be easily adjusted.

이와는 다르게, 상기 광 경로 변환 입자들(220)은 용매에 분산된 후, 상기 지지기판(100) 상에 코팅될 수 있다. 즉, 상기 광 경로 변환 입자들(220)을 포함하는 용액은 상기 지지기판(100) 상에 스핀 코팅 등에 의해서 코팅되고, 이후, 상기 용매는 증발되어, 상기 광 경로 변환 입자들(220)만 상기 지지기판(100) 상에 배치될 수 있다. 이때, 상기 광 경로 변환 입자들(220)의 밀도는 상기 용액의 농도에 의해서 결정될 수 있다.Alternatively, the light-path shifting particles 220 may be coated on the support substrate 100 after being dispersed in a solvent. That is, the solution containing the light-path converted particles 220 is coated on the support substrate 100 by spin coating or the like, and then the solvent is evaporated so that only the light- And may be disposed on the supporting substrate 100. At this time, the density of the light-path converted particles 220 can be determined by the concentration of the solution.

도 3을 참조하면, 상기 지지기판(100) 상에 매트릭스(210)가 코팅되고, 광 경로 변환층(200)이 형성된다. 상기 지지기판(100) 상에 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트라이드, 징크 옥사이드 또는 알루미늄 옥사이드 등과 같은 무기물질이 증착되어, 상기 매트릭스(210)가 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3, a matrix 210 is coated on the support substrate 100, and a light path conversion layer 200 is formed. An inorganic material such as silicon oxide, silicon nitride, zinc oxide, or aluminum oxide may be deposited on the support substrate 100 to form the matrix 210.

이와는 다르게, 상기 지지기판(100) 상에 모노머, 올리고머 또는 폴리머를 포함하는 수지 조성물이 코팅되고, 경화되어, 상기 매트릭스(210)가 형성될 수 있다.Alternatively, a resin composition including a monomer, an oligomer or a polymer may be coated on the support substrate 100 and cured to form the matrix 210.

도 4를 참조하면, 상기 광 경로 변환층(200) 상에 투명 전극층(300)이 형성된다. Referring to FIG. 4, a transparent electrode layer 300 is formed on the optical path conversion layer 200.

상기 투명 전극층(300)을 형성하기 위해서, 상기 광 경로 변환층(200) 상에 투명한 도전물질이 증착된다. 상기 투명한 도전물질의 예로서는 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드, 인듐 징크 옥사이드 또는 인듐 틴 옥사이드 등을 들 수 있다.In order to form the transparent electrode layer 300, a transparent conductive material is deposited on the light path conversion layer 200. Examples of the transparent conductive material include aluminum-doped zinc oxide, indium zinc oxide, indium tin oxide, and the like.

또한, 상기 투명 전극층(300) 상에 불순물을 포함하지 않는 징크 옥사이드가 증착되어, 고저항 버퍼층(400)이 형성된다.In addition, zinc oxide that does not contain an impurity is deposited on the transparent electrode layer 300 to form a high-resistance buffer layer 400.

이후, 상기 고저항 버퍼층(400) 상에 버퍼층(500)이 형성된다. 상기 버퍼층(400)은 화학 용액 증착 공정(chemical bath deposition;CBD)에 의해서 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(600)이 형성된 후, 상기 광 흡수층(600)은 황화 카드뮴을 형성하기 위한 물질들을 포함하는 용액에 침지되고, 상기 광 흡수층(600) 상에 황화 카드뮴을 포함하는 상기 버퍼층(400)이 형성된다.Thereafter, a buffer layer 500 is formed on the high-resistance buffer layer 400. The buffer layer 400 may be formed by a chemical bath deposition (CBD) process. For example, after the light absorbing layer 600 is formed, the light absorbing layer 600 is immersed in a solution containing materials for forming cadmium sulfide, and the cadmium sulfide A buffer layer 400 is formed.

도 5를 참조하면, 상기 버퍼층(500) 상에 광 흡수층(600)이 형성된다. 상기 광 흡수층(600)은 스퍼터링 공정 또는 증발법 등에 의해서 형성될 수 있다.Referring to FIG. 5, a light absorption layer 600 is formed on the buffer layer 500. The light absorption layer 600 may be formed by a sputtering process or an evaporation process.

예를 들어, 상기 광 흡수층(600)을 형성하기 위해서 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄을 동시 또는 구분하여 증발시키면서 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층(600)을 형성하는 방법과 금속 프리커서 막을 형성시킨 후 셀레니제이션(Selenization) 공정에 의해 형성시키는 방법이 폭넓게 사용되고 있다.For example, a copper-indium-gallium-selenide (Cu (In, Ga) Se 2 ; CIGS system) is formed while simultaneously evaporating copper, indium, gallium, and selenium to form the light absorption layer 600. A method of forming a light absorbing layer 600 of a metal precursor film and a method of forming a metal precursor film by a selenization process are widely used.

금속 프리커서 막을 형성시킨 후 셀레니제이션 하는 것을 세분화하면, 구리 타겟, 인듐 타겟, 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정에 의해서, 상기 이면전극(200) 상에 금속 프리커서 막이 형성된다.After the metal precursor film is formed and then subjected to selenization, a metal precursor film is formed on the back electrode 200 by a sputtering process using a copper target, an indium target, and a gallium target.

이후, 상기 금속 프리커서 막은 셀레이제이션(selenization) 공정에 의해서, 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층(600)이 형성된다.Then, the metal precursor film is formed with a light absorbing layer 600 of copper-indium-gallium-selenide (Cu (In, Ga) Se 2, CIGS system) by a selenization process.

이와는 다르게, 상기 구리 타겟, 인듐 타겟, 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정 및 상기 셀레니제이션 공정은 동시에 진행될 수 있다.Alternatively, the copper target, the indium target, the sputtering process using the gallium target, and the selenization process may be performed simultaneously.

이와는 다르게, 구리 타겟 및 인듐 타겟 만을 사용하거나, 구리 타겟 및 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정 및 셀레니제이션 공정에 의해서, CIS계 또는 CIG계 광 흡수층(600)이 형성될 수 있다.Alternatively, a CIS-based or CIG-based light-absorbing layer 600 may be formed by using only a copper target and an indium target, or by a sputtering process and a selenization process using a copper target and a gallium target.

이후, 상기 광 흡수층(600) 상에 스퍼터링 공정에 의해서 몰리브덴 등과 같은 금속이 증착되고, 후면전극층(700)이 형성된다. 상기 후면전극층(700)은 공정 조건이 서로 다른 두 번의 공정들에 의해서 형성될 수 있다.
A metal such as molybdenum is deposited on the light absorption layer 600 by a sputtering process to form a rear electrode layer 700. The rear electrode layer 700 may be formed by two processes having different process conditions.

도 6은 다른 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다. 도 7 내지 도 9는 다른 실시예에 따른 태양전지를 제조하는 과정을 도시한 도면들이다. 본 실시예에 대한 설명에서, 앞서 설명한 태양전지들 및 제조방법을 참조하고, 광 경로 변환층에 대해서 추가적으로 설명한다. 앞서 설명한 실시예들은 변경된 부분을 제외하고, 본 실시예에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.6 is a cross-sectional view illustrating a solar cell according to another embodiment. FIGS. 7 to 9 are views showing a process of manufacturing a solar cell according to another embodiment. In the description of this embodiment, the photovoltaic conversion layer will be further described with reference to the above-described solar cells and manufacturing method. The above-described embodiments can be essentially combined with the description of the present embodiment, except for the changed portions.

도 6을 참조하면, 광 경로 변환 입자들(220)은 매트릭스(210) 내에 고르게 분산될 수 있다. 즉, 상기 광 경로 변환 입자들(220)은 상기 매트릭스(210) 내에 전체적으로 균일하게 배치될 수 있다. 이때, 상기 매트릭스(210)는 폴리머를 포함할 수 있다. 즉, 광 경로 변환층(200)은 상기 매트릭스(210) 및 상기 매트릭스(210) 내에 균일하게 분산되어 배치되는 상기 광 경로 변환 입자들(220)을 포함한다.Referring to FIG. 6, the optical path conversion particles 220 may be evenly distributed in the matrix 210. That is, the light-path converted particles 220 may be uniformly disposed in the matrix 210 as a whole. At this time, the matrix 210 may include a polymer. That is, the optical path conversion layer 200 includes the matrix 210 and the optical path conversion particles 220 uniformly dispersed in the matrix 210.

도 7을 참조하면, 지지기판(100) 상에 상기 광 경로 변환층(200)이 형성된다.Referring to FIG. 7, the light path conversion layer 200 is formed on a support substrate 100.

상기 광 경로 변환층(200)을 형성하기 위해서, 수지 조성물에 상기 광 경로 변환 입자들(220)이 균일하게 분산된다.In order to form the optical path conversion layer 200, the optical path conversion particles 220 are uniformly dispersed in the resin composition.

상기 수지 조성물은 모노머, 올리고머 또는 폴리머 중 적어도 하나를 포함한다. 또한, 상기 수지 조성물은 광 경화 개시제 및/또는 열 경화 개시제를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 수지 조성물은 가교제 등을 더 포함할 수 있다.The resin composition comprises at least one of a monomer, an oligomer or a polymer. Further, the resin composition may further comprise a photo-curing initiator and / or a thermal curing initiator. The resin composition may further include a cross-linking agent and the like.

이후, 상기 광 경로 변환 입자들(220)이 분산된 수지 조성물은 상기 지지기판(100) 상에 코팅된다.Thereafter, the resin composition in which the light-path converted particles 220 are dispersed is coated on the support substrate 100.

이후, 상기 지지기판(100) 상에 코팅된 수지 조성물은 열 및/또는 광에 의해서 경화되고, 상기 광 경로 변환층(200)이 형성된다.Thereafter, the resin composition coated on the support substrate 100 is cured by heat and / or light, and the light path conversion layer 200 is formed.

도 8을 참조하면, 상기 광 경로 변환층(200) 상에 투명 전극층(300), 고저항 버퍼층(400) 및 버퍼층(500)이 차례로 형성된다.Referring to FIG. 8, a transparent electrode layer 300, a high-resistance buffer layer 400, and a buffer layer 500 are sequentially formed on the light-path conversion layer 200.

도 9를 참조하면, 상기 버퍼층(500) 상에 광 흡수층(600) 및 후면전극층(700)이 차례로 형성되어, 실시예에 따른 태양전지가 제조된다.Referring to FIG. 9, a light absorption layer 600 and a rear electrode layer 700 are sequentially formed on the buffer layer 500 to produce a solar cell according to an embodiment.

상기 광 경로 변환층(200)은 상기 수지 조성물의 코팅 및 경화 공정에 의해서 형성될 수 있다. 이에 따라서, 상기 광 경로 변환층(200)은 진공 증착 공정이 적용되지 않고, 용이하게 형성될 수 있다.The light-path conversion layer 200 may be formed by coating and curing the resin composition. Accordingly, the optical path conversion layer 200 can be easily formed without applying a vacuum deposition process.

따라서, 실시예에 따른 태양전지는 향상된 광-전 변환 효율을 가지면서도 용이하게 제조될 수 있다.Therefore, the solar cell according to the embodiment can be easily manufactured with improved light-to-electricity conversion efficiency.

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

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.

Claims (11)

기판;
상기 기판 상에 배치되는 광 경로 변환층;
상기 광 경로 변환층 상에 배치되는 투명 전극층;
상기 투명 전극층 상에 배치되는 고저항 버퍼층;
상기 고저항 버퍼층 상에 배치되는 버퍼층;
상기 버퍼층 상에 배치되는 광 흡수층; 및
상기 광 흡수층 상에 배치되는 몰리브덴(Mo)전극층을 포함하고,
상기 기판 상에는, 상기 광 경로 변환층, 상기 투명 전극층, 상기 고저항 버퍼층, 상기 버퍼층, 상기 광 흡수층 및 상기 몰리브덴(Mo)전극층이 순차적으로 배치되고,
상기 고저항 버퍼층은 상기 고저항 버퍼층의 상단에 배치되는 상기 버퍼층보다 높은 저항 값을 가지고,
상기 광 경로 변환층은,
상기 기판의 상면과 직접 접촉하는 다수 개의 광 경로 변환 입자들; 및
상기 광 경로 변환 입자들을 덮으며 배치되는 매트릭스를 포함하고,
상기 광 경로 변환 입자들은 상기 매트릭스에 의해 상기 투명 전극층과 이격되어 배치되고,
상기 투명 전극층은 n형 반도체이고,
상기 광 흡수층은 p형 반도체이며 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 포함하고,
상기 광 경로 변환층의 두께는 50nm 내지 500nm인 태양전지.Board;
A light path conversion layer disposed on the substrate;
A transparent electrode layer disposed on the light path conversion layer;
A high resistance buffer layer disposed on the transparent electrode layer;
A buffer layer disposed on the high-resistance buffer layer;
A light absorbing layer disposed on the buffer layer; And
And a molybdenum (Mo) electrode layer disposed on the light absorbing layer,
The optical path conversion layer, the transparent electrode layer, the high-resistance buffer layer, the buffer layer, the light absorption layer, and the molybdenum (Mo) electrode layer are sequentially arranged on the substrate,
Wherein the high resistance buffer layer has a higher resistance value than the buffer layer disposed at the top of the high resistance buffer layer,
Wherein the optical path conversion layer comprises:
A plurality of light path converting particles in direct contact with an upper surface of the substrate; And
And a matrix disposed over the light path converting particles,
Wherein the optical path conversion particles are disposed apart from the transparent electrode layer by the matrix,
Wherein the transparent electrode layer is an n-type semiconductor,
Wherein the light absorbing layer is a p-type semiconductor and includes a group I group-III group-VI compound,
Wherein the thickness of the light path conversion layer is 50 nm to 500 nm. 제 1 항에 있어서, 상기 광 경로 변환 입자들은 금, 은, 구리, 알루미늄 또는 백금을 포함하는 태양전지.The solar cell according to claim 1, wherein the light-path converting particles comprise gold, silver, copper, aluminum or platinum. 제 1 항에 있어서, 상기 광 경로 변환 입자들의 직경은 20㎚ 내지 50㎚인 태양전지.The solar cell according to claim 1, wherein the diameter of the light path converting particles is 20 nm to 50 nm. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 매트릭스는 무기물질 또는 폴리머를 포함하는 태양전지.The solar cell according to claim 1, wherein the matrix comprises an inorganic material or a polymer. 제 1 항에 있어서, 상기 광 경로 변환층의 굴절율은 상기 기판의 굴절율 및 상기 투명 전극층의 굴절율 사이인 태양전지.The solar cell according to claim 1, wherein the refractive index of the light path conversion layer is between the refractive index of the substrate and the refractive index of the transparent electrode layer. 제 1 항에 있어서, 상기 광 경로 변환 입자들은 디스크 형상, 구 형상 또는 막대 형상을 가지는 태양전지.The solar cell according to claim 1, wherein the light-path conversion particles have a disk shape, a spherical shape, or a rod shape. 제 1 항에 있어서, 상기 광 경로 변환 입자들은 상기 매트릭스 내에 분산되는 태양전지.The solar cell according to claim 1, wherein the light-path converted particles are dispersed in the matrix. 기판 상에 광 경로 변환층을 형성하는 단계;
상기 광 경로 변환층 상에 투명한 제 1 전극층을 형성하는 단계;
상기 제 1 전극층 상에 고저항 버퍼층을 형성하는 단계;
상기 고저항 버퍼층 상에 버퍼층을 형성하는 단계;
상기 버퍼층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 및
상기 광 흡수층 상에 몰리브덴(Mo)전극층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 기판 상에는, 상기 광 경로 변환층, 상기 제 1 전극층, 상기 고저항 버퍼층, 상기 버퍼층, 상기 광 흡수층 및 상기 몰리브덴(Mo)전극층이 순차적으로 배치되고,
상기 고저항 버퍼층은 상기 고저항 버퍼층의 상단에 배치되는 상기 버퍼층보다 높은 저항 값을 가지고,
상기 광 경로 변환층은,
상기 기판의 상면과 직접 접촉하는 다수 개의 광 경로 변환 입자들; 및
상기 광 경로 변환 입자들을 덮으며 배치되는 매트릭스를 포함하고,
상기 광 경로 변환 입자들은 상기 매트릭스에 의해 상기 제 1 전극층과 이격되어 배치되고,
상기 제 1 전극층은 n형 반도체이고,
상기 광 흡수층은 p형 반도체이며 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 포함하고,
상기 광 경로 변환층의 두께는 50nm 내지 500nm인 태양전지의 제조방법.Forming a light path conversion layer on a substrate;
Forming a transparent first electrode layer on the light path conversion layer;
Forming a high resistance buffer layer on the first electrode layer;
Forming a buffer layer on the high-resistance buffer layer;
Forming a light absorption layer on the buffer layer; And
And forming a molybdenum (Mo) electrode layer on the light absorption layer,
The optical path conversion layer, the first electrode layer, the high resistance buffer layer, the buffer layer, the light absorption layer, and the molybdenum (Mo) electrode layer are sequentially arranged on the substrate,
Wherein the high resistance buffer layer has a higher resistance value than the buffer layer disposed at the top of the high resistance buffer layer,
Wherein the optical path conversion layer comprises:
A plurality of light path converting particles in direct contact with an upper surface of the substrate; And
And a matrix disposed over the light path converting particles,
Wherein the optical path conversion particles are disposed apart from the first electrode layer by the matrix,
Wherein the first electrode layer is an n-type semiconductor,
Wherein the light absorbing layer is a p-type semiconductor and includes a group I group-III group-VI compound,
Wherein the thickness of the light path conversion layer is 50 nm to 500 nm. 제 9 항에 있어서, 상기 광 경로 변환층을 형성하는 단계는
상기 기판의 상면에 상기 광 경로 변환 입자들을 형성하는 단계; 및
상기 기판 상에 상기 광 경로 변환 입자들을 덮는 상기 매트릭스를 형성하는 단계를 포함하는 태양전지의 제조방법.The method of claim 9, wherein forming the light path conversion layer comprises:
Forming the optical path conversion particles on the top surface of the substrate; And
And forming the matrix covering the light-path converted particles on the substrate. 제 9 항에 있어서, 상기 광 경로 변환층을 형성하는 단계는
상기 기판 상에 상기 광 경로 변환 입자들이 분산된 수지 조성물을 코팅하는 단계; 및
상기 코팅된 수지 조성물을 경화시키는 단계를 포함하는 태양전지의 제조방법.The method of claim 9, wherein forming the light path conversion layer comprises:
Coating a resin composition on which the light path converting particles are dispersed on the substrate; And
And curing the coated resin composition.
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