KR101865953B1 - Solar cell and method of fabricating the same - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 태양전지는, 지지기판; 상기 지지기판 상에 배치되는 확산방지층; 상기 확산방지층 상에 배치되는 후면전극층; 상기 후면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치되는 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상에 배치되는 전면전극층을 포함하고, 상기 확산방지층의 기공율은 상기 지지기판의 기공율보다 더 크다.
실시예에 따른 태양전지의 제조 방법은, 지지기판 상에 확산방지층을 형성하는 단계; 상기 확산방지층 상에 후면전극층을 형성하는 단계; 상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 및 상기 버퍼층 상에 전면전극층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 확산방지층의 기공율은 상기 지지기판의 기공율보다 더 크다.A solar cell according to an embodiment includes: a support substrate; A diffusion barrier layer disposed on the support substrate; A rear electrode layer disposed on the diffusion preventing layer; A light absorbing layer disposed on the rear electrode layer; A buffer layer disposed on the light absorbing layer; And a front electrode layer disposed on the buffer layer, wherein a porosity of the diffusion preventing layer is larger than a porosity of the supporting substrate.
A method of manufacturing a solar cell according to an embodiment includes forming a diffusion preventing layer on a supporting substrate; Forming a rear electrode layer on the diffusion preventing layer; Forming a light absorption layer on the rear electrode layer; Forming a buffer layer on the light absorbing layer; And forming a front electrode layer on the buffer layer, wherein a porosity of the diffusion preventing layer is larger than a porosity of the supporting substrate.

Description

태양전지 및 이의 제조방법{SOLAR CELL AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}SOLAR CELL AND METHOD OF FABRICATING THE SAME

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

태양광 발전을 위한 태양전지의 제조방법은 다음과 같다. 먼저, 기판이 제공되고, 상기 기판 상에 후면전극층이 형성되고, 레이저에 의해서 패터닝되어, 다수 개의 이면전극들이 형성된다.A manufacturing method of a solar cell for solar power generation is as follows. First, a substrate is provided, a back electrode layer is formed on the substrate, and the back electrode layer is patterned by a laser to form a plurality of back surface electrodes.

이후, 상기 이면전극들 상에 광 흡수층, 버퍼층 및 고저항 버퍼층이 차례로 형성된다. 상기 광 흡수층을 형성하기 위해서 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄을 동시 또는 구분하여 증발시키면서 광 흡수층을 형성하는 방법 등 다양한 방법이 사용되고 있다. 이후, 상기 광 흡수층 상에 황화 카드뮴(CdS)을 포함하는 버퍼층이 스퍼터링 공정에 의해서 형성된다. 이후, 상기 버퍼층 상에 징크 옥사이드(ZnO)를 포함하는 고저항 버퍼층이 스퍼터링 공정에 의해서 형성된다. 이후, 상기 광 흡수층, 상기 버퍼층 및 상기 고저항 버퍼층에 홈 패턴이 형성될 수 있다.Then, a light absorption layer, a buffer layer, and a high-resistance buffer layer are sequentially formed on the back electrodes. In order to form the light absorbing layer, various methods such as a method of forming a light absorbing layer while simultaneously evaporating copper, indium, gallium, and selenium or the like are used. Thereafter, a buffer layer containing cadmium sulfide (CdS) is formed on the light absorption layer by a sputtering process. Then, a high resistance buffer layer containing zinc oxide (ZnO) is formed on the buffer layer by a sputtering process. Then, a groove pattern may be formed in the light absorption layer, the buffer layer, and the high resistance buffer layer.

이후, 상기 고저항 버퍼층 상에 투명한 도전물질이 적층되고, 상기 홈패턴이 상기 투명한 도전물질이 채워진다. 이후, 상기 투명전극층 등에 홈 패턴이 형성되어, 다수 개의 태양전지들이 형성될 수 있다상기 투명전극들 및 상기 이면전극들은 서로 미스 얼라인되며, 상기 투명전극들 및 상기 이면전극들은 상기 접속배선들에 의해서 각각 전기적으로 연결된다. 이에 따라서, 다수 개의 태양전지들이 서로 전기적으로 직렬로 연결될 수 있다.Thereafter, a transparent conductive material is laminated on the high-resistance buffer layer, and the transparent conductive material is filled in the groove pattern. Thereafter, a groove pattern is formed on the transparent electrode layer and the like to form a plurality of solar cells. The transparent electrodes and the back electrodes are misaligned, and the transparent electrodes and the back electrodes are connected to the connection wirings Respectively. Accordingly, a plurality of solar cells can be electrically connected to each other in series.

이와 같이, 태양광을 전기에너지로 변환시키기 위해서, 다양한 형태의 태양광 발전장치가 제조되고, 사용될 수 있다. 이와 같은 태양광 발전장치는 특허 공개 공보 10-2008-0088744 등에 개시된다.Thus, various types of photovoltaic devices can be manufactured and used to convert sunlight into electrical energy. Such a photovoltaic power generation apparatus is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2008-0088744.

한편, 기판 하부의 불순물이 확산하여 박막 내부로 침투하는 것을 억제하기 위해 지지기판 상에 확산방지층을 형성한다. 이러한 확산방지층은 치밀한 구조로 형성되고, 따라서 확산방지층에 구조적 결함이 있는 경우 불순물의 확산이 매우 쉬워진다는 문제가 있다. On the other hand, a diffusion preventing layer is formed on the supporting substrate to suppress penetration of impurities in the lower portion of the substrate and penetration into the thin film. Such a diffusion preventive layer is formed in a dense structure, and therefore, when there is a structural defect in the diffusion preventive layer, diffusion of impurities becomes very easy.

실시예는 고품질의 태양전지를 제공하고자 한다.The embodiment attempts to provide a solar cell of high quality.

실시예에 따른 태양전지는, 지지기판; 상기 지지기판 상에 배치되는 확산방지층; 상기 확산방지층 상에 배치되는 후면전극층; 상기 후면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치되는 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상에 배치되는 전면전극층을 포함하고, 상기 확산방지층의 기공율은 상기 지지기판의 기공율보다 더 크다.A solar cell according to an embodiment includes: a support substrate; A diffusion barrier layer disposed on the support substrate; A rear electrode layer disposed on the diffusion preventing layer; A light absorbing layer disposed on the rear electrode layer; A buffer layer disposed on the light absorbing layer; And a front electrode layer disposed on the buffer layer, wherein a porosity of the diffusion preventing layer is larger than a porosity of the supporting substrate.

실시예에 따른 태양전지의 제조 방법은, 지지기판 상에 확산방지층을 형성하는 단계; 상기 확산방지층 상에 후면전극층을 형성하는 단계; 상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 및 상기 버퍼층 상에 전면전극층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 확산방지층의 기공율은 상기 지지기판의 기공율보다 더 크다.A method of manufacturing a solar cell according to an embodiment includes forming a diffusion preventing layer on a supporting substrate; Forming a rear electrode layer on the diffusion preventing layer; Forming a light absorption layer on the rear electrode layer; Forming a buffer layer on the light absorbing layer; And forming a front electrode layer on the buffer layer, wherein a porosity of the diffusion preventing layer is larger than a porosity of the supporting substrate.

실시예에 따른 태양전지는 확산방지층을 포함하고, 상기 확산방지층의 일부는 다공성이다. 상기 확산방지층을 통해 지지기판의 하부의 불순물이 확산하여 태양전지 박막 내부로 침투하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 상기 확산방지층이 다공성 막을 포함하여 불순불의 이동 경로를 길어지게 할 수 있고, 불순물의 확산이 억제될 수 있다.The solar cell according to the embodiment includes a diffusion preventing layer, and a part of the diffusion preventing layer is porous. It is possible to prevent the impurities in the lower portion of the support substrate from diffusing through the diffusion preventing layer to penetrate into the solar cell thin film. That is, the diffusion preventing layer may include a porous film so as to lengthen the migration path of impurities, and diffusion of impurities can be suppressed.

또한, 상기 확산방지층이 상기 지지기판의 물질과 동일한 물질을 포함하기 때문에 열팽창 계수 차이를 고려해야 하는 구간을 줄일 수 있다. 즉, 기존에는 지지기판과 확산방지층 사이 및 확산방지층과 후면전극층 사이의 두 구간의 열팽창 계수 차이를 고려해야 했으나, 본 실시예에서는 지지기판과 후면전극층 사이의 열팽창 계수 차이만을 고려하면 된다.In addition, since the diffusion prevention layer includes the same material as the material of the support substrate, it is possible to reduce the interval in which the difference in thermal expansion coefficient is considered. In other words, the thermal expansion coefficient difference between the support substrate and the diffusion preventing layer and between the diffusion preventing layer and the back electrode layer should be considered. However, only the thermal expansion coefficient difference between the supporting substrate and the back electrode layer should be considered in this embodiment.

상기 확산방지층은 상기 지지기판 상에 별도의 증착 없이 표면처리를 통해 형성될 수 있다. 따라서, 증착을 통해 형성되는 확산방지층보다 경제적으로 우수하다.The diffusion preventing layer may be formed on the supporting substrate through surface treatment without additional deposition. Therefore, it is more economical than the diffusion preventing layer formed through vapor deposition.

도 1은 실시예에 따른 태양전지의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 A를 확대하여 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 실시예에 따른 태양전지를 제조하기 위한 공정을 도시한 단면도들이다.FIG. 1 is a cross-sectional view showing one end surface of a solar cell according to an embodiment.
FIG. 2 is an enlarged view of FIG. 1 A. FIG.
3 and 4 are cross-sectional views illustrating a process for manufacturing a solar cell according to an embodiment.

실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. In the description of the embodiments, it is to be understood that each layer (film), area, pattern or structure may be referred to as being "on" or "under / under" Quot; includes all that is formed directly or through another layer. The criteria for top / bottom or bottom / bottom of each layer are described with reference to the drawings.

도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. The thickness or the size of each layer (film), region, pattern or structure in the drawings may be modified for clarity and convenience of explanation, and thus does not entirely reflect the actual size.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 실시예에 따른 태양전지를 상세하게 설명한다. 도 1은 실시예에 따른 태양전지의 일 단면을 도시한 단면도이다. 도 2는 도 1의 A를 확대하여 도시한 도면이다.Hereinafter, a solar cell according to an embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing one end surface of a solar cell according to an embodiment. FIG. 2 is an enlarged view of FIG. 1 A. FIG.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 태양전지는 지지기판(100), 확산방지층(700), 후면전극층(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 고저항버퍼층(500) 및 전면전극층(600)을 포함한다.1, a solar cell according to an embodiment includes a support substrate 100, a diffusion prevention layer 700, a back electrode layer 200, a light absorption layer 300, a buffer layer 400, a high resistance buffer layer 500, And an electrode layer (600).

상기 지지기판(100)은 플레이트 형상을 가지며, 상기 후면전극층(200), 상기 광 흡수층(300), 버퍼층(400) 및 상기 전면전극층(600)을 지지한다.The supporting substrate 100 has a plate shape and supports the rear electrode layer 200, the light absorbing layer 300, the buffer layer 400, and the front electrode layer 600.

상기 지지기판(100)은 절연체일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 플라스틱기판 또는 금속기판일 수 있다. 즉, 상기 지지기판(100)은 폴리머 또는 스테인레스 스틸을 포함할 수 있다. 상기 지지기판(100)은 Al, Mg, Zn 및 Ti등의 금속을 포함할 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 지지기판(100)는 유리기판일 수 있다. 일례로, 상기 지지기판(100)은 소다 라임 글래스(soda lime glass) 기판일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 투명할 수 있다. 상기 지지기판(100)은 리지드하거나 플렉서블할 수 있다.The support substrate 100 may be an insulator. The support substrate 100 may be a plastic substrate or a metal substrate. That is, the supporting substrate 100 may include a polymer or stainless steel. The support substrate 100 may include a metal such as Al, Mg, Zn, and Ti. However, the embodiment is not limited thereto, and the support substrate 100 may be a glass substrate. For example, the support substrate 100 may be a soda lime glass substrate. The supporting substrate 100 may be transparent. The support substrate 100 may be rigid or flexible.

상기 확산방지층(700)은 상기 지지기판(100) 상에 배치된다. 구체적으로, 상기 확산방지층(700)은 상기 지지기판(100) 및 상기 후면전극층(200) 사이에 위치할 수 있다.The diffusion barrier layer 700 is disposed on the support substrate 100. Specifically, the diffusion barrier layer 700 may be disposed between the support substrate 100 and the rear electrode layer 200.

상기 확산방지층(700)의 기공율은 상기 지지기판(100)의 기공율보다 더 크다. 상기 확산방지층(700)은 상기 지지기판(100)의 기공율보다 더 큰 다공성 막을 포함한다. 즉, 상기 확산방지층(700)의 일부는 다공성이다. 상기 확산방지층(700)을 통해 지지기판(100)의 하부의 불순물(I)이 확산하여 태양전지 박막 내부로 침투하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 상기 확산방지층(700)이 다공성 막을 포함하여 불순불(I)의 이동 경로를 길어지게 할 수 있고, 불순물(I)의 확산이 억제될 수 있다. The porosity of the diffusion barrier layer 700 is larger than the porosity of the support substrate 100. The diffusion barrier layer 700 includes a porous film that is larger than the porosity of the support substrate 100. That is, a part of the diffusion preventing layer 700 is porous. Diffusion of impurities (I) in the lower portion of the support substrate (100) through the diffusion barrier layer (700) can be inhibited from penetrating into the solar cell thin film. That is, the diffusion preventing layer 700 may include a porous film so as to lengthen the migration path of the impurity (I), and diffusion of the impurity (I) can be suppressed.

상기 확산방지층(700)은 적어도 하나의 층을 포함한다. 구체적으로, 상기 확산방지층(700)은 제1 층(710) 및 제2 층(720)을 포함한다. The diffusion barrier layer 700 includes at least one layer. Specifically, the diffusion barrier layer 700 includes a first layer 710 and a second layer 720.

상기 제1 층(710) 및 상기 제2 층(720)은 서로 다른 기공율을 가진다. 상기 제1 층(710)은 제1 기공율을 포함하고, 상기 제2 층(720)은 제2 기공율을 포함한다. 상기 제1 기공율 및 상기 제2 기공율은 서로 다르다. 일례로, 상기 제2 기공율은 상기 제1 기공율보다 크다. 상기 제2 기공율은 0.3 % 내지 30 %일 수 있다. 상기 제2 기공율이 0.3 % 미만일 경우, 불순물(I)의 이동 경로가 길어지는 효과가 감소할 수 있다. 상기 제2 기공율이 30 % 이상일 경우, 확산방지층(700)의 구조적 강도가 저하되어 기판의 역할을 수행하기 어려울 수 있다. The first layer 710 and the second layer 720 have different porosities. The first layer 710 includes a first porosity and the second layer 720 includes a second porosity. The first porosity and the second porosity are different from each other. For example, the second porosity is greater than the first porosity. The second porosity may be between 0.3% and 30%. If the second porosity is less than 0.3%, the effect of increasing the movement path of the impurity (I) can be reduced. If the second porosity is 30% or more, the structural strength of the diffusion preventing layer 700 may be lowered and it may be difficult to perform the role of the substrate.

상기 제2 층(720)은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 제1 층(710) 상에 배치될 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 다공성 막인 상기 제2 층(720)이 다양한 위치에 배치될 수 있다. 일례로, 상기 제2 층(720)은 상기 제1 층(710)의 중앙 부분에 배치될 수 있고, 상기 제2 층(720)은 상기 제1 층(710)의 하부에 배치될 수도 있다. The second layer 720 may be disposed on the first layer 710, as shown in FIGS. However, the embodiment is not limited thereto, and the second layer 720, which is a porous membrane, may be disposed at various positions. For example, the second layer 720 may be disposed at a central portion of the first layer 710, and the second layer 720 may be disposed at a lower portion of the first layer 710.

상기 제2 층(720)의 두께는 상기 확산방지층(700) 전체 두께의 0.1 % 내지 50 %를 차지할 수 있다. 상기 제2 층(720)의 두께가 상기 확산방지층(700) 전체 두께의 0.1 % 미만일 경우, 불순물(I)의 이동 경로가 길어지는 효과가 감소할 수 있다. 상기 제2 층(720)의 두께가 상기 확산방지층(700) 전체 두께의 50 %를 초과할 경우, 확산방지층(700)의 구조적 강도가 저하되어 기판의 역할을 수행하기 어려울 수 있다.The thickness of the second layer 720 may be 0.1% to 50% of the total thickness of the diffusion barrier layer 700. If the thickness of the second layer 720 is less than 0.1% of the total thickness of the diffusion preventing layer 700, the effect of increasing the path of movement of the impurity I may be reduced. If the thickness of the second layer 720 exceeds 50% of the total thickness of the diffusion preventing layer 700, the structural strength of the diffusion preventing layer 700 may be lowered and it may be difficult to perform the role of the substrate.

상기 확산방지층(700)은 상기 지지기판(100)의 물질과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 확산방지층(700)은 상기 지지기판(100)의 물질이 산화된 산화물을 포함할 수 있다. 상기 확산방지층(700)이 상기 지지기판(100)의 물질과 동일한 물질을 포함하기 때문에 열팽창 계수 차이를 고려해야 하는 구간을 줄일 수 있다. 즉, 기존에는 지지기판(100)과 확산방지층(700) 사이 및 확산방지층(700)과 후면전극층(200) 사이의 두 구간의 열팽창 계수 차이를 고려해야 했으나, 본 실시예에서는 지지기판(100)과 후면전극층(200) 사이의 열팽창 계수 차이만을 고려하면 된다. The diffusion barrier layer 700 may include the same material as that of the support substrate 100. In addition, the diffusion barrier layer 700 may include an oxidized oxide of the material of the support substrate 100. Since the diffusion barrier layer 700 includes the same material as the material of the support substrate 100, it is possible to reduce the interval in which the thermal expansion coefficient difference is considered. In other words, in the prior art, the thermal expansion coefficient difference between the supporting substrate 100 and the diffusion preventing layer 700 and between the diffusion preventing layer 700 and the rear electrode layer 200 should be considered. However, in this embodiment, Only the difference in thermal expansion coefficient between the rear electrode layers 200 may be considered.

상기 후면전극층(200)은 상기 지지기판(100)의 상면에 배치된다. 구체적으로, 상기 후면전극층(200)을 상기 확산방지층(700)의 상면에 배치된다. 상기 후면전극층(200)은 도전층이다. 상기 후면전극층(200)으로 사용되는 물질의 예로서는 몰리브덴(Mo) 등의 금속을 들 수 있다. The rear electrode layer 200 is disposed on the upper surface of the supporting substrate 100. Specifically, the rear electrode layer 200 is disposed on the upper surface of the diffusion prevention layer 700. The rear electrode layer 200 is a conductive layer. Examples of the material used for the rear electrode layer 200 include metals such as molybdenum (Mo).

또한, 상기 후면전극층(200)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 200 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.

상기 광 흡수층(300)은 상기 후면전극층(200) 상에 배치된다. 상기 광 흡수층(300)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족계 화합물을 포함한다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(300)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 300 is disposed on the rear electrode layer 200. The light absorption layer 300 includes an I-III-VI group compound. For example, the light absorption layer 300 may be formed of a copper-indium-gallium-selenide (Cu (In, Ga) Se 2; CIGS) crystal structure, a copper- Crystal structure.

상기 광 흡수층(300)의 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1eV 내지 1.8eV일 수 있다.The energy band gap of the light absorption layer 300 may be about 1 eV to 1.8 eV.

상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300) 상에 배치된다. 상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300)에 직접 접촉한다. The buffer layer 400 is disposed on the light absorption layer 300. The buffer layer 400 is in direct contact with the light absorption layer 300.

상기 버퍼층(400)은 황화물을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 버퍼층(400)은 황화 카드뮴을 포함할 수 있다. The buffer layer 400 may include a sulfide. For example, the buffer layer 400 may include cadmium sulfide.

상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 버퍼층(400) 상에 배치된다. 상기 고저항 버퍼층(500)은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함한다. 상기 고저항 버퍼층(500)의 에너지 밴드갭은 약 3.1eV 내지 3.3eV일 수 있다.The high resistance buffer layer 500 is disposed on the buffer layer 400. The high-resistance buffer layer 500 includes zinc oxide (i-ZnO) that is not doped with impurities. The energy band gap of the high resistance buffer layer 500 may be about 3.1 eV to 3.3 eV.

상기 전면전극층(600)은 상기 광 흡수층(300) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 전면전극층(600)은 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 배치된다.The front electrode layer 600 is disposed on the light absorption layer 300. More specifically, the front electrode layer 600 is disposed on the high-resistance buffer layer 500.

상기 전면전극층(600)은 투명하다. 상기 전면전극층(600)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 front electrode layer 600 is transparent. Examples of the material used for the front electrode layer 600 include Al-doped ZnO (AZO), indium zinc oxide (IZO), indium tin oxide (ITO), and the like. .

상기 전면전극층(600)의 두께는 약 500㎚ 내지 약 1.5㎛일 수 있다. 또한, 상기 전면전극층(600)이 알루미늄이 도핑되는 징크 옥사이드로 형성되는 경우, 알루미늄은 약 1.5wt% 내지 약 3.5wt%의 비율로 도핑될 수 있다. 상기 전면전극층(600)은 도전층이다.The thickness of the front electrode layer 600 may be about 500 nm to about 1.5 占 퐉. In addition, when the front electrode layer 600 is formed of zinc oxide doped with aluminum, aluminum may be doped at a ratio of about 1.5 wt% to about 3.5 wt%. The front electrode layer 600 is a conductive layer.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 실시예에 따른 태양전지의 제조 방법을 설명한다. 명확하고 간략한 설명을 위해 앞서 설명한 내용과 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. For the sake of clarity and conciseness, the same or similar parts as those described above will not be described in detail.

도 3 및 도 4는 실시예에 따른 태양전지를 제조하기 위한 공정을 도시한 단면도들이다.3 and 4 are cross-sectional views illustrating a process for manufacturing a solar cell according to an embodiment.

도 3을 참조하면 지지기판(100) 상에 확산방지층(700)을 형성할 수 있다. 상기 확산방지층(700)의 기공율은 상기 지지기판의 기공율보다 크다. 구체적으로, 상기 확산방지층(700)은 제1 층(710) 및 다공성 막인 제2 층(720)을 포함한다. Referring to FIG. 3, the diffusion preventing layer 700 may be formed on the supporting substrate 100. The porosity of the diffusion preventing layer 700 is larger than the porosity of the supporting substrate. Specifically, the diffusion barrier layer 700 includes a first layer 710 and a second layer 720, which is a porous layer.

상기 확산방지층(700)은 상기 지지기판(100) 상에 별도의 증착 없이 표면처리를 통해 형성될 수 있다. 따라서, 증착을 통해 형성되는 확산방지층(700)보다 경제적으로 우수하다. 상기 확산방지층(700)은 상기 지지기판(100)의 표면을 산화하여 형성될 수 있다. 일례로, 전해질 용액으로 Na2SiO3, KOH 등을 혼합하여 준비하고, 상기 전해질 용액에 지지기판(100)을 담그고 전압을 가하면 지지기판(100)의 표면에 순간적으로 방전이 일어나면서 상기 지지기판(100)이 직접 산화될 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 확산방지층(700)은 다양한 방법으로 형성될 수 있다. The diffusion barrier layer 700 may be formed on the support substrate 100 through surface treatment without additional deposition. Therefore, it is more economical than the diffusion preventing layer 700 formed through vapor deposition. The diffusion barrier layer 700 may be formed by oxidizing the surface of the support substrate 100. For example, when Na 2 SiO 3 , KOH, or the like is mixed with an electrolyte solution and the supporting substrate 100 is immersed in the electrolyte solution, when a voltage is applied, instantaneous discharge occurs on the surface of the supporting substrate 100, (100) can be directly oxidized. However, the embodiment is not limited thereto, and the diffusion preventing layer 700 may be formed by various methods.

이때, 전압 또는 전해질 용액의 농도 등을 조절하여 상기 제2 층(720)의 위치를 조절할 수 있다. 일례로, 상기 제2 층(720)이 고전압인 경우에 형성된다고 하면, 저전압, 고전압, 저전압의 전압 프로파일을 통해 제2 층(720)이 제1 층(710) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 저전압, 저전압, 고전압의 전압 프로파일을 통해 제2 층(720)이 제1 층(710) 상에 배치될 수 있다. At this time, the position of the second layer 720 can be adjusted by adjusting the voltage or the concentration of the electrolyte solution. For example, if the second layer 720 is formed at a high voltage, the second layer 720 may be disposed between the first layers 710 through a voltage profile of a low voltage, a high voltage, and a low voltage. Further, the second layer 720 may be disposed on the first layer 710 through a voltage profile of low voltage, low voltage, and high voltage.

이어서, 도 3을 참조하면, 상기 확산방지층(700) 상에 스퍼터링 공정에 의해서 몰리브덴 등과 같은 금속이 증착되고, 후면전극층(200)이 형성된다. 3, a metal such as molybdenum is deposited on the diffusion barrier layer 700 by a sputtering process to form a rear electrode layer 200. Referring to FIG.

일반적으로, 상기 후면전극층(200)은 공정 조건이 서로 다른 두 번의 공정들에 의해서 형성될 수 있다.In general, the rear electrode layer 200 may be formed by two processes having different process conditions.

한편, 상기 지지기판(100) 및 상기 후면전극층(200) 사이에는 확산 방지막과 같은 추가적인 층이 개재될 수 있다.An additional layer such as a diffusion barrier layer may be interposed between the supporting substrate 100 and the rear electrode layer 200.

이어서, 상기 후면전극층(200) 상에 광 흡수층(300)이 형성된다. 상기 광 흡수층(300)은 스퍼터링 공정 또는 증발법 등에 의해서 형성될 수 있다.Next, a light absorption layer 300 is formed on the rear electrode layer 200. The light absorption layer 300 may be formed by a sputtering process or an evaporation process.

예를 들어, 상기 광 흡수층(300)을 형성하기 위해서 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄을 동시 또는 구분하여 증발시키면서 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층(300)을 형성하는 방법과 금속 프리커서 막을 형성시킨 후 셀레니제이션(Selenization) 공정에 의해 형성시키는 방법이 폭넓게 사용되고 있다.For example, a copper-indium-gallium-selenide-based (Cu (In, Ga) Se 2; CIGS-based) light emitting layer is formed while simultaneously evaporating copper, indium, gallium, A method of forming the light absorbing layer 300 and a method of forming the 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(300)이 형성된다.Then, the metal precursor film is formed with a light absorbing layer 300 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(300)이 형성될 수 있다.Alternatively, the CIS-based or CIG-based optical absorption layer 300 can 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.

이어서, 상기 광 흡수층(300) 상에 버퍼층(400)을 형성하는 단계를 거친다. 여기서, 황화 카드뮴이 스퍼터링 공정 또는 용액성장법(chemical bath depositon;CBD) 등에 의해서 증착되고, 상기 버퍼층(400)이 형성된다.Then, a buffer layer 400 is formed on the light absorption layer 300. Here, cadmium sulfide is deposited by a sputtering process or a chemical bath deposition (CBD) process, and the buffer layer 400 is formed.

이후, 상기 버퍼층(400) 상에 징크 옥사이드가 스퍼터링 공정 등에 의해서 증착되고, 상기 고저항 버퍼층(500)이 형성될 수 있다.Then, zinc oxide is deposited on the buffer layer 400 by a sputtering process or the like, and the high-resistance buffer layer 500 may be formed.

상기 버퍼층(400) 및 상기 고저항 버퍼층(500)은 낮은 두께로 증착된다. 예를 들어, 상기 버퍼층(400) 및 상기 고저항 버퍼층(500)의 두께는 약 1㎚ 내지 약 80㎚이다.The buffer layer 400 and the high-resistance buffer layer 500 are deposited to a low thickness. For example, the buffer layer 400 and the high-resistance buffer layer 500 have a thickness of about 1 nm to about 80 nm.

이어서, 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 전면전극층(600)을 형성하는 단계를 거친다. 상기 전면전극층(600)은 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드 등과 같은 투명한 도전물질이 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 스퍼터링 공정에 의해서 증착되어 형성될 수 있다.Then, a front electrode layer 600 is formed on the high-resistance buffer layer 500. The front electrode layer 600 may be formed by depositing a transparent conductive material, such as zinc oxide doped with aluminum, on the high-resistance buffer layer 500 by a sputtering process.

상술한 실시예에 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 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The features, structures, effects and the like described in the foregoing embodiments are included in at least one embodiment of the present invention and are not necessarily limited to one embodiment. Further, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified in other embodiments by those 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.

또한, 이상에서 실시예들을 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, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 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 clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. It can be seen that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments may be modified and implemented. It is to be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.

Claims (9)

지지기판;
상기 지지기판 상에 배치되는 확산방지층;
상기 확산방지층 상에 배치되는 후면전극층;
상기 후면전극층 상에 배치되는 광 흡수층;
상기 광 흡수층 상에 배치되는 버퍼층; 및
상기 버퍼층 상에 배치되는 전면전극층을 포함하고,
상기 확산방지층의 기공율은 상기 지지기판의 기공율보다 더 크고,
상기 확산방지층은, 제1 기공율을 포함하는 제1 층 및 상기 제1 기공율과 다른 제2 기공율을 포함하는 제2 층을 포함하고,
상기 제2 기공율은 상기 제1 기공율보다 크고,
상기 제2 층은 상기 제1 층의 중앙 부분에 배치되고,
상기 제1 층은 상기 지지기판의 상면 및 상기 후면전극층의 하면과 직접 접촉하고, 상기 제2 층은 상기 지지기판의 상면 및 상기 후면전극층의 하면과 이격되어 배치되는 태양전지.A support substrate;
A diffusion barrier layer disposed on the support substrate;
A rear electrode layer disposed on the diffusion preventing layer;
A light absorbing layer disposed on the rear electrode layer;
A buffer layer disposed on the light absorbing layer; And
And a front electrode layer disposed on the buffer layer,
The porosity of the diffusion preventing layer is larger than the porosity of the supporting substrate,
Wherein the diffusion barrier layer comprises a first layer comprising a first porosity and a second layer comprising a second porosity different from the first porosity,
The second porosity is greater than the first porosity,
The second layer being disposed in a central portion of the first layer,
Wherein the first layer is in direct contact with the upper surface of the supporting substrate and the lower surface of the rear electrode layer and the second layer is disposed apart from the upper surface of the supporting substrate and the lower surface of the rear electrode layer. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제2 기공율은 0.3 % 내지 30 % 인 태양전지.The method according to claim 1,
And the second porosity is 0.3% to 30%. 제1항에 있어서,
상기 확산방지층은 상기 지지기판의 물질과 동일한 물질을 포함하는 태양전지.The method according to claim 1,
Wherein the diffusion barrier layer comprises the same material as the material of the support substrate. 제1항에 있어서,
상기 제2 층의 두께는 상기 확산방지층 전체 두께의 0.1 % 내지 50 %를 차지하는 태양전지.The method according to claim 1,
And the thickness of the second layer accounts for 0.1% to 50% of the total thickness of the diffusion preventing layer. 제1항에 있어서,
상기 확산방지층은 상기 지지기판의 물질이 산화된 산화물을 포함하는 태양전지.The method according to claim 1,
Wherein the diffusion barrier layer comprises an oxide of which the material of the support substrate is oxidized. 삭제delete 삭제delete
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