KR101949865B1 - 화합물 반도체 태양전지 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 화합물 반도체 태양전지는 후면전극이 형성된 기재;
상기 후면전극의 상부에 위치하며, 화합물 반도체를 포함하는 광흡수층;
상기 광흡수층의 상부에 불연속적으로 위치하며, 상기 광흡수층과 접하는 버퍼층;
상기 버퍼층의 상부에 위치하며, 상기 버퍼층과 접하는 전도성 와이어 네트워크;를 포함하여, 버퍼층에 의한 태양광 흡수를 최소화하여 보다 효율적인 태양전지를 제조할 수 있는 장점이 있다.
상기 후면전극의 상부에 위치하며, 화합물 반도체를 포함하는 광흡수층;
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상기 버퍼층의 상부에 위치하며, 상기 버퍼층과 접하는 전도성 와이어 네트워크;를 포함하여, 버퍼층에 의한 태양광 흡수를 최소화하여 보다 효율적인 태양전지를 제조할 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 화합물 반도체 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 특정 형상의 버퍼층을 포함하여 버퍼층의 광흡수에 의한 태양전지의 효율 저하를 최소화한 화합물 반도체 기반 태양전지에 관한 것이다.
현재 에너지원으로 널리 사용되고 있는 화석연료의 경우, 지구 온난화 등과 같은 환경 문제를 일으키며, 매장량이 한정적이어서 이를 대체한 에너지원에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그중에서도 가장 연구가 활발히 이루어지고 있는 분야는, 태양을 에너지원으로 이용한 태양전지이다.
태양전지는 크게 실리콘 태양전지, 화합물 반도체 태양전지, 적층형 태양전지 등이 있으며, 화합물 반도체 기반 태양전지는 종래 이용되던 실리콘 태양전지와 비교하여 유사한 효율을 가지면서도, 전기화학적으로 안정하여 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 대체재로 주목받고 있다.
그러나 화합물 반도체 태양전지는 기재-후면전극-광흡수층-버퍼층-다층 구조를 갖는 윈도우층-금속 그리드 전극 등 그 적층구조가 매우 복잡하고, 각 층의 제조를 위해서는 정교한 장비를 필요로 하여 초기설비 투자 비용이 높으며, 대량 생산이 어려운 공정을 포함함에 따라, 상업화가 어려운 문제점이 있다.
본 출원인은 이러한 문제점을 해결하고, 보다 간단한 구조를 가지며 대량 생산이 가능한 화합물 반도체 태양전지를 대한민국 등록특허공보 10-1568148호에서 제공한 바 있다. 그러나, 이러한 구조에 개시된 반도체 물질이 광을 일부 흡수하게되며, 본 출원인은 이러한 문제를 해결하기 위하여 추가적인 연구를 수행한 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 목적은 버퍼층에 의한 광흡수를 최소화하여 더욱 효율이 높으며, 간단한 적층구조로 상업화에 유리하고, 우수한 광전변환효율을 가지는 화합물 반도체 태양전지 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의한 화합물 반도체 태양전지는 후면전극이 형성된 기재;
상기 후면전극의 상부에 위치하며, 화합물 반도체를 포함하는 광흡수층;
상기 광흡수층의 상부에 불연속적으로 위치하며, 상기 광흡수층과 접하는 버퍼층;
상기 버퍼층의 상부에 위치하며, 상기 버퍼층과 접하는 전도성 와이어 네트워크;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지에서 상기 버퍼층은 상기 광흡수층의 수직방향을 기준으로 상기 전도성 와이어 네트워크와 대응되는 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지에서 상기 화합물 반도체 태양전지는 전도성 와이어 네트워크가 형성된 면에서, 노출된 부분을 모두 커버하는 보호층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지에서 상기 보호층의 두께는 10 nm 내지 1000 ㎚일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지에서 상기 버퍼층은 n형 도펀트로 도핑되거나, 도핑되지 않은, ZnS, CdS, ZnxCd1 - xS(0<x<1인 실수), In2S3, SnS2, CdSe 및 ZnSe에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지에서 상기 광흡수층의 화합물 반도체는 구리 및 12족 내지 14족에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 원소의 칼코젠 화합물일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지에서 상기 전도성 와이어 네트워크는 태양전지의 표면을 면적 기준으로 1 내지 15% 덮는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지에서 상기 전도성 와이어의 단축 직경은 5 ㎚ 내지 10 ㎛이며, 종횡비는 50 내지 20000일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지에서 상기 전도성 와이어 네트워크는 복수의 전도성 와이어가 서로 교차하여 형성된 메쉬구조를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 화합물 반도체 태양전지 제조방법을 제공하며, 본 발명에 의한 화합물 반도체 태양전지 제조방법은
후면전극이 형성된 기재에 광흡수층을 형성하는 광흡수층 형성단계;
상기 광흡수층 상에 광흡수층과 접하도록 버퍼층을 형성하는 버퍼층 형성단계;
상기 버퍼층 상에 버퍼층과 접하도록 전도성 와이어 네트워크를 형성하는 전극 형성단계; 및
상기 버퍼층에서, 전도성 와이어 네트워크와 접하지 않은 부분의 버퍼층을 전부 또는 일부 식각하는 식각단계;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지 제조방법에서 상기 전극 형성단계는
버퍼층의 표면에 전도성 와이어를 도포하여 전도성 와이어가 얽힌 구조체를 형성하는 도포단계; 및
상기 구조체를 압착하여 물리적으로 변형하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지 제조방법에서 상기 전도성 와이어 네트워크는 태양전지의 표면을 면적 기준으로 1 내지 15% 덮는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지 제조방법에서 상기 식각단계 후 전도성 와이어 네트워크가 형성된 면 전체를 커버하는 보호층을 형성하는 보호층 형성단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지 제조방법에서 상기 식각단계의 식각은 건식식각 및 습식식각에서 선택되는 하나 이상의 공정을 포함할 수 있다.
본 발명은 버퍼층을 불연속적으로 포함하거나, 상대적으로 두께가 얇은 버퍼층을 일부 포함함으로써 화합물 반도체 태양전지에서 버퍼층에 의한 광흡수를 최소화할 수 있는 장점이 있으며, 이러한 광흡수의 최소화로 태양전지의 효율을 향상시키는 장점이 있다. 나아가 이러한 구조는 식각 등을 통해 손쉽게 형성될 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지의 구조를 대략적으로 도시한 것이다.
도 2는 보호층을 포함하는 본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지의 구조를 대략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지 제조방법의 공정순서를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 위에서 바라본 본 발명의 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 보호층을 포함하는 본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지의 구조를 대략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지 제조방법의 공정순서를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 위에서 바라본 본 발명의 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지를 개략적으로 도시한 것이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 화합물 반도체 태양전지를 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.
후면전극(200)이 형성된 기재(100);
상기 후면전극의 상부에 위치하며, 화합물 반도체를 포함하는 광흡수층(300);
상기 광흡수층의 상부에 불연속적으로 위치하며, 상기 광흡수층과 접하는 버퍼층(400);
상기 버퍼층의 상부에 위치하며, 상기 버퍼층과 접하는 전도성 와이어 네트워크(500);를 포함하는 화합물 반도체 태양전지에 관한 것이다.
본 발명에 의한 화합물 반도체 태양전지는 종래 알려진 화합물 반도체 태양전지 보다 비교적 간단한 구조를 가지며, 나아가 우수한 광전변환 효율을 갖는 장점이 있다. 이에 더하여, 본 발명에 의한 화합물 반도체 태양전지는 상술한 바와 같이 버퍼층이 광흡수층 상부 중 일부에 형성됨으로써, 종래 버퍼층에 의한 광흡수가 발생하는 문제점을 예방할 수 있다. 이러한 버퍼층에 의한 광흡수를 예방하는 경우, 동일한 조건에서 광흡수층에 인가되는 광이 일정부분 차단되는 문제를 예방하여, 더욱 효율적으로 태양광을 전기에너지로 변환할 수 있는 장점이 있다.
더욱 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지에서, 상기 버퍼층은 상기 광흡수층의 수직방향을 기준으로 상기 전도성 와이어 네트워크와 대응되는 형상을 가질 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지는 전도성 와이어 네트워크와 수직방향으로 대응되는 형상의 버퍼층을 포함하며, 메시형의 전도성 와이어 네트워크와 메시형의 버퍼층을 포함함으로써, 광흡수층의 일부가 바로 외부로 노출되거나, 광흡수층의 일부가 후술하는 보호층과 접하는 구조를 포함할 수 있다. 화합물 반도체 태양전지가 상술한 구조를 포함하는 경우, 전도성 와이어 네트워크의 하층에 형성된 버퍼층에 의해 광전류를 효율적으로 전달하면서도, 전도성 와이어 네트워크와 접하지 않으므로 광전류의 전달에 관여하지 않는 불필요한 버퍼층을 포함하지 않는다. 이렇게 불필요한 버퍼층을 포함하지 않는 경우, 버퍼층에 의한 불필요한 광흡수 또한 예방할 수 있으며, 결과적으로 광흡수층에 인가되는 광량이 불필요하게 감소되는 문제를 예방할 수 있으며, 나아가 태양전지의 효율 또한 향상시킬 수 있다.
이때, 본 발명에서 불연속적으로 위치한다 함은, 광흡수층이 형성된 면의 일부에 버퍼층이 형성됨을 의미하며, 더욱 좋게는 광흡수층 상의 일부 영역에 버퍼층이 형성되어 광흡수층의 일부가 외부로 노출된 형상을 의미할 수 있다.
본 발명에서 버퍼층과 전도성 와이어 네트워크가 대응되는 형상이라 함은 버퍼층과 전도성 와이어 네트워크가 동일 또는 유사한 형상임을 의미하며, 구체적으로는 다수의 전도성 와이어가 교차하여 형성된 네트워크 전체와 버퍼층이 동일 또는 유사한 형상일 수 있다. 더욱 구체적으로는 수직방향으로 전도성 와이어 네트워크가 형성된 영역의 투영도와, 버퍼층이 형성된 영역의 투영도가 50% 이상, 구체적으로는 80% 이상, 더욱 구체적으로는 90% 이상 일치하는 것을 의미할 수 있다.
또한 본 발명에 의한 화합물 반도체 태양전지에서, 전도성 와이어 네트워크는 복수의 전도성 와이어가 서로 교차하여 형성된 메시구조를 포함할 수 있으며, 더욱 구체적으로 전도성 와이어가 겹쳐지는 부분은 접합하여 있을 수 있다. 더욱 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지에서 전도성 와이어 네트워크는 전도성 와이어가 규칙적이거나, 불규칙적인 형상으로 배열된 것일 수 있다. 구체적으로, 전도성 와이어가 규칙적으로 형성된 경우, 전도성 와이어가 격자형으로 형성되어 있을 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적이고 비한정적인 일 예로, 전도성 와이어 네트워크가 불규칙적인 형상인 경우, 전도성 와이어를 불규칙적으로 뿌려 형성된 것일 수 있으며, 전도성 와이어 네트워크가 규칙적으로 형성된 경우, 와이어가 규칙적으로 배열되어 있거나, 금속막을 코팅 후 에칭 등의 방법으로 규칙적인 형상을 형성한 것일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지에서, 전도성 와이어 네트워크로 형성되는 메쉬의 크기는 메쉬로 형성되는 셀(cell)의 면적이 100 ㎚2 내지 50 ㎛2, 구체적으로는 300 ㎚2 내지 10 ㎛2일 수 있으나, 와이어의 단축직경 및 와이어의 도포량 등에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지는 전도성 와이어 네트워크가 형성된 면에서, 노출된 부분을 모두 커버하는 보호층(600)을 포함할 수 있다. 더욱 좋게는, 본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지는 버퍼층이 태양전지면의 수직방향을 기준으로 상기 전도성 와이어 네트워크와 대응되는 형상이며, 상기 버퍼층과 상기 전도성 네트워크가 서로 접한 구조로 상기 광흡수층의 일부가 외부로 노출되는 경우 노출되는 부분을 모두 커버하는 보호층을 포함할 수 있다.
구체적으로, 이러한 보호층은 광의 투과가 가능하며, 광흡수층을 보호하기 위하여 공기를 차단할 수 있는 소재인 경우 제한이 없으며, 전기 전도성을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 구체적이고 비한정적인 일 예로 보호층이 전도성이 있는 재질인 경우, 보호층은 ZnO,In2O3 및 SnO2에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있으며, 보호층이 전도성이 없는 재질인 경우, 보호층은 SiO2, Si3N4, TiO2 및 Al2O3에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 상술한 재질의 보호층을 포함하는 경우, 제조 방법적인 측면에서 보호층의 형성이 용이할 뿐만 아니라, 광의 흡수를 최소화하여 태양전지의 효율 저하를 예방할 수 있는 장점이 있다. 나아가, 상술한 재질의 보호층을 포함하는 경우 반사되는 광을 줄여 태양전지의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 이때, 광의 투과가 가능한 재질이라 함은, 인가되는 광을 5 % 이상, 구체적으로는 10 내지 99.9%, 더욱 구체적으로는 30 내지 99 %, 더욱 구체적으로는 50 내지 99% 광을 투과시키는 재질을 의미할 수 있다.
나아가, 이러한 보호층의 두께는 상술한 바와 같이 광의 투과가 가능하면서도 공기와의 접촉을 차단할 수 있는 두께인 경우 제한이 없다. 구체적이고 비한정적인 일 예로, 보호층의 재질이 SiO2, Si3N4, TiO2 및 Al2O3에서 선택되는 하나 또는 둘 이상인 경우 보호층의 두께는 10 내지 1000 ㎚, 구체적으로는 20 내지 500 ㎚일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 상술한 범위에서, 보호층에 의한 광투과 저하를 최소화하면서도 상술한 바와 같이 전도성 와이어 네트워크가 형성된 면을 보호할 수 있다. 상세하게는, 상술한 범위에서 광흡수층의 열화를 방지하여 공기와의 접촉에 의한 태양전지의 효율 저하를 예방할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지는 후면전극이 형성된 기재;
상기 후면전극의 상부에 위치하며, 화합물 반도체인 광흡수층;
상기 광흡수층의 상부에 위치하며, 상기 광흡수층과 접하는 버퍼층;
상기 버퍼층의 상부에 위치하며, 상기 버퍼층과 접하는 전도성 와이어 네트워크;를 포함하며,
상기 버퍼층은 태양전지면의 수직방향을 기준으로 상기 전도성 와이어 네트워크와 대응되는 형상이며, 상기 버퍼층과 상기 전도성 네트워크가 서로 접한 접촉부 및 상기 접촉부 보다 상대적으로 얇은 두께의 미접촉부를 포함하는 구조일 수 있다. 구체적으로 전면전극으로 전도성 와이어 네트워크를 포함하며, 버퍼층은 수직방향을 기준으로 상기 전도성 와이어 네트워크와 수직 방향으로 대응되며, 버퍼층과 전도성 네트워크가 접한 접촉부 및 접촉부보다 상대적으로 두께가 얇은 미접촉부를 포함한다. 즉, 본 발명의 제 2 구조에 의한 화합물 반도체 태양전지는 전도성 와이어 네트워크 및 전도성 와이어 네트워크와 대응되는 형상의 접촉부 및, 접촉부 보다 상대적으로 두께가 얇은 미접촉부를 포함하는 구조일 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지는 전도성 와이어 네트워크와 버퍼층이 접하는 부분의 두께가 상대적으로 두꺼우며, 전도성 와이어 네트워크와 접하지 않는 버퍼층의 경우 두께가 상대적으로 얇을 수 있다. 본 발명의 일 실시예예 의한 화합물 반도체 태양전지는 이러한 구조를 포함함으로써, 버퍼층을 통하여 광전류를 효율적으로 전달하면서도, 버퍼층에 의한 광흡수를 최소화하여 화합물 반도체 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다. 나아가, 상술한 제 2 구조에 의한 화합물 반도체 태양전지는 광흡수층이 외부로 노출되지 않으므로, 광흡수층의 열화를 방지할 수 있는 장점 또한 있다.
이때, 상기 버퍼층에 있어서 전도성 와이어 네트워크와 접하는 접촉부의 두께 : 미접촉부의 두께 비는 1:0.05 내지 0.5, 구체적으로는 1:0.1 내지 0.3일 수 있다. 상술한 범위에서, 버퍼층이 광흡수층을 보호하면서도, 버퍼층의 광흡수를 예방하여 효율이 우수한 화합물 반도체 태양전지를 제조할 수 있는 장점이 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지는 전도성 와이어 네트워크를 형성하는 전도성 와이어를 감싸는 캡핑층을 포함할 수 있다. 상세하게는, 이러한 캡핑층은 전도성 와이어 네트워크와 동일한 형상을 갖되, 그 크기가 동일 내지 확대된 것을 의미할 수 있다. 이렇게 캡핑층을 포함하는 경우, 버퍼층과 전도성 와이어 네트워크 자체가 면접촉 하거나, 혹은 전도성 와이어 네트워크를 감싸는 캡핑층이 버퍼층과 접촉할 수 있다. 이러한 캡핑층을 포함하는 경우, 버퍼층과의 결착력을 향상시키며, 버퍼층과의 균일한 결착으로, 불규칙적인 결착에 의한 저항 상승을 예방할 수 있다. 나아가, 이러한 캡핑층은 광전류의 흐름에 방향성을 부여하여, 광전류를 전도성 와이어 네트워크 쪽으로 인도(guide)하는 역할을 수행할 수 있고, 전도성 와이어와 버퍼층 간의 급격한 에너지 레벨 차를 완화시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 전도성 와이어 네트워크를 감싸는 캡핑층은 전도성 와이어 네트워크를 외부환경으로부터 보호하여, 전도성 와이어 네트워크의 전기적 특성이 열화되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
더욱 상세하게는, 본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지는 와이어를 보호하는 캡핑층 상에, 전도성 와이어 네트워크가 형성된 면 전체를 덮는 보호층을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지가 상술한 바와 같이 캡핑층 및 보호층을 포함하는 경우, 버퍼층과 전도성 와이어의 불규칙적인 결착에 의한 저항 상승을 예방하면서도, 외부 충격 등에도 안정적으로 저항을 유지하여 높은 효율을 나타낼 수 있는 장점이 있다.
이때 이러한 캡핑층은 투명 전도성 산화물, 반도체 및 절연체에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 구체적이고 비한정적인 일 예로 투명 전도성 산화물은 ITO(Indium Tin Oxide), SnO2, IZO(Indium Zinc Oxide), FTO(Fluorine Tin Oxide) 및 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 반도체 화합물은 n형 도펀트로 도핑되거나, n형 도펀트로 도핑되지 않은 ZnS, CdS, ZnxCd1 - xS(0<x<1인 실수), In2S3, SnS2, CdSe 및 ZnSe일 수 있으며, 절연체 물질의 경우 SiO2, Si3N4, TiO2 및 Al2O3 에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 물질을 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 이때 전도성 와이어의 산화방지와 함께 버퍼층과 전도성 와이어간의 안정적인 전기 접촉이 이루어질 수 있도록 캡핑물질은 반도체 물질일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 나아가, 이러한 캡핑층의 두께는 광전류의 손실방지 및 전도성 와이어 네트워크로 생성된 다공 구조를 통해 입사광을 확보하기 위한 측면에서 10 내지 1000 ㎚, 더욱 구체적으로는 50 내지 500 ㎚일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
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.
광흡수층 상부에 구비되는 버퍼층은 광흡수층과 빌트인 포텐셜(p-n 정션, 공핍층)을 형성하여, 선택적이며 자발적으로 전자가 광흡수층으로부터 버퍼층으로 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, 버퍼층은 종래의 화합물 반도체 태양전지에서 버퍼층으로 사용되는 버퍼 물질을 포함할 수 있다.
상세하게, 버퍼층은 n형 도펀트로 도핑되거나, n형 도펀트로 도핑되지 않은, ZnS, CdS, ZnxCd1 -xS(0<x<1인 실수), In2S3, 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, 버퍼층은 익스트린직 ZnS, 익스트린직 CdS, 익스트린직 ZnxCd1 - xS(0<x<1인 실수), 익스트린직 In2S3, 익스트린직SnS2, 익스트린직 CdSe, 익스트린직 ZnSe, 인트린직 ZnS, 인트린직 CdS, 인트린직 ZnxCd1 -xS(0<x<1인 실수), 인트린직 In2S3, 인트린직SnS2, 인트린직 CdSe 및 인트린직 ZnSe에서 하나 또는 둘 이상 선택될 수 있다.
이때, 버퍼층이 n형 도펀트를 함유하는 경우(익스트린직 반도체 물질을 함유하는 경우), 이는 버퍼층의 적어도 일부 영역이 n형 도펀트로 도핑된 것을 의미한다. 버퍼층이 n형 도펀트로 도핑된 경우, 버퍼층의 광흡수층과 접하는 면으로부터 그 대향면으로의 방향인 두께 방향으로 n형 도펀트의 농도가 변화될 수 있다. 상세하게, 버퍼층은 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 ZnS, 인트린직 CdS, 인트린직 ZnxCd1 - xS(0<x<1인 실수), 인트린직 In2S3, 인트린직SnS2, 인트린직 CdSe 및 인트린직 ZnSe에서 하나 또는 둘 이상 선택된 물질을 포함할 수 있으며, 익스트린직 영역은 익스트린직 ZnS, 익스트린직 CdS, 익스트린직 ZnxCd1 - xS(0<x<1인 실수), 익스트린직 In2S3, 익스트린직SnS2, 익스트린직 CdSe 및 익스트린직 ZnSe에서 하나 또는 둘 이상 선택된 물질을 포함할 수 있다. 이때, 버퍼층이 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.
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.
버퍼층이 n형 도펀트를 함유하며, n형 도펀트가 버퍼층의 두께 방향으로 연속적 또는 불연속적으로 증가하는 농도 프로파일을 가짐으로써, 광흡수층과 버퍼층 간에 안정적이고 넓은 공핍층이 형성될 수 있어 효과적으로 광전자를 분리 및 이동시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지에서 버퍼층의 두께는 10 내지 1000 ㎚, 구체적으로는 10 내지 800 ㎚일 수 있고, 더욱 구체적으로는 20 내지 100 ㎚일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
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.
전도성 와이어의 단축 직경은 5nm 내지 10 μm, 구체적으로는 10 ㎚ 내지 1 ㎛, 더욱 구체적으로는 30 내지 700 ㎚ 일 수 있으며, 전도성 와이어간의 단순 접촉에 의해서도 원활한 전류이동 경로 제공 측면에서 전도성 와이어의 종횡비는 50 내지 20000, 구체적으로 100 내지 10000일 수 있다. 구체적이고 비한정적인 일 예로, 마이크로 와이어는 단축 직경이 10 내지 500 ㎚인 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.
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 조건 등은 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.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 전도성 와이어 네트워크는, 태양전지 표면을 기준으로, 전도성 와이어 네트워크의 투영이미지 상 태양전지를 덮는 표면적이 1 내지 15%, 구체적으로 2 내지 10%, 더욱 구체적으로 3 내지 5 %일 수 있다. 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. 이때, 태양전지의 표면을 덮는 면적은 전도성 네트워크의 투영 이미지 상, 전도성 와이어 네트워크에 의해 태양전지의 표면이 덮이는 면적을 태양전지의 면적으로 나눈 값*100(%)일 수 있다. 이때, 전도성 와이어 네트워크의 투영 이미지는 광흡수층과 버퍼층의 적층 방향으로 평행 광을 조사하여 형성되는 전도성 와이어 네트워크의 2차원 이미지일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지에서, 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.
상세하게, 캡핑층의 캡핑 물질은 금, 은, 알루미늄 및 구리 등에서 선택되는 금속; 불소 함유 산화주석(FTO; Fluorine 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 반도체 화합물일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 n형 도펀트로 도핑되거나, n형 도펀트로 도핑되지 않은 ZnS, CdS, ZnxCd1 - xS(0<x<1인 실수), In2S3, 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.
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.
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.
본 발명은 또한 화합물 반도체 태양전지 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또한 본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의한 화합물 반도체 태양전지 제조방법은
후면전극이 형성된 기재에 광흡수층을 형성하는 광흡수층 형성단계;
상기 광흡수층 상에 광흡수층과 접하도록 버퍼층을 형성하는 버퍼층 형성단계;
상기 버퍼층 상에 버퍼층과 접하도록 전도성 와이어 네트워크를 형성하는 전극 형성단계; 및
상기 버퍼층에서, 전도성 와이어 네트워크와 접하지 않은 부분의 버퍼층을 전부 또는 일부 식각하는 식각단계;를 포함한다.
본 발명에 의한 제조방법으로, 전도성 와이어 네트워크와 접하지 않는 버퍼층을 전부 또는 일부 식각하여 제거하는 경우, 버퍼층이 전도성 와이어 네트워크로 광전류를 효율적으로 전달하면서도, 버퍼층에 의한 광흡수를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
구체적으로, 상기 광흡수층 형성단계에서 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(Electro-deposition), 분말 또는 콜로이드 상태의 전구체 잉크를 도포하고 반응 소결시키는 잉크프린팅, 또는 스프레이 열분해법등을 이용하여 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 제조방법에서 버퍼층 형성단계는 통상의 공지된 증착 방법 등을 통하여 수행될 수 있다. 일 예로, 버퍼층은 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, 버퍼층이 n형 도펀트를 함유하는 경우, 버퍼층의 반도체 물질의 증착시 단지 n형 도펀트의 공급 유무나 공급량을 조절함으로써 버퍼층의 두께에 따른 n형 도펀트의 농도 프로파일을 제어할 수 있다.
본 발명에 의한 화합물 반도체 제조방법은, 버퍼층 형성단계 후 버퍼층과 접하도록 전도성 와이어 네트워크를 형성하는 전극 형성단계를 포함한다. 이때, 전도성 와이어 분산액의 도포는 스핀코팅, 스프레이 코팅, 딥코팅, 진공 여과법(Vacuum filtration), 메이어 로드 코팅법(Meyer rod coating)등을 이용할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 제조방법에서 전극 형성단계는 버퍼층 표면에 전도성 와이어를 도포하여 전도성 와이어가 불규칙적으로 얽힌 구조체를 제조하는 제 1단계; 및 상기 구조체를 압착하여 물리적으로 변형시키는 제 2단계;를 포함할 수 있다. 전극 형성단계가 상술한 단계를 포함하는 경우, 버퍼층과 더욱 밀착하여, 들뜸 등에 의한 저항 상승을 예방할 수 있는 장점이 있다. 구체적으로 이러한 물리적 변형은 전도성 와이어 물질을 고려하여 적절히 조절될 수 있다. 구체적이며 비 한정적인 일 예로, 금속 와이어가 은과 같은 FCC 구조의 금속인 경우, 1 내지 100MPa의 압력으로 압착될 수 있다. c2) 단계의 압착에 의해 구조체를 이루는 금속 와이어가 물리적으로 변형됨과 동시에, 금속 와이어간의 결착이 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 전도성 와이어 네트워크는, 태양전지 표면을 기준으로, 전도성 와이어 네트워크의 투영이미지 상 태양전지를 덮는 표면적이 1 내지 15%, 구체적으로 2 내지 10%, 더욱 구체적으로 3 내지 5 %일 수 있다. 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.)
아울러, 본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 제조방법 중 전극형성단계에서, 상술한 제 1단계 후, 제 2단계의 전 또는 후에 전도성 와이어가 서로 접촉하는 접촉 영역을 용융 결착시키는 결착단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 전도성 와이어가 얽힌 구조체에 광 및 열에서 선택되는 하나 이상을 인가함으로써, 전도성 와이어간의 접촉 영역을 용융 결착시켜 물리적으로 결합된 일체의 나노와이어 네트워크를 제조하는 것이다. 이러한 네트워크의 형성으로 전도성 와이어 네트워크의 저항을 현저히 낮출 수 있어 더욱 유리하다.
본 발명에 의한 화합물 반도체 제조방법은 전극형성단계 후 상기 버퍼층에서, 전도성 와이어 네트워크와 접하지 않은 부분의 버퍼층을 전부 또는 일부 식각하는 식각단계를 포함한다. 즉, 본 발명에 의한 화합물 반도체 제조방법은, 전도성 와이어 네트워크와 접하지 않는 버퍼층을 전부 또는 일부 식각함으로써, 광전류의 전달에 관여하지 않는 불필요한 버퍼층을 전부 또는 일부 제거하고, 이러한 버퍼층의 제거로 버퍼층에 의한 광흡수를 방지하여 광흡수층으로 보다 효율적으로 광을 인가할 수 있는 장점이 있다.
구체적으로, 이러한 식각은 버퍼층에 사용되는 물질을 식각하기 위한 방법인 경우 제한이 없다. 구체적이고 비한정적인 일 예로 식각단계는 건식식각 또는 습식 식각단계를 통해 수행될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 더욱 상세하게는 본 발명에서의 식각단계가 건식 식각인 경우, 스퍼터링 식각, 반응성 이온 식각, 및 증기상 식각에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 이용할 수 있으며, 습식 식각의 경우 스프레이식 또는 스핀식으로 식각을 수행할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 나아가, 전도성 와이어와 접촉하지 않는 버퍼층의 미접촉부 중에서 일부만을 식각 하는 경우, 잔류하는 미접촉부의 두께는 접촉부의 두께를 기준으로 접촉부의 두께 : 미접촉부의 두께가 1:0.1 내지 0.6, 구체적으로는 1:0.1 내지 0.3일 수 있다. 버퍼층이 광흡수층을 보호하면서도, 버퍼층의 광흡수를 예방하여 효율이 우수한 화합물 반도체 태양전지를 제조할 수 있는 장점이 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지 제조방법은 식각단계 후 전도성 와이어 네트워크가 형성된 면 전체를 커버하는 보호층 형성단계를 더 포함할 수 있다. 좋게는, 상술한 보호층 형성단계는 전도성 와이어 네트워크와 접하지 않은 부분의 버퍼층이 전부 식각으로 제거된 경우 보호층을 형성함으로써 광흡수층의 열화를 방지할 수 있는 장점이 있다. 구체적으로, 이러한 보호층은 광의 투과가 가능하며, 공기를 차단할 수 있는 소재인 경우 제한이 없다. 구체적이고 비한정적인 일 예로 SiO2, Si3N4, TiO2 및 Al2O3에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 나아가 이러한 보호층의 형성은 통상적으로 상술한 물질 층을 형성할 수 있는 방법인 경우 제한 없이 이용이 가능하다. 구체적이고 비한정적인 일 예로 이러한 보호층의 형성방법은 원자층 증착법(ALD), 화학기상증착법(CVD), 스퍼터링법 등의 건식 공정이나, 스프레이 코팅, 스핀 코팅, 블레이드 코팅, 딥 코팅, 캐스팅법, 롤 커팅법, 바 코팅법 또는 슬롯다이 코팅법 등과 같은 습식 공정을 이용할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되지 않는다. 좋게는, 광흡수층 및 버퍼층에 미치는 영향을 최소화 하기 위하여 원자층증착법 또는 화학기상증착법 등을 이용할 수 있으며, 더욱 좋게는 200 ℃ 이하의 저온 환경에서 원자층증착법 또는 화학기상증착법을 이용할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
더욱 구체적으로 본 발명의 다른 일 양태에 의한 화합물 반도체 제조방법에서, 전도성 와이어 네트워크가 금속 코팅 후 포토레지스트를 에칭하여 규칙적인 형상의 네트워크를 형성하는 경우, 전도성 와이어 네트워크를 형성함과 동시에, 버퍼층의 식각을 동시에 수행할 수 있다.
더욱 상세하게는, 본 발명의 다른 일 양태에 의한 화합물 반도체 태양전지 제조방법은
후면전극이 형성된 기재에 광흡수층을 형성하는 광흡수층 형성단계;
상기 광흡수층 상에 광흡수층과 접하도록 버퍼층을 형성하는 버퍼층 형성단계;
상기 버퍼층 상에 금속 박막을 코팅하는 전극막 형성단계;
상기 버퍼층과 전극막의 일부를 식각하는 식각단계;를 포함할 수 있다.
이때, 식각단계 후의 버퍼층 및 전극막의 형상은 제한이 없으나, 구체적이고 비한정적인 일 예로 메쉬형상일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지의 구조 및 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지의 구조를 개략적으로 도시한 것으로, 후면전극(200)이 형성된 기재(100); 및 후면전극 상에 형성된 광흡수층(300)을 포함하고, 광흡수층 상에 버퍼층(400) 및 전도성 와이어 네트워크(500)을 순차로 포함하며, 수직방향으로 버퍼층과 전도성 와이어 네트워크는 대응되는 형상을 가지고 있다. 이러한 형상에 의해, 광전류의 흐름에 영향을 주지 않으면서도 광흡수층(300)에 인가되는 광을 버퍼층(400)이 일부 흡수하는 문제점을 예방할 수 있는 장점이 있다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지의 구조를 개략적으로 도시한 것으로, 도 1과 같은 형상의 태양전지에, 전면전극이 형성된 면을 기준으로 노출된 부분을 모두 커버하는 보호층(600)을 포함한다. 이러한 보호층에 의해 광흡수층(300)이 외부로 직접 노출되는 것을 예방함으로써, 상술한 태양전지의 효율 향상효과를 도모할 뿐만 아니라 태양전지의 수명을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지 제조방법을 개략적으로 도시한 것으로, 본 발며명의 일 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지 제조방법은 기재(100), 후면전극(200), 광흡수층(300), 버퍼층(400) 및 전도성 와이어 네트워크(500)을 순차로 적층하고(단계 a), 전도성 와이어 네트워크와 접하지 않는 부분의 버퍼층을 식각하며(단계 b), 식각 후 전도성 와이어 네트워크가 형성된 면을 모두 커버하는 보호층을 형성하는 단계(단계 c)를 포함할 수 있다. 이러한 단계를 포함함으로써, 보다 효율적으로 전도성 와이어 네트워크와 대응되는 형상의 버퍼층을 형성할 수 있으며, 식각단계를 통하여 전도성 와이어 네트워크와 미접촉하는 부분을 최소화하여 불필요하게 저항이 높아지는 문제를 예방할 수 있다.
도 4는 위에서 바라본 본 발명의 실시예에 의한 화합물 반도체 태양전지를 개략적으로 도시한 것이며, 구체적으로 불규칙적 형상으로 형성된 전도성 와이어 네트워크(위) 또는 규칙적인 형상으로 형성된 전도성 와이어 네트워크(아래)를 나타낸 것이다.
100 기재
200 후면전극
300 광흡수층
400 버퍼층
500 전도성 와이어 네트워크
600 보호층
200 후면전극
300 광흡수층
400 버퍼층
500 전도성 와이어 네트워크
600 보호층
Claims (14)
- 후면전극이 형성된 기재;
상기 후면전극의 상부에 위치하며, 화합물 반도체를 포함하는 광흡수층;
상기 광흡수층의 상부 중 일부에 형성됨으로써, 상부에 불연속적으로 위치하며, 상기 광흡수층과 접하는 버퍼층;
상기 버퍼층의 상부에 위치하며, 상기 버퍼층과 접하는 전도성 와이어 네트워크;를 포함하고
상기 버퍼층은 상기 광흡수층의 수직방향을 기준으로 상기 전도성 와이어 네트워크와 대응되는 형상을 가지는 화합물 반도체 태양전지. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 화합물 반도체 태양전지는 전도성 와이어 네트워크가 형성된 면에서, 노출된 부분을 모두 커버하는 보호층을 포함하는 화합물 반도체 태양전지. - 제 3항에 있어서,
상기 보호층의 두께는 10 내지 1000 ㎚인 화합물 반도체 태양전지. - 제 1항에 있어서,
상기 버퍼층은 n형 도펀트로 도핑되거나, 도핑되지 않은, ZnS, CdS, ZnxCd1 - xS(0<x<1인 실수), In2S3, SnS2, CdSe 및 ZnSe에서 선택되는 하나 또는 둘 이상인 화합물 반도체 태양전지. - 제 1항에 있어서,
상기 광흡수층의 화합물 반도체는 구리 및 12족 내지 14족에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 원소의 칼코젠 화합물인 화합물 반도체 태양전지. - 제 1항에 있어서,
상기 전도성 와이어 네트워크는 태양전지의 표면을 면적 기준으로 1 내지 15% 덮는 것을 특징으로 하는 화합물 반도체 태양전지. - 제 1항에 있어서,
상기 전도성 와이어의 단축 직경은 5 ㎚ 내지 10 ㎛이며, 종횡비는 50 내지 20000인 화합물 반도체 태양전지. - 제 1항에 있어서,
상기 전도성 와이어 네트워크는 복수의 전도성 와이어가 서로 교차하여 형성된 메쉬구조를 포함하는 화합물 반도체 태양전지. - 후면전극이 형성된 기재에 광흡수층을 형성하는 광흡수층 형성단계;
상기 광흡수층 상에 광흡수층과 접하도록 버퍼층을 형성하는 버퍼층 형성단계;
상기 버퍼층 상에 버퍼층과 접하도록 전도성 와이어 네트워크를 형성하는 전극 형성단계; 및
상기 버퍼층에서, 전도성 와이어 네트워크와 접하지 않은 부분의 버퍼층을 전부 또는 일부 식각하는 식각단계;를 포함하는 화합물 반도체 태양전지 제조방법. - 제 10항에 있어서,
상기 전극 형성단계는
버퍼층의 표면에 전도성 와이어를 도포하여 전도성 와이어가 얽힌 구조체를 형성하는 도포단계; 및
상기 구조체를 압착하여 물리적으로 변형하는 단계;를 포함하는 화합물 반도체 태양전지 제조방법. - 제 10항에 있어서,
상기 전도성 와이어 네트워크는 태양전지의 표면을 면적 기준으로 1 내지 15% 덮는 것을 특징으로 하는 화합물 반도체 태양전지 제조방법. - 제 10항에 있어서,
상기 식각단계 후 전도성 와이어 네트워크가 형성된 면 전체를 커버하는 보호층을 형성하는 보호층 형성단계;를 더 포함하는 화합물 반도체 태양전지 제조방법. - 제 10항에 있어서,
상기 식각단계의 식각은 건식식각 및 습식식각에서 선택되는 하나 이상의 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물 반도체 태양전지 제조방법.
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014033202A (ja) * | 2012-07-31 | 2014-02-20 | Samsung Sdi Co Ltd | 薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法 |
| KR101568148B1 (ko) | 2014-06-02 | 2015-11-11 | 한밭대학교 산학협력단 | 화합물 반도체 박막 태양전지 |
| KR101672304B1 (ko) * | 2015-11-19 | 2016-11-04 | 한밭대학교 산학협력단 | 투명도가 제어된 화합물 반도체 태양전지 |
| KR101701451B1 (ko) * | 2015-11-06 | 2017-02-01 | 한밭대학교 산학협력단 | 매립형 구조를 가진 화합물 반도체 박막 태양전지 |
| KR101743512B1 (ko) * | 2016-07-26 | 2017-06-05 | 한밭대학교 산학협력단 | 투명도가 조절된 화합물 반도체 태양전지의 제조방법 |
-
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- 2017-10-31 KR KR1020170143860A patent/KR101949865B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014033202A (ja) * | 2012-07-31 | 2014-02-20 | Samsung Sdi Co Ltd | 薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法 |
| KR101568148B1 (ko) | 2014-06-02 | 2015-11-11 | 한밭대학교 산학협력단 | 화합물 반도체 박막 태양전지 |
| KR101701451B1 (ko) * | 2015-11-06 | 2017-02-01 | 한밭대학교 산학협력단 | 매립형 구조를 가진 화합물 반도체 박막 태양전지 |
| KR101672304B1 (ko) * | 2015-11-19 | 2016-11-04 | 한밭대학교 산학협력단 | 투명도가 제어된 화합물 반도체 태양전지 |
| KR101743512B1 (ko) * | 2016-07-26 | 2017-06-05 | 한밭대학교 산학협력단 | 투명도가 조절된 화합물 반도체 태양전지의 제조방법 |
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