KR20080008213A - Ｃｉ（ｇ）ｓ 태양전지 후면전극의 제조방법 - Google Patents

Ｃｉ（ｇ）ｓ 태양전지 후면전극의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 CI(G)S(Cupper-Indium-Gallium-Selenide) 광흡수층을 가지는 태양전지의 후면전극의 제조방법에 관한 것으로, 후면전극 형성을 위한 스퍼터링 공정시 플라즈마 생성을 위한 반응 가스의 압력을 변화시켜 진행하고, DC 스퍼터링시 기판에 RF 바이어스를 동시에 인가하여 전극의 특성을 향상시키는 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 상기 스퍼터링 과정에서 공급되는 반응 가스의 압력을 변화시킴으로써 전극과 유리 기판 사이의 접착성이 뛰어나면서도 나트륨 확산이 용이한 후면전극의 제조가 가능하며, 또한 DC 스퍼터링시 기판에 RF 바이어스를 동시에 인가함으로써 상대적으로 낮은 비저항의 전극 특성을 갖는 후면전극의 제조가 가능하다.

Description

ＣＩ（Ｇ）Ｓ 태양전지 후면전극의 제조방법 {Manufacturing Method of Back Contacts for CI(G)S Solar Cell}
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 스퍼터링 공정에 대한 모식도이다;
도 2는 도전층의 인장력에 영향을 주는 금속 결합의 조건에 대한 모식도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 스퍼터링 공정에서 RF 바이어스 전력량에 따른 도전층 전체의 진성응력의 변화를 나타낸 그래프이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 스퍼터링 공정에서 RF 바이어스 전력량에 따른 비저항값의 변화를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 CI(G)S(Cupper-Indium-Gallium-Selenide) 광흡수층을 포함하는 태양전지의 후면전극(back contact)을 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 상대적으로 고압의 반응 가스하에서 DC 스퍼터링에 의해 기판 상에 제 1 도전 층을 형성하는 과정과, 상대적으로 저압의 반응 가스하에서 상기 기판 상에 RF 바이어스를 인가하면서 DC 스퍼터링에 의해 제 1 도전층 상에 제 2 도전층을 형성하는 과정을 포함하는 것으로 구성되는 태양전지의 후면전극을 제조하는 방법을 제공한다.
최근 환경문제와 에너지 고갈에 대한 관심이 높아지면서, 에너지 자원이 풍부하고 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, 본 발명과 같은 CI(G)S 광흡수층을 포함하는 태양전지는 그 중 화합물 반도체 태양전지의 분류에 속한다.
CI(G)S 광흡수층 기반의 태양전지는 유리 등의 기판(substrate)에 몰리브덴 등의 후면전극(back contact)과 CI(G)S 광흡수층을 순차적으로 형성하여 제조하게 된다. 이러한 후면전극의 제조방법은 미국 등록특허 제6,258,620호에 일부 개시되어 있다. 상기 특허에는 몰리브덴을 스퍼터링 증착 공정에 의해 2층(bi-layer) 구조로 제조하는 방법이 개시되어 있는 바, 첫 번째 단계에서 상대적으로 높은 아르곤 압력하에 기판에 높은 접착력을 나타내는 제 1 몰리브덴 층을 형성하고, 두 번째 단계에서 상대적으로 낮은 아르곤 압력하에 상기 제 1 층 상에 낮은 비저항의 제 2 몰리브덴 층을 형성한다.
그러나, 상기 특허는 2층(bi-layer) 구조의 도전층 형성에 대한 내용만을 제시하고 있을 뿐이고, 상기 특허에 의해 제조되는 도전층은 소망하는 정도의 충분히 낮은 비저항을 발휘하지 못하는 것으로 확인되었다. 또한, 상기 특허에 따르면, 금속 원자들간의 높은 밀도는 기판으로부터 공급되는 나트륨의 확산을 억제하여 태양전지의 성능에 중요한 요소로 작용하는 유효공정농도를 저하시키는 원인이 된다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결하면서 보다 고효율의 태양전지를 제조할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 목적은 기존에 적용되던 2층(bi-layer) 구조의 후면전극 형성기술에 비해 더욱 낮은 비저항을 가지면서, 동시에 CI(G)S 광흡수층에 나트륨 확산이 용이한 후면전극의 제조 및 그것을 포함하는 고효율 CI(G)S 태양전지를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 CI(G)S 광흡수층 기반 태양전지의 후면전극의 제조방법은,
(a) 상대적으로 고압의 반응 가스하에서 DC 스퍼터링에 의해 기판 상에 제 1 도전층을 형성하는 과정; 및
(b) 상대적으로 저압의 반응 가스하에서 상기 기판 상에 RF 바이어스를 인 가하면서 DC 스퍼터링에 의해 상기 제 1 도전층 상에 제 2 도전층을 형성하는 과정;
을 포함하는 것으로 구성되어 있다.
따라서, 본 발명에 따른 후면전극의 제조방법에 따르면, 우선, 기판과 직접 접촉하는 부분인 제 1 도전층을 형성하는 과정(a)에서는 기판과의 접착력을 향상시키기 위해서 높은 압력의 반응 가스 하에서 공정을 진행한다. 그런 다음, 제 2 도전층을 형성하는 과정(b)에서는 반응 가스의 압력을 낮추어 치밀한 조직의 박막을 형성함과 동시에 DC 스퍼터링 과정에서 기판 부분에 RF 바이어스를 함께 걸어줌으로써, 낮은 비저항 특성을 가지는 박막을 보다 효율적으로 증착할 수 있다.
본 출원의 발명자들이 행한 실험에 의하면, DC 스퍼터링 과정에서 기판 부분에 RF 바이어스를 함께 걸어준 경우, RF 바이어스의 전력량에 비례하여 비저항 및 진성응력이 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 이를 바탕으로, 도전층 전체의 진성응력(intrinsic stress)의 합이 '0'이 되는 정도의 출력량으로 RF 바이어스를 가해주는 경우, 낮은 비저항 특성을 가지면서도 잔류 응력이 없는 안정적인 구조의 박막을 형성할 수 있음을 또한 확인하였다.
일반적으로, 도전층을 형성하는 방법으로는 전자빔 증착(e-beam evaporation), DC 스퍼터링, 또는 RF 스퍼터링 등이 사용된다. 그러나, RF 스퍼터링의 경우에는 다른 디지털 회로에 노이즈(noise)의 발생 원인이 될 수 있기 때문에 노이즈 필터 또는 절연체에 의한 차폐와 접지가 필요하며, DC 스퍼터링에 비해 증착속도가 떨어지는 문제가 있다. 또한, 전자빔 증착법은 증착하고자 하는 면적 이 넓어질 경우, 균일한 두께로 증착하기 어려워져 양산성이 떨어지는 문제가 있다. 따라서, DC 스퍼터링이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 DC 스퍼터링은 DC 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering)인 것이 더욱 바람직하다. 마그네트론 스퍼터링이란, 발생된 플라즈마를 영구자석에서 발생하는 자속(flux)에 의해 집진하여 기판에 성막하는 방법이다. 이러한 방법을 사용하여 증착이 이루어질 경우, 발생한 플라즈마가 전체적으로 일정하게 되어 결과적으로 균일한 박막의 제조가 가능해진다. 사용되는 영구자석은 주로 NbFeB계이며, 일반적으로 평판 형태로 제작되어 음극(cathode; target)의 하단에 놓여진다.
상기 반응 가스는 불활성 가스(inert gas)인 아르곤(Ar)을 사용하는 것이 바람직하다. 아르곤을 반응 가스로 사용하는 경우에 있어서, 그 공정 과정을 간략히 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 스퍼터링 장치는 성막하고자 하는 물질(target)을 음극(cathode)으로 하고, 기판(substrate)쪽을 양극(anode)로 한다. 전원을 인가하면, 주입된 아르곤은 음극쪽에서 방출된 전자와 충돌하여 여기(excite)되어 아르곤 이온(Ar+)이 되고, 아르곤 이온은 음극쪽으로 끌려서 성막하고자 하는 물질(target)과 충돌한다. 이 때, 아르곤 이온 입자 하나하나는 E = hν 만큼의 에너지를 갖고 있으며 충돌시 그 에너지는 성막하고자 하는 물질(target)쪽으로 전이된다. 전이된 에너지가 물질(target)을 이루고 있는 원소의 결합력과 전자의 일함수(work function)를 극복할 수 있을 때 플라즈마를 방출하게 되고, 떨어져 나온 금속 이온은 기판(substrate)상에 적층된다.
특히, 본 발명에서와 같이 제 2 도전층을 형성하는 과정에서 추가적으로 기판에 RF 바이어스를 걸어주면, 기판(substrate)쪽에 negative 바이어스가 걸린 것과 유사한 효과를 낼 수 있는 바, 성막하고자 하는 물질(target)에서 떨어져 나온 금속 이온의 직진성을 높일 수 있으므로, 더욱 치밀한 조직을 형성할 수 있다.
상기 기판은 유리 기판, 알루미늄 호일, 카본 필름 또는 폴리이미드 등이 다양하게 사용될 수 있으며, 바람직하게는 유리 기판이 사용된다.
상기 제 1 도전층과 제 2 도전층은 몰리브덴, 알루미늄, 텅스텐, 크롬 또는 탄탈륨 중에서 하나 이상을 선택하여 제조할 수 있으며, 특히 몰리브덴을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 도전층의 제조에 몰리브덴을 사용하는 이유는 첫째, CI(G)S 태양전지의 기판으로 2 ~ 4 mm 두께의 유리를 사용하는 경우, 유리 기판과의 접착성이 뛰어나고 낮은 비저항을 가지고 있어서 전극 특성이 우수하기 때문이고, 둘째, 후속 CI(G)S 광흡수층을 형성하는 공정에서 약 500℃ 정도의 고온이 가해지게 되는데, 이러한 고온에서 유리 기판과 열팽창계수의 차이로 인한 박리 현상이 일어나지 않는 장점이 있기 때문이며, 셋째, CI(G)S 광흡수층과 후속 고온 공정시 계면에서 MoSe2 상을 형성함으로써 낮은 접촉 저항을 갖기 때문이다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 제 1 도전층 및 제 2 도전층 이외에 세 번째 박막으로서 제 3 도전층을 추가로 형성할 수 있다. 상기 제 3 도전층은 반응 기체를 진성응력이 최대가 되는 범위의 압력으로 가할 수 있다. 이에 따라, 제 3 도전층은 최대 인장력(tensile force)을 가질 수 있고, 입자간 간격이 안정적으로 유지 되므로 후속 CI(G)S 광흡수층의 열처리 공정시 유리 기판 내에 함유되어 있는 나트륨 등의 확산이 용이한 개방 구조(open structure)를 가질 수 있다.
이와 같이, 최대 인장력과 개방 구조를 가진 제 3 도전층을 형성한 경우에도, 제 3 도전층을 포함한 전체 도전층의 전체 응력의 합은 바람직하게는 대략 '0'이 되도록 구성함으로써, 외부 응력에 대해 안정적인 상태로 유지할 수 있다. 경우에 따라서는, 제조된 도전층 전체의 비저항 값이 제 3 층을 형성하지 않은 상기 2층 구조에 비해 다소 높을 수도 있으나, 종래 기술들에 따라 RF 바이어스를 인가하지 않은 2층 구조에 비해서는 훨씬 낮은 비저항을 유지할 수 있고, 종래 기술들에 따른 2층 구조의 문제점, 즉, 나트륨 이온의 확산이 어려워 효율이 저하되는 문제를 해결함으로써 효율이 매우 우수하다는 장점이 있다.
상기 제 3 도전층은 몰리브덴, 알루미늄, 텅스텐, 크롬 또는 탄탈륨 중에서 하나 이상을 선택하여 제조할 수 있고, 바람직하게는 몰리브덴일 수 있다. 또한, 상기 제 1 도전층과 제 2 도전층에 사용된 소재와 동일할 수도 있으며, 다른 소재일 수도 있다.
일반적으로, 나트륨의 CI(G)S 광흡수층 내로의 확산은 결정 입계를 가지는 다결정 CI(G)S 태양전지의 효율을 향상시키는 역할을 한다고 알려져 있다. 따라서, 본 발명에서는 기타 전극 특성의 저하를 유발하지 않으면서 태양전지의 효율을 극대화할 수 있도록, 바람직하게는, 하기와 같은 공정 순서와 조건으로 후면전극을 제조할 수 있다.
우선, 첫 번째 단계에서, 100 ~ 300 nm 정도의 두께로 5 ~ 15 mTorr(고압) 범위에서 기판에 대해 우수한 접착성을 가지는 박막(제 1 도전층)을 형성한다. 두 번째 단계에서, 500 ~ 1000 nm 정도의 두께로 1 ~ 5 mTorr(저압) 범위에서 낮은 비저항(10-4 ~ 10-5 ohm·cm)을 가지는 박막(제 2 도전층)을 형성한다. 그런 다음, 세 번째 단계에서, 100 ~ 300 nm 정도의 두께로 3 ~ 8 mTorr 범위에서 최대의 인장력을 가져 금속결합이 유지된 상태에서 적당한 저항(10-3 ~ 10-4 ohm·cm)을 가지면서 개방 구조의 박막(제 3 도전층)을 형성하여, 나트륨의 확산이 도전층과 CI(G)S 광흡수층과의 계면에서 쉽게 일어날 수 있도록 유도할 수 있다. 또한, 나트륨의 함량이 다른 유리 기판을 사용함으로써 나트륨 확산 효과를 확대시킬 수도 있다. 이 때, 전체 도전층의 전체 응력의 합은 바람직하게는 대략 '0'이 되도록 구성함으로써, 외부 응력에 대해 매우 안정적인 상태로 유지될 수 있다.
이러한 다층 구조, 즉, 기판에 대해 우수한 접착성을 가지는 제 1 도전층, 상기 제 1 도전층 상에 형성되며 10-4 ~ 10-5 ohm·cm의 저항을 가지는 제 2 도전층, 상기 제 2 도전층 상에 형성되고 10-3 ~ 10-4 ohm·cm의 저항을 가지며 상기 기판으로부터 임의의 물질의 확산이 용이한 개방 구조의 제 3 도전층을 포함하는 태양전지 후면전극 구조는 이제껏 알려져 있지 않은 신규한 구조이다.
상기 임의의 물질은, 앞서 설명한 바와 같이, 유리 기판에 함유되어 있는 나트륨을 대표적인 예로 들 수 있지만, 그것만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 제 1 도전층 및 2 도전층과 제 3 도전층의 전체 두께는 700 ~ 1500 nm 의 범위 내인 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 상기의 방법으로 제조된 후면전극을 포함하는 CI(G)S 태양전지셀과, 다수의 상기 태양전지셀들로 구성된 태양전지 모듈을 제공한다. CI(G)S 태양전지셀과 태양전지 모듈의 구성 및 그것의 제조방법은 당업계에 알려져 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 자세히 설명하지만 본 발명의 범주가 그것에 한정된 것은 아니다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일례에 따라 DC 스퍼터링 공정시 기판에 RF 바이어스를 인가하여 제 2 도전층를 형성하는 과정이 모식적으로 도시되어 있다. 성막하고자 하는 물질(target)을 음극(cathode)으로 하고, 유리 기판(substrate)을 양극(anode)으로 하여 DC 전원을 공급하게 된다.
이 때, 추가적으로 기판(substrate) 쪽에 RF 바이어스를 걸어주게 되면, 양전압 인가시에는 전자가, 음전압 인가시에는 양이온이 기판 쪽에 전기적 인력을 받아 끌려오게 된다. 이러한 과정에서, 전자와 양이온 간의 질량 차이로 인해, 기판(substrate)쪽에 전체적으로 전자가 많은 상태가 된다. 따라서, negative 바이어스가 걸린 것과 같은 분위기를 만들 수 있게 되어, 성막하고자 하는 물질(target)에서 떨어져 나온 몰리브덴 이온의 직진성을 높일 수 있어서, 더 치밀한 조직을 만들 수 있다.
결과적으로, CI(G)S 태양전지의 제조에 있어서, 매우 낮은 비저항을 가지는 후면전극을 형성할 수 있다. 이는, 결정질 실리콘 태양전지의 후면전극으로 사용되는 알루미늄에 비해 물성적으로 높은 비저항을 가지는 몰리브덴의 비저항을 낮출 수 있음을 의미한다.
도 2에는 도전층의 인장 강도에 영향을 미치는 금속결합의 조건들이 모식적으로 도시되어 있다. 먼저 금속원자들이 밀집된 상태(1)에서는 인접한 원자들간의 반발력으로 인해 도전층의 인장력이 약해지게 되고, 나트륨의 확산이 어려워져 태양전지의 효율이 저하된다. 반대로, 원자들간의 결합거리가 지나치게 멀어지게 되면(3), 상대적으로 더욱 개방된 구조가 형성되어 나트륨의 확산은 용이하게 되지만, 금속결합이 끊어지면서 비저항이 다시 커지게 되어 바람직하지 못하다. 따라서, 최대 인장력을 가지는 조건을 찾아내어, 금속결합을 유지하면서 낮은 비저항을 유지하는 상태에서 최대한 개방된 구조를 형성하는 상태(2)를 유지시켜 주어야 한다.
이러한 원리를 적용하여, 스퍼터링 공정에서 반응 가스(아르곤)의 압력에 따른 인장강도의 변화를 측정하고, 이에 따라 적절한 압력의 반응 가스를 가함으로써 2층 또는 3층 구조의 도전층을 형성할 수 있다.
더욱 구체적으로, 우선, 반응 가스가 저압인 상태(1 ~ 5 mTorr)에서는 금속 원자들이 밀집된 상태로 증착되는 바, 압축 응력(compressive stress)에 의해 상대적으로 인장력(tensile strength)은 저하되나, 낮은 비저항을 나타낸다. 따라서, 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 상기 조건에서 낮은 비저항이 요구되는 제 2 도전층(도 2-(1) 참조)을 형성할 수 있다.
반응 가스의 압력이 증가함에 따라 증착되는 금속 원자들의 밀집도는 낮아지게 되고, 인장 응력(tensile stress)이 증가하는 바, 인장력 역시 증가하게 된다. 특히, 최대의 인장력을 갖는 적정 수준의 압력(3 ~ 8 mTorr)에서 큰 개방 구조를 갖게 되므로, 상기 조건에서, 높은 인장력과 나트륨의 용이한 확산을 위해 개방된 구조가 함께 요구되는 제 3 도전층(도 2-(2) 참조)을 형성할 수 있다.
반응 가스의 압력을 계속적으로 증가시키면(5 ~ 15 mTorr), 증착되는 금속 원자들간의 더욱 결합거리가 멀어지게 되어 인장력이 다시 감소하게 되나, 나트륨의 확산이 용이하면서 유리 기판과의 접착율이 높아지게 되므로, 상기 조건에서 제 1 도전층(도 2-(3) 참조)을 형성할 수 있다.
이 때, 상기 도전층 전체의 진성응력의 합은 대략 '0'에 가까운 값을 가지도록 구성하는 것이 바람직하므로, 상기 제 1 도전층과 제 2 도전층의 2층 구조를 형성한 경우 뿐만 아니라, 제 3 도전층을 추가로 형성한 3층 구조를 형성한 경우에도 진성응력의 합이 대략 '0'에 가까운 값을 가지도록 구성함으로써, 전체적으로 외부 응력에 대해 안정적인 상태를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 2층 구조에서 각 도전층의 진성응력은, 예를 들어, 제 1 도전층의 응력이 상대값으로서 +6이고, 그에 대응하여 제 2 도전층의 응력이 -6이 되도록 구성할 수 있다. 또한, 상기 3층 구조에 있어서는 압축 응력 범위인 제 2 도전층의 진성 응력의 절대치가 인장 응력 범위의 제 1 도전층과 제 3 도전층의 합과 대략 동일한 수치를 갖도록 조절할 수 있는 바, 예를 들어, 각 도전층의 응력이 각각 제1 도전층의 응력(+3), 제 2 도전층의 응력(-10), 제 3 도전층의 응력(+7)이 되도록 구성 할 수 있다. 이를 위해, 상기 제 2 도전층의 증착시 RF 바이어스를 적절히 인가할 수도 있고, 반응 가스의 압력을 조절하여 제 1 도전층의 진성응력이 제 2 도전층의 진성응력과 제 3 도전층의 진성응력의 차이값을 갖도록 구성할 수도 있다.
따라서, 본 발명에 따른 도전층은 제 2 도전층으로 인해 낮은 저항값을 가지면서도 제 1 도전층 및 제 3 도전층에서 상대적으로 입자간 간격이 넓어 나트륨의 확산이 용이한 구조가 됨으로써 우수한 효율을 갖는다. 즉, 상기와 같이 반응 가스(아르곤)의 압력을 3 단계로 변화시킴으로써, 전극 특성을 최적화할 수 있는 CI(G)S 광흡수층을 가진 태양전지용 후면전극을 제조할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 2층 구조의 도전층 형성시 스퍼터링 공정에서 RF 바이어스 전력량에 따른 도전층 전체의 진성응력의 변화 및 비저항값의 변화를 각각 나타낸 그래프들이 각각 도시되어 있다. 참고로, 도 3에서, sig 11은 x 방향에서의 응력 값을 나타내고, Sig 22는 y 방향에서의 응력 값을 나타낸다.
스퍼터링 공정은 10 mTorr의 아르곤 분위기에서 몰리브덴을 200 nm의 두께로 성장시켜 제 1 도전층을 형성하고, 2 mTorr의 아르곤 분위기에서 RF 바이어스 전력을 각각 0 내지 100 와트(watt)로 변화시켜 인가하면서 제 1 도전층 상에 몰리브덴을 500 nm의 두께로 성장시켜 제 2 도전층을 형성하는 방식으로 수행하였다.
이들 도면을 참조하면, RF 바이어스를 인가하지 않은 경우에는 진성응력의 값이 3000 MPa이고, 비저항은 1.5ㅧ 10-5 Ωcm 이상의 값을 갖는 것을 알 수 있다.
반면에, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 37 ~ 35 W 정도의 RF 바이어스를 가한 경우, 도전층 전체의 진성응력의 값이 '0'에 가까워지고, 이 때 비저항은 1.2 ~ 1.0×10-5 Ωcm 정도로 매우 낮은 수치를 나타냄을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 도전층은 접착력이 우수한 반면에, 상대적으로 응력이 높은 제 1 도전층과, RF 바이어스를 인가함으로써 매우 낮은 비저항을 갖는 제 2 도전층의 다층 구조를 가짐으로써, 진성응력의 합이 '0'에 가까워져 안정적인 구조를 가지면서도 낮은 비저항을 나타내는 도전층을 형성할 수 있음을 알 수 있다.
더욱이, 앞서 설명한 바와 같이, 제 2 도전층 상에, 최대 인장응력 값을 가지고 도전층 전체의 응력의 합이 '0'에 가깝게 설정하여 잔류 응력이 거의 없는 구조로 제 3 도전층을 형성하는 경우, 나트륨 이온의 확산이 용이한 개방 구조를 가지면서도 RF 바이어스를 인가하지 않은 경우에 비해 전반적으로 낮은 비저항을 유지할 수 있으므로, 매우 우수한 효율의 도전층, 즉, 후면전극이 제조될 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 CI(G)S 광흡수층을 가지는 태양전지의 후면전극은, 후면전극 형성을 위한 스퍼터링 과정에서 공급되는 반응 가스 의 압력을 변화시킴으로써 전극과 유리 기판 사이의 접착성이 뛰어나면서 나트륨 등의 확산 효과도 향상되는 후면전극의 제조가 가능하다. 또한, DC 스퍼터링시 RF 바이어스를 동시에 인가함으로써 상대적으로 낮은 비저항을 갖는 후면전극의 효율적인 제조가 가능하게 된다.

Claims (15)

  1. CI(G)S(Cupper-Indium-Gallium-Selenide) 광흡수층을 포함하는 태양전지의 후면전극(back contact)을 제조하는 방법으로서,
    (a) 상대적으로 고압의 반응 가스하에서 DC 스퍼터링에 의해 기판 상에 제 1 도전층을 형성하는 과정; 및
    (b) 상대적으로 저압의 반응 가스하에서 상기 기판 상에 RF 바이어스를 인가하면서 DC 스퍼터링에 의해 상기 제 1 도전층 상에 제 2 도전층을 형성하는 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 도전층과 제 2 도전층의 진성응력의 합이 '0'이 되는 출력량으로 RF 바이어스를 가해주는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 DC 스퍼터링은 DC 마그네트론 스퍼터링인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 유리 기판, 알루미늄 호일, 카본 필름 및 폴리이미드 기판으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고, 상기 제 1 도전층과 제 2 도전층은 몰리브덴, 알루미늄, 텅스텐, 크롬 및 탄탈륨으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 기판은 유리 기판이고, 상기 제 1 도전층 및 제 2 도전층은 몰리브덴인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 반응 가스는 아르곤인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 도전층은 5 ~ 15 mTorr의 아르곤 분위기에서 100 ~ 300 nm의 두께로 형성되며 상기 기판에 대해 높은 접착성을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 도전층은 1 ~ 5 mTorr의 아르곤 분위기 에서 500 ~ 1000 nm의 두께로 형성되며 10-4 ~ 10-5 Ωcm의 비저항을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 과정(b)를 수행하여 제 2 도전층을 형성한 후, 상기 제 2 도전층 상에 금속원자간 결합이 최대 인장력을 가지면서 개방 구조로 이루어진 제 3 도전층을 추가로 형성하는 과정(c)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 3 도전층은 3 ~ 8 mTorr의 아르곤 분위기에서 100 ~ 300 nm의 두께로 형성되며 10-3 ~ 10-4 Ωcm의 비저항을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 도전층 및 2 도전층과 제 3 도전층의 진성응력의 합이 '0'이 되는 출력량으로 RF 바이어스를 가해주는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 기판에 대해 우수한 접착성을 가지는 제 1 도전층; 상기 제 1 도전층 상에 형성되며, 10-4 ~ 10-5 Ωcm의 저항을 가지는 제 2 도전층; 및 상기 제 2 도전층 상에 형성되고, 10-3 ~ 10-4 Ωcm의 저항을 가지며, 상기 기판으로부터 임의의 물질의 확산이 용이한 개방 구조의 제 3 도전층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 후면전극.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 도전층, 2 도전층 및 제 3 도전층의 전체 두께는 700 ~ 1500 nm인 것을 특징으로 하는 태양전지 후면전극.
  14. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 하나에 따른 방법으로 제조된 후면전극을 포함하는 CI(G)S 태양전지셀.
  15. 제 14 항에 따른 다수의 태양전지셀로 구성된 태양전지 모듈.
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