KR20090004262A - 배면전극이 패터닝된 씨아이지에스 태양전지 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 CIGS막 형성 전에 증착된 배면전극막을 양극산화법을 이용하여 나노패터닝함으로써 CIGS태양전지의 효율을 증가시키기 위한 태양전지 제조방법에 관한 것으로, 특히 Mo을 유리기판 위에 증착한 다음 SiO2와 Al을 순서대로 증착한 후 양극산화법을 통해 PAA (porous anodic alumina) 막을 에칭 마스크로 이용, SiO2막 및 Mo을 에칭하여 나노패터닝을 만드는 방법에 관한 것이다. 기존의 나노패터닝의 경우 (nanoimprint, nanosphere lithography) 장비가 고가이므로 비용증대가 예상되나, 양극산화법은 저비용으로 쉽게 이용할 수 있어 비용 감소가 예상된다. 나노로드 형성시 PAA법을 템플릿으로 사용한 연구가 시도되었으며 그 경우엔 정확한 템플릿 형태의 제어가 필요하나 본 발명에서는 나노패터닝 자체가 중요하므로 정확한 제어가 필요치 않다. 본 발명에 따르면, 나노패터닝된 배면전극을 가진 태양전지를 저비용으로 제작할 수 있다.
태양전지, 양극산화법, 패터닝, 몰리브덴, CIGS
Description
본 발명은 CIGS막 형성 전에 증착된 배면전극막을 양극산화법을 이용하여 나노패터닝함으로써 CIGS태양전지의 효율을 증가시키기 위한 태양전지 제조방법에 관한 것이다.
태양전지(Solar Cell 또는 Photovoltaic Cell)는 태양광을 직접 전기로 변환시키는 태양광발전의 핵심소자이다. 예로서 도 1과 같이 반도체의 pn접합으로 만든 태양전지에 반도체의 금지대폭(Eg : Band-gap Energy)보다 큰 에너지를 가진 태양광이 입사되면 전자-정공 쌍이 생성되는데, 이들 전자-정공이 pn 접합부에 형성된 전기장에 의해 전자는 n층으로, 정공은 p층으로 모이게 됨에 따라 pn간에 기전력(광기전력 : Photovoltage)이 발생하게 된다. 이 때 양단의 전극에 부하를 연결하면 전류가 흐르게 되는 것이 동작원리이다.
1980년대 이후 태양전지 제조에 가장 먼저 사용된 반도체 재료가 단결정실리 콘이다. 현재 태양전지 시장에서 차지하는 비중이 이후 많이 떨어지긴 하였지만 현재로서도 시장, 특히 대규모 발전시스템 분야에서 가장 널리 이용되고 있다. 이는 단결정실리콘으로 만든 태양전지의 효율이 기타 재료로 만든 태양전지에 비해 변환효율이 높기 때문이다. 반면에 가격은 아직 높은데, 그 해결방안으로 보다 저급의 실리콘을 이용하는 방법, 대량생산 및 공정 개선에 의한 방법 등이 시도 또는 계획되고 있다. 다결정실리콘 태양전지는 원재료로 저급의 실리콘 웨이퍼를 사용하는데, 따라서 효율은 단결정실리콘에 비해 낮은 반면 가격은 싸다. 그리고 이용분야도 주택용 시스템 등이 주 대상이다.
단결정 및 다결정실리콘은 bulk 상태의 원재료로부터 태양전지를 만들기 때문에 원재료비가 비싸고, 공정 자체가 복잡하여 가격의 절감측면에서는 한계가 있을 수밖에 없다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 방안으로 기판의 두께를 혁신적으로 줄이는 기술, 또는 유리와 같이 값싼 기판위에 박막형태의 태양전지를 증착시키는 기술이 주목을 받고 있다. 기존의 박막 제조공정을 이용할 경우 보다 값싼 방법으로 태양전지의 대량생산이 가능하기 때문이다.
박막 태양전지 중 가장 처음으로 개발된 것이 비정질실리콘으로 기존 결정질실리콘 태양전지의 약 1/100에 해당하는 두께만으로도 태양전지의 제조가 가능하다. 하지만 결정질실리콘 태양전지에 비해 효율이 낮고, 특히 초기 빛에 노출될 경우 효율이 급격히 떨어지는 단점이 있다. 따라서 대규모 발전용으로는 사용되지 못하고, 시계, 라디오, 완구 등 소규모 가전제품의 전원용으로 주로 사용되고 있었는데, 최근 효율의 향상과 함께 초기 열화현상을 최소화할 수 있는 다중접합 구조의 비정질실리콘 태양전지의 개발과 함께 일부 전력용으로 이용이 되기 시작하였다.
뒤이어 출현한 박막 태양전지가 CdTe, CuInSe2 계의 화합물반도체를 소재로 한 것이다. 비정질실리콘에 비해 효율이 높고, 또한 초기 열화현상이 없는 등 비교적 안정성이 높은 태양전지로 현재 CdTe는 대규모 전력용으로 사용을 위한 실증시험 중에 있다. CuInSe2는 실험실적으로 만든 박막 태양전지 중에서 가장 높은 변환효율을 기록하고 있는데, 아직까지 파일럿 생산단계로 대량생산단계에 까지는 이르지 못하고 있다. 이들 박막 태양전지는 전력용으로 사용되기까지에는 앞으로도 더 많은 연구개발이 필요할 것으로 예상되고 있다.CuInSe2로 대표되는 I-III-VI2족 Chalcopyrite계 화합물반도체는 직접천이형 에너지밴드갭을 가지고 있고, 광흡수계수가 1x105 cm-1 로 반도체 중에서 가장 높아 두께 1~2 μm의 박막으로도 고효율의 태양전지 제조가 가능하고, 또한 장기적으로 전기광학적 안정성이 매우 우수한 특성을 지니고 있다. 따라서 현재 사용되고 있는 고가의 결정질실리콘 태양전지를 대체하여 태양광발전의 경제성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 저가, 고효율의 태양전지 재료로 부각되고 있다. CuInSe2는 밴드갭이 1.04 eV로 이상적인 밴드갭 1.4 eV를 맞추기 위해 In의 일부를 Ga으로, Se의 일부를 S로 치환하기도 하는데, 참고로 CuGaSe2의 밴드갭은 1.6 eV, CuGaS2 는 2.5 eV이다. In의 일부를 Ga으로, Se의 일부를 S으로 대체한 한 오원화합물은 CIGSS [Cu(InxGa1-x)(SeyS1-y)2]로 표기되는데, 대표적으로 이들을 CIS, CIGS로 표기하기도 한다. 장점 중의 하나인 장기적 신뢰성의 경우 1988년 11월에 시작한 미국 NREL(National Renewable Energy Laboratory)의 장기 옥외 시험결과 10년 이후에도 효율의 변화가 없는 것으로 나타 난 바 있다.
CuInSe2 화합물반도체 박막태양전지는 1980년대 미국 Boeing사가 기존의 단결정실리콘(20 W/kg) 태양전지를 대체할 수 있는 우주용의 경량 고효율 태양전지로 처음 연구되었을 만큼 효율이 높고 안정성이 우수한데, 우주용 태양전지에서 가장 중요한 요소인 단위중량당의 발전량이 현재 단일접합에서도 약 100 W/kg으로 기존의 Si이나 GaAs 태양전지의 20～40 W/kg에 비해 월등히 우수하다. 또한 1980년대 말부터는 저가 고효율의 지상발전용 박막태양전지를 목표로 선진국에서 집중적으로 기술개발이 추진되고 있는데, 밴드갭 1.2eV의 단일접합 CuInGaSe2 태양전지에서 최고 변환효율 19.2% 달성하여 기존 웨이퍼 형태의 다결정실리콘 태양전지의 최고효율(19.8%)에 근접하고 있다.
이러한 박막 태양전지의 장점을 활용하여 Tandem구조 내지는 다층구조로 변환효율의 초고효율화를 달성하고 공정 측면에서도 나노 기술 등의 접목을 통하여 저가화가 달성되면 화력발전 등 기존 발전방식과 전력시장에서 충분히 경쟁할 수 있고, 장차 우주용 태양전지로도 그 활용도가 크게 기대된다.
필름형 CIGS 태양전지는 단결정 실리콘이나 다결정 실리콘에 비해 그 효율이 높은 것으로 보고된 바 있다. 이 경우에 ZnO층은 빛을 흡수하는 윈도우 레이어로 작용하고 CdS층을 형성하여 CIGS와 ZnO사이의 큰 밴드갭 차이를 완화하고 또 격자 상수를 줄임으로써 태양전지를 제작하는 것이 일반적인 형태이다.
나노패터닝을 이용하여 반도체와 전극 사이의 접촉저항을 줄이려는 연구가 시도되었다. 따라서 Mo을 나노패터닝함으로써 접촉저항을 줄일 수 있고 이는 태양전지의 효율도 향상시키기라 여겨진다.
본 발명은 양극산화법을 이용하여 배면전극으로 사용되는 Mo을 나노패터닝하여 이를 태양전지 제작에 응용하는 것이다.
본 발명은 CIGS와 ZnO를 포함한 태양전지 제작하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 유리기판을 시작재료로 사용해 나노패터닝을 형성하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 Mo을 유리기판 위에 증착한 다음 SiO2와 Al을 순서대로 증착한 후 양극산화법을 통해 PAA (porous anodic alumina) 막을 에칭 마스크로 이용, SiO2막 및 Mo을 에칭하여 나노패터닝을 만드는 방법에 관한 것이다. 기존의 나노패터닝의 경우 (nanoimprint, nanosphere lithography) 장비가 고가이므로 비용증대가 예상되나, 양극산화법은 저비용으로 쉽게 이용할 수 있어 비용 감소가 예상된다. 나노로드 형성시 PAA법을 템플릿으로 사용한 연구가 시도되었으며 그 경우엔 정확한 템플릿 형태의 제어가 필요하나 본 발명에서는 나노패터닝 자체가 중요하므로 정확한 제어가 필요치 않다.
본 발명은 CIGS 태양전지 제작시 Mo층을 나노패터닝한 것이며 이 방법은 다른 태양전지의 전극 패터닝에도 사용될 수 있다.
본 발명은 상기 방법을 이용해 효율이 향상된 CIGS 태양전지를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 나노패터닝된 배면전극을 가진 태양전지를 저비용으로 제작할 수 있다.
또한 전극을 이루는 금속층을 양극산화법으로 나노패터닝하는 것으로서 다른 태양전지의 제작에도 이용될 수 있으며 발광소자의 접촉저항 및 광학적 성능을 향상시키기 위하여 사용될 수도 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰리브덴(Mo)막을 나노패터닝하는 방법이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 상부에 Mo막을 증착하는 과정이다.
상기 기판(201)의 재질로는 일반적으로 유리가 사용되고 있다. 그 밖에 알루미나와 같은 세라믹 기판, 스테인레스 스틸, Cu tape 같은 금속 기판, 폴리머 등도 사용이 가능하다. 유리기판으로 값싼 소다회 유리(sodalime glass)를 사용한다. 미국 NREL이 기록한 19.2%의 변환효율도 소다회 유리를 기판으로 사용한 것이다. 그 밖에 Polyimide와 같은 유연성 있는 고분자 재질이나 스테인레스 박판 등도 기판으로 사용될 수 있다.
배면전극(202)은 Ni, Cu를 배면전극으로 시도된 바가 있으나 Mo이 가장 광범위하게 사용된다. 이는 Mo이 가진 높은 전기전도도, CIGS에의 오믹 접합, Se 분위기 하에서의 고온 안정성 때문이다. Mo 박막(202)의 제조는 DC 스퍼터링 가장 널리 이용되고 있다. Mo 박막(202)은 전극으로서 비저항이 낮아야 하고 또한 열팽창계수의 차이로 인하여 박리현상이 일어나지 않도록 유리기판에의 점착성이 뛰어나야 한다. Mo은 스퍼터링법이나 증발법으로 증착될 수 있다. 두께는 수백 나노미터이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 Mo막위에 SiO2와 Al을 증착하는 과정이다.
상기 SiO2(203)는 PECVD법이나 evaporator법으로 증착될 수 있다. 이때 두께는 100 nm 이상 수백 나노미터가 되도록 하는 것이 바람직하다. 그 상부에 Al막(204)을 스퍼터링법이나 evaporator법으로 증착한다. 이때 두께는 수백 나노미터에서 일 마이크로미터 정도로 하는 것이 바람직하다. 상기 SiO2막(203)은 양극산화시 Mo막(202)이 양극산화되는 것을 방지하기 위한 보호막의 역할도 겸한다.
상기 Al(204)은 차후 실시될 양극산화법을 보다 효과적으로 실시하기 위해서 다음과 같은 준비도 바람직하다.
우선, 고순도(99.99%)를 가지는 알루미늄을 초음파 수조 안에서 아세톤을 가지고 세척한다. 이후 표면에 불순물을 제거하기 위하여 1:10:20:69의 비를 가지는 HF/HNO3/HCl/H2O를 함유하는 혼합용액 100ml안에 침전시킨다. 탈염수에서 세척한 후, 큰 단결정 그레인을 얻기 위해서 질소분위기에서 500도에서 3시간 동안 어닐링을 행한다. 실제로 그레인이 커지면 커질수록 자체적으로 배열된 다공성 알루미나의 면적이 커진다. 표면의 거칠기를 감소하기 위하여, 1/4 HClO4+ 3/4 C2H5OH를 포함하는 혼합용액상에서 전기연마가 실시된다. 전기 연마는 그 체적을 가지는 자체 배열된 다공성 알루미나의 형성을 위해 선결조건이다. 과염소산/에탄올은 일반적인 온도에서도 폭발할 수 있기 때문에 취급에 상당한 주의를 기울어야 한다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 1차 양극산화를 실시하여 PAA막을 형성하는 과정이다.
하루보다도 많은 시간을 2M 황산에서 19V 또는 0.3M 황산에서 25V 또는 0.3M 카르복시산에서 40 V 또는 1M 인산에서 160V 또는 0.1M 인산에서 195 V 중 어느 하나의 조건을 이용하여 양극산화법을 실시한다. 다공 표면에 무작위로 배열되고, 초기 다공 배열은 매우 불규칙하다. 그러나 반발력 때문에 장시간의 양극산화동안 이웃 간의 다공들은 자체 조직변화를 일으킨다. 그 결과 육각형적으로 폐쇄된 배열이 다공 알루미나층과 알루미늄 기판 사이에 접촉면에 생성된다. 이후, 다공성 알루미나 박막이 크롬산을 포함한 용매에 선택적으로 용해된다. 육각형의 다공 배열의 레프리카 패턴이 순수한 알루미늄 표면에서 보존된다. 이것은 1차 양극산화법으로 동일한 조건하에 연속적인 2차 양극산화법에 의해 매우 높은 규칙성을 가지는 다공을 생성할 수 있게 한다. 만약 필요하다면 생성된 다공이 0.5~1M의 황산을 가지고 화학적인 에칭에 의해 등방성으로 확장시키는 것도 바람직하다.
1차 양극산화후 Al두께의 반 정도가 되는 곳까지 PAA막(205)을 형성시킨다. 이때의 다공들은 조금은 무질서하게 배열된다.
도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 PAA막을 제거하는 과정이다.
적당한 etchant를 사용하여 PAA막(205)을 제거한다.
도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 양극 산화를 실시하는 과정이다.
상기 2차 양극 산화를 통해 다공들이 정렬이 된다. 그 이후 배리어층을 제거 한다. 이때 생긴 다공들의 크기는 10nm미만이므로 다공을 넓혀준다. 상기 다공을 넓히는 방법은 상술한 바와 같다.
도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 SiO2막 및 Mo막을 건식 식각을 이용 에칭하는 과정이다.
습식 식각은 등방성 식각이므로 나노로드의 옆벽이 잘 정의 안 될 수 있으므로 비등방성이 있는 건식 식각을 이용하여 식각한다.
도 2g는 본 발명의 일 실시예에 따른 PAA막, SiO2막을 제거하는 과정이다.
마지막으로 PAA막(205) 및, SiO2(203)막을 제거한 후 Mo 나노패터닝을 완성한다. 전 공정에서 에칭된 깊이를 조절하여 최적의 조건을 찾을 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS 태양전지를 제작하는 과정이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS막을 형성하는 과정이다.
초기에 사용한 삼원화합물인 CuInSe2는 에너지밴드갭이 1.04 eV로 단락전류는 높으나, 개방전압이 낮아 높은 효율을 얻을 수 없었다. 현재 개방전압을 높이기 위해 CuInSe2의 In의 일부를 Ga원소로 대치하거나 Se를 S로 대치하는 방법을 사용하고 있다. CuGaSe2는 밴드갭이 약 1.5eV로 Ga이 첨가된 Cu(InxGa1-x)Se2 화합물 반도체의 밴드갭은 Ga 첨가량에 따라 조절이 가능하다. 하지만 광흡수층의 에너지밴드갭이 클 경우 개방전압은 증가하지만, 오히려 단락전류가 감소하므로 Ga의 적정한 함 량조절이 필요하다. 이와 같이 CIS 박막은 다원화합물이기 때문에 제조공정이 매우 까다롭다. 물리적인 박막제조방법으로는 증발법, 스퍼터링 + 셀렌화, 화학적인 방법으로는 전기도금 등이 있고 각 방법에 있어서도 출발물질 (금속, 2원 화합물 등)의 종류에 따라 다양한 제조방법이 동원될 수 있다. 현재까지 가장 좋은 효율을 얻을 수 있었던 것은 동시증발법으로서 출발물질로 4개의 금속원소-Cu, In, Ga, Se-를 사용한 것이다. 기존의 물리적 및 화학적 박막 제조법과는 달리 Mo 기판 위에 나노크기의 입자(분말, 콜로이드 등)를 합성하고 이를 용매와 혼합하여 스크린프린팅, 반응소결시켜 광흡수층을 제조하는 공정도 가능하다.
CIGS막(301)은 출발원소로 네개의 금속원소를 사용한 동시증발법이나 나노입자를 이용하여 스크린 프린팅법 등으로 증착할 수 있다. 두께는 대략 1~3 마이크로미터 정도로 한다. CuInSe2는 에너지 밴드갭이 1.04eV정도로 단락전류는 높으나 개방전압이 낮아 효율이 낮으므로 Ga의 첨가량을 조절하여 밴드갭 에너지를 적절히 조절하여 최적의 효율이 되는 조건을 찾는다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 ZnO막(302)을 증착하여 윈도우층으로 사용하는 과정이다.
n형 반도체로서 CIS와 pn접합을 형성하는 window 층은 태양전지 전면의 투명전극으로서의 기능을 하기 때문에 광투과율이 높아야 하고 전기전도성이 좋아야 한다. 현재 사용되고 있는 ZnO는 에너지밴드갭이 약 3.3 eV이고, 약 80 % 이상의 높은 광투과도를 가진다. 또한 Al이나 B 등으로 도핑하여 10-4 Ω.㎝ 이하의 낮은 저 항값을 얻을 수 있다.
B을 도핑하기도 하는데, 근적외선 영역의 광투과도가 증가하여 단락전류를 증가시키는 효과가 있다. ZnO박막은 RF 스퍼터링방법으로 ZnO 타겟을 사용하여 증착하는 방법과, Zn 타겟을 이용한 반응성 스퍼터링, 그리고 유기금속화학증착법 등이 현재 사용되고 있다. 전기광학적 특성이 뛰어난 ITO 박막을 ZnO 박막 위에 증착한 2중구조를 채택하기도 한다. 최근에는 CdS 박막 위에 우선 도핑하지 않은 i형의 ZnO박막을 증착한 다음, 그 위에 낮은 저항을 가진 n형의 ZnO 박막을 증착하여 태양전지의 효율을 개선하는 방법이 널리 이용되고 있다.
ZnO는 밴드갭 에너지가 약 3.3 ev이고 약 80%의 광투과율을 가진다. 또한, Al을 도핑하여 비저항값을 낮출 수가 있다. 스퍼터링법으로 ZnO 타겟을 사용하여 증착하거나, 유기금속화학증착법 등으로 증착할 수 있다. 그 두께는 대략 500 nm정도로 한다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사방지막(303) 및 그리드 전극(304)을 형성하는 과정이다.
태양전지에 입사되는 태양광의 반사 손실을 줄이면 약 1% 정도의 태양전지 효율 향상이 가능하다. 반사방지막의 재질로는 보통 MgF2 가 사용되는데, 물리적인 박막 제조법으로 전자빔증발법이 가장 대표적이다. 그리드 전극은 태양전지 표면에서의 전류를 수집하기 위한 것으로 Al, 또는 Ni/Al 재질이 일반적이다. 그리드 면적은 태양광이 흡수되지 않기 때문에 그 면적만큼 효율의 손실요인이 된다. 따라서 정밀한 설계가 요망된다.
반사방지막(303)으로 MgF2가 사용될 수 있으며 전자빔 증발법으로 증착할 수 있으며 두께는 대략 100 nm정도로 한다. 그리드 전극은 Al이나 Ni/Al을 이용하여 형성한다. 이때 Al의 두께는 1 마이크로미터 이상으로 하며 Ni은 대략 수십 나노미터로 한다..
기존에 사용된 구조처럼 CIGS와 ZnO사이의 밴드갭 차이와 격자 상수차이가 크므로 CdS를 약 50 nm정도로 증착하여 버퍼층으로 사용할 수 있다.
필요에 따라서는 버퍼층을 생성할 수도 있는데, CIS 태양전지는 p형 반도체인 CuInSe2 박막과 n형 반도체로 window 층으로 사용되는 ZnO 박막이 pn 접합을 형성한다. 하지만 두 물질은 격자상수와 에너지밴드갭의 차이가 크기 때문에 양호한 접합을 형성하기 위해서는 밴드갭이 두 물질의 중간에 위치하는 버퍼층이 필요하다 현재 가장 높은 효율의 태양전지에 사용되고 있는 것은 CdS이다. CdS박막은 CBD(Chemical Bath Deposition) 방법을 사용하여 두께 약 500 Å정도의 박막으로 형성한다. CdS박막은 2.46 eV의 에너지 밴드갭을 가지며, 이는 약 550nm의 파장에 해당한다. CdS박막은 n형 반도체이며, In, Ga, Al 등을 도핑함으로써 낮은 저항값을 얻을 수 있다. CBD 방법에 있어 증착되는 CdS막의 특성을 결정하는 가장 중요한 변수로는 증착온도, 용액의 pH, 막의 두께 등이다. CBD법이란 용액 내에 적정량의 Cd2+와 S2-이온을 만들고 용액의 온도를 조절하여 각 이온 농도의 곱이 용액의 용해도적보다 큰 경우에 CdS의 형태로 석출되는 성질을 이용한 것이다. 값싼 공정으로 우수한 특성의 박막을 얻을 수 있지만 CdS의 단점은 우선 Cd물질 자체가 독성인 점과 또한 여타 단위 박막과는 달리 습식 화학공정을 이용하는 점이다. 그 대안으로 물리적 박막공정으로 제조 가능한 InxSey 을 사용하기도 한다.
본 발명으로 제작되는 태양전지는 CIGS/ZnO형 태양전지를 배면 전극인 Mo을 나노패터닝하여 제작하는 것으로 이를 통해 접촉 저항을 줄일 뿐만 아니라 광반사율도 증가시켜 태양전지의 효울을 증가시키는 게 그 주된 목적이다. 이 방법은 CIGS 태양전지 이외의 다른 태양전지에서도 배면 전극을 나노패터닝하여 그 효율을 높이는 데 이용될 수 있다. 마지막으로 레이져 절단, Dicing saw 등을 이용 셀을 분리해 태양전지를 제조한다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 태양전지의 원리
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰리브덴(Mo)막을 나노패터닝하는 방법
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS 태양전지를 제작하는 과정
{도면의 주요 부분의 부호에 대한 설명}
201 : 기판 202 : 배면전극(Mo)
203 : 보호층(SiO2) 204 : 금속층(Al)
301 : 광흡수층(CIGS) 302 : 윈도우층(ZnO)
303 : 반사방지막 304 : 그리드전극
Claims (11)
- 기판 상부에 배면전극을 패터닝 하는 단계; 및상기 패터닝된 배면전극 상부에 광흡수층, 윈도우층을 순차적으로 적층하고 반사방지막 및 그리드 전극을 형성하는 단계를 포함하는 배면전극이 패터닝된 CIGS 태양전지 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 기판 상부에 배면전극을 패터닝 하는 단계는기판 상부에 배면전극을 형성하는 단계;상기 배면전극 상부에 상기 배면전극이 양극산화되는 것을 방지하기 위한 보호막층 및 양극산화를 위한 금속층을 형성하는 단계;상기 금속층을 양극산화한 후 제거하는 단계;상기 보호막층 및 상기 배면전극을 패터닝한 후 상기 보호막층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배면전극이 패터닝된 CIGS 태양전지 제조방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 배면전극은 몰리브덴(Mo)막을 사용하는 것을 특징으로 하는 배면전극이 패터닝된 CIGS 태양전지 제조방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 기판은 유리, 플라스틱 및 반도체 중에 선택되는 1종의 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 배면전극이 패터닝된 CIGS 태양전지 제조방법.
- 제 2항에 있어서,상기 배면전극은 스퍼터링법이나 증발법으로 증착시키는 것을 특징으로 하는 배면전극이 패터닝된 CIGS 태양전지 제조방법.
- 제 2항에 있어서,상기 보호막은 이산화규소(SiO2)를 사용하는 것을 특징으로 하는 배면전극이 패터닝된 CIGS 태양전지 제조방법.
- 제 2항에 있어서,상기 보호막은 PECVD법이나 증발법을 이용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 배면전극이 패터닝된 CIGS 태양전지 제조방법.
- 제 2항에 있어서,상기 양극산화를 위한 금속층은 알루미늄(Al)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배면전극이 패터닝된 CIGS 태양전지 제조방법.
- 제 2항에 있어서,상기 양극산화를 위한 금속층은 스퍼터링법이나 증발법으로 증착되는 것을 특징으로 하는 배면전극이 패터닝된 CIGS 태양전지 제조방법.
- 제 2항에 있어서,상기 보호막층 및 상기 배면전극을 패터닝하는 방법은 에칭법을 이용하는 것을 특징으로 하는 배면전극이 패터닝된 CIGS 태양전지 제조방법.
- 제 10항에 있어서,상기 에칭방법은 비등방성이 있는 건식 식각법을 이용하는 것을 특징으로 하는 배면전극이 패터닝된 CIGS 태양전지 제조방법.
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2007
- 2007-07-06 KR KR1020070068333A patent/KR20090004262A/ko not_active Application Discontinuation
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