KR20090085324A - 다층 투명전도층을 구비한 태양전지 이의 제조방법 - Google Patents

다층 투명전도층을 구비한 태양전지 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면 태양전지의 투명전도층을 서로 다른 산소 함유량 및 서로 다른 광흡수 계수를 가지는 복수 개의 층으로 구성함으로써 광전변환층으로 흡수되는 태양광의 비율을 증가시키는 태양전지 및 그 제조방법이 제공된다. 본 발명에 따르면 기판과 광전 변환층 사이에 투명전도층을 포함하는 태양전지에 있어서, 상기 투명전도층이 상기 기판 상에 형성되는 제1층 및 상기 제1층 상에 형성되며 상기 제1층보다 높은 광 흡수계수를 갖는 제2층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지가 제공된다.
태양전지, 투명전도층, 다층구조, 투과층, 전도층, 헤이즈율

Description

다층 투명전도층을 구비한 태양전지 이의 제조방법{Solar Cell Having Multiple Transparent Conducting Layers And Manufacturing Method Thereof}
본 발명은 다층 구조 투명전도층을 적용한 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 투명전도층을 서로 다른 산소 함유량 및 서로 다른 광흡수 계수를 가지는 복수 개의 층으로 구성함으로써 광전변환층으로 흡수되는 태양광의 비율을 증가시키는 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 치솟는 유가 상승과 지구환경문제와 화석에너지의 고갈, 원자력발전의 폐기물처리 및 신규발전소 건설에 따른 위치선정 등의 문제로 인하여 신·재생에너지에 대한 관심이 고조되고 있으며, 그 중에서도 무공해 에너지원인 태양전지에 대한 연구개발이 활발하게 진행되어 지고 있다.
태양전지란 광기전력 효과(Photovoltaic Effect)를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치로서, 그 구성 물질에 따라서 실리콘 태양전지, 박막 태양전지, 염료감응 태양전지 및 유기고분자 태양전지 등으로 구분된다. 이러한 태 양전지는 독립적으로는 전자시계, 라디오, 무인등대, 인공위성, 로켓 등의 주전력원으로 이용되고, 상용교류전원의 계통과 연계되어 보조전력원으로도 이용되며, 최근 대체 에너지에 대한 필요성이 증가하면서 태양전지에 대한 관심이 높아지고 있다.
이러한 태양전지에서는, 입사되는 태양 광을 전기 에너지로 변환시키는 비율과 관계된 변환효율(Efficiency)을 높이는 것이 매우 중요하다. 변환효율을 높이기 위해서 여러가지 연구가 행해지고 있으며, 높은 광흡수 계수를 갖는 박막을 태양전지에 포함시킴으로써 변환효율을 높이고자 하는 기술 개발이 활발히 진행되고 있다.
종래 태양전지 모듈은 광흡수부를 제외한 부분에서 가능한 광손실을 줄임으로써 태양전지 셀로 흡수되는 태양광의 비율을 높임으로써 태양전지의 효율을 높이고자 하였다.
종래 태양전지의 효율을 높이는데에 사용되었던 기술을 도 1에 도시하였다.
먼저, 도 1a에 도시되는 바와 같이, 결정질 실리콘계 태양전지의 경우에는 표면 유리 기판(11)에 텍스쳐링(texturing) 구조를 형성시켜 접착필름(EVA; 13)과 접착시킴으로써 유리 기판(11)과 접착필름(13) 간의 계면에서 빛의 입사각을 크게 해 주었었다. 이는 태양전지 내부에서의 빛의 광경로를 길게 함으로써 보다 많은 광자(photon)가 태양전지 모듈(15)에 흡수할 수 있도록 하기 위함이다. 즉, 입사되는 태양광 중 반사 또는 산란되는 비율을 감소시켜 태양전지 모듈(15)이 높은 비율의 태양광을 흡수할 수 있도록 하는 것이다. 그러나, 이러한 텍스쳐링 공정은 진공 에서의 건식 에칭, 산이나 염기를 통한 화학적 에칭 등 복잡한 장비를 필요로 하거나 공정 비용이 많이 들어가는 등의 문제가 있었다.
또한, 도 1b에 도시되는 바와 같이, 박막형 태양전지의 경우는 유리 기판(21)상에 투명전도막(23)을 증착한 후, 다양한 물리적, 화학적 에칭법 등을 이용하여 투명전도막(23) 자체에 요철을 줌으로써 광경로를 증가시켰었다.
이러한 방식, 즉, 투명전도막(23)에 요철을 줌으로써 광경로를 길게함에 따라 얻어지는 헤이즈율(haze ratio; HazeT)의 정의는 도 2a에 도시되는 바와 같으며, 수학식으로 나타내면 다음의 수학식 1과 같이 표현된다.
Figure 112008009049633-PAT00001
여기서, TD 는 확산 투과율, TS 는 직선 투과율, TT 는 총 투과율을 나타낸다. 종래의 박막형 태양전지에는 투명전도막(23)으로서 SnO2:F 를 대부분 사용하는데, 이러한 경우의 광특성은 도 2b에 도시되는 바와 같으며, 도 2b에 도시되는 바와 같이, 종래의 태양전지에서는 550nm의 파장 영역에서 약 10%의 매우 작은 헤이즈율을 나타낸다.
따라서, 높은 헤이즈율을 가지면서도 저비용으로 간소화된 공정을 이용하여 제조할 수 있는 고효율 태양전지에 대한 개발이 요구된다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 태양전지에 포함되는 투명전도층을 서로 다른 산소 함유량과 서로 다른 흡수계수를 갖는 복수 개의 층을 포함하는 다층구조로 하여 태양광의 투과율을 높임으로써 효율을 향상시킬 수 있는 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 태양전지에 포함되는 투명전도층을 서로 다른 굴절률을 가지는 복수 개의 층을 포함하는 다층구조로 함으로써 입사된 태양광이 광전변환층을 지나 배면전극에서 반사되어 투명전도층에 다시 도달하는 경우라도 광전변환층으로 다시 흡수될 수 있도록 하여 효율을 향상시킬 수 있는 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 태양전지에 포함되는 투명전도층을 산소 함유량이 높은 제1층 및 상기 제1층 상에 증착되는 제2층을 포함하는 구조로 함으로써, 제1층의 우수한 결정성 및 큰 결정립 크기가 제2층까지 유지될 수 있도록 하여 전체적으로 결정성이 우수하고 결정립이 큰 투명전도층을 포함하는 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기판과 광전 변환층 사이에 투명전도층을 포함하는 태양전지에 있어서, 상기 투명전도층은, 상 기 기판 상에 형성되는 제1층 및 상기 제1층 상에 형성되며 상기 제1층보다 높은 광 흡수계수를 갖는 제2층을 포함한다. 상기 각 투명전도층은 단수의 층이거나 또는 복수의 층으로 구성될 수 있다.
본 발명에서, 상기 제1층의 산소 함유량은 상기 제2층의 산소 함유량보다 상대적으로 높을 수 있다.
본 발명에서 상기 제1층과 제2층의 산소함유량은 상기 기판으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 감소하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에서, 상기 제1층의 결정도가 상기 제2층의 결정도보다 상대적으로 높을 수 있다. 본 발명의 투명전도층의 제1층과 제2층의 상기 결정도는 층을 구성하는 물질이 결정화된 정도, 즉 단위 부피당 결정립이 차지하는 부피의 비율을 포함하는 개념일 수 있으며, 또한 이들 층의 결정립의 크기를 포함하는 개념으로 정의될 수 있다.
본 발명에서, 상기 제1층과 제2층의 굴절율은 서로 다를 수 있다.
본 발명에서 상기 제1층의 광학적 밴드갭(band gap) 에너지는 상기 제2층의 밴드갭 에너지보다 상대적으로 낮을 수 있다.
본 발명에서 상기 제1층의 비저항은 상기 제2층의 비저항보다 상대적으로 높은 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에서 상기 투명전도층은, 산화아연(ZnO)계 물질, 산화주석(SnO2), 및 산화인듐주석(In2O3:SnO2, ITO) 중에서 선택된 적어도 어느 하나 이상의 물질이거 나, 또는 이들 물질에 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 불소(F), 게르마늄(Ge), 마그네슘(Mg), 보론(B), 인듐(In), 주석(Sn), 리튬(Li) 중에서 선택된 적어도 어느 하나 이상의 물질이 도핑된 것일 수 있다.
본 발명의 태양전지는 상술한 다층의 제1층 및 제2층의 구성되는 투명전도층 사이에 이들 각 층의 상기 특성들의 중간적 특성을 가지는 층을 중간층으로 하여 구성될 수 있다.
본 발명에서 투명전도층의 제1층은 상태적으로 광투과도가 우수하여 투과층으로 명명될 수도 있고, 투명전도층의 제2층은 제1층에 비해 광투과도는 감소할 수 있으나 비저항이 상당히 줄어들게 되어 이후 증착되는 광전변환층과의 접촉저항이 낮아져 광전변환층에서 발생한 캐리어들이 이동하게 되므로 전도층으로 사용될 수 있는 바, 전도층으로 명명될 수도 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양전지 제조방법은 기판과 광전 변환층 사이에 투명전도층을 포함하는 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 기판 위에, 상기 기판으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 산소 함유량이 감소되는 투명전도층을 증착하는 단계를 포함한다.
상기 투명전도층은 증착시 유입되는 가스 중 산소의 부피 분율을 점진적으로 감소하면서 증착할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양전지 제조방법은 기판과 광전 변환층 사이에 투명 전극을 포함하는 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 투명 전극은 기판 상에 산소가 포함된 가스 분위기 하에서 제1층을 증착하는 단계와, 및 상 기 산소의 농도보다 낮은 농도의 산소가 포함된 가스 분위기 하에서 상기 제1층 상에 제2층을 증착하는 단계를 포함한다.
본 발명의 태양전지 제조방법에서 상기 투명 전극은 산화아연(ZnO)계 물질, 산화주석(SnO2), 및 산화인듐주석(In2O3:SnO2, ITO) 중에서 선택된 적어도 어느 하나 이상의 물질이거나, 또는 이들 물질에 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 불소(F), 게르마늄(Ge), 마그네슘(Mg), 보론(B), 인듐(In), 주석(Sn), 리튬(Li) 중에서 선택된 적어도 어느 하나 이상의 물질이 도핑된 것일 수 있다.
본 발명에 따르면, 태양전지에 포함되는 투명전도층을 서로 다른 산소 함유량과 서로 다른 흡수계수를 갖는 복수 개의 층을 포함하는 다층구조로 하여 태양광의 투과율을 높임으로써 태양전지의 효율이 향상될 수 있다.
또한, 태양전지에 포함되는 투명전도층을 서로 다른 굴절률을 가지는 복수 개의 층을 포함하는 다층구조로 함으로써 입사된 태양광이 광전변환층을 지나 배면전극에서 반사되어 투명전도층에 다시 도달하는 경우라도 광전변환층으로 다시 흡수될 수 있도록 하여 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 태양전지에 포함되는 투명전도층을 산소 함유량이 높은 제1층 및 상기 제1층 상에 증착되는 제2층을 포함하는 구조로 함으로써, 제1층의 우수한 결정성 및 큰 결정립 크기가 제2층까지 유지될 수 있도록 하여 전체적으로 결정성이 우수 하고 결정립이 큰 투명전도층을 포함하는 태양전지를 얻을 수 있다.
이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태들을 상세하게 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양전지에 적용되는 투명전도층의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 3에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 태양전지에 적용되는 투명전도층(100)은 유리 기판(110) 상에 차례로 증착되는 투과층(130), 중간층(150), 및 전도층(170)을 포함한다.
투과층(130), 중간층(150), 및 전도층(170)은 각기 다른 물질로 이루어지는 층이 아니며, 각층에 함유되는 산소의 양에 따라 나뉘어진다. 각 층의 산소 함유량을 나타내는 도 4를 참조하면, 투과층(130)은 산소 함유량이 가장 높은 층이며, 전도층(170)은 산소 함유량이 가장 낮은 층이고, 중간층(150)은 투과층(130) 증착 이후에 산소의 양이 감소하는 동안 증착되는 층으로서, 투과층(130)과 전도층(170) 사이의 경계층이다.
한편, 투과층(130), 중간층(150), 및 전도층(170)의 조성물질은 산화아연계(ZnO)를 기본으로 할 수 있으며, 산화주석(SnO2) 및 산화인듐주석(In2O3:SnO2, ITO) 등을 포함할 수 있고, 상기 기본물질에 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 플루오 르(F), 게르마늄(Ge), 마그네슘(Mg), 붕소(B), 인듐(In), 주석(Sn), 리튬(Li) 등의 물질이 도핑될 수 있다. 또한, 이 중에서도 높은 헤이즈율(haze ratio)을 갖는 산화 아연(ZnO)을 이용하는 것이 바람직한데, 여기서, 헤이즈율이란 (확산 투과율)/(직선 투과율)×100% 에 의해 정의되는 값을 말한다. 즉, 높은 헤이즈율을 갖는다는 것은 유리기판(110)을 통해 입사된 태양광 중 확산되어 투과되는 광도 높은 비율을 차지함으로써 입사되는 태양광 대부분이 후에 증착되는 광전변환층에 흡수될 수 있다는 것을 의미한다.
전술한 바와 같이, 투과층(130)은 상대적으로 높은 산소 함량을 갖는 층이다. 이러한 높은 산소 함량의 특성에 의해 광투과도가 상대적으로 우수해 질 수 있으며, 이에 따라 투과층(130)은 유리 기판(110)을 통해 입사되는 태양광의 손실을 줄이는 역할을 할 수 있다. 한편, 투과층(130)은 산소 함량이 높으므로, 결정성이 우수해지고, 결정립 크기도 증가된다.
전도층(170)은 투과층(130)에 비해 매우 적은 양의 산소가 포함되는 층으로서, 증착 공정 중 산소의 양이 감소되는 동안 증착되는 층이다. 이러한 특성에 따라 전도층(170)은 투과층(130)에 비해 광흡수 계수가 상대적으로 높아지게 되고 광학적 밴드갭(band gap) 에너지(Eg) 또한 높아지게 된다.
한편, 전도층(170)이 증착될 때 투과층(130)은 씨앗층(seeding layer)으로서의 역할을 하게 되며, 산소 함량이 높은 투과층(130)의 특성은 전도층(170)의 성장에 유리하게 작용한다.
전도층(170)은 낮은 산소의 함유량 때문에 광 투과도는 상대적으로 낮을 수 있으나, 비저항이 상당히 줄어들게 된다. 이러한 낮은 비저항으로 인해 후에 증착되는 광전변환층과의 접촉저항이 낮아지게 되고, 이에 따라 광전변환층에서 광흡수에 의해 발생한 캐리어들이 전도층(170)에서 이동할 수 있게 된다.
한편, 중간층(150)은 전술한 바와 같이, 투과층(130)과 전도층(170)의 순차적 증착 공정 중 산소의 양이 감소되는 동안 증착되는 층이며, 투과층(130)의 결정성을 전도층(170)까지 유지되도록 하는 역할을 한다.
표 1은 태양전지의 주요 흡수 파장 대역에 대한 투과층(130)과 전도층(170) 각각의 흡수계수 차이를 나타낸다.
파장(nm) 흡수계수(cm-1)
전도층 투과층 차이(%)
550 2.99×103 2.66×103 11.23
1000 8.64×102 8.49×102 1.69
400~1000 2.31×103 2.10×103 9.17
표 1에 나타난 바와 같이, 400nm 내지 1000nm 파장 대역에서 평균적으로 9%정도의 흡수계수의 차이를 보임을 알 수 있다. 따라서, 흡수계수가 상대적으로 작은 막을 투과층(130)으로 사용하는 본 발명의 경우, 태양전지 효율향상에 기여하게 됨을 파악할 수 있다.
한편, 도 5a 및 도 5b는 표면 텍스쳐링(texturing)된 투명전도층(100)의 투과도를 나타내는 그래프이다.
도 5a 및 도 5b에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 투명전도층(100)은 종래 기술과 비교하여 400nm 내지 1200nm의 파장 대역에서 총 투과도(TT)가 향상되었음을 알 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 투명전도층(100)의 헤이즈율을 나타내는 그래프이다.
도 6에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 투명전도층(100)은 약 550nm 의 파장 영역에서 약 60%의 헤이즈율을 갖고, 평균적으로는 40% 이상의 헤이즈율을 가져 태양전지에 적용하기 적합함을 알 수 있다.
본 발명의 투명전도층(100)에 따른 태양전지 효율의 상승 효과는 하기 수학식 2를 이용한 광특성 모사 결과로 더 자세히 알 수 있다.
Figure 112008009049633-PAT00002
이 광특성 모사는 상판 형 구조(superstrate) 태양전지에서 약 550nm의 파장을 갖는 광이 수직으로 입사되는 경우를 가정하여 수행되었다. 이러한 광특성 모사에 사용되는 각 물질의 굴절율은 표 2와 같고, 수학식 2와 표 2의 데이터를 이용하여 모사되는 본 발명의 투명전도층(100)을 적용한 태양전지의 광특성은 도 7과 같다.
층(layer) 굴절률(n)
i-Si 4.50
p-Si 3.10
투명전도층(100)의 전도층(170) 1.89
투명전도층(100)의 투과층(130) 2.05
소다석회(soda lime) 유리기판 1.50
공기 1.00
도 7은 유리기판(110)을 통해 입사된 광이 광전변환층을 지나 금속 또는 금속 산화물로 이루어지는 배면전극에서 반사되어 유리기판(110)을 향해 다시 되돌아오는 경우의 광특성을 나타낸다.
도 7에 도시되는 바와 같이, 종래의 투명전도층을 이용한 태양전지에 있어서는 입사된 광이 광전변환층을 지나 배면전극에서 반사되어 다시 돌아오는 경우 약 85%가량이 그대로 유리기판까지 도달하게되나, 본 발명의 투명전도층을 이용한 태양전지의 경우에는 전도층(170)과 투과층(130)이 각기 다른 굴절률을 가지고 있기 때문에 광이 다시 광전변환층으로 반사됨으로써 약 71% 정도만이 유리기판에 도달하게 된다.
즉, 본 발명의 투명전도층(100)을 이용한 태양전지는 유리기판(110)을 통해 입사된 광이 배면전극에서 반사되어 다시 되돌아오는 경우, 약 14% 정도의 광량이 다시 광전변환층으로 반사됨으로써 광의 재흡수에 의한 태양전지 효율의 향상을 꾀할 수 있게 된다.
한편, 도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 투명전도층(100)의 전기적 특성을 나타낸다.
도 8a에 도시되는 바와 같이, 투명전도층(100)은 통상적으로 요구되는 투명전도층의 면저항(Rs) 값인 10Ω 이하의 값을 나타내며, 비저항도 통상적으로 요구되는 투명전도층의 비저항 값인 5×10^-4 이하의 값을 나타내어 태양전지에 적용하기에 무리가 없음을 알 수 있다.
또한, 도 8b에 도시되는 바와 같이, 광학적 밴드갭(band gap) 에너지(Eg)는 산소의 첨가에 의해 다소 낮아졌으나 통상적으로 요구되는 Eg 값인 3.0eV 이상의 값을 보여 이러한 특성 역시 태양전지에 적용할 수 있음을 보여준다.
한편, 도 9는 투명전도층(100)의 표면 형상을 나타내는 이미지이다. 도 9에 도시되는 바와 같이 종래 투명전도층과 비교하여 볼 때, 불규칙한 작은 크기의 크레이터(crater)가 상당량 감소하여 균일해졌음을 알 수 있다.
또한, 투명전도층(100)에 표면 텍스쳐링 구조를 형성시키기 위한 목적 등에 따라 에칭을 수행하는 경우, 종래의 투명전도층 에칭과 비교하여 볼 때 투명전도층의 손상이 적고, 표면에 미세한 주름만이 형성되는 것을 관찰할 수 있다. 이는 전술한 바와 같은 투과층(130)의 높은 산소 함유량 및 이에 따른 우수한 결정성과 큰 결정립 크기가 전도층(170)까지 유지되고 있음을 보여준다.
이하, 본 발명에 따른 투명전도층(100)의 제조방법을 설명하도록 한다.
먼저, 산소 분위기 하에서 유리 기판(110) 상에 투명전도층으로 사용될 물질을 증착한다. 상기 물질은 전술한 바와 같이 산화아연(ZnO)계를 기본물질로 하는 물질이 될 수 있다. 증착은 공지의 증착법인 스퍼터링법(sputtering) 또는 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor deposition) 등에 의해 수행될 수 있다. 초기 산소 비율이 높은 분위기 하에서 유리 기판(110) 상에 증착되는 것은 투과층(130)으로 기능할 수 있다.
그 후, 유리 기판(110) 상에 투명전도층용 물질을 계속적으로 증착하게 되면 주변 산소의 양이 감소되어 산소 함유량이 적은 층이 상부에 증착되게 되는데, 이러한 과정에 의해 전도층(170)이 형성될 수 있게 된다. 전도층(170)의 증착시에는 투과층(130)이 씨앗층으로써의 역할을 할 수도 있다.
도 10은 증착시 산소가 첨가되는 경우 투명전도층의 결정성 향상을 나타내는 그래프인데, 도 10을 참조하면, 증착시 유입되는 가스 중 산소가 차지하는 부피 분율이 높을수록 그 결정성이 증가하게 되어, 높은 산소 비율을 보이는 분위기에서 증착되는 투과층(130)은 우수한 결정성의 특성을 보이게 되고, 이러한 투과층(130)은 전도층(170)의 성장에 유리하게 작용하게 되며, 우수한 결정성 및 큰 결정립 등의 특성이 전도층(170)에까지 전달되게 한다.
한편, 상기와 같이 산소 분위기 하에서 계속적인 증착을 하여 자연적으로 산소의 분율이 낮아지는 것을 이용하여 투과층(130)과 전도층(170)을 차례로 형성시킬 수도 있지만, 높은 산소 분율을 가지는 분위기 하에서 투과층(130)을 증착한 후, 산소 분율이 낮은 분위기에서 전도층(170)을 따로 증착시킬 수도 있다.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 범위에 속한다. 또한, 본 명세서에서 설명한 각 구성요소의 물질은 당업자가 공지된 다양한 물질로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.
도 1a 및 도 1b는 종래 태양전지의 효율을 높이기 위해 사용되었던 방법을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 태양전지의 헤이즈율(haze ratio)의 정의를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 투명전도층의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3의 투명전도층에 포함되는 각층에 함유되는 산소의 양을 나타내는 그래프이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 표면 텍스쳐링(texturing)된 투명전도층의 투과도를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 투명전도층의 헤이즈율을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 투명전도층이 적용된 태양전지의 광특성을 나타내는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 투명전도층의 전기적 특성을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 투명전도층의 표면 형상을 나타내는 이미지이다.
도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 투명전도층의 증착시 산소가 첨가되 는 경우 투명전도층의 결정성 향상을 나타내는 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 투명전도층 110: 유리 기판
130: 투과층 150: 중간층
170: 전도층

Claims (12)

  1. 기판과 광전 변환층 사이에 투명전도층을 포함하는 태양전지에 있어서,
    상기 투명전도층은,
    상기 기판 상에 형성되는 제1층; 및
    상기 제1층 상에 형성되며 상기 제1층보다 높은 광 흡수계수를 갖는 제2층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1층의 산소 함유량은 상기 제2층의 산소 함유량보다 상대적으로 높은 것을 특징으로 하는 태양전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1층과 제2층의 산소함유량은 상기 기판으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1층의 결정도가 상기 제2층의 결정도보다 상대적으로 높은 것을 특징으로 하는 태양전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1층과 제2층의 굴절율은 서로 다른 것을 특징으로 하는 태양전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1층의 광학적 밴드갭(band gap) 에너지는 상기 제2층의 밴드갭 에너지보다 상대적으로 낮은 것을 특징으로 하는 태양전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1층의 비저항은 상기 제2층의 비저항보다 상대적으로 높은 것을 특징으로 하는 태양전지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 투명전도층은,
    산화아연(ZnO)계 물질, 산화주석(SnO2), 및 산화인듐주석(In2O3:SnO2, ITO) 중에서 선택된 적어도 어느 하나 이상의 물질이거나, 또는 이들 물질에 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 불소(F), 게르마늄(Ge), 마그네슘(Mg), 보론(B), 인듐(In), 주석(Sn), 리튬(Li) 중에서 선택된 적어도 어느 하나 이상의 물질이 도핑된 것을 특징으로 하는 태양전지.
  9. 기판과 광전 변환층 사이에 투명전도층을 포함하는 태양전지의 제조방법에 있어서,
    상기 기판 위에, 상기 기판으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 산소 함유량이 감소되는 투명전도층을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 투명전도층은 증착시 유입되는 가스 중 산소의 부피 분율을 점진적으로 감소하면서 증착하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
  11. 기판과 광전 변환층 사이에 투명전도층을 포함하는 태양전지의 제조방법에 있어서,
    상기 투명전도층은 기판 상에 산소가 포함된 가스 분위기 하에서 제1층을 증착하는 단계; 및
    상기 산소의 농도보다 낮은 농도의 산소가 포함된 가스 분위기 하에서 상기 제1층 상에 제2층을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 투명전도층은 산화아연(ZnO)계 물질, 산화주석(SnO2), 및 산화인듐주석(In2O3:SnO2, ITO) 중에서 선택된 적어도 어느 하나 이상의 물질이거나, 또는 이들 물질에 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 불소(F), 게르마늄(Ge), 마그네슘(Mg), 보론(B), 인듐(In), 주석(Sn), 리튬(Li) 중에서 선택된 적어도 어느 하나 이상의 물질이 도핑된 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
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