KR20090102921A - 박막형 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents

박막형 태양전지 및 그 제조방법

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Abstract

본 발명은 기판; 상기 기판 위에 제1분리부를 사이에 두고 이격 형성되는 전면전극; 상기 전면전극 위에 콘택부 및 제2분리부를 사이에 두고 이격되는 반도체층; 및 상기 제2분리부를 사이에 두고 이격 형성되며, 상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 연결되는 후면전극을 포함하여 이루어지며, 이때, 상기 후면전극은, 소정방향으로 형성된 제1후면전극 및 상기 제1후면전극에서 연장되며 상기 제1후면전극과 다른 방향으로 배열된 복수 개의 제2후면전극들로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지, 및 그 제조방법에 관한 것으로서,
본 발명에 따르면 후면전극을 일 방향으로 형성된 제1후면전극 및 상기 제1후면전극에서 연장되며 상기 제1후면전극과 다른 방향으로 배열된 복수 개의 제2후면전극들로 구성함으로써, 상기 제2후면전극들 사이의 영역으로 태양광이 투과하게 되어 소정의 가시권 확보가 가능하다.

Description

박막형 태양전지 및 그 제조방법{Thin film type Solar Cell, and Method for manufacturing the same}
본 발명은 박막형 태양전지(Solar Cell)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 복수 개의 단위셀이 직렬로 연결된 구조를 갖는 박막형 태양전지에 관한 것이다.
태양전지는 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치이다.
태양전지의 구조 및 원리에 대해서 간단히 설명하면, 태양전지는 P(positive)형 반도체와 N(negative)형 반도체를 접합시킨 PN접합 구조를 하고 있으며, 이러한 구조의 태양전지에 태양광이 입사되면, 입사된 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 상기 반도체 내에서 정공(hole) 및 전자(electron)가 발생하고, 이때, PN접합에서 발생한 전기장에 의해서 상기 정공(+)는 P형 반도체쪽으로 이동하고 상기 전자(-)는 N형 반도체쪽으로 이동하게 되어 전위가 발생하게 됨으로써 전력을 생산할 수 있게 되는 원리이다.
이와 같은 태양전지는 기판형 태양전지와 박막형 태양전지로 구분할 수 있다.
상기 기판형 태양전지는 실리콘과 같은 반도체물질 자체를 기판으로 이용하여 태양전지를 제조한 것이고, 상기 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체를 형성하여 태양전지를 제조한 것이다.
상기 기판형 태양전지는 상기 박막형 태양전지에 비하여 효율이 다소 우수하기는 하지만, 공정상 두께를 최소화하는데 한계가 있고 고가의 반도체 기판을 이용하기 때문에 제조비용이 상승되는 단점이 있다.
상기 박막형 태양전지는 상기 기판형 태양전지에 비하여 효율이 다소 떨어지기는 하지만, 얇은 두께로 제조가 가능하고 저가의 재료를 이용할 수 있어 제조비용이 감소되는 장점이 있어 대량생산에 적합하다.
상기 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 전면전극을 형성하고, 상기 전면전극 위에 반도체층을 형성하고, 상기 반도체층 위에 후면전극을 형성하여 제조된다. 여기서, 상기 전면전극은 광이 입사되는 수광면을 형성하기 때문에 상기 전면전극으로는 ZnO와 같은 투명도전물이 이용되는데, 기판이 대면적화됨에 따라 상기 투명도전물의 저항으로 인해서 전력손실이 크게 되는 문제가 발생하게 된다.
따라서, 박막형 태양전지를 복수 개의 단위셀로 나누고 복수 개의 단위셀을 직렬로 연결하는 구조로 형성함으로써 투명도전물의 저항으로 의한 전력손실을 최소화하는 방법이 고안되었다.
이하, 도면을 참조로 종래 복수 개의 단위셀이 직렬로 연결된 구조를 갖는 박막형 태양전지의 제조방법에 대해서 설명하기로 한다.
도 1a 내지 도 1f는 종래의 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
우선, 도 1a에서 알 수 있듯이, 기판(10) 상에 전면전극층(20a)을 형성한다.
다음, 도 1b에서 알 수 있듯이, 레이저 스크라이빙(Laser Scribing) 공정을 이용하여 상기 전면전극층(20a)의 소정영역을 제거하여 제1분리부(25)를 사이에 두고 이격되는 전면전극(20)을 형성한다.
다음, 도 1c에서 알 수 있듯이, 상기 기판(10) 전면에 반도체층(30a) 및 투명도전층(40a)을 차례로 형성한다.
다음, 도 1d에서 알 수 있듯이, 레이저 스크라이빙 공정을 이용하여 상기 반도체층(30a) 및 투명도전층(40a)의 소정영역을 제거하여 콘택부(35)를 사이에 두고 이격되는 반도체층(30) 및 투명도전층(40)을 형성한다.
다음, 도 1e에서 알 수 있듯이, 상기 기판(10) 전면에 후면전극층(50a)을 형성한다.
다음, 도 1f에서 알 수 있듯이, 레이저 스크라이빙 공정을 이용하여 상기 반도체층(30), 투명도전층(40), 및 후면전극층(50a)의 소정영역을 제거하여 제2분리부(45)를 형성한다. 따라서, 제2분리부(45)를 사이에 두고 이격되는 후면전극(50)이 형성된다.
도 2는 도 1a 내지 도 1f에 따라 제조된 종래의 박막형 태양전지의 평면도로서, 전면전극(20) 및 후면전극(50)의 모습을 보여주는 도면이다.
도 2에서 알 수 있듯이, 전면전극(20)(점선으로 표시됨)은 제1분리부(25)를 사이에 두고 이격 형성되어 있고, 후면전극(50)(실선으로 표시됨)은 콘택부를 통해 상기 전면전극(20)과 연결되면서 제2분리부(45)를 사이에 두고 이격 형성되어 있다.
한편, 박막형 태양전지는 다양한 용도로 개발되고 있는데, 특히 건물의 외장재를 박막형 태양전지로 대체하고자 하는 시도가 있다. 즉, 기존의 태양전지를 이용한 건물은 가시권 확보를 위해서 건물 외장재에는 투명한 유리가 사용되었고, 건물의 지붕 등에 별도의 태양광 집광시설을 설치하여 사용하였다. 그러나 이와 같은 경우, 태양광 집광시설을 별도로 설치함으로써 그만큼 비용이 증가되는 등의 단점이 있고, 따라서 건물의 외장재 자체를 박막형 태양전지를 이용하여 형성할 경우 이와 같은 단점이 해소되게 된다. 그러나, 건물의 외장재 자체를 박막형 태양전지를 이용하여 형성할 경우에는 가시권 확보를 위해 박막형 태양전지에서 광투과부분이 필수적으로 필요하게 되는데, 도 2와 같이 종래의 박막형 태양전지는 기판의 대부분에 불투명 금속으로 이루어진 후면전극(50)이 형성되어 있기 때문에 소정의 가시권 확보가 이루어지지 않아, 건물의 외장재 전체를 종래의 박막형 태양전지를 이용하여 형성하기에는 부적절하였다.
본 발명은 전술한 종래의 박막형 태양전지의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서,
본 발명은 소정의 가시권 확보가 가능하여 건물의 외장재 전체에 사용하기에 충분한 박막형 태양전지 및 그 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 기판; 상기 기판 위에 제1분리부를 사이에 두고 이격 형성되는 전면전극; 상기 전면전극 위에 콘택부 및 제2분리부를 사이에 두고 이격되는 반도체층; 및 상기 제2분리부를 사이에 두고 이격 형성되며, 상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 연결되는 후면전극을 포함하여 이루어지며, 이때, 상기 후면전극은, 소정방향으로 형성된 제1후면전극 및 상기 제1후면전극에서 연장되며 상기 제1후면전극과 다른 방향으로 배열된 복수 개의 제2후면전극들로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지를 제공한다.
상기 복수 개의 제2후면전극들은 소정 간격으로 배열되어, 상기 제2후면전극들 사이의 영역으로 태양광이 투과할 수 있다.
상기 제1후면전극은 상기 전면전극과 접촉할 수 있다.
상기 반도체층 위에 상기 반도체층과 동일한 패턴의 투명도전층이 추가로 형성될 수 있다.
상기 콘택부와 제2분리부는 서로 이격되도록 형성될 수 있다.
상기 콘택부와 제2분리부는 서로 접하도록 형성될 수 있다.
본 발명은 또한, 기판 위에 제1분리부를 사이에 두고 이격되는 전면전극을 형성하는 공정; 상기 전면전극을 포함한 기판 전면에 반도체층을 형성하는 공정; 상기 반도체층의 소정영역을 제거하여 콘택부를 형성하는 공정; 및 제2분리부를 사이에 두고 이격되며, 상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 연결되는 후면전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고, 이때, 상기 후면전극은, 소정방향으로 형성된 제1후면전극 및 상기 제1후면전극에서 연장되며 상기 제1후면전극과 다른 방향으로 배열된 복수 개의 제2후면전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법을 제공한다.
상기 후면전극을 형성하는 공정은 상기 반도체층을 포함한 기판 전면에 후면전극층을 형성하는 공정; 상기 반도체층 및 상기 후면전극층의 소정영역을 제거하여 제2분리부를 형성하는 공정; 및 상기 후면전극층의 소정영역을 제거하여 상기 제1후면전극 및 제2후면전극으로 패터닝하는 공정으로 이루어질 수 있다.
상기 후면전극을 형성하는 공정은 상기 복수 개의 제2후면전극 패턴을 구비한 후면전극층을 형성하는 공정; 및 상기 반도체층 및 상기 후면전극층의 소정영역을 제거하여 제2분리부를 형성함으로써 상기 제1후면전극 패턴을 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다.
본 발명은 또한 기판 위에 제1분리부를 사이에 두고 이격되는 전면전극을 형성하는 공정; 상기 전면전극을 포함한 기판 전면에 반도체층을 형성하는 공정; 상기 반도체층의 소정영역을 제거하여 오픈부를 형성하는 공정; 및 상기 오픈부의 일부 영역을 통해 상기 전면전극과 연결되며, 상기 오픈부의 나머지 영역을 사이에 두고 이격되는 후면전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고, 이때, 상기 후면전극은, 소정방향으로 형성된 제1후면전극 및 상기 제1후면전극에서 연장되며 상기 제1후면전극과 다른 방향으로 배열된 복수 개의 제2후면전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법을 제공한다.
상기 후면전극을 형성하는 공정은 제1후면전극이 상기 전면전극과 접촉하도록 형성할 수 있다.
상기 전면전극을 형성하는 공정은 상기 기판 전면에 전면전극층을 형성하는 공정; 및 상기 전면전극층의 소정 영역을 제거하여 제1분리부를 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다.
상기 반도체층 위에, 상기 반도체층과 동일한 패턴의 투명도전층을 형성하는 공정을 추가로 포함할 수 있다.
상기 콘택부와 제2분리부는 서로 접하도록 형성할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 후면전극을 일 방향으로 형성된 제1후면전극 및 상기 제1후면전극에서 연장되며 상기 제1후면전극과 다른 방향으로 배열된 복수 개의 제2후면전극들로 구성함으로써, 상기 제2후면전극들 사이의 영역으로 태양광이 투과하게 되어 소정의 가시권 확보가 가능하다. 또한, 제2후면전극들 사이의 이격된 간격을 적절히 조절함으로써 태양광의 투과율을 조절할 수 있다.
둘째, 본 발명의 일 실시예에서는 콘택부와 제2분리부를 접하도록 형성함으로써, 태양전지로서 작동할 수 없는 데드존(dead zone)이 감소되어 태양전지의 효율이 증진될 수 있다.
셋째, 본 발명의 일 실시예에서는 레이저 스크라이빙 공정의 이용횟수를 감소시켜 기판의 오염 가능성을 줄이고 그와 더불어 세정공정도 줄여 생산성을 증가시킬 수 있다.
도 1a 내지 도 1f는 종래의 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
도 2는 종래의 박막형 태양전지의 평면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지의 평면도이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3a의 A-A라인의 단면도이고, 도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 3a의 A-A라인의 단면도이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양 전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막형 태양 전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 박막형 태양 전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
<도면의 주요부의 부호에 대한 설명>
100: 기판 200: 전면전극
250: 제1분리부 300: 반도체층
350: 콘택부 400: 투명도전층
450: 제2분리부 500: 후면전극
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
<박막형 태양전지>
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지의 평면도이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3a의 A-A라인의 단면도이고, 도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 3a의 A-A라인의 단면도이다.
우선, 도 3a를 참고로 하여, 본 발명에 따른 전면전극과 후면전극의 평면 구조에 대해서 설명한 후, 도 3b 및 도 3c를 참고로 하여, 본 발명에 따른 박막형 태양전지의 나머지 구성에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 3a는 본 발명에 따른 박막형 태양전지를 구성하는 전면전극(200)(점선으로 표시된 부분) 및 후면전극(500)(실선으로 표시된 부분)의 모습을 보여주는 평면도로서, 도 3a에서 알 수 있듯이, 전면전극(200)은 기판(100) 위에서 제1분리부(250)를 사이에 두고 이격 형성되어 있고, 후면전극(500)은 상기 전면전극(200) 위에서 제2분리부(450)를 사이에 두고 이격 형성되어 있다.
상기 후면전극(500)은 제1후면전극(510) 및 제2후면전극(520)으로 이루어진다. 상기 제1후면전극(510)은 일 방향으로 형성되어 있고, 상기 제2후면전극(520)은 상기 제1후면전극(510)에서 연장되며 상기 제1후면전극(510)과 다른 방향으로 복수 개가 배열되어 있다.
여기서, 상기 제1후면전극(510)이 콘택부를 통해 상기 전면전극(200)과 접촉함으로써 후면전극(500)과 전면전극(200)이 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 복수 개의 제2후면전극(520)들이 소정 간격을 두고 배열되어 있기 때문에, 상기 제2후면전극(520)들 사이의 영역으로 태양광이 투과하게 되고, 그에 따른 소정의 가시권 확보가 가능하다. 상기 제2후면전극(520)들의 전체 면적이 작을수록 태양광의 투과율이 증진되어 더 많은 가시권을 확보할 수 있지만, 제2후면전극(520)들의 전체 면적이 너무 작으면 캐리어가 원활히 이동할 수 없어 전지효율이 떨어지게 된다. 따라서, 가시권 확보 및 전지효율을 고려하여 제2후면전극(520)들의 전체 면적은 적절히 조절될 수 있다. 제2후면전극(520)들의 전체 면적은 제2후면전극(520)들 간의 이격된 간격을 조절함으로써 조절될 수 있다.
도 3b 및 도 3c에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 박막형 태양전지는 기판(100), 전면전극(200), 반도체층(300), 투명도전층(400), 및 후면전극(500)을 포함하여 이루어진다.
상기 기판(100)은 유리 또는 투명한 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
상기 전면전극(200)은 제1분리부(250)를 사이에 두고 이격 형성되며, ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F, ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다. 상기 전면전극(200)은 태양광이 입사되는 면이기 때문에 입사되는 태양광이 태양전지 내부로 최대한 흡수될 수 있도록 하는 것이 중요하며, 이를 위해서 상기 전면전극(200)은 요철구조로 형성될 수 있다. 상기 전면전극(200)이 요철구조로 형성될 경우 입사되는 태양광이 태양전지 외부로 반사되는 비율은 감소하게 되며, 그와 더불어 입사되는 태양광의 산란에 의해 태양전지 내부로 태양광이 흡수되는 비율은 증가하게 되어, 태양전지의 효율이 증진되는 효과가 있다.
상기 반도체층(300)은 상기 전면전극(200) 위에서, 콘택부(350) 및 제2분리부(450)를 사이에 두고 이격 형성된다. 상기 반도체층(300)은 실리콘계 반도체물질로 이루어질 수 있으며, P형 반도체층, I형 반도체층 및 N형 반도체층이 순서대로 적층된 PIN구조로 형성될 수 있다. 이와 같이 상기 반도체층(300)이 PIN구조로 형성되면, I형 반도체층이 P형 반도체층과 N형 반도체층에 의해 공핍(depletion)이 되어 내부에 전기장이 발생하게 되고, 태양광에 의해 생성되는 정공 및 전자가 상기 전기장에 의해 드리프트(drift)되어 각각 P형 반도체층 및 N형 반도체층에서 수집되게 된다. 한편, 상기 반도체층(300)이 PIN구조로 형성될 경우에는 상기 전면전극(200) 상부에 P형 반도체층을 형성하고 이어서 I형 반도체층 및 N형 반도체층을 형성하는 것이 바람직한데, 그 이유는 일반적으로 정공의 드리프트 이동도(drift mobility)가 전자의 드리프트 이동도에 의해 낮기 때문에 입사광에 의한 수집효율을 극대화하기 위해서 P형 반도체층을 수광면에 가깝게 형성하기 위함이다.
상기 투명도전층(400)은 상기 반도체층(300) 위에서 상기 반도체층(300)과 동일한 패턴으로 형성된다. 즉, 상기 투명도전층(400)도 콘택부(350) 및 제2분리부(450)를 사이에 두고 이격 형성된다. 상기 투명도전층(400)은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, ZnO:H, Ag와 같은 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다. 상기 투명도전층(400)은 생략하는 것도 가능하지만, 태양전지의 효율증진을 위해서는 상기 투명도전층(400)을 형성하는 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 투명도전층(400)을 형성하게 되면 상기 반도체층(300)을 투과한 태양광이 상기 투명도전층(400)을 통과하면서 산란을 통해 다양한 각으로 진행하게 되어, 상기 후면전극(500)에서 반사되어 상기 반도체층(300)으로 재입사되는 광의 비율이 증가될 수 있기 때문이다.
상기 콘택부(350)와 제2분리부(450)는 상기 반도체층(300) 및 투명도전층(400)의 소정영역이 제거되어 형성되는데, 도 3b와 같이 서로 이격되도록 형성될 수도 있고, 도 3c와 같이 서로 접하도록 형성될 수도 있다. 상기 콘택부(350)에서부터 상기 제2분리부(450)까지의 영역은 태양전지로서 작동할 수 없는 데드존(dead zone)이기 때문에, 도 3c와 같이 상기 콘택부(350)와 제2분리부(450)가 서로 접하도록 형성될 경우 데드존이 상대적으로 줄어들어 태양전지의 효율이 증진될 수 있다.
상기 후면전극(500)은 콘택부(350)를 통해 상기 전면전극(200)과 연결되며, 제2분리부(450)를 사이에 두고 이격 형성된다. 상기 후면전극(500)은 Ag, Al, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu 등과 같은 금속을 이용하여 형성하며, 전술한 바와 같이 일방향으로 형성된 제1후면전극(510), 및 상기 제1후면전극(510)에서 다른 방향으로 연장된 복수 개의 제2후면전극(520)으로 이루어진다.
<박막형 태양전지 제조방법>
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양 전지의 제조공정을 도시한 단면도로서, 구체적으로는 도 3a의 A-A라인의 단면에 해당하며, 도 3b에 따른 박막형 태양전지의 제조공정에 관한 것이다.
우선, 도 4a에서 알 수 있듯이, 기판(100) 위에 제1분리부(250)를 사이에 두고 이격되는 전면전극(200)을 형성한다.
상기 전면전극(200)을 형성하는 공정은 스퍼터링(Sputtering)법 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 등을 이용하여 기판(100) 전면에 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F, ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전물질로 이루어진 전면전극층을 형성한 후 레이저 스크라이빙법을 이용하여 상기 전면전극층의 소정영역을 제거하여 제1분리부(250)를 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다.
상기 전면전극(200)을 형성하는 공정은 스크린 인쇄법(screen printing), 잉크젯 인쇄법(inkjet printing), 그라비아 인쇄법(gravure printing) 또는 미세접촉 인쇄법(microcontact printing)과 같은 방법을 이용하여 한 번의 공정으로 기판(100) 위에 제1분리부(250)를 사이에 두고 이격되는 전면전극(200)을 형성하는 공정으로 이루어질 수도 있다.
상기 스크린 인쇄법은 스크린과 스퀴즈(squeeze)를 이용하여 대상물질을 작업물에 전이시켜 소정의 패턴을 형성하는 방법이고, 상기 잉크젯 인쇄법은 잉크젯을 이용하여 대상물질을 작업물에 분사하여 소정의 패턴을 형성하는 방법이고, 상기 그라비아 인쇄법은 오목판의 홈에 대상물질을 도포하고 그 대상물질을 다시 작업물에 전이시켜 소정의 패턴을 형성하는 방법이고, 상기 미세접촉 인쇄법은 소정의 금형을 이용하여 작업물에 대상물질 패턴을 형성하는 방법이다. 이와 같이, 스크린 인쇄법, 잉크젯 인쇄법, 그라비아 인쇄법 또는 미세접촉 인쇄법을 이용하여 전면전극(200)을 형성할 경우 레이저 스크라이빙 공정을 이용하는 경우에 비하여 기판이 오염될 우려가 줄어들고 기판의 오염 방지를 위한 세정공정 또한 줄어들게 된다.
상기 전면전극(200)은 태양광이 입사되는 면이기 때문에 입사되는 태양광이 태양전지 내부로 최대한 흡수될 수 있도록 하기 위해서 텍스처(texturing) 가공공정을 통해 요철구조로 형성할 수 있다. 상기 텍스처 가공공정이란 물질 표면을 울퉁불퉁한 요철구조로 형성하여 마치 직물의 표면과 같은 형상으로 가공하는 공정으로서, 포토리소그라피법(photolithography)을 이용한 식각공정, 화학용액을 이용한 이방성 식각공정(anisotropic etching), 또는 기계적 스크라이빙(mechanical scribing)을 이용한 홈 형성 공정 등을 통해 수행할 수 있다.
다음, 도 4b에서 알 수 있듯이, 상기 기판(100) 전면에 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)을 차례로 형성한다.
상기 반도체층(300a)은 실리콘계 반도체물질을 플라즈마 CVD법 등을 이용하여 형성할 수 있다
상기 투명도전층(400a)은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, Ag와 같은 투명한 도전물질을 스퍼터링(Sputtering)법 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 등을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 투명도전층(400a)은 생략할 수 있다.
다음, 도 4c에서 알 수 있듯이, 상기 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)의 소정영역을 제거하여 콘택부(350)를 형성한다. 상기 콘택부(350)를 형성하는 공정은 레이저 스크라이빙법을 이용하여 수행할 수 있다.
다음, 도 4d에서 알 수 있듯이, 상기 기판(100) 전면에 후면전극층(500a)을 형성한다. 상기 후면전극층(500a)은 스퍼터링법 또는 인쇄법 등을 이용하여 형성할 수 있으며, 형성되는 후면전극층(500a)은 상기 콘택부(350) 내의 전면전극(200)과 접촉하여 연결된다.
다음, 도 4e에서 알 수 있듯이, 상기 반도체층(300a), 투명도전층(400a), 및 후면전극층(500a)의 소정영역을 제거하여 제2분리부(450)를 형성한다. 상기 제2분리부(450)에 의해 소정 패턴의 반도체층(300) 및 투명도전층(400)이 형성된다.
상기 제2분리부(450)를 형성하는 공정은 레이저 스크라이빙법을 이용하여 수행할 수 있다.
다음, 도 4f에서 알 수 있듯이, 상기 후면전극층(500a)을 패터닝하여 제1후면전극(도 3a의 도면번호 510 참조) 및 제2후면전극(도 3a의 도면번호 520 참조)으로 이루어진 후면전극(500)을 형성한다. 상기 제1후면전극(510)은 소정 방향으로 형성되면서 상기 전면전극(200)과 접촉하고, 상기 제2후면전극(520)은 상기 제1후면전극(510)에서 연장되며 상기 제1후면전극(510)과 다른 방향으로 복수 개가 소정 간격으로 배열된다.
상기 후면전극층(500a)의 패터닝공정은 포토리소그래피법을 이용하여 수행할 수 있다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막형 태양 전지의 제조공정을 도시한 단면도로서, 구체적으로는 도 3a의 A-A라인의 단면에 해당하며, 도 3b에 따른 박막형 태양전지의 제조공정에 관한 것이다. 이하, 전술한 실시예와 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
우선, 도 5a에서 알 수 있듯이, 기판(100) 위에 제1분리부(250)를 사이에 두고 이격되는 전면전극(200)을 형성한다.
다음, 도 5b에서 알 수 있듯이, 상기 기판(100) 전면에 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)을 차례로 형성한다.
다음, 도 5c에서 알 수 있듯이, 상기 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)의 소정영역을 제거하여 콘택부(350)를 형성한다.
다음, 도 5d에서 알 수 있듯이, 상기 기판(100) 위에 소정 패턴의 후면전극층(500b)을 형성한다. 이때, 상기 후면전극층(500b)은 소정의 마스크를 이용하여 패턴 형성함으로써 복수 개의 제2후면전극들(도 3a의 도면번호 520 참조) 패턴을 구비하게 된다. 상기 소정 패턴의 후면전극층(500b)은 상기 콘택부(350) 내의 전면전극(200)과 접촉하여 연결된다.
다음, 도 5e에서 알 수 있듯이, 상기 반도체층(300a), 투명도전층(400a), 및 후면전극층(500a)의 소정영역을 제거하여 제2분리부(450)를 형성한다. 상기 제2분리부(450)에 의해 제1후면전극(도 3a의 도면번호 510 참조) 패턴이 형성되어, 결국 제1후면전극(510) 및 제2후면전극(520)으로 이루어진 후면전극(500)이 완성된다. 된다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 박막형 태양 전지의 제조공정을 도시한 단면도로서, 구체적으로는 도 3a의 A-A라인의 단면에 해당하며, 도 3c에 따른 박막형 태양전지의 제조공정에 관한 것이다. 이하, 전술한 실시예와 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
우선, 도 6a에서 알 수 있듯이, 기판(100) 위에 제1분리부(250)를 사이에 두고 이격되는 전면전극(200)을 형성한다.
다음, 도 6b에서 알 수 있듯이, 상기 기판(100) 전면에 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)을 차례로 형성한다.
다음, 도 6c에서 알 수 있듯이, 상기 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)의 소정영역을 제거하여 오픈부(380)를 형성한다. 상기 오픈부(380)는 후술하는 바와 같이 콘택부(350) 및 제2분리부(450)를 구성하게 된다. 상기 오픈부(380)를 형성하는 공정은 레이저 스크라이빙법을 이용하여 수행할 수 있다.
다음, 도 6d에서 알 수 있듯이, 콘택부(350)를 통해 상기 전면전극(200)과 연결되며, 제2분리부(450)를 사이에 두고 이격되는 후면전극(500)을 형성한다. 상기 콘택부는 상기 오픈부(380)의 일부 영역에 해당하고, 상기 제2분리부(450)는 상기 오픈부(380)의 나머지 영역에 해당한다.
이때, 상기 후면전극(500)은 스크린인쇄법(screen printing), 잉크젯인쇄법(inkjet printing), 그라비아인쇄법(gravure printing) 또는 미세접촉인쇄법(microcontact printing)을 이용하여 수행하며, 그 재료로는 Ag, Al, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu 등과 같은 금속을 이용한다.
도 6a 내지 도 6d에 따른 방법에 의하면, 레이저 스크라이빙 공정을 최소화 할 수 있어, 레이저 스크라이빙 공정으로 인한 기판 오염 문제 및 세정공정 증가로 인한 생산성 저하 문제가 감소되는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 기판;
    상기 기판 위에 제1분리부를 사이에 두고 이격 형성되는 전면전극;
    상기 전면전극 위에 콘택부 및 제2분리부를 사이에 두고 이격되는 반도체층; 및
    상기 제2분리부를 사이에 두고 이격 형성되며, 상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 연결되는 후면전극을 포함하여 이루어지며,
    이때, 상기 후면전극은, 소정방향으로 형성된 제1후면전극 및 상기 제1후면전극에서 연장되며 상기 제1후면전극과 다른 방향으로 배열된 복수 개의 제2후면전극들로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 제2후면전극들은 소정 간격으로 배열되어, 상기 제2후면전극들 사이의 영역으로 태양광이 투과하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1후면전극은 상기 전면전극과 접촉하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반도체층 위에 상기 반도체층과 동일한 패턴의 투명도전층이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 콘택부와 제2분리부는 서로 이격되도록 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 콘택부와 제2분리부는 서로 접하도록 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
  7. 기판 위에 제1분리부를 사이에 두고 이격되는 전면전극을 형성하는 공정;
    상기 전면전극을 포함한 기판 전면에 반도체층을 형성하는 공정;
    상기 반도체층의 소정영역을 제거하여 콘택부를 형성하는 공정; 및
    제2분리부를 사이에 두고 이격되며, 상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 연결되는 후면전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고,
    이때, 상기 후면전극은, 소정방향으로 형성된 제1후면전극 및 상기 제1후면전극에서 연장되며 상기 제1후면전극과 다른 방향으로 배열된 복수 개의 제2후면전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 후면전극을 형성하는 공정은
    상기 반도체층을 포함한 기판 전면에 후면전극층을 형성하는 공정;
    상기 반도체층 및 상기 후면전극층의 소정영역을 제거하여 제2분리부를 형성하는 공정; 및
    상기 후면전극층의 소정영역을 제거하여 상기 제1후면전극 및 제2후면전극으로 패터닝하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 후면전극을 형성하는 공정은
    상기 복수 개의 제2후면전극 패턴을 구비한 후면전극층을 형성하는 공정; 및
    상기 반도체층 및 상기 후면전극층의 소정영역을 제거하여 제2분리부를 형성함으로써 상기 제1후면전극 패턴을 형성하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
  10. 기판 위에 제1분리부를 사이에 두고 이격되는 전면전극을 형성하는 공정;
    상기 전면전극을 포함한 기판 전면에 반도체층을 형성하는 공정;
    상기 반도체층의 소정영역을 제거하여 오픈부를 형성하는 공정; 및
    상기 오픈부의 일부 영역을 통해 상기 전면전극과 연결되며, 상기 오픈부의 나머지 영역을 사이에 두고 이격되는 후면전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고,
    이때, 상기 후면전극은, 소정방향으로 형성된 제1후면전극 및 상기 제1후면전극에서 연장되며 상기 제1후면전극과 다른 방향으로 배열된 복수 개의 제2후면전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후면전극을 형성하는 공정은 제1후면전극이 상기 전면전극과 접촉하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
  12. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전면전극을 형성하는 공정은
    상기 기판 전면에 전면전극층을 형성하는 공정; 및
    상기 전면전극층의 소정 영역을 제거하여 제1분리부를 형성하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
  13. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체층 위에, 상기 반도체층과 동일한 패턴의 투명도전층을 형성하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 콘택부와 제2분리부는 서로 접하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
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