KR20100003049A - 집적형 박막 태양전지 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 집적형 박막 태양전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지의 제조방법은 (a)기판 상에 제1 도전성물질로 제1 전극층을 형성하는 단계, (b)상기 제1 전극층 상에 태양전지층을 형성하는 단계, (c)상기 태양전지층 상에 제2 도전성물질로 제2 전극층을 형성하는 단계, (d)상기 제1 전극층, 태양전지층, 제2 전극층을 관통하며 소정 간격 이격된 다수의 제1 트렌치를 형성하여 인접하고 있는 상호간 소정 간격 이격된 다수의 단위 박막 태양전지를 형성하는 단계, (e)상기 제1 트렌치의 양 측벽면 중 상기 태양전지층 및 제2 전극층의 측벽면을 더 식각하여 상기 제1 트렌치의 폭보다 더 넓은 폭을 갖는 제2 트렌치를 형성하는 단계, (f)상기 단위 박막 태양전지 각각의 일 측면에 절연물질로 절연체를 형성하는 단계, (g)상기 단위 박막 태양전지의 제2 전극층과 상기 단위 박막 태양전지에 인접한 타 단위 박막 태양전지의 제1 전극층이 전기적으로 연결되도록 제3 도전성물질로 도전체를 형성하는 단계를 포함한다.
집적형, 박막 태양전지, 절연체, 도전성물질, 인쇄,
Description
본 발명은 집적형 박막 태양전지의 제조 방법에 관한 것이다.
태양전지(太陽電池)는 태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 반도체 소자로, 이에 사용되는 재료에 따라 크게 실리콘계, 화합물계, 유기물계로 분류될 수 있다.
그리고, 실리콘계 태양전지는 반도체의 상(phase)에 따라 세부적으로 단결정 실리콘(single crystalline silicon; c-Si), 다결정 실리콘(polycrystalline silicon; poly-Si), 비정질 실리콘(amorphous silicon; a-Si:H) 태양전지로 분류된다.
또한, 태양전지는 반도체의 두께에 따라 벌크(기판)형 태양전지와 박막형 태양전지로 분류되는데, 박막형 태양전지는 반도체층의 두께가 수 10㎛ 내지 수 ㎛ 이하의 태양전지이다.
실리콘계 태양전지에서 단결정 및 다결정 실리콘 태양전지는 벌크형에 속하며, 비정질 실리콘 태양전지는 박막형에 속한다.
한편, 화합물계 태양전지는 Ⅲ-Ⅴ족의 GaAs (Gallium Arsenide)와 InP (Indium Phosphide) 등의 벌크형과 Ⅱ-Ⅵ족의 CdTe (Cadmium Telluride) 및 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족의 CulnSe2 (CIS; Copper Indium Diselenide) 등의 박막형으로 분류되며, 유기물계 태양전지는 크게 유기분자형과 유무기 복합형이 있다. 이 밖에 염료 감응형 태양전지가 있으며 이들 모두가 박막형에 속한다.
이와 같이 여러 종류의 태양전지 중에서 에너지 변환효율이 높고 제조 비용이 상대적으로 저렴한 벌크형 실리콘 태양전지가 주로 지상 전력용으로 폭넓게 활용되어오고 있다.
그러나, 최근에는 벌크형 실리콘 태양전지의 수요가 급증함에 따라 원료의 부족 현상으로 가격이 상승하려는 추세에 있다. 이에 대규모 지상 전력용 태양전지의 저가화 및 양산화 기술 개발을 위해서는 실리콘 원료를 현재의 수 100분의 1로 절감할 수 있는 박막형 태양전지의 개발이 절실히 요구되고 있다.
현재 상용화된 a-Si:H 박막 태양전지의 집적화하는 방법은 도1a 내지 도1f에 나타내었다. 우선 유리기판(1) 위에 투명전극층(2)을 형성한다. 투명전극층(2)을 레이저 패터닝 하기 위해 기판(1)을 뒤집고 패터닝한다. 패터닝 후 기판을 다시 뒤집어 잔여물을 세정 건조하고 박막 태양전지층(3)을 증착한다. 박막 태양전지층(3)을 패터닝 하기 위해 기판(1)을 다시 뒤집고 패터닝 한 후에 기판(1)을 뒤집고 세정한다. 이면전극층(4)을 형성한다. 마지막으로 이면전극층(4)의 패터닝을 위해 기판(1)을 뒤집고 패터닝 한 후 세정한다. 기존의 상용화된 집적화 기술에서는 투명 전극층(2), 박막 태양전지층(3), 이면전극층(4)을 패터닝 하기 위해 최소한 3번의 레이저 패터닝이 필요했다. 각 패터닝에 의해 손실되는 면적과 패터닝 사이의 공정 마진에 의해 대략 250㎛~300㎛의 셀간 무효 간격이 생기며 이로 인해 단위 셀 면적의 약 3~4%에 해당하는 무효면적이 생긴다. 또한, 레이저 패터닝이 대기 중에서 이루어져야 하므로 대기 노출에 의한 박막 태양전지 성능 저하의 문제, 진공 상태와 대기 상태를 오가는 반복 공정으로 인한 생산성 저하의 문제, 공정 전체에 청정실(clean room) 시설이 마련되어야 하는 문제점들이 있다.
따라서, 본 발명은 기존의 집적형 박막 태양전지 제조시 수반되는 문제점인 셀의 무효면적을 감소시키는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 집적형 박막 태양전지 제조시 기판을 대기중에 노출시키지 않는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 집적형 박막 태양전지 제조시 성능 저하가 발생되지 않도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 집적형 박막 태양전지 제조시 공정비용을 절감하는 것을 기술적 과제로 한다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예 따른 집적형 박막 태양전지의 제조방법은 (a)기판 상에 제1 도전성물질로 제1 전극층을 형성하는 단계, (b)상기 제1 전극층 상에 태양전지층을 형성하는 단계, (c)상기 태양전지층 상에 제2 도전성물질로 제2 전극층을 형성하는 단계, (d)상기 제1 전극층, 태양전지층, 제2 전극층을 관통하며 소정 간격 이격된 다수의 제1 트렌치를 형성하여 인접하고 있는 상호간 소정 간격 이격된 다수의 단위 박막 태양전지를 형성하는 단계, (e)상기 제1 트렌치의 양 측벽면 중 상기 태양전지층 및 제2 전극층의 측벽면을 더 식각하여 상기 제1 트렌치의 폭보다 더 넓은 폭을 갖는 제2 트렌치를 형성하는 단계, (f)상기 단위 박막 태양전지 각각의 일 측면에 절연물질로 절연체를 형성하는 단계, (g)상기 단위 박막 태양전지의 제2 전극층과 상기 단위 박막 태양전지에 인접한 타 단위 박막 태양전지의 제1 전극층이 전기적으로 연결되도록 제3 도전성물질로 도전체를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 제1 및 2 트렌치는 레이저 스크라이빙 공정에 의하여 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제1 도전성물질은 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 또는 산화인듐주석(ITO)으로 이루어지거나, 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 및 산화인듐주석(ITO) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 제2 및 3 도전성 물질은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)으로 이루어지거나 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어 지는 것이 바람직하다.
상기 절연체는 잉크젯(ink jet), 스크린 인쇄(screen printing), 요판 인쇄, 평판 인쇄, 철판 인쇄, 오프셋 인쇄, 그라비어 인쇄, 나노 임프린트(nano imprint) 또는 스탬핑(stamping) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성되는 것이 바람직하다.
상기 도전체는 잉크젯(ink jet), 스크린 인쇄(screen printing), 요판 인쇄, 평판 인쇄, 철판 인쇄, 오프셋 인쇄, 그라비어 인쇄, 나노 임프린트(nano imprint) 또는 스탬핑(stamping) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성되는 것이 바람직하다.
상기 절연물질은 무기계 세라믹인 금속 산화물, 질화물, 실리콘 산화물, 질화물, 탄화물 및 에나멜(enamel) 또는 유기계 폴리머, 유무기 복합계인 하이브리머(hybrimer)이거나, 상기 물질 중 적어도 2개 이상을 포함한 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예 따른 집적형 박막 태양전지는 상기의 방법으로 제조되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예 따른 집적형 박막 태양전지의 제조방법은 (a)기판 상에 제1 도전성물질로 제1 전극층을 형성하는 단계, (b)상기 제1 전극층 상에 태양전지층을 형성하는 단계, (c)상기 태양전지층 상에 제2 도전성물질로 제2 전극층을 형성하는 단계, (d)상기 제1 전극층, 태양전지층, 제2 전극층을 관통하며 소정 간격 이격된 다수의 제1 트렌치를 형성하여 인접하고 있는 상호간 소정 간격 이격된 다수의 단위 박막 태양전지를 형성하는 단계, (e)상기 제1 트렌치의 양 측벽면 중 상기 태양전지층 및 제2 전극층의 측벽면을 더 식각하여 상기 제1 트렌치의 폭보다 더 넓은 폭을 갖는 제2 트렌치를 형성하는 단계, (f)상기 단위 박막 태양전지 각각의 양 측면에 절연물질로 절연체를 형성하되, 상기 단위 박막 태양전지 각각의 일 측에서 제1 전극층이 노출되도록 상기 절연체를 형성하는 단계, (g)상기 단위 박막 태양전지의 제2 전극층과 상기 단위 박막 태양전지에 인접한 타 단위 박막 태양전지의 제1 전극층이 전기적으로 연결되도록 제3 도전성물질로 도전체를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 제1 및 2 트렌치는 레이저 스크라이빙 공정에 의하여 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제1 도전성물질은 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 또는 산화인듐주석(ITO)으로 이루어지거나, 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 및 산화인듐주석(ITO) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 제2 및 3 도전성 물질은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)으로 이루어지거나 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어 지는 것이 바람직하다.
상기 절연체는 잉크젯(ink jet), 스크린 인쇄(screen printing), 요판 인쇄, 평판 인쇄, 철판 인쇄, 오프셋 인쇄, 그라비어 인쇄, 나노 임프린트(nano imprint) 또는 스탬핑(stamping) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성되는 것이 바람직하다.
상기 도전체는 잉크젯(ink jet), 스크린 인쇄(screen printing), 요판 인쇄, 평판 인쇄, 철판 인쇄, 오프셋 인쇄, 그라비어 인쇄, 나노 임프린트(nano imprint) 또는 스탬핑(stamping) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성되는 것이 바람직하다.
상기 절연물질은 무기계 세라믹인 금속 산화물, 질화물, 실리콘 산화물, 질화물, 탄화물 및 에나멜(enamel) 또는 유기계 폴리머, 유무기 복합계인 하이브리머(hybrimer)이거나, 상기 물질 중 적어도 2개 이상을 포함한 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예 따른 집적형 박막 태양전지는 상기의 방법으로 제조되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예 따른 집적형 박막 태양전지의 제조방법은 (a)기판 상에 제1 도전성물질로 제1 전극층을 형성하는 단계, (b)상기 제1 전극층 상에 태양전지층을 형성하는 단계, (c)상기 태양전지층 상에 제2 도전성물질로 제2 전극층을 형성하는 단계, (d)상기 제1 전극층, 태양전지층, 제2 전극층을 관통하며 소정 간격 이격된 다수의 제1 트렌치를 형성하여 인접하고 있는 상호간 소정 간격 이격된 다수의 단위 박막 태양전지를 형성하는 단계, (e)상기 제1 트렌치의 양 측벽면 중 상기 태양전지층 및 제2 전극층의 측벽면을 더 식각하여 상기 제1 트렌치의 폭보다 더 넓은 폭을 갖는 제2 트렌치를 형성하는 단계, (f)상기 단위 박막 태양전지 각각의 상기 태양전지층 및 제2 전극층을 식각하여 제3 트렌치를 형성하는 단계, (g)상기 단위 박막 태양전지 각각의 일 측면에 절연물질로 절연체를 형성하는 단계, (h)상기 단위 박막 태양전지의 제2 전극층과 상기 단위 박막 태양전지에 인접한 타 단위 박막 태양전지의 제1 전극층이 전기적으로 연결되도록 제3 도전성물질로 도전체를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 제1, 2 및 3 트렌치는 레이저 스크라이빙 공정에 의하여 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제1 도전성물질은 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 또는 산화인듐주석(ITO)으로 이루어지거나, 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 및 산화인듐주석(ITO) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 제2 및 3 도전성 물질은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)으로 이루어지거나 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어 지는 것이 바람직하다.
상기 절연체는 잉크젯(ink jet), 스크린 인쇄(screen printing), 요판 인쇄, 평판 인쇄, 철판 인쇄, 오프셋 인쇄, 그라비어 인쇄, 나노 임프린트(nano imprint) 또는 스탬핑(stamping) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성되는 것이 바람직하다.
상기 도전체는 잉크젯(ink jet), 스크린 인쇄(screen printing), 요판 인쇄, 평판 인쇄, 철판 인쇄, 오프셋 인쇄, 그라비어 인쇄, 나노 임프린트(nano imprint) 또는 스탬핑(stamping) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성되는 것이 바람직하다.
상기 절연물질은 무기계 세라믹인 금속 산화물, 질화물, 실리콘 산화물, 질화물, 탄화물 및 에나멜(enamel) 또는 유기계 폴리머, 유무기 복합계인 하이브리머(hybrimer)이거나, 상기 물질 중 적어도 2개 이상을 포함한 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예 따른 집적형 박막 태양전지는 상기의 방법으로 제조되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예 따른 집적형 박막 태양전지의 제조방법은 (a)기판 상에 제1 도전성물질로 소정 간격 이격된 다수의 제1 전극층 패턴을 형성하는 단계, (b)상기 (a)단계에 의한 기판 상의 전면에 태양전지층을 형성하는 단계, (c)상기 (b)단계에 의한 기판 상의 전면에 제2 도전성물질로 제2 전극층을 형성하는 단계, (d)단위 제1 전극층 패턴 각각의 일 측이 노출되도록 상기 태양전지층 및 제2 전극층을 식각하여 다수의 단위 박막 태양전지를 형성하는 단계, (e)상기 단위 박막 태양전지의 제1 전극층과 상기 단위 박막 태양전지에 인접하는 타 단위 박막 태양전지의 제2 전극층이 전기적으로 연결되도록 제3 도전성물질로 상기 단위 박막 태양전지 각각의 일 측에 도전체를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 (d)단계의 식각 공정은 레이저 스크라이빙 공정인 것이 바람직하다.
상기 제1 도전성물질은 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 또는 산화인듐주석(ITO)으로 이루어지거나, 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 및 산화인듐주석(ITO) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 제2 및 3 도전성 물질은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)으로 이루어지거나 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어 지는 것이 바람직하다.
상기 제1 전극층 패턴은 인쇄(printing)법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
상기 도전체는 잉크젯(ink jet), 스크린 인쇄(screen printing), 요판 인쇄, 평판 인쇄, 철판 인쇄, 오프셋 인쇄, 그라비어 인쇄, 나노 임프린트(nano imprint) 또는 스탬핑(stamping) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예 따른 집적형 박막 태양전지는 상기의 방법으로 제조되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예 따른 집적형 박막 태양전지의 제조방법은 (a)기판 상에 제1 도전성물질로 소정 간격 이격된 다수의 제1 전극층 패턴을 형성하는 단계, (b)상기 (a)단계에 의한 기판 상의 전면에 제1 태양전지층을 형성하는 단계, (c)상기 (b)단계에 의한 기판 상의 전면에 절연물질 또는 제2 도전성물질로 중간층을 형성하는 단계, (d)단위 제1 전극층 패턴 각각의 일 측이 노출되도록 상기 제1 태양전지층 및 중간층을 식각하는 단계, (e)상기 (d)단계에 의한 기판 상의 전면에 제2 태양전지층을 형성하는 단계, (f)상기 (e)단계에 의한 기판 상의 전면에 제3 도전성물질로 제2 전극층을 형성하는 단계, (g)상기 단위 제1 전극층 패턴 각각의 일 측이 노출되도록 상기 제2 태양전지층 및 제2 전극층을 식각하여 다수의 단위 박막 태양전지를 형성하는 단계, (h)상기 단위 박막 태양전지의 제1 전극층과 상기 단위 박막 태양전지에 인접하는 타 단위 박막 태양전지의 제2 전극층이 전기적으로 연결되도록 제4 도전성물질로 상기 단위 박막 태양전지 각각의 일 측에 도전체를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 (d)단계 및 (g)단계의 식각 공정은 레이저 스크라이빙 공정인 것이 바람직하다.
상기 제1 및 2 도전성물질은 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 또는 산화인듐주석(ITO)으로 이루어지거나, 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 및 산화인듐주석(ITO) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 절연물질은 절연성 금속 산화물, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 실리콘 탄화물 중 적어도 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.
상기 제1 전극층 패턴은 인쇄(printing)법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제2 및 3 도전성 물질은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)으로 이루어지거나 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어 지는 것이 바람직하다.
상기 도전체는 잉크젯(ink jet), 스크린 인쇄(screen printing), 요판 인쇄, 평판 인쇄, 철판 인쇄, 오프셋 인쇄, 그라비어 인쇄, 나노 임프린트(nano imprint) 또는 스탬핑(stamping) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예 따른 집적형 박막 태양전지는 상기의 방법으로 제조되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예 따른 집적형 박막 태양전지의 제조방법은 (a)기판 상에 제1 도전성물질로 제1 전극층을 형성하는 단계, (b)상기 제1 전극층 상에 태양전지층을 형성하는 단계, (c)상기 태양전지층 상에 제2 도전성물질로 제2 전극층을 형성하는 단계, (d)상기 제1 전극층, 태양전지층, 제2 전극층을 관통하며 소정 간격 이격된 다수의 제1 트렌치를 형성하여 인접하고 있는 상호간 소정 간격 이격된 다수의 단위 박막 태양전지를 형성하는 단계, (e)상기 제1 트렌치의 양 측벽면 중 상기 태양전지층 및 제2 전극층의 측벽면을 더 식각하여 상기 제1 트렌치의 폭보다 더 넓은 폭을 갖는 제2 트렌치를 형성하는 단계, (f)상기 제1 트렌치 및 제2 트렌치에 절연물질을 매립하여 절연 둑을 형성하는 단계, (g)상기 단위 박막 태양전지의 제1 전극층의 일부가 노출되도록 상기 절연 둑을 식각하는 단계, (h)상기 단위 박막 태양전지의 제1 전극층과 상기 단위 박막 태양전지에 인접한 타 단위 박막 태양전지의 제2 전극층이 전기적으로 연결되도록 제3 도전성물질을 비스듬히 증착하여 도전층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 제1 및 2 트렌치는 레이저 스크라이빙 공정에 의하여 형성되는 것이 바람직하다.
상기 절연 둑을 식각하는 공정은 레이저 스크라이빙 공정 또는 포토리소그라피 공정인 것이 바람직하다.
상기 제1 도전성물질은 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 또는 산화인듐주석(ITO)으로 이루어지거나, 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 및 산화인듐주석(ITO) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 제2 및 3 도전성물질은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)으로 이루어지거나 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어 지는 것이 바람직하다.
상기 절연 둑은 잉크젯(ink jet), 스크린 인쇄(screen printing), 요판 인쇄, 평판 인쇄, 철판 인쇄, 오프셋 인쇄, 그라비어 인쇄, 나노 임프린트(nano imprint) 또는 스탬핑(stamping) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성되는 것이 바람직하다.
상기 절연물질은 무기계 세라믹인 금속 산화물, 질화물, 실리콘 산화물, 질화물, 탄화물 및 에나멜(enamel) 또는 유기계 폴리머, 유무기 복합계인 하이브리머(hybrimer)이거나, 상기 물질 중 적어도 2개 이상을 포함한 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예 따른 집적형 박막 태양전지는 상기의 방법으로 제조되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예 따른 집적형 박막 태양전지의 제조방법은 (a)기판 상에 제1 도전성물질로 제1 전극층을 형성하는 단계, (b)상기 제1 전극층 상에 태양전지층을 형성하는 단계, (c)상기 태양전지층 상에 제2 도전성물질로 제2 전극층을 형성하는 단계, (d)상기 제1 전극층, 태양전지층, 제2 전극층을 관통하며 소정 간격 이격된 다수의 제1 트렌치를 형성하여 인접하고 있는 상호간 소정 간격 이격된 다수의 단위 박막 태양전지를 형성하는 단계, (e)상기 제1 트렌치의 양 측벽면 중 상기 태양전지층 및 제2 전극층의 측벽면을 더 식각하여 상기 제1 트렌치의 폭보다 더 넓은 폭을 갖는 제2 트렌치를 형성하는 단계, (f)상기 단위 박막 태양전지 각각의 양 측면에 절연물질로 절연체를 형성하되, 상기 단위 박막 태양전지 각각의 일 측에서 제1 전극층이 노출되도록 상기 절연체를 형성하는 단계, (g)상기 단위 박막 태양전지의 제1 전극층과 상기 단위 박막 태양전지에 인접한 타 단위 박막 태양전지의 제2 전극층이 전기적으로 연결되도록 제3 도전성물질을 비스듬히 증착하여 도전층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 제1 및 2 트렌치는 레이저 스크라이빙 공정에 의하여 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제1 도전성물질은 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 또는 산화인듐주석(ITO)으로 이루어지거나, 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 및 산화인듐주석(ITO) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 제2 및 3 도전성물질은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)으로 이루어지거나 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어 지는 것이 바람직하다.
상기 절연 둑은 잉크젯(ink jet), 스크린 인쇄(screen printing), 요판 인쇄, 평판 인쇄, 철판 인쇄, 오프셋 인쇄, 그라비어 인쇄, 나노 임프린트(nano imprint) 또는 스탬핑(stamping) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성되는 것이 바람직하다.
상기 절연물질은 무기계 세라믹인 금속 산화물, 질화물, 실리콘 산화물, 질화물, 탄화물 및 에나멜(enamel) 또는 유기계 폴리머, 유무기 복합계인 하이브리머(hybrimer)이거나, 상기 물질 중 적어도 2개 이상을 포함한 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예 따른 집적형 박막 태양전지는 상기의 방법으로 제조되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 집적형 박막 태양전지 제조시 무효면적을 감소시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명애 따르면, 집적형 박막 태양전지 제조시 기판을 대기중에 노 출시키지 않는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 집적형 박막 태양전지 제조시 성능 저하가 발생되지 않는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 집적형 박막 태양전지 제조시 공정비용이 절감되는 효과가 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
[실시예 1]
도2a 내지 도2d는 본 발명의 실시예 1에 따른 집적형 박막 태양전지의 제조방법을 도시한 것이다.
도2a 내지 도2d를 참조하면, 기판(100) 상에 제1 전극층(110), 태양전지층(120), 제2 전극층(130), 절연체(140), 도전체(150)가 형성되어 있다.
(a), (b), (c) 단계
도2a를 참조하면, 기판(100) 상에 제1 도전성물질로 제1 전극층(110)을 형성한다.
기판(100)은 박막 태양전지를 구성하는 본체가 된다. 기판(100)은 빛이 일차적으로 입사되는 부분으로서, 빛의 투과율이 우수하며, 박막 태양전지 내에서의 내 부 단락을 방지할 수 있도록 투명 절연성 재질을 사용하는 것이 좋다. 예를 들면, 소다석회 유리, 일반 유리 또는 강화 유리 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 이외에, 폴리머 재질의 폴리머 기판을 사용할 수도 있다.
제1 전극층(110)은 기판(100)을 통해 태양광이 태양전지층으로 입사될 수 있도록 투명도전성 물질로 형성한다. 이에 따라, 제1 도전성물질은 산화아연(Zinc Oxide; ZnO), 산화주석(Tin Oxide; SnO2) 또는 산화인듐주석(Indium Tin Oxide; ITO)으로 이루어지거나, 산화아연(Zinc Oxide; ZnO), 산화주석(Tin Oxide; SnO2) 및 산화인듐주석(Indium Tin Oxide; ITO) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어진다. 제1 전극층(110)은 제1 도전성물질을 스퍼터(sputter)법이나 CVD (chemical vapor deposition)법, 진공증착(vacuum evaporation)법, 스프레이(spray)법, 인쇄(printing)법, 졸겔법 등을 사용하여 기판(100) 상에 형성된다.
도2a를 참조하면, 제1 전극층(110) 상에 태양전지층(120)을 형성한다.
태양전지층(120)은 광기전성 물질로 이루어진다. 태양전지층(120)은 태양광이 입사될 때 광기전력이 생성되는 임의의 물질로 형성할 수 있다. 예를 들어, 태양전지층(120)은 실리콘 계열, 화합물 계열, 유기물 계열 및 건식 연료 감응 계열 태양전지 중 하나로 형성된다. 태양전지층(120)은 단일접합(single junction) 구조 또는 이중접합(double junction) 적층구조 또는 삼중접합(triple junction) 이상의 적층구조일 수 있다. 실리콘 계열 태양전지는 비정질 실리콘 (a-Si:H) 또는 미세결 정 실리콘(microcrystalline silicon; μc-Si:H), 비정질 실리콘게르마늄(amorphous silicon-germanium; a-SiGe:H) 단일접합 태양전지, 비정질 실리콘/비정질 실리콘 (a-Si:H/a-Si:H), 비정질 실리콘/미세결정 실리콘(a-Si:H/μc-Si:H), 비정질 실리콘/다결정 실리콘(a-Si:H/poly-Si), 비정질 실리콘/비정질 실리콘게르마늄(a-Si:H/a-SiGe:H) 이중접합 태양전지, 비정질 실리콘/미세결정 실리콘/미세결정 실리콘(a-Si:H/ μc-Si:H/ μc-Si:H), 비정질 실리콘/비정질 실리콘게르마늄/비정질 실리콘게르마늄(a-Si:H/a-SiGe:H/a-SiGe:H) 삼중접합 태양전지 중 하나를 사용할 수 있다.
본 발명에서는 제1 전극층이 형성된 유리기판 상에 PECVD 방법을 사용하여 비정질 실리콘 태양전지층을 형성하였다. 비정질 실리콘을 형성하기 위해 사용한 가스는 SiH4, H2 이고 도핑 가스는 PH3, B2H6 이다. 이 밖에 CH4 등의 가스를 쓸 수 있다.
도2a를 참조하면, 태양전지층(120) 상에 제2 도전성물질로 제2 전극층(130)을 형성한다.
제2 도전성물질은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)이거나, 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 및 크롬(Cr) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어진다. 한편, 제2 도전성물질을 증착하기 전에 산화아연(Zinc Oxide; ZnO), 산화주석(Tin Oxide; SnO2) 또는 산화인듐주석(Indium Tin Oxide; ITO) 중 어느 하나를 먼저 증착하고 제 2 도전성물질을 증착하는 것도 좋다. 이에 의해, 제2 전극층이 다층으로 형성될 수 있다. 제2 전극층(130)은 직진성이 좋은 진공증착법이나 스퍼터(sputter)법, CVD법, 스프레이(spray)법, 인쇄(press)법, 졸겔법 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 형성된다.
(d) 단계
도2b를 참조하면, 제1 전극층(110), 태양전지층(120), 제2 전극층(130)을 관통하며 소정 간격 이격된 다수의 제1 트렌치를 형성하여 인접하고 있는 상호간 소정 간격 이격된 다수의 단위 박막 태양전지를 형성한다.
제1 트렌치는 YAG 레이저 빔(190d)을 이용하는 레이저 스크라이빙 공정으로 제1 전극층(110), 태양전지층(120) 및 제2 전극층(130)을 관통시켜 형성된다. 이때, 기판(100) 상에 제1 트렌치가 다수개 형성되도록 한다. 다수개의 제1 트렌치 각각은 소정 간격 이격되도록 형성된다. 이에 의해, 기판(100) 상의 전면에 형성된 박막 태양전지는 인접하고 있는 상호간 소정 간격 이격된 다수의 단위 박막 태양전지로 패터닝된다. 이로써, 인접하고 있는 상호간 소정 간격 이격된 다수의 단위 박막 태양전지가 형성된다.
(e) 단계
도2b를 참조하면, 제1 트렌치의 양 측벽면 중 상기 태양전지층(120) 및 제2 전극층(130)의 측벽면을 더 식각하여 상기 제1 트렌치의 폭보다 더 넓은 폭을 갖는 제2 트렌치를 형성한다.
제2 트렌치는 YAG 레이저 빔(190D)을 이용하는 레이저 스크라이빙 공정으로 태양전지층(120), 제2 전극층(130)을 식각하여 형성된다. 제2 트렌치의 형성 시에 사용되는 레이저 빔의 반경은 제1 트렌치의 형성 시에 사용되는 레이저 빔의 반경에 비해 상대적으로 더 크다. 이에 의해, 도2b에 도시된 바와 같이, 태양전지층(120) 및 제2 전극(130)에 형성된 제2 트렌치의 폭은 제1 전극층에 형성된 제1 트렌치의 폭에 비하여 상대적으로 더 크다.
한편, 제1 트렌치 형성 시 제1 전극층으로부터 비산된 제1 도전성물질이 제1 트렌치의 양 측벽면인 태양전지층(120)의 내벽이나 제2 전극층(130)의 내벽 등에 부착되는 경우가 있다. 이에 의해, 태양전지의 내부에서 단락이 발생될 수 있다. 또한, 제1 트렌치 형성에 의한 태양전지층(120) 및 제2 전극층(130)의 절단면의 막질이 악화되어 태양전지의 효율을 저하시킬 수 있다. 그러나, 제2 트렌치의 형성에 의해 제1 트렌치의 양 측벽면인 태양전지층(120)의 내벽이나 제2 전극층(130)의 내벽 등에 부착된 제1 도전성물질이 제거됨으로써, 상술한 내부 단락 문제나, 막질 불량에 따른 태양전지의 효율 저하를 방지할 수 있다.
(f) 단계
도2c를 참조하면, 단위 박막 태양전지 각각의 일 측면에 절연물질로 절연체(140)를 형성한다.
절연체(140)를 형성하는 절연물질로는 무기계인 세라믹, 즉 금속 산화물(예, Al2O3,)이나 질화물(예, Si3N4), 실리콘 산화물(예, SiO2), 탄화물(예, SiC) 이나 에 나멜(enamel) 또는 유기계인 폴리머, 유무기 복합계인 하이브리머(hybrimer) 등을 쓸 수 있다. 또한, 이러한 물질 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합등이 가능하다. 절연체(140)는 인쇄법으로 형성하는 것이 바람직하며 잉크젯(ink jet), 스크린 인쇄(screen printing), 요판 인쇄, 평판 인쇄, 철판 인쇄, 오프셋 인쇄, 그라비어 인쇄, 나노 임프린트(nano imprint) 또는 스탬핑(stamping) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성된다. 절연체(140)는 이후의 공정에서 형성되는 도전체(150)가 단위 박막 태양전지에서 제2 전극층과 제1 전극층간에 단락이 되는 것을 방지한다.
절연체(140)는 다음과 같은 방법으로 형성된다. 상기한 절연물질을 함유한 졸-겔(sol-gel) 용액이나 상기 절연물질의 나노 또는 마이크로 분말이 분산된 용액을 잉크처럼 사용하는 인쇄(printing)법을 사용함으로써, 마스크를 이용한 포토리소그라피(photolithography)법이나 폴리머 패턴의 사용 없이도 절연물질을 제2 전극층, 태양전지층, 제1전극층 상에 직접 도포하여 절연체(140)을 형성할 수 있다. 이러한 방법은 마스크 작업에 의한 식각 공정 없이 패턴화된 절연체(140)를 저온 공정으로 직접 형성하는 것이 가능하다. 이와 같이, 인쇄(printing)법을 이용하여 절연체(140)를 형성하면 고밀도의 고정세한 패턴의 인쇄가 가능하다. 또한, 비교적 공정이 간단하여 고가의 장비가 불필요하므로 제조 단가를 절감할 수 있다.
(g) 단계
도2d를 참조하면, 단위 박막 태양전지의 제2 전극층(130)과 상기 단위 박막 태양전지에 인접한 타 단위 박막 태양전지의 제1 전극층(110)이 전기적으로 연결되도록 제3 도전성물질로 도전체(150)를 형성한다.
도전체(150)를 형성하는 제3 도전성물질은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)이거나, 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 및 크롬(Cr) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어진다.
도전체(150)는 상기한 바와 같은 인쇄법으로 형성하는 것이 바람직하며 다음과 같은 방법으로 형성된다. 제3 도전성 물질을 함유한 졸-겔(sol-gel) 용액이나 상기 도전성물질의 나노 또는 마이크로 분말이 분산된 용액을 잉크처럼 사용하는 인쇄(printing)법을 사용함으로써, 마스크를 이용한 포토리소그라피(photolithography)법이나 폴리머 패턴의 사용 없이도 제3 도전성물질을 제2 전극층, 절연체, 제1전극층 상에 직접 도포하여 도전체(150)을 형성할 수 있다. 이러한 방법은 마스크 작업에 의한 식각 공정 없이 패턴화된 도전체(150)을 저온 공정으로 직접 형성하는 것이 가능하다. 이와 같이, 인쇄(printing)법을 이용하여 도전체(150)를 형성하면 고밀도의 고정세한 패턴의 인쇄가 가능하다. 또한, 비교적 공정이 간단하여 고가의 장비가 불필요하므로 제조 단가를 절감할 수 있다.
상술한 공정을 통해, 인접하고 있는 상호간 소정 간격 이격된 다수의 단위 박막 태양전지는 도전체(150)에 의해 전기적으로 연결된다. 이에 의해, 단위 박막 태양전지는 이와 이웃하는 타 단위 박막 태양전지와 전기적으로 직렬 연결된 상태가 된다.
[실시예 2]
도3a 내지 도3d는 본 발명의 실시예 2에 따른 집적형 박막 태양전지의 제조방법을 도시한 것이다.
도3a 내지 도3d를 참조하면, 기판(200) 상에 제1 전극층(210), 태양전지층(220), 제2 전극층(230), 절연체(240, 240), 도전체(250)가 형성되어 있다.
(a), (b), (c), (d), (e) 단계
실시예 2의 상기 단계는 실시예 1과 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
(f) 단계
도3c를 참조하면, 단위 박막 태양전지 각각의 양 측면에 절연물질로 절연체(240, 240)를 형성하되, 단위 박막 태양전지 각각의 일 측에서 제1 전극층(210)이 노출되도록 절연체(240, 240)를 형성한다.
절연체(240, 240)를 형성하는 절연물질은 실시예 1의 절연물질과 동일하며 형성하는 방법 또한 실시예 1과 동일하다. 단지, 절연체(240, 240)는 동시에 형성하는 것이 바람직하다. 절연체(240, 240)는 이후의 공정에서 형성되는 도전체(250)가 단위 박막 태양전지에서 제2 전극층과 제1 전극층간에 단락이 되는 것을 방지한다. 한편 본 실시예는 실시예 1과 달리 절연체(240)를 하나 더 형성함으로써, 이후의 공정에서 형성되는 도전체(250)가 인접한 타 단위 태양전지의 제2 전극층(230)과 단락될 가능성을 방지할 수 있다.
(g) 단계
도3d를 참조하면, 단위 박막 태양전지의 제2 전극층(230)과 상기 단위 박막 태양전지에 인접한 타 단위 박막 태양전지의 제1 전극층(210)이 전기적으로 연결되도록 제3 도전성물질로 도전체(250)를 형성한다.
도전체(250)를 형성하는 제3 도전성물질은 실시예 1의 제3 도전성물질과 동일하며 형성하는 방법 또한 실시예 1과 동일하다.
상술한 공정을 통해, 인접하고 있는 상호간 소정 간격 이격된 다수의 단위 박막 태양전지는 도전체(250)에 의해 전기적으로 연결된다. 이에 의해, 단위 박막 태양전지는 이와 이웃하는 타 단위 박막 태양전지와 전기적으로 직렬 연결된 상태가 된다.
[실시예 3]
도4a 내지 도4d는 본 발명의 실시예 3에 따른 집적형 박막 태양전지의 제조방법을 도시한 것이다.
도4a 내지 도4d를 참조하면, 기판(300) 상에 제1 전극층(310), 태양전지층(320), 제2 전극층(330), 절연체(340), 도전체(350)가 형성되어 있다.
(a), (b), (c), (d), (e) 단계
실시예 3의 상기 단계는 실시예 1과 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
(f) 단계
도4b를 참조하면, 단위 박막 태양전지 각각의 태양전지층(320) 및 제2 전극층(330)을 식각하여 제3 트렌치를 형성한다.
제3 트렌치는 YAG 레이저 빔을 이용하는 레이저 스크라이빙 공정으로 태양전지층(320), 제2 전극층(330)을 식각하여 형성된다. 제3 트렌치의 형성 시에 사용되는 레이저 빔의 직경은 제1 트렌치의 형성 시에 사용되는 레이저 빔의 직경에 비해 상대적으로 크고, 제2 트렌치의 형성 시에 사용되는 레이저 빔의 반경보다는 상대적으로 작다.
이러한 제3 트렌치를 형성함으로써, 이후의 공정에서 형성되는 도전체(350)가 인접한 타 단위 태양전지의 제2 전극층(330)과 단락될 가능성을 방지할 수 있다.
(g) 단계
도4c를 참조하면, 단위 박막 태양전지 각각의 일 측면에 절연물질로 절연체(340)를 형성한다.
절연체(340)를 형성하는 절연물질은 실시예 1의 절연물질과 동일하며 형성하는 방법 또한 실시예 1과 동일하다. 절연체(340)는 이후의 공정에서 형성되는 도전체(350)가 단위 박막 태양전지에서 제2 전극층과 제1 전극층간에 단락이 되는 것을 방지한다.
(h) 단계
도4d를 참조하면, 단위 박막 태양전지의 제2 전극층(330)과 상기 단위 박막 태양전지에 인접한 타 단위 박막 태양전지의 제1 전극층(310)이 전기적으로 연결되도록 제3 도전성물질로 도전체(350)를 형성한다.
도전체(350)를 형성하는 제3 도전성물질은 실시예 1의 제3 도전성물질과 동일하며 형성하는 방법 또한 실시예 1과 동일하다.
상술한 공정을 통해, 인접하고 있는 상호간 소정 간격 이격된 다수의 단위 박막 태양전지는 도전체(350)에 의해 전기적으로 연결된다. 이에 의해, 단위 박막 태양전지는 이와 이웃하는 타 단위 박막 태양전지와 전기적으로 직렬 연결된 상태가 된다.
[실시예 4]
도5a 내지 도5d는 본 발명의 실시예 4에 따른 집적형 박막 태양전지의 제조방법을 도시한 것이다.
도5a 내지 도5d를 참조하면, 기판(400) 상에 제1 전극층(410), 태양전지층(420), 제2 전극층(430), 도전체(440)가 형성되어 있다.
(a) 단계
도5a를 참조하면, 기판(400) 상에 제1 도전성물질로 소정 간격 이격된 다수의 제1 전극층 패턴(410)을 형성한다.
기판(400)은 실시예 1의 기판과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
기판(400) 상에 다수의 제1 전극층 패턴(410)을 형성한다.
제1 전극층 패턴(410)은 기판(400)을 통해 태양광이 태양전지층으로 입사될 수 있도록 투명도전성 물질로 형성한다. 이에 따라, 제1 도전성물질은 산화아연(Zinc Oxide; ZnO), 산화주석(Tin Oxide; SnO2) 또는 산화인듐주석(Indium Tin Oxide; ITO)으로 이루어지거나, 산화아연(Zinc Oxide; ZnO), 산화주석(Tin Oxide; SnO2) 및 산화인듐주석(Indium Tin Oxide; ITO) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어진다.
제1 전극층 패턴(410)은 다음과 같은 방법으로 형성된다.
제1 도전성물질을 함유한 졸-겔(sol-gel) 용액 용액이나 상기 도전성물질의 나노 또는 마이크로 분말이 분산된 용액을 잉크처럼 사용하는 인쇄(printing)법을 사용함으로써, 마스크를 이용한 포토리소그라피법이나 폴리머 패턴의 사용 없이도 기판(400) 상에 직접 도포하여 제1 전극층 패턴(410)을 형성할 수 있다. 이 경우, 롤러 등을 사용하여 제1 도전성물질을 기판(400) 상에 직접 도포할 수 있으나, 이러한 방법에 한정되는 것은 아니다. 이러한 방법은 마스크 작업에 의한 식각 공정 없이 띠 모양으로 패턴화된 제1 전극층(410)을 저온 공정으로 직접 형성하는 것이 가능하다. 이와 같이, 인쇄(printing)법을 이용하여 제1 전극층 패턴(410)을 형성하면 고밀도의 고정세한 패턴의 인쇄가 가능하다. 또한, 비교적 공정이 간단하며 기존의 공정과 같이 레이저 패터닝을 위한 고가의 장비가 불필요하므로 제조 단가를 절감할 수 있다.
한편, 도 5a에 도시된 제1 전극층 패턴(410)은 상술한 인쇄법 이외에 제1 도전성물질을 기판(400) 상의 전면에 스퍼티링(sputtering)법, CVD법 등으로 적층시킨 후, 통상의 포토리소그라피법을 사용하여 형성하거나, 레이저 스크라이빙법에 의해 형성할 수 있다.
(b) 단계
도5b를 참조하면, (a)단계에 의한 기판(400) 상의 전면에 태양전지층(420)을 형성한다.
태양전지층(420)은 광기전성 물질로 이루어진다. 태양전지층(420)은 태양광이 입사될 때 광기전력이 생성되는 임의의 물질로 형성할 수 있다. 예를 들어, 태양전지층(420)은 실리콘 계열, 화합물 계열, 유기물 계열 및 건식 연료 감응 계열 태양전지 중 하나로 형성된다.
본 발명에서는 제1 전극층이 형성된 유리 기판 상에 PECVD 방법을 사용하여 비정질 실리콘 태양전지층을 형성하였다. 비정질 실리콘을 형성하기 위해 사용한 가스는 SiH4, H2 이고 도핑 가스는 PH3, B2H6 이다. 이 밖에 CH4 등의 가스를 쓸 수 있다.
(c) 단계
도5b를 참조하면, (b)단계에 의한 기판(400) 상의 전면에 제2 도전성물질로 제2 전극층(430)을 형성한다.
제2 도전성물질은 실시예 1의 제2 도전성물질과 동일하며 형성하는 방법 또한 실시예 1과 동일하다.
(d) 단계
도5c를 참조하면, 제1 전극층(410) 패턴 각각의 일 측이 노출되도록 상기 태양전지층(420) 및 제2 전극층(430)을 식각하여 다수의 단위 박막 태양전지를 형성한다.
식각 공정은 YAG 레이저 빔을 이용하는 레이저 스크라이빙 공정이다. 레이저 스크라이빙 공정으로 태양전지층(420) 및 제2 전극층(430)을 식각한다. 이에 의해, 기판(400) 상의 전면에 형성된 박막 태양전지는 인접하고 있는 상호간 소정 간격 이격된 다수의 단위 박막 태양전지로 패터닝된다. 이로써, 인접하고 있는 상호간 소정 간격 이격된 다수의 단위 박막 태양전지가 형성된다.
(e) 단계
도5d를 참조하면, 단위 박막 태양전지의 제1 전극층과 상기 단위 박막 태양전지에 인접하는 타 단위 박막 태양전지의 제2 전극층이 전기적으로 연결되도록 제3 도전성물질로 단위 박막 태양전지 각각의 일 측에 도전체(440)를 형성한다.
도전체(440)를 형성하는 제3 도전성물질은 실시예 1의 제3 도전성물질과 동일하며 형성하는 방법 또한 실시예 1과 동일하다.
상술한 공정을 통해, 인접하고 있는 상호간 소정 간격 이격된 다수의 단위 박막 태양전지는 도전체(440)에 의해 전기적으로 연결된다. 이에 의해, 단위 박막 태양전지는 이와 이웃하는 타 단위 박막 태양전지와 전기적으로 직렬 연결된 상태가 된다.
[실시예 5]
도6a 내지 도6f는 본 발명의 실시예 5에 따른 집적형 박막 태양전지의 제조방법을 도시한 것이다.
도6a 내지 도6f를 참조하면, 기판(500) 상에 제1 전극층(510), 제1 태양전지층(520), 중간층(530), 제2 태양전지층(540), 제2 전극층(550), 도전체(560)가 형성되어 있다.
(a) 단계
도6a를 참조하면, 기판(500) 상에 제1 도전성물질로 소정 간격 이격된 다수의 제1 전극층 패턴(510)을 형성한다.
기판(500)은 실시예 1의 기판과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
기판(500) 상에 다수의 제1 전극층 패턴(510)을 형성한다.
제1 전극층 패턴(510)은 기판(500)을 통해 태양광이 태양전지층으로 입사될 수 있도록 투명도전성 물질로 형성한다. 이에 따라, 제1 도전성물질은 산화아연(Zinc Oxide; ZnO), 산화주석(Tin Oxide; SnO2) 또는 산화인듐주석(Indium Tin Oxide; ITO)으로 이루어지거나, 산화아연(Zinc Oxide; ZnO), 산화주석(Tin Oxide; SnO2) 및 산화인듐주석(Indium Tin Oxide; ITO) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어진다.
제1 전극층 패턴(510)의 형성 방법은 실시예 4와 동일하다.
(b) 단계
도6b를 참조하면, (a)단계에 의한 기판(500) 상의 전면에 제1 태양전지층(520)을 형성한다.
제1 태양전지층(520)은 광기전성 물질로 이루어진다. 제1 태양전지층(520)은 태양광이 입사될 때 광기전력이 생성되는 임의의 물질로 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 태양전지층(520)은 실리콘 계열, 화합물 계열, 유기물 계열 및 건식 연료 감응 계열 태양전지 중 하나로 형성된다.
본 발명에서는 제1 전극층이 형성된 유리 기판 상에 PECVD 방법을 사용하여 비정질 실리콘 제1 태양전지층(520)을 형성하였다. 비정질 실리콘을 형성하기 위해 사용한 가스는 SiH4, H2 이고 도핑 가스는 PH3, B2H6 이다. 이 밖에 CH4 등의 가스를 쓸 수 있다.
(c) 단계
도6b를 참조하면, (b)단계에 의한 기판(500) 상의 전면에 절연물질 또는 제2 도전성물질로 중간층(530)을 형성한다.
중간층(530)을 형성하는 절연물질 또는 제2 도전성물질은 절연성 금속 산화물(TiO2 , TiOx 등), 실리콘 산화물(SIO2, SiO, SiOx), 실리콘 질화물(Si3N4, SiNx), 실리콘 탄화물(SiC, SiCx), 산화아연(Zinc Oxide; ZnO), 산화주석(Tin Oxide; SnO2) 또는 산화인듐주석(Indium Tin Oxide; ITO)으로 이루어지거나, 절연성 금속 산화물(TiO2 , TiOx 등), 실리콘 산화물(SIO2, SiO, SiOx), 실리콘 질화물(Si3N4, SiNx), 실리콘 탄화물(SiC, SiCx), 산화아연(Zinc Oxide; ZnO), 산화주석(Tin Oxide; SnO2) 및 산화인듐주석(Indium Tin Oxide; ITO) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어진다. 중간층(530)은 절연물질 또는 제2 도전성물질을 스퍼터(sputter)법이나 CVD법, 진공증착법, 스프레이법, 졸겔법 등을 사용하여 형성된다.
(d) 단계
도6c를 참조하면, 단위 제1 전극층 패턴(510) 각각의 일 측이 노출되도록 제1 태양전지층(520) 및 중간층(530)을 식각한다.
식각 공정은 YAG 레이저 빔을 이용하는 레이저 스크라이빙 공정이다. 레이저 스크라이빙 공정으로 제1 태양전지층(520) 및 중간층(530)을 식각한다.
(e) 단계
도6d를 참조하면, 상기 (d)단계에 의한 기판 상의 전면에 제2 태양전지층(540)을 형성한다.
제2 태양전지층(540)은 태양광이 입사될 때 광기전력이 생성되는 임의의 물질로 형성할 수 있다. 예를 들어, 제2 태양전지층(540)은 실리콘 계열, 화합물 계열, 유기물 계열 및 건식 연료 감응 계열 태양전지 중 하나로 형성된다. 본 발명에서는 중간층(530)이 형성된 유리 기판 상에 PECVD 방법을 사용하여 미세결정 실리콘 (μc-Si:H) 제2 태양전지층(520)을 형성하였다. 미세결정 실리콘을 형성하기 위해 사용한 가스는 SiH4, H2 이고 도핑 가스는 PH3, B2H6 이다. 이 밖에 CH4 등의 가스를 쓸 수 있다.
제2 태양전지층(540)을 형성함으로써, 이중접합(a-Si:H/μc-Si:H)의 적층구조(tandem)가 완성된다.
(f) 단계
도6d를 참조하면, (e)단계에 의한 기판(500) 상의 전면에 제3 도전성물질로 제2 전극층(550)을 형성한다.
제3 도전성물질은 실시예 1의 제2 도전성물질과 동일하며 형성하는 방법 또한 실시예 1과 동일하다.
(g)단계
도6e를 참조하면, 단위 제1 전극층 패턴(510) 각각의 일 측이 노출되도록 상 기 제2 태양전지층(540) 및 제2 전극층(550)을 식각하여 다수의 단위 박막 태양전지를 형성한다.
식각 공정은 상기 (d)단계와 같이 YAG 레이저 빔을 이용하는 레이저 스크라이빙 공정이다. 레이저 스크라이빙 공정으로 제2 태양전지층(540) 및 제2 전극층(550)을 식각한다. 이에 의해, 기판(500) 상의 전면에 형성된 박막 태양전지는 인접하고 있는 상호간 소정 간격 이격된 다수의 단위 박막 태양전지로 패터닝된다. 이로써, 인접하고 있는 상호간 소정 간격 이격된 다수의 단위 박막 태양전지가 형성된다.
(h)단계
도6f를 참조하면, 단위 박막 태양전지의 제1 전극층과 상기 단위 박막 태양전지에 인접하는 타 단위 박막 태양전지의 제2 전극층이 전기적으로 연결되도록 제4 도전성물질로 상기 단위 박막 태양전지 각각의 일 측에 도전체(560)를 형성한다.
도전체(560)를 형성하는 제4 도전성물질은 실시예 1의 제3 도전성물질과 동일하며 형성하는 방법 또한 실시예 1과 동일하다.
상술한 공정을 통해, 인접하고 있는 상호간 소정 간격 이격된 다수의 단위 박막 태양전지는 도전체(560)에 의해 전기적으로 연결된다. 이에 의해, 단위 박막 태양전지는 이와 이웃하는 타 단위 박막 태양전지와 전기적으로 직렬 연결된 상태가 된다.
[실시예 6]
도7a 내지 도7e는 본 발명의 실시예 6에 따른 집적형 박막 태양전지의 제조방법을 도시한 것이다.
도7a 내지 도7e를 참조하면, 기판(600) 상에 제1 전극층(610), 태양전지층(620), 제2 전극층(630), 절연 둑(640), 도전층(650)이 형성되어 있다.
(a), (b), (c), (d), (e) 단계
실시예 6의 상기 단계는 실시예 1과 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
(f) 단계
도7c를 참조하면, 제1 트렌치 및 제2 트렌치에 절연물질을 매립하여 절연 둑(640)을 형성한다.
절연 둑(640)을 형성하는 절연물질은 실시예 1의 절연물질과 동일하며 형성하는 방법 또한 실시예 1과 동일하다. 절연 둑 (640)은 소정의 단차를 갖도록 형성됨으로써, 이후에 수행되는 제3 도전성물질을 비스듬히 증착하는 공정에서 제3 도전성물질이 기판 상의 전면에 증착되지 않도록 실질적으로 마스크로 작용한다.
(g) 단계
도7d를 참조하면, 단위 박막 태양전지의 제1 전극층의 일부가 노출되도록 절 연 둑(640)을 식각한다.
절연 둑(640)을 식각하는 공정은 YAG 레이저 빔을 이용하는 레이저 스크라이빙 공정이거나 포토리소그라피 공정이다. 식각 공정에 의해 단위 박막 태양전지 일측의 제1 전극층 중 일부가 노출된다.
(h) 단계
도7e를 참조하면, 단위 박막 태양전지의 제1 전극층과 상기 단위 박막 태양전지에 인접한 타 단위 박막 태양전지의 제2 전극층이 전기적으로 연결되도록 제3 도전성물질을 비스듬히 증착(Oblique Deposition 1; OD1)하여 도전층(650)을 형성한다.
도7e에 도시된 바와 같이, 절연 둑(640) 및 단위 박막 태양전지들이 형성된 기판(600) 상에 전자빔 또는 열 증착기를 사용하여 제3 도전성 물질을 각도 θ1으로 비스듬히 증착(OD1)한다. 각도 θ1만큼 비스듬히 증착(OD1)시키면 증착의 직진성에 의해 제3 도전성 물질이 각 단위 박막 태양전지의 제2전극층(630) 및 절연 둑(640) 상에 박막으로 증착된다. 이때, 기판(600) 상에 형성된 단차를 갖는 절연 둑(640)과 각도 θ1에 의해 (g)단계에서 노출된 제1 전극층(610) 상의 일부분을 제외한 부분(f)에 제3 도전성 물질이 증착되어 도전층(650)이 형성된다.
여기서, 제3 도전성 물질은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)으로 이루어지거나, 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 및 크롬(Cr) 중 적어도 2개 이상을 포함하 는 조합으로 이루어진다.
상술한 공정을 통해, 인접하고 있는 상호간 소정 간격 이격된 다수의 단위 박막 태양전지는 도전층(650)에 의해 전기적으로 연결된다. 이에 의해, 단위 박막 태양전지는 이와 이웃하는 타 단위 박막 태양전지와 전기적으로 직렬 연결된 상태가 된다.
[실시예 7]
도8a 내지 도8d는 본 발명의 실시예 7에 따른 집적형 박막 태양전지의 제조방법을 도시한 것이다.
도8a 내지 도8d를 참조하면, 기판(700) 상에 제1 전극층(710), 태양전지층(720), 제2 전극층(730), 절연체(740a, 740b), 도전층(750)이 형성되어 있다.
(a), (b), (c), (d), (e) 단계
실시예 7의 상기 단계는 실시예 1과 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
(f) 단계
도 8c를 참조하면, 단위 박막 태양전지 각각의 양 측면에 절연물질로 절연체(740a, 740b)를 형성하되, 상기 단위 박막 태양전지 각각의 일 측에서 제1 전극층(710)이 노출되도록 상기 절연체(740a, 740b)를 형성한다.
절연체(740a, 740b)를 형성하는 절연물질은 실시예 1의 절연물질과 동일하며 형성하는 방법 또한 실시예 1과 동일하다. 단지, 절연체(740a, 740b)는 동시에 형성하는 것이 바람직하다. 절연체(740a, 740b)는 소정의 단차를 갖도록 형성됨으로써, 이후에 수행되는 제3 도전성물질을 비스듬히 증착하는 공정에서 제3 도전성물질이 기판 상의 전면에 증착되지 않도록 실질적으로 마스크로 작용한다.
(g) 단계
도8d를 참조하면, 단위 박막 태양전지의 제1 전극층과 상기 단위 박막 태양전지에 인접한 타 단위 박막 태양전지의 제2 전극층이 전기적으로 연결되도록 제3 도전성물질을 비스듬히 증착(Oblique Deposition 1; OD1)하여 도전층(750)을 형성한다.
도8d에 도시된 바와 같이, 절연체(740a, 740b) 및 단위 박막 태양전지들이 형성된 기판(700) 상에 전자빔 또는 열 증착기를 사용하여 제3 도전성 물질을 각도 θ1으로 비스듬히 증착(OD1)한다. 각도 θ1만큼 비스듬히 증착(OD1)시키면 증착의 직진성에 의해 제3 도전성 물질이 각 단위 박막 태양전지의 절연체(740a, 740b) 상의 일부 및 제2전극층(730) 상에 박막으로 증착된다. 이때, 기판(700) 상에 형성된 단차를 갖는 절연체(740a, 740b)와 각도 θ1에 노출된 제1 전극층(710) 상의 일부분을 제외한 부분에 제3 도전성 물질이 증착되어 도전층(750)이 형성된다.
여기서, 제3 도전성 물질은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)으로 이루어지거나, 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 및 크롬(Cr) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어진다.
상술한 공정을 통해, 인접하고 있는 상호간 소정 간격 이격된 다수의 단위 박막 태양전지는 도전층(750)에 의해 전기적으로 연결된다. 이에 의해, 단위 박막 태양전지는 이와 이웃하는 타 단위 박막 태양전지와 전기적으로 직렬 연결된 상태가 된다.
이상에서 보는 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도1a 내지 1f는 종래의 기술에 따른 박막 태양전지의 제조방법을 도시한 것인다.
도2a 내지 도2d는 본 발명의 실시예 1에 따른 박막 태양전지의 제조방법을 도시한 것이다.
도3a 내지 도3d는 본 발명의 실시예 2에 따른 박막 태양전지의 제조방법을 도시한 것이다.
도4a 내지 도4d는 본 발명의 실시예 3에 따른 박막 태양전지의 제조방법을 도시한 것이다.
도5a 내지 도5d는 본 발명의 실시예 4에 따른 박막 태양전지의 제조방법을 도시한 것이다.
도6a 내지 도6f는 본 발명의 실시예 5에 따른 박막 태양전지의 제조방법을 도시한 것이다.
도7a 내지 도7e는 본 발명의 실시예 6에 따른 박막 태양전지의 제조방법을 도시한 것이다.
도8a 내지 도8e는 본 발명의 실시예 7에 따른 박막 태양전지의 제조방법을 도시한 것이다.
Claims (54)
- (a)기판 상에 제1 도전성물질로 제1 전극층을 형성하는 단계;(b)상기 제1 전극층 상에 태양전지층을 형성하는 단계;(c)상기 태양전지층 상에 제2 도전성물질로 제2 전극층을 형성하는 단계;(d)상기 제1 전극층, 태양전지층, 제2 전극층을 관통하며 소정 간격 이격된 다수의 제1 트렌치를 형성하여 인접하고 있는 상호간 소정 간격 이격된 다수의 단위 박막 태양전지를 형성하는 단계;(e)상기 제1 트렌치의 양 측벽면 중 상기 태양전지층 및 제2 전극층의 측벽면을 더 식각하여 상기 제1 트렌치의 폭보다 더 넓은 폭을 갖는 제2 트렌치를 형성하는 단계;(f)상기 단위 박막 태양전지 각각의 일 측면에 절연물질로 절연체를 형성하는 단계;(g)상기 단위 박막 태양전지의 제2 전극층과 상기 단위 박막 태양전지에 인접한 타 단위 박막 태양전지의 제1 전극층이 전기적으로 연결되도록 제3 도전성물질로 도전체를 형성하는 단계; 를 포함하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제1 및 2 트렌치는 레이저 스크라이빙 공정에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제1 도전성물질은 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 또는 산화인듐주석(ITO)으로 이루어지거나, 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 및 산화인듐주석(ITO) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제2 및 3 도전성 물질은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)으로 이루어지거나 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 절연체는 잉크젯(ink jet), 스크린 인쇄(screen printing), 요판 인쇄, 평판 인쇄, 철판 인쇄, 오프셋 인쇄, 그라비어 인쇄, 나노 임프린트(nano imprint) 또는 스탬핑(stamping) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 도전체는 잉크젯(ink jet), 스크린 인쇄(screen printing), 요판 인쇄, 평판 인쇄, 철판 인쇄, 오프셋 인쇄, 그라비어 인쇄, 나노 임프린트(nano imprint) 또는 스탬핑(stamping) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 절연물질은 무기계 세라믹인 금속 산화물, 질화물, 실리콘 산화물, 질화물, 탄화물 및 에나멜(enamel) 또는 유기계 폴리머, 유무기 복합계인 하이브리머(hybrimer)이거나, 상기 물질 중 적어도 2개 이상을 포함한 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 의해 제조된 집적형 박막 태양전지.
- (a)기판 상에 제1 도전성물질로 제1 전극층을 형성하는 단계;(b)상기 제1 전극층 상에 태양전지층을 형성하는 단계;(c)상기 태양전지층 상에 제2 도전성물질로 제2 전극층을 형성하는 단계;(d)상기 제1 전극층, 태양전지층, 제2 전극층을 관통하며 소정 간격 이격된 다수의 제1 트렌치를 형성하여 인접하고 있는 상호간 소정 간격 이격된 다수의 단위 박막 태양전지를 형성하는 단계;(e)상기 제1 트렌치의 양 측벽면 중 상기 태양전지층 및 제2 전극층의 측벽 면을 더 식각하여 상기 제1 트렌치의 폭보다 더 넓은 폭을 갖는 제2 트렌치를 형성하는 단계;(f)상기 단위 박막 태양전지 각각의 양 측면에 절연물질로 절연체를 형성하되, 상기 단위 박막 태양전지 각각의 일 측에서 제1 전극층이 노출되도록 상기 절연체를 형성하는 단계;(g)상기 단위 박막 태양전지의 제2 전극층과 상기 단위 박막 태양전지에 인접한 타 단위 박막 태양전지의 제1 전극층이 전기적으로 연결되도록 제3 도전성물질로 도전체를 형성하는 단계; 를 포함하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 제1 및 2 트렌치는 레이저 스크라이빙 공정에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 제1 도전성물질은 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 또는 산화인듐주석(ITO)으로 이루어지거나, 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 및 산화인듐주석(ITO) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 제2 및 3 도전성 물질은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)으로 이루어지거나 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 절연체는 잉크젯(ink jet), 스크린 인쇄(screen printing), 요판 인쇄, 평판 인쇄, 철판 인쇄, 오프셋 인쇄, 그라비어 인쇄, 나노 임프린트(nano imprint) 또는 스탬핑(stamping) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 도전체는 잉크젯(ink jet), 스크린 인쇄(screen printing), 요판 인쇄, 평판 인쇄, 철판 인쇄, 오프셋 인쇄, 그라비어 인쇄, 나노 임프린트(nano imprint) 또는 스탬핑(stamping) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 절연물질은 무기계 세라믹인 금속 산화물, 질화물, 실리콘 산화물, 질화물, 탄화물 및 에나멜(enamel) 또는 유기계 폴리머, 유무기 복합계인 하이브리 머(hybrimer)이거나, 상기 물질 중 적어도 2개 이상을 포함한 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 9 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 의해 제조된 집적형 박막 태양전지.
- (a)기판 상에 제1 도전성물질로 제1 전극층을 형성하는 단계;(b)상기 제1 전극층 상에 태양전지층을 형성하는 단계;(c)상기 태양전지층 상에 제2 도전성물질로 제2 전극층을 형성하는 단계;(d)상기 제1 전극층, 태양전지층, 제2 전극층을 관통하며 소정 간격 이격된 다수의 제1 트렌치를 형성하여 인접하고 있는 상호간 소정 간격 이격된 다수의 단위 박막 태양전지를 형성하는 단계;(e)상기 제1 트렌치의 양 측벽면 중 상기 태양전지층 및 제2 전극층의 측벽면을 더 식각하여 상기 제1 트렌치의 폭보다 더 넓은 폭을 갖는 제2 트렌치를 형성하는 단계;(f)상기 단위 박막 태양전지 각각의 상기 태양전지층 및 제2 전극층을 식각하여 제3 트렌치를 형성하는 단계;(g)상기 단위 박막 태양전지 각각의 일 측면에 절연물질로 절연체를 형성하는 단계;(h)상기 단위 박막 태양전지의 제2 전극층과 상기 단위 박막 태양전지에 인접한 타 단위 박막 태양전지의 제1 전극층이 전기적으로 연결되도록 제3 도전성물 질로 도전체를 형성하는 단계; 를 포함하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 제1, 2 및 3 트렌치는 레이저 스크라이빙 공정에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 제1 도전성물질은 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 또는 산화인듐주석(ITO)으로 이루어지거나, 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 및 산화인듐주석(ITO) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 제2 및 3 도전성 물질은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)으로 이루어지거나 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 절연체는 잉크젯(ink jet), 스크린 인쇄(screen printing), 요판 인쇄, 평판 인쇄, 철판 인쇄, 오프셋 인쇄, 그라비어 인쇄, 나노 임프린트(nano imprint) 또는 스탬핑(stamping) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 도전체는 잉크젯(ink jet), 스크린 인쇄(screen printing), 요판 인쇄, 평판 인쇄, 철판 인쇄, 오프셋 인쇄, 그라비어 인쇄, 나노 임프린트(nano imprint) 또는 스탬핑(stamping) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 절연물질은 무기계 세라믹인 금속 산화물, 질화물, 실리콘 산화물, 질화물, 탄화물 및 에나멜(enamel) 또는 유기계 폴리머, 유무기 복합계인 하이브리머(hybrimer)이거나, 상기 물질 중 적어도 2개 이상을 포함한 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 17 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 의해 제조된 집적형 박막 태양전지.
- (a)기판 상에 제1 도전성물질로 소정 간격 이격된 다수의 제1 전극층 패턴을 형성하는 단계;(b)상기 (a)단계에 의한 기판 상의 전면에 태양전지층을 형성하는 단계;(c)상기 (b)단계에 의한 기판 상의 전면에 제2 도전성물질로 제2 전극층을 형성하는 단계;(d)단위 제1 전극층 패턴 각각의 일 측이 노출되도록 상기 태양전지층 및 제2 전극층을 식각하여 다수의 단위 박막 태양전지를 형성하는 단계;(e)상기 단위 박막 태양전지의 제1 전극층과 상기 단위 박막 태양전지에 인접하는 타 단위 박막 태양전지의 제2 전극층이 전기적으로 연결되도록 제3 도전성물질로 상기 단위 박막 태양전지 각각의 일 측에 도전체를 형성하는 단계; 를 포함하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 25 항에 있어서,상기 (d)단계의 식각 공정은 레이저 스크라이빙 공정인 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 25 항에 있어서,상기 제1 도전성물질은 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 또는 산화인듐주석(ITO)으로 이루어지거나, 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 및 산화인듐주석(ITO) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 25 항에 있어서,상기 제2 및 3 도전성 물질은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)으로 이루어지거나 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 25 항에 있어서,상기 제1 전극층 패턴은 인쇄(printing)법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 25 항에 있어서,상기 도전체는 잉크젯(ink jet), 스크린 인쇄(screen printing), 요판 인쇄, 평판 인쇄, 철판 인쇄, 오프셋 인쇄, 그라비어 인쇄, 나노 임프린트(nano imprint) 또는 스탬핑(stamping) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 25 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 의해 제조된 집적형 박막 태양전지.
- (a)기판 상에 제1 도전성물질로 소정 간격 이격된 다수의 제1 전극층 패턴을 형성하는 단계;(b)상기 (a)단계에 의한 기판 상의 전면에 제1 태양전지층을 형성하는 단계;(c)상기 (b)단계에 의한 기판 상의 전면에 절연물질 또는 제2 도전성물질로 중간층을 형성하는 단계;(d)단위 제1 전극층 패턴 각각의 일 측이 노출되도록 상기 제1 태양전지층 및 중간층을 식각하는 단계;(e)상기 (d)단계에 의한 기판 상의 전면에 제2 태양전지층을 형성하는 단계;(f)상기 (e)단계에 의한 기판 상의 전면에 제3 도전성물질로 제2 전극층을 형성하는 단계;(g)상기 단위 제1 전극층 패턴 각각의 일 측이 노출되도록 상기 제2 태양전지층 및 제2 전극층을 식각하여 다수의 단위 박막 태양전지를 형성하는 단계;(h)상기 단위 박막 태양전지의 제1 전극층과 상기 단위 박막 태양전지에 인접하는 타 단위 박막 태양전지의 제2 전극층이 전기적으로 연결되도록 제4 도전성물질로 상기 단위 박막 태양전지 각각의 일 측에 도전체를 형성하는 단계; 를 포함하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 32 항에 있어서,상기 (d)단계 및 (g)단계의 식각 공정은 레이저 스크라이빙 공정인 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 32 항에 있어서,상기 제1 및 2 도전성물질은 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 또는 산화인듐주석(ITO)으로 이루어지거나, 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 및 산화인듐주석(ITO) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 32 항에 있어서,상기 절연물질은 절연성 금속 산화물, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 실리콘 탄화물 중 적어도 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 32 항에 있어서,상기 제1 전극층 패턴은 인쇄(printing)법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 32 항에 있어서,상기 제2 및 3 도전성 물질은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)으로 이루어지거나 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합 으로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 32 항에 있어서,상기 도전체는 잉크젯(ink jet), 스크린 인쇄(screen printing), 요판 인쇄, 평판 인쇄, 철판 인쇄, 오프셋 인쇄, 그라비어 인쇄, 나노 임프린트(nano imprint) 또는 스탬핑(stamping) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 32 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 의해 제조된 집적형 박막 태양전지.
- (a)기판 상에 제1 도전성물질로 제1 전극층을 형성하는 단계;(b)상기 제1 전극층 상에 태양전지층을 형성하는 단계;(c)상기 태양전지층 상에 제2 도전성물질로 제2 전극층을 형성하는 단계;(d)상기 제1 전극층, 태양전지층, 제2 전극층을 관통하며 소정 간격 이격된 다수의 제1 트렌치를 형성하여 인접하고 있는 상호간 소정 간격 이격된 다수의 단위 박막 태양전지를 형성하는 단계;(e)상기 제1 트렌치의 양 측벽면 중 상기 태양전지층 및 제2 전극층의 측벽면을 더 식각하여 상기 제1 트렌치의 폭보다 더 넓은 폭을 갖는 제2 트렌치를 형성하는 단계;(f)상기 제1 트렌치 및 제2 트렌치에 절연물질을 매립하여 절연 둑을 형성하는 단계;(g)상기 단위 박막 태양전지의 제1 전극층의 일부가 노출되도록 상기 절연 둑을 식각하는 단계;(h)상기 단위 박막 태양전지의 제1 전극층과 상기 단위 박막 태양전지에 인접한 타 단위 박막 태양전지의 제2 전극층이 전기적으로 연결되도록 제3 도전성물질을 비스듬히 증착하여 도전층을 형성하는 단계; 를 포함하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 40 항에 있어서,상기 제1 및 2 트렌치는 레이저 스크라이빙 공정에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 40 항에 있어서,상기 절연 둑을 식각하는 공정은 레이저 스크라이빙 공정 또는 포토리소그라피 공정인 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 40 항에 있어서,상기 제1 도전성물질은 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 또는 산화인듐주석(ITO)으로 이루어지거나, 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 및 산화인듐주석(ITO) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 40 항에 있어서,상기 제2 및 3 도전성물질은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)으로 이루어지거나 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 40 항에 있어서,상기 절연 둑은 잉크젯(ink jet), 스크린 인쇄(screen printing), 요판 인쇄, 평판 인쇄, 철판 인쇄, 오프셋 인쇄, 그라비어 인쇄, 나노 임프린트(nano imprint) 또는 스탬핑(stamping) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 40 항에 있어서,상기 절연물질은 무기계 세라믹인 금속 산화물, 질화물, 실리콘 산화물, 질화물, 탄화물 및 에나멜(enamel) 또는 유기계 폴리머, 유무기 복합계인 하이브리머(hybrimer)이거나, 상기 물질 중 적어도 2개 이상을 포함한 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 40 항 내지 제 46 항 중 어느 한 항에 의해 제조된 집적형 박막 태양전지.
- (a)기판 상에 제1 도전성물질로 제1 전극층을 형성하는 단계;(b)상기 제1 전극층 상에 태양전지층을 형성하는 단계;(c)상기 태양전지층 상에 제2 도전성물질로 제2 전극층을 형성하는 단계;(d)상기 제1 전극층, 태양전지층, 제2 전극층을 관통하며 소정 간격 이격된 다수의 제1 트렌치를 형성하여 인접하고 있는 상호간 소정 간격 이격된 다수의 단위 박막 태양전지를 형성하는 단계;(e)상기 제1 트렌치의 양 측벽면 중 상기 태양전지층 및 제2 전극층의 측벽면을 더 식각하여 상기 제1 트렌치의 폭보다 더 넓은 폭을 갖는 제2 트렌치를 형성하는 단계;(f)상기 단위 박막 태양전지 각각의 양 측면에 절연물질로 절연체를 형성하되, 상기 단위 박막 태양전지 각각의 일 측에서 제1 전극층이 노출되도록 상기 절연체를 형성하는 단계;(g)상기 단위 박막 태양전지의 제1 전극층과 상기 단위 박막 태양전지에 인접한 타 단위 박막 태양전지의 제2 전극층이 전기적으로 연결되도록 제3 도전성물질을 비스듬히 증착하여 도전층을 형성하는 단계; 를 포함하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 48 항에 있어서,상기 제1 및 2 트렌치는 레이저 스크라이빙 공정에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 48 항에 있어서,상기 제1 도전성물질은 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 또는 산화인듐주석(ITO)으로 이루어지거나, 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2) 및 산화인듐주석(ITO) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 48 항에 있어서,상기 제2 및 3 도전성물질은 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)으로 이루어지거나 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr) 중 적어도 2개 이상을 포함하는 조합으로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 48 항에 있어서,상기 절연 둑은 잉크젯(ink jet), 스크린 인쇄(screen printing), 요판 인쇄, 평판 인쇄, 철판 인쇄, 오프셋 인쇄, 그라비어 인쇄, 나노 임프린트(nano imprint) 또는 스탬핑(stamping) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 48 항에 있어서,상기 절연물질은 무기계 세라믹인 금속 산화물, 질화물, 실리콘 산화물, 질화물, 탄화물 및 에나멜(enamel) 또는 유기계 폴리머, 유무기 복합계인 하이브리머(hybrimer)이거나, 상기 물질 중 적어도 2개 이상을 포함한 것을 특징으로 하는 집적형 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 48 항 내지 제 53 항 중 어느 한 항에 의해 제조된 집적형 박막 태양전지.
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