KR20100093291A - 태양전지의 제조방법 - Google Patents
태양전지의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20100093291A KR20100093291A KR1020090012411A KR20090012411A KR20100093291A KR 20100093291 A KR20100093291 A KR 20100093291A KR 1020090012411 A KR1020090012411 A KR 1020090012411A KR 20090012411 A KR20090012411 A KR 20090012411A KR 20100093291 A KR20100093291 A KR 20100093291A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- transparent conductive
- conductive layer
- solar cell
- layer
- transparent
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 27
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 10
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 5
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 5
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 abstract description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 36
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 36
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- -1 electrode Substances 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000002003 electrode paste Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 150000002605 large molecules Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
- H01G9/209—Light trapping arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
- H01L31/02168—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
- H01L31/022483—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers composed of zinc oxide [ZnO]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0236—Special surface textures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1884—Manufacture of transparent electrodes, e.g. TCO, ITO
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/80—Constructional details
- H10K30/81—Electrodes
- H10K30/82—Transparent electrodes, e.g. indium tin oxide [ITO] electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/80—Constructional details
- H10K30/87—Light-trapping means
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
Abstract
태양전지의 제조방법이 개시된다. 태양전지의 제조방법은 투명기판 상에 제 1 투명 도전층을 형성하는 단계; 58 내지 300의 분자량을 가지는 산을 포함하는 식각액을 사용하여 상기 제 1 투명 도전층의 상면을 텍스처링하는 단계; 상기 제 1 투명 도전층 상에 광-전 변환층을 형성하는 단계; 상기 광-전 변환층 상에 제 2 투명 도전층을 형성하는 단계; 및 상기 제 2 투명 도전층 상에 후면전극들 형성하는 단계를 포함한다.
태양, 전지, 텍스처링, 아세트산
Description
실시예는 태양전지의 제조방법에 관한 것이다.
최근 에너지의 수요가 증가함에 따라서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지들에 대한 개발이 진행되고 있다. 이러한 태양전지들 중 실리콘 박막을 이용한 태양전지가 상업적으로 널리 사용되고 있다.
일반적으로 태양전지는, 외부에서 들어온 빛에 의해 태양전지의 반도체 내부에서 전자와 정공의 쌍이 생성되고, 이러한 전자와 정공의 쌍에서 pn 접합에서 발생한 전기장에 의해 전자는 n형 반도체로 이동하고 정공은 p형 반도체로 이동함으로써 전력을 생산한다.
이러한 태양전지의 성능을 향상시키기 위해서, 입광 효율을 향상시키기 위한 연구들이 진행 중이다. 특히, pn 접합이 형성되어 태양광을 전기 에너지로 변환시키는 층에 보다 많은 광을 입사시키는 구조들이 제시되고 있다.
이러한 구조들 중 텍스쳐링에 의한 투명층의 요철 패턴 등의 구조가 연구되고 있으며, 이와 같은 요철 패턴에 의해서, 향상된 입광 효율을 구현하고자 하는 연구들이 진행 중이다.
실시예는 향상된 입광 효율을 가지는 태양전지를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 투명기판 상에 제 1 투명 도전층을 형성하는 단계; 58 내지 300의 분자량을 가지는 산을 포함하는 식각액을 사용하여 상기 제 1 투명 도전층의 상면을 텍스처링(texturing)하는 단계; 상기 제 1 투명 도전층 상에 광-전 변환층을 형성하는 단계; 상기 광-전 변환층 상에 제 2 투명 도전층을 형성하는 단계; 및 상기 제 2 투명 도전층 상에 후면전극들 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 58 내지 300의 분자량을 가지는 산을 포함하는 식각액을 사용하여, 제 1 투명 도전층의 상면을 텍스처링하는 단계를 포함한다. 즉, 실시예에 따른 태양전지는 분자량이 큰, 크기가 큰 분자의 산을 포함하는 식각액을 사용하여 제 1 투명 도전층을 텍스처링한다.
이에 따라서, 식각액은 제 1 투명 도전층을 이루는 결정들 사이의 영역보다 결정들의 상부를 식각한다. 따라서, 실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 라운드 지는 요철 패턴을 가지는 제 1 투명 도전층을 형성할 수 있다.
즉, 실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 피치가 큰 요철 패턴을 가지는 제 1 투명도전층을 형성할 수 있고, 이에 따라서, 제 1 투명도전층의 계면에서 향상된 투과도를 가지는 태양전지를 제공할 수 있다.
특히, 식각액으로 아세트산 용액을 사용할 수 있고, 아세트산 용액은 수소 결합을 가지므로, 분자량이 120인 산과 비슷한 효과를 가질 수 있다.
이에 따라서, 아세트산 용액을 식각액으로 사용하여, 제 1 투명 도전층을 텍스처링하는 태양전지의 제조방법은 향상된 투과도를 가지는 태양전지를 제공할 수 있다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 막, 전극 또는 층 등이 각 기판, 전극, 막 또는 층 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1 내지 도 6은 실시예에 따른 박막형 태양전지의 제조방법을 도시한 도면들이다. 특히, 도 3은 도 2에서, A부분을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 투명기판(100)이 제공된다. 이때, 상기 투명기판(100)의 상면은 식각 용액 또는 식각 기체에 의해서 텍스처링될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 투명기판(100)의 상면은 샌드 블래스트와 같은 다양한 공정에 의해서 텍스처 링될 수 있다.
상기 투명기판(100)은 투명하며, 절연체이다. 상기 투명기판(100)은 예를 들어, 유리 기판, 석영 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다.
이후, 상기 투명기판(100) 상에 제 1 투명 도전층(200)이 형성된다. 상기 제 1 투명 도전층(200)은 투명한 전도성 물질이 증착되어 형성된다.
상기 투명한 전도성 물질의 예로서는 징크 옥사이드(ZnO), 틴 옥사이드(SnO) 또는 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide;ITO) 등을 들 수 있다. 또한, 상기 징크 옥사이드에는 갈륨(Ga), 알루미늄(Al) 또는 붕소(B)가 도핑될 수 있고, 상기 틴 옥사이드에는 불소(F)가 도핑될 수 있다.
상기 제 1 투명 도전층(200)은 투명하며, 도전층이다. 상기 제 1 투명 도전층(200)은 정공을 용이하게 수송한다.
상기 제 1 투명 도전층(200)은 화학 기상 증착(chemical vapor deposition;CVD) 공정 또는 스퍼터링(sputtering) 공정을 포함하는 물리 기상 증착(physical vapor deposition;PVD) 공정 등에 의해서 형성될 수 있다. 상기 제 1 투명 도전층(200)은 이외에도 박막을 증착하는 다른 여러 공정 등에 의해서 형성될 수 있다.
상기 제 1 투명 도전층(200)은 저온에서 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 투명 도전층(200)은 약 150℃ 내지 180℃의 온도에서 형성될 수 있다. 더 자세하게, 상기 투명 도전층은 약 150℃ 내지 160℃의 온도로 진행되는 CVD 공정 또는 PVD공정에 의해서 형성될 수 있다.
상기 제 1 투명 도전층(200)은 투명하며, 도전층이다. 상기 제 1 투명 도전층(200)의 굴절율은 약 1.9 내지 2.1일 수 있다.
상기 제 1 투명 도전층(200)의 두께는 약 4000Å 내지 6000Å일 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 제 1 투명 도전층(200)의 상면이 텍스처링된다. 상기 제 1 투명 도전층(200)은 58 내지 300의 분자량을 가지는 산을 포함하는 식각액에 의해서 텍스처링된다.
상기 제 1 투명 도전층(200)은 상기 산 용액에 침지되어 텍스처링된다. 예를 들어, 상기 제 1 투명 도전층(200)은 상기 산 용액에 약 5초 내지 1분 동안 침지되어 텍스처링될 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 투명 도전층(200)은 상기 산 용액에 약 5초 내지 30초 동안 침지될 수 있다.
상기 산은 수소 결합을 가질 수 있다. 이에 따라서, 상기 산은 분자량이 두 배인 산과 비슷한 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 산의 분자량이 60이고, 수소 결합을 가지는 경우, 상기 산은 분자량이 120인 산과 유사한 특성을 가질 수 있다.
상기 산은 예를 들어, 아세트산일 수 있다. 이때, 상기 식각액은 약 1wt% 내지 4wt%의 아세트산 용액일 수 있다. 더 자세하게, 상기 식각액은 약 3wt%의 아세트산 용액일 수 있다.
상기 산이 아세트산인 경우, 아세트산은 수소 결합을 가지기 때문에, 두 배의 분자량을 가지는 산과 유사한 특성을 가질 수 있다. 아세트산은 120의 분자량을 가지는 산과 유사한 특성을 가질 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 텍스처링 공정에 의해서, 상기 제 1 투명 도전층(200)의 상면에는 요철 패턴(201)이 형성된다. 상기 요철 패턴(201)은 완만하게 형성된다. 예를 들어, 상기 요철 패턴(201)은 라운드(round)지며 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 요철 패턴(201)은 큰 피치 및 낮은 높이를 가지며 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 요철 패턴(201)의 피치는 약 0.5㎛ 내지 1㎛일 수 있다. 또한, 상기 요철 패턴(201)의 높이는 약 0.1㎛ 내지 약 0.3㎛일 수 있다.
즉, 앞에서 설명한 바와 같이, 58 내지 300의 분자량을 가지는 산을 포함하는 식각액에 의해서, 상기 제 1 투명 도전층(200)의 상면에 텍스처링되기 때문에, 상기 요철 패턴(201)은 완만하게 형성된다.
도 4를 참조하면, 상기 텍스처링 공정 이후에, 상기 제 1 투명 도전층(200) 상에 광-전 변환층(300)이 형성된다. 상기 광-전 변환층(300)은 상기 제 1 투명 도전층(200) 상에 p형 실리콘층(310), i형 실리콘층(320) 및 n형 실리콘층(330)이 차례로 적층되어 형성된다.
상기 p형 실리콘층(310)은 CVD 공정에 의해서, 상기 제 1 투명 도전층(200) 상에 p형 불순물 및 실리콘이 증착되어 형성된다. 이때, 실리콘 대신에 실리콘 카바이드가 증착될 수 있다. 상기 p형 실리콘층(310)은 상기 요철 패턴(201)을 덮는다.
상기 p형 불순물의 예로서는 붕소, 갈륨 및 인듐 등의 Ⅲ족 원소를 들 수 있다. 따라서, 상기 p형 실리콘층(310)은 아몰퍼스 실리콘에 p형 불순물이 도핑된 구 조를 가질 수 있다.
이후, 상기 p형 실리콘층(310) 상에 CVD 공정에 의해서, 실리콘이 증착되어 i형 실리콘층(320)이 형성된다. 상기 i형 실리콘층(320)에는 도전형 불순물이 도핑되지 않는다.
이후, 상기 i형 실리콘층(320) 상에 n형 실리콘층(330)이 형성된다. 상기 n형 실리콘층(330)은 상기 i형 실리콘층(320) 상에 n형 불순물 및 실리콘이 증착되어 형성된다.
상기 n형 불순물의 예로서는 안티몬(Sb), 비소(As) 및 인(P) 등의 Ⅴ족 원소를 들 수 있다. 따라서, 상기 n형 실리콘층(330)은 아몰퍼스 실리콘에 상기 n형 불순물이 도핑된 구조를 가질 수 있다.
상기 p형 실리콘층(310)은 태양광을 입사받아 정공을 생성한다. 상기 p형 실리콘층(310)은 상기 생성된 정공을 상기 투명 전극에 전달한다.
상기 i형 실리콘층(320)은 상기 p형 실리콘층(310)상에 배치된다. 상기 i형 실리콘층(320)으로 사용되는 물질은 불순물이 도핑되지 않은 아몰퍼스 실리콘이다. 상기 i형 실리콘층(320)은 상기 p형 실리콘층(310)과 상기 n형 실리콘층(330) 사이에 배치되어, 버퍼 기능을 수행한다.
상기 n형 실리콘층(330)은 상기 i형 실리콘층(320) 상에 배치된다. 상기 n형 실리콘층(330)은 이후에 형성될 제 2 투명 도전층(400)에 인접하여 배치된다. 상기 n형 실리콘층(330)은 태양광을 입사받아 전자를 생성한다. 상기 n형 실리콘층(330)은 상기 생성된 전자를 상기 투명 도전층에 전달한다.
도 5를 참조하면, 상기 광-전 변환층(300) 상에 제 2 투명 도전층(400)이 형성된다. 상기 제 2 투명 도전층(400)은 투명 도전성 물질이 상기 광-전 변환층(300) 상에 증착되어 형성된다.
상기 투명한 전도성 물질의 예로서는 징크 옥사이드, 틴 옥사이드 또는 인듐 틴 옥사이드 등을 들 수 있다. 또한, 상기 틴 옥사이드에는 불소가 도핑될 수 있다.
상기 제 2 투명 도전층(400)은 CVD 공정 또는 PVD 공정 등에 의해서 형성될 수 있다.
상기 제 2 투명 도전층(400)은 저온 또는 고온에서 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 투명 도전층은 약 150℃ 내지 180℃의 온도에서 형성될 수 있다. 더 자세하게, 상기 투명 도전층은 약 150℃ 내지 160℃의 온도로 진행되는 CVD 공정 또는 PVD 공정에 의해서 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 2 투명 도전층(400)은 약 250℃ 내지 약 300℃의 온도에서 형성될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 제 2 투명 도전층(400)은 약 약 150℃ 내지 약 180℃의 온도에서 형성될 수 있다.
상기 제 2 투명 도전층(400)은 투명하며, 도전층이다. 상기 제 2 투명 도전층(400)의 굴절율은 약 1.9 내지 2.1일 수 있다.
상기 제 2 투명 도전층(400)은 상기 n형 실리콘층(330) 상에 배치된다. 상기 제 2 투명 도전층(400)은 전자를 용이하게 수송하며, 상대적으로 높은 전자 이동도를 가진다.
도 6을 참조하면, 상기 제 2 투명 도전층(400) 상에 후면전극(500)이 형성된다. 상기 후면전극(500)은 은(Ag) 또는 알루미늄 타겟을 사용하여 스퍼터링 공정에 의해서 형성될 수 있다.
이와는 다르게, 상기 후면전극(500)을 형성하기 위해서, 전극 페이스트가 도포되고, 소결 공정을 거칠 수 있다.
태양광은 상기 투명기판(100)을 통하여, 실시예에 따른 태양전지에 입사된다. 상기 입사된 태양광은 상기 제 1 투명 도전층(200)을 거쳐서, 상기 광-전 변환층(300)에 입사된다.
이후, 상기 입사된 태양광에 의해서, 상기 n형 실리콘층(330)에는 전자가 생성되어 상기 후면전극(500)으로 이동하고, 상기 p형 실리콘층(310)에는 정공이 생성되어 상기 제 1 투명 도전층(200)으로 이동된다.
실시예에 따른 태양전지는 위와 같은 방식으로 전위차, 즉, 전기에너지를 생성한다.
이때, 상기 제 1 투명 도전층(200)의 상면은 텍스처링되기 때문에, 실시예에 따른 태양전지는 상기 제 1 투명 도전층(200)으로부터 상기 광-전 변환층(300)에 효율적으로 태양광을 입사시킨다.
특히, 상기 제 1 투명 도전층(200) 및 상기 광-전 변환층(300)의 계면에서의 태양광의 반사를 감소시킨다.
따라서, 실시예에 따른 태양전지는 향상된 발전 효율을 가진다.
또한, 상기 제 1 투명 도전층(200)의 상면은 큰 분자량을 가지는 산을 포함 하는 식각액에 의해서, 텍스처링되기 때문에, 상기 제 1 투명 도전층(200)의 상면에는 완만한 요철 패턴(201)이 형성된다.
특히, 상기 제 1 투명 도전층(200)이 낮은 온도에서, 예를 들어, 150℃ 내지 180℃의 온도에서 형성될 때, 상기 제 1 투명 도전층(200)에 디펙(defect) 및 불균일 등이 발생할 수 있다.
또한, 위와 같이 낮은 온도에서 상기 제 1 투명 도전층(200)이 형성될 때, 상기 제 1 투명 도전층(200)을 이루는 결정들 사이의 틈(202)이 커지질 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는 아세트산과 같은 큰 분자량의 산을 포함하는 식각액에 의해서, 상기 제 1 투명 도전층(200)이 텍스처링된다. 즉, 본 실시예에 따른 식각액에 의해서, 텍스처링 공정에서의 상기 결정들의 측면이 식각되는 현상 및 상기 결정들의 손상이 방지될 수 있다.
따라서, 상기 텍스처링 공정에서, 상기 산은 상기 디펙 또는 상기 틈(202)으로 파고들지 않고, 완만한 요철 패턴(201)을 형성한다.
이에 따라서, 상기 제 1 투명 도전층(200)은 더 향상된 투과율을 가지고, 더 많은 광이 상기 광-전 변환층(300)에 입사될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 향상된 입광 효율 및 발전 효율을 가지는 태양전지를 제공한다. 특히, 상기 완만한 요철 패턴(201)은 실시예에 따른 태양전지에 광 트랩핑(light trapping) 효과를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제 1 투명 도전층(200)의 상면은 완만하게 텍스처링되기 때문에, 상기 제 1 투명 도전층(200)은 낮은 저항을 가진다. 상기 제 1 투명 도전층(200)은 염산 또는 질산 등의 분자량이 작은 산 용액에 의해서 가파르게 텍스처링된 투명 도전층보다 더 낮은 저항을 가진다.
즉, 본 실시예에서는 아세트산과 같은 큰 분자량의 산을 포함하는 식각액에 의해서, 상기 제 1 투명 도전층(200)이 텍스처링되기 때문에, 그레인의 경계부분(grain boundary)에 가해지는 손상이 적고, 상기 제 1 투명 도전층(200)의 저항은 증가되지 않는다.
따라서, 실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 제 1 투명 도전층(200)의 저항을 감소시켜, 향상된 발전 효율을 가지는 태양전지를 제공한다.
또한, 아세트산과 같은 분자량이 큰 산을 포함하는 식각액에 의해서, 저온 공정에 의해서 형성된 제 1 투명 도전층(200)이 용이하게 텍스처링된다. 즉, 실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 저온 공정에 의해서도, 향상된 입광 효율을 가지는 태양전지를 제공할 수 있다.
본 실시예에서는 설명한 태양전지의 제조방법은 CIGS계 태양전지, 실리콘 계열 태양전지, 연료감응 계열 태양전지, Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 태양전지 또는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 태양전지 등 다양한 태양전지에 적용될 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응 용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
실험예
투명한 유리기판에 갈륨이 도핑된 징크 옥사이드를 CVD 공정에 의해서, 180℃에서, 약 5000Å의 두께로 증착하여 투명 도전층#1을 형성하였다. 이후, 약 3wt%의 아세트산 용액에 약 30초 동안 상기 투명 도전층#1을 침지하였다.
비교예
위의 실험예와 동일한 조건으로, 투명한 유리기판에 투명 도전층#2을 형성하였다. 이후, 약 0.25wt%의 질산에 약 30초 동안 상기 투명 도전층#2를 약 30초 동안 침지하였다.
도 7은 실험예에 의해서 형성된 투명 도전층#1의 표면을 도시한 도면이다. 도 8은 실험예 및 비교예의 시간에 따른 투과량을 도시한 도면이다. 도 9는 실험예 및 비교예의 파장에 따른 투과도를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 실험예에 의해서 형성된 요철 패턴은 완만한 형성을 가지는 것을 알 수 있다. 또한, 실험예에 의해서 형성된 요철 패턴의 대부분이 라운드지는 것을 알 수 있다.
도 8을 참조하면, 실험예에 의해서 형성된 투명 도전층#1이 전 시간대에서 더 향상된 투과량을 가진다는 것을 알 수 있다.
또한, 도 9를 참조하면, 실험예에 의해서 형성된 투명 도전층#1이 거의 대부 분의 파장대에서, 더 향상된 투과도를 가진다는 것을 알 수 있다.
따라서, 실험예가 더 향상된 입광 효율 및 발전 효율을 구현할 수 있다는 것을 알 수 있다.
도 1 내지 도 6은 실시예에 따른 박막형 태양전지의 제조방법을 도시한 도면들이다.
도 7은 실험예에 의해서 형성된 투명 도전층#1의 표면을 도시한 도면이다.
도 8은 실험예 및 비교예의 시간에 따른 투과량을 도시한 도면이다.
도 9는 실험예 및 비교예의 파장에 따른 투과도를 도시한 도면이다.
Claims (8)
- 투명기판 상에 제 1 투명 도전층을 형성하는 단계;58 내지 300의 분자량을 가지는 산을 포함하는 식각액을 사용하여 상기 제 1 투명 도전층의 상면을 텍스처링하는 단계;상기 제 1 투명 도전층 상에 광-전 변환층을 형성하는 단계;상기 광-전 변환층 상에 제 2 투명 도전층을 형성하는 단계; 및상기 제 2 투명 도전층 상에 후면전극들 형성하는 단계를 포함하는 태양전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 투명 도전층을 형성하는 단계에서,상기 투명기판 상에 징크 옥사이드를 증착하는 태양전지의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 징크 옥사이드는 갈륨, 알루미늄 또는 붕소가 도핑되는 태양전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 투명 도전층을 형성하는 단계에서,상기 투명기판 상에 150℃ 내지 180℃의 온도에서, 투명 도전성 산화물을 증착하는 태양전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 투명 도전층의 상면을 텍스처링하는 단계에서,상기 제 1 투명 도전층 상에 약 0.5㎛ 내지 1㎛의 피치를 가지는 요철 패턴이 형성된느 태양전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 투명 도전층의 상면을 텍스처링하는 단계에서,상기 식각액은 아세트산 용액인 태양전지의 제조방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 아세트산 용액의 농도는 1wt% 내지 4 wt%인 태양전지의 제조방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 산은 수소 결합을 가지는 태양전지의 제조방법.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090012411A KR20100093291A (ko) | 2009-02-16 | 2009-02-16 | 태양전지의 제조방법 |
| US12/641,873 US8101455B2 (en) | 2009-02-16 | 2009-12-18 | Method of fabricating solar cell |
| TW98143657A TWI474495B (zh) | 2009-02-16 | 2009-12-18 | 製造太陽能電池之方法 |
| CN200910258493A CN101807623A (zh) | 2009-02-16 | 2009-12-24 | 太阳能电池的制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090012411A KR20100093291A (ko) | 2009-02-16 | 2009-02-16 | 태양전지의 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100093291A true KR20100093291A (ko) | 2010-08-25 |
Family
ID=42560291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090012411A KR20100093291A (ko) | 2009-02-16 | 2009-02-16 | 태양전지의 제조방법 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8101455B2 (ko) |
| KR (1) | KR20100093291A (ko) |
| CN (1) | CN101807623A (ko) |
| TW (1) | TWI474495B (ko) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI447926B (zh) * | 2010-09-17 | 2014-08-01 | Univ Nat Chiao Tung | 一種於太陽能電池裝置內形成透明光捕捉結構的方法 |
| JP6239473B2 (ja) * | 2014-09-19 | 2017-11-29 | 株式会社東芝 | 光電変換素子、太陽電池および多接合型太陽電池 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10335684A (ja) * | 1997-05-30 | 1998-12-18 | Canon Inc | 光電気変換体の製造方法 |
| JP3492213B2 (ja) * | 1998-09-30 | 2004-02-03 | シャープ株式会社 | 薄膜太陽電池の製造方法 |
| JP4017281B2 (ja) * | 1999-03-23 | 2007-12-05 | 三洋電機株式会社 | 太陽電池及びその製造方法 |
| US20020084455A1 (en) * | 1999-03-30 | 2002-07-04 | Jeffery T. Cheung | Transparent and conductive zinc oxide film with low growth temperature |
| US7227066B1 (en) * | 2004-04-21 | 2007-06-05 | Nanosolar, Inc. | Polycrystalline optoelectronic devices based on templating technique |
-
2009
- 2009-02-16 KR KR1020090012411A patent/KR20100093291A/ko not_active Application Discontinuation
- 2009-12-18 TW TW98143657A patent/TWI474495B/zh not_active IP Right Cessation
- 2009-12-18 US US12/641,873 patent/US8101455B2/en active Active
- 2009-12-24 CN CN200910258493A patent/CN101807623A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201032347A (en) | 2010-09-01 |
| CN101807623A (zh) | 2010-08-18 |
| TWI474495B (zh) | 2015-02-21 |
| US20100210062A1 (en) | 2010-08-19 |
| US8101455B2 (en) | 2012-01-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20230023738A1 (en) | Solar cell | |
| KR101142861B1 (ko) | 태양 전지 및 그 제조 방법 | |
| EP2434548B1 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
| WO2012020682A1 (ja) | 結晶シリコン系太陽電池 | |
| KR101897723B1 (ko) | 광기전력소자 및 그 제조 방법 | |
| JP2011061197A (ja) | 太陽電池およびその製造方法 | |
| KR20080002657A (ko) | 반도체 구조, 태양 전지 및 광 전지 디바이스 제조 방법 | |
| KR101768907B1 (ko) | 태양 전지 제조 방법 | |
| JP2008192764A (ja) | 光電変換素子の製造方法 | |
| KR101686663B1 (ko) | 후면 전극형 박막 솔라셀과 그의 제조방법 | |
| JP5307688B2 (ja) | 結晶シリコン系太陽電池 | |
| KR100990108B1 (ko) | 태양 전지 및 그 제조 방법 | |
| CN105355699B (zh) | 一种多结多叠层碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法 | |
| JP2015146335A (ja) | 光起電力素子およびその製造方法 | |
| KR20100093291A (ko) | 태양전지의 제조방법 | |
| KR20110036173A (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101039993B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| JP6072904B2 (ja) | 光起電力素子及びその製造方法 | |
| JP5843734B2 (ja) | 光電変換素子およびその製造方法 | |
| JP2011003639A (ja) | 結晶シリコン系太陽電池とその製造方法 | |
| KR101091319B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| JP2014082387A (ja) | 光起電力素子の製造方法及び光起電力素子 | |
| KR101303594B1 (ko) | 표면 텍스처가 형성된 유리기판을 이용한 박막형 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| JP5307280B2 (ja) | 薄膜光電変換素子 | |
| KR101543034B1 (ko) | 팁 및 이를 이용한 태양전지의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |