KR20100109305A - 태양전지 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 태양전지는 기판 상에 돌출되도록 배치된 복수개의 돌기; 상기 돌기를 덮도록 상기 기판 상에 배치된 후면전극; 및 상기 후면전극 상에 배치되는 광 흡수층을 포함한다.
실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 기판 상에 돌출된 복수개의 돌기를 형성하는 단계; 상기 돌기를 덮도록 상기 기판 상에 후면전극을 형성하는 단계; 및 상기 후면전극 상에 광 흡수층을 형성하는 단계를 포함한다.
태양전지
Description
실시예는 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 에너지의 수요가 증가함에 따라서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지들에 대한 개발이 진행되고 있다.
특히, 유리 기판, 금속 후면 전극층, p형 CIGS계 광 흡수층, 고 저항 버퍼층, n형 창층 등을 포함하는 기판 구조의 pn 헤테로 접합 장치인 CIGS계 태양전지가 널리 사용되고 있다.
이때, 유리기판 및 금속 후면 전극층 사이의 결합력이 약하여, 유리기판 및 금속 후면 전극층이 박리될 수 있다.
실시예는 기판 및 후면전극 사이의 결합력을 향상시킬 수 있는 태양전지 및 이의 제조방법을 제공한다.
실시예에 따른 태양전지는 기판 상에 돌출되도록 배치된 복수개의 돌기; 상기 돌기를 덮도록 상기 기판 상에 배치된 후면전극; 및 상기 후면전극 상에 배치되는 광 흡수층을 포함한다.
실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 기판 상에 돌출된 복수개의 돌기를 형성하는 단계; 상기 돌기를 덮도록 상기 기판 상에 후면전극을 형성하는 단계; 및 상기 후면전극 상에 광 흡수층을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 태양전지 및 이의 제조방법은 돌기가 형성된 기판과 후면전극 사이에 버퍼층이 형성되어, 기판과 후면전극의 결합을 보다 증대시킬 수 있다.
또한, 돌기가 기판 상에 돌출되도록 형성되어 버퍼층과의 접촉 면적이 보다 넓어져, 후면전극과의 접착특성이 향상될 수 있다.
즉, 돌기 및 버퍼층이 형성됨으로써, 기판과 후면전극의 접착특성이 향상되어, 기판으로부터 후면전극이 박리되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 버퍼층이 구리(Cu) 또는 티타늄(Ti) 박막으로 형성되어, 기판과 후면전극의 결합력을 증대시키면서, 전기적 특성 또한 향상시킬 수 있다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 층, 막 또는 전극 등이 각 기판, 층, 막, 또는 전극 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 4는 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 단면도이다.
우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상에 복수개의 돌기(110)를 형성한다.
상기 기판(100)은 유리(glass)가 사용되고 있으며, 알루미나와 같은 세라믹 기판, 스테인레스 스틸, 티타늄기판 또는 폴리머 기판 등도 사용될 수 있다.
유리 기판으로는 소다라임 유리(sodalime glass)를 사용할 수 있으며, 또한 나트륨과 같은 알칼리 금속을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판(100)은 리지드(rigid)하거나 플렉서블(flexible)할 수 있다.
상기 복수개의 돌기(110)은 상기 기판(100)에 플라즈마(plasma) 처리, 열압연(hot rolled), 샌드블라스트(sand blast) 공정인 물리적(physical) 방법으로 진행하거나, 화학적 식각(Chemical etching) 공정인 화학적(chemical) 방법으로 진행 할 수 있다.
이때, 상기 돌기(110)는 상기 기판(100)에 물리적 또는 화학적 방법을 진행하여, 상기 기판(100)의 일부를 제거하므로, 상기 기판(100)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
그러나, 상기 돌기(110)는 상기의 방법에 한정되지 않고, 상기 기판(100) 상에 상기 기판(100)과는 다른 물질을 형성한 후, 물리적 또는 화학적 방법을 진행하여 형성될 수 있다.
그 예로, 상기 기판(110) 상에 티타늄(Ti)층을 형성한 후, 플라즈마(plasma) 처리, 열압연(hot rolled) 공정, 샌드블라스트(sand blast) 공정, 화학적 식각(Chemical etching) 공정 중 어느 하나의 방법을 진행하여, 상기 복수개의 돌기(110)를 형성할 수도 있다.
그리고, 상기 돌기(110)는 도면에 도시된 바와 같이, 상부가 뾰족하도록 하부가 상부보다 넓게 형성될 수 있다.
즉, 상기 기판(100)과 접하는 상기 돌기(110)의 하부는 넓게 형성되고, 상기 기판(100)과 멀어질수록 좁게 형성될 수 있다.
또한, 상기 기판(100)이 계면과 상기 돌기(110)의 표면은 적어도 한면이 45°이하로 형성될 수 있다.
즉, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 돌기(110)의 측단면이 삼각형 모양으로 형성되는 경우, 상기 기판(100)의 표면과 상기 돌기(110)의 표면은 적어도 한면이 45°이하로 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 기판(100)의 표면과 상기 돌기(110)의 한면이 45°이하로 형성된 것을 도시하였지만, 이에 한정하지 않고, 상기 돌기(110)의 양쪽 표면 모두가 45°이하로 형성될 수 있다.
또한, 도시하지는 않았지만, 상기 복수개의 돌기(110)는 각각 서로 다른 모양으로 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 돌기(110) 형성시, 상기 기판(100)의 일부가 노출될 수 있다.
즉, 상기 복수개의 돌기(110)가 서로 이격되어 형성될 수 있다.
그리고, 상기 돌기(110)는 Na2S, Na2Se, Na2SeO3, Na2SO4, Na2SiO3, Na2MoO4, Na4P2O7 중 어느 하나를 포함하는 Na계 복합 물질로 형성될 수 있다.
이어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 돌기(110)가 형성된 상기 기판(100) 상에 버퍼층(120) 및 후면전극(200)을 형성한다.
상기 버퍼층(120)은 상기 돌기(110)가 형성된 상기 기판(100)과 상기 후면전극(200) 사이에 형성되어, 상기 기판(100)과 후면전극(200)의 결합을 보다 증대시킬 수 있다.
또한, 상기 돌기(110)가 상기 기판(100) 상에 돌출되도록 형성되어 상기 버퍼층(120)과의 접촉 면적이 보다 넓어져, 상기 후면전극(200)과의 접착특성이 향상될 수 있다.
상기 돌기(110) 및 버퍼층(120)이 형성됨으로써, 상기 기판(100)과 상기 후면전극(200)의 접착특성이 향상되어, 상기 기판(100)으로부터 상기 후면전극(200) 이 박리되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 상기 버퍼층(120)은 구리(Cu) 또는 티타늄(Ti) 박막으로 형성될 수 있다.
상기 버퍼층(120)이 구리(Cu) 또는 티타늄(Ti) 박막으로 형성되어, 상기 기판(100)과 후면전극(200)의 결합력을 증대시키면서, 또한 전기적 특성 또한 향상시킬 수 있다.
상기 버퍼층(120)은 10 nm~200 nm의 두께로 형성될 수 있다.
상기 후면전극(200)은 금속 등의 도전체로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 후면전극(200)은 몰리브덴(Mo) 타겟을 사용하여, 스퍼터링(sputtering) 공정에 의해 형성될 수 있다.
이는, 몰리브덴(Mo)이 가진 높은 전기전도도, 광 흡수층과의 오믹(ohmic) 접합, Se 분위기 하에서의 고온 안정성 때문이다.
상기 후면전극(200)은 2개의 층으로 형성될 수 있다.
즉, 하층은 막이 치밀하면서 접착력이 우수한 몰리브덴(Mo)으로 형성되고, 상층은 하층보다는 치밀하지는 않지만 오믹 컨택(ohmic contact)에 유리한 전기적 특성을 가지는 막으로 형성될 수 있다.
그러나, 상기 후면전극(200)은 이에 한정되지 않고, 단일층으로도 형성될 수 있다.
즉, 본 실시예에서는 상기 돌기110) 상에 상기 버퍼층(120)을 형성하여, 상기 기판(100)과의 접착력이 향상되기 때문에, 상기 후면전극(200)을 하나의 층으로 형성할 수 있다.
그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 후면전극(200)이 형성된 상기 기판(100) 상에 광 흡수층(300) 및 버퍼층(350)을 형성한다.
상기 광 흡수층(300)은 Ⅰb-Ⅲb-Ⅵb계 화합물을 포함한다.
더 자세하게, 상기 광 흡수층(300)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In, Ga)Se2, CIGS계) 화합물을 포함한다.
이와는 다르게, 상기 광 흡수층(300)은 구리-인듐-셀레나이드계(CuInSe2, CIS계) 화합물 또는 구리-갈륨-셀레나이드계(CuGaSe2, CIS계) 화합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 광 흡수층(300)을 형성하기 위해서, 구리 타겟, 인듐 타겟 및 갈륨 타겟을 사용하여, 상기 후면전극(200) 상에 CIG계 금속 프리커서(precursor)막이 형성된다.
이후, 상기 금속 프리커서막은 셀레니제이션(selenization) 공정에 의해서, 셀레늄(Se)과 반응하여 CIGS계 광 흡수층(300)이 형성된다.
상기 광 흡수층(300)은 외부의 광을 입사받아, 전기 에너지로 변환시킨다. 상기 광 흡수층(300)은 광전효과에 의해서 광 기전력을 생성한다.
상기 버퍼층(350)은 적어도 하나 이상의 층으로 형성될 수 있으며, 황화 카드뮴(CdS)이 적층되어 형성될 수 있다.
이때, 상기 버퍼층(350)은 n형 반도체 층이고, 상기 광 흡수층(300)은 p형 반도체 층이다. 따라서, 상기 광 흡수층(300) 및 버퍼층(350)은 pn 접합을 형성한다.
그리고, 상기 버퍼층(350)은 산화 아연(ZnO)을 타겟으로한 스퍼터링 공정을 진행하여, 상기 황화 카드뮴(CdS)층 상에 산화아연층이 더 형성될 수 있다.
상기 버퍼층(350)은 상기 광 흡수층(300)과 이후 형성될 전면전극의 사이에 배치된다.
즉, 상기 광 흡수층(300)과 전면전극은 격자상수와 에너지 밴드 갭의 차이가 크기 때문에, 밴드갭이 두 물질의 중간에 위치하는 상기 버퍼층(350)을 삽입하여 양호한 접합을 형성할 수 있다.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 버퍼층(350) 상에 도전층(400) 및 전면전극(500)을 형성한다.
상기 도전층(400)은 스퍼터링(sputtering) 공정을 진행하여 형성될 수 있으며, 투명한 물질로 형성될 수 있다.
상기 전면전극(500)은 알루미늄이 포함된 산화아연(Al doped ZnO) 타겟을 사용하여 스퍼터링 공정에 의해 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 실시예에 따른 태양전지 및 이의 제조방법은 돌기가 형성된 기판과 후면전극 사이에 버퍼층이 형성되어, 기판과 후면전극의 결합을 보다 증대시킬 수 있다.
또한, 돌기가 기판 상에 돌출되도록 형성되어 버퍼층과의 접촉 면적이 보다 넓어져, 후면전극과의 접착특성이 향상될 수 있다.
즉, 돌기 및 버퍼층이 형성됨으로써, 기판과 후면전극의 접착특성이 향상되어, 기판으로부터 후면전극이 박리되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 버퍼층이 구리(Cu) 또는 티타늄(Ti) 박막으로 형성되어, 기판과 후면전극의 결합력을 증대시키면서, 또한 전기적 특성 또한 향상시킬 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 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1 내지 도 4는 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 단면도이다.
Claims (10)
- 기판 상에 돌출되도록 배치된 복수개의 돌기;상기 돌기를 덮도록 상기 기판 상에 배치된 후면전극; 및상기 후면전극 상에 배치되는 광 흡수층을 포함하는 태양전지.
- 제 1항에 있어서,상기 복수개의 돌기가 형성된 상기 기판과 상기 후면전극 사이에 형성된 버퍼층을 더 포함하는 태양전지.
- 제 2항에 있어서,상기 버퍼층은 구리(Cu) 또는 티타늄(Ti) 박막으로 형성된 태양전지.
- 제 1항에 있어서,상기 기판의 계면과 상기 돌기의 표면은 적어도 한면이 45°보다 낮게 형성된 것을 포함하는 태양전지.
- 제 1항에 있어서,상기 돌기는 Na2S, Na2Se, Na2SeO3, Na2SO4, Na2SiO3, Na2MoO4, Na4P2O7 중 어느 하나를 포함하는 Na계 복합 물질로 형성된 것을 포함하는 태양전지.
- 기판 상에 돌출된 복수개의 돌기를 형성하는 단계;상기 돌기를 덮도록 상기 기판 상에 후면전극을 형성하는 단계; 및상기 후면전극 상에 광 흡수층을 형성하는 단계를 포함하는 태양전지의 제조방법.
- 제 6항에 있어서,상기 복수개의 돌기는,상기 기판에 플라즈마(plasma) 처리, 열압연(hot rolled), 샌드블라스트(sand blast) 공정 및 화학적 식각(Chemical etching) 중 어느 하나를 진행하여 형성하는 태양전지의 제조방법.
- 제 6항에 있어서,상기 후면전극을 형성하기 전,상기 돌기가 형성된 상기 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계를 더 포함하는 태양전지의 제조방법.
- 제 8항에 있어서,상기 버퍼층은 구리(Cu) 또는 티타늄(Ti) 박막으로 형성된 태양전지의 제조방법.
- 제 6항에 있어서,상기 기판의 계면과 상기 돌기의 표면은 적어도 한면이 45°보다 낮게 형성된 것을 포함하는 태양전지의 제조방법.
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|---|---|---|---|
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| Country | Link |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101143477B1 (ko) * | 2011-01-28 | 2012-05-22 | (재)나노소자특화팹센터 | 유기 태양전지 및 그 제조 방법 |
| KR101251795B1 (ko) * | 2011-06-13 | 2013-04-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
| WO2013019000A3 (en) * | 2011-08-01 | 2013-05-02 | Lg Innotek Co., Ltd. | Solar cell and solar cell module using the same |
| KR20230078884A (ko) * | 2021-11-26 | 2023-06-05 | 한국전자기술연구원 | 내오염층을 갖는 태양광 기판 및 그의 제조 방법 |
-
2009
- 2009-03-31 KR KR1020090027860A patent/KR20100109305A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR20230078884A (ko) * | 2021-11-26 | 2023-06-05 | 한국전자기술연구원 | 내오염층을 갖는 태양광 기판 및 그의 제조 방법 |
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