KR20100136303A - A method of fabricating the solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 광흡수층을 포함하는 태양전지 제조방법에 관한 것이다.The embodiment relates to a solar cell manufacturing method including a light absorption layer.
최근 에너지의 수요가 증가함에 따라서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지에 대한 개발이 진행되고 있다.Recently, as the demand for energy increases, development of solar cells for converting solar energy into electrical energy is in progress.
특히, 유리기판, 금속 이면 전극층, p형 CIGS계 광흡수층, 고저항 버퍼층, n형 윈도우층 등을 포함하는 기판 구조의 pn 헤테로 접합 장치인 CIGS계 태양전지가 널리 사용되고 있다.In particular, CIGS-based solar cells, which are pn heterojunction devices having a substrate structure including a glass substrate, a metal back electrode layer, a p-type CIGS-based light absorbing layer, a high resistance buffer layer, an n-type window layer, and the like, are widely used.
Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물 반도체인 CIGS는 1 eV 이상의 직접 천이형 에너지 밴드갭을 가지고 있고, 반도체 중에서 가장 높은 광흡수 계수(1×105 ㎝-1)를 가질 뿐만 아니라, 전기 광학적으로 매우 안정하여 태양전지의 광흡수층으로 매우 이상적인 소재이다.CIGS, a group I-III-VI compound semiconductor, has a direct transition energy bandgap of 1 eV or more, and has the highest light absorption coefficient (1 × 10 5 cm -1 ) among the semiconductors, It is very stable, making it an ideal material for the light absorption layer of solar cells.
CIGS계 태양전지는 수 마이크론 두께의 박막으로 태양전지를 만드는데, 그 제조방법으로는 여러가지 물리 화학적인 박막 제조방법이 시도되고 있으며, 아직까지는 높은 변환효율을 얻기 위해 고가의 진공장치를 사용하여야 한다.CIGS-based solar cells make a solar cell with a few microns thick thin film, various physicochemical thin film manufacturing methods have been tried as a manufacturing method, and until now, an expensive vacuum device must be used to obtain high conversion efficiency.
태양전지의 제조비용을 줄이기 위해 기존의 진공 공정과는 다른 방법으로 CIGS 광흡수층을 제조하는 기술개발이 필요하다.In order to reduce the manufacturing cost of solar cells, it is necessary to develop a technology for manufacturing a CIGS light absorbing layer differently from the conventional vacuum process.
종래의 셀렌화(selenization) 공정과 같은 방법은 Se의 원자 반경이 크기 때문에 셀렌화 공정 중에 막의 치밀도가 감소하여 효율 저하의 원인이 된다. 또한 Se이 막에 균일하게 도포되지 않아 Se의 분포가 후면전극방향으로 갈수록 줄어드는 경향을 보인다.In the conventional selenization process, since Se has a large atomic radius, the density of the film decreases during the selenization process, causing a decrease in efficiency. In addition, since Se is not uniformly applied to the film, Se distribution tends to decrease toward the rear electrode.
실시예는 Se의 손실을 최소화하고, Se의 고른 분포를 갖는 광흡수층을 포함하는 향샹된 효율을 가지는 태양전지의 제조방법을 제공하고자 한다.The embodiment aims to provide a method of manufacturing a solar cell having an improved efficiency including a light absorbing layer having a uniform distribution of Se and minimizing the loss of Se.
일 실시예는 광흡수층 제조시 Ⅰ족 또는 Ⅲ족 원소를 Ⅵ족 원소와 미리 결합시켜 안정한 화합물을 형성한 후에, Ⅰ족-Ⅲ-족Ⅵ족계 화합물을 형성하여 Se와 같은 Ⅵ족 원소의 손실을 현저히 낮추어 안정한 화합물 반도체를 형성하는 방법을 제공한다.In one embodiment, when the light absorption layer is prepared, a group I or group III element is previously combined with a group VI element to form a stable compound, and then a group I-III-group VI-based compound is formed to reduce loss of group VI elements such as Se. It provides a method of forming a stable compound semiconductor by significantly lowering it.
즉, 일 실시예는 Ⅰ족-Ⅵ족계 화합물을 포함하는 제 1 입자 및 Ⅲ족계 원소를 포함하는 제 2 입자로 제 1 페이스트(paste)를 형성하거나, Ⅲ족-Ⅵ계 화합물을 포함하는 제 3 입자 및 Ⅰ족계 원소를 포함하는 제 4 입자로 제 2 페이스트를 형성하여 제조된 광흡수층을 포함하는 태양전지 제조방법을 제공한다.That is, in one embodiment, a first paste is formed from first particles including a Group I-VI compound and a second particle including a Group III element, or a third including a Group III-VI compound. Provided is a solar cell manufacturing method including a light absorption layer formed by forming a second paste from fourth particles including particles and group I-based elements.
일 실시예에 따른 태양전지 제조방법은 Ⅰ족-Ⅵ족계 화합물을 포함하는 제 1 입자를 형성하는 단계; 상기 제 1 입자 및 Ⅲ족계 원소를 포함하는 제 2 입자로 제 1 페이스트를 형성하는 단계; 상기 제 1 페이스트를 기판 및 전극층 상에 도포하여 예비 광흡수층을 형성하는 단계; 및 상기 예비 광흡수층을 열처리하여 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 포함하는 광흡수층을 형성하는 단계를 포함한다.According to one or more exemplary embodiments, a method of manufacturing a solar cell includes forming first particles including a group I-VI compound; Forming a first paste from the second particles including the first particles and the group III element; Applying the first paste onto a substrate and an electrode layer to form a preliminary light absorption layer; And heat treating the preliminary light absorbing layer to form a light absorbing layer including a Group I-Group III-VI compound.
일 실시예에 따른 태양전지 제조방법은 Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 포함하는 제 3 입자를 형성하는 단계; 상기 제 3 입자 및 Ⅰ족계 원소를 포함하는 제 4 입자로 제 2 페이스트를 형성하는 단계; 상기 제 2 페이스트를 기판 및 전극층 상에 도포하여 예비 광흡수층을 형성하는 단계; 및 상기 예비 광흡수층을 열처리하여 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 포함하는 광흡수층을 형성하는 단계를 포함한다.According to one or more exemplary embodiments, a method of manufacturing a solar cell includes forming third particles including a Group III-VI group compound; Forming a second paste from the fourth particles including the third particles and the group I element; Applying the second paste onto a substrate and an electrode layer to form a preliminary light absorption layer; And heat treating the preliminary light absorbing layer to form a light absorbing layer including a Group I-Group III-VI compound.
실시예에 따른 태양전지 제조방법은 용매열법(solvothermal method) 등의 합성법을 사용하여 Ⅰ족-Ⅵ족계 화합물 또는 Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 미리 형성한다.In the solar cell manufacturing method according to the embodiment, a group I-VI compound or a group III-VI compound is previously formed by using a synthesis method such as a solvent thermal method.
따라서, 셀렌화 공정과 같은 Ⅵ족 원소를 추가하는 공정을 하지 않아도 된다. 이로 인하여 Se와 같은 Ⅵ족 원소의 손실을 최소화할 수 있다. Therefore, it is not necessary to perform the process of adding a group VI element like a selenization process. This can minimize the loss of group VI elements such as Se.
또한 Ⅰ족 또는 Ⅲ족 원소를 스퍼터링 하는 것보다 낮은 온도에서도 광흡수층을 용이하게 형성할 수 있다.In addition, the light absorption layer can be easily formed even at a temperature lower than that of sputtering a group I or group element.
또한 Se 분위기 하에서 Se를 주입하지 않고, 이미 형성된 Ⅰ족-Ⅵ족계 화합물 또는 Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물에 Se가 포함되어 있으므로 Se가 광흡수층에 고르게 분포할 수 있다.In addition, Se is not injected in the Se atmosphere, and Se is evenly distributed in the light absorption layer because Se is included in the already formed Group I-VI compound or Group III-VI compound.
또한 고진공의 증착기술을 사용하지 않아서 제조비용이 저렴하며, 후열 처리 온도를 낮출 수 있어서, 태양전지의 제조단가를 줄일 수 있다.In addition, the manufacturing cost is low because the high vacuum deposition technology is not used, and the post-heat treatment temperature can be lowered, thereby reducing the manufacturing cost of the solar cell.
실시예의 설명에 있어서, 각 기판, 막, 전극 또는 층 등이 각 기판, 막, 전극 또는 층 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우 에 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 설명된다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.In the description of the embodiments, where each substrate, film, electrode, or layer is described as being formed "on" or "under" of each substrate, film, electrode, or layer, "On" and "under" include both directly "or" indirectly "(indirectly). Criteria for the top or bottom of each component The size of each component in the drawings may be exaggerated for the sake of explanation, and does not mean a size that is actually applied.
도 1 내지 도 5는 일 실시예에 따른 태양전지 제조방법의 단면도이다.1 to 5 are cross-sectional views of a solar cell manufacturing method according to an embodiment.
특히, 도 4는 일 실시예에 따른 광흡수층을 형성하는 흐름도이다.In particular, FIG. 4 is a flowchart of forming a light absorption layer according to an embodiment.
도 1을 참조하면, 지지기판(100)은 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 지지기판(100)은 절연체일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 유리기판, 플라스틱기판 또는 금속기판일 수 있다. 더 구체적으로, 상기 지지기판(100)은 소다 라임 글래스(soda lime glass) 기판일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 투명할 수 있다. 상기 지지기판(100)은 리지드하거나 플렉서블할 수 있다.Referring to FIG. 1, the
상기 전극층(200)은 상기 지지기판(100) 상에 배치된다. 상기 이면전극층(200)은 도전층이다. 상기 이면전극층(200)으로 사용되는 물질의 예로서는 몰리브덴 등의 금속을 들 수 있다. The
도 2를 참조하면, 상기 전극층(200) 상에 제 1 페이스트를 도포하여 예비 광흡수층(300a)을 형성한다.Referring to FIG. 2, a preliminary
상기 제 1 페이스트를 기판(100) 및 전극층(200) 상에 도포하는 방법은 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅, 실크 스크린 방법 등이 있다.The method of applying the first paste on the
상기 예비 광흡수층(300a)은 Se와 같은 Ⅵ족의 원소를 미리 화합물화하여 안 정한 화합물을 형성한다.The preliminary
따라서, 셀렌화 공정과 같은 Ⅵ족 원소를 추가하는 공정을 필요로 하지 않는다. 이로 인해서, Se와 같은 Ⅵ족 원소의 손실을 최소화할 수 있다.Therefore, a step of adding a group VI element, such as a selenization step, is not required. For this reason, the loss of group VI elements, such as Se, can be minimized.
또한 Ⅰ족 또는 Ⅲ족 원소를 스퍼터링 하는 것보다 낮은 온도에서도 광흡수층을 용이하게 형성할 수 있다.In addition, the light absorption layer can be easily formed even at a temperature lower than that of sputtering a group I or group element.
또한 Se 분위기 하에서 Se를 주입하지 않고, 이미 형성된 Ⅰ족-Ⅵ족계 화합물 또는 Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물에 Se가 포함되어 있으므로 Se가 광흡수층에 고르게 분포할 수 있다.In addition, Se is not injected in the Se atmosphere, and Se is evenly distributed in the light absorption layer because Se is included in the already formed Group I-VI compound or Group III-VI compound.
또한 고진공의 증착기술을 사용하지 않아서 제조비용이 저렴하며, 후열 처리 온도를 낮출 수 있어서, 태양전지의 제조단가를 줄일 수 있다.In addition, the manufacturing cost is low because the high vacuum deposition technology is not used, and the post-heat treatment temperature can be lowered, thereby reducing the manufacturing cost of the solar cell.
도 3을 참조하면, 상기 전극층(200) 상에 형성된 상기 예비 광흡수층(300a)을 열처리하여 광흡수층(300)을 형성한다.Referring to FIG. 3, the preliminary
상기 광흡수층은(300)은 페이스트 형태인 상기 예비 광흡수층(300a)의 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물에 열 및 압력을 가하여 상기 전극층(200) 상에 균일한 분포를 가지도록 형성될 수 있다.The light absorbing
상기 광흡수층(300)은 상기 예비 광흡수층(300a)에 350 ℃ 내지 600 ℃ 범위의 열을 가하여 형성되며, 바람직하게는 450 ℃ 내지 500 ℃ 범위의 열을 가한다. The light absorbing
예를 들어, 상기 온도 범위에서의 열처리 시간은 1분 내지 15분일 수 있다.For example, the heat treatment time in the temperature range may be 1 minute to 15 minutes.
상기 열처리로 인해 Se의 일부가 손실될 수 있다. 상기 예비 광흡수층(300a)을 열처리하는 동안에 상기 예비 광흡수층(300a)d에 포함된 Se가 증발 등에 손실될 수 있다. Se가 손실되는 양은 스퍼터링 방법 등과 같은 종래의 방법보다 훨씬 적다.Part of Se may be lost due to the heat treatment. During the heat treatment of the preliminary
예를 들어, 상기 Ⅰ족-Ⅵ족계 화합물은 하기의 화학식 Ⅰ AVBW로 표시되고, For example, the Group I-VI compound is represented by the following Formula I A V B W ,
하기의 화학식 Ⅱ AXCYBZ로 표시되는 상기 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 포함하는 제 1 페이스트에서, 
예를 들어, Se가 손실되는 양은 상기 Ⅰ족-Ⅵ족계 화합물과 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물에서의 Se의 양을 비교하여 알 수 있다. Ⅰ족-Ⅵ족계 화합물에서의 Se가 1이라면, Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물에서의 Se는 0.95 내지 0.99일 수 있다.For example, the amount of Se lost can be determined by comparing the amount of Se in the group I-VI compound and the group I-III-VI compound. If Se in the Group I-VI compound is 1, Se in the Group I-Group III-VI compound may be 0.95 to 0.99.
상기 광흡수층(300)의 두께는 0.8 ㎛ 내지 3 ㎛ 일 수 있다.The
도 4를 참조하면, 실시예에 따른 태양전지의 광흡수층 제조방법은 Ⅰ족-Ⅵ족계 화합물을 포함하는 제 1 입자를 형성하는 단계; 상기 제 1 입자 및 Ⅲ족계 원소를 포함하는 제 2 입자로 제 1 페이스트를 형성하는 단계; 상기 제 1 페이스트를 기판 및 전극층 상에 도포하여 예비 광흡수층(300a)을 형성하는 단계; 및 상기 예비 광흡수층(300a)을 열처리하여 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 포함하는 광흡수층(300)을 형성하는 단계를 포함한다.Referring to FIG. 4, the method of manufacturing a light absorbing layer of a solar cell according to an embodiment may include forming first particles including a group I-VI compound; Forming a first paste from the second particles including the first particles and the group III element; Applying the first paste onto a substrate and an electrode layer to form a preliminary
상기 Ⅰ족-Ⅵ족계 화합물을 포함하는 제 1 입자를 형성하는 단계는 상기 Ⅰ 족 및 Ⅵ족계 원소들을 포함하는 화합물을 용매에 산입하고 열을 가하여 Ⅰ족-Ⅵ족계 화합물을 형성하여 제 1 입자를 형성한다. The forming of the first particles including the Group I-VI compound may include adding the compounds including the Group I and Group VI elements to a solvent and applying heat to form the Group I-VI compound to form the first particles. Form.
예를 들어, Cu 및 Se을 포함하는 화합물을 에틸렌디아민(ethylenediamine)에 산입하고 열을 가하여 CuSe 또는 CuSe2 화합물을 형성한다. 이에 대해, 상기 Cu 및 Se를 적당한 화학양론비로 상기 에틸렌디아민에 산입한다.For example, a compound containing Cu and Se is added to ethylenediamine and heated to form a CuSe or CuSe 2 compound. In contrast, Cu and Se are added to the ethylenediamine in a suitable stoichiometric ratio.
예를 들어, Cu : Se 는 1 mol : 0.5 ~ 1.5 mol의 비율로 상기 에틸렌디아민에 산입할 수 있다. 또한 상기 Cu 및 Se을 포함하는 화합물을 에틸렌디아민에 산입하여 열을 가할 경우, 반응온도는 150 ℃ 내지 350 ℃로 할 수 있다. 이 경우에, 반응시간은 10분 내지 30분일 수 있다.For example, Cu: Se may be added to the ethylenediamine in a ratio of 1 mol: 0.5 to 1.5 mol. In addition, when the compound containing Cu and Se is added to ethylenediamine and heated, the reaction temperature may be 150 ° C to 350 ° C. In this case, the reaction time may be 10 minutes to 30 minutes.
상기 제 1 입자를 형성하는 단계는 용매열법(solvothermal method)을 사용할 수 있다. 상기 용매열법(solvothermal method)은 비교적 저온, 저압에서 간단한 공정으로 저렴하게 직접적으로 입자를 합성할 수 있으며, 화학양론비를 쉽게 조절할 수 있다는 장점을 가지는 방법이다.The forming of the first particles may use a solvothermal method. The solvothermal method is a method having the advantage of being able to synthesize particles directly and inexpensively by a simple process at a relatively low temperature and low pressure, and easily control the stoichiometric ratio.
상기 제 1 입자 및 Ⅲ족계 원소를 포함하는 제 2 입자로 제 1 페이스트를 형성하는 단계는 상기 제 1 입자, 제 2 입자 및 유기 비히클(organic vehicle)을 혼합하여 형성할 수 있다.The forming of the first paste from the second particles including the first particles and the group III element may be performed by mixing the first particles, the second particles, and the organic vehicle.
예를 들어, CuSe 또는 CuSe2를 In과 혼합하여 CIS 화합물을 형성하거나, CuSe 또는 CuSe2를 Ga와 혼합하여 CGS 화합물을 형성하거나, CuSe 또는 CuSe2를 In 및 Ga과 혼합하여 CIGS 화합물을 형성할 수 있다.For example, CuSe or CuSe 2 may be mixed with In to form a CIS compound, CuSe or CuSe 2 may be mixed with Ga to form a CGS compound, or CuSe or CuSe 2 may be mixed with In and Ga to form a CIGS compound. Can be.
상기 유기 비히클은 크실렌, 스틸렌, 사이클로헥산 및 노말헥산 등을 포함할 수 있다.The organic vehicle may include xylene, styrene, cyclohexane, normal hexane, and the like.
상기 제 1 입자, 제 2 입자 및 유기 비히클을 적당한 화학양론적비로 혼합할 수 있다.The first particles, the second particles and the organic vehicle can be mixed in a suitable stoichiometric ratio.
상기 유기 비히클은 10 중량% 내지 40 중량% 범위일 수 있다.The organic vehicle may range from 10 wt% to 40 wt%.
예를 들어, 상기 제 1 입자, 제 2 입자 및 유기 비히클은 50 ℃ 내지 250 ℃ 에서 혼합될 수 있다. 이 경우에, 반응시간은 30분 내지 3시간일 수 있다.For example, the first particles, the second particles, and the organic vehicle may be mixed at 50 ° C to 250 ° C. In this case, the reaction time may be 30 minutes to 3 hours.
이와는 다르게, 상기 제 1 페이스트를 형성하는 단계는 제 1 입자, 제 2 입자, 유기 비히클 및 계면활성제를 혼합하여 형성할 수 있다.Alternatively, the forming of the first paste may be performed by mixing the first particles, the second particles, the organic vehicle, and the surfactant.
상기 계면활성제는 고급지방산, 고급지방아민, 옥소 화합물, 알파 올레핀, 알킬페놀 등을 포함할 수 있다.The surfactant may include higher fatty acids, higher fatty amines, oxo compounds, alpha olefins, alkylphenols, and the like.
상기 제 1 입자, 제 2 입자, 유기 비히클 및 계면활성제를 적당한 화학양론적비로 혼합할 수 있다.The first particles, the second particles, the organic vehicle and the surfactant can be mixed in a suitable stoichiometric ratio.
상기 계면활성제는 0.01 중량% 내지 0.03 중량% 범위일 수 있다.The surfactant may range from 0.01 wt% to 0.03 wt%.
예를 들어, 상기 제 1 입자, 제 2 입자, 유기 비히클 및 계면활성제는 50 ℃ 내지 250 ℃ 에서 혼합될 수 있다. 이 경우에 반응시간은 30분 내지 3시간일 수 있다.For example, the first particles, the second particles, the organic vehicle, and the surfactant may be mixed at 50 ° C to 250 ° C. In this case, the reaction time may be 30 minutes to 3 hours.
도 5를 참조하면, 상기 광흡수층(300) 상에 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500) 및 윈도우층(600)이 차례로 형성된다.Referring to FIG. 5, a
상기 버퍼층(400)은 황화 카드뮴이 스퍼터링 공정 등에 의해서 증착되어 형 성된다.The
이후, 상기 버퍼층(400) 상에 징크 옥사이드가 스퍼터링 공정 등에 의해서 증착되어, 상기 고저항 버퍼층(500)이 형성된다.Thereafter, zinc oxide is deposited on the
이후, 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 상기 윈도우층(600)이 형성된다.Thereafter, the
상기 윈도우층(600)을 형성하기 위해서, 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 투명한 도전물질이 적층된다. 상기 투명한 도전물질의 예로서는 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드 등을 들 수 있다.In order to form the
도 6은 일 실시예에 따른 광흡수층을 형성하는 흐름도이다.6 is a flowchart of forming a light absorption layer according to an embodiment.
도 6을 참조하면, 실시예에 따른 태양전지의 광흡수층 제조방법은 Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 포함하는 제 3 입자를 형성하는 단계; 상기 제 3 입자 및 Ⅰ족계 원소를 포함하는 제 4 입자로 제 2 페이스트를 형성하는 단계; 상기 제 2 페이스트를 기판 및 전극층 상에 도포하여 예비 광흡수층을 형성하는 단계; 및 상기 예비 광흡수층을 열처리하여 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 포함하는 광흡수층을 형성하는 단계를 포함한다.Referring to FIG. 6, the method of manufacturing a light absorption layer of a solar cell according to an embodiment may include forming third particles including a group III-VI compound; Forming a second paste from the fourth particles including the third particles and the group I element; Applying the second paste onto a substrate and an electrode layer to form a preliminary light absorption layer; And heat treating the preliminary light absorbing layer to form a light absorbing layer including a Group I-Group III-VI compound.
상기 Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 포함하는 제 3 입자를 형성하는 단계는 상기 Ⅲ족 및 Ⅵ족계 원소들을 용매에 산입하고 열을 가하여 Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 형성하여 제 3 입자를 형성한다.In the forming of the third particles including the group III-VI compound, the group III-VI group elements are added to a solvent and heated to form a group III-VI compound to form third particles.
예를 들어, In 및 Se을 에틸렌디아민(ethylenediamine)에 산입하고 열을 가하여 InSe 화합물을 형성하거나, Ga 및 Se을 에틸렌디아민(ethylenediamine)에 산입하고 열을 가하여 GaSe 화합물을 형성할 수 있다. 이에 대해, 상기 In 및 Se를 적당한 화학양론비로 상기 에틸렌디아민에 산입하거나, 상기 Ga 및 Se를 적당한 화학양론비로 상기 에틸렌디아민에 산입할 수 있다.For example, In and Se may be added to ethylenediamine and heated to form an InSe compound, or Ga and Se may be added to ethylenediamine and heated to form a GaSe compound. In contrast, the In and Se may be added to the ethylenediamine in an appropriate stoichiometric ratio, or the Ga and Se may be added to the ethylenediamine in an appropriate stoichiometric ratio.
예를 들어, In 및 Ga : Se의 비율은 1 mol : 0.5 내지 1.5 mol의 비율일 수 있다. 또한 In 및 Ga을 Se와 함께 에틸렌디아민에 산입하고, 180 ℃ 내지 350 ℃ 범위의 열을 가한다. 이 경우에 반응시간은 10분 내지 30분일 수 있다.For example, the ratio of In and Ga: Se may be a ratio of 1 mol: 0.5 to 1.5 mol. In and Ga are also added to Se together with ethylenediamine and heat is applied in the range of 180 ° C to 350 ° C. In this case, the reaction time may be 10 minutes to 30 minutes.
상기 제 3 입자를 형성하는 단계는 용매열법(solvothermal method)을 사용할 수 있다. 상기 용매열법(solvothermal method)은 비교적 저온, 저압에서 간단한 공정으로 저렴하게 직접적으로 입자를 합성할 수 있으며, 화학양론비를 쉽게 조절할 수 있다는 장점을 가지는 방법이다.The forming of the third particles may use a solvothermal method. The solvothermal method is a method having the advantage of being able to synthesize particles directly and inexpensively by a simple process at a relatively low temperature and low pressure, and easily control the stoichiometric ratio.
상기 제 3 입자 및 Ⅰ족계 원소를 포함하는 제 4 입자로 제 2 페이스트를 형성하는 단계는 상기 제 3 입자, 제 4 입자 및 유기 비히클(organic vehicle)을 혼합하여 형성할 수 있다.The forming of the second paste from the fourth particles including the third particles and the group I-based element may be performed by mixing the third particles, the fourth particles, and the organic vehicle.
예를 들어, InSe를 Cu와 혼합하여 CIS 화합물을 형성하거나, GaSe를 Cu와 혼합하여 CGS 화합물을 형성할 수 있다.For example, InSe may be mixed with Cu to form a CIS compound, or GaSe may be mixed with Cu to form a CGS compound.
상기 유기 비히클은 크실렌, 스틸렌, 사이클로헥산 및 노말헥산 등을 포함할 수 있다.The organic vehicle may include xylene, styrene, cyclohexane, normal hexane, and the like.
상기 제 3 입자, 제 4 입자 및 유기 비히클을 적당한 화학양론적비로 혼합할 수 있다.The third particle, the fourth particle and the organic vehicle can be mixed in a suitable stoichiometric ratio.
상기 유기 비히클은 10 중량% 내지 40 중량% 범위일 수 있다.The organic vehicle may range from 10 wt% to 40 wt%.
예를 들어, 상기 제 3 입자, 제 4 입자 및 유기 비히클은 80 ℃ 내지 250 ℃ 에서 혼합될 수 있다. 이 경우에, 반응시간은 30분 내지 3시간일 수 있다.For example, the third particle, the fourth particle and the organic vehicle may be mixed at 80 ° C to 250 ° C. In this case, the reaction time may be 30 minutes to 3 hours.
상기 제 2 페이스트를 형성하는 단계는 제 3 입자, 제 4 입자, 유기 비히클 및 계면활성제를 혼합하여 형성할 수 있다.The forming of the second paste may be performed by mixing the third particles, the fourth particles, the organic vehicle, and the surfactant.
상기 계면활성제는 고급지방산, 고급지방아민, 옥소 화합물, 알파 올레핀, 알킬페놀 등을 포함할 수 있다.The surfactant may include higher fatty acids, higher fatty amines, oxo compounds, alpha olefins, alkylphenols, and the like.
상기 제 3 입자, 제 4 입자, 유기 비히클 및 계면활성제를 적당한 화학양론적비로 혼합할 수 있다.The third particles, the fourth particles, the organic vehicle and the surfactant can be mixed in a suitable stoichiometric ratio.
상기 계면활성제는 0.01 중량% 내지 0.03 중량% 범위일 수 있다.The surfactant may range from 0.01 wt% to 0.03 wt%.
예를 들어, 상기 제 3 입자, 제 4 입자, 유기 비히클 및 계면활성제는 80 ℃ 내지 250 ℃ 에서 혼합될 수 있다. 이 경우에 반응시간은 30분 내지 3시간일 수 있다.For example, the third particle, the fourth particle, the organic vehicle, and the surfactant may be mixed at 80 ° C to 250 ° C. In this case, the reaction time may be 30 minutes to 3 hours.
상기 예비 광흡수층(300a)은 Se와 같은 Ⅵ족의 원소를 미리 화합물화하여 안정한 화합물을 형성한다.The preliminary
따라서, 셀렌화 공정과 같은 Ⅵ족 원소를 추가하는 공정을 필요로 하지 않는다. 이로 인해서, Se와 같은 Ⅵ족 원소의 손실을 최소화할 수 있다.Therefore, a step of adding a group VI element, such as a selenization step, is not required. For this reason, the loss of group VI elements, such as Se, can be minimized.
또한 Ⅰ족 또는 Ⅲ족 원소를 스퍼터링 하는 것보다 낮은 온도에서도 광흡수층을 용이하게 형성할 수 있다.In addition, the light absorption layer can be easily formed even at a temperature lower than that of sputtering a group I or group element.
또한 Se 분위기 하에서 Se를 주입하지 않고, 이미 형성된 Ⅰ족-Ⅵ족계 화합물 또는 Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물에 Se가 포함되어 있으므로 Se가 광흡수층에 고르게 분포할 수 있다.In addition, Se is not injected in the Se atmosphere, and Se is evenly distributed in the light absorption layer because Se is included in the already formed Group I-VI compound or Group III-VI compound.
또한 고진공의 증착기술을 사용하지 않아서 제조비용이 저렴하며, 후열 처리 온도를 낮출 수 있어서, 태양전지의 제조단가를 줄일 수 있다.In addition, the manufacturing cost is low because the high vacuum deposition technology is not used, and the post-heat treatment temperature can be lowered, thereby reducing the manufacturing cost of the solar cell.
도 6에 따른 실시예에서, 도 4에 따른 실시예와 같이, 광흡수층을 포함하는 태양전지를 제조하기 위해 도 1 내지 도 3 및 도 5의 단계를 수행한다.In the embodiment according to FIG. 6, as in the embodiment according to FIG. 4, the steps of FIGS. 1 to 3 and 5 are performed to manufacture a solar cell including a light absorption layer.
도 3을 참조하면, 상기 전극층(200) 상에 형성된 상기 예비 광흡수층(300a)을 열처리하여 광흡수층(300)을 형성한다.Referring to FIG. 3, the preliminary
상기 광흡수층은(300)은 페이스트 형태인 상기 예비 광흡수층(300a)의 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물에 열 및 압력을 가하여 상기 전극층(200) 상에 균일한 분포를 가지도록 형성될 수 있다.The light
상기 광흡수층(300)은 상기 예비 광흡수층(300a)에 350 ℃ 내지 600 ℃ 범위의 열을 가하여 형성되며, 바람직하게는 450 ℃ 내지 500 ℃ 범위의 열을 가한다. The light
예를 들어, 상기 온도 범위에서의 열처리 시간은 1분 내지 15분일 수 있다.For example, the heat treatment time in the temperature range may be 1 minute to 15 minutes.
상기 열처리로 인해 Se의 일부가 손실될 수 있다. 상기 예비 광흡수층(300a)을 열처리하는 동안에 상기 예비 광흡수층(300a)d에 포함된 Se가 증발 등에 손실될 수 있다. Se가 손실되는 양은 스퍼터링 방법 등과 같은 종래의 방법보다 훨씬 적다.Part of Se may be lost due to the heat treatment. During the heat treatment of the preliminary
예를 들어, 상기 Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물은 하기의 화학식 Ⅲ AVBW로 표시되고, 하기의 화학식 Ⅳ CXAYBZ로 표시되는 상기 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 포함하는 제 2 페이스트에서, 
예를 들어, Se가 손실되는 양은 상기 Ⅰ족-Ⅵ족계 화합물과 Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물에서의 Se의 양을 비교하여 알 수 있다. Ⅰ족-Ⅵ족계 화합물에서의 Se가 1이라면, Ⅰ족-Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물에서의 Se는 0.95 내지 0.99일 수 있다.For example, the amount of Se lost can be determined by comparing the amount of Se in the group I-VI compound and the group I-III-VI compound. If Se in the Group I-VI compound is 1, Se in the Group I-Group III-VI compound may be 0.95 to 0.99.
도 6에 따른 실시예에서는 도 4의 Ⅰ족-Ⅵ족계 화합물을 포함하는 제 1 입자 및 Ⅲ족계 원소를 포함하는 제 2 입자로 형성된 제 1 페이스트를 형성하는 단계와 유사하다. 이는 서로 배척되지 아니하며, Ⅰ족-Ⅵ족계 화합물 또는 Ⅲ족-Ⅵ족계 화합물을 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 조합하여 사용할 수 있다.6 is similar to the step of forming the first paste formed of the first particles including the Group I-VI compound of FIG. 4 and the second particles containing the Group III element. These are not excluded from each other, and may be used in combination within a range without departing from the spirit and scope of the present invention.
본 발명의 실시예에 따라 형성된 태양전지에는 태양전지의 성능에 영향을 미치지 않을 정도의 잔탄이 남을 수 있다. 상기 잔탄의 허용치는 0.05 중량%이다.In the solar cell formed according to the embodiment of the present invention, xanthan may remain to a degree that does not affect the performance of the solar cell. The allowable value of the xanthan is 0.05% by weight.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것은 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 청구범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the above has been described with reference to the embodiments, these are merely examples and are not intended to limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains should not be exemplified above within the scope not departing from the essential characteristics of the present embodiments. It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.
도 4 및 도 6은 실시예에 따른 태양전지의 광흡수층을 제조하기 위한 흐름도이다.4 and 6 are flowcharts for manufacturing the light absorption layer of the solar cell according to the embodiment.
도 1 내지 도 3 및 도 5는 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 단면도이다.1 to 3 and 5 are cross-sectional views showing a method of manufacturing a solar cell according to the embodiment.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090054592A KR20100136303A (en) | 2009-06-18 | 2009-06-18 | A method of fabricating the solar cell |
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| KR1020090054592A KR20100136303A (en) | 2009-06-18 | 2009-06-18 | A method of fabricating the solar cell |
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|---|---|
| KR20100136303A true KR20100136303A (en) | 2010-12-28 |
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ID=43510402
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| KR (1) | KR20100136303A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101277109B1 (en) * | 2010-12-27 | 2013-06-20 | 주식회사 아바코 | Method of manufacturing a solar cell |
-
2009
- 2009-06-18 KR KR1020090054592A patent/KR20100136303A/en not_active Application Discontinuation
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