KR20110001813A - 태양전지 및 이의 제조방법 - Google Patents
태양전지 및 이의 제조방법Info
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Abstract
실시예에 따른 태양전지는, 기판 상에 형성된 후면전극층; 상기 후면전극층 상에 적층된 광 흡수층 및 버퍼층; 상기 광 흡수층 및 버퍼층을 관통하여 상기 후면전극층의 일부를 노출시키는 콘택홀; 상기 콘택홀 및 버퍼층의 표면을 따라 형성된 고저항 버퍼층; 및 상기 콘택홀에 갭필되고, 상기 고저항 버퍼층 상에 형성된 전면전극층을 포함한다.
태양전지, CIGS
Description
실시예는 태양전지에 관한 것이다.
최근 에너지 수요가 증가함에 따라서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지에 대한 개발이 진행되고 있다.
특히, 유리 기판, 금속 후면 전극층, p형 CIGS 계 광 흡수층, 고저항 버퍼층, n형 창층 등을 포함하는 기판 구조의 pn 헤테로 접합 장치인 CIGS계 태양전지가 널리 사용되고 있다.
이러한 태양전지의 성능을 향상시키기 위해, 입광효율을 향상시키기 위한 연구들이 진행 중이다.
실시예에서는 광 효율을 증가시킬 수 있는 태양전지 및 이의 제조방법을 제공한다.
실시예에 따른 태양전지는, 기판 상에 형성된 후면전극층; 상기 후면전극층 상에 적층된 광 흡수층 및 버퍼층; 상기 광 흡수층 및 버퍼층을 관통하여 상기 후면전극층의 일부를 노출시키는 콘택홀; 상기 콘택홀 및 버퍼층의 표면을 따라 형성된 고저항 버퍼층; 및 상기 콘택홀에 갭필되고, 상기 고저항 버퍼층 상에 형성된 전면전극층을 포함한다.
실시예에 따른 태양전지의 제조방법은, 기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계; 상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 상기 광 흡수층 및 버퍼층을 관통하여 상기 후면전극층을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 및 상기 콘택홀을 포함하는 버퍼층 상에 고저항 버퍼층과 전면전극층을 인-라인 스퍼터링 공정을 이용하여 연속적으로 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 의하면, 전면전극층 및 고저항 버퍼층을 관통하는 콘택홀을 형성한 후 고저항 버퍼층 및 전면전극층은 인-라인 프로세스로 형성될 수 있다.
이에 따라, 태양전지의 생산성을 향상시킬 수 있다.
상기 고저항 버퍼층이 상기 콘택홀의 표면을 따라 형성되어 있다.
따라서, CIGS 흡수층에서의 누설전류 발생을 방지할 수 있다.
상기 고저항 버퍼층과 상기 전면전극층을 형성하기 위한 물질이 동일하므로 타겟 관리가 용이하고, 생산성을 향상시킬 수 있다.
상기 콘택홀을 통해 형성된 전면전극층과 후면전극층 사이에 도핑영역이 형성되어 콘택저항을 낮추고, 효율을 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 8은 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.
실시예에 따른 태양전지는, 기판(100) 상에 제1 콘택홀(250)에 의하여 상호 분리된 후면전극층(200)이 형성되어 있다.
상기 후면전극층(200) 상에 광 흡수층(300) 및 버퍼층(400)이 적층되어 있고, 상기 광 흡수층(300) 및 버퍼층(400)을 관통하여 상기 후면전극층(200)의 일부를 노출시키는 제2 콘택홀(450)이 형성되어 있다.
상기 제2 콘택홀(450) 및 버퍼층(400)의 표면을 따라 고저항 버퍼층(500)이 형성되어 있다. 상기 고저항 버퍼층(500)이 형성된 상기 제2 콘택홀(450)을 채우고, 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 전면전극층(600)이 형성되어 있다.
상기 전면전극층(600), 고저항 버퍼층(500), 버퍼층(400) 및 광 흡수층(300)을 관통하는 분리패턴(650)에 의하여, 태양전지는 단위셀 별로 분리될 수 있다.
상기 고저항 버퍼층(500) 및 전면전극층(600)은 AZO, GZO 및 BZO 중 어느 하나일 수 있다. 상기 고저항 버퍼층(500)은 절연성 투명층이고, 상기 전면전극층(600)은 전도성 투명층으로 형성될 수 있다.
상기 제2 콘택홀(450)의 표면을 따라 상기 고저항 버퍼층(500)이 형성되어 있으므로, 상기 광 흡수층(300)의 누설전류 발생을 방지할 수 있다.
상기 제2 콘택홀(450) 내부에는 상기 전면전극층(600)과 연결된 접속배선(700)이 형성되어 있다. 또한, 상기 접속배선(700)과 후면전극층(200) 사이에는 도핑영역(800)이 형성되어 있다.
따라서, 상기 전면전극층(600)과 상기 후면전극층(200)의 콘택 저항을 낮추고, 광 효율을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 도핑영역(800)은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga) 또는 붕소(B) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
도 1 내지 도 9는 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하여, 기판(100) 상에 후면전극층(200)이 형성된다.
상기 기판(100)은 유리(glass)가 사용될 수 있으며, 세라믹 기판, 금속기판 또는 폴리머 기판 등도 사용될 수 있다.
예를 들어, 유리 기판으로는 소다라임 유리(sodalime glass) 또는 고변형점 소다유리(high strained point soda glass)를 사용할 수 있다. 금속 기판으로는 스테인레스 스틸 또는 티타늄을 포함하는 기판을 사용할 수 있다 폴리머 기판으로는 폴리이미드(polyimide)를 사용할 수 있다.
상기 기판(100)은 투명할 수 있다. 상기 기판(100)은 리지드(rigid)하거나 플렉서블(flexible) 할 수 있다.
상기 후면전극층(200)은 금속등의 도전체로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 후면전극층(200)은 몰리브덴(Mo)을 타겟으로 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 후면전극층(200)인 몰리브덴(Mo) 박막은 전극으로서 비저항이 낮아야하고, 열팽창 계수의 차이로 인하여 박리현상이 일어나지 않도록 기판(100)에의 점착성이 뛰어나야 한다.
한편, 상기 후면전극층(200)을 형성하는 물질은 이에 한정되지 않고, 나트륨(Na) 이온이 도핑된 몰리브덴(Mo)으로 형성될 수도 있다.
도면에 도시되지는 않았지만, 상기 후면전극층(200)은 적어도 하나 이상의 층으로 형성될 수 있다. 상기 후면전극층(200)이 복수개의 층으로 형성될 때, 상기 후면전극층(200)을 이루는 층들은 서로 다른 물질로 형성될 수 있다.
도 2을 참조하여, 상기 후면전극층(200)에 제1 콘택홀(250)이 형성된다.
상기 제1 콘택홀(250)은 상기 기판(100)의 상면을 선택적으로 노출시킬 수 있다.
상기 제1 콘택홀(250)에 의하여 상기 후면전극층(200)은 단위 셀 별로 분리될 수 있다.
상기 제1 콘택홀(250)에 의하여 상기 후면전극층(200)은 스트라이프(stripe) 형태 또는 매트릭스(matrix) 형태로 배치될 수 있으며, 각각의 셀에 대응할 수 있다.
한편, 상기 후면전극층(200)은 상기의 형태에 한정되지 않고, 다양한 형태로 형성될 수 있다.
도 3을 참조하여, 상기 제1 콘택홀(250)을 포함하는 상기 후면전극층(200) 상에 광 흡수층(300)이 형성된다.
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 후면전극층(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.
또한, 상기 금속 프리커서막을 형성하는 공정 및 셀레니제이션 공정 동안에, 상기 기판(100)에 포함된 알칼리(alkali) 성분이 상기 후면전극층(200)을 통해서, 상기 금속 프리커서막 및 상기 광 흡수층(300)에 확산된다.
알칼리(alkali) 성분은 상기 광 흡수층(300)의 그레인(grain) 크기를 향상시키고, 결정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 광 흡수층(300)은 구리,인듐,갈륨,셀레나이드(Cu, In, Ga, Se)를 동시증착법(co-evaporation)에 의해 형성할 수도 있다.
상기 광 흡수층(300)은 외부의 광을 입사받아, 전기 에너지로 변환시킨다. 상기 광 흡수층(300)은 광전효과에 의해서 광 기전력을 생성한다.
도 4를 참조하여, 상기 광 흡수층(300) 상에 버퍼층(400)이 형성된다.
상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300) 상에 적어도 하나 이상의 층으로 형성될 수 있으며, 황화 카드뮴(CdS)으로 형성될 수 있다.
상기 버퍼층(400)은 n형 반도체 층이고, 상기 광 흡수층(300)은 p형 반도체 층이다. 따라서, 상기 광 흡수층(300) 및 버퍼층(400)은 pn접합을 형성한다.
상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300)과 이후 형성될 전면전극층 사이에 배치된다.
즉, 상기 광 흡수층(300)과 전면전극층은 격자상수와 에너지 밴드 갭의 차이가 크기 때문에, 밴드 갭이 두 물질의 중간에 위치하는 상기 버퍼층(400)을 삽입하여 양호한 접합을 형성할 수 있다.
본 실시예에서는 한 개의 버퍼층(400)을 상기 광 흡수층(300) 상에 형성하였지만, 이에 한정되지 않고, 상기 버퍼층(400)은 복수개의 층으로 형성될 수도 있다.
도 5를 참조하여, 상기 광 흡수층(300) 및 버퍼층(400)을 관통하는 제2 콘택홀(450)이 형성된다.
상기 제2 콘택홀(450)은 상기 후면전극층(300)의 일부를 노출시킬 수 있다.
상기 제2 콘택홀(450)은 상기 제1 콘택홀(250)에 인접하여 형성될 수 있다.
상기 제2 콘택홀(450)에 의하여 상기 후면전극층(200)의 상부 표면, 상기 광 흡수층(300) 및 버퍼층(400)의 측면이 노출될 수 있다.
상기 제2 콘택홀(450)은 팁(Tip)등의 기계적 장치 또는 레이저(Laser) 장치(irradiate)에 의하여 형성될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하여, 상기 제2 콘택홀(450)을 포함하는 상기 버퍼층(400)에 고저항 버퍼층(500) 및 전면전극층(600)이 연속공정으로 형성된다.
즉, 상기 제2 콘택홀(450)이 형성된 버퍼층(400) 상에 고저항 버퍼층(500)이 형성되는 제1 공정, 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 전면전극층(600)이 형성되는 제2 공정이 동일한 스퍼터링 챔버에서 연속적으로 형성될 수 있다.
상기 고저항 버퍼층(500)과 전면전극층(600)은 진공 프로세스(Vacuum process)에서 인-라인(In-line)으로 진행되므로, 생산성을 향상시킬 수 있다.
즉, 상기 제2 콘택홀(450)이 상기 고저항 버퍼층(500)이 형성되기 전에 형성되었기 때문에, 상기 고저항 버퍼층(500)과 상기 전면전극층(600)은 연속적으로 형성될 수 있다.
상기 고저항 버퍼층(500)과 전면전극층(600)은 동일 챔버에서 동일한 타겟(target)을 사용하여 형성할 수 있으므로, 타겟 관리(target comtrol)가 용이할 수 있다.
예를 들어, 상기 고저항 버퍼층(500) 및 전면전극층(600)에 사용되는 스퍼터링 타겟으로는 AZO(Al:ZnO), GZO(Ga:ZnO) 및 BZO(B;ZnO) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
특히, 상기 고저항 버퍼층(500)을 형성할 때 산소(O2) 가스가 주입되고, 상기 고저항 버퍼층(500)은 절연막으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 고저항 버퍼층(500)은 ITO, ZnO, i-ZnO 중 어느 하나일 수 있다.
상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 제2 콘택홀(450)의 측면 및 바닥면을 따라 박막 형태로 형성될 수 있다.
즉, 상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 제2 콘택홀(450)에 의하여 노출되었던 상기 후면전극층(200), 광 흡수층(300) 및 버퍼층(400)의 표면에 형성되어 Rsh(shunt resistance)를 증가시킬 수 있다.
따라서, 상기 제2 콘택홀(450) 및 광 흡수층(300)의 계면에서의 누설전류 발 생을 방지하여 소자의 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 전면전극층(600)은 알루미늄(Al), 알루미나(Al2O3), 마그네슘(Mg), 갈륨(Ga) 등의 불순물을 포함하는 아연계 산화물 또는 ITO(Indium Tin Oxide)로 형성될 수 있다.
상기 전면전극층(600)은 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 평탄한 형태로 형성될 수 있다. 상기 전면전극층(600)은 상기 고저항 버퍼층(500)이 형성된 상기 제2 콘택홀(450)을 갭필하고, 접속배선(700)을 형성할 수 있다.
상기 전면전극층(600)이 형성될 때 상기 전면전극층(600)의 전도성 불순물이 상기 제2 콘택홀(450) 하부의 후면전극층(200)으로 확산되어 도핑영역(800)이 형성될 수 있다.
따라서, 상기 전면전극층(600)과 상기 후면전극층(200)은 상기 접속배선(700) 및 도핑영역(800)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 전면전극층(600)은 상기 광 흡수층(300)과 pn접합을 형성하는 윈도우(window)층으로서, 태양전지 전면의 투명전극의 기능을 하기 때문에 광투과율이 높고 전기 전도성이 높은 산화아연(ZnO)로 형성될 수 있다.
구체적으로 상기 고저항 버퍼층(500) 및 전면전극층(600)의 형성방법을 도 9를 참조하여 설명하도록 한다.
진공 상태의 스퍼터링 챔버(10)는 게이트(gate)(20)에 의하여 제1 공정이 진행되는 제1 챔버(30)와, 제2 공정이 진행되는 제2 챔버(40)로 분리될 수 있다.
상기 제1 챔버(30)와 제2 챔버(40)의 일단에는 제1 타겟부(31,32), 제2 타겟 부(41,42)가 각각 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 타겟부(31,32), 제2 타겟부(41,42)는 AZO(Al:ZnO), GZO(Ga:ZnO) 및 BZO(B;ZnO) 중 어느 하나 일 수 있다.
상기 제1 챔버(30)로 후면전극층(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400) 및 제2 콘택홀(450)이 형성된 기판(100)을 상기 제1 타겟부(31,32)와 마주하도록 위치시킨 후 제1 공정을 진행하여 고저항 버퍼층(500)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 공정은 상기 제1 챔버(30)로 Ar 가스 및 O2 가스를 공급하고 DC파워(DC power)를 인가하여 스퍼터링 공정을 진행할 수 있다.
상기 제1 공정에 의하여 상기 제2 콘택홀(450)이 형성된 버퍼층(400)의 표면을 따라 부도체의 상기 고저항 버퍼층(500)이 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 고저항 버퍼층(500)은 10~50nm의 두께로 형성될 수 있다.
즉, 상기 고저항 버퍼층(500)이 박막형태로 형성되고, 상기 제2 콘택홀(450)은 그 형태를 유지할 수 있다.
상기 고저항 버퍼층(500) 형성시 O2 가스가 주입되고, 상기 고저항 버퍼층(500)은 높은 면저항을 가지는 절연막으로 형성될 수 있다.
상기 고저항 버퍼층(500)은 DC파워를 인가하여 형성되므로, 공정시간이 단축되어 생산성을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 상기 고저항 버퍼층(500)이 형성된 기판(110)을 상기 게이트(20)를 통해 제2 챔버(40)로 이동시킨다.
즉, 상기 고저항 버퍼층(500)이 형성된 기판(101)을 상기 제2 타겟부(41,42) 와 마주하도록 위치시킨 후 제2 공정을 진행하여 전면전극층(600)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 공정은 상기 제2 챔버(40)로 Ar 가스를 공급하고 DC파워(DC power)를 인가하여 스퍼터링 공정으로 진행될 수 있다.
상기 제2 공정에 의하여 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 전도체의 상기 전면전극층(600)이 형성될 수 있다. 상기 전면전극층(600)은 상기 제2 콘택홀(450)을 갭필하면서 형성되고, 상기 접속배선(700)을 형성할 수 있다.
상기 전면전극층(600)을 형성할 때는 Ar 가스만 선택적으로 주입되므로, 상기 전면전극층(600)은 낮은 면저항을 가질 수 있다.
상기 접속배선(700)을 형성할 때 상기 제2 타겟부(41,42)의 전도성 불순물들이 상기 제2 콘택홀(450)을 통해 상기 고저항 버퍼층(500) 및 후면전극층(200)으로 주입되고, 도핑영역(800)이 형성될 수 있다.
상기 도핑영역(800)에 의하여 상기 전면전극층(600)은 하부의 후면전극층(200)의 콘택저항이 낮아질 수 있다.
따라서, 상기 전면전극층(600)과 후면전극층(200)은 상기 접속배선(700) 및 도핑영역(800)에 의하여 전기적, 물리적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 상기 도핑영역(800)은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga) 또는 붕소(B) 중 어느 하나의 불순물로 형성될 수 있다.
상기 전면전극층(600)은 DC 파워를 인가하여 형성되므로, 공정시간이 단축되고 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 공정과 제2 공정이 인-라인으로 진행되어 상기 고저항 버퍼층(500)과 전면전극층(600)의 제조 공정시간이 단축될 수 있다.
이에 따라, 태양전지를 제조하기 위한 택트 타임(tact time)이 개선되어 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 8을 참조하여, 상기 전면전극층(600), 고저항 버퍼층(500), 버퍼층(400) 및 광 흡수층(300)을 관통하는 분리패턴(650)이 형성된다. 상기 분리패턴(650)은 상기 후면전극층(200)의 일부를 노출시킬 수 있다.
상기 분리패턴(650)은 상기 제2 콘택홀(650)과 인접하여 형성될 수 있다.
상기 분리패턴(650)은 기계적인 장치 또는 레이져 장치 등에 의해 패터닐 될 수 있다.
상기 전면전극층(600)이 패터닝 되어 다수개의 전면전극 및 다수개의 셀들을 정의할 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 8은 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도이다.
도 9는 도 7에 도시된 고저항 버퍼층 및 전면전극층을 형성하기 위한 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
Claims (8)
- 기판 상에 형성된 후면전극층;상기 후면전극층 상에 적층된 광 흡수층 및 버퍼층;상기 광 흡수층 및 버퍼층을 관통하여 상기 후면전극층의 일부를 노출시키는 콘택홀;상기 콘택홀 및 버퍼층의 표면을 따라 형성된 고저항 버퍼층; 및상기 콘택홀에 갭필되고, 상기 고저항 버퍼층 상에 형성된 전면전극층을 포함하는 태양전지.
- 제1항에 있어서,상기 전면전극층과 상기 후면전극은 도핑영역에 의하여 연결된 태양전지.
- 제2항에 있어서,상기 도핑영역은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga) 또는 붕소(B) 중 어느 하나로 형성된 태양전지.
- 제1항에 있어서,상기 고저항 버퍼층 및 전면전극층은 AZO, GZO 및 BZO 중 어느 하나로 형성되고,상기 고저항 버퍼층은 절연성 투명층이고, 상기 전면전극층은 전도성 투명층인 것을 포함하는 태양전지.
- 기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계;상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계;상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계;상기 광 흡수층 및 버퍼층을 관통하여 상기 후면전극층을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 및상기 콘택홀을 포함하는 버퍼층 상에 고저항 버퍼층과 전면전극층을 인-라인 스퍼터링 공정을 이용하여 연속적으로 형성하는 단계를 포함하는 태양전지의 제조방법.
- 제5항에 있어서,상기 고저항 버퍼층과 상기 전면전극층은 인-라인 스퍼터링 공정을 통해 형성되는 것을 포함하고,상기 고저항 버퍼층은 Al:ZnO, Ga:ZnO 또는 B:ZnO 중 어느 하나를 타겟으로 하는 제1 공정에 의해 형성되고,상기 전면전극층은 상기 고저항 버퍼층과 동일한 타겟을 사용하는 제2 공정에 의하여 형성되고,상기 제1 공정의 진행시 O2 가스가 공급되는 태양전지의 제조방법.
- 제5항에 있어서,상기 전면전극층을 형성할 때 상기 전면전극층의 전도성 불순물이 상기 고저항 버퍼층 및 후면전극층으로 주입되어 도핑영역이 형성되는 태양전지의 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 도핑영역은 알루미늄, 갈륨 및 붕소 중 어느 하나인 것을 포함하는 태양전지의 제조방법.
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012157866A2 (ko) * | 2011-05-16 | 2012-11-22 | 주식회사 석원 | 씨아이지에스 박막 태양전지의 증착 공정 |
| KR101231398B1 (ko) * | 2011-04-04 | 2013-02-07 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
| WO2013069999A1 (en) * | 2011-11-09 | 2013-05-16 | Lg Innotek Co., Ltd. | Solar cell apparatus and method of fabricating the same |
| KR101283191B1 (ko) * | 2011-12-09 | 2013-07-05 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
| WO2014003441A1 (en) * | 2012-06-28 | 2014-01-03 | Lg Innotek Co., Ltd. | Solar cell and method of fabricating the same |
| KR101349417B1 (ko) * | 2012-04-18 | 2014-01-10 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
| KR101417213B1 (ko) * | 2011-10-25 | 2014-07-09 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 |
| CN105794000A (zh) * | 2013-09-17 | 2016-07-20 | Lg伊诺特有限公司 | 太阳能电池 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109980041A (zh) * | 2017-12-28 | 2019-07-05 | 中电电气(上海)太阳能科技有限公司 | 一种预防太阳能电池组件暴晒温度不均匀的方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4064340B2 (ja) | 2003-12-25 | 2008-03-19 | 昭和シェル石油株式会社 | 集積型薄膜太陽電池の製造方法 |
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-
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Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101231398B1 (ko) * | 2011-04-04 | 2013-02-07 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
| WO2012157866A3 (ko) * | 2011-05-16 | 2013-01-10 | 주식회사 석원 | 씨아이지에스 박막 태양전지의 증착 공정 |
| KR101234056B1 (ko) * | 2011-05-16 | 2013-02-15 | 주식회사 석원 | 씨아이지에스 박막 태양전지의 증착 공정 |
| WO2012157866A2 (ko) * | 2011-05-16 | 2012-11-22 | 주식회사 석원 | 씨아이지에스 박막 태양전지의 증착 공정 |
| KR101417213B1 (ko) * | 2011-10-25 | 2014-07-09 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 |
| CN104054182A (zh) * | 2011-11-09 | 2014-09-17 | Lg伊诺特有限公司 | 太阳能电池设备及其制造方法 |
| WO2013069999A1 (en) * | 2011-11-09 | 2013-05-16 | Lg Innotek Co., Ltd. | Solar cell apparatus and method of fabricating the same |
| US9349901B2 (en) | 2011-11-09 | 2016-05-24 | Lg Innotek Co., Ltd. | Solar cell apparatus and method of fabricating the same |
| KR101283191B1 (ko) * | 2011-12-09 | 2013-07-05 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
| KR101349417B1 (ko) * | 2012-04-18 | 2014-01-10 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
| WO2014003441A1 (en) * | 2012-06-28 | 2014-01-03 | Lg Innotek Co., Ltd. | Solar cell and method of fabricating the same |
| CN105794000A (zh) * | 2013-09-17 | 2016-07-20 | Lg伊诺特有限公司 | 太阳能电池 |
| US20160284882A1 (en) * | 2013-09-17 | 2016-09-29 | Lg Innotek Co., Ltd. | Solar Cell |
Also Published As
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