KR20110014811A - 광기전력 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 광기전력 장치의 제조 방법은 트렌치들이 형성된 기판을 준비하는 단계, 제1 전극층과, 상기 제1 전극층보다 작은 전기 저항을 지니고 상기 제1 전극층의 일부 영역과 접촉하며 상기 제1 전극층의 위 또는 밑에 위치하도록 보조 전극층을 상기 트렌치들 사이의 영역들에 형성하는 단계, 상기 제1 전극층 또는 상기 보조 전극층 상에 광전변환층을 형성하는 단계, 상기 광전변환층 상에 제2 도전성물질을 비스듬히 증착하여 제2 전극층을 형성하는 단계, 상기 제1 전극층 또는 상기 보조 전극층이 노출되도록 상기 트렌치들 내부에 형성된 광전변환층을 식각하는 단계 및 상기 영역들 중 빛에 의하여 전기가 생성되는 하나의 영역에 형성된 상기 제1 전극층 또는 상기 보조 전극층과, 빛에 의하여 전기가 생성되는 다른 하나의 영역에 형성된 상기 제2 전극층이 상기 트렌치 내부에서 전기적으로 연결되도록 제3 도전성 물질을 상기 제2 전극층 상에 비스듬히 증착하여 도전층을 형성하는 단계를 포함한다.
광기전력, 보조 전극, 제1 전극층

Description

광기전력 장치 및 그 제조 방법{PHOTOVOLTAIC DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 광기전력 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 광기전력 장치는 반도체 성질을 이용하여 태양광을 전기 에너지로 변환하는 소자를 의미하며, 실질적으로는 단위 셀로 이루어진다. 각각의 단위 셀은 전기적으로 직렬 연결되어 모듈화됨으로써 높은 전압을 외부에 공급할 수 있다.
이러한 광기전력 장치로는 사용되는 재료에 따라 크게 실리콘계 광기전력 장치， 화합물계 광기전력 장치 및 유기물계 광기전력 장치로 분류될 수 있다. 이 중 실리콘계 광기전력 장치는 반도체의 상(phase)에 따라 단결정(single crystalline) 실리콘， 다결정(polycrystalline) 실리콘， 비정질(amorphous) 실리콘 광기전력 장치로 분류될 수 있다.
또한， 광기전력 장치는 반도체의 두께에 따라 벌크(기판)형 광기전력 장치와 박막형 광기전력 장치로 분류되는데，박막형 광기전력 장치는 반도체층의 두께가 수십 ㎛ 내지 수 ㎛ 이하의 광기전력 장치다. 실리콘계 광기전력 장치에서 단결 정 및 다결정 실리콘 광기전력 장치는 벌크형에 속하며， 비정질 실리콘 광기전력 장치는 박막형에 속한다.
한편， 화합물계 광기전력 장치는 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 광기전력 장치는 크게 유기 분자형과 유무기 복합형이 있다. 이 밖에 염료 감응형 광기전력 장치가 있으며 이들 모두가 박막형에 속한다.
이와 같은 광기전력 장치는 무효 영역을 줄이고 유효 영역을 넓힘으로써 광전변환효율을 증가시켜야 한다. 또한 광기전력 장치가 원하는 크기의 전압을 공급할 수 있어야 한다.
본 발명은 유효 영역을 넓혀 광전변환효율을 증가시킬 수 있는 광기전력 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 전기 저항의 증가로 인한 광전변화효율의 저하를 상쇄할 수 있는 광기전력 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 원하는 크기의 전압을 손쉽게 제공할 수 있는 광기전력 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 광기전력 장치의 제조 방법은 트렌치들이 형성된 기판을 준비하는 단계, 제1 전극층과, 상기 제1 전극층보다 작은 전기 저항을 지니고 상기 제1 전극층의 일부 영역과 접촉하며 상기 제1 전극층의 위 또는 밑에 위치하도록 보조 전극층을 상기 트렌치들 사이의 영역들에 형성하는 단계, 상기 제1 전극층 또는 상기 보조 전극층 상에 광전변환층을 형성하는 단계, 상기 광전변환층 상에 제2 도전성물질을 비스듬히 증착하여 제2 전극층을 형성하는 단계, 상기 제1 전극층 또는 상기 보조 전극층이 노출되도록 상기 트렌치들 내부에 형성된 광전변환층을 식각하는 단계 및 상기 영역들 중 빛에 의하여 전기가 생성되는 하나의 영역에 형성된 상기 제1 전극층 또는 상기 보조 전극층과, 빛에 의하여 전기가 생성되는 다른 하나의 영역에 형성된 상기 제2 전극층이 상기 트렌치 내부에서 전기적으로 연결되도록 제3 도전성 물질을 상기 제2 전극층 상에 비스듬히 증착하여 도전층을 형성하는 단계 를 포함한다.
본 발명의 광기전력 장치의 제조 방법은 기판 상에 서로 인접하도록 소정 두께와 폭을 지닌 제1 전극층들을 형성하는 단계, 상기 제1 전극층들과 접촉되도록 상기 제1 전극층보다 작은 전기 저항을 지닌 보조 전극층들을 상기 제1 전극층들의 위 또는 밑에 형성하는 단계, 상기 제1 전극층들 또는 상기 보조 전극층들 상의 영역과 상기 인접한 제1 전극층들 사이의 영역에 광전변환층을 형성하는 단계, 상기 광전변환층 상에 제2 도전성물질을 비스듬히 증착하여 제2 전극층을 형성하는 단계, 상기 인접한 제2 전극층들 사이의 영역에 위치하며 상기 인접한 제1 전극층들 중 하나와 접촉하는 상기 보조 전극층이 노출되도록 상기 광전변환층을 식각하는 단계 및 상기 노출된 보조 전극층과, 상기 제1 전극층들 중 다른 하나의 제1 전극층 영역에 형성된 상기 제2 전극층이 전기적으로 연결되도록 제3 도전성 물질을 상기 제2 전극층 상에 비스듬히 증착하여 도전층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 광기전력 장치는 트렌치들이 형성된 기판, 상기 트렌치들 사이의 영역들에 형성되는 제1 전극층, 상기 트렌치들 사이의 영역들에 형성되며 상기 제1 전극층보다 작은 전기 저항을 지니고 상기 제1 전극층의 일부와 접촉하도록 상기 제1 전극층의 위 또는 밑에 위치하는 보조 전극층, 상기 제1 전극층 또는 상기 보조 전극층 상에 위치하는 광전변환층, 상기 광전변환층 상에 위치하는 제2 전극층 및 상기 영역들 중 빛에 의하여 전기가 생성되는 하나의 영역에 형성된 상기 제1 전극층 또는 상기 보조 전극층과, 빛에 의하여 전기가 생성되는 다른 하나의 영역에 형성된 상기 제2 전극층이 상기 트렌치 내부에서 전기적으로 연결되도록 하는 도전층을 포함한다.
본 발명의 광기전력 장치는 기판, 상기 기판 상에 서로 인접하도록 위치하며 소정 두께와 폭을 지닌 제1 전극층들, 상기 제1 전극층보다 작은 전기 저항을 지니며, 상기 제1 전극층들과 접촉되도록 상기 제1 전극층들의 위 또는 밑에 위치하는 보조 전극층들, 상기 제1 전극층들 또는 상기 보조 전극층들 상에 위치하고, 상기 인접한 제1 전극층들 사이의 영역에 위치하는 광전변환층, 상기 광전변환층 상에 위치하는 제2 전극층 및 상기 인접한 제1 전극층들 중 하나와 접촉하는 상기 보조 전극층과, 상기 하나의 제1 전극층과 인접한 다른 하나의 제1 전극층 영역에 위치하는 제2 전극층이 상기 제1 전극층들 사이의 영역에서 전기적으로 연결되도록 하는 도전층을 포함한다.
본 발명은 단위 셀 폭의 증가에 따른 전기 저항의 증대로 인한 광전변환효율의 저하를 보조 전극을 통하여 상쇄한다.
본 발명은 보조 전극을 사용함으로써 단위 셀의 폭을 증가시킬 수 있으며 기판 상에 형성되는 단위 셀의 개수를 용이하게 설정할 수 있으므로 다양한 크기의 출력 전압을 공급할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
[제1 실시예]
도 1a 내지 도 1n은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광기전력 장치의 제조 방법을 나타낸다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 트렌치들(101, 102, 103, 104)이 형성된 기판(100)이 준비된다.
기판(100)은 빛이 일차적으로 입사되는 부분으로서, 빛의 투과율이 우수한 투명절연성 재질을 사용할 수 있다. 예를 들면, 기판(100)은 소다석회 유리나 강화 유리 등과 같은 유리기판, 플라스틱기판 또는 나노 복합체(nano composit) 기판 중 하나일 수 있다. 나노 복합체는 분산매질(matrix, 연속상) 속에 나노 입자가 분산상으로 분산되어 있는 계이다. 분산매질은 유기 용제, 플라스틱, 금속 또는 세라믹일 수 있으며, 나노 입자는 플라스틱, 금속 또는 세라믹일 수 있다. 분산 매질이 유기 용제일 경우 열처리에 의하여 유기 용제가 사라지고 나노 입자만이 남을 수 있다.
트렌치들(101, 102, 103, 104)은 유리기판이나 플라스틱기판 또는 나노 복합체 기판 등을 용융시킨 상태에서, 용융된 기판이 굳기 전에 엠보싱(embossing)법으로 스트라이프(stripe) 형태로 형성될 수 있다. 뿐만 아니라 상기 기판들의 용융 과정없이 핫-엠보싱(hot-embossing)법을 사용하여 트렌치들(101, 102, 103, 104)이 형성될 수도 있다.
또한 기판(100)은 유리, 유리 상에 코팅된 플라스틱, 또는 나노 복합체 재질의 박막을 포함할 수 있으며, 이 경우 핫 엠보싱법을 사용하여 플라스틱 또는 나노 복합체 재질의 박막에 트렌치들이 형성될 수 있다. 아울러 유리 상에 플라스틱 또는 나노 복합체 재질의 박막이 코팅되는 과정에서 엠보싱법을 사용하여 플라스틱 또는 나노 복합체 재질의 박막에 트렌치들이 형성될 수도 있다. 이 때 플라스틱 또는 나노 복합체 재질은 열경화성 또는 UV 경화성 재질을 포함할 수 있다.
유리 상에 코팅된 플라스틱 또는 나노 복합체 재질의 박막에 트렌치가 형성되므로 유리에 직접 트렌치를 형성하는 경우보다 트렌치가 용이하게 형성될 수 있다.
또한 트렌치들(101, 102, 103, 104)은 엠보싱 또는 핫-엠보싱 방법뿐만 아니라 습식 식각, 건식 식각, 연삭 또는 절삭과 같은 기계적 가공 또는 레이저 스크라이빙과 같은 광학적 가공 중 어느 한 방법을 통하여 형성될 수도 있다.
앞서 설명된 기판의 재질 및 트렌치 형성 방법은 이후에 설명되는 실시예들에 공통적으로 적용될 수 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 제1 도전성 물질을 기판(100) 상에 각도 θ1만큼 비스듬히 증착(OD1)하여 제1 전극층(110)이 형성된다. 이에 따라 증착의 직진성에 의해 제1 도전성 물질이 기판(100)의 트렌치들(101, 102, 103, 104) 각각의 밑면 일부 및 일측면과, 트렌치들 사이의 기판(100) 영역들 상에 제1 전극층(110)이 형성된다. 다시 말해 기판(100) 상에 형성된 트렌치들(101, 102, 103, 104)의 단면 형상과 경사 증착 각도 θ1의 상호 관계에 의해 트렌치들(101, 102, 103, 104)의 일부분에는 제1 도전성 물질이 증착되지 않는다.
이와 같은 경사 증착을 위하여 전자빔, 열증착, 스퍼터, 또는 스프레이 등의 직진성이 있는 증착법을 이용하나 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같은 제1 도전성 물질의 증착 방법은 이후의 실시예에도 적용할 수 있다. 제1 도전성 물질은 기판(100)을 통과한 빛이 입사되는 부분이므로 빛을 투과시킬 수 있어야 한다. 이를 위하여 제1 도전성 물질은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 산화아연(Zinc Oxide; ZnO), 산화주석(Tin Oxide; SnO2) 또는 산화인듐주석(Indium Tin Oxide; ITO) 중 적어도 하나일 수 있다. 제1 도전성 물질의 재질은 이후에 설명되는 실시예들에도 적용될 수 있다.
이와 같은 기판(100)에 제1 전극층(110)과, 제1 전극층(110)보다 작은 전기 저항을 지니고 상기 제1 전극층의 일부 영역과 접촉하는 보조 전극층(120)이 인접한 트렌치들 사이의 영역에 형성된다. 이 때 본 발명의 제1 실시예에서는 보조 전극층(120)이 제1 전극층(110) 상에 형성되고, 제2 실시예에서는 보조 전극층(120)이 제1 전극층(110) 밑에 형성된다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 제1 전극층(110)의 일부 영역 상에 제1 전극층(110)보다 전기 저항이 작은 보조 전극층(120)이 형성된다. 제1 전극층(110)은 빛을 투과시킬 수 있으나 전기 저항이 상대적으로 클 수 있다. 따라서 단위 셀(UC) 영역의 폭이 증가할수록 제1 전극층(110)의 폭도 증가하여 제1 전극층(110)의 전기 저항 역시 증가한다. 이와 같이 제1 전극층(110)의 전기 저항이 증가하면 광기전력 장치의 광전변환효율이 떨어진다. 단위 셀(UC) 영역은 빛에 의하여 전기가 생성되는 영역이다.
특히 광기전력 장치의 기판(100) 면적은 일정하므로 효율을 높이기 위해서는 기판(100) 전체 면적에 대해 전류가 생성되지 않는 무효 영역의 비를 줄이고, 전류가 생성되는 유효 영역의 비를 증가시켜야 한다. 기판(100) 전체 면적에 대한 유효 영역의 비를 늘리기 위해서는 단위 셀(UC) 영역의 폭이 증가해야 한다.
제1 전극층(110)보다 전기 저항이 작은 보조 전극층(120)이 형성되면, 제1 전극층(110)의 전기 저항에 따른 광기전력 장치의 효율 저하를 상쇄할 수 있다. 뿐만 아니라 단위 셀(UC) 영역의 폭이 효율 저하 없이 증가할 수 있으므로 유효 영역의 증가에 따른 광기전력 장치의 효율이 증가할 수 있다.
이와 같이 유효 영역의 증가와 상관없이 광기전력 장치의 효율을 보장할 수 있으므로 기판(100) 상에 형성된 단위 셀(UC)의 개수의 변화가 용이하다.
즉, 제1 전극층(110)만이 형성될 경우 단위 셀(UC) 영역의 폭이 증가하는데는 제1 전극층(110)의 전기 저항 증가로 인하여 한계가 있다. 따라서 기판(100) 상에 형성되는 단위 셀(UC)의 개수는 특정 값 이상이어야 한다. 예를 들어, 기판(100)의 폭이 80 cm 이고, 제1 전극층(110)의 전기 저항을 고려하여 단위 셀(UC)의 폭을 최대 8 mm 로 할 경우, 기판(100)에는 최소 100 개의 단위 셀(UC)이 형성될 수 있다. 100개의 단위 셀들(UC)은 서로 전기적으로 직렬 연결되고 하나의 단위 셀(UC)에서 0.9 V의 전압이 생성될 경우 80 cm의 기판(100) 상에 형성된 광기전력 장치는 90 V 보다 작은 전압을 공급할 수 없다. 다시 말해서 제1 전극층(110)만이 형성될 경우 광기전력 장치의 전압 공급 능력은 유연하지 못하다.
반면에 본 발명의 제1 실시예와 같이 보조 전극층(120)이 제1 전극층(110)과 접촉하도록 형성될 경우, 단위 셀(UC) 영역의 폭에 상관없이 광기전력 장치의 효율이 보장되므로 기판(100) 상에 형성될 수 있는 단위 셀(UC)의 개수 또한 용이하게 변경될 수 있다. 즉, 보조 전극층(120)은 광기전력 장치의 전압 공급 능력을 유연하게 할 수 있다.
이와 같은 보조 전극층(120)의 기능은 제1 실시예뿐만 아니라 이후에 설명되는 나머지 실시예들에도 적용된다.
본 발명의 제1 실시예에서 보조 전극층(120)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 아연(Zn), 텅스텐(W), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 보조 전극층(120)은 금속 마스크(metal mask)를 이용한 증착법, 잉크젯(ink jet), 젯 스프레이(jet spray), 스크린 인쇄(screen printing), 나노 임프린트(nano imprint) 또는 스탬핑(stamping) 중 어느 하나의 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
이와 같은 보조 전극층(120)의 재질 및 형성 방법은 제1 실시예뿐만 아니라 이후에 설명되는 나머지 실시예들에도 적용될 수 있다.
한편, 보조 전극층(120)은 제1 전극층(110)의 전기 저항을 줄이는 역할을 하면서 보조전극층(120)에 의한 그늘 효과(shadow effect)를 가능한한 감소시켜 빛의 통과를 용이하게 하는 형상을 지닐 수 있다. 예를 들어, 보조 전극층(120)의 형상은 도 1b에 도시된 바와 같이 포크(fork) 형상이나 도 1c에 도시된 바와 같이 사다 리 형상일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 보조 전극층(120)의 형상은 메쉬(mesh) 형상일 수 있다.
도 1d에 도시된 바와 같이, 트렌치 (101~104) 내부, 제1 전극층(110) 및 보조 전극층(120) 상에 광전변환층(130)이 형성된다.
광전변환층(130)은 광기전성 물질로 이루어진다. 광전변환층(130)은 태양광이 입사될 때 전류가 생성되는 임의의 물질로 형성할 수 있다. 예를 들어, 광전변환층(130)은 실리콘 계열, 화합물 계열, 유기물 계열 및 건식 염료 감응 계열의 광기전성 물질 중 하나로 형성될 수 있다. 이 중 실리콘 계열 태양전지는 비정질 실리콘 단일접합 태양전지(amorphous silicon(a-Si:H) single junction solar cell), 비정질 실리콘 다중접합 태양전지(a-Si:H/a-Si:H, a-Si:H/a-Si:H/a-Si:H multi-junction solar cell), 비정질 실리콘게르마늄 단일접합 태양전지(amorphous silicon-germanium(a-SiGe:H) single junction solar cell), 비정질 실리콘/비정질 실리콘게르마늄 이중접합 태양전지(a-Si:H/a-SiGe:H double junction solar cell), 비정질 실리콘/비정질 실리콘게르마늄/비정질 실리콘게르마늄 삼중접합 태양전지(a-Si:H/a-SiGe:H/a-SiGe:H triple junction solar cell) 및 비정질 실리콘/마이크로결정 실리콘(다결정 실리콘) 이중접합 태양전지(amorphous silicon/microcrystalline (poly crystalline) silicon double junction solar cell) 중 하나를 사용할 수 있다.
한편 다중 접합셀의 경우 박막 태양전지의 효율 향상을 위해서 다중 접합셀 을 구성하는 개개의 셀 경계에 중간층(135)이 형성될 수 있다. 이 경우 중간층(135)은 절연성 또는 도전성 물질로 이루어지며, 투명한 물질이 사용될 수 있다. 예를 들어, 중간층(135)은 질화규소, 규소산화물, 탄화규소, 또는 금속산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 중간층(135)는 금속산화물 계열인 산화아연(Zinc Oxide; ZnO), 산화주석(Tin Oxide; SnO2) 또는 산화인듐주석(Indium Tin Oxide; ITO) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이와 같은 광전변환층(130)은 이후의 실시예들에도 적용될 수 있다.
도 1e에 도시된 바와 같이, 광전변환층(130)상에 제2 도전성물질을 비스듬히 증착(OD2)하여 제2 전극층(140)을 형성한다. 제2 도전성 물질이 각도 θ2만큼 비스듬히 증착(OD2)되면 증착의 직진성에 의해 제2 도전성 물질이 광전변환층(130) 상에 증착된다. 제2 도전성 물질이 각도 θ2만큼 비스듬히 증착되므로 트렌치들(101~104)에 형성된 광전변환층(130) 상의 일부분에는 제2 도전성 물질이 증착되지 않는다. 제2 도전성 물질의 증착은 전자빔, 열증착, 스퍼터 또는 스프레이 등의 증착법을 이용하나 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 도전성 물질의 증착법은 이후의 실시예들에도 적용가능하다. 상술한 방법에 의하여, 제2 도전성 물질로 자기 정렬(self-alignment)된 제2 전극층(140)이 형성된다.
제2 도전성 물질은 투명 도전성 물질, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 아연(Zn), 텅스텐(W), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 때 투명 도전성 물질은 ZnO, SnO2, 또는 ITO를 포함할 수 있다. 이와 같은 제2 도전성 물질의 성분은 제1 실시예뿐만 아니라 이후에 설명되는 실시예들에도 적용될 수 있다.
이 때 제1 도전성 물질은 일측으로부터 각도 θ1만큼 비스듬히 증착되나, 제2 도전성 물질은 상기 일측의 맞은 편 타측으로부터 각도 θ2만큼 비스듬히 증착된다. 이와 같은 과정을 통하여 광전변환층(130)의 식각 영역이 설정된다.
도 1f에 도시된 바와 같이, 트렌치(101~104) 내부의 보조 전극층(120)이 노출되도록 광전변환층(130)이 식각된다. 이 때, 제2 전극층(140)을 마스크로 사용하여 광전변환층(230)이 실질적으로 수직 식각(etching)된다. 여기서 식각되는 부분은 제2 도전성 물질이 형성되지 않은 광전변환층(130)의 일부분이다.
식각방법으로는 반응성 이온 식각법(Reactive Ion Etching; RIE) 등과 같은 건식 식각 공정을 이용하는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같이 자기 정렬된 제2 전극층(140)에 의하여 마스크가 필요없이 광전변환층(130)의 미소 식각이 가능하다.
이와 같은 식각 방법은 제1 실시예 뿐만 아니라 이후에 설명되는 실시예들에도 적용될 수 있다.
도 1g에 도시된 바와 같이, 트렌치(101, 103)에 절연물질(150)이 매립된다. 절연물질(150)은 금속 산화물, 실리콘 산화물, 애나멜 또는 이들의 혼합물질을 포함할 수 있으며, 프린팅법, 잉크젯, 젯 스프레이, 스크린 인쇄, 나노 임프린트 또는 스탬핑 방법에 의하여 트렌치(101, 103)에 매립될 수 있다. 절연물질(150)을 트렌치(101, 103) 에 매립하는 이유는 이후에 상세히 설명된다.
도 1h에 도시된 바와 같이, 제3 도전성 물질이 각도 θ3만큼 비스듬히 증착(OD3)되어 제2 전극층(140) 상에 도전층(160)이 형성된다. 이와 같이 제3 도전성 물질의 경사 증착에 따라 식각에 의하여 노출된 보조 전극층(120)과 도전층(160)이 절연 물질이 매립되지 않은 트렌치(102, 104) 내부에서 연결되고, 절연물질(150) 상에도 도전층(160)이 형성된다. 이에 따라 도전층(160)은 트렌치들(101, 102, 103, 104) 사이의 영역들 중 빛에 의하여 전기가 생성되는 하나의 단위 셀(UC) 영역에 형성된 보조 전극층(120)과, 빛에 의하여 전기가 생성되는 단위 셀(UC) 다른 하나의 영역에 형성된 제2 전극층(140)을 트렌치 내부에서 전기적으로 연결한다. 따라서 도전층(160)에 의하여 인접한 단위 셀(UC)들이 전기적으로 직렬 연결된다.
인접한 단위 셀(UC)들은 식각된 트렌치 내부에서 전기적으로 직렬 연결되므로 인접한 단위 셀(UC)들 사이의 거리가 수십㎛ 내지 수㎛ 정도로 구현될 수 있다. 다시 말해 무효 영역이 감소한다.
이는 기존의 플라즈마를 이용한 화학적 기화가공법과 레이저 빔을 이용한 레이저 패터닝에 비해 수십 내지 수백 배 이상 줄일 수 있어 광기전력 장치의 유효 영역이 극대화될 수 있다.
이 때, 절연물질(150)이 메워진 트렌치(101, 103)와 절연 물질(150)이 메워지지 않은 트렌치(102, 104) 사이의 거리가 짧을수록 전류가 생성되지 않는 무효 영역이 줄어든다.
이 때, 제3 도전성 물질의 증착은 제2 도전성 물질의 증착 방법과 동일한 증착법을 이용하여 증착될 수 있다. 제3 도전성 물질은 투명 도전성 물질, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 아연(Zn), 텅스텐(W), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 때 투명 도전성 물질은 ZnO, SnO2 또는 ITO를 포함할 수 있다.
제3 도전성 물질의 증착 방법 및 재질은 이후에 설명되는 실시예들에도 적용될 수 있다.
트렌치(101, 103)에 절연물질(150)이 매립되면, 중간층(135)과 제2 전극층(140) 사이의 단락(short)이 방지될 수 있다. 또한 도 1h와 다르게 트렌치(101, 103)에 절연물질(150)이 매립되지 않으면, 트렌치(101, 103) 안에 형성된 제1 전극층(110)과 제2 전극층(140)이 도전층(160)을 통하여 전기적으로 직렬 연결된다. 이 경우 영역 R2 역시 영역 R1과 마찬가지로 태양전지 기능을 하게 되며, 영역 R2의 태양전지와 영역 R1의 태양전지는 전기적으로 서로 직렬 연결된다.
이 때, 영역 R2이 영역 R1보다 작으므로 영역 R2의 태양전지에서 발생한 전류가 영역 R1의 태양전지에서 발생한 전류보다 작다. 전기적으로 직렬 연결된 영역 R1 및 영역 R2의 태양전지들에 흐르는 전류는 영역 R2의 태양전지에서 발생한 전류에 의하여 결정된다. 따라서 영역 R2의 태양전지에 의하여 전체 태양전지의 효율이 악화된다. 그러나 본 발명의 제1 실시예와 같이 절연물질(150)이 매립될 경우 영역 R2는 태양전지의 역할을 하지 않으므로 전체 태양전지의 효율을 악화시키지 않는다.
도 1i에 도시된 바와 같이, 집적화된 광기전력 장치의 기판(100) 일정 영역에 있는 인접한 트렌치들로서 버스 바 영역이 형성된다. 버스 바 영역에 해당되는 인접 트렌치들 사이의 간격(105, 106)은 버스 바 영역이 아닌 유효 영역에 해당되는 인접 트렌치들 사이의 간격보다 좁을 수 있다.
즉, 버스 바 영역은 전기를 생산하지 않으므로 버스 바 영역의 트렌치들 사이의 간격은 전기가 생성되는 태양전지 영역의 트렌치들 사이의 간격보다 작을 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에서는 기판(100)의 최외곽 트렌치(106)와 이에 인접한 트렌치(105) 사이의 영역이 버스 바 영역일 수 있으며, 버스 바 영역은 3 내지 5 mm 일 수 있다. 이와 같이 버스 바 영역의 트렌치들(105, 106)에는 앞서 도 1a 내지 도 1f와 같은 공정이 이루어진다. 버스 바 영역의 폭은 단위 셀 면적에 따라 변할 수 있다.
이 때, 도 1i에 도시된 바와 같이, 도전성 페이스트(170)가 복수 개의 트렌치들(105, 106)에 매립될 경우, 도전성 페이스트(170) 상에 도전 테이프와 같은 버스 바(미도시)가 접착되어 광전변환층(130)에서 형성된 전류가 버스 바를 통하여 외부로 흐른다.
이와 같은 버스 바는 집적화된 박막 태양전지에서 생성된 전력을 효율적으로 외부로 공급한다. 또한 트렌치들의 개수에 따라 버스 바 영역이 변할 수 있으므로 다양한 버스 바의 폭에 대응할 수 있으며 버스 바와 도전성 페이스트의 접착력 또한 증가할 수 있다.
도전성 페이스트는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 아연(Zn), 텅스텐(W), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 도전성 페이스트를 매립하는 방법으로 프린팅법, 잉크젯, 젯 스프레이, 스크린 인쇄, 나노 임프린트 또는 스탬핑 방법 등이 쓰인다.
이러한 방법은 마스크 작업에 의한 식각 공정 없이 패턴화된 버스 바 영역을 저온 공정으로 직접 형성하는 것이 가능하다. 또한, 공정이 비교적 간단하여 고가의 장비가 불필요하므로 제조 단가를 절감할 수 있다. 본 실시예에 의해 버스 바 영역을 형성하면, 버스 바 형성을 위한 레이저 패터닝 공정이 별도로 필요하지 않은 바, 신속하고 간편하게 버스 바 영역을 형성할 수 있다.
또한 버스 바 영역에 도전성 페이스트 대신에 초음파 접착 등의 방법으로 버스 바(미도시)를 직접 버스 바 영역에 형성할 수 있다.
이와 같은 버스 바 영역의 특징은 이후에 설명되는 실시예들에 공통적으로 적용될 수 있다.
한편, 제2 전극층(140)이 형성된 후 전극층들(110, 120, 140)이 단락되는 것을 방지하기 위한 단락 방지층(180)이 광전변환층(130)의 식각되기 이전에 형성될 수 있다.
즉, 도 1e 및 도 1f에 도시된 바와 같이 자기 정렬된 제2 전극층(140)를 마스크로 하여 식각이 이루어지면 제2 전극층(140)의 끝단과, 제1 전극층(110) 또는 보조 전극층(120) 사이에 단락이 발생할 수 있다.
이와 같은 단락 방지를 위하여 도 1j에 도시된 바와 같이, 도 1e의 제2 도전성 물질이 증착되는 기판(100) 일측의 맞은 편으로부터 단락 방지 물질이 광전변환층(130) 및 제2 전극층(140) 상에 각도 θ4만큼 비스듬히 증착되어 단락 방지층이 형성된다. 단락 방지층(180)이 제2 전극층(140)의 끝단을 덮으므로써 제2 전극층(140)의 끝단과, 제1 전극층(110) 또는 보조 전극층(120) 사이에 단락이 방지된다. 이와 같은 단락 방지층(180)의 역할은 이후의 실시예들에서도 적용될 수 있다.
이후 도 1k에 도시된 바와 같이 자기 정렬된 제2 전극층(140) 및 단락 방지층(180)에 의하여 보조 전극층(120)이 노출되도록 광전변환층(130)이 식각된다.
이 때 식각되는 영역은 도 1f의 식각 영역보다 작고, 단락 방지층(180)이 제2 전극층(140)의 끝단을 덮으므로 제2 전극층(140)의 끝단과, 제1 전극층(110) 또는 보조 전극층(120) 사이에 단락이 방지된다. 단락 방지층(180)은 제2 전극층(140)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
이후 도 1l에 도시된 바와 같이, 절연 물질(150)이 매립되고, 도 1m에 도시된 바와 같이, 도전층(160)이 형성되고, 도 1n에 도시된 바와 같이, 버스 바 영역이 설정되고, 버스 바 영역의 트렌치에 도전성 페이스트(170)가 매립된다.
이상에서 설명된 바와 같이 제1 전극층(110), 광전변환층(130), 제2 전극층(140), 광전변환층의 식각, 단락방지층(180) 및 도전층(160)이 별도의 마스크 공정없이 형성된다. 이에 따라 광기전력 장치의 생산 공정이 단순해지고 생산 시간이 단축될 수 있다.
[제2 실시예]
도 2a 내지 도 2n은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광기전력 장치의 제조 방법을 나타낸다.
도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 제2 실시예는 제1 실시예와 다르게 보조 전극층(120)이 제1 전극층(110)에 비하여 먼저 기판(100) 상에 형성될 수 있다. 보조 전극층(120) 상에 제1 전극층(110)이 위치하므로 광전변환층(130)의 식각시 제1 전극층(110)이 노출된다. 이에 따라 도전층(160)은 보조 전극층(120) 상에 위치한 제1 전극층(110)과 연결된다.
도 2d의 광전변환층(130)의 형성, 도 2e의 제2 전극층(140)의 형성, 도 2f 및 도 2k의 광전변환층(130)의 식각, 도 2g 및 도 2l의 절연 물질(150)의 매립, 도 2h 및 도 2m의 도전층(160)의 형성, 도 2i 및 도 2n의 버스 바 영역의 형성, 도 2j의 단락 방지층(180)의 형성은 제1 실시예를 통하여 설명되었으므로 그 상세한 설명은 생략된다.
이와 같이 보조 전극층(120)이 제1 전극층(110)에 비하여 먼저 기판(100) 상에 형성되므로 광전변환층(130)의 식각시 트렌치(101, 102, 103, 104) 내부에서 제 1 전극층(110)이 노출된다. 이에 따라 트렌치(101, 102, 103, 104) 내부에서 도전층(160)과 제1 전극층(110)이 연결된다.
즉, 도전층(160)은 트렌치들(101, 102, 103, 104) 사이의 영역들 중 빛에 의하여 전기가 생성되는 하나의 단위 셀(UC) 영역에 형성된 제1 전극층(110)과, 빛에 의하여 전기가 생성되는 단위 셀(UC) 다른 하나의 영역에 형성된 제2 전극층(140)을 트렌치 내부에서 전기적으로 연결한다.
여기서, 접촉 시의 전기 저항을 줄이기 위해 보조 전극층(120)과 도전층(160)이 직접 닿게 할 수도 있다. 이를 위해 경사 각도를 θ1보다 작게 하여 제1 전극층을 증착함으로써 트렌치 내부의 보조 전극 끝단들이 드러나게 할 수 있다.
이와 같은 특징은 본 발명의 제4, 제6 및 제8 실시예에 공통적으로 적용될 수 있다. 도면에는 도시되지 않았으나 도 2c의 사다리 모양의 보조 전극층(120)이 형성된 후 보조 전극층(120) 상에 제1 전극층(110)이 형성되지 않고 사다리 모양의 보조 전극층(120)과 기판(100)이 중첩되지 않고 노출된 단위 셀(UC) 영역에만 제1 전극층(110)이 형성될 수도 있다. 다시 말해 사다리꼴들 내부에만 제1 전극층(110)들이 형성될 수도 있다. 이와 같이 제1 전극층(110)이 형성됨에 따라 보조 전극층(120)의 측면과 제1 전극층(110)의 측면이 서로 접촉되어 전기적으로 연결된다.
이와 같은 특징은 본 발명의 제4, 제6 및 제8 실시예에 공통적으로 적용될 수 있다.
[제3 실시예]
도 3a 내지 도 3j는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광기전력 장치의 제조 방법을 나타낸다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 트렌치들(301, 303, 305)과, 인접한 트렌치들(301 및 303, 303 및 305) 사이에 위치한 홈(302 및 304)이 형성된 기판(300)이 준비된다. 홈(302, 304)은 이후의 공정에 의해 태양광이 투과되는 영역이 된다. 한편, 트렌치(301, 303, 305) 및 홈(302, 304)은 앞서 설명된 제1 실시예의 트렌치의 형성방법으로 형성될 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에서는 트렌치(301, 303, 305)와 홈(302, 304)이 미리 형성된 기판(300)이 사용될 수도 있고, 기판(300)에 트렌치(301, 303, 305)와 홈(302, 304)이 형성되는 단계를 포함할 수도 있다. 또한 트렌치(301, 303, 305)와 홈(302, 304)의 형성은 동시에 이루어질 수도 있다.
이 때 홈(302, 304)의 폭 또는 직경에 대한 깊이의 비는 트렌치(301, 303, 305)의 폭에 대한 깊이의 비보다 클 수 있다. 예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이, 홈(302, 304)은 트렌치들(301, 303, 305)보다 폭이 작고 깊이는 같도록 형성될 수 있다. 또는, 도시되어 있지 않으나 홈(302, 304)은 트렌치들(301, 303, 305)보다 깊이는 깊고 폭은 같도록 형성할 수 있다. 이와 같이 형성하는 이유는 이후 제1, 2 및 3 도전성 물질을 비스듬히 증착하는 공정을 통해 홈(302, 304)의 밑면에 제1, 2 및 3 도전성 물질이 증착되지 않도록 하기 위함이다. 이를 통해, 홈(302, 304)의 밑면에서 제1, 2 및 3 도전성 물질을 제거하기 위한 식각 공정이 필요없게 된다. 따라서, 이후 공정에서 홈(302, 304)의 밑면에 형성되는 광전변환층의 식각 공정만을 수행하게 되면, 홈(302, 304)의 밑면을 통해 빛이 투과될 수 있다.
한편, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제1 도전성 물질을 기판(300) 상에 기판(300)의 일측으로부터 비스듬히 증착(OD1)하여 제1 전극층(110)이 형성된다. 제1 도전성 물질이 각도 θ1만큼 비스듬히 증착되면, 증착의 직진성에 의해 제1 도전성 물질이 기판(300) 상에 박막으로 증착된다. 이와 같은 경사 증착에 의해 트렌치들(301, 303, 305)의 일부분 및 홈(302, 304)의 밑면에는 제1 도전성 물질이 증착되지 않는다.
홈들(302, 304)은 원형 또는 다각형 또는 타원형 모양을 지닐 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 전극층(310)의 일부 영역 상에 제1 전극층(310)보다 전기 저항이 작은 보조 전극층(320)이 형성된다. 보조 전극층(320)의 기능과 효과에 대해서는 제1 실시예를 통하여 이루어졌으므로 이에 대한 설명은 생략된다. 보조 전극층(320)은 홈(302, 304)을 통한 빛의 투과를 방해하지 않기 위하여 인접한 트렌치(301 및 303, 303 및 305) 사이에 위치하는 홈들(302a, 302b) 사이에 형성된다.
한편, 보조 전극층(320)은, 제1 전극층(310)의 전기 저항을 줄이는 역할을 하면서 보조전극층(320)에 의한 그늘 효과를 가능한한 감소시켜 빛의 통과를 용이하게 하는 형상을 지닐 수 있다. 예를 들어, 보조 전극층(320)의 형상은 도 3b의 포크(fork) 형상이나 도 3c의 사다리 형상일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니 다.
앞서 설명된 바와 같이 보조 전극층(320)은 홈들(302a, 302b) 사이에 형성되므로 도 3b의 A-A를 기준으로 했을 경우의 단면과 B-B를 기준으로 했을 경우의 단면이 다르다. 이에 따라 도 3d에 도시된 바와 같이, A-A를 기준으로 했을 경우의 단면에는 트렌치(301, 303, 305)의 내부, 제1 전극층(310) 및 보조 전극층(320) 상에 광전변환층(330)이 형성된다. 또한 B-B를 기준으로 했을 경우의 단면에는 트렌치(301, 303, 305) 및 홈(302, 304)의 내부, 제1 전극층(310) 및 보조 전극층(320) 상에 광전변환층(330)이 형성된다.
도 3e에 도시된 바와 같이, 광전변환층(330) 상에 제2 도전성물질을 상기 일측의 맞은 편 타측으로부터 비스듬히 증착(OD2)하여 제2 전극층(340)이 형성된다. 제2 도전성 물질이 각도 θ2만큼 비스듬히 증착(OD2)되면, 증착의 직진성에 의해 제2 도전성 물질이 광전변환층(330) 상에 증착된다. 기판(300) 상에 형성된 트렌치들(301, 303, 305)과 각도 θ2에 의해 트렌치들(301, 303, 305) 및 홈(302, 304)에 형성된 광전변환층(330) 상의 일부분에는 제2 도전성 물질이 형성되지 않는다.
도 3f에 도시된 바와 같이, 트렌치(301, 303, 305) 내부의 보조 전극층(320)이 노출되도록 트렌치들(301, 303, 305)에 형성된 광전변환층(330)이 식각되고, 홈(302, 304)을 통해 빛이 투과되도록 홈(302, 304)에 형성된 광전변환층(330)이 식각된다.
광전변환층(330)의 식각을 위하여 자기 정렬된 제2 전극층(340)이 마스크로 사용되어 광전변환층(330)이 실질적으로 수직 식각된다. 여기서 식각되는 부분은 제2 도전성 물질이 형성되지 않은 트렌치(301, 303, 305) 및 홈(302, 304) 밑면의 광전변환층(330)의 일부분이다. 이와 같이 자기 정렬된 제2 전극층(340)이 마스크로 사용되므로 별도의 마스크가 필요없다.
트렌치(301, 303, 305) 및 홈(302, 304)에 형성된 광전변환층의 식각은 실질적으로 동시에 이루어질 수 있고 별도로 이루어질 수도 있다. 이와 같은 광전변환층의 식각에 의하여 홈(302, 304)의 밑면이 노출되어 홈의 밑면을 통해 빛이 투과된다.
도 3g에 도시된 바와 같이, 하나의 단위 셀(UC) 영역 에 형성된 보조 전극층(320)과 상기 하나의 단위 셀(UC) 영역에 인접한 타 단위 셀(UC) 영역 상에 형성된 제2 전극층(340)이 전기적으로 직렬 연결되도록 제3 도전성 물질이 제2 전극층(340) 상에 비스듬히 증착(OD3)되어 도전층(350)이 형성된다. 이에 따라 트렌치 내부의 보조 전극층(320)과 도전층(350)이 서로 연결된다.
제3 도전성 물질의 증착 방법은 제2 도전성 물질을 증착하는 방법과 동일한 증착법이 이용될 수 있다. 즉, 제3 도전성 물질이 각도 θ3만큼 비스듬히 증착(OD3)되면, 증착의 직진성에 의해 식각에 의하여 노출된 트렌치(301, 303, 305)의 보조 전극층(320) 상에 제3 도전성 물질이 증착되어 도전층(350)이 형성된다. 이때, 홈(302, 304)의 밑면에는 제3 도전성 물질이 증착되지 않는다.
이에 의해, 하나의 단위 셀(UC) 영역 상에 형성된 보조 전극층(320)과 인접한 단위 셀(UC) 영역의 제2 전극층(340) 상에 형성된 도전층(350)이 트렌치(301, 303, 305)에서 접속되므로 단위 셀(UC)들은 전기적으로 서로 직렬 연결된다.
도 3h에 도시된 바와 같이, 집적화된 광기전력 장치의 기판(300) 일정 영역에 있는 인접한 트렌치들로서 버스 바 영역이 형성된다. 버스 바 영역 및 도전성 페이스트에 대해서는 앞서 실시예 1를 통하여 설명되었으므로 그 상세한 설명은 생략된다.
한편, 도 3i에 도시된 바와 같이, 제2 전극층(340)이 형성된 후 광전변환층(330)의 식각에 앞서 전극층들(310, 320, 340)의 단락을 방지하기 위한 단락 방지층(370)이 형성될 수 있다.
즉, 도 3e 및 도 3f에 도시된 바와 같이 자기 정렬된 제2 전극층(340)를 마스크로 하여 식각이 이루어지면 제2 전극층(340)의 끝단과, 제1 전극층(310) 또는 보조 전극층(320) 사이에 단락이 발생할 수 있다.
이와 같은 단락 방지를 위하여 도 3i에 도시된 바와 같이, 제2 도전성 물질이 증착되는 일측의 맞은 편으로부터 단락 방지 물질이 광전변환층(330) 및 제2 전극층(340) 상에 각도 θ4만큼 비스듬히 증착된다.
이후 도 3j에 도시된 바와 같이 자기 정렬된 제2 전극층(340) 및 단락 방지층(370)에 의하여 보조 전극층(320)이 노출되도록 광전변환층(330)이 식각된다. 이 때 식각되는 영역은 도 3f의 식각 영역보다 작고, 단락 방지층(370)이 제2 전극층(340)의 끝단을 덮으므로 제2 전극층(340)의 끝단과, 제1 전극층(310) 또는 보조 전극층(320) 사이에 단락이 방지된다. 단락 방지층(370)은 제2 전극층(340)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
광전변환층(330)이 식각된 후 도전층(350)이 트렌치(301, 303, 305)의 보조 전극층(320)과 접촉되도록 제2 전극층(340) 상에 형성된다. 이에 따라 단위 셀들의 전기적으로 직렬 연결이 형성된다.
[제4 실시예]
도 4a 내지 도 4j는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광기전력 장치의 제조 방법을 나타낸다.
도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 제4 실시예는 제2 실시예와 다르게 보조 전극층(320)이 제1 전극층(310)에 비하여 먼저 기판(300) 상에 형성될 수 있다. 보조 전극층(320) 상에 제1 전극층(310)이 위치하므로 광전변환층(330)의 식각시 제1 전극층(310)이 노출된다. 이에 따라 도전층(350)은 보조 전극층(320) 상에 위치한 제1 전극층(310)과 연결된다.
도 4d의 광전변환층(330), 도 4e의 제2 전극층(340), 도 4f 및 도 4j의 광전 변환층(330)의 식각, 도 4g의 도전층(350)의 형성, 도 4h의 버스 바 영역의 형성, 도 4i 및 도 4j의 단락 방지층(370)의 형성은 제3 실시예를 통하여 설명되었으므로 그 상세한 설명은 생략된다.
이와 같이 보조 전극층(320)이 제1 전극층(310)에 비하여 먼저 기판(300) 상에 형성되므로 광전변환층(330)의 식각시 트렌치(301, 303, 305) 내부에서 제1 전극층(310)이 노출된다. 이에 따라 트렌치(301, 303, 305) 내부에서 도전층(350)과 제1 전극층(310)이 연결된다.
제3 실시예 및 제4 실시예의 단계들은 위치제어장치가 필요 없이 자기 정렬(self-alignment)에 의해 이루어지는 바, 비교적 간단한 공정을 통해 집적형 광기전력 장치의 제조가 가능하다. 제3 실시예 및 제4 실시예에 의할 경우 빛 투과형(see through) 집적형 광기전력 장치가 완성된다. 제3 실시예 및 제4 실시예에서 투명 플라스틱 또는 투명 나노 복합체 물질을 기판(300)으로 사용하게 되면, 주택이나 자동차의 유리창에 부착하여 사용할 수 있는 유연한 집적형 광기전력 장치를 만들 수 있다.
제3 실시예 및 제4 실시예에서는 빛이 투과되는 홈(302)이 형성되나 형성되지 않을 수도 있다.
[제5 실시예]
도 5a 내지 도 5k는 본 발명의 제5 실시예에 따른 광기전력 장치의 제조 방 법을 나타낸다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 소정 간격 이격되고 일 방향으로 각도 ∠α 만큼 기울어진 트렌치들(501, 502)이 형성된 기판(500)이 준비된다.
이때, 제5 실시예에 의한 트렌치들(501, 502)은 트렌치들(501, 502)의 측면이 기판(500)의 수평방향에 대하여 각도 α만큼 일 방향으로 기울어지도록 형성된다. 이에 의해, 제1 내지 제4 실시예에서는 제1 전극층을 형성하기 위하여 경사 증착 공정이 이루어졌으나 제5 실시예에서는 경사 증착없이 전자빔, 열증착, 스퍼터, 또는 스프레이 등을 통하여 제1 전극층(510)이 형성될 수 있다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 기판(500)의 트렌치들(501, 502) 각각의 밑면 일부 및 일측면에 제1 도전성 물질로 제1 전극층(510)이 형성된다. 앞서 설명된 바와 같이 경사 증착 공정 없이 제1 도전성 물질은 기판(500) 상에 전자빔, 열증착, 스퍼터, 또는 스프레이 등과 같은 다양한 증착법을 사용하여 증착될 수 있다.
기판(500)의 수직 방향에서 제1 도전성 물질이 스퍼터링(sputtering)법으로 기판(500) 상에 증착되면, 일 방향으로 기울어진 트렌치들(501, 502)에 의하여 트렌치들(501, 502)의 일부분에는 제1 도전성 물질이 증착되지 않는다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 제1 전극층(510)의 일부 영역 상에 제1 전극층(510)보다 전기 저항이 작은 보조 전극층(520)이 형성된다. 보조 전극층(520)은 제1 전극층(510)의 전기 저항을 줄이는 역할을 하면서 보조전극층(520)에 의한 그늘 효과를 가능한한 감소시켜 빛의 통과를 용이하게 할 수 있도록 다양한 형상을 지닐 수 있다. 예를 들어, 보조 전극층(520)은 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 포크(fork) 형상이나 사다리 형상을 지닐 수 있다. 도면에 도시되어 있지 않으나 보조 전극층(520)은 메쉬 형상을 지닐 수 있다.
도 5d에 도시된 바와 같이, 트렌치(501, 502) 내부, 제1 전극층(510) 및 보조 전극층(520) 상에 광전변환층(530)이 형성된다. 광전변환층(530)은 광기전성 물질로 이루어지며, 태양광이 입사될 때 전류가 생성되는 임의의 물질로 형성할 수 있다.
도 5e에 도시된 바와 같이, 광전변환층(530) 상에 제2 도전성물질을 비스듬히 증착(OD1)하여 제2 전극층(540)이 형성된다. 제2 도전성 물질이 각도 θ1만큼 비스듬히 증착되면, 시키면 증착의 직진성에 의해 제2 도전성 물질이 광전변환층(530) 상에 증착된다. 이 때, 제2 도전성 물질이 각도 θ1만큼 비스듬히 증착되므로 트렌치들(501, 502)에 형성된 광전변환층(530) 상의 일부분에는 제2 도전성 물질이 증착되지 않는다. 상술한 방법에 의하여, 제2 도전성 물질로 자기 정렬된 제2 전극층(540)이 형성된다.
도 5f에 도시된 바와 같이, 트렌치들(501, 502) 내부의 보조 전극층(520)이 노출되도록 트렌치들(501, 502)에 형성된 광전변환층(530)이 식각된다. 이전 공정에서 자기 정렬된 제2 전극층(540)을 마스크로 사용하여 광전변환층(530)이 실질적 으로 수직 식각된다. 여기서 식각되는 부분은 제2 도전성 물질이 형성되지 않은 광전변환층(530) 상의 일부분이다.
도 5g에 도시된 바와 같이, 제3 도전성 물질이 각도 θ2 만큼 비스듬히 증착(OD2)되어 제2 전극층(540) 상에 도전층(550)이 형성된다. 이와 같이 제3 도전성 물질의 경사 증착에 따라 식각에 의하여 노출된 보조 전극층(520)과 도전층(550)이 트렌치(501, 502) 내부에서 연결된다. 이에 따라 인접한 단위 셀(UC)들이 전기적으로 직렬 연결된다.
이 때 제3 도전성 물질은 제2 도전성 물질을 증착하는 방법과 동일한 증착법을 이용하여 증착될 수 있다. 제3 도전성 물질이 비스듬히 증착되면 증착의 직진성에 의해 식각에 의해 노출된 보조 전극층(520) 상에 제3 도전성 물질이 증착된다.
도 5h에 도시된 바와 같이, 집적화된 광기전력 장치의 기판(500) 일정 영역에 있는 인접한 트렌치들로서 버스 바 영역이 형성된다. 이와 같은 버스 바 영역의 트렌치에 도전성 페이스트(560)가 매립된다.
한편, 도 5i에 도시된 바와 같이, 제2 전극층(540)이 형성된 후 광전변환층(530)의 식각에 앞서 전극층들(510, 520, 540)의 단락을 방지하기 위한 단락 방지층(570)이 형성될 수 있다. 제2 도전성 물질이 증착되는 일측의 맞은 편으로부터 단락 방지 물질이 광전변환층(530) 및 제2 전극층(540) 상에 각도 θ3 만큼 비스듬 히 증착된다.
이후 도 5j에 도시된 바와 같이 자기 정렬된 제2 전극층(540) 및 단락 방지층(570)에 의하여 보조 전극층(520)이 노출되도록 광전변환층(530)이 식각된다. 이 때 식각되는 영역은 도 5f의 식각 영역보다 작고, 단락 방지층(570)이 제2 전극층(540)의 끝단을 덮으므로 제2 전극층(540)의 끝단과, 제1 전극층(510) 또는 보조 전극층(520) 사이에 단락이 방지된다. 단락 방지층(570)은 제2 전극층(540)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
도 5k에 도시된 바와 같이, 집적화된 광기전력 장치의 기판(500) 일정 영역에 있는 인접한 트렌치들로서 버스 바 영역이 형성된다. 이와 같은 버스 바 영역의 트렌치에 도전성 페이스트(560)가 매립된다.
[제6 실시예]
도 6a 내지 도 6k는 본 발명의 제6 실시예에 따른 광기전력 장치의 제조 방법을 나타낸다.
도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 제6 실시예는 제5 실시예와 다르게 보조 전극층(520)이 제1 전극층(510)에 비하여 먼저 기판(500) 상에 형성될 수 있다. 보조 전극층(520) 상에 제1 전극층(510)이 위치하므로 광전변환층(530)의 식각시 제1 전극층(510)이 노출된다. 이에 따라 도전층(550)은 보조 전극층(520) 상에 위치한 제1 전극층(510)과 연결된다.
도 6d의 광전변환층(530)의 형성, 도 6e의 제2 전극층(540), 도 6f 및 도 6j의 광전변환층(530)의 식각, 도 6g의 도전층(550)의 형성, 도 6h의 버스 바 영역의 형성, 도 6i의 단락 방지층(570)의 형성 및 도 6k의 버스 바 영역의 형성은 제5 실시예를 통하여 설명되었으므로 그 상세한 설명은 생략된다.
이와 같이 보조 전극층(520)이 제1 전극층(510)에 비하여 먼저 기판(500) 상에 형성되므로 광전변환층(530)의 식각시 트렌치(501, 502) 내부에서 제1 전극층(510)이 노출된다. 이에 따라 트렌치(501, 502) 내부에서 도전층(550)과 제1 전극층(510)이 연결된다.
이상의 제1 실시예 내지 제6 실시예는 기판에 트렌치가 형성되어 있으나 이후의 실시예에서는 기판에 트렌치가 형성되지 않은 광기전력 장치에 관한 것이다.
이 때, 기판(700) 상에 소정 두께를 지닌 제1 전극층들(710)과, 상기 제1 전극층들 사이의 일부 영역부터 상기 제1 전극층의 일부 영역까지 상기 제1 전극층과 접촉되도록 보조 전극층(720)이 형성된다. 제7 실시예에서는 보조 전극층(720)이 제1 전극층(710) 상에 형성되고, 제8 실시예에서는 보조 전극층(720)이 제1 전극층(710) 밑에 형성된다.
[제7 실시예]
도 7a 내지 도 7k는 본 발명의 제7 실시예에 따른 광기전력 장치의 제조 방 법을 나타낸다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 기판(700) 상에 소정 두께와 폭을 지닌 제1 전극층들(710)이 소정 간격만큼 떨어져서 형성된다. 앞선 실시예들에서는 트렌치와 트렌치 사이가 단위 셀 영역이 되었으나 제7 실시예 이후부터는 제1 전극층(710)이 단위 셀 영역에 해당된다. 기판(700)의 재질에 대한 설명은 앞서 이루어졌으므로 생략된다.
제1 전극층(710)은 제1 전극층(710)을 형성하기 위한 물질을 함유한 졸-겔(sol-gel) 용액을 잉크처럼 사용하는 프린팅(printing)법을 사용할 수 있다. 따라서 마스크를 이용한 포토레지스터법이나 플라스틱 패턴의 사용 없이도 졸-겔 용액이 기판(700) 상에 직접 도포됨으로써 제1 전극층(710)이 형성될 수 있다. 이 때 롤러 등을 사용하여 졸-겔 용액이 기판(700) 상에 직접 도포할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 한편 프린팅법에 의하여 형성된 제1 전극층(710)은 전기 저항이 높을 수 있으므로 대기 또는 질소와 같은 가스 분위기에서 열처리될 수 있다.
이러한 방법은 마스크 작업에 의한 식각 공정 없이 띠 모양으로 패턴화된 제1 전극층(710)을 직접 형성할 수 있다. 이와 같이 프린팅(printing)법을 이용하여 제1 전극층(710)을 형성하면 비교적 공정이 간단하며 기존의 공정과 같이 레이저 패터닝을 위한 고가의 장비가 불필요하므로 제조 단가를 절감할 수 있다.
이와 같은 제1 전극층(710)의 형성 방법은 이후의 실시예들에도 적용될 수 있다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 인접한 제1 전극층들(710) 사이의 일부 영역부터 제1 전극층(710)의 일부 영역까지 보조 전극층(720)이 형성된다. 이 때 제1 전극층(710)의 일부 영역 상에 형성되는 보조 전극층(720)의 형상은 빛의 투과가 원활하게 이루어질 수 있도록 다양한 형상을 지닐 수 있다. 예를 들어, 도 7b에 도시된 바와 같이 포크(fork) 형상이나 도 7c에 도시된 바와 같이 사다리 형상일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 보조 전극층(720)은 메쉬 형상을 지닐 수 있다. 보조 전극층(720)의 기능 및 효과에 대한 설명은 앞서 이루어졌으므로 생략된다.
도 7d에 도시된 바와 같이, 기판(700), 제1 전극층(710) 및 보조 전극층(720) 상에 광전변환층(730)이 형성되고, 인접한 제1 전극층들(710) 사이의 영역에 드러난 기판(700) 상에 광전변환층(730)이 형성된다. 광전변환층(730)에 대한 설명은 앞서 이루어졌으므로 생략된다.
도 7e에 도시된 바와 같이, 광전변환층(730)상에 제2 도전성물질을 비스듬히 증착(OD1)하여 제2 전극층(740)을 형성한다. 제2 도전성 물질이 각도 θ1 만큼 비스듬히 증착(OD2)되면 증착의 직진성에 의해 제2 도전성 물질이 광전변환층(730) 상에 증착된다. 이에 따라 자기 정렬된 제2 전극층(740)이 형성된다.
도 7f에 도시된 바와 같이, 인접한 제2 전극층들(740) 사이의 영역에 위치한 보조 전극층(720)이 노출되도록 광전변환층(730)이 식각된다. 이 때, 자기 정렬된 제2 전극층(740)을 마스크로 사용하여 광전변환층(730)이 실질적으로 수직 식각된다. 여기서 식각되는 부분은 제2 도전성 물질이 형성되지 않은 광전변환층(730)의 일부분이다.
도 7g에 도시된 바와 같이, 제3 도전성 물질이 각도 θ2만큼 비스듬히 증착(OD2)되어 제2 전극층(740) 상에 도전층(750)이 형성된다. 이 때 제2 도전성 물질이 기판(700)의 일측으로부터 비스듬히 증착되나 제3 도전성 물질은 상기 일측의 반대편인 기판(700)의 타측으로 비스듬히 증착된다. 이에 따라 인접한 제1 전극층들(710) 중 하나에 형성된 노출된 보조 전극층(720)과, 다른 하나의 제1 전극층(720) 영역에 형성된 제2 전극층(740)이 도전층(750)에 의하여 전기적으로 연결되고 인접한 단위 셀(UC)이 전기적으로 직렬 연결된다.
도 7h에 도시된 바와 같이, 버스 바 영역은 전체 제1 전극층들(710) 중 인접한 일부 제1 전극층들(710)의 영역에 해당되며,도전성 페이스트(760)는 버스 바 영역에 형성된 도전층(750)과 접촉된다. 이 때 버스 바 영역의 제1 전극층(710)의 폭(l1)은 유효 영역에 위치하는 제1 전극층(710)의 폭(l2)보다 작을 수 있다. 버스 바 영역은 전류가 생성되지 않는 무효 영역이므로 광기전력 장치의 효율을 향상시키기 위하여 유효 영역인 제1 전극층(710)의 폭(l2)보다 작을 수 있다. 또한 버스 바 영역에 도전성 페이스트 대신에 초음파 접착 등의 방법으로 버스 바(미도시)를 직접 버스 바 영역에 형성할 수 있다.
한편 도 7i에 도시된 바와 같이, 제2 전극층(740)이 형성된 후 광전변환층(730)의 식각에 앞서 전극층들(710, 720, 740)의 단락을 방지하기 위한 단락 방지층(770)이 형성될 수 있다.
도 7i에 도시된 바와 같이, 제2 도전성 물질이 증착되는 일측의 맞은 편으로부터 단락 방지 물질이 광전변환층(730) 및 제2 전극층(740) 상에 각도 θ3 만큼 비스듬히 증착된다. 이후 도 7j에 도시된 바와 같이 자기 정렬된 제2 전극층(740) 및 단락 방지층(770)에 의하여 보조 전극층(720)이 노출되도록 광전변환층(730)이 식각된다.
이 때 식각되는 영역은 도 7f의 식각 영역보다 작고, 단락 방지층(770)이 제2 전극층(740)의 끝단을 덮으므로 제2 전극층(740)의 끝단과, 제1 전극층(710) 또는 보조 전극층(720) 사이에 단락이 방지된다. 단락 방지층(770)은 제2 전극층(740)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
이후 도 7k에 도시된 바와 같이, 제3 도전성 물질이 각도 θ2만큼 비스듬히 증착(OD2)되어 단락 방지층(770) 상에 도전층(750)이 형성되고, 이에 따라 이에 따라 도전층(750)은 인접한 제1 전극층들(710) 사이의 영역에 위치한 보조 전극층(720)과 연결되고, 인접한 단위 셀(UC)이 전기적으로 직렬 연결된다.
[제8 실시예]
도 8a 내지 도 8k는 본 발명의 제8 실시예에 따른 광기전력 장치의 제조 방법을 나타낸다.
도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이, 제8 실시예는 제7 실시예와 다르게 보조 전극층(720)이 제1 전극층(710)에 비하여 먼저 기판(700) 상에 형성될 수 있다. 보조 전극층(720) 상에 제1 전극층(710)이 위치하나 보조전극층(720) 상에 제1 전극층(710)의 측면이 위치하므로 광전변환층(730)의 식각시 보조전극층(720)이 노출된다. 이에 따라 도전층(750)은 보조 전극층(720)과 연결된다.
도 8d의 광전변환층(730)의 형성, 도 8e의 제2 전극층(740)의 형성, 도 8f 및 도 8j의 광전변환층(730)의 식각, 도 8g 및 도 8k의 도전층(750)의 형성, 도 8h 의 버스 바 영역의 형성, 도 8i의 단락 방지층(770)의 형성은 제7 실시예를 통하여 설명되었으므로 그 상세한 설명은 생략된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 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 포함 되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1a 내지 도 1n은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광기전력 장치의 제조 방법을 나타낸다.
도 2a 내지 도 2n은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광기전력 장치의 제조 방법을 나타낸다.
도 3a 내지 도 3j는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광기전력 장치의 제조 방법을 나타낸다.
도 4a 내지 도 4j는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광기전력 장치의 제조 방법을 나타낸다.
도 5a 내지 도 5k는 본 발명의 제5 실시예에 따른 광기전력 장치의 제조 방법을 나타낸다.
도 6a 내지 도 6k는 본 발명의 제6 실시예에 따른 광기전력 장치의 제조 방법을 나타낸다.
도 7a 내지 도 7k는 본 발명의 제7 실시예에 따른 광기전력 장치의 제조 방법을 나타낸다.
도 8a 내지 도 8k는 본 발명의 제8 실시예에 따른 광기전력 장치의 제조 방법을 나타낸다.

Claims (41)

  1. 트렌치들이 형성된 기판을 준비하는 단계;
    제1 전극층과, 상기 제1 전극층보다 작은 전기 저항을 지니고 상기 제1 전극층의 일부 영역과 접촉하며 상기 제1 전극층의 위 또는 밑에 위치하도록 보조 전극층을 상기 트렌치들 사이의 영역들에 형성하는 단계;
    상기 제1 전극층 또는 상기 보조 전극층 상에 광전변환층을 형성하는 단계;
    상기 광전변환층 상에 제2 도전성물질을 비스듬히 증착하여 제2 전극층을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극층 또는 상기 보조 전극층이 노출되도록 상기 트렌치들 내부에 형성된 광전변환층을 식각하는 단계; 및
    상기 영역들 중 빛에 의하여 전기가 생성되는 하나의 영역에 형성된 상기 제1 전극층 또는 상기 보조 전극층과, 빛에 의하여 전기가 생성되는 다른 하나의 영역에 형성된 상기 제2 전극층이 상기 트렌치 내부에서 전기적으로 연결되도록 제3 도전성 물질을 상기 제2 전극층 상에 비스듬히 증착하여 도전층을 형성하는 단계를 포함하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 전극층을 마스크로 사용하여 상기 광전변환층을 식각하는 것을 특 징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 트렌치는 소정 각도만큼 기울어진 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광전변환층을 식각한 후 상기 트렌치들 중 하나의 트렌치와 인접한 또다른 트렌치 상에 절연물질을 매립하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광전변환층 내부에 절연성 물질 또는 도전성 물질로 이루어진 중간층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 트렌치들 중 인접한 일부 트렌치들 사이의 간격은 유효 영역에 해당되는 인접 트렌치들 사이의 간격보다 좁은 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 유리기판이나 플라스틱기판 또는 나노 복합체 기판 중 어느 하나이며,
    상기 유리기판, 상기 플라스틱기판 또는 상기 나노 복합체 기판을 용융시킨 상태에서, 상기 유리기판이나 상기 플라스틱기판 또는 상기 나노 복합체 기판 등이 굳기 전에 엠보싱 가공으로 상기 트렌치를 형성하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 유리기판이나 플라스틱기판 또는 나노 복합체 기판 중 어느 하나이며,
    상기 유리기판이나 플라스틱기판 또는 나노 복합체 기판에 핫-엠보싱법으로 상기 트렌치를 형성하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 유리 및 상기 유리 상에 코팅된 플라스틱을 포함하거나, 상기 유리 상에 코팅된 나노 복합체 재질의 박막을 포함하며,
    핫 엠보싱법을 사용하여 상기 플라스틱 또는 상기 나노 복합체 재질의 박막에 트렌치들을 형성하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 유리 및 상기 유리 상에 코팅된 플라스틱을 포함하거나, 상기 유리 상에 코팅된 나노 복합체 재질의 박막을 포함하며,
    상기 유리 상에 상기 플라스틱 또는 상기 나노 복합체 재질의 박막이 코팅되는 과정에서 엠보싱법을 사용하여 상기 플라스틱 또는 상기 나노 복합체 재질의 박막에 트렌치를 형성하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 전극층은 포크, 사다리 또는 메쉬 형상을 지니는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 인접한 트렌치들 사이에 빛이 투과되는 홈이 위치하며,
    상기 보조 전극층은 상기 홈들 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 홈의 폭 또는 직경에 대한 깊이의 비는 상기 트렌치의 폭에 대한 깊이의 비보다 큰 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 홈들에 형성된 상기 광전변환층의 식각을 통하여 상기 기판이 노출되는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    제1 도전성 물질을 상기 기판 상에 비스듬히 증착하여 상기 제1 전극층이 형성되는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 도전성 물질이 증착되는 기판 일측의 맞은 편으로부터 단락 방지 물질을 상기 광전변환층 및 상기 제2 전극층 상에 비스듬히 증착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  17. 제1항 또는 제12항에 있어서,
    상기 트렌치 또는 상기 홈은 건식 식각 또는 레이저 스크라이빙에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  18. 기판 상에 서로 인접하도록 소정 두께와 폭을 지닌 제1 전극층들을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극층들과 접촉되도록 상기 제1 전극층보다 작은 전기 저항을 지닌 보조 전극층들을 상기 제1 전극층들의 위 또는 밑에 형성하는 단계;
    상기 제1 전극층들 또는 상기 보조 전극층들 상의 영역과 상기 인접한 제1 전극층들 사이의 영역에 광전변환층을 형성하는 단계;
    상기 광전변환층 상에 제2 도전성물질을 비스듬히 증착하여 제2 전극층을 형 성하는 단계;
    상기 인접한 제2 전극층들 사이의 영역에 위치하며 상기 인접한 제1 전극층들 중 하나와 접촉하는 상기 보조 전극층이 노출되도록 상기 광전변환층을 식각하는 단계; 및
    상기 노출된 보조 전극층과, 상기 제1 전극층들 중 다른 하나의 제1 전극층 영역에 형성된 상기 제2 전극층이 전기적으로 연결되도록 제3 도전성 물질을 상기 제2 전극층 상에 비스듬히 증착하여 도전층을 형성하는 단계를 포함하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 전극층은 졸-겔 용액을 이용한 프린팅법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제2 전극층을 마스크로 사용하여 상기 광전변환층을 식각하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 광전변환층 내부에 절연성 물질 또는 도전성 물질로 이루어진 중간층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 전체 제1 전극층들 중 일부 제1 전극층의 폭은 유효 영역의 제1 전극층의 폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 제2 도전성 물질이 증착되는 기판 일측의 맞은 편으로부터 단락 방지 물질을 상기 광전변환층 및 상기 제2 전극층 상에 비스듬히 증착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 보조 전극층은 포크, 사다리 또는 메쉬 형상을 지니는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  25. 트렌치들이 형성된 기판;
    상기 트렌치들 사이의 영역들에 형성되는 제1 전극층;
    상기 트렌치들 사이의 영역들에 형성되며 상기 제1 전극층보다 작은 전기 저항을 지니고 상기 제1 전극층의 일부와 접촉하도록 상기 제1 전극층의 위 또는 밑에 위치하는 보조 전극층;
    상기 제1 전극층 또는 상기 보조 전극층 상에 위치하는 광전변환층;
    상기 광전변환층 상에 위치하는 제2 전극층; 및
    상기 영역들 중 빛에 의하여 전기가 생성되는 하나의 영역에 형성된 상기 제1 전극층 또는 상기 보조 전극층과, 빛에 의하여 전기가 생성되는 다른 하나의 영역에 형성된 상기 제2 전극층이 상기 트렌치 내부에서 전기적으로 연결되도록 하는 도전층
    을 포함하는 광기전력 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 트렌치는 소정 각도만큼 기울어진 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 트렌치들 중 하나의 트렌치와 인접한 또다른 트렌치에 매립된 절연물질 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 광전변환층 내부에 절연성 물질 또는 도전성 물질로 이루어진 중간층이 위치하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 트렌치들 중 인접한 일부 트렌치들 사이의 간격은 유효 영역에 해당되는 인접 트렌치들 사이의 간격보다 좁은 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
  30. 제 25 항에 있어서,
    상기 기판은 유리기판이나 플라스틱기판 또는 나노 복합체 기판 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
  31. 제 25 항에 있어서,
    상기 기판은 유리 및 상기 유리 상에 코팅된 플라스틱 재질의 박막을포함하 거나, 상기 유리 상에 코팅된 나노 복합체 재질의 박막을 포함하는 것을 특징으로하는 광기전력 장치.
  32. 제 25 항에 있어서,
    인접한 상기 트렌치들 사이에 빛이 투과되는 홈이 위치하며,
    상기 보조 전극층은 상기 홈들 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 홈의 폭 또는 직경에 대한 깊이의 비는 상기 트렌치의 폭에 대한 깊이의 비보다 큰 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
  34. 제 32 항에 있어서,
    상기 홈의 밑면이 노출되는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
  35. 제 25 항에 있어서,
    제2 전극층의 끝단을 덮는 단락 방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
  36. 제 25 항에 있어서,
    상기 보조 전극층은 포크, 사다리 또는 메쉬 형상을 지니는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
  37. 기판;
    상기 기판 상에 서로 인접하도록 위치하며 소정 두께와 폭을 지닌 제1 전극층들;
    상기 제1 전극층보다 작은 전기 저항을 지니며, 상기 제1 전극층들과 접촉되도록 상기 제1 전극층들의 위 또는 밑에 위치하는 보조 전극층들;
    상기 제1 전극층들 또는 상기 보조 전극층들 상에 위치하고, 상기 인접한 제1 전극층들 사이의 영역에 위치하는 광전변환층;
    상기 광전변환층 상에 위치하는 제2 전극층; 및
    상기 인접한 제1 전극층들 중 하나와 접촉하는 상기 보조 전극층과, 상기 하나의 제1 전극층과 인접한 다른 하나의 제1 전극층 영역에 위치하는 제2 전극층이 상기 제1 전극층들 사이의 영역에서 전기적으로 연결되도록 하는 도전층을 포함하 는 광기전력 장치.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 광전변환층 내부에 절연성 물질 또는 도전성 물질로 이루어진 중간층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
  39. 제 37 항에 있어서,
    상기 인접한 제1 전극층들 중 하나의 폭은 다른 하나의 제1 전극층의 폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
  40. 제 37 항에 있어서,
    상기 제2 전극층의 끝단을 덮는 단락 방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
  41. 제 37 항에 있어서,
    상기 보조 전극층은 포크, 사다리 또는 메쉬 형상을 지니는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
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