KR20110037678A - 박막 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents
박막 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20110037678A KR20110037678A KR1020090095217A KR20090095217A KR20110037678A KR 20110037678 A KR20110037678 A KR 20110037678A KR 1020090095217 A KR1020090095217 A KR 1020090095217A KR 20090095217 A KR20090095217 A KR 20090095217A KR 20110037678 A KR20110037678 A KR 20110037678A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- thin film
- layer
- solar cell
- film solar
- silicon
- Prior art date
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 120
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 23
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 78
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 78
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 78
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 63
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 59
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 7
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 145
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 229910021424 microcrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- -1 tin oxide (SnO 2 ) Chemical class 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 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
- H01L31/18—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
- H01L31/04—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
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe 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
- H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
-
- 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
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
- H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
-
- 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
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 박막 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양 전지 모듈은 절연 영역에 의해 구분된 발전 영역과 에지 영역을 포함하는 기판; 및 발전 영역 내에 위치하는 복수의 박막 태양 전지들을 포함한다. 각각의 박막 태양 전지는 기판 위에 위치하는 투명 전극; 투명 전극 위에 위치하는 실리콘 발전층; 및 실리콘 발전층 위에 위치하며, 인접한 박막 태양 전지의 투명 전극과 전기적으로 연결되는 후면 전극을 포함하고, 절연 영역에 인접한 최외곽의 박막 태양 전지의 투명 전극의 측면은 절연 영역에 노출된 실리콘 발전층의 측면에 의해 커버된다.
박막, 태양 전지, 레이저 스크라이빙, TCO, shunt resistance, edge isolation,
Description
본 발명은 박막 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목받고 있다.
실리콘 웨이퍼 등을 이용하는 단결정 벌크 실리콘은 현재 상용화되고 있지만 높은 제조 단가가 높아 적극적인 활용이 이루어지지 못하는 상황이다.
이러한 문제를 해결하기 위해 근래에는 박막 태양 전지에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히 비정질 실리콘(a-Si:H)을 이용한 박막 태양 전지는 대면적 태양 전지 모듈을 저가로 제작할 수 있는 기술로서 많은 관심을 끌고 있다.
비정질 실리콘을 이용한 박막 태양 전지는 유리 또는 서스(SUS) 재질의 기판, 기판 위에 위치하는 투명 전극(TCO), 투명 전극 위에 위치하며 PV(photovoltaic)층으로 사용되는 실리콘 발전층, 실리콘 발전층 위에 위치하는 후면 전극을 포함한다.
이러한 구성의 박막 태양 전지를 복수 개 구비하는 박막 태양 전지 모듈은 복수 개의 박막 태양 전지들이 형성되는 발전 영역과, 발전 영역의 주변에 형성되는 에지 영역 및 발전 영역과 에지 영역을 구분하는 절연 영역을 포함한다.
전술한 박막 태양 전지 모듈은 기판 위에 투명 도전층을 형성하는 단계, 제1 스크라이빙(scribing) 공정에 의해 투명 도전층을 패터닝하여 복수의 투명 전극을 형성하는 단계, 실리콘 박막층을 형성하는 단계, 제2 스크라이빙 공정에 의해 실리콘 박막층을 패터닝하여 복수의 실리콘 발전층을 형성하는 단계, 후면 전극층을 형성하는 단계, 제3 스크라이빙 공정에 의해 후면 전극층을 패터닝하여 복수의 후면 전극을 형성하는 단계, 및 제4 스크라이빙 공정을 이용하여 절연 영역을 형성함으로써 발전 영역과 에지 영역을 구분하는 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 제조된다.
이와 같이 복수 회의 스크라이빙 공정을 이용하는 박막 태양 전지 모듈의 제조 방법에 있어서, 태양 전지 모듈의 발전 효율을 증가시키기 위해서는 스크라이빙을 할 때 제거되는 전도성 재료들(예컨대 투명 도전층)이 기판에 다시 증착되어 불필요한 전류 경로를 형성하는 것을 최소화하는 것이 필요하다.
그런데 종래의 제조 방법에 따르면, 절연 영역을 형성하기 위해 제4 스크라이빙 공정에 의해 투명 도전층, 실리콘 박막층 및 후면 전극층을 소정의 폭만큼 제거할 때, 증발되는 투명 도전층 재료의 원자 일부분이 실리콘 박막층(또는 실리콘 발전층)과 후면 전극층(또는 후면 전극)의 측면에 다시 증착된다.
따라서 절연 영역과 인접한 최외곽의 박막 태양 전지에서는 다시 증착된 투 명 도전층으로 인해 션트(shunt) 저항 경로, 즉 불필요한 전류 경로가 형성되어 필 팩터(fill factor)가 감소하고, 이로 인해 발전 효율이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 발전 효율이 증가한 박막 태양 전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 발전 효율이 증가한 박막 태양 전지 모듈의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 박막 태양 전지 모듈은 절연 영역에 의해 구분된 발전 영역과 에지 영역을 포함하는 기판; 및 발전 영역 내에 위치하는 복수의 박막 태양 전지들을 포함한다. 각각의 박막 태양 전지는 기판 위에 위치하는 투명 전극; 투명 전극 위에 위치하는 실리콘 발전층; 및 실리콘 발전층 위에 위치하며, 인접한 박막 태양 전지의 투명 전극과 전기적으로 연결되는 후면 전극을 포함하고, 절연 영역에 인접한 최외곽의 박막 태양 전지의 투명 전극의 측면은 절연 영역에 노출된 실리콘 발전층의 측면에 의해 커버된다.
이때, 최외곽 박막 태양 전지의 후면 전극의 측면은 실리콘 발전층의 측면과 서로 일치하며, 실리콘 발전층과 후면 전극 사이에 후면 반사층이 더 위치하는 경우, 최외곽 박막 태양 전지의 후면 반사층의 측면은 실리콘 발전층 및 후면 전극의 측면과 서로 일치한다.
에지 영역에는 투명 전극을 형성하는 투명 도전층, 실리콘 발전층을 형성하는 실리콘 박막층, 및 후면 전극을 형성하는 후면 전극층이 기판 위에 순차적으로 위치하고, 투명 전극층의 측면은 절연 영역에 노출된 실리콘 박막층의 측면에 의해 커버된다.
따라서, 에지 영역의 투명 도전층과 최외곽 박막 태양 전지의 투명 전극 사이의 간격은 상기 절연 영역의 폭보다 넓게 형성된다.
그리고 절연 영역에 노출되는 후면 전극층의 측면은 실리콘 박막층의 측면과 서로 일치하며, 실리콘 박막층과 후면 전극층 사이에 후면 반사층이 더 위치하는 경우, 절연 영역에 노출되는 후면 반사층의 측면은 실리콘 박막층 및 후면 전극층의 측면과 서로 일치한다.
투명 도전층 및 투명 전극은 금속 산화물로 이루어지며, 금속 산화물은 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 또는 인듐 틴 옥사이드(ITO) 중에서 선택된 적어도 한 물질을 포함한다.
이러한 구성의 박막 태양 전지 모듈은, 기판 위에 투명 도전층을 증착하고 패터닝하는 단계; 실리콘 박막층을 증착 및 패터닝하는 단계; 후면 전극층을 증착 및 패터닝하는 단계; 및 발전 영역과 에지 영역을 구분하는 절연 영역을 형성하는 단계를 포함하며, 투명 도전층을 패터닝하는 단계에서, 상기 절연 영역에 위치하는 투명 도전층을 상기 절연 영역의 폭보다 넓게 제거하는 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.
투명 도전층을 패터닝하는 단계에서는 제1 스크라이빙 공정에 의해 복수의 투명 전극을 형성하고, 절연 영역의 폭보다 넓게 상기 투명 도전층을 제거하는 작 업은 제1 스크라이빙 공정과 동시에 또는 추후에 실시할 수 있다.
실리콘 박막층을 패터닝하는 단계에서는 제2 스크라이빙 공정에 의해 복수의 실리콘 발전층을 형성하고, 후면 전극층을 패터닝하는 단계에서는 제3 스크라이빙 공정에 의해 복수의 후면 전극을 형성하며, 절연 영역을 형성하는 단계에서는 제4 스크라이빙 공정에 의해 상기 절연 영역의 실리콘 박막층 및 후면 전극층을 제거한다.
제4 스크라이빙 공정을 실시하기 전에 정렬 작업을 실시하는 것이 바람직하며, 실리콘 박막층과 후면 전극층 사이에 후면 반사층을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 경우, 절연 영역의 후면 반사층은 제4 스크라이빙 공정에 의해 제거한다.
이러한 특징에 의하면, 절연 영역을 형성하기 위한 스크라이빙 공정에서 실리콘 박막층 및 후면 전극층만 제거된다. 즉, 본원 발명의 제조 방법에 의하면, 절연 영역의 투명 도전층을 미리 제거한 상태에서 나머지 층(실리콘 박막층, 후면 반사층 및 후면 전극층)만 제4 스크라이빙 공정에 의해 제거하여 절연 영역을 형성하게 된다.
따라서, 제4 스크라이빙 공정에서 투명 도전층 재료의 원자 일부분이 실리콘 발전층 및 후면 전극층 등에 다시 증착되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 이유로 인해 불필요한 전류 경로가 형성되는 것이 방지할 수 있고, 발전 효율을 증가시킬 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다양한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양 전지 모듈에 대하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양 전지 모듈의 부분 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 박막 태양 전지 모듈은 발전 영역(A1)과 에지 영역(A2) 및 이 영역들(A1, A2)을 구분하는 절연 영역(A3)을 포함하는 기판(110)을 구비한다.
도 1은 에지 영역(A2) 및 절연 영역(A3)을 각각 한 개씩만 도시하고 있지만, 상기 영역(A2, A3)은 기판(110)의 테두리 영역에 각각 구비될 수 있다.
발전 영역(A1)의 기판(110) 위에는 복수의 박막 태양 전지들(C1, C2, C3, …)이 위치한다. 각각의 박막 태양 전지는 기판(110) 위에 순차적으로 적층되는 투명 전극(120), 실리콘 발전층(130), 후면 반사층(140) 및 후면 전극(150)을 포함한다. 여기에서, 후면 반사층(140)은 필요에 따라 제거할 수도 있다.
투명 전극(120)은 금속 산화물, 예컨대 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 또는 인듐 틴 옥사이드(ITO) 중에서 선택된 적어도 한 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 금속 산화물에 하나 이상의 불순물을 혼합한 혼합 물질로 이루어질 수도 있다.
실리콘 발전층(130)은 비정질 실리콘계(p/i/n) 박막으로 형성되거나, 비정질 실리콘계 박막과 미세결정질 실리콘계 박막이 적층된 텐덤형 실리콘계 박막층으로 형성될 수 있다.
실리콘 발전층(130)이 텐덤형 실리콘계 박막층으로 형성될 경우에는 비정질 실리콘계 박막과 미세결정질 실리콘계 박막의 사이에 중간 투명 도전층이 더 형성될 수도 있다. 이와 같이, 실리콘 발전층(130)의 구조는 본 발명에서 제한되지 않으며, 다양한 형태의 박막 구조로 형성될 수 있다.
후면 전극(150)은 금(Au), 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 중에서 선택되는 하나의 금속으로 이루어질 수 있으며, 인접 배치된 박막 태양 전지의 투명 전극과 전기적으로 연결된다.
예컨대, 도 1을 참조하면, 절연 영역(A3)과 인접한 최외곽의 박막 태양 전 지(C1)의 후면 전극(150)은 이웃하는 박막 태양 전지(C2)의 투명 전극(120)과 후면 반사층(140)을 통해 전기적으로 연결된다.
여기에서, 후면 반사층(140)이 없는 경우에는 후면 전극(150)이 인접한 박막 태양 전지의 투명 전극과 직접 연결된다. 따라서, 복수의 박막 태양 전지들(C1, C2, C3, …)은 서로 이웃하는 태양 전지들과 직렬로 연결된다.
한편, 에지 영역(A2)에도 박막 태양 전지와 동일한 층간 구조의 박막들이 증착된다. 즉, 에지 영역(A2)의 기판(110) 위에는 투명 전극(120)을 형성하기 위한 투명 도전층(125), 실리콘 발전층(130)을 형성하기 위한 실리콘 박막층(135), 후면 반사층(140), 및 후면 전극(150)을 형성하기 위한 후면 전극층(155)이 순차적으로 위치한다.
전술한 구조의 박막 태양 전지 모듈에서, 에지 영역(A2)에 위치하는 투명 도전층(125)과 최외곽의 박막 태양 전지(C1)에 위치하는 투명 전극(120) 사이의 간격(D)은 절연 영역(A3)의 폭(W)보다 넓게 형성된다.
따라서, 에지 영역(A2)의 투명 도전층(125)의 측면 중 절연 영역(A3)을 향하는 쪽의 측면은 절연 영역(A3)에 노출된 실리콘 박막층(135)의 측면에 의해 커버된다. 또한, 최외곽 박막 태양 전지(C1)의 투명 전극(120)의 측면 중 절연 영역(A3)을 향하는 쪽의 측면은 절연 영역(A3)에 노출된 실리콘 발전층(130)의 측면에 의해 커버된다.
그리고 에지 영역(A2)에 위치하는 후면 반사층(140) 및 후면 전극층(155)의 측면은 실리콘 박막층(135)의 상기 측면과 서로 일치하며, 최외곽 박막 태양 전 지(C1)의 후면 반사층(140) 및 후면 전극(150)의 측면은 실리콘 발전층(130)의 상기 측면과 서로 일치한다.
이하, 도 1 내지 도 7을 참고로 하여 박막 태양 전지 모듈의 제조 방법에 대해 상세하게 설명한다. 도 2 내지 도 7은 본 발명의 제조 방법을 순차적으로 나타내는 공정 단면도이다.
전술한 도 1의 박막 태양 전지 모듈을 제조하기 위해, 먼저, 도 2에 도시한 바와 같이 기판(110)의 전체 표면 위에 투명 도전층(125)을 증착한다.
여기에서, 투명 도전층(125)은 금속 산화물, 예컨대 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 또는 인듐 틴 옥사이드(ITO) 중에서 선택된 적어도 한 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 금속 산화물에 하나 이상의 불순물을 혼합한 혼합 물질로 이루어질 수도 있다.
이어서, 도 3에 도시한 바와 같이, 투명 도전층(125)을 패터닝하여 발전 영역(A1)에 복수의 투명 전극(120)을 형성한다.
여기에서, 패터닝 공정은 제1 스크라이빙 공정에 따라 실시할 수 있다. 제1 스크라이빙 공정은 기판(110)의 하부로부터 기판(110) 쪽으로 레이저를 조사하여 일부 영역의 투명 도전층(125)을 증발시키는 공정으로서, 제1 스크라이빙 공정을 진행하면 발전 영역(A1)에는 일정한 간격을 두고 서로 이격된 복수의 투명 전극(120)이 형성된다.
한편, 종래에는 제1 스크라이빙 공정을 발전 영역(A1) 내의 투명 도전 층(125)에 대해서만 실시하였다. 그러나 본 실시예는 발전 영역(A1)과 에지 영역(A2)을 구분하는 절연 영역(A3)의 투명 도전층(125)에 대해서도 제1 스크라이빙 공정을 실시하는 것을 특징으로 한다.
제1 스크라이빙 공정을 이용하여 절연 영역(A3)에 위치하는 투명 도전층(125)을 제거할 때, 투명 도전층(125)은 추후 형성하고자 하는 절연 영역(A3)의 폭(W)보다 큰 폭으로 제거한다.
따라서, 최외곽 박막 태양 전지(C1)의 투명 전극(120)과 에지 영역(A2)의 투명 도전층(125) 사이의 간격(D)은 절연 영역(A3)의 폭(W)보다 크게 형성된다.
이와 같이, 투명 전극(120)과 투명 도전층(125) 사이의 간격(D)을 절연 영역(A3)의 폭(W)보다 크게 형성하는 이유는 추후 설명하는 제4 스크라이빙 공정에 의해 절연 영역(A3)을 형성할 때 정렬 마진(alignment margin)을 확보하기 위한 것으로, 이에 대해서는 추후에 자세히 설명한다.
전술한 바와 같이 제1 스크라이빙 공정을 실시한 후에는 도 4에 도시한 바와 같이, 기판(110) 위에 실리콘 박막층(135)을 증착한다. 이때, 실리콘 박막층(135)은 투명 전극(120) 사이의 공간에도 채워진다.
실리콘 박막층(135)은 비정질 실리콘계(p/i/n) 박막으로 형성되거나, 비정질 실리콘계 박막과 미세결정질 실리콘계 박막이 적층된 텐덤형 실리콘계 박막층으로 형성될 수 있다.
실리콘 박막층(135)이 텐덤형 실리콘계 박막층으로 형성될 경우에는 비정질 실리콘계 박막과 미세결정질 실리콘계 박막의 사이에 중간 투명 도전층이 더 형성 될 수도 있다. 이와 같이, 실리콘 박막층(135)의 구조는 본 발명에서 제한되지 않으며, 다양한 형태의 박막 구조로 형성될 수 있다.
이어서, 도 5에 도시한 바와 같이, 실리콘 박막층(135)을 패터닝하여 발전 영역(A1)에 복수의 실리콘 발전층(130)을 형성한다. 여기에서, 패터닝 공정은 제2 스크라이빙 공정에 따라 실시할 수 있다.
한편, 제2 스크라이빙 공정에 사용하는 레이저의 출력은 제1 스크라이빙 공정에 사용하는 레이저의 출력보다 작다.
따라서, 제2 스크라이빙 공정을 진행하기 위해 기판(110)의 하부로부터 기판(110) 쪽으로 레이저를 조사할 때, 발전 영역(A1)의 투명 전극(120)들은 증발되지 않지만 투명 전극(120) 위의 실리콘 박막층(135)은 증발되어 제거된다.
이에 따라, 발전 영역(A1)에는 일정한 간격을 두고 서로 이격된 복수의 실리콘 발전층(130)이 형성된다.
전술한 제2 스크라이빙 공정을 실시한 후에는 도 6에 도시한 바와 같이, 후면 반사층(140) 및 후면 전극층(155)을 순차적으로 증착한다. 이때, 후면 반사층(140) 또는 후면 반사층(140)과 후면 전극층(155)은 실리콘 발전층(130) 사이의 공간에도 채워진다. 따라서, 후면 전극(150)이 이웃하는 박막 태양 전지의 투명 전극과 전기적으로 연결된다.
여기에서, 후면 전극층(155)은 금(Au), 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 중에서 선택되는 하나의 금속으로 이루어질 수 있다.
이어서, 도 7에 도시한 바와 같이, 후면 반사층(140) 및 후면 전극층(155)을 패터닝하여 발전 영역(A1)에 복수의 후면 전극(150)을 형성한다. 여기에서, 패터닝 공정은 제3 스크라이빙 공정에 따라 실시할 수 있다.
한편, 제3 스크라이빙 공정에 사용하는 레이저의 출력은 제2 스크라이빙 공정에 사용하는 레이저의 출력보다 작다.
따라서, 제3 스크라이빙 공정을 진행하기 위해 기판(110)의 하부로부터 기판(110) 쪽으로 레이저를 조사할 때, 발전 영역(A1)의 투명 전극(120)들 및 실리콘 발전층(130)들은 증발되지 않지만 실리콘 발전층(130) 위의 후면 반사층(140) 및 후면 전극층(155)은 증발되어 제거된다.
이에 따라, 발전 영역(A1)에는 일정한 간격을 두고 서로 이격된 복수의 후면 전극(150)이 형성된다.
제3 스크라이빙 공정을 실시한 후에는 절연 영역(A3)을 형성하기 위한 제4 스크라이빙 공정을 진행한다. 제4 스크라이빙 공정은 도시하지 않은 정렬 마크를 이용한 정렬 작업을 실시한 후 진행하며, 에지 영역(A2)의 투명 도전층(125)과 최외곽 박막 태양 전지(C1)의 투명 전극(120) 사이의 간격(D)보다 좁은 폭(W)으로 절연 영역(A3)을 형성한다.
여기에서, 절연 영역(A3)의 폭(W)을 상기와 같이 제한하는 이유는 제4 스크라이빙 공정시의 정렬 마진을 확보함으로써, 제4 스크라이빙 공정을 진행할 때 투명 도전층(125) 또는 투명 전극(120)이 레이저에 의해 증발되는 것을 방지하기 위함이다.
하지만, 정확한 정렬 작업이 가능한 경우에는 절연 영역(A3)의 폭(W)을 투명 도전층(125)과 투명 전극(120) 사이의 간격(D)과 동일하게 형성하는 것도 가능하다.
이러한 제조 방법에 의하면, 절연 영역을 형성하기 위한 제4 스크라이빙 공정에서 실리콘 박막층 및 후면 전극층(선택적으로, 후면 반사층을 포함)만 제거할 수 있다.
따라서, 제4 스크라이빙 공정에서 투명 도전층 재료의 원자 일부분이 실리콘 발전층 및 후면 전극층 등에 다시 증착되는 것을 방지할 수 있으므로, 다시 증착된 투명 도전층 재료의 원자로 인해 불필요한 전류 경로가 형성되는 것이 방지된다. 따라서, 발전 효율을 증가시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양 전지 모듈의 부분 단면도이다.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양 전지 모듈의 제조 방법을 순차적으로 나타내는 공정 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 간단한 설명*
110: 기판 120: 투명 전극
125: 투명 도전층 130: 실리콘 발전층
135: 실리콘 박막층 140: 후면 반사층
150: 후면 전극 155: 후면 전극층
Claims (18)
- 절연 영역에 의해 구분된 발전 영역과 에지 영역을 포함하는 기판; 및상기 발전 영역 내에 위치하는 복수의 박막 태양 전지들을 포함하며, 각각의 박막 태양 전지는,상기 기판 위에 위치하는 투명 전극;상기 투명 전극 위에 위치하는 실리콘 발전층; 및상기 실리콘 발전층 위에 위치하며, 인접한 박막 태양 전지의 투명 전극과 전기적으로 연결되는 후면 전극을 포함하고,상기 절연 영역에 인접한 최외곽의 박막 태양 전지의 투명 전극의 측면은 상기 절연 영역에 노출된 상기 실리콘 발전층의 측면에 의해 커버되는 박막 태양 전지 모듈.
- 제1항에서,상기 최외곽 박막 태양 전지의 후면 전극의 측면이 실리콘 발전층의 측면과 서로 일치하는 박막 태양 전지 모듈.
- 제2항에서,상기 실리콘 발전층과 후면 전극 사이에 후면 반사층이 더 위치하며, 상기 최외곽 박막 태양 전지의 후면 반사층의 측면이 상기 실리콘 발전층 및 후면 전극의 측면과 서로 일치하는 박막 태양 전지 모듈.
- 제1항에서,상기 에지 영역에는 상기 투명 전극을 형성하는 투명 도전층, 상기 실리콘 발전층을 형성하는 실리콘 박막층, 및 상기 후면 전극을 형성하는 후면 전극층이 기판 위에 순차적으로 위치하고, 상기 투명 전극층의 측면이 상기 절연 영역에 노출된 실리콘 박막층의 측면에 의해 커버되는 박막 태양 전지 모듈.
- 제4항에서,상기 에지 영역의 투명 도전층과 최외곽 박막 태양 전지의 투명 전극 사이의 간격은 상기 절연 영역의 폭보다 넓게 형성되는 박막 태양 전지 모듈.
- 제5항에서,상기 절연 영역에 노출되는 후면 전극층의 측면이 상기 실리콘 박막층의 측면과 서로 일치하는 박막 태양 전지 모듈.
- 제6항에서,상기 실리콘 박막층과 후면 전극층 사이에 후면 반사층이 더 위치하며, 상기 절연 영역에 노출되는 후면 반사층의 측면이 상기 실리콘 박막층 및 후면 전극층의 측면과 서로 일치하는 박막 태양 전지 모듈.
- 제1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에서,상기 투명 도전층 및 투명 전극은 금속 산화물로 이루어지는 박막 태양 전지 모듈.
- 제8항에서,상기 금속 산화물은 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 또는 인듐 틴 옥사이드(ITO) 중에서 선택된 적어도 한 물질을 포함하는 박막 태양 전지 모듈.
- 기판 위에 투명 도전층을 증착하고 패터닝하는 단계;실리콘 박막층을 증착 및 패터닝하는 단계;후면 전극층을 증착 및 패터닝하는 단계; 및발전 영역과 에지 영역을 구분하는 절연 영역을 형성하는 단계를 포함하며,상기 투명 도전층을 패터닝하는 단계에서, 상기 절연 영역에 위치하는 투명 도전층을 상기 절연 영역의 폭보다 넓게 제거하는 박막 태양 전지 모듈의 제조 방법.
- 제10항에서,상기 투명 도전층을 패터닝하는 단계에서는 제1 스크라이빙 공정에 의해 복수의 투명 전극을 형성하는 박막 태양 전지 모듈의 제조 방법.
- 제11항에서,상기 절연 영역의 폭보다 넓게 상기 투명 도전층을 제거하는 작업이 상기 제1 스크라이빙 공정에 의해 실시되는 박막 태양 전지 모듈의 제조 방법.
- 제11항 또는 제12항에서,상기 실리콘 박막층을 패터닝하는 단계에서는 제2 스크라이빙 공정에 의해 복수의 실리콘 발전층을 형성하는 박막 태양 전지 모듈의 제조 방법.
- 제13항에서,상기 후면 전극층을 패터닝하는 단계에서는 제3 스크라이빙 공정에 의해 복수의 후면 전극을 형성하는 박막 태양 전지 모듈의 제조 방법.
- 제14항에서,상기 절연 영역을 형성하는 단계에서는 제4 스크라이빙 공정에 의해 상기 절연 영역의 실리콘 박막층 및 후면 전극층을 제거하는 박막 태양 전지 모듈의 제조 방법.
- 제15항에서,상기 제4 스크라이빙 공정을 실시하기 전에 정렬 작업을 실시하는 박막 태양 전지 모듈의 제조 방법.
- 제16항에서,상기 실리콘 박막층과 후면 전극층 사이에 후면 반사층을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 박막 태양 전지 모듈의 제조 방법.
- 제17항에서,상기 절연 영역의 후면 반사층은 상기 제4 스크라이빙 공정에 의해 제거되는 박막 태양 전지 모듈의 제조 방법.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090095217A KR101295547B1 (ko) | 2009-10-07 | 2009-10-07 | 박막 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법 |
| CN2010105392364A CN102074598B (zh) | 2009-10-07 | 2010-09-30 | 太阳能电池模块及其制造方法 |
| EP10013318A EP2309546A3 (en) | 2009-10-07 | 2010-10-05 | Solar cell module and method for manufacturing the same |
| US12/899,261 US9087953B2 (en) | 2009-10-07 | 2010-10-06 | Solar cell module and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090095217A KR101295547B1 (ko) | 2009-10-07 | 2009-10-07 | 박막 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110037678A true KR20110037678A (ko) | 2011-04-13 |
| KR101295547B1 KR101295547B1 (ko) | 2013-08-12 |
Family
ID=43502797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090095217A KR101295547B1 (ko) | 2009-10-07 | 2009-10-07 | 박막 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9087953B2 (ko) |
| EP (1) | EP2309546A3 (ko) |
| KR (1) | KR101295547B1 (ko) |
| CN (1) | CN102074598B (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112054078A (zh) * | 2019-06-05 | 2020-12-08 | 领凡新能源科技(北京)有限公司 | 薄膜太阳能电池的节宽设计方法、装置和薄膜太阳能电池 |
| KR20220074292A (ko) * | 2020-11-27 | 2022-06-03 | 한국과학기술연구원 | 탠덤 태양전지 모듈 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011001962A1 (ja) * | 2009-06-29 | 2011-01-06 | 京セラ株式会社 | 光電変換素子の製造方法、光電変換素子の製造装置および光電変換素子 |
| DE102011115659A1 (de) * | 2011-09-28 | 2013-03-28 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Photovoltaischer Halbleiterchip |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4281208A (en) * | 1979-02-09 | 1981-07-28 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photovoltaic device and method of manufacturing thereof |
| US4799968A (en) * | 1986-09-26 | 1989-01-24 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photovoltaic device |
| US4981525A (en) * | 1988-02-19 | 1991-01-01 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photovoltaic device |
| US5268037A (en) * | 1992-05-21 | 1993-12-07 | United Solar Systems Corporation | Monolithic, parallel connected photovoltaic array and method for its manufacture |
| EP1039552B1 (en) * | 1999-02-25 | 2010-05-12 | Kaneka Corporation | Thin-film photoelectric conversion device and sputtering-deposition method |
| US6632993B2 (en) * | 2000-10-05 | 2003-10-14 | Kaneka Corporation | Photovoltaic module |
| US6750394B2 (en) * | 2001-01-12 | 2004-06-15 | Sharp Kabushiki Kaisha | Thin-film solar cell and its manufacturing method |
| JP4340246B2 (ja) * | 2005-03-07 | 2009-10-07 | シャープ株式会社 | 薄膜太陽電池およびその製造方法 |
| JP4681352B2 (ja) | 2005-05-24 | 2011-05-11 | 本田技研工業株式会社 | カルコパイライト型太陽電池 |
| JP4762100B2 (ja) * | 2006-09-28 | 2011-08-31 | 三洋電機株式会社 | 太陽電池モジュール |
| JP4909032B2 (ja) * | 2006-11-30 | 2012-04-04 | 三洋電機株式会社 | 太陽電池モジュール |
| KR101301664B1 (ko) * | 2007-08-06 | 2013-08-29 | 주성엔지니어링(주) | 박막형 태양전지 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된박막형 태양전지 |
| KR101368904B1 (ko) * | 2007-12-31 | 2014-02-28 | 주성엔지니어링(주) | 박막형 태양전지 및 그 제조방법 |
| TWI440198B (zh) * | 2008-03-13 | 2014-06-01 | Nexpower Technology Corp | 薄膜疊層太陽能電池與其製作方法 |
-
2009
- 2009-10-07 KR KR1020090095217A patent/KR101295547B1/ko not_active IP Right Cessation
-
2010
- 2010-09-30 CN CN2010105392364A patent/CN102074598B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2010-10-05 EP EP10013318A patent/EP2309546A3/en not_active Ceased
- 2010-10-06 US US12/899,261 patent/US9087953B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112054078A (zh) * | 2019-06-05 | 2020-12-08 | 领凡新能源科技(北京)有限公司 | 薄膜太阳能电池的节宽设计方法、装置和薄膜太阳能电池 |
| CN112054078B (zh) * | 2019-06-05 | 2024-03-08 | 东君新能源有限公司 | 薄膜太阳能电池的节宽设计方法、装置和薄膜太阳能电池 |
| KR20220074292A (ko) * | 2020-11-27 | 2022-06-03 | 한국과학기술연구원 | 탠덤 태양전지 모듈 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102074598A (zh) | 2011-05-25 |
| US20110079264A1 (en) | 2011-04-07 |
| CN102074598B (zh) | 2013-04-17 |
| EP2309546A2 (en) | 2011-04-13 |
| KR101295547B1 (ko) | 2013-08-12 |
| US9087953B2 (en) | 2015-07-21 |
| EP2309546A3 (en) | 2013-01-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8294021B2 (en) | Photovoltaic device and method for manufacturing the same | |
| KR101031246B1 (ko) | 박막형 태양전지 및 그 제조방법, 및 그를 이용한 박막형 태양전지 모듈 및 태양광 발전 시스템 | |
| US9818897B2 (en) | Device for generating solar power and method for manufacturing same | |
| US20100252109A1 (en) | Thin film type solar cell and method for manufacturing the same | |
| KR20190094288A (ko) | 박막 태양 전지 | |
| WO2019148774A1 (zh) | 薄膜太阳能电池的制备方法 | |
| KR20100021045A (ko) | 박막형 태양전지 및 그 제조방법 | |
| KR101295547B1 (ko) | 박막 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법 | |
| US20100186796A1 (en) | Solar cell module and method for manufacturing the same | |
| KR101243877B1 (ko) | 태양전지 및 태양전지의 제조 방법 | |
| US20110030769A1 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
| US9954122B2 (en) | Solar cell apparatus and method of fabricating the same | |
| KR20130115463A (ko) | 박막 태양전지 모듈 | |
| JP2014504038A (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
| JP2004260013A (ja) | 光電変換装置及びその製造方法 | |
| US20110023933A1 (en) | Interconnection Schemes for Photovoltaic Cells | |
| JP3655027B2 (ja) | 集積型薄膜光電変換装置 | |
| US20240258448A1 (en) | Layer stack for thin-film photovoltaic modules and preparation method thereof | |
| JP2005033006A (ja) | 集積型タンデム接合太陽電池及び集積型タンデム接合太陽電池の製造方法 | |
| KR20130119072A (ko) | 태양광 발전장치 | |
| KR20130070461A (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| EP4318604A1 (en) | Thin film photovoltaic devices and method of manufacturing them | |
| KR20110128616A (ko) | 텐덤형 태양전지 및 그 제조방법 | |
| US20130008504A1 (en) | Solar power generating apparatus and method for manufacturing same | |
| TWI502758B (zh) | Method for manufacturing solar cells |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160722 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170724 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |