KR20110047714A - 태양전지 및 이의 제조방법 - Google Patents
태양전지 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20110047714A KR20110047714A KR1020090104455A KR20090104455A KR20110047714A KR 20110047714 A KR20110047714 A KR 20110047714A KR 1020090104455 A KR1020090104455 A KR 1020090104455A KR 20090104455 A KR20090104455 A KR 20090104455A KR 20110047714 A KR20110047714 A KR 20110047714A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- buffer layer
- light absorbing
- compound
- solar cell
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 56
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 11
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- 229910021476 group 6 element Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 18
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 9
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 4
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 4
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 4
- KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Se].[Se].[In] Chemical compound [Cu].[Se].[Se].[In] KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- GKCNVZWZCYIBPR-UHFFFAOYSA-N sulfanylideneindium Chemical class [In]=S GKCNVZWZCYIBPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-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
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 2
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 2
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- YNLHHZNOLUDEKQ-UHFFFAOYSA-N copper;selanylidenegallium Chemical compound [Cu].[Se]=[Ga] YNLHHZNOLUDEKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- -1 electrode Substances 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003346 selenoethers Chemical class 0.000 description 1
- 239000005361 soda-lime glass Substances 0.000 description 1
- YALHCTUQSQRCSX-UHFFFAOYSA-N sulfane sulfuric acid Chemical compound S.OS(O)(=O)=O YALHCTUQSQRCSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 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
- H01L31/04—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
- H01L31/06—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 characterised by potential barriers
- H01L31/072—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 characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
- H01L31/0749—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 characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type including a AIBIIICVI compound, e.g. CdS/CulnSe2 [CIS] heterojunction solar 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
- Y02E10/541—CuInSe2 material 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
태양전지 및 이의 제조방법이 개시된다. 태양전지는 지지기판; 상기 지지기판 상에 배치되는 이면전극층; 상기 이면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치되는 윈도우층; 및 상기 광 흡수층 및 상기 윈도우층 사이에 개재되고, 아래의 화학식1로 표현되는 제 1 화합물 및 아래의 화학식2로 표현되는 제 2 화합물을 포함하는 버퍼층을 포함하고, 이때, 화학식1은 AB으로 표시되고, 화학식2은 A2B3로 표시되며, 여기서, A는 Ⅲ족 원소이고, B는 Ⅵ족 원소이다.
태양전지, 버퍼층, Cd, In, S
Description
실시예는 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 에너지의 수요가 증가함에 따라서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지에 대한 개발이 진행되고 있다.
특히, 유리기판, 금속 이면 전극층, p형 CIGS계 광 흡수층, 고 저항 버퍼층, n형 창층 등을 포함하는 기판 구조의 pn 헤테로 접합 장치인 CIGS계 태양전지가 널리 사용되고 있다.
실시예는 카드뮴을 포함하지 않고, 적은 디펙을 가지며, 향상된 성능을 가지는 태양전지 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 태양전지는 지지기판; 상기 지지기판 상에 배치되는 이면전극층; 상기 이면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치되는 윈도우층; 및 상기 광 흡수층 및 상기 윈도우층 사이에 개재되고, 아래의 화학식1로 표현되는 제 1 화합물 및 아래의 화학식2로 표현되는 제 2 화합물을 포함하는 버퍼층을 포함한다. 이때, 화학식1은 AB으로 표시되고, 화학식2은 A2B3로 표시되며, 여기서, A는 Ⅲ족 원소이고, B는 Ⅵ족 원소이다.
일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 지지기판 상에 이면전극층을 형성하는 단계; 상기 이면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 상기 광 흡수층 상에 위의 화학식1로 표현되는 제 1 화합물 및 위의 화학식2로 표현되는 제 2 화합물을 포함하는 버퍼층을 형성하는 단계; 및 상기 버퍼층 상에 윈도우층을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 태양전지는 InS 및 In2S3 등과 같은 제 1 화합물 및 제 2 화합물을 사용하여, 버퍼층을 구현할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 태양전지는 카드뮴 을 사용하지 않고, 버퍼층을 구현할 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 태양전지는 환경 오염을 유발하거나, 독성을 가지는 카드뮴을 포함하지 않는다.
또한, 인듐 설파이드계 화합물은 적은 개수의 디펙을 가지며, 그레인 크기 및 에너지 밴드갭 조절이 용이하다. 예를 들어, 버퍼층에서, 광 흡수층과 가까운 영역에는 InS이 상대적으로 많이 포함하고, 윈도우층과 가까운 영역에는 In2S3이 상대적으로 많이 포함된다.
이와 같은 농도 구배에 의해서, 실시예에 따른 태양전지는 윈도우층에 가까워질수록 더 높은 에너지 밴드갭을 가지는 버퍼층을 포함한다.
따라서, 실시예에 따른 태양전지는 향상된 성능을 가진다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 막, 전극, 홈 또는 층 등이 각 기판, 전극, 막, 홈 또는 층 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 1은 실시예에 따른 태양전지의 일 단면을 도시한 단면도이다. 도 2는 버퍼층에 포함된 물질의 높이에 따른 질량비율을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 태양전지는 지지기판(100), 이면전극층(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500) 및 윈도우층(600)을 포함한다.
상기 지지기판(100)은 플레이트 형상을 가지며, 상기 이면전극층(200), 상기 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500) 및 상기 윈도우층(600)을 지지한다.
상기 지지기판(100)은 절연체일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 유리기판, 플라스틱기판 또는 금속기판일 수 있다. 더 자세하게, 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.
상기 이면전극층(200)은 상기 지지기판(100) 상에 배치된다. 상기 이면전극층(200)은 도전층이다. 상기 이면전극층(200)으로 사용되는 물질의 예로서는 몰리브덴(Mo) 등의 금속을 들 수 있다.
또한, 상기 이면전극층(200)은 두 개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 이때, 각각의 층들은 같은 금속으로 형성되거나, 서로 다른 금속으로 형성될 수 있다.
상기 광 흡수층(300)은 상기 이면전극층(200) 상에 배치된다. 상기 광 흡수층(300)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족계 화합물을 포함한다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(300)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계) 결정 구조, 구리-인듐-셀레나이드계 또는 구리-갈륨-셀레나이드계 결정 구조를 가질 수 있다.
상기 광 흡수층(300)의 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1eV 내지 1.8eV일 수 있다.
상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300) 상에 배치된다. 상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300)에 직접 접촉한다.
상기 버퍼층(400)은 아래의 화학식1로 표현되는 제 1 화합물 및 아래의 화학식 2로 표현되는 제 2 화합물을 포함한다.
여기서, A는 Ⅲ족 원소이고, B는 Ⅵ족 원소이다. 더 자세하게, A는 인듐(In)이고, B는 황(S)일 수 있다. 즉, 상기 제 1 화합물은 InS이고, 상기 제 2 화합물은 In2S3일 수 있다.
또한, 상기 버퍼층(400)은 아래의 화학식으로 표현되는 제 3 화합물을 포함할 수 있다.
여기서, A는 Ⅲ족 원소이고, B는 산소를 제외한 Ⅵ족 원소이고, O는 산소이고, 0<X<1이다. 더 자세하게, A는 인듐(In)이고, B는 황(S)일 수 있다. 즉, 상기 제 3 화합물은 In2S3 (1-X)O3X일 수 있다.
상기 버퍼층(400)은 높이에 따라서 다른 양으로, 상기 제 1 화합물, 상기 제 2 화합물 및 상기 제 3 화합물을 포함한다.
예를 들어, 상기 제 1 화합물은 상기 광 흡수층(300) 및 상기 버퍼층(400) 사이의 계면에서는 가장 낮은 질량 비율로, 상기 버퍼층(400)에 포함된다. 상기 제 1 화합물의 질량 비율은 상기 고저항 버퍼층(500) 및 상기 버퍼층(400) 사이의 계면에 가까워질수록 높아진다.
또한, 상기 제 2 화합물은 상기 광 흡수층(300) 및 상기 버퍼층(400) 사이의 계면에서는 가장 높은 질량 비율로, 상기 버퍼층(400)에 포함된다. 상기 제 2 화합물의 질량 비율은 상기 광 흡수층(300) 및 상기 버퍼층(400) 사이의 계면에 가까워질수록 높아진다.
또한, 상기 제 3 화합물은 상기 고저항 버퍼층(500)에 가까운 영역의 버퍼층(400)에만 포함될 수 있다. 상기 버퍼층(400)에 포함되는 상기 제 3 화합물의 양은 상기 제 1 화합물 및 상기 제 2 화합물에 비하여 상대적으로 매우 적을 수 있다.
구체적으로, 상기 제 1 화합물이 InS이고, 상기 제 2 화합물이 In2S3이고, 상기 제 3 화화합물은 In2S3 (1-X)O3X인 경우를 살펴본다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 고저항 버퍼층(500)에서, 상기 광 흡수층(300)으로 갈수록, 상기 버퍼층(400)은 더 많은 InS를 포함할 수 있다. 또한, 상기 광 흡수층(300)에 상기 고저항 버퍼층(500)으로 갈수록 상기 버퍼층(400)은 더 많은 In2S3를 포함할 수 있다. 또한, 상기 고저항 버퍼층(500)에 인접하는 영역의 버퍼층(400)에만, In2S3 (1-X)O3X가 포함할 수 있다.
InS 및 In2S3의 질량 비율의 변화에 대해서, 도 2에서는 선형적으로 변한다고 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 다양한 형태로 증가되거나, 감소될 수 있다.
상기 제 1 화합물은 낮은 에너지 밴드갭을 가지고, 상기 제 2 화합물은 높은 에너지 밴드갭을 가진다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 광 흡수층(300)에 인접하는 영역의 버퍼층(400)은 상기 제 1 화합물을 많이 포함하고, 상기 고저항 버퍼층(500)에 인접하는 영역의 버퍼층(400)은 상기 제 2 화합물을 많이 포함한다.
이에 따라서, 상기 버퍼층(400)의 에너지 밴드갭은 높이에 따라서 달라진다. 더 자세하게, 상기 광 흡수층(300)에 가까운 영역의 버퍼층(400)은 낮은 에너지 밴드갭을 가지고, 상기 고저항 버퍼층(500)에 가까운 영역의 버퍼층(400)은 높은 에너지 밴드갭을 가진다.
예를 들어, InS의 에너지 밴드갭은 약 1.9eV이고, In2S3의 에너지 밴드갭은 약 2.0eV 내지 약 2.3eV일 수 있다. 이에 따라서, 상기 버퍼층(400)의 에너지 밴드갭은 상기 광 흡수층(300)과의 계면으로부터 상기 고저항 버퍼층(500)과의 계면으로 갈수록 더 높아질 수 있다.
상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 버퍼층(400) 상에 배치된다. 상기 고저항 버퍼층(500)은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함한다. 상기 고 저항 버퍼층(500)의 에너지 밴드갭은 약 3.1eV 내지 3.3eV일 수 있다.
상기 윈도우층(600)은 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 배치된다. 상기 윈도우층(600)은 투명하며, 도전층이다. 상기 윈도우층(600)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드(Al doped ZnO;AZO) 등을 들 수 있다.
실시예에 따른 태양전지는 InS 및 In2S3 등과 같은 상기 제 1 화합물 및 상기 제 2 화합물을 사용하여, 상기 버퍼층(400)을 구현할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 태양전지는 카드뮴을 사용하지 않고, 상기 버퍼층(400)을 구현할 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 태양전지는 환경 오염을 유발하거나, 독성을 가지는 카드뮴을 포함하지 않는다.
또한, 인듐 설파이드계 화합물은 적은 개수의 디펙을 가지며, 그레인 크기 및 에너지 밴드갭 조절이 용이하다. 앞서 살펴본 바와 같이, 상기 버퍼층(400)은 상기 제 1 화합물 및 상기 제 2 화합물의 질량 비율을 조절하여, 에너지 밴드갭을 조절할 수 있다.
즉, 농도 구배(질량 비율의 높이에 따른 변화)에 의해서, 실시예에 따른 태양전지는 윈도우층(600)에 가까워질수록 더 높은 에너지 밴드갭을 가지는 버퍼층(400)을 포함한다.
따라서, 실시예에 따른 태양전지는 향상된 성능을 가진다.
도 3 내지 도 7은 실시예에 따른 태양전지를 제조하기 위한 공정을 도시한 도면들이다. 본 제조방법에서는 앞서 설명한 태양전지를 참고하여 설명한다. 본 제 조방법에 대한 설명에, 앞선 태양전지에 관한 설명은 본질적으로 결합될 수 있다.
도 3을 참조하면, 지지기판(100) 상에 스퍼터링 공정에 의해서 몰리브덴 등과 같은 금속이 증착되고, 이면전극층(200)이 형성된다. 상기 이면전극층(200)은 공정 조건이 서로 다른 두 번의 공정들에 의해서 형성될 수 있다.
상기 지지기판(100) 및 상기 이면전극층(200) 사이에는 확산 방지막과 같은 추가적인 층이 개재될 수 있다.
이후, 상기 이면전극층(200) 상에 광 흡수층(300) 및 버퍼층(400)이 차례로 형성된다.
상기 광 흡수층(300)은 스퍼터링 공정 또는 증발법 등에 의해서 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 광 흡수층(300)을 형성하기 위해서 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄을 동시 또는 구분하여 증발시키면서 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층(300)을 형성하는 방법과 금속 프리커서 막을 형성시킨 후 셀레니제이션(Selenization) 공정에 의해 형성시키는 방법이 폭넓게 사용되고 있다.
금속 프리커서 막을 형성시킨 후 셀레니제이션 하는 것을 세분화하면, 구리 타겟, 인듐 타겟, 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정에 의해서, 상기 이면전극(200) 상에 금속 프리커서 막이 형성된다.
이후, 상기 금속 프리커서 막은 셀레이제이션(selenization) 공정에 의해서, 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층(300)이 형성된다.
이와는 다르게, 상기 구리 타겟, 인듐 타겟, 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정 및 상기 셀레니제이션 공정은 동시에 진행될 수 있다.
이와는 다르게, 구리 타겟 및 인듐 타겟 만을 사용하거나, 구리 타겟 및 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정 및 셀레니제이션 공정에 의해서, CIS계 또는 CIG계 광 흡수층(300)이 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 광 흡수층(300) 상에 버퍼층(400)이 형성된다. 상기 버퍼층(400)은 진공 증착 방식에 의해서 형성된다. 예를 들어, 상기 버퍼층(400)은 증발법 또는 스퍼터링 공정 등에 의해서, 형성될 수 있다.
상기 버퍼층(400)을 형성하기 위해서, 상기 광 흡수층(300) 상에 공급되는 A의 양 및 B의 양이 시간이 지남에 따라서 달라질 수 있다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 광 흡수층(300)이 형성된 지지기판(100a) 상에 인듐 소스(11) 및 황 소스(12)가 배치된다. 이후, 상기 인듐 소스(11) 및 상기 황 소스(12)는 각각 동일한 몰 비로 인듐 및 황을 상기 광 흡수층(300) 상에 공급한다.
이후, 시간이 지남에 따라서, 상기 인듐 소스(11)의 인듐 공급 속도가 감소하거나, 상기 황 소소의 황 공급 속도가 증가된다. 최종적으로 상기 버퍼층(400)이 완성되는 시점에서는 상기 인듐 소스(11) 및 상기 황 소스(12)는 인듐 및 황을 약 2:3의 몰 비로 상기 광 흡수층(300) 상에 공급한다.
또한, 상기 버퍼층(400)이 형성되는 중간 단계에서는 상기 광 흡수층(300) 상에 산소가 공급된다. 이에 따라서, 상기 버퍼층(400)의 상부에는 In2S3 (1-X)O3X가 포함된다.
인듐 설파이드계 화합물은 InS 및 In2S3의 두 화합물이 안정한 상태를 유지한다. 이에 따라서, 인듐 및 황이 동일한 몰 비로 공급될 때는 주로, InS가 상기 광 흡수층(300)에 증착된다. 또한, 황의 몰 비율이 증가될 때는 In2S3의 양이 많아진다.
이에 따라서, 앞서 설명한 태양전지의 버퍼층(400)의 구조가 구현될 수 있다.
이와는 다르게, 상기 버퍼층(400)을 형성하기 위해서, 상기 광 흡수층(300) 상에 제 1 화합물의 공급 속도와 제 2 화합물의 공급 속도가 시간에 따라서, 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 버퍼층(400)이 형성됨에 따라서, 상기 제 1 화합물의 공급 속도는 감소되고, 상기 제 2 화합물의 공급 속도는 점차적으로 증가될 수 있다.
더 구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 광 흡수층(300)이 형성된 지지기판(100a) 상에 InS 소스(13) 및 In2S3 소스(14)가 배치된다. 이후, 상기 InS 소스(13)는 상기 광 흡수층(300) 상에 InS를 공급하고, 상기 In2S3 소스(14)는 In2S3를 공급하지 않는다.
이후, 상기 InS 소스(13)의 InS 공급 속도는 점차적으로 감소되고, 상기 In2S3 소스(14)의 In2S3 공급 속도는 점차적으로 증가된다. 최종적으로, 상기 버퍼층(400)이 완성되는 시점에서는 상기 InS 소스(13)는 InS를 공급하지 않는다.
마찬가지로, 상기 버퍼층(400)이 형성되는 중간 단계에서, 상기 광 흡수층(300) 상에 산소가 공급되거나, In2S3 (1-X)O3X가 공급될 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 버퍼층(400) 상에 징크 옥사이드가 스퍼터링 공정 등에 의해서 증착되고, 상기 고저항 버퍼층(500)이 형성된다.
이후, 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 윈도우층(600)이 형성된다. 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.
실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 카드뮴 등과 같은 중금속을 포함하지 않고, 향상된 효율을 가지는 태양전지를 제공할 수 있다.
또한, 이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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 1은 실시예에 따른 태양전지의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 2는 버퍼층에 포함된 물질의 높이에 따른 질량비율을 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 7은 실시예에 따른 태양전지를 제조하기 위한 공정을 도시한 도면들이다.
Claims (10)
- 지지기판;상기 지지기판 상에 배치되는 이면전극층;상기 이면전극층 상에 배치되는 광 흡수층;상기 광 흡수층 상에 배치되는 윈도우층; 및상기 광 흡수층 및 상기 윈도우층 사이에 개재되고, 아래의 화학식1로 표현되는 제 1 화합물 및 아래의 화학식2로 표현되는 제 2 화합물을 포함하는 버퍼층을 포함하는 태양전지.화학식1AB화학식2A2B3여기서, A는 Ⅲ족 원소이고, B는 Ⅵ족 원소이다.
- 제 1 항에 있어서, 상기 버퍼층은 아래의 화학식3으로 표현되는 제 3 화합물을 포함하는 태양전지.화학식3A2S3(1-X)O3X여기서, S는 황이고, O는 산소이고, 0<X<1이다.
- 제 2 항에 있어서, 상기 제 3 화합물의 상대적인 양은 상기 윈도우층에 가까워짐에 따라서 증가되는 태양전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 화합물의 상대적인 양은 상기 광 흡수층에 가까워짐에 따라서 증가되고,상기 제 2 화합물의 상대적인 양은 상기 윈도우층에 가까워짐에 따라서 증가되는 태양전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 화합물은 InS이고, 상기 제 2 화합물은 In2S3인 태양전지.
- 지지기판 상에 이면전극층을 형성하는 단계;상기 이면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계;상기 광 흡수층 상에 아래의 화학식1로 표현되는 제 1 화합물 및 아래의 화학식2로 표현되는 제 2 화합물을 포함하는 버퍼층을 형성하는 단계; 및상기 버퍼층 상에 윈도우층을 형성하는 단계를 포함하는 태양전지의 제조방법.화학식1AB화학식2A2B3여기서, A는 Ⅲ족 원소이고, B는 Ⅵ족 원소이다.
- 제 6 항에 있어서, 상기 버퍼층을 형성하는 단계에서,A 및 B를 상기 광 흡수층 상에 동시에 공급하고,상기 버퍼층이 형성됨에 따라서, A가 공급되는 속도에 대하여, B가 공급되는 속도는 상대적으로 증가하는 태양전지의 제조방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 버퍼층을 형성하는 단계에서, 상기 광 흡수층 상에 산소가 공급되는 태양전지의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 버퍼층을 형성하는 단계에서,상기 광 흡수층 상에 산소가 공급되는 속도는 상기 버퍼층이 형성됨에 따라서, 상기 A가 공급되는 속도에 대하여, 상대적으로 증가하는 태양전지의 제조방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 버퍼층을 형성하는 단계에서,상기 광 흡수층 상에 상기 제 1 화합물 및 상기 제 2 화합물이 공급되고,상기 버퍼층이 형성됨에 따라서, 상기 제 1 화합물이 공급되는 속도에 대하 여, 상기 제 2 화합물이 공급되는 속도는 상대적으로 증가하는 태양전지의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090104455A KR101091215B1 (ko) | 2009-10-30 | 2009-10-30 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090104455A KR101091215B1 (ko) | 2009-10-30 | 2009-10-30 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110047714A true KR20110047714A (ko) | 2011-05-09 |
| KR101091215B1 KR101091215B1 (ko) | 2011-12-07 |
Family
ID=44238970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090104455A KR101091215B1 (ko) | 2009-10-30 | 2009-10-30 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101091215B1 (ko) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101144475B1 (ko) * | 2011-03-23 | 2012-05-11 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
| WO2013069997A1 (en) * | 2011-11-11 | 2013-05-16 | Lg Innotek Co., Ltd. | Solar cell and method of fabricating the same |
| WO2013069998A1 (en) * | 2011-11-11 | 2013-05-16 | Lg Innotek Co., Ltd. | Solar cell and method of fabricating the same |
| US8466002B2 (en) | 2011-02-28 | 2013-06-18 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Methods of manufacturing a solar cell |
| US8927452B2 (en) | 2007-05-31 | 2015-01-06 | Sud-Chemie Ag | Method for producing a shell catalyst and corresponding shell catalyst |
| US9617187B2 (en) | 2008-11-30 | 2017-04-11 | Sud-Chemie Ag | Catalyst support, process for its preparation and use |
| US10150099B2 (en) | 2007-05-31 | 2018-12-11 | Alfred Hagemeyer | Zirconium oxide-doped catalyst support, method for producing the same and catalyst containing a zirconium oxide-doped catalyst support |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4055053B2 (ja) * | 2002-03-26 | 2008-03-05 | 本田技研工業株式会社 | 化合物薄膜太陽電池およびその製造方法 |
-
2009
- 2009-10-30 KR KR1020090104455A patent/KR101091215B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8927452B2 (en) | 2007-05-31 | 2015-01-06 | Sud-Chemie Ag | Method for producing a shell catalyst and corresponding shell catalyst |
| US10150099B2 (en) | 2007-05-31 | 2018-12-11 | Alfred Hagemeyer | Zirconium oxide-doped catalyst support, method for producing the same and catalyst containing a zirconium oxide-doped catalyst support |
| US9617187B2 (en) | 2008-11-30 | 2017-04-11 | Sud-Chemie Ag | Catalyst support, process for its preparation and use |
| US8466002B2 (en) | 2011-02-28 | 2013-06-18 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Methods of manufacturing a solar cell |
| KR101144475B1 (ko) * | 2011-03-23 | 2012-05-11 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
| WO2013069997A1 (en) * | 2011-11-11 | 2013-05-16 | Lg Innotek Co., Ltd. | Solar cell and method of fabricating the same |
| WO2013069998A1 (en) * | 2011-11-11 | 2013-05-16 | Lg Innotek Co., Ltd. | Solar cell and method of fabricating the same |
| CN104025309A (zh) * | 2011-11-11 | 2014-09-03 | Lg伊诺特有限公司 | 太阳能电池及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101091215B1 (ko) | 2011-12-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101091215B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101339874B1 (ko) | 이중의 밴드갭 기울기가 형성된 ｃｚｔｓ계 박막의 제조방법, 이중의 밴드갭 기울기가 형성된 ｃｚｔｓ계 태양전지의 제조방법 및 그 ｃｚｔｓ계 태양전지 | |
| KR100999810B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101154786B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR20150031889A (ko) | 테양전지 | |
| KR20130052478A (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101219835B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101210046B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101014039B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101081300B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| US9871159B2 (en) | Apparatus for generating electricity using solar power and method for manufacturing same | |
| US20150027526A1 (en) | Solar cell module and method of fabricating the same | |
| KR101765924B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101180998B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| JP2011091249A (ja) | 太陽電池 | |
| KR101134892B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR20110046196A (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101846337B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| US20160240700A1 (en) | Solar Battery | |
| KR101055135B1 (ko) | 태양전지 | |
| KR101428147B1 (ko) | 태양광 발전장치 및 이의 제조방법 | |
| KR101349494B1 (ko) | 태양광 발전장치 및 이의 제조방법 | |
| KR101210154B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| CN113130679A (zh) | 薄膜太阳能电池及其制备方法 | |
| KR20150031978A (ko) | 태양전지 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141106 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151105 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161104 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171107 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |