KR20110077927A - 박막 태양전지의 전면 전극 및 그를 포함하는 박막 태양전지 - Google Patents

박막 태양전지의 전면 전극 및 그를 포함하는 박막 태양전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20110077927A
KR20110077927A KR1020090134607A KR20090134607A KR20110077927A KR 20110077927 A KR20110077927 A KR 20110077927A KR 1020090134607 A KR1020090134607 A KR 1020090134607A KR 20090134607 A KR20090134607 A KR 20090134607A KR 20110077927 A KR20110077927 A KR 20110077927A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thin film
solar cell
layer
film solar
front electrode
Prior art date
Application number
KR1020090134607A
Other languages
English (en)
Inventor
이동혁
이진아
Original Assignee
주식회사 효성
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 효성 filed Critical 주식회사 효성
Priority to KR1020090134607A priority Critical patent/KR20110077927A/ko
Publication of KR20110077927A publication Critical patent/KR20110077927A/ko

Links

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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for 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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • H01L31/022475—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers composed of indium tin oxide [ITO]
    • 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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0236—Special surface textures
    • H01L31/02366—Special surface textures of the substrate or of a layer on the substrate, e.g. textured ITO/glass substrate or superstrate, textured polymer layer on glass 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
    • 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
    • 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)
  • 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)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 기판과 도전성 박막 사이에 ITO층을 포함하여 광투과도 및 전기전도도가 우수하고, 그에 따라서 태양전지의 전면전극으로 이용시 광전변환효율을 향상시킬 수 있고 전극 두께를 감소시켜 원가절감을 도모할 수 있는 박막 태양전지의 전면전극 및 그를 포함하는 박막 태양전지에 관한 것이다.
박막 태양전지, 기판, 전면전극, 도전성 박막, ITO층

Description

박막 태양전지의 전면 전극 및 그를 포함하는 박막 태양전지{Front Electrode for a Thin Film Solar Cell and a Thin Film Solar Cell comprising the same}
본 발명은 박막 태양전지의 전면 전극 및 그를 포함하는 박막 태양전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판과 도전성 박막 사이에 ITO층을 포함하여 광투과도가 우수하고 전기전도도가 향상된 박막 태양전지의 전면 전극 및 그를 포함하는 박막 태양전지에 관한 것이다.
최근 고유가 및 환경 문제의 영향으로 신재생 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 태양광을 전기에너지로 변환하는 광전변환소자인 태양전지는 다른 에너지원과 달리 무한하고 환경친화적이므로 시간이 갈수록 그 중요성이 더해가고 있다.
태양전지는 반도체에 사용되는 웨이퍼를 이용하는 결정질 태양전지와 투명 기판과 같은 기판에 증착기술을 이용한 박막태양전지로 나눌 수 있다. 현재는 결 정질 태양전지가 높은 시장점유율을 가지고 있지만 향후 고효율화 및 저가격으로 박막태양전지의 시장점유율이 높아질 것으로 예상되고 있다.
박막 태양전지는 기재인 유리 위에 전면전극으로 SnO2 또는 ZnO를 증착시키고 다시 그 위에 광흡수층인 박막 실리콘을 증착시킨 뒤 후면전극을 증착시켜 제조된다.
태양전지의 효율은 기본적으로 입사광의 세기와 파장분포 등에 영향을 받으므로, 최대한 많은 빛을 흡수하는 것이 관건이다. 태양전지의 전면전극은 외부에서 들어오는 태양빛을 되도록 많이 투과시켜 빛에너지가 광흡수층에 많이 도달하도록 하여야 하며, 동시에 빛에너지를 받아 생성된 전자와 홀을 잘 이동시켜서 전기 에너지로 사용하여야 하므로 전기전도도 역시 좋아야 한다.
현재 전면전극은 기판 위에 대개 SnO2 또는 ZnO를 증착하여 형성되는데, 순수한 ZnO의 비저항은 10-3Ω.cm대 이므로 태양전지 전면전극 소재로는 부적합하다. 따라서 순수한 ZnO에 도핑하여 비저항을 낮추어 사용하고 있다. 그러나 이러한 경우 광투과도 및 막의 균일성에 문제가 있고 기판과 ZnO층 사이의 계면 접촉이 좋지 않아서 개선이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 하 나의 목적은 높은 투명성과 낮은 비저항을 유지함으로써 높은 광전기 효과(photoelectric effect)를 얻고 이에 발생된 광전자를 효율적으로 전달시킬 수 있는 박막 태양전지의 전면전극을 제공하는 것이다.
높은 광투과도 및 낮은 비저항을 갖는 전극을 포함하여 광전변환효율이 향상된 박막 태양전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 양상은
박막 태양전지의 전면 전극에 있어서,
기판; 상기 기판 위에 형성된 인듐 틴 옥사이드(ITO)층; 및
상기 ITO층 위에 형성된 도전성 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 전면 전극에 관한 것이다.
본 발명의 다른 양상은 기판; 상기 기판 상에 형성된 도전성 박막; 상기 도전성 박막 상에 형성된 광흡수층; 및 상기 광흡수층 상에 형성된 후면전극을 포함하는 박막 태양전지에 있어서, 상기 태양전지가 기판과 도전성 박막 사이에 형성된 ITO층을 포함하고, 상기 도전성 박막의 표면이 텍스쳐 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지에 관한 것이다.
본 발명의 전면전극에 사용되는 ITO는 비저항이 10-4Ω.cm 수준으로 다른 재료에 비해 전기전도도가 우수하고, 또한 ZnO와 같은 도전성 박막이 투과시키기 어려운 장파장 영역에서의 광투과가 가능하므로, 본 발명의 전면전극을 포함하는 태양전지는 전면전극의 광투과도 및 전기전도도가 우수하고, 증착두께를 감소시킬 수 있어 광전변환효율이 향상된다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 박막 태양전지의 전면전극 및 그를 포함하는 박막 태양전지에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서, 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 또한, 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 또한, 이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다.
본 발명은 박막 태양전지의 전면전극에 관한 것으로서, 전면전극을 2개의 층으로 형성하여 광투과도 및 전기전도도를 높이는 기술에 관한 것이다. 본 발명에서는 기판과 투명 도전성 박막 사이에 투명도 및 전기전도도가 좋은 ITO를 삽입함으로써 전기전도도는 그대로 유지하면서 전면전극의 두께를 얇게 하여, 광전변환효율을 향상시키고 원가도 절감할 수 있다. 기판 위에 ZnO 막을 형성한 종래의 전 면전극의 두께가 약 700 내지 800 nm 정도이지만, 본 발명의 전면전극은 총두께가 약 500nm로 기존의 전극 보다 얇다.
본 발명의 하나의 양상은 기판과 도전성 박막 사이에 ITO층을 포함하는 박막 태양전지의 전면전극에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 일실시예의 박막 태양전지의 전면전극의 개략단면도이다. 본 발명의 박막 태양전지의 전면전극은 투명 기판(100)과 도전성 박막(300) 사이에 ITO층(200)을 포함한다. ITO층(200)은 비저항이 10-4Ω.cm 이상으로 뛰어나고 장파장 영역에서의 광투과가 가능하다.
본 발명에서 투명 기판(100)은 예를 들어, 탄소, 유리, 플라스틱, 금속, 세라믹 등으로 된 시트 또는 플레이트를 포함하지만, 이에 특별히 한정하는 것은 아니다. 투명 기판(100)으로 사용될 수 있는 유리는 예를 들어, 붕규산 유리(borosilicate glass), 석영 유리, 소다 유리, 인산 유리 등을 포함한다. 기판(100)으로 사용될 수 있는 플라스틱은 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리이미드 등을 포함한다.
도전성 박막(300)은 외부로부터 입사되는 빛을 광흡수층(400)으로 통과시키기 위해 투명 전극으로 구성되고, 빛을 통과시키기 위해 상기 기판 상에 코팅되는 전도성 물질로는 플로린 도핑된 틴 옥사이드(FTO), ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, ZnO-Ga, ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3, SnO2:F, SnO2-Sb2O3 등을 사용할 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다. 이러한 도전성 박막은 스퍼터링 공정 또는 진공증착 법에 의해 형성될 수 있다.
상기 ITO층(200)의 두께는 광투과도 및 전기전도도의 조화를 위해 약 200 내지 약 400 nm의 범위 내인 것이 좋다. 상기 ITO층의 두께가 200 nm 를 초과할 경우 광투과도가 저하될 수 있고, 이와 반대로 ITO층의 두께가 400 nm 미만이면 전기전도도 및 광투과도 향상 효과가 미흡할 수 있다.
본 발명에서와 같이 투명 기판(100)과 도전성 박막(300) 사이에 ITO층(200)을 형성하면 다양한 파장 대역의 광을 투과시킬 수 있어, 충분한 투과율을 가진 다층구조의 도전성 박막을 제작할 수 있고, ITO층의 전기전도도가 높기 때문에 보다 높은 전기전도도를 제공할 수 있다.
상기 ITO층(200)은 진공증착법 또는 이온프린팅법, APCVD, LPCVD 등으로 성막이 가능하다. 일례로 RF 스퍼터링, RF 마그네트론 스퍼터링, DC 스퍼터링, DC 마그네트론 스퍼터링, 유기금속화학증착법(MOCVD), 분자선 증착법(MBE), 레이저 펄스 증착법(PLD) 등의 방법에 의해서 ITO층(200)을 증착할 수 있다.
ITO는 투명전극으로서 투과도 및 전기전도도가 뛰어난 물질이지만, 태양광의 난반사를 위하여 텍스쳐 구조(Textured)를 만들기 어려운 단점이 있어 태양전지에는 사용되지 않고 있다. 본 발명에서는 투명 기판과 투명 도전성 박막 사이에 ITO층을 증착시켜 박막층을 도입한 후 ZnO층과 같은 도전성 박막을 증착시킨다. 그 후 도전성 박막을 에칭하여 텍스쳐 구조를 만들어 빛의 산란을 유도한다.
상기 도전성 박막의 표면의 텍스쳐 구조는 수광된 빛의 산란을 유도하기 위해서 형성하는 것으로, 상기 텍스쳐 구조의 요철 구조의 형태는 특별히 제한되지 않고, 장방형, 사다리꼴, 피라미드형 등의 임의의 형태일 수 있다.
이러한 텍스쳐 구조는 에칭 또는 기계적 가공에 의해서 형성될 수 있다. 에칭에 의해 상기 텍스쳐 구조를 형성하는 경우에는 투명도전층을 플라즈마에칭하거나 염산, 히드라진 수용액, 수산화나트륨 등의 에칭액을 사용하여 화학에칭에 의해 형성할 수 있다. 기계적 가공에 의해 요철 구조를 형성하는 경우에는 절삭가공에 의해 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 양상은 상기 전면전극을 포함하는 박막 태양전지에 관한 것이다. 도 2는 본 발명의 일실시예의 박막 태양전지의 개략단면도이다. 도 2를 참고하면, 본 발명의 태양전지는 투명 기판(100); 상기 기판 상에 형성된 ITO층(200), 상기 ITO층 상에 형성된 도전성 박막(300); 상기 도전성 박막 상에 형성된 광흡수층(400); 및 상기 광흡수층 상에 형성된 후면전극(500)을 포함한다.
본 발명의 박막 태양전지는 투명 기판(100)과 도전성 박막(300) 사이에 얇은 ITO층(200)을 포함한다. 이때 ITO층(200)은 비저항이 10-4Ω.cm 으로 뛰어나고 장파장 영역에서의 광투과가 가능하다. 상기 도전성 박막은 태양광의 흡수율을 최대화하기 위해서 텍스처(texturing) 가공공정 등을 통해 그 표면이 울퉁불퉁한 요철구조로 형성된다.
상기 광흡수층(400)은 상기 도전성 박막(300) 위에 형성되고, N형, I형 및 P형 실리콘계 반도체층이 접합된 PIN 접합층으로서 플라즈마 CVD 공정 또는 유도결합형 플라즈마 CVD 공정 등의 CVD 공정에 의하여 형성될 수 있다. 구체적으로 상 기 광흡수층(400)은 상기 도전성 박막(300) 상에 N형 실리콘계 반도체층을 형성한 후에, 상기 N형 실리콘계 반도체층 상에 I형 실리콘계 반도체층을 형성한다음 상기 I형 실리콘계 반도체층 상에 P형 실리콘계 반도체층을 형성하여 구성될 수 있다. 상기 N형 실리콘계 반도체층은 인, 질소 등과 같이 N형의 불순물이 도핑된 층이고, 상기 P형 실리콘계 반도체층은 붕소 등의 제3족 원소인 P형 불순물이 도핑된 층이다. 또한, 상기 광흡수층(400)은 CuInGaSe 또는 CdTe 화합물 반도체층으로 형성할 수도 있다.
상기 광흡수층(400)은 제1 P형 반도체층, 제1 I형 비정질 실리콘계 반도체층, 제1 N형 반도체층, 제2 P형 반도체층, 제2 I형 비정질 실리콘계 반도체층 및 제2 N형 반도체층을 적층한 구조로 구현될 수 있다. 대안으로, 제1 P형 반도체층, I형 비정질 실리콘계 반도체층, 제1 N형 반도체층, 제2 P형 반도체층, I형 미결정 실리콘계 반도체층 및 제2 N형 반도체층을 차례로 형성해서 이중 PIN 구조로 구현할 수도 있다.
광흡수층(400)은 태양광에 의해 정공(hole) 및 전자(electron)를 생성하고 생성된 정공 및 전자가 각각 P층 및 N층에서 수집되는데, 이와 같은 정공 및 전자의 수집효율을 증진시키기 위해서는 P층과 N층만으로 이루어진 PN 구조에 비하여 PIN 구조가 보다 바람직하다. 상기 광흡수층(400)을 PIN 구조로 형성하게 되면, I층이 P층과 N층에 의해 공핍(depletion)이 되어 내부에 전기장이 발생하게 되고, 태양광에 의해 생성되는 정공 및 전자가 상기 전기장에 의해 드리프트(drift)되어 각각 P층 및 N층에서 수집된다.
상기 광흡수층(400) 위에는 전도성 물질의 후면전극(500)이 형성된다. 본 발명의 태양전지에서 후면전극(500)은 Ag 또는 Al과 같은 금속을 이용하여 형성되며, 상기 도전성 박막(300) 및 광흡수층(400)을 통과한 태양광은 상기 후면전극(500)에서 반사되어 상기 광흡수층(400)으로 재입사된다.
본 발명에서는 상기 후면전극 상에 반사방지막을 형성할 수 있다. 상기 방사방지막은 예를 들면 실리콘질화막, 수소를 포함한 실리콘질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화질화막, MgF2, ZnS, MgF2, TiO2 및 CeO2 로 이루어진 군에서 선택된 재료를 포함할 수 있다.
이상과 같이 구성된 태양전지는 다음과 같이 동작한다. 외부에서 빛이 태양전지에 입사되면 광흡수층(400)에서 입사된 광에너지에 의해 전자와 정공이 발생되고, 상기 전자는 N형 실리콘계 반도체층으로 상기 정공은 P형 실리콘계 반도체층으로 각기 확산하게 된다. 하전 캐리어의 분극이 일어나면, 반도체의 양측에는 전위차가 생긴다. 이때, 상기 N형 실리콘계 반도체층과 P형 실리콘계 반도체층을 결선하게 되면 상기 전자 및 정공의 이동에 의해 전력이 생성되게 된다.
본 발명의 박막 태양전지의 제조방법은 특별히 제한되지 않는다. 일례로 투명 기판을 준비한 후, 상기 투명 기판 상에 ITO층을 형성한다. 상기 ITO층 위에 도전성 박막을 형성한 후 도전성 박막 위에 N형 실리콘계 반도체층, I형 실리콘계 반도체층, P형 실리콘계 반도체층을 순차적으로 형성하여 광흡수층을 형성한다. 이어서 상기 광흡수층 상에 후면전극을 형성한다.
보다 구체적으로 설명하면, 투명 기판(100)을 준비한 후, 우선, 전처리로서 뒤에 형성될 ITO층과의 접합력을 증대시키기 위하여 투명 기판의 표면에 잔존하는 여러 불순물들을 제거한다. 이때, 일례로 습식세정의 방법으로 투명 기판 상에 존재하는 불순물들을 제거하고, 소정 가스 분위기에서 건조시킬 수 있다.
ITO층(200)은 상기 투명 기판(100) 위에 진공증착법 또는 이온프린팅법, APCVD, LPCVD 등의 방법에 의해서 형성할 수 있다.
상기 도전성 박막(300)은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, ZnO-Ga, ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3 등과 같은 투명한 도전물질을 스퍼터링(Sputtering)법 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법등을 이용하여 형성할 수 있으며, 그 두께는 500 내지 10000Å 범위가 바람직하다.
본 발명에서는 ITO층 위에 도전성 박막을 증착한 후, 도전성 박막층을 에칭하여 텍스쳐 구조를 만들어 빛의 산란을 유도한다. 이러한 텍스쳐 구조는 에칭 또는 기계적 가공에 의해서 형성될 수 있다. 에칭에 의해 상기 텍스쳐 구조를 형성하는 경우에는 투명도전층을 플라즈마에칭하거나 염산, 히드라진 수용액, 수산화나트륨 등의 에칭액을 사용하여 화학에칭에 의해 형성할 수 있다.
상기 광흡수층(400)은 실리콘계, CuInSe2계, CdTe계 등의 반도체물질을 플라즈마 CVD법 등을 이용하여 형성할 수 있으며, 반도체물질을 P층, I층, 및 N층으로 적층한 PIN 구조로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 광흡수층(400)을 PIN 구조로 형성할 경우, 상기 도전성 박막 위에 P층을 형성하고, 상기 P층 위에 I층을 형성하 고, 상기 I층 위에 N층을 형성하는 것이 바람직하다. 그 이유는 일반적으로 정공의 드리프트 이동도(drift mobility)가 전자의 드리프트 이동도에 의해 낮기 때문에 입사광에 의한 수집효율을 극대화하기 위해서 P층을 수광면에 가깝게 형성하기 위함이다.
상기 후면전극(500)은 Ag, Al, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu 등과 같은 금속을 스퍼터링법 또는 인쇄법 등을 이용하여 형성할 수 있다. 후면전극 상에는 전술한 전면전극의 도전성 박막과 마찬가지로 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전물질을 스퍼터링(Sputtering)법 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법에 의해 성막함으로써 도전막이 형성될 수 있다.
본 발명에서는 상기 후면전극 상에 반사방지막이 형성되는 경우에, 반사방지막은 진공 증착법, 화학 기상 증착법, 스핀 코팅, 스크린 인쇄 또는 스프레이 코팅에 의해 형성될 수 있으나, 반드시 이들로 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명할 것이나, 이러한 실시예들은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
실시예 1
두께 4mm의 판유리(Flat glass) 위에 ITO를 Sputtering방법으로 약 3000Å 두께로 ITO층을 형성하였다. 이어서 ITO층이 형성된 유리 기판을 도전성 박막으로 알루미늄 도핑된 산화아연(ZnO:Al)을 5000Å 두께로 증착한 뒤 0.5% HCl에 30초간 담가 에칭 후 초순수에 세정하여 투명한 전면전극(TCO Glass)을 제작하였다.
이러한 TCO 글라스 위에 광흡수층인 PIN층을 화학기상증착법으로 증착하였다. 제1 p형 반도체층으로서의 두께 10 ㎚의 비정질 실리콘계 반도체층(붕소원자농도 3× 1019㎝-3), i형 비정질 실리콘계 반도체층으로서 두께 250㎚의 비정질 실리콘계 반도체층, 제1 n형 반도체층(13)으로서 두께 30 ㎚의 비정질 실리콘계 반도체층(인원자농도 2 × 1019㎝-3)을 형성한다.
광흡수층 증착 후 스퍼터링(sputtering)에 의해 후면전극으로 두께 0.05 ㎛의 산화아연(ZnO:Al) 및 두께 0.1 ㎛의 은(Ag)을 증착하여 태양전지 cell을 제조하였다.
수득된 태양전지 cell은 솔라시뮬레이터를 사용하여 광전변환효율을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 태양전지의 출력 특성은 일반적으로 솔라시뮬레이터를 이용하여 얻어진 출력전류전압곡선 상에서 출력전류, 출력전압에 기초하여 아래의 식에 의해 산출한다.
Figure 112009081840318-PAT00001
상기 식에서, Ip : 출력전류, Vp : 출력전압, S : 소자면적 (0.25 ㎠),
I : 태양전지에 의해 조사되는 광의 강도 (1kW/㎡)
비교예 1
유리 기판과 도전성 박막 사이에 ITO층을 형성하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 태양전지 셀을 제조하고, 태양전지 셀의 광전변환효율을 평가하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.
비교예 2
유리 기판과 도전성 박막 사이에 ITO층의 두께를 500nm로 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 태양전지 셀을 제조하고, 태양전지 셀의 광전변환효율을 평가하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.
비교예 3
유리 기판과 도전성 박막 사이에 ITO층의 두께를 50nm로 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 태양전지 셀을 제조하고, 태양전지 셀의 광전변환효율을 평가하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.
실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3
전류(Jsc)(mA/cm2) 13.5 12.5 12.3 12.0
전압(Voc)(Volt) 0.89 0.85 0.85 0.85
충진율(%) 72.9 74.0 70.0 68.0
광전변환효율
(%)		 8.75 7.86 7.43 7.04
상기 표 1의 결과로부터 확인되는 바와 같이, 실시예 1의 태양전지는 비교예 1에서와 같이 투명 기판과 도전성 박막 사이에 ITO층을 설치하지 않은 종래의 박막 태양전지에 비하여 모두 높은 광전변환효율을 달성하였다.
이상에서 본 발명의 바람직한 구현 예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나 본 발명은 상술한 구현 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 많은 변형이 가능함은 자명할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에서 청구하는 범위 및 그의 균등한 범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 박막 태양전지의 전면전극의 개략단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예의 박막 태양전지의 개략단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 투명 기판 200: ITO층 300: 도전성 박막
400: 광흡수층 500: 후면전극

Claims (7)

  1. 박막 태양전지의 전면 전극에 있어서,
    기판; 상기 기판 위에 형성된 인듐틴 옥사이드(ITO)층; 및
    상기 ITO층 위에 형성된 도전성 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 전면 전극.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 도전성 박막은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, ZnO-Ga, 등 으로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 전면 전극.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 도전성 박막의 표면이 텍스쳐 구조(textured surcture)를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 전면 전극.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 ITO층은 그 두께가 200 내지 400 nm 범위 내인 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 전면 전극.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 ITO층은 진공증착법 또는 이온프린팅법에 의해 적층된 것임을 특징으로 하는 박막 태양전지의 전면 전극.
  6. 기판; 상기 기판 상에 형성된 도전성 박막; 상기 도전성 박막 상에 형성된 광흡수층; 및 상기 광흡수층 상에 형성된 후면전극을 포함하는 박막 태양전지에 있어서, 상기 태양전지가 기판과 도전성 박막 사이에 형성된 인듐틴 옥사이드(ITO)층을 포함하고, 상기 도전성 박막의 표면은 텍스쳐 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 태양전지는 후면전극 상에 형성된 반사방지막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지.
KR1020090134607A 2009-12-30 2009-12-30 박막 태양전지의 전면 전극 및 그를 포함하는 박막 태양전지 KR20110077927A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090134607A KR20110077927A (ko) 2009-12-30 2009-12-30 박막 태양전지의 전면 전극 및 그를 포함하는 박막 태양전지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090134607A KR20110077927A (ko) 2009-12-30 2009-12-30 박막 태양전지의 전면 전극 및 그를 포함하는 박막 태양전지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110077927A true KR20110077927A (ko) 2011-07-07

Family

ID=44917455

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090134607A KR20110077927A (ko) 2009-12-30 2009-12-30 박막 태양전지의 전면 전극 및 그를 포함하는 박막 태양전지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20110077927A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107768523A (zh) * 2017-12-07 2018-03-06 湖南师范大学 一种同质结钙钛矿薄膜太阳能电池及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107768523A (zh) * 2017-12-07 2018-03-06 湖南师范大学 一种同质结钙钛矿薄膜太阳能电池及其制备方法
CN107768523B (zh) * 2017-12-07 2024-03-05 湖南师范大学 一种同质结钙钛矿薄膜太阳能电池及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109004053B (zh) 双面受光的晶体硅/薄膜硅异质结太阳电池及制作方法
TWI438904B (zh) 薄膜式太陽能電池及其製造方法
US20100313942A1 (en) Photovoltaic module and method of manufacturing a photovoltaic module having multiple semiconductor layer stacks
EP2276069A2 (en) Front electrode including transparent conductive coating on textured glass substrate for use in photovoltaic device and method of making same
US20110061730A1 (en) Textured rear electrode structure for use in photovoltaic device such as CIGS/CIS solar cell
US20080178932A1 (en) Front electrode including transparent conductive coating on patterned glass substrate for use in photovoltaic device and method of making same
US20090165845A1 (en) Back contact module for solar cell
US20100154881A1 (en) Transparent solar cell module and method of fabricating the same
CN217306521U (zh) 一种太阳能电池及一种光伏组件
CN101527325A (zh) 太阳能电池用透明导电基板
US20090272428A1 (en) Insulating Glass Unit with Integrated Mini-Junction Device
KR20110079107A (ko) 박막 태양전지 기판용 글라스 및 그를 포함하는 박막 태양전지의 제조방법
KR101833941B1 (ko) 박막 태양 전지
TW201508935A (zh) 光伏裝置及成型光伏裝置之方法
KR20110077923A (ko) 박막 태양전지의 전면 전극 및 그를 포함하는 박막 실리콘 태양전지
KR101206758B1 (ko) 이종 적층형 박막 태양전지 및 그 제조방법
KR20110077927A (ko) 박막 태양전지의 전면 전극 및 그를 포함하는 박막 태양전지
KR20110028101A (ko) 박막태양전지 기판용 글라스 및 그를 포함하는 박막태양전지
KR101210034B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101092695B1 (ko) 박막 태양전지용 투명 전극의 텍스처 구조 형성방법 및 투명 전극
KR20110035331A (ko) 박막 실리콘 태양전지 및 그의 제조방법
KR20110026628A (ko) 고효율 태양전지 및 그의 제조방법
KR101303594B1 (ko) 표면 텍스처가 형성된 유리기판을 이용한 박막형 태양전지 및 이의 제조방법
KR101326539B1 (ko) Ｗｏ3 버퍼층을 포함하는 박막형 태양전지
KR20120030828A (ko) 태양전지모듈 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application