KR20110082146A - 산화아연을 주성분으로 하는 투명 도전막의 텍스처 가공액 및 요철을 갖는 투명 도전막의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
박막 태양전지에 있어서 높은 광전변환 효율을 실현하기 위한 투명 도전막의 텍스처 가공액 및 투명 도전막의 제조 방법을 제공한다. 산화아연을 주성분으로 하는 투명 도전막의 표면을 폴리아크릴산 또는 그 염 및 산성 성분을 함유한 수용액과 접촉시킴으로써 요철이 있는 텍스처를 형성하고, 상기 공정 후의 요철이 있는 투명 도전막 표면을 추가로 알칼리성 수용액으로 접촉 처리한다.
Description
본 발명은 높은 광전변환 효율을 갖는 박막 태양전지의 제조에 이용되는 산화아연을 주성분으로 하는 투명 도전막 표면에 요철이 있는 텍스처(texture)를 부여하는 가공액 및 요철을 갖는 투명 도전막의 제조 방법에 관한 것이다.
근래, 화석 에너지의 고갈 문제에 관한 관심이 높아짐에 따라, 그 대체 에너지인 태양광 발전(태양전지)이 주목받고 있다. 태양전지 시장은 기술개발이 진행된 실리콘계의 태양전지가 예로부터 실용화되러 있고, 그 중에서도 광전변환 효율이 뛰어난 결정 실리콘 태양전지가 널리 이용되고 있다. 그러나, 결정 실리콘 태양전지는 제조상 박막화가 곤란하기 때문에 원료 실리콘이 다량으로 소비되고, 이 때문에 공급 불안이 문제시되고 있다. 또, 양산시에 큰 면적화를 할 수 없기 때문에 생산 비용이 소요된다고 하는 문제도 갖고 있다. 한편, 이러한 문제점을 해결하는 것으로서 비정질(amorphous) 실리콘을 광전변환층으로 한 태양전지가 주목받고 있다. 비정질 실리콘은 CVD(Cemical Vapor Deposition)로 성막되기 때문에 막 두께의 조절도 자유롭고, 또한 생산에 있어서도 대형화가 가능하기 때문에 현재 이 기술의 개발이 진행되고 있다.
비정질 실리콘 박막 태양전지에서는 i층의 막 두께가 두꺼우면 댕글링(dangling) 결합(막중의 결함)이 증가하여 효율 저하로 연결되기 때문에, 그 광전변환층의 두께를 얇게 할 필요가 있다. 그 때문에 입사한 광을 유효하게 이용하는 광봉쇄 기술의 개발이 필요하게 된다.
광봉쇄 기술이란 광전변환층과 투명 도전층의 계면에 요철이 있는 텍스처를 형성하고, 그 계면에서 광을 산란시킴으로써 광로의 길이를 길게 하여, 광전변환층에서의 광의 흡수량을 증대시키는 것이다.
또, 투명 도전층의 상부에는 p형 및 i형, n형의 비정질 실리콘층이 CVD에 의해 성막되지만, 철부(凸部)가 예각인 경우, 또는 요부(凹部)가 깊은 경우에는 p형 실리콘층의 피복성이 악화되기 때문에 피복성이 양호한 형상이 요망된다.
표면에 요철을 갖는 투명 도전막은, 예를 들면, 유리 기판 위에 CVD법에 의해 산화주석막을 형성함으로써 얻을 수 있지만, 본 제법으로 제조되는 투명 전극 부착 유리 기판의 제조사가 한정되기 때문에 공급에 불안이 있다.
또, 스퍼터법으로 산화아연막을 유리 기판 위에 성막한 후, 산 또는 알칼리를 처리하여 요철을 형성시키는 방법도 검토되고 있다. 특허문헌 1에는 기판 위에 산화아연으로 이루어지는 투명 도전막을 형성하고, 상기 투명 도전막을 산성 또는 알칼리성 수용액으로 에칭함으로써 표면에 요철을 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 기판의 제조 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 2에는 기판 위에 산화아연으로 이루어지는 투명 도전막을 형성하고, 산성 또는 알칼리성 수용액으로 이루어지는 에칭액을 이용하여 상기 투명 도전막을 적어도 2회에 걸쳐 에칭을 실시함으로써 표면에 요철을 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지용 기판의 제조 방법이 개시되어 있다.
그러나, 이들 기술에 의해 단순한 산성 또는 알칼리성 용액으로 에칭 처리를 수행하는 것만으로는 광봉쇄 효과는 충분하지 않고, 결과적으로 발전 효율이 충분하지는 않다.
상기와 같이, 지금까지 개시된 기술에서는 광봉쇄 효과가 충분하지 않아 높은 광전변환 효율을 얻을 수 없다. 본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 높은 광전변환 효율을 얻기 위한 투명 도전막의 텍스처 가공액 및 가공 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 산화아연을 주성분으로 하는 투명 도전막의 표면에 대하여, 광봉쇄 효과를 향상시키는 것과 같은 요철이 있는 텍스처를 형성할 수 있는 텍스처 가공액이 폴리아크릴산 또는 그 염과 산성 성분을 함유한 수용액인 것을 특징으로 한다. 또, 텍스처의 가공 방법으로서, 상기 텍스처 가공액으로 접촉 처리한 후, 상기 투명 도전막 표면을 알칼리성 수용액으로 접촉 처리함으로써 광전변환 효율을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명의 요지는 이하와 같다.
1. 산화아연을 주성분으로 하는 투명 도전막을 포함하는 태양전지의 제조 공정에 있어서, 상기 투명 도전막 표면으로의 요철이 있는 텍스처의 형성에 이용되고, 폴리아크릴산 또는 그 염과 산성 성분을 함유하는 산성 수용액인 것을 특징으로 하는 텍스처 가공액.
2. 산성 수용액의 pH 값이 6.5 이하인 것을 특징으로 하는 상기 1 기재의 텍스처 가공액.
3. 폴리아크릴산의 중량 평균 분자량이 2,000∼10,000인 것을 특징으로 하는 상기 1 기재의 텍스처 가공액.
4. 폴리아크릴산의 염이 폴리아크릴산 암모늄인 것을 특징으로 하는 상기 1 기재의 텍스처 가공액.
5. 폴리아크릴산 또는 그 염의 농도가 0.1 중량%∼3.0 중량%인 것을 특징으로 하는 상기 1 기재의 텍스처 가공액.
6. 산성 성분이 아세트산, 시트르산, 젖산, 말산, 글리콜산, 타르타르산, 염산, 황산 및 질산으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 상기 1 기재의 텍스처 가공액.
7. 산성 성분의 농도가 0.01 중량%∼30 중량%인 것을 특징으로 하는 상기 1 기재의 텍스처 가공액.
8. 기판 위에 산화아연을 주성분으로 하는 투명 도전막을 작성하고, 상기 투명 도전막에 상기 1∼7 중 어느 하나 기재의 텍스처 가공액을 접촉시킴으로써 상기 투명 도전막의 표면에 요철이 있는 텍스처를 형성한 후에, 상기 텍스처의 표면을 pH 값이 12 이상인 알칼리성 수용액에 의해 접촉 처리하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조 방법.
9. 알칼리성 수용액이 수산화나트륨, 수산화칼륨, 테트라메틸 암모늄 수산화물, 암모니아, 모노에탄올아민 및 메틸에탄올아민으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것임을 특징으로 하는 상기 8 기재의 투명 도전막의 제조 방법.
10. 투명 도전막이 태양전지에 이용되는 것인 상기 8 또는 9 기재의 투명 도전막의 제조 방법.
산화아연을 주성분으로 하는 투명 전극층을 포함하는 태양전지의 제조 공정에 있어서, 산화아연을 주성분으로 하는 투명 전극층의 표면을 폴리아크릴산 또는 그 염과 산성 성분을 포함하는 가공액과 접촉시켜 투명 전극층의 표면에 요철이 있는 텍스처를 실시하고, 또한 알칼리성 수용액과 접촉 처리함으로써, 광봉쇄 효과가 높고, 아울러 피복성이 양호한 요철 형상을 작성할 수 있는 높은 광전변환 효율의 박막 태양전지를 제조할 수 있다.
도 1은 산화아연을 주성분으로 한 투명 도전막의 성막에 사용한 장치의 개략도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 투명 도전막 표면의 요철화 기술을 이용하여 작성된 태양전지의 구조를 나타내는 개략 단면도이다.
도 3은 실시예 17의 가공 처리 후의 산화아연을 주성분으로 한 투명 도전막 표면의 2차 전자상(관찰 배율 50,000배)
도 4는 실시예 18의 가공 처리 후의 산화아연을 주성분으로 한 투명 도전막 표면의 2차 전자상(관찰 배율 50,000배)
도 5는 비교예 7의 가공 처리 후의 산화아연을 주성분으로 한 투명 도전막 표면의 2차 전자상(관찰 배율 50,000배)
도 6은 비교예 8의 가공 처리 후의 산화아연을 주성분으로 한 투명 도전막 표면의 2차 전자상(관찰 배율 50,000배)
도 7은 비교예 11의 가공 처리 후의 산화아연을 주성분으로 한 투명 도전막 표면의 2차 전자상(관찰 배율 50,000배)
도 8은 비교예 12의 가공 처리 후의 산화아연을 주성분으로 한 투명 도전막 표면의 2차 전자상(관찰 배율 50,000배)
도 2는 본 발명의 투명 도전막 표면의 요철화 기술을 이용하여 작성된 태양전지의 구조를 나타내는 개략 단면도이다.
도 3은 실시예 17의 가공 처리 후의 산화아연을 주성분으로 한 투명 도전막 표면의 2차 전자상(관찰 배율 50,000배)
도 4는 실시예 18의 가공 처리 후의 산화아연을 주성분으로 한 투명 도전막 표면의 2차 전자상(관찰 배율 50,000배)
도 5는 비교예 7의 가공 처리 후의 산화아연을 주성분으로 한 투명 도전막 표면의 2차 전자상(관찰 배율 50,000배)
도 6은 비교예 8의 가공 처리 후의 산화아연을 주성분으로 한 투명 도전막 표면의 2차 전자상(관찰 배율 50,000배)
도 7은 비교예 11의 가공 처리 후의 산화아연을 주성분으로 한 투명 도전막 표면의 2차 전자상(관찰 배율 50,000배)
도 8은 비교예 12의 가공 처리 후의 산화아연을 주성분으로 한 투명 도전막 표면의 2차 전자상(관찰 배율 50,000배)
[텍스처 가공액]
본 발명의 텍스처 가공액은 산화아연을 주성분으로 하는 투명 도전막을 포함하는 태양전지의 제조 공정에 있어서, 상기 투명 도전막 표면으로의 요철이 있는 텍스처의 형성에 이용되고, 폴리아크릴산 또는 그 염과 산성 성분을 함유하는 산성 수용액인 것을 특징으로 하는 것이다.
≪폴리아크릴산≫
본 발명의 텍스처 가공액은 폴리아크릴산 또는 그 염을 함유한다. 폴리아크릴산은 유리된 산이며, 그 염으로는 칼륨염, 암모늄염, 나트륨염, 아민염 등을 들 수 있고, 특히 암모늄염이 바람직하다.
폴리아크릴산 또는 그 염의 중량 평균 분자량(Mw)은 2,000에서 10,000이 바람직하다. 보다 바람직하게는 3,000∼8,000이고, 특히 4,000∼6,000이 바람직하다. 평균 분자량 2,000 이상이면 요철 형상의 제어 효과를 얻을 수 있고, 10,000 이하이면 산화아연을 주성분으로 하는 막의 표면에 필요 이상으로 흡착하는 경우가 없고, 산화아연을 주성분으로 하는 막의 에칭 속도가 현저하게 저하하는 경우가 없다.
폴리아크릴산 또는 그 염은 공업적으로 입수 가능하며, 본 발명의 가공액의 조제에 있어서는 시판품을 이용할 수 있다. 예를 들면, 다이이치 공업제약의 샤롤(등록상표) 시리즈나 알드리치사의 폴리아크릴산 또는 그 염, 토아 합성 화학의 아론(등록상표) 시리즈 등의 상품명으로 시판되고 있다.
폴리아크릴산 또는 그 염의 첨가량은 0.1∼3.0 중량%의 범위가 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.2 중량%∼2 중량%이고, 특히 0.3 중량%∼1 중량%이다. 0.1 중량% 이상이면 광봉쇄 효과가 뛰어난 요철 형상이 되고, 3.0 중량% 이하이면 산화아연을 주성분으로 하는 막의 표면에 필요 이상으로 흡착하지 않기 때문에, 산화아연을 주성분으로 하는 막의 에칭 속도가 현저하게 저하하는 경우가 없다.
≪산성 성분≫
본 발명의 텍스처 가공액은 산성 성분을 함유한다. 산성 성분으로는 통상의 유기산류 또는 무기산류를 사용할 수 있고, 예를 들면 아세트산, 시트르산, 젖산, 말산, 글리콜산, 타르타르산 등의 유기산류, 혹은 염산, 황산, 질산 등의 무기산류를 바람직하게 들 수 있으며, 이들 중에서 선택된 1종 이상인 것이 바람직하다.
텍스처 가공액의 산성 성분의 농도는 0.01 중량% 이상 30 중량% 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.05 중량%∼10 중량%이고, 특히 0.1 중량%∼5 중량%이다. 0.01 중량% 이상이면 가공액 중의 아연 농도의 상승에 수반하여 에칭 속도의 저하가 생기는 경우가 없어 바람직하다. 한편, 30 중량% 이하이면 에칭 속도가 너무 빠른 경우가 없고, 에칭의 제어성이 양호하게 되어 바람직하다.
본 발명의 텍스처 가공액은 양호한 텍스처를 형성하는 것을 가능하게 하지만, 아직도 충분히 해명되었다고는 말할 수 없지만, 이하의 이유에 의한 것이라고 추정된다. 본 발명의 텍스처 가공액에 포함되는 폴리아크릴산 또는 그 염은 산화아연을 주성분으로 하는 막의 표면에 불균일하게 흡착하기 때문에, 산성 성분으로 산화아연을 에칭할 때 에칭 속도가 빠른 부분과 느린 부분이 생겨서, 산 단독으로 에칭한 경우에 비해 양호한 텍스처가 형성된다. 즉, 폴리아크릴산 또는 그 염과 산성 성분의 조합에 의해 양호한 텍스처가 형성되는 것이라고 추정된다.
≪텍스처 가공액의 pH≫
텍스처 가공액은 산성 수용액이며, 그 pH 값은 6.5 이하가 바람직하고, 6 이하가 보다 바람직하다. pH 값이 6.5 이하이면 에칭 속도가 양호해지므로, 원하는 요철 형상을 얻는데 시간이 걸리는 경우가 없어 생산성이 양호해지므로 바람직하다.
[투명 도전막의 제조 방법]
본 발명의 투명 도전막의 제조 방법은 기판 위에 산화아연을 주성분으로 하는 투명 도전막을 작성하고, 상기 투명 도전막에 본 발명의 텍스처 가공액을 접촉시킴으로써 상기 투명 도전막의 표면에 요철이 있는 텍스처를 형성한 후에, 상기 텍스처의 표면을 pH 값이 12 이상인 알칼리성 수용액에 의해 접촉 처리하는 것을 특징으로 한다.
≪텍스처 가공액에 의한 에칭 처리≫
본 발명의 제조 방법에서의 텍스처 가공액과 투명 도전막의 접촉 처리(에칭 처리)에서의 온도는 투명 도전막의 에칭 속도에 영향을 미치므로 일정하게 관리할 필요가 있다. 따라서, 가공액의 온도가 5℃∼80℃의 범위에 있으면 에칭의 효과를 얻을 수 있어 텍스처를 얻을 수 있지만, 10℃∼70℃의 범위가 보다 바람직하고, 특히 15℃∼50℃의 범위인 것이 바람직하다. 가공액의 온도를 상기 범위로 하면, 에칭 장치에 결로가 생기는 경우가 없고, 또 수분 증발에 의한 에칭액 성분의 농도 변화가 일어나는 경우가 없기 때문에 바람직하다.
텍스처 가공액에 의한 처리 시간은 텍스처 가공액의 농도, 온도 등에 의해 변경되지만, 예를 들면, 30초∼360초이고, 바람직하게는 60초∼180초이며, 특히 바람직하게는 60초∼120초이다. 과잉의 처리는 산화아연을 주성분으로 하는 막의 막 두께가 얇아져 시트 저항의 증가가 발생하고, 광전변환 효율이 나빠지게 되어, 광전변환 효율이 저하하는 원인이 된다.
≪알칼리성 수용액에 의한 접촉 처리≫
본 발명의 제조 방법에 있어서는 본 발명의 텍스처 가공액에 의한 에칭 후에 pH 값이 12 이상인 알칼리성 수용액을 사용한다. pH 값 12 미만에서는 처리 효과가 불충분하게 되어 높은 광전변환 효율을 얻을 수 없기 때문이다.
알칼리성 수용액으로는, 예를 들면, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 테트라메틸 암모늄 히드록시드, 암모니아, 모노에탄올아민, 메틸에탄올아민 등을 포함하는 수용액을 바람직하게 들 수 있다. 보다 바람직하게는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 테트라메틸 암모늄 히드록시드, 암모니아의 수용액이고, 특히 바람직하게는 수산화칼륨, 테트라메틸 암모늄 히드록시드, 암모니아의 수용액이다.
본 발명의 알칼리 수용액에 의한 접촉 처리는 산화아연을 주성분으로 하는 막의 표면에 흡착한 폴리아크릴산 및 그 염을 제거함으로써 p형 비정질 실리콘층과의 계면에서의 전기 저항을 내리는 효과가 있는 동시에, 요철을 갖는 막 표면이 더욱 에칭됨으로써 철부 및 요부의 기복 형상이 매끄럽게 되어 p형 비정질 실리콘막의 피복성이 개선되는 효과가 있다.
알칼리성 수용액의 처리 온도는 처리 효과에 영향을 미치므로 일정하게 관리할 필요가 있다. 따라서, 알칼리성 수용액의 온도가 5℃∼80℃의 범위에 있으면 양호한 텍스처를 얻을 수 있지만, 10℃∼70℃이 보다 바람직하고, 특히 15℃∼50℃의 범위인 것이 바람직하다. 알칼리성 수용액의 온도를 상기 범위로 하면, 에칭 장치에 결로가 생기는 경우가 없고, 또 수분 증발에 의한 에칭액 성분의 농도 변화가 일어나는 경우가 없기 때문에 바람직하다.
알칼리성 수용액의 처리 시간은 알칼리성 수용액의 농도, 온도 등에 의해 변경되지만, 예를 들면, 1초∼300초이고, 바람직하게는 2초∼100초이며, 특히 바람직하게는 5초∼60초이다. 과잉의 처리는 산화아연을 주성분으로 하는 막에 미세한 구멍이 발생하여 p형 비정질 실리콘층의 피복성이 나빠지고, 광전변환 효율이 저하하는 원인이 된다.
텍스처 가공액 및 알칼리성 수용액과 기판을 접촉 처리하는 방법은 기판 표면의 약액의 농도, 유동 상태, 온도를 균일하게 조절할 수 있는 방법이면 그 형태를 묻지 않는다. 예를 들면, 약액을 채운 용기에 기판을 침지하는 방식이어도 되고, 기판에 약액을 스프레이 노즐, 슬릿 노즐 등을 이용하여 공급하는 방식 등이어도 된다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.
발전 성능은 이하의 항목에 대해 측정하였다.
발전 성능 평가는 야마시타 전장 주식회사제의 솔라슈밀레이터 YSS-50A를 이용해 수행하고, Air Mass 1.5에서의 개방 전압(Voc), 단락 전류 밀도(Jsc), 형상 인자(Fill Factor), 시리즈 저항 및 광전변환 효율을 측정하였다. 즉, 태양전지 셀에 일정 강도의 광을 조사하고, 전압을 제어하면서 전류 전압 곡선을 측정하여, 단락 전류값(Isc: 단위 mA)과 개방 전압값(Voc: 단위 mV)을 구한다. 이 때, 단락 전류 밀도(Jsc)는 단위면적당 단락 전류값(단위는 mA/㎠)을 나타낸다.
다음에, 전류 전압 곡선에 의해 전력 전압 곡선이 계산으로부터 얻어지고, 최대 전력이 얻어질 때의 전류, 전압을 최적 전류(Imax) 및 최적 전압(Vmax)으로 한다.
형상 인자(Fill Factor)는 최적 전류(Imax)와 최적 전압(Vmax)의 곱을 단락 전류값(Isc)과 개방 전압값(Voc)의 곱으로 나눈 값이다.
그리고, 광전변환 효율(%)은 단락 전류 밀도와 개방 전압과 형상 인자의 곱을 태양전지에 입사한 에너지(JIS 규격으로 0.1 W/㎠)의 몫(商)으로서 구해진다.
단락 전류 밀도(Jsc)가 크면 투명 도전막의 표면은 요철이 형성되어 광이 봉쇄 효과가 높은 것을 나타내며, 광전변환 효율이 높으면 태양전지의 효율이 높은 것을 나타낸다.
또, 실시예 및 비교예에서 얻어진 박막 태양전지의 투명 도전막 표면의 2차 전자상을 주사형 전자현미경(「S5500형(타입번호)」; 히타치제)을 이용하여 관찰 배율 50,000배(가속 전압 2 kV)로 관찰하였다.
실시예 1
산화아연을 주성분으로 한 투명 도전막의 성막에 사용한 장치의 단면 개략도를 도 1, 성막 장치 개략도로 나타낸다. 도 1에서의 (1)∼(9)는 다음과 같다. (1) 도입/취출실(取出室), (2) 기판 트레이, (3) 성막실, (4) 히터, (5) 조인(粗引) 배기계, (6) 가스 라인, (7) 캐소드(cathode), (8) 전원, (9) 고진공 배기계이다.
우선, 캐소드(7)에 불순물로서 산화알루미늄을 2 중량% 첨가한 산화아연 타겟을 장착하고, 히터(4)의 설정을 기판 온도 250℃가 되도록 조정하여 성막실을 가열하였다. 그 후, 도입/취출실(1)에 무알칼리 유리 기판을 넣고, 조인 배기계(5)로 배기한 후, 성막실(3)로 반송하였다. 이 때, 성막실(3)은 고진공 배기계(9)에 의해 고진공으로 유지되고 있다. 가스 라인(6)으로부터 아르곤 가스를 프로세스 가스로서 도입한 후, DC 전원을 이용하여 캐소드(7)에 전력을 인가함으로써, 캐소드(7)에 장착한 산화아연 타겟을 스퍼터하고, 무알칼리 유리 기판 위에 산화아연계 투명 도전막을 막 두께 1,000 ㎚ 퇴적시키고, 도입/취출실(1)로부터 기판을 꺼내었다. 상기 막 표면을 5 중량% 아세트산(와코우순약 SC 그레이드), 0.6 중량% 폴리아크릴산 암모늄(동아합성 아론 A-30SL)의 텍스처 가공액 A를 이용하여 처리 온도 35℃, 기판을 텍스처 가공액 중에서 흔들면서 처리 시간 35℃, 120초로 처리하였다. 텍스처 가공액 조성을 표 1에, 처리 조건을 표 3에 기재하였다.
그 다음에, 산화아연막 표면에 도 2에 나타내는 태양전지 셀을 작성하였다. 우선 pin 접합을 갖는 비정질 실리콘 반도체층을 CVD법으로 성막하였다. 그리고 그 반도체층 위에 스퍼터법으로 갈륨을 도프한 산화아연막을 성막하였다. 그 후, 이면 전극으로서 스퍼터법으로 은을 성막하였다. 이와 같이 하여 얻어진 박막 태양전지(수광 면적 1 평방센티미터)에 Air Mass 1.5의 광을 100 mW/㎠의 광량에 의해 조사하여 출력 특성을 측정하였다. 단락 전류 밀도는 12.66 mA/㎠였다. 측정 결과(단락 전류 밀도)를 표 3에 기재하였다.
실시예 2
실시예 1과 동일한 처리 조건으로 텍스처의 가공을 수행하였다. 그 후, 표 2에 나타내는 알칼리성 수용액 A(5 중량% 수산화칼륨 수용액(칸토 화학 시약 그레이드))을 이용하여 처리 온도 23℃, 30초간 침지하였다. 이와 같이 하여 얻어진 박막 태양전지(수광 면적 1 평방센티미터)에 Air Mass 1.5의 광을 100 mW/㎠의 광량에 의해 조사하여 출력 특성을 측정하였다. 단락 전류 밀도는 12.56 mA/㎠였다. 측정 결과(단락 전류 밀도)를 표 3에 기재하였다.
실시예 3∼11 및 16
실시예 2에 있어서, 텍스처 가공액에 의한 처리 및 알칼리성 수용액에 의한 처리를 표 3에 나타낸 바와 같이 수행한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 박막 태양전지를 얻었다. 얻어진 박막 태양전지(수광 면적 1 평방센티미터)에 Air Mass 1.5의 광을 100 mW/㎠의 광량에 의해 조사하여 출력 특성을 측정하였다. 측정 결과(단락 전류 밀도)를 표 3에 기재하였다.
비교예 1
실시예 1에 있어서, 텍스처 가공액을 표 3에 나타낸 바와 같이, 가공액 K(5 중량% 아세트산(잔부 물))로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 박막 태양전지를 얻었다. 얻어진 박막 태양전지(수광 면적 1 평방센티미터)에 Air Mass 1.5의 광을 100 mW/㎠의 광량에 의해 조사하여 출력 특성을 측정하였다. 측정 결과(단락 전류 밀도)를 표 3에 기재하였다.
비교예 2
실시예 2에 있어서, 텍스처 가공액을 표 3에 나타낸 바와 같이 가공액 K(5 중량% 아세트산(잔부 물))로 한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 박막 태양전지를 얻었다. 얻어진 박막 태양전지(수광 면적 1 평방센티미터)에 Air Mass 1.5의 광을 100 mW/㎠의 광량에 의해 조사하여 출력 특성을 측정하였다. 측정 결과(단락 전류 밀도)를 표 3에 기재하였다.
비교예 1은 가공액 K(아세트산 용액)로 처리한 결과지만, 단락 전류 밀도는 12.32 mA/㎠였다. 한편, 이것과 동일한 산성 성분(아세트산)을 이용한 실시예 1의 단락 전류 밀도는 12.66 mA/㎠로 증가한 것으로부터, 폴리아크릴산 암모늄에 의해 광봉쇄 효과가 증대하고 있다는 것을 알았다.
또, 비교예 2는 가공액 K(아세트산 용액)로 처리한 후 알칼리성 수용액에 의한 처리를 수행한 예이지만, 이것과 동일한 산성 성분(아세트산)을 이용하고 또한 알칼리성 수용액에 의한 처리를 수행한 실시예 2∼11 및 16에 비해 단락 전류 밀도(12.22 mA/㎠)는 작은 것으로부터, 폴리아크릴산 암모늄에 의해 광봉쇄 효과가 증대하고 있다는 것을 알았다.
실시예 12 및 비교예 3
실시예 2에 있어서, 텍스처 가공액에 의한 처리 및 알칼리성 수용액에 의한 처리를 표 3에 나타낸 바와 같이 수행한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 박막 태양전지를 얻었다. 얻어진 박막 태양전지(수광 면적 1 평방센티미터)에 Air Mass 1.5의 광을 100 mW/㎠의 광량에 의해 조사하여 출력 특성을 측정하였다. 측정 결과(단락 전류 밀도)를 표 3에 기재하였다.
실시예 12 및 비교예 3은 각각 산성 성분으로서 타르타르산을 포함하는 가공액 G 및 L을 이용한 예이다. 실시예 12의 단락 전류 밀도는 비교예 3의 단락 전류 밀도보다 큰 것으로부터, 가공액 중의 산성 성분이 타르타르산인 경우에도 폴리아크릴산 암모늄에 의해 광봉쇄 효과가 증대하고 있다는 것을 알았다.
실시예 13 및 비교예 4
실시예 2에 있어서, 텍스처 가공액에 의한 처리 및 알칼리성 수용액에 의한 처리를 표 3에 나타낸 바와 같이 수행한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 박막 태양전지를 얻었다. 얻어진 박막 태양전지(수광 면적 1 평방센티미터)에 Air Mass 1.5의 광을 100 mW/㎠의 광량에 의해 조사하여 출력 특성을 측정하였다. 측정 결과(단락 전류 밀도)를 표 3에 기재하였다.
실시예 13 및 비교예 4는 각각 산성 성분으로서 말산을 포함하는 가공액 H 및 M을 이용한 예이다. 실시예 13의 단락 전류 밀도는 비교예 4의 단락 전류 밀도보다 큰 것으로부터, 가공액 중의 산성 성분이 말산인 경우에도 폴리아크릴산 암모늄에 의해 광봉쇄 효과가 증대하고 있다는 것을 알았다.
실시예 14 및 비교예 5
실시예 2에 있어서, 텍스처 가공액에 의한 처리 및 알칼리성 수용액에 의한 처리를 표 3에 나타낸 바와 같이 수행한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 박막 태양전지를 얻었다. 얻어진 박막 태양전지(수광 면적 1 평방센티미터)에 Air Mass 1.5의 광을 100 mW/㎠의 광량에 의해 조사하여 출력 특성을 측정하였다. 측정 결과(단락 전류 밀도)를 표 3에 기재하였다.
실시예 14 및 비교예 5는 각각 산성 성분으로서 젖산을 포함하는 가공액 I 및 N을 이용한 예이다. 실시예 14의 단락 전류 밀도는 비교예 5의 단락 전류 밀도보다 큰 것으로부터, 가공액 중의 산성 성분이 젖산인 경우에서도 폴리아크릴산 암모늄에 의해 광봉쇄 효과가 증대하고 있다는 것을 알았다.
실시예 15 및 비교예 6
실시예 2에 있어서, 텍스처 가공액에 의한 처리 및 알칼리성 수용액에 의한 처리를 표 3에 나타낸 바와 같이 수행한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 박막 태양전지를 얻었다. 얻어진 박막 태양전지(수광 면적 1 평방센티미터)에 Air Mass 1.5의 광을 100 mW/㎠의 광량에 의해 조사하여 출력 특성을 측정하였다. 측정 결과(단락 전류 밀도)를 표 3에 기재하였다.
실시예 15 및 비교예 6은 각각 산성 성분으로서 시트르산을 포함하는 가공액 J 및 O를 이용한 예이다. 실시예 15의 단락 전류 밀도는 비교예 6의 단락 전류 밀도보다 큰 것으로부터, 가공액 중의 산성 성분이 시트르산인 경우에도 폴리아크릴산 암모늄에 의해 광봉쇄 효과가 증대하고 있다는 것을 알았다.
| 텍스처 가공액 | ||||||
| 산성 성분 | 폴리아크릴산 또는 그의 염 | 잔부 | pH | |||
| 종류 | 중량% | 중량% | ||||
| 가공액 A | 아세트산 | 5.0 | 폴리아크릴산 암모늄*1 | 0.6 | 물 | 3.5 |
| 가공액 B | 아세트산 | 5.0 | 폴리아크릴산 암모늄*1 | 0.6 | 물 | 6.0 |
| 가공액 C | 아세트산 | 5.0 | 폴리아크릴산*2 | 0.2 | 물 | 3.5 |
| 가공액 D | 아세트산 | 5.0 | 폴리아크릴산 암모늄*3 | 0.4 | 물 | 3.6 |
| 가공액 E | 아세트산 | 0.05 | 폴리아크릴산 암모늄*1 | 0.6 | 물 | 3.5 |
| 가공액 F | 아세트산 | 30 | 폴리아크릴산 암모늄*1 | 0.6 | 물 | 1.9 |
| 가공액 G | 타르타르산 | 5.0 | 폴리아크릴산 암모늄*1 | 0.6 | 물 | 2.3 |
| 가공액 H | 말산 | 5.0 | 폴리아크릴산 암모늄*1 | 0.6 | 물 | 2.6 |
| 가공액 I | 젖산 | 5.0 | 폴리아크릴산 암모늄*1 | 0.6 | 물 | 2.7 |
| 가공액 J | 시트르산 | 5.0 | 폴리아크릴산 암모늄*1 | 0.6 | 물 | 2.5 |
| 가공액 K | 아세트산 | 5.0 | - | - | 물 | 2.4 |
| 가공액 L | 타르타르산 | 5.0 | - | - | 물 | 1.7 |
| 가공액 M | 말산 | 5.0 | - | - | 물 | 1.9 |
| 가공액 N | 젖산 | 5.0 | - | - | 물 | 2.0 |
| 가공액 O | 시트르산 | 5.0 | - | - | 물 | 1.8 |
| 가공액 P | 아세트산 | 5.0 | 폴리에텔렌글리콜*4 | 0.6 | 물 | 3.5 |
| 가공액 Q | 아세트산 | 5.0 | 폴리비닐 알코올*5 | 0.6 | 물 | 3.5 |
*1, 토아 합성 주식회사제, 아론 A-30SL(상품명), 중량 평균 분자량: 6,000
*2, 시그마알드리치 재팬 주식회사제, 폴리아크릴산, 중량 평균 분자량: 2,000
*3, 다이이치 공업제약 주식회사제, 샤롤 AH-103P(상품명), 중량 평균 분자량: 10,000
*4, 와코 순약 공업 주식회사제, 중량 평균 분자량: 6,000
*5, 와코 순약 공업 주식회사제, 중량 평균 분자량: 2,000
| 알칼리성 수용액 | |||
| 종류 | 함유량(중량%) | pH | |
| 수용액 A | 수산화칼륨 수용액 | 5.0 | 14.0 |
| 수용액 B | 수산화칼륨 수용액 | 0.1 | 12.7 |
| 수용액 C | 모노에탄올아민 수용액 | 5.2 | 12.4 |
| 수용액 D | 수산화 테트레메틸암모늄 수용액 | 7.8 | 14.0 |
| 수용액 E | 암모니아 수용액 | 3.0 | 12.2 |
| 수용액 F | 수산화칼륨 수용액/탄산 취입 | 5.0 | 11.2 |
| 텍스처 가공액 | 알칼리성 수용액 | 단락전류밀도 Jsc(mA/㎠) |
||||
| 가공액 | 산성 성분 | 처리 조건 | 수용액 | 처리 조건 | ||
| 실시예 1 | 가공액 A | 아세트산 | 35℃,120초 | - | - | 12.66 |
| 실시예 2 | 가공액 A | 아세트산 | 35℃,120초 | 수용액 A | 23℃,30초 | 12.56 |
| 실시예 3 | 가공액 A | 아세트산 | 35℃,120초 | 수용액 B | 23℃,30초 | 14.74 |
| 실시예 4 | 가공액 A | 아세트산 | 35℃,120초 | 수용액 C | 23℃,30초 | 15.16 |
| 실시예 5 | 가공액 A | 아세트산 | 35℃,120초 | 수용액 D | 23℃,30초 | 14.71 |
| 실시예 6 | 가공액 A | 아세트산 | 35℃,120초 | 수용액 E | 23℃,30초 | 15.28 |
| 실시예 7 | 가공액 B | 아세트산 | 35℃,120초 | 수용액 A | 23℃,30초 | 12.40 |
| 실시예 8 | 가공액 C | 아세트산 | 35℃,120초 | 수용액 A | 23℃,30초 | 12.66 |
| 실시예 9 | 가공액 D | 아세트산 | 35℃,120초 | 수용액 A | 23℃,30초 | 13.41 |
| 실시예 10 | 가공액 E | 아세트산 | 35℃,360초 | 수용액 A | 23℃,30초 | 12.59 |
| 실시예 11 | 가공액 F | 아세트산 | 35℃,120초 | 수용액 A | 23℃,30초 | 12.73 |
| 실시예 16 | 가공액 A | 아세트산 | 35℃,120초 | 수용액 F | 23℃,30초 | 12.72 |
| 비교예 1 | 가공액 K | 아세트산 | 35℃,120초 | - | - | 12.32 |
| 비교예 2 | 가공액 K | 아세트산 | 35℃,120초 | 수용액 A | 23℃,30초 | 12.22 |
| 실시예 12 | 가공액 G | 타르타르산 | 35℃,60초 | 수용액 A | 23℃,30초 | 12.84 |
| 비교예 3 | 가공액 L | 타르타르산 | 35℃,120초 | 수용액 A | 23℃,30초 | 11.53 |
| 실시예 13 | 가공액 H | 말산 | 35℃,60초 | 수용액 A | 23℃,30초 | 13.11 |
| 비교예 4 | 가공액 M | 말산 | 35℃,120초 | 수용액 A | 23℃,30초 | 11.88 |
| 실시예 14 | 가공액 I | 젖산 | 35℃,90초 | 수용액 A | 23℃,30초 | 14.15 |
| 비교예 5 | 가공액 N | 젖산 | 35℃,120초 | 수용액 A | 23℃,30초 | 12.50 |
| 실시예 15 | 가공액 J | 시트르산 | 35℃,90초 | 수용액 A | 23℃,30초 | 14.64 |
| 비교예 6 | 가공액 O | 시트르산 | 35℃,60초 | 수용액 A | 23℃,30초 | 13.35 |
실시예 17
실시예 1과 동일한 처리 조건으로 표 1에 나타내는 가공액 A를 이용하여 텍스처의 가공을 수행한 후, 표 2에 나타내는 알칼리성 수용액 A(5 중량% 수산화칼륨 수용액(칸토 화학 시약 그레이드))를 이용하여 처리 온도 23℃, 30초간 침지하였다. 이와 같이 하여 얻어진 박막 태양전지(수광 면적 1 평방센티미터)에 Air Mass 1.5의 광을 100 mW/㎠의 광량에 의해 조사하여 출력 특성을 측정하였다. 단락 전류 밀도, 개방 전압, 형상 인자, 시리즈 저항 및 광전변환 효율을 표 5에 기재하였다. 또, 실시예 17에서 얻어진 박막 태양전지의 투명 도전막 표면의 2차 전자상을 관찰하였다(도 3 참조).
실시예 18
실시예 17에 있어서, 텍스처 가공액에 의한 처리 및 알칼리성 수용액에 의한 처리를 표 4에 나타낸 바와 같이 수행한 것 이외에는 실시예 17과 동일하게 하여 박막 태양전지를 얻었다. 얻어진 박막 태양전지(수광 면적 1 평방센티미터)에 Air Mass 1.5의 광을 100 mW/㎠의 광량에 의해 조사하여 출력 특성을 측정하였다. 단락 전류 밀도, 개방 전압, 형상 인자, 시리즈 저항 및 광전변환 효율을 표 5에 기재하였다. 실시예 18에서 얻어진 박막 태양전지는 실시예 17과 동일하게 광전변환 효율이 양호하여 본 발명의 효과가 확인되었다. 또, 실시예 18에서 얻어진 박막 태양전지의 투명 도전막 표면의 2차 전자상을 관찰하였다(도 4 참조).
비교예 7∼10
실시예 17에 있어서, 텍스처 가공액에 의한 처리를 표 4에 나타낸 바와 같이 수행하고, 알칼리성 수용액에 의한 처리를 수행하지 않은 것 이외에는 실시예 17과 동일하게 하여 박막 태양전지를 얻었다. 얻어진 박막 태양전지(수광 면적 1 평방센티미터)에 Air Mass 1.5의 광을 100 mW/㎠의 광량에 의해 조사하여 출력 특성을 측정하였다. 단락 전류 밀도, 개방 전압, 형상 인자, 시리즈 저항 및 광전변환 효율을 표 5에 기재하였다. 또, 비교예 7 및 비교예 8에서 얻어진 박막 태양전지의 투명 도전막 표면의 2차 전자상을 관찰하였다(각각 도 5 및 도 6 참조).
비교예 11 및 12
실시예 17에 있어서, 텍스처 가공액에 의한 처리를 표 4에 나타낸 바와 같이 수행하고, 알칼리성 수용액에 의한 처리를 수행하지 않은 것 이외에는 실시예 17과 동일하게 하여 박막 태양전지를 얻었다. 얻어진 박막 태양전지의 투명 도전막 표면의 2차 전자상을 관찰하였다(각각 도 7 및 도 8 참조).
비교예 7은 가공액 K(아세트산 용액)로 처리한 후 알칼리성 수용액에 의한 처리를 수행하지 않은 예이지만, 단락 전류 밀도는 12.32 mA/㎠이고, 광전변환 효율은 6.87%였다. 한편, 실시예 17의 단락 전류 밀도는 12.56 mA/㎠이고, 광전변환 효율은 7.74%인 것으로부터, 가공액 중의 폴리아크릴산 암모늄에 의해 단락 전류 밀도가 증대하여(광봉쇄 효과가 증대하여), 알칼리성 수용액에 의한 효과와의 상승 효과에 의해 광전변환 효율이 증대하고 있다는 것을 알았다.
비교예 8은 가공액 A(아세트산 및 폴리아크릴산 암모늄을 함유하는 가공액)로 처리한 후, 알칼리성 수용액에 의한 처리를 수행하지 않은 예이지만, 실시예 17에 비해 단락 전류 밀도는 약간 크지만 시리즈 저항도 크고 형상 인자가 작은 것으로부터, 결과적으로 광전변환 효율은 3.92%로 작은 값이었다. 실시예 17은 단락 전류 밀도가 비교예 2보다 약간 작지만 시리즈 저항이 작고 형상 인자가 큰 것으로부터, 폴리아크릴산 암모늄 및 알칼리성 수용액에 의한 처리의 상승 효과에 의해 산화아연 표면에 유효한 요철 형상을 갖는 텍스처가 형성됨으로써 시리즈 저항의 저감화 및 형상 인자가 증대하여 광전변환 효율이 높아졌다고 생각된다.
비교예 9는 가공액 K(아세트산 용액)로 처리한 후, 알칼리성 수용액에 의한 처리를 수행한 예이지만, 실시예 17에 비해 단락 전류 밀도 및 광전변환 효율이 작은 값이 되었다. 이것에 의해 폴리아크릴산의 첨가 효과가 나타나고 있다.
또, 비교예 10은 가공액 A(아세트산 및 폴리아크릴산 암모늄을 함유하는 가공액)로 처리한 후, 탄산 취입(吹入)을 수행하여 pH 11.2에서 알칼리성 수용액에 의한 처리를 수행한 예이지만, 실시예 17에 비해 단락 전류 밀도는 약간 크지만 시리즈 저항도 크고 형상 인자가 작은 것으로부터, 결과적으로 광전변환 효율은 4.49%로 작은 값이었다. 즉, pH 12 미만으로 한 알칼리성 수용액의 처리에서는 광전변환 효율을 증가시키는 효과는 없다는 것을 알았다.
실시예 17 및 18 및 비교예 7, 8, 11 및 12에 대하여 2차 전자상(관찰 배율 50,000배)을 각각 도 3∼8에 나타낸다. 도 3 및 4에 의해 실시예에서 얻어진 박막 태양전지에서의 투명 도전막의 표면은 대략 직경으로 0.1∼0.5 ㎛ 정도, 요철의 피치 사이즈 0.2∼0.4 ㎛ 정도, 요철의 깊이 0.1∼0.2 ㎛ 정도의 비늘 모양의 형상이 분명히 관찰되고, 유효한 요철 형상을 갖는 텍스처가 형성되어 있으며, 이것에 의해 광봉쇄 효과 및 광전변환 효율이 우수하다는 것을 알았다. 한편, 알칼리성 수용액의 처리를 수행하지 않은 비교예 7 및 8(도 5 및 6)에서는 투명 도전막 표면에서의 텍스처는 불명료하고, 유효한 요철 형상을 갖는 텍스처가 형성되어 있지 않다는 것을 알았다. 또, 폴리아크릴산을 포함하지 않는 텍스처 가공액을 이용한 비교예 11 및 12에서는 투명 도전막 표면에서의 텍스처는 불명료하고, 유효한 요철 형상을 갖는 텍스처가 형성되지 않아, 폴리아크릴산 또는 그 염 이외의 수용성 고분자의 첨가에서는 광봉쇄 효과를 충분히 얻을 수 없다는 것을 알았다.
실시예 19∼26
실시예 17에 있어서, 텍스처 가공액에 의한 처리 및 알칼리성 수용액에 의한 처리를 표 4에 나타낸 바와 같이 수행한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 박막 태양전지를 얻었다. 얻어진 박막 태양전지(수광 면적 1 평방센티미터)에 Air Mass 1.5의 광을 100 mW/㎠의 광량에 의해 조사하여 출력 특성을 측정하였다. 단락 전류 밀도, 개방 전압, 형상 인자, 시리즈 저항 및 광전변환 효율을 표 5에 기재하였다. 실시예 17과 동일하게 광전변환 효율이 양호하여 본 발명의 효과를 확인할 수 있다.
실시예 27 및 비교예 13
실시예 17에 있어서, 텍스처 가공액에 의한 처리 및 알칼리성 수용액에 의한 처리를 표 4에 나타낸 바와 같이 수행한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 박막 태양전지를 얻었다. 얻어진 박막 태양전지(수광 면적 1 평방센티미터)에 Air Mass 1.5의 광을 100 mW/㎠의 광량에 의해 조사하여 출력 특성을 측정하였다. 단락 전류 밀도, 개방 전압, 형상 인자, 시리즈 저항 및 광전변환 효율을 표 5에 기재하였다.
실시예 27 및 비교예 13은 각각 산성 성분으로서 타르타르산을 포함하는 가공액 G 및 L을 이용한 예이다. 실시예 27의 단락 전류 밀도 및 광전변환 효율은 비교예 13보다 큰 것으로부터, 폴리아크릴산 암모늄에 의해 광봉쇄 효과가 증대하고, 광전변환 효율도 증대하고 있다는 것을 알았다.
실시예 28 및 비교예 14
실시예 17에 있어서, 텍스처 가공액에 의한 처리 및 알칼리성 수용액에 의한 처리를 표 4에 나타낸 바와 같이 수행한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 박막 태양전지를 얻었다. 얻어진 박막 태양전지(수광 면적 1 평방센티미터)에 Air Mass 1.5의 광을 100 mW/㎠의 광량에 의해 조사하여 출력 특성을 측정하였다. 단락 전류 밀도, 개방 전압, 형상 인자, 시리즈 저항 및 광전변환 효율을 표 5에 기재하였다.
실시예 28 및 비교예 14는 각각 산성 성분으로서 말산을 포함하는 가공액 H 및 M을 이용한 예이다. 실시예 28의 단락 전류 밀도 및 광전변환 효율은 비교예 14보다 큰 것으로부터, 폴리아크릴산 암모늄에 의해 광봉쇄 효과가 증대하고, 광전변환 효율도 증대하고 있다는 것을 알았다.
실시예 29 및 비교예 15
실시예 17에 있어서, 텍스처 가공액에 의한 처리 및 알칼리성 수용액에 의한 처리를 표 4에 나타낸 바와 같이 수행한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 박막 태양전지를 얻었다. 얻어진 박막 태양전지(수광 면적 1 평방센티미터)에 Air Mass 1.5의 광을 100 mW/㎠의 광량에 의해 조사하여 출력 특성을 측정하였다. 단락 전류 밀도, 개방 전압, 형상 인자, 시리즈 저항 및 광전변환 효율을 표 5에 기재하였다.
실시예 29 및 비교예 15는 각각 산성 성분으로서 젖산을 포함하는 가공액 I 및 N을 이용한 예이다. 실시예 29의 단락 전류 밀도 및 광전변환 효율은 비교예 15보다 큰 것으로부터, 폴리아크릴산 암모늄에 의해 광봉쇄 효과가 증대하고, 광전변환 효율도 증대하고 있다는 것을 알았다.
실시예 30 및 비교예 16
실시예 17에 있어서, 텍스처 가공액에 의한 처리 및 알칼리성 수용액에 의한 처리를 표 4에 나타낸 바와 같이 수행한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 박막 태양전지를 얻었다. 얻어진 박막 태양전지(수광 면적 1 평방센티미터)에 Air Mass 1.5의 광을 100 mW/㎠의 광량에 의해 조사하여 출력 특성을 측정하였다. 단락 전류 밀도, 개방 전압, 형상 인자, 시리즈 저항 및 광전변환 효율을 표 5에 기재하였다.
실시예 30 및 비교예 16은 각각 산성 성분으로서 시트르산을 포함하는 가공액 J 및 O를 이용한 예이다. 실시예 30의 단락 전류 밀도 및 광전변환 효율은 비교예 16보다 큰 것으로부터, 폴리아크릴산 암모늄에 의해 광봉쇄 효과가 증대하고, 광전변환 효율도 증대하고 있다는 것을 알았다.
| 텍스처 가공액 | 알칼리성 수용액 | ||||
| 가공액 | 산성 성분 | 처리 조건 | 수용액 | 처리 조건 | |
| 실시예 17 | 가공액 A | 아세트산 | 35℃,120초 | 수용액 A | 23℃,30초 |
| 실시예 18 | 가공액 A | 아세트산 | 35℃,120초 | 수용액 B | 23℃,30초 |
| 실시예 19 | 가공액 A | 아세트산 | 35℃,120초 | 수용액 C | 23℃,30초 |
| 실시예 20 | 가공액 A | 아세트산 | 35℃,120초 | 수용액 D | 23℃,30초 |
| 실시예 21 | 가공액 A | 아세트산 | 35℃,120초 | 수용액 E | 23℃,30초 |
| 실시예 22 | 가공액 B | 아세트산 | 35℃,120초 | 수용액 A | 23℃,30초 |
| 실시예 23 | 가공액 C | 아세트산 | 35℃,120초 | 수용액 A | 23℃,30초 |
| 실시예 24 | 가공액 D | 아세트산 | 35℃,120초 | 수용액 A | 23℃,30초 |
| 실시예 25 | 가공액 E | 아세트산 | 35℃,360초 | 수용액 A | 23℃,30초 |
| 실시예 26 | 가공액 F | 아세트산 | 35℃,120초 | 수용액 A | 23℃,30초 |
| 비교예 7 | 가공액 K | 아세트산 | 35℃,120초 | - | - |
| 비교예 8 | 가공액 A | 아세트산 | 35℃,120초 | - | - |
| 비교예 9 | 가공액 K | 아세트산 | 35℃,120초 | 수용액 A | 23℃,30초 |
| 비교예 10 | 가공액 A | 아세트산 | 35℃,120초 | 수용액 F | 23℃,30초 |
| 비교예 11 | 가공액 P | 아세트산 | 35℃,120초 | 수용액 A | 23℃,30초 |
| 비교예 12 | 가공액 Q | 아세트산 | 35℃,120초 | 수용액 A | 23℃,30초 |
| 실시예 27 | 가공액 G | 타르타르산 | 35℃,60초 | 수용액 A | 23℃,30초 |
| 비교예 13 | 가공액 L | 타르타르산 | 35℃,120초 | 수용액 A | 23℃,30초 |
| 실시예 28 | 가공액 H | 말산 | 35℃,60초 | 수용액 A | 23℃,30초 |
| 비교예 14 | 가공액 M | 말산 | 35℃,120초 | 수용액 A | 23℃,30초 |
| 실시예 29 | 가공액 I | 젖산 | 35℃,90초 | 수용액 A | 23℃,30초 |
| 비교예 15 | 가공액 N | 젖산 | 35℃,120초 | 수용액 A | 23℃,30초 |
| 실시예 30 | 가공액 J | 시트르산 | 35℃,90초 | 수용액 A | 23℃,30초 |
| 비교예 16 | 가공액 O | 시트르산 | 35℃,60초 | 수용액 A | 23℃,30초 |
| 단락 전류 밀도 | 개방 전압 | 형상 인자 | 시리즈 저항 | 광전변환 효율 | |
| Jsc(mA/㎠) | Voc(mV) | (Ω) | (%) | ||
| 실시예 17 | 12.56 | 868 | 0.71 | 33 | 7.74 |
| 실시예 18 | 14.74 | 810 | 0.64 | 41 | 7.64 |
| 실시예 19 | 15.16 | 710 | 0.67 | 26 | 7.21 |
| 실시예 20 | 14.71 | 759 | 0.68 | 26 | 7.59 |
| 실시예 21 | 15.28 | 738 | 0.69 | 22 | 7.78 |
| 실시예 22 | 12.40 | 869 | 0.73 | 29 | 7.87 |
| 실시예 23 | 12.66 | 850 | 0.67 | 25 | 7.21 |
| 실시예 24 | 13.41 | 842 | 0.65 | 34 | 7.34 |
| 실시예 25 | 12.59 | 875 | 0.73 | 17 | 8.04 |
| 실시예 26 | 12.73 | 862 | 0.71 | 19 | 7.79 |
| 비교예 7 | 12.32 | 871 | 0.64 | 82 | 6.87 |
| 비교예 8 | 12.66 | 793 | 0.39 | 164 | 3.92 |
| 비교예 9 | 12.22 | 877 | 0.64 | 73 | 6.86 |
| 비교예 10 | 12.72 | 785 | 0.45 | 121 | 4.49 |
| 실시예 27 | 12.84 | 874 | 0.69 | 40 | 7.74 |
| 비교예 13 | 11.53 | 883 | 0.67 | 46 | 6.82 |
| 실시예 28 | 13.11 | 857 | 0.74 | 27 | 8.31 |
| 비교예 14 | 11.88 | 871 | 0.72 | 32 | 7.45 |
| 실시예 29 | 14.15 | 794 | 0.70 | 34 | 7.86 |
| 비교예 15 | 12.50 | 879 | 0.69 | 44 | 7.58 |
| 실시예 30 | 14.64 | 876 | 0.67 | 40 | 8.59 |
| 비교예 16 | 13.35 | 870 | 0.68 | 32 | 7.90 |
산화아연을 주성분으로 하는 투명 전극층을 포함하는 태양전지의 제조 공정에 있어서, 산화아연을 주성분으로 하는 투명 전극층의 표면을 폴리아크릴산 또는 그 염과 산성 성분을 포함하는 가공액과 접촉시켜 투명 전극층의 표면에 요철이 있는 텍스처를 실시하고, 또한 알칼리성 수용액과 접촉 처리함으로써, 광봉쇄 효과가 높고, 아울러 피복성이 양호한 요철 형상을 작성할 수 있는 높은 광전변환 효율의 박막 태양전지를 제조할 수 있다.
1 … 도입/취출실
2 … 기판 트레이
3 … 성막실
4 … 히터
5 … 조인 배기계
6 … 가스 라인
7 … 캐소드
8 … 전원
9 … 고진공 배기계
11 … 유리 기판
12 … 투명 전극(산화알루미늄(2 중량%) 함유 산화아연막)
13 … p형 비정질 실리콘층
14 … i형 비정질 실리콘층
15 … n형 비정질 실리콘층
16 … 투명 도전층(갈륨을 도프한 산화아연막)
17 … 이면 금속 전극(은)
18a, 18b … 전극
2 … 기판 트레이
3 … 성막실
4 … 히터
5 … 조인 배기계
6 … 가스 라인
7 … 캐소드
8 … 전원
9 … 고진공 배기계
11 … 유리 기판
12 … 투명 전극(산화알루미늄(2 중량%) 함유 산화아연막)
13 … p형 비정질 실리콘층
14 … i형 비정질 실리콘층
15 … n형 비정질 실리콘층
16 … 투명 도전층(갈륨을 도프한 산화아연막)
17 … 이면 금속 전극(은)
18a, 18b … 전극
Claims (10)
- 산화아연을 주성분으로 하는 투명 도전막을 포함하는 태양전지의 제조 공정에 있어서, 상기 투명 도전막 표면으로의 요철이 있는 텍스처의 형성에 이용되고, 폴리아크릴산 또는 그 염과 산성 성분을 함유하는 산성 수용액인 것을 특징으로 하는 텍스처 가공액.
- 청구항 1에 있어서,
산성 수용액의 pH 값이 6.5 이하인 것을 특징으로 하는 텍스처 가공액. - 청구항 1에 있어서,
폴리아크릴산의 중량 평균 분자량이 2,000∼10,000인 것을 특징으로 하는 텍스처 가공액. - 청구항 1에 있어서,
폴리아크릴산의 염이 폴리아크릴산 암모늄인 것을 특징으로 하는 텍스처 가공액. - 청구항 1에 있어서,
폴리아크릴산 또는 그 염의 농도가 0.1 중량%∼3.0 중량%인 것을 특징으로 하는 텍스처 가공액. - 청구항 1에 있어서,
산성 성분이 아세트산, 시트르산, 젖산, 말산, 글리콜산, 타르타르산, 염산, 황산 및 질산으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 텍스처 가공액. - 청구항 1에 있어서,
산성 성분의 농도가 0.01 중량%∼30 중량%인 것을 특징으로 하는 텍스처 가공액. - 기판 위에 산화아연을 주성분으로 하는 투명 도전막을 작성하고, 상기 투명 도전막에 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 텍스처 가공액을 접촉시킴으로써 상기 투명 도전막의 표면에 요철이 있는 텍스처를 형성한 후에, 상기 텍스처의 표면을 pH 값이 12 이상인 알칼리성 수용액에 의해 접촉 처리하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조 방법.
- 청구항 8에 있어서,
알칼리성 수용액이 수산화나트륨, 수산화칼륨, 테트라메틸 암모늄 수산화물, 암모니아, 모노에탄올아민 및 메틸에탄올아민으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것임을 특징으로 하는 투명 도전막의 제조 방법. - 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
투명 도전막이 태양전지에 이용되는 것인 투명 도전막의 제조 방법.
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