KR20110115792A - Cigs solar cell module having front transparent electrode with surface crystalline relief structure and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 CIGS 태양전지 모듈에 표면 결정성 요철 구조의 전면 투명전극을 형성하여 입사광의 저반사와 고흡수율을 실현할 수 있는 효과가 있다. 이를 위해 특히, 소정 기판 상에 형성된 배면전극; 배면전극 상에 형성된 CIGS 광 흡수층; CIGS 광 흡수층 상에 형성된 버퍼층; 버퍼층 주위에 형성되고 소정 입사광을 굴절시켜 CIGS 광 흡수층에 입사광을 전달하는 전면 투명전극; 및 전면 투명전극 상에 입사광의 반사를 막기 위해 형성된 반사 방지막;을 포함하되, 전면 투명전극은 불소 함유 산화주석으로 성막된 것이며 반사 방지막과 접하는 표면에 굴절을 위한 표면 결정성 요철 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 표면 결정성 요철 구조의 전면 투명전극을 갖는 CIGS 태양전지 모듈이 개시된다.The present invention has the effect of realizing low reflection and high absorption of incident light by forming the front transparent electrode of the surface crystalline uneven structure on the CIGS solar cell module. To this end, in particular, a back electrode formed on a predetermined substrate; A CIGS light absorbing layer formed on the back electrode; A buffer layer formed on the CIGS light absorbing layer; A front transparent electrode formed around the buffer layer and refracting predetermined incident light to transmit incident light to the CIGS light absorbing layer; And an anti-reflection film formed on the front transparent electrode to prevent reflection of incident light; wherein the front transparent electrode is formed of fluorine-containing tin oxide and has a surface crystalline uneven structure for refraction on a surface in contact with the anti-reflection film. Disclosed is a CIGS solar cell module having a front transparent electrode having a surface crystalline uneven structure.

Figure P1020100035314
Figure P1020100035314

Description

표면 결정성 요철 구조의 전면 투명전극을 갖는 ＣＩＧＳ태양전지 모듈 및 그 제조방법{CIGS SOLAR CELL MODULE HAVING FRONT TRANSPARENT ELECTRODE WITH SURFACE CRYSTALLINE RELIEF STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}CIGS solar cell module having a front transparent electrode having a surface crystalline uneven structure and a method of manufacturing the same

본 발명은 CIGS 태양전지 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 불소 함유 산화주석(SnO2:F, Fluorine-doped tin oxide)을 이용하여 전면 투명전극을 형성하되 표면 결정성 요철 구조의 전면 투명전극을 갖는 CIGS 태양전지 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a CIGS solar cell module and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a CIGS solar cell module having a front transparent electrode having a surface crystalline uneven structure and forming a front transparent electrode using fluorine-containing tin oxide (SnO 2: F, Fluorine-doped tin oxide). .

박막형 태양전지 중에서 CIGS(Copper Indium Gallium Selenide, Cu(In,Ga)Se2) 태양전지는 비 실리콘 계열 태양전지 중 에너지 변환 효율이 가장 높고 구성원소의 재료가격이 다른 종류의 태양전지에 비해 저렴할 뿐만 아니라 유연하게 제작할 수 있고 오랜 시간 현장실험에서도 성능이 열화되지 않는 등의 우수한 물성을 보인다.Among the thin-film solar cells, CIGS (Copper Indium Gallium Selenide, Cu (In, Ga) Se2) solar cell has the highest energy conversion efficiency among non-silicon solar cells, and the material price of member is cheaper than other solar cells. It can be manufactured flexibly and shows excellent physical properties such as no deterioration of performance even in long time field experiments.

도 1은 종래 CIGS 태양전지 모듈의 단면을 나타낸 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 CIGS 태양전지 모듈은 유리를 기판(10)으로 5개의 단위 박막인 배면전극(20), CIGS 광 흡수층(30), 버퍼층(40), 전면 투명전극(50), 반사 방지막(60, Antireflection Layer)이 순차적으로 형성되어 있다. 전면 투명전극(50)으로 입사광이 입사되어 CIGS 광 흡수층(30)에서 전자와 정공이 생성되면 생성된 전자는 음극인 전면 투명전극(50)으로, 정공은 양극인 배면전극(20)으로 이동한다.1 is a cross-sectional view showing a cross section of a conventional CIGS solar cell module. As shown in FIG. 1, the conventional CIGS solar cell module uses five unit thin films of glass as a substrate 10, a back electrode 20, a CIGS light absorbing layer 30, a buffer layer 40, and a front transparent electrode 50. The antireflection layer 60 is formed sequentially. When incident light is incident on the front transparent electrode 50 to generate electrons and holes in the CIGS light absorbing layer 30, the generated electrons move to the front transparent electrode 50, which is a cathode, and the holes move to the rear electrode 20, which is an anode. .

도 1에 도시된 종래 CIGS 태양전지 모듈은 표면의 반사 방지막(60, Antireflection Layer)을 통한 태양전지의 효율의 향상을 꾀할 수 있지만 스퍼터(sputter) 공정을 통해 형성되는 전면 투명전극(50)의 평탄성으로 인해 전면 투명전극(50) 표면에 화학적 식각방법으로 거칠기를 형성하는 표면처리 과정이 필요하다. 이러한 표면처리 과정에서 식각액(etchant)과 식각 대상 물질이 반응하여 등방성 식각(Isotropic Etching) 형태가 나타나게 된다. 즉, 전면 투명전극(50)으로 사용되는 ZnO의 경우 표면처리 과정을 통해 AZO(52, Aluminum-doped Zinc Oxide)와 같은 등방성 식각 형태를 갖게 되는 것이다.The conventional CIGS solar cell module shown in FIG. 1 can improve the efficiency of the solar cell through the antireflection layer 60 on the surface, but the flatness of the front transparent electrode 50 formed through the sputter process. Therefore, a surface treatment process of forming a roughness on the surface of the front transparent electrode 50 by a chemical etching method is required. In such a surface treatment process, an etchant and an object to be etched react to form an isotropic etching. That is, ZnO used as the front transparent electrode 50 has an isotropic etching form such as AZO (52, aluminum-doped zinc oxide) through a surface treatment process.

이러한 등방성 식각 형태는 입사광의 효율적인 흡수를 저해할 수 있으며 표면처리 과정이라는 부수적 과정의 번거로움과 거칠기를 조절할 수 없다는 단점이 있다. 따라서, 입사광의 반사를 낮추고 흡수 효율을 높일 수 있는 새로운 형태의 전면 투명전극의 필요성이 대두된다.This isotropic etching form may inhibit the efficient absorption of incident light and may not control the hassle and roughness of the secondary process of surface treatment. Therefore, there is a need for a new type of front transparent electrode capable of reducing reflection of incident light and increasing absorption efficiency.

본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 CIGS 태양전지 모듈에 입사광의 저반사와 고흡수율을 실현하기 위해 표면 결정성 요철 구조의 전면 투명전극을 갖는 CIGS 태양전지 모듈을 제공하는 데 있다.The present invention has been made by the necessity as described above, an object of the present invention is to provide a CIGS solar cell module having a front transparent electrode of the surface crystalline uneven structure to realize low reflection and high absorption of incident light in the CIGS solar cell module To provide.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 CIGS 태양전지 모듈에 있어서 전면 투명전극 표면 결정성 요철 구조를 형성함에 있어 제조시에 요철각을 조절할 수 있는 CIGS 태양전지 모듈의 제조방법을 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention to provide a method for manufacturing a CIGS solar cell module that can adjust the uneven angle during manufacturing in forming the front transparent electrode surface crystalline uneven structure in the CIGS solar cell module.

상기와 같은 본 발명의 목적은 소정 기판 상에 형성된 배면전극; 배면전극 상에 형성된 CIGS 광 흡수층; CIGS 광 흡수층 상에 형성된 버퍼층; 버퍼층 주위에 형성되고 소정 입사광을 굴절시켜 CIGS 광 흡수층에 입사광을 전달하는 전면 투명전극; 및 전면 투명전극 상에 입사광의 반사를 막기 위해 형성된 반사 방지막;을 포함하되, 전면 투명전극은 불소 함유 산화주석(SnO2:F, Fluorine-doped tin oxide)으로 성막된 것이며 반사 방지막과 접하는 표면에 굴절을 위한 표면 결정성 요철 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 표면 결정성 요철 구조의 전면 투명전극을 갖는 CIGS 태양전지 모듈을 제공함으로써 달성될 수 있다.An object of the present invention as described above is a back electrode formed on a predetermined substrate; A CIGS light absorbing layer formed on the back electrode; A buffer layer formed on the CIGS light absorbing layer; A front transparent electrode formed around the buffer layer and refracting predetermined incident light to transmit incident light to the CIGS light absorbing layer; And an anti-reflection film formed on the front transparent electrode to prevent reflection of incident light, wherein the front transparent electrode is formed of fluorine-containing tin oxide (SnO 2: F) and is refracted to a surface in contact with the anti-reflection film. It can be achieved by providing a CIGS solar cell module having a front transparent electrode of the surface crystalline uneven structure for having a surface crystalline uneven structure for.

여기서, 기판은 소다회 유리(sodalime glass)일 수 있으며 배면전극은 몰리브덴을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 버퍼층은 황화카드뮴(Cd)으로 형성되고 반사 방지막은 플루오르화 마그네슘(MgF2)으로 형성될 수 있다.Herein, the substrate may be sodalime glass, and the back electrode may be formed using molybdenum. The buffer layer may be formed of cadmium sulfide (Cd), and the anti-reflection film may be formed of magnesium fluoride (MgF 2 ).

또한, 배면전극, CIGS 광 흡수층, 버퍼층 및 전면 투명전극은 직렬 연결을 통한 저항 감소를 위해 일정 간격으로 패터닝된 것이 바람직하다.In addition, the back electrode, the CIGS light absorbing layer, the buffer layer and the front transparent electrode are preferably patterned at regular intervals in order to reduce resistance through series connection.

전면 투명전극은 불소 함유 산화주석이 온도 조절에 의해 2 이상의 상호 다른 결정면을 갖는 불소 함유 산화주석 결정으로 성장된 것이 바람직하다.The front transparent electrode is preferably one in which the fluorine-containing tin oxide is grown into a fluorine-containing tin oxide crystal having two or more mutually different crystal surfaces by temperature control.

한편, 본 발명의 목적은 다른 카테고리로서 소정 기판 상에 배면전극을 형성하는 단계(S110); 배면전극 상에 CIGS 광 흡수층을 형성하는 단계(S120); CIGS 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계(S130); 버퍼층 주위에 불소 함유 산화주석의 분무열분해 공정을 통한 성막으로 표면 결정성 요철 구조의 전면 투명전극을 형성하는 단계(S140); 및 전면 투명전극 상에 입사광의 반사를 막기 위해 반사 방지막을 형성하는 단계(S150);를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 결정성 요철 구조의 전면 투명전극을 갖는 CIGS 태양전지 모듈의 제조방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.On the other hand, an object of the present invention is to form a back electrode on a predetermined substrate as another category (S110); Forming a CIGS light absorbing layer on the back electrode (S120); Forming a buffer layer on the CIGS light absorbing layer (S130); Forming a front transparent electrode having a surface crystalline uneven structure by film formation through spray pyrolysis of fluorine-containing tin oxide around the buffer layer (S140); And forming an anti-reflection film to prevent reflection of incident light on the front transparent electrode (S150). By providing a method of manufacturing a CIGS solar cell module having a front transparent electrode having a surface crystalline uneven structure, comprising: Can be achieved.

그리고, 전면 투명전극 형성단계(S140)는, 염화주석, 물, 플루오르화 암모늄 및 에탄올이 혼합된 혼합용액이 고압 가스로 분사되어 버퍼층 주변에 분무 형태로 형성되는 단계(S142); 기판이 소정 열공급 수단과 연결되어 기판 온도가 가변되는 단계(S144); 및 분무 형태의 혼합용액이 기판 상에 확산되어 2 이상의 상호 다른 결정면을 갖는 불소 함유 산화주석 결정으로 성장하는 단계(S146);를 포함하는 것이 바람직하다.Then, the front transparent electrode forming step (S140), the mixed solution of tin chloride, water, ammonium fluoride and ethanol is sprayed with a high pressure gas to form a spray form around the buffer layer (S142); A step in which the substrate is connected to a predetermined heat supply means and the substrate temperature is varied (S144); And spraying the mixed solution in the form of a spray to grow into a fluorine-containing tin oxide crystal having two or more mutually different crystal planes (S146).

또한, 기판의 온도 가변단계(S144)는, 불소 함유 산화주석 결정의 성장 방향을 변경하여 표면 결정성 요철 구조의 요철 각도를 조절하기 위하여 온도가 가변되는 단계인 것이 바람직하다.In addition, the step of varying the temperature of the substrate (S144) is preferably a step of varying the temperature in order to adjust the uneven angle of the surface crystalline uneven structure by changing the growth direction of the fluorine-containing tin oxide crystal.

배면전극 형성단계(S110)와 CIGS 광 흡수층 형성단계(S120) 사이에는, 배면전극이 직렬 연결을 위해 일정 간격으로 패터닝되는 1차 패터닝 단계(S115)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 그리고, 버퍼층 형성단계(S130)와 전면 투명전극 형성단계(S140) 사이에는, CIGS 광 흡수층 및 버퍼층이 직렬 연결을 위해 일정 간격으로 패터닝되는 2차 패터닝 단계(S135)를 더 포함하는 것이 바람직하다.Between the back electrode forming step (S110) and the CIGS light absorbing layer forming step (S120), it is preferable to further include a first patterning step (S115) in which the back electrode is patterned at regular intervals for series connection. In addition, between the buffer layer forming step S130 and the front transparent electrode forming step S140, the CIGS light absorbing layer and the buffer layer are preferably further patterned to be patterned at regular intervals for serial connection (S135).

반사 방지막 형성단계(S150) 이후에는, CIGS 광 흡수층, 버퍼층, 전면 투명전극 및 반사 방지막이 직렬 연결을 위해 일정 간격으로 패터닝되는 3차 패터닝 단계(S155)를 더 포함하는 것이 바람직하다.After the anti-reflective film forming step (S150), the CIGS light absorbing layer, the buffer layer, the front transparent electrode and the anti-reflective film is preferably further comprises a third patterning step (S155) is patterned at regular intervals for the series connection.

상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따르면, CIGS 태양전지 모듈에 표면 결정성 요철 구조의 전면 투명전극을 형성하여 입사광의 저반사와 고흡수율을 실현할 수 있는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention as described above, the front transparent electrode of the surface crystalline uneven structure is formed on the CIGS solar cell module has the effect of realizing low reflection and high absorption of incident light.

또한, CIGS 태양전지 모듈에 있어서 전면 투명전극 표면 결정성 요철 구조를 형성함에 있어 반사도를 조정할 수 있는 요철각을 조절할 수 있는 효과가 있다.In addition, in forming the crystalline uneven structure of the front transparent electrode surface in the CIGS solar cell module, there is an effect of adjusting the uneven angle to adjust the reflectivity.

도 1은 종래 CIGS 태양전지 모듈의 단면을 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 CIGS 태양전지 모듈의 일 실시예의 단면을 나타낸 단면도,
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 CIGS 태양전지 모듈의 제조 과정의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 공정단면도,
도 4는 본 발명인 CIGS 태양전지 모듈의 제조방법의 일 실시예를 순차적으로 나타낸 순서도,
도 5는 본 발명인 CIGS 태양전지 모듈의 제조방법 중 분무열분해 공정을 통한 불소 함유 산화주석 전면 투명전극의 제조방법 일 실시예를 순차적으로 나타낸 순서도이다.1 is a cross-sectional view showing a cross section of a conventional CIGS solar cell module,
2 is a cross-sectional view showing a cross section of an embodiment of a CIGS solar cell module according to the present invention;
3A to 3D are cross-sectional views schematically showing one embodiment of a manufacturing process of a CIGS solar cell module according to the present invention;
4 is a flow chart sequentially showing an embodiment of a method of manufacturing a CIGS solar cell module of the present invention;
FIG. 5 is a flowchart sequentially showing an embodiment of a method of manufacturing a fluorine-containing tin oxide front transparent electrode through a spray pyrolysis process in a method of manufacturing a CIGS solar cell module of the present invention.

<태양전지 모듈의 구성><Configuration of Solar Cell Module>

도 2는 본 발명인 CIGS 태양전지 모듈의 일 실시예의 단면을 나타낸 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예는 소정 기판(100) 상에 형성된 배면전극(200)과 배면전극(200) 상에 형성된 CIGS 광 흡수층(300), CIGS 광 흡수층(300) 상에 형성된 버퍼층(400), 버퍼층(400) 주위에 형성된 전면 투명전극(500) 및 전면 투명전극(500) 상에 형성된 반사 방지막(600)으로 구성된다. 특히 전면 투명전극(500)의 경우, 불소 함유 산화주석(SnO2:F, Fluorine-doped tin oxide)으로 성막되고 가변적인 요철각(A)이 형성될 수 있는 표면 결정성 요철 구조(520)를 갖는다.Figure 2 is a cross-sectional view showing a cross section of an embodiment of the present invention CIGS solar cell module. As shown in FIG. 2, an embodiment of the present invention provides a back electrode 200 formed on a predetermined substrate 100, a CIGS light absorbing layer 300 and a CIGS light absorbing layer 300 formed on the back electrode 200. A buffer layer 400 formed thereon, a front transparent electrode 500 formed around the buffer layer 400, and an anti-reflection film 600 formed on the front transparent electrode 500. In particular, the front transparent electrode 500 has a surface crystalline uneven structure 520 formed of fluorine-doped tin oxide (SnO 2: F) and capable of forming a variable uneven angle A. .

본 발명의 일 실시예는 입사광(L)이 전면 투명전극(500)을 통과하면서 표면 및 내부에서 굴절을 일으켜 CIGS 광 흡수층(300)으로 전달되면 전자와 정공이 생성되고 이들이 전면 투명전극(500)과 배면전극(200)으로 각각 이동하여 태양전지 모듈로서 작동하게 되는 것이다. According to an embodiment of the present invention, when the incident light L passes through the front transparent electrode 500 and causes refraction at the surface and the inside thereof, and is transmitted to the CIGS light absorbing layer 300, electrons and holes are generated, and these are the front transparent electrode 500. And move to each of the rear electrode 200 is to operate as a solar cell module.

한편, 본 발명의 일 실시예는 도 2에서 도시된 바와 같이, 면저항 감소를 위한 직렬연결을 위해 3회의 패터닝(P1, P2, P3)이 수행되었으며, 패터닝(P1, P2, P3)은 레이저를 이용하여 수행될 수 있다.Meanwhile, in the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, three patterning (P1, P2, P3) was performed for series connection for reducing sheet resistance, and the patterning (P1, P2, P3) was performed by using a laser. It can be performed using.

기판(100)은 일반적으로 유리가 사용되며, 그 밖에 알루미나와 같은 세라믹 기판, 스테인레스 스틸, Cu tape 같은 금속 기판, 폴리머 등도 사용이 가능하다. 다만, 본 실시예에서는 저비용 고효율의 소다회 유리(sodalime glass)를 사용한다.As the substrate 100, glass is generally used. In addition, ceramic substrates such as alumina, stainless steel, metal substrates such as Cu tape, and polymers may be used. However, in the present embodiment, low cost and high efficiency soda ash glass is used.

배면전극(200)은 입사광(L)에 의해 생성된 정공을 모으는 역할을 한다. 이러한 배면전극(200)으로 Ni 및 Cu가 사용될 수 있으나 높은 전기전도도, CIGS의 오믹 접합(Ohmic contact), Se 분위기 하에서의 고온 안정성에 기인하여 몰리브덴(Mo)이 사용된다. 이러한 배면전극(200)으로서의 몰리브덴 박막은 DC 스퍼터링으로 제조될 수 있다.The back electrode 200 collects holes generated by the incident light L. Ni and Cu may be used as the back electrode 200, but molybdenum (Mo) is used due to high electrical conductivity, ohmic contact of CIGS, and high temperature stability under Se atmosphere. The molybdenum thin film as the back electrode 200 may be manufactured by DC sputtering.

CIGS 광 흡수층(300)은 입사광(L)을 흡수하여 이에 대응하는 전자와 정공을 생성하는 역할을 한다. Ga 첨가량을 조절하여 적절한 개방전압과 단락전류가 발생할 수 있도록 제조한다. 출발물질로 4개의 금속원소(Cu, In, Ga, Se)를 사용하는 동시증착(co-evaporation)법으로 제조되며, 그 밖에 스퍼터링(sputtering)법, 전착(electro-deposition)법, 유기금속 기상성장(Molecular Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)법 등이 이용될 수 있다.The CIGS light absorbing layer 300 absorbs incident light L and generates electrons and holes corresponding thereto. It is manufactured to control the amount of Ga added so that an appropriate opening voltage and short-circuit current can occur. It is manufactured by co-evaporation method using four metal elements (Cu, In, Ga, Se) as starting materials. In addition, sputtering, electro-deposition, organic metal vapor phase Growth (Molecular Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD) method and the like can be used.

버퍼층(400)은 CIGS 광 흡수층(300)과 하기의 전면 투명전극(500)이 격자상수와 에너지밴드갭의 차가 크기 때문에 그 사이에서 양호한 접합이 이루어지도록 하는 역할을 한다. 버퍼층(400)으로는 황화카드뮴(CdS)을 사용하고 화학적 용액 성장법(CBD, Chemical Bath Deposition)을 통해 형성한다.The buffer layer 400 serves to ensure good bonding between the CIGS light absorbing layer 300 and the front transparent electrode 500 below because the difference between the lattice constant and the energy band gap is large. Cadmium sulfide (CdS) is used as the buffer layer 400 and is formed through a chemical bath deposition (CBD).

전면 투명전극(500)은 입사광(L)을 통과시키는 투명창으로서 뿐만 아니라 입사광(L)에 의해 생성된 전자를 모으는 전극 역할을 한다. 특히, 불소 함유 산화주석(SnO2:F, Fluorine-doped tin oxide)으로 성막된 것이며 반사 방지막(600)과 접하는 표면이 입사광(L)의 굴절을 유도하고 표면에서의 반사를 줄이기 위해 표면 결정성 요철 구조(520)로 되어 있다.The front transparent electrode 500 serves as an electrode that collects electrons generated by the incident light L as well as a transparent window through which the incident light L passes. In particular, it is formed of fluorine-doped tin oxide (SnO 2: F), and the surface contacting the anti-reflection film 600 induces the refraction of incident light L and reduces the surface crystalline unevenness. Structure 520.

이러한 표면 결정성 요철 구조(520)의 요철각(A)은 분무열분해(spray pyrolysis) 공정을 통한 불소 함유 산화주석의 결정 성장방향을 조절함으로써 가변될 수 있는 데 이에 대해서는 제조방법에서 상술한다.The uneven angle A of the surface crystalline uneven structure 520 may be varied by controlling the crystal growth direction of the fluorine-containing tin oxide through a spray pyrolysis process, which will be described in detail in the manufacturing method.

그리고, 전면 투명전극(500)의 내부 또한 분무열분해(spray pyrolysis)에 의해 형성된 2 이상의 상호 다른 결정면을 통해 내부 굴절이 발생하므로 이로써 CIGS 광 흡수층(300)으로 입사광(L)을 모으게 된다.In addition, since internal refraction occurs through two or more different crystal planes formed by spray pyrolysis inside the front transparent electrode 500, thereby, incident light L is collected by the CIGS light absorbing layer 300.

반사 방지막(600)은 태양전지에 입사되는 태양의 입사광 반사 손실을 줄이는 역할을 한다. 재질로는 보통 플루오르화 마그네슘(MgF2)이 사용되는데, 물리적인 박막 제조법으로 전자빔 증발법을 이용하여 제조될 수 있다.The anti-reflection film 600 serves to reduce the incident light reflection loss of the sun incident on the solar cell. Magnesium fluoride (MgF 2 ) is generally used as a material, and may be manufactured using an electron beam evaporation method as a physical thin film manufacturing method.

그리드 전극(G1, G2)은 태양전지 표면에서의 전류를 수집하기 위한 것으로 각각 배면전극(200) 및 전면 투명전극(500)과 연결되도록 형성한다. 이 경우 입사광(L)의 흡수 면적을 고려하여 그리드 전극(G1, G2)을 위치시킨다. 이러한 그리드 전극(G1, G2)은 Al 또는 Ni/Al 재질로 형성될 수 있다.
The grid electrodes G1 and G2 collect currents on the surface of the solar cell and are connected to the back electrode 200 and the front transparent electrode 500, respectively. In this case, the grid electrodes G1 and G2 are positioned in consideration of the absorption area of the incident light L. The grid electrodes G1 and G2 may be formed of Al or Ni / Al material.

<태양전지 모듈의 제조방법><Method of Manufacturing Solar Cell Module>

도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 CIGS 태양전지 모듈의 제조 과정의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 공정단면도이다. 이하 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 공정 순서를 개략적으로 설명한다.3A to 3D are schematic cross-sectional views of an embodiment of a manufacturing process of a CIGS solar cell module according to the present invention. Hereinafter, a process sequence will be described with reference to FIGS. 3A to 3D.

도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명인 태양전지 모듈의 제조방법의 일 실시예는 우선 그리드 전극(G1)을 배치한 기판(101) 상에 배면전극(201)을 DC 스퍼터링으로 형성한 이후에 레이저를 이용하여 일정 간격의 1차 패터닝(P1)을 형성한다.As shown in FIG. 3A, an embodiment of the method of manufacturing a solar cell module according to the present invention may first generate a back electrode 201 by DC sputtering on a substrate 101 on which a grid electrode G1 is disposed. Using to form a primary patterning (P1) of a predetermined interval.

다음, 도 3b에 도시된 바와 같이, 4개의 금속원소(Cu,In Ga, Se)를 출발물질로 진공증발(evaporation)법을 이용하여 CIGS 광 흡수층(301)을 형성하고 그 상부로 화학적 용액 성장법(CBD, Chemical Bath Deposition)을 통해 두께 약 500 Å정도의 박막이 되도록 형성한다.Next, as shown in FIG. 3B, the CIGS light absorbing layer 301 is formed using four metal elements (Cu, In Ga, Se) as a starting material by using an evaporation method, and a chemical solution is grown thereon. Formed to be a thin film of about 500 Å thickness through the chemical bath deposition (CBD, Chemical Bath Deposition).

다음, 도 3c에 도시된 바와 같이, 레이저 또는 기계적인 방법을 이용하여 일정 간격의 2차 패터닝(P2)을 형성한 이후에 불소 함유 산화주석을 성막하여 전면 투명전극(501) 및 표면 결정성 요철 구조(521)를 형성하고, 다시 전면 투명전극(501) 상부로 MgF2를 사용하여 반사방지막(600)을 형성한다. 이때 그리드 전극(G2)이 배치될 수 있다.Next, as shown in Figure 3c, after forming the secondary patterning (P2) at regular intervals by using a laser or mechanical method to form a fluorine-containing tin oxide to form a front transparent electrode 501 and surface crystalline irregularities The structure 521 is formed, and the antireflection film 600 is formed on the front transparent electrode 501 by using MgF 2. In this case, the grid electrode G2 may be disposed.

마지막으로 도 3d에 도시된 바와 같이, 레이저 또는 기계적인 방법을 이용하여 일정 간격의 3차 패터닝(P3)을 형성하면 본 발명인 태양전지 모듈의 제조방법이 완료된다.
Finally, as shown in FIG. 3d, when the third patterning P3 is formed at a predetermined interval by using a laser or a mechanical method, the manufacturing method of the solar cell module of the present invention is completed.

도 4는 본 발명인 CIGS 태양전지 모듈의 제조방법의 일 실시예를 순차적으로 나타낸 순서도이다. 도 4에 도시된 제조방법의 순서는 도 3a 내지 도 3d의 공정단면도를 통해 개략적으로 설명한 바와 같다(도면 부호는 도 3d와 동일). 즉, 도 4를 참조하면, 우선 소정 기판(101) 상에 배면전극(201)을 형성하고(S110) 배면전극(201)이 직렬 연결을 위해 일정 간격으로 패터닝되는 1차 패터닝이 수행된다(S115).4 is a flowchart sequentially showing an embodiment of a method of manufacturing a CIGS solar cell module according to the present invention. The order of the manufacturing method illustrated in FIG. 4 is the same as the outline of FIG. 3A through FIG. 3D through the process cross-sectional view (reference numerals of FIG. 3D). That is, referring to FIG. 4, first, a first patterning is performed in which a back electrode 201 is formed on a predetermined substrate 101 (S110) and the back electrode 201 is patterned at regular intervals for series connection (S115). ).

다음, 배면전극(201) 상에 CIGS 광 흡수층(301)을 형성하고(S120), CIGS 광 흡수층(301) 상에 버퍼층(401)을 형성하여(S130) CIGS 광 흡수층(301) 및 버퍼층(401)이 직렬 연결을 위해 일정 간격으로 패터닝되는 2차 패터닝이 수행된다(S135).Next, the CIGS light absorbing layer 301 is formed on the back electrode 201 (S120), and the buffer layer 401 is formed on the CIGS light absorbing layer 301 (S130). The CIGS light absorbing layer 301 and the buffer layer 401 are formed. Is patterned at regular intervals for serial connection (S135).

다음, 버퍼층(401) 주위에 SnO2:F의 분무열분해 공정을 통한 성막으로 표면 결정성 요철 구조(521)의 전면 투명전극(501)을 형성하고(S140), 전면 투명전극(501) 상에 반사 방지막(601)을 형성한다(S150).Next, the front transparent electrode 501 of the surface crystalline uneven structure 521 is formed by the film formation through the spray pyrolysis process of SnO 2: F around the buffer layer 401 (S140), and is reflected on the front transparent electrode 501. The prevention film 601 is formed (S150).

마지막으로 CIGS 광 흡수층(301), 버퍼층(401), 전면 투명전극(501) 및 반사 방지막(601)이 직렬 연결을 위해 일정 간격으로 패터닝되는 3차 패터닝이 수행됨으로써(S155) 제조방법이 수행된다.
Finally, the CIGS light absorbing layer 301, the buffer layer 401, the front transparent electrode 501, and the anti-reflection film 601 are patterned at regular intervals for serial connection (S155), thereby performing the manufacturing method. .

다만, 본 발명인 CIGS 태양전지 모듈의 제조방법은 전면 투명전극(501) 및 표면 결정성 요철 구조(521)의 형성 과정을 좀 더 구체적으로 설명할 필요가 있다. 이하 전면 투명전극(501) 및 표면 결정성 요철 구조(521)의 형성 과정에 대해 상술한다.However, in the method of manufacturing the CIGS solar cell module according to the present invention, the formation process of the front transparent electrode 501 and the surface crystalline uneven structure 521 needs to be described in more detail. Hereinafter, a process of forming the front transparent electrode 501 and the surface crystalline uneven structure 521 will be described in detail.

도 5는 본 발명인 CIGS 태양전지 모듈의 제조방법 중 분무열분해 공정을 통한 불소 함유 산화주석의 전면 투명전극(501) 제조방법의 일 실시예를 순차적으로 나타낸 순서도이다. 도 5를 참조하면, 우선 염화주석(SnCl4), 물(H20), 플루오르화 암모늄(NH4F) 및 에탄올(C2H5OH)이 혼합된 혼합용액이 불활성의 고압 가스로 분사되어 버퍼층(401) 주변에 분무 형태로 형성된다(S142). 여기서 고압 가스는 질소(N2) 가스를 이용하고 혼합용액은 노즐(미도시)을 통해 분사하여 분무 형태로 만든다.FIG. 5 is a flowchart sequentially showing an embodiment of a method of manufacturing a front transparent electrode 501 of fluorine-containing tin oxide through a spray pyrolysis process in a method of manufacturing a CIGS solar cell module of the present invention. Referring to FIG. 5, first, a mixed solution of tin chloride (SnCl 4 ), water (H 2 0), ammonium fluoride (NH 4 F), and ethanol (C 2 H 5 OH) is sprayed with an inert high pressure gas. The spray layer is formed around the buffer layer 401 in a spray form (S142). In this case, the high pressure gas uses nitrogen (N 2 ) gas and the mixed solution is sprayed through a nozzle (not shown) to make a spray form.

다음, 기판(101)이 소정 열공급 수단(미도시)과 연결되어 기판 온도가 가변된다(S144). 이는 불소 함유 산화주석의 결정면 성장을 조절하기 위해 가변시키는 것이다. 즉, 고온에서는 결정면 지수 (200) 면으로 우선 성장하지만 기판(101)의 온도가 저온으로 변경되면 입자들이 확산하여 결정면 지수 (211) 면 및 (100) 면으로도 결정이 성장하게 되는 것이다. 여기서, 기판(101)의 온도 가변단계(S144)를 수행함으로써 입사광(L)의 반사 정도를 조절할 수 있는 요철각(A)을 결정할 수 있으며, 불소 함유 산화주석의 전 표면이 동일 온도를 가질 수 없으므로 통계적인 요철각(A)으로 결정된다.Next, the substrate 101 is connected to a predetermined heat supply means (not shown) to vary the substrate temperature (S144). This is variable to control crystal growth of fluorine-containing tin oxide. That is, at high temperatures, the crystals grow on the crystal plane index (200) plane first, but when the temperature of the substrate 101 is changed to low temperature, the particles diffuse, and the crystals grow on the crystal plane index (211) plane and the (100) plane. Here, by performing the temperature varying step (S144) of the substrate 101 can determine the uneven angle (A) that can adjust the degree of reflection of the incident light (L), the entire surface of the fluorine-containing tin oxide can have the same temperature Therefore, it is determined by the statistically uneven angle (A).

마지막으로 분무 형태의 혼합용액이 기판 상에 확산되어 2 이상의 상호 다른 결정면을 갖는 불소 함유 산화주석 결정으로 성장함으로써(S146) 표면 결정성 요철 구조(521)를 가지는 전면 투명전극(501)이 형성되게 된다.
Finally, the sprayed mixed solution is diffused on the substrate to grow into a fluorine-containing tin oxide crystal having two or more different crystal planes (S146) to form the front transparent electrode 501 having the surface crystalline uneven structure 521. do.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that the invention may be practiced. Therefore, the embodiments described above are to be understood as illustrative and not restrictive in all aspects. In addition, the scope of the present invention is indicated by the appended claims rather than the detailed description above. Also, it is to be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts are included in the scope of the present invention.

L: 입사광
A: 요철각
P1: 1차 패터닝
P2: 2차 패터닝
P3: 3차 패터닝
G1, G2: 그리드
100, 101: 기판
200, 201: 배면전극
300, 301: CIGS 광 흡수층
400, 401: 버퍼층
500, 501: 전면 투명전극
520, 521: 표면 결정성 요철 구조
600, 601: 반사 방지막L: incident light
A: uneven angle
P1: First Patterning
P2: Second Patterning
P3: 3rd Patterning
G1, G2: grid
100, 101: substrate
200, 201: back electrode
300, 301: CIGS light absorbing layer
400, 401: buffer layer
500, 501 front transparent electrode
520, 521: surface crystalline uneven structure
600, 601: antireflection film

Claims (13)

소정 기판 상에 형성된 배면전극;
상기 배면전극 상에 형성된 CIGS 광 흡수층;
상기 CIGS 광 흡수층 상에 형성된 버퍼층;
상기 버퍼층 주위에 형성되고 소정 입사광을 굴절시켜 상기 CIGS 광 흡수층에 상기 입사광을 전달하는 전면 투명전극; 및
상기 전면 투명전극 상에 상기 입사광의 반사를 막기 위해 형성된 반사 방지막;을 포함하되,
상기 전면 투명전극은 불소 함유 산화주석으로 성막된 것이며 상기 반사 방지막과 접하는 표면에 상기 굴절을 위한 표면 결정성 요철 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 표면 결정성 요철 구조의 전면 투명전극을 갖는 CIGS 태양전지 모듈.
A back electrode formed on a predetermined substrate;
A CIGS light absorbing layer formed on the back electrode;
A buffer layer formed on the CIGS light absorbing layer;
A front transparent electrode formed around the buffer layer and refracting predetermined incident light to transmit the incident light to the CIGS light absorbing layer; And
And an anti-reflection film formed on the front transparent electrode to prevent reflection of the incident light.
The front transparent electrode is formed of fluorine-containing tin oxide and CIGS solar cell module having a front transparent electrode of the surface crystalline uneven structure characterized in that it has a surface crystalline uneven structure for the refraction on the surface in contact with the anti-reflection film .
제 1항에 있어서,
상기 기판은 소다회 유리인 것을 특징으로 하는 표면 결정성 요철 구조의 전면 투명전극을 갖는 CIGS 태양전지 모듈.
The method of claim 1,
CIGS solar cell module having a front transparent electrode of the surface crystalline uneven structure characterized in that the substrate is soda ash glass.
제 1항에 있어서,
상기 배면전극은 몰리브덴인 것을 특징으로 하는 표면 결정성 요철 구조의 전면 투명전극을 갖는 CIGS 태양전지 모듈.
The method of claim 1,
CIGS solar cell module having a front transparent electrode of the surface crystalline uneven structure characterized in that the back electrode is molybdenum.
제 1항에 있어서,
상기 버퍼층은 황화카드뮴인 것을 특징으로 하는 표면 결정성 요철 구조의 전면 투명전극을 갖는 CIGS 태양전지 모듈.
The method of claim 1,
CIGS solar cell module having a front transparent electrode of the surface crystalline uneven structure characterized in that the buffer layer is cadmium sulfide.
제 1항에 있어서,
상기 반사 방지막은 플루오르화 마그네슘인 것을 특징으로 하는 표면 결정성 요철 구조의 전면 투명전극을 갖는 CIGS 태양전지 모듈.
The method of claim 1,
The anti-reflection film is a CIGS solar cell module having a front transparent electrode of the surface crystalline uneven structure characterized in that the magnesium fluoride.
제 1항에 있어서,
상기 배면전극, 상기 CIGS 광 흡수층, 상기 버퍼층 및 상기 전면 투명전극은 직렬 연결을 통한 저항 감소를 위해 일정 간격으로 패터닝된 것을 특징으로 하는 표면 결정성 요철 구조의 전면 투명전극을 갖는 CIGS 태양전지 모듈.
The method of claim 1,
The back electrode, the CIGS light absorbing layer, the buffer layer and the front transparent electrode is a CIGS solar cell module having a front transparent electrode of the surface crystalline uneven structure characterized in that patterned at regular intervals to reduce the resistance through a series connection.
제 1항에 있어서,
상기 전면 투명전극은 상기 불소 함유 산화주석이 온도 조절에 의해 2 이상의 상호 다른 결정면을 갖는 불소 함유 산화주석 결정으로 성장된 것을 특징으로 하는 표면 결정성 요철 구조의 전면 투명전극을 갖는 CIGS 태양전지 모듈.
The method of claim 1,
The front transparent electrode is a CIGS solar cell module having a front transparent electrode of the surface crystalline uneven structure characterized in that the fluorine-containing tin oxide is grown as a fluorine-containing tin oxide crystal having two or more mutually different crystal surface by temperature control.
소정 기판 상에 배면전극을 형성하는 단계(S110);
상기 배면전극 상에 CIGS 광 흡수층을 형성하는 단계(S120);
상기 CIGS 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계(S130);
상기 버퍼층 주위에 불소 함유 산화주석의 분무열분해 공정을 통한 성막으로 표면 결정성 요철 구조의 전면 투명전극을 형성하는 단계(S140); 및
상기 전면 투명전극 상에 상기 입사광의 반사를 막기 위해 반사 방지막을 형성하는 단계(S150);를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 결정성 요철 구조의 전면 투명전극을 갖는 CIGS 태양전지 모듈의 제조방법.
Forming a back electrode on a predetermined substrate (S110);
Forming a CIGS light absorbing layer on the back electrode (S120);
Forming a buffer layer on the CIGS light absorbing layer (S130);
Forming a front transparent electrode having a surface crystalline uneven structure by film formation through spray pyrolysis of fluorine-containing tin oxide around the buffer layer (S140); And
And forming an anti-reflective film to prevent reflection of the incident light on the front transparent electrode (S150).
제 8항에 있어서,
상기 전면 투명전극 형성단계(S140)는,
염화주석, 물, 플루오르화 암모늄 및 에탄올이 혼합된 혼합용액이 고압 가스로 분사되어 상기 버퍼층 주변에 분무 형태로 형성되는 단계(S142);
상기 기판이 소정 열공급 수단과 연결되어 기판 온도가 가변되는 단계(S144); 및
상기 분무 형태의 혼합용액이 상기 기판 상에 확산되어 2 이상의 상호 다른 결정면을 갖는 불소 함유 산화주석 결정으로 성장하는 단계(S146);를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 결정성 요철 구조의 전면 투명전극을 갖는 CIGS 태양전지 모듈의 제조방법.
The method of claim 8,
The front transparent electrode forming step (S140),
Spraying a mixed solution of tin chloride, water, ammonium fluoride, and ethanol into a high pressure gas to form a spray form around the buffer layer (S142);
Connecting the substrate to a predetermined heat supply means to change a substrate temperature (S144); And
The mixed solution of the spray form is diffused on the substrate to grow into a fluorine-containing tin oxide crystal having two or more mutually different crystal plane (S146); the front transparent electrode of the surface crystalline uneven structure comprising a Method of manufacturing a CIGS solar cell module having.
제 9항에 있어서,
상기 기판의 온도 가변단계(S144)는,
상기 불소 함유 산화주석 결정의 성장 방향을 변경하여 상기 표면 결정성 요철 구조의 요철 각도를 조절하기 위하여 온도가 가변되는 단계인 것을 특징으로 하는 표면 결정성 요철 구조의 전면 투명전극을 갖는 CIGS 태양전지 모듈의 제조방법.
The method of claim 9,
Variable temperature step (S144) of the substrate,
CIGS solar cell module having a front transparent electrode of the surface crystalline uneven structure characterized in that the temperature is variable to change the growth direction of the fluorine-containing tin oxide crystals to adjust the uneven angle of the surface crystalline uneven structure Manufacturing method.
제 8항에 있어서,
상기 배면전극 형성단계(S110)와 상기 CIGS 광 흡수층 형성단계(S120) 사이에는,
상기 배면전극이 직렬 연결을 위해 일정 간격으로 패터닝되는 1차 패터닝 단계(S115)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 결정성 요철 구조의 전면 투명전극을 갖는 CIGS 태양전지 모듈의 제조방법.
The method of claim 8,
Between the back electrode forming step (S110) and the CIGS light absorbing layer forming step (S120),
The method of manufacturing a CIGS solar cell module having a front transparent electrode of the surface crystalline uneven structure further comprises a first patterning step (S115) wherein the back electrode is patterned at regular intervals for series connection.
제 8항에 있어서,
상기 버퍼층 형성단계(S130)와 상기 전면 투명전극 형성단계(S140) 사이에는,
상기 CIGS 광 흡수층 및 상기 버퍼층이 직렬 연결을 위해 일정 간격으로 패터닝되는 2차 패터닝 단계(S135)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 결정성 요철 구조의 전면 투명전극을 갖는 CIGS 태양전지 모듈의 제조방법.
The method of claim 8,
Between the buffer layer forming step (S130) and the front transparent electrode forming step (S140),
The CIGS light absorbing layer and the buffer layer is a method of manufacturing a CIGS solar cell module having a front transparent electrode of the surface crystalline uneven structure further comprises a second patterning step (S135) patterned at regular intervals for the series connection. .
제 8항에 있어서,
상기 반사 방지막 형성단계(S150) 이후에는,
상기 CIGS 광 흡수층, 상기 버퍼층, 상기 전면 투명전극 및 상기 반사 방지막이 직렬 연결을 위해 일정 간격으로 패터닝되는 3차 패터닝 단계(S155)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 결정성 요철 구조의 전면 투명전극을 갖는 CIGS 태양전지 모듈의 제조방법.The method of claim 8,
After the anti-reflection film forming step (S150),
The CIGS light absorbing layer, the buffer layer, the front transparent electrode and the anti-reflection film is a third patterning step (S155) is patterned at regular intervals for the series connection further comprises a front transparent electrode of the surface crystalline uneven structure Method of manufacturing a CIGS solar cell module having a.
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