KR20110137671A - 박막 태양전지의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 박막 태양전지의 제조방법은 박막 태양전지를 외부와 절연시키기 위한 격리공정(P4 공정)을 투명전극 패터닝공정(P1 공정) 및 금속전극 패터닝공정(P3 공정)에서 나누어 진행함으로써 P4 공정 및 P4 공정을 위한 장비의 생략을 통한 비용 및 공간 효율성을 개선하기 위한 것으로, 다수의 셀이 정의된 투명한 기판을 제공하는 단계; 상기 기판 위에 투명전극 형성용 박막을 증착하는 단계; 레이저를 조사하여 상기 투명전극 형성용 박막에 제 1 슬롯을 형성하여 각 셀의 투명전극이 서로 이격되도록 패터닝하는 동시에 상기 기판 표면을 노출시키는 1차 제 4 슬롯을 형성하는 단계; 상기 투명전극이 형성된 기판 위에 반도체층 형성용 박막을 증착하는 단계; 레이저를 조사하여 상기 반도체층 형성용 박막에 제 2 슬롯을 형성하여 각 셀의 반도체층이 서로 이격되도록 패터닝하는 단계; 상기 반도체층이 형성된 기판 위에 금속전극 형성용 박막을 형성하는 단계; 및 레이저를 조사하여 상기 금속전극 형성용 박막에 제 3 슬롯을 형성하여 각 셀의 금속전극이 서로 이격되도록 패터닝하는 한편, 상기 1차 제 4 슬롯을 포함하는 기판 표면을 노출시켜 외부와 절연시키는 2차 제 4 슬롯을 형성하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 박막 태양전지의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저 스크라이빙(scribing)을 통해 박막 태양전지의 셀을 패터닝하는데 있어 박막 태양전지를 외부와 절연시키기 위한 격리공정(P4 공정) 및 상기 P4 공정을 위한 장비를 생략함으로써 제조비용 및 공간 효율성을 개선하도록 한 박막 태양전지의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 태양전지(solar cell)는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변화시키는 소자로서, p형 반도체와 n형 반도체의 접합(junction) 형태를 가지며 기본 구조는 다이오드(diode)와 동일하다.
이러한 태양전지의 동작 원리를 설명하면 다음과 같다.
대부분 태양전지는 대면적의 pn 접합 다이오드로 이루어져 있으며, 광전 에너지 변환(photovoltaic energy conversion)을 위해 태양전지가 기본적으로 갖춰야하는 조건은 p형 반도체 영역은 작은 전자밀도(electron density)와 큰 정공밀도(hole density)를 가지고 n형 반도체 영역은 큰 전자밀도와 작은 정공밀도를 가짐으로써, 반도체 구조 내에서 전자들이 비대칭적으로 존재해야 한다는 것이다. 따라서, 열적 평행 상태에서 p형 반도체와 n형 반도체의 접합으로 이루어진 다이오드에서는 캐리어(carrier)의 농도 구배에 의한 확산으로 전하(charge)의 불균형이 생기고, 이로 인해 전기장(electric field)이 형성되어 더 이상 캐리어의 확산이 일어나지 않게 된다. 이와 같은 다이오드에 그 물질의 전도대(conduction band)와 가전자대(valence band) 사이의 에너지 차이인 밴드 갭 에너지(band gap energy) 이상의 빛을 가했을 경우에 빛 에너지를 받은 전자들은 가전자대에서 전도대로 여기(excite)된다. 이때, 전도대로 여기된 전자들은 자유롭게 이동할 수 있게 되며, 가전자대에는 전자들이 빠져나간 자리에 정공이 생성된다. 이것을 과잉(excess) 캐리어라고 하며 상기 과잉 캐리어는 전도대 또는 가전자대 내에서 농도 차이에 의해 확산하게 된다. 이때, p형 반도체에서 여기된 전자들과 n형 반도체에서 만들어진 정공은 각각 소수 캐리어(minority carrier)라고 칭하며, 기존 접합 전의 p형 반도체 또는 n형 반도체 내의 캐리어(즉, p형 반도체의 정공 및 n형 반도체의 전자)는 소수 캐리어와 구분하여 다수 캐리어(majority carrier)라고 칭한다.
상기 다수 캐리어들은 전기장으로 생긴 에너지 장벽(energy barrier) 때문에 흐름의 방해를 받지만 p형 반도체의 소수 캐리어인 전자는 n형 반도체 쪽으로 각각 이동할 수 있다. 상기 소수 캐리어의 확산에 의해 pn 접합 다이오드 내부에 전압 차(potential drop)가 생기게 되며, 상기 pn 접합 다이오드의 양극단에 발생된 기전력을 외부 회로에 연결하면 태양전지로서 작용하게 된다.
상기와 같은 태양전지는 이에 사용되는 재료에 따라 크게 실리콘 계, 화합물 계, 유기물 계로 분류될 수 있다.
그리고, 실리콘 계 태양전지는 반도체의 상(phase)에 따라 세부적으로 단결정(single crystalline) 실리콘, 다결정(polycrystalline) 실리콘, 비정질(amorphous) 실리콘 태양전지로 분류된다.
또한, 태양전지는 반도체층의 두께에 따라 벌크(bulk)형 태양전지와 박막 태양전지로 분류되는데, 박막 태양전지는 반도체층의 두께가 수㎛ 내지 수십㎛ 이하의 태양전지이다.
이와 같이 여러 종류의 태양전지 중에서 에너지 변환효율이 높고 제조 비용이 상대적으로 저렴한 벌크형 실리콘 태양전지가 주로 지상 전력용으로 폭넓게 활용되고 있다.
그러나, 최근에는 벌크형 실리콘 태양전지의 수요가 급증함에 따라 원료의 부족 현상으로 가격이 상승하려는 추세에 있다.
이에 대규모 지상 전력용 태양전지의 저가화 및 양산화 기술 개발을 위해서는 실리콘 원료를 현재의 수 100분의 1로 절감할 수 있는 박막 태양전지의 개발이 절실히 요구되고 있다.
박막 태양전지는 벌크형 태양전지에 비해 대면적화가 용이하다는 장점이 있으며, 이와 반대로 수광면 측의 투명전극의 저항 때문에 에너지 변환효율은 면적이 커질수록 감소하는 단점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 개발된 것이 집적형 박막 태양전지 구조이다. 이 구조는 투명전극이 띠 모양으로 복수로 분할되고, 그 위에 형성된 작은 단위 셀들이 서로 직렬로 연결된 구조로 되어 있기 때문에 투명전극의 저항에 의한 전력손실을 작게 할 수가 있다. 또한, 대면적으로 제작할 경우에도 변환효율의 저하를 줄일 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 일반적인 박막 태양전지에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 박막 태양전지의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 일반적인 박막 태양전지는 직렬 연결된 다수의 단위 셀로 이루어지는데, 각각의 단위 셀은 기판(10), 상기 기판(10) 위에 형성된 투명전극(12), 상기 투명전극(12) 위에 형성되고 비정질 실리콘으로 이루어진 반도체층(13) 및 상기 반도체층(13) 위에 형성된 금속전극(14)으로 구성된다.
상기 투명전극(12)은 외부로부터 기판(10)을 통해 입사된 태양광의 투과를 위하여 투명한 전도성 산화물(Transparent Conductive Oxide; TCO)을 재료로 하여 형성된다.
상기 반도체층(13)은 상기 투명전극(12) 위에 형성된 p형 실리콘층과 상기 p형 실리콘층 위에 형성된 진성(intrinsic) 실리콘층 및 상기 진성 실리콘층 위에 형성된 n형 실리콘층을 포함한 pin구조를 가진다.
상기와 같이 구성되는 박막 태양전지의 공정순서를 살펴보면 투명전극 형성용 박막, 반도체층 형성용 박막 및 금속전극 형성용 박막을 증착한 후 각각 레이저 스크라이빙(scribing)에 의한 투명전극(12), 반도체층(13) 및 금속전극(14)의 패터닝 공정이 이루어진다. 참고로, 도면부호 H3은 상기 금속전극(14)의 패터닝을 위한 레이저 스크라이빙에 의해 형성된 슬롯(slot)을 나타내며, 도면부호 H4는 박막 태양전지를 외부와 절연시키기 위해 박막 태양전지의 외곽부 4면을 따라 기판(10)을 노출시키도록 형성된 슬롯을 나타낸다.
여기서, 상기 박막 태양전지의 제조에 있어 단위 셀 패터닝을 위한 방법은 여러 가지가 있으나, 전술한 레이저 스크라이빙 방법이 효율성 및 생산비용적인 측면에서 유리하여 각광을 받고 있다.
도 2a 내지 도 2d는 상기 도 1에 도시된 박막 태양전지의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 투명한 기판(10) 위에 투명전극 형성용 박막을 형성한 후에 레이저 조사 장치를 이용하여 상기 투명전극 형성용 박막에 제 1 슬롯(H1)을 형성하여 각 셀의 투명전극(12)이 서로 이격되도록 패터닝한다(P1 공정).
다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 투명전극(12)이 형성된 기판(10) 위에 반도체층 형성용 박막을 형성한 후에 레이저 조사 장치를 이용하여 상기 반도체층 형성용 박막에 제 2 슬롯(H2)을 형성하여 각 셀의 반도체층(13)이 서로 이격되도록 패터닝한다(P2 공정).
다음으로, 도 2c에 도시된 바와 같이 상기 반도체층(13)이 형성된 기판(10) 위에 금속전극 형성용 박막을 형성하여 좌측(도 2c를 기준으로) 셀의 금속전극(14)과 우측(도 2c를 기준으로) 셀의 투명전극(12)이 서로 연결되도록 한 후에 레이저 조사 장치를 이용하여 상기 반도체층(13)과 금속전극 형성용 박막에 제 3 슬롯(H3)을 형성하여 각 셀의 금속전극(14)이 서로 이격되도록 패터닝한다(P3 공정).
다음으로, 도 2d에 도시된 바와 같이 상기 금속전극(14)이 형성된 박막 태양전지의 외곽부 4면을 따라 레이저를 조사하여 상기 기판(10) 상부의 투명전극(12), 반도체층(13) 및 금속전극(14)을 제거함으로써 박막 태양전지를 외부와 격리시키는 제 4 슬롯(H4)을 형성한다(P4 공정).
여기서, 상기 박막 태양전지의 제조에 있어 셀 패터닝을 위한 방법은 여러 가지가 있으나, 전술한 레이저 스크라이빙 방법이 효율성 및 생산비용적인 측면에서 유리하여 각광을 받고 있다.
그러나, 상기 레이저 스크라이빙 방법은 각각의 공정에 개별 장비가 필요하게 되는데, 상기 P4 공정을 위해서 장비를 추가하여야 하기 때문에 투자비가 증가하는 한편 장비 추가에 따른 공간 효율성이 저하되는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 기존의 레이저 스크라이빙 공정을 개선하여 비용 및 공간 효율성을 개선하도록 한 박막 태양전지의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 박막 태양전지의 제조방법은 다수의 셀이 정의된 투명한 기판을 제공하는 단계; 상기 기판 위에 투명전극 형성용 박막을 증착하는 단계; 레이저를 조사하여 상기 투명전극 형성용 박막에 제 1 슬롯을 형성하여 각 셀의 투명전극이 서로 이격되도록 패터닝하는 동시에 상기 기판 표면을 노출시키는 1차 제 4 슬롯을 형성하는 단계; 상기 투명전극이 형성된 기판 위에 반도체층 형성용 박막을 증착하는 단계; 레이저를 조사하여 상기 반도체층 형성용 박막에 제 2 슬롯을 형성하여 각 셀의 반도체층이 서로 이격되도록 패터닝하는 단계; 상기 반도체층이 형성된 기판 위에 금속전극 형성용 박막을 형성하는 단계; 및 레이저를 조사하여 상기 금속전극 형성용 박막에 제 3 슬롯을 형성하여 각 셀의 금속전극이 서로 이격되도록 패터닝하는 한편, 상기 1차 제 4 슬롯을 포함하는 기판 표면을 노출시켜 외부와 절연시키는 2차 제 4 슬롯을 형성하는 단계를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 태양전지의 제조방법은 박막 태양전지를 외부와 절연시키기 위한 격리공정(P4 공정)을 투명전극 패터닝공정(P1 공정) 및 금속전극 패터닝공정(P3 공정)에서 나누어 진행하도록 함으로써 P4 공정 및 P4 공정을 위한 장비를 생략할 수 있게 된다. 그 결과 장비의 구매비용 및 유지, 관리비용을 절감할 수 있으며, 공간 효율성을 개선할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 일반적인 박막 태양전지의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 2a 내지 도 2d는 상기 도 1에 도시된 박막 태양전지의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양전지의 구조를 개략적으로 나타내는 평면도.
도 4는 상기 도 3에 도시된 박막 태양전지의 A-A'선에 따른 단면 구조를 개략적으로 나타내는 도면.
도 5a 내지 도 5f는 상기 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양전지의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.
도 6a 내지 도 6c는 상기 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양전지의 제조공정을 순차적으로 나타내는 사시도.
도 7a 내지 도 7c는 상기 도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양전지의 제조공정을 순차적으로 나타내는 평면도.
도 2a 내지 도 2d는 상기 도 1에 도시된 박막 태양전지의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양전지의 구조를 개략적으로 나타내는 평면도.
도 4는 상기 도 3에 도시된 박막 태양전지의 A-A'선에 따른 단면 구조를 개략적으로 나타내는 도면.
도 5a 내지 도 5f는 상기 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양전지의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.
도 6a 내지 도 6c는 상기 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양전지의 제조공정을 순차적으로 나타내는 사시도.
도 7a 내지 도 7c는 상기 도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양전지의 제조공정을 순차적으로 나타내는 평면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 박막 태양전지의 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양전지의 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이며, 도 4는 상기 도 3에 도시된 박막 태양전지의 A-A'선에 따른 단면 구조를 개략적으로 나타내는 도면으로써, 복수 단의 띠 모양의 단위 셀들이 서로 직렬로 연결된 구조의 박막 태양전지를 예를 들어 나타내고 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양전지(115)는 유리 기판이나 투명 플라스틱 기판(110) 위에 복수의 단위 셀이 직렬로 연결되어 모듈(module)화된 구조로 이루어진다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양전지(115)의 모듈은, 절연체인 기판(110)의 상부에 상호 절단(절연)된 띠 모양으로 형성된 투명전극(112), 상기 투명전극(112)을 덮어 띠 모양으로 형성된 단위 반도체층(113), 상기 반도체층(113)을 덮어 띠 모양으로 형성된 금속전극(114)으로 구성되며, 절연된 복수의 단위 셀들이 상호 직렬로 연결된 구조로 되어 있다. 그리고, 상기 박막 태양전지(115)의 전기적인 단락 방지 및 보호를 위해 수지(resin)로 된 보호층(미도시)이 금속전극(114) 위에 형성될 수 있다.
이때, 상기 투명전극(112)은 외부로부터 기판(110)을 통해 입사된 태양광의 투과를 위하여 투명한 전도성 산화물을 재료로 하여 형성된다.
상기 반도체층(113)은 예를 들어 상기 투명전극(112) 위에 형성된 p형 실리콘층과 상기 p형 실리콘층 위에 형성된 진성 실리콘층 및 상기 진성 실리콘층 위에 형성된 n형 실리콘층을 포함한 pin구조를 가질 수 있다.
이와 같이 상기 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양전지(115)는 기판(110) 위에 적층되는 투명전극(112), 반도체층(113) 및 금속전극(114)으로 이루어지는 복수 단의 띠 모양의 태양전지 단위 셀을 직렬로 접속하는 구조를 가진다. 모듈의 전지들로의 분할은 다양한 이유들로 행해지는데, 주요한 이유는 결과적인 직렬 상호접속부가 감소된 전류(단일 전지의 전류와 동일한)로 고전압 출력을 제공하며 저전류가 그러한 전지들에서 사용되는 직렬의 상대적인 고저항 투과성(transparent) 전도체들의 효과를 감소시킨다는 것이다. 특히, 옴의 법칙에 의하여 전류의 감소는 직렬 저항들의 전력 손실을 감소시킨다.
그리고, 상기 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양전지(115)를 복수의 단위 셀로 구획하기 위해서 레이저 스크라이빙 방법, 화학적 기화가공(chemical vaporization machining; CVM) 방법, 금속 침에 의한 기계적 스크라이빙(mechanical scribing) 방법 등이 사용될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 박막 태양전지(115)의 공정순서를 살펴보면 투명전극 형성용 박막, 반도체층 형성용 박막 및 금속전극 형성용 박막을 증착한 후 각각 레이저 스크라이빙에 의한 투명전극(112), 반도체층(113) 및 금속전극(114)의 패터닝 공정이 이루어진다. 참고로, 도면부호 H1, H2 및 H3은 각각 상기 투명전극(112), 반도체층(113) 및 금속전극(114)의 패터닝을 위한 레이저 스크라이빙 공정(각각 P1 공정, P2 공정 및 P3 공정)에 의해 형성된 슬롯(slot)들을 나타내며, 도면부호 H4는 박막 태양전지(115)를 외부와 절연시키기 위해 박막 태양전지(115)의 외곽부 4면을 따라 기판(110)을 노출시키도록 형성된 슬롯을 나타낸다.
여기서, 상기 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양전지(115)는 박막 태양전지(115)를 외부와 절연시키기 위한 격리공정(P4 공정)을 상기 P1 공정 및 P3 공정에서 나누어 진행하도록 함으로써 P4 공정 및 P4 공정을 위한 장비의 생략을 통한 비용 및 공간 효율성을 개선할 수 있게 되는데, 이를 다음의 박막 태양전지의 제조공정을 통해 상세히 설명한다.
도 5a 내지 도 5f는 상기 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양전지의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도이다.
또한, 도 6a 내지 도 6c는 상기 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양전지의 제조공정을 순차적으로 나타내는 사시도이며, 도 7a 내지 도 7c는 상기 도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양전지의 제조공정을 순차적으로 나타내는 평면도이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 다수의 셀이 정의된 투명한 기판(110)을 준비한다.
그리고, 상기 기판(110) 위에 투명전극 형성용 박막(120)을 형성한다. 이때, 상기 투명전극 형성용 박막(120)은 도전성이 있음과 동시에 태양광의 투과가 가능한 재료로 이루어지는 것이 바람직하며, 일 예로서 투명한 전도성 산화물이 있다.
다음으로, 도 5b, 도 6a 및 도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 기판(110)의 아래에서 레이저 조사 장치를 이용하여 상기 투명전극 형성용 박막의 소정 영역에 제 1 슬롯(H1)을 형성하여 각 셀의 투명전극(112)이 서로 이격되도록 패터닝한다(P1 공정).
이때, 상기 P1 공정에서 박막 태양전지(115)의 외곽부 4면을 따라 상기 투명전극 형성용 박막을 제거함으로써 상기 기판(110) 표면을 노출시키는 1차 제 4 슬롯(H1')을 형성하게 된다. 여기서, 상기 1차 제 4 슬롯(H1')은 상기 P1 공정의 레이저 조사 장치를 이용하여 상기 제 1 슬롯(H1)과 동시에 형성될 수 있으며, 박막 태양전지(115)를 외부와 절연시키기 위해 상기 기판(110) 표면을 노출시키는 한편 상기 박막 태양전지(115)의 외곽부 4면에서는 서로 교차되도록 형성될 수 있다.
즉, 상기 투명전극 형성용 박막의 소정 영역에 예들 들어, 355nm 및 1064nm 파장의 레이저를 조사하면, 투명전극 형성용 박막의 일부가 고체, 액체 및 기체로 차례로 상 변화를 겪고(또는, 액체를 거치지 않고 바로 기체로 승화하고) 이후 온도가 증가하여 기체의 압력을 견딜 수 없을 때 물질이 폭발적으로 날아감에 의해 제거됨으로써 레이저가 조사된 영역에 상기 기판(110)의 일부를 노출시키는 제 1 슬롯(H1) 및 1차 제 4 슬롯(H1')이 형성되고, 이로써 각 셀에는 서로 이격된 투명전극(112)이 형성된다.
다음으로, 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 투명전극(112)이 형성된 기판(110) 위에 반도체층 형성용 박막(130)을 형성한다. 상기 반도체층 형성용 박막(130)은 다양한 재료가 가능하지만, 일 예로서 비정질 실리콘이 있으며, 이와 같이 상기 반도체층 형성용 박막(130)이 비정질 실리콘을 재료로 하여 형성된 경우에 상기 반도체층 형성용 박막(130)은 투명전극(112) 위에 형성된 p형 실리콘 박막, 상기 p형 실리콘 박막 위에 형성된 진성 실리콘 박막 및 상기 진성 실리콘 박막 위에 형성된 n형 실리콘 박막을 포함하는 pin구조를 가진다.
이때, 본 발명의 실시예의 경우에는 상기 제 1 슬롯(H1)뿐만 아니라 1차 제 4 슬롯(H1') 내에도 상기 반도체층 형성용 박막(130)이 형성되게 된다.
다음으로, 도 5d, 도 6b 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 기판(110)의 아래에서 레이저 조사 장치를 이용하여 상기 반도체층 형성용 박막의 소정 영역에 제 2 슬롯(H2)을 형성하여 각 셀의 반도체층(113)이 서로 이격되도록 패터닝한다(P2 공정).
즉, 상기 반도체층 형성용 박막의 소정 영역에 예를 들어, 532nm 파장의 레이저를 조사하면, 반도체층 형성용 박막의 일부가 고체, 액체 및 기체로 차례로 상 변화를 겪고(또는, 액체를 거치지 않고 바로 기체로 승화하고) 이후 온도가 증가하여 기체의 압력을 견딜 수 없을 때 물질이 폭발적으로 날아감에 의해 제거됨으로써 레이저가 조사된 영역에 상기 투명전극(112)의 일부를 노출시키는 제 2 슬롯(H2)이 형성되고, 이로써 각 셀에는 서로 이격된 반도체층(113)이 형성된다.
다음으로, 도 5e에 도시된 바와 같이, 상기 반도체층(113)이 형성된 기판(110) 위에 금속전극 형성용 박막(140)을 형성한다. 상기 기판(110) 위에 형성된 금속전극 형성용 박막(140)은 상기 제 2 슬롯을 통해 각 셀의 투명전극(112)에 전기적으로 접속된다.
이때, 상기 금속전극 형성용 박막(140)은 도전성이 있는 금속으로 형성되는 것이 바람직하며, 태양광을 투과시키는 기능은 포함하지 않아도 된다.
다음으로, 도 5f, 도 6c 및 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 기판(110)의 아래에서 레이저 조사 장치를 이용하여 반도체층(113)과 금속전극 형성용 박막의 소정 영역에 레이저를 조사하여 상기 반도체층(113)과 금속전극 형성용 박막에 제 3 슬롯(H3)을 형성하여 각 셀의 금속전극(114)이 서로 이격되도록 패터닝한다(P3 공정).
이때, 본 발명의 실시예의 경우에는 상기 P3 공정을 통해 상기 1차 제 4 슬롯 영역의 반도체층(113)과 그 상부의 금속전극 형성용 박막에 레이저를 조사하여 상기 기판(110) 표면을 노출시키는 2차 제 4 슬롯(H4)을 형성하게 된다. 여기서, 상기 2차 제 4 슬롯(H4)은 상기 P3 공정의 레이저 조사 장치를 이용하여 상기 제 3 슬롯(H3)과 동시에 형성될 수 있으며, 박막 태양전지(115)를 외부와 절연시키기 위해 기존의 1차 제 4 슬롯과 동일하게 상기 기판(110) 표면을 노출시키는 한편 상기 박막 태양전지(115)의 외곽부 4면에서는 서로 교차되도록 형성될 수 있다.
즉, 상기 반도체층(113)과 금속전극 형성용 박막의 소정 영역에 예를 들어, 차례대로 532nm 및 355nm, 1064nm 파장의 레이저를 조사하면, 반도체층(113)과 금속전극 형성용 박막의 일부가 고체, 액체 및 기체로 차례로 상 변화를 겪고(또는, 액체를 거치지 않고 바로 기체로 승화하고) 이후 온도가 증가하여 기체의 압력을 견딜 수 없을 때 물질이 폭발적으로 날아감에 의해 제거됨으로써 레이저가 조사된 영역에 상기 투명전극(112)의 일부를 노출시키는 제 3 슬롯(H3) 및 상기 기판(110) 표면을 노출시키는 2차 제 4 슬롯(H4)이 형성되어 각 셀에는 서로 이격 되고 일측으로 인접한 셀 내의 투명전극(112)과 전기적으로 접속한 금속전극(114)이 형성되게 된다.
이와 같이 본 발명의 실시예의 경우에는 박막 태양전지(115)를 외부와 절연시키기 위한 격리공정(P4 공정)을 P1 공정 및 P3 공정에서 나누어 진행하도록 함으로써 P4 공정 및 P4 공정을 위한 장비(레이저 조사 장치 등)를 생략할 수 있게 된다. 그 결과 장비의 구매비용 및 유지, 관리비용을 절감할 수 있으며, 공간 효율성을 개선할 수 있는 효과를 제공한다.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
110 : 기판 112 : 투명전극
113 : 반도체층 114 : 금속전극
115 : 박막 태양전지 H1 : 제 1 슬롯
H1' : 1차 제 4 슬롯 H2 : 제 2 슬롯
H3 : 제 3 슬롯 H4 : 2차 제 4 슬롯
113 : 반도체층 114 : 금속전극
115 : 박막 태양전지 H1 : 제 1 슬롯
H1' : 1차 제 4 슬롯 H2 : 제 2 슬롯
H3 : 제 3 슬롯 H4 : 2차 제 4 슬롯
Claims (8)
- 다수의 셀이 정의된 투명한 기판을 제공하는 단계;
상기 기판 위에 투명전극 형성용 박막을 증착하는 단계;
레이저를 조사하여 상기 투명전극 형성용 박막에 제 1 슬롯을 형성하여 각 셀의 투명전극이 서로 이격되도록 패터닝하는 동시에 상기 기판 표면을 노출시키는 1차 제 4 슬롯을 형성하는 단계;
상기 투명전극이 형성된 기판 위에 반도체층 형성용 박막을 증착하는 단계;
레이저를 조사하여 상기 반도체층 형성용 박막에 제 2 슬롯을 형성하여 각 셀의 반도체층이 서로 이격되도록 패터닝하는 단계;
상기 반도체층이 형성된 기판 위에 금속전극 형성용 박막을 형성하는 단계; 및
레이저를 조사하여 상기 금속전극 형성용 박막에 제 3 슬롯을 형성하여 각 셀의 금속전극이 서로 이격되도록 패터닝하는 한편, 상기 1차 제 4 슬롯을 포함하는 기판 표면을 노출시켜 외부와 절연시키는 2차 제 4 슬롯을 형성하는 단계를 포함하는 박막 태양전지의 제조방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 1차 제 4 슬롯은 상기 박막 태양전지의 외곽부 4면을 따라 상기 투명전극 형성용 박막이 제거되어 상기 기판 표면을 노출시키는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 슬롯 및 1차 제 4 슬롯은 355nm 및 1064nm 파장의 레이저를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 1차 제 4 슬롯은 상기 박막 태양전지의 외곽부 4면에서는 서로 교차되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 슬롯은 532nm 파장의 레이저를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 2차 제 4 슬롯은 상기 박막 태양전지의 외곽부 4면을 따라 상기 1차 슬롯 영역의 반도체층 및 그 상부의 금속전극 형성용 박막이 제거되어 상기 기판 표면을 노출시키는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 슬롯 및 2차 제 4 슬롯은 532nm 및 355nm, 1064nm 파장의 레이저를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 2차 제 4 슬롯은 상기 박막 태양전지의 외곽부 4면에서는 서로 교차되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 제조방법.
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