KR20120090394A - Solar cell apparatus and method of fabricating the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A solar battery and a manufacturing method thereof are provided to improve chemical resistance by doping one element either a 6-group element or a 9-group element on a window layer. CONSTITUTION: A back surface electrode layer(200) is formed on the top of a substrate. A light absorption layer(300) is formed on the back surface electrode layer. A buffer layer(400) is formed on the light absorption layer. A first window layer(600) comprises one or more impurities of a 6-group element or a 9-group element. The impurity comprises at least one among Cr2O3, CoO or CoCl2. Doping concentration of the impurity is 0.1wt% to 5wt% of the first window layer. A second window layer is formed between the buffer layer and the first window layer.

Description

태양전지 및 이의 제조방법{SOLAR CELL APPARATUS AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}SOLAR CELL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF {SOLAR CELL APPARATUS AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}

실시예는 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.An embodiment relates to a solar cell and a manufacturing method thereof.

최근 에너지의 수요가 증가함에 따라서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지에 대한 개발이 진행되고 있다.Recently, as the demand for energy increases, development of solar cells for converting solar energy into electrical energy is in progress.

특히, 유리지지기판, 금속 후면 전극층, p형 CIGS계 광 흡수층, 버퍼층, n형 투명전극층 등을 포함하는 지지기판 구조의 pn 헤테로 접합 장치인 CIGS계 태양전지가 널리 사용되고 있다.In particular, a CIGS-based solar cell, which is a pn heterojunction device having a support substrate structure including a glass support substrate, a metal back electrode layer, a p-type CIGS-based light absorbing layer, a buffer layer, an n-type transparent electrode layer, and the like, is widely used.

또한, 이러한 태양전지의 효율을 증가시키기 위해서 다양한 연구가 진행 중이다.In addition, various studies are underway to increase the efficiency of such solar cells.

실시예는 내화학성이 향상된 윈도우층을 포함하여 신뢰성이 향상된 태양전지 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.Embodiments provide a solar cell and a method of manufacturing the same having improved reliability, including a window layer having improved chemical resistance.

실시예에 따른 태양전지는 기판; 상기 기판 상에 이면전극층; 상기 이면전극층 상에 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상에 6족 원소 또는 9족 원소 중 적어도 하나의 불순물을 포함하는 제1 윈도우층;을 포함한다.Solar cell according to the embodiment is a substrate; A back electrode layer on the substrate; A light absorbing layer on the back electrode layer; A buffer layer on the light absorbing layer; And a first window layer including an impurity of at least one of a Group 6 element and a Group 9 element on the buffer layer.

실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 기판 상에 이면전극층을 형성하는 단계; 상기 이면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 및 상기 버퍼층 상에 6족 원소 또는 9족 원소 중 적어도 하나의 불순물을 포함하는 제1 윈도우층을 형성하는 단계;를 포함한다.A method of manufacturing a solar cell according to an embodiment includes forming a back electrode layer on a substrate; Forming a light absorbing layer on the back electrode layer; Forming a buffer layer on the light absorbing layer; And forming a first window layer on the buffer layer, wherein the first window layer comprises an impurity of at least one of a Group 6 element and a Group 9 element.

일반적으로 CIS계 태양전지의 윈도우층은 산, 염기에 취약하여 내(耐)화학성이 낮다. 이에 따라 복수의 태양전지 셀들로 분리하기 위한 패터닝 공정에서 에칭영역 외에 오버에칭(over etching)이 발생할 수 있는데 이는 접촉불량을 야기시킬 수 있다. 또한 상기 윈도우층이 옥외에 노출되는 경우, 주변 환경에 따라 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다. In general, the window layer of a CIS solar cell is vulnerable to acids and bases and thus has low chemical resistance. Accordingly, in the patterning process for separating the plurality of solar cells, over etching may occur in addition to the etching region, which may cause contact failure. In addition, when the window layer is exposed to the outdoors, there is a problem that the reliability is lowered depending on the surrounding environment.

이에 본 발명에서는, 윈도우층에 6족 원소 또는 9족 원소 중 적어도 하나를 도핑하여 내화학성을 향상시킴으로써, 접촉불량을 방지하고 신뢰성이 향상된 태양전지를 제공할 수 있다.Accordingly, in the present invention, by doping at least one of the Group 6 element or Group 9 element to the window layer to improve the chemical resistance, it is possible to provide a solar cell that prevents contact failure and improved reliability.

도 1은 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1 에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 윈도우층의 접촉불량을 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 단면도이다.
1 is a plan view illustrating a solar cell apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a cross section taken along AA ′ in FIG. 1.
3 is a cross-sectional view showing a poor contact of the window layer according to the prior art.
4 to 6 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment.

실시예의 설명에 있어서, 각 지지기판, 층, 막 또는 전극 등이 각 지지기판, 층, 막, 또는 전극 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여(indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.In the description of the embodiments, when each support substrate, layer, film, or electrode is described as being formed "on" or "under" of each support substrate, layer, film, or electrode, etc. As used herein, “on” and “under” include both “directly” or “indirectly” other components. In addition, the upper or lower reference of each component is described with reference to the drawings. In the drawings, the size of each component may be exaggerated for description, and does not mean the size to be actually applied.

도 1은 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1에서 A-A`선을 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이며, 도 3은 종래 기술에 따른 윈도우층의 접촉불량을 도시한 단면도이다.1 is a plan view illustrating a photovoltaic device according to an embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a cross section taken along line AA ′ in FIG. 1, and FIG. 3 is a contact failure of a window layer according to the prior art. It is sectional drawing.

도 2를 참조하면, 실시예에 따른 태양전지는 지지기판(100), 이면전극층(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500) 및 윈도우층(600)을 포함한다.2, the solar cell according to the embodiment includes a support substrate 100, a back electrode layer 200, a light absorbing layer 300, a buffer layer 400, a high resistance buffer layer 500, and a window layer 600. do.

상기 지지기판(100)은 플레이트 형상을 가지며, 이면전극층(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500) 및 윈도우층(600)을 지지한다.The support substrate 100 has a plate shape and supports the back electrode layer 200, the light absorbing layer 300, the buffer layer 400, the high resistance buffer layer 500, and the window layer 600.

상기 지지기판(100)은 절연체일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 유리기판, 플라스틱기판 또는 금속기판일 수 있다. 더 자세하게, 상기 지지기판(100)은 소다 라임 글래스(soda lime glass) 기판일 수 있다.The support substrate 100 may be an insulator. The support substrate 100 may be a glass substrate, a plastic substrate, or a metal substrate. In more detail, the support substrate 100 may be a soda lime glass substrate.

상기 지지기판(100)이 소다 라임 글래스인 경우, 소다 라임 글래스에 함유된 나트륨(Na)이 태양전지의 제조공정 중에 CIGS로 형성된 광 흡수층(300)으로 확산될 수 있는데, 이에 의해 광 흡수층(300)의 전하 농도가 증가하게 될 수 있다. 이는 태양전지의 광전 변환 효율을 증가시킬 수 있는 요인이 될 수 있다.When the support substrate 100 is soda lime glass, sodium (Na) contained in the soda lime glass may be diffused into the light absorbing layer 300 formed of CIGS during the manufacturing process of the solar cell, whereby the light absorbing layer 300 ), The charge concentration may increase. This may be a factor that can increase the photoelectric conversion efficiency of the solar cell.

이외에, 지지기판(100)의 재질로 알루미나와 같은 세라믹 기판, 스테인레스 스틸, 유연성이 있는 고분자 등이 사용될 수 있다. 상기 지지기판(100)은 투명할 수 있고 리지드하거나 플렉서블할 수 있다.In addition, a ceramic substrate such as alumina, stainless steel, a flexible polymer, or the like may be used as the material of the support substrate 100. The support substrate 100 may be transparent, rigid, or flexible.

상기 이면전극층(200)은 상기 지지기판(100) 상에 배치된다. 상기 이면전극층(200)은 도전층이다. 상기 이면전극층(200)은 태양전지 중 상기 광 흡수층(300)에서 생성된 전하가 이동하도록 하여 태양전지의 외부로 전류를 흐르게 할 수 있다. 상기 이면전극층(200)은 이러한 기능을 수행하기 위하여 전기 전도도가 높고 비저항이 작아야 한다.The back electrode layer 200 is disposed on the support substrate 100. The back electrode layer 200 is a conductive layer. The back electrode layer 200 may allow electric current generated in the light absorbing layer 300 of the solar cell to move so that current flows to the outside of the solar cell. The back electrode layer 200 should have high electrical conductivity and low specific resistance in order to perform this function.

또한, 상기 이면전극층(200)은 CIGS 화합물 형성시 수반되는 황(S) 또는 셀레늄(Se) 분위기 하에서의 열처리 시 고온 안정성이 유지되어야 한다. 또한, 상기 이면전극층(200)은 열팽창 계수의 차이로 인하여 상기 지지기판(100)과 박리현상이 발생되지 않도록 상기 지지기판(100)과 접착성이 우수하여야 한다.In addition, the back electrode layer 200 must maintain high temperature stability during heat treatment in a sulfur (S) or selenium (Se) atmosphere accompanying the formation of the CIGS compound. In addition, the back electrode layer 200 should be excellent in adhesion with the support substrate 100 so that the backing layer and the support substrate 100 are not peeled due to a difference in thermal expansion coefficient.

이러한 이면전극층(200)은 몰리브덴(Mo), 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 및 구리(Cu) 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 이 가운데, 특히 몰리브덴(Mo)은 다른 원소에 비해 상기 지지기판(100)과 열팽창 계수의 차이가 작기 때문에 접착성이 우수하여 박리현상이 발생하는 것을 방지할 수 있고 상술한 이면전극층(200)에 요구되는 특성을 전반적으로 충족시킬 수 있다.The back electrode layer 200 may be formed of any one of molybdenum (Mo), gold (Au), aluminum (Al), chromium (Cr), tungsten (W), and copper (Cu). Among them, in particular, molybdenum (Mo) has a small difference between the support substrate 100 and the coefficient of thermal expansion compared to other elements, and thus excellent adhesion can be prevented from occurring in the peeling phenomenon. Overall required properties can be met.

상기 이면전극층(200)은 두 개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 이때, 각각의 층들은 같은 금속으로 형성되거나, 서로 다른 금속으로 형성될 수 있다.The back electrode layer 200 may include two or more layers. In this case, each of the layers may be formed of the same metal, or may be formed of different metals.

상기 이면전극층(200)에는 제 1 관통홈들(TH1)이 형성된다. 상기 제 1 관통홈들(TH1)은 상기 지지기판(100) 상면의 일부를 노출하는 오픈 영역이다. 상기 제 1 관통홈들(TH1)은 평면에서 보았을 때, 일 방향으로 연장되는 형상을 가질 수 있다.First through holes TH1 are formed in the back electrode layer 200. The first through holes TH1 are open regions exposing a portion of an upper surface of the support substrate 100. The first through holes TH1 may have a shape extending in one direction when viewed in a plan view.

상기 제 1 관통홈들(TH1)에 의해 노출된 지지기판(100)의 폭은 약 40㎛ 내지 150㎛ 일 수 있다.The width of the support substrate 100 exposed by the first through holes TH1 may be about 40 μm to 150 μm.

상기 제 1 관통홈들(TH1)에 의해서, 상기 이면전극층(200)은 다수 개의 이면전극들로 구분된다. 즉, 상기 제 1 관통홈들(TH1)에 의해서, 이면전극들이 정의된다.The back electrode layer 200 is divided into a plurality of back electrodes by the first through holes TH1. That is, back electrodes are defined by the first through holes TH1.

상기 이면전극들은 스트라이프 형태로 배치된다. 이와는 다르게, 상기 이면전극들은 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 이때, 상기 제 1 관통홈들(TH1)은 평면에서 보았을 때, 격자 형태로 형성될 수 있다.The back electrodes are arranged in a stripe shape. Alternatively, the back electrodes may be arranged in a matrix form. At this time, the first through grooves TH1 may be formed in a lattice form when viewed from a plane.

상기 이면전극층(200) 상에는 광 흡수층(300)이 형성될 수 있다. 상기 광 흡수층(300)은 p형 반도체 화합물을 포함한다. 더 자세하게, 상기 광 흡수층(300)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족 계 화합물을 포함한다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(300)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계) 결정 구조, 구리-인듐-셀레나이드계 또는 구리-갈륨-셀레나이드계 결정 구조를 가질 수 있다.The light absorbing layer 300 may be formed on the back electrode layer 200. The light absorbing layer 300 includes a p-type semiconductor compound. In more detail, the light absorbing layer 300 includes a group I-III-VI compound. For example, the light absorbing layer 300 is copper-indium-gallium-selenide-based (Cu (In, Ga) Se 2; CIGS-based) crystal structure, a copper-indium-selenide-based or copper-gallium-selenide Crystal structure.

상기 광 흡수층(300) 상에는 버퍼층(400) 및 고저항 버퍼층(500)이 형성될 수 있다. CIGS 화합물을 광 흡수층(300)으로 갖는 태양전지는 p형 반도체인 CIGS 화합물 박막과 n형 반도체인 윈도우층(600) 박막간에 pn 접합을 형성한다. 하지만 두 물질은 격자상수와 밴드갭 에너지의 차이가 크기 때문에 양호한 접합을 형성하기 위해서는 밴드갭이 두 물질의 중간에 위치하는 버퍼층이 필요하다.The buffer layer 400 and the high resistance buffer layer 500 may be formed on the light absorbing layer 300. The solar cell having the CIGS compound as the light absorbing layer 300 forms a pn junction between the CIGS compound thin film as the p-type semiconductor and the window layer 600 thin film as the n-type semiconductor. However, since the two materials have a large difference in lattice constant and band gap energy, a buffer layer having a band gap in between the two materials is required to form a good junction.

상기 버퍼층(400)을 형성하는 물질로는 CdS, ZnS등이 있고 태양전지의 발전 효율 측면에서 CdS가 상대적으로 우수하다.Materials for forming the buffer layer 400 include CdS, ZnS and the like, and CdS is relatively excellent in terms of power generation efficiency of the solar cell.

상기 고저항 버퍼층(500)은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함한다. 상기 고저항 버퍼층(500)의 에너지 밴드갭은 약 3.1eV 내지 3.3eV이다.The high resistance buffer layer 500 includes zinc oxide (i-ZnO) that is not doped with impurities. The energy bandgap of the high resistance buffer layer 500 is about 3.1 eV to 3.3 eV.

상기 고저항 버퍼층(500) 상에 윈도우층(600)이 형성된다. 상기 윈도우층(600)은 투명하며, 도전층이다. 또한, 상기 윈도우층(600)의 저항은 상기 이면전극층(200)의 저항보다 높다.The window layer 600 is formed on the high resistance buffer layer 500. The window layer 600 is transparent and is a conductive layer. In addition, the resistance of the window layer 600 is higher than the resistance of the back electrode layer 200.

상기 윈도우층(600)은 산화물을 포함한다. 예를 들어, 상기 윈도우층(600)은 징크 옥사이드(zinc oxide:ZnO), 인듐 틴 옥사이드(induim tin oxide;ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(induim zinc oxide;IZO) 등을 포함할 수 있다.The window layer 600 includes an oxide. For example, the window layer 600 may include zinc oxide (ZnO), indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), or the like.

또한, 상기 산화물은 알루미늄(Al), 알루미나(Al2O3), 마그네슘(Mg) 또는 갈륨(Ga) 등의 도전성 불순물을 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 윈도우층(600)은 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드(Al doped zinc oxide;AZO), 붕소 도핑된 징크 옥사이드(B doped zinc oxide;BZO) 또는 갈륨 도핑된 징크 옥사이드(Ga doped zinc oxide;GZO) 등을 포함할 수 있다.In addition, the oxide may include conductive impurities such as aluminum (Al), alumina (Al 2 O 3 ), magnesium (Mg), or gallium (Ga). More specifically, the window layer 600 may be formed of aluminum doped zinc oxide (AZO), boron doped zinc oxide (BZO), or gallium doped zinc oxide (GZO). ) May be included.

상기 윈도우층(600)은 태양전지의 PV cell에서 상층에 위치하는 층으로, 외부환경에 용이하게 노출되는데 상기 윈도우층(600)은 내화학성이 취약하여 물, 산소 등의 외부 환경에 의해 쉽게 산화되어 소자의 신뢰성이 저하될 수 있다.The window layer 600 is a layer located on the upper layer in the PV cell of the solar cell, and is easily exposed to the external environment. The window layer 600 is easily oxidized by an external environment such as water and oxygen due to its weak chemical resistance. This may lower the reliability of the device.

또한, 도 3을 참고하면, 복수의 태양전지 셀들로 분리하기 위한 패터닝 공정에서 제3 관통홈들(TH3)이 형성되는데, 에칭을 통한 형성과정에서 에칭영역(TH3) 외에 오버에칭(over etching)이 발생할 수 있다. 이에 따라, 'B'영역과 같이 접속부들(650)과 윈도우층(600)이 전기적으로 절연되어 접촉불량을 야기할 수 있다.In addition, referring to FIG. 3, third through holes TH3 are formed in a patterning process for separating into a plurality of solar cells. In addition, overetching is performed in addition to the etching region TH3 in the forming process through etching. This can happen. Accordingly, the connection parts 650 and the window layer 600 may be electrically insulated as in the 'B' region, causing contact failure.

따라서 이를 방지하기 위해 상기 윈도우층(600)의 전기전도를 유지할 수 있는 범위에서 내화학성을 확보하여야 한다. 이를 위해 불순물을 도핑할 수 있고, 상기 불순물은 6족 원소 또는 9족 원소를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 불순물은 Cr2O3, CoO 또는 CoCl2 등을 포함할 수 있다. 상기 불순물의 도핑농도는 상기 윈도우층(600)의 0.1wt% 내지 5wt%일 수 있다. Therefore, in order to prevent this, chemical resistance must be secured in a range capable of maintaining electrical conductivity of the window layer 600. To do this, an impurity may be doped, and the impurity may include a Group 6 element or a Group 9 element. In detail, the impurities may include Cr 2 O 3 , CoO, or CoCl 2 . The doping concentration of the impurity may be 0.1 wt% to 5 wt% of the window layer 600.

상기 불순물은 내화학성이 우수한 특성을 가지고 있으므로, 제3 관통홈들(TH3)의 형성을 위한 에칭공정에서 접속부들(650)과 윈도우층(600)이 전기적으로 절연되는 현상을 방지할 수 있다. Since the impurities have excellent chemical resistance, it is possible to prevent a phenomenon in which the connection parts 650 and the window layer 600 are electrically insulated in an etching process for forming the third through holes TH3.

예를 들어, CoCl2(산화 크롬)은 강옥구조(corundum structure)로 산소 음이온의 육방밀집구조(Hexagonal close packed array)로 형성되어 있다. CoCl2은 견고하고, 모스강도(Mohs hardness)가 8 내지 8.5인 취성재료(brittle material)로서, 산이나 염기에 강한 화학적 특성을 띄고 있다. For example, CoCl 2 (chromium oxide) is a corundum structure and is formed as a hexagonal close packed array of oxygen anions. CoCl 2 is a brittle material having a strong Mohs hardness of 8 to 8.5 and exhibiting strong chemical properties against acids and bases.

상기 6족 원소 또는 9족 원소 중 적어도 하나의 불순물은 윈도우층 증착시 도핑될 수 있고, 6족 원소 또는 9족 원소 중 적어도 하나의 불순물이 도핑되지 않은 윈도우층 증착 후 6족 원소 또는 9족 원소 중 적어도 하나의 불순물이 도핑된 윈도우층을 형성할 수도 있다.At least one impurity of the Group 6 element or Group 9 element may be doped at the time of window layer deposition, and the Group 6 element or Group 9 element after deposition of the window layer in which at least one of the Group 6 element or Group 9 element is not doped At least one of the impurities may be formed a window layer.

자세하게, 상기 윈도우층(600) 증착시 6족 원소 또는 9족 원소 중 적어도 하나의 불순물이 도핑되는 경우, 상기 윈도우층(600)은 예를 들어 ZnO를 포함할 수 있고 Al이 1wt% 내지 3wt% 비율로 도핑되고, Cr2O3가 0.1wt% 내지 5wt%의 비율로 도핑될 수 있다.In detail, when at least one of the Group 6 elements or the Group 9 elements is doped when the window layer 600 is deposited, the window layer 600 may include, for example, ZnO, and Al may contain 1 wt% to 3 wt%. Doped in a ratio, Cr 2 O 3 may be doped in a ratio of 0.1wt% to 5wt%.

그리고 6족 원소 또는 9족 원소의 불순물이 도핑되지 않은 윈도우층 증착 후, 6족 원소 또는 9족 원소 중 적어도 하나의 불순물을 포함하는 윈도우층이 증착되는 경우, 상기 윈도우층(600)은 예를 들어 Al이 1wt% 내지 3wt% 비율로 도핑된 ZnO:Al를 포함할 수 있고, 그 위에 ZnO:Al, 즉 Al이 1wt% 내지 3wt% 비율로 도핑되고, 6족 원소 또는 9족 원소 중 적어도 하나의 불순물이 0.1wt% 내지 5wt%의 비율로 도핑된 불순물 도핑층이 형성될 수 있다.When the window layer including at least one of the Group 6 element or the Group 9 element is deposited after the window layer is not doped with the impurity of the Group 6 element or the Group 9 element, the window layer 600 is an example. For example, Al may include ZnO: Al doped at a ratio of 1 wt% to 3 wt%, and ZnO: Al, ie, Al is doped at a ratio of 1 wt% to 3 wt%, and at least one of a Group 6 element or a Group 9 element. An impurity doping layer doped with an impurity of 0.1 wt% to 5 wt% may be formed.

상기 6족 원소 또는 9족 원소 중 적어도 하나의 불순물이 도핑된 윈도우층은 10nm 내지 80nm의 두께로 증착될 수 있다.A window layer doped with at least one impurity of the Group 6 element or Group 9 element may be deposited to a thickness of 10 nm to 80 nm.

상기 제 2 관통홈들(TH2) 내측에 접속부들(650)이 배치된다. 상기 접속부들(650)은 상기 윈도우층(600)으로부터 하방으로 연장되며, 상기 이면전극층(200)에 접속된다. 예를 들어, 상기 접속부들(650)은 상기 제 1 셀의 윈도우로부터 연장되어, 상기 제 2 셀의 이면전극에 접속된다.Connection parts 650 are disposed inside the second through holes TH2. The connection parts 650 extend downward from the window layer 600 and are connected to the back electrode layer 200. For example, the connection parts 650 extend from the window of the first cell and are connected to the back electrode of the second cell.

따라서, 상기 접속부들(650)은 서로 인접하는 셀들을 연결한다. 더 자세하게, 상기 접속부들(650)은 서로 인접하는 셀들(C1, C2...)에 각각 포함된 윈도우와 이면전극을 연결한다.Therefore, the connection parts 650 connect adjacent cells to each other. In more detail, the connection parts 650 connect the windows and the back electrodes included in the cells C1, C2 ... adjacent to each other.

상기 접속부들(650)은 상기 윈도우층(600)과 일체로 형성된다. 즉, 상기 접속부들(650)로 사용되는 물질은 상기 윈도우층(600)으로 사용되는 물질과 동일하다. The connection parts 650 are integrally formed with the window layer 600. That is, the material used as the connection parts 650 is the same as the material used as the window layer 600.

상기 접속부들(650)에 의해 복수개의 태양전지 셀들이 직렬로 연결될 수 있다.A plurality of solar cells may be connected in series by the connection parts 650.

검토한 바와 같이, 상기 윈도우층(600)에 포함된 불순물로 인해 내화학성이 향상되므로, 제3 관통홈들(TH3)을 형성하는 과정에서 발생할 수 있는 접촉불량을 방지하고 이에 따라 신뢰성이 향상된 태양전지를 제공할 수 있다.
As discussed above, since the chemical resistance is improved due to impurities included in the window layer 600, a contact failure that may occur in the process of forming the third through holes TH3 may be prevented, thereby improving reliability. A battery can be provided.

도 4 내지 도 6은 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법을 도시한 단면도들이다. 본 제조방법에 관한 설명은 앞서 설명한 태양광 발전장치에 대한 설명을 참고한다.4 to 6 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the solar cell apparatus according to the embodiment. For a description of the present manufacturing method, refer to the description of the photovoltaic device described above.

도 4를 참고하면, 지지기판(100) 상에 이면전극층(200)이 형성되고, 상기 이면전극층(200)은 패터닝되어 제 1 관통홈들(TH1)이 형성된다. 이에 따라서, 상기 지지기판(100) 상에 다수 개의 이면전극들이 형성된다. 상기 이면전극층(200)은 레이저에 의해서 패터닝 될 수 있다.Referring to FIG. 4, the back electrode layer 200 is formed on the support substrate 100, and the back electrode layer 200 is patterned to form first through holes TH1. Accordingly, a plurality of back electrodes are formed on the support substrate 100. The back electrode layer 200 may be patterned by a laser.

상기 제 1 관통홈들(TH1)은 상기 지지기판(100)의 상면을 노출하며, 약 40㎛ 내지 약 150㎛의 폭을 가질 수 있다.The first through holes TH1 may expose an upper surface of the support substrate 100 and have a width of about 40 μm to about 150 μm.

또한, 상기 지지기판(100) 및 상기 이면전극층(200) 사이에 확산방지막 등과 같은 추가적인 층이 개재될 수 있고, 이때, 상기 제 1 관통홈들(TH1)은 상기 추가적인 층의 상면을 노출하게 된다.In addition, an additional layer, such as a diffusion barrier, may be interposed between the support substrate 100 and the back electrode layer 200, wherein the first through holes TH1 expose the top surface of the additional layer. .

도 5를 참고하면, 상기 이면전극층(200) 상에 광 흡수층(300), 버퍼층(400) 및 고저항 버퍼층(500)이 형성된다.Referring to FIG. 5, the light absorbing layer 300, the buffer layer 400, and the high resistance buffer layer 500 are formed on the back electrode layer 200.

상기 광 흡수층(300)은 스퍼터링 공정 또는 증발법 등에 의해서 형성될 수 있다.The light absorbing layer 300 may be formed by a sputtering process or an evaporation method.

상기 광 흡수층(300)을 형성하기 위해서 예를 들어 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄을 동시 또는 구분하여 증발시키면서 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층(300)을 형성하는 방법과 금속 프리커서 막을 형성시킨 후 셀레니제이션(Selenization) 공정에 의해 형성시키는 방법이 폭넓게 사용되고 있다.In order to form the light absorbing layer 300, for example, copper, indium, gallium, selenium, or copper-indium-gallium-selenide-based (Cu (In, Ga) Se 2 ; CIGS-based) A method of forming the light absorbing layer 300 and a method of forming a metal precursor film and then forming it by a selenization process are widely used.

금속 프리커서 막을 형성시킨 후 셀레니제이션 하는 것을 세분화하면, 구리 타겟, 인듐 타겟, 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정에 의해서, 상기 이면전극(200) 상에 금속 프리커서 막이 형성된다.When the metal precursor film is formed and selenization is subdivided, a metal precursor film is formed on the back electrode 200 by a sputtering process using a copper target, an indium target, and a gallium target.

이후, 상기 금속 프리커서 막은 셀레니제이션(selenization) 공정에 의해서, 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층(300)이 형성된다.Thereafter, the metal precursor film is formed of a copper-indium-gallium-selenide-based (Cu (In, Ga) Se 2 ; CIGS-based) light absorbing layer by a selenization process.

이와는 다르게, 상기 구리 타겟, 인듐 타겟, 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정 및 상기 셀레니제이션 공정은 동시에 진행될 수 있다.Alternatively, the copper target, the indium target, the sputtering process using the gallium target, and the selenization process may be performed simultaneously.

이와는 다르게, 구리 타겟 및 인듐 타겟 만을 사용하거나, 구리 타겟 및 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정 및 셀레니제이션 공정에 의해서, CIS계 또는 CIG계 광 흡수층(300)이 형성될 수 있다.Alternatively, the CIS-based or CIG-based optical absorption layer 300 can be formed by using only a copper target and an indium target, or by a sputtering process and a selenization process using a copper target and a gallium target.

이후, 황화 카드뮴이 스퍼터링 공정 또는 용액성장법(chemical bath depositon;CBD) 등에 의해서 증착되고, 상기 버퍼층(400)이 형성된다.Thereafter, cadmium sulfide is deposited by a sputtering process or a chemical bath depositon (CBD) or the like, and the buffer layer 400 is formed.

이후, 상기 버퍼층(400) 상에 징크 옥사이드가 스퍼터링 공정 등에 의해서 증착되고, 상기 고저항 버퍼층(500)이 형성된다.Thereafter, zinc oxide is deposited on the buffer layer 400 by a sputtering process, and the high resistance buffer layer 500 is formed.

이후, 상기 광 흡수층(300), 버퍼층(400) 및 고저항 버퍼층(500)의 일부가 제거되어 제 2 관통홈들(TH2)이 형성된다.Thereafter, a portion of the light absorbing layer 300, the buffer layer 400, and the high resistance buffer layer 500 is removed to form second through holes TH2.

상기 제 2 관통홈들(TH2)은 팁 등의 기계적인 장치 또는 레이저 장치 등에 의해서 형성될 수 있다.The second through holes TH2 may be formed by a mechanical device such as a tip or a laser device.

이때, 상기 제 2 관통홈들(TH2)의 폭은 약 50㎛ 내지 약 200㎛ 일 수 있다.In this case, the width of the second through holes TH2 may be about 50 μm to about 200 μm.

또한, 상기 제 2 관통홈들(TH2)은 상기 이면전극층(200)의 상면의 일부를 노출하도록 형성된다.In addition, the second through holes TH2 are formed to expose a portion of the top surface of the back electrode layer 200.

도 6을 참고하면, 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 윈도우층(600)이 형성된다. 즉, 상기 윈도우층(600)은 상기 고저항 버퍼층(500) 상 및 상기 제 2 관통홈들(TH2) 내측에 투명한 도전물질이 증착되어 형성된다.Referring to FIG. 6, a window layer 600 is formed on the high resistance buffer layer 500. That is, the window layer 600 is formed by depositing a transparent conductive material on the high resistance buffer layer 500 and inside the second through holes TH2.

이때, 상기 제 2 관통홈들(TH2) 내측에 상기 투명한 도전물질이 채워지고, 상기 윈도우층(600)은 상기 접속부들(650)을 통해 상기 이면전극층(200)과 전기적으로 연결된다.In this case, the transparent conductive material is filled in the second through holes TH2, and the window layer 600 is electrically connected to the back electrode layer 200 through the connection parts 650.

상기 윈도우층(600)은 투명한 도전물질이 증착되어 형성될 수 있다. 더 자세하게, 상기 윈도우층(600)은 산소를 포함하지 않는 불활성 기체 분위기에서 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드가 증착되어 형성될 수 있으나 이에 대해 한정하지 않는다.The window layer 600 may be formed by depositing a transparent conductive material. In more detail, the window layer 600 may be formed by depositing zinc oxide doped with aluminum in an inert gas atmosphere containing no oxygen, but is not limited thereto.

다음으로, 상기 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500) 및 상기 윈도우층(600)의 일부가 제거되어 제 3 관통홈들(TH3)이 형성된다. 이에 따라서, 상기 윈도우층(600)은 패터닝되어, 다수 개의 윈도우들 및 다수 개의 셀들(C1, C2...)이 정의된다. 상기 제 3 관통홈들(TH3)의 폭은 약 80㎛ 내지 약 200㎛ 일 수 있다.Next, a portion of the buffer layer 400, the high resistance buffer layer 500, and the window layer 600 is removed to form third through holes TH3. Accordingly, the window layer 600 is patterned to define a plurality of windows and a plurality of cells C1, C2... The width of the third through holes TH3 may be about 80 μm to about 200 μm.

제 3 관통홈들(TH3)은 팁 등의 기계적인 장치 또는 레이저 장치 등에 의해서 형성되거나 습식식각에 의해서도 형성될 수 있는데, 상기와 같이 불순물이 도핑되어 내화학성이 향상된 윈도우층(600)은 에칭을 통한 상기 제 3 관통홈들(TH3)의 형성과정에서, 에칭영역 외의 영역에서도 상기 윈도우층(600)이 에칭되는 것을 방지하므로 접합불량이 발생하여 상기 접속부들(650)과 윈도우층(600)이 절연되는 것을 방지할 수 있다.The third through holes TH3 may be formed by a mechanical device such as a tip, a laser device, or the like, or may be formed by wet etching. As described above, the window layer 600 having improved chemical resistance may be etched by impurities. In the process of forming the third through holes TH3 through, the window layer 600 is prevented from being etched in a region other than the etching region, so that a poor bonding occurs, thereby causing the connection parts 650 and the window layer 600 to be etched. Insulation can be prevented.

상기 불순물은 6족 원소 또는 9족 원소를 포함하여 형성될 수 있는데, 6족 원소는 녹는점 및 끓는점이 높으며 원자가가 +6으로 최고이며 안정하여 화학 반응성이 낮다. The impurity may be formed by including a Group 6 element or a Group 9 element, and the Group 6 element has a high melting point and a boiling point, the highest valence of +6, and is low in chemical reactivity.

도시된 바와 같이, 상기 접속부들(650)은 서로 인접하는 셀들을 연결한다. 더 자세하게, 상기 접속부들(650)은 서로 인접하는 셀들(C1, C2...)에 각각 포함된 윈도우층(600)과 이면전극을 연결한다. As shown, the connections 650 connect adjacent cells to each other. In more detail, the connection parts 650 connect the window layer 600 and the back electrode included in the cells C1, C2... Adjacent to each other.

이와 같이, 실시예에 따르면 윈도우층(600)의 내화학성이 향상되어 신뢰성이 향상된 태양전지를 제공할 수 있다.As such, according to the embodiment, the chemical resistance of the window layer 600 may be improved to provide a solar cell having improved reliability.

또한, 이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In addition, the features, structures, effects and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.

Claims (7)

기판;
상기 기판 상에 이면전극층;
상기 이면전극층 상에 광 흡수층;
상기 광 흡수층 상에 버퍼층; 및
상기 버퍼층 상에 6족 원소 또는 9족 원소 중 적어도 하나의 불순물을 포함하는 제1 윈도우층;을 포함하는 태양전지.
Board;
A back electrode layer on the substrate;
A light absorbing layer on the back electrode layer;
A buffer layer on the light absorbing layer; And
And a first window layer including an impurity of at least one of a Group 6 element and a Group 9 element on the buffer layer.
제1항에 있어서,
상기 불순물은 Cr2O3, CoO 또는 CoCl2 중 적어도 하나를 포함하는 태양전지.
The method of claim 1,
The impurities include at least one of Cr 2 O 3 , CoO or CoCl 2 .
제1항에 있어서,
상기 불순물의 도핑농도는 제1 윈도우층의 0.1wt% 내지 5wt%인 태양전지.
The method of claim 1,
The doping concentration of the impurity is a solar cell of 0.1wt% to 5wt% of the first window layer.
제1항에 있어서,
상기 버퍼층과 제1 윈도우층 사이에 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드를 포함하는 제2 윈도우층;을 포함하는 태양전지.
The method of claim 1,
And a second window layer comprising zinc oxide doped with aluminum between the buffer layer and the first window layer.
제4항에 있어서,
상기 제1 윈도우층은 10nm 내지 80nm의 두께로 증착되는 태양전지.
The method of claim 4, wherein
The first window layer is a solar cell is deposited to a thickness of 10nm to 80nm.
기판 상에 이면전극층을 형성하는 단계;
상기 이면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계;
상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 및
상기 버퍼층 상에 6족 원소 또는 9족 원소 중 적어도 하나의 불순물을 포함하는 제1 윈도우층을 형성하는 단계;를 포함하는 태양전지 제조방법.
Forming a back electrode layer on the substrate;
Forming a light absorbing layer on the back electrode layer;
Forming a buffer layer on the light absorbing layer; And
Forming a first window layer on the buffer layer, the first window layer including at least one impurity of a Group 6 element or a Group 9 element.
제6항에 있어서,
상기 제1 윈도우층과 버퍼층 사이에 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드를 포함하는 제2 윈도우층을 형성하는 단계;를 포함하는 태양전지 제조방법.
The method of claim 6,
Forming a second window layer comprising zinc oxide doped with aluminum between the first window layer and the buffer layer.
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