KR20120134930A - 태양전지 및 태양전지의 제조 방법 - Google Patents
태양전지 및 태양전지의 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20120134930A KR20120134930A KR1020110054161A KR20110054161A KR20120134930A KR 20120134930 A KR20120134930 A KR 20120134930A KR 1020110054161 A KR1020110054161 A KR 1020110054161A KR 20110054161 A KR20110054161 A KR 20110054161A KR 20120134930 A KR20120134930 A KR 20120134930A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- laser scribing
- line
- solar cell
- manufacturing
- diffusion barrier
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims abstract description 83
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 66
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 66
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 66
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 44
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 230000009975 flexible effect Effects 0.000 claims description 23
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 16
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 9
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 6
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- -1 for example Inorganic materials 0.000 description 2
- QZQVBEXLDFYHSR-UHFFFAOYSA-N gallium(III) oxide Inorganic materials O=[Ga]O[Ga]=O QZQVBEXLDFYHSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- ADCOVFLJGNWWNZ-UHFFFAOYSA-N antimony trioxide Inorganic materials O=[Sb]O[Sb]=O ADCOVFLJGNWWNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GHPGOEFPKIHBNM-UHFFFAOYSA-N antimony(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Sb+3].[Sb+3] GHPGOEFPKIHBNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- YEAUATLBSVJFOY-UHFFFAOYSA-N tetraantimony hexaoxide Chemical compound O1[Sb](O2)O[Sb]3O[Sb]1O[Sb]2O3 YEAUATLBSVJFOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
- H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
- H01L31/0463—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate characterised by special patterning methods to connect the PV cells in a module, e.g. laser cutting of the conductive or active layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
- H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
Abstract
본 발명은 태양전지 및 태양전지의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 태양전지의 제조방법은, 기판 위에 후면 전극을 형성하는 단계; 상기 후면 전극 위에 확산방지층을 형성하는 단계; 상기 후면 전극을 복수 개의 단위 후면 전극으로 분할하기 위해 1차 레이저 스크라이빙을 하는 단계; 상기 1차 레이저 스크라이빙에 의해 생성된 부산물을 제거하기 위해 상기 1차 레이저 스크라이빙에 의해 생성된 제1 라인과 중첩되게 상기 제1 라인의 일측을 따라 2차 레이저 스크라이빙을 하는 단계; 상기 부산물을 제거하기 위해 상기 제1 라인과 중첩되게 상기 제1 라인의 타측을 따라 3차 레이저 스크라이빙을 하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, P1 레이저 스크라이빙 시에 생성되는 부산물을 레이저의 중첩 가공을 통해 제거함으로써 부산물에 의해 태양전지의 절연 및 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 태양전지 및 태양전지의 제조 방법을 제공할 수 있다.
이러한 구성에 따르면, P1 레이저 스크라이빙 시에 생성되는 부산물을 레이저의 중첩 가공을 통해 제거함으로써 부산물에 의해 태양전지의 절연 및 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 태양전지 및 태양전지의 제조 방법을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 태양전지 및 태양전지의 제조 방법에 관한 것이다.
태양전지는 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치이다.
태양전지는 P(positive)형 반도체와 N(negative)형 반도체를 접합시킨 PN접합 구조를 하고 있으며, 이러한 구조의 태양전지에 태양광이 입사되면, 입사된 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 상기 반도체 내에서 정공(hole) 및 전자(electron)가 발생하고, 이때, PN접합에서 발생한 전기장에 의해서 정공(+)은 P형 반도체쪽으로 이동하고 전자(-)는 N형 반도체쪽으로 이동하게 되어 전위가 발생하게 됨으로써 전기를 생산할 수 있다.
이러한 태양전지는 기판형 태양전지와 박막형 태양전지로 구분할 수 있다.
기판형 태양전지는 실리콘과 같은 반도체물질 자체를 기판으로 이용하여 태양전지를 제조한 것이고, 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체를 형성하여 태양전지를 제조한 것이다.
기판형 태양전지는 박막형 태양전지에 비하여 효율이 다소 우수하기는 하지만, 공정상 두께를 최소화하는데 한계가 있고 고가의 반도체 기판을 이용하기 때문에 제조비용이 상승되는 단점이 있다.
박막형 태양전지는 기판형 태양전지에 비하여 효율이 다소 떨어지기는 하지만, 얇은 두께로 제조가 가능하고 저가의 재료를 이용할 수 있어 제조비용이 감소되고 대량생산에 적합하다.
박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 전면전극을 형성하고, 이러한 전면전극 위에 반도체층을 형성하고, 반도체층 위에 후면전극을 형성하여 제조된다. 여기서, 전면전극은 광이 입사되는 수광면을 형성하기 때문에 전면전극으로는 ZnO와 같은 투명도전물이 이용되는데, 기판이 대면적화됨에 따라 투명도전물의 저항으로 인해서 전력손실이 커지는 문제가 발생하게 된다.
따라서, 일반적으로 박막형 태양전지를 복수 개의 단위셀로 나누고, 복수 개의 단위셀을 직렬로 연결하는 구조로 형성함으로써, 투명도전물의 저항으로 인한 전력손실을 최소화하는 방법을 사용하게 된다.
도 1a 내지 도 1f는 종래에 복수 개의 단위셀이 직렬로 연결된 구조를 갖는 박막형 태양전지의 제조공정을 순차적으로 도시하는 단면도이다.
도 1a를 참조하면, 기판(10) 상에 전면전극(20)을 형성한다.
도 1b를 참조하면, 전면전극(20)을 다수개로 분할하기 위해 레이저 스크라이빙 공정(P1)에 의해 전면전극(20)의 소정 영역을 제거하여 제1 트렌치(t1)를 형성한다.
도 1c를 참조하면, 전면전극(20)을 포함한 기판(10) 전면에 반도체층(30)을 형성한다.
도 1d를 참조하면, 반도체층(30)을 다수개로 분할하기 위해 레이저 스크라이빙 공정(P2)에 의해 반도체층(30)의 소정 영역을 제거하여 제2 트렌치(t2)를 형성한다.
도 1e를 참조하면, 반도체층(30) 위에 후면전극(50)을 형성한다.
도 1f를 참조하면, 레이저 스크라이빙 공정(P3)에 의해 후면전극(50) 및 반도체층(30)의 소정 영역을 제거하여 제3 트렌치(t3)를 형성한다. 이렇게 하면, 박막형 태양전지는 복수 개의 단위셀이 직렬로 연결된 구조를 갖게 된다.
이러한 박막형 태양전지는 유리와 같은 투명 기판을 통해 태양광이 직접 입사하는 수퍼스트레이트(superstrate)형과, 투과도가 낮은 플렉시블(flexible) 기판을 사용하고 태양광은 기판 위에 적층된 투명 도전층을 통해 입사하는 서브스트레이트(substrate)형으로 구분할 수 있다.
도 2는 종래의 수퍼스트레이트형 태양전지에서 레이저 스크라이빙을 하는 방법을 도시하는 도면이다. 도 3은 종래의 서브스트레이트형 태양전지에서 레이저 스크라이빙하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 수퍼스트레이트형 태양전지의 경우, 레이저의 투과가 가능한 투명한 유리를 기판(60)으로 사용하므로, 레이저는 기판(60)을 투과하여 기판(60) 아래의 투명 도전층(61)을 제거할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제거된 투명 도전층(61)의 파티클들은 기판(60) 아래 쪽으로 비산하여 투명 도전층(61) 위에는 남지 않게 된다.
한편, 도 3을 참조하면, 서브스트레이트형 태양전지의 경우, 광투과도가 낮은 플렉시블 기판(70)을 사용하므로, 기판(70)을 통해 레이저의 투과가 불가능하여 막면 가공을 실시하게 된다.
기판(70) 위에 후면 전극(71), 확산방지층(72)이 차례로 적층된 상태에서, 레이저를 조사하여 후면 전극(71) 및 확산방지층(72)을 제거한다. 이로 인해, 레이저 스크라이빙을 할 때 발생하는 파티클들은 확산방지층(72) 위에 잔류물 형태로 존재하거나 레이저의 높은 에너지에 의해 녹아서 제거된 확산방지층(72)의 에지에 적층되어 부산물(burr)(73)을 형성하게 된다.
도 4는 종래의 서브스트레이트형 태양전지에서 레이저 스크라이빙에 의해 형성된 부산물을 나타내는 도면이다. 도 5는 종래의 서브스트레이트형 태양전지에서 부산물에 의한 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 서브스트레이트형 태양전지에서 P1 레이저 스크라이빙에 의해 발생된 파티클들은 확산방지층(72)의 에지에 적층되어 부산물(73)을 형성하게 된다. 이러한 부산물(73)은 수백 nm의 높이를 가질 수 있다.
도 5를 참조하면, 기판(70) 위에 후면 전극(71) 및 확산방지층(72)이 적층된 상태에서 P1 레이저 스크라이빙을 하면 부산물(73)이 생성된다.
P1 레이저 스크라이빙 시에 생성된 부산물(73)은 후속 공정에 의해 확산방지층(72) 위에 형성되는 반도체층(74)을 관통하여 전면 전극(75)과 접촉할 수 있다. 부산물(73)이 전면 전극(75)과 접촉하게 되면, 전면 전극(75)과 후면 전극(71)이 접촉하는 결과가 되어, 태양전지의 절연을 방해함으로써 태양전지의 효율을 저하시킨다. 심한 경우, 부산물(73)에 의해 태양전지가 정상적으로 구동하지 않게 되는 문제점을 유발한다.
본 발명은 태양전지에서 레이저 스크라이빙 시에 생성되는 부산물에 의해 태양전지의 절연 및 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 태양전지 및 태양전지의 제조 방법을 제공하고자 함에 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 태양전지의 제조방법은, 기판 위에 후면 전극을 형성하는 단계; 상기 후면 전극 위에 확산방지층을 형성하는 단계; 상기 후면 전극을 복수 개의 단위 후면 전극으로 분할하기 위해 1차 레이저 스크라이빙을 하는 단계; 상기 1차 레이저 스크라이빙에 의해 생성된 부산물을 제거하기 위해 상기 1차 레이저 스크라이빙에 의해 생성된 제1 라인과 중첩되게 상기 제1 라인의 일측을 따라 2차 레이저 스크라이빙을 하는 단계; 상기 부산물을 제거하기 위해 상기 제1 라인과 중첩되게 상기 제1 라인의 타측을 따라 3차 레이저 스크라이빙을 하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 2차 레이저 스크라이빙과 상기 3차 레이저 스크라이빙은 동시에 또는 순차적으로 진행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 2차 레이저 스크라이빙에 의해 생성된 라인을 제2 라인이라 하고, 상기 3차 레이저 스크라이빙에 의해 생성된 라인을 제3 라인이라 할 때, 상기 제2 라인 및 상기 제3 라인의 선폭은 상기 제1 라인의 선폭의 1/2 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 라인 및 상기 제3 라인의 선폭은 상기 제1 라인의 선폭과 10㎛ 이상 중첩되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 라인의 선폭은 50 내지 60㎛ 이고, 상기 제2 라인 및 상기 제3 라인의 선폭은 20 내지 30㎛ 인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 2차 레이저 스크라이빙 및 상기 3차 레이저 스크라이빙은 상기 2차 레이저 스크라이빙보다 낮은 주파수 및 낮은 파워에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기판은 알루미늄 호일, SUS 호일 및 반투명 필름 중 어느 하나인 플렉시블 기판인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 후면 전극은 Ag, Al, Ag+Al, Ag+Mg, Ag+Mn, Ag+Sb, Ag+Zn, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu 및 Ag+Al+Zn를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 확산방지층은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, Ge, Al2O3 및 SiO2 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 의하면, 태양전지의 제조방법은, 기판 위에 후면 전극을 형성하는 단계; 상기 후면 전극을 복수 개의 단위 후면 전극으로 분할하기 위해 1차 레이저 스크라이빙을 하는 단계; 상기 1차 레이저 스크라이빙에 의해 생성된 부산물을 제거하기 위해 상기 1차 레이저 스크라이빙에 의해 생성된 제1 라인과 중첩되게 상기 제1 라인의 일측을 따라 2차 레이저 스크라이빙을 하는 단계; 상기 부산물을 제거하기 위해 상기 제1 라인과 중첩되게 상기 제1 라인의 타측을 따라 3차 레이저 스크라이빙을 하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 의하면, 태양전지의 제조방법은, 기판 위에 후면 전극을 형성하는 단계; 상기 후면 전극 위에 확산방지층을 형성하는 단계; 상기 후면 전극을 복수 개의 단위 후면 전극으로 분할하기 위해 1차 레이저 스크라이빙을 하는 단계; 상기 1차 레이저 스크라이빙에 의해 생성된 부산물을 제거하기 위해 상기 1차 레이저 스크라이빙에 의해 생성된 제1 라인과 중첩되게 상기 제1 라인의 양측을 따라 2차 레이저 스크라이빙을 하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 2차 레이저 스크라이빙 하는 면적은 상기 1차 레이저 스크라이빙 하는 면적보다 넓은 면적을 스크라이빙하는 레이저를 사용하는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 의하면, 태양전지는 기판; 상기 기판 상에 제1 트렌치에 의해 이격 형성되는 후면 전극 및 확산차단층; 상기 확산차단층 상에 제2 트렌치에 의해 이격 형성되는 반도체층; 상기 반도체층 상에 제3 트렌치에 의해 이격 형성되는 전면 전극; 을 포함하고, 상기 제1 트렌치에 인접하는 상기 확산차단층의 에지는 상기 확산차단층의 상면보다 높이가 낮은 단차부를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단차부의 폭은 상기 제1 트렌치의 폭의 1/4 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, P1 레이저 스크라이빙 시에 생성되는 부산물을 레이저의 중첩 가공을 통해 제거함으로써 부산물에 의해 태양전지의 절연 및 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 태양전지 및 태양전지의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1a 내지 도 1f는 종래에 복수 개의 단위셀이 직렬로 연결된 구조를 갖는 박막형 태양전지의 제조공정을 순차적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 종래의 수퍼스트레이트형 태양전지에서 레이저 스크라이빙을 하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 3은 종래의 서브스트레이트형 태양전지에서 레이저 스크라이빙하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 4는 종래의 서브스트레이트형 태양전지에서 레이저 스크라이빙에 의해 형성된 부산물을 나타내는 도면이다.
도 5는 종래의 서브스트레이트형 태양전지에서 부산물에 의한 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6j는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 순차적으로 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에서 레이저 스크라이빙하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 8은 도 7의 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 방법에 의해 부산물이 제거된 상태를 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지를 도시하는 단면도이다.
도 10a 내지 도 10f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 순차적으로 도시하는 도면이다.
도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 순차적으로 도시하는 도면이다.
도 12는 종래와 본 발명의 태양전지의 제조에 적용되는 장비 구성을 비교하여 도시하는 도면이다.
도 2는 종래의 수퍼스트레이트형 태양전지에서 레이저 스크라이빙을 하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 3은 종래의 서브스트레이트형 태양전지에서 레이저 스크라이빙하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 4는 종래의 서브스트레이트형 태양전지에서 레이저 스크라이빙에 의해 형성된 부산물을 나타내는 도면이다.
도 5는 종래의 서브스트레이트형 태양전지에서 부산물에 의한 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6j는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 순차적으로 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에서 레이저 스크라이빙하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 8은 도 7의 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 방법에 의해 부산물이 제거된 상태를 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지를 도시하는 단면도이다.
도 10a 내지 도 10f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 순차적으로 도시하는 도면이다.
도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 순차적으로 도시하는 도면이다.
도 12는 종래와 본 발명의 태양전지의 제조에 적용되는 장비 구성을 비교하여 도시하는 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
도 6a 내지 도 6j는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 순차적으로 도시하는 도면이다.
플렉시블 태양전지는 광투과도가 낮은 플렉시블(flexible) 기판 위에 전극층 및 반도체층을 적층하여 형성한 것으로, 가볍고, 접혀질 수 있으며, 휴대성이 좋은 장점이 있어, 선루프, 선바이저, 커텐 등에 설치될 수 있다. 플렉시블 태양전지에서는, 태양광이 플렉시블 기판을 통해 입사되지 않고, 플렉시블 기판 위에 적층된 투명 도전층을 통해 입사된다. 이러한 태양전지를 서브스트레이트(substrate)형 태양전지라고도 한다.
플렉시블 태양전지의 제작에 있어, 레이저를 이용한 패터닝(patterning) 공정은 매우 중요한 요소이다. 플렉시블 태양전지의 경우, 광투과도가 낮은 플렉시블 기판을 사용하므로, 플렉시블 기판을 통해 레이저의 투과가 불가능하여 막면 가공을 실시하게 된다. 레이저 스크라이빙을 할 때 발생하는 파티클들은 잔류물 형태로 존재하거나 레이저의 높은 에너지에 의해 녹아서 제거되는 전극층의 에지에 적층되어 부산물(burr)을 형성하게 된다. 이러한 부산물은 태양전지의 절연을 방해함으로써 태양전지의 효율을 저하시키는 원인이 되고, 부산물로 인해 태양전지가 정상적으로 작동하지 못하는 경우도 발생된다. 본 발명의 태양전지의 제조방법에서는 이러한 부산물을 효과적으로 제거할 수 있는 방법을 제공한다.
도 6a를 참조하면, 플렉시블 기판(110)(또는 기판) 위에 후면 전극(121) 및 확산방지층(122)을 형성한다. 여기서, 플렉시블 기판(110)은 플렉시블한 성질을 가지면서 광투과도가 낮은 재질로 이루어져 레이저가 투과되지 않는 기판을 말한다. 플렉시블 기판(110)은 금속 또는 플라스틱, 예를 들어 알루미늄 호일, SUS 호일, 반투명 필름 등으로 제작될 수 있다.
후면 전극(121)은 플렉시블 기판(110) 위에 형성되는 것으로, Ag, Al, Ag+Al, Ag+Mg, Ag+Mn, Ag+Sb, Ag+Zn, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu, 또는 Ag+Al+Zn 등과 같은 금속물질을 이용하여 형성하거나, ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluorine doped Tin Oxide), ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, Ag, SnO2, SnO2:F, ZnO:Ga2O3, ZnO:Al2O3, SnO2:Sb2O3 등과 같은 투명한 도전물질(TCO, Transparent Conductive Oxide)로 이루어질 수 있다.
확산방지층(122)은 후면 전극(121)의 물질이 후면 전극(121)의 위에 형성되는 반도체층(150)으로 확산되는 것을 방지함으로써, 태양전지의 효율을 향상시키는 기능을 한다. 확산방지층(122)은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, Ge, Al2O3, SiO2 등과 같은 도전물질로 이루어질 수 있다. 확산방지층(122)은 생략될 수 있다.
다음으로, 후면 전극(121)을 복수 개의 단위 후면 전극(121)으로 분할하기 위해 1차 레이저 스크라이빙을 한다. 레이저 스크라이빙은 후면 전극(121)을 단위 후면 전극(121)으로 분할하기 위해 마스크 등을 사용할 필요가 없어 박막형 태양전지의 공정면에서 경제적인 이점이 있다.
플렉시블 기판(110)은 레이저가 투과되지 않는 재질로 이루어지므로, 1차 레이저 스크라이빙은 레이저를 직접 후면 전극(121) 및 확산방지층(122) 위에 조사하여 이루어진다.
도 6b를 참조하면, 1차 레이저 스크라이빙에 의해 제거된 부분에는 제1 트렌치(t1)가 형성된다. 1차 레이저 스크라이빙에 의해 제거된 후면 전극(121) 및 확산방지층(122)의 파티클들은 확산방지층(122) 위에 잔류물 형태로 존재하거나 레이저의 높은 에너지에 의해 녹아서 제1 트렌치(t1)의 양쪽에 있는 확산방지층(122)의 에지에 적층되어 부산물(burr)(125)을 형성하게 된다.
이러한 부산물(125)은 높이가 수백 nm에 이를 수 있다. 도 5를 참조하면, 부산물(73)이 반도체층(74)을 통과하여 전면 전극(75)과 접촉하게 되면 태양전지의 절연을 방해하여 태양전지의 효율을 감소시키는 원인이 된다.
도 6c를 참조하면, 제1 트렌치(t1)의 일측에 위치하는 부산물(125)을 제거하기 위한 2차 레이저 스크라이빙이 실시된다. 2차 레이저 스크라이빙은 1차 레이저 스크라이빙과 동일한 레이저 장비를 사용하여 실시될 수 있다.
도 6d를 참조하면, 2차 레이저 스크라이빙에 의해 제1 트렌치(t1)의 일측에 위치하는 부산물(125)이 제거된 상태가 도시된다. 이때, 확산방지층(122)의 에지의 일부도 함께 제거되어, 제거된 부분은 단차부(126)를 형성할 수 있다.
도 6e를 참조하면, 제1 트렌치(t1)의 타측에 위치하는 부산물(125)을 제거하기 위한 3차 레이저 스크라이빙이 실시된다. 3차 레이저 스크라이빙은 2차 레이저 스크라이빙과 동시에 실시될 수 있다. 3차 레이저 스크라이빙은 1차 레이저 스크라이빙과 동일한 레이저 장비를 사용하여 실시될 수 있다.
도 6f를 참조하면, 3차 레이저 스크라이빙에 의해 제1 트렌치(t1)의 타측에 위치하는 부산물(125)이 제거된 상태가 도시된다. 이때, 확산방지층(122)의 에지의 일부도 제거되어, 제거된 부분은 단차부(126)를 형성할 수 있다.
도 6g를 참조하면, 확산방지층(122) 위에 반도체층(130)이 형성된다. 상기 반도체층(130)은 N형 반도체층, I형 반도체층 및 P형 반도체층이 순서대로 적층된 NIP구조로 형성된다.
도 6h를 참조하면, 반도체층(130)을 복수 개의 단위 반도체층(130)으로 분할하기 위해 레이저 스크라이빙을 한다(P2 레이저 스크라이빙). 이러한 P2 레이저 스크라이빙에 의해 제2 트렌치(t2)가 형성된다.
도 6i를 참조하면, 제2 트렌치(t2)를 포함하여 반도체층(130) 위에는 전면 전극(140)이 형성된다. 전면 전극(140)은 태양광이 입사되는 면으로, ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F 또는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다.
도 6j를 참조하면, 전면 전극(140)을 복수 개의 단위 전면 전극(140)으로 분할하기 위해 레이저 스크라이빙을 한다(P3 레이저 스크라이빙). 이러한 P3 레이저 스크라이빙에 의해 제3 트렌치(t3)가 형성된다. 이러한 방법으로, 태양전지는 복수 개의 단위셀이 직렬로 연결된 구조를 갖게 된다.
상술한 바와 같이, 플렉시블 기판(110) 위에 형성된 후면 전극(121) 및 확산방지층(122)을 레이저 스크라이빙에 의해 제거하여 제1 트렌치(t1)를 형성하는 과정(이를 P1 레이저 스크라이빙이라 한다)에서는 레이저의 높은 에너지에 의해 녹은 파티클들이 확산방지층(122)의 에지에 적층되어 부산물(125)을 형성하게 된다. 이러한 부산물(125)은 특히 비중이 높은 물질을 가공하는 P1 레이저 스크라이빙에서 심각하게 나타난다. 부산물(125)은 태양전지의 절연을 위해 반드시 제어되어야 하며, 종래에는 별도의 세정 공정을 통해 부산물(125)을 제거하였다.
본 발명의 태양전지의 제조방법에 따르면, P1 레이저 스크라이빙 과정에서 생성된 부산물(125)은 별도로 추가되는 장비없이 1차 레이저 스크라이빙에서 사용되는 레이저를 이용하여 추가적인 2차 레이저 스크라이빙 및 3차 레이저 스크라이빙에 의해 제거될 수 있다. 따라서, 부산물(125)에 의해 발생되는 태양전지의 절연 문제, 효율 저하 문제는 간단히 해결될 수 있다.
이러한 본 발명의 방법은 부산물을 제거하기 위한 별도의 습식 세정 공정을 하지 않음으로써, 습식 세정 공정을 위한 시간과 비용을 절감할 수 있다. 또한, 수분에 취약한 플렉시블 기판은 습식 세정 공정 이후에 별도의 건조 공정을 거쳐야 하지만, 본 발명의 방법은 이러한 건조 공정도 생략할 수 있어, 태양전지의 제조를 위한 시간과 비용을 절감할 수 있다.
레이저의 중첩 가공에 의해 P1 레이저 스크라이빙 시에 생성되는 부산물(125)을 제거하는 상기 실시예는, P1 레이저 스크라이빙 뿐만 아니라, 반도체층(130)을 복수 개의 단위 반도체층(130)으로 분할하기 위해 실시하는 P2 레이저 스크라이빙 시에 생성되는 부산물과, 전면 전극(140)을 복수 개의 단위 전면 전극(140)으로 분할하기 위해 실시하는 P3 레이저 스크라이빙 시에 생성되는 부산물을 제거하기 위해서도 마찬가지로 실시될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에서 레이저 스크라이빙하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 6a 내지 도 6j, 도 7을 참조하면, 먼저, 1차 레이저 스크라이빙에 의해 후면 전극(121)을 제거하여 복수 개의 단위 후면 전극(121)으로 분할한다. 여기서, 후면 전극(121)은 그 위에 확산방지층(122)(도 6a 참조)이 형성된 경우, 확산방지층(122)도 포함하는 의미이다.
1차 레이저 스크라이빙에 의해 제거된 후면 전극(121)을 따라서 제1 라인(L1)이 생성된다. 1차 레이저 스크라이빙은 고주파수/높은 파워/넓은 선폭으로 실시된다. 제1 라인(L1)의 선폭(W1)은 50 내지 60㎛가 될 수 있다.
다음으로, 1차 레이저 스크라이빙에 의해 제1 라인(L1)의 양측에 생성되는 부산물 중 일측의 부산물을 제거하기 위해, 제1 라인(L1)과 중첩되게 2차 레이저 스크라이빙을 실시한다. 2차 레이저 스크라이빙은 레이저의 중심을 제1 라인(L1)의 일측 단부에 두고 실시될 수 있다. 2차 레이저 스크라이빙은 1차 레이저 스크라이빙에 비해 저주파수/낮은 파워/좁은 선폭으로 실시된다.
2차 레이저 스크라이빙에 의해 제2 라인(L2)이 생성된다. 제2 라인(L2)의 선폭(W2)은 20 내지 30㎛가 될 수 있다. 이때, 제1 라인(L1)과 제2 라인(L2)이 중첩되는 부분의 선폭은 제2 라인(L2)의 선폭(W2)의 1/2인 10 내지 15㎛가 될 수 있고, 이는 제1 라인(L1)의 선폭의 1/4 이하가 된다.
다음으로, 1차 레이저 스크라이빙에 의해 제1 라인(L1)의 양측에 생성되는 부산물 중 타측의 부산물을 제거하기 위해, 제1 라인(L1)과 중첩되게 3차 레이저 스크라이빙을 실시한다. 3차 레이저 스크라이빙은 레이저의 중심을 제1 라인(L1)의 타측 단부에 두고 실시될 수 있다. 3차 레이저 스크라이빙은 1차 레이저 스크라이빙에 비해 저주파수/낮은 파워/좁은 선폭으로 실시된다.
3차 레이저 스크라이빙에 의해 제3 라인(L3)이 생성된다. 제3 라인(L3)의 선폭(W3)은 20 내지 30㎛가 될 수 있다. 이때, 제1 라인(L1)과 제2 라인(L2)이 중첩되는 부분의 선폭은 제3 라인(L3)의 선폭(W3)의 1/2인 10 내지 15㎛가 될 수 있다.
이와 같이, 생성되는 제1 라인(L1)과 일부 중첩되게 실시됨으로써, 부산물을 효과적으로 제거할 수 있다. 2차 및 3차 레이저 스크라이빙은 1차 레이저 스크라이빙에 비해 저주파수/낮은 파워/좁은 선폭으로 실시되므로, 후면 전극(121)에 대한 영향없이 부산물만을 효과적으로 제거할 수 있다.
도 8은 도 7의 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 방법에 의해 부산물이 제거된 상태를 도시하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 확산방지층(72) 위로 부산물(73)이 생성된 것이 보이지만, 도 8에서는 확산방지층(122)의 에지 부분이 약간의 단차부를 형성하면서 부산물이 완전히 제거된 것을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지를 도시하는 단면도이다.
기판(110)은 플렉시블한 성질을 가지면서, 광투과도가 낮은 재질로 이루어진다. 기판(110)은 금속 또는 플라스틱, 예를 들어 알루미늄 호일, SUS 호일, 반투명 필름 등으로 제작될 수 있다.
기판(110) 위에는 후면 전극(121)이 형성된다. 후면 전극(121)은 Ag, Al, Ag+Al, Ag+Mg, Ag+Mn, Ag+Sb, Ag+Zn, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu, 또는 Ag+Al+Zn 등과 같은 금속물질을 이용하여 형성하거나, ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluorine doped Tin Oxide), ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, Ag, SnO2, SnO2:F, ZnO:Ga2O3, ZnO:Al2O3, SnO2:Sb2O3 등과 같은 투명한 도전물질(TCO, Transparent Conductive Oxide)로 이루어질 수 있다.
후면 전극(121) 위에는 확산방지층(122)이 형성될 수 있다. 확산방지층(122)은 후면 전극(121)의 물질이 반도체층으로 확산되는 것을 방지함으로써, 태양전지의 효율을 향상시키는 기능을 한다. 확산방지층(122)은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, Ge, Al2O3, SiO2 등과 같은 도전물질로 이루어질 수 있다. 확산방지층(122)은 생략될 수 있다.
후면 전극(121) 및 확산방지층(122)은 제1 트렌치(t1)에 의해 이격된다. 제1 트렌치(t1)는 P1 레이저 스크라이빙에 의해 형성된다.
제1 트렌치(t1)에 인접하는 확산방지층(122)의 에지는 확산방지층(122)의 상면보다 높이가 낮은 단차부(126)를 갖는다. 이러한 단차부(126)는 P1 레이저 스크라이빙 시에 생성되는 부산물을 제거하기 위한 레이저의 중첩 가공에 의해 형성될 수 있다. 단차부(126)의 폭은 제1 트렌치(t1)의 폭의 1/4 이하일 수 있다.
확산방지층(122)이 형성되지 않은 경우에는, 제1 트렌치(t1)에 인접하는 후면 전극(121)의 에지가 단차부를 갖게 된다.
제1 트렌치(t1)를 포함하여 확산방지층(122)의 위에는 반도체층(130)이 형성된다. 상기 반도체층(130)은 N형 반도체층, I형 반도체층 및 P형 반도체층이 순서대로 적층된 NIP구조로 형성된다.
반도체층(130)은 제2 트렌치(t2)에 의해 이격된다. 제2 트렌치(t2)는 P2 레이저 스크라이빙에 의해 형성된다.
반도체층(130) 위에는 전면 전극(140)이 형성된다. 전면 전극(140)은 태양광이 입사되는 면으로, ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F 또는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다.
전면 전극(140)은 제3 트렌치(t3)에 의해 이격된다. 제3 트렌치(t3)는 P3 레이저 스크라이빙에 의해 형성된다.
도 10a 내지 도 10f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 순차적으로 도시하는 도면이다. 도 6a 내지 도 6f에 도시된 실시예와 동일 부분에 대해서는 동일 부호로 처리하고, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 10a를 참조하면, 기판(110) 위에 후면 전극(121) 및 확산방지층(122)을 형성한다. 다음으로, 후면 전극(121)을 복수 개의 단위 후면 전극(121)으로 분할하기 위해 1차 레이저 스크라이빙을 한다.
도 10b를 참조하면, 1차 레이저 스크라이빙에 의해 제거된 부분에는 제1 트렌치(t1)가 형성된다. 1차 레이저 스크라이빙에 의해 제거된 후면 전극(121) 및 확산방지층(122)의 파티클들은 확산방지층(122) 위에 잔류물 형태로 존재하거나 레이저의 높은 에너지에 의해 녹아서 제1 트렌치(t1)의 양쪽에 있는 확산방지층(122)의 에지에 적층되어 부산물(125)을 형성하게 된다.
도 10c를 참조하면, 제1 트렌치(t1)의 일측에 위치하는 부산물(125)을 제거하기 위한 2차 레이저 스크라이빙이 실시된다. 이때, 부산물(125) 아래에 위치하는 후면 전극(121) 및 확산방지층(122)도 함께 제거될 수 있다. 2차 레이저 스크라이빙은 1차 레이저 스크라이빙과 동일한 레이저 장비를 사용하여 실시될 수 있다.
도 10d를 참조하면, 2차 레이저 스크라이빙에 의해 제1 트렌치(t1)의 일측에 위치하는 부산물(125) 및 부산물(125) 아래에 위치하는 후면 전극(121), 확산방지층(122)이 제거된 상태가 도시된다.
도 10e를 참조하면, 제1 트렌치(t1)의 타측에 위치하는 부산물(125)을 제거하기 위한 3차 레이저 스크라이빙이 실시된다. 이때, 부산물(125) 아래에 위치하는 후면 전극(121) 및 확산방지층(122)도 함께 제거될 수 있다. 3차 레이저 스크라이빙은 2차 레이저 스크라이빙과 동시에 실시될 수 있다. 3차 레이저 스크라이빙은 1차 레이저 스크라이빙과 동일한 레이저 장비를 사용하여 실시될 수 있다.
도 10f를 참조하면, 3차 레이저 스크라이빙에 의해 제1 트렌치(t1)의 타측에 위치하는 부산물(125) 및 부산물(125) 아래에 위치하는 후면 전극(121), 확산방지층(122)이 제거된 상태가 도시된다.
본 실시예에서는, 2차 및 3차 레이저 스크라이빙에 의해 부산물(125) 및 부산물(125) 아래에 위치하는 후면 전극(121), 확산방지층(122)도 함께 제거되는 점에서 도 6a 내지 도 6f에 도시된 실시예와 차이가 있다.
도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 순차적으로 도시하는 도면이다. 도 6a 내지 도 6f에 도시된 실시예와 동일 부분에 대해서는 동일 부호로 처리하고, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 11a를 참조하면, 기판(110) 위에 후면 전극(121) 및 확산방지층(122)을 형성한다. 다음으로, 후면 전극(121)을 복수 개의 단위 후면 전극(121)으로 분할하기 위해 1차 레이저 스크라이빙을 한다.
도 11b를 참조하면, 1차 레이저 스크라이빙에 의해 제거된 부분에는 제1 트렌치(t1)(또는 제1 라인)가 형성된다. 1차 레이저 스크라이빙에 의해 제거된 후면 전극(121) 및 확산방지층(122)의 파티클들은 확산방지층(122) 위에 잔류물 형태로 존재하거나 레이저의 높은 에너지에 의해 녹아서 제1 트렌치(t1)의 양쪽에 있는 확산방지층(122)의 에지에 적층되어 부산물(125)을 형성하게 된다.
도 11c를 참조하면, 제1 트렌치(t1)의 양측에 위치하는 부산물(125)을 함께 제거하기 위한 2차 레이저 스크라이빙이 실시된다. 이때, 부산물(125)만을 제거할 수 있지만, 부산물(125) 아래에 위치하는 후면 전극(121) 및 확산방지층(122)도 함께 제거될 수 있다.
2차 레이저 스크라이빙은 1차 레이저 스크라이빙에 의해 생성된 제1 라인과 중첩되게 상기 제1 라인의 양측을 따라 한번에 실시된다. 따라서, 2차 레이저 스크라이빙 하는 면적은 1차 레이저 스크라이빙 하는 면적보다 넓은 면적을 스크라이빙하게 된다. 2차 레이저 스크라이빙은 1차 레이저 스크라이빙과 동일한 레이저 장비를 사용하거나 다른 레이저 장비를 사용하여 실시될 수 있다.
도 11d를 참조하면, 2차 레이저 스크라이빙에 의해 제1 라인의 양측에 위치하는 부산물(125) 및 부산물(125) 아래에 위치하는 후면 전극(121), 확산방지층(122)이 제거된 상태가 도시된다.
본 실시예에서는, 2차 레이저 스크라이빙에 의해 제1 레이저 스크라이빙에 의해 생성되는 제1 라인의 양측의 부산물(125)을 한꺼번에 제거할 수 있는 점에서, 공정이 간단해지고 공정 시간이 줄어드는 이점이 있다.
도 12는 종래와 본 발명의 태양전지의 제조에 적용되는 장비 구성을 비교하여 도시하는 도면이다.
도 9 및 도 12를 참조하면, 종래의 장비 구성도에서는 기판(110) 상에 후면 전극(121)을 형성하기 위한 제1 스퍼터(sputter) 또는 CVD 장비가 배치된다.
제1 스퍼터 또는 CVD 장비의 옆에는 후면 전극(121) 위에 확산방지층(122)을 형성하기 위한 제2 스퍼터 또는 CVD 장비가 배치된다.
제2 스퍼터 또는 CVD 장비의 옆에는 P1 레이저 스크라이빙을 위한 P1 가공 레이저가 배치된다.
P1 가공 레이저의 옆에는 P1 레이저 스크라이빙 시에 생성되는 부산물을 제거하기 위한 세정 장비가 배치된다.
부산물 제거를 위한 세정 장비의 옆에는, 확산방지층(122) 위에 반도체층(130)을 형성하기 위한 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, 플라즈마 화학기상증착) 장비가 배치된다. PECVD는 플라즈마에 의한 이온 활성화로 막을 증착하는 방법이다.
PECVD 장비의 옆에는 P2 레이저 스크라이빙을 위한 P2 가공 레이저가 배치된다. P2 가공 레이저의 옆에는 반도체층(130) 위에 전면 전극(140)을 형성하기 위한 제3 스퍼터 또는 CVD 장비가 배치된다. 제3 스퍼터 또는 CVD 장비의 옆에는 P3 레이저 스크라이빙을 위한 P3 가공 레이저가 배치된다.
한편, 본 발명 적용 후의 장비 구성도에서는, P1 가공 레이저의 옆에는 PECVD 장비가 배치되고, 부산물 제거를 위한 세정 장비가 필요없게 된다. 이는 P1 가공 레이저를 이용한 1차, 2차, 및 3차 레이버 스크라이빙에 의해 P1 레이저 스크라이빙 시에 생성되는 부산물을 간단히 제거할 수 있기 때문이다.
종래에 부산물을 제거하기 위한 습식 세정 및 건조 공정과 비교할 때, 본 발명의 적용에 의해, 태양전지를 제조하기 위한 장비 구성이 매우 간단하게 된다. 또한, 태양전지를 제조하기 위한 전체 공정 시간이 대폭 감소되어, 제조 비용을 절감할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
110 : 기판
121 : 후면 전극
122 : 확산방지층
125 : 부산물
126 : 단차부
130 : 반도체층
140 : 전면 전극
t1 : 제1 트렌치
t2 : 제2 트렌치
t3 : 제3 트렌치
121 : 후면 전극
122 : 확산방지층
125 : 부산물
126 : 단차부
130 : 반도체층
140 : 전면 전극
t1 : 제1 트렌치
t2 : 제2 트렌치
t3 : 제3 트렌치
Claims (14)
- 태양전지의 제조방법에 있어서,
기판 위에 후면 전극을 형성하는 단계;
상기 후면 전극 위에 확산방지층을 형성하는 단계;
상기 후면 전극을 복수 개의 단위 후면 전극으로 분할하기 위해 1차 레이저 스크라이빙을 하는 단계;
상기 1차 레이저 스크라이빙에 의해 생성된 부산물을 제거하기 위해 상기 1차 레이저 스크라이빙에 의해 생성된 제1 라인과 중첩되게 상기 제1 라인의 일측을 따라 2차 레이저 스크라이빙을 하는 단계;
상기 부산물을 제거하기 위해 상기 제1 라인과 중첩되게 상기 제1 라인의 타측을 따라 3차 레이저 스크라이빙을 하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 2차 레이저 스크라이빙과 상기 3차 레이저 스크라이빙은 동시에 또는 순차적으로 진행하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 2차 레이저 스크라이빙에 의해 생성된 라인을 제2 라인이라 하고, 상기 3차 레이저 스크라이빙에 의해 생성된 라인을 제3 라인이라 할 때,
상기 제2 라인 및 상기 제3 라인의 선폭은 상기 제1 라인의 선폭의 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. - 제3항에 있어서,
상기 제2 라인 및 상기 제3 라인의 선폭은 상기 제1 라인의 선폭과 10㎛ 이상 중첩되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. - 제3항에 있어서,
상기 제1 라인의 선폭은 50 내지 60㎛ 이고,
상기 제2 라인 및 상기 제3 라인의 선폭은 20 내지 30㎛ 인 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 2차 레이저 스크라이빙 및 상기 3차 레이저 스크라이빙은 상기 2차 레이저 스크라이빙보다 낮은 주파수 및 낮은 파워에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 기판은 알루미늄 호일, SUS 호일 및 반투명 필름 중 어느 하나인 플렉시블 기판인 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 후면 전극은 Ag, Al, Ag+Al, Ag+Mg, Ag+Mn, Ag+Sb, Ag+Zn, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu 및 Ag+Al+Zn를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 확산방지층은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, Ge, Al2O3 및 SiO2 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. - 태양전지의 제조방법에 있어서,
기판 위에 후면 전극을 형성하는 단계;
상기 후면 전극을 복수 개의 단위 후면 전극으로 분할하기 위해 1차 레이저 스크라이빙을 하는 단계;
상기 1차 레이저 스크라이빙에 의해 생성된 부산물을 제거하기 위해 상기 1차 레이저 스크라이빙에 의해 생성된 제1 라인과 중첩되게 상기 제1 라인의 일측을 따라 2차 레이저 스크라이빙을 하는 단계;
상기 부산물을 제거하기 위해 상기 제1 라인과 중첩되게 상기 제1 라인의 타측을 따라 3차 레이저 스크라이빙을 하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. - 태양전지의 제조방법에 있어서,
기판 위에 후면 전극을 형성하는 단계;
상기 후면 전극 위에 확산방지층을 형성하는 단계;
상기 후면 전극을 복수 개의 단위 후면 전극으로 분할하기 위해 1차 레이저 스크라이빙을 하는 단계;
상기 1차 레이저 스크라이빙에 의해 생성된 부산물을 제거하기 위해 상기 1차 레이저 스크라이빙에 의해 생성된 제1 라인과 중첩되게 상기 제1 라인의 양측을 따라 2차 레이저 스크라이빙을 하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. - 제11항에 있어서,
상기 2차 레이저 스크라이빙 하는 면적은 상기 1차 레이저 스크라이빙 하는 면적보다 넓은 면적을 스크라이빙하는 레이저를 사용하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. - 기판;
상기 기판 상에 제1 트렌치에 의해 이격 형성되는 후면 전극 및 확산차단층;
상기 확산차단층 상에 제2 트렌치에 의해 이격 형성되는 반도체층;
상기 반도체층 상에 제3 트렌치에 의해 이격 형성되는 전면 전극;
을 포함하고,
상기 제1 트렌치에 인접하는 상기 확산차단층의 에지는 상기 확산차단층의 상면보다 높이가 낮은 단차부를 갖는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제13항에 있어서,
상기 단차부의 폭은 상기 제1 트렌치의 폭의 1/4 이하인 것을 특징으로 하는 태양전지.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110054161A KR101243877B1 (ko) | 2011-06-03 | 2011-06-03 | 태양전지 및 태양전지의 제조 방법 |
| PCT/KR2011/004409 WO2012165689A1 (en) | 2011-06-03 | 2011-06-16 | Solar cell and method for manufacturing the same |
| TW100126088A TWI495136B (zh) | 2011-06-03 | 2011-07-22 | 太陽能電池及其製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110054161A KR101243877B1 (ko) | 2011-06-03 | 2011-06-03 | 태양전지 및 태양전지의 제조 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120134930A true KR20120134930A (ko) | 2012-12-12 |
| KR101243877B1 KR101243877B1 (ko) | 2013-03-20 |
Family
ID=47259524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110054161A KR101243877B1 (ko) | 2011-06-03 | 2011-06-03 | 태양전지 및 태양전지의 제조 방법 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101243877B1 (ko) |
| TW (1) | TWI495136B (ko) |
| WO (1) | WO2012165689A1 (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160147101A (ko) * | 2015-06-11 | 2016-12-22 | 주성엔지니어링(주) | 박막형 태양전지와 그의 제조방법 |
| KR20190049468A (ko) * | 2017-10-31 | 2019-05-09 | 가부시기가이샤 디스코 | 피가공물의 가공 방법 |
| CN112599637A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-04-02 | 成都晔凡科技有限公司 | 制造太阳能电池片的方法和太阳能电池小片 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111370502A (zh) * | 2018-12-25 | 2020-07-03 | 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 | 太阳能电池模组及其制备方法和刻划设备 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101169455B1 (ko) * | 2008-09-22 | 2012-07-27 | 가부시키가이샤 아루박 | 태양전지의 제조방법 |
| JP5048843B2 (ja) * | 2008-09-22 | 2012-10-17 | 株式会社アルバック | 太陽電池の製造方法 |
| KR101053782B1 (ko) * | 2009-06-23 | 2011-08-03 | 주성엔지니어링(주) | 박막형 태양전지 및 그 제조방법 |
| KR101154763B1 (ko) * | 2009-09-30 | 2012-06-18 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
-
2011
- 2011-06-03 KR KR1020110054161A patent/KR101243877B1/ko active IP Right Grant
- 2011-06-16 WO PCT/KR2011/004409 patent/WO2012165689A1/en active Application Filing
- 2011-07-22 TW TW100126088A patent/TWI495136B/zh active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160147101A (ko) * | 2015-06-11 | 2016-12-22 | 주성엔지니어링(주) | 박막형 태양전지와 그의 제조방법 |
| KR20190049468A (ko) * | 2017-10-31 | 2019-05-09 | 가부시기가이샤 디스코 | 피가공물의 가공 방법 |
| CN112599637A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-04-02 | 成都晔凡科技有限公司 | 制造太阳能电池片的方法和太阳能电池小片 |
| CN112599637B (zh) * | 2020-12-09 | 2022-05-31 | 成都晔凡科技有限公司 | 制造太阳能电池片的方法和太阳能电池小片 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201251097A (en) | 2012-12-16 |
| TWI495136B (zh) | 2015-08-01 |
| KR101243877B1 (ko) | 2013-03-20 |
| WO2012165689A1 (en) | 2012-12-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101173401B1 (ko) | 태양전지 및 그의 제조방법 | |
| US20090205710A1 (en) | Thin film type solar cell and method for manufacturing the same | |
| US20120000506A1 (en) | Photovoltaic module and method of manufacturing the same | |
| US20100252109A1 (en) | Thin film type solar cell and method for manufacturing the same | |
| CN108963013B (zh) | 太阳能电池及其制造方法 | |
| KR20180058099A (ko) | 태양 전지 및 이의 제조 방법 | |
| JP2007073745A (ja) | 集積型薄膜太陽電池およびその製造方法 | |
| US8563846B2 (en) | Thin film type solar cell and method for manufacturing the same | |
| KR101243877B1 (ko) | 태양전지 및 태양전지의 제조 방법 | |
| KR20190008390A (ko) | 태양 전지 및 이의 제조 방법 | |
| KR20170030311A (ko) | 박막형 태양전지 및 그 제조 방법 | |
| KR101244355B1 (ko) | 태양전지의 제조 방법 및 태양전지 생산 장비 | |
| TW201316537A (zh) | 用來製造穿透式太陽能電池模組的方法 | |
| US9087953B2 (en) | Solar cell module and method for manufacturing the same | |
| JP4127994B2 (ja) | 光起電力装置の製造方法 | |
| US8642881B2 (en) | Thin film solar cell and method of manufacturing the same | |
| JP5210579B2 (ja) | 光電変換装置、及びその製造方法 | |
| KR20120034308A (ko) | 박막형 태양전지 및 박막형 태양전지의 제조방법 | |
| CN107980180B (zh) | 太阳能电池 | |
| JP2012234856A (ja) | 光電変換装置 | |
| KR20120085572A (ko) | 태양전지 및 그의 제조방법 | |
| TWI502758B (zh) | Method for manufacturing solar cells | |
| KR20170095131A (ko) | 태양 전지 및 이의 제조 방법 | |
| KR102233886B1 (ko) | 태양전지 모듈 | |
| KR102454419B1 (ko) | 플렉서블 태양전지의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151125 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161206 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171120 Year of fee payment: 6 |