KR20130045426A - 태양전지 및 이의 제조방법 - Google Patents

태양전지 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130045426A
KR20130045426A KR1020110109156A KR20110109156A KR20130045426A KR 20130045426 A KR20130045426 A KR 20130045426A KR 1020110109156 A KR1020110109156 A KR 1020110109156A KR 20110109156 A KR20110109156 A KR 20110109156A KR 20130045426 A KR20130045426 A KR 20130045426A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode layer
light absorbing
layer
absorbing layer
solar cell
Prior art date
Application number
KR1020110109156A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101326951B1 (ko
Inventor
한승헌
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020110109156A priority Critical patent/KR101326951B1/ko
Priority to US14/354,467 priority patent/US9401440B2/en
Priority to PCT/KR2012/008743 priority patent/WO2013062298A1/en
Priority to CN201280064564.0A priority patent/CN104011875B/zh
Publication of KR20130045426A publication Critical patent/KR20130045426A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101326951B1 publication Critical patent/KR101326951B1/ko

Links

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
    • H01L31/02—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
    • 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
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for 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
    • H01L31/04—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
    • 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
    • H01L31/0465—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate comprising particular structures for the electrical interconnection of adjacent PV cells in the module
    • 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
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
    • H01L31/0512—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module made of a particular material or composition of materials
    • 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)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

실시예는 태양전지 및 이의 제조방법을 제공한다. 실시예에 따른 태양전지는 지지기판 상에 배치되는 후면 전극층; 상기 후면 전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면 전극층; 상기 광 흡수층을 관통하며, 상기 후면 전극층과 상기 전면 전극층을 전기적으로 연결하는 접속 배선; 및 상기 접속 배선의 측면에 형성되는 측면절연부를 포함한다.

Description

태양전지 및 이의 제조방법{SOLAR CELL AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
실시예는 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
태양전지는 p-n 접합 다이오드에 빛을 쪼이면 전자가 생성 되는 광기전력 효과(photovoltaic effect)를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 소자로 정의할 수 있다. 태양전지는 접합 다이오드로 사용되는 물질에 따라, 실리콘 태양전지, I-III-VI족 또는 III-V족 화합물로 대표되는 화합물 반도체 태양전지, 염료감응 태양전지, 유기물 태양전지로 나눌 수 있다.
I-III-VI족 Chalcopyrite계 화합물 반도체 중 하나인 CIGS(CuInGaSe) 태양전지는 광 흡수가 뛰어나고, 얇은 두께로도 높은 광전 변환효율을 얻을 수 있으며, 전기 광학적 안정성이 매우 우수하여 기존 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 태양전지로 부각되고 있다.
CIGS 박막 태양전지는 Bulk 태양전지와는 다르게 패터닝 공정(TH1 내지 TH3)을 이용하여 직렬로 연결된 다수개의 태양전지 단위 셀들로 구성된다. 이 때, 가장 중요한 패터닝 공정은 TH2 공정이다. TH2 패턴은 접속 배선과 후면 전극이 접촉하는 부분으로써, TH2 부분의 접촉이 잘못되면 전기적 손실이 발생 하여 태양전지의 본래의 효율 보다 상당히 감소 하는 현상이 발생한다.
실시예는 누설전류를 감소시켜 신뢰성이 향상되고 광-전 변환 효율이 향상된 태양전지 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
제 1 실시예에 따른 태양전지는 지지기판 상에 배치되는 후면 전극층; 상기 후면 전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면 전극층; 상기 광 흡수층을 관통하며, 상기 후면 전극층과 상기 전면 전극층을 전기적으로 연결하는 접속 배선; 및 상기 접속 배선의 측면에 형성되는 측면절연부를 포함한다.
제 2 실시예에 따른 태양전지는 지지기판 상에 배치되며, 상기 지지기판의 일부를 노출시키는 제 1 관통홈이 형성된 후면 전극층; 상기 제 1 관통홈이 형성된 후면 전극층의 측면에 형성되는 제 1 측면절연부; 상기 후면 전극층 상에 배치되며, 상기 후면 전극층의 일부를 노출시키는 제 2 관통홈을 포함하는 광 흡수층; 상기 제 2 관통홈 내에 갭필되는 접속 배선; 상기 제 2 관통홈 내에 갭필되며, 상기 접속 배선의 측면에 형성되는 제 2 측면절연부; 및 상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면 전극층을 포함한다.
실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 지지기판 상에 후면 전극층을 형성하는 단계; 상기 후면 전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 상기 광 흡수층을 관통하는 관통홈을 형성하는 단계; 상기 관통홈의 측면에 측면절연부를 형성하는 단계; 및 상기 광 흡수층 상에 접속 배선 및 전면 전극층을 형성하는 단계를 포함한다.
제 1 실시예에 따르면, 접속 배선의 측면에 제 2 측면절연부가 형성되므로, 접속 배선에서 광 흡수층으로 누설전류가 흐르는 것을 감소시켜 소자의 신뢰성이 향상될 수 있다.
제 2 실시예에 따르면, 지지기판의 일부가 노출되도록 형성된 제 1 관통홈의 측면에 제 1 측면절연부가 형성되므로, 제 1 관통홈에 의해 이격된 후면 전극층 사이로 누설전류가 흐르는 것을 감소시켜 소자의 신뢰성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 측면절연부들에 의해 누설전류를 방지할 수 있으므로, 관통홈들의 폭이 좁아질 수 있어 광 흡수층의 부피가 증가할 수 있다. 이에 따라 광-전 변환 효율이 향상될 수 있다.
실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 홀이 형성된 스크라이빙 팁을 사용함으로써, 관통홈과 측면절연부를 동시에 형성할 수 있다. 이에 따라, 별도의 공정을 추가하지 않고, 간단한 방법에 의하여 측면절연부를 형성할 수 있다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 태양전지를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1에서 A-A' 를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 제 2 실시예에 따른 태양전지의 단면을 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 9는 실시예에 따른 태양장치의 제조방법을 설명하는 단면도들이다.
실시예의 설명에 있어서, 각 기판, 층, 막 또는 전극 등이 각 기판, 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. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 태양전지를 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1에서 A-A' 선을 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제 1 실시예에 따른 태양전지는 지지기판(100), 후면 전극층(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 전면 전극층(500), 접속 배선(600) 및 측면절연부(610)를 포함한다.
상기 지지기판(100)은 플레이트 형상을 가지며, 상기 후면 전극층(200), 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400) 및 전면 전극층(500), 접속 배선(600) 및 측면절연부(610)을 지지한다.
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. 상기 지지기판(100)은 투명할 수 있다. 상기 지지기판(100)은 리지드하거나 플렉서블할 수 있다.
상기 후면 전극층(200)은 도전층이다. 상기 후면 전극층(200)은 몰리브덴(Mo), 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 가운데, 몰리브덴(Mo)은 다른 원소에 비해 상기 지지기판(100)과 열팽창 계수의 차이가 적기 때문에 접착성이 우수하여 박리현상이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 상술한 후면 전극층(200)에 요구되는 특성을 전반적으로 충족시킬 수 있다.
또한, 상기 후면 전극층(200)에는 제 1 관통홈들(TH1)이 형성될 수 있다. 상기 제 1 관통홈들(TH1)은 상기 지지기판(100)의 상면을 노출하는 오픈 영역이다. 상기 제 1 관통홈들(TH1)은 평면에서 보았을 때, 일 방향으로 연장되는 형상을 가질 수 있다. 상기 제 1 관통홈들(TH1)의 폭은 약 50 ㎛ 내지 약 100 ㎛ 일 수 있다.
상기 광 흡수층(300)은 상기 후면 전극층(200) 상에 배치된다. 또한, 상기 광 흡수층(300)에 포함된 물질은 상기 제 1 관통홈들(TH1)에 채워진다.
상기 광 흡수층(300)은 ?-?-?족 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. 또한, 상기 광 흡수층(300)의 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1 eV 내지 약 1.8 Ev 일 수 있다.
상기 광 흡수층(300)은 상기 후면 전극층(200)의 일부를 노출시키는 제 2 관통홈들(TH2)을 포함하며, 상기 제 2 관통홈(TH2)에 의해서 다수 개의 광 흡수부들은 정의될 수 있다. 즉, 상기 광 흡수층(300)은 상기 제 2 관통홈들(TH2)에 의해서, 상기 광 흡수부들로 구분된다.
상기 제 2 관통홈들(TH2)은 상기 제 1 관통홈들(TH1)에 인접하여 형성된다. 즉, 상기 제 2 관통홈들(TH2)의 일부는 평면에서 보았을 때, 상기 제 1 관통홈들(TH1)의 옆에 형성된다. 상기 제 2 관통홈들(TH2)의 폭은 약 40 ㎛ 내지 약 150 ㎛ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 제 2 관통홈(TH2)에는 접속 배선(600) 및 측면절연부(610)가 갭필되어 형성될 수 있다. 이와 관련하여서는, 하기에서 언급할 접속 배선(600)과 함께 상세히 서술하도록 한다.
상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300) 상에 배치된다. 본 발명과 같은 태양전지는 p형 반도체인 CIGS 또는 CIGSS 화합물 박막의 광 흡수층(300)과 n형 반도체인 전면 전극층(500) 박막간에 pn 접합을 형성한다. 하지만 두 물질은 격자상수와 밴드갭 에너지의 차이가 크기 때문에 양호한 접합을 형성하기 위해서는 밴드갭이 두 물질의 중간에 위치하는 버퍼층이 필요하다. 상기 버퍼층(400)은 황화 카드뮴(CdS)를 포함하며, 상기 버퍼층(400)의 에너지 밴드갭은 약 2.2eV 내지 2.4eV이다.
한편, 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 버퍼층(400) 상에는 고저항 버퍼층(미도시)이 추가로 배치될 수 있다. 상기 고저항 버퍼층(500)은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함한다.
상기 전면 전극층(500)은 상기 버퍼층(400) 상에 배치된다. 상기 전면 전극층(500)은 투명하며, 도전층이다. 상기 전면 전극층(500)은 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전면 전극층(500)은 징크 옥사이드(zinc oxide), 인듐 틴 옥사이드(induim tin oxide;ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(induim zinc oxide;IZO) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 산화물은 알루미늄(Al), 알루미나(Al2O3), 마그네슘(Mg) 또는 갈륨(Ga) 등의 도전성 불순물을 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 전면 전극층(500)은 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드(Al doped zinc oxide;AZO) 또는 갈륨 도핑된 징크 옥사이드(Ga doped zinc oxide;GZO) 등을 포함할 수 있다.
상기 접속 배선(600)은 상기 전면 전극층(500)과 일체로 형성된다. 즉, 상기 접속 배선(600)은 상기 전면 전극층(500)이 형성되는 과정과 동시에 형성될 수 있고, 상기 접속 배선(600)으로 사용되는 물질은 상기 전면 전극층(500)으로 사용되는 물질과 동일하다.
상기 접속 배선(600)은 상기 제 2 관통홈들(TH2) 내측에 배치된다. 즉, 상기 접속 배선(600)은 상기 광 흡수층(300)을 관통하게 배치된다.
상기 접속 배선(600)는 상기 전면 전극층(500)으로부터 하방으로 연장되며, 상기 후면 전극층(200)에 접속된다. 즉, 상기 접속 배선(600)은 상기 전면 전극층(500)과 상기 후면 전극층(200)을 전기적으로 연결할 수 있다.
예를 들어, 상기 접속 배선(600)은 제 1 셀(C1)의 전면 전극으로부터 연장되어, 상기 제 1 셀(C1)과 인접한 제 2 셀(C2)의 후면 전극에 접속된다. 따라서, 상기 접속 배선(600)은 서로 인접하는 셀들을 연결한다. 더 자세하게, 상기 접속 배선(600)는 서로 인접하는 셀들(C1, C2...)에 각각 포함된 윈도우와 이면전극을 연결하여 전류가 흐르게 된다.
상기 접속 배선(600)의 측면에는 측면절연부(610)가 배치된다. 더 자세하게, 상기 측면절연부(610)는 상기 접속 배선(600)의 양 측면에 배치될 수 있다.
상기 측면절연부(610)는 상기 접속 배선(600) 보다 저항이 높은 영역으로, 상기 접속 배선 내의 전자가 상기 광 흡수층(300)으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 제 1 실시예에 따른 태양전지는 상기 측면절연부(610)에 의하여 누설전류를 감소시킬 수 있다.
상기 측면절연부(610)는 상기 접속 배선(600)보다 높은 저항을 가진 물질이라면 특별히 제한없이 사용가능하다. 더 자세하게, 상기 측면절연부(610)는 금속 산화물층, 무기 산화물층 또는 고분자 절연층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 측면절연부(610)의 폭은 약 1 ㎛ 내지 약 10 ㎛ 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 측면절연부(610)는 관통홈, 예를 들어 상기 제 2 관통홈(TH2)에 갭필되어 형성될 수 있다. 즉, 상기 측면절연부(610)는 상기 접속 배선(600)과 함께 상기 제 2 관통홈(TH2)에 갭필되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 측면절연부(610)는 상기 제 2 관통홈(TH2)에 의해 노출되는 광 흡수층(300)의 측면과 상기 접속 배선(600)의 측면 사이에 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 측면절연부(610)는 상기 제 2 관통홈(TH2)에 의해 노출되는 후면 전극층의 일부와도 직접 접촉될 수 있다.
도 3은 제 2 실시예에 따른 태양전지의 단면을 도시하는 단면도이다. 제 2 실시예에 따른 태양전지에 관한 설명은 앞서 설명한 제 1 실시예에 따른 태양전지에 대한 설명을 참고한다.
제 2 실시예에 따른 태양전지는 제 1 관통홈들(TH1)에 의해 이격된 후면 전극층(200)의 측면에 제 1 측면절연부(210)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 제 1 측면절연부(210)는 전자들이 상기 제 1 관통홈들(TH1)을 메우는 광 흡수층(300)으로 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 제 1 측면절연부(210)은 상기 광 흡수층(300)보다 저항이 높은 영역으로, 상기 제 1 측면절연부(210)은 상기 후면 전극층(200)이 산화되어 형성되거나, 저항이 높은 고분자 화합물(예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트:PMMA)을 코팅하여 형성될 수도 있다. 그리고 상기 제 1 측면절연부(210)에 의해 누설전류를 방지할 수 있으므로, 제 1 관통홈들(TH1)의 폭이 좁아질 수 있어 광 흡수층의 부피가 증가할 수 있다.
도 3에서는, 상기 제 1 측면절연부(210)은 상기 후면 전극층(200)의 측면에 형성되었으나, 상면에 일부 형성될 수도 있다. 또한, 상기 제 1 측면절연부(210)은 약 1 ㎛ 내지 약 10 ㎛ 의 폭으로 형성될 수 있다.
도 4 내지 도 9는 제 1 실시예에 따른 태양장치의 제조방법을 설명하는 단면도들이다. 본 제조방법에 관한 설명은 앞서 설명한 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 태양전지에 대한 설명을 참고한다.
도 4를 참조하면, 지지기판(100) 상에 후면 전극층(200)이 형성되고, 상기 후면 전극층(200)은 패터닝되어 제 1 관통홈들(TH1)이 형성된다. 이에 따라서, 상기 지지기판(100) 상에 다수 개의 이면전극들이 형성된다. 상기 후면 전극층(200)은 레이저에 의해서 패터닝될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 도면에는 도시하지 않았으나 상기 제 1 관통홈들(TH1)을 형성한 후에, 상기 제 1 관통홈들(TH1)의 측면에 제 1 측면절연부(210)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 제 1 측면절연부(210)은 상기 후면 전극층(200)의 상부에도 일부 형성될 수 있다.
상기 제 1 측면절연부(210)은 상기 후면 전극층(200)을 산화시켜 형성할 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 관통홈들(TH1)은 레이저에 의해서 패터닝되는데, 이 과정에서 고온의 열이 발생하게 된다. 이후, 패터닝 된 상기 후면 전극층(200)의 측면을, 산소 등을 이용하여 산화시키면 제 1 측면절연부(210)이 형성될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 제 1 측면절연부(210)은 저항이 높은 고분자 화합물을 코팅하여 형성될 수도 있다.
상기 제 1 측면절연부(210)은 전기전도도가 매우 낮으므로, 상기 제1 관통홈들(TH1)에 의해 이격된 후면 전극층(200) 사이로 누설전류가 흐르는 것을 감소시켜 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 후면 전극층(200) 상에 광 흡수층(300)이 형성된다. 상기 광 흡수층(300)은 스퍼터링 공정 또는 증발법 등에 의해서 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 광 흡수층(300)을 형성하기 위해서 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.
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. 이후, 상기 금속 프리커서 막은 셀레이제이션(selenization) 공정에 의해서, 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층(300)이 형성된다.
이와는 다르게, 상기 구리 타겟, 인듐 타겟, 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정 및 상기 셀레니제이션 공정은 동시에 진행될 수 있다.
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.
다음으로, 상기 광 흡수층(300) 상에 상기 버퍼층(400)이 형성된다. 상기 버퍼층(400)은 예를 들어, PVD(Physical Vapor Deposition) 또는 MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)의 방법으로 형성될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 광 흡수층(300) 및 상기 버퍼층(400)의 일부가 제거되어 제 2 관통홈들(TH2)이 형성되고, 상기 제 2 관통홈들(TH2)의 측벽에 측면절연부(610)가 형성된다.
상기 제 2 관통홈들(TH2)과 상기 측면절연부(610)는 동시에 형성될 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 2 관통홈들(TH2)은 도 7에서와 같이 분사홀(720)을 가지는 스크라이빙 팁(700)에 의하여 형성될 수 있다. 상기 스크라이빙 팁(700)은 몸체(710)와 상기 몸체(710)의 양측에 형성된 분사홀(720)을 포함할 수 있다. 상기 몸체(710)의 하부면은 하부를 향해 뾰족하도록 형성될 수 있으며, 상기 몸체(710)의 하부면은 상기 광 흡수층(300)의 일부를 긁어내어 제 2 관통홈들(TH2)을 형성할 수 있다.
상기 분사홀(720)은 상기 몸체(710)의 상부와 하부를 관통하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 분사홀(720)의 상부에는 절연부 형성물질이 저장된 공급부(미도시)가 연결된다. 상기 절연부 형성물질은 액상, 기상, 또는 페이스트 형태를 모두 포함할 수 있다. 즉, 상기 절연부 형성물질은 상기 분사홀(720)을 통하여 상기 제 2 관통홈들(TH2)의 측벽으로 분사될 수 있으며, 이에 따라, 상기 제 2 관통홈들(TH2)의 측벽에는 측면절연부(610)가 일정 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
상기에서는 광 흡수층(300)에 제 2 관통홈(TH2)을 형성하는 동시에, 절연부 형성물질을 분사하여 측면절연부(610)을 형성하였지만, 실시예는 이에 제한되지 않는다. 즉, 실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 상기 제 2 관통홈(TH2)과 상기 측면절연부(610)를 순차적으로 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 스크리이빙 팁(700)에 의해 광 흡수층(300)에 제2 관통홈(TH2)을 우선 형성한 후에, 이와 별도로 절연부 형성물질이 분사되도록 스크라이빙 팁(700)을 일정 속도로 재이동시킬 수 있다.
상기와 같은 과정에 의해 형성되는 제 2 관통홈들(TH2)의 폭은 약 40 ㎛ 내지 약 150 ㎛ 일 수 있다. 또한, 상기 제 2 관통홈들(TH2)은 상기 후면 전극층(200)의 상면의 일부를 노출하도록 형성된다.
도 8을 참고하면, 상기 전면 전극층(400) 상에 투명한 도전물질이 증착되어 전면 전극층(500)이 형성된다.
이와 동시에, 상기 제 2 관통홈들(TH2) 내측에도 투명한 도전물질이 증착되어 접속 배선(600)이 형성된다. 즉, 상기 접속 배선(600)은 투명한 도전물질이 상기 제 2 관통홈(TH2)에 갭필되어 형성될 수 있다. 더 자세하게, 상기 접속 배선(600)은 상기 제 2 관통홈(TH2) 내의 측면절연부(610) 내에 갭필되어 형성될 수 있다.
상기 전면 전극층(500) 및 상기 접속 배선(600)은 무산소 분위기에서, 상기 투명한 도전물질이 증착되어 형성될 수 있다. 더 자세하게, 상기 전면 전극층(500)은 산소를 포함하지 않는 불활성 기체 분위기에서 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드가 증착되어 형성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 광 흡수층(300), 버퍼층(400) 및 전면 전극층(500)의 일부가 제거되어 제 3 관통홈들(TH3)이 형성된다. 이에 따라, 상기 전면 전극층(500)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 이와 같이, 실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 제 1 관통홈(TH1)의 측면에 형성된 제 1 측면절연부(210) 및 접속 배선(600)의 측면에 형성된 측면절연부(610)를 포함하는 태양전지를 제공한다. 상기 제 1 측면절연부(210)와 상기 측면절연부(610) 각각은 후면 전극층(200) 및 광 흡수층(300)으로 누설전류가 흐르는 것을 감소시키고, 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
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.
또한, 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.

Claims (13)

  1. 지지기판 상에 배치되는 후면 전극층;
    상기 후면 전극층 상에 배치되는 광 흡수층;
    상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면 전극층;
    상기 광 흡수층을 관통하며, 상기 후면 전극층과 상기 전면 전극층을 전기적으로 연결하는 접속 배선; 및
    상기 접속 배선의 측면에 형성되는 측면절연부를 포함하는 태양전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 측면절연부는 상기 광 흡수층의 측면과 상기 접속 배선의 측면의 사이에 형성되는 태양전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 흡수층은,
    상기 광 흡수층을 관통하며, 상기 후면 전극층의 일부를 노출시키는 관통홈을 포함하며,
    상기 접속 배선 및 상기 측면절연부는 상기 관통홈 내에 갭필되는 태양전지.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 측면절연부는 상기 접속 배선의 양 측면, 및 상기 관통홈에 의해 노출되는 후면 전극층의 일부와 직접 접촉되는 태양전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 측면절연부는 금속 산화물층, 무기 산화물층 또는 고분자 절연층을 포함하는 태양전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 측면절연부의 폭은 1㎛ 내지 10㎛ 인 태양전지.
  7. 지지기판 상에 배치되며, 상기 지지기판의 일부를 노출시키는 제 1 관통홈이 형성된 후면 전극층;
    상기 제 1 관통홈이 형성된 후면 전극층의 측면에 형성되는 제 1 측면절연부;
    상기 후면 전극층 상에 배치되며, 상기 후면 전극층의 일부를 노출시키는 제 2 관통홈을 포함하는 광 흡수층;
    상기 제 2 관통홈 내에 갭필되는 접속 배선;
    상기 제 2 관통홈 내에 갭필되며, 상기 접속 배선의 측면에 형성되는 제 2 측면절연부; 및
    상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면 전극층을 포함하는 태양전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제 1 측면절연부는 산화된 후면전극층의 물질을 포함하는 태양전지.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 측면절연부는 상기 광 흡수층의 측면과 상기 접속 배선의 측면의 사이에 형성되는 태양전지.
  10. 지지기판 상에 후면 전극층을 형성하는 단계;
    상기 후면 전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계;
    상기 광 흡수층을 관통하는 관통홈을 형성하는 단계;
    상기 관통홈의 측면에 측면절연부를 형성하는 단계; 및
    상기 광 흡수층 상에 접속 배선 및 전면 전극층을 형성하는 단계를 포함하는 태양전지의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 관통홈을 형성하는 단계는 상기 측면절연부를 형성하는 단계와 동시에 수행되는 태양전지의 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 관통홈은 스크라이빙 팁에 의해 형성되고,
    상기 측면절연부는 상기 스크라이빙 팁에 형성된 홀로부터 분사되는 절연 물질에 의해 형성되는 태양전지의 제조방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 접속 배선은 상기 관통홈에 전면 전극 물질이 갭필되어 형성되는 태양전지의 제조방법.
KR1020110109156A 2011-10-25 2011-10-25 태양전지 및 이의 제조방법 KR101326951B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110109156A KR101326951B1 (ko) 2011-10-25 2011-10-25 태양전지 및 이의 제조방법
US14/354,467 US9401440B2 (en) 2011-10-25 2012-10-24 Solar cell and method of fabricating the same
PCT/KR2012/008743 WO2013062298A1 (en) 2011-10-25 2012-10-24 Solar cell and method of fabricating the same
CN201280064564.0A CN104011875B (zh) 2011-10-25 2012-10-24 太阳能电池及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110109156A KR101326951B1 (ko) 2011-10-25 2011-10-25 태양전지 및 이의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130045426A true KR20130045426A (ko) 2013-05-06
KR101326951B1 KR101326951B1 (ko) 2013-11-13

Family

ID=48168061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110109156A KR101326951B1 (ko) 2011-10-25 2011-10-25 태양전지 및 이의 제조방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9401440B2 (ko)
KR (1) KR101326951B1 (ko)
CN (1) CN104011875B (ko)
WO (1) WO2013062298A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9205505B2 (en) * 2010-07-22 2015-12-08 Ferro Corporation Hermetically sealed electronic device using solder bonding
FR3013507B1 (fr) * 2013-11-15 2015-11-20 Saint Gobain Substrat de contact arriere pour cellule photovoltaique
NL2014040B1 (en) * 2014-12-23 2016-10-12 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Method of making a curent collecting grid for solar cells.
CN106206950A (zh) * 2015-05-25 2016-12-07 松下电器产业株式会社 太阳能电池以及太阳能电池模块
CN105789351B (zh) * 2016-01-19 2017-07-18 厦门神科太阳能有限公司 薄膜太阳能电池组件及其制备方法
JP6646471B2 (ja) * 2016-02-24 2020-02-14 積水化学工業株式会社 太陽電池モジュール及びその製造方法
CN110349980A (zh) * 2019-06-19 2019-10-18 芯盟科技有限公司 一种芯片的制造方法及芯片

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4726849A (en) * 1985-08-07 1988-02-23 Sanyo Electric Co., Ltd Photovoltaic device and a method of manufacturing thereof
US4872925A (en) * 1987-10-29 1989-10-10 Glasstech, Inc. Photovoltaic cell fabrication method and panel made thereby
JP2648698B2 (ja) * 1988-09-27 1997-09-03 鐘淵化学工業 株式会社 耐熱型太陽電池
US6265652B1 (en) * 1995-06-15 2001-07-24 Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki Kabushiki Kaisha Integrated thin-film solar battery and method of manufacturing the same
JP2002094089A (ja) * 2000-09-11 2002-03-29 Honda Motor Co Ltd 化合物薄膜太陽電池の製造方法
US8455753B2 (en) * 2005-01-14 2013-06-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Solar cell and semiconductor device, and manufacturing method thereof
JP4730740B2 (ja) * 2006-01-30 2011-07-20 本田技研工業株式会社 太陽電池およびその製造方法
FR2922364B1 (fr) * 2007-10-12 2014-08-22 Saint Gobain Procede de fabrication d'une electrode en oxyde de molybdene
JP2011018683A (ja) 2009-07-07 2011-01-27 Mitsubishi Electric Corp 薄膜太陽電池およびその製造方法
KR101047170B1 (ko) * 2009-11-30 2011-07-07 주식회사 티지솔라 태양전지 및 그 제조방법
KR101098325B1 (ko) * 2010-02-26 2011-12-26 주식회사 티지솔라 태양전지 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013062298A1 (en) 2013-05-02
CN104011875B (zh) 2016-12-14
CN104011875A (zh) 2014-08-27
US9401440B2 (en) 2016-07-26
US20140261680A1 (en) 2014-09-18
KR101326951B1 (ko) 2013-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101326951B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101172132B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
US20120180869A1 (en) Solar power generation apparatus and manufacturing method thereof
KR101091258B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR20130109330A (ko) 태양전지 및 이의 제조 방법
KR20130065490A (ko) 태양전지 모듈 및 이의 제조방법
KR101592582B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101173419B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101241467B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR20120086447A (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101338549B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101034146B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101806545B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101220015B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101327102B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101765922B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101393743B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조 방법
KR20130070467A (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101231398B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101262583B1 (ko) 태양광 발전장치 및 이의 제조방법
KR101273123B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101210164B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101306436B1 (ko) 태양광 발전장치 및 이의 제조방법
KR20130064656A (ko) 태양전지의 제조방법
KR20130014967A (ko) 태양전지 및 이의 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: 20161006

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171011

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee