KR20130093296A - Thin film solar cell - Google Patents

Thin film solar cell Download PDF

Info

Publication number
KR20130093296A
KR20130093296A KR1020120014756A KR20120014756A KR20130093296A KR 20130093296 A KR20130093296 A KR 20130093296A KR 1020120014756 A KR1020120014756 A KR 1020120014756A KR 20120014756 A KR20120014756 A KR 20120014756A KR 20130093296 A KR20130093296 A KR 20130093296A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
solar cell
thin film
film solar
content ratio
Prior art date
Application number
KR1020120014756A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101784439B1 (en
Inventor
김수현
이홍철
정진원
안세원
Original Assignee
엘지전자 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 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020120014756A priority Critical patent/KR101784439B1/en
Publication of KR20130093296A publication Critical patent/KR20130093296A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101784439B1 publication Critical patent/KR101784439B1/en

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
    • H01L31/04—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
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/056—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means the light-reflecting means being of the back surface reflector [BSR] type
    • 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
    • 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
    • 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
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Abstract

PURPOSE: A thin film solar cell is provided to reduce a light loss by forming a first rear reflection film functioning as a doping layer on a first intrinsic layer. CONSTITUTION: A transparent electrode (120) is located on a substrate (110). A first photoelectric conversion unit (130) is located on the transparent electrode. The first photoelectric conversion unit includes a first p-type doping layer (131) and a first intrinsic layer. A rear reflection layer (160) reflects light passing through the photoelectric conversion unit to the first intrinsic layer. The rear reflection layer includes a first rear reflection film (161) including microcrystalline silicon oxide. [Reference numerals] (AA) Light

Description

박막 태양전지{THIN FILM SOLAR CELL}Thin Film Solar Cell {THIN FILM SOLAR CELL}

본 발명은 박막 태양전지에 관한 것이다. The present invention relates to a thin film solar cell.

태양전지는 거의 무한한 에너지원인 태양을 에너지원으로 하고, 발전 과정에서 공해 물질을 거의 생성하지 않으며, 수명이 20년 이상으로 매우 길다는 장점과 더불어, 관련 산업분야로의 파급 효과가 크다는 장점으로 인해 매우 주목받고 있으며, 그로 인해 많은 국가에서 태양전지를 차세대 주요산업으로 육성하고 있다. Solar cells have the advantage of having almost no infinite energy source as the energy source, generating almost no pollutants during the generation process, having a very long life span of more than 20 years, and having a large effect on the related industries Has attracted a lot of attention, and in many countries it has been developing solar cells into the next generation of major industries.

현재 태양전지의 90% 이상은 단결정 또는 다결정 실리콘 웨이퍼(Si wafer)를 기반으로 하여 제작 판매되고 있으며, 이외에 박막형 실리콘 기반의 태양전지가 소규모로 제작 판매되고 있다. Currently, more than 90% of solar cells are manufactured and sold on the basis of single crystal or polycrystalline silicon wafers (Si wafers). In addition, thin-film silicon-based solar cells are being produced and sold on a small scale.

태양전지의 가장 큰 문제점은 발전 단가가 타 에너지원에 비해 매우 높다는 것이다. 따라서 차후 청정에너지의 수요를 충족시키기 위해서는 발전단가를 큰 폭으로 낮춰야 한다. The biggest problem of solar cells is that the power generation cost is much higher than other energy sources. Therefore, in order to meet the demand for clean energy in the future, it is necessary to reduce the power generation cost significantly.

하지만, 현재 단결정 혹은 다결정 실리콘 웨이퍼를 기반으로 한 이른바 벌크(bulk)형 실리콘 태양전지는 필요한 원재료 양이 최소 150㎛ 두께 이상이므로, 원가의 많은 부분을 재료비, 즉 실리콘 원재료가 차지하고 있는데, 원재료의 공급이 급격히 늘어나는 수요를 따라가지 못해 원가를 낮출 수 있는 가능성이 용이하지 않은 실정이다.However, the so-called bulk type silicon solar cells based on single crystal or polycrystalline silicon wafers currently require a large amount of raw materials to be at least 150 μm thick. Therefore, a large portion of the cost is occupied by the material cost, ie, the silicon raw material. It is not easy to lower the cost by failing to keep up with the rapidly growing demand.

이에 비해, 박막형 태양전지는 그 두께가 2㎛ 이내이므로 벌크형 태양전지에 비해 원재료의 사용량이 매우 적어 재료비를 비약적으로 낮출 수 있다. 따라서 발전 단가 면에서 벌크형 태양전지에 비해 큰 장점을 가지고 있다. 하지만 박막형 태양전지는 벌크형 태양전지에 비해 같은 면적 대비 발전 성능이 낮다.In contrast, since the thickness of the thin film solar cell is less than 2 占 퐉, the amount of the raw material to be used is much lower than that of the bulk solar cell, and the material cost can be drastically reduced. Therefore, it has a great advantage over the bulk solar cell in terms of power generation cost. However, thin-film solar cells have lower generation performance compared to bulk solar cells.

이에 따라, 박막형 태양전지의 효율을 높이기 위해 많은 노력을 기울이고 있다.Accordingly, many efforts are being made to increase the efficiency of thin film solar cells.

박막형 태양전지의 가장 기본적인 모델은 단일 접합(single junction)형의 구조를 갖는다. 여기에서 단일 접합형 박막 태양전지는 광 흡수용 진성 반도체층(intrinsic layer)과, 광 생성된 전하 분리를 위한 내부 전계를 형성하기 위해 진성 반도체층의 상부 및 하부에 각각 배치되는 p형 도핑층 및 n형 도핑층을 포함하는 광전 변환부가 기판 위에 형성된 태양전지를 말한다.The most basic model of a thin film solar cell has a single junction type structure. Herein, the single junction thin film solar cell includes an intrinsic layer for absorbing light, a p-type doped layer disposed on the upper and lower portions of the intrinsic semiconductor layer to form an internal electric field for photo-generated charge separation, and The photoelectric conversion unit including the n-type doped layer refers to a solar cell formed on a substrate.

한편, 상기한 박막 태양전지의 효율을 개선하기 위해서는 태양전지에 흐르는 전류밀도를 증가시키는 것이 요구된다. 따라서 박막 태양전지에서는 진성 반도체층을 투과한 태양광을 상기 진성 반도체층으로 반사하여 반사된 태양광이 진성 반도체층에서 흡수되도록 함으로써 진성 반도체층의 광 흡수율을 높이기 위한 후면 반사층을 구비하여 전류밀도를 증가시키고 있다.On the other hand, in order to improve the efficiency of the thin film solar cell is required to increase the current density flowing through the solar cell. Therefore, in the thin film solar cell, the solar light transmitted through the intrinsic semiconductor layer is reflected to the intrinsic semiconductor layer so that the reflected sunlight is absorbed by the intrinsic semiconductor layer, thereby providing a back reflecting layer for increasing the light absorption rate of the intrinsic semiconductor layer. It is increasing.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 최적화된 후면 반사층을 갖는 박막 태양전지를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a thin film solar cell having an optimized back reflection layer.

본 발명의 실시예에 따른 박막 태양전지는, 기판; 기판 위에 위치하며, 광 흡수용 제1 진성층을 포함하는 제1 광전 변환부; 및 제1 광전 변환부를 투과한 빛을 제1 진성층으로 반사하는 후면 반사층을 포함하며, 후면 반사층은 n형 불순물 또는 p형 불순물이 도핑된 미세 결정 실리콘 산화물(μc-SiOx)을 포함하는 제1 후면 반사막을 구비하며, 제1 후면 반사막은 제1 광전 변환부의 제1 진성층과 직접 접촉하는 제1 표면과 제1 표면의 반대쪽에 위치하는 제2 표면을 구비하고, 제1 후면 반사막 내에서 산소(O)와 실리콘(Si)의 원자 함량비(O/Si)는 제1 표면에서의 원자 함량비가 제2 표면에서의 원자 함량비에 비해 크게 형성된다.Thin film solar cell according to an embodiment of the present invention, the substrate; A first photoelectric converter positioned on the substrate and including a first intrinsic layer for absorbing light; And a back reflection layer reflecting light transmitted through the first photoelectric conversion part to the first intrinsic layer, wherein the back reflection layer includes a first microcrystalline silicon oxide (μc-SiOx) doped with n-type impurities or p-type impurities. A rear surface reflective film, the first rear reflective film having a first surface in direct contact with the first intrinsic layer of the first photoelectric conversion portion and a second surface located opposite the first surface, and having oxygen in the first rear reflective film The atomic content ratio (O / Si) of (O) and silicon (Si) is formed such that the atomic content ratio at the first surface is larger than the atomic content ratio at the second surface.

바람직하게, 제1 표면에서의 원자 함량비는 1.5 내지 3.0이며, 제1 표면에서의 원자 함량비와 제2 표면에서의 원자 함량비의 차이는 0.3 내지 1.0이다.Preferably, the atomic content ratio at the first surface is 1.5 to 3.0, and the difference between the atomic content ratio at the first surface and the atomic content ratio at the second surface is 0.3 to 1.0.

제1 후면 반사막은 100㎚ 내지 500㎚의 두께로 형성되고, 제1 표면은 800㎚의 파장 대역에서 1.5 내지 1.75의 굴절률을 가지며, 제2 표면은 800㎚의 파장 대역에서 1.75 내지 2.2의 굴절률 갖는다. 그리고 제1 표면은 1.0E-09 내지 1.0E-05의 전기 전도도(S/㎝)를 가지며, 제2 표면은 1.0E-05 내지 1.0E-02의 전기 전도도를 갖는다.The first back reflecting film is formed to a thickness of 100 nm to 500 nm, the first surface has a refractive index of 1.5 to 1.75 in the wavelength band of 800 nm, and the second surface has a refractive index of 1.75 to 2.2 in the wavelength band of 800 nm. . And the first surface has an electrical conductivity (S / cm) of 1.0E-09 to 1.0E-05, and the second surface has an electrical conductivity of 1.0E-05 to 1.0E-02.

제1 후면 반사막의 원자 함량비는 제1 표면에서 제2 표면으로 갈수록 선형적으로 감소하거나, 곡선적으로 감소하거나, 계단형으로 감소할 수 있다.The atomic content ratio of the first back reflecting film may decrease linearly, curvely, or stepwise from the first surface to the second surface.

제1 후면 반사막의 원자 함량비가 제1 표면에서 제2 표면으로 갈수록 계단형으로 감소하는 경우, 제1 후면 반사막은 제1 원자 함량비를 갖는 제1 영역과, 제1 원자 함량비에 비해 작은 원자 함량비를 갖는 제2 영역을 포함하며, 제1 영역의 두께는 제1 후면 반사막의 두께의 0.2배 내지 0.8배로 형성될 수 있다. 그리고 제2 영역에는 미세 결정 실리콘 석출물층이 상기 제1 영역에 비해 높은 함유량으로 형성될 수 있다.When the atomic content ratio of the first back reflecting film decreases stepwise from the first surface to the second surface, the first back reflecting film has a first region having a first atomic content ratio and atoms smaller than the first atomic content ratio. It includes a second region having a content ratio, the thickness of the first region may be formed from 0.2 times to 0.8 times the thickness of the first back reflection film. In the second region, the microcrystalline silicon precipitate layer may be formed to a higher content than the first region.

한편, 제1 영역 내에서의 원자 함량비는 일정하며, 이와 마찬가지로 제2 영역 내에서의 원자 함량비도 일정하다.On the other hand, the atomic content ratio in the first region is constant, and likewise the atomic content ratio in the second region is constant.

제1 후면 반사막의 원자 함량비가 제1 표면에서 제2 표면으로 갈수록 선형적 또는 곡선적으로 감소하는 경우, 제1 표면에서 상기 제2 표면으로 갈수록 미세 결정 실리콘 석출물층의 함유량이 증가할 수 있다.When the atomic content ratio of the first rear reflecting film decreases linearly or curvedly from the first surface to the second surface, the content of the microcrystalline silicon precipitate layer may increase from the first surface to the second surface.

후면 반사층은 제1 후면 반사막과 제2 전극 사이에 위치하는 제2 후면 반사막을 더 포함할 수 있다.The back reflective layer may further include a second back reflective film positioned between the first back reflective film and the second electrode.

제2 후면 반사막은 AZO(Aluminum zinc-oxide) 또는 BZO(Boron zinc-oxide)를 포함하는 투명 전도층으로 형성되며, 10㎚ 내지 50㎚의 두께로 형성된다.The second back reflecting layer is formed of a transparent conductive layer including AZO (Aluminum zinc-oxide) or BZO (Boron zinc-oxide), and is formed to a thickness of 10 nm to 50 nm.

제1 진성층은 비정질 실리콘(a-Si) 또는 미세 결정 실리콘(μc-Si)을 포함할 수 있다.The first intrinsic layer may include amorphous silicon (a-Si) or microcrystalline silicon (μc-Si).

제1 전극과 제2 전극 사이에 적어도 2개 이상의 광전 변환부가 형성될 때, 광전 변환부 사이에는 중간 반사층이 위치할 수 있으며, 중간 반사층은 후면 반사층의 제1 후면 반사막으로 형성되거나, 제1 후면 반사막 및 제2 후면 반사막을 포함하는 구조로 형성될 수 있다.When at least two photoelectric conversion parts are formed between the first electrode and the second electrode, an intermediate reflection layer may be positioned between the photoelectric conversion parts, and the intermediate reflection layer may be formed of a first back reflection film of the back reflection layer, or may be formed of a first back reflection film. It may be formed of a structure including a reflective film and a second back reflective film.

이러한 특징에 따르면, 제1 진성층을 투과한 후 후면 반사층에서 반사되는 빛은 후면 반사층과 접해 있는 도핑층, 예를 들어 기판을 통해 빛이 입사되는 상판형 구조에서의 n형 도핑층을 2번 통과하게 되며, 이때 빛의 일부는 n형 도핑층에서 흡수되어 빛 손실이 발생된다.According to this feature, the light reflected from the rear reflective layer after passing through the first intrinsic layer is twice the doped layer in contact with the rear reflective layer, for example, the n-type doped layer in the top plate structure in which light is incident through the substrate. In this case, a part of the light is absorbed by the n-type doped layer to generate light loss.

그런데 후면 반사층의 제1 후면 반사막이 인접 도핑층의 역할을 겸하는 본원 발명의 경우에는 제1 후면 반사막이 제1 진성층과 직접 접촉하므로, 전술한 빛 손실이 억제된다. However, in the present invention in which the first rear reflection layer of the rear reflection layer serves as an adjacent doping layer, since the first rear reflection layer is in direct contact with the first intrinsic layer, the aforementioned light loss is suppressed.

또한, 제1 후면 반사막을 형성하는 미세 결정 실리콘 산화물은 AZO 및 BZO를 포함하는 종래의 투명 전도층에 비해 막 자체의 광 흡수율(absorptance)이 낮으므로, 빛 손실이 더욱 감소한다. 따라서, 태양전지의 전류 감소를 억제할 수 있다.In addition, since the microcrystalline silicon oxide forming the first back reflecting film has a lower light absorptance of the film itself than the conventional transparent conductive layer including AZO and BZO, the light loss is further reduced. Therefore, the decrease in current of the solar cell can be suppressed.

그리고, 제1 후면 반사막 내에서 산소(O)와 실리콘(Si)의 원자 함량비(O/Si)는 상기 제1 표면에서의 상기 원자 함량비가 상기 제2 표면에서의 상기 원자 함량비에 비해 크게 형성되므로, 제1 표면에서의 굴절률은 제2 표면에서의 굴절률보다 낮고, 제2 표면에서의 전기 전도도는 제1 표면에서의 전기 전도도보다 높다.In addition, the atomic content ratio (O / Si) of oxygen (O) and silicon (Si) in the first rear reflecting film is larger than that of the atomic content on the second surface. As such, the refractive index at the first surface is lower than the refractive index at the second surface, and the electrical conductivity at the second surface is higher than the electrical conductivity at the first surface.

따라서, 제1 진성층을 통과한 장파장 대역의 태양광을 제1 표면에서 효과적으로 반사시킬 수 있으며, 직렬 저항이 최소화되어 제1 광전 변환부의 전류를 증가시킬 수 있다.Therefore, the long wavelength band of sunlight passing through the first intrinsic layer can be effectively reflected on the first surface, and the series resistance can be minimized to increase the current of the first photoelectric converter.

그리고 후면 반사층을 제1 후면 반사막(미세 결정 실리콘 산화물) 및 제2 후면 반사막(투명 전도층)의 이중 층으로 구성하는 경우에는 후면 반사층이 제1 후면 반사막으로만 이루어지는 경우에 비해 제1 후면 반사막의 두께를 감소시킬 수 있으므로, 제1 후면 반사막의 증착에 필요한 공정 시간을 단축할 수 있고, 공정에 필요한 비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.In addition, when the rear reflective layer is composed of a double layer of the first rear reflective film (fine crystal silicon oxide) and the second rear reflective film (transparent conductive layer), the rear reflective layer may be formed of only the first rear reflective film. Since the thickness can be reduced, the process time required for the deposition of the first backside reflective film can be shortened, and the cost required for the process can be reduced.

또한, 제1 후면 반사막과 제2 전극 간의 접촉 저항이 감소하여 전류 흐름이 양호하게 이루어질 수 있다.In addition, the contact resistance between the first rear reflecting film and the second electrode is reduced, so that the current flows well.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 태양전지의 개략도로서, 단일 접합형 박막 태양전지의 부분 단면도이다.
도 2는 제1 후면 반사막의 재질에 따른 광 흡수율 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3은 미세 결정 실리콘 산화물의 굴절률과 전기 전도도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4 내지 도 8은 제1 후면 반사막에 주입되는 산소의 농도 변화를 나타내는 다양한 그래프이다.
도 9는 도 1에 도시한 제1 후면 반사막의 막 구조를 나타내는 단면도이다.
도 10은 도 1의 변형 실시예에 따른 박막 태양전지의 부분 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 태양전지의 개략도로서, 이중 접합형 박막 태양전지의 부분 단면도이다.
도 12는 도 11의 변형 실시예에 따른 박막 태양전지의 부분 단면도이다.
도 13은 도 11의 다른 변형 실시예에 따른 박막 태양전지의 부분 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 태양전지의 개략도로서, 삼중 접합형 박막 태양전지의 부분 단면도이다.1 is a schematic diagram of a thin film solar cell according to a first embodiment of the present invention, and is a partial cross-sectional view of a single junction thin film solar cell.
2 is a graph showing a change in light absorption rate depending on the material of the first rear reflection layer.
3 is a graph showing the relationship between the refractive index and the electrical conductivity of the microcrystalline silicon oxide.
4 to 8 are various graphs illustrating a change in concentration of oxygen injected into the first rear reflection layer.
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a film structure of the first rear reflecting film shown in FIG. 1.
10 is a partial cross-sectional view of a thin film solar cell according to a modified embodiment of FIG. 1.
11 is a schematic view of a thin film solar cell according to a second embodiment of the present invention, and is a partial cross-sectional view of a double junction thin film solar cell.
12 is a partial cross-sectional view of a thin film solar cell according to a modified embodiment of FIG. 11.
FIG. 13 is a partial cross-sectional view of a thin film solar cell according to another modified embodiment of FIG. 11.
14 is a schematic view of a thin film solar cell according to a third embodiment of the present invention, and is a partial cross-sectional view of a triple junction thin film solar cell.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다양한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention in the drawings, portions not related to the description are omitted, and like reference numerals are given to similar portions throughout the specification.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness is enlarged to clearly represent the layers and regions. When a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it includes not only the case directly above another portion but also the case where there is another portion in between. Conversely, when a part is "directly over" another part, it means that there is no other part in the middle.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예를 설명한다.Embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 태양전지의 개략도로서, 단일 접합형 태양전지의 부분 단면도이다.1 is a schematic view of a thin film solar cell according to a first embodiment of the present invention, and is a partial cross-sectional view of a single junction solar cell.

도 1을 참고로 하면, 본 실시예에 따른 단일 접합형 박막 태양전지는 기판(110)을 통해 빛이 입사되는 상판(superstrate)형 구조를 갖는다. 하지만 본 발명은 하판형 구조에도 적용이 가능하다.Referring to FIG. 1, the single junction thin film solar cell according to the present exemplary embodiment has a superstrate-type structure in which light is incident through the substrate 110. However, the present invention is also applicable to the bottom plate structure.

상판형 구조의 단일 접합형 박막 태양전지는 유리 또는 투명 플라스틱 등으로 이루어진 기판(110), 기판(110) 위에 위치하는 도전성 투명 전극(transparent conductive oxide, TCO), 투명 전극(120) 위에 위치하는 제1 광전 변환부(130), 제1 광전 변환부(130) 위에 위치하는 후면 반사층(160), 그리고 후면 반사층(160) 위에 위치하는 후면 전극(170)을 구비한다. 이때, 투명 전극(120)은 제1 전극이고, 후면 전극(170)은 제2 전극이다.A single junction thin film solar cell having a top plate structure includes a substrate 110 made of glass or transparent plastic, a transparent conductive oxide (TCO) disposed on the substrate 110, and a substrate disposed on the transparent electrode 120. 1 includes a photoelectric converter 130, a rear reflective layer 160 positioned on the first photoelectric converter 130, and a rear electrode 170 positioned on the rear reflective layer 160. In this case, the transparent electrode 120 is a first electrode and the rear electrode 170 is a second electrode.

투명 전극(120)은 기판(110) 위에 형성되어 있으며, 제1 광전 변환부(130)와 전기적으로 연결되어 있다. 따라서 투명 전극(120)은 빛에 의해 생성된 캐리어(carrier) 중 하나, 예를 들어 정공을 수집하여 출력한다. 투명 전극(120)은 반사 방지막의 기능도 수행할 수 있다.The transparent electrode 120 is formed on the substrate 110 and is electrically connected to the first photoelectric converter 130. Therefore, the transparent electrode 120 collects and outputs one of the carriers generated by light, for example, holes. The transparent electrode 120 may also function as an antireflection film.

투명 전극(120)의 상부 표면은 랜덤(random)한 피라미드 구조를 갖는 복수 개의 요철(도시하지 않음)을 구비한 텍스처링 표면(texturing surface)으로 형성될 수 있다. 이와 같이, 투명 전극(120)의 표면을 텍스처링 표면으로 형성하면, 투명 전극의 빛 반사도가 감소되어 빛의 흡수율이 증가되므로, 태양 전지의 효율이 향상된다. 이때 형성되는 요철의 높이는 약 1㎛ 내지 10㎛일 수 있다. The upper surface of the transparent electrode 120 may be formed as a texturing surface having a plurality of irregularities (not shown) having a random pyramid structure. As such, when the surface of the transparent electrode 120 is formed as a texturing surface, the light reflectivity of the transparent electrode is reduced to increase light absorption, thereby improving efficiency of the solar cell. At this time, the height of the irregularities formed may be about 1 ㎛ to 10 ㎛.

투명 전극(120)은 대부분의 빛이 통과하며 전기가 잘 흐를 수 있도록 높은 광 투과도와 높은 전기 전도도가 요구된다. 이러한 투명 전극(120)은 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide: ITO), 주석계 산화물(SnO2 등), AgO, ZnO-(Ga2O3 또는 Al2O3), 플루오린 틴 옥사이드(fluorine tin oxide: FTO) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것으로 형성될 수 있다. 투명 전극(120)의 비저항 범위는 약 10-2Ω㎝ 내지 10-11Ω㎝일 수 있다.The transparent electrode 120 requires a high light transmittance and a high electrical conductivity so that most of the light passes through and the electricity flows well. The transparent electrode 120 may be formed of indium tin oxide (ITO), tin oxide (SnO 2, etc.), AgO, ZnO- (Ga 2 O 3 or Al 2 O 3 ), fluorine tin oxide (fluorine tin) oxide: FTO) and mixtures thereof. The specific resistance range of the transparent electrode 120 may be about 10 −2 Ωcm to 10 −11 Ωcm.

제1 광전 변환부(130)는 수소화된 비정질 실리콘(hydrogenated amorphous silicon, a-Si: H), 미세 결정 실리콘(micro-crystalline silicon, μc- Si) 또는 수소화된 미세 결정 실리콘(hydrogenated micro-crystalline silicon, μc- Si: H)으로 이루어질 수 있다.The first photoelectric converter 130 may be hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H), micro-crystalline silicon (μc-Si), or hydrogenated micro-crystalline silicon. , μc-Si: H).

이러한 제1 광전 변환부(130)는 투명 전극(120) 위에 순차적으로 적층된 제1 도전성 타입의 반도체층인 제1 p형 도핑층(131) 및 제1 진성층(132)을 포함한다.The first photoelectric converter 130 includes a first p-type doped layer 131 and a first intrinsic layer 132 which are semiconductor layers of a first conductivity type sequentially stacked on the transparent electrode 120.

제1 p형 도핑층(131)은 실리콘(Si)을 포함한 원료 가스에 붕소, 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물을 포함하는 가스를 혼합하여 형성될 수 있다. The first p-type doped layer 131 may be formed by mixing a source gas including silicon (Si) and a gas containing impurities of trivalent elements such as boron, gallium, and indium.

본 실시예에서 제1 p형 도핑층(131)은 800㎚의 파장 대역에서 3 내지 5 정도의 굴절률을 갖는 물질, 예를 들어 수소화된 비정질 실리콘, 미세 결정 실리콘 또는 수소화된 미세 결정 실리콘으로 형성될 수 있다.In the present embodiment, the first p-type doping layer 131 may be formed of a material having a refractive index of about 3 to 5 in a wavelength band of 800 nm, for example, hydrogenated amorphous silicon, microcrystalline silicon, or hydrogenated microcrystalline silicon. Can be.

제1 진성층(132)은 캐리어의 재결합률을 줄이고 광을 흡수하기 위한 것으로, 전자와 정공과 같은 캐리어가 이곳에서 주로 생성된다. 이러한 제1 진성층(132)은 800㎚의 파장 대역에서 3 내지 5 정도의 굴절률을 갖는 물질, 예를 들어 수소화된 비정질 실리콘, 미세 결정 실리콘 또는 수소화된 미세 결정 실리콘으로 형성될 수 있다.The first intrinsic layer 132 is to reduce the recombination rate of the carrier and absorb light, and carriers such as electrons and holes are mainly generated therein. The first intrinsic layer 132 may be formed of a material having a refractive index of about 3 to 5 in a wavelength band of 800 nm, for example, hydrogenated amorphous silicon, microcrystalline silicon, or hydrogenated microcrystalline silicon.

제1 진성층(132)과 직접 접촉하는 후면 반사층(back reflector, 160)은 제1 진성층(132)를 통과한 빛을 제1 진성층(132) 쪽으로 반사시켜, 제1 광전 변환부(130)의 동작 효율을 향상시키는 것으로, 본 실시예에서는 제1 후면 반사막(161)을 포함한다.The back reflector 160 directly contacting the first intrinsic layer 132 reflects the light passing through the first intrinsic layer 132 toward the first intrinsic layer 132 to form the first photoelectric converter 130. In this embodiment, the first back reflection layer 161 is included.

종래에는 상기 후면 반사층으로, 알루미늄 도핑된 산화아연(AZO, ZnO:Al) 또는 붕소 도핑된 산화아연(BZO, ZnO:B)을 사용하였다.Conventionally, aluminum doped zinc oxide (AZO, ZnO: Al) or boron doped zinc oxide (BZO, ZnO: B) was used as the back reflection layer.

그러나, AZO 및 BZO는 700㎚ 이상의 장파장 대역에서 광 흡수계수가 높다. 보다 구체적으로, AZO 및 BZO는 700㎚ 이상의 장파장 대역에서 400 cm-1 이상의 광 흡수계수를 갖는다.However, AZO and BZO have high light absorption coefficients in the long wavelength band of 700 nm or more. More specifically, AZO and BZO have a light absorption coefficient of 400 cm -1 or more in a long wavelength band of 700 nm or more.

따라서, 후면 반사층까지 도달한 대부분의 장파장 빛은 후면 반사층에 의해 흡수되어 빛의 손실이 커지는 문제점이 있다.Therefore, most of the long-wavelength light reaching the rear reflection layer is absorbed by the rear reflection layer, so that there is a problem that the loss of light increases.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본원 발명의 실시예는 700㎚ 이상의 파장을 갖는 태양광 성분에 대하여 400 cm-1 이하의 광 흡수계수를 갖는 물질로 제1 후면 반사막(161)을 형성한다.In order to solve this problem, an embodiment of the present invention forms the first back reflection layer 161 made of a material having a light absorption coefficient of 400 cm −1 or less with respect to a solar component having a wavelength of 700 nm or more.

광 흡수계수에 대한 상기 조건을 만족하는 물질로는 미세 결정 실리콘 산화물(micro-crystalline silicon oxide, μc-SiOx)을 예로 들 수 있다. 여기에서, 미세 결정 실리콘 산화물은 비정질 실리콘 산화물 매트릭스층과 미세 결정 실리콘 석출물층이 혼합된 복합 구조를 갖는 것으로, 비정질 실리콘 산화물 매트릭스층은 낮은 굴절률 및 광 흡수율에 기여하며, 미세 결정 실리콘 석출물층은 전기 전도도 확보에 기여한다.Examples of the material that satisfies the above conditions for the light absorption coefficient include micro-crystalline silicon oxide (μc-SiOx). Herein, the microcrystalline silicon oxide has a complex structure in which an amorphous silicon oxide matrix layer and a microcrystalline silicon precipitate layer are mixed. The amorphous silicon oxide matrix layer contributes to low refractive index and light absorption, and the microcrystalline silicon precipitate layer is electrically Contribute to securing conductivity.

도 2는 제1 후면 반사막의 재질에 따른 광 흡수율 변화를 나타내는 그래프를 도시한 것으로, 도 2에서, ①로 표시한 것은 미세 결정 실리콘 산화물을 나타내고, ②로 표시한 것은 알루미늄이 도핑된 산화 아연(AZO, ZnO:Al)을 나타낸다.FIG. 2 is a graph showing a change in light absorption rate according to the material of the first back reflecting film. In FIG. 2, a symbol (1) denotes a microcrystalline silicon oxide, and a symbol (2) denotes a zinc oxide doped with aluminum ( AZO, ZnO: Al).

그리고 도 2에 도시한 그래프는 미세 결정 실리콘 산화물과 AZO를 각각 500㎚의 두께로 형성한 후 광 흡수율(absorption)을 측정하였다.In the graph shown in FIG. 2, the microcrystalline silicon oxide and AZO were each formed to a thickness of 500 nm, and then the light absorption was measured.

위에서 설명한 바와 같이, AZO 및 BZO는 700㎚ 이상의 장파장 대역에서 400 cm-1 이상의 광 흡수계수를 가지므로, 700㎚ 이상의 장파장 대역에서 미세 결정 실리콘 산화물에 비해 광 흡수율이 높다.As described above, AZO and BZO have a light absorption coefficient of 400 cm -1 or more in the long wavelength band of 700 nm or more, and thus have high light absorption in the long wavelength band of 700 nm or more, compared with the microcrystalline silicon oxide.

따라서, AZO 또는 BZO로 형성된 후면 반사층까지 도달한 대부분의 장파장 빛이 후면 반사층의 막 내부에서 흡수되어 빛의 손실이 커지는 문제점이 있다.Therefore, most of the long-wavelength light reaching the rear reflective layer formed of AZO or BZO is absorbed inside the film of the rear reflective layer, resulting in a large loss of light.

그러나, 본 실시예에서 제1 후면 반사막(161)을 형성하는 미세 결정 실리콘 산화물은 700㎚ 이상의 파장을 갖는 태양광 성분에 대하여 400 cm-1 이하의 광 흡수계수를 갖는다.However, in this embodiment, the microcrystalline silicon oxide forming the first backside reflective film 161 has a light absorption coefficient of 400 cm −1 or less for the solar component having a wavelength of 700 nm or more.

따라서, 도 2에 도시한 바와 같이, 미세 결정 실리콘 산화물은 700㎚ 이상의 장파장 대역에서 AZO 및 BZO에 비해 광 흡수율이 낮다.Therefore, as shown in FIG. 2, the microcrystalline silicon oxide has a lower light absorption rate than AZO and BZO in the long wavelength band of 700 nm or more.

이에 따라, 미세 결정 실리콘 산화물로 제1 후면 반사막을 형성하면 제1 후면 반사막까지 도달한 대부분의 장파장 빛을 막 내에서 흡수하지 않고 투과 혹은 반사시키므로, 빛의 손실을 최소화할 수 있다.Accordingly, when the first back reflection layer is formed of the microcrystalline silicon oxide, most of the long wavelength light reaching the first back reflection layer is transmitted or reflected without being absorbed in the film, thereby minimizing the loss of light.

한편, AZO 또는 BZO는 800㎚ 이상의 파장 대역에서 2.1 이상의 굴절률을 갖는다.On the other hand, AZO or BZO has a refractive index of 2.1 or more in the wavelength band of 800 nm or more.

그런데, 후면 반사층에서의 반사 특성을 향상시키기 위해서는 후면 반사층에 입사된 빛을 전반사(total reflection)할 수 임계각을 확보하는 것이 중요하며, 임계각을 확보하기 위해서는 800㎚ 이상의 파장 대역에서의 후면 반사층의 굴절률을 2.0 이하로 낮추는 것이 바람직하다. However, in order to improve the reflection characteristics in the rear reflection layer, it is important to secure a critical angle capable of total reflection of the light incident on the rear reflection layer, and in order to secure the critical angle, the refractive index of the rear reflection layer in a wavelength band of 800 nm or more is required. It is desirable to lower the to 2.0 or less.

그러나 AZO 또는 BZO는 800㎚ 이상의 파장 대역에서의 굴절률을 2.0 이하로 낮추는데 한계가 있으므로, 후면 반사층 재료로 800㎚ 이상의 파장 대역에서 AZO 및 BZO에 비해 낮은 굴절률을 갖는 재료를 사용하는 것이 바람직하다.However, since AZO or BZO has a limit in lowering the refractive index in the wavelength band of 800 nm or more to 2.0 or less, it is preferable to use a material having a lower refractive index than AZO and BZO in the wavelength band of 800 nm or more as the back reflection layer material.

미세 결정 실리콘 산화물은 800㎚ 이상의 파장 대역에서 AZO 및 BZO에 비해 낮은 굴절률을 갖는다. 본 발명인의 실험에 의하면, 미세 결정 실리콘 산화물은 800㎚ 이상의 파장 대역에서 대략 2.0 이하의 굴절률을 갖는 것을 알 수 있었다.The microcrystalline silicon oxide has a lower refractive index than AZO and BZO in the wavelength band of 800 nm or more. According to the experiments of the inventors, it was found that the microcrystalline silicon oxide has a refractive index of about 2.0 or less in the wavelength band of 800 nm or more.

그러나, 미세 결정 실리콘 산화물의 굴절률과 전기 전도도(electrical conductivity)는 서로 트레이드-오프(trade-off) 관계인 것을 알 수 있다.However, it can be seen that the refractive index and the electrical conductivity of the microcrystalline silicon oxide are in a trade-off relationship with each other.

이를 도 3을 참조로 상세히 설명한다. 도 3은 미세 결정 실리콘 산화물의 굴절률과 전기 전도도의 관계를 나타내는 그래프를 도시한 것으로, 도 3에 도시한 굴절률 및 전기 전도도는 파워(power), 압력(pressure), 가스 유량(gas flow), 도핑 비율(doping ratio) 등의 증착 공정 조건을 변경하면서 얻은 다양한 종류의 미세 결정 실리콘 산화물에 대해 측정한 것이다.This will be described in detail with reference to FIG. 3. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the refractive index and the electrical conductivity of the microcrystalline silicon oxide, and the refractive index and the electrical conductivity shown in FIG. 3 include power, pressure, gas flow, and doping. The measurement was performed on various kinds of microcrystalline silicon oxides obtained by changing deposition process conditions such as doping ratio.

도 3에 도시한 바와 같이, 800㎚의 파장 대역에서 미세 결정 실리콘 산화물은 굴절률이 증가할수록 전기 전도도가 증가한다.As shown in FIG. 3, in the wavelength band of 800 nm, the electrical conductivity of the microcrystalline silicon oxide increases as the refractive index increases.

따라서, 제1 후면 반사막의 반사 성능을 개선하기 위해서는 미세 결정 실리콘 산화물이 낮은 굴절률, 예를 들어 2.0 이하의 굴절률, 더욱 바람직하게는 1.75 이하의 굴절률을 갖도록 형성하는 것이 바람직하지만, 낮은 굴절률의 미세 결정 실리콘 산화물은 도 3에 도시한 바와 같이 전기 전도도가 낮기 때문에 박막 태양전지의 충진 팩터(fill factor)가 저하된다.Therefore, in order to improve the reflection performance of the first backside reflective film, it is preferable to form the microcrystalline silicon oxide so as to have a low refractive index, for example, a refractive index of 2.0 or less, more preferably 1.75 or less, but a fine crystal of low refractive index Since silicon oxide has low electrical conductivity as shown in FIG. 3, the fill factor of the thin film solar cell is reduced.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 실시예의 제1 후면 반사막(161)은 빛의 반사에 직접적으로 관여하는 부분을 낮은 굴절률의 미세 결정 실리콘 산화물로 형성하고, 그 이외의 부분을 전기 전도도가 높은 미세 결정 실리콘 산화물로 형성함으로써, 박막 태양전지의 전류 특성과 충진 팩터 특성을 동시에 개선하는 것을 특징으로 한다.In order to solve this problem, the first rear reflective film 161 of the present embodiment forms a portion directly involved in the reflection of light with low refractive index microcrystalline silicon oxide, and the other portions are fine crystals with high electrical conductivity. By forming the silicon oxide, it is characterized in that at the same time improve the current characteristics and the filling factor characteristics of the thin film solar cell.

미세 결정 실리콘 산화물은 증착 공정에서 주입되는 산소(O)의 농도에 따라 굴절률 및 전기 전도도를 조절하는 것이 가능하다. 예를 들면, 막 내에 주입된 산소(O)의 농도가 높아질수록 굴절률 및 전기 전도도가 낮아지고, 막 내에 주입된 산소의 농도가 낮아질수록 굴절률 및 전기 전도도가 높아진다.The microcrystalline silicon oxide can adjust the refractive index and the electrical conductivity according to the concentration of oxygen (O) injected in the deposition process. For example, the higher the concentration of oxygen (O) injected into the film, the lower the refractive index and electrical conductivity, and the lower the concentration of the oxygen injected into the film, the higher the refractive index and electrical conductivity.

따라서, 미세 결정 실리콘 산화물을 증착하여 제1 후면 반사막(161)를 형성할 때, 증착 초기에는 주입되는 산소의 농도를 높게 하여 낮은 굴절률을 갖는 막을 형성하고, 이후 산소의 농도를 낮추어 높은 전기 전도도를 갖는 막을 형성한다.Therefore, when the first back reflection layer 161 is formed by depositing microcrystalline silicon oxide, a film having a low refractive index is formed by increasing the concentration of oxygen injected at the beginning of deposition, and then lowering the concentration of oxygen to increase high electrical conductivity. To form a film.

이에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 본 실시예의 제1 후면 반사막(161)은 제1 광전 변환부(130)의 제1 진성층(132)과 직접 접촉하는 제1 표면(161S-1)과 제1 표면(161S-1)의 반대쪽에 위치하는 제2 표면(161S-2)을 구비하고, 제1 후면 반사막(161) 내에서 산소(O)와 실리콘(Si)의 원자 함량비(O/Si)는 제1 표면(161S-1)에서의 원자 함량비가 제2 표면(161S-2)에서의 원자 함량비에 비해 크게 형성된다.In more detail, the first backside reflective layer 161 of the present exemplary embodiment may include the first surface 161S-1 and the first surface in direct contact with the first intrinsic layer 132 of the first photoelectric converter 130. An atomic content ratio (O / Si) of oxygen (O) and silicon (Si) in the first back reflecting film 161 with a second surface 161S-2 positioned opposite the surface 161S-1. Is a larger atomic content ratio at the first surface 161S-1 than the atomic content ratio at the second surface 161S-2.

도 4 내지 도 8은 제1 후면 반사막에 주입되는 산소의 농도 변화를 나타내는 다양한 그래프를 도시한 것으로, 도 4 내지 도 8에서 세로축은 제1 후면 반사막의 두께를 나타내고, 가로축은 제1 후면 반사막에 주입되는 산소의 농도를 나타낸다.4 to 8 illustrate various graphs illustrating changes in the concentration of oxygen injected into the first rear reflecting film. In FIGS. 4 to 8, the vertical axis represents the thickness of the first rear reflecting film and the horizontal axis represents the first back reflecting film. The concentration of oxygen injected is shown.

그리고, 세로축에 표시된 T1은 제1 후면 반사막의 두께가 0(zero)인 상태이므로 제1 표면(161S-1)을 나타내고, T2는 제1 후면 반사막의 두께가 최대인 상태이므로 제2 표면(161S-2)을 나타낸다.In addition, T1 indicated on the vertical axis represents the first surface 161S-1 since the thickness of the first rear reflection film is zero, and T2 represents the second surface 161S because the thickness of the first rear reflection film is maximum. -2).

그리고 가로축에 표시된 X1은 제1 후면 반사막(161)의 두께가 T2일 때 주입되는 산소 농도를 나타내고, X2는 제1 후면 반사막(161)의 두께가 T1일 때 주입되는 산소 농도를 나타낸다.In addition, X1 displayed on the horizontal axis represents an oxygen concentration injected when the thickness of the first rear reflection film 161 is T2, and X2 represents an oxygen concentration injected when the thickness of the first rear reflection film 161 is T1.

도 1에 도시한 실시예의 제1 후면 반사막(161)은 도 9에 도시한 바와 같이 제1 영역(161A-1)과 제2 영역(161A-2)을 포함한다.As illustrated in FIG. 9, the first backside reflective layer 161 of FIG. 1 includes a first region 161A-1 and a second region 161A-2.

이러한 구성의 제1 후면 반사막(161)은 도 4에 도시한 그래프에 따라 산소 농도를 조절하는 것에 의해 형성할 수 있다.The first rear reflecting film 161 having such a configuration can be formed by adjusting the oxygen concentration according to the graph shown in FIG. 4.

도 4에 도시한 그래프에 따라 산소 농도를 조절하여 제1 후면 반사막(161)을 형성하는 경우, 제1 후면 반사막(161)의 증착 초기에 X2의 농도로 산소를 주입하면서 일정 두께(T3-T1)로 미세 결정 실리콘 산화막을 증착하면 제1 영역(161A-1)을 형성할 수 있고, 이후 X2보다 낮은 X1의 농도로 산소를 주입하면서 일정 두께(T2-T3)로 미세 결정 실리콘 산화막을 증착하면 제2 영역(161A-2)을 형성할 수 있다.In the case of forming the first rear reflection layer 161 by adjusting the oxygen concentration according to the graph shown in FIG. When the microcrystalline silicon oxide film is deposited to form a first region 161A-1, and then, when oxygen is injected at a concentration of X1 lower than X2, the microcrystalline silicon oxide film is deposited to a predetermined thickness (T2-T3). The second region 161A-2 may be formed.

제1 영역(161A-1)을 형성할 때 주입되는 산소의 농도(X2)는 제1 표면(161S-1)에서의 산소(O)와 실리콘(Si)의 원자 함량비(O/Si)가 1.5 내지 3.0이 되는 농도이며, 제2 영역(161A-2)을 형성할 때 주입되는 산소의 농도(X1)는 제1 표면(161S-1)에서의 원자 함량비와 제2 표면(161S-2)에서의 원자 함량비의 차이가 0.3 내지 1.0이 되는 농도이다.The concentration X2 of oxygen injected when the first region 161A-1 is formed is the atomic ratio (O / Si) of oxygen (O) and silicon (Si) on the first surface 161S-1. The concentration X1 is 1.5 to 3.0, and the concentration X1 of oxygen injected when forming the second region 161A-2 is equal to the atomic content ratio at the first surface 161S-1 and the second surface 161S-2. Is a concentration such that the difference in the atomic content ratio in () is 0.3 to 1.0.

그리고 제1 영역(161A-1)을 형성하는 동안의 산소 농도는 X2로 일정하게 유지되며, 제2 영역(161A-2)을 형성하는 동안의 산소 농도는 X1으로 일정하게 유지된다.The oxygen concentration during the formation of the first region 161A-1 is kept constant at X2, and the oxygen concentration during the formation of the second region 161A-2 is kept constant at X1.

이와 같이, 제1 영역(161A-1)에서의 원자 함량비(O/Si)가 1.5 내지 3.0이 되도록 미세 결정 실리콘 산화막을 증착하면, 제1 영역(161A-1)은 1.0E-09 내지 1.0E-05의 전기 전도도(S/㎝)를 가지므로 전기 전도성이 낮지만, 800㎚의 파장 대역에서 제1 영역(161A-1), 특히 제1 표면(161S-1)이 1.5 내지 1.75의 굴절률을 가지므로 반사 성능이 우수하다.As such, when the microcrystalline silicon oxide film is deposited such that the atomic content ratio (O / Si) in the first region 161A-1 is 1.5 to 3.0, the first region 161A-1 is 1.0E-09 to 1.0. Although the electrical conductivity is low since it has an electrical conductivity (S / cm) of E-05, the refractive index of the first region 161A-1, especially the first surface 161S-1, in the wavelength band of 800 nm is 1.5 to 1.75. It has excellent reflection performance.

그리고, 제1 영역(161A-1)에서의 원자 함량비에 비해 0.3 내지 1.0이 작은 값으로 형성한 제2 영역(161A-2)은 800㎚의 파장 대역에서 1.75 내지 2.2의 굴절률을 갖지만, 1.0E-05 내지 1.0E-02의 전기 전도도를 갖는다.The second region 161A-2 formed at a value of 0.3 to 1.0 smaller than the atomic content ratio in the first region 161A-1 has a refractive index of 1.75 to 2.2 in the wavelength band of 800 nm, but has a refractive index of 1.0. Has an electrical conductivity of E-05 to 1.0E-02.

따라서, 제1 표면(161S-1)을 포함하는 제1 영역(161A-1)은 제2 영역(161A-2)에 비해 반사 성능이 우수하고, 제2 표면(161S-2)을 포함하는 제2 영역(161A-2)은 제1 영역(161A-1)에 비해 전기 전도도가 우수하다.Accordingly, the first region 161A-1 including the first surface 161S-1 has better reflection performance than the second region 161A-2, and includes the second surface 161S-2. The two regions 161A-2 have better electrical conductivity than the first regions 161A-1.

이에 따라, 도 9에 도시한 바와 같이 제1 후면 반사막(161)의 제1 영역(161A-1)에는 낮은 굴절률에 기여하는 비정질 실리콘 산화물 매트릭스층(161')이 제2 영역(161A-2)에 비해 높은 함유량으로 형성되고, 제2 영역(161A-2)에는 전기 전도도 확보에 기여하는 미세 결정 실리콘 석출물층(161")이 제1 영역(161A-1)에 비해 높은 함유량으로 형성된다.Accordingly, as shown in FIG. 9, an amorphous silicon oxide matrix layer 161 ′ that contributes to a low refractive index is formed in the first region 161A-1 of the first rear reflection layer 161. In the second region 161A-2, the fine crystal silicon precipitate layer 161 ", which is formed to have a higher content than the first region 161A-1, is formed in the second region 161A-2.

한편, 제1 후면 반사막(161)의 두께(T2-T1)는 100㎚ 내지 500㎚의 범위로 형성되고, 제1 영역(161A-1)의 두께(T3-T1)는 제1 후면 반사막(161)의 두께(T2-T1)의 0.2배 내지 0.8배의 범위에서 형성된다.Meanwhile, the thickness T2-T1 of the first rear reflective layer 161 is formed in a range of 100 nm to 500 nm, and the thickness T3-T1 of the first region 161A-1 is the first rear reflective layer 161. It is formed in the range of 0.2 to 0.8 times the thickness (T2-T1).

이상에서는 제1 후면 반사막(161)이 제1 영역(161A-1)과 제2 영역(161A-2)으로 명확히 구분되는 경우에 대해 설명하였다.In the above, the case where the first rear reflective layer 161 is clearly divided into the first region 161A-1 and the second region 161A-2 has been described.

하지만, 이와는 달리 도 5에 도시한 그래프에 따라 산소의 농도를 조절하면, 제1 후면 반사막(161)을 산소 농도가 서로 다른 4개의 영역으로 형성하는 것도 가능하다.However, unlike this, if the concentration of oxygen is adjusted according to the graph shown in FIG. 5, the first rear reflection layer 161 may be formed into four regions having different oxygen concentrations.

이상에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 산소 농도를 계단형으로 변경하는 것에 대하여 설명하였다.In the above, with reference to FIGS. 4 and 5, the step of changing the oxygen concentration to a step shape has been described.

그러나 산소 농도는 선형적으로 변형될 수도 있고, 곡선적으로 변형될 수도 있다.However, the oxygen concentration may be changed linearly or may be curved.

보다 구체적으로, 산소 농도는 도 6에 도시한 바와 같이 제1 표면(161S-1)에서 제2 표면(161S-2)으로 갈수록 선형적으로 감소할 수도 있고, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이 제1 표면(161S-1)에서 제2 표면(161S-2)으로 갈수록 곡선적으로 감소할 수도 있다.More specifically, the oxygen concentration may decrease linearly from the first surface 161S-1 to the second surface 161S-2 as shown in FIG. 6, and as shown in FIGS. 7 and 8. Similarly, the first surface 161S-1 may be curved toward the second surface 161S-2.

이와 같이, 제1 표면(161S-1)에서 제2 표면(161S-2)으로 갈수록 선형적 또는 곡선적으로 감소하면, 제1 표면(161S-1)에서 제2 표면(161S-2)으로 갈수록 미세 결정 실리콘 석출물층(161")의 함유량은 증가하고, 이에 따라 제1 표면(161S-1)에서 제2 표면(161S-2)으로 갈수록 전기 전도도가 증가하는 반면에 굴절률은 낮아진다.As such, as the linear or curve decreases from the first surface 161S-1 to the second surface 161S-2, the first surface 161S-1 goes from the first surface 161S-1 to the second surface 161S-2. The content of the microcrystalline silicon precipitate layer 161 " increases, thereby increasing the electrical conductivity while decreasing the refractive index from the first surface 161S-1 to the second surface 161S-2.

한편, 본 실시예에서, 제1 후면 반사막(161)은 제1 광전 변환부(130)의 n형 도핑층 역할을 같이 수행한다.Meanwhile, in the present exemplary embodiment, the first rear reflective layer 161 serves as an n-type doping layer of the first photoelectric converter 130.

이를 위해, 제1 후면 반사막(161)은 원료 가스에 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 포함하는 가스를 혼합하여 형성될 수 있다.To this end, the first rear reflection layer 161 may be formed by mixing a gas containing impurities of pentavalent elements such as phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), and the like into the source gas.

제1 광전 변환부(130)와 제1 후면 반사막(161)은 플라즈마 화학 기상 증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)과 같은 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD))에 의해 형성될 수 있다. The first photoelectric converter 130 and the first rear reflective layer 161 may be formed by chemical vapor deposition (CVD), such as plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD).

제1 광전 변환부(130)의 제1 p형 도핑층(131)과 후면 반사층(160)의 제1 후면 반사막(161)은 제1 진성층(132)을 사이에 두고 p-n 접합을 형성하므로, 제1 진성층(132)에서 생성된 전자와 정공은 접촉 전위차에 의해 분리되어 서로 다른 방향으로 이동된다. 예를 들어, 정공은 제1 p형 도핑층(131)을 통해 투명 전극(120)쪽으로 이동하고, 전자는 제1 후면 반사막(161)을 통해 후면 전극(170)쪽으로 이동한다.Since the first p-type doping layer 131 of the first photoelectric conversion unit 130 and the first back reflection layer 161 of the back reflection layer 160 form a pn junction with the first intrinsic layer 132 interposed therebetween. Electrons and holes generated in the first intrinsic layer 132 are separated by the contact potential difference and moved in different directions. For example, holes move toward the transparent electrode 120 through the first p-type doping layer 131, and electrons move toward the rear electrode 170 through the first back reflection layer 161.

후면 전극(170)은 후면 반사층(160) 위에 위치하며, 전기적으로 후면 반사층(160)과 연결되어 있다. 이러한 후면 전극(170)은 p-n 접합을 통해 생성된 캐리어 중 전자를 수집하여 출력한다.The rear electrode 170 is positioned on the rear reflective layer 160 and is electrically connected to the rear reflective layer 160. The rear electrode 170 collects and outputs electrons among carriers generated through the p-n junction.

이하, 도 10을 참조로 하여 도 1의 변형 실시예를 설명한다. 전술한 도 1의 실시예에서, 제1 후면 반사막(161) 만으로 후면 반사층(160)을 구성하는 경우에는 도핑된 산화아연으로 후면 반사층을 구성하는 경우에 비해 후면 반사층(160)의 증착에 필요한 공정 시간이 증가하며, 공정에 필요한 비용이 증가할 수 있다.Hereinafter, the modified embodiment of FIG. 1 will be described with reference to FIG. 10. In the above-described embodiment of FIG. 1, when the rear reflection layer 160 is composed of only the first rear reflection layer 161, a process required for the deposition of the rear reflection layer 160 is compared to when the rear reflection layer is formed of doped zinc oxide. Time increases and the cost of the process can increase.

이 경우, 본 실시예에서와 같이 미세 결정 실리콘 산화물로 이루어진 제1 후면 반사막(161)의 후면에 제2 후면 반사막(162)을 더 형성하여 후면 반사층(160)을 형성할 수 있다.In this case, as in the present exemplary embodiment, the rear reflective layer 160 may be formed by further forming a second rear reflective film 162 on the rear surface of the first rear reflective film 161 made of microcrystalline silicon oxide.

이때, 제2 후면 반사막(162)은 제1 후면 반사막(161)에 비해 전기 전도도가 높으며 700㎚ 이상의 파장을 갖는 태양광 성분에 대하여 400 cm-1 이상의 광 흡수계수를 갖는 물질, 예를 들어 AZO(Aluminum zinc-oxide) 또는 BZO(Boron zinc-oxide)로 이루어질 수 있다.In this case, the second rear reflective layer 162 has a higher electrical conductivity than the first rear reflective layer 161 and has a light absorption coefficient of 400 cm −1 or more with respect to a solar component having a wavelength of 700 nm or more, for example, AZO. (Aluminum zinc-oxide) or BZO (Boron zinc-oxide).

그리고 제2 후면 반사막(162)은 800㎚ 대역에서 제2 표면(161S-2)에 비해 높은 굴절률, 예를 들어 2.0을 초과하는 굴절률을 가지며, 제2 표면(161S-2)과 동일하거나 그 이상의 전기 전도도(S/㎝), 예를 들어 1.0E-05를 초과하는 전기 전도도를 갖는다.The second backside reflective layer 162 has a higher refractive index than the second surface 161S-2 in the 800 nm band, for example, a refractive index exceeding 2.0, and is equal to or greater than the second surface 161S-2. Electrical conductivity (S / cm), for example, electrical conductivity in excess of 1.0E-05.

이와 같이, 제1 후면 반사막(161)의 후면에 제2 후면 반사막(162)을 형성하면, 제1 후면 반사막(161)을 전술한 도 1의 후면 반사막(161)에 비해 얇은 두께로 형성하는 것이 가능하므로, 공정 시간 및 비용이 증가하는 것을 최소화할 수 있다.As such, when the second rear reflective layer 162 is formed on the rear surface of the first rear reflective layer 161, the first rear reflective layer 161 may be formed to be thinner than the rear reflective layer 161 of FIG. 1. As such, the increase in process time and cost can be minimized.

이하에서는 도 11 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 제2 실시예를 설명한다. 이하의 실시예를 설명함에 있어서, 전술한 제1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 to 13. In the following embodiments, the same components as those in the above-described first embodiment will be denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 태양전지의 개략도로서, 이중 접합형 박막 태양전지의 부분 단면도를 도시한 것이다. 11 is a schematic diagram of a thin film solar cell according to a second embodiment of the present invention, and shows a partial cross-sectional view of a double junction thin film solar cell.

본 실시예의 박막 태양전지는 제1 광전 변환부(130)와 투명 전극(120) 사이에 위치하는 제2 광전 변환부(140)를 더 포함한다.The thin film solar cell of the present exemplary embodiment further includes a second photoelectric converter 140 positioned between the first photoelectric converter 130 and the transparent electrode 120.

이중 접합형 박막 태양전지의 경우, 제2 광전 변환부(140)는 수소화된 비정질 실리콘으로 형성될 수 있고, 제1 광전 변환부(130)는 수소화된 미세 결정 실리콘으로 형성될 수 있다.In the case of a double junction type thin film solar cell, the second photoelectric converter 140 may be formed of hydrogenated amorphous silicon, and the first photoelectric converter 130 may be formed of hydrogenated fine crystalline silicon.

수소화된 비정질 실리콘으로 형성된 제2 광전 변환부(140)는 약 1.7eV의 광학 밴드갭을 갖고, 근자외선, 보라, 파랑 등과 같은 단파장 대역의 빛을 주로 흡수한다.The second photoelectric converter 140 formed of hydrogenated amorphous silicon has an optical bandgap of about 1.7 eV and mainly absorbs light in a short wavelength band such as near ultraviolet light, violet, and blue.

그리고 수소화된 미세 결정 실리콘으로 형성된 제1 광전 변환부(130)는 약 1.1eV의 광학 밴드갭을 갖고, 적색에서 근적외선까지의 장파장 대역의 빛을 주로 흡수한다.The first photoelectric converter 130 formed of hydrogenated microcrystalline silicon has an optical bandgap of about 1.1 eV and mainly absorbs light in a long wavelength band from red to near infrared.

따라서, 이중 접합형 박막 태양전지는 전술한 제1 실시예의 단일 접합형 박막 태양전지에 비해 효율이 향상된다.Therefore, the dual junction thin film solar cell has improved efficiency compared to the single junction thin film solar cell of the first embodiment described above.

제2 광전 변환부(140)는 투명 전극(120) 위에 순차적으로 적층된 제2 p형 도핑층(141), 제2 진성층(142) 및 제2 n형 도핑층(143)을 포함한다.The second photoelectric converter 140 includes a second p-type doped layer 141, a second intrinsic layer 142, and a second n-type doped layer 143 sequentially stacked on the transparent electrode 120.

제2 p형 도핑층(141)은 실리콘(Si)을 포함한 원료 가스에 붕소, 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물을 포함하는 가스를 혼합하여 형성될 수 있고, 제2 n형 도핑층(143)은 실리콘을 포함한 원료 가스에 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 포함하는 가스를 혼합하여 형성될 수 있다.The second p-type doped layer 141 may be formed by mixing a source gas including silicon (Si) with a gas containing impurities of trivalent elements such as boron, gallium, indium, etc., and the second n-type doped layer ( 143 may be formed by mixing a gas containing impurity of pentavalent element, such as phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), and the like with a source gas including silicon.

그리고 제1 광전 변환부(130)는 제2 광전 변환부(140)의 제2 n형 도핑층(143) 위에 순차적으로 형성된 제1 p형 도핑층(131) 및 제1 진성층(132)을 포함한다.The first photoelectric converter 130 may include the first p-type doped layer 131 and the first intrinsic layer 132 sequentially formed on the second n-type doped layer 143 of the second photoelectric converter 140. Include.

그리고 제1 진성층(132) 위에는 전술한 제1 실시예에서 설명한 구조의 후면 반사층(160)이 위치하며, 후면 반사층(160)은 제1 진성층(142)과 직접 접촉한다.The back reflection layer 160 having the structure described in the first embodiment is positioned on the first intrinsic layer 132, and the back reflection layer 160 is in direct contact with the first intrinsic layer 142.

도 12는 도 11의 변형 실시예를 도시한 것이다. 본 실시예에 있어서, 제2 광전 변환부(140)는 제2 p형 도핑층(141)과 제2 진성층(142)으로 이루어지며, 제1 광전 변환부(130)는 제1 진성층(132)으로 이루어진다.FIG. 12 illustrates a modified embodiment of FIG. 11. In the present exemplary embodiment, the second photoelectric converter 140 includes the second p-type doped layer 141 and the second intrinsic layer 142, and the first photoelectric converter 130 may include the first intrinsic layer ( 132).

그리고 제1 진성층(132)과 제2 진성층(142) 사이에는 중간 반사층(180)이 위치한다.The intermediate reflective layer 180 is positioned between the first intrinsic layer 132 and the second intrinsic layer 142.

중간 반사층(180)은 단파장의 태양광 성분을 제2 광전 변환부(140)를 향해 반사하는 한편, 장파장의 태양광 성분은 제1 광전 변환부(130)쪽으로 투과한다. The intermediate reflective layer 180 reflects the short wavelength solar component toward the second photoelectric converter 140, while the long wavelength solar component transmits toward the first photoelectric converter 130.

이러한 작용을 하는 중간 반사층(180)은 수소화된 비정질 실리콘, 미세 결정 실리콘 또는 수소화된 미세 결정 실리콘 중 하나의 물질로 형성된 제1 중간 반사막(181), 및 제1 중간 반사막(181)과 동일한 물질, 또는 상기 물질 중에서 선택된 제1 중간 반사막(181)과는 다른 물질로 형성된 제2 중간 반사막(182)으로 형성된다.The intermediate reflective layer 180 having such a function may be formed of the same material as the first intermediate reflective layer 181 and the first intermediate reflective layer 181 formed of one of hydrogenated amorphous silicon, microcrystalline silicon, or hydrogenated microcrystalline silicon. Alternatively, the second intermediate reflective layer 182 may be formed of a material different from the first intermediate reflective layer 181 selected from the above materials.

이때, 제2 진성층(132) 및 제1 중간 반사막(181)과 각각 접촉하는 제2 중간 반사막(182)은 제1 광전 변환부(130)의 n형 도핑층 역할을 수행하도록 n형 불순물로 도핑되며, 제2 중간 반사막(182) 및 제1 진성층(132)과 각각 접촉하는 제1 중간 반사막(181)은 제1 광전 변환부(130)의 p형 도핑층 역할을 수행하도록 p형 불순물로 도핑된다.In this case, the second intermediate reflecting layer 182 in contact with the second intrinsic layer 132 and the first intermediate reflecting layer 181 may be n-type impurities to serve as an n-type doping layer of the first photoelectric converter 130. The first intermediate reflecting layer 181 which is doped and contacts the second intermediate reflecting layer 182 and the first intrinsic layer 132, respectively, is a p-type impurity to serve as a p-type doping layer of the first photoelectric conversion unit 130. Doped with.

도 12에서는 중간 반사층(180)이 제1 중간 반사막(181) 및 제2 중간 반사막(182)의 이중막으로 구성된 것을 설명하였지만, 중간 반사층(180)은 단일막으로 이루어질 수도 있다.In FIG. 12, the intermediate reflective layer 180 is configured as a double layer of the first intermediate reflective layer 181 and the second intermediate reflective layer 182, but the intermediate reflective layer 180 may be formed as a single layer.

즉, 중간 반사층(180)은 제1 중간 반사막(181) 또는 제2 중간 반사막(180) 중 하나의 막으로만 이루어질 수도 있다. 하지만, 이 경우에는 중간 반사층(180)에 도핑된 불순물의 도전성 타입에 따라 제1 광전 변환부(130) 또는 제2 광전 변환부(140)의 구조가 달라질 수 있다.That is, the intermediate reflective layer 180 may be made of only one film of the first intermediate reflective layer 181 or the second intermediate reflective layer 180. However, in this case, the structure of the first photoelectric converter 130 or the second photoelectric converter 140 may vary according to the conductivity type of the dopant doped in the intermediate reflective layer 180.

즉, 중간 반사층(180)이 n형 불순물이 도핑된 제2 중간 반사막(182)으로만 이루어지는 경우에는 제1 중간 반사막(181) 위치에 제1 광전 변환부(130)의 제1 p형 도핑층이 위치하게 된다.That is, when the intermediate reflective layer 180 is formed of only the second intermediate reflective film 182 doped with n-type impurities, the first p-type doped layer of the first photoelectric converter 130 is positioned at the first intermediate reflective film 181. Will be located.

이와 마찬가지로, 중간 반사층(180)이 p형 불순물이 도핑된 제1 중간 반사막(181)만으로 이루어지는 경우에는 제2 중간 반사막(182) 위치에 제2 광전 변환부(140)의 제2 n형 도핑층이 위치하게 된다.Similarly, when the intermediate reflecting layer 180 is formed of only the first intermediate reflecting layer 181 doped with p-type impurities, the second n-type doping layer of the second photoelectric converter 140 is positioned at the second intermediate reflecting layer 182. Will be located.

그리고 제1 광전 변환부(130)의 제1 진성층(132) 위에는 전술한 제1 실시예에서 설명한 후면 전극층(160)이 위치한다.In addition, the back electrode layer 160 described in the first embodiment is positioned on the first intrinsic layer 132 of the first photoelectric converter 130.

도 13은 도 11의 다른 변형 실시예를 도시한 것이다. 본 실시예에서, 제1 광전 변환부(130)는 제1 p형 도핑층(131) 및 제1 진성층(132)으로 이루어지고, 제2 광전 변환부(140)는 제2 p형 도핑층(141) 및 제2 진성층(142)으로 이루어진다.FIG. 13 illustrates another modified embodiment of FIG. 11. In the present embodiment, the first photoelectric converter 130 includes a first p-type doped layer 131 and a first intrinsic layer 132, and the second photoelectric converter 140 includes a second p-type doped layer. 141 and the second intrinsic layer 142.

그리고 중간 반사층(180)은 제1 광전 변환부(130)의 제1 p형 도핑층(131)과 직접 접촉하는 제1 중간 반사막(183)과, 제2 진성층(142) 및 제1 중간 반사막(183)과 각각 접촉하는 제2 중간 반사막(182)을 포함한다.The intermediate reflective layer 180 may include a first intermediate reflective layer 183, a second intrinsic layer 142, and a first intermediate reflective layer in direct contact with the first p-type doped layer 131 of the first photoelectric converter 130. And a second intermediate reflective film 182 in contact with each other 183.

이때, 제1 중간 반사막(183)은 AZO 또는 BZO로 이루어지며, 제2 중간 반사막(182)은 n형 불순물이 도핑된 미세 결정 실리콘 산화물(μc-SiOx: H)과 미세 결정 실리콘 질화물(μc-SiNx: H) 및 미세 결정 실리콘 산화질화물(μc-SiOxNy: H) 중 하나로 이루어진다.In this case, the first intermediate reflecting film 183 is made of AZO or BZO, and the second intermediate reflecting film 182 is a microcrystalline silicon oxide (μc-SiOx: H) doped with n-type impurities and a microcrystalline silicon nitride (μc- SiNx: H) and microcrystalline silicon oxynitride (μc-SiOxNy: H).

구체적으로 도시하지는 않았지만, 중간 반사층(180)은 제1 중간 반사막(183) 또는 제2 중간 반사막(182) 중 하나의 막으로만 이루어질 수도 있다.Although not specifically illustrated, the intermediate reflective layer 180 may be formed of only one of the first intermediate reflective layer 183 and the second intermediate reflective layer 182.

한편, 구체적으로 설명하지는 않았지만, 전술한 이중 접합형 박막 태양전지도 후면 반사층(160)이 전술한 제1 실시예와 동일한 구조로 이루어질 수 있음은 당업자에게 자명하다.On the other hand, although not described in detail, it will be apparent to those skilled in the art that the double-junction thin film solar cell described above may have the same structure as the above-described first embodiment.

도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 태양전지의 개략도로서, 삼중 접합형 박막 태양전지의 부분 단면도이다.14 is a schematic view of a thin film solar cell according to a third embodiment of the present invention, and is a partial cross-sectional view of a triple junction thin film solar cell.

본 실시예의 박막 태양전지는 제2 광전 변환부(140)와 투명 전극(120) 사이에 위치하는 제3 광전 변환부(150)를 더 포함한다.The thin film solar cell of the present exemplary embodiment further includes a third photoelectric converter 150 positioned between the second photoelectric converter 140 and the transparent electrode 120.

본 실시예에서, 제1 광전 변환부(130)는 제1 p형 도핑층(131) 및 제1 진성층(132)으로 형성되고, 제2 광전 변환부(140)는 제2 p형 도핑층(141) 및 제2 진성층(142)으로 형성되며, 제3 광전 변환부(150)는 제3 p형 도핑층(151) 및 제3 진성층(152)으로 형성된다.In the present embodiment, the first photoelectric conversion unit 130 is formed of the first p-type doping layer 131 and the first intrinsic layer 132, and the second photoelectric conversion unit 140 is the second p-type doping layer. 141 and the second intrinsic layer 142, and the third photoelectric converter 150 is formed of the third p-type doped layer 151 and the third intrinsic layer 152.

그리고 제1 광전 변환부(130)와 제2 광전 변환부(140)의 사이 및 제2 광전 변환부(140)와 제3 광전 변환부(150)의 사이에는 각각 중간 반사층(180)이 형성된다.An intermediate reflective layer 180 is formed between the first photoelectric converter 130 and the second photoelectric converter 140 and between the second photoelectric converter 140 and the third photoelectric converter 150, respectively. .

도 14에 도시한 것처럼, 중간 반사층(180)은 제1 p형 도핑층(131) 또는 제2 p형 도핑층(141)과 접촉하는 제1 중간 반사막(181)과, 제2 진성층(142) 또는 제3 진성층(152)과 접촉하는 제2 중간 반사막(182)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 14, the intermediate reflective layer 180 includes a first intermediate reflective layer 181 and a second intrinsic layer 142 in contact with the first p-type doping layer 131 or the second p-type doping layer 141. ) Or a second intermediate reflective layer 182 in contact with the third intrinsic layer 152.

이때, 제1 중간 반사막(181)은 n형 불순물이 도핑된 미세 결정 실리콘 산화물(μc-SiOx: H)과 미세 결정 실리콘 질화물(μc-SiNx: H) 및 미세 결정 실리콘 산화질화물(μc-SiOxNy: H) 중 하나로 이루어지거나, AZO(Aluminum zinc-oxide) 또는 BZO(Boron zinc-oxide)로 이루어지고, 제2 중간 반사막(182)은 p형 불순물이 도핑된 미세 결정 실리콘 산화물(μc-SiOx: H)과 미세 결정 실리콘 질화물(μc-SiNx: H) 및 미세 결정 실리콘 산화질화물(μc-SiOxNy: H) 중 하나로 이루어질 수 있다.In this case, the first intermediate reflective layer 181 may be formed of microcrystalline silicon oxide (μc-SiOx: H), microcrystalline silicon nitride (μc-SiNx: H), and microcrystalline silicon oxynitride (μc-SiOxNy: doped with n-type impurities. H), or made of AZO (Aluminum zinc oxide) or BZO (Boron zinc-oxide), and the second intermediate reflector 182 is a microcrystalline silicon oxide (μc-SiOx: H doped with p-type impurities). ) And microcrystalline silicon nitride (μc-SiNx: H) and microcrystalline silicon oxynitride (μc-SiOxNy: H).

도 14에서는 상기 중간 반사층(180)의 도면부호를 동일하게 적용함으로써 두 개의 중간 반사층(180)이 서로 동일한 것을 예로 들었지만, 상기 두 개의 중간 반사층(180)은 서로 다른 물질 또는 서로 다른 층 구조로 이루어질 수도 있다.In FIG. 14, two intermediate reflective layers 180 are identical to each other by applying the same reference numerals to the intermediate reflective layer 180, but the two intermediate reflective layers 180 are formed of different materials or different layer structures. It may be.

예를 들면, 제1 광전 변환부(130)와 제2 광전 변환부(140) 사이에 위치하는 중간 반사층은 제1 중간 반사막 및 제2 중간 반사막의 이중막 구조로 이루어지는 반면에, 제2 광전 변환부(140)와 제3 광전 변환부(150) 사이에 위치하는 중간 반사층은 제1 중간 반사막 또는 제2 중간 반사막의 단일막 구조로 이루어질 수 있으며, 이의 반대 경우도 가능하다.For example, the intermediate reflective layer positioned between the first photoelectric conversion unit 130 and the second photoelectric conversion unit 140 has a double film structure of a first intermediate reflection film and a second intermediate reflection film, whereas a second photoelectric conversion device is used. The intermediate reflective layer positioned between the unit 140 and the third photoelectric converter 150 may be formed as a single layer structure of the first intermediate reflective layer or the second intermediate reflective layer, or vice versa.

또한, 제1 광전 변환부(130)와 제2 광전 변환부(140) 사이에 위치하는 중간 반사층과 제2 광전 변환부(140)와 제3 광전 변환부(150) 사이에 위치하는 중간 반사층이 각각 단일막 구조로 이루어지며, 각 층을 구성하는 물질이 서로 동일하거나, 서로 다를 수도 있다.In addition, an intermediate reflective layer positioned between the first photoelectric converter 130 and the second photoelectric converter 140 and an intermediate reflective layer positioned between the second photoelectric converter 140 and the third photoelectric converter 150 may be provided. Each has a single film structure, and the materials constituting each layer may be the same or different.

예를 들면, 제1 광전 변환부(130)와 제2 광전 변환부(140) 사이에 위치하는 중간 반사층과 제2 광전 변환부(140)와 제3 광전 변환부(150) 사이에 위치하는 중간 반사층이 n형 불순물 또는 p형 불순물이 도핑된 미세 결정 실리콘 산화물(μc-SiOx: H)과 미세 결정 실리콘 질화물(μc-SiNx: H) 및 미세 결정 실리콘 산화질화물(μc-SiOxNy: H) 중에서 선택된 어느 하나의 동일한 물질 또는 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.For example, an intermediate reflective layer positioned between the first photoelectric converter 130 and the second photoelectric converter 140 and an intermediate positioned between the second photoelectric converter 140 and the third photoelectric converter 150. The reflective layer is selected from microcrystalline silicon oxide (μc-SiOx: H), microcrystalline silicon nitride (μc-SiNx: H), and microcrystalline silicon oxynitride (μc-SiOxNy: H) doped with n-type impurities or p-type impurities. It may be made of either the same material or different materials.

이와 마찬가지로, 제1 광전 변환부(130)와 제2 광전 변환부(140) 사이에 위치하는 중간 반사층과 제2 광전 변환부(140)와 제3 광전 변환부(150) 사이에 위치하는 중간 반사층이 모두 AZO 또는 BZO의 단일막 구조로 이루어질 수 있다.Similarly, the intermediate reflective layer positioned between the first photoelectric converter 130 and the second photoelectric converter 140 and the intermediate reflective layer located between the second photoelectric converter 140 and the third photoelectric converter 150. All of these may be made of a single film structure of AZO or BZO.

또한, 제1 광전 변환부(130)와 제2 광전 변환부(140) 사이에 위치하는 중간 반사층은 n형 불순물 또는 p형 불순물이 도핑된 미세 결정 실리콘 산화물(μc-SiOx: H)과 미세 결정 실리콘 질화물(μc-SiNx: H) 및 미세 결정 실리콘 산화질화물(μc-SiOxNy: H) 중에서 선택된 어느 한 물질로 이루어지고, 제2 광전 변환부(140)와 제3 광전 변환부(150) 사이에 위치하는 중간 반사층은 AZO 또는 BZO로 이루어질 수 있으며, 이의 반대 경우도 가능하다.In addition, the intermediate reflective layer positioned between the first photoelectric converter 130 and the second photoelectric converter 140 may include fine crystal silicon oxide (μc-SiOx: H) and fine crystal doped with n-type impurities or p-type impurities. It is made of any one material selected from silicon nitride (μc-SiNx: H) and microcrystalline silicon oxynitride (μc-SiOxNy: H), and between the second photoelectric converter 140 and the third photoelectric converter 150 The intermediate reflecting layer may be made of AZO or BZO and vice versa.

이와 같이, 2개의 중간 반사층(180)을 구성하는 물질은 광전 변환부의 두께, 굴절률 등의 다른 요소(factor)들에 따라 적절한 것을 선택하여 사용할 수 있다.As such, the materials constituting the two intermediate reflective layers 180 may be appropriately selected according to other factors such as thickness and refractive index of the photoelectric converter.

한편, 구체적으로 도시하지는 않았지만, 전술한 삼중 접합형 박막 태양전지도 전술한 제1 실시예의 후면 반사층(160)을 구비하는 것은 당업자에게 자명하다.On the other hand, although not shown in detail, it is apparent to those skilled in the art that the above-described triple junction thin film solar cell includes the back reflection layer 160 of the first embodiment described above.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.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, It belongs to the scope of right.

110: 기판 120: 투명 전극
130: 제1 광전 변환부 140: 제2 광전 변환부
150: 제3 광전 변환부 160: 후면 반사층
161: 제1 후면 반사막 162: 제2 후면 반사막
170: 후면 전극 180: 중간 반사층
181: 제1 중간 반사막 182: 제2 중간 반사막110: substrate 120: transparent electrode
130: first photoelectric converter 140: second photoelectric converter
150: third photoelectric conversion unit 160: rear reflective layer
161: first rear reflection film 162: second rear reflection film
170: rear electrode 180: intermediate reflective layer
181: first intermediate reflecting film 182: second intermediate reflecting film

Claims (18)

기판;
상기 기판 위에 위치하며, 광 흡수용 제1 진성층을 포함하는 제1 광전 변환부; 및
상기 제1 광전 변환부를 투과한 빛을 상기 제1 진성층으로 반사하는 후면 반사층
을 포함하며,
상기 후면 반사층은 n형 불순물 또는 p형 불순물이 도핑된 미세 결정 실리콘 산화물(μc-SiOx)을 포함하는 제1 후면 반사막을 구비하며, 상기 제1 후면 반사막은 상기 제1 광전 변환부의 제1 진성층과 직접 접촉하는 제1 표면과 상기 제1 표면의 반대쪽에 위치하는 제2 표면을 구비하고, 상기 제1 후면 반사막 내에서 산소(O)와 실리콘(Si)의 원자 함량비(O/Si)는 상기 제1 표면에서의 상기 원자 함량비가 상기 제2 표면에서의 상기 원자 함량비에 비해 크게 형성되는 박막 태양전지.Board;
A first photoelectric converter positioned on the substrate and including a first intrinsic layer for absorbing light; And
A rear reflective layer reflecting light transmitted through the first photoelectric conversion unit to the first intrinsic layer
/ RTI >
The back reflection layer may include a first back reflection layer including microcrystalline silicon oxide (μc-SiOx) doped with n-type impurities or p-type impurities, and the first back reflection layer may include a first intrinsic layer of the first photoelectric conversion unit. A first surface in direct contact with the second surface and a second surface positioned opposite to the first surface, wherein an atomic content ratio (O / Si) of oxygen (O) and silicon (Si) in the first back reflection layer The thin film solar cell of which the atomic content ratio at the first surface is larger than the atomic content ratio at the second surface. 제1항에서,
상기 제1 표면에서의 상기 원자 함량비는 1.5 내지 3.0인 박막 태양전지.In claim 1,
The atomic content ratio at the first surface is 1.5 to 3.0 thin film solar cell. 제2항에서,
상기 제1 표면에서의 상기 원자 함량비와 상기 제2 표면에서의 상기 원자 함량비의 차이는 0.3 내지 1.0인 박막 태양전지.3. The method of claim 2,
The difference between the atomic content ratio on the first surface and the atomic content ratio on the second surface is 0.3 to 1.0. 제1항에서,
상기 제1 후면 반사막은 100㎚ 내지 500㎚의 두께로 형성되는 박막 태양전지.In claim 1,
The first back reflecting film is a thin film solar cell formed of a thickness of 100nm to 500nm. 제1항에서,
상기 제1 표면은 800㎚의 파장 대역에서 1.5 내지 1.75의 굴절률을 가지며, 상기 제2 표면은 800㎚의 파장 대역에서 1.75 내지 2.2의 굴절률 갖는 박막 태양전지.In claim 1,
The first surface has a refractive index of 1.5 to 1.75 in the wavelength band of 800nm, the second surface has a refractive index of 1.75 to 2.2 in the wavelength band of 800nm. 제1항에서,
상기 제1 표면은 1.0E-09 내지 1.0E-05의 전기 전도도(S/㎝)를 가지며, 상기 제2 표면은 1.0E-05 내지 1.0E-02의 전기 전도도를 갖는 박막 태양전지.In claim 1,
The first surface has an electrical conductivity (S / cm) of 1.0E-09 to 1.0E-05, the second surface has an electrical conductivity of 1.0E-05 to 1.0E-02. 제1항에서,
상기 제1 후면 반사막의 상기 원자 함량비는 상기 제1 표면에서 상기 제2 표면으로 갈수록 선형적으로 감소하는 박막 태양전지.In claim 1,
The thin film solar cell of claim 1, wherein the atomic content ratio of the first backside reflecting film decreases linearly from the first surface to the second surface. 제7항에서,
상기 제1 표면에서 상기 제2 표면으로 갈수록 미세 결정 실리콘 석출물층의 함유량이 증가하는 박막 태양전지.In claim 7,
The thin film solar cell of which the content of the microcrystalline silicon precipitate layer increases from the first surface to the second surface. 제1항에서,
상기 제1 후면 반사막의 상기 원자 함량비는 상기 제1 표면에서 상기 제2 표면으로 갈수록 곡선적으로 감소하는 박막 태양전지.In claim 1,
The thin film solar cell of claim 1, wherein the atomic content ratio of the first backside reflective film decreases from the first surface to the second surface. 제9항에서,
상기 제1 표면에서 상기 제2 표면으로 갈수록 미세 결정 실리콘 석출물층의 함유량이 증가하는 박막 태양전지.The method of claim 9,
The thin film solar cell of which the content of the microcrystalline silicon precipitate layer increases from the first surface to the second surface. 제1항에서,
상기 제1 후면 반사막의 상기 원자 함량비는 상기 제1 표면에서 상기 제2 표면으로 갈수록 계단형으로 감소하는 박막 태양전지.In claim 1,
The thin film solar cell of claim 1, wherein the atomic content ratio of the first backside reflective layer decreases stepwise from the first surface to the second surface. 제11항에서,
상기 제1 후면 반사막은 제1 원자 함량비를 갖는 제1 영역과, 상기 제1 원자 함량비에 비해 작은 원자 함량비를 갖는 제2 영역을 포함하는 박막 태양전지.12. The method of claim 11,
The first backside reflecting film includes a first region having a first atomic content ratio and a second region having a smaller atomic content ratio than the first atomic content ratio. 제12항에서,
상기 제1 영역의 두께는 상기 제1 후면 반사막의 두께의 0.2 내지 0.8배로 형성되는 박막 태양전지.The method of claim 12,
The thin film solar cell has a thickness of the first region is 0.2 to 0.8 times the thickness of the first rear reflecting film. 제12항에서,
상기 제2 영역에는 미세 결정 실리콘 석출물층이 상기 제1 영역에 비해 높은 함유량으로 형성되는 박막 태양전지.The method of claim 12,
The thin film solar cell having a fine crystal silicon precipitate layer is formed in a higher content than the first region in the second region. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에서,
상기 후면 반사층은 상기 제1 후면 반사막과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 제2 후면 반사막을 더 포함하는 박막 태양전지.The method according to any one of claims 1 to 14,
The back reflecting layer further includes a second back reflecting layer positioned between the first back reflecting layer and the second electrode. 제15항에서,
상기 제2 후면 반사막은 AZO(Aluminum zinc-oxide) 또는 BZO(Boron zinc-oxide)를 포함하는 투명 전도층으로 형성되는 박막 태양전지.16. The method of claim 15,
The second back reflecting layer is a thin film solar cell formed of a transparent conductive layer containing AZO (Aluminum zinc-oxide) or BZO (Boron zinc-oxide). 제15항에서,
상기 제2 후면 반사막은 10㎚ 내지 50㎚의 두께로 형성되는 박막 태양전지.16. The method of claim 15,
The second back reflecting film is a thin film solar cell formed of a thickness of 10nm to 50nm. 제15항에서,
상기 제1 진성층은 비정질 실리콘(a-Si) 또는 미세 결정 실리콘(μc-Si)을 포함하는 박막 태양전지.16. The method of claim 15,
The first intrinsic layer is a thin film solar cell including amorphous silicon (a-Si) or microcrystalline silicon (μc-Si).
KR1020120014756A 2012-02-14 2012-02-14 Thin film solar cell KR101784439B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120014756A KR101784439B1 (en) 2012-02-14 2012-02-14 Thin film solar cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120014756A KR101784439B1 (en) 2012-02-14 2012-02-14 Thin film solar cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130093296A true KR20130093296A (en) 2013-08-22
KR101784439B1 KR101784439B1 (en) 2017-10-11

Family

ID=49217628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120014756A KR101784439B1 (en) 2012-02-14 2012-02-14 Thin film solar cell

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101784439B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102071481B1 (en) * 2018-08-09 2020-01-30 한국기계연구원 Transparent bifacial solar cells with improved transparency employing silver oxide embedded transparent electrodes and manufacturing method of the same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100876613B1 (en) * 2008-05-27 2008-12-31 한국철강 주식회사 Tandem thin-film silicon solar cell and method for fabricating thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR101784439B1 (en) 2017-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101292061B1 (en) Thin film solar cell
KR100989615B1 (en) Solar cell
JP2012520563A (en) Solar cell
KR101833941B1 (en) Thin flim solar cell
KR101632451B1 (en) Thin flim solar cell
KR20100115691A (en) Transparent solar cell
KR101584376B1 (en) Silicon thin film solar cell
JP5266375B2 (en) Thin film solar cell and manufacturing method thereof
KR101784439B1 (en) Thin film solar cell
US20100212739A1 (en) Solar cell and method of manufacturing the same
KR20110093046A (en) Silicon thin film solar cell and manufacturing method thereof
US20100071745A1 (en) Photovoltaic device and method of manufacturing the same
KR20130036454A (en) Thin film solar cell module
KR20100021540A (en) High efficiency solar cells
KR20120067544A (en) Thin film solar cell
EP2834856B1 (en) Thin film solar cell
KR101770266B1 (en) Thin film solar cell module
KR20120064268A (en) Thin film solar cell and manufacturing method thereof
KR20140121919A (en) Thin film solar cell
KR102052507B1 (en) Thin film solar cell module
KR101821392B1 (en) Thin film Solar cell
KR20120097786A (en) Solar cell and method of manufacturing the same
KR20100033897A (en) Photovoltaic device and method for manufacturing same
KR20120096340A (en) Solar cell and method of manufacturing the same
KR20150088617A (en) Thin flim solar cell

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