KR20140058792A - Thin film solar cell and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 박막형 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 박막형 태양전지에 적용되는 후면 전극층과 기판 사이에 배리어층을 삽입하여 수분 및 산소의 침투를 방지하여 신뢰성이 향상된 박막형 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film solar cell and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a thin film solar cell having improved reliability by preventing permeation of moisture and oxygen by inserting a barrier layer between a back electrode layer applied to a thin film solar cell and a substrate, And a manufacturing method thereof.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 특히 주목되고 있다. 태양전지에는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열 발전과, 반도체의 성질을 이용하여 태양빛(Photons)을 전기에너지로 변환시키는 태양광 전지가 있으며, 태양전지라고 하면 일반적으로 태양광 전지(이하, '태양전지'라 한다)를 일컫는다.With the recent depletion of existing energy resources such as oil and coal, interest in alternative energy to replace them is increasing. Among them, solar cells are attracting particular attention because they have abundant energy resources and there is no problem about environmental pollution. Solar cells include solar power generation that generates the steam needed to rotate the turbine using solar heat and solar cells that convert sunlight (photons) into electrical energy using the properties of semiconductors. (Hereinafter referred to as a "photovoltaic cell").
이러한 태양전지는 원료 물질에 따라 크게 다결정(poly crystal) 및 단결정(single crystal) 실리콘 태양전지 또는 비정질 실리콘 태양전지와 같은 실리콘계 태양전지와 화합물 반도체 태양전지 등으로 분류된다. Such solar cells are classified into silicon-based solar cells and compound semiconductor solar cells, such as poly-crystal and single-crystal silicon solar cells or amorphous silicon solar cells, depending on raw materials.
이 중 화합물 반도체 태양전지의 하나로서 CIGS계 태양전지는 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se) 등의 원소로 이루어지는 광흡수 계수가 높은 광흡수층을 유리(glass) 등의 기판상에 증착하여 전기에너지를 생산하게 되는 태양전지로서, 두께가 얇은 박막으로도 고효율의 태양전지 제조가 가능하며, 또한 전기, 광학적 안정성이 우수하여 매우 이상적인 광흡수층을 형성할 수 있어 저가, 고효율의 태양전지 재료로 많은 연구가 이루어지고 있다.As one of the compound semiconductor solar cells, the CIGS solar cell has a structure in which a light absorption layer having a high light absorption coefficient, which is made of an element such as copper (Cu), indium (In), gallium (Ga), selenium (Se) The present invention relates to a solar cell capable of producing a high efficiency solar cell even with a thin film and capable of forming an ideal optical absorption layer with excellent electrical and optical stability, , And many studies have been made with high efficiency solar cell materials.
한편, 최근에는 화합물 반도체 태양전지를 얇은 박막 형태로 제조할 수 있게 됨으로써, 유연성을 갖는 고분자 폴리머(polymer) 소재의 기판을 이용하여 플랙시블한 박막형 태양전지에 대한 연구가 증가하고 있다.In recent years, since compound semiconductor solar cells can be manufactured in the form of thin films, studies on thin film type solar cells that are flexible by using flexible polymer polymer substrates have been increasing.
그런데, 플랙시블한 특성을 가진 폴리머 소재의 기판의 경우, 수분 및 산소에 취약한 문제점이 있고, 이를 보완하기 위해서 전극층이 형성되는 기판과 수분 및 산소의 침투를 방지하는 배리어층이 형성되는 기판을 별도로 구성하고 이를 접합하는 방식이 채용되었지만 제품의 두께가 두꺼워지고, 제조 공정이 복잡하게 되어 제조 비용이 증가되는 문제점이 있다.However, in the case of a polymer substrate having a flexible characteristic, there is a problem in that it is vulnerable to moisture and oxygen. In order to compensate for this, a substrate on which an electrode layer is formed and a substrate on which a barrier layer for preventing permeation of moisture and oxygen are formed But the thickness of the product is increased and the manufacturing process is complicated, resulting in an increase in manufacturing cost.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 박막형 태양전지에 적용되는 후면 전극층과 기판 사이에 배리어층을 삽입하여 수분 및 산소의 침투를 방지하여 신뢰성이 향상된 박막형 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a thin film solar cell having improved reliability by inserting a barrier layer between a back electrode layer and a substrate, And a manufacturing method thereof.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막형 태양전지는, 기판 상에 형성된 후면 전극층을 포함하는 박막형 태양전지에 있어서, 상기 기판과 후면 전극층 사이에는, 금속 화합물로 이루어진 배리어층을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a thin film solar cell including a rear electrode layer formed on a substrate, the thin film solar cell including a barrier layer made of a metal compound between the substrate and the rear electrode layer .
바람직하게, 상기 배리어층의 두께는 5 ~ 200㎚이다.Preferably, the thickness of the barrier layer is 5 to 200 nm.
바람직하게, 상기 배리어층의 금속 화합물은 산화 금속물 또는 질화 금속물이다.Preferably, the metal compound of the barrier layer is a metal oxide or a metal nitride.
바람직하게, 상기 금속 화합물은 알루미늄(Al) 계열 또는 규소(Si) 계열이다.Preferably, the metal compound is aluminum (Al) or silicon (Si).
바람직하게, 상기 배리어층은 증발법(evaporation), 화학기상증착법(chemical vapor deposition; CVD) 또는 스퍼터링법(Sputtering)을 이용하여 형성된다.Preferably, the barrier layer is formed using evaporation, chemical vapor deposition (CVD), or sputtering.
바람직하게, 상기 배리어층은 산화물 또는 질화물을 타겟으로 한 DC 스퍼터링법이나, 산소 또는 질소를 반응성 가스로 하여 금속물을 타겟으로 한 반응성 스퍼터링법을 이용하여 형성된다.Preferably, the barrier layer is formed by a DC sputtering method using an oxide or a nitride as a target, or a reactive sputtering method using a metal as a target with oxygen or nitrogen as a reactive gas.
바람직하게, 상기 기판의 하부에는, 금속 화합물로 이루어진 하부 배리어층을 더 포함한다.Preferably, the lower portion of the substrate further includes a lower barrier layer made of a metal compound.
바람직하게, 상기 후면 전극층 상에 형성된 광 흡수층, 버퍼층, 윈도우층 및 전면 전극층을 더 포함한다.Preferably, the light emitting device further includes a light absorbing layer, a buffer layer, a window layer, and a front electrode layer formed on the rear electrode layer.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막형 태양전지의 제조방법은, 기판 상에 형성된 후면 전극층을 포함하는 박막형 태양전지의 제조방법에 있어서, (a) 상기 기판 상에 금속 화합물로 이루어진 배리어층을 형성하는 단계; 및 (b) 상기 배리어층 상에 후면 전극층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thin film solar cell including a rear electrode layer formed on a substrate, the method comprising: (a) forming a barrier layer ; And (b) forming a rear electrode layer on the barrier layer.
바람직하게, 상기 배리어층의 두께는 5 ~ 200㎚이다.Preferably, the thickness of the barrier layer is 5 to 200 nm.
바람직하게, 상기 배리어층의 금속 화합물은 산화 금속물 또는 질화 금속물이다.Preferably, the metal compound of the barrier layer is a metal oxide or a metal nitride.
바람직하게, 상기 금속 화합물은 알루미늄(Al) 계열 또는 규소(Si) 계열이다.Preferably, the metal compound is aluminum (Al) or silicon (Si).
바람직하게, 상기 (a) 단계는, 증발법(evaporation), 화학기상증착법(chemical vapor deposition; CVD) 또는 스퍼터링법(Sputtering)을 이용하여 형성된다.Preferably, the step (a) is formed by using evaporation, chemical vapor deposition (CVD), or sputtering.
바람직하게, 상기 (a) 단계는, 산화물 또는 질화물을 타겟으로 한 DC 스퍼터링법이나, 산소 또는 질소를 반응성 가스로 하여 금속물을 타겟으로 한 반응성 스퍼터링법을 이용하여 형성된다.Preferably, the step (a) is formed by a DC sputtering method using an oxide or a nitride as a target, or a reactive sputtering method using a metal as a target with oxygen or nitrogen as a reactive gas.
바람직하게, 상기 (a) 단계는, 상기 기판의 하부에 금속 화합물로 이루어진 하부 배리어층을 형성하는 단계를 더 포함한다.Preferably, the step (a) further includes forming a lower barrier layer made of a metal compound on the lower surface of the substrate.
바람직하게, 상기 후면 전극층 상에 형성된 광 흡수층, 버퍼층, 윈도우층 및 전면 전극층을 형성하는 단계를 더 포함한다.Preferably, the method further comprises forming a light absorption layer, a buffer layer, a window layer, and a front electrode layer formed on the rear electrode layer.
본 발명에 따르면, 박막형 태양전지의 후면 전극층과 기판 사이에 배리어층을 삽입함으로써, 수분 및 산소의 침투를 방지할 수 있는 박막형 태양전지를 제공할 수 있다. 또한, 고온의 셀레늄(Se) 분위기 하에서 광 흡수층을 형성하는 과정에서 셀레늄(Se)이 기판으로 이동하는 것을 차단하여 기판이 열화되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 박막형 태양전지의 배리어층의 제조 공정의 간소화로 박막형 태양전지의 제조비용을 절감시킬 수 있는 효과를 제공한다. 이러한 박막형 태양전지는 기판에서 후면 전극층으로 또는 후면 전극층에서 기판으로 침투될 수 있는 수분 및 산소나 셀레늄(Se) 등을 차단할 수 있음으로 기판과 후면 전극층이 열화되는 것을 최소화하여 박막형 태양전지의 효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a thin film solar cell capable of preventing penetration of moisture and oxygen by inserting a barrier layer between a rear electrode layer and a substrate of a thin film solar cell. In addition, in the process of forming the light absorbing layer in a high temperature selenium (Se) atmosphere, the selenium (Se) is prevented from moving to the substrate, thereby preventing the substrate from being deteriorated. Further, the manufacturing process of the barrier layer of the thin film solar cell is simplified, thereby reducing the manufacturing cost of the thin film solar cell. Such a thin film solar cell can block moisture, oxygen, and selenium (Se) that can permeate from the substrate to the back electrode layer or from the back electrode layer to the substrate, thereby minimizing deterioration of the substrate and the back electrode layer, Reliability can be improved.
본 명세서에 첨부되는 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 후술되는 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명에 따른 박막형 태양전지의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 박막형 태양전지의 다른 예의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 박막형 태양전지의 제조방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도들이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this application, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description, And shall not be interpreted.
1 is a cross-sectional view schematically showing a structure of a thin film solar cell according to the present invention.
2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of another example of a thin film solar cell according to the present invention.
FIGS. 3 to 4 are process sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a thin film solar cell according to the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
도 1은 본 발명에 따른 박막형 태양전지의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 박막형 태양전지의 다른 예의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a thin film solar cell according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of another example of a thin film solar cell according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 박막형 태양전지는, 기판(100), 배리어층(200) 및 후면 전극층(300)을 포함한다. 또한, 상기 박막형 태양전지는 후면 전극층(300) 상에 광 흡수층(400), 버퍼층(500), 윈도우층(600) 및 전면 전극층(700)을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a thin film solar cell according to the present invention includes a
상기 기판(100)은 플랙시블한 특성을 갖도록 폴리이미드(polyimide)를 이용한 폴리머 기판이 이용될 수 있다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 폴리머 기판 이외에도 태양전지의 적층 구조의 기초가 될 수 있는 다양한 재질이 사용될 수 있음은 자명하다. 예컨대, 절연성을 갖는 유리 기판으로 소라다임(sodalime) 유리를 이용한 기판이 이용될 수 있다.A polymer substrate using polyimide may be used as the
상기 배리어층(200)은 상기 기판(100) 상에 금속 화합물로 형성되어 이루어지는 것으로, 금속 화합물로는 산화 금속물 또는 질화 금속물이 사용될 수 있다. 또한, 이러한 산화 또는 질화 금속물은 알루미늄(Al) 계열 또는 규소(Si) 계열인 것이 바람직하다. 이때, 배리어층(200)은 5 ~ 200㎚의 두께로 형성될 수 있다.The
이러한 배리어층(200)은 증발법(evaporation), 화학기상증착법(chemical vapor deposition; CVD) 또는 스퍼터링법(Sputtering)을 이용하여 형성될 수 있는데, 특히 스퍼터링법의 경우에는 배리어층(200)을 구성하는 금속 화합물인 산화물 또는 질화물을 타겟으로 한 DC 스퍼터링법에 의해 형성되거나, 산소 또는 질소를 반응성 가스로 하여 금속물을 타겟으로 한 반응성 스퍼터링(Reactive Sputtering)을 이용하여 형성될 수 있다.The
본 발명에서는 상기 기판(100)과 후면 전극층(300) 사이에 금속 화합물로 이루어진 배리어층(200)을 형성하게 됨으로써, 기판(100)을 통해 수분 및 산소가 상기 후면 전극층(300)으로 유입되는 것을 차단할 수 있음으로 후면 전극층(300)이 수분이나 산소에 의해 열화되는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 고온의 셀레늄(Se) 분위기 하에서 광 흡수층을 형성하는 과정에서 셀레늄(Se)이 기판으로 이동하는 것을 차단하여 기판이 열화되는 것을 최소화할 수 있다. 이를 통해, 박막형 태양전지의 효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The
한편, 상기 배리어층(200)은 기판(100)의 상부에만 형성되는 것으로 설명되었지만, 본 발명이 이에 한하는 것은 아니며, 기판(100)의 하부에도 형성될 수 있다. 이 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기판(100)의 하부에는 금속 화합물로 이루어진 하부 배리어층(200')을 더 포함한다. 상기 하부 배리어층(200')은 외부에서 상기 기판(100)으로 수분 또는 산소가 유입되는 것을 방지하게 되어 박막형 태양전지의 배리어 특성을 보다 더 향상시킬 수 있게 된다.The
상기 후면 전극층(300)은 도전성을 갖는 금속층으로서 높은 전기전도성과 광 흡수층(400)과의 오믹 접촉(ohmic contact) 및 셀레늄(Se) 분위기 하에서의 고온 안정성을 갖는 몰리브덴(Mo)이 사용될 수 있다. 상기 후면 전극층(300)은 상기 배리어층(200)에 의해 수분 및 산소가 침투되는 것이 방지되기 때문에 시간에 따른 열화를 최소화할 수 있게 되어 박막형 태양전지의 효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.The
상기 광 흡수층(400)은 태양광을 흡수하여 기전력을 발생시키기 위한 것으로서, CIGS계의 재질로 형성된다. CIGS는 CuInSe2(CIS)의 3원소 반도체에 갈륨(Ga) 원소를 도핑하여 효율을 증가시킨 것이다The
상기 버퍼층(500)은 p형 반도체 층인 상기 광 흡수층(300)과 pn접합되는 n형의 반도체 층으로서, 황화 카드뮴(Cds)로 형성된다.The
상기 윈도우층(600)은 투명한 전극층으로서, ITO, ZnO 또는 i-ZnO 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 이때, 상기 윈도우층(600)의 상면에는 전하를 효과적으로 포집하기 위해서 알루미늄(Al)이나 니켈(Ni)과 같은 금속 재질로 이루어진 금속층인 전면 전극층(700)이 형성된다.The
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 박막형 태양전지는 기판(100)과 후면 전극층(300) 사이에 배리어층(200)이 삽입된 구조로 형성됨으로써, 기판(100)을 통해 수분 및 산소가 상기 후면 전극층(300)으로 유입되는 것을 차단할 수 있음으로 후면 전극층(300)이 수분이나 산소에 의해 열화되는 것을 최소화하여 박막형 태양전지의 효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.As described above, the thin film solar cell according to the present invention has a structure in which the
도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 박막형 태양전지의 제조방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도들이다.FIGS. 3 to 4 are process sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a thin film solar cell according to the present invention.
도 3 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 박막형 태양전지의 제조방법은, 기판(100) 상에 배리어층(200)을 형성하는 단계와, 상기 배리어층(200) 상에 후면 전극층(300)을 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 박막형 태양전지의 제조방법은 후면 전극층(300) 상에 광 흡수층(400), 버퍼층(500), 윈도우층(600) 및 전면 전극층(700)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.3 to 4, a method of fabricating a thin film solar cell according to the present invention includes forming a
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(100)을 준비하고, 상기 기판(100) 상에 배리어층(200)을 형성한다. 이는 증발법(evaporation), 화학기상증착법(chemical vapor deposition; CVD) 또는 스퍼터링법(Sputtering)을 이용하여 형성될 수 있는데, 특히 스퍼터링법의 경우에는 배리어층(200)을 구성하는 금속 화합물인 산화물 또는 질화물을 타겟으로 한 DC 스퍼터링법에 의해 형성되거나, 산소 또는 질소를 반응성 가스로 하여 금속물을 타겟으로 한 반응성 스퍼터링(Reactive Sputtering)을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 배리어층(200)의 금속 화합물로는 산화 금속물 또는 질화 금속물이 사용될 수 있다. 또한, 이러한 산화 또는 질화 금속물은 알루미늄(Al) 계열 또는 규소(Si) 계열인 것이 바람직하다. 상기 배리어층(200)의 형성 공정은 배리어층(200)의 두께가 5 ~ 200㎚가 될 때까지 지속한다.First, as shown in FIG. 3, a
한편, 상기 배리어층(200)은 기판(100)의 상부에만 형성되는 것이 아니라, 기판(100)의 하부에 하부 배리어층(200')이 상기 배리어층(200)과 동시 또는 순차적으로 형성될 수 있다. 이런 경우, 상기 하부 배리어층(200')은 외부에서 상기 기판(100)으로 수분 또는 산소가 유입되는 것을 방지하게 되어 박막형 태양전지의 배리어 특성을 보다 더 향상시킬 수 있게 된다.The
그런 다음, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 배리어층(200) 상에 후면 전극층(300)을 형성한다. 이는 스퍼터링법을 이용하여 형성될 수 있다. 또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 후면 전극층(300) 상에 광 흡수층(400), 버퍼층(500), 윈도우층(600) 및 전면 전극층(700)을 순차적으로 적층시켜 박막형 태양전지를 완성하게 된다.Then, as shown in FIG. 4, a
이와 같이, 본 발명에 따른 박막형 태양전지의 제조방법에 의해 형성된 배리어층(200)이 상기 기판(100)과 후면 전극층(300) 사이에 삽입된 구조로 형성됨으로써, 기판(100)을 통해 수분 및 산소가 상기 후면 전극층(300)으로 유입되는 것을 차단할 수 있음으로 후면 전극층(300)이 수분이나 산소에 의해 열화되는 것을 최소화하고, 고온의 셀레늄(Se) 분위기 하에서 광 흡수층을 형성하는 과정에서 셀레늄(Se)이 기판으로 이동하는 것을 차단하여 기판이 열화되는 것을 최소화하여 박막형 태양전지의 효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
As described above, since the
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예 및 비교예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples and comparative examples. However, the embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention.
실시예1Example 1
먼저, 전처리 공정을 거친 폴리이미드 기판을 준비하였다. 이어서, 준비된 폴리이미드 기판을 반응성 스퍼터링 챔버에 위치시키고, 타겟 물질로 실리콘(Si)을 준비하였고, 반응성 가스로 산소(O2)를 투입하였다. 반응성 스퍼터링 고정 조건으로는 Ar 가스를 100sccm로 O2 가스를 20sccm으로 주입하여 공정 압력을 3mTorr로, 공정 온도를 25℃로 하고, MF 파워를 8kW 로 인가하여 배리어층을 형성하였다.
First, a prepolymerized polyimide substrate was prepared. Subsequently, the prepared polyimide substrate was placed in a reactive sputtering chamber, silicon (Si) was prepared as a target material, and oxygen (O 2 ) was introduced as a reactive gas. As the reactive sputtering fixing conditions, an Ar gas was introduced at a flow rate of 100 sccm, an O 2 gas at 20 sccm, a process pressure of 3 mTorr, a process temperature of 25 ° C, and an MF power of 8 kW to form a barrier layer.
실시예2Example 2
배리어층의 반응성 가스로 질소(N)를 이용한다는 점을 제외하고, 상기 실시예1과 동일하게 기판 상에 배리어층을 형성하였다.
A barrier layer was formed on the substrate in the same manner as in Example 1, except that nitrogen (N) was used as a reactive gas in the barrier layer.
비교예Comparative Example
실시예에 적용된 기판과 동일한 기판을 준비하였다.
The same substrate as that used in the embodiment was prepared.
실시예1Example 1 , 2와 , 2 and 비교예의Comparative example 특성 실험 Characteristic experiment
상기 실시예1, 2 및 비교예에 따라 준비된 기판에 대하여, 투습도 시험기(AQUATRAN® Model 1, MOCON)를 이용하여 각 기판의 수분 투과율을 측정하였다. 수분 투과율 측정은 서로 격리된 챔버의 사이에 실시예1, 2 및 비교예에 따라 준비된 기판을 설치한 후 일측 챔버의 습도를 100%로 하고, 타측 챔버의 습도를 10%로 하여, 기판을 통해 습도 10%의 챔버로 유입되는 수분량을 측정하여 수분 투과율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The moisture transmittance of each substrate was measured using a moisture permeability tester (AQUATRAN Model 1, MOCON) on the substrates prepared according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples. The moisture permeability was measured by setting the humidity of the one chamber to 100% and the humidity of the other chamber to 10% after the substrates prepared according to Examples 1 and 2 and Comparative Example were installed between the chambers isolated from each other, The moisture permeability was measured by measuring the amount of water introduced into the chamber of 10% humidity, and the results are shown in Table 1 below.
상기 표 1을 참조하면, 실시예1 및 2에 따라 배리어층이 형성된 기판은 각각 수분 투과율이 0.399g/m2/day, 0.351 g/m2/day이고, 비교예의 기판의 수분 투과율이 4.375g/m2/day으로 실시예1 및 2가 비교예보다 약 110%가량 수분 투과율이 향상된다는 것을 알 수 있다.Referring to Table 1, the substrate having the barrier layer formed according to Examples 1 and 2 had a water permeability of 0.399 g / m 2 / day and 0.351 g / m 2 / day, respectively, and a moisture permeability of 4.375 g / m < 2 > / day, the moisture transmittance of Examples 1 and 2 is improved by about 110% as compared with Comparative Example.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.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 will be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.
100 : 기판 200 : 배리어층
300 : 후면 전극층 400 : 광 흡수층
500 : 버퍼층 600 : 윈도우층
700 : 전면 전극층100: substrate 200: barrier layer
300: rear electrode layer 400: light absorbing layer
500: buffer layer 600: window layer
700: front electrode layer
Claims (16)
상기 기판과 후면 전극층 사이에는,
금속 화합물로 이루어진 배리어층을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.1. A thin film solar cell comprising a substrate, a rear electrode layer formed on the substrate,
Between the substrate and the rear electrode layer,
A thin film solar cell comprising a barrier layer made of a metal compound.
상기 배리어층의 두께는 5 ~ 200㎚인 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.The method according to claim 1,
Wherein the barrier layer has a thickness of 5 to 200 nm.
상기 배리어층의 금속 화합물은 산화 금속물 또는 질화 금속물인 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.The method according to claim 1,
Wherein the metal compound of the barrier layer is a metal oxide or a metal nitride.
상기 금속 화합물은 알루미늄(Al) 계열 또는 규소(Si) 계열인 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.The method of claim 3,
Wherein the metal compound is aluminum (Al) -based or silicon (Si) -based.
상기 배리어층은 증발법(evaporation), 화학기상증착법(chemical vapor deposition; CVD) 또는 스퍼터링법(Sputtering)을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.The method according to claim 1,
Wherein the barrier layer is formed by using evaporation, chemical vapor deposition (CVD), or sputtering.
상기 배리어층은 산화물 또는 질화물을 타겟으로 한 DC 스퍼터링법이나, 산소 또는 질소를 반응성 가스로 하여 금속물을 타겟으로 한 반응성 스퍼터링법을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.6. The method of claim 5,
Wherein the barrier layer is formed by a DC sputtering method using an oxide or a nitride as a target or a reactive sputtering method using a metal as a target gas using oxygen or nitrogen as a reactive gas.
상기 기판의 하부에는, 금속 화합물로 이루어진 하부 배리어층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.The method according to claim 1,
And a lower barrier layer made of a metal compound is formed under the substrate.
상기 후면 전극층 상에 형성된 광 흡수층, 버퍼층, 윈도우층 및 전면 전극층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.The method according to claim 1,
And a light absorption layer, a buffer layer, a window layer, and a front electrode layer formed on the rear electrode layer.
(a) 상기 기판 상에 금속 화합물로 이루어진 배리어층을 형성하는 단계; 및
(b) 상기 배리어층 상에 후면 전극층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.A method of manufacturing a thin film solar cell including a rear electrode layer formed on a substrate,
(a) forming a barrier layer made of a metal compound on the substrate; And
(b) forming a rear electrode layer on the barrier layer. < Desc / Clms Page number 19 >
상기 배리어층의 두께는 5 ~ 200㎚인 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein the barrier layer has a thickness of 5 to 200 nm.
상기 배리어층의 금속 화합물은 산화 금속물 또는 질화 금속물인 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein the metal compound of the barrier layer is a metal oxide or a metal nitride.
상기 금속 화합물은 알루미늄(Al) 계열 또는 규소(Si) 계열인 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.12. The method of claim 11,
Wherein the metal compound is aluminum (Al) -based or silicon (Si) -based.
상기 (a) 단계는, 증발법(evaporation), 화학기상증착법(chemical vapor deposition; CVD) 또는 스퍼터링법(Sputtering)을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein the step (a) is performed using an evaporation method, a chemical vapor deposition (CVD) method, or a sputtering method.
상기 (a) 단계는, 산화물 또는 질화물을 타겟으로 한 DC 스퍼터링법이나, 산소 또는 질소를 반응성 가스로 하여 금속물을 타겟으로 한 반응성 스퍼터링법을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.14. The method of claim 13,
Wherein the step (a) is performed by a DC sputtering method using an oxide or a nitride as a target, or a reactive sputtering method using a metal as a target with oxygen or nitrogen as a reactive gas. Way.
상기 (a) 단계는, 상기 기판의 하부에 금속 화합물로 이루어진 하부 배리어층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein the step (a) further comprises forming a lower barrier layer made of a metal compound on the lower surface of the substrate.
상기 후면 전극층 상에 형성된 광 흡수층, 버퍼층, 윈도우층 및 전면 전극층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.10. The method of claim 9,
And forming a light absorption layer, a buffer layer, a window layer, and a front electrode layer on the rear electrode layer.
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