KR20140064075A - 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents

태양전지 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140064075A
KR20140064075A KR1020120130991A KR20120130991A KR20140064075A KR 20140064075 A KR20140064075 A KR 20140064075A KR 1020120130991 A KR1020120130991 A KR 1020120130991A KR 20120130991 A KR20120130991 A KR 20120130991A KR 20140064075 A KR20140064075 A KR 20140064075A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light scattering
scattering sheet
light
solar cell
substrate
Prior art date
Application number
KR1020120130991A
Other languages
English (en)
Inventor
조대형
정용덕
Original Assignee
한국전자통신연구원
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 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020120130991A priority Critical patent/KR20140064075A/ko
Priority to US13/908,100 priority patent/US20140137932A1/en
Publication of KR20140064075A publication Critical patent/KR20140064075A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/02168—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0236—Special surface textures
    • 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
    • H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • H01L31/03923—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate including AIBIIICVI compound materials, e.g. CIS, CIGS
    • 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
    • H01L31/0543—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the refractive type, e.g. lenses
    • 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
    • H01L31/06—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 characterised by potential barriers
    • H01L31/072—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 characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/0749—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 characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type including a AIBIIICVI compound, e.g. CdS/CulnSe2 [CIS] heterojunction solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators
    • 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
    • Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

태양전지 및 그 제조방법이 제공된다. 태양전지의 제조방법은, 기판 상에 광흡수층을 형성하는 것, 상기 광흡수층 상에 윈도우 전극을 형성하는 것, 및 상기 윈도우 전극에 요철 형상을 갖는 광 산란 시트를 부착하는 것을 포함한다. 상기 광 산란 시트는 접착 물질로 이루어진 단일층이다.

Description

태양전지 및 그 제조방법{A SOLAR CELL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 산란 시트를 포함하는 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
태양전지는 태양광을 직접 전기로 변화하는 반도체 소자이다. 태양전지 기술은 태양전지의 대면적화, 저가화, 및 고효율화를 지향하고 있다.
박막 태양전지는 실리콘 태양전지에 비하여 에너지 회수 기간이 짧고, 초박막화 및 대면적화가 가능하다. 따라서, 박막 태양전지는 생산 기술의 개발 등으로 혁신적인 생산 비용 절감이 가능할 것으로 전망되고 있다. 또한, 박막 태양전지의 광전변환(photoelectric transformation) 효율을 높이기 위해, 구리-인듐-갈륨-셀레늄(Cu-In-Ga-Se) 또는 구리-아연-주석-셀레늄(Cu-Zn-Sn-Se)의 조성을 가지는 CIS계 박막을 이용한 CIS계 박막 태양전지의 개발에 많은 연구가 진행되어 왔다.
박막 태양전지의 광흡수층은 태양광을 흡수하여 전자-정공 쌍을 형성함으로써 빛 에너지를 전기 에너지로 변화시킨다. 광흡수층이 더 많은 태양광을 흡수할수록 더 많은 전기 에너지가 생성될 수 있고, 이에 따라, 박막 태양전지의 광전 변환 효율이 향상될 수 있다.
본 발명의 기술적 과제는 광전 변환 효율이 향상된 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 태양전지의 제조방법은, 기판 상에 광흡수층을 형성하는 것, 상기 광흡수층 상에 윈도우 전극을 형성하는 것, 및 상기 윈도우 전극에 요철 형상을 갖는 광 산란 시트를 부착하는 것을 포함하되, 상기 광 산란 시트는 접착 물질로 이루어진 단일층일 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지의 제조방법은, 상기 광 산란 시트를 부착하기 전에, 상기 접착 물질을 포함하는 평면 시트 상에 요철 형상을 가지는 롤을 제공하는 것, 및 상기 평면 시트의 상부에 상기 요철 형상이 전사되도록 상기 롤을 롤링하여 상기 광 산란 시트를 제조하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 접착 물질은 ethylene vinyl acetate(EVA) 및 poly vinyl butyral(PVB)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 요철 형상은 피라미드, 역 피라미드, 콘(cone), 실린더(cylinder), 및 사각기둥(square pillar) 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지는 기판 상의 광흡수층, 및 상기 광흡수층 상에 배치되고, 요철 형상을 갖는 광 산란 시트를 포함하되, 상기 광 산란 시트는 접착 물질로 이루어진 단일층일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 접착 물질은 ethylene vinyl acetate(EVA) 및 poly vinyl butyral(PVB)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 광 산란 시트는 0.01mm 내지 10cm의 두께를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지는 상기 기판과 상기 광흡수층 사이의 후면 전극, 상기 광흡수층과 상기 광 산란 시트 사이의 버퍼층, 및 상기 버퍼층과 상기 광 산란 시트 사이의 윈도우 전극을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 개념에 따르면, 요철 형상을 가지는 광 산란 시트를 이용함으로써, 광전 변환 효율이 향상된 태양전지를 제공할 수 있다.
또한, 접착 물질을 포함하는 광 산란 시트를 이용함으로써, 광전 변환 효율이 향상된 태양전지를 용이하게 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 태양전지를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS계 태양전지의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 CIGS계 태양전지의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS계 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS계 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 9는 본 발명의 개념에 따른 광 산란 시트의 제조방법을 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성 요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.
본 발명의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 태양전지를 설명하기 위한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 개념에 따른 태양전지는 기판(10), 상기 기판(10) 상의 광 산란 시트(100), 상기 기판(10)과 상기 광 산란 시트(100) 사이의 광흡수층(30)을 포함할 수 있다. 상기 기판(10)은 소다회 유리 기판, 알루미나(alumina), 석영 등과 같은 세라믹 기판, 실리콘 등과 같은 반도체 기판, 스테인리스 스틸, 구리, 크롬, 몰리브데늄 등과 같은 금속 기판, 또는 폴리머 기판일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 도 1에 도시된 바와 달리, 상기 기판(10)은 상기 광 산란 시트(100)와 상기 광흡수층(30) 사이에 배치될 수 있다. 이 때, 상기 기판(10)은 투명 기판일 수 있다. 상기 광흡수층(30)은 결정질 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘, CuInSe, CuInSe2, CuInGaSe, CuInGaSe2와 같은 칼코파이라이트(chalcopyrite)계 화합물 반도체, CdTe와 같은 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체, 또는 GaAs, InP과 같은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 등을 포함할 수 있다.
상기 광 산란 시트(100)는 접착 물질을 포함할 수 있다. 상기 광 산란 시트(100)는 상기 접착 물질로 이루어진 단일층일 수 있다. 일 예로, 상기 광 산란 시트(100)는 ethylene vinyl acetate(EVA) 및 poly vinyl butyral(PVB)중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 광 산란 시트(100)의 상부는 요철 형상을 가질 수 있다. 일 예로, 상기 요철 형상은 피라미드, 역 피라미드, 콘(cone), 실린더(cylinder), 사각기둥(square pillar) 등의 형상일 수 있다. 외부로부터의 입사광(120)은 상기 광 산란 시트(100)의 상부에 형성된 요철에 의해 산란되어 산란광(130)으로 변할 수 있다. 상기 산란광(130)은 다양한 각도로 상기 광흡수층(30) 내로 입사될 수 있고, 상기 광흡수층(30) 내에서의 광 전달 거리를 확장시켜 광흡수율을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 태양전지의 광전 변환 효율이 향상될 수 있다. 상기 광 산란 시트(100)는 약 50% 내지 약 100%의 광투과율을 가질 수 있고, 약 1% 내지 약 100%의 haze ratio를 가질 수 있다. 상기 광 산란 시트(100)는 약 0.01mm 내지 약 10cm의 두께를 가질 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS계 태양전지의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지는 기판(10), 상기 기판(10) 상의 후면 전극(20), 상기 후면 전극(20) 상의 광흡수층(30), 상기 광흡수층(30) 상의 버퍼층(40), 상기 버퍼층(40) 상의 윈도우 전극(50), 및 상기 윈도우 전극(50) 상의 그리드(60)와 광 산란 시트(100)를 포함할 수 있다.
상기 기판(10)은 소다회 유리 기판, 세라믹 기판, 실리콘 등과 같은 반도체 기판, 금속 기판, 또는 폴리머 기판일 수 있다. 상기 후면 전극(20)은 몰리브데늄(Mo)과 같은 불투명 금속층을 포함할 수 있다. 상기 광흡수층(30)은 CuInSe, CuInSe2, CuInGaSe, 또는 CuInGaSe2와 같은 칼코파이라이트(chalcopyrite)계 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 상기 버퍼층(40)은 상기 윈도우 전극(50)과 상기 광흡수층(30)의 에너지 밴드갭 차이를 완화할 수 있다. 상기 버퍼층(40)은 상기 광흡수층(30)보다 에너지 밴드 갭이 크고, 상기 윈도우 전극(50)보다 에너지 밴드 갭이 작을 수 있다. 상기 버퍼층(40)은 일 예로, CdS 박막일 수 있다.
상기 윈도우 전극(50)은 산화 인듐 주석 또는 산화 아연을 포함할 수 있다. 또한, 상기 윈도우 전극(50)은 금속 산화물층과 금속층을 포함할 수 있다. 상기 그리드(60)는 상기 윈도우 전극(50)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 그리드(60)는 일 예로, 금, 은, 알루미늄, 인듐과 같은 적어도 하나의 금속층을 포함할 수 있다.
상기 윈도우 전극(50) 상에 상기 광 산란 시트(100)가 배치될 수 있다. 상기 광 산란 시트(100)는 접착 물질을 포함할 수 있고, 일 예로, ethylene vinyl acetate(EVA) 및 poly vinyl butyral(PVB)중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 광 산란 시트(100)는 상기 접착 물질로 이루어진 단일층일 수 있다. 상기 광 산란 시트(100)의 상부는 요철 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 요철 형상은 피라미드 형상일 수 있다. 상기 광 산란 시트(100)는 상기 접착 물질에 의해 상기 윈도우 전극(50)에 부착될 수 있다. 상기 광 산란 시트(100)는 상기 요철 형상을 이용하여 외부로부터의 입사광을 산란광으로 변화시킬 수 있다. 상기 산란광은 다양한 각도로 상기 광흡수층(30) 내로 입사될 수 있고, 상기 광흡수층(30) 내에서의 광 전달 거리를 확장시켜 광흡수율을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 태양전지의 광전 변환 효율이 향상될 수 있다. 상기 광 산란 시트(100)는 일 예로, 약 90%의 광투과율을 가질 수 있고, 약 30%의 haze ratio를 가질 수 있다. 또한, 상기 광 산란 시트(100)는 약 0.1mm의 두께를 가질 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 CIGS계 태양전지의 단면도이다. 도 2를 참조하여 설명한, 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS계 태양전지와 동일한 구성에 대하여는 동일한 참조번호가 제공되고, 설명의 간소화를 위해 중복되는 설명은 생략될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지는 기판(10), 상기 기판(10) 상의 후면 전극(20), 상기 후면 전극(20) 상의 광흡수층(30), 상기 광흡수층(30) 상의 버퍼층(40), 상기 버퍼층(40) 상의 윈도우 전극(50), 상기 윈도우 전극(50) 상의 그리드(60)와 광 산란 시트(100), 및 상기 윈도우 전극(50)과 상기 광 산란 시트(100) 사이의 반사방지막(70)을 포함할 수 있다.
상기 반사방지막(70)은 상기 광흡수층(30)으로 입사되는 태양광의 반사를 방지할 수 있다. 상기 반사방지막(70)의 굴절률은 상기 광 산란 시트(100)의 굴절률과 상기 윈도우 전극(50)의 굴절률 사이의 값을 가질 수 있다. 상기 반사방지막(70)은, 일 예로, 불화마그네슘(Magnesium fluoride, MgF2)을 포함할 수 있다. 상기 반사방지막(70) 상에 상기 광 산란 시트(100)가 배치될 수 있다. 상기 광 산란 시트(100)는 접착 물질을 포함할 수 있고, 일 예로, ethylene vinyl acetate(EVA) 및 poly vinyl butyral(PVB)중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 광 산란 시트(100)는 상기 접착 물질로 이루어진 단일층일 수 있다. 상기 광 산란 시트(100)의 상부는 요철 형상을 가질 수 있다. 상기 광 산란 시트(100)는 상기 접착 물질에 의해 상기 반사방지막(70)에 부착될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS계 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS계 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 기판(10) 상에 후면 전극(20)이 형성된다(S10). 상기 기판(10)은 소다회 유리 기판, 세라믹 기판, 실리콘 등과 같은 반도체 기판, 금속 기판, 또는 폴리머 기판일 수 있다. 상기 후면 전극(20)은 몰리브데늄(Mo)과 같은 불투명 금속층을 포함할 수 있다. 상기 후면 전극(20)은 스퍼터링(sputtering) 방법 또는 증발(evaporation)법과 같은 진공 증착 방법으로 형성될 수 있다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 상기 후면 전극(20) 상에 광흡수층(30)이 형성된다(S20). 상기 광흡수층(30)은 CuInSe, CuInSe2, CuInGaSe, 또는 CuInGaSe2와 같은 칼코파이라이트(chalcopyrite)계 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 상기 광흡수층(80)은 스퍼터링 방법 및 동시 증발법(co-evaporation)과 같은 진공 증착 방법에 의해 형성될 수 있다.
도 4 및 도 7을 참조하면, 상기 광흡수층(30) 상에 버퍼층(40)이 형성된다(S30). 상기 버퍼층(40)은 일 예로, CdS 박막일 수 있다. 상기 버퍼층(4)은 일 예로, 화학적 배스(chemical bath) 증착 공정에 의해 형성될 수 있다.
도 4 및 도 8을 참조하면, 상기 버퍼층(40) 상에 윈도우 전극(50)이 형성된다(S40). 상기 윈도우 전극(50)은 산화 인듐 주석 또는 산화 아연을 포함할 수 있다. 또한, 상기 윈도우 전극(50)은 금속 산화물층과 금속층을 포함할 수 있다. 상기 윈도우 전극(50)은 물리 기상 증착과 같은 진공 증착 방법으로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 윈도우 전극(50) 상에 그리드(60)가 더 형성될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 윈도우 전극(50) 상에 그리드(60) 및 반사방지막(70)이 더 형성될 수 있다. 상기 그리드(60)는 상기 광흡수층(30)에서 생성된 전자를 방출시킬 수 있다. 상기 그리드(60)는 상기 윈도우 전극(50)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 그리드(60)는 일 예로, 금, 은, 알루미늄, 인듐과 같은 적어도 하나의 금속층을 포함할 수 있다. 상기 그리드(60)는 스퍼터링 또는 증발과 같은 진공 증착 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 반사방지막(70)은 상기 광흡수층(30)으로 입사되는 태양광의 반사를 방지할 수 있다. 일 예로, 상기 반사방지층(70)은 불화마그네슘(Magnesium fluoride, MgF2)을 포함할 수 있다. 상기 반사방지층(70) 또한 스퍼터링 또는 증발과 같은 진공 증착 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
도 2 및 도 4를 다시 참조하면, 상기 윈도우 전극(50)에 광 산란 시트(100)가 부착된다(S50). 도 9는 본 발명의 개념에 따른 광 산란 시트의 제조방법을 설명하기 위한 개념도이다. 도 9를 참조하면, 접착 물질을 포함하는 평면 시트(200)가 제공될 수 있다. 상기 평면 시트(200)는 상기 접착 물질로 이루어진 단일층일 수 있다. 상기 평면 시트(200)는 일 예로, ethylene vinyl acetate(EVA) 및 poly vinyl butyral(PVB)중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 평면 시트(200) 상에 요철 형상을 가지는 롤(210)이 제공될 수 있다. 상기 요철 형상은 일 예로, 피라미드, 역 피라미드, 콘(cone), 실린더(cylinder), 사각기둥(square pillar) 등의 형상일 수 있다. 상기 평면 시트(200)의 상부에 상기 요철 형상이 전사되도록 상기 롤(210)을 롤링하여, 상기 광 산란 시트(100)가 제조될 수 있다. 이 후, 상기 방법으로 제조된 상기 광 산란 시트(100)는 상기 접착 물질에 의해 상기 윈도우 전극(60)에 부착될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에 따르면, 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 윈도우 전극(50) 상에 상기 반사방지막(70)이 형성될 수 있고, 상기 방법으로 제조된 상기 광 산란 시트(100)는 상기 접착 물질에 의해 상기 반사방지막(70)에 부착될 수 있다.
상기 요철 형상이, 태양전지 내에 박막을 증착하고 상기 박막을 건식 또는 습식 식각하여 형성되는 경우, 상기 식각 공정 동안 또는 상기 식각 공정 후 상기 박막의 구조적 변화가 발생하여 태양전지의 전기적 특성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 증착 및 식각 공정을 이용함으로써, 태양전지의 제조공정이 복잡할 수 있다. 그러나, 본 발명의 개념에 따른 광 산란 시트는 접착 물질을 포함할 수 있고, 상기 광 산란 시트의 요철 형상은, 요철 형상으로 갖는 롤을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 광 산란 시트는 상기 접착 물질에 의해 태양전지의 윈도우 전극 또는 반사방지막에 용이하게 부착될 수 있다. 또한, 상기 광 산란 시트는 상기 요철 형상에 의해 외부로부터의 입사광을 산란광으로 변화시킬 수 있고, 상기 산란광은 광흡수층 내로 입사되어 상기 광흡수층의 광흡수율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 개념에 따르면, 요철 형상을 가지는 광 산란 시트를 태양전지의 윈도우 전극 또는 반사방지막에 부착하는 간단한 방법을 이용하여, 태양전지의 광흡수율이 향상될 수 있고, 이에 따라 태양전지의 광전 변환 효율이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 대한 이상의 설명은 본 발명의 설명을 위한 예시를 제공한다. 따라서 본 발명은 이상의 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.
10: 기판
20: 후면전극
30: 광흡수층
40: 버퍼층
50: 윈도우 전극
60: 그리드
70: 반사방지막
100: 광 산란 시트
120: 입사광
130: 산란광
200: 평면 시트
210: 롤

Claims (8)

  1. 기판 상에 광흡수층을 형성하는 것;
    상기 광흡수층 상에 윈도우 전극을 형성하는 것; 및
    상기 윈도우 전극에 요철 형상을 갖는 광 산란 시트를 부착하는 것을 포함하되,
    상기 광 산란 시트는 접착 물질로 이루어진 단일층인 태양전지의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광 산란 시트를 부착하기 전에,
    상기 접착 물질을 포함하는 평면 시트 상에 요철 형상을 가지는 롤을 제공하는 것; 및
    상기 평면 시트의 상부에 상기 요철 형상이 전사되도록 상기 롤을 롤링하여 상기 광 산란 시트를 제조하는 것을 포함하는 태양전지의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착 물질은 ethylene vinyl acetate(EVA) 및 poly vinyl butyral(PVB)중 적어도 하나를 포함하는 태양전지의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 요철 형상은 피라미드, 역 피라미드, 콘(cone), 실린더(cylinder), 및 사각기둥(square pillar) 중 어느 하나인 태양전지의 제조방법.
  5. 기판 상의 광흡수층; 및
    상기 광흡수층 상에 배치되고, 요철 형상을 갖는 광 산란 시트를 포함하되,
    상기 광 산란 시트는 접착 물질로 이루어진 단일층인 태양전지.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 접착 물질은 ethylene vinyl acetate(EVA) 및 poly vinyl butyral(PVB)중 적어도 하나를 포함하는 태양전지.
  7. 청구항 5에 있이서,
    상기 광 산란 시트는 0.01mm 내지 10cm의 두께를 가지는 태양전지.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 기판과 상기 광흡수층 사이의 후면 전극;
    상기 광흡수층과 상기 광 산란 시트 사이의 버퍼층; 및
    상기 버퍼층과 상기 광 산란 시트 사이의 윈도우 전극을 더 포함하는 태양전지.
KR1020120130991A 2012-11-19 2012-11-19 태양전지 및 그 제조방법 KR20140064075A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120130991A KR20140064075A (ko) 2012-11-19 2012-11-19 태양전지 및 그 제조방법
US13/908,100 US20140137932A1 (en) 2012-11-19 2013-06-03 Solar cell and method of fabricating the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120130991A KR20140064075A (ko) 2012-11-19 2012-11-19 태양전지 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140064075A true KR20140064075A (ko) 2014-05-28

Family

ID=50726772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120130991A KR20140064075A (ko) 2012-11-19 2012-11-19 태양전지 및 그 제조방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20140137932A1 (ko)
KR (1) KR20140064075A (ko)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013535364A (ja) * 2010-08-31 2013-09-12 サン−ゴバン パフォーマンス プラスティックス コーポレイション パターン化された保護フィルム
US20130118569A1 (en) * 2011-11-14 2013-05-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method for forming thin film solar cell with buffer-free fabrication process

Also Published As

Publication number Publication date
US20140137932A1 (en) 2014-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5748787B2 (ja) 太陽電池及びその製造方法
KR101072204B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR20120063324A (ko) 양면 태양전지
KR101497955B1 (ko) 광투과 후면전극과 이를 이용한 태양전지 및 이들의 제조방법
CN103493215A (zh) 织构化玻璃上的多结构型薄膜硅太阳能电池
KR20100109321A (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
JP2013509707A (ja) 太陽電池及びその製造方法
KR20080005779A (ko) 광전 변환 소자 및 이의 제조 방법
KR101628360B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
CN102856421A (zh) 一种新型三结薄膜太阳能电池及其生产方法
KR101455832B1 (ko) 박막 태양전지 및 그 제조 방법
KR101072153B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101620432B1 (ko) 태양전지모듈 및 그 제조방법
TWI397185B (zh) 薄膜太陽能電池及其製作方法
KR20140064075A (ko) 태양전지 및 그 제조방법
KR20130031020A (ko) 태양전지
KR20150057820A (ko) 태양 전지
KR101283174B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101144483B1 (ko) 태양광 발전장치, 이를 포함하는 태양광 발전 시스템 및 이의 제조방법
TWI424583B (zh) 薄膜太陽能電池的製造方法
KR101315311B1 (ko) 후면전극 및 이를 포함하는 ｃｉｓ계 태양전지
KR101345430B1 (ko) 텐덤구조를 갖는 태양전지 및 그 제조방법
KR20130059980A (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101432903B1 (ko) 이원계 분말을 이용한 ｃιｓ 박막 태양전지 제조 방법
CN116723713A (zh) 一种自陷光钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application