KR20140133139A - 광흡수층의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 InxGaySez (IGS)와 CuxSey (CS)의 화합물 타겟을 이용하여 스퍼터링 방법으로 다층 구조의 전구체를 증착하고 열처리함으로써 재료 이용률 및 생산성 향상 및 대면적에서도 우수한 박막 균일도를 갖는 CIGS 광흡수층의 제조방법을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 태양전지 광흡수층의 제조방법에 관한 것이다.
친환경 대체 에너지로서, 태양전지는 흡수된 광자에 의해 생성된 전자와 정공을 이용함으로써 광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치이다. 구체적으로, 태양전지는 P(positive)형 반도체와 N(negative)형 반도체를 접합시킨 p-n 접합구조를 갖고 있어, 태양광이 입사되면 입사된 태양광이 갖고 있는 에너지에 의해 상기 반도체 내에서 정공(hole) 및 전자(electron)이 생성되고, p-n 접합에서 발생한 전기장에 의해서 상기 정공(+)은 p형 반도체 쪽으로 이동하고, 상기 전자(-)는 n형 반도체 쪽으로 이동함에 따라 전위가 발생하여 태양전지는 전력을 생산하게 된다.
이와 같은 태양전지는 기판형 태양전지와 박막형 태양전지로 구분할 수 있다. 기판형 태양전지는 실리콘과 같은 반도체 물질 자체를 기판으로 이용한 것으로서 주로 벌크 타입의 결정질 실리콘 기판을 이용하는데, 이러한 태양전지는 효율이 높고 안정적인 장점이 있지만 값이 비싸고 흡수층의 두께를 얇게 하기 어렵고 공정이 단속적으로 이루어지는 단점이 있다. 한편, 박막 태양전지는 무정질 실리콘, 박막 다결정 실리콘, 이셀렌화 구리인듐 갈륨(CIGS), 카드늄 텔루라이드 화합물(CdTe), 유기물질 등을 사용하여 제조되는 것으로서, 흡수층의 두께를 얇게 할 수 있으며, 기판으로 유리, 금속 또는 플라스틱을 이용하여 연속 대량 생산이 가능하여 경제적인 장점이 있다.
박막형 태양전지는 기판(substrate), 기판 위에 형성되는 하부전극, 빛을 흡수하여 전기를 발생시키는 흡수층, 빛이 통과하는 윈도우층 및 상기 하부 층들을 보호하기 위한 수퍼스트레이트(superstrate)로 이루어진다. 이때, 흡수층은 p-type의 반도체이며, 윈도우층은 n-type 반도체를 사용하여 p-n diode 구조를 갖는다.
박막형 태양전지는 광흡수층을 구성하는 재료로 CuInSe2를 베이스로 하여 인듐(In)을 갈륨(Ga)으로 대체한 CuGaSe2 또는 인듐(In) 과 갈륨(Ga)을 동시에 사용한 Cu(In,Ga)Se2 의 사원계 물질이 있다. 또한, 셀레늄(Se)을 황(S)으로 치환하여 CuInS2 나 Cu(In,Ga)S2 등이 있으며, 셀레늄(Se) 및 황(S)을 동시에 사용한 Cu(In,Ga)(Se,S)2의 5성분계 물질이 있다.
광 전기 변환 효율은 CuInSe2에 다른 원소를 첨가하여 밴드갭(band gap)을 조절함으로써 높일 수 있다. 이때, 흡수층의 두께 방향으로 동일한 조성을 가지는 경우 일정한 밴드갭을 갖지만 첨가된 원소가 박막의 두께 방향으로 그레이딩(grading)을 형성함으로써 형성된 전기장에 의해 carrier collection 이 용이해져 효율을 증가시킬 수 있다. 특히, 두께 방향으로 밴드갭을 일정하게 증가시키는 single grading 에 비해 V자 형으로 밴드갭을 조절시키는 double grading 방식에서는 2~3% 효율 증가를 기대할 수 있어 이의 구현은 고효율 태양전지에 필수적이다.
박막형 태양전지에서 광흡수층은 주로 금속 원소나 이원화합물을 동시 증발법(co-evaporation)을 이용하거나, Cu,In,Ga 합금을 동시 스퍼터링(co-sputtering)하여 기판에 증착한 후, 셀렌화시킴으로써 제조된다. 이때, 동시 증발법을 사용하여 광흡수층을 제조하는 방법은 (In,Ga)Se층을 350℃ 정도의 온도에서 결정으로 성장시키고, 550 ~ 600℃ 정도의 고온으로 승온시킨 후 두번째 CuSe 층을 증착한다. 기 증착되어 있던 IGS 층과 새로이 증착되고 있는 CS층이 반응하여 CIGS가 동시에 형성이 된다. CS가 IGS와 반응시에는 Cu-In의 반응속도가 Cu-Ga의 반응속도보다 빠르므로 Ga은 하부전극 층으로 갈 수록 더 높은 농도를 가지게 되며 (grading), 첫번째 IGS가 모두 CIGS로 변환이 되면 세번째 IGS층을 증착한다. 세번째 IGS 층이 증착되기 직전은 Cu 농도가 화학양론적인 CIGS보다 높은 Cu rich CIGS 상태인데, IGS층이 추가로 증착되면서 Cu deficient CIGS로 변환된다. 또한, 첫번째 층에서와 마찬가지로 세번째 층이 증착될때 Cu는 증착되고 있는 세번째 IGS 층으로 확산이 일어나게 되는데 여기서는 Ga이 이후 증착될 버퍼층 및 윈도우층 쪽으로 더 높은 농도를 가짐으로써 double grading을 구현할 수 있다. 그러나 이 방법은 550~600℃ 수준의 고온을 사용함에 따라 일반적인 soda-lime glass를 사용하는 경우 처짐 등으로 인하여 대면적 균일성(uniformity)을 확보할 수 없어 대면적화가 어려울 뿐만 아니라 재료 이용률(material utilization)이 낮아 생산 비용이 증가하는 문제점을 가지고 있다.
한편, 광흡수층 증착법으로 스퍼터링(sputtering)을 이용하는 경우에는 Cu-Ga과 In을 스퍼터링 한 후, 이를 셀렌화 또는 황화 처리하는 공정을 사용하나, 셀렌화 시 흡수층 내 빈 공간(void)이 형성되는 등 고효율의 신뢰성을 확보할 수 있는 태양전지의 제작이 어렵다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 화합물 타겟을 이용하여 저온에서 스퍼터링 방법으로 광흡수층을 형성함으로써 빈 공간(void) 형성을 억제하고 대면적화 공정시에도 우수한 박막 균일도를 갖으면서도 신뢰성을 확보할 수 있으며 낮은 비용으로 생산성이 뛰어난 태양전지 광흡수층 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은
기판의 상부에 하부전극층을 형성하는 단계;
상기 하부전극층 상에, Ⅲb 족 원소 및 Se으로 이루어진 화합물 타겟을 이용하여 스퍼터함으로써 제1 전구체층을 형성하는 단계;
상기 제1 전구체층 상에, Ⅰb 족 원소 및 Se으로 이루어진 화합물 타겟을 이용하여 스퍼터함으로써 제2 전구체층을 형성하는 단계;
상기 제2 전구체층 상에, Ⅲb 족 원소 및 Se으로 이루어진 화합물 타겟을 이용하여 스퍼터함으로써 제3 전구체층을 형성하는 단계;
상기 제3 전구체층을 형성한 후, Se 분위기 열처리 공정을 실시하여 광흡수층을 형성하는 단계;
상기 광흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 및
상기 버퍼층 상에 상부전극층을 형성하는 단계;를 포함하는 태양전지의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 제1 전구체층, 제2 전구체층 및 제3 전구체층을 형성하는 단계는 20℃ 내지 500℃의 온도범위에서 실시할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 있어서, 제1 전구체층, 제2 전구체층 및 제3 전구체층을 형성하는 단계는 서로 같거나 다른 온도범위에서 실시할 수 있다.
상기 각 전구체층을 다른 온도범위에서 형성 시, 제1 전구체층 이후 제 2전구체층을 보다 낮은 온도에서 증착하는 경우에는 온도를 낮추기 위해서 진공 분위기에서 방사(radiation)에 의한 자연 냉각법을 이용하는 것이 바람직하며, 제 2전구체층 이후 제 3전구체층을 보다 높은 온도에서 증착하는 경우에는 급속 열처리 방식을 이용하거나 isothermal oven을 이용할 수 있고, 이때, 승온 속도는 1℃/s 내지 10℃/s 범위에서 조절하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 있어서, 광흡수층을 형성하는 단계는 Se 분위기 열처리 공정 후 H2S를 이용한 열처리를 더 실시할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 있어서, 제1 전구체층은 Ga/(Ga+In) 조성비가 0.2 내지 0.6 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 있어서, 제1 전구체층은 단층 또는 2층 이상의 복수층인 것으로 제2 전구체층 두께 방향으로 갈수록 갈륨(Ga) 함량이 감소하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 있어서, 제3 전구체층은 Ga/(Ga+In) 조성비가 0.2 내지 0.6 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 있어서, 제3 전구체층은 단층 또는 2층 이상의 복수층인 것으로 버퍼층 두께 방향으로 갈수록 갈륨(Ga) 함량이 감소하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 있어서, 제1 전구체층의 갈륨(Ga) 함량 및 제3 전구체층의 갈륨(Ga) 함량의 비는 1:1 내지 3:1 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에 있어서, 제1 전구체층의 두께 및 제3 전구체층의 두께의 비는 1:1 내지 5:1 일 수 있다.
본 발명은 상기의 태양전지 제조방법으로 제조된 태양전지를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지의 제조방법은 저온에서 화합물 타겟을 스퍼터링하여 재료 이용율(material utilization)을 높이고, 생산 비용을 절감할 수 있어 경제적이다.
또한, 본 발명은 광흡수층의 빈 공간(void) 발생을 억제하며 대면적화 공정 시 우수한 박막 균일도(uniformity)를 나타내면서 신뢰성을 확보할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 진공동시증발법(co-evaporation) 등의 다른 물리증착(PVD) 방식과 달리 증착할 기판면을 위쪽 혹은 아래쪽으로 배치하는 것에 제한되지 않고, 유리 기판을 수직 혹은 수직에 가까운 상태로 세워서 증착하는 등의 증착 배치 방향을 자유롭게 할 수 있음에 따라 대면적화 공정시 발생할 수 있는 기판 처짐 등의 문제점을 방지할 수 있도록 장비를 설계하는 것이 용이하기 때문에 대면적화에 의한 생산성을 극대화시킬 수 있다.
도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예 1에 따른 따른 태양전지의 단면을 나타낸 것이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 전구체층의 증착 온도 프로파일을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 단면을 나타낸 것이다.
도 7은 비교예에 따른 태양전지의 단면을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제조 공정을 나타낸 것이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 전구체층의 증착 온도 프로파일을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 단면을 나타낸 것이다.
도 7은 비교예에 따른 태양전지의 단면을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제조 공정을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 태양전지 제조방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예 및 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명은 기판, 하부전극층, 광흡수층, 버퍼층 및 상부전극층을 포함하는 태양전지에 있어서, 하부전극층 상에, Ⅲb 족 원소와 Se의 화합물로 이루어진 타겟을 이용하여 스퍼터함으로써 제1 전구체층을 증착하고, 상기 제1 전구체층 상에, Ⅰb 족 원소와 Se의 화합물로 이루어진 타겟을 이용하여 스퍼터함으로써 제2 전구체층을 증착하고, 상기 제2 전구체층 상에, Ⅲb 족 원소와 Se의 화합물로 이루어진 타겟을 이용하여 스퍼터함으로써 제3 전구체층을 증착하여 제1 전구체층, 제2 전구체층 및 제3 전구체층으로 이루어진 예비 광흡수층을 형성한 다음, Se 분위기 열처리 공정을 실시하여 광흡수층을 형성한다.
본 발명에서 Ⅲb 족 원소는 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In)에서 선택된 적어도 한 개의 원소이며, Ⅰb 족 원소는 구리(Cu) 및 은(Ag)에서 선택된 적어도 한 개의 원소인 것이며, 이들 금속원소의 셀렌화물(Selenide)을 스퍼터링 타겟으로 이용한다.
본 발명에서 광흡수층은 IGS 층, CS 층 및 IGS 층으로 이루어지며, 각 층은 금속의 셀렌화물(selenide)을 이용한 스퍼터링법으로 형성되어 증착 단계에서 이미 안정상을 형성한다. 종래 금속 타겟을 이용한 스퍼터링의 경우에는 Ga의 낮은 녹는점(30℃ 부근)으로 인하여 Cu-Ga 혼합물과 In의 두 개의 타겟을 이용하는데 이때 순차적으로 증착된 Cu-Ga-In은 이후 셀렌화 열처리를 통해 부피가 팽창할 뿐만 아니라 원자 부피가 큰 Se을 박막 하부까지 확산시켜야 하므로 열처리 공정시간이 길어지는 문제점이 있었으나, 본 발명에서는 금속 셀렌화물(selenide)을 스퍼터링 하며, 증착된 박막의 조성은 타겟의 조성과 거의 동일하게 증착되기 때문에 재결정화를 위한 열처리가 용이한 이점이 있다.
또한, 본 발명은 플라즈마에 의한 이온 충격(ion bombarding) 효과로 인해 동시증발법과 비교하여 표면 거칠기가 매우 우수한 박막을 얻을 수 있다.
본 발명에서 제1 전구체층, 제2 전구체층 및 제3 전구체층을 형성하는 단계는 20℃ 내지 500℃의 온도범위에서 실시하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 제1 전구체층, 제2 전구체층 및 제3 전구체층의 증착 공정은 서로 같거나 다른 온도범위에서 실시할 수 있다.
일 양태로, 같은 온도범위에서 전구체 증착을 실시하는 경우에는 기판온도가 150℃에서 450℃ 범위에서 실시되는 것이 바람직하다. 다른 양태로, 제 1전구체층 이후 제 2전구체층을 보다 낮은 온도에서 증착하는 경우에는 온도를 낮추기 위해서는 진공 분위기에서 방사(radiation)에 의한 자연 냉각법을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 제2전구체층 이후 제 3전구체층을 보다 높은 온도에서 증착하는 경우에는 급속 열처리 방식을 이용하거나 isothermal oven을 이용할 수 있으며, 이때 승온 속도는 1℃/s 내지 10℃/s 범위로 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 광흡수층을 형성하는 단계는 칼코젠화 열처리 공정을 실시하여 셀렌화 또는 황화 처리한다. 이때, 칼코젠화 열처리는 셀레늄(Se) 또는 설퍼(sulfur) 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 분위기하에서 400℃ 내지 600℃, 5분 내지 60분 동안 실시하여 결정화시키는 것이 바람직하다.
상기 광흡수층을 형성하는 단계는 칼코젠화 열처리 공정 후 황화수소(H2S)를 이용한 열처리를 더 실시하여 밴드갭(band-gap)을 제어할 수 있다. H2S 처리를 하는 경우에는 CIGS 표면에 Se을 S로 치환하게 되는데 이때 CIGS의 밴드갭이 커지며 특히 전도대(conduction band)가 아니라 전자대(valence band) 상쇄(offset)를 크게 함으로써 버퍼층과의 밴드 배치(band-alignment)를 유지한 상태로 밴드갭(band-gap)을 크게 함으로써 개방전압(Voc)을 증가시킬 수 있다.
상기 열처리 공정 후 각 전구체 층은 IGS-CS-IGS의 3층 구조에서 CIGS 단일층 구조로 변하며 최종 흡수층의 형태를 가지게 된다.
본 발명에서 제1 전구체층은 Ga/(Ga+In) 조성비가 0.2 내지 0.6인 것이 바람직하다. 상기 조성비가 0.2 미만이면 개방전압(open circuit voltage)이 저하되며, 0.6 초과하면 단락전류(short circuit current)가 낮아져서 태양전지 효율이 저하될 수 있다.
또한, 제1 전구체층은 단층 또는 2층 이상의 복수층으로 이루어질 수 있으며, 기판에서 버퍼층으로 향하는 두께 방향으로 갈수록 갈륨(Ga) 함량이 감소하는 것이 전하 이동을 용이하게 하여 보다 바람직하다
본 발명에서 제3 전구체층은 Ga/(Ga+In) 조성비가 0.2 내지 0.6인 것이 변환효율이 저하되는 것을 막을 수 있어 바람직하다. 상기 조성비가 0.2 미만이면 개방전압(open circuit voltage)이 저하되며, 0.6 초과하면 단락전류(short circuit current)가 낮아져서 태양전지 효율이 저하될 수 있다.
또한, 제3 전구체층은 단층 또는 2층 이상의 복수층으로 이루어질 수 있으며, 기판에서 버퍼층으로 향하는 두께 방향으로 갈수록 갈륨(Ga) 함량이 증가하는 것이 바람직하다. 이는 버퍼층과 접합시 전하가 이동할 때 약간의 배리어(barrier)를 형성하게 함으로써 접합 경계에 존재하는 결함에서 전자-전공 재결합 확률을 낮추어 개방전압 하락을 방지할 수 있으며, 이로 인하여 더 높은 효율을 얻을 수 있다.
본 발명에서 제1전구체층의 갈륨(Ga) 함량 및 제3전구체층의 갈륨(Ga) 함량의 비는 1:1 내지 3:1인 것이 바람직하며, 1:1 내지 2:1인 것이 전체 Ga 농도를 균일하게 유지할 수 보다 바람직하다.
본 발명에서 제1 전구체층의 두께 및 제3 전구체층의 두께의 비는 1:1 내지 5:1 인 범위에서 제어하는 것이 바람직하다. 제 1전구체층의 두께가 더 두꺼운 경우에는 표면전하결핍층이 CIGS에 매우 깊이 형성되며, 전하밀도 감소에 의한 효율 감소가 문제가 되므로 최소한 제 1전구체층은 동일하거나 더 두껍게 형성하는 것이 좋다.
도 1은 IGS 층, CS 층 및 IGS 층이 각각 소정의 금속 셀렌화물(selenide)을 스퍼터링 타겟으로 하여 스퍼터함으로써 하부전극 상에 적층한 태양전지의 일 단면도를 나타낸 것이며, 도 2는 IGS 층이 적어도 2층 이상의 다층으로 형성된 것을 나타낸 것으로, 이러한 다성분계 박막 증착시 스퍼터링 타켓을 이용한 증착된 박막은 조성비를 정밀하게 조절할 수 있으며, 갈륨 함량의 조절을 통해 광전 효율을 극대하시킬 수 있다.
도 3 내지 도 5는 스퍼터링 방법으로 증착시 온도 프로파일을 나타낸 것으로서, 도 3은 모든 층을 온도조건 변경없이 하나의 온도 조건에서 공정을 실시한 것이며, 도 4는 T1(제1 전구체 증착시 온도)에서 제1 전구체층(1st IGS 층) 형성 후 T1 보다 낮은 온도(T2 ; 제2 전구체 증착시 온도)에서 제2 전구체층(2nd CS 층)을 형성하고, T2 보다 높은 온도 T3(제3 전구체 증착시 온도)에서 제3 전구체층(3rd IGS 층)을 형성한 것을 나타낸 것이며, 도 5는 는 T1에서 1st IGS 층을 형성하고, 그보다 낮은 온도인 T2에서 2nd CS 층 및 3rd IGS 층를 형성한 것을 나타낸 것이다.
도4 또는 도 5에서 제 2전구체층을 형성할 때 온도를 낮추는 경우에는 제 1전구체층과의 증착시 반응을 감소시키는 것이 가능하다. IGS와 CS가 반응하여 CIGS 상을 형성하는 최소온도는 약 250℃ 수준인 것으로 알려져 있으며, 제 2전구체층 형성시 이보다 온도를 낮추는 경우에는 제 1전구체층과 제 2전구체층의 반응을 최소화하여 이후 고온 열처리를 통한 재결정화를 용이하게 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 단면을 나타낸 것으로서, 도 4의 온도 프로파일에 따라 IGS층 - CS 층 - IGS층을 형성한 후 550℃에서 열처리 하여 결정화하였으며, 빈 공간(void)이 일부 존재하나 크기가 작고 균일한 막을 형성함을 확인할 수 있었다. 제 1전구체층은 350℃, 제 2전구체층은 150℃, 제 3전구체 층은 350℃에서 증착하였다.
반면, 도 7은 기존 금속 스퍼터링 방식의 태양전지의 단면을 나타낸 것으로서, 기존 방식으로 Cu-Ga과 In 타겟(target)을 이용해 스퍼터링(sputtering) 한 후 고온에서 셀렌화(selenization) 및 황화(sulfurization)처리를 통해 형성된 CIGS 내부에는 빈 공간(void)이 크며 다수 존재함을 확인 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 금속 selenide 화합물 타겟을 이용한 CIGS 흡수층 제조 장치를 간략히 나타낸 것으로서, 일예로 CIGS 흡수층 제조 장치는 기판이 로딩되어 진공으로 공정을 진행할 수 있도록 하는 로딩 챔버(loading chamber), 증착 전 원하는 온도까지 승온을 위한 예열 챔버(pre-heat chamber), IGS 증착을 위한 DEP(deposition)1 chamber, DEP2, 이송 전 온도 변화 혹은 대기 상태를 위한 버퍼 챔버(buffer chamber), CS 증착을 위한 DEP2 chamber, DEP3 chamber 이송 전 온도 변화 혹은 대기 상태를 위한 buffer chamber, 다시 IGS 층 증착을 위한 DEP3 chamber, 온도를 상온으로 낮추어 주기 위한 cooling chamber, 모든 증착이 완료되어 기판을 상압으로 꺼내기 위한 언로드 챔버(un-load chamber)를 포함하여 이루어질 수 있다. 각 증착 챔버(DEP1, DEP2, DEP3 chamber)는 복수의 타겟(target)을 장착하여 조성 제어 및 증착 속도 제어가 가능하며, 버퍼 챔버(buffer chamber)는 공정 온도 변화가 없는 경우에는 적용하지 않고 바로 DEP1 내지 DEP3 챔버가 연속적으로 구성될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 한정된 실시예에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Claims (11)
- 기판의 상부에 하부전극층을 형성하는 단계;
상기 하부전극층 상에, Ⅲb 족 원소와 Se으로 이루어진 화합물 타겟을 이용하여 스퍼터함으로써 제1 전구체층을 형성하는 단계;
상기 제1 전구체층 상에, Ⅰb 족 원소와 Se으로 이루어진 화합물 타겟을 이용하여 스퍼터함으로써 제2 전구체층을 형성하는 단계;
상기 제2 전구체층 상에, Ⅲb 족 원소와 Se로 이루어진 화합물 타겟을 이용하여 스퍼터함으로써 제3 전구체층을 형성하는 단계;
상기 제3 전구체층을 형성한 후, Se 분위기 열처리 공정을 실시하여 광흡수층을 형성하는 단계;
상기 광흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 및
상기 버퍼층 상에 상부전극층을 형성하는 단계;를 포함하는 태양전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
제1 전구체층, 제2 전구체층 및 제3 전구체층을 형성하는 단계는 20℃ 내지 500℃의 온도범위에서 실시하는 것인 태양전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
제1 전구체층, 제2 전구체층 및 제3 전구체층을 형성하는 단계는 서로 같거나 다른 온도범위에서 실시하는 것인 태양전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
Se 분위기 열처리 공정 후 H2S를 이용한 열처리를 더 실시하는 태양전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
제1 전구체층은 Ga/(Ga+In) 조성비가 0.2 내지 0.6인 태양전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
제1 전구체층은 단층 또는 2층 이상의 복수층인 것으로 제2 전구체층 두께 방향으로 갈수록 갈륨(Ga) 함량이 감소하는 것인 태양전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
제3 전구체층은 Ga/(Ga+In) 조성비가 0.2 내지 0.6인 태양전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
제3 전구체층은 단층 또는 2층 이상의 복수층인 것으로 버퍼층 두께 방향으로 갈수록 갈륨(Ga) 함량이 증가하는 것인 태양전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
제1 전구체층의 갈륨(Ga) 함량 및 제3 전구체층의 갈륨(Ga) 함량의 비가 1:1 내지 3:1인 태양전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
제1 전구체층의 두께 및 제3 전구체층의 두께의 비는 1:1 내지 5:1인 태양전지의 제조방법.
- 제1항 내지 제10항 중에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법으로 제조되는 태양전지.
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