KR20140135904A - 박막 태양전지를 형성하는 제조방법, 박막 태양전지를 형성하는 제조장치, 및 상기 제조방법에 의해 형성된 버퍼층을 포함하는 박막 태양전지 - Google Patents

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Abstract

생산성이 개선된 캐스케이드(cascade) 방식의 박막 태양전지를 형성하는 제조장치 및 박막 태양전지의 제조방법이 개시되고, 이러한 제조방법에 의해 형성된 버퍼층을 포함하는 박막 태양전지는 전기적 특성이 개선될 수 있다.

Description

박막 태양전지를 형성하는 제조방법, 박막 태양전지를 형성하는 제조장치, 및 상기 제조방법에 의해 형성된 버퍼층을 포함하는 박막 태양전지{Manufacturing method of forming thin film solar cell, manufacturing device of forming thin film solar cell, and thin film solar cell comprising buffer layer formed by the method}
박막 태양전지를 형성하는 제조방법, 박막 태양전지를 형성하는 제조장치, 및 상기 제조방법에 의해 형성된 버퍼층을 포함하는 박막 태양전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생산성이 개선된 캐스케이드(cascade) 방식의 박막 태양전지를 형성하는 제조방법, 박막 태양전지를 형성하는 제조장치, 및 전기적 특성이 개선된 상기 제조방법에 의해 형성된 버퍼층을 포함하는 박막 태양전지에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 반도체 소자를 이용하여 태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변화시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다.
태양전지의 가장 기본적인 구조는 pn접합으로 구성된 다이오드 형태로서, 광흡수층의 재료에 따라 구분된다.
그리고 광흡수층으로 실리콘을 이용하는 태양전지는 결정질(단결정, 다결정) 기판(Wafer)형 태양전지와, 박막형(비정질, 다결정) 태양전지로 구분할 수 있다. 또한, 광흡수층으로 S로 치환되거나 S로 치환되지 않은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(CIGS계) 화합물 또는 CdTe를 이용하는 화합물 박막형 태양전지, Ⅲ-Ⅴ족 태양전지, 염료 감응 태양전지와, 유기 태양전지가 대표적인 태양전지라 할 수 있다.
이 중, CIGS계 박막형 태양전지는 버퍼층으로 CdS 버퍼층 또는 인체에 유해한 성분인 Cd를 제거한 Cd-free 버퍼층이 사용될 수 있고, Cd-free 버퍼층은 화학적 용액 성장법(Chemical Bath Deposition; CBD)을 이용하여 제조될 수 있다.
상기 화학적 용액 성장법으로 제조된 Cd-free 버퍼층 중에 ZnS(O, OH) 버퍼층은 일반적으로 전처리용 알칼리 용액을 사용하여 습식(wet) 전처리를 수행한 다음 알칼리 용액(예를 들어, 암모니아수), 아연 소스, 및 황 소스를 동일한 침적식 반응조 내에서 반응시켜 성막시키고 이후 세정하는 방식으로 제조될 수 있다.
또는 ZnS(O, OH) 버퍼층은 아연 소스를 이용한 n형 확산(diffusion)을 통해 pn을 형성하는 방법으로서 상기 p형 광흡수층 표면에 아연 소스를 흡착시키면서 광흡수층 표면의 불순물을 세척하고 베이컨시(vacancy) 영역에 아연 소스를 치환하는 방식으로 제조될 수 있다.
그러나 상기 각각의 방식으로 제조된 ZnS(O, OH) 버퍼층은 광흡수층 표면 부근의 베이컨시(vacancy) 영역에 아연 소스를 치환 및 에칭하는 역할을 충분히 하지 못하고 막을 형성하게 되거나 또는 광흡수층 표면의 결정성 및 조성에 따라 아연 소스의 확산 거동 및 분포가 달라져 균일하지 못하게 되며 광흡수층과 투광성 전극층과의 밴드 정렬(band alignment) 특성이 부족하여 Voc 등이 낮게 나타날 수 있다.
따라서, 상기 방식의 잇점을 모두 포함하는 박막 태양전지를 형성하는 제조방법, 상기 박막 태양전지를 형성하는 제조장치, 및 상기 제조방법에 의해 형성된 버퍼층을 포함하는 박막 태양전지가 여전히 요구된다.
한 측면은 생산성이 개선된 캐스케이드(cascade) 방식의 박막 태양전지를 형성하는 제조방법을 제공하는 것이다.
다른 측면은 상기 캐스케이드 방식의 박막 태양전지를 형성하는 제조장치를 제공하는 것이다.
또다른 측면은 전기적 특성이 개선된 상기 제조방법에 의해 형성된 버퍼층을 포함하는 박막 태양전지를 제공하는 것이다.
일 측면에 따라,
제1 배스 내부에 위치하고 광수층이 형성된 기판에 알칼리 용액을 공급하여 상기 기판을 세정 및 에칭하는 단계;
제2 배스 내부에 위치하고 상기 제1 배스로부터 이동해온 상기 단계를 거친 기판에 아연 소스 및 상기 단계에서 사용되고 남은 용액을 공급하여 상기 아연 소스를 상기 광흡수층 표면의 내부로 확산시키는 단계; 및
제3 배스 내부에 위치하고 상기 제2 배스로부터 이동해온 상기 단계를 거친 기판에 황 소스 및 상기 단계에서 사용되고 남은 용액의 혼합용액을 공급하여 상기 광흡수층이 형성된 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계;를 포함하는 박막 태양전지를 형성하는 제조방법이 제공된다.
다른 측면에 따라,
광흡수층이 형성된 기판이 내부에 위치하고 상기 기판에 알칼리 용액을 공급하는 제1 배스(bath);
상기 제1 배스로부터 이동해온 상기 기판에 아연 소스 및 상기 제1 배스에서 사용되고 남은 용액을 공급하는 제2 배스;
상기 제2 배스로부터 이동해온 상기 기판에 황 소스 및 상기 제2 배스에서 사용하고 남은 용액을 공급하는 제3 배스;
상기 제1 배스 및 상기 제2 배스와 연결되며, 상기 제1 배스에서 사용되고 남은 용액을 수집하여 상기 제2 배스로 제공하는 제1 연결장치; 및
상기 제2 배스 및 상기 제3 배스와 연결되며, 상기 제2 배스에서 사용되고 남은 용액을 수집하여 상기 제3 배스로 제공하는 제2 연결장치;를 포함하는 박막 태양전지를 형성하는 제조장치가 제공된다.
또다른 측면에 따라,
전술한 제조방법에 의해 형성된 버퍼층을 포함하는 박막 태양전지가 제공된다.
일 측면에 따르면 캐스케이드(cascade) 방식의 박막 태양전지를 형성하는 제조방법 및 상기 방식의 박막 태양전지를 형성하는 제조장치는 생산성이 개선되며, 상기 제조방법에 의해 형성된 버퍼층을 포함하는 박막 태양 전지는 전기적 특성이 개선될 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 박막 태양전지의 버퍼층을 형성하는 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 일 구현예에 따른 박막 태양전지의 버퍼층을 형성하는 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 3은 일 구현예에 따른 박막 태양전지의 버퍼층을 형성하는 제조장치를 나타낸 개략도이다.
도 4는 일 구현예에 따른 박막 태양전지를 도시한 모식도이다.
도 5는 일 구현예에 따른 박막 태양전지를 도시한 모식도이다.
이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 박막 태양전지를 형성하는 제조방법, 박막 태양전지를 형성하는 제조장치, 및 상기 제조방법에 의해 형성된 버퍼층을 포함하는 박막 태양전지에 관하여 상세히 설명하기로 한다. 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 특허청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하의 도면에서, 각 구성요소는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한, 각 구성요소의 설명에 있어서, "상(on)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"은 직접(directly) 또는 다른 구성요소를 개재하여(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함하여, "상(on)"에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 또한, 각 구성요소의 설명에 있어서, "상부(upper)" 또는 "하부(lower)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상부(upper)" 또는 하부(lower)"는 다른 구성요소를 개재하여(indirectly) 형성되는 것을 지칭하는 것으로, "상부(upper)" 또는 "하부(lower)"에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
일 측면으로, 화학적 용액 성장법(Chemical Bath Deposition; CBD)에 의해 박막 태양전지를 형성하는 제조방법으로서, 제1 배스 내부에 위치하고 광수층이 형성된 기판에 알칼리 용액을 공급하여 상기 기판을 세정 및 에칭하는 단계; 제2 배스 내부에 위치하고 상기 제1 배스로부터 이동해온 상기 단계를 거친 기판에 아연 소스 및 상기 단계에서 사용되고 남은 용액을 공급하여 상기 아연 소스를 상기 광흡수층 표면의 내부로 확산시키는 단계; 및 제3 배스 내부에 위치하고 상기 제2 배스로부터 이동해온 상기 단계를 거친 기판에 황 소스 및 상기 단계에서 사용되고 남은 용액의 혼합용액을 공급하여 상기 광흡수층이 형성된 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계;를 포함하는 박막 태양전지를 형성하는 제조방법이 제공된다.
도 1은 일 구현예에 따른 박막 태양전지의 버퍼층을 형성하는 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 1을 참조하면, 상기 제조방법은 캐스케이드(cascade) 방식의 박막 태양전지의 버퍼층을 형성하는 것으로, 이전 단계에서 사용되고 남은 알칼리 용액이 아연 소스를 상기 광흡수층 표면의 내부로 확산시키는 단계 및 광흡수층이 형성된 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계에 재사용됨으로써 상기 광흡수층 표면의 금속물질 및 산화물과 같은 불순물을 충분히 세정할 수 있게 된다.
또한 이전 단계에서 사용되고 남은 아연 소스가 광흡수층이 형성된 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계에 재사용됨으로써 상기 광흡수층 표면 부근의 베이컨시(vacancy) 영역에 아연 소스를 충분히 제공하여 상기 베이컨시 자리에 상기 아연 소스를 치환 및 에칭함으로써 상기 광흡수층 표면 또는/및 내부에 충분한 양의 아연 소스의 확산 및 분포를 나타내게 된다.
이로써, 상기 광흡수층과 투광성 전극층과의 충분한 밴드 정렬(band alignment)의 특성을 가질 수 있어 이러한 버퍼층을 포함하는 박막 태양전지의 전기적 특성, 예를 들어 Voc 등이 개선될 수 있다.
상기 알칼리 용액은 암모니아 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어 암모니아 또는 암모니아 수용액(NH4OH)을 포함할 수 있다. 상기 알칼리 용액은 상기 광흡수층의 표면에 존재하는 금속 이온과 반응하여 불순물을 세정하는 역할을 한다. 또한 예를 들어, 상기 암모니아 또는 암모니아 수용액(NH4OH)은 상기 광흡수층 표면에 존재하는 CuxSe 또는 Cu 리치 사이트(Cu rich site)에 [Cu(NH4)3] 2+ 또는 [Cu(NH4)2] 2+와 같은 구리 암모니아 착체를 형성하여 션트 경로를 제어할 수 있게 하며 밴드 정렬의 특성을 개선시킬 수 있다.
또한 상기 암모니아 또는 암모니아 수용액은 Zn2+와 결합하여 리간드를 형성함으로써 Zn과 광흡수층 표면과의 결합을 유도하며, 상기 광흡수층 상의 표면에 버퍼층이 형성되는 속도를 제어할 수 있다.
상기 아연 소스는 아연 염 또는 아연 화합물을 포함하며, 예를 들어 황산아연 수용액(ZnSO4·7H2O) 등을 포함할 수 있다. 상기 아연 소스를 상기 광흡수층 표면의 내부로 확산시키는 단계에서 상기 단계에서 사용되고 남은 용액은 알칼리 용액을 포함할 수 있다. 재사용되는 알칼리 용액은 상기 광흡수층의 표면에 존재하는 CuxSe 물질과 산화물을 충분히 제거할 수 있어 새로 공급되는 아연 소스를 상기 광흡수층 표면 내부로 충분히 치환 및 확산시킬 수 있게 함으로써 버퍼층의 성장이 진행될 수 있다.
상기 황 소스는 티오 우레아계 화합물을 포함할 수 있다. 상기 단계에서 사용되고 남은 용액은 알칼리 용액 및 아연 소스를 포함할 수 있다. 재사용되는 알칼리 용액 및 아연 소스는 전술한 바와 같이 광흡수층 표면의 불순물을 충분히 세정하고 광흡수층 표면 부근의 베이컨시 영역에 Zn2+을 충분히 치환시키거나 내부로 상기 Zn2+을 충분히 확산시킬 수 있는 양을 제공하게 된다. 새로 공급되는 황 소스는 상기 광흡수층 상에 균일한 버퍼층을 형성시킬 수 있게 한다.
상기 광흡수층이 형성된 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계에서 상기 혼합 용액은 상기 알칼리 용액의 농도가 1M 내지 5M일 수 있고, 상기 아연 소스의 농도가 0.01M 내지 0.1M일 수 있고, 상기 황 소스의 농도가 0.2M 내지 1.3M일 수 있다.
상기 광흡수층이 형성된 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계는 상기 혼합용액에 상기 광흡수층이 형성된 기판을 담지하여 70℃ 미만의 온도에서 열처리하는 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 혼합용액에 상기 광흡수층이 형성된 기판을 담지하여 60℃ 내지 70℃의 온도에서 열처리하는 공정을 포함할 수 있다.
상기 농도 범위 내의 알칼리 용액, 아연 소스, 및 황 소스의 혼합용액에 상기 기판을 담지하여 상기 온도 범위 내에서 열처리하는 경우, 광흡수층이 형성된 기판 상에 버퍼층을 연속적으로 형성할 수 있어 제조 비용을 절감할 수 있으며, 나아가 폐액처리에 따른 환경 문제도 해결할 수 있다.
상기 광흡수층이 형성된 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계를 통해 형성된 버퍼층은 ZnS(O, OH)을 포함할 수 있다. 이러한 버퍼층은 CdS와 달리 유해한 Cd를 포함하고 있지 않아 환경의 측면에서 유리하며 얇은 두께의 층을 형성할 수 있다.
다음으로, 상기 기판을 세정 및 건조하여 광흡수층이 형성된 기판 상에 버퍼층을 형성한다.
도 2는 일 구현예에 따른 박막 태양전지의 버퍼층을 형성하는 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2를 참조하면, 도 2의 제조방법의 변형예로 박막 태양전지용 버퍼층은 아연 소스를 광흡수층 표면의 내부로 확산시키는 단계 및 광흡수층이 형성된 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계를 하나의 배스에서 수행하고, 상기 기판을 세정 및 에칭하는 단계에서 사용되고 남은 알칼리 용액을 상기 배스에 재공급한 후 세정하는 캐스케이드(cascade) 방식으로 버퍼층을 형성할 수 있다.
다른 측면으로, 도 3은 일 구현예에 따른 박막 태양전지의 버퍼층을 형성하는 제조장치를 나타내는 개략도이다. 상기 제조장치는 캐스케이드(cascade) 방식으로 박막 태양전지의 버퍼층을 형성하는데 사용되는 장치이다.
본 명세서에서, "캐스케이드(cascade) 방식"이라는 것은 "처음 투입한 물질을 이후의 단계에서도 계속 재사용하는 방식"을 의미하며, "이전 단계에서 사용되고 남은 물질을 계속 재사용할 뿐만 아니라 이후 단계에 따라 추가 물질을 공급하여 별도의 기능을 부여하는 방식"을 포함한다.
이러한 캐스케이드 방식으로 박막 태양전지의 버퍼층을 형성하는 장치에 대해 도 3을 기준으로 이하 설명한다.
도 3을 참조하면, 먼저, 제1 배스(10)에서 광흡수층이 형성된 기판(11)을 알칼리 용액으로 세정 및 에칭하는 공정이 수행된다.
구체적으로, 제1 배스(bath)(10)의 내부에 광흡수층이 형성된 기판(11)이 위치한다. 광흡수층이 형성된 기판(11)에 알칼리 용액을 제1 배스(10) 상부의 제1 공급장치(12)로부터 공급하여 제1 배스(10)를 세정 및 에칭한다. 상기 알칼리 용액은 암모니아 화합물을 포함하며, 예를 들어 암모니아 또는 암모니아 수용액(NH4OH)을 포함할 수 있다.
제1 공급장치(12)는 상기 알칼리 용액을 일시적으로 저장하는 탱크(미도시) 및 배관을 포함한다. 이러한 공정의 진행 동안 제1 배스(10)에서 사용되고 남은 용액이 발생한다. 제1 배스(10)에서 사용되고 남은 용액은 알칼리 용액과, 소량의 불순물을 포함할 수 있다. 제1 배스(10)에서 사용되고 남은 용액은 제1 배스(10) 하부를 통해 제1 연결장치(15)로 유출된다.
제1 연결장치(15)는 제1 배스(10)에서 사용되고 남은 용액을 필터링하는 제1 필터부(13)와, 제1 배스(10)로부터 제2 배스(20)로 재유입 시키기 위한 제1 펌프(14)를 포함한다. 제1 배스(10)에서 사용되고 남은 용액은 제1 연결장치(15)에 포함된 제1 필터부(13)을 통해 필터링되며, 대부분 알칼리 용액이 남게 된다. 상기 알칼리 용액은 제1 연결장치(15)에 포함된 제1 펌프(14)를 통해 제1 배스(10)에서 제2 배스(20)로 공급된다.
한편, 광흡수층이 형성된 기판(11)은 제1 배스(10)에서 제2 배스(20)로 수평으로 이동할 수 있다. 이동 방법으로는 광흡수층이 형성된 기판(11) 아래에 롤(17)을 설치하여 이동하는 롤-투-롤(roll-to-roll) 방식을 이용할 수 있으나, 당해 기술분야에서 광흡수층이 형성된 기판(11)을 수평으로 이동시킬 수 있는 모든 방법을 이용할 수 있다.
다음으로, 제2 배스(20)에서 상기 아연 소스를 상기 광흡수층 표면의 내부로 확산되는 공정, 즉 아연 PE(partial electrolyte)공정이 수행된다.
구체적으로, 제2 배스(20)의 내부에 제1 배스(10)로부터 이동해온 광흡수층이 형성된 기판(11)이 위치한다. 제1 배스(10)로부터 이동해온 광흡수층이 형성된 기판(11)에 아연 소스 및 제1 배스(10)에서 사용되고 남은 용액, 즉 대부분이 알칼리 용액인 용액을 공급한다. 상기 알칼리 용액은 암모니아 화합물을 포함하며, 예를 들어 암모니아 수용액(NH4OH)을 포함할 수 있다. 상기 아연 소스는 아연 염 또는 아연 화합물을 포함하며, 예를 들어 황산아연 수용액(ZnSO4·7H2O) 등을 포함할 수 있다. 제1 배스(10)에서 사용되고 남은 용액은 제2 배스(20) 상부로부터 공급한다.
또한 제2 배스(20) 상부의 제2 공급장치(22)로부터 아연 소스를 공급한다. 제2 공급장치(22)는 상기 아연 소스를 일시적으로 저장하는 탱크(미도시) 및 배관을 포함한다. 이러한 공정의 진행 동안 제2 배스(20)에서도 사용되고 남은 용액이 발생한다. 제2 배스(20)에서 사용되고 남은 용액은 알칼리 용액 및 아연 소스와 함께 소량의 불순물을 포함할 수 있다. 제2 배스(20)에서 사용되고 남은 용액은 제2 배스(20) 하부를 통해 제2 연결장치(25)로 유출된다.
제2 연결장치(25)는 제2 배스(20)에서 사용되고 남은 용액을 필터링하는 제2 필터부(23)와, 제2 배스(20)로부터 제3 배스(20)로 재유입 시키기 위한 제2 펌프(24)를 포함한다. 제2 배스(20)에서 사용되고 남은 용액은 제2 연결장치(25)에 포함된 제2 필터부(23)을 통해 상기 불순물을 필터링함으로써 대부분 알칼리 용액 및 아연 소스가 남게 된다. 상기 알칼리 용액 및 상기 아연 소스는 제2 연결장치(25)에 포함된 제2 펌프(24)를 통해 제2 배스(20)에서 제3 배스(30)로 공급된다.
한편, 광흡수층이 형성된 기판(11)은 제2 배스(20)에서 제3 배스(30)로 수평으로 이동할 수 있다. 광흡수층이 형성된 기판(11)의 이동 방법으로는 전술한 바와 같다.
제2 배스(20)에서 수행되는 공정, 즉 아연 PE(partial electrolyte)공정은 제1 배스(10)에서 사용되고 남은 용액, 즉 대부분 알칼리 용액이 재사용되어 상기 광흡수층 표면의 CuSe과 같은 금속 물질과 산화물을 제거하고 새로 공급된 아연 소스를 상기 광흡수층 표면 내부로 충분히 치환 및 확산시켜 pn 접합 및 Cu 베이컨시를 채워줄 수 있게 한다.
다음으로, 제3 배스에서 화학적 용액 성장법(Chemical Bath Deposition; CBD)에 의해 상기 기판의 광흡수층 상에 버퍼층이 형성되는 공정이 수행된다.
구체적으로, 제3 배스(30)의 내부에 제2 배스(20)로부터 이동해온 광흡수층이 형성된 기판(11)이 위치한다. 제2 배스(20)로부터 이동해온 광흡수층이 형성된 기판(11)에 황 소스 및 제2 배스(20)에서 사용되고 남은 용액, 즉 대부분이 알칼리 용액 및 아연 소스인 용액을 공급한다. 상기 알칼리 용액 및 아연 소스의 종류는 전술한 바와 같다. 상기 황 소스는 우레아계 화합물을 포함하며, 예를 들어 티오우레아를 포함할 수 있다.
제2 배스(20)에서 사용되고 남은 용액은 제3 배스(30) 상부로부터 공급한다. 또한 제3 배스(30) 상부의 제3 공급장치(32)로부터 황 소스를 공급한다. 제3 공급장치(32)는 상기 황 소스를 일시적으로 저장하는 탱크(미도시) 및 배관을 포함한다. 이러한 공정을 통해 상기 광흡수층이 형성된 기판 상에 버퍼층을 형성하게 된다.
다만, 제1 배스(10)와 제2 배스(20)의 사이, 및 제2 배스(20)와 제3 배스(30)의 사이에 각각 용액의 흐름을 차단하는 제1 차단장치(16) 및 제2 차단장치(26)를 더 포함한다. 제1 차단장치(16) 및 제2 차단장치(26)는 예를 들어, 질소 가스 또는 공기를 뿌리는 제1 차단장치(16) 및 제2 차단장치(26)일 수 있다. 제1 차단장치(16) 및 제2 차단장치(26)는 가스 분사의 힘으로 배스의 용액 및 가스 연기(fume)가 외부로 나오지 않고 배스 내에 머무르게 할 수 있으며, 예를 들어 에어 커튼(air curtain) 또는 에어 샤워(air shower)와 유사한 형태로 구성될 수 있다.
제3 배스(30)에서 수행되는 공정, 즉 상기 광흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 공정은 제2 배스(20)에서 사용되고 남은 용액, 즉 대부분 알칼리 용액 및 아연 소스인 용액이 재사용되어 광흡수층 표면의 불순물을 충분히 제거할 뿐만 아니라 상기 광흡수층 표면 부근의 베이컨시(vacancy) 영역에 아연 소스를 충분히 제공함으로써 상기 광흡수층 표면의 내부로 아연 소스를 균일하게 확산 및 분포시킬 수 있게 한다.
따라서, 이러한 공정을 통해 상기 광흡수층과 투광성 전극층과는 넓은 밴드 갭의 밴드 정렬(band alignment)의 특성을 가질 수 있는바 이러한 버퍼층을 포함하는 박막 태양전지의 전기적 특성, 예를 들어 Voc 등이 개선될 수 있다.
또다른 측면으로, 전술한 제조방법에 의해 형성된 버퍼층을 포함하는 박막 태양전지가 제공된다.
도 4 및 도 5는 각각 일 구현예에 따른 박막 태양전지(600, 111)를 도시한 모식도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 기판(100, 110), 기판(100, 110) 상에 형성된 후면 전극층(200, 120), 후면 전극층(200, 120) 상에 형성된 광흡수층(300, 130), 광흡수층(300, 130) 상에 형성된 버퍼층(400, 140), 및 버퍼층(400, 140) 상에 형성된 투광성 전극층(500, 150)을 포함한다.
먼저, 기판(100, 110)은 광 투광성이 우수한 유리(Glass), 또는 폴리머 기판 등으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 유리 기판으로는 소다라임 유리(sodalime glass) 또는 고변형점 소다유리(high strained point soda glass)를 사용할 수 있고, 폴리머 기판으로는 폴리이미드(polyimide)를 사용할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 또한, 유리 기판은, 외부의 충격 등으로부터 내부의 소자를 보호하고, 태양광의 투과율을 높이기 위해 철분이 적게 들어간 저철분 강화유리로 형성될 수 있다. 특히, 저철분 소다라임 유리는, 500℃가 넘는 공정온도에서 유리 내부의 Na이온이 용출되어, 광흡수층(300)의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
후면 전극층(200, 120)은, 광전효과에 의해 형성된 전하를 수집하고, 광흡수층(300, 130)을 투과한 광을 반사시켜 광흡수층(300, 130)에 의해 재흡수될 수 있도록, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu) 등과 같은 전도성과 광 반사율이 우수한 금속 재질로 이루어질 수 있다. 특히, 후면 전극층(200, 120)은 높은 전도도, 광흡수층(300, 130)과의 오믹(ohmic) 접촉, 셀레늄(Se) 분위기 하에서의 고온 안정성 등을 고려하여, 몰리브덴(Mo)을 포함하여 형성될 수 있다.
후면 전극층(200, 120)은 도전성 페이스트를 기판(110) 상에 도포한 후 열처리하여 형성하거나, 도금법 등의 공정을 통해 형성될 수 있다. 또한, 예를 들어, 몰리브덴(Mo) 타겟을 사용하여 스퍼터링(sputtering) 공정에 의해 형성할 수 있다.
이러한 후면 전극층(200, 120)은 200nm 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있으며, 예를 들어, 제1 분리 홈(P1)에 의해 복수 개로 분할될 수 있다. 제1 분리 홈(P1)은 기판(100, 110)의 일 방향과 나란한 방향으로 형성된 홈(Groove)일 수 있다.
제1 분리 홈(P1)은 기판(100, 110) 상에 후면 전극층(200, 120)을 형성한 후, 제1 패터닝을 실시하여 후면 전극층(200, 120)을 복수 개로 분할하여 형성된다. 상기 제1 패터닝은 예를 들어, 레이저 스크라이빙(Laser scribing) 공정에 의할 수 있다. 레이저 스크라이빙 공정은 기판(100, 110)의 하부로부터 기판(100, 110) 쪽으로 레이저를 조사하여 후면 전극층(200, 120)의 일부를 증발시키는 공정으로, 이에 의해, 후면 전극층(200, 120)을 일정한 간격을 두고 서로 이격되도록 복수 개로 분할하는 제1 분리 홈(P1)이 형성될 수 있다.
한편, 후면 전극층(200, 120)에는 Na 등의 알카리 이온이 도핑될 수 있다. 예를 들어 광흡수층(300, 130)의 성장시, 후면 전극층(200, 120)에 도핑된 알카리 이온은 광흡수층(300, 130)에 혼입되어 광흡수층(300, 130)에 구조적으로 유리한 영향을 미치고, 광흡수층(300, 130)의 전도성을 향상시킬 수 있다. 이에 의해, 태양전지(600, 111)의 개방전압(Voc)은 증가하여, 태양전지(600, 111)의 효율이 향상될 수 있다.
또한, 후면 전극층(200, 120)은 기판(100, 110)과의 접합 및 후면 전극층(200, 120) 자체의 저항 특성의 확보를 위해 다중 막으로 형성될 수도 있다.
광흡수층(300, 130)은, S로 치환된 Cu(In,Ga)(Se,S)2 화합물 또는 S로 치환되지 않은 Cu(In, Ga)Se2 화합물의 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(CIGS계) 화합물로 형성되어 P형 반도체 층을 이루며, 입사하는 태양광을 흡수한다. 이러한 광흡수층(300, 130)은 0.7 내지 2㎛의 두께로 다양하게 형성될 수 있고, 후면 전극층(200, 120)을 분할하는 분리 홈 내에도 형성된다.
광흡수층(300, 130)은, 진공 챔버 내에 설치된 작은 전기로의 내부에 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se) 등을 넣고, 이를 가열하여 진공 증착시키는 동시증착(co-evaporation)법, 구리(Cu) 타겟, 인듐(In) 타겟, 갈륨(Ga) 타겟을 사용하여, 후면 전극층(200, 120) 상에 CIG계 금속 프리커서막(precusor)막을 형성한 후, 셀렌화수소(H2Se) 가스 분위기에서 열처리함으로써 금속 프리커서막이 셀레늄(Se)과 반응하여 광흡수층(300, 130)을 형성하는 스퍼터링/셀레니제이션 법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 전착(electro-deposition)법, 유기금속 기상성장법(molecular organic chemical vapor deposition, 이하 MOCVD) 등에 의해 광흡수층(300, 130)을 형성할 수 있다.
버퍼층(400, 140)은, P형인 광흡수층(300, 130)과 N형인 투광성 전극층(500, 150) 간의 밴드 갭 차이를 줄이고, 광흡수층(300, 130)과 투광성 전극층(500, 150) 계면 사이에서 발생할 수 있는 전자와 정공의 재결합을 감소시키는 층으로, 화학적 용액성장법(Chemical bath deposition, CBD), 원자층 증착(Atomic layer deposition, ALD), ILGAR(Ion lay gas reaction)법 등에 의해 형성될 수 있다. 이러한 버퍼층(400, 140)은 ZnS, ZnS(O, OH), ZnxMg1-xO 등으로 형성될 수 있다.
한편, 광흡수층(300, 130)과 버퍼층(400, 140)은 제2 분리 홈(P2)에 의해 복수 개로 분리될 수 있다. 제2 분리 홈(P2)은 제1 분리 홈(P1)과 상이한 위치에서 제1 분리 홈(P1)과 나란하게 형성된 홈(Groove)일 수 있으며, 제2 분리 홈(P2)에 의해 하부 전극층(200, 120)의 상면은 노출된다.
광흡수층(300, 130)과 버퍼층(400, 140)을 형성한 후에는 제2 패터닝을 실시하여 제2 분리 홈(P2)을 형성한다. 제2 패터닝은, 예를 들어, 제1 분리 홈(P1)과 이격된 지점에서, 제1 분리 홈(P1)과 나란한 방향으로 바늘 등과 같은 날카로운 기구를 이동시켜 제2 분리 홈(P2)을 형성하는 기계적 스크라이빙(Mechanical scribing)에 의할 수 있으나, 이에 한정하지 않으며, 레이저를 이용할 수도 있다.
상기 제2 패터닝은 광흡수층(300, 130)을 복수 개로 분할하고, 제2 패터닝에 의해 형성되는 제2 분리 홈(P2)은 후면 전극층(200, 120)의 상면까지 연장되어 후면 전극층(200, 120)을 노출시킨다.
투광성 전극층(500, 150)은, 광흡수층(300, 130)과 P-N접합을 이룬다. 또한, 투광성 전극층(500, 150)은 ZnO:B, ITO 또는 IZO 등과 같은 투명한 전도성 재질로 이루어져, 광전효과에 의해 형성된 전하를 포획한다. 투광성 전극층(500, 150)은 유기금속 화학증착(Metalorganic chemical vapor deposition, MOCVD), 저압 화학 기상증착법(Low pressure chemical vapor deposition, LPCVD) 또는 스퍼터링(Sputtering)법 등에 의해 형성될 수 있다.
또한, 도면에 도시하지는 않았으나, 투광성 전극층(500, 150)의 상면은 입사하는 태양광의 반사를 줄이고, 광흡수층(300, 130)으로의 광 흡수를 증가시키기 위해, 텍스쳐링(Texturing)될 수 있다.
한편, 투광성 전극층(500, 150)은 제2 분리 홈(P2) 내에도 형성되어 제2 분리 홈(P2)에 의해 노출된 하부 전극층(200, 120)과 접촉함으로써, 제2 분리 홈(P2)에 의해 복수개로 분할된 광흡수층(300, 130)을 전기적으로 연결한다.
이러한 투광성 전극층(500, 150)은 제1 분리 홈(P1) 및 제2 분리 홈(P2)과 상이한 위치에 형성된 제3 분리 홈(P3)에 의해 복수 개로 나뉠 수 있다. 제3 분리 홈(P3)은, 제1 분리 홈(P1) 및 제2 분리 홈(P2)과 나란하게 형성된 홈(Groove)일 수 있으며, 후면 전극층(200, 120)의 상면까지 연장되어 형성될 수 있다. 이때, 제3 분리 홈(P3)에는 공기 등의 절연물질이 충진될 수 있다.
제3 분리 홈(P3)은 제3 패터닝을 실시하여 형성된다. 상기 제3 패터닝은 기계적 스크라이빙(Mechanical scribing)에 의할 수 있고, 제3 패터닝에 의해 형성되는 제3 분리 홈(P3)은 후면 전극층(200, 120)의 상면까지 연장되어 다수의 광전변환 유닛을 형성한다. 또한, 제3 분리 홈(P3)에는 공기 등이 충진되어, 절연층을 형성할 수 있다.
한편, 도면에 도시하지는 않았으나, 투광성 전극층(500, 150)의 상면은 텍스쳐된 표면을 가질 수 있다. 텍스쳐링(texturing)이란 물리적 또는 화학적 방법에 의해 표면에 요철 형상의 패턴을 형성하는 것을 의미하는 것으로, 이와 같이 텍스쳐링(texturing)으로 투광성 전극층(500, 150)의 표면이 거칠어지면 입사된 빛의 반사율이 감소됨으로써 광 포획량이 증가할 수 있다. 따라서 광학적 손실이 저감되는 효과를 얻을 수 있다.
이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1: 박막 태양전지의 제조
약 500㎛의 Mo 후면 전극층이 피복된 약 1mm의 소다라임 글라스(soda lime glass) 기판을 준비하였다. 상기 Mo 후면 전극층이 피복된 기판 상에 Cu-Ga 타겟, In 타겟을 각각 스퍼터링하고 H2Se와 H2S 분위기 하에 각각 400℃에서 20분간 및 550℃에서 60분간 열처리하여 Cu(In,Ga)(Se,S)2의 조성을 갖는 광흡수층을 형성하였다.
상기 광흡수층 상에 캐스케이드(cascade) 방식의 화학적 용액 성장법(Chemical Bath Deposition; CBD)을 이용하여 다음과 같이 버퍼층을 형성하였다.
제1 배스의 내부에 위치한 상기 광흡수층이 형성된 기판의 상부에 제1 공급장치를 통하여 2.5M의 NH4OH를 공급하여 상기 기판을 세정 및 에칭 하였다.
이어서, 상기 기판을 롤-투-롤(roll-to-roll) 방식으로 제1 배스로부터 제2 배스로 이동하였다. 상기 세정 및 에칭 공정에서 사용되고 남은 용액을 제1 배스의 하부에 연결된 제1 연결장치에 있는 제1 필터를 통해 불순물을 필터링 하였고 그 결과 NH4OH 용액을 얻었다. 상기 NH4OH 용액을 펌프를 통해 제2 배스 상부로 공급하였다. 이와 동시에 제2 배스 상부의 제2 공급장치로부터 ZnSO4·7H2O을 공급하였다. 제1 배스에서 제2 배스로 필터링 후 공급된 2.5M의 NH4OH 와 상기 제2 배스에서 신규 공급된 0.04M의 ZnSO4·7H2O를 이용하여 65℃의 온도에서 5분간 광흡수층 표면 및 내부에 추가 세정을 하면서 아연 소스를 광흡수층 표면의 내부로 확산 및 치환시켰다.
이어서, 상기 기판을 롤-투-롤(roll-to-roll) 방식으로 제2 배스로부터 제3 배스로 이동하였다. 광흡수층 표면의 내부로 확산시키는 상기 제2 배스에서의 공정에서 사용되고 남은 상기 NH4OH 및 ZnSO4·7H2O 용액을 제3 배스의 하부에 연결된 제2 연결장치에 있는 제2 필터를 통해 불순물을 필터링하였고 그 결과 제2 배스에서 제3 배스로 필터링 후 공급된 NH4OH 및 ZnSO4·7H2O 용액을 얻었다. 상기 NH4OH 및 ZnSO4·7H2O 용액을 펌프를 통해 제3 배스 상부로 공급하였다. 이와 동시에 제3 배스 상부의 제3 공급장치로부터 SC(NH2)2를 공급하였다. 이 때, 상기 제3 배스에 포함된 NH4OH, ZnSO4·7H2O, 및 SC(NH2)2의 혼합용액의 농도는 각각 2.5M, 0.04M, 및 0.55M이었다. 상기 혼합용액에 상기 광흡수층이 형성된 기판을 담지한 후 65℃의 온도에서 10분간 반응시켜 상기 기판의 광흡수층 상에 5Å두께의 버퍼층을 형성하였다.
상기 버퍼층 상에 유기금속화학기상증착법(MOCVD)법으로 ZnO 투광성 전극층을 형성하여 박막 태양전지를 제조하였다.
비교예 1: 박막 태양전지의 제조
약 500㎛의 Mo 후면 전극층이 피복된 약 1mm의 소다라임 글라스(soda lime glass) 기판을 준비하였다. 상기 Mo 후면 전극층이 피복된 기판 상에 Cu-Ga 타겟, In 타겟을 각각 스퍼터링하고 H2Se와 H2S 분위기 하에 각각 400℃에서 20분간 및 550℃에서 60분간 열처리하여 Cu(In,Ga)(Se,S)2의 조성을 갖는 광흡수층을 형성하였다.
상기 광흡수층 상에 화학적 용액 성장법(Chemical Bath Deposition; CBD)을 이용하여 다음과 같이 버퍼층을 형성하였다.
배스의 내부에 상기 광흡수층이 형성된 기판을 위치하였다. 상기 배스 내에 NH4OH, ZnSO4·7H2O, 및 SC(NH2)2의 농도가 각각 2.5M, 0.04M, 및 0.55M인 용액을 준비하였다. 상기 혼합용액에 상기 광흡수층이 형성된 기판을 담지한 후 65℃의 온도에서 15분간 반응시켜 상기 기판의 광흡수층 상에 5Å두께의 버퍼층을 형성하였다.
상기 버퍼층 상에 유기금속화학기상증착법(MOCVD)법으로 ZnO 투광성 전극층을 형성하여 박막 태양전지를 제조하였다.
비교예 2: 박막 태양전지의 제조
약 500㎛의 Mo 후면 전극층이 피복된 약 1mm의 소다라임 글라스(soda lime glass) 기판을 준비하였다. 상기 Mo 후면 전극층이 피복된 기판 상에 Cu-Ga 타겟, In 타겟을 각각 스퍼터링하고 H2Se와 H2S 분위기 하에 각각 400℃에서 20분간 및 550℃에서 60분간 열처리하여 Cu(In,Ga)(Se,S)2의 조성을 갖는 광흡수층을 형성하였다.
상기 광흡수층 상에 Zn PE(partial electrolyte)을 이용하여 다음과 같이 버퍼층을 형성하였다.
배스의 내부에 상기 광흡수층이 형성된 기판을 위치하였다. 상기 배스 내에 NH4OH 및 ZnSO4·7H2O의 농도가 각각 2.5M 및 0.04M인 혼합용액을 준비하였다. 상기 혼합용액에 상기 광흡수층이 형성된 기판을 약 15분간 담지한 후 65℃로 반응 시켜 상기 기판의 광흡수층 상에 Zn 이온을 확산시켰다.
상기 버퍼층 상에 유기금속화학기상증착법(MOCVD)법으로 ZnO 투광성 전극층을 형성하여 박막 태양전지를 제조하였다.
평가예 1: 전기적 특성 평가
실시예 1 및 비교예 1~2에 제조된 박막 태양전지에 대하여 광전류전압을 측정하고 측정된 광전류 곡선으로부터 전류밀도, 개방전압, 및 충진계수를 계산하였고, 하기 수학식 1을 이용하여 실시예 1 및 비교예 1~2의 박막 태양전지의 효율을 계산하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
여기에서 광원으로는 제논 램프를 사용하였고, 상기 제논 램프의 태양조건은 표준 태양전지(Frunhofer Institute Solare Engeriessysysteme, Certificate No. C-ISE369, Type ofmaterial: Mono-Si+KG 필터)를 사용하여 보정하였고, 1 sun (광원의 세기는 100mW/cm2 이고 태양광 스펙트럼은 AM 1.5G 조건을 만족시키는 태양전지 특성 측정 표준조건임) 빛을 조사하고 전력밀도 100mW/cm2에서 측정하였다.
<수학식 1>
η(%) = [(Voc×Jsc×FF)/ Pinput] × 100
구분 전류밀도(Jsc)
[Am㎝-2]		 개방전압(Voc)
[V]		 충진계수(FF)
[%]		 효율(η)
[%]
실시예 1 1.03 1.02 1.02 1.07
비교예 1 1 1 1 1
비교예 2 0.98 0.99 0.99 0.97
상기 표 1를 참조하면, 실시예 1에서 제조된 박막 태양전지의 전류밀도, 개방전압, 충진계수, 및 효율이 모두 비교예 1~2에서 제조된 박막 태양전지의 전류밀도, 개방전압, 충진계수, 및 효율에 비해 향상됨을 나타내고 있다.
이는, 실시예 1에서 제조된 박막 태양전지의 전기적 특성이 비교예 1~2에서 제조된 박막 태양전지의 전기적 특성에 비해 향상됨을 나타내는 것이다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
10: 제1 배스(bath), 11: 광흡수층이 형성된 기판, 12: 제1 공급장치, 13: 제1 필터부, 14: 제1 펌프, 15: 제1 연결장치,
16: 제1 차단장치, 17: 롤, 20: 제2 배스,
22: 제2 공급장치, 23: 제2 필터부, 24: 제2 펌프, 25: 제2 연결장치, 26: 제2 차단장치, 30: 제3 배스, 32: 제3 공급장치, 100, 110: 기판, 200, 120: 후면 전극층,
300, 130: 광흡수층, 400, 140: 버퍼층, 500, 150: 투광성 전극층, 600, 111: 박막 태양전지, P1: 제1 분리 홈, P2: 제2 분리 홈, P3: 제3 분리 홈

Claims (20)

  1. 제1 배스 내부에 위치하고 광흡수층이 형성된 기판에 알칼리 용액을 공급하여 상기 기판을 세정 및 에칭하는 단계;
    제2 배스 내부에 위치하고 상기 제1 배스로부터 이동해온 상기 단계를 거친 기판에 아연 소스 및 상기 단계에서 사용되고 남은 용액을 공급하여 상기 아연 소스를 상기 광흡수층 표면의 내부로 확산시키는 단계; 및
    제3 배스 내부에 위치하고 상기 제2 배스로부터 이동해온 상기 단계를 거친 기판에 황 소스 및 상기 단계에서 사용되고 남은 용액의 혼합용액을 공급하여 상기 광흡수층이 형성된 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계;를 포함하는 박막 태양전지를 형성하는 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 알칼리 용액은 암모니아 화합물을 포함하는 박막 태양전지를 형성하는 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 아연 소스가 아연 염 또는 아연 화합물을 포함하는 박막 태양전지를 형성하는 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 아연 소스를 상기 광흡수층 표면의 내부로 확산시키는 단계에서 상기 단계에서 사용되고 남은 용액은 알칼리 용액을 포함하는 박막 태양전지를 형성하는 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 황 소스가 티오 우레아계 화합물을 포함하는 박막 태양전지를 형성하는 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광흡수층이 형성된 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계에서 상기 단계에서 사용되고 남은 용액의 혼합용액은 알칼리 용액 및 아연 소스를 포함하는 박막 태양전지를 형성하는 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 광흡수층이 형성된 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계에서 상기 혼합용액은 상기 알칼리 용액의 농도가 1M 내지 5M이고, 상기 아연 소스의 농도가 0.01M 내지 0.1M이고, 상기 황 소스의 농도가 0.2M 내지 1.3M인 박막 태양전지를 형성하는 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 광흡수층이 형성된 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계는 상기 혼합용액에 상기 광흡수층이 형성된 기판을 담지한 후 70℃ 미만의 온도에서 열처리하는 공정을 포함하는 박막 태양전지를 형성하는 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 광흡수층이 형성된 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계는 상기 혼합용액에 상기 광흡수층이 형성된 기판을 담지한 후 60℃ 내지 70℃의 온도에서 열처리하는 공정을 포함하는 박막 태양전지를 형성하는 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 광흡수층이 형성된 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계를 통해 형성된 버퍼층은 ZnS(O, OH)을 포함하는 박막 태양전지를 형성하는 제조방법.
  11. 광흡수층이 형성된 기판이 내부에 위치하고 상기 기판에 알칼리 용액을 공급하는 제1 배스(bath);
    상기 제1 배스로부터 이동해온 상기 기판에 아연 소스 및 상기 제1 배스에서 사용되고 남은 용액을 공급하는 제2 배스;
    상기 제2 배스로부터 이동해온 상기 기판에 황 소스 및 상기 제2 배스에서 사용되고 남은 용액을 공급하는 제3 배스;
    상기 제1 배스 및 상기 제2 배스와 연결되며, 상기 제1 배스에서 사용되고 남은 용액을 수집하여 상기 제2 배스로 제공하는 제1 연결장치; 및
    상기 제2 배스 및 상기 제3 배스와 연결되며, 상기 제2 배스에서 사용되고 남은 용액을 수집하여 상기 제3 배스로 제공하는 제2 연결장치;를 포함하는 박막 태양전지를 형성하는 제조장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 배스에서 상기 기판을 세정 및 에칭하는 공정이 수행되는 박막 태양전지를 형성하는 제조장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제1 배스에서 사용되고 남은 용액은 알칼리 용액을 포함하는 박막 태양전지를 형성하는 제조장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제2 배스에서 상기 아연 소스를 상기 광흡수층 표면의 내부로 확산되는 공정이 수행되는 박막 태양전지를 형성하는 제조장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 제2 배스에서 사용되고 남은 용액은 알칼리 용액 및 아연 소스를 포함하는 박막 태양전지를 형성하는 제조장치.
  16. 제11항에 있어서, 상기 제3 배스에서 화학적 용액 성장법(Chemical Bath Deposition; CBD)에 의해 상기 기판의 광흡수층 상에 버퍼층이 형성되는 공정이 수행되는 박막 태양전지를 형성하는 제조장치.
  17. 제11항에 있어서, 상기 제1 연결장치는 상기 제1 배스에서 사용되고 남은 용액을 필터링하는 제1 필터부와, 상기 제1 배스로부터 상기 제2 배스로 재유입 시키기 위한 제1 펌프를 포함하는 박막 태양전지를 형성하는 제조장치.
  18. 제11항에 있어서, 상기 제2 연결장치는 상기 제2 배스에서 사용되고 남은 용액을 필터링하는 제2 필터부와, 상기 제2 배스로부터 상기 제3 배스로 재유입 시키기 위한 제2 펌프를 포함하는 박막 태양전지를 형성하는 제조장치.
  19. 제11항에 있어서, 상기 제1 배스와 상기 제2 배스의 사이, 및 상기 제2 배스와 상기 제3 배스의 사이에 각각 용액의 흐름을 차단하는 제1 차단장치 및 제2 차단장치를 더 포함하는 박막 태양전지를 형성하는 제조장치.
  20. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 형성된 버퍼층을 포함하는 박막 태양전지.
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