KR20150032858A - Use of microporous anionic inorganic framework structures containing dopant cations for producing thin film solar cells - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 박막 태양 전지들 및/또는 박막 태양 모듈들로부터 불순물들을 흡수하기 위한, 그리고 특히 유리 기판층을 기반으로 하는 박막 태양 전지 및/또는 박막 태양 모듈의 반도체 광흡수층이면서 1가 도펀트 양이온들이 제공되는 상기 반도체 광흡수층을 제조하기 위한, 특히 유기 기판층을 기반으로 하는 박막 태양 전지들 또는 박막 태양 모듈들에서 미세 다공성 음이온 무기 골격 구조들, 특히 골격 규산염들 또는 골격 게르마늄산염들의 용도에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 특히 하나 이상의 후면 전극층, 하나 이상의 접촉층, 및/또는 하나 이상의 반도체 광흡수층에, 미세 다공성 음이온 무기 골격 구조들, 특히 골격 규산염들 또는 골격 게르마늄산염들을 포함하는 광전 박막 태양 전지에 관한 것이다. 이 경우, 바람직하게는, 반도체 광흡수층은, 특히 반도체 광흡수층의 금속 이온들과의 교환으로, 최초에 골격 구조들로부터 생성되는 1가 도펀트 양이온들, 특히 알칼리 이온들로 도핑된다. 그 밖에도, 본 발명은, 본 발명에 따른 박막 태양 전지들을 포함하는 박막 태양 모듈에 관한 것이다. 끝으로, 본 발명은 본 발명에 따른 박막 태양 전지들 및 박막 태양 모듈들을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor light absorbing layer of a thin film solar cell and / or a thin film solar module for absorbing impurities from thin film solar cells and / or thin film solar modules, And more particularly, to the use of microporous anionic inorganic framework structures, particularly skeletal silicates or skeletal germanium salts, in thin film solar cells or thin film solar modules based on an organic substrate layer for producing the provided semiconductor light absorbing layer . The present invention also relates to a photovoltaic thin film solar cell comprising at least one back electrode layer, at least one contact layer, and / or one or more semiconductor light absorbing layers, comprising microporous anionic inorganic skeletal structures, particularly skeletal silicates or skeletal germanates, . In this case, preferably, the semiconductor light absorbing layer is doped with monovalent dopant cations, especially alkali ions, which are initially produced from the skeleton structures, in particular in exchange with the metal ions of the semiconductor light absorbing layer. In addition, the present invention relates to a thin film solar module comprising the thin film solar cells according to the present invention. Finally, the present invention relates to a thin film solar cell and a method for manufacturing thin film solar modules according to the present invention.
Description
본 발명은, 박막 태양 전지들 및/또는 박막 태양 모듈들을 제조하기 위한, 특히 도펀트 양이온들을 포함하는 미세 다공성 음이온 무기 골격 구조들의 용도, 및 미세 다공성 음이온 무기 골격 구조들을 포함하는 광전 박막 태양 전지 및 광전 박막 태양 모듈, 그리고 상기 광전 박막 태양 모듈들을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the use of microporous anionic inorganic framework structures, particularly those containing dopant cations, for the production of thin film solar cells and / or thin film solar modules, and to the use of photovoltaic thin film solar cells and photoelectric cells comprising microporous anionic inorganic framework structures Thin-film solar modules, and methods for making the thin-film solar modules.
태양광 모듈(solar photovoltaic module)은 오래전부터 공지되어 있고 상업상으로도 구입할 수 있다. 적합한 태양 모듈(solar module)은 한편으로 결정질 규소 태양 모듈과 다른 한편으로는 이른바 박막 태양 모듈을 포함한다. 상기 유형의 박막 태양 모듈들은 예컨대 이른바 황동광 반도체 광흡수층, 예컨대 Cu(In,Ga)(Se,S)2-계의 사용을 기반으로 하면서 복합 다층계를 형성한다. 상기 박막 태양 모듈들의 경우, 유리 기판 상에 통상적으로 몰리브데늄 후면 전극층이 놓인다. 이런 몰리브덴 후면 전극층은 방법 변형예에서 구리와 인듐 및 경우에 따라 갈륨을 포함하는 전구체 금속 박막을 구비하며, 이어서 황화 수소 및/또는 셀렌화 수소의 존재 하에 온도가 상승할 때 이른바 CIS 내지 CIGS계로 변환된다. 추가의 방법 변형예에서 셀렌화 수소 및 황화 수소 대신, 원소성 셀레늄 증기 및 황 증기도 사용될 수 있다. 그 결과 상기 박막 태양 모듈들의 제조는, 수많은 상호 작용으로 인해 각각의 방법 단계가 치밀하게 후속하는 방법 단계들에 적합하도록 조정되어야만 하는 다단계 공정이다. 또한, 각각의 층에 사용할 재료들의 선택 및 그 순도의 경우 특별한 주의도 요구된다. 이런 점은 그 자체로 기판층에도 적용된다. 매우 다양한 공정 단계들에서 각각의 불순물들은 효율을 지속적으로 저하시킬 수 있다. 이런 점은, 항상 고순도의 출발 물질들의 사용 및 높은 장치 비용을 요구한다. 이에는 일반적으로 상당한 비용이 수반된다. 또한, 지금까지는, 개별 제조 단계들에서 적용되는 온도 및 반응 조건들에서, 다층계의 개별 층들의 성분들, 도펀트들 또는 불순물들의 오염 또는 내부 확산은 배제될 수 없었다. 이미 후면 전극층의 제조의 선택 및 그 유형으로, 박막 태양 전지의 효율에 영향을 미칠 수 있다. 예컨대 후면 전극층은, 저손실의 직렬 연결을 보장하기 위해, 높은 가로 전도도를 갖는다. 또한, 기판 및/또는 반도체 광흡수층의 외부로 이동하는 물질들은 후면 전극층 또는 반도체 광흡수층의 품질 및 기능에 영향을 미쳐서는 안 된다. 그 밖에도, 후면 전극층의 재료는, 미세 균열을 방지하기 위해, 기판과 그 위에 적층되는 층들의 열 팽창 거동에 대한 우수한 적응성을 가져야 한다. 또한, 기판 표면 상의 접착성도 모든 통상적인 사용 요건을 충족해야 한다. 끝으로, 특히 적합한 도펀트들을 통해 효율 개선이 이루어져야 할 때, 박막계의 각각의 층들의 조성의 균일성에도 유의해야 한다.Solar photovoltaic modules have long been known and commercially available. Suitable solar modules include on one hand a crystalline silicon solar module and on the other hand a so-called thin film solar module. Thin-film solar modules of this type form a complex multi-layer system based on the use of, for example, so-called chromium semiconductor light absorbing layers, such as Cu (In, Ga) (Se, S) 2 - system. In the case of the thin film solar modules, a molybdenum back electrode layer is typically placed on the glass substrate. Such a molybdenum backside electrode layer comprises a precursor metal thin film comprising copper and indium and optionally gallium in the process variant and then converted into the so-called CIS to CIGS system when the temperature rises in the presence of hydrogen sulphide and / or hydrogen selenide do. In a further process variation, elemental selenium vapors and sulfur vapors may be used instead of hydrogen selenide and hydrogen sulphide. As a result, the fabrication of the thin film solar modules is a multi-step process in which each method step due to numerous interactions has to be adjusted to suit closely followed method steps. In addition, special attention is also required for the selection of the materials to be used for each layer and for their purity. This also applies to the substrate layer itself. In a wide variety of process steps, each impurity can continually degrade efficiency. This requires always the use of high purity starting materials and high equipment cost. This generally involves significant cost. Also, until now, at the temperature and reaction conditions applied in the individual fabrication steps, contamination or internal diffusion of the components, dopants or impurities of the individual layers of the multi-layer system could not be ruled out. Already the choice of the fabrication of the back electrode layer and its type, can affect the efficiency of thin film solar cells. For example, the back electrode layer has a high lateral conductivity to ensure a low-loss series connection. In addition, the substances which move to the outside of the substrate and / or the semiconductor light absorbing layer should not affect the quality and function of the back electrode layer or the semiconductor light absorbing layer. In addition, the material of the back electrode layer should have good adaptability to the thermal expansion behavior of the substrate and the layers deposited thereon to prevent microcracking. Also, the adhesion on the substrate surface must meet all common usage requirements. Finally, when efficiency improvement is to be achieved through particularly suitable dopants, care should be taken to the uniformity of the composition of the individual layers of the thin film system.
매우 순도가 좋은 후면 전극 재료의 사용을 통해 우수한 효율을 얻을 수 있기는 하지만, 이 경우 항상 지나치게 높은 생산 비용이 수반된다. 또한, 앞서 언급한 이동 현상 내지 특히 확산 현상은 보통의 생산 조건들 하에서 자주 후면 전극 재료의 유의적인 오염을 야기한다. 예컨대 반도체 광흡수층 내로 도입되는 도펀트는 앞서 언급한 확산을 통해 후면 전극 내로 확산되고, 그 결과 반도체 광흡수층 내에서는 공핍될 수 있다. 그 결과, 완성된 태양 모듈은 훨씬 더 낮은 효율을 갖는다. 따라서 모든 방법 및 재료의 최적화에 유념하더라도, 판매를 위해 제공되는 박막 태양 모듈들의 최종적인 디자인에서 항상 여전히 강력한 제한이 발생할 수 있다.Though excellent efficiency can be achieved through the use of highly pure back electrode materials, this always entails overly high production costs. In addition, the aforementioned migration phenomena, especially diffusion phenomena, often cause significant contamination of the back electrode material under normal production conditions. For example, the dopant introduced into the semiconductor light absorbing layer diffuses into the back electrode through the above-mentioned diffusion, and as a result, it can be depleted in the semiconductor light absorbing layer. As a result, the finished solar module has much lower efficiency. Thus, despite all the optimization of methods and materials, there is always still a strong limit to the final design of the thin-film solar modules offered for sale.
DE 44 42 824 C1에 따르면, 황동광 반도체 광흡수층을, 1014 내지 1016원자/㎠의 투여량으로 나트륨, 칼륨 및 리튬의 군에서 선택된 하나의 원소로 도핑하고 이와 동시에 기판과 반도체 광흡수층 사이에 확산 차단층을 제공하는 것을 통해, 형태학상 적합하게 형성된 광흡수층 및 우수한 효율을 갖는 태양 전지를 획득할 수 있다고 되어 있다.According to DE 44 42 824 C1, a chromium semiconductor light absorbing layer is doped with one element selected from the group of sodium, potassium and lithium at a dose of 10 14 to 10 16 atoms / cm 2, and at the same time, By providing a diffusion barrier layer, it is possible to obtain a photovoltaic layer suitably formed in a morphology and a solar cell having excellent efficiency.
대안으로서, 확산 차단층이 생략되어야 할 경우에는 무알칼리 기판을 사용하는 것이 제안된다.As an alternative, it is proposed to use a non-alkali substrate when the diffusion barrier layer should be omitted.
또한, 마찬가지로, 배리어 층 없이 가공하여, 반도체 광흡수층을 제조할 때 주어지는 온도 하에서 기판 유리로부터 확산되는 나트륨 이온을 사용할 수 있다. 그러나 이런 조치는 매우 신뢰성이 없으면서, 반도체 광흡수층의 목표하는 나트륨 도핑을 거의 허용하지 않는다. 전반적으로, 상기 방법에서는, 기판 유리로부터 확산되는 나트륨 이온들의 양이 어렵게만 설정된다는 것이 고수될 수 있다. 나트륨 이온들의 확산은 유리 자체 및 유리의 보관과 전처리에 의한 영향을 받을 뿐만 아니라, 기판층과 반도체 광흡수층 사이에 존재하는 후면 전극층 내지 이 경우 존재하는 추가 층들에 의해서도 영향을 받는다. 예컨대 후면 전극층의 측면 불균일성은 반도체 광흡수층 내로 나트륨 이온들의 불균일한 확산을 야기한다.Likewise, the sodium ion diffused from the substrate glass under the temperature given when the semiconductor light absorbing layer is produced can be used without processing the barrier layer. However, such measures are not very reliable and do not allow the desired sodium doping of the semiconductor light absorbing layer. In general, it can be adhered to in this way that the amount of sodium ions diffusing from the substrate glass is set only with difficulty. The diffusion of sodium ions is influenced not only by the glass itself and the storage and pretreatment of the glass but also by the back electrode layer present between the substrate layer and the semiconductor light absorbing layer and in this case the additional layers. For example, the lateral non-uniformity of the back electrode layer causes non-uniform diffusion of sodium ions into the semiconductor light absorbing layer.
이와 반대로, 나트륨 불화물, 나트륨 황화물, 나트륨 셀렌화물 또는 나트륨인산염과 같은 무기 나트륨 화합물들을 도입하면, 이로 인해 함께 유입된 음이온들은 반도체 광흡수층 내에서 의도치 않은 결함을 야기할 수 있고, 및/또는 심지어 흡습성이 되는 위험이 자주 존재한다. 예컨대 산소는 반도체 광흡수층 내에서 전기적 결함을 생성하는 것으로 알려져 있다.Conversely, introduction of inorganic sodium compounds such as sodium fluoride, sodium sulfide, sodium selenide, or sodium phosphate may cause unintended defects in the semiconductor light absorbing layer, and / There is often a risk of being hygroscopic. For example, oxygen is known to generate electrical defects in the semiconductor light absorbing layer.
또한, 반도체 광흡수층 내 나트륨 이온들의 종래의 도입 방식은 때로 매우 비효율적일 수 있는 것으로 나타났다. 그 이유는, 보통 도입된 나트륨 이온들의 매우 적은 양만이 실제로도 반도체 광흡수층 내에 포함되어 거기서 전기적으로 작용하기 때문이다.In addition, conventional introduction schemes of sodium ions in the semiconductor light absorbing layer have sometimes been found to be very inefficient. This is because only a very small amount of sodium ions normally introduced is actually included in the semiconductor light absorbing layer and electrically operated there.
그 외에, 적합한 나트륨 화합물들, 예컨대 나트륨 불화물은 취급이 어렵고 높은 제조 비용을 초래한다는 점도 과소평가되어서는 안 된다.In addition, it should not be underestimated that suitable sodium compounds, such as sodium fluoride, are difficult to handle and result in high manufacturing costs.
그러므로 더 이상 종래 기술의 단점들을 갖지 않는 광전 박막 태양 모듈들을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 따라서 본 발명의 과제는, 박막 태양 모듈, 특히 반도체 광흡수층 내로 적절히 계량된 양의 예컨대 나트륨 이온들과 같은 도펀트 양이온들을 유입시키는 것에 있다. 또한, 본 발명의 과제는, 박막 태양 전지들의 효율에 대한 불순물들의 부정적인 영향을 최소화하거나 제거하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 과제는, 종래 기술의 단점들을 갖지 않는, 박막 태양 모듈들을 제조하기 위한 방법을 제공하는 것에 있다. 이 경우, 바람직하게는, 도펀트 양이온들, 특히 나트륨 이온들이 신뢰성 있게, 효율적으로, 반복 가능한 방식으로, 및/또는 전기적으로 작용하도록, 적절히 계량되어 설정 가능한 양으로 반도체 광흡수층 내로 특히 균일하게 유입되게 하는 방법이 제공된다. 또한, 본 발명의 과제는, 박막 태양 전지들의 효율에 대한 불순물들의 불리한 영향이 최소화되거나 제거되게 하는 방법을 제공하는 것에 있다.It would therefore be desirable to provide photovoltaic solar modules that no longer have the disadvantages of the prior art. It is therefore an object of the present invention to introduce dopant cations such as, for example, sodium ions in a suitably metered amount into a thin film solar module, especially a semiconductor light absorbing layer. It is also an object of the present invention to minimize or eliminate the negative effects of impurities on the efficiency of thin film solar cells. It is also an object of the present invention to provide a method for manufacturing thin film solar modules that does not have the disadvantages of the prior art. In this case, preferably, the dopant cations, especially the sodium ions, are particularly uniformly introduced into the semiconductor light absorbing layer in an appropriately metered and settable amount so as to reliably, efficiently, repeatably and / or electrically act Is provided. It is also an object of the present invention to provide a method for minimizing or eliminating adverse effects of impurities on the efficiency of thin film solar cells.
상기 과제는 독립 청구항들에 따른, 박막 태양 전지 및/또는 박막 태양 모듈을 제조하기 위한, 특히 도펀트 양이온을 포함하는 미세 다공성 음이온 무기 골격 구조의 용도, 및 미세 다공성 음이온 무기 골격 구조를 포함하는 광전 박막 태양 전지, 그리고 상기 광전 박막 태양 모듈의 제조 방법에 의해 해결된다. This object is achieved by the use of a microporous anionic inorganic skeleton structure, in particular comprising a dopant cation, for the production of thin film solar cells and / or thin film solar modules, according to the independent claims, and a photoelectric thin film comprising a microporous anionic inorganic skeleton structure A solar cell, and a method of manufacturing the solar cell module.
본 발명에 의해, 박막 태양 모듈, 특히 반도체 광흡수층 내로 적절히 계량된 양으로 도펀트 양이온이 유입된다. 또한, 본 발명에 의해, 박막 태양 전지들의 효율에 대한 불순물들의 부정적인 영향이 최소화되거나 제거된다. 또한, 본 발명에 의해, 박막 태양 전지들의 효율에 대한 불순물들의 불리한 영향이 최소화되거나 제거되게 하는, 박막 태양 모듈들을 제조하기 위한 방법이 제공된다.According to the present invention, the dopant cations are introduced into the thin film solar module, particularly the semiconductor light absorbing layer, in an appropriately metered amount. Further, according to the present invention, the negative influence of the impurities on the efficiency of the thin film solar cells is minimized or eliminated. In addition, the present invention provides a method for manufacturing thin film solar modules that minimizes or eliminates the adverse effects of impurities on the efficiency of thin film solar cells.
본 발명에 따라, 박막 태양 전지들 및/또는 박막 태양 모듈들로부터 불순물들을 흡수하기 위해, 특히, 예컨대 유리판을 포함하거나 유리판의 형태인 유기 기판층을 기반으로 하는 박막 태양 전지들 또는 박막 태양 모듈들에 미세 다공성 음이온 무기 골격 구조들, 특히 골격 규산염들 또는 골격 게르마늄산염들을 사용하는 것이 발견되었다. 여기서 불순물들의 흡수는 특히 예컨대 Fe3 + 및/또는 Ni2 +처럼 박막 태양 전지로부터 나오는 불순물들의 흡수일 수 있다.In accordance with the present invention, thin film solar cells or thin film solar modules or thin film solar modules based on an organic substrate layer, for example comprising a glass plate or in the form of a glass plate, for absorbing impurities from thin film solar cells and / It has been discovered that microporous anionic inorganic skeletal structures, particularly skeletal silicates or skeletal germanium salts, are used. The absorption of the impurities here can in particular be the absorption of impurities coming from the thin film solar cell, for example Fe 3 + and / or Ni 2 + .
이 경우, 적합한 구성에서, 미세 다공성 음이온 무기 골격 구조들, 특히 골격 규산염들 또는 골격 게르마늄산염들은 박막 태양 전지 또는 박막 태양 모듈의 하나 이상의 후면 전극층, 하나 이상의 접촉층, 및/또는 하나 이상의 반도체 광흡수층 내에 존재한다.In this case, in a suitable construction, the microporous anionic inorganic framework structures, in particular skeletal silicates or skeletal germanates, may be applied to one or more of the back electrode layers of the thin film solar cell or thin film solar module, the one or more contact layers, Lt; / RTI >
언급한 미세 다공성 음이온 무기 골격 구조들에 의해, 사용되는 출발 물질들을 통해, 또는 연속되는 방법 단계들의 진행 중에 유입되는 불순물들, 예컨대 물 분자들뿐 아니라 철 및 니켈 이온들 내지 철 및 니켈 화합물들을 효과적으로 흡수할 수 있다. 이런 불순물들은 골격 구조들의 미세 다공들 내로 삽입될 수 있고, 거기서 더 이상 효율에 불리한 영향을 미치지 못하게 된다. 이 경우, 바람직하게는, 언급한 골격 구조들은 불활성이며, 다시 말하면 박막 태양 모듈들의 제조 및 사용 조건 하에서 변동되지 않으며, 예컨대 분해되지 않을뿐더러 다른 물질들과의 반응에 관여하지도 않는다. 또한, 바람직하게는, 여러 미세 다공 지름 크기를 갖는 골격 구조들이 이용될 수 있으며, 그리고 사용되는 미세 다공 지름 크기들을 통해 어떠한 불순물들이 박막 태양 전지 또는 이 박막 태양 전지의 중간 단계들로부터 의도대로 흡수되어야 하는지가 설정될 수 있다. 이 경우, 바람직하게는 항상 금속 이온을 흡수할 수 있는, 예를 들면 0.29 nm 이하의 매우 작은 지름 크기를 가진 다공성 골격 구조가 사용될 수 있다. By means of the mentioned microporous anionic inorganic framework structures, it is possible to effectively and efficiently introduce impurities, such as water molecules, as well as iron and nickel ions, iron and nickel compounds, which are introduced during the course of successive process steps, Can be absorbed. These impurities can be inserted into the micropores of the framework structures, where they no longer have an adverse effect on efficiency. In this case, preferably, the skeletal structures mentioned are inert, that is to say they do not vary under the conditions of manufacture and use of the thin film solar modules, for example they are not degraded and do not participate in the reaction with other substances. Also, preferably, skeletal structures having various microporous diameter sizes can be used, and any impurities can be intentionally absorbed from the intermediate stages of the thin film solar cell or thin film solar cell through the microporous diameter sizes used Can be set. In this case, a porous skeleton having a very small diameter size of, for example, 0.29 nm or less, which can always absorb metal ions, may be used.
추가의 적합한 실시예에서, 박막 태양 전지 또는 박막 태양 모듈, 특히 이 박막 태양 전지 및/또는 박막 태양 모듈의 하나 이상의 반도체 광흡수층은 1가 도펀트 양이온들, 특히 알칼리 이온들을 포함한다.In a further preferred embodiment, the thin film solar cell or thin film solar module, in particular one or more semiconductor light absorbing layers of this thin film solar cell and / or thin film solar module, comprise monovalent dopant cations, especially alkali ions.
또한, 특히 예컨대 유리판을 포함하거나 유리판의 형태인 유리 기판층을 기반으로 하는 박막 태양 전지 및/또는 박막 태양 모듈의 반도체 광흡수층이면서 1가 도펀트 양이온들이 제공되는 상기 반도체 광흡수층을 제조하기 위해, 미세 다공들 내에 1가 도펀트 양이온들, 특히 알칼리 이온들을 포함하는 미세 다공성 음이온 무기 골격 구조들, 특히 골격 규산염들 또는 골격 게르마늄산염들을 사용하는 것이 발견되었다.Furthermore, in order to produce the above-described semiconductor light absorbing layer in which a semiconductor light absorbing layer of a thin film solar cell and / or a thin film solar module based on a glass substrate layer including a glass plate or in the form of a glass plate and provided with monovalent dopant cations, It has been found to use microporous anionic inorganic framework structures, particularly skeletal silicates or skeletal germanates, containing monovalent dopant cations, especially alkali ions, in the pores.
이 경우, 특히, 1가 도펀트 양이온들, 특히 알칼리 이온들로부터, 유출을 통해, 박막 태양 전지 및/또는 박막 태양 모듈의 하나 이상의 후면 전극층, 하나 이상의 접촉층, 및/또는 하나 이상의 반도체 광흡수층 내로 유리되는 미세 다공성 음이온 무기 골격 구조들, 특히 골격 규산염들 또는 골격 게르마늄산염들은 박막 태양 전지 및/또는 박막 태양 모듈의 하나 이상의 후면 전극층, 하나 이상의 접촉층, 및/또는 하나 이상의 반도체 광흡수층 내에 존재할 수 있다.In this case, in particular, it is possible, via outflow, from univalent dopant cations, in particular from alkali ions, into one or more rear electrode layers, one or more contact layers and / or one or more semiconductor light absorbing layers of the thin film solar cell and / The liberated microporous anionic inorganic framework structures, particularly skeletal silicates or skeletal germanates, can be present in one or more of the back electrode layers, one or more contact layers, and / or one or more semiconductor light absorbing layers of the thin film solar cell and / or thin film solar module have.
그 밖에도, 1가 도펀트 양이온들로 박막 태양 전지 및/또는 박막 태양 모듈의 반도체 광흡수층을 도핑하기 위해, 미세 다공들 내에 1가 도펀트 양이온들, 특히 알칼리 이온들을 포함하는 미세 다공성 음이온 무기 골격 구조들, 특히 골격 규산염들 또는 골격 게르마늄산염들을 사용하는 것이 발견되었다.In addition, in order to dope the semiconductor light absorbing layer of the thin film solar cell and / or the thin film solar module with monovalent dopant cations, microporous anionic inorganic skeletal structures containing monovalent dopant cations, especially alkali ions, , In particular skeletal silicates or skeletal germanium salts.
미세 다공들 내에 도펀트 내지 알칼리 이온들을 포함하는 본 발명에 따라 사용되는 골격 구조들은 층간 화합물들(intercalation compounds)이라고도 할 수 있다.The skeleton structures used in accordance with the present invention, which contain dopants or alkali ions within the micropores, may also be referred to as intercalation compounds.
본 발명의 의미에서 도펀트 양이온이란, 특히 박막 태양 전지의 전기 특성 내지 효율을 개선하기에 적합한 양이온을 의미할 수 있다. 이는 통상적으로 반도체 광흡수층 내로 상기 양이온들을 흡수하는 것을 통해 수행된다. 이런 경우에, 상기 도펀트 양이온들은, 미세 다공성 음이온 무기 골격 구조들을 통해, 매질 내지 도펀트로서 박막 태양 전지 내에, 또는 이런 박막 태양 전지를 형성하는 컴포넌트들 내에 도달한다. 거기서, 도펀트 양이온들은 에너지 공급, 예컨대 가열 및/또는 다른 물질들, 특히 양이온들과의 교환을 통해 유리되어 반도체 광흡수층 내로 이동할 수 있다.The dopant cation in the sense of the present invention may mean a cation suitable for improving the electrical characteristics or efficiency of a thin film solar cell in particular. This is typically accomplished through absorption of the cations into the semiconductor light absorbing layer. In this case, the dopant cations reach through the microporous anionic inorganic framework structures, within the thin film solar cell as a medium or dopant, or within the components that form such a thin film solar cell. There, the dopant cations can move into the semiconductor light absorbing layer liberated through energy supply, such as heating and / or exchange with other materials, especially cations.
바람직한 구성의 경우, 미세 다공성 음이온 무기 골격 구조들, 특히 골격 규산염들은 사면체 구조 유닛들을 포함할 수 있거나, 또는 이 사면체 구조 유닛들로 형성될 수 있다.In a preferred configuration, the microporous anionic inorganic framework structures, particularly the skeletal silicates, may comprise tetrahedral structural units, or may be formed of these tetrahedral structural units.
적합한 골격 규산염은 특히 알루미노 골격 규산염, 티타늄 알루미노 골격 규산염, 붕소 골격 규산염, 갈로 골격 규산염, 인듐 골격 규산염, 또는 페로(III)-골격 규산염이다.Suitable skeletal silicates are, in particular, aluminoskeletal silicates, titanium aluminoskeletal silicates, boron skeletal silicates, gallo skeletal silicates, indium skeletal silicates, or ferro (III) -basic silicates.
본 발명의 특히 적합한 구성에서, 골격 구조, 특히 골격 규산염은 베타 케이지들, 특히 농축된 베타 케이지들을 포함하거나, 또는 이 베타 케이지들로 구성된다.In a particularly suitable configuration of the invention, the framework structure, in particular the skeletal silicate, comprises or consists of beta cages, in particular concentrated beta cages.
따라서, 본 발명에 따라 사용되는 골격 구조들의 경우 존재하는 케이지 구조들은 예컨대 Al3 + 이온들, Si4 + 이온들, 및 O2 - 이온들로 구성될 수 있다.Thus, in the case of the framework structures used in accordance with the present invention, the existing cage structures can be composed of Al 3 + ions, Si 4 + ions, and O 2 - ions, for example.
본 발명에 따라 사용되는 골격 구조들, 특히 골격 규산염들은 바람직하게는 흡습성이 아닌 골격 규산염이다.The skeletal structures used in accordance with the present invention, particularly skeletal silicates, are preferably skeletal silicates that are not hygroscopic.
특히 적합한 구성에서, 골격 구조, 특히 골격 규산염들의 미세 다공들은, 반도체 광흡수층의 금속들의 금속 이온들, 예컨대 Cu+, Ga3 + 및/또는 In3 +로, 및/또는 박막 태양 전지로부터 나오는 불순물들, 예컨대 Fe3 + 및/또는 Ni2 +로, 미세 다공들 내의 도펀트 양이온들, 특히 알칼리 이온들의 교환을 허용하는 다공 개구 지름을 갖는다. 바람직하게 상기 교환은 300℃ 이상의 온도, 특히 350℃ 내지 600℃ 범위, 그리고 바람직하게는 520℃ 내지 600℃ 범위의 온도에서 이루어진다. 이 경우, 바람직하게는, 상기와 같이 반도체 광흡수층으로부터 나온 이온들로 알칼리 이온들을 교환하는 경우, 골격 구조는 분해되는 것이 아니라, 일반적으로 완전히 온전한 상태로 유지된다. 이처럼 상승된 온도 조건에서 상기 이온들의 교환은 예컨대 도펀트 양이온들, 특히 알칼리 이온들을 포함하는 골격 구조가 반도체 광흡수층 자체 내에 존재할 때뿐만 아니라, 반도체 광흡수층에 직접 또는 간접적으로 인접하는 후면 전극층 내에 존재할 때에도 달성된다. 본 발명에 따른 용도에 의해, 골격 구조 내에 존재하는 모든 도펀트 양이온 내지 알칼리 이온, 특히 나트륨 이온을, 반도체 광흡수층에서 나온 양이온들로, 및/또는 박막 태양 전지 내의 불순물들, 예컨대 철 및/또는 니켈 화합물들 내지 Fe3 + 이온들 및/또는 Ni2 + 이온들로 교환할 수도 있다.In a particularly suitable configuration, the skeleton, especially the microporous of the skeleton silicate are, the metal ion of the metal of the semiconductor light absorption layer, for example, Cu +, Ga 3 + and / or to In 3 +, and / or impurities coming from the thin-film solar cell Such as Fe < 3 + & gt ; and / or Ni < 2 + & gt ;, with a porous opening diameter allowing the exchange of dopant cations, especially alkali ions, in the micropores. Preferably said exchange is carried out at a temperature of at least 300 ° C, in particular in the range of from 350 ° C to 600 ° C, and preferably in the range of from 520 ° C to 600 ° C. In this case, preferably, when alkali ions are exchanged with ions from the semiconductor light absorbing layer as described above, the skeleton structure is not decomposed but generally maintained in a completely intact state. Such exchange of the ions at such an elevated temperature condition can be achieved not only when the skeleton structure including, for example, dopant cations, particularly alkali ions, is present in the semiconductor light absorbing layer itself, but also in the back electrode layer directly or indirectly adjacent to the semiconductor light absorbing layer . By the use according to the invention, all dopant cations or alkaline ions, especially sodium ions, present in the framework structure can be converted into cations from the semiconductor light absorbing layer and / or impurities in the thin film solar cell, such as iron and / or nickel Compounds to Fe 3 + ions and / or Ni 2 + ions.
또한, 이 경우, 골격 구조, 특히 골격 규산염이 미세 다공들 내에 나트륨 이온들, 칼륨 이온들, 리튬 이온들, 루비듐 이온들 및/또는 세슘 이온들, 특히 나트륨 이온들을 포함하는 실시예들도 바람직하다.Also preferred in this case are embodiments in which the framework structure, in particular the skeletal silicate, contains sodium ions, potassium ions, lithium ions, rubidium ions and / or cesium ions, in particular sodium ions, in the micropores .
본 발명을 위해 특히 적합한 것으로 확인된 것은, 미세 다공들이 약 0.29㎚ 미만의 다공 개구 지름을 갖는 골격 구조들, 특히 골격 규산염들이다.Particularly suitable for the present invention are skeletons, particularly skeletal silicates, having micropores having a pore opening diameter of less than about 0.29 nm.
또한, 적합한, 본 발명에 따른 구성에서, 골격 구조는 슈트룬츠(Strunz) 09.F 류의 골격 규산염, 예컨대 칸크리나이트(Cancrinite)이거나, 또는 09.G 류의 골격 규산염, 예컨대 류사이트(Leucite)이거나, 또는 골격 게르마늄산염이며, 특히 추가 음이온들을 함유한 제올라이트 물(zeolite water)을 포함하지 않은 골격 규산염일 수 있다(슈트룬츠의 광물 분류학의 제 9판에 따름).Further, in a suitable configuration according to the present invention, the framework structure may be a skeletal silicate of the class of Strunz 09.F, such as Cancrinite, May be a skeletal silicate such as leucite, such as Leucite, or a skeletal germanium salt, and particularly skeletal silicates that do not contain zeolite water containing additional anions (see, e. G., The ninth edition of Stratz & ).
적합한 골격 구조들, 특히 골격 규산염들 중에서도, 소다라이트 골격 토포그래피(sodalite framework topography)를 갖는 골격 규산염들이 특히 적합하다. 소다라이트 광물이 특히 바람직하다. 자연에서 존재하는 소다라이트는 Na8[(Cl,OH)2Al6Si6O24](= 6Na[AlSiO4]·2Na(Cl,OH))의 조성을 갖는다. 이 경우, 골격 구조는 베타 케이지들의 형태로 존재하는 알루미늄-규산염-음이온들에 의해 형성된다. 염화물, 수산화물, 및 나트륨 이온들 중 일부분은 일반적으로 상기 베타 케이지들 내로 삽입된다. 물론, 추가 실시예들에서 적합한 소다라이트 구조들이 NaCl 및/또는 NaOH를 대체할 수 있다. 또한, NaCl 및 NaOH 대신, Na2Sn, 예컨대 Na2S6과 같은 나트륨 다황화물이 베타 케이지들 내로 삽입되는 소다라이트 골격들도 바람직하다. 소다라이트는 슈트룬츠 09.FB.10군에 속한다(슈트룬츠의 광물 분류학의 제 9판에 따름).Of suitable skeletal structures, especially skeletal silicates, are particularly suitable skeletal silicates with sodalite framework topography. Soda lime minerals are particularly preferred. The sodalite present in nature has a composition of Na 8 [(Cl, OH) 2 Al 6 Si 6 O 24 ] (= 6Na [AlSiO 4 ] .2Na (Cl, OH)). In this case, the framework structure is formed by the aluminum-silicate-anions present in the form of beta cages. Some of the chloride, hydroxide, and sodium ions are generally inserted into the beta cages. Of course, in further embodiments, suitable sodalite structures can replace NaCl and / or NaOH. Also, instead of NaCl and NaOH, sodalite frameworks in which a sodium polysulfide such as Na 2 S n , such as Na 2 S 6 , is inserted into the beta cages are also desirable. Soda lite belongs to the Strutz 09.FB.10 group (according to the 9th edition of the Strutz mineral taxonomy).
또한, 골격 규산염의 경우, 4가 규소 사면체 구조 유닛들 중 50%까지는, 3가 중심원자, 특히 알루미늄을 포함하는 사면체 구조 유닛들로 대체될 수도 있다.Also, in the case of skeletal silicates, up to 50% of the tetrahedral tetrahedral units may be replaced by tetrahedral structural units comprising trivalent center atoms, especially aluminum.
특히 바람직하게 골격 규산염은 제올라이트이다.Especially preferred skeletal silicates are zeolites.
1가 도펀트 양이온들 내지 알칼리 이온들, 특히 나트륨 이온들을 포함하는 미세 다공성 음이온 무기 골격 구조들은, 바람직하게는 반도체 광흡수층이 케스테라이트(kesterite) 또는 황동광 반도체 광흡수층을 형성하는 박막 태양 전지들을 위해 사용된다. 박막 태양 전지들을 위해 적합한 상기 케스테라이트 및 황동광 반도체 광흡수층들 및 그 제조는 당업자에게 공지되어 있다. 그 밖에도, 본 발명에 따른 박막 태양 전지의 일 실시예에서, 반도체 광흡수층은 4차 IB-IIIA-VIA 황동광층, 특히 Cu(In,Ga)Se2 층, 5차 IB-IIIA-VIA 황동광층, 특히 Cu(In,Ga)(Se1 -x,Sx)2 층, 또는 케스테라이트 층, 특히 Cu2ZnSn(Sex,S1 -x)4 층, 예컨대 Cu2ZnSnSe4 층, 또는 Cu2ZnSnS4 층이거나, 또는 이들 층을 포함할 수 있고, x는 0 내지 1의 값을 갖는다.The microporous anionic inorganic framework structures comprising monovalent dopant cations or alkaline ions, particularly sodium ions, are preferably used for thin film solar cells in which the semiconductor light absorbing layer forms a kesterite or a brass light semiconductor light absorbing layer Is used. The above-described kestelite and chalcopyrite semiconductor light absorbing layers suitable for thin film solar cells and their manufacture are well known to those skilled in the art. In addition, in an embodiment of the thin film solar cell according to the present invention, the semiconductor light absorbing layer may be a quaternary IB-IIIA-VIA brass layer, particularly a Cu (In, Ga) Se 2 layer, , Particularly a Cu (In, Ga) (Se 1 -x , S x ) 2 layer or a casterite layer, in particular a Cu 2 ZnSn (Se x , S 1 -x ) 4 layer such as Cu 2 ZnSnSe 4 Cu 2 ZnSnS 4 layer, or may include these layers, and x has a value of 0 to 1.
그 밖에도, 본 발명의 과제는, 특히 하나 이상의 후면 전극층, 하나 이상의 접촉층, 및/또는 하나 이상의 반도체 광흡수층 내에 미세 다공성 음이온 무기 골격 구조들, 특히 골격 규산염들 또는 골격 게르마늄산염들을 포함하는 광전 박막 태양 전지에 의해 해결된다. 이런 방식으로, 여기서 사용되는 골격 구조들의 불활성 특성을 바탕으로, 박막 태양 전지로부터 나온 불순물들, 예컨대 Fe3 + 및/또는 Ni2 +가 흡수된다.In addition, the object of the present invention is also to provide a photoelectric thin film comprising microporous anionic inorganic framework structures, in particular skeletal silicates or skeletal germanate salts, in at least one of a back electrode layer, at least one contact layer, and / It is solved by solar cells. In this way, based on the inert nature of the framework structures used here, impurities from the thin film solar cell, such as Fe 3 + and / or Ni 2 +, are absorbed.
이 경우, 특히 적합한 실시예에서, 대안으로서 또는 추가로, 미세 다공들 내에 반도체 광흡수층으로부터 나온 금속 이온들, 예컨대 Cu+, Ga3 + 및/또는 In3 +를 포함하는 미세 다공성 음이온 무기 골격 구조들이 박막 태양 전지 내에 존재할 수 있다.In this case, in a particularly suitable embodiment, alternatively or additionally, a microporous anionic inorganic framework structure comprising metal ions from the semiconductor photoabsorption layer in the micropores, such as Cu + , Ga 3 + and / or In 3 + May be present in the thin film solar cell.
매우 특히 바람직한 것으로서 증명된 경우는, 반도체 광흡수층이, 특히 반도체 광흡수층의 금속 이온들과의 교환으로, 최초에 골격 구조들로부터 나온 1가 도펀트 양이온들, 특히 알칼리 이온들로 도핑되는, 본 발명에 따른 박막 태양 전지들의 실시예들이다.It has proved to be very particularly preferred that the semiconductor light absorbing layer is doped with monovalent dopant cations originally derived from the skeleton structures, in particular alkali ions, in particular in the exchange with the metal ions of the semiconductor light absorbing layer, Are examples of thin film solar cells according to the present invention.
본 발명에 따른 박막 태양 전지의 적합한 실시예는, 명시된 순서로,A preferred embodiment of the thin film solar cell according to the present invention comprises, in the stated order,
- 특히 유리판을 포함하거나 유리판의 형태인 하나 이상의 기판층과,- at least one substrate layer, in particular in the form of a glass plate,
- 경우에 따른 특히 비전도성인 하나 이상의 제 1 배리어 층과,At least one first barrier layer, in particular nonconductive, depending on the case,
- 하나 이상의 후면 전극층과,At least one rear electrode layer,
- 경우에 따른 하나 이상의 제 2 전도성 배리어 층 및 하나 이상의 특히 옴 접촉층과,- optionally one or more second conductive barrier layers and one or more particularly ohmic contact layers,
- 특히 후면 전극층 또는 접촉층에 직접적으로 인접하는 하나 이상의 반도체 광흡수층, 특히 황동광 또는 케스테라이트 반도체 광흡수층과,At least one semiconductor light absorbing layer, in particular a brass or casterite semiconductor light absorbing layer, directly adjacent to the back electrode layer or the contact layer,
- 경우에 따른 하나 이상의 제 1 완충층과,- optionally at least one first buffer layer,
- 경우에 따른 하나 이상의 제 2 완충층과,- optionally at least one second buffer layer,
- 하나 이상의 전면 전극층을 포함한다.At least one front electrode layer.
앞서 본 발명에 따른 용도들에 대해 이루어진 일반적인, 그리고 특별한 설명들은 본 발명에 따른 박막 태양 전지들 및 박막 태양 모듈들에도 동일한 방식으로 적용된다.The general and specific descriptions made above for the applications according to the invention apply in the same way to the thin film solar cells and thin film solar modules according to the invention.
본 발명에 따른 박막 태양 전지들은 특히 사면체 구조 유닛들을 포함하거나 또는 이들로 형성되는 상기 유형의 미세 다공성 음이온 무기 골격 구조들, 특히 골격 규산염들을 포함한다. 본 발명에 따른 박막 태양 전지들에서 사용되는 적합한 골격 규산염은 알루미노 골격 규산염, 티타늄 알루미노 골격 규산염, 붕소 골격 규산염, 갈로 골격 규산염, 인듐 골격 규산염, 및 페로(III) 골격 규산염을 포함한다.The thin film solar cells according to the present invention comprise microporous anionic inorganic framework structures of the type, especially skeletal silicates, of the type comprising or consisting of especially tetrahedral structural units. Suitable skeletal silicates for use in the thin film solar cells according to the present invention include aluminosilicate silicate, titanium aluminosilicate silicate, boron skeletal silicate, gallo skeletal silicate, indium skeletal silicate, and ferro (III) skeletal silicate.
이 경우, 특히 적합한 골격 구조들, 특히 골격 규산염들은 이른바 베타 케이지들, 특히 농축된 베타 케이지들로 구성되거나, 또는 상기 베타 케이지들을 포함한다.In this case, particularly suitable skeletal structures, in particular skeletal silicates, consist of so-called beta cages, in particular enriched beta cages, or comprise said beta cages.
본 발명에 따른 박막 태양 전지들을 위한 특히 적합한 골격 구조들, 특히 골격 규산염들은 흡습성이 아니다.Particularly suitable skeletal structures, especially skeletal silicates, for the thin film solar cells according to the invention are not hygroscopic.
본 발명에 따른 박막 태양 전지들에서는 바람직하게는 미세 다공들을 갖는 상기 골격 구조들, 특히 골격 규산염들이 사용되며, 미세 다공들은, 광흡수층의 금속들의 금속 이온들, 예컨대 Cu+, Ga3 + 및/또는 In3 +로, 및/또는 박막 태양 전지에서 나온 불순물들, 예컨대 Fe3 + 및/또는 Ni2 +로, 미세 다공들 내에 존재하는 1가 도펀트 양이온들, 특히 알칼리 이온들의 교환을 허용하는 다공 개구 지름을 갖는다.In the thin film solar cell according to the present invention preferably in the skeleton structure having micropores, in particular a skeleton silicate are used, micropores are, the metal ion of the metal of the light absorbing layer, such as Cu +, Ga 3 + and / or by in 3 +, and / or a thin film of an impurity from the solar cell, for example, Fe 3 + and / or Ni 2 +, the first dopant cation present in the microporous, in particular porous, which allows the exchange of alkali ions And has an opening diameter.
본 발명에 따른 박막 태양 전지들은, 반도체 광흡수층 내에, 특히 미세 다공들 내에 나트륨 이온들, 칼륨 이온들, 리튬 이온들, 루비듐 이온들 및/또는 세슘 이온들, 특히 나트륨 이온들을 포함하는 골격 구조들, 특히 골격 규산염들을 포함한다. 이 경우, 적합한 골격 구조들, 특히 골격 규산염들은 특히 적합한 실시예에서 약 0.29㎚ 미만의 다공 개구 지름을 갖는 미세 다공들을 포함한다. 약 0.29㎚ 미만의 다공 개구 지름을 갖는 골격 구조들을 사용할 경우, 특히 효율적으로, 물 분자들의 간섭 영향 없이 가공할 수 있다. 물 분자들은 상기 다공 개구 지름의 경우 상기 골격 구조들의 미세 다공들 내에 도달하지 않을뿐더러, 그 미세 다공들로부터 유출되지도 않는다.The thin film solar cells according to the present invention are characterized by having skeleton structures in the semiconductor light absorbing layer, particularly those containing microparticles of sodium ions, potassium ions, lithium ions, rubidium ions and / or cesium ions, , Especially skeletal silicates. In this case, suitable framework structures, particularly skeletal silicates, include micropores having a porous opening diameter of less than about 0.29 nm in a particularly preferred embodiment. When using skeletons having a porous opening diameter of less than about 0.29 nm, they can be processed particularly efficiently, without interference of water molecules. The water molecules do not reach the micropores of the framework structures in the case of the diameter of the microporous opening, and they do not leak out from the micropores.
본 발명에 따른 박막 태양 전지들을 위해 특히 적합한 것으로서 증명된 경우는, 소다라이트 골격 토포그래피, 특히 소다라이트 자체를 포함하는 골격 구조들, 특히 골격 규산염들이다.Certainly suitable for the thin film solar cells according to the invention are skeletal structures, especially skeletal silicates, including sodite skeletal topography, in particular sodalite itself.
또한, 본 발명에 따른 박막 태양 전지들의 특히 적합한 실시예들은, 4가 규소 사면체 구조 유닛들 중 50%까지가 3가 중심원자, 특히 알루미늄을 포함하는 사면체 구조 유닛들로 대체된 골격 규산염들을 사용할 때 주어진다.Particularly suitable embodiments of the thin film solar cells according to the invention are also characterized in that up to 50% of quadrivalent tetrahedral units use skeletal silicates substituted with tetrahedral structural units comprising trivalent central atoms, especially aluminum Given.
본 발명에 따라 바람직하게는 결정질 골격 규산염들, 특히 결정질 알칼리 망상 규산염들이 사용된다.According to the present invention, crystalline skeletal silicates, especially crystalline alkali silicates, are preferably used.
추가 구성에서, 본 발명에 따른 박막 태양 전지들의 경우, 제 1 완충층은 CdS를 포함하거나 또는 실질적으로 이 CdS로 형성될 수 있거나, 또는 특히 Zn(S,O), Zn(S,O,OH) 및/또는 In2S3을 포함하거나 또는 실질적으로 이들로 이루어지는 CdS-없는 층을 형성할 수 있고, 및/또는 제 2 완충층은 진성 아연 산화물 및/또는 고저항 아연 산화물을 포함하거나 또는 실질적으로 이들로 형성될 수 있다.In a further configuration, in the case of the thin film solar cells according to the invention, the first buffer layer may comprise or substantially consist of CdS, or in particular Zn (S, O), Zn (S, And / or a CdS-free layer comprising or substantially consisting of In 2 S 3 , and / or wherein the second buffer layer comprises an intrinsic zinc oxide and / or a high resistance zinc oxide, As shown in FIG.
또한, 접촉층은 하나 이상의 금속층과 하나 이상의 금속 칼코겐화물층을 포함하고, 금속층은 후면 전극에 인접하거나 이 후면 전극의 경계에 접하거나, 또는 배리어 층에 인접하거나 이 배리어 층의 경계에 접하며, 금속 칼코겐화물층은 반도체 광흡수층에 인접하거나 이 반도체 광흡수층의 경계에 접하는, 본 발명에 따른 박막 태양 전지들도 적합하다.Also, the contact layer may comprise at least one metal layer and at least one metal chalcogenide layer, wherein the metal layer is adjacent to or in contact with the rear electrode, or adjacent to or in contact with the barrier layer, Thin film solar cells according to the present invention are also suitable, wherein the metal chalcogenide layer is adjacent to or in contact with the semiconductor light absorbing layer.
이 경우, 특히, 금속층 및 금속 칼코겐화물층은 동일한 금속, 특히 몰리브덴 및/또는 텅스텐을 기반으로 할 수 있다.In this case, in particular, the metal layer and the metal chalcogenide layer may be based on the same metal, especially molybdenum and / or tungsten.
특히 바람직하게는 특히 접촉층도 금속 칼코겐화물층을 형성한다.Particularly preferably, the contact layer also forms a metal chalcogenide layer.
그 밖에도, 본 발명의 과제는, 앞서 일반적인 경우 및 특별한 경우에서 기술한 것처럼, 특히 모놀리식 집적화 방식으로 직렬 연결된 본 발명에 따른 태양 전지들을 포함하는 박막 태양 모듈에 의해 해결된다.In addition, the object of the invention is solved by a thin film solar module comprising solar cells according to the invention, in particular connected in series in monolithic integration manner, as described in the general case and the special case above.
또한, 본 발명의 과제는, 본 발명에 따른 광전 박막 태양 전지들 또는 광전 박막 태양 모듈들을 제조하기 위한 방법으로서, 특히 예컨대 유리판을 포함하거나 유리판의 형태인 유리 기판층을 기반으로 하는 하나 이상의 박막 태양 전지, 또는 특히 예컨대 유리판을 포함하거나 유리판의 형태인 유리 기판층을 기반으로 하면서 박막 태양 모듈을 형성하는 하나 이상의 박막 태양 전지의 하나 이상의 후면 전극층, 하나 이상의 접촉층, 및/또는 하나 이상의 반도체 광흡수층 상에, 및/또는 내에, 미세 다공성 음이온 무기 골격 구조들, 특히 골격 규산염들 또는 골격 게르마늄산염들을 도포하고, 및/또는 도입하는, 상기 제조 방법에 의해 해결된다.The present invention also provides a method for manufacturing a photovoltaic thin film solar cell or a photovoltaic thin film solar module according to the present invention, and more particularly to a method for manufacturing a photovoltaic thin film solar cell or a photovoltaic thin film solar module, One or more of the back electrode layers, one or more contact layers, and / or one or more semiconductor light absorbing layers of one or more thin film solar cells that form a thin film solar module based on a glass substrate layer in the form of a glass plate, And / or incorporating and / or introducing microporous anionic inorganic skeletal structures, especially skeletal silicates or skeletal germanic acid salts, onto and /
상기 방법의 특히 적합한 구성에서, 상기 방법은,In a particularly suitable configuration of the method,
- 특히 유리판을 포함하거나 유리판의 형태인, 특히 평면인 기판을 제공하는 단계와,- providing a particularly planar substrate, in particular in the form of a glass sheet or a glass sheet,
- 경우에 따라, 기판 상에 특히 비전도성인 제 1 배리어 층을 도포하는 단계와,- optionally applying a first barrier layer which is non-conductive on the substrate,
- 하나 이상의 제 1 재료원으로부터 물리적 및/또는 화학적 기상 증착에 의해 기판 또는 제 1 배리어 층 상에 하나 이상의 후면 전극층을 도포하는 단계와,- applying one or more back electrode layers onto the substrate or first barrier layer by physical and / or chemical vapor deposition from one or more first material sources;
- 경우에 따라, 하나 이상의 제 2 재료원으로부터 물리적 및/또는 화학적 기상 증착에 의해 하나 이상의 후면 전극층 상에 하나 이상의 제 2 전도성 배리어 층을 도포하고- optionally, applying one or more second conductive barrier layers onto the one or more back electrode layers by physical and / or chemical vapor deposition from one or more second material sources
하나 이상의 제 3 재료원으로부터 물리적 및/또는 화학적 기상 증착에 의해 제 2 배리어 층 상에 하나 이상의 특히 옴 접촉층을 도포하거나, 또는 Applying one or more particularly ohmic contact layers on the second barrier layer by physical and / or chemical vapor deposition from one or more third material sources, or
하나 이상의 제 4 재료원으로부터 제 2 배리어 층 상에 물리적 및/또는 화학적 기상 증착에 의해 접촉층을 함께 형성하는 하나 이상의 제 1 금속층을 도포하는 단계와,Applying at least one first metal layer from the at least one fourth material source to the second barrier layer to form a contact layer together by physical and / or chemical vapor deposition;
- 하나 이상의 제 5 재료원으로부터 물리적 및/또는 화학적 기상 증착에 의해 후면 전극층 또는 접촉층 상에, 특히 황동광 반도체 광흡수층의 경우 구리, 인듐 및 경우에 따라 갈륨의 반도체 광흡수층의 금속 성분들, 그리고 케스테라이트 반도체 광흡수층인 경우에는 구리, 아연 및 주석의 반도체 광흡수층의 금속 성분들을 포함하는 하나 이상의 제 2 금속층을 증착하는 단계와,Metal components of the semiconductor light absorbing layer of copper, indium and possibly gallium in the case of a brass optical semiconductor light absorbing layer, in particular on the back electrode layer or on the contact layer by physical and / or chemical vapor deposition from one or more fifth material sources, Depositing at least one second metal layer comprising metal components of a semiconductor light absorbing layer of copper, zinc and tin in the case of a kestellite semiconductor light absorbing layer;
- 특히 1회 이상의 습식 증착 공정에 의해, 및/또는 물리적 및/또는 화학적 기상 증착에 의해, 하나 이상의 제 6 재료원으로부터, 기판층 상에, 및/또는 후면 전극층 상에, 경우에 따라 제 1 및/또는 제 2 배리어 층 상에, 및/또는 경우에 따라 접촉층 상에, 및/또는 경우에 따라 제 1 금속층 상에, 및/또는 제 2 금속층 상에 미세 다공성 음이온 무기 골격 구조들, 특히 골격 규산염들 또는 골격 게르마늄산염들을 증착하고, 및/또는 하나 이상의 후면 전극층과 함께, 및/또는 경우에 따라 하나 이상의 제 1 및/또는 제 2 배리어 층과 함께, 및/또는 경우에 따라 하나 이상의 접촉층과 함께, 및/또는 경우에 따라 하나 이상의 제 1 금속층과 함께, 및/또는 하나 이상의 제 2 금속층과 함께 상기 골격 구조들을 공동 증착하는 단계와,- in particular by one or more wet deposition processes and / or by physical and / or chemical vapor deposition, from one or more sixth material sources, onto a substrate layer, and / or onto a back electrode layer, And / or on the second barrier layer, and / or optionally on the contact layer, and / or optionally on the first metal layer, and / or on the second metal layer, the microporous anionic inorganic framework structures, And / or optionally with one or more of the first and / or second barrier layers, and / or optionally with one or more of the backside electrode layers, and / Co-depositing the framework structures together with one or more first metal layers, and / or optionally with one or more first metal layers, and /
- 제 2 금속층이 후면 전극층, 또는 경우에 따라 접촉층, 또는 경우에 따라 제 1 금속층 상에 놓이면, 적어도 유황 및/또는 셀레늄 화합물로, 및/또는 기상 원소 셀레늄 및/또는 유황으로, 300℃를 상회하는 온도, 특히 350℃ 내지 600℃ 범위, 바람직하게는 520℃ 내지 600℃ 범위의 온도에서 반도체 광흡수층을 형성하면서 상기 제 2 금속층을 처리하는 단계와,- at least 300 [deg.] C with at least sulfur and / or selenium compounds and / or gaseous element selenium and / or sulfur if the second metal layer is placed on the back electrode layer or, if appropriate, on the first metal layer Treating the second metal layer while forming a semiconductor light absorbing layer at an upper temperature, in particular in the range of 350 ° C to 600 ° C, preferably in the range of 520 ° C to 600 ° C,
- 경우에 따라, 반도체 광흡수층 상에 하나 이상의 제 1 완충층을 도포하는 단계와,- optionally, applying at least one first buffer layer on the semiconductor light absorbing layer;
- 경우에 따라, 제 1 완충층 또는 반도체 광흡수층 상에 하나 이상의 제 2 완충층을 도포하는 단계와,- optionally, applying at least one second buffer layer on the first buffer layer or the semiconductor light absorbing layer,
- 제 1 또는 제 2 완충층 또는 반도체 광흡수층 상에 하나 이상의 투명 정면 전극층을 도포하는 단계를 포함한다.- applying at least one transparent front electrode layer on the first or second buffer layer or the semiconductor light absorbing layer.
바람직한 방식으로, 미세 다공성 음이온 무기 골격 구조들, 특히 골격 규산염들 또는 골격 게르마늄산염들이 미세 다공들 내에 1가 도펀트 양이온들, 특히 알칼리 이온들을 포함하는 본 발명에 따른 방법의 실시예가 특히 적합하다.In a preferred manner, embodiments of the process according to the invention in which the microporous anionic inorganic skeletons, in particular skeletal silicates or skeletal germanates, contain monovalent dopant cations, especially alkali ions, in the micropores are particularly suitable.
앞서 언급한 제 2 템퍼링 단계는, 바람직한 구성에서, 반도체 광흡수층을 형성하고, 및/또는 금속 셀렌화물들을 포함하거나 이들로 구성되는 후면 전극층을 형성하기 위해 사용될 뿐 아니라, 반도체 광흡수층에서 나온 금속 이온들, 예컨대 Cu+, Ga3 + 및/또는 In3 +로, 및/또는 박막 태양 전지 내의 불순물들, 예컨대 Fe3 + 이온들 및/또는 Ni2 + 이온들로, 골격 구조의 미세 다공들에서 나온 도펀트 양이온들 내지 알칼리 이온들, 특히 나트륨 이온들의 교환을 야기할 수 있다. 이런 이온들의 교환은 바람직한 방식으로 골격 구조의 음이온 격자들을 파괴하지 않을뿐더러 그 결과 골격 구조의 결정 구조도 변동되지 않는다.The second tempering step referred to above can be used in a preferred configuration to form a semiconductor light absorbing layer and / or to form a back electrode layer comprising or consisting of metal selenides, as well as a metal ion In the micropores of the framework structure with impurities such as Cu + , Ga 3 + and / or In 3 + , and / or impurities in the thin film solar cell, such as Fe 3 + ions and / or Ni 2 + Lt; Desc / Clms Page number 2 > exchange of the dopant cations or alkaline ions, especially sodium ions, from the resulting solution. The exchange of these ions does not destroy the anion lattice of the framework structure in a desirable way, and the crystal structure of the skeletal structure does not change as a result.
특히 적합한 구성에서, 물리적 기상 증착은, 각각 바람직하게는 고진공에서 물리적 증착(PVD) 코팅, 전자 빔 증착기를 사용한 증착, 저항 증착기를 사용한 증착, 유도 증착, ARC 증착 및/또는 캐소드 스퍼터링(스퍼터 코팅), 특히 DC 또는 RF 마그네트론 스퍼터링을 포함하며, 그리고 화학적 기상 증착은 화학적 증착(CVD), 저압(low pressure) CVD 및/또는 대기압(atmospheric pressure) CVD를 포함한다.In a particularly suitable configuration, the physical vapor deposition can each be performed by a physical vapor deposition (PVD) coating, a deposition using an electron beam evaporator, a deposition using a resistive evaporator, an inductive deposition, an ARC deposition and / or a cathode sputtering (sputter coating) , In particular DC or RF magnetron sputtering, and chemical vapor deposition includes chemical vapor deposition (CVD), low pressure CVD and / or atmospheric pressure CVD.
미세 다공성 음이온 무기 골격 구조들, 특히 골격 규산염들 또는 골격 게르마늄산염들의 증착을 위해, 1회 이상의 습식 증착 공정의 사용이 바람직하다. 이 경우, 예컨대 브러시 코팅, 롤러 코팅, 스퍼터링 또는 분사 코팅, 주입, 블레이드를 사용한 도포, 및/또는 잉크젯 인쇄 또는 에어로졸 인쇄가 사용될 수 있다. 그에 따라 미세 다공성 음이온 무기 골격 구조들의 증착을 위해, 특히 당업자에게 공지된 스프레이 방법이 사용될 수 있거나, 또는 에멀전 또는 수성 시스템(aqueous system), 예컨대 수용액으로의 증착이 사용될 수 있다.For the deposition of microporous anionic inorganic framework structures, especially skeletal silicates or skeletal germanate salts, the use of one or more wet deposition processes is preferred. In this case, for example, brush coating, roller coating, sputtering or spray coating, injection, application with a blade, and / or inkjet printing or aerosol printing may be used. Thus, for the deposition of microporous anionic inorganic framework structures, in particular spray methods known to those skilled in the art can be used, or an emulsion or an aqueous system, such as a deposition into an aqueous solution, can be used.
또한, 제 1 재료원 및 제 6 재료원이 제 1 혼합 타겟을 형성하고, 및/또는 제 2 재료원 및 제 6 재료원이 제 2 혼합 타겟을 형성하며, 및/또는 제 3 재료원 및 제 6 재료원이 제 3 혼합 타겟을 형성하고, 및/또는 제 4 재료원 및 제 6 재료원이 제 4 혼합 타겟을 형성하며, 및/또는 제 5 재료원 및 제 6 재료원이 제 5 혼합 타겟을 형성하는, 방법 변형예들도 바람직하다.Also, the first material source and the sixth material source form a first mixed target, and / or the second material source and the sixth material source form a second mixed target, and / or the third material source and / 6 material source forms a third mixed target, and / or the fourth material source and the sixth material source form a fourth mixed target, and / or the fifth material source and the sixth material source form a fifth mixed target Are also preferred.
또한, 제 5, 제 6 및 제 1 재료원으로부터, 또는 제 5, 제 6 및 제 3 재료원으로부터, 또는 제 5, 제 6 및 제 4 재료원으로부터, 또는 제 5 혼합 타겟 및 제 1 재료원으로부터, 또는 제 5 혼합 타겟 및 제 3 재료원으로부터, 또는 제 5 혼합 타겟 및 제 4 재료원으로부터, 순차적으로, 또는 실질적으로 동시에 공동 증착이 수행될 수 있다.Also from the fifth, sixth and first material sources or from the fifth, sixth and third material sources or from the fifth, sixth and fourth material sources, or from the fifth mixed target and the first material source Or from the fifth mixed target and the third material source, or from the fifth mixed target and the fourth material source, sequentially, or substantially concurrently.
또한, 일 구성에서, 제 5 혼합 타겟 및 제 5 재료원으로부터, 순차적으로, 또는 실질적으로 동시에 공동 증착이 수행될 수도 있다.Also, in one configuration, co-deposition may be performed sequentially, or substantially concurrently, from the fifth mixed target and the fifth material source.
본 발명에 따른 방법의 추가의 적합한 구성에 따라서, 제 1, 제 2, 제 3 및/또는 제 4 혼합 타겟으로부터, 특히 제 1, 제 3 또는 제 4 혼합 타겟 및 제 5 재료원으로부터, 순차적으로, 또는 실질적으로 동시에 공동 증착이 수행된다.According to a further suitable configuration of the method according to the invention, it is possible to obtain from the first, second, third and / or fourth mixed target, in particular from the first, third or fourth mixed target and the fifth material source, , Or substantially simultaneously, is performed.
그 밖에도, 제 5 혼합 타겟 및 제 1, 제 2, 제 3 및/또는 제 4 혼합 타겟으로부터, 특히 제 1 또는 제 3 또는 제 4 혼합 타겟으로부터, 순차적으로, 또는 실질적으로 동시에 공동 증착이 수행될 수도 있다.Alternatively, co-deposition may be performed sequentially, or substantially concurrently, from the fifth mixed target and the first, second, third and / or fourth mixed targets, particularly from the first or third or fourth mixed target It is possible.
본 발명에 따른 방법의 추가 구성에 따라서, 제 1, 제 2 또는 제 3 혼합 타겟으로부터, 특히 제 1 또는 제 3 혼합 타겟, 및 제 1, 제 2, 제 3 또는 제 4 재료원, 특히 제 1 또는 제 3 또는 제 4 재료원으로부터, 순차적으로, 또는 실질적으로 동시에 공동 증착이 수행된다.According to a further construction of the method according to the invention, it is possible to obtain from a first, second or third mixed target, in particular a first or a third mixed target, and a first, second, third or fourth material source, Or from a third or fourth material source, sequentially, or substantially simultaneously, is carried out.
후면 전극층, 경우에 따른 전도성 배리어 층, 그리고 특히 황동광 반도체 광흡수층의 형성을 위한 Cu-층들, In-층들 및 Ga-층들, 또는 케스테라이트 반도체 광흡수층의 형성을 위한 Cu-층들, Zn-층들, 및 Sn-층들의 반도체 광흡수층의 금속들의 제 1 금속층 또는 접촉층, 그리고 미세 다공들 내에 1가 도펀트 양이온들, 특히 알칼리 이온들, 바람직하게는 나트륨 이온들을 포함하는 미세 다공성 음이온 무기 골격 구조들, 특히 골격 규산염들 또는 골격 게르마늄산염들의 도포는, 바람직하게는 단일의 진공 코팅 설비에서, 바람직하게는 연속 스퍼터링 방법으로 수행된다.Cu-layers, In-layers and Ga-layers for forming a backside electrode layer, an optional conductive barrier layer and in particular a brass-optical semiconductor light absorbing layer, or Cu layers for forming a kestellite semiconductor light absorbing layer, Zn- , And a first metal layer or contact layer of metals in the semiconductor light absorbing layer of Sn-layers, and microporous anionic inorganic framework structures comprising monovalent dopant cations, particularly alkali ions, preferably sodium ions, in the micropores , In particular skeletal silicates or skeletal germanium salts, is preferably carried out in a single vacuum coating facility, preferably in a continuous sputtering process.
본 발명에는, 박막 태양 전지들의 반도체 광흡수층들, 특히 유리 기판의 사용을 기반으로 하면서 예컨대 유리판의 형태로 존재하거나 유리판을 포함하는 반도체 광흡수층들은 효율적으로, 그리고 신뢰성 있게 다양한 농도 범위에서 의도대로 1가 도펀트 양이온들 내지 알칼리 이온들, 특히 나트륨 이온들로 도핑된다는 놀라운 인식이 수반된다. 따라서 반도체 광흡수층 내에 도입되는 도펀트 양이온들 내지 알칼리 이온들, 특히 나트륨 이온들의 양은 정확히 계량되며, 그리고 실제로 도입된 도펀트 양이온들 내지 알칼리 이온들에 비해 전기적으로 작용하는 도펀트 양이온들 내지 알칼리 이온들, 특히 나트륨 이온들의 높은 사용률이 달성된다. 이처럼 도핑된, 본 발명에 따른 박막 태양 전지들은, 반복 가능한 방식으로, 높은 효율을 달성하는 것을 허용한다. 본 발명에 따른 박막 태양 전지들 및 모듈들은, 1가 도펀트 양이온들 내지 알칼리 이온들로 도핑에도 불구하고, 전기적 결함의 발생 위험을 포함하지 않으며, 그에 따라 증가된 흡습성을 수반하지 않는다. 원칙적으로 박막 태양 전지 내에 이물질들을 도입해야 하는 필요성도 더 이상 존재하지 않는다. 또한, 1가 도펀트 양이온들 내지 알칼리 이온들, 특히 나트륨 이온들을 사용한 본 발명에 따른 도핑은 완전하게 민감성 및/또는 독성 물질들의 사용 없이도 처리되며, 사용되는 물질들을 통해서도 물이나 기타 산소 함유 화합물들이 반도체 광흡수층 내로 유입되지도 않는다. 따라서 예컨대 특히 효과적으로 흡습성 분해 생성물이 방지된다. 그 밖에도, 특히 바람직하게는, 반도체 광흡수층의 전체 폭에 걸쳐서 1가 도펀트 양이온들 내지 알칼리 이온들, 특히 나트륨 이온들의 균일한 분포가 달성된다. 그러므로 측면 불균일성은 완전히, 또는 거의 완전히 배제될 수 있다. 그 밖에도, 최초로, 반도체 광흡수층의 양이온들, 예컨대 구리 이온들로, 1가 도펀트 양이온들 내지 알칼리 이온들, 특히 나트륨 이온들의 효율적인 교환이 보장될 수 있다.The present invention is based on the use of semiconductor light absorbing layers of thin film solar cells, in particular glass substrates, for example, semiconductor light absorbing layers which are present in the form of, for example, glass plates or which contain glass plates can efficiently and reliably Is doped with dopant cations or alkaline ions, especially sodium ions. Therefore, the amounts of dopant cations or alkaline ions, especially sodium ions, introduced into the semiconductor light absorbing layer can be precisely quantified, and dopant cations or alkaline ions that act electrically compared to the actually introduced dopant cations or alkaline ions, High utilization of sodium ions is achieved. Such doped thin film solar cells according to the present invention allow to achieve high efficiency in a repeatable manner. Thin film solar cells and modules according to the present invention do not involve the risk of generating electrical defects, and thus do not involve increased hygroscopicity, despite doping with monovalent dopant cations to alkaline ions. In principle, there is no longer a need to introduce foreign substances into a thin film solar cell. In addition, doping according to the present invention using monovalent dopant cations or alkaline ions, especially sodium ions, is also handled without the use of completely sensitive and / or toxic materials, and water or other oxygen- It does not flow into the light absorbing layer. Thus, for example, particularly efficient hygroscopic degradation products are prevented. In addition, particularly preferably, uniform distribution of monovalent dopant cations to alkaline ions, especially sodium ions, is achieved over the entire width of the semiconductor light absorbing layer. Therefore, the lateral non-uniformity can be completely or almost completely excluded. In addition, for the first time, efficient exchange of monovalent dopant cations to alkali ions, especially sodium ions, with cations of the semiconductor light absorbing layer, such as copper ions, can be ensured.
Claims (50)
- 특히 유리판을 포함하거나 유리판의 형태인 하나 이상의 기판층과,
- 경우에 따른 특히 비전도성인 하나 이상의 제 1 배리어 층과,
- 하나 이상의 후면 전극층과,
- 경우에 따른 하나 이상의 제 2 전도성 배리어 층 및 하나 이상의 특히 옴 접촉층과,
- 특히 상기 후면 전극층 또는 상기 접촉층에 직접적으로 인접하는 하나 이상의 반도체 광흡수층, 특히 황동광 또는 케스테라이트 반도체 광흡수층과,
- 경우에 따른 하나 이상의 제 1 완충층과,
- 경우에 따른 하나 이상의 제 2 완충층과,
- 하나 이상의 전면 전극층을 포함하는 광전 박막 태양 전지.22. The method according to any one of claims 19 to 21,
- at least one substrate layer, in particular in the form of a glass plate,
At least one first barrier layer, in particular nonconductive, depending on the case,
At least one rear electrode layer,
- optionally one or more second conductive barrier layers and one or more particularly ohmic contact layers,
- at least one semiconductor light absorbing layer, in particular a brass or casterite semiconductor light absorbing layer, directly adjacent to said back electrode layer or said contact layer,
- optionally at least one first buffer layer,
- optionally at least one second buffer layer,
A photovoltaic thin film solar cell comprising at least one front electrode layer.
유리 기판층을 기반으로 하는 하나 이상의 박막 태양 전지, 또는 특히 유리 기판층을 기반으로 하면서 박막 태양 모듈을 형성하는 하나 이상의 박막 태양 전지의 하나 이상의 후면 전극층, 하나 이상의 접촉층, 및/또는 하나 이상의 반도체 광흡수층 상에, 및/또는 내에, 미세 다공성 음이온 무기 골격 구조들, 특히 골격 규산염들 또는 골격 게르마늄산염들을 도포하거나 도입하는 것을 특징으로 하는 광전 박막 태양 전지 또는 광전 박막 태양 모듈의 제조 방법.39. A method for manufacturing a photovoltaic thin film solar cell according to any one of claims 1 to 38, or a photovoltaic thin film solar module according to claim 39,
One or more thin film solar cells based on a glass substrate layer, or one or more back electrode layers of one or more thin film solar cells that form a thin film solar module based on the glass substrate layer in particular, one or more contact layers, and / Wherein the microporous anionic inorganic framework structures, especially skeletal silicates or skeletal germanates, are applied or introduced onto and / or within the light absorbing layer.
- 특히 유리판을 포함하거나 유리판의 형태인, 특히 평면인 기판을 제공하는 단계와,
- 경우에 따라, 상기 기판 상에 특히 비전도성인 제 1 배리어 층을 도포하는 단계와,
- 하나 이상의 제 1 재료원으로부터 물리적 및/또는 화학적 기상 증착에 의해 상기 기판 또는 상기 제 1 배리어 층 상에 하나 이상의 후면 전극층을 도포하는 단계와,
- 경우에 따라, 하나 이상의 제 2 재료원으로부터 물리적 및/또는 화학적 기상 증착에 의해 상기 하나 이상의 후면 전극층 상에 하나 이상의 제 2 전도성 배리어 층을 도포하고
하나 이상의 제 3 재료원으로부터 물리적 및/또는 화학적 기상 증착에 의해 상기 제 2 배리어 층 상에 하나 이상의 특히 옴 접촉층을 도포하거나, 또는
하나 이상의 제 4 재료원으로부터 상기 제 2 배리어 층 상에 물리적 및/또는 화학적 기상 증착에 의해 상기 접촉층을 함께 형성하는 하나 이상의 제 1 금속층을 도포하는 단계와,
- 하나 이상의 제 5 재료원으로부터 물리적 및/또는 화학적 기상 증착에 의해 상기 후면 전극층 또는 상기 접촉층 상에, 특히 황동광 반도체 광흡수층의 경우 구리, 인듐 및 경우에 따른 갈륨의 반도체 광흡수층의 금속 성분들, 그리고 케스테라이트 반도체 광흡수층인 경우에는 구리, 아연 및 주석의 반도체 광흡수층의 금속 성분들을 포함하는 하나 이상의 제 2 금속층을 증착하는 단계와,
- 특히 1회 이상의 습식 증착 공정에 의해, 및/또는 물리적 및/또는 화학적 기상 증착에 의해, 하나 이상의 제 6 재료원으로부터, 상기 기판층 상에, 및/또는 상기 후면 전극층 상에, 경우에 따라 상기 제 1 및/또는 제 2 배리어 층 상에, 및/또는 경우에 따라 상기 접촉층 상에, 및/또는 경우에 따라 상기 제 1 금속층 상에, 및/또는 상기 제 2 금속층 상에, 미세 다공성 음이온 무기 골격 구조들, 특히 골격 규산염들 또는 골격 게르마늄산염들을 증착하고, 및/또는 상기 하나 이상의 후면 전극층과 함께, 및/또는 경우에 따라 상기 하나 이상의 제 1 및/또는 제 2 배리어 층과 함께, 및/또는 경우에 따라 상기 하나 이상의 접촉층과 함께, 및/또는 경우에 따라 상기 하나 이상의 제 1 금속층과 함께, 및/또는 상기 하나 이상의 제 2 금속층과 함께 상기 골격 구조들을 공동 증착하는 단계와,
- 상기 제 2 금속층이 상기 후면 전극층, 또는 경우에 따라 상기 접촉층, 또는 경우에 따라 상기 제 1 금속층 상에 안착된다면, 적어도 유황 및/또는 셀레늄 화합물로, 및/또는 기상 원소 셀레늄 및/또는 유황으로, 300℃를 상회하는 온도, 특히 350℃ 내지 600℃ 범위, 바람직하게는 520℃ 내지 600℃ 범위의 온도에서 상기 반도체 광흡수층을 형성하면서 상기 제 2 금속층을 처리하는 단계와,
- 경우에 따라, 상기 반도체 광흡수층 상에 하나 이상의 제 1 완충층을 도포하는 단계와,
- 경우에 따라, 상기 제 1 완충층 또는 상기 반도체 광흡수층 상에 하나 이상의 제 2 완충층을 도포하는 단계와,
- 상기 제 1 또는 제 2 완충층 또는 상기 반도체 광흡수층 상에 하나 이상의 투명 정면 전극층을 도포하는 단계를 포함하는
광전 박막 태양 전지 또는 광전 박막 태양 모듈의 제조 방법.41. The method of claim 40,
- providing a particularly planar substrate, in particular in the form of a glass sheet or a glass sheet,
- optionally applying a first barrier layer which is non-conductive on the substrate,
- applying one or more back electrode layers onto the substrate or the first barrier layer by physical and / or chemical vapor deposition from one or more first material sources;
- optionally, applying one or more second conductive barrier layers onto the one or more back electrode layers by physical and / or chemical vapor deposition from one or more second material sources
Applying one or more particularly ohmic contact layers on the second barrier layer by physical and / or chemical vapor deposition from one or more third material sources, or
Applying at least one first metal layer from the at least one fourth material source to the second barrier layer to form the contact layer together by physical and / or chemical vapor deposition;
- metal components of the semiconductor light absorbing layer of copper, indium and occasionally gallium in the case of a brass optical semiconductor light absorbing layer, on the said back electrode layer or said contact layer, by physical and / or chemical vapor deposition from one or more fifth material sources Depositing at least one second metal layer comprising metal components of a semiconductor light absorbing layer of copper, zinc and tin in the case of a kestellite light absorbing layer;
In particular by one or more wet deposition processes, and / or by physical and / or chemical vapor deposition, from one or more sixth material sources, onto the substrate layer, and / or onto the rear electrode layer, On the first and / or second barrier layer, and / or as the case may be, on the contact layer, and / or optionally on the first metal layer and / or on the second metal layer, Anionic inorganic skeletal structures, in particular skeletal silicates or skeletal germanium salts, and / or with the one or more rear electrode layers and / or optionally with the one or more first and / or second barrier layers, And / or optionally with the at least one contact layer, and / or optionally with the at least one first metal layer, and / or with the at least one second metal layer, Depositing,
And / or as at least sulfur and / or selenium compounds if the second metal layer is seated on the back electrode layer or, if appropriate, Treating the second metal layer while forming the semiconductor light absorbing layer at a temperature higher than 300 캜, particularly 350 캜 to 600 캜, preferably 520 캜 to 600 캜,
- optionally, applying at least one first buffer layer on the semiconductor light absorbing layer;
- optionally, applying one or more second buffer layers on the first buffer layer or the semiconductor photoabsorption layer;
- applying at least one transparent front electrode layer on the first or second buffer layer or the semiconductor light absorbing layer
A method of manufacturing a photovoltaic thin film solar cell or a photovoltaic thin film solar module.
상기 제 1 재료원 및 상기 제 6 재료원은 제 1 혼합 타겟을 형성하고, 및/또는 상기 제 2 재료원 및 상기 제 6 재료원은 제 2 혼합 타겟을 형성하며, 및/또는 상기 제 3 재료원 및 상기 제 6 재료원은 제 3 혼합 타겟을 형성하고, 및/또는 상기 제 4 재료원 및 상기 제 6 재료원은 제 4 혼합 타겟을 형성하며, 및/또는 상기 제 5 재료원 및 상기 제 6 재료원은 제 5 혼합 타겟을 형성하는 것을 특징으로 하는 광전 박막 태양 전지 또는 광전 박막 태양 모듈의 제조 방법.44. The method according to any one of claims 40 to 43,
Wherein the first material source and the sixth material source form a first mixed target and / or the second material source and the sixth material source form a second mixed target, and / or the third material And / or said fourth material source and said sixth material source form a fourth mixed target, and / or said fifth material source and said sixth material source form a third mixed target, and / or said fourth material source and said sixth material source form a fourth mixed target, 6 material source forms a fifth mixed target. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
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