KR20150057852A - 태양 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지는 기판, 기판 위에 형성되어 있으며 복수의 제1 분리홈으로 분리되는 복수의 제1 전극, 제1 전극 위에 형성되어 있으며 이웃하는 제1 전극을 노출하는 관통홈을 가지는 버퍼층 및 광활성층, 광활성층 위에 형성되어 있으며 제2 분리홈으로 분리되며 관통홈을 통해서 제1 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 제2 전극을 포함하고, 제1 전극 또는 제2 전극은 제1 분리홈, 관통홈 및 제2 분리홈과 교차하는 방향으로 형성되어 있는 복수의 제3 분리홈에 의해서 분할된다.

Description

태양 전지{SOLAR CELL}
본 발명은 태양 전지에 관한 것으로, 특히 CIGS계 반도체를 포함하는 태양 전지에 관한 것이다.
태양 전지는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 광전 변환 소자로서, 무한정 무공해의 차세대 에너지 자원으로 각광받고 있다.
태양 전지는 p형 반도체 및 n형 반도체를 포함하며, 광 활성층에서 태양 광 에너지를 흡수하면 반도체 내부에서 전자-정공 쌍(electron-hole pair, EHP)이 생성되고, 여기서 생성된 전자 및 정공이 n형 반도체 및 p형 반도체로 각각 이동하고 이들이 전극에 수집됨으로써 외부에서 전기 에너지로 이용할 수 있다.
광 활성층으로 I-III-VI족 원소를 포함하는 화합물 반도체를 사용할 수 있다. 화합물 반도체는 광 흡수계수가 높고 전기 광학적 안정성이 높아 고효율의 태양 전지를 구현할 수 있다.
이러한 태양 전지는 기판 위에 전기적으로 연결되는 동일한 크기의 단위 셀로 이루어지며, 단위 셀은 기판 전면에 박막으로 형성한 후 스크라이빙 공정 또는 레이저 조사와 같은 패턴화 공정을 통해서 분리될 수 있다.
이때, 태양 전지를 형성하기 위해서는 하부 전극을 분리하는 제1 패턴화 공정, 광활성층을 분리하기 위한 제2 패턴화 공정 및 상부 전극을 분리하기 위한 제3 패턴화 공정을 거치게 되는데, 기판이 대형화 될수록 패턴화 공정시 분리하는 박막의 길이가 증가하여 분리홈의 깊이를 일정하게 조절하는 것이 용이하지 않아 패턴 불량이 발생할 수 있다.
이처럼 패턴 불량이 발생할 경우 태양 전지의 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 태양 전지가 대형화되더라도 패턴 불량으로 인한 효율 감소를 최소화할 수 있는 태양 전지를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지는 기판, 기판 위에 형성되어 있으며 복수의 제1 분리홈으로 분리되는 복수의 제1 전극, 제1 전극 위에 형성되어 있으며 이웃하는 제1 전극을 노출하는 관통홈을 가지는 버퍼층 및 광활성층, 광활성층 위에 형성되어 있으며 제2 분리홈으로 분리되며 관통홈을 통해서 제1 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 제2 전극을 포함하고, 제1 전극 또는 제2 전극은 제1 분리홈, 관통홈 및 제2 분리홈과 교차하는 방향으로 형성되어 있는 복수의 제3 분리홈에 의해서 분할된다.
상기 제1 분리홈, 관통홈 및 제2 분리홈은 제1 분리홈, 관통홈 및 제2 분리홈 순으로 배치되어 하나의 분리 그룹을 이루고, 분리 그룹은 일정한 간격으로 반복하여 배치되어 있을 수 있다.
상기 제3 분리홈은 이웃하는 제2 분리홈과 연결되어 있을 수 있다.
상기 제2 분리홈을 사이에 두고 양쪽에 위치하는 제3 분리홈은 서로 어긋나게 배치되어 있을 수 있다.
상기 분리 그룹에 의해서 나누어지는 각각의 제1 전극, 광활성층, 버퍼층 및 제2 전극은 발전부를 이루고, 각각의 발전부의 제2 전극은 제3 분리홈에 의해서 복수로 분할되어 있을 수 있다.
상기 제3 분리홈은 이웃하는 제1 분리홈과 연결되어 있을 수 있다.
상기 제1 분리홈을 사이에 두고 양쪽에 위치하는 제3 분리홈은 서로 어긋나게 배치되어 있을 수 있다.
상기 분리 그룹에 의해서 나누어지는 각각의 제1 전극, 광활성층, 버퍼층 및 제2 전극은 발전부를 이루고, 각각의 발전부의 제1 전극은 제3 분리홈에 의해서 복수로 분할되어 있을 수 있다.
상기 제3 분리홈의 폭은 10㎛ 내지 30㎛일 수 있다.
상기한 과제를 달성하기 위한 다른 태양 전지는 기판, 기판 위에 형성되어 있으며 복수의 제1 분리홈으로 분리되는 복수의 제1 전극, 제1 전극 위에 형성되어 있으며 이웃하는 제1 전극을 노출하는 관통홈을 가지는 버퍼층 및 광활성층, 광활성층 위에 형성되어 있으며 제2 분리홈으로 분리되며 관통홈을 통해서 제1 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 제2 전극을 포함하고, 제1 전극 및 제2 전극은 제1 분리홈, 관통홈 및 제2 분리홈과 교차하는 방향으로 형성되어 있는 복수의 제3 분리홈에 의해서 분할되어 있다.
상기 제1 분리홈, 관통홈 및 제2 분리홈은 제1 분리홈, 관통홈 및 제2 분리홈 순으로 배치되어 하나의 분리 그룹을 이루고, 분리 그룹은 일정한 간격으로 반복하여 배치되어 있을 수 있다.
상기 제3 분리홈은 분리 그룹 중 어느 하나의 분리 그룹을 가로지르고, 가로 지르는 분리 그룹을 중심으로 양쪽에 위치하는 분리 그룹의 제2 분리홈과 연결되어 있을 수 있다.
상기 제3 분리홈은 분리 그룹 중 연속하는 제1 분리 그룹, 제2 분리 그룹 및 제3 분리 그룹의 제1 분리 그룹을 가로 지르고 제2 분리 그룹의 제2 분리홈과 연결되는 제1 가로부, 제2 분리 그룹을 가로 지르고, 제1 분리 그룹 및 제3 분리 그룹의 제2 분리홈과 연결되는 제2 가로부를 포함할 수 있다.
상기 제1 가로부와 제2 가로부는 분리 그룹을 따라 교대로 배치되어 있으며, 서로 엇갈리게 배치되어 있을 수 있다.
상기 제3 분리홈은 이웃하는 두 분할 그룹의 제2 분리홈과 연결되는 제3 가로부와 두 분할 그룹의 제1 분리홈과 연결되는 제4 가로부를 포함할 수 있다.
상기 제3 가로부와 제4 가로부는 분할 그룹을 따라 교대로 배치되어 있으며, 서로 엇갈리게 배치되어 있을 수 있다.
상기 제2 분리홈을 사이에 두고 양쪽에 위치하는 제3 가로부는 동일선 상에 위치하고, 제1 분리홈을 사이에 두고 양쪽에 위치하는 제4 가로부는 동일선 상에 위치할 수 있다.
상기 분리 그룹에 의해서 나누어지는 각각의 제1 전극, 광활성층, 버퍼층 및 제2 전극은 발전부를 이루고, 발전부는 제3 분리홈에 의해서 나누어지는 복수의 소발전부를 포함할 수 있다.
상기 소 발전부의 제1 전극 또는 제2 전극 중 적어도 하나는 동일한 크기로 분할된 복수의 소전극으로 이루어질 수 있다.
상기 제3 분리홈의 폭은 10㎛ 내지 30㎛일 수 있다.
본 발명의 실시예에서와 같이 태양 전지를 형성하면 패턴 불량이 발생하더라도 발전 효율이 감소하는 것을 최소화할 수 있는 태양 전지를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 배치도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 배치도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 5 및 도 6은 도 3에 도시한 태양 전지의 제1 전극 및 제2 전극을 전류 흐름에 따라서 개략적으로 배치도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 배치도이다.
도 8 및 9는 도 7에 도시한 태양 전지의 제1 전극 및 제2 전극을 전류 흐름에 따라서 개략적으로 배치도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 배치도이다.
도 11은 도 10의 태양 전지를 이루는 발전부를 개략적으로 도시한 배치도이다.
도 12는 도 10에 도시한 태양 전지의 제1 전극 및 제2 전극을 전류 흐름에 따라서 개략적으로 배치도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 배치도이다.
도 14는 도 13의 태양 전지의 제1 전극 및 제2 전극에서의 전류 흐름에 따른 개략적인 배치도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 제1 전극 및 제2 전극에서의 전류 흐름에 따른 개략적인 배치도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하에서는 도면을 참조하여 태양 전지에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 배치도이고, 도 2는 도 1의 II-II선을 잘라 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 태양전지의 기판(100) 위에는 복수의 제1 전극(120)이 형성되어 있다. 제1 전극(120)은 일정한 간격으로 형성되어 있는 제1 분리홈(P1)으로 분리되어 있다. 이때, 제1 분리홈(P1)의 폭은 20㎛ 내지 100㎛일 수 있다.
기판(100)은 소다 라임 유리(soda-lime glass)와 같은 투명한 절연성의 유리 기판일 수 있다.
제1 전극(120)은 내열 특성 및 광활성층(140)을 이루는 물질과의 우수한 전기 접촉 특성, 우수한 전기 전도도 및 기판(100)과의 계면 접합성이 우수한 금속으로, 예를 들어 몰리브덴(Mo) 일 수 있다.
제1 전극(120) 위에는 광활성층(140) 및 버퍼층(160)이 형성되어 있다. 광활성층(140) 및 버퍼층(160)은 제1 분리홈(P1)을 채우며 기판과 접촉한다.
광활성층(140)은 P 타입의 CIS계 반도체로서 셀레늄(Se) 또는 황(S)을 포함할 수 있다. 예를 들어, Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ계 반도체 화합물로서 Cu(In1 -x,Gax)(Se1 -x,Sx)일 수 있으며, 0≤x≤1의 조성을 가지는 화합물 반도체일 수 있다. 광 활성층(140)은 화합물 반도체의 조성이 실질적으로 균일한 단일 상(single phase)일 수 있다. 예를 들어 CuInSe2, CuInS2, Cu(In,Ga)Se2, (Ag,Cu)(In,Ga)Se2, (Ag,Cu)(In,Ga)(Se,S)2, Cu(In,Ga)(Se,S)2, Cu(In,Ga)S2 일 수 있다.
광활성층(140)은 기판(100)으로부터 확산된 나트륨(Na)을 포함할 수 있다.
버퍼층(160)은 광투과율이 높은 n형 반도체 물질로, 광활성층(140)과 제2 전극(180) 사이의 에너지 갭 차이를 완화시켜 준다. 버퍼층(160)은 광투과율이 높은 n 타입의 반도체 물질로, 예를 들어 황화 카드늄(CdS), 황화 아연(ZnS), 황화 인듐(InS)로 형성될 수 있다.
버퍼층(160) 및 광활성층(140)은 제1 전극(120)을 노출하는 관통홈(P2)을 포함한다. 이때, 관통홈(P2)은 이웃하는 제1 전극(120)을 노출한다. 관통홈(P2)은 제1 분리홈(P1)과 평행한 선형으로 폭은 20㎛ 내지 100㎛일 수 있다.
버퍼층(160) 위에는 제2 분리홈(P3)에 의해서 복수로 분할된 제2 전극(180)이 형성되어 있다.
제2 전극(180)은 광투과율이 높고 전기 전도성이 우수한 물질로, 예를 들어 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide)로 단층 또는 복수층으로 형성될 수 있으며 광투과율이 약 80%이상일 수 있다. 이때, ZnO층은 알루미늄(Al) 또는 붕소(B) 등과 같은 도전형 불순물이 도핑되어 낮은 저항값을 가질 수 있다.
제2 전극(180)을 복수층으로 형성할 때는 ZnO 층 위에 전기 광학적 특성이 뛰어난 ITO 층이 적층되거나, 도전형 불순물이 도핑되지 않은 i형 ZnO층 위에 도전형 불순물이 도핑되어 낮은 저항을 가진 n형의 ZnO층이 적층되어 형성될 수 있다.
제2 전극(180)은 n형 반도체로서 p형 반도체인 광활성층(140)과 pn접합을 형성한다.
각각의 제2 전극(180)은 관통홈(P2)을 통해서 이웃하는 제1 전극(120)과 접촉하여 전기적으로 연결된다.
제2 전극을 분할하는 제2 분리홈(P3)은 제1 전극(120)을 노출하며 제1 분리홈(P1)과 평행한 선형으로, 제2 분리홈(P3)의 폭은 20㎛ 내지 100㎛의 폭으로 형성될 수 있다.
제1 분리홈(P1), 관통홈(P2) 및 제2 분리홈(P3)은 기판을 가로 지르며, 제1 분리홈(P1), 관통홈(P2) 및 제2 분리홈(P3)의 순으로 배치되어 하나의 분리 그룹을 이루고, 분리 그룹은 일정한 간격으로 배치되어 있다. 태양 전지는 분리 그룹에 의해서 복수로 분할된 발전부(S)를 포함한다.
각각의 발전부(S)는 제1 전극(120), 광활성층(140), 버퍼층(160) 및 제2 전극(180)을 포함하고, 이웃하는 두 발전부의 제1 전극(120)과 제2 전극(180)은 관통홈(P2)을 통해서 전기적으로 연결되어 있다.
한편, 각각의 발전부는 제2 전극, 버퍼층, 광활성층 및 제1 전극에 형성되어 기판을 노출하는 복수의 제3 분리홈(P4)에 의해서 복수로 분할되어 있다. 제3 분리홈(P4)의 폭은 30㎛이내일 수 있으며, 바람직하게는 10㎛ 내지 30㎛일 수 있다.
제3 분리홈(P4)은 다양한 배열을 가지도록 형성될 수 있으며, 이에 대해서는 도 3 내지 도 13을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 배치도이고, 도 4는 도 3의 IV-IV선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 5 및 도 6은 도 3에 도시한 태양 전지의 제1 전극 및 제2 전극을 전류 흐름에 따라서 개략적으로 배치도이다.
도 3 및 도 4의 제3 분리홈(P4)은 어느 하나의 분리 그룹(P)의 제1 분리홈(P1) 및 관통홈(P2)을 가로 질러 제2 분리홈(P3)과 연결되어 있으며, 이웃하는 분리 그룹(P)의 제2 분리홈(P3)과 연결되어 있다. 즉, 제3 분리홈(P4)은 이웃하는 두 개의 제2 분리홈(P3) 사이에 위치하여 두 개의 제2 분리홈(P3)과 연결되어 있다.
따라서, 각각의 발전부(S)는 도 3 및 도 5에서와 같이 하나의 제1 전극(120)과 복수의 제3 분리홈(P4)에 의해서 분할되는 복수의 제2 전극(180)을 포함한다.
다시 도 3을 참조하면, 제2 분리홈(P3)을 중심으로 양쪽에 위치하는 제3 분리홈(P4)은 서로 어긋나게 배치되어 있다. 따라서 X축 방향으로 연속하는 제3 분리홈(P4)은 동일 선상에 위치하지 않아 X축 방향으로 이웃하는 제3 분리홈(P4)이 하나로 연결되지 않는다.
이처럼 제3 분리홈(P4)을 형성하면, 제2 분리홈(P3) 및 관통홈(P2)이 제대로 형성되지 않아, 분리되지 않는 부분에서 단락 되더라도 발전 효율이 떨어지는 것을 최소화할 수 있다.
이에 대해서는 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6에서는 이웃하는 발전부의 제2 전극 중 일부(BB)가 단락되는 것을 예로 설명한다.
종래에는 각각의 발전부는 1개의 제2 전극을 포함하여, 이웃하는 제2 분리홈(P3)의 전체가 아닌 일부에 불량이 발생하더라도 이웃하는 두 발전부의 제2 전극 전체가 단락되어 하나의 발전부를 이루는 제2 전극 전체에서 누설 전류가 발생하여 전류 손실이 컸다.
그러나 본 발명에서와 같이, 제3 분리홈(P4)을 형성하면 하나의 발전부가 복수의 제2 전극을 포함하므로, 제2 분리홈(P3) 중 일부에 불량이 발생하더라도 불량이 발생한 부분에 위치하는 일부의 제2 전극만이 단락된다.
따라서 종래에 하나의 발전부를 이루는 제2 전극 전체가 단락되는 것보다 본 발명에 따른 제2 전극이 단락되는 면적이 줄어들어 단락으로 인해 발생하는 누설 전류가 감소한다. 이러한 누설 전류는 발전 효율에 영향을 미칠 수 있으나 본 발명에서와 같이 누설 전류를 최소화함으로써 발전 효율에 누설 전류가 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 배치도이고, 도 8 및 9는 도 7에 도시한 태양 전지의 제1 전극 및 제2 전극을 전류 흐름에 따라서 개략적으로 배치도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 제3 분리홈(P4)은 어느 하나의 분리 그룹(P)의 관통홈(P2) 및 제2 분리홈(P3)을 가로 질러 제1 분리홈(P1)과 연결되어 있으며, 이웃하는 분리 그룹(P)의 제1 분리홈(P1)과 연결되어 있다. 즉, 제3 분리홈(P4)은 이웃하는 두 개의 제1 분리홈(P1) 사이에 위치하여 두 개의 제1 분리홈(P1)과 연결되어 있다.
따라서, 각각의 발전부는 도 7 및 도 8에서와 같이 복수의 제3 분리홈(P4)에 의해서 분할되는 복수의 제1 전극(120)과 하나의 제2 전극(180)을 포함한다.
다시 도 7을 참조하며, 제1 분리홈(P3)을 중심으로 양쪽에 위치하는 제3 분리홈(P4)은 서로 어긋나게 배치되어 있다. 따라서 X축 방향으로 배치되어 있는 제3 분리홈(P4)은 동일 선상에 위치하지 않아 X축 방향으로 이웃하는 제3 분리홈(P4)이 하나로 연결되지 않는다.
이처럼 제3 분리홈(P4)을 형성하면, 제1 분리홈(P3) 및 관통홈(P2)이 제대로 형성되지 않아 분리되지 않는 부분에서 단락 되더라도 발전 효율이 떨어지는 것을 최소화할 수 있다.
이에 대해서는 도 9를 참조하여 설명한다.
도 9에서는 이웃하는 발전부의 제1 전극 중 일부가 단락(A)되는 것을 예로 설명한다.
종래에는 각각의 발전부는 1개의 제1 전극을 포함하여, 이웃하는 제2 분리홈(P3)의 전체가 아닌 일부에 불량이 발생하더라도 이웃하는 두 발전부의 제1 전극 전체가 단락되어 하나의 발전부를 이루는 제1 전극 전체에서 누설 전류가 발생하여 전류 손실이 컸다.
그러나 본 발명에서와 같이, 제3 분리홈(P4)을 형성하면 하나의 발전부가 복수의 제1 전극을 포함하므로, 제1 분리홈(P1) 중 일부에 불량이 발생하더라도 불량이 발생 부분에 위치하는 일부의 제1 전극만이 단락된다. 따라서 종래에 하나의 발전부 전체의 제1 전극이 단락되는 것보다 본 발명에 따른 제1 전극이 단락되는 면적이 줄어들어, 단락으로 인해 발생하는 누설 전류가 감소한다. 이러한 누설 전류는 발전 효율에 영향을 미칠 수 있으나 본 발명에서와 같이 누설 전류를 최소화함으로써 발전 효율에 누설 전류가 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
이상의 실시예에서는 제1 전극 또는 제2 전극이 복수로 분할되는 것을 예로 설명하였으나, 도 10 내지 도 15에서와 같이 제1 전극 및 제2 전극이 복수로 분할 될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 배치도이고, 도 11은 도 10의 태양 전지를 이루는 발전부를 개략적으로 도시한 배치도이고, 도 12는 도 10에 도시한 태양 전지의 제1 전극 및 제2 전극을 전류 흐름에 따라서 개략적으로 배치도이다.
도 10에 도시한 바와 같이 제3 분리홈(P4)은 X축 방향으로 이웃하는 두 개의 제2 전극(180)을 가로 지르고, Y축 방향으로 이웃하는 제3 분리홈(P4)은 제2 전극의 폭만큼 어긋나게 배치되어 있다. 따라서, 제3 분리홈(P4)은 어느 하나의 분리 그룹을 가로 지르고, 가로 지르는 하나의 분리 그룹을 중심으로 양쪽에 위치하는 분리 그룹의 제2 분리홈(P3)과 연결되어 있다.
제3 분리홈(P4)은 분리 그룹 중 연속하는 제1 분리 그룹(PA), 제2 분리 그룹(PB) 및 제3 분리 그룹(PC)의 제1 분리 그룹(PA)을 가로 지르고 제2 분리 그룹(PB)의 제2 분리홈(P3)과 연결되는 제1 가로부(P4A), 제2 분리 그룹(PB)을 가로 지르고 제1 분리 그룹(PA) 및 제3 분리 그룹(PC)의 제2 분리홈(P3)과 연결되는 제2 가로부(P4B)를 포함한다.
따라서, 제1 내지 제3 분리 그룹에 의해서 분리되는 발전부 중 제1 발전부(S1)는 일정한 간격으로 배치된 제1 가로부(P4A)로 분할되고, 제2 발전부(S2)는 일정한 간격으로 교대로 배치된 제1 가로부(P4A)와 제2 가로부(P4B)로 분할되고, 제3 발전부(S3)는 일정한 간격으로 배치된 제2 가로부(P4B)에 의해서 분할된다.
이처럼, 3개의 분할 그룹에 의해서 나누어지는 발전부 중에서, 각각 2개의 발전부를 가로지르도록 제1 가로부(P4A)와 제2 가로부(P4B)를 형성하면, 제1 가로부(P4A)와 제2 가로부(P4B)는 제2 전극(180)의 폭만큼 어긋나게 배치된다. 따라서 X축 방향으로 배치되어 있는 각각의 제1 가로부(P4A)와 제2 가로부(P4B)는 동일 선상에 위치하나 제1 가로부와 제2 가로부는 동일 선상에 위치하지 않아 이웃하는 제3 분리홈(P4)이 하나로 연결되지 않는다.
도 10에서와 같이 제1 가로부(P4A)와 제2 가로부(P4B)를 가지도록 제3 분리홈(P4)을 형성하면 제1 전극(120) 및 제2 전극(180)이 모두 분할되므로 도 11에서와 같이 각각의 발전부는 복수의 소 발전부로 분할된다.
이때, 제1 가로부 및 제2 가로부의 위치에 따라서 제1 전극 및 제2 전극의 분할 형태 및 크기가 달라질 수 있으며, 도 10에서와 같이 제1 가로부 및 제2 가로부를 형성하면 도 11에서와 같이 제1 발전부(S1)와 제3 발전부(S2)는 복수의 제1 소 발전부(SA)로 나누어지고, 제2 발전부(S2)는 제1 소 발전부(SA)보다 더 작은 크기의 제2 소 발전부(SB)로 나누어질 수 있다.
도 10에서는 연속하는 3개의 발전부(S1 내지 S3)에서 각각 2개의 발전부를 가로지르도록 제1 가로부(P4A)와 제2 가로부(P4B)를 가지도록 제3 분리홈(P4)을 형성하여, 분할 그룹을 따라 Y축 방향으로 배열되는 제1 가로부와 제2 가로부가 제2 전극 폭 만큼 어긋나게 배치되는 것을 설명하였다. 그러나 연속하는 4개 이상의 발전부에 대해서 제3 분리홈(P4)을 형성할 수 있으며, X축 방향으로 연속하는 제3 분리홈(P4)이 동일 선상에 위치하여 연결되지 않도록, 분할 그룹을 따라 Y축 방향으로 이웃하는 가로부는 서로 어긋나게 배치할 수 있다.
도 10에서와 같이 제1 가로부 및 제2 가로부를 가지도록 제3 분리홈(P4)을 형성하면 제1 분리홈(P1) 또는 제2 분리홈(P3)의 일부에 불량이 발생하여 이웃하는 제1 전극 또는 이웃하는 제2 전극이 단락 되더라도 발전 효율이 떨어지는 것을 최소화할 수 있다.
즉, 도 12에서와 같이 제1 전극(120)이 단락되거나 제2 전극(180)이 단락(BB)되더라도 단락된 부분과 연결된 제1 전극 또는 제2 전극의 면적이 종래에 발전부 전체에 형성된 제1 전극 또는 제2 전극의 면적보다 적어 종래보다 발생하는 누설 전류가 줄어준다. 따라서 발전 효율에 누설 전류가 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 배치도이고, 도 14는 도 13의 태양 전지의 제1 전극 및 제2 전극에서의 전류 흐름에 따른 개략적인 배치도이고, 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 제1 전극 및 제2 전극에서의 전류 흐름에 따른 개략적인 배치도이다.
도 13에 도시한 바와 같이, 제3 분리홈(P4)은 이웃하는 두 개의 분리 그룹(PA, PB)의 제1 분리홈(P1)을 연결하는 제3 가로부(P4C)와 제2 분리홈(P3)을 연결하는 제4 가로부(P4D)를 포함하고, 분할 그룹을 따라 Y축 방향으로 제3 가로부(P4C)와 제4 가로부(P4D)가 일정한 간격을 두고 교대로 반복해서 배치되어 있다.
제3 분리홈(P4)의 제3 가로부(P4C)와 제4 가로부(P4D)는 Y축 방향으로 서로 어긋나게 배치되어 있으며, X축 방향으로 연속된 제3 가로부(P4C)는 동일선 상에 위치하고, X축 방향으로 연속된 제4 가로부(P4D)도 동일선 상에 위치한다.
제3 가로부(P4C)와 제4 가로부(P4D)를 가지도록 제3 분리홈(P4)을 형성하면, 도 14에서와 같이 복수의 제1 전극(120)과 제2 전극(180)이 형성된다. 따라서 하나의 발전부(S)는 복수의 소 발전부(SS)를 포함하고 각각의 소 발전부(SS)는 1개의 제1 전극(120)과 2개 제2 전극(180)을 포함한다. 반대로, 도 15에서와 같이, 각각의 소 발전부(SS)가 2개의 제1 전극(120)과 1 개의 제2 전극(180)을 포함할 수도 있다.
이처럼, 도 10 내지 도 15에서와 같이 서로 어긋나게 배치되는 복수의 가로부를 가지도록 제3 분리홈(P4)을 형성하면, 하나의 발전부가 복수의 소 발전부를 포함하도록 제1 전극(120) 및 제2 전극(180)이 분할되므로 제1 전극(120)이 단락되거나 제2 전극(180)이 단락되더라도 단락으로 인해서 발생하는 누설 전류의 양을 최소화할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
100: 기판 120: 제1 전극
140: 광 활성층 160: 버퍼층
180: 제2 전극

Claims (20)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있으며 복수의 제1 분리홈으로 분리되는 복수의 제1 전극,
    상기 제1 전극 위에 형성되어 있으며 이웃하는 제1 전극을 노출하는 관통홈을 가지는 버퍼층 및 광활성층,
    상기 광활성층 위에 형성되어 있으며 제2 분리홈으로 분리되며 상기 관통홈을 통해서 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 제2 전극
    을 포함하고,
    상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극은 상기 제1 분리홈, 관통홈 및 제2 분리홈과 교차하는 방향으로 형성되어 있는 복수의 제3 분리홈에 의해서 분할되는 태양 전지.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 분리홈, 관통홈 및 제2 분리홈은 상기 제1 분리홈, 관통홈 및 제2 분리홈 순으로 배치되어 하나의 분리 그룹을 이루고, 상기 분리 그룹은 일정한 간격으로 반복하여 배치되어 있는 태양 전지.
  3. 제2항에서,
    상기 제3 분리홈은 이웃하는 제2 분리홈과 연결되어 있는 태양 전지.
  4. 제3항에서,
    상기 제2 분리홈을 사이에 두고 양쪽에 위치하는 상기 제3 분리홈은 서로 어긋나게 배치되어 있는 태양 전지.
  5. 제4항에서,
    상기 분리 그룹에 의해서 나누어지는 각각의 상기 제1 전극, 광활성층, 버퍼층 및 제2 전극은 발전부를 이루고,
    각각의 상기 발전부의 상기 제2 전극은 상기 제3 분리홈에 의해서 복수로 분할되어 있는 태양 전지.
  6. 제2항에서,
    상기 제3 분리홈은 이웃하는 제1 분리홈과 연결되어 있는 태양 전지.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 분리홈을 사이에 두고 양쪽에 위치하는 상기 제3 분리홈은 서로 어긋나게 배치되어 있는 태양 전지.
  8. 제7항에서,
    상기 분리 그룹에 의해서 나누어지는 각각의 상기 제1 전극, 광활성층, 버퍼층 및 제2 전극은 발전부를 이루고,
    각각의 상기 발전부의 상기 제1 전극은 상기 제3 분리홈에 의해서 복수로 분할되어 있는 태양 전지.
  9. 제1항에서,
    상기 제3 분리홈의 폭은 10㎛ 내지 30㎛인 태양 전지.
  10. 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있으며 복수의 제1 분리홈으로 분리되는 복수의 제1 전극,
    상기 제1 전극 위에 형성되어 있으며 이웃하는 제1 전극을 노출하는 관통홈을 가지는 버퍼층 및 광활성층,
    상기 광활성층 위에 형성되어 있으며 제2 분리홈으로 분리되며 상기 관통홈을 통해서 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 제2 전극
    을 포함하고,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 제1 분리홈, 관통홈 및 제2 분리홈과 교차하는 방향으로 형성되어 있는 복수의 제3 분리홈에 의해서 분할되는 태양 전지.
  11. 제10항에서,
    상기 제1 분리홈, 관통홈 및 제2 분리홈은 상기 제1 분리홈, 관통홈 및 제2 분리홈 순으로 배치되어 하나의 분리 그룹을 이루고, 상기 분리 그룹은 일정한 간격으로 반복하여 배치되어 있는 태양 전지.
  12. 제11항에서,
    상기 제3 분리홈은 상기 분리 그룹 중 어느 하나의 분리 그룹을 가로지르고, 상기 가로 지르는 분리 그룹을 중심으로 양쪽에 위치하는 분리 그룹의 제2 분리홈과 연결되어 있는 태양 전지.
  13. 제11항에서,
    상기 제3 분리홈은
    상기 분리 그룹 중 연속하는 제1 분리 그룹, 제2 분리 그룹 및 제3 분리 그룹의 제1 분리 그룹을 가로 지르고 상기 제2 분리 그룹의 제2 분리홈과 연결되는 제1 가로부,
    상기 제2 분리 그룹을 가로 지르고, 상기 제1 분리 그룹 및 제3 분리 그룹의 상기 제2 분리홈과 연결되는 제2 가로부를 포함하는 태양 전지.
  14. 제13항에서,
    상기 제1 가로부와 상기 제2 가로부는 상기 분리 그룹을 따라 교대로 배치되어 있으며, 서로 엇갈리게 배치되어 있는 태양 전지.
  15. 제11항에서,
    상기 제3 분리홈은 이웃하는 두 분할 그룹의 제2 분리홈과 연결되는 제3 가로부와 상기 두 분할 그룹의 제1 분리홈과 연결되는 제4 가로부를 포함하는 태양 전지.
  16. 제15항에서,
    상기 제3 가로부와 상기 제4 가로부는 상기 분할 그룹을 따라 교대로 배치되어 있으며, 서로 엇갈리게 배치되어 있는 태양 전지.
  17. 제16항에서,
    상기 제2 분리홈을 사이에 두고 양쪽에 위치하는 상기 제3 가로부는 동일선 상에 위치하고, 상기 제1 분리홈을 사이에 두고 양쪽에 위치하는 상기 제4 가로부는 동일선 상에 위치하는 태양 전지.
  18. 제11항에서,
    상기 분리 그룹에 의해서 나누어지는 각각의 상기 제1 전극, 광활성층, 버퍼층 및 제2 전극은 발전부를 이루고,
    상기 발전부는 상기 제3 분리홈에 의해서 나누어지는 복수의 소발전부를 포함하는 태양 전지.
  19. 제18항에서,
    상기 소 발전부의 제1 전극 또는 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 동일한 크기로 분할된 복수의 소전극으로 이루어지는 태양 전지.
  20. 제10항에서,
    상기 제3 분리홈의 폭은 10㎛ 내지 30㎛인 태양 전지.
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