KR20150109223A - 태양 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지는 기판, 기판 위에 형성되어 있으며 제1 전극, 광활성층 및 제2 전극이 각각 적층되어 있는 복수의 발전부, 기판 위에 형성되어 있으며 상기 발전부와 제1 션트 방지홈을 사이에 두고 이격되어 있는 더미부를 포함하고, 더미부는 제1 더미 전극, 더미 광활성층 및 제2 더미 전극을 포함하며, 제1 션트 방지홈과 나란한 상기 더미 광활성층 및 제2 더미 전극의 경계선은 상기 제1 더미 전극 위에 위치한다.

Description

태양 전지 및 그 제조 방법{SOLAR CELL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 태양 전지에 관한 것으로, 특히 CIGS계 반도체를 포함하는 태양 전지 및 그 제조 방법에 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.
그러나 이러한 태양 전지는 제조 공정상 가장자리부가 손상될 수 있으며, 이로 인해서 제1 전극 및 제2 전극이 접촉하여 션트(shunt)가 발생할 수 있다.
션트가 발생하면 태양 전지의 필팩터(fill factor)가 감소하고, 이는 태양 전지의 효율 및 출력이 감소하는 문제점이 있다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 션트 발생으로 인해서 태양 전지의 효율 및 출력이 감소하지 않는 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지는 기판, 기판 위에 형성되어 있으며 제1 전극, 광활성층 및 제2 전극이 각각 적층되어 있는 복수의 발전부, 기판 위에 형성되어 있으며 상기 발전부와 제1 션트 방지홈을 사이에 두고 이격되어 있는 더미부를 포함하고, 더미부는 제1 더미 전극, 더미 광활성층 및 제2 더미 전극을 포함하며, 제1 션트 방지홈과 나란한 상기 더미 광활성층 및 제2 더미 전극의 경계선은 상기 제1 더미 전극 위에 위치한다.
상기 제1 션트 방지홈과 나란한 상기 제2 더미 전극의 경계선은 상기 더미 광활성층 위에 위치할 수 있다.
상기 제1 션트 방지홈을 사이에 두고 이웃하는 발전부의 광활성층은 상기 제1 더미 전극과 중첩할 수 있다.
상기 제1 더미 전극 위에 위치하며 상기 더미 광활성층 및 제2 더미 전극과 상기 발전부의 광활성층 및 제2 전극 사이를 위치할 수 있다.
상기 제1 션트 방지홈과 나란한 상기 더미 광활성층의 경계선과 상기 제1 션트 방지홈과 나란한 상기 제1 더미 전극의 경계선 사이의 폭은 1mm일 수 있다.
상기 복수의 발전부는 직렬로 연결되어 있으며, 제2 전극은 상기 광활성층에 형성되어 있으며 상기 제1 전극을 노출하는 관통홈을 통해서 이웃하는 발전부의 제1 전극과 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
상기 관통홈은 상기 제1 션트 방지홈과 교차하는 방향으로 형성되어 있을 수 있다.
상기 제1 전극, 상기 광활성층 및 상기 제2 전극의 각각의 경계선 중 상기 관통홈과 나란한 경계선이 상기 제1 션트 방지홈과 나란한 경계선보다 길 수 있다.
상기 제1 전극 및 상기 제1 더미 전극은 몰리브덴으로 이루어지고, 제2 전극 및 상기 제2 더미 전극은 투명 도전성 산화물로 이루어질 수 있다.
상기한 과제를 달성하기 위한 다른 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지는 기판, 기판 위에 형성되어 있으며 제1 션트 방지홈 및 복수의 제1 분리홈에 의해서 분리된 제1 전극, 제1 전극 위에 형성되어 있으며 이웃하는 제1 전극을 노출하는 관통홈을 가지는 광활성층, 광활성층 위에 형성되어 있으며 상기 관통홈을 통해서 상기 이웃하는 제1 전극과 전기적으로 연결되어 있는 제2 전극을 포함하고, 제1 션트 방지홈은 제1 방향으로 형성되어 있고, 상기 제1 분리홈은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 형성되어 있으며, 제1 전극, 광활성층 및 제2 전극의 경계선은 각각 상기 제1 션트 방지홈과 나란한 제1 경계선을 포함하고, 상기 광활성층 및 제2 전극의 제1 경계선은 상기 제1 션트 방지홈과 상기 제1 전극의 제1 경계선 사이에 위치한다.
상기 제2 전극의 제1 경계선은 상기 광활성층의 제1 경계선과 상기 제1 션트 방지홈 사이에 위치할 수 있다.
상기 제1 전극, 광활성층 및 제2 전극의 경계선은 각각 상기 제1 분리홈과 나란한 제2 경계선을 포함하고, 제2 경계선은 상기 제1 경계선 보다 길 수 있다.
상기 제1 전극의 제1 경계선과 상기 제1 션트 방지홈 사이에 위치하는 상기 광활성층 및 상기 제2 전극은 상기 제1 션트 방지홈과 나란한 제2 션트 방지홈으로 분리되어 있을 수 있다.
상기 제1 전극의 상기 제1 경계선과 상기 광활성층 및 상기 제2 전극의 제1 경계선 사이의 간격은 1mm일 수 있다.
상기 제1 전극 및 상기 제1 더미 전극은 몰리브덴으로 이루어지고, 제2 전극 및 상기 제2 더미 전극은 투명 도전성 산화물로 이루어질 수 있다.
상기한 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법은 기판 위에 금속막을 형성한 후 복수의 제1 분리홈과 상기 제1 분리홈과 교차하는 제1 션트 방지홈으로 분리된 복수의 제1 전극을 형성하는 단계, 제1 전극 위에 이웃하는 제1 전극을 노출하는 관통홈으로 분리된 복수의 광활성층을 형성하는 단계, 광활성층 위에 금속막을 형성하는 단계, 금속막 및 광활성층에 복수의 제2 분리홈과 상기 제2 분리홈과 교차하는 제2 션트 방지홈을 형성하여 분리된 복수의 제2 전극을 형성하는 단계, 제2 션트 방지홈으로 분리된 상기 제2 전극 및 광활성층을 제1 폭만큼 제거하여 하부의 제1 전극을 노출하는 단계, 노출된 상기 제1 전극을 제2 폭만큼 제거하는 단계를 포함하고, 제1 폭은 상기 제2 폭보다 크고, 상기 제2 폭은 1mm이다.
상기 제1 전극을 노출하는 단계는 스크라이빙 공정으로 진행하고, 제1 전극을 제거하는 단계는 레이저로 제거할 수 있다.
상기 광활성층을 형성하는 단계에서, 제1 전극과 상기 광활성층 사이에 상기 제1 전극의 몰리브덴과 상기 광활성층의 Se가 반응한 MoSe2이 형성될 수 있다.
상기한 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법은 기판 위에 금속막을 형성한 후 복수의 제1 분리홈과 상기 제1 분리홈과 교차하는 제1 션트 방지홈으로 분리된 복수의 제1 전극을 형성하는 단계, 제1 전극 위에 이웃하는 제1 전극을 노출하는 관통홈으로 분리된 복수의 광활성층을 형성하는 단계, 마스크를 이용하여 상기 광활성층 위에 금속막을 형성하는 단계, 금속막 및 광활성층에 복수의 제2 분리홈과 상기 제2 분리홈과 교차하는 제2 션트 방지홈을 형성하여 분리된 복수의 제2 전극을 형성하는 단계, 마스크에 제2 션트 방지홈으로 분리된 상기 제2 전극 및 광활성층을 제3 폭만큼 제거하여 하부의 제1 전극을 노출하는 단계, 마스크의 차단부와 대응하여 상기 금속막이 형성되지 않은 상기 광활성층을 제3폭만큼 제거 하부의 제1 전극을 노출하는 단계, 광활성층이 제거되어 노출된 제1 전극을 제거하는 단계를 포함하고, 제3 폭은 1mm이다.
상기 제1 전극을 노출하는 단계는 스크라이빙 공정으로 진행하고, 제1 전극을 제거하는 단계는 레이저로 제거할 수 있다.
상기 광활성층을 형성하는 단계에서, 제1 전극과 광활성층 사이에 제1 전극의 몰리브덴과 상기 광활성층의 Se가 반응한 MoSe2이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서와 같이 태양 전지를 형성하면 용이하게 션트로 인해서 태양 전지의 효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 III-III선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4, 도 6, 도 8, 도 10 및 도 12는 도 1의 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 5, 도 7, 도 9, 도 11 및 도 13은 도 1의 III-III선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지를 제조하는 중간 단계에서의 단면도로 도 1의 III-III선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
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 평면도이고, 도 2는 도 1의 II-II선을 잘라 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 III-III선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 태양전지는 기판(100), 기판(100) 위에 형성되어 있는 발전부(L1), 발전부(L1)와 이격되어 있는 더미부(L2)를 포함한다.
발전부(L1)는 복수의 소발전부(LA1 내지 LAn)를 포함하고, 더미부(L2)는 복수의 소 더미부(LB1 내지 LBn)를 포함한다.
각각의 소 발전부(LA1 내지 LAn)는 적층되어 있는 제1 전극(120), 광활성층(140), 버퍼층(150) 및 제2 전극(160)을 포함하고, 이웃하는 소 발전부(LA1 내지 LAn)는 전기적으로 연결되어 있다.
각각의 소 더미부(LB1 내지 LBn)는 적층되어 있는 제1 더미 전극(12), 더미 광활성층(14), 더미 버퍼층(15) 및 제2 더미 전극(16)을 포함한다.
구체적으로, 기판(100)은 절연성을 가지며 투명한 물질로, 예를 들어 소다 라임 유리(soda-lime glass)로 이루어질 수 있다.
제1 전극(120)은 일정한 폭을 가지고, 이웃하는 제1 전극(120)은 일정한 간격으로 형성된 제1 분리홈(P1)을 사이에 두고 이격되어 있다. 제1 전극(120)은 제1 분리홈(P1)과 나란한 변이 길게 형성된 직사각형일 수 있다.
제1 전극(120)의 긴변과 긴변 사이의 간격인 제1 전극(120)의 폭은 20㎛ 내지 100㎛일 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.
그리고 제1 더미 전극(12)은 제1 전극(120)과 제1 션트 방지홈(P4)을 사이에 두고 이격되어 있다. 제1 션트 방지홈(P4)은 제1 분리홈(P1)과 교차하는 방향으로 형성되어 있다.
제1 더미 전극(12)은 제1 전극(120)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 제1 전극(120) 및 제1 더미 전극(12) 위에는 각각 광활성층(140) 및 더미 광활성층(14)이 형성 되어 있다.
광활성층(140)은 이웃하는 제1 전극(120) 사이의 제1 분리홈(P1)을 채우도록 형성되어 있다. 또한, 광활성층(140)은 제1 션트 방지 홈(P4)을 채우도록 형성될 수 있으며, 제1 더미 전극(12)과 중첩하여 형성될 수 있다.
광활성층(140) 및 더미 광활성층(14)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. 그리고 광활성층(140)은 기판(100)으로부터 확산된 나트륨(Na)을 포함할 수 있다.
광활성층(140) 및 더미 광활성층(14) 위에는 각각 버퍼층(150) 및 더미 버퍼층(15)이 형성되어 있다.
버퍼층(150)은 광활성층(140)과 제2 전극(160) 사이의 에너지 갭 차이를 완화시켜 준다. 버퍼층(150) 및 더미 버퍼층(15)은 광투과율이 높은 n 타입의 반도체 물질로, 예를 들어 CdS, ZnS, InS로 형성될 수 있다.
버퍼층(150) 및 광활성층(140)은 제1 전극(120)을 노출하는 관통홈(P2)을 포함한다. 이때, 관통홈(P2)은 이웃하는 소발전부의 제1 전극(120)을 노출한다. 관통홈(P2)은 선형으로 제1 분리홈(P1)과 나란하고, 제1 션트 방지홈(P4)과 교차하는 방향으로 형성되어 있다.
버퍼층(150) 위에는 제2 전극(160)이 형성되어 있다. 이때, 제2 분리홈(P3)은 이웃하는 소 발전부의 제1 전극(120)을 노출하고, 제2 분리홈(P3)의 폭은 20㎛ 내지 100㎛일 수 있다.
제2 전극(160)은 광투과율이 높고 전기 전도성이 우수한 물질로, 예를 들어 ITO, IZO, ZnO로 단층 또는 복수층으로 형성될 수 있으며 광투과율이 약 80%이상일 수 있다. 이때, ZnO층은 알루미늄(Al) 또는 붕소(B) 등이 도핑되어 낮은 저항값을 가질 수 있다.
제2 전극(160)을 복수층으로 형성할 때는 ZnO 층 위에 전기 광학적 특성이 뛰어난 ITO 층이 적층되거나, 도핑되지 않은 i형 ZnO층 위에 낮은 저항을 가진 n형의 ZnO층이 적층되어 형성될 수 있다.
제2 전극(160)은 n형 반도체로서 p형 반도체인 광활성층(140)과 pn접합을 형성한다.
더미 버퍼층(15) 위에는 제2 더미 전극(16)이 형성되어 있으며, 제2 더미 전극(16)은 제2 전극(160)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
제2 더미 전극(16), 더미 버퍼층(15) 및 더미 광활성층(14)은 제2 션트 방지홈(P5)을 사이에 두고, 제2 전극(160), 버퍼층(150) 및 광활성층(140)과 이격되어 있다. 이때, 제2 션트 방지홈(P5)은 제1 더미 전극(12) 위에 위치하며 제1 션트 방지홈(P4)과 나란하게 형성되어 있다.
한편, 제1 전극(120), 광활성층(140) 및 제2 전극(160)의 각각의 경계선 중 관통홈(P2)과 나란한 경계선은 제1 션트 방지홈(P4) 또는 제2 션트 방지홈(P5)과 나란한 경계선 보다 길게 형성되어 있다.
그리고 제1 션트 방지홈(P4) 또는 제2 션트 방지홈(P5)과 나란한 더미 광활성층(14) 및 제2 더미 전극(16)의 경계선은 제1 더미 전극(12) 위에 위치한다.
따라서 제1 더미 전극(12) 위에는 더미 광활성층(14) 및 제2 더미 전극(16)이 형성되지 않아 제1 더미 전극(12)이 노출된 부분(L3)을 포함한다. 이때, 제1 션트 방지홈(P4)과 나란한 더미 광활성층(14)의 경계선과 제1 션트 방지홈(P4)과 나란한 제1 더미 전극(12)의 경계선 사이의 폭, 즉 제1 더미 전극(12) 위의 노출된 부분(L3)의 폭은 1mm일 수 있다.
이처럼, 본 발명에서는 제1 더미 전극 위에 제2 더미 전극의 경계선을 위치시켜 제1 더미 전극을 노출하여, 제1 더미 전극의 경계선과 제2 더미 전극의 경계선 사이의 거리가 1mm정도를 유지하도록 함으로써, 제1 더미 전극의 경계선과 제2 더미 전극의 경계선 사이의 거리가 종래보다 멀어져 션트가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 제1 션트 방지홈 및 제2 션트 방지홈을 형성함으로써, 션트가 발생하더라도 션트로 인해서 발전부의 효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
즉, 태양 전지의 끝단에 위치하는 제1 전극 및 제2 전극이 손상될 경우, 국부적으로 접촉하여 션트가 발생하나 본 발명에서는 제1 션트 방지홈 및 제2 션트 방지홈을 형성하여, 션트가 발생하더라도 션트 방지홈에 의해서 발전부를 절연시킴으로써 션트가 발전부 쪽으로 진행하지 않도록 함으로써 태양 전지의 효율이 감소하는 것을 방지한다.
표 1은 본 발명과 종래 기술에 따른 태양 전지의 특성을 측정한 표이다.
종래 기술에 따른 태양 전지는 제1 션트 방지홈 및 제2 션트 방지홈을 포함하지 않고, 제1 전극의 노출된 부분이 형성되지 않는다. 그리고 본 발명에 따른 태양 전지는 도 1 내지 도 3에서와 같이 제1 션트 방지홈 및 제2 션트 방지홈을 가지고, 노출된 부분의 폭이 1mm이다.
Figure pat00001

표 1을 참조할 때, 본 발명에 따른 태양 전지의 FF 및 Voc 값이 상승하여 효율(Efficiency)이 종래 보다 증가한 것을 알 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 태양 전지의 션트가 감소하여 태양 전지의 특성이 향상된 것을 확인할 수 있다.
이하에서는 도4 내지 도 6 과 기 설명한 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 태양 전지의 제조 방법에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 4 내지 도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지를 제조하는 중간 단계에서의 단면도로, 도 4, 도 6, 도 8, 도 10 및 도 12는 도 1의 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 5, 도 7, 도 9, 도 11 및 도 13은 도 1의 III-III선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
먼저 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 기판(100) 위에 스퍼터링(sputtering)으로 몰리브덴을 증착하여 제1 금속막을 형성한다. 그리고 스크라이빙하여 금속막에 제1 분리홈(P1)을 형성하여 복수의 제1 전극(120)을 형성하고, 동시에 제1 션트 방지홈(P4)을 형성하여 제1 더미 전극(12)을 형성한다.
다음, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 제1 전극(120) 및 제1 더미 전극(12) 위에 광활성 박막(4)을 형성한다. 광활성 박막(4)은 스퍼터링과 셀렌화(selenization) 공정의 혼합법 또는 증발(evaporation)법으로 형성할 수 있다.
스퍼터링과 셀렌화 공정은 먼저 스퍼터 장치에서 I족과 III족 화합물을 포함하는 제1 박막, III족 원소를 포함하는 제2 박막을 차례로 형성한다. 이때, 제1 박막 및 제2 박막은 광활성 박막을 형성하기 위한 전구체 박막이다. 그리고 필요에 따라서 제2 박막을 형성하고, 제1 박막을 형성할 수 있으며, 제1 박막과 제2 박막을 교대로 반복 적층하여 형성할 수도 있다.
I족 원소는 예컨대 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au) 또는 이들의 조합일 수 있고, III족 원소는 예컨대 인듐(In), 갈륨(Ga) 또는 이들의 조합일 수 있다.
제1 박막과 제2 박막의 III족 원소는 서로 상이할 수 있으며, 예를 들어 제1 박막의 III족 원소는 갈륨이고, 제2 박막의 III족 원소는 인듐일 수 있다. 이때, I족 원소는 구리일 수 있다.
이후, 셀레늄(Se) 또는 황(S)와 같은 VI족 원소 함유 기체 분위기에서 열처리하여 CIGS로 이루어지는 광활성 박막을 완성한다. 이때, 열처리는 약 400 내지 600℃에서 약 30분 내지 120 분 동안 수행될 수 있다.
이때, 열처리에 의해서 제1 전극(120) 및 제1 더미 전극(12)의 몰리브덴과 광활성 박막의 셀레늄이 반응하여 제1 전극(120)과 광활성층(140) 사이, 제1 더미 전극(12)과 광활성 박막의 계면에 MoSe2이 형성될 수 있다.
그리고 증발법은 복수의 증발원을 이용하여 기판에 광활성 박막(4)을 형성할 수 있다.
다음, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 광활성 박막 위에 버퍼용 박막을 형성하고 버퍼용 박막 및 광활성 박막에 관통홀(P2)을 형성한다. 버퍼용 박막은 광투과율이 높은 n타입의 반도체 물질로 예를 들어, CdS, ZnS, InS로 형성할 수 있다.
관통홀(P2)은 발전부에 위치하는 광활성 박막을 각각의 소발전부의 광활성층(120) 및 버퍼층(150)으로 분리한다.
관통홀(P2)은 레이저를 이용하여 형성할 수 있으며, 이웃하는 소발전부의 제1 전극(120)을 노출하도록 형성한다.
다음, 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, 버퍼층(150) 및 더미 버퍼층(15) 위에 제2 금속막을 형성한다. 제2 금속막은 ZnO로 형성할 수 있으며, ZnO 타겟을 사용하여 DC(direct current) 또는 RF(radio frequency) 스퍼터링 방법으로 증착하는 방법, Zn 타겟을 이용한 반응성 스퍼터링 방법 또는 유기 금속 화학 증착(organic metal chemical vapor deposition)법으로 형성할 수 있다.
그리고 제2 금속막 위에 반사 방지막(도시하지 않음)을 더 형성할 수 있다. 반사 방지막은 MgF2로 형성할 수 있으며, 전자빔 증발(E-beam evaporation)법을 사용하여 형성할 수 있다.
다음, 제2 금속막 및 광활성층에 제2 분리홈(P3)을 형성하여 발전부의 제2 금속막을 소 발전부 각각의 제2 전극(160)으로 분리한다.
따라서, 제1 전극, 광활성층 및 제2 전극은 하나의 소 발전부를 이루고, 광활성층(140) 및 제2 전극(160)은 이웃하는 소 발전부의 제1 전극과 전기적으로 연결된다.
한편, 제2 분리홈(P3)과 동시에 제1 더미 전극(12) 위에 위치하는 제2 더미 전극(16) 및 더미 광활성층(14)에 제2 션트 방지홈(P5)을 형성하여, 제2 더미 전극(12) 및 더미 광활성층(14)을 분리한다.
제2 션트 방지홈(P5)은 제1 션트 방지홈(P4)과 나란하며, 제2 분리홈(P3)과 교차하는 방향으로 형성된다.
제2 션트 방지홈(P5)과 분리된 제2 더미 전극(12) 및 더미 광활성층(14) 중 제1 션트 방지홈(P4)을 사이에 두고 이웃하여 위치하는 제2 더미 전극(12)과 제2 전극(120)은 일체로 제2 전극(120)으로부터 제2 더미 전극(12)이 연장되어 제1 더미 전극(12)과 중첩할 수 있다. 그리고 제1 션트 방지홈(P4)을 사이에 두고 이웃하여 위치하는 더미 광활성층(14)과 광활성층(140)은 일체로, 광활성층(140)으로부터 더미 광활성층(14)이 연장되어 제1 더미 전극(12)과 중첩할 수 있다.
다음, 도 12 및 도 13에 도시한 바와 같이, 스크라이빙으로 제1 더미 전극(12)의 위에 위치하는 제2 더미 전극(16) 및 더미 광활성층(14)을 제거하여 제1 더미 전극(12)의 일부분(S1)을 노출한다. 제2 션트 방지홈(P5)과 나란한 제2 더미 전극(16)의 경계선으로부터 제2 션트 방지홈(P5)과 나란한 제1 더미 전극(12)의 경계선 사이의 폭, 즉 제1 더미 전극(12)의 노출된 일부분(S1)의 폭은 1mm초과인 것이 바람직하다.
이때, 제1 더미 전극(12)과 더미 광활성층(14) 사이의 계면에 형성되어 있는 MoSe2 이 윤활제 역할을 하여 스크라이빙 공정으로 용이하게 제2 더미 전극(16)과 더미 광활성층(15)이 제거될 수 있다.
다음, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 제2 션트 방지홈(P5)과 나란한 제2 더미 전극(16)의 경계선으로부터 1mm 밖에 위치하는 제1 더미 전극(12)을 레이저를 이용하여 제거한다. 따라서 제1 더미 전극(12)의 노출된 부분(L3)의 폭은 1mm이다.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지를 제조하는 중간 단계에서의 단면도로 도 1의 III-III선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 기판(100) 위에 제1 전극(120), 제1 더미 전극(12), 광활성층(140), 더미 광활성층(14), 버퍼층(150) 및 더미 버퍼층(15)을 형성한다.
다음, 도 14에 도시한 바와 같이, 버퍼층(150) 및 더미 버퍼층(15) 위에 마스크를 배치한 후 제2 금속막(5)을 형성한다.
마스크(M)는 제1 더미 전극(12)의 가장자리 일부분(S2)과 대응하는 차단부를 가지는 쉐도우 마스크로, 차단부와 대응하는 일부분(S2)에는 제2 금속막이 형성되지 않아, 더미부의 더미 버퍼층(15)이 노출된다.
다음, 도 15에 도시한 바와 같이, 제1 금속막, 버퍼층, 광활성층에 제2 션트 방지홈(P5)을 형성한다. 이때, 발전부의 제2 분리홈도 함께 형성한다.
그런 다음, 노출된 더미 버퍼층(15) 및 더미 광활성층(14)을 스크라이빙으로 제거하여 하부의 제1 더미 전극(12)을 노출한다. 이때, 제1 더미 전극(12)의 상부의 MoSe2 이 더미 광활성층(14)과 제1 더미 전극(12) 사이의 윤활제 역할을 하여 용이하게 더미 광활성층(14)을 제거할 수 있다.
다음, 도 16에 도시한 바와 같이, 더미 광활성층(14)이 제거되고 노출된 제1 더미 전극(12)의 일부분을 제거한다. 이때, 제1 더미 전극(12)은 레이저를 이용하여 용이하게 제거할 수 있다.
노출된 제1 더미 전극(12)이 제거되어 더미부에 남겨지는 제1 더미 전극(12)의 경계선과 제2 션트 방지홈(P5)과 나란한 제2 더미 전극의 경계선 사이의 폭(S3)은 1mm일 수 있다.
이처럼, 마스크를 이용하여 금속막을 형성한 후 스크라이빙 공정 및 레이저 공정을 진행함으로써, 도 2 내지 도 13의 실시예에서와 달리, 제2 션트 방지홈(P5)과 나란한 제2 더미 전극의 경계선은 더미 광활성층 위에 위치한다.
그리고 도 14 내지 도 16의 실시예에서는 마스크를 이용하여 더미부의 일부분에 금속막을 형성하지 않으므로, 스크라이빙 공정을 실시할 때 더미 광활성층만을 제거할 수 있어 금속막과 함께 제거하는 도 2 내지 도 13의 실시예보다 더욱 용이하게 스크라이빙 공정을 진행할 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.
12: 제1 더미 전극 14: 더미 광활성층
15: 더미 버퍼층 16: 제2 더미 전극
100: 기판 120: 제1 전극
140: 광 활성층 150: 버퍼층
160: 제2 전극

Claims (21)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있으며 제1 전극, 광활성층 및 제2 전극이 각각 적층되어 있는 복수의 발전부,
    상기 기판 위에 형성되어 있으며 상기 발전부와 제1 션트 방지홈을 사이에 두고 이격되어 있는 더미부
    를 포함하고,
    상기 더미부는 제1 더미 전극, 더미 광활성층 및 제2 더미 전극을 포함하며,
    상기 제1 션트 방지홈과 나란한 상기 더미 광활성층 및 제2 더미 전극의 경계선은 상기 제1 더미 전극 위에 위치하는 태양 전지.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 션트 방지홈과 나란한 상기 제2 더미 전극의 경계선은 상기 더미 광활성층 위에 위치하는 태양 전지.
  3. 제1항에서,
    상기 제1 션트 방지홈을 사이에 두고 이웃하는 발전부의 광활성층은 상기 제1 더미 전극과 중첩하는 태양 전지.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 더미 전극 위에 위치하며 상기 더미 광활성층 및 제2 더미 전극과 상기 발전부의 광활성층 및 제2 전극 사이를 위치하는 태양 전지.
  5. 제1항에서,
    상기 제1 션트 방지홈과 나란한 상기 더미 광활성층의 경계선과 상기 제1 션트 방지홈과 나란한 상기 제1 더미 전극의 경계선 사이의 폭은 1mm인 태양 전지.
  6. 제1항에서,
    상기 복수의 발전부는 직렬로 연결되어 있으며,
    상기 제2 전극은 상기 광활성층에 형성되어 있으며 상기 제1 전극을 노출하는 관통홈을 통해서 이웃하는 발전부의 제1 전극과 전기적으로 연결되어 있는 태양 전지.
  7. 제6항에서,
    상기 관통홈은 상기 제1 션트 방지홈과 교차하는 방향으로 형성되어 있는 태양 전지.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 전극, 상기 광활성층 및 상기 제2 전극의 각각의 경계선 중 상기 관통홈과 나란한 경계선이 상기 제1 션트 방지홈과 나란한 경계선보다 긴 태양 전지.
  9. 제1항에서,
    상기 제1 전극 및 상기 제1 더미 전극은 몰리브덴으로 이루어지고,
    상기 제2 전극 및 상기 제2 더미 전극은 투명 도전성 산화물로 이루어지는 태양 전지.
  10. 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있으며 제1 션트 방지홈 및 복수의 제1 분리홈에 의해서 분리된 제1 전극,
    상기 제1 전극 위에 형성되어 있으며 이웃하는 제1 전극을 노출하는 관통홈을 가지는 광활성층,
    상기 광활성층 위에 형성되어 있으며 상기 관통홈을 통해서 상기 이웃하는 제1 전극과 전기적으로 연결되어 있는 제2 전극
    을 포함하고,
    상기 제1 션트 방지홈은 제1 방향으로 형성되어 있고, 상기 제1 분리홈은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 형성되어 있으며,
    상기 제1 전극, 광활성층 및 제2 전극의 경계선은 각각 상기 제1 션트 방지홈과 나란한 제1 경계선을 포함하고, 상기 광활성층 및 제2 전극의 제1 경계선은 상기 제1 션트 방지홈과 상기 제1 전극의 제1 경계선 사이에 위치하는 태양 전지.
  11. 제10항에서,
    상기 제2 전극의 제1 경계선은 상기 광활성층의 제1 경계선과 상기 제1 션트 방지홈 사이에 위치하는 태양 전지.
  12. 제10항에서,
    상기 제1 전극, 광활성층 및 제2 전극의 경계선은 각각 상기 제1 분리홈과 나란한 제2 경계선을 포함하고,
    상기 제2 경계선은 상기 제1 경계선 보다 긴 태양 전지.
  13. 제10항에서,
    상기 제1 전극의 제1 경계선과 상기 제1 션트 방지홈 사이에 위치하는 상기 광활성층 및 상기 제2 전극은 상기 제1 션트 방지홈과 나란한 제2 션트 방지홈으로 분리되어 있는 태양 전지.
  14. 제13항에서,
    상기 제1 전극의 상기 제1 경계선과 상기 광활성층 및 상기 제2 전극의 제1 경계선 사이의 간격은 1mm인 태양 전지.
  15. 제10항에서,
    상기 제1 전극 및 상기 제1 더미 전극은 몰리브덴으로 이루어지고,
    상기 제2 전극 및 상기 제2 더미 전극은 투명 도전성 산화물로 이루어지는 태양 전지.
  16. 기판 위에 금속막을 형성한 후 복수의 제1 분리홈과 상기 제1 분리홈과 교차하는 제1 션트 방지홈으로 분리된 복수의 제1 전극을 형성하는 단계,
    상기 제1 전극 위에 이웃하는 제1 전극을 노출하는 관통홈으로 분리된 복수의 광활성층을 형성하는 단계,
    상기 광활성층 위에 금속막을 형성하는 단계,
    상기 금속막 및 광활성층에 복수의 제2 분리홈과 상기 제2 분리홈과 교차하는 제2 션트 방지홈을 형성하여 분리된 복수의 제2 전극을 형성하는 단계,
    상기 제2 션트 방지홈으로 분리된 상기 제2 전극 및 광활성층을 제1 폭만큼 제거하여 하부의 제1 전극을 노출하는 단계,
    상기 노출된 상기 제1 전극을 제2 폭만큼 제거하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 폭은 상기 제2 폭보다 크고, 상기 제2 폭은 1mm인 태양 전지의 제조 방법.
  17. 제16항에서,
    상기 제1 전극을 노출하는 단계는 스크라이빙 공정으로 진행하고,
    상기 제1 전극을 제거하는 단계는 레이저로 제거하는 태양 전지의 제조 방법.
  18. 제16항에서,
    상기 광활성층을 형성하는 단계에서,
    상기 제1 전극과 상기 광활성층 사이에 상기 제1 전극의 몰리브덴과 상기 광활성층의 Se가 반응한 MoSe2 를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
  19. 기판 위에 금속막을 형성한 후 복수의 제1 분리홈과 상기 제1 분리홈과 교차하는 제1 션트 방지홈으로 분리된 복수의 제1 전극을 형성하는 단계,
    상기 제1 전극 위에 이웃하는 제1 전극을 노출하는 관통홈으로 분리된 복수의 광활성층을 형성하는 단계,
    마스크를 이용하여 상기 광활성층 위에 금속막을 형성하는 단계,
    상기 금속막 및 광활성층에 복수의 제2 분리홈과 상기 제2 분리홈과 교차하는 제2 션트 방지홈을 형성하여 분리된 복수의 제2 전극을 형성하는 단계,
    상기 마스크에 제2 션트 방지홈으로 분리된 상기 제2 전극 및 광활성층을 제3 폭만큼 제거하여 하부의 제1 전극을 노출하는 단계,
    상기 마스크의 차단부와 대응하여 상기 금속막이 형성되지 않은 상기 광활성층을 제3폭만큼 제거 하부의 제1 전극을 노출하는 단계,
    상기 광활성층이 제거되어 노출된 제1 전극을 제거하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제3 폭은 1mm인 태양 전지의 제조 방법.
  20. 제19항에서,
    상기 제1 전극을 노출하는 단계는 스크라이빙 공정으로 진행하고,
    상기 제1 전극을 제거하는 단계는 레이저로 제거하는 태양 전지의 제조 방법.
  21. 제19항에서,
    상기 광활성층을 형성하는 단계에서,
    상기 제1 전극과 상기 광활성층 사이에 상기 제1 전극의 몰리브덴과 상기 광활성층의 Se가 반응한 MoSe2을 더 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
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