KR20150135692A - Solar cell comprising buffer layer formed by atomic layer deposition and method of fabricating the same - Google Patents

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KR20150135692A
KR20150135692A KR1020140062327A KR20140062327A KR20150135692A KR 20150135692 A KR20150135692 A KR 20150135692A KR 1020140062327 A KR1020140062327 A KR 1020140062327A KR 20140062327 A KR20140062327 A KR 20140062327A KR 20150135692 A KR20150135692 A KR 20150135692A
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곽원섭
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김진웅
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Abstract

The present invention relates to a solar cell and a manufacturing method thereof. The method includes the following steps: (a) forming a back electrode layer on a substrate; (b) forming a light absorbing layer on the back electrode layer; (c) forming a buffer layer on the light absorbing layer by atomic layer deposition; and (d) forming a front electrode layer on the buffer layer. The method further includes a surface heat-treatment step after the step (b) or the step (c).

Description

원자층 증착법으로 형성된 버퍼층을 포함하는 태양전지 및 이의 제조방법{SOLAR CELL COMPRISING BUFFER LAYER FORMED BY ATOMIC LAYER DEPOSITION AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a solar cell including a buffer layer formed by atomic layer deposition, and a method of manufacturing the solar cell.

본 발명은 원자층 증착법으로 형성된 버퍼층을 포함하는 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a solar cell including a buffer layer formed by an atomic layer deposition method and a manufacturing method thereof.

최근 환경규제에 따라 탄소 배출량을 줄이기 위한 신재생 에너지 개발의 일환으로, 태양광을 전기에너지로 변환하므로 설치장소에 제약이 작고 쉽게 전력을 발전할 수 있는 태양전지가 주목받고 있다.Recently, as a part of the development of new and renewable energy to reduce carbon emissions according to environmental regulations, solar cells that can convert electricity from solar energy into electric energy, which can generate electric power easily, have attracted attention.

이러한 태양전지는 단결정 또는 다결정 실리콘 웨이퍼를 이용하여 제작되나, 일반적으로 단결정 실리콘이 광전변환 효율이 가장 높아 대규모 발전시스템 분야 등에서 널리 사용된다. 그러나, 이러한 단결정 실리콘은 제작공정이 복잡하고 가격이 높아 비경제적이다.Such a solar cell is fabricated using a single crystal or polycrystalline silicon wafer, but monocrystalline silicon is generally used most widely in the field of large-scale power generation systems because of its highest photoelectric conversion efficiency. However, such a monocrystalline silicon is uneconomical because of its complicated manufacturing process and high price.

따라서, 비록 효율은 비교적 떨어지지만 저급의 실리콘 웨이퍼를 사용하는 다결정 실리콘으로 태양전지를 제조하는 방법이 개발되어 현재 주택용 발전시스템 등에 사용되고 있다. 그러나, 이 역시 공정이 복잡하고 최근 실리콘의 가격 급등으로 인한 원자재 가격의 단가 상승으로 인하여 태양전지 제조비용을 낮추는데 한계가 있다.Accordingly, although a method of manufacturing a solar cell using polycrystalline silicon using a low-grade silicon wafer has been developed although it is relatively inefficient, it is currently being used in power generation systems for residential use. However, this process is also complicated and the price of raw materials is rising due to the recent surge in silicon prices, which limits the cost of manufacturing solar cells.

이에 따라, 최근에는 이를 극복하기 위한 박막형 태양전지로서, 다중접합구조의 비정질 실리콘을 사용하는 방법과, 칼코게나이드계 화합물 등의 화합물 반도체를 사용하는 방법이 개발되고 있다.
Accordingly, recently, as a thin film solar cell for overcoming this problem, a method of using amorphous silicon having a multi-junction structure and a method of using a compound semiconductor such as a chalcogenide compound have been developed.

본 발명은 (a) 기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계; (b) 상기 후면전극층 상에 광흡수층을 형성하는 단계; (c) 상기 광흡수층 상에 버퍼층을 원자층 증착법으로 형성하는 단계; 및 (d) 상기 버퍼층 상에 전면전극층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 (b) 단계 또는 상기 (c) 단계 후, 표면 열처리하는 단계를 추가로 포함하는 태양전지의 제조방법 등을 제공하고자 한다.(A) forming a rear electrode layer on a substrate; (b) forming a light absorption layer on the rear electrode layer; (c) forming a buffer layer on the light absorption layer by atomic layer deposition; And (d) forming a front electrode layer on the buffer layer, wherein the step (b) or the step (c) further comprises a surface heat treatment step .

그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
However, the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명은 (a) 기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계; (b) 상기 후면전극층 상에 광흡수층을 형성하는 단계; (c) 상기 광흡수층 상에 버퍼층을 원자층 증착법으로 형성하는 단계; 및 (d) 상기 버퍼층 상에 전면전극층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 (b) 단계 또는 상기 (c) 단계 후, 표면 열처리하는 단계를 추가로 포함하는 태양전지의 제조방법을 제공한다.(A) forming a rear electrode layer on a substrate; (b) forming a light absorption layer on the rear electrode layer; (c) forming a buffer layer on the light absorption layer by atomic layer deposition; And (d) forming a front electrode layer on the buffer layer, wherein the step (b) or the step (c) further comprises a surface heat treatment.

상기 (c) 단계에서 버퍼층의 형성 후, 상기 버퍼층 상에 ZnO를 포함하는 투명저항층을 추가로 형성할 수 있다. After the formation of the buffer layer in the step (c), a transparent resistive layer containing ZnO may be additionally formed on the buffer layer.

상기 표면 열처리는 공기(air), N2, Ar, O2, H20 및 H2O2로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 가스 분위기 하에 수행될 수 있다.The surface heat treatment may be performed under at least one gas atmosphere selected from the group consisting of air, N 2 , Ar, O 2 , H 2 O and H 2 O 2 .

상기 표면 열처리는 100℃ 내지 250℃의 온도에서 수행될 수 있다.The surface heat treatment may be performed at a temperature of 100 ° C to 250 ° C.

상기 표면 열처리는 1분 내지 30분 동안 수행될 수 있다.The surface heat treatment may be performed for 1 minute to 30 minutes.

상기 표면 열처리 후, NH4OH, HNO3, HCl, H2SO4, NH4F, HF, H2O2, CdSO4, KCN 및 DI-water로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 세정용액에 의해 세정할 수 있다.After the surface heat treatment, the substrate is cleaned by at least one cleaning solution selected from the group consisting of NH 4 OH, HNO 3 , HCl, H 2 SO 4 , NH 4 F, HF, H 2 O 2 , CdSO 4 , KCN and DI- can do.

상기 표면 열처리 후, 세정 가스 및 플라즈마 중 하나 이상을 공급하여 세정할 수 있다.After the surface heat treatment, one or more of a cleaning gas and a plasma may be supplied and cleaned.

상기 세정 가스는 NH3, ClF3, F2, H2O, O2, N2O, NF3 및 N2로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.The cleaning gas may be at least one selected from the group consisting of NH 3 , ClF 3 , F 2 , H 2 O, O 2 , N 2 O, NF 3 and N 2 .

상기 플라즈마는 Ar, N2, O2, H2O, H2, He, CH4, NH3, CF4, C2H2 및 C3H8으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 반응 가스에 의해 형성될 수 있다.The plasma is formed by at least one reaction gas selected from the group consisting of Ar, N 2 , O 2 , H 2 O, H 2 , He, CH 4 , NH 3 , CF 4 , C 2 H 2 and C 3 H 8 .

상기 세정은 10℃ 내지 120℃의 온도에서 수행될 수 있다.The cleaning may be performed at a temperature of from 10 캜 to 120 캜.

상기 세정은 30초 내지 5분 동안 수행될 수 있다.The cleaning may be performed for 30 seconds to 5 minutes.

본 발명의 일 구현예로, 기판; 상기 기판 상에 형성된 후면전극층; 상기 후면전극층 상에 형성된 광흡수층; 상기 광흡수층 상에 원자층 증착법으로 형성된 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상에 형성된 전면전극층을 포함하고, 상기 버퍼층의 Na 함량은 0.5 at% 내지 2 at%인 태양전지를 제공한다. In one embodiment of the present invention, a substrate comprises: a substrate; A rear electrode layer formed on the substrate; A light absorbing layer formed on the rear electrode layer; A buffer layer formed on the light absorption layer by atomic layer deposition; And a front electrode layer formed on the buffer layer, wherein the Na content of the buffer layer is 0.5 at% to 2 at%.

상기 버퍼층의 Na 함량은 상기 광흡수층과 접촉하는 표면에서 피크 값을 가질 수 있다.The Na content of the buffer layer may have a peak value at a surface in contact with the light absorbing layer.

상기 버퍼층의 Na 함량은 상기 광흡수층과 접촉하는 표면으로부터 두께 방향을 따라 급격히 감소하다가, 일정하게 유지된 후, 상기 전면전극층과 접촉하는 표면에서 증가할 수 있다.The Na content of the buffer layer may decrease rapidly along the thickness direction from the surface in contact with the light absorption layer, and may be increased at the surface contacting the front electrode layer after being maintained constant.

상기 기판은 소다라임 유리(sodalime glass) 기판일 수 있다.The substrate may be a sodalime glass substrate.

상기 소다라임 유리(sodalime glass) 기판의 Na 함량은 13 at% 내지 15 at%일 수 있다.The Na content of the sodalime glass substrate may be 13 at% to 15 at%.

상기 버퍼층의 C, H 및 OH로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 불순물의 함량은 3 wt% 이내일 수 있다.The content of one or more impurities selected from the group consisting of C, H and OH in the buffer layer may be within 3 wt%.

상기 버퍼층과 상기 전면전극층 사이에 ZnO를 포함하는 투명저항층을 추가로 포함할 수 있다.
And a transparent resistance layer including ZnO may be additionally provided between the buffer layer and the front electrode layer.

본 발명에 따른 태양전지는 광흡수층을 형성한 후, 표면 열처리하고 세정함으로써 광흡수층 표면의 불순물을 제거하여 개방전압(Voc)을 증가시켜 상대적 효율을 높일 수 있고, 버퍼층을 형성한 후 또는 ZnO를 포함하는 투명저항층을 형성한 후, 표면 열처리하고 세정함으로써 알칼리 화합물 확산에 의한 션트저항(R shunt)을 증가시켜 충전인자(FF) 및 상대적 효율을 높일 수 있다.The solar cell according to the present invention can improve the relative efficiency by increasing the open-circuit voltage (V oc ) by removing the impurities on the surface of the light absorbing layer after forming the light absorbing layer, The shunt resistance R shunt by diffusion of the alkaline compound can be increased to increase the filling factor FF and the relative efficiency.

또한, 본 발명에 따른 태양전지는 4인치 이상의 대면적이 가능한 이점이 있다.
Further, the solar cell according to the present invention has an advantage that a large area of 4 inches or more can be obtained.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 원자층 증착법으로 형성된 버퍼층을 포함하는 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 원자층 증착법으로 형성된 버퍼층을 포함하는 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 원자층 증착법으로 형성된 버퍼층을 포함하는 태양전지의 광흡수층 및 버퍼층에서 Na 함량 프로파일(profile)을 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 1~3 및 비교예 1에 따른 원자층 증착법으로 형성된 버퍼층을 포함하는 태양전지의 개방전압(Voc) 및 상대적 효율을 측정한 그래프이다.
도 5는 실시예 4~5 및 비교예 1에 따른 원자층 증착법으로 형성된 버퍼층을 포함하는 태양전지의 션트저항(R shunt), 충전인자(FF) 및 상대적 효율을 측정한 그래프이다.
1 is a schematic cross-sectional view of a solar cell including a buffer layer formed by atomic layer deposition according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic cross-sectional view of a solar cell including a buffer layer formed by atomic layer deposition according to another embodiment of the present invention.
3 is a graph showing a Na content profile in a light absorption layer and a buffer layer of a solar cell including a buffer layer formed by atomic layer deposition according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the open circuit voltage (V oc ) and relative efficiency of a solar cell including a buffer layer formed by atomic layer deposition according to Examples 1 to 3 and Comparative Example 1.
FIG. 5 is a graph showing a shunt resistance (R shunt), a filling factor (FF) and a relative efficiency of a solar cell including a buffer layer formed by atomic layer deposition according to Examples 4 to 5 and Comparative Example 1. FIG.

본 발명자들은 태양전지를 제조함에 있어, 표면 열처리하고 세정하는 단계를 추가함으로써, 최종적으로 태양전지 성능을 높일 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
The inventors of the present invention confirmed that solar cell performance can be improved finally by adding a step of surface heat treatment and cleaning, thereby completing the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.In the drawings, the thickness is enlarged to clearly represent the layers and regions. In the drawings, for the convenience of explanation, the thicknesses of some layers and regions are exaggerated.

이하에서 기재의 “상 (또는 하)”에 임의의 구성이 형성된다는 것은, 임의의 구성이 상기 기재의 상 (또는 하)에 접하여 형성되는 것을 의미할 뿐만 아니라, 상기 기재와 기재 상 (또는 하) 형성된 임의의 구성 사이에 다른 구성을 포함하지 않는 것으로 한정하는 것은 아니다.
Hereinafter, the formation of an arbitrary structure in the above-mentioned " upper (or lower) " means not only that an arbitrary structure is formed in contact with the upper (or lower) And the present invention is not limited to the configuration including any other configuration.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 (a) 기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계; (b) 상기 후면전극층 상에 광흡수층을 형성하는 단계; (c) 상기 광흡수층 상에 버퍼층을 원자층 증착법으로 형성하는 단계; 및 (d) 상기 버퍼층 상에 전면전극층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 (b) 단계 또는 상기 (c) 단계 후, 표면 열처리 하는 단계를 추가로 포함하는 태양전지의 제조방법을 제공한다. (A) forming a rear electrode layer on a substrate; (b) forming a light absorption layer on the rear electrode layer; (c) forming a buffer layer on the light absorption layer by atomic layer deposition; And (d) forming a front electrode layer on the buffer layer, wherein the step (b) or the step (c) further comprises a surface heat treatment.

또한, 본 발명은 기판; 상기 기판 상에 형성된 후면전극층; 상기 후면전극층 상에 형성된 광흡수층; 상기 광흡수층 상에 원자층 증착법으로 형성된 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상에 형성된 전면전극층을 포함하고, 상기 버퍼층의 Na 함량은 0.5 at% 내지 2 at%인 태양전지를 제공한다.
In addition, the present invention provides a semiconductor device comprising a substrate; A rear electrode layer formed on the substrate; A light absorbing layer formed on the rear electrode layer; A buffer layer formed on the light absorption layer by atomic layer deposition; And a front electrode layer formed on the buffer layer, wherein the Na content of the buffer layer is 0.5 at% to 2 at%.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 원자층 증착법으로 형성된 버퍼층을 포함하는 태양전지의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a solar cell including a buffer layer formed by atomic layer deposition according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 원자층 증착법으로 형성된 버퍼층을 포함하는 태양전지(1)는 기판(10); 상기 기판(10) 상에 형성된 후면전극층(20); 상기 후면전극층(20) 상에 형성된 광흡수층(30); 상기 광흡수층(30) 상에 원자층 증착법으로 형성된 버퍼층(40); 상기 버퍼층(40) 상에 형성된 전면전극층(50)을 포함하여 이루어지고, 상기 버퍼층(40)의 Na 함량은 0.5 at% 내지 2 at%인 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 1, a solar cell 1 including a buffer layer formed by atomic layer deposition according to an embodiment of the present invention includes a substrate 10; A rear electrode layer (20) formed on the substrate (10); A light absorbing layer 30 formed on the rear electrode layer 20; A buffer layer 40 formed on the light absorption layer 30 by atomic layer deposition; And a front electrode layer 50 formed on the buffer layer 40. The Na content of the buffer layer 40 is 0.5 at% to 2 at%.

도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 원자층 증착법으로 형성된 버퍼층을 포함하는 태양전지의 개략적인 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view of a solar cell including a buffer layer formed by atomic layer deposition according to another embodiment of the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 구현예에 따른 원자층 증착법으로 형성된 버퍼층을 포함하는 태양전지(1)는 기판(10); 후면전극층(20); 광흡수층(30); 버퍼층(40); 및 상기 전면전극층(50)은 도 1에 도시한 바와 동일하나, 상기 버퍼층(40)과 상기 전면전극층(50) 사이에 ZnO를 포함하는 투명저항층(60)을 추가로 포함하여 이루어진다.
As shown in FIG. 2, a solar cell 1 including a buffer layer formed by atomic layer deposition according to another embodiment of the present invention includes a substrate 10; A rear electrode layer 20; A light absorbing layer 30; A buffer layer 40; And the front electrode layer 50 are the same as those shown in FIG. 1, but further include a transparent resistance layer 60 including ZnO between the buffer layer 40 and the front electrode layer 50.

기판(10) 상에 On the substrate 10 후면전극층(20)을The rear electrode layer 20 형성 formation

이하, 기판(10) 상에 후면전극층(20)을 형성하는 단계를 설명한다.Hereinafter, the step of forming the rear electrode layer 20 on the substrate 10 will be described.

상기 기판(10)은 일반적으로 유리 기판이 사용될 수 있으며, 세라믹 기판, 금속 기판 또는 폴리머 기판 등도 사용될 수 있다. 예를 들어, 유리 기판으로는 소다라임 유리(sodalime) 또는 고변형점 소다유리(high strained pointsoda glass) 기판을 사용할 수 있고, 금속 기판으로는 스테인레스 스틸 또는 티타늄을 포함하는 기판을 사용할 수 있으며, 폴리머 기판으로는 폴리이미드(polyimide) 기판을 사용할 수 있다.The substrate 10 may be a glass substrate, a ceramic substrate, a metal substrate, a polymer substrate, or the like. For example, as the glass substrate, soda lime glass or high strained pointsoda glass substrate can be used. As the metal substrate, a substrate including stainless steel or titanium can be used. As the substrate, a polyimide substrate can be used.

상기 기판(10)은 투명할 수 있다. 상기 기판(10)은 리지드(rigid)하거나 플렉서블(flexible) 할 수 있다.The substrate 10 may be transparent. The substrate 10 may be rigid or flexible.

본 발명에서는 상기 광흡수층(30)을 형성한 후, 상기 버퍼층(30)을 형성한 후 또는 상기 ZnO를 포함하는 투명저항층(60)을 형성한 후, 표면 열처리하고 세정하는 단계를 추가함으로써, 상기 기판(10)에 함유하고 있는 Na이 확산되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는바, 상기 기판(10)은 소다라임 유리(sodalime glass) 기판인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 사용되는 소다리임 유리(sodalime glass) 기판은 SiO2 70~73wt%, Al2O3 1~2wt%, CaO/MnO 12~13wt% 및 Na2O/K2O 13~15wt% 등을 포함하는 물질로 구성될 수 있고, 이때, 소다라임 유리(sodalime glass) 기판의 Na 함량은 13 at% 내지 15 at%를 유지할 수 있다.
In the present invention, after the buffer layer 30 is formed or after the transparent resistive layer 60 including ZnO is formed, a step of performing surface heat treatment and cleaning is added to the buffer layer 30 after the light absorption layer 30 is formed, The substrate 10 is prevented from diffusing Na contained in the substrate 10. The substrate 10 is preferably a sodalime glass substrate, but is not limited thereto. In this case, the soda-lime glass substrate used is composed of 70 to 73 wt% of SiO 2 , 1 to 2 wt% of Al 2 O 3 , 12 to 13 wt% of CaO / MnO and 13 to 15 wt% of Na 2 O / K 2 O , And the Na content of the sodalime glass substrate can be maintained at 13 at% to 15 at%.

또한, 상기 후면전극층(20)은 상기 기판(10) 상에 형성되고, 도전층으로서, Mo 등의 금속을 포함할 수 있다. The rear electrode layer 20 is formed on the substrate 10 and may include a metal such as Mo as a conductive layer.

상기 후면전극층(20)은 하나의 층으로 이루어질 수도 있고, 2층 이상의 복수층으로 이루어질 수도 있다. 상기 후면전극층(20)이 2층 이상의 복수층으로 이루어지는 경우, 각각의 층들은 같은 금속으로 형성되거나, 서로 다른 금속으로 형성될 수 있다.The rear electrode layer 20 may be a single layer or a plurality of layers of two or more layers. When the back electrode layer 20 is formed of a plurality of layers of two or more layers, the respective layers may be formed of the same metal or may be formed of different metals.

상기 후면전극층(20)의 형성은 스퍼터링, 진공증발법, 화학기상법, 원자층 증착법, 이온빔증착법, 스크린프린팅, 스프레이 딥코팅, 테이프개스팅 및 잉크젯으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 공지의 방법에 의한 것일 수 있다.The formation of the rear electrode layer 20 may be performed by one or more known methods selected from the group consisting of sputtering, vacuum evaporation, chemical vapor deposition, atomic layer deposition, ion beam deposition, screen printing, spray dip coating, .

상기 후면전극층(20)의 두께는 0.1㎛ 내지 1㎛인 것이 바람직하고, 0.5㎛인 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
The thickness of the rear electrode layer 20 is preferably 0.1 to 1 占 퐉, more preferably 0.5 占 퐉, but is not limited thereto.

광흡수층(30)을The light absorbing layer 30 형성 formation

이하, 상기 후면전극층(20) 상에 광흡수층(30)을 형성하는 단계를 설명한다. Hereinafter, the step of forming the light absorbing layer 30 on the rear electrode layer 20 will be described.

상기 광흡수층(30)은 상기 후면전극층(20) 상에 광흡수층 물질을 증착 및 열처리하여 형성된다.The light absorbing layer 30 is formed by depositing and heat-treating a light absorbing layer material on the rear electrode layer 20.

상기 광흡수층(30)은 광흡수층 물질로 CuInS2(CIS), CuGaS2(CGS), CuInSe2(CISe), CuGaSe2(CGSe), CuAlSe2(CASe), CuInTe2(CITe), CuGaTe2(CGTe), Cu(In, Ga)S2(CIGS), Cu(In, Ga)Se2(CIGSe), Cu2ZnSnS4(CZTS) 및 CdTe로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상의 칼코게나이드계 화합물을 포함하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The light absorption layer 30 may be formed of a material having a light absorption layer such as CuInS 2 (CIS), CuGaS 2 (CGS), CuInSe 2 (CISe), CuGaSe 2 (CGSe), CuAlSe 2 (CASe), CuInTe 2 (CITe), CuGaTe 2 CGTe), Cu (In, Ga) S 2 (CIGS), Cu (In, Ga) Se 2 (CIGSe), Cu 2 ZnSnS 4 (CZTS) and CdTe. But is not limited thereto.

상기 광흡수층 물질의 증착은 진공 증착에 의할 수 있고, 비진공 증착에 의할 수도 있다. 구체적으로, 상기 광흡수층 물질의 증착은 진공 증착에 의한 것으로, 스퍼터링, 진공증발법, 화학기상법, 원자층 증착법 및 이온빔증착법으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 방법에 의할 수 있고, 상기 광흡수층 물질의 증착은 비진공 증착에 의한 것으로, 스크린프린팅, 스프레이 딥코팅, 테이프개스팅 및 잉크젯으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 방법에 의할 수도 있다.The deposition of the light absorbing layer material may be performed by vacuum deposition or may be performed by non-vacuum deposition. Specifically, the deposition of the light absorption layer material may be performed by vacuum deposition, and may be performed by one or more methods selected from the group consisting of sputtering, vacuum evaporation, chemical vapor deposition, atomic layer deposition and ion beam deposition, Deposition is by non-vacuum deposition and may be by one or more methods selected from the group consisting of screen printing, spray dip coating, tape gelling and ink jet.

상기 열처리는 상기 광흡수층 물질의 증착과 동시에 일어날 수 있고, 상기 광 흡수층 물질의 증착 이후에 일어날 수도 있다. The heat treatment may occur simultaneously with the deposition of the light absorbing layer material, and may occur after the deposition of the light absorbing layer material.

또한, 상기 열처리는 Se 분위기 또는 S 분위기 하에 수행될 수 있고, 상기 열처리는 300℃ 내지 600℃에서 30분 내지 1시간 동안 수행될 수 있다.Also, the heat treatment may be performed in an atmosphere of Se or S, and the heat treatment may be performed at 300 ° C to 600 ° C for 30 minutes to 1 hour.

예를 들어, Cu, In, Ga, Se 전구체(precursor)를 스퍼터링 방법에 의해 증착하고, 열처리 챔버에서 H2Se나 H2S 가스를 이용하여 열처리하여 셀렌화(selenization)시켜 Cu(In, Ga)S2(CIGS) 칼코게나이드계 화합물을 포함하는 광흡수층(30)을 형성할 수도 있고, Cu, In, Ga, Se 소스(source)가 고체 형태로 들어있는 도가니를 가열시켜 열처리하면서, 고진공 분위기에서 동시에 증발시켜 Cu(In, Ga)S2(CIGS) 칼코게나이드계 화합물을 포함하는 광흡수층(30)을 형성할 수도 있다.For example, precursors of Cu, In, Ga and Se are deposited by a sputtering method and selenized by heat treatment using H 2 Se or H 2 S gas in a heat treatment chamber to form Cu (In, Ga ) S 2 (CIGS) chalcogenide-based compound may be formed, or a crucible containing a Cu, In, Ga, or Se source in a solid form may be heated and heat- by evaporation in the atmosphere at the same time it may form the light absorption layer 30 including a Cu (in, Ga) S 2 (CIGS), a chalcogenide-based compound.

버퍼층(40)을 건식 방법의 일종인 원자층 증착법으로 형성하기 전, 광흡수층(30)은 원자층 증착법(ALD) 산화제, H2O, H2O2, O3 등 외기에 노출되는데, 광흡수층(40) 표면에는 기판(10)에 함유하고 있는 Na이 확산되어, 광흡수층(30) 표면의 불순물에 해당하는 알칼리 화합물(Na-O, Na-Se-O)을 형성하게 되는바, 이를 제거함으로써 태양전지의 성능 저하를 막을 필요성이 요구된다.Before the buffer layer 40 is formed by atomic layer deposition, which is one type of dry method, the light absorption layer 30 is exposed to the outside air such as atomic layer deposition (ALD) oxidizing agent, H 2 O, H 2 O 2 , O 3 , Na contained in the substrate 10 is diffused on the surface of the absorbing layer 40 to form alkali compounds (Na-O, Na-Se-O) corresponding to impurities on the surface of the light absorbing layer 30, It is necessary to prevent the deterioration of the performance of the solar cell.

본 발명에 따라, 표면 열처리하고 세정하는 단계는 광흡수층(30)을 형성한 후 광흡수층(30) 표면에서 이루어질 수 있는데, 광흡수층(30) 표면의 불순물에 해당하는 알칼리 화합물(Na-O, Na-Se-O)을 제거하여 개방전압(Voc)을 증가시켜 상대적 효율을 높일 수 있다.According to the present invention, the surface heat treatment and cleaning may be performed on the surface of the light absorbing layer 30 after the light absorbing layer 30 is formed. The alkaline compound (Na-O, Na-Se-O) may be removed to increase the open-circuit voltage (Voc) to increase the relative efficiency.

상기 표면 열처리는 공기(air), N2, Ar, O2, H20 및 H2O2로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 가스 분위기 하에 수행되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The surface heat-treated in air (air), N 2, Ar , O2, H 2 is carried out in one or preferably at least one gas atmosphere selected from the group consisting of 0, and H 2 O 2, not limited to this.

상기 표면 열처리는 100℃ 내지 250℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 표면 열처리가 100℃ 미만의 온도에서 수행되는 경우, 광흡수층(30) 표면에서 반응 활성화 에너지가 낮아 Na-O, Na-Se-O 등 알칼리 화합물이 충분히 형성되지 않는 문제점이 있고, 표면 열처리가 250℃를 초과하는 온도에서 수행되는 경우, 광흡수층(30) 표면에서 과도한 반응 활성화로 인해 과도한 광흡수층(30) 표면 산화가 진행되어 광흡수층(30)과 버퍼층(40) 사이 계면에 산화층을 형성하게 되어, 태양 전지(1) 효율이 저하되는 문제점이 있다. The surface heat treatment is preferably performed at a temperature of 100 ° C to 250 ° C, but is not limited thereto. At this time, when the surface heat treatment is performed at a temperature of less than 100 ° C, the reaction activation energy is low at the surface of the light absorption layer 30, so that alkali compounds such as Na-O and Na-Se-O are not sufficiently formed. Excessive oxidation of the surface of the light absorbing layer 30 proceeds due to excessive reaction activation at the surface of the light absorbing layer 30 and the oxide layer is formed at the interface between the light absorbing layer 30 and the buffer layer 40 Thus, there is a problem that the efficiency of the solar cell 1 is lowered.

다시 말해, Na은 광흡수층(30) 내부보다는 상대적으로 광흡수층(30) 표면에서 과량으로 존재하는데, 이러한 Na이 O 등과 결합하여 알칼리 화합물(Na-O, Na-Se-O)을 형성하여, 광흡수층(30)과 버퍼층(40) 사이 계면(또는 버퍼층(40) 내부나 표면)에 존재함으로써 태양 전지(1)의 효율을 저하시키는 문제점이 있다. 즉, 상기 표면 열처리는 의도적으로 Na-O, Na-Se-O 등 알칼리 화합물의 반응성을 촉진시켜 보다 많은 양의 알칼리 화합물 불순물을 효과적으로 제거하기 위한 전처리 과정에 해당한다. 즉, 표면 열처리가 상기 온도 범위에서 수행됨으로써, Na-O, Na-Se-O 등 알칼리 화합물을 충분히 활성화시키면서도, 광흡수층(30) 표면의 산화가 과도하게 진행되지 않도록 한다. In other words, Na exists in excess in the surface of the light absorbing layer 30 relative to the inside of the light absorbing layer 30, and this Na binds with O or the like to form an alkali compound (Na-O, Na-Se-O) Is present at the interface between the light absorbing layer 30 and the buffer layer 40 (or inside or on the buffer layer 40), thereby lowering the efficiency of the solar cell 1. That is, the surface heat treatment is a pretreatment process for intentionally promoting the reactivity of alkaline compounds such as Na-O and Na-Se-O to effectively remove a larger amount of alkaline compound impurities. That is, the surface heat treatment is performed in the temperature range described above, so that the oxidation of the surface of the light absorbing layer 30 is prevented from proceeding excessively while sufficiently activating the alkali compounds such as Na-O and Na-Se-O.

상기 표면 열처리는 1분 내지 30분 동안 수행되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 표면 열처리가 1분 미만으로 수행되는 경우, 광흡수층(30) 표면에서 반응 활성화 에너지가 낮아 Na-O, Na-Se-O등 알칼리 화합물이 충분히 형성되지 않는 문제점이 있고, 표면 열처리가 30분을 초과하여 수행되는 경우, 광흡수층(30) 표면에서 과도한 반응 활성화로 인해 과도한 광흡수층(30) 표면 산화가 진행되어 광흡수층(30)과 버퍼층(40) 사이 계면에 산화층을 형성하게 되어, 태양 전지(1) 효율이 저하되는 문제점이 있다.The surface heat treatment is preferably performed for 1 minute to 30 minutes, but is not limited thereto. At this time, when the surface heat treatment is performed for less than 1 minute, there is a problem that the reaction activation energy is low at the surface of the light absorbing layer 30 and alkali compounds such as Na-O and Na-Se-O are not sufficiently formed. Minute, excessive oxidation of the surface of the light absorbing layer 30 proceeds due to excessive reaction activation on the surface of the light absorbing layer 30 to form an oxide layer at the interface between the light absorbing layer 30 and the buffer layer 40, The efficiency of the solar cell 1 is lowered.

이때, 상기 표면 열처리는 Ex-situ 또는 In-situ에서 수행될 수 있고, 진공 또는 상압에서 수행될 수 있다.
At this time, the surface heat treatment may be performed in Ex-situ or In-situ, and may be performed under vacuum or atmospheric pressure.

또한, 상기 표면 열처리 후, 세정은 세정용액에 의하거나, 세정 가스 및 플라즈마 중 하나 이상을 공급하여 이루어질 수 있다.After the surface heat treatment, the cleaning may be performed by supplying at least one of a cleaning solution, a cleaning gas, and a plasma.

구체적으로, 상기 세정은 NH4OH, HNO3, HCl, H2SO4, NH4F, HF, H2O2, CdSO4, KCN 및 DI-water로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 세정용액에 의할 수 있다.Specifically, the cleaning may be carried out in one or more cleaning solutions selected from the group consisting of NH 4 OH, HNO 3 , HCl, H 2 SO 4 , NH 4 F, HF, H 2 O 2 , CdSO 4 , KCN and DI- can do.

즉, 상기 세정 용액은 NH4OH, HNO3, HCl, H2SO4, NH4F, HF, H2O2, CdSO4, KCN 및 DI-water로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 상기 세정 용액은 광흡수층(30) 표면의 불순물에 해당하는 알칼리 화합물(Na-O, Na-Se-O)을 제거하는 역할을 한다. That is, the cleaning solution may be at least one selected from the group consisting of NH 4 OH, HNO 3 , HCl, H 2 SO 4 , NH 4 F, HF, H 2 O 2 , CdSO 4 , KCN and DI-water. The cleaning solution serves to remove alkaline compounds (Na-O, Na-Se-O) corresponding to impurities on the surface of the light absorbing layer 30.

상기 세정은 세정 용액의 종류에 따라 온도 범위는 변화될 수 있으나, 25℃ 내지 120℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 광흡수층(30) 표면의 처리가 25℃ 미만의 온도에서 수행되는 경우, 세정 용액과 광흡수층(30) 표면의 반응성 불량으로 인해 광흡수층 표면이 세정이 되지 않거나 일부만 세정되는 문제점이 있고, 세정이 120℃를 초과하는 온도에서 수행되는 경우, 세정 용액과 광흡수층(30) 표면의 과도한 반응으로 인한 광흡수층(30) 표면의 과도한 세정으로 인해 광흡수층(30)의 두께를 감소시키고, 광흡수층(30) 조성의 변화를 유발하여 태양전지의 성능이 저하되는 문제점이 있다.The cleaning may be performed at a temperature ranging from 25 ° C to 120 ° C, but is not limited thereto. At this time, when the treatment of the surface of the light absorbing layer 30 is performed at a temperature of less than 25 ° C, there is a problem that the surface of the light absorbing layer is not cleaned or only part of the surface is washed due to a poor reactivity between the cleaning solution and the surface of the light absorbing layer 30, When the cleaning is performed at a temperature exceeding 120 캜, the thickness of the light absorbing layer 30 is reduced due to excessive cleaning of the surface of the light absorbing layer 30 due to excessive reaction of the cleaning solution and the surface of the light absorbing layer 30, There is a problem that the performance of the solar cell is deteriorated by causing the composition of the absorption layer 30 to change.

상기 세정 용액이 H2SO4 또는 H2O2인 경우에는 90℃ 내지 120℃의 온도에서 수행되는 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The cleaning solution was H 2 SO 4 Or H 2 O 2 is preferably carried out at a temperature of 90 ° C to 120 ° C, but is not limited thereto.

상기 세정은 30초 내지 5분 동안 수행될 수 있다.
The cleaning may be performed for 30 seconds to 5 minutes.

또한, 상기 세정은 세정 가스 및 플라즈마 중 하나 이상을 공급하여 이루어질 수 있다. The cleaning may be performed by supplying at least one of a cleaning gas and a plasma.

상기 세정 가스는 NH3, ClF3, F2, H2O, O2, N2O, NF3 및 N2로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하고, NH3, ClF3 및 F2로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The cleaning gas consisting of NH 3, ClF 3, F 2 , H 2 O, O 2, N 2 O, NF 3 , and preferably one or more selected from the group consisting of N 2, and NH 3, ClF 3 and F 2 More preferably, it is at least one selected from the group consisting of, but not limited to.

상기 세정 가스의 흐름량은 30sccm 내지 5000sccm인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 세정 가스의 흐름량은 챔버의 크기에 따라 결정되는 것으로, 세정 가스의 흐름량이 30sccm 미만인 경우, 미량의 세정 가스로 인한 세정 균일도가 불량이 되는 문제점이 있고, 세정 가스의 흐름량이 5000sccm을 초과하는 경우, 과도한 가스 주입으로 인한 와류(turbulence gas flow)가 형성되어 세정 균일도가 불량이 되고, 광흡수층(30)의 과도한 세정으로 인해 태양전지의 성능이 저하되는 문제점이 있다.The flow rate of the cleaning gas is preferably 30 sccm to 5000 sccm, but is not limited thereto. In this case, the flow rate of the cleaning gas is determined according to the size of the chamber. When the flow rate of the cleaning gas is less than 30 sccm, the cleaning uniformity due to a small amount of the cleaning gas becomes defective. When the flow rate of the cleaning gas exceeds 5000 sccm The turbulence gas flow due to excessive gas injection is formed to result in poor cleaning uniformity and the performance of the solar cell is deteriorated due to excessive cleaning of the light absorbing layer 30. [

상기 세정 가스의 흐름시간은 1분 내지 60분인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 세정 가스의 흐름시간은 챔버의 크기에 따라 결정되는 것으로, 세정 가스의 흐름시간이 1분 미만인 경우, 미량의 세정 가스로 인한 세정 균일도가 불량이 되는 문제점이 있고, 세정 가스의 흐름시간이 60분을 초과하는 경우, 광흡수층(30)의 과도한 세정으로 인해 태양전지의 성능이 저하되는 문제점이 있다.The flow time of the cleaning gas is preferably from 1 minute to 60 minutes, but is not limited thereto. At this time, the flow time of the cleaning gas is determined according to the size of the chamber. When the flow time of the cleaning gas is less than 1 minute, there is a problem that the cleaning uniformity due to a small amount of cleaning gas becomes defective. If it exceeds 60 minutes, there is a problem that the performance of the solar cell is deteriorated due to excessive cleaning of the light absorbing layer 30.

플라즈마란 기체 상태의 분자들이 일정량의 고에너지를 흡수하여 전기적 성질을 띤 입자(음이온, 양이온, 전자, 라디칼)와 전기적 중성인 입자로 존재하는 것을 말한다. 이는 높은 에너지의 반응성이 높은 상태로 존재하며 다른 물질과 빠르게 반응하는 특성이 있다.Plasma refers to molecules in a gaseous state that absorb a certain amount of high energy and are present as electrically neutral grains (electrons, anions, cations, electrons, and radicals). It has high energy reactivity and high reactivity with other substances.

상기 플라즈마는 Ar, N2, O2, H2O, H2, He, CH4, NH3, CF4, C2H2 및 C3H8으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 반응 가스에 의해 형성되는 것이 바람직하고, Ar 및 N2로 이루어진 혼합 반응 가스에 의해 형성되는 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The plasma is formed by at least one reaction gas selected from the group consisting of Ar, N 2 , O 2 , H 2 O, H 2 , He, CH 4 , NH 3 , CF 4 , C 2 H 2 and C 3 H 8 And is preferably formed by a mixed reaction gas composed of Ar and N 2 , but is not limited thereto.

구체적으로, 상기 플라즈마는 챔버 내 Ar, N2, O2, H2O, H2, He, CH4, NH3, CF4, C2H2 및 C3H8으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 반응 가스 또는 Ar 및 N2로 이루어진 혼합 반응 가스를 공급한 후 전원을 가하여 진공 또는 대기압에서 발생된 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.Specifically, the plasma is generated by introducing one or more elements selected from the group consisting of Ar, N 2 , O 2 , H 2 O, H 2 , He, CH 4 , NH 3 , CF 4 , C 2 H 2 and C 3 H 8 It is more preferable that the reaction gas or the mixed reaction gas composed of Ar and N 2 is supplied and then generated at a vacuum or an atmospheric pressure by applying power, but the present invention is not limited thereto.

또한, 상기 플라즈마의 흐름시간은 1분 내지 30분인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 플라즈마의 흐름시간이 1분 미만인 경우, 광흡수층(30)의 불충분한 세정으로 인한 세정 균일도가 불량이 되는 문제점이 있고, 플라즈마의 흐름시간이 30분을 초과하는 경우, 과도한 이온 충격(ion bombardment)로 인한 광흡수층(30)의 과도한 세정으로 인해 태양전지의 성능이 저하되는 문제점이 있다.The flow time of the plasma is preferably from 1 minute to 30 minutes, but is not limited thereto. At this time, when the flow time of the plasma is less than 1 minute, there is a problem that the washing uniformity due to insufficient cleaning of the light absorbing layer 30 becomes poor. When the flow time of plasma exceeds 30 minutes, excessive ion impact the performance of the solar cell is deteriorated due to excessive cleaning of the light absorption layer 30 due to bombardment.

상기 세정은 세정 가스 및 플라즈마를 동시에 공급하여 이루어지는 경우, 가장 효율적이다.The cleaning is most efficient when the cleaning gas and the plasma are supplied at the same time.

상기 세정은 25℃ 내지 120℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 세정이 25℃ 미만의 온도에서 수행되는 경우, 세정 가스 및 플라즈마 중 하나 이상과 광흡수층(30)의 반응성 불량으로 인해 광흡수층(30) 표면의 세정이 되지 않거나 일부만 세정이 되는 문제점이 있고, 광흡수층(30) 표면의 처리가 120℃를 초과하는 온도에서 수행되는 경우, 세정 가스 및 플라즈마 중 하나 이상과 광흡수층(30) 표면의 과도한 반응성으로 인한 광흡수층(30) 표면의 과도한 세정으로 인해 태양전지의 성능이 저하되는 문제점이 있다.The cleaning is preferably performed at a temperature of 25 ° C to 120 ° C, but is not limited thereto. At this time, when the cleaning is performed at a temperature of less than 25 ° C, there is a problem that the surface of the light absorbing layer 30 is not cleaned or only a part of the surface is cleaned due to at least one of the cleaning gas and the plasma and the reactivity failure of the light absorbing layer 30 , Excessive cleaning of the surface of the light absorbing layer 30 due to excessive reactivity of the surface of the light absorbing layer 30 and at least one of the cleaning gas and the plasma may be performed when the treatment of the surface of the light absorbing layer 30 is performed at a temperature exceeding 120 캜 Thereby deteriorating the performance of the solar cell.

상기 세정은 30초 내지 5분 동안 수행될 수 있다.The cleaning may be performed for 30 seconds to 5 minutes.

위와 같이, 세정 가스 및 플라즈마 중 하나 이상을 공급하여 이루어지는 세정과 버퍼층(40)의 형성은 다른 장치에서 구분하여 수행될 수도 있으나, In-situ에서 수행되는 것이, 공정 효율 및 비용 절감 차원상 더욱 바람직하다.
As described above, the cleaning by supplying at least one of the cleaning gas and the plasma and the formation of the buffer layer 40 may be performed separately in other devices, but it is more preferable to perform the cleaning in-situ in terms of process efficiency and cost reduction Do.

버퍼층(40)을The buffer layer 40 원자층Atomic layer 증착법으로 형성 Formation by evaporation

이하, 상기 광흡수층(30) 상에 버퍼층(40)을 원자층 증착법으로 형성하는 단계를 설명한다.Hereinafter, the step of forming the buffer layer 40 on the light absorption layer 30 by atomic layer deposition will be described.

상기 버퍼층(40)은 상기 광흡수층(30) 상에 형성되는 것으로, 적어도 하나 이상의 층으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 버퍼층(40)은 n형 반도체 층이고, 상기 광흡수층(30)은 p형 반도체 층이다. 따라서, 상기 광흡수층(30) 및 버퍼층(40)은 pn 접합을 형성한다. 상기 광흡수층(30)과 전면전극층(50)은 격자상수와 에너지 밴드 갭의 차이가 크기 때문에, 밴드 갭이 두 물질의 중간에 위치하는 상기 버퍼층(40)을 삽입하여 양호한 접합을 형성할 수 있다.The buffer layer 40 is formed on the light absorbing layer 30 and may be formed of at least one layer. At this time, the buffer layer 40 is an n-type semiconductor layer and the light absorbing layer 30 is a p-type semiconductor layer. Therefore, the light absorbing layer 30 and the buffer layer 40 form a pn junction. Since the light absorption layer 30 and the front electrode layer 50 have a large difference in lattice constant and energy band gap, a good junction can be formed by inserting the buffer layer 40 having a band gap in the middle of the two materials .

종래 버퍼층은 주로 화학용액 증착법(chemical bath deposition; CBD)에 의하여 CdS 등으로 형성되나, 이는 오염을 유발시키게 되는바 환경적인 면에서 문제점이 있어 왔다. 이에, 본 발명에서는 상기 버퍼층(40)으로 상기 광흡수층(30) 상에 원자층 증착법(atomic layer deposition; ALD)으로 형성된 Cd-free 버퍼층을 이용함으로써, 종래 문제점을 해결한 것이다.Conventionally, the buffer layer is mainly formed by CdS or the like by chemical solution deposition (CBD), but this causes contamination, which is problematic in terms of environmental aspects. Accordingly, the present invention solves the conventional problem by using a Cd-free buffer layer formed by atomic layer deposition (ALD) on the light absorption layer 30 as the buffer layer 40.

상기 버퍼층(40)은 CdS를 배제한 것을 특징으로 하는바, Cd-free 버퍼층인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 즉, Cd-free 버퍼층이라 함은 환경 규제를 받지 않는 친환경 공정이 가능하도록 카드뮴이 포함되지 않은 버퍼층을 말한다.The buffer layer 40 may be a Cd-free buffer layer, but is not limited thereto. That is, the Cd-free buffer layer refers to a buffer layer that does not contain cadmium so that an eco-friendly process can be performed without being subjected to environmental regulations.

상기 버퍼층(40)이 Cd-free 버퍼층으로, Zn(O, S)의 조성을 포함하는 경우, Zn, S, Zn, O의 원자층이 원자층 증착법에 의해 반복 적층되어 형성될 수 있다. 이때, 버퍼층(40) 내 O:S의 몰비가 3:1~10:1일 수 있다.When the buffer layer 40 is a Cd-free buffer layer and contains a composition of Zn (O, S), atomic layers of Zn, S, Zn, and O may be repeatedly formed by atomic layer deposition. In this case, the molar ratio of O: S in the buffer layer 40 may be 3: 1 to 10: 1.

상기 버퍼층(40)의 밴드갭 에너지는 3.2 eV 내지 3.6eV인 것이 바람직하고, 3.25 eV 내지 3.55eV인 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 상기 버퍼층(40)이 ZnO의 조성만 포함하는 경우에는 밴드갭 에너지가 3.2 eV이고, 상기 버퍼층(40)이 ZnS의 조성만 포함하는 경우에는 밴드갭 에너지가 3.6 eV인바, 버퍼층(40) 내 O:S의 몰비를 조절함으로써 상기 범위의 밴드갭 에너지를 가질 수 있다.The band gap energy of the buffer layer 40 is preferably 3.2 eV to 3.6 eV, more preferably 3.25 eV to 3.55 eV, but is not limited thereto. When the buffer layer 40 contains only the ZnO composition, the band gap energy is 3.2 eV. When the buffer layer 40 contains only the ZnS composition, the band gap energy is 3.6 eV and the O : ≪ / RTI > S, the bandgap energy of the above range can be obtained.

상기 버퍼층(40)의 두께는 3nm 내지 100nm인 것이 바람직하고, 3nm 내지 50nm인 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 버퍼층(40)의 두께가 상기 범위 미만인 경우, 버퍼층(40)이 균일하게 형성되지 않아 전면전극층(50)과 광흡수층(30)이 접촉하는 부분이 생기며 이로 인해 광전변환효율이 감소되는 문제점이 있고, 버퍼층(40)의 두께가 상기 범위를 초과하는 경우, 버퍼층(40)의 투과도가 감소하여 광흡수층(30)으로 들어오는 광량이 감소하여 광전환변환효율이 감소되는 문제점이 있다. 특히, 버퍼층(40)의 두께를 50nm 이하로 형성함으로써, 제조 공정시, 효율성(throughput) 향상 및 캐패시티-업(capacity-up) 효과가 있다.The thickness of the buffer layer 40 is preferably 3 nm to 100 nm, more preferably 3 nm to 50 nm, but is not limited thereto. At this time, if the thickness of the buffer layer 40 is less than the above range, the buffer layer 40 is not uniformly formed, and a portion where the front electrode layer 50 contacts the light absorbing layer 30 is generated, If the thickness of the buffer layer 40 is more than the above range, the transmittance of the buffer layer 40 is reduced, and the amount of light entering the light absorbing layer 30 is reduced to reduce the light conversion efficiency. In particular, by forming the buffer layer 40 to have a thickness of 50 nm or less, there is an improvement in throughput and a capacity-up effect in the manufacturing process.

본 발명에 따라, 표면 열처리하는 단계는 버퍼층(40)을 형성한 후 버퍼층(40) 표면에서 이루어질 수 있는데, 알칼리 화합물(Na-O, Na-Se-O) 확산에 의한 션트저항(R shunt)을 증가시켜 충전인자(FF) 및 상대적 효율을 높일 수 있다.According to the present invention, the surface heat treatment may be performed on the surface of the buffer layer 40 after the buffer layer 40 is formed. The shunt resistance R shunt due to the diffusion of the alkali compound (Na-O, Na-Se- To increase the charging factor (FF) and the relative efficiency.

이때, 상기 표면 열처리 및 표면 열처리 후 세정의 구체적인 조건은 전술한 바와 같다.At this time, specific conditions of the surface heat treatment and the surface heat treatment are as described above.

상기 표면 열처리 및 표면 열처리 후 세정 결과, 상기 버퍼층(40) 내부에는 Na 함량이 최소화된 것을 특징으로 하는바, 상기 버퍼층(40)의 Na 함량은 0.5 at% 내지 2 at%인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.As a result of the cleaning after the surface heat treatment and the surface heat treatment, the Na content in the buffer layer 40 is minimized. It is preferable that the Na content of the buffer layer 40 is 0.5 at% to 2 at% It is not limited.

도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 원자층 증착법으로 형성된 버퍼층을 포함하는 태양전지의 광흡수층 및 버퍼층에서 Na 함량 프로파일(profile)을 나타낸 그래프이다. 3 is a graph showing a Na content profile in a light absorption layer and a buffer layer of a solar cell including a buffer layer formed by atomic layer deposition according to an embodiment of the present invention.

도 3에 나타난 바와 같이, 상기 버퍼층(40)의 Na 함량은 상기 광흡수층(30)과 접촉하는 표면(③ 영역)에서 피크 값을 가질 수 있다. 이는 Na이 광흡수층(30) 내부(④ 영역)보다는 상대적으로 광흡수층(30) 표면(③ 영역)에서 과량으로 존재하는데, 이러한 Na이 O 등과 결합하여 알칼리 화합물(Na-O, Na-Se-O)을 형성하여, 광흡수층(30)과 버퍼층(40) 사이 계면(또는 버퍼층(40) 내부나 표면)에 존재하기 때문이다. 구체적으로, 상기 버퍼층(40)의 Na 함량은 상기 광흡수층(30)과 접촉하는 표면으로부터 두께 방향을 따라 급격히 감소하다가(③ 영역), 일정하게 유지된 후(② 영역), 상기 전면전극층(50)과 접촉하는 표면에서 다소 증가할 수 있다(① 영역). 이와 같은 Na 함량의 증가는 버퍼층이 열적 원자층 증착법(thermal ALD)으로 형성되기 때문에, 알칼리 화합물 확산된 결과이자, Na이 O 등과 결합하여 알칼리 화합물(Na-O, Na-Se-O)을 형성하여, 버퍼층(40)과 투명전극층(50)(또는 투명저항층(60))사이 계면에 존재하는 결과이다.As shown in FIG. 3, the Na content of the buffer layer 40 may have a peak value at a surface (region (3)) in contact with the light absorbing layer 30. This is because Na exists in excess in the surface (③ region) of the light absorbing layer 30 relative to the inside (④ region) of the light absorbing layer 30, and this Na binds with O and the like to form an alkali compound (Na- O) is formed at the interface between the light absorbing layer 30 and the buffer layer 40 (or inside or on the buffer layer 40). Specifically, the Na content of the buffer layer 40 decreases sharply along the thickness direction from the surface in contact with the light absorbing layer 30 (region ③), remains constant (region ②), and then the front electrode layer 50 ) (Fig. 1 (a)). As the Na content increases, the buffer layer is formed by the thermal ALD, so that the alkali compound diffuses and the Na bonds with the O to form the alkali compound (Na-O, Na-Se-O) And is present at the interface between the buffer layer 40 and the transparent electrode layer 50 (or the transparent resistive layer 60).

또한, 상기 표면 열처리 및 표면 열처리 후 세정 결과, 상기 버퍼층(40)의 C, H 및 OH로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 불순물의 함량은 3 wt% 이내인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 상기 불순물의 함량이 상기 범위를 초과하여 버퍼층(40) 내부에 존재하는 경우, 광흡수층(30) 및 전면전극층(50) 사이의 도전성 경로를 만들게 되어 션트 저항(R-shunt)이 감소하는 문제가 있다. 이때, XRD, AES, SIMS 등 분석을 통해 불순물의 함량을 확인할 수 있다.
As a result of the cleaning after the surface heat treatment and the surface heat treatment, the content of at least one impurity selected from the group consisting of C, H and OH in the buffer layer 40 is preferably within 3 wt%, but is not limited thereto. At this time, if the content of the impurity exceeds the range and exists in the buffer layer 40, a conductive path between the light absorption layer 30 and the front electrode layer 50 is formed, and the shunt resistance R-shunt decreases there is a problem. At this time, the content of impurities can be confirmed through analysis such as XRD, AES, SIMS and the like.

전면전극층(50)을The front electrode layer 50 형성 formation

이하, 상기 버퍼층(40) 상에 전면전극층(50)을 형성하는 단계를 설명한다.Hereinafter, the step of forming the front electrode layer 50 on the buffer layer 40 will be described.

상기 전면전극층(50)은 상기 버퍼층(40) 상에 형성되는 것으로, 상기 전면전극층(50)은 상기 광흡수층(30)과 pn접합을 형성하는 윈도우(window)층으로서, 스퍼터링 등에 의하여 ZnO, 알루미늄(Al) 또는 알루미나(Al2O3)로 도핑된 ZnO, ITO(Indium Tin Oxide) 등으로 형성될 수 있다. The front electrode layer 50 is formed on the buffer layer 40. The front electrode layer 50 is a window layer forming a pn junction with the light absorbing layer 30 by sputtering or the like, (Indium Tin Oxide) doped with Al or Al 2 O 3 , or the like.

상기 전면전극층(50)은 ZnO를 포함하는 i형 ZnO박막 상에 전기광학적 특성이 뛰어난 Ⅲ족 원소를 포함하는 물질로 도핑된 ZnO를 포함하는 n형 ZnO박막을 증착한 2중 구조로 이루어질 수 있다.The front electrode layer 50 may have a double structure in which an n-type ZnO thin film containing ZnO doped with a material containing a Group III element having excellent electro-optical properties is deposited on an i-type ZnO thin film containing ZnO .

상기 i형 ZnO박막의 두께는 10nm 내지 70nm인 것이 바람직하고, 40nm 내지 50nm인 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 또한, n형 ZnO박막의 두께는 250nm 내지 1000nm인 것이 바람직하고, 500 nm 내지 1000nm인 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The thickness of the i-type ZnO thin film is preferably 10 nm to 70 nm, more preferably 40 nm to 50 nm, but is not limited thereto. Further, the thickness of the n-type ZnO thin film is preferably 250 nm to 1000 nm, more preferably 500 nm to 1000 nm, but is not limited thereto.

이때, i형 ZnO박막은 태양전지 전면의 투명전극의 기능을 하기 때문에 광투과율이 높고 전기 전도성이 좋은 것으로, 도핑되지 않은 ZnO 박막으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, i형 ZnO박막 상에 증착된 n형 ZnO박막은 ZnO에 알루미늄(Al) 또는 알루미나(Al2O3)를 도핑함으로써 낮은 저항값을 갖는 것으로, ITO(Indium Tin Oxide) 박막 대비 생산 단가가 낮아 경제적인 이점이 있다.
At this time, since the i-type ZnO thin film functions as a transparent electrode on the entire surface of the solar cell, it is preferable that it is formed of an undoped ZnO thin film having high light transmittance and good electrical conductivity. In addition, the n-type ZnO thin film deposited on the i-type ZnO thin film has a low resistance value by doping ZnO with aluminum (Al) or alumina (Al 2 O 3 ), and the production cost relative to ITO (Indium Tin Oxide) There is an economical advantage because it is low.

ZnOZnO 를 포함하는 Containing 투명저항층(60)을The transparent resistive layer 60 형성 formation

이하, 상기 버퍼층(40)의 형성 후, 상기 버퍼층(40) 상에 ZnO를 포함하는 투명저항층(60)을 추가로 형성하는 단계를 설명한다.Hereinafter, a step of forming a transparent resistance layer 60 including ZnO on the buffer layer 40 after forming the buffer layer 40 will be described.

상기 투명저항층(60)은 버퍼층(40)과 전면전극층(50) 사이에 손상방지를 위한 비전도성의 추가층에 해당하는 것으로, 생략 가능할 수도 있고, 그 두께를 최소화하여 형성할 수도 있다.The transparent resistance layer 60 corresponds to an additional non-conductive layer for preventing damage between the buffer layer 40 and the front electrode layer 50. The transparent resistance layer 60 may be omitted or may be formed with a minimum thickness.

상기 투명저항층(60)은 광투과율이 높은 i-ZnO로 형성하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않으며, 그 두께는 전지 효율측면에서 10nm~50nm인 것이 바람직하다. The transparent resistance layer 60 is preferably formed of i-ZnO having a high light transmittance, but is not limited thereto. The thickness of the transparent resistance layer 60 is preferably 10 nm to 50 nm in terms of cell efficiency.

상기 투명저항층(60)은 비정질(amorphous phase)인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 상기 투명저항층(60)은 비정질로 형성됨으로써, 면저항이 매우 높은 특징을 보인다. 이러한 비정질 투명저항층(60)은 원자층 증착법에 의해 약 100℃의 낮은 공정에서 구현 가능한 것으로, 4-point probe 등의 장치를 이용하여 면저항(Rs, sheet resistance)을 측정할 수 있고, 이때, 측정되는 면저항은 수백 kohm/sq 내지 수 Mohm/sq이다. 또한, XRD 분석을 통해 결정 피크가 관찰되지 않아야 한다.The transparent resistance layer 60 is preferably an amorphous phase, but is not limited thereto. Since the transparent resistive layer 60 is formed of amorphous material, the sheet resistance is very high. The amorphous transparent resistive layer 60 can be formed at a low process temperature of about 100 ° C. by atomic layer deposition. The sheet resistivity Rs can be measured using a device such as a 4-point probe. At this time, The sheet resistance measured is from hundreds of kohm / sq to several Mohm / sq. In addition, crystal peaks should not be observed through XRD analysis.

본 발명에 따라, 표면 열처리하는 단계는 ZnO를 포함하는 투명저항층(60)을 형성한 후 상기 투명저항층(60) 표면에서 이루어질 수 있는데, 알칼리 화합물(Na-O, Na-Se-O) 확산에 의한 션트저항(R shunt)을 증가시켜 충전인자(FF) 및 상대적 효율을 높일 수 있다.According to the present invention, the surface heat treatment may be performed on the surface of the transparent resistive layer 60 after the transparent resistive layer 60 including ZnO is formed. The alkaline compound (Na-O, Na-Se-O) The shunt resistance (R shunt) due to diffusion can be increased to increase the charging factor (FF) and the relative efficiency.

이때, 상기 표면 열처리 및 표면 열처리 후 세정의 구체적인 조건은 전술한 바와 같다.At this time, specific conditions of the surface heat treatment and the surface heat treatment are as described above.

또한, 상기 표면 열처리 및 표면 열처리 후 세정 결과, 투명저항층(60)의 C, H 및 OH로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 불순물의 함량은 3 wt% 이내인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 상기 불순물의 함량이 상기 범위를 초과하여 투명저항층(60) 내부에 존재하는 경우, 광흡수층(30) 및 전면전극층(50) 사이의 도전성 경로를 만들게 되어 션트 저항(R shunt)이 감소하는 문제가 있다. 이때, XRD, AES, SIMS 등 분석을 통해 불순물의 함량을 확인할 수 있다.
As a result of the cleaning after the surface heat treatment and the surface heat treatment, the content of at least one impurity selected from the group consisting of C, H and OH in the transparent resistive layer 60 is preferably within 3 wt%, but is not limited thereto. At this time, when the content of the impurity exceeds the above range and exists in the transparent resistive layer 60, a conductive path between the light absorbing layer 30 and the front electrode layer 50 is formed, and the shunt resistance R shunt is reduced There is a problem. At this time, the content of impurities can be confirmed through analysis such as XRD, AES, SIMS and the like.

본 발명에 따른 태양전지(1)는 광흡수층(30)을 형성한 후, 표면 열처리하고 세정함으로써 광흡수층(30) 표면의 불순물을 제거하여 개방전압(Voc)을 증가시켜 상대적 효율을 높일 수 있고, 버퍼층(40)을 형성한 후 또는 ZnO를 포함하는 투명저항층(60)을 형성한 후, 표면 열처리하고 세정함으로써 알칼리 화합물 확산에 의한 션트저항(R shunt)을 증가시켜 충전인자(FF) 및 상대적 효율을 높일 수 있다.The solar cell 1 according to the present invention can remove the impurities on the surface of the light absorbing layer 30 by increasing the open voltage V oc by increasing the relative efficiency by forming the light absorbing layer 30, After the formation of the buffer layer 40 or the formation of the transparent resistive layer 60 containing ZnO, the shunt resistance R shunt due to diffusion of the alkaline compound is increased by surface heat treatment and cleaning, And the relative efficiency can be increased.

또한, 본 발명에 따른 태양전지(1)는 4인치 이상의 대면적이 가능한 이점이 있다.
Further, the solar cell 1 according to the present invention has an advantage that a large area of 4 inches or more can be obtained.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are provided only for the purpose of easier understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

[[ 실시예Example ]]

실시예Example 1 One

소다라임 유리(sodalime glass) 기판 상에 제조된 Mo계 합금을 DC 스퍼터링 방법으로 코팅하여 0.5㎛의 후면전극층을 형성하였다. 후면전극층 상에 Cu, In, Ga 및 Se 전구체를 DC 스퍼터링 방법으로 증착한 후, Se 분위기하에 550℃에서 30~60분 동안 열처리하여 2㎛의 CIGS계 화합물을 포함하는 광흡수층을 형성하였다. 이후, 광흡수층을 1atm 및 공기(air) 분위기 하 200℃에서 5분 동안 표면 열처리하고, DI-water로 이루어진 세정 용액에 상온(25℃)에서 3분 동안 담금(dipping)하여 광흡수층 표면의 불순물을 제거하였다. 광흡수층 상에 40nm의 Zn(O, S) 버퍼층을 원자층 증착법으로 형성하였고, 이후 RF 스퍼터링 방법으로 코팅하여 50nm 의 i형 ZnO박막 및 1000nm의 n형 ZnO박막을 형성하여 전면전극층을 형성함으로써 태양전지를 최종 제조하였다.A Mo based alloy formed on a sodalime glass substrate was coated by a DC sputtering method to form a 0.5 μm rear electrode layer. Cu, In, Ga, and Se precursors were deposited on the back electrode layer by DC sputtering method and then heat-treated at 550 ° C for 30 to 60 minutes in an atmosphere of Se to form a light absorbing layer containing a CIGS compound of 2 μm. Thereafter, the light absorption layer was subjected to a surface heat treatment at 200 캜 for 5 minutes in an atmosphere of 1 atm and air, and dipped in a cleaning solution composed of DI-water at room temperature (25 캜) for 3 minutes to remove impurities . A 40 nm thick Zn (O, S) buffer layer was formed on the light absorption layer by atomic layer deposition and then coated by RF sputtering to form a 50 nm thick i-type ZnO thin film and a 1000 nm thick n-type ZnO thin film, The battery was finally prepared.

실시예Example 2 2

10분 동안 표면 열처리한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하였다.The same procedure as in Example 1 was conducted except that the surface was heat-treated for 10 minutes.

실시예Example 3 3

15분 동안 표면 열처리한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하였다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that the surface was heat-treated for 15 minutes.

실시예Example 4 4

광흡수층을 형성한 후, 별도의 표면 열처리 및 세정을 하지 아니하고 광흡수층 상에 40nm의 Zn(O, S) 버퍼층 및 20nm의 ZnO 투명저항층을 원자층 증착법으로 형성하였다. 이후, 투명저항층을 1atm 및 공기(air) 분위기 하 200℃에서 5분 동안 표면 열처리한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하였다.After forming the light absorption layer, a Zn (O, S) buffer layer of 40 nm and a ZnO transparent resistive layer of 20 nm were formed on the light absorption layer by atomic layer deposition without performing another surface heat treatment and cleaning. Thereafter, the transparent resistive layer was subjected to the surface heat treatment at 200 캜 for 5 minutes in an atmosphere of 1 atm and air, and the same procedure as in Example 1 was carried out.

실시예Example 5 5

표면 열처리 후, DI-water로 이루어진 세정 용액에 상온(25℃)에서 3분 동안 담금(dipping)하여 투명저항층 표면의 불순물을 제거한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일하게 하였다.After the surface heat treatment, the surface of the transparent resistive layer was removed by dipping in a cleaning solution composed of DI-water at room temperature (25 ° C) for 3 minutes, and the same procedure as in Comparative Example 1 was carried out.

비교예Comparative Example 1 One

표면 열처리를 전혀 하지 아니한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하였다.
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the surface heat treatment was not performed at all.

실험예Experimental Example : 태양전지의 개방전압( : Open-circuit voltage of solar cell ( VV ococ ) 평가) evaluation

실시예 1~3 및 비교예 1에 따라 제조된 태양전지의 개방전압(Voc)을 평가하였고, 그 결과는 표 1에 나타내었다.The open-circuit voltage (V oc ) of the solar cells prepared according to Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 was evaluated, and the results are shown in Table 1.

구분division Voc
(mV)
V oc
(mV)
상대적
효율(%)
Relative
efficiency(%)
실시예 1Example 1 560560 110.3110.3 실시예 2Example 2 575575 118.8118.8 실시예 3Example 3 590590 125.0125.0 비교예 1Comparative Example 1 530530 100.0100.0

상기 표 1에서 보듯이, 실시예 1~3의 경우, 비교예 1에 비하여 태양전지의 개방전압(Voc)이 높아, 상대적 효율이 증가함을 확인할 수 있었다. 이는 광흡수층을 형성한 후 표면 열처리하고 세정함으로써, 광흡수층 표면의 불순물을 제거한 결과이다.
As shown in Table 1, the open-circuit voltage (V oc ) of the solar cell is higher than that of the comparative example 1 in the case of the examples 1 to 3, and the relative efficiency is increased. This is a result of removing the impurities on the surface of the light absorbing layer by forming the light absorbing layer, then performing surface heat treatment and cleaning.

(2) 태양전지의 (2) Solar cells 션트저항Shunt Resistance (R (R shuntshunt ) 및 ) And 충전인자Charging factor (( FFFF ) 평가) evaluation

실시예 4~5 및 비교예 1에 따라 제조된 태양전지의 션트저항(R shunt) 및 충전인자(FF)를 평가하였고, 그 결과는 표 2에 나타내었다.The shunt resistance (R shunt) and the charge factor (FF) of the solar cell manufactured according to Examples 4 to 5 and Comparative Example 1 were evaluated, and the results are shown in Table 2.

구분division R shunt
(Ohm)
R shunt
(Ohm)
FF
(%)
FF
(%)
상대적
효율(%)
Relative
efficiency(%)
실시예 4Example 4 17491749 65.465.4 102.3102.3 실시예 5Example 5 23492349 65.765.7 103.9103.9 비교예 1Comparative Example 1 15041504 65.065.0 100.0100.0

상기 표 2에서 보듯이, 실시예 4~5의 경우, 비교예 1에 비하여 태양전지의 션트저항(R shunt)이 높아 충전인자(FF) 및 상대적 효율이 증가함을 확인할 수 있었다. 이는 투명저항층을 형성한 후 표면 열처리 또는 세정함으로써, 알칼리 화합물(Na-O, Na-Se-O) 확산을 방지한 결과이다.
As shown in Table 2, in Examples 4 to 5, the shunt resistance (R shunt) of the solar cell was higher than that of Comparative Example 1, and it was confirmed that the charging factor (FF) and the relative efficiency were increased. This is a result of preventing diffusion of an alkali compound (Na-O, Na-Se-O) by forming a transparent resistive layer and then performing surface heat treatment or cleaning.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

Claims (18)

(a) 기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계;
(b) 상기 후면전극층 상에 광흡수층을 형성하는 단계;
(c) 상기 광흡수층 상에 버퍼층을 원자층 증착법으로 형성하는 단계; 및
(d) 상기 버퍼층 상에 전면전극층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 (b) 단계 또는 상기 (c) 단계 후, 표면 열처리하는 단계를 추가로 포함하는
태양전지의 제조방법.
(a) forming a rear electrode layer on a substrate;
(b) forming a light absorption layer on the rear electrode layer;
(c) forming a buffer layer on the light absorption layer by atomic layer deposition; And
(d) forming a front electrode layer on the buffer layer,
Further comprising a surface heat treatment step after the step (b) or the step (c)
A method of manufacturing a solar cell.
제 1항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 버퍼층의 형성 후, 상기 버퍼층 상에 ZnO를 포함하는 투명저항층을 추가로 형성하는
태양전지의 제조방법.
The method according to claim 1,
After the formation of the buffer layer in the step (c), a transparent resistance layer containing ZnO is further formed on the buffer layer
A method of manufacturing a solar cell.
제1항에 있어서,
상기 표면 열처리는 공기(air), N2, Ar, O2, H20 및 H2O2로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 가스 분위기 하에 수행되는
태양전지의 제조방법.
The method according to claim 1,
The surface heat treatment is performed under at least one gas atmosphere selected from the group consisting of air, N 2 , Ar, O 2 , H 2 O and H 2 O 2
A method of manufacturing a solar cell.
제1항에 있어서,
상기 표면 열처리는 100℃ 내지 250℃의 온도에서 수행되는
태양전지의 제조방법.
The method according to claim 1,
The surface heat treatment is performed at a temperature of 100 ° C to 250 ° C
A method of manufacturing a solar cell.
제1항에 있어서,
상기 표면 열처리는 1분 내지 30분 동안 수행되는
태양전지의 제조방법.
The method according to claim 1,
The surface heat treatment is performed for 1 minute to 30 minutes
A method of manufacturing a solar cell.
제1항에 있어서,
상기 표면 열처리 후, NH4OH, HNO3, HCl, H2SO4, NH4F, HF, H2O2, CdSO4, KCN 및 DI-water로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 세정용액에 의해 세정하는
태양전지의 제조방법.
The method according to claim 1,
After the surface heat treatment, the substrate is cleaned by at least one cleaning solution selected from the group consisting of NH 4 OH, HNO 3 , HCl, H 2 SO 4 , NH 4 F, HF, H 2 O 2 , CdSO 4 , KCN and DI- doing
A method of manufacturing a solar cell.
제1항에 있어서,
상기 표면 열처리 후, 세정 가스 및 플라즈마 중 하나 이상을 공급하여 세정하는
태양전지의 제조방법.
The method according to claim 1,
After the surface heat treatment, at least one of a cleaning gas and a plasma is supplied and cleaned
A method of manufacturing a solar cell.
제7항에 있어서,
상기 세정 가스는 NH3, ClF3, F2, H2O, O2, N2O, NF3 및 N2로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인
태양전지의 제조방법.
8. The method of claim 7,
The cleaning gas may be at least one selected from the group consisting of NH 3 , ClF 3 , F 2 , H 2 O, O 2 , N 2 O, NF 3 and N 2
A method of manufacturing a solar cell.
제7항에 있어서,
상기 플라즈마는 Ar, N2, O2, H2O, H2, He, CH4, NH3, CF4, C2H2 및 C3H8으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 반응 가스에 의해 형성된
태양전지의 제조방법.
8. The method of claim 7,
The plasma is formed by at least one reaction gas selected from the group consisting of Ar, N 2 , O 2 , H 2 O, H 2 , He, CH 4 , NH 3 , CF 4 , C 2 H 2 and C 3 H 8 .
A method of manufacturing a solar cell.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 세정은 10℃ 내지 120℃의 온도에서 수행되는
태양전지의 제조방법.
8. The method according to claim 6 or 7,
The cleaning is carried out at a temperature of from < RTI ID = 0.0 > 10 C <
A method of manufacturing a solar cell.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 세정은 30초 내지 5분 동안 수행되는
태양전지의 제조방법.
8. The method according to claim 6 or 7,
The cleaning is carried out for 30 seconds to 5 minutes
A method of manufacturing a solar cell.
기판;
상기 기판 상에 형성된 후면전극층;
상기 후면전극층 상에 형성된 광흡수층;
상기 광흡수층 상에 원자층 증착법으로 형성된 버퍼층; 및
상기 버퍼층 상에 형성된 전면전극층을 포함하고,
상기 버퍼층의 Na 함량은 0.5 at% 내지 2 at%인
태양전지.
Board;
A rear electrode layer formed on the substrate;
A light absorbing layer formed on the rear electrode layer;
A buffer layer formed on the light absorption layer by atomic layer deposition; And
And a front electrode layer formed on the buffer layer,
The Na content of the buffer layer is 0.5 at% to 2 at%
Solar cells.
제12항에 있어서,
상기 버퍼층의 Na 함량은 상기 광흡수층과 접촉하는 표면에서 피크 값을 가지는
태양전지.
13. The method of claim 12,
Wherein the Na content of the buffer layer has a peak value at a surface in contact with the light absorbing layer
Solar cells.
제12항에 있어서,
상기 버퍼층의 Na 함량은 상기 광흡수층과 접촉하는 표면으로부터 두께 방향을 따라 급격히 감소하다가, 일정하게 유지된 후, 상기 전면전극층과 접촉하는 표면에서 증가하는
태양전지.
13. The method of claim 12,
The Na content of the buffer layer is rapidly decreased along the thickness direction from the surface in contact with the light absorbing layer, is maintained constant, and then increased at the surface in contact with the front electrode layer
Solar cells.
제12항에 있어서,
상기 기판은 소다라임 유리(sodalime glass) 기판인
태양전지.
13. The method of claim 12,
The substrate may be a sodalime glass substrate
Solar cells.
제15항에 있어서,
상기 소다라임 유리(sodalime glass) 기판의 Na 함량은 13 at% 내지 15 at%인
태양전지.
16. The method of claim 15,
The sodium content of the sodalime glass substrate is 13 at% to 15 at%
Solar cells.
제12항에 있어서,
상기 버퍼층의 C, H 및 OH로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 불순물의 함량은 3 wt% 이내인
태양전지.
13. The method of claim 12,
The content of at least one impurity selected from the group consisting of C, H and OH in the buffer layer is within 3 wt%
Solar cells.
제12항에 있어서,
상기 버퍼층과 상기 전면전극층 사이에 ZnO를 포함하는 투명저항층을 추가로 포함하는
태양전지.
13. The method of claim 12,
Further comprising a transparent resistive layer including ZnO between the buffer layer and the front electrode layer
Solar cells.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108511321A (en) * 2018-03-19 2018-09-07 徐州鑫宇光伏科技有限公司 Do over again cleaning method and the reworking method of black silicon silicon chip after printing

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