KR20190053687A - Thin film solar cell and method for manufacturing thin film solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 박막 태양전지 및 박막 태양전지의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a thin film solar cell and a method for manufacturing the thin film solar cell.
구리인듐갈륨셀렌(CIGS)계 화합물은 구리(Cu)-인듐(In)-갈륨(Ga)-셀레늄(Se)의 4원소로 이루어진 칼코제나이드계 화합물 반도체로서, 구리인듐갈륨셀렌(CIGS)계 태양전지는 광흡수층을 포함하여 광변환 효율이 우수하여, 이에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다. 구리인듐갈륨셀렌(CIGS)계 화합물은 직접천이 반도체 화합물이기 때문에 태양광 에너지 변환 효율이 좋다. 또한, 알루미늄 및 황 등의 원소를 첨가 도핑함으로써 에너지 갭을 1.0 ~ 2.7 eV까지 광범위하게 변환할 수도 있어, 광변환 효율을 더욱 향상시킬 수 있다고 알려져 있다. 구리인듐갈륨셀렌(CIGS)계 화합물은 3원소(ternary) 반도체 구리인듐셀렌(CuInSe2,CIS)계 화합물에 갈륨(Ga) 원소를 인듐(In) 치환으로 도핑하여 효율을 증가시킨 것이다. 이 소재의 광흡수 계수가 105cm-1로서 광흡수 소재 중 가장 높기 때문에, 이 소재를 이용하여 고효율의 태양전지를 만들 수 있다. 또한, 환경 안정성과 방사선에 대한 소재의 저항성의 면에서도 매우 우수하다.The copper indium gallium selenide (CIGS) compound is a chalcogenide compound semiconductor consisting of four elements of copper (Cu) - indium (In) - gallium (Ga) - selenium (Se) Photovoltaic cells have excellent light conversion efficiency including a light absorbing layer, and active research on this is proceeding. Since the copper indium gallium selenide (CIGS) compound is a direct transition semiconductor compound, the solar energy conversion efficiency is good. In addition, it is known that the addition of an element such as aluminum and sulfur to the doping can broaden the energy gap from 1.0 to 2.7 eV, thereby further improving the light conversion efficiency. The copper indium gallium selenide (CIGS) compound is a compound of gallium (Ga) element doped with indium (In) substitution in a ternary semiconductor copper indium selenide (CuInSe 2 , CIS) compound to increase the efficiency. Since the material has a light absorption coefficient of 105 cm -1 and is the highest among the light absorbing materials, a solar cell with high efficiency can be produced using this material. In addition, it is excellent in environmental stability and resistance to radiation.
두께 1~2㎛ 의 박막으로도 고효율 태양전지의 제조가 가능하며, 또한, 구리인듐갈륨셀렌(CIGS)계 화합물은 장기적으로 전기적 및 광학적 안정성이 매우 우수한 특성을 보이고 있어, 태양전지의 광흡수층으로 매우 이상적인 박막이다. 이에 따라, 구리인듐갈륨셀렌(CIGS)계 화합물은 태양광 발전의 경제성 및 환경 친화적인 면에서 우수하므로, 현재 사용되고 있는 고가의 결정질 실리콘 태양전지를 대체할, 저가의 고효율 태양전지 재료로 활발히 연구되고 있다.In addition, the copper indium gallium selenide (CIGS) -based compound exhibits excellent electrical and optical stability over a long period of time, and can be used as a light absorbing layer of a solar cell It is a very ideal thin film. Accordingly, the copper indium gallium selenide (CIGS) -based compound is excellent in the economical efficiency and environmental friendliness of the photovoltaic power generation, and is actively studied as a low-cost, high-efficiency solar cell material to replace the currently used expensive crystalline silicon solar battery have.
그러나, 구리인듐갈륨셀렌(CIGS)계 태양전지의 재료인 인듐 및 갈륨의 수급이 어렵고, 가격이 높다는 문제점이 있다. 따라서, 최근에는 인듐 및 갈륨을 아연(Zn) 및 주석(Sn)으로 대체하는, 새로운 태양전지에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 구리인듐갈륨셀렌(CIGS)계 태양전지에서, 인듐 및 갈륨을 아연 및 주석으로 대체한 것이 구리아연주석셀렌(CZTS)계 태양전지이다. 아연 및 주석이 자연적으로 매장량이 매우 풍부한 원소이고, 상대적으로 값이 싸며, 유해성이 낮기 때문에, 구리아연주석셀렌(CZTS)계 화합물은 친환경적인 흡수층 물질로 평가받고 있다.However, it is difficult to supply and supply indium and gallium, which are the materials of copper indium gallium selenide (CIGS) type solar cell, and the price is high. Therefore, in recent years, researches on new solar cells, in which indium and gallium are replaced by zinc (Zn) and tin (Sn), are actively being studied. In a copper indium gallium selenide (CIGS) solar cell, copper and zinc tin selenide (CZTS) solar cells are produced by replacing indium and gallium with zinc and tin. Because zinc and tin are naturally very abundant, relatively inexpensive, and less harmful, copper-zinc-tin selenide (CZTS) compounds have been evaluated as eco-friendly absorbing layer materials.
CZTS계 광흡수층은 구리(Cu), 아연(Zn), 인듐(In), 황(S), 셀렌(Se)으로 구성되었으며, Cu2ZnSnSe4 (CZTSe), Cu2ZnSnS4(CZTS) 또는 Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTSSe)와 같이 구성될 수 있다. CZTS계 박막 태양전지는 광흡수층을 구성하는 물질이 지구상에 매우 광범위하게 존재하기 때문에 저가의 태양전지 구현이 가능하다. 이러한 CZTS계 박막 태양전지의 다양한 적용을 위해서는 유연 기판 상에 박막 태양전지를 구현하는 것이 필요하다. The CZTS light absorbing layer is composed of Cu (Cu), Zn (Zn), In, S and Se, and Cu 2 ZnSnSe 4 (CZTSe), Cu 2 ZnSnS 4 2 ZnSn (S, Se) 4 (CZTSSe). CZTS thin film solar cells can realize a low cost solar cell because the material constituting the light absorption layer exists on a very wide scale on the earth. For various applications of such CZTS thin film solar cells, it is necessary to implement a thin film solar cell on a flexible substrate.
본 발명은 금속 알칼리 산화물을 도입하여, 광흡수층 내에 존재하는 결함을 효율적으로 패시베이션할 수 있고, 이에 의해 전기적 특성 및 광전변환효율이 향상된 박막 태양전지 및 그 제조방법을 제공함을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a thin film solar cell in which metal alkaline oxides are introduced to efficiently passivate defects present in the light absorption layer, thereby improving electrical characteristics and photoelectric conversion efficiency, and a method of manufacturing the same.
본 발명의 실시 예를 따르는 박막 태양전지는 기판; 상기 기판 상에 배치된 후면전극; 상기 후면전극 상에 배치된 광흡수층; 상기 광흡수층 상에 배치된 전면전극을 포함하고, 상기 광흡수층은 알칼리 금속 산화물이 도핑된 것을 특징으로 하고, 상기 알칼리 금속 산화물은 1A족 알칼리 금속 산화물 또는 2A족 알칼리 금속 산화물인 것을 특징으로 한다. A thin film solar cell according to an embodiment of the present invention includes a substrate; A rear electrode disposed on the substrate; A light absorbing layer disposed on the rear electrode; And a front electrode disposed on the light absorption layer, wherein the light absorption layer is doped with an alkali metal oxide, and the alkali metal oxide is a 1A alkali metal oxide or a 2A alkali metal oxide.
또한, 상기 후면전극은 알칼리 금속 산화물이 도핑될 수 있다. Also, the rear electrode may be doped with an alkali metal oxide.
또한, 상기 1A족 알칼리 금속 산화물은 산화 리튬(Li2O), 산화 나트튬(Na2O), 산화 칼륨(K2O), 산화 루비듐(Rb2O) 및 산화 세슘(Cs2O) 중 적어도 하나이고, 상기 2A족 알칼리 금속 산화물은 산화 베릴륨(BeO), 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO), 및 산화 바륨(BaO) 중 적어도 하나일 수 있다. In addition, the Group 1A alkali metal oxide is lithium oxide (Li 2 O), oxidation sodium lithium (Na 2 O), potassium oxide (K 2 O), oxide, rubidium (Rb 2 O), and cesium oxide (Cs 2 O) of And the Group 2A alkali metal oxide may be at least one of beryllium oxide (BeO), magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), strontium oxide (SrO), and barium oxide (BaO).
또한, 상기 광흡수층은 구리인듐셀렌(CIS)계 화합물, 구리인듐갈륨셀렌(CIGS)계 화합물 및 구리아연주석(CZTS)계 화합물 중 적어도 하나일 수 있다. The light absorption layer may be at least one of a copper indium selenium (CIS) compound, a copper indium gallium selenium (CIGS) compound, and a copper zinc tin (CZTS) compound.
또한, 상기 광흡수층 및 전면전극 사이에 배치된 버퍼층 및 윈도우층을 더 포함할 수 있다. In addition, a buffer layer and a window layer disposed between the light absorption layer and the front electrode may be further included.
본 발명의 실시 예를 따르는 박막 태양전지의 제조방법은 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 후면전극을 형성하는 단계; 상기 후면전극에 알칼리 금속 산화물을 도핑하는 단계; 상기 금속 산화물이 도핑된 후면전극 상에 광흡수층을 형성하는 단계; 및 상기 광흡수층 상에 전면전극을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 알칼리 금속 산화물은 1A족 또는 2A족 산화물인 것을 특징으로 할 수 있다. A method of fabricating a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention includes: preparing a substrate; Forming a rear electrode on the substrate; Doping the rear electrode with an alkali metal oxide; Forming a light absorption layer on the rear electrode doped with the metal oxide; And forming a front electrode on the light absorption layer, wherein the alkali metal oxide is a Group 1A or Group 2A oxide.
본 발명의 다른 실시 예를 따르는 박막 태양전지의 제조방법은 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 후면전극을 형성하는 단계; 상기 후면전극 상에 광흡수층을 형성하는 단계; 및 상기 광흡수층 상에 알칼리 금속 산화물을 도핑하는 단계; 상기 광흡수층 상에 전면전극을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 알칼리 금속 산화물은 1A족 알칼리 금속 산화물 또는 2A족 알칼리 금속 산화물인 것을 특징으로 한다. A method of manufacturing a thin film solar cell according to another embodiment of the present invention includes: preparing a substrate; Forming a rear electrode on the substrate; Forming a light absorption layer on the rear electrode; And doping an alkali metal oxide on the light absorption layer; And forming a front electrode on the light absorption layer, wherein the alkali metal oxide is a Group 1A alkali metal oxide or a Group 2A alkali metal oxide.
또한, 상기 1A족 알칼리 금속 산화물은 산화 리튬(Li2O), 산화 나트튬(Na2O), 산화 칼륨(K2O), 산화 루비듐(Rb2O) 및 산화 세슘(Cs2O) 중 적어도 하나이고, 상기 2A족 알칼리 금속 산화물은 산화 베릴륨(BeO), 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO), 및 산화 바륨(BaO) 중 적어도 하나일 수 있다. In addition, the Group 1A alkali metal oxide is lithium oxide (Li 2 O), oxidation sodium lithium (Na 2 O), potassium oxide (K 2 O), oxide, rubidium (Rb 2 O), and cesium oxide (Cs 2 O) of And the Group 2A alkali metal oxide may be at least one of beryllium oxide (BeO), magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), strontium oxide (SrO), and barium oxide (BaO).
또한, 상기 광흡수층은 구리인듐셀렌(CIS)계 화합물, 구리인듐갈륨셀렌(CIGS)계 화합물 및 구리아연주석(CZTS)계 화합물 중 적어도 하나일 수 있다. The light absorption layer may be at least one of a copper indium selenium (CIS) compound, a copper indium gallium selenium (CIGS) compound, and a copper zinc tin (CZTS) compound.
또한, 상기 광흡수층 상에 전면전극을 형성하는 단계 전에, 순차적으로 버퍼층 및 윈도우층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include forming a buffer layer and a window layer sequentially before forming the front electrode on the light absorbing layer.
본 발명의 따른 태양전지는 깊은 에너지 준위를 갖는 결함이 존재하고 있는 결정립 경계에 밴드갭이 큰 산화물 형태의 상(phase)를 형성시킴으로써 전자의 이동을 결정립 내부로 향하게 하여 전자-정공 재결합에 의한 손실을 감소시킬 수 있으며, 흡수층 내 결함을 패시베이션하여 단락전류(VOC)를 향상시킬 수 있다.A solar cell according to the present invention forms an oxide-type phase having a large band gap at a crystal grain boundary where a defect having a deep energy level is present, so that the movement of electrons is directed to the inside of crystal grains, And the short circuit current V OC can be improved by passivating defects in the absorption layer.
도 1은 본 발명의 실시 예를 따르는 박막태양전지의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예를 따르는 박막태양전지의 제조방법 순서도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 박막태양전지의 제조방법 순서도이다.
도 4는 실시 예 1 내지 3 및 비교 예 1의 개방전압, 단락전류 그래프이다. 1 is a side view of a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart of a manufacturing method of a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart of a manufacturing method of a thin film solar cell according to another embodiment of the present invention.
4 is a graph of open-circuit voltage and short-circuit current of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. Fig.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Further, the embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity of description, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings are the same elements. In the drawings, like reference numerals are used throughout the drawings. In addition, " including " an element throughout the specification does not exclude other elements unless specifically stated to the contrary.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예를 따르는 박막 태양전지(1000)의 측면도이다. 1 is a side view of a thin film
본 발명의 실시 예를 따르는 박막 태양전지(1000)는 기판(1100); 상기 기판(1100) 상에 배치된 후면전극(1200); 상기 후면전극(1200) 상에 배치된 광흡수층(1300); 상기 광흡수층(1300) 상부에 배치된 전면전극(1600)을 포함하고, 상기 광흡수층은 알칼리 금속 산화물이 도핑된 것을 특징으로 하고, 상기 알칼리 금속 산화물은 1A족 알칼리 금속 산화물 또는 2A족 알칼리 금속 산화물인 것을 특징으로 한다. A thin film
상기 기판(1100)은 단단한(hard) 재질의 기판 또는 유연성(flexible) 재질의 기판을 사용할 수 있다. 예를 들어, 기판으로 단단한 재질의 기판을 사용하는 경우, 유리 플레이트, 석영 플레이트, 실리콘 플레이트, 합성수지 플레이트, 금속 플레이트 등을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 기판으로 투명한 절연 물질이 사용될 수 있으며, 구체적으로 소다 라임 유리(soda lime glass), 보로실리케이트 유리(borosilicate glass) 및 무알칼리 유리(alkali free glass) 기판 등 또한 이에 포함된다. The
또는, 유연성 재질의 기판을 사용하는 경우, 금속 또는 고분자 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 예를 들어 몰리브덴 호일(Mo foil), 티타늄 호일(Ti foil), 스테인리스강(SUS) 또는 폴리이미드 중 적어도 하나일 수 있다. Alternatively, when a substrate made of a flexible material is used, the substrate may include at least one of a metal and a polymer material. For example, a molybdenum foil, a titanium foil, a stainless steel (SUS), or a polyimide At least one.
상기 기판(1100) 위에 형성되는 후면전극은 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 코발트(Co), 티탄(Ti), 구리(Cu), 금(Au) 또는 이들의 합금 중에서 적어도 하나일 수 있다. 이 때, 바람직하게 후면전극은 몰리브덴(Mo) 전극일 수 있다. 몰리브덴(Mo)은 높은 전기전도성과 CZTS계 광흡수층과의 오믹 접합이 가능하고 내열특성 및 계면 접착력이 우수하다. 상기 후면전극 두께는 0.2μm 내지 5μm일 수 있으며 스퍼터링 공정에 의해 형성될 수 있다.The rear electrode formed on the
상기 광흡수층은 구리인듐셀렌(CIS)계, 구리인듐갈륨셀렌(CIGS) 계 및 구리아연주석(CZTS)계 중 적어도 하나일 수 있다. 상기 광흡수층(1300)은 빛을 흡수하여 전자-정공 쌍을 형성하고, 전자와 정공을 각각 다른 전극으로 전달하여 전류를 흐르게 하는 역할을 수행한다.The light absorption layer may be at least one of a copper indium selenium (CIS) system, a copper indium gallium selenium (CIGS) system, and a copper zinc tin (CZTS) system. The light absorbing
상기 광흡수층은 전구체층을 형성한 후 이를 황화 또는 셀렌화 처리를 하여 형성될 수 있다. The light absorbing layer may be formed by forming a precursor layer and then subjecting it to sulphation or selenization.
상기 전구체층은 후면전극 상에 Cu 층, Zn 층, Sn 층, CuS 층, ZnS 층, SnS층, CuSe 층, ZnSe 층, SnSe 층, CuSSe 층, ZnSSe 층 및 SnSSe 층으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 층이 적층된 구조로 형성될 수 있다.The precursor layer may include one or more selected from the group consisting of a Cu layer, Zn layer, Sn layer, CuS layer, ZnS layer, SnS layer, CuSe layer, ZnSe layer, SnSe layer, CuSSe layer, ZnSSe layer, The above layers may be formed in a laminated structure.
상기 전구체층의 형성은 스퍼터링법(sputtering), 동시증발증착법(Co-evaporation), CVD법(Chemical vapor deposition), 유기금속화학기상증착(MOCVD), 근접승화법(Close-spaced sublimation, CSS), 스프레이 피롤리시스(Spray pyrolysis), 화학 스프레이법(Chemical spraying), 스크린프린팅법(Screeen printing), 비진공 액상성막법, CBD법(Chemical bath deposition), VTD법(Vapor transport deposition), 및 전착법(electrodeposition) 중에서 어느 하나의 방법에 의하여 형성될 수 있다.The precursor layer may be formed by sputtering, co-evaporation, CVD (Chemical Vapor Deposition), MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition), Close-spaced sublimation (CSS) Spray drying, spray pyrolysis, chemical spraying, screen printing, non-vacuum liquid phase film formation, CBD chemical vapor deposition, VTD vapor deposition, or by electrodeposition.
상기 적층된 전구체 층은 후속으로 황화처리 또는 셀렌화처리가 수행되고, 상기 황화처리 또는 셀렌화처리 공정은 밀폐된 챔버 내에서 불활성 기체 분위기하에서 수행되는 것일 수 있다. 밀폐된 챔버를 사용하는 경우, 셀레늄 또는 황 원소의 침투를 효과적으로 진행할 수 있다. 상기 불활성 기체는 아르곤(Ar)일 수 있으나, 상기 불활성 기체가 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 과정을 통해 형성된 CZTS계 광흡수층 두께는 0.5nm 내지 3.0㎛일 수 있다.The laminated precursor layer may be subsequently subjected to a sulfiding or selenization treatment, and the sulfiding or selenization treatment may be performed in an inert gas atmosphere in a closed chamber. When a sealed chamber is used, penetration of selenium or sulfur element can be effectively carried out. The inert gas may be argon (Ar), but the inert gas is not limited thereto. The thickness of the CZTS light absorbing layer formed through this process may be 0.5 nm to 3.0 탆.
본 발명의 실시 예를 따르는 박막 태양전지의 광흡수층은 알칼리 금속 산화물이 도핑된 것을 특징으로 하고, 상기 알칼리 금속 산화물은 1A족 또는 2A족 산화물일 수 있다. The light absorbing layer of a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention is characterized in that it is doped with an alkali metal oxide, and the alkali metal oxide may be a group 1A or a group 2A oxide.
상기 광흡수층에는 깊은 에너지 준위를 갖는 결함이 존재할 수 있고, 이러한 결함은 상기 알칼리 금속 산화물에 의해 효과적으로 패시베이션될 수 있고, 이에 의해 본 발명의 실시 예를 따르는 알칼리 금속 산화물이 도핑된 광흡수층을 포함하는 태양전지는 개방전압, 단락 전류 및 충진률이 개선될 수 있다. A defect having a deep energy level may be present in the light absorption layer and the defect can be effectively passivated by the alkali metal oxide and thereby the light absorption layer containing an alkali metal oxide doped according to an embodiment of the present invention Solar cells can have improved open-circuit voltage, short-circuit current and filling rate.
또한, 상기 1A족 알칼리 금속 산화물은 산화 리튬(Li2O), 산화 나트튬(Na2O), 산화 칼륨(K2O), 산화 루비듐(Rb2O) 및 산화 세슘(Cs2O) 중 적어도 하나이고, 상기 2A족 알칼리 금속 산화물은 산화 베릴륨(BeO), 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO), 및 산화 바륨(BaO) 중 적어도 하나일 수 있다. In addition, the Group 1A alkali metal oxide is lithium oxide (Li 2 O), oxidation sodium lithium (Na 2 O), potassium oxide (K 2 O), oxide, rubidium (Rb 2 O), and cesium oxide (Cs 2 O) of And the Group 2A alkali metal oxide may be at least one of beryllium oxide (BeO), magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), strontium oxide (SrO), and barium oxide (BaO).
상기 광흡수층에 알칼리 금속 산화물을 도핑하는 방법은 용액 기반으로 상기 후면전극의 형성 후 또는 상기 광흡수층의 형성 후에 용액 기반으로 알칼리 금속 산화물을 포함하는 용액 상에 상기 시편을 침지하는 방법으로 수행될 수 있고, 또는 상기 알칼리 금속 산화물 박막을 상기 광흡수층 상부 또는 하부에 배치하는 방법으로 수행될 수 있다. 용액 기반으로 상기 광흡수층에 알칼리 금속 산화물을 도핑하는 경우에는 하기와 같은 방법으로 수행될 수 있다. 상기 알칼리 금속 산화물을 탈이온수(deionized water, DIW)에 용해 또는 분산시킨 용액에 후면전극이 형성된 시편 또는 후면전극 상에 광흡수층이 형성된 시편을 침지하여 수행될 수 있다. 상기 용액 내의 용액 내의 알칼리 금속 산화물의 양은 0.5 무게% 내지 2 무게%일 수 있으며, 알칼리 금속 산화물 도입 공정 시의 용액 조건은 40℃ 내지 80℃일 수 있고, 시간은 1분 내지 20분 일 수 있다. 만약 상기 알칼리 금속 산화물의 도핑 조건에서 알칼리 금속 산화물의 양이 너무 많으면 광흡수층 형성 과정에서 박리가 발생할 수 있고, 너무 적으면 도핑 효과가 없을 수 있다. 또한 상기 알칼리 금속 산화물의 도핑 조건에서 알칼리 금속 산화물의 도핑 온도가 80℃ 이상이면 광흡수층 형성 과정에서 박리가 발생할 수 있고, 40℃ 이하이면 도핑 효과가 없을 수 있다. 또한 상기 알칼리 금속 산화물의 도핑 조건에서 알칼리 금속 산화물의 도핑 시간이 20분 이상이면 광흡수층 형성 과정에서 박리가 발생할 수 있고, 1분 이하이면 도핑 효과가 없을 수 있다.The method of doping the light absorbing layer with an alkali metal oxide can be performed by a method of immersing the specimen on a solution containing alkali metal oxide after formation of the back electrode or after formation of the light absorbing layer on a solution basis Or a method of disposing the alkali metal oxide thin film above or below the light absorbing layer. In the case where the light absorption layer is doped with an alkali metal oxide on a solution basis, the following method may be used. The alkali metal oxide may be dissolved or dispersed in deionized water (DIW) by immersing a test piece having a back electrode formed thereon or a test piece having a light absorbing layer formed on the back electrode. The amount of the alkali metal oxide in the solution in the solution may be from 0.5 wt% to 2 wt%, and the solution condition in the alkali metal oxide introduction step may be from 40 째 C to 80 째 C, and the time may be from 1 min to 20 min . If the amount of the alkali metal oxide is too high in the doping condition of the alkali metal oxide, peeling may occur in the process of forming the light absorbing layer, and if it is too small, there may be no doping effect. If the doping temperature of the alkali metal oxide is more than 80 캜 in the doping condition of the alkali metal oxide, peeling may occur in the process of forming the light absorbing layer. If the doping temperature is lower than 40 캜, the doping effect may not be obtained. If the doping time of the alkali metal oxide is more than 20 minutes in the doping condition of the alkali metal oxide, peeling may occur in the process of forming the light absorbing layer. If the doping time is less than 1 minute, the doping effect may not be obtained.
또한, 상기 후면전극은 알칼리 금속 산화물이 도핑될 수 있다. Also, the rear electrode may be doped with an alkali metal oxide.
상기 후면전극에 알칼리 금속 산화물이 도핑함으로써, 상기 알칼리 금속 산화물이 도핑된 후면전극 상에 광흡수층이 적층되었을 때, 알칼리 금속 산화물이 상기 광흡수층으로 확산되어 이동할 수 있고, 상기 광흡수층에 존재하는 깊은 에너지 준위를 갖는 결함은 상기 확산된 알칼리 금속 산화물에 의해 효과적으로 패시베이션될 수 있고, 이에 의해 본 발명의 실시 예를 따르는 알칼리 금속 산화물이 도핑된 광흡수층을 포함하는 태양전지는 개방전압, 단락 전류 및 충진률이 개선될 수 있다. When the light absorbing layer is laminated on the rear electrode doped with the alkali metal oxide, the alkaline metal oxide can be diffused into the light absorbing layer and moved, A defect having an energy level can be effectively passivated by the diffused alkali metal oxide, whereby a solar cell including a light absorbing layer doped with an alkali metal oxide according to an embodiment of the present invention can be used for the open voltage, the short- Rate can be improved.
상기 후면전극에 알칼리 금속 산화물을 도핑하는 방법은 용액 기반으로 상기 후면전극의 형성 후 용액 기반으로 알칼리 금속 산화물을 포함하는 용액 상에 상기 시편을 침지하는 방법으로 수행될 수 있고, 또는 상기 알칼리 금속 산화물 박막을 상기 후면전극 상에 배치하는 방법으로 수행될 수 있다. 용액 기반으로 상기 광흡수층에 알칼리 금속 산화물을 도핑하는 경우에는 하기와 같은 방법으로 수행될 수 있다. 상기 알칼리 금속 산화물을 탈이온수(deionized water, DIW)에 용해 또는 분산시킨 용액에 후면전극이 형성된 시편 또는 후면전극 상에 광흡수층이 형성된 시편을 침지하여 수행될 수 있다. 상기 용액 내의 용액 내의 알칼리 금속 산화물의 양은 0.5 무게% 내지 2 무게%일 수 있으며, 알칼리 금속 산화물 도입 공정 시의 용액 조건은 40℃ 내지 80℃일 수 있고, 시간은 1분 내지 20분 일 수 있다. The method of doping the rear electrode with an alkali metal oxide may be performed by a method of immersing the test specimen on a solution containing an alkali metal oxide on a solution basis after forming the rear electrode on a solution basis, And placing a thin film on the rear electrode. In the case where the light absorption layer is doped with an alkali metal oxide on a solution basis, the following method may be used. The alkali metal oxide may be dissolved or dispersed in deionized water (DIW) by immersing a test piece having a back electrode formed thereon or a test piece having a light absorbing layer formed on the back electrode. The amount of the alkali metal oxide in the solution in the solution may be from 0.5 wt% to 2 wt%, and the solution condition in the alkali metal oxide introduction step may be from 40 째 C to 80 째 C, and the time may be from 1 min to 20 min .
또한, 상기 광흡수층 및 전면전극 사이에 배치된 버퍼층(1400) 및 윈도우층(1500)을 더 포함할 수 있다. In addition, a
상기 광흡수층 위에 형성되는 버퍼층(1400)은 CdS, ZnS, Zn(O,S), CdZnS 및 ZnSe로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 윈도우층(1500)과 광흡수층(1300) 사이의 높은 밴드 갭을 해소해 주는 역할을 한다. 상기 버퍼층(1400) 위에 형성되는 윈도우층(1500)은 ZnO:Al, ZnO:AZO, ZnO:B(BZO) 및 ZnO:Ga(GZO)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 태양전지의 전면의 투명전극으로 기능을 하므로 광투과율이 높고, 전기전도도가 좋을 수 있다.The
상기 윈도우층(1500) 위에 형성되는 전면전극(1600)은 태양전지의 표면에서 전류 수집을 위한 기능을 하며, 하기 실시 예에서는 알루미늄을 사용하였으나, 당업계에서 사용하는 전면전극이라면 그 종류를 특별히 제한하는 것은 아니다.The
상기 버퍼층은 진공공정, 열 증착공정 및 화학적 용액 성장법(Chemical Bath Deposition) 등으로 형성할 수 있으나, 상기 버퍼층의 형성 방법이 이에 제한되는 것은 아니다. 이때, 상기 버퍼층은 CdS, ZnS, Zn(O,S), CdZnS, Inx(OH,S)y, ZnSe 및 Zn1 -xMgxO 등으로 제조할 수 있으나, 상기 버퍼층이 이에 제한되는 것은 아니다. 한편, 상기 버퍼층의 두께는 10 내지 200nm일 수 있다. 만약, 상기 버퍼층의 두께가 10 nm 미만이거나 200nm를 초과하는 경우에는 광투과율이 감소하며, 공핍층 폭의 증가로 인해 전자가 상부 전극으로 전달되기 어려운 문제점이 있다.The buffer layer may be formed by a vacuum process, a thermal deposition process, or a chemical solution deposition (Chemical Bath Deposition) method, but the method of forming the buffer layer is not limited thereto. The buffer layer may be formed of CdS, ZnS, Zn (O, S), CdZnS, Inx (OH, S) y, ZnSe, and Zn 1 -x Mg x O. However, the buffer layer is not limited thereto . The thickness of the buffer layer may be 10 to 200 nm. If the thickness of the buffer layer is less than 10 nm or more than 200 nm, the light transmittance is decreased, and electrons are difficult to be transmitted to the upper electrode due to the increase of the depletion layer width.
상기 윈도우층은 스퍼터링법(sputtering), 진공공정, 열 증착공정 및 화학적용액 성장법(Chemical Bath Deposition) 등의 방법으로 형성될 수 있으나, 상기 윈도우층의 형성방법이 이에 제한되는 것은 아니다. 이때, 윈도우층은 ZnO:Al, ZnO:AZO, ZnO:B(BZO) 및 ZnO:Ga(GZO)등으로 제조될 수 있으나, 상기 윈도우층이 이에 제한되는 것은 아니며, 광투과율이 높고 전기전도성이 우수한 재료를 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 한편, 상기 윈도우층의 두께는 100 내지 1000nm일 수 있다. 만약, 상기 윈도우층의 두께가 100nm 미만이거나 1000nm 를 초과하는 경우에는 광투과율의 감소와 전류-전압 특성의 저하로 소자의 광효율이 감소하는 문제점이 발생할 수 있다.The window layer may be formed by a sputtering method, a vacuum method, a thermal deposition method, or a chemical solution deposition method, but the method of forming the window layer is not limited thereto. At this time, the window layer may be made of ZnO: Al, ZnO: AZO, ZnO: B (BZO) and ZnO: Ga (GZO), but the window layer is not limited thereto and may have a high light transmittance Excellent materials can be appropriately selected and used. Meanwhile, the thickness of the window layer may be 100 to 1000 nm. If the thickness of the window layer is less than 100 nm or more than 1000 nm, a decrease in light transmittance and a decrease in the current-voltage characteristic may cause a problem that the light efficiency of the device is reduced.
전면전극(1600)은 태양전지의 표면에서 전류 수집을 위한 기능을 하며, 하기 실시 예에서는 알루미늄을 사용하였으나, 당업계에서 사용하는 전면전극이라면 그 종류를 특별히 제한하는 것은 아니다.The
도 2는 본 발명의 실시 예를 따르는 박막 태양전지의 제조방법의 공정도를 도시한 것이다. 2 is a process diagram of a method of manufacturing a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예를 따르는 박막 태양전지의 제조방법은 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 후면전극을 형성하는 단계; 상기 후면전극에 알칼리 금속 산화물을 도핑하는 단계; 상기 알칼리 금속 산화물이 도핑된 후면전극 상에 광흡수층을 형성하는 단계; 및 상기 광흡수층 상부에 전면전극을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 알칼리 금속 산화물은 1A족 및 2A족 산화물인 것을 특징으로 할 수 있다. Referring to FIG. 2, a method of fabricating a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention includes: preparing a substrate; Forming a rear electrode on the substrate; Doping the rear electrode with an alkali metal oxide; Forming a light absorption layer on the rear electrode doped with the alkali metal oxide; And forming a front electrode on the light absorbing layer, wherein the alkali metal oxide is a Group 1A and Group 2A oxides.
상기 기판을 준비하는 단계를 설명한다. The step of preparing the substrate will be described.
상기 기판은 단단한(hard) 재질의 기판 또는 유연성(flexible) 재질의 기판을 사용할 수 있다. 예를 들어, 기판으로 단단한 재질의 기판을 사용하는 경우, 유리 플레이트, 석영 플레이트, 실리콘 플레이트, 합성수지 플레이트, 금속 플레이트 등을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 기판으로 투명한 절연 물질이 사용될 수 있으며, 구체적으로 소다 라임 유리(soda lime glass), 보로실리케이트 유리(borosilicate glass) 및 무알칼리 유리(alkali free glass) 기판 등 또한 이에 포함된다. The substrate may be a hard substrate or a flexible substrate. For example, when a rigid substrate is used as the substrate, it may include a glass plate, a quartz plate, a silicon plate, a synthetic resin plate, a metal plate, and the like. Preferably, a transparent insulating material may be used for the substrate. Specifically, soda lime glass, borosilicate glass, and alkali free glass substrate are included.
또는, 유연성 재질의 기판을 사용하는 경우, 금속 또는 고분자 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 예를 들어 몰리브덴 호일(Mo foil), 티타늄 호일(Ti foil), 스테인리스강(SUS) 또는 폴리이미드 중 적어도 하나일 수 있다. Alternatively, when a substrate made of a flexible material is used, the substrate may include at least one of a metal and a polymer material. For example, a molybdenum foil, a titanium foil, a stainless steel (SUS), or a polyimide At least one.
다음으로, 상기 기판 상에 후면전극을 형성하는 단계를 설명한다. Next, the step of forming the rear electrode on the substrate will be described.
상기 기판 위에 형성되는 후면전극은 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 코발트(Co), 티탄(Ti), 구리(Cu), 금(Au) 또는 이들의 합금 중에서 적어도 하나일 수 있다. 이 때, 바람직하게 후면전극은 몰리브덴(Mo) 전극일 수 있다. 몰리브덴(Mo)은 높은 전기전도성과 CZTS계 광흡수층과의 오믹 접합이 가능하고 내열특성 및 계면 접착력이 우수하다. 상기 후면전극 두께는 0.2μm 내지 5μm일 수 있으며 스퍼터링 공정에 의해 형성될 수 있다.The back electrode formed on the substrate may be at least one selected from the group consisting of Mo, Cu, Al, Ni, W, Co, Ti, Au), or an alloy thereof. In this case, preferably, the rear electrode may be a molybdenum (Mo) electrode. Molybdenum (Mo) has high electrical conductivity and is capable of ohmic bonding with a CZTS-based light absorption layer, and is excellent in heat resistance characteristics and interfacial adhesion. The thickness of the rear electrode may be 0.2 탆 to 5 탆 and may be formed by a sputtering process.
다음으로, 상기 후면전극에 알칼리 금속 산화물을 도핑하는 단계를 설명한다. Next, a step of doping the rear electrode with an alkali metal oxide will be described.
상기 후면전극 위에 알칼리 금속 산화물을 도입하는 방법은, 알칼리 금속 산화물을 탈이온수(deionized water, DIW)에 용해 또는 분산시킨 용액에 시편을 일정 시간 동안 담가서 도입하는 방법으로, 용액 내의 알칼리 금속 산화물의 양은 0.5 무게 % 내지 2 무게 %일 수 있으며, 알칼리 금속 산화물 도입 공정 시의 용액 조건은 40℃ 내지 80℃일 수 있고, 시간은 1분 내지 20분 일 수 있다. 만약 상기 알칼리 금속 산화물의 도핑 조건에서 알칼리 금속 산화물의 양이 너무 많으면 광흡수층 형성 과정에서 박리가 발생할 수 있고, 너무 적으면 도핑 효과가 없을 수 있다. 또한 상기 알칼리 금속 산화물의 도핑 조건에서 알칼리 금속 산화물의 도핑 온도가 80℃ 이상이면 광흡수층 형성 과정에서 박리가 발생할 수 있고, 40℃ 이하이면 도핑 효과가 없을 수 있다. 또한 상기 알칼리 금속 산화물의 도핑 조건에서 알칼리 금속 산화물의 도핑 시간이 20분 이상이면 광흡수층 형성 과정에서 박리가 발생할 수 있고, 1분 이하이면 도핑 효과가 없을 수 있다.A method of introducing an alkali metal oxide onto the rear electrode is a method in which a sample is immersed in a solution in which alkali metal oxide is dissolved or dispersed in deionized water (DIW) for a certain period of time, and the amount of the alkali metal oxide in the solution is 0.5% by weight to 2% by weight, and the solution conditions in the step of introducing alkali metal oxide may be 40 ° C to 80 ° C, and the time may be 1 minute to 20 minutes. If the amount of the alkali metal oxide is too high in the doping condition of the alkali metal oxide, peeling may occur in the process of forming the light absorbing layer, and if it is too small, there may be no doping effect. If the doping temperature of the alkali metal oxide is more than 80 캜 in the doping condition of the alkali metal oxide, peeling may occur in the process of forming the light absorbing layer. If the doping temperature is lower than 40 캜, the doping effect may not be obtained. If the doping time of the alkali metal oxide is more than 20 minutes in the doping condition of the alkali metal oxide, peeling may occur in the process of forming the light absorbing layer. If the doping time is less than 1 minute, the doping effect may not be obtained.
다음으로, 상기 금속 산화물이 도핑된 후면전극 상에 광흡수층을 형성하는 단계를 설명한다. Next, a step of forming a light absorbing layer on the rear electrode doped with the metal oxide will be described.
상기 광흡수층은 구리인듐셀렌(CIS)계 화합물, 구리인듐갈륨셀렌(CIGS)계 화합물 및 구리아연주석(CZTS)계 화합물 중 적어도 하나일 수 있다. 상기 광흡수층은 빛을 흡수하여 전자-정공 쌍을 형성하고, 전자와 정공을 각각 다른 전극으로 전달하여 전류를 흐르게 하는 역할을 수행한다.The light absorption layer may be at least one of a copper indium selenium (CIS) compound, a copper indium gallium selenium (CIGS) compound, and a copper zinc tin (CZTS) compound. The light absorbing layer absorbs light to form electron-hole pairs, and transmits electrons and holes to the other electrodes to flow current.
또한, 상기 광흡수층 상에 전면전극을 형성하는 단계 전에, 순차적으로 버퍼층 및 윈도우층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include forming a buffer layer and a window layer sequentially before forming the front electrode on the light absorbing layer.
상기 광흡수층은 전구체층을 형성한 후 이를 황화 또는 셀렌화 처리를 하여 형성될 수 있다. The light absorbing layer may be formed by forming a precursor layer and then subjecting it to sulphation or selenization.
상기 전구체층은 후면전극 상에 Cu 층, Zn 층, Sn 층, CuS 층, ZnS 층, SnS층, CuSe 층, ZnSe 층, SnSe 층, CuSSe 층, ZnSSe 층 및 SnSSe 층으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 층이 적층된 구조로 형성될 수 있다.The precursor layer may include one or more selected from the group consisting of a Cu layer, Zn layer, Sn layer, CuS layer, ZnS layer, SnS layer, CuSe layer, ZnSe layer, SnSe layer, CuSSe layer, ZnSSe layer, The above layers may be formed in a laminated structure.
상기 전구체층의 형성은 스퍼터링법(sputtering), 동시증발증착법(Co-evaporation), CVD법(Chemical vapor deposition), 유기금속화학기상증착(MOCVD), 근접승화법(Close-spaced sublimation, CSS), 스프레이 피롤리시스(Spray pyrolysis), 화학 스프레이법(Chemical spraying), 스크린프린팅법(Screeen printing), 비진공 액상성막법, CBD법(Chemical bath deposition), VTD법(Vapor transport deposition), 및 전착법(electrodeposition) 중에서 어느 하나의 방법에 의하여 형성될 수 있다.The precursor layer may be formed by sputtering, co-evaporation, CVD (Chemical Vapor Deposition), MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition), Close-spaced sublimation (CSS) Spray drying, spray pyrolysis, chemical spraying, screen printing, non-vacuum liquid phase film formation, CBD chemical vapor deposition, VTD vapor deposition, or by electrodeposition.
상기 적층된 전구체 층은 후속으로 황화처리 또는 셀렌화처리가 수행되고, 상기 황화처리 또는 셀렌화처리 공정은 밀폐된 챔버 내에서 불활성 기체 분위기하에서 수행되는 것일 수 있다. 밀폐된 챔버를 사용하는 경우, 셀레늄 또는 황 원소의 침투를 효과적으로 진행할 수 있다. 상기 불활성 기체는 아르곤(Ar)일 수 있으나, 상기 불활성 기체가 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 과정을 통해 형성된 CZTS계 광흡수층 두께는 0.5nm 내지 3.0㎛일 수 있다.The laminated precursor layer may be subsequently subjected to a sulfiding or selenization treatment, and the sulfiding or selenization treatment may be performed in an inert gas atmosphere in a closed chamber. When a sealed chamber is used, penetration of selenium or sulfur element can be effectively carried out. The inert gas may be argon (Ar), but the inert gas is not limited thereto. The thickness of the CZTS light absorbing layer formed through this process may be 0.5 nm to 3.0 탆.
또한, 상기 1A족 알칼리 금속 산화물은 산화 리튬(Li2O), 산화 나트튬(Na2O), 산화 칼륨(K2O), 산화 루비듐(Rb2O) 및 산화 세슘(Cs2O) 중 적어도 하나이고, 상기 2A족 알칼리 금속 산화물은 산화 베릴륨(BeO), 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO), 및 산화 바륨(BaO) 중 적어도 하나일 수 있다. In addition, the Group 1A alkali metal oxide is lithium oxide (Li 2 O), oxidation sodium lithium (Na 2 O), potassium oxide (K 2 O), oxide, rubidium (Rb 2 O), and cesium oxide (Cs 2 O) of And the Group 2A alkali metal oxide may be at least one of beryllium oxide (BeO), magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), strontium oxide (SrO), and barium oxide (BaO).
또한, 상기 광흡수층 상에 전면전극을 형성하는 단계 전에, 순차적으로 버퍼층 및 윈도우층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include forming a buffer layer and a window layer sequentially before forming the front electrode on the light absorbing layer.
상기 광흡수층 위에 형성되는 버퍼층은 CdS, ZnS, Zn(O,S), CdZnS 및 ZnSe로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 윈도우층과 광흡수층 사이의 높은 밴드 갭을 해소해 주는 역할을 한다. 상기 버퍼층 위에 형성되는 윈도우층은 ZnO:Al, ZnO:AZO, ZnO:B(BZO) 및 ZnO:Ga(GZO)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 태양전지의 전면의 투명전극으로 기능을 하므로 광투과율이 높고, 전기전도도가 좋을 수 있다.The buffer layer formed on the light absorption layer may be at least one selected from the group consisting of CdS, ZnS, Zn (O, S), CdZnS, and ZnSe, and plays a role of eliminating the high band gap between the window layer and the light absorption layer do. The window layer formed on the buffer layer may be at least one selected from the group consisting of ZnO: Al, ZnO: AZO, ZnO: B (BZO) and ZnO: Ga (GZO) So that the light transmittance can be high and the electric conductivity can be good.
상기 윈도우층 위에 형성되는 전면전극은 태양전지의 표면에서 전류 수집을 위한 기능을 하며, 하기 실시 예에서는 알루미늄을 사용하였으나, 당업계에서 사용하는 전면전극이라면 그 종류를 특별히 제한하는 것은 아니다.The front electrode formed on the window layer functions to collect current from the surface of the solar cell. In the following embodiments, aluminum is used. However, the front electrode used in the art is not particularly limited.
상기 버퍼층은 진공공정, 열 증착공정 및 화학적 용액 성장법(Chemical Bath Deposition) 등으로 형성할 수 있으나, 상기 버퍼층의 형성 방법이 이에 제한되는 것은 아니다. 이때, 상기 버퍼층은 CdS, ZnS, Zn(O,S), CdZnS, Inx(OH,S)y, ZnSe 및 Zn1-xMgxO 등으로 제조할 수 있으나, 상기 버퍼층이 이에 제한되는 것은 아니다. 한편, 상기 버퍼층의 두께는 10 내지 200nm일 수 있다. 만약, 상기 버퍼층의 두께가 10 nm 미만이거나 200nm를 초과하는 경우에는 광투과율이 감소하며, 공핍층 폭의 증가로 인해 전자가 상부 전극으로 전달되기 어려운 문제점이 있다.The buffer layer may be formed by a vacuum process, a thermal deposition process, or a chemical solution deposition (Chemical Bath Deposition) method, but the method of forming the buffer layer is not limited thereto. In this case, the buffer layer, but can be manufactured in a CdS, ZnS, Zn (O, S), CdZnS, In x (OH, S) y, ZnSe and Zn 1-x Mg x O, etc., being the buffer layer limited no. The thickness of the buffer layer may be 10 to 200 nm. If the thickness of the buffer layer is less than 10 nm or more than 200 nm, the light transmittance is decreased, and electrons are difficult to be transmitted to the upper electrode due to the increase of the depletion layer width.
상기 윈도우층은 스퍼터링법(sputtering), 진공공정, 열 증착공정 및 화학적용액 성장법(Chemical Bath Deposition) 등의 방법으로 형성될 수 있으나, 상기 윈도우층의 형성방법이 이에 제한되는 것은 아니다. 이때, 윈도우층은 ZnO:Al, ZnO:AZO, ZnO:B(BZO) 및 ZnO:Ga(GZO)등으로 제조될 수 있으나, 상기 윈도우층이 이에 제한되는 것은 아니며, 광투과율이 높고 전기전도성이 우수한 재료를 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 한편, 상기 윈도우층의 두께는 100 내지 1000nm일 수 있다. 만약, 상기 윈도우층의 두께가 100nm 미만이거나 1000nm 를 초과하는 경우에는 광투과율의 감소와 전류-전압 특성의 저하로 소자의 광효율이 감소하는 문제점이 발생할 수 있다.The window layer may be formed by a sputtering method, a vacuum method, a thermal deposition method, or a chemical solution deposition method, but the method of forming the window layer is not limited thereto. At this time, the window layer may be made of ZnO: Al, ZnO: AZO, ZnO: B (BZO) and ZnO: Ga (GZO), but the window layer is not limited thereto and may have a high light transmittance Excellent materials can be appropriately selected and used. Meanwhile, the thickness of the window layer may be 100 to 1000 nm. If the thickness of the window layer is less than 100 nm or more than 1000 nm, a decrease in light transmittance and a decrease in the current-voltage characteristic may cause a problem that the light efficiency of the device is reduced.
다음으로, 상기 광흡수층 상부에 전면전극을 형성하는 단계를 설명한다. Next, a step of forming a front electrode on the light absorption layer will be described.
상기 전면전극은 전면전극은 태양전지의 표면에서 전류 수집을 위한 기능을 하며, 하기 실시 예에서는 알루미늄을 사용하였으나, 당업계에서 사용하는 전면전극이라면 그 종류를 특별히 제한하는 것은 아니다.In the front electrode, the front electrode functions to collect current from the surface of the solar cell. In the following embodiments, aluminum is used. However, the front electrode used in the art is not particularly limited.
도 3은 본 발명의 실시 예를 따르는 박막 태양전지의 제조방법의 공정도를 도시한 것이다. 3 shows a process diagram of a method of manufacturing a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 박막 태양전지의 제조방법은 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 후면전극을 형성하는 단계; 상기 후면전극 상에 광흡수층을 형성하는 단계; 및 상기 광흡수층에 알칼리 금속 산화물을 도핑하는 단계; 상기 광흡수층 상에 전면전극을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 알칼리 금속 산화물은 1A족 알칼리 금속 산화물 또는 2A족 알칼리 금속 산화물인 것을 특징으로 한다. Referring to FIG. 3, a method of manufacturing a thin film solar cell according to another embodiment of the present invention includes: preparing a substrate; Forming a rear electrode on the substrate; Forming a light absorption layer on the rear electrode; And a step of doping the light absorbing layer with an alkali metal oxide; And forming a front electrode on the light absorption layer, wherein the alkali metal oxide is a Group 1A alkali metal oxide or a Group 2A alkali metal oxide.
상기 기판을 준비하는 단계, 상기 기판 상에 후면전극을 형성하는 단계, 상기 후면전극 상에 광흡수층을 형성하는 단계, 상기 광흡수층 상에 전면전극을 형성하는 단계는 앞서 설명한 상기 기판을 준비하는 단계, 상기 기판 상에 후면전극을 형성하는 단계, 상기 후면전극 상에 광흡수층을 형성하는 단계, 상기 광흡수층 상에 전면전극을 형성하는 단계와 동일할 수 있고, 중복기재를 피하기 위해 중복되는 설명은 생략한다. Forming a rear electrode on the substrate; forming a light absorbing layer on the rear electrode; and forming a front electrode on the light absorbing layer includes the steps of preparing the substrate described above A step of forming a rear electrode on the substrate, a step of forming a light absorbing layer on the rear electrode, and a step of forming a front electrode on the light absorbing layer. In order to avoid overlapping description, It is omitted.
상기 광흡수층에 알칼리 금속 산화물을 도핑하는 단계를 설명한다. A step of doping the light absorbing layer with an alkali metal oxide will be described.
상기 광흡수층에 알칼리 금속 산화물을 도핑하는 방법은, 알칼리 금속 산화물을 탈이온수(deionized water, DIW)에 용해 또는 분산시킨 용액에 시편을 일정 시간 동안 담가서 도입하는 용액 기반 방법 또는 알칼리 금속 산화물 박막을 상기 광흡수층 상부 또는 하부에 배치하고 이를 후속 열처리로 확산하는 방법에 의해 수행될 수 있다. The method of doping the light absorbing layer with an alkali metal oxide may be a solution-based method in which a sample is immersed in a solution in which an alkali metal oxide is dissolved or dispersed in deionized water (DIW) A method of disposing the light absorbing layer on or under the light absorbing layer and diffusing the light absorbing layer by a subsequent heat treatment may be performed.
예를 들어, 용액 기반 방법으로 상기 광흡수층에 알칼리 금속 산화물을 도핑하는 방법은 용액 내의 알칼리 금속 산화물의 양은 0.5 무게% 내지 2 무게%일 수 있으며, 알칼리 금속 산화물 도입 공정 시의 용액 조건은 40℃ 내지 80℃일 수 있고, 시간은 1분 내지 20분 일 수 있다. 만약 상기 알칼리 금속 산화물의 도핑 조건에서 상기 알칼리 금속 산화물이 2무게%를 초과하면 추가적인 불순물로 작용할 수 있고, 상기 알칼리 금속 산화물이 0.5 무게% 미만이면 도핑 효과가 없을 수 있다. For example, the method of doping the alkali metal oxide in the light absorbing layer with the solution-based method may be such that the amount of the alkali metal oxide in the solution may be 0.5 wt% to 2 wt%, and the solution condition in the alkali metal oxide introducing step is 40 属 C To 80 < 0 > C, and the time may be from 1 minute to 20 minutes. If the amount of the alkali metal oxide is more than 2 wt%, the dopant may act as an additional impurity. If the amount of the alkali metal oxide is less than 0.5 wt%, the doping effect may not be obtained.
또한, 상기 광흡수층 상에 전면전극을 형성하는 단계 전에, 순차적으로 버퍼층 및 윈도우층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include forming a buffer layer and a window layer sequentially before forming the front electrode on the light absorbing layer.
상기 광흡수층 위에 형성되는 버퍼층은 CdS, ZnS, Zn(O,S), CdZnS 및 ZnSe로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 윈도우층과 광흡수층 사이의 높은 밴드 갭을 해소해 주는 역할을 한다. 상기 버퍼층 위에 형성되는 윈도우층은 ZnO:Al, ZnO:AZO, ZnO:B(BZO) 및 ZnO:Ga(GZO)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 태양전지의 전면의 투명전극으로 기능을 하므로 광투과율이 높고, 전기전도도가 좋을 수 있다.The buffer layer formed on the light absorption layer may be at least one selected from the group consisting of CdS, ZnS, Zn (O, S), CdZnS, and ZnSe, and plays a role of eliminating the high band gap between the window layer and the light absorption layer do. The window layer formed on the buffer layer may be at least one selected from the group consisting of ZnO: Al, ZnO: AZO, ZnO: B (BZO) and ZnO: Ga (GZO) So that the light transmittance can be high and the electric conductivity can be good.
상기 윈도우층 위에 형성되는 전면전극은 태양전지의 표면에서 전류 수집을 위한 기능을 하며, 하기 실시 예에서는 알루미늄을 사용하였으나, 당업계에서 사용하는 전면전극이라면 그 종류를 특별히 제한하는 것은 아니다.The front electrode formed on the window layer functions to collect current from the surface of the solar cell. In the following embodiments, aluminum is used. However, the front electrode used in the art is not particularly limited.
상기 버퍼층은 진공공정, 열 증착공정 및 화학적 용액 성장법(Chemical Bath Deposition) 등으로 형성할 수 있으나, 상기 버퍼층의 형성 방법이 이에 제한되는 것은 아니다. 이때, 상기 버퍼층은 CdS, ZnS, Zn(O,S), CdZnS, Inx(OH,S)y, ZnSe 및 Zn1-xMgxO 등으로 제조할 수 있으나, 상기 버퍼층이 이에 제한되는 것은 아니다. 한편, 상기 버퍼층의 두께는 10 내지 200nm일 수 있다. 만약, 상기 버퍼층의 두께가 10 nm 미만이거나 200nm를 초과하는 경우에는 광투과율이 감소하며, 공핍층 폭의 증가로 인해 전자가 상부 전극으로 전달되기 어려운 문제점이 있다.The buffer layer may be formed by a vacuum process, a thermal deposition process, or a chemical solution deposition (Chemical Bath Deposition) method, but the method of forming the buffer layer is not limited thereto. In this case, the buffer layer, but can be manufactured in a CdS, ZnS, Zn (O, S), CdZnS, In x (OH, S) y, ZnSe and Zn 1-x Mg x O, etc., being the buffer layer limited no. The thickness of the buffer layer may be 10 to 200 nm. If the thickness of the buffer layer is less than 10 nm or more than 200 nm, the light transmittance is decreased, and electrons are difficult to be transmitted to the upper electrode due to the increase of the depletion layer width.
상기 윈도우층은 스퍼터링법(sputtering), 진공공정, 열 증착공정 및 화학적용액 성장법(Chemical Bath Deposition) 등의 방법으로 형성될 수 있으나, 상기 윈도우층의 형성방법이 이에 제한되는 것은 아니다. 이때, 윈도우층은 ZnO:Al, ZnO:AZO, ZnO:B(BZO) 및 ZnO:Ga(GZO)등으로 제조될 수 있으나, 상기 윈도우층이 이에 제한되는 것은 아니며, 광투과율이 높고 전기전도성이 우수한 재료를 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 한편, 상기 윈도우층의 두께는 100 내지 1000nm일 수 있다. 만약, 상기 윈도우층의 두께가 100nm 미만이거나 1000nm 를 초과하는 경우에는 광투과율의 감소와 전류-전압 특성의 저하로 소자의 광효율이 감소하는 문제점이 발생할 수 있다.The window layer may be formed by a sputtering method, a vacuum method, a thermal deposition method, or a chemical solution deposition method, but the method of forming the window layer is not limited thereto. At this time, the window layer may be made of ZnO: Al, ZnO: AZO, ZnO: B (BZO) and ZnO: Ga (GZO), but the window layer is not limited thereto and may have a high light transmittance Excellent materials can be appropriately selected and used. Meanwhile, the thickness of the window layer may be 100 to 1000 nm. If the thickness of the window layer is less than 100 nm or more than 1000 nm, a decrease in light transmittance and a decrease in the current-voltage characteristic may cause a problem that the light efficiency of the device is reduced.
다음으로, 상기 광흡수층 상에 전면전극을 형성하는 단계를 설명한다. Next, the step of forming the front electrode on the light absorbing layer will be described.
상기 전면전극은 전면전극은 태양전지의 표면에서 전류 수집을 위한 기능을 하며, 하기 실시 예에서는 알루미늄을 사용하였으나, 당업계에서 사용하는 전면전극이라면 그 종류를 특별히 제한하는 것은 아니다.In the front electrode, the front electrode functions to collect current from the surface of the solar cell. In the following embodiments, aluminum is used. However, the front electrode used in the art is not particularly limited.
이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시 예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are for further illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these examples.
실시 예Example
실시 예 1Example 1
몰리브덴 호일(Mo foil) 기판을 아세톤, 메탄올로 각각 300℃, 초음파로 10분씩 세척 후 증류수로 세척한 다음, 기판 위에 스퍼터링 공정으로 몰리브덴(Mo) 후면전극층을 0.5μm 두께로 형성하였다. The molybdenum foil substrate was cleaned with acetone and methanol at 300 ° C for 10 minutes each with ultrasonic waves, washed with distilled water, and then a molybdenum (Mo) rear electrode layer was formed on the substrate to a thickness of 0.5 μm by a sputtering process.
이후 알칼리 금속 산화물을 도핑하기 위해 탈이온수(deionized water, DIW)을 60℃로 가열 후에 산화 베릴륨(BeO)를 0.5 wt%를 용해시킨 용액에 상기 시료를 5분간 담가두었다. 이 후 100℃의 핫플레이트위에 1분동안 시료를 건조시켰다. Thereafter, the sample was immersed in a solution in which deionized water (DIW) was heated to 60 DEG C and then 0.5 wt% of beryllium oxide (BeO) was dissolved in the sample for 5 minutes to dope the alkali metal oxide. Thereafter, the sample was dried on a hot plate at 100 DEG C for 1 minute.
이후, 흡수층 전구체는 Zn, Cu, Sn의 순서로 약 0.7μm 두께로 증착되었다. 이후 급속 열처리 공정 (Rapid Thermal Process, RTP)을 통해서 480℃에서 황화-셀렌화공정을 적용해서 Cu2ZnSn(S,Se)4을 형성한 후, 약 50nm 두께의 CdS 버퍼층을 형성한 후, 약 50nm 두께의 ZnO와 알루미늄이 도핑된 ZnO가 약 0.3μm 두께로 형성되는 윈도우층을 형성 후 약 0.5μm 두께의 알루미늄 전면전극을 형성했다. Thereafter, the absorbing layer precursor was deposited to a thickness of about 0.7 탆 in the order of Zn, Cu, and Sn. Then, Cu 2 ZnSn (S, Se) 4 was formed by applying a sulphide-selenization process at 480 ° C. through a rapid thermal process (RTP), and a CdS buffer layer having a thickness of about 50 nm was formed. ZnO with a thickness of 50 nm and ZnO doped with aluminum were formed to have a window layer having a thickness of about 0.3 탆, and then an aluminum front electrode having a thickness of about 0.5 탆 was formed.
실시 예 2Example 2
몰리브덴 호일(Mo foil) 기판을 아세톤, 메탄올로 각각 300℃, 초음파로 10분씩 세척 후 증류수로 세척한 다음, 기판 위에 스퍼터링 공정으로 몰리브덴(Mo) 후면전극층을 0.5μm 두께로 형성하였다. The molybdenum foil substrate was cleaned with acetone and methanol at 300 ° C for 10 minutes each with ultrasonic waves, washed with distilled water, and then a molybdenum (Mo) rear electrode layer was formed on the substrate to a thickness of 0.5 μm by a sputtering process.
이후 알칼리 금속 산화물을 도핑하기 위해 탈이온수(deionized water, DIW)을 60℃로 가열 후에 산화 마그네슘(MgO)를 0.5 wt%를 용해시킨 용액에 상기 시료를 5분간 담가두었다. 이 후 100℃의 핫플레이트위에 1분 동안 시료를 건조시켰다. Thereafter, the sample was immersed in a solution in which 0.5 wt% of magnesium oxide (MgO) was dissolved in deionized water (DIW) heated to 60 DEG C for 5 minutes to dope the alkali metal oxide. Thereafter, the sample was dried on a hot plate at 100 DEG C for 1 minute.
이후 흡수층 전구체는 Zn, Cu, Sn의 순서로 약 0.7μm 두께로 증착되었다. 이후 급속 열처리 공정 (Rapid Thermal Process, RTP)을 통해서 480℃에서 황화-셀렌화공정을 적용해서 Cu2ZnSn(S,Se)4을 형성한 후, 약 50nm 두께의 CdS 버퍼층을 형성한 후, 약 50nm 두께의 ZnO와 알루미늄이 도핑된 ZnO가 약 0.3 μm 두께로 형성되는 윈도우층을 형성 후 약 0.5μm 두께의 알루미늄 전면전극을 형성했다. Thereafter, the absorbing layer precursor was deposited to a thickness of about 0.7 μm in the order of Zn, Cu, and Sn. Then, Cu 2 ZnSn (S, Se) 4 was formed by applying a sulphide-selenization process at 480 ° C. through a rapid thermal process (RTP), and a CdS buffer layer having a thickness of about 50 nm was formed. ZnO with a thickness of 50 nm and ZnO doped with aluminum formed a window layer having a thickness of about 0.3 μm, and then an aluminum front electrode having a thickness of about 0.5 μm was formed.
실시 예 3 Example 3
몰리브덴 호일(Mo foil) 기판을 아세톤, 메탄올로 각각 300℃, 초음파로 10분씩 세척 후 증류수로 세척한 다음, 기판 위에 스퍼터링 공정으로 몰리브덴(Mo) 후면전극층을 0.5μm 두께로 형성하였다. The molybdenum foil substrate was cleaned with acetone and methanol at 300 ° C for 10 minutes each with ultrasonic waves, washed with distilled water, and then a molybdenum (Mo) rear electrode layer was formed on the substrate to a thickness of 0.5 μm by a sputtering process.
이후 알칼리 금속 산화물을 도핑하기 위해 탈이온수(deionized water, DIW)을 60℃로 가열 후에 산화 칼슘(CaO)을 0.5 wt%를 용해시킨 용액에 상기 시료를 5분간 담가두었다. 이 후 100℃의 핫플레이트위에 1분동안 시료를 건조시켰다. Thereafter, the sample was immersed in a solution in which 0.5 wt% of calcium oxide (CaO) was dissolved after deionized water (DIW) was heated to 60 DEG C for 5 minutes to dope the alkali metal oxide. Thereafter, the sample was dried on a hot plate at 100 DEG C for 1 minute.
이후 흡수층 전구체는 Zn, Cu, Sn의 순서로 약 0.7μm 두께로 증착되었다. 이후 급속 열처리 공정 (Rapid Thermal Process, RTP)을 통해서 480℃에서 황화-셀렌화공정을 적용해서 Cu2ZnSn(S,Se)4을 형성한 후, 약 50nm 두께의 CdS 버퍼층을 형성한 후, 약 50nm 두께의 ZnO와 알루미늄이 도핑된 ZnO가 약 0.3 μm 두께로 형성되는 윈도우층을 형성 후 약 0.5μm 두께의 알루미늄 전면전극을 형성했다. Thereafter, the absorbing layer precursor was deposited to a thickness of about 0.7 μm in the order of Zn, Cu, and Sn. Then, Cu 2 ZnSn (S, Se) 4 was formed by applying a sulphide-selenization process at 480 ° C. through a rapid thermal process (RTP), and a CdS buffer layer having a thickness of about 50 nm was formed. ZnO with a thickness of 50 nm and ZnO doped with aluminum formed a window layer having a thickness of about 0.3 μm, and then an aluminum front electrode having a thickness of about 0.5 μm was formed.
비교 예 1Comparative Example 1
몰리브덴 호일(Mo foil) 기판을 아세톤, 메탄올로 각각 300℃, 초음파로 10분씩 세척 후 증류수로 세척한 다음, 기판 위에 스퍼터링 공정으로 몰리브덴(Mo) 후면전극층을 0.5μm 두께로 형성하였다. The molybdenum foil substrate was cleaned with acetone and methanol at 300 ° C for 10 minutes each with ultrasonic waves, washed with distilled water, and then a molybdenum (Mo) rear electrode layer was formed on the substrate to a thickness of 0.5 μm by a sputtering process.
이후 흡수층 전구체는 Zn, Cu, Sn의 순서로 약 0.7μm 두께로 증착되었다. Thereafter, the absorbing layer precursor was deposited to a thickness of about 0.7 μm in the order of Zn, Cu, and Sn.
이후 급속 열처리 공정 (Rapid Thermal Process, RTP)을 통해서 480℃에서 황화-셀렌화공정을 적용해서 Cu2ZnSn(S,Se)4을 형성한 후, 약 50nm 두께의 CdS 버퍼층을 형성한 후, 약 50nm 두께의 ZnO와 알루미늄이 도핑된 ZnO가 약 0.3 μm 두께로 형성되는 윈도우층을 형성 후 약 0.5μm 두께의 알루미늄 전면전극을 형성했다. 상기 소자 제조 공정 순서는 도 2에서 도식화하였다.Then, Cu 2 ZnSn (S, Se) 4 was formed by applying a sulphide-selenization process at 480 ° C. through a rapid thermal process (RTP), and a CdS buffer layer having a thickness of about 50 nm was formed. ZnO with a thickness of 50 nm and ZnO doped with aluminum formed a window layer having a thickness of about 0.3 μm, and then an aluminum front electrode having a thickness of about 0.5 μm was formed. The device manufacturing process sequence is illustrated in FIG.
이후 흡수층 전구체는 Zn, Cu, Sn의 순서로 약 0.7μm 두께로 증착되었다. 이후 급속 열처리 공정 (Rapid Thermal Process, RTP)을 통해서 480℃에서 황화-셀렌화공정을 적용해서 Cu2ZnSn(S,Se)4을 형성한 후, 약 50nm 두께의 CdS 버퍼층을 형성한 후, 약 50nm 두께의 ZnO와 알루미늄이 도핑된 ZnO가 약 0.3 μm 두께로 형성되는 윈도우층을 형성 후 약 0.5μm 두께의 알루미늄 전면전극을 형성했다. Thereafter, the absorbing layer precursor was deposited to a thickness of about 0.7 μm in the order of Zn, Cu, and Sn. Then, Cu 2 ZnSn (S, Se) 4 was formed by applying a sulphide-selenization process at 480 ° C. through a rapid thermal process (RTP), and a CdS buffer layer having a thickness of about 50 nm was formed. ZnO with a thickness of 50 nm and ZnO doped with aluminum formed a window layer having a thickness of about 0.3 μm, and then an aluminum front electrode having a thickness of about 0.5 μm was formed.
실험 예Experimental Example
태양전지 소자의 Of solar cell element 광전환Light conversion 효율의 평가 Evaluation of efficiency
상기 실시 예 1 내지 3에 의해 준비된 유연 박막 태양전지와 비교 예 1에 의해 준비된 유연 박막 태양전지의 광전 변환 특성을 비교하여 이를 표 1 및 도 4에 도시하였다. The photoelectric conversion characteristics of the flexible thin film solar cell prepared in Examples 1 to 3 and the flexible thin film solar cell prepared in Comparative Example 1 were compared and shown in Table 1 and FIG.
JSC (mA/cm2)Short-circuit current
J SC (mA / cm 2 )
FF (%)Filling rate
FF (%)
Eg/q-VOC (V)Short-circuit current loss
E g / qV OC (V)
표 1 및 도 4를 참조하면, 비교 예 1에 의해서 제작된 소자의 광전변환효율은 2.28%였다. 이에 반해, 산화 베릴륨(BeO)가 도핑된 실시 예 1의 경우 개방 전압, 단락전류, 그리고 충진률 특성이 비교 예 1보다 모두 향상되었고, 5.56%의 효율을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 또한 산화 마그네슘(MgO)이 도핑된 실시 예 2의 경우 개방 전압, 단락전류, 그리고 충진률 특성이 비교 예 1보다 모두 향상되었고, 5.70%의 효율을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 또한 산화 칼슘(CaO)가 도핑된 실시 예 3의 경우 개방 전압과 충진률 특성이 비교 예 1보다 모두 향상되었고, 3.10%의 효율을 보이는 것을 확인할 수 있었다. Referring to Table 1 and FIG. 4, the photoelectric conversion efficiency of the device manufactured by Comparative Example 1 was 2.28%. On the other hand, in the case of Example 1 doped with beryllium oxide (BeO), the open-circuit voltage, the short-circuit current, and the filling factor characteristics were all improved as compared with Comparative Example 1, and it was confirmed that the efficiency was 5.56%. In the case of Example 2 doped with magnesium oxide (MgO), the open-circuit voltage, the short-circuit current, and the filling factor characteristics were all improved as compared with Comparative Example 1, and it was confirmed that the efficiency was 5.70%. In the case of Example 3 in which calcium oxide (CaO) was doped, the open-circuit voltage and the filling factor were improved as compared with Comparative Example 1, and the efficiency was 3.10%.
알칼리 금속 산화물 도핑을 통해서 광흡수층 내의 결함을 패시베이션해서 전자-정공의 재결합에 의한 손실을 줄이고, 결정립 계면에서의 결함을 패시베이션해서 전자-정공의 재결합의 손실을 줄일 수 있다. 결함의 패시베이션에 의한 전자-정공의 재결합 억제 효과는 개방전압 손실(Eg/q-VOC)값으로부터 확인할 수 있다. 비교 예 1의 개방전압 손실은 0.753V인 반면, 실시 예 1의 개방전압 손실은 0.633V, 실시 예 2의 개방전압 손실은 0.629V, 그리고 실시 예 3의 개방전압 손실은 0.669V로 모두 감소했음을 알 수 있다. 따라서, 알칼리 금속 산화물의 도핑은 결함을 패시베이션함으로써 전자-정공 재결합에 의한 특성 손실을 억제해서 효과적으로 광전변환효율을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.Defects in the light absorption layer are passivated through alkali metal oxide doping to reduce loss due to electron-hole recombination, passivation of defects at the crystal grain interface, and loss of electron-hole recombination can be reduced. The effect of inhibiting electron-hole recombination by passivation of defects can be confirmed from the value of open-circuit voltage loss (E g / qV OC ). The open-circuit voltage loss in Comparative Example 1 was 0.753 V, while the open-circuit voltage loss in Example 1 was 0.633 V, the open-circuit voltage loss in Example 2 was 0.629 V, and the open- Able to know. Therefore, it has been confirmed that the doping of the alkali metal oxide can improve the photoelectric conversion efficiency effectively by suppressing the loss of characteristics due to electron-hole recombination by passivating the defects.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, but is intended to be limited by the appended claims. It will be apparent to those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. something to do.
1000: 박막 태양전지
1100: 기판
1200: 후면전극
1300: 광흡수층
1400: 버퍼층
1500: 윈도우층
1600: 전면전극1000: Thin film solar cell
1100: substrate
1200: rear electrode
1300: light absorbing layer
1400: buffer layer
1500: Window layer
1600: front electrode
Claims (10)
상기 기판 상에 배치된 후면전극;
상기 후면전극 상에 배치된 광흡수층;
상기 광흡수층 상부에 배치된 전면전극을 포함하고, 상기 광흡수층은 알칼리 금속 산화물이 도핑된 것을 특징으로 하고, 상기 알칼리 금속 산화물은 1A족 알칼리 금속 산화물 또는 2A족 알칼리 금속 산화물인 박막 태양전지.
Board;
A rear electrode disposed on the substrate;
A light absorbing layer disposed on the rear electrode;
Wherein the light absorption layer is doped with an alkali metal oxide, and the alkali metal oxide is a Group 1A alkali metal oxide or a Group 2A alkali metal oxide.
상기 후면전극은 알칼리 금속 산화물이 도핑된 것을 특징으로 하는 박막 태양전지.
The method according to claim 1,
Wherein the back electrode is doped with an alkali metal oxide.
상기 1A족 알칼리 금속 산화물은 산화 리튬(Li2O), 산화 나트튬(Na2O), 산화 칼륨(K2O), 산화 루비듐(Rb2O) 및 산화 세슘(Cs2O) 중 적어도 하나이고, 상기 2A족 알칼리 금속 산화물은 산화 베릴륨(BeO), 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO), 및 산화 바륨(BaO) 중 적어도 하나인 박막 태양전지의 제조방법.
The method according to claim 1,
The Group 1A alkali metal oxides, at least one of lithium oxide (Li 2 O), oxidation sodium lithium (Na 2 O), potassium oxide (K 2 O), oxide, rubidium (Rb 2 O), and cesium oxide (Cs 2 O) And the Group 2A alkali metal oxide is at least one of beryllium oxide (BeO), magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), strontium oxide (SrO), and barium oxide (BaO).
상기 광흡수층은 구리인듐셀렌(CIS)계 화합물, 구리인듐갈륨셀렌(CIGS)계 화합물 및 구리아연주석(CZTS)계 화합물 중 적어도 하나인 박막 태양전지.
The method according to claim 1,
Wherein the light absorption layer is at least one of a copper indium selenium (CIS) compound, a copper indium gallium selenide (CIGS) compound, and a copper zinc tin (CZTS) compound.
상기 광흡수층 및 전면전극 사이에 배치된 버퍼층 및 윈도우층을 더 포함하는 박막 태양전지.
The method according to claim 1,
And a buffer layer and a window layer disposed between the light absorption layer and the front electrode.
상기 기판 상에 후면전극을 형성하는 단계;
상기 후면전극에 알칼리 금속 산화물을 도핑하는 단계;
상기 알칼리 금속 산화물이 도핑된 후면전극 상에 광흡수층을 형성하는 단계; 및
상기 광흡수층 상에 전면전극을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 알칼리 금속 산화물은 1A족 알칼리 금속 산화물 또는 2A족 알칼리 금속 산화물인 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 제조방법.
Preparing a substrate;
Forming a rear electrode on the substrate;
Doping the rear electrode with an alkali metal oxide;
Forming a light absorption layer on the rear electrode doped with the alkali metal oxide; And
And forming a front electrode on the light absorbing layer,
Wherein the alkali metal oxide is a Group 1A alkali metal oxide or a Group 2A alkali metal oxide.
상기 기판 상에 후면전극을 형성하는 단계;
상기 후면전극 상에 광흡수층을 형성하는 단계; 및
상기 광흡수층에 알칼리 금속 산화물을 도핑하는 단계;
상기 광흡수층 상에 전면전극을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 알칼리 금속 산화물은 1A족 알칼리 금속 산화물 또는 2A족 알칼리 금속 산화물인 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 제조방법.
Preparing a substrate;
Forming a rear electrode on the substrate;
Forming a light absorption layer on the rear electrode; And
Doping the light absorbing layer with an alkali metal oxide;
And forming a front electrode on the light absorbing layer,
Wherein the alkali metal oxide is a Group 1A alkali metal oxide or a Group 2A alkali metal oxide.
상기 1A족 알칼리 금속 산화물은 산화 리튬(Li2O), 산화 나트튬(Na2O), 산화 칼륨(K2O), 산화 루비듐(Rb2O) 및 산화 세슘(Cs2O) 중 적어도 하나이고, 상기 2A족 알칼리 금속 산화물은 산화 베릴륨(BeO), 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO), 및 산화 바륨(BaO) 중 적어도 하나인 박막 태양전지의 제조방법.
The method according to claim 6,
The Group 1A alkali metal oxides, at least one of lithium oxide (Li 2 O), oxidation sodium lithium (Na 2 O), potassium oxide (K 2 O), oxide, rubidium (Rb 2 O), and cesium oxide (Cs 2 O) And the Group 2A alkali metal oxide is at least one of beryllium oxide (BeO), magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), strontium oxide (SrO), and barium oxide (BaO).
상기 광흡수층은 구리인듐셀렌(CIS)계 화합물, 구리인듐갈륨셀렌(CIGS)계 화합물 및 구리아연주석(CZTS)계 화합물 중 적어도 하나인 박막 태양전지의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the light absorption layer is at least one of a copper indium selenium (CIS) based compound, a copper indium gallium selenide (CIGS) based compound, and a copper zinc tin (CZTS) based compound.
상기 광흡수층 상에 전면전극을 형성하는 단계 전에, 순차적으로 버퍼층 및 윈도우층을 형성하는 단계를 더 포함하는 박막 태양전지의 제조방법.
The method according to claim 6,
Further comprising forming a buffer layer and a window layer sequentially before forming the front electrode on the light absorbing layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170149818A KR20190053687A (en) | 2017-11-10 | 2017-11-10 | Thin film solar cell and method for manufacturing thin film solar cell |
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| KR1020170149818A KR20190053687A (en) | 2017-11-10 | 2017-11-10 | Thin film solar cell and method for manufacturing thin film solar cell |
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| KR1020170149818A KR20190053687A (en) | 2017-11-10 | 2017-11-10 | Thin film solar cell and method for manufacturing thin film solar cell |
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|---|---|
| KR (1) | KR20190053687A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102337783B1 (en) * | 2020-11-10 | 2021-12-08 | 전남대학교산학협력단 | Thin film solar cell having tin(ⅱ) sulfide light-absorber layer and method of manufacturing the thin film solar cell |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101081443B1 (en) | 2009-08-21 | 2011-11-08 | 재단법인대구경북과학기술원 | Fabrication Method of CIGS and CIGS Solar Cell |
| KR101413163B1 (en) | 2012-11-14 | 2014-06-30 | 재단법인대구경북과학기술원 | Stretchable inorganic compound solar cell and Method for manufacturing the same |
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2017
- 2017-11-10 KR KR1020170149818A patent/KR20190053687A/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR101081443B1 (en) | 2009-08-21 | 2011-11-08 | 재단법인대구경북과학기술원 | Fabrication Method of CIGS and CIGS Solar Cell |
| KR101413163B1 (en) | 2012-11-14 | 2014-06-30 | 재단법인대구경북과학기술원 | Stretchable inorganic compound solar cell and Method for manufacturing the same |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102337783B1 (en) * | 2020-11-10 | 2021-12-08 | 전남대학교산학협력단 | Thin film solar cell having tin(ⅱ) sulfide light-absorber layer and method of manufacturing the thin film solar cell |
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