WO2011040781A2 - 태양광 발전장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the embodiment relates to a photovoltaic device and a method of manufacturing the same.
  • CIGS-based solar cells which are pn heterojunction devices having a substrate structure including a substrate, a metal back electrode layer, a p-type CIGS-based light absorbing layer, a high resistance buffer layer, an n-type window layer, and the like, are widely used.
  • CIGS-based solar cells that are pn heterojunction devices having a substrate structure including a glass substrate, a metal back electrode layer, a p-type CIGS-based light absorbing layer, a high resistance buffer layer, an n-type window layer, and the like are widely used.
  • the layers constituting such a solar cell are sequentially deposited on a substrate, and each layer is partially different in deposition level, which may cause electrical problems in the solar cell in the edge region.
  • the edge region is patterned using a laser, and a large amount of electrode residual material may be generated by laser patterning.
  • the electrode residual material may generate a leakage current at the side of the solar cell corresponding to the edge region and lower the electrical characteristics of the solar cell.
  • Embodiments provide a photovoltaic device having improved electrical characteristics and a method of manufacturing the same by blocking leakage current in an edge region of a substrate.
  • Photovoltaic device includes a substrate; A rear electrode layer disposed on the substrate; A light absorbing layer disposed on the back electrode layer; And a front electrode layer disposed on the light absorbing layer, and the outer side surface of the back electrode layer is disposed on a different plane from the outer side surface of the front electrode layer.
  • Photovoltaic device includes a substrate; A rear electrode layer disposed on the substrate; A light absorbing layer disposed on the back electrode layer and covering an outer side surface of the back electrode layer; And a front electrode layer disposed on the light absorbing layer.
  • Method of manufacturing a solar cell apparatus comprises the steps of forming a back electrode layer on a substrate; Forming a light absorbing layer on the back electrode layer; And forming a front electrode layer on the light absorbing layer, wherein the outer side surface of the rear electrode layer is disposed on a different plane from the outer side surface of the front electrode layer.
  • the solar cell apparatus arranges the outer side of the rear electrode layer and the outer side of the front electrode layer on different planes. Accordingly, the distance between the outer side of the rear electrode layer and the outer side of the front electrode layer can be increased.
  • the solar cell apparatus according to the embodiment can prevent a short between the outer side of the rear electrode layer and the outer side of the front electrode layer.
  • the solar cell apparatus according to the embodiment may block the leakage current generated through the outer side of the rear electrode layer and the outer side of the front electrode layer.
  • the outer side surface of the back electrode layer may be covered by a light absorbing layer including a semiconductor compound. Accordingly, the outer side surface of the back electrode layer can be insulated efficiently.
  • the photovoltaic device according to the embodiment can prevent short circuits and leakage currents in the rear electrode layer and the front electrode layer. Therefore, the solar cell apparatus according to the embodiment has improved electrical characteristics and may have high photoelectric conversion efficiency.
  • FIG. 1 is a plan view illustrating a photovoltaic device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a cross section taken along line II ′ in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of FIG. 1.
  • FIGS. 4 to 9 are views illustrating a method of manufacturing the solar cell apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view illustrating a photovoltaic device according to a second embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line III-III ′ of FIG. 10.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV ′ of FIG. 10.
  • FIG. 13 to 18 are views illustrating a method of manufacturing the solar cell apparatus according to the second embodiment.
  • each substrate, layer, film, or electrode is described as being formed “on” or “under” of each substrate, layer, film, or electrode, etc.
  • "On” and “under” include both “directly” or “indirectly” formed through other components.
  • the criteria for the top or bottom of each component will be described with reference to the drawings. The size of each component in the drawings may be exaggerated for description, and does not mean a size that is actually applied.
  • FIG. 1 is a plan view illustrating a photovoltaic device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a cross section taken along line II ′ in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of FIG. 1.
  • a photovoltaic device includes a support substrate 100, a back electrode layer 200, a light absorbing layer 300, a buffer layer 400, a front electrode layer 500, and a plurality of connections. Ones 700.
  • the support substrate 100 has a plate shape and supports the back electrode layer 200, the light absorbing layer 300, the buffer layer 400, the front electrode layer 500, and the connection part 700.
  • the support substrate 100 may be an insulator.
  • the support substrate 100 may be a glass substrate, a plastic substrate, or a metal substrate.
  • the support substrate 100 may be a soda lime glass substrate.
  • the support substrate 100 may be transparent.
  • the support substrate 100 may be rigid or flexible.
  • the support substrate 100 includes a cell region A and an edge region B.
  • the support substrate 100 may be divided into the cell region A and the edge region B.
  • the cell region A is defined at a central portion of the support substrate 100.
  • the cell area A may have a rectangular shape.
  • the cell area A may be disposed on most of an upper surface of the support substrate 100.
  • the edge area B surrounds the cell area A.
  • the edge region B has a shape extending along the circumference of the cell region A. FIG. That is, the edge area B may have a ring shape when viewed in a plan view.
  • the back electrode layer 200 is disposed on the support substrate 100.
  • the back electrode layer 200 is disposed in the cell region A.
  • the outer side surface 201 of the back electrode layer 200 extends along the outer side of the cell region A. That is, the outer side surface 201 of the back electrode layer 200 corresponds to the outer side of the cell region A. In this case, the outer side surface 201 of the back electrode layer 200 may be disposed inward from the outer side of the cell region A.
  • the back electrode layer 200 may have a rectangular shape in plan view.
  • the back electrode layer 200 is a conductive layer.
  • Examples of the material used as the back electrode layer 200 include a metal such as molybdenum.
  • the back electrode layer 200 may include two or more layers.
  • each of the layers may be formed of the same metal, or may be formed of different metals.
  • First through holes are formed in the back electrode layer 200.
  • the first through holes are open regions that expose the top surface of the support substrate 100.
  • the first through holes may have a shape extending in one direction when viewed in a plan view.
  • the first through grooves may have a width of about 80 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the back electrode layer 200 is divided into a plurality of back electrodes. That is, the back electrodes are defined by the first through holes.
  • the back electrodes are spaced apart from each other by the first through holes.
  • the back electrodes are arranged in a stripe shape.
  • the back electrodes may be arranged in a matrix form.
  • the first through holes may be formed in a lattice form when viewed in a plan view.
  • the light absorbing layer 300 is disposed on the back electrode layer 200.
  • the light absorbing layer 300 is disposed in the cell region A.
  • the outer side surface 301 of the light absorbing layer 300 corresponds to the outer side of the cell region A.
  • the outer side surface 301 of the light absorbing layer 300 may coincide with a boundary between the cell region A and the edge region B.
  • the outer side surface 301 of the light absorbing layer 300 is disposed on a plane different from the outer side surface 201 of the back electrode layer 200. In more detail, the outer side surface 301 of the light absorbing layer 300 is disposed outside the outer side surface 201 of the back electrode layer 200.
  • the outer side surface 301 of the light absorbing layer 300 and the outer side surface 201 of the back electrode layer 200 may be spaced apart from each other by about 1 mm to about 10 mm.
  • the light absorbing layer 300 covers the outer side surface 201 of the back electrode layer 200.
  • the light absorbing layer 300 covers an area where the back electrode layer 200 is disposed. That is, the region where the light absorbing layer 300 is disposed is larger than the region where the back electrode layer 200 is disposed.
  • the planar area of the light absorbing layer 300 is larger than the planar area of the back electrode layer 200.
  • the outer edge of the light absorbing layer 300 surrounds the back electrode layer 200. That is, the outside of the back electrode layer 200 is disposed inside the outside of the light absorbing layer 300.
  • the material included in the light absorbing layer 300 is filled in the first through holes.
  • the light absorbing layer 300 may include a group I-III-VI compound.
  • the light absorbing layer 300 may be formed of a copper-indium-gallium-selenide-based (Cu (In, Ga) Se 2 ; CIGS-based) crystal structure, copper-indium-selenide-based, or copper-gallium-selenide It may have a system crystal structure.
  • the energy band gap of the light absorbing layer 300 may be about 1 eV to 1.8 eV.
  • the buffer layer 400 is disposed on the light absorbing layer 300. It is disposed in the cell region A.
  • the buffer layer 400 has the same planar shape as the light absorbing layer 300.
  • the buffer layer 400 includes cadmium sulfide (CdS), and an energy band gap of the buffer layer 400 is about 2.2 eV to 2.4 eV.
  • Second through holes 310 are formed in the light absorbing layer 300 and the buffer layer 400.
  • the second through holes 310 penetrate the light absorbing layer 300.
  • the second through holes 310 are open regions exposing the top surface of the back electrode layer 200.
  • the second through holes 310 are formed adjacent to the first through holes. That is, some of the second through holes 310 are formed next to the first through holes when viewed in a plan view.
  • the width of the second through holes 310 may be about 80 ⁇ m to about 200 ⁇ m.
  • the light absorbing layer 300 defines a plurality of light absorbing portions by the second through holes 310. That is, the light absorbing layer 300 is divided into the light absorbing portions by the second through holes 310.
  • the buffer layer 400 is defined as a plurality of buffers by the second through holes 310. That is, the buffer layer 400 is divided into the buffers by the second through holes 310.
  • the front electrode layer 500 is disposed on the buffer layer 400.
  • the front electrode layer 500 is disposed in the cell region A.
  • the front electrode layer 500 may have a planar shape corresponding to the light absorbing layer 300.
  • the outer side surface 501 of the front electrode layer 500 may correspond to the outer side of the cell region A. That is, the outer side surface 501 of the front electrode layer 500 may coincide with the outer side of the cell region A.
  • FIG. The outer side surface 501 of the front electrode layer 500 may coincide with a boundary between the cell region A and the edge region B.
  • the outer side surface 501 of the front electrode layer 500 is disposed on a plane different from the outer side surface 201 of the back electrode layer 200.
  • the outer side surface 501 of the front electrode layer 500 may be disposed outside the outer side surface 201 of the rear electrode layer 200.
  • the outer side surface 501 of the front electrode layer 500 may be disposed on the same plane as the outer side surface 301 of the light absorbing layer 300.
  • the distance W1 between the outer side surface 501 of the front electrode layer 500 and the outer side surface 201 of the back electrode layer 200 may be about 1 mm to about 10 mm.
  • the front electrode layer 500 covers the outer side surface 201 of the back electrode layer 200.
  • the front electrode layer 500 covers an area where the rear electrode layer 200 is disposed. That is, the region where the front electrode layer 500 is disposed is larger than the region where the rear electrode layer 200 is disposed.
  • the planar area of the front electrode layer 500 is larger than the planar area of the back electrode layer 200.
  • the outer periphery of the front electrode layer 500 surrounds the back electrode layer 200. That is, the outside of the back electrode layer 200 is disposed inside the outside of the front electrode layer 500. In addition, the outside of the front electrode layer 500 may coincide with the outside of the back electrode layer 200.
  • the front electrode layer 500 is transparent and a conductive layer.
  • the front electrode layer 500 includes a conductive oxide.
  • the front electrode layer 500 may include zinc oxide, indium tin oxide (ITO), or indium zinc oxide (IZO).
  • the oxide may include a conductive dopant such as aluminum (Al), alumina (Al 2 O 3 ), magnesium (Mg), or gallium (Ga).
  • a conductive dopant such as aluminum (Al), alumina (Al 2 O 3 ), magnesium (Mg), or gallium (Ga).
  • the front electrode layer 500 may include aluminum doped zinc oxide (AZO) or gallium doped zinc oxide (GZO).
  • Third through holes 320 are formed in the buffer layer 400 and the front electrode layer 500.
  • the third through holes 320 are open regions exposing the top surface of the back electrode layer 200.
  • the width of the third through holes 320 may be about 80 ⁇ m to about 200 ⁇ m.
  • the third through holes 320 are formed at positions adjacent to the second through holes 310.
  • the third through holes 320 are disposed next to the second through holes 310. That is, when viewed in a plan view, the third through holes 320 are disposed side by side next to the second through holes 310.
  • the front electrode layer 500 is divided into a plurality of front electrodes by the third through holes 320. That is, the front electrodes are defined by the third through holes 320.
  • the front electrodes have a shape corresponding to the rear electrodes. That is, the front electrodes are arranged in a stripe shape. Alternatively, the front electrodes may be arranged in a matrix form.
  • a plurality of cells are defined by the third through holes 320.
  • the cells are defined by the second through holes 310 and the third through holes 320. That is, the solar cell apparatus according to the embodiment is divided into the cells by the second through holes 310 and the third through holes 320.
  • connection parts 700 are disposed inside the second through holes 310.
  • the connection parts 700 extend downward from the front electrode layer 500 and are connected to the back electrode layer 200.
  • connection parts 700 connect adjacent cells to each other.
  • the connection parts 700 connect the front electrode and the back electrode included in the cells adjacent to each other.
  • connection part 700 is formed integrally with the front electrode layer 500. That is, the material used as the connection part 700 is the same as the material used as the front electrode layer 500.
  • the outer side surface 201 of the back electrode layer 200 and the outer side surface 501 of the front electrode layer 500 are disposed on different planes. Accordingly, the distance between the outer side surface 201 of the rear electrode layer 200 and the outer side surface 501 of the front electrode layer 500 is increased.
  • the solar cell apparatus may prevent a short between the outer side surface 201 of the rear electrode layer 200 and the outer side surface 501 of the front electrode layer 500.
  • the solar cell apparatus according to the embodiment may block the leakage current generated through the outer side surface 201 of the back electrode layer 200 and the outer side surface 501 of the front electrode layer 500.
  • the outer side surface 201 of the back electrode layer 200 may be covered by the light absorbing layer 300. Accordingly, the outer side surface 201 of the back electrode layer 200 may be efficiently insulated by the light absorbing layer 300.
  • the photovoltaic device according to the embodiment may prevent the short and the leakage current from the back electrode layer 200 and the front electrode layer 500. Therefore, the solar cell apparatus according to the embodiment has improved electrical characteristics and may have high photoelectric conversion efficiency.
  • FIGS. 4 to 9 are views illustrating a method of manufacturing the solar cell apparatus according to the first embodiment. Description of the solar cell apparatus manufacturing method according to the first embodiment may be essentially combined with the description of the solar cell apparatus described above.
  • a back electrode layer 200 is formed on a support substrate 100 including a cell region A and an edge region B.
  • the cell region A is a region where a plurality of solar cells are to be disposed, and the edge region B is a region where the solar cells are not disposed.
  • Glass may be used as the support substrate 100, and a ceramic substrate such as alumina, stainless steel, a titanium substrate, or a polymer substrate may also be used. Soda lime glass may be used as the glass substrate, and polyimide may be used as the polymer substrate.
  • the support substrate 100 may be rigid or flexible.
  • the back electrode layer 200 In order to form the back electrode layer 200, a metal such as molybdenum is deposited on the support substrate 100. Thereafter, the back electrode layer 200 is patterned by a photo-lithography process. That is, the back electrode layer 200 is a patterned metal film.
  • a plurality of first through holes penetrating the back electrode layer 200 is formed.
  • an outer portion of the back electrode layer 200 is removed to form a first edge pattern 210.
  • the first edge pattern 210 is formed to the inner side of the cell region A. Accordingly, the outer periphery of the back electrode layer 200 is disposed inwardly than the outer periphery of the cell region A. FIG. That is, the back electrode layer 200 is not disposed on the edge area B.
  • the first edge pattern 210 By the first edge pattern 210, a part of the cell area A of the support substrate 100 and all of the edge area B may be exposed.
  • the back electrode layer 200 may be formed of a conductor such as metal.
  • the back electrode layer 200 may be formed by a sputtering process using a molybdenum (Mo) target. This is because of high electrical conductivity of molybdenum (Mo), ohmic bonding with the light absorbing layer 300, and high temperature stability under Se atmosphere.
  • Mo molybdenum
  • the back electrode layer 200 may be formed of at least one layer.
  • the layers constituting the back electrode layer 200 may be formed of different materials.
  • the light absorbing layer 300 and the buffer layer 400 are formed on the back electrode layer 200.
  • the light absorbing layer 300 and the buffer layer 400 may also be formed on the edge region B of the support substrate 100.
  • the light absorbing layer 300 may be formed to cover both the back electrode layer 200 and the support substrate 100. In this case, the light absorbing layer 300 may cover the outer side surface 201 of the back electrode layer 200 as a whole.
  • the light absorbing layer 300 includes an I-III-VI type semiconductor compound. That is, the light absorbing layer 300 is an opaque I-III-VI type semiconductor compound layer.
  • the light absorbing layer 300 may include a copper-indium-gallium-selenide-based (Cu (In, Ga) Se 2 , CIGS-based) compound.
  • the light absorbing layer 300 may include a copper-indium selenide-based (CuInSe 2 , CIS-based) compound or a copper-gallium-selenide-based (CuGaSe 2 , CIS-based) compound.
  • a CIG-based metal precursor film is formed on the back electrode layer 200 using a copper target, an indium target, and a gallium target.
  • the metal precursor film is reacted with selenium (Se) by a selenization process to form a CIGS-based light absorbing layer 300.
  • Se selenium
  • an alkali component included in the support substrate 100 passes through the back electrode layer 200, and the metal precursor film and the light absorbing layer ( 300).
  • An alkali component may improve grain size and improve crystallinity of the light absorbing layer 300.
  • the light absorbing layer 300 may form copper, indium, gallium, selenide (Cu, In, Ga, Se) by co-evaporation.
  • the light absorbing layer 300 receives external light and converts the light into electrical energy.
  • the light absorbing layer 300 generates photo electromotive force by the photoelectric effect.
  • the buffer layer 400 is formed of at least one layer, and any one or a stack of cadmium sulfide (CdS), ITO, ZnO, and i-ZnO on the support substrate 100 on which the light absorbing layer 300 is formed. It can be formed as.
  • the buffer layer 400 is an n-type semiconductor layer
  • the light absorbing layer 300 is a p-type semiconductor layer.
  • the light absorbing layer 300 and the buffer layer 400 form a pn junction.
  • the buffer layer 400 is disposed between the light absorbing layer 300 and the front electrode layer to be formed later.
  • a good junction may be formed by inserting the buffer layer 400 having a band gap in between the two materials.
  • one buffer layer 400 is formed on the light absorbing layer 300, but the present invention is not limited thereto.
  • the buffer layer 400 may be formed of a plurality of layers.
  • the second through holes 310 may be formed by a process using a mechanical method or a laser, and a portion of the back electrode layer 200 is exposed.
  • a transparent conductive material is stacked on the buffer layer 400 to form a front electrode layer 500 and a plurality of connection wirings 700.
  • the transparent conductive material When the transparent conductive material is stacked on the buffer layer 400, the transparent conductive material may also be inserted into the second through holes 310 to form the connection wires 700.
  • the back electrode layer 200 and the front electrode layer 500 are electrically connected by the connection wires 700.
  • the front electrode layer 500 is formed of zinc oxide doped with aluminum by performing a sputtering process on the support substrate 100.
  • the front electrode layer 500 is a front electrode layer which forms a pn junction with the light absorbing layer 300. Since the front electrode layer functions as a transparent electrode on the front of the solar cell, zinc oxide (ZnO) having high light transmittance and good electrical conductivity is provided. Is formed.
  • ZnO zinc oxide
  • the aluminum oxide may be doped with aluminum to form an electrode having a low resistance value.
  • the zinc oxide thin film as the front electrode layer 500 may be formed by a method of depositing using a ZnO target by RF sputtering, reactive sputtering using a Zn target, and an organometallic chemical vapor deposition method.
  • ITO indium tin oxide
  • a plurality of third through holes 320 penetrating the light absorbing layer 300, the buffer layer 400, and the front electrode layer 500 are formed.
  • the third through holes 320 may be formed by a process using a mechanical method or a laser, and a portion of the back electrode layer 200 is exposed.
  • the light absorbing layer 300, the buffer layer 400, and the front electrode layer 500 may be divided by the third through holes 320. That is, each cell may be defined by the third through holes 320.
  • the front electrode layer 500, the buffer layer 400 and the light absorbing layer 300 may be patterned in the form of a stripe or a matrix by the third through holes 320.
  • the third through holes 320 are not limited to the above shapes, but may be formed in various shapes.
  • the outer portion of the light absorbing layer 300, the outer portion of the buffer layer 400, and the outer portion of the front electrode layer 500 are simultaneously removed to correspond to the edge region B.
  • the two edge pattern 330 is formed.
  • the second edge pattern 330 is irradiated with laser or mechanically processed the edge region B, and thus the light absorbing layer 300 and the buffer layer of the edge region B are formed. It is formed by removing the stacked structure of the 400 and the front electrode layer 500.
  • the edge region B is defined by the process of forming the second edge pattern 330. Accordingly, the outer side surface 501 of the light absorbing layer 300, the buffer layer 400, and the front electrode layer 500 may coincide with the outer portion of the cell region A.
  • FIG. 1 the edge region B is defined by the process of forming the second edge pattern 330. Accordingly, the outer side surface 501 of the light absorbing layer 300, the buffer layer 400, and the front electrode layer 500 may coincide with the outer portion of the cell region A.
  • the outer edges of the light absorbing layer 300, the buffer layer 400, and the front electrode layer 500 are simultaneously removed to form the second edge pattern 330. Accordingly, the outer side surface 301 of the light absorbing layer 300, the outer side surface of the buffer layer 400, and the outer side surface 501 of the front electrode layer 500 are disposed on the same plane.
  • edge region B of the support substrate 100 may be exposed to the outside, and at the end of the cell region A, the light absorbing layer 300 may directly contact the support substrate 100. .
  • the outer side surface 201 of the back electrode layer 200 is spaced apart from the outer side surface 501 of the front electrode layer 500 at a predetermined interval.
  • the distance between the outer side surface 201 of the back electrode layer 200 and the outer side surface 501 of the front electrode layer 500 may be about 1 mm to about 10 mm.
  • the light absorbing layer 300 covers the outer side surface 201 of the back electrode layer 200. In more detail, the light absorbing layer 300 may cover the entire outer side surface 201 of the back electrode layer 200.
  • the photovoltaic device can prevent leakage current.
  • FIG. 10 is a plan view illustrating a photovoltaic device according to a second embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line III-III ′ of FIG. 10.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV ′ of FIG. 10.
  • the outer side surface 201 of the back electrode layer 200 is disposed on a plane different from the outer side surface 501 of the front electrode layer 500.
  • the outer side surface 201 of the back electrode layer 200 is disposed outside the outer side surface of the front electrode layer 500.
  • the outer side surface 201 of the back electrode layer 200 corresponds to the outer side of the cell region A. That is, the outer side surface 201 of the back electrode layer 200 may coincide with the outer side of the cell region A.
  • the outer side surface 501 of the front electrode layer 500 corresponds to the outer side of the cell region A. That is, the outer side surface 501 of the front electrode layer 500 may extend along the outer side of the cell region A and may be disposed inward of the outer side of the cell region A.
  • the outer side surface 301 of the light absorbing layer 300 is disposed outside the outer side surface 501 of the front electrode layer 500.
  • the outer side surface 301 of the light absorbing layer 300 may be disposed on the same plane as the outer side surface 201 of the back electrode layer 200.
  • a third edge pattern 340 is formed outside the rear electrode layer 200 and the light absorbing layer 300, and a fourth edge pattern 350 is formed outside the front electrode layer 500.
  • the width W3 of the third edge pattern 340 is smaller than the width W4 of the fourth edge pattern 350.
  • a portion of the upper surface of the light absorbing layer 300 may be exposed by the fourth edge pattern 350.
  • the planar area of the front electrode layer 500 is smaller than the planar area of the back electrode layer 200.
  • the distance W2 between the outer side surface 501 of the front electrode layer 500 and the outer side surface 201 of the rear electrode layer 200 may be about 1 mm to about 10 mm.
  • the outer side surface 201 of the back electrode layer 200 and the outer side surface 501 of the front electrode layer 500 are disposed on different planes, the outer side surface 201 and the front electrode layer of the back electrode layer 200 are disposed. Short between the outer side 501 of the 500 can be prevented.
  • the front electrode layer 500 is formed inside the cell region A, so that a leakage current between the front electrode layer 500 and the back electrode layer 200 is performed even when an edge deletion process is performed. (leakage current) can be prevented.
  • FIG. 13 to 18 are views illustrating a method of manufacturing the solar cell apparatus according to the second embodiment.
  • the description of the manufacturing method of the photovoltaic device according to the second embodiment except for the changed part, the description of the first embodiment described above and the description of the photovoltaic device according to the second embodiment are essentially the same. Can be combined.
  • a back electrode layer 200 is formed on a support substrate 100 including a cell region A and an edge region B.
  • the back electrode layer 200 is formed on the front surface of the support substrate 100. That is, the back electrode layer 200 may be formed in the cell region A and the edge region B. A plurality of first through holes may be formed in the back electrode layer 200.
  • the light absorbing layer 300 and the buffer layer 400 are formed on the support substrate 100 on which the back electrode layer 200 is formed.
  • the light absorbing layer 300 and the buffer layer 400 may also be formed on the entire surface of the support substrate 100. That is, the light absorbing layer 300 and the buffer layer 400 may be formed on the entire upper surface of the back electrode layer 200.
  • second through holes 310 penetrating the light absorbing layer 300 and the buffer layer 400 are formed.
  • the second through holes 310 may be formed by a process using a mechanical method or a laser, and a portion of the back electrode layer 200 is exposed.
  • a transparent conductive material is deposited on the buffer layer 400 to form a front electrode layer 500 and a plurality of connection wires 700.
  • the transparent conductive material may also be inserted into the second through holes 310 to form the connection wires 700.
  • the back electrode layer 200 and the front electrode layer 500 are electrically connected by the connection wirings 700.
  • the front electrode layer 500 may be formed only in the cell region A, and the buffer layer 400 may be exposed. That is, the buffer layer 400 formed on the edge region B may be exposed, and the buffer layer 400 formed on the end of the cell region A may be exposed.
  • the front electrode layer 500 may be formed only in the cell region A except for the edge region B after disposing a mask on the edge region B. Referring to FIG. Accordingly, the fourth edge pattern 350 is formed outside the front electrode layer 500.
  • the method of forming the fourth edge pattern 350 is not limited thereto, and after the front electrode layer 500 is formed on the entire surface of the support substrate 100, patterning such as an etching process or mechanical scribing may be performed.
  • the fourth edge pattern 350 may be formed by a process.
  • third through holes 320 are formed to penetrate the light absorbing layer 300, the buffer layer 400, and the front electrode layer 500.
  • the third through holes 320 may be formed by a process using a mechanical method or a laser, and a portion of the back electrode layer 200 is exposed.
  • the stacked structure of the back electrode layer 200, the light absorbing layer 300, and the buffer layer 400 formed on the edge region B is removed to form the third edge pattern ( 340 is formed.
  • the third edge pattern 340 is irradiated with a laser to the edge region B or mechanically processed to form the back electrode layer 200 and the light of the edge region B. It is formed by removing the stacked structures of the absorber layer 300 and the buffer layer 400.
  • the third edge pattern 340 has a smaller width than the fourth edge pattern 350.
  • the third edge pattern 340 and the fourth edge pattern 350 may have a rectangular ring shape when viewed in a plan view.
  • the distance W2 between the outer side surface 501 of the front electrode layer 500 and the outer side surface 201 of the back electrode layer 200 may be about 1 mm to about 10 mm.
  • the outer side surface 501 of the front electrode layer 500 is disposed on a different plane from the outer side surface 201 of the rear electrode layer 200, the outer side surface 501 of the front electrode layer 500 and the rear electrode layer ( Short between the outer side surfaces 201 of the 200 is suppressed.
  • the outer side surface 501 of the front electrode layer 500 is spaced apart from the edge region B, so that the front electrode layer 500 may flow down by the laser. There is no.
  • the edge deletion process for forming the third edge pattern is performed, the short of the front electrode layer 500 and the back electrode layer 200 is prevented, and the solar cell apparatus according to the embodiment Leakage current can be prevented.
  • Photovoltaic device is used in the field of photovoltaic power generation.

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Abstract

태양광 발전장치 및 이의 제조방법이 개시된다. 태양광 발전장치는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 후면전극층; 상기 후면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 및 상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면전극층을 포함하고, 상기 후면전극층의 외곽 측면은 상기 전면전극층의 외곽 측면과 서로 다른 평면에 배치된다. 이에 따라서, 태양광 발전장치는 후면전극층 및 전면전극층의 쇼트를 방지할 수 있다.

Description

태양광 발전장치 및 이의 제조방법
실시예는 태양광 발전장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 에너지 수요가 증가함에 따라서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지에 대한 개발이 진행되고 있다.
특히, 기판, 금속 후면 전극층, p형 CIGS 계 광 흡수층, 고저항 버퍼층, n형 창층 등을 포함하는 기판 구조의 pn 헤테로 접합 장치인 CIGS계 태양전지가 널리 사용되고 있다.
최근 에너지의 수요가 증가함에 따라서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지들에 대한 개발이 진행되고 있다.
특히, 유리 기판, 금속 후면 전극층, p형 CIGS 계 광 흡수층, 고저항 버퍼층, n형 창층 등을 포함하는 기판 구조의 pn 헤테로 접합 장치인 CIGS계 태양전지가 널리 사용되고 있다.
이러한 태양전지를 이루는 층들은 기판 상에 차례로 증착되고, 각층들이 부분적으로 증착 수준이 다르며, 이는 에지(edge) 영역의 태양전지 셀에서 전기적 문제를 발생시킬 수 있다.
이에, 태양전지 형성시, 레이저(laser)를 이용하여 에지 영역을 패터닝하는데, 레이저 패터닝에 의하여 전극 잔류물질이 다량 발생될 수 있다.
이러한 전극 잔류물질은 에지(edge) 영역에 해당하는 태양전지 셀의 측면에서 누설전류(leakage current)를 발생시키고 태양전지의 전기적 특성을 저하시킬 수 있다.
실시예는 기판의 에지 영역에서 누설전류(leakage current)를 차단하여, 향상된 전기적인 특성을 가지는 태양광 발전장치 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 태양광 발전장치는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 후면전극층; 상기 후면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 및 상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면전극층을 포함하고, 상기 후면전극층의 외곽 측면은 상기 전면전극층의 외곽 측면과 서로 다른 평면에 배치된다.
일 실시예에 따른 태양광 발전장치는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 후면전극층; 상기 후면전극층 상에 배치되며, 상기 후면전극층의 외곽 측면을 덮는 광 흡수층; 및 상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면전극층을 포함한다.
일 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법은 기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계; 상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 및 상기 광 흡수층 상에 전면전극층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 후면전극층의 외곽 측면은 상기 전면전극층의 외곽 측면과 서로 다른 평면에 배치된다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는 후면전극층의 외곽 측면 및 전면전극층의 외곽 측면을 다른 평면에 배치시킨다. 이에 따라서, 후면전극층의 외곽 측면 및 전면전극층의 외곽 측면 사이의 거리가 증가될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 후면전극층의 외곽 측면 및 전면전극층의 외곽 측면 사이의 쇼트를 방지할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 후면전극층의 외곽 측면 및 전면전극층의 외곽 측면을 통하여 발생되는 누설 전류를 차단할 수 있다.
특히, 후면전극층의 외곽 측면은 반도체 화합물을 포함하는 광 흡수층에 의해서 덮힐 수 있다. 이에 따라서, 후면전극층의 외곽 측면은 효율적으로 절연될 수 있다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는 후면전극층 및 전면전극층에서의 쇼트 및 누설 전류 등을 방지할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 향상된 전기적인 특성을 가지고, 높은 광-전 변환 효율을 가질 수 있다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1에서 I-I`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1에서 II-II`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 9는 제 1 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법을 도시한 도면들이다.
도 10은 제 2 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 평면도이다.
도 11은 도 10에서 III-III`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 12는 도 10에서 IV-IV`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 13 내지 도 18는 제 2 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법을 도시한 도면들이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 층, 막 또는 전극 등이 각 기판, 층, 막, 또는 전극 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 평면도이다. 도 2는 도 1에서 I-I`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 도 3은 도 1에서 II-II`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 지지기판(100), 후면전극층(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 전면전극층(500) 및 다수 개의 접속부들(700)을 포함한다.
상기 지지기판(100)은 플레이트 형상을 가지며, 상기 후면전극층(200), 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 전면전극층(500) 및 상기 접속부(700)를 지지한다.
상기 지지기판(100)은 절연체일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 유리기판, 플라스틱기판 또는 금속기판일 수 있다. 더 자세하게, 상기 지지기판(100)은 소다 라임 글래스(soda lime glass) 기판일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 투명할 수 있다. 상기 지지기판(100)은 리지드하거나 플렉서블할 수 있다.
상기 지지기판(100)은 셀 영역(A) 및 에지 영역(B)을 포함한다. 더 자세하게, 상기 지지기판(100)은 상기 셀 영역(A) 및 상기 에지 영역(B)으로 구분될 수 있다. 즉, 상기 지지기판(100)에는 상기 셀 영역(A) 및 상기 에지 영역(B)이 정의된다.
상기 셀 영역(A)은 상기 지지기판(100)의 중앙 부분에 정의된다. 상기 셀 영역(A)은 직사각형 형상을 가질 수 있다. 상기 셀 영역(A)은 상기 지지기판(100)의 상면의 대부분에 배치될 수 있다.
상기 에지 영역(B)은 상기 셀 영역(A)의 주위를 둘러싼다. 상기 에지 영역(B)은 상기 셀 영역(A)의 주위를 따라서 연장되는 형상을 가진다. 즉, 상기 에지 영역(B)은 평면에서 보았을 때, 링 형상을 가질 수 있다.
상기 후면전극층(200)은 상기 지지기판(100) 상에 배치된다. 상기 후면전극층(200)은 상기 셀 영역(A)에 배치된다. 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201)은 상기 셀 영역(A)의 외곽을 따라서 연장된다. 즉, 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201)은 상기 셀 영역(A)의 외곽에 대응된다. 이때, 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201)은 상기 셀 영역(A)의 외곽보다 안쪽에 배치될 수 있다.
상기 후면전극층(200)은 평면에서 보았을 때 직사각형 형상을 가질 수 있다. 상기 후면전극층(200)은 도전층이다. 상기 후면전극층(200)으로 사용되는 물질의 예로서는 몰리브덴 등의 금속을 들 수 있다.
또한, 상기 후면전극층(200)은 두 개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 이때, 각각의 층들은 같은 금속으로 형성되거나, 서로 다른 금속으로 형성될 수 있다.
상기 후면전극층(200)에는 제 1 관통홈들이 형성된다. 상기 제 1 관통홈들은 상기 지지기판(100)의 상면을 노출하는 오픈 영역이다. 상기 제 1 관통홈들은 평면에서 보았을 때, 일 방향으로 연장되는 형상을 가질 수 있다.
상기 제 1 관통홈들의 폭은 약 80㎛ 내지 200㎛ 일 수 있다.
상기 제 1 관통홈들에 의해서, 상기 후면전극층(200)은 다수 개의 후면전극들로 구분된다. 즉, 상기 제 1 관통홈들에 의해서, 상기 후면전극들이 정의된다.
상기 후면전극들은 상기 제 1 관통홈들에 의해서 서로 이격된다. 상기 후면전극들은 스트라이프 형태로 배치된다.
이와는 다르게, 상기 후면전극들은 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 이때, 상기 제 1 관통홈들은 평면에서 보았을 때, 격자 형태로 형성될 수 있다.
상기 광 흡수층(300)은 상기 후면전극층(200) 상에 배치된다. 상기 광 흡수층(300)은 상기 셀 영역(A)에 배치된다. 상기 광 흡수층(300)의 외곽 측면(301)은 상기 셀 영역(A)의 외곽에 대응된다. 이때, 상기 광 흡수층(300)의 외곽 측면(301)은 상기 셀 영역(A) 및 상기 에지 영역(B)의 경계와 일치할 수 있다. 즉, 상기 광 흡수층(300)의 외곽 측면(301)에 의해서, 상기 에지 영역(B)이 정의 될 수 있다.
또한, 상기 광 흡수층(300)의 외곽 측면(301)은 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201)과 다른 평면에 배치된다. 더 자세하게, 상기 광 흡수층(300)의 외곽 측면(301)은 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201)보다 더 바깥쪽에 배치된다.
이에 따라서, 상기 광 흡수층(300)의 외곽 측면(301) 및 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201)은 약 1㎜ 내지 약 10㎜ 만큼 서로 이격될 수 있다. 또한, 상기 광 흡수층(300)은 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201)을 덮는다.
상기 광 흡수층(300)은 상기 후면전극층(200)이 배치되는 영역을 덮는다. 즉, 상기 광 흡수층(300)이 배치되는 영역은 상기 후면전극층(200)이 배치되는 영역보다 더 크다. 상기 광 흡수층(300)의 평면적은 상기 후면전극층(200)의 평면적보다 더 크다.
상기 광 흡수층(300)의 외곽은 상기 후면전극층(200)을 둘러싼다. 즉, 상기 후면전극층(200)의 외곽은 상기 광 흡수층(300)의 외곽 내측에 배치된다. 상기 광 흡수층(300)에 포함된 물질은 상기 제 1 관통홈들에 채워진다.
상기 광 흡수층(300)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족 계 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(300)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계) 결정 구조, 구리-인듐-셀레나이드계 또는 구리-갈륨-셀레나이드계 결정 구조를 가질 수 있다.
상기 광 흡수층(300)의 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1eV 내지 1.8eV일 수 있다.
상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300) 상에 배치된다. 상기 셀 영역(A)에 배치된다. 상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300)과 동일한 평면 형상을 가진다. 상기 버퍼층(400)은 황화 카드뮴(CdS)를 포함하며, 상기 버퍼층(400)의 에너지 밴드갭은 약 2.2eV 내지 2.4eV이다.
상기 광 흡수층(300) 및 상기 버퍼층(400)에는 제 2 관통홈들(310)이 형성된다. 상기 제 2 관통홈들(310)은 상기 광 흡수층(300)을 관통한다. 또한, 상기 제 2 관통홈들(310)은 상기 후면전극층(200)의 상면을 노출하는 오픈영역이다.
상기 제 2 관통홈들(310)은 상기 제 1 관통홈들에 인접하여 형성된다. 즉, 상기 제 2 관통홈들(310)의 일부는 평면에서 보았을 때, 상기 제 1 관통홈들의 옆에 형성된다.
상기 제 2 관통홈들(310)의 폭은 약 80㎛ 내지 약 200㎛ 일 수 있다.
또한, 상기 광 흡수층(300)은 상기 제 2 관통홈들(310)에 의해서, 다수 개의 광 흡수부들을 정의한다. 즉, 상기 광 흡수층(300)은 상기 제 2 관통홈들(310)에 의해서, 상기 광 흡수부들로 구분된다.
상기 버퍼층(400)은 상기 제 2 관통홈들(310)에 의해서, 다수 개의 버퍼들로 정의된다. 즉, 상기 버퍼층(400)은 상기 제 2 관통홈들(310)에 의해서, 상기 버퍼들로 구분된다.
상기 전면전극층(500)은 상기 버퍼층(400) 상에 배치된다. 상기 전면전극층(500)은 상기 셀 영역(A)에 배치된다. 상기 전면전극층(500)은 상기 광 흡수층(300)에 대응되는 평면 형상을 가질 수 있다.
상기 전면전극층(500)의 외곽 측면(501)은 상기 셀 영역(A)의 외곽에 대응될 수 있다. 즉, 상기 전면전극층(500)의 외곽 측면(501)은 상기 셀 영역(A)의 외곽과 일치할 수 있다. 상기 전면전극층(500)의 외곽 측면(501)은 상기 셀 영역(A) 및 상기 에지 영역(B)의 경계와 일치할 수 있다.
상기 전면전극층(500)의 외곽 측면(501)은 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201)과 다른 평면에 배치된다. 더 자세하게, 상기 전면전극층(500)의 외곽 측면(501)은 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201)보다 더 바깥쪽에 배치될 수 있다. 이때, 상기 전면전극층(500)의 외곽 측면(501)은 상기 광 흡수층(300)의 외곽 측면(301)과 동일한 평면에 배치될 수 있다.
이에 따라서, 상기 전면전극층(500)의 외곽 측면(501) 및 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201) 사이의 거리(W1)는 약 1㎜ 내지 약 10㎜ 일 수 있다. 또한, 상기 전면전극층(500)은 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201)을 덮는다.
상기 전면전극층(500)은 상기 후면전극층(200)이 배치되는 영역을 덮는다. 즉, 상기 전면전극층(500)이 배치되는 영역은 상기 후면전극층(200)이 배치되는 영역보다 더 크다. 상기 전면전극층(500)의 평면적은 상기 후면전극층(200)의 평면적보다 더 크다.
상기 전면전극층(500)의 외곽은 상기 후면전극층(200)을 둘러싼다. 즉, 상기 후면전극층(200)의 외곽은 상기 전면전극층(500)의 외곽 내측에 배치된다. 또한, 상기 전면전극층(500)의 외곽은 상기 후면전극층(200)의 외곽과 일치할 수 있다.
상기 전면전극층(500)은 투명하며, 도전층이다. 상기 전면전극층(500)은 도전성 산화물을 포함한다. 예를 들어, 상기 전면전극층(500)은 징크 옥사이드(zinc oxide), 인듐 틴 옥사이드(induim tin oxide;ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(induim zinc oxide;IZO) 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 산화물은 알루미늄(Al), 알루미나(Al2O3), 마그네슘(Mg) 또는 갈륨(Ga) 등의 도전성 도펀트를 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 전면전극층(500)은 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드(Al doped zinc oxide;AZO) 또는 갈륨 도핑된 징크 옥사이드(Ga doped zinc oxide;GZO) 등을 포함할 수 있다.
상기 버퍼층(400) 및 상기 전면전극층(500)에는 제 3 관통홈들(320)이 형성된다. 상기 제 3 관통홈들(320)은 상기 후면전극층(200)의 상면을 노출하는 오픈 영역이다. 예를 들어, 상기 제 3 관통홈들(320)의 폭은 약 80㎛ 내지 약 200㎛일 수 있다.
상기 제 3 관통홈들(320)은 상기 제 2 관통홈들(310)에 인접하는 위치에 형성된다. 더 자세하게, 상기 제 3 관통홈들(320)은 상기 제 2 관통홈들(310) 옆에 배치된다. 즉, 평면에서 보았을 때, 상기 제 3 관통홈들(320)은 상기 제 2 관통홈들(310) 옆에 나란히 배치된다.
상기 제 3 관통홈들(320)에 의해서, 상기 전면전극층(500)은 다수 개의 전면전극들로 구분된다. 즉, 상기 전면전극들은 상기 제 3 관통홈들(320)에 의해서 정의된다.
상기 전면전극들은 상기 후면전극들과 대응되는 형상을 가진다. 즉, 상기 전면전극들은 스트라이프 형태로 배치된다. 이와는 다르게, 상기 전면전극들은 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제 3 관통홈들(320)에 의해서, 다수 개의 셀들이 정의된다. 더 자세하게, 상기 제 2 관통홈들(310) 및 상기 제 3 관통홈들(320)에 의해서, 상기 셀들이 정의된다. 즉, 상기 제 2 관통홈들(310) 및 상기 제 3 관통홈들(320)에 의해서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 상기 셀들로 구분된다.
상기 접속부들(700)은 상기 제 2 관통홈들(310) 내측에 배치된다. 상기 접속부들(700)은 상기 전면전극층(500)으로부터 하방으로 연장되며, 상기 후면전극층(200)에 접속된다.
따라서, 상기 접속부들(700)은 서로 인접하는 셀들을 연결한다. 더 자세하게, 상기 접속부들(700)은 서로 인접하는 셀들에 각각 포함된 전면전극과 후면전극을 연결한다.
상기 접속부(700)는 상기 전면전극층(500)과 일체로 형성된다. 즉, 상기 접속부(700)로 사용되는 물질은 상기 전면전극층(500)으로 사용되는 물질과 동일하다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201) 및 상기 전면전극층(500)의 외곽 측면(501)을 다른 평면에 배치시킨다. 이에 따라서, 후면전극층(200)의 외곽 측면(201) 및 전면전극층(500)의 외곽 측면(501) 사이의 거리가 증가된다.
따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 후면전극층(200)의 외곽 측면(201) 및 전면전극층(500)의 외곽 측면(501) 사이의 쇼트를 방지할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201) 및 상기 전면전극층(500)의 외곽 측면(501)을 통하여 발생되는 누설 전류를 차단할 수 있다.
특히, 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201)은 상기 광 흡수층(300)에 의해서 덮힐 수 있다. 이에 따라서, 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201)은 상기 광 흡수층(300)에 의해서 효율적으로 절연될 수 있다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는 상기 후면전극층(200) 및 상기 전면전극층(500)에서의 쇼트 및 누설 전류 등을 방지할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 향상된 전기적인 특성을 가지고, 높은 광-전 변환 효율을 가질 수 있다.
도 4 내지 도 9는 제 1 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법을 도시한 도면들이다. 제 1 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법에 대한 설명에는 앞서 설명한 태양광 발전장치에 대한 설명이 본질적으로 결합될 수 있다.
도 4를 참조하면, 셀 영역(A)과 에지 영역(B)을 포함하는 지지기판(100) 상에 후면전극층(200)이 형성된다.
상기 셀 영역(A)은 다수 개의 태양전지들이 배치될 영역이며, 상기 에지 영역(B)은 상기 태양전지들이 배치되지않는 영역이다. 상기 지지기판(100)으로 유리(glass)가 사용될 수 있으며, 알루미나와 같은 세라믹 기판, 스테인레스 스틸, 티타늄기판 또는 폴리머 기판 등도 사용될 수 있다. 유리 기판으로는 소다라임 유리(sodalime glass)를 사용할 수 있으며, 폴리머 기판으로는 폴리이미드(polyimide)를 사용할 수 있다. 또한, 상기 지지기판(100)은 리지드(rigid)하거나 플렉서블(flexible)할 수 있다.
상기 후면전극층(200)을 형성하기 위해서, 상기 지지기판(100) 상에 몰리브덴과 같은 금속이 증착된다. 이후, 상기 후면전극층(200)은 포토 리소그라피(photo-lithography) 공정 등에 의해서 패터닝된다. 즉, 상기 후면전극층(200)은 패터닝된 금속막이다.
상기 패터닝 공정에서 상기 후면전극층(200)을 관통하는 다수 개의 제 1 관통홀들이 형성된다. 또한, 상기 패터닝 공정에서, 상기 후면전극층(200)의 외곽 부분이 제거되어, 제 1 에지 패턴(210)이 형성된다. 상기 제 1 에지 패턴(210)은 상기 셀 영역(A)의 외곽 보다 안쪽까지 형성된다. 이에 따라서, 상기 후면전극층(200)의 외곽은 상기 셀 영역(A)의 외곽보다 더 안쪽에 배치된다. 즉, 상기 후면전극층(200)은 상기 에지 영역(B) 상에는 배치되지 않는다.
상기 제 1 에지 패턴(210)에 의해서, 상기 지지기판(100)의 셀 영역(A)의 일부 및 상기 에지 영역(B)의 전부가 노출될 수 있다.
상기 후면전극층(200)은 금속 등의 도전체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 후면전극층(200)은 몰리브덴(Mo) 타겟을 사용하여, 스퍼터링(sputtering) 공정에 의해 형성될 수 있다. 이는, 몰리브덴(Mo)이 가진 높은 전기전도도, 광 흡수층(300)과의 오믹(ohmic) 접합, Se 분위기 하에서의 고온 안정성 때문이다.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 후면전극층(200)은 적어도 하나 이상의 층으로 형성될 수 있다. 상기 후면전극층(200)이 복수 개의 층으로 형성될 때, 상기 후면전극층(200)을 이루는 층들은 서로 다른 물질로 형성될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 후면전극층(200) 상에 광 흡수층(300) 및 버퍼층(400)을 형성한다. 상기 광 흡수층(300) 및 버퍼층(400)은 상기 지지기판(100)의 에지 영역(B) 상에도 형성될 수 있다.
즉, 상기 광 흡수층(300)은 상기 후면전극층(200) 및 상기 지지기판(100)을 모두 덮도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 광 흡수층(300)은 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201)을 전체적으로 덮을 수 있다.
상기 광 흡수층(300)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ계 반도체 화합물을 포함한다. 즉, 상기 광 흡수층(300)은 불투명한 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ계 반도체 화합물층이다. 더 자세하게, 상기 광 흡수층(300)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In, Ga)Se2, CIGS계) 화합물을 포함할 수 있다.
이와는 다르게, 상기 광 흡수층(300)은 구리-인듐-셀레나이드계(CuInSe2, CIS계) 화합물 또는 구리-갈륨-셀레나이드계(CuGaSe2, CIS계) 화합물을 포함할 수 있다.
상기 광 흡수층(300)을 형성하기 위해서, 구리 타겟, 인듐 타겟 및 갈륨 타겟을 사용하여, 상기 후면전극층(200) 상에 CIG계 금속 프리커서(precursor)막이 형성된다.
이후, 상기 금속 프리커서막은 셀레니제이션(selenization) 공정에 의해서, 셀레늄(Se)과 반응하여 CIGS계 광 흡수층(300)이 형성된다.
또한, 상기 금속 프리커서막을 형성하는 공정 및 셀레니제이션 공정 동안에, 상기 지지기판(100)에 포함된 알칼리(alkali) 성분이 상기 후면전극층(200)을 통해서, 상기 금속 프리커서막 및 상기 광 흡수층(300)에 확산된다.
알칼리(alkali) 성분은 상기 광 흡수층(300)의 그레인(grain) 크기를 향상시키고, 결정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 광 흡수층(300)은 구리, 인듐, 갈륨, 셀레나이드(Cu, In, Ga, Se)를 동시증착법(co-evaporation)에 의해 형성할 수도 있다.
상기 광 흡수층(300)은 외부의 광을 입사받아, 전기 에너지로 변환시킨다. 상기 광 흡수층(300)은 광전효과에 의해서 광 기전력을 생성한다.
상기 버퍼층(400)은 적어도 하나 이상의 층으로 형성되며, 상기 광 흡수층(300)이 형성된 상기 지지기판(100) 상에 황화 카드뮴(CdS), ITO, ZnO, i-ZnO 중 어느 하나 또는 이들의 적층으로 형성될 수 있다.
이때, 상기 버퍼층(400)은 n형 반도체 층이고, 상기 광 흡수층(300)은 p형 반도체 층이다. 따라서, 상기 광 흡수층(300) 및 버퍼층(400)은 pn 접합을 형성한다.
상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300)과 이후 형성될 전면전극층의 사이에 배치된다.
즉, 상기 광 흡수층(300)과 전면전극층은 격자상수와 에너지 밴드 갭의 차이가 크기 때문에, 밴드갭이 두 물질의 중간에 위치하는 상기 버퍼층(400)을 삽입하여 양호한 접합을 형성할 수 있다.
본 실시예에서는 한 개의 버퍼층(400)을 상기 광 흡수층(300) 상에 형성하였지만, 이에 한정되지 않고, 상기 버퍼층(400)은 복수개의 층으로 형성될 수도 있다.
이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 광 흡수층(300) 및 버퍼층(400)을 관통하는 다수 개의 제 2 관통홈들(310)이 형성된다.
상기 제 2 관통홈들(310)은 기계적인(mechnical) 방법 또는 레이저(laser)를 사용하는 공정을 진행하여 형성할 수 있으며, 상기 후면전극층(200)의 일부가 노출된다.
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 버퍼층(400) 상에 투명한 도전물질을 적층하여 전면전극층(500) 및 다수 개의 접속배선들(700)이 형성된다.
상기 투명한 도전물질을 상기 버퍼층(400) 상에 적층시킬 때, 상기 투명한 도전물질이 상기 제 2 관통홈들(310)의 내부에도 삽입되어, 상기 접속배선들(700)이 형성될 수 있다.
상기 후면전극층(200) 및 상기 전면전극층(500)은 상기 접속배선들(700)에 의해 전기적으로 연결된다.
상기 전면전극층(500)은 상기 지지기판(100) 상에 스퍼터링 공정을 진행하여 알루미늄으로 도핑된 산화 아연으로 형성된다.
상기 전면전극층(500)은 상기 광 흡수층(300)과 pn접합을 형성하는 전면전극(window)층으로서, 태양전지 전면의 투명전극의 기능을 하기 때문에 광투과율이 높고 전기 전도성이 좋은 산화 아연(ZnO)으로 형성된다.
이때, 상기 산화 아연에 알루미늄를 도핑함으로써 낮은 저항값을 갖는 전극을 형성할 수 있다.
상기 전면전극층(500)인 산화 아연 박막은 RF 스퍼터링방법으로 ZnO 타겟을 사용하여 증착하는 방법과 Zn 타겟을 이용한 반응성 스퍼터링, 그리고 유기금속화학증착법 등으로 형성될 수 있다.
또한, 전기광학적 특성이 뛰어난 ITO(Indium tin Oxide) 박막을 산화 아연 박막 상에 층착한 2중 구조를 형성할 수도 있다.
이어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 광 흡수층(300), 버퍼층(400) 및 전면전극층(500)을 관통하는 다수 개의 제 3 관통홈들(320)을 형성한다.
상기 제 3 관통홈들(320)은 기계적인(mechnical) 방법 또는 레이저(laser)를 사용하는 공정을 진행하여 형성될 수 있으며, 상기 후면전극층(200)의 일부가 노출된다.
상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400) 및 상기 전면전극층(500)은 상기 제 3 관통홈들(320)에 의해 구분될 수 있다. 즉, 상기 제 3 관통홈들(320)에 의해 각각의 셀이 정의될 수 있다.
상기 제 3 관통홈들(320)에 의해 상기 전면전극층(500) 버퍼층(400) 및 광 흡수층(300)은 스트라이프 형태 또는 매트릭스 형태로 패터닝될 수 있다. 상기 제 3 관통홈들(320)은 상기의 형태에 한정되지 않고, 다양한 형태로 형성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 에지 영역(B)에 대응하여, 상기 광 흡수층(300)의 외곽 부분, 상기 버퍼층(400)의 외곽 부분 및 상기 전면전극층(500)의 외곽 부분은 동시에 제거되어, 제 2 에지 패턴(330)이 형성된다.
상기 제 2 에지 패턴(330)은 상기 에지 영역(B)에 레이저(laser)를 조사(irradiation)하거나 기계적인(mechenical) 가공을 통하여, 상기 에지 영역(B)의 상기 광 흡수층(300), 버퍼층(400) 및 전면전극층(500)의 적층된 구조물을 제거하여 형성된다.
즉, 상기 제 2 에지 패턴(330)을 형성하는 공정에 의해서, 상기 에지 영역(B)이 정의된다. 따라서, 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 및 상기 전면전극층(500)의 외곽 측면(501)은 상기 셀 영역(A)의 외곽과 일치할 수 있다.
또한, 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400) 및 상기 전면전극층(500)의 외곽 부분이 동시에 제거되어, 상기 제 2 에지 패턴(330)이 형성된다. 이에 따라서, 상기 광 흡수층(300)의 외곽 측면(301), 상기 버퍼층(400)의 외곽 측면 및 상기 전면전극층(500)의 외곽 측면(501)은 동일한 평면에 배치된다.
또한, 상기 지지기판(100)의 에지 영역(B)은 외부에 노출될 수 있으며, 상기 셀 영역(A)의 끝단에서는 상기 광 흡수층(300)이 상기 지지기판(100)과 직접 접촉할 수 있다.
상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201)은 상기 전면전극층(500)의 외곽 측면(501)과 소정의 간격으로 이격된다. 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201) 및 상기 전면전극층(500)의 외곽 측면(501) 사이의 거리는 약 1㎜ 내지 약 10㎜일 수 있다. 또한, 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201)은 상기 광 흡수층(300)이 덮는다. 더 자세하게, 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201) 전체를 상기 광 흡수층(300)이 덮을 수 있다.
이에 따라서, 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201) 및 상기 전면전극층(500)의 외곽 측면(501) 사이의 쇼트가 방지된다. 즉, 상기 제 2 에지 패턴(330)이 형성될 때, 레이저에 의해 상기 전면전극층(500)이 흘러내려도 후면전극층(200)과는 쇼트되지 않는다.
따라서, 상기 상기 제 2 에지 패턴(330)을 형성하기 위한 에지 제거(edge deletion) 공정이 진행될 때, 상기 전면전극층(500) 및 상기 후면전극층(200) 사잉의 쇼트를 방지하여, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 누설전류(leakage current)를 방지할 수 있다.
도 10은 제 2 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 평면도이다. 도 11은 도 10에서 III-III`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 도 12는 도 10에서 IV-IV`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 제 2 실시예의 태양광 발전장치에 대한 설명에서는 앞서 설명한 제 1 실시예를 참조하고, 후면전극층 및 전면전극층에 대해서 추가적으로 설명한다. 즉, 앞선 제 1 실시예에 대한 설명은 변경된 부분을 제외하고, 본 제 2 실시예에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 후면전극층(200)의 외곽 측면(201)은 전면전극층(500)의 외곽 측면(501)과 서로 다른 평면에 배치된다. 예를 들어, 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201)은 전면전극층(500)의 상기 외곽 측면보다 바깥쪽에 배치된다.
상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201)은 상기 셀 영역(A)의 외곽에 대응된다. 즉, 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201)은 셀 영역(A)의 외곽과 일치할 수 있다. 또한, 상기 전면전극층(500)의 외곽 측면(501)은 상기 셀 영역(A)의 외곽에 대응된다. 즉, 상기 전면전극층(500)의 외곽 측면(501)은 상기 셀 영역(A)의 외곽을 따라서 연장되며, 상기 셀 영역(A)의 외곽보다 안쪽에 배치될 수 있다.
또한, 상기 광 흡수층(300)의 외곽 측면(301)은 상기 전면전극층(500)의 외곽 측면(501)보다 바깥에 배치된다. 이때, 상기 광 흡수층(300)의 외곽 측면(301)은 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201)과 동일한 평면에 배치될 수 있다.
상기 후면전극층(200) 및 상기 광 흡수층(300)의 외곽에 제 3 에지 패턴(340)이 형성되고, 상기 전면전극층(500)의 외곽에 제 4 에지 패턴(350)이 형성된다. 이때, 상기 제 3 에지 패턴(340)의 폭(W3)은 상기 제 4 에지 패턴(350)의 폭(W4)보다 더 작다. 또한, 상기 제 4 에지 패턴(350)에 의해서, 상기 광 흡수층(300)의 상면의 일부가 노출될 수 있다.
또한, 상기 전면전극층(500)의 평면적은 상기 후면전극층(200)의 평면적보다 더 작다. 또한, 상기 전면전극층(500)의 외곽 측면(501) 및 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201) 사이의 거리(W2)는 약 1㎜ 내지 약 10㎜일 수 있다.
상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201) 및 상기 전면전극층(500)의 외곽 측면(501)은 서로 다른 평면에 배치되기 때문에, 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201) 및 상기 전면전극층(500)의 외곽 측면(501) 사이의 쇼트가 방지될 수 있다.
즉, 상기 전면전극층(500)이 상기 셀 영역(A)의 외곽보다 안쪽에 형성되어, 에지 제거(edge deletion) 공정을 진행하더라도 상기 전면전극층(500)과 상기 후면전극층(200) 사이의 누설전류(leakage current)를 방지할 수 있다.
도 13 내지 도 18는 제 2 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법을 도시한 도면들이다. 제 2 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법에 대한 설명에는, 변경된 부분을 제외하고, 앞서 설명한 제 1 실시예에 대한 설명 및 제 2 실시예에 따른 태양광 발전장치에 대한 설명이 본질적으로 결합될 수 있다.
도 13을 참조하면, 셀 영역(A)과 에지 영역(B)을 포함하는 지지기판(100) 상에 후면전극층(200)이 형성된다. 이때, 상기 후면전극층(200)은 상기 지지기판(100) 전면에 형성된다. 즉, 상기 후면전극층(200)은 상기 셀 영역(A) 및 에지 영역(B)에 형성될 수 있다. 상기 후면전극층(200)에는 다수 개의 제 1 관통홈들이 형성될 수 있다.
도 14를 참조하면, 상기 후면전극층(200)이 형성된 상기 지지기판(100) 상에 광 흡수층(300) 및 버퍼층(400)을 형성한다. 상기 광 흡수층(300) 및 버퍼층(400)도 상기 지지기판(100)의 전면에 형성될 수 있다. 즉, 상기 광 흡수층(300) 및 상기 버퍼층(400)은 상기 후면전극층(200)의 상면 전체에 형성될 수 있다.
도 15를 참조하면, 상기 광 흡수층(300) 및 버퍼층(400)을 관통하는 제 2 관통홈들(310)이 형성된다. 상기 제 2 관통홈들(310)은 기계적인(mechnical) 방법 또는 레이저(laser)를 사용하는 공정을 진행하여 형성할 수 있으며, 상기 후면전극층(200)의 일부가 노출된다.
도 16을 참조하면, 상기 버퍼층(400) 상에 투명한 도전물질이 증착되어, 전면전극층(500) 및 다수 개의 접속배선들(700)이 형성된다. 상기 투명한 도전물질이 상기 버퍼층(400) 상에 증착될 때, 상기 투명한 도전물질이 상기 제 2 관통홈들(310)의 내부에도 삽입되어, 상기 접속배선들(700)을 형성할 수 있다.
상기 후면전극층(200)과 전면전극층(500)은 상기 접속배선들(700)에 의해 전기적으로 연결된다.
상기 전면전극층(500)은 상기 셀 영역(A)에만 형성될 수 있으며, 상기 버퍼층(400)은 노출될 수 있다. 즉, 상기 에지 영역(B)상에 형성된 상기 버퍼층(400)이 노출될 수 있으며, 상기 셀 영역(A)의 끝단 상에 형성된 상기 버퍼층(400)도 노출될 수 있다.
이때, 상기 전면전극층(500)은 상기 에지 영역(B) 상에 마스크(미도시)를 배치시킨 후, 상기 에지 영역(B)을 제외한 상기 셀 영역(A)에만 형성할 수 있다. 이에 따라서, 상기 전면전극층(500)의 외곽에 제 4 에지 패턴(350)이 형성된다.
이와는 다르게, 상기 제 4 에지 패턴(350)을 형성하는 방법은 이에 한정되지 않고, 상기 전면전극층(500)이 상기 지지기판(100) 전면에 형성된 후, 식각 공정 또는 기계적인 스크라이빙 등의 패터닝 공정에 의해서 상기 제 4 에지 패턴(350)이 형성될 수 있다.
도 17을 참조하면, 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400) 및 상기 전면전극층(500)을 관통하는 제 3 관통홈들(320)을 형성한다.
상기 제 3 관통홈들(320)은 기계적인(mechnical) 방법 또는 레이저(laser)를 사용하는 공정을 진행하여 형성될 수 있으며, 상기 후면전극층(200)의 일부가 노출된다.
이어서, 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 에지 영역(B) 상에 형성된 상기 후면전극층(200), 광 흡수층(300) 및 버퍼층(400)의 적층된 구조물을 제거하여, 상기 제 3 에지 패턴(340)이 형성된다.
상기 제 3 에지 패턴(340)은 상기 에지 영역(B)에 레이저(laser)를 조사(irradiation)하거나 기계적인(mechenical) 가공을 통하여, 상기 에지 영역(B)의 상기 후면전극층(200), 광 흡수층(300) 및 버퍼층(400)의 적층된 구조물을 제거하여 형성된다.
상기 제 3 에지 패턴(340)은 상기 제 4 에지 패턴(350)보다 더 작은 폭을 가진다. 상기 제 3 에지 패턴(340) 및 상기 제 4 에지 패턴(350)은 평면에서 보았을 때 사각 고리 형상을 가질 수 있다.
상기 전면전극층(500)의 외곽 측면(501) 및 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201) 사이의 거리(W2)는 약 1㎜ 내지 약 10㎜일 수 있다.
상기 전면전극층(500)의 외곽 측면(501)은 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201)과 서로 다른 평면에 배치되므로, 상기 전면전극층(500)의 외곽 측면(501) 및 상기 후면전극층(200)의 외곽 측면(201) 사이의 쇼트가 억제된다.
즉, 상기 제 3 에지 패턴(340) 형성시, 상기 전면전극층(500)의 외곽 측면(501)이 상기 에지 영역(B)과 이격되기 때문에, 레이저에 의해 상기 전면전극층(500)이 흘러내릴 염려가 없다.
따라서, 상기 제 3 에지패턴을 형성하기 위한 에지 제거(edge deletion) 공정이 진행될 때, 상기 전면전극층(500) 및 상기 후면전극층(200)의 쇼트가 방지되고, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 누설전류(leakage current)를 방지할 수 있다.
또한, 이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는 태양광 발전 분야에 이용된다.

Claims (18)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 후면전극층;
    상기 후면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 및
    상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면전극층을 포함하고,
    상기 후면전극층의 외곽 측면은 상기 전면전극층의 외곽 측면과 서로 다른 평면에 배치되는 태양광 발전장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광 흡수층은 상기 후면전극층의 외곽 측면을 덮는 태양광 발전장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전면전극층의 외곽 측면은 상기 후면전극층의 외곽 측면보다 더 외곽에 배치되는 태양광 발전장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 광 흡수층의 외곽 측면은 상기 전면전극층의 외곽 측면보다 더 외곽에 배치되는 태양광 발전장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 셀 영역 및 상기 셀 영역의 주위를 둘러싸는 에지 영역을 포함하고,
    상기 후면전극층, 상기 광 흡수층 및 상기 전면전극층은 상기 셀 영역에 배치되고,
    상기 후면전극층의 외곽 측면 및 상기 전면전극층의 외곽 측면은 상기 셀 영역의 외곽에 대응하는 태양광 발전장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 후면전극층의 외곽 측면 및 상기 전면전극층의 외곽 측면 사이의 거리는 약 1㎜ 내지 약 10㎜인 태양광 발전장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 광 흡수층의 외곽 측면은 상기 전면전극층의 외곽 측면과 동일한 평면에 배치되는 태양광 발전장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 후면전극층의 외곽 측면은 상기 광 흡수층의 외곽 측면과 동일한 평면에 배치되는 태양광 발전장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 전면전극층의 면적은 상기 후면전극층의 면적보다 더 큰 태양광 발전장치.
  10. 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 후면전극층;
    상기 후면전극층 상에 배치되며, 상기 후면전극층의 외곽 측면을 덮는 광 흡수층; 및
    상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면전극층을 포함하는 태양광 발전장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 후면전극층에는 제 1 방향으로 연장되는 다수 개의 제 1 관통홈들이 형성되고,
    상기 광 흡수층에는 상기 제 1 관통홈들에 각각 인접하는 다수 개의 제 2 관통홈들이 형성되고,
    상기 전면전극층에는 상기 제 2 관통홈들에 각각 인접하는 다수 개의 제 3 관통홈들이 형성되는 태양광 발전장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 전면전극층의 평면적은 상기 후면전극층의 평면적보다 더 큰 태양광 발전장치.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 전면전극층이 배치되는 영역은 상기 후면전극층이 배치되는 영역보다 더 큰 태양광 발전장치.
  14. 기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계;
    상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 및
    상기 광 흡수층 상에 전면전극층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 후면전극층의 외곽 측면은 상기 전면전극층의 외곽 측면과 서로 다른 평면에 배치되는 태양광 발전장치의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 기판은 셀 영역 및 상기 셀 영역을 둘러싸는 에지 영역을 포함하고,
    상기 후면전극층은 상기 셀 영역에 형성되고,
    상기 광 흡수층 및 상기 전면전극층은 상기 셀 영역 및 상기 에지 영역에 형성되고,
    상기 광 흡수층 및 상기 전면전극층 중 상기 에지 영역에 대응하는 부분을 제거하는 단계를 포함하는 태양광 발전장치의 제조방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 기판은 셀 영역 및 상기 셀 영역의 주위를 둘러싸는 에지 영역을 포함하고,
    상기 후면전극층, 상기 광 흡수층 및 상기 전면전극층은 상기 셀 영역 및 상기 에지 영역에 형성되고,
    상기 전면전극층 중 상기 에지 영역에 대응하는 부분을 제거하여 제 1 에지 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 후면전극층 및 상기 광 흡수층 중 상기 에지 영역에 대응하는 부분을 제거하여 제 2 에지 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 태양광 발전장치의 제조방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 제 1 에지 패턴의 폭은 상기 제 2 에지 패턴의 폭보다 더 큰 태양광 발전장치의 제조방법.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 제 1 에지 패턴은 상기 광 흡수층의 상면의 일부를 노출시키는 태양광 발전장치의 제조방법.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101072089B1 (ko) * 2009-09-30 2011-10-10 엘지이노텍 주식회사 태양전지 및 이의 제조방법
US20130025645A1 (en) * 2011-07-27 2013-01-31 Du Pont Apollo Ltd. Asymmetric cell design in solar panels and manufacturing method thereof
US8809109B2 (en) * 2012-05-21 2014-08-19 Stion Corporation Method and structure for eliminating edge peeling in thin-film photovoltaic absorber materials
US9112065B2 (en) * 2013-03-14 2015-08-18 Tsmc Solar Ltd. Method of curing solar cells to reduce lamination induced efficiency loss
DE102015121141B4 (de) * 2015-12-04 2020-06-04 Solibro Hi-Tech Gmbh Dünnschichtsolarmodul
DE102015121144B4 (de) * 2015-12-04 2019-05-09 Solibro Hi-Tech Gmbh Dünnschichtsolarmodul
DE102015017306B3 (de) * 2015-12-04 2020-03-19 Solibro Hi-Tech Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Dünnschichtsolarmoduls
CN106601872B (zh) * 2016-12-14 2017-12-05 大连理工大学 一种电喷印太阳能光伏电池电极的装置
WO2018192512A1 (en) * 2017-04-19 2018-10-25 (Cnbm) Bengbu Design & Research Institute For Glass Industry Co., Ltd Method for producing layer structure for thin-film solar cells
EP3599642A1 (en) * 2018-07-25 2020-01-29 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Photovoltaic device and method of manufacturing the same
CN110957389A (zh) * 2018-09-26 2020-04-03 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 一种太阳能电池的制备及清边的方法和太阳能电池
CN109830556A (zh) * 2018-12-25 2019-05-31 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 太阳能电池板及其制作方法
CN111384200B (zh) * 2018-12-28 2024-08-09 上海祖强能源有限公司 一种太阳能电池的制备方法

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4355196A (en) * 1981-03-11 1982-10-19 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Solar cell having improved back surface reflector
JPS60262471A (ja) * 1984-06-11 1985-12-25 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力装置の製造方法
JPH01152768A (ja) * 1987-12-10 1989-06-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非晶質太陽電池の製造法
CA2024662A1 (en) * 1989-09-08 1991-03-09 Robert Oswald Monolithic series and parallel connected photovoltaic module
DE4324320B4 (de) * 1992-07-24 2006-08-31 Fuji Electric Co., Ltd., Kawasaki Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer als dünne Schicht ausgebildeten fotovoltaischen Umwandlungsvorrichtung
JPH08116078A (ja) * 1994-10-17 1996-05-07 Fuji Electric Co Ltd 薄膜太陽電池の製造方法
JP2001053301A (ja) * 1999-08-12 2001-02-23 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 光電変換装置の製造方法
JP4616441B2 (ja) * 2000-03-28 2011-01-19 三菱重工業株式会社 太陽電池製造方法
JP2001320071A (ja) * 2000-05-10 2001-11-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 集積型薄膜太陽電池の製造方法およびパターニング装置
AU7684001A (en) * 2000-07-06 2002-01-21 Bp Corp North America Inc Partially transparent photovoltaic modules
JP4659955B2 (ja) * 2000-09-20 2011-03-30 大日本印刷株式会社 色素増感型太陽電池セルおよびそれを用いた色素増感型太陽電池モジュール、およびそれらの製造方法
JP4987191B2 (ja) * 2001-03-21 2012-07-25 株式会社カネカ 集積化薄膜太陽電池の製造方法
US6559411B2 (en) * 2001-08-10 2003-05-06 First Solar, Llc Method and apparatus for laser scribing glass sheet substrate coatings
JP2003158279A (ja) * 2001-09-04 2003-05-30 Canon Inc 光起電力素子、光起電力素子集合体及び光起電力素子の製造方法
JP4064340B2 (ja) * 2003-12-25 2008-03-19 昭和シェル石油株式会社 集積型薄膜太陽電池の製造方法
US7227066B1 (en) * 2004-04-21 2007-06-05 Nanosolar, Inc. Polycrystalline optoelectronic devices based on templating technique
KR101073016B1 (ko) * 2004-12-13 2011-10-12 삼성에스디아이 주식회사 태양전지 및 그 제조방법
JP2006332453A (ja) * 2005-05-27 2006-12-07 Sharp Corp 薄膜太陽電池の製造方法および薄膜太陽電池
JP4730740B2 (ja) * 2006-01-30 2011-07-20 本田技研工業株式会社 太陽電池およびその製造方法
KR100809427B1 (ko) 2006-07-10 2008-03-05 삼성전기주식회사 광전 변환 소자 및 이의 제조 방법
CN101861654B (zh) * 2007-07-09 2012-08-15 塔林科技大学 基于氧化锌纳米棒的光伏电池及其制造方法
KR101363327B1 (ko) * 2007-08-16 2014-02-14 주성엔지니어링(주) 박막형 태양전지 및 그 제조방법
WO2009082137A2 (en) * 2007-12-21 2009-07-02 Jusung Engineering Co., Ltd. Thin film type solar cell and method for manufacturing the same
DE102008008726A1 (de) * 2008-02-12 2009-09-24 Schott Solar Gmbh Photovoltaisches Modul und Verfahren zu dessen Herstellung
JP5616887B2 (ja) * 2008-07-16 2014-10-29 メルク パテント ゲーエムベーハー 光電池モジュールの作成方法
US8298852B2 (en) * 2008-12-29 2012-10-30 Jusung Engineering Co., Ltd. Thin film type solar cell and method for manufacturing the same

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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Publication number Publication date
KR101144570B1 (ko) 2012-05-11
US20120273039A1 (en) 2012-11-01
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CN102549772B (zh) 2016-08-17
CN102549772A (zh) 2012-07-04
EP2475013A2 (en) 2012-07-11
KR20110035715A (ko) 2011-04-06
JP2013506990A (ja) 2013-02-28
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