WO2012046935A1 - 태양 전지 - Google Patents

태양 전지 Download PDF

Info

Publication number
WO2012046935A1
WO2012046935A1 PCT/KR2011/003118 KR2011003118W WO2012046935A1 WO 2012046935 A1 WO2012046935 A1 WO 2012046935A1 KR 2011003118 W KR2011003118 W KR 2011003118W WO 2012046935 A1 WO2012046935 A1 WO 2012046935A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
electrode
grid electrode
solar cell
metal
Prior art date
Application number
PCT/KR2011/003118
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
배도원
박희선
Original Assignee
엘지이노텍주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍주식회사 filed Critical 엘지이노텍주식회사
Priority to US13/878,307 priority Critical patent/US9941424B2/en
Priority to CN201180038919.4A priority patent/CN103081120B/zh
Priority to EP11830821.2A priority patent/EP2506312A4/en
Priority to JP2013532700A priority patent/JP5775165B2/ja
Publication of WO2012046935A1 publication Critical patent/WO2012046935A1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022433Particular geometry of the grid contacts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022466Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022466Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • H01L31/022483Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers composed of zinc oxide [ZnO]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022466Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • H01L31/022491Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers composed of a thin transparent metal layer, e.g. gold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • H01L31/0468PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate comprising specific means for obtaining partial light transmission through the module, e.g. partially transparent thin film solar modules for windows
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/072Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/0749Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type including a AIBIIICVI compound, e.g. CdS/CulnSe2 [CIS] heterojunction solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1884Manufacture of transparent electrodes, e.g. TCO, ITO
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/541CuInSe2 material PV cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

실시예에 따른 태양 전지는, 기판; 상기 기판 위에 위치하는 제1 전극층; 상기 제1 전극층 위에 위치하는 광 흡수층; 상기 광 흡수층 위에 위치하며 투광성 전도성 물질을 포함하는 제2 전극층; 및 상기 제2 전극층 위에 위치하며 투광성 전도성 물질을 포함하는 그리드 전극을 포함한다.

Description

태양 전지
본 기재는 태양 전지에 관한 것이다.
최근 에너지의 수요가 증가함에 따라 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양 전지에 대한 개발이 진행되고 있다. 이러한 태양 전지에서는 광전 변환 효율을 향상시키는 것이 중요한 과제이다.
광전 변환 효율을 향상하기 위한 방법 중 하나로, 태양 전지의 전면(前面)에 금속으로 이루어지는 불투명한 그리드를 형성하는 방법이 있다. 이에 의하면 그리드의 우수한 전기 전도성에 의하여 집전 특성을 향상할 수 있다. 그러나 불투명한 그리드가 형성된 부분은 태양광이 통과할 수 없는 영역, 즉, 일종의 사각 지대(dead zone)가 되어 태양 전지의 유효 영역을 감소시키는 문제가 있다.
실시예는 유효 영역을 감소시키지 않으면서도 집전 특성을 향상하여 광전 변환 효율을 향상할 수 있는 태양 전지를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 태양 전지는, 기판; 상기 기판 위에 위치하는 제1 전극층; 상기 제1 전극층 위에 위치하는 광 흡수층; 상기 광 흡수층 위에 위치하며 투광성 전도성 물질을 포함하는 제2 전극층; 및 상기 제2 전극층 위에 위치하며 투광성 전도성 물질을 포함하는 그리드 전극을 포함한다.
상기 그리드 전극이 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 상기 그리드 전극이 알루미늄 도핑된 산화 아연(aluminum doped zinc oxide, AZO), 불소 도핑된 산화 주석(fluorine-doped tin oxide, FTO), 갈륨 도핑된 산화 아연(gallium doped zinc oxide, GZO) 및 보론 도핑된 산화 아연(boron doped zinc oxide, BZO)으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다.
상기 그리드 전극의 일부가 상기 제2 전극층과 일체로 형성될 수 있다.
상기 그리드 전극은 금속을 포함할 수 있다. 상기 그리드 전극은, 적어도 두 층의 금속층이 적층되어 형성될 수 있다. 상기 그리드 전극은, 상기 제2 전극층 위에 위치하며, 니켈(Ni), 은(Ag), 백금(Pt) 및 이들을 포함하는 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 제1 금속층; 및 상기 제1 금속층 위에 위치하며 금(Au)을 포함하는 제2 금속층을 포함할 수 있다.
상기 그리드 전극은, 상기 제2 전극층 위에 위치하며 투명 전도성 물질을 포함하는 제1 층; 및 상기 제1층 위에 위치하며 금속을 포함하는 제2 층을 포함할 수 있다. 상기 제1층이 알루미늄 도핑된 산화 아연, 불소 도핑된 산화 주석, 갈륨 도핑된 산화 아연 및 보론 도핑된 산화 아연으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다. 상기 제2 층이 니켈, 은, 백금, 금 및 이들을 포함하는 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다.
상기 제2 전극층의 두께에 대한 상기 그리드 전극의 두께 비율이 0.5 내지 3일 수 있다.
실시예에 따른 태양 전지는, 투광성 전도성 물질을 포함하는 그리드 전극을 형성하여, 유효 영역을 저감시키지 않으면서도 집전 특성을 향상할 수 있다. 이에 의하여 태양 전지의 광전 변환 효율을 효과적으로 향상할 수 있다. 또한, 그리드 전극이 반사 방지벽으로 기능하여 광전 변환 효율을 좀더 향상할 수 있다.
이때, 그리드 전극은 투명 전도성 물질 또는 얇은 두께의 금속층으로 형성될 수 있다. 그리드 전극의 일부를 투명 전도성 물질로 형성하여 그리드 전극의 일부와 제2 전극층을 일체로 형성하면 공정을 단순화하면서 접합 특성을 향상할 수 있다. 그리드 전극의 일부를 금속층으로 형성하면 우수한 전기 전도성을 가지는 금속에 집전 특성을 좀더 향상할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
도 2는 제1 실시예의 변형예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
도 4는 제3 실시에에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 제1 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면 실시예에 따른 태양 전지(100)는, 기판(10)과, 이 기판(10) 위에 위치하는 제1 전극층(31), 광 흡수층(33), 제2 전극층(39) 및 그리드 전극(42)을 포함한다. 그리고 배리어층(20), 버퍼층(35), 고저항 버퍼층(37)을 포함할 수 있다. 이를 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
기판(10)은 플레이트 형상을 가지며, 이에 형성되는 제1 전극층(31), 광 흡수층(33), 제2 전극층(39) 등을 지지한다. 이러한 기판(10)은 유리 또는 플라스틱 등의 절연체로 형성될 수 있다. 일례로, 기판(10)이 소다 라임 글라스(soda lime glass) 일 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 기판(10)이 금속 기판으로 이루어질 수 있다. 즉, 요구되는 태양 전지의 특성에 따라 기판(10)을 리지드(ligid)한 물질로 형성하거나, 또는 플렉서블(flexible)한 물질로 형성할 수 있다.
기판(10) 위에 형성되는 배리어층(20)은 기판(10)의 물질이 제1 전극층(31) 쪽으로 확산되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이러한 배리어층(20)은 산화물을 포함할 수 있다. 일례로, 배리어층(20)은 산화 알루미늄, 산화 티타늄, 산화 마그네슘, 산화 텅스텐 등을 포함할 수 있다. 이러한 배리어층(20)은 반드시 필요한 것은 아니며 생략할 수 있다.
배리어층(20) 위에 제1 전극층(31)이 위치한다. 제1 전극층(31)은 전도성이 있는 다양한 물질을 포함할 수 있는데, 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 이들의 합금 등을 포함할 수 있다. 이러한 제1 전극층(31)은 다양한 공정에 의해 형성될 수 있다. 일례로, 제1 전극층(31)은 스퍼터링 공정으로 몰리브덴을 증착하여 형성할 수 있다.
또한, 제1 전극층(31)은 두 개 이상의 층들을 포함할 수 있는데, 이 각각의 층들은 같은 금속으로 구성될 수도 있으며, 서로 다른 금속으로 구성될 수도 있다. 이렇게 두 개 이상의 층들을 포함하는 제1 전극층(31)은 공정 조건이 서로 다른 두 번의 공정에 형성될 수 있다.
제1 전극층(31) 위에 광 흡수층(33)이 위치한다.
이러한 광 흡수층(33)은 비실리콘계 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 일례로, 광 흡수층(33)이 Ⅰ-Ⅲ-Ⅳ족 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 흡수층(33)이 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(CIGS계) 화합물, 구리-인듐-셀레나이드계(CIS계) 화합물 또는 구리-갈륨-셀레나이드계(CGS계) 화합물을 포함할 수 있다.
또는, 광 흡수층(33)이 Ⅱ-Ⅳ족 화합물 또는 Ⅲ-Ⅳ족 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 흡수층(33)은 카드뮴(Cd)-텔루늄(Te) 화합물 또는 갈륨(Ga)-비소(As) 화합물을 포함할 수 있다.
이러한 광 흡수층(33)의 에너지 밴드 갭(band gap)은 약 1eV 내지 1.8eV일 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 광 흡수층(33)이 다양한 에너지 밴드 갭을 가질 수 있음은 물론이다.
이러한 광 흡수층(33)은 다양한 방법에 의해 형성될 수 있는데, 일례로 증발법 또는 스퍼터링 공정 등에 의해 형성될 수 있다.
일례로 증발법 또는 스퍼터링법을 이용하여 CIGS계 광 흡수층(33)을 형성하는 방법을 좀더 설명하면 다음과 같다.
증발법에서는 구리, 인듐, 갈륨 및 셀레늄을 동시 또는 구분하여 증발시켜 CIGS계 광 흡수층(33)을 형성할 수 있다.
스퍼터링법을 이용할 경우에는, 스퍼터링 공정으로 금속 프리커서 막을 형성한 후 셀레니제이션(selenization) 공정을 수행하여 CIGS계 광 흡수층(33)을 형성할 수 있다. 즉, 스퍼터링법에서 구리 타켓, 인듐 타켓, 갈륨 타켓을 사용하여 구리, 인듐 및 갈륨을 포함하는 금속 프리커서 막을 형성하고, 이후에 셀레니제이션 공정을 수행하여 CIGS계 광 흡수층(33)을 형성할 수 있다. 또는, 스퍼터링 공정과 셀레니제이션 공정을 동시에 진행하여 CIGS계 광 흡수층(33)을 형성할 수도 있다.
상술한 방법에서는 CIGS계 광 흡수층(33)을 형성하는 것을 예시하였으나, 원하는 물질에 따라 타켓, 증발 물질 등을 달리하여 다양한 종류의 광 흡수층(33)을 형성할 수 있다.
이 광 흡수층(33) 위에 버퍼층(35)이 위치할 수 있다. 버퍼층(35)은 제2 전극(29)과의 격자 상수 차이 및 에너지 밴드갭 차이를 완화해주기 위한 층으로, 일례로 황화 카드뮴(CdS) 또는 황화 아연(ZnS) 등으로 이루어질 수 있다.
이러한 버퍼층(35)은 화학 용액 성장법(chemical bath depositon, CBD)에 의해서 형성될 수 있다. 일례로 화학 용액 성장법을 이용하여 황화 카드뮴을 포함하는 버퍼층(35)을 형성하는 방법을 좀더 설명하면 다음과 같다.
황화 카드뮴을 포함하는 버퍼층(35)은 Cd2+ 및 S2-를 과포화된 상태로 포함한 버퍼층 형성 용액에 광 흡수층(33)을 딥핑(dipping)한 후 일정한 반응 온도로 유지하여 형성될 수 있다. 일례로, 버퍼층 형성 용액이 카드뮴 아세테이트(cadmium acetate) 및 티오우레아(thiourea)를 포함할 수 있으며, 완충제 및 암모니아 등을 더 포함할 수 있다. 그리고 반응 온도는 약 50℃ 내지 약 100℃ 일 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
이 버퍼층(35) 위에 고저항 버퍼층(37)이 위치할 수 있다. 고저항 버퍼층(37)은 제2 전극층(39) 형성 시 버퍼층(35)이 손상되는 것을 방지하기 위하여 형성되는 층이다. 일례로, 고저항 버퍼층(37)은 산화 아연(ZnO)으로 이루어질 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방법을 이용하여 다양한 물질로 구성된 고저항 버퍼층(37)을 형성할 수 있다.
이 고저항 버퍼층(37) 위에 제2 전극층(또는 윈도우층)(39)이 위치한다. 이러한 제2 전극층(39)은 투명하여 광이 입사될 수 있으면서 전도성에 의해 전극으로 기능할 수 있는 투광성 전도성 물질로 형성될 수 있다. 또한, n형 반도체의 특성을 가져 버퍼층(35)과 함께 n형 반도체층을 형성하여 p형 반도체층인 광 흡수층(33)과 pn 접합을 형성할 수 있다.
이를 위하여 제2 전극층(39)은, 예를 들어, 알루미늄 도핑된 산화 아연(aluminum doped zinc oxide, AZO), 불소 도핑된 산화 주석(fluorine-doped tin oxide, FTO), 갈륨 도핑된 산화 아연(gallium doped zinc oxide, GZO), 보론 도핑된 산화 아연(boron doped zinc oxide, BZO) 등의 투명 전도성 물질로 형성될 수 있다.
이 제2 전극층(39) 위에 그리드 전극(42)이 위치한다.
*39본 실시예에서는 그리드 전극(42)과 제2 전극층(39)이 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 이에 의하여 그리드 전극(42)과 제2 전극층(39)과의 접합 특성을 향상할 수 있다.
일례로, 그리드 전극(42)이 알루미늄 도핑된 산화 아연, 불소 도핑된 산화 주석, 갈륨 도핑된 산화 아연, 보론 도핑된 산화 아연 등의 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 즉, 그리드 전극(42)이 투광성 전도성 물질로 이루어질 수 있다.
이에 의하면 그리드 전극(42)이 형성된 부분에서 투명 전도성 물질의 두께가 두꺼워지므로 다른 부분보다 저항을 낮출 수 있으며, 이에 의하여 집전 특성을 향상할 수 있다. 그리고, 본 실시예에서는 그리드 전극(42)이 투광성 전도성 물질으로 형성되어, 종래의 금속 그리드에 의하여 발생되던 사각 지대를 없앨 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 투광성 전도성 물질을 포함하는 그리드 전극(42)에 의하여 집전 특성을 향상하여 태양 전지(100)의 전기적 특성을 향상하는 것과 함께 유효 영역을 늘릴 수 있다. 결과적으로, 태양 전지(100)의 광전 변환 효율을 향상할 수 있다.
제2 전극층(39)의 두께(T1)는 0.5 내지 1mm일 수 있다. 이때, 제2 전극층(39)의 두께(T1)에 대한 그리드 전극(42)의 두께(T2) 비율(T2/T1)이 0.5 내지 5일 수 있다. 이 비율(T2/T1)을 만족하면, 그리드 전극(42)에 의한 저항 저감 효과를 일정 수준 이상으로 유지할 수 있다. 또한, 그리드 전극(42)이 반사 방지벽(anti-reflection wall)으로 기능하여 태양 전지(100) 내부로 입사되는 광량을 증가시켜 광전 변환 효율을 향상할 수 있다.
상기 비율(T2/T1)이 3을 초과하는 경우에는 그리드 전극(42)의 두께가 두꺼워 안정적인 형성이 어려울 수 있으며 그리드 전극(42)의 두께(T2)에 의해 태양 전지(100)의 두께가 두꺼워질 수 있다. 또한, 상기 비율(T2/T1)이 0.5 미만이면 저항 저감 효과가 원하는 수준보다 낮을 수 있다. 그러나 실시예가 이러한 비율에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에서 그리드 전극(42)이 제2 전극층(39)과 일체로 형성될 수 있다. 이에 의하여 서로 다른 물질을 사용하여 별도로 그리드 전극(42)을 형성하는 경우에 비하여 공정을 단순화할 수 있다.
여기서, 제2 전극층(39) 및/또는 그리드 전극(42)은 스퍼터링법, 증발법, 분무법 등과 같은 방법으로 형성될 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방법으로 제2 전극층(39) 및/또는 그리드 전극(42)을 형성할 수 있음은 물론이다.
도 1에서는 그리드 전극(42)이 직사각형의 단면을 가지는 것으로 도시하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 도 2에 도시한 바와 같이, 그리드 전극(42a)이 상부로 가면서 폭이 좁아지는 단면의 형상을 가질 수 있다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 다른 실시예들에 따른 태양 전지를 상세하게 설명한다. 제1 실시예와 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고, 서로 다른 부분에 대해서만 상세하게 설명한다.
도 3은 제2 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에의 그리드 전극(44)은, 제2 전극층(39)과 동일한 물질로 구성되는 제1 층(44a)와, 이 제1 층(44a)보다 낮은 저항을 가지는 물질로 구성되는 제2 층(44b)을 포함한다.
일례로, 제1층(44a)은 제2 전극층(39)과 동일한 물질인 알루미늄 도핑된 산화 아연, 불소 도핑된 산화 주석, 갈륨 도핑된 산화 아연, 보론 도핑된 산화 아연 등의 투명 전도성 물질로 형성될 수 있다. 그리고 제2 층(44b)은 니켈, 은, 백금, 금, 이들을 포함하는 합금 등의 금속으로 형성될 수 있다. 이러한 제2 층(44b)은 투과성을 가질 수 있는 정도의 얇은 두께로 형성되어 금속으로 이루어지지만 투과성을 가질 수 있다.
이와 같이 그리드 전극(44)은 투명 전도성 물질을 포함하는 제1 층(44a)과 투광성을 가지는 금속층으로 이루어진 제2 층(44b)을 포함하므로, 그리드 전극(44)이 투광성 전도성 물질로 이루어진다.
본 실시예에서는 그리드 전극(44)의 일부인 제1 층(44a)을 제2 전극층(39)과 동일한 물질로 형성하여, 제2 전극층(39)과 그리드 전극(44)의 접합 특성을 향상할 수 있다. 그리고 그리드 전극(44)의 다른 일부인 제2 층(44b)을 제2 전극층(39)보다 낮은 저항의 금속으로 형성하여, 저항 저감 효과를 향상할 수 있다.
즉, 본 실시예에서는 그리드 전극(44)이 서로 다른 물질인 제1 층(44a)과 제2 층(44b)을 포함하여 접합 특성과 저항 특성을 동시에 향상할 수 있다. 이에 의해 태양 전지의 광전 변환 효율을 좀더 향상할 수 있다.
도 4는 제3 실시에에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에의 그리드 전극(46)은 서로 다른 금속층인 제1 금속층(46a)과 제2 금속층(46b)이 제2 전극층(39) 위에 차례로 적층되어 형성된다.
일례로, 제1 금속층(46a)은 니켈(Ni), 은(Ag), 백금(Pt), 이들을 포함하는 합금 등으로 형성될 수 있고, 제2 금속층(46b)은 금(Au)을 포함할 수 있다. 이러한 제1 금속층(46a)과 제2 금속층(46b)은 투과성을 가질 수 있는 정도의 얇은 두께로 형성되므로, 그리드 전극(46)이 투과성 및 전도성을 가질 수 있다.
본 실시예에서는 그리드 전극(46)이 금속으로 이루어져 저항을 좀더 저감시킬 수 있다. 이에 의하여 태양 전지의 광전 변환 효율을 좀더 향상할 수 있다.
그리드 전극(46)의 저항 및 투과성을 고려하면, 제2 전극층(39)의 두께(T3)에 대한 그리드 전극(46)의 두께(T4) 비율(T4/T3)이 0.3 내지 1일 수 있다.
이러한 제1 및 제2 금속층(46a, 46b)은 마스크(도시하지 않음)를 이용한 증발법, 스퍼터링법 등에 의해 형성될 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있음은 물론이다.
도 4 및 상술한 설명에서는 그리드 전극(46)이 제1 및 제2 금속층(46a, 46b)의 두 층을 포함하는 것으로 도시 및 설명하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 그리드 전극(46)은 세 층 이상의 금속층이 적층되어 형성될 수도 있다. 즉, 그리드 전극(46)이 적어도 두 층의 금속층이 적층되어 형성되면 족하다.
상술한 실시예에 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 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 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, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 기판;
    상기 기판 위에 위치하는 제1 전극층;
    상기 제1 전극층 위에 위치하는 광 흡수층;
    상기 광 흡수층 위에 위치하며 투광성 전도성 물질을 포함하는 제2 전극층; 및
    상기 제2 전극층 위에 위치하며 투광성 전도성 물질을 포함하는 그리드 전극
    을 포함하는 태양 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 그리드 전극이 투명 전도성 물질을 포함하는 태양 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 그리드 전극이 알루미늄 도핑된 산화 아연(aluminum doped zinc oxide, AZO), 불소 도핑된 산화 주석(fluorine-doped tin oxide, FTO), 갈륨 도핑된 산화 아연(gallium doped zinc oxide, GZO) 및 보론 도핑된 산화 아연(boron doped zinc oxide, BZO)으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 태양 전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 그리드 전극의 일부가 상기 제2 전극층과 일체로 형성되는 태양 전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 그리드 전극은 금속을 포함하는 태양 전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 그리드 전극은, 적어도 두 층의 금속층이 적층되어 형성되는 태양 전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 그리드 전극은,
    상기 제2 전극층 위에 위치하며, 니켈(Ni), 은(Ag), 백금(Pt) 및 이들을 포함하는 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 제1 금속층; 및
    상기 제1 금속층 위에 위치하며 금(Au)을 포함하는 제2 금속층
    을 포함하는 태양 전지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 그리드 전극은,
    상기 제2 전극층 위에 위치하며 투명 전도성 물질을 포함하는 제1 층; 및
    상기 제1층 위에 위치하며 금속을 포함하는 제2 층
    을 포함하는 태양 전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1층이 알루미늄 도핑된 산화 아연, 불소 도핑된 산화 주석, 갈륨 도핑된 산화 아연 및 보론 도핑된 산화 아연으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하고,
    상기 제2 층이 니켈, 은, 백금, 금 및 이들을 포함하는 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 적어도 하나 포함하는 태양 전지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극층의 두께에 대한 상기 그리드 전극의 두께 비율이 0.5 내지 3인 태양 전지.
PCT/KR2011/003118 2010-10-06 2011-04-27 태양 전지 WO2012046935A1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/878,307 US9941424B2 (en) 2010-10-06 2011-04-27 Solar cell
CN201180038919.4A CN103081120B (zh) 2010-10-06 2011-04-27 太阳能电池
EP11830821.2A EP2506312A4 (en) 2010-10-06 2011-04-27 Solar cell
JP2013532700A JP5775165B2 (ja) 2010-10-06 2011-04-27 太陽電池

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100097471A KR101172206B1 (ko) 2010-10-06 2010-10-06 태양 전지
KR10-2010-0097471 2010-10-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012046935A1 true WO2012046935A1 (ko) 2012-04-12

Family

ID=45927908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2011/003118 WO2012046935A1 (ko) 2010-10-06 2011-04-27 태양 전지

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9941424B2 (ko)
EP (1) EP2506312A4 (ko)
JP (1) JP5775165B2 (ko)
KR (1) KR101172206B1 (ko)
CN (1) CN103081120B (ko)
WO (1) WO2012046935A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014011305A (ja) * 2012-06-29 2014-01-20 Mitsubishi Chemicals Corp 太陽電池モジュール

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101327105B1 (ko) * 2011-12-09 2013-11-07 엘지이노텍 주식회사 태양전지 및 이의 제조방법
KR101765987B1 (ko) * 2014-01-22 2017-08-08 한양대학교 산학협력단 태양 전지 및 그 제조 방법
CN106784040A (zh) * 2017-02-04 2017-05-31 江苏神科新能源有限公司 一种cigs基薄膜太阳能电池及其制备方法
CN114080693A (zh) * 2019-07-12 2022-02-22 独立行政法人产业技术综合研究所 半导体装置和太阳能电池以及半导体装置的制造方法
KR20220141015A (ko) * 2021-04-12 2022-10-19 주성엔지니어링(주) 태양 전지 및 그 제조 방법
FR3128825A1 (fr) * 2021-11-03 2023-05-05 Institut Photovoltaique D'ile De France (Ipvf) Cellule photovoltaïque munie d’au moins une couche d’oxyde transparent conducteur perfectionnee

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100656357B1 (ko) * 2005-10-25 2006-12-11 한국전자통신연구원 금속 그리드를 포함하는 투명 전도성 기판 및 이를 구비한염료감응 태양전지
KR20070080330A (ko) * 2006-02-07 2007-08-10 삼성전자주식회사 투명전극 및 그의 제조방법
KR20090034078A (ko) * 2007-10-02 2009-04-07 엘지전자 주식회사 탠덤형 박막 태양전지 및 그의 제조방법

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4647711A (en) * 1985-01-29 1987-03-03 The Standard Oil Company Stable front contact current collector for photovoltaic devices and method of making same
JPS629682A (ja) * 1985-07-05 1987-01-17 Sharp Corp 太陽電池
JP3107923B2 (ja) * 1992-09-22 2000-11-13 沖電気工業株式会社 太陽光を利用した発電装置
JPH06318724A (ja) 1993-05-07 1994-11-15 Canon Inc 電極及び光起電力素子
US5688366A (en) * 1994-04-28 1997-11-18 Canon Kabushiki Kaisha Etching method, method of producing a semiconductor device, and etchant therefor
WO1998013882A1 (en) * 1996-09-26 1998-04-02 Akzo Nobel N.V. Method of manufacturing a photovoltaic foil
DE69831860T2 (de) * 1998-07-04 2006-07-20 Au Optronics Corp. Elektrode zur verwendung in elektrooptischen bauelementen
US7022910B2 (en) * 2002-03-29 2006-04-04 Konarka Technologies, Inc. Photovoltaic cells utilizing mesh electrodes
JP2003249666A (ja) * 2002-02-22 2003-09-05 Fuji Xerox Co Ltd 太陽電池及びそれを用いた表示パネル、窓材
US8414961B1 (en) * 2006-12-13 2013-04-09 Nanosolar, Inc. Solution deposited transparent conductors
KR20090004262A (ko) 2007-07-06 2009-01-12 엘지전자 주식회사 배면전극이 패터닝된 씨아이지에스 태양전지 제조방법
CN101562207A (zh) * 2008-04-14 2009-10-21 黄麟 晶体硅太阳能电池
US7998877B1 (en) * 2008-05-02 2011-08-16 Saket Chadda Diffraction grating in conjunction with reduced thickness to increase efficiency of solar cells
KR100993513B1 (ko) * 2008-10-06 2010-11-10 엘지전자 주식회사 태양전지
KR20100048043A (ko) 2008-10-30 2010-05-11 에스케이에너지 주식회사 나노 입자 페이스트를 이용한 박막태양전지
KR20100055750A (ko) * 2008-11-18 2010-05-27 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
TW201030991A (en) * 2009-02-04 2010-08-16 Epistar Corp Photovoltaic device with light collecting electrode
US20100258171A1 (en) * 2009-04-09 2010-10-14 Yung-Szu Su Solar photovoltaic device
US20100279458A1 (en) * 2009-04-29 2010-11-04 Du Pont Apollo Ltd. Process for making partially transparent photovoltaic modules
US20110277825A1 (en) * 2010-05-14 2011-11-17 Sierra Solar Power, Inc. Solar cell with metal grid fabricated by electroplating
US8802479B2 (en) * 2010-06-03 2014-08-12 NuvoSun, Inc. Solar cell interconnection method using a flat metallic mesh

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100656357B1 (ko) * 2005-10-25 2006-12-11 한국전자통신연구원 금속 그리드를 포함하는 투명 전도성 기판 및 이를 구비한염료감응 태양전지
KR20070080330A (ko) * 2006-02-07 2007-08-10 삼성전자주식회사 투명전극 및 그의 제조방법
KR20090034078A (ko) * 2007-10-02 2009-04-07 엘지전자 주식회사 탠덤형 박막 태양전지 및 그의 제조방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2506312A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014011305A (ja) * 2012-06-29 2014-01-20 Mitsubishi Chemicals Corp 太陽電池モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
CN103081120A (zh) 2013-05-01
KR101172206B1 (ko) 2012-08-07
EP2506312A1 (en) 2012-10-03
EP2506312A4 (en) 2017-06-21
KR20120035756A (ko) 2012-04-16
JP5775165B2 (ja) 2015-09-09
US20150059842A1 (en) 2015-03-05
CN103081120B (zh) 2016-05-11
US9941424B2 (en) 2018-04-10
JP2013539241A (ja) 2013-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102983209B (zh) 太阳能电池及其制造方法
WO2013066030A1 (en) Solar cell and preparing method of the same
WO2012046935A1 (ko) 태양 전지
KR20150031889A (ko) 테양전지
WO2012102470A1 (en) Solar cell apparatus and method for manufacturing the same
WO2013058540A1 (en) Solar cell apparatus and method of fabricating the same
WO2013151313A1 (en) Solar cell apparatus and method of fabricating the same
WO2013147517A1 (en) Solar cell and method of fabricating the same
WO2013055008A1 (en) Solar cell and solar cell module
WO2012102449A1 (en) Solar cell and method for manufacturing the same
WO2013085372A1 (en) Solar cell module and method of fabricating the same
KR101154654B1 (ko) 태양광 발전장치 및 이의 제조방법
JP2013532907A (ja) 太陽光発電装置及びその製造方法
KR20120012325A (ko) 태양광 발전장치 및 이의 제조방법
WO2012102476A2 (en) Solar cell apparatus and method of fabricating the same
WO2012102453A1 (en) Solar cell and method for manufacturing the same
WO2013051854A2 (en) Solar cell and solar cell module using the same
WO2012102533A2 (ko) 태양전지 및 그의 제조방법
KR101154663B1 (ko) 태양광 발전장치
WO2012050280A1 (ko) 태양 전지 및 이의 제조 방법
WO2013081344A1 (en) Solar cell module and method of fabricating the same
WO2013055005A1 (en) Solar cell and preparing method of the same
WO2013055007A1 (en) Solar cell apparatus and method of fabricating the same
WO2012138117A2 (en) Solar cell and method of fabricating the same
WO2012102454A1 (en) Solar cell and method for manufacturing the same

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201180038919.4

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11830821

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011830821

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013532700

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13878307

Country of ref document: US