WO2022255804A1 - 태양 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a solar cell, and more particularly to an encapsulation layer of a solar cell.
  • Perovskite compounds have a problem of being easily oxidized by moisture. Accordingly, in the case of a perovskite solar cell in which a perovskite compound is applied to the absorber layer of the solar cell, the absorber layer is oxidized by external oxygen or moisture, thereby reducing the efficiency of the solar cell.
  • an encapsulation layer for protecting the absorption layer of the solar cell from permeation of external oxygen or moisture is required.
  • the present invention has been devised to solve the above-mentioned conventional problems, and the present invention provides a solar cell having an encapsulation layer capable of efficiently protecting the absorption layer of the solar cell from permeation of external oxygen or moisture, and a method for manufacturing the same. aims to do
  • the present invention is a solar cell layer provided on a substrate; and an encapsulation layer provided on the solar cell layer, wherein the encapsulation layer includes a metal oxide doped with a dopant material or a metal oxynitride doped with a dopant material, and the metal oxide or metal oxynitride provides a solar cell comprising at least one metal selected from the group consisting of W, Nb, and Sn.
  • the encapsulation layer includes a first encapsulation layer in contact with the solar cell layer and a second encapsulation layer formed on the first encapsulation layer and not in contact with the solar cell layer, and a metal oxide doped with the dopant material.
  • the metal oxynitride doped with the dopant material may be included in the second encapsulation layer, and the first encapsulation layer may be made of an insulating material.
  • the second encapsulation layer may be formed of a plurality of layers of different materials.
  • the dopant material may include a material capable of forming an oxide in the metal oxide or the metal oxynitride, and the refractive index of the oxide of the dopant material may be lower than the refractive index of the metal oxide or the metal nitride.
  • the solar cell layer may include a substrate-type solar cell and a perovskite solar cell.
  • the present invention also provides a solar cell layer provided on a substrate; And an encapsulation layer provided on the solar cell layer, wherein the solar cell layer includes a plurality of unit cells connected in series, and the encapsulation layer includes a first encapsulation layer in contact with the solar cell layer, and It includes a second encapsulation layer provided on the first encapsulation layer without contacting the solar cell layer, and the first encapsulation layer and the second encapsulation layer form a region between two unit cells adjacent to each other.
  • a solar cell equipped to fill is provided.
  • the solar cell layer includes a plurality of first electrodes spaced apart with a first separator interposed therebetween, a plurality of perovskite solar cells provided on the plurality of first electrodes and spaced apart with a contact portion and a second separator interposed therebetween , and a plurality of second electrodes provided on the plurality of perovskite solar cells and connected to the first electrode through the contact portion, wherein the first encapsulation layer and the second encapsulation layer are It may be provided to fill the inside of the second separator.
  • the solar cell layer includes a substrate-type solar cell, a perovskite solar cell provided on the substrate-type solar cell, a first electrode provided on a lower surface of the substrate-type solar cell, and an upper surface of the perovskite solar cell. It includes a second electrode provided in, and a connection line connecting between the first electrode in one unit cell and the second electrode in another unit cell, and the first encapsulation layer and the second encapsulation layer. A layer may contact the connection line.
  • the solar cell layer is a perovskite solar cell having a contact portion, a buffer layer provided on the perovskite solar cell and including a film having a plurality of holes and a conductive layer filled in the plurality of holes, the A substrate-type solar cell provided on a buffer layer, an electrode provided on the substrate-type solar cell, and a connection line connecting one unit cell and another unit cell in series through the contact portion, wherein the The first encapsulation layer and the second encapsulation layer may be provided to fill the contact portion.
  • It may further include a barrier layer provided between the substrate and the solar cell layer, and the encapsulation layer may be provided to cover an exposed edge region of the barrier layer that is not covered by the solar cell layer.
  • a protective layer may be additionally provided on the encapsulation layer.
  • the present invention also provides a step of forming a solar cell layer on a substrate; forming an encapsulation layer on the solar cell layer; and forming a protective layer on the encapsulation layer, wherein the encapsulation layer includes a metal oxide doped with a dopant material or a metal oxide nitride doped with a dopant material, and the metal oxide or metal oxide
  • the nitride provides a method for manufacturing a solar cell comprising at least one metal selected from the group consisting of W, Nb, and Sn.
  • the present invention also provides a step of forming a solar cell layer on a substrate; Forming an encapsulation layer on one side of the protective layer; and pressing and laminating the encapsulation layer and the protective layer on one surface of the solar cell layer while bringing the encapsulation layer into contact with the solar cell layer, wherein the encapsulation layer is a metal oxide doped with a dopant material or A method of manufacturing a solar cell in which a dopant material includes a doped metal oxynitride, and the metal oxide or metal oxynitride includes at least one metal selected from the group consisting of W, Nb, and Sn.
  • the encapsulation layer includes a first encapsulation layer in contact with the solar cell layer and a second encapsulation layer formed on the first encapsulation layer and not in contact with the solar cell layer, and a metal oxide doped with the dopant material.
  • the metal oxynitride doped with the dopant material may be included in the second encapsulation layer, and the first encapsulation layer may be made of an insulating material.
  • the dopant material may include a material capable of forming an oxide in the metal oxide or the metal oxynitride, and the refractive index of the oxide of the dopant material may be lower than the refractive index of the metal oxide or the metal nitride.
  • the encapsulation layer includes a metal oxide doped with a dopant material or a metal oxynitride doped with a dopant material, and the metal oxide or metal oxynitride is made of W, Nb, and Sn.
  • the metal oxide or metal oxynitride is made of W, Nb, and Sn.
  • the encapsulation layer includes a first encapsulation layer in contact with the solar cell layer and a second encapsulation layer provided on the first encapsulation layer without contact with the solar cell layer,
  • the first encapsulation layer and the second encapsulation layer are provided to fill a region between two adjacent unit cells, thereby effectively preventing external oxygen or moisture from penetrating through the region between the unit cells.
  • the encapsulation layer is not directly deposited on the upper surface of the solar cell layer but deposited on the upper surface of the protective layer and then laminated on the upper surface of the solar cell layer, during the deposition process of the encapsulation layer There is no risk of damage to the solar cell layer, so there is an advantage in that the deposition process of the encapsulation layer can be performed in a high temperature range, and accordingly, a more dense film encapsulation layer can be formed.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A to 2C are manufacturing process diagrams of a solar cell according to an embodiment of the present invention, and relate to the manufacturing method of the solar cell according to the above-described FIG. 1 .
  • 3A to 3C are process diagrams of a solar cell manufacturing process according to another embodiment of the present invention, which relate to the solar cell manufacturing method according to FIG. 1 described above.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to another embodiment of the present invention.
  • 5A to 5C are manufacturing process diagrams of a solar cell according to another embodiment of the present invention, which relate to the manufacturing method of the solar cell according to FIG. 4 described above.
  • 6A to 6C are manufacturing process diagrams of a solar cell according to another embodiment of the present invention, which relate to the manufacturing method of the solar cell according to FIG. 4 described above.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to another embodiment of the present invention.
  • 8A to 8C are manufacturing process diagrams of a solar cell according to another embodiment of the present invention, which relate to the manufacturing method of the solar cell according to FIG. 7 described above.
  • 9A to 9C are manufacturing process diagrams of a solar cell according to another embodiment of the present invention, which relate to the manufacturing method of the solar cell according to FIG. 7 described above.
  • temporal relationship for example, 'immediately' or 'directly' when a temporal precedence relationship is described in terms of 'after', 'following', 'next to', 'before', etc. It can also include non-continuous cases unless is used.
  • first, second, etc. are used to describe various components, these components are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Therefore, the first component mentioned below may also be the second component within the technical spirit of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
  • the solar cell according to an embodiment of the present invention includes a substrate 100, a barrier layer 200, a solar cell layer 300, an encapsulation layer 400, and a protective layer 500. It is done.
  • the substrate 100 may be made of a rigid material or a flexible material.
  • the substrate 100 may be made of glass or plastic.
  • the barrier layer 200 is formed on one surface, for example, the upper surface of the substrate 100 .
  • the barrier layer 200 serves to prevent the material included in the substrate 100 from diffusing into the solar cell layer 300, and external moisture or oxygen passes through the substrate 100 to the solar cell layer 300. It serves to prevent penetration into the battery layer 300 .
  • the barrier layer 200 may be formed on the entire top surface of the substrate 100 .
  • Such a barrier layer 200 may be made of an inorganic insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, metal oxide such as aluminum, and metal nitride such as aluminum, and chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition ( It may be formed through a thin film deposition process such as Atomic Layer Deposition (ALD).
  • the barrier layer 200 may be omitted.
  • the solar cell layer 300 is formed on one surface, for example, the upper surface of the barrier layer 200 .
  • the solar cell layer 300 includes a first electrode 301, a first conductive charge transfer layer 302, a light absorption layer 303, a second conductive charge transfer layer 304, a second electrode 305, a first It comprises a terminal (terminal) 306, and a second terminal (307).
  • a perovskite solar cell is constituted by a combination of the first conductive charge transfer layer 302 , the light absorption layer 303 , and the second conductive charge transfer layer 304 .
  • the first electrode 301 is formed on one surface, for example, the upper surface of the barrier layer 200 .
  • the first electrode 301 may be made of a transparent conductive material such as metal oxide.
  • the plurality of first electrodes 301 are spaced apart from each other with the first separator P1 interposed therebetween.
  • the first electrode 301 may not be provided at both edges of the barrier layer 200 . That is, the end of the outermost first electrode 301 is located inside than the end of the barrier layer 200, and thus electrical connection between the components of the solar cell and other external components can be blocked. have.
  • the first electrode 301 is not formed, so the upper surface of the barrier layer 200 may be exposed.
  • the first conductive charge transfer layer 302 is formed on one surface, for example, the upper surface of the first electrode 301 .
  • the first conductive charge transfer layer 302 is formed to fill the first separation portion P1, so that the lower surface of the first conductive charge transfer layer 302 may come into contact with the upper surface of the barrier layer 200.
  • the plurality of first conductive charge transfer layers 302 may be spaced apart with the contact portion P2 and the second separation portion P3 interposed therebetween.
  • the end of the outermost first conductive charge transfer layer 302 may be located inside than the end of the outermost first electrode 301, and accordingly, the outermost first electrode 301 ) may be exposed to the outside.
  • the light absorption layer 303 is formed on one surface, for example, the upper surface of the first conductive charge transfer layer 302 .
  • the plurality of light absorption layers 303 may be spaced apart with the contact portion P2 and the second separation portion P3 interposed therebetween.
  • An end of the outermost light absorption layer 303 may be patterned to coincide with an end of the outermost first conductive charge transfer layer 302 . Therefore, the end of the outermost light absorption layer 303 may be located inside than the end of the outermost first electrode 301, and accordingly, the outermost first electrode 301 The end may be exposed to the outside.
  • the light absorption layer 303 is made of a perovskite compound known in the art.
  • the second conductive charge transfer layer 304 is formed on one surface, for example, the upper surface of the light absorption layer 303 .
  • the plurality of second conductive charge transfer layers 304 may be spaced apart with the contact portion P2 and the second separation portion P3 interposed therebetween.
  • An end of the outermost second conductive charge transfer layer 304 may be patterned to coincide with an outermost end of the light absorption layer 303 . Therefore, the end of the outermost second conductive charge transfer layer 304 may be located inside the outermost end of the first electrode 301, and accordingly, the outermost first electrode The end of 301 may be exposed to the outside.
  • the second conductive charge transfer layer 304 is made of a hole transfer layer, and the first conductive charge transfer layer 302 is made of a hole transfer layer.
  • the second conductive charge transfer layer 304 is made of an electron transfer layer.
  • the electron transport layer is a variety of N-type organic materials known in the art, such as BCP (Bathocuproine), C60, or PCBM (Phenyl-C61-butyric acid methyl ester), ZnO, c-TiO2/mp-TiO 2 , SnO 2 , or various N-type metal oxides known in the art, such as IZO, and other various N-type organic or inorganic materials known in the art.
  • the hole transport layer is Spiro-MeO-TAD, Spiro-TTB, polyaniline, polypinol, poly-3,4-ethylenedioxythiophene-polystyrenesulfonate (PEDOT-PSS), or poly-[bis(4-phenyl) ) (2,4,6-trimethylphenyl) amine] (PTAA), various P-type organics known in the art such as Poly (3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT), Ni oxide, Mo oxide Alternatively, various P-type metal oxides known in the art, such as V oxide, W oxide, and Cu oxide, and various other P-type organic or inorganic materials known in the art may be included.
  • the second electrode 305 is formed on one surface, for example, the upper surface of the second conductive charge transfer layer 304 .
  • the plurality of second electrodes 305 may be spaced apart with the second separator P3 interposed therebetween.
  • a unit cell is formed by the stacked structure of the first electrode 301, the first conductive charge transfer layer 302, the light absorption layer 303, the second conductive charge transfer layer 304, and the second electrode 305.
  • the second electrode 305 in one unit cell is connected to the first electrode 301 in another unit cell adjacent thereto through the contact portion P2, and thus a plurality of unit cells. can be connected in series.
  • the second electrode 305 may be made of a metal material, but is not necessarily limited thereto.
  • An end of the outermost second electrode 305 may be patterned to coincide with an outermost end of the second conductive charge transfer layer 304 . Therefore, the end of the outermost second electrode 305 may be located inside the outermost end of the first electrode 301, and accordingly, the outermost first electrode 301 The end of may be exposed to the outside.
  • the first terminal 306 may be formed on the upper surface of the first electrode 301 in the unit cell located at the outermost side of one side, for example, the left side, and the second terminal 307 is the other side, for example, the right side. It may be formed on the upper surface of the second electrode 305 in the unit cell located at the outermost part of.
  • the first terminal 306 may function as a (-) terminal of a plurality of unit cells connected in series
  • the second terminal 307 may function as a (+) terminal of a plurality of unit cells connected in series.
  • the encapsulation layer 400 is formed on one surface, for example, the upper surface of the solar cell layer 300 . Penetration of external moisture or oxygen into the solar cell layer 300 can be prevented by the encapsulation layer 400 . Accordingly, the encapsulation layer 400 is formed to cover the entire upper surface of the solar cell layer 300 and also to cover the upper surface of both edges of the barrier layer 200 exposed to the outside.
  • the encapsulation layer 400 is formed to cover the side surfaces of the unit cells, penetration of external moisture or oxygen into the unit cells through the side surfaces of the unit cells can be prevented. Specifically, the encapsulation layer 400 is formed to cover the side surface of the outermost unit cell and fill the inside of the second separator P3 provided in the area between two adjacent unit cells, so that all unit cells It can be formed to cover the side of. In addition, the encapsulation layer 400 covers the top and side surfaces of the exposed first electrode 301 of the outermost unit cell, and also covers the top and side surfaces of the first terminal 306 and the second terminal 307. cover
  • the encapsulation layer 400 may include a first encapsulation layer 410 and a second encapsulation layer 420 .
  • the first encapsulation layer 410 is formed on the solar cell layer 300 to contact the solar cell layer 300
  • the second encapsulation layer 420 is formed on the first encapsulation layer 410. and may not contact the solar cell layer 300.
  • the first encapsulation layer 410 and the second encapsulation layer 420 are formed to cover the side surfaces of the outermost unit cell and fill the inside of the second separator P3 provided in the area between two adjacent unit cells. , covering the top and side surfaces of the exposed first electrode 301 of the outermost unit cell, covering the top and side surfaces of the first terminal 306 and the second terminal 307, and also the exposed barrier It covers the upper surface of layer 200.
  • the first encapsulation layer 410 is the side surface and top surface of the first electrode 301, the side surface of the first conductive charge transfer layer 302, the side surface of the light absorption layer 303, and the second surface of the first electrode 301 in each of the plurality of unit cells. in contact with the side surface of the conductive charge transfer layer 304 and the side surface and top surface of the second electrode 305, and also in contact with the side surface and top surface of the first terminal 306 and the side surface and top surface of the second terminal 307; , and may also be in contact with the upper surface of the barrier layer 200 .
  • the first encapsulation layer 410 may insulate side surfaces of each unit cell by being made of an insulating material such as silicon nitride or silicon oxide.
  • the first encapsulation layer 410 may be formed through a thin film deposition process such as chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition (ALD).
  • the second encapsulation layer 420 does not come into contact with the solar cell layer 300, even if a conductive material is used, there is no problem that a short circuit occurs on the side of each unit cell. Therefore, the second As a material for the encapsulation layer 420, an optimal material capable of preventing penetration of moisture or oxygen may be used.
  • the second encapsulation layer 420 may include metal oxide or metal oxynitride.
  • the metal oxide may be formed of an oxide of at least one metal selected from the group consisting of W, Nb, and Sn
  • the metal oxide nitride may be formed of an oxide nitride of at least one metal selected from the group consisting of W, Nb, and Sn. It can be done.
  • the metal oxide may be selected from the group consisting of WO3, NbO, and SnO2.
  • the metal oxide nitride may be selected from the group consisting of WOxNy, NbOxNy, and SnOxNy. The x and y are each greater than zero.
  • the second encapsulation layer 420 may include a metal oxide doped with a dopant material or a metal oxynitride doped with a dopant material. As such, when the second encapsulation layer 420 further includes a dopant material, the light transmittance is improved and thus the efficiency of the solar cell may be improved.
  • the dopant material may include a material capable of forming an oxide in the metal oxide or metal oxynitride. In this case, it is preferable that the refractive index of the oxide of the dopant material is lower than the refractive index of the metal oxide or the refractive index of the metal nitride because the light transmittance of the second encapsulation layer 420 can be improved. When the refractive index of a certain material is low, reflection may be reduced and light transmittance may be improved. Examples of the dopant material include Si or Al.
  • the second encapsulation layer 420 may include a plurality of layers including a first layer 421 and a second layer 422 made of different materials.
  • the second encapsulation layer 420 may be formed through a thin film deposition process such as chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition (ALD). At this time, oxygen or ozone is supplied while supplying each source material into the chamber. Plasma treatment can be performed.
  • CVD chemical vapor deposition
  • ALD atomic layer deposition
  • the protective layer 500 is formed on one surface, for example, the upper surface of the encapsulation layer 400 .
  • the protective layer 500 may be formed to cover the entire top surface of the encapsulation layer 400 .
  • the protective layer 500 may be made of glass or plastic.
  • FIG. 2A to 2C are manufacturing process diagrams of a solar cell according to an embodiment of the present invention, which relate to the manufacturing method of the solar cell according to FIG. 1 described above. Therefore, repeated description of the same configuration will be omitted.
  • the barrier layer 200 is formed on one surface, for example, the upper surface of the substrate 100, and the solar cell layer 300 is formed on one surface, for example, the upper surface of the barrier layer 200.
  • a thin film layer for the first electrode 301 is formed on one surface of the barrier layer 200, and then a predetermined area of the thin film layer is removed through a laser scribing process to perform first separation.
  • a plurality of first electrodes 301 are formed by forming the portion P1, and then a first conductive charge transfer layer 302, a light absorption layer 303 and a second conductive layer are formed on the first electrode 301.
  • a charge transfer layer 304 is sequentially formed, and thereafter, predetermined regions of the first conductive charge transfer layer 302, the light absorption layer 303, and the second conductive charge transfer layer 304 are formed through a laser scribing process.
  • the contact portion P2 is removed to form the contact portion P2, and then, after forming a thin film layer for the second electrode 305 on the second conductive charge transfer layer 304, a predetermined area of the thin film layer is performed through a laser scribing process. is removed to form the second separation portion P3 to form the second electrode 305 connected to the first electrode 301 through the contact portion P2, and then, the outermost first electrode 305 is formed. It can be obtained through a process of forming the first terminal 306 on the electrode 301 and forming the first terminal 307 on the outermost second electrode 305 on the other side.
  • the first conductive charge transfer layer 302, the light absorption layer 303, and the second conductive charge transfer layer 304 may be formed through a deposition process or a coating process.
  • the encapsulation layer 400 including the first encapsulation layer 410 and the second encapsulation layer 420 is formed on one surface of the solar cell layer 300, for example, on the upper surface.
  • a protective layer 500 is formed on one surface of the encapsulation layer 400, for example, on the upper surface.
  • 3A to 3C are manufacturing process diagrams of a solar cell according to another embodiment of the present invention, which relate to the manufacturing method of the solar cell according to FIG. 1 described above. Therefore, repeated description of the same configuration will be omitted.
  • the barrier layer 200 is formed on one surface, for example, the upper surface of the substrate 100, and the solar cell layer 300 is formed on one surface, for example, the upper surface of the barrier layer 200.
  • a second encapsulation layer 420 is formed on one surface of the protective layer 500, and a first encapsulation layer 410 is formed on one surface of the second encapsulation layer 420.
  • an encapsulation layer 400 is formed on one surface of the protective layer 500 .
  • the encapsulation layer 400 and the protective layer 500 are applied to the solar cell layer 300 while bringing the first encapsulation layer 410 into contact with the solar cell layer 300.
  • a solar cell as shown in FIG. 1 is completed by pressure lamination on the upper surface of
  • the method according to FIGS. 2A to 2C directly deposits and forms the encapsulation layer 400 on the upper surface of the solar cell layer 300, the solar cell layer 300 during the deposition process of the encapsulation layer 400 It may be preferable to perform the deposition process of the encapsulation layer 400 at a low temperature range of 80 to 150° C. in order to prevent damage.
  • the method according to FIGS. 3A to 3C deposits the encapsulation layer 400 on the upper surface of the protective layer 500 without directly depositing it on the upper surface of the solar cell layer 300, the encapsulation layer 400 There is no risk of damage to the solar cell layer 300 during the deposition process of ), so there is an advantage in that the deposition process of the encapsulation layer 400 can be performed in a higher temperature range, for example, in the range of 150 to 250 ° C. A dense film-like encapsulation layer 400 can be formed.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to another embodiment of the present invention.
  • the solar cell according to another embodiment of the present invention includes a substrate 100, a barrier layer 200, a solar cell layer 300, an encapsulation layer 400, and a protective layer 500. It is done.
  • the solar cell layer 300 includes a substrate-type solar cell 310, a perovskite solar cell 320, a first electrode 301, a second electrode 305, and a connection line 340. .
  • the substrate-type solar cell 310 includes a semiconductor substrate 311, a first semiconductor layer 312, a second semiconductor layer 313, a third semiconductor layer 314, a fourth semiconductor layer 315, a first transparent It includes an electrode layer 316 and a second transparent electrode layer 317 .
  • the semiconductor substrate 311 may be formed of an N-type semiconductor wafer.
  • One surface and the other surface of the semiconductor substrate 311, specifically, an upper surface and a lower surface may be formed in a concavo-convex structure.
  • the plurality of layers stacked on one surface of the semiconductor substrate 311 and the plurality of layers stacked on the other surface of the semiconductor substrate 311 have a concavo-convex structure corresponding to the concavo-convex structure of the semiconductor substrate 311. can be layered.
  • the concavo-convex structure may be formed on only one surface of the semiconductor substrate 311 and the other surface, and the concavo-convex structure may not be formed on both the one surface and the other surface of the semiconductor substrate 311.
  • the first semiconductor layer 312 is formed on one surface, for example, the upper surface of the semiconductor substrate 311 .
  • the first semiconductor layer 312 is formed through a thin film deposition process such as chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition (ALD), and is an intrinsic semiconductor layer, such as an intrinsic amorphous silicon layer.
  • CVD chemical vapor deposition
  • ALD atomic layer deposition
  • the first semiconductor layer 312 may be formed of a semiconductor layer doped with a small amount of dopant, for example, a small amount of n-type dopant, for example, an amorphous silicon layer doped with a small amount of n-type dopant.
  • the second semiconductor layer 313 is formed on one surface, for example, the upper surface of the first semiconductor layer 312 .
  • the second semiconductor layer 313 is formed through a thin film deposition process and may be formed of, for example, an n-type semiconductor layer having the same polarity as that of the semiconductor substrate 311 or the first semiconductor layer 312 .
  • the second semiconductor layer 313 may be formed of an n-type amorphous silicon layer.
  • the third semiconductor layer 314 is formed on the other surface, for example, the lower surface of the semiconductor substrate 311 .
  • the third semiconductor layer 314 is formed through a thin film deposition process and may be formed of an intrinsic semiconductor layer, such as an intrinsic amorphous silicon layer. However, in some cases, the third semiconductor layer 314 may be formed of an amorphous silicon layer doped with a small amount of dopant, for example, a small amount of p-type dopant. In this case, the polarity of the dopant doped in the third semiconductor layer 314 is opposite to the polarity of the dopant doped in the first semiconductor layer 312 .
  • the fourth semiconductor layer 315 is formed on the other surface, for example, the lower surface of the third semiconductor layer 314 .
  • the fourth semiconductor layer 315 is formed through a thin film deposition process and may be formed of a semiconductor layer doped with a predetermined dopant. In this case, the polarity of the dopant doped in the fourth semiconductor layer 315 is opposite to the polarity of the dopant doped in the second semiconductor layer 313 .
  • the fourth semiconductor layer 315 may be formed of a p-type amorphous silicon layer.
  • the first transparent electrode layer 316 is formed on one surface, for example, the upper surface of the second semiconductor layer 313 .
  • the first transparent electrode layer 316 is formed through a thin film deposition process such as chemical vapor deposition (CVD), atomic layer deposition (ALD), or physical vapor deposition (PVD).
  • CVD chemical vapor deposition
  • ALD atomic layer deposition
  • PVD physical vapor deposition
  • the first transparent electrode layer 316 can function as a buffer layer between the substrate-type solar cell 310 and the perovskite solar cell 320, so that the substrate-type solar cell 310 and the perovskite solar cell A separate buffer layer between the skid solar cells 320 is not required.
  • a separate buffer layer may be added between the substrate-type solar cell 310 and the perovskite solar cell 320 .
  • the second transparent electrode layer 317 is formed on the other surface, for example, the lower surface of the fourth semiconductor layer 315 .
  • the second transparent electrode layer 317 may be formed through a thin film deposition process such as chemical vapor deposition (CVD), atomic layer deposition (ALD), or physical vapor deposition (PVD).
  • CVD chemical vapor deposition
  • ALD atomic layer deposition
  • PVD physical vapor deposition
  • the perovskite solar cell 320 includes a first conductive charge transfer layer 302 , a light absorption layer 303 , and a second conductive charge transfer layer 304 .
  • the first electrode 301 is formed on the other surface, for example, the lower surface of the second transparent electrode layer 317 of the substrate-type solar cell 310, and the second electrode 305 is the perovskite solar cell ( 320) is formed on one surface, for example, the upper surface of the second conductive charge transfer layer 304.
  • the first electrode 301 and the second electrode 305 may be formed in a predetermined pattern so that sunlight may be incident into the solar cell.
  • the unit cell of the solar cell shown in FIG. 4 is constituted by a combination of the substrate-type solar cell 310, the perovskite solar cell 320, the first electrode 301, and the second electrode 305.
  • connection line 340 connects between a plurality of unit cells composed of a combination of the substrate-type solar cell 310, the perovskite solar cell 320, the first electrode 301, and the second electrode 305. Serves as a series connection.
  • connection line 340 electrically connects the first electrode 301 of one unit cell and the second electrode 305 of another unit cell adjacent thereto, and thus, the connection line 340 It is provided in a region between unit cells adjacent to each other.
  • the encapsulation layer 400 is formed on one surface, for example, the upper surface of the solar cell layer 300 . As in the above-described embodiment, the encapsulation layer 400 is formed to cover the entire top surface of the solar cell layer 300 and also to cover the top surface of the barrier layer 200 exposed to the outside.
  • the encapsulation layer 400 is formed to cover the side surfaces of the unit cells, penetration of external moisture or oxygen into the unit cells through the side surfaces of the unit cells can be prevented.
  • the encapsulation layer 400 may be formed to cover the side surfaces of all unit cells by covering the side surfaces of the outermost unit cells and filling a region between two adjacent unit cells.
  • the encapsulation layer 400 is formed to cover the side surface of the substrate-type solar cell 310, and specifically, the semiconductor substrate 311, the first semiconductor layer 312, and the second semiconductor layer 313 , The third semiconductor layer 314, the fourth semiconductor layer 315, the first transparent electrode layer 316 and the second transparent electrode layer 317 are formed to cover each side.
  • the encapsulation layer 400 is formed to cover the side surface of the perovskite solar cell 320, and specifically, the first conductive charge transfer layer 302, the light absorption layer 303, and the second A conductive charge transfer layer 304 is formed to cover each side surface.
  • the encapsulation layer 400 is formed to contact the connection line 340 provided in a region between two adjacent unit cells.
  • the encapsulation layer 400 may include a first encapsulation layer 410 and a second encapsulation layer 420 as in the above-described embodiment.
  • the first encapsulation layer 410 is formed on the solar cell layer 300 to contact the solar cell layer 300
  • the second encapsulation layer 420 is formed on the first encapsulation layer 410 and the solar cell layer 300 ) may not be in contact with
  • Each of the first encapsulation layer 410 and the second encapsulation layer 420 is formed to fill a region between two unit cells, and since each specific configuration is the same as that of the foregoing embodiment, a repeated description thereof will be omitted.
  • the protective layer 500 is formed on one surface, for example, the upper surface of the encapsulation layer 400 .
  • the protective layer 500 may be formed to cover the entire top surface of the encapsulation layer 400 .
  • 5A to 5C are manufacturing process diagrams of a solar cell according to another embodiment of the present invention, which relate to the manufacturing method of the solar cell according to FIG. 4 described above. Therefore, repeated description of the same configuration will be omitted.
  • a barrier layer 200 is formed on one surface, for example, the upper surface of a substrate 100, and a solar cell layer 300 is formed on one surface, for example, the upper surface of the barrier layer 200.
  • the solar cell layer 300 forms a substrate-type solar cell 310, forms a perovskite solar cell 320 on the substrate-type solar cell 310, and forms the substrate-type solar cell 310
  • a first electrode 301 is formed on the lower surface of the perovskite solar cell 320
  • a second electrode 305 is formed on the upper surface of the perovskite solar cell 320
  • the first electrode 301 of one unit cell and the other one It can be formed through a process of connecting the second electrode 305 of the unit cell of the connection line 340.
  • the solar cell layer 300 formed in this way may be stacked on the upper surface of the barrier layer 200 .
  • a first semiconductor layer 312 is formed on a top surface of a semiconductor substrate 311, and a second semiconductor layer 313 is formed on the top surface of the first semiconductor layer 312.
  • a third semiconductor layer 314 is formed on the lower surface of the semiconductor substrate 311, a fourth semiconductor layer 315 is formed on the lower surface of the third semiconductor layer 314, and the second semiconductor layer 315 is formed. It can be formed through a process of forming the first transparent electrode layer 316 on the upper surface of the layer 313 and then forming the second transparent electrode layer 317 on the lower surface of the fourth semiconductor layer 315. , but is not necessarily limited thereto.
  • the perovskite solar cell 320 sequentially forms a first conductive charge transfer layer 302, a light absorption layer 303, and a second conductive charge transfer layer 304 on the first transparent electrode layer 316. It can be formed through a process.
  • an encapsulation layer 400 is formed on one surface of the solar cell layer 300, for example, on the upper surface.
  • a protective layer 500 is formed on one surface of the encapsulation layer 400, for example, on the upper surface.
  • 6A to 6C are manufacturing process diagrams of a solar cell according to another embodiment of the present invention, which relate to the manufacturing method of the solar cell according to FIG. 4 described above. Therefore, repeated description of the same configuration will be omitted.
  • the barrier layer 200 is formed on one surface, for example, the upper surface of the substrate 100, and the solar cell layer 300 is formed on one surface, for example, the upper surface of the barrier layer 200.
  • an encapsulation layer 400 is formed on one surface of the protective layer 500.
  • the second encapsulation layer 420 is formed on one surface of the protective layer 500 in the same manner as in FIG. 3B described above, and the first encapsulation layer is formed on one surface of the second encapsulation layer 420.
  • the encapsulation layer 400 may be formed on one surface of the protective layer 500.
  • the encapsulation layer 400 and the protective layer 500 are placed on the upper surface of the solar cell layer 300 while bringing the encapsulation layer 400 into contact with the solar cell layer 300.
  • the solar cell as shown in FIG. 4 is completed by pressure lamination.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to another embodiment of the present invention.
  • a solar cell according to another embodiment of the present invention includes a substrate 100, a barrier layer 200, a solar cell layer 300, an encapsulation layer 400, and a protective layer 500. It is done by
  • the solar cell layer 300 includes a perovskite solar cell 320, a buffer layer 330, a substrate-type solar cell 310, an electrode 309, and a connection line 340.
  • the perovskite solar cell 320 includes a first conductive charge transfer layer 302, a light absorption layer 303, and a second conductive charge transfer layer 304 sequentially formed on the upper surface of the barrier layer 200. It is done by
  • a separator P is formed in the perovskite solar cell 320, and a plurality of unit cells can be divided by the separator P.
  • the unit cell may be formed by a combination of the perovskite solar cell 320, the buffer layer 330, the substrate-type solar cell 310, and the electrode 309.
  • the separating portion P is configured to separate predetermined regions of the first conductive charge transfer layer 302, the light absorption layer 303, and the second conductive charge transfer layer 304 constituting the perovskite solar cell 320. form by removing
  • the separating portion P may be formed through a primary scribing process, in particular, a laser scribing process. An upper surface of the barrier layer 200 is exposed in the region where the separation portion P is formed.
  • a contact portion C is formed in the perovskite solar cell 320 .
  • the contact portion (C) is spaced apart from the separation portion (P).
  • the contact portion C is formed by removing predetermined regions of the light absorption layer 303 and the second conductive charge transfer layer 304 .
  • the contact portion C is for serially connecting two unit cells adjacent to each other.
  • the contact portion C may be formed through a secondary scribing process, in particular, a laser scribing process.
  • An upper surface of the first conductive charge transfer layer 302 is exposed in the region where the contact portion C is formed.
  • the buffer layer 330 is formed between the perovskite solar cell 320 and the substrate-type solar cell 310 . That is, the buffer layer 330 is formed on the upper surface of the perovskite solar cell 320 and the lower surface of the substrate-type solar cell 310 .
  • the buffer layer 330 is individually formed for each unit cell.
  • the buffer layer 330 is formed so as not to overlap with the contact portion C, so that the contact portion C is exposed without being covered by the buffer layer 330 .
  • the buffer layer 330 includes a film 331 and a conductive layer 332 .
  • the film 331 has a plurality of holes, and the conductive layer 332 fills the plurality of holes.
  • the film 331 may be made of an organic polymer compound, but is not necessarily limited thereto.
  • the plurality of holes may be formed to pass through the film 331 , and the conductive layer 332 may also be formed to pass through the film 331 . Therefore, the conductive layer 332 is in contact with the uppermost surface of the perovskite solar cell 320, for example, the second conductive charge transfer layer 304, and also the lowermost surface of the substrate-type solar cell 310, For example, it may contact the fourth semiconductor layer 315 .
  • the plurality of holes and the conductive layer 332 may have a lattice structure extending in a horizontal direction and a vertical direction on a plan view.
  • the substrate-type solar cell 310 is formed on one surface, for example, the upper surface of the buffer layer 320 .
  • the substrate-type solar cell 310 includes a semiconductor substrate 311, a first semiconductor layer 312, a second semiconductor layer 313, a third semiconductor layer 314, and a fourth semiconductor layer 315, It is done.
  • the specific configuration of the first semiconductor layer 312, the second semiconductor layer 313, the third semiconductor layer 314, and the fourth semiconductor layer 315 is the same as in FIG. 4, so repeated descriptions are omitted. do it with Meanwhile, although not shown, as in FIG. 4 described above, a first transparent electrode layer 316 is additionally formed on the upper surface of the second semiconductor layer 313, and a lower surface of the fourth semiconductor layer 315 2 transparent electrode layers 317 may be additionally formed.
  • the electrode 309 is formed on one surface, for example, the upper surface of the substrate-type solar cell 310 .
  • the electrode 309 may be formed in a predetermined pattern to allow sunlight to enter the solar cell.
  • the first conductive charge transfer layer 302 of the perovskite solar cell 320 may function as a lower electrode of a unit cell, and the electrode 309 may function as an upper electrode of a unit cell. .
  • connection line 340 connects in series between a plurality of unit cells composed of a combination of the perovskite solar cell 320, the buffer layer 330, the substrate-type solar cell 310, and the electrode 309 play a role
  • connection line 340 electrically connects the first conductive charge transfer layer 302 of one unit cell and the electrode 309 of another unit cell adjacent thereto, and thus, the connection line 340 Is provided in the region between unit cells adjacent to each other.
  • the encapsulation layer 400 is formed on one surface, for example, the upper surface of the solar cell layer 300 . As in the above-described embodiment, the encapsulation layer 400 is formed to cover the entire top surface of the solar cell layer 300 and also to cover the top surface of the barrier layer 200 exposed to the outside.
  • the encapsulation layer 400 is formed to cover the side surfaces of the unit cells, penetration of external moisture or oxygen into the unit cells through the side surfaces of the unit cells can be prevented.
  • the encapsulation layer 400 may be formed to cover the side surfaces of all unit cells by covering the side surfaces of the outermost unit cells and filling a region between two adjacent unit cells.
  • the encapsulation layer 400 is formed to cover the side surface of the substrate-type solar cell 310, and specifically, the semiconductor substrate 311, the first semiconductor layer 312, and the second semiconductor layer 313 , the third semiconductor layer 314, and the fourth semiconductor layer 315 are formed to cover each side.
  • the encapsulation layer 400 is formed to cover the side surface of the perovskite solar cell 320, and specifically, the first conductive charge transfer layer 302, the light absorption layer 303, and the second A conductive charge transfer layer 304 is formed to cover each side surface.
  • the encapsulation layer 400 is formed to cover the side surface of the buffer layer 320 .
  • the encapsulation layer 400 is formed to contact the connection line 340 provided in a region between two adjacent unit cells.
  • the encapsulation layer 400 is formed to fill the contact portion (C).
  • the encapsulation layer 400 may be formed to fill the separator P.
  • the encapsulation layer 400 may include a first encapsulation layer 410 and a second encapsulation layer 420 as in the above-described embodiment.
  • the first encapsulation layer 410 is formed on the solar cell layer 300 to contact the solar cell layer 300
  • the second encapsulation layer 420 is formed on the first encapsulation layer 410 and the solar cell layer 300 ) may not be in contact with
  • Each of the first encapsulation layer 410 and the second encapsulation layer 420 is formed to fill a region between two unit cells, and since each specific configuration is the same as that of the foregoing embodiment, a repeated description thereof will be omitted.
  • the protective layer 500 is formed on one surface, for example, the upper surface of the encapsulation layer 400 .
  • the protective layer 500 may be formed to cover the entire top surface of the encapsulation layer 400 .
  • 8A to 8C are manufacturing process diagrams of a solar cell according to another embodiment of the present invention, which relate to the manufacturing method of the solar cell according to FIG. 7 described above. Therefore, repeated description of the same configuration will be omitted.
  • a barrier layer 200 is formed on one surface, for example, the upper surface of a substrate 100, and a solar cell layer 300 is formed on one surface, for example, the upper surface of the barrier layer 200.
  • the solar cell layer 300 forms a perovskite solar cell 320, forms a buffer layer 330 on the perovskite solar cell 320, and forms a substrate-type substrate on the buffer layer 330.
  • a solar cell 310 is formed, an electrode 309 is formed on the substrate-type solar cell 310, the first conductive charge transfer layer 302 of one unit cell and the electrode of another unit cell ( 309) may be formed through a process of connecting the connection line 340.
  • a first conductive charge transfer layer 302, a light absorption layer 303, and a second conductive charge transfer layer 304 are sequentially formed on the barrier layer 200, and 1
  • the separating portion P may be formed through a secondary scribing process, and the contact portion C may be formed through a secondary scribing process.
  • the buffer layer 330 may be formed through a process of forming a film 331 having a plurality of holes on the perovskite solar cell 320 and filling the inside of the plurality of holes with a conductive layer 332. have.
  • a first semiconductor layer 312 is formed on a top surface of a semiconductor substrate 311, and a second semiconductor layer 313 is formed on the top surface of the first semiconductor layer 312. and forming a third semiconductor layer 314 on the lower surface of the semiconductor substrate 311 and forming a fourth semiconductor layer 315 on the lower surface of the third semiconductor layer 314.
  • the formed substrate-type solar cell 310 may be stacked on the buffer layer 330 .
  • an encapsulation layer 400 is formed on one surface of the solar cell layer 300, for example, on the upper surface.
  • a protective layer 500 is formed on one surface of the encapsulation layer 400, for example, on the upper surface.
  • 9A to 9C are manufacturing process diagrams of a solar cell according to another embodiment of the present invention, which relate to the manufacturing method of the solar cell according to FIG. 7 described above. Therefore, repeated description of the same configuration will be omitted.
  • the barrier layer 200 is formed on one surface, for example, the upper surface of the substrate 100, and the solar cell layer 300 is formed on one surface, for example, the upper surface of the barrier layer 200.
  • an encapsulation layer 400 is formed on one surface of the protective layer 500 .
  • the second encapsulation layer 420 is formed on one surface of the protective layer 500 in the same manner as in FIG. 3B described above, and the first encapsulation layer is formed on one surface of the second encapsulation layer 420.
  • the encapsulation layer 400 may be formed on one surface of the protective layer 500.
  • the encapsulation layer 400 and the protective layer 500 are placed on the upper surface of the solar cell layer 300 while bringing the encapsulation layer 400 into contact with the solar cell layer 300.
  • the solar cell as shown in FIG. 4 is completed by pressure lamination.

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Abstract

본 발명은 기판 상에 구비된 태양 전지층; 및 상기 태양 전지층 상에 구비된 봉지층을 포함하여 이루어지고, 상기 봉지층은 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화물 또는 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화 질화물을 포함하여 이루어지고, 상기 금속 산화물 또는 금속 산화 질화물은 W, Nb, 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하여 이루어진 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공한다.

Description

태양 전지 및 그 제조 방법
본 발명은 태양 전지에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 태양 전지의 봉지층에 관한 것이다.
페로브스카이트 화합물은 수분에 의해 쉽게 산화되는 문제가 있다. 그에 따라, 페로브스카이트 화합물을 태양 전지의 흡수층에 적용한 페로브스카이트 태양 전지의 경우 외부의 산소나 수분에 의해 상기 흡수층이 산화되어 태양 전지의 효율이 저하되는 문제가 있다.
따라서, 상기 태양 전지의 흡수층을 외부의 산소나 수분의 침투로부터 보호하기 위한 봉지층이 필요하다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 태양 전지의 흡수층을 외부의 산소나 수분의 침투로부터 효율적으로 보호할 수 있는 봉지층을 구비한 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 기판 상에 구비된 태양 전지층; 및 상기 태양 전지층 상에 구비된 봉지층을 포함하여 이루어지고, 상기 봉지층은 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화물 또는 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화 질화물을 포함하여 이루어지고, 상기 금속 산화물 또는 금속 산화 질화물은 W, Nb, 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하여 이루어진 태양 전지를 제공한다.
상기 봉지층은 상기 태양 전지층과 접하는 제1 봉지층 및 상기 제1 봉지층 상에 형성되며 상기 태양 전지층과 접하지 않는 제2 봉지층을 포함하여 이루어지고, 상기 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화물 또는 상기 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화 질화물은 상기 제2 봉지층 내에 포함되고, 상기 제1 봉지층은 절연 물질로 이루어질 수 있다.
상기 제2 봉지층은 서로 상이한 물질의 복수의 층으로 이루어질 수 있다.
상기 도펀트 물질은 상기 금속 산화물 또는 상기 금속 산화 질화물 내에서 산화물을 형성시킬 수 있는 물질을 포함하여 이루어지고, 상기 도펀트 물질의 산화물의 굴절율이 상기 금속 산화물의 굴절율 또는 상기 금속 질화물의 굴절율보다 낮을 수 있다.
상기 태양 전지층은 기판형 태양 전지 및 페로브스카이트 태양 전지를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 기판 상에 구비된 태양 전지층; 및 상기 태양 전지층 상에 구비된 봉지층을 포함하여 이루어지고, 상기 태양 전지층은 직렬로 연결된 복수의 단위셀을 포함하여 이루어지고, 상기 봉지층은 상기 태양 전지층과 접하는 제1 봉지층 및 상기 태양 전지층과 접하지 않으면서 상기 제1 봉지층 상에 구비된 제2 봉지층을 포함하여 이루어지고, 상기 제1 봉지층과 상기 제2 봉지층은 서로 인접하는 두 개의 단위셀 사이 영역을 채우도록 구비된 태양 전지를 제공한다.
상기 태양 전지층은 제1 분리부를 사이에 두고 이격된 복수의 제1 전극, 상기 복수의 제1 전극 상에 구비되며 콘택부 및 제2 분리부를 사이에 두고 이격된 복수의 페로브스카이트 태양 전지, 및 상기 복수의 페로브스카이트 태양 전지 상에 구비되며 상기 콘택부를 통해 상기 제1 전극과 연결되는 복수의 제2 전극을 포함하여 이루어지고, 상기 제1 봉지층과 상기 제2 봉지층은 상기 제2 분리부 내부를 채우도록 구비될 수 있다.
상기 태양 전지층은 기판형 태양 전지, 상기 기판형 태양 전지 상에 구비된 페로브스카이트 태양 전지, 상기 기판형 태양 전지의 하면에 구비된 제1 전극, 및 상기 페로브스카이트 태양 전지의 상면에 구비된 제2 전극, 및 하나의 단위셀 내의 상기 제1 전극과 다른 하나의 단위셀 내의 상기 제2 전극 사이를 연결하는 연결 라인을 포함하여 이루어지고, 상기 제1 봉지층과 상기 제2 봉지층은 상기 연결 라인과 접할 수 있다.
상기 태양 전지층은 콘택부를 구비한 페로브스카이트 태양 전지, 상기 페로브스카이트 태양 전지 상에 구비되며 복수의 홀을 구비한 필름 및 상기 복수의 홀 내에 채워진 도전층을 포함하여 이루어진 버퍼층, 상기 버퍼층 상에 구비된 기판형 태양 전지, 상기 기판형 태양 전지 상에 구비된 전극, 및 상기 콘택부를 통해서 하나의 단위셀과 다른 하나의 단위셀을 직렬로 연결하는 연결 라인을 포함하여 이루어지고, 상기 제1 봉지층과 상기 제2 봉지층은 상기 콘택부를 채우도록 구비될 수 있다.
상기 기판과 상기 태양 전지층 사이에 구비된 배리어층을 추가로 포함하고, 상기 봉지층은 상기 태양 전지층에 의해 가려지지 않고 노출된 상기 배리어층의 가장 자리 영역을 덮도록 구비될 수 있다.
상기 봉지층 상에 보호층이 추가로 구비될 수 있다.
본 발명은 또한, 기판 상에 태양 전지층을 형성하는 공정; 상기 태양 전지층 상에 봉지층을 형성하는 공정; 및 상기 봉지층 상에 보호층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고, 상기 봉지층은 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화물 또는 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화 질화물을 포함하여 이루어지고, 상기 금속 산화물 또는 금속 산화 질화물은 W, Nb, 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하여 이루어진 태양 전지의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 기판 상에 태양 전지층을 형성하는 공정; 보호층의 일면 상에 봉지층을 형성하는 공정; 및 상기 봉지층을 상기 태양 전지층에 접하도록 하면서 상기 봉지층과 상기 보호층을 상기 태양 전지층의 일면에 가압 적층하는 공정을 포함하여 이루어지고, 상기 봉지층은 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화물 또는 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화 질화물을 포함하여 이루어지고, 상기 금속 산화물 또는 금속 산화 질화물은 W, Nb, 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하여 이루어진 태양 전지의 제조 방법을 제공한다.
상기 봉지층은 상기 태양 전지층과 접하는 제1 봉지층 및 상기 제1 봉지층 상에 형성되며 상기 태양 전지층과 접하지 않는 제2 봉지층을 포함하여 이루어지고, 상기 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화물 또는 상기 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화 질화물은 상기 제2 봉지층 내에 포함되고, 상기 제1 봉지층은 절연 물질로 이루어질 수 있다.
상기 도펀트 물질은 상기 금속 산화물 또는 상기 금속 산화 질화물 내에서 산화물을 형성시킬 수 있는 물질을 포함하여 이루어지고, 상기 도펀트 물질의 산화물의 굴절율이 상기 금속 산화물의 굴절율 또는 상기 금속 질화물의 굴절율보다 낮을 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 봉지층이 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화물 또는 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화 질화물을 포함하여 이루어지고, 상기 금속 산화물 또는 금속 산화 질화물은 W, Nb, 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하여 이루어짐으로써, 봉지층에 의한 광투과율 저하를 방지하면서도 태양 전지 내부로 외부의 산소나 수분이 침투하는 것을 효율적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 봉지층이 태양 전지층과 접하는 제1 봉지층 및 상기 태양 전지층과 접하지 않으면서 상기 제1 봉지층 상에 구비된 제2 봉지층을 포함하여 이루어지고, 상기 제1 봉지층과 상기 제2 봉지층은 서로 인접하는 두 개의 단위셀 사이 영역을 채우도록 구비됨으로써, 단위셀 사이 영역을 통해서 외부의 산소나 수분이 침투하는 것을 효율적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 봉지층을 태양 전지층의 상면 상에 직접 증착하지 않고 보호층의 상면에 증착한 후 상기 태양 전지층의 상면 상에 적층하기 때문에, 상기 봉지층의 증착 공정 중에 상기 태양 전지층의 손상 우려가 없어서 상기 봉지층의 증착 공정을 고온 범위에서 수행할 수 있는 장점이 있고 그에 따라 보다 치밀한 막질의 봉지층을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 제조 공정도로서, 전술한 도 1에 따른 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 제조 공정도 공정도로서, 이는 전술한 도 1에 따른 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지의 제조 공정도로서, 전술한 도 4에 따른 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지의 제조 공정도로서, 전술한 도 4에 따른 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지의 제조 공정도로서, 전술한 도 7에 따른 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지의 제조 공정도로서, 전술한 도 7에 따른 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지는 기판(100), 배리어층(200), 태양 전지층(300), 봉지층(400) 및 보호층(500)을 포함하여 이루어진다.
상기 기판(100)은 단단한 재료(rigid material)로 이루어질 수도 있고 유연한 재료(flexible material)로 이루어질 수도 있다. 예로서, 상기 기판(100)은 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
상기 배리어층(200)은 상기 기판(100)의 일면, 예로서 상면 상에 형성된다. 상기 배리어층(200)은 상기 기판(100)에 포함된 물질이 상기 태양 전지층(300)으로 확산되는 것을 방지하는 역할을 함과 더불어 외부의 수분이나 산소가 상기 기판(100)을 통해서 상기 태양 전지층(300)으로 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 배리어층(200)은 상기 기판(100)의 상면 전체에 형성될 수 있다.
이와 같은 배리어층(200)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 알루미늄 등의 금속 산화물, 및 알루미늄 등의 금속 질화물 등과 같은 무기 절연물로 이루어질 수 있으며, 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition; CVD) 또는 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition; ALD) 등과 같은 박막 증착 공정을 통해 형성될 수 있다. 상기 배리어층(200)은 생략될 수도 있다.
상기 태양 전지층(300)은 상기 배리어층(200)의 일면, 예로서 상면 상에 형성된다.
상기 태양 전지층(300)은 제1 전극(301), 제1 도전성 전하 전달층(302), 광흡수층(303), 제2 도전성 전하 전달층(304), 제2 전극(305), 제1 단자(terminal)(306), 및 제2 단자(307)를 포함하여 이루어진다. 상기 제1 도전성 전하 전달층(302), 광흡수층(303), 및 제2 도전성 전하 전달층(304)의 조합에 의해 페로브스카이트 태양 전지가 구성된다.
상기 제1 전극(301)은 상기 배리어층(200)의 일면, 예로서 상면 상에 형성되어 있다. 상기 제1 전극(301)은 금속 산화물과 같은 투명한 도전 물질로 이루어질 수 있다. 복수의 제1 전극(301)은 제1 분리부(P1)를 사이에 두고 서로 이격되어 있다. 또한, 상기 배리어층(200)의 양쪽 가장자리에는 상기 제1 전극(301)이 구비되지 않을 수 있다. 즉, 최외곽에 위치하는 제1 전극(301)의 끝단은 상기 배리어층(200)의 끝단보다 안쪽에 위치하며, 그에 따라 태양 전지의 구성요소와 외부의 다른 구성사이의 전기적 접속이 차단될 수 있다. 상기 제1 분리부(P1)에서는 상기 제1 전극(301)이 구성되지 않아서 상기 배리어층(200)의 상면이 노출될 수 있다.
상기 제1 도전성 전하 전달층(302)은 상기 제1 전극(301)의 일면, 예로서 상면 상에 형성되어 있다. 상기 제1 도전성 전하 전달층(302)은 상기 제1 분리부(P1)를 채우도록 형성되어, 상기 제1 도전성 전하 전달층(302)의 하면은 상기 배리어층(200)의 상면과 접할 수 있다. 또한, 복수의 제1 도전성 전하 전달층(302)은 콘택부(P2) 및 제2 분리부(P3)를 사이에 두고 이격될 수 있다. 최외곽에 위치하는 제1 도전성 전하 전달층(302)의 끝단은 최외곽에 위치하는 제1 전극(301)의 끝단보다 안쪽에 위치할 수 있으며, 그에 따라 최외곽에 위치하는 제1 전극(301)의 끝단은 외부로 노출될 수 있다.
상기 광흡수층(303)은 상기 제1 도전성 전하 전달층(302)의 일면, 예로서 상면 상에 형성되어 있다. 복수의 광흡수층(303)은 상기 콘택부(P2) 및 상기 제2 분리부(P3)를 사이에 두고 이격될 수 있다. 최외곽에 위치하는 광흡수층(303)의 끝단은 최외곽에 위치하는 제1 도전성 전하 전달층(302)의 끝단과 일치하도록 패턴 형성될 수 있다. 따라서, 최외곽에 위치하는 광흡수층(303)의 끝단은 최외곽에 위치하는 제1 전극(301)의 끝단보다 안쪽에 위치할 수 있으며, 그에 따라 최외곽에 위치하는 제1 전극(301)의 끝단은 외부로 노출될 수 있다. 상기 광흡수층(303)은 당업계에 공지된 페로브스카이트(Perovskite) 화합물로 이루어진다.
상기 제2 도전성 전하 전달층(304)은 상기 광흡수층(303)의 일면, 예로서 상면 상에 형성되어 있다. 복수의 제2 도전성 전하 전달층(304)은 상기 콘택부(P2) 및 상기 제2 분리부(P3)를 사이에 두고 이격될 수 있다. 최외곽에 위치하는 제2 도전성 전하 전달층(304)의 끝단은 최외곽에 위치하는 광흡수층(303)의 끝단과 일치하도록 패턴 형성될 수 있다. 따라서, 최외곽에 위치하는 제2 도전성 전하 전달층(304)의 끝단은 최외곽에 위치하는 제1 전극(301)의 끝단보다 안쪽에 위치할 수 있으며, 그에 따라 최외곽에 위치하는 제1 전극(301)의 끝단은 외부로 노출될 수 있다.
상기 제1 도전성 전하 전달층(302)이 전자 전달층으로 이루어진 경우 상기 제2 도전성 전하 전달층(304)은 정공 전달층으로 이루어지고, 상기 제1 도전성 전하 전달층(302)이 정공 전달층으로 이루어진 경우 상기 제2 도전성 전하 전달층(304)은 전자 전달층으로 이루어진다.
상기 전자 전달층은 BCP(Bathocuproine), C60, 또는 PCBM(Phenyl-C61-butyric acid methyl ester) 등과 같은 당업계에 공지된 다양한 N-type 유기물, ZnO, c-TiO2/mp-TiO2, SnO2, 또는 IZO와 같은 당업계에 공지된 다양한 N-type 금속 산화물, 및 기타 당업계에 공지된 다양한 N-type 유기 또는 무기물을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 정공 전달층은 Spiro-MeO-TAD, Spiro-TTB, 폴리아닐린, 폴리피놀, 폴리-3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜-폴리스타이렌설포네이트(PEDOT-PSS), 또는 폴리-[비스(4-페닐)(2,4,6-트리메틸페닐)아민](PTAA), Poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) 등과 같은 당업계에 공지된 다양한 P-type 유기물, Ni산화물, Mo산화물 또는 V산화물, W산화물, Cu 산화물 등과 같은 당업계에 공지된 다양한 P-type 금속 산화물, 및 기타 당업계에 공지된 다양한 P-type 유기 또는 무기물을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제2 전극(305)은 상기 제2 도전성 전하 전달층(304)의 일면, 예로서 상면 상에 형성되어 있다. 복수의 제2 전극(305)은 상기 제2 분리부(P3)를 사이에 두고 이격될 수 있다. 상기 제1 전극(301), 제1 도전성 전하 전달층(302), 광흡수층(303), 제2 도전성 전하 전달층(304), 및 제2 전극(305)의 적층 구조에 의해서 단위셀이 구성되는데, 이때, 하나의 단위셀 내의 상기 제2 전극(305)은 상기 콘택부(P2)를 통해서 그와 인접하는 다른 단위셀 내의 상기 제1 전극(301)과 연결되며, 그에 따라 복수의 단위셀이 직렬로 연결될 수 있다. 상기 제2 전극(305)은 금속 물질로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
최외곽에 위치하는 제2 전극(305)의 끝단은 최외곽에 위치하는 제2 도전성 전하 전달층(304)의 끝단과 일치하도록 패턴 형성될 수 있다. 따라서, 최외곽에 위치하는 제2 전극(305)의 끝단은 최외곽에 위치하는 제1 전극(301)의 끝단보다 안쪽에 위치할 수 있으며, 그에 따라 최외곽에 위치하는 제1 전극(301)의 끝단은 외부로 노출될 수 있다.
상기 제1 단자(306)는 일측, 예로서 좌측의 최외곽에 위치하는 단위셀 내의 제1 전극(301)의 상면 상에 형성될 수 있고, 상기 제2 단자(307)는 타측, 예로서 우측의 최외곽에 위치하는 단위셀 내의 제2 전극(305)의 상면 상에 형성될 수 있다.
예로서, 상기 제1 단자(306)는 직렬로 연결된 복수의 단위셀의 (-) 단자로 기능할 수 있고, 상기 제2 단자(307)는 직렬로 연결된 복수의 단위셀의 (+) 단자로 기능할 수 있다.
상기 봉지층(400)은 상기 태양 전지층(300)의 일면, 예로서 상면 상에 형성된다. 상기 봉지층(400)에 의해서 외부의 수분이나 산소가 상기 태양 전지층(300)으로 침투하는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 상기 봉지층(400)은 상기 태양 전지층(300)의 상면 전체를 덮도록 형성됨과 더불어 외부로 노출된 상기 배리어층(200)의 양쪽 가장자리의 상면도 덮도록 형성된다.
상기 봉지층(400)은 단위셀의 측면을 덮도록 형성됨으로써 단위셀의 측면을 통해서 외부의 수분이나 산소가 단위셀 내부로 침투하는 것이 방지될 수 있다. 구체적으로, 상기 봉지층(400)은 최외곽 단위셀의 측면을 덮고, 그와 더불어 인접하는 두 개의 단위셀 사이 영역에 구비된 제2 분리부(P3) 내부를 채우도록 형성됨으로써, 모든 단위셀의 측면을 덮도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 봉지층(400)은 최외곽 단위셀의 노출된 제1 전극(301)의 상면과 측면을 덮고, 또한 상기 제1 단자(306)와 상기 제2 단자(307)의 상면과 측면을 덮는다.
상기 봉지층(400)은 제1 봉지층(410) 및 제2 봉지층(420)을 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 제1 봉지층(410)은 상기 태양 전지층(300) 상에서 상기 태양 전지층(300)과 접하도록 형성되고, 상기 제2 봉지층(420)은 상기 제1 봉지층(410) 상에 형성되며 상기 태양 전지층(300)과는 접하지 않을 수 있다.
상기 제1 봉지층(410)과 상기 제2 봉지층(420)은 최외곽 단위셀의 측면을 덮고, 인접하는 두 개의 단위셀 사이 영역에 구비된 제2 분리부(P3) 내부를 채우도록 형성되며, 최외곽 단위셀의 노출된 제1 전극(301)의 상면과 측면을 덮고, 상기 제1 단자(306)와 상기 제2 단자(307)의 상면과 측면을 덮고, 또한, 노출된 상기 배리어층(200)의 상면을 덮는다.
이때, 상기 제1 봉지층(410)은 복수의 단위셀 각각에서 제1 전극(301)의 측면과 상면, 제1 도전성 전하 전달층(302)의 측면, 광흡수층(303)의 측면, 제2 도전성 전하 전달층(304)의 측면, 및 제2 전극(305)의 측면과 상면과 접하고, 또한, 제1 단자(306)의 측면과 상면, 및 제2 단자(307)의 측면과 상면과 접하고, 또한, 배리어층(200)의 상면과 접할 수 있다. 상기 제1 봉지층(410)은 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물과 같은 절연물질로 이루어짐으로써 각각의 단위셀의 측면을 절연시킬 수 있다. 상기 제1 봉지층(410)은 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition; CVD) 또는 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition; ALD) 등과 같은 박막 증착 공정을 통해 형성될 수 있다.
상기 제2 봉지층(420)은 상기 태양 전지층(300)과 접하지 않기 때문에 설령 전도성이 있는 물질을 이용한다 하여도 각각의 단위셀의 측면에서 쇼트가 발생하는 문제는 없고, 따라서, 상기 제2 봉지층(420)의 재료로는 수분이나 산소의 침투를 방지할 수 있는 최적의 물질을 이용할 수 있다.
상기 제2 봉지층(420)은 금속 산화물 또는 금속 산화 질화물을 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 금속 산화물은 W, Nb, 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 금속의 산화물로 이루어질 수 있고, 상기 금속 산화 질화물은 W, Nb, 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 금속의 산화 질화물로 이루어질 수 있다. 예로서, 상기 금속 산화물은 WO3, NbO, 및 SnO2로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 또한, 상기 금속 산화 질화물은 WOxNy, NbOxNy, 및 SnOxNy로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 x 및 y는 각각 0보다 크다.
상기 제2 봉지층(420)은 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화물 또는 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화 질화물을 포함하여 이루어질 수 있다. 이와 같이, 상기 제2 봉지층(420)이 도펀트 물질을 추가로 포함할 경우 광투과율이 향상되어 태양 전지의 효율이 향상될 수 있다. 상기 도펀트 물질은 상기 금속 산화물 또는 상기 금속 산화 질화물 내에서 산화물을 형성시킬 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 이때, 상기 도펀트 물질의 산화물의 굴절율이 상기 금속 산화물의 굴절율 또는 상기 금속 질화물의 굴절율보다 낮은 것이 상기 제2 봉지층(420)의 광투과율이 향상될 수 있어 바람직하다. 어느 물질의 굴절율이 낮을 경우 반사가 줄어들어 광투과율이 향상될 수 있다. 상기 도펀트 물질의 예로는 Si 또는 Al을 들 수 있다.
상기 제2 봉지층(420)은 서로 상이한 물질로 이루어진 제1 층(421) 및 제2 층(422)을 포함한 복수의 층으로 이루어질 수 있다. 이와 같은 제2 봉지층(420)은 화학 기상 증착법(CVD) 또는 원자층 증착법(ALD) 등과 같은 박막 증착 공정을 통해 형성될 수 있는데, 이때, 각각의 소스 물질을 챔버 내부로 공급하면서 산소 또는 오존 플라즈마 처리를 수행할 수 있다.
상기 보호층(500)은 상기 봉지층(400)의 일면, 예로서 상면 상에 형성된다. 상기 보호층(500)은 상기 봉지층(400)의 상면 전체를 덮도록 형성될 수 있다. 상기 보호층(500)은 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 제조 공정도로서, 이는 전술한 도 1에 따른 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이다. 따라서, 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
우선, 도 2a에서 알 수 있듯이, 기판(100)의 일면, 예로서 상면 상에 배리어층(200)을 형성하고, 상기 배리어층(200)의 일면, 예로서 상면 상에 태양 전지층(300)을 형성한다.
상기 태양 전지층(300)은 우선, 상기 배리어층(200)의 일면 상에 제1 전극(301)용 박막층을 형성한 후 레이저 스크라이빙 공정을 통해서 상기 박막층의 소정 영역을 제거하여 제1 분리부(P1)를 형성함으로써 복수의 제1 전극(301)을 형성하고, 그 후, 상기 제1 전극(301) 상에 제1 도전성 전하 전달층(302), 광흡수층(303) 및 제2 도전성 전하 전달층(304)을 차례로 형성하고, 그 후, 레이저 스크라이빙 공정을 통해서 상기 제1 도전성 전하 전달층(302), 광흡수층(303) 및 제2 도전성 전하 전달층(304)의 소정 영역을 제거하여 콘택부(P2)를 형성하고, 그 후, 상기 제2 도전성 전하 전달층(304) 상에서 제2 전극(305)용 박막층을 형성한 후 레이저 스크라이빙 공정을 통해서 상기 박막층의 소정 영역을 제거하여 제2 분리부(P3)를 형성함으로써 상기 콘택부(P2)를 통해 상기 제1 전극(301)과 연결되는 제2 전극(305)을 형성하고, 그 후, 일측 최외곽의 제1 전극(301) 상에 제1 단자(306)를 형성하고 타측 최외곽의 제2 전극(305) 상에 제1 단자(307)를 형성하는 공정을 통해 얻을 수 있다.
이때, 상기 제1 도전성 전하 전달층(302), 광흡수층(303) 및 제2 도전성 전하 전달층(304)은 증착 공정으로 형성할 수도 있고 코팅 공정으로 형성할 수도 있다.
다음, 도 2b에서 알 수 있듯이, 상기 태양 전지층(300)의 일면 상에, 예로서 상면 상에 제1 봉지층(410)과 제2 봉지층(420)을 포함하는 봉지층(400)을 형성한다.
상기 제1 봉지층(410)과 제2 봉지층(420)의 구체적인 구성은 도 1에서와 동일하므로 반복설명은 생략하기로 한다.
다음, 도 2c에서 알 수 있듯이, 상기 봉지층(400)의 일면 상에, 예로서 상면 상에 보호층(500)을 형성한다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 제조 공정도로서, 이는 전술한 도 1에 따른 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이다. 따라서, 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
우선, 도 3a에서 알 수 있듯이, 기판(100)의 일면, 예로서 상면 상에 배리어층(200)을 형성하고, 상기 배리어층(200)의 일면, 예로서 상면 상에 태양 전지층(300)을 형성한다.
도 3a 공정은 전술한 도 2a 공정과 동일하므로 반복 설명은 생략하기로 한다.
다음, 도 3b에서 알 수 있듯이, 보호층(500)의 일면 상에 제2 봉지층(420)을 형성하고, 상기 제2 봉지층(420)의 일면 상에 제1 봉지층(410)을 형성함으로써, 상기 보호층(500)의 일면 상에 봉지층(400)을 형성한다.
다음, 도 3c에서 알 수 있듯이, 상기 제1 봉지층(410)을 상기 태양 전지층(300)과 접하도록 하면서 상기 봉지층(400)과 상기 보호층(500)을 상기 태양 전지층(300)의 상면에 가압 적층하여 도 1과 같은 태양 전지를 완성한다.
전술한 도 2a 내지 도 2c에 따른 방법은 봉지층(400)을 태양 전지층(300)의 상면 상에 직접 증착 형성하기 때문에, 상기 봉지층(400)의 증착 공정 중에 상기 태양 전지층(300)의 손상을 방지하기 위해서 상기 봉지층(400)의 증착 공정을 80~150℃의 저온 범위에서 수행하는 것이 바람직할 수 있다.
그에 반하여, 도 3a 내지 도 3c에 따른 방법은 봉지층(400)을 태양 전지층(300)의 상면 상에 직접 증착하지 않고 상기 보호층(500)의 상면에 증착하기 때문에, 상기 봉지층(400)의 증착 공정 중에 상기 태양 전지층(300)의 손상 우려가 없어서 상기 봉지층(400)의 증착 공정을 보다 고온 범위, 예로서 150~250℃의 범위에서 수행할 수 있는 장점이 있고 그에 따라 보다 치밀한 막질의 봉지층(400)을 형성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
도 4에서 알 수 있듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지는 기판(100), 배리어층(200), 태양 전지층(300), 봉지층(400) 및 보호층(500)을 포함하여 이루어진다.
상기 기판(100)과 상기 배리어층(200)은 전술한 바와 동일하므로 반복 설명은 생략하기로 한다.
상기 태양 전지층(300)은 기판형 태양 전지(310), 페로브스카이트 태양 전지(320), 제1 전극(301), 제2 전극(305), 및 연결 라인(340)을 포함하여 이루어진다.
상기 기판형 태양 전지(310)는 반도체 기판(311), 제1 반도체층(312), 제2 반도체층(313), 제3 반도체층(314), 제4 반도체층(315), 제1 투명 전극층(316) 및 제2 투명 전극층(317)을 포함하여 이루어진다.
상기 반도체 기판(311)은 N형 반도체 웨이퍼로 이루어질 수 있다. 상기 반도체 기판(311)의 일면과 타면, 구체적으로 상면과 하면은 요철 구조로 형성될 수 있다. 그에 따라, 상기 반도체 기판(311)의 일면 상에 적층되는 다수의 층들 및 상기 반도체 기판(311)의 타면 상에 적층되는 다수의 층들은 상기 반도체 기판(311)의 요철 구조에 대응하는 요철 구조로 적층될 수 있다. 다만, 상기 반도체 기판(311)의 일면과 타면 중 어느 하나의 면에만 요철 구조가 형성되는 것도 가능하고, 상기 반도체 기판(311)의 일면과 타면 모두에 요철 구조가 형성되지 않을 수도 있다.
상기 제1 반도체층(312)은 상기 반도체 기판(311)의 일면, 예로서 상면에 형성된다. 상기 제1 반도체층(312)은 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition; CVD) 또는 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition; ALD) 등과 같은 박막 증착 공정을 통해 형성되며, 진성 반도체층, 예로서 진성 비정질 실리콘층으로 이루어질 수 있다. 다만, 경우에 따라서 상기 제1 반도체층(312)이 미량의 도펀트, 예로서 미량의 n형 도펀트가 도핑된 반도체층, 예로서 미량의 n형 도펀트가 도핑된 비정질 실시콘층으로 이루어질 수도 있다.
상기 제2 반도체층(313)은 상기 제1 반도체층(312)의 일면, 예로서 상면에 형성된다. 상기 제2 반도체층(313)은 박막 증착 공정을 통해 형성되며, 상기 반도체 기판(311) 또는 상기 제1 반도체층(312)과 동일한 극성인, 예로서, n형 반도체층으로 이루어질 수 있다. 상기 제2 반도체층(313)은 n형 비정질 실리콘층으로 이루어질 수 있다.
상기 제3 반도체층(314)은 상기 반도체 기판(311)의 타면, 예로서 하면에 형성된다. 상기 제3 반도체층(314)은 박막 증착 공정을 통해 형성되며, 진성 반도체층, 예로서 진성 비정질 실리콘층으로 이루어질 수 있다. 다만, 경우에 따라서 상기 제3 반도체층(314)이 미량의 도펀트, 예로서 미량의 p형 도펀트가 도핑된 비정질 실리콘층으로 이루어질 수도 있다. 이때, 상기 제3 반도체층(314)에 도핑된 도펀트의 극성은 상기 제1 반도체층(312)에 도핑된 도펀트의 극성과 반대이다.
상기 제4 반도체층(315)은 상기 제3 반도체층(314)의 타면, 예로서 하면에 형성된다. 상기 제4 반도체층(315)은 박막 증착 공정을 통해 형성되며, 소정의 도펀트가 도핑된 반도체층으로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 제4 반도체층(315)에 도핑된 도펀트의 극성은 상기 제2 반도체층(313)에 도핑된 도펀트의 극성과 반대이다. 상기 제4 반도체층(315)은 p형 비정질 실리콘층으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 투명 전극층(316)은 상기 제2 반도체층(313)의 일면, 예로서 상면에 형성된다. 상기 제1 투명 전극층(316)은 화학 기상 증착법(CVD), 원자층 증착법(ALD), 또는 물리적 기상 증착법(PVD) 등과 같은 박막 증착 공정을 통해 형성된다. 이때, 상기 제1 투명 전극층(316)이 상기 기판형 태양 전지(310)와 상기 페로브스카이트 태양 전지(320) 사이의 버퍼층으로 기능할 수 있어서 상기 기판형 태양 전지(310)와 상기 페로브스카이트 태양 전지(320) 사이에 별도의 버퍼층이 필요하지 않다. 다만, 도시하지는 않았지만, 상기 기판형 태양 전지(310)와 상기 페로브스카이트 태양 전지(320) 사이에 별도의 버퍼층이 추가되는 것도 가능하다.
상기 제2 투명 전극층(317)은 상기 제4 반도체층(315)의 타면, 예로서 하면에 형성된다. 상기 제2 투명 전극층(317)은 화학 기상 증착법(CVD), 원자층 증착법(ALD), 또는 물리적 기상 증착법(PVD) 등과 같은 박막 증착 공정을 통해 형성될 수도 있다.
상기 페로브스카이트 태양 전지(320)는 제1 도전성 전하 전달층(302), 광흡수층(303), 및 제2 도전성 전하 전달층(304)을 포함하여 이루어진다.
상기 제1 도전성 전하 전달층(302), 광흡수층(303), 및 제2 도전성 전하 전달층(304)의 구체적인 구성은 전술한 바와 동일하므로 반복 설명은 생략하기로 한다.
상기 제1 전극(301)은 상기 기판형 태양 전지(310)의 제2 투명 전극층(317)의 타면, 예로서 하면에 형성되고, 상기 제2 전극(305)은 상기 페로브스카이트 태양 전지(320)의 제2 도전성 전하 전달층(304)의 일면, 예로서 상면에 형성된다. 상기 제1 전극(301)과 상기 제2 전극(305)은 태양 전지 내부로 태양광이 입사될 수 있도록 소정 패턴으로 형성될 수 있다.
상기 기판형 태양 전지(310), 페로브스카이트 태양 전지(320), 제1 전극(301), 및 제2 전극(305)의 조합에 의해서 도 4에 따른 태양 전지의 단위셀이 구성된다.
상기 연결 라인(340)은 상기 기판형 태양 전지(310), 페로브스카이트 태양 전지(320), 제1 전극(301), 및 제2 전극(305)의 조합으로 이루어진 복수의 단위셀 사이를 직렬로 연결하는 역할을 한다.
상기 연결 라인(340)은 하나의 단위셀의 제1 전극(301) 및 그와 인접하는 다른 단위셀의 제2 전극(305) 사이를 전기적으로 연결하며, 그에 따라, 상기 연결 라인(340)은 서로 인접하는 단위셀 사이 영역에 구비된다.
상기 봉지층(400)은 상기 태양 전지층(300)의 일면, 예로서 상면 상에 형성된다. 전술한 실시예와 마찬가지로, 상기 봉지층(400)은 상기 태양 전지층(300)의 상면 전체를 덮도록 형성됨과 더불어 외부로 노출된 상기 배리어층(200)의 상면도 덮도록 형성된다.
상기 봉지층(400)은 단위셀의 측면을 덮도록 형성됨으로써 단위셀의 측면을 통해서 외부의 수분이나 산소가 단위셀 내부로 침투하는 것이 방지될 수 있다. 구체적으로, 상기 봉지층(400)은 최외곽 단위셀의 측면을 덮고, 그와 더불어 인접하는 두 개의 단위셀 사이 영역을 채우도록 형성됨으로써, 모든 단위셀의 측면을 덮도록 형성될 수 있다.
따라서, 상기 봉지층(400)은 상기 기판형 태양 전지(310)의 측면을 덮도록 형성되며, 구체적으로, 상기 반도체 기판(311), 제1 반도체층(312), 제2 반도체층(313), 제3 반도체층(314), 제4 반도체층(315), 제1 투명 전극층(316) 및 제2 투명 전극층(317) 각각의 측면을 덮도록 형성된다. 또한, 상기 봉지층(400)은 상기 페로브스카이트 태양 전지(320)의 측면을 덮도록 형성되며, 구체적으로, 상기 제1 도전성 전하 전달층(302), 광흡수층(303), 및 제2 도전성 전하 전달층(304) 각각의 측면을 덮도록 형성된다. 또한, 상기 봉지층(400)은 인접하는 두 개의 단위셀 사이 영역에 구비된 상기 연결 라인(340)과 접하도록 형성된다.
상기 봉지층(400)은 구체적으로 도시하지는 않았지만, 전술한 실시예와 마찬가지로 제1 봉지층(410) 및 제2 봉지층(420)을 포함하여 이루어질 수 있으며, 이때, 상기 제1 봉지층(410)은 상기 태양 전지층(300) 상에서 상기 태양 전지층(300)과 접하도록 형성되고, 상기 제2 봉지층(420)은 상기 제1 봉지층(410) 상에 형성되며 상기 태양 전지층(300)과는 접하지 않을 수 있다. 상기 제1 봉지층(410) 및 제2 봉지층(420) 각각은 두 개의 단위셀 사이 영역을 채우도록 형성되며, 각각의 구체적인 구성은 전술한 실시예와 동일하므로 반복 설명은 생략하기로 한다.
상기 보호층(500)은 상기 봉지층(400)의 일면, 예로서 상면 상에 형성된다. 상기 보호층(500)은 상기 봉지층(400)의 상면 전체를 덮도록 형성될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지의 제조 공정도로서, 이는 전술한 도 4에 따른 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이다. 따라서, 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
우선, 도 5a에서 알 수 있듯이, 기판(100)의 일면, 예로서 상면 상에 배리어층(200)을 형성하고, 상기 배리어층(200)의 일면, 예로서 상면 상에 태양 전지층(300)을 형성한다.
상기 태양 전지층(300)은 기판형 태양 전지(310)를 형성하고, 상기 기판형 태양 전지(310) 상에 페로브스카이트 태양 전지(320)를 형성하고, 상기 기판형 태양 전지(310)의 하면에 제1 전극(301)을 형성하고, 상기 페로브스카이트 태양 전지(320)의 상면에 제2 전극(305)을 형성하고, 하나의 단위셀의 제1 전극(301)과 다른 하나의 단위셀의 제2 전극(305)을 연결 라인(340)으로 연결하는 공정을 통해 형성할 수 있다. 이와 같이 형성된 태양 전지층(300)은 상기 배리어층(200)의 상면 상에 적층될 수 있다.
상기 기판형 태양 전지(310)는 반도체 기판(311)의 상면 상에 제1 반도체층(312)을 형성하고, 상기 제1 반도체층(312)의 상면 상에 제2 반도체층(313)을 형성하고, 상기 반도체 기판(311)의 하면 상에 제3 반도체층(314)을 형성하고, 상기 제3 반도체층(314)의 하면 상에 제4 반도체층(315)을 형성하고, 상기 제2 반도체층(313)의 상면 상에 제1 투명 전극층(316)을 형성하고, 그리고, 상기 제4 반도체층(315)의 하면 상에 제2 투명 전극층(317)을 형성하는 공정을 통해 형성할 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 페로브스카이트 태양 전지(320)는 상기 제1 투명 전극층(316) 상에 제1 도전성 전하 전달층(302), 광흡수층(303) 및 제2 도전성 전하 전달층(304)을 차례로 형성하는 공정을 통해 형성할 수 있다.
다음, 도 5b에서 알 수 있듯이, 상기 태양 전지층(300)의 일면 상에, 예로서 상면 상에 봉지층(400)을 형성한다.
다음, 도 5c에서 알 수 있듯이, 상기 봉지층(400)의 일면 상에, 예로서 상면 상에 보호층(500)을 형성한다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지의 제조 공정도로서, 이는 전술한 도 4에 따른 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이다. 따라서, 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
우선, 도 6a에서 알 수 있듯이, 기판(100)의 일면, 예로서 상면 상에 배리어층(200)을 형성하고, 상기 배리어층(200)의 일면, 예로서 상면 상에 태양 전지층(300)을 형성한다.
도 6a 공정은 전술한 도 5a 공정과 동일하므로 반복 설명은 생략하기로 한다.
다음, 도 6b에서 알 수 있듯이, 보호층(500)의 일면 상에 봉지층(400)을 형성한다. 구체적으로 도시하지는 않았지만, 전술한 도 3b에서와 동일하게 보호층(500)의 일면 상에 제2 봉지층(420)을 형성하고, 상기 제2 봉지층(420)의 일면 상에 제1 봉지층(410)을 형성함으로써, 상기 보호층(500)의 일면 상에 봉지층(400)을 형성할 수 있다.
다음, 도 6c에서 알 수 있듯이, 상기 봉지층(400)을 상기 태양 전지층(300)과 접하도록 하면서 상기 봉지층(400)과 상기 보호층(500)을 상기 태양 전지층(300)의 상면에 가압 적층하여 도 4과 같은 태양 전지를 완성한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
도 7에서 알 수 있듯이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지는 기판(100), 배리어층(200), 태양 전지층(300), 봉지층(400) 및 보호층(500)을 포함하여 이루어진다.
상기 기판(100)과 상기 배리어층(200)은 전술한 바와 동일하므로 반복 설명은 생략하기로 한다.
상기 태양 전지층(300)은 페로브스카이트 태양 전지(320), 버퍼층(330), 기판형 태양 전지(310), 전극(309), 및 연결 라인(340)을 포함하여 이루어진다.
상기 페로브스카이트 태양 전지(320)는 상기 배리어층(200)의 상면 상에 차례로 형성된 제1 도전성 전하 전달층(302), 광흡수층(303) 및 제2 도전성 전하 전달층(304)을 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 페로브스카이트 태양 전지(320)에는 분리부(P)가 형성되어 상기 분리부(P)에 의해서 복수의 단위셀이 구분될 수 있다. 본 실시예에서 단위셀은 상기 페로브스카이트 태양 전지(320), 버퍼층(330), 기판형 태양 전지(310), 및 전극(309)의 조합에 의해 이루어질 수 있다.
상기 분리부(P)는 상기 페로브스카이트 태양 전지(320)을 구성하는 제1 도전성 전하 전달층(302), 광흡수층(303), 및 제2 도전성 전하 전달층(304)의 소정 영역을 제거하여 형성한다. 상기 분리부(P)는 1차 스크라이빙 공정, 특히 레이저 스크라이빙 공정을 통해 형성할 수 있다. 상기 분리부(P)가 형성된 영역에서는 상기 배리어층(200)의 상면이 노출된다.
또한, 상기 페로브스카이트 태양 전지(320)에는 콘택부(C)가 형성되어 있다.
상기 콘택부(C)는 상기 분리부(P)와 이격된다. 상기 콘택부(C)는 상기 광흡수층(303) 및 제2 도전성 전하 전달층(304)의 소정 영역을 제거하여 형성한다. 상기 콘택부(C)는 서로 인접하는 두 개의 단위셀 사이를 직렬로 연결하기 위한 것이다. 상기 콘택부(C)는 2차 스크라이빙 공정, 특히 레이저 스크라이빙 공정을 통해 형성할 수 있다. 상기 콘택부(C)가 형성된 영역에서는 상기 제1 도전성 전하 전달층(302)의 상면이 노출된다.
상기 버퍼층(330)은 상기 페로브스카이트 태양 전지(320)와 상기 기판형 태양 전지(310) 사이에 형성되어 있다. 즉, 상기 버퍼층(330)은 상기 페로브스카이트 태양 전지(320)의 상면 및 상기 기판형 태양 전지(310)의 하면에 형성되어 있다. 상기 버퍼층(330)은 단위셀 마다 개별적으로 형성되어 있다. 상기 버퍼층(330)은 상기 콘택부(C)와 중첩되지 않도록 형성됨으로써 상기 버퍼층(330)에 의해서 상기 콘택부(C)가 가려지지 않고 노출되도록 한다.
상기 버퍼층(330)은 필름(331) 및 도전층(332)을 포함하여 이루어진다.
상기 필름(331)은 복수의 홀을 구비하고 있고, 상기 도전층(332)은 상기 복수의 홀 내부를 채우고 있다. 상기 필름(331)은 유기 고분자 화합물로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 상기 복수의 홀은 상기 필름(331)을 관통하도록 형성되며, 상기 도전층(332)도 상기 필름(331)을 관통하도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 도전층(332)은 상기 페로브스카이트 태양 전지(320)의 최상면, 예로서 제2 도전성 전하 전달층(304)과 접하고, 또한, 상기 기판형 태양 전지(310)의 최하면, 예로서 제4 반도체층(315)과 접할 수 있다. 상기 복수의 홀 및 상기 도전층(332)은 평면도 상에서 가로 방향 및 세로 방향으로 연장된 격자 구조로 이루어질 수 있다.
상기 기판형 태양 전지(310)는 상기 버퍼층(320)의 일면, 예로서 상면 상에 형성되어 있다.
상기 기판형 태양 전지(310)는 반도체 기판(311), 제1 반도체층(312), 제2 반도체층(313), 제3 반도체층(314), 및 제4 반도체층(315)을 포함하여 이루어진다. 상기 제1 반도체층(312), 제2 반도체층(313), 제3 반도체층(314), 및 제4 반도체층(315)의 구체적인 구성은 전술한 도 4에서와 마찬가지이므로 반복 설명은 생략하기로 한다. 한편, 도시하지는 않았지만, 전술한 도 4에서와 같이, 상기 제2 반도체층(313)의 상면에 제1 투명 전극층(316)이 추가로 형성되고, 상기 제4 반도체층(315)의 하면에 제2 투명 전극층(317)이 추가로 형성될 수도 있다.
상기 전극(309)은 상기 기판형 태양 전지(310)의 일면, 예로서 상면 상에 형성되어 있다. 상기 전극(309)은 태양광이 태양 전지 내부로 진입할 수 있도록 소정 패턴으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 페로브스카이트 태양 전지(320)의 제1 도전성 전하 전달층(302)이 단위셀의 하부전극으로 기능하고, 상기 전극(309)이 단위셀의 상부전극으로 기능할 수 있다.
상기 연결 라인(340)은 상기 페로브스카이트 태양 전지(320), 버퍼층(330), 기판형 태양 전지(310), 및 전극(309)의 조합으로 이루어진 복수의 단위셀 사이를 직렬로 연결하는 역할을 한다.
상기 연결 라인(340)은 하나의 단위셀의 제1 도전성 전하 전달층(302) 및 그와 인접하는 다른 단위셀의 전극(309) 사이를 전기적으로 연결하며, 그에 따라, 상기 연결 라인(340)은 서로 인접하는 단위셀 사이 영역에 구비된다.
상기 봉지층(400)은 상기 태양 전지층(300)의 일면, 예로서 상면 상에 형성된다. 전술한 실시예와 마찬가지로, 상기 봉지층(400)은 상기 태양 전지층(300)의 상면 전체를 덮도록 형성됨과 더불어 외부로 노출된 상기 배리어층(200)의 상면도 덮도록 형성된다.
상기 봉지층(400)은 단위셀의 측면을 덮도록 형성됨으로써 단위셀의 측면을 통해서 외부의 수분이나 산소가 단위셀 내부로 침투하는 것이 방지될 수 있다. 구체적으로, 상기 봉지층(400)은 최외곽 단위셀의 측면을 덮고, 그와 더불어 인접하는 두 개의 단위셀 사이 영역을 채우도록 형성됨으로써, 모든 단위셀의 측면을 덮도록 형성될 수 있다.
따라서, 상기 봉지층(400)은 상기 기판형 태양 전지(310)의 측면을 덮도록 형성되며, 구체적으로, 상기 반도체 기판(311), 제1 반도체층(312), 제2 반도체층(313), 제3 반도체층(314), 및 제4 반도체층(315) 각각의 측면을 덮도록 형성된다. 또한, 상기 봉지층(400)은 상기 페로브스카이트 태양 전지(320)의 측면을 덮도록 형성되며, 구체적으로, 상기 제1 도전성 전하 전달층(302), 광흡수층(303), 및 제2 도전성 전하 전달층(304) 각각의 측면을 덮도록 형성된다. 또한, 상기 봉지층(400)은 버퍼층(320)의 측면을 덮도록 형성된다. 또한, 상기 봉지층(400)은 인접하는 두 개의 단위셀 사이 영역에 구비된 상기 연결 라인(340)과 접하도록 형성된다. 특히, 상기 봉지층(400)은 상기 콘택부(C)를 채우도록 형성된다. 또한, 상기 봉지층(400)이 상기 분리부(P)를 채워도록 형성될 수 있다.
상기 봉지층(400)은 구체적으로 도시하지는 않았지만, 전술한 실시예와 마찬가지로 제1 봉지층(410) 및 제2 봉지층(420)을 포함하여 이루어질 수 있으며, 이때, 상기 제1 봉지층(410)은 상기 태양 전지층(300) 상에서 상기 태양 전지층(300)과 접하도록 형성되고, 상기 제2 봉지층(420)은 상기 제1 봉지층(410) 상에 형성되며 상기 태양 전지층(300)과는 접하지 않을 수 있다. 상기 제1 봉지층(410) 및 제2 봉지층(420) 각각은 두 개의 단위셀 사이 영역을 채우도록 형성되며, 각각의 구체적인 구성은 전술한 실시예와 동일하므로 반복 설명은 생략하기로 한다.
상기 보호층(500)은 상기 봉지층(400)의 일면, 예로서 상면 상에 형성된다. 상기 보호층(500)은 상기 봉지층(400)의 상면 전체를 덮도록 형성될 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지의 제조 공정도로서, 이는 전술한 도 7에 따른 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이다. 따라서, 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
우선, 도 8a에서 알 수 있듯이, 기판(100)의 일면, 예로서 상면 상에 배리어층(200)을 형성하고, 상기 배리어층(200)의 일면, 예로서 상면 상에 태양 전지층(300)을 형성한다.
상기 태양 전지층(300)은 페로브스카이트 태양 전지(320)를 형성하고, 상기 페로브스카이트 태양 전지(320) 상에 버퍼층(330)을 형성하고, 상기 버퍼층(330) 상에 기판형 태양 전지(310)를 형성하고, 상기 기판형 태양 전지(310) 상에 전극(309)을 형성하고, 하나의 단위셀의 제1 도전성 전하 전달층(302)과 다른 하나의 단위셀의 전극(309)을 연결 라인(340)으로 연결하는 공정을 통해 형성할 수 있다.
상기 페로브스카이트 태양 전지(320)는 상기 배리어층(200) 상에 제1 도전성 전하 전달층(302), 광흡수층(303) 및 제2 도전성 전하 전달층(304)을 차례로 형성하고, 1차 스크라이빙 공정을 통해서 분리부(P)를 형성하고, 2차 스크라이빙 공정을 통해 콘택부(C)를 형성하는 공정을 통해 형성할 수 있다.
상기 버퍼층(330)은 상기 페로브스카이트 태양 전지(320) 상에 복수의 홀을 구비한 필름(331)을 형성하고 상기 복수의 홀 내부에 도전층(332)을 채우는 공정을 통해 형성할 수 있다.
상기 기판형 태양 전지(310)는 반도체 기판(311)의 상면 상에 제1 반도체층(312)을 형성하고, 상기 제1 반도체층(312)의 상면 상에 제2 반도체층(313)을 형성하고, 상기 반도체 기판(311)의 하면 상에 제3 반도체층(314)을 형성하고, 상기 제3 반도체층(314)의 하면 상에 제4 반도체층(315)을 형성하는 공정을 통해 형성할 수 있으며, 형성된 상기 기판형 태양 전지(310)는 상기 버퍼층(330) 상에 적층될 수 있다.
다음, 도 8b에서 알 수 있듯이, 상기 태양 전지층(300)의 일면 상에, 예로서 상면 상에 봉지층(400)을 형성한다.
다음, 도 8c에서 알 수 있듯이, 상기 봉지층(400)의 일면 상에, 예로서 상면 상에 보호층(500)을 형성한다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지의 제조 공정도로서, 이는 전술한 도 7에 따른 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이다. 따라서, 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
우선, 도 9a에서 알 수 있듯이, 기판(100)의 일면, 예로서 상면 상에 배리어층(200)을 형성하고, 상기 배리어층(200)의 일면, 예로서 상면 상에 태양 전지층(300)을 형성한다.
도 9a 공정은 전술한 도 8a 공정과 동일하므로 반복 설명은 생략하기로 한다.
다음, 도 9b에서 알 수 있듯이, 보호층(500)의 일면 상에 봉지층(400)을 형성한다. 구체적으로 도시하지는 않았지만, 전술한 도 3b에서와 동일하게 보호층(500)의 일면 상에 제2 봉지층(420)을 형성하고, 상기 제2 봉지층(420)의 일면 상에 제1 봉지층(410)을 형성함으로써, 상기 보호층(500)의 일면 상에 봉지층(400)을 형성할 수 있다.
다음, 도 9c에서 알 수 있듯이, 상기 봉지층(400)을 상기 태양 전지층(300)과 접하도록 하면서 상기 봉지층(400)과 상기 보호층(500)을 상기 태양 전지층(300)의 상면에 가압 적층하여 도 4과 같은 태양 전지를 완성한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (19)

  1. 기판 상에 구비된 태양 전지층; 및
    상기 태양 전지층 상에 구비된 봉지층을 포함하여 이루어지고,
    상기 봉지층은 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화물 또는 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화 질화물을 포함하여 이루어지고,
    상기 금속 산화물 또는 금속 산화 질화물은 W, Nb, 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하여 이루어진 태양 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 봉지층은 상기 태양 전지층과 접하는 제1 봉지층 및 상기 제1 봉지층 상에 형성되며 상기 태양 전지층과 접하지 않는 제2 봉지층을 포함하여 이루어지고,
    상기 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화물 또는 상기 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화 질화물은 상기 제2 봉지층 내에 포함되고, 상기 제1 봉지층은 절연 물질로 이루어진 태양 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 봉지층은 서로 상이한 물질의 복수의 층으로 이루어진 태양 전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도펀트 물질은 상기 금속 산화물 또는 상기 금속 산화 질화물 내에서 산화물을 형성시킬 수 있는 물질을 포함하여 이루어지고,
    상기 도펀트 물질의 산화물의 굴절율이 상기 금속 산화물의 굴절율 또는 상기 금속 질화물의 굴절율보다 낮은 태양 전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 태양 전지층은 기판형 태양 전지 및 페로브스카이트 태양 전지를 포함하는 태양 전지.
  6. 기판 상에 구비된 태양 전지층; 및
    상기 태양 전지층 상에 구비된 봉지층을 포함하여 이루어지고,
    상기 태양 전지층은 직렬로 연결된 복수의 단위셀을 포함하여 이루어지고,
    상기 봉지층은 상기 태양 전지층과 접하는 제1 봉지층 및 상기 태양 전지층과 접하지 않으면서 상기 제1 봉지층 상에 구비된 제2 봉지층을 포함하여 이루어지고,
    상기 제1 봉지층과 상기 제2 봉지층은 서로 인접하는 두 개의 단위셀 사이 영역을 채우도록 구비된 태양 전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 태양 전지층은 제1 분리부를 사이에 두고 이격된 복수의 제1 전극, 상기 복수의 제1 전극 상에 구비되며 콘택부 및 제2 분리부를 사이에 두고 이격된 복수의 페로브스카이트 태양 전지, 및 상기 복수의 페로브스카이트 태양 전지 상에 구비되며 상기 콘택부를 통해 상기 제1 전극과 연결되는 복수의 제2 전극을 포함하여 이루어지고,
    상기 제1 봉지층과 상기 제2 봉지층은 상기 제2 분리부 내부를 채우도록 구비된 태양 전지.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 태양 전지층은 기판형 태양 전지, 상기 기판형 태양 전지 상에 구비된 페로브스카이트 태양 전지, 상기 기판형 태양 전지의 하면에 구비된 제1 전극, 및 상기 페로브스카이트 태양 전지의 상면에 구비된 제2 전극, 및 하나의 단위셀 내의 상기 제1 전극과 다른 하나의 단위셀 내의 상기 제2 전극 사이를 연결하는 연결 라인을 포함하여 이루어지고,
    상기 제1 봉지층과 상기 제2 봉지층은 상기 연결 라인과 접하는 태양 전지.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 태양 전지층은 콘택부를 구비한 페로브스카이트 태양 전지, 상기 페로브스카이트 태양 전지 상에 구비되며 복수의 홀을 구비한 필름 및 상기 복수의 홀 내에 채워진 도전층을 포함하여 이루어진 버퍼층, 상기 버퍼층 상에 구비된 기판형 태양 전지, 상기 기판형 태양 전지 상에 구비된 전극, 및 상기 콘택부를 통해서 하나의 단위셀과 다른 하나의 단위셀을 직렬로 연결하는 연결 라인을 포함하여 이루어지고,
    상기 제1 봉지층과 상기 제2 봉지층은 상기 콘택부를 채우도록 구비된 태양 전지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기판과 상기 태양 전지층 사이에 구비된 배리어층을 추가로 포함하고,
    상기 봉지층은 상기 태양 전지층에 의해 가려지지 않고 노출된 상기 배리어층의 가장 자리 영역을 덮도록 구비된 태양 전지.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 기판과 상기 태양 전지층 사이에 구비된 배리어층을 추가로 포함하고,
    상기 봉지층은 상기 태양 전지층에 의해 가려지지 않고 노출된 상기 배리어층의 가장 자리 영역을 덮도록 구비된 태양 전지.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 봉지층 상에 보호층이 추가로 구비된 태양 전지.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 봉지층 상에 보호층이 추가로 구비된 태양 전지.
  14. 기판 상에 태양 전지층을 형성하는 공정;
    상기 태양 전지층 상에 봉지층을 형성하는 공정; 및
    상기 봉지층 상에 보호층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고,
    상기 봉지층은 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화물 또는 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화 질화물을 포함하여 이루어지고,
    상기 금속 산화물 또는 금속 산화 질화물은 W, Nb, 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하여 이루어진 태양 전지의 제조 방법.
  15. 기판 상에 태양 전지층을 형성하는 공정;
    보호층의 일면 상에 봉지층을 형성하는 공정; 및
    상기 봉지층을 상기 태양 전지층에 접하도록 하면서 상기 봉지층과 상기 보호층을 상기 태양 전지층의 일면에 가압 적층하는 공정을 포함하여 이루어지고,
    상기 봉지층은 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화물 또는 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화 질화물을 포함하여 이루어지고,
    상기 금속 산화물 또는 금속 산화 질화물은 W, Nb, 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하여 이루어진 태양 전지의 제조 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 봉지층은 상기 태양 전지층과 접하는 제1 봉지층 및 상기 제1 봉지층 상에 형성되며 상기 태양 전지층과 접하지 않는 제2 봉지층을 포함하여 이루어지고,
    상기 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화물 또는 상기 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화 질화물은 상기 제2 봉지층 내에 포함되고, 상기 제1 봉지층은 절연 물질로 이루어진 태양 전지의 제조 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 봉지층은 상기 태양 전지층과 접하는 제1 봉지층 및 상기 제1 봉지층 상에 형성되며 상기 태양 전지층과 접하지 않는 제2 봉지층을 포함하여 이루어지고,
    상기 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화물 또는 상기 도펀트 물질이 도핑된 금속 산화 질화물은 상기 제2 봉지층 내에 포함되고, 상기 제1 봉지층은 절연 물질로 이루어진 태양 전지의 제조 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 도펀트 물질은 상기 금속 산화물 또는 상기 금속 산화 질화물 내에서 산화물을 형성시킬 수 있는 물질을 포함하여 이루어지고,
    상기 도펀트 물질의 산화물의 굴절율이 상기 금속 산화물의 굴절율 또는 상기 금속 질화물의 굴절율보다 낮은 태양 전지의 제조 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 도펀트 물질은 상기 금속 산화물 또는 상기 금속 산화 질화물 내에서 산화물을 형성시킬 수 있는 물질을 포함하여 이루어지고,
    상기 도펀트 물질의 산화물의 굴절율이 상기 금속 산화물의 굴절율 또는 상기 금속 질화물의 굴절율보다 낮은 태양 전지의 제조 방법.
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