JP2007165902A - 透過型集積型薄膜太陽電池及びその製造方法と、その単位セルを電気的に直列接続する方法 - Google Patents

透過型集積型薄膜太陽電池及びその製造方法と、その単位セルを電気的に直列接続する方法 Download PDF

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Abstract

【課題】薄膜太陽電池を提供し、さらに詳細には、透過型集積型薄膜太陽電池及びその製造方法と、その単位セルを電気的に直列接続する方法を提供することである。
【解決手段】本発明に係る透過型集積型薄膜太陽電池の製造方法は、透明基板上に帯状のパターンで離隔し、光が前記透明基板を直接通過し得る所定の空間を含むように、第１導電性物質を形成するステップ（ａ）と、太陽電池（半導体）層を形成するステップ（ｂ）と、第２導電性物質を斜めに蒸着するステップ（ｃ）と、前記第２導電性物質層をマスクとして、前記太陽電池層をエッチングするステップ（ｄ）と、を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、薄膜太陽電池に関し、さらに詳細には、透過型集積型薄膜太陽電池及びその製造方法と、その単位セルを電気的に直列接続する方法に関する。
太陽電池は、太陽光熱エネルギーを直接電気に変換させる半導体素子であって、これに用いられる材料によって、大きくシリコン系、化合物系、有機物系に分類することができる。
そして、シリコン系太陽電池は、半導体の相（ｐｈａｓｅ）に応じて、細部的に単結晶（ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）シリコン太陽電池、多結晶（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）シリコン太陽電池、非晶質（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ）シリコン太陽電池に分類される。
また、太陽電池は、半導体の厚さに応じてバルク（基板）型太陽電池と薄膜型太陽電池に分類されるが、薄膜型太陽電池は、半導体層の厚さが数１０μｍ〜数μｍ以下の太陽電池である。
シリコン系太陽電池における単結晶及び多結晶シリコン太陽電池はバルク型に属し、非晶質シリコン太陽電池は薄膜型に属する。
一方、化合物系太陽電池は、ＩＩＩ−Ｖ族のＧａＡｓ（Ｇａｌｌｉｕｍ Ａｒｓｅｎｉｄｅ）とＩｎＰ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ）などのバルク型、ＩＩ−ＶＩ族のＣｄＴｅ（Ｃａｄｍｉｕｍ Ｔｅｌｌｕｒｉｄｅ）、及びＩ−ＩＩＩ−ＶＩ族のＣｕＩｎＳｅ２（ＣＩＳ；Ｃｏｐｐｅｒ Ｉｎｄｉｕｍ Ｄｉｓｅｌｅｎｉｄｅ）などの薄膜型に分類され、有機物系太陽電池は、大きく有機分子型と有無機複合型がある。この他に染料感応型太陽電池があり、これら全てが薄膜型に属する。
このように、様々な種類の太陽電池の中で、エネルギー変換効率が高く、かつ、製造費用の相対的に低廉なバルク型シリコン太陽電池が主に地上電力用として幅広く活用されてきている。
しかしながら、最近では、バルク型シリコン太陽電池の需要急増に伴う原料の不足現象により、コストアップにつながっているのが現状である。そのため、大規模な地上電力用太陽電池の低コスト化及び量産化技術の開発のためには、シリコン原料を現在の数百分の１に低減可能な薄膜型太陽電池の開発が切実に求められている。
図１は、従来の集積型薄膜太陽電池の斜視図であり、図２は、従来の集積型薄膜太陽電池の構造を示した図である。
図１に示すように、従来の集積型薄膜太陽電池１は、ガラス基板又は透明プラスチック基板１０（以下、「透明基板」と記す）上に複数の単位セル２０が直列に接続して単位セル化された構造からなる。
したがって、集積型薄膜太陽電池の単位セル２０は、絶縁体である透明基板１０の上に相互断絶（絶縁）され、帯状に形成された透明電極２２と、透明電極２２を覆って帯状に形成された単位太陽電池（半導体）層２４、太陽電池層２４を覆って帯状に形成された金属裏面電極層２６からなり、切断（絶縁）された複数の単位セル２０が互いに直列に接続した構造を有する。そして、太陽電池の電気的な短絡防止及び保護を目的として、樹脂からなる裏面保護膜層３０が金属裏面電極２６を覆って形成される構成を有する。
このような構造の集積型薄膜太陽電池１を製作するためには、レーザパターニング法と、化学的気化加工（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ；ＣＶＭ）と、金属針による機械的スクライビング法などが通常用いられている。
レーザパターニング法は、主にＹＡＧレーザビームを利用して、透明電極２２、太陽電池（半導体）層２４、及び金属裏面電極層２６などをエッチングする技術である。以下、具体的な使用法を説明する。
図２は、従来の集積型薄膜太陽電池の構造を示した図である。
同図に示すように、透明基板１０上に最初に形成される透明電極２２を大気状態でレーザビームを利用してエッチングした後、２番目に形成される太陽電池（半導体）層２４を大気状態でレーザビームを利用して切断（絶縁）させ、最後に形成される金属裏面電極層２６を再び大気状態でレーザパターニングによりエッチングすることによって、太陽電池を直列に接続させて集積型太陽電池の単位セルを形成する。
以下、このようなレーザパターニング法の問題点を指摘する。
まず、透明基板１０の上部全面に形成された透明電極２２を、図２に示すように、レーザパターニング法により切断して、一定の幅を有する帯状に切断（絶縁）させると、加工された切断幅は、通常、５０μｍ〜数１００μｍ程度になる。
ところが、透明電極２２の形成後に形成される太陽電池（半導体）層２４の形成工程がほとんど真空状態で行われることに対し、この太陽電池（半導体）層２４を切断するためのレーザパターニングは大気状態で行われる。したがって、真空中での連続的な工程を行うことができないので、製造装置の稼動効率が低下するようになる。結局、このような工程は、太陽電池のコストを上げる要因として作用する。また、太陽電池（半導体）層２４のエッチングのために基板を大気中に露出するため、水分及び汚染物質の付着により、太陽電池の単位セルの特性が低下するという問題が発生する恐れがある。
その次のステップとして、通常のスパッタリング法により、金属裏面電極２６を真空中で形成し、再度大気中でレーザパターニングして、集積型太陽電池の単位セルを製作するようになるが、このような工程も、上記のような工程の連続性と汚染という問題を引き起こす恐れがある。そして、透明電極２２及び太陽電池（半導体）層２４の切断のために実施される２回のレーザパターニングと、金属裏面電極２６を切断すると同時に太陽電池を直列接続するために実施される１回のレーザパターニングの合計３回にわたって、レーザパターニングにより消失する太陽電池の単位セル２０と単位セル２０間の無効面積（切断幅）が広くなる。これにより、太陽電池の有効面積の損失が大きくなるという問題がある。また、パターニングのためのレーザ装備が高価であり、正確な位置でパターニングするためには精密な位置制御システムが必要なため、これによって製造単価が上昇するという問題がある。
一方、化学的気化加工法は、ＳＦ６／Ｈｅなどのガスを利用して基板の上部に近接してグリッド（ｇｒｉｄ）状に配列された直径数十μｍの線電極の周辺に常圧のプラズマを局部的に発生させることによって、太陽電池（半導体）層を均一な幅を有する複数の単位セルとして一度に切断する技術である。
このような化学的気化加工法は、工程時間が短く、膜の選択性に優れており、レーザパターニング法に比べて膜の損傷（ｄａｍａｇｅ）を少なくすることができるという特徴がある。また、レーザパターニング法とは異なり、真空状態でエッチングを行うため、レーザパターニング法で問題となる大気状態における基板の露出により発生する太陽電池の性能低下を防止することができ、レーザパターニング法に比べて製造単価を低減することができるという利点がある。
しかしながら、パターニングされた透明電極に合せて正確な位置でエッチングを行わなければならないため、真空装置中で位置を正確に制御可能な精密位置制御システムが必要である。このような点は、大面積の基板を使用して太陽電池を製作する際に極めて難しい問題となる。また、エッチングできる間隔は最小２００μｍ程度であって、レーザパターニング法による絶縁間隔より広いので、太陽電池の有効面積が小さくなるという問題がある。
一方、さらに他のエッチング方法として、機械的なスクライビング法がある。この方法は、複数の金属針により、必要な単位セル数に対応して一括したスクライビングが可能であり、レーザパターニング法に比べて拡張性及び高速処理への適応性が高い。また、この方法は、装置及び運転コストが上述の２つの方法に比べて最も低廉なエッチング法である。
モリブデン（Ｍｏ）に比べて相対的に柔らかなＣｄＳ／ＣＩＳ層は、スクライビング法により容易にスクライビングすることができるため、この機械的なスクライビング法はＣＩＳ太陽電池の製作に広く用いられている。
しかしながら、既存の機械的なスクライビング法も、太陽電池（半導体）層にのみ限定して用いられるので、裏面電極として用いられるモリブデン（Ｍｏ）、及び前面電極として用いられるＺｎＯをエッチングするためには、レーザパターニング装備及び正確な位置制御のための精密位置制御装置などが必要であるという問題がある。
そこで、本発明は、上述の従来の技術の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、透過型集積型薄膜太陽電池の単位素子間の絶縁間隔を減らして太陽電池の有効面積を広め、透明電極形成後の全ての工程が真空中で行われるようにし、簡単な工程で太陽電池の単位素子を直列接続して、単位セル化された透過型集積型薄膜太陽電池を提供することにある。
本発明の他の目的は、上述の透過型集積型薄膜太陽電池の製造方法であって、単位セルの性能低下を防止し、製造単価を低減する製造方法を提供することにある。
本発明に係る透過型集積型薄膜太陽電池の製造方法は、透明基板上に帯状のパターンで離隔し、光が前記透明基板を直接通過し得る所定の空間を含むように、第１導電性物質を形成するステップ（ａ）と、太陽電池（半導体）層を形成するステップ（ｂ）と、第２導電性物質を斜めに蒸着するステップ（ｃ）と、前記第２導電性物質層をマスクとして、前記太陽電池層をエッチングするステップ（ｄ）と、を含む。
ここで、前記ステップ（ａ）の前記第１導電性物質層が、前記透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルの境界面に所定の間隔分伸びて形成される。
ここで、前記ステップ（ａ）の前記所定の空間が６角形状である。
また、本発明に係る透過型集積型薄膜太陽電池は、透明基板上に帯状のパターンで離隔し、光が前記透明基板を直接通過し得る所定の空間を含むように、第１導電性物質を形成するステップ（ａ）と、太陽電池（半導体）層を形成するステップ（ｂ）と、第２導電性物質を斜めに蒸着するステップ（ｃ）と、前記第２導電性物質層をマスクとして、前記太陽電池層をエッチングするステップ（ｄ）と、を含む透過型集積型薄膜太陽電池の製造方法により形成される。
また、本発明に係る透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法は、２ヶ以上の透過型集積型太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法であって、透明基板上に帯状にパターニングされた第１導電性物質層を形成するステップ（ａ）と、離隔するようにパターニングされ、隣接したパターンのうちの何れかのパターンと前記第１導電性物質層の一部とが電気的に接続されるように、第２導電性物質層を形成するステップ（ｂ）と、太陽電池（半導体）層を形成するステップ（ｃ）と、第３導電性物質を斜めに蒸着するステップ（ｄ）と、前記第３導電性物質層をマスクとして、前記太陽電池層をエッチングするステップ（ｅ）と、前記第１導電性物質層と前記第３導電性物質層とを電気的に接続するように、第４導電性物質を形成するステップ（ｆ）と、を含む。
ここで、前記第２導電性物質が透明な導電性物質である。
ここで、前記ステップ（ｂ）において、前記第１導電性物質層上に前記パターニングされた第２導電性物質と離隔するように、前記第２導電性物質のダミーパターンがさらに形成される。
また、本発明に係る透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法は、２ヶ以上の透過型集積型太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法において、透明基板上に相互間に離隔するように帯状にパターニングされた第１導電性物質層を形成するステップ（ａ）と、離隔するようにパターニングされ、隣接したパターンのうちの何れかのパターンと前記第１導電性物質層の一部とが電気的に接続されるように第２導電性物質層を形成するステップ（ｂ）と、太陽電池（半導体）層を形成するステップ（ｃ）と、第３導電性物質を斜めに蒸着するステップ（ｄ）と、前記第３導電性物質層をマスクとして、前記太陽電池層をエッチングするステップ（ｅ）と、前記第２導電性物質層と前記第３導電性物質層とを電気的に接続するように、第４導電性物質を形成するステップ（ｆ）と、を含む。
ここで、前記第１導電性物質が透明な導電性物質である。
また、本発明に係る透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法は、２ヶ以上の透過型集積型太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法であって、透明基板上に離隔するように帯状にパターニングされた第１導電性物質層を形成するステップ（ａ）と、太陽電池（半導体）層を形成するステップ（ｂ）と、第２導電性物質を斜めに蒸着するステップ（ｃ）と、前記第２導電性物質層をマスクとして、前記太陽電池層をエッチングするステップ（ｄ）と、前記第１導電性物質層と前記第２導電性物質層とを電気的に接続するように、第３導電性物質を形成するステップ（ｅ）と、を含む。
ここで、前記第１導電性物質が透明な導電性物質である。
ここで、前記ステップ（ａ）のパターニングされた第１導電性物質層の一部が、段差があるように形成される。
ここで、前記段差が、陽刻、陰刻のうちの何れかの形態である。
ここで、前記段差が、ゾルゲル（ｓｏｌ−ｇｅｌ）法、ナノインプリント（ｎａｎｏ−ｉｍｐｒｉｎｔ）または印刷法（ｐｒｉｎｔｉｎｇ）のうちの何れかの方法により形成される。
また、本発明に係る透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法は、２ヶ以上の透過型集積型太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法において、透明基板上に離隔するように帯状にパターニングされた第１導電性物質層を形成するステップ（ａ）と、離隔するようにパターニングされ、隣接したパターンのうちの何れかのパターンと前記第１導電性物質層の一部とが電気的に接続されるように第２導電性物質層を形成するステップ（ｂ）と、太陽電池（半導体）層を形成するステップ（ｃ）と、第３導電性物質を斜めに蒸着するステップ（ｄ）と、第４導電性物質を斜めに蒸着するステップ（ｅ）と、前記第３導電性物質及び第４導電性物質をマスクとして、前記太陽電池層をエッチングするステップ（ｆ）と、前記第１導電性物質と前記第３導電性物質とを電気的に接続するように、第５導電性物質を形成するステップ（ｇ）と、を含む。
ここで、前記第２導電性物質が透明な導電性物質である。
また、本発明に係る透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法は、２ヶ以上の透過型集積型太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法において、透明基板上に離隔するように帯状にパターニングされた第１導電性物質層を形成するステップ（ａ）と、離隔するようにパターニングされ、隣接したパターンのうちの何れかのパターンと前記第１導電性物質層の一部とが電気的に接続されるように第２導電性物質層を形成するステップ（ｂ）と、太陽電池（半導体）層を形成するステップ（ｃ）と、第３導電性物質を斜めに蒸着するステップ（ｄ）と、前記第３導電性物質層をマスクとして、前記太陽電池層をエッチングするステップ（ｅ）と、前記第１導電性物質と前記第３導電性物質とを電気的に接続するように、第４導電性物質を斜めに蒸着するステップ（ｆ）と、を含む。
ここで、前記第２導電性物質が透明な導電性物質である。
その他、実施形態の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付する図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すると、明確になるはずである。明細書全体にわたって同一の構成要素には同一の参照符号を付してある。
本発明の構成によれば、透過型集積型薄膜太陽電池の単位素子間の絶縁間隔を既存のレーザパターニング及び化学的気化加工法に比べて数十倍〜数百倍以上減らすことができるため、太陽電池の有効面積を極大化することができる。これにより、太陽電池の単位セルの性能を向上させることができるという効果がある。
また、自己整列が可能であるため、正確な位置制御装置が不要になり、また、透明電極の加工時には印刷法を利用してエッチングを行うので、レーザ、精密位置制御システムなどの高価装備が不要になる。これにより、製造単価を低減することができる。さらに、透明電極形成後の全ての工程が真空中で行われるため、大気状態への露出による太陽電池の単位セルの性能低下を防止することができるという効果がある。
以下、本発明の最も好ましい実施形態を添付する図面を参照して説明する。
図３は、本発明に係る透過型集積型薄膜太陽電池セルの構造を説明するために示すものである。
図３に示すように、本発明に係る透過型集積型薄膜太陽電池の単位セル３００は、投光部３１０、太陽電池部３２０、及び接続部３０１、３０２、３０３を備える。
ここで、投光部３１０は、一定の大きさに形成され、１つ以上の投光孔を含む。
すなわち、太陽光熱発電が行われる複数の太陽電池部３２０により、１つの単位セル３００が形成される。
また、このような単位セル３００のそれぞれが、相互に接続可能になるように、接続部３０１、３０２、３０３を単位セル３００の外側に形成する。
このような構造により、それぞれの単位セル３００が相互接続されて太陽電池板が形成される。本発明に係る透過型集積型薄膜太陽電池の製造方法は、下記のステップ（ａ）ないし（ｄ）を含む。まず、ステップ（ａ）として、透明基板上に透明基板を通過する光が透明基板を直接通過し得る所定の空間を含むように、第１導電性物質を形成する。
ここで、上述の第１導電性物質は、透過型集積型薄膜太陽電池セル内で電気的に導通される１つの導体になるように所定の空間を含み、透過型集積型薄膜太陽電池セルの相互に対称な境界面に所定の間隔分伸びて形成される。
また、上述の所定の空間は６角形状であり、相互に接続可能である。
ステップ（ｂ）として、上述の物質上に太陽電池（半導体）層を形成する。
ステップ（ｃ）として、上述の太陽電池（半導体）層上に第２導電性物質を斜めに蒸着する。
ステップ（ｄ）として、上述の第２導電性物質をマスクとして太陽電池層をエッチングする。
前述した透過型集積型薄膜太陽電池の製造方法により、本発明に係る透過型集積型薄膜太陽電池を形成する。
図４Ａは、本発明の第１の実施形態に係る基板に形成される透過型集積型薄膜太陽電池セルの間の相互接続を説明するための図である。
まず、基板４０１上に一定の幅を持って所定の間隔でパターニングされた第１導電性物質４０２を形成する（４００Ａ）。
ここで、基板４０１として透明基板を使用する。また、第１導電性物質４０２は金属物質であって、主成分として、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタニウム（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、または金（Ａｕ）のうち、いずれかを使用する。
次に、所定の間隔に離隔するようにパターニングされた第２導電性物質４０３を形成する（４００Ｂ）。
ここで、第２導電性物質４０３をパターニングする工程は、基板４０１上に薄膜として第２導電性物質４０３を形成し、第２導電性物質４０３上には、印刷法によりフォトレジスト（図示せず）またはポリマー（図示せず）を塗布し、該フォトレジスト（図示せず）またはポリマー（図示せず）の粘性の度合を調節して、互いに一定の距離が離隔するように塗布する。
塗布後、フォトレジスト（図示せず）またはポリマー（図示せず）をマスクとして、第２導電性物質４０３をエッチングした後、フォトレジスト（図示せず）またはポリマー（図示せず）を除去する。
このとき、用いられる印刷法として、印刷装置が最も簡単かつ廉価な工程で簡便にパターン化したフォトレジストまたはポリマー薄膜を塗布することが可能なスクリーン印刷法、または最も高精細なパターン形成が可能なグラビア印刷（ｇｒａｖｕｒｅ ｐｒｅｓｓ）法などを利用する。
そして、第２導電性物質４０３をエッチングする場合には、エッチングする方式に応じて異方性または等方性エッチング法を利用する。等方性エッチング法を利用する場合、両側部が曲線で湾曲された傾斜面であり、下部へ行くほどその幅が大きくなるパターンに第２導電性物質４０３を形成することができる。また、異方性エッチング法を利用すると、基板４０１と垂直な断面または一定の勾配を有する傾斜した断面を有するパターンに第２導電性物質４０３を形成することができる。
さらに、第２導電性物質４０３をパターニングするための上述の方法以外に、所定のフォトレジストが光を受けると化学反応を起こして性質が変化する原理を利用したフォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）を活用することによって、印刷法により塗布されたポリマーの代りに、フォトレジストを形成して実現することもできる。
また、導電性物質膜製造用原料を含有したゾル−ゲル溶液をインクのように使用し、印刷法を活用することによって、上述の印刷法またはフォトリソグラフィを利用したフォトレジストやポリマーパターンを使用すること無く、導電性物質膜を基板上に直接塗布することができる。このような方法では、マスク作業によるエッチング工程を行うことなく、帯状にパターン化された導電性物質を低温工程により直接形成することが可能である。
このように、本発明の第２導電性物質４０３をエッチングする工程に各印刷法の原理を活用すると、高密度パターンの印刷が可能であり、薄膜の均質性が良く、比較的工程が簡単であり、かつ既存の工程で必要であったレーザパターニングのための高価な装備が不要になるので、製造単価を低減することができる。
ここで、上述の第２導電性物質４０３をパターニングしてエッチングする技術は、既に本出願人が韓国特許出願第２００５−００２１７７１号「集積型薄膜太陽電池用透明電極の加工方法及びその構造、その透明電極が形成された透明基板」で出願した内容である。なお、ここでの透明電極は、導電性物質を意味する。
ここで、第２導電性物質４０３は透明な導電性物質であって、その主成分として、酸化亜鉛（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ；ＺｎＯ）、酸化スズ（Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ；ＳｎＯ２）または酸化インジウムスズ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ；ＩＴＯ）のうち、いずれかを使用する。
ここで、所定の間隔に離隔された第２導電性物質４０３は、第１パターン４１０及び第２パターン４２０にパターニングされて、それぞれの第１パターン４１０及び第２パターン４２０は太陽電池として形成される。すなわち、それぞれのパターニングされた領域４１０、４２０の太陽電池を電気的に直列接続する方法を用いることにより、接触抵抗を低減させる。
次に、太陽電池層４０４を形成する（４００Ｃ）。
ここで、太陽電池は、シリコン系太陽電池、化合物系太陽電池、有機物系太陽電池、または乾式染料感応型太陽電池のうち、いずれか１つ以上を利用することができる。
このうち、シリコン系太陽電池は、非晶質シリコン単一接合太陽電池（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ（ａ−Ｓｉ：Ｈ） ｓｉｎｇｌｅ ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ）、非晶質シリコン多重接合太陽電池（ａ−Ｓｉ：Ｈ／ａ−Ｓｉ：Ｈ，ａ−Ｓｉ：Ｈ／ａ−Ｓｉ：Ｈ／ａ−Ｓｉ：Ｈ ｍｕｌｔｉ−ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ）、非晶質シリコンゲルマニウム単一接合太陽電池（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ−ｇｅｒｍａｎｉｕｍ（ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ） ｓｉｎｇｌｅ ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ）、非晶質シリコン／非晶質シリコンゲルマニウム二重接合太陽電池（ａ−Ｓｉ：Ｈ／ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ ｄｏｕｂｌｅ ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ）、非晶質シリコン／非晶質シリコンゲルマニウム／非晶質シリコンゲルマニウム三重接合太陽電池（ａ−Ｓｉ：Ｈ／ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ／ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ ｔｒｉｐｌｅ ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ）、または非晶質シリコン／マイクロ結晶シリコン（多結晶シリコン）二重接合太陽電池（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ／ｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ（ｐｏｌｙ） ｓｉｌｉｃｏｎ ｄｏｕｂｌｅ ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ）のうち、いずれかを利用することを特徴とする。
次に、第３導電性物質４０５を斜めに蒸着する（４００Ｄ）。
ここで、電子ビームまたは熱蒸着などの蒸着法を利用して、第３導電性物質４０５を斜めに蒸着させる。
このとき、第３導電性物質４０５は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、または酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）のうち、いずれか１つ以上である透明導電性物質であることが好ましい。
したがって、電子ビームまたは熱蒸着器を介して第１入射角θ１分斜めに蒸着させると、蒸着の直進性により第３導電性物質４０５が太陽電池層４０４上に薄い薄膜として蒸着され、一部ｄ１には、第３導電性物質４０５が形成されない。ここで、このような一部ｄ１は、下記のステップでエッチングされる区間である。
次に、上述の第３導電性物質４０５をマスクとして、太陽電池層４０４を垂直エッチングする（４００Ｅ）。
ここで、反応性イオンエッチング法（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ；ＲＩＥ）などのようなドライエッチング工程を利用することが好ましい。
このような方法により、特殊なマスクを使用することなく、太陽電池層４０４の微細エッチングが可能であるため、単位素子間の絶縁間隔を数十μｍ〜数μｍ程度に実現することができる。これにより、既存のプラズマを利用した化学的気化加工法とレーザビームを利用したレーザパターニングに比べて、単位素子間の絶縁間隔を数十〜数百倍以上減らすことができるので、太陽電池の有効面積を極大化することができる。
次に、上述の第１パターン４１０の第１導電性物質４０２と第２パターン４２０の第３導電性物質４０５とを電気的に接続するように、第４導電性物質４０６を形成する（４００Ｆ）。
ここで、第４導電性物質４０６をパターニングするために、金属マスク、インクジェット、スクリーン印刷、ナノインプリントまたはスタンピングのうちの何れかの方法を利用する。
ここで、第１パターン４１０のパターニングされた第１導電性物質４０２は、第２導電性物質４０３に接触抵抗が小さくなるように直接接触され、第４導電性物質４０６は、第２パターン４２０のパターニングされた第１導電性物質４０２上に蒸着された第３導電性物質４０５に接触抵抗が小さくなるように直接接触される。
このような構造により、第１パターン４１０にパターニングされた太陽電池と第２パターン４２０にパターニングされた太陽電池とは、電気的に直列接続される構造となって、比較的簡単な工程により透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを直列接続することができる。
図４Ｂは、本発明の第１の実施形態の変形例を示す図である。
まず、基板４０１上に一定の幅を持って所定の間隔でパターニングされた第１導電性物質４０２を形成する（４００Ａ）。
ここで、基板４０１として透明基板を使用する。
次に、所定の間隔に離隔するようにパターニングされた第２導電性物質４０３を形成する（４００Ｂ）。
ここで、第２導電性物質４０３をパターニングする工程は、基板４０１上に薄膜として第２導電性物質４０３を形成し、第２導電性物質４０３上には、印刷法によりフォトレジスト（図示せず）またはポリマー（図示せず）を塗布し、該フォトレジスト（図示せず）またはポリマー（図示せず）の粘性の度合を調節して、互いに一定の距離が離隔するように塗布する。
塗布後、フォトレジスト（図示せず）またはポリマー（図示せず）をマスクとして、第２導電性物質４０３をエッチングした後、フォトレジスト（図示せず）またはポリマー（図示せず）を除去する。
このとき、用いられる印刷法として、印刷装置が最も簡単かつ廉価な工程で簡便にパターン化したフォトレジストまたはポリマー薄膜を塗布可能なスクリーン印刷法、または最も高精細なパターン形成が可能なグラビア印刷法などを利用する。
そして、第２導電性物質４０３をエッチングする場合には、エッチングする方式に応じて異方性または等方性エッチング法を利用する。等方性エッチング法を利用する場合、両側部が曲線で湾曲された傾斜面であり、下部へ行くほどその幅が大きくなるパターンに第２導電性物質４０３を形成することができる。また、異方性エッチング法を利用すると、基板４０１と垂直な断面または一定の勾配を有する傾斜した断面を有するパターンに第２導電性物質４０３を形成することができる。
さらに、第２導電性物質４０３をパターニングするための上述の方法以外に、所定のフォトレジストが光を受けると化学反応を起こして性質が変化する原理を利用したフォトリソグラフィを活用することによって、印刷法により塗布されたポリマーの代りに、フォトレジストを形成して実現することもできる。
また、導電性物質膜製造用原料を含有したゾル−ゲル溶液をインクのように使用し、印刷法を活用することによって、上述の印刷法またはフォトリソグラフィを利用したフォトレジストやポリマーパターンを使用することなく、導電性物質膜を基板上に直接塗布することができる。このような方法では、マスク作業によるエッチング工程を行うことなく、帯状にパターン化された導電性物質を低温工程により直接形成することが可能である。
このように、本発明の第２導電性物質４０３をエッチングする工程に各印刷法の原理を活用すると、高密度パターンの印刷が可能であり、薄膜の均質性が良く、比較的工程が簡単であり、かつ既存の工程で必要であったレーザパターニングのための高価な装備が不要になるので、製造単価を低減することができる。
ここで、上述の第２導電性物質４０３をパターニングしてエッチングする技術は、既に本出願人が韓国特許出願第２００５−００２１７７１号「集積型薄膜太陽電池用透明電極の加工方法及びその構造、その透明電極が形成された透明基板」で出願した内容である。なお、ここでの透明電極は、導電性物質を意味する。
ここで、第２導電性物質４０３は透明な導電性物質であって、その主成分として、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムスズのうち、いずれかを使用する。
ここで、所定の間隔に離隔された第２導電性物質４０３は、第１パターン４１０、第２パターン４２０、及びダミーパターンにパターニングされて、それぞれの第１パターン４１０及び第２パターン４２０は太陽電池として形成される。ここで、ダミーパターンは、第１パターン４１０と第２パターンとが工程上において電気的に短絡することを防止するために、所定の間隔で形成される。また、それぞれのパターニングされた領域４１０、４２０の太陽電池を電気的に直列接続する方法を用いることにより、それぞれの接触抵抗を低減する。
太陽電池層４０４を形成する（４００Ｃ）。
次に、第３導電性物質４０５を斜めに蒸着する（４００Ｄ）。
ここで、電子ビームまたは熱蒸着などの蒸着法を利用して、第３導電性物質４０５を斜めに蒸着させる。
このとき、第３導電性物質４０５は、酸化亜鉛、酸化スズ、または酸化インジウムスズのうち、いずれか１つ以上である透明導電性物質であることが好ましい。
したがって、電子ビームまたは熱蒸着器を介して第２入射角θ２分斜めに蒸着させると、蒸着の直進性により第３導電性物質４０５が太陽電池層４０４上に薄い薄膜として蒸着され、一部ｄ２１，ｄ２２には、第３導電性物質４０５が形成されない。ここで、このような一部ｄ２１，ｄ２２は、下記のステップでエッチングされる区間である。
次に、上述の第３導電性物質４０５をマスクとして、太陽電池層４０４を垂直エッチングする（４００Ｅ）。
ここで、反応性イオンエッチング法などのようなドライエッチング工程を利用することが好ましい。
このような方法により、特殊なマスクを使用することなく太陽電池層４０４の微細エッチングが可能であるため、単位素子間の絶縁間隔を数十μｍ〜数μｍ程度に実現することができる。これにより、既存のプラズマを利用した化学的気化加工法とレーザビームを利用したレーザパターニングに比べて、単位素子間の絶縁間隔を数十〜数百倍以上減らすことができるので、太陽電池の有効面積を極大化することができる。
次に、上述のダミーパターン４３０の第１導電性物質４０２と第２パターン４２０の第３導電性物質４０５とを電気的に接続するように、第４導電性物質４０６を形成する（４００Ｆ）。
ここで、第４導電性物質４０６をパターニングするために、金属マスク、インクジェット、スクリーン印刷、ナノインプリントまたはスタンピングのうちの何れかの方法を利用する。
ここで、第１導電性物質４０２は、第１パターン４１０のパターニングされた第２導電性物質４０３に接触抵抗が小さくなるように直接接触され、第４導電性物質４０６は、ダミーパターン４３０のパターニングされた第２導電性物質４０３と第２パターン４２０のパターニングされた第３導電性物質４０５上に接触抵抗が小さくなるように直接接触される。
このような構造により、第１パターン４１０にパターニングされた太陽電池と第２パターン４２０にパターニングされた太陽電池とは電気的に直列接続され、ダミーパターン４３０は、第１パターン４１０と第２パターン４２０とが工程上において電気的に短絡することを防止するために、所定の間隔を形成するようにして、比較的簡単な工程により透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを直列接続することができる。
図５は、本発明の第２の実施形態に係る透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを直列接続する過程を示す断面図である。
まず、基板５０１上に所定の間隔に離隔するようにパターニングされた第１導電性物質５０２を形成する（５００Ａ）。
ここで、第１導電性物質５０２をパターニングして第１パターン５１０及び第２パターン５２０を形成し、第１導電性物質５０２をパターニングする工程は、当業者であれば図４Ａで説明したことにより十分に理解できるはずである。
次に、パターニングされた第２導電性物質５０３を形成する（５００Ｂ）。
ここで、第２導電性物質５０３の一部は、第１パターン５１０の第１導電性物質５０２に直接接触する。
次に、太陽電池層５０４を形成する（５００Ｃ）。
ここで、太陽電池層５０４を形成する方法は、当業者であれば図４Ａで説明したことにより十分に理解できるはずである。
次に、第３導電性物質５０５を斜めに蒸着する（５００Ｄ）。
ここで、電子ビームまたは熱蒸着器を介して第３入射角θ３分斜めに蒸着させると、蒸着の直進性により、第３導電性物質５０５が太陽電池層５０４上に薄い薄膜で蒸着され、一部ｄ３には、第３導電性物質５０５が形成されない。
ここで、このような一部ｄ３は、下記のステップでエッチングされる区間である。
ここで、蒸着する方法は、当業者であれば図４Ａで説明したことにより十分に理解できるはずである。
次に、上述の第３導電性物質５０５をマスクとして、太陽電池層５０４を垂直エッチングする（５００Ｅ）。
ここで、太陽電池層５０４を垂直エッチングする方法は、当業者であれば図４Ａで説明したことにより十分に理解できるはずである。
次に、上述の第１パターン５１０の第１導電性物質５０２と第２パターン５２０の第３導電性物質５０５とを電気的に接続するように、第４導電性物質５０６を形成する（５００Ｆ）。
ここで、第４導電性物質５０６を形成する方法は、当業者であれば図４Ａで説明したことにより十分に理解できるはずである。
このような構造により、第２導電性物質５０３の一部は、第１パターン５１０のパターニングされた第１導電性物質５０２に接触抵抗が小さくなるように直接接触され、第４導電性物質５０６は、第２導電性物質５０３と第２パターン５２０のパターニングされた第１導電性物質５０２上に蒸着された第３導電性物質５０５に接触抵抗が小さくなるように直接接触される。
すなわち、第１パターン５１０にパターニングされた太陽電池と第２パターン５２０にパターニングされた太陽電池とは，電気的に直列接続される構造になって、比較的簡単な工程により透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを直列接続することができる 。
図６Ａは、本発明の第３の実施形態に係る基板に形成される透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを直列接続する過程を示す断面図である。
まず、基板６０１上に所定の間隔に離隔するようにパターニングされた第１導電性物質６０２を形成する（６００Ａ）。
ここで、第１導電性物質６０２をパターニングして第１パターン６１０及び第２パターン６２０を形成する。なお、第１導電性物質６０２をパターニングする工程は、当業者であれば図４Ａで説明したことにより十分に理解できるはずである。
ここで、第１パターン６１０の第１導電性物質６０２は、段差（陽刻、「凸」部）６１１を有するように、ゾルゲル法とナノインプリントまたは印刷法のうちの何れかの方法を利用して形成される。
次に、太陽電池層６０３を形成する（６００Ｂ）。
ここで、太陽電池層６０３を形成する方法は、当業者であれば図４Ａで説明したことにより十分に理解できるはずである。
次に、第２導電性物質６０４を斜めに蒸着する（６００Ｃ）。
ここで、電子ビームまたは熱蒸着器を介して第４入射角θ４分斜めに蒸着させると、蒸着の直進性により、第２導電性物質６０４が太陽電池層６０３上に薄い薄膜で蒸着され、一部ｄ４１，ｄ４２には、第２導電性物質６０４が形成されない。
ここで、このような一部ｄ４１，ｄ４２は、下記のステップでエッチングされる区間である。
ここで、蒸着する方法は、当業者であれば図４Ａで説明したことにより十分に理解できるはずである。
次に、上述の第２導電性物質６０４をマスクとして、太陽電池層６０３を垂直エッチングする（６００Ｄ）。
ここで、太陽電池層６０３を垂直エッチングする方法は、当業者であれば図４Ａで説明したことにより十分に理解できるはずである。
次に、上述の第１パターン６１０の第１導電性物質６０２と第２パターン６２０の第２導電性物質６０４とを電気的に接続するように、第３導電性物質６０５を形成する（６００Ｅ）。
ここで、第３導電性物質６０５を形成する方法は、当業者であれば図４Ａで説明したことにより十分に理解できるはずである。
このような構造により、第３導電性物質６０５は、第１パターン６１０のパターニングされた第１導電性物質６０２に接触抵抗が小さくなるように直接接触され、第２パターン６２０のパターニングされた第１導電性物質６０２上に蒸着された第２導電性物質６０４に接触抵抗が小さくなるように直接接触される。
すなわち、第１パターン６１０にパターニングされた太陽電池と第２パターン６２０にパターニングされた太陽電池とは，電気的に直列接続される構造になって、比較的簡単な工程により透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを直列接続することができる。
図６Ｂは、本発明の第３の実施形態の変形例を示す図である。
まず、基板６０１上に所定の間隔に離隔するようにパターニングされた第１導電性物質６０２を形成する（６００Ａ）。
ここで、所定の間隔に離隔される第１導電性物質６０２は、第１パターン６１０及び第２パターン６２０にパターニングされて、それぞれの第１パターン６１０と第２パターン６２０は太陽電池として形成される。また、それぞれのパターニングされた領域６１０、６２０の太陽電池を電気的に直列接続する方法を用いることにより、それぞれの接触抵抗を低減する。
ここで、第１導電性物質６０２をパターニングして第１パターン６１０及び第２パターン６２０を形成し、第１導電性物質６０２をパターニングする工程は、当業者であれば図４Ａで説明したことにより十分に理解できるはずである。
ここで、第１パターン６１０の第１導電性物質６０２は、段差（陽刻、「凸凸」部）６１１を有するように、ゾルゲル法とナノインプリントまたは印刷法のうちの何れかの方法を利用して形成される。
次に、太陽電池層６０３を形成する（６００Ｂ）。
ここで、太陽電池層６０３を形成する方法は、当業者であれば図４Ａで説明したことにより十分に理解できるはずである。
次に、第２導電性物質６０４を斜めに蒸着する（６００Ｃ）。
ここで、電子ビームまたは熱蒸着器を介して第５入射角θ５分斜めに蒸着させると、蒸着の直進性により、第２導電性物質６０４が太陽電池層６０３上に薄い薄膜で蒸着され、一部ｄ５１，ｄ５２，ｄ５３には、第２導電性物質６０４が形成されない。
ここで、このような一部ｄ５１，ｄ５２，ｄ５３は、下記のステップでエッチングされる区間である。
ここで、蒸着する方法は、当業者であれば図４Ａで説明したことにより十分に理解できるはずである。
次に、上述の第２導電性物質６０４をマスクとして、太陽電池層６０３を垂直エッチングする（６００Ｄ）。
ここで、太陽電池層６０３を垂直エッチングする方法は、当業者であれば図４Ａで説明したことにより十分に理解できるはずである。
次に、上述の第１パターン６１０の第１導電性物質６０２と第２パターン６２０の第２導電性物質６０４とを電気的に接続するように、第３導電性物質６０５を形成する（６００Ｅ）。
ここで、第３導電性物質６０５を形成する方法は、当業者であれば図４Ａで説明したことにより十分に理解できるはずである。
このような構造により、第３導電性物質６０５は、第１パターン６１０のパターニングされた第１導電性物質６０２に接触抵抗が小さくなるように直接接触され、第２パターン６２０のパターニングされた第１導電性物質６０２上に蒸着された第２導電性物質６０４に接触抵抗が小さくなるように直接接触される。
すなわち、第１パターン６１０にパターニングされた太陽電池と第２パターン６２０にパターニングされた太陽電池とが，電気的に直列接続される構造になり、第１パターン６１０及び第２パターン６２０が工程上において電気的に短絡されることを防止するために、段差６１１を所定の間隔で形成するようにして、比較的簡単な工程により透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを直列接続することができる。
図７Ａは、本発明の第４の実施形態に係る透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを直列接続する過程を示す図である。
まず、基板７０１上に所定の間隔に離隔するようにパターニングされた第１導電性物質７０２を形成する（７００Ａ）。
ここで、第１導電性物質７０２をパターニングして第１パターン７１０及び第２パターン７２０を形成する。なお、第１導電性物質７０２をパターニングする工程は、当業者であれば図４Ａで説明したことにより十分に理解できるはずである。
ここで、第１パターン７１０の第１導電性物質７０２は、段差（陰刻、「凹」部）７１１を有するように、ゾルゲル法とナノインプリントまたは印刷法のうちの何れかの方法を利用して形成される。
次に、太陽電池層７０３を形成する（７００Ｂ）。
ここで、太陽電池層７０３を形成する方法は、当業者であれば図４Ａで説明したことにより十分に理解できるはずである。
次に、第２導電性物質７０４を斜めに蒸着する（７００Ｃ）。
ここで、電子ビームまたは熱蒸着器を介して第６入射角θ６分斜めに蒸着させると、蒸着の直進性により、第２導電性物質７０４が太陽電池層７０３上に薄い薄膜で蒸着され、一部ｄ６１，ｄ６２には、第２導電性物質７０４が形成されない。
ここで、このような一部ｄ６１，ｄ６２は、下記のステップでエッチングされる区間である。
ここで、蒸着する方法は、当業者であれば図４Ａで説明したことにより十分に理解できるはずである。
次に、上述の第２導電性物質７０４をマスクとして、太陽電池層７０３を垂直エッチングする（７００Ｄ）。
ここで、太陽電池層７０３を垂直エッチングする方法は、当業者であれば図４Ａで説明したことにより十分に理解できるはずである。
次に、上述の第１パターン７１０の第１導電性物質７０２と第２パターン７２０の第２導電性物質７０４とを電気的に接続するように、第３導電性物質７０５を形成する（７００Ｅ）。
ここで、第３導電性物質７０５を形成する方法は、当業者であれば図４Ａで説明したことにより十分に理解できるはずである。
このような構造により、第３導電性物質７０５は、第１パターン７１０のパターニングされた第１導電性物質７０２に接触抵抗が小さくなるように直接接触され、第２パターン７２０のパターニングされた第１導電性物質７０２上に蒸着された第２導電性物質７０４に接触抵抗が小さくなるように直接接触される。
すなわち、第１パターン７１０にパターニングされた太陽電池と第２パターン７２０にパターニングされた太陽電池とは，電気的に直列接続される構造になって、比較的簡単な工程により透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを直列接続することができる。
図７Ｂは、本発明の第４の実施形態の変形例を示す図である。
まず、基板７０１上に所定の間隔に離隔するようにパターニングされた第１導電性物質７０２を形成する（７００Ａ）。
ここで、所定の間隔に離隔された第１導電性物質７０２は、第１パターン７１０、第２パターン７２０にパターニングされて、それぞれの第１パターン７１０及び第２パターン７２０は太陽電池として形成される。また、それぞれのパターニングされた領域７１０、７２０の太陽電池を電気的に直列接続する方法を用いることにより、それぞれの接触抵抗を低減する。
ここで、第１導電性物質７０２をパターニングして第１パターン７１０及び第２パターン７２０を形成する。なお、第１導電性物質７０２をパターニングする工程は、当業者であれば図４Ａで説明したことにより十分に理解できるはずである。
ここで、第１パターン７１０の第１導電性物質７０２は、段差（陰刻、「凹凹」部）７１１を有するように、ゾルゲル法とナノインプリントまたは印刷法のうちの何れかの方法を利用して形成される。
次に、太陽電池層７０３を形成する（７００Ｂ）。
ここで、太陽電池層７０３を形成する方法は、当業者であれば図４Ａで説明したことにより十分に理解できるはずである。
次に、第２導電性物質７０４を斜めに蒸着する（７００Ｃ）。
ここで、電子ビームまたは熱蒸着器を介して第７入射角θ７分斜めに蒸着させると、蒸着の直進性により、第２導電性物質７０４が太陽電池層７０３上に薄い薄膜で蒸着され、一部ｄ７１，ｄ７２，ｄ７３には、第２導電性物質７０４が形成されない。
ここで、このような一部ｄ７１，ｄ７２，ｄ７３は、下記のステップでエッチングされる区間である。
ここで、蒸着する方法は、当業者であれば図４Ａで説明したことにより十分に理解できるはずである。
次に、上述の第２導電性物質７０４をマスクとして、太陽電池層７０３を垂直エッチングする（７００Ｄ）。
ここで、太陽電池層７０３を垂直エッチングする方法は、当業者であれば図４Ａで説明したことにより十分に理解できるはずである。
次に、上述の第１パターン７１０の第１導電性物質７０２と第２パターン７２０の第２導電性物質７０４とを電気的に接続するように、第３導電性物質７０５を形成する（７００Ｅ）。
ここで、第３導電性物質７０５を形成する方法は、当業者であれば図４Ａで説明したことにより十分に理解できるはずである。
このような構造により、第３導電性物質７０５は、第１パターン７１０のパターニングされた第１導電性物質７０２に接触抵抗が小さくなるように直接接触され、第２パターン７２０のパターニングされた第１導電性物質７０２上に蒸着された第２導電性物質７０４に接触抵抗が小さくなるように直接接触される。
すなわち、第１パターン７１０にパターニングされた太陽電池と第２パターン７２０にパターニングされた太陽電池とは，電気的に直列接続される構造になり、第１パターン７１０及び第２パターン７２０が工程上において電気的に短絡されることを防止するために、段差７１１を所定の間隔で形成するようにして、比較的簡単な工程により透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを直列接続することができる。
図８は、本発明の第５の実施形態に係る透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを直列接続する過程を示す断面図である。
まず、基板８０１上に一定の幅を持って所定の間隔でパターニングされた第１導電性物質８０２を形成する（８００Ａ）。
ここで、基板８０１として透明基板を使用する。また、第１導電性物質８０２は金属物質であって、主成分としてニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタニウム（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、または金（Ａｕ）のうち、いずれかを使用する。
次に、所定の間隔に離隔するようにパターニングされた第２導電性物質８０３を形成する（８００Ｂ）。
ここで、第２導電性物質８０３をパターニングする工程は、基板８０１上に薄膜として第２導電性物質８０３を形成し、第２導電性物質８０３上には、印刷法によりフォトレジスト（図示せず）またはポリマー（図示せず）を塗布し、該フォトレジスト（図示せず）またはポリマー（図示せず）の粘性の度合を調節して、互いに一定の距離が離隔するように塗布する。
塗布後、フォトレジスト（図示せず）またはポリマー（図示せず）をマスクとして、第２導電性物質８０３をエッチングした後、フォトレジスト（図示せず）またはポリマー（図示せず）を除去する。
このとき、用いられる印刷法として、印刷装置が最も簡単かつ廉価の工程で簡便にパターン化したフォトレジストまたはポリマー薄膜を塗布し得るスクリーン印刷法、または最も高精細なパターン形成が可能なグラビア印刷法などを利用する。
そして、第２導電性物質８０３をエッチングする場合には、エッチングする方式に応じて異方性または等方性エッチング法を利用する。等方性エッチング法を利用する場合、両側部が曲線で湾曲された傾斜面であり、下部へ行くほどその幅が大きくなるパターンに第２導電性物質８０３を形成することができる。また、異方性エッチング法を利用すると、基板８０１と垂直な断面または一定の勾配を有する傾斜した断面を有するパターンに第２導電性物質８０３を形成することができる。
さらに、第２導電性物質８０３をパターニングするための上述の方法以外に、所定のフォトレジストが光を受けると化学反応を起こして性質が変化する原理を利用したフォトリソグラフィを活用することによって、印刷法により塗布されたポリマーの代りに、フォトレジストを形成して実現することもできる。
また、導電性物質膜製造用原料を含有したゾル−ゲル溶液をインクのように使用し、印刷法を活用することによって、上述の印刷法またはフォトリソグラフィを利用したフォトレジストやポリマーパターンを使用することなく、導電性物質膜を基板上に直接塗布することができる。このような方法では、マスク作業によるエッチング工程を行うことなく、帯状にパターン化された導電性物質を低温工程により直接形成することが可能である。
このように、本発明の第２導電性物質８０３をエッチングする工程に各印刷法の原理を活用すると、高密度パターンの印刷が可能であり、薄膜の均質性が良く、比較的工程が簡単であり、かつ既存の工程で必要であったレーザパターニングのための高価の装備が不要になるので、製造単価を低減することができる。
ここで、上述の第２導電性物質８０３をパターニングしてエッチングする技術は、既に本出願人が韓国特許出願第２００５−００２１７７１号「集積型薄膜太陽電池用透明電極の加工方法及びその構造、その透明電極が形成された透明基板」で出願した内容である。なお、ここでの透明電極は、導電性物質を意味する。
ここで、第２導電性物質８０３は透明な導電性物質であって、その主成分として、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムスズのうち、いずれかを使用する。ここで、所定の間隔に離隔された第２導電性物質８０３は、第１パターン８１０及び第２パターン８２０にパターニングされて、それぞれの第１パターン８１０及び第２パターン８２０は太陽電池として形成される。すなわち、それぞれのパターニングされた領域８１０、８２０の太陽電池を電気的に直列接続する方法により、接触抵抗を低減する。
次に、太陽電池層８０４を形成する（８００Ｃ）。
次に、第３導電性物質８０５を斜めに蒸着する（８００Ｄ）。
ここで、電子ビームまたは熱蒸着などの蒸着法を利用して、第３導電性物質８０５を斜めに蒸着させる。
このとき、第３導電性物質８０５は、酸化亜鉛、酸化スズ、または酸化インジウムスズのうち、いずれか１つ以上である透明導電性物質であることが好ましい。
したがって、電子ビームまたは熱蒸着器を介して第２入射角θ８ａ分斜めに蒸着させると、蒸着の直進性により第３導電性物質８０５が太陽電池層８０４上に薄い薄膜として蒸着され、一部には、第３導電性物質８０５が形成されない。
ここで、このような一部は、下記のステップでエッチングされる区間である。
次に、第４導電性物質８０６を斜めに蒸着する（８００Ｅ）。
ここで、電子ビームまたは熱蒸着などの蒸着法を利用して、第４導電性物質８０６を斜めに蒸着させる。
このとき、第４導電性物質８０６は、酸化亜鉛、酸化スズ、または酸化インジウムスズのうち、いずれか１つ以上である透明導電性物質であることが好ましい。
したがって、電子ビームまたは熱蒸着器を介して第２入射角θ８ｂ分斜めに蒸着させると、蒸着の直進性により第４導電性物質８０６が太陽電池層８０４上に薄い薄膜として蒸着され、一部には、第４導電性物質８０６が形成されない。
ここで、このような一部は、下記のステップでエッチングされる区間である。
次に、上述の第３導電性物質８０５及び第４導電性物質８０６をマスクとして、太陽電池層８０４を垂直エッチングする（８００Ｆ）。
ここで、反応性イオンエッチング法などのようなドライエッチング工程を利用することが好ましい。
このような方法により、特殊なマスクを使用することなく、太陽電池層８０４の微細エッチングが可能であるため、単位素子間の絶縁間隔を数十μｍ〜数μｍ程度に実現することができる。これにより、既存のプラズマを利用した化学的気化加工法とレーザビームを利用したレーザパターニングに比べて、単位素子間の絶縁間隔を数十〜数百倍以上減らすことができるので、太陽電池の有効面積を極大化することができる。
次に、上述の第１パターン８１０の第１導電性物質８０２と第２パターン８２０の第３導電性物質８０５及び第４導電性物質８０６とを電気的に接続するように、第５導電性物質８０７を形成する（８００Ｇ）。
ここで、第５導電性物質８０７をパターニングするために、金属マスク、インクジェット、スクリーン印刷、ナノインプリントまたはスタンピングのうちの何れかの方法を利用する。
ここで、第１パターン８１０のパターニングされた第１導電性物質８０２は、第２導電性物質８０３に接触抵抗が小さくなるように直接接触され、第５導電性物質８０７は、第２パターンのパターニングされた第１導電性物質８０２上に蒸着された第３導電性物質８０５に接触抵抗が小さくなるように直接接触される。
このような構造により、第１パターン８１０にパターニングされた太陽電池と第２パターン８２０にパターニングされた太陽電池とは、電気的に直列接続される構造になって、比較的簡単な工程により透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを直列接続することができる。
図９は、本発明の第６の実施形態に係る透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを直列接続する過程を示す断面図である。
まず、基板９０１上に一定の幅を持って所定の間隔でパターニングされた第１導電性物質９０２を形成する（９００Ａ）。
ここで、基板９０１として透明基板を使用する。また、第１導電性物質９０２は金属物質であって、主成分として、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタニウム（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、または金（Ａｕ）のうち、いずれかを使用する。
次に、所定の間隔に離隔するようにパターニングされた第２導電性物質９０３を形成する（９００Ｂ）。
ここで、第２導電性物質９０３をパターニングする工程は、基板９０１上に薄膜として第２導電性物質９０３を形成し、第２導電性物質９０３上には、印刷法によりフォトレジスト（図示せず）またはポリマー（図示せず）を塗布し、該フォトレジスト（図示せず）またはポリマー（図示せず）の粘性の度合を調節して、互いに一定の距離が離隔するように塗布する。
塗布後、フォトレジスト（図示せず）またはポリマー（図示せず）をマスクとして、第２導電性物質９０３をエッチングした後、フォトレジスト（図示せず）またはポリマー（図示せず）を除去する。
このとき、用いられる印刷法として、印刷装置が最も簡単かつ廉価な工程で簡便にパターン化したフォトレジストまたはポリマー薄膜を塗布し得るスクリーン印刷法、または最も高精細なパターン形成が可能なグラビア印刷法などを利用する。
そして、第２導電性物質９０３をエッチングする場合には、エッチングする方式に応じて異方性または等方性エッチング法を利用する。等方性エッチング法を利用する場合、両側部が曲線で湾曲された傾斜面であり、下部へ行くほどその幅が大きくなるパターンに第２導電性物質９０３を形成することができる。また、異方性エッチング法を利用すると、基板９０１と垂直な断面または一定の勾配を有する傾斜した断面を有するパターンに第２導電性物質９０３を形成することができる。
さらに、第２導電性物質９０３をパターニングするための上述の方法以外に、所定のフォトレジストが光を受けると化学反応を起こして性質が変化する原理を利用した写真エッチング法を活用することによって、印刷法により塗布されたポリマーの代りに、フォトレジストを形成して実現することもできる。
また、導電性物質膜製造用原料を含有したゾル−ゲル溶液をインクのように使用し、印刷法を活用することによって、上述の印刷法またはフォトリソグラフィを利用したフォトレジストやポリマーパターンを使用することなく、導電性物質膜を基板上に直接塗布することができる。このような方法では、マスク作業によるエッチング工程を行うことなく、帯状にパターン化された導電性物質を低温工程により直接形成することが可能である。
このように、本発明の第２導電性物質９０３をエッチングする工程に各印刷法の原理を活用すると、高密度パターンの印刷が可能であり、薄膜の均質性が良く、比較的工程が簡単であり、かつ既存の工程で必要であったレーザパターニングのための高価の装備が不要になるから、製造単価を低減することができる。
ここで、上述の第２導電性物質９０３をパターニングしてエッチングする技術は、既に本出願人が韓国特許出願第２００５−００２１７７１号「集積型薄膜太陽電池用透明電極の加工方法及びその構造、その透明電極が形成された透明基板」で出願した内容である。なお、ここでの透明電極は、導電性物質を意味する。
ここで、第２導電性物質９０３は透明な導電性物質であって、その主成分として、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムスズのうち、いずれかを使用する。ここで、所定の間隔に離隔された第２導電性物質９０３は、第１パターン９１０及び第２パターン９２０にパターニングされて、それぞれの第１パターン９１０及び第２パターン９２０は太陽電池として形成される。すなわち、それぞれのパターニングされた領域９１０、９２０の太陽電池を電気的に直列接続する方法により、接触抵抗を低減する。
次に、太陽電池層９０４を形成する（９００Ｃ）。
次に、第３導電性物質９０５を斜めに蒸着する（９００Ｄ）。
ここで、電子ビームまたは熱蒸着などの蒸着法を利用して、第３導電性物質９０５を斜めに蒸着させる。
このとき、第３導電性物質９０５は、酸化亜鉛、酸化スズ、または酸化インジウムスズのうち、いずれか１つ以上である透明導電性物質であることが好ましい。
したがって、電子ビームまたは熱蒸着器を介して第１入射角θ９ａ分斜めに蒸着させると、蒸着の直進性により第３導電性物質９０５が太陽電池層９０４上に薄い薄膜として蒸着され、一部には、第３導電性物質９０５が形成されない。
ここで、このような一部は、下記のステップでエッチングされる区間である。
次に、上述の第３導電性物質９０５をマスクとして、太陽電池層９０４を垂直エッチングする（９００Ｅ）。
ここで、反応性イオンエッチング法などのようなドライエッチング工程を利用することが好ましい。
このような方法により、特殊なマスクを使用することなく、太陽電池層９０４の微細エッチングが可能であるため、単位素子間の絶縁間隔を数十μｍ〜数μｍ程度に実現することができる。これにより、既存のプラズマを利用した化学的気化加工法とレーザビームを利用したレーザパターニングに比べて、単位素子間の絶縁間隔を数十〜数百倍以上減らすことができるので、太陽電池の有効面積を極大化することができる。
次に、上述の第１パターン９１０の第１導電性物質９０２と第２パターン９２０の第３導電性物質９０５とを電気的に接続するように、第４導電性物質９０６を斜めに蒸着する（９００Ｆ）。
ここで、電子ビームまたは熱蒸着などの蒸着法を利用して、第４導電性物質９０６を斜めに蒸着させる。
このとき、第４導電性物質９０６は、酸化亜鉛、酸化スズ、または酸化インジウムスズのうち、いずれか１つ以上である透明導電性物質であることが好ましい。
したがって、電子ビームまたは熱蒸着器を介して第２入射角θ９ｂ分斜めに蒸着させると、蒸着の直進性により第４導電性物質９０６が太陽電池層９０４上に薄い薄膜として蒸着され、一部には、第４導電性物質９０６が形成されない。
このような構造により、第１パターン９１０にパターニングされた太陽電池と第２パターン９２０にパターニングされた太陽電池とは、電気的に直列接続される構造になって、比較的簡単な工程により透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを直列接続することができる。
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明に係る技術的思想から逸脱しない範囲内で様々な変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に属する。
従来の集積型薄膜太陽電池の斜視図である。 従来の集積型薄膜太陽電池の構造を示す図である。 本発明に係る透過型集積型薄膜太陽電池の構造を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係る透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する過程を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の変形例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する過程を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する過程を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態の変形例を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する過程を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態の変形例を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する過程を示す断面図である。 本発明の第６の実施形態に係る 透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する過程を示す断面図である。

Claims (18)

  1. 透明基板上に帯状のパターンで離隔し、光が前記透明基板を直接通過し得る所定の空間を含むように、第１導電性物質を形成するステップ（ａ）と、
    太陽電池（半導体）層を形成するステップ（ｂ）と、
    第２導電性物質を斜めに蒸着するステップ（ｃ）と、
    前記第２導電性物質層をマスクとして、前記太陽電池層をエッチングするステップ（ｄ）と
    を含む、透過型集積型薄膜太陽電池の製造方法。
  2. 前記ステップ（ａ）の前記第１導電性物質層が、前記透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルの境界面に所定の間隔分伸びて形成される、請求項１に記載の透過型集積型薄膜太陽電池の製造方法。
  3. 前記ステップ（ａ）の前記所定の空間が６角形状である、請求項１に記載の透過型集積型薄膜太陽電池の製造方法。
  4. 透明基板上に帯状のパターンで離隔し、光が前記透明基板を直接通過し得る所定の空間を含むように、第１導電性物質を形成するステップ（ａ）と、
    太陽電池（半導体）層を形成するステップ（ｂ）と、
    第２導電性物質を斜めに蒸着するステップ（ｃ）と、
    前記第２導電性物質層をマスクとして、前記太陽電池層をエッチングするステップ（ｄ）と
    を含む、透過型集積型薄膜太陽電池の製造方法により形成された、透過型集積型薄膜太陽電池。
  5. ２ケ以上の透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法であって、
    透明基板上に帯状にパターニングされた第１導電性物質層を形成するステップ（ａ）と、
    離隔するようにパターニングされ、隣接したパターンのうちの何れかのパターンと前記第１導電性物質層の一部とが電気的に接続されるように、第２導電性物質層を形成するステップ（ｂ）と、
    太陽電池（半導体）層を形成するステップ（ｃ）と、
    第３導電性物質を斜めに蒸着するステップ（ｄ）と、
    前記第３導電性物質層をマスクとして、前記太陽電池層をエッチングするステップ（ｅ）と、
    前記第１導電性物質層と前記第３導電性物質層とを電気的に接続するように、第４導電性物質を形成するステップ（ｆ）と
    を含む、透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法。
  6. 前記第２導電性物質が透明な導電性物質である、請求項５に記載の透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法。
  7. 前記ステップ（ｂ）において、前記第１導電性物質層上に前記パターニングされた第２導電性物質と離隔するように、前記第２導電性物質のダミーパターンがさらに形成される、請求項５に記載の透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法。
  8. ２ケ以上の透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法であって
    透明基板上に相互間に離隔するように帯状にパターニングされた第１導電性物質層を形成するステップ（ａ）と、
    離隔するようにパターニングされ、隣接したパターンのうちの何れかのパターンと前記第１導電性物質層の一部とが電気的に接続されるように第２導電性物質層を形成するステップ（ｂ）と、
    太陽電池（半導体）層を形成するステップ（ｃ）と、
    第３導電性物質を斜めに蒸着するステップ（ｄ）と、
    前記第３導電性物質層をマスクとして、前記太陽電池層をエッチングするステップ（ｅ）と、
    前記第２導電性物質層と前記第３導電性物質層とを電気的に接続するように、第４導電性物質を形成するステップ（ｆ）と
    を含む、透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法 。
  9. 前記第１導電性物質が、透明な導電性物質である、請求項８に記載の透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法 。
  10. ２ケ以上の透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法であって、
    透明基板上に離隔するように帯状にパターニングされた第１導電性物質層を形成するステップ（ａ）と、
    太陽電池（半導体）層を形成するステップ（ｂ）と、
    第２導電性物質を斜めに蒸着するステップ（ｃ）と、
    前記第２導電性物質層をマスクとして、前記太陽電池層をエッチングするステップ（ｄ）と、
    前記第１導電性物質層と前記第２導電性物質層とを電気的に接続するように、第３導電性物質を形成するステップ（ｅ）と
    を含む、透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法。
  11. 前記第１導電性物質が透明な導電性物質である、請求項１０に記載の透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法。
  12. 前記ステップ（ａ）にいいてパターニングされた第１導電性物質層の一部が、段差があるように形成される、請求項１０に記載の透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法。
  13. 前記段差が、陽刻、陰刻のうちの何れかの形態である、請求項１２に記載の透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法。
  14. 前記段差が、ゾルゲル（ｓｏｌ−ｇｅｌ）法、ナノインプリント（ｎａｎｏ−ｉｍｐｒｉｎｔ）または印刷法（ｐｒｉｎｔｉｎｇ）のうちの何れかの方法により形成される、請求項１２に記載の透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法。
  15. ２ケ以上の透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法であって、
    透明基板上に離隔するように帯状にパターニングされた第１導電性物質層を形成するステップ（ａ）と、
    離隔するようにパターニングされ、隣接したパターンのうちの何れかのパターンと前記第１導電性物質層の一部とが電気的に接続されるように第２導電性物質層を形成するステップ（ｂ）と、
    太陽電池（半導体）層を形成するステップ（ｃ）と、
    第３導電性物質を斜めに蒸着するステップ（ｄ）と、
    第４導電性物質を斜めに蒸着するステップ（ｅ）と、
    前記第３導電性物質及び第４導電性物質をマスクとして、前記太陽電池層をエッチングするステップ（ｆ）と、
    前記第１導電性物質と前記第３導電性物質とを電気的に接続するように、第５導電性物質を形成するステップ（ｇ）と
    を含む、透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法。
  16. 前記第２導電性物質が透明な導電性物質である、請求項１５に記載の透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法 製造方法。
  17. ２ケ以上の透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法であって、
    透明基板上に離隔するように帯状にパターニングされた第１導電性物質層を形成するステップ（ａ）と、
    離隔するようにパターニングされ、隣接したパターンのうちの何れかのパターンと前記第１導電性物質層の一部とが電気的に接続されるように第２導電性物質層を形成するステップ（ｂ）と、
    太陽電池（半導体）層を形成するステップ（ｃ）と、
    第３導電性物質を斜めに蒸着するステップ（ｄ）と、
    前記第３導電性物質層をマスクとして、前記太陽電池層をエッチングするステップ（ｅ）と、
    前記第１導電性物質と前記第３導電性物質とを電気的に接続するように、第４導電性物質を斜めに蒸着するステップ（ｆ）と
    を含む、透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法。
  18. 前記第２導電性物質が透明な導電性物質である、請求項１７に記載の透過型集積型薄膜太陽電池の単位セルを電気的に直列接続する方法。
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