KR20130136739A - 태양전지 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 태양전지는, 지지기판; 상기 지지기판 상에 배치되는 후면전극층; 상기 후면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치되는 버퍼층; 상기 버퍼층 상에 배치되는 고저항버퍼층; 및 상기 고저항버퍼층 상에 배치되는 전면전극층을 포함하고, 상기 광 흡수층 및 상기 버퍼층을 관통하는 홀(hole)을 포함한다.
실시예에 따른 태양전지의 제조 방법은 기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계; 상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 상기 버퍼층의 일부를 식각하는 단계; 및 상기 버퍼층 상에 전면전극층을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

태양전지 및 이의 제조방법{SOLAR CELL AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
실시예는 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
태양광 발전을 위한 태양전지의 제조방법은 다음과 같다. 먼저, 기판이 제공되고, 상기 기판 상에 후면전극층이 형성되고, 레이저에 의해서 패터닝되어, 다수 개의 이면전극들이 형성된다.
이후, 상기 이면전극들 상에 광 흡수층, 버퍼층 및 고저항 버퍼층이 차례로 형성된다. 상기 광 흡수층을 형성하기 위해서 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄을 동시 또는 구분하여 증발시키면서 광 흡수층을 형성하는 방법 등 다양한 방법이 사용되고 있다.
이후, 상기 광 흡수층 상에 황화 카드뮴(CdS)을 포함하는 버퍼층이 스퍼터링 공정에 의해서 형성된다. 이후, 상기 버퍼층 상에 징크 옥사이드(ZnO)를 포함하는 고저항 버퍼층이 스퍼터링 공정에 의해서 형성된다. 이후, 상기 광 흡수층, 상기 버퍼층 및 상기 고저항 버퍼층에 홈 패턴이 형성될 수 있다.
이후, 상기 고저항 버퍼층 상에 투명한 도전물질이 적층되고, 상기 홈패턴이 상기 투명한 도전물질이 채워진다. 이후, 상기 투명전극층 등에 홈 패턴이 형성되어, 다수 개의 태양전지들이 형성될 수 있다. 상기 투명전극들 및 상기 이면전극들은 서로 미스 얼라인되며, 상기 투명전극들 및 상기 이면전극들은 상기 접속배선들에 의해서 각각 전기적으로 연결된다. 이에 따라서, 다수 개의 태양전지들이 서로 전기적으로 직렬로 연결될 수 있다.
이와 같이, 태양광을 전기에너지로 변환시키기 위해서, 다양한 형태의 태양광 발전장치가 제조되고, 사용될 수 있다. 이와 같은 태양광 발전장치는 특허 공개 공보 10-2008-0088744 등에 개시된다.
한편, 상기 광 흡수층을 증착하는 동안 형성되거나 증착 이후에 광 흡수층으로 떨어져서 형성된 파티클(particle) 또는 이차상 등의 이물질 입자에 의해 그 이후에 증착되는 버퍼층 등이 잘 증착되지 않는다는 문제가 있다. 이로 인해, 광 흡수층과 전면전극층 사이에 쇼트로 인한 션트(shunt)가 발생하고 효율이 저하된다.
실시예는 신뢰성이 향상된 태양전지를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 태양전지는, 지지기판; 상기 지지기판 상에 배치되는 후면전극층; 상기 후면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치되는 버퍼층; 상기 버퍼층 상에 배치되는 고저항버퍼층; 및 상기 고저항버퍼층 상에 배치되는 전면전극층을 포함하고, 상기 광 흡수층 및 상기 버퍼층을 관통하는 홀(hole)을 포함한다.
실시예에 따른 태양전지의 제조 방법은 기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계; 상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 상기 버퍼층의 일부를 식각하는 단계; 및 상기 버퍼층 상에 전면전극층을 형성하는 단계를 포함한다.
제1 실시예에 따른 태양전지는 광 흡수층 및 버퍼층을 관통하는 홀을 포함한다. 상기 홀은 에칭하여 형성된다. 구체적으로, 상기 홀은, 상기 광 흡수층을 증착하는 동안 형성되거나 증착 이후에 광 흡수층으로 떨어져서 형성된 파티클(particle) 또는 이차상 등의 이물질 입자가 존재하던 부분을 에칭하여 형성된다.
따라서, 상기 이물질 입자에 의해 광 흡수층 상에 형성되는 버퍼층 또는 고저항 버퍼층이 잘 증착되지 않는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 버퍼층 또는 고저항 버퍼층이 잘 증착되지 않아 광 흡수층과 전면전극층 사이의 쇼트로 인한 션트(shunt)발생을 줄일 수 있고, 태양전지 효율 감소를 방지할 수 있다.
한편, 상기 홀은 상기 버퍼층이 증착된 이후 식각되어 형성되므로, 상기 광 흡수층의 표면이 식각액으로 손상되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 광효율을 향상시킬 수 있고, 태양전지의 신뢰성 향상에도 기여할 수 있다.
제2 실시예에 따른 태양전지는 광 흡수층 상에 위치하는 절연부를 포함한다. 상기 절연부를 통해 파티클(particle) 또는 이차상에 의해 광 흡수층과 전면전극층 사이의 쇼트로 인한 션트(shunt)발생을 줄일 수 있고, 태양전지 효율 감소를 방지할 수 있다. 즉, 상기 절연부를 통해 광 흡수층과 전면전극층를 절연할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 태양전지를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 12는 제1 실시예에 따른 태양전지를 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.
도 13 내지 도 14는 제2 실시예에 따른 태양전지를 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 제1 실시예에 따른 태양전지를 상세하게 설명한다.
도 1은 제1 실시예에 따른 태양전지를 도시한 평면도이다. 도 2는 도 1에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 태양전지는 태양전지는 지지기판(100), 후면전극층(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 홀(H), 고저항 버퍼층(500) 및 전면전극층(600)을 포함한다.
상기 지지기판(100)은 플레이트 형상을 가지며, 상기 후면전극층(200), 상기 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500) 및 상기 전면전극층(600)을 지지한다.
상기 지지기판(100)은 절연체일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 유리기판, 플라스틱기판 또는 금속기판일 수 있다. 더 자세하게, 상기 지지기판(100)은 소다 라임 글래스(soda lime glass) 기판일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 투명할 수 있다. 상기 지지기판(100)은 리지드하거나 플렉서블할 수 있다.
상기 후면전극층(200)은 상기 지지기판(100)의 상면에 배치된다. 상기 후면전극층(200)은 도전층이다. 상기 후면전극층(200)으로 사용되는 물질의 예로서는 몰리브덴(Mo) 등의 금속을 들 수 있다.
또한, 상기 후면전극층(200)은 두 개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 이때, 각각의 층들은 같은 금속으로 형성되거나, 서로 다른 금속으로 형성될 수 있다.
상기 후면전극층(200)에는 제 1 관통홈들(TH1)이 형성된다. 상기 제 1 관통홈들(TH1)은 상기 지지기판(100)의 상면을 노출하는 오픈 영역이다. 상기 제 1 관통홈들(TH1)은 평면에서 보았을 때, 일 방향으로 연장되는 형상을 가질 수 있다.
상기 제 1 관통홈들(TH1)의 폭은 약 80㎛ 내지 200㎛ 일 수 있다. 상기 제 1 관통홈들(TH1)에 의해서, 상기 후면전극층(200)은 다수 개의 후면전극들 및 두 개의 연결전극들로 구분된다.
상기 후면전극들(230)은 상기 제 1 관통홈들(TH1)에 의해서 서로 이격된다. 상기 후면전극들(230)은 스트라이프 형태로 배치된다.
이와는 다르게, 상기 후면전극들(230)은 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 이때, 상기 제 1 관통홈들(TH1)은 평면에서 보았을 때, 격자 형태로 형성될 수 있다.
상기 광 흡수층(300)은 상기 후면전극층(200) 상에 배치된다. 또한, 상기 광 흡수층(300)에 포함된 물질은 상기 제 1 관통홈들(TH1)에 채워진다.
상기 광 흡수층(300)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족계 화합물을 포함한다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(300)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계) 결정 구조, 구리-인듐-셀레나이드계 또는 구리-갈륨-셀레나이드계 결정 구조를 가질 수 있다.
상기 광 흡수층(300)의 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1eV 내지 1.8eV일 수 있다.
상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300) 상에 배치된다. 상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300)에 직접 접촉한다.
상기 버퍼층(400)은 황화 카드뮴(CdS)를 포함하며, 상기 버퍼층(400)의 에너지 밴드갭은 약 2.2eV 내지 2.4eV이다.
상기 광 흡수층(300) 및 상기 버퍼층(400)에는 홀(H)이 형성된다. 상기 홀(H)은 상기 광 흡수층(300) 및 상기 버퍼층(400)을 관통한다.
상기 홀(H)은 점 형상이다. 따라서, 도 1을 참조하면, 상기 홀(H)은 일 방향으로 연장되는 형상을 가지는 제 1 관통홈들(TH1), 제 2 관통홈들(TH2) 및 제 3 관통홈들(TH3)과는 구별된다.
상기 홀(H) 내부에 고저항 버퍼층(500) 및 전면전극층(600) 이 위치할 수 있다.
상기 홀(H)은 에칭하여 형성된다. 구체적으로, 상기 홀(H)은, 상기 광 흡수층(300)을 증착하는 동안 형성되거나 증착 이후에 광 흡수층(300)으로 떨어져서 형성된 파티클(particle) 또는 이차상 등의 이물질 입자가 존재하던 부분을 에칭하여 형성된다.
따라서, 상기 이물질 입자에 의해 광 흡수층(300) 상에 형성되는 버퍼층(400) 또는 고저항 버퍼층(500)이 잘 증착되지 않는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 버퍼층(400) 또는 고저항 버퍼층(500)이 잘 증착되지 않아 광 흡수층(300)과 전면전극층(600) 사이의 쇼트로 인한 션트(shunt)발생을 줄일 수 있고, 태양전지 효율 감소를 방지할 수 있다.
한편, 상기 홀(H)은 상기 버퍼층(400)이 증착된 이후 식각되어 형성되므로, 상기 광 흡수층(300)의 표면이 식각액으로 손상되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 광효율을 향상시킬 수 있고, 태양전지의 신뢰성 향상에도 기여할 수 있다.
상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 버퍼층(400) 상에 배치된다. 또한, 상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 홀(H) 내에도 위치할 수 있다.
상기 고저항 버퍼층(500)은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함한다. 상기 고저항 버퍼층(500)의 에너지 밴드갭은 약 3.1eV 내지 3.3eV이다.
상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400) 및 상기 고저항 버퍼층(500)에는 제 2 관통홈들(TH2)이 형성된다. 상기 제 2 관통홈들(TH2)은 상기 광 흡수층(300)을 관통한다. 또한, 상기 제 2 관통홈들(TH2)은 상기 후면전극층(200)의 상면을 노출하는 오픈영역이다.
상기 제 2 관통홈들(TH2)은 상기 제 1 관통홈들(TH1)에 인접하여 형성된다. 즉, 상기 제 2 관통홈들(TH2)의 일부는 평면에서 보았을 때, 상기 제 1 관통홈들(TH1)의 옆에 형성된다.
상기 제 2 관통홈들(TH2)의 폭은 약 80㎛ 내지 약 200㎛ 일 수 있다.
또한, 상기 광 흡수층(300)은 상기 제 2 관통홈들(TH2)에 의해서, 다수 개의 광 흡수부들을 정의한다. 즉, 상기 광 흡수층(300)은 상기 제 2 관통홈들(TH2)에 의해서, 상기 광 흡수부들로 구분된다.
또한, 상기 버퍼층(400)은 상기 제 2 관통홈들(TH2)에 의해서, 다수 개의 버퍼들로 구분된다. 마찬가지로, 상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 제 2 관통홈들(TH2)에 의해서, 다수 개의 고저항 버퍼들로 구분된다.
상기 전면전극층(600)은 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 배치된다. 또한, 상기 전면전극층(600)은 상기 홀(H) 내에도 위치할 수 있다.
상기 전면전극층(600)은 투명하며, 도전층이다. 또한, 상기 전면전극층(600)의 저항은 상기 후면전극층(200)의 저항보다 높다. 예를 들어, 상기 전면전극층(600)의 저항은 상기 후면전극층(200)의 저항보다 약 10배 내지 200배 더 클 수 있다.
상기 전면전극층(600)은 산화물을 포함한다. 예를 들어, 상기 전면전극층(600)은 징크 옥사이드(zinc oxide), 인듐 틴 옥사이드(induim tin oxide;ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(induim zinc oxide;IZO) 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 산화물은 알루미늄(Al), 알루미나(Al2O3), 마그네슘(Mg) 또는 갈륨(Ga) 등의 도전성 불순물을 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 전면전극층(600)은 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드(Al doped zinc oxide;AZO) 또는 갈륨 도핑된 징크 옥사이드(Ga doped zinc oxide;GZO) 등을 포함할 수 있다. 상기 전면전극층(600)의 두께는 약 800㎚ 내지 약 1200㎚일 수 있다.
상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 고저항 버퍼층(500) 및 상기 전면전극층(600)에는 제 3 관통홈들(TH3)이 형성된다. 상기 제 3 관통홈들(TH3)은 상기 후면전극층(200)의 상면을 노출하는 오픈 영역이다. 예를 들어, 상기 제 3 관통홈들(TH3)의 폭은 약 80㎛ 내지 약 200㎛일 수 있다.
상기 제 3 관통홈들(TH3)은 상기 제 2 관통홈들(TH2)에 인접하는 위치에 형성된다. 더 자세하게, 상기 제 3 관통홈들(TH3)은 상기 제 2 관통홈들(TH2) 옆에 배치된다. 즉, 평면에서 보았을 때, 상기 제 3 관통홈들(TH3)은 상기 제 2 관통홈들(TH2) 옆에 나란히 배치된다.
상기 제 3 관통홈들(TH3)에 의해서, 상기 전면전극층(600)은 다수 개의 전면전극들로 구분된다. 즉, 상기 전면전극들은 상기 제 3 관통홈들(TH3)에 의해서 정의된다.
상기 전면전극들은 상기 후면전극들(230)과 대응되는 형상을 가진다. 즉, 상기 전면전극들은 스트라이프 형태로 배치된다. 이와는 다르게, 상기 전면전극들은 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
상기 전면전극층(600)은 상기 제 2 관통홈들(TH2)에 투명한 도전물질이 채워져서 형성되는 다수 개의 접속부들(700)을 포함한다.
또한, 상기 제 3 관통홈들(TH3)에 의해서, 상기 제 1 셀(C1), 상기 제 2 셀(C2) 및 다수 개의 제 3 셀들(C3)이 정의된다. 더 자세하게, 상기 제 2 관통홈들(TH2) 및 상기 제 3 관통홈들(TH3)에 의해서, 상기 제 1 셀(C1), 상기 제 2 셀(C2) 및 상기 제 3 셀들(C3)이 정의된다. 즉, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 상기 지지기판(100) 상에 배치되는 상기 제 1 셀(C1), 상기 제 2 셀(C2) 및 상기 제 3 셀들(C3)을 포함한다.
상기 제 3 셀들(C3)은 상기 제 1 셀(C1) 및 상기 제 2 셀(C2) 사이에 배치된다. 상기 제 1 셀(C1), 상기 제 2 셀(C2) 및 상기 제 3 셀들(C3)은 서로 직렬로 연결된다.
상기 접속부들(700)은 상기 제 2 관통홈들(TH2) 내측에 배치된다. 상기 접속부들(700)은 상기 전면전극층(600)으로부터 하방으로 연장되며, 상기 후면전극층(200)에 접속된다.
따라서, 상기 접속부들(700)은 서로 인접하는 셀들을 연결한다. 더 자세하게, 상기 접속부들(700)은 서로 인접하는 셀들에 각각 포함된 윈도우과 후면전극을 연결한다.
상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 고저항 버퍼층(500) 및 상기 전면전극층(600)의 외곽은 실질적으로 일치할 수 있다. 즉, 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 고저항 버퍼층(500) 및 상기 전면전극층(600)의 외곽은 서로 대응될 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여, 제2 실시예에 따른 태양전지를 설명한다. 명확하고 간략한 설명을 위하여 제1 실시예와 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 3을 참조하면, 제2 실시예에 따른 태양전지는, 지지기판(100), 후면전극층(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 절연부(800), 고저항 버퍼층(500) 및 전면전극층(600)을 포함한다.
상기 절연부(800)는 상기 광 흡수층(300) 상면에 위치한다. 상기 절연부(800)는 산화물을 포함한다. 상기 절연부(800)는 산화 공정을 통해 형성된다. 구체적으로, 상기 절연부(800)는 상기 광 흡수층(300)을 증착하는 동안 형성되거나 광 흡수층(300)의 증착 이후에 광 흡수층(300)으로 떨어져서 형성된 파티클(particle) 또는 이차상을 산화시켜 형성된다.
상기 절연부(800)는 점 형상이다.
상기 절연부(800)를 통해 파티클(particle) 또는 이차상에 의해 광 흡수층(300)과 전면전극층(600) 사이의 쇼트로 인한 션트(shunt)발생을 줄일 수 있고, 태양전지 효율 감소를 방지할 수 있다. 즉, 상기 절연부(800)를 통해 광 흡수층(300)과 전면전극층(600)를 절연할 수 있다.
한편, 상기 전면전극층(600)은 상기 절연부(800)를 덮으면서 위치할 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 12를 참조하여, 제1 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 설명한다.
도 4 내지 도 12는 제1 실시예에 따른 태양전지를 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 지지기판(100) 상에 스퍼터링 공정에 의해서 몰리브덴 등과 같은 금속이 증착되고, 후면전극층(200)이 형성된다. 상기 후면전극층(200)은 공정 조건이 서로 다른 두 번의 공정들에 의해서 형성될 수 있다.
상기 지지기판(100) 및 상기 후면전극층(200) 사이에는 확산 방지막과 같은 추가적인 층이 개재될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 후면전극층(200)은 패터닝되어 제 1 관통홈들(TH1)이 형성된다. 이에 따라서, 상기 지지기판(100) 상에 다수 개의 후면전극들이 형성된다. 상기 후면전극층(200)은 레이저에 의해서 패터닝된다.
상기 제 1 관통홈들(TH1)은 상기 지지기판(100)의 상면을 노출하며, 약 80㎛ 내지 약 200㎛의 폭을 가질 수 있다.
또한, 상기 지지기판(100) 및 상기 후면전극층(200) 사이에 확산방지막 등과 같은 추가적인 층이 개재될 수 있고, 이때, 상기 제 1 관통홈들(TH1)은 상기 추가적인 층의 상면을 노출하게 된다.
도 6을 참조하면, 상기 후면전극층(200) 상에 광 흡수층(300)이 형성된다. 상기 광 흡수층(300)은 스퍼터링 공정 또는 증발법 등에 의해서 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 광 흡수층(300)을 형성하기 위해서 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄을 동시 또는 구분하여 증발시키면서 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층(300)을 형성하는 방법과 금속 프리커서 막을 형성시킨 후 셀레니제이션(Selenization) 공정에 의해 형성시키는 방법이 폭넓게 사용되고 있다.
금속 프리커서 막을 형성시킨 후 셀레니제이션 하는 것을 세분화하면, 구리 타겟, 인듐 타겟, 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정에 의해서, 상기 이면전극(200) 상에 금속 프리커서 막이 형성된다.
이후, 상기 금속 프리커서 막은 셀레이제이션(selenization) 공정에 의해서, 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층(300)이 형성된다.
이와는 다르게, 상기 구리 타겟, 인듐 타겟, 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정 및 상기 셀레니제이션 공정은 동시에 진행될 수 있다.
이와는 다르게, 구리 타겟 및 인듐 타겟 만을 사용하거나, 구리 타겟 및 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정 및 셀레니제이션 공정에 의해서, CIS계 또는 CIG계 광 흡수층(300)이 형성될 수 있다.
이때, 파티클이나 이차상 등의 이물질 입자(310)가 함께 형성될 수 있다. 따라서, 상기 광 흡수층(300)은 이물질 입자(310)를 포함하는 입자 형성부(h)를 포함할 수 있다. 상기 이물질 입자(310)를 제거하지 않고, 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500) 및 전면전극층(600)을 형성할 경우, 입자 형성부(h)에서 버퍼층(400) 및 고저항 버퍼층(500)이 잘 증착되지 않아 전면전극층(600)과 광 흡수층(300) 사이에 쇼트가 발생한다.
이어서, 도 7을 참조하면, 상기 광 흡수층(300) 상에 버퍼층(400)이 형성된다. 황화 카드뮴이 스퍼터링 공정 또는 용액성장법(chemical bath depositon;CBD) 등에 의해서 증착되고, 상기 버퍼층(400)이 형성된다.
도 8을 참조하면, 상기 버퍼층(400)의 일부를 식각할 수 있다. 구체적으로, 상기 버퍼층(400) 및 상기 광 흡수층(300)의 일부를 식각하여 홀(H)을 형성할 수 있다. 즉, 상기 이물질 입자(310)가 위치하는 입자 형성부(h)를 식각할 수 있다. 따라서, 상기 이물질 입자(310)가 제거될 수 있다.
여기서, 시안화칼륨(KCN) 등의 식각액을 사용할 수 있다.
이러한 식각하는 단계에서는 상기 광 흡수층(300) 및 상기 버퍼층(400)을 관통하는 홀(H)이 형성될 수 있다. 상기 홀(H)은 상기 입자 형성부(h)와 대응된다.
상기 식각하는 단계가 버퍼층(400)이 형성된 후 이루어짐으로써, 광 흡수층(300)의 표면은 식각액에 노출되지 않아 식각액에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 최종적인 광 효율을 향상시킬 수 있고, 태양전지의 신뢰성을 향상할 수 있다.
이어서, 도 9를 참조하면, 상기 버퍼층(400) 상에 징크 옥사이드가 스퍼터링 공정 등에 의해서 증착되고, 상기 고저항 버퍼층(500)이 형성된다.
상기 버퍼층(400) 및 상기 고저항 버퍼층(500)은 낮은 두께로 증착된다. 예를 들어, 상기 버퍼층(400) 및 상기 고저항 버퍼층(500)의 두께는 약 1㎚ 내지 약 80㎚이다.
도 10을 참조하면, 이후, 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400) 및 상기 고저항 버퍼층(500)의 일부가 제거되어 제 2 관통홈들(TH2)이 형성된다.
상기 제 2 관통홈들(TH2)은 팁 등의 기계적인 장치 또는 레이저 장치 등에 의해서 형성될 수 있다.
예를 들어, 약 40㎛ 내지 약 180㎛의 폭을 가지는 팁에 의해서, 상기 광 흡수층(300) 및 상기 버퍼층(400)은 패터닝될 수 있다. 또한, 상기 제 2 관통홈들(TH2)은 약 200 내지 600㎚의 파장을 가지는 레이저에 의해서 형성될 수 있다.
이때, 상기 제 2 관통홈들(TH2)의 폭은 약 100㎛ 내지 약 200㎛ 일 수 있다. 또한, 상기 제 2 관통홈들(TH2)은 상기 후면전극층(200)의 상면의 일부를 노출하도록 형성된다.
도 11을 참조하면, 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 전면전극층(600)이 형성된다. 상기 전면전극층(600)을 형성하기 위해서, 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 투명한 도전물질이 적층된다. 상기 투명한 도전물질의 예로서는 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드 등을 들 수 있다.
이때, 상기 홀(H) 내부에 전면전극층(600)이 형성될 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 고저항 버퍼층(500) 및 상기 전면전극층(600)의 일부가 제거되어 제 3 관통홈들(TH3)이 형성된다. 이에 따라서, 상기 전면전극층(600)은 패터닝되어, 다수 개의 윈도우들 및 제 1 셀(C1), 제 2 셀(C2) 및 제 3 셀들(C3)이 정의된다. 상기 제 3 관통홈들(TH3)의 폭은 약 80㎛ 내지 약 200㎛ 일 수 있다.
이하, 도 13 및 도 14를 참조하여, 제2 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 설명한다.
도 13 내지 도 14는 제2 실시예에 따른 태양전지를 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.
제2 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에서는 제1 실시예에 따른 태양전지의 제조방법에서 도 7까지의 단계는 동일하다. 즉, 버퍼층(400) 형성단계 까지는 동일하다.
이후, 도 13을 참조하면, 상기 버퍼층(400) 상에 고저항 버퍼층(500)이 형성된다. 이때, 상기 버퍼층(400) 및 상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 이물질 입자(310)가 형성된 부분에서는 잘 증착이 되지 않는다.
이후, 도 14를 참조하면, 상기 버퍼층(400)의 상면을 산화시킬 수 있다. 구체적으로, 산화시키는 단계에서는 상기 이물질 입자(310)의 표면을 산화시킬 수 있다. 상기 산화시키는 단계에서는 산소플라즈마 공법을 이용할 수 있다.
상기 이물질 입자(310)가 산화되어 절연부(800)가 형성된다. 상기 절연부(800)를 통해 상기 광 흡수층(300)과 전면전극층(600) 사이의 쇼트를 방지할 수 있다.
도면에서는 상기 고저항 버퍼층(500)을 형성한 후, 이물질 입자를 산화하는 것으로 도시하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 상기 버퍼층(400)을 형성한 후, 이물질 입자를 산화하고, 이후에 고저항 버퍼층(500)을 형성할 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계;
    상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계;
    상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계;
    상기 버퍼층의 일부를 식각하는 단계; 및
    상기 버퍼층 상에 전면전극층을 형성하는 단계를 포함하는 태양전지의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광 흡수층은 이물질 입자를 포함하고,
    상기 식각하는 단계에서는 상기 이물질 입자를 제거하는 태양전지의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광 흡수층은 이물질 입자를 포함하는 입자 형성부를 포함하는 태양전지의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 식각하는 단계에서는 식각액을 이용하는 태양전지의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 식각액은 시안화칼륨(KCN)을 포함하는 태양전지의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 식각하는 단계는 상기 버퍼층을 형성하는 단계 이후에 수행되는 태양전지의 제조방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 식각하는 단계에서는 상기 광 흡수층 및 상기 버퍼층을 관통하는 홀(hole)이 형성되는 태양전지의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 홀은 상기 입자 형성부와 대응되는 태양전지의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 전면전극층을 형성하는 단계에서는,
    상기 홀 내부에 상기 전면전극층이 위치하는 태양전지의 제조방법.
  10. 기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계;
    상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계;
    상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계;
    상기 버퍼층의 상면을 산화시키는 단계; 및
    상기 버퍼층 상에 전면전극층을 형성하는 단계를 포함하는 태양전지의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 광 흡수층은 이물질 입자를 포함하고,
    상기 산화시키는 단계에서는 상기 이물질 입자의 표면을 산화시키는 태양전지의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 버퍼층을 형성하는 단계 및 상기 산화시키는 단계 사이에 고저항 버퍼층을 형성하는 단계를 더 포함하는 태양전지의 제조방법.
  13. 지지기판;
    상기 지지기판 상에 배치되는 후면전극층;
    상기 후면전극층 상에 배치되는 광 흡수층;
    상기 광 흡수층 상에 배치되는 버퍼층;
    상기 버퍼층 상에 배치되는 고저항버퍼층; 및
    상기 고저항버퍼층 상에 배치되는 전면전극층을 포함하고,
    상기 광 흡수층 및 상기 버퍼층을 관통하는 홀(hole)을 포함하는 태양전지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 홀 내부에 상기 고저항버퍼층 및 전면전극층이 위치하는 태양전지.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 홀은 점 형상인 태양전지.
  16. 지지기판;
    상기 지지기판 상에 배치되는 후면전극층;
    상기 후면전극층 상에 배치되는 광 흡수층;
    상기 광 흡수층 상에 배치되는 버퍼층;
    상기 버퍼층 상에 배치되는 고저항버퍼층; 및
    상기 고저항버퍼층 상에 배치되는 전면전극층을 포함하고,
    상기 광 흡수층의 상면에는 절연부가 위치하는 태양전지.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 절연부는 산화물을 포함하는 태양전지.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 절연부는 점 형상인 태양전지.
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