KR101210154B1 - Solar cell and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
태양전지 및 이의 제조방법이 개시된다. 태양전지는 후면전극층; 상기 후면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치되는 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상에 배치되는 전면전극층을 포함하고, 상기 버퍼층은 아래의 화학식 1로 표시되는 화합물1을 포함한다.
화학식1
AXB2YC4Z
여기서, A는 Ⅱ족 원소이고, B는 Ⅲ족 원소이고, C는 Ⅵ족 원소이고, 0<X≤1 이고, 0<Y≤1이고, 0<Z≤1이다.A solar cell and a method of manufacturing the same are disclosed. The solar cell includes a rear electrode layer; A light absorbing layer disposed on the back electrode layer; A buffer layer disposed on the light absorbing layer; And a front electrode layer disposed on the buffer layer, wherein the buffer layer includes Compound 1 represented by Formula 1 below.
Formula 1
A X B 2Y C 4Z
Here, A is a group II element, B is a group III element, C is a group VI element, 0 <X≤1, 0 <Y≤1, and 0 <Z≤1.
Description
실시예는 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.An embodiment relates to a solar cell and a manufacturing method thereof.
최근 에너지의 수요가 증가함에 따라서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양광 발전장치에 대한 개발이 진행되고 있다. Recently, as the demand for energy increases, the development of a photovoltaic device for converting solar energy into electrical energy is in progress.
특히, 유리기판, 금속 후면 전극층, p형 CIGS계 광 흡수층, 고 저항 버퍼층, n형 전면전극층 등을 포함하는 기판 구조의 pn 헤테로 접합 장치인 CIGS계 태양광 발전장치가 널리 사용되고 있다. In particular, the CIGS photovoltaic device, which is a pn heterojunction device having a substrate structure including a glass substrate, a metal back electrode layer, a p-type CIGS-based light absorbing layer, a high resistance buffer layer, an n-type front electrode layer, and the like, is widely used.
이러한 태양광 발전장치에 있어서 낮은 저항, 높은 투과율 등의 전기적인 특성을 향상시키기 위한 연구가 진행되고 있다.In such a photovoltaic device, research is being conducted to improve electrical characteristics such as low resistance and high transmittance.
실시예는 향상된 광-전 변환 효율을 가지는 태양전지 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다. Embodiments provide a solar cell having an improved photoelectric conversion efficiency and a method of manufacturing the same.
실시예에 따른 태양전지는 후면전극층; 상기 후면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치되는 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상에 배치되는 전면전극층을 포함하고, 상기 버퍼층은 아래의 화학식 1로 표시되는 화합물1을 포함한다.Solar cell according to the embodiment is a rear electrode layer; A light absorbing layer disposed on the back electrode layer; A buffer layer disposed on the light absorbing layer; And a front electrode layer disposed on the buffer layer, wherein the buffer layer includes Compound 1 represented by Formula 1 below.
실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계; 상기 후면전극층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 상기 광 흡수층 상에 아래의 화학식1로 표시되는 제 1 화합물을 포함하는 버퍼층을 형성하는 단계; 및 상기 버퍼층 상에 전면전극층을 형성하는 단계를 포함한다.Method for manufacturing a solar cell according to the embodiment comprises the steps of forming a back electrode layer on a substrate; Forming a light absorbing layer on the back electrode layer; Forming a buffer layer including the first compound represented by Formula 1 below on the light absorbing layer; And forming a front electrode layer on the buffer layer.
화학식1Formula 1
AXB2YC4Z A X B 2Y C 4Z
여기서, A는 Ⅱ족 원소이고, B는 Ⅲ족 원소이고, C는 Ⅵ족 원소이고, 0<X≤1 이고, 0<Y≤1이고, 0<Z≤1이다.Here, A is a group II element, B is a group III element, C is a group VI element, 0 <X≤1, 0 <Y≤1, and 0 <Z≤1.
실시예에 따른 태양전지는 제 1 화합물을 포함하는 버퍼층을 포함한다. 이때, 상기 제 1 화합물은 상기 광 흡수층에 포함되는 물질과 유사한 격자 상수를 가질 수 있다. 또한, 상기 제 1 화합물의 에너지 밴드갭은 상기 전면전극층의 에너지 밴드갭 및 상기 광 흡수층의 에너지 밴드갭을 가질 수 있다.The solar cell according to the embodiment includes a buffer layer including the first compound. In this case, the first compound may have a lattice constant similar to a material included in the light absorbing layer. In addition, the energy band gap of the first compound may have an energy band gap of the front electrode layer and an energy band gap of the light absorbing layer.
이에 따라서, 실시예에 따른 태양전지는 향상된 광-전 변환 효율을 가질 수 있다.Accordingly, the solar cell according to the embodiment may have an improved photoelectric conversion efficiency.
특히, 상기 제 1 화합물은 ZnIn2Se4 등과 같은 징크-인듐-셀레나이드계 화합물일 수 있다. 상기 징크-인듐-셀레나이드계 화합물은 약 2eV의 에너지 밴드갭을 가질 수 있고, 약 5.7Å의 격자 상수를 가질 수 있다.In particular, the first compound may be a zinc-indium selenide-based compound such as ZnIn 2 Se 4 . The zinc-indium selenide compound may have an energy bandgap of about 2 eV and a lattice constant of about 5.7 GHz.
이에 따라서, 상기 버퍼층은 상기 광 흡수층 및 상기 전면전극층 사이에서 버퍼 기능을 효율적으로 수행할 수 있고, 실시예에 따른 태양전지는 향상된 광-전 변환 효율을 가질 수 있다.Accordingly, the buffer layer may efficiently perform a buffer function between the light absorbing layer and the front electrode layer, and the solar cell according to the embodiment may have improved photoelectric conversion efficiency.
도 1은 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 6은 실시예에 따른 태양전지를 제조하는 공정을 도시한 도면들이다.1 is a cross-sectional view showing a solar cell according to an embodiment.
2 to 6 are views illustrating a process of manufacturing a solar cell according to the embodiment.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 막, 전극, 홈 또는 층 등이 각 기판, 전극, 막, 홈 또는 층 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.In the description of the embodiments, it is described that each substrate, film, electrode, groove or layer or the like is formed "on" or "under" of each substrate, electrode, film, groove or layer or the like. In the case, “on” and “under” include both being formed “directly” or “indirectly” through other components. In addition, the upper or lower reference of each component is described with reference to the drawings. The size of each component in the drawings may be exaggerated for the sake of explanation and does not mean the size actually applied.
도 1은 실시예에 따른 태양전지의 일 단면을 도시한 단면도이다. 도 2는 실시예에 따른 태양전지의 각 층별 밴드갭 에너지를 도시한 도면이다.1 is a cross-sectional view showing a cross section of a solar cell according to an embodiment. 2 is a view showing bandgap energy of each layer of the solar cell according to the embodiment.
도 1을 참조하면, 태양전지는 지지기판(100), 후면전극층(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500) 및 전면전극층(600)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the solar cell includes a
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.The supporting
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.The
상기 후면전극층(200)은 상기 지지기판(100) 상에 배치된다. 상기 후면전극층(200)은 도전층이다. 상기 후면전극층(200)으로 사용되는 물질의 예로서는 몰리브덴(Mo) 등의 금속을 들 수 있다.The
또한, 상기 후면전극층(200)은 두 개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 이때, 각각의 층들은 같은 금속으로 형성되거나, 서로 다른 금속으로 형성될 수 있다.In addition, the
상기 광 흡수층(300)은 상기 후면전극층(200) 상에 배치된다. 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.The light absorbing
상기 광 흡수층(300)의 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1eV 내지 1.8eV일 수 있다.The energy band gap of the
상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300) 상에 배치된다. 상기 버퍼층(400)은 제 1 버퍼층(410) 및 제 2 버퍼층(420)을 포함한다.The
상기 제 1 버퍼층(410)은 상기 광 흡수층(300) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 제 1 버퍼층(410)은 상기 광 흡수층(300) 상에 직접 형성될 수 있다. 상기 제 1 버퍼층(410)은 아래의 화학식1의 제 1 화합물을 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 버퍼층(410)은 상기 제 1 화합물로 구성될 수 있다. 즉, 상기 제 1 버퍼층(410)은 전체적으로 상기 제 1 화합물로 구성될 수 있다.The
화학식1Formula 1
AXB2YC4Z A X B 2Y C 4Z
여기서, A는 Ⅱ족 원소이고, B는 Ⅲ족 원소이고, C는 Ⅵ족 원소이고, 0<X≤1 이고, 0<Y≤1이고, 0<Z≤1이다.Here, A is a group II element, B is a group III element, C is a group VI element, 0 <X≤1, 0 <Y≤1, and 0 <Z≤1.
더 자세하게, A는 아연(Zn)일 수 있고, B는 알루미늄(Al), 인듐(In) 또는 갈륨(Ga)일 수 있다. 또한, C는 셀레늄 또는 황일 수 있다.More specifically, A may be zinc (Zn) and B may be aluminum (Al), indium (In) or gallium (Ga). In addition, C may be selenium or sulfur.
더 자세하게, 상기 제 1 화합물은 징크-인듐-셀레나이드계(Zn-In-Se) 화합물 또는 징크-갈륨-셀레나이드계(Zn-Ga-Se) 화합물일 수 있다.In more detail, the first compound may be a zinc-indium selenide (Zn-In-Se) compound or a zinc-gallium selenide (Zn-Ga-Se) compound.
더 자세하게, 상기 제 1 화합물은 ZnIn2Se4일 수 있다.In more detail, the first compound may be ZnIn 2 Se 4 .
더 자세하게, 상기 제 1 버퍼층(410)은 ZnIn2Se4로 이루어질 수 있다.In more detail, the
상기 제 1 화합물의 에너지 밴드갭은 약 1.8eV 내지 약 2.5eV일 수 있다.The energy bandgap of the first compound may be about 1.8 eV to about 2.5 eV.
상기 제 1 화합물의 격자 상수(lattice constant)는 약 5.5Å 내지 약 6.7Å일 수 있다.The lattice constant of the first compound may be about 5.5 kV to about 6.7 kV.
특히, 상기 제 1 화합물이 ZnIn2Se4인 경우, ZnIn2Se4의 에너지 밴드갭은 약 2eV이고, 격자 상수는 약 5.7Å일 수 있다. 또한, ZnIn2Se4는 의 결정 구조를 가질 수 있다.In particular, when the first compound is ZnIn 2 Se 4 , the energy bandgap of ZnIn 2 Se 4 may be about 2 eV, and the lattice constant may be about 5.7 kW. In addition, ZnIn 2 Se 4 may have a crystal structure of.
상기 제 1 버퍼층(410)의 두께는 약 10㎚ 내지 약 50㎚일 수 있다.The
상기 제 2 버퍼층(420)은 상기 제 1 버퍼층(410) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 제 2 버퍼층(420)은 상기 제 1 버퍼층(410) 상에 직접 형성될 수 있다. 상기 제 2 버퍼층(420)은 아래의 화학식2의 제 2 화합물을 포함한다. 상기 제 2 버퍼층(420)은 상기 제 2 화합물로 구성될 수 있다. 즉, 상기 제 2 버퍼층(420)은 전체적으로 상기 제 2 화합물로 이루어질 수 있다.The
화학식2(2)
DLEm D L E m
여기서, D는 Ⅱ족 원소 또는 Ⅲ족 원소이고, E는 Ⅵ족 원소이고, 0<L≤1 이고, 0<M≤1이다.Here, D is a Group II element or a Group III element, E is a Group VI element, 0 <L ≦ 1, and 0 <M ≦ 1.
더 자세하게, D는 아연, 인듐 또는 카드뮴일 수 있고, E는 황 또는 셀레늄일 수 있다.More specifically, D can be zinc, indium or cadmium and E can be sulfur or selenium.
더 자세하게, 상기 제 2 화합물은 징크-설파이드계 화합물, 인듐-설파이드계 화합물 또는 카드뮴-설파이드계 화합물일 수 있다.In more detail, the second compound may be a zinc sulfide compound, an indium sulfide compound, or a cadmium sulfide compound.
또한, 상기 제 2 화합물은 징크-셀레나이드계 화합물, 인듐-셀레나이드계 화합물 또는 카드뮴-셀레나이드계 화합물일 수 있다.In addition, the second compound may be a zinc-selenide compound, an indium selenide compound, or a cadmium-selenide compound.
상기 제 2 화합물의 에너지 밴드갭은 약 eV 내지 약 eV일 수 있다.The energy bandgap of the second compound may be about eV to about eV.
상기 제 2 화합물의 격자 상수(lattice constant)는 약 Å 내지 약 Å일 수 있다.The lattice constant of the second compound may be about Å to about Å.
더 자세하게, 상기 제 2 화합물은 ZnS일 수 있다. 특히, 상기 제 2 화합물이 ZnS인 경우, ZnS의 에너지 밴드갭은 약 eV이고, 격자 상수는 약 Å일 수 있다. 또한, ZnS는 의 결정 구조를 가질 수 있다.In more detail, the second compound may be ZnS. In particular, when the second compound is ZnS, the energy bandgap of ZnS may be about eV, and the lattice constant may be about Å. In addition, ZnS may have a crystal structure of.
상기 제 2 버퍼층(420)의 두께는 약 10㎚ 내지 약 20㎚일 수 있다.The thickness of the
추가적으로, 상기 제 1 버퍼층(410) 및/또는 상기 제 2 버퍼층(420)에 은 및/또는 알루미늄이 도핑될 수 있다. 즉, 상기 제 1 버퍼층(410) 및 상기 제 2 버퍼층(420)의 에너지 밴드갭은 상기 은 및/또는 알루미늄 도펀트에 의해서, 조절될 수 있다.In addition, silver and / or aluminum may be doped into the
상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 버퍼층(400) 상에 배치된다. 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.The high
상기 전면전극층(600)은 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 배치된다. 상기 전면전극층(600)은 투명하며, 도전층이다. 상기 전면전극층(600)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드(Al doped ZnO;AZO) 등을 들 수 있다.The
상기 버퍼층(400)의 에너지 밴드갭은 계단 형상으로, 즉, 순차적으로 증가할 수 있다. 즉, 상기 버퍼층(400)은 제 1 버퍼층(410) 및 제 2 버퍼층(420)으로 구분되기 때문에, 순차적인 에너지 밴드갭을 가진다.The energy band gap of the
따라서, 상기 버퍼층(400)을 통하여, 전자가 용이하게 수송될 수 있고, 실시예에 따른 태양전지는 향상된 효율을 가진다.Therefore, electrons can be easily transported through the
즉, 황화 카드뮴만으로 이루어진 버퍼층을 가지는 기존 태양전지와 비교하여, 실시예에 따른 태양전지는 향상된 효율을 가진다.That is, compared with the conventional solar cell having a buffer layer consisting of only cadmium sulfide, the solar cell according to the embodiment has improved efficiency.
특히, 상기 제 1 화합물이 ZnIn2Se4인 경우, ZnIn2Se4의 격자 상수는 약 5.7Å이기 때문에, 상기 제 1 화합물은 상기 광 흡수층(300)의 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계 화합물 등과 효과적으로 결합될 수 있다. 이에 따라서, 상기 광 흡수층(300)과 상기 제 1 버퍼층(410) 사이의 결합 특성이 향상될 수 있다.In particular, when the first compound is ZnIn 2 Se 4 , since the lattice constant of ZnIn 2 Se 4 is about 5.7 Å, the first compound is a copper-indium-gallium-selenide-based compound of the
또한, 상기 제 2 화합물이 ZnS인 경우, ZnS의 격자 상수는 약 이기 때문에, 상기 제 2 화합물은 상기 제 1 버퍼층(410)에 효과적으로 결합될 수 있다. 이에 따라서, 상기 제 1 버퍼층(410) 및 상기 제 2 버퍼층(420) 사이의 결합 특성이 향상될 수 있다.In addition, when the second compound is ZnS, since the lattice constant of ZnS is about, the second compound may be effectively bonded to the
또한, 상기 제 2 화합물은 상기 고저항 버퍼층(500) 및 상기 전면전극층(600)의 징크 옥사이드와 효과적으로 결합될 수 있다. 이에 따라서, 상기 제 2 버퍼층(420) 및 상기 고저항 버퍼층(500) 사이의 결합 특성이 향상될 수 있다.In addition, the second compound may be effectively combined with the zinc oxide of the high
또한, 상기 제 1 화합물이 ZnIn2Se4인 경우, ZnIn2Se4의 밴드갭 에너지는 약 2eV일 수 있다. 또한, 상기 제 2 화합물이 ZnS인 경우, ZnS의 밴드갭 에너지는 약 일 수 있다. 이에 따라서, 상기 제 1 버퍼층(410) 및 상기 제 2 버퍼층(420)은 상기 광 흡수층(300) 및 상기 고저항 버퍼층(500) 사이에서 버퍼 기능을 효과적으로 수행할 수 있다.In addition, when the first compound is ZnIn 2 Se 4 , the bandgap energy of ZnIn 2 Se 4 may be about 2eV. In addition, when the second compound is ZnS, the bandgap energy of ZnS may be about. Accordingly, the
따라서, 실시예에 따른 태양전지는 향상된 광-전 변환 효율을 가질 수 있다.Therefore, the solar cell according to the embodiment may have an improved photoelectric conversion efficiency.
또한, 상기 제 1 버퍼층(410)으로 ZnIn2Se4이 사용되고, 상기 제 2 버퍼층(420)으로 ZnS가 사용될 때, 실시예에 따른 태양전지는 카드뮴을 포함하지 않을 수 있다. 즉, 실시예에 따른 태양전지는 카드뮴을 포함하지 않는 버퍼층을 사용하여, 향상된 광-전 변환 효율을 구현할 수 있다.
In addition, when ZnIn 2 Se 4 is used as the
도 2 내지 도 5는 실시예에 따른 태양전지를 제조하기 위한 공정을 도시한 단면도들이다. 본 제조방법에서는 앞서 설명한 태양전지를 참고하여 설명한다. 즉, 앞선 태양전지에 대한 설명은 본 제조방법에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.2 to 5 are cross-sectional views illustrating a process for manufacturing a solar cell according to an embodiment. This manufacturing method will be described with reference to the solar cell described above. That is, the foregoing description of the solar cell may be essentially combined with the description of the present manufacturing method.
도 2를 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.Referring to FIG. 2, a metal such as molybdenum is deposited on the
상기 지지기판(100) 및 상기 후면전극층(200) 사이에는 확산 방지막과 같은 추가적인 층이 개재될 수 있다.An additional layer such as a diffusion barrier may be interposed between the
도 3을 참조하면, 상기 후면전극층(200) 상에 광 흡수층(300)이 형성된다.Referring to FIG. 3, a
상기 광 흡수층(300)은 스퍼터링 공정 또는 증발법 등에 의해서 형성될 수 있다.The
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 흡수층을 형성하는 방법과 금속 프리커서 막을 형성시킨 후 셀레니제이션(Selenization) 공정에 의해 형성시키는 방법이 폭넓게 사용되고 있다.For example, copper, indium, gallium, selenide-based (Cu (In, Ga) Se 2 ; CIGS-based) while evaporating copper, indium, gallium, and selenium simultaneously or separately to form the
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.After the metal precursor film is formed and then subjected to selenization, a metal precursor film is formed on the
이후, 상기 금속 프리커서 막은 셀레이제이션(selenization) 공정에 의해서, 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층이 형성된다.Thereafter, the metal precursor film is formed of a copper-indium-gallium-selenide-based (Cu (In, Ga) Se 2 ; CIGS-based) layer by a selenization process.
이와는 다르게, 상기 구리 타겟, 인듐 타겟, 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정 및 상기 셀레니제이션 공정은 동시에 진행될 수 있다.Alternatively, the copper target, the indium target, the sputtering process using the gallium target, and the selenization process may be performed simultaneously.
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 흡수층이 형성될 수 있다.Alternatively, a CIS-based or CIG-based light absorbing layer may be formed by using only a copper target and an indium target, or by a sputtering process and a selenization process using a copper target and a gallium target.
도 4를 참조하면, 상기 광 흡수층(300) 상에 제 1 화합물이 증착되어, 제 1 버퍼층(410)이 형성된다. 상기 제 1 버퍼층(410)은 물리 기상 증착 공정 또는 화학 기상 증착 공정 등에 의해서 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 버퍼층(410)은 ZnIn2Se4 소스를 사용하는 증발법 또는 ZnIn2Se4 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정 등에 의해서 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4, a first compound is deposited on the
도 5를 참조하면, 상기 제 1 버퍼층(410) 상에 제 2 화합물이 증착되어, 제 2 버퍼층(420)이 형성된다. 상기 제 2 버퍼층(420)은 상기 제 1 버퍼층(410)은 화학 용액 성장법(chemical bath depositon;CBD), 화학 기상 증착(chemical vapor deposition;CVD) 공정, 스프레이법 또는 물리 기상 증착(physical vapor deposition;PVD) 공정 등에 의해서 형성될 수 있다.Referring to FIG. 5, a second compound is deposited on the
예를 들어, 상기 제 2 버퍼층(420)은 CBD 공정을 이용하여 형성할 수 있는데, 징크 설페이트 및 암모니아 싸이오 우레아를 암모니아 또는 하이드라진 등에서 반응시켜서 형성될 수 있다.For example, the
도 6을 참조하면, 상기 제 2 버퍼층(420) 상에 징크 옥사이드가 스퍼터링 공정 등에 의해서 증착되고, 상기 고저항 버퍼층(500)이 형성된다.Referring to FIG. 6, zinc oxide is deposited on the
이때, 상기 제 1 화합물이 ZnIn2Se4인 경우, 상기 제 1 버퍼층(410)은 향상된 강도를 가질 수 있다. 이에 따라서, 상기 고저항 버퍼층(500)이 형성되는 과정에서, O2 플라즈마에 의해서, 상기 제 2 버퍼층(420)이 일부 손상되더라도, 상기 제 1 버퍼층(410)은 거의 손상되지 않는다.In this case, when the first compound is ZnIn 2 Se 4 , the
도 7을 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.Referring to FIG. 7, the
실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 제 1 버퍼층(410) 및 제 2 버퍼층(420)을 형성하여, 향상된 효율을 가지는 태양전지를 제공할 수 있다.In the solar cell manufacturing method according to the embodiment, the
또한, 이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In addition, the features, structures, effects and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, and the like illustrated in each embodiment may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.
실험예Experimental Example
소라라임 글라스 기판 상에 몰리브덴이 스퍼터링 공정에 의해서, 약 1㎛의 두께로 증착되어 후면전극층이 형성되었다 이후, 상기 후면전극층 상에 증발법에 의해서, CuIn0 .3Ga0 .7Se2이 약 1㎛의 두께로 증착되어, 광 흡수층이 형성되었다. 이후, 상기 광 흡수층 상에 스퍼터링 공정에 의해서, 약 50㎚의 두께로 ZnIn2Se4이 증착되어 제 1 버퍼층이 형성되었다. 이후, 화학용액 성장법에 의해서, 상기 제 1 버퍼층 상에 ZnS가 약 20㎚의 두께로 증착되어, 제 2 버퍼층이 형성되었다. 이후, 상기 제 2 버퍼층 상에 불순물이 포함되지 않는 징크 옥사이드가 약 70㎚의 두께로 증착되어, 고저항 버퍼층이 형성되었다. 이후, 알루미늄이 약 3wt%로 도핑된 징크 옥사이드 타겟이 사용되어, 스퍼터링 공정에 의해서, 상기 고저항 버퍼층 상에 전면전극층이 형성되었다.By seashell lime glass molybdenum sputtering process on the substrate, since the deposited to a thickness of about 1㎛ the back electrode layer is formed, by an evaporation method on the back electrode layer, a CuIn 0 .3 Ga 0 .7 Se 2 about It was deposited to a thickness of 1 mu m to form a light absorbing layer. Thereafter, ZnIn 2 Se 4 was deposited to a thickness of about 50 nm by a sputtering process on the light absorbing layer to form a first buffer layer. Thereafter, ZnS was deposited to a thickness of about 20 nm on the first buffer layer by a chemical solution growth method to form a second buffer layer. Thereafter, zinc oxide containing no impurities was deposited on the second buffer layer to a thickness of about 70 nm, thereby forming a high resistance buffer layer. A zinc oxide target doped with aluminum at about 3 wt% was then used to form a front electrode layer on the high resistance buffer layer by a sputtering process.
비교예Comparative example
실험예와 동일하게 광 흡수층이 형성된 후, 제 1 버퍼층 및 제 2 버퍼층 대신에, CdS가 화학 용액 성장법에 의해서, 상기 광 흡수층 상에 약 70㎚의 두께로 증착되었다. 이후, 실험예와 동일하게 고저항 버퍼층 및 전면전극층이 형성되었다.After the light absorbing layer was formed in the same manner as in the experimental example, instead of the first buffer layer and the second buffer layer, CdS was deposited to a thickness of about 70 nm on the light absorbing layer by chemical solution growth. Thereafter, a high resistance buffer layer and a front electrode layer were formed in the same manner as in the experimental example.
실험예의 태양전지는 약 18.4%의 광-전 변환 효율을 가지고, 비교예의 태양전지는 약 17.9%의 광-전 변환 효율을 보였다.The solar cell of the experimental example had a photoelectric conversion efficiency of about 18.4%, and the solar cell of the comparative example showed a photoelectric conversion efficiency of about 17.9%.
Claims (11)
상기 후면전극층 상에 배치되는 광 흡수층;
상기 광 흡수층 상에 배치되는 제 1 버퍼층;
상기 제 1 버퍼층 상에 배치되는 제 2 버퍼층; 및
상기 제 2 버퍼층 상에 배치되는 전면전극층을 포함하고,
상기 제 1 버퍼층은 아래의 화학식 1로 표시되는 제 1 화합물을 포함하며.
화학식1
AXB2YC4Z
(여기서, A는 Ⅱ족 원소이고, B는 Ⅲ족 원소이고, C는 Ⅵ족 원소이고, 0<X≤1 이고, 0<Y≤1이고, 0<Z≤1)
상기 제 2 버퍼층은 아래의 화학식2로 표시되는 제 2 화합물을 포함하는 제 2 버퍼층을 포함하며,
화학식2
DLEm
(여기서, D는 Ⅱ족 원소이고, E는 Ⅵ족 원소이고, 0<L≤1 이고, 0<M≤1)
상기 제 1 화합물의 격자 상수는 5.5Å 내지 6.7Å이고,
상기 제 1 화합물의 밴드갭 에너지는 1.8eV 내지 2.5eV 인 태양전지.A rear electrode layer;
A light absorbing layer disposed on the back electrode layer;
A first buffer layer disposed on the light absorbing layer;
A second buffer layer disposed on the first buffer layer; And
A front electrode layer disposed on the second buffer layer,
The first buffer layer includes a first compound represented by Formula 1 below.
Formula 1
A X B 2Y C 4Z
(Where A is a Group II element, B is a Group III element, C is a Group VI element, 0 <X≤1, 0 <Y≤1, and 0 <Z≤1)
The second buffer layer includes a second buffer layer including a second compound represented by Formula 2 below,
(2)
D L E m
Where D is a Group II element, E is a Group VI element, and 0 <L ≦ 1, 0 <M ≦ 1)
The lattice constant of the first compound is 5.5 kV to 6.7 kV,
Bandgap energy of the first compound is 1.8eV to 2.5eV solar cell.
상기 제 2 버퍼층은 ZnS으로 이루어지고,
상기 제 1 버퍼층은 상기 광 흡수층에 직접 접촉되고,
상기 제 2 버퍼층은 상기 제 1 버퍼층에 직접 접촉되는 태양전지.The method of claim 1, wherein the first buffer layer is made of ZnIn 2 Se 4 ,
The second buffer layer is made of ZnS,
The first buffer layer is in direct contact with the light absorbing layer,
The second buffer layer is in direct contact with the first buffer layer.
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