KR101327126B1 - 태양전지 및 이를 이용한 태양전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

실시예는 태양전지 및 이를 이용한 태양전지 모듈이 개시된다. 실시예에 따른 태양전지는 지지기판의 상에 배치되는 후면 전극; 상기 후면 전극의 상면 및 상기 후면 전극의 일 측면 상에 배치되는 광 흡수부; 및 상기 광 흡수부의 상면 및 상기 광 흡수부의 일 측면 상에 배치되며, 상기 지지기판의 상면과 직접 접촉하는 전면 전극을 포함한다.
또한, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 지지기판 상에 배치되는 제 1 후면 전극, 상기 제 1 후면 전극의 상면 및 일 측면 상에 배치되는 제 1 광 흡수부, 및 상기 제 1 광 흡수부의 상면 및 일 측면 상에 배치되는 제 1 전면 전극을 포함하는 제 1 태양전지; 및 상기 지지기판의 상에 배치되는 제 2 후면 전극, 상기 제 2 후면 전극의 상면 및 일 측면 상에 배치되는 제 2 광 흡수부, 및 상기 제 2 광 흡수부의 상면 및 일 측면 상에 배치되는 제 2 전면 전극을 포함하는 제 2 태양전지를 포함한다.

Description

태양전지 및 이를 이용한 태양전지 모듈{SOLAR CELL AND SOLAR CELL MODULE UNSING THE SAME}
실시예는 태양전지 및 이를 이용한 태양전지 모듈에 관한 것이다.
최근 심각한 환경 오염 문제와 화석 에너지 고갈로 인해, 신재생에너지에 대한 필요성 및 관심이 고조되고 있다. 그 중에서도 태양전지는 공해가 적고, 자원이 무한하며 반 영구적인 수명을 가지고 있어 미래 에너지 문제를 해결할 수 있는 무공해 에너지 원으로 기대되고 있다.
태양전지는 p-n 접합 다이오드에 빛을 쪼이면 전자가 생성 되는 광기전력 효과(photovoltaic effect)를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 소자로 정의할 수 있다. 태양전지는 접합 다이오드로 사용되는 물질에 따라, 실리콘 태양전지, I-III-VI족 또는 III-V족 화합물로 대표되는 화합물 반도체 태양전지, 염료감응 태양전지, 유기물 태양전지로 나눌 수 있다.
I-III-VI족 Chalcopyrite계 화합물 반도체 중 하나인 CIGS(CuInGaSe) 태양전지는 광 흡수가 뛰어나고, 얇은 두께로도 높은 광전 변환효율을 얻을 수 있으며, 전기 광학적 안정성이 매우 우수하여 기존 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 태양전지로 부각되고 있다.
이와 같은 태양전지의 최소단위를 태양전지 셀이라고 하며, 보통 태양전지 셀 1 개로부터 나오는 전압은 약 0.5 V 내지 약 0.6 V로 매우 작다. 따라서, 실제로는 여러 개의 태양전지 셀을 기판 상에 직렬로 연결하여 수 V 에서 수백 V 이상의 전압을 얻을 수 있는 패널 형태로 제작된 태양전지 모듈을 사용하게 된다.
최근에는 태양전지 모듈을 건축물에 일체화시킨 BIPV(Building Integrated Photovoltaic; BIPV)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 BIPV 모듈은 태양전지에서 발생되는 전력을 이용하여 급증하는 건축물의 전기 에너지 소비를 최소화할 수 있기 때문에, 에너지 절약 차원에서 BIPV 모듈을 채용하는 건축물이 점점 증대하고 있는 추세이다.
다만, 종래에는 BIPV 모듈을 건축물의 채광 시설에 적용하는 경우, 구조상 문제로 인해 태양광이 실내로 투과되기가 용이하지 않을 뿐만 아니라, 실내로 투과되는 빛의 양을 조절할 수 없는 문제점이 있다.
실시예는 사용자의 선택에 따라 실내로 투과되는 빛의 양을 용이하게 조절할 수 있는 BIPV 모듈을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 태양전지는 지지기판의 상에 배치되는 후면 전극; 상기 후면 전극의 상면 및 상기 후면 전극의 일 측면 상에 배치되는 광 흡수부; 및 상기 광 흡수부의 상면 및 상기 광 흡수부의 일 측면 상에 배치되며, 상기 지지기판의 상면과 직접 접촉하는 전면 전극을 포함한다.
실시예에 따른 태양전지 모듈은 지지기판 상에 배치되는 제 1 후면 전극, 상기 제 1 후면 전극의 상면 및 일 측면에 배치되는 제 1 광 흡수부, 및 상기 제 1 광 흡수부의 상면 및 일 측면 상에 배치되는 제 1 전면 전극을 포함하는 제 1 태양전지; 및 상기 지지기판의 상에 배치되는 제 2 후면 전극, 상기 제 2 후면 전극의 상면 및 일 측면에 배치되는 제 2 광 흡수부, 및 상기 제 2 광 흡수부의 상면 및 일 측면 상에 배치되는 제 2 전면 전극을 포함하는 제 2 태양전지를 포함한다.
실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조 방법은 지지기판 상에 후면 전극층을 형성하는 단계; 상기 후면 전극층의 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 및 상기 광 흡수층의 상에 전면 전극층을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 태양전지는 후면 전극의 상면뿐만 아니라 후면 전극의 일 측면 상에 광 흡수부 및 전면 전극을 형성시킨다. 이에 따라, 상기 태양전지는 후면 전극 간의 간격을 보다 넓게 형성할 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 후면 전극층의 코팅 면적에 따라 실내로 투과되는 빛의 양을 조절함으로써, 태양전지 모듈의 투과율을 용이하게 조절 할 수 있다.
도 1은 종래 태양전지의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 2는 실시예에 따른 태양전지의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 태양전지 모듈의 제조방법을 나타내는 단면도들이다.
실시예의 설명에 있어서, 각 기판, 층, 막 또는 전극 등이 각 기판, 층, 막, 또는 전극 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.
본원 명세서에서 사용되는 용어 "투과율"은 외부로부터 입사되는 태양광이 태양전지 모듈을 거쳐 실내로 투과되는 빛의 정도를 의미한다.
도 1은 실시예에 따른 태양전지의 단면을 나타내는 단면도이다. 도 1를 참조하면, 실시예에 따른 태양전지는 지지기판(100), 후면 전극(210), 광 흡수부(310), 버퍼부(410), 고저항 버퍼부(510) 및 전면 전극(610)을 포함한다.
상기 지지기판(100)은 상기 후면 전극(210), 상기 광 흡수부(310), 상기 버퍼부(410), 상기 고저항 버퍼부(510) 및 상기 전면 전극(610)을 지지한다.
상기 지지기판(100)은 높은 강도를 가진다. 또한, 상기 지지기판(100)은 리지드(rigid)하거나 플렉서블(flexible)할 수 있다. 예를 들어, 상기 지지기판(100)은 유리 기판 또는 알루미나와 같은 세라믹 기판, 스테인레스 스틸, 티타늄기판 또는 폴리머 기판 등을 사용할 수 있다.
상기 후면 전극(210)은 상기 지지기판(100) 상에 배치된다. 상기 후면 전극(210)은 도전층이다. 상기 후면 전극(210)은 몰리브덴(Mo), 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 및 구리(Cu) 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 이 가운데, 특히 몰리브덴(Mo)은 다른 원소에 비해 상기 지지기판(100)과 열팽창 계수의 차이가 적기 때문에, 접착성이 우수하여 박리현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상기 광 흡수부(310)는 상기 후면 전극(210) 상에 배치된다. 상기 광 흡수부(310)는 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ 화합물을 포함한다. 예를 들어, 상기 광 흡수부(310)는 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)(Se,S)2; CIGSS계) 결정 구조, 구리-인듐-셀레나이드계 또는 구리-갈륨-셀레나이드계 결정 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 광 흡수부(310)는 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1 eV 내지 1.8 Ev 일 수 있다.
더 자세하게, 상기 광 흡수부(310)는 상기 후면 전극(210)의 상면 및 상기 후면 전극(210)의 일 측면 상에 배치된다. 예를 들어, 상기 광 흡수부(310)는 상기 후면 전극(210)의 상면 및 상기 후면 전극(210)의 일 측면을 덮어 형성될 수 있다. 또한, 도 1을 참조하면, 상기 후면 전극(210)의 일 측면 상에 배치되는 광 흡수부(310)는 상기 지지기판(100)의 상면과 직접 접촉될 수 있다.
실시예에 따른 태양전지는 상기 광 흡수부(310)를 상기 후면 전극(210)의 측면에 형성함으로써, 상기 후면 전극(210)과 전면 전극(610)이 전기적으로 연결되는 것을 방지할 수 있다.
더 자세하게, 도 1을 참조하면, 상기 광 흡수부(310)의 일 측면(311)과 상기 후면 전극(210)의 일 측면(211)은 서로 대응하여 배치된다. 이 때, 상기 광 흡수부(310)의 일 측면(311)과 상기 후면 전극(210)의 일 측면(211)은 소정 간격(W1)만큼 이격 되어 배치된다.
상기 광 흡수부(310)의 일 측면(311)과 상기 후면 전극(210)의 일 측면(211)간의 소정 간격(W1)은 약 5 ㎛ 이상일 수 있다. 더 자세하게, 상기 광 흡수부(310)의 일 측면(311)과 상기 후면 전극(210)의 일 측면(211) 간의 간격(W1)은 약 5 ㎛ 내지 약 20 ㎛ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 광 흡수부(310)의 일 측면(311)과 상기 후면 전극(210)의 일 측면(211) 간의 간격(W1)이 약 5 ㎛ 이하이면, 상기 후면 전극(210)이 상기 광 흡수부(310) 상에 배치되는 전면 전극(610)과 연결될 수 있다. 또한, 상기 광 흡수부(310)의 일 측면(311)과 상기 후면 전극(210)의 일 측면(211) 간의 간격(W1)이 약 20 ㎛ 이상이면, 상기 지지기판(100) 상에 배치되는 상기 광 흡수부(310)의 접촉 면적이 넓어져, 태양전지 모듈의 투과성이 낮아질 수 있다.
한편, 상기 광 흡수부(310)는 상기 후면 전극(210)의 일부에만 배치된다. 즉, 상기 광 흡수부(310)는 상기 후면 전극(210)의 일부를 노출시킬 수 있다. 더 자세하게, 도 1을 참조하면, 상기 광 흡수부(310)는 상기 후면 전극(210)의 상면의 일부 및 상기 후면 전극(210)의 타 측면을 노출시킨다. 상기 노출된 후면 전극(210)은 인접한 태양전지의 전면 전극과 전기적으로 연결된다. 이와 관련하여서는 하기 태양전지 모듈에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
상기 광 흡수부(310) 상에는 버퍼부(410), 고저항 버퍼부(420)가 추가로 배치될 수 있다.
상기 버퍼부(410)는 상기 광 흡수부(310) 상에 배치된다. 상기 버퍼부(410)는 황화 카드뮴, ZnS, InXSY 및 InXSeYZn(O, OH) 등을 포함한다. 상기 버퍼부(410)의 두께는 약 50 ㎚ 내지 약 150 ㎚ 일 수 있으며, 상기 버퍼부(410) 의 에너지 밴드갭은 약 2.2 eV 내지 2.4 eV 일 수 있다.
상기 고저항 버퍼부(510)는 상기 버퍼부(410) 상에 배치된다. 상기 고저항 버퍼부(510)은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함한다. 상기 고저항 버퍼부(510)의 에너지 밴드갭은 약 3.1 eV 내지 약 3.3 eV 일 수 있다. 또한, 상기 고저항 버퍼부(510)은 생략될 수 있다. 또한, 도 1에서와 같이, 상기 광 흡수부(310), 상기 버퍼부(410) 및 상기 고저항 버퍼부(510) 각각의 일단은 동일 절단면을 가질 수 있다.
상기 전면 전극(610)은 상기 광 흡수부(310) 상에 배치된다. 예를 들어, 상기 전면 전극(610)은 상기 광 흡수부(310) 상의 고저항 버퍼부(510)와 직접 접촉하여 배치될 수 있다.
상기 전면 전극(610)은 투광성 전도성 물질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 전면 전극(610)은 n 형 반도체의 특성을 가질 수 있다. 이 때, 상기 전면 전극(610)은 상기 버퍼부(410)와 함께 n 형 반도체층을 형성하여 p 형 반도체층인 상기 광 흡수부(310)와 pn 접합을 형성할 수 있다. 상기 전면 전극(610)은, 예를 들어, 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드(AZO)로 형성될 수 있다. 상기 전면 전극(610)의 두께는 약 100 nm 내지 약 500 nm 일 수 있다.
더 상세하게, 상기 전면 전극(610)은 상기 광 흡수부(310)의 상면 및 상기 광 흡수부(310)의 일 측면 상에 배치된다. 즉, 상기 전면 전극(610)은 상기 광 흡수부(310)의 상면 및 상기 광 흡수부(310)의 일 측면을 덮어 형성될 수 있다. 또한, 이와 동시에, 상기 전면 전극(610)은 상기 지지기판(100)의 상면과 직접 접촉된다. 상기 전면 전극(610)은 투과성 물질로 형성되는 바, 상기 지지기판(100)의 상면에 형성되어도 태양전지의 투과율에는 크게 영향을 미치지 않는다.
보다 상세하게, 상기 전면 전극(610)은 상기 광 흡수부(310) 상면에 배치되는 제 1 전면 전극부(601), 상기 제 1 전면 전극부(601)의 일단과 연결되며, 상기 광 흡수부(310)의 일 측면 상에 배치되는 제 2 전면 전극부(602) 및 상기 제 2 전면 전극부(602)의 일단과 연결되며, 상기 지지기판(100)에 대하여 수평 방향으로 연장되는 제 3 전면 전극부(603)를 포함할 수 있다. 한편, 도 1에서는 상기 제 1 전면 전극부(601) 내지 상기 제 3 전면 전극부(603)를 구분하여 개시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 실시예는 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 상기 제 1 전면 전극부(601) 내지 상기 제 3 전면 전극부(603)는 일체로 형성될 수 있다.
상기 제 3 전면 전극부(603)는 인접한 태양전지와 전기적으로 연결되는 연결 전극의 기능을 할 수 있다. 이 때, 상기 제 3 전면 전극부(603)는 상기 지지기판(100)의 상면과 직접 접촉할 수 있다. 또한, 상기 언급한 바와 같이, 상기 제 3 전면 전극부(603)은 투과성 물질로 형성되는 바, 상기 지지기판(100)의 상면에 형성되어도 태양전지의 투과율에는 크게 영향을 미치지 않는다.
도 2는 실시예에 따른 태양전지 모듈을 나타내는 단면도이다. 앞선 태양전지에 관한 설명은 본 태양전지 모듈에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다. 또한, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 건물 일체형 태양 전지 모듈(Building Integrated Photovoltaic; BIPV)일 수 있다.
도 2를 참조하면, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 제 1 태양전지(C1) 및 제 2 태양전지(C2)를 포함한다. 한편, 도 2 에서는 두 개의 태양전지 셀들(C1, C2..)만을 개시하였으나, 실시예는 이에 제한되지 않는다. 즉, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 두 개 이상의 태양전지 셀들을 포함할 수 있다.
상기 제 1 태양전지(C1)는 상기 지지기판(100) 상에 배치되는 제 1 후면 전극(210), 상기 제 1 후면 전극(210)의 상면 및 일 측면에 배치되는 제 1 광 흡수부(310), 상기 제 1 광 흡수부(310)의 상면 및 일 측면 상에 배치되는 제 1 전면 전극층(610)을 포함한다. 보다 상세하게, 상기 제 1 태양전지(C1)는 도 2에서와 같이 제 1 버퍼부(410), 제 1 고저항 버퍼부(510)을 추가로 포함할 수 있다.
상기 제 2 태양전지(C2)는 상기 지지기판(100) 상에 배치되는 제 2 후면 전극(220), 상기 제 2 후면 전극(220)의 상면 및 일 측면에 배치되는 제 2 광 흡수부(320), 상기 제 2 광 흡수부(320)의 상면 및 일 측면 상에 배치되는 제 2 전면 전극층(620)을 포함한다. 보다 상세하게, 상기 제 1 태양전지(C2)는 도 2에서와 같이 제 1 버퍼부(420), 제 1 고저항 버퍼부(520)을 추가로 포함할 수 있다. 도 2를 참조하면, 상기 제 1 태양전지(C1)의 제 1 전면 전극(610) 및 상기 제 2 태양전지(C2)의 제 2 전면 전극(620) 각각은 상기 지지기판(100)의 상면과 직접 접촉될 수 있다. 상기 제 1 전면 전극(610) 및 상기 제 2 전면 전극(620)은 상기 언급한 바와 같이 투과성 물질로 형성되는 바, 상기 지지기판(100)의 상면에 직접 형성되어도 태양전지의 투과율에는 크게 영향을 미치지 않는다.
도 2를 참조하면, 상기 제 1 후면 전극(210)과 상기 제 2 후면 전극(220)은 제 1 패턴(P1)에 의해 서로 이격 된다. 또한, 상기 제 1 전면 전극(610)과 상기 제 2 전면 전극(620)은 제 3 패턴(P3)에 의해 서로 이격 된다.
실시예에 따른 태양전지 모듈은 제 1 패턴(P1)의 폭을 조절함으로써, 실내로 투과되는 빛의 양을 용이하게 조절할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 투과율을 용이하게 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 패턴(P1)의 폭은 약 3 mm 내지 약 7 mm 일 수 있으며, 더 자세하게, 상기 제 1 패턴(P1) 폭은 약 4 mm 내지 약 5 mm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본원 명세서에서 사용되는 용어 "투과율"은 외부로부터 입사되는 태양광이 태양전지 모듈을 거쳐 실내로 투과되는 빛의 정도를 의미한다.
상기 제 1 패턴(P1)의 폭이 넓을수록, 태양전지 모듈을 거쳐 실내로 투과되는 빛의 양은 증가할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 태양전지의 모듈의 투과율은 보다 향상될 수 있다. 따라서, 상기 태양전지 모듈은 채광용 BIPV 모듈로 사용될 수 있다.
또한, 상기 제 1 패턴(P1)의 폭이 좁을수록, 태양전지 모듈을 거쳐 실내로 투과되는 빛의 양은 감소할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 태양전지의 모듈의 투과율은 보다 감소될 수 있다. 따라서, 상기 태양전지 모듈은 차양용 BIPV 모듈로 사용될 수 있다.
상기 제 1 태양전지(C1)와 상기 제 2 태양전지(C2)는 서로 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 상기 제 1 태양전지(C1)와 상기 제 2 태양전지(C2)는 직렬로 연결될 수 있다.
더 자세하게, 상기 제 1 태양전지(C1)와 상기 제 2 태양전지(C2)는 상기 제 1 태양전지(C1)의 제 1 전면 전극(610)과 상기 제 2 태양전지(C2)의 제 2 후면 전극(220)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 상기 제 1 전면 전극(610)과 상기 2 후면 전극(220)은 각각 연결 전극의 기능을 할 수 있다.
예를 들어, 도 2를 참조하면, 상기 제 1 전면 전극(610)은 상기 제 2 후면 전극(220)의 타 측면 및 상기 제 2 후면 전극(220)의 상면에 직접 접촉될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 태양전지(C1)와 상기 제 2 태양전지(C2)는 전기적으로 연결될 수 있다.
보다 상세하게, 상기 제 1 전면 전극(610)은 상기 제 1 광 흡수부(310) 상면에 배치되는 제 1 전면 전극부(601), 상기 제 1 전면 전극부(601)의 일단과 연결되며, 상기 제 1 광 흡수부(310)의 일 측면 상에 배치되는 제 2 전면 전극부(602) 및 상기 제 2 전면 전극부(602)의 일단과 연결되며, 상기 지지기판(100)에 대하여 수평 방향으로 연장되는 제 3 전면 전극부(603)를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제 3 전면 전극부(603)는 상기 제 2 후면 전극(220)의 타 측면 및 상기 제 2 후면 전극(220)의 상면에 직접 접촉될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 태양전지(C1)와 상기 제 2 태양전지(C2)는 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제 3 전면 전극부(603)는 제 1 패턴(P1)만큼 이격 되어 있는 후면 전극과 연결되기 위하여, 상기 지지기판(100)에 대하여 수평 방향으로 연장될 수 있다. 이 때, 상기 제 3 전면 전극부(603)는 상기 지지기판(100)과 직접 접촉하여 형성될 수 있다. 이 때, 상기 제 3 전면 전극부(603)는 투과성 물질로 형성되는 바, 상기 지지기판(100)의 상면에 형성되어도 태양전지의 투과율에는 크게 영향을 미치지 않는다.
도 3 내지 도 5는 실시예에 따른 태양전지 모듈을 제조하기 위한 공정을 도시한 도면들이다. 본 제조방법에서는 앞서 설명한 태양전지 및 태양전지 모듈을 참고하여 설명한다.
도 3을 참조하면, 상기 지지기판(100) 상에 후면 전극층(200)을 형성한다. 상기 후면 전극층(200)은 상기 지지기판(100) 상에 후면 전극을 형성하고, 상기 후면 전극을 분리하는 제 1 패턴(P1)을 형성함으로써 제조될 수 있다.
상기 제 1 패턴(P1)은 포토리소그라피(photo-lithography) 공정에 의하여 형성될 수 있다. 상기 후면 전극층(200)은 상기 제 1 패턴(P1)에 의해서 서로 이격된다. 즉, 상기 후면 전극층(200)은 상기 제 1 패턴(P1)에 의하여 다수개의 후면전극들로 구분된다. 예를 들어, 상기 제 1 패턴(P1) 각각의 폭은 약 3 mm 내지 7 mm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 언급한 바와 같이, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 상기 제 1 패턴(P1)을 조절함으로써 실내로 투과되는 빛의 양을 용이하게 조절할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 태양전지 모듈은 상기 제 1 패턴(P1)을 조절함으로써, 태양전지 모듈의 투과율을 조절할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 후면 전극층(200) 상에는 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400) 및 상기 고저항 버퍼층(500)이 순차적으로 형성된다.
상기 광 흡수층(300)은 스퍼터링 공정 또는 증발법 등에 의해서 형성될 수 있다. 더 자세하게, 상기 광 흡수층(300)을 형성하기 위해서, 구리 타겟, 인듐 타겟 및 갈륨 타겟을 사용하여, 상기 후면전극층(200) 상에 CIG계 금속 프리커서 막이 형성된다. 이후, 상기 금속 프리커서 막은 셀레니제이션 공정에 의해서, 셀레늄과 반응하여 CIGS계 광 흡수층(300)이 형성된다.
상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300) 상에 황화 카드뮴이 화학 용액 증착법(chemical bath deposition; CBD)에 의해서 증착되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 버퍼층(400) 상에 징크 옥사이드가 스퍼터링 공정 등에 의해서 증착되고, 상기 고저항 버퍼층(500)이 형성된다.
이후, 도 4를 참조하면, 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400) 및 상기 고저항 버퍼층(500)에는 제 2 패턴(P2)이 형성된다.
도 4를 참조하면, 상기 제 2 패턴(P2)을 형성하는 공정은 상기 광 흡수층(300)의 일 측면과 상기 후면 전극층(200)의 일 측면이 소정 간격(W1)만큼 이격되도록 수행된다. 예를 들어, 상기 소정 간격(W1)은 약 5 ㎛ 내지 약 20 ㎛ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 광 흡수층(300)의 일 측면(301)과 상기 후면 전극층(200)의 일 측면(201) 간의 간격(W1)이 약 5 ㎛ 이하이면, 상기 후면 전극층(200)과 상기 광 흡수층(300) 상에 배치되는 전면 전극층(600)이 전기적으로 연결되어, 션트(shunt)가 발생될 수 있다. 또한, 상기 광 흡수부(310)의 일 측면(311)과 상기 후면 전극(210)의 일 측면(211) 간의 간격(W1)이 약 20 ㎛ 이상이면, 상기 지지기판(100) 상에 배치되는 상기 광 흡수부(310)의 접촉 면적이 넓어져, 태양전지 모듈의 투과성이 낮아질 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 투명한 도전물질을 적층하여 전면 전극층(600)을 형성한다. 상기 전면 전극층(600)은 상기 광 흡수층(300) 상에 전면 전극을 형성하고, 상기 전면 전극을 분리하는 제 3 패턴(P3)을 형성함으로써 제조될 수 있다.
상기 제 3 패턴(P3)은 기계적인(mechnical) 방법으로 형성할 수 있으며, 상기 후면 전극층(300)의 일부가 노출된다. 예를 들어, 상기 제 3 패턴들(P3)의 폭은 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
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.
또한, 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.

Claims (18)

  1. 지지기판 상에 배치되는 후면 전극;
    상기 후면 전극의 상면과 일 측면 상에 배치되는 광 흡수부;
    상기 광 흡수부 상에 배치되는 버퍼부;
    상기 버퍼부 상에 배치되는 고저항 버퍼부; 및
    상기 고저항 버퍼부의 상면과 일 측면, 상기 버퍼부의 일 측면 및 상기 광 흡수부의 일 측면 상에 배치되며, 상기 지지기판의 상면과 직접 접촉하는 전면 전극을 포함하고,
    상기 후면 전극은,
    상기 지지기판 상에 후면 전극층을 형성하고, 상기 후면 전극층에 상기 지지기판을 노출시키는 제 1 패턴을 형성하여, 상기 후면 전극층으로부터 분리되고,
    상기 광 흡수부, 버퍼부 및 고저항 버퍼부는,
    상기 후면 전극의 상면과 일 측면 및 상기 지지기판의 상면 상에 광 흡수층을 형성하고, 상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하고, 상기 버퍼층 상에 고저항 버퍼층을 형성하고, 상기 광 흡수층, 버퍼층 및 고저항 버퍼층에 상기 후면 전극과 지지기판을 노출시키는 제 2 패턴을 형성하여, 형성되며,
    상기 전면 전극은,
    상기 고저항 버퍼부의 상면과 일 측면, 상기 버퍼부의 일 측면, 상기 광 흡수부의 일 측면, 상기 후면 전극층의 상면과 일 측면 및 상기 지지기판의 상면 상에 전면 전극층을 형성하고, 상기 전면 전극층에 상기 후면 전극층을 노출시키는 제 3 패턴을 형성하여, 상기 전면 전극층으로부터 분리되는 태양전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전면 전극은,
    상기 고저항 버퍼부의 상면에 배치되는 제 1 전면 전극부;
    상기 제 1 전면 전극부의 일단과 연결되며, 상기 고저항 버퍼부의 일 측면, 상기 버퍼부의 일 측면 및 상기 광 흡수부의 일 측면 상에 배치되는 제 2 전면 전극부; 및
    상기 제 2 전면 전극부의 일단과 연결되며, 상기 지지기판에 대하여 수평 방향으로 연장되는 제 3 전면 전극부를 포함하는 태양전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 3 전면 전극부는 상기 지지기판의 상면과 직접 접촉하는 태양전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 흡수부의 일 측면과 상기 후면 전극의 일 측면은 서로 대응되며,
    상기 광 흡수부의 일 측면과 상기 후면 전극의 일 측면 간의 간격은 5 ㎛ 내지 20 ㎛ 인 태양전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 흡수부는 상기 후면 전극의 일부를 노출시키는 태양전지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 흡수부는 상기 지지기판의 상면과 직접 접촉되는 태양전지.
  7. 지지기판 상에 배치되는 제 1 후면 전극, 상기 제 1 후면 전극의 상면 및 일 측면 상에 배치되는 제 1 광 흡수부, 상기 제 1 광 흡수부 상에 배치되는 제 1 버퍼부, 상기 제 1 버퍼부 상에 배치되는 제 1 고저항 버퍼부 및 상기 제 1 고저항 버퍼부의 상면과 일 측면, 상기 제 1 버퍼부의 일 측면 및 상기 제 1 광 흡수부의 일 측면 상에 배치되는 제 1 전면 전극을 포함하는 제 1 태양전지; 및
    상기 지지기판의 상에 배치되는 제 2 후면 전극, 상기 제 2 후면 전극의 상면 및 일 측면 상에 배치되는 제 2 광 흡수부, 상기 제 2 광 흡수부 상에 배치되는 제 2 버퍼부, 상기 제 2 버퍼부 상에 배치되는 제 2 고저항 버퍼부 및 상기 제 2 고저항 버퍼부의 상면과 일 측면, 상기 제 2 버퍼부의 일 측면 및 상기 제 2 광 흡수부의 일 측면 상에 배치되는 제 2 전면 전극을 포함하는 제 2 태양전지를 포함하고,
    상기 제 1 후면 전극과 제 2 후면 전극은,
    상기 지지기판 상에 후면 전극층을 형성하고, 상기 후면 전극층에 상기 지지기판을 노출시키는 제 1 패턴을 형성하여, 상기 광 흡수층으로부터 분리되고,
    상기 제 1 광 흡수부와 제 2 광 흡수부, 상기 제 1 버퍼부와 제 2 버퍼부 및 상기 제 1 고저항 버퍼부와 제 2 고저항 버퍼부는,
    상기 제 1 후면 전극과 제 2 후면 전극의 상면과 일 측면 및 상기 지지기판의 상면에 광 흡수층을 형성하고, 상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하고, 상기 버퍼층 상에 고저항 버퍼층을 형성하고, 상기 광 흡수층, 버퍼층 및 고저항 버퍼층에 상기 제 1 후면 전극, 지지기판 및 제 2 후면 전극을 노출시키는 제 2 패턴을 형성하여, 형성되며,
    상기 제 1 전면 전극과 제 2 전면 전극은,
    상기 제 1 고저항 버퍼부와 제 2 고저항 버퍼부의 상면과 일 측면, 상기 제 1 버퍼부와 제 2 버퍼부의 일 측면, 상기 제 1 광 흡수부와 제 2 광 흡수부의 일 측면, 상기 제 1 후면 전극과 제 2 후면 전극의 상면과 일 측면 및 상기 지지기판의 상면 상에 전면 전극층을 형성하고, 상기 전면 전극층에 상기 제 1 후면 전극과 제 2 후면 전극을 노출시키는 제 3 패턴을 형성하여, 상기 전면 전극층으로부터 분리되는 태양전지 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 전면 전극 및 상기 제 2 전면 전극 각각은 상기 지지기판의 상면과 직접 접촉되는 태양전지 모듈.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 전면 전극은 상기 제 2 후면 전극과 전기적으로 연결되는 태양전지 모듈.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 전면 전극은 상기 제 2 후면 전극의 타 측면 및 상기 제 2 후면 전극의 상면에 배치되는 태양전지 모듈.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 전면 전극은,
    상기 제 1 고저항 버퍼부의 상면에 배치되는 제 1 전면 전극부;
    상기 제 1 전면 전극부의 일단과 연결되며, 상기 제 1 고저항 버퍼부의 일 측면, 상기 제 1 버퍼부의 일 측면 및 상기 제 1 광 흡수부의 일 측면 상에 배치되는 제 2 전면 전극부; 및
    상기 제 2 전면 전극부의 일단과 연결되며, 상기 지지기판에 대하여 수평 방향으로 연장되는 제 3 전면 전극부를 포함하며,
    상기 제 3 전면 전극부와 상기 제 2 후면 전극은 전기적으로 연결되는 태양전지 모듈.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 후면 전극과 상기 제 2 후면 전극은 서로 이격되고,
    상기 제 1 전면 전극과 상기 제 2 전면 전극은 서로 이격되는 태양전지 모듈.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 후면 전극과 상기 제 2 후면 전극 간의 간격은 3 mm 내지 7 mm 인 태양전지 모듈.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 태양전지 모듈은 건물 일체형 태양 전지 모듈(Building Integrated Photovoltaic; BIPV)인 태양전지 모듈.
  15. 지지기판 상에 후면 전극층을 형성하는 단계;
    상기 후면 전극층에 상기 지지기판을 노출시키는 제 1 패턴을 형성하여, 상기 후면 전극층을 후면 전극으로 분리하는 단계;
    상기 후면 전극층의 상면과 일 측면 및 상기 지지기판의 상면 상에 광 흡수층을 형성하는 단계;
    상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계;
    상기 버퍼층 상에 고저항 버퍼층을 형성하는 단계;
    상기 광 흡수층, 버퍼층 및 고저항 버퍼층에 상기 후면 전극층과 지지기판을 노출시키는 제 2 패턴을 형성하여, 상기 후면 전극층과 지지기판을 노출시키는 단계;
    상기 고저항 버퍼층의 상면과 일 측면, 상기 버퍼층과 광 흡수층의 일 측면, 상기 후면 전극층의 상면과 일 측면 및 상기 지지기판의 상면 상에 전면 전극층을 형성하는 단계; 및
    상기 전면 전극층에 상기 후면 전극층을 노출시키는 제 3 패턴을 형성하여, 상기 전면 전극층을 전면 전극으로 분리하는 단계를 포함하는 태양전지 모듈의 제조방법.


  16. 삭제
  17. 삭제
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