KR101529232B1 - Thin-film solar cell and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박막 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a thin film solar cell and a method of manufacturing the same.
태양전지는 광전 효과를 이용하여 전기에너지를 생산하는 전지로서, 결정형 태양전지, 박막 태양전지, 차세대 태양전지인 DSSC까지 다양한 종류들이 존재한다. 박막 태양전지는 광 흡수층으로 박막을 이용하는 것으로, 광흡수계수가 결정질(crystalline) 실리콘 태양전지에 비하여 크게 높고, 고가의 실리콘 기판 대신 유리나 금속판과 같은 저가의 기판을 사용할 수 있어 기판 소재비가 결정계 태양전지에 비해 매우 낮다는 장점이 있다. 또한, LCD 생산기술을 기반할 수 있으므로 초기설비 투자비를 크게 낮출 수 있고, 저온공정이 가능하여 플렉서블 기판을 이용한 소자 구현이 가능하다는 장점이 있으므로 최근 많은 연구 개발이 이루어지고 있다. There are various types of solar cells, such as crystalline solar cells, thin film solar cells, and DSSC, which is a next generation solar cell, by using photoelectric effect to produce electric energy. Thin film solar cells use a thin film as a light absorbing layer, and their light absorption coefficient is much higher than that of a crystalline silicon solar cell, and a low cost substrate such as glass or metal plate can be used instead of an expensive silicon substrate, Which is very low. In addition, since it can be based on the LCD production technology, it can greatly reduce the initial facility investment cost and can realize a device using a flexible substrate because a low-temperature process is possible, and thus a lot of research and development have been conducted recently.
도 1은 종래 박막 태양전지의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a conventional thin film solar cell.
도 1에서는 p-i-n 슈퍼스트레이트형 박막 태양전지의 구조를 도시하고 있는데, 이와 같은 구조의 종래 박막 태양전지는 광이 입사되는 기판(10) 위에 TCO층(11), p형 반도체층(12, a-Si:H), i형 반도체층(13, a-Si:H), n형 반도체층(14, a-Si:H) 및 후면 전극(15)이 순차적으로 증착되어 구성된다. 1, a conventional thin film solar cell having such a structure has a structure in which a
보다 구체적으로, 종래의 박막 태양전지는 불순물이 첨가되지 않은 진성(intrinsic) 반도체인 i형 반도체층(13)이 높은 도핑 농도를 갖는 p형 반도체층(12) 및 n형 반도체층(14)의 중간에 삽입된 형태를 가지며, 이를 통상적으로 p-i-n 구조라고 한다. 이러한 구조에서는 i형 반도체층(13)은 높은 도핑 농도를 갖는 p형 반도체층(12) 및 n형 반도체층(14)에 의해 공핍(depletion)되며, 따라서 i형 반도체층(13)에서 입사광에 의해 생성된 전자-정공쌍(electron-hole pairs)은 내부 전기장에 의한 드리프트에 의해 각 계면에 수집됨으로써 전류를 발생하게 된다. More specifically, in the conventional thin film solar cell, the i-
그런데, 상술한 p-i-n 구조를 갖는 박막 태양전지는 다음과 같은 문제가 있었다. 첫째, p형 반도체층 및 n형 반도체층과 같은 도핑 레이어(doping layer)들에 의한 결함(defect) 증가로 광안정성(light stability)이 상대적으로 낮으므로, 빛에 노출될 경우에 열화(degradation) 현상이 발생하였다. However, the thin film solar cell having the p-i-n structure has the following problems. First, since light stability is relatively low due to an increase in defects due to doping layers such as a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer, degradation is caused by exposure to light, A phenomenon has occurred.
둘째, p형 반도체층 및 n형 반도체층은 높은 도핑 농도를 갖도록 형성되므로, 공정 과정에서 유해 가스(toxic gas)가 발생하여 작업자가 상기 유해 가스에 노출될 우려가 있어 작업 환경에 악영향을 미칠 수 있다. Secondly, since the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer are formed to have a high doping concentration, toxic gas is generated in the process and the worker may be exposed to the noxious gas, have.
셋째, p-i-n층은 모두 SiH4 및 H2 가스를 이용한 PECVD(플라즈마 화학기상증착공정, Plasma Enhanced Chemical Vapor Depostion)를 이용하여 증착되는데, 상기 PECVD는 열 증착(thermal evaporation) 또는 스퍼터링(sputtering) 공정과 비교하여 공정비용 및 초기설비투자비가 증가하는 문제가 있다. Third, the pin layer is deposited using PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) using SiH 4 and H 2 gas. The PECVD is performed by a thermal evaporation or sputtering process There is a problem that the process cost and the initial facility investment cost are increased.
상술한 문제점들은 모두 p-i-n 구조의 박막 태양전지가 p형 반도체층 및 n형 반도체층과 같은 도핑 레이어들을 사용하고 있기 때문에 발생하는 것으로, 상기 도핑 레이어인 p형 반도체층 및/또는 n형 반도체층을 제거 또는 다른 물질로 대체하는 시도가 이루어지고 있다. The above problems are all caused by the fact that the thin-film solar cell having a pin structure uses doping layers such as a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer, and the p-type semiconductor layer and / Attempts have been made to remove or replace with other materials.
관련하여, 최근에 p-i-n 구조에서 n형 반도체층을 LiF/Al 쇼트키 접합으로 대체한 연구가 개시된 바 있다. 상기 연구에서는 n형 반도체층을 LiF/Al 쇼트키 접합으로 대체하여 도핑 레이어의 일부를 제거하였음에도 태양전지의 효율 특성이 적정한 수준으로 구현될 수 있음을 개시하고 있다. Recently, research has been conducted to replace an n-type semiconductor layer with a LiF / Al Schottky junction in a p-i-n structure. In this study, it has been disclosed that the efficiency characteristics of the solar cell can be realized at an appropriate level even though a part of the doping layer is removed by replacing the n-type semiconductor layer with the LiF / Al Schottky junction.
그러나, 상기 연구에서는 여전히 도핑 레이어로써 p형 반도체층이 존재하고 있으므로, 도핑 레이어들에 의한 상기 문제점들이 완전히 해결되지는 않는다. 후속 연구가 필요한 이유이다. However, since the p-type semiconductor layer is still present as a doping layer in the above-mentioned study, the above problems caused by the doping layers are not completely solved. A follow-up study is necessary.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 도핑 레이어들(p형 반도체층 및 n형 반도체층)이 없는 박막 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 나아가, 도핑 레이어들(p형 반도체층 및 n형 반도체층)을 대체하는 구조를 채용함에 있어서, 효율 증대, 필 팩터(fill factor) 증대 등을 구현할 수 있는 박막 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems and it is an object of the present invention to provide a thin film solar cell without doping layers (a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer) and a manufacturing method thereof. Further, there is provided a thin film solar cell capable of realizing an increase in efficiency, an increase in fill factor and the like in adopting a structure for replacing doping layers (a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer), and a manufacturing method thereof . However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 의한 박막 태양전지가 제공된다. 상기 박막 태양전지는 기판, 상기 기판 상에 형성된 전면 전극층, 상기 전면 전극층 상에 형성된 복수의 옥사이드층, 상기 옥사이드층 상에 형성된 광 흡수층 및 상기 광 흡수층 상에 형성되는 후면 전극층을 구비하고, 상기 복수의 옥사이드층은 다단 구조의 일함수(work function)를 가지도록 상기 복수의 옥사이드층의 각각은 크기가 서로 다른 일정한 일함수를 가진다. A thin film solar cell according to one aspect of the present invention for solving the above problems is provided. The thin film solar cell includes a substrate, a front electrode layer formed on the substrate, a plurality of oxide layers formed on the front electrode layer, a light absorption layer formed on the oxide layer, and a rear electrode layer formed on the light absorption layer, Each of the plurality of oxide layers has a constant work function with a different size so that the oxide layer of the plurality of oxide layers has a work function of a multi-step structure.
상기 박막 태양전지에서, 상기 복수의 옥사이드층은 상기 전면 전극층 상에 형성되며, MoO3, WO3, V2O5 및 CrO3 으로 이루어진 군에서 선택된 제 1 물질을 포함하는, 제 1 옥사이드층 및 상기 제 1 옥사이드층 상에 형성되며, MoO3, WO3, V2O5 및 CrO3 으로 이루어진 군에서 선택된, 상기 제 1 물질과 다른 제 2 물질을 포함하는, 제 2 옥사이드층을 구비할 수 있으며, 이 경우, 상기 제 2 옥사이드층의 일함수는 상기 제 1 옥사이드층의 일함수보다 더 크다. In the thin film solar cell, the plurality of oxide layers are formed on the front electrode layer and include a first oxide layer including a first material selected from the group consisting of MoO 3 , WO 3 , V 2 O 5, and CrO 3 , And a second oxide layer formed on the first oxide layer and comprising a second material different from the first material selected from the group consisting of MoO 3 , WO 3 , V 2 O 5, and CrO 3 . Wherein the work function of the second oxide layer is greater than the work function of the first oxide layer.
상기 박막 태양전지에서, 상기 복수의 옥사이드층은 상기 제 2 옥사이드층 상에 형성되며, MoO3, WO3, V2O5 및 CrO3 으로 이루어진 군에서 선택된, 상기 제 1 물질 및 상기 제 2 물질과 다른, 제 3 물질을 포함하는 제 3 옥사이드층을 더 구비할 수 있고, 이 경우, 상기 제 3 옥사이드층의 일함수는 상기 제 2 옥사이드층의 일함수보다 더 크다. In the thin film solar cell, the plurality of oxide layers are formed on the second oxide layer, and the first material and the second material selected from the group consisting of MoO 3 , WO 3 , V 2 O 5, and CrO 3 , And a third oxide layer, wherein the work function of the third oxide layer is greater than the work function of the second oxide layer.
상기 박막 태양전지에서, 상기 복수의 옥사이드층은 상기 제 3 옥사이드층 상에 형성되며, MoO3, WO3, V2O5 및 CrO3 으로 이루어진 군에서 선택된, 상기 제 1 물질, 상기 제 2 물질 및 상기 제 3 물질과 다른, 제 4 물질을 포함하는 제 4 옥사이드층을 더 구비할 수 있고, 상기 제 4 옥사이드층의 일함수는 상기 제 3 옥사이드층의 일함수보다 더 크다. In the thin film solar cell, the plurality of oxide layers are formed on the third oxide layer, and the first material, the second material, and the second material are selected from the group consisting of MoO 3 , WO 3 , V 2 O 5, and CrO 3 . And a fourth oxide layer comprising a fourth material different from the third material, wherein the work function of the fourth oxide layer is greater than the work function of the third oxide layer.
상기 박막 태양전지에서, 상기 복수의 옥사이드층은, 상기 전면 전극층 상에 형성된 WO3층 및 상기 WO3층 상에 형성된 V2O5층을 구비할 수 있다. In the thin film solar cell, the plurality of oxide layers may include a WO 3 layer formed on the front electrode layer and a V 2 O 5 layer formed on the WO 3 layer.
상기 박막 태양전지에서, 상기 광 흡수층은 비정질 실리콘 박막(a-Si:H), 미세결정질 실리콘 박막(Micro-Crystalline Silicon, mc-Si:H), 결정질 실리콘 박막(Crystalline Silicon, Si:H), 다결정질 실리콘 박막(Polycrystalline Silicon, pc-Si:H) 및 나노결정질 실리콘박막(Nano-Crystalline Silicon, nc-Si:H) 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 실리콘 박막을 포함할 수 있다. In the thin film solar cell, the light absorption layer may be formed of a thin film of amorphous silicon (a-Si: H), a microcrystalline silicon (mc-Si: H), a crystalline silicon thin film (Si: H) At least one silicon thin film selected from polycrystalline silicon (pc-Si: H) and nano-crystalline silicon (nc-Si: H)
상기 박막 태양전지에서, 상기 광 흡수층은 상기 복수의 옥사이드층 상에 형성된 진성(intrinsic) 실리콘 박막층 및 상기 진성 실리콘 박막 층 상에 형성된 n타입 실리콘 박막층을 포함할 수 있다. In the thin film solar cell, the light absorption layer may include an intrinsic silicon thin film layer formed on the plurality of oxide layers and an n-type silicon thin film layer formed on the intrinsic silicon thin film layer.
상기 박막 태양전지에서, 상기 기판은 FTO(Fluorine Tin Oxide)가 코팅된 유리 기판일 수 있다. In the thin film solar cell, the substrate may be a glass substrate coated with FTO (Fluorine Tin Oxide).
상기 박막 태양전지에서, 상기 전면 전극층은, FTO(Fluorine Tin Oxide), ITO(Indium Tin Oxide), ZnO:Al, AgO 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되거나, ITO/GZO 또는 ZnO/AZO로 이루어진 이중층으로 형성될 수 있다. In the thin film solar cell, the front electrode layer may be formed of a material selected from the group consisting of FTO (Fluorine Tin Oxide), ITO (Indium Tin Oxide), ZnO: Al, AgO and mixtures thereof or ITO / GZO or ZnO / AZO And may be formed as a double layer.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 관점에 의하면, 상술한 박막 태양전지의 제조방법이 제공된다. 상기 박막 태양전지의 제조방법에서, 상기 옥사이드층의 형성은 열 증착법(thermal evaporation), 스퍼터링(sputtering) 공정 또는 전자빔 증착(E-beam evaporation)을 이용하여 이루어질 수 있다. According to another aspect of the present invention for solving the above problems, there is provided a method of manufacturing the above-described thin film solar cell. In the method of fabricating the thin film solar cell, the oxide layer may be formed using a thermal evaporation method, a sputtering method, or an E-beam evaporation method.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예들에 따르면, 종래 p-i-n 구조의 박막 태양전지에서 p형 반도체층을 옥사이드층으로 대체함으로써, 도핑 레이어들이 존재하는 경우에 발생하는 낮은 광안정성, 유해가스 발생 및 공정비용 증가와 같은 문제점들을 갖지 않으며, 상대적으로 높은 광안정성, 친환경성 및 공정비용 절감과 같은 장점을 갖는다. 나아가, 상기 옥사이드층을 다단 구조의 일함수를 가지는 복수의 옥사이드층으로 구현함으로써, 태양전지의 효율 증대와 필 팩터(fill factor) 증대 등을 실현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to the embodiments of the present invention as described above, the p-type semiconductor layer is replaced with an oxide layer in a conventional thin-film solar cell having a pin structure, so that low light stability, It does not have problems such as increased process cost, and has advantages such as relatively high light stability, environment friendliness and process cost reduction. Furthermore, by implementing the oxide layer with a plurality of oxide layers having a multi-stage work function, it is possible to realize an increase in efficiency and a fill factor of the solar cell. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 종래 박막 태양전지의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 태양전지의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 박막 태양전지의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 비교예와 본 발명의 실시예1 내지 2의 전류밀도-전압(I-V) 특성 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지의 에너지 밴드를 개요적으로 도시한 도면이다. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a conventional thin film solar cell.
2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a thin film solar cell according to another embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a thin film solar cell according to another embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the current density-voltage (IV) characteristics of the comparative example of the present invention and Examples 1 and 2 of the present invention.
6 is a diagram schematically illustrating an energy band of a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, The present invention is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the thickness and size of each layer are exaggerated for convenience and clarity of explanation.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.It is to be understood that throughout the specification, when an element such as a film, region or substrate is referred to as being "on", "connected to", "laminated" or "coupled to" another element, It will be appreciated that elements may be directly "on", "connected", "laminated" or "coupled" to another element, or there may be other elements intervening therebetween. On the other hand, when one element is referred to as being "directly on", "directly connected", or "directly coupled" to another element, it is interpreted that there are no other components intervening therebetween do. Like numbers refer to like elements. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the listed items.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.Also, relative terms such as "top" or "above" and "under" or "below" can be used herein to describe the relationship of certain elements to other elements as illustrated in the Figures. Relative terms are intended to include different orientations of the device in addition to those depicted in the Figures. For example, in the figures the elements are turned over so that the elements depicted as being on the top surface of the other elements are oriented on the bottom surface of the other elements. Thus, the example "top" may include both "under" and "top" directions depending on the particular orientation of the figure. If the elements are oriented in different directions (rotated 90 degrees with respect to the other direction), the relative descriptions used herein can be interpreted accordingly.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a," "an," and "the" include singular forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, " comprise "and / or" comprising "when used herein should be interpreted as specifying the presence of stated shapes, numbers, steps, operations, elements, elements, and / And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, operations, elements, elements, and / or groups.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 박막 태양전지의 일부의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다. 2 to 4 are sectional views schematically showing a structure of a part of a thin film solar cell according to embodiments of the present invention.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 박막 태양전지는 기판(110) 상에 전면 전극층(120), 복수의 옥사이드층(130), 광 흡수층(140) 및 후면 전극층(150)이 순차적으로 형성된 구조를 포함할 수 있다. 2 to 4, the thin film solar cell has a structure in which a
한편, 선택적으로, 기판(110), 전면 전극층(120), 복수의 옥사이드층(130), 광 흡수층(140) 및 후면 전극층(150)의 일면 또는 양면에는 무정형의 피라미드 구조를 갖는 복수개의 요철이 형성될 수 있다. 즉, 상기 구성들은 텍스처링 표면(texturing surface)을 구비할 수 있다. 상기 텍스처링 표면은 입사광의 반사도를 감소시키고, 입사광의 산란(scattering)에 의한 광 흡수층(140) 내부에서의 이동경로를 증가시켜 태양전지의 효율을 향상시키는 데 기여할 수 있다. 도 2 내지 도 4에서는 텍스처링 표면이 구비된 박막 태양전지를 도시하였음을 밝혀둔다. Alternatively, a plurality of irregularities having an amorphous pyramid structure may be selectively formed on one surface or both surfaces of the
이하, 박막 태양전지의 각 구성에 대하여 설명하도록 한다. Hereinafter, each configuration of the thin film solar cell will be described.
기판(110)은 입사되는 광이 광 흡수층(140)에 효과적으로 도달되도록 투명 재질로 형성될 수 있다. 즉, 기판(110)은 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판일 수 있다. 이러한 기판(110)의 예로는 FTO(Fluorine Tin Oxide)가 코팅된 유리 기판, ITO(Indium Tin Oxide)가 코팅된 기판 및 GZO(Gallium Zinc Oxide)가 코팅된 기판을 포함하는 이중 기판, 또는 AZO(Aluminium Zinc Oxide)가 코팅된 기판일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이 때, 기판(110)이 FTO가 코팅된 유리 기판인 경우에는, 상기 FTO가 전면 전극층(120)으로 기능할 수도 있다. The
전면 전극층(120)은 입사광에 의해 생성된 캐리어 중 하나(예를 들어, 정공)를 수집하여 출력하는 것으로, 전면 전극층(120)은 입사광의 투과율을 높이기 위해 투명 재질 및 전기 전도성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. The
예를 들어, 전면 전극층(120)은 주석계 산화물(SnO2, SnO2:F, ITO), ITO/GZO(Gallium Zinc Oxide) 또는 ZnO/AZO로 이루어진 이중층(double layer), ZnO:Al, AgO 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. For example, the
복수의 옥사이드층(130)은 전면 전극층(120) 상에 형성된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지에서는 종래의 박막 태양전지에서 도핑 레이어 중 하나인 p형 반도체층(도 1 참조)을 복수의 옥사이드층(130)으로 대체하는 것을 기술적 특징 중의 하나로 한다. A plurality of oxide layers (130) are formed on the front electrode layer (120). In a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention, a p-type semiconductor layer (see FIG. 1), which is one of the doping layers in a conventional thin film solar cell, is replaced with a plurality of oxide layers 130.
복수의 옥사이드층(130)은 MoO3(Molybdenum oxide), WO3(Tungsten oxide), V2O5(Vanadium oxide) 및 CrO3(Chromium oxide)으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 복수의 옥사이드층이다. 복수의 옥사이드층(130)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 1nm 내지 30nm의 두께로 형성될 수 있다. 복수의 옥사이드층(130)의 증착 방법으로는, 예를 들어, 10-6 Torr 진공 조건 하에서, 열 증착법(thermal evaporation), 스퍼터링(sputtering) 공정 또는 전자빔 증착(E-beam evaporation)공정을 사용 할 수 있다. The plurality of
본 발명의 발명자들은 MoO3, WO3, V2O5 및 CrO3 으로 이루어진 군에서 선택된 물질은 종래의 박막 태양전지에서의 p형 반도체층(a-Si:H)과 동일 또는 유사하게 기능할 수 있도록 높은 전기전도도 뿐만 아니라, 넓은 광학적 밴드갭(wide optical bandgap)을 갖추고 있으며, 상기 열거된 옥사이드 물질이 상기 p형 반도체층과는 달리 도핑 레이어가 아니므로 p형 반도체층을 대체하면서도 도핑레이어에 의해 발생 가능한 문제점을 해결할 수 있다는 장점을 가짐을 확인하였다. 구체적으로 다음과 같은 유리한 효과를 기대할 수 있다. The inventors of the present invention have found that a material selected from the group consisting of MoO 3 , WO 3 , V 2 O 5 and CrO 3 functions in the same or similar manner as the p-type semiconductor layer (a-Si: H) Type semiconductor layer, the oxide material is not a doping layer. Therefore, the p-type semiconductor layer is substituted for the p-type semiconductor layer, And that the problem can be solved. Specifically, the following advantageous effects can be expected.
첫째, 상기 열거된 옥사이드 물질의 넓은 광학적 밴드갭으로 인하여 종래 p형 반도체층에서 발생 가능한 광의 흡수 손실(absorption loss)을 감소시킬 수 있다. 둘째, 상기 열거된 옥사이드 물질의 높은 전기전도도로 인하여 직렬 저항(series resistance)을 감소시키고 필 팩터(fill factor)를 향상시킬 수 있다. 셋째, 상기 열거된 옥사이드 물질의 높은 일함수(work function)로 인해서 높은 개방전압(Voc, open circuit voltage)을 가질 수 있다. 넷째, 도핑 레이어가 상기 열거된 옥사이드 물질로 대체됨으로써, 도핑 레이어에 의한 결함(defect)이 일어나지 않으며 상기 옥사이드 물질의 경우에는 광흡수층 전면의 캐핑 레이어(capping layer)로 기능할 수 있으므로 태양전지의 광안정성(light stability)를 향상시킬 수 있다. 다섯째, 도핑 레이어 공정과정에서 발생하는 유해 가스(toxic gas)가 발생하지 않으며, 열 증착법(thermal evaporation) 또는 스퍼터링(sputtering) 공정을 이용하여 형성 가능하므로 PECVD(플라즈마 화학기상증착공정, Plasma Enhanced Chemical Vapor Depostio) 공정 사용이 크게 줄어들 수 있어 공정비용을 절감할 수 있다. First, due to the wide optical bandgap of the oxide materials listed above, it is possible to reduce the absorption loss of light that can be generated in the conventional p-type semiconductor layer. Second, due to the high electrical conductivity of the above listed oxide materials, series resistance can be reduced and fill factor can be improved. Third, a high work function of the above listed oxide materials can have a high open circuit voltage (V oc ). Fourth, since the doping layer is replaced with the oxide material listed above, no defect occurs due to the doping layer, and in the case of the oxide material, the capping layer can function as a capping layer on the front surface of the light absorbing layer. The light stability can be improved. Fifth, toxic gas generated during the doping layer process does not occur and can be formed using a thermal evaporation process or a sputtering process. Therefore, PECVD (plasma chemical vapor deposition process, Plasma Enhanced Chemical Vapor Depostio process use can be greatly reduced and process cost can be saved.
한편, 본 발명의 발명자들은, 복수의 옥사이드층(130)이 다단 구조(계단 구조)의 일함수(work function)를 가지도록, 상기 복수의 옥사이드층의 각각은 크기가 서로 다른 일정한 일함수를 가질 때, 단수의 옥사이드층의 경우보다, 태양전지의 효율과 필 팩터(fill factor)가 증가함을 확인하였다. 이러한 일함수의 다단 구조는, 기판(110)에서 광 흡수층(140)으로 나아가는 방향을 따라, 복수의 옥사이드층(130)의 각각의 일함수가 점점 증가하도록 구성될 수 있다. Meanwhile, the inventors of the present invention have found that each of the plurality of oxide layers has a constant work function with different sizes so that the plurality of
예를 들어, 도 2를 참조하면, 복수의 옥사이드층(130)은 전면 전극층(120) 상에 형성된 제 1 옥사이드층(130a) 및 제 1 옥사이드층(130a) 상에 형성된 제 2 옥사이드층(130b)을 구비할 수 있다. 제 1 옥사이드층(130a)은 MoO3, WO3, V2O5 및 CrO3 으로 이루어진 군에서 선택된 제 1 물질을 포함할 수 있으며, 제 2 옥사이드층(130b)은 MoO3, WO3, V2O5 및 CrO3 으로 이루어진 군에서 선택된, 상기 제 1 물질과 다른 제 2 물질을 포함할 수 있다. 제 2 옥사이드층(130b)의 일함수는 제 1 옥사이드층(130a)의 일함수보다 더 클 수 있다. 상기 열거된 옥사이드 물질의 일함수는 MoO3가 가장 크며, CrO3이 그 다음으로 크며, WO3이 가장 작다. 따라서, 구체적인 예로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 옥사이드층(130)을 구성하는, 제 1 옥사이드층(130a)은 WO3을 포함할 수 있으며 제 2 옥사이드층(130b)은 V2O5을 포함할 수 있다. 2, the plurality of
또한, 예를 들어, 도 3을 참조하면, 복수의 옥사이드층(130)은 전면 전극층(120) 상에 형성된 제 1 옥사이드층(130a), 제 1 옥사이드층(130a) 상에 형성된 제 2 옥사이드층(130b) 및 제 2 옥사이드층(130b) 상에 형성된 제 3 옥사이드층(130c)을 구비할 수 있다. 제 1 옥사이드층(130a)은 MoO3, WO3, V2O5 및 CrO3 으로 이루어진 군에서 선택된 제 1 물질을 포함할 수 있으며, 제 2 옥사이드층(130b)은 MoO3, WO3, V2O5 및 CrO3 으로 이루어진 군에서 선택된, 상기 제 1 물질과 다른 제 2 물질을 포함할 수 있다. 나아가, 제 3 옥사이드층(130c)은 MoO3, WO3, V2O5 및 CrO3 으로 이루어진 군에서 선택된, 상기 제 1 물질 및 상기 제 2 물질과 다른, 제 3 물질을 포함할 수 있다. 제 3 옥사이드층(130c)의 일함수는 제 2 옥사이드층(130b)의 일함수보다 더 크며, 제 2 옥사이드층(130b)의 일함수는 제 1 옥사이드층(130a)의 일함수보다 더 클 수 있다. 상기 열거된 옥사이드 물질의 일함수는 MoO3가 가장 크며, CrO3이 그 다음으로 크며, WO3이 가장 작다. 따라서, 구체적인 예로서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 옥사이드층(130)을 구성하는, 제 1 옥사이드층(130a)은 WO3을 포함할 수 있으며 제 2 옥사이드층(130b)은 V2O5을 포함할 수 있으며, 제 3 옥사이드층(130c)은 CrO3을 포함할 수 있다. 3, the plurality of
또한, 예를 들어, 도 4를 참조하면, 복수의 옥사이드층(130)은 전면 전극층(120) 상에 형성된 제 1 옥사이드층(130a), 제 1 옥사이드층(130a) 상에 형성된 제 2 옥사이드층(130b), 제 2 옥사이드층(130b) 상에 형성된 제 3 옥사이드층(130c), 및 제 3 옥사이드층(130c) 상에 형성된 제 4 옥사이드층(130d)을 구비할 수 있다. 제 1 옥사이드층(130a)은 MoO3, WO3, V2O5 및 CrO3 으로 이루어진 군에서 선택된 제 1 물질을 포함할 수 있으며, 제 2 옥사이드층(130b)은 MoO3, WO3, V2O5 및 CrO3 으로 이루어진 군에서 선택된, 상기 제 1 물질과 다른 제 2 물질을 포함할 수 있으며, 제 3 옥사이드층(130c)은 MoO3, WO3, V2O5 및 CrO3 으로 이루어진 군에서 선택된, 상기 제 1 물질 및 상기 제 2 물질과 다른, 제 3 물질을 포함할 수 있다. 나아가, 제 4 옥사이드층(130d)은 MoO3, WO3, V2O5 및 CrO3 으로 이루어진 군에서 선택된, 상기 제 1 물질, 상기 제 2 물질 및 상기 제 3 물질과 다른, 제 4 물질을 포함할 수 있다. 제 4 옥사이드층(130d)의 일함수는 제 3 옥사이드층(130c)의 일함수보다 더 크며, 제 3 옥사이드층(130c)의 일함수는 제 2 옥사이드층(130b)의 일함수보다 더 크며, 제 2 옥사이드층(130b)의 일함수는 제 1 옥사이드층(130a)의 일함수보다 더 클 수 있다. 구체적으로, 상기 열거된 옥사이드 물질의 일함수는 MoO3가 가장 크며, CrO3이 그 다음으로 크며, WO3이 가장 작다. 따라서, 구체적인 예로서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 옥사이드층(130)을 구성하는, 제 1 옥사이드층(130a)은 WO3을 포함할 수 있으며 제 2 옥사이드층(130b)은 V2O5을 포함할 수 있으며, 제 3 옥사이드층(130c)은 CrO3을 포함할 수 있으며, 제 4 옥사이드층(130d)은 MoO3을 포함할 수 있다. 4, a plurality of
도 2 내지 도 4를 참조하면, 광 흡수층(140, intrinsic layer)은 복수의 옥사이드층(130) 상에 형성되는 것으로, 입사광을 받아 전자-정공쌍(electron-hole pair)을 생성하여 전류를 발생시키는 기능을 수행한다. 광 흡수층(140)으로는 비정질 실리콘 박막(a-Si:H), 미세결정질 실리콘 박막(Micro-Crystalline Silicon, mc-Si:H), 결정질 실리콘 박막(Crystalline Silicon, Si:H), 다결정질 실리콘 박막(Polycrystalline Silicon, pc-Si:H) 및 나노결정질 실리콘박막(Nano-Crystalline Silicon, nc-Si:H) 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 실리콘 박막을 포함할 수 있다. 한편, 본 발명의 다른 관점에 의한 실시예에 의하면, 광 흡수층(140)은 복수의 옥사이드층(130) 상에 형성된 진성(intrinsic) 실리콘 박막층; 및 상기 진성 실리콘 박막 층 상에 형성된 n타입 실리콘 박막층;이 순차적으로 형성된 적층 구조체를 포함할 수 있다. 광 흡수층(140)의 두께는 한정되지 않으며, 예를 들어, 50nm 내지 1000nm의 두께로 형성될 수 있다.2 to 4, an
후면 전극층(150)은 광 흡수층(140) 상에 형성되는 것으로, 광 흡수층 상에 형성되는 제1 전극층(151) 및 제1 전극층(151) 상에 형성되는 제2 전극층(152)을 포함할 수 있다. 이 때, 제1 전극층(151)은 LiF, Liq, CsCl, ZrO2, Al2O3 및 SiO2 중에서 선택되는 물질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제2 전극층(152)은 Al, Ag, Mg, Ca 및 Li 중에서 선택되는 물질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 전극층(151) 및 제2 전극층(152)의 조합으로는 LiF/Al, ZrO2/Al, ZrO2/Ag, ZrO2/Mg, ZrO2/Ca, ZrO2/Li, Al2O3/Al, Al2O3/Ag, SiO2/Al 또는 SiO2/Ag 등이 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 후면 전극층(150)은 열 증착법 또는 스퍼터링 공정으로 형성할 수 있다. The
본 발명의 일부 실시예들에 따른 박막 태양전지에서는 종래의 박막 태양전지에서 도핑 레이어 중 하나인 n형 반도체층(도 1 참조)을 제거하고, 제1 전극층(151)/ 제2 전극층(152)으로 형성된 후면 전극층(150)으로 대체할 수 있다. In the thin film solar cell according to some embodiments of the present invention, the n-type semiconductor layer (see FIG. 1) which is one of the doping layers in the conventional thin film solar cell is removed and the
제1 전극층(151)/ 제2 전극층(152)은 쇼트키 접합(Schottky Junction)으로, 박막 태양전지에서의 n형 반도체층을 대체 가능하다. 이에 대해서는 [비특허문헌]( Liang Fang et al, IEEE TRANSCATIONS ON ELECTRON DEVICES, VOL.58, NO.9, SEPTEMBER 2011, pp.3048-3051) 에 구체적으로 기재되어 있으며, 본 명세서는 상기 비특허문헌의 내용을 포함할 수 있음을 밝혀둔다. The
제1 전극층(151)은 표면 패시베이션(passivation)으로 기능할 수 있으며, 제1 전극층(151)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 약 0.1nm 내지 2.0nm의 두께로 형성될 수 있다. 한편, 제2 전극층(152)은 입사광에 의해 생성된 캐리어 중 하나(예를 들면, 전자)를 수집하여 출력 가능하다. The
종래 p-i-n 구조의 박막 태양전지에서는 p형 반도체층 및 n형 반도체층과 같은 도핑 레이어들을 PECVD공정을 이용하여 증착하였으므로 공정비용이 상승하는 문제가 있었으나, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 박막 태양전지에서는 도핑 레이어가 아닌 복수의 옥사이드층(130) 및 후면전극층(150)을 PECVD보다 공정 비용이 낮은 열 증착법 또는 스퍼터링 공정을 통해 형성 가능하므로, 전체 공정 비용을 절감할 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 도핑 레이어를 형성하지 않아도 되므로, 도핑 레이어 형성시에 발생하는 유해 가스가 없으므로 친환경적으로 박막 태양전지를 제작 가능하다. In a conventional thin-film solar cell having a pin structure, doping layers such as a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer are deposited using a PECVD process, which increases a process cost. However, A plurality of
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 종래 p-i-n 구조의 박막 태양전지에서 p형 반도체층을 MoO3, WO3, V2O5 및 CrO3 으로 이루어진 군에서 선택되는 물질로 형성되는 옥사이드층으로 대체하고, n형 반도체층을 LiF, Liq, CsCl, ZrO2, Al2O3 및 SiO2 중에서 선택되는 물질로 형성되는 제1 전극층 및 Al, Ag, Mg, Ca 및 Li 중에서 선택되는 물질로 형성되는 제2 전극층으로 구성되는 제 2 전극층으로 대체함으로써, 도핑 레이어들이 없는 박막 태양전지를 구현하였다. 따라서, 도핑 레이어들이 존재하는 경우에 발생하는 낮은 광안정성, 유해가스 발생 및 공정비용 증가와 같은 문제점들을 갖지 않으며, 상대적으로 높은 광안정성, 친환경성 및 공정비용 절감과 같은 장점을 갖는다. 나아가, 다단 구조의 일함수를 가지는 복수의 옥사이드층을 도입함으로써 태양전지의 효율 증대와 필 팩터(fill factor) 증대 등을 실현할 수 있는바, 이하에서는, 이에 대한 실험예에 대하여 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실험예들이 본 발명을 한정하지 않음은 자명하다. As described above, the embodiments of the present invention are directed to a p-type semiconductor layer of a conventional pin-structured thin film solar cell, which is an oxide layer formed of a material selected from the group consisting of MoO 3 , WO 3 , V 2 O 5, and CrO 3 And the n-type semiconductor layer is formed of a material selected from a first electrode layer formed of a material selected from LiF, Liq, CsCl, ZrO 2 , Al 2 O 3 and SiO 2 and a material selected from Al, Ag, Mg, Ca and Li And a second electrode layer composed of a second electrode layer formed on the first electrode layer, thereby realizing a thin film solar cell without doping layers. Therefore, it does not have problems such as low light stability, harmful gas generation, and increased process cost that arise when doping layers are present, and has advantages such as relatively high light stability, environment friendliness, and process cost reduction. Furthermore, by introducing a plurality of oxide layers having a multi-step structure work function, it is possible to realize an increase in efficiency and a fill factor of a solar cell. Hereinafter, experimental examples will be described. However, it is apparent that the following experimental examples do not limit the present invention.
실험을 위하여, 비교예 및 실시예에 해당하는 박막 태양전지를 제작하였으며, 상기 비교예 및 실시예에 대해서는 [표 1]에 정리하였다. 비교예 및 실시예들에서, 광 흡수층 물질로는 복수의 옥사이드층 상에 형성된 진성 실리콘 박막층(i-Si); 및 상기 진성 실리콘 박막 층 상에 형성된 n타입 실리콘 박막층(n-Si);을 포함하도록 형성하였고, 기판 및 전면전극층으로 FTO 글라스를 사용하였으며, 후면 전극층은 Ag를 포함하도록 형성하였다. For the experiment, the thin film solar cells corresponding to the comparative example and the example were fabricated, and the comparative examples and the examples were summarized in Table 1. [Table 1] In Comparative Examples and Examples, the light absorption layer material includes an intrinsic silicon thin film layer (i-Si) formed on a plurality of oxide layers; And an n-type silicon thin film layer (n-Si) formed on the intrinsic silicon thin film layer. The FTO glass was used as the substrate and the front electrode layer, and the rear electrode layer was formed to include Ag.
실시예1에서, 도 2에 도시된 복수의 옥사이드층(130)을 구성하는 제 1 옥사이드층(130a)은 1nm 두께의 WO3층이며, 제 2 옥사이드층(130b)은 V2O5층인 박막 태양전지이다. 실시예2에서, 도 2에 도시된 복수의 옥사이드층(130)을 구성하는 제 1 옥사이드층(130a)은 3nm 두께의 WO3층이며, 제 2 옥사이드층(130b)은 V2O5층인 박막 태양전지이다. 비교예는, 실시예1과 실시예2와 비교할 때, WO3층이 존재하지 않는다는 점만 다를 뿐이다. In
상기 실시예1, 실시예2, 비교예에 의한 구조를 가지는 박막 태양전지에서 측정된 효율(Efficiency), 단락전류(Jsc), 개방전압(Voc), 필 팩터(fill factor)를 표 2에서 나타내었으며, 측정된 전류밀도-전압(I-V) 특성을 도 5에서 도시하였다. The efficiency (Efficiency), the short-circuit current (J sc ), the open-circuit voltage (V oc ), and the fill factor measured in the thin film solar cells having the structures according to the first, second, , And the measured current density-voltage (IV) characteristics are shown in FIG.
표 2 및 도 5를 참조하면, 옥사이드층을 단수층으로 할 경우보다, 다단 구조를 가지는 일함수를 가지는 복수의 옥사이드층을 가질 경우, 태양전지의 효율(Efficiency), 단락전류(Jsc), 개방전압(Voc), 필 팩터(fill factor) 특성이 개선됨을 확인할 수 있다. Referring to Table 2 and FIG. 5, when the oxide layer has a plurality of oxide layers having a work function having a multi-stage structure, the efficiency of the solar cell, the short-circuit current (J sc ) The open-circuit voltage (V oc ) and the fill factor characteristics are improved.
본 실험예에 개시된 실시예들에 따른 박막 태양전지의 에너지 밴드를 개요적으로 도시한 도 6을 참조하면, WO3층의 일함수는 6.65eV이고, V2O5층의 일함수는 6.80eV이며, FTO기판에서 광 흡수층으로 나아가는 방향으로, 복수의 옥사이드층의 각각은 일함수가 증가하는 다단 구조를 가짐을 이해할 수 있다. 본 발명의 발명자는 이러한 다단 구조를 가지는 복수의 옥사이드층을 가지는 태양전지가 단수의 옥사이드층을 가지는 태양전지보다 효율, 단락전류, 개방전압, 필 팩터 등의 특성에서 개선됨을 확인하였다. Referring to FIG. 6, which schematically illustrates the energy band of a thin film solar cell according to the embodiments disclosed in this Experimental Example, the work function of the WO 3 layer is 6.65 eV and the work function of the V 2 O 5 layer is 6.80 eV , And it can be understood that each of the plurality of oxide layers has a multi-step structure in which the work function increases in a direction going from the FTO substrate to the light absorbing layer. The inventor of the present invention has confirmed that a solar cell having a plurality of oxide layers having such a multi-stage structure is improved in characteristics such as efficiency, short-circuit current, open-circuit voltage, and fill factor, compared with a solar cell having a single oxide layer.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
Claims (10)
상기 기판 상에 형성된 전면 전극층;
상기 전면 전극층 상에 형성된 복수의 옥사이드층;
상기 옥사이드층 상에 형성된 광 흡수층; 및
상기 광 흡수층 상에 형성되는 후면 전극층;을 구비하고,
상기 복수의 옥사이드층은 다단 구조의 일함수(work function)를 가지도록 상기 복수의 옥사이드층의 각각은 크기가 서로 다른 일정한 일함수를 가지고,
상기 복수의 옥사이드층은,
상기 전면 전극층 상에 형성되고, 제 1 물질을 포함하는 제1 옥사이드층;
상기 제1 옥사이드층 상에 형성되고, 상기 제 1 물질과 다른 제 2 물질을 포함하는 제 2 옥사이드층;
을 포함하고,
상기 제1 옥사이드층과 상기 제2 옥사이드층은 동일한 피라미드 텍스처링 표면을 가지는, 박막 태양전지. Board;
A front electrode layer formed on the substrate;
A plurality of oxide layers formed on the front electrode layer;
A light absorbing layer formed on the oxide layer; And
And a rear electrode layer formed on the light absorption layer,
Wherein each of the plurality of oxide layers has a uniform work function with different sizes so that the plurality of oxide layers have a work function of a multi-
Wherein the plurality of oxide layers comprise
A first oxide layer formed on the front electrode layer, the first oxide layer including a first material;
A second oxide layer formed on the first oxide layer, the second oxide layer including a second material different from the first material;
/ RTI >
Wherein the first oxide layer and the second oxide layer have the same pyramid textured surface.
상기 제 1 옥사이드층은 MoO3, WO3, V2O5 및 CrO3 으로 이루어진 군에서 선택된 상기 제 1 물질을 포함하고,
상기 제 2 옥사이드층은 MoO3, WO3, V2O5 및 CrO3 으로 이루어진 군에서 선택된 상기 제 2 물질을 포함하고,
상기 제 2 옥사이드층의 일함수는 상기 제 1 옥사이드층의 일함수보다 더 큰, 박막 태양전지.The method according to claim 1,
Wherein the first oxide layer comprises the first material selected from the group consisting of MoO 3 , WO 3 , V 2 O 5 and CrO 3 ,
Wherein the second oxide layer comprises the second material selected from the group consisting of MoO 3 , WO 3 , V 2 O 5 and CrO 3 ,
Wherein the work function of the second oxide layer is greater than the work function of the first oxide layer.
상기 복수의 옥사이드층은
상기 제 2 옥사이드층 상에 형성되며, MoO3, WO3, V2O5 및 CrO3 으로 이루어진 군에서 선택된, 상기 제 1 물질 및 상기 제 2 물질과 다른, 제 3 물질을 포함하는 제 3 옥사이드층;을 더 구비하고,
상기 제 3 옥사이드층의 일함수는 상기 제 2 옥사이드층의 일함수보다 더 큰, 박막 태양전지.3. The method of claim 2,
The plurality of oxide layers
The second is formed on the oxide layer, MoO 3, WO 3, V 2 O 5 and the third oxide to from the group consisting of CrO 3 comprises a selected, first material and the second material and the other, a third material Further comprising:
Wherein the work function of the third oxide layer is greater than the work function of the second oxide layer.
상기 복수의 옥사이드층은
상기 제 3 옥사이드층 상에 형성되며, MoO3, WO3, V2O5 및 CrO3 으로 이루어진 군에서 선택된, 상기 제 1 물질, 상기 제 2 물질 및 상기 제 3 물질과 다른, 제 4 물질을 포함하는 제 4 옥사이드층;을 더 구비하고,
상기 제 4 옥사이드층의 일함수는 상기 제 3 옥사이드층의 일함수보다 더 큰, 박막 태양전지.The method of claim 3,
The plurality of oxide layers
A fourth material formed on the third oxide layer and different from the first material, the second material and the third material selected from the group consisting of MoO 3 , WO 3 , V 2 O 5, and CrO 3; And a second oxide layer,
Wherein the work function of the fourth oxide layer is greater than the work function of the third oxide layer.
상기 제1 옥사이드층은 WO3층을 포함하고,
상기 제2 옥사이드층은 V2O5층을 포함하는, 박막 태양전지.The method according to claim 1,
Wherein the first oxide layer comprises a WO 3 layer,
The second oxide layer is a thin film solar cell comprising a V 2 O 5 layer.
상기 광 흡수층은 비정질 실리콘 박막(a-Si:H), 미세결정질 실리콘 박막(Micro-Crystalline Silicon, mc-Si:H), 결정질 실리콘 박막(Crystalline Silicon, Si:H), 다결정질 실리콘 박막(Polycrystalline Silicon, pc-Si:H) 및 나노결정질 실리콘박막(Nano-Crystalline Silicon, nc-Si:H) 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 실리콘 박막을 포함하는, 박막 태양전지.The method according to claim 1,
The light absorption layer may be formed of a material selected from the group consisting of an amorphous silicon thin film (a-Si: H), a microcrystalline silicon (mc-Si: H), a crystalline silicon thin film (Si: H), a polycrystalline silicon thin film Wherein the silicon thin film comprises at least one silicon thin film selected from silicon, silicon, pc-Si: H and nano-crystalline silicon.
상기 광 흡수층은 상기 복수의 옥사이드층 상에 형성된 진성(intrinsic) 실리콘 박막층; 및 상기 진성 실리콘 박막 층 상에 형성된 n타입 실리콘 박막층;을 포함하는, 박막 태양전지.The method according to claim 1,
Wherein the light absorption layer comprises an intrinsic silicon thin film layer formed on the plurality of oxide layers; And an n-type silicon thin film layer formed on the intrinsic silicon thin film layer.
상기 기판은 FTO(Fluorine Tin Oxide)가 코팅된 유리 기판인, 박막 태양전지.The method according to claim 1,
Wherein the substrate is a glass substrate coated with FTO (Fluorine Tin Oxide).
상기 전면 전극층은, FTO(Fluorine Tin Oxide), ITO(Indium Tin Oxide), ZnO:Al, AgO 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되거나, ITO/GZO 또는 ZnO/AZO로 이루어진 이중층으로 형성된, 박막 태양전지.The method according to claim 1,
The front electrode layer may be a thin film solar cell formed of a double layer of ITO / GZO or ZnO / AZO selected from the group consisting of FTO (Fluorine Tin Oxide), ITO (Indium Tin Oxide), ZnO: Al, AgO, battery.
상기 옥사이드층의 형성은 열 증착법(thermal evaporation), 스퍼터링(sputtering) 공정 또는 전자빔 증착(E-beam evaporation)을 이용하여 이루어지는 박막 태양전지의 제조방법.
10. A method of manufacturing the thin film solar cell according to any one of claims 1 to 9,
Wherein the oxide layer is formed using a thermal evaporation method, a sputtering method, or an E-beam evaporation method.
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| CN110028242A (en) * | 2018-01-11 | 2019-07-19 | Ａｇｃ株式会社 | Glass, glass powder, electroconductive paste and solar battery |
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