KR101571652B1 - ZnO BASED SPUTTERING TARGET AND PHOTOVOLTAIC CELL HAVING PASSIVATION LAYER DEPOSITED BY THE SAME - Google Patents
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Abstract
본 발명은 산화아연계 스퍼터링 타겟 및 이를 통해 증착된 보호층을 갖는 광전지에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 DC 스퍼터링이 가능하고, CIGS 화합물로 이루어지는 광 흡수층에서 갈륨의 계면 확산으로 인한 광 흡수층의 조성 변질을 방지함으로써, 광 흡수층의 효율 저하를 방지할 수 있는 보호층 증착이 가능한 산화아연계 스퍼터링 타겟 및 이를 통해 증착된 보호층을 갖는 광전지에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은, 산화갈륨이 60~80wt% 포함된 산화아연으로 이루어진 소결체; 및 상기 소결체의 후면에 접합되어 상기 소결체를 지지하는 백킹 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화아연계 스퍼터링 타겟 및 이를 통해 증착된 보호층을 갖는 광전지를 제공한다.The present invention relates to a photovoltaic cell having a zinc oxide based sputtering target and a protective layer deposited thereon, and more particularly, to a photovoltaic device capable of DC sputtering and capable of suppressing composition deterioration of a light absorption layer due to interfacial diffusion of gallium in a light absorption layer made of a CIGS compound To a photovoltaic cell having a zinc oxide-based sputtering target capable of depositing a protective layer capable of preventing the deterioration of the efficiency of the light absorbing layer and a protective layer deposited thereon.
To this end, the present invention provides a sintered body made of zinc oxide containing 60 to 80 wt% of gallium oxide; And a backing plate joined to a rear surface of the sintered body to support the sintered body, and a photovoltaic cell having the protective layer deposited thereon.
Description
본 발명은 산화아연계 스퍼터링 타겟 및 이를 통해 증착된 보호층을 갖는 광전지에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 DC 스퍼터링이 가능하고, CIGS 화합물로 이루어지는 광 흡수층에서 갈륨의 계면 확산으로 인한 광 흡수층의 조성 변질을 방지함으로써, 광 흡수층의 효율 저하를 방지할 수 있는 보호층 증착이 가능한 산화아연계 스퍼터링 타겟 및 이를 통해 증착된 보호층을 갖는 광전지에 관한 것이다.
The present invention relates to a photovoltaic cell having a zinc oxide based sputtering target and a protective layer deposited thereon, and more particularly, to a photovoltaic device capable of DC sputtering and capable of suppressing composition deterioration of a light absorption layer due to interfacial diffusion of gallium in a light absorption layer made of a CIGS compound To a photovoltaic cell having a zinc oxide-based sputtering target capable of depositing a protective layer capable of preventing the deterioration of the efficiency of the light absorbing layer and a protective layer deposited thereon.
최근, 에너지 자원 부족과 환경오염의 대책으로 고효율 광전지 모듈(photovoltaic module)의 개발이 대규모로 이루어지고 있다. 상기 광전지 모듈은 광 에너지 예컨대, 태양 에너지를 직접 전기로 변환시키는 광 발전의 핵심소자이다. 이러한 광전지 모듈은 그 수요가 폭발적으로 증가하고 있는 가운데, 대면적화에 대한 필요성도 증가하고 있는 실정이다.Recently, high efficiency photovoltaic modules have been developed on a large scale due to the lack of energy resources and environmental pollution. The photovoltaic module is a core element of photovoltaic power generation that directly converts light energy, such as solar energy, into electricity. As the demand for such photovoltaic modules is explosively increasing, there is a growing need for larger-sized photovoltaic modules.
한편, 이러한 광전지 모듈은 커버유리/완충부재/전지 셀/완충부재/후면 시트의 적층 구조로 이루어질 수 있다. 이때, 전지 셀은 기판/공통 전극/광 흡수층/버퍼층/보호층/투명 전극을 포함하여 형성될 수 있다. 여기서, 기판은 유리나 스틸(steel)로 이루어질 수 있다. 또한, 공통 전극은 기판 상에 Mo를 증착시켜 형성할 수 있고, 광 흡수층은 공통 전극 상에 스퍼터, MBE, 이베퍼레이션(Evaporation) 법을 통해, 예컨대, CIGS(copper indium gallium selenide) 화합물을 증착시켜 형성할 수 있으며, 버퍼층은 광 흡수층 상에 CBD나 ALD 법을 통해 CdS 혹은 ZnS를 증착시켜 형성할 수 있다. 그리고 보호층은 버퍼층 상에 i-ZnO를 증착시켜 형성할 수 있다.On the other hand, such a photovoltaic module may have a laminated structure of a cover glass / buffer member / battery cell / buffer member / rear sheet. At this time, the battery cell may include a substrate / common electrode / light absorbing layer / buffer layer / protective layer / transparent electrode. Here, the substrate may be made of glass or steel. The common electrode may be formed by depositing Mo on the substrate. The light absorption layer may be formed by depositing a copper indium gallium selenide (CIGS) compound on the common electrode through a sputter, MBE, or evaporation method And the buffer layer can be formed by depositing CdS or ZnS on the light absorption layer through CBD or ALD. The protective layer can be formed by depositing i-ZnO on the buffer layer.
여기서, 전지 셀의 보호층으로 사용되는 i-ZnO는 부도체로, 예컨대, 산화아연계 박막으로 이루어지는 투명 전극과 전기적인 특성이 상충된다.Here, the i-ZnO used as the protective layer of the battery cell is an insulator, which is in conflict with the electrical characteristics of the transparent electrode made of, for example, a zinc oxide-based thin film.
또한, CIGS 화합물로 이루어지는 광 흡수층은 갈륨의 계면 확산 현상이 발생하는 등 조성적으로 불안정한 구조인데, 이와 같이, 광 흡수층의 조성이 변질되면, 결국, 광전지의 효율이 저하될 수 밖에 없다. 따라서, 광 흡수층의 조성 변질을 방지할 수 있는 대책이 절실히 요구되고 있다.Further, the light absorption layer made of the CIGS compound is structurally unstable such as the interface diffusion phenomenon of gallium. If the composition of the light absorption layer is altered in this way, the efficiency of the photovoltaic cell will be degraded. Therefore, measures against the deterioration of the composition of the light absorbing layer are urgently required.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 DC 스퍼터링이 가능하고, CIGS 화합물로 이루어지는 광 흡수층에서 갈륨의 계면 확산으로 인한 광 흡수층의 조성 변질을 방지함으로써, 광 흡수층의 효율 저하를 방지할 수 있는 보호층 증착이 가능한 산화아연계 스퍼터링 타겟 및 이를 통해 증착된 보호층을 갖는 광전지를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the conventional art as described above, and it is an object of the present invention to provide a light- A sputtering target of a zinc oxide type capable of forming a protective layer capable of preventing deterioration of the efficiency of the light absorption layer and a photovoltaic cell having the protective layer deposited thereon.
이를 위해, 본 발명은, 산화갈륨이 60~80wt% 포함된 산화아연으로 이루어진 소결체; 및 상기 소결체의 후면에 접합되어 상기 소결체를 지지하는 백킹 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화아연계 스퍼터링 타겟을 제공한다.To this end, the present invention provides a sintered body made of zinc oxide containing 60 to 80 wt% of gallium oxide; And a backing plate joined to a rear surface of the sintered body to support the sintered body.
여기서, 상기 소결체는, 비저항이 100Ω·㎝ 이하일 수 있다.Here, the sintered body may have a resistivity of 100? 占 ㎝ m or less.
이때, 상기 산화아연계 스퍼터링 타겟은 DC 스퍼터링이 가능한 타겟일 수 있다.At this time, the zinc oxide based sputtering target may be a DC sputtering target.
또한, 상기 소결체는 50㎫ 이상의 굽힘 강도를 가질 수 있다.The sintered body may have a bending strength of 50 MPa or more.
그리고 상기 소결체 내에 직경이 1㎛ 이상인 상기 산화갈륨의 응집체는 상기 소결체의 부피 대비 5% 미만으로 분포되어 있을 수 있다.And the agglomerated gallium oxide having a diameter of 1 mu m or more in the sintered body may be distributed to less than 5% of the volume of the sintered body.
한편, 본 발명은, 산화갈륨이 60~80wt% 포함된 산화아연계 박막을 보호층으로 구비하는 것을 특징으로 하는 광전지를 제공한다.On the other hand, the present invention provides a photovoltaic cell comprising as a protective layer a zinc oxide based thin film containing 60 to 80 wt% of gallium oxide.
여기서, CIGS(copper indium gallium selenide) 화합물로 이루어진 광 흡수층을 포함할 수 있다.Here, a light absorbing layer made of a compound of CIGS (copper indium gallium selenide) may be included.
또한, 상기 보호층을 이루는 결정립의 크기는 10㎚ 이상일 수 있다.The size of the crystal grains constituting the protective layer may be 10 nm or more.
그리고 상기 보호층은 100㎚ 미만의 두께로 형성될 수 있다.The protective layer may be formed to a thickness of less than 100 nm.
바람직하게, 상기 보호층은 50㎚ 미만의 두께로 형성될 수 있다.Preferably, the protective layer may be formed to a thickness of less than 50 nm.
아울러, 상기 보호층은 10Ω·㎝ 이하의 비저항을 가질 수 있다.
In addition, the protective layer may have a resistivity of 10? 占 ㎝ m or less.
본 발명에 따르면, 산화갈륨이 60~80wt% 포함된 산화아연으로 이루어진 소결체를 구비하는 스퍼터링 타겟에 의해, 스퍼터링 시 안정적으로 DC 스퍼터링을 진행할 수 있고, 산화갈륨이 다량 첨가된 광전지의 보호층을 증착시킬 수 있으며, 이에 따라, CIGS 화합물로 이루어진 광 흡수층에 있는 갈륨의 계면 확산을 억제할 수 있고, 아울러, 보호층의 갈륨이 광 흡수층으로 확산되어, 광전지의 효율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, DC sputtering can be stably performed during sputtering by a sputtering target comprising a sintered body made of zinc oxide containing 60 to 80 wt% of gallium oxide, and a protective layer of a photocell where a large amount of gallium oxide is added can be deposited Thus, the interfacial diffusion of gallium in the light absorption layer made of the CIGS compound can be suppressed, and the gallium in the protective layer can be diffused into the light absorption layer to improve the efficiency of the photovoltaic cell.
즉, 본 발명에 따르면, 보호층을 이루는 산화아연계 박막 내부에 함유된 높은 농도의 갈륨을 통해 불안정한 광 흡수층의 조성 변질을 방지할 수 있고, 이를 통해, 광전지의 효율 저하를 방지할 수 있다.That is, according to the present invention, deterioration of the composition of the unstable light absorption layer can be prevented through the gallium at high concentration contained in the zinc oxide thin film forming the protective layer, thereby preventing deterioration of the efficiency of the photovoltaic cell.
또한, 본 발명에 따르면, 안정적인 스퍼터링이 가능할 뿐만 아니라, 이에 따라, 증착되는 산화아연계 박막의 조성 균질도가 높아지므로, 결국, 대면적의 광전지 제조가 가능해진다.Further, according to the present invention, not only stable sputtering is possible, but also the composition homogeneity of the zinc oxide thin film to be deposited is increased, so that a large-area photovoltaic cell can be produced.
또한, 본 발명에 따르면, 산화아연계 스퍼터링 타겟을 통해 증착되는 보호층이 전도성을 가지므로, 이러한 전도성의 보호층 상에 투명전극이 증착될 경우, 투명전극의 저항을 낮출 수 있고, 이를 통해, 광전지의 광 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
In addition, according to the present invention, since the protective layer deposited through the zinc oxide based sputtering target has conductivity, when the transparent electrode is deposited on the conductive protective layer, the resistance of the transparent electrode can be lowered, The light conversion efficiency of the photovoltaic cell can be improved.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 산화아연계 스퍼터링 타겟을 통해 증착된 보호층을 갖는 광전지를 개략적으로 나타낸 단면 모식도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing a photovoltaic cell having a protective layer deposited through a zinc oxide based sputtering target according to an embodiment of the present invention. FIG.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 산화아연계 스퍼터링 타겟 및 이를 통해 증착된 보호층을 갖는 광전지에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a photovoltaic cell having a zinc oxide sputtering target and a protective layer deposited thereon according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 산화아연계 스퍼터링 타겟은, 차례로 적층된 기판(11), 공통 전극(12), 광 흡수층(13), 버퍼층(14), 보호층(100) 및 투명 전극(15)을 포함하는 광전지(10)에서, 산화갈륨이 60~80wt% 포함된 산화아연계 박막으로 이루어진 보호층(100)을 증착시키기 위한 타겟이다.1, a zinc oxide based sputtering target according to an embodiment of the present invention includes a
여기서, 기판(11)은 유리나 스틸로 이루어질 수 있다. 또한, 공통 전극(12)은 기판(11) 상에 형성된다. 이러한 고통 전극(12)은 Mo로 이루어질 수 있다. 그리고 광 흡수층(13)은 공통 전극(12) 상에 형성된다. 이러한 광 흡수층(13)은 CIGS(copper indium gallium selenide) 화합물로 이루어질 수 있다. 이때, CIGS 화합물은 스퍼터, MBE, 이베퍼레이션(evaporation) 법 등의 공정을 통해 형성될 수 있다. 또한, 버퍼층(14)은 광 흡수층(13) 상에 형성된다. 이러한 버퍼층(14)은 CdS나 ZnS로 이루어질 수 있다. 이때, CdS나 ZnS는 CBD나 ALD와 같은 공정을 통해 형성될 수 있다. 그리고 투명 전극(15)은 버퍼층(14) 상에 형성되는 보호층(100) 상에 형성될 수 있다. 이러한 투명 전극(15)은 AZO(Al-Zn-O)나 GAZO(Ga-Al-Zn-O)로 이루어질 수 있고, 스퍼터 등과 같은 공정을 통해 형성될 수 있다.
Here, the
한편, 상기와 같이 광전지(10)의 보호층(100) 증착에 사용되는 본 발명의 실시 예에 따른 산화아연계 스퍼터링 타겟은 소결체 및 백킹 플레이트(backing plate)를 포함하여 형성된다.
Meanwhile, the zinc oxide based sputtering target according to the embodiment of the present invention used for deposition of the
소결체는 산화갈륨이 60~80wt% 포함된 산화아연으로 이루어진다. 이는, 산화아연에 산화갈륨이 포함되면, 산화갈륨의 갈륨이 산화아연 구조에서 아연을 치환 고용하여 n 타입 반도체를 형성시킴으로써, 산화아연에 전기 전도도를 부여하게 되고, 이를 통해, 이러한 산화아연으로 이루어지는 소결체를 구비하는 스퍼터링 타겟은 DC 스퍼터링이 가능해진다. 이때, 열역학적으로 평형을 이루는 상태에서 갈륨이 산화아연에 고용되는 함량에는 한계가 있으므로, 본 발명의 실시 예에서는 산화아연에 포함되는 산화갈륨의 함유량은 60~80wt%로 제어될 수 있다.The sintered body is composed of zinc oxide containing 60 to 80 wt% of gallium oxide. This is because when gallium oxide is contained in zinc oxide, gallium in the zinc oxide structure substitutes for zinc in the zinc oxide structure to form an n-type semiconductor, thereby imparting electrical conductivity to the zinc oxide, The sputtering target having the sintered body can perform DC sputtering. At this time, since the amount of gallium dissolved in the zinc oxide is limited in a thermodynamically balanced state, in the embodiment of the present invention, the content of gallium oxide contained in the zinc oxide can be controlled to 60 to 80 wt%.
이와 같이, 산화갈륨이 60~80wt% 포함되어 있는 산화아연으로 이루어진 소결체를 구비한 스퍼터링 타겟은, 산화갈륨이 60~80wt% 포함된 산화아연계 박막으로 이루어지는 광전지(10)의 보호층(100) 증착에 사용된다.As described above, the sputtering target having the sintered body of zinc oxide containing 60 to 80 wt% of gallium oxide is obtained by forming the
한편, 상기와 같이 산화갈륨의 첨가량이 제어된 산화아연 소결체는 스퍼터링 시 인가되는 높은 파워로 인해 크랙 등이 발생되는 위험에서 안정되도록 50㎫ 이상의 굽힘 강도를 갖고, 소결체 내에 직경이 1㎛ 이상인 산화갈륨의 응집체가 소결체의 부피 대비 5% 미만으로 분포되도록 제어될 수 있으며, 100Ω·㎝ 이하의 비저항을 갖는다.
On the other hand, the zinc oxide sintered body in which the addition amount of gallium oxide is controlled as described above has a bending strength of 50 MPa or more so as to be stable at the risk of occurrence of cracks or the like due to high power applied at the time of sputtering, Can be controlled to be distributed to less than 5% of the volume of the sintered body, and has a resistivity of 100? 占 ㎝ m or less.
백킹 플레이트는 소결체를 지지하는 역할을 하는 부재로, 도전성 및 열전도성이 우수한 구리, 바람직하게는 무산소 구리, 티탄, 스테인리스 강으로 이루어질 수 있다. 이러한 백킹 플레이트는 예컨대, 인듐으로 이루어진 본딩재를 매개로 소결체의 후면에 접합되어 산화아연계 스퍼터링 타겟을 구성하게 된다.
The backing plate is a member for supporting the sintered body, and may be made of copper having excellent conductivity and thermal conductivity, preferably oxygen-free copper, titanium, and stainless steel. Such a backing plate is bonded to the rear surface of the sintered body via a bonding material made of, for example, indium to form a zinc oxide based sputtering target.
상기와 같은 소결체와 백킹 플레이트로 이루어지는 산화아연계 스퍼터링 타겟은 높은 증착 속도를 가지며, 스퍼터링 시 인가되는 높은 파워에서도 이상 방전 없이 안정적인 방전이 가능하고, 이에 따라, 증착되는 보호층(100)의 조성 균질도가 높아져, 대면적의 광전지(10) 제조가 가능해진다.
The zinc oxide based sputtering target comprising the sintered body and the backing plate has a high deposition rate and can discharge stably without abnormal discharge even at high power applied during sputtering, The
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 산화아연계 스퍼터링 타겟을 통해 증착된 광전지(10)의 보호층(100)은 10Ω·㎝ 이하의 비저항을 가질 수 있다. 이와 같이, 보호층(100)의 저항 특성이 우수하면, 이의 상부에 형성되는 투명 전극(15)의 저항 또한 낮추게 되어, 종래 대면적 패널 적용 시 투명 전극의 높은 저항에 의해 CIGS 층의 효율이 감소되던 현상을 방지할 수 있게 된다.Meanwhile, the
이러한 보호층(100)은 100㎚ 미만의 두께, 바람직하게는 50㎚ 미만의 두께로 형성될 수 있다. 이는, 보호층(100)이 버퍼층(14)과 함께 빛을 투과시키는 역할을 하는데, 두께가 얇을수록 투과율 향상에 유리하기 때문이다.This
이와 같이, 산화아연계 스퍼터링 타겟을 통해 증착되는 산화아연계 박막으로 이루어진 보호층(100)은 갈륨의 함유량에 관계 없이 산화아연의 육방정 결정 구조를 유지하고, 주로 c-축으로 결정 성장을 한다. 이때, 이러한 보호층(100)을 이루는 결정립의 크기는 10㎚ 이상일 수 있다.As described above, the
여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 산화아연계 스퍼터링 타겟을 통해 증착된 보호층(100)은 산화아연 기반의 결정 구조를 이루고 있다. 이때, 이러한 보호층(100) 상에 증착되는 투명 전극(15)은 보호층(100)과 마찬가지로 AZO나 GAZO와 같은 산화아연계 박막으로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 투명 전극(15)의 증착 초기부터 결정 배향이 형성된 보호층(100) 상에 투명 전극(15)이 증착됨으로써, 투명 전극(15)의 성능은 극대화될 수 있고, 이를 통해, 광전지(10)의 광 변환 효율은 더욱 향상될 수 있다.Here, the
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 산화아연계 스퍼터링 타겟을 통해 증착된 보호층(100)은 내부에 함유된 높은 농도의 갈륨으로 인해 조성적으로 불안한 CIGS 화합물로 이루어진 광 흡수층(13)의 조성 변질을 방지할 수 있다. 즉, CIGS 화합물로 이루어진 광 흡수층(13)의 보호층(100)으로 산화갈륨이 다량 첨가된 산화아연계 박막이 형성되면, 광 흡수층(13)에 있는 갈륨의 계면 확산을 억제할 수 있고, 보호층(100)의 갈륨이 광 흡수층(13)으로 확산되어, 광 흡수층(13) 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
In addition, the
실시 예1Example 1
CIGS 화합물로 이루어진 광 흡수층 상에 CdS를 증착하여 버퍼층을 형성하였고, 버퍼층 상에 산화갈륨이 60wt% 포함된 산화아연 타겟(GZO)을 통한 RF 스퍼터링으로 산화갈륨이 60wt% 포함된 산화아연계 박막으로 이루어진 800Å 두께의 보호층을 형성하였으며, 보호층 상에 GAZO(Ga-Al-Zn-O) 타겟에 대한 파워밀도 4.4W/㎠ 스퍼터링 조건으로 스퍼터링하여 5,000Å 두께의 투명 전극(TCO)를 형성한 후 이에 대한 특성을 평가하였다.
CdS was deposited on a light absorbing layer made of CIGS compound to form a buffer layer. A zinc oxide thin film containing 60 wt% gallium oxide was formed on the buffer layer by RF sputtering through a zinc oxide target (GZO) containing 60 wt% of gallium oxide And a transparent electrode (TCO) having a thickness of 5,000 A was formed on the protective layer by sputtering under the conditions of a power density of 4.4 W / cm 2 for a GAZO (Ga-Al-Zn-O) target And then the characteristics were evaluated.
실시 예2Example 2
CIGS 화합물로 이루어진 광 흡수층 상에 CdS를 증착하여 버퍼층을 형성하였고, 버퍼층 상에 산화갈륨이 80wt% 포함된 산화아연 타겟(GZO)을 통한 RF 스퍼터링으로 산화갈륨이 80wt% 포함된 산화아연계 박막으로 이루어진 800Å 두께의 보호층을 형성하였으며, 보호층 상에 GAZO(Ga-Al-Zn-O) 타겟에 대한 파워밀도 4.4W/㎠ 스퍼터링 조건으로 스퍼터링하여 5,000Å 두께의 투명 전극(TCO)를 형성한 후 이에 대한 특성을 평가하였다.
CdS was deposited on a light absorbing layer made of CIGS compound to form a buffer layer. The buffer layer was formed of a zinc oxide thin film containing 80 wt% gallium oxide by RF sputtering through a zinc oxide target (GZO) containing 80 wt% of gallium oxide And a transparent electrode (TCO) having a thickness of 5,000 A was formed on the protective layer by sputtering under the conditions of a power density of 4.4 W / cm 2 for a GAZO (Ga-Al-Zn-O) target And then the characteristics were evaluated.
비교 예1Comparative Example 1
CIGS 화합물로 이루어진 광 흡수층 상에 CdS를 증착하여 버퍼층을 형성하였고, 버퍼층 상에 i-ZnO(intrinsic ZnO) 타겟을 통한 RF 스퍼터링으로 i-ZnO로 이루어진 보호층을 형성하였으며, 보호층 상에 GAZO(Ga-Al-Zn-O) 타겟을 통한 RF 스퍼터링으로 투명 전극(TCO)을 형성한 후 이에 대한 특성을 평가하였다.
CdS was deposited on a light absorption layer made of CIGS compound to form a buffer layer. A protective layer made of i-ZnO was formed on the buffer layer by RF sputtering through an i-ZnO (intrinsic ZnO) target, Ga-Al-Zn-O) target, and the characteristics of the transparent electrode (TCO) were evaluated.
비교 예2Comparative Example 2
CIGS 화합물로 이루어진 광 흡수층 상에 CdS를 증착하여 버퍼층을 형성하였고, 버퍼층 상에 산화갈륨 100wt%로 이루어진 타겟(GZO)을 통한 RF 스퍼터링으로 산화갈륨 100wt%의 박막으로 이루어진 800Å 두께의 보호층을 형성하였으며, 보호층 상에 GAZO(Ga-Al-Zn-O) 타겟에 대한 파워밀도 4.4W/㎠ 스퍼터링 조건으로 스퍼터링하여 5,000Å 두께의 투명 전극(TCO)를 형성한 후 이에 대한 특성을 평가하였다.
CdS was deposited on a light absorbing layer made of CIGS compound to form a buffer layer. An 800 Å thick protective layer consisting of 100 wt% gallium oxide was formed on the buffer layer by RF sputtering through a target (GZO) composed of 100 wt% gallium oxide A transparent electrode (TCO) having a thickness of 5,000 Å was formed on the protective layer by sputtering under the condition of a power density of 4.4 W / cm 2 for a Ga-Al-Zn-O target.
표 1을 보면, 산화갈륨이 각각 60wt%, 80wt% 포함된 산화아연계 박막으로 이루어진 실시 예1 및 실시 예2의 경우, i-ZnO 박막으로 이루어진 비교 예1과 비교하여 개방 전압(Voc)과 단락 전류(Jsc) 값은 유사하게 측정되었으나, FF(fill factor)와 효율(efficiency)은 증가되는 것으로 확인되었다. 또한, 산화갈륨 100wt%의 박막으로 이루어진 비교 예2의 경우 광전지의 효율이 급격히 감소되는 것으로 확인되었다. 이를 통해, 산화갈륨의 함량이 80wt%를 초과하게 되면, 비저항 측면에서 i-ZnO에 비해 유리한 점이 없고 오히려 역효과를 나타내는 것으로 판명되었다.In Table 1, the open-circuit voltage (V oc ) and the open-circuit voltage (V oc ) of Example 1 and Example 2, which are composed of a zinc oxide thin film containing gallium oxide of 60 wt% and 80 wt% And short circuit current (J sc ) were measured similarly, but it was confirmed that FF (fill factor) and efficiency were increased. In addition, it was confirmed that the efficiency of the photovoltaic cell was drastically reduced in Comparative Example 2 comprising a thin film of gallium oxide of 100 wt%. As a result, when the content of gallium oxide exceeds 80 wt%, it has no advantage over the i-ZnO in terms of the resistivity, but rather has an adverse effect.
이와 같이, 광전지의 보호층을 이루는 산화아연계 박막의 산화갈륨 함량을 60~80wt%로 제어하면, 보호층이 i-ZnO로 형성된 종래의 경우(비교 예1)보다 광전지의 효율을 향상시킬 수 있는 것으로 확인되었다. 또한, 투명 전극을 GZAO로 형성할 때, 보호층으로 GZO를 형성하게 되면, 투명 전극의 전기적 특성을 향상시킬 수 있고, Ga의 효과가 극대화되어, CIGS 화합물로 이루어진 광 흡수층의 조성 변질이 방지되는 것으로 확인되었다.
If the gallium oxide content of the zinc oxide thin film forming the protective layer of the photovoltaic cell is controlled to be 60 to 80 wt%, the efficiency of the photovoltaic cell can be improved compared with the conventional case (Comparative Example 1) in which the protective layer is made of i- Respectively. Further, when GZO is formed as the protective layer when the transparent electrode is formed of GZAO, the electrical characteristics of the transparent electrode can be improved, the effect of Ga is maximized, and the deterioration of the composition of the light absorption layer made of the CIGS compound is prevented Respectively.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims as well as the appended claims.
100: 보호층 10: 광전지
11: 기판 12: 공통 전극
13: 광 흡수층 14: 버퍼층
15: 투명 전극100: protective layer 10: photovoltaic cell
11: substrate 12: common electrode
13: light absorbing layer 14: buffer layer
15: transparent electrode
Claims (11)
상기 소결체의 후면에 접합되어 상기 소결체를 지지하는 백킹 플레이트;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화아연계 스퍼터링 타겟.
A sintered body of zinc oxide containing 60 to 80 wt% of gallium oxide; And
A backing plate joined to a rear surface of the sintered body to support the sintered body;
Based sputtering target.
상기 소결체는, 비저항이 100Ω·㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 산화아연계 스퍼터링 타겟.
The method according to claim 1,
Wherein the sintered body has a specific resistance of 100? 占 ㎝ m or less.
DC 스퍼터링이 가능한 타겟인 것을 특징으로 하는 산화아연계 스퍼터링 타겟.
3. The method of claim 2,
DC sputtering target according to claim 1, wherein the sputtering target is DC sputtering target.
상기 소결체는 50㎫ 이상의 굽힘 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 산화아연계 스퍼터링 타겟.
The method according to claim 1,
Wherein the sintered body has a bending strength of 50 MPa or more.
상기 소결체 내에 직경이 1㎛ 이상인 상기 산화갈륨의 응집체는 상기 소결체의 부피 대비 5% 미만으로 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 산화아연계 스퍼터링 타겟.
The method according to claim 1,
Wherein the aggregate of the gallium oxide having a diameter of 1 占 퐉 or more in the sintered body is distributed at less than 5% of the volume of the sintered body.
And a zinc oxide-based thin film containing 60 to 80 wt% of gallium oxide as a protective layer.
CIGS(copper indium gallium selenide) 화합물로 이루어진 광 흡수층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지.
The method according to claim 6,
And a light absorption layer made of a compound CIGS (copper indium gallium selenide) compound.
상기 보호층을 이루는 결정립의 크기는 10㎚ 이상인 것을 특징으로 하는 광전지.
The method according to claim 6,
And the size of the crystal grains constituting the protective layer is 10 nm or more.
상기 보호층은 100㎚ 미만의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 광전지.
The method according to claim 6,
Wherein the protective layer is formed to a thickness of less than 100 nm.
상기 보호층은 50㎚ 미만의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 광전지.
10. The method of claim 9,
Wherein the protective layer is formed to a thickness of less than 50 nm.
상기 보호층은 10Ω·㎝ 이하의 비저항을 갖는 것을 특징으로 하는 광전지.The method according to claim 6,
Wherein the protective layer has a resistivity of 10? 占 ㎝ or less.
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| JP2007210823A (en) | 2006-02-08 | 2007-08-23 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Oxide sintered compact, oxide film obtained using the same and transparent substrate containing the same |
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