KR101591721B1 - Manufacturing methods of patterned stress relaxation layer and reflecting layer by block copolymer template deposited on flexible substrate and solar cell using the same - Google Patents

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Abstract

블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층의 제조방법과 후면전극의 전반사막 제조방법 및 이를 포함하여 구성되는 박막 태양전지에 관한 것으로, 나노 사이즈 패터닝이 구조적으로 연성 기판의 응력을 완화하고, 광경로를 더욱 길게 연장하여 전체적인 광전효율을 크게 향상시키는 효과가 있다.The present invention relates to a manufacturing method of a stress relieving layer of a flexible substrate, a method of manufacturing a total reflection film of a back electrode, and a thin film solar cell including the same, and more particularly, to a thin film solar cell comprising nano- And the optical path length is further extended to significantly improve the overall photovoltaic efficiency.

Description

블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층의 제조방법과 후면전극의 전반사막 제조방법 및 이를 포함하여 구성되는 박막 태양전지 {Manufacturing methods of patterned stress relaxation layer and reflecting layer by block copolymer template deposited on flexible substrate and solar cell using the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a stress relieving layer of a flexible substrate, a method for manufacturing a total front-side electrode of a back electrode, and a thin film solar cell including the same, which comprises the block copolymer nano- template deposited on flexible substrate and solar cell using the same}

본 발명은 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층의 제조방법과 후면전극의 전반사막 제조방법 및 이를 포함하여 구성되는 박막 태양전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 CIGS(Cu(InGa)Se2) 광흡수층을 갖는 박막 태양전지에 있어서 블록 코폴리머 템플레이트를 이용한 나노패턴을 적용하여, 연성 기판의 응력을 완화하기 위한 응력완화층을 형성시키는 방법과, 후면전극 상면에 광전변환율을 향상시키기 위한 전반사막을 제조하는 방법 및 이를 포함하여 구성되는 박막 태양전지에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for manufacturing a stress relieving layer of a thin film solar cell flexible substrate on which a block copolymer nanopattern is formed, a method for manufacturing a total reflection film of a back electrode, and a thin film solar cell comprising the same. More particularly, (InGa) Se 2 ) In a thin film solar cell having a light absorbing layer, a method of forming a stress relieving layer for relieving the stress of a soft substrate by applying a nano pattern using a block copolymer template, And a thin film solar cell comprising the same.

태양전지는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치로서, 친환경적인 미래 에너지원으로 크게 주목받고 있다. 태양전지는 반도체의 성질을 이용하여 전기를 생산하는데, 구체적으로 P(positive)형 반도체와 N(negative)형 반도체를 접합시킨 PN접합 구조를 하고 있으며, 이러한 태양전지에 태양광이 입사되면, 입사된 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 상기 반도체 내에서 정공(hole) 및 전자(electron)가 발생하고, 이때, PN접합에서 발생한 전기장에 의해서 상기 정공은 P형 반도체 쪽으로 이동하고 상기 전자는 N형 반도체쪽으로 이동하게 되어 전위가 발생된다.
The solar cell is a device that converts light energy into electrical energy, and has attracted much attention as an environmentally friendly future energy source. A solar cell produces electricity using the properties of a semiconductor. Specifically, the solar cell has a PN junction structure in which a P (positive) semiconductor and a N (negative) semiconductor are bonded. When solar light enters the solar cell, Holes and electrons are generated in the semiconductor due to the energy of the solar light. At this time, the holes move to the P-type semiconductor due to the electric field generated at the PN junction, and the electrons move to the N-type semiconductor And a potential is generated.

태양전지는 기판형 태양전지와 박막형 태양전지로 구분할 수 있는데, 기판형 태양전지는 실리콘과 같은 반도체물질 자체를 기판으로 이용하여 태양전지를 제조한 것이고, 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체층을 형성하여 태양전지를 제조한 것이다. 최근에는 CIGS 광흡수층을 이용한 태양전지의 개발을 통해 효율 향상을 도모하고 있다. CIGS는 직접 천이형(DIrect bandgap) 반도체 화합물로 광전효율이 뛰어나며 10^5/cm 이상의 광흡수 계수를 가진다.
The solar cell can be classified into a substrate type solar cell and a thin film type solar cell. The substrate type solar cell is a solar cell using a semiconductor material itself such as silicon as a substrate. The thin film type solar cell has a thin film type To form a semiconductor layer to manufacture a solar cell. In recent years, efficiency has been improved by developing a solar cell using a CIGS light absorption layer. CIGS is a direct bandgap semiconducting compound with excellent photoelectric efficiency and a light absorption coefficient of 10 ^ 5 / cm or more.

태양전지의 광전변환 효율을 높이기 위해서는 광흡수층에 흡수되는 태양광의 비율을 높여야 한다. 박막형 태양전지의 경우, 기판형 태양전지에 대비하여 박막의 광흡수층을 사용함에 따라 제조단가를 낮출 수 있으나 광흡수율이 떨어지는 문제점이 있다. 이와 같은 광흡수율 저하를 극복하기 위한 방안으로, 태양전지의 단위기능막에 표면요철을 부여하는 방법이 있다. 표면요철구조가 형성된 상태에서 태양광이 입사하면 요철과 부딪혀 태양광의 산란이 발생되어 광흡수층에서 흡수되는 태양광의 비율을 높일 수 있게 된다. 즉, 산란되어 확산되는 빛에 의해 광흡수층 내에서의 광경로가 길어지게 되고, 광흡수층을 박막으로 만들더라도 광흡수층에 흡수될 확률이 높아지게 되어 태양전지의 효율을 높이는 것이 가능하다. 즉, 상기와 같은 요철을 부여하는 방법은 결국 태양광의 광경로를 확보하여 광포획능력을 향상시킴으로써 태양광이 광흡수층에 보다 오래 머물도록 하는 것에 초점을 맞춘 것이다.
In order to increase the photoelectric conversion efficiency of the solar cell, the proportion of sunlight absorbed in the light absorbing layer must be increased. In the case of a thin film solar cell, the manufacturing cost can be lowered by using a thin film light absorbing layer as compared with a substrate solar cell, but the light absorption rate is lowered. In order to overcome such a decrease in the light absorptivity, there is a method of imparting surface unevenness to the unit functional film of the solar cell. When the sunlight is incident in a state in which the surface uneven structure is formed, scattering of sunlight occurs when the sunlight strikes the unevenness, so that the ratio of sunlight absorbed in the light absorbing layer can be increased. That is, the scattered light spreads the light path in the light absorbing layer, and even if the light absorbing layer is made into a thin film, the probability of being absorbed into the light absorbing layer is increased, and the efficiency of the solar cell can be increased. That is, the method of imparting such unevenness focuses on ensuring that the sunlight stays in the light absorbing layer for a longer time by increasing the light trapping ability of the sunlight.

본 발명은 연성 기판으로부터 생성되어 태양전지에 전달될 수 있는 응력을 분산 및 완화하고, 태양광의 광경로를 확보하면서도 후면전극과의 낮은 저항을 유지하도록 하기 위하여 블록 코폴리머 템플레이트를 이용하여 패터닝된 응력완화층과 전반사막을 태양전지기술에 적용하고자 한다. 상기 응력완화층과 전반사막을 패터닝하기 위한 블록 코폴리머 템플레이트를 이용한 패터닝 방법에 대하여 기술하자면 아래와 같다. 블록 코폴리머는 호모 폴리머와 구분되는 것으로 호모 폴리머가 동일한 유닛(unit)으로 반복되는 반면, 블록 코폴리머는 1개 이상의 유닛이 반복되는 폴리머로서, 공중합체라고도 불리며, 각기 다른 단량체들이 중합되어 블록을 이룬다.
The present invention relates to a method and apparatus for dispersing and alleviating stress that may be generated from a flexible substrate and transferred to a solar cell, and that uses a block copolymer template to maintain a low resistance to the back electrode while securing an optical path of sunlight. We will apply the relaxed layer and the first half-layer to the solar cell technology. A patterning method using a block copolymer template for patterning the stress relieving layer and the total reflection film will be described as follows. The block copolymer is distinguished from the homopolymer such that the homopolymer is repeated in the same unit while the block copolymer is a polymer in which one or more units are repeated and is also referred to as a copolymer and the different monomers are polymerized to form a block It accomplishes.

코폴리머는 블록을 구성하고 있는 두가지 이상의 단량체들의 선택, 조합, 그리고 비율 및 기판과 기판표면을 중립화(neutralize)시키는 폴리머 브러쉬(brush)의 선택을 통하여 도메인의 모양, 크기, 도메인들의 간격, 배치될 도메인들의 배열 등의 조절이 가능하다. 코폴리머를 구성하고 있는 각 폴리머들이 기판 또는 중화된 표면(neutralized surface)에서 각 폴리머와 다른 폴리머 그리고 각 폴리머와 표면 간에 갖는 표면에너지 차이에 의해 원기둥, 구, 선, 면, 라멜라와 같은 나노크기로 형성된 3차원 도메인(domain)과 매트릭스(matrix)로 자발적으로 분리되어 한가지 폴리머를 선택적으로 제거하면 블록 코폴리머 코팅층에 양각 또는 음각의 패턴을 형성할 수 있다.
The copolymer can be shaped, sized, spaced apart, spaced apart by the selection of polymeric brushes to neutralize the substrate and substrate surface, as well as the selection, combination, and ratio of the two or more monomers making up the block Arrangement of domains is possible. Each polymer constituting the copolymer has a nano-sized structure, such as a cylinder, a sphere, a line, a face, or a lamellar, due to the difference in surface energy between the polymer and the other polymer on the substrate or neutralized surface, If a polymer is spontaneously separated into a formed three-dimensional domain and a matrix, the pattern of the embossed or embossed pattern can be formed on the block copolymer coating layer.

등록번호 제 10-1140730호Registration No. 10-1140730

종래의 상용화된 대부분의 태양전지는 웨이퍼나 글라스와 같은 단단한 기판 위에 태양전지가 형성되어 있기 때문에 어느 정도 힘을 주어 구부리게 되면 형태가 변하거나 부서지게 된다. 하지만 플렉서블 태양전지는 의도대로 구부리거나 휠 수 있는 태양전지이다. 따라서 상황에 따른 형태의 변형이 가능하고, 유연성을 위해 주로 박막형 태양전지가 연성 기판 위에 구성되므로 가볍고 휴대성도 매우 뛰어난 장점이 있다. 하지만 이러한 연성 기판 위에 각 박막을 적층하는 구조 자체는 벤딩(bending)에 매우 취약할 수밖에 없다.
Most conventional commercialized solar cells have a solar cell formed on a hard substrate such as a wafer or a glass. Therefore, when the solar cell is bent to a certain degree of force, the shape changes or breaks. However, flexible solar cells are solar cells that can bend or twist as intended. Therefore, it is possible to change the shape according to the situation, and for the sake of flexibility, the thin film type solar cell is formed on the flexible substrate, so that it is light and has excellent portability. However, the structure for laminating each thin film on such a flexible substrate is very vulnerable to bending.

또한 태양전지의 광전변환 효율을 높이기 위해서는 광흡수층에 흡수되는 태양광의 비율을 높여야 한다. 박막형 태양전지의 경우, 기판형 태양전지에 대비하여 박막의 광흡수층을 사용함에 따라 제조단가를 낮출 수 있으나 광흡수율이 떨어지는 문제점이 있다. 이와 같은 광흡수율 저하를 극복하기 위한 방안으로, 상술한 바와 같이, 태양전지의 단위기능막에 표면요철을 부여하는 방법이 있다. 표면요철구조가 형성된 상태에서 태양광이 입사하면 요철과 부딪혀 태양광의 산란이 발생되어 광흡수층에서 흡수되는 태양광의 비율을 높일 수 있게 된다. 즉, 산란되어 확산되는 빛에 의해 광흡수층 내에서의 광경로가 길어지게 되고, 광흡수층을 박막으로 만들더라도 광흡수층에 흡수될 확률이 높아지게 되어 태양전지의 효율을 높이는 것이 가능하다.
In addition, in order to increase the photoelectric conversion efficiency of the solar cell, the proportion of sunlight absorbed in the light absorbing layer must be increased. In the case of a thin film solar cell, the manufacturing cost can be lowered by using a thin film light absorbing layer as compared with a substrate solar cell, but the light absorption rate is lowered. As a method for overcoming such a decrease in the light absorption rate, there is a method of imparting surface unevenness to the unit functional film of the solar cell as described above. When the sunlight is incident in a state in which the surface uneven structure is formed, scattering of sunlight occurs when the sunlight strikes the unevenness, so that the ratio of sunlight absorbed in the light absorbing layer can be increased. That is, the scattered light spreads the light path in the light absorbing layer, and even if the light absorbing layer is made into a thin film, the probability of being absorbed into the light absorbing layer is increased, and the efficiency of the solar cell can be increased.

표면요철을 부여하는 방식으로 박막층의 표면을 거친 도구로 문지르는 등 기계적인 방식을 이용하여 표면요철을 부여하는 방식, 에칭시키는 등 화학적인 반응을 이용하여 표면요철을 부여하는 방식 등이 사용되어 왔다. 상기와 같은 광경로의 확보를 위해 대한민국 등록특허공보 등록번호 제 10-1063699는 태양전지 표면에 산란효과를 부여하는 것 외에, 후면전극의 상면에 전반사막을 형성시켜 광경로를 증가시키고자 하였다. 그러나 등록번호 제 10-1063699는 광경로는 확보할 수 있었으나, 후면전극과 광흡수층 간의 저항문제를 고려하지 못하여 결과적으로 향상된 광전효율을 기대하기 어려웠다.
A method of giving a surface irregularity by using a mechanical method such as rubbing with a tool through a surface of a thin film layer in a method of giving a surface irregularity or a method of giving a surface irregularity by using a chemical reaction such as etching has been used. In order to secure the above-mentioned light path, Korean Registered Patent Application No. 10-1063699 discloses that a scattering effect is given to the surface of a solar cell, and a frontal film is formed on the top surface of the rear electrode to increase the light path. However, in the registration No. 10-1063699, the light path can be secured, but the problem of resistance between the back electrode and the light absorbing layer can not be considered, and as a result, it is difficult to expect an improved photoelectric efficiency.

상기의 과제를 해결하기 위해 안출된 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층 제조방법으로 다음의 두 가지가 가능하다.
In order to solve the above-mentioned problems, the following two methods are possible for producing a stress relaxation layer of a thin film solar cell soft substrate on which a block copolymer nano pattern is formed.

첫째, 연성 기판 위에 단일 층 혹은 복수의 층으로 구성된 응력완화층을 증착시킨 뒤, 블록 코폴리머(Block Copolymer)층을 도포하여 열처리하여 자발형성된 나노구조에서 일부를 제거하여 나노패턴이 형성되면 이것을 마스크로 적용하여 응력완화층을 식각하면 나노패턴이 형성된다.
First, after a stress relaxation layer composed of a single layer or a plurality of layers is deposited on a flexible substrate, a block copolymer layer is applied and heat treatment is performed to remove a part of the self-formed nanostructure, And the stress relieving layer is etched to form a nano pattern.

둘째, 연성 기판 위에 블록 코폴리머(Block Copolymer)층을 도포하여 열처리하여 자발형성된 나노구조에서 일부를 제거하여 나노패턴이 형성되면 이것을 마스크로 적용하여 응력완화층을 증착하면 나노패턴이 형성된다.
Secondly, a block copolymer layer is coated on a soft substrate, and heat treatment is performed to remove a part of the nano-structure to form a nano-pattern. When the nano-pattern is formed, a nano-pattern is formed by depositing a stress relaxation layer.

상기의 과제를 해결하기 위해 안출된 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 후면전극의 전반사막 제조방법으로 다음의 두 가지가 가능하다.
In order to solve the above-mentioned problems, the following two methods are available for the production of the total frontal film of the thin film solar cell rear electrode having the block polymer nano pattern formed.

첫째, 후면전극층 위에 전반사막을 증착시킨 뒤, 블록 코폴리머(Block Copolymer)층을 도포하여 열처리하여 자발형성된 나노구조에서 일부를 제거하여 나노패턴이 형성되면 이것을 마스크로 적용하여 전반사막을 식각하면 나노패턴이 형성된다.
First, after depositing a first half-layer on the back electrode layer, applying a block copolymer layer and heat treatment to remove part of the nano-structure to form a nano-pattern, A pattern is formed.

둘째, 후면전극층 위에 블록 코폴리머(Block Copolymer)층을 도포하여 열처리하여 자발형성된 나노구조에서 일부를 제거하여 나노패턴이 형성되면 이것을 마스크로 적용하여 전반사막을 증착하면 나노패턴이 형성된다.
Secondly, a block copolymer layer is applied on the back electrode layer, and heat treatment is performed to remove a part of the nano-structure to form a nano-pattern. When the nano-pattern is formed, a nano-pattern is formed by depositing the first layer.

본 발명의 박막 태양전지 연성 기판 위에 증착되는 응력완화층의 나노패턴 형성을 위한 블록 코폴리머 템플레이트 제조방법을 적용하면, 나노 사이즈 패터닝이 구조적으로 연성 기판의 응력을 완화하여 벤딩(bending)시 전극층의 박리 및 기판의 굴곡, 더 나아가 크랙(crack)을 방지할 수 있다.
When a block copolymer template manufacturing method for forming a nano pattern of a stress relieving layer deposited on a thin film solar cell flexible substrate of the present invention is applied, nano size patterning structurally alleviates the stress of the flexible substrate, Peeling and bending of the substrate, and further cracks can be prevented.

본 발명의 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 전반사막을 포함하는 태양전지에 따르면, 후면전극의 상면에 패턴화된 전반사막을 형성시킴으로써 광흡수층을 거쳐 후면전극으로 입사하는 빛을 반사시킨다. 이로써, 광경로를 더욱 길게 연장시킬 수 있게 하는 것이다. 또한, 전반사막의 재질로 기존의 산화물 또는 질화물 계열 소재 또는 전기적 성능이 우수하고 굴절율이 낮은 p형 투명전극을 사용함으로써 전기전도성을 추가로 확보함으로써 전체적인 광전효율을 크게 향상시키는 효과가 있는 것이다.
According to the solar cell including the full-thickness desiccant film formed with the block copolymer nanopattern of the present invention, a patterned front-panel is formed on the upper surface of the rear electrode, thereby reflecting light incident on the rear electrode through the light-absorbing layer. This makes it possible to extend the optical path longer. In addition, the use of a conventional oxide or nitride-based material or a p-type transparent electrode having an excellent electrical performance and a low refractive index is used as the material of the first half-layer, thereby further securing the electrical conductivity, thereby greatly improving the overall photoelectric efficiency.

도 1은 종래의 박막 태양전지 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예로서 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층 제조방법 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층 제조방법 모식도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예로서 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층 제조방법 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예로서 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층 제조방법 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예로서 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 후면전극의 전반사막 제조방법 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예로서 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 후면전극의 전반사막 제조방법 모식도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예로서 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 후면전극의 전반사막 제조방법 순서도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예로서 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 후면전극의 전반사막 제조방법 모식도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예로서 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 응력완화층을 포함하는 박막 태양전지의 요부발췌 사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예로서 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 응력완화층을 포함하는 박막 태양전지의 요부발췌 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예로서 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 응력완화층을 포함하는 박막 태양전지의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예로서 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 전반사막을 포함하는 박막 태양전지의 요부발췌 사시도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예로서 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 전반사막을 포함하는 박막 태양전지의 요부발췌 사시도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예로서 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 전반사막을 포함하는 박막 태양전지의 단면도이다.
도 16은 본 발명의 전반사막 패터닝의 결과로서 전반사막의 종횡비(aspect ratio) 차이에 따른 전반사 현상의 비교도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional thin film solar cell.
FIG. 2 is a flowchart of a method of manufacturing a stress relaxation layer of a thin film solar cell soft substrate having a block copolymer nanopattern formed as an embodiment of the present invention.
3 is a schematic view illustrating a method of manufacturing a stress relieving layer of a thin film solar cell soft substrate having a block copolymer nano pattern formed therein according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a stress relieving layer of a thin film solar cell soft substrate having a block copolymer nanopattern formed according to another embodiment of the present invention.
5 is a schematic view illustrating a method of manufacturing a stress relieving layer of a thin film solar cell soft substrate having a block copolymer nano pattern formed according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of fabricating a total film of a thin film solar cell back electrode having a block copolymer nanopattern formed according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic view illustrating a method of fabricating a full-thickness desiccant film of a thin film solar cell back electrode having a block copolymer nanopattern formed according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of fabricating a full-thickness sidewall film of a thin-film solar cell back electrode having a block copolymer nano-pattern formed according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic view illustrating a method of fabricating a full-sided film of a thin film solar cell back electrode having a block copolymer nanopattern formed according to another embodiment of the present invention.
10 is an exploded perspective view of a thin film solar cell including a stress relaxation layer in which a block copolymer nanopattern is formed according to an embodiment of the present invention.
11 is an exploded perspective view of a thin film solar cell including a stress relaxation layer in which a block copolymer nano pattern is formed according to another embodiment of the present invention.
12 is a cross-sectional view of a thin film solar cell including a stress relieving layer in which a block copolymer nanopattern is formed, according to an embodiment of the present invention.
13 is an exploded perspective view showing a main part of a thin film solar cell including a full-thickness desiccant film in which a block copolymer nanopattern is formed according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14 is an exploded perspective view of a thin film solar cell including a full-thickness desiccant film in which a block copolymer nanopattern is formed according to another embodiment of the present invention.
15 is a cross-sectional view of a thin film solar cell including a transmissive film having a block copolymer nanopattern formed as an embodiment of the present invention.
16 is a comparative view of the total reflection phenomenon according to the aspect ratio difference of the total reflection film as a result of the full-width desizing film patterning of the present invention.

본 발명은 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층의 제조방법과 후면전극의 전반사막 제조방법 및 이를 포함하여 구성되는 박막 태양전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 CIGS(Cu(InGa)Se2) 광흡수층을 갖는 박막 태양전지에 있어서 블록 코폴리머 템플레이트를 이용한 나노패턴을 적용하여, 연성 기판의 응력을 완화하기 위한 응력완화층을 형성시키는 방법과, 후면전극 상면에 광전변환율을 향상시키기 위한 전반사막을 제조하는 방법 및 이를 포함하여 구성되는 박막 태양전지에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for manufacturing a stress relieving layer of a thin film solar cell flexible substrate on which a block copolymer nanopattern is formed, a method for manufacturing a total reflection film of a back electrode, and a thin film solar cell comprising the same. More particularly, (InGa) Se 2 ) In a thin film solar cell having a light absorbing layer, a method of forming a stress relieving layer for relieving the stress of a soft substrate by applying a nano pattern using a block copolymer template, And a thin film solar cell comprising the same.

종래의 상용화된 대부분의 태양전지는 웨이퍼나 글라스와 같은 단단한 기판 위에 태양전지가 형성되어 있기 때문에 어느 정도 힘을 주어 구부리게 되면 형태가 변하거나 부서지게 된다. 하지만 플렉서블 태양전지는 의도대로 구부리거나 휠 수 있는 태양전지이다. 따라서 상황에 따른 형태의 변형이 가능하고, 유연성을 위해 주로 박막형 태양전지가 연성 기판 위에 구성되므로 가볍고 휴대성도 매우 뛰어난 장점이 있다. 하지만 이러한 연성 기판 위에 각 박막을 적층하는 구조 자체는 벤딩(bending)에 매우 취약할 수밖에 없다.
Most conventional commercialized solar cells have a solar cell formed on a hard substrate such as a wafer or a glass. Therefore, when the solar cell is bent to a certain degree of force, the shape changes or breaks. However, flexible solar cells are solar cells that can bend or twist as intended. Therefore, it is possible to change the shape according to the situation, and for the sake of flexibility, the thin film type solar cell is formed on the flexible substrate, so that it is light and has excellent portability. However, the structure for laminating each thin film on such a flexible substrate is very vulnerable to bending.

블록 코폴리머는 호모 폴리머와 구분되는 것으로 호모 폴리머가 동일한 유닛(unit)으로 반복되는 반면, 블록 코폴리머는 1개 이상의 유닛이 반복되는 폴리머로서, 공중합체라고도 불리며, 각기 다른 단량체들이 중합되어 블록을 이룬다.
The block copolymer is distinguished from the homopolymer such that the homopolymer is repeated in the same unit while the block copolymer is a polymer in which one or more units are repeated and is also referred to as a copolymer and the different monomers are polymerized to form a block It accomplishes.

코폴리머는 블록을 구성하고 있는 두가지 이상의 단량체들의 선택, 조합, 그리고 비율 및 기판과 기판표면을 중립화(neutralize)시키는 폴리머 브러쉬(brush)의 선택을 통하여 도메인의 모양, 크기, 도메인들의 간격, 배치될 도메인들의 배열 등의 조절이 가능하다. 코폴리머를 구성하고 있는 각 폴리머들이 기판 또는 중화된 표면(neutralized surface)에서 각 폴리머와 다른 폴리머 그리고 각 폴리머와 표면 간에 갖는 표면에너지 차이에 의해 원기둥, 구, 선, 면, 라멜라와 같은 나노크기로 형성된 3차원 도메인(domain)과 매트릭스(matrix)로 자발적으로 분리되어 한가지 폴리머를 선택적으로 제거하면 블록 코폴리머 코팅층에 양각 또는 음각의 패턴을 형성할 수 있다. 이하 첨부되는 도면과 함께 본 발명을 상세히 설명한다.
The copolymer can be shaped, sized, spaced apart, spaced apart by the selection of polymeric brushes to neutralize the substrate and substrate surface, as well as the selection, combination, and ratio of the two or more monomers making up the block Arrangement of domains is possible. Each polymer constituting the copolymer has a nano-sized structure, such as a cylinder, a sphere, a line, a face, or a lamellar, due to the difference in surface energy between the polymer and the other polymer on the substrate or neutralized surface, If a polymer is spontaneously separated into a formed three-dimensional domain and a matrix, the pattern of the embossed or embossed pattern can be formed on the block copolymer coating layer. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig.

도 1은 본 발명과 비교하기 위한 종래의 박막 태양전지 단면도이다.
1 is a cross-sectional view of a conventional thin film solar cell for comparison with the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예로서 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층 제조방법 순서도이며, 먼저 연성 기판(100)을 준비하고, 상기 연성 기판(100) 위에 단일 층 혹은 복수의 층으로 구성된 응력완화층(110)을 증착시킨 후, 상기 응력완화층(110) 표면 위에 블록 코폴리머(Block Copolymer)층(120)을 도포한 후, 블록 코폴리머층(120)을 열처리하면 나노구조가 자발적으로 형성되게 되고, 블록 코폴리머층(120) 나노구조의 일부를 제거하여 나노패턴을 형성하여, 식각 공정(예컨데 건식 또는 습식 에칭)을 통해 상기 블록 코폴리머 나노패턴을 상기 응력완화층(110)에 전이시켜 패터닝한 후, 잔여 블록 코폴리머를 제거하는 것으로 공정이 완료된다. 상기와 같은 공정의 간략한 모식도가 도 3에 도시되어 있다.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a stress relieving layer of a thin film solar cell flexible substrate having a block copolymer nanopattern formed thereon according to an embodiment of the present invention. First, a flexible substrate 100 is prepared, Or a stress relieving layer 110 composed of a plurality of layers is deposited on the surface of the stress relieving layer 110. A block copolymer layer 120 is coated on the surface of the stress relieving layer 110, The nano structure is spontaneously formed by the heat treatment, and a nano pattern is formed by removing a part of the nano structure of the block copolymer layer 120, and the block copolymer nanopattern is formed through an etching process (for example, dry or wet etching) After transferring and patterning to the stress relieving layer 110, the process is completed by removing the remaining block copolymer. A brief schematic diagram of such a process is shown in FIG.

또한 도 4는 본 발명의 다른 실시예로서 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층 제조방법 순서도이며, 먼저 연성 기판(100)을 준비한 후, 상기 연성 기판(100) 표면 위에 블록 코폴리머(Block Copolymer)층(120)을 도포하고, 블록 코폴리머층(120)을 열처리하여 형성된 나노구조의 일부를 제거하여 나노패턴을 형성한다. 블록 코폴리머 패턴이 남은 연성 기판(100) 위에 단일 층 혹은 복수의 층으로 구성된 응력완화층(110)을 증착시키고 잔여 블록 코폴리머를 제거하면 공정이 마무리된다. 상기와 같은 공정의 간략한 모식도가 도 5에 도시되어 있다.
4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a stress relieving layer of a thin film solar cell flexible substrate having a block copolymer nanopattern formed thereon according to another embodiment of the present invention. First, after preparing the flexible substrate 100, A block copolymer layer 120 is applied, and the block copolymer layer 120 is heat-treated to remove a part of the nanostructure, thereby forming a nano pattern. The process is completed by depositing a stress relieving layer 110 composed of a single layer or a plurality of layers on the flexible substrate 100 in which the block copolymer pattern remains, and removing the remaining block copolymer. A brief schematic diagram of such a process is shown in Fig.

상기 공정단계의 상기 연성 기판(100)은 스테인레스 연성기판, Ni-Fe계 연성기판, 고분자 재질로 이루어진 연성기판 중에서 선택될 수 있다. 또한 상기 블록 코폴리머는 본 발명의 실시예로서 PS-b-PMMA(polystyrene-b-polymethyl methacrylate)를 적용하였으나 이에 반드시 한정하는 것은 아니며, PS-b-PMMA를 포함하는 폴리머로서, 예컨데 PS-b-PMMA를 기본으로 하여 다른 branch가 추가된 폴리머도 가능하다.
The flexible substrate 100 in the process step may be selected from a stainless flexible substrate, a Ni-Fe flexible substrate, and a flexible substrate made of a polymer material. In addition, PS-b-PMMA (polystyrene-b-polymethyl methacrylate) is applied to the block copolymer as an example of the present invention. However, the block copolymer is not necessarily limited to PS- Polymers with other branches based on PMMA are also possible.

본 발명의 응력완화층(110)은 박막 태양전지의 연성 기판(100)을 안정화시키기 위한 것으로 연성 기판(100)에 대한 접착력이 우수한 것을 적용하는 것이 바람직하며, 티타늄(Ti), 크로뮴(Cr), 스테인레스, Ni-Fe계, 고분자 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 것이 더욱 바람직하다. 이때 응력완화층(110)은 RF 마그네트론 스퍼터링, DC 마그네트론 스퍼터링, MF 마그네트론 스퍼터링, 열증발법, 전자빔증발법, 열분무법, 화학기상증착법, 원자층 증착법, 분자선증착법 중에서 적어도 어느 하나의 방법을 선택하여, 두께가 10nm-1000nm 범위로 형성되도록 증착하는 것이 바람직하다.
The stress relieving layer 110 of the present invention is used for stabilizing the flexible substrate 100 of the thin film solar cell and is preferably one having excellent adhesion to the flexible substrate 100. The stress relieving layer 110 may be formed of titanium (Ti), chromium (Cr) , Stainless steel, Ni-Fe system, and a polymer. At this time, the stress relieving layer 110 may be formed by selecting at least one of RF magnetron sputtering, DC magnetron sputtering, MF magnetron sputtering, thermal evaporation, electron beam evaporation, thermal spraying, chemical vapor deposition, atomic layer deposition, , And the thickness is preferably in the range of 10 nm to 1000 nm.

나노구조가 자발적으로 형성시키기 위한 열처리는 도포된 블록 코폴리머층(120)을 100-250℃에서 3-48시간 동안 진공상태에서 어닐링함으로써 나노구조의 자발형성을 조장하고, 상기 열처리된 블록 코폴리머층(120) 위에 200-300nm, 0.5-2.0J/㎠ 의 UV를 조사하면 블록 코폴리머 중 PMMA의 결합을 파괴하여, UV조사 후 파괴된 PMMA의 결합부분을 습식 에칭(wet-etching) 또는 건식 에칭(dry-etching)함으로써 PS 부분을 남기고 PMMA만 선택적으로 제거하여 나노패턴의 형성이 가능하다.
The heat treatment for spontaneously forming the nanostructures promotes the spontaneous formation of the nanostructures by annealing the applied block copolymer layer 120 at a temperature of 100-250 DEG C for 3-48 hours in vacuum, UV irradiation of 200-300 nm and 0.5-2.0 J / cm 2 on the layer 120 destroys the bond of PMMA in the block copolymer, and the bonded portion of the PMMA broken after the UV irradiation is wet- It is possible to form a nano-pattern by selectively removing only PMMA while leaving the PS portion by dry-etching.

상기와 같이 나노구조가 자발형성된 블록 코폴리머층(120)의 일부를 제거하는 나노패턴은 상기 블록 코폴리머층(220)의 도메인(a)을 제거하고 매트릭스(b)를 남김으로써 음각 블록 코폴리머 템플레이트를 형성하거나, 블록 코폴리머층(220)의 매트릭스(b)를 제거하고 도메인(a)을 남김으로써 양각 블록 코폴리머 템플레이트를 형성하는 것이 가능하다. 도 3과 도 5는 도메인(a)을 제거하고 매트릭스(b)를 남기는 음각 블록 코폴리머 템플레이트를 적용하는 것을 나타내고 있다. 이에 따라 잔여 블록 코폴리머를 제거하는 공정은 음각 블록 코폴리머 템플레이트로 사용된 매트릭스(b)이거나, 또는 양각 블록 코폴리머 템플레이트로 사용된 도메인(a)이다.
The nano pattern that removes a portion of the nano-structured block copolymer layer 120 as described above removes the domain (a) of the block copolymer layer 220 and leaves the matrix (b) It is possible to form the embossed block copolymer template by forming a template or by removing the matrix (b) of the block copolymer layer 220 and leaving the domain (a). Figures 3 and 5 show the application of a negative block copolymer template which removes the domain (a) and leaves the matrix (b). Accordingly, the process of removing the residual block copolymer is either a matrix (b) used as a negative block copolymer template or a domain (a) used as a positive block copolymer template.

상기 공정에서 연성기판의 표면 또는 블록 코폴리머층이 증착되는 표면(예컨데 응력완화층 표면)을 클리닝 하는 단계가 추가될 수 있다.
In this process, a step of cleaning the surface of the flexible substrate or the surface on which the block copolymer layer is deposited (for example, the stress relieving layer surface) may be added.

필요에 따라서 표면의 중화(neutralized surface)가 요구되는 경우에는, 블록 코폴리머(Block Copolymer)층(120)을 도포하기 전처리 공정으로서, 폴리머 브러쉬(polymer brush)를 코팅하고 열처리하는 공정을 추가적으로 실시하는 것이 가능하며, 상기 폴리머 브러쉬는 PS-r-PMMA(polystyrene-r-polymethyl methacrylate) 또는 PS-r-PMMA를 포함하는 폴리머로서, 예컨데 PS-r-PMMA를 기본으로 하여 다른 branch가 추가된 폴리머가 가능하다.
When a neutralized surface is required as needed, a polymer brush is coated and heat-treated as a pretreatment process for applying the block copolymer layer 120 Polymer brushes are polymers containing PS-r-PMMA (polystyrene-r-polymethyl methacrylate) or PS-r-PMMA, for example polymers based on PS-r- It is possible.

식각 공정을 통해 상기 블록 코폴리머 나노패턴을 상기 응력완화층(110)에 전이시키는 공정으로서, 본 발명의 실시예에서는 상기 블록 코폴리머층(220)의 패턴 사이로 노출된 전반사막(210)을 0.5-1.0%의 HCl 등을 사용하여 에칭하였으나 이에 제한하지 않음은 물론이다. 여기에 필요한 경우 응력완화층(110)과 블록 코폴리머층 사이에 패턴 전이용 유전체층을 삽입하여 습식 및 건식 에칭의 질을 향상시키기 위한 추가 마스크층으로 사용할 수도 있다.
In the embodiment of the present invention, the total transmissive film 210 exposed between the patterns of the block copolymer layer 220 is doped to 0.5 -1.0% HCl or the like, but it is not limited thereto. If desired, a pattern transfer dielectric layer may be interposed between the stress relieving layer 110 and the block copolymer layer to provide an additional mask layer for improving wet and dry etching quality.

또한 도 6은 본 발명의 일 실시예로서 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 후면전극의 전반사막 제조방법 순서도이며, 먼저 준비된 연성 기판(100) 위에 후면전극층(200)을 증착시킨 후 그 위에 단일 층 혹은 복수의 층으로 구성된 전반사막(210)을 증착하고, 블록 코폴리머(Block Copolymer)층(220)을 도포한다. 이렇게 도포된 블록 코폴리머층(220)을 열처리하여 자발형성된 나노구조의 일부를 제거하여 나노패턴을 형성한 후, 이것을 마스크로 적용하여 식각 공정(예컨데 건식 또는 습식 에칭)을 통해 상기 블록 코폴리머 나노패턴을 상기 전반사막(210)에 전이시키고 잔여 블록 코폴리머를 제거하는 것으로 공정을 마무리한다. 상기와 같은 공정의 간략한 모식도가 도 7에 도시되어 있다.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of fabricating a total film of a thin film solar cell back electrode having a block copolymer nanopattern as an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, a rear electrode layer 200 is deposited on a flexible substrate 100, A heat transfer layer 210 composed of a single layer or a plurality of layers is deposited and a block copolymer layer 220 is applied. The thus-applied block copolymer layer 220 is heat-treated to remove a part of the spontaneously formed nano structure to form a nano pattern. Then, the nano pattern is applied as a mask, and the block copolymer nano structure is formed through an etching process (for example, dry or wet etching) The process is completed by transferring the pattern to the above-described total reflection film 210 and removing the residual block copolymer. A brief schematic diagram of such a process is shown in Fig.

도 8은 본 발명의 다른 실시예로서 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 후면전극의 전반사막 제조방법 순서도이며, 먼저 준비된 연성 기판(100) 위에 후면전극층(200)을 증착한 후, 상기 후면전극층(200) 표면 위에 블록 코폴리머(Block Copolymer)층(220)을 도포한 후, 블록 코폴리머층(220)을 열처리하여 자발형성된 나노구조의 일부를 제거하여 나노패턴을 형성한다. 상기 블록 코폴리머 패턴이 남은 후면전극층(200) 위에 단일 층 혹은 복수의 층으로 구성된 전반사막(210)을 증착시키고 잔여 블록 코폴리머를 제거하면 공정이 마무리된다. 상기와 같은 공정의 간략한 모식도가 도 9에 도시되어 있다.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a total film of a thin film solar cell rear electrode having a block copolymer nanopattern formed thereon according to another embodiment of the present invention. After depositing a rear electrode layer 200 on a flexible substrate 100 prepared in advance, A block copolymer layer 220 is coated on the surface of the electrode layer 200 and then the block copolymer layer 220 is thermally treated to remove a part of the nanostructures. The process is completed by depositing a transmissive film 210 composed of a single layer or a plurality of layers on the back electrode layer 200 remaining with the block copolymer pattern and removing the remaining block copolymer. A brief schematic diagram of such a process is shown in Fig.

상기 공정에서 연성기판의 표면 또는 블록 코폴리머층이 증착되는 표면(예컨데 전반사막 또는 후면전극층 표면)을 클리닝 하는 단계가 추가될 수 있다.
In this process, a step of cleaning the surface of the flexible substrate or the surface on which the block copolymer layer is deposited (for example, the front dielectric film or the rear electrode layer surface) may be added.

전반사막에 블록 코폴리머 나노패턴이 형성되는 공정에 관한 설명은 상술한 응력완화층의 그것과 다르지 않기 때문에 생략하기로 한다.
The process of forming the block copolymer nanopattern in the first half of the total film is not different from that of the above-mentioned stress relieving layer and will not be described.

단, 상기 공정단계의 전반사막(210)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, ZrN, 갈륨질화물, 알루미늄 질화물, 아연황화물, ITO(In2O3:Sn)(Indium Tin Oxide), FTO(SnO2:F), ZnO, 무정형(amorphous) In-Ga-Zn-O, Zr, In2O3, 백금, 금, 산화아연, 산화갈륨, 산화알루미늄, 산화납, 산화구리, 산화티탄 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성하되, RF 마그네트론 스퍼터링, DC 마그네트론 스퍼터링, MF 마그네트론 스퍼터링, 열증발법, 전자빔증발법, 열분무법, 화학기상증착법, 원자층 증착법, 분자선증착법 중에서 적어도 어느 하나의 방법을 선택하여, 두께가 10-500nm범위가 되도록 증착하는 것이 바람직하다.
However, the overall desert 210 of the process steps is silicon oxide, silicon nitride, ZrN, gallium nitride, aluminum nitride, zinc sulfide, ITO (In 2 O 3: Sn) (Indium Tin Oxide), FTO (SnO 2: F At least one of ZnO, amorphous In-Ga-Zn-O, Zr, In 2 O 3 , platinum, gold, zinc oxide, gallium oxide, aluminum oxide, lead oxide, copper oxide, Wherein at least one of RF magnetron sputtering, DC magnetron sputtering, MF magnetron sputtering, thermal evaporation, electron beam evaporation, thermal spraying, chemical vapor deposition, atomic layer deposition and molecular beam evaporation is selected, Preferably in the range of 10-500 nm.

도 10 및 도 11은 본 발명의 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 응력완화층을 포함하는 박막 태양전지의 요부발췌 사시도로서, 연성 기판(100); 상기 연성 기판(100) 상면에 증착되는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 응력완화층(110); 상기 응력완화층(110) 상면에 증착되며, 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 후면전극층(200); 상기 후면전극층(200) 상면에 증착되며, 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se) 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 광흡수층(300); 상기 광흡수층(300) 상면에 증착되며, CdS, CdZnS, ZnS, Zn(S,O), Zn(OH,S), ZnS(O,OH), ZnSe, ZnInS, ZnInSe, ZnMgO, Zn(Se,OH), ZnSnO, ZnO, InSe, InOH, In(OH,S), In(OOH,S), In(S,O) 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 버퍼층(400); 및 상기 버퍼층(400) 상면에 증착되며, AZO(Al doped Zinc Oxide), BZO(B doped Zinc Oxide), GZO(Ga doped Zinc Oxide), ZnO, ITO(Indium Tin Oxide), In2O3, FTO(F doped Tin Oxide), 산화갈륨, 산화알루미늄, 산화납, 산화구리, 산화티탄, 산화철, 이산화주석 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 투명전극층(500)을 포함하여 구성되며, 이에 추가적으로 반사방지막(600) 및 그리드전극(700)을 더 포함할 수 있다. 상기 응력완화층(110)은 상술한 본 발명의 방법으로 제조된다. 도 12는 본 발명의 일 실시예로서 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 응력완화층을 포함하는 박막 태양전지의 단면도를 도시한 것이다.
10 and 11 are a perspective view of a thin film solar cell including a stress relieving layer in which a block copolymer nanopattern of the present invention is formed, which is a flexible substrate 100; A stress relieving layer 110 having a block copolymer nanopattern deposited on an upper surface of the soft substrate 100; A back electrode layer 200 deposited on the upper surface of the stress relieving layer 110 and including at least one of molybdenum (Mo), chromium (Cr), tungsten (W), and copper (Cu); A light absorption layer 300 deposited on the upper surface of the rear electrode layer 200 and including at least one of copper (Cu), indium (In), gallium (Ga), and selenium (Se); ZnS, ZnInSe, ZnMgO, Zn (Se, O), ZnS (O, OH), ZnSe, ZnInS, ZnInSe, ZnMgO, ZnS, ZnS, CdSnS, A buffer layer 400 including at least one of ZnO, ZnS, ZnS, InSe, InOH, In (OH, S), In (OOH, S), and In (S, O); (AlO), B doped zinc oxide (BZO), Ga doped zinc oxide (GZO), ZnO, ITO (Indium Tin Oxide), In 2 O 3 , FTO And a transparent electrode layer 500 including at least one or more of F doped tin oxide (ITO), gallium oxide, aluminum oxide, lead oxide, copper oxide, titanium oxide, iron oxide, and tin dioxide. Barrier film 600, and a grid electrode 700. [0034] FIG. The stress relieving layer 110 is manufactured by the method of the present invention described above. 12 is a cross-sectional view of a thin film solar cell including a stress relieving layer in which a block copolymer nanopattern is formed, according to an embodiment of the present invention.

도 13 및 도 14는 본 발명의 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 전반사막(210)을 포함하는 박막 태양전지의 요부발췌 사시도로서, 연성 기판(100); 상기 연성 기판(100) 상면에 증착되며, 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 후면전극층(200); 상기 후면전극층(200) 상면에 증착되는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 전반사막(210); 상기 전반사막(210) 상면에 증착되며, 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se) 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 광흡수층(300); 상기 광흡수층(300) 상면에 증착되며, CdS, CdZnS, ZnS, Zn(S,O), Zn(OH,S), ZnS(O,OH), ZnSe, ZnInS, ZnInSe, ZnMgO, Zn(Se,OH), ZnSnO, ZnO, InSe, InOH, In(OH,S), In(OOH,S), In(S,O) 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 버퍼층(400); 및 상기 버퍼층(400) 상면에 증착되며, AZO(Al doped Zinc Oxide), BZO(B doped Zinc Oxide), GZO(Ga doped Zinc Oxide), ZnO, ITO(Indium Tin Oxide), In2O3, FTO(F doped Tin Oxide), 산화갈륨, 산화알루미늄, 산화납, 산화구리, 산화티탄, 산화철, 이산화주석 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 투명전극층(500);을 포함하여 구성되며, 이에 추가적으로 반사방지막(600) 및 그리드전극(700)을 더 포함할 수 있다. 상기 전반사막(210)은 상술한 본 발명의 방법으로 제조된다. 도 15는 본 발명의 일 실시예로서 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 응력완화층을 포함하는 박막 태양전지의 단면도를 도시한 것이다.
FIGS. 13 and 14 are perspective views of a thin film solar cell including a transmural film 210 having a block copolymer nanopattern of the present invention formed thereon. FIG. A back electrode layer 200 deposited on the upper surface of the flexible substrate 100 and including at least one of molybdenum (Mo), chrome (Cr), tungsten (W), and copper (Cu); A total crystal layer 210 having a block copolymer nanopattern deposited on the top surface of the rear electrode layer 200; A light absorption layer 300 deposited on the upper surface of the total reflection film 210 and including at least one of copper (Cu), indium (In), gallium (Ga), and selenium (Se); ZnS, ZnInSe, ZnMgO, Zn (Se, O), ZnS (O, OH), ZnSe, ZnInS, ZnInSe, ZnMgO, ZnS, ZnS, CdSnS, A buffer layer 400 including at least one of ZnO, ZnS, ZnS, InSe, InOH, In (OH, S), In (OOH, S), and In (S, O); (AlO), B doped zinc oxide (BZO), Ga doped zinc oxide (GZO), ZnO, ITO (Indium Tin Oxide), In 2 O 3 , FTO And a transparent electrode layer 500 made of at least one of indium tin oxide (F doped tin oxide), gallium oxide, aluminum oxide, lead oxide, copper oxide, titanium oxide, iron oxide and tin dioxide. An anti-reflection film 600 and a grid electrode 700. The total reflection film 210 is manufactured by the method of the present invention described above. 15 is a cross-sectional view of a thin film solar cell including a stress relaxation layer in which a block copolymer nanopattern is formed, according to an embodiment of the present invention.

도 16은 본 발명의 전반사막(210) 패터닝의 결과로서 전반사막(210)의 종횡비(aspect ratio) 차이에 따른 전반사 현상의 비교도이다. 본 발명의 블록 코폴리머 나노패턴을 적용한 태양전지에 따르면, 후면전극(200)의 상면에 패턴화된 전반사막(210)을 형성시킴으로써 광흡수층(300)을 거쳐 후면전극(200)으로 입사하는 빛을 반사시킨다. 이로써, 광경로를 더욱 길게 연장시킬 수 있게 하는 것이다. 또한, 전반사막의 재질로 기존의 산화물 또는 질화물 계열 소재 또는 전기적 성능이 우수하고 굴절율이 낮은 p형 투명전극을 사용함으로써 전기전도성을 추가로 확보함으로써 전체적인 광전효율을 크게 향상시키는 효과가 있는 것이다.
FIG. 16 is a view showing the total reflection phenomenon according to the aspect ratio difference of the total reflection film 210 as a result of the patterning of the total reflection film 210 of the present invention. According to the solar cell to which the block copolymer nanopattern of the present invention is applied, the patterned frontal layer 210 is formed on the top surface of the rear electrode 200, thereby forming a light beam incident on the rear electrode 200 through the light absorption layer 300. . This makes it possible to extend the optical path longer. In addition, the use of a conventional oxide or nitride-based material or a p-type transparent electrode having an excellent electrical performance and a low refractive index is used as the material of the first half-layer, thereby further securing the electrical conductivity, thereby greatly improving the overall photoelectric efficiency.

전반사막의 특징은 빛이 굴절률이 큰 매질(CIGS; 약 2.5~3.0)에서 작은 매질(전반사막; 약 1.4~2.4, 버퍼층; 약 2.5~2.6, 전면전극; 약 1.8~2.0)로 진행하는 경우, 입사각이 전반사막(210) 표면의 직각 방향과 이루는 각도가 일정 각도 이상 일 때 전부 반사(100%)가 일어나는 현상이다. 따라서 일반적으로는 입사각이 전반사막(210) 표면의 직각방향과 이루는 각도가 작을 때는 경계면에서 일부는 투과하고 일부는 반사되다가, 입사각이 전반사막(210) 표면의 직각방향과 이루는 각도가 임계각 이상으로 커졌을 때 전반사현상이 일어나게 되며, 다시 말해서 빛의 입사각이 전반사막(210) 표면의 직각 방향에 가까울수록 반사율이 떨어지게 된다.
The characteristic of the total desert is that when the light travels from a medium with a high refractive index (CIGS) (about 2.5 to 3.0) to a small medium (about 1.4 to 2.4 in total, a buffer layer about 2.5 to 2.6 and a front electrode about 1.8 to 2.0) (100%) occurs when the angle formed by the incident angle with the direction perpendicular to the surface of the fired film 210 is equal to or greater than a certain angle. In general, when the angle of incidence with respect to the direction perpendicular to the surface of the FPC 210 is small, a part of the light is transmitted through the interface, a part of the light is reflected, and an angle formed by the incident angle with the direction perpendicular to the surface of the FPC 210 is greater than a critical angle The reflectance decreases as the incidence angle of the light is closer to the direction perpendicular to the surface of the total reflection film 210. In other words,

패턴화된 전반사막(210)에 있어서 전반사막(210)의 두께와 반복횟수, 식각 조건의 조절을 이용하여 단면으로 보이는 패턴의 가로 또는 세로 방향 폭과 높이의 비율인 종횡비(aspect ratio)를 조정하여 적절히 크게 하면, 도 16에 도시된 바와 같이, 태양광이 입사할 때 전반사막(210)의 반복횟수를 거침에 따라 투과각이 점차 커지게 되며, 높은 종횡비(aspect ratio)에 의해 이웃한 패턴태양광 입사각과 표면의 각이 90도에 가깝더라도 전반사현상이 일어날 확률을 증가시킬 수 있게 된다. (하지만 여전히 90의 입사각을 가진 태양광의 경우, 패턴이 없는 부분은 기존 태양전지의 효율을, 패턴이 있는 부분은 전반사막(210)에서의 직각방향 반사율만큼의 효율 향상을 가지게 된다.)
The aspect ratio, which is the ratio of width to height in a horizontal or vertical direction of a pattern viewed in a cross section, can be adjusted by controlling the thickness, repetition frequency, and etching conditions of the transfer forming film 210 in the patterned transfer forming film 210 As shown in FIG. 16, when the sunlight is incident, the transmission angle is gradually increased as the number of repetition of the first half of the total reflection film 210 is increased. As a result, a high aspect ratio It is possible to increase the probability that the total reflection phenomenon occurs even if the incident angle of sunlight and the angle of the surface are close to 90 degrees. (However, in the case of solar light having an incident angle of 90 still, the efficiency of the conventional solar cell and the portion having the pattern are improved as much as the reflectance in the direction perpendicular to the reflective layer 210).

본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it should be understood that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. Obviously, the invention is not limited to the embodiments described above. Accordingly, the scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas which fall within the scope of equivalence by alteration, substitution, substitution and the like within the scope of the present invention, Range. In addition, it should be clarified that some configurations of the drawings are intended to explain the configuration more clearly and are provided in an exaggerated or reduced size than the actual configuration.

100. 연성 기판
110. 응력완화층
120. 블록 코폴리머(Block Copolymer)층
200. 후면전극층
210. 전반사막
220. 블록 코폴리머(Block Copolymer)층
300. 광흡수층
400. 버퍼층
500. 투명전극층
600. 반사방지막
700. 그리드전극100. Flexible substrate
110. Stress relieving layer
120. Block Copolymer Layer
200. Rear electrode layer
210. First Full Desert
220. Block Copolymer Layer
300. Light absorbing layer
400. The buffer layer
500. Transparent electrode layer
600. Antireflection film
700. Grid electrode

Claims (46)

블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층 제조방법에 있어서,
a-ⅰ) 연성 기판을 준비하는 단계;
a-ⅱ) 상기 연성 기판 위에 단일 층 혹은 복수의 층으로 구성된 응력완화층을 증착시키는 단계;
a-ⅲ) 상기 응력완화층 표면 위에 블록 코폴리머(Block Copolymer)층을 도포하는 단계;
a-ⅳ) 상기 도포된 블록 코폴리머층을 열처리하여 나노구조가 자발적으로 형성되는 단계;
a-ⅴ) 상기 나노구조가 자발형성된 블록 코폴리머층의 일부를 제거하여 나노패턴을 형성하는 단계;
a-ⅵ) 식각 공정을 통해 상기 블록 코폴리머 나노패턴을 상기 응력완화층에 전이시키는 단계;
a-ⅶ) 잔여 블록 코폴리머를 제거하는 단계;
를 포함하고,
a-ⅰ) 단계의 상기 연성 기판은 Ni-Fe계 연성기판이며,
a-ⅱ)의 상기 응력완화층은 Ni-Fe계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층 제조방법.
A method for manufacturing a stress relaxation layer of a thin film solar cell soft substrate having a block copolymer nanopattern,
a-i) preparing a flexible substrate;
a-ii) depositing a stress relieving layer composed of a single layer or a plurality of layers on the flexible substrate;
a-iii) applying a block copolymer layer on the surface of the stress relieving layer;
a-iv) heat treating the applied block copolymer layer to form a nanostructure spontaneously;
a-v) forming a nanopattern by removing a part of the block copolymer layer in which the nanostructure is spontaneously formed;
a-vi) transferring the block copolymer nanopattern to the stress relieving layer through an etching process;
removing a-ⅶ) residual block copolymer;
Lt; / RTI >
The soft substrate of step a-i) is a Ni-Fe soft substrate,
wherein the stress relieving layer of a-ii) comprises a Ni-Fe system. 2. The method of claim 1, wherein the stress relaxation layer comprises a Ni-Fe system.
블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층 제조방법에 있어서,
b-ⅰ) 연성 기판을 준비하는 단계;
b-ⅱ) 상기 연성 기판 표면 위에 블록 코폴리머(Block Copolymer)층을 도포하는 단계;
b-ⅲ) 상기 도포된 블록 코폴리머층을 열처리하여 나노구조가 자발적으로 형성되는 단계;
b-ⅳ) 상기 나노구조가 자발형성된 블록 코폴리머층의 일부를 제거하여 나노패턴을 형성하는 단계;
b-ⅴ) 상기 블록 코폴리머 패턴이 남은 연성 기판 위에 단일 층 혹은 복수의 층으로 구성된 응력완화층을 증착시키는 단계;
b-ⅵ) 잔여 블록 코폴리머를 제거하는 단계;
를 포함하고,
b-ⅰ) 단계의 상기 연성 기판은 Ni-Fe계 연성기판이며,
b-ⅴ) 단계의 상기 응력완화층은 Ni-Fe계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층 제조방법.
A method for manufacturing a stress relaxation layer of a thin film solar cell soft substrate having a block copolymer nanopattern,
b-i) preparing a flexible substrate;
b-ii) applying a block copolymer layer on the surface of the flexible substrate;
b-iii) heat treating the applied block copolymer layer to form a nanostructure spontaneously;
b-iv) forming a nanopattern by removing a portion of the block copolymer layer on which the nanostructure is spontaneously formed;
b-v) depositing a stress relieving layer composed of a single layer or a plurality of layers on the flexible substrate where the block copolymer pattern remains;
b-vi) removing the residual block copolymer;
Lt; / RTI >
wherein the soft substrate of step (b-i) is a Ni-Fe based soft substrate,
wherein the stress relieving layer of step (b-v) comprises a Ni-Fe system.
삭제delete 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
a-ⅲ) 또는 b-ⅱ) 단계의 상기 블록 코폴리머는 PS-b-PMMA(polystyrene-b-polymethyl methacrylate)이거나 또는 PS-b-PMMA를 포함하는 폴리머인 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층 제조방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
characterized in that the block copolymer in step a-iii) or b-ii) is a polymer comprising PS-b-PMMA (polystyrene-b-polymethyl methacrylate) Wherein the stress relaxation layer is formed on the flexible substrate.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
a-ⅳ) 또는 b-ⅲ) 단계의 상기 나노구조 자발형성을 위한 열처리 방법은 상기 도포된 블록 코폴리머층을 100-250℃에서 3-48시간 동안 진공상태에서 어닐링하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층 제조방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
The method for heat treatment for forming the nanostructure spontaneously in step (a-iv) or (b-iii) comprises annealing the applied block copolymer layer at 100-250 ° C for 3-48 hours in a vacuum state Wherein the thin film solar cell soft substrate has a block copolymer nano pattern formed thereon.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
a-ⅴ) 또는 b-ⅳ) 단계의 블록 코폴리머층의 일부를 제거하여 나노패턴을 형성하는 방법은 상기 열처리된 블록 코폴리머층 위에 200-300nm, 0.5-2.0J/㎠ 의 UV를 조사한 후, 습식 또는 건식 에칭의 방법으로 식각하는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층 제조방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
The method for forming a nanopattern by removing a part of the block copolymer layer in the step a-v) or b-iv) comprises irradiating the heat-treated block copolymer layer with UV of 200-300 nm, 0.5-2.0 J / Wherein the thin film photovoltaic cell soft substrate is formed by a wet or dry etching method.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
a-ⅴ) 또는 b-ⅳ) 단계의 나노패턴은 상기 블록 코폴리머층의 도메인을 제거하고 매트릭스를 남김으로써 음각 블록 코폴리머 템플레이트를 형성하는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층 제조방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
wherein the nanopattern of step a-v) or b-iv) forms a negative block copolymer template by removing the domain of the block copolymer layer and leaving a matrix. A method for manufacturing a stress relieving layer of a flexible substrate.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
a-ⅴ) 또는 b-ⅳ) 단계의 나노패턴은 상기 블록 코폴리머층의 매트릭스를 제거하고 도메인을 남김으로써 양각 블록 코폴리머 템플레이트를 형성하는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층 제조방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
wherein the nanopattern of step a-v) or b-iv) forms a positive-embossed block copolymer template by removing the matrix of the block copolymer layer and leaving a domain. A method for manufacturing a stress relieving layer of a flexible substrate.
삭제delete 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
a-ⅱ) 또는 b-ⅴ) 단계의 응력완화층은 RF 마그네트론 스퍼터링, DC 마그네트론 스퍼터링, MF 마그네트론 스퍼터링, 열증발법, 전자빔증발법, 열분무법, 화학기상증착법, 원자층 증착법, 분자선증착법 중에서 적어도 어느 하나의 방법을 선택하여 증착되는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층 제조방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
The stress relieving layer in step a-ii) or b-v) may be at least one of RF magnetron sputtering, DC magnetron sputtering, MF magnetron sputtering, thermal evaporation, electron beam evaporation, thermal spraying, chemical vapor deposition, atomic layer deposition, Wherein the thin film photovoltaic cell flexible substrate is deposited by selecting one of the methods.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
a-ⅱ) 또는 b-ⅴ) 단계의 상기 응력완화층의 두께는 10nm-1000nm 범위로 형성하는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층 제조방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
wherein the thickness of the stress relieving layer in the step a-ii) or b-v) is in the range of 10 nm-1000 nm.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
a-ⅶ) 또는 b-ⅵ) 단계의 잔여 블록 코폴리머는 음각 블록 코폴리머 템플레이트로 사용된 매트릭스이거나, 또는 양각 블록 코폴리머 템플레이트로 사용된 도메인인 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층 제조방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
wherein the remaining block copolymer of step a-b) or step b-vi) is a matrix used as a negative block copolymer template or a domain used as a positive block copolymer template. (JP) METHOD FOR MANUFACTURING STRENGTH RELIABLE LAYER FOR SUNNEL - FIBER SUBSTRATE
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
a-ⅰ)와 a-ⅱ) 단계 사이, 또는 b-ⅰ)와 b-ⅱ) 단계 사이에,
상기 준비된 연성기판의 표면을 클리닝하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층 제조방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Between steps a-i) and a-ii), or between steps b-i) and b-ii)
Cleaning the surface of the prepared flexible substrate;
The method of claim 1, wherein the stress relaxation layer is formed of a block copolymer nano-pattern.
제 1항에 있어서,
a-ⅱ)와 a-ⅲ) 단계 사이에,
상기 증착된 응력완화층 표면을 클리닝하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층 제조방법.
The method according to claim 1,
between steps a-ii) and a-iii)
Cleaning the surface of the deposited stress relieving layer;
The method of claim 1, wherein the stress relaxation layer is formed of a block copolymer nano-pattern.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
a-ⅱ)와 a-ⅲ) 단계 사이, 또는 b-ⅰ)와 b-ⅱ)단계 사이에,
폴리머 브러쉬(polymer brush)를 코팅하고 열처리하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층 제조방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
between steps a-ii) and a-iii), or between steps b-i) and b-ii)
Coating and heat treating the polymer brush;
The method of claim 1, wherein the stress relaxation layer is formed of a block copolymer nano-pattern.
제 15항에 있어서,
상기 폴리머 브러쉬는 PS-r-PMMA(polystyrene-r-polymethyl methacrylate)이거나 PS-r-PMMA를 포함하는 폴리머인 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 연성 기판의 응력완화층 제조방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the polymer brush is a polymer including PS-r-PMMA (polystyrene-r-polymethyl methacrylate) or PS-r-PMMA. .
블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 후면전극의 전반사막 제조방법에 있어서,
c-ⅰ) 연성 기판을 준비하는 단계;
c-ⅱ) 연성 기판 위에 후면전극층을 증착시키는 단계;
c-ⅲ) 상기 후면전극층 위에 단일 층 혹은 복수의 층으로 구성된 전반사막을 증착시키는 단계;
c-ⅳ) 상기 전반사막 표면 위에 블록 코폴리머(Block Copolymer)층을 도포하는 단계;
c-ⅴ) 상기 도포된 블록 코폴리머층을 열처리하여 나노구조가 자발적으로 형성되는 단계;
c-ⅵ) 상기 나노구조가 자발형성된 블록 코폴리머층의 일부를 제거하여 나노패턴을 형성하는 단계;
c-ⅶ) 식각 공정을 통해 상기 블록 코폴리머 나노패턴을 상기 전반사막에 전이시키는 단계;
c-ⅷ) 잔여 블록 코폴리머를 제거하는 단계;
를 포함하고,
c-ⅰ) 단계의 상기 연성 기판은 Ni-Fe계 연성기판이며,
c-ⅲ) 단계의 상기 전반사막은 실리콘 질화물, ZrN, 갈륨질화물, 알루미늄 질화물, ITO(In2O3:Sn)(Indium Tin Oxide), ZnO, 무정형(amorphous) In-Ga-Zn-O, Zr, In2O3, 백금, 금, 산화아연, 산화갈륨, 산화알루미늄, 산화납 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 후면전극의 전반사막 제조방법.
A method of fabricating a full-thickness desiccant of a thin film solar cell rear electrode having a block copolymer nanopattern,
c-i) preparing a flexible substrate;
c-ii) depositing a back electrode layer on the flexible substrate;
c-iii) depositing a single layer or a plurality of layers on the rear electrode layer;
c-iv) applying a block copolymer layer on the surface of the total film;
c-v) heat treating the applied block copolymer layer to form a nanostructure spontaneously;
c-vi) removing a part of the block copolymer layer on which the nanostructure is spontaneously formed to form a nanopattern;
c) depositing the block copolymer nanopattern on the total reflection film through an etching process;
c-ⅷ) removing residual block copolymer;
Lt; / RTI >
wherein the flexible substrate in step (c-i) is a Ni-Fe based flexible substrate,
c-ⅲ) the first half stage of the desert is silicon nitride, ZrN, gallium nitride, aluminum nitride, ITO (In 2 O 3: Sn) (Indium Tin Oxide), ZnO, amorphous (amorphous) In-Ga-ZnO , Wherein at least one of Zr, In 2 O 3 , platinum, gold, zinc oxide, gallium oxide, aluminum oxide, and lead oxide is included. Desert manufacturing method.
블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 후면전극의 전반사막 제조방법에 있어서,
d-ⅰ) 연성 기판을 준비하는 단계;
d-ⅱ) 연성 기판 위에 후면전극층을 증착시키는 단계;
d-ⅲ) 상기 후면전극층 표면 위에 블록 코폴리머(Block Copolymer)층을 도포하는 단계;
d-ⅳ) 상기 도포된 블록 코폴리머층을 열처리하여 나노구조가 자발적으로 형성되는 단계;
d-ⅴ) 상기 나노구조가 자발형성된 블록 코폴리머층의 일부를 제거하여 나노패턴을 형성하는 단계;
d-ⅵ) 상기 블록 코폴리머 패턴이 남은 후면전극층 위에 단일 층 혹은 복수의 층으로 구성된 전반사막을 증착시키는 단계;
d-ⅶ) 잔여 블록 코폴리머를 제거하는 단계;
를 포함하고,
d-ⅰ) 단계의 상기 연성 기판은 Ni-Fe계 연성기판이며,
d-ⅵ) 단계의 상기 전반사막은 실리콘 질화물, ZrN, 갈륨질화물, 알루미늄 질화물, ITO(In2O3:Sn)(Indium Tin Oxide), ZnO, 무정형(amorphous) In-Ga-Zn-O, Zr, In2O3, 백금, 금, 산화아연, 산화갈륨, 산화알루미늄, 산화납 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 후면전극의 전반사막 제조방법.
A method of fabricating a full-thickness desiccant of a thin film solar cell rear electrode having a block copolymer nanopattern,
d-i) preparing a flexible substrate;
d-ii) depositing a back electrode layer on the flexible substrate;
d-iii) applying a block copolymer layer on the surface of the rear electrode layer;
d-iv) heat treating the applied block copolymer layer to form a nanostructure spontaneously;
d) forming a nanopattern by removing a portion of the block copolymer layer on which the nanostructure is spontaneously formed;
d-vi) depositing a single layer or a plurality of layers of the total reflection film on the rear electrode layer where the block copolymer pattern remains;
d-ⅶ) removing residual block copolymer;
Lt; / RTI >
The soft substrate of step d-i) is a Ni-Fe based soft substrate,
of d-ⅵ) step the overall membrane is silicon nitride, ZrN, gallium nitride, aluminum nitride, ITO (In 2 O 3: Sn) (Indium Tin Oxide), ZnO, amorphous (amorphous) In-Ga-ZnO , Wherein at least one of Zr, In 2 O 3 , platinum, gold, zinc oxide, gallium oxide, aluminum oxide, and lead oxide is included. Desert manufacturing method.
삭제delete 제 17항 또는 제 18항에 있어서,
c-ⅳ) 또는 d-ⅲ) 단계의 상기 블록 코폴리머는 PS-b-PMMA(polystyrene-b-polymethyl methacrylate)이거나 또는 PS-b-PMMA를 포함하는 폴리머인 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 후면전극의 전반사막 제조방법.
The method according to claim 17 or 18,
wherein the block copolymer in step c-iv) or d-iii) is a polymer comprising PS-b-PMMA (polystyrene-b-polymethyl methacrylate) The method comprising the steps of:
제 17항 또는 제 18항에 있어서,
c-ⅴ) 또는 d-ⅳ) 단계의 상기 나노구조 자발형성을 위한 열처리 방법은 상기 도포된 블록 코폴리머층을 100-250℃에서 3-48시간 동안 진공상태에서 어닐링하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 후면전극의 전반사막 제조방법.
The method according to claim 17 or 18,
The annealing method for spontaneous formation of nanostructures in step c-v) or d-iv) comprises annealing the coated block copolymer layer at 100-250 ° C for 3-48 hours in a vacuum state A method for fabricating a full frontal desert surface of a thin film solar cell back electrode having a block copolymer nano pattern formed thereon.
제 17항 또는 제 18항에 있어서,
c-ⅵ) 또는 d-ⅴ) 단계의 블록 코폴리머층의 일부를 제거하여 나노패턴을 형성하는 방법은 상기 열처리된 블록 코폴리머층 위에 200-300nm, 0.5-2.0J/㎠ 의 UV를 조사한 후, 습식 또는 건식 에칭의 방법으로 식각습식 또는 건식 에칭의 방법으로 식각하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 후면전극의 전반사막 제조방법.
The method according to claim 17 or 18,
The method for forming a nanopattern by removing a part of the block copolymer layer in the step c-vi) or d-v) comprises irradiating the heat-treated block copolymer layer with UV of 200-300 nm, 0.5-2.0 J / Method of fabricating a full-sided film of a thin film solar cell back electrode having a block copolymer nanopattern etched by a wet or dry etching method by wet or dry etching.
제 17항 또는 제 18항에 있어서,
c-ⅵ) 또는 d-ⅴ) 단계의 나노패턴은 상기 블록 코폴리머층의 도메인을 제거하고 매트릭스를 남김으로써 음각 블록 코폴리머 템플레이트를 형성하는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 후면전극의 전반사막 제조방법.
The method according to claim 17 or 18,
wherein the nanopattern of step c-vi) or d-v) forms a negative block copolymer template by removing the domain of the block copolymer layer and leaving the matrix. (Method for fabricating a full frontal desulfurized film of a back electrode).
제 17항 또는 제 18항에 있어서,
c-ⅵ) 또는 d-ⅴ) 단계의 나노패턴은 상기 블록 코폴리머층의 매트릭스를 제거하고 도메인을 남김으로써 양각 블록 코폴리머 템플레이트를 형성하는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 후면전극의 전반사막 제조방법.
The method according to claim 17 or 18,
The nanopattern of step c-vi) or d-v) forms a positive-embossed block copolymer template by removing the matrix of the block copolymer layer and leaving a domain. (Method for fabricating a full frontal desulfurized film of a back electrode).
삭제delete 제 17항 또는 제 18항에 있어서,
c-ⅲ) 또는 d-ⅵ) 단계의 상기 전반사막은 RF 마그네트론 스퍼터링, DC 마그네트론 스퍼터링, MF 마그네트론 스퍼터링, 열증발법, 전자빔증발법, 열분무법, 화학기상증착법, 원자층 증착법, 분자선증착법 중에서 적어도 어느 하나의 방법을 선택하여 증착되는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 후면전극의 전반사막 제조방법.
The method according to claim 17 or 18,
The total crystal phase of the c-iii) or d-vi) is at least one of RF magnetron sputtering, DC magnetron sputtering, MF magnetron sputtering, thermal evaporation, electron beam evaporation, thermal spraying, chemical vapor deposition, atomic layer deposition, The method of claim 1, wherein the nanopattern is formed on the surface of the back electrode.
제 17항 또는 제 18항에 있어서,
c-ⅲ) 또는 d-ⅵ) 단계의 상기 전반사막의 두께는 10-500nm인 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 후면전극의 전반사막 제조방법.
The method according to claim 17 or 18,
c-iii) or d-vi) has a thickness of 10-500 nm. A method of fabricating a photovoltaic solar cell rear-side electrode comprising the steps of:
제 17항 또는 제 18항에 있어서,
c-ⅷ) 또는 d-ⅶ) 단계의 잔여 블록 코폴리머는 음각 블록 코폴리머 템플레이트로 사용된 매트릭스이거나, 또는 양각 블록 코폴리머 템플레이트로 사용된 도메인인 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 후면전극의 전반사막 제조방법.
The method according to claim 17 or 18,
wherein the remaining block copolymer of step c) or step d) is a matrix used as an affixed block copolymer template or a domain used as a positive embossed block copolymer template. (METHOD FOR MANUFACTURING RESISTANCE SEMI -
제 17항 또는 제 18항에 있어서,
c-ⅰ)와 c-ⅱ) 단계 사이, 또는 d-ⅰ)와 d-ⅱ) 단계 사이에,
상기 준비된 연성기판의 표면을 클리닝하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 후면전극의 전반사막 제조방법.
The method according to claim 17 or 18,
between steps c-i) and c-ii), or between steps d-i) and d-ii)
Cleaning the surface of the prepared flexible substrate;
The method of claim 1, further comprising forming a block copolymer nanopattern on the back electrode.
제 17항에 있어서,
c-ⅲ)와 c-ⅳ)단계 사이에,
상기 증착된 전반사막 표면을 클리닝하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 후면전극의 전반사막 제조방법.
18. The method of claim 17,
between steps c-iii) and c-iv)
Cleaning the deposited total film surface;
The method of claim 1, further comprising forming a block copolymer nanopattern on the back electrode.
제 18항에 있어서,
d-ⅱ)와 d-ⅲ)단계 사이에,
상기 증착된 후면전극층 표면을 클리닝하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 후면전극의 전반사막 제조방법.
19. The method of claim 18,
between steps d-ii) and d-iii)
Cleaning the surface of the deposited rear electrode layer;
The method of claim 1, further comprising forming a block copolymer nanopattern on the back electrode.
제 17항 또는 제 18항에 있어서,
c-ⅲ)와 c-ⅳ) 단계 사이, 또는 d-ⅱ)와 d-ⅲ) 단계 사이에,
폴리머 브러쉬(polymer brush)를 코팅하고 열처리하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 후면전극의 전반사막 제조방법.
The method according to claim 17 or 18,
between steps c-iii) and c-iv), or between steps d-ii) and d-iii)
Coating and heat treating the polymer brush;
The method of claim 1, further comprising forming a block copolymer nanopattern on the back electrode.
제 32항에 있어서,
상기 폴리머 브러쉬는 PS-r-PMMA(polystyrene-r-polymethyl methacrylate)이거나 또는 PS-r-PMMA를 포함하는 폴리머인 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 박막 태양전지 후면전극의 전반사막 제조방법.
33. The method of claim 32,
Wherein the polymer brush is a polymer comprising PS-r-PMMA (polystyrene-r-polymethyl methacrylate) or PS-r-PMMA. .
연성 기판;
상기 연성 기판 상면에 증착되는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 응력완화층;
상기 응력완화층 상면에 증착되는 후면전극층;
상기 후면전극층 상면에 증착되는 광흡수층;
상기 광흡수층 상면에 증착되는 버퍼층; 및
상기 버퍼층 상면에 증착되는 투명전극층;
을 포함하여 구성되는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 응력완화층을 포함하는 박막 태양전지에 있어서,
상기 응력완화층은 제 1항 또는 제 2항의 방법으로 제조되고,
상기 연성 기판은 Ni-Fe계 연성기판이며,
상기 응력완화층은 Ni-Fe계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 응력완화층을 포함하는 박막 태양전지.
A flexible substrate;
A stress relieving layer having a block copolymer nanopattern deposited on an upper surface of the soft substrate;
A rear electrode layer deposited on the upper surface of the stress relieving layer;
A light absorbing layer deposited on an upper surface of the rear electrode layer;
A buffer layer deposited on the upper surface of the light absorption layer; And
A transparent electrode layer deposited on an upper surface of the buffer layer;
And a stress relieving layer having a block copolymer nanopattern formed thereon, the thin film solar cell comprising:
Wherein said stress relieving layer is produced by the method of claim 1 or 2,
Wherein the flexible substrate is a Ni-Fe based flexible substrate,
Wherein the stress relieving layer comprises a Ni-Fe system. 2. The thin film solar cell according to claim 1, wherein the stress relieving layer comprises a Ni-Fe system.
삭제delete 삭제delete 제 34항에 있어서,
상기 후면전극층은 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 응력완화층을 포함하는 박막 태양전지.
35. The method of claim 34,
Wherein the back electrode layer comprises at least one of molybdenum (Mo), chromium (Cr), tungsten (W), and copper (Cu) Thin film solar cell.
제 34항에 있어서,
상기 광흡수층은 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se) 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 응력완화층을 포함하는 박막 태양전지.
35. The method of claim 34,
Wherein the light absorption layer comprises at least one of copper (Cu), indium (In), gallium (Ga), and selenium (Se) Thin film solar cell.
제 34항에 있어서,
상기 버퍼층은 CdS, CdZnS, ZnS, Zn(S,O), Zn(OH,S), ZnS(O,OH), ZnSe, ZnInS, ZnInSe, ZnMgO, Zn(Se,OH), ZnSnO, ZnO, InSe, InOH, In(OH,S), In(OOH,S), In(S,O) 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 응력완화층을 포함하는 박막 태양전지.
35. The method of claim 34,
The buffer layer may include at least one selected from the group consisting of CdS, CdZnS, ZnS, Zn (S, O), Zn (OH, S), ZnS (O, OH), ZnSe, ZnInS, ZnInSe, ZnMgO, Zn A stress relieving layer having a block copolymer nanopattern formed thereon, the stress relaxation layer comprising at least one of InOH, In (OH, S), In (OOH, S) and In Thin film solar cell.
제 34항에 있어서,
상기 투명전극층은 AZO(Al doped Zinc Oxide), BZO(B doped Zinc Oxide), GZO(Ga doped Zinc Oxide), ZnO, ITO(Indium Tin Oxide), In2O3, FTO(F doped Tin Oxide), 산화갈륨, 산화알루미늄, 산화납, 산화구리, 산화티탄, 산화철, 이산화주석 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 응력완화층을 포함하는 박막 태양전지.
35. The method of claim 34,
The transparent electrode layer may be formed of one selected from the group consisting of AZO (Al doped zinc oxide), B doped zinc oxide (BZO), Ga doped zinc oxide (GZO), ZnO, indium tin oxide (ITO), In 2 O 3 , FTO Wherein the stress relaxation layer comprises a block copolymer nano-pattern formed of at least one of gallium oxide, aluminum oxide, lead oxide, copper oxide, titanium oxide, iron oxide, and tin dioxide.
연성 기판;
상기 연성 기판 상면에 증착되는 후면전극층;
상기 후면전극층 상면에 증착되는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 전반사막;
상기 전반사막 상면에 증착되는 광흡수층;
상기 광흡수층 상면에 증착되는 버퍼층; 및
상기 버퍼층 상면에 증착되는 투명전극층;
을 포함하여 구성되는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 전반사막을 포함하는 박막 태양전지에 있어서,
상기 전반사막은 제 17항 또는 제 18항의 방법으로 제조되고,
상기 연성 기판은 Ni-Fe계 연성기판이며,
상기 전반사막은 실리콘 질화물, ZrN, 갈륨질화물, 알루미늄 질화물, ITO(In2O3:Sn)(Indium Tin Oxide), ZnO, 무정형(amorphous) In-Ga-Zn-O, Zr, In2O3, 백금, 금, 산화아연, 산화갈륨, 산화알루미늄, 산화납 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 전반사막을 포함하는 박막 태양전지.
A flexible substrate;
A rear electrode layer deposited on the upper surface of the flexible substrate;
A total reflection film having a block copolymer nanopattern deposited on an upper surface of the rear electrode layer;
A light absorbing layer deposited on an upper surface of the transmissive film;
A buffer layer deposited on the upper surface of the light absorption layer; And
A transparent electrode layer deposited on an upper surface of the buffer layer;
The present invention relates to a thin film solar cell including a barrier layer formed with a block copolymer nanopattern,
Wherein said transmissive film is manufactured by the method of any one of claims 17 to 18,
Wherein the flexible substrate is a Ni-Fe based flexible substrate,
The first half membrane is silicon nitride, ZrN, gallium nitride, aluminum nitride, ITO (In 2 O 3: Sn) (Indium Tin Oxide), ZnO, amorphous (amorphous) In-Ga-ZnO , Zr, In 2 O 3 Wherein the barrier layer comprises at least one of platinum, gold, zinc oxide, gallium oxide, aluminum oxide, and lead oxide.
삭제delete 제 41항에 있어서,
상기 후면전극층은 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 전반사막을 포함하는 박막 태양전지.
42. The method of claim 41,
Wherein the back electrode layer comprises at least one of molybdenum (Mo), chromium (Cr), tungsten (W), and copper (Cu) Solar cells.
제 41항에 있어서,
상기 광흡수층은 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se) 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 전반사막을 포함하는 박막 태양전지.
42. The method of claim 41,
Wherein the light absorbing layer comprises at least one of copper (Cu), indium (In), gallium (Ga), and selenium (Se) Solar cells.
제 41항에 있어서,
상기 버퍼층은 CdS, CdZnS, ZnS, Zn(S,O), Zn(OH,S), ZnS(O,OH), ZnSe, ZnInS, ZnInSe, ZnMgO, Zn(Se,OH), ZnSnO, ZnO, InSe, InOH, In(OH,S), In(OOH,S), In(S,O) 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 전반사막을 포함하는 박막 태양전지.
42. The method of claim 41,
The buffer layer may include at least one selected from the group consisting of CdS, CdZnS, ZnS, Zn (S, O), Zn (OH, S), ZnS (O, OH), ZnSe, ZnInS, ZnInSe, ZnMgO, Zn , A thin film including a total film of a barrier polymer formed with at least one of InOH, In (OH, S), In (OOH, S), and In Solar cells.
제 41항에 있어서,
상기 투명전극층은 AZO(Al doped Zinc Oxide), BZO(B doped Zinc Oxide), GZO(Ga doped Zinc Oxide), ZnO, ITO(Indium Tin Oxide), In2O3, FTO(F doped Tin Oxide), 산화갈륨, 산화알루미늄, 산화납, 산화구리, 산화티탄, 산화철, 이산화주석 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 블록 코폴리머 나노패턴이 형성된 전반사막을 포함하는 박막 태양전지.

42. The method of claim 41,
The transparent electrode layer may be formed of one selected from the group consisting of AZO (Al doped zinc oxide), B doped zinc oxide (BZO), Ga doped zinc oxide (GZO), ZnO, indium tin oxide (ITO), In 2 O 3 , FTO Wherein the thin film solar cell comprises at least one of gallium oxide, aluminum oxide, lead oxide, copper oxide, titanium oxide, iron oxide, and tin dioxide.

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