KR102383037B1 - Manufacturing method of the see-through type thin film solar cell - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 관점에 따르면, 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법을 제공한다. 상기 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법은 어느 일면에 몰리브덴층(Mo layer)을 구비하는 기판을 준비하는 단계; 상기 몰리브덴층의 적어도 어느 일부를 선택적으로 제거하여 씨스루(see-through) 패턴을 형성하는 단계; 상기 씨스루 패턴이 형성된 상기 기판과 상기 몰리브덴층 상에 칼코지나이드 광흡수층, 버퍼층 및 투명전극층을 순차적으로 형성하는 단계; 및 상기 기판의 하면에서 상기 투명전극층 방향으로 레이저를 조사하여, 상기 씨스루 패턴 영역 상에 형성된 상기 칼코지나이드 광흡수층, 버퍼층 및 투명전극층을 제거하여 상기 씨스루 패턴의 형상에 따른 씨스루 어레이(see-through array)를 형성하는 단계;를 포함한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a see-through type thin film solar cell. The method of manufacturing the see-through type thin film solar cell includes: preparing a substrate having a molybdenum layer (Mo layer) on one surface; forming a see-through pattern by selectively removing at least a portion of the molybdenum layer; sequentially forming a chalcogenide light absorption layer, a buffer layer, and a transparent electrode layer on the substrate on which the see-through pattern is formed and the molybdenum layer; and a see-through array ( and forming a see-through array).

Description

씨스루형 박막 태양전지의 제조방법{Manufacturing method of the see-through type thin film solar cell}Manufacturing method of the see-through type thin film solar cell

본 발명은 박막 태양전지의 제조방법에 대한 것으로서, 투광성을 갖는 고효율 칼코지나이드 박막 태양전지를 구현할 수 있는 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 대한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a thin film solar cell, and to a method for manufacturing a see-through type thin film solar cell capable of realizing a high-efficiency chalcogenide thin film solar cell having light transmission properties.

칼코지나이드 박막 태양전지는 Cu(In,Ga)(Se,S)2 광흡수층에서 광전변환효율 23.4%를 달성하는 등, 결정질 실리콘 태양전지에 근접한 우수한 광발전 성능을 갖는다. 또, 경량성을 바탕으로 다양한 환경에 적용 가능한 차세대 에너지 기술로서 관심을 받고 있다. 특히, 고효율 발전성능을 확보한 칼코지나이드 박막 태양전지에 투광성을 부여한다면, 건물의 창호형 발전 및 자동차의 선루프와 같은 고부가가치 태양광 시장의 성장을 촉진할 수 있다.The chalcogenide thin film solar cell has excellent photovoltaic performance close to that of a crystalline silicon solar cell, such as achieving a photoelectric conversion efficiency of 23.4% in the Cu(In,Ga)(Se,S) 2 light absorption layer. In addition, it is receiving attention as a next-generation energy technology that can be applied to various environments based on its lightness. In particular, if light transmittance is given to a chalcogenide thin film solar cell that has secured high-efficiency power generation performance, the growth of high value-added solar power markets such as window-type power generation of buildings and sunroofs of automobiles can be promoted.

그동안 투명 태양전지는 염료감응 태양전지(Dye-sensitized solar cell), 유기태양전지 (Organic solar cell), 비정질 실리콘 (a-Si) 태양전지를 중심으로 상용화 연구를 수행해 왔다. 상기 태양전지의 투명화를 위한 방법론으로는, 광흡수층의 밴드갭의 조절을 통해 가시광선을 투과시키거나, 광흡수층의 초박형화에 의한 광흡수율을 낮추는 방식이 이용되어왔다. In the meantime, research on the commercialization of transparent solar cells has been conducted focusing on dye-sensitized solar cells, organic solar cells, and amorphous silicon (a-Si) solar cells. As a method for making the solar cell transparent, a method of transmitting visible light through adjustment of the band gap of the light absorption layer or lowering the light absorption rate by making the light absorption layer ultra-thin has been used.

그러나, 상기 태양전지들은 최고 광전변환효율이 10% 내지 15% 정도로 낮은 수준이어서, 투광형 태양전지의 기술수준은 8% 효율(30%의 평균 가시광선 투과도에서의 효율)에도 못 미친다. 또한, 염료감응 태양전지나 유기태양전지는 구성소재의 안정성이 부족하여 장기 사용이 필수적인 태양전지 발전소 설치가 쉽지 않다.However, the maximum photoelectric conversion efficiency of the solar cells is as low as 10% to 15%, so the technology level of the transmissive solar cell is less than 8% efficiency (efficiency at an average visible light transmittance of 30%). In addition, dye-sensitized solar cells or organic solar cells lack the stability of constituent materials, so it is not easy to install a solar cell power plant, which is essential for long-term use.

한편, 초박형화 방식과 더불어 고효율 칼코지나이드 박막의 개구화를 통한 투광형 태양전지 제조 기술이 보고되었다. 이 기술은 완성된 태양전지 박막에 기계적 스크라이빙을 가하여 복수의 개구(aperture)를 형성하여 투광성을 부여하는 기술이다. On the other hand, a light-transmitting solar cell manufacturing technology through the opening of a high-efficiency chalcogenide thin film in addition to the ultra-thin method has been reported. This technology applies mechanical scribing to the finished solar cell thin film to form a plurality of apertures to impart light transmission properties.

그러나, 종래의 개구형 칼코지나이드 박막 태양전지 기술은 기계적 스크라이빙 방식을 사용했기 때문에, 투광영역의 선폭이 육안으로 구분될 정도로 매우 크고 개구부의 패턴이 정밀하지 않으므로, 제품의 심미성이 매우 떨어지는 단점을 가지고 있다. 심미성이 높은 투광 태양전지 기술을 실현하기 위해서는, 제조된 개구패턴이 육안으로 인식이 안 되어야 하므로 일정거리에서 육안으로 구분할 수 있는 크기(100 um) 이하로 제조할 수 있어야 한다.However, since the conventional aperture type chalcogenide thin film solar cell technology uses a mechanical scribing method, the line width of the transmissive area is so large that it can be distinguished with the naked eye, and the pattern of the aperture is not precise, so the aesthetics of the product is very poor. It has drawbacks. In order to realize the high-esthetic light-transmitting solar cell technology, the manufactured opening pattern must not be recognized with the naked eye, so it must be able to be manufactured to a size (100 um) or less that can be visually distinguished from a certain distance.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 고효율 광발전 성능과 투광성을 모두 갖는 칼코지나이드 박막 태양전지를 구현할 수 있는 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법을 제공하는 것이다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Accordingly, the present invention is to solve various problems, including the above problems, and provides a method of manufacturing a see-through thin film solar cell capable of realizing a chalcogenide thin film solar cell having both high-efficiency photovoltaic performance and light transmittance. will be. However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereto.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법을 제공한다.According to one aspect of the present invention for solving the above problems, there is provided a method of manufacturing a see-through type thin film solar cell.

상기 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법은 어느 일면에 몰리브덴층(Mo layer)을 구비하는 기판을 준비하는 단계; 상기 몰리브덴층의 적어도 어느 일부를 선택적으로 제거하여 씨스루(see-through) 패턴을 형성하는 단계; 상기 씨스루 패턴이 형성된 상기 기판과 상기 몰리브덴층 상에 칼코지나이드 광흡수층, 버퍼층 및 투명전극층을 순차적으로 형성하는 단계; 및 상기 기판의 하면에서 상기 투명전극층 방향으로 레이저를 조사하여, 상기 씨스루 패턴 영역 상에 형성된 상기 칼코지나이드 광흡수층, 버퍼층 및 투명전극층을 제거하여 상기 씨스루 패턴의 형상에 따른 씨스루 어레이(see-through array)를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.The method of manufacturing the see-through type thin film solar cell includes: preparing a substrate having a molybdenum layer (Mo layer) on one surface; forming a see-through pattern by selectively removing at least a portion of the molybdenum layer; sequentially forming a chalcogenide light absorption layer, a buffer layer, and a transparent electrode layer on the substrate on which the see-through pattern is formed and the molybdenum layer; and a see-through array ( forming a see-through array); may include.

상기 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 씨스루 패턴을 형성하는 단계는, 레이저 가공 방법으로 상기 몰리브덴층의 일부를 선택적으로 제거하는 단계를 포함하고, 상기 레이저는 상기 기판을 투과하며 상기 몰리브덴층이 흡수 가능한 파장 대역의 광원을 포함할 수 있다.In the method of manufacturing the see-through thin film solar cell, the forming of the see-through pattern includes selectively removing a portion of the molybdenum layer by a laser processing method, wherein the laser passes through the substrate and the The molybdenum layer may include a light source having an absorbable wavelength band.

상기 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 씨스루 어레이(see-through array)를 형성하는 단계는, 레이저 가공 방법으로 상기 씨스루 패턴 영역 상에 형성된 상기 칼코지나이드 광흡수층, 상기 버퍼층 및 상기 투명전극층의 일부를 제거하는 단계를 포함하고, 상기 레이저는 상기 기판을 투과하며 상기 칼코지나이드 광흡수층이 흡수 가능한 파장 대역의 레이저 광원을 포함할 수 있다.In the method of manufacturing the see-through thin film solar cell, the forming of the see-through array comprises: the chalcogenide light absorption layer formed on the see-through pattern area by a laser processing method, the buffer layer, and and removing a portion of the transparent electrode layer, wherein the laser passes through the substrate and may include a laser light source having a wavelength band that the chalcogenide light absorption layer can absorb.

상기 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 씨스루 어레이를 형성하는 단계에서 사용되는 레이저 광의 세기는, 상기 몰리브덴층, 칼코지나이드 광흡수층, 버퍼층 및 투명전극층을 동시에 패터닝하기 위한 임계(threshold) 에너지보다 상대적으로 더 낮을 수 있다.In the method of manufacturing the see-through thin film solar cell, the intensity of laser light used in the step of forming the see-through array is a threshold for simultaneously patterning the molybdenum layer, the chalcogenide light absorption layer, the buffer layer and the transparent electrode layer. ) can be relatively lower than the energy.

상기 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 씨스루 어레이를 형성하는 단계에서 사용되는 레이저 광의 세기는, 상기 씨스루 패턴이 형성된 영역의 상기 칼코지나이드 광흡수층, 버퍼층 및 투명전극층을 동시에 패터닝하기 위한 임계 에너지보다 상대적으로 더 높을 수 있다.In the method of manufacturing the see-through type thin film solar cell, the intensity of the laser light used in the step of forming the see-through array is determined by simultaneously patterning the chalcogenide light absorption layer, the buffer layer and the transparent electrode layer in the region where the see-through pattern is formed. It may be relatively higher than the threshold energy for

상기 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 어느 일면에 몰리브덴층을 구비하는 기판의 타면에 상기 레이저 광원을 입사시켜, 상기 기판의 전 영역 또는 상기 씨스루 패턴이 형성된 영역 부근에 스캔하여 상기 씨스루 어레이를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.In the method of manufacturing the see-through type thin film solar cell, the laser light source is incident on the other surface of the substrate having a molybdenum layer on one surface thereof, and the entire area of the substrate or the vicinity of the area on which the see-through pattern is formed is scanned. It may include forming a see-through array.

상기 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 씨스루 어레이를 형성하는 단계는, 상기 레이저 광원의 빔 크기를 복수개의 씨스루 어레이를 포함할 수 있도록 증가시켜, 상기 기판의 전 영역 또는 상기 씨스루 패턴이 형성된 영역 부근에 스티치(stitch) 방식으로 상기 빔 크기가 허용되는 범위에서 한 번에 조사하여 복수개의 상기 씨스루 어레이를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.In the method of manufacturing the see-through type thin film solar cell, the forming of the see-through array includes increasing a beam size of the laser light source to include a plurality of see-through arrays to include the entire area of the substrate or the see-through array. The method may include forming a plurality of see-through arrays by irradiating the vicinity of the region where the rudder pattern is formed at once in a stitch method within an allowable range of the beam size.

상기 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 씨스루 어레이는 홀(hole) 또는 라인(line) 형태의 패턴을 포함할 수 있다.In the method of manufacturing the see-through thin film solar cell, the see-through array may include a pattern in the form of a hole or a line.

상기 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 홀의 직경 또는 상기 라인의 폭은 200㎛ 이하(0초과)일 수 있다.In the method of manufacturing the see-through type thin film solar cell, the diameter of the hole or the width of the line may be 200 μm or less (greater than 0).

상기 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 홀의 직경 또는 상기 라인의 폭은 100㎛ 이하(0초과)일 수 있다.In the method of manufacturing the see-through type thin film solar cell, the diameter of the hole or the width of the line may be 100 μm or less (greater than 0).

상기 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 씨스루 패턴은 상기 몰리브덴층을 오프셋하여 스트립 형태로 분할하는 P1 스크라이빙 패턴과 동시에 형성될 수 있다.In the method of manufacturing the see-through thin film solar cell, the see-through pattern may be formed simultaneously with the P1 scribing pattern for dividing the molybdenum layer into strips by offsetting the molybdenum layer.

상기 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 버퍼층을 형성한 이후에, 상기 칼코지나이드 광흡수층 및 상기 버퍼층의 적어도 어느 일부를 제거하되, 상기 P1 스크라이빙 패턴을 기준으로 오프셋하여 스트립 형태로 분할하는 P2 스크라이빙 패턴을 형성할 수 있다.In the method of manufacturing the see-through thin film solar cell, after forming the buffer layer, at least some of the chalcogenide light absorption layer and the buffer layer are removed, but offset based on the P1 scribing pattern to form a strip It is possible to form a P2 scribing pattern divided by .

상기 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 투명전극층을 형성한 이후에, 상기 투명전극층의 적어도 어느 일부를 제거하되, 상기 P2 스크라이빙 패턴을 기준으로 오프셋하여 스트립 형태로 분할하는 P3 스크라이빙 패턴을 형성할 수 있다.In the method of manufacturing the see-through type thin film solar cell, after forming the transparent electrode layer, at least any part of the transparent electrode layer is removed, and the P3 switch is divided into strips by offsetting based on the P2 scribing pattern. A cribing pattern can be formed.

상기 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 씨스루 어레이는 상기 P1 스크라이빙 패턴, 상기 P2 스크라이빙 패턴 및 상기 P3 스크라이빙 패턴 라인과 서로 수직한 방향으로 형성할 수 있다.In the method of manufacturing the see-through thin film solar cell, the see-through array may be formed in a direction perpendicular to the lines of the P1 scribing pattern, the P2 scribing pattern, and the P3 scribing pattern.

상기 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 씨스루 어레이는 모듈의 끝에서 끝까지 연결된, 또는 부분적으로 끊어진 형태로서, 일정한 폭을 갖는 밴드 형태로 형성될 수 있다.In the method of manufacturing the see-through type thin film solar cell, the see-through array may be connected from end to end of a module or partially broken, and may be formed in a band form having a constant width.

상기 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 버퍼층은 CdS, Zn(O,S), Sn-doped ZnOx, Ti-doped ZnOx, i-ZnOx 및 Mg-doped ZnOx, (Mg,Al)-doped ZnOx 중 어느 하나를 포함할 수 있다.In the method of manufacturing the see-through thin film solar cell, the buffer layer is CdS, Zn(O,S), Sn-doped ZnOx, Ti-doped ZnOx, i-ZnOx, and Mg-doped ZnOx, (Mg,Al)-doped It may include any one of ZnOx.

상기 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 투명전극층은 In-doped SnOx, Al-doped ZnOx, In-doped ZnOx, Ga-doped ZnOx, B-doped ZnOx, Ag nanowire, graphene, carbon nanotube, Ag, Mg:Ag 합금, Au 및 OMO(metal oxide/thin metal/metal oxide) 구조의 전극재료 중 어느 하나를 포함할 수 있다.In the method of manufacturing the see-through thin film solar cell, the transparent electrode layer is in-doped SnOx, Al-doped ZnOx, In-doped ZnOx, Ga-doped ZnOx, B-doped ZnOx, Ag nanowire, graphene, carbon nanotube, Ag , Mg:Ag alloy, Au, and OMO (metal oxide/thin metal/metal oxide) structure may include any one of the electrode material.

상기 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 몰리브덴층 상에 투명 산화물 전극층을 더 형성할 수 있다. In the method of manufacturing the see-through thin film solar cell, a transparent oxide electrode layer may be further formed on the molybdenum layer.

상기 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 기판과 상기 몰리브덴층 사이에 투명 산화물 전극층을 더 개재할 수 있다.In the method of manufacturing the see-through type thin film solar cell, a transparent oxide electrode layer may be further interposed between the substrate and the molybdenum layer.

상기 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 투명 산화물 전극층은 In-doped SnOx, F-doped SnOx, Al-doped ZnOx, In-doped ZnOx, Ga-doped ZnOx, (In,Ga)-doped ZnOx, (Al,Mg)-doped ZnOx, B-doped ZnOx 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In the method of manufacturing the see-through thin film solar cell, the transparent oxide electrode layer is in-doped SnOx, F-doped SnOx, Al-doped ZnOx, In-doped ZnOx, Ga-doped ZnOx, (In,Ga)-doped ZnOx , (Al,Mg)-doped ZnOx, may include at least one of B-doped ZnOx.

상기 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 몰리브덴층 상에 투명 산화물 전극층을 더 형성하며, 상기 투명 산화물 전극층의 적어도 어느 일부를 선택적으로 제거하여 형성된 영역에서, 상기 몰리브덴층과 상기 칼코지나이드 광흡수층이 직접 접촉될 수 있다.In the method of manufacturing the see-through type thin film solar cell, a transparent oxide electrode layer is further formed on the molybdenum layer, and in a region formed by selectively removing at least any part of the transparent oxide electrode layer, the molybdenum layer and the chalcogenide The light absorbing layer may be in direct contact.

상기 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 투명 산화물 전극층은 컨택홀(contact hole)을 구비할 수 있다.In the method of manufacturing the see-through thin film solar cell, the transparent oxide electrode layer may include a contact hole.

상기 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 투명 산화물 전극층은 In-doped SnOx, Al-doped ZnOx, In-doped ZnOx, Ga-doped ZnOx, B-doped ZnOx일 수 있다.In the method of manufacturing the see-through thin film solar cell, the transparent oxide electrode layer may be in-doped SnOx, Al-doped ZnOx, in-doped ZnOx, Ga-doped ZnOx, or B-doped ZnOx.

상기 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 투명 산화물 전극층의 두께는 0.1㎚ 내지 5㎚ 일 수 있다.In the method of manufacturing the see-through type thin film solar cell, the thickness of the transparent oxide electrode layer may be 0.1 nm to 5 nm.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 관점에 따르면, 씨스루형 박막 태양전지를 제공한다.According to another aspect of the present invention for solving the above problems, there is provided a see-through type thin film solar cell.

상기 씨스루형 박막 태양전지는 어느 일면에 몰리브덴층(Mo layer)을 구비하는 기판; 상기 몰리브덴층 상에 형성된 칼코지나이드 광흡수층; 상기 칼코지나이드 광흡수층 상에 형성된 버퍼층; 상기 버퍼층 상에 형성된 투명전극층; 및 상기 몰리브덴층, 상기 칼코지나이드 광흡수층, 상기 버퍼층 및 상기 투명전극층의 적어도 어느 일부가 선택적으로 제거되어 관통된 씨스루 어레이;를 포함할 수 있다.The see-through thin film solar cell includes a substrate having a molybdenum layer (Mo layer) on one surface; a chalcogenide light absorption layer formed on the molybdenum layer; a buffer layer formed on the chalcogenide light absorption layer; a transparent electrode layer formed on the buffer layer; and a see-through array in which at least any part of the molybdenum layer, the chalcogenide light absorption layer, the buffer layer, and the transparent electrode layer is selectively removed.

상기 씨스루형 박막 태양전지에 있어서, 상기 몰리브덴층과 상기 칼코지나이드 광흡수층 사이에 투명 산화물 전극층이 더 개재될 수 있으며, 상기 투명 산화물 전극층은 컨택홀(contact hole)을 구비할 수 있다.In the see-through thin film solar cell, a transparent oxide electrode layer may be further interposed between the molybdenum layer and the chalcogenide light absorption layer, and the transparent oxide electrode layer may include a contact hole.

상기 씨스루형 박막 태양전지에 있어서, 상기 기판과 상기 몰리브덴층 사이에 투명 산화물 전극층이 더 개재될 수 있다.In the see-through thin film solar cell, a transparent oxide electrode layer may be further interposed between the substrate and the molybdenum layer.

상기 씨스루형 박막 태양전지에 있어서, 상기 씨스루 어레이는 홀(hole) 또는 라인(line) 형태의 패턴을 포함할 수 있다.In the see-through type thin film solar cell, the see-through array may include a pattern in the form of a hole or a line.

상기 씨스루형 박막 태양전지에 있어서, 상기 홀의 직경 또는 상기 라인의 폭은 200㎛ 이하(0초과)일 수 있다.In the see-through thin film solar cell, the diameter of the hole or the width of the line may be 200 μm or less (greater than 0).

상기 씨스루형 박막 태양전지에 있어서, 상기 홀의 직경 또는 상기 라인의 폭은 100㎛ 이하(0초과)일 수 있다.In the see-through type thin film solar cell, the diameter of the hole or the width of the line may be 100 μm or less (greater than 0).

상기 씨스루형 박막 태양전지에 있어서, 상기 씨스루 어레이는 상기 몰리브덴층을 오프셋하여 스트립 형태로 분할하는 P1 스크라이빙 패턴, 상기 P1 스크라이빙 패턴을 기준으로 오프셋하여 스트립 형태로 분할하는 P2 스크라이빙 패턴 및 상기 P2 스크라이빙 패턴을 기준으로 오프셋하여 스트립 형태로 분할하는 P3 스크라이빙 패턴 라인과 서로 중첩되지 않으며, 수직한 방향으로 형성될 수 있다.In the see-through type thin film solar cell, the see-through array includes a P1 scribing pattern for dividing the molybdenum layer into a strip shape by offsetting the molybdenum layer, and a P2 scribing pattern for dividing the molybdenum layer into a strip shape by offsetting the P1 scribing pattern as a reference. The Bing pattern and the P3 scribing pattern line that is offset based on the P2 scribing pattern and divided into strips do not overlap each other and may be formed in a vertical direction.

상기 씨스루형 박막 태양전지에 있어서, 상기 씨스루 어레이는 모듈의 끝에서 끝까지 연결된, 또는 부분적으로 끊어진 형태로서, 일정한 폭을 갖는 밴드 형태로 형성될 수 있다.In the see-through type thin-film solar cell, the see-through array may be connected from end to end of a module or may be partially disconnected, and may be formed in the form of a band having a constant width.

상기 씨스루형 박막 태양전지에 있어서, 상기 버퍼층은 CdS, Zn(O,S), Sn-doped ZnOx, Ti-doped ZnOx, i-ZnOx 및 Mg-doped ZnOx, (Mg,Al)-doped ZnOx 중 어느 하나를 포함할 수 있다.In the see-through thin film solar cell, the buffer layer is any one of CdS, Zn(O,S), Sn-doped ZnOx, Ti-doped ZnOx, i-ZnOx, Mg-doped ZnOx, (Mg,Al)-doped ZnOx may contain one.

상기 씨스루형 박막 태양전지에 있어서, 상기 투명전극층은 In-doped SnOx, Al-doped ZnOx, In-doped ZnOx, Ga-doped ZnOx, B-doped ZnOx, Ag nanowire, graphene, carbon nanotube, Ag, Mg:Ag 합금, Au 및 OMO(metal oxide/thin metal/metal oxide) 구조의 전극재료 중 어느 하나를 포함할 수 있다.In the see-through type thin film solar cell, the transparent electrode layer may include: In-doped SnOx, Al-doped ZnOx, In-doped ZnOx, Ga-doped ZnOx, B-doped ZnOx, Ag nanowire, graphene, carbon nanotube, Ag, Mg: It may include any one of Ag alloy, Au, and an electrode material having a metal oxide/thin metal/metal oxide (OMO) structure.

상기 씨스루형 박막 태양전지에 있어서, 상기 투명 산화물 전극층은 In-doped SnOx, F-doped SnOx, Al-doped ZnOx, In-doped ZnOx, Ga-doped ZnOx, (In,Ga)-doped ZnOx, (Al,Mg)-doped ZnOx 및 B-doped ZnOx 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.In the see-through thin-film solar cell, the transparent oxide electrode layer includes in-doped SnOx, F-doped SnOx, Al-doped ZnOx, in-doped ZnOx, Ga-doped ZnOx, (In,Ga)-doped ZnOx, (Al , may include at least one of Mg)-doped ZnOx and B-doped ZnOx.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법을 이용하여 고효율 광발전 성능과 투광성을 모두 갖는 칼코지나이드 박막 태양전지를 구현할 수 있다. A chalcogenide thin film solar cell having both high-efficiency photovoltaic performance and light transmittance can be implemented by using the method for manufacturing the see-through thin film solar cell of the present invention made as described above.

레이저 가공 방식에 의해 200㎛ 이하, 바람직하게는 100㎛ 이하의 선폭을 갖는 투광영역의 형성이 가능하며, 이는 육안으로는 투광패턴의 식별이 어려워 투광형 박막 태양전지 제품의 심미성을 향상시킬 수 있다. 더불어 종래의 Mo 후면전극을 사용하는 박막 태양전지에도 적용이 가능하기 때문에, 고효율의 투광형 박막 태양전지의 구현이 가능하다. 씨스루 어레이 제거시 Mo 후면전극 패턴에 의한 높은 레이저 가공 선택성에 덕분에 패턴 에지 부근의 가공 잔여물이 최소화된다. 그에 따라 광산란이 감소하여 우수한 투광성을 확보할 수 있다. It is possible to form a transmissive region having a line width of 200 μm or less, preferably 100 μm or less by the laser processing method, which makes it difficult to identify the transmissive pattern with the naked eye, so the aesthetics of the transmissive thin film solar cell product can be improved. . In addition, since it can be applied to a thin-film solar cell using a conventional Mo back electrode, it is possible to realize a high-efficiency light-transmitting thin-film solar cell. When removing the see-through array, the processing residue near the edge of the pattern is minimized thanks to the high selectivity of laser processing by the Mo back electrode pattern. Accordingly, light scattering is reduced and excellent light transmittance can be secured.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법을 이용할 경우, 현재 CIGS 박막 태양전지의 최고효율을 기준으로 30%의 가시광선 투과도에서 15% 이상의 광발전효율을 갖는 투광형 박막 태양전지의 구현이 가능할 것으로 기대된다. 이는 건물의 창호에 적용시 15㎡의 면적에서 국내 가구당 일평균 소비전력(7.9kWh, 전력 빅데이터 센터, 2018)을 충당할 수 있는 수준에 해당한다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.In addition, when using the method for manufacturing a see-through thin-film solar cell according to an embodiment of the present invention, a light-transmitting type having a photovoltaic efficiency of 15% or more at a visible light transmittance of 30% based on the highest efficiency of the current CIGS thin-film solar cell It is expected that the realization of thin film solar cells will be possible. This corresponds to a level that can cover the average daily power consumption per domestic household (7.9kWh, Power Big Data Center, 2018) in an area of 15㎡ when applied to the windows and doors of a building. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 따른 공정순서를 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 후면전극층의 종류((a) TCO/Mo 구조, (b) TCO/Mo/TCO 구조, (c) Mo/TCO 구조)에 의한 씨스루형 박막태양전지 구조를 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 3의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 씨스루형 박막 태양전지의 구조를 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)에 도시된 씨스루형 박막 태양전지의 상면도이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 씨스루형 박막 태양전지의 씨스루 어레이 가공 전/후의 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이고, 도 4의 (c) 및 (d)는 씨스루형 박막 태양전지의 씨스루 어레이 가공 전/후의 구조를 개략적으로 보여주는 상면도이다.
도 5의 (a) 및 (b)는 실험예 1 샘플의 구조이며, 도 5의 (c)는 실험예 1 샘플의 광전변환효율을 측정한 결과이다.
도 6의 (a)는 실험예 2 샘플의 모식도로서 레이저 가공 방향(Mo 후면전극이 없는 부분에서부터 없는 부분으로 레이저를 조사함)을 도시한 것이며, 도 6의 (b)는 실험예 2 샘플에 인가된 레이저 파워에 따른 가공결과 모습을 광학현미경으로 관찰한 이미지이다.
도 7은 Mo 후면전극과 Mo/ITO 후면전극을 적용한 씨스루형 박막 태양전지 샘플의 계면접착력을 비교 정리한 것이다.1 is a diagram schematically illustrating a process sequence according to a method of manufacturing a see-through type thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a see-through type thin film solar cell structure according to the type of the back electrode layer ((a) TCO/Mo structure, (b) TCO/Mo/TCO structure, (c) Mo/TCO structure) according to an embodiment of the present invention; It is a diagram schematically illustrating the
3A is a perspective view schematically showing the structure of a see-through thin-film solar cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3B is the see-through thin-film solar cell shown in FIG. 3A. is a top view of
4 (a) and (b) are cross-sectional views schematically showing the structure before and after processing the see-through array of the see-through thin film solar cell according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4 (c) and (d) is a top view schematically showing the structure of the see-through thin film solar cell before and after processing the see-through array.
5 (a) and (b) are the structures of the sample of Experimental Example 1, and FIG. 5 (c) is the result of measuring the photoelectric conversion efficiency of the sample of Experimental Example 1.
Figure 6 (a) is a schematic diagram of the sample of Experimental Example 2, showing the laser processing direction (the laser is irradiated from the portion without the Mo back electrode to the portion without), (b) of Figure 6 is the sample of Experimental Example 2 This is an image of the processing result according to the applied laser power observed with an optical microscope.
7 is a comparison of the interfacial adhesion of the see-through thin film solar cell sample to which the Mo rear electrode and the Mo/ITO rear electrode are applied.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Examples of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art, and the following examples may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is as follows It is not limited to an Example. Rather, these embodiments are provided so as to more fully and complete the present disclosure, and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art.

이하에서는 Mo을 이용한 불투광 후면전극 기반 구조에서도 레이저에 의한 개구형 칼코지나이드 박막 태양전지의 구현이 가능한 방법을 설명하고자 한다. Hereinafter, a method for realizing an apertured chalcogenide thin film solar cell using a laser even in an opaque back electrode-based structure using Mo will be described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 씨스루형 박막 태양전지의 제조방법에 따른 공정순서를 개략적으로 도해하는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 후면전극층의 종류((a) TCO/Mo 구조, (b) TCO/Mo/TCO 구조, (c) Mo/TCO 구조)에 의한 씨스루형 박막태양전지 구조를 개략적으로 도해하는 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating a process sequence according to a method for manufacturing a see-through thin film solar cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a type of rear electrode layer according to an embodiment of the present invention ((a)) TCO/Mo structure, (b) TCO/Mo/TCO structure, (c) Mo/TCO structure) is a diagram schematically illustrating the structure of a see-through thin film solar cell.

도 1의 (a) 및 (b)를 참조하면, 먼저, 어느 일면에 몰리브덴층(20)을 구비하는 기판(10)을 준비한다. 여기서, 기판(10)은 예를 들어, 유리 및 폴리머 재질 등과 같이 다양한 재료가 사용될 수 있으나, 레이저 가공을 이용하여 씨스루 패턴(32a)을 형성하기 위해서, 상기 레이저가 투과될 수 있는 재질을 사용할 수 있다.Referring to FIGS. 1A and 1B , first, a substrate 10 having a molybdenum layer 20 on one surface is prepared. Here, for the substrate 10, various materials such as glass and polymer materials may be used, but in order to form the see-through pattern 32a using laser processing, a material through which the laser can be transmitted may be used. can

이후에 기판(10) 상에 형성된 몰리브덴층(20)의 적어도 어느 일부를 선택적으로 제거하여 씨스루(see-through) 패턴(32a)을 형성한다. 몰리브덴층(20)은 전도성이 우수하며, 셀렌화 공정 등에 의한 내부식성이 우수하다. Thereafter, at least a portion of the molybdenum layer 20 formed on the substrate 10 is selectively removed to form a see-through pattern 32a. The molybdenum layer 20 has excellent conductivity and excellent corrosion resistance by a selenization process or the like.

일 예로서, 씨스루 패턴(32a)은 레이저 가공 방법을 이용한다. 상기 레이저 가공은 몰리브덴층(20)의 일부를 제거하는 단계를 포함한다. 상기 레이저는 기판(10)에 흡수되지 않고 투과하며, 몰리브덴층(20)이 흡수 가능한 파장 대역의 광원을 포함한다. 여기서, 상기 레이저 가공에 의해서, 씨스루 패턴(32a) 이외에 P1 스크라이빙 패턴(미도시)을 동시에 형성할 수 있다. 몰리브덴층(20)은 P1 스크라이빙 패턴에 의해, 스트립 형태로 분할된다. As an example, the see-through pattern 32a uses a laser processing method. The laser processing includes removing a portion of the molybdenum layer 20 . The laser transmits without being absorbed by the substrate 10 , and includes a light source having a wavelength band capable of being absorbed by the molybdenum layer 20 . Here, by the laser processing, a P1 scribing pattern (not shown) in addition to the see-through pattern 32a may be simultaneously formed. The molybdenum layer 20 is divided into strips by the P1 scribing pattern.

씨스루 패턴(32a)은 홀(hole) 또는 라인(line) 형태를 갖는다. 상기 홀의 직경 또는 상기 라인의 폭은 200㎛ 이하(0초과)일 수 있다. 홀의 직경이나 선폭이 200㎛를 초과할 경우, 육안으로 식별이 가능해져 제품의 심미성이 좋지 않다. 그러므로 상기 홀의 직경 또는 상기 라인의 폭은 200㎛ 이하(0초과)로 제어해야 한다. 다만, 박막 태양전지의 광학적 특성 및 심미적 특성을 고려하여 100㎛ 이하(0초과) 크기의 씨스루 패턴(32a)을 더 선호할 수 있다.The see-through pattern 32a has a hole or line shape. The diameter of the hole or the width of the line may be 200 μm or less (greater than 0). If the diameter or line width of the hole exceeds 200㎛, it is possible to identify it with the naked eye, so the aesthetics of the product is not good. Therefore, the diameter of the hole or the width of the line should be controlled to be 200 μm or less (greater than 0). However, in consideration of the optical and aesthetic characteristics of the thin film solar cell, a see-through pattern 32a having a size of 100 μm or less (greater than 0) may be more preferred.

다른 예로서, 공정 편의에 따라 P1 스크라이빙 패턴 및 씨스루(see-through) 패턴을 순차적으로 형성할 수도 있다. 혹은 그 반대로 수행할 수도 있다. 이 경우, 레이저 광원은 동일한 것을 사용하나, 경우에 따라 다른 것을 사용할 수도 있다.As another example, the P1 scribing pattern and the see-through pattern may be sequentially formed according to process convenience. Or vice versa. In this case, the same laser light source may be used, but a different one may be used depending on the case.

한편, 몰리브덴층(20)은 단일층으로 사용되나, 경우에 따라 투명전극층을 이용하여, 적어도 둘 이상의 층이 적층된 형태의 후면전극층을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 투명전극층은 투명 전도성 산화물로서 In/F-doped 주석산화물(ITO, FTO), Al/Ga/B-doped 아연산화물(AZO, GZO, BZO)을 포함할 수 있다. Meanwhile, the molybdenum layer 20 is used as a single layer, but in some cases, a back electrode layer in which at least two or more layers are stacked may be used using a transparent electrode layer. For example, the transparent electrode layer may include In/F-doped tin oxide (ITO, FTO) and Al/Ga/B-doped zinc oxide (AZO, GZO, BZO) as a transparent conductive oxide.

이와 관련된 다른 예로서, 도 2의 (a)를 참조하면, 몰리브덴층(20) 상에 투명 산화물 전극층(26)을 형성할 수 있다. 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 레이저 가공을 통해 씨스루 패턴(32a)을 형성할 수 있다. 투명 산화물 전극층(26)은 몰리브덴층(20)과 칼코지나이드 광흡수층(40) 사이의 계면접착력을 향상시킬 수 있다.As another example related thereto, referring to FIG. 2A , the transparent oxide electrode layer 26 may be formed on the molybdenum layer 20 . As shown in FIG. 1B , the see-through pattern 32a may be formed through laser processing. The transparent oxide electrode layer 26 may improve interfacial adhesion between the molybdenum layer 20 and the chalcogenide light absorption layer 40 .

투명 산화물 전극층(26)에 의해 몰리브덴층(20)과 칼코지나이드 광흡수층(40) 사이의 계면접착력이 향상되면, 몰리브덴층(20)의 씨스루 패턴(32a) 영역 상에 형성된 칼코지나이드 광흡수층(40) 이상의 층들이 레이저 가공에 의해 제거될 때 가해지는 충격을 더 잘 견딜 수 있게 한다. 이는 몰리브덴층(20)에 미리 형성된 씨스루 패턴(32a)의 모양대로 칼코지나이드 광흡수층(40), 제 1 버퍼층(50) 및 투명전극층(60) 박막이 정밀하게 제거될 수 있게 하는 등 씨스루 레이저 가공품질을 향상시킬 수 있다. When the interfacial adhesion between the molybdenum layer 20 and the chalcogenide light absorption layer 40 is improved by the transparent oxide electrode layer 26 , the chalcogenide light formed on the see-through pattern 32a region of the molybdenum layer 20 . It makes it possible to better withstand the impact applied when the layers above the absorbing layer 40 are removed by laser processing. This allows the thin film of the chalcogenide light absorption layer 40, the first buffer layer 50 and the transparent electrode layer 60 to be precisely removed according to the shape of the see-through pattern 32a previously formed on the molybdenum layer 20. It can improve the quality of laser processing.

또한, 투명 산화물 전극층(26)은 컨택홀(28; contact hole)을 적용하여 몰리브덴층(20)과 칼코지나이드 광흡수층(40)의 계면접착력을 향상시킬 뿐만 아니라, 컨택홀(28) 영역에서 캐리어 이송특성이 우수한 몰리브덴층(20)과 칼코지나이드 광흡수층(40)의 계면이 형성케 할 수 있다. In addition, the transparent oxide electrode layer 26 not only improves the interfacial adhesion between the molybdenum layer 20 and the chalcogenide light absorption layer 40 by applying a contact hole 28, but also in the contact hole 28 region. The interface between the molybdenum layer 20 and the chalcogenide light absorption layer 40 having excellent carrier transport properties can be formed.

이러한 컨택홀(28)은 투명 산화물 전극층(26)의 두께를 0.1㎚ 내지 5㎚로 얇게 형성함으로써 몰리브덴층(20) 위에 연속층이 아닌 나노크기 섬(island) 모양으로 형성하여 구현할 수 있다. 상기 나노크기 섬 모양은 박막 형성 초기 단계에서, 몰리브덴층(20)의 일면에서 투명 산화물 전극층(26)을 이루는 입자들의 응집에 의해 클러스터가 형성되고, 상기 클러스터가 핵의 역할을 수행한다. 이 경우, 클러스터의 크기가 매우 작으므로 몰리브덴층(20)의 일부만이 도포되며, 클러스터 간 이격거리가 충분히 확보된다.The contact hole 28 can be implemented by forming the transparent oxide electrode layer 26 as thin as 0.1 nm to 5 nm in thickness to form a nano-sized island shape on the molybdenum layer 20 rather than as a continuous layer. In the nano-sized island shape, clusters are formed by aggregation of particles constituting the transparent oxide electrode layer 26 on one surface of the molybdenum layer 20 in the initial stage of thin film formation, and the clusters serve as nuclei. In this case, since the size of the clusters is very small, only a part of the molybdenum layer 20 is applied, and the spacing between the clusters is sufficiently secured.

또는, 원하는 접착력을 얻기 위해서, 투명 산화물 전극층(26)의 형성에 소요되는 시간을 증가시켜, 클러스터의 크기 및 두께를 증가하고, 클러스터간 병합에 의해 박막의 형성이 계속 진행되면, 입자의 크기 증가 및 입자간 병합에 의해 몰리브덴층(20)의 일면 상에 일부가 채널 형태의 공간을 제외하고, 거의 대부분 도포되어 연속적으로 연결된 투명 산화물 전극층(26)이 형성된다.Alternatively, in order to obtain a desired adhesive force, the time required for the formation of the transparent oxide electrode layer 26 is increased to increase the size and thickness of the clusters, and if the formation of the thin film continues by merging between the clusters, the size of the particles is increased And a part of the molybdenum layer 20, except for a channel-shaped space, is mostly applied on one surface of the molybdenum layer 20 by inter-particle merging to form a continuously connected transparent oxide electrode layer 26 .

또는, 상기의 투명 산화물 전극층(26)의 형성에 소요되는 시간을 더 증가시켜, 온전한 투명 산화물 전극층(26) 박막을 몰리브덴층(20) 상에 증착한 이후에 식각 공정을 통해서 투명 산화물 전극층(26)의 적어도 어느 일부를 제거하여 컨택홀(28)을 형성할 수도 있다.Alternatively, by further increasing the time required for the formation of the transparent oxide electrode layer 26, the transparent oxide electrode layer 26 through an etching process after depositing an intact transparent oxide electrode layer 26 thin film on the molybdenum layer 20 ) may be removed to form the contact hole 28 .

다른 예로서, 도 2의 (b)를 참조하면, 몰리브덴층(20) 상에 형성된 투명 산화물 전극층(24) 이외에 기판(10) 및 몰리브덴층(20) 사이에 투명 산화물 전극층(22)을 더 개재할 수 있다. 즉, 기판(10) 상에 투명 산화물 전극층(22), 몰리브덴층(20) 및 투명 산화물 전극층(24)이 순차적으로 적층된 후면전극층을 형성하고, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 레이저 가공을 통해 씨스루 패턴(32a)을 형성할 수 있다. As another example, referring to FIG. 2B , a transparent oxide electrode layer 22 is further interposed between the substrate 10 and the molybdenum layer 20 in addition to the transparent oxide electrode layer 24 formed on the molybdenum layer 20 . can do. That is, a back electrode layer in which a transparent oxide electrode layer 22, a molybdenum layer 20 and a transparent oxide electrode layer 24 are sequentially stacked on the substrate 10 is formed, and as shown in FIG. The see-through pattern 32a may be formed through laser processing.

이 경우, 투명 산화물 전극층(22)에 의해서 기판(10)과 몰리브덴층(20) 사이의 계면접착력을 더 향상시킬 수 있다. 또, 투명 산화물 전극층(22)에 의해 몰리브덴층(20)에 씨스루 패턴(32a)을 레이저 가공으로 형성할 때, 가장자리(edge)의 리프팅(edge lifting)을 완화하여 가공품질을 향상시킬 수 있다. 이때, 몰리브덴층(20)의 두께는 몰리브덴층(20)을 단일 박막으로 사용한 경우보다 절반 이하의 두께로 형성할 수 있다. 투명 산화물 전극층(24)은 상술한 바와 같이 컨택홀(28; contact hole)을 구비하여 몰리브덴층(20)과 칼코지나이드 광흡수층(40) 사이의 계면접착력을 향상시키고, 동시에 캐리어 이송을 용이하게 할 수 있다. In this case, the interfacial adhesion between the substrate 10 and the molybdenum layer 20 can be further improved by the transparent oxide electrode layer 22 . In addition, when the see-through pattern 32a is formed on the molybdenum layer 20 by laser processing by the transparent oxide electrode layer 22, it is possible to improve processing quality by reducing edge lifting. . At this time, the thickness of the molybdenum layer 20 may be formed to a thickness less than half that of the case where the molybdenum layer 20 is used as a single thin film. The transparent oxide electrode layer 24 has a contact hole 28 as described above to improve the interfacial adhesion between the molybdenum layer 20 and the chalcogenide light absorption layer 40, and at the same time facilitate carrier transport. can do.

또 다른 예로서, 도 2의 (c)를 참조하면, 몰리브덴층(20) 상에 별도의 투명 산화물 전극층 없이 기판(10) 및 몰리브덴층(20) 사이에 투명 산화물 전극층(22)을 더 개재할 수 있다. 즉, 기판(10) 상에 투명 산화물 전극층(22) 및 몰리브덴층(20)이 순차적으로 적층된 후면전극층을 형성하고, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 레이저 가공을 통해 씨스루 패턴(32a)을 형성할 수 있다. As another example, referring to FIG. 2C , a transparent oxide electrode layer 22 may be further interposed between the substrate 10 and the molybdenum layer 20 without a separate transparent oxide electrode layer on the molybdenum layer 20 . can That is, a back electrode layer in which a transparent oxide electrode layer 22 and a molybdenum layer 20 are sequentially stacked on the substrate 10 is formed, and as shown in FIG. 1B , a see-through pattern is performed through laser processing. (32a) can be formed.

이와 같이, 후면전극층으로서, 몰리브덴층(20)을 단일 박막으로 사용할 수 있으며, 또는 몰리브덴층(20) 상부나 하부, 아니면, 상부와 하부 모두에 ITO와 같은 투명 전도성 산화물 박막을 적층한 이중층 또는 다층 구조를 사용할 수 있다. As such, as the back electrode layer, the molybdenum layer 20 may be used as a single thin film, or a double layer or multi-layer in which a transparent conductive oxide thin film such as ITO is laminated on top or bottom of the molybdenum layer 20 or on both the top and bottom. structure can be used.

도 1의 (c)를 참조하면, 몰리브덴층(20) 상에 칼코지나이드 광흡수층(40), 제 1 버퍼층(50), 투명전극층(60) 및 그리드(70)를 순서대로 증착한다. Referring to FIG. 1C , a chalcogenide light absorption layer 40 , a first buffer layer 50 , a transparent electrode layer 60 , and a grid 70 are sequentially deposited on the molybdenum layer 20 .

칼코지나이드 광흡수층(40)은 기판(10) 상에 형성된 몰리브덴층(20) 상에 형성되며, 예를 들어, 칼코지나이드 광흡수층(40)은 Cu(In,Ga)(Se,S)2를 사용할 수 있다. 칼코지나이드 광흡수층(40) 형성 방법은 이미 공지된 것이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The chalcogenide light absorption layer 40 is formed on the molybdenum layer 20 formed on the substrate 10, for example, the chalcogenide light absorption layer 40 is Cu(In,Ga)(Se,S) 2 can be used. Since the method for forming the chalcogenide light absorption layer 40 is already known, a detailed description thereof will be omitted.

이후에, 칼코지나이드 광흡수층(40) 상에 형성된 제 1 버퍼층(50) 및 투명전극층(60)을 순차적으로 형성하고, 투명전극층(60)의 적어도 어느 일부 상에 그리드(70)를 형성한다.Thereafter, the first buffer layer 50 and the transparent electrode layer 60 formed on the chalcogenide light absorption layer 40 are sequentially formed, and the grid 70 is formed on at least any part of the transparent electrode layer 60 . .

제 1 버퍼층(50)은 예를 들어, CdS, Zn(O,S), Sn-doped ZnOx, Ti-doped ZnOx, i-ZnOx 및 Mg-doped ZnOx, (Mg,Al)-doped ZnOx 중 어느 하나를 포함한다. 투명전극층(60)은 예를 들어, In-doped SnOx, Al-doped ZnOx, In-doped ZnOx, Ga-doped ZnOx, B-doped ZnOx, Ag nanowire, graphene, carbon nanotube, Ag, Mg:Ag 합금, Au 및 OMO(metal oxide/thin metal/metal oxide) 구조의 전극재료 중 어느 하나를 포함한다.The first buffer layer 50 is, for example, any one of CdS, Zn(O,S), Sn-doped ZnOx, Ti-doped ZnOx, i-ZnOx, Mg-doped ZnOx, and (Mg,Al)-doped ZnOx. includes The transparent electrode layer 60 is, for example, in-doped SnOx, Al-doped ZnOx, In-doped ZnOx, Ga-doped ZnOx, B-doped ZnOx, Ag nanowire, graphene, carbon nanotube, Ag, Mg:Ag alloy, It includes any one of the electrode material of Au and OMO (metal oxide/thin metal/metal oxide) structure.

제 1 버퍼층(50) 및 투명전극층(60)의 종류 및 구성은 칼코지나이드 광흡수층(40)의 종류에 따라 선택된다. 또, 도 5의 (b)를 참조하면, 밴드갭 조절을 위해서, 제 1 버퍼층(50) 및 투명전극층(60) 사이에 제 2 버퍼층(55)을 추가로 개재한다.The type and configuration of the first buffer layer 50 and the transparent electrode layer 60 are selected according to the type of the chalcogenide light absorption layer 40 . Also, referring to FIG. 5B , a second buffer layer 55 is additionally interposed between the first buffer layer 50 and the transparent electrode layer 60 for bandgap control.

도 1의 (d)를 참조하면, 씨스루 어레이(see-through array, 34)를 형성하는 과정으로서, 기판(10)의 하면에서 투명전극층(60) 방향으로 레이저를 조사하여, 씨스루 패턴(32a)에 형성된 칼코지나이드 광흡수층(40), 제 1 버퍼층(50) 및 투명전극층(60)을 제거한다. 이 때, 씨스루 어레이(34)의 형상은 씨스루 패턴(32a)의 형상을 따라 형성된다. 가공 방법에 따라, 씨스루 어레이(34)는 씨스루 패턴(32a)과 동일한 형태를 가질 수 있다. 또는, 씨스루 패턴(32a) 영역의 크기보다 씨스루 어레이(34)의 형태가 크거나 작을 수 있다.Referring to FIG. 1 (d), as a process of forming a see-through array 34, a laser is irradiated from the lower surface of the substrate 10 in the direction of the transparent electrode layer 60, and the see-through pattern ( The chalcogenide light absorption layer 40, the first buffer layer 50 and the transparent electrode layer 60 formed in 32a) are removed. At this time, the shape of the see-through array 34 is formed along the shape of the see-through pattern 32a. Depending on the processing method, the see-through array 34 may have the same shape as the see-through pattern 32a. Alternatively, the shape of the see-through array 34 may be larger or smaller than the size of the area of the see-through pattern 32a.

씨스루 어레이(34)는 레이저 가공 방법을 사용하여 형성한다. 상기 레이저 가공 방법을 이용할 경우, 상기 레이저는 기판(10)을 투과하며 칼코지나이드 광흡수층(40)이 흡수 가능한 파장 대역의 레이저 광원을 포함한다.The see-through array 34 is formed using a laser processing method. When using the laser processing method, the laser transmits the substrate 10 and includes a laser light source of a wavelength band that the chalcogenide light absorption layer 40 can absorb.

씨스루 어레이(34)를 형성할 때 사용되는 레이저 광의 세기는, 몰리브덴층(20), 칼코지나이드 광흡수층(40), 제 1 버퍼층(50) 및 투명전극층(60)을 동시에 패터닝하기 위한 임계(threshold) 에너지보다 상대적으로 더 낮은 것을 사용할 수 있다. 또, 씨스루 어레이(34)를 형성할 때 사용되는 레이저 광의 세기는, 씨스루 패턴(32a)이 형성된 영역의 칼코지나이드 광흡수층(40), 제 1 버퍼층(50) 및 투명전극층(60)을 동시에 패터닝하기 위한 임계 에너지보다 상대적으로 더 높은 것을 사용할 수 있다.The intensity of laser light used when forming the see-through array 34 is critical for simultaneously patterning the molybdenum layer 20 , the chalcogenide light absorption layer 40 , the first buffer layer 50 , and the transparent electrode layer 60 . (threshold) A relatively lower energy can be used. In addition, the intensity of laser light used when forming the see-through array 34 is the chalcogenide light absorption layer 40, the first buffer layer 50 and the transparent electrode layer 60 in the region where the see-through pattern 32a is formed. can be used relatively higher than the threshold energy for simultaneously patterning .

따라서, 상기 레이저 광원을 사용할 경우, 몰리브덴층(20)이 남아있는 영역은 그대로인 반면, 씨스루 패턴(32a)이 형성된 곳에 성막된 칼코지나이드 광흡수층(40), 제 1 버퍼층(50) 및 투명전극층(60)은 선택적으로 제거가 가능하다. Therefore, when the laser light source is used, the area where the molybdenum layer 20 remains remains as it is, while the chalcogenide light absorption layer 40, the first buffer layer 50 and the transparent film formed at the place where the see-through pattern 32a is formed. The electrode layer 60 can be selectively removed.

씨스루 어레이(34)를 형성할 경우, 씨스루 패턴(32a)을 형성할 때 몰리브덴층(20)에 가공된 개구 영역과의 정밀한 정렬(align)을 할 필요가 없이, 기판(10) 전 영역 또는 씨스루 패턴(32a)이 형성된 영역 부근을 스캔하는 방식으로 기판(10)의 하부면 즉, 몰리브덴층(20)이 형성된 기판(10)의 반대면인 타면에 레이저 빔을 조사하여도 개구 영역의 패턴 형태의 손상없이 선택적으로 개구영역의 제거가 가능하다. In the case of forming the see-through array 34 , there is no need to precisely align with the opening area processed in the molybdenum layer 20 when the see-through pattern 32a is formed, and the entire area of the substrate 10 . Alternatively, the lower surface of the substrate 10, that is, the other surface opposite to the substrate 10 on which the molybdenum layer 20 is formed, is irradiated with a laser beam in a manner of scanning the vicinity of the region where the see-through pattern 32a is formed. It is possible to selectively remove the opening area without damaging the pattern shape of the

다른 예로서, 씨스루 어레이를 형성할 경우, 상기 레이저 광원의 빔 크기를 복수개의 씨스루 어레이(34)를 포함할 수 있도록 증가시켜, 기판(10)의 전 영역 또는 씨스루 패턴(32a)이 형성된 영역 부근에 스티치(stitch) 방식으로 상기 빔 크기가 허용되는 범위에서 한 번에 조사하여 복수개의 씨스루 어레이(34)를 형성할 수 있다.As another example, when forming a see-through array, the beam size of the laser light source is increased to include a plurality of see-through arrays 34 so that the entire area of the substrate 10 or the see-through pattern 32a is A plurality of see-through arrays 34 may be formed by irradiating the vicinity of the formed area at once in a range allowing the beam size in a stitch method.

도 3의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 씨스루형 박막 태양전지의 구조를 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)에 도시된 씨스루형 박막 태양전지의 상면도이다.3A is a perspective view schematically showing the structure of a see-through thin-film solar cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3B is the see-through thin-film solar cell shown in FIG. 3A. is a top view of

도 3의 (a) 및 (b)를 참조하면, 그리드(70)가 형성된 부근에는 씨스루 어레이(34) 가공영역이 중첩되지 않도록 한다. 씨스루 어레이(34)는 박막 태양전지(100)의 투명전극층(60)의 일부를 관통하여 몰리브덴층(20)까지 형성된다. 씨스루 어레이(34)는 씨스루 패턴(32a)의 형태를 따라 형성되며, 홀(hole) 또는 라인(line) 형태의 패턴을 포함한다. 이 경우, 씨스루 패턴(32a)의 크기와 동일하게 형성되며, 홀의 직경 또는 라인의 폭은 200㎛ 이하(0초과)로 제어된다. 선호되기로는 박막 태양전지의 광학적 특성 및 심미적 특성을 고려하여 100㎛ 이하(0초과) 크기로 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 3A and 3B , the processing area of the see-through array 34 is not overlapped in the vicinity where the grid 70 is formed. The see-through array 34 penetrates a part of the transparent electrode layer 60 of the thin film solar cell 100 and is formed up to the molybdenum layer 20 . The see-through array 34 is formed along the shape of the see-through pattern 32a and includes a pattern in the form of a hole or a line. In this case, it is formed to have the same size as the see-through pattern 32a, and the diameter of the hole or the width of the line is controlled to be 200 μm or less (greater than 0). Preferably, in consideration of the optical and aesthetic properties of the thin film solar cell, it may be formed in a size of 100 μm or less (greater than 0).

이 경우, 씨스루 어레이(34) 영역에 해당하는 광전류 감소만을 유발하기 때문에, 씨스루형 박막 태양전지(100) 구현 시 발생할 수 있는 광전압, 충진율 및 열화문제를 회피할 수 있다.In this case, since it causes only a decrease in photocurrent corresponding to the region of the see-through array 34 , the problems of photovoltage, filling rate, and deterioration that may occur when implementing the see-through type thin film solar cell 100 can be avoided.

한편, 씨스루 어레이(34)의 형태는 삼각형 등 다각형으로 제조할 수도 있으나, 레이저 빔의 크기 및 파장대역에 따라 상이하게 제어되며, 각 패턴의 크기는 200㎛ 이하(0초과)가 되도록 제어한다. 여기서, 씨스루 어레이(34)의 크기를 조절하기 위해서는 씨스루 패턴(32a)의 크기 및 형상을 제어하면 된다.On the other hand, the shape of the see-through array 34 may be manufactured in a polygonal shape such as a triangle, but it is controlled differently depending on the size and wavelength band of the laser beam, and the size of each pattern is controlled to be 200 μm or less (greater than 0). . Here, in order to adjust the size of the see-through array 34, the size and shape of the see-through pattern 32a may be controlled.

도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 씨스루형 박막 태양전지의 씨스루 어레이 가공 전/후의 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이고, 도 4의 (c) 및 (d)는 씨스루형 박막 태양전지의 씨스루 어레이 가공 전/후의 구조를 개략적으로 보여주는 상면도이다.4 (a) and (b) are cross-sectional views schematically showing the structure before and after processing the see-through array of the see-through thin film solar cell according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4 (c) and (d) is a top view schematically showing the structure of the see-through thin film solar cell before and after processing the see-through array.

도 4의 (a) 및 (c)를 참조하면, 박막 태양전지(100)는 P1 스크라이빙 패턴(P1), P2 스크라이빙 패턴(P2) 및 P3 스크라이빙 패턴(P3)을 포함하며, 이를 통해서 복수개의 셀들(C1, C2, C3, ...)로 구분되며, 상기 복수개의 셀들이 직렬로 연결된다.4 (a) and (c), the thin film solar cell 100 includes a P1 scribing pattern (P1), a P2 scribing pattern (P2), and a P3 scribing pattern (P3), , is divided into a plurality of cells C1, C2, C3, ... through this, and the plurality of cells are connected in series.

P1 스크라이빙 패턴(P1)은 몰리브덴층(20)을 절연시키기 위한 가공을 나타낸다. P2 스크라이빙 패턴(P2)은 단일집적모듈 상의 인접셀을 직렬 연결하기 위해서 몰리브덴층(20)을 노출하기 위한 가공이다. P2 스크라이빙 패턴(P2) 가공영역에서는 투명전극층(60)과 몰리브덴층(20)이 서로 접합하는 영역이다. P3 스크라이빙 패턴(P3)은 전면투명전극을 절연시키기 위한 가공을 나타낸다. The P1 scribing pattern P1 represents processing for insulating the molybdenum layer 20 . The P2 scribing pattern P2 is a process for exposing the molybdenum layer 20 in order to serially connect adjacent cells on a single integrated module. In the P2 scribing pattern P2 processing region, the transparent electrode layer 60 and the molybdenum layer 20 are bonded to each other. The P3 scribing pattern P3 represents processing for insulating the front transparent electrode.

도 4의 (b) 및 (d)를 참조하면, 씨스루 어레이(34, P4)는 P1 스크라이빙 패턴(P1), P2 스크라이빙 패턴(P2) 및 P3 스크라이빙 패턴(P3)과 중첩되지 않은 영역에 형성된다. 또는, 씨스루 어레이(34)는 P1, P2, P3 패턴과 중첩될 수도 있다. 도 4의 (d)에 씨스루 어레이(34)의 형태는 원형으로만 표현하였으나, 선형으로 구분될 수 있다. P1 스크라이빙 패턴(P1), P2 스크라이빙 패턴(P2) 및 P3 스크라이빙 패턴(P3) 라인과 평행하지 않지만, 모듈의 끝에서 끝까지 연결된, 또는 부분적으로 끊어진 형태로서, 일정한 폭을 갖는 밴드 형태로 형성될 수 있다.4 (b) and (d), the see-through arrays 34 and P4 include a P1 scribing pattern P1, a P2 scribing pattern P2, and a P3 scribing pattern P3 and It is formed in a non-overlapping area. Alternatively, the see-through array 34 may overlap the P1, P2, and P3 patterns. Although the shape of the see-through array 34 is expressed only in a circular shape in FIG. 4(d), it may be divided into a linear shape. P1 scribing pattern (P1), P2 scribing pattern (P2), and P3 scribing pattern (P3) lines that are not parallel to the lines, but are connected from end to end, or partially broken, with a constant width It may be formed in the form of a band.

이렇게 구현된 씨스루형 박막 태양전지(100)는 광전압과 충진율을 열화시키지 않으면서도, 씨스루 어레이(34), 즉, 개구율에 따라 투광도를 선택적으로 조절할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또, 개구면적에 비례하여 광전류만 감소하기 때문에, 초박형화 방식 대비 투광도에 따른 광발전 효율의 감소가 적다.The see-through type thin-film solar cell 100 implemented in this way has the advantage of being able to selectively adjust the transmittance according to the see-through array 34 , that is, the aperture ratio, without degrading the photovoltage and the filling factor. In addition, since only the photocurrent decreases in proportion to the opening area, the reduction in photovoltaic efficiency according to light transmittance is small compared to the ultra-thin method.

이하에서는, 본 발명의 이해를 돕기 위한 실시예들을 설명한다. 다만, 하기의 실험예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 아래의 실시예들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments for helping understanding of the present invention will be described. However, the following experimental examples are only for helping understanding of the present invention, and the present invention is not limited only to the following examples.

(실험예 1)(Experimental Example 1)

도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 소다라임글라스(SLG) 상에 몰리브덴층(이하, Mo 박막)을 0.5㎛ 두께로 증착한 이후에 532㎚ 대역 파장의 10ps 펄스 레이저를 Mo 박막이 위치한 기판 반대 편으로부터 SLG/Mo 계면에 입사하여 Mo 박막을 가공함으로써, 다수의 원형 씨스루 패턴(32a)을 형성하였다. 이후에, Cu(In,Ga)Se2 박막을 3-stage 동시진공증발법으로 450℃의 기판 온도에서 증착하였다. 알칼리 도핑을 위해 CIGS 증착공정 마지막에 NaF 후열처리와 KF 후열처리를 실시하였다. As shown in (a) and (b) of Figure 5, after depositing a molybdenum layer (hereinafter, Mo thin film) on the soda lime glass (SLG) to a thickness of 0.5㎛, a 10ps pulse laser of 532nm band wavelength A plurality of circular see-through patterns 32a were formed by processing the Mo thin film by being incident on the SLG/Mo interface from the opposite side of the substrate on which the Mo thin film was positioned. Thereafter, a Cu(In,Ga)Se 2 thin film was deposited at a substrate temperature of 450° C. by a 3-stage co-vacuum evaporation method. For alkali doping, NaF post heat treatment and KF post heat treatment were performed at the end of the CIGS deposition process.

이후에 CBD(chemical bath deposition) 법으로 CdS 박막을 증착하고, 스퍼터링 방법으로 i-ZnO(intrinsic ZnO)와 IZO(Indium Zinc Oxide(In-doped ZnOx)) 박막을 순차적으로 증착하였다. Thereafter, a CdS thin film was deposited by a chemical bath deposition (CBD) method, and an i-ZnO (intrinsic ZnO) and IZO (Indium Zinc Oxide (In-doped ZnOx)) thin film were sequentially deposited by a sputtering method.

(실험예 2)(Experimental Example 2)

금속 후면전극 유/무에 따른 레이저 가공 선택성을 확인하기 위하여 하기의 실험을 수행하였다. 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 30㎜ * 30㎜ 크기의 소다라임글라스(SLG) 기판에 사각형 개구를 갖는 섀도우 마스크를 위치시킨 후 Mo 박막을 0.5㎛ 두께로 증착하였다. Mo 박막이 증착된 부분과 기판이 노출된 영역으로 구분되는 기판 상에 동시진공증발법으로 Cu(In,Ga)Se2 박막을 증착하고, CBD(chemical bath deposition) 법으로 CdS 박막을 증착하고, 스퍼터링 방법으로 i-ZnO와 IZO 박막을 순차적으로 증착하였다. The following experiment was performed to confirm the laser processing selectivity according to the presence/absence of a metal back electrode. As shown in (a) of FIG. 6 , a shadow mask having a square opening was placed on a soda lime glass (SLG) substrate having a size of 30 mm * 30 mm, and then a Mo thin film was deposited to a thickness of 0.5 μm. A Cu(In,Ga)Se 2 thin film is deposited on a substrate divided into a portion where the Mo thin film is deposited and an area where the substrate is exposed. I-ZnO and IZO thin films were sequentially deposited by sputtering.

이후에, 532㎚ 대역 파장의 10ps 펄스 레이저를 100kHz 주파수로 도 6의 (a)의 화살표 방향으로 스캔하였는데, 이때, 속도는 7m/s이다. 레이저 빔의 형태는 타원빔이며 종횡비가 10(단축: 21um, 장축: 199um) 정도이다. 레이저의 평균 파워를 1W에서 0.2W 간격으로 2W까지 증가시켰다. Thereafter, a 10ps pulse laser with a wavelength of 532 nm band was scanned in the direction of the arrow in FIG. 6 (a) at a frequency of 100 kHz, and the speed was 7 m/s. The shape of the laser beam is an elliptical beam, and the aspect ratio is about 10 (short axis: 21um, long axis: 199um). The average power of the laser was increased from 1W to 2W in 0.2W increments.

도 5의 (c)는 실험예 1 샘플의 광전변환효율을 측정한 결과이다.Figure 5 (c) is the result of measuring the photoelectric conversion efficiency of the sample of Experimental Example 1.

도 5 (c)를 참조하면, 다크(dark) 상태의 전류-전압 곡선에서 확인할 수 있듯이, 실험예 1 샘플에서의 션트손상은 발생하지 않았다. 씨스루 어레이가 적용된 박막 태양전지의 광전류-전압곡선에서 광전류가 강한 전압 의존성을 갖는 이유는, Mo 박막이 제거된 영역의 CIGS 광흡수층에서 발생한 광전류를 수집하기 위해서는 비교적 멀리 떨어진 Mo 박막으로 홀(hole)의 전도를 위한 전계(electric field)가 필요하기 때문이다. 해당 전압 의존성은 태양전지의 션트 손실에 의한 현상이 아니며, Mo 박막의 씨스루 어레이의 CIGS 광흡수층 이상의 박막층을 제거하면, 해당 전압 의존성은 사라진다. 즉, 이 결과를 통해서 Mo 박막의 씨스루 어레이를 형성하더라도 광전변환효율의 저하없이 박막 태양전지의 제조가 가능한 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 5 ( c ), as can be seen from the current-voltage curve in the dark state, no shunt damage occurred in the sample of Experimental Example 1 . The reason that the photocurrent has a strong voltage dependence in the photocurrent-voltage curve of the thin film solar cell to which the see-through array is applied is that in order to collect the photocurrent generated in the CIGS light absorption layer in the region where the Mo thin film is removed, it is ) because an electric field is required for conduction. The voltage dependence is not a phenomenon due to the shunt loss of the solar cell, and if the thin film layer above the CIGS light absorption layer of the see-through array of the Mo thin film is removed, the voltage dependence disappears. That is, through these results, it was confirmed that thin film solar cells could be manufactured without degradation of photoelectric conversion efficiency even when a see-through array of Mo thin films was formed.

도 6의 (a)는 실험예 2 샘플의 모식도로서 레이저 가공 방향(Mo 박막이 없는 부분에서부터 Mo 박막이 있는 부분으로 레이저를 조사함)을 도시한 것이며, 도 6의 (b)는 실험예 2 샘플에 인가된 레이저 파워에 따른 가공결과 모습을 광학현미경으로 관찰한 이미지이다. Figure 6 (a) is a schematic diagram of the sample of Experimental Example 2, showing the laser processing direction (the laser is irradiated from the portion without the Mo thin film to the portion with the Mo thin film), and Figure 6 (b) is the experimental example 2 This is an image of the processing result according to the laser power applied to the sample observed with an optical microscope.

도 6의 (a) 및 (b)를 참조하면, 1W 내지 2W 구간에서 Mo 후면전극이 없는 영역에서는 CIGS 박막을 포함한 그 위의 박막층들이 제거되었으나, Mo 후면전극이 존재하는 영역에서는 전혀 가공되지 않았다. Referring to (a) and (b) of Figure 6, in the region where there is no Mo back electrode in the 1W to 2W section, the thin film layers thereon including the CIGS thin film were removed, but it was not processed at all in the region where the Mo back electrode was present. .

다만, 1.8W 이상에서 IZO 투명전극에 미세한 손상이 발생되었다. 이 실험결과는 Mo 후면전극이 존재할 때 가공 임계에너지(threshold energy)가 Mo 후면전극이 존재하지 않을 때 가공 임계에너지에 비해 매우 커서, Mo 후면전극 존재 유무에 따른 가공 선택성이 매우 우수하다는 점을 증명한다.However, fine damage occurred to the IZO transparent electrode at 1.8W or higher. This experimental result proves that the processing threshold energy when the Mo rear electrode is present is very large compared to the processing threshold energy when the Mo rear electrode is not present, so that the processing selectivity depending on the presence or absence of the Mo rear electrode is very good. do.

도 7은 Mo 후면전극과 ITO 후면전극을 적용한 씨스루형 박막 태양전지 샘플의 계면접착력을 비교 정리한 것이다.7 is a comparison of the interfacial adhesion of the see-through thin film solar cell sample to which the Mo rear electrode and the ITO rear electrode are applied.

도 7을 참조하면, 유리 기판에 0.5㎛ 두께의 Mo 박막을 증착하였다. 일부 유리 기판에는 Mo 박막 증착 후 10 nm 두께의 인듐주석산화물(ITO(In-doped SnOx)) 박막을 증착하였다. 상기 제작된 두 종류 (Mo, Mo/ITO) 후면전극에 CIGS 광흡수층, CdS 버퍼층, i-ZnO, AZO(Al-doped ZnOx) 투명전극을 증착하고, Ni/Al 금속 그리드(grid)를 형성하였다(as-fabricated CIGS cell). 후면전극과 CIGS 광흡수층 간 계면접착력을 비교하기 위해, 접착력이 있는 테이프(3M tape)를 태양전지 셀 표면에 부착한 후 뜯어내었다(접착력 테스트 전(3M sticky taping), 접착력 테스트 후(After testing)).Referring to FIG. 7 , a 0.5 μm thick Mo thin film was deposited on a glass substrate. A 10 nm thick indium tin oxide (ITO (In-doped SnOx)) thin film was deposited on some glass substrates after the Mo thin film was deposited. A CIGS light absorption layer, CdS buffer layer, i-ZnO, and AZO (Al-doped ZnOx) transparent electrodes were deposited on the two types of (Mo, Mo/ITO) back electrodes prepared above, and a Ni/Al metal grid was formed. (as-fabricated CIGS cells). In order to compare the interfacial adhesion between the back electrode and the CIGS light absorption layer, a 3M tape was attached to the surface of the solar cell and then peeled off (3M sticky taping, After testing) ).

접착력 테스트 전/후 결과에서 확인할 수 있듯이, 후면전극으로 Mo 박막을 적용한 구조에서는 다수의 박막층들이 제거되었으며, 노출된 표면은 Mo 박막이었다. 이에 비해, ITO 중간층 10 nm 두께를 적용한 구조(Mo/ITO 후면전극)에서는 테이프 테스트 후에도 태양전지 구조는 견고하게 유지되었다. 결론적으로 후면전극/CIGS 계면접착력은 ITO 중간층을 적용할 경우 월등히 향상되었다.As can be seen from the results before and after the adhesion test, a number of thin film layers were removed from the structure in which the Mo thin film was applied as the back electrode, and the exposed surface was the Mo thin film. In contrast, in the structure (Mo/ITO back electrode) to which the ITO intermediate layer was applied with a thickness of 10 nm, the structure of the solar cell was firmly maintained even after the tape test. In conclusion, the back electrode/CIGS interfacial adhesion was significantly improved when the ITO interlayer was applied.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, which are merely exemplary, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

10 : 기판
20 : 몰리브덴층
22, 24, 26 : 투명 산화물 전극층
28 : 컨택홀
32a : 씨스루 패턴
34 : 씨스루 어레이
40 : 칼코지나이드 광흡수층
50 : 제 1 버퍼층
55 : 제 2 버퍼층
60 : 투명전극층
70 : 그리드
100 : 박막 태양전지10: substrate
20: molybdenum layer
22, 24, 26: transparent oxide electrode layer
28: contact hole
32a: see-through pattern
34: see-through array
40: chalcogenide light absorption layer
50: first buffer layer
55: second buffer layer
60: transparent electrode layer
70: grid
100: thin film solar cell

Claims (34)

어느 일면에 몰리브덴층(Mo layer)을 구비하는 기판을 준비하는 단계;
상기 몰리브덴층의 적어도 어느 일부를 선택적으로 제거하여 씨스루(see-through) 패턴을 형성하는 단계;
상기 씨스루 패턴이 형성된 상기 기판과 상기 몰리브덴층 상에 칼코지나이드 광흡수층, 버퍼층 및 투명전극층을 순차적으로 형성하는 단계; 및
상기 기판의 하면에서 상기 투명전극층 방향으로 레이저를 조사하여, 상기 씨스루 패턴 영역 상에 형성된 상기 칼코지나이드 광흡수층, 버퍼층 및 투명전극층을 제거하여 상기 씨스루 패턴의 형상에 따른 씨스루 어레이(see-through array)를 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 씨스루 패턴은 상기 몰리브덴층을 오프셋하여 스트립 형태로 분할하는 P1 스크라이빙 패턴과 동시에 형성되는,
씨스루형 박막 태양전지의 제조방법.Preparing a substrate having a molybdenum layer (Mo layer) on one surface;
forming a see-through pattern by selectively removing at least a portion of the molybdenum layer;
sequentially forming a chalcogenide light absorption layer, a buffer layer, and a transparent electrode layer on the substrate on which the see-through pattern is formed and the molybdenum layer; and
A see-through array according to the shape of the see-through pattern by irradiating a laser in the direction of the transparent electrode layer from the lower surface of the substrate to remove the chalcogenide light absorption layer, the buffer layer, and the transparent electrode layer formed on the see-through pattern area. -Including; forming a through array);
The see-through pattern is formed simultaneously with the P1 scribing pattern for dividing the molybdenum layer into a strip shape by offsetting the molybdenum layer,
A method for manufacturing a see-through thin film solar cell. 제 1 항에 있어서,
상기 씨스루 패턴을 형성하는 단계는,
레이저 가공 방법으로 상기 몰리브덴층의 일부를 선택적으로 제거하는 단계를 포함하고, 상기 레이저는 상기 기판을 투과하며 상기 몰리브덴층이 흡수 가능한 파장 대역의 광원을 포함하는,
씨스루형 박막 태양전지의 제조방법.The method of claim 1,
Forming the see-through pattern comprises:
Including the step of selectively removing a portion of the molybdenum layer by a laser processing method, wherein the laser transmits the substrate and includes a light source of a wavelength band that the molybdenum layer can absorb,
A method for manufacturing a see-through thin film solar cell. 제 1 항에 있어서,
상기 씨스루 어레이(see-through array)를 형성하는 단계는,
레이저 가공 방법으로 상기 씨스루 패턴 영역 상에 형성된 상기 칼코지나이드 광흡수층, 상기 버퍼층 및 상기 투명전극층의 일부를 제거하는 단계를 포함하고, 상기 레이저는 상기 기판을 투과하며 상기 칼코지나이드 광흡수층이 흡수 가능한 파장 대역의 레이저 광원을 포함하는,
씨스루형 박막 태양전지의 제조방법.The method of claim 1,
Forming the see-through array comprises:
and removing a portion of the chalcogenide light absorption layer, the buffer layer, and the transparent electrode layer formed on the see-through pattern region by a laser processing method, wherein the laser transmits the substrate and the chalcogenide light absorption layer Including a laser light source of an absorbable wavelength band,
A method for manufacturing a see-through thin film solar cell. 제 1 항에 있어서,
상기 씨스루 어레이를 형성하는 단계에서 사용되는 레이저 광의 세기는, 상기 몰리브덴층, 칼코지나이드 광흡수층, 버퍼층 및 투명전극층을 동시에 패터닝하기 위한 임계(threshold) 에너지보다 상대적으로 더 낮은,
씨스루형 박막 태양전지의 제조방법.The method of claim 1,
The intensity of the laser light used in the step of forming the see-through array is relatively lower than the threshold energy for simultaneously patterning the molybdenum layer, the chalcogenide light absorption layer, the buffer layer and the transparent electrode layer,
A method for manufacturing a see-through thin film solar cell. 제 1 항에 있어서,
상기 씨스루 어레이를 형성하는 단계에서 사용되는 레이저 광의 세기는, 상기 씨스루 패턴이 형성된 영역의 상기 칼코지나이드 광흡수층, 버퍼층 및 투명전극층을 동시에 패터닝하기 위한 임계 에너지보다 상대적으로 더 높은,
씨스루형 박막 태양전지의 제조방법.The method of claim 1,
The intensity of the laser light used in the step of forming the see-through array is relatively higher than the critical energy for simultaneously patterning the chalcogenide light absorption layer, the buffer layer, and the transparent electrode layer in the region where the see-through pattern is formed,
A method for manufacturing a see-through thin film solar cell. 제 1 항에 있어서,
상기 씨스루 어레이를 형성하는 단계는,
상기 어느 일면에 몰리브덴층을 구비하는 기판의 타면에 상기 레이저 광원을 입사시켜, 상기 기판의 전 영역 또는 상기 씨스루 패턴이 형성된 영역 부근에 스캔하여 상기 씨스루 어레이를 형성하는 단계를 포함하는,
씨스루형 박막 태양전지의 제조방법.The method of claim 1,
Forming the see-through array comprises:
Forming the see-through array by making the laser light source incident on the other surface of the substrate having a molybdenum layer on the one surface, and scanning the entire area of the substrate or the vicinity of the area on which the see-through pattern is formed,
A method for manufacturing a see-through thin film solar cell. 제 1 항에 있어서,
상기 씨스루 어레이를 형성하는 단계는,
상기 레이저 광원의 빔 크기를 복수개의 씨스루 어레이를 포함할 수 있도록 증가시켜, 상기 기판의 전 영역 또는 상기 씨스루 패턴이 형성된 영역 부근에 스티치(stitch) 방식으로 상기 빔 크기가 허용되는 범위에서 한 번에 조사하여 복수개의 상기 씨스루 어레이를 형성하는 단계를 포함하는,
씨스루형 박막 태양전지의 제조방법.The method of claim 1,
Forming the see-through array comprises:
By increasing the beam size of the laser light source to include a plurality of see-through arrays, the entire area of the substrate or in the vicinity of the area where the see-through pattern is formed is performed in a stitch method within an allowable range. irradiating at a time to form a plurality of the see-through arrays,
A method for manufacturing a see-through thin film solar cell. 제 1 항에 있어서,
상기 씨스루 어레이는 홀(hole) 또는 라인(line) 형태의 패턴을 포함하는,
씨스루형 박막 태양전지의 제조방법.The method of claim 1,
The see-through array includes a pattern in the form of a hole or a line,
A method for manufacturing a see-through thin film solar cell. 제 8 항에 있어서,
상기 홀의 직경 또는 상기 라인의 폭은 200㎛ 이하(0초과)인,
씨스루형 박막 태양전지의 제조방법.9. The method of claim 8,
The diameter of the hole or the width of the line is 200 μm or less (greater than 0),
A method for manufacturing a see-through thin film solar cell. 제 8 항에 있어서,
상기 홀의 직경 또는 상기 라인의 폭은 100㎛ 이하(0초과)인,
씨스루형 박막 태양전지의 제조방법.9. The method of claim 8,
The diameter of the hole or the width of the line is 100 μm or less (greater than 0),
A method for manufacturing a see-through thin film solar cell. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 버퍼층을 형성한 이후에,
상기 칼코지나이드 광흡수층 및 상기 버퍼층의 적어도 어느 일부를 제거하되, 상기 P1 스크라이빙 패턴을 기준으로 오프셋하여 스트립 형태로 분할하는 P2 스크라이빙 패턴을 형성하는,
씨스루형 박막 태양전지의 제조방법.The method of claim 1,
After forming the buffer layer,
Removing at least any part of the chalcogenide light absorption layer and the buffer layer, offset based on the P1 scribing pattern to form a P2 scribing pattern divided into strips,
A method for manufacturing a see-through thin film solar cell. 제 12 항에 있어서,
상기 투명전극층을 형성한 이후에, 상기 투명전극층의 적어도 어느 일부를 제거하되, 상기 P2 스크라이빙 패턴을 기준으로 오프셋하여 스트립 형태로 분할하는 P3 스크라이빙 패턴을 형성하는,
씨스루형 박막 태양전지의 제조방법.13. The method of claim 12,
After forming the transparent electrode layer, at least any part of the transparent electrode layer is removed to form a P3 scribing pattern that is offset based on the P2 scribing pattern and divided into a strip shape,
A method for manufacturing a see-through thin film solar cell. 제 13 항에 있어서,
상기 씨스루 어레이는 상기 P1 스크라이빙 패턴, 상기 P2 스크라이빙 패턴 및 상기 P3 스크라이빙 패턴 라인과 서로 수직한 방향으로 형성되는,
씨스루형 박막 태양전지의 제조방법.14. The method of claim 13,
wherein the see-through array is formed in a direction perpendicular to the lines of the P1 scribing pattern, the P2 scribing pattern, and the P3 scribing pattern.
A method for manufacturing a see-through thin film solar cell. 제 13 항에 있어서,
상기 씨스루 어레이는 모듈의 끝에서 끝까지 연결된, 또는 부분적으로 끊어진 형태로서, 일정한 폭을 갖는 밴드 형태로 형성된,
씨스루형 박막 태양전지의 제조방법.14. The method of claim 13,
The see-through array is connected from end to end of the module, or in a partially broken form, formed in the form of a band having a constant width,
A method for manufacturing a see-through thin film solar cell. 제 1 항에 있어서,
상기 버퍼층은 CdS, Zn(O,S), Sn-doped ZnOx, Ti-doped ZnOx, i-ZnOx 및 Mg-doped ZnOx, (Mg,Al)-doped ZnOx 중 어느 하나를 포함하는,
씨스루형 박막 태양전지의 제조방법.The method of claim 1,
The buffer layer includes any one of CdS, Zn(O,S), Sn-doped ZnOx, Ti-doped ZnOx, i-ZnOx and Mg-doped ZnOx, (Mg,Al)-doped ZnOx,
A method for manufacturing a see-through thin film solar cell. 제 1 항에 있어서,
상기 투명전극층은 In-doped SnOx, Al-doped ZnOx, In-doped ZnOx, Ga-doped ZnOx, B-doped ZnOx, Ag nanowire, graphene, carbon nanotube, Ag, Mg:Ag 합금, Au 및 OMO(metal oxide/thin metal/metal oxide) 구조의 전극재료 중 어느 하나를 포함하는,
씨스루형 박막 태양전지의 제조방법.The method of claim 1,
The transparent electrode layer includes In-doped SnOx, Al-doped ZnOx, In-doped ZnOx, Ga-doped ZnOx, B-doped ZnOx, Ag nanowire, graphene, carbon nanotube, Ag, Mg:Ag alloy, Au and OMO (metal oxide). /thin metal/metal oxide) containing any one of the electrode material of the structure,
A method for manufacturing a see-through thin film solar cell. 제 1 항에 있어서,
상기 몰리브덴층 상에 투명 산화물 전극층을 더 형성하는,
씨스루형 박막 태양전지의 제조방법.The method of claim 1,
Further forming a transparent oxide electrode layer on the molybdenum layer,
A method for manufacturing a see-through thin film solar cell. 제 1 항 또는 제 18 항에 있어서,
상기 기판과 상기 몰리브덴층 사이에 투명 산화물 전극층을 더 개재하는,
씨스루형 박막 태양전지의 제조방법.19. The method of claim 1 or 18,
Further interposing a transparent oxide electrode layer between the substrate and the molybdenum layer,
A method for manufacturing a see-through thin film solar cell. 제 19 항에 있어서,
상기 투명 산화물 전극층은 In-doped SnOx, F-doped SnOx, Al-doped ZnOx, In-doped ZnOx, Ga-doped ZnOx, (In,Ga)-doped ZnOx, (Al,Mg)-doped ZnOx 및 B-doped ZnOx 중 어느 하나 이상을 포함하는,
씨스루형 박막 태양전지의 제조방법.20. The method of claim 19,
The transparent oxide electrode layer includes in-doped SnOx, F-doped SnOx, Al-doped ZnOx, In-doped ZnOx, Ga-doped ZnOx, (In,Ga)-doped ZnOx, (Al,Mg)-doped ZnOx, and B- comprising any one or more of doped ZnOx,
A method for manufacturing a see-through thin film solar cell. 제 18 항에 있어서,
상기 투명 산화물 전극층은 컨택홀(contact hole)을 구비하는,
씨스루형 박막 태양전지의 제조방법.19. The method of claim 18,
The transparent oxide electrode layer having a contact hole (contact hole),
A method for manufacturing a see-through thin film solar cell. 제 18 항에 있어서,
상기 투명 산화물 전극층의 두께는 0.1㎚ 내지 5㎚인,
씨스루형 박막 태양전지의 제조방법.19. The method of claim 18,
The thickness of the transparent oxide electrode layer is 0.1 nm to 5 nm,
A method for manufacturing a see-through thin film solar cell. 어느 일면에 몰리브덴층(Mo layer)을 구비하는 기판;
상기 몰리브덴층 상에 형성된 칼코지나이드 광흡수층;
상기 칼코지나이드 광흡수층 상에 형성된 버퍼층;
상기 버퍼층 상에 형성된 투명전극층; 및
상기 몰리브덴층, 상기 칼코지나이드 광흡수층, 상기 버퍼층 및 상기 투명전극층의 적어도 어느 일부가 선택적으로 제거되어 관통된 씨스루 어레이;를 포함하고,
상기 씨스루 어레이는 상기 몰리브덴층을 오프셋하여 스트립 형태로 분할하는 P1 스크라이빙 패턴, 상기 P1 스크라이빙 패턴을 기준으로 오프셋하여 스트립 형태로 분할하는 P2 스크라이빙 패턴 및 상기 P2 스크라이빙 패턴을 기준으로 오프셋하여 스트립 형태로 분할하는 P3 스크라이빙 패턴 라인과 서로 수직한 방향으로 형성된,
씨스루형 박막 태양전지.A substrate having a molybdenum layer (Mo layer) on one surface;
a chalcogenide light absorption layer formed on the molybdenum layer;
a buffer layer formed on the chalcogenide light absorption layer;
a transparent electrode layer formed on the buffer layer; and
A see-through array in which at least any part of the molybdenum layer, the chalcogenide light absorption layer, the buffer layer, and the transparent electrode layer is selectively removed and penetrated;
The see-through array includes a P1 scribing pattern dividing the molybdenum layer into a strip shape by offsetting the molybdenum layer, a P2 scribing pattern dividing the molybdenum layer into a strip shape by offsetting the P1 scribing pattern based on the P2 scribing pattern, and the P2 scribing pattern Formed in a direction perpendicular to the P3 scribing pattern line divided into strips by offsetting based on
See-through thin film solar cell. 제 23 항에 있어서,
상기 몰리브덴층과 상기 칼코지나이드 광흡수층 사이에 투명 산화물 전극층이 더 개재된,
씨스루형 박막 태양전지.24. The method of claim 23,
A transparent oxide electrode layer is further interposed between the molybdenum layer and the chalcogenide light absorption layer,
See-through thin film solar cell. 제 23 항 또는 제 24항에 있어서,
상기 기판과 상기 몰리브덴층 사이에 투명 산화물 전극층이 더 개재된,
씨스루형 박막 태양전지.25. The method of claim 23 or 24,
A transparent oxide electrode layer is further interposed between the substrate and the molybdenum layer,
See-through thin film solar cell. 제 24 항에 있어서,
상기 투명 산화물 전극층은 컨택홀(contact hole)을 구비하는,
씨스루형 박막 태양전지.25. The method of claim 24,
The transparent oxide electrode layer having a contact hole (contact hole),
See-through thin film solar cell. 제 23 항에 있어서,
상기 씨스루 어레이는 홀(hole) 또는 라인(line) 형태의 패턴을 포함하는,
씨스루형 박막 태양전지.24. The method of claim 23,
The see-through array includes a pattern in the form of a hole or a line,
See-through thin film solar cell. 제 27 항에 있어서,
상기 홀의 직경 또는 상기 라인의 폭은 200㎛ 이하(0초과)인,
씨스루형 박막 태양전지.28. The method of claim 27,
The diameter of the hole or the width of the line is 200 μm or less (greater than 0),
See-through thin film solar cell. 제 27 항에 있어서,
상기 홀의 직경 또는 상기 라인의 폭은 100㎛ 이하(0초과)인,
씨스루형 박막 태양전지.28. The method of claim 27,
The diameter of the hole or the width of the line is 100 μm or less (greater than 0),
See-through thin film solar cell. 삭제delete 제 23 항에 있어서,
상기 씨스루 어레이는 모듈의 끝에서 끝까지 연결된, 또는 부분적으로 끊어진 형태로서, 일정한 폭을 갖는 밴드 형태로 형성된,
씨스루형 박막 태양전지.24. The method of claim 23,
The see-through array is connected from end to end of the module, or in a partially broken form, formed in the form of a band having a constant width,
See-through thin film solar cell. 제 23 항에 있어서,
상기 버퍼층은 CdS, Zn(O,S), Sn-doped ZnOx, Ti-doped ZnOx, i-ZnOx 및 Mg-doped ZnOx, (Mg,Al)-doped ZnOx 중 어느 하나를 포함하는,
씨스루형 박막 태양전지.24. The method of claim 23,
The buffer layer includes any one of CdS, Zn(O,S), Sn-doped ZnOx, Ti-doped ZnOx, i-ZnOx and Mg-doped ZnOx, (Mg,Al)-doped ZnOx,
See-through thin film solar cell. 제 23 항에 있어서,
상기 투명전극층은 In-doped SnOx, Al-doped ZnOx, In-doped ZnOx, Ga-doped ZnOx, B-doped ZnOx, Ag nanowire, graphene, carbon nanotube, Ag, Mg:Ag 합금, Au 및 OMO(metal oxide/thin metal/metal oxide) 구조의 전극재료 중 어느 하나를 포함하는,
씨스루형 박막 태양전지.24. The method of claim 23,
The transparent electrode layer includes In-doped SnOx, Al-doped ZnOx, In-doped ZnOx, Ga-doped ZnOx, B-doped ZnOx, Ag nanowire, graphene, carbon nanotube, Ag, Mg:Ag alloy, Au and OMO (metal oxide). /thin metal/metal oxide) containing any one of the electrode material of the structure,
See-through thin film solar cell. 제 24 항에 있어서,
상기 투명 산화물 전극층은 In-doped SnOx, F-doped SnOx, Al-doped ZnOx, In-doped ZnOx, Ga-doped ZnOx, (In,Ga)-doped ZnOx, (Al,Mg)-doped ZnOx 및 B-doped ZnOx 중 어느 하나 이상을 포함하는,
씨스루형 박막 태양전지.25. The method of claim 24,
The transparent oxide electrode layer includes in-doped SnOx, F-doped SnOx, Al-doped ZnOx, In-doped ZnOx, Ga-doped ZnOx, (In,Ga)-doped ZnOx, (Al,Mg)-doped ZnOx, and B- comprising any one or more of doped ZnOx,
See-through thin film solar cell.
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