KR20100032720A - Thin film solar cell and the method for fabricating thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 박막 태양전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탠덤 및 트리플 구조의 박막 태양전지에서 광전환 효율을 향상시킬 수 있는 박막 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film solar cell, and more particularly, to a thin film solar cell and a method for manufacturing the same, which can improve light conversion efficiency in tandem and triple thin film solar cells.
일반적으로, 박막 태양전지는 p-n접합으로 이루어진 다이오드로, 광흡수층으로 사용되는 물질에 따라 다양한 종류로 구분된다. 이러한 광흡수층으로 실리콘을 사용하는 태양전지는 결정질 기판형의 태양전지와, 비정질의 박막 태양전지로 구분된다. 그 밖에, CIS(CuInSe2)나 CdTe를 이용하는 화합물 박막 태양전지, Ⅲ-Ⅴ족 태양전지, 염료감응 태양전지와 유기 태양전지가 대표적인 태양전지라 할 수 있다.In general, a thin film solar cell is a diode composed of a pn junction, and is classified into various types according to a material used as a light absorption layer. A solar cell using silicon as the light absorption layer is classified into a crystalline substrate type solar cell and an amorphous thin film solar cell. In addition, compound thin film solar cells using CIS (CuInSe 2 ) or CdTe, group III-V solar cells, dye-sensitized solar cells and organic solar cells are representative solar cells.
전술한 다결정 실리콘을 이용하는 벌크형 결정질 태양전지가 주로 사용되고 있으나, 이러한 결정질 태양전지는 고가의 실리콘 원료를 다량으로 사용할 뿐만 아 니라 제조 공정이 복잡한 관계로 생산 단가를 상승시키는 요인으로 작용하고 있다.Bulk crystalline solar cells using the above-mentioned polycrystalline silicon are mainly used, but such crystalline solar cells not only use expensive silicon raw materials in large quantities, but also increase production costs due to complicated manufacturing processes.
최근에는 고가의 실리콘 기판 대신 유리, 금속, 플라스틱과 같은 저가의 기판 위에 박막 형태로 태양전지를 제조하는 것을 통해 생산 단가를 줄이려는 연구가 진행되고 있다.Recently, research is being conducted to reduce production costs by manufacturing thin-film solar cells on low-cost substrates such as glass, metal, and plastic instead of expensive silicon substrates.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 종래에 따른 박막 태양전지에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a thin film solar cell according to the related art will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래에 따른 단일접합 구조의 박막 태양전지를 개략적으로 나타낸 단면도로, 보다 상세하게는 비정질 실리콘을 광흡수층으로 이용하는 비정질 실리콘 박막 태양전지에 관한 것이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a thin film solar cell having a single junction structure according to the prior art, and more particularly, relates to an amorphous silicon thin film solar cell using amorphous silicon as a light absorption layer.
도시한 바와 같이, 종래에 따른 단일접합 구조의 박막 태양전지(5)는 투명한 유리나 플라스틱으로 이루어진 기판(10)과, 상기 기판(10)의 상부 면에 구성된 투명 도전패턴(30)과, 상기 투명 도전패턴(30)의 상부 면에 순차적으로 적층 구성된 p형 실리콘층(40a), i형 실리콘층(40b) 및 n형 실리콘층(40c)을 포함하는 p-i-n 구조의 광흡수층(40)과, 상기 광흡수층(40) 상의 반사 전극(50)과, 상기 반사 전극(50)의 상부에 구성된 후면 전극(60)을 포함한다.As illustrated, the thin film
이 때, 상기 반사 전극(50)은 반사율이 우수한 알루미늄(Al)과 은(Ag)을 포함하는 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나로 구성되는 바, 광흡수층(40)을 통과하는 빛의 산란 특성을 극대화하는 기능을 한다. 상기 광흡수층(40)의 p형, i형 및 n형 실리콘층(40a, 40b, 40c)은 비정질 실리콘(a-Si:H)이 이용된다.In this case, the
전술한 박막 태양전지(5)는 기판(10)을 통과한 빛이 p형 실리콘층(40a)을 투 과하여 i형 실리콘층(40b)에 흡수되고, i형 실리콘층(40b) 내에서 비정질 실리콘(a-Si)의 광학적 밴드갭(band gap) 보다 큰 에너지를 가지는 빛에 의해 전자와 전공을 생성하게 된다. 이러한 i형 실리콘층(40b)에서 발생된 전자와 전공은 내부 전계에 의해 p형 실리콘층(40a)과 n형 실리콘층(40c)으로 수집되고, 외부 전극인 투명 도전패턴(30)과 후면 전극(60)을 통해 외부회로로 공급되는 바, 이를 통해 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있게 된다.In the above-described thin film
전술한 단일접합 구조의 박막 태양전지(5)는 단파장 영역의 빛만을 흡수할 수 있다는 제약이 있어 광전환 효율을 높이는 데 한계가 있기 때문에 최근에는 장파장 영역의 빛을 선택적으로 흡수할 수 있는 멀티접합 구조에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 멀티접합 구조는 탠덤(tandem) 구조와 트리플(triple) 구조가 상용화되고 있다.Since the thin film
도 2a는 종래에 따른 탠덤 구조의 박막 태양전지를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2b는 종래에 따른 트리플 구조의 박막 태양전지를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 이 때, 동일한 명칭에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고 중복 설명은 생략하도록 한다.2A is a cross-sectional view schematically showing a tandem thin film solar cell according to the related art, and FIG. 2B is a cross-sectional view schematically showing a thin film solar cell having a triple structure according to the related art. In this case, the same reference numerals are used for the same names, and redundant description thereof will be omitted.
우선, 도 2a에 도시한 바와 같이, 종래에 따른 탠덤 구조의 박막 태양전지(5)는 투명한 유리나 플라스틱으로 이루어진 기판(10)과, 상기 기판(10)의 상부 면에 구성된 투명 도전패턴(30)과, 상기 투명 도전패턴(30) 상에 순차적으로 적층 구성된 p형, i형 및 n형 실리콘층(미도시)을 포함하는 p-i-n 구조의 제 1 광흡수층(41)과, 상기 제 1 광흡수층(41) 상에 순차적으로 적층 구성된 p형, i형 및 n형 실리콘층(미도시)을 포함하는 p-i-n 구조의 제 2 광흡수층(42)과, 상기 제 2 광흡수층(42) 상의 반사 전극(50)과, 상기 반사 전극(50)의 상부에 구성된 후면 전극(60)을 포함한다.First, as shown in FIG. 2A, a thin film
이 때, 상기 제 1 광흡수층(41)의 p형, i형 및 n형 실리콘층은 비정질 실리콘(a-Si:H)으로, 상기 제 2 광흡수층(42)의 p형, i형 및 n형 실리콘층은 비정질 실리콘-게르마늄(a-Si:Ge)이나 마이크로 크리스탈 실리콘(μc-Si) 중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있다.In this case, the p-type, i-type and n-type silicon layers of the first
또한, 도 2b에 도시한 바와 같이, 종래에 따른 트리플 구조의 박막 태양전지(5)는 투명 도전패턴(30)과 반사 전극(50)의 사이 공간에 제 1, 제 2, 제 3 광흡수층(43, 44, 45)이 차례로 적층 구성된다.In addition, as shown in FIG. 2B, the thin film
상기 트리플 구조의 경우, 제 1 광흡수층(43)은 비정질 실리콘(a-Si)으로 이루어진 p-i-n 구조가, 제 2 광흡수층(44)은 비정질 실리콘-게르마늄(a-Si:Ge)으로 이루어진 p-i-n 구조가, 제 3 광흡수층(45)은 마이크로 크리스탈 실리콘(μc-Si)으로 이루어진 p-i-n 구조가 차례로 적층 구성되거나, 또는 제 1 광흡수층(43)은 비정질 실리콘(a-Si)으로 이루어진 p-i-n 구조가, 제 2 광흡수층(44)은 마이크로 크리스탈 실리콘(μc-Si)으로 이루어진 p-i-n 구조가, 제 3 광흡수층(45)은 비정질 실리콘-게르마늄(a-Si:Ge)으로 이루어진 p-i-n 구조가 차례로 적층 구성될 수 있으며, 각각의 구조 및 위치를 변경하여 다양하게 적용하는 것도 가능하다.In the triple structure, the first
그러나, 전술한 탠덤 구조나 트리플 구조의 박막 태양전지에서는 각각의 광흡수층, 즉 p형 실리콘층과 n형 실리콘층 간의 접촉특성이 좋지 않아 광전환 효율 을 극대화하는 데 어려움이 따르고 있는 상황이다.However, in the above-described tandem structure or triple structure thin film solar cell, it is difficult to maximize the light conversion efficiency due to poor contact characteristics between each light absorption layer, that is, the p-type silicon layer and the n-type silicon layer.
최근에는 이러한 문제를 개선하기 위해 각각의 광흡수층의 사이 공간으로 중간 투명 도전패턴을 개재하여 광전환 효율을 극대화하려는 노력이 진행되고 있으나, 이러한 구조에서는 중간 투명 도전패턴과 후면 전극이 전기적으로 접촉되는 내부 쇼트 불량에 의한 광전환 효율의 급격한 저하 문제가 대두되고 있다.Recently, in order to improve such a problem, efforts have been made to maximize light conversion efficiency through an intermediate transparent conductive pattern as a space between each light absorbing layer, but in such a structure, the intermediate transparent conductive pattern and the rear electrode are electrically contacted. There is a problem of a sharp decrease in light conversion efficiency due to an internal short defect.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 탠덤 구조와 트리플 구조를 포함하는 멀티접합 구조 박막 태양전지에서 광흡수층들 간의 사이 공간으로 중간 투명 도전패턴을 개재하는 구조에서 내부 쇼트 불량을 방지하여 광전환 효율을 극대화하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-described problem, in the multi-junction thin film solar cell including a tandem structure and a triple structure to prevent the internal short failure in the structure interposing the intermediate transparent conductive pattern to the space between the light absorbing layer between It aims to maximize the light conversion efficiency.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막 태양전지는 다수의 단위 셀로 구분된 기판과; 상기 기판의 상부 면에 제 1 폭으로 설계된 다수의 제 1 분리라인에 의해 상기 단위 셀별로 분리된 다수의 전면 투명 도전패턴과; 상기 전면 투명 도전패턴의 상부에 구성된 제 1 광흡수층과; 상기 제 1 광흡수층의 상부로 제 2 폭으로 설계된 다수의 제 2 분리라인에 의해 상기 단위 셀별로 분리된 다수의 중간 투명 도전패턴과; 상기 중간 투명 도전패턴의 상부에 구성된 제 2 광흡수층과; 상기 제 2 광흡수층의 상에 제 3 폭으로 설계된 다수의 제 3 분리라인에 의해 상기 단위 셀별로 분리된 다수의 반사 전극과; 상기 반사 전극 상부로, 상기 다수의 제 3 분리라인에 의해 상기 다수의 투명 도전패턴과 일대일로 접촉되고, 상기 제 2 분리라인에 의해 다수의 중간 투명 도전패턴과는 전기적으로 분리되며, 제 4 폭으로 설계된 다수의 제 4 분리라인에 의해 상기 단위 셀별로 분리된 다수의 후면 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.A thin film solar cell according to the present invention for achieving the above object is a substrate divided into a plurality of unit cells; A plurality of front transparent conductive patterns separated for each unit cell by a plurality of first separation lines designed to have a first width on an upper surface of the substrate; A first light absorbing layer formed on the front transparent conductive pattern; A plurality of intermediate transparent conductive patterns separated for each unit cell by a plurality of second separation lines designed to have a second width above the first light absorption layer; A second light absorbing layer formed on the intermediate transparent conductive pattern; A plurality of reflective electrodes separated for each unit cell by a plurality of third separation lines designed to have a third width on the second light absorption layer; A first width of the reflective electrode, which is in one-to-one contact with the plurality of transparent conductive patterns by the plurality of third separation lines, and is electrically separated from the plurality of intermediate transparent conductive patterns by the second separation line, and has a fourth width. And a plurality of rear electrodes separated by the unit cells by a plurality of fourth separation lines.
이 때, 상기 제 2 분리라인은 상기 제 1 광흡수층의 1/5 ~ 2/3 두께를 제거한 것을 특징으로 한다. 상기 다수의 중간 투명 도전패턴은 1 ~ 30nm의 두께로 형성된다.At this time, the second separation line is characterized in that the thickness of 1/5 ~ 2/3 of the first light absorption layer is removed. The plurality of intermediate transparent conductive patterns are formed to a thickness of 1 ~ 30nm.
상기 제 1 광흡수층은 비정질 실리콘으로 이루어진 p형 실리콘층, i형 실리콘층 및 n형 실리콘층을 포함하며, 상기 p형 실리콘층은 20 ~ 50nm, i형 실리콘층은 200 ~ 600nm, n형 실리콘층은 20 ~ 50nm의 두께로 각각 형성된다.The first light absorption layer includes a p-type silicon layer, an i-type silicon layer, and an n-type silicon layer made of amorphous silicon, wherein the p-type silicon layer is 20-50 nm, the i-type silicon layer is 200-600 nm, n-type silicon The layers are each formed with a thickness of 20-50 nm.
또한, 상기 제 2 광흡수층은 비정질 실리콘-게르마늄이나 마이크로 크리스탈 실리콘 중 선택된 어느 하나로 이루어진 p형 실리콘층, i형 실리콘층 및 n형 실리콘층을 포함하며, 상기 p형 실리콘층은 20 ~ 50nm, i형 실리콘층은 400 ~ 1000nm, n형 실리콘은 20 ~ 50nm의 두께로 각각 형성된다.In addition, the second light absorption layer comprises a p-type silicon layer, i-type silicon layer and n-type silicon layer made of any one selected from amorphous silicon-germanium or micro-crystal silicon, the p-type silicon layer is 20 ~ 50nm, i The type silicon layer is formed to a thickness of 400 ~ 1000nm, n-type silicon 20 ~ 50nm, respectively.
상기 중간 투명 도전패턴은 인듐-틴-옥사이드, 산화주석 및 산화아연을 포함하는 투명한 도전성 산화물질 그룹 중 선택된 하나로 형성된다. 상기 제 2 광흡수층과 반사 전극의 사이 공간으로 후면 투명 도전패턴과 제 3 광흡수층이 차례로 적층 구성된다.The intermediate transparent conductive pattern is formed of one selected from the group of transparent conductive oxides including indium tin oxide, tin oxide, and zinc oxide. A rear transparent conductive pattern and a third light absorbing layer are sequentially stacked in a space between the second light absorbing layer and the reflective electrode.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막 태양전지의 제조방법은 다수의 단위 셀로 구분된 기판의 상부 면에 제 1 폭으로 설계된 다수의 제 1 분리라인에 의해 상기 단위 셀별로 분리된 다수의 전면 투명 도전패턴을 형성하는 단계와; 상기 전면 투명 도전패턴의 상부로 제 1 광흡수층을 형성하는 단계와; 상기 제 1 광흡수층의 상부로 제 2 폭으로 설계된 다수의 제 2 분리라인에 의해 상기 단위 셀별로 분리된 다수의 중간 투명 도전패턴을 형성하는 단계와; 상기 중간 투명 도 전패턴의 상부로 제 2 광흡수층을 형성하는 단계와; 상기 제 2 광흡수층의 상부로 제 3 폭으로 설계된 다수의 제 3 분리라인에 의해 상기 단위 셀별로 분리된 다수의 반사 전극을 형성하는 단계와; 상기 반사 전극 상부로, 상기 다수의 제 3 분리라인에 의해 상기 다수의 투명 도전패턴과 일대일로 접촉되고, 상기 제 2 분리라인에 의해 다수의 중간 투명 도전패턴과는 전기적으로 분리되며, 제 4 폭으로 설계된 다수의 제 4 분리라인에 의해 상기 단위 셀별로 분리된 다수의 후면 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thin film solar cell, wherein a plurality of first separation lines are designed to have a first width on a top surface of a substrate divided into a plurality of unit cells. Forming a front transparent conductive pattern; Forming a first light absorption layer on the front transparent conductive pattern; Forming a plurality of intermediate transparent conductive patterns separated for each unit cell by a plurality of second separation lines designed to have a second width above the first light absorption layer; Forming a second light absorbing layer on the intermediate transparent conductive pattern; Forming a plurality of reflective electrodes separated for each unit cell by a plurality of third separation lines designed to have a third width above the second light absorption layer; A first width of the reflective electrode, which is in one-to-one contact with the plurality of transparent conductive patterns by the plurality of third separation lines, and is electrically separated from the plurality of intermediate transparent conductive patterns by the second separation line, and has a fourth width. And forming a plurality of rear electrodes separated by the unit cells by a plurality of fourth separation lines.
이 때, 상기 제 2 분리라인은 상기 제 1 광흡수층의 1/5 ~ 2/3 두께를 제거한 것을 특징으로 한다. 상기 다수의 중간 투명 도전패턴은 1 ~ 30nm의 두께로 형성된다.At this time, the second separation line is characterized in that the thickness of 1/5 ~ 2/3 of the first light absorption layer is removed. The plurality of intermediate transparent conductive patterns are formed to a thickness of 1 ~ 30nm.
상기 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 분리라인은 레이저 가공장치에 의해 형성된 것을 특징으로 한다.The first, second, third and fourth separation lines may be formed by a laser processing apparatus.
상기 제 1 광흡수층은 비정질 실리콘으로 이루어진 p형 실리콘층, i형 실리콘층 및 n형 실리콘층을 포함하며, 상기 p형 실리콘층은 20 ~ 50nm, i형 실리콘층은 200 ~ 600nm, n형 실리콘층은 20 ~ 50nm의 두께로 각각 형성된다.The first light absorption layer includes a p-type silicon layer, an i-type silicon layer, and an n-type silicon layer made of amorphous silicon, wherein the p-type silicon layer is 20-50 nm, the i-type silicon layer is 200-600 nm, n-type silicon The layers are each formed with a thickness of 20-50 nm.
또한, 상기 제 2 광흡수층은 비정질 실리콘-게르마늄이나 마이크로 크리스탈 실리콘 중 선택된 어느 하나로 이루어진 p형 실리콘층, i형 실리콘층 및 n형 실리콘층을 포함하며, 상기 p형 실리콘층은 20 ~ 50nm, i형 실리콘층은 400 ~ 1000nm, n형 실리콘은 20 ~ 50nm의 두께로 각각 형성된다.In addition, the second light absorption layer comprises a p-type silicon layer, i-type silicon layer and n-type silicon layer made of any one selected from amorphous silicon-germanium or micro-crystal silicon, the p-type silicon layer is 20 ~ 50nm, i The type silicon layer is formed to a thickness of 400 ~ 1000nm, n-type silicon 20 ~ 50nm, respectively.
상기 중간 투명 도전패턴은 인듐-틴-옥사이드, 산화주석 및 산화아연을 포함 하는 투명한 도전성 산화물질 그룹 중 선택된 하나로 형성된다. 상기 제 2 광흡수층과 반사 전극의 사이 공간으로 후면 투명 도전패턴과 제 3 광흡수층이 차례로 적층 구성된다.The intermediate transparent conductive pattern is formed of one selected from a group of transparent conductive oxides including indium tin oxide, tin oxide, and zinc oxide. A rear transparent conductive pattern and a third light absorbing layer are sequentially stacked in a space between the second light absorbing layer and the reflective electrode.
본 발명에서는 광흡수층들 간의 사이 공간으로 중간 투명 도전패턴을 개재하는 것을 통해 광전환 효율을 극대화하면서, 단위 셀별로 위치하는 중간 투명 도전패턴을 전기적으로 분리하는 것을 통해 내부 쇼트 불량을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.In the present invention, internal short defects can be prevented by electrically separating the intermediate transparent conductive patterns positioned by unit cells while maximizing light conversion efficiency through interposing an intermediate transparent conductive pattern as a space between the light absorption layers. It can be effective.
--- 실시예 ------ Example ---
본 발명에서는 각 셀별로 광흡수층들 간의 사이 공간으로 중간 투명 도전패턴을 개재하는 구조에서 중간 투명 도전패턴과 후면 전극을 전기적으로 분리 구성하는 것을 통해 내부 쇼트 불량을 미연에 방지함과 동시에 광전환 효율이 우수한 박막 태양전지를 제공하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the internal transparent defects and the rear electrode are electrically separated from each other by interposing the intermediate transparent conductive pattern as a space between the light absorbing layers for each cell, thereby preventing internal short defects, and at the same time, the optical switching efficiency. It is characterized by providing this excellent thin film solar cell.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 박막 태양전지에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a thin film solar cell according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3a는 본 발명에 따른 박막 태양전지를 나타낸 단면도로, 탠덤 구조를 일예로 설명하도록 한다.Figure 3a is a cross-sectional view showing a thin film solar cell according to the present invention, to explain the tandem structure as an example.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 탠덤 구조의 박막 태양전지(105)는 다수의 단위 셀(C1, C2, C3)로 구분되며 유리나 금속으로 이루어진 기판(110)과, 상기 기판(110)의 상부 면에 제 1 폭(W1)으로 설계된 다수의 제 1 분리라인(separating line: SL1)에 의해 단위 셀(C1, C2, C3)별로 분리된 다수의 전면 투명 도전패턴(front transparent conductive pattern: 130a, 130b, 130c)과, 상기 전면 투명 도전패턴(130a, 130b, 130c)의 상부 면에 순차적으로 적층 구성된 p형 실리콘층(141a), i형 실리콘층(141b) 및 n형 실리콘층(141c)을 포함하는 p-i-n 구조의 제 1 광흡수층(141)과, 상기 제 1 광흡수층(141)의 상부로 제 2 폭(W2)으로 설계된 다수의 제 2 분리라인(SL2)에 의해 단위 셀(C1, C2, C3)별로 분리된 다수의 중간 투명 도전패턴(170a, 170b, 170c)과, 상기 중간 투명 도전패턴(170a, 170b, 170c)의 상부로 순차적으로 적층 구성된 p형 실리콘층(142a), i형 실리콘층(142b) 및 n형 실리콘층(142c)을 포함하는 p-i-n 구조의 제 2 광흡수층(142)과, 상기 제 1 및 제 2 광흡수층(141, 142)의 상부로 제 3 폭(W3)으로 설계된 다수의 제 3 분리라인(SL3)에 의해 단위 셀(C1, C3, C3)별로 분리된 다수의 반사 전극(150a, 150b, 150c)과, 상기 반사 전극(150a, 150b, 150c)의 상부로 제 3 분리라인(SL3)에 의해 다수의 전면 투명 도전패턴(130a, 130b, 130c)과 일대일로 접촉되고, 상기 제 2 분리라인(SL2)에 의해 다수의 중간 투명 도전패턴(170a, 170b, 170c)과는 전기적으로 분리되며, 제 4 폭(W4)으로 설계된 다수의 제 4 분리라인(SL4)에 의해 단위 셀(C1, C2, C3)별로 분리된 다수의 후면 전극(160a, 160b, 160c)을 포함한다.As shown, the tandem thin film
이 때, 상기 반사 전극(150a, 150b, 150c)은 반사율이 우수한 알루미늄(Al) 과 은(Ag)을 포함하는 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나로 구성되며, 제 1 및 제 2 광흡수층(141, 142)을 통과하는 빛의 산란 특성을 극대화하는 기능을 한다.In this case, the
상기 전면 투명 도전패턴(130a, 130b, 130c)과 중간 투명 도전패턴(170a, 170b, 170c)은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 산화주석(SnO:F, SnO:B), 산화아연(ZnO:Al)을 포함하는 투명한 도전성 산화물질 그룹 중 선택된 하나로 구성된다.The front transparent
이 때, 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 분리라인(SL1, SL2, SL3, SL4)은 서로 이격되고, 그 폭(W1, W2, W3, W4)의 너비는 서로 같거나 다르도록 설계될 수 있다.In this case, the first, second, third and fourth separation lines SL1, SL2, SL3, SL4 are spaced apart from each other, and the widths W1, W2, W3, and W4 are equal to or different from each other. Can be designed.
상기 제 1 광흡수층(141)의 p형, i형 및 n형 실리콘층(141a, 141b, 141c)은 비정질 실리콘(a-Si:H)이 이용되고, 상기 제 2 광흡수층(142)의 p형, i형 및 n형 실리콘층(142a, 142b, 142c)은 비정질 실리콘-게르마늄(a-Si:Ge)이나 마이크로 크리스탈 실리콘(μc-Si) 중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있다.As the p-type, i-type and n-
일반적으로, 상기 제 1 광흡수층(141)의 p형 실리콘층(141a)은 20 ~ 50nm, i형 실리콘층(141b)은 200 ~ 600nm, n형 실리콘층(141c)은 20 ~ 50nm로, 상기 제 2 광흡수층(142)의 p형 실리콘층(142a)은 20 ~ 50nm, i형 실리콘층(142b)은 400 ~ 1000nm, n형 실리콘층(142c)은 20 ~ 50nm로 각각 형성된다. 특히, 상기 제 1 및 제 2 광흡수층(141, 142)의 사이 공간으로 개재되는 중간 투명 도전패턴(170a, 170b, 170c)은 1 ~ 30nm 정도의 매우 얇은 두께로 형성한 것을 특징으로 한다.In general, the p-
전술한 구성은 제 1 및 제 2 광흡수층(141, 142)의 사이 공간으로 1 ~ 30nm 정도의 매우 얇은 두께를 가지는 중간 투명 도전패턴(170a, 170b, 170c)을 개재하 는 것을 통해 제 1 광흡수층(141)과 제 2 광흡수층(142) 간 계면에서의 접촉 특성을 향상시킬 수 있는 바, 이를 통해 광전환 효율을 극대화할 수 있게 된다.In the above-described configuration, the first light is interposed between the first and second light absorption layers 141 and 142 through the intermediate transparent
또한, 상기 중간 투명 도전패턴(170a, 170b, 170c)과 후면 전극(160a, 160b, 160c) 간 접합에 의해 야기되는 내부 쇼트현상을 방지할 수 있도록, 각 단위 셀(C1, C2, C3)별로 중간 투명 도전패턴(170a, 170b, 170c)과 제 1 광흡수층(141)을 전기적으로 분리하는 제 2 분리라인(SL2)의 설계로 중간 투명 도전패턴(170a, 170b, 170c)과 후면 전극(160a, 160b, 160c) 간의 내부 쇼트 불량을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.In addition, each unit cell (C1, C2, C3) to prevent the internal short phenomenon caused by the junction between the intermediate transparent conductive pattern (170a, 170b, 170c) and the back electrode (160a, 160b, 160c) The design of the second separation line SL2 which electrically separates the intermediate transparent
특히, 본 발명에서는 제 2 분리라인(SL2)의 설계로 각 단위 셀(C1, C2, C3)별로 위치하는 다수의 중간 투명 도전패턴(170a, 170b, 170c)을 전기적으로 분리시키고, 상기 제 2 분리라인(SL2)과 이격된 일측에 위치하는 제 3 분리라인(SL3)을 통해 다수의 전면 투명 도전패턴(130a, 130b, 130c)과 각각 접촉하는 다수의 후면 전극(160a, 160b, 160c)을 중간 투명 도전패턴(170a, 170b, 170c)과 전기적으로 분리되도록 설계한 것을 특징으로 한다.In particular, in the present invention, a plurality of intermediate transparent
특히, 상기 제 2 분리라인(SL2)의 경우, 제 1 광흡수층(141)의 1/5 ~ 1/2 두께를 제거하는 것이 바람직하다.In particular, in the case of the second separation line SL2, it is preferable to remove 1/5 to 1/2 the thickness of the first
이 때, 상기 다수의 중간 투명 도전패턴(170a, 170b, 170c)과 다수의 후면 전극(160a, 160b, 160c)을 전기적으로 분리 구성하는 것은 다수의 후면 전극(160a, 160b, 160c)과 중간 투명 도전패턴(170a, 170b, 170c)이 전기적으로 접촉되는 쇼트 불량이 발생하게 되면, 제 1 및 제 2 광흡수층(141, 142)의 광전환 효율을 급격히 저하시키는 요인으로 작용하기 때문이다. 이 때, 단위 셀(C1, C2, C3)별로 위치하는 다수의 전면 투명 도전패턴(130a, 130b, 130c)과 후면 전극(160a, 160b, 160c) 간의 전기적 접촉에 의해 박막 태양전지의 직렬연결이 가능해진다.In this case, the plurality of intermediate transparent
도 3b는 본 발명에 따른 박막 태양전지를 나타낸 평면도이다.Figure 3b is a plan view showing a thin film solar cell according to the present invention.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 태양전지(105)는 광투과를 향상키시기 위한 목적으로 다수의 제 4 분리라인(SL4)으로 다수의 셀(130)을 절단하게 된다.As illustrated, the thin film
이 때, 수직한 방향의 직사각형 가공으로 직렬 연결된 다수의 셀(130)에 있어서, 제 1 및 제 2 광흡수층과 전면 투명 도전패턴 등이 외부로 노출된다. 상기 다수의 제 4 분리라인(SL4)의 가공 폭(W4)은 50 ~ 80μm의 범위로, 직렬 연결되는 다수의 셀(130)의 폭(W5)은 6 ~ 10mm의 범위로 설계하는 것이 바람직하다.In this case, in the plurality of
전술한 구성을 가지는 다수의 태양전지 셀은 최외곽 끝단으로 제 1 및 제 2 배선(미도시)을 통해 다수의 셀(130)을 병렬로 연결할 수 있다.The plurality of solar cells having the above-described configuration may connect the plurality of
이하, 본 발명에 따른 박막 태양전지의 제조방법을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the thin film solar cell according to the present invention will be described in more detail.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명에 따른 박막 태양전지의 제조과정을 공정 순서에 따라 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.4A to 4H are cross-sectional views sequentially illustrating a manufacturing process of a thin film solar cell according to the present invention in a process sequence.
도 4a에 도시한 바와 같이, 다수의 단위 셀(C1, C2, C3)로 구분되며 유리나 금속 재질로 이루어진 기판(110) 상에 인듐-틴-옥사이드(ITO), 산화주석(SnO:F, SnO:B), 산화아연(ZnO:Al)을 포함하는 투명한 도전성 산화물질 그룹 중 선택된 하 나로 전면 투명 도전층(130)을 형성한다. 이 때, 상기 전면 투명 도전층(130)은 5000Å 이상의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 4A, indium-tin-oxide (ITO) and tin oxide (SnO: F, SnO) are divided into a plurality of unit cells (C1, C2, C3) and formed on a
상기 전면 투명 도전층(130)은 스퍼터링법이나 화학기상증착법 중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있다. 또한, 투명한 도전성 산화물질을 포함하는 졸-겔 용액을 스프레이 방식으로 분사하여 기판(110) 상에 직접 도포 또는 프린팅하는 스프레이법이 이용될 수 있다.The front transparent
도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 전면 투명 도전층(도 4a의 130)이 형성된 기판(110)과 이격된 상부로 제 1 레이저 가공장치(미도시)를 위치시키고, 상기 제 1 레이저 가공장치를 이용한 제 1 레이저 커팅공정으로 전면 투명 도전층을 패터닝하게 되면, 제 1 폭(W1)으로 설계된 다수의 제 1 분리라인(SL1)에 의해 단위 셀(C1, C2, C3)별로 등 간격을 유지하며 이격되는 다수의 전면 투명 도전패턴(130a, 130b, 130c)이 각각 형성된다.As shown in FIG. 4B, a first laser processing apparatus (not shown) is positioned above the
이 때, 상기 제 1 레이저 커팅공정에 의해 전면 투명 도전패턴(130a, 130b, 130c) 간의 사이 공간에 위치하는 제 1 분리라인(SL1)에 대응된 부분에 위치하는 기판(110)이 외부로 노출된다.In this case, the
도 4c에 도시한 바와 같이, 상기 다수의 전면 투명 도전패턴(130a, 130b, 130c)이 형성된 기판(110) 상에 p형 실리콘층(141a), i형 실리콘층(141b) 및 n형 실리콘층(141c)을 차례로 적층하여 p-i-n 구조의 제 1 광흡수층(141)을 형성한다.As shown in FIG. 4C, the p-
이 때, 상기 제 1 광흡수층(141)의 p형, i형 및 n형 실리콘층(141a, 141b, 141c)은 비정질 실리콘(a-Si:H)이 이용된다. 상기 제 1 광흡수층(141)의 p형 실리 콘층(141a)은 20 ~ 50nm, i형 실리콘층(141b)은 200 ~ 600nm, n형 실리콘층(141c)은 20 ~ 50nm의 두께로 각각 형성하는 것이 바람직하다.At this time, amorphous silicon (a-Si: H) is used for the p-type, i-type, and n-
다음으로, 상기 p-i-n 구조의 제 1 광흡수층(141)의 상부로 인듐-틴-옥사이드(ITO), 산화주석(SnO:F, SnO:B), 산화아연(ZnO:Al)을 포함하는 투명한 도전성 산화물질 그룹 중 선택된 하나를 1 ~ 30nm의 두께로 증착하여 중간 투명 도전층(170)을 형성한다. 이러한 중간 투명 도전층(170)은 전면 투명 도전층(도 4a의 130)과 동일한 방식으로 형성될 수 있다.Next, a transparent conductive layer including indium-tin oxide (ITO), tin oxide (SnO: F, SnO: B), and zinc oxide (ZnO: Al) on the pin-shaped first
도 4d에 도시한 바와 같이, 상기 중간 투명 도전층(도 4c의 170)이 형성된 기판(110)과 이격된 상부로 제 2 레이저 가공장치(미도시)를 위치시키고, 상기 제 2 레이저 가공장치를 이용한 제 2 레이저 커팅공정으로 중간 투명 도전층과 제 1 광흡수층(141)의 일부 두께를 패터닝하게 되면, 제 1 분리라인(SL1)과 이격된 일 측으로 제 2 폭(W2)으로 설계된 제 2 분리라인(SL2)에 의해 단위 셀(C1, C2, C3)별로 등 간격을 유지하며 이격되는 다수의 중간 투명 도전패턴(170a, 170b, 170c)이 각각 형성된다.As shown in FIG. 4D, the second laser processing apparatus (not shown) is positioned above the
특히, 상기 제 2 분리라인(SL2)의 경우, 제 1 광흡수층(141)의 1/5 ~ 1/2 두께를 제거하는 것이 바람직하다. 전술한 구성에서, 상기 제 1 광흡수층(141)의 상부로 중간 투명 도전패턴(170a, 170b, 170c)을 매우 얇은 두께로 형성하고, 중간 투명 도전패턴(170a, 170b, 170c)과 제 1 광흡수층(141)의 일부 두께를 단위 셀(C1, C2, C3)별로 패터닝하는 것을 특징으로 하는 바, 이에 대해서는 후술하도록 한다.In particular, in the case of the second separation line SL2, it is preferable to remove 1/5 to 1/2 the thickness of the first
도 4e에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 분리라인(SL2)을 가지는 중간 투명 도전패턴(170a, 170b, 170c)의 상부로 p형 실리콘층(142a), i형 실리콘층(142b) 및 n형 실리콘층(142c)을 차례로 적층하여 p-i-n 구조의 제 2 광흡수층(142)을 형성한다.As shown in FIG. 4E, the p-
상기 제 2 광흡수층(142)의 p형, i형 및 n형 실리콘층(142a, 142b, 142c)은 비정질 실리콘-게르마늄(a-Si:Ge)이나 마이크로 크리스탈 실리콘(μc-Si) 중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있다. 이 때, 상기 제 2 광흡수층(142)의 p형 실리콘층(142a)은 20 ~ 50nm, i형 실리콘층(142b)은 400 ~ 1000nm, n형 실리콘층(142c)은 20 ~ 50nm의 두께로 각각 형성된다.The p-type, i-type, and n-
다음으로, 상기 제 2 광흡수층(142)이 형성된 기판(110) 상부로 반사율이 우수한 알루미늄(Al)과 은(Ag)을 포함하는 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나로 반사층(150)을 형성한다. 상기 반사층(150)은 제 1 및 제 2 광흡수층(141, 142)을 통과하는 빛의 산란 특성을 극대화하는 기능을 한다.Next, the
도 4f에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 광흡수층(142)과 반사층(도 4e의 150)이 형성된 기판(110)과 이격된 상부로 제 3 레이저 가공장치(미도시)를 위치시키고, 상기 제 3 레이저 가공장치를 이용한 제 3 레이저 커팅공정으로 반사층, 제 2 광흡수층(142), 중간 투명 도전패턴(170a, 170b, 170c) 및 제 1 광흡수층(141)을 일괄적으로 패터닝하게 되면, 제 1 및 제 2 분리라인(SL1, SL2)과 이격된 일 측으로 제 3 폭(W3)으로 설계된 제 3 분리라인(SL3)에 의해 단위 셀(C1, C2, C3)별로 등 간격을 유지하며 이격되는 다수의 반사 전극(150a, 150b, 150c)이 각각 형성된 다.As shown in FIG. 4F, a third laser processing apparatus (not shown) is positioned above the
이 때, 상기 제 3 레이저 커팅공정에 의해 제 3 분리라인(SL3)에 대응된 부분에 위치하는 다수의 전면 투명 도전패턴(130a, 130b, 130c)이 외부로 노출된다.In this case, a plurality of front transparent
도 4g에 도시한 바와 같이, 상기 다수의 반사 전극(150a, 150b, 150c)이 형성된 기판(110)과 이격된 상부로 니켈(Ni), 금(Au), 은(Ag), 크롬(Cr), 타이타늄(Ti) 및 팔라듐(Pd) 중 선택된 어느 하나로 이루어진 단일층이나, 이들을 차례로 적층 구성한 이중층이나 삼중층에서 선택된 어느 하나로 후면 금속층(160)을 형성한다.As shown in FIG. 4G, nickel (Ni), gold (Au), silver (Ag), and chromium (Cr) are disposed on the upper portion spaced apart from the
도 4h에 도시한 바와 같이, 상기 후면 금속층(도 4g의 160)이 형성된 기판(110)과 이격된 상부로 제 4 레이저 가공장치(미도시)를 위치시키고, 상기 제 4 레이저 가공장치를 이용한 제 4 레이저 커팅공정으로 후면 금속층, 반사 전극(150a, 150b, 150c), 제 2 광흡수층(142), 중간 투명 도전패턴(170a, 170b, 170c) 및 제 1 광흡수층(141)을 일괄적으로 패터닝하게 되면, 제 1, 제 2 및 제 3 분리라인(SL1, SL2, SL3)과 이격된 일 측으로 제 4 폭(W4)으로 설계된 제 4 분리라인(SL4)에 의해 단위 셀(C1, C2, C3)별로 등 간격을 유지하며 이격되는 다수의 후면 전극(160a, 160b, 160c)이 각각 형성된다.As shown in FIG. 4H, a fourth laser processing apparatus (not shown) is positioned above the
즉, 본 발명에서는 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 분리라인(SL1, SL2, SL3, SL4)을 서로 이격되도록 설계하는 것을 특징으로 한다.That is, in the present invention, the first, second, third, and fourth separation lines SL1, SL2, SL3, and SL4 are designed to be spaced apart from each other.
이 때, 단위 셀(C1, C2, C3)별로 패터닝되는 제 2 분리라인(SL2)을 설계하지 않고, 제 1 광흡수층(141)의 상부 전면으로 중간 투명 도전층(도 4c의 170)을 형성 하다 보면, 중간 투명 도전층과 후면 전극(160a, 160b, 160c)의 접합에 의한 내부 쇼트 현상으로 인해 어느 한 특성 셀에서 다음 셀로 전류가 인가되지 않는 라인 불량(line defect)이 발생될 수 있다.At this time, without designing the second separation line SL2 patterned for each of the unit cells C1, C2, and C3, an intermediate transparent conductive layer (170 of FIG. 4C) is formed on the entire upper surface of the first
그러나, 본 발명에서와 같이, 각 단위 셀(C1, C2, C3)별로 위치하는 중간 투명 도전패턴(170a, 170b, 170c)과 후면 전극(160a, 160b, 160c) 간의 전기적 접합에 의해 야기되는 내부 쇼트현상이 발생되지 않도록 각 단위 셀(C1, C2, C3)의 중간 투명 도전패턴(170a, 170b, 170c)을 전기적으로 분리하는 제 2 분리라인(SL2)을 설계하는 것을 통해 이러한 문제를 해결할 수 있게 되고, 나아가 고효율의 박막 태양전지를 구현할 수 있는 구조적인 장점이 있다.However, as in the present invention, the interior caused by the electrical bonding between the intermediate transparent
이 때, 상기 제 4 레이저 커팅공정에 의해 제 4 폭(W4)으로 설계된 제 4 분리라인(SL4)에 대응된 부분에 위치하는 다수의 전면 투명 도전패턴(130a, 130b, 130c)이 외부로 노출된다.In this case, a plurality of front transparent
따라서, 본 발명에서는 제 2 분리라인(SL2)의 설계로 각 단위 셀(C1, C2, C3)별로 위치하는 다수의 중간 투명 도전패턴(170a, 170b, 170c)을 전기적으로 분리시키고, 상기 제 2 분리라인(SL2)과 이격된 일측에 위치하는 제 3 분리라인(SL3)을 통해 다수의 전면 투명 도전패턴(130a, 130b, 130c)과 각각 접촉하는 다수의 후면 전극(160a, 160b, 160c)을 중간 투명 도전패턴(170a, 170b, 170c)과 전기적으로 분리되도록 설계하는 것을 통해 내부 쇼트 불량을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.Accordingly, in the present invention, a plurality of intermediate transparent
이상으로, 본 발명에 따른 박막 태양전지를 제작할 수 있다.As mentioned above, the thin film solar cell which concerns on this invention can be manufactured.
지금까지, 본 발명에서는 탠덤 구조에 대해 일관되게 설명하였으나, 이는 일예에 불과한 것으로 트리플 구조에서는 제 2 광흡수층과 반사 전극의 사이 공간으로 후면 투명 도전패턴과 제 3 광흡수층이 더 구성되는 구조 이외에는 탬덤 구조와의 큰 차이가 없는 바, 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.Until now, the present invention has been described consistently with respect to the tandem structure, but this is only one example. In the triple structure, the tandem structure is a tandem other than a structure in which a rear transparent conductive pattern and a third light absorbing layer are further formed as a space between the second light absorbing layer and the reflective electrode. Since there is no great difference from the structure, description thereof will be omitted.
따라서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 정신 및 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변형 및 변경할 수 있다는 것은 자명한 사실일 것이다.Therefore, it will be apparent that the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the spirit and spirit of the present invention.
도 1은 종래에 따른 단일접합 구조의 박막 태양전지를 개략적으로 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view schematically showing a thin film solar cell of a single junction structure according to the prior art.
도 2a는 종래에 따른 탠덤 구조의 박막 태양전지를 개략적으로 나타낸 단면도.Figure 2a is a schematic cross-sectional view showing a tandem thin film solar cell according to the prior art.
도 2b는 종래에 따른 트리플 구조의 박막 태양전지를 개략적으로 나타낸 단면도.Figure 2b is a cross-sectional view schematically showing a triple structure thin film solar cell according to the prior art.
도 3a는 본 발명에 따른 박막 태양전지를 나타낸 단면도.Figure 3a is a cross-sectional view showing a thin film solar cell according to the present invention.
도 3b는 본 발명에 따른 박막 태양전지를 나타낸 평면도.Figure 3b is a plan view showing a thin film solar cell according to the present invention.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명에 따른 박막 태양전지의 제조과정을 공정 순서에 따라 나타낸 공정 단면도.4A to 4H are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a thin film solar cell according to the present invention in a process sequence.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Explanation of symbols for the main parts of the drawings *
110 : 기판 C1, C2, C3 : 단위 셀110: substrate C1, C2, C3: unit cell
130a, 130b, 130c : 전면 투명 도전패턴130a, 130b, 130c: front transparent conductive pattern
141, 142 : 제 1 및 제 2 광흡수층 150a, 150b, 150c : 반사 전극141, 142: first and second
160a, 160b, 160c : 후면 전극160a, 160b, 160c: rear electrode
170a, 170b, 170c : 중간 투명 도전패턴 170a, 170b, 170c: Medium transparent conductive pattern
W1, W2, W3, W4 : 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 폭W1, W2, W3, W4: first, second, third, fourth width
SL1, SL2, SL3, SL4 : 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 분리라인SL1, SL2, SL3, SL4: first, second, third and fourth separation lines
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WO2012115440A2 (en) * | 2011-02-22 | 2012-08-30 | Lg Electronics Inc. | Thin-film solar cell module and method for manufacturing the same |
KR101241521B1 (en) * | 2011-06-02 | 2013-03-11 | 엘지이노텍 주식회사 | Tandem solar cell and manufacturing method of the same |
KR101291277B1 (en) * | 2010-11-04 | 2013-07-30 | 엘지전자 주식회사 | Thin-film solar cell module and fabrication method thereof |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101291277B1 (en) * | 2010-11-04 | 2013-07-30 | 엘지전자 주식회사 | Thin-film solar cell module and fabrication method thereof |
WO2012115440A2 (en) * | 2011-02-22 | 2012-08-30 | Lg Electronics Inc. | Thin-film solar cell module and method for manufacturing the same |
WO2012115440A3 (en) * | 2011-02-22 | 2012-12-27 | Lg Electronics Inc. | Thin-film solar cell module and method for manufacturing the same |
KR101241521B1 (en) * | 2011-06-02 | 2013-03-11 | 엘지이노텍 주식회사 | Tandem solar cell and manufacturing method of the same |
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