KR20110012954A - Method of manufacturing thin film solar cell - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a thin film solar cell is provided to improve a light absorbent coefficient using copper-indium-gallium-diselenide, capper-indium-diselenide, or copper-gallium-diselenide as a light absorbent layer. CONSTITUTION: An electrode is formed on a substrate. An atomic layer deposition method, a vacuum deposition method are used for forming an auxiliary layer on the electrode(S1). One or more target materials are simultaneously sputtered on the auxiliary layer(S2). A light absorbent layer is formed on the auxiliary layer(S3). The light absorbent layer is formed into a monolayer based on an Ib family element-IIIa family element-VIa family element based compound.

Description

박막 태양 전지의 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING THIN FILM SOLAR CELL}Manufacturing method of thin film solar cell {METHOD OF MANUFACTURING THIN FILM SOLAR CELL}

본 기재는 박막 태양 전지의 제조방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a method of manufacturing a thin film solar cell.

태양 전지는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 것이다. 태양 전지는 기본적으로 PN접합으로 구성된 다이오드로서, 광흡수층으로 사용되는 물질에 따라 다양한 종류로 구분된다.Solar cells convert solar energy into electrical energy. Solar cells are basically diodes composed of PN junctions, and are classified into various types according to materials used as light absorption layers.

태양전지는 광흡수층으로 실리콘을 이용하는 실리콘 태양전지, 광흡수층으로 CIGS(CuInGaSe2), CIS(CuInSe2) 또는 CGS(CuGaSe2)를 이용하는 화합물 박막 태양전지, Ⅲ-Ⅴ족 태양전지, 염료감응 태양전지, 유기 태양전지 등으로 구분할 수 있다.The solar cell is a silicon solar cell using silicon as the light absorption layer, a compound thin film solar cell using CIGS (CuInGaSe 2 ), CIS (CuInSe 2 ) or CGS (CuGaSe 2 ), III-V group solar cell, dye-sensitized solar cell Battery, organic solar cell, and the like.

이 중에서 CIGS, CIS 또는 CGS를 광흡수층으로 사용하는 박막 태양 전지는 광 흡수계수가 크므로 얇은 두께의 박막으로도 고효율의 태양 전지를 제조할 수 있다. 그러나 이러한 박막 태양 전지는 고온 공정으로 인해 기판의 휨 현상이 발생하고 독성이 있는 가스를 사용하여 안전성을 해할 수 있다.Among them, the thin film solar cell using CIGS, CIS, or CGS as the light absorption layer has a large light absorption coefficient, so that a high efficiency solar cell can be manufactured even with a thin film. However, such thin film solar cells may cause warpage of the substrate due to high temperature processes and may deteriorate safety by using toxic gases.

본 발명의 일 측면은 공정성 및 안전성이 우수한 고효율 태양 전지의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.One aspect of the present invention is to provide a method for manufacturing a high efficiency solar cell having excellent processability and safety.

본 발명의 일 측면에 따르면, 보조층을 형성하는 단계; 및 상기 보조층 위에 한 가지 이상의 타겟 물질을 동시에 스퍼터링하는 단계를 포함하는 박막 태양 전지의 제조방법을 제공한다. 상기 보조층은 전극 위에 형성될 수 있다. 상기 보조층은 상기 타겟 물질에 포함되는 원소들 중 적어도 하나의 원소와 동일한 족의 원소를 포함한다.According to one aspect of the invention, forming an auxiliary layer; And sputtering at least one target material on the auxiliary layer at the same time. The auxiliary layer may be formed on the electrode. The auxiliary layer includes elements of the same group as at least one of the elements included in the target material.

상기 보조층은 10 nm 내지 200 nm의 두께로 형성할 수 있고, 구체적으로는 20 nm 내지 180 nm의 두께로 형성할 수 있다.The auxiliary layer may be formed to a thickness of 10 nm to 200 nm, specifically, may be formed to a thickness of 20 nm to 180 nm.

상기 타겟 물질은 Ib족 원소, Ⅲa족 원소, Ⅵa족 원소, 이들의 합금 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The target material may include a Group Ib element, a Group IIIa element, a Group VIa element, an alloy thereof, or a combination thereof.

상기 보조층은 Ib족 원소, Ⅲa족 원소, Ⅵa족 원소, 이들의 합금 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The auxiliary layer may include a Group Ib element, a Group IIIa element, a Group VIa element, an alloy thereof, or a combination thereof.

상기 스퍼터링하는 단계를 통해 광흡수층이 형성되고, 상기 광흡수층은 Ib족 원소-Ⅲa족 원소-Ⅵa족 원소 화합물을 포함하는 단일층으로 형성되는 화합물 반도체일 수 있다. 상기 Ib족 원소-Ⅲa족 원소-Ⅵa족 원소 화합물의 결정 입자(grain) 직경은 500 nm 내지 2,000 nm일 수 있고, 구체적으로는 700 nm 내지 1,500 nm일 수 있다.A light absorbing layer is formed through the sputtering, and the light absorbing layer may be a compound semiconductor formed of a single layer including a Group Ib element-Group IIIa element-Group VIa element compound. The grain diameter of the group Ib element-IIIa element-VIa element compound may be 500 nm to 2,000 nm, and specifically 700 nm to 1,500 nm.

상기 Ib족 원소는 구리(Cu)일 수 있고, 상기 Ⅲa족 원소는 인듐(In) 또는 갈륨(Ga)일 수 있고, 상기 Ⅵa족 원소는 셀레늄(Se) 또는 황(S)일 수 있다.The Group Ib element may be copper (Cu), the Group IIIa element may be indium (In) or gallium (Ga), and the Group VIa element may be selenium (Se) or sulfur (S).

기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.Other specific details of embodiments of the present invention are included in the following detailed description.

상기 박막 태양 전지의 제조방법은 공정성 및 안전성이 우수하며, 고효율의 박막 태양 전지를 제공할 수 있다.The manufacturing method of the thin film solar cell is excellent in processability and safety, it can provide a high efficiency thin film solar cell.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 기판 등의 부분이 다른 구성요소 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 구성요소 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성요소가 있는 경우도 포함한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a portion of a layer, film, substrate, etc. is said to be "on" another component, this includes not only when the other component is "right on" but also when there is another component in the middle.

이하 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 박막 태양 전지의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 광흡수층의 제조공정도이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 광흡수층을 형성하는 방법을 차례로 도시한 단면도이다.1 is a manufacturing process diagram of a light absorbing layer according to an embodiment of the present invention, Figures 2 to 4 is a cross-sectional view showing a method for forming a light absorbing layer according to an embodiment of the present invention.

우선 기판 위에 전극을 형성하고, 상기 전극 위에 보조층을 형성한다(S1).First, an electrode is formed on the substrate, and an auxiliary layer is formed on the electrode (S1).

도 2를 참조하면, 기판(1) 위에 전극(2)을 형성하고, 상기 전극(2) 위에 예컨대 원자층 증착법(atomic layer deposition), 진공증착법(evaporation), 스퍼터링(sputtering) 등을 이용하여 보조층(3)을 형성한다. 상기 보조층(3)의 형성방법은 박막을 형성할 수 있는 방법이면 제한되지 않고 이용될 수 있다.Referring to FIG. 2, an electrode 2 is formed on a substrate 1, and assisted using, for example, atomic layer deposition, evaporation, sputtering, and the like on the electrode 2. Form layer 3. The method of forming the auxiliary layer 3 can be used without limitation as long as it can form a thin film.

상기 기판(1)은 단단한(hard) 재질의 기판 또는 유연성(flexible) 재질의 기판을 사용한다. 예를 들어, 기판(1)으로 단단한 재질의 기판을 사용하는 경우, 유리 플레이트, 석영 플레이트, 실리콘 플레이트, 합성수지 플레이트, 금속 플레이트 등을 포함할 수 있다. 상기 합성수지로는 폴리에틸렌타프탈레이트(polyethylenenaphtnalate, PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate; PET), 폴리카보네이트, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴레이트, 폴리이미드, 폴리노르보넨(polynorbornene), 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES) 등이 있다. 상기 금속 플레이트로는 스테인리스 호일, 알루미늄 호일 등이 사용될 수 있다.The substrate 1 may be a hard substrate or a flexible substrate. For example, when using a substrate made of a rigid material as the substrate 1, it may include a glass plate, quartz plate, silicon plate, synthetic resin plate, metal plate and the like. The synthetic resin is polyethylenetaphthalate (PEN), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate, polyvinyl alcohol, polyacrylate, polyimide, polynorbornene, polyethersulfone, polyethersulfone, PES ). Stainless steel foil, aluminum foil, and the like may be used as the metal plate.

상기 전극(2)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu) 등을 포함할 수 있다. 이들 전극(2)은 스퍼터링, 진공증착법 등으로 형성될 수 있다.The electrode 2 may include molybdenum (Mo), aluminum (Al), silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni), copper (Cu), and the like. These electrodes 2 may be formed by sputtering, vacuum deposition, or the like.

보조층(3)을 형성하면, 후술하는 스퍼터링 공정을 거쳐 우수한 물성의 광흡수층을 얻을 수 있다.If the auxiliary layer 3 is formed, the light absorption layer of excellent physical property can be obtained through the sputtering process mentioned later.

상기 보조층(3)은 약 10 nm 내지 약 200 nm의 두께로 형성될 수 있고, 구체적으로는 20 nm 내지 180 nm의 두께로 형성될 수 있고, 더욱 구체적으로는 20 nm 내지 100 nm의 두께로 형성될 수 있다. 보조층(3)이 상기 범위 내의 두께로 형성되는 경우, 후술하는 스퍼터링 공정을 거쳐 형성되는 광흡수층에 포함되는 화합물의 결정 입자(grain) 크기가 커져 태양 전지의 효율을 향상시킬 수 있다.The auxiliary layer 3 may be formed to a thickness of about 10 nm to about 200 nm, specifically, may be formed to a thickness of 20 nm to 180 nm, more specifically to a thickness of 20 nm to 100 nm. Can be formed. When the auxiliary layer 3 is formed to a thickness within the above range, the crystal grain size of the compound included in the light absorbing layer formed through the sputtering process described later can be increased to improve the efficiency of the solar cell.

상기 보조층(3)은 후술하는 광흡수층을 형성하기 위해 스퍼터링되는 타겟 물질에 포함되는 원소들 중 적어도 하나의 원소와 동일한 족의 원소를 포함하며, 구체적으로는 Ib족 원소, Ⅲa족 원소, Ⅵa족 원소, 이들의 합금 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 보조층(3)에 포함되는 원소와 상기 스퍼터링되는 타겟 물질에 포함되는 원소가 동일한 족에 속하는 경우, 보조층(3)에 포함되는 상기 원소의 원자 직경은 그와 동일한 족에 속하는 스퍼터링되는 타겟 물질에 포함되는 상기 원소의 원자 직경과 동일하거나 또는 그보다 작을 수 있다. 이 경우 스퍼터링되는 타겟 물질에 포함되는 원소들이 보조층(3)에 용이하게 확산 또는 침투해 들어갈 수 있고, 이로써 상기 보조층(3)에 포함되는 원소들과 상기 스퍼터링되는 타겟물질에 포함되는 원소들은 스퍼터링 공정에서 서로 반응이 잘 이루어져 용이하게 단일한 층을 형성할 수 있다.The auxiliary layer 3 includes elements of the same group as at least one of the elements included in the target material to be sputtered to form a light absorbing layer, which will be described later. Specifically, the group Ib element, group IIIa element, and VIa Group elements, alloys thereof, or combinations thereof. When an element included in the auxiliary layer 3 and an element included in the sputtered target material belong to the same group, the atomic diameter of the element included in the auxiliary layer 3 is a sputtered target belonging to the same group. It may be equal to or smaller than the atomic diameter of the element included in the material. In this case, elements included in the target material to be sputtered can easily diffuse or penetrate into the auxiliary layer 3, whereby elements included in the auxiliary layer 3 and elements included in the target material to be sputtered are The sputtering process reacts well with each other to easily form a single layer.

또한 상기 보조층(3)은 단일층뿐 아니라 복수층으로 형성될 수도 있다. 보조층(3)이 복수층으로 형성되는 경우 각 층에 포함되는 원소는 서로 상이할 수 있 다. 예를 들면 상기 보조층(3)은 인듐(In)을 포함하는 박막으로 이루어지는 단일층 구조로 형성될 수 있고, 셀레늄(Se)을 포함하는 박막으로 이루어지는 단일층 구조로 형성될 수 있으며, 또한 인듐(In)을 포함하는 박막 및 셀레늄(Se)을 포함하는 박막으로 이루어지는 2층 구조로 형성될 수 있다.In addition, the auxiliary layer 3 may be formed of a plurality of layers as well as a single layer. When the auxiliary layer 3 is formed of a plurality of layers, the elements included in each layer may be different from each other. For example, the auxiliary layer 3 may be formed in a single layer structure consisting of a thin film containing indium (In), may be formed in a single layer structure consisting of a thin film including selenium (Se), and may also be formed of indium. It may be formed into a two-layer structure consisting of a thin film containing (In) and a thin film containing selenium (Se).

이어서 상기 보조층 위에 한 가지 이상의 타겟 물질, 구체적으로는 두 가지 이상의 타겟 물질을 동시에 스퍼터링함으로써 광흡수층을 형성할 수 있다(S2, S3).Subsequently, a light absorption layer may be formed on the auxiliary layer by sputtering one or more target materials, specifically, two or more target materials simultaneously (S2 and S3).

도 3을 참조하면, 기체 주입구(30) 및 기체 배출구(40)을 갖춘 진공 용기(10) 내에 타겟 물질(20), 그리고 전극(2) 및 보조층(3)이 형성된 기판(1)을 배치시켜 스퍼터링을 실시할 수 있다. 이때 상기 보조층(3) 위에 하나 이상의 타겟 물질, 구체적으로는 두 개 이상의 타겟 물질을 사용하여 스퍼터링을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 3, a substrate 1 in which a target material 20 and an electrode 2 and an auxiliary layer 3 are formed in a vacuum vessel 10 having a gas inlet 30 and a gas outlet 40 is disposed. Can be sputtered. In this case, one or more target materials, specifically two or more target materials, may be sputtered on the auxiliary layer 3.

상기 타겟 물질(20)은 예컨대 Ib족 원소, Ⅲa족 원소, Ⅵa족 원소, 이들의 합금 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 구체적으로는 상기 타겟 물질(20)은 Ib족 원소, Ⅲa족 원소, Ⅵa족 원소 등과 같은 단일한 원소를 포함하는 것일 수 있다. 또한 상기 타겟 물질(20)은 Ib족 원소-Ⅲa족 원소 합금 단일 타겟, Ib족 원소-Ⅵa족 원소 합금 단일 타겟, Ⅲa족 원소-Ⅵa족 원소 합금 단일 타겟, Ib족 원소-Ⅲa족 원소-Ⅵa족 원소 합금 단일 타겟 등과 같은 단일 타겟 물질을 포함하는 것일 수 있고, 더욱 구체적으로는 Cu-In-Se 단일 타겟, Cu-Ga-Se 단일 타겟, Cu-In-Ga-Se 단일 타겟일 수 있다.The target material 20 may include, for example, a Group Ib element, a Group IIIa element, a Group VIa element, an alloy thereof, or a combination thereof. Specifically, the target material 20 may include a single element such as a group Ib element, a group IIIa element, a group VIa element, or the like. In addition, the target material 20 is a group Ib element-Groupa element alloy single target, Group Ib element-Group VIa element alloy single target, Group IIIa element-Group VIa element alloy single target, Group Ib element -Group IIIa element-VIa It may include a single target material, such as a group element alloy single target, and more specifically, may be a Cu-In-Se single target, Cu-Ga-Se single target, Cu-In-Ga-Se single target.

상기 스퍼터링은 아르곤(Ar) 기체 또는 질소(N2) 기체 분위기하에서 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The sputtering may be performed in an argon (Ar) gas or a nitrogen (N 2 ) gas atmosphere, but is not limited thereto.

상기 스퍼터링은 20℃ 내지 400℃의 온도에서 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The sputtering may be performed at a temperature of 20 ° C. to 400 ° C., but is not limited thereto.

도 4를 참조하면, 상기 스퍼터링 공정에 의해 형성되는 광흡수층(4)은 Ib족 원소-Ⅲa족 원소-Ⅵa족 원소 화합물을 포함하는 단일층으로 형성되는 화합물 반도체일 수 있다. 구체적으로 상기 Ib족 원소-Ⅲa족 원소-Ⅵa족 원소 화합물은 CIS 화합물, CGS 화합물 또는 CIGS 화합물일 수 있다.Referring to FIG. 4, the light absorption layer 4 formed by the sputtering process may be a compound semiconductor formed of a single layer including a Group Ib element-Group IIIa element-VIa element compound. Specifically, the group Ib element-IIIa element-VIa group element compound may be a CIS compound, a CGS compound, or a CIGS compound.

상기 Ib족 원소-Ⅲa족 원소-Ⅵa족 원소 화합물의 결정 입자(grain) 직경은 약 500 nm 내지 약 2,000 nm일 수 있고, 구체적으로는 약 700 nm 내지 약 1,500 nm일 수 있다. Ib족 원소-Ⅲa족 원소-Ⅵa족 원소 화합물의 결정 입자 직경이 상기 범위 내인 경우, 광흡수층 내 결정 입계(grain boundary)가 적어짐으로써 전류의 손실을 방지 내지 완화할 수 있다.The grain diameter of the Group Ib element-Group IIIa element-VIa element compound may be about 500 nm to about 2,000 nm, and specifically about 700 nm to about 1,500 nm. When the crystal grain diameter of the Group Ib element-Group IIIa element-Group VIa element compound is within the above range, the grain boundary in the light absorption layer is reduced, so that the loss of current can be prevented or alleviated.

상기 Ib족 원소의 예로는 구리(Cu)를 들 수 있으며, 상기 Ⅲa족 원소로는 인듐(In), 갈륨(Ga) 등을 들 수 있으며, 상기 Ⅵa족 원소로는 셀레늄(Se), 황(S) 등을 들 수 있다. 본 명세서에서 Ib족, Ⅲa족 및 Ⅵa족은 각각 국제 순수 및 응용화학연맹(international union of pure and applied chemistry, IUPAC) 시스템에서 11족, 13족 및 16족을 의미한다.Examples of the Group Ib elements include copper (Cu), and the Group IIIa elements include indium (In), gallium (Ga), and the like. The Group VIa elements include selenium (Se) and sulfur ( S) etc. are mentioned. Groups Ib, IIIa and VIa in the present specification mean groups 11, 13 and 16 in the international union of pure and applied chemistry (IUPAC) system, respectively.

상기와 같이 스퍼터링 공정을 이용하여 광흡수층을 제조하는 경우 공정이 저 온에서 이루어지고 독성 가스, 예컨대 H2Se 가스를 사용하지 않으므로 안전하게 고효율의 박막 태양 전지를 양산할 수 있다. 또한 별도의 열처리 공정을 요하지 않으므로 유연성 기판에도 효과적으로 사용할 수 있고 공정 비용도 절감할 수 있다.When the light absorption layer is manufactured using the sputtering process as described above, since the process is performed at low temperature and does not use toxic gas, such as H 2 Se gas, it is possible to safely produce a high efficiency thin film solar cell. In addition, since a separate heat treatment process is not required, it can be effectively used for flexible substrates, and process cost can be reduced.

도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 방법으로 제조된 광흡수층을 포함하는 박막 태양 전지(100)의 개략 단면도이다. 기판(102), 후면 전극(106), 스퍼터링 방법으로 형성된 광흡수층(110)이 차례로 위치하고, 상기 광흡수층(110) 위에 전면 전극(104)이 위치하는 "substrate" 타입의 박막 태양 전지(100)가 제공될 수 있다.5 is a schematic cross-sectional view of a thin film solar cell 100 including a light absorption layer manufactured by a method according to an embodiment of the present invention. The substrate 102, the back electrode 106, and the light absorbing layer 110 formed by the sputtering method are sequentially positioned, and the “substrate” type thin film solar cell 100 having the front electrode 104 positioned on the light absorbing layer 110. May be provided.

상기 전면 전극(104)은 입사하는 태양광을 투과시키고 전도성을 갖는 투명 도전 물질을 포함한다. 일반적으로 광투과도 저하를 최소화하고 비저항이 낮으며 표면 거칠기가 양호한 ZnO:Al, ZnO:B, SnO2 또는 ITO(indium tin oxide)의 물질과 같은 투명 도전 산화물(transparent conductive oxide : TCO)이 이용된다.The front electrode 104 includes a transparent conductive material that transmits incident sunlight and has conductivity. In general, transparent conductive oxides (TCOs) such as ZnO: Al, ZnO: B, SnO 2, or materials of indium tin oxide (ITO) are used, which minimize light transmittance degradation, have a low specific resistance, and have good surface roughness. .

상기 후면 전극(106)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu) 등을 포함할 수 있다. 이들 후면 전극(106)은 스퍼터링, 진공증착법 등으로 형성될 수 있다.The back electrode 106 may include molybdenum (Mo), aluminum (Al), silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni), copper (Cu), and the like. These back electrodes 106 may be formed by sputtering, vacuum deposition, or the like.

상기 광흡수층(110)과 전면 전극(104) 사이에 버퍼층(108)이 위치할 수 있다. 상기 버퍼층(108)은 광흡수층(110)과 전면 전극(104) 사이에 밴드갭 차이와 격자상수 차이를 완화하는 역할을 하며 n 타입 반도체로 이루어질 수 있다. 상기 n 타입 반도체로는 CdS, ZnS, In2O3 등의 화합물이 있다. 상기 버퍼층(108)은 스퍼터링, 졸-겔(sol-gel)법, 열분해법(pyrolysis), 스프레이 열분해법(spray pyrolysis) 등의 방법으로 형성될 수 있다.The buffer layer 108 may be located between the light absorption layer 110 and the front electrode 104. The buffer layer 108 serves to alleviate the band gap difference and the lattice constant difference between the light absorption layer 110 and the front electrode 104 and may be formed of an n-type semiconductor. Examples of the n-type semiconductors include compounds such as CdS, ZnS, and In 2 O 3 . The buffer layer 108 may be formed by sputtering, sol-gel, pyrolysis, spray pyrolysis, or the like.

또한 광흡수층이 후면 전극 위에 위치하고 상기 광흡수층 위에 전면 전극과 기판이 위치하여 태양광이 기판 쪽으로 입사하는 "superstrate" 타입의 박막 태양 전지가 제공될 수도 있다. 이 경우 보조층은 전면 전극 위에 형성되고 상기 보조층 위에 스퍼터링을 수행함으로써 광흡수층을 제조할 수 있다.In addition, a thin film solar cell of a “superstrate” type may be provided in which a light absorbing layer is disposed on a rear electrode and a front electrode and a substrate are positioned on the light absorbing layer so that sunlight is incident on the substrate. In this case, the auxiliary layer may be formed on the front electrode and the light absorption layer may be manufactured by performing sputtering on the auxiliary layer.

본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.All simple modifications or changes of the present invention can be easily carried out by those skilled in the art, and all such modifications or changes can be seen to be included in the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 광흡수층의 제조공정도이다.1 is a manufacturing process of the light absorption layer according to an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 광흡수층을 형성하는 방법을 차례로 도시한 단면도이다.2 to 4 are cross-sectional views sequentially illustrating a method of forming a light absorption layer according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 박막 태양 전지의 개략적인 단면도이다.5 is a schematic cross-sectional view of a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1, 102: 기판 2: 전극1, 102: substrate 2: electrode

3: 보조층 4, 110: 광흡수층3: auxiliary layer 4, 110: light absorbing layer

106: 후면 전극 108: 버퍼층106: back electrode 108: buffer layer

104: 전면 전극 10: 진공 용기104: front electrode 10: vacuum vessel

20: 타겟 물질 30: 기체 주입구20: target material 30: gas inlet

40: 기체 배출구40: gas outlet

Claims (9)

보조층을 형성하는 단계; 및Forming an auxiliary layer; And 상기 보조층 위에 한 가지 이상의 타겟 물질을 동시에 스퍼터링하는 단계를 포함하며,Sputtering at least one target material on the auxiliary layer simultaneously; 상기 보조층은 상기 타겟 물질에 포함되는 원소들 중 적어도 하나의 원소와 동일한 족의 원소를 포함하는 것인 박막 태양 전지의 제조방법.And the auxiliary layer includes an element of the same group as at least one of the elements included in the target material. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보조층은 10 nm 내지 200 nm의 두께로 형성하는 것인 박막 태양 전지의 제조방법.The auxiliary layer is a thin film solar cell manufacturing method to form a thickness of 10 nm to 200 nm. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 보조층은 20 nm 내지 180 nm의 두께로 형성하는 것인 박막 태양 전지의 제조방법.The auxiliary layer is a thin film solar cell manufacturing method to form a thickness of 20 nm to 180 nm. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보조층은 Ib족 원소, Ⅲa족 원소, Ⅵa족 원소, 이들의 합금 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 박막 태양 전지의 제조방법.The auxiliary layer is a method of manufacturing a thin film solar cell comprising a Group Ib element, Group IIIa elements, Group VIa elements, alloys thereof, or a combination thereof. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 타겟 물질은 Ib족 원소, Ⅲa족 원소, Ⅵa족 원소, 이들의 합금 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 박막 태양 전지의 제조방법.Wherein the target material comprises a Group Ib element, a Group IIIa element, a Group VIa element, an alloy thereof, or a combination thereof. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스퍼터링하는 단계를 통해 광흡수층이 형성되고, 상기 광흡수층은 Ib족 원소-Ⅲa족 원소-Ⅵa족 원소 화합물을 포함하는 단일층으로 형성되는 화합물 반도체인 것인 박막 태양 전지의 제조방법.And a light absorbing layer is formed through the sputtering step, and the light absorbing layer is a compound semiconductor formed of a single layer including a group Ib element-group IIIa element-VIa element compound. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 Ib족 원소-Ⅲa족 원소-Ⅵa족 원소 화합물의 결정 입자(grain) 직경은 500 nm 내지 2,000 nm인 것인 박막 태양 전지의 제조방법.The grain diameter of the Group Ib element-Group IIIa element-Group VIa element compound is 500 nm to 2,000 nm. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 Ib족 원소-Ⅲa족 원소-Ⅵa족 원소 화합물의 결정 입자(grain) 직경은 700 nm 내지 1,500 nm인 것인 박막 태양 전지의 제조방법.The grain diameter of the Group Ib element-Group IIIa element-Group VIa element compound is 700 nm to 1,500 nm. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 4 to 6, 상기 Ib족 원소는 구리(Cu)이고, 상기 Ⅲa족 원소는 인듐(In) 또는 갈륨(Ga)이고, 상기 Ⅵa족 원소는 셀레늄(Se) 또는 황(S)인 것인 박막 태양 전지의 제조방법.The Group Ib element is copper (Cu), the Group IIIa element is indium (In) or gallium (Ga), the Group VIa element is selenium (Se) or sulfur (S) manufacturing method of a thin film solar cell. .
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014042319A1 (en) * 2012-09-17 2014-03-20 한국생산기술연구원 Cis/cgs/cigs thin film manufacturing method and solar cell manufactured by using same
KR101410671B1 (en) * 2012-09-17 2014-06-25 한국생산기술연구원 Fabrication method of CIS thin films and its application to CIS thin film solar cells
KR101410672B1 (en) * 2012-09-18 2014-06-25 한국생산기술연구원 Fabrication method of CGS thin films and its application to CGS thin film solar cells
KR101410673B1 (en) * 2012-09-26 2014-06-25 한국생산기술연구원 Fabrication method of CIGS thin films and its application to CIGS thin film solar cells

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070097297A (en) * 2004-03-15 2007-10-04 솔로파워, 인코포레이티드 Technique and apparatus for depositing thin layers of semiconductors for solar cell fabrication
JP2007335792A (en) * 2006-06-19 2007-12-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Thin-film solar cell

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070097297A (en) * 2004-03-15 2007-10-04 솔로파워, 인코포레이티드 Technique and apparatus for depositing thin layers of semiconductors for solar cell fabrication
JP2007335792A (en) * 2006-06-19 2007-12-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Thin-film solar cell

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014042319A1 (en) * 2012-09-17 2014-03-20 한국생산기술연구원 Cis/cgs/cigs thin film manufacturing method and solar cell manufactured by using same
KR101410671B1 (en) * 2012-09-17 2014-06-25 한국생산기술연구원 Fabrication method of CIS thin films and its application to CIS thin film solar cells
KR101410672B1 (en) * 2012-09-18 2014-06-25 한국생산기술연구원 Fabrication method of CGS thin films and its application to CGS thin film solar cells
KR101410673B1 (en) * 2012-09-26 2014-06-25 한국생산기술연구원 Fabrication method of CIGS thin films and its application to CIGS thin film solar cells

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