KR20110035331A - Thin film silicone solar cell and preparation method thereof - Google Patents
Thin film silicone solar cell and preparation method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR20110035331A KR20110035331A KR1020090092993A KR20090092993A KR20110035331A KR 20110035331 A KR20110035331 A KR 20110035331A KR 1020090092993 A KR1020090092993 A KR 1020090092993A KR 20090092993 A KR20090092993 A KR 20090092993A KR 20110035331 A KR20110035331 A KR 20110035331A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- solar cell
- layer
- thin film
- metal foil
- foil layer
- Prior art date
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 title abstract 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 46
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 17
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 39
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 15
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 7
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 6
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims description 6
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000001552 radio frequency sputter deposition Methods 0.000 claims description 4
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011135 tin Substances 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 claims description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 17
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 239000010408 film Substances 0.000 description 9
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910005191 Ga 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003471 anti-radiation Effects 0.000 description 1
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000008571 general function Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000005365 phosphate glass Substances 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
- H01L31/0392—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 박막 실리콘 태양전지 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판과 전면전극 사이에 금속박층을 포함하여 광전변환효율이 향상되고 제조가 용이한 박막 실리콘 태양전지 및 그의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a thin film silicon solar cell and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a thin film silicon solar cell and a method for manufacturing the same, including a metal foil layer between the substrate and the front electrode to improve the photoelectric conversion efficiency and easy manufacturing will be.
최근 고유가 및 환경 문제의 영향으로 신재생 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 태양광을 전기에너지로 변환하는 광전변환소자인 태양전지는 다른 에너지원과 달리 무한하고 환경친화적이므로 시간이 갈수록 그 중요성이 더해가고 있다. Recently, interest in renewable energy is increasing due to high oil prices and environmental problems. Unlike other energy sources, solar cells, which are photovoltaic devices that convert sunlight into electrical energy, are endless and environmentally friendly, and their importance is increasing over time.
태양전지는 반도체에 사용되는 웨이퍼를 이용하는 결정질 태양전지와 투명 기판과 같은 기판에 증착기술을 이용한 박막태양전지로 나눌 수 있다. 현재는 결정질 태양전지가 높은 시장점유율을 가지고 있지만 향후 고효율화 및 저가격으로 박막태양전지의 시장점유율이 높아질 것으로 예상되고 있다.Solar cells can be classified into crystalline solar cells using wafers used in semiconductors and thin film solar cells using deposition techniques on substrates such as transparent substrates. Currently, crystalline solar cells have a high market share, but the market share of thin film solar cells is expected to increase in the future due to high efficiency and low price.
박막 실리콘 태양전지는 기재인 유리 위에 전면전극으로 SnO2 또는 ZnO를 증착시키고 다시 그 위에 광흡수층인 박막 실리콘을 증착시킨 뒤 후면전극을 증착키켜 제조된다. A thin film silicon solar cell is manufactured by depositing SnO 2 or ZnO as a front electrode on a glass as a substrate, and depositing thin film silicon as a light absorbing layer thereon, and then depositing a back electrode.
태양전지의 효율은 기본적으로 입사광의 세기와 파장분포 등에 영향을 받으므로, 최대한 많은 빛을 흡수하는 것이 관건이다. 태양전지의 전면전극은 외부에서 들어오는 태양빛을 되도록 많이 투과시켜 빛에너지가 광흡수층에 많이 도달하도록 하여야 하며, 동시에 빛에너지를 받아 생성된 전자와 홀을 잘 이동시켜서 전기 에너지로 사용하여야 하므로 전기전도도 역시 좋아야 한다. Since the efficiency of a solar cell is basically affected by the intensity and wavelength distribution of incident light, it is important to absorb as much light as possible. The front electrode of the solar cell must transmit as much of the sunlight from outside as possible so that the light energy reaches the light absorbing layer, and at the same time, the electrons and holes generated by receiving the light energy must be used as electrical energy to move the electric conductivity. It should be good too.
현재 전면전극은 기판 위에 대개 SnO2 또는 ZnO를 증착하여 형성되는데, 순수한 ZnO는 전기전도도가 10-3Ω.cm대 이므로 태양전지 전면전극 소재로는 부적합하다. 따라서 순수한 ZnO에 B, Ga, Al 등을 도핑하여 전기전도도를 10-4Ω.cm대까지 낮추어 사용하고 있다. 그러나 이러한 경우 광투과도 및 막의 균일성에 문제가 있어 개선이 요구되고 있다. Currently, the front electrode is usually formed by depositing SnO 2 or ZnO on a substrate. Pure ZnO is not suitable as a solar cell front electrode material because its electrical conductivity is in the range of 10 −3 Ω.cm. Therefore, pure ZnO is doped with B, Ga, Al, etc. to lower the electrical conductivity to 10 -4 Ω.cm. However, in this case, there is a problem in light transmittance and film uniformity, and improvement is required.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 높은 투과도 및 전기전도도를 갖는 전극을 포함하여 광전변환효율이 향상된 박막 실리콘 태양전지를 제공하는 것이다. The present invention is to overcome the problems of the prior art described above, one object of the present invention is to provide a thin film silicon solar cell with improved photoelectric conversion efficiency, including an electrode having a high transmittance and electrical conductivity.
본 발명의 다른 목적은 전기적 특성이 우수하고 제조가 용이한 박막 실리콘 태양전지의 제조방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin film silicon solar cell having excellent electrical characteristics and easy manufacturing.
본 발명의 하나의 양상은 기판; 상기 기판 상에 형성된 투명전극; 상기 투명전극 상에 형성된 광흡수층; 및 상기 광흡수층 상에 형성된 후면전극을 포함하는 태양전지에 있어서, 상기 태양전지가 상기 기판과 상기 투명전극 사이에 금속박층을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 실리콘 태양전지에 관한 것이다. One aspect of the invention is a substrate; A transparent electrode formed on the substrate; A light absorption layer formed on the transparent electrode; And a back electrode formed on the light absorption layer, wherein the solar cell comprises a metal foil layer between the substrate and the transparent electrode.
본 발명의 다른 양상은 기판 위에 전면전극, 광흡수층, 후면전극을 차례로 형성하여 태양전지를 제조함에 있어서, 상기 기판과 전면전극 사이에 금속박층을 형성하는 단계를 포함하는 박막 실리콘 태양전지의 제조방법에 관한 것이다.Another aspect of the present invention is a method of manufacturing a thin film silicon solar cell comprising the step of forming a front electrode, a light absorption layer, a rear electrode on the substrate in turn to form a solar cell, between the substrate and the front electrode. It is about.
본 발명의 박막 실리콘 태양전지는 전면전극의 광투과도 및 전기전도도가 우수하여 광전변환효율이 우수하고, 또한 본 발명에서와 같이 기판 위에 금속박층을 적층하면 투명전극의 성막이 용이해질 뿐만 아니라 투명전극의 증착 두께도 감소시킬 수 있다.The thin film silicon solar cell of the present invention is excellent in the light transmittance and electrical conductivity of the front electrode, and excellent in the photoelectric conversion efficiency, and also by laminating a metal foil layer on the substrate as in the present invention, it is easy to form a transparent electrode as well as a transparent electrode Can also reduce the deposition thickness.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 박막 실리콘 태양전지 및 그 제조방법에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a thin film silicon solar cell and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서, 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 또한, 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. In order to clearly describe the present invention, detailed descriptions of related well-known general functions or configurations have been omitted, and in order to clearly express various layers and regions in the drawings, thicknesses are enlarged.
또한, 이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. In addition, all terms including technical terms and scientific terms used below have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art.
본 발명의 하나의 양상은 기판과 투명전극 사이에 금속박층을 포함하는 박막 실리콘 태양전지에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 일실시예의 박막 실리콘 태양전지의 개략단면도이다. 도 1을 참고하면, 본 발명의 태양전지는 투명 기판(100); 상기 기판 상에 형성된 금속박층(200), 상기 금속박층 상에 형성된 투명전극(300); 상기 투명전극 상에 형성된 광흡수층(400); 및 상기 광흡수층 상에 형성된 후면전극(500)을 포함한다. One aspect of the invention relates to a thin film silicon solar cell comprising a metal foil layer between a substrate and a transparent electrode. 1 is a schematic cross-sectional view of a thin film silicon solar cell of one embodiment of the present invention. Referring to Figure 1, the solar cell of the present invention is a
본 발명의 박막 실리콘 태양전지는 투명 기판(100)과 투명전극(300) 사이에 얇은 금속박층(200)을 포함한다. 이때 금속박층(200)은 전기전도도가 뛰어나고 가시광 흡수가 적은 금속 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속박층(200)은 금, 은, 알루미늄, 백금, 구리, 니켈, 크롬, 주석, 철, 티타늄, 지르코늄, 이들의 합금 또는 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 상기 금속박층(200)은 두께는 광투과도 및 전기전도도의 조화를 위해 약 400Å내지 약 700Å의 범위 내인 것이 좋다. 상기 금속박층의 두께가 700Å를 초과할 경우 광투과도가 저하될 수 있고, 이와 반대로 금속박층의 두께가 400Å 미만이면 전기전도도 향상 효과가 미흡할 수 있다. 상기 금속박층(200)은 태양전지의 광투과도 향상을 위해서 메쉬 형태 또는 그리드 형태로 구성될 수 있다.The thin film silicon solar cell of the present invention includes a thin
본 발명에서와 같이 투명 기판(100)과 투명전극(300) 사이에 금속박층(200)을 형성하면 충분한 투과율을 가진 다층구조의 투명전극을 제작할 수 있고, 또한, 투명전극 증착시 핵생성이 쉽게 일어날 수 있어 투명전극의 증착속도를 높일 수 있다. 더욱이 금속박층의 전기전도도가 높으므로 보다 높은 전기전도도를 제공할 수 있다.If the
상기 금속박층(200)은 RF 스퍼터링, RF 마그네트론 스퍼터링, DC 스퍼터링, DC 마그네트론 스퍼터링, 유기금속화학증착법(MOCVD), 분자선 증착법(MBE), 레이저 펄스 증착법(PLD) 등의 방법에 의해서 증착될 수 있다.The
본 발명에서 투명 기판(100)은 예를 들어, 탄소, 유리, 플라스틱, 금속, 세라믹 등으로 된 시트 또는 플레이트를 포함하지만, 이에 특별히 한정하는 것은 아니다. 투명 기판(100)으로 사용될 수 있는 유리는 예를 들어, 붕규산 유리(borosilicate glass), 석영 유리, 소다 유리, 인산 유리 등을 포함한다. 기판(100)으로 사용될 수 있는 플라스틱은 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리이미드 등을 포함한다. In the present invention, the
투명전극(300)은 외부로부터 입사되는 빛을 광흡수층(400)으로 통과시키기 위해 투명 전극으로 구성되고, 빛을 통과시키기 위해 상기 기판 상에 코팅되는 전도성 물질로는 인듐틴 옥사이드(ITO), 플로린 도핑된 틴 옥사이드(FTO), ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, ZnO-Ga, ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3, SnO2:F, SnO2-Sb2O3 등을 사용할 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다. 이러한 투명전극은 스퍼터링 공정 또는 진공증착법에 의해 형성될 수 있다. The
상기 광흡수층(400)은 상기 투명전극(300) 위에 형성되고, N형, I형 및 P형 실리콘층이 접합된 PIN 접합층으로서 플라즈마 CVD 공정 또는 유도결합형 플라즈마 CVD 공정 등의 CVD 공정에 의하여 형성될 수 있다. 구체적으로 상기 광흡수층(400)은 상기 투명전극(300) 상에 P형 실리콘층을 형성한 후에, 상기 P형 실리콘층 상에 I형 실리콘층을 형성한다음 상기 I형 실리콘층 상에 N형 실리콘층을 형성하여 구성될 수 있다. 상기 N형 실리콘층은 인, 질소 등과 같이 N형의 불순물이 도핑된 층이고, 상기 P형 실리콘층은 붕소 등의 제3족 원소인 P형 불순물이 도핑된 층이다. 또한, 상기 광흡수층(400)은 CuInGaSe 또는 CdTe 화합물 반도체층으로 형성할 수도 있다.The light absorbing
광흡수층(400)은 태양광에 의해 정공(hole) 및 전자(electron)를 생성하고 생성된 정공 및 전자가 각각 P층 및 N층에서 수집되는데, 이와 같은 정공 및 전자의 수집효율을 증진시키기 위해서는 P층과 N층만으로 이루어진 PN 구조에 비하여 PIN 구조가 보다 바람직하다. 상기 광흡수층(400)을 PIN 구조로 형성하게 되면, I층이 P층과 N층에 의해 공핍(depletion)이 되어 내부에 전기장이 발생하게 되고, 태양광에 의해 생성되는 정공 및 전자가 상기 전기장에 의해 드리프트(drift)되어 각각 P층 및 N층에서 수집된다.The
상기 광흡수층(400) 위에는 전도성 물질의 후면전극(500)이 형성된다. 본 발명의 태양전지에서 후면전극(500)은 Ag 또는 Al과 같은 금속을 이용하여 형성되며, 상기 투명전극(300) 및 광흡수층(400)을 통과한 태양광은 상기 후면전극(500)에서 반사되어 상기 광흡수층(400)으로 재입사된다.The
이상과 같이 구성된 태양전지는 다음과 같이 동작한다. 외부에서 빛이 태양전지에 입사되면 광흡수층(400)에서 입사된 광에너지에 의해 전자와 정공이 발생되고, 상기 전자는 N형 실리콘층으로 상기 정공은 P형 실리콘층으로 각기 확산하게 된다. 하전 캐리어의 분극이 일어나면, 반도체의 양측에는 전위차가 생긴다. 이때, 상기 N형 실리콘층과 P형 실리콘층을 결선하게 되면 상기 전자 및 정공의 이동에 의해 전력이 생성되게 된다.The solar cell configured as described above operates as follows. When light is incident on the solar cell from the outside, electrons and holes are generated by the light energy incident from the
본 발명의 다른 양상은 박막 실리콘 태양전지의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 의해 태양전지를 제조하는 경우에는 먼저 투명 기판을 준비한다. 이어서 상기 투명 기판 상에 400Å 내지 700Å 두께의 금속박층을 형성한다. 상기 금속박층 위에 투명전극을 형성한 후 투명전극 위에 N형 실리콘층, I형 실리콘층, P형 실리콘층을 순차적으로 형성하여 광흡수층을 형성한다. 이어서 상기 광흡수층 상에 후면전극을 형성한다. Another aspect of the invention relates to a method of manufacturing a thin film silicon solar cell. When manufacturing a solar cell by the method of this invention, a transparent substrate is prepared first. Subsequently, a metal foil layer having a thickness of 400 kPa to 700 kPa is formed on the transparent substrate. After the transparent electrode is formed on the metal foil layer, an N-type silicon layer, an I-type silicon layer, and a P-type silicon layer are sequentially formed on the transparent electrode to form a light absorption layer. Subsequently, a rear electrode is formed on the light absorption layer.
보다 구체적으로 설명하면, 본 발명에 의해서 태양전지를 제조하는 경우에는 먼저 투명 기판(100)을 준비한다. 우선, 전처리로서 뒤에 형성될 금속박막과의 접 합력을 증대시키기 위하여 투명 기판의 표면에 잔존하는 여러 불순물들을 제거한다. 이때, 일례로 습식세정의 방법으로 투명 기판 상에 존재하는 불순물들을 제거하고, 소정 가스 분위기에서 건조시킬 수 있다.In more detail, when manufacturing a solar cell according to the present invention, first, the
금속박층(200)은 상기 투명 기판(100) 위에 금, 은, 알루미늄, 백금, 구리, 니켈, 크롬, 주석, 철, 티타늄, 지르코늄, 이들의 합금 및 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 재료를 사용하여, RF 스퍼터링, RF 마그네트론 스퍼터링, DC 스퍼터링, DC 마그네트론 스퍼터링, 유기금속화학증착법(MOCVD), 분자선 증착법(MBE), 또는 레이저 펄스 증착법(PLD) 등의 방법에 의해서 형성할 수 있다. 금속박층 형성시에는 광투과도 향상을 위해서 금속박층을 패터닝하여 메쉬 형태로 형성하거나 그리드 형태로 형성할 수 있다.The
상기 투명전극(300)은 인듐틴 옥사이드(ITO), 플로린 도핑된 틴 옥사이드(FTO), ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, ZnO-Ga, ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3, SnO2-Sb2O3 등과 같은 투명한 도전물질을 스퍼터링(Sputtering)법 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법등을 이용하여 형성할 수 있으며, 그 두께는 500 내지 10000Å 범위가 바람직하다. The
상기 광흡수층(400)은 실리콘계, CuInSe2계, CdTe계 등의 반도체물질을 플라즈마 CVD법 등을 이용하여 형성할 수 있으며, 반도체물질을 P층, I층, 및 N층으로 적층한 PIN 구조로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 광흡수층(400)을 PIN 구조로 형성할 경우, 상기 투명전극 위에 P층을 형성하고, 상기 P층 위에 I층을 형성하고, 상기 I층 위에 N층을 형성하는 것이 바람직하다. 그 이유는 일반적으로 정공의 드리프트 이동도(drift mobility)가 전자의 드리프트 이동도에 비해 낮기 때문에 입사광에 의한 수집효율을 극대화하기 위해서 P층을 수광면에 가깝게 형성하기 위함이다.The
상기 후면전극(500)은 Ag, Al, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu 등과 같은 금속을 스퍼터링법 또는 인쇄법 등을 이용하여 형성할 수 있다. 후면전극 상에는 전술한 투명전극과 마찬가지로 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전물질을 스퍼터링(Sputtering)법 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 등을 이용하여 도전막을 형성할 수 있다.The
본 발명에서는 상기 후면전극 상에 반사방지막을 형성할 수 있다. 상기 방사방지막은 예를 들면 실리콘질화막, 수소를 포함한 실리콘질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화질화막, MgF2, ZnS, MgF2, TiO2 및 CeO2 로 이루어진 군에서 선택된 재료를 포함할 수 있다. 상기 반사방지막은 진공 증착법, 화학 기상 증착법, 스핀 코팅, 스크린 인쇄 또는 스프레이 코팅에 의해 형성될 수 있으나, 반드시 이들로 한정되는 것은 아니다.In the present invention, an anti-reflection film may be formed on the rear electrode. The anti-radiation film may include, for example, a material selected from the group consisting of silicon nitride film, silicon nitride film including hydrogen, silicon oxide film, silicon oxynitride film, MgF 2 , ZnS, MgF 2 , TiO 2 and CeO 2 . The anti-reflection film may be formed by vacuum deposition, chemical vapor deposition, spin coating, screen printing or spray coating, but is not necessarily limited thereto.
이하, 본 발명의 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명할 것이나, 이러한 실시예들은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며 본 발명은 이에 한정되지 않는다.Hereinafter, the embodiments of the present invention will be described in more detail, but these embodiments are only for illustrating the present invention and the present invention is not limited thereto.
실시예 1Example 1
두께 4mm의 판유리(Flat glass) 위에 은을 RF 스퍼터링에 의해 약 400Å 두께로 증착하였다. 이어서 금속박층이 형성된 유리 기판을 200x200mm로 자른 후 투명전극으로 알루미늄 도핑된 산화아연(ZnO:Al)을 7000Å 두께로 증착한 뒤 0.5% HCl에 30초간 담가 에칭 후 초순수에 세정하여 TCO 유리를 제작하였다. Silver was deposited on a flat glass having a thickness of 4 mm to a thickness of about 400 mm by RF sputtering. Subsequently, the glass substrate on which the metal foil layer was formed was cut to 200 × 200 mm, and aluminum doped zinc oxide (ZnO: Al) was deposited to a thickness of 7000 으로 with a transparent electrode. .
이 TCO 유리 위에 광흡수층인 PIN을 화학기상증착법으로 증착하였다. 광흡수층 증착 후 스퍼터링으로 후면전극으로 산화아연(ZnO:Al) 및 은(Ag)을 증착하여 태양전지 셀(cell)을 제조하였다. PIN was deposited on the TCO glass by chemical vapor deposition. After deposition of the light absorbing layer, a zinc oxide (ZnO: Al) and silver (Ag) were deposited on the rear electrode by sputtering to manufacture a solar cell.
수득된 태양전지 셀은 솔라시뮬레이터를 사용하여 광전변환효율을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 태양전지의 출력 특성은 일반적으로 솔라시뮬레이터를 이용하여 얻어진 출력전류전압곡선 상에서 출력전류, 출력전압에 기초하여 아래의 식에 의해 산출한다. The obtained solar cell was measured using a solar simulator and the results are shown in Table 1 below. The output characteristics of the solar cell are generally calculated by the following equation based on the output current and the output voltage on the output current voltage curve obtained using the solar simulator.
상기 식에서, Ip : 출력전류, Vp : 출력전압, S : 소자면적 (0.25 ㎠), In the above formula, I p : Output current, V p : output voltage, S: device area (0.25 ㎠),
I : 태양전지에 의해 조사되는 광의 강도 (1kW/㎡)I: intensity of light irradiated by the solar cell (1kW / ㎡)
실시예 2Example 2
금속박층의 두께를 550Å로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하 여 태양전지 셀(cell)을 제조하고, 태양전지 셀의 광전변환효율을 평가하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.Except that the thickness of the metal foil layer was set to 550 태양 in the same manner as in Example 1 to manufacture a solar cell (cell), the photoelectric conversion efficiency of the solar cell was evaluated and shown in Table 1 below.
실시예 3Example 3
금속박층의 두께를 700Å로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 태양전지 셀을 제조하고, 태양전지 셀의 광전변환효율을 평가하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.Except that the thickness of the metal foil layer was 700 Å it was carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a solar cell, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell was shown in Table 1 below.
비교예 1Comparative Example 1
유리 기판과 투명전극 사이에 금속박층을 형성하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 태양전지 셀을 제조하고, 태양전지 셀의 광전변환효율을 평가하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.Except not forming a metal foil layer between the glass substrate and the transparent electrode was carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a solar cell, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is shown in Table 1 below.
비교예 2Comparative Example 2
금속박층의 두께를 200Å로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 태양전지 셀을 제조하고, 태양전지 셀의 광전변환효율을 평가하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.Except that the thickness of the metal foil layer was 200 Å it was carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a solar cell, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell was evaluated and shown in Table 1 together.
비교예 3Comparative Example 3
금속박층의 두께를 1000Å로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 태양전지 셀을 제조하고, 태양전지 셀의 광전변환효율을 평가하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.Except that the thickness of the metal foil layer was 1000 Å it was carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a solar cell, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell was evaluated and shown in Table 1 below.
(%)Filling rate
(%)
(%)efficiency
(%)
상기 표 1의 결과로부터 확인되는 바와 같이, 실시예 1-3의 태양전지는 비교예 1에서와 같이 투명 기판과 투명전극 사이에 금속박층을 설치하지 않은 종래의 박막 실리콘 태양전지에 비하여 모두 높은 광전변환효율을 달성하였다.As can be seen from the results of Table 1, the solar cells of Examples 1-3 are all higher in photoelectricity than the conventional thin film silicon solar cells which do not have a metal foil layer between the transparent substrate and the transparent electrode as in Comparative Example 1. Conversion efficiency was achieved.
이상에서 본 발명의 바람직한 구현 예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나 본 발명은 상술한 구현 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 많은 변형이 가능함은 자명할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에서 청구하는 범위 및 그의 균등한 범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and many modifications are made by those skilled in the art to which the present invention pertains within the scope of the technical idea of the present invention. This possibility will be self-evident. Therefore, the scope of protection of the present invention should be defined by the scope of the claims and their equivalents.
도 1은 본 발명의 일실시예의 박막 실리콘 태양전지의 개략단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a thin film silicon solar cell of one embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100: 투명 기판 200: 금속박층 300: 투명전극100: transparent substrate 200: metal foil layer 300: transparent electrode
400: 광흡수층 500: 후면전극400: light absorption layer 500: rear electrode
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090092993A KR20110035331A (en) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | Thin film silicone solar cell and preparation method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090092993A KR20110035331A (en) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | Thin film silicone solar cell and preparation method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110035331A true KR20110035331A (en) | 2011-04-06 |
Family
ID=44043693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090092993A KR20110035331A (en) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | Thin film silicone solar cell and preparation method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20110035331A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101389832B1 (en) * | 2012-11-09 | 2014-04-30 | 한국과학기술연구원 | Cigs or czts based film solar cells and method for preparing thereof |
-
2009
- 2009-09-30 KR KR1020090092993A patent/KR20110035331A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101389832B1 (en) * | 2012-11-09 | 2014-04-30 | 한국과학기술연구원 | Cigs or czts based film solar cells and method for preparing thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20080121264A1 (en) | Thin film solar module and method of fabricating the same | |
| US20110259395A1 (en) | Single Junction CIGS/CIS Solar Module | |
| US20020046766A1 (en) | Amorphous silicon photovoltaic devices | |
| CN109004053A (en) | The crystalline silicon of double-side photic/film silicon heterojunction solar battery and production method | |
| KR20100132504A (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
| KR101497955B1 (en) | Light transmitting back contact and solar cell using the same, and methods of manufacturing them | |
| KR101134595B1 (en) | Substrate of photovoltaic cell, method for manufacturing the same and photovoltaic cell | |
| US9379266B2 (en) | Solar cell module and method of fabricating the same | |
| KR101283218B1 (en) | Solar cell module and preparing method of the same | |
| KR20110079107A (en) | Patterned glass for a thin film solar cell and fabricating method of thin film solar cell using the same | |
| US20090272428A1 (en) | Insulating Glass Unit with Integrated Mini-Junction Device | |
| CN104425642A (en) | Photovoltaic device with back reflector | |
| KR101210110B1 (en) | Solar cell and method of fabricating the same | |
| KR20110077923A (en) | Front electrode for a thin film silicone solar cell and a thin film silicone solar cell comprising the same | |
| KR101206758B1 (en) | Hybrid tandem type thin film Solar Cell and method of manufacturing the same | |
| KR20110035331A (en) | Thin film silicone solar cell and preparation method thereof | |
| US9287421B2 (en) | Solar cell module and method of fabricating the same | |
| KR20110028101A (en) | Textured glass for a thin film solar cell and preparation method of thin film solar cell using the same | |
| KR101210034B1 (en) | Solar cell and method of fabricating the same | |
| KR101092695B1 (en) | Preparation Method of Textured Glass for a Thin Film Solar Cell and a Transparent Substrate | |
| KR20110077927A (en) | Front electrode for a thin film solar cell and a thin film solar cell comprising the same | |
| KR20110026628A (en) | High efficiency solar cell and preparation methof thereof | |
| KR101326539B1 (en) | Thin-film typed solar cell comprising wo3 buffer layer | |
| KR20190118379A (en) | Multilayer transparent electrodes and organic solar cells having the same | |
| CN112366232B (en) | Heterojunction solar cell and preparation method and application thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |