KR20120137938A - Laminated substrate for ci(g)s solar cell - Google Patents

Laminated substrate for ci(g)s solar cell Download PDF

Info

Publication number
KR20120137938A
KR20120137938A KR1020110057117A KR20110057117A KR20120137938A KR 20120137938 A KR20120137938 A KR 20120137938A KR 1020110057117 A KR1020110057117 A KR 1020110057117A KR 20110057117 A KR20110057117 A KR 20110057117A KR 20120137938 A KR20120137938 A KR 20120137938A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
sol
sodium
nitric acid
solar cell
Prior art date
Application number
KR1020110057117A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101253953B1 (en
Inventor
백제훈
김경보
박영준
김종상
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020110057117A priority Critical patent/KR101253953B1/en
Publication of KR20120137938A publication Critical patent/KR20120137938A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101253953B1 publication Critical patent/KR101253953B1/en

Links

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
    • H01L31/0248—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
    • H01L31/03923—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 including AIBIIICVI compound materials, e.g. CIS, CIGS
    • 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
    • H01L31/04—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/072—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/0749—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type including a AIBIIICVI compound, e.g. CdS/CulnSe2 [CIS] heterojunction solar cells
    • 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
    • Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PURPOSE: A substrate for a CIGS(copper indium gallium diselenide) solar cell and a manufacturing method thereof are provided to prevent degradation of cell performance by including sodium in an insulating layer of the solar cell using a sol-gel method. CONSTITUTION: A nitric acid solution is prepared(S1). A TEOS(tetraethoxysilane) is added to the nitric acid solution as the precursor for forming silica(S2). Sol is formed by adding sodium nitrate(S3). The sol in which the nitric acid solution and the sodium nitrate is coated on a lower plate for forming an insulating layer(S4). The sol coated on the lower plate is dried(S5). The dried sol is sintered(S6). [Reference numerals] (S1) Nitric acid solution preparation; (S2) Adding TEOS in the nitric acid solution; (S3) Adding sodium nitrate; (S4) Coating the lower plate with the sodium nitrate; (S5) Drying; (S6) Sintering

Description

ＣＩ（Ｇ）Ｓ 태양전지용 기판 및 그 제조방법{LAMINATED SUBSTRATE FOR CI(G)S SOLAR CELL}Substrate for CIS solar cell and its manufacturing method {LAMINATED SUBSTRATE FOR CI (G) S SOLAR CELL}

본 발명은 CI(G)S 태양전지용 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 그 위에 형성되는 CI(G)S층의 결정성을 향상시키기 위해 나트륨을 포함하는 신규한 CI(G)S 태양전지용 기판 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate for a CI (G) S solar cell and a method for manufacturing the same, and more particularly, a novel CI (G) containing sodium to improve the crystallinity of the CI (G) S layer formed thereon. S solar cell substrate and a method of manufacturing the same.

지구의 온난화, 연료 자원의 고갈, 환경오염 등의 영향으로 화석연료를 사용하여 에너지를 채취하는 전통적인 에너지 채취 방법은 서서히 한계에 달하고 있다. 특히, 석유 연료의 경우에는 예측자마다 약간씩 상이하기는 하지만, 그리 멀지 않은 시간내에 바닥을 드러낼 것이라는 전망이 우세하다.
Traditional methods of collecting energy using fossil fuels are slowly reaching their limits due to global warming, depletion of fuel resources, and environmental pollution. In particular, petroleum fuels, though slightly different for every forecaster, are expected to bottom out not too long.

뿐만 아니라, 교토 의정서로 대표되는 에너지 기후 협약에 따르면, 화석 연료의 연소에 따라 생성되는 이산화탄소의 배출을 감소시킬 것을 강제적으로 요구하고 있다. 따라서, 현재의 체약국은 물론이며 향후에는 전세계 각국에 그 효력이 미쳐서 화석연료의 연간 사용량에 제약을 받을 것은 불을 보듯이 명확하다.
In addition, the Energy Climate Convention, represented by the Kyoto Protocol, requires compulsory reduction of the emissions of carbon dioxide produced by the burning of fossil fuels. Therefore, it is clear that the current consumption of fossil fuels will be limited not only in the present Contracting State but also in other countries around the world in the future.

화석연료에 대체하기 위하여 사용되는 가장 대표적인 에너지 원으로서는, 원자력 발전을 들 수 있다. 원자력 발전은 원료가 되는 우라늄이나 플루토늄 단위 중량당 채취 가능한 에너지의 양이 크고, 이산화탄소 등의 온실가스를 발생시키지 않으므로, 상기 석유 등의 화석연료를 대체할 수 있는 유력한 무한에 가까운 대체 에너지원으로 각광 받아왔다.
The most representative energy source used to replace fossil fuels is nuclear power. Nuclear power has a high amount of energy that can be collected per unit weight of uranium or plutonium as a raw material, and does not generate greenhouse gases such as carbon dioxide, so it is a promising alternative energy source that can replace fossil fuels such as petroleum. Have been received.

그러나, 구소련 체르노빌 원자력 발전소나, 동일본 대지진에 의한 일본 후쿠시마 원자력 발전소 등의 폭발 사고는 무한의 청정 에너지원으로 간주되어 왔던 원자력의 안전성을 다시 검토하게 하는 계기가 되었으며, 그 결과 원자력이 아닌 또다른 대체 에너지의 도입이 어느 때보다도 절실히 요망되고 있다.
However, the explosion of the former Soviet Chernobyl nuclear power plant and Japan's Fukushima nuclear power plant caused by the Great East Japan Earthquake led to a review of the safety of nuclear power, which has been regarded as an infinite clean energy source. The introduction of energy is more urgently needed than ever.

그 밖의 대체 에너지로서 많이 사용되고 있는 에너지 원으로서는 수력 발전을 들 수 있으나, 상기 수력 발전은 지형적인 인자와 기후적인 인자에 의해 많이 영향받기 때문에 그 사용이 제한적일 수 밖에 없다. 또한, 기타의 대체 에너지원들 역시 발전양이 적거나 또는 사용 지역이 크게 제한되는 등의 이유로 화석연료의 대체수단으로까지는 사용되기 어렵다.
Hydrogen power may be used as an energy source that is widely used as other alternative energy, but the use of hydroelectric power may be limited because it is influenced by topographic and climatic factors. In addition, other alternative energy sources are also unlikely to be used as an alternative to fossil fuels due to their low power generation or largely limited use areas.

그러나, 태양 전지는 적당한 일조량만 보장된다면 어디서나 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 발전용량과 설비규모가 거의 직선적으로 비례하기 때문에, 가정용과 같은 소용량 수요로 사용할 경우에는 건물 옥상 등에 작은 면적으로 전지판을 설치함으로써 전력생산이 가능하다는 이점이 있어, 세계적으로 그 이용이 증가되고 있을 뿐만 아니라, 그와 관련된 연구 역시 증가하고 있다.
However, solar cells can be used anywhere as long as only a reasonable amount of sunshine is ensured, and the power generation capacity and equipment scale are almost linearly proportional to each other. Therefore, when used for small-capacity demands such as households, solar panels can be installed in small areas on the roof of buildings. The advantage of production is that not only is its use globally, but its research is also increasing.

태양전지는 반도체의 원리를 이용한 것으로서, p-n 접합된 반도체에 일정 수준 이상의 에너지를 갖춘 빛을 조사하면 상기 반도체의 가전자가 자유롭게 이동될 수 있는 가전자로 여기되어 전자와 정공의 쌍(EHP : electron hole pair)이 생성된다. 생성된 전자와 정공은 서로 반대쪽에 위치하는 전극으로 이동하여 기전력을 발생시키게 된다.
The solar cell is based on the principle of a semiconductor. When a light having a certain level of energy is irradiated to a pn-bonded semiconductor, the solar cell is excited as an electronic device that can move freely. ) Is generated. The generated electrons and holes move to the electrode located on the opposite side to generate an electromotive force.

상기 태양전지의 가장 최초 형태는 실리콘 기판에 불순물(B)을 도핑하여 p형 반도체를 형성시킨 다음 그 위에 또다른 불순물(P)을 도핑시켜 층의 일부를 n형 반도체화 함으로써 p-n 접합이 이루어지도록 한 실리콘계 태양전지로서 1세대 태양전지로 많이 불린다.
The first form of the solar cell is to form a p-type semiconductor by doping an impurity (B) to a silicon substrate and then doping another impurity (P) thereon to form a n-type semiconductor to form a pn junction As a silicon solar cell, it is often called the first generation solar cell.

상기 실리콘계 태양전지는 비교적 높은 에너지 전환효율과 셀 전환효율(실험실 최고의 에너지 전환효율에 대한 양산시 전환효율의 비율)이 높기 때문에, 가장 상용화 정도가 높다. 그러나, 상기 실리콘계 태양전지 모듈을 제조하기 위해서는 우선 소재로부터 잉곳을 제조하고 상기 잉곳을 웨이퍼화한 후 셀을 제조하고 모듈화한다고 하는 다소 복잡한 공정단계를 거쳐야 할 뿐만 아니라, 벌크 재질의 재료를 사용하기 때문에, 재료소비가 증가하여 제조비용이 높다는 문제가 있다.
The silicon-based solar cell has the highest degree of commercialization because it has a relatively high energy conversion efficiency and a high cell conversion efficiency (ratio of conversion efficiency at the time of mass production to the highest energy conversion efficiency of the laboratory). However, in order to manufacture the silicon-based solar cell module, the ingot is first manufactured from a material, the ingot is wafered, and then a cell is manufactured and modularized. In addition, a bulk material is used. As a result, the consumption of materials increases, leading to a high manufacturing cost.

이러한 실리콘계 태양전지의 단점을 해결하기 위하여, 2세대 태양전지로 불리우는 소위 박막형 태양전지가 제안되게 되었다. 박막형 태양전지는 상술한 과정으로 태양전지를 제조하는 것이 아니라, 기판 위에 순차적으로 필요한 박막층을 적층하는 형태로 제조하기 때문에, 그 과정이 단순하며, 두께가 얇아 재료비용이 저렴하다는 장점을 가진다.
In order to solve the shortcomings of the silicon-based solar cells, so-called thin film solar cells called second generation solar cells have been proposed. The thin film type solar cell does not manufacture the solar cell by the above-described process, but is manufactured in the form of laminating the necessary thin film layers on the substrate sequentially.

그러나, 많은 경우 아직까지는 상기 실리콘계 태양전지와 비교할 때 에너지 전환효율이 높지 않아 상용화에 많은 걸림돌이 되고 있으나, 일부 높은 에너지 전환효율을 가진 태양전지가 개발되어 상용화 추진 중에 있다.
However, in many cases, the energy conversion efficiency is not high compared to the silicon-based solar cell, and thus many obstacles to commercialization have been developed. However, solar cells having some high energy conversion efficiency have been developed and commercialized.

그 중 하나로서 CI(G)S계 태양전지를 들 수 있는데, 상기 태양전지는 구리(Cu), 인듐(In), 게르마늄(Ge)(게르마늄은 포함되지 않을 수 있음. 게르마늄이 포함되지 않을 경우에는 CIS로 불림), 셀레늄(Se)을 포함하는 CI(G)S 화합물 반도체를 기본으로 한 것이다.
One of them is CI (G) S-based solar cell, which is copper (Cu), indium (In), germanium (Ge) (germanium may not be included. Is called CIS) and CI (G) S compound semiconductors containing selenium (Se).

상기 반도체는 3 또는 4가지 원소를 포함하고 있기 때문에 원소의 함량을 조절함으로써 밴드갭의 폭을 제어할 수 있어 에너지 변환효율을 상승시킬 수 있다는 장점을 가진다. 간혹 셀레늄(Se)을 황(S)으로 대체하거나 셀레늄(Se)을 황(S)과 함께 사용하는 경우도 있다. 본 발명에서는 이러한 경우 모두 CI(G)S 태양전지로 간주한다.
Since the semiconductor contains three or four elements, the width of the band gap can be controlled by adjusting the content of the element, thereby increasing the energy conversion efficiency. Sometimes selenium (Se) is replaced with sulfur (S) or selenium (Se) is used in combination with sulfur (S). In the present invention, all of these cases are regarded as CI (G) S solar cells.

도 1에 CIGS(게르마늄이 포함된 경우) 태양전지의 적층구조의 일례를 나타내었다. 도면에서 볼 수 있듯이, 최하층에 기판(10)이 존재하며, 상기 기판(10) 위에 전극으로 사용되는 배면 금속 층(20)이 형성된다. 상기 배면 금속 층(20) 위에는 p형 반도체로서 광흡수층(CIGS)(30)과 n형 반도체로서 버퍼층(예를 들면 CdS)(40), 투명창(50), 전면 금속 층(전극)(70)이 순차적으로 형성된다. 경우에 따라서는 반사 방지막(60)이 추가로 형성될 수도 있다.
1 shows an example of a laminated structure of a CIGS (when germanium is included) solar cell. As can be seen in the figure, the substrate 10 is present in the lowermost layer, the back metal layer 20 to be used as an electrode on the substrate 10 is formed. On the back metal layer 20, a light absorption layer (CIGS) 30 as a p-type semiconductor and a buffer layer (for example CdS) 40 as an n-type semiconductor, a transparent window 50, and a front metal layer (electrode) 70 ) Are formed sequentially. In some cases, an anti-reflection film 60 may be further formed.

이때, 상기 기판(10)으로 사용되는 재료로서는 통상 나트륨(Na)이 도핑된 유리가 많이 사용되었다. 상기 기판(10)에 포함되는 나트륨은 CIGS 층의 결정성을 개선하는 역할을 한다. 즉, CIGS 층(30)은 일반적으로 스퍼터링 및 셀렌화 등의 과정을 거쳐서 전극(20)이 형성된 기판(10) 위에 형성되는데, 다결정으로 형성되기 때문에 표면이 평탄하지 못하다는 문제를 가진다. 상기 평탄하지 못한 표면 위에 CdS(반드시 이에 한정하지 않음. Zn(O, OH)S, In2S3 등과 같은 재료도 사용가능함)(40)를 형성시킬 경우에는 상기 CIGS 표면을 안정적으로 덮기 곤란하게 된다. 따라서, CI(G)S의 결정성을 제어하여 표면을 평탄화하는 기술이 필요한데, 이를 위해서 나트륨을 유리에 도핑되는 것이다.
At this time, as the material used as the substrate 10, a glass doped with sodium (Na) is commonly used. Sodium contained in the substrate 10 serves to improve the crystallinity of the CIGS layer. That is, the CIGS layer 30 is generally formed on the substrate 10 on which the electrode 20 is formed through a process such as sputtering and selenization, and has a problem that the surface is not flat because it is formed of polycrystal. When forming CdS (not necessarily limited to this, materials such as Zn (O, OH) S, In2S3, etc.) 40 may be formed on the uneven surface, it may be difficult to stably cover the CIGS surface. Thus, there is a need for a technique for controlling the crystallinity of CI (G) S to planarize the surface, for which sodium is doped into the glass.

그런데, 유리 기판은 상대적으로 고가일 뿐만 아니라, 대량 생산에 적합하지 않으며, 정형화된 형태로만 사용될 수 있다는 단점을 가진다. 따라서, 이러한 유리기판의 단점에 대응하기 위해서 유연성 기판을 사용하고자 하는 시도가 다수 이루어졌다. 유연성 기판은 유리에 비해서는 저렴하며, 롤 투 롤 방식으로 태양전지를 제조할 수 있으며, 여러가지 형태로 가공할 수 있기 때문에 건물 일체형 모듈(BIPV) 뿐만 아니라 항공 우주용 등의 다양한 용도로 사용될 수 있다. 이러한 유연성 기판으로는 금속판이나 플라스틱 계열의 기판이 많이 사용된다.
However, glass substrates are not only relatively expensive, but also are not suitable for mass production, and have the disadvantage that they can be used only in standardized form. Thus, many attempts have been made to use flexible substrates to counteract the disadvantages of such glass substrates. The flexible substrate is cheaper than glass, and can be manufactured in a roll-to-roll manner, and can be used in various forms such as a building integrated module (BIPV) as well as aerospace because it can be processed in various forms. . As the flexible substrate, a metal plate or a plastic-based substrate is often used.

다만, 유연성 기판이 가지는 하나의 문제는 유리 기판과 같이 기판 내에 나트륨(Na)을 도핑하는 것이 거의 불가능하다는 것이다. 따라서, 유연성 기판을 사용하는 경우에는 기판이 아닌 다른 층에 나트륨을 첨가하여 CI(G)S의 결정성을 개선할 필요가 있으며, 그와 관련된 연구가 일부 이루어졌다.
One problem with flexible substrates, however, is that it is almost impossible to dope sodium (Na) in the substrate like a glass substrate. Therefore, in the case of using a flexible substrate, it is necessary to add sodium to a layer other than the substrate to improve the crystallinity of the CI (G) S, and some research has been done.

유연성 기판 태양전지에서 나트륨을 도핑하는 장소로서 많이 이용되는 부분은 배면 전극부이다. 즉, 상기 배면전극으로는 주로 몰리브덴(Mo)이 많이 사용되는데, 상기 Mo에 나트륨을 첨가하고 상기 첨가된 나트륨이 CI(G)S 층으로 확산하여 결정성을 개선하는 것으로 생각되어지고 있다.
In the flexible substrate solar cell, the most frequently used portion for doping sodium is the back electrode portion. That is, molybdenum (Mo) is mainly used as the back electrode, and it is thought that sodium is added to the Mo and the added sodium diffuses into the CI (G) S layer to improve crystallinity.

그런데, Mo 전극에 나트륨을 첨가할 경우에는 나트륨의 확산량 제어가 어려워서 과다하게 많은 나트륨이 확산되어버리는 경우가 발생하는 등의 문제가 있을 수 있다. 이러한 경우에는 전극층 위에 존재하는 CI(G)S 화합물 반도체 층의 반도체 특성이 상실되어 전지로서의 기능이 전혀 발휘되지 못하는 경우까지 발생할 수 있다. 이러한 문제는 제품의 품질 편차를 크게 하는 요인이 되며 제품의 신뢰도를 떨어뜨리게 된다.However, when sodium is added to the Mo electrode, it may be difficult to control the diffusion amount of sodium, resulting in excessive sodium diffusion. In this case, the semiconductor characteristics of the CI (G) S compound semiconductor layer present on the electrode layer may be lost, and thus may occur until the function as a battery is not exhibited at all. This problem is a factor that increases the quality deviation of the product and reduces the reliability of the product.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명에 따르면 CI(G)S 화합물반도체의 결정성을 개선하기 위한 나트륨 첨가량이 양호하게 제어될 수 있는 새로운 형태의 기판 및 이를 제조하는 방법이 제공된다. The present invention is to solve the problems of the prior art, according to the present invention a new type of substrate that can be controlled well in the amount of sodium to improve the crystallinity of the CI (G) S compound semiconductor and a method of manufacturing the same This is provided.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기판은 하부기판과 상기 하부기판의 상부에 형성된 절연층으로 이루어지고 상기 절연층은 나트륨을 5ppm~0.1중량% 포함하며, 상기 절연층의 두께는 0.5~5㎛인 것을 특징으로 한다.
The substrate of the present invention for solving the above problems consists of an insulating layer formed on the lower substrate and the lower substrate, the insulating layer comprises 5ppm to 0.1% by weight of sodium, the thickness of the insulating layer is 0.5 ~ 5㎛ It is characterized by that.

이때, 상기 절연층은 실리콘 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.
In this case, the insulating layer preferably comprises a silicon compound.

상기 본 발명의 기판을 제조하기 위한 본 발명의 유리한 방법은 질산 수용액을 준비하는 단계; 상기 질산 수용액에 실리카를 형성하기 위한 전구체와 나트륨을 형성하기 위한 전구체를 첨가하여 졸을 형성시키는 단계; 상기 졸을 하부기판에 도포하는 단계; 및 하부기판에 도포된 졸을 건조시키는 단계를 포함한다.
The advantageous method of the present invention for producing the substrate of the present invention comprises the steps of preparing a nitric acid aqueous solution; Forming a sol by adding a precursor for forming silica and a precursor for forming sodium to the aqueous nitric acid solution; Applying the sol to a lower substrate; And drying the sol applied to the lower substrate.

이때, 상기 건조된 졸을 소결하는 단계를 더 포함하는 것이 태양전지의 성능 향상을 위해 보다 유리하다.
At this time, it is more advantageous to further include the step of sintering the dried sol for the performance of the solar cell.

그리고, 상기 질산 수용액 중 질산의 농도는 0.005~2.0M M인 것이 효과적이다.
In addition, it is effective that the concentration of nitric acid in the aqueous nitric acid solution is 0.005 to 2.0MM.

또한, 상기 실리카를 형성하기 위한 전구체는 TEOS인 포함하는 것이 바람직하다.
In addition, the precursor for forming the silica preferably comprises TEOS.

또한, 상기 실리카를 형성하기 위한 전구체의 몰수는 질산 수용액에 포함된 물의 몰수의 1/100~1/3인 것이 바람직하다.
In addition, the number of moles of the precursor for forming the silica is preferably 1/100 to 1/3 of the number of moles of water contained in the nitric acid solution.

그리고, 상기 졸의 건조 온도는 80~250℃인 것이 유리하며, 만일 소결을 실시한다면 상기 졸의 소결 온도는 300~1000℃인 것이 바람직하다.And, the drying temperature of the sol is advantageously 80 ~ 250 ℃, if sintering is preferred that the sintering temperature of the sol is 300 ~ 1000 ℃.

본 발명에 따르면, 졸-겔 법에 의하여 나트륨을 태양전지의 절연층에 포함시킴으로써 결정성이 개선되어 표면 평탄도가 양호할 뿐만 아니라, 전지 성능은 전혀 훼손되지 않은 유연성 CI(G)S 태양전지를 얻을 수 있다.According to the present invention, by incorporating sodium into the insulating layer of the solar cell by the sol-gel method, the crystallinity is improved, so that the surface flatness is good and the cell performance is not compromised. Can be obtained.

도 1은 CIGS 태양전지의 적층구조를 개략적으로 나타낸 단면도,
도 2는 유연성 기판을 가지는 태양전지의 기판을 설명하기 위한 단면도로서, 이 경우 기판(80)는 하부기판(10)과 절연층(11)으로 이루어짐, 그리고
도 3은 본 발명의 기판을 제조하기 위한 제조방법을 나타낸 공정흐름도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a laminated structure of a CIGS solar cell;
2 is a cross-sectional view illustrating a substrate of a solar cell having a flexible substrate, in which case the substrate 80 is composed of a lower substrate 10 and an insulating layer 11, and
3 is a process flowchart showing a manufacturing method for manufacturing a substrate of the present invention.

본 발명의 발명자들은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 깊이 연구하던 중 유연성 (하부)기판의 상부에 적층된 절연층에 나트륨의 첨가가 가능할 뿐만 아니라, 배면전극에 첨가할 경우보다 나트륨 확산량의 제어도 용이하게 되어 CI(G)S 층의 결정성 제어가 용이하며 태양전지 셀의 기능에 특별한 악영향을 미치지 않는다는 것을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.
In order to solve the problems of the prior art, the inventors of the present invention can not only add sodium to the insulating layer stacked on the upper side of the flexible (lower) substrate, but also control the amount of sodium diffusion than when added to the back electrode. The present invention has also been found to be easy to control the crystallinity of the CI (G) S layer and does not have a particular adverse effect on the function of the solar cell.

즉, 유연성 기판은 기판에 포함된 성분의 확산을 막고 또한 그 기판이 금속재질일 경우에는 전극과 직접 접촉에 따라 통전되어 버리기 때문에, 중간에 확산방지를 겸한 절연층을 두고 있는데, 본 발명에서는 상기 절연층에 나트륨을 포함시키는 것이다. 본 발명에서 사용되는 유연성 기판으로는 금속이나 플라스틱(예를 들면, 폴리이미드, 폴리카보네이트, PET) 등이 사용될 수 있으며, 그 중에서도 금속을 사용하는 것이 본 발명의 본지에 보다 부합하다. 금속 중에서도 탄소강이나 스테인레스강의 박판을 사용하는 것이 경제적일 뿐만 아니라, 충분한 내구성을 가질 수 있어 보다 유리하다.
That is, since the flexible substrate prevents diffusion of components contained in the substrate and is energized by direct contact with the electrode when the substrate is made of a metal material, the flexible substrate has an insulating layer which serves as diffusion prevention in the middle. Sodium is included in the insulating layer. Metal or plastic (eg, polyimide, polycarbonate, PET) and the like may be used as the flexible substrate used in the present invention, and among them, the use of metal is more consistent with the present invention. Among the metals, the use of thin sheets of carbon steel or stainless steel is not only economical, but also has sufficient durability, which is more advantageous.

도 2에 도시한 바와 같이 유연성 기판을 포함하는 태양전지는 유연성 하부 기판(10)의 위에 절연층(11)을 포함하고, 상기 절연층(11) 위에 전극(20)이 형성되는 형태를 가진다.
As shown in FIG. 2, the solar cell including the flexible substrate includes an insulating layer 11 on the flexible lower substrate 10 and an electrode 20 formed on the insulating layer 11.

상기와 같은 구조를 가질 경우에는 절연층(11)에 포함된 다른 화합물(예를 들면, SiO2와 같은 실리콘 화합물 등)과 첨가된 나트륨 화합물의 상호작용에 의해 나트륨 화합물에 포함된 나트륨의 활동도가 적절히 제어될 뿐만 아니라, 절연층 상부에 전극이 배치되어 CI(G)S 화합물 반도체와의 직접 접촉을 일정수준 차단하는 역할을 하기 때문에, 전극에 나트륨을 포함시킬 경우보다 나트륨의 급격한 확산이 제어될 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
In the case of having such a structure, the activity of sodium contained in the sodium compound by the interaction of the added sodium compound with other compounds (for example, silicon compounds such as SiO 2 ) included in the insulating layer 11 Not only is properly controlled, but also an electrode is disposed above the insulating layer, which serves to block the direct contact with the CI (G) S compound semiconductor to a certain level, thereby controlling the rapid diffusion of sodium than when sodium is included in the electrode. Can be achieved.

따라서, 본 발명의 기판(80)은 유연성 하부기판(10)과 상기 유연성 하부기판(10)의 상부에 형성된 절연층(11)으로 이루어지고 상기 절연층에는 나트륨이 포함된 것을 특징으로 한다.
Therefore, the substrate 80 of the present invention is made of a flexible lower substrate 10 and an insulating layer 11 formed on the flexible lower substrate 10, and the insulating layer includes sodium.

이때, 나트륨은 원자기준으로 전체 절연층 중량 대비 5ppm~1중량%의 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 나트륨의 함량이 낮을 경우에는 CI(G)S층의 결정성 개선에 기여하는 정도가 낮아 효과가 없으며, 반대로 나트륨 함량이 너무 높을 경우에는 확산량이 과다하여 전지의 성능에 악영향을 미치게 된다. 보다 바람직한 나트륨의 범위의 상한은 0.1중량%이다.
At this time, sodium is preferably included in the range of 5ppm to 1% by weight relative to the total weight of the insulating layer on an atomic basis. When the sodium content is low, the contribution to the improvement of the crystallinity of the CI (G) S layer is low, and there is no effect. On the contrary, when the sodium content is too high, the diffusion amount is excessive to adversely affect the performance of the battery. The upper limit of the range of more preferable sodium is 0.1 weight%.

본 발명의 일측면에 따르면, 본 발명의 절연층에 나트륨을 포함하는 기판은 이하의 방법으로 유리하게 제조될 수 있다. 즉, 본 발명은 기판 제조시에 졸-겔(sol-gel)법으로 실리콘 화합물계 절연층을 형성하며, 상기 절연층을 형성할 때, 나트륨을 포함하는 전구체를 졸 내에 포함시켜 최종 형성되는 겔 상태 절연층에 나트륨을 첨가하는 과정을 포함한다. 본 발명의 졸 형성방법은 이하와 같은 과정을 거치는 것이 바람직하다. 이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 기판 제조방법을 설명한다.
According to one aspect of the invention, the substrate containing sodium in the insulating layer of the present invention can be advantageously produced by the following method. That is, the present invention forms a silicon compound-based insulating layer by a sol-gel method in the manufacture of a substrate, and when forming the insulating layer, the gel is finally formed by including a precursor containing sodium in the sol Adding sodium to the state insulating layer. The sol forming method of the present invention is preferably subjected to the following process. Hereinafter, a method of manufacturing a substrate of the present invention will be described with reference to FIG. 3.

우선, 각 전구체를 용해시킬 수용액을 준비하는 단계가 필요하다(S1). 상기 수용액은 질산(HNO3) 수용액인 것이 바람직하다. 질산 수용액을 사용할 경우 후술하는 각 전구체의 용해에 유리하게 작용한다. 이때, 수용액 중 질산의 함량은 0.005~2.0M인 것이 바람직하다. 질산의 함량이 부족할 경우에는 전구체의 용해가 충분하지 못하며, 반대로 질산의 함량이 과다할 경우에는 용액의 부식성이 과다하여 불리하다.
First, a step of preparing an aqueous solution to dissolve each precursor (S1) is required. It is preferable that the said aqueous solution is nitric acid (HNO3) aqueous solution. In the case of using an aqueous nitric acid solution, it is advantageous to dissolve each precursor described later. At this time, the content of nitric acid in the aqueous solution is preferably 0.005 ~ 2.0M. When the content of nitric acid is insufficient, the dissolution of the precursor is not sufficient. On the contrary, when the content of nitric acid is excessive, the corrosiveness of the solution is excessive, which is disadvantageous.

이후 상기 질산 수용액에 절연층의 주재료가 되는 실리카를 형성하기 위한 전구체로서 TEOS(테트라에틸 오르소실리케이트)를 첨가시키는 단계가 후속된다(S2). 상기 테트라에틸 오르소실리케이트의 첨가시에는 수용액을 교반시키는 것이 바람직하다. 첨가시간은 특별히 제한하지 않으나, 완전한 졸 화를 위하여 수용액 중 입자가 실질적으로 관찰되지 않을때까지 교반하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 첨가되는 TEOS의 몰 수는 수용액의 물의 몰수 대비 1/100 ~ 1/3인 것이 바람직하다.
Thereafter, TEOS (tetraethyl orthosilicate) is added to the nitric acid solution as a precursor for forming silica as a main material of the insulating layer (S2). It is preferable to stir the aqueous solution when the tetraethyl orthosilicate is added. The addition time is not particularly limited, but it is more preferable to stir until substantially no particles are observed in the aqueous solution for complete solvation. In addition, the number of moles of TEOS added is preferably 1/100 to 1/3 of the number of moles of water in the aqueous solution.

상기 TEOS의 첨가가 완료되면 TEOS가 첨가된 수용액에 나트륨 화합물의 전구체로서 질산 나트륨(NaNO3)를 첨가하는 단계가 후속된다(S3). 다만, 질산 나트륨의 첨가에 선행하여 반드시 TEOS의 첨가가 이루어져야 하는 것은 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 이들은 함께 첨가될 수도 있으며 질산 나트륨이 먼저 첨가될 수도 있으나, 보다 바람직한 경우로는 질산 나트륨의 첨가에 선행하여 TEOS를 첨가하는 것을 들 수 있는 것이다. 상기 질산 나트륨은 졸을 형성하는 질산 수용액에 용이하게 용해될 수 있기 때문에 이를 통하여 쉽게 나트륨을 졸에 첨가시킬 수 있다. 상술하였듯이 상기 질산 나트륨은 나트륨이 전체 절연층 중량 대비 5ppm~0.1중량%의 범위로 첨가되도록 첨가되면 되며, 이렇게 첨가하기 위한 전구체의 조건은 간단한 계산 또는 실험에 의해 얻을 수 있는 것이므로 본 발명에서는 특별히 언급하지 않는다. 또한, TEOS와 마찬가지로 질산 나트륨의 첨가 역시 수용액을 교반시키면서 실시하는 것이 보다 바람직하다. 앞에서와 마찬가지로, 질산 나트륨 첨가의 종료시점은 수용액 중 입자가 실질적으로 관찰되지 않을 때까지로 설정할 수도 있다.
When the addition of the TEOS is completed, the step of adding sodium nitrate (NaNO 3 ) as a precursor of the sodium compound to the aqueous solution to which the TEOS is added (S3). It should be noted, however, that TEOS should not necessarily be added prior to the addition of sodium nitrate. They may be added together and sodium nitrate may be added first, but more preferred is the addition of TEOS prior to the addition of sodium nitrate. The sodium nitrate can be easily dissolved in the aqueous solution of nitric acid to form a sol, so that sodium can be easily added to the sol. As described above, the sodium nitrate may be added so that sodium is added in a range of 5 ppm to 0.1 wt% based on the total weight of the insulating layer, and the conditions of the precursor to be added may be obtained by simple calculation or experiment. I never do that. In addition, as with TEOS, addition of sodium nitrate is more preferably carried out while stirring the aqueous solution. As before, the end point of the sodium nitrate addition may be set until substantially no particles are observed in the aqueous solution.

이후, 절연층을 형성하기 위해 상기 질산 수용액에 TEOS와 질산 나트륨이 첨가된 졸을 유연성 하부기판에 도포하는 단계가 후속된다(S4). 도포는 통상의 졸 도포 방법이라면 어떠한 방법이라도 사용가능하다. 다만, 몇 가지 예를 든다면 닥터 블레이드, 스핀 코팅, 바 코팅, 스프레이 등의 방법을 들 수 있으며, 그 중에서도 닥터 블레이드나 바 코팅 등의 방법을 사용하는 것이 보다 바람직하며, 닥터 블레이드의 방법이 가장 바람직하다. 졸 용액의 도포량은 형성되는 절연층의 최종 두께를 만족시키도록 결정되며, 상기 두께는 유연성 하부기판을 가진 CI(G)S 태양전지에 형성되는 절연층의 통상의 두께 기준에 의해 정해지는 것이기 때문에, 본 발명에서 특별히 제한하지는 않으나, 예를 든다면 0.5~5㎛(마이크로 미터)이다.
Thereafter, the step of applying a sol added TEOS and sodium nitrate to the flexible lower substrate in order to form an insulating layer (S4). The coating may be any method as long as it is a conventional sol coating method. However, some examples include methods such as doctor blades, spin coating, bar coating, and spraying. Among them, it is more preferable to use a method such as doctor blade or bar coating, and the method of doctor blade is most preferred. desirable. The application amount of the sol solution is determined to satisfy the final thickness of the insulating layer to be formed, since the thickness is determined by the usual thickness standard of the insulating layer formed on the CI (G) S solar cell with the flexible lower substrate. Although it does not restrict | limit in particular in this invention, For example, it is 0.5-5 micrometers (micrometer).

졸 용액이 도포되고 나면 이를 건조하는 단계가 후속된다(S5). 건조는 졸 용액중 용매를 증발시키기 위해 수행되는 것으로서, 상온 또는 고온에서 모두 실시가능하다. 다만, 보다 효과적이고 생산적인 작업을 위해서는 약 80℃ 이상의 온도 범위에서 실시하는 것이 바람직하다. 다만, 온도가 너무 높을 경우에는 급격한 용매 증발에 의해 절연층에 균열이 가는 등의 손상이 발생할 우려가 있으므로 상기 건조 온도의 상한은 250℃로 제한하는 것이 보다 바람직하다.
After the sol solution is applied, the step of drying it is followed (S5). Drying is carried out to evaporate the solvent in the sol solution, which can be carried out at room or high temperature. However, for more effective and productive work, it is preferable to perform at a temperature range of about 80 ℃ or more. However, when the temperature is too high, damage such as cracking of the insulating layer may occur due to rapid solvent evaporation, so the upper limit of the drying temperature is more preferably limited to 250 ° C.

상기와 같은 과정에 의해서 유연성 하부기판과 그 위에 형성된 절연층을 포함하는 본 발명의 태양전지용 기판의 제조가 완료된다. 상기 방법에 의해 제조된 본 발명의 절연층은 상술한 바와 같이 나트륨을 포함하고 있어 상부에 형성되는 CI(G)S 층에 나트륨이 확산되어 결정성을 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전극에 나트륨을 첨가한 경우에 비하여 나트륨의 급격한 확산을 억제할 수 있어 전지 성능에도 악영향을 미치지 않는 것이다.
By the above process, the manufacturing of the solar cell substrate of the present invention including the flexible lower substrate and the insulating layer formed thereon is completed. The insulating layer of the present invention prepared by the above method contains sodium as described above, so that sodium is diffused in the CI (G) S layer formed on the top to improve crystallinity, Compared with the case of addition, the rapid diffusion of sodium can be suppressed, which does not adversely affect battery performance.

이때, 얻어지는 절연층의 특성을 더욱 향상시키기 위해서는 상기 건조 과정 이후에 소결과정이 더 포함되는 것이 보다 바람직하다(S6). 즉, 전구체로부터 포함된 나트륨은 아직 질산나트륨의 형태를 띄고 있는데, 이를 산화 나트륨(예를 들면 Na2O)으로 변화시키면 나트륨 확산원으로서 보다 유리한 효과를 가지기 때문에, 이를 위해 소결하는 단계가 후속하는 것이 바람직하다. 소결은 300~1000℃의 범위에서 실시하는 것이 바람직한데, 온도가 너무 낮을 경우에는 소결효과를 얻기 어려우며 반대로 온도가 너무 높으면 기판 손상이 발생하여 불리하기 때문이다. 보다 바람직한 소결온도는 300~500℃이다. 또한, 충분한 소결효과를 얻기 위해서는 소결 시간은 10분 이상인 것이 바람직하다. 다만, 5 시간을 경과하면 절연층이 충분히 소결되기 때문에 그 시간 이상으로는 특별히 소결할 필요는 없을 것이다.
At this time, in order to further improve the properties of the insulating layer obtained, it is more preferable that the sintering process is further included after the drying process (S6). In other words, the sodium contained in the precursor is still in the form of sodium nitrate, since changing it to sodium oxide (for example Na 2 O) has a more favorable effect as a source of sodium diffusion, for which the sintering step is followed. It is preferable. Sintering is preferably performed in the range of 300 to 1000 ° C., because when the temperature is too low, it is difficult to obtain the sintering effect. On the contrary, when the temperature is too high, substrate damage occurs and is disadvantageous. More preferable sintering temperature is 300-500 degreeC. Moreover, in order to acquire sufficient sintering effect, it is preferable that sintering time is 10 minutes or more. However, since the insulating layer is sufficiently sintered after 5 hours, there is no need to sinter particularly above that time.

따라서, 본 발명의 제조방법은 질산 수용액을 준비하는 단계, 상기 질산 수용액에 실리카를 형성하기 위한 전구체와 나트륨을 형성하기 위한 전구체를 첨가하여 졸을 형성시키는 단계, 상을 유연성 하부기판에 도포하는 단계, 및 상기 유연성 하부기판에 도포된 졸을 건조시키는 단계를 포함하며, 보다 유리한 효과를 위하여 상기 건조된 졸을 소결하는 단계를 더 포함할 수도 있는 것이다.
Therefore, the manufacturing method of the present invention comprises the steps of preparing a nitric acid aqueous solution, adding a precursor for forming silica and a precursor for forming sodium to the nitric acid solution to form a sol, the step of applying a phase to the flexible lower substrate And drying the sol applied to the flexible lower substrate, and may further include sintering the dried sol for a more advantageous effect.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 후술하는 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 구체화하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 실시예의 범위로 제한하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, it should be noted that the embodiments described below are intended to more specifically illustrate the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention to the scope of the embodiments. The scope of the present invention is determined by the matters set forth in the claims and the matters reasonably inferred therefrom.

또한, 본 발명은 유연성 하부기판과 절연체를 포함하는 기판을 위주로 설명하였지만, 반드시 유연성 하부기판을 사용하는 것에 한정하지는 않는다. 즉, 통상의 유리 기판과 같은 강성 하부기판을 사용하더라도, 나트륨을 하부기판에 도핑하지 못하는 사정이 있는 경우에는 그 위에 나트륨을 포함하는 절연층을 형성시킴으로써 본 발명에서 의도하는 효과를 향유할 수 있기 때문이다.
In addition, the present invention has been described mainly on a substrate including a flexible lower substrate and an insulator, but is not necessarily limited to the use of the flexible lower substrate. That is, even if a rigid lower substrate such as a conventional glass substrate is used, when there is a situation in which sodium is not doped into the lower substrate, by forming an insulating layer containing sodium thereon, the effect intended in the present invention can be enjoyed. Because.

(실시예)(Example)

기판 제조PCB manufacturing

발명예1Inventory 1

질산이 0.5M 포함된 질산 수용액을 75ml 제조하였다. 상기 질산 수용액에 실리카 전구체가 되는 TEOS 35mL을 첨가한 후 입자가 실질적으로 관찰되지 않을 때까지 1시간 교반하여 졸 용액을 얻었다. 이후, 상기 졸 용액에 질산 나트륨을 14g 첨가하고 입자가 관찰되지 않을 때까지 1.5 시간 교반하여 나트륨이 첨가된 졸 용액을 얻었다.
75 ml of an aqueous nitric acid solution containing 0.5 M nitric acid was prepared. After adding 35 mL of TEOS serving as a silica precursor to the aqueous nitric acid solution, the mixture was stirred for 1 hour until substantially no particles were observed, thereby obtaining a sol solution. Thereafter, 14 g of sodium nitrate was added to the sol solution and stirred for 1.5 hours until no particles were observed, thereby obtaining a sol solution containing sodium.

스테인레스 박판(두께 0.12mm) 위에 상기 졸 용액을 바코팅에 의해 도포하고, 200℃에서 건조하여 기판을 얻었다. 건조된 기판에 포함된 절연층의 두께는 2㎛인 것을 확인하였다.
The sol solution was applied by a bar coating on a thin stainless steel plate (0.12 mm thick), and dried at 200 ° C. to obtain a substrate. It was confirmed that the thickness of the insulating layer included in the dried substrate was 2 μm.

발명예2Inventive Example 2

상기 발명예1과 동일한 조건으로 제조한 기판을 600℃에서 특별한 분위기 제어 없이 4시간, 800℃에서 3시간 동안 가열하여 소결된 절연층이 포함된 기판을 얻었다. 소결된 기판에 포함된 절연층의 두께는 1.8㎛임을 확인할 수 있었다.
The substrate prepared under the same conditions as in Inventive Example 1 was heated at 600 ° C. for 4 hours at 800 ° C. for 3 hours without special atmosphere control to obtain a substrate including a sintered insulating layer. The thickness of the insulating layer included in the sintered substrate was confirmed to be 1.8㎛.

종래예Conventional example

질산 나트륨을 첨가하지 않은 것 이외에는 발명예2와 동일한 방식으로 제조한 절연층을 스테인레스 유연성 하부기판(두께 0.12mm) 위에 형성하였다. 상기 절연층이 형성된 하부기판위에 나트륨이 첨가된 몰리브덴을 이용하여 아르곤 10mtorr 에서 10nm/min의 증착속도로 증착하고, 그 위에 몰리브덴을 이용하여 아르곤 3mtorr 에서 15nm/min으로 증착하였다. 증착된 전체 두께는 1.1㎛ 이었음을 확인할 수 있었다.
Except not adding sodium nitrate, an insulating layer prepared in the same manner as in Inventive Example 2 was formed on a stainless flexible lower substrate (thickness 0.12 mm). Molybdenum added with sodium was deposited on the lower substrate on which the insulation layer was formed at a deposition rate of 10 nm / min in argon 10 mtorr, and deposited at 15 nm / min in argon 3 mtorr using molybdenum thereon. It was confirmed that the total thickness deposited was 1.1 μm.

CIGSCIGS 형성 formation

상기 각 발명예의 기판에 몰리브덴 전극(나트륨 비포함)을 형성하고 그 위에 CIGS 층을 1.2㎛ 두께로 형성하였다. 또한, 종래예에 의해 얻어진 기판과 전극 상부에도 CIGS 층을 1.2㎛ 두께로 형성하였다. CIGS에서 Ca/(In+Ga)의 비율을 0.3이 되도록 조정하였으며, Cu(In+Ga)를 0.9가 되도록 조정하였다.
A molybdenum electrode (not including sodium) was formed on the substrate of each of the inventive examples, and a CIGS layer was formed thereon with a thickness of 1.2 μm. In addition, a CIGS layer was formed to a thickness of 1.2 占 퐉 on the substrate and the electrode obtained by the conventional example. The ratio of Ca / (In + Ga) in CIGS was adjusted to 0.3, and Cu (In + Ga) was adjusted to 0.9.

그 결과, 본 발명에 따라 제조된 CIGS는 종래예의 CIGS의 표면 평탄도와 유사한 범위를 가지는 것을 확인할 수 있었다. 다만, 종래예의 경우에는 완성된 태양전지의 전지 성능이 매우 열악하여 에너지 전환 효율이 8.33%에 불과하고 그에 따라 태양전지로 사용하기에는 매우 부적합함을 확인할 수 있었다. 그러나, 이에 반하여 본 발명에 따라 제조된 CIGS 태양전지의 에너지 전환효율은 11% 수준으로서 높은 값을 가지는 것을 알 수 있었다.As a result, it was confirmed that the CIGS prepared according to the present invention had a range similar to the surface flatness of the conventional CIGS. However, in the case of the conventional example, the cell performance of the finished solar cell was very poor, and the energy conversion efficiency was only 8.33%, and thus it was confirmed that it was very unsuitable for use as a solar cell. However, on the contrary, the energy conversion efficiency of the CIGS solar cell manufactured according to the present invention was found to have a high value as 11%.

Claims (9)

하부기판과 상기 하부기판의 상부에 형성된 절연층으로 이루어지고 상기 절연층은 나트륨을 5ppm~0.1중량% 포함하며, 상기 절연층의 두께는 0.5~5㎛인 CI(G)S 태양전지용 기판.
Comprising a lower substrate and an insulating layer formed on the lower substrate, the insulating layer comprises sodium 5ppm ~ 0.1% by weight, the thickness of the insulating layer is 0.5 ~ 5㎛ CI (G) S solar cell substrate.
제 1 항에 있어서, 상기 절연층은 실리콘 화합물을 포함하는 CI(G)S 태양전지용 기판.
The substrate of claim 1, wherein the insulating layer comprises a silicon compound.
질산 수용액을 준비하는 단계;
상기 질산 수용액에 실리카를 형성하기 위한 전구체와 나트륨을 형성하기 위한 전구체를 첨가하여 졸을 형성시키는 단계;
상기 졸을 하부기판에 도포하는 단계; 및
하부기판에 도포된 졸을 건조시키는 단계를 포함하는 CI(G)S 태양전지용 기판의 제조방법.
Preparing an aqueous nitric acid solution;
Forming a sol by adding a precursor for forming silica and a precursor for forming sodium to the aqueous nitric acid solution;
Applying the sol to a lower substrate; And
Method of manufacturing a substrate for CI (G) S solar cell comprising the step of drying the sol applied to the lower substrate.
제 3 항에 있어서, 상기 건조된 졸을 소결하는 단계를 더 포함하는 CI(G)S 태양전지용 기판의 제조방법.
The method of claim 3, further comprising sintering the dried sol.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 질산 수용액 중 질산의 농도는 0.005~2.0M인 CI(G)S 태양전지용 기판의 제조방법.
The method for producing a substrate for CI (G) S solar cell according to claim 3 or 4, wherein the concentration of nitric acid in the aqueous nitric acid solution is 0.005 to 2.0 M.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 실리카를 형성하기 위한 전구체는 TEOS인 CI(G)S 태양전지용 기판의 제조방법.
The method for manufacturing a substrate for CI (G) S solar cell according to claim 3 or 4, wherein the precursor for forming silica is TEOS.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 실리카를 형성하기 위한 전구체의 몰수는 질산 수용액에 포함된 물의 몰수의 1/100 ~ 1/3인 CI(G)S 태양전지용 기판의 제조방법.
The method of claim 3 or 4, wherein the number of moles of the precursor for forming the silica is 1/100 to 1/3 of the number of moles of water contained in the nitric acid solution.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 졸의 건조 온도는 80~250℃인 CI(G)S 태양전지용 기판의 제조방법.
The method for producing a substrate for CI (G) S solar cells according to claim 3 or 4, wherein the drying temperature of the sol is 80 to 250 ° C.
제 4 항에 있어서, 상기 졸의 소결 온도는 300~1000℃인 CI(G)S 태양전지용 기판의 제조방법.
The method of claim 4, wherein the sintering temperature of the sol is 300 ~ 1000 ℃.
KR1020110057117A 2011-06-13 2011-06-13 Laminated substrate for ci(g)s solar cell KR101253953B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110057117A KR101253953B1 (en) 2011-06-13 2011-06-13 Laminated substrate for ci(g)s solar cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110057117A KR101253953B1 (en) 2011-06-13 2011-06-13 Laminated substrate for ci(g)s solar cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120137938A true KR20120137938A (en) 2012-12-24
KR101253953B1 KR101253953B1 (en) 2013-04-16

Family

ID=47904839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110057117A KR101253953B1 (en) 2011-06-13 2011-06-13 Laminated substrate for ci(g)s solar cell

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101253953B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101461831B1 (en) * 2013-11-27 2014-11-14 주식회사 포스코 Substrate for ci(g)s solar cell and method for manufacturing the same
KR101461830B1 (en) * 2013-11-27 2014-11-21 주식회사 포스코 Substrate for ci(g)s solar cell and method for manufacturing the same

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101967275B1 (en) * 2018-01-08 2019-04-09 영남대학교 산학협력단 Method for Supplying Sodium for Flexible Solar Cell and Solar Cell Manufactured Using same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004179328A (en) 2002-11-26 2004-06-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Solar cell and manufacturing method therefor
JP4629151B2 (en) 2009-03-10 2011-02-09 富士フイルム株式会社 Photoelectric conversion element, solar cell, and method for manufacturing photoelectric conversion element
KR100961518B1 (en) 2009-07-24 2010-06-07 동국대학교 산학협력단 Apparatus and method for substrate manufacturing of flexible solar cell and manufacturing method of solar cell using the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101461831B1 (en) * 2013-11-27 2014-11-14 주식회사 포스코 Substrate for ci(g)s solar cell and method for manufacturing the same
KR101461830B1 (en) * 2013-11-27 2014-11-21 주식회사 포스코 Substrate for ci(g)s solar cell and method for manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR101253953B1 (en) 2013-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bosio et al. The history of photovoltaics with emphasis on CdTe solar cells and modules
Song et al. Wide-bandgap, low-bandgap, and tandem perovskite solar cells
Efaz et al. A review of primary technologies of thin-film solar cells
JP5125169B2 (en) Photovoltaic device
JP2011155237A (en) Compound thin film solar cell, method of manufacturing compound thin film solar cell, and compound thin film solar cell module
EP2720276A2 (en) Solar cell substrate, method for manufacturing same, and solar cell using same
CN101866963A (en) Silicon-based multijunction multi-laminated PIN thin film solar cell with high conversion rate and production method thereof
US20110017289A1 (en) Cigs solar cell and method of fabricating the same
JP2015508239A (en) Compound semiconductor solar cell
Suresh et al. Extrinsic Doping of Ink‐Based Cu (In, Ga)(S, Se) 2‐Absorbers for Photovoltaic Applications
KR101253953B1 (en) Laminated substrate for ci(g)s solar cell
KR101228685B1 (en) Substrate for ci(g)s solar cell and ci(g)s solar cell using the same
KR101228735B1 (en) Solar cell substrate having multi-layer barrier layer and solar cell using the same
EP2720279A2 (en) Solar cell substrate and solar cell using same
TW201427054A (en) Photoelectric conversion element and method of producing the same, manufacturing method for buffer layer of photoelectric conversion element, and solar cell
KR20120137928A (en) Laminated substrate for ci(g)s solar cell
KR20090065894A (en) Tandem structure cigs solar cell and method for manufacturing the same
Arba et al. Determination of the optimal conditions for the deposition of Cu 2 ZnSnS 4 (CZTS) thin films by spray pyrolysis using Taguchi method
KR101461831B1 (en) Substrate for ci(g)s solar cell and method for manufacturing the same
KR101242856B1 (en) Fe-Cr ALLOY SUBSTRATE FOR CI(G)S SOLAR CELL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
KR101867617B1 (en) Solar cell having layer for multi diffusion barrier
KR20120136931A (en) Fe-ni alloy substrate for ci(g)s solar cell and method for manufacturing the same
KR20120137926A (en) Laminated substrate for ci(g)s solar cell
KR101069109B1 (en) Thin film solar cell and method of manufacturing the same
KR101242942B1 (en) Solar cell substrate and method for manutacturing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160404

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180405

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190403

Year of fee payment: 7