KR101037124B1 - Solar cell and manufacturing method - Google Patents
Solar cell and manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- KR101037124B1 KR101037124B1 KR1020100008218A KR20100008218A KR101037124B1 KR 101037124 B1 KR101037124 B1 KR 101037124B1 KR 1020100008218 A KR1020100008218 A KR 1020100008218A KR 20100008218 A KR20100008218 A KR 20100008218A KR 101037124 B1 KR101037124 B1 KR 101037124B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- semiconductor layer
- amorphous semiconductor
- substrate
- layer
- solar cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. 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
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
태양전지 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명에 따른 태양전지는 기판(100); 기판(100) 상에 형성되는 하부전극(200a); 하부전극(200a) 상에 순차적으로 적층된 제1 다결정 반도체층(311), 제2 다결정 반도체층(312) 및 제3 비정질 반도체층(313)을 포함하는 광전소자부(300a); 및 광전소자부(300a) 상에 형성되는 상부전극(500)을 포함하는 것을 특징으로 한다.A solar cell and a method of manufacturing the same are disclosed. Solar cell according to the invention the substrate 100; A lower electrode 200a formed on the substrate 100; An optoelectronic device portion 300a including a first polycrystalline semiconductor layer 311, a second polycrystalline semiconductor layer 312, and a third amorphous semiconductor layer 313 sequentially stacked on the lower electrode 200a; And an upper electrode 500 formed on the optoelectronic device portion 300a.
Description
본 발명은 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 적층된 반도체층(광전소자) 중 빛이 수광되는 측의 반도체층만 비정질로 형성하고 다른 반도체층은 다결정으로 형성하여 균일한 광전 변환 효율을 얻을 수 있는 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell and a method of manufacturing the same. In more detail, in the stacked semiconductor layer (photoelectric element), only the semiconductor layer on the light-receiving side is formed amorphous and the other semiconductor layer is formed of polycrystal to obtain a uniform photoelectric conversion efficiency and a solar cell and a method of manufacturing the same. It is about.
일반적으로 비정질 실리콘(a-Si)을 이용한 박막형 태양전지는 비정질 실리콘 물질 자체의 특성으로 인해 캐리어(carrier)의 확산 거리(diffusion length)가 단결정 또는 다결정 실리콘에 비해 매우 낮다. 따라서, p-n 접합 구조로 제조될 경우 빛에 의해 생성된 전자-정공 쌍(electron-hole pairs)의 수집 효율은 매우 낮고, 빛에 장시간 노출되면 열화 현상이 나타나서 시간이 갈수록 광전 변환 효율이 저하되는 문제점을 가지고 있다.In general, a thin film solar cell using amorphous silicon (a-Si) has a very low diffusion length of a carrier compared to single crystal or polycrystalline silicon due to the characteristics of the amorphous silicon material itself. Therefore, when manufactured with a pn junction structure, the collection efficiency of electron-hole pairs generated by light is very low, and when exposed to light for a long time, deterioration occurs and the photoelectric conversion efficiency decreases with time. Have
이러한 문제점을 해결하기 위해, 불순물이 첨가되지 않은 진성(intrinsic) 반도체층을 광 흡수층으로 사용하여 높은 불순물 도핑 농도를 갖는 p 형과 n 형 사이에 형성하는 비정질 실리콘 p-i-n 구조와, 이를 고온에서 열처리(예를 들면, 600도 이상)하여 다결정 실리콘(p-si)으로 결정화하는 다결정 실리콘 p-i-n 구조의 태양전지가 제안되었다.In order to solve this problem, an amorphous silicon pin structure formed between p-type and n-type having a high impurity doping concentration by using an intrinsic semiconductor layer containing no impurity as a light absorbing layer, and heat treatment at high temperature ( For example, a solar cell having a polycrystalline silicon pin structure which crystallizes to polycrystalline silicon (p-si) at 600 degrees or more) is proposed.
하지만, 이러한 다결정 실리콘 p-i-n 구조에서는 3층의 비정질 실리콘을 모두 결정화하기 위해서는 열처리 온도가 600도 이상의 고온이 장시간 요구되기 때문에, 기판이 변형(예를 들면, 기판 휨)되는 문제점을 초래할 수 있다. 또한, 적층된 다결정 실리콘층은 빛이 수광되는 방향에 따라 층간 수광 양의 차이가 발생하게 되어 균일한 광전 변환 효율을 얻기 어렵다는 한계도 가지고 있다.However, in such a polycrystalline silicon p-i-n structure, a high temperature of 600 ° C. or more is required for a long time in order to crystallize all three layers of amorphous silicon, which may cause a problem in that the substrate is deformed (for example, substrate warpage). In addition, the laminated polycrystalline silicon layer also has a limitation in that it is difficult to obtain a uniform photoelectric conversion efficiency due to a difference in the amount of light reception between layers depending on the direction in which light is received.
한편, 다수개의 광전소자를 전기적으로 직렬로 연결시켜 우수한 광전 변환 효율을 구현하는 기술이 개발되어 왔다. 종래의 직렬 연결 방식의 태양전지를 살펴보면, 도 1은 종래의 태양전지의 구성을 나타내는 도면이다.On the other hand, a technique has been developed to implement a good photoelectric conversion efficiency by electrically connecting a plurality of optoelectronic devices in series. Looking at a conventional solar cell of the series connection method, Figure 1 is a view showing the configuration of a conventional solar cell.
도 1을 참조하면, 종래의 태양전지는 다수개의 단위셀 영역(a`)과 단위셀 영역(a`) 사이에 위치하는 배선영역(b`)을 포함하는 기판(10)이 제공된다. 이때, 기판(10) 상의 단위셀 영역(a`)에서는 하부전극(11)이 형성되고, 하부전극(11) 상에는 반도체층이 적층된 광전소자(20)가 형성된다.Referring to FIG. 1, a conventional solar cell is provided with a
이어서, 광전소자(20) 상에는 상부전극(30)이 형성되어 하나의 태양전지 단위셀을 구성하는데, 상부전극(30)은 이웃하는 다른 단위셀(a`)의 하부전극(11) 상부와 배선영역(b`) 상에서 접속되어 전기적으로 직렬 방식으로 연결된다.Subsequently, the
그러나, 종래의 직렬 방식 태양전지는 배선영역(b`)에서 태양전지 단위셀 간의 연결이 이루어질 때, 광전소자(20)의 측면과 상부전극(30)이 단락(short circuit: SC)되어 불필요한 누설전류가 발생할 수 있다. 또한, 이웃하는 단위셀의 하부전극(11) 사이에는 광전소자(20)의 반도체층 중 불순물이 도핑되어 저항이 낮은 n 형 또는 p 형 반도체층이 형성되어 있으므로, 단위셀 사이의 단락 현상(Short Circuit)을 초래할 수도 있어 광전 변환 효율이 저하될 수 있다.However, in the conventional series solar cell, when the connection between the unit cells of the solar cell is made in the wiring area b`, the side surface of the
특히, 종래의 태양전지는 하부전극(11)을 레이저 스크라이빙 방식으로 제1 패턴한 후, 광전소자(20)을 형성하고, 다시 광전소자(20) 만을 레이저 스크라이빙 방식으로 제2 패턴한다. 이어서, 상부전극(30)을 형성하고 상부전극(30)과 광전소자(20)를 레이저 스크라이빙 방식으로 제3 패턴하여 태양전지를 구현할 수 있다.In particular, in the conventional solar cell, after the first pattern of the lower electrode 11 is formed by the laser scribing method, the
따라서, 종래의 태양전지는 최소 3번의 레이저 스크라이빙 공정이 필요하여, 공정 시간과 비용이 증가하고, 단위셀 영역의 면적비가 감소되어[즉, 태양전지의 배선(데드)영역이 증가하여] 광전 변환 효율이 저하된다. 이때, 제3 패턴의 경우, 상부전극(30)과 광전소자(20)가 서로 다른 재질로 형성되어 있기 때문에 레이저 스크라이빙으로 일괄적으로 제거하기 어려운 문제점도 가지고 있다.Therefore, the conventional solar cell requires at least three laser scribing processes, which increases the processing time and cost, and reduces the area ratio of the unit cell area (that is, by increasing the wiring (dead) area of the solar cell). The photoelectric conversion efficiency is lowered. In this case, in the case of the third pattern, since the
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 다결정 광전소자에 있어서 빛이 수광되는 측의 반도체층의 에너지 밴드 갭을 증가시켜 균일한 광전 변환 효율을 얻을 수 있는 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems of the prior art, it is possible to obtain a uniform photoelectric conversion efficiency by increasing the energy band gap of the semiconductor layer of the light receiving side in a polycrystalline optoelectronic device It is an object to provide a solar cell and a method of manufacturing the same.
또한, 본 발명은 하부전극과 반도체층을 일괄적으로 패터닝하여 패턴 공정 수를 감소시킬 수는 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a solar cell and a method of manufacturing the same, which can reduce the number of pattern processes by collectively patterning a lower electrode and a semiconductor layer.
또한, 본 발명은 상부전극만을 제거하여 보다 간편하고 비용이 절감된 공정으로 직렬 연결 구조를 구현할 수 있는 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a solar cell and a method of manufacturing the same that can implement a series connection structure in a simpler and more cost-saving process by removing only the upper electrode.
본 발명의 상기 목적은 기판; 상기 기판 상에 형성되는 하부전극; 상기 하부전극 상에 순차적으로 적층된 제1 다결정 반도체층, 제2 다결정 반도체층 및 제3 비정질 반도체층을 포함하는 광전소자부; 및 상기 광전소자부 상에 형성되는 상부전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지에 의해 달성된다.The object of the present invention is a substrate; A lower electrode formed on the substrate; An optoelectronic device portion including a first polycrystalline semiconductor layer, a second polycrystalline semiconductor layer, and a third amorphous semiconductor layer sequentially stacked on the lower electrode; And an upper electrode formed on the optoelectronic device portion.
또한, 본 발명의 상기 목적은 다수개의 단위셀 영역과 상기 단위셀 영역 사이에 위치하는 다수개의 배선영역을 포함하는 기판; 상기 기판 상의 상기 단위셀 영역 상에 형성되는 하부전극; 상기 기판 상의 상기 배선영역 상에 형성되며 상기 하부전극의 일측과 동일층으로 연결되는 하부연결전극; 상기 하부전극 상에 형성되며, 순차적으로 적층된 제1, 제2 다결정 반도체층 및 제3 비정질 반도체층을 포함하는 광전소자부; 상기 광전소자부와 동일층으로 상기 하부연결전극 상에 형성되는 더미광전소자; 및 상기 광전소자부 상에 형성되되, 일정간격을 두고 상기 더미광전소자 상에 형성되어 이웃하는 단위셀 영역의 광전소자부와 전기적으로 접속되는 상부전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지에 의해서도 달성된다.In addition, the object of the present invention is a substrate including a plurality of unit cell region and a plurality of wiring region located between the unit cell region; A lower electrode formed on the unit cell area on the substrate; A lower connection electrode formed on the wiring area on the substrate and connected to the same layer as one side of the lower electrode; An optoelectronic device portion formed on the lower electrode and including first and second polycrystalline semiconductor layers and a third amorphous semiconductor layer sequentially stacked; A dummy photoelectric device formed on the lower connection electrode in the same layer as the photoelectric device part; And an upper electrode formed on the optoelectronic device portion, the upper electrode being formed on the dummy photoelectric device at a predetermined interval and electrically connected to the optoelectronic device portion of a neighboring unit cell region. do.
이때, 상기 광전소자부는, 상기 제3 비정질 반도체층 상에 형성되는 상부 제1 비정질 반도체층; 상기 상부 제1 비정질 반도체층 상에 형성되는 상부 제2 비정질 반도체층; 및 상기 상부 제2 비정질 반도체층 상에 형성되는 상부 제3 비정질 반도체층을 더 포함할 수 있다.In this case, the optoelectronic device portion, the upper first amorphous semiconductor layer formed on the third amorphous semiconductor layer; An upper second amorphous semiconductor layer formed on the upper first amorphous semiconductor layer; And an upper third amorphous semiconductor layer formed on the upper second amorphous semiconductor layer.
상기 제1, 제2 다결정 반도체층은 p 형, i 형 반도체층이고, 제3 비정질 반도체층은 n 형 반도체층일 수 있다.The first and second polycrystalline semiconductor layers may be p-type and i-type semiconductor layers, and the third amorphous semiconductor layer may be an n-type semiconductor layer.
상기 하부전극과 상기 광전소자부는 일괄적으로 패턴될 수 있다.The lower electrode and the optoelectronic device portion may be collectively patterned.
상기 기판 상의 상기 배선영역 상에 위치하며, 상기 하부전극 및 상기 광전소자부의 측면과 상기 상부전극 사이에 위치하는 측벽 절연층을 더 형성할 수 있다.A sidewall insulating layer may be further formed on the wiring area on the substrate and disposed between the lower electrode and the side surface of the optoelectronic device portion and the upper electrode.
또한, 본 발명의 상기 목적은 기판을 제공하는 단계; 상기 기판 상에 하부전극을 형성하는 단계; 상기 하부전극 상에 제1 비정질 반도체층을 형성하는 단계상기 제1 비정질 반도체층 상에 제2 비정질 반도체층을 형성하는 단계; 상기 제1, 제2 비정질 반도체층을 제1, 제2 다결정 반도체층으로 결정화하는 단계; 상기 제2 다결정 반도체층 상에 제3 비정질 반도체층을 형성하는 단계; 및 상기 제3 비정질 반도체층 상에 상부전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법에 의해서도 달성된다.In addition, the object of the present invention is to provide a substrate; Forming a lower electrode on the substrate; Forming a first amorphous semiconductor layer on the lower electrode; forming a second amorphous semiconductor layer on the first amorphous semiconductor layer; Crystallizing the first and second amorphous semiconductor layers into first and second polycrystalline semiconductor layers; Forming a third amorphous semiconductor layer on the second polycrystalline semiconductor layer; And it is also achieved by the method of manufacturing a solar cell comprising the step of forming an upper electrode on the third amorphous semiconductor layer.
또한, 본 발명의 상기 목적은 다수개의 단위셀 영역과 상기 단위셀 영역 사이에 위치하는 다수개의 배선영역을 포함하는 기판을 제공하는 단계; 상기 기판 상의 전면에 하부전도층과 제1, 제2 다결정 반도체층 및 제3 비정질 반도체층을 포함하는 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 기판 상의 상기 배선영역 상의 상기 하부전도층과 상기 반도체층을 일괄적으로 제1 패터닝하는 단계; 상기 기판 상의 전면에 상부전도층을 형성하는 단계; 및 상기 기판 상의 상기 배선영역 상의 상기 상부전도층을 제2 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법에 의해서도 달성된다.In addition, the object of the present invention is to provide a substrate including a plurality of unit cell region and a plurality of wiring region located between the unit cell region; Sequentially forming a semiconductor layer including a lower conductive layer, a first polycrystalline semiconductor layer, and a third amorphous semiconductor layer on an entire surface of the substrate; Firstly patterning the lower conductive layer and the semiconductor layer on the wiring region on the substrate; Forming an upper conductive layer on an entire surface of the substrate; And second patterning the upper conductive layer on the wiring region on the substrate.
이때, 상기 제3 비정질 반도체층 상에는 상부 제1 비정질 반도체층을 형성하는 단계; 상기 상부 제1 비정질 반도체층 상에 상부 제2 비정질 반도체층을 형성하는 단계; 및 상기 상부 제2 비정질 반도체층 상에 상부 제3 비정질 반도체층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.In this case, forming an upper first amorphous semiconductor layer on the third amorphous semiconductor layer; Forming an upper second amorphous semiconductor layer on the upper first amorphous semiconductor layer; And forming an upper third amorphous semiconductor layer on the upper second amorphous semiconductor layer.
상기 제1 패터닝은 레이저 스크라이빙을 이용하여 수행될 수 있다.The first patterning may be performed using laser scribing.
상기 제2 패터닝은 레이저 스크라이빙 또는 기계적인 스크라이빙을 이용하여 수행될 수 있다.The second patterning may be performed using laser scribing or mechanical scribing.
상기 제1, 제2 다결정 반도체층은 p 형, i 형 반도체층이고, 제3 비정질 반도체층은 n 형 반도체층일 수 있다.The first and second polycrystalline semiconductor layers may be p-type and i-type semiconductor layers, and the third amorphous semiconductor layer may be an n-type semiconductor layer.
상기 기판 상의 상기 배선영역 상에 상기 패터닝된 하부전도층과 상기 패터닝된 반도체층의 측면과 접하는 측벽 절연층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include forming a sidewall insulating layer contacting a side surface of the patterned lower conductive layer and the patterned semiconductor layer on the wiring area on the substrate.
본 발명에 따르면, 반도체층(광전소자) 중 빛이 수광되는 측의 반도체층(특히, p, i, n 형 중 저항이 가장 작은 n 형 반도체층)을 비정질로 형성하여 양호한 광전 변환 효율을 얻을 수 있다.According to the present invention, a semiconductor layer (photoelectric element) on the side where light is received (in particular, an n-type semiconductor layer having the least resistance among p, i, and n-types) is formed amorphous to obtain good photoelectric conversion efficiency. Can be.
또한, 본 발명에 따르면, 하부전극과 반도체층을 일괄적으로 패터닝하여 패턴 공정 수, 공정 시간과 공정 비용을 감소시키고, 단위셀 영역의 면적을 증가시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, the lower electrode and the semiconductor layer may be collectively patterned to reduce the number of pattern processes, the process time, and the process cost, and to increase the area of the unit cell region.
또한, 본 발명에 따르면, 반도체층 중 빛이 수광되는 측의 반도체층(특히, p, i, n 형 중 저항이 가장 작은 n 형 반도체층)을 비정질로 형성하여 상부전극만을 제거하여도 직렬 연결시 발생되는 단락 현상을 효율적으로 방지할 수 있다.In addition, according to the present invention, a semiconductor layer (especially an n-type semiconductor layer having the smallest resistance among p, i, and n-type resistors) of the light-receiving side of the semiconductor layer is formed in an amorphous manner to remove only the upper electrode in series. It is possible to effectively prevent a short circuit occurring at the time of.
도 1은 종래의 태양전지의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조 과정을 순차적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 형태의 태양전지를 나타내는 도면이다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 직렬 방식 태양전지의 제조 과정을 순차적으로 나타내는 도면이다.1 is a view showing the configuration of a conventional solar cell.
2 to 4 are views sequentially showing a manufacturing process of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing another type of solar cell according to an embodiment of the present invention.
6 to 10 are views sequentially illustrating a manufacturing process of a series solar cell according to an embodiment of the present invention.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.DETAILED DESCRIPTION The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings that show, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description, therefore, is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is defined only by the appended claims, along with the full range of equivalents to which such claims are entitled. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several aspects, and length, area, thickness, and the like may be exaggerated for convenience.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention.
단위셀Unit cell 태양전지 Solar cell
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조 과정을 순차적으로 나타내는 도면이다.2 to 4 are views sequentially showing a manufacturing process of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 설명의 편의를 위해 일 예로, 기판(100) 상의 태양전지에 있어서, 단위셀 영역(a)의 단면을 중심으로 설명한다.Hereinafter, for convenience of description, the solar cell on the
먼저, 도 2를 참조하면, 기판(100)을 제공할 수 있다. 기판(100)의 재질은 투명한 유리 기판을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 태양전지가 빛을 수광하는 방향에 따라 유리, 플라스틱과 같은 투명 재질 또는 실리콘, 금속[예를 들면, SUS(Stainless Steel)]과 같은 불투명 재질을 모두 사용할 수 있다.First, referring to FIG. 2, a
이때, 기판(100)의 표면에는 텍스쳐링(texturing)이 수행될 수 있다. 본 발명에서 텍스쳐링이란, 태양전지의 기판 표면에 입사되는 빛이 반사되어 광학적으로 손실됨으로써 그 특성이 저하되는 현상을 방지하지 위한 것이다. 즉, 기판의 표면을 거칠게 만드는 것으로, 기판 표면에 요철 패턴(미도시 함)을 형성하는 것을 말한다. 예를 들면, 텍스쳐링으로 기판의 표면이 거칠어지면 표면에서 한번 반사된 빛이 태양전지 방향으로 재반사될 수 있으므로 빛이 손실되는 것을 감소시킬 수 있고, 광 포획량이 증가되어 태양전지의 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있다.In this case, texturing may be performed on the surface of the
이때, 대표적인 텍스쳐링 방법으로는 샌드 블래스팅 방법을 사용할 수 있다. 본 발명에서의 샌드 블래스팅은 식각 입자를 압축 공기로 분사하여 식각하는 건식 블래스팅과 액체와 함께 식각 입자를 분사하여 식각하는 습식 블래스팅을 모두 포함하는 것이다. 한편, 본 발명의 샌드 블래스팅에 사용되는 식각 입자는 모래, 작은 금속과 같이 물리적 충격으로 기판에 요철을 형성시킬 수 있는 입자를 제한 없이 사용할 수 있다.In this case, a sand blasting method may be used as a representative texturing method. Sand blasting in the present invention includes both dry blasting for etching by etching the etching particles with compressed air and wet blasting for etching by etching the etching particles together with the liquid. On the other hand, the etching particles used in the sand blasting of the present invention can be used without limitation, particles that can form irregularities on the substrate by physical impact, such as sand, small metal.
이어서, 기판(100) 상에는 반사 방지층(미도시)을 형성할 수 있다. 반사 방지층은 기판(100)을 통하여 입사된 태양광이 광전소자에 흡수되지 못하고 바로 외부로 반사됨으로써, 태양전지의 효율을 저하시키는 현상을 방지하는 역할을 한다. 반사 방지층의 소재는 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx)일 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다.Subsequently, an antireflection layer (not shown) may be formed on the
반사 반지층의 형성 방법으로는 저압 화학기상 증착법(Low Pressure Chemical Vapor Deposition: LPCVD) 및 플라즈마 화학기상 증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition: PECVD) 등을 포함할 수 있다.The method of forming the reflective ring layer may include low pressure chemical vapor deposition (LPCVD), plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), and the like.
이어서, 기판(100) 상에는 전도성 재질의 하부전극(200a)을 형성할 수 있다. 하부전극(200a)의 소재는 빛을 수광하는 방향에 따라 투명 또는 불투명한 전도성 재질을 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 접촉 저항이 낮으면서 투명한 성질을 갖는 투명 전극인 TCO(Transparent Conductive Oxide)을 사용할 수 있는데, 일례로 AZO(ZnO:Al), ITO(Indium-Tin-Oxide), GZO(ZnO:Ga), BZO(ZnO:B) 및 SnO2(SnO2:F) 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 접촉 저항이 낮으면서 고온 공정을 진행하더라도 전기적 특성이 저하되지 않는 불투명한 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 몰리텅스텐(MoW) 중 어느 하나이거나 이들의 합금을 포함할 수 있다.Subsequently, a
하부전극(200a)의 형성 방법으로는 열 증착법(Thermal Evaporation), 전자빔 증착법(E-beam Evaporation), 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리기상 증착법(Physical Vapor Deposition: PVD) 및 LPCVD, PECVD, 금속유기 화학기상 증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: MOCVD)과 같은 화학기상 증착법(Chemical Vapor Deposition: CVD)을 포함할 수 있다.The
한편, 하부전극(200a) 상에는 투명전도성 재질의 반사층(미도시)을 추가로 형성할 수도 있다. 즉, 반사층은 하부전극(200a)과 후에 형성될 반도체층[300: 단위셀 영역에서 광전소자부(300a)를 의미함]사이에 위치한다. 반사층은 하부전극(200a)과 전기적으로 연결되면서도 기판(100)의 상측에서 입사되는 태양광을 반사시켜 태양전지의 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있다. 반사층은 ZnO에 Al이 소량 첨가된 AZO(ZnO:Al)인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되지 않으며 통상적인 투명 전도성 소재인 ITO(Indium Tin Oxide), ZnO(Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), SnO에 F가 소량 도핑된 FSO(SnO:F) 등을 포함할 수 있다. 반사층의 형성 방법으로는 스퍼터링과 같은 물리기상 증착법 및 LPCVD, PECVD, MOCVD와 같은 화학기상 증착법 등을 포함할 수 있다.Meanwhile, a reflective layer (not shown) of a transparent conductive material may be further formed on the
또한, 하부전극(200a)의 표면은 기판(100)의 표면과 마찬가지로 태양전지의 광전 변환 효율을 향상시키기 위하여 상술한 바 있는 텍스쳐링 처리될 수 있다.In addition, the surface of the
이어서, 하부전극(200a) 상에는 p 형과 n 형의 전도성을 가지는 반도체층(300)이 적층되거나, p 형, i 형, n 형의 반도체층(300)이 적층될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 일 예로 통상적으로 사용되는 실리콘(Si)으로 p 형, i 형, n 형 실리콘층(300: 311, 312, 313)이 적층된 것을 상정하여 설명한다. 이때, 실리콘층(300) 중 빛이 수광되는 측의 실리콘층은 비정질 실리콘으로 형성하고, 다른 실리콘층은 다결정 실리콘으로 형성할 수 있는데, 특히, p, i, n 형 중 저항이 가장 작은 n 형 실리콘층을 비정질 실리콘으로 형성하는 것이 바람직할 수 있다.Subsequently, the
이는 빛이 먼저 수광되는 n 형 실리콘층 보다 나중에 수광되는 i 형, p 형 실리콘층의 수광률 저하되기 때문에, 에너지 밴드 갭이 가장 작은 n 형 실리콘층의 에너지 밴드 갭(다결정 실리콘층 보다 비정질 실리콘층의 에너지 밴드 갭이 큼)을 증가시켜 실리콘층간 광전 변환 효율을 균일하게 할 수 있다.This is because the light-receiving rate of the i-type and p-type silicon layers received later than the n-type silicon layer where light is received first is lowered, so that the energy band gap of the n-type silicon layer having the smallest energy band gap (amorphous silicon layer than the polycrystalline silicon layer) The energy band gap of the large) can be increased to make the photoelectric conversion efficiency between the silicon layers uniform.
보다 상세하게 설명하면, 하부전극(200a) 상에는 제1 비정질 실리콘층(311a)을 형성하고, 이어서 제1 비정질 실리콘층(311a) 상에는 제2 비정질 실리콘층(312a)을 형성할 수 있다. 제1, 제2 비정질 실리콘층(311a, 312a)의 형성 방법으로는 PECVD 또는 LPCVD와 같은 화학기상 증착법을 이용하여 형성할 수 있다.In more detail, the first
다음으로, 도 3을 참조하면, 제1, 제2 비정질 실리콘층(311a, 312a)을 결정화시킬 수 있다. 즉, 제1 비정질 실리콘층(311a)은 제1 다결정 실리콘층(311)으로, 제2 비정질 실리콘층(312a)은 제2 다결정 실리콘층(312)으로 각각 결정화될 수 있다.Next, referring to FIG. 3, the first and second
이때, 비정질 실리콘을 결정화하는 방법은 SPC(solid phase crystallization), ELA(excimer laser annealing), SLS(sequential lateral solidification), MIC(metal induced crystallization), 및 MILC(metal induced lateral crystallization) 중 어느 하나의 방법을 사용할 수 있다. 상기의 비정질 실리콘의 결정화 방법은 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 본 명세서에서는 생략하기로 한다.In this case, the method of crystallizing amorphous silicon is any one of solid phase crystallization (SPC), excimer laser annealing (ELA), sequential lateral solidification (SLS), metal induced crystallization (MIC), and metal induced lateral crystallization (MIL) Can be used. Since the crystallization method of the amorphous silicon is a known technique, a detailed description thereof will be omitted herein.
한편, 상기에서는 하부 제1, 제2 비정질 실리콘층(311a, 312a)을 모두 형성한 후에 이들 층을 동시에 결정화시키는 것으로 설명하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 하나의 하부 비정질 실리콘층마다 결정화 공정을 별도로 진행할 수도 있다.In the above description, the lower first and second
또한, 제1 다결정 실리콘층(311), 제2 다결정 실리콘층(312)에 대해서는 다결정 실리콘층의 제반 특성을 보다 향상시키기 위하여 결함 제거 공정을 추가로 진행할 수 있다. 본 발명에서는 다결정 실리콘층을 고온 열처리하거나 수소 플라즈마 처리하여 다결정 실리콘층 내에 존재하는 결함(예를 들어, 불순물 및 댕글링 본드 등)을 제거할 수 있다.In addition, the defect removal process may be further performed on the first
다음으로, 도 4를 참조하면, 제2 다결정 실리콘층(312) 상에 비정질 실리콘층(313)을 형성할 수 있다. 결국, 하부전극(200a) 상에는 제1, 제2 다결정 실리콘층 및 제3 비정질 실리콘층(311, 312, 313)으로 구성되는 하나의 광전소자를 포함하는 광전소자부(300a)가 형성될 수 있다. 이러한 광전소자는 빛이 수광되어 발생되는 광기전력으로 전력을 생산할 수 있는 p 형, i 형, n 형의 다결정 실리콘층이 순서대로 적층된 p-i-n 다이오드의 구조일 수 있다. 여기서 i 형은 불순물이 도핑되지 않은 진성(intrinsic)을 의미한다.Next, referring to FIG. 4, an
한편, n 형 또는 p 형 도핑은 비정질 실리콘층 형성시에 불순물을 인시츄(in situ) 방식으로 도핑하는 것이 바람직하다. P 형 도핑시 불순물로서는 보론(B)을 n형 도핑시 불순물로서는 인(P) 또는 비소(As)를 사용하는 것이 일반적이나, 이에 한정되는 것은 아니며 공지된 기술을 제한 없이 사용할 수 있다.On the other hand, n-type or p-type doping is preferably doped in the in situ (in situ) method when forming the amorphous silicon layer. It is common to use boron (B) as an impurity in P-type doping and phosphorus (P) or arsenic (As) as an impurity in n-type doping, but it is not limited to this, and well-known techniques can be used without limitation.
이어서, 제3 비정질 반도체층(313) 상에는 투명 전도성 재질의 상부전극(500)을 형성할 수 있다. 상부전극(500)의 소재는 ITO, ZnO, IZO, AZO(ZnO:Al), FSO(SnO:F) 중 어느 하나인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상부전극(500)의 형성 방법으로는 스퍼터링과 같은 물리기상 증착법 및 LPCVD, PECVD, MOCVD와 같은 화학기상 증착법 등을 포함할 수 있다.Subsequently, an
탠덤형Tandem 태양전지 Solar cell
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 형태의 태양전지를 나타내는 도면이다.5 is a view showing another type of solar cell according to an embodiment of the present invention.
이상에서 설명된 제1, 제2 다결정 실리콘층 및 제3 비정질 실리콘층(311, 312, 313)으로 구성된 광전소자(310) 상에 다른 광전소자가 더 형성될 수 있는데, 이러한 다른 광전소자는 비정질 실리콘층이 적층된 비정질 광전소자(320)일 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 광전소자(310, 320)가 탠덤 구조로 형성된 광전소자부(300a)를 구현할 수 있다. 한편, 이러한 탠덤 구조는 광전소자가 삼중 이상으로 적층된 다중 접합 구조를 포괄적으로 의미할 수 있다.Another optoelectronic device may be further formed on the
도 5를 참조하면, 제3 비정질 실리콘층(313) 상에는 상부 제1 비정질 실리콘층(321)을 형성하고, 이어서 상부 제1 비정질 실리콘층(321) 상에는 상부 제2 비정질 실리콘층(322)을 형성하고, 이어서 상부 제2 비정질 실리콘층(322) 상에는 상부 제3 비정질 실리콘층(323)을 형성하여 p-i-n 다이오드의 구조의 비정질 광전소자(320)가 구성될 수 있다. 이때, 상부 제1, 제2, 제3 비정질 실리콘층(321, 322, 323)의 형성 방법으로는 PECVD 또는 LPCVD와 같은 화학기상 증착법을 이용하여 형성할 수 있다.Referring to FIG. 5, an upper first
이로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 탠덤형 태양전지에 채용되는 다결정 실리콘층과 비정질 실리콘층으로 이루어진 광전소자(310)와 비정질 실리콘층으로만 이루어진 비정질 광전소자(320)로 구성되는 광전소자부(300a)를 얻을 수 있다.As a result, the optoelectronic device portion including the
한편, 도시되어 있지 않지만, 제3 비정질 실리콘층(313)과 상부 제1 비정질 실리콘층(321) 사이에는 투명 전도성 재질의 연결층이 추가로 형성될 수 있다. 이러한 연결층은 제3 비정질 실리콘층(313)과 상부 제1 비정질 실리콘층(321)간에 터널 접합(tunnel junction)이 이루어지게 하여 태양전지의 보다 양호한 광전 변환 효율을 기대할 수 있게 된다. 연결층의 소재는 ITO, ZnO, IZO, AZO(ZnO:Al), FSO(SnO:F) 중 어느 하나인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 연결층의 형성 방법으로는 스퍼터링과 같은 물리기상 증착법 및 LPCVD, PECVD, MOCVD와 같은 화학기상 증착법 등을 포함할 수 있다.Although not shown, a connection layer of a transparent conductive material may be further formed between the third
직렬 연결형 태양전지Series connected solar cell
본 명세서에 있어서, 단위셀 영역(a) 이란 태양전지에서 광전소자(반도체층)가 위치하여 광전 변환이 이루어지는 영역을 의미하는 것이다.In the present specification, the unit cell region (a) refers to a region in which a photoelectric device (semiconductor layer) is positioned in the solar cell to perform photoelectric conversion.
또한, 본 명세서에 있어서, 배선영역(b) 이란 단위셀 영역(a) 사이에 위치하며 단위셀 간을 분리함과 동시에 전기적으로 연결(예를 들면, 직렬 연결 방식) 하는 기능을 수행하는 영역을 의미하는 것으로, 실질적으로 광전 변환이 일어나지 않으므로 데드영역으로 이해될 수 있다.In addition, in the present specification, the wiring area (b) refers to an area that is located between the unit cell areas (a) and performs a function of electrically connecting (eg, a series connection method) while separating the unit cells. Meaning, it can be understood as a dead region since substantially no photoelectric conversion occurs.
이하의 상세한 설명에서는 상술된 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 단위셀을 다수개 포함하는 직렬 연결형 태양전지의 구성 및 그 제조방법에 대하여 살펴보기로 한다. 이때, 직렬 연결형 태양전지의 단위셀 영역(a)의 구성은 상술한 단위셀 태양전지 구성과 동일하다. 따라서, 설명의 중복을 피하기 위해 단위셀 영역(a)에 포함되는 구성요소의 상세한 설명은 생략한다.In the following detailed description, a configuration and a manufacturing method of a series-connected solar cell including a plurality of solar cell unit cells according to an embodiment of the present invention described above will be described. In this case, the configuration of the unit cell region a of the series-connected solar cell is the same as that of the unit cell solar cell. Therefore, detailed description of components included in the unit cell area a is omitted in order to avoid duplication of description.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 직렬 방식 태양전지의 제조 과정을 순차적으로 나타내는 도면이다.6 to 10 are views sequentially illustrating a manufacturing process of a series solar cell according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 6을 참조하면, 다수개의 단위셀 영역(a)과 단위셀 영역(a) 사이에 위치하는 다수개의 배선영역(b)을 포함하는 기판(100)이 제공될 수 있다.First, referring to FIG. 6, a
이어서, 기판(100) 상에는 전도성 재질의 하부전도층(200)이 형성될 수 있다. 하부전도층(200)은 상술한 태양전지의 하부전극(200a)과 동일한 재질 및 방법으로 형성될 수 있다.Subsequently, a lower
이어서, 하부전도층(200)의 상부 전면에 제1, 제2 다결정 실리콘층 및 제3 비정질 실리콘층(311, 312, 313)을 포함하는 실리콘층(300)를 형성할 수 있다. 이러한 실리콘층(300)은 상술한 태양전지의 광전소자부(300a)와 동일한 재질 및 방법으로 형성될 수 있다.Subsequently, the
다음으로, 도 7을 참조하면, 하부전도층(200)과 실리콘층(300)을 배선영역(b)에서 일괄적으로 제1 패터닝(10)하여 서로 분리(절연)된 일정한 단위 패턴을 형성할 수 있다.Next, referring to FIG. 7, the lower
이러한 제1 패터닝(10)으로는 레이저 광원을 이용한 식각 방법인 레이저 스크라이빙 방법(laser scribing)을 사용하여 수행될 수 있다. 레이저는 IR-ns(Infrared ray-nanosecond) 또는 IR-ps(Infrared ray-picosecond) 레이저를 사용할 수 있다. 레이저 조사에 의하여 하부전도층(200)의 블로우-업(blow-up)시 실리콘층(300)을 팝핑(popping)하는 메커니즘을 통해 동시에 패터닝 할 수 있다. 이때, 레이저의 조사 방향은 상부에서 직접 조사될 수 있으나, 기판(100)을 통해 하부에서 조사될 수도 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 공지된 포토리소그래피법(photolithography)을 포함하는 식각 방법을 제한 없이 사용할 수 있다.The
한편, 이하에서는 태양전지의 구동 회로와 등가적으로 설명하기 위하여, 패터닝된 하부전도층(200)을 단위셀 영역(a) 상에서는 하부전극(200a)으로 배선영역(b) 상에서는 하부연결전극(200b)으로 구분하여 설명한다. 이와 동일한 원리로, 패터닝된 실리콘층(300)을 단위셀 영역(a) 상에서는 광전소자부(300a)로 배선영역(b) 상에서는 더미광전소자(300b)로 구분하여 설명한다.In the following description, the patterned lower
광전소자부(300a)는 광을 수광하여 발생한 전자(electron)와 정공(hole)이 하부전극(200a)과 이후 형성될 상부전극(500)으로 이동하면서 광기전력(전력)을 생산한다. 반면에, 더미광전소자(300b)는 이후 공정(도 10 참조)에 의해 광전소자부(300a)와 전기적으로 분리(상부전극이 패터닝됨)되어 실질적으로 전력을 생산하지 못하게 된다.The
하부연결전극(200b)은 단위셀 영역(a)의 하부전극(200a)과 이웃하는 다른 단위셀 영역(a)의 상부전극(500)과 양호하게 접속시켜 태양전지의 직렬 연결 구조를 구현하는 기능을 수행할 수 있다.The
다음으로, 도 8을 참조하면, 광전소자부(300a)와 하부전극(200a)의 측면과 배선영역(b) 상에는 측벽 절연층(400)이 형성될 수 있다. 측벽 절연층(400)은 실리콘 질화막(SiNx) 또는 실리콘 산화막(SiOx) 중 어느 하나이거나 이들의 적층막일 수 있다. 또한, 이 외에도 측벽 절연층(400)은 레진(resin), 폴리머 등 다양한 공지의 재료일 수 있다. 이러한 측벽 절연층(400)에 의하여 태양전지 단위셀간의 양호한 전기적 절연 특성을 얻을 수 있다.Next, referring to FIG. 8, a
측벽 절연층(400)의 형성 방법은 노즐로 구성된 헤드를 통하여 잉크를 분사하는 잉크젯 프린팅법(ink jet printing)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 공지된 포토리소그래피법(photolithography) 방식을 제한 없이 사용할 수 있다.The method of forming the
다음으로, 도 9를 참조하면, 기판(100)의 상부 전면에 전도성 재질인 상부전도층(510)을 형성할 수 있다. 상부전도층(510)의 소재는 상술한 태양전지의 상부전극(500)과 동일한 재질 및 방법으로 형성될 수 있다.Next, referring to FIG. 9, an upper
다음으로, 도 10을 참조하면, 배선영역(b) 상의 상부전도층(510)만을 제2 패터닝(20)하여 상부전극(500)과 더미광전소자(300b)를 각각 형성할 수 있다.Next, referring to FIG. 10, only the upper
이러한 제2 패터닝(20)으로는 레이저 광원을 이용한 식각 방법인 레이저 스크라이빙 방법(laser scribing)을 이용하여 수행될 수 있는데, 이때 레이저의 조사 방향은 기판(100) 상부에서 직접 조사될 수 있다. 또한, 본 발명에서는 레이저 스크라이빙 방법 대신에 기계적인 스크라이빙 방법(mechanical scribing)을 이용하여 제2 패터닝(20)을 수행할 수 있는데, 이때 공지된 기계적인 스크라이빙 방법을 제한 없이 사용할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 공지된 포토리소그래피법 (photolithography)을 포함하는 식각 방법을 제한 없이 사용할 수 있다.The
보다 상세하게 설명하면, 상부전도층(510)만 제거함으로써, 제2 패터닝(20) 공정과 태양전지의 직렬 연결 구조를 단순화할 수 있다. 한편, 상부전극(500)은 광전소자부(300a) 상에 형성되되, 제2 패터닝(20)에 의해 일정 간격을 두고 더미광전소자(300b) 상에 형성되어 이웃하는 다른 단위셀 영역(a)의 광전소자부(300a)와 전기적으로 직렬 접속될 수 있다.In more detail, by removing only the upper
이때, 더미광전소자(300b)는 광전소자부(300a)와 동일층으로 하부연결전극(200b) 상에 형성되어 물리적으로는 동일층이지만, 전기적으로 상부전극(500)이 패터닝 되었기 때문에 광전소자부(300a)와 전기적으로 분리된 것으로 해석될 수 있다.At this time, the dummy
또한, 상부전극(500)은 단위셀 영역(a) 상에서는 광전소자부(300a)의 전극의 기능을 수행할 수 있으며, 배선영역(b) 상에서는 광전소자부(300a)를 이웃하는 다른 광전소자부(300a)와 연결하는(즉, 태양전지 단위셀 사이를 직렬로 연결하는) 배선의 기능을 수행할 수 있다. 본 발명에서는 상부전극(500)을 통하여 단위셀 영역(a)의 광전소자부(300a)의 상부면과 이웃하는 다른 배선영역(b)의 하부연결전극(200b)의 측면이 전기적으로 연결된다.In addition, the
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 태양전지는 총 2회의 패턴 공정(10, 20)만을 수행함으로써, 종래의 3회에 비해 패턴 공정 수를 감소시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 태양전지는 하부전도층(200)과 실리콘층(300)을 일괄적으로 패턴하기 때문에 상대적으로 단위셀 영역(a)의 면적이 증가하여[즉, 배선(데드) 영역(b)의 면적이 감소하여], 우수한 광전 변환 효율을 얻을 수 있다.As described above, the solar cell according to the exemplary embodiment of the present invention may reduce the number of pattern processes compared to the conventional three times by performing only two pattern processes 10 and 20 in total. That is, since the solar cell of the present invention patterns the lower
또한, 상부전극(500)만을 제거하여 태양전지의 제조 공정 및 직렬 연결 구조를 단순화함과 동시에, 상술한 종래기술에서 직렬 연결시 발생되는 단락 현상을 효율적으로 방지할 수 있다. 이는 상대적으로 다른 도전형의 다결정 실리콘층 보다 에너지 밴드 갭이 작고 저저항인 n 형 반도체층을 에너지 밴드 갭이 크고 고저항인 n 형 비정질 반도체층으로 형성하였기 때문이다.In addition, only the
결과적으로, 본 발명에서는 더미광전소자(300b) 중 상대적으로 저항이 낮은 n 형 실리콘층을 비정질로 형성하여, 실리콘층의 패터닝 없이 간편하고 비용이 절감된 방법으로 태양전지의 직렬 연결 구조를 구현할 수 있다.As a result, in the present invention, by forming an amorphous n-type silicon layer having a relatively low resistance among the dummy
이상의 상세한 설명에서 본 발명은 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.In the foregoing detailed description, the present invention has been described by specific embodiments such as specific components and the like, but the embodiments and drawings are provided only to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is limited to the above embodiments. However, one of ordinary skill in the art can make various modifications and variations from this description. Therefore, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, I will say.
100: 기판
200: 하부전도층
200a: 하부전극
200b: 하부연결전극
300: 반도체층(실리콘층)
300a: 광전소자부
300b: 더미광전소자
310: 광전소자
311: 제1 다결정 실리콘층
312: 제2 다결정 실리콘층
313: 제3 비정질 실리콘층
320: 비정질 광전소자
400: 측벽 절연층
500: 상부전극
510: 상부전도층100: substrate
200: lower conductive layer
200a: lower electrode
200b: lower connection electrode
300: semiconductor layer (silicon layer)
300a: photoelectric element
300b: dummy photoelectric device
310: photoelectric device
311: first polycrystalline silicon layer
312: second polycrystalline silicon layer
313: third amorphous silicon layer
320: amorphous photoelectric device
400: sidewall insulation layer
500: upper electrode
510: upper conductive layer
Claims (13)
상기 기판 상에 형성되는 하부전극;
상기 하부전극 상에 순차적으로 적층된 제1 다결정 반도체층, 제2 다결정 반도체층 및 제3 비정질 반도체층을 포함하는 광전소자부; 및
상기 광전소자부 상에 형성되는 상부전극
을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.Board;
A lower electrode formed on the substrate;
An optoelectronic device portion including a first polycrystalline semiconductor layer, a second polycrystalline semiconductor layer, and a third amorphous semiconductor layer sequentially stacked on the lower electrode; And
An upper electrode formed on the optoelectronic device portion
Solar cell comprising a.
상기 기판 상의 상기 단위셀 영역 상에 형성되는 하부전극;
상기 기판 상의 상기 배선영역 상에 형성되며 상기 하부전극의 일측과 동일층으로 연결되는 하부연결전극;
상기 하부전극 상에 형성되며, 순차적으로 적층된 제1, 제2 다결정 반도체층 및 제3 비정질 반도체층을 포함하는 광전소자부;
상기 광전소자부와 동일층으로 상기 하부연결전극 상에 형성되는 더미광전소자; 및
상기 광전소자부 상에 형성되되, 일정간격을 두고 상기 더미광전소자 상에 형성되어 이웃하는 단위셀 영역의 광전소자부와 전기적으로 접속되는 상부전극
을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.A substrate including a plurality of unit cell regions and a plurality of wiring regions positioned between the unit cell regions;
A lower electrode formed on the unit cell area on the substrate;
A lower connection electrode formed on the wiring area on the substrate and connected to the same layer as one side of the lower electrode;
An optoelectronic device portion formed on the lower electrode and including first and second polycrystalline semiconductor layers and a third amorphous semiconductor layer sequentially stacked;
A dummy photoelectric device formed on the lower connection electrode in the same layer as the photoelectric device part; And
An upper electrode formed on the optoelectronic device portion, the upper electrode being formed on the dummy photoelectric device at a predetermined interval and electrically connected to the optoelectronic device portion of a neighboring unit cell region
Solar cell comprising a.
상기 광전소자부는,
상기 제3 비정질 반도체층 상에 형성되는 상부 제1 비정질 반도체층;
상기 상부 제1 비정질 반도체층 상에 형성되는 상부 제2 비정질 반도체층; 및
상기 상부 제2 비정질 반도체층 상에 형성되는 상부 제3 비정질 반도체층
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.The method according to claim 1 or 2,
The optoelectronic device portion,
An upper first amorphous semiconductor layer formed on the third amorphous semiconductor layer;
An upper second amorphous semiconductor layer formed on the upper first amorphous semiconductor layer; And
An upper third amorphous semiconductor layer formed on the upper second amorphous semiconductor layer
Solar cell further comprising a.
상기 제1, 제2 다결정 반도체층은 p 형, i 형 반도체층이고, 제3 비정질 반도체층은 n 형 반도체층인 것을 특징으로 하는 태양전지.The method according to claim 1 or 2,
The first and second polycrystalline semiconductor layers are p-type and i-type semiconductor layers, and the third amorphous semiconductor layer is an n-type semiconductor layer.
상기 하부전극과 상기 광전소자부는 일괄적으로 패턴된 것을 특징으로 하는 태양전지.The method of claim 2,
And the lower electrode and the optoelectronic device portion are collectively patterned.
상기 기판 상의 상기 배선영역 상에 위치하며, 상기 하부전극 및 상기 광전소자부의 측면과 상기 상부전극 사이에 위치하는 측벽 절연층을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지.The method of claim 2,
And a sidewall insulating layer disposed on the wiring region on the substrate and positioned between the side surface of the lower electrode and the optoelectronic device portion and the upper electrode.
상기 기판 상에 하부전극을 형성하는 단계;
상기 하부전극 상에 제1 비정질 반도체층을 형성하는 단계;
상기 제1 비정질 반도체층 상에 제2 비정질 반도체층을 형성하는 단계;
상기 제1, 제2 비정질 반도체층을 제1, 제2 다결정 반도체층으로 결정화하는 단계;
상기 제2 다결정 반도체층 상에 제3 비정질 반도체층을 형성하는 단계; 및
상기 제3 비정질 반도체층 상에 상부전극을 형성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.Providing a substrate;
Forming a lower electrode on the substrate;
Forming a first amorphous semiconductor layer on the lower electrode;
Forming a second amorphous semiconductor layer on the first amorphous semiconductor layer;
Crystallizing the first and second amorphous semiconductor layers into first and second polycrystalline semiconductor layers;
Forming a third amorphous semiconductor layer on the second polycrystalline semiconductor layer; And
Forming an upper electrode on the third amorphous semiconductor layer
Method for manufacturing a solar cell comprising a.
상기 기판 상의 전면에 하부전도층과 제1, 제2 다결정 반도체층 및 제3 비정질 반도체층을 포함하는 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계;
상기 기판 상의 상기 배선영역 상의 상기 하부전도층과 상기 반도체층을 일괄적으로 제1 패터닝하는 단계;
상기 기판 상의 전면에 상부전도층을 형성하는 단계; 및
상기 기판 상의 상기 배선영역 상의 상기 상부전도층을 제2 패터닝하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.Providing a substrate including a plurality of unit cell regions and a plurality of wiring regions positioned between the unit cell regions;
Sequentially forming a semiconductor layer including a lower conductive layer, a first polycrystalline semiconductor layer, and a third amorphous semiconductor layer on an entire surface of the substrate;
Firstly patterning the lower conductive layer and the semiconductor layer on the wiring region on the substrate;
Forming an upper conductive layer on an entire surface of the substrate; And
Second patterning the upper conductive layer on the wiring region on the substrate
Method for manufacturing a solar cell comprising a.
상기 제3 비정질 반도체층 상에는 상부 제1 비정질 반도체층을 형성하는 단계;
상기 상부 제1 비정질 반도체층 상에 상부 제2 비정질 반도체층을 형성하는 단계; 및
상기 상부 제2 비정질 반도체층 상에 상부 제3 비정질 반도체층을 형성하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.The method according to claim 7 or 8,
Forming an upper first amorphous semiconductor layer on the third amorphous semiconductor layer;
Forming an upper second amorphous semiconductor layer on the upper first amorphous semiconductor layer; And
Forming an upper third amorphous semiconductor layer on the upper second amorphous semiconductor layer
Method for manufacturing a solar cell further comprising a.
상기 제1 패터닝은 레이저 스크라이빙을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.The method of claim 8,
The first patterning method of manufacturing a solar cell, characterized in that performed using laser scribing.
상기 제2 패터닝은 레이저 스크라이빙 또는 기계적인 스크라이빙을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.The method of claim 8,
The second patterning method of manufacturing a solar cell, characterized in that performed using laser scribing or mechanical scribing.
상기 제1, 제2 다결정 반도체층은 p 형, i 형 반도체층이고, 제3 비정질 반도체층은 n 형 반도체층인 것을 특징으로 태양전지의 제조방법.The method according to claim 7 or 8,
The first and second polycrystalline semiconductor layers are p-type and i-type semiconductor layers, and the third amorphous semiconductor layer is an n-type semiconductor layer.
상기 기판 상의 상기 배선영역 상에 상기 패터닝된 하부전도층과 상기 패터닝된 반도체층의 측면과 접하는 측벽 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.The method of claim 8,
And forming a sidewall insulating layer in contact with a side surface of the patterned lower conductive layer and the patterned semiconductor layer on the wiring region on the substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100008218A KR101037124B1 (en) | 2010-01-29 | 2010-01-29 | Solar cell and manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100008218A KR101037124B1 (en) | 2010-01-29 | 2010-01-29 | Solar cell and manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101037124B1 true KR101037124B1 (en) | 2011-05-26 |
Family
ID=44366620
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020100008218A Expired - Fee Related KR101037124B1 (en) | 2010-01-29 | 2010-01-29 | Solar cell and manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101037124B1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005101384A (en) | 2003-09-26 | 2005-04-14 | Sanyo Electric Co Ltd | Photovoltaic device and manufacturing method thereof |
US20060083386A1 (en) | 2004-10-19 | 2006-04-20 | Silvia Allegro-Baumann | Method for operating a hearing device as well as a hearing device |
US20090014052A1 (en) | 2005-10-07 | 2009-01-15 | Borden Peter G | Module having an improved thin film solar cell interconnect |
US20090263930A1 (en) | 2007-10-22 | 2009-10-22 | Yong Kee Chae | Microcrystalline silicon deposition for thin film solar applications |
-
2010
- 2010-01-29 KR KR1020100008218A patent/KR101037124B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005101384A (en) | 2003-09-26 | 2005-04-14 | Sanyo Electric Co Ltd | Photovoltaic device and manufacturing method thereof |
US20060083386A1 (en) | 2004-10-19 | 2006-04-20 | Silvia Allegro-Baumann | Method for operating a hearing device as well as a hearing device |
US20090014052A1 (en) | 2005-10-07 | 2009-01-15 | Borden Peter G | Module having an improved thin film solar cell interconnect |
US20090263930A1 (en) | 2007-10-22 | 2009-10-22 | Yong Kee Chae | Microcrystalline silicon deposition for thin film solar applications |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101065752B1 (en) | Solar cell module and its manufacturing method | |
JP4999937B2 (en) | Solar cell element and method for manufacturing solar cell element | |
US20110139216A1 (en) | Solar cell and method for manufacturing same | |
US20130284259A1 (en) | Solar cells and manufacturing method thereof | |
KR101011228B1 (en) | Solar cell and manufacturing method | |
KR101011222B1 (en) | Solar cell and manufacturing method | |
KR101039149B1 (en) | Solar cell and manufacturing method | |
KR101047170B1 (en) | Solar cell and manufacturing method | |
KR101098325B1 (en) | Solar cell and method for fabricating the same | |
KR101065749B1 (en) | Solar cell and manufacturing method | |
KR20110015998A (en) | Solar cell and manufacturing method thereof | |
KR101044680B1 (en) | Solar cell and manufacturing method | |
KR101090780B1 (en) | Solar cell and method for fabricating the same | |
KR101037124B1 (en) | Solar cell and manufacturing method | |
KR101542209B1 (en) | Solar cell and method for fabricating the same | |
CN106409927A (en) | Solar cell and manufacturing method thereof | |
KR101114345B1 (en) | Solar cell and manufacturing method | |
CN106409960A (en) | Solar cell and manufacturing method thereof | |
KR101072531B1 (en) | Solar cell and method for fabricating the same | |
US20120048358A1 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
KR101039148B1 (en) | Solar cell and manufacturing method | |
KR101505188B1 (en) | Solar cell and method for fabricating the same | |
KR101541773B1 (en) | Solar cell and method for fabricating the same | |
JP4173692B2 (en) | Solar cell element and manufacturing method thereof | |
KR20110076398A (en) | Solar cell and barrier manufacturing method comprising barrier layer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20100129 |
|
PA0201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20110420 |
|
GRNT | Written decision to grant | ||
PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20110519 Patent event code: PR07011E01D |
|
PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20110520 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
PG1601 | Publication of registration | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140516 Year of fee payment: 4 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20140516 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150520 Year of fee payment: 5 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20150520 Start annual number: 5 End annual number: 5 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee | ||
PC1903 | Unpaid annual fee |
Termination category: Default of registration fee Termination date: 20170409 |