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KR101474488B1 - Back substrate of compound thin film solar cell and Compound thin film solar cell comprising the same - Google Patents

Back substrate of compound thin film solar cell and Compound thin film solar cell comprising the same Download PDF

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KR101474488B1
KR101474488B1 KR1020130054861A KR20130054861A KR101474488B1 KR 101474488 B1 KR101474488 B1 KR 101474488B1 KR 1020130054861 A KR1020130054861 A KR 1020130054861A KR 20130054861 A KR20130054861 A KR 20130054861A KR 101474488 B1 KR101474488 B1 KR 101474488B1
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Abstract

본 발명은 화합물 박막 태양전지용 후면 기판 및 이를 포함하는 화합물 박막 태양전지를 개시한다. 본 발명에 따른 화합물 박막 태양전지용 후면 기판은, 화합물 박막 태양전지의 후면 기판에 있어서, 상기 후면 기판은, 상면에 표면 처리에 의한 표면 개질층이 형성되고, 상기 표면 개질층에서 산소의 함유량이 14at% 이하이고, 질소의 함유량이 6.5at% 이상인 것을 특징으로 한다.The present invention discloses a rear substrate for a compound thin film solar cell and a compound thin film solar cell comprising the same. A rear substrate for a compound thin-film solar cell according to the present invention is a rear substrate of a compound thin-film solar cell, wherein the rear substrate has a surface modified layer formed by surface treatment on the top surface, and a content of oxygen in the surface modified layer is 14at % Or less, and a nitrogen content of 6.5 at% or more.

Description

화합물 박막 태양전지용 후면 기판 및 이를 포함하는 화합물 박막 태양전지{Back substrate of compound thin film solar cell and Compound thin film solar cell comprising the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compound semiconductor thin film solar cell,

본 발명은 화합물 박막 태양전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화합물 박막 태양전지에 적용되는 후면 기판의 표면 개질층을 개선하여 후면 전극과의 밀착력이 향상된 화합물 박막 태양전지용 후면 기판 및 이를 포함하는 화합물 박막 태양전지에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compound thin film solar cell, and more particularly, to a compound thin film solar cell having improved rear surface electrode layer for a compound thin film solar cell, It is about solar cells.

최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 특히 주목되고 있다. 태양전지에는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열 발전과, 반도체의 성질을 이용하여 태양빛(Photons)을 전기에너지로 변환시키는 태양광 전지가 있으며, 태양전지라고 하면 일반적으로 태양광 전지(이하, '태양전지'라 한다)를 일컫는다.With the recent depletion of existing energy resources such as oil and coal, interest in alternative energy to replace them is increasing. Among them, solar cells are attracting particular attention because they have abundant energy resources and there is no problem about environmental pollution. Solar cells include solar power generation that generates the steam needed to rotate the turbine using solar heat and solar cells that convert sunlight (photons) into electrical energy using the properties of semiconductors. (Hereinafter referred to as a "photovoltaic cell").

이러한 태양전지는 원료 물질에 따라 크게 다결정(poly crystal) 및 단결정(single crystal) 실리콘 태양전지 또는 비정질 실리콘 태양전지와 같은 실리콘계 태양전지와 화합물 반도체 태양전지 등으로 분류된다. Such solar cells are classified into silicon-based solar cells and compound semiconductor solar cells, such as poly-crystal and single-crystal silicon solar cells or amorphous silicon solar cells, depending on raw materials.

이 중 화합물 반도체 태양전지의 하나로서 CIGS계 태양전지는 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se) 등의 원소로 이루어지는 광흡수 계수가 높은 광흡수층을 유리(glass) 등의 기판상에 증착하여 전기에너지를 생산하게 되는 태양전지로서, 두께가 얇은 박막으로도 고효율의 태양전지 제조가 가능하며, 또한 전기, 광학적 안정성이 우수하여 매우 이상적인 광흡수층을 형성할 수 있어 저가, 고효율의 태양전지 재료로 많은 연구가 이루어지고 있다.As one of the compound semiconductor solar cells, the CIGS solar cell has a structure in which a light absorption layer having a high light absorption coefficient, which is made of an element such as copper (Cu), indium (In), gallium (Ga), selenium (Se) The present invention relates to a solar cell capable of producing a high efficiency solar cell even with a thin film and capable of forming an ideal optical absorption layer with excellent electrical and optical stability, , And many studies have been made with high efficiency solar cell materials.

이러한 박막형 태양전지의 후면 전극층에는 높은 융점과 낮은 오옴접촉(ohmic contact) 및 셀레늄(Se) 분위기에서의 고온에 대한 안정성이 우수한 몰리브덴(Mo)이 주로 사용되고 있다.Molybdenum (Mo), which has high melting point, low ohmic contact, and high stability against high temperature in a selenium (Se) atmosphere, is mainly used for the back electrode layer of such a thin film solar cell.

그런데, 몰리브덴으로 이루어진 후면 전극층과 기판은 상호간에 열팽창계수가 다르기 때문에 격자 부정합(mismatch)이 발생하게 된다. 이는 후면 전극층과 기판의 접촉 계면에서의 결합력 감소로 이어지고, 결국에는 후면 전극층이 기판의 표면에서 벗겨지는(peeling) 현상이 발생하여 이들이 박리될 수 있으며, 이로 인해 효율 및 안정성이 저하될 수 있는 문제점이 있었다.However, mismatching occurs due to the difference in thermal expansion coefficient between the rear electrode layer made of molybdenum and the substrate. This leads to a reduction in the bonding force at the contact interface between the back electrode layer and the substrate, and eventually the back electrode layer peels off the surface of the substrate, resulting in peeling. As a result, the efficiency and stability may deteriorate .

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 화합물 박막 태양전지에 적용되는 후면 기판의 표면 개질층을 개선함으로써, 기판과 후면 전극의 박리 강도 특성을 향상시킬 수 있는 화합물 박막 태양전지용 후면 기판 및 이를 포함하는 화합물 박막 태양전지를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide a compound thin film solar cell capable of improving the peel strength characteristics of the substrate and the back electrode by improving the surface modification layer of the rear substrate, A rear substrate for a thin film solar cell and a compound thin film solar cell including the same.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 화합물 박막 태양전지용 후면 기판은, 화합물 박막 태양전지의 후면 기판에 있어서, 상기 후면 기판은, 상면에 표면 처리에 의한 표면 개질층이 형성되고, 상기 표면 개질층에서 산소의 함유량이 14at% 이하이고, 질소의 함유량이 6.5at% 이상인 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a back substrate for a compound thin-film solar cell, the back substrate including a surface modification layer formed on a top surface thereof, Layer has a content of oxygen of 14 at% or less and a content of nitrogen of 6.5 at% or more.

바람직하게, 상기 후면 기판은 폴리이미드(polyimid) 재질로 이루어진다.Preferably, the rear substrate is made of polyimide.

바람직하게, 상기 후면 기판의 표면 개질층은 산소의 함유량이 산소의 함유량이 5at% ~ 14at%이다.Preferably, the content of oxygen in the surface modification layer of the rear substrate is 5 at% to 14 at%.

바람직하게, 상기 후면 기판의 표면 개질층은 질소의 함유량이 6.5at% ~ 30at%이다.Preferably, the surface modification layer of the rear substrate has a nitrogen content of 6.5 at% to 30 at%.

바람직하게, 상기 후면 기판의 표면 개질층은 플라즈마 처리, 코로나 처리 또는 습식법을 이용한 표면 처리에 의해 형성된다.Preferably, the surface modification layer of the rear substrate is formed by a surface treatment using a plasma treatment, a corona treatment, or a wet method.

바람직하게, 상기 후면 기판의 표면 개질층에 후면 전극이 형성된다.Preferably, a rear electrode is formed on the surface modification layer of the rear substrate.

바람직하게, 상기 후면 전극은 스퍼터링(Sputtering)법을 이용하여 형성된다.Preferably, the rear electrode is formed using a sputtering method.

바람직하게, 상기 후면 전극은 Mo, Ni, Co, Au, Pt, Pd, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, W 중 선택된 하나의 금속 또는 둘 이상의 합금이다.Preferably, the rear electrode is one selected from the group consisting of Mo, Ni, Co, Au, Pt, Pd, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta and W or two or more alloys.

바람직하게, 상기 후면 기판과 상기 후면 전극 간에는 450℃의 온도 조건에서 1시간 동안 방치 후의 내열 밀착력이 0.200 ㎏f/㎝ 이상이다.Preferably, the heat-resistant adhesive force between the rear substrate and the rear electrode is 0.200 kgf / cm or more after being left at a temperature of 450 DEG C for 1 hour.

상기 기술적 과제는 본 발명에 따른 화합물 박막 태양전지용 후면 기판을 포함하는 화합물 박막 태양전지에 의해 달성될 수 있다. 이 경우, 상기 후면 기판 상에 적층 형성된 후면 전극, 광 흡수층, 버퍼층, 윈도우층 및 전면 전극을 더 포함하는 Si계, CI(G)S계, CI(G)SS계, CdTe계 또는 GaAs계 중 선택된 어느 하나의 화합물 박막 태양전지일 수 있다.The above technical object can be achieved by a compound thin film solar cell comprising a rear substrate for a compound thin film solar cell according to the present invention. In this case, a Si-based, CI (G) S-based, CI (G) SS-based, CdTe-based or GaAs-based one further including a back electrode, a light absorbing layer, a buffer layer, a window layer and a front electrode laminated on the rear substrate And may be any one selected from a compound thin film solar cell.

본 발명에 따르면, 화합물 박막 태양전지에 적용되는 후면 기판의 표면 개질층의 산소와 질소의 함량비를 최적화함으로써, 기판과 후면 전극 간의 내열 밀착력을 향상시켜 셀레늄(Se) 분위기에서의 고온 처리와 같은 후공정에서 발생될 수 있는 박리 현상을 억제할 수 있게 되어 화합물 박막 태양전지의 효율 및 안정성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.According to the present invention, by optimizing the content ratio of oxygen and nitrogen in the surface modification layer of the rear substrate, which is applied to the compound thin-film solar cell, the heat-resistant adhesion between the substrate and the back electrode is improved, It is possible to suppress the peeling phenomenon that may occur in the post-process, thereby improving the efficiency and stability of the compound thin-film solar cell.

본 명세서에 첨부되는 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 후술되는 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명에 따른 화합물 박막 태양전지의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 화합물 박막 태양전지용 후면 기판의 구성을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this application, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description, And shall not be interpreted.
1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a compound thin film solar cell according to the present invention.
FIG. 2 is a view illustrating the structure of a rear substrate for a compound thin film solar cell of FIG. 1. FIG.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 1은 본 발명에 따른 화합물 박막 태양전지의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 화합물 박막 태양전지용 후면 기판의 구성을 설명하기 위해 도시한 도면이다.FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a compound thin-film solar cell according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram illustrating a structure of a rear substrate for a compound thin-film solar battery of FIG.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 화합물 박막 태양전지는 후면 기판(100), 후면 전극(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 윈도우층(500) 및 전면 전극(600)이 순차적으로 적층되어 형성된다.1, a compound thin film solar cell according to the present invention includes a rear substrate 100, a rear electrode 200, a light absorbing layer 300, a buffer layer 400, a window layer 500, and a front electrode 600 Sequentially formed.

본 발명에 따른 화합물 박막 태양전지는 Si계, CI(G)S계, CdTe계 또는 GaAs계의 화합물로 이루어진 실리콘계열 태양전지, CIGS계 태양전지, 염료 감응형 태양전지 또는 유기 태양전지일 수 있으며, 두께가 얇은 박막의 태양전지이면서 플랙시블한 특성을 갖는 태양전지이다.The compound thin film solar cell according to the present invention may be a silicon solar cell, a CIGS solar cell, a dye-sensitized solar cell, or an organic solar cell made of a Si-based, CI (G) S-based, CdTe- , A thin-film solar cell, and a flexible solar cell.

본 발명에 따른 후면 기판(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상면에 표면 처리에 의한 표면 개질층(110)이 형성된다.As shown in FIG. 2, the rear substrate 100 according to the present invention includes a surface modification layer 110 formed by surface treatment on an upper surface thereof.

상기 후면 기판(100)은 플랙시블한 특성을 갖도록 폴리이미드(polyimide)를 이용한 폴리머 기판인 것이 바람직하다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 폴리머 기판 이외에도 태양전지의 적층 구조의 기초가 될 수 있는 유리 또는 금속 기판이 사용될 수 있음은 자명하다. 예컨대, 절연성을 갖는 유리 기판으로 소다라임(sodalime) 유리를 이용한 기판이 사용되거나, 알루미나와 같은 세라믹 기판, 스테인레스 스틸(STS), 유연성이 있는 고분자 등이 사용될 수 있다.The rear substrate 100 is preferably a polymer substrate using polyimide so as to have a flexible characteristic. However, the present invention is not limited thereto, and it is obvious that a glass or metal substrate which can be a base of the lamination structure of solar cells can be used in addition to the polymer substrate. For example, a substrate using sodalime glass as an insulating glass substrate, a ceramic substrate such as alumina, stainless steel (STS), and a flexible polymer may be used.

본 발명에서, 상기 후면 기판(100)은 표면 처리에 의해 상면에 형성된 표면 개질층(110)에 대한 성분 분석 결과에 있어서, 산소의 함유량이 14at% 이하이고, 질소의 함유량이 6.5at% 이하를 가지도록 형성된다. 보다 바람직하게는 후면 기판(100)은 표면 개질층(110)의 산소의 함유량이 5at% ~ 14at%이고, 질소의 함유량이 6.5at% ~ 30at%이다. 이는 후면 기판(100)의 상면에 표면 처리에 의해 표면 개질층(110)을 형성하게 되면, 금속 물질로 이루어진 후면 전극(200)과의 초기 밀착력은 향상될 수 있으나, 셀레늄(Se) 분위기에서의 고온 처리와 같은 후공정을 진행한 후의 내열 밀착력이 저하될 수 있었다. 이와 같은 원인은 표면 개질층(110)에 함유된 산소에 의해 후면 전극(200)이 산화되어 후면 기판(100)과의 화학적 결합력이 약화되기 때문이다. 즉, 후면 기판(100)의 표면 처리 후의 표면 개질층(110)의 구성 성분의 종류와 표면 상태가 내열 밀착력과 밀접한 관련이 있는데, 본 발명에서와 같이 표면 개질층(110)에 함유된 산소와 질소의 함유량을 상기한 수치 범위로 구성하게 되면, 후면 전극(200)과의 초기 밀착력과 고온 처리 이후의 내열 밀착력을 동시에 확보할 수 있는 최적의 후면 기판(100)을 얻을 수 있게 되는 것이다. 이에 따라, 상기 후면 기판(100)과 후면 전극(200) 간에 450℃의 온도 조건에서 1시간 동안 방치 후의 내열 밀착력을 0.200 ㎏f/㎝ 이상을 가지도록 형성될 수 있게 된다.In the present invention, in the result of composition analysis for the surface modification layer 110 formed on the upper surface by the surface treatment, the content of oxygen is 14 at% or less and the content of nitrogen is 6.5 at% or less in the rear substrate 100 Respectively. More preferably, the rear substrate 100 has an oxygen content of 5 at% to 14 at% and a nitrogen content of 6.5 at% to 30 at% in the surface modification layer 110. If the surface modification layer 110 is formed on the upper surface of the rear substrate 100, the initial adhesion between the surface modification layer 110 and the rear electrode 200 made of a metallic material may be improved. However, The heat-resistant adhesion force after the post-treatment such as the high-temperature treatment may be lowered. This is because the rear electrode 200 is oxidized by the oxygen contained in the surface modification layer 110 to weaken the chemical bonding force with the rear substrate 100. That is, the type and surface state of the constituent components of the surface modification layer 110 after the surface treatment of the rear substrate 100 are closely related to the heat-resistant adhesion force. However, as in the present invention, When the nitrogen content is set within the above-described range, it is possible to obtain an optimal rear substrate 100 that can secure both the initial adhesion with the rear electrode 200 and the heat-resistant adhesion after the high-temperature treatment. Accordingly, the heat-resistant adhesion force between the rear substrate 100 and the rear electrode 200 after leaving for one hour at a temperature of 450 ° C can be formed to be 0.200 kgf / cm or more.

이와 같이, 후면 기판(100)의 표면 개질층(110)에 대한 산소의 함유량이 14at% 이하이고, 질소의 함유량이 6.5at% 이상을 가지도록 형성함에 따라 후면 전극(200)과의 초기 밀착력과 고온 처리 이후의 내열 밀착력을 동시에 확보할 수 있게 되어 박막 태양전지의 박리 특성을 향상시킬 수 있게 된다.As described above, since the oxygen content in the surface modification layer 110 of the rear substrate 100 is 14 at% or less and the nitrogen content is 6.5 at% or more, the initial adhesion with the back electrode 200 It is possible to secure the heat-resistant adhesion force after the high-temperature treatment and to improve the peeling property of the thin film solar cell.

이러한 후면 기판(100)의 표면 개질층(110)은 플라즈마 처리, 코로나 처리 또는 습식법을 이용하여 형성될 수 있다. The surface modification layer 110 of the rear substrate 100 may be formed using a plasma process, a corona process, or a wet process.

상기 후면 전극(200)은 Mo, Ni, Co, Au, Pt, Pd, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, W 중 선택된 하나의 금속 또는 둘 이상의 합금을 소스 물질로 한 스퍼터링(sputtering)법에 의해 상기 기판(100)상에 증착됨으로써 형성될 수 있다. 이 중, Mo(몰리브덴)은 도전성을 갖는 금속층으로서 높은 전기전도성과 광 흡수층(300)과의 오믹 접촉(ohmic contact) 및 셀레늄(Se) 분위기 하에서의 고온 안정성을 가지기 때문에 후면 전극(200)으로 주로 사용될 수 있다.The rear electrode 200 may be formed by a sputtering method using a metal selected from Mo, Ni, Co, Au, Pt, Pd, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, And then depositing it on the substrate 100 by the method of FIG. Among them, Mo (molybdenum) is a conductive metal layer and has high electrical conductivity, ohmic contact with the light absorption layer 300, and high temperature stability in an atmosphere of selenium (Se) .

상기 광 흡수층(300)은 태양광을 흡수하여 기전력을 발생시키기 위한 것으로서, Si계, CI(G)S계, CI(G)SS계, CdTe계 또는 GaAs계의 재질을 스퍼터링법, 도금법, 증발법(evaporation) 또는 프린팅(printing)법을 이용하여 형성될 수 있다. 이때, 광 흡수층(300)의 형성 재질에 따라 태양전지의 종류가 실리콘계열 태양전지, CIGS계 태양전지, 염료 감응형 태양전지 또는 유기 태양전지 중 하나로 결정되게 된다.The light absorption layer 300 absorbs sunlight to generate an electromotive force. The light absorption layer 300 may be formed of a material such as Si, CI (G) S, CI (G) SS, CdTe or GaAs by a sputtering method, May be formed using an evaporation or printing method. At this time, depending on the material of the light absorption layer 300, the type of the solar cell is determined to be one of a silicon-based solar cell, a CIGS-based solar cell, a dye-sensitized solar cell, or an organic solar cell.

상기 버퍼층(400)은 p형 반도체층인 상기 광 흡수층(300)과 pn접합되는 n형의 반도체 층으로서, ZnS 또는 CdS을 CBD(chemical bath deposition)이나 CSD(chemical surface deposition)법을 이용하여 형성될 수 있다.The buffer layer 400 is an n-type semiconductor layer which is pn-junctioned with the light absorption layer 300, which is a p-type semiconductor layer, and ZnS or CdS is formed using CBD (chemical bath deposition) or CSD (chemical surface deposition) .

상기 윈도우층(500)은 투명한 전극층으로서, ZnO, AZO, SnO2, ITO 중 어느 하나를 스퍼터링법을 이용하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 윈도우층(500)의 상면에는 전하를 효과적으로 포집하기 위해서 알루미늄이나 니켈과 같은 금속 재질로 이루어진 금속층인 전면 전극(600)이 형성된다.
The window layer 500 is a transparent electrode layer, and any one of ZnO, AZO, SnO 2 , and ITO may be formed by a sputtering method. At this time, on the upper surface of the window layer 500, a front electrode 600, which is a metal layer made of a metal such as aluminum or nickel, is formed to effectively collect the charge.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예 및 비교예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples and comparative examples. However, the embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention.

실시예Example  And 비교예Comparative Example

아래의 표 1에는 본 발명에 따른 화합물 박막 태양전지용 후면 기판에 대한 표면 처리에 의한 표면 개질층의 산소 및 질소 함유량의 바람직한 실시예(1 ~ 2)와 이에 대비되는 비교예(1 ~ 2)에 대해 초기 및 내열 처리 후의 박리 강도 측정과 에너지 변환 효율을 측정하였고, 그 결과를 나타내었다.Table 1 below shows preferred examples (1 to 2) of the oxygen and nitrogen content of the surface-modified layer by surface treatment of the rear substrate for a compound thin-film solar cell according to the present invention and comparative examples (1 to 2) The measurement of the peel strength after the initial and heat treatment and the energy conversion efficiency were measured and the results are shown.



후면 기판Rear substrate 후면 전극Rear electrode 평가evaluation
종류
Kinds
두께
(㎛)
thickness
(탆)
함유 비율(at%)Content (at%) 금속
metal
두께
(㎚)
thickness
(Nm)
박리강도(㎏f/㎝)Peel strength (kgf / cm) 발전
효율
Development
efficiency
산소Oxygen 질소nitrogen 초기Early 내열Heat resistance 실시예1Example 1 PIPI 5050 13.113.1 7.07.0 MoMo 400400 0.6930.693 0.2580.258 14.1%14.1% 실시예2Example 2 PIPI 5050 13.913.9 6.86.8 MoMo 400400 0.6890.689 0.2180.218 14.3%14.3% 비교예1Comparative Example 1 PIPI 5050 16.716.7 5.95.9 MoMo 400400 0.7140.714 0.1400.140 13.7%13.7% 비교예2Comparative Example 2 PIPI 5050 16.016.0 6.36.3 MoMo 400400 0.6920.692 0.1670.167 14.0%14.0%

본 발명의 실시예(1 ~ 2)와 비교예(1 ~ 2)에서는 50㎛ 두께의 폴리이미드 기판을 준비하였다. 이어서, 준비된 폴리이미드 기판을 진공 챔버 내에 위치시켜 플라즈마 표면 처리를 시행하였고, 플라즈마 표면 처리된 폴리이미드 기판을 스퍼터링 챔버에 위치시키고, 타겟 물질로 몰리브덴(Mo)으로 하여 상기 표 1의 산소 및 질소의 함량비를 가진 폴리이미드 기판 상에 후면 전극을 형성시켰다. 여기서, 후면 전극의 두께 측정은 KLA Tencor사의 Alpha-step IQ를 이용하여 측정하였고, 후면 기판의 함량 비율 측정은 VG Microtech사의 ESCA 2000 XPS를 이용하여 측정하였다.In Examples (1) and (2) and Comparative Examples (1) and (2) of the present invention, a polyimide substrate having a thickness of 50 탆 was prepared. Subsequently, the prepared polyimide substrate was placed in a vacuum chamber to perform plasma surface treatment, and a plasma-treated polyimide substrate was placed in a sputtering chamber. Using molybdenum (Mo) as a target material, A rear electrode was formed on a polyimide substrate having a content ratio. Here, the thickness of the back electrode was measured using KLA Tencor Alpha-step IQ, and the content of the rear substrate was measured using ESCA 2000 XPS manufactured by VG Microtech.

실시예와Examples 비교예의Comparative example 박리 강도 측정과 에너지 변환 효율 시험 Peel strength measurement and energy conversion efficiency test

실시예(1 ~ 2)와 비교예(1 ~ 2)에 따른 산소 및 질소의 함유량을 갖는 폴리이미드 기판 시료들의 후면 전극 상에 금속층을 형성하여 박리 강도 측정을 위한 시료의 제작을 완료하였다. 이렇게 제작된 시료들에 대하여, 진공 오븐을 이용하여 450℃에서 1시간 동안 방치 후, UTM(INSTRON사의 Model 3342 Universal Testing Machine)과 T-형 박리강도 측정치구인 INSTRON사의 Miniature 90 Degree Peel Fixture를 이용하여 박리 강도를 측정하였다. 이때의 박리 강도 측정의 내열 처리 전후로 측정하였다. 그 결과는 상기 표 1에 나타내었다.A metal layer was formed on the back electrode of polyimide substrate samples having oxygen and nitrogen contents according to Examples (1) to (2) and Comparative Examples (1) and (2) to prepare samples for peel strength measurement. The fabricated samples were allowed to stand at 450 DEG C for 1 hour using a vacuum oven, and then subjected to measurement using a UTM (Model 3342 Universal Testing Machine manufactured by INSTRON) and a Miniature 90 Degree Peel Fixture of INSTRON The peel strength was measured. The peeling strength was measured before and after the heat treatment. The results are shown in Table 1 above.

또한, 상기 실시예(1 ~ 2)와 비교예(1 ~ 2)에 따른 산소 및 질소의 함유량을 갖는 폴리이미드 기판 시료들에 CIGS계의 재질의 광 흡수층을 형성하여 에너지 변환 효율 시험을 위한 시료의 제작을 완료하였다. 이렇게 제작된 시료들에 대하여, Wacom사의 WPSS-1.5×1.2-50×4, AM1.5G Solar Simulator를 이용하여 발전 효율을 측정하였다. 그 결과는 상기 표 1에 나타내었다.Further, a light absorbing layer made of a CIGS-based material was formed on polyimide substrate samples having oxygen and nitrogen contents according to Examples (1) and (2) and Comparative Examples (1) and . The power generation efficiency was measured using Wacom's WPSS-1.5 × 1.2-50 × 4 and AM1.5G Solar Simulator. The results are shown in Table 1 above.

상기 표 1을 참조하면, 본 발명의 실시예1 ~ 2에서는 발전 효율이 모두 14% 이상으로 양호하였고, 초기 박리 강도가 0.693㎏f/㎝와 0.689㎏f/㎝이었고, 열처리 이후의 내열 박리 강도가 0.258㎏f/㎝와 0.218㎏f/㎝로 0.200㎏f/㎝ 이상의 양호한 밀착력을 유지한다는 것을 알 수 있다.Referring to Table 1, in Examples 1 and 2 of the present invention, all the power generation efficiencies were at least 14%, the initial peel strengths were 0.693 kgf / cm and 0.689 kgf / cm, and the heat peel strength after heat treatment Of 0.258 kgf / cm and 0.218 kgf / cm of 0.200 kgf / cm or more.

반면, 비교예1 ~ 2에서는 발전 효율이 13% 이상으로 비교적 양호하였고, 초기 박리 강도에 있어서도 0.714㎏f/㎝와 0.692㎏f/㎝로 양호하였으나, 열처리 이후의 내열 박리 강도가 0.140㎏f/㎝과 0.167㎏f/㎝로 박리 강도가 0.200㎏f/㎝ 이하로 떨어진다는 것을 알 수 있다.On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, the power generation efficiency was relatively good at 13% or more, and the initial peel strength was also good at 0.714 kgf / cm and 0.692 kgf / cm, but the heat peel strength after heat treatment was 0.140 kgf / Cm and 0.167 kgf / cm and the peel strength dropped to 0.200 kgf / cm or less.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 화합물 박막 태양전지용 후면 기판에 대한 표면 처리에 의한 표면 개질층의 산소 및 질소 함유량을 최적화함으로써 후면 기판상에 형성된 후면 전극이 열화되는 것을 최소화하여 초기 밀착력과 열 처리 이후의 내열 밀착력을 동시에 확보할 수 있음으로 화합물 박막 태양전지의 효율 및 안정성을 향상시킬 수 있다.As described above, in the present invention, by optimizing the oxygen and nitrogen content of the surface modification layer by surface treatment of the rear substrate for a compound thin film solar cell, the degradation of the rear electrode formed on the rear substrate is minimized, The heat-resistant adhesive force can be secured at the same time, so that the efficiency and stability of the compound thin-film solar cell can be improved.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.

100 : 기판 110 : 표면 개질층
200 : 후면 전극 300 : 광 흡수층
400 : 버퍼층 500 : 윈도우층
600 : 전면 전극
100: substrate 110: surface modification layer
200: rear electrode 300: light absorbing layer
400: buffer layer 500: window layer
600: front electrode

Claims (12)

화합물 박막 태양전지의 후면 기판에 있어서,
상기 후면 기판은,
상면에 플라즈마 처리, 코로나 처리 또는 습식법을 이용한 표면 처리에 의해 표면 개질층이 형성되고,
상기 표면 개질층에는 적어도 산소 및 질소가 함유되며, 상기 산소의 함유량이 14at% 이하이고, 상기 질소의 함유량이 6.5at% 이상인 것을 특징으로 하는 화합물 박막 태양전지용 후면 기판.
In a rear substrate of a compound thin film solar cell,
Wherein the rear substrate comprises:
A surface modified layer is formed on the upper surface by a surface treatment using a plasma treatment, a corona treatment or a wet method,
Wherein the surface modification layer contains at least oxygen and nitrogen, the oxygen content is 14 at% or less, and the nitrogen content is at least 6.5 at%.
제1항에 있어서,
상기 후면 기판은 폴리이미드(polyimid) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화합물 박막 태양전지용 후면 기판.
The method according to claim 1,
Wherein the rear substrate is made of a polyimide material.
제1항에 있어서,
상기 후면 기판의 표면 개질층은 산소의 함유량이 5at% ~ 14at%인 것을 특징으로 하는 화합물 박막 태양전지용 후면 기판.
The method according to claim 1,
Wherein the surface modification layer of the rear substrate has an oxygen content of 5 at% to 14 at%.
제1항에 있어서,
상기 후면 기판의 표면 개질층은 질소의 함유량이 6.5at% ~ 30at%인 것을 특징으로 하는 화합물 박막 태양전지용 후면 기판.
The method according to claim 1,
Wherein the surface modification layer of the rear substrate has a nitrogen content of 6.5 at% to 30 at%.
제1항에 있어서,
상기 후면 기판의 표면 개질층은 플라즈마 처리, 코로나 처리 또는 습식법을 이용한 표면 처리에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 화합물 박막 태양전지용 후면 기판.
The method according to claim 1,
Wherein the surface modification layer of the rear substrate is formed by a surface treatment using a plasma treatment, a corona treatment, or a wet method.
제1항에 있어서,
상기 후면 기판의 표면 개질층에 후면 전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 화합물 박막 태양전지용 후면 기판.
The method according to claim 1,
And a rear electrode is formed on the surface modification layer of the rear substrate.
제6항에 있어서,
상기 후면 전극은 스퍼터링(Sputtering)법을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 화합물 박막 태양전지용 후면 기판.
The method according to claim 6,
Wherein the back electrode is formed using a sputtering method.
제6항에 있어서,
상기 후면 전극은 Mo, Ni, Co, Au, Pt, Pd, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, W 중 선택된 하나의 금속 또는 둘 이상의 합금인 것을 특징으로 하는 화합물 박막 태양전지용 후면 기판.
The method according to claim 6,
Wherein the back electrode is one selected from the group consisting of Mo, Ni, Co, Au, Pt, Pd, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta and W or two or more alloys.
제6항에 있어서,
상기 후면 기판과 상기 후면 전극 간에는 450℃의 온도 조건에서 1시간 동안 방치 후의 내열 밀착력이 0.200 ㎏f/㎝ 이상인 것을 특징으로 하는 화합물 박막 태양전지용 후면 기판.
The method according to claim 6,
Wherein a heat-resistant adhesive force between the rear substrate and the rear electrode is at least 0.200 kgf / cm after standing for one hour at a temperature of 450 ° C.
제1항 내지 제9항 중 어느 하나에 따른 화합물 박막 태양전지용 후면 기판을 포함하는 화합물 박막 태양전지.A compound thin film solar cell comprising a rear substrate for a compound thin film solar cell according to any one of claims 1 to 9. 제10항에 있어서,
상기 후면 기판 상에 적층 형성된 후면 전극, 광 흡수층, 버퍼층, 윈도우층 및 전면 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물 박막 태양전지.
11. The method of claim 10,
Further comprising a back electrode, a light absorption layer, a buffer layer, a window layer, and a front electrode laminated on the rear substrate.
제10항에 있어서,
상기 화합물 박막 태양전지는 Si계, CI(G)S계, CI(G)SS계, CdTe계 또는 GaAs계 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 화합물 박막 태양전지.
11. The method of claim 10,
Wherein the compound thin film solar cell is any one selected from the group consisting of Si, CI (G) S, CI (G) SS, CdTe, and GaAs.
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