KR20090069417A - Thin film type solar cell and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 기판; 상기 기판 상에서 소정의 간격으로 이격 배열되는 복수 개의 전면전극; 상기 전면전극 상에서 전극간 연결을 위한 콘택부 및 단위셀간 분리를 위한 분리부를 사이에 두고 이격 배열되는 복수 개의 반도체층; 상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 전기적으로 연결되며, 상기 분리부를 사이에 두고 이격 배열되는 복수 개의 후면전극; 및 상기 콘택부 내에서 상기 후면전극과 상기 반도체층 사이를 절연하는 절연막을 포함하여 이루어진 박막형 태양전지, 및 그 제조방법에 관한 것으로서, The present invention, a substrate; A plurality of front electrodes spaced apart at predetermined intervals on the substrate; A plurality of semiconductor layers spaced apart from each other on the front electrode with a contact portion for inter-electrode connection and a separator for separation between unit cells; A plurality of back electrodes electrically connected to the front electrode through the contact part and spaced apart from each other with the separation part interposed therebetween; And an insulating film insulated between the back electrode and the semiconductor layer in the contact portion, and a method of manufacturing the same.
본 발명에 따르면, 콘택부 내에서 반도체층 측면과 후면전극 사이에 절연막이 형성되기 때문에, 상기 절연막으로 인해서 상기 콘택부 내의 반도체층과 후면전극이 직접 접촉하는 것이 차단된다. 따라서, 종래에 콘택부 내의 반도체층과 후면전극이 직접 접촉하여 발생하던 누설전류로 인한 태양전지 효율저하가 방지된다. According to the present invention, since an insulating film is formed between the side surface of the semiconductor layer and the back electrode in the contact portion, direct contact between the semiconductor layer and the back electrode in the contact portion is blocked by the insulating film. Therefore, the decrease in solar cell efficiency due to the leakage current generated by the direct contact between the semiconductor layer in the contact portion and the back electrode is prevented.
Description
본 발명은 박막형 태양전지(Thin film type Solar Cell)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 복수 개의 단위셀로 분리되는 박막형 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film type solar cell, and more particularly, to a thin film type solar cell separated into a plurality of unit cells.
태양전지는 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치이다. Solar cells are devices that convert light energy into electrical energy using the properties of semiconductors.
태양전지의 구조 및 원리에 대해서 간단히 설명하면, 태양전지는 P(positive)형 반도체와 N(negative)형 반도체를 접합시킨 PN접합 구조를 하고 있으며, 이러한 구조의 태양전지에 태양광이 입사되면, 입사된 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 상기 반도체 내에서 정공(hole) 및 전자(electron)가 발생하고, 이때, PN접합에서 발생한 전기장에 의해서 상기 정공(+)는 P형 반도체쪽으로 이동하고 상기 전자(-)는 N형 반도체쪽으로 이동하게 되어 전위가 발생하게 됨으로써 전력을 생산할 수 있게 되는 원리이다. The structure and principle of the solar cell will be briefly described. The solar cell has a PN junction structure in which a P (positive) type semiconductor and a N (negative) type semiconductor are bonded to each other. Holes and electrons are generated in the semiconductor by the energy of the incident solar light. At this time, the holes (+) are moved toward the P-type semiconductor by the electric field generated in the PN junction. Negative (-) is the principle that the electric potential is generated by moving toward the N-type semiconductor to generate power.
이와 같은 태양전지는 기판형 태양전지와 박막형 태양전지로 구분할 수 있다. Such solar cells may be classified into a substrate type solar cell and a thin film type solar cell.
상기 기판형 태양전지는 실리콘과 같은 반도체물질 자체를 기판으로 이용하여 태양전지를 제조한 것이고, 상기 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체를 형성하여 태양전지를 제조한 것이다. The substrate type solar cell is a solar cell manufactured using a semiconductor material such as silicon as a substrate, and the thin film type solar cell is a solar cell manufactured by forming a semiconductor in the form of a thin film on a substrate such as glass.
상기 기판형 태양전지는 상기 박막형 태양전지에 비하여 효율이 다소 우수하기는 하지만, 공정상 두께를 최소화하는데 한계가 있고 고가의 반도체 기판을 이용하기 때문에 제조비용이 상승되는 단점이 있다. Although the substrate type solar cell is somewhat superior in efficiency to the thin film type solar cell, there is a limitation in minimizing the thickness in the process and the manufacturing cost is increased because an expensive semiconductor substrate is used.
상기 박막형 태양전지는 상기 기판형 태양전지에 비하여 효율이 다소 떨어지기는 하지만, 얇은 두께로 제조가 가능하고 저가의 재료를 이용할 수 있어 제조비용이 감소되는 장점이 있어 대량생산에 적합하다. Although the thin film type solar cell has a somewhat lower efficiency than the substrate type solar cell, the thin film solar cell is suitable for mass production because the thin film solar cell can be manufactured in a thin thickness and a low cost material can be used to reduce the manufacturing cost.
상기 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 전면전극을 형성하고, 상기 전면전극 위에 반도체층을 형성하고, 상기 반도체층 위에 후면전극을 형성하여 제조된다. 여기서, 상기 전면전극은 광이 입사되는 수광면을 형성하기 때문에 상기 전면전극으로는 ZnO와 같은 투명도전물이 이용된다.The thin film solar cell is manufactured by forming a front electrode on a substrate such as glass, a semiconductor layer on the front electrode, and a back electrode on the semiconductor layer. Here, since the front electrode forms a light receiving surface on which light is incident, a transparent conductive material such as ZnO is used as the front electrode.
그러나, 기판이 대면적화됨에 따라 상기 투명도전물로 이루어진 전면전극의 저항이 증가되고 그로 인해 전력손실이 크게 되는 문제가 발생한다.However, as the substrate becomes larger, the resistance of the front electrode made of the transparent conductive material increases, thereby causing a problem in that the power loss is increased.
따라서, 박막형 태양전지를 복수 개의 단위셀로 나누고 복수 개의 단위셀을 직렬로 연결하는 구조로 형성함으로써 투명도전물로 이루어진 전면전극의 저항을 최소화하는 방법이 고안되었다. Therefore, a method of minimizing the resistance of the front electrode made of a transparent conductive material has been devised by dividing the thin film type solar cell into a plurality of unit cells and connecting the plurality of unit cells in series.
이하, 도면을 참조로 종래 복수 개의 단위셀이 직렬로 연결된 구조를 갖는 박막형 태양전지의 제조방법에 대해서 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of manufacturing a thin film solar cell having a structure in which a plurality of unit cells are connected in series will be described with reference to the drawings.
도 1a 내지 도 1f는 종래 복수 개의 단위셀이 직렬로 연결된 구조를 갖는 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도이다. 1A to 1F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a thin film solar cell having a structure in which a plurality of unit cells are connected in series.
우선, 도 1a에서 알 수 있듯이, 기판(10) 상에 ZnO와 같은 투명도전물을 이용하여 전면전극층(20a)을 형성한다. First, as shown in FIG. 1A, the
다음, 도 1b에서 알 수 있듯이, 레이저 스크라이빙(Laser Scribing)법을 이용하여 상기 전면전극층(20a)의 소정부위를 제거하여, 소정 간격으로 이격되는 복수 개의 전면전극(20)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 1B, a predetermined portion of the
다음, 도 1c에서 알 수 있듯이, 상기 기판(10) 전면에 반도체층(30a)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 1C, the
다음, 도 1d에서 알 수 있듯이, 레이저 스크라이빙법을 이용하여 상기 반도체층(30a)의 소정부위를 제거하여 전극간 연결을 위한 콘택부(35)를 형성한다. 상기 콘택부(35)에 의해 소정 간격으로 이격되는 복수 개의 반도체층(30)이 형성된다. Next, as shown in FIG. 1D, a predetermined portion of the
다음, 도 1e에서 알 수 있듯이, 상기 기판(10) 전면에 후면전극층(50a)을 형성한다. 그리하면, 상기 콘택부(35)를 통해 상기 전면전극(20)과 후면전극층(50a)이 전기적으로 연결된다. Next, as shown in FIG. 1E, a
다음, 도 1f에서 알 수 있듯이, 레이저 스크라이빙법을 이용하여 상기 후면전극층(50a)의 소정부위를 제거하여 태양전지를 단위셀로 분리하는 분리부(45)를 형성한다. 상기 분리부(45)에 의해 소정 간격으로 이격되는 복수 개의 후면전극(50)이 형성된다. Next, as can be seen in Figure 1f, by using a laser scribing method to remove the predetermined portion of the back electrode layer (50a) to form a
이상과 같이, 종래에는 박막 태양전지를 복수 개의 단위셀로 나누고 복수 개의 단위셀을 직렬로 연결하도록 구성함으로써, 기판이 대면적화된다 하더라도 전면전극의 저항이 증가되지 않아 전력손실 문제가 발생하지 않았다. As described above, by dividing the thin film solar cell into a plurality of unit cells and connecting the plurality of unit cells in series, even if the substrate is enlarged, the resistance of the front electrode does not increase and power loss does not occur.
그러나, 이와 같은 종래의 박막형 태양전지는 상기 콘택부(35) 내의 반도체층(30)의 측면과 후면전극(50) 사이의 접합면에서 누설전류가 발생하는 문제점이 있다. 이와 같은 누설전류는 태양전지의 효율저하를 초래하게 된다. However, such a conventional thin film solar cell has a problem in that a leakage current is generated at a junction surface between the side surface of the
본 발명은 전술한 종래의 박막형 태양전지의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, The present invention is designed to solve the problems of the conventional thin-film solar cell described above,
본 발명은 반도체층 측면과 후면전극 사이의 접합면에서 발생하는 누설전류를 최소화하여 태양전지의 효율저하를 방지하기 위한 박막형 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a thin-film solar cell and a method of manufacturing the same for minimizing the leakage current generated at the junction between the semiconductor layer side and the rear electrode to prevent the decrease in efficiency of the solar cell.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 기판; 상기 기판 상에서 소정의 간격으로 이격 배열되는 복수 개의 전면전극; 상기 전면전극 상에서 전극간 연결을 위한 콘택부 및 단위셀간 분리를 위한 분리부를 사이에 두고 이격 배열되는 복수 개의 반도체층; 상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 전기적으로 연결되며, 상기 분리부를 사이에 두고 이격 배열되는 복수 개의 후면전극; 및 상기 콘택부 내에서 상기 후면전극과 상기 반도체층 사이를 절연하는 절연막을 포함하여 이루어진 박막형 태양전지를 제공한다. The present invention, in order to achieve the above object; A plurality of front electrodes spaced apart at predetermined intervals on the substrate; A plurality of semiconductor layers spaced apart from each other on the front electrode with a contact portion for inter-electrode connection and a separator for separation between unit cells; A plurality of back electrodes electrically connected to the front electrode through the contact part and spaced apart from each other with the separation part interposed therebetween; And an insulating film insulated between the back electrode and the semiconductor layer in the contact portion.
상기 반도체층 상면 및 상기 후면전극 하면에서, 전극간 연결을 위한 콘택부 및 단위셀간 분리를 위한 분리부를 사이에 두고 이격 배열되는 복수 개의 투명도전층이 추가로 형성될 수 있다. On the upper surface of the semiconductor layer and the lower surface of the back electrode, a plurality of transparent conductive layers may be additionally arranged to be spaced apart between the contact portion for inter-electrode connection and the separation portion for separation between unit cells.
상기 절연막은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다. The insulating layer may be made of silicon oxide or silicon nitride.
본 발명은 또한, 기판 상에 소정의 간격으로 이격 배열되는 복수 개의 전면 전극을 형성하는 공정; 상기 전면전극 상에 전극간 연결을 위한 콘택부를 사이에 두고 이격 배열되는 복수 개의 반도체층을 형성하는 공정; 상기 콘택부 내의 상기 반도체층의 측면에 절연막을 형성하는 공정; 상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 전기적으로 연결되는 후면전극층을 형성하는 공정; 및 상기 후면전극층 및 반도체층의 소정영역을 제거하여 분리부를 형성하는 공정을 포함하여 이루어진 박막형 태양전지의 제조방법을 제공한다. The present invention also provides a process for forming a plurality of front electrodes spaced apart at predetermined intervals on a substrate; Forming a plurality of semiconductor layers spaced apart from each other with a contact portion for inter-electrode connection therebetween on the front electrode; Forming an insulating film on a side surface of the semiconductor layer in the contact portion; Forming a back electrode layer electrically connected to the front electrode through the contact portion; And removing a predetermined region of the back electrode layer and the semiconductor layer to form a separator.
상기 절연막을 형성하는 공정 이전에, 상기 반도체층 상면에 절연막이 형성되는 것을 방지하기 위해서 상기 반도체층 상면에 보호층을 형성하는 공정을 추가로 포함하고, 상기 절연막을 형성하는 공정 이후에, 상기 반도체층 상면에 형성된 보호층을 제거하는 공정을 추가로 포함할 수 있다. Prior to forming the insulating film, further comprising forming a protective layer on the upper surface of the semiconductor layer to prevent the insulating film is formed on the upper surface of the semiconductor layer, and after the forming of the insulating film, the semiconductor The method may further include removing a protective layer formed on the upper surface of the layer.
상기 반도체층 상면 및 상기 후면전극층 하면에, 전극간 연결을 위한 콘택부 를 사이에 두고 이격 배열되는 복수 개의 투명도전층을 형성하는 공정을 추가로 포함할 수 있다. The method may further include forming a plurality of transparent conductive layers spaced apart from each other on the upper surface of the semiconductor layer and the lower surface of the back electrode layer with a contact portion interposed therebetween.
상기 절연막 형성공정은 상기 투명도전층 형성공정 이후에 수행할 수 있다. The insulating film forming process may be performed after the transparent conductive layer forming process.
상기 절연막을 형성하는 공정은 열 산화법, 플라즈마 산화법, 화학적 산화법, 또는 자연 산화법을 이용하여 실리콘 산화물을 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다. The forming of the insulating layer may be performed by forming a silicon oxide using a thermal oxidation method, a plasma oxidation method, a chemical oxidation method, or a natural oxidation method.
상기 절연막을 형성하는 공정은 열 질화법, 플라즈마 질화법 또는 화학적 질화법을 이용하여 실리콘 질화물을 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다. The forming of the insulating layer may be performed by forming a silicon nitride using a thermal nitriding method, a plasma nitriding method, or a chemical nitriding method.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 콘택부 내에서 반도체층 측면과 후면전극 사이에 절연막이 형성되기 때문에, 상기 절연막으로 인해서 상기 콘택부 내의 반도체층과 후면전극이 직접 접촉하는 것이 차단된다. 따라서, 종래에 콘택부 내의 반도체층과 후면전극이 직접 접촉하여 발생하던 누설전류로 인한 태양전지 효율저하가 방지된다. According to the present invention as described above, since an insulating film is formed between the side of the semiconductor layer and the back electrode in the contact portion, the direct contact between the semiconductor layer and the back electrode in the contact portion is blocked by the insulating film. Therefore, the decrease in solar cell efficiency due to the leakage current generated by the direct contact between the semiconductor layer in the contact portion and the back electrode is prevented.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<박막형 태양전지><Thin Film Solar Cell>
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양 전지의 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지는, 기판(100), 전면전극(200), 반도체층(300), 절연막(500) 및 후면전극(600)을 포함하여 이루어진다. As can be seen in Figure 2, the thin-film solar cell according to an embodiment of the present invention, including a
상기 기판(100)은 유리 또는 투명한 플라스틱으로 이루어질 수 있다. The
상기 전면전극(200)은 상기 기판(100) 상에서 소정의 간격으로 복수 개가 이격 배열된다. 상기 전면전극(200)은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, ZnO:H, SnO2, SnO2:F, 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다. 상기 전면전극(200)은 태양광이 입사되는 면에 형성되기 때문에 입사되는 태양광이 태양전지 내부로 최대한 흡수될 수 있도록 하기 위해서 상기 전면전극(200)의 표면은 울퉁불퉁한 요철구조로 형성할 수 있다. A plurality of
상기 반도체층(300)은 상기 전면전극(200) 상에 형성되는데, 전극간 연결을 위한 콘택부(350) 및 단위셀간 분리를 위한 분리부(650)를 사이에 두고 복수 개가 이격 배열된다. 상기 반도체층(300)은 비정질 실리콘 또는 미세결정질 실리콘과 같은 실리콘계 반도체물질로 이루어질 수 있다. 상기 반도체층(300)은 P형 반도체층, I형 반도체층 및 N형 반도체층이 순서대로 적층된 PIN구조로 형성되며, 이 경우, I형 반도체층이 P형 반도체층과 N형 반도체층에 의해 공핍(depletion)이 되어 내부에 전기장이 발생하게 되고, 태양광에 의해 생성되는 정공 및 전자가 상기 전기장에 의해 드리프트(drift)되어 각각 P형 반도체층 및 N형 반도체층에서 수집되게 된다. 한편, 상기 반도체층(300)을 PIN구조로 형성할 경우에는 P형 반도체층을 먼저 형성하고, 그 후에 I형 반도체층 및 N형 반도체층을 순서대로 형성하는 것이 바람직한데, 그 이유는 일반적으로 정공의 드리프트 이동도(drift mobility)가 전자의 드리프트 이동도에 의해 낮기 때문에 입사광에 의한 수집효율을 극대화하기 위해서 P형 반도체층을 수광면에 가깝게 형성하기 위함이다. The
상기 절연막(500)은 상기 콘택부(350) 내에서 상기 반도체층(300)과 상기 후면전극(600) 사이에 형성되어, 상기 반도체층(300)과 상기 후면전극(600)을 절연하는 역할을 한다. 따라서, 상기 절연막(500)으로 인해서 상기 콘택부(35) 내의 반도체층(30)의 측면과 후면전극(50)이 직접 접촉하지 않아 누설전류가 발생하던 종래의 문제점이 해소된다. The
상기 후면전극(600)은 상기 콘택부(350)를 통해 상기 전면전극(200)과 전기 적으로 연결되며, 상기 분리부(650)를 사이에 두고 복수 개가 이격 배열된다. 상기 후면전극(600)은 Ag, Al, Ag+Al, Ag+Mg, Ag+Mn, Ag+Sb, Ag+Zn, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu, Ag+Al+Zn 등과 같은 금속으로 이루어질 수 있다. The
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막형 태양 전지의 단면도로서, 이는 반도체층(300)과 후면전극(600) 사이에 투명도전층(400)이 추가로 형성된 것을 제외하고 전술한 도 2에 따른 박막형 태양전지와 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 3 is a cross-sectional view of a thin film solar cell according to another exemplary embodiment of the present invention, which is provided in accordance with FIG. 2 except that a transparent
도 3에서 알 수 있듯이, 상기 투명도전층(400)은 상기 반도체층(300)의 상면 및 상기 후면전극(600)의 하면에 형성되며, 상기 반도체층(300)과 동일하게 전극간 연결을 위한 콘택부(350) 및 단위셀간 분리를 위한 분리부(650)를 사이에 두고 복수 개가 이격 배열된다. As can be seen in FIG. 3, the transparent
상기 투명도전층(400)은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, ZnO:H, Ag와 같은 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다. The transparent
상기 투명도전층(400)은 태양광을 다양한 각으로 산란시켜 광투과율을 증진시킴과 더불어, 상기 절연막(500) 형성시 반도체층(300) 상면을 보호하는 기능을 한다. 상기 투명도전층(400)이 반도체층(300) 상면을 보호하는 기능에 대해서는 후술하는 박막태양전지 제조방법에 대한 실시예에서 상세히 설명하기로 한다. The transparent
<박막형 태양전지의 제조방법><Method of manufacturing thin film solar cell>
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도로서, 이는 도 2에 따른 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 것이다. 4A to 4G are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention, which illustrates a manufacturing process of the thin film solar cell according to FIG. 2.
우선, 도 4a에서 알 수 있듯이, 기판(100) 상에 소정의 간격으로 이격 배열되는 복수 개의 전면전극(200)을 형성한다. First, as shown in FIG. 4A, a plurality of
상기 전면전극(200)을 형성하는 공정은, 스퍼터링(Sputtering)법 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여 상기 기판(100) 전면에 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F, ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전층을 형성하고, 레이저 스크라이빙법을 이용하여 상기 투명한 도전층의 소정 영역을 제거하는 공정으로 이루어질 수 있다. The
또는, 상기 전면전극(200)을 형성하는 공정은, 스크린 인쇄법(screen printing), 잉크젯 인쇄법(inkjet printing), 그라비아 인쇄법(gravure printing) 또는 미세접촉 인쇄법(microcontact printing)을 이용하여 상기 기판(100) 상에 직접 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F, ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전층을 소정의 간격으로 이격 배열하는 공정으로 이루어질 수 있다. Alternatively, the process of forming the
상기 스크린 인쇄법은 스크린과 스퀴즈(squeeze)를 이용하여 대상물질을 작업물에 전이시켜 소정의 패턴을 형성하는 방법이고, 상기 잉크젯 인쇄법은 잉크젯을 이용하여 대상물질을 작업물에 분사하여 소정의 패턴을 형성하는 방법이고, 상기 그라비아 인쇄법은 오목판의 홈에 대상물질을 도포하고 그 대상물질을 다시 작업물에 전이시켜 소정의 패턴을 형성하는 방법이고, 상기 미세접촉 인쇄법은 소정의 금형을 이용하여 작업물에 대상물질 패턴을 형성하는 방법이다. The screen printing method is a method of transferring a target material to a work using a screen and a squeeze to form a predetermined pattern, and the ink jet printing method uses a jet of ink to spray a target material onto the work to provide a predetermined pattern. The method of forming a pattern, the gravure printing method is a method of forming a predetermined pattern by applying the target material to the groove of the concave plate and transfer the target material back to the workpiece, the micro-contact printing method is a predetermined mold It is a method of forming a target material pattern on a work piece.
레이저 스크라이빙 공정을 수행하게 되면 파티클(Particle)이 다량으로 발생하게 되어 기판이 오염되는 문제가 있고 또한 파티클로 인해 소자의 단락이 생기는 문제가 있는 반면에, 스크린 인쇄법, 잉크젯 인쇄법, 그라비아 인쇄법 또는 미세접촉 인쇄법은 그러한 문제가 발생하지 않게 된다. The laser scribing process causes a large amount of particles to contaminate the substrate and short circuits of the device due to particles, while screen printing, inkjet printing, and gravure The printing method or the microcontact printing method does not cause such a problem.
한편, 태양광이 태양전지 내부로 흡수되는 흡수율을 증진시키기 위해서 상기 전면전극(200)에 텍스처(texturing) 가공공정을 수행하여 전면전극(200)의 표면을 요철구조로 형성할 수 있다. On the other hand, in order to improve the absorption rate of the sunlight absorbed into the solar cell by performing a texturing process on the
다음, 도 4b에서 알 수 있듯이, 상기 전면전극(200) 상에 전극간 연결을 위한 콘택부(350)를 사이에 두고 이격 배열되는 복수 개의 반도체층(300)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 4B, a plurality of
상기 반도체층(300)을 형성하는 공정은, 플라즈마 CVD법을 이용하여 비정질 실리콘 또는 미세결정질 실리콘과 같은 실리콘계 반도체층을 형성하고, 레이저 스크라이빙법을 이용하여 상기 반도체층의 소정 영역을 제거하여 콘택부(350)를 형성하는 공정으로 이루어질 수도 있고, 플라즈마 CVD법을 이용하여 실리콘계 반도체층을 형성할 때 소정의 마스크를 이용함으로써 콘택부(350)를 사이에 두고 이격 배열되는 반도체층(300)을 직접 형성할 수도 있다. The process of forming the
상기 반도체층(300)은 P형 반도체층, I형 반도체층 및 N형 반도체층이 순서대로 적층된 PIN구조로 형성할 수 있다. The
다음, 도 4c에서 알 수 있듯이, 상기 반도체층(300)의 상면에 보호층(450)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 4C, a
상기 보호층(450)은 후술하는 절연막 형성 공정시 상기 반도체층(300) 상면에 절연막이 형성되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 상기 보호층(450)은 포토레지스트를 이용하여 형성할 수 있다.The
다음, 도 4d에서 알 수 있듯이, 상기 콘택부(350) 내의 상기 반도체층(300)의 측면에 절연막(500)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 4D, an insulating
상기 절연막(500)을 형성하는 공정은 산소분위기에서 상기 반도체층(300)을 구성하는 실리콘을 산화시켜 실리콘 산화막을 형성하는 공정으로 이루어질 수 있으며, 구체적인 실리콘 산화막 형성방법으로는 열 산화법, 플라즈마 산화법, 화학적 산화법, 또는 자연 산화법 등을 들 수 있다. The process of forming the insulating
상기 절연막(500)을 형성하는 공정은 질소분위기에서 상기 반도체층(300)을 구성하는 실리콘을 질화시켜 실리콘 질화막을 형성하는 공정으로 이루어질 수 있으며, 구체적인 실리콘 질화막 형성방법으로는 열 질화법, 플라즈마 질화법, 화학적 질화법 등을 들 수 있다. The forming of the insulating
다음, 도 4e에서 알 수 있듯이, 상기 반도체층(300) 상면에 형성된 보호층(450)을 제거한다. 상기 보호층(450)은 전술한 바와 같이 상기 반도체층(300) 상면에 절연막(500)이 형성되는 것을 방지하기 위한 것이기 때문에, 절연막(500) 형성 공정 이후에 제거하는 것이다. 상기 보호층(450)을 제거하는 공정은 선택적 에칭방법을 이용하여 수행한다. Next, as shown in FIG. 4E, the
다음, 도 4f에서 알 수 있듯이, 상기 콘택부(350)를 통해 상기 전면전극(200)과 전기적으로 연결되는 후면전극층(600a)을 형성한다. Next, as can be seen in Figure 4f, through the
상기 후면전극층(600a)은 Ag, Al, Ag+Al, Ag+Mg, Ag+Mn, Ag+Sb, Ag+Zn, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu, Ag+Al+Zn 등과 같은 금속을 인쇄법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 형성한다. The
다음, 도 4g에서 알 수 있듯이, 상기 후면전극층(600a) 및 반도체층(300)의 소정영역을 제거하여 분리부(650)를 형성한다. 그리하면, 상기 분리부(650)를 사이에 두고 소정 간격으로 이격 배열되는 후면전극(600)이 형성된다. Next, as can be seen in Figure 4g, to remove the predetermined region of the
한편, 도 4e공정과 도 4f공정 사이에서, 상기 반도체층(300)과 동일한 패턴을 갖는 투명도전층을 상기 반도체층(300) 상면에 추가로 형성할 수 있다. 즉, 상기 반도체층(300) 상면에 형성된 보호층(450)을 제거하고, 그 후에 상기 반도체층(300) 상면에 전극간 연결을 위한 콘택부(350)를 사이에 두고 이격 배열되는 복수 개의 투명도전층을 형성하고, 그 후에 상기 후면전극층(600a)을 형성할 수 있으며, 이 경우에는 최종적으로 도 3과 같은 구조의 박막형 태양전지가 제조된다. Meanwhile, between FIG. 4E and FIG. 4F, a transparent conductive layer having the same pattern as the
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도로서, 이는 도 3에 따른 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 것이다. 전술한 실시예와 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 5A to 5F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a thin film solar cell according to another embodiment of the present invention, which illustrates a manufacturing process of the thin film solar cell according to FIG. 3. Detailed description of the same configuration as the above-described embodiment will be omitted.
우선, 도 5a에서 알 수 있듯이, 기판(100) 상에 소정의 간격으로 이격 배열되는 복수 개의 전면전극(200)을 형성한다. First, as shown in FIG. 5A, a plurality of
다음, 도 5b에서 알 수 있듯이, 상기 전면전극(200) 상에 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)을 차례로 형성한다. Next, as shown in FIG. 5B, the
상기 투명도전층(400a)은 태양광을 다양한 각으로 산란시켜 광투과율을 증진시킴과 더불어, 후술하는 절연막(500) 형성시 반도체층(300a) 상면을 보호하는 기능을 한다. 특히, 후술하는 절연막(500) 형성공정이 실리콘 산화막 형성공정 또는 실리콘 질화막 형성공정으로 이루어지기 때문에, 상기 투명도전층(400a)은 비산화금속 또는 비질화금속으로 이루어진 것이 바람직하다. The transparent
상기 투명도전층(400a)은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, Ag와 같은 투명한 도전물질을 스퍼터링(Sputtering)법 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 등을 이용하여 형성할 수 있다. The transparent
다음, 도 5c에서 알 수 있듯이, 상기 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)의 소정영역을 제거하여 전극간 연결을 위한 콘택부(350)를 형성한다. 그리하면, 상기 콘택부(350)를 사이에 두고 이격 배열되는 복수 개의 반도체층(300) 및 투명도전층(400)이 형성된다. Next, as can be seen in Figure 5c, to remove the predetermined region of the
상기 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)의 소정영역을 제거하는 공정은 레이저 스크라이빙법을 이용하여 수행할 수 있다. The process of removing predetermined regions of the
다음, 도 5d에서 알 수 있듯이, 상기 콘택부(350) 내의 상기 반도체층(300)의 측면에 절연막(500)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 5D, an insulating
본 실시예의 경우에는 상기 반도체층(300)의 상면에 투명도전층(400)이 형성되어 있기 때문에, 전술한 실시예와 같이 보호층을 추가적으로 형성할 필요가 없다. In the present embodiment, since the transparent
다음, 도 5e에서 알 수 있듯이, 상기 콘택부(350)를 통해 상기 전면전 극(200)과 전기적으로 연결되는 후면전극층(600a)을 형성한다. Next, as can be seen in Figure 5e, through the
다음, 도 4g에서 알 수 있듯이, 상기 후면전극층(600a) 및 반도체층(300)의 소정영역을 제거하여 분리부(650)를 형성한다. Next, as can be seen in Figure 4g, to remove the predetermined region of the
도 1a 내지 도 1f는 종래 복수 개의 단위셀이 직렬로 연결된 구조를 갖는 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도이다. 1A to 1F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a thin film solar cell having a structure in which a plurality of unit cells are connected in series.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양 전지의 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막형 태양 전지의 단면도이다. 3 is a cross-sectional view of a thin film solar cell according to another embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도이다. 4A to 4G are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도이다. 5A to 5F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a thin film solar cell according to another exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요부의 부호에 대한 설명><Description of Signs of Major Parts of Drawing>
100: 기판 200: 전면전극100: substrate 200: front electrode
300: 반도체층 350: 콘택부300: semiconductor layer 350: contact portion
400: 투명도전층 500: 절연막400: transparent conductive layer 500: insulating film
600: 후면전극 650: 분리부600: rear electrode 650: separator
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