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KR20110046195A - 태양전지 및 이의 제조방법 - Google Patents

태양전지 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR20110046195A
KR20110046195A KR1020090103076A KR20090103076A KR20110046195A KR 20110046195 A KR20110046195 A KR 20110046195A KR 1020090103076 A KR1020090103076 A KR 1020090103076A KR 20090103076 A KR20090103076 A KR 20090103076A KR 20110046195 A KR20110046195 A KR 20110046195A
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solar cell
groove
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시예에 따른 태양전지는 기판 상에 배치된 패턴층; 상기 패턴층 상에 배치된 후면전극; 상기 후면전극 상에 배치된 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치된 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상에 배치된 전면전극을 포함하며, 상기 패턴층은 요철 패턴을 포함한다.
실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 기판 상에 패턴층을 형성하는 단계; 상기 패턴층 상에 후면전극을 형성하는 단계; 상기 후면전극 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 및 상기 버퍼층 상에 전면전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 패턴층은 요철 패턴이 형성된 것을 포함한다.
플렉서블 기판(flexible substrate), 패턴층, 요철 패턴

Description

태양전지 및 이의 제조방법{SOLAR CELL AND METHOD OF FABIRCATING THE SAME}
실시예는 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 에너지 수요가 증가함에 따라서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지에 대한 개발이 진행되고 있다.
특히, 기판, 금속 후면 전극층, p형 CIGS 계 광 흡수층, 고저항 버퍼층, n형 창층 등을 포함하는 기판 구조의 pn 헤테로 접합 장치인 CIGS계 태양전지가 널리 사용되고 있다.
상기 기판으로는 여러가지 종류의 기판이 사용될 수 있으나, 상기 기판이 플렉서블(flexible)한 기판일 때, 기판이 휘었을 경우 기판 상에 형성된 금속 후면 전극층에 크랙(crack)이 발생되는 문제점이 있다.
실시예는 기판과 후면전극과의 결합력을 증대시킬 수 있는 태양전지 및 이의 제조방법을 제공한다.
실시예에 따른 태양전지는 기판 상에 배치된 패턴층; 상기 패턴층 상에 배치된 후면전극; 상기 후면전극 상에 배치된 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치된 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상에 배치된 전면전극을 포함하며, 상기 패턴층은 요철 패턴을 포함한다.
실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 기판 상에 패턴층을 형성하는 단계; 상기 패턴층 상에 후면전극을 형성하는 단계; 상기 후면전극 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 및 상기 버퍼층 상에 전면전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 패턴층은 요철 패턴이 형성된 것을 포함한다.
실시예에 따른 태양전지 및 이의 제조방법은 기판에 나노 크기의 요철 패턴을 형성하여, 기판 상에 형성되는 후면전극과의 결합력을 증대시킬 수 있다.
특히, 기판이 플렉서블(flexible)할 경우에는, 기판이 휘더라도 기판과 후면전극 사이에 크랙(crack)이 발생하지 않는다.
즉, 요철구조의 패턴의 홈의 내부에도 후면전극이 형성되어, 기판과 후면전 극의 결합력이 증대될 수 있다.
또한, 기판과 일부가 접하는 광 흡수층도 요철 구조의 패턴과 접하여, 광 흡수층과 기판의 결합력도 증대될 수 있다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 층, 막 또는 전극 등이 각 기판, 층, 막, 또는 전극 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 9는 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 태양전지는 기판(100), 패턴층(170), 후면전극(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400) 및 전면전극(500)을 포함한다.
이때, 상기 패턴층(170)은 요철 패턴(150)을 포함하며, 상기 요철 패턴(150)은 사각뿔 모양 또는 정현파 모양의 굴곡이 주기적으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 요철 패턴(150)은 도 3A에 도시된 바와 같이, 홈(110)과 돌기(120)를 포함하며, 상기 홈의 폭은 100~300nm이고, 상기 돌기의 폭은 100~200nm 이며, 상기 홈과 돌기의 높이는 100~300 nm이 될 수 있다.
상기 홈(110)과 돌기(120)는 요철구조로 형성되어, 상기 돌기(120)가 상기 기판(100)으로부터 돌출된 형상을 갖는다.
또한, 상기 홈(110)과 돌기(120)로 인해 접촉 면적이 넓어져, 상기 기판(100)과 이후 형성되는 후면전극과의 결합을 증대시킬 수 있다.
특히, 상기 기판(100)이 플렉서블(flexible)한 경우에는, 상기 기판(100)이 휘더라도 후면전극에 크랙(crack)이 발생하지 않는다.
즉, 상기 요철 패턴(150)의 상기 홈(110)의 내부에도 후면전극이 형성되어, 상기 기판(100)과 후면전극의 결합력이 증대될 수 있다.
상기 패턴층(170)은 에폭시, 에폭시 멜라닌, 아크릴, 우레탄 수지 등의 단독 또는 혼합물 형태의 레진(resin)을 포함하는 물질로 형성될 수 있다.
이하, 태양전지 제조공정에 따라 상기 태양전지를 더 자세히 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 9는 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 단면도이다.
우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상에 요철 패턴(150)을 포함하는 패턴층(170)을 형성한다.
상기 기판(100)은 유리(glass)가 사용되고 있으며, 알루미나와 같은 세라믹 기판, 스테인레스 스틸, 티타늄기판 또는 폴리머 기판 등도 사용될 수 있다.
유리 기판으로는 소다라임 유리(sodalime glass)를 사용할 수 있으며, 폴리 머 기판으로는 PET(polyethylen terephthalate), 폴리이미드(polyimide)를 사용할 수 있다.
또한, 상기 기판(100)은 리지드(rigid)하거나 플렉서블(flexible)할 수 있다.
상기 요철 패턴(150)은 상기 기판(100)의 표면에 수지층을 형성한 후, 상기 수지층에 요철 패턴을 형성할 수 있다.
이때, 패턴을 형성하는 방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 수지층을 상기 기판(100) 상에 형성한 후, 금형(230)을 이용하여 몰딩(molding) 공정을 진행하면서, UV 경화 공정을 동시에 진행하여 형성될 수 있다.
상기 수지층을 상기 기판(100) 상에 도포할 때는 스핀 코팅(spin coating) 공정으로 진행될 수 있다.
상기 수지층은 에폭시, 에폭시 멜라닌, 아크릴, 우레탄 수지 등의 단독 또는 혼합물 형태의 레진(resin)을 포함하는 물질로 형성될 수 있다.
그러나, 상기 패턴을 형성하는 방법은 이에 한정되지 않고, 상기 수지층을 상기 기판(100) 상에 형성한 후, 레이저 광원을 이용하여 형성될 수도 있다.
도 3a는 도 1의 'A'영역을 자세히 도시한 것으로, 상기 요철 패턴(150)은 홈(110)과 돌기(120)를 포함하도록 형성되며, 사각뿔 모양의 요철 패턴(150)의 굴곡이 주기적으로 형성된다.
상기 홈(110)과 돌기(120)는 요철구조로 형성되어, 상기 돌기(120)가 상기 기판(100)으로부터 돌출된 형상을 갖는다.
또한, 상기 홈(110)과 돌기(120)로 인해 접촉 면적이 넓어져, 상기 기판(100)과 이후 형성되는 후면전극과의 결합을 증대시킬 수 있다.
특히, 상기 기판(100)이 플렉서블(flexible)한 경우에는, 상기 기판(100)이 휘더라도 후면전극에 크랙(crack)이 발생하지 않는다.
즉, 상기 요철 패턴(150)의 상기 홈(110)의 내부에도 후면전극이 형성되어, 상기 기판(100)과 후면전극의 결합력이 증대될 수 있다.
이때, 상기 홈(110)의 폭(f)은 100~300nm이고, 상기 돌기(120)의 폭(g)은 100~200nm이며, 상기 홈(110)의 높이(b)와 돌기(120)의 높이(c)는 100~300 nm이 될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 요철 패턴(150)이 상기 홈(110)과 돌기(120)로 형성된 것을 제시하였으나, 이에 한정되지 않고, 이후 형성될 후면전극과의 결합력을 향상시킬 수 있는 패턴이 형성된 구조로 형성될 수 있다.
도면에는 도시하지 않았지만, 사각뿔 모양의 상기 요철 패턴(150)은 일방향으로 길게 형성될 수 있다.
이때, 상기 요철 패턴(150)은 사각뿔 모양에 한정되지 않고, 도 3b에 도시된 바와 같이, 굴곡진 정현파 모양의 요철 패턴(160)의 굴곡이 주기적으로 형성될 수도 있다.
상기 패턴층(170)은 에폭시, 에폭시 멜라닌, 아크릴, 우레탄 수지 등의 단독 또는 혼합물 형태의 레진(resin)을 포함하는 물질로 형성될 수 있다.
상기 기판(100)이 폴리머 기판인 PET, 폴리이미드로 형성되는 경우, 상기 패 턴층(170)과 기판(100)의 결합력이 강하기 때문에, 상기 기판(100)과 이후 형성될 후면전극과도 결합력이 강해질 수 있다.
그리고, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 패턴층(170) 상에 후면전극(201)을 형성한다.
상기 후면전극(201)은 금속 등의 도전체로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 후면전극(201)은 몰리브덴(Mo) 타겟을 사용하여, 스퍼터링(sputtering) 공정에 의해 형성될 수 있다.
이는, 몰리브덴(Mo)이 가진 높은 전기전도도, 광 흡수층과의 오믹(ohmic) 접합, Se 분위기 하에서의 고온 안정성 때문이다.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 후면전극(201)은 적어도 하나 이상의 층으로 형성될 수 있다.
상기 후면전극(201)이 복수개의 층으로 형성될 때, 상기 후면전극(201)을 이루는 층들은 서로 다른 물질로 형성될 수 있다.
이때, 상기 후면전극(201)은 상기 요철 패턴(150)의 상기 홈(110) 내부에도 삽입되어, 상기 후면전극(201)과 기판(100)의 결합력이 증대될 수 있다.
특히, 상기 기판(100)이 플렉서블(flexible)할 경우, 상기 기판(100)이 휘더라도 상기 기판(100)에 형성된 상기 요철 패턴(150)으로 인해, 상기 기판(100)과 후면전극 사이에 크랙(crack)이 발생하지 않는다.
이때, 상기 기판(100), 요철 패턴(150) 및 후면전극(201)의 두께는, 상기 기판(100)이 요철 패턴(150) 및 후면전극(201)보다 두껍게 형성되며, 상기 후면전 극(201)이 상기 요철 패턴(150)보다 두껍게 형성된다.
즉, 상기 기판(100), 요철 패턴(150) 및 후면전극(201)의 두께 및 크기 관계는 도 4b를 참조하여, 다음과 같이 나타낼 수 있다.
(a+b)=W(c+d) (1)
(c)=X(d) (2)
(d)=Y(e) (3)
(f)=Z(g) (4)
여기서, W는 0.17~0.43, X는 0.03~0.15, Y는 0.04~0.12, Z는 1~2의 값을 가진다.
상기 조건식에서 a는 상기 요철 패턴(150)의 상면인 상기 돌기(120)의 상면부터 상기 후면전극 패턴(201)의 표면까지의 거리, b는 상기 홈(110)의 높이, c는 상기 돌기(120)의 높이, d는 상기 패턴층(170)에서 상기 홈(110)의 바닥면부터 상기 기판(100)까지인 두께를 의미한다.
또한, e는 상기 기판(100)의 두께, f는 상기 홈(110)의 폭, g는 상기 돌기(120)이 폭을 의미한다.
조건식 (1)은 상기 후면전극(201)과 패턴층(170) 사이의 관계를 나타내는 조건식이다.
조건식 (1)에 도시된 바와 같이, 상기 후면전극(201)의 전체 두께인 (a+b)는 상기 패턴층(170)의 전체 두께인 (c+d)의 0.17~0.43(W)배가 될 수 있다.
이때, 상기 W의 값이 0.17보다 작은 경우에는 완충층인 상기 패턴층(170)의 d영역이 두꺼워져, 상기 기판(100)과 패턴층(170)의 밀착력이 감소하며, 이로 인해 황변 현상이 발생할 수 있다.
또한, 상기 W의 값이 0.43보다 큰 경우에는 상기 후면전극(201) 전체의 두께와 상기 패턴층(170) 두께의 차이가 감소하므로, 상기 패턴층(170)에서 d의 충분한 두께가 확보되지 않아 크랙(crack)을 위한 완충 역할이 감소할 수 있다.
조건식 (2)는 상기 패턴층(170)의 전체 두께에서 상기 돌기(120) 또는 홈(110)이 차지하는 비율을 의미한다.
즉, 상기 돌기(120)의 높이 c는 상기 패턴층(170)에서 상기 홈(110)의 바닥면부터 상기 기판(100)까지의 두께인 d의 0.03~0.15(X)배가 될 수 있다.
이때, 상기 X의 값이 0.03보다 작은 경우에는 상기 돌기(120)의 높이 c값이 너무 작아 상기 후면전극(201)과의 밀착면적이 감소함과 동시에 상기 요철 패턴(150)이 너무 작아 크랙을 위한 완충 역할이 감소할 수 있다.
또한, 상기 X의 값이 0.15보다 큰 경우에는 상기 돌기(120)의 높이 c값이 커져서 상기 요철 패턴(150)을 제작하기 힘들뿐 아니라 상기 후면전극(201) 증착시 상기 홈(110)의 바닥면까지 증착이 되지 않아 크랙을 위한 완충 역할이 감소할 수 있다.
조건식 (3)은 상기 기판(100)과 상기 패턴층(170)에서 상기 홈(110)의 바닥면부터 상기 기판(100)까지의 두께인 d영역 사이의 관계를 나타내는 조건식이다.
즉, 상기 홈(110)의 바닥면부터 상기 기판(100)까지 패턴층(170)의 두께인 d의 값은 상기 기판(100)의 0.04~0.12(Y)배가 될 수 있다.
이때, 상기 Y의 값이 0.04보다 작으면 d값이 낮아 상기 기판(100)에 의한 크랙을 완충시키지 못한다.
또한, 상기 Y의 값이 0.12보다 큰 경우에는 상대적으로 상기 기판(100)의 두께가 감소하여 상기 기판(100)의 휨 현상이 쉽게 발생하여 크랙이 쉽게 발생할 수 있다.
조건식 (4)는 상기 홈(110)의 폭(f)과 상기 돌기(120)의 폭(g)의 비율에 관계를 나타내는 조건식이다.
즉, 상기 홈(110)의 폭(f)은 상기 돌기(120)의 폭(g)의 1~2(Z)배가 될 수 있다.
또한, 상기 요철 패턴(150)의 주기(h)는 규칙적 또는 비규칙적으로 형성될 수 있으며, 200~500nm의 주기로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 기판(100), 요철 패턴(150) 및 후면전극(201)의 경도(hardness)는 상기 후면전극(201)이 상기 기판(100), 요철 패턴(150)보다 단단하며, 상기 기판(100)의 경도가 상기 요철 패턴(150)이 경도보다 단단하거나 동일할 수 있다.
이어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 후면전극(201)에 패터닝(patterning) 공정을 진행하여 후면전극 패턴(200)을 형성한다.
상기 후면전극 패턴(200)은 상기 후면전극(201)에 포토 리소그라피(photo lithography) 공정을 진행하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 후면전극 패턴(200)은 스트라이프(stripe) 형태 또는 매트릭 스(matrix) 형태로 배치될 수 있으며, 각각의 셀에 대응할 수 있다.
그러나, 상기 후면전극 패턴(200)은 상기의 형태에 한정되지 않고, 다양한 형태로 형성될 수 있다.
이때, 상기 후면전극 패턴(200) 사이로 상기 기판(100)에 형성된 상기 요철 패턴(150)의 일부가 노출될 수 있다.
그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 후면전극 패턴(200) 상에 광 흡수층(300), 버퍼층(400)을 형성한다.
상기 광 흡수층(300)은 Ⅰb-Ⅲb-Ⅵb계 화합물을 포함한다.
더 자세하게, 상기 광 흡수층(300)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In, Ga)Se2, CIGS계) 화합물을 포함한다.
이와는 다르게, 상기 광 흡수층(300)은 구리-인듐-셀레나이드계(CuInSe2, CIS계) 화합물 또는 구리-갈륨-셀레나이드계(CuGaSe2, CGS계) 화합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 광 흡수층(300)을 형성하기 위해서, 구리 타겟, 인듐 타겟 및 갈륨 타겟을 사용하여, 상기 후면전극 패턴(200) 상에 CIG계 금속 프리커서(precursor)막이 형성된다.
이후, 상기 금속 프리커서막은 셀레니제이션(selenization) 공정에 의해서, 셀레늄(Se)과 반응하여 CIGS계 광 흡수층(300)이 형성된다.
또한, 상기 금속 프리커서막을 형성하는 공정 및 셀레니제이션 공정 동안에, 상기 기판(100)에 포함된 알칼리(alkali) 성분이 상기 후면전극 패턴(200)을 통해서, 상기 금속 프리커서막 및 상기 광 흡수층(300)에 확산된다.
알칼리(alkali) 성분은 상기 광 흡수층(300)의 그레인(grain) 크기를 향상시키고, 결정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 광 흡수층(300)은 구리, 인듐, 갈륨, 셀레나이드(Cu, In, Ga, Se)를 동시증착법(co-evaporation)에 의해 형성할 수도 있다.
상기 광 흡수층(300)은 외부의 광을 입사받아, 전기 에너지로 변환시킨다. 상기 광 흡수층(300)은 광전효과에 의해서 광 기전력을 생성한다.
이때, 상기 기판(100)과 접하는 상기 광 흡수층(300)의 일부도 상기 요철 패턴(150) 상에 형성된다.
즉, 상기 광 흡수층(300)의 일부도 상기 요철 패턴(150)의 홈(110)과 돌기(120)에 결합되어, 상기 광 흡수층(300)과 기판(100)의 결합력도 증대될 수 있다.
상기 버퍼층(400)은 적어도 하나 이상의 층으로 형성되며, 상기 광 흡수층(300)이 형성된 상기 기판(100) 상에 황화 카드뮴(CdS), ITO, ZnO, i-ZnO 중 어느 하나 또는 이들의 적층으로 형성될 수 있다.
이때, 상기 버퍼층(400)은 n형 반도체 층이고, 상기 광 흡수층(300)은 p형 반도체 층이다. 따라서, 상기 광 흡수층(300) 및 버퍼층(400)은 pn 접합을 형성한다.
상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300)과 이후 형성될 전면전극의 사이에 배치된다.
즉, 상기 광 흡수층(300)과 전면전극은 격자상수와 에너지 밴드 갭의 차이가 크기 때문에, 밴드갭이 두 물질의 중간에 위치하는 상기 버퍼층(400)을 삽입하여 양호한 접합을 형성할 수 있다.
본 실시예에서는 한 개의 버퍼층을 상기 광 흡수층(300) 상에 형성하였지만, 이에 한정되지 않고, 상기 버퍼층은 복수개의 층으로 형성될 수도 있다.
이어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 광 흡수층(300) 및 버퍼층(400)을 관통하는 콘택패턴(310)을 형성한다.
상기 콘택패턴(310)은 기계적인(mechnical) 방법 또는 레이저(laser)를 사용하는 공정을 진행하여 형성할 수 있으며, 상기 후면전극 패턴(200)의 일부가 노출된다.
그리고, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 버퍼층(400) 상에 투명한 도전물질을 적층하여 전면전극(500) 및 접속배선(700)을 형성한다.
상기 투명한 도전물질을 상기 버퍼층(400) 상에 적층시킬 때, 상기 투명한 도전물질이 상기 콘택패턴(310)의 내부에도 삽입되어, 상기 접속배선(700)을 형성할 수 있다.
상기 후면전극 패턴(200)과 전면전극(500)은 상기 접속배선(700)에 의해 전기적으로 연결된다.
상기 전면전극(500)은 상기 기판(100) 상에 스퍼터링 공정을 진행하여 알루미늄으로 도핑된 산화 아연으로 형성된다.
상기 전면전극(500)은 상기 광 흡수층(300)과 pn접합을 형성하는 윈도우(window)층으로서, 태양전지 전면의 투명전극의 기능을 하기 때문에 광투과율이 높고 전기 전도성이 좋은 산화 아연(ZnO)으로 형성된다.
이때, 상기 산화 아연에 알루미늄를 도핑함으로써 낮은 저항값을 갖는 전극을 형성할 수 있다.
상기 전면전극(500)인 산화 아연 박막은 RF 스퍼터링방법으로 ZnO 타겟을 사용하여 증착하는 방법과 Zn 타겟을 이용한 반응성 스퍼터링, 그리고 유기금속화학증착법 등으로 형성될 수 있다.
또한, 전기광학적 특성이 뛰어난 ITO(Indium tin Oxide) 박막을 산화 아연 박막 상에 층착한 2중 구조를 형성할 수도 있다.
이어서, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 광 흡수층(300), 버퍼층(400) 및 전면전극(500)을 관통하는 분리패턴(320)을 형성한다.
상기 분리패턴(320)은 기계적인(mechnical) 방법 또는 레이저(laser)를 사용하는 공정을 진행하여 형성될 수 있으며, 상기 후면전극 패턴(200)의 일부가 노출된다.
상기 버퍼층(400) 및 전면전극(500)은 상기 분리패턴(320)에 의해 구분될 수 있으며, 상기 분리패턴(320)에 의해 각각의 셀(C1, C2)은 서로 분리될 수 있다.
상기 분리패턴(320)에 의해 상기 전면전극(500) 버퍼층(400) 및 광 흡수층(300)은 스트라이프 형태 또는 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
상기 분리패턴(320)은 상기의 형태에 한정되지 않고, 다양한 형태로 형성될 수 있다.
상기 분리패턴(320)에 의해 상기 후면전극 패턴(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400) 및 전면전극(500)을 포함하는 셀(C1, C2)이 형성된다.
이때, 상기 접속배선(700)에 의해 각각의 셀(C1, C2)은 서로 연결될 수 있다. 즉, 상기 접속배선(700)은 제2셀(C2)의 후면전극 패턴(200)과 상기 제2셀(C2)에 인접하는 상기 제1셀(C1)의 전면전극(500)을 전기적으로 연결한다.
이상에서 설명한 실시예에 따른 태양전지 및 이의 제조방법은 기판에 나노 크기의 요철 패턴을 형성하여, 기판 상에 형성되는 후면전극과의 결합력을 증대시킬 수 있다.
특히, 기판이 플렉서블(flexible)할 경우에는, 기판이 휘더라도 기판과 후면전극 사이에 크랙(crack)이 발생하지 않는다.
즉, 요철구조의 패턴의 홈의 내부에도 후면전극이 형성되어, 기판과 후면전극의 결합력이 증대될 수 있다.
또한, 기판과 일부가 접하는 광 흡수층도 요철 구조의 패턴과 접하여, 광 흡수층과 기판의 결합력도 증대될 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1 내지 도 9는 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 단면도이다.

Claims (17)

  1. 기판 상에 배치된 패턴층;
    상기 패턴층 상에 배치된 후면전극;
    상기 후면전극 상에 배치된 광 흡수층;
    상기 광 흡수층 상에 배치된 버퍼층; 및
    상기 버퍼층 상에 배치된 전면전극을 포함하며,
    상기 패턴층은 요철 패턴을 포함하는 태양전지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 요철 패턴은 홈과 돌기가 주기적으로 형성된 것을 포함하는 태양전지.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 홈의 폭은 100~300nm이고, 상기 돌기의 폭은 100~200nm이고,
    상기 홈과 돌기의 높이는 100~300nm이며,
    상기 홈과 돌기를 포함하는 상기 요철 패턴의 주기는 200~500nm인 것을 포함하는 태양전지.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 기판, 패턴층, 후면전극에 대해서,
    a는 상기 요철 패턴의 상면인 상기 돌기의 상면부터 상기 후면전극의 표면까지의 거리, b는 상기 홈의 높이, c는 상기 돌기의 높이, d는 상기 패턴층에서 상기 홈의 바닥면부터 상기 기판까지의 두께라 할 때,
    (a+b)=W(c+d)
    의 조건식을 만족하며, 여기서 W는 0.17~0.43의 값을 가지는 태양전지.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 패턴층에 대해서,
    c는 상기 돌기의 높이, d는 상기 패턴층에서 상기 홈의 바닥면부터 상기 기판까지의 두께라 할 때,
    (c)=X(d)
    의 조건식을 만족하며, 여기서 X는 0.03~0.15의 값을 가지는 태양전지.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 기판과 패턴층에 대해서,
    d는 상기 패턴층에서 상기 홈의 바닥면부터 상기 기판까지의 두께, e는 상기 기판의 두께라 할 때,
    (d)=Y(e)
    의 조건식을 만족하며, 여기서 Y는 0.04~0.12의 값을 가지는 태양전지.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 패턴층에 대해서,
    f는 상기 홈의 폭, g는 상기 돌기의 폭이라 할 때,
    (f)=Z(g)
    의 조건식을 만족하며, 여기서 Z는 1~2의 값을 가지는 태양전지.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 패턴층은 에폭시, 에폭시 멜라닌, 아크릴, 우레탄 수지 등의 단독 또는 혼합물 형태의 레진(resin)을 포함하는 물질로 형성된 것을 포함하는 태양전지.
  9. 기판 상에 패턴층을 형성하는 단계;
    상기 패턴층 상에 후면전극을 형성하는 단계;
    상기 후면전극 상에 광 흡수층을 형성하는 단계;
    상기 광 흡수층 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 및
    상기 버퍼층 상에 전면전극을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 패턴층은 요철 패턴이 형성된 것을 포함하는 태양전지의 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 패턴층을 형성하는 단계는,
    상기 기판 상에 수지층을 형성하는 단계; 및
    상기 수지층에 금형을 이용한 몰딩(molding) 공정을 진행하면서, UV 경화 공정을 동시에 진행하여, 요철 패턴이 형성된 패턴층을 형성하는 단계를 포함하는 태양전지의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 수지층은 에폭시, 에폭시 멜라닌, 아크릴, 우레탄 수지 등의 단독 또는 혼합물 형태의 레진(resin)을 포함하는 물질로 형성된 것을 포함하는 태양전지의 제조방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 요철 패턴은 홈과 돌기가 주기적으로 형성된 것을 포함하는 태양전지의 제조방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 홈의 폭은 100~300nm이고, 상기 돌기의 폭은 100~200nm이고,
    상기 홈과 돌기의 높이는 100~300nm이며,
    상기 홈과 돌기를 포함하는 상기 요철 패턴의 주기는 200~500nm인 것을 포함하는 태양전지의 제조방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 기판, 패턴층, 후면전극에 대해서,
    a는 상기 요철 패턴의 상면인 상기 돌기의 상면부터 상기 후면전극의 표면까지의 거리, b는 상기 홈의 높이, c는 상기 돌기의 높이, d는 상기 패턴층에서 상기 홈의 바닥면부터 상기 기판까지의 두께라 할 때,
    (a+b)=W(c+d)
    의 조건식을 만족하며, 여기서 W는 0.17~0.43의 값을 가지는 태양전지의 제조방법.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 패턴층에 대해서,
    c는 상기 돌기의 높이, d는 상기 패턴층에서 상기 홈의 바닥면부터 상기 기판까지의 두께라 할 때,
    (c)=X(d)
    의 조건식을 만족하며, 여기서 X는 0.03~0.15의 값을 가지는 태양전지의 제조방법.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 기판과 패턴층에 대해서,
    d는 상기 패턴층에서 상기 홈의 바닥면부터 상기 기판까지의 두께, e는 상기 기판의 두께라 할 때,
    (d)=Y(e)
    의 조건식을 만족하며, 여기서 Y는 0.04~0.12의 값을 가지는 태양전지의 제조방법.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 패턴층에 대해서,
    f는 상기 홈의 폭, g는 상기 돌기의 폭이라 할 때,
    (f)=Z(g)
    의 조건식을 만족하며, 여기서 Z는 1~2의 값을 가지는 태양전지의 제조방법.
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