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KR101494153B1 - 박막형 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents

박막형 태양전지 및 그 제조방법 Download PDF

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KR101494153B1 KR20080097209A KR20080097209A KR101494153B1 KR 101494153 B1 KR101494153 B1 KR 101494153B1 KR 20080097209 A KR20080097209 A KR 20080097209A KR 20080097209 A KR20080097209 A KR 20080097209A KR 101494153 B1 KR101494153 B1 KR 101494153B1
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Abstract

본 발명은 소정의 요철 패턴이 형성된 패턴부 및 요철 패턴이 형성되지 않은 미패턴부를 일면에 구비한 기판을 준비하는 공정; 상기 기판 상에 제1분리부를 사이에 두고 이격되는 복수 개의 전면전극을 형성하는 공정; 상기 전면전극 상에 콘택부를 사이에 두고 이격되는 복수 개의 반도체층을 형성하는 공정; 및 상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 연결되며, 제2분리부를 사이에 두고 이격되는 복수 개의 후면전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어진 박막형 태양전지의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 박막형 태양전지에 관한 것으로서,
본 발명에 따르면 요철패턴이 형성된 기판을 이용하여 박막형 태양전지를 제조함으로써, 태양광의 유효흡수면적이 증가되어 광투과율이 증진되고 또한 태양광의 산란효과가 증가되게 되어, 태양전지의 효율이 향상된다.
박막형 태양전지, 요철패턴,

Description

박막형 태양전지 및 그 제조방법{Thin film type Solar Cell and Method for manufacturing the same}
본 발명은 박막형 태양전지(Thin film type Solar Cell)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 투과율 및 산란율이 증진되는 기판을 이용함으로써 전지효율이 향상되는 박막형 태양전지에 관한 것이다.
태양전지는 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치이다.
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.
이와 같은 태양전지는 기판형 태양전지와 박막형 태양전지로 구분할 수 있 다.
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.
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.
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.
상기 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 전면전극을 형성하고, 상기 전면전극 위에 반도체층을 형성하고, 상기 반도체층 위에 후면전극을 형성하여 제조되는데, 이하, 도면을 참조로 종래의 박막형 태양전지에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 박막형 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 종래의 박막형 태양전지는 기판(10), 상기 기판(10) 상에 형성된 전면전극(20), 상기 전면전극(20) 상에 형성된 반도체층(30), 상기 반도체층(30) 상에 형성된 후면전극(50)을 포함하여 이루어진다.
상기 전면전극(20)은 태양전지의 (+)전극을 구성하는 것으로서, 상기 전면전극(20)은 태양광이 입사되는 면에 형성되기 때문에 투명한 도전물질로 이루어진다.
상기 반도체층(30)은 실리콘과 같은 반도체물질을 이용하여 형성하는데, 보다 구체적으로는 P(positive)형 반도체층, I(Intrinsic)형 반도체층 및 N(Negative)형 반도체층으로 이루어진 소위 PIN구조로 형성한다.
상기 후면전극(50)은 태양전지의 (-)전극을 구성하는 것으로서, 상기 후면전극(50)은 Al과 같은 도전금속으로 이루어진다.
이와 같은 종래의 박막형 태양전지는 상기 기판(10)으로 유리가 일반적으로 사용되고 있다. 그러나, 이와 같이 유리로 이루어진 기판(10)을 이용하여 박막형 태양전지를 제조할 경우, 태양광이 상기 기판(10)으로 입사할 때의 방향성과 태양광이 상기 기판(10)을 경유하여 상기 전면전극(20)으로 진입할 때의 방향성 사이에 차이가 크지 않게 된다. 즉, 태양광이 상기 기판(10)을 경유하면서 그 방향성의 변화가 크지 않기 때문에 결국 태양광의 포집능력에 한계가 있게 되어 태양전지의 효율향상을 기대할 수 없다.
본 발명은 전술한 종래의 박막형 태양전지의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서,
본 발명은 태양광의 투과율 및 산란율을 증진시켜 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있는 박막형 태양전지 및 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 소정의 요철 패턴을 일면에 구비한 기판을 준비하는 공정; 상기 기판 상에 전면전극을 형성하는 공정; 상기 전면전극 상에 반도체층을 형성하는 공정; 및 상기 반도체층 상에 후면전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어진 박막형 태양전지의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또한 소정의 요철 패턴이 형성된 패턴부 및 요철 패턴이 형성되지 않은 미패턴부를 일면에 구비한 기판을 준비하는 공정; 상기 기판 상에 제1분리부를 사이에 두고 이격되는 복수 개의 전면전극을 형성하는 공정; 상기 전면전극 상에 콘택부를 사이에 두고 이격되는 복수 개의 반도체층을 형성하는 공정; 및 상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 연결되며, 제2분리부를 사이에 두고 이격되는 복수 개의 후면전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어진 박막형 태양전지의 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 복수 개의 전면전극을 형성하는 공정은 상기 기판 상에 전면전극층을 형성하는 공정, 및 상기 전면전극층의 소정영역을 제거하여 제1분리부를 형 성하는 공정을 포함하여 이루어지고, 상기 제1분리부는 상기 기판의 미패턴부와 대응하는 위치에 형성할 수 있다.
상기 복수 개의 반도체층을 형성하는 공정은 상기 전면전극 상에 반도체층을 형성하는 공정, 및 상기 반도체층의 소정영역을 제거하여 콘택부를 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고, 상기 콘택부는 상기 기판의 미패턴부와 대응하는 위치에 형성할 수 있다.
상기 복수 개의 후면전극을 형성하는 공정은 상기 반도체층 상에 후면전극층을 형성하는 공정, 및 상기 후면전극층의 소정영역을 제거하여 제2분리부를 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고, 상기 제2분리부는 상기 기판의 미패턴부와 대응하는 위치에 형성할 수 있다.
상기 패턴부와 미패턴부는 교번적으로 형성할 수 있다.
상기 기판을 준비하는 공정과 상기 전면전극을 형성하는 공정 사이에 상기 기판을 세정하는 공정을 추가로 포함할 수 있으며, 이때, 상기 기판을 세정하는 공정은 상기 전면전극을 형성하는 공정장비 내에서 건식 세정을 수행하는 공정으로 이루어질 수 있다.
상기 반도체층과 후면전극 사이에 투명도전층을 형성하는 공정을 추가로 포함할 수 있다.
상기 기판을 준비하는 공정은, 박막형 태양전지 기판용 용융액을 준비하는 공정; 상기 용융액을 제1롤러 및 제2롤러 사이로 통과시켜 박막형 태양전지 기판을 제조하는 공정을 포함하여 이루어지고, 이때, 상기 제1롤러는 소정의 요철 패턴을 구비하여, 상기 제1롤러를 통과하여 제조되는 박막형 태양전지 기판의 일면에 소정의 요철 패턴이 형성될 수 있다.
상기 기판을 준비하는 공정은, 박막형 태양전지 기판용 용융액을 준비하는 공정; 상기 용융액을 제1롤러 및 제2롤러 사이로 통과시켜 박막형 태양전지 기판을 제조하는 공정을 포함하여 이루어지고, 이때, 상기 제1롤러는 소정의 요철 패턴이 형성된 패턴부 및 요철 패턴이 형성되지 않은 미패턴부를 구비하여, 상기 제1롤러를 통과하여 제조되는 박막형 태양전지 기판의 일면에 소정의 요철 패턴이 형성된 패턴부 및 요철 패턴이 형성되지 않은 미패턴부가 형성될 수 있다.
상기 기판을 준비하는 공정은, 양면이 평탄한 기판을 준비하는 공정; 상기 기판의 일면에 포토레지스트층을 형성하는 공정; 상기 포토레지스트층 위에 소정의 마스크를 위치시키고 광을 조사하는 공정; 상기 광이 조사된 포토레지스트층을 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 공정; 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 기판의 일면을 식각하는 공정; 및 상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 공정으로 이루어질 수 있으며, 이때, 상기 기판의 일면을 식각하는 공정은, 건식 식각 공정, 습식 식각 공정, 또는 연마재를 이용한 식각 공정으로 이루어질 수 있다.
본 발명은 또한, 소정의 요철 패턴을 구비한 기판; 상기 기판 상에 형성된 전면전극; 상기 전면전극 상에 형성된 반도체층; 및 상기 반도체층 상에 형성된 후면전극을 포함하여 이루어진 박막형 태양전지를 제공한다.
본 발명은 또한, 소정의 요철 패턴이 형성된 패턴부 및 요철 패턴이 형성되 지 않은 미패턴부를 구비한 기판; 상기 기판 상에 제1분리부를 사이에 두고 이격되는 복수 개의 전면전극; 상기 전면전극 상에 콘택부를 사이에 두고 이격되는 복수 개의 반도체층; 및 상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 연결되며, 제2분리부를 사이에 두고 이격되는 복수 개의 후면전극을 포함하여 이루어진 박막형 태양전지를 제공한다.
여기서, 상기 제1분리부, 콘택부, 및 제2분리부 중 적어도 하나는 상기 기판의 미패턴부와 대응하는 위치에 형성될 수 있다.
상기 패턴부와 미패턴부는 교번적으로 형성될 수 있다.
상기 반도체층과 후면전극 사이에 투명도전층이 추가로 형성될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 요철패턴이 형성된 기판을 이용하여 박막형 태양전지를 제조함으로써, 태양광의 유효흡수면적이 증가되어 광투과율이 증진되고 또한 태양광의 산란효과가 증가되게 된다. 따라서, 태양전지의 효율이 향상된다.
둘째, 본 발명은 요철패턴이 형성된 기판을 세정한 후에 상기 기판 상에 전면전극을 형성함으로써 전면전극층의 증착불량으로 인한 저항 증가의 문제가 발생하지 않는다. 특히, 본 발명은 상기 기판 세정 공정을 전면전극층 형성을 위한 공정장비 내에서 수행함으로써 세정을 위한 별도의 세정장치가 필요하지 않고 공정을 연속적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.
셋째, 본 발명은 복수 개의 단위셀로 분리하여 박막 태양전지를 제조함에 있 어서, 제1분리부, 콘택부 및 제2분리부를 요철패턴이 형성되지 않은 기판의 미패턴부와 대응하는 위치에 형성함으로써 레이저 빔이 굴절될 염려가 없어 정확한 위치에 제1분리부, 콘택부 및 제2분리부를 형성할 수 있다.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
<박막형 태양전지의 제조방법>
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 개략적인 단면도이다.
우선, 도 2a에서 알 수 있듯이, 소정의 요철 패턴(110)을 일면에 구비한 기판(100)을 준비한다.
상기 소정의 요철 패턴(110)을 일면에 구비한 기판(100)은 도 4에 도시한 공정을 통해 준비할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지 기판의 제조장치 및 제조공정을 도시한 개략도로서, 도 4에서 알 수 있듯이, 박막형 태양전지 기판의 제조장치는 용해로(600), 제1롤러(700), 제2롤러(750), 냉각로(800) 및 절단장치(900)를 포함하여 이루어진다.
상기 용해로(600) 내에는 기판용 용융액(100a)이 수용되어 있고, 상기 용해로(600)의 일측은 개방되어 있다. 상기 제1롤러(700) 및 제2롤러(800)는 상기 용해로(600)의 개방된 일측 외부에서 서로 마주보고 위치하고 있고, 상기 제1롤러(700)는 소정의 요철패턴(710)을 구비하고 있으며, 상기 제2롤러(800)는 요철패턴을 구비하지 않고 평탄하게 형성되어 있다. 상기 냉각로(800)는 상기 제1롤러(700) 및 제2롤러(800)의 후방에 형성되어 있고, 상기 절단장치(900)는 상기 냉각로(800)의 후방에 형성되어 있다.
이와 같은 구성의 제조장치를 이용하여 박막형 태양전지 기판을 제조하는 공정을 설명하면, 상기 용해로(600) 내에서 기판용 용융액(100a)을 준비하고, 준비된 기판용 용융액(100a)을 상기 제1롤러(700) 및 제2롤러(800) 사이로 통과시킨 후 상기 냉각로(800)에서 천천히 냉각하여 경화시키고, 그 후에 상기 절단장치(900)에서 소정의 크기로 절단하여 기판(100)을 형성한다. 이때, 형성된 기판(100)의 일면에는 상기 제1롤러(700)의 요철패턴(710)에 대응되는 요철패턴(110)이 형성되게 된다.
상기 소정의 요철 패턴(110)을 일면에 구비한 기판(100)은 도 5a 내지 도 5f에 도시한 공정을 통해 준비할 수도 있다.
도 5a에서 알 수 있듯이, 양면이 평탄한 기판(100)을 준비한다. 상기 양면이 평탄한 기판(100)은 전술한 도 5에 따른 제조장치에서 요철패턴(710)이 구비된 제1롤러(700) 대신에 요철패턴을 구비하지 않은 제1롤러를 적용시켜 준비할 수 있다.
도 5b에서 알 수 있듯이, 상기 기판(100)의 일면에 포토레지스트층(Photoresist)(130)을 형성한다.
도 5c에서 알 수 있듯이, 상기 포토레지스트층(130) 위에 소정의 마스크(140)를 위치시키고 광을 조사한다. 상기 마스크(140)는 광이 투과되는 제1영역(142)과 광이 투과되지 않는 제2영역(144)으로 이루어진다. 상기 제1영역(142) 및 제2영역(142)은 최종적인 기판의 요철 패턴(110)을 감안하여 적절히 조절한다.
도 5d에서 알 수 있듯이, 상기 광이 조사된 포토레지스트층(130)을 현상하여 포토레지스트 패턴(130a)을 형성한다. 도면에는 현상에 의해 광이 조사된 포토레지스트층(130)이 제거되어 포토레지스트 패턴(130a)이 완성된 경우를 도시하였지만, 포토레지스트층(130)을 구성하는 물질에 따라서 광이 조사되지 않은 포토레지스트층(130)이 현상에 의해 제거될 수도 있다.
도 5e에서 알 수 있듯이, 상기 포토레지스트 패턴(130a)을 마스크로 하여 상기 기판(100)의 일면을 식각한다. 상기 기판(100)의 일면을 식각하는 공정은, 건식 식각 공정, 습식 식각 공정, 또는 연마재를 이용한 식각 공정으로 이루어질 수 있다.
도 5f에서 알 수 있듯이, 상기 포토레지스트 패턴(130a)을 제거하여, 요철 패턴(110)을 일면에 구비한 기판(100)을 완성한다.
다음, 도 2b에서 알 수 있듯이, 상기 기판(100)을 세정한다.
후술하는 도 2c공정에서 알 수 있듯이 상기 기판(100) 상에는 전면전극층(200)을 형성하게 되는데, 전술한 도 2a공정에서 제조한 소정의 요철 패턴(110)이 형성된 기판(100)을 세정하지 않은 상태에서 그 위에 바로 전면전극층(200)을 형성하게 되면, 전면전극층(200)의 증착불량을 초래하게 되고 그에 따라 태양전지의 저항이 크게 증가하게 된다. 실제로, 도 2a공정에서 제조한 기판(100)을 세정하지 않고 그 위에 바로 전면전극층(200)을 형성한 경우(전면전극층(200)으로 ZnO를 1㎛두께로 형성한 경우)의 저항값은 15 ~ 540Ω범위로 측정된데 반하여, 도 2a공정에서 제조한 기판(100)을 세정한 후 그 위에 전면전극층(200)을 형성한 경우(전면전극층(200)으로 ZnO를 1㎛두께로 형성한 경우)의 저항값은 4.7 ~ 5Ω범위로 크게 감소하는 것으로 측정되었다.
한편, 상기 기판(100)을 세정하는 공정을 별도의 세정장치 내에서 수행할 수도 있으나, 이 경우에는 세정장치가 추가됨에 따라 비용이 증가되는 단점이 있다. 따라서, 상기 기판(100)을 세정하는 공정을 후술하는 도 2c공정의 전면전극층(200) 형성을 위한 공정장비 내에서 수행하는 것이 바람직하며, 구체적으로는 전면전극층(200) 형성을 위한 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 장비 내에, RPSC(Remote Plasma Source Cleaning)를 장착하여 상기 RPSC를 이용하여 건식 세정을 수행할 수 있다. 이때, 사용되는 가스로는 SF6, NF6를 주가스로 이용하고 O2, Ar, N2를 보조가스로 이용할 수 있다. 이와 같이, 상기 기판(100) 세정 공정을 전면전극층(200) 형성을 위한 공정장비 내에서 수행할 경우에는 세정을 위한 별도의 세정장치가 필요하지 않고 공정을 연속적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.
다음, 도 2c에서 알 수 있듯이, 상기 기판(100) 상에 전면전극(200)을 형성한다.
상기 전면전극(200)은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F, ITO(Indium Tin Oxide), 등과 같은 투명한 도전물질을 스퍼터링(Sputtering)법 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 등을 이용하여 형성할 수 있다.
태양광이 태양전지 내부로 최대한 흡수될 수 있도록 하기 위해서 상기 전면전극(200)에 텍스처(texturing) 가공공정을 수행하여 그 표면을 요철구조로 형성할 수 있다. 상기 텍스처 가공공정이란 물질 표면을 울퉁불퉁한 요철구조로 형성하여 마치 직물의 표면과 같은 형상으로 가공하는 공정으로서, 포토리소그라피법(photolithography)을 이용한 식각공정, 화학용액을 이용한 이방성 식각공정(anisotropic etching), 또는 기계적 스크라이빙(mechanical scribing)을 이용한 홈 형성 공정 등을 통해 수행할 수 있다. 이와 같은 텍스처 가공공정을 상기 전면전극(200)에 수행하게 되면 입사되는 태양광이 태양전지 외부로 반사되는 비율은 감소하게 되며, 그와 더불어 입사되는 태양광의 산란에 의해 태양전지 내부로 태양광이 흡수되는 비율은 증가하게 되어, 태양전지의 효율이 증진되는 효과가 있다.
다음, 도 2d에서 알 수 있듯이, 상기 전면전극(200) 상에 반도체층(300), 투명도전층(400), 및 후면전극(500)을 차례로 형성한다.
상기 반도체층(300)은 실리콘계 반도체물질을 플라즈마 CVD법 등을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 반도체층(300)은 P형 반도체층, I형 반도체층 및 N형 반도체층이 순서대로 적층된 PIN구조로 형성할 수 있으며, 이와 같이 상기 반도체층(300)을 PIN구조로 형성하게 되면, 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 상기 전면전극(200) 상부에 P형 반도체층을 형성하고 이어서 I형 반도체층 및 N형 반도체층을 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 형성하 기 위함이다.
상기 투명도전층(400)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. 상기 투명도전층(400)의 형성공정은 생략하는 것도 가능하지만, 태양전지의 효율증진을 위해서는 상기 투명도전층(400)을 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 투명도전층(400)을 형성하게 되면 상기 반도체층(300)을 투과한 태양광이 투명도전층(400)을 통과하면서 산란을 통해 다양한 각으로 진행하게 되어 상기 후면전극(500)에서 반사되어 반도체층(300)으로 재입사되는 광의 비율이 증가될 수 있기 때문이다.
상기 후면전극(500)은 Ag, Al, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu 등과 같은 금속을 스퍼터링(Sputtering)법, 또는 인쇄(Printing)법 등을 이용하여 형성할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 요철패턴(110)이 형성된 기판(100)을 이용함으로써, 태양광의 유효흡수면적이 증가되어 광투과율이 증진되고 또한 태양광의 산란효과가 증가되게 된다. 구체적인 실험에 의하면, 일반적인 유리로 이루어진 기판(100) 상에 전면전극(200)으로서 ZnO를 1㎛로 증착한 경우에 있어서 광투과율 및 광산란율은 각각 83.9% 및 1.8%로 측정된데 반하여, 본 발명과 같은 요철패턴(110)이 형성된 기판(100) 상에 전면전극(200)으로서 ZnO를 1㎛로 증착한 경우에 있어서 광투과율 및 광산란율은 각각 87.2% 및 79.9%로 측정되어, 광산란율이 특히 증진됨을 확인하였다.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막형 태양전지의 제조 공정을 도시한 개략적인 단면도로서, 이는 박막형 태양전지를 복수 개의 단위셀로 나누고 복수 개의 단위셀을 직렬로 연결한 구조를 갖는 박막형 태양전지의 제조방법에 관한 것이다. 전술한 실시예와 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
우선, 도 3a에서 알 수 있듯이, 소정의 요철 패턴이 형성된 패턴부(110) 및 요철 패턴이 형성되지 않은 미패턴부(120)를 일면에 구비한 기판(100)을 준비한다.
상기 패턴부(110)와 미패턴부(120)는 교번적으로 형성된다.
상기 소정의 요철 패턴이 형성된 패턴부(110) 및 요철 패턴이 형성되지 않은 미패턴부(120)를 일면에 구비한 기판(100)은 도 6에 도시한 공정을 통해 준비한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막형 태양전지 기판의 제조장치 및 제조공정을 도시한 개략도로서, 이는 제1롤러(700)의 구성 및 제조되는 기판(100)의 구성을 제외하고 전술한 도 4에 따른 제조장치 및 제조공정과 동일하다.
도 6에서 알 수 있듯이, 박막형 태양전지 기판의 제조장치를 구성하는 제1롤러(700)는 소정의 요철패턴이 형성된 패턴부(710) 및 요철 패턴이 형성되지 않은 미패턴부(720)를 구비하며, 그에 따라 상기 제1롤러(700)를 통과하여 제조되는 박막형 태양전지 기판(100)의 일면에는 소정의 요철 패턴이 형성된 패턴부(110) 및 요철 패턴이 형성되지 않은 미패턴부(120)가 형성되게 된다.
상기 소정의 요철 패턴이 형성된 패턴부(110) 및 요철 패턴이 형성되지 않은 미패턴부(120)를 일면에 구비한 기판(100)은 전술한 도 5a 내지 도 5f에 따른 공정을 통해 준비할 수 있다(다만, 도 5c공정에서 마스크(140)의 패턴은 변경해야 함). 즉, 도 5c공정에서 광이 투과되는 제1영역(142)과 광이 투과되지 않는 제2영역(144)의 패턴을 적절히 변경한 마스크(140)를 적용하게 되면 최종적으로 도 3a와 같은 요철 패턴이 형성된 패턴부(110) 및 요철 패턴이 형성되지 않은 미패턴부(120)를 일면에 구비한 기판(100)을 얻을 수 있다.
다음, 도 3b에서 알 수 있듯이, 상기 기판(100)을 세정한다.
상기 기판(100)을 세정하는 공정은 별도의 세정장치 내에서 수행할 수도 있고, 후술하는 도 3c공정의 전면전극층(200) 형성을 위한 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 장비 내에 RPSC(Remote Plasma Source Cleaning)를 장착하여 상기 RPSC를 이용하여 건식 세정을 수행할 수도 있다.
다음, 도 3c에서 알 수 있듯이, 상기 기판(100) 상에 전면전극층(200a)을 형성한다.
다음, 도 3d에서 알 수 있듯이, 상기 전면전극층(200a)의 소정영역을 제거하여 제1분리부(250)를 형성한다. 따라서, 상기 제1분리부(250)를 사이에 두고 이격되는 복수 개의 전면전극(200)이 형성된다.
상기 제1분리부(250)를 형성하는 공정은 레이저 빔을 이용한 레이저 스크라이빙 공정을 통해 수행할 수 있는데, 상기 레이저 빔이 조사되는 영역에 요철패턴이 형성되어 있으면 레이저 빔이 굴절되어 소정의 영역에 제1분리부(250)를 형성할 수 없게 된다. 따라서, 상기 레이저 빔은 요철패턴이 형성되지 않은 영역으로 조사되어야 하며, 그를 위해서 상기 제1분리부(250)는 상기 기판(100)의 미패턴부(120)와 대응하는 위치에 형성하는 것이 바람직하다.
다음, 도 3e에서 알 수 있듯이, 상기 전면전극(200) 상에 반도체층(300a) 및투명도전층(400a)을 차례로 형성한다.
다음, 도 3f에서 알 수 있듯이, 상기 반도체층(300a) 및 투명도전층(400a)의 소정영역을 제거하여 콘택부(350)를 형성한다. 따라서, 상기 콘택부(350)를 사이에 두고 이격되는 복수 개의 반도체층(300) 및 투명도전층(400)이 형성된다.
상기 콘택부(350)를 형성하는 공정은 레이저 빔을 이용한 레이저 스크라이빙 공정을 통해 수행할 수 있으며, 전술한 도 3d공정에서와 동일한 이유로, 상기 콘택부(350)는 상기 기판(100)의 미패턴부(120)와 대응하는 위치에 형성하는 것이 바람직하다.
다음, 도 3g에서 알 수 있듯이, 상기 콘택부(350)를 통해 상기 전면전극(120)과 연결되는 후면전극층(500a)을 형성한다.
다음, 도 3h에서 알 수 있듯이, 후면전극층(500a)의 소정영역을 제거하여 제2분리부(550)를 형성한다. 따라서, 상기 제2분리부(550)를 사이에 두고 이격되는 복수 개의 후면전극(500)이 형성된다.
상기 제2분리부(550)를 형성하는 공정은 레이저 빔을 이용한 레이저 스크라이빙 공정을 통해 수행할 수 있으며, 전술한 도 3d공정에서와 동일한 이유로, 상기 제2분리부(550)는 상기 기판(100)의 미패턴부(120)와 대응하는 위치에 형성하는 것이 바람직하다.
<박막형 태양전지>
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지의 개략적인 단면도로 서, 이는 전술한 도 2a 내지 도 2d에 따른 방법에 의해 제조된 박막형 태양전지에 관한 것으로서, 각각의 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 7에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 박막형 태양전지는 기판(100), 전면전극(200), 반도체층(300), 투명도전층(400), 및 후면전극(500)을 포함하여 이루어진다.
상기 기판(100)은 소정의 요철 패턴(110)을 구비한다. 상기 전면전극(200)은 상기 기판(100) 상에 형성되어, 박막형 태양전지의 (+)전극으로 기능하며, 태양광의 흡수율을 증진시키기 위해서 그 표면이 요철구조로 형성될 수 있다. 상기 반도체층(300)은 상기 전면전극(200) 상에 형성되며, 실리콘계 반도체 물질이 PIN구조로 형성될 수 있다. 상기 투명도전층(400)은 상기 반도체층(300) 상에 형성되며 생략이 가능하다. 상기 후면전극(500)은 상기 투명도전층(400) 상에 형성되어 박막형 태양전지의 (-)전극으로 기능한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막형 태양전지의 개략적인 단면도로서, 이는 전술한 도 3a 내지 도 3h에 따른 방법에 의해 제조된 박막형 태양전지에 관한 것으로서, 각각의 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 8에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 박막형 태양전지는 기판(100), 전면전극(200), 반도체층(300), 투명도전층(400), 및 후면전극(500)을 포함하여 이루어진다.
상기 기판(100)은 소정의 요철 패턴이 형성된 패턴부(110) 및 요철 패턴이 형성되지 않은 미패턴부(120)를 구비한다. 상기 패턴부(110)와 미패턴부(120)는 교 번적으로 형성된다. 상기 전면전극(200)은 상기 기판(100) 상에 제1분리부(250)를 사이에 두고 복수 개가 이격되어 형성되며, 이때, 상기 제1분리부(250)는 상기 기판(100)의 미패턴부(120)와 대응하는 위치에 형성된다. 상기 반도체층(300) 및 투명도전층(400)은 상기 전면전극(200) 상에 콘택부(350)를 사이에 두고 복수 개가 이격되어 형성되며, 이때, 상기 콘택부(350)는 상기 기판(100)의 미패턴부(120)와 대응하는 위치에 형성된다. 상기 후면전극(500)은 상기 콘택부(350)를 통해 상기 전면전극(200)과 연결되며, 제2분리부(550)를 사이에 두고 복수 개가 이격되어 형성되며, 이때, 상기 제2분리부(550)는 상기 기판(100)의 미패턴부(120)와 대응하는 위치에 형성된다.
이상 설명한 도 7 및 도 8에 따른 박막형 태양전지는 각각 도 2a 내지 도 2d, 및 도 3a 내지 도 3h에 따른 방법에 의해 제조될 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 당업계에 공지된 다양한 방법에 의해 제조될 수 있다.
도 1은 종래의 박막형 태양전지의 개략적인 단면도.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 개략적인 단면도.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 개략적인 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지 기판의 제조장치 및 제조공정을 도시한 개략도.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막형 태양전지 기판의 제조공정을 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막형 태양전지 기판의 제조장치 및 제조공정을 도시한 개략도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 태양전지의 개략적인 단면도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막형 태양전지의 개략적인 단면도.
<도면의 주요부의 부호에 대한 설명>
100: 기판 110: 요철패턴, 패턴부
120: 미패턴부 200: 전면전극
300: 반도체층 400: 투명도전층
500: 후면전극 600: 용해로
700: 제1롤러 750: 제2롤러
800: 냉각로 900: 절단장치

Claims (18)

  1. 삭제
  2. 소정의 요철 패턴이 형성된 패턴부 및 요철 패턴이 형성되지 않은 미패턴부를 일면에 구비한 기판을 준비하는 공정;
    상기 기판 상에 제1분리부를 사이에 두고 이격되는 복수 개의 전면전극을 형성하는 공정;
    상기 전면전극 상에 콘택부를 사이에 두고 이격되는 복수 개의 반도체층을 형성하는 공정; 및
    상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 연결되며, 제2분리부를 사이에 두고 이격되는 복수 개의 후면전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지며,
    상기 제1분리부는 상기 기판의 미패턴부에 대응하는 위치에 형성하고, 상기 전면전극의 일부는 상기 기판의 패턴부에 대응하는 위치에 형성하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 전면전극을 형성하는 공정은 상기 기판 상에 전면전극층을 형성하는 공정, 및 상기 전면전극층의 소정영역을 제거하여 상기 제1분리부를 형성하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 반도체층을 형성하는 공정은 상기 전면전극 상에 반도체층을 형성하는 공정, 및 상기 반도체층의 소정영역을 제거하여 콘택부를 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고,
    이때, 상기 콘택부는 상기 기판의 미패턴부와 대응하는 위치에 형성하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 후면전극을 형성하는 공정은 상기 반도체층 상에 후면전극층을 형성하는 공정, 및 상기 후면전극층의 소정영역을 제거하여 제2분리부를 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고,
    이때, 상기 제2분리부는 상기 기판의 미패턴부와 대응하는 위치에 형성하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 패턴부와 미패턴부는 교번적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 기판을 준비하는 공정과 상기 전면전극을 형성하는 공정 사이에 상기 기판을 세정하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제2항에 있어서,
    상기 반도체층과 후면전극 사이에 투명도전층을 형성하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 제2항에 있어서,
    상기 기판을 준비하는 공정은,
    박막형 태양전지 기판용 용융액을 준비하는 공정;
    상기 용융액을 제1롤러 및 제2롤러 사이로 통과시켜 박막형 태양전지 기판을 제조하는 공정을 포함하여 이루어지고,
    이때, 상기 제1롤러는 소정의 요철 패턴이 형성된 패턴부 및 요철 패턴이 형성되지 않은 미패턴부를 구비하여, 상기 제1롤러를 통과하여 제조되는 박막형 태양전지 기판의 일면에 소정의 요철 패턴이 형성된 패턴부 및 요철 패턴이 형성되지 않은 미패턴부가 형성되는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지의 제조방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 소정의 요철 패턴이 형성된 패턴부 및 요철 패턴이 형성되지 않은 미패턴부를 구비한 기판;
    상기 기판 상에 제1분리부를 사이에 두고 이격되는 복수 개의 전면전극;
    상기 전면전극 상에 콘택부를 사이에 두고 이격되는 복수 개의 반도체층; 및
    상기 콘택부를 통해 상기 전면전극과 연결되며, 제2분리부를 사이에 두고 이격되는 복수 개의 후면전극을 포함하여 이루어지며,
    상기 제1분리부는 상기 기판의 미패턴부에 대응하는 위치에 형성하고, 상기 전면전극의 일부는 상기 기판의 패턴부에 대응하는 위치에 형성하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 콘택부, 및 제2분리부 중 적어도 하나는 상기 기판의 미패턴부와 대응하는 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 패턴부와 미패턴부는 교번적으로 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 반도체층과 후면전극 사이에 투명도전층이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
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