(57)【要約】太陽光発電装置及びその製造方法が開示される。太陽光発電装置は、基板と、該基板上に配置される後面電極層と、該後面電極層上に配置される複数個の第１中間層らと、前記後面電極層上に配置されて、前記第１中間層らの間にそれぞれ配置される複数個の第２中間層らと、前記第１中間層ら及び前記第２中間層ら上に配置される光吸収層と、及び前記光吸収層上に配置される前面電極層と、を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に配置される後面電極層と、
前記後面電極層上に配置される複数個の第１中間層らと、
前記後面電極層上に配置されて、前記第１中間層らの間にそれぞれ配置される複数個の第２中間層らと、
前記第１中間層ら及び前記第２中間層ら上に配置される光吸収層と、及び
前記光吸収層上に配置される前面電極層を含む太陽光発電装置。
【請求項２】
前記第２中間層らは、前記第１中間層らより一層大きい電気伝導度を有することを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置。
【請求項３】
前記光吸収層は、前記第２中間層らを露出させる複数個の貫通ホールらを含むことを特徴とする請求項２に記載の太陽光発電装置。
【請求項４】
前記光吸収層及び前記前面電極層との間に配置されるバッファ層を含んで、
前記貫通ホールらは、前記バッファ層を貫通することを特徴とする請求項３に記載の太陽光発電装置。
【請求項５】
前記前面電極層から延長されて、前記貫通ホールら内側にそれぞれ配置されて、前記第２中間層らに接触される複数個の接続配線らを含むことを特徴とする請求項３に記載の太陽光発電装置。
【請求項６】
前記第１中間層ら及び前記第２中間層らは等しい物質を含んで、
前記第２中間層らは前記第１中間層らより一層大きいグレインを有することを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置。
【請求項７】
前記第２中間層らのグレインの大きさは、前記第１中間層らのグレインの大きさより２倍乃至５倍さらに大きいことを特徴とする請求項６に記載の太陽光発電装置。
【請求項８】
基板と、
前記基板上に配置される第１セル及び第２セルと、及び
前記第１セルの第１前面電極及び前記第２セルの第２後面電極を連結する接続配線を含んで、
前記第２セルは、
前記第２後面電極と、
前記第２後面電極上に配置される第２光吸収部と、
前記第２光吸収部上に配置される第２前面電極と、
前記第２後面電極及び前記第２光吸収部との間に配置される第１中間層と、及び
前記接続配線及び前記第２後面電極との間に配置される第２中間層を含むことを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項９】
前記第２中間層は、前記第１中間層より一層大きい電気伝導度を有することを特徴とする請求項８に記載の太陽光発電装置。
【請求項１０】
前記第２中間層は、前記第１中間層より一層大きいグレインの大きさを有することを特徴とする請求項８に記載の太陽光発電装置。
【請求項１１】
前記第１中間層及び前記第２中間層は、前記第２後面電極に含まれた物質及び前記第２光吸収部に含まれた物質の化合物を含むことを特徴とする請求項８に記載の太陽光発電装置。
【請求項１２】
前記接続配線は、前記第２中間層を通じて前記第２後面電極に接続されることを特徴とする請求項８に記載の太陽光発電装置。
【請求項１３】
前記第２中間層は、前記接続配線及び前記第２後面電極に直接接続されることを特徴とする請求項８に記載の太陽光発電装置。
【請求項１４】
前記第１中間層及び前記第２中間層は等しい物質を含んで、
前記第１中間層及び前記第２中間層は、お互いに異なる結晶構造を有することを特徴とする請求項８に記載の太陽光発電装置。
【請求項１５】
基板上に後面電極層を形成する段階と、
前記後面電極層上に光吸収層を形成する段階と、
前記後面電極層及び前記光吸収層との間に中間層を形成する段階と、
前記光吸収層を貫通する貫通ホールを形成する段階と、
前記貫通ホールによって露出された中間層を結晶化して、第２中間層を形成する段階と、及び
前記光吸収層上に前面電極層を形成する段階と、を含む太陽光発電装置の製造方法。
【請求項１６】
前記第１中間層は、前記後面電極層に含まれた物質及び前記光吸収層に含まれた物質がお互いに反応して形成されることを特徴とする請求項１５に記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項１７】
前記第２中間層は、前記貫通ホールによって露出された中間層に選択的に熱を加えて形成されることを特徴とする請求項１５に記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項１８】
前記貫通ホールを形成する段階で、チップを使用して前記光吸収層はスクライビングされて、
前記チップの温度は、およそ４００℃乃至およそ１０００℃であることを特徴とする請求項１５に記載の太陽光発電装置の製造方法。
【請求項１９】
前記貫通ホールが形成されるとともに、前記中間層で前記貫通ホールに対応される部分に熱が加えられることを特徴とする請求項１５に記載の太陽光発電装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施例は、太陽光発電装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、エネルギー需要が増加することによって、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換させる太陽電池に対する開発が進行されている。
【０００３】
特に、ガラス基板、金属後面電極層、ｐ型ＣＩＧＳ系光吸収層、高抵抗バッファ層、ｎ型窓層などを含む基板構造のｐｎヘテロ接合装置であるＣＩＧＳ系太陽電池が広く使用されている。
【０００４】
このような太陽電池は、複数個のセルが相互連結されて形成されるものとして、角のセルらの電気的な特性を向上させるための研究らが進行されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実施例は、向上された電気的な特性を有する太陽光発電装置及びその製造方法を提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施例による太陽光発電装置は、基板と、該基板上に配置される後面電極層と、該後面電極層上に配置される複数個の第１中間層らと、前記後面電極層上に配置されて、前記第１中間層らの間にそれぞれ配置される複数個の第２中間層らと、前記第１中間層ら及び前記第２中間層ら上に配置される光吸収層と、及び前記光吸収層上に配置される前面電極層と、を含む。
【０００７】
一実施例による太陽光発電装置は、基板と、該基板上に配置される第１セル及び第２セルと、及び前記第１セルの第１前面電極及び前記第２セルの第２後面電極を連結する接続配線を含んで、前記第２セルは、前記第２後面電極と、該第２後面電極上に配置される第２光吸収部と、該第２光吸収部上に配置される第２前面電極と、前記第２後面電極及び前記第２光吸収部の間に配置される第１中間層と、及び前記接続配線及び前記第２後面電極の間に配置される第２中間層を含む。
【０００８】
一実施例による太陽光発電装置の製造方法は、基板上に後面電極層を形成する段階と、前記後面電極層上に光吸収層を形成する段階と、前記後面電極層及び前記光吸収層の間に第１中間層を形成する段階と、前記光吸収層を貫通する貫通ホールを形成する段階と、前記貫通ホールによって露出された第１中間層を結晶化して、第２中間層を形成する段階と、及び前記光吸収層上に前面電極層を形成する段階と、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
実施例によれば、前記後面電極層の表面に選択的にお互いに異なる電気伝導度を有する第１中間層及び第２中間層を形成することができる。特に、前記第２中間層は前記第１中間層より高い伝導度を有することができる。
【００１０】
これによって、前面電極層から延長された接続配線が前記第２中間層を通じて後面電極層に接触して、コンタクト抵抗が減少されることができる。これによって、実施例による太陽光発電装置の電気的特性が向上することができる。
【００１１】
また、前記第２中間層は、前記光吸収層に貫通ホールを形成するためのスクライビング工程で同時に形成されることができる。
【００１２】
すなわち、貫通ホールの底面である第２中間層に対する熱処理工程をスクライビング工程と同時に進行して、前記第２中間層の結晶化度を高めて伝導性を向上させることができる。
【００１３】
特に、前記スクライビング工程に使用されるチップを通じて、第１中間層に熱を加えて、第２中間層を形成することができる。この時、第２中間層のグレインサイズがさらに大きくなることができるし、これによって、第２中間層の電気伝導度が向上されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例による太陽光発電装置を示した平面図である。
【図２】図１でＡ−Ａ`によって切断した断面を示した断面図である。
【図３】第１中間層及び第２中間層の結晶構造を示した断面図である。
【図４】実施例による太陽光発電装置を製造する過程を示した図面である。
【図５】実施例による太陽光発電装置を製造する過程を示した図面である。
【図６】実施例による太陽光発電装置を製造する過程を示した図面である。
【図７】実施例による太陽光発電装置を製造する過程を示した図面である。
【図８】実施例による太陽光発電装置を製造する過程を示した図面である。
【図９】実施例による太陽光発電装置を製造する過程を示した図面である。
【図１０】実施例による太陽光発電装置を製造する過程を示した図面である。
【図１１】実施例による太陽光発電装置を製造する過程を示した図面である。
【発明を実施するための様態】
【００１５】
実施例の説明において、各基板、層、膜または電極などが各基板、層、膜、または電極などの“上(on)”にまたは“下(under)”に形成されることで記載する場合において、“上(on)”と“下(under)”は“直接(directly)”または“他の構成要素を介して(indirectly)”形成されることをすべて含む。また、各構成要素の上または下に対する基準は、図面を基準で説明する。図面での各構成要素らの大きさは、説明のために誇張されることがあるし、実際に適用される大きさを意味するものではない。
【００１６】
図１は、実施例による太陽電池パネルを示した平面図である。図２は、図１でＡ−Ａ`によって切断した断面を示した断面図である。図３は、第１中間層及び第２中間層の結晶構造を示した断面図である。
【００１７】
図１乃至図３を参照すれば、実施例による太陽電池パネルは、基板１００、後面電極層２００、中間層３００、光吸収層４００、バッファ層５００、高抵抗バッファ層６００、前面電極層７００及び複数個の接続配線８００らを含む。
【００１８】
前記基板１００は、プレート形状を有して、前記後面電極層２００、中間層３００、前記光吸収層４００、前記バッファ層５００、前記高抵抗バッファ層６００、前記前面電極層７００及び前記接続配線８００らを支持する。
【００１９】
前記基板１００は、絶縁体であることがある。前記基板１００は、ガラス基板、プラスティック基板または金属基板であることができる。さらに詳しくは、前記基板１００は、ソーダライムガラス(soda lime glass)基板であることができる。前記基板１００は透明であることができる。前記基板１００はリジッドであるか、またはフレキシブルであることができる。
【００２０】
前記後面電極層２００は、前記基板１００上に配置される。前記後面電極層２００は導電層である。前記後面電極層２００で使用される物質の例としては、モリブデンなどの金属を有することができる。
【００２１】
また、前記後面電極層２００は、二つ以上の層らを含むことができる。この時、それぞれの層らは同じ金属で形成されるか、またはお互いに異なる金属で形成されることができる。
【００２２】
前記後面電極層２００には第１貫通ホールＰ１らが形成される。前記第１貫通ホールＰ１らは前記基板１００の上面を露出するオープン領域である。前記第１貫通ホールＰ１らは、平面から見た時、一方向に延長される形状を有することができる。
【００２３】
前記第１貫通ホールＰ１らの幅は、およそ８０μｍ乃至２００μｍであることがある。
【００２４】
前記第１貫通ホールＰ１らによって、前記後面電極層２００は複数個の後面電極らで区分される。すなわち、前記第１貫通ホールＰ１らによって、前記後面電極らが定義される。
【００２５】
前記後面電極らは、前記第１貫通ホールＰ１らによってお互いに離隔される。前記後面電極らはストライプ形態で配置される。
【００２６】
これとは異なるように、前記後面電極らはマトリックス形態で配置されることができる。この時、前記第１貫通ホールＰ１らは、平面から見た時、格子形態で形成されることができる。
【００２７】
前記中間層３００は、前記後面電極層２００上に配置される。前記中間層３００は前記後面電極層２００及び前記光吸収層４００の間に配置される。前記中間層３００は前記後面電極層２００及び前記光吸収層４００に直接接触する。
【００２８】
また、前記中間層３００は、前記第１貫通ホールＰ１らの内側面を覆う。この時、前記中間層３００は前記第１貫通ホールＰ１らによって露出された基板１００の上面には形成されない。前記中間層３００は、前記後面電極層２００及び前記光吸収層４００の界面に形成される界面層であることができる。
【００２９】
前記中間層３００は、前記後面電極層２００に含まれた物質及び前記光吸収層４００に含まれた物質の化合物を含むことができる。さらに詳しくは、前記中間層３００は二セレン化モリブデン(ＭｏＳｅ２)を含むことができる。前記中間層３００は、前記後面電極層２００に含まれたモリブデン及び前記光吸収層４００に含まれたセレニウムがお互いに反応して形成されることができる。
【００３０】
前記中間層３００は、複数個の第１中間層３１０ら及び複数個の第２中間層３２０らを含む。
【００３１】
前記第１中間層３１０ら及び前記第２中間層３２０らは、お互いに交互に配置される。すなわち、前記第１中間層３１０らの間に前記第２中間層３２０らがそれぞれ配置される。また、前記第２中間層３２０らの間に前記第１中間層３１０らがそれぞれ配置される。
【００３２】
前記第１中間層３１０ら及び前記第２中間層３２０らは、前記後面電極層２００の上面に配置される。前記第１中間層３１０ら及び前記第２中間層３２０らは、等しい平面上に配置される。すなわち、前記第１中間層３１０ら及び前記第２中間層３２０らは、等しい層に形成される。また、前記第１中間層３１０らの側面及び前記第２中間層３２０らの側面は、お互いに接触することができる。
【００３３】
前記光吸収層４００は、前記中間層３００上に配置される。前記光吸収層４００は前記中間層３００に直接接触されることができる。また、前記光吸収層４００に含まれた物質は、前記第１貫通ホールＰ１らに満たされる。
【００３４】
前記光吸収層４００は、I族元素、III族元素及びVI族元素を含む。さらに詳しくは、前記光吸収層４００は、I−III−VI族系化合物を含む。例えば、前記光吸収層４００は、銅−インジウム−ガリウム−セレナイド系(Ｃｕ(Ｉｎ、Ｇａ)Ｓｅ２：ＣＩＧＳ系)結晶構造、銅−インジウム−セレナイド系または銅−ガリウム−セレナイド系結晶構造を有することができる。
【００３５】
前記光吸収層４００のエネルギーバンドギャップ(band gap)は、およそ１ｅＶ乃至１．８ｅＶであることがある。
【００３６】
また、前記光吸収層４００は、前記第２貫通ホールＰ２らによって、多数個の光吸収部らを定義する。すなわち、前記光吸収層４００は、前記第２貫通ホールＰ２らによって、前記光吸収部らで区分される。
【００３７】
前記バッファ層５００は、前記光吸収層４００上に配置される。前記バッファ層５００は、硫化カドミウム(ＣｄＳ)を含んで、前記バッファ層５００のエネルギーバンドギャップは、およそ２．２ｅＶ乃至２．４ｅＶである。
【００３８】
前記高抵抗バッファ層６００は、前記バッファ層５００上に配置される。前記高抵抗バッファ層６００は、不純物がドーピングされないジンクオキサイド(i−ＺｎＯ)を含む。前記高抵抗バッファ層６００のエネルギーバンドギャップは、およそ３．１ｅＶ乃至３．３ｅＶである。
【００３９】
前記光吸収層４００、前記バッファ層５００及び前記高抵抗バッファ層６００には、第２貫通ホールＰ２らが形成される。前記第２貫通ホールＰ２らは、前記光吸収層４００を貫通する。また、前記第２貫通ホールＰ２らは、前記中間層３００の上面を露出するオープン領域である。
【００４０】
前記第２貫通ホールＰ２らは、前記第１貫通ホールＰ１らに接して形成される。すなわち、前記第２貫通ホールＰ２らの一部は平面から見た時、前記第１貫通ホールＰ１らの横に形成される。
【００４１】
前記第２貫通ホールＰ２らの幅は、およそ８０μｍ乃至およそ２００μｍであることができる。
【００４２】
前記前面電極層７００は、前記高抵抗バッファ層６００上に配置される。前記前面電極層７００は透明であり、導電層である。
【００４３】
前記前面電極層７００は、酸化物を含む。例えば、前記前面電極層７００はアルミニウムドーピングされたジンクオキサイド(Ａｌ doped zinc oxide：ＡＺＯ)またはガリウムドーピングされたジンクオキサイド(Ga doped zinc oxide：ＧＺＯ)などを含むことができる。
【００４４】
また、前記第３貫通ホールＰ３らによって、前記前面電極層７００は複数個の前面電極らで区分される。すなわち、前記前面電極らは前記第３貫通ホールＰ３らによって定義される。
【００４５】
前記前面電極らは、前記後面電極らと対応される形状を有する。すなわち、前記前面電極らは、ストライプ形態で配置される。これとは異なるように、前記前面電極らは、マトリックス形態で配置されることができる。
【００４６】
また、前記第３貫通ホールＰ３らによって、多数個のセルら(Ｃ１、Ｃ２．．．)が定義される。さらに詳しくは、前記第２貫通ホールＰ２ら及び前記第３貫通ホールＰ３らによって、前記セル(Ｃ１、Ｃ２．．．)らが定義される。すなわち、前記第２貫通ホールＰ２ら及び前記第３貫通ホールＰ３らによって、実施例による太陽光発電装置は、前記セル(Ｃ１、Ｃ２．．．)らで区分される。
【００４７】
前記接続配線８００らは、前記第２貫通ホールＰ２ら内側にそれぞれ配置される。前記接続配線８００らは、前記前面電極層７００と一体で形成される。前記接続配線８００らは、前記前面電極層７００から下方に延長される。
【００４８】
前記第１中間層３１０らは、前記光吸収部らにそれぞれ対応される。前記第２中間層３２０らは、それぞれ前記第２貫通ホールＰ２らに対応される。前記第２中間層３２０らは前記第２貫通ホールＰ２らの底面にそれぞれ配置される。前記第１中間層３１０ら及び前記第２中間層３２０らの間の境界は、前記第２貫通ホールＰ２らの内側面にそれぞれ対応されることができる。
【００４９】
また、前記第２中間層３２０らは、前記接続配線８００ら及び前記後面電極層２００の間にそれぞれ配置される。また、前記第２中間層３２０らは前記接続配線８００ら及び前記後面電極層２００に直接接触される。
【００５０】
前記接続配線８００らは、前記第２中間層３２０らを通じて、前記後面電極層２００に接続される。すなわち、前記接続配線８００らは前記第２中間層３２０らに直接接続される。例えば、一つの接続配線８００らは、第１セルＣ１の前面電極から延長されて、第２セルＣ２の第２中間層３００を通じて、前記第２セルＣ２の後面電極に接続される。
【００５１】
したがって、前記接続配線８００らは、お互いに接するセルらを連結する。さらに詳しくは、前記接続配線８００らはお互いに接するセル（Ｃ１、Ｃ２．．．)らにそれぞれ含まれた前面電極と後面電極とを連結する。
【００５２】
図２では、第１セルＣ１及び第２セルＣ２の連結構造が示されている。図２を参照すれば、前記第１セルＣ１は、前記基板１００上に順に積層される後面電極、第１中間層、光吸収部、バッファ層、高抵抗バッファ層及び前面電極を含む。
【００５３】
また、前記第２セルＣ２は、前記基板１００上に順に積層される後面電極、第１中間層、光吸収部、バッファ層、高抵抗バッファ層及び前面電極を含む。
【００５４】
前記第１セルＣ１の前面電極は、前記第２セルＣ２の後面電極と連結される。さらに詳しくは、前記第１セルＣ１の前面電極は、接続配線８００ら及び前記第２セルＣ２の第２中間層を通じて、前記第２セルＣ２の後面電極と連結される。
【００５５】
前記第２セルＣ２の第２中間層は、前記第２セルＣ２の第１中間層の横に配置されて、前記第２セルＣ２の後面電極の上に配置される。
【００５６】
他のセル（Ｃ３、Ｃ４．．．）らの連結構造も図２のようなことがある。すなわち、他のセル（Ｃ３、Ｃ４．．．）らでも、図２の連結構造が継続的に繰り返されることができる。
【００５７】
前記接続配線８００らは、前記前面電極層７００と一体で形成される。すなわち、前記接続配線８００らで使用される物質は、前記前面電極層７００で使用される物質と等しい。
【００５８】
図３に示されたところのように、前記第２中間層３２０らは、前記第１中間層３００と等しい物質で形成される。前記第２中間層３２０らは、前記第１中間層３１０らと異なる結晶構造を有する。
【００５９】
さらに詳しくは、前記第２中間層３２０らは、前記第１中間層３１０らより一層大きいグレインサイズを有する。例えば、前記第２中間層３２０らのグレインサイズは、前記第１中間層３１０らのグレインサイズよりおよそ２倍乃至およそ５倍さらに大きくなることができる。
【００６０】
これによって、前記第２中間層３２０らは、前記第１中間層３１０らより一層大きい電気伝導度を有することができる。すなわち、前記第２中間層３２０らは、前記第１中間層３１０らより一層低い抵抗を有する。
【００６１】
したがって、前記接続配線８００らは、前記第２中間層３２０らを通じて、前記後面電極層２００に接続されるために、前記接続配線８００ら及び前記後面電極層２００の間のコンタクト抵抗が低くなることができる。
【００６２】
これによって、実施例による太陽光発電装置は、向上された電気的な特性を有して、向上された光電変換効率を有することができる。
【００６３】
図４乃至図１１は、実施例による太陽光発電装置の製造方法を示した図面らである。本製造方法に関する説明は前で説明した太陽光発電装置を参考する。すなわち、先に進んだ太陽光発電装置に対する説明は、本製造方法に関する説明に本質的に結合されることができる。
【００６４】
図４を参照して、基板１００上に後面電極層２００が形成される。
【００６５】
前記基板１００は、ガラスが使用されることができるし、セラミックス基板、金属基板またはポリマー基板なども使用されることができる。
【００６６】
例えば、ガラス基板としては、ソーダライムガラス(sodalime glass)または高変型点ソーダガラス(high strained point soda glass)を使用することができる。金属基板としては、ステンレススチールまたはチタンを含む基板を使用することができる。ポリマー基板としては、ポリイミド(polyimide)を使用することができる。
【００６７】
前記基板１００は、透明であることがある。前記基板１００は、リジッド(rigid)であるか、またはフレキシブル(flexible)であることができる。
【００６８】
前記後面電極層２００は、金属などの導電性に形成されることができる。
【００６９】
例えば、前記後面電極層２００は、モリブデン(Ｍｏ)をターゲット(target)として使用して、スパッタリング(sputtering)工程によって形成されることができる。
【００７０】
これは、モリブデン(Ｍｏ)が有した高い電気伝導度、光吸収層４００とのオーミック(ohmic)接合、Ｓｅ雰囲気下での高温安全性のためである。
【００７１】
前記後面電極層２００であるモリブデン薄膜は、電極として比抵抗が低くなければならなくて、熱膨張係数差によってはく離現象が起きないように基板１００への粘着性がすぐれなければならない。
【００７２】
一方、前記後面電極層２００を形成する物質は、これに限定されないで、ナトリウム(Ｎａ)イオンがドーピングされたモリブデン(Ｍｏ)で形成されることもできる。
【００７３】
図面に示されなかったが、前記後面電極層２００は、少なくとも一つ以上の層で形成されることができる。前記後面電極層２００が複数個の層で形成される時、前記後面電極層２００をなす層らはお互いに異なる物質で形成されることができる。
【００７４】
図５を参照して、前記後面電極層２００に第１貫通ホールＰ１らが形成されて、前記後面電極層２００は複数個の後面電極らでパターニングされることができる。前記第１貫通ホールＰ１らは前記基板１００の上面を選択的に露出させることができる。
【００７５】
例えば、前記第１貫通ホールＰ１らは、機械的装置またはレーザー装置によってパターニングされることができる。前記第１貫通ホールＰ１らの幅は８０μｍ±２０であることがある。
【００７６】
前記第１貫通ホールＰ１らによって前記後面電極層２００は、ストライプ(stripe)形態またはマトリックス(matrix)形態で配置されることができるし、それぞれのセルに対応することができる。
【００７７】
一方、前記後面電極層２００は、前記の形態に限定されないで、多様な形態で形成されることができる。
【００７８】
図６を参照して、前記第１貫通ホールＰ１らを含む後面電極層２００上に光吸収層４００が形成される。前記光吸収層４００は、外部光の入射を受けて、電気エネルギーに変換させる。前記光吸収層４００は、光電効果によって光起電力を生成する。
【００７９】
前記光吸収層４００は、I−III−VI系化合物を含むことができる。さらに詳しくは、前記光吸収層４００は、銅−インジウム−ガリウム−セレナイド系(Ｃｕ(Ｉｎ、Ｇａ)Ｓｅ２、ＣＩＧＳ系)化合物を含む。
【００８０】
これとは異なるように、前記光吸収層４００は銅−インジウム−セレナイド系(ＣｕＩｎＳｅ２、ＣＩＳ系)化合物または銅−ガリウム−セレナイド系(ＣｕＧａＳｅ２、ＣＧＳ系)化合物を含むことができる。
【００８１】
例えば、前記光吸収層４００を形成するために、銅ターゲット、インジウムターゲット及びガリウムターゲットを使用して、前記後面電極層２００及び第１貫通ホールＰ１ら上にＣＩＧ系金属プレカーサー(precursor)膜が形成される。
【００８２】
以後、前記金属プレカーサー膜は、セレニゼイション(selenization)工程によって、セレニウム(Ｓｅ)と反応してＣＩＧＳ系光吸収層が形成される。
【００８３】
また、前記光吸収層４００は、銅、インジウム、ガリウム、セレナイド(Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅ)を同時蒸着法(co-evaporation)によって形成することもできる。
【００８４】
このような、前記光吸収層４００は、ＣＩＧＳ化合物の定量的な組成のために過度なセレナイド系雰囲気で進行されることができる。
【００８５】
これによって、前記光吸収層４００のセレニゼイション工程を進行する時、前記後面電極層２００をなす金属原素と前記光吸収層４００をなす元素が相互反応によって結合されることができる。
【００８６】
これによって、金属間の化合物である中間層３００が、前記後面電極層２００の表面に形成されることができる。例えば、前記中間層３００は、モリブデン(Ｍｏ)とセレナイド(Ｓｅ)の化合物である二セレン化モリブデン(ＭｏＳｅ２)であることがある。
【００８７】
前記中間層３００は、前記光吸収層４００と前記後面電極層２００が接触する界面に形成されて、前記後面電極層２００の表面を保護することができる。
【００８８】
前記中間層３００は、前記第１貫通ホールＰ１らを通じて露出された前記基板１００の表面には形成されないので、前記第１貫通ホールＰ１らの内部には前記光吸収層４００がギャップフィルされることができる。
【００８９】
前記中間層３００として使用される二セレン化モリブデンは、前記後面電極層２００であるモリブデン薄膜より高い面抵抗を有する。
【００９０】
すなわち、前記中間層３００が前記後面電極層２００の表面に形成されて、前記後面電極層２００のコンタクト抵抗が高くなることができる。これによって、前記後面電極層２００のコンタクト抵抗改善が要求される。
【００９１】
図７を参照して、前記光吸収層４００上にバッファ層５００が形成される。
【００９２】
前記バッファ層５００は、前記光吸収層４００上に少なくとも一つ以上の層で形成されることができる。前記バッファ層５００は、化学溶液蒸着法(chemical bath deposition:ＣＢＤ)によって硫化カドミウム(ＣｄＳ)で形成されることができる。
【００９３】
この時、前記バッファ層５００は、ｎ型半導体層であり、前記光吸収層４００はｐ型半導体層である。よって、前記光吸収層４００及びバッファ層５００はｐｎ接合を形成する。
【００９４】
図８を参照して、前記バッファ層５００上に透明な導電物質が蒸着されて、高抵抗バッファ層６００を形成する。例えば、前記高抵抗バッファ層６００は、ＩＴＯ、ＺｎＯ及びi−ＺｎＯのうちで少なくとも何れか一つで形成されることができる。
【００９５】
前記高抵抗バッファ層６００は、酸化亜鉛(ＺｎＯ)をターゲットとしたスパッタリング工程を進行して、酸化亜鉛層で形成されることができる。
【００９６】
前記バッファ層５００及び高抵抗バッファ層６００は、前記光吸収層４００と以後形成される前面電極との間に配置される。
【００９７】
すなわち、前記光吸収層４００と前面電極は、格子定数とエネルギーバンドギャップの差が大きいために、バンドギャップが二つの物質の中間に位置する前記バッファ層５００及び高抵抗バッファ層６００を挿入して良好な接合を形成することができる。
【００９８】
本実施例で二つのバッファ層ら５００、６００を前記光吸収層４００上に形成したが、これに限定されないで、前記バッファ層５００は単一層で形成されることもできる。
【００９９】
図６を参照して、前記高抵抗バッファ層６００、バッファ層５００及び光吸収層４００を貫通する複数個の第２貫通ホールＰ２らが形成される。
【０１００】
前記第２貫通ホールＰ２らは、前記中間層３００を露出させることができる。前記第２貫通ホールＰ２らは、前記第１貫通ホールＰ１らに接して形成されることができる。例えば、前記第２貫通ホールＰ２らの幅は、８０μｍ±２０であり、前記第２貫通ホールＰ２らと前記第１貫通ホールＰ１らのギャップは８０μｍ±２０であることがある。
【０１０１】
前記第２貫通ホールＰ２らは、チップ(Tip)を利用した機械的(mechanical)スクライビング工程を通じて形成されることができる。前記第２貫通ホールＰ２らを形成する時に、前記中間層３００が前記後面電極層２００の保護層の役割をするので、前記後面電極層２００のディフェクトを防止することができる。
【０１０２】
前記第２貫通ホールＰ２らを形成する時、前記チップと接触する前記中間層３００は、選択的に結晶化されることができる。これは前記チップによって前記中間層３００が選択的に局所熱処理されるためである。
【０１０３】
これによって、前記中間層３００には他の結晶構造を有する第２中間層３２０らが形成される。また、前記中間層３００のうち前記第２中間層３２０らが形成されない部分は、第１中間層３１０らで定義されることができる。また、前記第２中間層３２０らは前記チップによって熱処理されて、前記第１中間層３１０らより一層大きいグレインサイズを有するようになる。
【０１０４】
具体的に、前記スクライビング工程時に前記チップを通じて、前記中間層３００に熱が印加されることができる。例えば、前記チップの温度は、およそ４００℃乃至およそ１０００℃であることがある。
【０１０５】
すなわち、前記スクライビング工程時に前記チップによって、前記第２貫通ホールＰ２らが形成されて、同時に、前記中間層３００で前記第２貫通ホールＰ２らに対応する部分が熱処理されて、前記第２中間層３２０らが形成されることができる。
【０１０６】
したがって、前記第２中間層３２０らの結晶化度が高くなることができるようになる。特に、前記第２中間層３２０らは熱処理工程によって円周方向であるｃ軸方向に成長されて、前記第２中間層３００のグレインの結晶化度はより高くなることができる。
【０１０７】
一方、実施例で前記第２貫通ホールＰ２らを形成するための工程をチップによる機械的工程を例にして説明したが、これに限定されない。すなわち、前記第２貫通ホールＰ２らは、レーザー工程を通じて形成して、以後局所熱処理工程によって前記第２貫通ホールＰ２ら下部に第２中間層３２０らが形成されることができる。
【０１０８】
図３に示されたところのように、前記第１中間層３１０らと前記第２中間層３２０らのグレインサイズはお互いに異なるように形成されることができる。
【０１０９】
例えば、前記第１中間層３１０らのグレイン３１１サイズは、第１大きさであり、前記第２中間層３２０らのグレイン３２１サイズは、第１大きさより大きい第２大きさで形成されることができる。
【０１１０】
前記第２中間層３２０らのグレイン３２１らは、前記第１中間層３１０らのグレイン３１１らより２〜５倍大きい大きさで形成されることができる。
【０１１１】
これによって、前記後面電極層２００で一部領域に形成された前記第２中間層３２０らの電気伝導性は選択的に大きくなることができる。
【０１１２】
例えば、前記第１中間層３１０らは第１伝導度を有して、前記第２中間層３２０らは、第１伝導度より高い第２伝導度を有することができるようになる。
【０１１３】
前記第２貫通ホールＰ２ら下部に該当する前記第２中間層３２０らの伝導性が選択的に高くなるようになって、前記後面電極層２００のコンタクト特性を向上させることができる。
【０１１４】
図１０を参照して、前記高抵抗バッファ層６００上に透明な導電物質を積層して、前面電極層７００が形成される。
【０１１５】
前記前面電極層７００が形成される時、前記透明な導電物質が前記第２貫通ホールＰ２らに挿入されて接続配線８００らが形成されることができる。
【０１１６】
前記接続配線８００らは、前記第２貫通ホールＰ２らを通じて前記後面電極層２００と連結されることができる。特に、前記接続配線８００らは前記第２中間層３２０らによって前記後面電極層２００と電気的に連結されることができる。
【０１１７】
前記第２中間層３２０らは高い結晶化度及びそれによるグレインサイズ拡大によって前記後面電極層２００のコンタクト組成を低めることができる。
【０１１８】
これによって、前記接続配線８００らと前記後面電極層２００のオーミック(ohmic)コンタクトを向上することができる。特に、前記セル（Ｃ１、Ｃ２．．．)らのバックコンタクト(back contact)として使用される後面電極層２００の表面に沿って流れる電流の移動性及び伝導性が向上されることができる。
【０１１９】
前記前面電極層７００は、スパッタリング工程を進行してアルミニウム(Ａｌ)またはアルミナ(Ａｌ２Ｏ３)でドーピングされた酸化亜鉛で形成される。
【０１２０】
前記前面電極層７００は、前記光吸収層４００とｐｎ接合を形成する前面電極(window)層として、太陽電池前面の透明電極の機能をするために光透過率が高くて、電気伝導性が良い酸化亜鉛(ＺｎＯ)で形成される。
【０１２１】
したがって、前記酸化亜鉛にアルミニウムまたはアルミナをドーピングすることで、低い抵抗値を有する電極を形成することができる。
【０１２２】
前記前面電極層７００である酸亜鉛薄膜は、ＲＦスパッタリング方法でＺｎＯターゲットを使用して蒸着する方法と、Ｚｎターゲットを利用した反応性スパッタリング、そして、有機金属化学蒸着法などで形成されることができる。
【０１２３】
また、電気光学的特性がすぐれたＩＴＯ(Indium Tin Oxide)薄膜を酸化亜鉛薄膜上に蒸着した二重構造を形成することもできる。
【０１２４】
図１１を参照して、前記前面電極層７００、高抵抗バッファ層６００、バッファ層５００及び光吸収層４００を貫通する第３貫通ホールＰ３らが形成される。
【０１２５】
前記第３貫通ホールＰ３らは、前記第１中間層３１０らを選択的に露出させることができる。前記第３貫通ホールＰ３らは、前記第２貫通ホールＰ２らと接するように形成されることができる。
【０１２６】
例えば、前記第３貫通ホールＰ３らの幅は、８０μｍ±２０であり、前記第３貫通ホールＰ３らと前記第２貫通ホールＰ２らのギャップは８０μｍ±２０であることがある。
【０１２７】
前記第３貫通ホールＰ３らは、レーザー(laser)を照査するか、またはチップ(Tip)のような機械的(mechanical)方法で形成されることができる。
【０１２８】
前記第３貫通ホールＰ３らが形成される時に前記第１中間層３１０らによって前記後面電極層２００の表面が保護されることができる。
【０１２９】
すなわち、前記第１中間層３１０らが前記後面電極層２００の表面に形成されているので、前記レーザーまたはチップを使用した蝕刻工程時に前記第１中間層３１０らが前記後面電極層２００の保護層役割をするようになって、前記後面電極層２００が損傷されることを防止することができる。
【０１３０】
前記第３貫通ホールＰ３らによって前記光吸収層４００、バッファ層５００、高抵抗バッファ層６００及び前面電極層７００は、セル別に分離することができる。
【０１３１】
この時、前記接続配線８００らによってそれぞれのセルは、お互いに連結されることができる。すなわち、前記接続配線８００らは、相互接するセルの後面電極層２００と前面電極層７００を物理的、電気的に連結することができる。
【０１３２】
前記のように後面電極の表面に形成された二セレン化モリブデン層を選択的にとり除くことで、前記前面電極とのオーミックコンタクト特性を向上させることができる。
【０１３３】
また、前記二セレン化モリブデン層によって前記後面電極の損傷を防止することもできる。
【０１３４】
これによって、実施例による太陽光発電装置の電気的特性が向上されることができる。
【０１３５】
また、以上で実施例らに説明された特徴、構造、効果などは本発明の少なくとも一つの実施例に含まれて、必ず一つの実施例のみに限定されるものではない。ひいては、各実施例で例示された特徴、構造、効果などは実施例らが属する分野の通常の知識を有する者によって他の実施例らに対しても組合または変形されて実施可能である。したがって、このような組合と変形に係る内容らは、本発明の範囲に含まれるものとして解釈されなければならないであろう。
【０１３６】
以上で実施例を中心に説明したが、これは単に例示であるだけで、本発明を限定するものではなくて、本発明が属する分野の通常の知識を有した者なら本実施例の本質的な特性を脱しない範囲で以上に例示されない様々の変形と応用が可能であることが分かることができるであろう。例えば、実施例に具体的に現れた各構成要素は、変形して実施することができるものである。そして、このような変形と応用に係る差異点らは、添付された請求範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものとして解釈されなければならないであろう。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
実施例による太陽光発電装置は、太陽光の発電分野に利用される。
【図１】
2013507766.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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