(57)【要約】【課題】本発明は効率が向上した薄膜太陽電池及び製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る薄膜太陽電池の製造方法は基板の上部に配置される第１電極、第１電極の上部に配置される第２電極と、第１電極及び第２電極の間に配置され外部から入射された光を電気に変換する光電変換部を含む複数のセルを形成する段階と、複数のセルの内で基板の端に形成された最外郭セルの第１電極、光電変換部、第２電極の同一である第１部分をとり除くエッジ除去段階と、複数のセルの内で基板の端に形成された最外郭セルの第１電極、光電変換部及び第２電極の同一である第２部分をとり除くエッジ分離段階とを含み、エッジ分離段階の第２部分の少なくとも一部はエッジ除去段階の第１部分と重畳される。【選択図】図２
2012164960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上部に配置される第１電極と、前記第１電極の上部に配置される第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極の間に配置され外部から入射された光を電気に変換する光電変換部を含む複数のセルを形成する段階と、
前記複数のセルの内で前記基板の端に形成された最外郭セルの前記第１電極と、前記光電変換部と、前記第２電極の同一である第１部分をとり除くエッジ除去段階と、
前記複数のセルの内で前記基板の端に形成された最外郭セルの前記第１電極、前記光電変換部及び前記第２電極の同一である第２部分をとり除くエッジ分離段階とを含み、
前記エッジ分離段階の前記第２部分の少なくとも一部は前記エッジ除去段階の前記第１部分と重畳されることを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記エッジ分離段階で前記第２部分の幅は前記エッジ除去段階で前記第１部分の幅より小さいことを特徴とする、請求項１記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記第１部分の幅は前記基板の端から内部方向に５mm以上１５mm以下であることを特徴とする、請求項１記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記第２部分の幅は１０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記エッジ除去段階で前記第１部分をとり除くために使われる第１レーザの出力パワーは前記エッジ分離段階で前記第２部分をとり除くために使われる第２レーザの出力パワーより大きいことを特徴とする、請求項１記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記薄膜太陽電池の製造方法は、
前記エッジ除去段階以後に前記エッジ分離段階を遂行することを特徴とする、請求項１記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記第２部分をとり除くエッジ分離段階は前記最外郭セルと前記エッジ除去段階によって前記最外郭セルで前記第１電極と前記光電変換部及び前記第２電極の構造が破壊され損傷された領域の間の界面に遂行されることを特徴とする、請求項６記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記エッジ分離段階は前記第２部分をとり除いて前記エッジ除去段階によって前記第１電極と前記光電変換部及び前記第２電極の構造が破壊された損傷された領域をとり除くことを特徴とする、請求項６記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項９】
前記薄膜太陽電池の製造方法は、
前記エッジ分離段階以後に前記エッジ除去段階を遂行することを特徴とする、請求項１記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
基板と、
前記基板の上部に配置される第１電極と前記第１電極上部に配置される第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極の間に配置され、光を入射を受け電気に変換する光電変換部を含む複数のセルを含み、
前記複数のセルの内で最外郭に位置する最外郭セルは前記第１電極と前記光電変換部及び前記第２電極のセル構造が破壊された損傷された領域を含まないことを特徴とする薄膜太陽電池。
【請求項１１】
前記基板は第１領域と第２領域を含み、
前記第１領域には電力を生産するのに影響を及ぼすことができないダミーセルが配置されないで、前記第２領域には前記複数のセルだけ配置されることを特徴とする、請求項１０記載の薄膜太陽電池。
【請求項１２】
前記第１領域は前記基板の端に位置することを特徴とする、請求項１０記載の薄膜太陽電池。
【請求項１３】
前記第１領域の幅は５mm 以上２０mm以下であることを特徴とする、請求項１０記載の薄膜太陽電池。
【請求項１４】
前記光電変換部は、
ｐ型半導体層と真性（ｉ）半導体層とｎ型半導体層であるｐ−ｉ−ｎ構造が少なくとも一つ形成されることを特徴とする、請求項１０記載の薄膜太陽電池。
【請求項１５】
前記光電変換部の真性（ｉ）半導体層はゲルマニウム（Ｇｅ）を含むことを特徴とする、請求項１３記載の薄膜太陽電池。
【請求項１６】
前記光電変換部の真性（ｉ）半導体層は非晶質シリコン（ａ−ｓｉ）または微結晶シリコン（ｍｃ−ｓｉ）のうち内少なくともいずれかの一つであることを特徴とする、請求項１３記載の薄膜太陽電池。
【請求項１７】
基板と、
前記基板の上部に配置される第１電極と前記第１電極上部に配置される第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極の間に配置され、光の入射を受け電気に変換する光電変換部を含む複数のセルを含み、
前記基板は前記基板の端に露出した第１部分を含み、複数のセルの内で基板の端に位置した最外郭セルは基板を露出させる第２部分を含み、第１部分と第２部分は重畳されることを特徴とする薄膜太陽電池。
【請求項１８】
前記第１部分はエッジ除去工程間に形成され、第２部分はエッジ分離工程間に形成されることを特徴とする、請求項１７記載の薄膜太陽電池。
【請求項１９】
前記第１及び第２部分の幅はおおよそ５ｍｍ乃至２０ｍｍの間であることを特徴とする、請求項１７記載の薄膜太陽電池。
【請求項２０】
前記第１部分は第１電極の一部分を露出させることを特徴とする、請求項１７記載の薄膜太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜太陽電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近石油や石炭のような既存エネルギ資源の枯渇が予測されながらこれらを取り替える代替エネルギに対する関心が高くなっていり、これにより太陽エネルギから電気エネルギを生産する太陽電池が注目されている。
【０００３】
一般的な太陽電池はｐ型とｎ型のように互いに異なる導電型(conductive type)によりｐ−ｎ接合を形成する半導体部、そして互いに異なる導電型の半導体部にそれぞれ接続された電極を備える。
【０００４】
このような太陽電池に光が入射されれば半導体で複数の電子-正孔対が生成され、生成された電子-正孔対は光起電力効果(photovoltaic effect)によって電荷である電子と正孔にそれぞれ分離し電子はｎ型の半導体部の方に移動し、正孔はｐ型の半導体部の方に移動する。移動した電子と正孔は各々ｐ型半導体部とｎ型半導体部に接続された互いに異なる電極により収集され、この電極を電線で接続して電力を得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的とするところは、効率が向上した薄膜太陽電池及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述の課題を解決するために本発明に係る薄膜太陽電池の製造方法は基板の上部に配置される第１電極、第１電極の上部に配置される第２電極と、第１電極及び第２電極の間に配置され外部から入射された光を電気に変換する光電変換部を含む複数のセルを形成する段階と、複数のセルの内で基板の端に形成された最外郭セルの第１電極、光電変換部、第２電極の同一である第１部分をとり除くエッジ除去(Edge deletion) 段階と、複数のセルの内で基板の端に形成された最外郭セルの第１電極、光電変換部及び第２電極の同一である第２部分をとり除くエッジ分離(Edge isolation) 段階とを含み、エッジ分離段階の第２部分の少なくとも一部はエッジ除去段階の第１部分と重畳される。
【０００７】
ここで、エッジ分離段階で第２部分の幅はエッジ除去段階で第１部分の幅より小さいことがあり、第１部分の幅は基板の端から内部方向に５mm以上１５mm以下で有り得り、第２部分の幅は１０μｍ以上１００μｍ以下で有り得る。
【０００８】
また、エッジ除去段階で第１部分をとり除くために使われる第１レーザの出力パワーはエッジ分離段階で第２部分をとり除くために使われる第２レーザの出力パワーより大きくなることができる。
【０００９】
また、薄膜太陽電池の製造方法はエッジ除去段階以後にエッジ分離段階を遂行することができる。
【００１０】
このような場合第２部分をとり除くエッジ分離段階は最外郭セルとエッジ除去段階によって最外郭セルで第１電極、光電変換部及び第２電極の構造が破壊され損傷された領域の間の界面で遂行することができる。
【００１１】
このような場合エッジ分離段階は第２部分をとり除いてエッジ除去段階によって第１電極、光電変換部及び第２電極の構造が破壊され損傷された領域をとり除くことができる。
【００１２】
また、薄膜太陽電池の製造方法はエッジ分離段階以後にエッジ除去段階を遂行することもできる。
【００１３】
また、本発明に係る薄膜太陽電池は基板と、基板の上部に配置される第１電極、第１電極上部に配置される第２電極、及び第１電極と第２電極の間に配置され、光の入射を受け電気に変換する光電変換部を含む複数の有効セルを含み、複数のセルの内で最外郭に位置する最外郭セルは第１電極、光電変換部及び第２電極のセル構造が破壊され損傷された領域を含まない。
【００１４】
ここで、基板は第１領域と第２領域を含み、第１領域には電力を生産するのに影響を及ぼすことができないダミーセルが配置されないで、第２領域には複数の有効セルだけ配置される。
【００１５】
ここで、第１領域は基板の端に位置し、第１領域の幅は５mm以上２０mm以下で有り得る。
【００１６】
また、光電変換部はｐ型半導体層、真性（ｉ）半導体層、及びｎ型半導体層であるｐ−ｉ−ｎ構造が少なくとも一つに形成されることができ、光電変換部の真性（ｉ）半導体層はゲルマニウム（Ｇｅ）を含むこともでき、光電変換部の真性（ｉ）半導体層は非晶質シリコン（ａ−ｓｉ）または微結晶シリコン（ｍｃ−ｓｉ）の内少いずれか一つで有り得る。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る太陽電池及びその製造方法によれば第１領域でダミーセルが省略されるので薄膜太陽電池の効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る薄膜太陽電池の一例を説明するための図である。
【図２】本発明に係る薄膜太陽電池の一例を説明するための図である。
【図３（ａ）】第２領域にダミーセルがある太陽電池構造を説明するための図である。
【図３（ｂ）】ダミーセルの上部でダミーセルと損傷された領域を示した図である。
【図４】図１に示された太陽電池で各単位セルをさらに具体的に説明するための図である。
【図５】図１に示された太陽電池で各単位セルをさらに具体的に説明するための図である。
【図６】図１に示された太陽電池で各単位セルをさらに具体的に説明するための図である。
【図７（ａ）】図２に示された薄膜太陽電池の製造方法の一例を説明するための図である。
【図７（ｂ）】図２に示された薄膜太陽電池の製造方法の一例を説明するための図である。
【図７（ｃ）】図２に示された薄膜太陽電池の製造方法の一例を説明するための図である。
【図８（ａ）】薄膜太陽電池の製造方法の他の一例を説明するための図である。
【図８（ｂ）】薄膜太陽電池の製造方法の他の一例を説明するための図である。
【図８（ｃ）】薄膜太陽電池の製造方法の他の一例を説明するための図である。
【図９】上から見た時、第１領域にダミーセルが形成されない太陽電池の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では添付した図面を参照にして本発明の実施の形態に対して本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施するように詳しく説明する。しかし本発明はいろいろ相異な形態に具現されることができ、ここで説明する実施の形態に限定されない。
そして図面で本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を通じて類似の部分に対しては類似の図面符号を付けた。
【００２０】
図で多くの層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。層、膜、領域、基板などの部分が他の部分「上に」あると言う時、これは他の部分「真上に」ある場合だけではなくその中間に他の部分がある場合も含む。反対に何れの部分が他の部分「真上に」あると言う時には中間に他の部分がないことを意味する。また何れの部分が他の部分上に「全体的」に形成されていると言う時には他の部分の全体面に形成されていることだけではなく端の一部には形成されないことを意味する。
【００２１】
図１及び図２は本発明に係る薄膜太陽電池の一例を説明するための図である。
【００２２】
ここで、図１は薄膜太陽電池１０の平面図を示したものであり、図２は図１でII−II線に沿う薄膜太陽電池１０の端側面を概略的に示したものである。
【００２３】
図１に示されたように、本発明に係る薄膜太陽電池１０は基板１００と基板１００の上部に配置され、電力を生産するのに実質的に影響を及ぼす複数の有効セル（ＵＣ）を含む。すなわち、複数の有効セル（ＵＣ）は薄膜太陽電池１０で電気を生産する。
【００２４】
ここで、それぞれの有効セル（ＵＣ）は図２に示されたように、第１電極１１０、光電変換部（ＰＶ）、及び第２電極１４０を含む。第１電極１１０は基板１００の上部に配置され、第２電極１４０は第１電極１１０の上部に配置され、光電変換部（ＰＶ）は第１電極１１０と第２電極１４０の間に配置され基板１００の入射面に入射される光を電気に変換する機能を有する。
【００２５】
一方、図２に示された本発明に係る複数のセル（ＵＣ）の内で最外郭に位置する最外郭セル（ＳＣ）は図３に示されたような第１電極、光電変換部及び第２電極のセル構造が破壊され損傷された領域を含まない。このようにすることで、太陽電池の発電領域をさらに増加させることができて太陽電池の光電変換効率をさらに極大化することができる効果がある。これに対する説明は以下でさらに具体的に説明する。
【００２６】
このような第１電極１１０、第２電極１４０及び光電変換部（ＰＶ）に対するより詳細な説明は後述する図４乃至図６を通じてさらに詳しく説明する。
【００２７】
一方、基板１００は図１及び図２に示されたように第１領域（Ｓ１）と第２領域（Ｓ２）を含み、第１領域（Ｓ１）は図１及び図２に示されたように、基板１００の端部分に位置し、このような第１領域（Ｓ１）には電力を生産するのに影響を及ぼすことができないダミーセル（ＤＣ）(すなわち、ダミーセル（ＤＣ）は電気を生産することができない。)が配置されない。そして、第２領域（Ｓ２）は基板１００で端部分である第１領域（Ｓ１）を除いた基板１００の残りの部分に位置し、このような第２領域（Ｓ２）には複数の有効セル（ＵＣ）が配置される。ここで、第２領域（Ｓ２）に配置される複数の有効セル（ＵＣ）の内には電力を生産するのに影響を及ぼすことができないダミーセル（ＤＣ）を含まない。
【００２８】
ここで、第２領域（Ｓ２）は電力を生産するのに影響を及ぼす複数のセル（ＵＣ）だけ配置されるので「有効領域」とも定義することができ、第１領域（Ｓ１）は電力を生産するのに影響を及ぼす複数の有効セル（ＵＣ）が配置されないので「無効領域」とも定義することができる。
【００２９】
したがって、本発明に係る太陽電池の一例は第１領域（Ｓ１）に複数の有効セル（ＵＣ）が配置されず、第２領域（Ｓ２）には電力を生産するのに影響を及ぼす複数の有効セル（ＵＣ）だけ配置され、ダミーセル（ＤＣ）を含まないので有効領域内で電力を生産するのに影響を及ぼす複数のセル（ＵＣ）の個数を最大で拡張することができる効果がある。
【００３０】
これをさらに具体的に図３（ａ）及び図３（ｂ）に示された第２領域（Ｓ２）にダミーセル（ＤＣ）がある太陽電池構造と比べて説明すれば次のようである。
【００３１】
図３（ａ）は第１領域にダミーセル（ＤＣ）がある太陽電池構造を説明するための図であり、図３（ｂ）はダミーセル（ＤＣ）の上部でダミーセル（ＤＣ）と損傷された領域（ＤＡ）を示した図である。
【００３２】
図３（ａ）に示されたように、ダミーセル（ＤＣ）がある太陽電池構造を形成するためには通常は先ず、基板１００上の全体領域に第１電極１１０、光電変換部（ＰＶ）、及び第２電極１４０を形成した以後、最終的な工程で基板１００の端に形成された第１電極１１０、光電変換部（ＰＶ）、及び第２電極１４０の一部分（ＥＤ）をサンドブラスト(Sand blast) 工程やレーザを利用しとり除くエッジ除去(Edge deletion)段階を遂行するようになる。
【００３３】
このようなエッジ除去段階を遂行するようにすれば、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されたように、エッジ除去段階が遂行されたセルの端の部分と基板１００の間の界面に幅がおおよそ１０μｍ〜５０μｍ位にサンドブラスト工程やレーザによって損傷された領域（ＤＡ）が存在するようになる。このように損傷された領域（ＤＡ）が発生することはエッジ除去段階に使われるサンドブラスト工程やレーザの出力がセル構造を破壊させるほど相対的に大きいからである。
【００３４】
このようにエッジ除去段階に相対的に出力が大きいレーザを使うことは基板１００の上部に形成されたセルでとり除く領域が相対的に大きく工程時間を縮めるためである。
【００３５】
しかしこのように損傷された領域（ＤＡ）はサンドブラスト工程やレーザによって第１電極１１０、光電変換部（ＰＶ）、及び第２電極１４０のセル構造が破壊され存在するから、このように損傷された領域（ＤＡ）はセルで発生する電流を漏洩させる原因になる。
【００３６】
したがって、このような漏洩電流の発生を最小化するためにこのようなエッジ除去段階以後、エッジ除去段階によって形成されたエッジ除去領域（ＥＤ）の内部方向に一定間隔離隔し第１電極１１０、光電変換部（ＰＶ）、及び第２電極１４０の同一である一部分（Ｐ４）をレーザを利用しとり除くことで基板１００の一部を露出させるエッジ分離(Edge isolation) 段階を遂行する。
【００３７】
このようなエッジ分離段階が遂行されれば、図３（ａ）のようなダミーセル（ＤＣ）が発生するようになるが、このようなダミーセル（ＤＣ）は有効セル（ＵＣ）と絶縁されていて有効セル（ＵＣ）で発生される電流が漏洩することを防止することができる。
【００３８】
しかし、このようにダミーセル（ＤＣ）が形成された太陽電池構造は第２領域（Ｓ２）に太陽電池が電力を生産するのに影響を及ぼす複数の有効セル（ＵＣ）が本発明のように形成されるが、第１領域（Ｓ１）には電力を生産するのに影響を及ぼすことができないダミーセル（ＤＣ）が形成される。
【００３９】
このようなダミーセル（ＤＣ）は形式的には第１電極１１０、光電変換部（ＰＶ）、及び第２電極１４０を形成しているものの、実質的にはエッジ分離段階によって形成されたＰ４ラインによって有効セル（ＵＣ）と電気的に分離していて太陽電池の電力生産に影響を及ぼすことができない。
【００４０】
このように第１領域（Ｓ１）内にダミーセル（ＤＣ）が存在するようになれば、ダミーセル（ＤＣ）が存在する領域程度に第１領域（Ｓ１）の幅が大きくなり、相対的に第２領域（Ｓ２）はダミーセル（ＤＣ）に大きくなる第１領域（Ｓ１）の幅程度に減少し電力を生産するのに影響を及ぼす複数の有効セル（ＵＣ）の個数が相対的に減少するようになる。これは結局太陽電池モジュールの光電効率を低下させる原因になる。
【００４１】
しかし、図２に示された本発明の太陽電池はエッジ除去段階によって発生される損傷された領域（ＤＡ）が存在しないと同時に、基板１００のいずれにも、すなわち基板１００の第２領域（Ｓ２）(有効領域)だけでなく第１領域（Ｓ１）(無効領域)でもダミーセル（ＤＣ）が存在しないから太陽電池の光電効率を増大させる効果がある。
【００４２】
一方、このように本発明に係る基板１００の第１領域（Ｓ１）の幅は５mm以上２０mm 以下で有り得る。
【００４３】
これは図２のような太陽電池が形成された以後、モジュールを形成する過程でモジュールの最外郭部分はエチレン・ビニル・アセテート(ethylene-vinyl acetate：ＥＶＡ)に塗布されることができ、ＥＶＡの外部にはフレーム(Frame)に形成されることができるのに、このようなフレームは基板１００の入射面で第１領域（Ｓ１）の幅程度に重畳されるようになる。このようにフレームと基板１００は第１領域（Ｓ１）の幅程度に重畳されることができ、重畳される幅程度に基板１００の入射面に照射される光は遮断される。
【００４４】
したがって、フレームと基板１００が重畳される部分である第１領域（Ｓ１）の幅を最小限５mm以上になるようにすることで、フレームによって基板１００が安定的に支持されることができるようにできる。
【００４５】
しかし、フレームと基板１００が重畳される部分が非常に大きい場合太陽電池モジュールの効率が低下されることができるので、第１領域（Ｓ１）の幅を最大２０mm以下になるすることで基板１００の入射面に最大限多い量の光が入射されることができるようにでき、共に複数のセルが配置される第２領域（Ｓ２）の面積を最大限確保することで太陽電池モジュールの効率を最大限確保することができる。
【００４６】
次の図４乃至図６は図１に示された太陽電池で各単位セルをさらに具体的に説明するための図である。
【００４７】
図４に示されたように、薄膜太陽電池１０は単層ｐ−ｉ−ｎ構造に形成されることができる。
【００４８】
図４では光電変換部（ＰＶ）の構造が入射面からｐ−ｉ−ｎ構造になることを一例で説明しているが、光電変換部（ＰＶ）の構造が入射面からｎ−ｉ−ｐ構造になることも可能である。しかし、以下では説明の便宜上光電変換部（ＰＶ）の構造が入射面からｐ−ｉ−ｎ構造になることを一例として説明する。
【００４９】
図４に示されるように、薄膜太陽電池１０は基板１００、基板１００に配置される第１電極１１０、第２電極１４０及び単層ｐ−ｉ−ｎ構造の光電変換部（ＰＶ）を含むことができる。
【００５０】
基板１００は他の機能成層が配置されることができる空間を用意することができる。さらに、基板１００は入射される光(Light)が光電変換部１２０により効果的に到逹するようにするために実質的に透明な材質、例えばガラスまたはプラスチック材質からなることができる。
【００５１】
第１電極１１０は基板１００に配置され、入射される光の透過率を高めるために実質的に透明ながらも電気伝導性を有する材質を含むことが可能である。例えば、第１電極１１０は大部分の光が透過し電気が通じるように高い光透過度と高い電気伝導度を備えるためにインジウムスズ酸化物(indium tin oxide:ＩＴＯ)、スズ系酸化物(ＳｎＯ2 等)、ＡｇＯ、ＺｎＯ−（Ｇａ2Ｏ3又はＡｌ2Ｏ3）、フローリンティンオキサイド（fluorine tin oxide: ＦＴＯ) 及びこれらの混合物で成る群から選択されることで形成されることができる。さらに、前面電極１１０の比抵抗範囲は約１０-2Ω・cm乃至１０-11Ω・cmで有り得る。
【００５２】
このような第１電極１１０は光電変換部（ＰＶ）と電気的に接続されることができる。これによって、第１電極１１０は入射される光によって生成されたキャリアのうちの一つ、例えば正孔を収集し出力することができる。
【００５３】
さらに、第１電極１１０の上部表面にはランダム(random)なピラミッド構造を有する複数個の凹凸が形成されることができる。すなわち、 第１電極１１０はテクスチャリング表面(texturing surface)を備えていることである。このように、第１電極 １１０の表面をテクスチャリングするようになれば、入射される光の反射を低減させ、光の吸収率を高めることができて太陽電池１０の効率を向上することが可能である。
【００５４】
一方、図４では第１電極１１０にだけ凹凸を形成した場合のみを示しているが、光電変換部（ＰＶ）にも凹凸を形成することが可能である。以下では説明の便宜のために第１電極１１０にだけ凹凸を形成する場合を例にあげて説明する。
【００５５】
第２電極１４０は光電変換部（ＰＶ）が発生させた電力の回収効率を高めるために電気伝導性にすぐれた金属材質を含むことができる。さらに、第２電極１４０は光電変換部（ＰＶ）と電気的に接続され入射される光によって生成されたキャリアのうちの一つ、例えば電子を収集し出力することができる。
【００５６】
ここで光電変換部（ＰＶ）は第１電極１１０と第２電極１４０の間に配置され外部から入射される光で電力を生産する機能をする。
【００５７】
このような光電変換部（ＰＶ）は基板１００の入射面からｐ−ｉ−ｎ構造、すなわちｐ型半導体層４１０ｐ、真性(i型) 半導体層４１０ｉ、ｎ型半導体層４１０ｎを含むことができる。
【００５８】
ここで、ｐ型半導体層４１０ｐはシリコン（Ｓｉ）を含む原料ガスにホウ素、ガリウム、インジウムなどのような３価元素の不純物を含むガスを利用し形成することができる。
【００５９】
真性（ｉ）半導体層４１０ｉはキャリアの再結合率を減らして光を吸収することができる。このような真性半導体層４１０ｉは入射される光を吸収し、電子と正孔のようなキャリアを生成することができる。
【００６０】
このような真性半導体層４１０ｉは微結晶シリコン（ｍｃ−Ｓｉ）、例えば水素化された微結晶シリコン（ｍｃ−Ｓｉ：Ｈ）を含むこともでき、または非晶質シリコン(Amorphous Silicon)、例えば水素化された非晶質シリコン(Hydrogenated Amorphous Silicon、ａ−Ｓｉ：Ｈ)を含むことができる。
【００６１】
ｎ型半導体層４１０ｎはシリコンを含む原料ガスにりん（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）などのように５価元素の不純物を含むガスを利用し形成することができる。
【００６２】
このような光電変換部（ＰＶ）はプラズマ化学気相成長(plasma enhanced chemical vapor deposition、ＰＥＣＶＤ)のような化学気相成長(chemical vapor deposition、ＣＶＤ)によって形成されることができる。
【００６３】
光電変換部（ＰＶ）の ｐ型半導体層４１０ｐ及びｎ型半導体層４１０ｎのようなドーピング層は真性半導体層４１０ｉを間に置いてｐ−ｎ接合を形成することができる。すなわち、光電変換部（ＰＶ）はｎ型不純物ドーピング層、すなわちｎ型半導体層４１０ｎとｐ型不純物ドーピング層、すなわちｐ型半導体層４１０ｐの間に配置されることができる。
【００６４】
このような構造で、ｐ型半導体層４１０ｐの方で光が入射されれば真性半導体層４１０ｉの内部では相対的に高いドーピング濃度を有するｐ型半導体層４１０ｐとｎ型半導体層４１０ｎによって空乏領域(depletion region)が形成され、これによって電場が形成される。このような光起電力効果(photovoltatic effect)によって光吸収層である真性半導体層４１０ｉで生成された電子と正孔は接触電位差によって分離し互いに異なる方向に移動される。例えば、正孔はｐ型半導体層４１０ｐを通じて前面電極１１０の方へ移動し、電子はｎ型半導体層４１０ｎを通じて後面電極１４０の方へ移動することができる。このような方式で電力が生産されることができる。
【００６５】
また、図５に示されたように、薄膜太陽電池１０は２重接合(Double Junction) 太陽電池あるいはｐ−ｉ−ｎ−ｐ−ｉ−ｎ構造で形成されることができる。
【００６６】
以下では以上で詳しく説明した部分に対しては説明を省略する。
【００６７】
図５に示すように、薄膜太陽電池１０の光電変換部（ＰＶ）は第１光電変換部５１０及び第２光電変換部５２０を含むことができる。
【００６８】
図５のように、薄膜太陽電池１０は光入射面から第１ｐ型半導体層５１０ｐ、第１ｉ型半導体層５１０ｉ、第１ｎ型半導体層５１０ｎ、第２ｐ型半導体層５２０ｐ、第２ｉ型半導体層５２０ｉ及び第２ｎ型半導体層５２０ｎが順に積層される。
【００６９】
第１ｉ型半導体層５１０ｉは短波長帯域の光を主に吸収し電子と正孔を生成することができる。
【００７０】
さらに、第２ｉ型半導体層５２０ｉは長波長帯域の光を主に吸収し電子と正孔を生成することができる。
【００７１】
このように、２重接合構造の太陽電池１０は短波長帯域及び長波長帯域の光を吸収してキャリアを生成するから高い効率を有することが可能である。
【００７２】
さらに、第２ｉ型半導体層５２０ｉの厚さ（ｔ１）は長波長帯域の光を充分に吸収するために第１ｉ型半導体層５１０ｉの厚さ（ｔ２）より厚いことがある。
【００７３】
また、図５に示されたような薄膜太陽電池１０は第１光電変換部５１０の第１ｉ型半導体層５１０ｉ及び第２光電変換部５２０の第２ｉ型半導体層５２０ｉがすべて非晶質シリコンを含むこともでき、または第１光電変換部５１０の第１ｉ型半導体層５１０ｉは非晶質シリコンを含むが、第２光電変換部５２０の第２ｉ型半導体層５２０ｉは微結晶質シリコンを含むこともできる。
【００７４】
また、図５のような２重接合構造を持つ太陽電池１０で第２ｉ型半導体層５２０ｉにはゲルマニウム（Ｇｅ）が不純物としてドーピングされることができる。ゲルマニウム（Ｇｅ）は第２ｉ型半導体層５２０ｉのバンドギャップを低めることができ、これによって第２ｉ型半導体層５２０ｉの長波長帯域光の吸収率が向上することで太陽電池１０の効率が向上することができる。
【００７５】
すなわち、２重接合構造を有する太陽電池１０は第１ｉ型半導体層５１０ｉで短波長帯域の光を吸収し光電効果を発揮し、第２ｉ型半導体層５２０ｉで長波長帯域の光を吸収し光電効果を発揮するようになる。また、第２ｉ型半導体層５２０ｉにゲルマニウム（Ｇｅ）が不純物にドーピングされた太陽電池は第２ｉ型半導体層５２０ｉのバンドギャップをさらに低めることでさらに多い量の長波長帯域光を吸収することができて太陽電池の効率を進めることができることである。
【００７６】
このような第２ｉ型半導体層５２０ｉにゲルマニウム（Ｇｅ）をドーピングする方法ではゲルマニウム（Ｇｅ）ガスが満たされたチャンバー内でＶＨＦ、ＨＦまたはＲＦを利用したＰＥＣＶＤ工法を一例として挙げることができる。
【００７７】
このような第２ｉ型半導体層５２０ｉに含まれるゲルマニウムの含有量は一例として３〜２０ａｔｏｍ％で有り得る。このようにゲルマニウムの含有量が適切に含まれる場合第２ｉ型半導体層５２０ｉのバンドギャップが充分に低くなることができ、これによって第２ｉ型半導体層５２０ｉの長波長帯域光の吸収率が向上することができる。
【００７８】
このような場合にも第１ｉ型半導体層５１０ｉは短波長帯域の光を主に吸収し電子と正孔を生成することができ、第２ｉ型半導体層５２０ｉは長波長帯域の光を主に吸収し電子と正孔を生成することができる。さらに、第２ｉ型半導体層５２０ｉの厚さ（ｔ１）は長波長帯域の光を充分に吸収するために第１ｉ型半導体層５１０ｉの厚さ（ｔ２）より厚いことがある。
【００７９】
また、図６に示されたように、薄膜太陽電池１０は三重接合(Triple Junction) 太陽電池あるいはｐ−ｉ−ｎ−ｐ−ｉ−ｎ−ｐ−ｉ−ｎ構造に形成されることができる。以下では以上で詳しく説明した部分に対しては説明を省略する。
【００８０】
図６に示すように、薄膜太陽電池１０の光電変換部（ＰＶ）は基板１００の入射面から第１光電変換部６１０、第２光電変換部６２０及び第３光電変換部６３０が順に配置される。
【００８１】
ここで、第１光電変換部６１０、第２光電変換部６２０及び第３光電変換部６３０はそれぞれｐ−ｉ−ｎ構造に形成されることができ、基板１００から第１ｐ型半導体層６１０ｐ、第１真性半導体層６１０ｉ、第１ｎ型半導体層６１０ｎ、第２ｐ型半導体層６２０ｐ、第２真性半導体層６２０ｉ、第２ｎ型半導体層６２０ｎ、第３ｐ型半導体層６３０ｐ、第３真性半導体層６３０ｉ及び第３ｎ型半導体層６３０ｐが順に配置される。
【００８２】
ここで、第１真性半導体層６１０ｉ、第２真性半導体層６２０ｉ及び第３真性半導体層６３０ｉを多様に具現することができる。
【００８３】
第１例で、第１真性半導体層６１０ｉ及び第２真性半導体層６２０ｉは非晶質シリコン（ａ−ｓｉ）を含むことができ、第３真性半導体層６３０ｉは微結晶シリコン（ｍｃ−Ｓｉ）を含むことができる。ここで、第２真性半導体層６２０ｉにはゲルマニウム（Ｇｅ）が不純物としてドーピングされるようにして第２ｉ型半導体層６２０ｉのバンドギャップを低めることもできる。
【００８４】
また、これと異なり、第２例として第１真性半導体層６１０ｉは非晶質シリコン（ａ−ｓｉ）を含むことができるし、第２真性半導体層６２０ｉ及び第３真性半導体層６３０ｉは微結晶シリコン（ｍｃ−Ｓｉ）を含むことができる。ここで、第３真性半導体層６３０ｉにはゲルマニウム（Ｇｅ）が不純物にドーピングされるようにして第３ｉ型半導体層のバンドギャップを低めることもできる。
【００８５】
ここで、第１光電変換部６１０は短波長帯域の光を吸収し電力を生産することができ、第２光電変換部６２０は短波長帯域と長波長帯域の中間帯域の光を吸収して電力を生産することができる、長波長帯域の光を吸収して電力を生産することができる。
【００８６】
ここで、第３真性半導体層６３０ｉの厚さ（ｔ３０）は第２真性半導体層６２０ｉの厚さ（ｔ２０）より厚く、第２真性半導体層６２０ｉの厚さ（ｔ２０）は第１真性半導体層６１０ｉの厚さ（ｔ１０）より厚いことがある。
【００８７】
このように図６のような三重接合太陽電池の場合にはさらに広い帯域の光を吸収することができるから電力生産効率が高いことがある。
【００８８】
次の図７Ａ乃至図７Ｃは図２に示された薄膜太陽電池の製造方法の一例を説明するための図である。
【００８９】
本発明に係る薄膜太陽電池の製造方法は先の図７（ａ）に示されたように、基板１００の上部に配置される第１電極１１０、第１電極１１０の上部に配置される第２電極１４０、及び第１電極１１０及び第２電極１４０の間に配置され外部から入射された光を電気に変換する光電変換部（ＰＶ）を含む複数のセルを形成する。
【００９０】
以後、図７（ａ）に示されたように複数のセル（ＵＣ）の内で基板１００の最外郭に形成された最外郭セル（ＳＣ）の第１電極１１０、光電変換部（ＰＶ）及び第２電極１４０の同一である第１部分（Ｗ１）をとり除くエッジ除去(Edge deletion) 段階を遂行する。
【００９１】
このために図７（ａ）に示されたように基板１００の端に形成された第１電極１１０、光電変換部（ＰＶ）及び第２電極１４０の同一である第１部分（Ｗ１）に第１レーザ（ＲＤ）を照射する。
【００９２】
ここで、第１レーザ（ＲＤ）が照射される第１部分（Ｗ１）の幅は基板１００の端から内部方向に５mm以上１５mm以下になるようにできる。
【００９３】
ここで、第１部分（Ｗ１）の幅に対する効果は図２で説明した基板１００の第１領域（Ｓ１）の幅に対する限定効果と同様である。これは第１領域（Ｓ１）は第１部分（Ｗ１）の幅によって実質的に決まる。
【００９４】
したがって本発明は第１部分（Ｗ１）の幅を５mm以上１５mm以下になるようにすることで、フレームによって基板１００が安定的に支持されることができるようにすると共に基板１００の入射面に最大限多い量の光が入射されることができるようにできる。
【００９５】
また、このようなエッジ除去段階で第１電極１１０、光電変換部（ＰＶ）及び第２電極１４０の同一である第１部分（Ｗ１）をとり除くために使われる第１レーザ（ＲＤ）の出力パワーは後述するエッジ分離段階で使われる第２レーザ（ＲＩ）の出力パワーより大きくできる。
【００９６】
これはエッジ除去段階では除去される第１部分（Ｗ１）は第２部分（Ｗ２）に比べて相対的に領域が広くて工程時間を縮めるためである。
【００９７】
図７（ａ）に示されたように基板１００の端に形成された第１電極１１０、光電変換部（ＰＶ）及び第２電極１４０の同一である第１部分（Ｗ１）が第１レーザ（ＲＤ）によって除去されれば、図７（ｂ）に示されたように、エッジ除去段階が遂行されたセルの端の部分と基板１００の間の界面に第１電極１１０、光電変換部（ＰＶ）、及び第２電極１４０のセル構造が破壊され損傷された領域（ＤＡ）が発生するようになる。これはエッジ除去段階で工程時間を縮めるために出力パワーが大きい第１レーザ（ＲＤ）を使うからである。
【００９８】
このような損傷された領域（ＤＡ）をとり除くために複数のセル（ＵＣ）の内で基板１００の端に形成された最外郭セル（ＳＣ）の第１電極１１０、光電変換部（ＰＶ）及び第２電極１４０の同一である第２部分（Ｗ２）をとり除くエッジ分離(Edge isolation) 段階を遂行する。したがって、第１レーザ（ＲＤ）は先ず第１部分（Ｗ１）で第１電極１１０、光電変換部（ＰＶ）、及び第２電極１４０をとり除くために使われる。その後、第２レーザ（ＲＩ）は第２部分（Ｗ２）で損傷された領域（ＤＡ）のような残存物質をとり除くために使われる。
【００９９】
この時、本発明はエッジ分離段階の第２部分（Ｗ２）の少なくとも一部がエッジ除去段階の第１部分（Ｗ１）と重畳されるようにする。これによって、エッジ除去段階が遂行された最外郭セル（ＳＣ）の端の部分と基板１００の間の界面に発生する損傷された領域（ＤＡ）が除去されて図７（ｃ）に示されたように第１領域（Ｓ１）にはダミーセル（ＤＣ）が形成されないようにしながら第２領域（Ｓ２）には有効セル（ＵＣ）だけ形成されるようにできる。
【０１００】
このために第２部分（Ｗ２）をとり除くエッジ分離段階は最外郭セル（ＳＣ）とエッジ除去段階によって発生する損傷された領域（ＤＡ）の間の界面に遂行されるようにする。
このようにしてエッジ分離段階は第２部分（Ｗ２）をとり除いて最外郭セル（ＳＣ）の端に形成される損傷された領域（ＤＡ）をとり除くことができる。
【０１０１】
一方、図７（ｂ）では第２部分（Ｗ２）の幅が損傷された領域（ＤＡ）の幅より大きいことを一例に示したが、第２部分（Ｗ２）の幅が損傷された領域（ＤＡ）の幅より小さいこともある。
【０１０２】
このような場合にも、前に説明したように最外郭セル（ＳＣ）と損傷された領域（ＤＡ）の間の界面に第２部分（Ｗ２）をとり除くエッジ分離段階を遂行することができる。この時、最外郭セル（ＳＣ）と離隔されて損傷された領域（ＤＡ）が一部残存することもできるが、残存する損傷された領域（ＤＡ）は最外郭セル（ＳＣ）と離隔されているので電流の漏洩がなくて太陽電池の効率を低下させることはない。
【０１０３】
ここで、本発明は第２部分（Ｗ２）の幅を第１部分（Ｗ１）の幅より小さくすることで、エッジ分離段階によって第２領域（Ｓ２）の大きさが減少することを最小化することができる。
【０１０４】
一例で、第２部分（Ｗ２）の幅が１０μｍ以上１００μｍ以下になるようにし、エッジ分離段階によって第２領域（Ｓ２）の幅がほとんど減少しないようにできる。
【０１０５】
ここで、エッジ分離段階で第１電極１１０、光電変換部（ＰＶ）及び第２電極１４０の同一である第２部分（Ｗ２）をとり除くために使われる第２レーザ（ＲＩ）の出力パワーはエッジ除去段階で使われる第１レーザ（ＲＤ）の出力パワーより小さくして第１電極１１０、光電変換部（ＰＶ）及び第２電極１４０の同一である第２部分（Ｗ２）をとり除いても図７（ｃ）に示されたようにエッジ分離段階が遂行されたセルの端の部分と基板１００の間の界面に損傷された領域（ＤＡ）が発生しないようにしながらエッジ除去段階で発生した損傷された領域（ＤＡ）をとり除くことができる。
【０１０６】
このようにすることで、本発明は図７（ｃ）のような薄膜太陽電池を製造することができる。このような本発明に係る薄膜太陽電池で第１領域（Ｓ１）は図７（ｃ）に示されたようにエッジ除去段階の第１部分（Ｗ１）とエッジ分離段階の第２部分（Ｗ２）によって形成される。
【０１０７】
このように本発明に係る薄膜太陽電池の製造方法は第１部分（Ｗ１）と第２部分（Ｗ２）を重畳して薄膜太陽電池で電力を生産するのに影響がない第１領域（Ｓ１）を形成し第１領域（Ｓ１）の幅を最小化することで第１領域（Ｓ１）内に有効セル（ＵＣ）の個数をさらに形成することができ、これによって太陽電池モジュールの光電変換効率を向上することができる効果がある。すなわち、基板１００によって与えられた限定された領域で、 第２領域（Ｓ２）は従来の第２領域（Ｓ２）より小さいから従来の第２領域より相対的に大きくすることができる。
【０１０８】
今まではエッジ除去段階が先に遂行された後、エッジ分離段階が遂行されることを一例で説明したが、本発明はエッジ分離段階を先に遂行した後、エッジ除去段階を遂行することもできる。
【０１０９】
以下の図８（ａ）乃至図８（ｃ）ではエッジ分離段階を先に遂行した後、エッジ除去段階を遂行する本発明の他の一例に対して説明する。
【０１１０】
図８（ａ）乃至図８（ｃ）は薄膜太陽電池の製造方法の他の一例を説明するための図である。
【０１１１】
図８（ａ）に示されたように、本発明の他の一例による薄膜太陽電池の製造方法は図８（ａ）に示されたように、基板１００の上部に第１電極１１０が形成され、第１電極１１０の上部に光電変換部（ＰＶ）が形成され、光電変換部（ＰＶ）の上部に第２電極１４０が形成された後、先ずエッジ分離段階を遂行する。
【０１１２】
これのために先ずレーザの出力パワーが相対的に小さく精緻な第２レーザ（ＲＩ）を第１電極１１０、光電変換部（ＰＶ）及び第２電極１４０の同一である第２部分（Ｗ２）に照射し第２部分（Ｗ２）をとり除く。
【０１１３】
このようにエッジ分離段階が遂行されれば、図８（ｂ）に示されたように第１電極１１０、光電変換部（ＰＶ）及び第２電極１４０の同一である第２部分（Ｗ２）が除去された太陽電池が形成される。
【０１１４】
ここで、第２部分（Ｗ２）の幅は図７（ｂ）で説明したところのように１０μｍ以上１００μｍ以下で有り得る。
【０１１５】
このようにエッジ分離段階を先に遂行する時にはエッジ除去段階を遂行する時、第１部分（Ｗ１）の幅をあらかじめ考慮し第２部分（Ｗ２）の位置を決めることができる。
【０１１６】
このようにエッジ分離段階が遂行され第２部分（Ｗ２）が形成された後、図８（ｂ）に示されたように第２部分（Ｗ２）と一部が重畳されるように相対的に出力パワーが大きい第１レーザ（ＲＤ）を利用し第１電極１１０、光電変換部（ＰＶ）及び第２電極１４０の同一である第１部分（Ｗ１）を照射し第１部分（Ｗ１）をとり除くエッジ除去段階を遂行することで、図８（ｃ）に示されたように太陽電池が形成されることができる。
【０１１７】
図８（ｂ）のようなエッジ除去段階では既に図８（ａ）のようにエッジ分離段階によって太陽電池の第２部分（Ｗ２）が除去された状態なので図７（ｂ）のような損傷された領域（ＤＡ）は発生しなくなる。
【０１１８】
このような本発明の他の一例による薄膜太陽電池の製造方法も薄膜太陽電池で電力を生産するのに影響がない第１領域（Ｓ１）の幅を最小化することで第１領域（Ｓ１）内に有効セル（ＵＣ）の個数をさらに形成することができ、これによって太陽電池モジュールの光電変換効率を向上することができる効果がある。
【０１１９】
図９は上から見た時、第１領域にダミーセルが形成されない太陽電池の一例を示した図である。
【０１２０】
図９で、第１領域（Ｓ１）はエッジ除去工程による第１部分（Ｗ１）とエッジ分離段階による第２部分（Ｗ２）によって形成される。ここで、第１部分（Ｗ１）と第２部分（Ｗ２）は部分的に互いに重畳されることができ、第１領域（Ｓ１）を形成することは薄膜太陽電池で電気を生産するのに悪影響を及ぼさない。
【０１２１】
本発明の実施の形態で、エッジ分離段階によって形成される第２部分（Ｗ２）は基板１００の表面が露出するほどに非常にきれいである。すなわち、第２部分（Ｗ２）と重畳されない第１部分（Ｗ１）は基板１００の表面上に第１電極１１０の残余物質が残っていることもある。
【０１２２】
したがって、基板１００の表面は第１部分（Ｗ１）できれいに露出しないこともある。 すなわち、第１電極１１０の残余物１１０Ａが基板の表面に残っていることがある。本発明の実施の形態で第１部分（Ｗ１）は基板１００の露出した表面と第１電極１１０の残余物１１０Ａが混合することができる。
【０１２３】
本発明の多様な実施の形態で、薄膜太陽電池の少なくとも一つの太陽電池は多様な半導体物質を含むことができる。したがって、少なくとも一つの光電変換部の物質は ＣｄＴｅ(Cadmiμｍ telluride)、ＣＩＧＳ(Copper indium gallium selenide)などのように薄膜太陽電池に使われる他の物質が使われることもできる。
【０１２４】
以上で本発明の望ましい実施の形態に対して詳細に説明したが本発明の権利範囲はここに限定されるのではなく次の請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多くの変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属する。
【図１】
2012164960.tif 000003
【図２】
2012164960.tif 000004
【図３（ａ）】
2012164960.tif 000005
【図３（ｂ）】
2012164960.tif 000006
【図４】
2012164960.tif 000007
【図５】
2012164960.tif 000008
【図６】
2012164960.tif 000009
【図７（ａ）】
2012164960.tif 000010
【図７（ｂ）】
2012164960.tif 000011
【図７（ｃ）】
2012164960.tif 000012
【図８（ａ）】
2012164960.tif 000013
【図８（ｂ）】
2012164960.tif 000014
【図８（ｃ）】
2012164960.tif 000015
【図９】
2012164960.tif 000016