(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部パターンを含み、基板、後面電極、光吸収層、バッファ層及び前面電極が積層されて形成される太陽電池セルにおいて前記前面電極の上部に配置される高分子樹脂層と、
前記高分子樹脂層の上に配置され、前記凹部パターンに対応する突出部を含む上部基板と、を含み、
前記前面電極は、前記光吸収層と前記バッファ層を貫通するコンタクトパターン内の接続配線により前記後面電極と電気的に連結され、
前記光吸収層、前記バッファ層及び前記前面電極は、これらの層を貫通する分離パターンにより区分けされ、
前記凹部は、前記高分子樹脂層の上部面の内側に形成され、前記コンタクトパターン及び前記分離パターンが形成される前記太陽電池セルの非活性領域の上部に位置し、前記非活性領域に入射される光を透過させて前記太陽電池セルの活性領域に光経路を変更し、
前記突出部は、前記凹部パターン内に挿入され、
前記前面電極及び前記接続配線は、同一物質で形成され、
前記分離パターンの上部に前記高分子樹脂層が配置されることを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
前記凹部の側壁は傾斜するように形成されるものを含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記凹部は上部が下部より広く形成されるものを含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記凹部は断面がノッチ形状、曲面形状または三角形状であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記高分子樹脂層はＥＶＡ（Ethyl Vinyl Acetate）であるものを含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、エネルギーの需要が増加するにつれて、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められている。
【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型ウィンドウ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われている。
【０００４】
ＣＩＧＳ系太陽電池に入射される光のうち、光起電力効果のない地域である非活性領域（Non-active area）に外部太陽光が入射されている。
【０００５】
モジュールのサイズが増加すれば、非活性領域が占める比率が全体モジュールに相当な部分を占めるようになる。
【０００６】
このような太陽電池の性能を向上させるために、入光効率を向上させるための研究が進行中である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、太陽電池セル領域に入射される光量を増加させて効率を向上させることができる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】
【０００８】
本発明に係る太陽電池は、太陽電池セルの上に形成された高分子樹脂層、及び上記高分子樹脂層の上に配置された上部基板を含み、上記高分子樹脂層はパターニングされたものを含む。
【０００９】
本発明に係る太陽電池の製造方法は、太陽電池セルの上に高分子樹脂層を形成するステップ、上記高分子樹脂層にパターンを形成するステップ、及び上記パターンが形成された高分子樹脂層の上に上部基板を位置させるステップを含む。
【００１０】
他の本発明に係る太陽電池の製造方法は、太陽電池セルの上に高分子樹脂層を形成するステップ、及び上記高分子樹脂層に突出部が形成された上部基板を位置させて上記高分子樹脂層に凹部を含むパターンを形成するステップを含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る太陽電池及びその製造方法は、側壁が傾斜した溝パターンが形成されたＥＶＡフィルムを太陽電池セルと上部基板との間に形成して、溝パターンに入射される光の光経路が変更できる。
【００１２】
特に、太陽電池セルの非活性領域（Non-active area）に入射される光経路を変更して、セル領域に入射させることで、太陽電池の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る太陽電池を示す断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る太陽電池を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を説明するに当たって、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）”に形成されることと記載される場合において、“上（on）”と“下（under）”は、“直接（directly）”または“他の構成要素を介して（indirectly）”形成されることを全て含む。また、各構成要素の上または下に対する基準は、図面を基準として説明する。図面において、各構成要素のサイズは説明のために誇張することがあり、実際に適用されるサイズを意味するのではない。
【００１５】
図１乃至図９は、本発明の第１実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。
【００１６】
まず、図１に示すように、基板１００の上に後面電極２０１を形成する。
【００１７】
上記基板１００は、ガラス（glass）が使われており、アルミナのようなセラミック基板、ステンレススチール、チタニウム基板、またはポリマー基板なども使用できる。
【００１８】
ガラス基板にはソーダライムガラス（sodalime glass）を使用することができ、ポリマー基板にはポリイミド（polyimide）を使用することができる。
【００１９】
また、上記基板１００は、リジッド（rigid）またはフレキシブル（flexible）である。
【００２０】
上記後面電極２０１は、金属などの導電体で形成される。
【００２１】
例えば、上記後面電極２０１はモリブデン（Ｍｏ）ターゲットを使用して、スパッタリング（sputtering）工程により形成される。
【００２２】
これは、モリブデン（Ｍｏ）が有する高い電気伝導度、光吸収層とのオーミック（ohmic）接合、Ｓｅ雰囲気下での高温安全性のためである。
【００２３】
また、図面に図示してはいないが、上記後面電極２０１は少なくとも１つ以上の層に形成される。
【００２４】
上記後面電極２０１が複数個の層に形成される時、上記後面電極２０１をなす層は互いに異なる物質で形成される。
【００２５】
そして、図２に示すように、上記後面電極２０１にパターニング工程を進行して後面電極パターン２００を形成する。
【００２６】
また、上記後面電極パターン２００は、ストライプ（stripe）形態またはマトリックス（matrix）形態に配置され、各々のセルに対応することができる。
【００２７】
しかしながら、上記後面電極パターン２００は上記の形態に限定されず、多様な形態に形成される。
【００２８】
次に、図３に示すように、上記後面電極２０１の上に、光吸収層３００、及びバッファ層４００を形成する。
【００２９】
上記光吸収層３００は、ｂ−ｂ−ｂ系化合物で形成される。
【００３０】
より詳しくは、上記光吸収層３００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。
【００３１】
これとは異なり、上記光吸収層３００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。
【００３２】
例えば、上記光吸収層３００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、上記後面電極パターン２００上にＣＩＧ系金属プリカーソル（precursor）膜が形成される。
【００３３】
以後、上記金属プリカーソル膜は、セレン化（selenization）工程によって、セレニウム（Ｓｅ）と反応してＣＩＧＳ系光吸収層３００が形成される。
【００３４】
また、上記金属プリカーソル膜を形成する工程及びセレン化工程の間に、上記基板１００に含まれたアルカリ（alkali）成分が上記後面電極パターン２００を通じて、上記金属プリカーソル膜及び上記光吸収層３００に拡散される。
【００３５】
アルカリ（alkali）成分は、上記光吸収層３００のグレーン（grain）サイズを向上させ、結晶性を向上させることができる。
【００３６】
また、上記光吸収層３００は、銅、インジウム、ガリウム、セレン（Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅ）を同時蒸着法（co-evaporation）により形成することもできる。
【００３７】
上記光吸収層３００は外部の光の入射を受けて、電気エネルギーに変換させる。上記光吸収層３００は光電効果によって光起電力を生成する。
【００３８】
上記バッファ層４００は少なくとも１つの層に形成され、上記後面電極パターン２００が形成された上記基板１００の上に硫化カドミウム（ＣｄＳ）、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ｉ−ＺｎＯのうち、いずれか１つまたはこれらの積層により形成される。
【００３９】
上記バッファ層４００は、透明な電極で形成される。
【００４０】
この際、上記バッファ層４００はｎ型半導体層であり、上記光吸収層３００はｐ型半導体層である。したがって、上記光吸収層３００及びバッファ層４００はｐｎ接合を形成する。
【００４１】
即ち、上記光吸収層３００と第２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、バンドギャップが２物質の中間に位置する上記バッファ層４００を挿入して良好な接合を形成することができる。
【００４２】
本実施形態では、１つのバッファ層を上記光吸収層３００の上に形成したが、これに限定されず、上記バッファ層は２つ以上の層に形成されることもできる。
【００４３】
そして、図４に示すように、上記光吸収層３００及びバッファ層４００を貫通するコンタクトパターン３１０を形成する。
【００４４】
上記コンタクトパターン３１０は、機械的（Mechanical）な方法により形成したり、レーザー（laser）を照射（irradiate）して形成することができ、上記コンタクトパターン３１０の形成により上記後面電極パターン２００の一部が露出する。
【００４５】
次に、図５に示すように、上記バッファ層４００の上に透明な導電物質を積層して、第２電極である前面電極５００及び接続配線３５０を形成する。
【００４６】
上記透明な導電物質を上記バッファ層４００の上に積層させる時、上記透明な導電物質が上記コンタクトパターン３１０の内部にも挿入されて、上記接続配線３５０を形成することができる。
【００４７】
上記後面電極パターン２００と前面電極５００は、上記接続配線３５０により電気的に連結される。
【００４８】
上記前面電極５００は、上記基板１００の上にスパッタリング工程を進行してアルミニウムでドーピングされた酸化亜鉛で形成される。
【００４９】
上記前面電極５００は、上記光吸収層３００とｐｎ接合を形成するウィンドウ（window）層であって、太陽電池の前面の透明電極の機能をするため、光透過率が高く、電気伝導性の良い酸化亜鉛（ＺｎＯ）で形成される。
【００５０】
この際、上記酸化亜鉛にアルミニウム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。
【００５１】
上記前面電極５００である酸化亜鉛薄膜は、ＲＦスパッタリング方法によりＺｎＯターゲットを使用して蒸着する方法と、Ｚｎターゲットを用いた反応性スパッタリング、そして有機金属化学蒸着法等により形成される。
【００５２】
また、電気光学的特性に優れるＩＴＯ（Indium tin Oxide）薄膜を酸化亜鉛薄膜の上に蒸着した２重構造を形成することもできる。
【００５３】
そして、図６に示すように、上記光吸収層３００及びバッファ層４００を貫通する分離パターン３２０を形成する。
【００５４】
上記分離パターン３２０は機械的（Mechanical）な方法により形成したり、レーザー（laser）を照射（irradiate）して形成することができ、上記後面電極パターン２００の上面が露出するように形成することができる。
【００５５】
上記バッファ層４００及び前面電極５００は、上記分離パターン３２０により区分され、上記分離パターン３２０により各々のセルは互いに分離される。
【００５６】
上記分離パターン３２０により上記バッファ層４００及び光吸収層３００はストライプ形態またはマトリックス形態に配置される。
【００５７】
上記分離パターン３２０は、上記の形態に限定されず、多様な形態に形成される。
【００５８】
この際、上記分離パターン３２０の幅を大きくして、太陽電池の透明開口部を広く形成することができる。
【００５９】
上記分離パターン３２０により上記後面電極パターン２００、光吸収層３００、バッファ層４００、及び前面電極５００を含むセルが形成される。
【００６０】
この際、上記接続配線３５０により各々のセルは互いに電気的に連結される。即ち、上記接続配線３５０は、第２セルの後面電極パターン２００と上記第２セルに隣接する上記第１セルの前面電極５００とを電気的に連結する。
【００６１】
上記分離パターン３２０を形成することによって、基板１００、後面電極パターン２００、光吸収層３００、バッファ層４００、及び前面電極５００からなる太陽電池セル１０が形成される。
【００６２】
次に、図７に示すように、上記前面電極５００上に透明な高分子樹脂層であるＥＶＡ（Ethylene Vinyle Acetate）フィルム６００を形成し、上記ＥＶＡフィルム６００に凹部パターン６５０を形成する。
【００６３】
上記凹部パターン６５０は、モールド７００を用いて、上記ＥＶＡフィルム６００に圧力を与えて形成される。
【００６４】
しかしながら、上記凹部パターン６５０の形成方法はこれに限定されず、熱圧搾機（hot press）による圧力でも形成できる。
【００６５】
上記モールド７００は支持部７１０及び複数個の突起７２０を含み、上記突起７２０は上記支持部７１０から突出するように形成される。
【００６６】
この際、上記突起７２０は、上記支持部７１０と接する部分は広く、上記支持部７１０と遠ざかるほど小さくなる、断面が三角である構造からなることができる。
【００６７】
上記突起７２０を用いて上記ＥＶＡフィルム６００に圧力を加えれば、上記突起７２０の形状に上記ＥＶＡフィルム６００に凹部パターン６５０が形成される。
【００６８】
上記凹部パターン６５０は、太陽電池セルの非有効部である非活性領域（Non-active area；ＮＡＡ）の上に形成される。
【００６９】
上記凹部パターン６５０は、上記突起７２０の形状のように、上部が広く、下部が小さくなる、断面が三角構造で形成されて、上記凹部パターン６５０は側壁が傾斜するように形成される。即ち、凹部パターン６５０は断面がＶ字のノッチ形状を有することができる。
【００７０】
この際、上記凹部パターン６５０の側壁が傾斜するように形成されて、上記凹部パターン６５０に入射される光の光経路が変更できる。
【００７１】
図８は太陽電池セルに入射される光を図示したものであって、上記凹部パターン６５０の側壁が傾斜するように形成されて、非活性領域（ＮＡＡ）に入射される光が活性領域（Active area；ＡＡ）に入射される。
【００７２】
即ち、太陽電池セルの非活性領域（ＮＡＡ）に入射される光経路を変更して、セル領域に入射させることによって、太陽電池の効率を向上させることができる。
【００７３】
そして、図９に示すように、上記凹部パターン６５０が形成された上記ＥＶＡフィルム６００の上に上部基板８００を形成する。
【００７４】
上記上部基板８００は、低鉄分強化ガラスまたは半強化ガラスで形成される。
【００７５】
この際、上記ＥＶＡフィルム６００に形成された上記凹部パターン６５０によって、上記ＥＶＡフィルム６００と上部基板８００との間にはエアーギャップ（air gap）６７０が形成される。
【００７６】
図９を参照して前述した実施形態の太陽電池の製造方法により製造された太陽電池を説明すれば、次の通りである。
【００７７】
実施形態に係る太陽電池は、太陽電池セル１０の上にＥＶＡ（Ethyl Vinyl Acetate）フィルム６００、及び上記ＥＶＡフィルム６００の上に配置された上部基板８００を含む。
【００７８】
高分子樹脂層である上記ＥＶＡフィルム６００は、凹部パターン６５０を含むパターンが形成され、上記凹部パターン６５０の側壁は傾斜するように形成される。
【００７９】
この際、上記凹部パターン６５０は上部が下部より広く形成されるものを含み、上記ＥＶＡフィルム６００のパターンにより上記ＥＶＡフィルム６００と上部基板との間には空気（air）が挿入される。
【００８０】
以上、説明した実施形態に係る太陽電池及びその製造方法は、側壁が傾斜した凹部パターンが形成されたＥＶＡフィルムを太陽電池セルと上部基板との間に形成して、凹部パターンに入射される光の光経路が変更できる。
【００８１】
特に、太陽電池セルの非活性領域（Non-active area）に入射される光経路を変更して、セル領域に入射させることによって、太陽電池の効率を向上させることができる。
【００８２】
以下、第２及び第３実施形態に係る太陽電池及びその製造方法を説明する。第１実施形態と同一または類似な構成に対しては具体的な説明を省略し、異なる構成に対してのみ詳細に説明する。
【００８３】
図１０は、本発明の第２実施形態に係る太陽電池を示す断面図である。
【００８４】
本実施形態では、凹部パターン６５２の断面が曲面構造を有するものを図示した。即ち、凹部パターン６５２の断面は、円形の一部、楕円の一部などの形状を有することができる。その他にも多様な形状を有することはもちろんである。この凹部パターン６５２の内には空気（air）が位置してエアーギャップが形成される。
【００８５】
このような凹部パターン６５２を形成するステップは、第１実施形態と同一または類似しているので、詳細な説明を省略する。
【００８６】
図１１は、本発明の第３実施形態に係る太陽電池を示す断面図である。
【００８７】
図１１を参照すれば、本実施形態では、上部基板８０２に凹部パターン６５０に対応する突出部８０４が形成され、該突出部８０４が凹部パターン６５０に挿入される。これによって、外部の圧力などがある場合にも凹部パターン６５０を同一な状態に維持することができ、これによって、入射される光の経路を変更して効率を向上させる役割を続けて遂行することができる。
【００８８】
この際、図７に示すような突起が形成されたモールド（mold）に圧力を加えたり、または熱圧搾機（hot press）を用いて凹部パターン６５０を形成した後、上部基板８０２の突出部８０４を凹部パターン６５０に挿入しながら上部基板８０２を位置させることも可能である。
【００８９】
または、太陽電池セルの上に高分子樹脂層６００を形成した後、該高分子樹脂層６００に突出部８０４が形成された上部基板８０２を位置させて、高分子樹脂層６００に凹部パターン６５０を形成することができる。これによれば、上部基板８０２を位置させるステップで凹部パターン６５０を形成し、凹部パターン６５０を形成するための別途のステップが要求されないので、工程を単純化することができる。
【００９０】
この際、突出部８０４が太陽電池セルの非活性領域の上部に位置して凹部パターン６５０が太陽電池セルの非活性領域に位置することができる。
【００９１】
以上、本発明を好ましい実施形態をもとに説明したが、これは単なる例示であり、本発明を限定するのでない。本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、多様な変形及び応用が可能であることが同業者にとって明らかである。例えば、実施形態に具体的に表れた各構成要素は変形して実施することができ、このような変形及び応用にかかわる差異点も、特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【図１】
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【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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