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KR101168810B1 - 태양광 발전장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

태양광 발전장치 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR101168810B1
KR101168810B1 KR1020100107291A KR20100107291A KR101168810B1 KR 101168810 B1 KR101168810 B1 KR 101168810B1 KR 1020100107291 A KR1020100107291 A KR 1020100107291A KR 20100107291 A KR20100107291 A KR 20100107291A KR 101168810 B1 KR101168810 B1 KR 101168810B1
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Abstract

태양광 발전장치 및 이의 제조방법이 개시된다. 태양광 발전장치는 셀 영역 및 상기 셀 영역의 주위를 둘러싸는 외곽 영역을 포함하는 기판; 상기 셀 영역에 배치되는 셀; 및 상기 셀에 연결되고, 상기 외곽 영역에 배치되는 연결전극을 포함하고, 상기 셀은 상기 기판 상에 배치되는 후면전극; 상기 후면전극 상에 배치되는 광 흡수층; 및 상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면전극을 포함하고, 상기 연결전극은 상기 후면전극으로부터 연장된다.

Description

태양광 발전장치 및 이의 제조방법{SOLAR CELL APPARATUS AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
실시예는 태양광 발전장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 에너지의 수요가 증가함에 따라서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양광 발전장치에 대한 개발이 진행되고 있다.
특히, 유리기판, 금속 후면 전극층, p형 CIGS계 광 흡수층, 고 저항 버퍼층(400), n형 전면전극층 등을 포함하는 기판 구조의 pn 헤테로 접합 장치인 CIGS계 태양광 발전장치가 널리 사용되고 있다.
이러한 태양광 발전장치에 있어서 낮은 저항, 높은 투과율 등의 전기적인 특성을 향상시키기 위한 연구가 진행되고 있다.
실시예는 향상된 전기적인 특성을 가지고, 용이하게 제조될 수 있는 태양광 발전장치를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는 셀 영역 및 상기 셀 영역의 주위를 둘러싸는 외곽 영역을 포함하는 기판; 상기 셀 영역에 배치되는 셀; 및 상기 셀에 연결되고, 상기 외곽 영역에 배치되는 연결전극을 포함하고, 상기 셀은 상기 기판 상에 배치되는 후면전극; 상기 후면전극 상에 배치되는 광 흡수층; 및 상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면전극을 포함하고, 상기 연결전극은 상기 후면전극으로부터 연장된다.
실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법은 셀 영역 및 상기 셀 영역의 주위를 둘러싸는 외곽 영역을 포함하는 기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계; 상기 후면전극 층을 패터닝하여, 상기 셀 영역에 다수 개의 후면전극들 및 상기 외곽 영역에 연결전극을 형성하는 단계; 상기 후면전극들 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 및 상기 광 흡수층 상에 전면전극층을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는 셀들을 연결전극을 통하여 외부의 충전장치 또는 인접하는 태양전지 패널 등에 연결시킬 수 있다. 이때, 연결전극은 후면전극으로부터 연장된다. 특히, 연결전극은 후면전극과 일체로 형성될 수 있다.
이에 따라서, 연결전극 및 후면전극 사이의 접속 저항이 낮아질 수 있다. 특히, 연결전극은 후면전극과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 연결전극은 몰리브덴 등과 같은 저항이 낮은 물질로 형성될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 연결전극의 전기적인 특성을 향상시킬 수 있고, 상기 태양광 발전장치의 전체적인 전기적인 특성이 향상될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 향상된 광-전 변환 효율을 가질 수 있다.
또한, 연결전극은 후면전극들을 형성하는 과정에서 형성될 수 있으므로, 추가적인 공정 없이도 상기 연결전극이 형성될 수 있다.
특히, 버스 바들을 전면전극들에 접합시키는 공정이 따로 필요없으므로, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 용이하게 형성될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도시한 평면도이다.
도 2는 실시예에 따른 태양전지 모듈의 하면을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1에서 B-B`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 5는 도 1에서 C-C`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 6 내지 도 14는 실시예에 따른 태양전지 모듈을 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.
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 1은 실시예에 따른 태양전지 모듈을 도시한 평면도이다. 도 2는 실시예에 따른 태양전지 모듈의 하면을 도시한 도면이다. 도 3은 도 1에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 도 4는 도 1에서 B-B`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 도 5는 도 1에서 C-C`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 지지기판(100), 후면전극층(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500), 전면전극층(600), 제 1 버스 바(11), 제 2 버스 바(12) 및 정션 박스(800)를 포함한다.
상기 지지기판(100)은 플레이트 형상을 가지며, 상기 후면전극층(200), 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 고저항 버퍼층(500), 상기 전면전극층(600), 상기 제 1 버스 바(11), 상기 제 2 버스 바(12) 및 상기 정션 박스(800)를 지지한다.
상기 지지기판(100)은 절연체일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 유리기판, 플라스틱기판 또는 금속기판일 수 있다. 더 자세하게, 상기 지지기판(100)은 소다 라임 글래스(soda lime glass) 기판일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 투명할 수 있다. 상기 지지기판(100)은 리지드하거나 플렉서블할 수 있다.
상기 지지기판(100)은 셀 영역(CR) 및 외곽 영역(OR)을 포함한다. 즉, 상기 지지기판(100)은 상기 셀 영역(CR) 및 외곽 영역(OR)으로 구분된다.
상기 셀 영역(CR)은 상기 지지기판(100)의 중앙 부분에 정의된다. 상기 셀 영역(CR)은 상기 지지기판(100)의 대부분의 면적을 차지한다. 실시예에 따른 태양광 발전장치는 상기 셀 영역(CR)에서 태양광을 전기에너지로 변환시킨다.
상기 외곽 영역(OR)은 상기 셀 영역(CR)의 주위를 둘러싼다. 상기 외곽 영역(OR)은 상기 지지기판(100)의 외곽에 대응된다. 상기 외곽 영역(OR)은 상기 셀 영역(CR)에 비하여 매우 작은 면적을 가질 수 있다. 상기 외곽 영역(OR)은 발전되지 않는 영역이다.
상기 지지기판(100)에는 두 개의 관통홀들이 형성될 수 있다. 즉, 상기 지지기판(100)에는 제 1 관통홀(101) 및 제 2 관통홀(102)이 형성될 수 있다. 상기 관통홀들은 상기 외곽 영역(OR)에 형성된다. 상기 관통홀들은 상기 지지기판(100)의 상면 및 하면을 연결시킨다.
상기 후면전극층(200)은 상기 지지기판(100) 상에 배치된다. 상기 후면전극층(200)은 도전층이다. 상기 후면전극층(200)으로 사용되는 물질의 예로서는 몰리브덴 등의 금속을 들 수 있다. 상기 후면전극층(200)은 상기 셀 영역(CR) 및 상기 외곽 영역(OR)에 형성된다.
또한, 상기 후면전극층(200)은 두 개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 이때, 각각의 층들은 같은 금속으로 형성되거나, 서로 다른 금속으로 형성될 수 있다.
상기 후면전극층(200)에는 제 1 관통홈들(TH1)이 형성된다. 상기 제 1 관통홈들(TH1)은 상기 지지기판(100)의 상면을 노출하는 오픈 영역이다. 상기 제 1 관통홈들(TH1)은 평면에서 보았을 때, 일 방향으로 연장되는 형상을 가질 수 있다.
상기 제 1 관통홈들(TH1)의 폭은 약 80㎛ 내지 200㎛ 일 수 있다. 상기 제 1 관통홈들(TH1)에 의해서, 상기 후면전극층(200)은 다수 개의 후면전극들(210, 220, 230) 및 두 개의 연결전극들(201, 202)로 구분된다. 즉, 상기 제 1 관통홈들(TH1)에 의해서, 상기 후면전극들(210, 220, 230), 제 1 연결전극(201) 및 제 2 연결전극(202)이 정의된다. 상기 후면전극층(200)은 상기 후면전극들(210, 220, 230), 상기 제 1 연결전극(201) 및 상기 제 2 연결전극(202)을 포함한다.
상기 후면전극들(210, 220, 230)은 상기 셀 영역(CR)에 배치된다. 상기 후면전극들(210, 220, 230)은 나란히 배치된다. 상기 후면전극들(210, 220, 230)은 상기 제 1 관통홈들(TH1)에 의해서 서로 이격된다. 상기 후면전극들(210, 220, 230)은 스트라이프 형태로 배치된다.
이와는 다르게, 상기 후면전극들(210, 220, 230)은 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 이때, 상기 제 1 관통홈들(TH1)은 평면에서 보았을 때, 격자 형태로 형성될 수 있다.
상기 제 1 연결전극(201) 및 상기 제 2 연결전극(202)은 상기 외곽 영역(OR)에 배치된다. 즉, 상기 제 1 연결전극(201) 및 상기 제 2 연결전극(202)은 상기 셀 영역(CR)으로부터 상기 외곽 영역(OR)으로 연장된다.
더 자세하게, 상기 제 1 연결전극(201)은 제 1 셀(C1)의 후면전극(210)으로부터 상기 외곽 영역(OR)으로 연장된다. 상기 제 1 연결전극(201)은 상기 제 1 셀(C1)의 후면전극(210)과 일체로 형성된다. 상기 제 1 연결전극(201)은 상기 제 1 관통홀(101)에 연장된다. 즉, 상기 제 1 연결전극(201)은 상기 제 1 셀(C1)의 후면전극(210)으로부터 상기 제 1 관통홀(101)에 인접하도록 연장된다.
또한, 상기 제 1 연결전극(201)은 상기 제 1 관통홀(101)의 내측까지 연장될 수 있다. 즉, 상기 후면전극층(200)이 형성되는 과정에서, 상기 제 1 관통홀(101) 내측에 몰리브덴 등의 금속이 증착되어, 상기 제 1 연결전극(201)이 형성될 수 있다.
상기 제 2 연결전극(202)은 제 2 셀(C2)의 후면전극(220)으로부터 상기 외곽 영역(OR)으로 연장된다. 즉, 상기 제 2 연결전극(202)은 상기 제 2 셀(C2)의 후면전극(220)과 일체로 형성된다. 상기 제 2 연결전극(202)은 상기 제 2 관통홀(102)에 연장된다. 즉, 상기 제 2 연결전극(202)은 상기 제 2 셀(C2)의 후면전극(220)으로부터 상기 제 2 관통홀(102)에 인접하도록 연장된다.
또한, 상기 제 2 연결전극(202)은 상기 제 2 관통홀(102)의 내측까지 연장될 수 있다. 즉, 상기 후면전극층(200)이 형성되는 과정에서, 상기 제 2 관통홀(102) 내측에 몰리브덴 등의 금속이 증착되어, 상기 제 2 연결전극(202)이 형성될 수 있다.
상기 제 1 연결전극(201) 및 상기 제 2 연결전극(202)의 폭은 상기 제 1 연결전극(201) 및 상기 제 2 연결전극(202)의 저항 등을 고려하여 다양하게 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 연결전극(201) 및 상기 제 2 연결전극(202)의 폭은 약 0.5㎝ 내지 약 5㎝ 일 수 있다.
또한, 상기 제 1 연결전극(201) 및 상기 제 2 연결전극(202)의 두께는 상기 후면전극들(210, 220, 230)의 두께와 동일할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 연결전극(201) 및 상기 제 2 연결전극(202)의 두께는 약 0.5㎛ 내지 약 2㎛일 수 있다.
상기 광 흡수층(300)은 상기 후면전극층(200) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 광 흡수층(300)은 상기 후면전극들(210, 220, 230)을 덮는다. 상기 광 흡수층(300)은 상기 제 1 연결전극(201) 및 상기 제 2 연결전극(202)을 덮지 않고, 노출시킨다.
또한, 상기 광 흡수층(300)에 포함된 물질은 상기 제 1 관통홈들(TH1)에 채워진다. 상기 광 흡수층(300)은 상기 셀 영역(CR)에 배치된다. 더 자세하게, 상기 광 흡수층(300)의 외곽은 상기 셀 영역(CR)의 외곽에 대응될 수 있다.
상기 광 흡수층(300)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족 계 화합물을 포함한다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(300)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계) 결정 구조, 구리-인듐-셀레나이드계 또는 구리-갈륨-셀레나이드계 결정 구조를 가질 수 있다.
상기 광 흡수층(300)의 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1eV 내지 1.8eV일 수 있다.
상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300) 상에 배치된다. 또한, 상기 버퍼층(400)은 상기 셀 영역(CR) 내에 배치된다. 상기 버퍼층(400)은 황화 카드뮴(CdS)를 포함하며, 상기 버퍼층(400)의 에너지 밴드갭은 약 2.2eV 내지 2.4eV이다.
상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 버퍼층(400) 상에 배치된다. 또한, 상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 셀 영역(CR) 내에 배치된다. 상기 고저항 버퍼층(500)은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함한다. 상기 고저항 버퍼층(500)의 에너지 밴드갭은 약 3.1eV 내지 3.3eV이다.
상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400) 및 상기 고저항 버퍼층(500)에는 제 2 관통홈들(TH2)이 형성된다. 상기 제 2 관통홈들(TH2)은 상기 광 흡수층(300)을 관통한다. 또한, 상기 제 2 관통홈들(TH2)은 상기 후면전극층(200)의 상면을 노출하는 오픈영역이다.
상기 제 2 관통홈들(TH2)은 상기 제 1 관통홈들(TH1)에 인접하여 형성된다. 즉, 상기 제 2 관통홈들(TH2)의 일부는 평면에서 보았을 때, 상기 제 1 관통홈들(TH1)의 옆에 형성된다.
상기 제 2 관통홈들(TH2)의 폭은 약 80㎛ 내지 약 200㎛ 일 수 있다.
또한, 상기 광 흡수층(300)은 상기 제 2 관통홈들(TH2)에 의해서, 다수 개의 광 흡수부들을 정의한다. 즉, 상기 광 흡수층(300)은 상기 제 2 관통홈들(TH2)에 의해서, 상기 광 흡수부들로 구분된다.
또한, 상기 버퍼층(400)은 상기 제 2 관통홈들(TH2)에 의해서, 다수 개의 버퍼들로 구분된다. 마찬가지로, 상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 제 2 관통홈들(TH2)에 의해서, 다수 개의 고저항 버퍼들로 구분된다.
상기 전면전극층(600)은 상기 광 흡수층(300) 상에 배치된다. 상기 전면전극층(600)은 상기 광 흡수층(300)을 덮는다. 또한, 상기 전면전극층(600)은 상기 제 1 연결전극(201) 및 상기 제 2 연결전극(202)을 덮지 않고, 노출시킨다. 상기 전면전극층(600)은 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 배치된다. 상기 전면전극층(600)은 상기 셀 영역(CR)에 배치된다.
상기 전면전극층(600)은 투명하며, 도전층이다. 상기 전면전극층(600)은 산화물을 포함한다. 예를 들어, 상기 전면전극층(600)은 징크 옥사이드(zinc oxide), 인듐 틴 옥사이드(induim tin oxide;ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(induim zinc oxide;IZO) 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 산화물은 알루미늄(Al), 알루미나(Al2O3), 마그네슘(Mg) 또는 갈륨(Ga) 등의 도전성 불순물을 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 전면전극층(600)은 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드(Al doped zinc oxide;AZO) 또는 갈륨 도핑된 징크 옥사이드(Ga doped zinc oxide;GZO) 등을 포함할 수 있다. 상기 전면전극층(600)의 두께는 약 800㎚ 내지 약 1200㎚일 수 있다.
상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 고저항 버퍼층(500) 및 상기 전면전극층(600)에는 제 3 관통홈들(TH3)이 형성된다. 상기 제 3 관통홈들(TH3)은 상기 후면전극층(200)의 상면을 노출하는 오픈 영역이다. 예를 들어, 상기 제 3 관통홈들(TH3)의 폭은 약 80㎛ 내지 약 200㎛일 수 있다.
상기 제 3 관통홈들(TH3)은 상기 제 2 관통홈들(TH2)에 인접하는 위치에 형성된다. 더 자세하게, 상기 제 3 관통홈들(TH3)은 상기 제 2 관통홈들(TH2) 옆에 배치된다. 즉, 평면에서 보았을 때, 상기 제 3 관통홈들(TH3)은 상기 제 2 관통홈들(TH2) 옆에 나란히 배치된다.
상기 제 3 관통홈들(TH3)에 의해서, 상기 전면전극층(600)은 다수 개의 전면전극들(610, 620, 630)로 구분된다. 즉, 상기 전면전극들(610, 620, 630)은 상기 제 3 관통홈들(TH3)에 의해서 정의된다.
상기 전면전극들(610, 620, 630)은 상기 후면전극들(210, 220, 230)과 대응되는 형상을 가진다. 즉, 상기 전면전극들(610, 620, 630)은 스트라이프 형태로 배치된다. 이와는 다르게, 상기 전면전극들(610, 620, 630)은 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
상기 전면전극층(600)은 상기 제 2 관통홈들(TH2)에 투명한 도전물질이 채워져서 형성되는 다수 개의 접속부들(700)을 포함한다.
또한, 상기 제 3 관통홈들(TH3)에 의해서, 상기 제 1 셀(C1), 상기 제 2 셀(C2) 및 다수 개의 제 3 셀들(C3)이 정의된다. 더 자세하게, 상기 제 2 관통홈들(TH2) 및 상기 제 3 관통홈들(TH3)에 의해서, 상기 제 1 셀(C1), 상기 제 2 셀(C2) 및 상기 제 3 셀들(C3)이 정의된다. 즉, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 상기 지지기판(100) 상에 배치되는 상기 제 1 셀(C1), 상기 제 2 셀(C2) 및 상기 제 3 셀들(C3)을 포함한다.
상기 제 3 셀들(C3)은 상기 제 1 셀(C1) 및 상기 제 2 셀(C2) 사이에 배치된다. 상기 제 1 셀(C1), 상기 제 2 셀(C2) 및 상기 제 3 셀들(C3)은 서로 직렬로 연결된다. 즉, 상기 제 1 셀(C1) 및 상기 제 2 셀(C2)는 최외곽 셀이다.
또한, 상기 제 1 셀(C1)은 상기 지지기판(100) 상에 차례로 적층되는 후면전극(210), 광 흡수부(310), 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500) 및 전면전극(610)을 포함한다.
마찬가지로, 상기 제 2 셀(C2)은 상기 지지기판(100) 상에 차례로 적층되는 후면전극(220), 광 흡수부, 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500) 및 전면전극(620)을 포함한다.
상기 접속부들(700)은 상기 제 2 관통홈들(TH2) 내측에 배치된다. 상기 접속부들(700)은 상기 전면전극층(600)으로부터 하방으로 연장되며, 상기 후면전극층(200)에 접속된다.
따라서, 상기 접속부들(700)은 서로 인접하는 셀들을 연결한다. 더 자세하게, 상기 접속부들(700)은 서로 인접하는 셀들에 각각 포함된 전면전극과 후면전극을 연결한다.
상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 고저항 버퍼층(500) 및 상기 전면전극층(600)의 외곽은 실질적으로 일치할 수 있다. 즉, 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 고저항 버퍼층(500) 및 상기 전면전극층(600)의 외곽은 서로 대응될 수 있다. 이때, 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 고저항 버퍼층(500) 및 상기 전면전극층(600)의 외곽은 상기 셀 영역(CR) 및 상기 외곽 영역(OR)의 경계와 일치할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 연결전극(201)은 상기 제 1 셀(C1)의 후면전극(210)에 연결된다. 상기 제 1 셀(C1)은 태양광을 입사받아 전기에너지로 변환시키며, 상기 제 3 셀들(C3)에 연결된다. 즉, 상기 제 1 연결전극(201)은 상기 제 1 셀(C1)을 통하여, 상기 제 3 셀들(C3)에 연결된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 셀(C2)은 태양광을 전기에너지로 변환시키지 않는 더미 셀이다. 상기 제 2 연결전극(202)은 상기 제 2 셀(C2)의 후면전극(220) 및 접속부(700)를 통하여, 상기 제 3 셀들(C3)에 연결된다. 더 자세하게, 상기 제 2 연결전극(202)은 상기 제 2 셀(C2)의 후면전극(220) 및 상기 접속부(700)를 통하여, 상기 제 3 셀들(C3) 중 상기 제 2 셀(C2)에 인접한 셀의 전면전극(630)과 연결된다.
상기 제 1 버스 바(11)는 상기 외곽 영역(OR)에 배치된다. 상기 제 1 버스 바(11)는 제 1 관통홀(101) 내측 및 상기 지지기판(100)의 하면에 배치된다. 상기 제 1 버스 바(11)는 상기 제 1 연결전극(201)에 직접적인 접촉에 의해서 접속된다. 상기 제 1 버스 바(11)는 상기 정션 박스(800)로 연장된다. 상기 제 1 버스 바(11)는 상기 제 1 연결전극(201)을 통하여 상기 제 1 셀(C1)에 접속된다.
상기 제 2 버스 바(12)는 상기 외곽 영역(OR)에 배치된다. 상기 제 2 버스 바(12)는 상기 제 2 관통홀(102) 내측 및 상기 지지기판(100)의 하면에 배치된다. 상기 제 2 버스 바(12)는 상기 제 2 연결전극(202)에 직접적인 접촉에 의해서 접속된다. 상기 제 2 버스 바(12)는 상기 정션 박스(800)로 연장된다. 상기 제 2 버스 바(12)는 상기 제 2 연결전극(202), 상기 제 2 셀(C2)의 후면전극(220)을 통하여, 상기 제 3 셀들(C3)에 접속된다.
상기 제 1 버스 바(11) 및 상기 제 2 버스 바(12)는 도전체이다. 상기 제 1 버스 바(11) 및 상기 제 2 버스 바(12)는 은 등의 높은 도전성을 가지는 금속을 포함할 수 있다.
상기 정션 박스(800)는 상기 지지기판(100)의 하면에 부착된다. 상기 정션 박스(800)는 실시예에 따른 태양전지 패널을 구동하기 위한 회로를 포함할 수 있다. 상기 정션 박스(800)는 상기 제 1 버스 바(11) 및 상기 제 2 버스 바(12)에 양 단자가 연결되는 다이오드를 수용할 수 있다.
상기 정션 박스(800)로부터 상기 제 1 버스 바(11) 및 상기 제 2 버스 바(12)에 각각 연결되는 배선들(801)이 연장될 수 있다. 상기 배선들(801)은 인접하는 태양전지 패널 또는 충전 장치 등에 연결될 수 있다.
실시예에 따른 태양전지 패널은 셀들(C1, C2, C3)을 상기 제 1 연결전극(201) 및 상기 제 2 연결전극(202)을 통하여 외부의 충전장치 또는 인접하는 태양전지 패널 등에 연결시킬 수 있다. 이때, 상기 제 1 연결전극(201) 및 상기 제 2 연결전극(202)은 상기 제 1 셀(C1) 및 상기 제 2 셀(C2)의 후면전극들(210, 220)과 일체로 형성될 수 있다.
이에 따라서, 상기 제 1 연결전극(201) 및 상기 제 1 셀(C1)의 후면전극(210) 사이의 접속 저항 및 상기 제 2 연결전극(202) 및 상기 제 2 셀(C2)의 후면전극(220) 사이의 접속 저항이 낮아질 수 있다. 특히, 상기 제 1 연결전극(201) 및 상기 제 2 연결전극(202)은 몰리브덴 등과 같은 저항이 낮은 물질로 형성될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양전지 패널은 상기 제 1 연결전극(201) 및 상기 제 2 연결전극(202)의 전기적인 특성을 향상시킬 수 있다. 즉, 실시예에 따른 태양전지 패널의 전체적인 전기적인 특성이 향상될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양전지 패널은 향상된 광-전 변환 효율을 가질 수 있다.
도 6 내지 도 14는 실시예에 따른 태양전지 패널의 제조방법을 도시한 단면도들이다. 본 제조방법에 관한 설명은 앞서 설명한 태양전지 패널에 대한 설명을 참고한다. 즉, 앞서 설명한 태양전지 패널에 대한 설명은 본 제조방법에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 6 참조하면, 지지기판(100) 상에 후면전극층(200)이 형성된다. 상기 후면전극층(200)은 몰리브덴 등의 금속이 상기 지지기판(100) 상에 스퍼터링 공정 등에 의해서 증착되어 형성될 수 있다.
상기 후면전극층(200)의 두께는 약 0.5㎛ 내지 약 2㎛일 수 있다. 상기 후면전극층(200)은 두 개 이상의 층들로 형성될 수 있으며, 상기 후면전극층(200) 및 상기 지지기판(100) 사이에는 확산 방지막 등이 개재될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 후면전극층(200)은 패터닝되어 제 1 관통홈들(TH1)이 형성된다. 또한, 상기 후면전극층(200) 중 에지 영역에 대응하는 부분도 패터닝된다. 이에 따라서, 상기 지지기판(100) 상에 다수 개의 후면전극들(210, 220, 230), 제 1 연결전극(201) 및 제 2 연결전극(202)이 형성된다. 상기 후면전극층(200)은 레이저에 의해서 패터닝될 수 있다.
상기 제 1 관통홈들(TH1)은 상기 지지기판(100)의 상면을 노출하며, 약 80㎛ 내지 약 200㎛의 폭을 가질 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 지지기판(100) 상에 마스크(20)가 형성된다. 상기 마스크(20)는 상기 외곽 영역(OR)을 덮는다. 더 자세하게, 상기 마스크(20)는 상기 제 1 연결전극(201) 및 상기 제 2 연결전극(202)을 덮는다.
상기 마스크(20)는 상기 지지기판(100)의 셀 영역(CR)의 주위를 둘러싼다. 상기 마스크(20)는 평면에서 보았을 때, 폐루프 형상 또는 고리 형상을 가질 수 있다. 상기 마스크(20)는 중앙 부분에 형성된 투과 영역을 포함한다.
도면들에서는 상기 마스크(20)는 상기 지지기판(100)에 밀착된 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 상기 마스크(20)는 상기 지지기판(100)으로부터 소정의 간격으로 이격될 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 후면전극층(200) 상에 광 흡수층(300), 버퍼층(400) 및 고저항 버퍼층(500)이 형성된다. 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400) 및 상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 마스크(20)를 사용하는 증착 공정에 의해서 형성된다. 이에 따라서, 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400) 및 상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 셀 영역(CR)에 형성된다.
상기 광 흡수층(300)은 상기 지지기판(100)에 상기 마스크(20)가 장착된 상태에서, 스퍼터링 공정 또는 증발법 등에 의해서 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 광 흡수층(300)을 형성하기 위해서 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄을 동시 또는 구분하여 증발시키면서 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층(300)을 형성하는 방법과 금속 프리커서 막을 형성시킨 후 셀레니제이션(Selenization) 공정에 의해 형성시키는 방법이 폭넓게 사용되고 있다.
금속 프리커서 막을 형성시킨 후 셀레니제이션 하는 것을 세분화하면, 구리 타겟, 인듐 타겟, 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정에 의해서, 상기 후면전극(200) 상에 금속 프리커서 막이 형성된다.
이후, 상기 금속 프리커서 막은 셀레이제이션(selenization) 공정에 의해서, 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층(300)이 형성된다.
이와는 다르게, 상기 구리 타겟, 인듐 타겟, 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정 및 상기 셀레니제이션 공정은 동시에 진행될 수 있다.
이와는 다르게, 구리 타겟 및 인듐 타겟 만을 사용하거나, 구리 타겟 및 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정 및 셀레니제이션 공정에 의해서, CIS계 또는 CIG계 광 흡수층(300)이 형성될 수 있다.
이후, 상기 마스크(20)가 장착된 상태에서, 황화 카드뮴이 스퍼터링 공정 또는 용액성장법(chemical bath depositon;CBD) 등에 의해서 증착되고, 상기 버퍼층(400)이 형성된다.
이후, 상기 마스크(20)가 장착된 상태에서, 상기 버퍼층(400) 상에 징크 옥사이드가 스퍼터링 공정 등에 의해서 증착되고, 상기 고저항 버퍼층(500)이 형성된다.
상기 버퍼층(400) 및 상기 고저항 버퍼층(500)은 낮은 두께로 증착된다. 예를 들어, 상기 버퍼층(400) 및 상기 고저항 버퍼층(500)의 두께는 약 1㎚ 내지 약 80㎚이다.
도 12를 참조하면, 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400) 및 상기 고저항 버퍼층(500)의 일부가 제거되어 제 2 관통홈들(TH2)이 형성된다.
상기 제 2 관통홈들(TH2)은 팁 등의 기계적인 장치 또는 레이저 장치 등에 의해서 형성될 수 있다.
예를 들어, 약 40㎛ 내지 약 180㎛의 폭을 가지는 팁에 의해서, 상기 광 흡수층(300) 및 상기 버퍼층(400)은 패터닝될 수 있다. 또한, 상기 제 2 관통홈들(TH2)은 약 200 내지 600㎚의 파장을 가지는 레이저에 의해서 형성될 수 있다.
이때, 상기 제 2 관통홈들(TH2)의 폭은 약 100㎛ 내지 약 200㎛ 일 수 있다. 또한, 상기 제 2 관통홈들(TH2)은 상기 후면전극층(200)의 상면의 일부를 노출하도록 형성된다.
도 13을 참조하면, 상기 마스크(20)가 장착된 상태에서, 상기 광 흡수층(300) 상 및 상기 제 2 관통홈들(TH2) 내측에 전면전극층(600)이 형성된다. 즉, 상기 전면전극층(600)은 상기 고저항 버퍼층(500) 상 및 상기 제 2 관통홈들(TH2) 내측에 투명한 도전물질이 증착되어 형성된다.
이때, 상기 제 2 관통홈들(TH2) 내측에 상기 투명한 도전물질이 채워지고, 상기 전면전극층(600)은 상기 후면전극층(200)에 직접 접촉하게 된다.
도 14를 참조하면, 상기 마스크(20)가 제거되고, 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 고저항 버퍼층(500) 및 상기 전면전극층(600)의 일부가 제거되어 제 3 관통홈들(TH3)이 형성된다. 이에 따라서, 상기 전면전극층(600)은 패터닝되어, 다수 개의 전면전극들(610, 620, 630) 및 제 1 셀(C1), 제 2 셀(C2) 및 제 3 셀들(C3)이 정의된다. 상기 제 3 관통홈들(TH3)의 폭은 약 80㎛ 내지 약 200㎛ 일 수 있다.
이후, 상기 제 1 연결전극(201)과 연결되는 제 1 버스 바(11) 및 상기 제 2 연결전극(202)에 연결되는 제 2 버스 바(12)가 형성된다. 상기 제 1 버스 바(11) 및 상기 제 2 버스 바(12)를 형성하기 위해서, 도전성 페이스트가 프린팅된 후, 프린팅된 페이스트가 소결될 수 있다.
이후, 상기 지지기판(100)의 하면에 정션 박스(800)가 부착될 수 있다.
이상과 같이, 향상된 전기적인 특성 및 광-전 변환 효율을 가지는 태양전지 패널이 제조될 수 있다.
또한, 상기 제 1 연결전극(201) 및 상기 제 2 연결전극(202)은 상기 후면전극들(210, 220, 230)이 형성되는 과정에서 동시에 형성되므로, 추가적인 공정 없이도 상기 제 1 연결전극(201) 및 상기 제 2 연결전극(202)이 형성될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 태양전지 패널은 용이하게 형성될 수 있다.
본 실시예에서 설명한 태양전지 패널은 태양광 발전장치에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 설명은 다양한 태양광 발전장치에 응용될 수 있다. 즉, 실시예에 따른 태양전지 패널은 다양한 태양광 발전장치에 변형되어 적용될 수 있다.
또한, 이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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.

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 셀 영역 및 상기 셀 영역의 주위를 둘러싸는 외곽 영역을 포함하는 기판 상에 후면전극층을 형성하는 단계;
    상기 후면전극 층을 패터닝하여, 상기 셀 영역에 다수 개의 후면전극들 및 상기 외곽 영역에 연결전극을 형성하는 단계;
    상기 후면전극들 상에 광 흡수층을 형성하는 단계; 및
    상기 광 흡수층 상에 전면전극층을 형성하는 단계를 포함하는 태양광 발전장치의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 광 흡수층을 형성하는 단계에서,
    상기 연결전극을 덮는 마스크를 사용하여, 상기 광 흡수층을 형성하는 태양광 발전장치의 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 전면전극층을 형성하는 단계에서,
    상기 연결전극을 덮는 마스크를 사용하여, 상기 전면전극층을 형성하는 태양광 발전장치의 제조방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 연결전극의 상면에 접속되고, 상기 기판의 하면으로 연장되는 버스 바를 형성하는 단계를 포함하는 태양광 발전장치의 제조방법.
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