KR101222054B1 - Thin film type solar cell and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막형 태양 전지에 관한 것으로서, 특히, 후면 전극층을 형성하는 박막이, 기판의 평면과 일정한 각도를 갖도록 성장될 수 있도록 한, 박막형 태양 전지와 그 제조 방법 및 이를 제조하기 위한 스퍼터링장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다. 이를 위해 본 발명에 따른 박막형 태양 전지는, 기판; 상기 기판 상에 형성되는 보호층; 상기 보호층 상에 형성되는 후면 전극층; 및 상기 후면 전극층에 대한 레이저빔을 이용한 스크라이빙 공정 후에 형성되는 후면 전극 상에 형성되는 광흡수층을 포함하고, 상기 후면 전극층을 형성하는 박막의 성장면은, 상기 기판의 평면과 일정한 각도 및 방향성을 가진 상태로 경사져 있으며, 상기 보호층은 상기 레이저빔을 이용한 스크라이빙 공정 시, 상기 후면 전극층과 반대되는 레이저빔에 대한 저항 특성을 갖도록, 상기 기판 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a thin film solar cell, and more particularly, to provide a thin film solar cell, a method of manufacturing the same, and a sputtering apparatus for manufacturing the same, in which a thin film forming a back electrode layer can be grown to have a constant angle with a plane of a substrate. It is technical problem to do. To this end, the thin-film solar cell according to the present invention includes a substrate; A protective layer formed on the substrate; A rear electrode layer formed on the protective layer; And a light absorbing layer formed on the back electrode formed after the scribing process using the laser beam for the back electrode layer, wherein the growth surface of the thin film forming the back electrode layer has a constant angle and orientation with the plane of the substrate. The protective layer is formed on the substrate so as to have a resistance characteristic against the laser beam opposite to the back electrode layer during the scribing process using the laser beam.
Description
본 발명은 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 박막형 태양 전지와 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film solar cell converting light energy into electrical energy using the properties of a semiconductor and a method of manufacturing the same.
태양 전지(Solar Cell)는 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치이다. 태양 전지는 시계나 계산기 등 휴대용 전자기기의 전원으로부터 넓은 개활지에 설치된 산업용 발전설비까지 폭넓게 이용된다. 또한, 최근 친환경 대체 에너지의 필요성이 증가함에 따라 태양 전지에 대한 관심이 고조되고 있다.Solar cell is a device that converts light energy into electrical energy using the properties of semiconductor. Solar cells are widely used from power sources for portable electronic devices such as watches and calculators to industrial power generation facilities installed in large open areas. In addition, as the need for environmentally friendly alternative energy increases, interest in solar cells is increasing.
태양 전지는 P(positive)형 반도체와 N(negative)형 반도체를 접합시킨 PN접합 구조를 갖는다. 이러한 구조의 태양 전지에 태양광이 입사되면, 입사된 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 상기 반도체 내에서 정공(hole) 및 전자(electron)가 생성된다. 이때, PN접합에서 발생한 전기장에 의해서 상기 정공은 P형 반도체 쪽으로 이동하고 상기 전자는 N형 반도체쪽으로 이동하게 된다. 이에 따라, 전위가 발생하게 됨으로써, 태양 전지는 전력을 생산할 수 있게 된다. The solar cell has a PN junction structure in which a P (positive) type semiconductor and an N (negative) type semiconductor are bonded. When sunlight is incident on a solar cell having such a structure, holes and electrons are generated in the semiconductor by energy of the incident sunlight. At this time, the holes move toward the P-type semiconductor and the electrons move toward the N-type semiconductor by the electric field generated in the PN junction. Accordingly, the electric potential is generated, so that the solar cell can produce electric power.
이와 같은 태양 전지는 기판형 태양 전지와 박막형 태양 전지로 구분할 수 있다. 기판형 태양 전지는 실리콘과 같은 반도체물질 자체를 기판으로 이용하여 태양 전지를 제조한 것이다. 박막형 태양 전지는 유리 등과 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체층을 형성하여 태양 전지를 제조한 것이다.Such solar cells may be classified into a substrate type solar cell and a thin film type solar cell. Substrate-type solar cells are manufactured by using a semiconductor material such as silicon itself as a substrate. The thin film solar cell manufactures a solar cell by forming a semiconductor layer in the form of a thin film on a substrate such as glass.
박막형 태양 전지는 광흡수층을 구성하는 재료를 기준으로 Si 박막형 태양 전지와 화합물 박막형 태양 전지로 나눌 수 있고, 그 중 화합물 박막형 태양 전지는 다시 Ⅱ-Ⅵ 태양 전지, I-III-VI(CIGS) 태양 전지 등으로 분류할 수 있다. 이중, CIGS 태양 전지는 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 셀레늄(Se)의 4가지 원소가 합쳐져서 구성되는 화합물을 광흡수층으로 이용한 것이다.
Thin-film solar cells can be divided into Si thin-film solar cells and compound thin-film solar cells based on the material constituting the light absorption layer, among which compound thin-film solar cells are again II-VI solar cells, I-III-VI (CIGS) solar It can classify as a battery. The CIGS solar cell uses a compound formed by combining four elements of copper (Cu), indium (In), gallium (Ga), and selenium (Se) as a light absorption layer.
도 1은 종래의 박막형 태양 전지의 일반적인 구조를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a general structure of a conventional thin film solar cell.
박막형 태양 전지는 도 1에서 알 수 있듯이, 기판(10), 후면 전극(12), 광흡수층(14), 버퍼층(16) 및 전면 전극(18)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the thin film solar cell includes a
상기 박막형 태양 전지는 상기 기판형 태양 전지에 비하여 효율이 다소 떨어지기는 하지만, 얇은 두께로 제조가 가능하고 저가의 재료를 이용할 수 있어 제조비용이 감소되는 장점이 있어 대량생산에 적합하다. Although the thin film solar cell is somewhat less efficient than the substrate solar cell, the thin film solar cell is suitable for mass production because the thin film solar cell can be manufactured in a thin thickness and a low cost material can be used to reduce the manufacturing cost.
한편, 기판이 대면적화됨에 따라 전극의 저항 증가로 인해서 전력손실이 커지게 되는 문제가 발생한다.On the other hand, as the substrate becomes larger, a problem arises in that the power loss increases due to an increase in the resistance of the electrode.
따라서, 박막형 태양 전지를 복수 개의 단위셀로 나누고 복수 개의 단위셀을 직렬로 연결하는 구조로 형성함으로써 전력손실을 최소화하는 방법이 고안되었다.Accordingly, a method of minimizing power loss has been devised by dividing a thin film type solar cell into a plurality of unit cells and connecting the plurality of unit cells in series.
이하, 도면을 참조로 종래 복수 개의 단위셀이 직렬로 연결된 구조를 갖는 박막형 태양 전지의 제조 방법에 대해서 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of manufacturing a thin film solar cell having a structure in which a plurality of unit cells are connected in series will be described with reference to the drawings.
도 2a 내지 도 2g는 종래 복수 개의 단위셀이 직렬로 연결된 구조를 갖는 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도이다. 2A to 2G are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a thin film solar cell having a structure in which a plurality of conventional unit cells are connected in series.
우선, 도 2a에서 알 수 있듯이, 기판(10) 상에 몰리브덴(Mo)과 같은 물질을 이용하여 후면 전극층(12a)을 형성한다. First, as shown in FIG. 2A, the
다음, 도 2b에서 알 수 있듯이, 상기 후면 전극층(12a)을 패터닝하여 단위 후면 전극(12)을 형성한다(P1 공정). 상기 후면 전극층(12a)의 패터닝 공정은 레이저 스크라이빙(Laser Scribing) 공정 등을 이용하여 수행한다. Next, as shown in FIG. 2B, the
다음, 도 2c에서 알 수 있듯이, 상기 기판(10) 전면에 광흡수층(14)을 형성한다. 상기 광흡수층(14)은 CIGS 박막형 태양전지의 경우를 예로 들면 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se)의 물질을 이용하여 형성할 수 있다. Next, as can be seen in Figure 2c, the
다음, 도 2d에서 알 수 있듯이, 상기 광흡수층(14) 전면에 버퍼층(16)을 형성한다. 상기 버퍼층(16)은 CIGS 박막형 태양전지의 경우를 예로 들면 황화카드늄(CdS) 등의 물질을 이용하여 형성할 수 있다.Next, as can be seen in Figure 2d, the
다음, 도 2e에서 알 수 있듯이, 상기 광흡수층(14) 및 버퍼층(16)을 패터닝한다(P2 공정). 광흡수층(14) 및 버퍼층(16)의 패터닝 공정은 니들 등을 사용한 스크라이빙공정을 이용하여 수행할 수 있다. Next, as can be seen in Figure 2e, the
다음, 도 2f에서 알 수 있듯이, 상기 버퍼층(16) 전면에 전면 전극층(18a)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 2F, the
다음, 도 2g에서 알 수 있듯이, 상기 전면 전극층(18a)을 패터닝하여 단위 전면 전극(18)을 형성한다(P3 공정). 이와 같은 패터닝 공정은 니들 등을 사용한 스크라이빙 공정을 이용하여 수행한다. 상기 전면 전극층(18a)의 패터닝 공정시 그 아래의 버퍼층(16)과 광흡수층(14)도 함께 제거한다.Next, as can be seen in Figure 2g, the
상기한 바와 같은 종래의 박막형 태양 전지의 제조 방법 중, 상기 후면 전극층(12a)을 패터닝하여 단위 후면 전극(12)을 형성하는 공정(P1 공정)은 다음과 같은 문제점이 있다. In the conventional method of manufacturing a thin film solar cell as described above, the step of forming the
즉, 종래의 박막형 태양 전지 제조 방법에 있어서는, 후면 전극층(12a)을 형성하는 몰리브덴(Mo) 박막의 성장 방향에 대한 고려 없이 후면 전극층(12a)이 제조되고 있다. 따라서, 후면 전극(12) 형성을 위한 스크라이빙 공정(P1 공정)시, 스크라이빙 공정을 수행하는 레이저빔(Laser Beam)의 진행이, 후면 전극층(12a)을 형성하는 몰리브덴 박막에 의해 방해를 받을 수도 있다.That is, in the conventional thin film solar cell manufacturing method, the
부연하여 설명하면, 종래에는 후면 전극층(12a)을 형성하는 몰리브덴 박막의 성장 방향에 대한 고려 없이 박막형 태양 전지 제조 공정이 이루어지고 있다. 따라서, 몰리브덴(Mo) 박막의 성장 방향이 레이저빔(Laser Beam)의 진행을 방해하는 방향으로 성장될 수도 있다. 이러한 경우, 레이저빔을 이용한 스크라이빙 공정을 통해 후면 전극(12)을 형성할 때, 레이저빔의 진행이 몰리브덴 박막에 의해 방해를 받아, 후면 전극의 패턴이 일정하게 나오지 않는 문제점이 발생하고 있다. 또한, 후면 전극 형성을 위한 패터닝시, 상기한 바와 같이 레이저빔이 후면 전극층으로부터 저항을 받게 되면, 레이저의 출력이 증가하게 된다. 따라서, 전체적으로 박막형 태양 전지의 제조 비용이 상승될 수 있다. In detail, a thin-film solar cell manufacturing process is conventionally performed without considering the growth direction of the molybdenum thin film forming the
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 후면 전극층을 형성하는 박막이, 기판의 평면과 일정한 각도를 갖도록 성장될 수 있도록 한, 박막형 태양 전지와 그 제조 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a thin film solar cell and a method of manufacturing the same, in which a thin film forming a rear electrode layer can be grown to have a constant angle with a plane of a substrate.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막형 태양 전지는, 기판; 상기 기판 상에 형성되는 후면 전극; 상기 후면 전극 상에 형성되는 광흡수층; 상기 광흡수층 상에 형성되는 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상에 형성되는 전면 전극을 포함하여 이루어지고, 이때, 상기 후면 전극을 구성하는 박막은 상기 기판의 평면과 소정의 각도를 가지면서 경사지게 성장되어 있고, 상기 기판과 후면 전극 사이에, 상기 기판의 스크라이빙을 방지하기 위한 보호층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. The thin film solar cell according to the present invention for achieving the above-described technical problem, the substrate; A rear electrode formed on the substrate; A light absorption layer formed on the back electrode; A buffer layer formed on the light absorption layer; And a front electrode formed on the buffer layer, wherein the thin film constituting the back electrode is grown to be inclined at a predetermined angle with a plane of the substrate, between the substrate and the back electrode, A protective layer for preventing scribing of the substrate is formed.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막형 태양 전지 제조 방법은, 기판 상에 후면 전극층을 형성하는 단계; 상기 후면 전극층에 대해서 레이저빔을 이용한 스크라이빙 공정을 수행하여 후면 전극을 형성하는 단계; 상기 후면 전극 상에 광흡수층을 형성하는 단계를 포함하며, 이때, 상기 후면 전극층을 형성하는 단계는, 상기 후면 전극층을 구성하는 박막이 상기 기판의 평면과 소정의 각도를 가지면서 경사지게 성장되도록 하고, 상기 스크라이빙 공정은 상기 후면 전극층을 형성하는 상기 박막의 경사진 성장 방향으로 상기 레이저빔을 진행하는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thin-film solar cell, including: forming a back electrode layer on a substrate; Forming a back electrode by performing a scribing process using a laser beam on the back electrode layer; Forming a light absorbing layer on the rear electrode, wherein the forming of the rear electrode layer is such that the thin film constituting the rear electrode layer is inclinedly grown at a predetermined angle with a plane of the substrate, The scribing process is characterized in that the laser beam in the inclined growth direction of the thin film forming the back electrode layer.
상기 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명에 따른 박막형 태양 전지와 그 제조 방법은, 후면 전극층을 형성하는 박막이, 기판의 평면과 일정한 각도를 갖도록 성장될 수 있도록 함으로써, 후면 전극 형성을 위한 스크라이빙 공정 시, 레이저빔의 진행이 방해를 받지 않도록 할 수 있으며, 이를 통해, 후면 전극의 패턴을 일정하게 할 수 있다는 효과를 제공한다. According to the above solution, the thin-film solar cell and the method of manufacturing the same according to the present invention, the thin film forming the back electrode layer can be grown to have a constant angle with the plane of the substrate, thereby forming a screen for forming the back electrode During the ice process, it is possible to prevent the progress of the laser beam from being interrupted, thereby providing an effect of making the pattern of the rear electrode constant.
도 1은 종래의 박막형 태양 전지의 일반적인 구조를 도시한 단면도.
도 2a 내지 도 2g는 종래 복수 개의 단위셀이 직렬로 연결된 구조를 갖는 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 박막형 태양 전지에서의 후면 전극층의 적층 구조를 나타낸 다양한 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 박막형 태양 전지를 제조하기 위한 스퍼터링장치의 구성을 나타낸 예시도.
도 6a 내지 도 6h는 본 발명의 일실시예에 따른 박막형 태양 전지의 제조 공정을 도시한 공정 단면도.1 is a cross-sectional view showing a general structure of a conventional thin film solar cell.
2A to 2G are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a thin film solar cell having a structure in which a plurality of conventional unit cells are connected in series.
3 and 4 are various cross-sectional views showing the laminated structure of the back electrode layer in the thin film solar cell according to the present invention.
5 is an exemplary view showing a configuration of a sputtering apparatus for manufacturing a thin film solar cell according to the present invention.
6A to 6H are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명에 따른 박막형 태양전지의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 어떤 구조물이 다른 구조물의 "상에" 또는 "아래에" 형성된다고 기재된 경우, 이러한 기재는 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 경우는 물론이고, 이들 구조물들 사이에 제3의 구조물이 개재되어 있는 경우까지 포함하는 것으로 해석되어야 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of a thin film solar cell according to the present invention will be described in detail. In describing embodiments of the present invention, when a structure is described as being formed "on" or "below" another structure, such a description may be made between these structures, as well as when the structures are in contact with each other. It is to be interpreted as covering up to three intervening structures.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 박막형 태양 전지에서의 후면 전극층의 적층 구조를 나타낸 다양한 단면도로서, 특히, 도 4는 본 발명에 따른 박막형 태양 전지에서의 후면 전극층의 실제 적층 구조를 촬영한 사진이다. 또한, 도 3에는 후면 전극층(30)에 후면 전극을 형성하기 위하여 레이저빔이 진행하는 방향이 도시되어 있다. 3 and 4 are various cross-sectional views showing the laminated structure of the rear electrode layer in the thin film solar cell according to the present invention, in particular, Figure 4 is a photograph of the actual laminated structure of the rear electrode layer in the thin film solar cell according to the present invention to be. 3 illustrates a direction in which the laser beam travels to form the back electrode on the
본 발명에 따른 박막형 태양 전지는 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(10) 상에 형성된 보호층(20) 및 보호층(20)에 형성된 후면 전극층(30)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 후면 전극을 형성하기 위해 후면 전극층(30)을 스크라이빙하는 공정 이후에는, 후면 전극 상에 광흡수층, 버퍼층, 투명 전도층 및 전면 전극이 순차로 증착된다.As shown in FIG. 3, the thin film solar cell according to the present invention may include a
우선, 기판(10)은 탄산나트륨 라임 유리(soda lime glass)가 될 수 있다. 이러한 유리는 박막형 태양 전지의 제조 공정 시 고온에 견딜 수 있도록 높은 열 저항성을 가져야 한다. First, the
그러나, 기판(10)은 유리 이외에도 스텐레스(SUS) 기판, 구리(Cu) 기판 또는 고분자 필름 등으로 형성될 수도 있다. However, the
다음으로, 후면 전극층(30)은 몰리브덴(Mo), 백금(Pt), 금(Au), 금/베릴륨(Au/Be), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 은(Ag), 구리(Cu) 등 중 어느 하나의 박막으로 형성되어 정극성(+) 전극으로 사용된다. 이하에서는, 설명의 편의상 후면 전극층(30)이 몰리브덴 박막으로 형성되어 있는 것을 일예로 하여 본 발명이 설명된다.Next, the
본 발명에 적용되는 후면 전극층(30)은, 후면 전극층(30)을 형성하는 몰리브덴(Mo) 박막의 성장면(B)이 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 평면과 일정한 각도(θ) 및 방향성을 가진 상태로 형성된다.As the
즉, 본 발명에 따른 박막형 태양 전지는, 이하에서 설명될 스퍼터링장치에 배치되는 기판 또는 타겟 모듈 중 적어도 어느 하나가 스퍼터링장치의 수평면에 대하여 경사진 상태에서, 후면 전극층(30)이 기판(10) 상에 증착되어 형성되기 때문에, 후면 전극층(30)을 형성하는 몰리브덴 박막의 성장면(B)이 기판(10)의 평면과 일정한 각도(θ) 및 방향성을 갖는 상태에서 재현성 있게 형성될 수 있다는 특징을 가지고 있다.That is, in the thin film solar cell according to the present invention, the
또한, 본 발명에 따른 박막형 태양 전지 제조 방법은, 후면 전극 형성을 위해 후면 전극층(30)에 대한 스크라이빙시, 레이저(9)의 레이저빔(8)을 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 후면 전극층(30)을 형성하는 박막의 성장면이 기울어져 있는 방향을 따라서 진행시킴으로써, 레이저빔(Laser Beam)(8)이 후면 전극층으로부터 방해를 받지 않는 상태에서 스크라이빙 공정이 수행되도록 하고 있다.In addition, the thin film solar cell manufacturing method according to the present invention, when scribing the
이로 인해, 본 발명에 따른 박막형 태양 전지 제조 방법은, 후면 전극의 패턴을 일정하게 형성할 수 있으며, 레이저빔의 출력을 감소시킬 수 있다. For this reason, in the thin film type solar cell manufacturing method according to the present invention, the pattern of the rear electrode can be formed uniformly, and the output of the laser beam can be reduced.
여기서, 후면 전극층(30)을 형성하는 박막의 성장면(B)이 기울어져 있는 방향이란, 박막의 성장면(B)이 기판(10)과 이루는 각도가 큰 위치에서, 박막의 성장면이 기판(10)과 이루는 각도가 작은 위치를 향하는 방향을 말한다(이하, 동일).Here, the direction in which the growth surface B of the thin film forming the
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 후면 전극층(30)을 형성하는 박막의 성장면(B)이 기판(10)의 좌측과 이루는 각도(θ)가 90도 이상인 경우, 박막의 성장면(B)이 기판과 이루는 각도가 큰 위치는 좌측이 되며, 박막의 성장면이 기판(10)과 이루는 각도가 작은 위치는 우측이 된다. 따라서, 박막의 성장면(B)은 좌측으로부터 우측으로 기울어져 있으며, 레이저빔(8)은 박막의 성장면(B)이 기울어져 있는 좌측으로부터 우측으로 이동되면서, 후면 전극층을 스크라이빙한다.For example, as shown in FIG. 3, when the growth surface B of the thin film forming the
또한, 본 발명은 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 기판(10)과 후면 전극층(30) 사이에 보호층(20)을 형성시킴으로써, 레이저빔을 이용한 스크라이빙 공정시 기판(10)이 스크라이빙되는 것을 방지할 수 있다는 특징을 가지고 있다.In addition, the present invention, as shown in Figure 3 (b), by forming a
여기서 보호층(20)은, 후면 전극을 형성하기 위해 후면 전극층(30)을 스크라이빙하는 레이저빔에 의해 스크라이빙되지 않도록, 레이저빔(Laser Beam)의 진행을 방해하는 방향으로 성장되어 있다. The
예를 들어, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 좌측에서 우측으로 이동하는 레이저빔의 진행을 방해하지 않도록, 후면 전극층(30)을 형성하는 박막이 기판과 일정한 각도를 이룬 상태에서 방향성을 갖고 기판 상에 형성되어 있는 경우, 보호층(20)을 형성하는 박막은, 좌측에서 우측으로 이동하는 레이저빔의 진행을 방해하는 방향성을 가진 상태로 성장되어 기판 상에 형성되어 있다. For example, as shown in (b) of FIG. 3, the thin film forming the
상기한 바와 같이, 보호층(20)을 형성하는 박막이, 후면 전극층(30)과 달리, 레이저빔의 진행을 방해하는 방향으로 기판(10) 상에 형성되어 있기 때문에, 후면 전극층(30)으로부터 저항 또는 방해를 받지 않는 방향으로 레이저빔이 진행되면, 보호층(20)은 레이저빔의 진행을 방해하는 기능을 수행하게 된다. 이로 인해, 보호층(20)이 불필요하게 스크라이빙되는 현상이 발생되지 않는 상태에서, 후면 전극층(30)이 용이하게 스크라이빙될 수 있으며, 기판(10) 역시 보호될 수 있다. As described above, since the thin film forming the
상기한 바와 같은 보호층(20)은, 이산화규소(SiO2) 또는 산화알루미늄(Al2O3) 등으로 형성될 수 있다.The
즉, 보호층(20)은 기판(10)과 후면 전극층(30) 사이에서, 후면 전극층(30)과 반대되는 레이저빔에 대한 저항 특성을 갖도록 형성되어 있기 때문에, 레이저빔(8)이 후면 전극층(30)으로부터 저항을 받지 않으면서 진행한다면, 보호층(20)은 레이저빔의 진행을 방해하는 기능을 수행하게 된다. 따라서, 보호층(20)은 레이저빔에 의해 잘 스크라이빙되지 않게 되며, 이로 인해, 보호층(20) 또는 기판(10)이 보호될 수 있다.That is, since the
보호층(20)이 후면 전극층(30)과 반대되는 레이저빔에 대한 저항 특성을 갖도록 하는 방법은, 보호층(20)이 후면 전극층(30)과 다른 성장방향을 갖도록 하는 방법 또는 보호층(20)이 특정한 방향성을 갖지 않도록 하는 방법이 이용될 수 있다.The
즉, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 후면 전극층(30)을 형성하는 몰리브덴 박막의 성장면(B)이 기판의 좌측에서 우측 방향으로 기울어진 상태로 기판 상에 형성되어 있다고 가정할 때, 보호층(20)을 형성하는 박막의 성장면(미도시)은 기판의 전후 방향으로 기울어진 상태로 기판 상에 형성될 수 있다.That is, it is assumed that the growth surface B of the molybdenum thin film forming the
또 다른 방법으로서, 보호층(20)은 특정한 기울기 및 방향성을 갖지 않은 상태로 기판 상에 형성될 수도 있다. As another method, the
다음으로, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 후면 전극층(20) 상단에 적층되는 광흡수층은 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga)으로 이루어지는 다층의 전구체층을 셀레늄(Se) 가스 분위기에서 열처리하는 셀렌(Selen)화 공정에 의해 형성된다. 여기서, 다층의 전구체층은 구리 타겟(Target)을 이용한 스퍼터링(Sputtering)에 의해 형성된 구리층, 갈륨 타겟을 이용한 스퍼터링 공정에 의해 구리층 상에 형성된 갈륨층 및 인듐 타겟을 이용한 스퍼터링 공정에 의해 갈륨층 상에 형성된 인듐층으로 이루어진다. 그러나, 광흡수층은 상기한 바와 같은 CIGS이외에도 다른 종류의 화합물로 구성될 수 있다.Next, although not shown in the drawing, the light absorbing layer stacked on the top of the
다음으로, 광흡수층 상단에 적층되는 버퍼층은 ZnS 또는 CdS 등의 재질로 이루어진다.Next, the buffer layer stacked on the light absorbing layer is made of a material such as ZnS or CdS.
다음으로, 버퍼층 상단에 적층되는 투명 전도층은 태양광이 투과할 수 있는 윈도우 기능을 수행한다. Next, the transparent conductive layer stacked on top of the buffer layer performs a window function through which sunlight can pass.
마지막으로, 투명 전도층 상단에 적층되는 전면 전극은 ZnO:Al 등의 투명한 재질로 형성되어 부극성(-) 전극으로 사용된다.
Finally, the front electrode stacked on top of the transparent conductive layer is formed of a transparent material such as ZnO: Al and used as a negative electrode.
도 5는 본 발명에 따른 박막형 태양 전지를 제조하기 위한 스퍼터링장치의 구성을 나타낸 예시도이다.5 is an exemplary view showing a configuration of a sputtering apparatus for manufacturing a thin film solar cell according to the present invention.
본 발명에 따른 박막형 태양 전지를 제조하기 위한 스퍼터링장치(100)는 도 5에 도시된 바와 같이, 챔버(110), 타겟모듈(120), 지지부재(130), 타겟(140), 제어부(150), 가스공급부(160) 및 진공펌프(170)를 포함하여 구성될 수 있다. 도면에 도시되어 있지는 않지만 본 발명에 따른 박막형 태양 전지를 제조하기 위한 스퍼터링장치(100)에는 지지부재(130) 또는 타겟모듈(120)의 각도를 회전시킬 수 있는 구동부(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 또한, 제어부(150)는 챔버에 장착되어 있을 수도 있으나, 챔버(110)와 독립되어 구비될 수도 있다.
우선, 스퍼터링장치(100)는 챔버(110) 내부에 구비되는 지지부재(130) 상에 놓여지는 기판(10) 상에, 몰리브덴 박막을 이용하여 후면 전극층(30)을 형성하기 위한 것으로서, 챔버(110)는 스퍼터링 공정이 이루어지는 공간을 제공한다. 즉, 상기 챔버(110)에서는 상기 기판(10) 상에 상기 후면전극층(30)을 형성하는 스퍼터링 공정이 이루어진다. 상기 스퍼터링 공정이 이루어질 때, 상기 기판(10)은 상기 지지부재(130)에 지지된 상태이다. 상기 지지부재(130)는 상기 챔버(110) 내부에 위치되게 설치된다. 상기 지지부재(130)는 접지(ground)되어 있다. 상기 지지부재(130)에 지지된 기판(10) 상에는 보호층(20)이 형성되어 있다. First, the
다음으로, 타겟모듈(120)은 상기 챔버(110)에 설치된다. 상기 타겟모듈(120)은 일부가 상기 챔버(110) 내부에 위치되게 상기 챔버(110)에 설치될 수 있다. 상기 타겟모듈(120)은 상기 타겟(140)을 지지한다. 상기 타겟모듈(120)은 상기 타겟(140)이 상기 지지부재(130)에 지지된 기판(10)과 마주보게 위치되도록 상기 타겟(140)을 지지한다.Next, the
상기 타겟모듈(120)은 상기 타겟(140)을 지지하기 위한 백킹플레이트(Backing plate)(121), 및 상기 백킹플레이트(121)에 파워를 공급하기 위한 전력공급부(122)를 포함한다.The
상기 백킹플레이트(121)는 상기 전력공급부(122)로부터 직류(DC), 직류펄스(DC Pulse), 알에프(RF), 교류(AC), 알에프+직류(RF+DC) 등과 같은 다양한 종류의 파워를 공급받는다. 상기 백킹플레이트(121)는 상기 챔버(110) 내부에 위치되게 상기 전력공급부(122)에 결합된다.The
상기 전력공급부(122)는 상기 백킹플레이트(121)에 파워를 공급한다. 상기 전력공급부(122)는 상기 제어부(150)의 제어에 따라 상기 백킹플레이트(121)로 공급하는 파워의 크기를 조절할 수 있다. The
본 발명에 적용되는 타겟모듈(120)은, 보호층(20)과 광흡수층(40) 사이에 적층되는 몰리브덴 박막의 성장면(B)이, 기판(10)과 일정한 각도(θ), 예를 들어, 75도 내지 105도 사이의 각도를 갖은 상태에서 일정한 방향성을 갖고 성장될 수 있도록, 도 5에서 점선으로 도시된 바와 같이, 지지부재(130)에 대하여 일정한 각도를 갖도록 챔버(110) 상에 배치될 수 있다.In the
그러나, 또 다른 방법으로는, 타겟모듈(120)을 챔버(110)의 수평면과 수직을 이룬 상태로 챔버(110) 상에 배치하는 한편, 지지부재(130)를 도 5에서 실선으로 도시된 바와 같이 일정한 각도로 경사지도록 할 수도 있다. However, in another method, the
또 다른 방법으로는, 지지부재(130)와 타겟모듈(120) 모두를 챔버(110) 상에서 일정한 각도로 경사지도록 함으로써, 몰리브덴 박막의 성장면(B)이 기판(10)과 일정한 각도(θ)를 갖는 상태로 성장되도록 할 수도 있다. In another method, both the supporting
즉, 본 발명은 타겟(140)에 대해 기판(10)을 틸트(Tilt)시키거나, 또는 기판(10)에 대해 타겟(140)을 틸트(Tilt)시킨 상태에서 박막을 증착시킴으로써, 기판 또는 타겟의 틸팅(Tilting) 각도에 따라 박막이 기판(10)과 특정 각도를 가지며 성장하도록 한다는 특징을 가지고 있다.That is, according to the present invention, the substrate or the target is deposited by tilting the
한편, 본 발명에 따른 박막형 태양 전지를 제조하기 위한 스퍼터링장치는 상기한 바와 같이 지지부재(130) 또는 타겟모듈(120)을 챔버(110)의 수평면에 대하여 일정한 방향으로 회전시키기 위하여, 지지부재(130) 또는 타겟모듈(120)에 연결되는 구동부(미도시)를 더 구비할 수 있으며, 이러한 구동부는 제어부(150)의 제어에 따라 타겟모듈(120) 또는 지지부재(130)를 일정한 각도로 회전시킬 수 있다.On the other hand, the sputtering apparatus for manufacturing a thin film solar cell according to the present invention, in order to rotate the
다음으로, 지지부재(130)는 몰리브덴이 증착될 기판(10)을 고정시키기 위한 것으로서, 접지(ground)되어 있다. 기판(10)을 고정시키고 있는 지지부재(130)는 상기한 바와 같이 몰리브덴 박막의 성장면(B)이 기판과 일정한 각도(θ)를 갖는 상태에서 일정한 방향성을 갖고 성장될 수 있도록 타겟모듈(120)과 일정한 각도로 경사지도록 챔버(110)에 장착될 수 있다.Next, the
또한, 지지부재(130)는 제어부(150)의 제어에 따라 구동되는 구동부에 의해 다양한 각도로 조정될 수 있다. In addition, the
다음으로, 타겟(140)은 후면 전극층(30)으로 기판(10) 상에 증착될 물질로서, 몰리브덴(Mo)이 될 수 있다. 또한, 타겟(140)으로는 상기한 바와 같이, 몰리브덴(Mo) 이외에도, 후면 전극층(30)으로 이용될 수 있는 백금(Pt), 금(Au), 금/베릴륨(Au/Be), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 은(Ag), 구리(Cu) 등 중 어느 하나가 이용될 수도 있다. Next, the
다음으로, 가스공급부(160)는 챔버(110) 내부에 아르곤(Ar) 가스를 주입하는기능을 수행한다. Next, the
다음으로, 진공펌프(170)는 챔버(110) 내부를 진공으로 유지시키는 기능을 수행하고 있다.Next, the
마지막으로, 제어부(150)는 타겟(140)과 인접되어 있는 백킹 플레이트(121)로 전압을 공급하는 전력공급부(122)의 파워를 제어는 기능을 수행한다. 한편, 제어부(150)는 타겟모듈(120) 또는 지지부재(130) 중 적어도 어느 하나가 챔버(110)의 수평면에 대하여 일정한 각도로 경사지도록 하기 위해 타겟모듈(120) 또는 지지부재(130)의 자세를 조정하는 구동부를 제어할 수도 있다.Finally, the
도시되지 않았지만, 본 발명에 따른 스퍼터링장치(100)는 인라인 스퍼터링설비(Inline Sputtering System), 클러스터 스퍼터링설비(Cluster Sputtering System), 롤투롤 스퍼터링설비(Roll To Roll Sputtering System), 복합적 스퍼터링설비 등과 같이 스퍼터링을 기반으로 하는 설비에 적용될 수 있다.Although not shown, the
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 박막형 태양 전지를 제조하기 위한 스퍼터링장치는, 기판(10) 상에 적층되어 있는 보호층(20)과 광흡수층(40) 사이에 적층되는 후면 전극층(30)의 성장면(B)이, 기판(10)과 일정한 각도(θ)를 갖는 상태에서 일정한 방향성을 갖는 상태로 성장될 수 있도록, 타겟모듈(120) 또는 지지부재(130)가 챔버(110)의 수평면에 대하여 경사져 있다는 특징을 가지고 있다. 또한, 타겟모듈(120) 및 지지부재(130) 모두가 챔버(110)의 수평면에 대하여 경사져 있을 수도 있다. 이 경우, 타겟모듈과(120) 지지부재(130)는 후면 전극층(30)의 성장면(B)이, 기판(10)과 일정한 각도(θ)를 갖는 상태로 성장될 수 있도록, 챔버(110)의 수평면에 대하여 서로 다른 각도로 경사지게 배치된다.As described above, the sputtering apparatus for manufacturing a thin film solar cell according to the present invention, the
즉, 후면 전극층(30)의 성장면(B)이, 기판(10)과 일정한 각도(θ)를 갖는 상태로 성장될 수 있도록, 타겟모듈(120)이 챔버의 수평면에 대해 경사진 상태로 챔버(110)에 장착되거나, 지지부재(130)가 챔버의 수평면에 대해 경사진 상태로 챔버(110)에 장착될 수 있으며, 타겟모듈(120)과 지지부재(130) 모두가 챔버의 수평면에 대하여 서로 다른 각도로 경사진 상태에서 챔버(110)에 장착될 수도 있다.That is, the
또한, 타겟모듈(120) 또는 지지부재(130) 중 적어도 어느 하나는 상기한 바와 같은 경사진 상태로 챔버(110)에 배치되기 위하여, 제어부(150)에 의해 제어되는 구동부에 의해 경사각이 조정될 수 있다.
In addition, at least one of the
도 6a 내지 도 6h는 본 발명의 일실시예에 따른 박막형 태양 전지의 제조 공정을 도시한 공정 단면도이다.6A to 6H are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.
우선, 도 6a에서 알 수 있듯이, 기판(10) 상에 보호층(20)을 형성한다. 여기서, 보호층(20)을 형성하는 박막은, 후면 전극층(30)을 형성하는 박막과 다른 방향성을 갖도록 형성된다. 즉, 보호층(20)은 후면 전극층(30)과 반대되는 레이저빔에 대한 저항 특성을 갖도록 기판 상에 형성된다. First, as shown in FIG. 6A, the
그러나, 보호층(20)은 생략될 수도 있으며, 이 경우, 후면 전극층(30)은 직접 기판(10) 상에 형성된다.However, the
다음, 도 6b에서 알 수 있듯이, 보호층(20) 상에 몰리브덴(Mo) 결정입자를 적층하여 후면 전극층(30)을 형성한다. Next, as can be seen in Figure 6b, the molybdenum (Mo) crystal grains are laminated on the
이때, 후면 전극층(30)을 형성하는 공정은, 도 5에 도시된 바와 같은 스퍼터링장치(100) 내에서 이루어진다.At this time, the process of forming the
즉, 후면 전극층(30)을 형성하는 몰리브덴(Mo)으로 구성된 타겟(140)이, 타겟모듈(120) 상에 장착되어 있으며, 타겟모듈(120) 또는 지지부재(130) 중 적어도 어느 하나가 챔버(110)의 수평면에 대하여 기울어진 상태에서, 아르곤 가스를 진공상태의 챔버(110)에 주입하고, 타겟모듈(120)의 백킹 플레이트(121)에 일정한 전압을 인가시키면, 타겟(140)으로부터 스퍼터링된 몰리브덴 입자들이 기판(10) 상에 일정한 각도(θ)를 갖도록 경사지게 증착되어 성장된다. That is, a
이때, 기판(10) 상의 보호층(20)에 적층되는 몰리브덴 결정입자는 도 3 및 및 4에서 설명되는 바와 같이, 기판(10)과 일정한 각도(θ)를 이룬 상태에서 일정한 방향성을 가진 상태로 성장된다. 특히, 본 발명에서는 후면 전극층(30)을 형성하는 몰리브덴 박막의 성장면(B)이, 기판의 수평면에 대하여 일정한 각도(θ)를 갖도록, 제어부(150)가 타겟모듈(120) 또는 지지부재(130)의 기울기를 조절하고 있다. In this case, the molybdenum crystal grains stacked on the
여기서, 후면 전극층(30)을 형성하는 몰리브덴 박막의 성장면(B)의 기울기 및 성장 방향은, 기판에 이미 형성되어 있는 보호층(20)의 기울기 및 성장 방향을 고려하여 결정된다.Here, the inclination and the growth direction of the growth surface B of the molybdenum thin film forming the
즉, 본 발명은 공정변수 조절에 따라 원하는 방향성(Orientation)을 가지는 몰리브덴 박막을 제작함으로써, 후 공정(스크라이빙 공정)에 최적화된 후면 전극층을 제공할 수 있다는 특징을 가지고 있다.That is, the present invention is characterized by providing a back electrode layer optimized for post-processing (scribing process) by manufacturing a molybdenum thin film having a desired orientation (Orientation) according to the process variable control.
다음, 도 6c에서 알 수 있듯이, 레이저 등과 같은 스크라이버(Scriber)(9)를 이용하여 후면 전극층(30)에 스크라이빙(Scribing) 처리를 함으로써, 후면 전극(31)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 6C, the
이때, 레이저(9)는 도 6c에 도시된 바와 같이, 레이저빔(8)이 후면 전극층(30)을 형성하는 박막이 기울어진 방향으로 진행되도록 제어된다. 즉, 후면 전극층(30)을 형성하는 박막의 성장면(B)이 상기한 바와 같이 기판과 일정한 각도(θ)를 갖도록 기울어져 있는 경우, 레이저빔(8)은 후면 전극층(30)을 형성하는 박막의 성장면이 기울어져 있는 방향(C)과 평행하게 레이저빔(8)을 진행시켜, 후면 전극층을 스크라이빙한다.In this case, as shown in FIG. 6C, the
즉, 본 발명에 따른 박막형 태양 전지 제조 방법은 도 3의 (a) 및 도 5에 도시된 바와 같이, 후면 전극층(30)을 형성하는 박막의 성장면(B)이 기울어져 있는 방향으로 레이저빔(8)을 진행시킴으로써, 후면 전극층(30)이 레이저빔(8)의 진행을 방해하지 않도록 하고 있다.That is, in the method of manufacturing a thin film solar cell according to the present invention, as shown in FIGS. 3A and 5, the laser beam is inclined in a direction in which the growth surface B of the thin film forming the
이로 인해, 후면 전극(31) 형성을 위한 패터닝시 레이저빔(8)이 후면 전극층(30)으로부터 저항을 적게 받게 되므로, 레이저(9)의 출력을 저감시킬 수 있으며, 후면 전극(31)의 패터닝 형상이 일정하게 유지될 수 있다. As a result, since the
즉, 도 6b에서 설명된 바와 같이, 후면 전극층(30)을 형성하는 몰리브덴 박막의 성장면(B)이 기판(10)과 일정한 각도를 갖는 상태에서 성장되도록 하고, 박막의 성장면(B)이 기울어져 있는 방향으로 레이저빔을 진행시킴으로써, 박막의 저항(마찰)을 받지 않은 상태에서 레이저를 이용한 후면 전극의 패터닝 프로세스(Patterning Process)가 진행될 수 있다. 한편, 이러한 패터닝시 레이저빔(8)의 진행방향(C)에 대한 저항이 감소하므로 레이저(9)의 출력이 절감될 수 있으며, 후면 전극의 패터닝 형상이 일정하게 유지될 수 있다. That is, as described with reference to FIG. 6B, the growth surface B of the molybdenum thin film forming the
또한, 본 발명에 따른 박막형 태양 전지 제조 방법은 도 3의 (b) 및 도 5에 도시된 바와 같이, 기판(10)에 보호층(20)이 형성되어 있는 상태에서, 보호층(20) 상에 후면 전극층(30)을 증착시킨 후, 후면 전극층(30)을 형성하는 박막의 성장면(B)이 기울어져 있는 방향으로 레이저빔(8)을 진행시킴으로써, 후면 전극층(30)이 레이저빔(8)의 진행을 방해하지 않도록 하는 한편, 레이저빔에 의해 기판(10)이 손상되는 것을 방지할 수도 있다.In addition, in the method of manufacturing a thin film solar cell according to the present invention, as shown in FIGS. 3B and 5, the
다음, 도 6d에서 알 수 있듯이, 일정한 성장 방향으로 기울어진 상태에서 스크라이버(9)에 의해 스크라이빙 처리되어 후면 전극(31)이 형성되어 있는 후면 전극층 (30) 상에 광흡수층(40)을 형성한다. 광흡수층(40)은 증발법(Evaporation) 또는 2단계 공정법(Precursor-Reaction) 등 다양한 방법에 의해 형성될 수 있으며, 그 일예로서 다음과 같은 방법에 의해 형성될 수 있다.Next, as can be seen in Figure 6d, the
즉, 후면 전극층(30) 상에 구리층을 형성한다. 구리층은 공정 가스 분위기에서 구리 물질을 포함하는 구리 타겟을 이용한 스퍼터링 공정에 의해 후면 전극층(30) 상에 형성된다. 이후, 구리층 상에 갈륨층을 형성한다. 갈륨층은 공정 가스 분위기에서 갈륨 물질을 포함하는 갈륨 타겟을 이용한 스퍼터링 공정에 의해 구리층 상에 형성된다. 전술한 구리층과 갈륨층은 제1전구체층을 형성하게 된다. 이후, 제1전구체층, 즉 갈륨층 상에 인듐층으로 이루어진 제2전구체층을 형성한다. 인듐층은 인듐의 응집을 방지하기 응집 방지 가스가 첨가된 공정 가스 분위기에서 인듐 물질을 포함하는 인듐 타겟을 이용한 스퍼터링 공정에 의해 갈륨층 상에 형성된다. 이후, 후면 전극층 상에 형성된 제1 및 제2전구체층으로 이루어진 다층 전구체층을 셀레늄(Se) 분위기에서 열처리 공정을 수행함으로써, 후면 전극층(30) 상에 소정의 광흡수층(40)을 형성한다. 이때, 광흡수층(40)은 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 셀레늄(Se)을 포함하여 이루어지는 CIGS 화합물층이 될 수 있다.That is, a copper layer is formed on the
다음, 도 6e에서 알 수 있듯이, 광흡수층(40) 상에 버퍼층(50)을 형성한다. 버퍼층(50)은 CdS, InS, 또는 ZnS 등을 이용하여 형성할 수 있다. 이러한 버퍼층(50)은 CBD(Chemical Bath Deposition)법, MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법, 스퍼터링법, 또는 ALD(Atomic Layer Deposition)법 등을 이용하여 형성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 6E, the
다음, 도 6f에서 알 수 있듯이, 버퍼층(50)과 광흡수층(40)을 제거하여 후면 전극(31)이 노출되도록 컨텍홀을 만든 후, 버퍼층(50) 상에 투명 전도층(60)을 형성한다. 따라서, 투명 전도층(60)은 컨텍홀을 통해 후면 전극과 연결된다. 투명 전도층(60)은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F, ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전 물질로 이루어질 수 있다. 이러한 투명 전도층(60)은 스퍼터링법 또는 MOCVD법 등을 이용할 수 있다.Next, as shown in FIG. 6F, after the
다음, 도 6g에서 알 수 있듯이, 컨텍홀에 의해 노출된 후면 전극(31) 중, 컨텍홀에 인접한 부분에 투명 전도층(60), 버퍼층(50) 및 광흡수층(40)을 제거하여 셀 분리부를 형성한다. Next, as can be seen in Figure 6g, of the
마지막으로, 도 6h에서 알 수 있듯이, 투명 전도층(60) 상에 전면 전극(70)을 형성함으로써, 본 발명에 따른 박막형 태양 전지의 제조 공정이 완료된다. 여기서, 전면 전극(70)은 전자선증착(Electron Beam Evaporation) 방법에 의해 전면 투명 전극층(60) 상에 형성될 수 있다.Finally, as can be seen in Figure 6h, by forming the
상기한 바와 같은 본 발명은, 타겟(140)에 대해 기판(10)을 틸팅(Tilting)하여, 후면 전극층(30) 형성을 위한 박막 증착 과정을 진행하면, 후면 전극층(30)을 형성하는 몰리브덴(Mo) 박막의 성장면(B)이, 기판(10)에 대해 일정한 경사각(θ)을 가지면서 일정한 방향성을 가진 상태로 성장하는 Columnar 구조가 나타난다는 것을 이용한 것이다.As described above, in the present invention, when the
한편, 상기한 바와 같이 후면 전극층(30)을 형성하는 박막의 성장면(B)이 기판(10)과 일정한 각도를 가지고 성장된 상태에서, 후면 전극 형성을 위해 후면 전극층(30)을 스크라이빙(Scribing)하기 위한 레이저빔(8)의 진행 방향(C)을 후면 전극층(30)의 박막이 기울어져 있는 방향과 평행하게 하면, 스크라이빙(Scribing) 공정에서의 관리 변수가 줄어들 수 있다. Meanwhile, as described above, in a state in which the growth surface B of the thin film forming the
즉, 본 발명은 후면 전극층(30)의 박막의 성장면(B)이 기판(10)과 일정한 경사각을 갖도록 재현성 있게 제작함으로써, 후 공정(후면 전극 형성을 위한 스크라이빙 공정)에서의 관리 포인트를 감소시킬 수 있다.That is, according to the present invention, the growth surface B of the thin film of the
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
10 : 기판 20 : 보호층
30 : 후면 전극층 31 : 후면 전극
40 : 광흡수층 50 : 버퍼층
60 : 투명 전도층 70 : 전면 전극
100 : 스퍼터링장치 110 : 챔버
120 : 타겟모듈 130 : 지지부재
140 : 타겟 150 : 제어부
160 : 가스공급부 170 : 진공펌프10
30: rear electrode layer 31: rear electrode
40: light absorption layer 50: buffer layer
60: transparent conductive layer 70: front electrode
100: sputtering device 110: chamber
120: target module 130: support member
140: target 150: control unit
160: gas supply unit 170: vacuum pump
Claims (8)
상기 기판 상에 형성되는 후면 전극;
상기 후면 전극 상에 형성되는 광흡수층;
상기 광흡수층 상에 형성되는 버퍼층; 및
상기 버퍼층 상에 형성되는 전면 전극을 포함하여 이루어지고,
이때, 상기 후면 전극을 구성하는 박막은 상기 기판의 평면과 소정의 각도를 가지면서 경사지게 성장되어 있고,
상기 기판과 후면 전극 사이에, 상기 기판의 스크라이빙을 방지하기 위한 보호층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.Board;
A rear electrode formed on the substrate;
A light absorbing layer formed on the rear electrode;
A buffer layer formed on the light absorption layer; And
It comprises a front electrode formed on the buffer layer,
At this time, the thin film constituting the back electrode is grown inclined at a predetermined angle with the plane of the substrate,
A thin film type solar cell, wherein a protective layer is formed between the substrate and the rear electrode to prevent scribing of the substrate.
상기 보호층을 구성하는 박막은, 상기 후면 전극을 구성하는 박막의 성장 방향과 상이한 방향으로 성장되어 있는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.The method of claim 1,
The thin film constituting the protective layer is grown in a direction different from the growth direction of the thin film constituting the back electrode.
상기 후면 전극층에 대해서 레이저빔을 이용한 스크라이빙 공정을 수행하여 후면 전극을 형성하는 단계;
상기 후면 전극 상에 광흡수층을 형성하는 단계를 포함하며,
이때, 상기 후면 전극층을 형성하는 단계는, 상기 후면 전극층을 구성하는 박막이 상기 기판의 평면과 소정의 각도를 가지면서 경사지게 성장되도록 하고,
상기 스크라이빙 공정은 상기 후면 전극층을 형성하는 상기 박막의 경사진 성장 방향으로 상기 레이저빔을 진행하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양 전지 제조 방법.Forming a back electrode layer on the substrate;
Forming a back electrode by performing a scribing process using a laser beam on the back electrode layer;
Forming a light absorption layer on the back electrode;
At this time, the step of forming the back electrode layer, so that the thin film constituting the back electrode layer is grown inclined at a predetermined angle with the plane of the substrate,
The scribing process is a thin-film solar cell manufacturing method characterized in that for advancing the laser beam in the inclined growth direction of the thin film forming the back electrode layer.
상기 후면 전극층을 상기 기판 상에 형성하기 전에, 상기 기판 상에 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하며,
상기 보호층은 상기 레이저빔을 이용한 스크라이빙 공정 시, 상기 후면 전극층과 반대되는 레이저빔에 대한 저항 특성을 갖도록, 상기 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 박막형 태양 전지 제조 방법.The method of claim 3, wherein
Before forming the back electrode layer on the substrate, further comprising forming a protective layer on the substrate,
The protective layer is a thin-film solar cell manufacturing method, characterized in that formed in the substrate during the scribing process using the laser beam to have a resistance characteristic against the laser beam opposite to the back electrode layer.
상기 보호층을 형성하는 단계는,
상기 보호층을 형성하는 박막이, 상기 후면 전극층을 형성하는 박막의 성장면이 상기 기판의 평면과 이루는 각도와 다른 각도를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양 전지 제조 방법.The method of claim 4, wherein
Forming the protective layer,
The thin film forming the protective layer, the thin film solar cell manufacturing method characterized in that the growth surface of the thin film forming the back electrode layer is different from the angle formed by the plane of the substrate.
상기 후면 전극층을 형성하는 단계는,
스퍼터링 장치의 챔버에 구비되어 있는 지지부재에 상기 기판을 장착시킨 후, 상기 지지부재 또는 타겟모듈 중 적어도 어느 하나를 상기 챔버의 수평면에 대하여 경사지게 장착한 상태에서, 상기 스퍼터링 공정이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양 전지 제조 방법.The method of claim 3, wherein
Forming the back electrode layer,
After the substrate is mounted on the support member provided in the chamber of the sputtering apparatus, the sputtering process is performed in a state in which at least one of the support member or the target module is inclined with respect to the horizontal plane of the chamber. Thin-film solar cell manufacturing method.
상기 스퍼터링 장치는,
공정 공간을 제공하는 챔버;
상기 기판을 지지하도록 상기 챔버에 구비되는 지지부재; 및
상기 기판에 형성될 후면 전극층의 재료가 되는 타겟을 지지하도록 상기 챔버에 구비되는 타겟모듈을 포함하며,
상기 지지부재 또는 상기 타겟모듈 중 적어도 어느 하나가 상기 챔버의 수평면에 대하여 경사지게 형성되어, 상기 후면 전극층을 형성하는 박막의 성장면이 상기 기판의 평면과 일정한 각도 및 방향성을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양 전지 제조 방법.The method according to claim 6,
In the sputtering apparatus,
A chamber providing a process space;
A support member provided in the chamber to support the substrate; And
A target module provided in the chamber to support a target, which is a material of a back electrode layer to be formed on the substrate,
At least one of the supporting member or the target module is formed to be inclined with respect to the horizontal plane of the chamber, so that the growth surface of the thin film forming the back electrode layer has a constant angle and orientation with the plane of the substrate. Solar cell manufacturing method.
상기 스퍼터링 장치는,
상기 지지부재 또는 상기 타겟모듈 중 적어도 어느 하나를 상기 챔버의 수평면에 대하여 경사지도록 하기 위한 구동부; 및
상기 구동부를 제어하여 상기 지지부재 또는 상기 타겟모듈 중 적어도 어느 하나와 상기 챔버의 수평면이 이루는 각도를 조정하기 위한 제어부를 더 포함하는 박막형 태양 전지 제조 방법. The method of claim 7, wherein
In the sputtering apparatus,
A driving unit for inclining at least one of the support member and the target module with respect to a horizontal plane of the chamber; And
And a control unit for controlling the driving unit to adjust an angle formed between at least one of the support member or the target module and the horizontal plane of the chamber.
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