薄膜太陽電池及びその製造方法
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図1】
【図2】
【図3(a)】
【図3(b)】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7(a)】
【図7(b)】
【図7(c)】
【図8(a)】
【図8(b)】
【図8(c)】
【図9】
【図2】
【図3(a)】
【図3(b)】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7(a)】
【図7(b)】
【図7(c)】
【図8(a)】
【図8(b)】
【図8(c)】
【図9】
【公開番号】特開2012−164960(P2012−164960A)
【公開日】平成24年8月30日(2012.8.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−241050(P2011−241050)
【出願日】平成23年11月2日(2011.11.2)
【出願人】(502032105)エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド (2,269)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年8月30日(2012.8.30)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年11月2日(2011.11.2)
【出願人】(502032105)エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド (2,269)
【Fターム(参考)】
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