特許第5985983号(P5985983)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5985983
(24)【登録日】2016年8月12日
(45)【発行日】2016年9月6日
(54)【発明の名称】太陽光発電装置
(51)【国際特許分類】
   H01L 31/06 20120101AFI20160823BHJP
【FI】
   H01L31/06
【請求項の数】8
【全頁数】20
(21)【出願番号】特願2012-518492(P2012-518492)
(86)(22)【出願日】2010年6月30日
(65)【公表番号】特表2012-532456(P2012-532456A)
(43)【公表日】2012年12月13日
(86)【国際出願番号】KR2010004224
(87)【国際公開番号】WO2011002210
(87)【国際公開日】20110106
【審査請求日】2013年6月28日
【審判番号】不服2014-25792(P2014-25792/J1)
【審判請求日】2014年12月17日
(31)【優先権主張番号】10-2009-0059521
(32)【優先日】2009年6月30日
(33)【優先権主張国】KR
(31)【優先権主張番号】10-2009-0058898
(32)【優先日】2009年6月30日
(33)【優先権主張国】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】513276101
【氏名又は名称】エルジー イノテック カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100105924
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 賢樹
(72)【発明者】
【氏名】ジー、 ソク ジェ
【合議体】
【審判長】 森林 克郎
【審判官】 川端 修
【審判官】 松川 直樹
(56)【参考文献】
【文献】 特開昭49−011086(JP,A)
【文献】 特開昭62−111480(JP,A)
【文献】 実開平01−121958(JP,U)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 31/04−31/078
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
前記基板上に配置され、前記基板の中心を囲むように延長される第1溝を含む裏面電極層と、
前記裏面電極層の上に配置され、前記基板の中心を囲むように延長される第2溝を含む光吸収層と、
前記光吸収層の上に配置され、前記基板の中心を囲むように延長される第3溝を含むウィンドウ層と、
前記基板の中心から外郭に向けて延長される第1バスバと、
前記基板の外郭エッジ領域に沿って延長され、前記ウィンドウ層の上に配置される第2バスバと、を含み、
前記裏面電極層、前記光吸収層および前記ウィンドウ層は、前記第1溝、前記第2溝および前記第3溝により3つのセルに区分され、
前記3つのセルは、
前記基板上に配置される第1セルと、
前記基板上に配置され、前記第1セルを囲み、前記基板の上面を一部露出し、一部がオープンされた輪状を有する第2セルと、
前記基板の外郭に対応し、前記第2セルを囲み、前記基板の上面を一部露出し、一部がオープンされた輪状を有する第3セルと、を含み、
少なくとも前記第1セルおよび前記第2セルは、前記第1バスバと前記第2バスバの間で直列接続され、
前記第2バスバは、前記第3セルのウィンドウ層の上に配置され、前記第2セルを囲むように形成される太陽光発電装置。
【請求項2】
前記第1セルは、円又は楕円形状を有する請求項1に記載の太陽光発電装置。
【請求項3】
前記第1セルに連結された第1バスバ及び前記第2セルないし前記第3セルの間に介在される絶縁部材を含む請求項1に記載の太陽光発電装置。
【請求項4】
前記第1バスバは、前記基板の上面が露出されるオープン領域に配置される請求項1に記載の太陽光発電装置。
【請求項5】
前記基板には貫通ホールが形成され、
前記第1セルは前記貫通ホールを囲む請求項1に記載の太陽光発電装置。
【請求項6】
前記貫通ホールの内側に配置され、前記第1セルと連結される連結電極を含む請求項5に記載の太陽光発電装置。
【請求項7】
前記連結電極と連結され、前記基板の下に配置されるバスバを含む請求項6に記載の太陽光発電装置。
【請求項8】
前記第2セルの面積は、前記第1セルの面積より更に大きい請求項1に記載の太陽光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
実施例は、太陽光発電装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
最近、エネルギの需要が増加するに連れ、太陽光エネルギを電気エネルギに変換させる太陽電池に関する開発が進められている。
【0003】
特に、ガラス基板、金属後面電極層、p型CIGS系光吸収層、高抵抗バッファ層、n型窓層などを含む基板構造のpnへテロ接合装置であるCIGS系太陽電池が広く使用されている。
【0004】
このような太陽電池の性能を向上させるための研究が進められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
実施例は、セル間の偏差を減少させ、それぞれのセル自体で位置による偏差を減少させ、電気的な特性を向上させ、活性領域の面積を向上させ、全体的に向上させられた光−電変換効率を有する太陽光発電装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
一実施例による太陽光発電装置は、基板と、前記基板上に配置される第1セルと、前記基板上に配置され、前記第1セルを囲む第2セルと、を含む。
【0007】
一実施例による太陽光発電装置は、基板と、前記基板上に配置され、前記基板中心の周囲に沿って延長される第1溝を含む裏面電極層と、前記裏面電極層上に配置され、前記基板中心の周囲に沿って延長される第2溝を含む光吸収層と、前記裏面電極層上に配置され、前記基板中心の周囲に沿って延長される第3溝と、を含むウィンドウ層を含む。
【発明の効果】
【0008】
実施例による太陽光発電装置は、第1セル及び第1セルを囲む第2セルを含む。即ち、実施例による太陽光発電装置は平面から見たとき、基板の中心を順番に囲むセルを含んでもよい。
【0009】
従って、太陽光によって生成される電子は外郭領域のセルから中央部分に位置するセルに移動するか、これとは反対方向に移動することができる。この際、電子は中央部分から外郭部分に移動するため、一端から他端に移動する場合より更に短い経路で移動する。
【0010】
実施例による太陽光発電装置は電子を短い経路で移動させるため、抵抗などによる損失を減少させることができる。これによって、実施例による太陽光発電装置は向上された発電効率を有する。
【0011】
また、基板の中央部分と外郭部分の工程温度などのような工程条件の差によって、太陽光発電装置を構成するそれぞれの層の厚さが異なり得る。例えば、それぞれの層の厚さは中央部分から外郭部分に行くほど更に薄くなってもよい。即ち、それぞれの層の特性は、基板の中央部分から外郭部分に進行するにつれ異なり得る。
【0012】
この際、実施例による太陽光発電装置のセルは基板の中心を順番に囲むため、それぞれのセルの特性は均一に維持され得る。即ち、前記セルは前記基板の中心から一定の距離を維持しながら延長され得るため、それぞれのセルの位置による厚さなどのような特性の偏差が減少され得る。
【0013】
また、セルを互いに比較する際の厚さなどの特性の差は、面積によって補償され得る。即ち、外郭部分の単位面積当たり出力が低いセルは広い平面積を有してもよく、中央部分の単位面積当たり出力が高いセルは小さい平面積を有してもよい。
【0014】
これによって、セル間の出力の特性の差が補償され得る。また、セル間の特性の偏差が減少されることによって、実施例による太陽光発電装置は全体的に安定された出力を有する。
【0015】
また、太陽光発電装置は円形プレート状を有してもよい。従って、外郭部分が除去される工程(edge deletion)によって、形成される非活性領域の面積を最小化することができる。
【0016】
即ち、四角形状を有する太陽光発電装置より、本実施例による太陽光発電装置は更に小さい面積の非活性領域を有する。
【0017】
従って、実施例による太陽光発電装置は、向上された光−電変換効率を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
図1】第1実施例による太陽光発電装置を示す平面図である。
図2図1のA−A’に沿って切断した断面を示す断面図である。
図3図1のB−Bを’に沿って切断した断面図である。
図4図1のC−C’に沿って切断した断面を示す断面図である。
図5】第2実施例による太陽光発電装置を示す図である。
図6図5のD−D’に沿って切断した断面を示す断面図である。
図7図5のE−E’に沿って切断した断面を示す断面図である。
図8】第3実施例による太陽光発電装置を示す平面図である。
図9図8のF−F’に沿って切断した断面を示す断面図である。
図10図8のG−G’に沿って切断した断面を示す断面図である。
図11】第3実施例による太陽光発電装置を製造する過程を示す断面図である。
図12】第3実施例による太陽光発電装置を製造する過程を示す断面図である。
図13】第3実施例による太陽光発電装置を製造する過程を示す断面図である。
図14】第4実施例による太陽光発電装置の断面を示す断面図である。
図15】第4実施例による太陽光発電装置を製造するための過程を示す図である。
図16】第4実施例による太陽光発電装置を製造するための過程を示す図である。
図17】第4実施例による太陽光発電装置を製造するための過程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
実施例の説明において、各基板、層、膜又は電極などが各基板、層、膜、又は電極などの「上(on)」に、又は「下(under)」に形成されるものとして記載される場合において、「上(on)」と「下(under)」は、「直接(directly)」又は「他の構成要素を介在して(indirectly)」形成されるものを全て含む。また、各構成要素の上又は下に対する基準は、図面を基準に説明する。図面における各構成要素の大きさは説明のために誇張されてもよく、実際に適用される大きさを意味するものではない。
【0020】
図1は、第1実施例による太陽光発電装置を示す平面図である。図2は、図1のA−A’に沿って切断した断面を示す断面図である。図3は、図1のB−B’に沿って切断した断面図である。図4は、図1のC−C’に沿って切断した断面を示す断面図である。
【0021】
図1乃至図4を参照すると、第1実施例による太陽光発電装置は、支持基板100、多数個のセル(C1,C2,・・・)、第1バスバ710及び第2バスバ720を含む。
【0022】
前記支持基板100は、前記セル(C1,C2,・・・)、前記第1バスバ710及び前記第2バスバ720を支持する。前記支持基板100はプレート状を有する。更に詳しくは、前記支持基板100は円形又は楕円形のプレート状を有する。
【0023】
前記支持基板100は、ガラス基板、プラスティック基板又は金属基板であってもよい。更に詳しくは、前記支持基板100はソーダライムガラス基板であってもよい。
【0024】
前記セル(C1,C2,・・・)は前記支持基板100上に配置される。前記セル(C1,C2,・・・)のうち一つのC1は平面から見たとき、前記基板の中央部分に配置される。また、残りのセル(C2,C3,・・・)は、前記中央部分に配置されるセルC1の周囲を順番に囲む。
【0025】
前記セル(C1,C2,・・・)は、第1セルC1、第2セルC2、第3セルC3、及び第4セルC4であってもよい。
【0026】
前記第1セルC1は、前記基板の中央部分に配置される。更に詳しくは、前記第1セルC1は前記基板の中心に対応して配置される。前記第1セルC1は前記支持基板100上に配置され、島状を有してもよい。また、前記第1セルC1は円又は楕円状を有してもよい。
【0027】
前記第2セルC2は、前記第1セルC1を囲む。即ち、第2セルC2は前記支持基板100上に配置され、前記第1セルC1の周囲に配置される。前記第2セルC2は前記第1セルC1より外郭に配置され、平面から見たとき、一部がオープンされた輪状を有する。
【0028】
前記第2セルC2は前記第1セルC1を周囲に沿って延長される形状を有してもよい。更に詳しくは、前記第2セルC2は前記支持基板100の中心からの距離が一定になるよう、前記第1セルC1の周囲に沿って延長されてもよい。
【0029】
前記第3セルC3は前記第2セルC2を囲む。即ち、第3セルC3は前記支持基板100上に配置され、前記第2セルC2の周囲に配置される。前記第3セルC3は前記第2セルC2より外郭に配置され、平面から見たとき、一部がオープンされた輪状を有する。
【0030】
前記第3セルC3は、前記第2セルC2の周囲に沿って延長される形状を有してもよい。更に詳しくは、前記第3セルC3は前記支持基板100の中心から一定の距離を維持し、前記第2セルC2の周囲に沿って延長されてもよい。
【0031】
前記第4セルC4は前記第3セルC3を囲む。即ち、第4セルC4は前記支持基板100上に配置され、前記第3セルC3の周囲に配置される。前記第4セルC4は前記第3セルC3より外郭に配置される。前記第4セルC4は最外郭に配置される。即ち、前記第4セルC4は前記支持基板100の外郭に対応して配置される。
【0032】
前記第4セルC4は平面から見たとき、オープンされた輪状を有する。前記第4セルC4は前記第3セルC3の周囲に沿って延長される形状を有する。更に詳しくは、前記第4セルC4は前記支持基板100の中心から一定の距離を維持し、前記第3セルC3の周囲に沿って延長されてもよい。
【0033】
このように、前記第1乃至第4セル(C1・・・C4)は中央分から外郭部分に順番に配置される。また、前記第2乃至第4セル(C2・・・C4)は順番に前記第1セルC1を囲む。また、最外郭に対応する第4セルC4を除いて、前記第1乃至第セル(C1・・・C)は互いに隣接するセル同士に直列に連結される。
【0034】
前記セル(C1,C2,・・・)の面積は互いに対応されてもよい。即ち、前記セル(C1,C2,・・・)の面積は、互いに実質的に同じであってもよい。これとは異なって、前記セル(C1,C2,・・・)の平面積は中央部分から外郭部分に行くほど更に広くなってもよい。
【0035】
例えば、前記第1乃至第4セル(C1・・・C4)の面積が互いに同じであるか、前記第1乃至第4セル(C1・・・C4)順に面積が更に広くなってもよい。
【0036】
図1では前記第1乃至第4セル(C1・・・C4)が示されているが、これに限らず、更に数多くのセル(C1,C2,・・・)が前記支持基板100上に配置されてもよい。
【0037】
また、それぞれのセル(C1,C2,・・・)は、前記支持基板100上に順番に積層された裏面電極、光吸収部、バッファ、高抵抗バッファ及びウィンドウを含む。
【0038】
また、図1及び図2に示したように、前記第2乃至第4セルC2,C4は前記支持基板100の上面を露出するオープン領域ORを含む。即ち、前記オープン領域ORは、前記第2乃至第4セルC2,C4の一部が除去されて形成されてもよい。
【0039】
前記オープン領域ORの幅は前記第1バスバ710の幅より大きい。前記オープン領域ORは、前記第1セルC1から前記支持基板100の外郭領域に延長される形状を有する。
【0040】
図1図2及び図4を参照すると、前記第1バスバ710は前記支持基板100上に配置される。前記第1バスバ710は前記オープン領域ORに配置される。また、前記第1バスバ710は、前記第1セルC1から前記支持基板100の外郭部分に延長される形状を有する。
【0041】
前記第1バスバ710は前記第1セルC1に連結される。更に詳しくは、前記第1バスバ710は前記第1セルC1のウィンドウ601に連結される。更に詳しくは、前記第1バスバ710は、前記第1セルC1のウィンドウ601に直接接触する。
【0042】
前記第2バスバ720は前記支持基板100上に配置される。前記第2バスバ720は前記第4セルC4に連結される。更に詳しくは、前記第2バスバ720は、前記第4セルC4のウィンドウ604に連結される。更に詳しくは、前記第2バスバ720は、前記第4セルC4のウィンドウ604に直接接触する。
【0043】
即ち、前記第2バスバ720は最外郭のセルに連結される。前記第2バスバ720は、前記支持基板100の外郭に沿って延長される。即ち、前記第2バスバ720は前記支持基板100の外郭に対応して延長される。
【0044】
前記第2バスバ720は、前記第1乃至第3セル(C1・・・C3)の周囲を囲む。即ち、前記第2バスバ720は、前記第3セルC3の周囲に沿って延長される形状を有する。
【0045】
前記第1バスバ710及び前記第2バスバ720として使用される物質の例としては、銅又は銀などが挙げられる。
【0046】
図2乃至図4に示したように、実施例による太陽光発電装置は、多数個の層(200・・・600)で形成される構造を有する。即ち、実施例による太陽光発電装置は、裏面電極層200、光吸収層300、バッファ層400、高抵抗バッファ層500、ウィンドウ層600及び接続電極605を含む。
【0047】
前記裏面電極層200は、前記支持基板100上に配置される。前記裏面電極層200は導電層であり、前記裏面電極層200として使用される物質の例としては、モリブデンなどが挙げられる。
【0048】
前記裏面電極層200には多数個の第1溝P1が形成される。前記第1溝P1によって、前記裏面電極層200は多数個の裏面電極200で区分される。前記裏面電極200は、それぞれ前記セル(C1,C2,・・・)に含まれる。
【0049】
前記第1溝P1は、前記支持基板100の中心の周囲に沿って延長される形状を有する。前記第1溝P1は前記支持基板100の中心から所定間隔で離隔され、前記支持基板100の中心を囲むように延長される。更に詳しくは、前記第1溝P1は、それぞれ前記支持基板100の中心から一定の距離を維持しながら延長される。
【0050】
前記第1溝P1は、例えば3つであってもよく、それぞれの第1溝P1は互いに異なる前記支持基板100の中心までを有する。
【0051】
即ち、前記第1溝P1のうち一つは中心に最も近く位置し、前記支持基板100の中心の周囲に沿って延長される。また、前記第1溝P1のうち他の一つは、前記中心に最も近い溝の周囲に沿って延長される。
【0052】
前記光吸収層300は前記裏面電極層200上に配置される。前記光吸収層300はCIGS系光吸収層300であってもよい。
【0053】
前記バッファ層400は前記光吸収層300上に配置される。前記バッファ層400として使用される物質の例としては、硫化カドミウムなどが挙げられる。
【0054】
前記高抵抗バッファ層500は前記バッファ層400の上に配置される。前記高抵抗バッファ層500として使用される物質の例としては、ドーピングされていないジンクオキサイドなどが挙げられる。
【0055】
前記光吸収層300、前記バッファ層400及び前記高抵抗バッファ層500には第2溝P2が形成される。前記第2溝P2はそれぞれ前記第1溝P1に隣接する。同じく、前記第2溝P2は、前記支持基板100の中心の周囲に沿って延長される。
【0056】
前記第2溝P2は、例えば3つであってもよく、それぞれの第2溝P2は互いに異なる前記支持基板100の中心までの距離を有する。
【0057】
前記第2溝P2によって、前記光吸収層300、前記バッファ層400及び前記高抵抗バッファ層500は、多数個の光吸収部、多数個のバッファ及び多数個の高抵抗バッファで区分される。
【0058】
前記ウィンドウ層600は前記高抵抗バッファ層500の上に配置される。前記ウィンドウ層600として使用される物質の例としては、アルミニウムドーピングされたジンクオキサイドなどが挙げられる。
【0059】
前記ウィンドウ層600には前記第1溝P1にそれぞれ隣接する第3溝P3が形成される。前記第3溝P3によって、前記ウィンドウ層600は多数個のウィンドウで区分される。
【0060】
同じく、前記第3溝P3は前記支持基板100の中心の周囲に沿って延長される。
【0061】
前記第3溝P3は、例えば3つであってもよく、それぞれの第3溝P3は互いに異なる前記支持基板100の中心までの距離を有する。
【0062】
前記接続電極605は前記ウィンドウ層600及び前記裏面電極層200を連結する。更に詳しくは、前記接続電極605は前記ウィンドウ層600から延長され、前記裏面電極層200に接続される。
【0063】
前記接続電極605は前記第2溝P2の内側に配置される。同じく、前記接続電極605は閉ループ形状を有する。
【0064】
前記第1溝P1、前記第2溝P2及び前記第3溝P3によって前記セル(C1,C2,・・・)が区分される。
【0065】
実施例による太陽光発電装置は、生成された電荷が中央部分から外郭領域に移動するか外郭領域から中央部分に移動されてもよい。即ち、太陽光によって生成される電流は、前記第1セルC1から前記第セルCに流れるか前記第セルCから前記第1セルC1に流れてもよい。
【0066】
この際、電流が中央部分と外郭部分との間を移動するため、電子の移動経路が短くなる。即ち、実施例による太陽光発電装置は、一端から他端に電子が移動する場合より更に短い経路で電子を移動させる。
【0067】
従って、実施例による太陽光発電装置は電子を短い経路で移動させるため、抵抗などによる損失を減少させることができる。これによって、実施例による太陽光発電装置は向上された発電効率を有する。
【0068】
また、前記支持基板100の中央部分と外郭部分の工程温度などのような工程条件の差によって、前記裏面電極層200、前記光吸収層300、前記バッファ層400、前記高抵抗バッファ層500及び前記ウィンドウ層600の厚さが異なり得る。
【0069】
例えば、前記層(200・・・600)の厚さは中央部分から外郭部分に行くほど更に薄くなってもよい。即ち、それぞれの層(200・・・600)の特性は、前記支持基板100の中心からの距離が遠くなるに連れ異なり得る。
【0070】
この際、前記セル(C1,C2,・・・)は前記支持基板100の中心を順番に囲むため、それぞれのセル(C1,C2,・・・)の特性は均一に維持され得る。即ち、前記第1セルC1は位置によってある程度一定する条件で形成されてもよい。また、前記第2セルC1は位置によってある程度一定な条件で形成されてもよい。
【0071】
これによって、それぞれのセル(C1,C2,・・・)は、位置によってある程度均一な厚さを有することができる。
【0072】
また、前記セル(C1,C2,・・・)の厚さなどの特性の差は面積によって補償され得る。即ち、前記第1セルC1は単位面積当たり高い出力を有し、前記第セルCは単位面積当たり低い出力を有してもよい。
【0073】
従って、前記第1セルC1は小さい平面積を有し、前記第セルCは広い平面積を有する。結局、前記第1セルC1と前記第セルCは類似した出力を有する。
【0074】
これによって、前記セル(C1,C2,・・・)間の出力の特性の差が補償され得る。また、前記セル(C1,C2,・・・)間の特性の偏差が減少されるに連れ、実施例による太陽光発電装置は全体的に安定された出力を有する。
【0075】
また、太陽光発電装置は円形プレート状を有してもよい。これによって、外郭部分が除去される工程によって、形成される非活性領域の面積を最小化することができる。
【0076】
従って、実施例による太陽光発電装置は、向上された光−電変換効率を有することができる。
【0077】
図5は、第2実施例による太陽光発電装置を示す図である。図6は、図5のD−D’に沿って切断した断面を示す断面図である。図7は、図5のE−E’に沿って切断した断面を示す断面図である。本実施例では上述した第1実施例を参照し、絶縁部材に対して追加的に説明する。本実施例の説明において、変形された部分を除いては、上述した実施例が本質的に結合され得る。
【0078】
図5乃至図7を参照すると、第2乃至第4セル(C2・・・C4)にはオープン領域が形成されない。
【0079】
従って、前記第2乃至第4セル(C2・・・C4)は平面から見たとき輪状を有する。即ち、前記第2乃至第4セル(C2・・・C4)は閉ループ形状を有する。
【0080】
即ち、前記第2セルC2は第1セルC1の周囲を完全に囲み、前記第3セルC3は前記第2セルC2の周囲を完全に囲む。また、前記第4セルC4は前記第3セルC3の周囲を完全に囲む。
【0081】
前記第1乃至第4セル(C1・・・C4)及び第1バスバ710の間に絶縁部材800が介在される。また、前記絶縁部材800は前記第1バスバ710と対応される形状を有する。即ち、前記絶縁部材800は、前記第1セルC1から外郭方向に延長される。
【0082】
前記絶縁部材800は前記第1バスバ710と前記第2乃至第4セル(C2・・・C4)の間を絶縁する。前記絶縁部材800として使用される物質の例としては、高分子樹脂などが挙げられる。前記絶縁部材800として、絶縁テープなどが使用されてもよい。
【0083】
本実施例による太陽光発電装置はセル(C1,C2,・・・)の一部を除去するオープン領域を含まず、前記絶縁部材800を使用するため、太陽光を電気エネルギに変換させる活性領域の面積を増加させることができる。
【0084】
即ち、オープン領域が形成される太陽光発電装置の場合、セルと第1バスバ710を離隔させるため、オープン領域が十分に広くなければならない。言い換えると、セルと第1バスバがショートされないよう、十分な空間が確保されるべきである。
【0085】
これに対し、前記絶縁部材800は前記セル(C1,C2,・・・)と前記第1バスバ710を上下方向に離隔させるため、活性領域が減少されることを減らすことができる。
【0086】
従って、本実施例による太陽光発電装置は、向上された光−電変換効率を有する。
【0087】
図8は、第3実施例による太陽光発電装置を示す平面図である。図9は、図8のF−F’に沿って切断した断面を示す断面図である。図10は、図8のG−G’に沿って切断した断面を示す断面図である。本実施例では、上述した実施例を参考にして説明する。本実施例の説明において、変形された部分を除いては、上述した実施例が本質的に結合され得る。
【0088】
図8乃至図10を参照すると、第3実施例による太陽光発電装置は、支持基板100、多数個のセル(C1,C2,・・・)、第1バスバ710及び第2バスバ720を含む。
【0089】
前記支持基板100は、前記セル(C1,C2,・・・)、前記第1バスバ710及び前記第2バスバ720を支持する。前記支持基板100はプレート状を有する。更に詳しくは、前記支持基板100は円形又は楕円形のプレート状を有する。
【0090】
前記支持基板100は、ガラス基板、プラスティック基板又は金属基板であってもよい。更に詳しくは、前記支持基板100はソーダライムガラス基板であってもよい。
【0091】
前記支持基板100には貫通ホール101が形成される。前記貫通ホール101は前記支持基板100を貫通する。前記貫通ホール101は前記支持基板100の中央部分に形成される。更に詳しくは、前記貫通ホール101は前記支持基板100の真中に形成されてもよい。
【0092】
前記セル(C1,C2,・・・)は前記支持基板100上に配置される。前記セル(C1,C2,・・・)は平面から見たとき、前記貫通ホール101を囲む。更に詳しくは、前記セル(C1,C2,・・・)は前記貫通ホール101を順番に囲む。
【0093】
前記セル(C1,C2,・・・)は、第1セルC1、第2セルC2、第3セルC3、及び第4セルC4であってもよい。
【0094】
前記第1セルC1は前記貫通ホール101を囲む。前記第1セルC1は前記支持基板100上に配置され、前記貫通ホール101の周囲に配置される。前記第1セルC1は前記支持基板100の中央部分に配置される。前記第1セルC1は円又は楕円状を有してもよい。
【0095】
前記第2セルC2は、前記第1セルC1を囲む。即ち、前記第2セルC2は前記支持基板100上に配置され、前記第1セルC1の周囲に配置される。前記第2セルC2は前記第1セルC1より外郭に配置され、平面から見たとき、輪状を有する。即ち、前記第2セルC2は閉ループ形状を有する。
【0096】
前記第3セルC3は前記第2セルC2を囲む。即ち、第3セルC3は前記支持基板100上に配置され、前記第2セルC2の周囲に配置される。前記第3セルC3は、前記第2セルC2より外郭に配置され、平面から見たとき、輪状を有する。即ち、前記第3セルC3は閉ループ形状を有する。
【0097】
前記第4セルC4は前記第3セルC3を囲む。即ち、第4セルC4は前記支持基板100上に配置され、前記第3セルC3の周囲に配置される。前記第4セルC4は前記第3セルC3より外郭に配置される。前記第4セルC4は最外郭に配置される。即ち、前記第4セルC4は、前記支持基板100の外郭に対応して配置される。
【0098】
前記第4セルC4は平面から見たとき、輪状を有する。即ち、前記第4セルC4は閉ループ形状を有する。
【0099】
このように、前記第1乃至第4セル(C1・・・C4)は中央分から外郭部分に順番に配置され、順番に前記貫通ホール101を囲む。また、前記第1乃至第4セル(C1・・・C4)は、互いに隣接するセル同士に直列に連結される。
【0100】
前記セル(C1,C2,・・・)の面積は互いに対応されてもよい。即ち、前記セル(C1,C2,・・・)の面積は互いに実質的に同じであってもよい。これとは異なって、前記セル(C1,C2,・・・)の平面積は、中央部分から外郭部分に行くほど更に広くなってもよい。
【0101】
例えば、前記第1乃至第4セル(C1・・・C4)の面積が互いに同じであるか、前記第1乃至第4セル(C1・・・C4)の順に面積が更に広くなってもよい。
【0102】
図8では前記第1乃至第4セル(C1・・・C4)が示されているが、これに限らず、更に数多くのセル(C1,C2,・・・)が前記支持基板100上に配置されてもよい。
【0103】
また、それぞれのセル(C1,C2,・・・)は、前記支持基板100上に順番に積層された裏面電極、光吸収部、バッファ、高抵抗バッファ及びウィンドウを含む。
【0104】
前記第1バスバ710は前記支持基板100の下に配置される。前記第1バスバ710は前記第1セルC1に連結される。更に詳しくは、前記第1バスバ710は、前記第1セルC1の裏面電極210に連結される。
【0105】
また、前記第1バスバ710は、前記貫通ホール101の内側面に配置される連結電極201を介して前記第1セルC1に連結される。
【0106】
前記連結電極201は、前記第1セルC1の裏面電極210から延長される。前記連結電極201は、前記第1セルC1の裏面電極210と一体に形成される。前記連結電極201は、前記貫通ホール101の内側面に全体的に形成されてもよい。
【0107】
前記第1バスバ710の一部は前記貫通ホール101の内側に配置され、前記連結電極201と直接的に接触する。前記第1バスバ710は、前記貫通ホール101から前記支持基板100の外郭に延長される。
【0108】
前記第2バスバ720は前記支持基板100上に配置される。前記第2バスバ720は前記第4セルC4に連結される。更に詳しくは、前記第2バスバ720は前記第4セルC4のウィンドウ640に連結される。更に詳しくは、前記第2バスバ720は前記第4セルC4のウィンドウ640に直接接触する。
【0109】
即ち、前記第2バスバ720は最外郭のセルC4に連結される。前記第2バスバ720は前記支持基板100の外郭に沿って延長される。即ち、前記第2バスバ720は、前記支持基板100の外郭に対応して延長される。
【0110】
前記第2バスバ720は閉ループ形状を有する。即ち、前記第2バスバ720は輪状を有する。
【0111】
前記第1バスバ710及び前記第2バスバ720として使用される物質の例としては、銅又は銀などが挙げられる。
【0112】
図9及び図10に示したように、第3実施例による太陽光発電装置は、多数個の層(200・・・600)で形成される構造を有する。即ち、実施例による太陽光発電装置は、裏面電極層200、光吸収層300、バッファ層400、高抵抗バッファ層500、ウィンドウ層600及び接続電極605を含む。
【0113】
前記裏面電極層200は前記支持基板100上に配置される。前記裏面電極層200は導電層であり、前記裏面電極層200として使用される物質の例としては、モリブデンなどが挙げられる。
【0114】
前記裏面電極層200には多数個の第1溝P1が形成される。前記第1溝P1によって、前記裏面電極層200は多数個の裏面電極で区分される。前記裏面電極200はそれぞれ前記セル(C1,C2,・・・)に含まれる。
【0115】
前記第1溝P1は前記貫通ホール101の周囲に沿って延長される形状を有する。前記第1溝P1は前記貫通ホール101から所定間隔で離隔され、前記貫通ホール101を囲むように延長される。更に詳しくは、前記第1溝P1は、それぞれ前記貫通ホール101から一定の距離を維持しながら延長される。
【0116】
前記第1溝P1は平面から見たとき、輪状を有する。即ち、前記第1溝P1は平面から見たとき、閉ループ形状を有する。
【0117】
前記第1溝P1は、例えば3つであってもよく、それぞれの第1溝P1は互いに異なる前記貫通ホールまでの距離を有する。
【0118】
即ち、前記第1溝P1のうち一つは前記貫通ホール101に最も近い。また、前記第1溝P1のうち他の一つは、前記貫通ホール101に最も近い溝の周囲に沿って延長される。
【0119】
前記光吸収層300は前記裏面電極層200上に配置される。前記光吸収層300はCIGS系光吸収層300であってもよい。
【0120】
前記バッファ層400は、前記光吸収層300上に配置される。前記バッファ層400として使用される物質の例としては、硫化カドミウムなどが挙げられる。
【0121】
前記高抵抗バッファ層500は前記バッファ層400の上に配置される。前記高抵抗バッファ層500として使用される物質の例としては、ドーピングされないジンクオキサイドなどが挙げられる。
【0122】
前記光吸収層300、前記バッファ層400及び前記高抵抗バッファ層500には第2溝P2が形成される。前記第2溝P2はそれぞれ前記第1溝P1に隣接する。同じく、前記第2溝P2は、前記貫通ホール101の周囲に沿って延長される。
【0123】
即ち、前記第2溝P2は平面から見たとき、輪状、即ち、閉ループ形状を有する。
前記第2溝P2は、例えば3つであってもよく、それぞれの第2溝P2は互いに異なる前記貫通ホール101までの距離を有する。
【0124】
前記第2溝P2によって、前記光吸収層300、前記バッファ層400及び前記高抵抗バッファ層500は、多数個の光吸収部、多数個のバッファ及び多数個の高抵抗バッファで区分される。
【0125】
前記ウィンドウ層600は前記高抵抗バッファ層500の上に配置される。前記ウィンドウ層600として使用される物質の例としては、アルミニウムドーピングされたジンクオキサイドなどが挙げられる。
【0126】
前記ウィンドウ層600には、前記第1溝P1にそれぞれ隣接する第3溝P3が形成される。前記第3溝P3によって、前記ウィンドウ層600は多数個のウィンドウで区分される。
【0127】
前記第3溝P3は平面から見たとき、輪状、即ち、閉ループ形状を有する。前記第3溝P3は例えば3つであってもよく、それぞれの第3溝P3は、互いに異なる前記貫通ホール101までの距離を有する。
【0128】
前記接続電極605は前記ウィンドウ層600及び前記裏面電極層200を連結する。更に詳しくは、前記接続電極605は前記ウィンドウ層600から延長され、前記裏面電極層200に接続される。
【0129】
前記接続電極605は前記第2溝P2の内側に配置される。同じく、前記接続電極605は閉ループ形状を有する。
【0130】
前記第1溝P1、前記第2溝P2及び前記第3溝P3によって前記セル(C1,C2,・・・)が区分される。
【0131】
また、前記連結電極201は前記裏面電極層200と連結される。更に詳しくは、前記連結電極201は前記裏面電極層200から延長される。
【0132】
前記第1バスバ710は、前記連結電極201を介して前記裏面電極層200と連結される。また、前記第2バスバ720は前記ウィンドウ層600上に配置され、前記ウィンドウ層600に直接的に接続される。
【0133】
実施例による太陽光発電装置は、生成された電荷が中央部分から外郭領域に移動するか、外郭領域から中央部分に移動されてもよい。即ち、太陽光によって生成される電流は前記第1セルC1から前記第4セルC4に流れるか、前記第4セルC4から前記第1セルC1に流れてもよい。
【0134】
この際、電流が中央部分と外郭部分との間を移動するため電子の移動経路が短くなる。即ち、実施例による太陽光発電装置は、一端から他端に電子が移動する場合より更に短い経路で電子を移動させる。
【0135】
本実施例による太陽光発電装置は電子を短い経路で移動させるため、抵抗などによる損失を減少させることができる。従って、実施例による太陽光発電装置は向上された発電効率を有する。
【0136】
また、前記支持基板100の中央部分に貫通ホール101が形成されるため、前記裏面電極層200、前記光吸収層300、前記バッファ層400、前記高抵抗バッファ層500及び前記ウィンドウ層600を形成する過程で発生する熱が前記貫通ホール101を介して放出され得る。
【0137】
従って、本実施例による太陽光発電装置は、工程温度の不均一を減少させることができる。
【0138】
また、前記支持基板100の中央部分と外郭部分の工程温度などのような工程条件の差によって、前記裏面電極層200、前記光吸収層300、前記バッファ層400、前記高抵抗バッファ層500及び前記ウィンドウ層600の厚さが異なり得る。
【0139】
例えば、前記層の厚さは中央部分から外郭部分に行くほど更に薄くなってもよい。即ち、それぞれの層の特性は、前記貫通ホール101からの距離が遠くなるに連れ異なり得る。
【0140】
この際、前記セル(C1,C2,・・・)は前記貫通ホール101を順番に囲むため、それぞれのセルの特性は均一に維持され得る。即ち、前記第1セルC1は位置によってある程度一定する条件で形成されてもよい。また、前記第2セルC2は位置によってある程度一定する条件で形成されてもよい。
【0141】
従って、それぞれのセル(C1,C2,・・・)は、位置によってある程度均一した厚さを有することができる。
【0142】
また、前記セル(C1,C2,・・・)の厚さなどの特性の差は面積によって補償され得る。即ち、前記第1セルC1は単位面積当たり高い出力を有し、前記第4セルC4は単位面積当たり低い出力を有してもよい。
【0143】
従って、前記第1セルC1は小さい平面積を有し、前記第4セルC4は広い平面積を有する。結局、前記第1セルC1と前記第4セルC4は類似した出力を有する。
【0144】
従って、前記セル(C1,C2,・・・)間の出力特性の差が補償され得る。また、前記セル(C1,C2,・・・)間の特性の偏差が減少されることによって、実施例による太陽光発電装置は全体的に安定された出力を有する。
【0145】
また、太陽光発電装置は円形プレート状を有してもよい。従って、外郭部分が除去される工程によって、形成される非活性領域の面積を最小化することができる。
【0146】
従って、実施例による太陽光発電装置は、向上された光−電変換効率を有することができる。
【0147】
図11乃至図13は、第3実施例による太陽光発電装置を製造する過程を示す断面図である。本製造方法に関しては、上述した実施例を参照する。即ち、上述した実施例は、変更された部分を除いては、本製造方法に関する説明に本質的に結合され得る。
【0148】
図11を参照すると、貫通ホール101が形成された支持基板100上に裏面電極層200及び連結電極201が形成される。
【0149】
前記裏面電極層200及び連結電極201が形成されるため、モリブデンがスパッタリング工程又は蒸発法(evaporation)によって蒸着される。
【0150】
この際、前記貫通ホール101の内側面にもモリブデンが蒸着される。即ち、前記貫通ホール101の内側面にモリブデンが蒸着されて連結電極201が形成される。前記連結電極201は、前記貫通ホール101の内側面全体に蒸着されてもよい。
【0151】
また、前記貫通ホール101によって、前記支持基板100の中央部分及び外郭部分の温度偏差が減少される。
【0152】
また、前記温度偏差が減少されても、前記裏面電極層200の厚さは位置によって異なり得る。即ち、前記支持基板100の中央部分に配置された裏面電極層200は厚い厚さを有し、前記支持基板100の外郭部分に配置される裏面電極層200は薄い厚さを有してもよい。
【0153】
次に、前記裏面電極層200には第1溝P1が形成される。前記第1溝P1はレーザによって形成されてもよい。前記第1溝P1は前記支持基板100の上面を露出する。
【0154】
前記第1溝P1は前記貫通ホール101の周囲に沿って延長される。前記第1溝P1は閉ループ形状を有するように延長される。例えば、前記第1溝P1は、直径が互いに異なる同心円の円周に沿って延長されてもよい。
【0155】
図12を参照すると、前記裏面電極層200上に順番に光吸収層300、バッファ層400及び高抵抗バッファ層500が形成される。
【0156】
例えば、前記光吸収層300を形成するために、銅、インジウム、ガリウム、セレニウムを同時に又は区分して蒸発させながら、銅−インジウム−ガリウム−セレナイド系(Cu(In,Ga)Se:GIGS系)光吸収層300を形成する方法と、金属プリカーサ膜を形成させた後、セレン化(Selenization)工程によって形成させる方法が幅広く使用されている。
【0157】
金属プリカーサ膜を形成させた後、セレン化することを細分化すると、銅ターゲット、インジウムターゲット、ガリウムターゲットを使用するスパッタリング工程によって、前記裏面電極上に金属プリカーサ膜が形成される。
【0158】
次に、前記金属プリカーサ膜には、セレン化工程によって銅−インジウム−ガリウム−セレナイド系光吸収層300300が形成される。
【0159】
これとは異なって、前記銅ターゲット、インジウムターゲット、ガリウムターゲットを使用するスパッタリング工程及び前記セレン化工程は同時に進行されてもよい。
【0160】
これとは異なって、銅ターゲット及びインジウムターゲットのみを使用するか、銅ターゲット及びガリウムターゲットを使用するスパッタリング工程及びセレン化工程によって、CIS系又はCGS系光吸収層300が形成されてもよい。
【0161】
次に、前記光吸収層300上に化学溶液成長法(chemical bath deposition:CBD)によって硫化カドミウム(CdS)が蒸着され、バッファ層400が形成される。
【0162】
次に、前記バッファ層400上に真空蒸着工程によって不純物がドーピングされていないジンクオキサイドが蒸着され、高抵抗バッファ層500が形成される。
【0163】
次に、前記第1溝P1にそれぞれ隣接する第2溝P2が形成される。前記第2溝P2は、前記第1溝P1のように並んで延長されてもよい。また、前記第2溝P2は平面から見たとき、前記第1溝P1と類似した形状を有してもよい。
【0164】
また、前記連結電極201上にCIGS系化合物、硫化カドミウム及びジンクオキサイドが蒸着されてもよく、これを除去するための工程が更に進行されてもよい。
【0165】
図13を参照すると、前記バッファ層500上にアルミニウムドーピングされたジンクオキサイドが蒸着され、ウィンドウ層600が形成される。前記ウィンドウ層600は、スパッタリング工程又は蒸発法などの真空蒸着工程によって蒸着される。この際、前記第2溝P2の内側に接続電極605が形成される。
【0166】
この際、前記連結電極201上にアルミニウムドーピングされたジンクオキサイドが蒸着されてもよく、これを除去するための工程が追加に進行されてもよい。
【0167】
次に、前記ウィンドウ層600に前記第2溝P2に隣接する第3溝P3が形成される。同じく、前記第3溝P3は、前記第2溝とともに並んで延長されてもよい。また、前記第3溝P3は平面から見たとき、前記第2溝P2と類似した形状を有してもよい。
【0168】
前記第1溝P1、前記第2溝P2及び前記第3溝P3によって、前記裏面電極層200、前記光吸収層300、前記バッファ層400、前記高抵抗バッファ層500及び前記ウィンドウ層600は多数個のセル(C1,C2,・・・)で区分される。
【0169】
次に、前記連結電極201に接続され、前記支持基板100の下に配置される第2バスバ710が形成され、前記セル(C1,C2,・・・)のうち最外郭のセルC4上に接続される第2バスバ720が形成される。
【0170】
このようにして、円形プレート状を有する向上された発電効率を有する太陽光発電装置が製造することができる。
【0171】
図14は、第4実施例による太陽光発電装置の断面を示す断面図である。本実施例では上述した実施例を参照し、第1バスバについて追加的に説明する。本実施例の説明において、変形された部分を除いては、上述した実施例が本質的に結合され得る。
【0172】
図14を参照すると、本実施例による太陽光発電装置は、上述した第3実施例の連結電極を含まない。
【0173】
また、第1バスバ711は貫通ホール101を通過し、ウィンドウ層に直接接触する。即ち、前記第1バスバ711は前記ウィンドウ層600上、前記貫通ホール101の内側及び前記支持基板100の下にかけて配置される。
【0174】
前記第1バスバ711は前記第1セルC1のウィンドウに接続される。
【0175】
本実施例では前記第1バスバ711が前記ウィンドウ層600に直接接続されるため、広い面積を前記第1セルC1に接続することができる。即ち、前記第1バスバ711は、前記第1セルC1のウィンドウ610の上面全体に接触されてもよい。
【0176】
従って、実施例による太陽光発電装置は、前記第1バスバ711及び前記第1セルC1の接触抵抗を減少させることができる。
【0177】
従って、実施例による太陽光発電装置は、向上された光−電変換効率を有する。
【0178】
図15乃至図17は、他の実施例による太陽光発電装置を製造するための過程を示す図である。本実施例の説明において、上述した実施例を参照する。また、変形された部分を除いては、上述した実施例は本実施例の説明に本質的に結合され得る。
【0179】
図15を参照すると、貫通ホールが形成されない円形支持基板100上に、裏面電極層200、光吸収層300、バッファ層400、高抵抗バッファ層500及びウィンドウ層600が順番に形成される。
【0180】
図16を参照すると、前記支持基板100、前記裏面電極層200、前記光吸収層300、前記バッファ層400、前記高抵抗バッファ層500及び前記ウィンドウ層600を貫通する貫通ホール101が形成される。前記貫通ホール101は機械的な方法によって形成されてもよい。
【0181】
図17を参照すると、前記ウィンドウ層600に接続され、前記貫通ホール101、前記支持基板100の下に配置される第1バスバ711が形成される。
【0182】
前記第1バスバ711の一部は前記ウィンドウ層600に配置され、直接接触する。前記第1バスバ710は前記貫通ホール101を通過し、前記支持基板100の下で外郭に延長される。
【0183】
このように、本実施例による太陽光発電装置の製造方法は、向上された光−電変換効率を有する太陽光発電装置を提供することができる。
【0184】
以上、実施例を中心に説明したが、これはただの例示であって本発明を限るものではなく、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の実施例の本質的な特性を逸脱しない範囲内で以上に例示されていない多様な変形と応用が可能であるということを分かるはずである。例えば、実施例に具体的に示した各構成要素は変形して実施してもよいものである。そして、このような変形と応用に関する差は、添付した特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものとして解釈されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【0185】
実施例は、太陽光発電装置分野に利用され得る。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17