特許 6055787 太陽電池及びその製造方法

(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】6055787

(24)【登録日】2016年12月9日

(45)【発行日】2016年12月27日

(54)【発明の名称】太陽電池及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/0463 20140101AFI20161219BHJP

   H01L 31/0749 20120101ALI20161219BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/04 532A

   H01L31/06 460

【請求項の数】12

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2014-21025(P2014-21025)

(22)【出願日】2014年2月6日

(62)【分割の表示】特願2012-503332(P2012-503332)の分割

【原出願日】2010年3月31日

(65)【公開番号】特開2014-112711(P2014-112711A)

(43)【公開日】2014年6月19日

【審査請求日】2014年3月7日

(31)【優先権主張番号】10-2009-0027874

(32)【優先日】2009年3月31日

(33)【優先権主張国】KR

(31)【優先権主張番号】10-2009-0027875

(32)【優先日】2009年3月31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】ベイク、ジュン シク

(72)【発明者】

【氏名】キム、キュン アム

(72)【発明者】

【氏名】リー、 ドン クン

(72)【発明者】

【氏名】チョ、ホ グン

【審査官】 森江 健蔵

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００９／０２００７３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０２−００１９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−０９１９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−１５７９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２３９３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３５８３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０４５６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１４６４３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３１／０４６３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の上に互いに離隔して配置された複数個の後面電極パターンと、
前記後面電極パターンが配置された前記基板の上に電極間の連結のためのコンタクトパターン及び単位セルに分けるための分離パターンが形成された光吸収層パターンと、
前記光吸収層の上に配置され、前記分離パターンにより離隔して配置された前面電極パターンと、
前記基板から延長され、前記基板の一部が露出するように形成される絶縁パターンと、
前記前面電極パターン上に形成された透明樹脂と、
を含み、
前記前面電極パターンは、前記コンタクトパターンの内に挿入されて前記後面電極パターンと電気的に連結されるものを含み、
前記分離パターンは前記光吸収層パターンを貫通して形成され、
前記透明樹脂は前記分離パターンの内部に挿入され、前記分離パターンに前記絶縁パターンと前記透明樹脂が形成され、
前記後面電極パターンは、前記基板が露出された前記絶縁パターンの間に形成されることを特徴とする、太陽電池。

【請求項2】

前記絶縁パターンは、ＳｉＯｘ（ｘ＝２〜４）、ＳｉＮｘ（ｘ＝４）、高分子化合物ＰＭＭＡ（Polymethyl methacrylate）、ポリイミド（polyimide）、ポリプロピレン（polypropylene）のうち、いずれか１つで形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池。

【請求項3】

前記絶縁パターンは、前記光吸収層パターンの高さより低く形成されたことを特徴とする、請求項１または２に記載の太陽電池。

【請求項4】

前記分離パターンの幅は前記絶縁パターンの幅と等しいことを特徴とする、請求項１または２に記載の太陽電池。

【請求項5】

前記分離パターンの幅は前記絶縁パターンの幅より小さいことを特徴とする、請求項１または２に記載の太陽電池。

【請求項6】

前記分離パターンの幅は前記絶縁パターンの幅より大きいことを特徴とする、請求項１または２に記載の太陽電池。

【請求項7】

前記分離パターンの底面は前記絶縁パターンの表面より低く配置されることを特徴とする、請求項６に記載の太陽電池。

【請求項8】

前記後面電極パターンが前記絶縁パターンの高さより低く形成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の太陽電池。

【請求項9】

前記光吸収層の表面はフラットであることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の太陽電池。

【請求項10】

前記単位セルの後面電極パターンの上部には、前記絶縁パターンは１つずつ配置されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の太陽電池。

【請求項11】

前記分離パターンはストライプ状またはマトリックス状に配置されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の太陽電池。

【請求項12】

前記前面電極パターンは前記後面電極パターンと直接接触することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の太陽電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽電池及びその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

最近、エネルギーの需要が増加するにつれて、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換させる太陽電池に対する開発が進められている。

【0003】

特に、ガラス基板、金属後面電極層、ｐ型ＣＩＧＳ系光吸収層、高抵抗バッファ層、ｎ型ウィンドウ層などを含む基板構造のｐｎヘテロ接合装置であるＣＩＧＳ系太陽電池が広く使われている。

【0004】

このような太陽電池を形成するために、機械的なパターニング工程が遂行される。機械的なパターニング工程が遂行される場合、精密なパターニングが困難であり、パターニング時に不良が発生することがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、精密なパターニングにより各々のセルが効率的に連結され、光吸収層が広い平面的を有し、効率を増大させることができる太陽電池及びその製造方法を提供することにある。

【0006】

また、本発明の他の目的は、基板及び後面電極の間の結合力を向上させることができ、漏洩電流が最小化できる太陽電池及びその製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る太陽電池は、基板の上に互いに離隔して配置された複数個の後面電極パターン、上記後面電極パターンが配置された上記基板の上に電極間の連結のためのコンタクトパターン及び単位セルに分けるための分離パターンが形成された光吸収層パターン、上記光吸収層の上に配置され、上記分離パターンにより離隔して配置された前面電極パターン、及び上記後面電極パターンの間または上記後面電極パターンの上部に配置された絶縁パターンを含み、上記前面電極パターンは、上記コンタクトパターンの内に挿入されて上記後面電極パターンと電気的に連結されることを含む。

【0008】

本発明に係る太陽電池の製造方法は、基板の上に互いに離隔して配置された複数個の後面電極パターン及び上記後面電極パターンの間、または上記後面電極パターンの上部に絶縁パターンを形成するステップ、上記後面電極パターンが配置された上記基板の上に電極間の連結のためのコンタクトパターン及び単位セルに分けるための分離パターンを含む光吸収層を形成するステップ、及び上記光吸収層の上に配置され、上記分離パターンにより離隔して配置された前面電極パターンを形成するステップを含み、上記前面電極パターンは、上記コンタクトパターンの内に挿入されて上記後面電極パターンと電気的に連結されることを含む。

【発明の効果】

【0009】

第１及び第２実施形態に係る太陽電池及びその製造方法は、第１絶縁パターンが後面電極パターンの上に配置されて、各セルを区分するためのレーザーパターニング工程時、下部の後面電極パターンが損傷することを防止することができる。

【0010】

また、分離パターンが形成された後にも第１絶縁パターンによって後面電極パターンが外部に露出せず、後面電極パターンの酸化を防止し、不純物から後面電極パターンを保護することができる。

【0011】

また、レーザーを用いて各々のセルを分離するので、隣接するセルの間隔を縮めることができ、工程を単純化することができ、外部の光が入射される領域の面積を増大させることができる。

【0012】

また、機械的なストレスによる損傷を減らして、太陽電池の効率を向上させることができる。

【0013】

第３実施形態に係る太陽電池及びその製造方法は、後面電極パターンの間に第２絶縁パターンが配置されて、後面電極パターンと第２絶縁パターンとの結合力を増大させることができる。

【0014】

即ち、後面電極パターンと第２絶縁パターンとの結合力が増大して、後面電極パターンが基板から剥離される現象を防止することができる。

【0015】

また、後面電極パターンを形成するために、レーザーでパターニングする場合、後面電極パターンのエッジ（edge）領域が浮き上がるとか、剥離される現象が発生するが、本実施形態では後面電極パターンを形成するためにはレーザーを使用しないので、レーザーパターニングに対する後面電極パターンの変形を防止することができる。

【0016】

また、後面電極パターンが浮き上がらないので、以後、光吸収層が安定的に形成されて太陽電池の品質及び効率を向上させることができる。

【0017】

また、後面電極パターンの間に第２絶縁パターンが形成されて、各々の後面電極パターンの間に発生する漏洩電流を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【図5】本発明の第１実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【図6】本発明の第１実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【図7】本発明の第１実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【図8】本発明の第１実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【図9】本発明の第１実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【図10】本発明の第１実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【図11】本発明の第２実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【図12】本発明の第２実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【図13】本発明の第２実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【図14】本発明の第２実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【図15】本発明の第３実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【図16】本発明の第３実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【図17】本発明の第３実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【図18】本発明の第３実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【図19】本発明の第３実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【図20】本発明の第３実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【図21】本発明の第３実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【図22】本発明の第３実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【図23】本発明の第３実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明を説明するに当たって、各基板、層、膜、または電極などが、各基板、層、膜、または電極などの“上（on）”に、または“下（under）”に形成されることと記載される場合において、“上（on）”と“下（under）”は、“直接（directly）”または“他の構成要素を介して（indirectly）”形成されることを全て含む。また、各構成要素の上または下に対する基準は、図面を基準として説明する。図面において、各構成要素のサイズは説明のために誇張することがあり、実際に適用されるサイズを意味するものではない。

【0020】

図１乃至図１０は、本発明の第１実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【0021】

まず、図１に示すように、基板１００の上に後面電極２０１を形成する。

【0022】

上記基板１００はガラス（glass）が使われており、アルミナのようなセラミック基板、ステンレススチール、チタニウム基板、またはポリマー基板なども使用できる。

【0023】

ガラス基板にはソーダライムガラス（soda lime glass）を使用することができ、ポリマー基板にはポリイミド（polyimide）を使用することができる。

【0024】

また、上記基板１００は、リジド（rigid）、またはフレキシブル（flexible）である。

【0025】

上記後面電極２０１は、金属などの導電体で形成される。

【0026】

例えば、上記後面電極２０１はモリブデン（Ｍｏ）ターゲットを使用して、スパッタリング（sputtering）工程により形成される。

【0027】

これは、モリブデン（Ｍｏ）が有する高い電気伝導度、光吸収層とのオーミック（ohmic）接合、Ｓｅ雰囲気下での高温安全性のためである。

【0028】

また、図面に図示してはいないが、上記後面電極２０１は、少なくとも１つ以上の層に形成される。

【0029】

上記後面電極２０１が複数個の層に形成される時、上記後面電極２０１をなす層は互いに異なる物質で形成される。

【0030】

そして、図２に示すように、上記後面電極２０１の上に複数個の第１絶縁パターン１０を形成する。

【0031】

上記第１絶縁パターン１０は、上記後面電極２０１の上に絶縁膜を形成した後、上記絶縁膜にパターニング工程を進行して形成される。

【0032】

上記絶縁膜は、スパッタリング（sputtering）工程、熱蒸着工程、スプレー（spray）工程、スピンコーティング（spin coating）工程のうち、いずれか１つで進行して形成される。

【0033】

上記第１絶縁パターン１０を形成するためのパターニング工程は、フォトリソグラフィ（photolithography）工程を用いた湿式または乾式エッチング工程により進行される。

【0034】

上記第１絶縁パターン１０は、上記後面電極２０１及び以後に形成される光吸収層と反応が起こらない絶縁物質または高分子化合物で形成される。

【0035】

その例に、上記第１絶縁パターン１０は、ＳｉＯ_ｘ（ｘ＝２〜４）、ＳｉＮ_ｘ（ｘ＝４）、高分子化合物ＰＭＭＡ（Polymethyl methacrylate）、ポリイミド（polyimide）、ポリプロピレン（polypropylene）のうち、いずれか１つで形成される。

【0036】

この際、上記第１絶縁パターン１０は、各々のセルを分離できるように、各セルの間に配置される。

【0037】

即ち、以後に形成される光吸収層と前面電極の位置を考慮して、各セルの間に配置されるように形成する。

【0038】

次に、図３に示すように、上記後面電極２０１にパターニング工程を進行して後面電極パターン２００を形成する。

【0039】

上記後面電極パターン２００は、上記第１絶縁パターン１０の間に上記基板１００が露出するように形成される。

【0040】

また、上記後面電極パターン２００は、ストライプ（stripe）形態またはマトリックス（matrix）形態に配置され、各々のセルに対応することができる。

【0041】

しかしながら、上記後面電極パターン２００は、上記の形態に限定されず、多様な形態に形成できる。

【0042】

そして、図４に示すように、上記後面電極２０１の上に光吸収層３００、第１バッファ層４００、及び第２バッファ層５００を形成する。

【0043】

上記光吸収層３００は、Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ系の化合物を含む。

【0044】

より詳しくは、上記光吸収層３００は、銅−インジウム−ガリウム−セレナイド系（Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅ_２、ＣＩＧＳ系）化合物を含む。

【0045】

これとは異なり、上記光吸収層３００は、銅−インジウム−セレナイド系（ＣｕＩｎＳｅ_２、ＣＩＳ系）化合物、または銅−ガリウム−セレナイド系（ＣｕＧａＳｅ_２、ＣＧＳ系）化合物を含むことができる。

【0046】

例えば、上記光吸収層３００を形成するために、銅ターゲット、インジウムターゲット、及びガリウムターゲットを使用して、上記後面電極２０１の上にＣＩＧ系金属プリカーソル（precursor）膜が形成される。

【0047】

以後、上記金属プリカーソル膜は、セレニゼーション（selenization）工程によって、セレニウム（Ｓｅ）と反応してＣＩＧＳ系光吸収層３００が形成される。

【0048】

また、上記金属プリカーソル膜を形成する工程及びセレニゼーション工程の間に、上記基板１００に含まれたアルカリ（alkali）成分が上記後面電極パターン２００を通じて、上記金属プリカーソル膜及び上記光吸収層３００に拡散される。

【0049】

アルカリ（alkali）成分は、上記光吸収層３００のグレーン（grain）サイズを向上させ、結晶性を向上させることができる。

【0050】

上記光吸収層３００は外部の光の入射を受けて、電気エネルギーに変換させる。上記光吸収層３００は光電効果により光起電力を生成する。

【0051】

上記第１バッファ層４００は、硫化カドミウム（ＣｄＳ）が上記光吸収層３００の上に積層して形成される。

【0052】

この際、上記第１バッファ層４００はｎ型半導体層であり、上記光吸収層３００はｐ型半導体層である。したがって、上記光吸収層３００及び第１バッファ層４００はｐｎ接合を形成する。

【0053】

そして、上記第２バッファ層５００は、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ｉ−ＺｎＯのうち、いずれか１つを含む透明電極層に形成される。

【0054】

上記第１バッファ層４００及び第２バッファ層５００は、上記光吸収層３００と以後に形成される前面電極との間に配置される。

【0055】

即ち、上記光吸収層３００と前面電極は格子定数とエネルギーバンドギャップの差が大きいため、バンドギャップが２物質の中間に位置する上記第１バッファ層４００及び第２バッファ層５００を挿入して良好な接合を形成することができる。

【0056】

本実施形態では、２つのバッファ層を上記光吸収層３００の上に形成したが、これに限定されず、上記バッファ層は１つの層のみで形成されることもできる。

【0057】

次に、図５に示すように、上記光吸収層３００、第１バッファ層４００、及び第２バッファ層５００を貫通するコンタクトパターン３１０を形成する。

【0058】

上記コンタクトパターン３１０は、レーザー（laser）を照射（irradiate）して形成することができ、上記後面電極パターン２００の一部が露出する。

【0059】

この際、上記第２バッファ層５００は、上記光吸収層３００及び第１バッファ層４００と異なる波長のレーザーを使用して工程が進行されることもでき、またはレンズを介してレーザーの集光程度に従う強度（intensity）を調節して進行されることもできる。

【0060】

上記第２バッファ層５００は、高いエネルギーバンドギャップを有するため、相対的に高い出力のレーザーを使用し、上記第１バッファ層４００及び光吸収層３００は相対的に低いエネルギーバンドギャップを有するため、相対的に低い出力のレーザーを使用して上記コンタクトパターン３１０を形成することができる。

【0061】

そして、図６に示すように、上記第２バッファ層５００の上に透明な導電物質を積層して前面電極６００及び接続配線７００を形成する。

【0062】

上記透明な導電物質を上記第２バッファ層５００の上に積層させる時、上記透明な導電物質が上記コンタクトパターン３１０の内部にも挿入されて、上記接続配線７００を形成することができる。

【0063】

上記後面電極パターン２００と前面電極６００は、上記接続配線７００により電気的に連結される。

【0064】

上記前面電極６００は、上記第２バッファ層５００の上にスパッタリング工程を進行してアルミニウムまたはアルミナでドーピングされた酸化亜鉛で形成される。

【0065】

上記前面電極６００は、上記光吸収層３００とｐｎ接合を形成するウィンドウ（window）層であって、太陽電池の前面の透明電極の機能をするため、光透過率が高く、電気伝導性の良い酸化亜鉛（ＺｎＯ）で形成される。

【0066】

この際、上記酸化亜鉛にアルミニウムまたはアルミナをドーピングすることで、低い抵抗値を有する電極を形成することができる。

【0067】

上記前面電極６００である酸化亜鉛薄膜は、ＲＦスパッタリング方法によりＺｎＯターゲットを使用して蒸着する方法と、Ｚｎターゲットを用いた反応性スパッタリング、そして有機金属化学蒸着法等により形成できる。

【0068】

また、電気光学的特性に優れるＩＴＯ（Indium tin Oxide）薄膜を酸化亜鉛薄膜の上に蒸着した２重構造を形成することもできる。

【0069】

次に、図７に示すように、上記光吸収層３００、第１バッファ層４００、及び第２バッファ層５００を貫通する分離パターン３２０を形成する。

【0070】

上記分離パターン３２０は、レーザー（laser）を照射（irradiate）して形成することができ、上記第１絶縁パターン１０の上面が露出するように形成することができる。

【0071】

上記分離パターン３２０を形成するためのレーザーは、５３２〜１０６４ｎｍの波長を有し、５〜２０Ｗのパワーを有することができる。

【0072】

上記第１バッファ層４００、第２バッファ層５００、及び前面電極６００は、上記分離パターン３２０により区分され、上記第１絶縁パターン１０と分離パターン３２０により各々のセルＣ１、Ｃ２は互いに分離できる。

【0073】

この際、上記第１絶縁パターン１０が上記後面電極パターン２００の上に配置されて、レーザーによりパターニングされる時、下部の上記後面電極パターン２００が損傷することを防止することができる。

【0074】

また、上記分離パターン３２０が形成された後にも上記第１絶縁パターン１０により上記後面電極パターン２００が外部に露出しないので、上記後面電極パターン２００の酸化を防止し、不純物から上記後面電極パターン２００を保護することができる。

【0075】

この際、上記分離パターン３２０の形成時、隣り合うセルを互いに電気的に分離するために、オーバーエッチング（overetch）を進行して上記第１絶縁パターン１０の一部も除去されることもできる。

【0076】

しかしながら、上記第１絶縁パターン１０が全て除去されることなく、上記後面電極パターン２００は露出しない。

【0077】

本実施形態で、上記分離パターン３２０の幅と上記第１絶縁パターン１０の幅が同一に形成されたが、これに限定されず、上記分離パターン３２０の幅は上記第１絶縁パターン１０の幅より狭く形成される。

【0078】

即ち、図８に示すように、上記分離パターン３２０は、各セルＣ１、Ｃ２を分離させることができるパターンの幅で形成され、上記第１絶縁パターン１０が上記分離パターン３２０の幅より広く形成される。

【0079】

また、図９に示すように、上記分離パターン３２０は、上記第１絶縁パターン１０の幅より広く形成されることもできる。

【0080】

そして、上記分離パターン３２０により上記第１バッファ層４００、第２バッファ層５００、及び光吸収層３００は、ストライプ形態またはマトリックス形態に配置される。

【0081】

上記分離パターン３２０は、上記の形態に限定されず、多様な形態に形成できる。

【0082】

上記分離パターン３２０により上記後面電極パターン２００、光吸収層３００、第１バッファ層４００、第２バッファ層５００、及び前面電極６００を含むセルＣ１、Ｃ２が形成される。

【0083】

この際、上記接続配線７００により各々のセルＣ１、Ｃ２は互いに連結できる。即ち、上記接続配線７００は、第２セルＣ２の後面電極パターン２００と上記第２セルＣ２に隣接する上記第１セルＣ１の前面電極６００を電気的に連結する。

【0084】

次に、図１０に示すように、上記前面電極６００の上に透明樹脂８００及び上部基板９００を形成する。

【0085】

上記透明樹脂８００は、ＥＶＡ（Ethylene Vinyle Acetate copolymer）を用いた熱工程を進行して形成することができ、上記上部基板９００は半強化ガラスで形成することができる。

【0086】

この際、上記透明樹脂８００は、上記分離パターン３２０の内部にも挿入されて、上記分離パターン３２０には上記第１絶縁パターン１０と透明樹脂８００の積層構造が形成される。

【0087】

図１１乃至図１４は、本発明の第２実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【0088】

第２実施形態において、第１実施形態と同一に構成及び動作する構成要素に対しては同一な符号を与えて、これに対する詳細な説明は省略する。

【0089】

まず、図１１に示すように、基板１００の上に後面電極２０１を形成する。

【0090】

上記基板１００はガラス（glass）が使われており、アルミナのようなセラミック基板、ステンレススチール、チタニウム基板、またはポリマー基板なども使用できる。

【0091】

上記後面電極２０１は、金属などの導電体で形成される。

【0092】

また、図面に図示してはいないが、上記後面電極２０１は少なくとも１つ以上の層に形成される。

【0093】

次に、図１２に示すように、上記後面電極２０１にパターニング工程を進行して後面電極パターン２００を形成する。

【0094】

上記後面電極パターン２００は、上記基板１００が露出するように形成される。

【0095】

また、上記後面電極パターン２００は、ストライプ（stripe）形態またはマトリックス（matrix）形態に配置され、各々のセルに対応することができる。

【0096】

そして、図１３に示すように、上記後面電極パターン２００が形成された上記基板１００の上に絶縁膜５を形成する。

【0097】

上記絶縁膜５は、スパッタリング（sputtering）工程、熱蒸着工程、スプレー（spray）工程、スピンコーティング（spin coating）工程のうち、いずれか１つで進行して形成される。

【0098】

上記絶縁膜５は、上記後面電極２０１及び以後に形成される光吸収層と反応が起こらない絶縁物質または高分子化合物で形成される。

【0099】

その例に、上記絶縁膜５は、ＳｉＯ_ｘ（ｘ＝２〜４）、ＳｉＮ_ｘ（ｘ＝４）、高分子化合物ＰＭＭＡ（Polymethyl methacrylate）、ポリイミド（polyimide）、ポリプロピレン（polypropylene）のうち、いずれか１つで形成される。

【0100】

次に、図１４に示すように、上記後面電極パターン２００の上に複数個の第１絶縁パターン１０を形成する。

【0101】

上記第１絶縁パターン１０は、上記後面電極パターン２００の上に形成された上記絶縁膜５にフォトリソグラフィ（photolithography）工程を用いた湿式または乾式エッチング工程により進行して形成される。

【0102】

この際、上記第１絶縁パターン１０は、各々のセルを分離することができるように、各セルの間に配置される。

【0103】

即ち、以後に形成される光吸収層と前面電極の位置を考慮して、各セルの間に配置されるように形成する。

【0104】

そして、上記第１絶縁パターン１０の上に光吸収層３００及び前面電極６００を形成する工程は、第１実施形態の図４乃至図１０に図示された方法と同一であるので、以後の工程は省略する。

【0105】

以上、説明した第１及び第２実施形態に係る太陽電池及びその製造方法は、第１絶縁パターンが後面電極パターンの上に配置されて、各セルを区分するためのレーザーパターニング工程時、下部の後面電極パターンが損傷することを防止することができる。

【0106】

また、分離パターンが形成された後にも、第１絶縁パターンによって後面電極パターンが外部に露出しないので、後面電極パターンの酸化を防止し、不純物から後面電極パターンを保護することができる。

【0107】

また、レーザーを用いて各々のセルを分離するので、隣接するセルの間隔を縮めることができ、工程が単純化することができ、外部の光が入射される領域の面積を増大させることができる。

【0108】

また、機械的なストレスによる損傷を減らして、太陽電池の効率を向上させることができる。

【0109】

図１５乃至図２２は、本発明の第３実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。

【0110】

まず、図１５に示すように、基板１００の上に第２絶縁パターン１１０を形成する。

【0111】

上記基板１００はガラス（glass）が使われており、アルミナのようなセラミック基板、ステンレススチール、チタニウム基板、またはポリマー基板なども使用できる。

【0112】

ガラス基板には、ソーダライムガラス（soda lime glass）を使用することができる。

【0113】

また、上記基板１００は、リジド（rigid）またはフレキシブル（flexible）である。

【0114】

上記第２絶縁パターン１１０は、上記基板１００の上に絶縁膜（図示せず）を形成した後、上記絶縁膜をパターニング（patterning）して形成することができ、上記第２絶縁パターン１１０の間の基板１００が露出するように形成される。

【0115】

この際、上記絶縁膜は、フォトレジスト（photoresist）で形成され、上記フォトレジスト（photoresist）にフォトリソグラフィ（photolithography）工程を進行して上記第２絶縁パターン１１０を形成することができる。

【0116】

しかしながら、上記第２絶縁パターン１１０を形成する方法は、これに限定されず、上記基板１００にフォトレジストまたは絶縁物質をスクリーンプリンティング（screen printing）方式を進行したり、インクジェットプリンティング（inkjet printing）、またはグラビアプリンティング（gravure printing）方式を進行して形成することができる。

【0117】

また、上記基板１００に直接フォトリソグラフィ工程を進行して、上記基板１００の一部を除去することで、上記第２絶縁パターン１１０を形成することができる。

【0118】

即ち、上記第２絶縁パターン１１０は、上記基板１００と同じ物質で形成されたり、フォトレジストまたは絶縁物質で形成される。

【0119】

そして、上記第２絶縁パターン１１０は、以後に形成される後面電極パターンの位置を考慮して、上記後面電極パターンの間に配置できるように形成する。

【0120】

そして、図１６に示すように、上記第２絶縁パターン１１０が形成された上記基板１００の上に後面電極膜２０１を形成する。

【0121】

上記後面電極膜２０１は、金属などの導電体で形成される。

【0122】

例えば、上記後面電極膜２０１は、モリブデン（Ｍｏ）ターゲットを使用して、スパッタリング（sputtering）工程により形成される。

【0123】

これは、モリブデン（Ｍｏ）が有する高い電気伝導度、光吸収層とのオーミック（ohmic）接合、Ｓｅ雰囲気下での高温安全性のためである。

【0124】

また、図面に図示してはいないが、上記後面電極膜２０１は、少なくとも１つ以上の層に形成される。

【0125】

上記後面電極膜２０１が複数個の層に形成される時、上記後面電極膜２０１をなす層は互いに異なる物質で形成される。

【0126】

次に、図１７に示すように、上記第２絶縁パターン１１０の間の上記基板１００の上に後面電極パターン２００を形成する。

【0127】

上記後面電極パターン２００は、上記第２絶縁パターン１１０が露出するように上記後面電極２０１の一部を除去して形成される。

【0128】

この際、化学機械的研磨（Chemical Mechanical Polishing；ＣＭＰ）、湿式エッチング（wet etch）、乾式エッチング（dry etch）、及びサンドブラスト（sandblast）のうち、いずれか１つの工程により上記後面電極２０１の一部を除去することができる。

【0129】

この際、上記第２絶縁パターン１１０と上記後面電極パターン２００の高さは同一に形成される。

【0130】

即ち、上記第２絶縁パターン１１０の上面と上記後面電極パターン２００の上面は同一水平面上に配置される。

【0131】

しかしながら、上記第２絶縁パターン１１０と後面電極パターン２００の高さは、これに限定されず、上記後面電極パターン２００の高さは上記第２絶縁パターン１１０の高さより低く形成される。

【0132】

即ち、上記第２絶縁パターン１１０が露出するように上記後面電極２０１の一部を除去する工程のうち、上記後面電極２０１にオーバーエッチング（over etch）を行って上記後面電極パターン２００の高さを上記第２絶縁パターン１１０の高さより低く形成することができる。

【0133】

この際、上記後面電極パターン２００の間に上記第２絶縁パターン１１０が配置されて、上記後面電極パターン２００と第２絶縁パターン１１０との結合力を増大させることができる。

【0134】

即ち、上記後面電極パターン２００と第２絶縁パターン１１０との結合力が増大して、上記後面電極パターン２００が上記基板１００から剥離される現象を防止することができる。

【0135】

そして、上記第２絶縁パターン１１０の幅は、上記後面電極パターン２００の幅より狭く形成される。

【0136】

また、上記後面電極パターン２００は、ストライプ（stripe）形態またはマトリックス（matrix）形態に配置され、各々のセルに対応することができる。

【0137】

しかしながら、上記後面電極パターン２００は、上記の形態に限定されず、多様な形態に形成できる。

【0138】

この際、上記第２絶縁パターン１１０が形成された後、上記第２絶縁パターン１１０の間に上記後面電極パターン２００を形成して、上記後面電極パターン２００を別にパターニングしなくてもよい。

【0139】

即ち、上記後面電極パターン２００を形成するために、レーザーでパターニングする場合、後面電極パターンのエッジ（edge）領域が浮き上がるとか、剥離される現象が発生するが、本実施形態では後面電極パターンを形成するためにはレーザーを使用しないので、レーザーパターニングに対する上記後面電極パターン２００の変形を防止することができる。

【0140】

また、上記後面電極パターン２００が浮き上がらないので、以後、光吸収層が安定的に形成されて太陽電池の品質及び効率を向上させることができる。

【0141】

そして、図面に図示してはいないが、上記後面電極パターン２００を形成した後、上記第２絶縁パターン１１０を除去することもできる。

【0142】

また、上記基板１００の上に後面電極パターン２００を形成する方法は、これに限定されるものではない。

【0143】

即ち、図１８に示すように、上記基板１００の一部を除去して上記基板１００から延びた第２絶縁パターン１１０を形成した後、上記後面電極パターン２００を上記第２絶縁パターン１１０の間に形成することができる。

【0144】

この際、上記第２絶縁パターン１１０は、上記基板１００と同じ物質で形成される。

【0145】

そして、図１９に示すように、上記後面電極パターン２００及び第２絶縁パターン１１０が形成された上記基板１００の上に光吸収層３００、第１バッファ層４００、及び第２バッファ層５００を形成する。

【0146】

上記光吸収層３００は、Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ系の化合物を含む。

【0147】

より詳しくは、上記光吸収層３００は、銅−インジウム−ガリウム−セレナイド系（Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅ_２、ＣＩＧＳ系）化合物を含む。

【0148】

これとは異なり、上記光吸収層３００は、銅−インジウム−セレナイド系（ＣｕＩｎＳｅ_２、ＣＩＳ系）化合物、または銅−ガリウム−セレナイド系（ＣｕＧａＳｅ_２、ＣＧＳ系）化合物を含むことができる。

【0149】

例えば、上記光吸収層３００を形成するために、銅ターゲット、インジウムターゲット、及びガリウムターゲットを使用して、上記後面電極２０１の上にＣＩＧ系金属プリカーソル（precursor）膜が形成される。

【0150】

以後、上記金属プリカーソル膜は、セレニゼーション（selenization）工程により、セレニウム（Ｓｅ）と反応してＣＩＧＳ系光吸収層３００が形成される。

【0151】

また、上記金属プリカーソル膜を形成する工程及びセレニゼーション工程の間に、上記基板１００に含まれたアルカリ（alkali）成分が上記後面電極パターン２００を通じて、上記金属プリカーソル膜及び上記光吸収層３００に拡散される。

【0152】

アルカリ（alkali）成分は、上記光吸収層３００のグレーン（grain）サイズを向上させ、結晶性を向上させることができる。

【0153】

上記光吸収層３００は外部の光の入射を受けて、電気エネルギーに変換させる。上記光吸収層３００は光電効果によって光起電力を生成する。

【0154】

この際、上記後面電極パターン２００の間に上記第２絶縁パターン１１０が形成されて、各々の上記後面電極パターン２００の間に発生する漏洩電流を防止することができる。

【0155】

上記第１バッファ層４００は、硫化カドミウム（ＣｄＳ）が上記光吸収層３００の上に積層して形成される。

【0156】

この際、上記第１バッファ層４００はｎ型半導体層であり、上記光吸収層３００はｐ型半導体層である。したがって、上記光吸収層３００及び第１バッファ層４００はｐｎ接合を形成する。

【0157】

そして、上記第２バッファ層５００は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）をターゲットにしてスパッタリング工程を進行して形成される。

【0158】

上記第１バッファ層４００及び第２バッファ層５００は、上記光吸収層３００と以後に形成される前面電極との間に配置される。

【0159】

即ち、上記光吸収層３００と前面電極は格子定数とエネルギーバンドギャップの差が大きいため、バンドギャップが２物質の中間に位置する上記第１バッファ層４００及び第２バッファ層５００を挿入して良好な接合を形成することができる。

【0160】

次に、図２０に示すように、上記光吸収層３００、第１バッファ層４００、及び第２バッファ層５００を貫通するコンタクトパターン３１０を形成する。

【0161】

上記コンタクトパターン３１０は、上記第１バッファ層４００、第２バッファ層５００、及び光吸収層３００を貫通するように形成される。

【0162】

また、上記コンタクトパターン３１０は機械的パターニングにより形成され、これに限定されず、レーザー（laser）を照射（irradiate）してパターニングされることもできる。

【0163】

この際、上記コンタクトパターン３１０の形成により上記後面電極パターン２００の一部が露出する。

【0164】

そして、図２１に示すように、上記第２バッファ層５００の上に透明な導電物質を積層して前面電極６００及び接続配線７００を形成する。

【0165】

上記透明な導電物質を上記第２バッファ層５００の上に積層させる時、上記透明な導電物質が上記コンタクトパターン３１０の内部にも挿入されて、上記接続配線７００を形成することができる。

【0166】

上記後面電極パターン２００と前面電極６００は、上記接続配線７００により電気的に連結される。

【0167】

上記前面電極６００は、上記第２バッファ層５００の上にスパッタリング工程を進行してアルミナでドーピングされた酸化亜鉛、または酸化亜鉛に伝導性物質がドーピングされた物質で形成される。

【0168】

上記前面電極６００は、上記光吸収層３００とｐｎ接合を形成するウィンドウ（window）層であって、太陽電池の前面の透明電極の機能をするため、光透過率が高く、電気伝導性の良い酸化亜鉛（ＺｎＯ）で形成される。

【0169】

この際、上記酸化亜鉛に、アルミニウム、アルミナ、または伝導性物質をドーピングすることで、低い抵抗値を有する電極を形成することができる。

【0170】

上記前面電極６００である酸化亜鉛薄膜は、スパッタリング方法によりＺｎＯターゲットを使用して蒸着する方法と、Ｚｎターゲットを用いた反応性スパッタリング、そして有機金属化学蒸着法等により形成される。

【0171】

また、電気光学的特性に優れるＩＴＯ（Indium tin Oxide）薄膜を酸化亜鉛薄膜の上に蒸着した２重構造を形成することもできる。

【0172】

次に、図２２に示すように、上記光吸収層３００、第１バッファ層４００、及び第２バッファ層５００を貫通する分離パターン３２０を形成する。

【0173】

上記分離パターン３２０は、上記前面電極６００、光吸収層３００、第１バッファ層４００、及び第２バッファ層５００貫通するように形成される。

【0174】

また、上記分離パターン３２０は、機械的パターニングにより形成され、これに限定されず、レーザー（laser）を照射（irradiate）してパターニングされることもできる。

【0175】

また、この際、上記分離パターン３２０の形成により上記後面電極パターン２００の一部が露出する。

【0176】

上記第１バッファ層４００、第２バッファ層５００、及び前面電極６００は、上記分離パターン３２０により区分され、上記分離パターン３２０により各々のセルＣ１、Ｃ２は互いに分離できる。

【0177】

そして、上記分離パターン３２０により上記第１バッファ層４００、第２バッファ層５００、及び光吸収層３００は、ストライプ形態またはマトリックス形態に配置される。

【0178】

上記分離パターン３２０は、上記の形態に限定されず、多様な形態に形成できる。

【0179】

上記分離パターン３２０により上記後面電極パターン２００、光吸収層３００、第１バッファ層４００、第２バッファ層５００、及び前面電極６００を含むセルＣ１、Ｃ２が形成される。

【0180】

この際、上記接続配線７００により各々のセルＣ１、Ｃ２は互いに連結できる。即ち、上記接続配線７００は、第２セルＣ２の後面電極パターン２００と上記第２セルＣ２に隣接する上記第１セルＣ１の前面電極６００を電気的に連結する。

【0181】

そして、図２３に示すように、上記前面電極６００の上に透明樹脂８００及び上部基板９００を形成する。

【0182】

上記透明樹脂８００は、ＥＶＡ（Ethylene Vinyle Acetate copolymer）を用いた熱工程を進行して形成することができ、上記上部基板９００は半強化ガラスで形成することができる。

【0183】

以上、説明した第３実施形態に係る太陽電池及びその製造方法は、後面電極パターンの間に第２絶縁パターンが配置されて、後面電極パターンと第２絶縁パターンとの結合力を増大させることができる。

【0184】

即ち、後面電極パターンと第２絶縁パターンとの結合力が増大して、後面電極パターンが基板から剥離される現象を防止することができる。

【0185】

また、後面電極パターンを形成するために、レーザーでパターニングする場合、後面電極パターンのエッジ（edge）領域が浮き上がるとか、剥離される現象が発生するが、本実施形態では、後面電極パターンを形成するためにはレーザーを使用しないので、レーザーパターニングに対する後面電極パターンの変形を防止することができる。

【0186】

また、後面電極パターンが浮き上がらないので、以後、光吸収層が安定的に形成されて太陽電池の品質及び効率を向上させることができる。

【0187】

また、後面電極パターンの間に第２絶縁パターンが形成されて、各々の後面電極パターンの間に発生する漏洩電流を防止することができる。

【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】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】