박막형 태양전지 및 그 제조방법 document_id A220623055941

태양전지는 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치이다. 태양전지의 구조 및 원리에 대해서 간단히 설명하면, 태양전지는 P(positive)형 반도체와 N(negative)형 반도체를 접합시킨 PN접합 구조를 하고 있으며, 이러한 구조의 태양전지에 태양광이 입사되면, 입사된 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 상기 반도체 내에서 정공(hole) 및 전자(electron)가 발생하고, 이때, PN접합에서 발생한 전기장에 의해서 상기 정공(+)는 P형 반도체쪽으로 이동하고 상기 전자(-)는 N형 반도체쪽으로 이동하게 되어 전위가 발생하게 됨으로써 전력을 생산할 수 있게 되는 원리이다. 이와 같은 태양전지는 기판형 태양전지와 박막형 태양전지로 구분할 수 있다. 상기 기판형 태양전지는 실리콘과 같은 반도체물질 자체를 기판으로 이용하여 태양전지를 제조한 것이고, 상기 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체를 형성하여 태양전지를 제조한 것이다. 상기 기판형 태양전지는 상기 박막형 태양전지에 비하여 효율이 다소 우수하기는 하지만, 공정상 두께를 최소화하는데 한계가 있고 고가의 반도체 기판을 이용하기 때문에 제조비용이 상승되는 단점이 있다. 상기 박막형 태양전지는 상기 기판형 태양전지에 비하여 효율이 다소 떨어지기는 하지만, 얇은 두께로 제조가 가능하고 저가의 재료를 이용할 수 있어 제조비용이 감소되는 장점이 있어 대량생산에 적합하다. 상기 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 전면전극을 형성하고, 상기 전면전극 위에 반도체층을 형성하고, 상기 반도체층 위에 후면전극을 형성하여 제조된다. 여기서, 상기 전면전극은 광이 입사되는 수광면을 형성하기 때문에 상기 전면전극으로는 ZnO와 같은 투명도전물이 이용되는데, 기판이 대면적화됨에 따라 상기 투명도전물의 저항으로 인해서 전력손실이 크게 되는 문제가 발생하게 된다. 따라서, 박막형 태양전지를 복수 개의 단위셀로 나누고 복수 개의 단위셀을 직렬로 연결하는 구조로 형성함으로써 투명도전물의 저항으로 의한 전력손실을 최소화하는 방법이 고안되었다. 이하, 도면을 참조로 종래 복수 개의 단위셀이 직렬로 연결된 구조를 갖는 박막형 태양전지의 제조방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 1a 내지 도 1f는 종래의 박막형 태양전지의 제조공정을 도시한 단면도이다. 우선, 도 1a에서 알 수 있듯이, 기판(10) 상에 전면전극층(20a)을 형성한다. 다음, 도 1b에서 알 수 있듯이, 레이저 스크라이빙(Laser Scribing) 공정을 이용하여 상기 전면전극층(20a)의 소정영역을 제거하여 제1분리부(25)를 사이에 두고 이격되는 전면전극(20)을 형성한다. 다음, 도 1c에서 알 수 있듯이, 상기 기판(10) 전면에 반도체층(30a) 및 투명도전층(40a)을 차례로 형성한다. 다음, 도 1d에서 알 수 있듯이, 레이저 스크라이빙 공정을 이용하여 상기 반도체층(30a) 및 투명도전층(40a)의 소정영역을 제거하여 콘택부(35)를 사이에 두고 이격되는 반도체층(30) 및 투명도전층(40)을 형성한다. 다음, 도 1e에서 알 수 있듯이, 상기 기판(10) 전면에 후면전극층(50a)을 형성한다. 다음, 도 1f에서 알 수 있듯이, 레이저 스크라이빙 공정을 이용하여 상기 반도체층(30), 투명도전층(40), 및 후면전극층(50a)의 소정영역을 제거하여 제2분리부(45)를 형성한다. 따라서, 제2분리부(45)를 사이에 두고 이격되는 후면전극(50)이 형성된다. 그러나, 이와 같은 종래의 박막형 태양전지의 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있다. 첫째, 도 1f를 참조하면, 제1분리부(25)의 일단에서부터 제2분리부(45)의 일단까지의 영역("A"로 도시된 영역)은 태양전지로서 작동할 수 없는 데드존(dead zone)이다. 그런데, 종래에는 제1분리부(25), 콘택부(35) 및 제2분리부(45)가 소정 간격으로 이격되어 있기 때문에 태양전지로서 작동할 수 없는 데드존이 상당히 넓게 분포되어 있어, 그만큼 태양전지의 효율이 떨어지게 된다. 특히, 종래에는 화살표 방향으로 레이저를 조사하여 제2분리부(45)를 형성하게 되는데, 이때, 레이저를 조사하면 레이저가 조사되는 영역의 반도체층(30)과 투명도전층(40)이 분리되고, 투명도전층(40) 상부의 후면전극층(50a)은 분리되는 반도체층(30)과 투명도전층(40)의 충격에 의해서 함께 분리되게 된다. 따라서, 만약 제2분리부(45)를 콘택부(35)와 근접하게 형성할 경우에는 전면전극(20)과 접촉하는 후면전극(50)이 레이저 조사에 의한 충격으로 분리될 수 있어 콘택불량이 발생할 수 있고, 이와 같은 이유에서 종래와 같이 레이저 스크라이빙 공정을 이용하여 제2분리부(45)를 형성할 경우에는 제2분리부(45)를 콘택부(35)와 소정 간격으로 이격 형성하여야 했다. 둘째, 상기 제1분리부(25) 형성공정, 상기 콘택부(35) 형성공정, 및 상기 제2분리부(45) 형성공정과 같이 총 3차례에 걸친 레이저 스크라이빙 공정을 이용하기 때문에 레이저 스크라이빙 공정 중에 발생하는 잔유물이 기판에 잔존하여 기판이 오염될 우려가 커지고, 기판의 오염을 방지하기 위해 세정공정을 추가할 경우 그만큼 공정이 복잡해지고 생산성이 떨어지게 되는 문제점이 있다.