광전 박막 태양 전지용 다층 후면 전극, 박막 태양 전지 및 모듈의 제조를 위한 다층 후면 전극의 용도, 다층 후면 전극을 포함하는 광전 박막 태양 전지 및 모듈, 그리고 광전 박막 태양 전지 및 모듈의 제조 방법 document_id 1020147027721

[청구항 1] 광전 박막 태양 전지용 다층 후면 전극으로서, 기재된 순서대로 적어도 하나의 벌크 후면 전극층, 및 적어도 하나의 특히 오믹 콘택층을 포함하고, - 상기 콘택층은 적어도 하나의 금속칼코게나이드 소스를 이용한 물리적 또는 화학적 기상 증착에 의해 적어도 하나의 금속칼코게나이드를 포함하거나 또는 실질적으로 이것으로 이루어진 적어도 하나의 층의 도포에 의해 얻어지고, 이때 금속칼코게나이드의 금속은 특히 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈륨, 코발트 및/또는 니오븀으로부터 선택되고, 금속칼코게나이드의 칼코겐은 특히 셀레늄 및/또는 황으로부터 선택되고, 또는 - 상기 콘택층은 적어도 하나의 금속 소스를 이용한 물리적 기상 증 착에 의해 mo, w, ta, zr, nb 및/또는 co를 포함하거나 또는 실질적으로 이것으로 이루어진 적어도 하나의 금속 층(제 1 층)을 도포하고 칼코겐 분위기, 특히 셀레늄분위기 및/또는 황 분위기에서 및/또는 칼코겐화 수소 분위기, 특히 h 2 s-분위기 및/또는 h 2 se-분위기에서 300℃보다 높은, 바람직하게는 350℃보다 높은 온도로 상기 금속층의 처리하여 금속 칼코게나이드층(제 2 층)을 형성함으로써 얻어지고, 이때 상기 제 1 층과 벌크 후면 전극층은, 특히 각각 사용된 금속의 조성에서, 또는 금속층 및 벌크 후면 전극층에 다수의 금속이 존재하는 경우 상기 금속들의 적어도 하나의, 특히 모든 금속과 관련해서, 일치하지 않는, 다층 후면 전극 [청구항 2] 제 1 항에 있어서,상기 금속 칼코게나이드는 m = mo, w, ta, zr, co 또는 니오븀인 mse2, ms2 및/또는 m(se1-x,sx)2이고, 특히 mose2, wse2, tase2, nbse2, mo(se1-x,sx)2, w(se1-x,sx)2, ta(se1-x,sx)2 및/또는 nb(se1-x,sx)2 로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, x는 0 내지 1의값갖는것을특징으로 하는후면 전극. [청구항 3] 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,적어도 하나의 전도성배리어층, 특히 양방향 배리어층이상기벌크후면전극층과상기콘택층사이제공되는것을특징으로 하는후면 전극. [청구항 4] 제 3 항에 있어서,상기 배리어층이 알칼리 이온, 특히 나트륨 이온, 셀레늄, 셀레늄 화합물, 황 또는 황 화합물, 금속, 특히 cu, in, ga, fe, ni, al, ti, zr, hf, v, nb, ta 및/또는 w, 및/또는 알칼리 이온을 포함하는 화합물에 대한배리어인것을특징으로 하는후면 전극. [청구항 5] 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,상기 배리어층은 적어도 하나의 금속 질화물, 특히 tin, mon, tan, zrn 및/또는 wn, 적어도 하나의 금속 탄화물, 적어도 하나의 금속 붕소화물 및/또는 적어도 하나의 금속 실리콘 질화물, 특히 tisin, tasin 및/또는 wsin을 포함하거나 또는 실질적으로이것형성되는것을특징으로 하는후면 전극. [청구항 6] 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 벌크 후면 전극층은 v, mn, cr, mo, ti, co, zr, ta, nb 및/또는 w를 포함하거나 또는 실질적으로 이것으로 형성되고 및/또는 v, mn, cr, mo, ti, co, fe, ni, al, zr, ta, nb 및/또는 w를 함유한 합금을 포함하거나 또는 실질적으로이것형성되는것을특징으로 하는후면 전극. [청구항 7] 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 벌크 후면 전극층은 fe, ni, al, ti, zr, hf, v, nb, ta, w 및/또는 na로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소 및/또는 상기 원소들의 화합물로불순물첨가되는것을특징으로 하는후면 전극. [청구항 8] 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 콘택층의 제 1 층의 금속과 제 2 층의 금속이 일치하고 및/또는 상기 콘택층의 제 1 층의 금속 및/또는 제 2 층의 금속은벌크후면전극의금속일치하는것을특징으로 하는후면 전극. [청구항 9] 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 콘택층의 제 1 및/또는 제 2 층이 박막 태양 전지의 반도체 흡수체 층을 위한 적어도 하나의 도펀트, 특히 나트륨, 칼륨 및 리튬 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소 및/또는 바람직하게 산소, 셀레늄, 황, 붕소 및/또는 예컨대 요오드 또는 플루오르와 같은 할로겐을 가진 상기 원소들의 적어도 하나의 화합물 및/또는 바람직하게는 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈륨 및/또는 니오븀으로부터 선택된 금속을 가진 적어도 하나의 알칼리 금속 청동, 나트륨 청동 및/또는칼륨청동포함하는것을특징으로 하는후면 전극. [청구항 10] 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 물리적 기상 증착은 각각 바람직하게 고진공에서 물리적 증착(pvd)-코팅, 전자빔 증발기를 이용한 증착, 저항 증발기를 이용한 증착, 유도 증착, 아크 증착 및/또는 캐소드 스퍼터링(스퍼터 코팅), 특히 dc 또는 rf-마그네트론 스퍼터링을 포함하고, 상기 화학적 기상 증착은 화학 증착(cvd), 저압(low pressure)-cvd 및/또는상압포함하는것을특징으로 하는후면 전극. [청구항 11] 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 벌크 후면 전극층의 평균 두께는 50 nm 내지 500 nmm, 특히 80 nm 내지 250 nm이고, 및/또는 배리어층의 평균 두께는 10 nm 내지 250 nm, 특히 20 nm 내지 150 nm이고, 및/또는 콘택층의 평균 두께는 2 nm 내지 200 nm, 특히 5 nm내지인것을특징으로 하는후면 전극. [청구항 12] 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 벌크 후면 전극과 상기 콘택층이 몰리브덴 또는 텅스텐 또는 몰리브텐 합금 또는 텅스텐 합금, 특히 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금을 포함하거나 또는 실질적으로 몰리브덴 또는 텅스텐 또는 몰리브덴 합금 또는 텅스텐 합금, 특히 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금으로 형성되고, 및/또는 상기 벌크 후면 전극층은 몰리브덴 및/또는 텅스텐, 특히 몰리브덴을 포함하거나 또는 실질적으로 이것으로 형성되고, 상기 콘택층은 티타늄을 포함하거나또는실질적이것으로이루어지는것을특징으로 하는후면 전극. [청구항 13] 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 금속층(제 1 층)의 처리는박막태양전지의반도체 흡수체형성전중에이루어지는것을특징으로 하는후면 전극. [청구항 14] 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 벌크 후면 전극층은 몰리브덴 및/또는 텅스텐, 특히 몰리브덴을 포함하거나 또는 실질적으로 몰리브덴 및/또는 텅스텐, 특히 몰리브덴으로 형성되고,상기 전도성 배리어층은 tin을 포함하거나 또는 실질적으로 tin으로 형성되고, 특히 도펀트(들)를 함유하는 상기 콘택층은 mose2를 포함하거나또는실질적형성되는것을특징으로 하는후면 전극. [청구항 15] 제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 콘택층 내의 도펀트, 특히 나트륨 이온은 1014 내지 1017 atoms/㎠, 바람직하게 1014 내지 1016 atoms/㎠의농도존재하는것을특징으로 하는후면 전극. [청구항 17] 제 16 항에 있어서,기재된 순서대로, 적어도 하나의 기판층, 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 후면 전극층, 적어도 하나의, 특히 오믹 콘택층, 적어도 하나의, 특히 콘택층에 직접 접촉하는 반도체 흡수체 층, 특히 칼코파이라이트계 또는 캐스터라이트계 반도체 흡수체 층, 및 적어도 하나의 전면 전극포함하는박막 태양 전지. [청구항 18] 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,상기 반도체 흡수체 층과 상기 전면 전극 사이에 적어도 하나의 버퍼층, 특히 cds 또는 cds-프리 층을 포함하거나 또는 실질적으로 이것으로 형성된, 특히 zn(s,oh) 또는 in2s3를 포함하거나 또는 실질적으로 이것으로 형성된 적어도 하나의 층, 및/또는 진성 산화 아연 및/또는 고오믹 산화 아연을 포함하고 실질적으로 이것으로 형성된적어도하나의층제공되는것을특징으로 하는박막 태양 전지. [청구항 19] 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,적어도 하나의 전도성배리어층, 특히 양방향 배리어층은상기후면전극층과상기콘택층사이제공되는것을특징으로 하는박막 태양 전지. [청구항 20] 제 16 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 반도체 흡수체 층은 4원 ib-iiia-via-칼코파이라이트계층, 특히 cu(in,ga)se2-층, 5원 ib-iiia-via-칼코파이라이트계층, 특히 cu(in,ga)(sex,s s1-x)2-층 또는 케이스터라이트계층, 특히 cu2znsn(sex,se1-x)4-층, 예를 들어 cu2znsn(se)4-층 또는 cu2znsn(s)4-층이거나 이들을 포함할 수 있고, x는 0 내지 1의임의의값갖는것을특징으로 하는박막 태양 전지. [청구항 21] 제 16 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 콘택층은 적어도 하나의 금속층과 적어도 하나의 금속 칼코게나이드층을 포함하고, 전자는 후면 전극에 인접하거나 또는 상기 전극의 경계에 접하거나 또는 배리어층에 인접하거나 또는 배리어층의 경계에 접하고, 후자는 반도체 흡수체 층에 인접하거나또는상기층경계에접하는것을특징으로 하는박막 태양 전지.