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고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈 및 이의 제조 방법

  • 기술번호 : KST2016004343
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요약 본 발명은 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 상세하게는 실리콘 웨이퍼의 상면을 에칭한 다음 표면을 재배열한 후 박막 공법을 이용하여 1~50㎛의 단결정 박막을 에피 성장시켜 박리막을 생성하거나 실리콘 웨이퍼 상에 이온주입 또는 레이져 공법에 의하여 1~50㎛의 결함면을 만들어 박리막을 생성한 후 박리막이 형성된 상면에 순차적으로 i형 비정질 실리콘층, p형 비정질 실리콘층, 투명 전극층 및 투명 전극을 순차적으로 적층시킨 다음, 배면에 금속 전극이 형성된 상면 강화 유리를 레진을 이용하여 부착한 후 박리막을 제외한 실리콘 웨이퍼를 분리하고, 이들을 회전시킨 상태에서 다시 박리막 상에 i형 비정질 실리콘층, p형 비정질 실리콘층, 투명 전극층 및 투명 전극을 순차적으로 적층시킨 다음, 배면에 금속 전극이 형성된 하면 강화 유리를 레진을 이용하여 부착함으로써 박막증착 기술을 통한 바텀-업 방식의 태양전지 제조 기술로 실리콘의 소비량은 줄이면서 종래의 태양전지와 동등한 수준의 발전효율을 내면서 대면적 모듈공정으로 비용을 절감할 수 있도록 하는 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
Int. CL H01L 31/042 (2014.01) H01L 31/18 (2006.01)
CPC H01L 31/046(2013.01) H01L 31/046(2013.01) H01L 31/046(2013.01) H01L 31/046(2013.01)
출원번호/일자 1020130012505 (2013.02.04)
출원인 재단법인 녹색에너지연구원
등록번호/일자 10-1424716-0000 (2014.07.23)
공개번호/일자
공고번호/일자 (20140804) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2013.02.04)
심사청구항수 23

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 재단법인 녹색에너지연구원 대한민국 전라남도 목포시

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 임철현 대한민국 전라남도 목포시 옥암로***번
2 이석호 대한민국 전라남도 무안군
3 송승헌 대한민국 전라남도 목포시 통일대로**번길
4 백수웅 대한민국 전라남도 목포시 양
5 한창준 대한민국 전라남도 나주시 남고문로 **-

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 선종철 대한민국 서울특별시 강남구 논현로**길 **, *층(역삼동, 삼화빌딩)(특허법인 두성)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 재단법인 녹색에너지연구원 전라남도 목포시
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2013.02.04 수리 (Accepted) 1-1-2013-0104082-81
2 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search
2013.10.16 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
3 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search
2013.11.20 수리 (Accepted) 9-1-2013-0098488-70
4 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2013.12.17 수리 (Accepted) 4-1-2013-5170319-74
5 의견제출통지서
Notification of reason for refusal
2014.01.22 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2014-0050592-35
6 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment
2014.02.28 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2014-0200129-03
7 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)
2014.02.28 수리 (Accepted) 1-1-2014-0200127-12
8 등록결정서
Decision to grant
2014.07.11 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2014-0474765-60
9 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2018.03.15 수리 (Accepted) 4-1-2018-0012701-96
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
실리콘 웨이퍼 상에 박리막을 형성한 다음 상기 박리막을 분리한 후 상기 박리막 상하면에 순차적으로 i형 비정질 실리콘인 제 1실리콘층과, p+형 비정질 실리콘 또는 n+형 비정질 실리콘인 제 2실리콘층이 형성되는 광전 변환부와;상기 광전 변환부의 제 2실리콘층 상면에 형성되는 상면 투명 전극층과;하나의 단위 셀을 이루도록 상기 상면 투명 전극층 상면에 형성되는 상면 금속 전극과;상기 상면 금속 전극과 대응되도록 일면에 제 1금속 전극이 구비되고, 상기 제 1금속 전극을 상기 상면 금속 전극과 면접시키되, 상기 상면 금속 전극과 제 1금속 전극의 면접으로 인한 공간부에 투명 전도성 레진을 충진하여 부착되는 상면 강화 유리와;상기 광전 변환부의 제 2실리콘층 하면에 형성되는 하면 투명 전극층과;상기 하면 투명 전극층 상면에 형성되는 하면 금속 전극; 및상기 하면 금속 전극과 대응되도록 일면에 제 2금속 전극이 구비되고, 상기 제 2금속 전극을 상기 하면 금속 전극과 면접시키되, 상기 하면 금속 전극과 제 2금속 전극의 면접으로 인한 공간부에 상기 투명 전도성 레진을 충진하여 부착되는 하면 강화 유리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈
2 2
제 1 항에 있어서,상기 박리막은,상기 실리콘 웨이퍼 상면에 에칭(ECE : electro chemical etching) 기법을 통해 다공성 상태로 에칭한 다음, 수소 가스를 이용하는 열처리(Annealing) 기법을 통해 표면 상태를 재배열한 후 화학기상증착(CVD) 기법, 분자선 증착(MBE) 기법, 스퍼터링(Sputtering) 기법중 선택된 하나의 기법으로 박리막을 에피 성장시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈
3 3
제 1 항에 있어서,상기 박리막은,상기 실리콘 웨이퍼 상면에 이온 주입 또는 레이져에 의해 상기 박리막과 동일 두께로 결함면을 생성하는 것을 특징으로 하는 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈
4 4
제 1 항에 있어서,상기 실리콘 웨이퍼는,단결정 실리콘인 것을 특징으로 하는 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈
5 5
제 1 항에 있어서,상기 박리막은,그 두께가 1~50㎛인 것을 특징으로 하는 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈
6 6
삭제
7 7
삭제
8 8
제 1 항에 있어서,상기 실리콘 웨이퍼는,상기 상면 강화 유리를 접착 후 상기 박리막에서 분리하여 제거하는 것을 특징으로 하는 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈
9 9
제 1 항에 있어서,상기 단위 셀은,하나의 웨이퍼 고정 기판에 다수개의 상기 실리콘 웨이퍼가 연속해서 배열되어 하나의 단위 셀군을 이루는 것을 특징으로 하는 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈
10 10
제 1 항에 있어서,상기 단위 셀은,하나의 웨이퍼 고정 기판에 다수개의 상기 실리콘 웨이퍼가 연속해서 배열되어 하나의 단위 셀군을 이루고, 상기 단위 셀군이 상호 이격되어 복수개가 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈
11 11
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,상기 상면 강화 유리 및 하면 강화 유리는,상기 웨이퍼 고정 기판과 동일 사이즈로 제작되고, 일면에 복수의 상기 상면 금속 전극 또는 하면 금속 전극이 배열되어 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈
12 12
제 12 항에 있어서,상기 단위 셀군은,상기 상면 강화 유리 및 하면 강화 유리를 절단하여 복수의 모듈로 제작되는 것을 특징으로 하는 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈
13 13
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,상기 웨이퍼 고정 기판은,유리 기판, 금속 기판, 세라믹 기판중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈
14 14
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,상기 웨이퍼 고정 기판은,상기 실리콘 웨이퍼와 함께 상기 박리막에서 제거되는 것을 특징으로 하는 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈
15 15
제 1 항의 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈을 제조하는 방법에 있어서,실리콘 웨이퍼 상면에 박리막을 형성하는 제 1공정과;상기 박리막의 상면에 i형 비정질 실리콘인 제 1실리콘층을 형성하는 제 2공정과;상기 제 1실리콘층의 상면에 p+형 비정질 실리콘 또는 n+형 비정질 실리콘인 제 2실리콘층을 형성하는 제 3공정과;상기 제 2실리콘층 상면에 전면 투명 전극층을 형성하는 제 4공정과;상기 전면 투명 전극층 상면에 상면 금속 전극을 형성하여 단위 셀을 제작하는 제 5공정과;상기 상면 금속 전극과 대응되도록 하면에 제 1금속 전극이 형성된 상면 강화 유리를 부착하되, 상기 상면 금속 전극과 제 1금속 전극의 면접으로 인한 공간부에 투명 전도성 레진을 충진하여 상기 단위 셀과 상면 강화 유리를 부착하는 제 6공정과;상기 박리막에서 상기 실리콘 웨이퍼를 분리하여 제거하는 제 7공정과;상기 박리막의 배면에 상기 제 1실리콘층을 형성하는 제 8공정과;상기 제 1실리콘층의 상면에 상기 제 2실리콘층을 형성하는 제 9공정과;상기 제 2실리콘층 상면에 하면 투명 전극층을 형성하는 제 10공정과;상기 하면 투명 전극층 상면에 하면 금속 전극을 형성하여 단위 셀을 완성시키는 제 11공정; 및상기 하면 금속 전극과 대응되도록 상면에 제 2금속 전극이 형성된 하면 강화 유리를 부착하되, 상기 하면 금속 전극과 제 2금속 전극의 면접으로 인한 공간부에 투명 전도성 레진을 충진하여 상기 단위 셀과 하면 강화 유리를 부착하는 제 12공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈의 제조 방법
16 16
제 15 항에 있어서,상기 제 1공정은,상기 실리콘 웨이퍼 상면에 에칭(ECE : electro chemical etching) 기법을 통해 다공성 상태로 에칭하는 제 1-1공정과;수소 가스를 이용하는 열처리(Annealing) 기법을 통해 표면 상태를 재배열하는 1-2공정; 및화학기상증착(CVD) 기법, 분자선 증착(MBE) 기법, 스퍼터링(Sputtering) 기법중 선택된 하나의 기법으로 박리막을 에피 성장시키는 1-3공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈의 제조 방법
17 17
제 15 항에 있어서,상기 제 1공정은,상기 실리콘 웨이퍼 상면에 이온 주입 또는 레이져에 의해 상기 박리막과 동일 두께로 결함면을 생성하는 것을 특징으로 하는 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈의 제조 방법
18 18
제 15 항에 있어서,상기 실리콘 웨이퍼는,단결정 실리콘인 것을 특징으로 하는 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈의 제조 방법
19 19
제 15 항에 있어서,상기 박리막은,그 두께가 1~50㎛인 것을 특징으로 하는 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈의 제조 방법
20 20
삭제
21 21
삭제
22 22
제 15 항에 있어서,상기 단위 셀은,하나의 웨이퍼 고정 기판에 다수개의 상기 실리콘 웨이퍼가 연속해서 배열되어 하나의 단위 셀군을 이루는 것을 특징으로 하는 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈의 제조 방법
23 23
제 15 항에 있어서,상기 단위 셀은,하나의 웨이퍼 고정 기판에 다수개의 상기 실리콘 웨이퍼가 연속해서 배열되어 하나의 단위 셀군을 이루고, 상기 단위 셀군이 상호 이격되어 복수개가 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈의 제조 방법
24 24
제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,상기 상면 강화 유리 및 하면 강화 유리는,상기 웨이퍼 고정 기판과 동일 사이즈로 제작되고, 일면에 복수의 상기 상면 금속 전극 또는 하면 금속 전극이 배열되어 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈의 제조 방법
25 25
제 23 항에 있어서,상기 단위 셀군은,상기 제 1공정~ 제 12공정 완료후에 상기 상면 강화 유리 및 하면 강화 유리를 절단하여 복수의 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈로 제작되는 것을 특징으로 하는 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈의 제조 방법
26 26
제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,상기 웨이퍼 고정 기판은,유리 기판, 금속 기판, 세라믹 기판중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈의 제조 방법
27 27
제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,상기 웨이퍼 고정 기판은,상기 제 7공정에서 상기 실리콘 웨이퍼와 함께 상기 박리막에서 제거되는 것을 특징으로 하는 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈의 제조 방법
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