JP2013509707A - 太陽電池及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】実施例は、太陽電池及びその製造方法を提供する。
【解決手段】実施例による太陽電池は、太陽電池セル上に配置された上部基板と、及び前記上部基板上に配置されたホログラムパターンを含む。実施例による太陽電池の製造方法は、太陽電池セル上に上部基板を形成する段階と、及び前記上部基板上にホログラムパターンを形成する段階と、を含む。
【選択図】図３
【解決手段】実施例による太陽電池は、太陽電池セル上に配置された上部基板と、及び前記上部基板上に配置されたホログラムパターンを含む。実施例による太陽電池の製造方法は、太陽電池セル上に上部基板を形成する段階と、及び前記上部基板上にホログラムパターンを形成する段階と、を含む。
【選択図】図３
Description
実施例は、太陽電池及びその製造方法に関するものである。
最近エネルギーの需要が増加することによって、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らに対する開発が進行されている。
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ヘ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。
また、太陽電池の光電変換効率が改善されることによって、太陽光発電モジュールを具備した多くの太陽光発電システムが住居用途のみならず、商業建物の外部に設置されるのに至った。
このような太陽電池の美的な機能を向上させるために太陽電池の外観及び表示機能が重要になってきている。
実施例は、審美感及び飾り性を提供することができる太陽電池及びその製造方法を提供する。
実施例による太陽電池は、太陽電池セル上に配置された上部基板と、及び前記上部基板上に配置されたホログラムパターンを含む。
実施例による太陽電池の製造方法は、太陽電池セル上に上部基板を形成する段階と、及び前記上部基板上にホログラムパターンを形成する段階と、を含む。
実施例による太陽電池及びその製造方法は、上部基板上にホログラムパターン層を形成して、ホログラムパターン層から発生される干渉現象による干渉縞が発生されて、審美感及び飾り性を提供することができる。
実施例の説明において、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）”に形成されるものとして記載する場合において、“上（on）”と“下（under）”は“直接（directly）”または“他の構成要素を介して（indirectly）”形成されることをすべて含む。また、各構成要素の上または下に対する基準は、図面を基準に説明する。図面での各構成要素らの大きさは説明のために誇張されることができるし、実際に適用される大きさを意味することではない。
図３は、実施例による太陽電池を示した側断面図であり、図５は実施例による太陽電池を示した斜視図である。
実施例による太陽電池は、図３乃至図５に示されたように、後面電極２００、光吸収層３００、バッファ層４００、前面電極５００、透明樹脂層６００、上部基板７００及びホログラムパターン層８００を含む。
前記ホログラムパターン層８００は、前記上部基板７００上にホログラム形成物質を形成した後、パターンを形成して形成されることができる。
前記ホログラム形成物質は、エポキシ、エポキシメラミン、アクリル、ウレタン樹脂などの単独または混合物形態のレジン（resin）を含んで、透明な物質で形成されることができる。
前記ホログラムパターン層８００は、四角凹凸柄８１０の屈曲が周期的に形成されて、前記四角凹凸柄８１０が一方向に長く形成されることができる。
しかし、前記ホログラムパターン層８００は、前記四角凹凸柄８１０に限定されないで、図４に示されたように、前記ホログラムパターン層８００の側面が屈曲された正弦波柄８２０が周期的に形成されることができる。
前記四角凹凸柄８１０の幅Ｗ１は、８０〜１５０ｎｍであり、高さは１００〜３００ｎｍになることができるし、また、前記四角凹凸柄８１０の間の幅Ｗ２は、１５０〜４２０ｎｍになることができる。
すなわち、前記四角凹凸柄８１０の屈曲は、３００〜５００ｎｍの周期を有することができる。
前記上部基板７００上に前記ホログラムパターン層８００を形成して、前記ホログラムパターン層８００から発生される干渉現象による干渉縞が発生されて、審美感及び飾り性を提供することができる。
以下、太陽電池の製造工程によって前記太陽電池をさらに詳しく説明するようにする。
図１乃至図７は、実施例による太陽電池の製造方法を示した断面図及び斜視図である。
まず、図１に示されたところのように、基板１００上に後面電極２００、光吸収層３００、バッファ層４００及び前面電極５００を形成する。
前記基板１００は、ガラス（glass）が使用されているし、セラミックス基板、金属基板またはポリマー基板なども使用されることができる。
ガラス基板としては、ソーダライムガラス（sodalime glass）または高歪点ソーダガラス（high strained point soda glass）を使用することができるし、金属基板としては、ステンレススチールまたはチタンを含む基板を使用することができる。
また、前記基板１００は、リジット（rigid）か、またはフレキシブル（flexible）でもよい。
前記後面電極２００は、金属などの導電体で形成されることができる。
例えば、前記後面電極２００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）工程によって形成されることができる。
これは、モリブデン（Ｍｏ）が有した高い電気伝導度、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。
前記後面電極２００であるモリブデン（Ｍｏ）薄膜は、電極として比抵抗が低くなければならなくて、また、熱膨脹係数の差によって剥離現象が起きないように基板への粘着性がすぐれなければならない。
そして、前記後面電極２００を形成する物質はこれに限定されないで、ＩＴＯ（Indium tin oxide）、ナトリウム（Ｎａ）イオンがドーピングされたモリブデン（Ｍｏ）で形成されることができる。
また、前記後面電極２００は、少なくとも一つ以上の層で形成されることができる。
前記後面電極２００が複数個の層で形成される時、前記後面電極２００をなす層らはお互いに異なる物質で形成されることができる。
前記光吸収層３００は、Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ系化合物を含む。
さらに詳しくは、前記光吸収層３００は銅−インジウム−ガリウム−セレン系（Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅ２、ＣＩＧＳ系）化合物を含む。
これとは異なり、前記光吸収層３００は、銅−インジウム−セレン系（ＣｕＩｎＳｅ２、ＣＩＳ系）化合物または銅−ガリウム−セレン系（ＣｕＧａＳｅ２、ＣＩＳ系）化合物を含むことができる。
例えば、前記光吸収層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、前記後面電極２００上にＣＩＧ系金属前駆体（precursor）膜が形成される。
以後、前記金属前駆体膜は、セレン化（selenization）工程によって、セレニウム（Se）と応じてＣＩＧＳ系光吸収層３００が形成される。
また、前記金属前駆体膜を形成する工程及びセレン化工程間に、前記基板１００に含まれたアルカリ（alkali）成分が前記後面電極パターン２００を通じて、前記金属前駆体膜及び前記光吸収層３００に拡散される。
アルカリ（alkali）成分は、前記光吸収層３００の粒径（grain）サイズを向上させて、結晶性を向上させることができる。
また、前記光吸収層３００は、銅、インジウム、ガリウム、セレン（Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅ）を同時蒸着法（co-evaporation）によって形成することもできる。
前記光吸収層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。前記光吸収層３００は、光電効果によって光起電力を生成する。
前記バッファ層４００は少なくとも一つの層で形成されて、前記光吸収層３００が形成された前記基板１００上に硫化カドミウム（ＣｄＳ）、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ｉ-ＺｎＯのうちで何れか一つまたはこれらの積層で形成されることができる。
この時、前記バッファ層４００はｎ型半導体層であり、前記光吸収層３００はｐ型半導体層である。よって、前記光吸収層３００及びバッファ層４００はｐｎ接合を形成する。
前記バッファ層４００は、前記光吸収層３００と以後に形成される前面電極との間に配置される。
すなわち、前記光吸収層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に、バンドギャップが二つの物質の中間に位置する前記バッファ層４００を挿入して良好な接合を形成することができる。
本実施例では一つのバッファ層を前記光吸収層３００上に形成したが、これに限定されないで、前記バッファ層は複数個の層で形成されることもできる。
前記前面電極５００は、透明伝導層で形成されることができるし、アルミニウム（Ａｌ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、マグネシウム（Ｍｇ）、ガリウム（Ｇａ）などの不純物を含む亜鉛系酸化物またはＩＴＯ（Indium tin oxide）で形成されることができる。
前記前面電極５００は、前記光吸収層３００とｐｎ接合を形成するウィンドウ（window）層として、太陽電池前面の透明電極の機能をするために光透過率が高くて、電気伝導性が良い物質で形成される。
この時、前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。
また、前記前面電極５００は、電気光学的特性がすぐれたＩＴＯ（Indium tin oxide）薄膜を酸化亜鉛薄膜上に蒸着した二重構造で形成されることもできる。
そして、図２に示されたように、前記前面電極５００上に透明樹脂層６００及び上部基板７００を形成する。
前記透明樹脂層６００は、ＥＶＡ（Ethylene Vinyl Acetate copolymer）フィルムで形成されることができる。
前記上部基板７００は、低鉄分強化ガラスまたは反強化ガラスで形成されることができる。
続いて、図３に示されたように、前記上部基板７００上にホログラムパターン層８００を形成する。
前記ホログラムパターン層８００は、干渉現象による干渉縞が発生されるが、このような干渉縞は審美感及び飾り性を提供することができる。
前記ホログラムパターン層８００は、前記上部基板７００上にホログラム形成物質をコーティングした後、前記ホログラム形成物質にパターンを形成して形成されることができる。
前記ホログラム形成物質は、エポキシ、エポキシメラミン、アクリル、ウレタン樹脂などの単独または混合物形態のレジン（resin）を含んで、透明な物質で形成されることができる。
しかし、前記ホログラムパターン層８００は、前記四角凹凸柄８１０に限定されないで、図４に示されたように、前記ホログラムパターン層８００の側面が屈曲された正弦波柄８２０で形成されることができる。
また、前記屈曲された正弦波柄８２０も周期的に形成されることができる。
この時、パターンを形成する方法は、図５に示されたように、前記ホログラム形成物質を前記上部基板７００上に塗布した後、金型９００を利用してモールディング（molding）工程を進行しながら、ＵＶ硬化工程を同時に進行して形成されることができる。
前記ホログラム物質を前記上部基板７００上に塗布する時はスピンコーティング（spin coating）工程で進行されることができる。
しかし、前記パターンを形成する方法はこれに限定されないで、前記ホログラム形成物質を前記上部基板７００に塗布した後、干渉性が良いレーザー光源を利用して形成されることもできる。
このような工程で形成された前記ホログラムパターン層８００は、四角凹凸柄８１０の屈曲が周期的に形成されて、図６に示されたところのように、前記四角凹凸柄８１０が一方向に長く形成されることができる。
また、前記ホログラムパターン層８００が前記屈曲された正弦波柄８２０で形成される時、前記金型は前記屈曲された正弦波柄に対応されるように形成されることができる。
図７は、前記ホログラムパターン層８００のＡ領域を拡大して示したものである。
前記四角凹凸柄８１０の幅Ｗ１は、８０〜１５０ｎｍであり、高さは１００〜３００ｎｍになることができる。
前記四角凹凸柄８１０の幅Ｗ１は、８０〜１５０ｎｍであり、高さは１００〜３００ｎｍになることができる。
また、前記四角凹凸柄８１０の間の幅Ｗ２は、１５０〜４２０ｎｍになることができる。
すなわち、前記四角凹凸柄８１０の屈曲は、３００〜５００ｎｍの周期を有することができる。
以上で説明した実施例による太陽電池及びその製造方法は、上部基板上にホログラムパターン層を形成して、ホログラムパターン層から発生される干渉現象による干渉縞が発生されて、審美感及び飾り性を提供することができる。
以上で実施例を中心に説明したが、これは単に例示であるだけで本発明を限定するものではなくて、本発明が属する分野の通常の知識を有した者なら本実施例の本質的な特性を脱しない範囲で、以上に例示されない様々の変形と応用が可能であることが分かることができるであろう。例えば、実施例に具体的に現れた各構成要素は、変形して実施することができるものである。そして、このような変形と応用に係る差異点らは、添付された請求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なければならないであろう。
２００ 後面電極、 ３００ 光吸収層、 ４００ バッファ層、 ５００ 前面電極、 ６００ 透明樹脂層、 ７００ 上部基板、 ８００ ホログラムパターン層
Claims (13)
- 太陽電池セル上に配置された上部基板と、及び
前記上部基板上に配置されたホログラムパターンを含む太陽電池。 - 前記ホログラムパターンは、四角凹凸柄で屈曲が周期的に形成されたことを含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
- 前記四角凹凸柄は、四角の幅が８０〜１５０ｎｍであり、高さは１００〜３００ｎｍであり、前記四角凹凸柄の周期は３００〜５００ｎｍであることを含むことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池。
- 前記ホログラムパターンは、屈曲された正弦波柄が周期的に形成されたことを含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
- 前記ホログラムパターンは、エポキシ、エポキシメラミン、アクリル、ウレタン樹脂などの単独または混合物形態のレジン（resin）で形成されることを含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
- 前記上部基板は、低鉄分強化ガラスまたは反強化ガラスを含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
- 太陽電池セル上に上部基板を形成する段階と、及び
前記上部基板上にホログラムパターンを形成する段階と、を含む太陽電池の製造方法。 - 前記ホログラムパターンは、前記上部基板上にホログラム形成物質であるエポキシ、エポキシメラミン、アクリル、ウレタン樹脂などの単独または混合物形態のレジン（resin）をコーティングした後、パターンを形成して形成されることを含むことを特徴とする請求項７に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記ホログラム形成物質は、前記上部基板上にスピンコーティングの方法で塗布することを特徴とする請求項８に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記ホログラムパターンは、コーティングされた前記ホログラム物質にモールディング（molding）工程を進行しながら、ＵＶ硬化工程を同時に進行して形成されることを含むことを特徴とする請求項８に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記ホログラムパターンは、四角凹凸柄で屈曲が周期的に形成されたことを含むことを特徴とする請求項７に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記四角凹凸柄は、四角の幅が８０〜１５０ｎｍであり、高さは１００〜３００ｎｍであり、前記四角凹凸柄の周期は３００〜５００ｎｍであることを含むことを特徴とする請求項１１に記載の太陽電池の製造方法。
- 前記ホログラムパターンは、屈曲された正弦波柄が周期的に形成されたことを含むことを特徴とする請求項７に記載の太陽電池の製造方法。
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