KR100291931B1 - 다결정 실리콘의 박막 태양 전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 박막 태양 전지는 기판, 활성층, 전면 전극 및 배면 전극을 포함한다. 기판은 알루미늄과 실리콘의 과공정(過共晶, hyper-eutectic) 합금재로 이루어진다. 활성층은, 기판의 전면에형 다결정 실리콘 박막이 증착됨으로써, 상기 기판과형 다결정 실리콘 박막 사이에형 다결정 실리콘 박막이 자생되어 이루어진다. 전면 전극은 도전체가 상기 활성층의
Description
본 발명은, 태양 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 다결정 실리콘의 박막 태양 전지에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 종래의 다결정 실리콘 박막형 태양 전지(1)는 기판(11), 활성층(12), 전면 전극(13) 및 배면 전극(14)을 포함한다. 기판(11)의 재료로서 수정(quartz), 산화 알루미늄(alumina), 흑연(graphite) 및 유리(glass) 중에서 어느 하나가 사용된다. 이 기판(11)의 전면(前面)에형 다결정 실리콘 박막(122)이 증착되고,형 다결정 실리콘 박막(122)의 전면에형 다결정 실리콘 박막(121)이 증착되어, 활성층(12)이 이루어진다.형 다결정 실리콘 박막(121)의 전면에는 도전체가 결합되어 전면 전극(13)이 이루어진다. 기판(11)의 배면에는 도전체가 결합되어 배면 전극(14)이 이루어진다.
상기와 같이 이루어진 종래의 다결정 실리콘의 박막 태양 전지(1)는, 그 기판(11)의 재료로서 수정, 산화 알루미늄, 흑연 및 유리 중에서 어느 하나가 사용됨에 따라 다음과 같은 문제점들을 가진다.
첫째, 그 기판(11)이 유연하지 못하여, 박막 태양 전지(1)가 이송되는 동안에 파손될 확률이 높다. 이에 따라, 박막 태양 전지(1)는 고정 설치되는 곳에만 제한적으로 사용된다.
둘째, 기판(11)이 유연하지 못하여, 기판(11)을 다양한 형상으로 정세하게 가공함에 어려움이 있다. 이에 따라, 박막 태양 전지(1)는 대형 및 대용량에 상응하는 용도로만 제한적으로 사용된다.
상기 첫째와 둘째의 문제점들로 인하여 종래의 박막 태양 전지(1)는 발전용으로만 제한적으로 사용되고 있다.
셋째, 기판(11)이 유연하지 못하여, 제조 공정에서 컨베이어를 통하여 기판(11)을 대량 이송시킴에 어려움이 있고, 복수의 기판(11)들을 한번에 절단함에 어려움이 있다. 이에 따라, 박막 태양 전지(1)의 생산성이 상대적으로 낮아진다.
넷째, 그 기판(11)의 재질을 활성층(12)의 증착에 이용할 수 없으므로,형 다결정 실리콘 박막(122) 및형 다결정 실리콘 박막(121)의 증착을 독립적으로 수행해야 하고, 활성층(12)과 기판(11) 사이의 결합력을 상대적으로 높일 수 없다. 이에 따라, 활성층(12)의 증착 공정에 상응하는 비용이 상대적으로 많아지고, 다결정 실리콘 박막형 태양 전지(1)의 에너지 효율이 상대적으로 낮아진다.
본 발명의 목적은, 그 적용 범위를 넓히고, 그 활성층의 증착 공정에 상응하는 비용을 상대적으로 줄이며, 그 생산성 및 에너지 효율을 상대적으로 높일 수 있는 태양 전지를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 다결정 실리콘의 박막 태양 전지를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 다결정 실리콘의 박막 태양 전지를 보여주는 단면도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
12, 22...활성층, 13, 23...전면 전극,
14, 24...배면 전극, 21...알루미늄 및 실리콘의 합금 기판,
121, 221...형 다결정 실리콘 박막,
122...증착된형 다결정 실리콘 박막,
222, 223...자생된및형 다결정 실리콘 박막.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 태양 전지는 기판, 활성층, 전면 전극 및 배면 전극을 포함한다. 상기 기판은 알루미늄과 실리콘의 과공정(過共晶, hyper-eutectic) 합금재로 이루어진다. 상기 활성층은 상기 기판의 전면에형 다결정 실리콘 박막이 증착됨으로써, 상기 기판과형 다결정 실리콘 박막 사이에형 다결정 실리콘 박막이 자생되어 이루어진다. 상기 전면 전극은 도전체가 상기 활성층의형 다결정 실리콘 박막의 전면에 결합되어 이루어진다. 상기 배면 전극은 도전체가 상기 기판의 배면에 결합되어 이루어진다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 박막 태양 전지(2)는 기판(21), 활성층(22), 전면 전극(23) 및 배면 전극(24)을 포함한다. 기판(21)은 알루미늄과 실리콘의 과공정(過共晶, hyper-eutectic) 합금재로 이루어지고, 350 내지 450 마이크로미터[]의 두께를 가진다. 알루미늄과 실리콘의 합금 비율은 다양하게 적용될 수 있지만, 알루미늄의 비율이 실리콘의 비율보다 더 높게 하여 과공정 합금재를 이룸으로써 박막 태양 전지(2)의 성능이 보다 향상됨을 확인할 수 있다. 활성층(22)은, 기판(21)의 전면에형 다결정 실리콘 박막(221)이 증착됨으로써, 기판(21)과형 다결정 실리콘 박막(221) 사이에형 다결정 실리콘 박막(223) 및형 다결정 실리콘 박막(222)이 자생되어 이루어진다. 활성층(22)은 10 내지 50 마이크로미터[]의 두께를 가진다. 전면 전극(23)은 은(Ag)이 활성층(22)의형 다결정 실리콘 박막(221)의 전면에 결합되어 이루어진다. 배면 전극(24)은 은(Ag)이 기판(21)의 배면에 결합되어 형성된다.
상기와 같이 이루어진 박막 태양 전지(2)는, 그 기판(21)이 알루미늄과 실리콘의 과공정 합금재로 이루어져 그 유연성이 증배된다. 이에 따라, 박막 태양 전지(2)가 이송되는 동안에 파손될 확률이 낮다. 또한, 기판(21)을 다양한 형상으로 정세하게 가공하기가 쉽다. 그리고, 제조 공정에서 컨베이어를 통하여 기판(21)을 대량 이송시키기가 쉽고, 복수의 기판(21)들을 한번에 절단하기가 쉽다.
기판(21)의 성분 중에서 알루미늄은 기판(21)의 전면에형 다결정 실리콘 박막(221)이 증착되는 동안에 자동 도핑(auto-doping) 효과를 발생시키므로, 기판(21)과형 다결정 실리콘 박막(221) 사이에형 다결정 실리콘 박막(223) 및형 다결정 실리콘 박막(222)이 자생된다. 이에 따라,형 다결정 실리콘 박막(223) 및형 다결정 실리콘 박막(222)의 증착 공정을 생략할 수 있다.
기판(21)의 성분 중에서 실리콘은 기판(21)의 전면에형 다결정 실리콘 박막(221)이 증착되는 동안에 씨앗(seed) 기능을 하므로, 활성층(22)과 기판(21) 사이의 결합력을 상대적으로 높일 수 있다.
이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 다결정 실리콘의 박막 태양 전지(2)는, 그 기판(21)의 재료로서 알루미늄과 실리콘의 합금이 사용됨에 따라 다음과 같은 효과들을 가진다.
첫째, 그 기판(21)이 유연하여, 박막 태양 전지(2)가 이송되는 동안에 파손될 확률이 낮다. 이에 따라, 본 발명에 따른 박막 태양 전지(2)는 고정 설치되는 곳 및 자주 이송되는 곳 모두에 제한 없이 사용될 수 있다.
둘째, 기판(21)이 유연하여, 기판(21)을 다양한 형상으로 정세하게 가공하기가 쉽다. 이에 따라, 본 발명에 따른 박막 태양 전지(2)는 대형, 대용량, 소형 및 소용량에 상응하는 모든 용도로서 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 첫째와 둘째의 효과들로 인하여 본 발명에 따른 박막 태양 전지(2)는 발전용, 소형의 이동 단말기 및 노트북 컴퓨터 등에 제한 없이 사용될 수 있다.
셋째, 기판(21)이 유연하여, 제조 공정에서 컨베이어를 통하여 기판(21)을 대량 이송시키기가 쉽고, 복수의 기판(21)들을 한번에 절단하기가 쉽다. 이에 따라, 박막 태양 전지(2)의 생산성이 상대적으로 높아진다.
넷째, 기판(21)의 성분 중에서 알루미늄은 기판(21)의 전면에형 다결정 실리콘 박막(221)이 증착되는 동안에 자동 도핑 효과를 발생시키므로, 기판(21)과형 다결정 실리콘 박막 사이에형 다결정 실리콘 박막(223) 및형 다결정 실리콘 박막(222)이 자생된다. 이에 따라,형 다결정 실리콘 박막(223) 및형 다결정 실리콘 박막(222)의 증착 공정을 생략할 수 있으므로, 활성층(22)의 증착 공정에 상응하는 비용을 상대적으로 줄일 수 있다.
다섯째, 기판(21)의 성분 중에서 실리콘은 기판(21)의 전면에형 다결정 실리콘 박막(221)이 증착되는 동안에 씨앗 기능을 하므로, 활성층(22)과 기판(21) 사이의 결합력을 상대적으로 높일 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 다결정 실리콘 박막형 태양 전지(2)의 에너지 효율이 상대적으로 높아진다.
본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않고, 청구범위에서 정의된 발명의 사상 및 범위 내에서 당업자에 의하여 변형 및 개량될 수 있다.
Claims (1)
- 알루미늄과 실리콘의 과공정 합금재로 이루어진 기판;상기 기판의 전면에형 다결정 실리콘 박막이 증착됨으로써, 상기 기판과형 다결정 실리콘 박막 사이에형 다결정 실리콘 박막이 자생되어 이루어진 활성층;도전체가 상기 활성층의형 다결정 실리콘 박막의 전면에 결합되어 이루어진 전면 전극; 및도전체가 상기 기판의 배면에 결합되어 이루어진 배면 전극을 포함한 박막 태양 전지.
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