KR100624765B1 - 광감응형 태양전지와 ｐ-ｎ 접합 실리콘계 태양전지의복합구조를 갖는 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 광감응형 태양전지와 P-N 접합 실리콘계 태양전지의 복합구조를 갖는 태양전지는, 복합 태양전지 구조체의 최하부층에 마련되는 P-N 접합 실리콘 기판; P-N 접합 실리콘 기판 위에 마련되며, 캐리어 수집을 위한 금속배선; 금속배선 위에 형성되며, 상기 금속배선에서의 캐리어 수집량을 증대하기 위한 하부 투명 전도성막; 하부 투명 전도성막 위에 형성되며, 입사되는 태양광 중의 가시광선 영역에 대한 광감응능의 향상을 위한 광감응층; 실리콘계 태양전지와 소정 간격 이격되어 접합되는 광감응형 태양전지 구조체의 중심 몸체로서의 유리기판; 유리기판의 상면에 형성되며, 입사되는 태양광의 광증배를 위한 광증배막; 유리기판의 하면에 형성되며, 상기 전해질로부터의 전자의 인출을 촉진하기 위한 상부 투명 전도성막; 상부 투명 전도성막의 하면부에 형성되며, 상기 전해질을 매개로 하는 양측 두 개의 전극 중의 타측 전극으로서의 상대 전극; 및 실리콘계 태양전지와 광감응형 태양전지 사이에 충전되는 산화환원용 전해질을 포함하여 구성된다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 광증배막과 개질분말을 이용한 광감응층을 형성함으로써 광흡수성을 높여 광변환효율을 증대시킬 수 있으며, P-N 접합 실리콘계 태양전지와 복합화함으로써 저가 공정으로 셀 단가가 낮은 경제성 있는 복합구조의 태양전지를 제공할 수 있는 장점이 있다.
Description
도 1은 본 발명에 따른 광감응형 태양전지와 P-N 접합 실리콘계 태양전지의 복합구조를 갖는 태양전지의 구조를 보여주는 도면.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 광감응형 태양전지와 P-N 접합 실리콘계 태양전지의 복합구조를 갖는 태양전지의 제조 공정을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광감응형 태양전지와 P-N 접합 실리콘계 태양전지의 복합구조를 갖는 태양전지의 구조를 보여주는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110...실리콘 기판 120...금속배선
130...하부 투명 전도성막 140...광감응층
150...유리기판 160...광증배막
170...상부 투명 전도성막 180...상대전극
190...전해질 310...절연막
320...제3 투명 전도성막
본 발명은 태양전지에 관한 것으로서, 특히 태양광의 장파장과 단파장을 모두 효율적으로 이용하기 위하여 탠덤 구조를 이용하면서 저가 양산용 실리콘 태양전지 위에 고투과성 광감응 태양전지를 복합화함으로써 광변환 효율을 높이고 셀 단가가 낮은 경제성 있는, 광감응형 태양전지와 P-N 접합 실리콘계 태양전지의 복합구조를 갖는 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
태양전지는 태양에너지를 직접 전기에너지로 변환시켜 전기를 생산하는 것으로, 현재까지 개발된 태양전지는 소형의 장비나 특정한 지역 및 장비를 위한 독립전원으로 극히 제한적으로 사용되며 고가이다. 즉, 현재 기술의 고효율 태양전지는 제조 단가가 높아 경제성이 떨어지므로, 인공위성 등 주로 특수한 목적에 일부 이용되고, 대부분의 경우는 여러 에너지원 중 효율과 제조단가를 같이 평가하여 경제성이 있는 것이 실제로 이용되게 된다. 이에, 화석연료의 사용이 필요없고, 특별한 유지관리 없이 전기를 생산할 수 있는 미래의 핵심적 대체에너지원인 태양에너지를 이용한 기술은 대중적으로 사용하기 위해 고효율화와 저가화의 방향으로 기술발전이 이루어져 왔다.
이상과 같은 태양전지와 관련하여 P-N 접합 구조의 태양전지 내에 다층 구조 를 형성하여 태양광의 전파장 영역을 효율적으로 이용하고자 하는 연구가 일부 진행되어 왔다. 여기서, 태양광의 장파장과 단파장을 효율적으로 활용할 수 있도록 탠덤(tandem) 구조를 설계하고, 밴드 갭이 작은 물질인 GaAs, CdSe, InP 등의 물질을 박막으로 형성하여 실리콘 전지의 뒷면에 위치하게 하여, 실리콘 전지가 활용하지 못하는 단파장을 최대한 활용하고자 하는 노력을 하였다. 또한, 최근에는 실리콘 태양전지 내에 여러 층을 두어 약 350∼1000nm에 걸쳐 존재하는 연속 파장으로 구성된 광을 효율적으로 이용하고자 하였다. 이에 반하여, 저가 공정을 채택한 광감응형 태양전지와 복합화한 예는 극히 미미한 실정이다.
TiO2 또는 ZnO 광감응형 산화물 태양전지에서는 산화물 반도체에 의하여 400nm 이하의 빛을 주로 이용하여 발전하고, 염료를 산화물 반도체에 착색함에 따라 주로 400∼800nm의 빛까지 흡수하여 발전한다. 실리콘계 태양전지의 경우는 400nm 이상의 빛에서 적외선 영역의 아주 약한 빛까지 흡수하여 발전한다.
현재 개발된 염료감응형 태양전지는 어느 정도 투명하지만 기존의 저가 양산용 실리콘 태양전지와 복합화하기에 적합하지 못하다. 왜냐하면, 현재의 염료감응형 태양전지의 투명도로서는 복합화할 경우 충분히 발전할 수 없는 문제가 있기 때문이다.
한편, 기존의 탠덤 구조는 전술한 바와 같이 밴드 갭이 작은 물질인 GaAs, CdSe, InP 등의 물질을 박막으로 형성하였는데, 재료들의 가격이 비싸고 박막형성 공정에 많은 비용이 소요되어 경제성을 갖지 못하고 있으며, 소면적이나 특수 용도 로 제한되어 사용되고 있는 실정이다. 특히, 박막공정 자체가 재현성이 떨어져 품질과 성능이 균질한 셀을 대량으로 생산하는데 적합하지 못한 문제점이 있다.
본 발명은 이상과 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 태양광의 장파장과 단파장을 모두 효율적으로 이용하기 위하여 탠덤 구조를 이용하면서 저가 양산용 실리콘 태양전지 위에 고투과성 광감응 태양전지를 복합화함으로써 광변환 효율을 높이고 셀 단가가 낮은 경제성 있는, 광감응형 태양전지와 P-N 접합 실리콘계 태양전지의 복합구조를 갖는 태양전지 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광감응형 태양전지와 P-N 접합 실리콘계 태양전지의 복합구조를 갖는 태양전지는,
P-N 접합 실리콘계 태양전지와 광감응형 태양전지 및 상기 실리콘계 태양전지와 광감응형 태양전지 사이에 충전되는 전해질을 구비하여 구성되는 복합구조의 태양전지로서,
복합 태양전지 구조체의 최하부층에 마련되는 P-N 접합 실리콘 기판;
상기 P-N 접합 실리콘 기판 위에 마련되며, 캐리어 수집을 위한 금속배선;
상기 금속배선 위에 형성되며, 상기 금속배선에서의 캐리어 수집량을 증대하기 위한 하부 투명 전도성막;
상기 하부 투명 전도성막 위에 형성되며, 입사되는 태양광 중의 가시광선 영역에 대한 광감응능의 향상을 위한 광감응층;
상기 실리콘계 태양전지와 소정 간격 이격되어 접합되는 광감응형 태양전지 구조체의 중심 몸체로서의 유리기판;
상기 유리기판의 상면에 형성되며, 입사되는 태양광의 광증배를 위한 광증배막;
상기 유리기판의 하면에 형성되며, 상기 전해질로부터의 전자의 인출을 촉진하기 위한 상부 투명 전도성막;
상기 상부 투명 전도성막의 하면부에 형성되며, 상기 전해질을 매개로 하는 양측 두 개의 전극 중의 타측 전극으로서의 상대 전극; 및
상기 실리콘계 태양전지와 광감응형 태양전지 사이에 충전되는 산화환원용 전해질을 포함하여 구성된 점에 그 특징이 있다.
여기서, 이상과 같은 본 발명의 복합구조의 태양전지는 최종적으로 외부 전극과 연결하여 사용할 시 2개의 터미널 접속을 위한 구조인 바, 만일 4개의 터미널을 접속하여 사용하고자 할 경우에는 상기 실리콘계 태양전지 구조체에 있어서의 하부 투명 전도성막과 광감응층 사이에 절연막과 제3 투명 전도성막이 적층 구조로 더 마련된다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광감응형 태양전지와 P-N 접합 실리콘계 태양전지의 복합구조를 갖는 태양전지의 제조방법은,
P-N 접합 실리콘계 태양전지와 광감응형 태양전지 및 상기 실리콘계 태양전 지와 광감응형 태양전지 사이에 충전되는 전해질을 구비하여 구성되는 복합구조의 태양전지를 제조하기 위한 방법으로서,
a) 상기 실리콘계 태양전지 구조체의 형성을 위해 P-N 접합형 실리콘계열 기판을 형성하는 단계;
b) 상기 실리콘계열 기판 상면에 상기 전해질로부터의 캐리어 수집을 위한 금속선을 소정 형태로 배선하는 단계;
c) 상기 금속선이 배선된 실리콘계열 기판 상면에 상기 금속선에서의 캐리어 수집량의 증대를 위한 하부 투명 전도성막을 형성하는 단계;
d) 상기 하부 투명 전도성막 위에 입사태양광 중의 가시광선 영역에 대한 광감응능의 향상을 위한 광감응층을 형성하는 단계;
e) 상기 실리콘계 태양전지와 소정 간격 이격되어 접합되는 광감응형 태양전지 구조체의 중심 몸체로서의 유리기판을 마련하고, 그 상면에 입사태양광의 광증배를 위한 광증배막을 형성하는 단계;
f) 상기 유리기판의 하면에 상기 전해질로부터의 전자의 인출을 촉진하기 위한 상부 투명 전도성막을 형성하는 단계;
g) 상기 상부 투명 전도성막의 하면부에 상기 전해질을 매개로 하는 양측 두 개의 전극 중의 타측 전극으로서의 상대 전극을 형성하는 단계; 및
h) 상기 단계 a)에서 d)까지에 의해 형성된 실리콘계 태양전지 구조체와 상기 단계 e)에서 g)까지에 의해 형성된 광감응형 태양전지 구조체를 소정 간격 이격하여 접합하고, 그 두 태양전지 구조체 사이의 공간에 전해질을 충전하고 마무리하 여 복합구조 태양전지의 제조를 완료하는 단계를 포함하여 구성된 점에 그 특징이 있다.
여기서, 이상과 같은 본 발명의 복합구조의 태양전지의 제조방법은 복합구조의 태양전지를 최종적으로 외부 전극과 연결하여 사용할 시 2개의 터미널 접속을 위한 것인 바, 만일 4개의 터미널을 접속하여 사용하고자 할 경우에는, 상기 단계 d)에서의 하부 투명 전도성막 위에 광감응층을 형성하기 전에, 상기 단계 c)에서의 하부 투명 전도성막을 형성한 후, 그 하부 투명 전도성막 위에 절연막과 제3 투명 전도성막을 차례로 적층 형성하는 단계를 더 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 광감응형 태양전지와 P-N 접합 실리콘계 태양전지의 복합구조를 갖는 태양전지의 구조를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 광감응형 태양전지와 P-N 접합 실리콘계 태양전지의 복합구조를 갖는 태양전지(100)는 P-N 접합 실리콘계 태양전지와 광감응형 태양전지 및 상기 실리콘계 태양전지와 광감응형 태양전지 사이에 충전되는 전해질을 구비하여 구성되는 복합구조의 태양전지로서, P-N 접합 실리콘 기판 (110), 금속 배선(120), 하부 투명 전도성막(130), 광감응층(140), 유리기판(150), 광증배막(160), 상부 투명 전도성막(170), 상대 전극(180), 전해질(190)을 포함하여 구성된다.
상기 P-N 접합 실리콘 기판(110)은 P-N 접합 실리콘계 태양전지와 광감응형 태양전지가 접합된 복합 태양전지 구조체의 실리콘계 태양전지의 중심 몸체를 이루 는 것으로서 복합 태양전지 구조체의 최하부층에 마련된다. 여기서, 이와 같은 P-N 접합 실리콘 기판(110)으로는 다결정 실리콘이나 비정질 실리콘 또는 TCO (Transparent Conductive Oxide) 위에 실리콘(또는 Si-Ge)이 혼합된 합금 재질이 사용될 수 있다.
상기 금속 배선(120)은 P-N 접합 실리콘 기판(110) 위에 마련되며, 캐리어 수집을 위한 것이다.
상기 하부 투명 전도성막(130)은 금속 배선(120) 위에 형성되며, 금속 배선 (120)에 의한 캐리어의 수집량을 증대하기 위한 것이다. 여기서, 이와 같은 하부 투명 전도성막(130)의 재질로는 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluorine Tin Oxide), ZnO 등이 사용될 수 있다.
상기 광감응층(140)은 하부 투명 전도성막(130) 위에 형성되며, 입사되는 태양광 중의 가시광선 영역에 대한 광감응능의 향상을 위한 것이다. 여기서, 이 광감응층(140)은 광흡수성을 높임으로써 광전변환효율을 높이기 위하여 바람직하게는 나노 크기(20∼50nm)의 개질분말(예를 들면, 금속이 도핑된 TiO2 또는 ZnO)을 스크린 프린팅법으로 하부 투명 전도성막(130) 위에 소정 두께 만큼 코팅함으로써 형성된다.
상기 유리기판(150)은 실리콘계 태양전지와 소정 간격 이격되어 접합되는 광감응형 태양전지 구조체의 중심 몸체 역할을 한다.
상기 광증배막(160)은 유리기판(150)의 상면에 형성되며, 입사되는 태양광의 광증배를 위한 것이다. 여기서, 이 광증배막(160)은 고밀도 고투과성의 ZnO를 증착함으로써 형성된다.
상기 상부 투명 전도성막(170)은 유리기판(150)의 하면에 형성되며, 상기 전해질로부터의 전자의 인출을 촉진하기 위한 것이다. 여기서, 이 상부 투명 전도성막(170)의 재질로는 상기 하부 투명 전도성막(130)과 마찬가지로 ITO, FTO, ZnO 등이 사용될 수 있다.
상기 상대 전극(180)은 상부 투명 전도성막(170)의 하면부에 형성되며, 상기 전해질을 매개로 하는 양측 두 개의 전극 중의 타측 전극으로서의 역할을 한다. 이 상대 전극(180)의 재질로는 백금(Pt)이 사용된다.
상기 전해질(190)은 상기 실리콘계 태양전지와 광감응형 태양전지 사이에 충전되며, 산화환원 매개체 역할을 한다. 여기서, 이 전해질(190)로는 투명 액체전해질, semi-gel형 전해질, 투명 고체형 전해질 중의 어느 하나가 사용된다.
그러면, 이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 광감응형 태양전지와 P-N 접합 실리콘계 태양전지의 복합구조를 갖는 태양전지의 제조과정에 대하여 설명해 보기로 한다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 광감응형 태양전지와 P-N 접합 실리콘계 태양전지의 복합구조를 갖는 태양전지의 제조 공정을 보여주는 도면이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 광감응형 태양전지와 P-N 접합 실리콘계 태양전지의 복합구조를 갖는 태양전지의 제조방법은 P-N 접합 실리콘계 태양전지와 광감응형 태양전지 및 상기 실리콘계 태양전지와 광감응형 태양전지 사이에 충전되 는 전해질을 구비하여 구성되는 복합구조의 태양전지를 제조하기 위한 방법으로서, 먼저 상기 실리콘계 태양전지 구조체의 형성을 위해 P-N 접합형 실리콘계열 기판 (110)을 형성하게 된다. 여기서, 이 P-N 접합형 실리콘계열 기판(110)의 형성을 위해 다결정 실리콘이나 비정질 실리콘 또는 TCO(Transparent Conductive Oxide) 위에 실리콘(또는 Si-Ge)이 혼합된 합금 재질이 사용될 수 있다.
실리콘 기판(110)의 형성이 완료되면, 그 실리콘 기판(110) 상면에 상기 전해질로부터의 캐리어 수집을 위한 금속선(120)을 소정 형태로 배선한다. 그리고, 그 금속선(120)이 배선된 실리콘 기판(110) 상면에 금속선(120)에서의 캐리어 수집량의 증대를 위한 하부 투명 전도성막(130)을 형성한다. 여기서, 이 하부 투명 전도성막(130)의 재질로는 ITO, FTO, ZnO 등이 사용될 수 있으며, PVD(physical vapor deposition), CVD(chemical vapor deposition), 도금법(eletroplating) 등을 이용하여 형성한다.
이렇게 하여 하부 투명 전도성막(130)의 형성이 완료되면, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 하부 투명 전도성막(130) 위에 입사태양광 중의 가시광선 영역에 대한 광감응능의 향상을 위한 광감응층(140)을 형성한다. 여기서, 이 광감응층 (140)은 광흡수성을 높임으로써 광전변환효율을 높이기 위하여 바람직하게는 나노 크기(20∼50nm)의 개질분말(예를 들면, 금속이 도핑된 TiO2 또는 ZnO)을 스크린 프린팅법(또는 tape casting)으로 하부 투명 전도성막(130) 위에 소정 두께 만큼 코팅한 후, 삼파장(적외선) 램프로 건조한 다음 약 500℃ 부근에서 열처리함으로써 형성된다.
이상에 의해 일단 실리콘계 태양전지 구조체의 제조가 완료된다. 다음에는 도 2c에서와 같이, 실리콘계 태양전지와 소정 간격 이격되어 접합되는 광감응형 태양전지 구조체의 중심 몸체로서의 유리기판(150)을 마련하고, 그 상면에 입사태양광의 광증배를 위한 광증배막(160)을 형성한다. 이 광증배막(160)은 고밀도 고투과성의 ZnO를 증착함으로써 형성된다. 여기서, 바람직하게는 광흡수효율을 증대시키기 위하여 이 광증배막(160) 위에 상기 광감응층(140)에서와 같은 개질분말(금속이 도핑된 TiO2 또는 ZnO)을 코팅처리한다. 이에 의해 형성된 다공성막은 기존의 TiO2 또는 ZnO를 이용한 막에 의한 단파장(400nm 이하) 광변환효율보다 광흡수영역을 가시광선 영역으로 확장하여 광변환효율을 한층 증대시키게 된다.
광증배막(160)의 형성이 완료되면, 유리기판(150)의 하면에 상기 전해질로부터의 전자의 인출을 촉진하기 위한 상부 투명 전도성막(170)을 형성한다. 이 상부 투명 전도성막(170)의 재질로는 상기 하부 투명 전도성막(130)과 마찬가지로 ITO, FTO, ZnO 등이 사용될 수 있다.
상부 투명 전도성막(170)의 형성이 완료되면, 그 상부 투명 전도성막(170)의 하면부에 상기 전해질을 매개로 하는 양측 두 개의 전극 중의 타측 전극으로서의 상대 전극(180)을 형성한다. 이 상대 전극(180)의 재질로는 백금(Pt)이 사용된다.
이상에 의해 광감응형 태양전지 구조체의 제조가 완료되면, 도 2d에서와 같이, 이 광감응형 태양전지 구조체를 상기 도 2b의 실리콘계 태양전지 구조체와 소 정 간격 이격하여 접합하고, 그 두 태양전지 구조체 사이의 공간에 전해질(190)을 충전하고 마무리하여 복합구조 태양전지의 제조를 완료한다. 여기서, 상기 충전되는 전해질(190)로는 투명 액체전해질, semi-gel형 전해질, 투명 고체형 전해질 중의 어느 하나가 사용된다. 이상에 의해 복합구조 태양전지의 제조가 완료되면, 최종적으로 완성된 태양전지 셀에 외부 전극을 연결하여 사용하게 된다.
한편, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광감응형 태양전지와 P-N 접합 실리콘계 태양전지의 복합구조를 갖는 태양전지의 구조를 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 이는 4개의 터미널 접속을 위한 복합구조 태양전지를 나타낸 것으로서, 상기 도 1 및 도 2a 내지 도 2d에 도시된 복합구조 태양전지가 최종적으로 외부 전극과 연결하여 사용할 시 2개의 터미널 접속을 위한 것인데 반해, 이 도 3에 도시된 구조는 4개의 터미널을 접속하여 사용하고자 할 경우를 위한 것이다. 따라서, 본 다른 실시예를 설명함에 있어서, 상기 도 1 및 도 2a 내지 도 2d에 도시된 복합구조 태양전지와 동일한 구성요소 및 제조 방법들에 대해서는 설명을 생략하고, 다른 부분들에 대해서만 설명하기로 한다.
즉, 이 다른 실시예의 경우 상기 도 1의 복합구조 태양전지에서의 실리콘계 태양전지 구조체에 있어서의 하부 투명 전도성막(130)과 광감응층(140) 사이에 절연막(310)과 제3 투명 전도성막(320)이 적층 구조로 더 구비되는 점이 특징적으로 다르다. 그리고, 그 제조 방법에 있어서도 이와 같은 복합구조 태양전지의 제조를 위해 상기 도 2b에서의 하부 투명 전도성막(130) 위에 광감응층(140)을 형성하기 전에, 상기 도 2a에서의 하부 투명 전도성막(130)을 형성한 후, 그 하부 투명 전도 성막(130) 위에 절연막(310)과 제3 투명 전도성막(320)을 차례로 적층 형성하는 단계를 더 포함하게 되는 것이다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 광감응형 태양전지와 P-N 접합 실리콘계 태양전지의 복합구조를 갖는 태양전지 및 그 제조방법은 광감응형 태양전지 구조체의 유리기판 전면에 고밀도, 고투과성 ZnO 박막에 의한 광증배막이 형성되고, 그 위에 개질분말을 코팅함으로써 형성된 다공성 막이 존재하므로, 종래의 단순 TiO2 또는 ZnO 막보다 광흡수영역을 가시광선 영역으로 더 넓혀 광변환효율을 더욱 증대시킬 수 있다. 또한, P-N 접합 실리콘계 태양전지 구조체의 실리콘 기판 위에 투명 전도막을 증착함으로써 캐리어 수집 효율을 증대시킬 수 있고, 다공성인 개질분말을 이용한 광감응층을 형성함으로써 광흡수성을 높여 광변환효율을 증대시킬 수 있으며, P-N 접합 실리콘계 태양전지와 복합화함으로써 저가 공정으로 셀 단가가 낮은 경제성 있는 복합구조의 태양전지를 제공할 수 있는 장점이 있다.
Claims (6)
- P-N 접합 실리콘계 태양전지와 광감응형 태양전지 및 상기 실리콘계 태양전지와 광감응형 태양전지 사이에 충전되는 전해질을 구비하여 구성되는 복합구조의 태양전지로서,복합 태양전지 구조체의 최하부층에 마련되는 P-N 접합 실리콘 기판;상기 P-N 접합 실리콘 기판 위에 마련되며, 캐리어 수집을 위한 금속배선;상기 금속배선 위에 형성되며, 상기 금속배선에서의 캐리어 수집량을 증대하기 위한 하부 투명 전도성막;상기 하부 투명 전도성막 위에 형성되며, 입사되는 태양광 중의 가시광선 영역에 대한 광감응능의 향상을 위한 광감응층;상기 실리콘계 태양전지와 소정 간격 이격되어 접합되는 광감응형 태양전지 구조체의 중심 몸체로서의 유리기판;상기 유리기판의 상면에 형성되며, 입사되는 태양광의 광증배를 위한 광증배막;상기 유리기판의 하면에 형성되며, 상기 전해질로부터의 전자의 인출을 촉진하기 위한 상부 투명 전도성막;상기 상부 투명 전도성막의 하면부에 형성되며, 상기 전해질을 매개로 하는 양측 두 개의 전극 중의 타측 전극으로서의 상대 전극; 및상기 실리콘계 태양전지와 광감응형 태양전지 사이에 충전되는 산화환원용 전해질을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광감응형 태양전지와 P-N 접합 실리콘계 태양전지의 복합구조를 갖는 태양전지.
- 제1항에 있어서,상기 하부 투명 전도성막과 광감응층 사이에 절연막과 제3 투명 전도성막이 적층 구조로 더 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 광감응형 태양전지와 P-N 접합 실리콘계 태양전지의 복합구조를 갖는 태양전지.
- 제1항에 있어서,상기 광감응층은 20∼50nm의, 금속이 도핑된 TiO2 또는 ZnO 중의 어느 하나의 개질분말을 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 광감응형 태양전지와 P-N 접합 실리콘계 태양전지의 복합구조를 갖는 태양전지.
- P-N 접합 실리콘계 태양전지와 광감응형 태양전지 및 상기 실리콘계 태양전지와 광감응형 태양전지 사이에 충전되는 전해질을 구비하여 구성되는 복합구조의 태양전지를 제조하기 위한 방법으로서,a) 상기 실리콘계 태양전지 구조체의 형성을 위해 P-N 접합형 실리콘계열 기판을 형성하는 단계;b) 상기 실리콘계열 기판 상면에 상기 전해질로부터의 캐리어 수집을 위한 금속선을 소정 형태로 배선하는 단계;c) 상기 금속선이 배선된 실리콘계열 기판 상면에 상기 금속선에서의 캐리어 수집량의 증대를 위한 하부 투명 전도성막을 형성하는 단계;d) 상기 하부 투명 전도성막 위에 입사태양광 중의 가시광선 영역에 대한 광감응능의 향상을 위한 광감응층을 형성하는 단계;e) 상기 실리콘계 태양전지와 소정 간격 이격되어 접합되는 광감응형 태양전지 구조체의 중심 몸체로서의 유리기판을 마련하고, 그 상면에 입사태양광의 광증배를 위한 광증배막을 형성하는 단계;f) 상기 유리기판의 하면에 상기 전해질로부터의 전자의 인출을 촉진하기 위한 상부 투명 전도성막을 형성하는 단계;g) 상기 상부 투명 전도성막의 하면부에 상기 전해질을 매개로 하는 양측 두 개의 전극 중의 타측 전극으로서의 상대 전극을 형성하는 단계; 및h) 상기 단계 a)에서 d)까지에 의해 형성된 실리콘계 태양전지 구조체와 상기 단계 e)에서 g)까지에 의해 형성된 광감응형 태양전지 구조체를 소정 간격 이격하여 접합하고, 그 두 태양전지 구조체 사이의 공간에 전해질을 충전하고 마무리하여 복합구조 태양전지의 제조를 완료하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광감응형 태양전지와 P-N 접합 실리콘계 태양전지의 복합구조를 갖는 태양전 지의 제조방법.
- 제4항에 있어서,상기 단계 d)에서의 하부 투명 전도성막 위에 광감응층을 형성하기 전에, 상기 단계 c)에서의 하부 투명 전도성막을 형성한 후, 그 하부 투명 전도성막 위에 절연막과 제3 투명 전도성막을 차례로 적층 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광감응형 태양전지와 P-N 접합 실리콘계 태양전지의 복합구조를 갖는 태양전지.
- 제4항에 있어서,상기 단계 d)에서의 광감응층의 형성은 20∼50nm의, 금속이 도핑된 TiO2 또는 ZnO 중의 어느 하나의 개질분말을 스크린 프린팅법으로 하부 투명 전도성막 위에 소정 두께 만큼 코팅함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 광감응형 태양전지와 P-N 접합 실리콘계 태양전지의 복합구조를 갖는 태양전지.
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