KR100658730B1 - 태양 전지 - Google Patents

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이지원
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안광순
최재만
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Abstract

본 발명은 고효율을 실현할 수 있는 구조의 태양 전지에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 형태에 따른 태양 전지는, 서로 대향 배치되는 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제1 전극에 형성되는 광흡수층, 및 상기 광흡수층과 이격되면서 상기 제1 전극에 제1 방향을 따라 형성되는 인출 전극을 포함한다. 상기 제1 방향을 따라 형성되는 상기 광흡수층의 제1 가장자리의 길이를 A, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 형성되는 상기 광흡수층의 제2 가장자리의 길이를 B라 할 때, 상기 A와 상기 B는 다음 조건을 만족한다.
1.3 ≤ A/B ≤ 125
태양 전지, 길이, 비율, 광흡수층

Description

태양 전지{SOLAR CELL}
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 태양 전지를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1 및 2와, 비교예의 태양 전지에서 전압에 따른 전류 밀도를 측정하여 도시한 그래프이다.
본 발명은 태양 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고효율을 실현할 수 있는 구조의 태양 전지에 관한 것이다.
태양 전지는 태양 에너지를 이용하여 전기 에너지를 생성하는 전지로서, 친환경적이고 에너지원이 무한할 뿐만 아니라 수명이 긴 장점이 있다. 이러한 태양 전지로는 실리콘 태양 전지, 염료 감응 태양 전지 등이 있다.
염료 감응 태양 전지는 실리콘 태양 전지에 비해 광전변환 효율이 우수하고 가격이 저렴하며, 플렉서블하게 제조가 가능하다. 또한, 투명한 전극을 사용하여 건물 외벽이나 유리 온실 등에 적용할 수 있는 장점이 있다.
그러나, 이러한 태양 전지의 광전변환 효율는 높은 수준이 아니어서 태양 전 지의 상용화에는 아직 어려움이 있다. 광전변환 효율을 향상시키기 위해 많은 연구가 진행중이나, 대부분의 연구가 새로운 염료 개발 등의 분야로 한정되어 있다. 이에 태양 전지의 광전변환 효율 향상을 위한 새로운 기술 개발이 절실히 요청되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 여기 전자 생성에 관여하는 광흡수층의 설계가 최적화된 태양 전지를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 태양 전지는, 서로 대향 배치되는 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제1 전극에 형성되는 광흡수층, 및 상기 광흡수층과 이격되면서 상기 제1 전극에 제1 방향을 따라 형성되는 인출 전극을 포함한다. 상기 제1 방향을 따라 형성되는 상기 광흡수층의 제1 가장자리의 길이를 A, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 형성되는 상기 광흡수층의 제2 가장자리의 길이를 B라 할 때, 상기 A와 상기 B는 1.3 ≤ A/B ≤ 125의 조건을 만족한다.
상기 A와 상기 B는, 1.3 ≤ A/B ≤ 5 의 조건을 만족하는 것이 더 바람직하다.
상기 제1 전극 면적에 대한 상기 광흡수층 면적의 비율을 C라 할 때, 상기 C는, 0.05 ≤ C ≤ 1 의 조건을 만족할 수 있다.
상기 인출 전극은 상기 제1 전극의 가장자리에 인접하여 형성될 수 있으며, 상기 제1 전극의 장축 가장자리에 인접하여 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제1 방향을 따라 형성되는 상기 제1 전극의 가장자리가 상기 제2 방향을 따라 형성되는 상기 제1 전극의 가장자리보다 더 길게 형성될 수 있고, 상기 제1 방향을 따라 형성되는 상기 제2 전극의 가장자리가 상기 제2 방향을 따라 형성되는 상기 제2 전극의 가장자리보다 더 길게 형성될 수 있다. 상기 제2 전극에 상기 제1 방향을 따라 또 다른 인출 전극이 형성될 수 있다.
상기 광흡수층이 염료가 흡착된 다공성막으로 구성되어, 상기 태양 전지가 염료 감응 태양 전지일 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 태양 전지를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 태양 전지를 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시 형태에 따른 태양 전지에서는 제1 전극(11), 염료(15)가 흡착된 다공성막(13) 및 제1 인출 전극(17)이 형성되는 제1 기판(10)과, 제2 전극(21) 및 제2 인출 전극(27)이 형성되는 제2 기판(20)이 접착제(41)에 의해 접합되고, 상기 제1 전극(11)과 제2 전극(21) 사이에 전해질(30)이 위치하여 구성된다.
상기 염료(15)가 흡착된 다공성막(13)은 입사된 광에 의해 전자를 생성하여 이 전자를 제1 전극(11)으로 이동시키는 역할을 한다. 이러한 염료(15) 및 다공성막(13)을 함께 광흡수층(100)이라 칭할 수 있다.
본 실시 형태에서 제1 전극(11)을 지지하는 지지체 역할을 하는 제1 기판(10)은 외부광의 입사가 가능하도록 투명하게 형성된다. 이에 제1 기판(10)은 투명한 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 플라스틱의 구체적인 예로는 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(poly ethylene terephthalate, PET), 폴리 에틸렌 나프탈레이트(poly ethylene naphthalate, PEN), 폴리 카보네이트(poly carbonate, PC), 폴리 프로필렌(poly propylene, PP), 폴리 이미드(poly imide, PI), 트리 아세틸 셀룰로오스(tri acetyl cellulose, TAC) 등을 들 수 있다.
제1 기판(10)에 형성되는 제1 전극(11)은 인듐 틴 산화물(indium tin oxide, ITO), 프루오르 틴 산화물(fluorine tin oxide, FTO), 안티몬 틴 산화물(antimony tin oxide, ATO), 징크 산화물(zinc oxide), 틴 산화물(tin oxide), ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3 등의 투명 물질로 이루어질 수 있다. 제1 전극(11)은 상기 투명 물질의 단일막 또는 적층막으로 이루어질 수 있다.
본 실시 형태에서, 제1 기판(10) 및 제1 전극(11)은 장방형으로 이루어진다. 즉, 제1 전극(11)은 제1 방향(도면의 x축 방향)을 따라 형성되는 장축 가장자리 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향(도면의 y축 방향)을 따라 형성되는 단축 가장자리를 구비한다.
이러한 제1 전극(11) 위에는 금속 산화물 입자(131)를 포함하는 다공성막(13)이 형성된다. 금속 산화물 입자(131)는 티타늄 산화물(titanium oxide), 징크 산화물, 틴 산화물, 스트론튬 산화물(strontium oxide), 인듐 산화물(indium oxide), 이리듐 산화물(iridium oxide), 란탄 산화물(lanthan oxide), 바나듐 산화물(vanadium oxide), 몰리브덴 산화물(molybdenum oxide), 텅스텐 산화물(tungsten oxide), 니오브 산화물(niobium oxide), 마그네슘 산화물(magnesium oxide), 알루미늄 산화물(aluminium oxide), 이트륨 산화물(yttrium oxide), 스칸듐 산화물(scandium oxide), 사마륨 산화물(samarium oxide), 갈륨 산화물(galluim oxide), 스트론튬 티타늄 산화물(strontium titanium oxide)등으로 이루어질 수 있다. 여기서, 금속 산화물 입자(131)는 티타늄 산화물인 TiO2, 틴 산화물인 SnO2, 텅스텐 산화물인 WO3, 징크 산화물인 ZnO, 또는 이들의 복합체 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고, 다공성막(13)에는 특성 향상을 위해 도전성 미립자(도시하지 않음) 및 광산란자(도시하지 않음) 등이 더 첨가될 수 있다.
다공성막(13)에 첨가되는 도전성 미립자는 여기 전자의 이동성을 향상시키는 역할을 하는 것으로, 일례로 인듐 틴 산화물 등을 들 수 있다. 다공성막(13)에 첨가되는 광산란자는 태양 전지 내에서 이동하는 광의 경로를 연장시켜 광전변환 효율을 향상시키는 역할을 한다. 이러한 광산란자는 다공성막(13)을 이루는 물질로 이루어질 수 있으며, 광산란 효과를 고려하여 100nm 이상의 평균 입경을 가지는 것이 바람직하다.
이러한 다공성막(13), 좀더 정확하게는 금속 산화물 입자(131)의 표면에는 외부광을 흡수하여 여기 전자를 생성하는 염료(15)가 흡착된다. 염료(15)는 알루미 늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 유로퓸(Eu), 납(Pb), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru) 등을 포함하는 금속 복합체로 이루어질 수 있다. 여기서, 루테늄은 백금족에 속하는 원소로서 많은 유기 금속 복합체를 형성할 수 있어, 루테늄을 포함하는 염료가 일반적으로 많이 사용된다. 또한, 유기 염료가 사용될 수 있는데, 이러한 유기 염료로는 쿠마린(coumarin), 포피린(porphyrin), 키산틴(xanthene), 리보플라빈(riboflavin), 트리 페닐 메탄(tri phenyl methan) 등이 있다.
그리고, 제1 전극(11)에는 염료(15)가 흡착된 다공성막(13), 즉 광흡수층(100)과 이격되면서 제1 전극(11)의 장축 가장자리에 인접하여 이 가장자리를 따라 제1 인출 전극(17)이 형성된다. 이 때, 제1 인출 전극(17)은 외부 회로(도시하지 않음)에 연결될 수 있도록 제1 기판(10)과 제2 기판(20)을 접합하는 접착제(41) 외측으로 위치할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 광흡수층(100)에서 생성된 전자들이 제1 전극(11)을 통해 제1 인출 전극(17)으로 쉽게 이동할 수 있도록 광흡수층(100)이 최적화된 구조를 가지는데, 이에 대해서는 추후에 좀더 상세하게 설명한다.
그리고, 제1 기판(10)에 대향 배치되는 제2 기판(20)은 제2 전극(21)을 지지하는 지지체 역할을 하는 것으로, 투명하게 형성될 수 있다. 이에 제2 기판(20)은 제1 기판(10)과 같이 투명한 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 플라스틱의 구체적인 예로 폴리 에틸렌 테레프탈레이트, 폴리 에틸렌 나프탈레이트, 폴리 카보네이트, 폴리 프로필렌, 폴리 이미드, 트리 아세틸 셀룰로오스 등을 들 수 있다.
제2 기판(20)에 형성되는 제2 전극(21)은 제1 전극(11)과 대향 배치되도록 형성되며, 투명 전극(21a)과 촉매 전극(21b)을 포함할 수 있다. 투명 전극(21a)은 인듐 틴 산화물, 프루오르 틴 산화물, 안티몬 틴 산화물, 징크 산화물, 틴 산화물, ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3 등의 투명 물질로 이루어질 수 있다. 이 때 투명 전극(21a)은 상기 투명 물질의 단일막 또는 적층막으로 이루어질 수 있다. 촉매 전극(21b)은 산화-환원 쌍(redox couple)을 활성화시키는 역할을 하는 것으로, 백금, 루테늄, 팔라듐. 이리듐, 로듐(Rh), 오스뮴(Os), 탄소(C), WO3, TiO2 등으로 이루질 수 있다.
본 실시 형태에서, 제2 기판(20) 및 제2 전극(21)은 장방형으로 이루어진다. 즉, 제2 전극(21)은 제1 방향(도면의 x축 방향)을 따라 형성되는 장축 가장자리 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향(도면의 y축 방향)을 따라 형성되는 단축 가장자리를 구비한다.
그리고, 제2 전극(21)에는 제1 인출 전극(17)의 반대편에서 제2 전극(21)의 장축 가장자리에 인접하여 이 가장자리를 따라 제2 인출 전극(27)이 형성된다. 이 때, 제2 인출 전극(27)은 외부 회로(도시하지 않음)에 연결될 수 있도록 접착제(41) 외측으로 위치할 수 있다.
그리고, 제2 기판(20)과 제2 전극(21)을 관통하는 홀(25a)을 통해 전해질(30)이 주입되어 제1 전극(11)과 제2 전극(21) 사이에 전해질(30)이 함침된다. 이러한 전해질(30)은 광흡수층(100)의 내부로 균일하게 분산된다. 전해질(30)은 산화 환원에 의해 제2 전극(21)으로부터 전자를 받아 염료(15)에 전달하는 역할을 수행 한다. 제2 기판(20) 및 제2 전극(21)을 관통하는 홀(25a)은 접착제(42) 및 커버 글라스(43)에 의해 밀봉된다. 본 실시 형태에서는 전해질(30)이 액상으로 이루어진 것을 설명하였으나, 본 발명에는 고상의 전해질이 적용될 수 있으며 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
이러한 태양 전지는 태양 전지의 내부로 태양광 등의 외부광이 입사되면, 광양자가 염료(15)에 흡수되어 염료가 기저 상태에서 여기 상태로 전이되어 여기 전자를 생성한다. 여기 전자는 다공성막(13)의 금속 산화물 입자(131)의 전도대로 주입된 후 제1 전극(11) 및 제1 인출 전극(17)을 거쳐 외부 회로(도시하지 않음)로 흐른 다음 제2 인출 전극(27) 및 제2 전극(21)으로 이동한다. 한편, 전해질(30) 내의 요오드화물이 삼요오드화물로 산화함에 따라 산화된 염료(15)가 환원되고, 삼요오드화물은 제2 전극(21)에 도달된 전자와 환원 반응을 하여 요오드화물로 환원된다. 이러한 전자의 이동에 의해 태양 전지가 작동하게 된다.
이 때, 상기한 바와 같이 광흡수층(100)이 형성된 영역은 외부광을 흡수하여 여기 전자를 생성하여 제1 전극(11)으로 전달하는 역할을 하므로, 본 실시 형태에서는 전자 이동을 용이하게 하기 위하여 광흡수층(100)의 설계를 최적화한다.
즉, 본 실시 형태에서는 A가 B보다 크게 형성된다. 여기서, A는 제1 방향을 따라 형성되는 광흡수층(100)의 제1 가장자리(101) 길이, 즉 제1 인출 전극(17)에 대향하는 가장자리의 길이이다. 그리고, B는 제2 방향을 따라 형성되는 광흡수층(100)의 제2 가장자리(102) 길이이다.
동일한 면적으로 광흡수층(100)을 형성하는 경우에도, 제1 인출 전극(17)과 대향하는 광흡수층(100)의 제1 가장자리(101)를 상대적으로 길게 형성하여 제1 인출 전극(17)과 광흡수층(100)이 마주보는 길이를 증가시킬 수 있다. 이에 따라 광흡수층(100)으로 제1 전극(11)으로 전달된 전달된 제1 인출 전극(17)으로 좀더 넓은 면적을 가지면서 이동할 수 있다. 이에 따라 전자들의 이동 거리 및 이동 시간을 줄일 수 있다.
그리고, 광흡수층(100)의 제2 가장자리(102)를 상대적으로 짧게 형성하여 광흡수층(100)의 중 제1 인출 전극(17)의 반대편에서 생성되어 제1 전극(11)을 통해 제1 인출 전극(17)으로 이동하는 전자들의 이동 거리 및 이동 시간을 더욱 줄일 수 있다.
따라서, 광흡수층(100)에서 생성되어 제1 전극(11)을 통해 제1 인출 전극(17)으로 전달된 전자들의 양이 증가되며 이동 시간이 줄어든다. 이에 따라 전류 집전을 최대화할 수 있으며 전류 집전에 필요한 시간을 최소화할 수 있다. 결과적으로, 태양 전지의 광전변환 효율을 향상시킬 수 있다.
이 때, 광흡수층(100)이 다음 수학식 1의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
1.3 ≤ A/B ≤ 125
상기 (A/B)의 값이 1.3 미만인 경우에는 상기 전류 집전 효과가 미비하고, 상기 (A/B)의 값이 125를 초과하는 이러한 형상의 광흡수층(100)을 형성하는 것이 실질적으로 어려운 문제가 있다.
그리고, 광흡수층(100)의 형성 조건 등을 고려하여 광흡수층(100)이 다음의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
1.3 ≤ A/B ≤ 5
여기서, 전자의 생성에 관여하는 광흡수층(100)의 절대적인 면적이 일정값 이상 확보되어야 상기 수학식 1 및 수학식 2에 따른 조건이 더 큰 의미를 가질 수 있다. 이를 고려하면, 제1 전극(11) 및 광흡수층(100)은 다음 수학식 3을 만족하는 것이 바람직하다.
0.05 ≤ C ≤ 1
여기서, C는 제1 전극(11)의 면적에 대한 광흡수층(100)의 면적의 비율이다.
이하에서는 본 실시 형태에 따른 태양 전지의 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
3cm × 1cm인 유리로 이루어지는 제1 기판에 니오브 틴 옥사이드로 이루어지는 제1 전극을 형성하였다. 제1 전극에 500℃에서 30분 소성 열처리를 수행하여 제1 전극이 8 Ω/한 의 저항을 가지도록 하였다. 제1 전극의 장축 가장자리을 따라 전도성 테이프를 부착하여 제1 인출 전극을 형성하였다.
TiO2 입자를 용매에 분산시킨 분산액을 페이스트 상태로 제조한 후 닥터 블 레이드법으로 제1 전극에 15㎛ 두께로 도포하고, 450℃에서 30분 동안 소성하여 의 다공성막을 형성하였다.
이렇게 제1 전극 및 다공성막이 형성된 제1 기판을 0.3 mM의 루테늄(4,4-디카르복시-2,2'-바이피리딘)2(NCS)2 용액에 24시간 침지시켜, 다공성막에 염료를 흡착시킴으로써 광흡수층을 형성하였다. 이 때, 제1 인출 전극에 대향하는 광흡수층의 제1 가장자리 길이가 2cm, 제1 가장자리와 교차하는 광흡수층의 제2 가장자리의 길이가 0.1cm 였다. 그리고, 광흡수층을 에탄올로 세척한 후 상온 건조시켰다.
3cm × 1cm인 유리로 이루어지는 제2 기판에 인듐 틴 옥사이드와 백금을 차례로 형성하여 제2 전극을 형성하였다. 0.75m 직경의 드릴을 이용하여 제2 기판과 제2 전극에 이를 관통하는 홀을 형성하였다. 제2 기판의 장축 가장자리에 전도성 테이프를 부착하여 제2 인출 전극을 형성하였다.
제1 기판에 형성된 다공성막이 제2 전극에 대향하도록 제1 기판과 제2 기판을 배치시킨 후, 제1 전극과 제2 전극 사이에 접착제인 60㎛ 두께의 열가소성 고분자 필름을 위치시키고 100℃에서 9초 동안 압착하여 제1 기판과 제2 기판을 압착시켰다. 이 때, 제1 인출 전극과 제2 인출 전극은 외부 회로 등과 연결될 수 있도록 접착제 외부로 위치시켰다.
제2 기판과 제2 전극을 관통하는 홀을 통하여 전해질을 주입시키고 열가소성 고분자 필름 및 커버 글라스를 이용하여 홀을 막음으로써 태양 전지를 제조하였다. 이 때 전해질은 80 부피%의 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate)와 20 부피%의 아세토나이트릴(acetonitrile)로 이루어진 혼합 용매 100ml에 21.928g의 테트라프로필암모늄 아이오다이드(tetrapropylammonium iodide)와 1.931g의 용오드(I2)를 용해시킨 용액이었다.
실시예 2
제1 기판이 2cm × 1cm인 유리이며, 광흡수층의 제1 가장자리 길이가 1cm, 제1 가장자리와 교차하는 광흡수층의 제2 가장자리의 길이가 0.2cm 라는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 태양 전지를 제조하였다.
비교예
제1 기판이 1.5cm × 1.5cm인 유리이며, 광흡수층의 제1 가장자리 길이가 0.5cm, 제1 가장자리와 교차하는 광흡수층의 제2 가장자리의 길이가 0.4cm 라는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 태양 전지를 제조하였다.
이를 정리하면, 상기한 바와 같이 실시예 1 및 2, 그리고 비교예에서는 광흡수층의 면적이 0.2cm2이라는 점에서 동일하다. 다만, 광흡수층의 제2 가장자리 길이에 대한 광흡수층의 제1 가장자리의 길이의 비율, 즉 A/B 값이 실시예 1에서는 20, 실시예 2에서는 5, 비교예 1에서는 1.25라는 점에서 차이가 있다.
또한, 100mW/cm2의 광원을 이용하여 실시예 1 및 2, 그리고 비교예 2의 태양 전지에서의 전압에 따른 전류 밀도를 두 번 측정하여 도 3에 각기 나타내었다. 이러한 도 3로부터 평가된 자료를 정리하여 표 1에 나타내었다.
단락 전류 밀도 [mA/cm2] 개방 전압 [V] 충밀도 효율 [%]
실시예1(1) 19.25 0.75 0.71 10.16
실시예1(2) 18.53 0.76 0.71 10.06
실시예2(1) 18.74 0.74 0.70 9.68
실시예2(2) 18.00 0.76 0.71 9.69
비교예(1) 14.84 0.71 0.66 7.00
비교예(2) 14.72 0.72 0.67 7.09
표 1을 참조하면, 실시예 1의 단락 전류 밀도 평균값은 18.89mA/cm2, 실시예 2의 단락 전류 밀도 평균값은 18.37mA/cm2로 비교예의 단략 전류 밀도 평균값인 14.78mA/cm2에 비해 매우 높은 것을 알 수 있다. 이는 실시예 1 및 2에서는 광흡수층의 가장자리 길이 비율의 최적화로 동일 면적에서도 전자 이동성이 증가되어 전류가 증가되었기 때문이다. 보다 상세하게 설명하면, 실시예 1 및 2에서는 광흡수층과 제1 인출 전극이 더 넓게 마주보도록 하고 광흡수층으로부터 제1 인출 전극까지의 이동 거리를 줄여 전자 흐름이 보다 용이하게 일어날 수 있도록 하였기 때문이다.
또한, 실시예 1의 효율 평균값은 10.1%, 실시예 3과 4의 효율 평균값은 9.68%로 비교예의 효율 평균값인 7.04%에 비해 매우 우수한 것을 알 수 있다. 즉, 실시예 1 및 2에서는 단락 전류 밀도의 증가로 효율이 향상된 것을 알 수 있다.
상기에서는 태양 전지의 일례로 염료 및 다공성막으로 이루어지는 광흡수층이 형성된 태양 전지를 도시 및 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 다른 종류의 태양 전지에 적용될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
즉, 상기에서는 본 발명의 실시 형태 및 실시예에 대하여 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시 형태에 따른 태양 전지는, 광흡수층의 가장자리 길이 비율을 최적화하여 제1 인출 전극의 대향하는 길이를 증가시켜 전자의 흐름이 원활하게 일어날 수 있도록 한다. 또한, 평균적인 전자 이동 거리를 저감시켜 전류 집전에 필요한 시간을 최소화할 수 있다. 결과적으로, 전자의 집전을 최대화하여 광전변환 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
이는 제1 전극을 일 방향을 따라 형성되는 가장자리를 다른 방향을 따라 형성되는 가장자리보다 더 길게 형성하고, 제1 인출 전극을 장축 가장자리를 따라 형성함으로써 이러한 효과를 배가시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 서로 대향 배치되는 제1 전극 및 제2 전극;
    상기 제1 전극에 형성되는 광흡수층; 및
    상기 광흡수층과 이격되면서 상기 제1 전극에 제1 방향을 따라 형성되는 인출 전극
    을 포함하고,
    상기 제1 가장자리의 길이를 A, 상기 제2 가장자리의 길이를 B라 할 때, 상기 A와 상기 B가 다음의 조건을 만족하는 태양 전지.
    1.3 ≤ A/B ≤ 125
  2. 제1항에 있어서,
    상기 A와 상기 B가 다음의 조건을 만족하는 태양 전지.
    1.3 ≤ A/B ≤ 5
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 전극 면적에 대한 상기 광흡수층 면적의 비율을 C라 할 때, 상기 C가 다음의 조건을 만족하는 태양 전지.
    0.05 ≤ C ≤ 1
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인출 전극은 상기 제1 전극의 가장자리에 인접하여 형성되는 태양 전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인출 전극은 상기 제1 전극의 장축 가장자리에 인접하여 형성되는 태양 전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향을 따라 형성되는 상기 제1 전극의 가장자리가 상기 제2 방향을 따라 형성되는 상기 제1 전극의 가장자리보다 더 긴 태양 전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향을 따라 형성되는 상기 제2 전극의 가장자리가 상기 제2 방향을 따라 형성되는 상기 제2 전극의 가장자리보다 더 긴 태양 전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 전극에 상기 제1 방향을 따라 또 다른 인출 전극이 형성되는 태양 전지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광흡수층은 염료가 흡착된 다공성막으로 구성되는 태양 전지.
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