KR100991986B1 - Solar cell - Google Patents
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Abstract
태양전지가 개시된다. 제1 광전변환층은 입사된 태양광을 흡수하여 전기적 신호로 변환시킨다. 제2 광전변환층은 태양광의 진행 경로상 제1 광전변환층의 전단에 배치되며, 입사된 태양광을 흡수하여 전기적 신호로 변환시킨다. 집광장치는 태양광의 진행 경로상 제1 광전변환층과 제2 광전변환층 사이에 배치되며, 제2 광전변환층을 통과한 태양광이 제1 광전변환층을 향하도록 태양광을 집속한다. 본 발명에 따르면, 태양광의 진행 경로상 집광장치의 전단에 배치된 광전변환층에서는 짧은 파장을 갖는 태양광을 흡수하고, 후단에 배치된 광전변환층에서는 긴 파장을 갖는 태양광을 흡수하므로 발열이 완화된다. 또한, 산란 후 재입사하는 태양광을 흡수할 수 있으므로, 효율 향상을 도모할 수 있게 되고, 각각의 광전변환층에서 특정한 파장 대역만을 흡수하므로 색수차가 덜 발생하게 된다.A solar cell is disclosed. The first photoelectric conversion layer absorbs the incident sunlight and converts it into an electrical signal. The second photoelectric conversion layer is disposed at the front end of the first photoelectric conversion layer on the path of sunlight, and absorbs the incident sunlight to convert it into an electrical signal. The light collecting device is disposed between the first photoelectric conversion layer and the second photoelectric conversion layer on the path of the solar light, and focuses the sunlight so that the sunlight passing through the second photoelectric conversion layer is directed toward the first photoelectric conversion layer. According to the present invention, the photovoltaic layer disposed at the front of the condenser on the traveling path of the solar light absorbs sunlight having a short wavelength, and the photoelectric conversion layer disposed at the rear end absorbs the sunlight having a long wavelength, thereby generating heat. Is relaxed. In addition, it is possible to absorb the sunlight re-incident after scattering, it is possible to improve the efficiency, and less absorption of chromatic aberration because only a specific wavelength band is absorbed in each photoelectric conversion layer.
태양전지, 턴뎀, 집광장치, 색수차 Solar cell, turndem, condenser, chromatic aberration
Description
본 발명은 태양전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 집광형 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell, and more particularly, to a light concentrating solar cell.
최근 지구환경문제와 화석에너지의 고갈, 원자력발전의 폐기물처리 및 신규발전소 건설에 따른 위치선정 등의 문제로 인하여 신 재생에너지에 대한 관심이 고조되고 있으며, 그 중에서도 무공해 에너지원인 태양광발전에 대한 연구개발이 국내외적으로 활발하게 진행되고 있다.Recently, interest in renewable energy is increasing due to global environmental problems, depletion of fossil energy, waste disposal of nuclear power generation, and location selection due to the construction of new power plants. Among them, research on solar power generation as a pollution-free energy source Development is underway at home and abroad.
태양전지(solar cell)는 태양광 에너지를 직접 전기에너지로 전환시키는 반도체 소자로서, p형 반도체와 n형 반도체의 접합형태를 가지며 그 기본구조는 다이오드와 유사하다.A solar cell is a semiconductor device that converts solar energy directly into electrical energy. The solar cell has a junction between a p-type semiconductor and an n-type semiconductor, and its basic structure is similar to that of a diode.
전기적 성질이 서로 다른 p형의 반도체와 n형의 반도체를 접합시킨 구조를 갖는 태양전지에 태양광이 조사되면 광에너지에 의한 전자-정공쌍(electron hole pair)이 생겨나고, 전자와 정공이 이동하여 n형 반도체층과 p형 반도체층을 가로질러 전류가 흐르게 되는 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해 기전력이 발생하여 외부에 접속된 부하에 전류가 흐르게 된다.When solar light is irradiated to a solar cell having a structure in which p-type semiconductors and n-type semiconductors having different electrical properties are bonded to each other, electron-hole pairs are generated by light energy, and electrons and holes move. Therefore, electromotive force is generated by a photovoltaic effect in which current flows across the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer, and the current flows to a load connected to the outside.
상세하게는, 외부에서 빛이 태양전지에 입사되었을 때 p형 반도체의 가전도대(valence band) 전자(electron)는 입사된 광에너지에 의해 전도대(conduction band)로 여기된다. 이렇게 여기된 전자는 p형 반도체 내부에 한 개의 전자-정공쌍을 생성하게 된다. 상기 전자-정공쌍 중 전자는 p-n 접합부 사이에 존재하는 전기장(electric field)에 의해 n형 반도체로 넘어가게 되어 외부에 전류를 공급하게 된다.Specifically, when light is incident on the solar cell from outside, the valence band electrons of the p-type semiconductor are excited to the conduction band by the incident light energy. The excited electrons generate one electron-hole pair inside the p-type semiconductor. The electrons in the electron-hole pair are transferred to the n-type semiconductor by an electric field existing between the p-n junctions to supply current to the outside.
도 1은 종래의 집광형 태양전지의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다. 1 is a view showing a schematic structure of a conventional focusing solar cell.
도 1을 참조하면, 종래의 집광형 태양전지(100)는 두 개의 전극(120, 130) 사이에 형성된 광전변환층(140)과 태양광을 집속하는 집광장치(110)를 구비한다. 태양광은 집광장치(110)에 의해 집속되어 참조번호 150으로 표시된 화살표와 같이 광전변환층(140)에 입사된다. Referring to FIG. 1, the conventional light collecting
이와 같이 종래의 태양전지(100)는 모든 파장의 태양광을 하나의 광전변환층(140)에서 흡수하므로 표면 온도가 상승하여 태양전지의 효율을 떨어뜨리는 문제점이 있다. 그리고 종래의 집광형 태양전지(100)는 집광장치(110)에 수직 입사되는 태양광에 대해서만 광전변환층(140)에서 흡수하여 전기적 신호로 변환하는 방식이므로 대기에 의해 산란되었다가 임의의 각도로 재입사하는 태양광을 흡수할 수 없게 된다. 대기에 의해 산란되었다가 재입사하는 태양광이 약 7% 정도이므로 그만큼 효율이 저하될 수밖에 없는 문제점이 있다. 또한, 종래의 집광형 태양전지(100)는 자외선에서 적외선에 이르는 태양광 모두를 일정한 면적의 태양전지에 집속하므로, 색수차가 발생하지 않게 하기 위해서는 아주 넓은 면적의 태양전지가 요구되는데, 이는 가격이나 효율 면에서 악영향을 끼치는 문제점이 있다.As described above, since the conventional
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 발열과 색수차가 완화되고, 산란된 태양광을 흡수하여 효율이 향상된 태양전지를 제공하는 데 있다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a solar cell with improved heat efficiency and chromatic aberration, and absorbed scattered sunlight.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 태양전지는 입사된 태양광을 흡수하여 전기적 신호로 변환시키는 제1 광전변환층; 태양광의 진행 경로상 상기 제1 광전변환층의 전단에 배치되며, 입사된 태양광을 흡수하여 전기적 신호로 변환시키는 제2 광전변환층; 및 태양광의 진행 경로상 상기 제1 광전변환층과 상기 제2 광전변환층 사이에 배치되며, 상기 제2 광전변환층을 통과한 태양광이 상기 제1 광전변환층을 향하도록 태양광을 집속하는 집광장치;를 구비한다.In order to solve the above technical problem, a solar cell according to the present invention includes a first photoelectric conversion layer for absorbing the incident sunlight and converts it into an electrical signal; A second photoelectric conversion layer disposed at a front end of the first photoelectric conversion layer on a path of sunlight to absorb incident sunlight and convert it into an electrical signal; And a solar cell configured to be disposed between the first photoelectric conversion layer and the second photoelectric conversion layer on a path of the solar light, and to condense the sunlight to pass through the second photoelectric conversion layer toward the first photoelectric conversion layer. A light collecting device.
본 발명에 따르면, 태양광의 진행 경로상 집광장치의 전단에 배치된 광전변환층에서는 짧은 파장을 갖는 태양광을 흡수하고, 태양광의 진행 경로상 집광장치의 후단에 배치된 광전변환층에서는 긴 파장을 갖는 태양광을 흡수한다. 따라서 모든 파장을 갖는 태양광을 집속하여 흡수시키는 종래의 집광형 태양전지에 비해 발열이 완화된다. 이에 따라 태양전지의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 개방회로 전압의 열화가 완화되므로 효율 열화도 완화된다.According to the present invention, the photoelectric conversion layer disposed at the front end of the condenser on the path of sunlight absorbs sunlight having a short wavelength, and the long wavelength of the photoelectric conversion layer disposed at the rear end of the condenser on the path of sunlight. Having absorbs sunlight. Therefore, heat generation is alleviated as compared with the conventional condensing solar cell that focuses and absorbs sunlight having all wavelengths. Accordingly, the reliability of the solar cell can be improved, and the degradation of the efficiency of the open circuit voltage is alleviated.
그리고 태양광의 진행 경로상 집광장치의 전단에 배치된 광전변환층은 집속되지 않은 태양광을 흡수하므로 임의의 각도로 입사하는 태양광을 흡수하게 된다. 따라서 산란 후 재입사하는 태양광을 흡수할 수 있으므로, 효율 향상을 도모할 수 있게 된다. 또한, 각각의 광전변환층에서 특정한 파장 대역만을 흡수하므로 색수차가 덜 발생하게 된다. 따라서 본 발명에 따른 태양전지는 종래의 집광형 태양전지에 비해 동일 면적에서 더 높은 효율을 갖게 된다. 그리고 집광장치는 주로 유리로 이루어지므로, 폴리머 태양전지, 염료감응 태양전지 및 실리콘 태양전지를 쉽게 구현할 수 있고, 상대적으로 저렴한 Ge 기판을 이용하여 태양전지를 제조할 수 있다.In addition, the photoelectric conversion layer disposed at the front end of the condenser on the path of sunlight absorbs unfocused sunlight and thus absorbs sunlight incident at an arbitrary angle. Therefore, it is possible to absorb the sunlight that is reincident after scattering, thereby improving the efficiency. In addition, since only a specific wavelength band is absorbed in each photoelectric conversion layer, less chromatic aberration occurs. Therefore, the solar cell according to the present invention has a higher efficiency in the same area than the conventional condensing solar cell. In addition, since the light collecting device is mainly made of glass, polymer solar cells, dye-sensitized solar cells, and silicon solar cells can be easily implemented, and solar cells can be manufactured using relatively inexpensive Ge substrates.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 태양전지의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of a solar cell according to the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you.
도 2는 본 발명에 따른 태양전지에 대한 바람직한 제1 실시예의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a view schematically showing the structure of a first preferred embodiment of a solar cell according to the present invention.
도 2를 참조하면, 제1 실시예의 구조를 갖는 태양전지(200)는 제1 하부전극(220), 제1 광전변환층(230), 제1 상부전극(240), 집광장치(210), 제2 하부전극(250), 제2 광전변환층(260) 및 제2 상부전극(270)을 구비한다. 그리고 태양광은 참조번호 280으로 표시된 화살표와 같이 제2 광전변환층(260), 집광장치(210) 및 제1 광전변환층(240)에 순차적으로 입사된다. 2, the
제1 하부전극(220)은 금(Au), 백금(Pt)과 같은 전도성 물질로 이루어진다. The first
제1 광전변환층(230)은 제1 하부전극(220) 상에 형성되며, 입사된 광을 흡수하여 전기적 신호로 변환시킨다. 제1 광전변환층(230)은 입사된 광을 흡수하여 전기적 신호로 변환시키는 복수의 셀을 구비하여, 턴뎀(tandem) 형태의 구조로 형성될 수 있다. 그리고 복수의 셀 중 상부에 배치된(태양광의 진행 경로상 전단에 배치된) 셀에서 흡수되는 광의 파장이 하부에 배치된(태양광의 진행 경로상 후단에 배치된) 셀에서 흡수되는 광의 파장보다 짧게 되도록 각 셀이 형성될 수 있다. 즉, 태양광이 먼저 입사되는 위치에 배치된 셀에서 짧은 파장의 광이 흡수되도록 하고, 하부에 배치된 셀은 상대적으로 긴 파장의 광이 흡수되도록 하는 것이다. 이러한 턴뎀 구조를 갖는 광전변환층(230)의 일 예를 도 3에 나타내었다. The first
도 3을 참조하면, 광전변환층(230)은 복수의 셀(310, 370)과 터널 접합층(320, 360)으로 이루어진다. 하부 셀(310)은 p-GaAs층(311), n+-GaAs층(312) 및 n+-AlGaAs층(313)이 순차적으로 적층된 형태로 이루어진다. 그리고 상부 셀(370)은 p-InGaP층(371), n+-InGaP층(372) 및 n+-AlInP층(373)이 순차적으로 적층된 형태로 이루어진다. 터널 접합층(320, 360)은 n++-GaAs층(321, 361) 및 p++-GaAs층(322, 362)이 순차적으로 적층된 형태로 이루어진다. 그리고 중간에 형성되는 셀들은 각각 흡수하는 광의 파장대역을 하부로 갈수록 점점 길게 하기 위하여, 그 구성물질을 상부 셀(370) 및 하부 셀(310)과 조금씩 다르게 형성된다.Referring to FIG. 3, the
제1 상부전극(240)은 제1 광전변환층(230) 상에 형성되며, 제1 하부전 극(220)과 마찬가지로 금(Au), 백금(Pt)과 같은 전도성 물질로 이루어진다. 그리고 무반사 코팅층(미도시)이 제1 광전변환층(230) 상에 형성될 수 있다.The first
집광장치(210)는 제1 상부전극(240)의 상방에 배치되며, 입사된 광이 제1 광전변환층(230)을 향하도록 광을 집속한다. 이를 위해, 집광장치(210)는 렌즈와 같은 광 집속수단을 구비할 수 있다.The
제2 하부전극(250)은 집광장치(210) 상에 형성되며, 전도성 물질로 이루어진다. 제2 하부전극(250)은 태양광을 잘 투과시키기 위해 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명한 전도성 물질로 형성될 수 있다.The second
제2 광전변환층(260)은 제2 하부전극(250) 상에 형성되며, 입사된 광을 흡수하여 전기적 신호로 변환시킨다. 참조번호 280으로 표시된 화살표와 같이 태양광이 제2 광전변환층(260)에 먼저 입사되고, 제1 광전변환층(230)에는 제2 광전변환층(260)에 흡수되지 않은 광이 입사된다. 따라서 태양전지(200)의 발열을 완화하기 위해서, 제2 광전변환층(260)에서는 단파장을 갖는 태양광이 흡수되도록 하고, 제1 광전변환층(230)에서는 중파장 및 장파장을 갖는 태양광이 흡수되도록 하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 폴리머 태양전지나 염료감응 태양전지의 경우에는 유리 기판을 이용하고, 제2 광전변환층(260)은 유리 또는 성형이 쉬운 PMMA(poly methyl methcrylate)와 같은 투명하며 단단한 고체로 이루어진 집광장치(210) 상에 형성되는 것이므로, 제2 광전변환층(260)은 손쉽게 형성될 수 있다.The second
그리고 제2 광전변환층(260)은 제1 광전변환층(230)과 마찬가지로 입사된 광을 흡수하여 전기적 신호로 변환시키는 복수의 셀을 구비하여, 턴뎀 형태의 구조로 형성될 수 있다. 그리고 복수의 셀 중 상부에 배치된(태양광의 진행 경로상 전단에 배치된) 셀에서 흡수되는 광의 파장이 하부에 배치된(태양광의 진행 경로상 후단에 배치된) 셀에서 흡수되는 광의 파장보다 짧게 되도록 각 셀이 형성될 수 있다. 즉, 태양광이 먼저 입사되는 위치에 배치된 셀에서 짧은 파장의 광이 흡수되도록 하고, 하부에 배치된 셀은 상대적으로 긴 파장의 광이 흡수되도록 하는 것이다. 이때 제2 광전변환층(260)은 제1 광전변환층(230)과 마찬가지로, 도 3에 도시되어 있는 구조로 형성될 수 있다.The second
제2 상부전극(270)은 제2 광전변환층(260) 상에 형성되며, 전도성 물질로 이루어진다. 제2 상부전극(270)은 제2 하부전극(250)과 마찬가지로 태양광을 잘 투과시키기 위해, ITO와 같은 투명한 전도성 물질로 형성될 수 있다. 그리고 무반사 코팅층(미도시)이 제2 광전변환층(260) 상에 형성될 수 있다.The second
제1 실시예와 같이, 집광장치(210) 상에 형성된 제2 광전변환층(260)은 집속되지 않은 태양광을 흡수하므로, 임의의 각도로 입사하는 모든 태양광을 흡수하게 된다. 따라서 대기중에서 산란된 후 재입사되는 태양광을 제2 광전변환층(260)을 통해 흡수되므로, 효율 향상을 도모할 수 있다. As in the first embodiment, since the second
그리고 제2 광전변환층(260)에서는 상대적으로 짧은 파장을 갖는 태양광만이 흡수되도록 하고, 제1 광전변환층(230)에서는 상대적으로 긴 파장을 갖는 태양광만을 흡수되도록 하면, 제1 광전변환층(230)에서의 발열이 크게 완화된다. 종래의 집광형 태양전지는 모든 파장을 갖는 태양광을 집속하여 흡수하는 것이므로, 광전변환층이 고온 상태가 되어 문제가 되었는데, 제1 실시예의 경우에는 제1 광전변환 층(230)에는 단파장을 갖는 태양광이 집속되지 않으므로 발열이 완화되어, 태양전지의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 개방회로 전압의 열화가 완화되므로 효율 열화도 완화된다.In the second
일반적으로, 태양광이 집광장치를 통과할 때 발생하는 색수차를 제거하는 것은 현실적으로 불가능하므로 종래의 집광형 태양전지에서는 광전변환층의 면적을 넓게 하여 집속광을 수광하여야 일정 수준 이상의 효율을 나타낼 수 있었다. 그러나 제1 실시예의 경우에는 제1 광전변환층(230)과 제2 광전변환층(260)에서 특정한 파장 대역의 태양광만을 흡수하므로 색수차가 덜 발생하게 된다. 따라서 종래의 집광형 태양전지과 비교할 때, 동일 면적의 광전변환층을 형성시키더라도 더 높은 효율을 얻을 수 있게 된다. 그리고 집광장치는 주로 유리로 이루어지므로, 폴리머 태양전지, 염료감응 태양전지 및 실리콘 태양전지를 쉽게 구현할 수 있고, 상대적으로 저렴한 Ge 기판을 이용하여 태양전지를 제조할 수 있게 된다.In general, it is impossible to remove chromatic aberration generated when solar light passes through the light collecting device. Therefore, in the conventional light-condensing solar cell, the condensed light can be obtained by increasing the area of the photoelectric conversion layer to exhibit a certain level or more efficiency. . However, in the case of the first embodiment, since the first
도 4는 본 발명에 따른 태양전지에 대한 바람직한 제2 실시예의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.4 is a view schematically showing the structure of a second preferred embodiment of a solar cell according to the present invention.
도 4를 참조하면, 제2 실시예의 구조를 갖는 태양전지(400)는 제1 하부전극(420), 제1 광전변환층(430), 제1 상부전극(425), 집광장치(410), 제2 하부전극(440), 제2 광전변환층(450), 제2 상부전극(445), 보조 집광장치(415), 제3 하부전극(460), 제3 광전변환층(470) 및 제3 상부전극(465)을 구비한다. 그리고 태양광은 참조번호 480으로 표시된 화살표와 같이 제3 광전변환층(470), 보조 집광장치(415), 제2 광전변환층(450), 집광장치(410) 및 제1 광전변환층(430)에 순차적으 로 입사된다. Referring to FIG. 4, the
제2 실시예의 구조를 갖는 태양전지에 구비된 제1 하부전극(420), 제1 광전변환층(430), 제1 상부전극(425), 집광장치(410), 제2 하부전극(440), 제2 광전변환층(450) 및 제2 상부전극(445)은 제1 실시예의 태양전지(200)에 구비된 제1 하부전극(220), 제1 광전변환층(230), 제1 상부전극(240), 집광장치(210), 제2 하부전극(250), 제2 광전변환층(260) 및 제2 상부전극(270)에 각각 대응된다.The first
보조 집광장치(415)는 제2 상부전극(445)의 상방에 배치되며, 입사된 광이 제2 광전변환층(450)을 향하도록 광을 집속한다. 이를 위해, 보조 집광장치(415)는 렌즈와 같은 광 집속수단을 구비할 수 있다.The auxiliary
제3 하부전극(460)은 보조 집광장치(415) 상에 형성되며, 전도성 물질로 이루어진다. 제3 하부전극(460)은 태양광을 잘 투과시키기 위해 제2 상부전극(445) 및 제2 하부전극(440)과 마찬가지로 ITO와 같은 투명한 전도성 물질로 형성될 수 있다.The third
제3 광전변환층(470)은 제3 하부전극(460) 상에 형성되며, 입사된 광을 흡수하여 전기적 신호로 변환시킨다. 참조번호 480으로 표시된 화살표와 같이 태양광이 제3 광전변환층(470)에 먼저 입사되고, 제2 광전변환층(450)에는 제3 광전변환층(470)에 흡수되지 않은 광이 입사되며, 제1 광전변환층(430)에는 제2 광전변환층(450)과 제3광전변환층(470)에 흡수되지 않은 광이 입사된다. 따라서 태양전지(400)의 발열을 완화하기 위해서, 제3 광전변환층(470)에서는 단파장을 갖는 태양광이 흡수되도록 하고, 제2 광전변환층(450)에서는 중파장을 갖는 태양광이 흡수 되도록 하며, 제1 광전변환층(430)에서는 장파장을 갖는 태양광이 흡수되도록 하는 것이 바람직하다. 보조 집광장치(415) 역시 유리로 이루어지는 것이 일반적이므로, 제2 광전변환층(450)과 마찬가지로 제3 광전변환층(470)도 보조 집광장치(415) 상에 손쉽게 형성될 수 있다. 이때 제3 광전변환층(470)도 제2 광전변환층(450)과 마찬가지로 흡수되는 파장대역이 다른 복수의 셀을 구비할 수 있다.The third
제3 상부전극(465)은 제3 광전변환층(470) 상에 형성되며, 전도성 물질로 이루어진다. 제3 상부전극(465)은 제3 하부전극(460)과 마찬가지로 태양광을 잘 투과시키기 위해, ITO와 같은 투명한 전도성 물질로 형성될 수 있다.The third upper electrode 465 is formed on the third
제2 실시예의 경우는 제1 실시예와 비교할 때, 하나의 집광장치(415)를 더 설치하고, 그 집광장치(415) 상에 하나의 광전변환층(470)을 더 형성시킨 것이다. 따라서 전체적인 효과는 상술한 제1 실시예의 태양전지(200)와 효과가 유사하나, 하나의 집광장치(415)와 하나의 광전변환층(470)이 더 구비되므로, 발열 완화, 색수차 완화 효과 등이 더욱 크게 나타나게 된다.In the case of the second embodiment, compared with the first embodiment, one
도 5는 본 발명에 따른 태양전지에 대한 바람직한 제3 실시예의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.5 is a view schematically showing the structure of a third preferred embodiment of the solar cell according to the present invention.
도 5를 참조하면, 제3 실시예의 구조를 갖는 태양전지(500)는 제1 상부전극(540), 제1 광전변환층(530), 제1 하부전극(520), 집광장치(510), 제2 하부전극(550), 제2 광전변환층(560) 및 제2 상부전극(570)을 구비한다. 그리고 태양광은 참조번호 580으로 표시된 화살표와 같이 제2 광전변환층(560), 집광장치(510) 및 제1 광전변환층(530)에 순차적으로 입사된다. Referring to FIG. 5, the
제1 상부전극(540)은 금(Au), 백금(Pt)과 같은 전도성 물질로 이루어진다. 제3 실시예의 경우, 참조번호 580으로 표시된 화살표와 같이 태양광이 제1 광전변환층(530)의 하방으로부터 입사되므로 태양광의 진행 경로상 전단에 배치되는 전극을 상부전극으로, 후단에 배치되는 전극을 하부전극으로 명명하였다. 즉 제1 광전변환층(530)의 하측에 있는 전극을 상부전극으로, 상측에 있는 전극을 하부전극으로 명명하였다.The first
제1 광전변환층(530)은 제1 상부전극(540) 상에 형성되며, 입사된 광을 흡수하여 전기적 신호로 변환시킨다. 제1 광전변환층(530)은 제1 실시예의 태양전지(200)에 구비된 제1 광전변환층(230)과 주요 역할 및 구성이 유사하므로, 제1 광전변환층(530)의 구조는 제1 실시예의 태양전지(200)에 구비된 제1 광전변환층(230)에 대응된다.The first
제1 하부전극(520)은 제1 광전변환층(530) 상에 형성되며, 제1 상부전극(540)과 마찬가지로 금(Au), 백금(Pt)과 같은 전도성 물질로 이루어진다. 그리고 무반사 코팅층(미도시)이 제1 광전변환층(530)의 하측에 형성될 수 있다.The first
집광장치(510)는 제1 상부전극(540)의 하방에 배치되며, 입사된 광이 반사되어 제1 광전변환층(230)을 향하도록 광을 집속하는 반사경을 구비한다. The
제2 하부전극(550)은 집광장치(510)에 구비된 반사경 상에 형성되며, 전도성 물질로 이루어진다. 제2 하부전극(550)은 태양광을 잘 투과시키기 위해 ITO와 같은 투명한 전도성 물질로 형성될 수 있다.The second
제2 광전변환층(560)은 제2 하부전극(550) 상에 형성되며, 입사된 광을 흡수 하여 전기적 신호로 변환시킨다. 제2 광전변환층(560)은 제1 실시예의 태양전지(200)에 구비된 제2 광전변환층(260)과 주요 역할 및 구성이 유사하다.The second
제2 상부전극(570)은 제2 광전변환층(560) 상에 형성되며, 전도성 물질로 이루어진다. 제2 상부전극(570)은 제2 하부전극(550)과 마찬가지로 태양광을 잘 투과시키기 위해, ITO와 같은 투명한 전도성 물질로 형성될 수 있다. 그리고 무반사 코팅층(미도시)이 제2 광전변환층(560) 상에 형성될 수 있다.The second
제3 실시예의 태양전지(500)는 집광장치(510)가 제1 광전변환층(530)의 하방에 배치되며, 태양광의 집속수단이 렌즈가 아니라 반사경이라는 점만이 상이할 뿐, 제1 실시예의 태양전지(200)와 비교할 때, 전체적인 효과는 제1 실시예의 태양전지(200)와 유사하다. 즉 제2 광전변환층(560)은 집속되지 않은 태양광이 입사되므로, 대기 중에 산란 후 재입사되는 태양광이 입사되어 태양전지(500)의 효율이 증대된다. 그리고 제2 광전변환층(560)은 상대적으로 짧은 파장의 태양광을 흡수하고, 제1 광전변환층(530)은 상대적으로 긴 파장의 태양광을 흡수하므로, 상술한 바와 같이 열화 완화와 색수차 완화의 효과가 구현된다.In the
도 6은 본 발명에 따른 태양전지에 대한 바람직한 제4 실시예의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.6 is a view schematically showing a structure of a fourth preferred embodiment of a solar cell according to the present invention.
도 6을 참조하면, 제4 실시예의 구조를 갖는 태양전지(600)는 제1 하부전극(620), 제1 광전변환층(630), 제1 상부전극(625), 집광장치(610, 615), 제2 하부전극(640, 660), 제2 광전변환층(650, 670) 및 제2 상부전극(645, 665)을 구비한다. 그리고 태양광은 참조번호 680으로 표시된 화살표와 같이 제2 광전변환층(650, 670), 집광장치(610, 615) 및 제1 광전변환층(630)에 순차적으로 입사된다. Referring to FIG. 6, the
제1 하부전극(620), 제1 광전변환층(630) 및 제1 상부전극(625)은 제1 실시예의 태양전지(200)에 구비된 제1 하부전극(220), 제1 광전변환층(230) 및 제1 상부전극(240)에 각각 대응된다.The first
집광장치(610, 615)는 제1 상부전극(625)의 상방에 배치되며, 입사된 광이 참조번호 680으로 표시된 경로로 반사되어 제1 광전변환층(630)을 향하도록 광을 집속하는 반사판을 구비한다. The
제2 하부전극(640, 660)은 집광장치(610, 615)에 구비된 반사판 상에 형성되며, 전도성 물질로 이루어진다. 제2 하부전극(640, 660)은 태양광을 잘 투과시키기 위해, ITO와 같은 투명한 전도성 물질로 형성될 수 있다.The second
제2 광전변환층(650, 670)은 제2 하부전극(640, 660) 상에 형성되며, 입사된 광을 흡수하여 전기적 신호로 변환시킨다. 제2 광전변환층(650, 670)은 제1 실시예의 태양전지(200)에 구비된 제2 광전변환층(260)과 주요 역할 및 구성이 유사하므로, 제2 광전변환층(650, 670)의 구조는 제1 실시예의 태양전지(200)에 구비된 제1 광전변환층(260)에 대응된다.The second photoelectric conversion layers 650 and 670 are formed on the second
제2 상부전극(645, 665)은 제2 광전변환층(650, 670) 상에 형성되며, 전도성 물질로 이루어진다. 제2 상부전극(645, 665)은 제2 하부전극(640, 660)과 마찬가지로 태양광을 잘 투과시키기 위해, ITO와 같은 투명한 전도성 물질로 형성될 수 있다. 그리고 무반사 코팅층(미도시)이 제2 광전변환층(650, 670) 상에 형성될 수 있다.The second
제4 실시예의 태양전지(600)는 집광장치(610, 615)를 통한 태양광을 집속하기 위한 수단이 렌즈가 아닌 반사판이고, 그에 따른 집광장치(610, 615)의 배치만이 상이할 뿐, 제1 실시예의 태양전지(200)와 비교할 때, 전체적인 효과는 제1 실시예의 태양전지(200)와 유사하다. 즉 제2 광전변환층(650, 670)은 집속되지 않은 태양광이 입사되므로, 대기 중에 산란 후 재입사되는 태양광이 입사되어 태양전지(600)의 효율이 증대된다. 그리고 제2 광전변환층(650, 670)은 상대적으로 짧은 파장의 태양광을 흡수하고, 제1 광전변환층(630)은 상대적으로 긴 파장의 태양광을 흡수하므로, 상술한 바와 같이 열화 완화와 색수차 완화의 효과가 구현된다. 다만, 제4 실시예의 태양전지(600)는 제1 실시예의 태양전지(200)에 비해 더 넓은 범위의 태양광을 집속할 수 있는 장점을 가지므로, 제1 실시예의 태양전지(200)와 비교할 때, 더 큰 효율을 갖게 된다.In the
도 6에는 두 개의 집광장치(610, 615)가 제1 상부전극(625)의 좌측 상방과 우측 상방에 각각 설치된 경우에 대해서 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 하나의 집광장치만이 설치되는 경우와, 셋 이상의 집광장치가 제1 상부전극(625)의 상방에 배치되는 경우도 유사한 효과를 나타낸다. 그리고 제1 상부전극(625)의 상방에 환형의 형태로 형성된 반사판을 구비한 집광장치가 배치된 경우도 유사한 효과를 나타낸다. 또한, 제4 실시예의 태양전지(600)는 집광장치(610, 615)를 통하지 않고 제1 광전변환층(630)에 입사되는 태양광을 집속하기 위한 중앙 집광장치(미도시)와 중앙 집광장치 상에 형성된 중앙 광전변환층(미도시)을 더 구비하는 경우도 효과가 유사하다. 이때, 중앙 집광수단과 중앙 광전변환층은 제1 실시예의 태양전 지(200)에 구비된 집광장치(210)과 제2 광전변환층(260)에 대응된다. 6 illustrates a case in which two
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and the present invention belongs to the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes are within the scope of the claims.
도 1은 종래의 집광형 태양전지의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing a structure of a conventional light collecting solar cell.
도 2는 본 발명에 따른 태양전지에 대한 바람직한 제1 실시예의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a view schematically showing the structure of a first preferred embodiment of a solar cell according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 태양전지에 있어서, 광전변환층의 일 예를 나타내는 도면이다.3 is a view showing an example of a photoelectric conversion layer in the solar cell according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 태양전지에 대한 바람직한 제2 실시예의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.4 is a view schematically showing the structure of a second preferred embodiment of a solar cell according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 태양전지에 대한 바람직한 제3 실시예의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.5 is a view schematically showing the structure of a third preferred embodiment of the solar cell according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 태양전지에 대한 바람직한 제4 실시예의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.6 is a view schematically showing a structure of a fourth preferred embodiment of a solar cell according to the present invention.
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080103477A KR100991986B1 (en) | 2008-10-22 | 2008-10-22 | Solar cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080103477A KR100991986B1 (en) | 2008-10-22 | 2008-10-22 | Solar cell |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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KR1020080103477A KR100991986B1 (en) | 2008-10-22 | 2008-10-22 | Solar cell |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101217282B1 (en) | 2011-01-06 | 2012-12-31 | 부산대학교 산학협력단 | dye-sensitized solar cell module and package thereof |
-
2008
- 2008-10-22 KR KR1020080103477A patent/KR100991986B1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101217282B1 (en) | 2011-01-06 | 2012-12-31 | 부산대학교 산학협력단 | dye-sensitized solar cell module and package thereof |
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