KR101325572B1 - Solar cell using printed circuit board - Google Patents

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KR101325572B1
KR101325572B1 KR1020120048998A KR20120048998A KR101325572B1 KR 101325572 B1 KR101325572 B1 KR 101325572B1 KR 1020120048998 A KR1020120048998 A KR 1020120048998A KR 20120048998 A KR20120048998 A KR 20120048998A KR 101325572 B1 KR101325572 B1 KR 101325572B1
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이성규
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Abstract

The present invention provides a solar cell using a PCB. The solar cell includes a substrate in which a plurality of fixing holes and penetration holes are alternately formed and which is made of insulating material; a plurality of silicon balls which are fixed onto the substrate by being inserted into the fixing holes and generates the photoelectric effect by receiving light through an exposure region on the top surface of the substrate; a plurality of top electrode which are formed on the top surface of the substrate and are connected to the light receiving region of each silicon ball; and a plurality of bottom electrodes which are formed on the bottom surface of the substrate to be connected to the insertion region of each silicon ball and are electrically conductive to the top electrodes.

Description

ＰＣＢ를 이용한 태양전지{SOLAR CELL USING PRINTED CIRCUIT BOARD}Solar cell using PCC {SOLAR CELL USING PRINTED CIRCUIT BOARD}

본 발명은 PCB와 실리콘 볼을 이용한 구조의 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell having a structure using a PCB and a silicon ball.

태양전지란 빛에너지를 전기에너지로 바꾸는 장치로서, P형 반도체와 N형 반도체라고 하는 2종류의 반도체를 사용하여 전기를 발생시킨다. 태양전지에 빛을 비추면 내부에서 전자와 정공이 발생한다. 발생한 전하들은 P, N극으로 이동하여 P극과 N극 사이에 전위차(광기전력)가 발생한다. 이때 태양전지에 부하를 연결하면 전류가 흐르게 되며,이를 광전효과라 한다.A solar cell is a device that converts light energy into electric energy and generates electricity using two types of semiconductors, a P-type semiconductor and an N-type semiconductor. When light shines on a solar cell, electrons and holes are generated inside. The generated charges move to the P and N poles to generate a potential difference (photovoltaic power) between the P and N poles. At this time, if the load is connected to the solar cell, the current flows, which is called the photoelectric effect.

현재 태양광 발전 시스템에서 일반적으로 사용하고 있는 실리콘 태양전지는 실리콘 웨이퍼 기판, 상부 전극, 하부 전극 등을 포함하는 구조를 갖는다. 실리콘 웨이퍼 기판은 P층과 N층이 접합되어 P-N 접합을 이루며, 일반적으로 기판의 상부를 N층, 기판의 하부를 P층으로 형성한다. N층의 상면에는 상부 전극과 반사 방지막이 형성되고, P층의 하면에는 하부 전극이 형성된다. 이와 같은 구조를 갖는 태양전지에 빛을 비추면 내부에서 전자와 정공이 발생하며, 발생하는 전하 중 전자는 N형 반도체 쪽으로, 정공은 P형 반도체 쪽으로 이동한다. 이동한 각 전하는 접합된 전극으로 이동하여 전류가 흐르게 되게 되는 것이다.Silicon solar cells generally used in photovoltaic power generation systems have a structure including a silicon wafer substrate, an upper electrode, a lower electrode, and the like. In a silicon wafer substrate, a P layer and an N layer are bonded to form a P-N junction. In general, an upper portion of the substrate is formed of an N layer and a lower portion of the substrate is formed of a P layer. An upper electrode and an anti-reflection film are formed on the upper surface of the N layer, and a lower electrode is formed on the lower surface of the P layer. When light shines on a solar cell having such a structure, electrons and holes are generated inside, and electrons move toward the N-type semiconductor and holes move toward the P-type semiconductor. Each charged charge moves to the bonded electrode so that a current flows.

상기와 같은 태양전지 구조에 따르면 상부 전극에 의해 빛이 가려져 수광 면적이 축소되는 문제가 있으며, 셀과 셀이 리본 등으로 접합되어 태양 전지 모듈의 경우 리본의 도선 저항에 의해 효율이 감소되는 등의 문제가 있다. 광전 변환 효율을 향상시키기 위한 노력들로서 상부 전극의 선폭을 감소시켜 수광 면적을 증대시킨다거나, 태양전지의 반사율을 낮추어 반사 손실을 줄이는 등의 시도들을 들 수 있다. 한편, 이와 같은 시도와 더불어 태양전지의 제조 단가를 낮추기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있는 실정이다.According to the solar cell structure as described above, there is a problem that the light receiving area is shrouded by the upper electrode and the light receiving area is reduced. there is a problem. Efforts to improve the photoelectric conversion efficiency include attempts to reduce the line width of the upper electrode to increase the light receiving area, or to reduce the reflection loss by lowering the reflectance of the solar cell. On the other hand, with the above attempts, various researches are being conducted to lower the manufacturing cost of solar cells.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 실리콘 볼을 사용하여 수광 면적을 증대시킴과 아울러 PCB 기판 구조를 활용하여 제조단가 또한 낮출 수 있는 종래와 다른 새로운 구조의 태양전지를 제공하기 위한 것이다.The present invention has been made in view of the above, and to provide a solar cell having a new structure different from the prior art that can increase the light receiving area using a silicon ball and also lower the manufacturing cost by using a PCB substrate structure. will be.

상기한 과제를 실현하기 위해 본 발명은 복수의 고정홀과 도통홀이 교대로 관통 형성된 절연성 재질의 기판과, 일부분이 상기 고정홀에 삽입되어 상기 기판에 고정되며 상기 기판 상부로 노출된 노출 영역을 통해 수광하여 광전 효과를 발생시키는 복수의 실리콘 볼과, 상기 기판의 상면에 형성되며 상기 각 실리콘 볼의 수광 영역과 연결되는 복수의 상부 전극과, 상기 각 실리콘 볼의 삽입 영역과 연결되도록 상기 기판의 후면에 형성되며 상기 도통홀을 통해 상기 상부 전극과 도통되는 복수의 하부 전극을 포함하는 PCB를 이용한 태양전지를 개시한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a substrate made of an insulating material having a plurality of fixing holes and conductive holes alternately formed therein, and a portion of which is inserted into the fixing hole to be fixed to the substrate and exposed to an upper portion of the substrate. A plurality of silicon balls that receive light to generate a photoelectric effect, a plurality of upper electrodes formed on an upper surface of the substrate and connected to a light receiving area of each silicon ball, and connected to an insertion area of each silicon ball Disclosed is a solar cell using a PCB including a plurality of lower electrodes formed on a rear surface and electrically connected to the upper electrode through the through hole.

상기 실리콘 볼은 P형 또는 N형 실리콘을 포함하며, 상기 실리콘 볼의 수광 영역 표면에는 P-N 접합을 이루는 확산층이 형성될 수 있다.The silicon ball may include P-type or N-type silicon, and a diffusion layer forming a P-N junction may be formed on a surface of the light-receiving region of the silicon ball.

상기 실리콘 볼의 표면은 텍스쳐(texture) 형상을 가질 수 있으며, 상기 실리콘 볼의 표면에는 반사 방지 물질이 코팅된 코팅층이 형성될 수 있다.The surface of the silicon ball may have a texture, and a coating layer coated with an antireflective material may be formed on the surface of the silicon ball.

상기 상부 전극은 상기 고정홀을 한정하도록 형성되어 상기 실리콘 볼의 수광 영역과 연결되는 볼 연결부와, 상기 볼 연결부로부터 제1방향을 따라 연장되는 제1연장부와, 상기 제1연장부의 단부에 형성되며 상기 도통홀을 한정하도록 형성되는 상부 도통부를 포함하는 구조를 가질 수 있다.The upper electrode is formed to define the fixing hole and is connected to the light receiving region of the silicon ball, a first extension extending in a first direction from the ball connection portion, and formed at the end of the first extension portion And an upper conductive part formed to define the conductive hole.

상기 하부 전극은 상기 고정홀의 내부에 충전되어 상기 실리콘 볼의 삽입 영역과 연결되는 충전부와, 상기 충전부로부터 상기 제1방향과 반대 방향의 제2방향을 따라 연장되는 제2연장부와, 상기 제2연장부의 단부에 형성되며 상기 도통홀을 한정하도록 형성되는 하부 도통부를 포함하는 구조를 가질 수 있다.The lower electrode is filled in the fixing hole and connected to the insertion region of the silicon ball, a second extension extending from the charging portion in a second direction opposite to the first direction, and the second It may have a structure including a lower conductive portion formed at the end of the extension portion and formed to define the conductive hole.

상기 기판의 상면에는 반사 방지 물질이 코팅되어 형성되는 반사 방지막이 추가로 형성될 수 있으며, 반사 방지막의 상면에는 CNT 코팅층이 형성된 글라스 플레이트가 설치될 수 있다.An anti-reflection film formed by coating an anti-reflection material may be additionally formed on the upper surface of the substrate, and a glass plate having a CNT coating layer may be installed on the upper surface of the anti-reflection film.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 실리콘 볼을 이용하여 빛을 흡수하므로 종래의 평판형 태양전지 대비 수광 면적을 증대시킬 수 있으며, 실리콘 볼의 하부에 상부 전극이 위치하므로 상부 전극에 의해 빛이 가려지는 문제를 해결하였다.According to the present invention having the above-described configuration, since the light is absorbed using the silicon ball, the light receiving area can be increased compared to the conventional flat panel solar cell, and since the upper electrode is located under the silicon ball, the light is emitted by the upper electrode. Fixed the problem of obscurity.

또한, PCB 기판의 회로 패턴 제작 기법을 사용하여 태양전지의 제조가 가능하므로 제조공정을 단순화하고 제조 단가를 절감할 수 있다.In addition, it is possible to manufacture a solar cell using a circuit pattern manufacturing technique of the PCB substrate, which can simplify the manufacturing process and reduce the manufacturing cost.

또한, 실리콘 볼의 표면 텍스쳐 구조, 실리콘 볼의 반사 방지 코팅층, 글라스 플레이트의 CNT 코팅층 구조를 통해 반사 손실을 현저히 저감시킬 수 있다.In addition, the reflection loss can be significantly reduced through the surface texture structure of the silicon ball, the antireflective coating layer of the silicon ball, and the CNT coating layer structure of the glass plate.

또한, 기판의 면적 및 실리콘 볼의 개수에 따라 다양한 면적의 태양전지를 제작할 수 있으며, 셀 사이의 연결을 위한 리본을 사용할 필요가 없기 때문에 리본의 도선 저항에 의해 발생하는 전력 손실 문제를 해결할 수 있다.In addition, solar cells having various areas can be manufactured according to the area of the substrate and the number of silicon balls. Since there is no need to use a ribbon for connecting cells, the power loss problem caused by the lead resistance of the ribbon can be solved. .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PCB를 이용한 태양전지의 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 기판의 평면도.
도 3은 도 1에 도시된 기판의 배면도.
도 4는 도 1에 도시된 실리콘 볼의 확대 단면도.
도 5는 상부 전극 배열의 일 예를 나타내는 기판의 평면도.
도 6은 하부 전극 배열의 일 예를 나타내는 기판의 배면도.1 is a cross-sectional view of a solar cell using a PCB according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view of the substrate shown in FIG.
3 is a rear view of the substrate shown in FIG.
4 is an enlarged cross-sectional view of the silicon ball shown in FIG.
5 is a plan view of a substrate illustrating an example of an upper electrode array;
6 is a rear view of the substrate, showing an example of the lower electrode array;

이하, 본 발명과 관련된 PCB를 이용한 태양전지에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, a solar cell using a PCB according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PCB를 이용한 태양전지의 단면도이다. 그리고, 도 2는 도 1에 도시된 기판의 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 기판의 배면도이다.1 is a cross-sectional view of a solar cell using a PCB according to an embodiment of the present invention. 2 is a plan view of the substrate shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a rear view of the substrate shown in FIG. 1.

도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 태양전지는 절연성 재질의 기판(110)과, 기판(110)에 설치되는 복수의 실리콘 볼(120)과, 기판(110)의 상면에 형성되는 복수의 상부 전극(130), 및 기판(110)의 하면에 형성되는 복수의 하부 전극(140)을 포함한다.1 to 3, a solar cell of the present invention includes a substrate 110 made of an insulating material, a plurality of silicon balls 120 installed on the substrate 110, and a plurality of substrates formed on an upper surface of the substrate 110. An upper electrode 130 and a plurality of lower electrodes 140 formed on the bottom surface of the substrate 110.

기판(110)은 절연성 재질로서, 일반적인 PCB(Printed Circuit Board)에 사용되는 기판이 사용된다. 기판(110)은 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 등의 재질로 형성될 수 있다.The substrate 110 is an insulating material, and a substrate used for a general printed circuit board (PCB) is used. The substrate 110 may be formed of a material such as an epoxy resin, a phenol resin, or a polyimide.

기판(110)에는 복수의 고정홀(111)과 도통홀(112)이 교대로 관통 형성된다. 고정홀(111)과 도통홀(112)은 특정 방향을 따라 번갈아 형성되어 있다. 고정홀(111)은 실리콘 볼(120)이 안착되는 공간을 제공하며, 도통홀(112)은 상부 전극(130)과 하부 전극(140)을 도통시키기 위한 공간을 제공한다.The plurality of fixing holes 111 and the conductive holes 112 are alternately formed in the substrate 110. The fixing hole 111 and the conductive hole 112 are alternately formed along a specific direction. The fixing hole 111 provides a space in which the silicon ball 120 is seated, and the through hole 112 provides a space for conducting the upper electrode 130 and the lower electrode 140.

복수의 실리콘 볼(120)은 일부분이 각 고정홀(111)에 삽입되어 기판(110)에 고정되며, 고정홀(111)의 직경보다 큰 직경을 갖는다. 실리콘 볼(120)은 기판(110) 상부로 노출된 부분(이하, '노출 영역'이라 한다.)을 통해 수광하여 광전 효과를 발생시킨다. 실리콘 볼(120)의 구성에 대해서는 추후 상세히 설명하기로 한다.A plurality of silicon balls 120 is inserted into each of the fixing holes 111 and fixed to the substrate 110, and have a diameter larger than the diameter of the fixing holes 111. The silicon ball 120 receives a light through a portion exposed to the upper portion of the substrate 110 (hereinafter, referred to as an “exposure region”) to generate a photoelectric effect. The configuration of the silicon ball 120 will be described later in detail.

복수의 상부 전극(130)은 기판(110)의 상면에 형성되며, 각 실리콘 볼(120)의 수광 영역(즉, 노출 영역)과 연결된다. 도 2를 참조하면,상부 전극(130)은 볼 연결부(131), 제1연장부(132), 상부 도통부(133)를 포함하는 구조를 가질 수 있다. The plurality of upper electrodes 130 are formed on the upper surface of the substrate 110 and are connected to the light receiving regions (ie, exposed regions) of the silicon balls 120. Referring to FIG. 2, the upper electrode 130 may have a structure including a ball connecting portion 131, a first extension portion 132, and an upper conductive portion 133.

볼 연결부(131)는 고정홀(111)을 한정하도록 형성되어 실리콘 볼(120)의 수광 영역과 연결된다. 볼 연결부(131)는 링 형태로 형성 가능하며, 실리콘 볼(120)의 수광 영역에 접촉하여 이와 전기적으로 연결된다.The ball connector 131 is formed to define the fixing hole 111 and is connected to the light receiving region of the silicon ball 120. The ball connecting portion 131 may be formed in a ring shape and is in contact with and electrically connected to the light receiving region of the silicon ball 120.

제1연장부(132)는 볼 연결부(131)로부터 제1방향(도 2의 오른쪽 방향)을 따라 연장되는 구조를 갖는다. 제1연장부(132)는 볼 연결부(131)로부터 제1방향으로 떨어진 위치의 도통홀(112)까지 연장된다.The first extension part 132 has a structure extending from the ball connection part 131 along the first direction (the right direction in FIG. 2). The first extension part 132 extends from the ball connection part 131 to the through hole 112 at a position away from the ball connection part 131 in the first direction.

상부 도통부(133)는 제1연장부(132)의 단부에 형성되며, 도통홀(112)을 한정하도록 형성된다. 상부 도통부(133)는 볼 연결부(131)와 마찬가지로 링 형태로 형성 가능하다.The upper conductive portion 133 is formed at an end portion of the first extension portion 132 and is formed to define the conductive hole 112. The upper conductive portion 133 may be formed in a ring shape like the ball connecting portion 131.

복수의 하부 전극(140)은 기판(110)의 후면에 형성되며, 각 실리콘 볼(120)의 고정홀(111) 내부로 삽입된 부분(이하, '삽입 영역'이라 한다.)과 연결된다. 하부 전극(140)은 도통홀(112)을 통해 상부 전극(130)과 도통되어 각 실리콘 볼(120)의 전기적 연결(직렬 연결)이 이루어지도록 한다.The plurality of lower electrodes 140 are formed on the rear surface of the substrate 110 and are connected to portions inserted into the fixing holes 111 of the silicon balls 120 (hereinafter, referred to as insertion regions). The lower electrode 140 is electrically connected to the upper electrode 130 through the through hole 112 to allow electrical connection (serial connection) of each silicon ball 120.

도 3을 참조하면, 하부 전극(140)은 충전부(141), 제2연장부(142), 및 하부 도통부(143)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the lower electrode 140 includes a charging unit 141, a second extension part 142, and a lower conductive part 143.

충전부(141)는 고정홀(111)의 내부에 충전되어 실리콘 볼(120)의 삽입 영역과 연결된다. 충전부(141)는 도전성 물질이 고정홀(111) 내부에 충전되어 형성된다. 고정홀(111)의 내부에는 볼 연결부(131)와 충전부(141) 사이를 절연시키기 위한 절연재(115)가 형성될 수 있다.The charging unit 141 is filled in the fixing hole 111 to be connected to the insertion region of the silicon ball 120. The charging unit 141 is formed by filling a conductive material in the fixing hole 111. An insulating material 115 may be formed in the fixing hole 111 to insulate the ball connecting portion 131 from the charging portion 141.

제2연장부(142)는 충전부(141)로부터 제2방향(제1방향의 반대 방향, 도 3의 왼쪽 방향)을 따라 연장되는 구조를 가지며, 충전부(141)로부터 제2방향으로 떨어진 위치의 도통홀(112)까지 연장된다.The second extension part 142 has a structure extending from the charging part 141 along the second direction (the direction opposite to the first direction, the left direction in FIG. 3), and is located in a second direction away from the charging part 141. It extends to the through hole 112.

하부 도통부(143)는 제2연장부(142)의 단부에 형성되며, 도통홀(112)을 한정하도록 형성된다. 하부 도통부(143)는 상부 도통부(133)와 마찬가지로 링 형태로 형성 가능하며, 도통홀(112) 내벽의 도금층(115)을 통해 상부 전극(130)의 상부 도통부(133)와 연결된다.The lower conductive portion 143 is formed at the end of the second extension portion 142 and is formed to define the conductive hole 112. The lower conductive portion 143 may be formed in a ring shape like the upper conductive portion 133 and is connected to the upper conductive portion 133 of the upper electrode 130 through the plating layer 115 of the inner wall of the conductive hole 112. .

상부 전극(130)과 하부 전극(140)은 구리, 실버 등의 도전성 재질로 형성되며, 인쇄회로기판(PCB)의 일반적인 회로패턴 형성방법과 동일한 방법으로 형성 가능하다. 상기와 같은 전극 구성을 통해 실리콘 볼(120)의 수광 영역은 상부 전극(130)을 통해 제1방향으로 떨어진 위치의 하부 전극(140)과 전기적으로 연결되며, 실리콘 볼(120)의 삽입 영역은 하부 전극(140)을 통해 제2방향으로 떨어진 위치의 상부 전극(130)과 전기적으로 연결되는 것이다.The upper electrode 130 and the lower electrode 140 may be formed of a conductive material such as copper or silver, and may be formed by the same method as a general circuit pattern forming method of a printed circuit board (PCB). Through the above electrode configuration, the light receiving region of the silicon ball 120 is electrically connected to the lower electrode 140 at a position separated in the first direction through the upper electrode 130, and the insertion region of the silicon ball 120 is The upper electrode 130 is electrically connected to the second electrode 140 in the second direction through the lower electrode 140.

기판(110)의 상면에는 반사 방지 물질(예를 들어, 불소계 수지, 나노입자, SiO2, TiO2 등)이 코팅되어 반사 방지막(150)이 형성되며, 기판(110)의 하면에는 절연성 재질의 오버 코팅층(180)이 형성되어 하부 전극(140)을 보호한다.The upper surface of the substrate 110 is coated with an anti-reflection material (for example, fluorine resin, nanoparticles, SiO 2 , TiO 2, etc.) to form an anti-reflection film 150, and the lower surface of the substrate 110 is made of an insulating material An overcoat layer 180 is formed to protect the lower electrode 140.

반사 방지막(150)의 상면에는 빛의 통과가 가능한 투광성 재질(예를 들어, 글라스)의 투광성 플레이트(160)가 배치되어 상부 전극(130)을 보호한다. 투광성 플레이트(160)의 상면에는 탄소나노튜브 물질을 함유하는 CNT 코팅층(170)이 형성될 수 있다. CNT 코팅층(170)은 반사율을 감소시켜 최대한 많은 양의 빛이 실리콘 볼(120)로 전달되도록 한다.On the upper surface of the anti-reflection film 150, a light transmissive plate 160 made of a light transmissive material (eg, glass) capable of passing light is disposed to protect the upper electrode 130. A CNT coating layer 170 containing a carbon nanotube material may be formed on an upper surface of the light transmissive plate 160. The CNT coating layer 170 reduces the reflectance so that the maximum amount of light is transmitted to the silicon ball 120.

이상에서 설명한 태양전지의 구조에 따르면, 실리콘 볼(120)을 이용하여 빛을 흡수하므로 종래의 평판형 태양전지 대비 수광 면적을 증대시킬 수 있으며, 실리콘 볼의 하부에 상부 전극(130)이 위치하므로 상부 전극(130)에 의해 빛이 가려지는 문제가 발생할 여지가 없다. 아울러 PCB 기판의 회로 패턴 제작 기법을 사용하여 태양전지의 제조가 가능하므로 제조공정을 단순화하고 제조 단가를 절감할 수 있다.According to the structure of the solar cell described above, since the light is absorbed by using the silicon ball 120, the light receiving area can be increased compared to the conventional flat solar cell, and the upper electrode 130 is located under the silicon ball. There is no room for the problem that light is blocked by the upper electrode 130. In addition, it is possible to manufacture solar cells using circuit pattern fabrication techniques of PCB substrates, which simplifies the manufacturing process and reduces manufacturing costs.

도 4는 도 1에 도시된 실리콘 볼의 확대 단면도이다.4 is an enlarged cross-sectional view of the silicon ball illustrated in FIG. 1.

실리콘 볼(120)은 P형 또는 N형 실리콘을 포함하며, 실리콘 볼(120)의 수광 영역 표면에는 P-N 접합을 이루는 확산층(121)이 형성된다. 실리콘 볼(120)은 P형 또는 N형 도판트(dopant)를 추가로 포함할 수 있다.The silicon ball 120 includes P-type or N-type silicon, and a diffusion layer 121 forming a P-N junction is formed on the light-receiving region surface of the silicon ball 120. The silicon ball 120 may further include a P-type or N-type dopant.

도 4의 경우 실리콘 볼(120)이 P형 실리콘으로 형성되고, 실리콘 볼(120)의 표면에 N형의 확산층(121)이 형성된 구조를 예시하고 있다. 이러한 경우 P형 실리콘 재질의 실리콘 볼(120)에 5족 원소를 포함하는 POCl3, H3PO4 등을 고온에서 확산시켜 도핑 공정을 수행하여 N형 확산층(121)을 형성시킬 수 있다. 실리콘 볼(120)이 기판(110)에 부착된 상태에서 도핑 공정을 수행하는 것도 가능한데, 이러한 경우 기판(110) 위에는 POCl3 또는 H3PO4 층이 추가로 형성되게 된다.4 illustrates a structure in which the silicon ball 120 is formed of P-type silicon and an N-type diffusion layer 121 is formed on the surface of the silicon ball 120. In this case, the N-type diffusion layer 121 may be formed by performing a doping process by diffusing POCl 3 , H 3 PO 4 , and the like containing a Group 5 element into the silicon ball 120 made of P-type silicon at a high temperature. It is also possible to perform the doping process with the silicon ball 120 attached to the substrate 110. In this case, a POCl 3 or H 3 PO 4 layer is additionally formed on the substrate 110.

한편, 도 4와 같은 실리콘 볼(120)은 그 자체가 실리콘으로 형성된 구조를 가질 수 있을 뿐 아니라 절연성 볼에 실리콘이 코팅된 구조를 갖는 것도 가능하다 할 것이다.Meanwhile, the silicon ball 120 as shown in FIG. 4 may not only have a structure formed of silicon, but also a structure in which silicon is coated on the insulating ball.

상부 전극(130)의 볼 연결부(131)는 확산층(121), N극에 접촉되며, 하부 전극(140)의 충전부(141)는 실리콘 볼(120)의 P극 영역에 연결되게 되는 것이다. 실리콘 볼(120)에 빛이 비치면 실리콘 볼(120)의 내부에서 전자와 정공이 발생하며, 전자는 N형 확산층(121) 쪽으로 이동하여 상부 전극(130)으로 이동하고 정공은 하부 전극(140)으로 이동하여 전류가 흐르게 된다. The ball connector 131 of the upper electrode 130 is in contact with the diffusion layer 121 and the N pole, and the charging unit 141 of the lower electrode 140 is connected to the P-pole region of the silicon ball 120. When light shines on the silicon ball 120, electrons and holes are generated in the silicon ball 120. The electrons move toward the N-type diffusion layer 121 to move to the upper electrode 130, and the holes are lower electrode 140. Current flows.

실리콘 볼(120)의 표면은 반사율을 저감시킬 수 있도록 텍스쳐(texture) 형상(122)을 가질 수 있으며, 실리콘 볼(120)의 표면에는 반사 방지 물질이 코팅된 코팅층(123)이 추가로 형성될 수 있다. 이와 같이 실리콘 볼(120)에 텍스쳐 표면을 형성하고 그 표면 위에 반사 방지 코팅층(123)을 형성할 뿐 아니라 투광성 플레이트(160)에도 CNT 코팅층(170)을 형성함으로써 반사 손실을 현저히 저감시킬 수 있다.The surface of the silicon ball 120 may have a texture shape 122 to reduce the reflectance, and the coating layer 123 coated with an antireflective material may be further formed on the surface of the silicon ball 120. Can be. As described above, not only the texture surface is formed on the silicon ball 120 and the anti-reflective coating layer 123 is formed on the surface thereof, but also the CNT coating layer 170 is formed on the light transmissive plate 160 to significantly reduce the reflection loss.

도 5는 상부 전극 배열의 일 예를 나타내는 기판의 평면도이고, 도 6은 하부 전극 배열의 일 예를 나타내는 기판의 배면도이다.5 is a plan view of a substrate illustrating an example of an upper electrode array, and FIG. 6 is a rear view of a substrate illustrating an example of an lower electrode array.

도 5 및 6을 참조하면, 상부 전극(130)이 복수의 열을 이루도록 배열되어 있으며, 하부 전극(140)은 상부 전극(130)의 배열에 상응하게 배열되어 있다. 이와 같은 형태뿐만 아니라 상부 전극의 패턴 형태 및 배열에 따라 다양한 구조의 태양전지 제작이 가능하다. 5 and 6, the upper electrode 130 is arranged to form a plurality of rows, and the lower electrode 140 is arranged to correspond to the arrangement of the upper electrode 130. In addition to such a shape, solar cells having various structures may be manufactured according to the pattern shape and arrangement of the upper electrode.

특히, 종래 실리콘 태양전지의 경우 복수의 셀을 연결하여 태양전지 모듈을 제조하였으나, 본 발명에 따르면 이러한 개념이 필요 없어지게 되며 기판(110)의 면적 및 실리콘 볼(120)의 개수에 따라 다양한 면적의 태양전지를 제작할 수 있다. 또한 셀 사이의 연결을 위한 리본을 사용할 필요가 없기 때문에 리본의 도선 저항에 의해 발생하는 전력 손실 문제를 해결할 수 있다.In particular, in the case of the conventional silicon solar cell manufactured a solar cell module by connecting a plurality of cells, according to the present invention, such a concept is not necessary and various areas according to the area of the substrate 110 and the number of silicon balls 120 Can manufacture solar cells. It also eliminates the need to use ribbon to connect cells, eliminating the power loss problem caused by ribbon lead resistance.

이상에서는 본 발명에 따른 PCB를 이용한 태양전지를 첨부한 도면들을 참조로 하여 설명하였으나,　본 발명은 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.In the above described with reference to the accompanying drawings, a solar cell using a PCB according to the present invention, the present invention is not limited to the embodiments and drawings disclosed herein, those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention Various modifications can be made by way of example.

Claims (9)

복수의 고정홀과 도통홀이 교대로 관통 형성된 절연성 재질의 기판;
일부분이 상기 고정홀에 삽입되어 상기 기판에 고정되며, 상기 기판 상부로 노출된 노출 영역을 통해 수광하여 광전 효과를 발생시키는 복수의 실리콘 볼;
상기 기판의 상면에 형성되며, 상기 각 실리콘 볼의 수광 영역과 연결되는 복수의 상부 전극; 및
상기 각 실리콘 볼의 삽입 영역과 연결되도록 상기 기판의 후면에 형성되며, 상기 도통홀을 통해 상기 상부 전극과 도통되는 복수의 하부 전극을 포함하는 PCB를 이용한 태양전지.A substrate made of an insulating material in which a plurality of fixing holes and conductive holes are alternately penetrated;
A plurality of silicon balls, a portion of which is inserted into the fixing hole and fixed to the substrate and which receives a light through an exposed area exposed to an upper portion of the substrate to generate a photoelectric effect;
A plurality of upper electrodes formed on an upper surface of the substrate and connected to the light receiving regions of the silicon balls; And
And a plurality of lower electrodes formed on a rear surface of the substrate so as to be connected to the insertion regions of the silicon balls, and including a plurality of lower electrodes connected to the upper electrodes through the through holes. 제1항에 있어서,
상기 실리콘 볼은 P형 또는 N형 실리콘을 포함하며, 상기 실리콘 볼의 수광 영역 표면에는 P-N 접합을 이루는 확산층이 형성되는 것을 특징으로 하는 PCB를 이용한 태양전지.The method of claim 1,
The silicon ball includes a P-type or N-type silicon, the solar cell using a PCB, characterized in that the diffusion layer forming a PN junction is formed on the surface of the light receiving region of the silicon ball. 제1항에 있어서,
상기 실리콘 볼의 표면은 텍스쳐(texture) 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 PCB를 이용한 태양전지.The method of claim 1,
Surface of the silicon ball is a solar cell using a PCB, characterized in that having a texture (texture) shape. 제1항에 있어서,
상기 실리콘 볼의 표면에는 반사 방지 물질이 코팅된 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는 PCB를 이용한 태양전지.The method of claim 1,
Solar cell using a PCB, characterized in that the coating layer coated with an anti-reflection material is formed on the surface of the silicon ball. 제1항에 있어서, 상기 상부 전극은,
상기 고정홀을 한정하도록 형성되어 상기 실리콘 볼의 수광 영역과 연결되는 볼 연결부;
상기 볼 연결부로부터 제1방향을 따라 연장되는 제1연장부; 및
상기 제1연장부의 단부에 형성되며, 상기 도통홀을 한정하도록 형성되는 상부 도통부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PCB를 이용한 태양전지.The method of claim 1, wherein the upper electrode,
A ball connection part formed to define the fixing hole and connected to the light receiving area of the silicon ball;
A first extension part extending in a first direction from the ball connection part; And
A solar cell using a PCB, which is formed at an end portion of the first extension portion and includes an upper conductive portion formed to define the conductive hole. 제5항에 있어서, 상기 하부 전극은,
상기 고정홀의 내부에 충전되어 상기 실리콘 볼의 삽입 영역과 연결되는 충전부;
상기 충전부로부터 상기 제1방향과 반대 방향의 제2방향을 따라 연장되는 제2연장부; 및
상기 제2연장부의 단부에 형성되며, 상기 도통홀을 한정하도록 형성되는 하부 도통부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PCB를 이용한 태양전지.The method of claim 5, wherein the lower electrode,
A charging unit filled in the fixing hole and connected to an insertion region of the silicon ball;
A second extension part extending from the charging part in a second direction opposite to the first direction; And
A solar cell using a PCB, which is formed at an end of the second extension portion and includes a lower conductive portion formed to define the conductive hole. 제6항에 있어서,
상기 고정홀의 내부에는 상기 볼 연결부와 충전부 사이를 절연시키기 위한 절연재가 형성되는 것을 특징으로 하는 PCB를 이용한 태양전지.The method according to claim 6,
The solar cell using a PCB, characterized in that an insulating material is formed in the fixing hole to insulate between the ball connecting portion and the charging portion. 제1항에 있어서,
상기 기판의 상면에 반사 방지 물질이 코팅되어 형성되는 반사 방지막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PCB를 이용한 태양전지.The method of claim 1,
The solar cell using a PCB, characterized in that it further comprises an anti-reflection film formed by coating an anti-reflection material on the upper surface of the substrate. 제8항에 있어서,
상기 반사 방지막의 상면에 배치되는 글라스 플레이트; 및
상기 글라스 플레이트의 상면에 형성되며, 탄소나노튜브 물질을 함유하는 CNT 코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PCB를 이용한 태양전지.

9. The method of claim 8,
A glass plate disposed on an upper surface of the anti-reflection film; And
The solar cell using a PCB formed on the upper surface of the glass plate, further comprising a CNT coating layer containing a carbon nanotube material.

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