KR101358857B1 - 태양전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전도성 심재를 전극으로 하고, 전도성 심재의 외주면에 태양광을 흡수하는 반도체층과 반도체층을 보호하는 투명절연막을 차례로 형성한 후 전도성 심재의 끝단에 외부전극을 연결한 태양전지에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명 태양전지는 각각 선형의 전도성 심재를 전극으로 하며, 상기 전도성 심재의 외주면에 제1반도체층 또는 제2반도체층이 형성되며, 상기 제1반도체층과 상기 제2반도체층의 외주면 중 양측 끝단을 제외한 부분에 투명절연막이 형성되고, 상기 전도성 심재 각각의 끝단에 외부전극이 연결된 것을 특징으로 한다.

Description

태양전지{Solar cell}
본 발명은 태양전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전도성 심재를 전극으로 하고, 전도성 심재의 외주면에 태양광을 흡수하는 반도체층과 반도체층을 보호하는 투명절연막을 차례로 형성한 후 전도성 심재의 끝단에 외부전극을 연결한 태양전지에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 특히 주목받고 있다.
태양전지에는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열 전지와, 반도체의 성질을 이용하여 태양광(photons)을 전기에너지로 변환시키는 태양광 전지가 있으며, 태양전지라고 하면 일반적으로 태양광 전지(이하 태양전지라 한다)를 일컫는다.
이러한, 태양전지는 다이오드와 같이 p형 반도체와 n형 반도체의 접합 구조를 가지며, 태양전지에 태양광이 입사되면 태양광과 태양전지의 반도체를 구성하는 물질과의 상호작용으로 (-) 전하를 띤 전자와 전자가 빠져나가 (+) 전하를 띤 정공이 발생하여 이들이 이동하면서 전류가 흐르게 된다.
이를 광기전력효과(photovoltaic effect)라 하는데, 태양전지를 구성하는 p형 및 n형 반도체 중 전자는 n형 반도체 쪽으로, 정공은 p형 반도체 쪽으로 끌어 당겨져 각각 n형반도체 및 p형 반도체와 접합된 전극으로 이동하게 되고, 이 전극들을 전선으로 연결하면 전기가 흐르므로 전력을 얻을 수 있다
이와 같은 태양전지의 출력특성은 일반적으로 솔라시뮬레이터를 이용하여 얻어진 출력전류전압곡선 상에서 출력전류 Ip와 출력전압 Vp의 곱 Ip×Vp의 최대값(Pm)을 태양전지로 입사하는 총광에너지(S×I: S는 소자면적, I는 태양전지에 조사되는 광의 강도)로 나눈 값인 변환효율에 의해 평가된다.
태양전지의 변환효율을 향상시키기 위해서는 태양전지의 태양광에 대한 흡수율을 높이고, 캐리어들의 재결합 정도를 줄여야 하며, 반도체 기판 및 전극에서의 저항을 낮추어야 한다. 태양전지에 대한 연구들은 대체로 이들과 관련하여 진행되고 있다.
최근에는 전면에서의 전극에 의한 흡수율 감소를 없애기 위하여, 전극 모두를 후면에 설치하는 IBC(Interdigit Back Contact cell)형 태양전지가 개발되고 있다.
대한민국 공개특허 공개번호 10-2008-0087337호(ＩＢＣ형 태양전지의 제조방법 및 ＩＢＣ형 태양전지)는 후면전극형 태양전지에 관한 것으로, 제조 공정을 개선하여 제조 공정을 단순화하고 제조 비용을 감소하고 있는 효과가 있다고 하고 있으나, 기본적으로 이러한 태양전지는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 태양광 모듈은 일측면에서만 태양광을 흡수하기 때문에 바닥에 눕혀놓는 형태로 구성되어 있어 이른 아침시간이나 늦은 오후 시간에는 태양광의 흡수효율이 낮았다.
둘째, 태양광 흡수효율을 높이기 위해서는 태양광을 추적하는 추적기를 별도로 구성하고, 추적기에서의 추적결과에 따라 모터를 이용해 태양광 모듈을 해당 방향으로 계속 이동시켜야 하므로 태양광 모듈을 구성하는 별도의 추가비용이 소요되므로 이는 결국 태양광 모듈 생산 단가가 증가되는 문제로 이어지게 되었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 전도성 심재를 전극으로 하고, 전도성 심재의 외주면에 태양광을 흡수하는 반도체층과 반도체층을 보호하는 투명절연막을 형성하고, 전도성 심재의 끝단에 외부전극을 연결하여, 외주면 전체에서 태양광을 흡수하는 것이 가능하므로 최대의 효율로 태양광을 흡수하고 태양전지를 안전하게 보호하고, 편리하게 이동 및 설치하는 것은 물론 전기로 사용할 수 있는 태양전지를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 태양전지는 각각 선형의 전도성 심재를 전극으로 하며, 전도성 심재의 외주면에 제1반도체층 또는 제2반도체층이 형성되며, 제1반도체층과 제2반도체층의 외주면 중 양측 끝단을 제외한 부분에 투명절연막이 형성되고, 전도성 심재 각각의 끝단에 외부전극이 연결된 것을 특징으로 한다.
여기서, 전도성 심재는 탄소재질 또는 금속재질로 이루어진 것이 바람직하다.
그리고 전도성 심재는 전도성섬유 또는 탄소섬유 중 하나인 것이 바람직하다.
또한, 전도성 심재는 은(Ag)또는 알루미늄(Al)으로 이루어진 것이 바람직하다.
한편, 전도성 심재 표면에는 금속피막이 도금된 것이 바람직하다.
또한 제1반도체층과 제2반도체층은 동일한 수평면 또는 수직면에서 교번하여 형성된 것이 바람직하다.
그리고 제1반도체층은 하부에 형성되고, 제2반도체층은 제1반도체층에 접촉하면서 제1반도체층 상부에 형성되거나, 제1반도체층은 상부에 형성되고, 제2반도체층은 제1반도체층에 접촉하면서 제1반도체층 하부에 형성된 것이 바람직하다.
여기서 P형반도체층 또는 N형반도체층 외주면에는 진성실리콘층이 더 형성된 것이 바람직하다.
또한, 제1반도체층은 일방향으로 설정된 간격을 갖고 형성되되, 제2반도체층의 직경보다 상대적으로 작은 폭을 갖도록 배치되고, 제2반도체층이 제1반도체층 사이의 상부 또는 하부에 배치되도록 구성됨이 바람직하다.
한편 제1반도체층 및 제2반도체층은 교차하는 방향으로 형성된 것이 바람직하다.
여기서 제1반도체층 및 제2반도체층 복수개가 각각 동일방향으로 형성된 것이 바람직하다.
그리고 제1반도체층은 N형반도체층 또는 P형반도체층이고, 제2반도체층은 상기 제1반도체층이 N형반도체층일 경우 P형반도체층 또는 제2반도체층이 P형 반도체층인 경우 N형반도체층인 것이 바람직하다.
여기서 전도성 심재 표면에는 금속피막이 도금된 것이 바람직하다.
또한 금속피막은 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 피막인 것이 바람직하다.
한편, 외부전극은 투명전극으로 형성됨이 바람직하다.
그리고 투명전극은 ITO(Indium Tin Oxide : 산화인듐주석), CNT(Carbon Nano Tube : 탄소나노튜브), SnO2, ZnO 및 IZO(Indium Zinc Oxide) 중 하나인 것이 바람직하다.
여기서 외부전극은 금, 플라티늄, 은(Ag), 알루미늄 및 구리 중 하나 이상인 것이 바람직하다.
그리고 제1반도체층 및 제2반도체층 복수개가 각각 동일방향으로 형성되거나, 교차하는 방향으로 형성된 것이 바람직하다.
또한 외부전극은 제1반도체층과 제2반도체층 각각에서 병렬로 연결된 후 설정된 개수로 직렬연결됨이 바람직하다.
한편, 투명절연막은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA : Poly Methyl Methacrylate)(아크릴수지), 폴리비닐 알콜(PVA : Polyvinyl Alcohol) 필름 및 폴리이미드(PI : Polyimide) 필름 중 하나로 형성됨이 바람직하다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 봉 형상으로 태양전지를 구성하는 경우 모든 면에서 태양광을 흡수하도록 구성되어 있으므로 태양광 흡수 효율을 최대화할 수 있다.
둘째, 태양전지를 세워서 구성하고 모든 면에서 태양광을 흡수할 수 있기 때문에 태양광 추적기나 모터 등이 불필요하므로 최대한 저렴하게 태양전지를 구성할 수 있다.
셋째, 특별히 그 크기를 제한할 필요가 없으므로 산업용뿐 아니라 개인용 및 휴대용으로 구성하기 용이하다.
넷째, 태양전지의 외주면에 투명절연막을 형성함으로써 태양전지의 운반, 보관, 설치 등이 용이하다.
다섯째, 태양전지로부터 전력을 얻기 위한 전극으로 투명전극을 구성하는 경우 전극에 의한 태양광 흡수 효율을 최대화할 수 있다.
도 1은 본 발명 제1실시예에 따른 태양전지를 구성하는 기본구조를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 태양전지 기본구조의 제1예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 태양전지 기본구조의 제2예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 본 발명 제2실시예에 따른 태양전지를 구성하는 기본구조를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 태양전지의 제1구성예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 태양전지의 제2구성예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 태양전지의 제3구성예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 태양전지의 제4구성예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 태양전지의 제5구성예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 태양전지의 제6구성예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 11은 본 발명에 따른 태양전지의 제7구성예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 12는 본 발명에 따른 태양전지의 제8구성예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 13은 본 발명에 따른 태양전지에 외부전극을 형성한 제1실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 태양전지에 외부전극을 형성한 제2실시예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 또한 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
도 1은 본 발명 제1실시예에 따른 태양전지를 구성하는 기본구조를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 태양전지 기본구조의 제1예를 설명하기 위한 평면도이며, 도 3은 도 1에 나타낸 태양전지 기본구조의 제2예를 설명하기 위한 평면도이다.
본 발명 제1실시예에 따른 태양전지를 구성하는 기본구조는 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 각각 전도성 심재(10)를 전극으로 하며, 전도성 심재(10)의 외주면 각각에 제1반도체층(21) 또는 제2반도체층(22)이 형성되며, 제1반도체층(21) 또는 제2반도체층(22)의 외주면에 진성실리콘층(30)이 형성된다. 외주면에 제1반도체층(21)이 형성된 전도성 심재(10)를 제1 전도성 심재라 하고 외주면에 제2반도체층(22)이 형성된 전도성 심재(10)를 제2 전도성 심재라고 할 수 있다.
여기서, 전도성 심재(10)는 탄소재질, 전도성섬유 또는 탄소섬유 중 하나로 구성할 수 있다. 이때, 봉형상으로 형성되었지만 사각형으로 형성할 수 있는 등 그 형상을 특별히 한정할 필요는 없다. 또한, 도면상에는 하나의 전도성 심재(10)로 구성하였지만 전도성 심재(10)는 복수개로 이루어질 수도 있다.
또한, 전도성 심재(10)는 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어질 수 있다.
그리고, 제1반도체층(21)은 N형반도체층 또는 P형반도체층이고, 제2반도체층(22)은 제1반도체층(21)이 N형반도체층인 경우 P형반도체층으로 구성되고, 제1반도체층(21)이 P형반도체층인 경우 N형반도체층으로 구성된다.
이와 같은 구성에 따라 태양전지의 P형반도체층에서는 정공을 N형반도체층에서는 전자를 포집한다.
도 4는 본 발명 제2실시예에 따른 태양전지를 구성하는 기본구조를 설명하기 위한 사시도이다.
본 발명 제2실시예에 따른 태양전지의 기본구조는 도 4에 나타낸 바와 같이 각각 전도성 심재(10)를 전극으로 하며, 전도성 심재(10)의 외주면 각각에 제1반도체층(21) 또는 제2반도체층(22)이 형성되되, 전도성 심재(10) 표면에는 금속피막(50)이 형성된다. 이러한 금속피막은 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 피막 중 하나로 형성된다.
그리고 제1반도체층(21) 또는 제2반도체층(22)의 외주면에는 진성실리콘층(30)이 형성된다.
도 5는 본 발명에 따른 태양전지의 제1구성예를 설명하기 위한 사시도이다.
본 발명에 따른 태양전지의 제1구성예는 도 5에 나타낸 바와 같이, 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같은 전도성 심재(10)를 전극으로 하며, 전도성 심재(10)의 외주면 각각에 제1반도체층(21) 또는 제2반도체층(22)이 형성되고, 제1반도체층(21)과 제2반도체층(22)의 외주면에 투명절연막(40)이 형성되며, 전도성 심재(10) 각각의 끝단에 외부전극이 형성된다. 여기서 외부전극은 제1반도체층(21) 내주면의 전도성 심재(10)와 제2반도체층(22) 내주면의 전도성 심재(10)에 각각 형성된다. 이때, 도 5에서와 같이 p형 반도체층의 내주면의 전도성 심재(10)에 형성되는 전극은 + 외부전극(61)으로 동작되고, n형 반도체층에 형성되는 전극은 - 외부전극(62)으로 동작된다.
여기서, 투명절연막(40)은 투명하면서 절연성을 지닌다면 특별히 한정할 필요는 없지만 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA : Poly Methyl Methacrylate)(아크릴수지), 폴리비닐 알콜(PVA : Polyvinyl Alcohol) 필름 및 폴리이미드(PI : Polyimide) 필름 중 하나로 형성할 수 있다.
또한, 외부전극(61)(62)는 ITO(Indium Tin Oxide : 산화인듐주석)와 CNT(Carbon Nano Tube : 탄소나노튜브)와 같은 투명전극으로 형성하거나, 광투과율이 높은 박막 전극 및 금, 플라티늄, 은(Ag), 알루미늄, 구리 등을 이용할 수 있다.
한편, 제1반도체층(21), 제2반도체층(22)과 투명절연막(40) 사이의 제1반도체층(21)과 제2반도체층(22) 외주면에는 진성실리콘층(30)이 더 형성되어 있다. 이때, 제1반도체층(21)을 형성한 제1 전도성 심재와 제2반도체층(22)을 형성한 제2 전도성 심재는 수평한 방향으로 교번되어 형성된 것을 나타내고 있다. 물론 제1 전도성 심재와 제2 전도성 심재는 수직한 방향으로 교번되어 형성될 수도 있다. 그리고 그 외주면에 투명절연막(40)이 더 형성됨으로써 태양전지를 보호하고, 이동 및 보관이 용이하도록 할 수 있다.
이때, 기본적으로 제1반도체층(21)과 제2반도체층(22) 외주면에는 각각 진성실리콘층(30)이 형성될 수도 있지만, 둘 중 하나의 반도체층 외주면에만 진성실리콘층이 선택적으로 형성될 수도 있음을 두 개의 확대도를 통해 나타내고 있다.
이와 같은 진성실리콘층(30)에 의해 제1반도체층(21)과 제2반도체층(22)이 직접접촉하는 것에 따른 쇼트를 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 태양전지의 제2구성예를 설명하기 위한 사시도이다.
본 발명에 따른 태양전지의 제2구성예는 도 6에 나타낸 바와 같이, 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같은 전도성 심재(10)를 전극으로 하며, 전도성 심재(10)의 외주면 각각에 제1반도체층(21) 또는 제2반도체층(22)이 형성되고, 제1반도체층(21)과 제2반도체층(22)의 외주면에 투명절연막(40)이 형성되며, 전도성 심재(10) 각각의 끝단에 외부전극이 형성된다. 여기서 외부전극은 제1반도체층(21) 내주면의 전도성 심재(10)와 제2반도체층(22) 내주면의 전도성 심재(10)에 각각 형성되며, p형 반도체층 내주면의 전도성 심재(10)에 형성되는 전극이 + 외부전극(61)으로 동작되고, n형 반도체층 내주면의 전도성 심재(10)에 형성되는 전극이 - 외부전극(62)으로 동작된다.
한편, 제1반도체층(21)과 제2반도체층(22)의 외주면에는 진성실리콘층(30)이 더 형성되어 있다. 이때, 본 발명에 따른 태양전지의 제2구성예에서는 제1반도체층(21)을 형성한 제1 전도성 심재와 제2반도체층(22)을 형성한 제2 전도성 심재는 수평한 방향으로 교번되어 형성됨은 물론 복수층으로 형성된 것을 나타내고 있다. 물론 제1 전도성 심재와 제2 전도성 심재의 복수층은 수직한 방향으로 교번되어 형성될 수도 있다. 그리고 이러한 제2구성예에서도 그 외주면에 투명절연막(40)이 더 형성됨으로써 태양전지를 보호하고, 이동 및 보관이 용이하도록 할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 태양전지의 제3구성예를 설명하기 위한 사시도이다.
본 발명에 따른 태양전지의 제3구성예는 도 7에 나타낸 바와 같이, 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같은 전도성 심재(10)를 전극으로 하며, 전도성 심재(10)의 외주면 각각에 제1반도체층(21) 또는 제2반도체층(22)이 형성되고, 제1반도체층(21)과 제2반도체층(22)의 외주면에 투명절연막(40)이 형성되며, 전도성 심재(10) 각각의 끝단 중 p형 반도체층 내주면의 전도성 심재(10)에 형성되는 전극이 + 외부전극(61)으로 동작되고, n형 반도체층 내주면의 전도성 심재(10)에 형성되는 전극이 - 외부전극(62)으로 동작된다. 물론, 제1반도체층(21)과 제2반도체층(22)의 외주면에는 진성실리콘층(30)이 더 형성되어 있다. 이때, 제1반도체층(21)을 형성한 제1 전도성 심재와 제2반도체층(22)을 형성한 제2 전도성 심재는 각각 서로간에는 이웃하도록 구성되고, 제1반도체층(21)과 제2반도체층(22)간에는 서로 다른 층에서 교차하도록 구성되어 있다. 그리고 그 외주면에 투명절연막(40)이 더 형성됨으로써 태양전지를 보호하고, 이동 및 보관이 용이하도록 할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 태양전지의 제4구성예를 설명하기 위한 사시도이다.
본 발명에 따른 태양전지의 제4구성예는 도 8에 나타낸 바와 같이, 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같은 전도성 심재(10)를 전극으로 하며, 전도성 심재(10)의 외주면 각각에 제1반도체층(21) 또는 제2반도체층(22)이 형성되고, 제1반도체층(21)과 제2반도체층(22)의 외주면에 투명절연막(40)이 형성되며, 전도성 심재(10) 각각의 끝단 중 p형 반도체층 내주면의 전도성 심재(10)에 형성되는 전극이 + 외부전극(61)으로 동작되고, n형 반도체층 내주면의 전도성 심재(10)에 형성되는 전극이 - 외부전극(62)으로 동작된다. 물론, 제1반도체층(21)과 제2반도체층(22)의 외주면에는 진성실리콘층(30)이 더 형성되어 있다. 이때, 제1반도체층(21)을 형성한 제1 전도성 심재와 제2반도체층(22)을 형성한 제2 전도성 심재는 수평한 방향으로 교번되어 형성되되, 복수의 층으로 구성된 것을 나타내고 있다.
도 9는 본 발명에 따른 태양전지의 제5구성예를 설명하기 위한 사시도이다.
본 발명에 따른 태양전지의 제5구성예는 도 9에 나타낸 바와 같이, 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같은 전도성 심재(10)를 전극으로 하며, 전도성 심재(10)의 외주면 각각에 제1반도체층(21) 또는 제2반도체층(22)이 형성되고, 제1반도체층(21)과 제2반도체층(22)의 외주면에 투명절연막(40)이 형성되며, 전도성 심재(10) 각각의 끝단 중 p형 반도체층 내주면의 전도성 심재(10)에 형성되는 전극이 + 외부전극(61)으로 동작되고, n형 반도체층 내주면의 전도성 심재(10)에 형성되는 전극이 - 외부전극(62)으로 동작된다. 물론, 제1반도체층(21)과 제2반도체층(22)의 외주면에는 진성실리콘층(30)이 더 형성되어 있다. 이때, 제1반도체층(21)을 형성한 제1 전도성 심재와 제2반도체층(22)을 형성한 제2 전도성 심재는 각각 동일한 반도체층이 이웃하도록 구성되고, 다른 반도체층이 동일한 방향으로 상측에 구성된 것을 나타내고 있다. 이때, 도 9에서는 N형반도체층(21)이 상부에, P형반도체층(22)이 하부에 구성된 것을 나타내고 있다.
도 10은 본 발명에 따른 태양전지의 제6구성예를 설명하기 위한 사시도이다.
본 발명에 따른 태양전지의 제6구성예는 도 9에 나타낸 제5구성예와 달리 N형반도체층(21)이 하부에, P형반도체층(22)이 상부에 구성된 것을 나타내고 있다.
도 11은 본 발명에 따른 태양전지의 제7구성예를 설명하기 위한 사시도이다.
본 발명에 따른 태양전지의 제7구성예는 도 11에 나타낸 바와 같이, 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같은 전도성 심재(10)를 전극으로 하며, 전도성 심재(10)의 외주면 각각에 제1반도체층(21) 또는 제2반도체층(22)이 형성되고, 제1반도체층(21)과 제2반도체층(22)의 외주면에 투명절연막(40)이 형성되며, 전도성 심재(10) 각각의 끝단 중 p형 반도체층 내주면의 전도성 심재(10)에 형성되는 전극이 + 외부전극(61)으로 동작되고, n형 반도체층 내주면의 전도성 심재(10)에 형성되는 전극이 - 외부전극(62)으로 동작된다. 물론, 제1반도체층(21)과 제2반도체층(22)의 외주면에는 진성실리콘층(30)이 더 형성되어 있다. 이때, 제1반도체층(21)을 형성한 제1 전도성 심재와 제2반도체층(22)을 형성한 제2 전도성 심재는 수평한 방향으로 교번되어 형성되어 있고, 복수층으로 형성되되, 제1반도체층(21)과 제2반도체층(22) 상부 사이에 제1반도체층(21) 또는 제2반도체층(22)이 교번되어 형성된 것을 나타내고 있다.
도 12는 본 발명에 따른 태양전지의 제8구성예를 설명하기 위한 사시도이다.
본 발명에 따른 태양전지의 제8구성예는 도 12에 나타낸 바와 같이, 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같은 전도성 심재(10)를 전극으로 하며, 전도성 심재(10)의 외주면 각각에 제1반도체층(21) 또는 제2반도체층(22)이 형성되고, 제1반도체층(21)과 제2반도체층(22)의 외주면에 투명절연막(40)이 형성되며, 전도성 심재(10) 각각의 끝단 중 p형 반도체층 내주면의 전도성 심재(10)에 형성되는 전극이 + 외부전극(61)으로 동작되고, n형 반도체층 내주면의 전도성 심재(10)에 형성되는 전극이 - 외부전극(62)으로 동작된다. 물론, 제1반도체층(21)과 제2반도체층(22)의 외주면에는 진성실리콘층(30)이 더 형성되어 있다. 이때, 제1반도체층(21)을 형성한 제1 전도성 심재은 일방향으로 설정된 간격을 갖고 형성되되, 제2반도체층(22)을 형성한 제2 전도성 심재의 너비보다 상대적으로 작은 폭을 갖도록 배치한다. 이와 같은 경우 태양열 흡수효율을 최대화할 수 있다는 장점이 있다.
도 5 내지 도 12에서와 같이 외부전극(61)(62)은 기본적으로는 제1반도체층(21)을 형성한 제1 전도성 심재와 제2반도체층(22)을 형성한 제2 전도성 심재는 각각에서 병렬로 연결된 것을 알 수 있다. 이와 같은 병렬연결된 외부 전극을 필요한 출력전압에 따라 설정된 개수로 직렬연결하여 이용할 수 있다.
도 13은 본 발명에 따른 태양전지에 외부전극을 형성한 제1실시예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 태양전지에 외부전극을 형성한 제1실시예는 도 13에 나타낸 바와 같이 서로 간에는 이웃하도록 구성되는 P형반도체층으로 구성된 제1반도체층(21)상에 N형반도체층으로 구성된 제2반도체층(22)이 제1반도체층(21)상에 동일방향으로 형성된 경우, 제1반도체층(21)과 제2반도체층(22) 끝단 표면에 외부전극(61, 62)을 각각 형성한 것으로, 기본적으로는 제1반도체층(21)과 제2반도체층(22) 각각의 내주면에 형성된 전도성 심재(10)에 외부전극이 접촉형성된 것이다. 이러한 외부전극(61)(62)은 투명전극을 이용할 수 있다. 물론 이러한 제1반도체층(21)과 제2반도체층(22) 각각의 외주면에는 도 5에서 나타낸 바와 같은 진성반도체층(30)이 형성되어 있다.
이러한 외부전극으로 이용되는 투명전극은 특별히 한정할 필요는 없지만, ITO(Indium Tin Oxide : 산화인듐주석), CNT(Carbon Nano Tube : 탄소나노튜브), SnO2, ZnO 및 IZO(Indium Zinc Oxide) 중 하나로 구성할 수 있다. 물론, 외부전극은 금, 플라티늄, 은(Ag), 알루미늄 및 구리 중 하나 이상으로 형성할 수도 있다.
도 14는 본 발명에 따른 태양전지에 외부전극을 형성한 제2실시예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 태양전지에 외부전극을 형성한 제2실시예는 도 14에 나타낸 바와 같이 서로 간에는 이웃하도록 구성되는 P형반도체층으로 구성된 제1반도체층(21)상에 서로 간에는 이웃하도록 구성되는 N형반도체층으로 구성된 제2반도체층(22)이 제1반도체층(21) 상에서 교차하도록 형성된 경우, 제1반도체층(21)과 제2반도체층(22) 끝단 표면에 외부전극(61, 62)을 각각 형성한 것으로, 기본적으로는 제1반도체층(21)과 제2반도체층(22) 각각의 내주면에 형성된 전도성 심재(10)에 외부전극이 접촉형성된 것이다. 이러한 외부전극(61)(62)은 투명전극을 이용할 수 있다. 물론 이러한 제1반도체층(21)과 제2반도체층(22) 각각의 외주면에는 도 5에서 나타낸 바와 같은 진성반도체층(30)이 형성되어 있다.
이러한 외부전극으로 이용되는 투명전극은 특별히 한정할 필요는 없지만, ITO(Indium Tin Oxide : 산화인듐주석), CNT(Carbon Nano Tube : 탄소나노튜브), SnO2, ZnO 및 IZO(Indium Zinc Oxide) 중 하나로 구성할 수 있다. 물론, 외부전극은 금, 플라티늄, 은(Ag), 알루미늄 및 구리 중 하나 이상으로 형성할 수도 있다.
이상과 같은 예로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 전도성 심재 20, 21, 22 : 반도체층
30 : 진성실리콘층 40 : 투명절연막
50 : 금속피막 61, 62 : 외부전극

Claims (19)

  1. 외주면에 제1반도체층이 형성되고 제1반도체층의 외주면 중 양측 끝단을 제외한 부분에 투명절연막이 형성된 선형의 제1 전도성 심재 및
    외주면에 제1반도체층이 형성되지 않고 제2반도체층이 형성되며 외주면중 양측 끝단을 제외한 부분에 투명절연막이 형성된 선형의 제2 전도성 심재를 포함하고,
    상기 제1 전도성 심재의 끝단을 병렬로 연결하여 + 외부전극으로 동작하고 상기 제2 전도성 심재의 끝단을 병렬로 연결하여 - 외부전극으로 동작하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전도성 심재 또는 제2 전도성 심재는 탄소재질 또는 금속재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전도성 심재 또는 제2 전도성 심재는 전도성섬유 또는 탄소섬유 중 하나인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전도성 심재 또는 제2 전도성 심재는 은(Ag)또는 알루미늄(Al)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 전도성 심재 표면에는 금속피막이 도금된 것을 특징으로 하는 태양전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전도성 심재와 제2 전도성 심재는 동일한 수평면 또는 수직면에서 교번하여 배치된 것을 특징으로 하는 태양전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전도성 심재는 하부에 배치되고, 상기 제2 전도성 심재는 상기 제1 전도성 심재의 상부에 배치되거나,
    상기 제1 전도성 심재는 상부에 배치되고, 상기 제2 전도성 심재는 상기 제1 전도성 심재의 하부에 배치된 것을 특징으로 하는 태양전지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1반도체층 또는 상기 제2반도체층 외주면에는 진성실리콘층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 전도성 심재는 일방향으로 설정된 간격을 갖고 형성되되, 상기 제2전도성 심재의 직경보다 상대적으로 작은 폭을 갖도록 배치되고, 상기 제2 전도성 심재가 상기 제1 전도성 심재 사이의 상부 또는 하부에 배치되도록 구성됨을 특징으로 하는 태양전지.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 전도성 심재 및 상기 제2 전도성 심재는 교차하는 방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 태양전지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전도성 심재 및 상기 제2 전도성 심재는 복수개가 각각 동일방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 태양전지.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1반도체층은 N형반도체층 또는 P형반도체층이고, 상기 제2반도체층은 상기 제1반도체층이 N형반도체층일 경우 P형반도체층 또는 상기 제2반도체층이 P형 반도체층인 경우 N형반도체층인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 금속피막은 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 피막인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 + 외부전극 또는 - 외부전극은 투명전극으로 형성됨을 특징으로 하는 태양전지.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 투명전극은
    ITO(Indium Tin Oxide : 산화인듐주석), CNT(Carbon Nano Tube : 탄소나노튜브), SnO2, ZnO 및 IZO(Indium Zinc Oxide) 중 하나인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 + 외부전극 또는 - 외부전극은 금, 플라티늄, 은(Ag), 알루미늄 및 구리 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전도성 심재 및 상기 제2 전도성 심재는 복수개가 각각 동일방향으로 형성되거나, 교차하는 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 + 외부전극 또는 - 외부전극은 설정된 개수로 직렬연결됨을 특징으로 하는 태양전지.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 투명절연막은
    폴리메틸메타크릴레이트(PMMA : Poly Methyl Methacrylate)(아크릴수지), 폴리비닐 알콜(PVA : Polyvinyl Alcohol) 필름 및 폴리이미드(PI : Polyimide) 필름 중 하나로 형성됨을 특징으로 하는 태양전지.
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