KR101464086B1 - 다중접합 화합물 태양전지 구조 - Google Patents
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Abstract
종래 공정 기판으로 이용되는 고가의 Ge 웨이퍼 또는 GaAs 웨이퍼를 대체하는 Si 웨이퍼 기반의 경제적인 소재의 채용으로도 동등 이상의 태양전지 셀 효율을 발휘할 수 있는 다중접합 화합물 태양전지 구조가 개시된다. 본 발명은 실리콘 기판을 이용한 다중접합 화합물 태양전지 구조에 있어서, 하부에 제1 전극이 형성되고, 상부에 노출 영역이 형성된 p형 실리콘 기판; 상기 p형 실리콘 기판 상에 형성된 제3 태양전지 셀; 상기 제3 태양전지 셀 상에 형성된 제2 태양전지 셀; 상기 제2 태양전지 셀 상에 형성되고, 상부에 제2 전극이 형성된 제1 태양전지 셀; 및 상기 노출 영역에 형성되고, 상부에 제3 전극이 형성된 n형 실리콘 흡수층;을 포함하여, 상기 p형 실리콘 기판은 제4 태양전지 셀을 겸하는 것을 특징으로 하는 다중접합 화합물 태양전지 구조를 제공한다.
Description
본 발명은 다중접합 화합물 태양전지 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경제적인 소재를 이용한 다중접합 화합물 태양전지 구조에 관한 것이다.
본 발명은 2011년도 정부(지식경제부)의 재원으로 지식경제 기술혁신사업(국제공동기술개발사업)의 지원을 받아 수행된 연구로부터 도출된 것이다.
[과제고유번호: 2011T100100390, 연구과제명: Si 기판 상에 Ge 측면성장법을 이용한 효율 30%의 Ⅲ-Ⅴ 화합물 태양전지 개발]
최근 지구의 환경 문제와 화석 에너지의 고갈, 원자력 발전의 폐기물 처리, 신규 발전소 건설에 따른 위치 선정 등의 문제로 인해 신 재생에너지에 대한 관심이 고조되고 있으며, 그 중에서도 무공해 에너지원으로 태양광 발전에 대한 연구 개발이 국내외적으로 활발하게 진행되고 있다.
태양전지는 태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변환하는 반도체 소자로서, p형 반도체와 n형 반도체의 접합 형태를 가지며 그 기본구조는 다이오드와 유사하다. 전기적 성질이 서로 다른 p형 반도체와 n형 반도체를 접합시킨 구조를 갖는 태양전지에 태양광이 조사되면 광에너지에 의한 전자-정공 쌍(electron-hole pair)이 생기고, 전자와 정공이 이동하여 n형 반도체층과 p형 반도체층을 가로질러 전류가 흐르게 되는 광기전적 효과에 의해 기전력이 발생하여 외부에 접속된 부하에 전류가 흐르게 된다.
구체적으로, 외부에서 빛이 태양전지에 입사되면 p형 반도체의 가전도대(valence band) 전자는 입사된 광에너지에 의해 전도대(conduction band)로 여기되고, 여기된 전자는 p형 반도체 내부에 한 개의 전자-정공쌍을 생성하게 되며, 생성된 전자-정공 쌍 중 전자는 p/n 접합부 사이에 존재하는 전기장에 의해 n형 반도체로 넘어가게 되어 외부에 전류를 공급하게 된다.
한편, 현재 양산되고 있는 대부분의 태양전지는 실리콘계 태양전지로서, 반도체 기판으로서 실리콘을 사용하는데, 이 실리콘은 간접 밴드 사이의 천이 반도체 로서, 실리콘의 밴드갭(bandgap) 이상의 에너지를 갖는 빛만이 전자-정공 쌍을 발생시킬 수 있는 단점이 있다. 또한, 실리콘을 이용한 태양전지는 실리콘의 밴드갭 이하의 에너지를 갖는 빛은 전자-정공 쌍을 발생시키지 못하고 열 에너지 등의 형태로 손실되어 광의 흡수율이 낮은 문제가 있어, 실리콘계 태양전지는 태양전지 내부로 입사되는 빛 중 30% 이상을 기판인 실리콘 웨이퍼 표면에서 반사시키므로 태양전지의 효율 저하의 원인이 된다.
이에 대하여, Ⅲ-Ⅴ 화합물을 이용한 태양전지는 다양한 밴드갭을 가지므로 이러한 특성을 이용하여 각각 흡수하는 파장 대역을 달리하는 화합물 셀을 구성하고, 각각의 셀을 터널 접합(tunnel junction)으로 결합한 탠덤(tandem) 구조를 이용하여 실리콘 태양전지보다 높은 에너지 변환 효율을 달성하고 있다.
도 1 및 도 2는 종래 다중접합 화합물 태양전지 구조를 설명하는 블록도이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 종래 다중접합 화합물을 이용한 태양전지(10)는 상부 전극(11) 및 하부 전극(12)을 포함하는 다중접합 태양전지(10)에 있어, Ge 웨이퍼(13) 상에 형성된 GaAs층으로 이루어진 제2 태양전지 셀(14), InGaP층으로 이루어진 제1 태양전지 셀(15)이 차례대로 형성되고, 제1 태양전지 셀(15) 상의 ARC 레이어(16) 및 제1 태양전지 셀(15)과 제2 태양전지 셀(14) 사이, 제2 태양전지 셀(14)과 Ge 웨이퍼(13) 사이에 각각 형성된 터널 다이오드(tunnel diode)층(17)을 포함하는 구조로 이루어져 있다. 도면에서 화살표로 표시된 부분은 태양광 흡수로 인한 전류(carrier) 생성구간을 의미한다. 이러한 종래 다중접합 화합물을 이용한 태양전지 구조(10)는 Ge 웨이퍼 또는 GaAs 웨이퍼 기판(13) 상에 Ⅲ-Ⅴ족 재료를 다층으로 성막(epitaxial growth)하여 광대역대의 태양광 에너지를 높은 효율로 전기 에너지로 변환시킬 수 있는 구조이나, 공정 기판으로 이용되는 Ge 웨이퍼 또는 GaAs 웨이퍼(13)는 매우 고가이며, 태양전지 소자로 제작 시 가격 경쟁력 면에서 불리하다.
다음으로, 도 2를 참조하면, 일반적으로 Si 웨이퍼(18) 상에 다중접합 구조를 성막시켜 소자로 제작 시 도면에 표시(화살표 참조)된 바와 같이, 실리콘은 태양광 흡수층의 역할을 하지 못해 셀로서 동작하지 않으며 단지 기판/지지대 용으로서만 이용되고 있는 실정이다.
[선행특허문헌]
- 미국 공개특허 제2006-0073681호(2006.04.06)
- 미국 공개특허 제2013-0074907호(2013.03.28)
따라서, 본 발명은 종래 공정 기판으로 이용되는 고가의 Ge 웨이퍼 또는 GaAs 웨이퍼를 대체하는 Si 웨이퍼 기반의 경제적인 소재의 채용으로도 동등 이상의 태양전지 셀 효율을 발휘할 수 있는 다중접합 화합물 태양전지 구조를 제시하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 실리콘 기판을 이용한 다중접합 화합물 태양전지 구조에 있어서, 하부에 제1 전극이 형성되고, 상부에 노출 영역이 형성된 p형 실리콘 기판; 상기 p형 실리콘 기판 상에 형성된 제3 태양전지 셀; 상기 제3 태양전지 셀 상에 형성된 제2 태양전지 셀; 상기 제2 태양전지 셀 상에 형성되고, 상부에 제2 전극이 형성된 제1 태양전지 셀; 및 상기 노출 영역에 형성되고, 상부에 제3 전극이 형성된 n형 실리콘 흡수층;을 포함하여, 상기 p형 실리콘 기판은 제4 태양전지 셀을 겸하는 것을 특징으로 하는 다중접합 화합물 태양전지 구조를 제공한다.
또한, 상기 노출 영역은 상기 p형 실리콘 기판 상에 자가 마스킹(self-masking)을 통해 형성된 것을 특징으로 하는 다중접합 화합물 태양전지 구조를 제공한다.
또한, 상기 제3 태양전지 셀은 p/n-Ge 흡수층으로 이루어지고, 상기 제2 태양전지 셀은 p/n-GaAs 흡수층으로 이루어지고, 상기 제1 태양전지 셀은 p/n-InGaP 흡수층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다중접합 화합물 태양전지 구조를 제공한다.
또한, 상기 n형 실리콘 흡수층은 상기 노출 영역에서 자가 배열(self-align) n-도핑되어 형성된 것을 특징으로 하는 다중접합 화합물 태양전지 구조를 제공한다.
또한, 상기 제3 태양전지 셀 상에 밴드갭이 1eV 이하인 물질층이 추가 형성된 것을 특징으로 하는 다중접합 화합물 태양전지 구조를 제공한다.
본 발명에 따르면, 실리콘 기판을 이용한 다중접합 화합물 태양전지 구조에 있어, 상부에 전극이 형성된 n형 실리콘 흡수층을 p형 실리콘 기판 상의 노출 영역에 추가 형성시켜 p형 실리콘 기판이 태양전지 셀을 겸할 수 있는 구조를 제시하여, 실리콘 웨이퍼 기반의 경제적인 소재 채용으로도 종래 Ge 웨이퍼 또는 GaAs 웨이퍼 대비 동등 이상의 태양전지 셀 효율을 나타내는 다중접합 화합물 태양전지 구조를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다중접합 화합물 태양전지 구조는 렌즈 집광형 모듈로 응용 시 실리콘 흡수 영역은 산란 일사량에 의해서도 발전이 가능하여, 총 전력생산에 기여할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다중접합 화합물 태양전지 구조는 Ge 박막 상에 밴드갭이 1eV 이하인 물질층을 추가 성막하여 5층 접합으로 확대 가능한 구조를 제공할 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래 다중접합 화합물 태양전지 구조를 설명하는 블록도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다중접합 화합물 태양전지 구조를 설명하는 블록도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다중접합 화합물 태양전지 구조를 설명하는 블록도.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였고, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였으며, 태양전지 구조의 방향은 도면을 기준으로 하여 설명한다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다중접합 화합물 태양전지 구조를 설명하는 블록도이고, 도면에서 화살표로 표시된 부분은 태양광 흡수로 인한 전류(carrier) 생성구간을 의미한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실리콘 기판을 이용한 다중접합 화합물 태양전지 구조(100)는 하부에 제1 전극(111)이 형성되고, 상부에 노출 영역(112)이 형성된 p형 실리콘 기판(110); 상기 p형 실리콘 기판(110) 상에 형성된 제3 태양전지 셀(120); 상기 제3 태양전지 셀(120) 상에 형성된 제2 태양전지 셀(130); 상기 제2 태양전지 셀(130) 상에 형성되고, 상부에 제2 전극(141)이 형성된 제1 태양전지 셀(140); 및 상기 노출 영역(112)에 형성되고, 상부에 제3 전극(151)이 형성된 n형 실리콘 흡수층(150);을 포함한다.
본 발명에서 베이스 기판은 p형 실리콘 기판(110)이 사용된다. 실리콘 기판은 재료 원가 측면에서 유리하므로, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 태양전지의 제조비용을 절감시킬 수 있다. 상기 p형 실리콘 기판(110)은 예컨대, p형 불순물이 고농도로 도핑된(high doped) 실리콘 기판일 수 있다.
p형 실리콘 기판(110) 하부에 형성된 제1 전극(111)은 Ti, Cr, Al, Ni, Ag, Pt, Au, La, In, Sn과 같은 도전성 물질 중 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, Ti/Pt/Au로 이루어질 수 있다. 제1 전극(111)은 열증착(thermal evaporator), 전자선증착(e-beam evaporator), 스퍼터(RF 또는 DC sputter), 전자선(e-beam), 전기도금(electro-plating) 및 화학기상증착(CVD) 방식 중 어느 하나의 방식으로 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 않고 폴리아세틸렌, 폴리피톨, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 탄소나노튜브와 같은 전도성 전극 재료를 이용하여 형성될 수도 있다.
p형 실리콘 기판(110) 상에는 성막되는 태양전지 셀(120, 130, 140)층을 제외한 노출 영역(112)이 형성된다. 노출 영역(112)은 p형 실리콘 기판(110) 상에 자가 마스킹(self-masking)을 통해 형성될 수 있다. 상기 노출 영역(112)에는 n형 실리콘 흡수층(150)이 형성되며 구체적인 내용은 후술한다.
본 발명에서 p형 실리콘 기판(110) 상에는 다중접합 흡수층(120, 130, 140)이 차례대로 성막되며, 다중접합 흡수층은 p형 실리콘 기판 상으로부터 제3 태양전지 셀(120), 제2 태양전지 셀(130) 및 제1 태양전지 셀(140)로서 차례대로 형성된다.
상기 제3 태양전지 셀(120)은 p/n-Ge 흡수층(120)으로 이루어질 수 있다. p/n-Ge 흡수층(120)은 예컨대, ELO(Epitaxial lateral overgrowth)법 또는 MHAH법으로 성막된 p-Ge 박막 및 n-Ge 도핑 영역을 기반으로 하는 흡수층으로 이루어질 수 있다.
상기 제2 태양전지 셀(130) 및 제1 태양전지 셀(140)은 제3 태양전지 셀(120) 상에 선형법(linear), 비선형법(nonlinear), 에피택셜 성장법(epitaxial growth), 열증착(thermal evaporator), 전자선증착(e-beam evaporator), 스퍼터(RF 또는 DC sputter), 전자선(e-beam), 전기도금(electro-plating) 및 화학기상증착(CVD) 방식 중 어느 하나의 방식으로 형성될 수 있다. 이때, 제2 태양전지 셀(130)은 p/n-GaAs 흡수층(130)으로 이루어지고, 제1 태양전지 셀(140)은 p/n-InGaP 흡수층(140)으로 이루어질 수 있다. 또한, 제2 태양전지 셀(130) 또는 제1 태양전지 셀(140)은 유기화합물이나 염료감응 태양전지를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제2 태양전지 셀(130) 형성에 있어 화학기상증착(CVD) 방식을 이용한 p/n-GaAs 흡수층(130)의 형성은 예컨대, p/n-Ge 흡수층(120)이 형성된 실리콘 기판(110)에 대해 GaAs의 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 시드층을 성장시키기 위해 실리콘 기판(110)을 플루오르화수소로 표면 에칭 세척한 후 유기금속화학증착법(MOCVD) 장비에 넣어 800℃ 정도의 고온으로 가열하여 자연 산화막을 제거한다. 이후, Ⅲ-Ⅴ 화합물을 태양전지 셀(130)로 성장시키기 위해 자연 산화막이 제거된 실리콘 기판(110)에 GaAs를 형성한 후 400℃ 정도의 낮은 온도로 내린 후 GaAs 시드층을 수십 ㎚ 정도 성장시킨 다음 약 0.3㎛의 버퍼층이 성장되도록 한다. 즉, 실리콘 기판 상에 GaAs의 성장 시 시간에 따른 반응관의 성장 온도 절차는 표면 처리된 실리콘 기판을 신속히 MOCVD 반응관에 넣고 시간에 따라 고온, 저온 및 고온의 순서로 변화되도록 실시할 수 있다. 이후, 고품위의 GaAs 버퍼층 성장과 결합이 있는 시드층의 열처리를 위해 MOCVD 반응관의 온도를 700℃ 정도로 증가시킨 후 성장 온도와 성장 압력 유량 등을 미리 설정된 성장 조건에 따라 조절하면서 GaAs 버퍼층이 성장되도록 하여 GaAs 흡수층(130)을 형성시킬 수 있다.
이와 같은 GaAs, InGaP를 기반으로 하는 Ⅲ-Ⅴ 화합물을 이용한 태양전지는 알려진 바와 같이, 직접 천이형 밴드갭을 가지고 있어, 기존 실리콘 태양전지에 비해 광 흡수율이 높은 장점이 있고, 공유결합을 하고 있어 우수한 물성을 나타낼 수 있다. 또한, InGaP/GaAs/Ge 적층형 태양전지는 40% 이상의 고효율을 나타낼 수 있으며, 이러한 Ⅲ-Ⅴ 화합물을 이용한 태양전지가 높은 효율을 가질 수 있는 이유는 다중접합 탠덤 셀 구조를 갖고 있기 때문이며, 이러한 구조가 높은 변환 효율을 갖는 것은 세 개의 층을 적층할 경우 가장 밴드갭이 큰 물질이 맨 위에 위치하고, 중간 밴드갭을 갖는 물질이 가운데, 그리고 가장 밴드갭이 작은 물질이 맨 아래에 위치하도록 하는 구조에서, 이 경우 맨 위의 셀에서 태양광의 짧은 파장 부분(밴드갭 에너지보다 큰 부분)의 스펙트럼을 흡수하고 나서, 그 다음에 중간 밴드갭을 갖는 물질이 중간 파장 부분의 스펙트럼을 흡수하고, 마지막으로 가장 짧은 밴드갭 물질이 세 번째 스펙트럽 부분을 흡수하여, 태양광의 전체 스펙트럼을 여러 부분으로 나누어 효율적으로 사용하게 됨으로써, 다중접합 탠덤 구조의 셀이 단일접합의 셀보다 훨씬 높은 변환 효율을 얻을 수 있게 된다.
한편, 제3 태양전지 셀(120)과 제2 태양전지 셀(130) 사이 및 제2 태양전지 셀(130)과 제1 태양전지 셀(140) 사이에는 도선 역할을 하는 터널 다이오드층(160)이 구성된다. 터널 다이오드층(160)은 일부 또는 전체가 광학적으로 투명하게 형성될 수 있고, 투명 전도성 물질의 낮은 전도율을 해결하기 위한 금속 물질을 추가적으로 포함시킬 수 있으며, 금속 물질로는 Al, Ag, Au 등과 같은 반사율이 높은 금속의 단일 금속일 수 있고, Al과 Ag가 혼합된 다중 금속일 수 있다.
제1 태양전지 셀(140) 상에 형성된 제2 전극(141)은 상기 제1 전극(111)과 유사하게 Ti, Cr, Al, Ni, Ag, Pt, Au, La, In, Sn과 같은 도전성 물질 중 1종 이상의 물질을 포함할 수 있으며, 예컨대, AuGe/Ni/Au로 이루어질 수 있다. 제2 전극(141)은 제1 전극(111)과 같이 다양한 방식으로 증착되어 형성될 수 있다.
본 발명에서는 p형 실리콘 기판(110) 상에 형성된 노출 영역(112)에 n형 실리콘 흡수층(150)이 형성되어 있다. n형 실리콘 흡수층(150) 상에는 제3 전극(151)이 형성되어 있어 p형 실리콘 기판(110)이 제4 태양전지 셀의 역할을 겸하도록 구성된다.
p형 실리콘 기판(110) 상에 n형 실리콘 흡수층(150)의 형성은 p형 실리콘 기판(110) 상에 자가 마스킹을 통해 노출 영역(112)의 표면을 n형 실리콘으로 불순물 도핑(self-align n-도핑)하는 방식으로 형성될 수 있다. 즉, p형 실리콘 기판(110) 상에 다중접합 흡수층이 되는 제3 태양전지 셀(120), 제2 태양전지 셀(130) 및 제1 태양전지 셀(140)을 차례대로 성막하고, MESA, 제2 전극(141) 및 ARC 레이어(170) 형성 후 노출된 p형 실리콘 기판(110) 표면 일부 영역(112)에 n형 실리콘 흡수층(150)이 형성된다. 이때, 상기 ARC 레이어(170)는 MgF2/ZnS 물질로 구성될 수 있다.
예컨대, p형 실리콘 기판(110) 상에 P 또는 As의 확산으로 인한 n형 실리콘 흡수층(150) 형성방법으로, 스핀 코터(spin coater) 방식에 의해 용매를 증착한 후, 열치리 하는 방식으로 형성시킬 수 있고, 동일 지그 위에 기판과 CeP5014와 같은 세라믹 물질을 나란히 배치한 후 열처리에 의해 도핑하는 방식으로 형성시킬 수 있다.
n형 실리콘 흡수층(150) 상에 형성된 제3 전극(151)은 제1 전극(111) 및 제2 전극(141)과 유사한 방식으로 도전성 물질을 증착시켜 형성될 수 있다.
이러한 n형 실리콘 흡수층(150) 형성에 따라 p형 실리콘 기판(110)을 4번째 셀로서 동작시켜 효율의 향상을 기대할 수 있게 된다. 또한, 렌즈 집광형 모듈 응용 시 실리콘 흡수 영역은 산란 일사량에 의해서도 발전이 가능하여, 총 전력생산에 기여할 수 있게 된다.
렌즈 집광형 모듈 응용은 공지의 방법이 이용될 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 태양전지 구조에서 수광면에 적어도 하나 이상의 집광 렌즈를 형성하여 적용시킬 수 있다. 집광 렌즈 형태는 수광면에 습식식각(wet etching) 또는 건식식각(dry etching)에 의한 선택적 식각 공정에 의해 제작될 수 있으며, 이후 레지스트 플로우(resist flow)법 또는 다이렉트 라이팅(direct writing)법에 의해 정밀 가공되어 완벽한 형태의 집광 렌즈를 형성시킬 수 있다.
한편, 본 발명에서는 제3 태양전지 셀(120) 상에 밴드갭 1eV 이하인 물질층을 추가 성막하여 5중 접합으로 확대 가능한 구조로 적용될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 다중접합 화합물 태양전지 구조(100)는 다중접합 태양전지 구현에 있어 Ge 또는 GaAs 기판 대신 저렴한 실리콘 기판(110)을 사용하면서, 실리콘 기판(110)을 지지대 용도 뿐만 아니라 태양광 흡수층으로 확대 이용할 수 있는 구조를 제공하게 된다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 태양전지 구조 110: p형 실리콘 기판
111: 제1 전극 112: 노출 영역
120: 제3 태양전지 셀 130: 제2 태양전지 셀
140: 제1 태양전지 셀 141: 제2 전극
150: n형 실리콘 흡수층 151: 제3 전극
160: 터널 다이오드층 170: ARC 레이어
111: 제1 전극 112: 노출 영역
120: 제3 태양전지 셀 130: 제2 태양전지 셀
140: 제1 태양전지 셀 141: 제2 전극
150: n형 실리콘 흡수층 151: 제3 전극
160: 터널 다이오드층 170: ARC 레이어
Claims (5)
- 실리콘 기판을 이용한 다중접합 화합물 태양전지 구조에 있어서,
하부에 제1 전극이 형성되고, 상부에 노출 영역이 형성된 p형 실리콘 기판;
상기 p형 실리콘 기판 상에 형성된 제3 태양전지 셀;
상기 제3 태양전지 셀 상에 형성된 제2 태양전지 셀;
상기 제2 태양전지 셀 상에 형성되고, 상부에 제2 전극이 형성된 제1 태양전지 셀; 및
상기 노출 영역에 형성되고, 상부에 제3 전극이 형성된 n형 실리콘 흡수층;
을 포함하여, 상기 p형 실리콘 기판은 제4 태양전지 셀을 겸하는 것을 특징으로 하는 다중접합 화합물 태양전지 구조. - 제1항에 있어서,
상기 노출 영역은 상기 p형 실리콘 기판 상에 자가 마스킹(self-masking)을 통해 형성된 것을 특징으로 하는 다중접합 화합물 태양전지 구조. - 제1항에 있어서,
상기 제3 태양전지 셀은 p/n-Ge 흡수층으로 이루어지고, 상기 제2 태양전지 셀은 p/n-GaAs 흡수층으로 이루어지고, 상기 제1 태양전지 셀은 p/n-InGaP 흡수층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다중접합 화합물 태양전지 구조. - 제1항에 있어서,
상기 n형 실리콘 흡수층은 상기 노출 영역에서 자가 배열(self-align) n-도핑되어 형성된 것을 특징으로 하는 다중접합 화합물 태양전지 구조. - 제1항에 있어서,
상기 제3 태양전지 셀 상에 밴드갭이 1eV 물질층이 추가 형성된 것을 특징으로 하는 다중접합 화합물 태양전지 구조.
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- 2013-10-18 KR KR1020130124866A patent/KR101464086B1/ko active IP Right Grant
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