KR101594127B1 - 패턴이 형성된 집전 전극 및 이를 채용한 태양 전지 - Google Patents

Abstract

개시된 패턴이 형성된 집전 전극은 버스 바 전극 및 상기 버스 바 전극으로부터 연장된 핑거 전극을 포함하고, 상기 핑거 전극의 일 부분의 전극 폭이 다른 부분의 전극 폭보다 두껍게 만들어져서 특정 문자, 기호, 또는 도형의 패턴이 형성될 수 있다. 개시된 태양 전지는 상기 패턴이 형성된 집전 전극을 포함할 수 있다.

Description

패턴이 형성된 집전 전극 및 이를 채용한 태양 전지{Collecting electrode on which patterns are formed and solar cell employing the collecting electrode}

패턴이 형성된 집전 전극 및 이를 채용한 태양 전지에 관한 것이다.

태양 전지는 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생성하는 전지로서 친환경적이고 에너지원이 무한할 뿐만 아니라 수명이 긴 장점이 있다. 이러한 태양 전지로는 실리콘 태양 전지, 화합물 태양 전지, 염료 감응 태양 전지 등이 있다,

태양 전지는 통상적으로 p-n 반도체 접합층을 포함하는 광흡수층, 광흡수층의 양단에 형성되는 전극층들을 포함한다. 태양 전지의 효율을 향상시키기 위해서는 태양 광선이 광흡수층에 최대한 많이 도달하여야 한다.

그러나 태양 광선이 광흡수층에 도달하기 전에 전극층을 거치게 되는데 이 때 많은 양의 태양 광선이 손실되어 광흡수층에 도달하는 태양 광선의 양이 감소하고, 결과적으로 태양 전지의 효율을 향상시키는데 한계가 있다.

패턴이 형성된 집전 전극 및 이를 채용한 태양 전지를 제공한다.

개시된 패턴이 형성된 집전 전극은

버스 바 전극; 및

상기 버스 바 전극으로부터 연장된 핑거 전극;을 포함하고,

상기 핑거 전극의 일 부분의 전극 폭이 다른 부분의 전극 폭보다 두껍게 만들어져서 특정 문자, 기호, 또는 도형의 패턴이 형성될 수 있다.

상기 버스 바 전극은 서로 나란하게 배치된 제1 및 제2버스 바 전극을 포함하고,

상기 핑거 전극은 상기 제1버스 바 전극으로부터 연장된 복수 개의 제1핑거 전극 및 상기 제2버스 바 전극으로부터 연장된 복수 개의 제2핑거 전극을 포함하며,

상기 제1핑거 전극은 상기 제2핑거 전극과 나란하게 교대로 배열되고,

상기 제1 및 제2핑거 전극의 일 부분의 전극 폭이 다른 부분의 전극 폭보다 두껍게 만들어져서 특정 문자, 기호, 또는 도형의 패턴이 형성될 수 있다.

상기 패턴을 형성하는 부분의 상기 핑거 전극의 전극 폭은 10㎛ 이상 100㎛ 이하일 수 있다.

상기 패턴을 형성하지 않는 부분의 상기 핑거 전극의 전극 폭은 10㎛ 이하일 수 있다.

상기 패턴 중 일부가 상기 제1 및 제2버스 바 전극 중 적어도 하나에 연결될 수 있다.

상기 제1 및 제2버스 바 전극 중 적어도 하나와 연결된 상기 패턴은 상기 패턴으로부터 연장되는 복수 개의 제3핑거 전극을 더 포함할 수 있다.

상기 제3핑거 전극의 일 부분의 전극 폭이 다른 부분의 전극 폭보다 두껍게 만들어져서 특정 문자, 기호, 또는 도형의 패턴이 형성될 수 있다.

개시된 태양 전지는 상기 패턴이 형성된 집전 전극을 포함할 수 있다.

상기 태양 전지의 셀 하나에 복수 개의 패턴이 형성된 집전 전극을 포함할 수 있다.

상기 태양 전지의 셀 복수 개가 m × n 어레이 형태(m, n은 자연수)로 연결되어 상기 어레이 형태 전체로서 특정 문자, 기호, 또는 도형의 패턴이 형성될 수 있다.

태양 전지 셀의 효율에 영향을 미치지 않고, 태양 전지 셀에 식별가능한 패턴을 제공할 수 있다.

도 1은 패턴이 형성된 집전 전극의 평면도이다.
도 2는 복수 개의 패턴이 형성된 집전 전극의 평면도이다.
도 3은 패턴 중 일부가 버스 바 전극에 연결된 집전 전극의 평면도이다.
도 4는 복수 개의 태양 전지 셀을 연결하여 하나의 패턴이 형성된 복수 개의 집전 전극의 평면도이다.

이하, 패턴이 형성된 집전 전극 및 이를 채용한 태양 전지를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 층이나 영역들의 폭 및 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시된 것이다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.

도 1은 패턴이 형성된 집전 전극의 평면도이다.

도 1을 참조하면, 태양 전지 셀(1)의 집전 전극은 버스 바 전극 및 핑거 전극을 포함한다. 상기 버스 바 전극 또는 핑거 전극의 두께를 달리하여 패턴(30)을 형성할 수 있다. 상기 버스 바 전극은 제1 및 제2버스 바 전극(10, 15)을 포함할 수 있고, 상기 핑거 전극은 제1 및 제2핑거 전극(20, 25)을 포함할 수 있다. 상기 집전 전극은 광흡수층(40) 위에 마련되어 있다. 여기서, 패턴(30)은 영어 대문자 "S"를 표현한 것이다.

제1버스 바 전극(10)은 제2버스 바 전극(15)과 나란하게 배치될 수 있다. 제1버스 바 전극(10)으로부터 복수 개의 제1핑거 전극(20)이 연장될 수 있다. 그리고, 제2버스 바 전극(20)으로부터 복수 개의 제2핑거 전극(25)이 연장될 수 있다. 또한, 제1핑거 전극(20)은 제2핑거 전극(25)과 나란하게 교대로 배열될 수 있다.

광흡수층(40)은 태양 광선을 흡수함으로써 광생성 캐리어를 형성할 수 있다. 광생성 캐리어란 태양 광선이 광흡수층(40)에 흡수되어 생성되는 정공과 전자이다. 제1 및 제2핑거 전극(20, 25)은 광흡수층(40)으로부터 광생성 캐리어를 집전할 수 있다. 그리고, 제1 및 제2버스 바 전극(10, 15)은 제1 및 제2핑거 전극(20, 25)으로부터 광생성 캐리어를 집전할 수 있다.

제1 및 제2핑거 전극(20, 25)의 전극 폭은 광흡수층(40)에 도달하는 태양 광선의 손실을 최대한 막기 위해서 10㎛ 이하로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2핑거 전극(20, 25)의 전극 폭은 나노 미터 수준으로 형성될 수도 있다. 전극 폭 10㎛ 이하의 제1 및 제2핑거 전극(20, 25)은 육안으로 식별할 수 없다. 반면에, 패턴(30)은 제1 및 제2핑거 전극(20, 25)의 일 부분의 전극 폭을 다른 부분의 전극 폭보다 두껍게 만들어서 형성될 수 있다. 여기서, 패턴(30)을 형성하는 제1 및 제2핑거 전극(20, 25)의 전극 폭은 10 내지 100㎛일 수 있다. 10 내지 100㎛의 전극 폭을 갖는 제1 및 제2핑거 전극(20, 25)은 육안으로 식별이 가능하다. 제1 및 제2핑거 전극(20, 25) 사이의 간격은 패턴(30) 부분의 전극 폭에 따라 적절히 조절될 수 있다. 제1 및 제2핑거 전극(20, 25) 중 패턴(30)이 아닌 부분의 전극 폭은 얇게 유지하고, 패턴(30)을 형성하는 부분의 전극 폭만 두껍게 형성함으로써, 태양 전지의 광효율을 저하시키지 않고, 태양 전지 셀(1)을 식별시킬 수 있는 패턴(30)을 제공할 수 있다. 여기서, 패턴(30)은 문자, 기호, 도형, 그림 등일 수 있다. 태양 전지 셀(1)이 전자 제품의 표면에 마련되는 경우, 패턴(30)은 상기 전자 제품을 식별시키거나, 사용자에게 미적 감각을 유발시키는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 태양 전지 셀(1)이 핸드폰에 사용되는 경우, 패턴(30)은 사용자의 영문 이니셜이나 사용자만의 표시 등을 표현하는데 사용될 수 있다.

도 2는 복수 개의 패턴이 형성된 집전 전극의 평면도이다.

도 2를 참조하면, 태양 전지 셀(1)의 집전 전극은 버스 바 전극 및 핑거 전극을 포함한다. 상기 버스 바 전극 또는 핑거 전극의 두께를 달리하여 패턴(31)을 형성할 수 있다. 상기 버스 바 전극은 제1 및 제2버스 바 전극(10, 15)을 포함할 수 있고, 상기 핑거 전극은 제1 및 제2핑거 전극(20, 25)을 포함할 수 있다. 상기 집전 전극은 광흡수층(40) 위에 마련되어 있다. 여기서, 패턴(31)은 영어 대문자의 조합 "KIM"을 표현한 것이다. 이렇게 제1 및 제2핑거 전극(20, 25)의 전극 폭을 원하는 패턴(31)에 따라 두껍게 만들어서, 태양 전지 셀(1) 하나에 복수 개의 패턴(31)을 형성하는 것도 가능하다. 여기서, 패턴(31)을 형성하는 전극 폭은 10 내지 100㎛일 수 있다.

도 3은 패턴 중 일부가 버스 바 전극에 연결된 집전 전극의 평면도이다.

도 3을 참조하면, 태양 전지 셀(1)의 집전 전극은 버스 바 전극 및 핑거 전극을 포함한다. 상기 버스 바 전극 또는 핑거 전극의 두께를 달리하여 패턴(33)을 형성할 수 있다. 상기 버스 바 전극은 제1 및 제2버스 바 전극(10, 15)을 포함할 수 있고, 상기 핑거 전극은 제1 및 제2핑거 전극(20, 25)을 포함할 수 있다. 상기 집전 전극은 광흡수층(40) 위에 마련되어 있다. 여기서, 패턴(33)은 기호 "#"을 표현한 것이다.

패턴(33) 중 일부 패턴(55) 제1버스 바 전극(10)과, 일부 패턴(50)은 제2버스 바 전극(15)과 연결될 수 있다. 제1버스 바 전극(10)과 연결된 패턴(55)에 이 패턴(55)으로부터 연장되는 복수 개의 제3핑거 전극(60)이 마련될 수 있다. 또한, 제2버스 바 전극(15)과 연결된 패턴(50)에 이 패턴(50)으로부터 연장되는 복수 개의 제4핑거 전극(65)이 마련될 수 있다. 제3 및 제4핑거 전극(60, 65)은 제1 및 제2핑거 전극(20, 25)처럼, 광흡수층(40)으로부터 광생성 캐리어를 집전할 수 있다. 패턴(50, 55)은 제1 및 제2버스 바 전극(10, 15)과 같이, 제3 및 제4핑거 전극(60, 65)으로부터 광생성 캐리어를 집전할 수 있다.

제3 및 제4핑거 전극(60, 65)의 전극 폭은 광흡수층(40)에 도달하는 태양 광선의 손실을 최대한 막기 위해서 10㎛ 이하로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제3 및 제4핑거 전극(60, 65)의 전극 폭은 나노 미터 수준으로 형성될 수도 있다. 10㎛ 이하의 전극 폭을 갖는 제3 및 제4핑거 전극(60, 65)은 육안으로 식별할 수 없다. 반면에, 패턴(70)은 제3 및 제4핑거 전극(60, 65)의 일 부분의 전극 폭을 다른 부분의 전극 폭보다 두껍게 만들어서 형성될 수 있다. 여기서, 패턴(70)을 형성하는 전극 폭은 10 내지 100㎛일 수 있다. 10 내지 100㎛의 전극 폭을 갖는 제3 및 제4핑거 전극(60, 65)은 육안으로 식별할 수 있다. 제3 및 제4핑거 전극(60, 65) 사이의 간격은 패턴(70) 부분의 전극 폭에 따라 적절히 조절될 수 있다. 제3 및 제4핑거 전극(60, 65) 중 패턴(70)이 아닌 부분의 전극 폭은 얇게 유지하고, 패턴(70)을 형성하는 부분의 전극 폭만 두껍게 형성함으로써, 태양 전지의 광효율을 저하시키지 않고 태양 전지 셀(1)을 식별시킬 수 있는 패턴(70)을 제공할 수 있다. 여기서, 패턴(33)은 제3 및 제4핑거 전극에 형성된 패턴(70)을 포함하며, 패턴(33)은 문자, 기호, 도형, 그림 등일 수 있다. 그리고, 패턴(70)을 형성하는 전극 폭은 10 내지 100㎛일 수 있다.

도 4는 복수 개의 태양 전지 셀을 연결하여 하나의 패턴이 형성된 복수 개의 집전 전극의 평면도이다.

도 4를 참조하면, 4개의 태양 전지 셀(1)이 2×2 어레이 형태로 연결되어 있다. 태양 전지 셀(1)의 집전 전극은 버스 바 전극 및 핑거 전극을 포함한다. 상기 버스 바 전극 또는 핑거 전극의 두께를 달리하여 패턴(35)을 형성할 수 있다. 상기 버스 바 전극은 제1 및 제2버스 바 전극(10, 15)을 포함할 수 있고, 상기 핑거 전극은 제1 및 제2핑거 전극(20, 25)을 포함할 수 있다. 상기 집전 전극은 광흡수층(40) 위에 마련되어 있다. 4개의 태양 전지 셀(1)을 2×2 어레이 형태로 연결하여 표현한 패턴(35)은 "→(화살표)"이다. 여기서, 태양 전지 셀(1)의 어레이 형태는 2×2 어레이 형태로 제한되는 것은 아니며, 복수 개의 태양 전지 셀(1)이 m × n 어레이 형태(m, n은 자연수)로 연결될 수 있다. m × n 어레이 형태로 연결된 각각의 태양 전지 셀(1)에 포함되는 제1 또는 제2핑거 전극(20, 25)의 일 부분의 전극 폭을 다른 부분의 전극 폭보다 두껍게 만들어, 복수 개의 태양 전지 셀(1)의 m × n 어레이 형태 전체가 하나의 패턴(35)을 표현할 수 있다. 여기서, 패턴(35)을 형성하는 전극 폭은 10 내지 100㎛일 수 있다.

이러한 패턴이 형성된 집전 전극 및 이를 채용한 태양 전지는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

1: 태양 전지 셀 10: 제1버스 바 전극
15: 제2버스 바 전극 20: 제1핑거 전극
25: 제2핑거 전극 30, 31, 33, 35, 50, 55, 70: 패턴
40: 광흡수층 60: 제3핑거 전극
65: 제4핑거 전극

Claims (10)

1. 버스 바 전극; 및
   상기 버스 바 전극으로부터 연장된 핑거 전극;을 포함하고,
   상기 핑거 전극의 일 부분의 전극 폭이 다른 부분의 전극 폭보다 두껍게 만들어져서 특정 문자, 기호, 또는 도형의 패턴이 형성된 집전 전극.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 버스 바 전극은 서로 나란하게 배치된 제1 및 제2버스 바 전극을 포함하고,
   상기 핑거 전극은 상기 제1버스 바 전극으로부터 연장된 복수 개의 제1핑거 전극 및 상기 제2버스 바 전극으로부터 연장된 복수 개의 제2핑거 전극을 포함하며,
   상기 제1핑거 전극은 상기 제2핑거 전극과 나란하게 교대로 배열되고,
   상기 제1 및 제2핑거 전극의 일 부분의 전극 폭이 다른 부분의 전극 폭보다 두껍게 만들어져서 특정 문자, 기호, 또는 도형의 패턴이 형성된 집전 전극.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 패턴을 형성하는 부분의 상기 핑거 전극의 전극 폭은 10㎛ 이상 100㎛ 이하인 집전 전극.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 패턴을 형성하지 않는 부분의 상기 핑거 전극의 전극 폭은 10㎛ 이하인 집전 전극.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 패턴 중 일부가 상기 제1 및 제2버스 바 전극 중 적어도 하나에 연결된 집전 전극.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2버스 바 전극 중 적어도 하나와 연결된 상기 패턴은 상기 패턴으로부터 연장되는 복수 개의 제3핑거 전극을 더 포함하는 집전 전극.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제3핑거 전극의 일 부분의 전극 폭이 다른 부분의 전극 폭보다 두껍게 만들어져서 특정 문자, 기호, 또는 도형의 패턴이 형성된 집전 전극.
8. 제 1 항에 따른 집전 전극을 포함하는 태양 전지.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 태양 전지의 셀 하나에 복수 개의 패턴이 형성된 집전 전극을 포함하는 태양 전지.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 태양 전지의 셀 복수 개가 m × n 어레이 형태(m, n은 자연수)로 연결되어 상기 어레이 형태 전체로서 특정 문자, 기호, 또는 도형의 패턴이 형성된 태양 전지.

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