KR101664482B1 - Apparatus for solar power generation and method of fabricating the same - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 태양광 발전장치는, 기판 상에 적층된 후면전극층, 광 흡수층 및 윈도우층을 포함하는 태양전지; 상기 기판을 감싸도록 형성된 열 전도층; 및 상기 기판 하부에 대응하는 상기 열전도층에 배치된 열전소자를 포함한다. 따라서, 상기 태양전지에서 발생되는 열을 상기 열전소자 흡수함으로써 태양광 발전장치의 효율을 향상시킬 수 있다. A photovoltaic device according to an embodiment includes: a solar cell including a rear electrode layer, a light absorption layer, and a window layer stacked on a substrate; A heat conduction layer formed to surround the substrate; And a thermoelectric element disposed in the thermally conductive layer corresponding to the lower portion of the substrate. Therefore, the efficiency of the solar cell generator can be improved by absorbing the heat generated in the solar cell by the thermoelectric element.

태양전지, CIGS 태양전지. Solar cell, CIGS solar cell.

Description

태양광 발전장치 및 이의 제조방법{APPARATUS FOR SOLAR POWER GENERATION AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photovoltaic power generation apparatus,

실시예는 태양광 발전장치에 관한 것이다. An embodiment relates to a photovoltaic device.

최근 에너지의 수요가 증가함에 따라서, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지들에 대한 개발이 진행되고 있다. As demand for energy has increased recently, development of solar cells that convert solar energy into electrical energy is underway.

특히, 유리 기판, 금속 후면 전극층, p형 CIGS계 광 흡수층, 고저항 버퍼층, n형 창층 등을 포함하는 기판 구조의 pn 헤테로 접합 장치인 CIGS계 태양전지가 널리 사용되고 있다. Particularly, a CIGS-based solar cell which is a pn heterojunction device having a substrate structure including a glass substrate, a metal back electrode layer, a p-type CIGS light absorbing layer, a high resistance buffer layer, and an n-type window layer is widely used.

태양전지의 기본원리는 p형 반도체와 n형 반도체를 접합시킨 구조로 태양전지 표면에 빛을 받게 되면 광전효과에 의하여 전기를 발생시키는 것이다. The basic principle of a solar cell is that a p-type semiconductor and an n-type semiconductor are bonded to each other. When light is received on the surface of a solar cell, electricity is generated by photoelectric effect.

태양에너지는 빛과 열 에너지로 분류될 수 있는데, 일반적인 태양전지 모듈은 빛 에너지만으로 전기를 생산하게 되므로, 열 에너지는 사용하지 못하게 된다. Solar energy can be classified into light and heat energy, and the general solar cell module produces electricity using only light energy, so heat energy can not be used.

이러한 열 에너지는 태양전지 내부에 흐르는 저항값을 상승시켜 전력손실을 초래하는 문제가 있다. 또한, 태양광 자체의 열로 인해 장시간 조사시 태양전지가 과열되며, 이로 인해 전기발생효율이 감소하게 될 수 있다.Such a thermal energy raises the resistance value flowing in the solar cell and causes power loss. Further, due to the heat of the solar light itself, the solar cell is overheated during the long-time irradiation, and the efficiency of generating electricity may be reduced.

실시예에서는 태양전지에서 발생되는 열을 효과적으로 방열시킴으로써 태양전지의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 태양광 발전장치 및 이의 제조방법을 제공한다. Embodiments provide a photovoltaic device capable of improving the electrical characteristics of a solar cell by effectively dissipating heat generated from the solar cell and a method of manufacturing the same.

실시예에 따른 태양광 발전장치는, 기판 상에 적층된 후면전극층, 광 흡수층 및 윈도우층을 포함하는 태양전지; 상기 기판을 감싸도록 형성된 열 전도층; 및 상기 기판 하부에 대응하는 상기 열전도층에 배치된 열전소자를 포함한다. A photovoltaic device according to an embodiment includes: a solar cell including a rear electrode layer, a light absorption layer, and a window layer stacked on a substrate; A heat conduction layer formed to surround the substrate; And a thermoelectric element disposed in the thermally conductive layer corresponding to the lower portion of the substrate.

실시예에 따른 열전소자를 가지는 태양전지의 제조방법은, 기판 상에 후면전극층, 광 흡수층 및 윈도우층을 적층하는 단계; 상기 기판을 감싸도록 열 전도층을 형성하는 단계; 열전소자를 형성하는 단계; 및 상기 기판의 하부에 대응하는 상기 열전도층에 열전소자를 본딩하는 단계를 포함한다. A method of manufacturing a solar cell having a thermoelectric device according to an embodiment includes: stacking a rear electrode layer, a light absorbing layer, and a window layer on a substrate; Forming a thermal conductive layer to surround the substrate; Forming a thermoelectric element; And bonding a thermoelectric element to the thermally conductive layer corresponding to a lower portion of the substrate.

실시예에 의하면, 일체화된 태양전지와 열전소자를 포함한다. According to the embodiment, the integrated solar cell and the thermoelectric element are included.

상기 열전소자는 광 흡수를 통한 전력 생성 중 발생하는 열을 흡수할 수 있다. The thermoelectric element can absorb heat generated during power generation through light absorption.

이에 따라, 열전소자에 의한 흡열반응으로 태양전지의 동작 중 발생하는 열을 억제하고, 태양전지의 성능을 향상시킬 수 있다. Accordingly, the heat generated during the operation of the solar cell can be suppressed by the endothermic reaction by the thermoelectric element, and the performance of the solar cell can be improved.

상기 태양전지는 세라믹 계열의 열전도층에 의하여 상기 열전소자와 연결될 수 있다. The solar cell may be connected to the thermoelectric element by a ceramic-based thermally conductive layer.

즉, 상기 태양전지에서 발생되는 열이 열전도층에 의하여 상기 열전소자로 효과적으로 전달될 수 있다. That is, the heat generated from the solar cell can be effectively transferred to the thermoelectric element by the thermally conductive layer.

특히, 상기 열전도층이 상기 태양전지의 후면전극층의 표면에 연장되도록 형성되어, 상기 태양전지의 상부 및 하부에서 발생되는 열을 동시에 흡수할 수 있다.In particular, the heat conduction layer is formed to extend on the surface of the rear electrode layer of the solar cell, and the heat generated in the upper and lower portions of the solar cell can be simultaneously absorbed.

이에 따라, 상기 태양전지의 품질을 향상시킬 수 있다. Thus, the quality of the solar cell can be improved.

상기 열전소자는 열 흡수를 통해 전력을 생성할 수 있다. 또한, 상기 열전소자는 태양광의 열에너지를 흡수하여 전력을 생성할 수 있다. The thermoelectric element can generate power through heat absorption. In addition, the thermoelectric element can generate power by absorbing thermal energy of sunlight.

이에 따라, 상기 열전소자에 의하여 추가전력을 생성함으로써 태양광 발전장치의 전기적 성능을 향상시킬 수 있다. Accordingly, the electrical performance of the photovoltaic device can be improved by generating additional power by the thermoelectric element.

또한, 상기 태양전지의 온도가 과도할 경우 상기 열전소자에 의한 역전류를 인가하여 냉각효과를 줄 수도 있다. Also, if the temperature of the solar cell is excessive, a reverse current by the thermoelectric element may be applied to reduce the cooling effect.

실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 층, 막 또는 전극 등이 각 기판, 층, 막, 또는 전극 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.In the description of the embodiments, in the case where each substrate, layer, film or electrode is described as being formed "on" or "under" of each substrate, layer, film, , "On" and "under" all include being formed "directly" or "indirectly" through "another element". In addition, the upper or lower reference of each component is described with reference to the drawings. The size of each component in the drawings may be exaggerated for the sake of explanation and does not mean the size actually applied.

도 8은 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 단면도이다. FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a photovoltaic device according to an embodiment. FIG.

도 8을 참조하여, 태양광 발전장치는 태양전지(100) 및 열전소자(200)를 포함한다. Referring to Fig. 8, the solar power generation apparatus includes a solar cell 100 and a thermoelectric element 200. Fig.

상기 태양전지(100)의 하부에 열전소자(200)가 배치될 수 있다. 또는 상기 열전소자(200)는 상기 태양전지(100)의 측면에 배치될 수도 있다. A thermoelectric element 200 may be disposed below the solar cell 100. Alternatively, the thermoelectric element 200 may be disposed on a side surface of the solar cell 100.

상기 태양전지(100)는 기판(110) 상에 적층된 후면전극층(120), 광 흡수층(130), 버퍼층(140) 및 윈도우층(160)을 포함한다. The solar cell 100 includes a rear electrode layer 120, a light absorbing layer 130, a buffer layer 140, and a window layer 160 stacked on a substrate 110.

상기 기판(110)은 투명하고 플레이트 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 기판(110)은 리지드(rigid) 하거나 플렉서블(flexible) 할 수 있다. The substrate 110 may be transparent and have a plate shape. In addition, the substrate 110 may be rigid or flexible.

상기 기판(110)은 절연체 일 수 있다. 상기 기판(110)은 유리기판, 플라스틱 기판 또는 금속기판 일 수 있다. The substrate 110 may be an insulator. The substrate 110 may be a glass substrate, a plastic substrate, or a metal substrate.

더 자세하게 상기 기판(110)은 소다라임 글래스(soda lime glass) 기판 일 수 있다. More specifically, the substrate 110 may be a soda lime glass substrate.

상기 후면전극층(120)은 상기 기판(110) 상에 배치된다. 상기 후면전극층(120)은 도전층이다. 상기 후면전극층(120)으로 사용되는 물질의 예로서 몰리브덴 금속을 들 수 있다. The rear electrode layer 120 is disposed on the substrate 110. The rear electrode layer 120 is a conductive layer. Examples of the material used for the rear electrode layer 120 include molybdenum metal.

상기 후면전극층(120)의 에지영역(125)은 상기 광 흡수층(130)에 의하여 노출될 수 있다. The edge region 125 of the rear electrode layer 120 may be exposed by the light absorption layer 130.

상기 광 흡수층(130)은 후면전극층(120) 상에 배치된다. 상기 광 흡수층(130)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족계 화합물을 포함한다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(130)은 구 리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In, Ga)Se2, CIGS계) 결정 구조, 구리-인듐-셀레나이드계 또는 구리-갈륨-셀레나이드계 결정 구조를 가질 수 있다. The light absorption layer 130 is disposed on the rear electrode layer 120. The light absorption layer 130 includes an I-III-VI group compound. For example, the light absorption layer 130 may be formed of a copper-indium-gallium-selenide (Cu (In, Ga) Se 2 or CIGS) crystal structure, Based crystal structure.

상기 광 흡수층(130)의 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1eV 내지 1.8eV 일 수 있다. The energy band gap of the light absorption layer 130 may be about 1 eV to 1.8 eV.

상기 버퍼층(140)은 상기 광 흡수층(130) 상에 배치된다. 상기 버퍼층(140)은 황화 카드뮴(CdS)를 포함하며, 상기 버퍼층(140)의 에너지 밴드갭은 약 2.2eV 내지 2.4eV 이다. The buffer layer 140 is disposed on the light absorbing layer 130. The buffer layer 140 includes cadmium sulfide (CdS), and the energy band gap of the buffer layer 140 is about 2.2 eV to 2.4 eV.

상기 고저항 버퍼층(150)은 상기 버퍼층(140) 상에 배치된다. 상기 고저항 버퍼층(150)은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함한다. 상기 고저항 버퍼층(150)의 에너지 밴드갭은 약 3.1eV 내지 3.3eV 이다. The high-resistance buffer layer 150 is disposed on the buffer layer 140. The high-resistance buffer layer 150 includes zinc oxide (i-ZnO) that is not doped with an impurity. The energy band gap of the high resistance buffer layer 150 is about 3.1 eV to 3.3 eV.

상기 윈도우층(160)은 상기 고저항 버퍼층(150) 상에 배치된다. 상기 윈도우층(160)은 투명하며, 도전층이다. 상기 윈도우층(160)의 저항은 상기 후면전극층(120)보다 높을 수 있다. 상기 윈도우층(160)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드(Al doped ZnO) 등을 들 수 있다. The window layer 160 is disposed on the high resistance buffer layer 150. The window layer 160 is transparent and is a conductive layer. The resistance of the window layer 160 may be higher than that of the rear electrode layer 120. Examples of the material used for the window layer 160 include Al-doped ZnO.

상기 태양전지(100)는 상기 광 흡수층(130)에 의하여 태양광을 흡수하여 광 기전력을 생성할 수 있다. The solar cell 100 can absorb solar light by the light absorbing layer 130 to generate photovoltaic power.

상기 기판(110)의 측면 및 바닥면을 둘러싸도록 열전도층(300)이 배치된다. The heat conduction layer 300 is disposed to surround the side surface and the bottom surface of the substrate 110.

상기 열전도층(300)은 열전도성이 높은 세라믹계의 절연성 물질로 형성될 수 있다. The thermally conductive layer 300 may be formed of a ceramic-based insulating material having high thermal conductivity.

예를 들어, 상기 열전도층(300)은 Al2O3 및 BeO계의 세라믹층으로 형성될 수 있다. For example, the thermally conductive layer 300 may be formed of an Al 2 O 3 and BeO-based ceramic layer.

상기 열전도층(300)은 상기 후면전극층(120)의 에지영역(125) 상부로 연장될 수 있다. The thermally conductive layer 300 may extend over the edge region 125 of the rear electrode layer 120.

상기 열전도층(300)에 의하여 태양전지(100)에서 발생되는 열이 상기 열전소자(200)로 전달될 수 있다. Heat generated in the solar cell 100 by the heat conduction layer 300 can be transferred to the thermoelectric element 200.

상기 열전소자(200)는 상기 기판(110)의 하부에 해당하는 상기 열전도층(300)과 접하도록 배치된다. .The thermoelectric element 200 is disposed in contact with the thermally conductive layer 300 corresponding to the lower portion of the substrate 110. .

상기 열전소자(200)는 제1 지지층(210), 제2 지지층(220), 하부전극(230,240), N형 반도체(250), P형 반도체(260), 상부전극(270) 및 제2 지지층(220)을 포함한다. The thermoelectric element 200 includes a first support layer 210, a second support layer 220, lower electrodes 230 and 240, an N-type semiconductor 250, a P-type semiconductor 260, an upper electrode 270, (220).

상기 제1 지지층(210) 및 제2 지지층(220)은 절연물질로 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 지지층(210,220)은 열 전도성이 높은 물질로 형성될 수 있다. The first support layer 210 and the second support layer 220 may be formed of an insulating material. The first and second support layers 210 and 220 may be formed of a material having high thermal conductivity.

예를 들어, 상기 제1 및 제2 지지층(210,220)은 Al2O3 및 BeO를 포함하는 세라믹 계열의 물질일 수 있다. For example, the first and second support layers 210 and 220 may be ceramic based materials including Al 2 O 3 and BeO.

상기 제1 지지층(210) 및 제2 지지층(220)은 N형 반도체(250) 및 P형 반도체(260)를 보호하고, 상기 N형 반도체(250) 및 P형 반도체(260)로 열을 전달할 수 있다.The first support layer 210 and the second support layer 220 protect the N-type semiconductor 250 and the P-type semiconductor 260 and transmit heat to the N-type semiconductor 250 and the P- .

상기 제1 지지층(210)은 상기 소자들의 하부에 배치되고, 상기 제2 지지 층(220)은 상기 소자들의 상부에 배치된다. The first support layer 210 is disposed under the devices, and the second support layer 220 is disposed over the devices.

상기 제2 지지층(220)은 상기 열전도층(300)의 하부면과 접합될 수 있다. The second support layer 220 may be bonded to the lower surface of the thermally conductive layer 300.

따라서, 상기 열전도층(300)을 통해 전달된 열은 상기 제2 지지층(220)을 통해 상기 N형 반도체(250) 및 P형 반도체(260)로 전달될 수 있다. Accordingly, the heat transmitted through the heat conduction layer 300 can be transferred to the N-type semiconductor 250 and the P-type semiconductor 260 through the second support layer 220.

상기 하부전극(230, 240)은 상기 제1 지지층(210) 상에 복수개로 패터닝 되어 형성될 수 있다. The lower electrodes 230 and 240 may be patterned on the first support layer 210 in a plurality of patterns.

상기 하부전극(230, 240)은 전도성이 높은 금속물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 하부전극(230, 240)은 구리금속, 합금 또는 실리사이드를 포함하는 다양한 전도성 물질로 형성될 수 있다. The lower electrodes 230 and 240 may be formed of a metal having high conductivity. For example, the lower electrodes 230 and 240 may be formed of various conductive materials including a copper metal, an alloy, or a silicide.

실시예에서는 서로 인접하는 하부전극(230, 240)을 제1 전극(230) 및 제2 전극(240)이라고 지칭한다. 즉, 상기 제1 전극(230) 및 제2 전극(240)은 전기적, 물리적으로 상호 분리될 수 있다. The lower electrodes 230 and 240 adjacent to each other are referred to as a first electrode 230 and a second electrode 240 in the embodiment. That is, the first electrode 230 and the second electrode 240 may be electrically and physically separated from each other.

상기 N형 반도체(250) 및 P형 반도체(260)는 한 쌍으로 이루어지고, 상기 제1 전극(230) 및 제2 전극(240) 상에 상호 이격되어 형성될 수 있다. The N-type semiconductor 250 and the P-type semiconductor 260 are formed as a pair and may be spaced apart from each other on the first electrode 230 and the second electrode 240.

즉, 상기 N형 반도체(250)와 P형 반도체(260)는 교대로 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1 전극(230)의 P형 반도체(260)와 이웃하는 상기 제2 전극(240)의 N형 반도체(250)는 서로 이격되도록 배치된다. That is, the N-type semiconductor 250 and the P-type semiconductor 260 may be alternately arranged. The N-type semiconductor 250 of the second electrode 240 adjacent to the P-type semiconductor 260 of the first electrode 230 is disposed to be spaced apart from each other.

상기 N형 반도체(250)와 P형 반도체(260)는 투명 또는 불투명한 반도체 물질로 형성될 수 있다. The N-type semiconductor 250 and the P-type semiconductor 260 may be formed of a transparent or opaque semiconductor material.

상기 N형 반도체(250) 및 P형 반도체(260)는 Bi, Sb 등의 VB족 텔투르 화합 물(Telluride)계열 일 수 있다. The N-type semiconductor 250 and the P-type semiconductor 260 may be a telluride (VB) group such as Bi, Sb, or the like.

예를 들어, 상기 N형 반도체(250)는 Bi이고 상기 P형 반도체(260)는 Bi2Te3일 수 있다. For example, the N-type semiconductor 250 is Bi and said P-type semiconductor 260 may be a Bi 2 Te 3.

상기 상부전극(270)은 상기 제1 전극(230)의 P형 반도체(260)와 상기 제2 전극(240)의 N형 반도체(250) 상에 형성된다. The upper electrode 270 is formed on the P-type semiconductor 260 of the first electrode 230 and the N-type semiconductor 250 of the second electrode 240.

상기 상부전극(270)은 상호 분리된 상기 제1 전극(230)의 P형 반도체(260)와 상기 제2 전극(240)의 N형 반도체(250)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. The upper electrode 270 may electrically connect the p-type semiconductor 260 of the first electrode 230 and the n-type semiconductor 250 of the second electrode 240, which are separated from each other.

즉, 상기 상부전극(270)에 의하여 상기 N형 반도체(250)들과 P형 반도체(260)들은 전기적, 물리적으로 연결될 수 있게 된다. That is, the N-type semiconductor 250 and the P-type semiconductor 260 can be electrically and physically connected by the upper electrode 270.

상기 상부전극(270)은 상기 하부전극(230,240)과 동일한 도전물질로 형성될 수 있다. The upper electrode 270 may be formed of the same conductive material as the lower electrodes 230 and 240.

상기 상부전극(270)은 이웃하는 상부전극과 이격되어 있다. The upper electrode 270 is spaced apart from the adjacent upper electrode.

상기 상부전극(270)들 상에는 제2 지지층(220)이 배치되어, 상기 상부전극(270)들을 지지할 수 있다. A second support layer 220 may be disposed on the upper electrodes 270 to support the upper electrodes 270.

상기 제2 지지층(220)은 하부의 p형 반도체(250), n형 반도체(260), 상부전극(270) 및 하부전극(230, 240)을 보호할 수 있다. 상기 제2 지지층(220)은 상기 제1 지지층(210)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. The second support layer 220 may protect the lower p-type semiconductor 250, the n-type semiconductor 260, the upper electrode 270, and the lower electrodes 230 and 240. The second support layer 220 may be formed of the same material as the first support layer 210.

상기 열전소자(200)의 하부전극(230, 240) 또는 상부전극(270)의 양단은 외부전압이 인가될 수 있다. Both ends of the lower electrodes 230 and 240 or the upper electrode 270 of the thermoelectric element 200 may be supplied with an external voltage.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제1 지지층(210) 및 제2 지지층(220) 은 측벽에 의하여 상호 연결되어 상기 열전소자(200)를 보호할 수도 있다. 9, the first support layer 210 and the second support layer 220 may be connected to each other by a side wall to protect the thermoelectric element 200. As shown in FIG.

상기와 같이 형성된 열전소자(200)는 상기 태양전지(100)에서 발생되는 열을 흡수하여 상기 태양전지(100)의 효율을 향상시킬 수 있다. The thermoelectric element 200 formed as described above absorbs heat generated from the solar cell 100, thereby improving the efficiency of the solar cell 100.

또한, 상기 열전소자(200)는 태양광의 열에너지 또는 태양전지(100)의 열을 흡수하여 열기전력을 생성할 수 있다. In addition, the thermoelectric element 200 can absorb thermal energy of sunlight or heat of the solar cell 100 to generate thermoelectric power.

이러한, 열전소자(200)는 상기 펠티어(Pertier) 효과 및 시드 백(seed back)를 이용한 것으로, 상기 열전소자에 공급되는 전류의 크기와 시간을 조절함으로써 소형 전자장치에서 냉각효과를 가질 수 있게 된다. The thermoelectric element 200 utilizes the Pertier effect and the seed back, and can control the magnitude and the time of the current supplied to the thermoelectric element to have a cooling effect in a small electronic device .

여기서, 상기 펠티어 효과를 간략히 설명하면, 전자가 금속에서 반도체를 흐를 때 금속의 페르미(Fermi) 준위에 있는 전자들이 반도체의 전도대로 움직여야 한다. 따라서, 전도 전자들은 금속에서 반도체로 움직일 때 그들의 평균 운동 에너지가 증가되어야 한다. 이 운동에너지의 변화는 열의 흡수로 생기는 것으로 이러한 열 또는 열적 에너지가 전자의 평균 운동에너지를 증가시키는데 이용된다. 만일 전류가 더 흐른다며 전자의 운동에너지는 감소되고 그와 관련된 열을 발생시킬 것이다. 그래서 전자들이 접합영역을 지나갈 때 그들의 평균 운동에너지가 변화되기 때문에 전류의 방향에 따라서 열이 흡수되거나 발생되는 것을 알 수 있다. Here, briefly explaining the Peltier effect, electrons at the Fermi level of the metal must move to the conduction band of the semiconductor when electrons flow through the semiconductor from the metal. Thus, conduction electrons must increase their average kinetic energy when moving from metal to semiconductor. This change in kinetic energy is caused by the absorption of heat, and this heat or thermal energy is used to increase the average kinetic energy of electrons. If the current is more flowing, the kinetic energy of the electrons will be reduced and the associated heat will be generated. Therefore, it can be seen that heat is absorbed or generated depending on the direction of the current because the average kinetic energy of electrons is changed when they pass through the junction region.

상기와 같이 가역적인 펠티어 효과는 전류가 흐를 때 언제나 생기는 것이다. 상기 펠티어 현상을 응용한 열전소자는 반도체 소자로서, 두 종류의 다른 금속 즉, N형 반도체(250)와 P형 반도체(260)를 접합하여 전류를 흘렸을 경우, 접합부의 전류에 비례한 열의 발생 또는 흡수가 일어나고 전류의 방향을 바꾸면 열의 발생, 흡수가 반대로 일어나게 된다. 이러한 열전소자는 크기가 작고 전원공급으로 바로 냉각이 가능하며 단순 극전환 스위치 부착으로 냉각과 발열이 가능한 장점을 갖고 있다. The reversible Peltier effect, as described above, occurs whenever the current flows. The thermoelectric element using the Peltier phenomenon is a semiconductor element. When two kinds of other metals, that is, an N-type semiconductor 250 and a P-type semiconductor 260 are bonded and current is flowed, If absorption occurs and the direction of the current is changed, the generation and absorption of heat are reversed. These thermoelectric elements are small in size, can be cooled directly by power supply, and have the advantage of cooling and heating by attaching a simple pole switch.

상기와 같이, 태양전지와 열전소자를 가지는 태양광 발전 장치에 의하여 광기전력 및 열기전력을 동시에 생산하여 발전효율을 향상시킬 수 있다. As described above, photovoltaic power and thermoelectric power can be produced at the same time by a solar photovoltaic device having a solar cell and a thermoelectric device to improve power generation efficiency.

또한, 상기 태양전지의 내부의 열을 낮출 수 있으므로 태양전지의 발전효율을 향상시킬 수 있다. In addition, since the internal heat of the solar cell can be lowered, the power generation efficiency of the solar cell can be improved.

도 1 내지 도 9를 참조하여, 실시예의 태양광 발전장치의 제조방법을 구체적으로 설명한다. 본 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법에 앞서 설명한 태양광 발전장치에 대한 설명이 결합될 수 있다. A manufacturing method of the photovoltaic device according to the embodiment will be described in detail with reference to Figs. 1 to 9. Fig. The description of the photovoltaic device described above in the method of manufacturing the photovoltaic device according to the present embodiment can be combined.

도 1을 참조하여, 기판(110) 상에 후면전극층(120)이 형성된다. Referring to FIG. 1, a rear electrode layer 120 is formed on a substrate 110.

상기 기판(110)은 유리가 사용될 수 있으며, 세라믹 기판, 금속기판 또는 폴리머 기판 등도 사용될 수 있다. The substrate 110 may be glass, and a ceramic substrate, a metal substrate, a polymer substrate, or the like may be used.

예를 들어, 유리 기판으로는 소다라임 유리(sodalime galss) 또는 고변형점 소다유리(high strained point soda glass)를 사용할 수 있다. 금속기판으로는 스테인레스 스틸 또는 티타늄을 포함하는 기판을 사용할 수 있다. 폴리머 기판으로는 폴리이미드(polyimide)를 사용할 수 있다. For example, sodalime galss or high strained point soda glass can be used as the glass substrate. As the metal substrate, a substrate including stainless steel or titanium can be used. As the polymer substrate, polyimide may be used.

상기 기판(110)은 투명할 수 있다. 상기 기판(110)은 리지드(rigid)하거나 플렉서블(flexible) 할 수 있다. The substrate 110 may be transparent. The substrate 110 may be rigid or flexible.

상기 후면전극층(120)은 금속 등의 도전체로 형성될 수 있다. The rear electrode layer 120 may be formed of a conductive material such as a metal.

예를 들어, 상기 후면전극층(120)은 몰리브덴(Mo)을 타겟(target)으로 사용하여, 스퍼터링(sputtering) 공정에 의해 형성될 수 있다.For example, the rear electrode layer 120 may be formed by a sputtering process using molybdenum (Mo) as a target.

이는, 몰리브덴(Mo)이 가진 높은 전기 전도도, 광 흡수층과의 오믹(ohmic) 접합, Se 분위기 하에서의 고온 안정성 때문이다. This is due to the high electrical conductivity of molybdenum (Mo), the ohmic junction with the light absorbing layer, and the high temperature stability under Se atmosphere.

상기 후면전극층(120)인 몰리브덴 박막은 전극으로서 비저항이 낮아야하고, 열팽창 계수의 차이로 인하여 박리현상이 일어나지 않도록 기판(110)에의 점착성이 뛰어나야 한다. The molybdenum thin film, which is the rear electrode layer 120, should have low resistivity as an electrode and should be excellent in adhesion to the substrate 110 to prevent peeling due to a difference in thermal expansion coefficient.

한편, 상기 후면전극층(120)을 형성하는 물질은 이에 한정되지 않고, 나트륨(Na) 이온이 도핑된 몰리브덴(Mo)으로 형성될 수도 있다. The rear electrode layer 120 may be formed of molybdenum (Mo) doped with sodium (Na) ions.

도면에 도시되지는 않았지만, 상기 후면전극층(120)은 적어도 하나 이상의 층으로 형성될 수 있다. 상기 후면전극층(120)이 복수개의 층으로 형성될 때, 상기 후면전극층(120)을 이루는 층들은 서로 다른 물질로 형성될 수 있다.Although not shown in the drawing, the rear electrode layer 120 may be formed of at least one layer. When the rear electrode layer 120 is formed of a plurality of layers, the layers constituting the rear electrode layer 120 may be formed of different materials.

예를 들어, 상기 후면전극층(120)은 상기 기판(110)에 대한 밀착력이 높고 상대적으로 전도도가 낮은 층과, 전기 전도도가 높은 층이 적층될 수 있다. For example, the rear electrode layer 120 may have a high adhesion to the substrate 110, a relatively low conductivity layer, and a high electrical conductivity layer.

상기 후면전극층(120) 상에 광 흡수층(130)이 형성된다. 상기 광 흡수층(130)은 Ⅰb-Ⅲb-Ⅵb계 화합물을 포함한다.A light absorption layer 130 is formed on the rear electrode layer 120. The light absorption layer 130 includes a compound of the formula Ib-IIIb-VIb.

더 자세하게, 상기 광 흡수층(130)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In, Ga)Se2, CIGS계) 화합물을 포함한다. 이와는 다르게, 상기 광 흡수층(130)은 구리-인듐-셀레나이드계(CuInSe2, CIS계) 화합물 또는 구리-갈륨-셀레나이드계(CuGaSe2, CIS계) 화합물을 포함할 수 있다.More specifically, the light absorption layer 130 includes a copper-indium-gallium-selenide (Cu (In, Ga) Se 2 , CIGS system) compound. Alternatively, the light absorption layer 130 may include a copper-indium-selenide (CuInSe 2 , CIS) compound or a copper-gallium-selenide (CuGaSe 2 , CIS) compound.

예를 들어, 상기 광 흡수층(130)을 형성하기 위해서, 구리 타겟, 인듐 타겟 및 갈륨 타겟을 사용하여, 상기 후면전극층(120) 상에 CIG계 금속 프리커서(precursor)막이 형성된다. For example, in order to form the light absorption layer 130, a CIG-based metal precursor film is formed on the rear electrode layer 120 using a copper target, an indium target, and a gallium target.

이후, 상기 금속 프리커서막은 셀레니제이션(selenization) 공정에 의해서, 셀레늄(Se)과 반응하여 CIGS계 광 흡수층(130)이 형성된다.Thereafter, the metal precursor film reacts with selenium (Se) by a selenization process to form a CIGS-based light absorbing layer 130.

또한, 상기 광 흡수층(130)은 구리,인듐,갈륨,셀레나이드(Cu, In, Ga, Se)를 동시증착법(co-evaporation)에 의해 형성할 수도 있다.The light absorption layer 130 may be formed by co-evaporation of copper, indium, gallium, selenide (Cu, In, Ga, Se).

상기 광 흡수층(130)은 외부의 광을 입사받아, 전기 에너지로 변환시킨다. 상기 광 흡수층(130)은 광전효과에 의해서 광 기전력을 생성한다.The light absorption layer 130 receives external light and converts the light into electric energy. The photoabsorption layer 130 generates a photoelectromotive force by a photoelectric effect.

상기 광 흡수층(130) 상에 버퍼층(140) 및 고저항 버퍼층(150)이 형성된다.  A buffer layer 140 and a high-resistance buffer layer 150 are formed on the light absorption layer 130.

상기 버퍼층(140)은 상기 광 흡수층(130) 상에 적어도 하나 이상의 층으로 형성될 수 있으며, 화학 용액 증착법(chemical bath deposition: CBD)에 의하여 황화 카드뮴(CdS)으로 형성될 수 있다. The buffer layer 140 may be formed of at least one layer on the light absorption layer 130 and may be formed of CdS by chemical bath deposition (CBD).

이때, 상기 버퍼층(140)은 n형 반도체 층이고, 상기 광 흡수층(130)은 p형 반도체 층이다. 따라서, 상기 광 흡수층(130) 및 버퍼층(140)은 pn 접합을 형성한다. At this time, the buffer layer 140 is an n-type semiconductor layer and the light absorption layer 130 is a p-type semiconductor layer. Accordingly, the light absorption layer 130 and the buffer layer 140 form a pn junction.

상기 고저항 버퍼층(150)은 상기 버퍼층(140) 상에 투명전극층으로 형성될 수 있다. The high resistance buffer layer 150 may be formed as a transparent electrode layer on the buffer layer 140.

예를 들어, 상기 고저항 버퍼층(150)은 ITO, ZnO 및 i-ZnO 중 어느로 형성될 수 있다. For example, the high-resistance buffer layer 150 may be formed of any one of ITO, ZnO, and i-ZnO.

상기 고저항 버퍼층(150)은 산화 아연(ZnO)을 타겟으로 한 스퍼터링 공정을 진행하여, 산화 아연층으로 형성될 수 있다. The high resistance buffer layer 150 may be formed of a zinc oxide layer by performing a sputtering process using zinc oxide (ZnO) as a target.

상기 버퍼층(140) 및 고저항 버퍼층(150)은 상기 광 흡수층(130)과 이후 형성될 윈도우층의 사이에 배치된다.The buffer layer 140 and the high-resistance buffer layer 150 are disposed between the light absorption layer 130 and a window layer to be formed later.

즉, 상기 광 흡수층(130)과 윈도우층(160)은 격자상수와 에너지 밴드 갭의 차이가 크기 때문에, 밴드 갭이 두 물질의 중간에 위치하는 상기 버퍼층(140) 및 고저항 버퍼층(150)을 삽입하여 양호한 접합을 형성할 수 있다. That is, since the difference between the lattice constant and the energy band gap is large between the light absorption layer 130 and the window layer 160, the buffer layer 140 and the high resistance buffer layer 150, A good junction can be formed.

본 실시예에서 두개의 버퍼층(140)을 상기 광 흡수층(130) 상에 형성하였지만, 이에 한정되지 않고, 상기 버퍼층(140)은 단일층으로 형성될 수도 있다. In this embodiment, two buffer layers 140 are formed on the light absorption layer 130. However, the present invention is not limited to this, and the buffer layer 140 may be formed as a single layer.

상기 고저항 버퍼층(150) 상에 윈도우층(160)이 형성된다. A window layer 160 is formed on the high-resistance buffer layer 150.

상기 윈도우층(160)은 스퍼터링 공정을 진행하여 알루미늄(Al) 또는 알루미나(Al2O3)로 도핑된 산화 아연으로 형성된다. The window layer 160 is formed of zinc oxide doped with aluminum (Al) or alumina (Al 2 O 3 ) through a sputtering process.

상기 윈도우층(160)은 상기 광 흡수층(130)과 pn접합을 형성하고, 태양전지 전면의 투명전극의 기능을 하기 때문에 광투과율이 높고 전기 전도성이 좋은 산화 아연(ZnO)으로 형성될 수 있다. Since the window layer 160 forms a pn junction with the light absorption layer 130 and functions as a transparent electrode on the entire surface of the solar cell, it can be formed of zinc oxide (ZnO) having high light transmittance and good electrical conductivity.

따라서, 상기 윈도우층(160)은 산화 아연에 알루미늄 또는 알루미나를 도핑함으로써 낮은 저항값을 갖는 전극을 형성할 수 있다. Accordingly, the window layer 160 can form an electrode having a low resistance value by doping zinc oxide with aluminum or alumina.

상기 윈도우층(160)인 산화 아연 박막은 RF 스퍼터링 방법으로 ZnO 타겟을 사용하여 증착하는 방법과, Zn 타겟을 이용한 반응성 스퍼터링, 그리고 유기금속화 학 증착법 등으로 형성될 수 있다. The zinc oxide thin film, which is the window layer 160, may be formed by a method of depositing using a ZnO target by an RF sputtering method, a reactive sputtering method using a Zn target, and an organic metal chemical vapor deposition method.

또한, 전기광학적 특성이 뛰어난 ITO(Indium Tin Oxide) 박막을 산화 아연 박막 상에 증착한 2중 구조를 형성할 수도 있다.In addition, a double structure in which an ITO (Indium Tin Oxide) thin film excellent in electro-optical characteristics is deposited on a zinc oxide thin film may be formed.

상기와 같이 형성된 태양전지(100)의 가장자리 영역을 선택적으로 제거하여 상기 후면전극층(120)의 에지영역(125)을 노출시킬 수 있다. The edge region 125 of the rear electrode layer 120 may be exposed by selectively removing the edge region of the solar cell 100 formed as described above.

상기 후면전극층(120)의 에지영역(125)은 레이저 또는 기계적 공정을 통해 노출될 수 있다. The edge regions 125 of the back electrode layer 120 may be exposed through a laser or mechanical process.

도 2를 참조하여, 상기 기판(110)의 측벽들 및 바닥면에 열전도층(300)이 형성된다.Referring to FIG. 2, a heat conduction layer 300 is formed on sidewalls and a bottom surface of the substrate 110.

상기 열전도층(300)은 높은 절연성 및 높은 열 전도성을 가지는 물질로 형성될 수 있다. The thermally conductive layer 300 may be formed of a material having high insulation and high thermal conductivity.

예를 들어, 상기 열전도층(300)은 Al2O3 및 BeO를 포함하는 세라믹 계열로 형성될 수 있다. 상기 열전도층(300)은 CVD 또는 PVD와 같은 증착공정을 통해 형성될 수 있다. For example, the thermally conductive layer 300 may be formed of a ceramic material including Al 2 O 3 and BeO. The thermally conductive layer 300 may be formed through a deposition process such as CVD or PVD.

상기 열전도층(300)은 상기 후면전극층(120)의 에지영역(125) 상면에 연장되도록 형성될 수 있다. The heat conduction layer 300 may extend on the upper surface of the edge region 125 of the rear electrode layer 120.

상기 태양전지(100)의 광기전력 발생시 상기 태양전지(100)의 후방에서 열 발생률이 일반적으로 높다. Generally, the heat generation rate at the rear of the solar cell 100 when generating photovoltaic power of the solar cell 100 is high.

이에 실시예에서는 상기 열전도층(300)이 상기 후면전극층(120)의 에지영역(125)까지 형성됨으로써, 상기 태양전지(100)의 상면에서 발생되는 열에너지를 용이하게 흡수할 수 있다. In this embodiment, the heat conduction layer 300 is formed up to the edge region 125 of the rear electrode layer 120, so that the thermal energy generated from the upper surface of the solar cell 100 can be easily absorbed.

예를 들어, 상기 열전도층(300)은 상기 후면전극층(120)의 에지영역(125) 및 기판(110)의 측벽, 바닥면을 선택적으로 노출하는 보호캡(미도시)을 형성한 후 세라믹 물질을 증착하여 형성할 수 있다. For example, the thermally conductive layer 300 may be formed by forming a protective cap (not shown) that selectively exposes an edge region 125 of the rear electrode layer 120 and a side wall and a bottom surface of the substrate 110, For example.

또는, 도 3, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 기판(110)의 후면전극층(120) 상에 광 흡수층 형성 예정영역(a) 상에만 선택적으로 마스크(10)를 형성한다. 이때 상기 마스크(10)는 상기 후면전극층(120)의 에지영역(125)은 노출시킬 수 있다. 그리고, 상기 마스크(10)를 사용한 세라믹 증착공정을 진행하여 상기 기판(110) 외측면 및 후면전극층(120)의 에지영역(125)에만 선택적으로 열전도층(300)을 형성할 수 있다.Alternatively, as shown in FIGS. 3, 4 and 5, the mask 10 is selectively formed on the rear electrode layer 120 of the substrate 110 only on the region where the light absorption layer is to be formed. At this time, the mask 10 may expose the edge region 125 of the rear electrode layer 120. The thermal conductive layer 300 can be selectively formed only on the outer surface of the substrate 110 and the edge region 125 of the rear electrode layer 120 by performing the ceramic deposition process using the mask 10.

이후, 상기 마스크(10)를 제거한 후 광 흡수층 예정영역(A)에 해당하는 상기 후면전극층(120) 상에 광 흡수층(130), 버퍼층(140), 고저항 버퍼층(150) 및 윈도우층(160)을 형성하여 상기 태양전지(100)를 형성할 수 있다. After the mask 10 is removed, a light absorption layer 130, a buffer layer 140, a high-resistance buffer layer 150, and a window layer 160 (not shown) are formed on the rear electrode layer 120 corresponding to the predetermined region A of the light absorption layer. ) To form the solar cell 100.

도 6을 참조하여, 열기전력을 생성하는 열전소자(200)가 형성된다. 6, a thermoelectric element 200 for generating thermoelectric power is formed.

상기 열전소자(200)는 제1 지지층(210) 및 제2 지지층(220) 사이에 형성된 N형 반도체(250) 및 P형 반도체(260)가 금속전극에 의하여 연결된 구조를 가질 수 있다. The thermoelectric element 200 may have a structure in which an N-type semiconductor 250 and a P-type semiconductor 260 formed between the first support layer 210 and the second support layer 220 are connected by a metal electrode.

상기 제1 지지층(210) 및 제1 지지층(210)은 절연성 물질일 수 있다. 상기 제1 지지층(210) 및 제2 지지층(220)은 높은 열전도성을 가지는 물질일 수 있다. The first support layer 210 and the first support layer 210 may be an insulating material. The first support layer 210 and the second support layer 220 may be materials having high thermal conductivity.

예를 들어, 상기 제1 지지층(210) 및 제2 지지층(220)은 Al2O3 및 BeO를 포 함하는 세라믹 계열의 물질로 형성될 수 있다. For example, the first support layer 210 and the second support layer 220 may be formed of a ceramic material including Al 2 O 3 and BeO.

상기 열전소자(200)를 형성하는 방법을 설명한다. A method of forming the thermoelectric element 200 will be described.

우선, 상기 제1 지지층(210) 상에 다수개의 하부전극(230,240)이 형성된다. First, a plurality of lower electrodes 230 and 240 are formed on the first support layer 210.

예를 들어, 상기 하부전극(230,240) 중 어느 하나를 제1 하부전극(230)이라 하고, 인접하는 다른 하나를 제2 하부전극(240)이라고 지칭한다.For example, one of the lower electrodes 230 and 240 may be referred to as a first lower electrode 230, and the other adjacent one may be referred to as a second lower electrode 240.

상기 제1 하부전극(230) 및 제2 하부전극(240)은 상호 이격될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 하부전극(230)과 제 하부전극(230,240) 사이는 제2 갭(G2)을 가질 수 있다. The first lower electrode 230 and the second lower electrode 240 may be spaced apart from each other. For example, a gap G2 may be formed between the first lower electrode 230 and the second lower electrode 230, 240.

즉, 상기 제1 하부전극(230) 및 제2 하부전극(240)은 전기적, 물리적으로 상호 분리될 수 있다. That is, the first lower electrode 230 and the second lower electrode 240 may be electrically and physically separated from each other.

상기 제1 및 제2 하부전극(230,240)은 전도성이 좋은 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 하부전극(230,240)은 구리, 알루미늄, 텅스텐 등과 같은 금속 또는 실리사이드 물질로 형성될 수도 있다. The first and second lower electrodes 230 and 240 may be formed of a metal having good conductivity. For example, the first and second lower electrodes 230 and 240 may be formed of a metal or a silicide material such as copper, aluminum, tungsten, or the like.

또는 상기 제1 및 제2 하부전극(230,240)은 ITO와 같은 투명 전도층으로 형성될 수도 있다. Alternatively, the first and second lower electrodes 230 and 240 may be formed of a transparent conductive layer such as ITO.

상기 제1 및 제2 하부전극(230,240)은 상기 제1 지지층(210) 상에 하부전극층(미도시)을 형성한 후, 사진, 식각 공정을 통해 선택적으로 형성될 수 있다.The first and second lower electrodes 230 and 240 may be selectively formed through a photolithography process after forming a lower electrode layer (not shown) on the first support layer 210.

다음, 상기 제1 및 제2 하부전극(230, 240) 상에 한 쌍의 N형 반도체(250) 및 P형 반도체(260)가 형성된다. Next, a pair of N-type semiconductor 250 and P-type semiconductor 260 are formed on the first and second lower electrodes 230 and 240.

상기 N형 반도체(250)는 상기 제1 하부전극(230) 및 제2 하부전극(240)의 일 측에 정렬되도록 형성될 수 있다. The N-type semiconductor 250 may be formed on one side of the first lower electrode 230 and the second lower electrode 240.

상기 P형 반도체는 상기 제1 하부전극(230) 및 제2 하부전극(240)의 타측에 정렬되도록 형성될 수 있다. The P-type semiconductor may be aligned on the other side of the first lower electrode 230 and the second lower electrode 240.

즉, 상기 N형 반도체(250) 및 P형 반도체(260)는 서로 교대로 배치될 수 있다. That is, the N-type semiconductor 250 and the P-type semiconductor 260 may be alternately arranged.

상기 N형 반도체(250) 및 P형 반도체(260)는 서로 이격될 수 있다. 예를 들어, 상기 N형 반도체(250) 및 P형 반도체(260) 사이는 제2 갭(G2)과 동일한 제1 갭(G1)을 가질 수 있다. The N-type semiconductor 250 and the P-type semiconductor 260 may be spaced apart from each other. For example, the N-type semiconductor 250 and the P-type semiconductor 260 may have the same first gap G1 as the second gap G2.

예를 들어, 상기 N형 반도체(250)는 상기 제1 및 제2하부전극(230,240)을 포함하는 상기 제1 지지층(210) 상에 N형 불순물을 포함하는 반도체층을 형성한 후, 사진 식각 공정을 통해 형성될 수 있다. 이후, 상기 제2지지층 상에 P형 불순물을 포함하는 반도체층을 형성한 후 사진식각 공정을 통해 패터닝하여 P형 반도체를 형성할 수도 있다. For example, the N-type semiconductor 250 may be formed by forming a semiconductor layer containing N-type impurities on the first support layer 210 including the first and second lower electrodes 230 and 240, Process. ≪ / RTI > Thereafter, a semiconductor layer including a P-type impurity is formed on the second support layer, and then patterned through a photolithography process to form a P-type semiconductor.

상기 N형 반도체(250) 및 P형 반도체(260)는 Bi, Sb 등의 VB족 텔투르 화합물(Telluride)계열 일 수 있다. The N-type semiconductor 250 and the P-type semiconductor 260 may be a telluride (VB) type such as Bi, Sb or the like.

예를 들어, 상기 N형 반도체(250)는 Bi이고 상기 P형 반도체(260)는 Bi2Te3일 수 있다. For example, the N-type semiconductor 250 is Bi and said P-type semiconductor 260 may be a Bi 2 Te 3.

한편, 상기 N형 반도체(250) 및 P형 반도체(260)는 해당하는 반도체층을 각각 형성한 후 선택적 식각 공정을 통해 형성하는 것을 예로 하였지만, 상기 N형 반도체(250) 및 P형 반도체(260)는 실리콘막을 증착한 후 p형 및 n형 불순물의 이온 주입공정을 통해 각각 형성될 수도 있다. Although the N-type semiconductor 250 and the P-type semiconductor 260 are formed by selectively etching after forming the corresponding semiconductor layers, the N-type semiconductor 250 and the P-type semiconductor 260 ) May be formed through an ion implantation process of p-type and n-type impurities after depositing a silicon film, respectively.

그 다음, 상기 제2 갭(G2)에 의하여 상호 분리된 상기 제1 하부전극(230)의 P형 반도체(260) 및 제2 하부전극(240)의 N형 반도체(250) 상에 상부전극(270)이 형성된다. Type semiconductor 250 of the first lower electrode 230 separated by the second gap G2 and the upper electrode 260 are formed on the N-type semiconductor 250 of the second lower electrode 240, 270 are formed.

상기 상부전극(270)은 상기 하부전극(230, 240)과 동일한 전도층으로 형성될 수 있다. The upper electrode 270 may be formed of the same conductive layer as the lower electrodes 230 and 240.

상기 상부전극(270)은 상기 제2 갭(G2)에 의하여 상호 분리된 P형 반도체(260) 및 N형 반도체(250)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. The upper electrode 270 may electrically connect the p-type semiconductor 260 and the n-type semiconductor 250 separated from each other by the second gap G2.

따라서, 상기 제1 전극(230) 및 제2 전극(240)의 N형 및 P형 반도체(250,260)들은 전기적으로 직렬로 연결될 수 있다. Accordingly, the N-type and P-type semiconductors 250 and 260 of the first electrode 230 and the second electrode 240 may be electrically connected in series.

상기 N형 반도체(250)와 P형 반도체(260)의 상기 상부전극(270) 및 하부전극(230,240)에 의하여 상호 접합되고, 상기 열전소자(200)를 형성할 수 있다.The N-type semiconductor 250 and the P-type semiconductor 260 are bonded to each other by the upper electrode 270 and the lower electrode 230 and 240 to form the thermoelectric element 200.

도 7 및 도 8을 참조하여, 상기 태양전지(100)의 하부에 열전소자(200)가 본딩된다. Referring to FIGS. 7 and 8, a thermoelectric element 200 is bonded to a lower portion of the solar cell 100.

상기 태양전지(100)의 기판(110) 하부에 해당하는 상기 열전도층(300)과 상기 제2 지지층(220)의 표면을 마주하도록 위치시킨 후 본딩공정을 진행하여 태양광 발전장치를 형성할 수 있다. The photovoltaic layer 300 corresponding to the lower part of the substrate 110 of the solar cell 100 and the surface of the second supporting layer 220 are positioned to face each other, have.

예를 들어, 상기 태양전지(100)와 열전소자(200)는 열 접합 또는 접착 페이스트에 의하여 본딩될 수 있다.For example, the solar cell 100 and the thermoelectric element 200 may be bonded by thermal bonding or adhesive paste.

구체적으로, 상기 열전도층(300)과 상기 열전소자(200)의 제2 지지층(220) 사이에 TIM(Thermal Interface Material)을 도포하고 본딩할 수 있다. 상기 TIM에 의하여 상기 열전소자(200)으로의 열전도성을 최대화할 수 있다.Specifically, a thermal interface material (TIM) may be applied and bonded between the thermally conductive layer 300 and the second support layer 220 of the thermoelectric element 200. The thermal conductivity to the thermoelectric element 200 can be maximized by the TIM.

한편, 상기 열전도층(300)과 상기 제2 지지층(220) 사이에 써멀 패드 및 써머 패이스트를 개재하고, 본딩공정을 진행할 수도 있다. Meanwhile, a bonding process may be performed with a thermal pad and a summer paste interposed between the heat conduction layer 300 and the second support layer 220.

상기 태양전지(100)의 하부에 상기 열전소자(200)가 배치되어 상기 태양전지(100)에서 발생되는 열을 상기 열전소자(200)가 흡수할 수 있다. The thermoelectric element 200 may be disposed below the solar cell 100 so that the thermoelectric element 200 can absorb the heat generated by the solar cell 100. [

상기 열전도층(300) 및 제2 지지층(220)은 동일한 세라믹 계열의 물질로 형성되고, 열전도성을 향상시킬 수 있다. The thermally conductive layer 300 and the second support layer 220 may be formed of the same ceramic-based material to improve thermal conductivity.

특히, 상기 열전도층(300)은 상기 후면전극층(120)과 접하도록 형성되어 있으므로, 상기 태양전지(100)의 상부에서 발생되는 열을 더욱 효과적으로 흡수하여 상기 열전소자(200)로 전달 할 수 있다. In particular, since the thermally conductive layer 300 is formed in contact with the rear electrode layer 120, the heat generated from the upper portion of the solar cell 100 can be more effectively absorbed and transmitted to the thermoelectric element 200 .

이후, 상기 열전소자(200)에 외부전압인 양전압 및 음전압을 인가하기 위하여 상기 하부전극(230, 240)의 양단에 컨택배선을 연결할 수 있다. Then, contact wires may be connected to both ends of the lower electrodes 230 and 240 to apply a positive voltage and a negative voltage, which are external voltages, to the thermoelectric element 200.

상기와 같이 형성된 열전소자(200)에 직류(Diret Current)를 흘려주면 전기적으로 직렬, 열적으로 병렬로 된 열전쌍들로 구성되어있는 열전반도체 내로 흡열이 일어나게 된다. If a direct current is supplied to the thermoelectric element 200 formed as described above, heat is generated in the thermoelectric semiconductor composed of thermocouples electrically connected in series and thermally in parallel.

이러한 열전소자(200)는 양단에서의 온도차에 의해 고온단 부위에서 저온단 부위로 열 이동시 N형 반도체(250)와 P형 반도체(260)에서 각각 전자와 홀이 고온 단에서 저온 단으로 이동하므로 써 발전이 가능할 수 있다. Due to the temperature difference at both ends of the thermoelectric element 200, electrons and holes move from the high-temperature end to the low-temperature end in the N-type semiconductor 250 and the P-type semiconductor 260, respectively, Development can be possible.

실시예서는 상기 태양전지의 하부에 열전소자가 형성된다. In an embodiment, a thermoelectric element is formed under the solar cell.

상기 열전소자는 광 흡수를 통한 전력 생성 중 발생하는 열을 흡수할 수 있다. The thermoelectric element can absorb heat generated during power generation through light absorption.

이에 따라, 열전소자에 의한 흡열반응으로 태양전지의 동작 중 발생하는 열을 억제하고, 태양전지의 성능을 향상시킬 수 있다. Accordingly, the heat generated during the operation of the solar cell can be suppressed by the endothermic reaction by the thermoelectric element, and the performance of the solar cell can be improved.

특히, 상기 열전소자의 열전도층이 상기 태양전지의 후면전극층에 연장되도록 형성되어, 상기 태양전지의 상부 및 하부에서 발생되는 열을 동시에 흡수할 수 있다. Particularly, the thermally conductive layer of the thermoelectric element is formed to extend to the rear electrode layer of the solar cell, and the heat generated in the upper and lower portions of the solar cell can be simultaneously absorbed.

또한. 상기 열전소자는 열 흡수를 통해 전력을 생성할 수 있다. 또한, 상기 열전소자는 태양광의 열에너지를 흡수하여 전력을 생성할 수 있다. Also. The thermoelectric element can generate power through heat absorption. In addition, the thermoelectric element can generate power by absorbing thermal energy of sunlight.

이에 따라, 상기 열전소자에 의하여 추가전력을 생성함으로써 태양광 발전장치의 전기적 성능을 향상시킬 수 있다. Accordingly, the electrical performance of the photovoltaic device can be improved by generating additional power by the thermoelectric element.

또한, 상기 태양전지의 온도가 과도할 경우 상기 열전소자에 의한 역전류를 인가하여 냉각효과를 줄 수도 있다. Also, if the temperature of the solar cell is excessive, a reverse current by the thermoelectric element may be applied to reduce the cooling effect.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.

도 1 내지 도 9는 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조공정을 도시한 단면도이다. FIGS. 1 to 9 are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the photovoltaic device according to the embodiment.

Claims (13)

기판 상에 적층된 후면전극층, 광 흡수층 및 윈도우층을 포함하는 태양전지;A solar cell including a rear electrode layer, a light absorption layer, and a window layer stacked on a substrate; 상기 기판을 감싸도록 형성된 열 전도층; 및A heat conduction layer formed to surround the substrate; And 상기 기판 하부에 대응하는 상기 열전도층에 배치된 열전소자를 포함하며,And a thermoelectric element disposed in the thermally conductive layer corresponding to the lower portion of the substrate, 상기 후면전극층의 에지영역은 노출되고,An edge region of the rear electrode layer is exposed, 상기 열전도층은 상기 후면전극층의 에지영역의 일부 또는 전체 영역과 접하도록 형성되는 태양광 발전장치.Wherein the thermally conductive layer is formed so as to be in contact with a part or an entire region of an edge region of the rear electrode layer. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 열전도층은 세라믹 계열의 물질로 형성된 태양광 발전장치. Wherein the thermally conductive layer is formed of a ceramic-based material. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 열전도층은 Al2O3 또는 BeO로 형성된 태양광 발전장치. Wherein the thermally conductive layer is formed of Al 2 O 3 or BeO. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 열전소자는,The thermoelectric element includes: 제1 지지층 상에 형성된 제1 하부전극 및 제2 하부전극;A first lower electrode and a second lower electrode formed on the first support layer; 상기 제1 하부전극 및 상기 제2 하부전극 상에 각각 형성된 한쌍의 N형 반도체 및 P형 반도체;A pair of N-type semiconductor and P-type semiconductor formed on the first lower electrode and the second lower electrode, respectively; 상기 제1 하부전극 및 상기 제2 하부전극이 연결되도록 상기 제1 하부전극의 N형 반도체와 상기 제2 하부전극의 P형 반도체 상에 형성된 상부전극; 및An upper electrode formed on the P-type semiconductor of the N-type semiconductor of the first lower electrode and the P-type semiconductor of the second lower electrode so that the first lower electrode and the second lower electrode are connected to each other; And 상기 상부전극 상에 형성되고, 상기 열전도층과 접촉하는 제2 지지층을 포함하는 태양광 발전장치.And a second support layer formed on the upper electrode and in contact with the thermally conductive layer. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 N형 반도체 및 상기 P형 반도체는 교대로 배치되고, 서로 이격되도록 배치되며,The N-type semiconductor and the P-type semiconductor are arranged alternately and arranged to be spaced apart from each other, 상기 제2 지지층은 상기 열전도층의 하부면과 접합되는 태양광 발전장치.And the second supporting layer is bonded to the lower surface of the thermally conductive layer. 제5항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 제1 지지층 및 상기 제2 지지층은 세라믹 계열의 물질로 형성된 태양광 발전장치.Wherein the first support layer and the second support layer are formed of a ceramic-based material. 제5항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 제1 하부전극, 상기 제2 하부전극 및 상기 상부 전극은 금속재료로 형성된 태양광 발전장치. Wherein the first lower electrode, the second lower electrode, and the upper electrode are made of a metal material. 제5항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 N형 반도체 및 P형 반도체는 VB족의 텔투르 화합물(Telluride)계열인 것을 포함하는 태양광 발전장치. Wherein the N-type semiconductor and the P-type semiconductor are Telluride series of VB group. 기판 상에 후면전극층, 광 흡수층 및 윈도우층을 적층하는 단계;Stacking a rear electrode layer, a light absorbing layer and a window layer on a substrate; 상기 기판을 감싸도록 열 전도층을 형성하는 단계;Forming a thermal conductive layer to surround the substrate; 열전소자를 형성하는 단계; 및Forming a thermoelectric element; And 상기 기판의 하부에 대응하는 상기 열전도층에 상기 열전소자를 본딩하는 단계;를 포함하며,Bonding the thermoelectric element to the thermally conductive layer corresponding to a lower portion of the substrate, 상기 후면전극층의 에지영역이 노출되도록 상기 광 흡수층 및 상기 윈도우층의 가장자리 영역을 선택적으로 제거하고, 상기 에지 영역 상에 상기 열전도층이 연장되는 것을 포함하는 태양광 발전장치의 제조방법.And selectively removing an edge region of the light absorption layer and the window layer so that an edge region of the rear electrode layer is exposed, and the heat conduction layer is extended on the edge region. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 열전도층은 세라믹계 물질을 증착하여 형성되는 태양광 발전장치의 제조방법. Wherein the thermally conductive layer is formed by depositing a ceramic material. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 열전소자를 형성하는 단계는, The step of forming the thermoelectric element includes: 비전도성의 제1 지지층을 형성하는 단계;Forming a first non-conductive support layer; 상기 제1 지지층 상에 상호 이격된 제1 하부전극 및 제2 하부전극을 형성하는 단계;Forming a first lower electrode and a second lower electrode spaced apart from each other on the first support layer; 상기 제1 하부전극 및 상기 제2 하부전극 상에 각각 한쌍의 N형 반도체 및 P형 반도체를 형성하는 단계;Forming a pair of N-type semiconductor and P-type semiconductor on the first lower electrode and the second lower electrode, respectively; 상기 제1 하부전극의 P형 반도체와 상기 제2 하부전극의 N형 반도체가 연결되도록 하는 상부전극을 형성하는 단계; 및Forming an upper electrode to connect the P-type semiconductor of the first lower electrode and the N-type semiconductor of the second lower electrode; And 상기 제1 지지층에 대응하도록 상기 상부전극 상에 비전도성의 제2 지지층을 형성하는 단계를 포함하는 태양광 발전장치의 제조방법.And forming a second non-conductive support layer on the upper electrode to correspond to the first support layer. 제11항에 있어서,12. The method of claim 11, 상기 N형 반도체 및 상기 P형 반도체는 교대로 배치되고, 서로 이격되도록 배치되며,The N-type semiconductor and the P-type semiconductor are arranged alternately and arranged to be spaced apart from each other, 상기 제2 지지층은 상기 열전도층의 하부면과 접합되는 태양광 발전장치의 제조방법.And the second support layer is bonded to the lower surface of the thermally conductive layer. 제12항에 있어서, 13. The method of claim 12, 상기 제1 지지층 및 제2 지지층은 세라믹계 물질로 형성된 태양광 발전장치의 제조방법. Wherein the first support layer and the second support layer are made of a ceramic-based material.
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