KR101714796B1 - Solar cell and method of the manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유연성이 좋으면서도 제조비용을 절감할 수 있도록 된 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상기 태양전지 구조체의 상측에 상부 기판 또는 보호층으로서 실리콘층이 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명은 태양전지 구조체를 구성하는 하부 기판으로서 종이 또는 유기물 기판 등의 유연성이 있는 기판을 사용함으로써 무게가 가볍고 유연성이 있으며 제조비용을 절감할 수 있는 태양전지를 제공함에 특징이 있다.The present invention relates to a solar cell with good flexibility and reduced manufacturing cost, and a method of manufacturing the solar cell. The solar cell structure is characterized in that an upper substrate or a silicon layer is formed as a protective layer on the upper side of the solar cell structure. Further, the present invention provides a solar cell which is light in weight, flexible, and can reduce manufacturing cost by using a flexible substrate such as a paper or organic substrate as a lower substrate constituting a solar cell structure.

Description

태양전지 및 그 제조방법{Solar cell and method of the manufacturing the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solar cell and a manufacturing method thereof,

본 발명은 태양전지에 관한 것으로, 특히 유연성이 좋으면서도 제조비용을 절감할 수 있도록 된 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solar cell, and more particularly, to a solar cell that is excellent in flexibility and can reduce manufacturing cost, and a manufacturing method thereof.

최근에 이르러 청정 에너지에 대한 관심이 높아지면서 태양광을 이용하여 전력을 생산하는데 대한 관심도 크게 증가하고 있다.Recently, as interest in clean energy has increased, interest in producing power using solar light has also increased.

태양 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 소자를 통상 솔라셀 또는 태양전지로서 칭하고 있다. 태양전지는 그 구조나 재질에 따라 실리콘, 화합물, 염료감응형 및 유기물 태양전지로 구분된다.A device that produces electric power using solar energy is generally referred to as a solar cell or a solar cell. Solar cells are classified into silicon, compound, dye-sensitized, and organic solar cells depending on their structure and materials.

종래의 태양전지는 외부 광을 효율적으로 이용하기 위하여 상부 기판으로서 유리, 특히 저철분 강화유리를 사용하고, 이 유리 기판의 하측에는 광투과성을 고려하여 ITO 등의 투명전극을 사용한다.In the conventional solar cell, glass is used as an upper substrate, particularly a low iron tempered glass in order to efficiently utilize external light. A transparent electrode such as ITO is used on the lower side of the glass substrate in consideration of light transmittance.

그러나 종래의 태양전지는 상부 기판으로서 유리를 사용하기 때문에 무게가 무겁고 대면적의 태양전지를 제공할 수 없다는 문제가 있다. 또한 상부 기판으로서 사용되는 광투과도가 우수한 저철분 강화유리는 가격이 높이 때문에 태양전지의 제조가격이 높아진다는 단점이 있다.However, since conventional solar cells use glass as an upper substrate, there is a problem that they are heavy and can not provide a large area solar cell. In addition, the low-iron-content tempered glass having excellent light transmittance used as the upper substrate has a disadvantage that the manufacturing cost of the solar cell is increased because of high price.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 제조가 간단하고 제조비용을 낮출 수 있으며 대면적화가 용이한 태양전지 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a solar cell and a method of manufacturing the solar cell, which can be manufactured easily, can reduce manufacturing cost, and can be easily made large.

또한 본 발명은 유연성을 갖는 태양전지 및 그 제조방법을 제공함에 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a solar cell having flexibility and a manufacturing method thereof.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 태양전지는 태양전지 구조체와, 상기 태양전지 구조체의 상측에 상부 기판 또는 보호층으로서 실리콘층이 형성되는 것을 특징으로 한다.A solar cell according to a first aspect of the present invention for achieving the above object is characterized in that a solar cell structure and a silicon layer are formed as an upper substrate or a protective layer on the upper side of the solar cell structure.

또한 상기 태양전지 구조체는 실리콘, 화합물, 염료감응형, 유기물 태양전지 중 적어도 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.Further, the solar cell structure may be formed of at least one of silicon, a compound, a dye-sensitized solar cell, and an organic solar cell.

본 발명의 제2 관점에 따른 태양전지는 하부 기판과, 상기 하부 기판상에 형성되는 하부 전극층, 상기 하부 전극층상에 형성되는 제1 도전형의 제1 반도체층, 상기 제1 반도체층상에 형성되는 제2 도전형의 제2 반도체층, 상기 제2 반도체층상에 형성됨과 더불어 투명한 도전성 물질로 구성되는 상부 전극층 및, 상기 상부 전극층상에 형성되는 실리콘층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.A solar cell according to a second aspect of the present invention includes a lower substrate, a lower electrode layer formed on the lower substrate, a first semiconductor layer of a first conductivity type formed on the lower electrode layer, A second semiconductor layer of a second conductivity type, an upper electrode layer formed on the second semiconductor layer and made of a transparent conductive material, and a silicon layer formed on the upper electrode layer.

또한 상기 하부 기판이 종이 또는 유기물로 구성되는 것을 특징으로 한다.And the lower substrate is made of paper or an organic material.

또한 상기 하부 전극층이 도전성 유기물로 구성되는 것을 특징으로 한다.And the lower electrode layer is formed of a conductive organic material.

또한 상기 하부 전극층이 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.And the lower electrode layer is formed of a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material.

또한 상기 제1 또는 제2 반도체층이 N형 반도체 유기물 또는 N형 반도체 유기물과 황화카드뮴의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.And the first or second semiconductor layer is composed of an N-type semiconductor organic material or a mixture of an N-type semiconductor organic material and cadmium sulfide.

또한 상기 제1 또는 제2 반도체층이 P형 반도체 유기물 또는 P형 반도체 유기물과 CIGS의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.And the first or second semiconductor layer is formed of a P-type semiconductor organic material or a mixture of P-type semiconductor organic material and CIGS.

또한 상기 상부 전극층이 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.And the upper electrode layer is formed of a conductive organic material or a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material.

본 발명의 제3 관점에 따른 태양전지는 전해질층을 사이에 두고 하부 구조체와 상부 구조체를 구비하여 구성되고, 상기 하부 구조체는 하부 기판과, 상기 하부 기판상에 형성되는 하부 전극층을 구비하여 구성되며, 상기 상부 구조체는 실리콘층과, 실리콘층상에 형성되는 상부 전극층 및, 상기 상부 전극층상에 형성됨과 더불어 염료가 흡착되는 다공질층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.A solar cell according to a third aspect of the present invention comprises a lower structure and an upper structure with an electrolyte layer sandwiched therebetween, and the lower structure includes a lower substrate and a lower electrode layer formed on the lower substrate The upper structure includes a silicon layer, an upper electrode layer formed on the silicon layer, and a porous layer formed on the upper electrode layer and having a dye adsorbed thereon.

또한 상기 상부 전극층은 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.The upper electrode layer may be formed of a conductive organic material or a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material.

또한 상기 하부 기판은 종이 또는 유기물인 것을 특징으로 한다.The lower substrate may be paper or an organic material.

또한 상기 하부 전극층은 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물인 것을 특징으로 한다.The lower electrode layer may be a conductive organic material or a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material.

본 발명의 제4 관점에 따른 태양전지의 제조방법은 하부 기판으로서 종이를 준비하는 단계와, 상기 하부 기판상에 하부 전극층을 형성하는 단계, 상기 하부 전극층상에 제1 도전형의 제1 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제1 반도체층상에 제2 도전형의 제2 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제2 반도체층상에 상부 전극층을 형성하는 단계 및, 상기 상부 전극층상에 실리콘층을 형성하는 단계를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a solar cell, comprising: preparing a lower substrate as a sheet; forming a lower electrode layer on the lower substrate; forming a first semiconductor layer Forming a second semiconductor layer of a second conductivity type on the first semiconductor layer, forming an upper electrode layer on the second semiconductor layer, and forming a silicon layer on the upper electrode layer And a control unit.

또한 상기 하부 전극층 형성단계는 진공증착법을 이용하여 하부 기판상에 도전성 무기물층을 형성하는 것을 특징으로 한다.The lower electrode layer forming step may include forming a conductive inorganic material layer on the lower substrate by using a vacuum deposition method.

또한 하부 전극층을 형성하기 전에 하부 기판을 진공 또는 비활성 가스 분위기내에서 열처리 하는 것을 특징으로 한다.And the lower substrate is subjected to heat treatment in a vacuum or an inert gas atmosphere before forming the lower electrode layer.

또한 상기 하부 전극층 형성단계는 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 이용하여 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물을 하부 기판상에 도포하는 단계를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The lower electrode layer forming step may include coating a conductive organic material or a mixture of the conductive organic material and the conductive inorganic material on the lower substrate using an ink jet method or a screen printing method.

또한 상기 제1 또는 제2 반도체층 형성단계는 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 통해 N형 반도체 유기물 또는 N형 반도체 유기물과 황화카드뮴의 혼합물을 하부 전극층상에 도포하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The first or second semiconductor layer forming step may include a step of applying an N-type semiconductor organic material or a mixture of N-type semiconductor organic material and cadmium sulfide on the lower electrode layer by an inkjet method or a screen printing method do.

또한 상기 제1 또는 제2 반도체층 형성단계는 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 통해 P형 반도체 유기물 또는 P형 반도체 유기물과 CIGS의 혼합물을 하부 전극층상에 도포하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The first or second semiconductor layer forming step may include a step of applying a mixture of P-type semiconductor organic material or P-type semiconductor organic material and CIGS to the lower electrode layer by an inkjet method or a screen printing method .

본 발명의 제5 관점에 따른 태양전지의 제조방법은 하부 기판으로서 유기물 기판을 준비하는 단계와, 상기 하부 기판상에 하부 전극층을 형성하는 단계, 상기 하부 전극층상에 제1 도전형의 제1 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제1 반도체층상에 제2 도전형의 제2 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제2 반도체층상에 상부 전극층을 형성하는 단계 및, 상기 상부 전극층상에 실리콘층을 형성하는 단계를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a solar cell according to a fifth aspect of the present invention includes the steps of preparing an organic substrate as a lower substrate, forming a lower electrode layer on the lower substrate, forming a first semiconductor of a first conductivity type Forming a second semiconductor layer of a second conductivity type on the first semiconductor layer, forming an upper electrode layer on the second semiconductor layer, and forming a silicon layer on the upper electrode layer The method comprising the steps of:

또한 상기 하부 전극층 형성단계는 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 이용하여 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물을 하부 기판상에 도포하는 단계를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The lower electrode layer forming step may include coating a conductive organic material or a mixture of the conductive organic material and the conductive inorganic material on the lower substrate using an ink jet method or a screen printing method.

또한 상기 제1 또는 제2 반도체층 형성단계는 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 통해 N형 반도체 유기물 또는 N형 반도체 유기물과 황화카드뮴의 혼합물을 하부 전극층상에 도포하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The first or second semiconductor layer forming step may include a step of applying an N-type semiconductor organic material or a mixture of N-type semiconductor organic material and cadmium sulfide on the lower electrode layer by an inkjet method or a screen printing method do.

또한 상기 제1 또는 제2 반도체층 형성단계는 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 통해 P형 반도체 유기물 또는 P형 반도체 유기물과 CIGS의 혼합물을 하부 전극층상에 도포하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The first or second semiconductor layer forming step may include a step of applying a mixture of P-type semiconductor organic material or P-type semiconductor organic material and CIGS to the lower electrode layer by an inkjet method or a screen printing method .

본 발명의 제6 관점에 따른 태양전지의 제조방법은 전해질층을 사이에 두고 하부 구조체와 상부 구조체를 구비하여 구성되는 태양전지의 제조방법에 있어서, 하부 구조체를 형성하는 단계와, 상부 구조체를 형성하는 단계 및, 상기 하부 구조체와 상부 구조체를 결합함과 더불어 그 사이 공극에 전해질을 주입하여 전해질층을 형성하는 단계를 구비하여 구성되고, 상기 상부 구조체 형성단계는 상부 기판으로서 실리콘층을 형성하는 단계와, 상기 실리콘층상에 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물을 이용하여 상부 전극층을 형성하는 단계, 상기 상부 전극층상에 다공질층을 형성하는 단계 및, 상기 다공질층에 염료를 흡착시키는 단계를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a solar cell including a lower structure and an upper structure with an electrolyte layer sandwiched therebetween, the method comprising: forming a lower structure; And forming an electrolyte layer by injecting an electrolyte into the gap between the lower structure and the upper structure, wherein the upper structure forming step includes forming a silicon layer as an upper substrate Forming an upper electrode layer on the silicon layer using a conductive organic material or a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material, forming a porous layer on the upper electrode layer, and adsorbing a dye on the porous layer .

또한 상기 하부 구조체 형성단계는 하부 기판으로서 종이 기판을 준비하는 단계와, 상기 종이 기판상에 하부 전극층을 형성하는 단계를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The substructure forming step may include preparing a paper substrate as a lower substrate, and forming a lower electrode layer on the paper substrate.

또한 상기 하부 전극층 형성단계 이전에 하부 기판을 진공 또는 비활성 가스 분위기 내에서 건조시키는 단계를 추가로 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.And drying the lower substrate in a vacuum or an inert gas atmosphere prior to the lower electrode layer forming step.

또한 상기 하부 구조체 형성단계는 하부 기판으로서 유기물 기판을 준비하는 단계와, 상기 하부 기판상에 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 이용하여 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물을 하부 기판상에 도포하여 하부 전극층을 형성하는 단계를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the step of forming a substructure may include preparing an organic substrate as a lower substrate, applying a conductive organic material or a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material onto the lower substrate using an inkjet method or a screen printing method, And a step of forming an electrode layer.

상기한 구성으로 된 태양전지는 상부 기판 또는 보호층으로서 실리콘을 이용하게 되므로 태양전지의 무게가 가벼워지고, 제조가격이 낮아지며 제조 비용을 낮출 수 있게 된다.Since the solar cell having the above-described structure uses silicon as the upper substrate or the protective layer, the weight of the solar cell can be reduced, the manufacturing cost can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 단면도.
도 2는 도 1에서 태양전지(10)의 제1 구조예를 나타낸 단면도.
도 3은 도 1에서 태양전지(10)의 제2 구조예를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 단면도.1 is a sectional view showing the structure of a solar cell according to a first embodiment of the present invention;
2 is a sectional view showing an example of the first structure of the solar cell 10 in Fig.
3 is a sectional view showing a second structural example of the solar cell 10 in Fig.
4 is a sectional view showing the structure of a solar cell according to a second embodiment of the present invention;
5 is a sectional view showing the structure of a solar cell according to a third embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다. 단, 이하에서 설명하는 실시예는 본 발명의 하나의 바람직한 구현 예를 나타낸 것으로서, 이러한 실시예의 예시는 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 발명은 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiments described below represent one preferred embodiment of the present invention, and examples of such embodiments are not intended to limit the scope of the present invention. The present invention can be variously modified without departing from the technical idea thereof.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a solar cell according to a first embodiment of the present invention.

도 1에서 참조번호 10은 태양전지이다. 이 태양전지(10)로서는 예컨대 실리콘, 화합물, 염료감응형 및 유기물 태양전지 등이 사용된다. 태양전지(10)로서는 특정한 것에 한정되지 않고 현재 알려져 있는 어떠한 구조의 것도 채용할 수 있다.In Fig. 1, reference numeral 10 denotes a solar cell. As the solar cell 10, for example, silicon, a compound, a dye-sensitized solar cell, and an organic solar cell are used. The solar cell 10 is not limited to a specific one, and any structure known at present can be employed.

상기 태양전지(10)의 상측에는 상부 기판 또는 보호층으로서 실리콘층(20)이 형성된다. 이 실리콘층(10)은 유기기를 함유한 규소(organosilicone)와 산소 등이 화학적으로 결합된 실리콘(Silicone) 또는 실리콘 수지로 구성된다. 또한 이때 사용가능한 실리콘으로서는 고투명성 액상 실리콘 고무가 바람직하게 사용될 수 있다.A silicon layer 20 is formed as an upper substrate or a protective layer on the upper side of the solar cell 10. The silicon layer 10 is composed of a silicon (silicon) resin in which an organic group-containing silicon (organosilicone) is chemically bonded with oxygen or the like. As the silicone that can be used at this time, a highly transparent liquid silicone rubber can be preferably used.

상기 실리콘층(10)은 기존의 저철분 강화유리 대신에 사용된 것이다. 실리콘은 기본적으로 유연성이 우수하고 내구성과 내습성 및 태양광 복사 저항성이 우수하다. 또한 실리콘은 저철분 강화유리에 비하여 가격이 저렴하고 제조가 용이하므로 태양전지의 제조가격을 낮출 수 있게 된다.The silicon layer 10 is used instead of conventional low iron tempered glass. Silicon is basically excellent in flexibility, durability, moisture resistance and solar radiation resistance. In addition, silicon is lower in price and easier to manufacture than low-iron-reinforced glass, so that the manufacturing cost of solar cells can be lowered.

도 2는 도 1에 나타낸 태양전지의 구현예를 나타낸 단면도로서, 이는 실리콘층(20)을 PN 접합 구조를 갖는 실리콘(Silicon) 태양전지에 적용한 경우를 나타낸 것이다.FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of the solar cell shown in FIG. 1, which shows a case where the silicon layer 20 is applied to a silicon solar cell having a PN junction structure.

도 2에서 태양전지(10)는 하부 기판(11)과 하부 전극층(12), 제1 및 제2 반도체층(13, 14) 및, 상부 전극층(15)을 구비하여 구성된다.2, the solar cell 10 includes a lower substrate 11, a lower electrode layer 12, first and second semiconductor layers 13 and 14, and an upper electrode layer 15.

상기 하부 기판(11)은 실리콘 기판이나 강화 유리로 구성된다. 그리고 이 하부 기판(11)의 상측에는 예컨대 금, 은, 알루미늄, 플라티늄, 인듐주석화합물(ITO), 스트론튬티타네이트화합물(SrTiO3)이나, 그 밖의 전도성 금속 산화물로 구성되는 하부 전극층(12)이 형성된다. 이 하부 전극층(12)은 예컨대 진공증착법 등을 통해 형성된다.The lower substrate 11 is made of a silicon substrate or tempered glass. A lower electrode layer 12 made of gold, silver, aluminum, platinum, indium tin compound (ITO), strontium titanate compound (SrTiO 3 ) or other conductive metal oxide is formed on the lower substrate 11 . The lower electrode layer 12 is formed, for example, by vacuum deposition or the like.

상기 하부 전극층(12)의 상측에는 제1 도전형, 예컨대 N형의 제1 반도체층(13)과 제2 도전형, 예컨대 P형의 제2 반도체층(14)이 형성된다. 이 제1 및 제2 반도체층(13, 14)은 PN 접합구조를 구성하는 것이다.A first conductive layer, for example, an N-type first semiconductor layer 13 and a second conductive layer, for example, a P-type second semiconductor layer 14 are formed on the lower electrode layer 12. The first and second semiconductor layers 13 and 14 constitute a PN junction structure.

상기 제2 반도체층(14)의 상측에는 상부 전극층(15)이 형성된다. 이 상부 전극층(15)은 광투과도를 고려하여 투명한 도전성 물질로 구성된다. 상부 전극층(15)으로서는 예컨대 ITO, TCO, FTO, ZnO 등의 도전성 물질이 사용된다.An upper electrode layer 15 is formed on the second semiconductor layer 14. The upper electrode layer 15 is formed of a transparent conductive material in consideration of light transmittance. As the upper electrode layer 15, a conductive material such as ITO, TCO, FTO, or ZnO is used.

그리고 상기 상부 전극층(15)의 상측에는 최종적으로 상부 기판 또는 보호층으로서 실리콘층(20)이 형성된다. 이 실리콘층(20)은 액상 실리콘을 상부 전극층(15) 상측에 도포한 후 이를 경화시켜 형성하게 된다.A silicon layer 20 is finally formed on the upper electrode layer 15 as an upper substrate or a protective layer. The silicon layer 20 is formed by applying liquid silicon on the upper electrode layer 15 and curing the liquid silicone.

또한 이 경우 상기 실리콘층(20)은 상부 전극층(15)의 상측 이외에 태양전지(10)의 외부를 전체적으로 피복하도록 형성하는 것도 바람직하다.In this case, it is also preferable that the silicon layer 20 is formed so as to cover the entire outside of the solar cell 10 in addition to the upper side of the upper electrode layer 15.

또한 도 3은 도 1에 나타낸 태양전지의 다른 구현예를 나타낸 단면도로서, 이는 실리콘층(20)을 염료감응형 태양전지에 적용한 경우를 나타낸 것이다.3 is a cross-sectional view showing another embodiment of the solar cell shown in FIG. 1, in which the silicon layer 20 is applied to a dye-sensitized solar cell.

염료감응형 태양전지는 전해질층(23)을 매개로 하부 구조체와 상부 구조체로 구분된다. 하부 구조체는 하부 기판(21)과 하부 전극층(22)을 구비하여 구성된다. 상부 구조체는 상부 기판, 즉 본 실시예에서 실리콘층(20)과 상부 전극층(25) 및 다공질층(24)을 구비하여 구성된다. 그리고 다공질층(24)에는 염료가 흡착된다.The dye-sensitized solar cell is divided into a lower structure and an upper structure via an electrolyte layer (23). The lower structure is composed of a lower substrate 21 and a lower electrode layer 22. The upper structure comprises an upper substrate, that is, a silicon layer 20, an upper electrode layer 25 and a porous layer 24 in this embodiment. The dye is adsorbed to the porous layer (24).

상기 구조에서 하부 구조체는 통상적인 방법을 통해 제조된다. 그러나 상부 전극(25)층으로서 사용되는 예컨대 ITO, TCO, FTO, ZnO 등의 투명전극층은 이를 형성할 때 고온이 요구되므로 실리콘층(20)을 상부 기판으로서 사용하는데 문제가 있게 된다.In this structure, the substructure is manufactured by a conventional method. However, since a transparent electrode layer such as ITO, TCO, FTO, ZnO, or the like used as the upper electrode layer 25 requires a high temperature to form the transparent electrode layer, there arises a problem in using the silicon layer 20 as an upper substrate.

본 실시예에서는 상부 전극층(25)으로서 도전성 유기물이나 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물을 사용한다. 이들 물질은 유기물 용액 또는 혼합물 용액을 실리콘층(20)상에 도포한 후 일정 온도 이하, 바람직하게는 150도 이하의 온도로 열을 가하여 용매를 증발시키는 방법을 통해 실리콘층(20)상에 도포할 수 있다.In this embodiment, as the upper electrode layer 25, a conductive organic material or a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material is used. These materials are applied onto the silicon layer 20 by applying an organic solution or a mixture solution on the silicon layer 20 and then heating the mixture to a temperature of not more than a predetermined temperature, can do.

그리고 상부 전극층(25)의 상측에 다공질 물질, 예컨대 TiO2 분말을 적절한 용매에 혼합하거나 또는 TiO2 페이스트를 상부 전극층(25)상에 형성한 후, 이를 소성 또는 경화시키고, 이와 같이 형성된 다공질층(24)에 염료를 흡착시켜 상부 구조체를 형성하게 된다.A porous material such as TiO 2 powder is mixed with an appropriate solvent on the upper electrode layer 25 or a TiO 2 paste is formed on the upper electrode layer 25 and then fired or cured to form a porous layer 24 to form an upper structure.

최종적으로는 상기와 같이 형성된 상부 구조체 및 하부 구조체를 결합함과 더불어 그 사이 공극에 전해질을 주입하여 전해질층(23)을 형성함으로써 태양전지를 완성하게 된다.Finally, the solar cell is completed by combining the upper structure and the lower structure formed as described above, and injecting an electrolyte into the space therebetween to form the electrolyte layer 23.

한편, 상술한 실시예는 태양전지(10)를 구성하는 하부 기판(11. 21)이 강화 유리나 반도체 기판 등의 견고한 재질로 구성되므로 전체적으로 유연성을 갖는 태양전지를 구현하기 곤란하다.On the other hand, in the above-described embodiment, since the lower substrate 11.21 constituting the solar cell 10 is made of a rigid material such as tempered glass or a semiconductor substrate, it is difficult to realize a solar cell having flexibility as a whole.

도 4는 유연성을 갖는 태양전지의 일례로서, 염료감응형 태양전지의 구조 예를 나타낸 단면도이다. 또한 도 4에서 상술한 도 3의 구성과 실질적으로 동일한 부분에는 동일한 참조번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.4 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a dye-sensitized solar cell as an example of a solar cell having flexibility. In FIG. 4, substantially the same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.

도 4에서 참조번호 31은 하부 기판이다. 이 하부 기판(31)은 종이로 구성된다. 여기서 종이라 함은 펄프를 주원료로 하여 제조된 일체의 종이와 더불어, 이러한 종이를 포함하는 재질, 예컨대 종이에 세라믹이나 실리콘 등의 내열성 재료를 코팅하거나 침투시킨 것을 포함한다.4, reference numeral 31 denotes a lower substrate. The lower substrate 31 is made of paper. Here, the term " paper " includes all paper made of pulp as the main material, and materials containing such paper, for example, paper coated or impregnated with a heat-resistant material such as ceramic or silicone.

또한, 상기 하부 기판(31)으로서는 유연성을 갖는 플라스틱 등의 유기물이 사용될 수 있다. 이때, 유기물로서는 폴리이미드(PI), 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르설폰(PES), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 에틸렌 공중합체, 폴리프로필렌(PP), 프로필렌 공중합체, 폴리(4-메틸-1-펜텐)(TPX), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리아세탈(POM), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리설폰(PSF), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리염화비닐리덴(PVDC), 폴리초산비닐(PVAC), 폴리비닐알콜(PVAL), 폴리비닐아세탈, 폴리스티렌(PS), AS수지, ABS수지, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 불소수지, 페놀수지(PF), 멜라민수지(MF), 우레아수지(UF), 불포화폴리에스테르(UP), 에폭시수지(EP), 디알릴프탈레이트수지(DAP), 폴리우레탄(PUR), 폴리아미드(PA), 실리콘수지(SI) 또는 이것들의 혼합물 및 화합물을 이용할 수 있다.As the lower substrate 31, an organic material such as plastic having flexibility may be used. Examples of the organic material include polyimide (PI), polycarbonate (PC), polyether sulfone (PES), polyetheretherketone (PEEK), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (TPX), polyarylate (PAR), polyacetal (POM), polyvinylidene chloride (PVC), polyethylene (PE), ethylene copolymer, polypropylene (PPO), polysulfone (PSF), polyphenylene sulfide (PPS), polyvinylidene chloride (PVDC), polyvinyl acetate (PVAC), polyvinyl alcohol (PVAL), polyvinyl acetal, polystyrene (UF), unsaturated polyester (UP), epoxy resin (EP), epoxy resin (EP), epoxy resin (PS), AS resin, ABS resin, polymethylmethacrylate ), Diallyl phthalate resin (DAP), polyurethane (PUR), polyamide (PA), silicone resin (SI) .

상기 하부 기판(31)상에 하부 전극층(32)으로서 도전성 전극층이 형성된다. 이때, 도전성 전극으로서는 예컨대 금, 은, 알루미늄, 플라티늄, 인듐주석화합물(ITO), 스트론튬티타네이트화합물(SrTiO3)이나, 그 밖의 전도성 금속 산화물과 이것들의 합금 및 화합물, 또는 전도성 중합체를 기재로 하는 예컨대 폴리아닐린, 폴리(3, 4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리스티렌술포네이트(PEDOT:PSS) 등의 혼합물이나 화합물 또는 다층물 등을 포함하는 모든 도전성 금속 및 금속 산화물과 도전성 유기물이 이용된다.A conductive electrode layer is formed as a lower electrode layer 32 on the lower substrate 31. At this time, the conductive electrode is preferably made of a metal such as gold, silver, aluminum, platinum, indium tin compound (ITO), strontium titanate compound (SrTiO 3 ), other conductive metal oxides and their alloys and compounds or conductive polymers All conductive metals and metal oxides and conductive organic materials including mixtures or compounds such as polyaniline, poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / polystyrene sulfonate (PEDOT: PSS)

또한 바람직하게는 상기 하부 전극층(32)으로서는 전도성 금속 또는 금속 산화물과 도전성 유기물의 혼합물이 사용된다.Preferably, the lower electrode layer 32 is formed of a conductive metal or a mixture of a metal oxide and a conductive organic material.

만일, 상기 하부 기판(31)으로서 종이나 유기물을 이용하는 경우에는 제1 전극층(2)으로서 바람직하게는 도전성 유기물이나 전도성 무기물(금속)과 전도성 유기물의 혼합물이 이용될 수 있다. 이러한 전극층은 예컨대 잉크젯법이나 스크린 인쇄법 등을 이용하여 형성된다.If a seed or an organic material is used as the lower substrate 31, a conductive organic material or a mixture of a conductive inorganic material (metal) and a conductive organic material may be used as the first electrode layer 2. Such an electrode layer is formed using, for example, an inkjet method or a screen printing method.

또한 전도성 금속과 전도성 유기물의 혼합용액은 예컨대 전도성 유기물 용액에 전도성 금속 또는 전도성 금속 산화물의 분말을 혼합하는 방법을 통해 생성하게 된다.The mixed solution of the conductive metal and the conductive organic material is produced, for example, by mixing the conductive organic material solution with the conductive metal or the conductive metal oxide powder.

또한, 종이 기판(31)상에 금속 재질로 구성되는 하부 전극층(32)을 형성하는 경우에는 예컨대 진공증착법이 이용된다. 그리고, 이때 필요에 따라 하부 전극층(32)을 형성하기 전에 하부 기판(31)을 진공상태 또는 예컨대 아르곤(Ar), 네온(Ne) 등의 비활성 가스 분위기내에서 열처리함으로써 종이에 흡착되어 있는 수분이나 공기를 제거하는 것도 바람직하다.In the case of forming the lower electrode layer 32 made of a metal material on the paper substrate 31, for example, a vacuum evaporation method is used. If necessary, the lower substrate 31 is subjected to heat treatment in a vacuum state or an inert gas atmosphere such as argon (Ar) or neon (Ne) before forming the lower electrode layer 32, for example, It is also desirable to remove the air.

그리고 그 밖의 부분은 도 3의 실시예와 실질적으로 동일하다.And the other portions are substantially the same as the embodiment of Fig.

도 5는 유연성을 갖는 태양전지의 다른 예로서, PN 접합구조를 갖는 태양전지의 구조 예를 나타낸 단면도이다. 또한 도 5에서 상술한 도 4의 구성과 실질적으로 동일한 부분에는 동일한 참조번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.5 is a cross-sectional view showing a structural example of a solar cell having a PN junction structure as another example of a solar cell having flexibility. 5 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 4, and detailed description thereof will be omitted.

도 5에 있어서는 하부 전극층(32)의 상측에 제1 도전형의 제1 반도체층(41)과 제2 도전형의 제2 반도체층(42)이 적층 형성된다. 제1 반도체층(41)은 예컨대 N형 반도체층으로 구성되고, 제2 반도체층(42)은 예컨대 P형 반도체층으로 구성된다. 물론 제1 반도체층을 P형, 제2 반도체층을 N형으로 구성하는 것도 가능하다.In FIG. 5, a first semiconductor layer 41 of a first conductivity type and a second semiconductor layer 42 of a second conductivity type are stacked over the lower electrode layer 32. The first semiconductor layer 41 is composed of, for example, an N-type semiconductor layer, and the second semiconductor layer 42 is composed of, for example, a P-type semiconductor layer. Of course, it is also possible to configure the first semiconductor layer as P-type and the second semiconductor layer as N-type.

상기 제1 반도체층(41)을 구성하는 N형 반도체 물질로서는 일반적인 N형 반도체 이외에 반도체 유기물이나 황화카드뮴, 또는 반도체 유기물과 황화카드뮴의 혼합물을 사용할 수 있다. 이때 N형 반도체 유기물로서는 예컨대 테트라카복실 무수물(Tetracarboxyllic Anhydride) 및 그 유도체와, 퀴노디메탄(Quinodimethane) 화합물, 불소가 치환된 단분자 방향족 화합물, 프탈로시아닌(Phthalocyanine) 유도체, 티오펜 유도체 등의 혼합물을 사용할 수 있다.As the N-type semiconductor material constituting the first semiconductor layer 41, a semiconductor organic material, cadmium sulfide, or a mixture of a semiconductor organic material and cadmium sulfide may be used in addition to a general N-type semiconductor. As the N-type semiconductor organic material, for example, a mixture of a tetracarboxylic anhydride and a derivative thereof, a quinodimethane compound, a fluorine-substituted monomolecular aromatic compound, a phthalocyanine derivative, and a thiophene derivative may be used .

상기 제2 반도체층(42)을 구성하는 P형 반도체 물질로서는 일반적인 P형 반도체 이외에 P형 반도체 유기물이나 CIGS, 또는 CIGS와 P형 반도체 유기물의 혼합물을 사용하는 것도 가능하다. 이때 P형 반도체 유기물로서는 예컨대 펜타센(Pentacene), 올리고티오펜(Oligothiophen), 올리고페닐렌(Oligophenylene), 티오페닐렌 비닐렌(Thiophenlylene Vinylene) 및 이들의 유도체 등이 이용될 수 있다.As the P-type semiconductor material constituting the second semiconductor layer 42, a P-type semiconductor organic material, CIGS, or a mixture of CIGS and P-type semiconductor organic material may be used in addition to a general P-type semiconductor. As the P-type semiconductor organic material, for example, pentacene, oligothiophen, oligophenylene, thiophenlylene Vinylene and derivatives thereof may be used.

이와 같이 상기 제1 및 제2 반도체층(41, 42)으로서 반도체 유기물이나 그의 혼합물을 이용하는 경우에는 잉크젯법이나 스크린 인쇄법 등을 이용하여 저온에서 형성할 수 있다.When semiconductor organic materials or mixtures thereof are used as the first and second semiconductor layers 41 and 42, they can be formed at a low temperature by using an inkjet method, a screen printing method, or the like.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 상부 기판 또는 보호층으로서 실리콘을 이용하게 되므로 태양전지의 무게가 가벼워지고, 제조가격이 낮아지며 제조 비용을 낮출 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, since silicon is used as the upper substrate or the protective layer, the weight of the solar cell is reduced, the manufacturing cost is lowered, and the manufacturing cost can be lowered.

또한 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the technical gist of the present invention.

10: 태양전지, 20: 실리콘층.10: solar cell, 20: silicon layer.

Claims (27)

삭제delete 삭제delete 종이 또는 유기물로 구성되는 하부 기판과,
상기 하부 기판상에 형성되는 하부 전극층,
상기 하부 전극층상에 형성되는 제1 도전형의 제1 반도체층,
상기 제1 반도체층상에 형성되는 제2 도전형의 제2 반도체층,
상기 제2 반도체층상에 형성됨과 더불어 투명한 도전성 물질로 구성되는 상부 전극층 및,
상기 상부 전극층상에 형성되는 실리콘층을 구비하여 구성되고,
상기 하부 기판이 종이로 구성될 경우, 상기 하부 전극층을 형성하기 전에 하부 기판을 진공 또는 비활성 가스 분위기내에서 열처리하며,
상기 하부 전극층이, 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되며,
상기 상부 전극층이 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물로 구성되고,
상기 제1 또는 제2 반도체층이 N형 반도체 유기물 또는 N형 반도체 유기물과 황화카드뮴의 혼합물로 구성되고,
상기 제1 또는 제2 반도체층이 P형 반도체 유기물 또는 P형 반도체 유기물과 CIGS의 혼합물의 혼합물로 구성되며,
상기 실리콘층은 유기기를 함유한 규소(organosilicone)와 산소가 화학적으로 결합된 실리콘(Silicone), 또는 실리콘 수지를 포함하는 고투명성 액상 실리콘 고무가 사용되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
A lower substrate composed of paper or an organic material,
A lower electrode layer formed on the lower substrate,
A first semiconductor layer of a first conductivity type formed on the lower electrode layer,
A second semiconductor layer of a second conductivity type formed on the first semiconductor layer,
An upper electrode layer formed on the second semiconductor layer and composed of a transparent conductive material,
And a silicon layer formed on the upper electrode layer,
When the lower substrate is made of paper, the lower substrate is heat-treated in a vacuum or an inert gas atmosphere before the lower electrode layer is formed,
Wherein the lower electrode layer comprises a conductive organic material or a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material,
Wherein the upper electrode layer comprises a conductive organic material or a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material,
Wherein the first or second semiconductor layer is composed of a mixture of an N-type semiconductor organic material or an N-type semiconductor organic material and cadmium sulfide,
Wherein the first or second semiconductor layer is composed of a mixture of a P-type semiconductor organic material or a mixture of P-type semiconductor organic material and CIGS,
Wherein the silicon layer is made of a high transparency liquid silicone rubber including an organosilicone and silicon chemically bonded with oxygen or a silicone resin.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 하부 기판으로서 종이 또는 유기물 기판을 준비하는 단계와,
상기 하부 기판상에 하부 전극층을 형성하는 단계,
상기 하부 전극층상에 제1 도전형의 제1 반도체층을 형성하는 단계,
상기 제1 반도체층상에 제2 도전형의 제2 반도체층을 형성하는 단계,
상기 제2 반도체층상에 상부 전극층을 형성하는 단계 및,
상기 상부 전극층상에 실리콘층을 형성하는 단계를 구비하여 구성되는
상기 하부 전극층 형성단계는 진공증착법을 이용하거나, 또는 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 이용하여 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물을 하부 기판상에 도포하는 단계를 구비하여 구성될 수 있고,
상기 하부 기판이 종이로 구성될 경우, 상기 하부 전극층을 형성하기 전에 하부 기판을 진공 또는 비활성 가스 분위기내에서 열처리 하고,
상기 제1 또는 제2 반도체층 형성단계는 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 통해 N형 반도체 유기물 또는 N형 반도체 유기물과 황화카드뮴의 혼합물을 하부 전극층상에 도포하는 단계를 포함하여 구성되며,
상기 제1 또는 제2 반도체층 형성단계는 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 통해 P형 반도체 유기물 또는 P형 반도체 유기물과 CIGS의 혼합물을 하부 전극층상에 도포하는 단계를 포함하여 구성되고,
상기 상부 전극층 형성단계는 진공증착법을 이용하거나, 또는 잉크젯법 또는 스크린 인쇄법을 이용하여 도전성 유기물 또는 도전성 유기물과 도전성 무기물의 혼합물을 도포하는 단계를 구비하여 구성되며,
상기 실리콘층은 유기기를 함유한 규소(organosilicone)와 산소가 화학적으로 결합된 실리콘(Silicone), 또는 실리콘 수지를 포함하는 고투명성 액상 실리콘 고무가 사용되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법
Preparing a paper or organic substrate as a lower substrate,
Forming a lower electrode layer on the lower substrate,
Forming a first semiconductor layer of a first conductivity type on the lower electrode layer,
Forming a second semiconductor layer of a second conductivity type on the first semiconductor layer,
Forming an upper electrode layer on the second semiconductor layer,
And forming a silicon layer on the upper electrode layer
The lower electrode layer forming step may include a step of applying a conductive organic material or a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material onto the lower substrate by using a vacuum deposition method or an ink jet method or a screen printing method,
When the lower substrate is made of paper, the lower substrate is subjected to heat treatment in a vacuum or an inert gas atmosphere before forming the lower electrode layer,
The first or second semiconductor layer forming step may include applying a mixture of an N-type semiconductor organic material or an N-type semiconductor organic material and cadmium sulfide on the lower electrode layer by an inkjet method or a screen printing method,
The first or second semiconductor layer forming step may include a step of applying a mixture of P-type semiconductor organic material or P-type semiconductor organic material and CIGS on the lower electrode layer by an inkjet method or a screen printing method,
The upper electrode layer forming step may include a step of applying a conductive organic material or a mixture of a conductive organic material and a conductive inorganic material by using a vacuum deposition method or an inkjet method or a screen printing method,
Wherein the silicon layer is formed of a high transparency liquid silicone rubber including an organic group-containing silicon (organosilicone) and oxygen chemically bonded to silicon (Silicone) or a silicone resin.
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