KR101718796B1 - Solar cell using photon conversion and method for manufacturing the same - Google Patents

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신명훈
김형석
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Abstract

A solar cell is disclosed. The solar cell includes: a transparent substrate; a first transparent electrode layer which is formed on the rear side of the transparent substrate; a light absorption layer which is formed on the rear side of the first transparent electrode layer; a second transparent electrode layer which is formed on the rear side of the light absorption layer; and a light conversion reflector which is formed on the rear side of the second transparent electrode layer. The light conversion reflector reflects incident light to the light absorption layer by changing a wavelength of the incident light. Accordingly, the present invention can improve photoelectric conversion efficiency.

Description

광자변환 기술을 이용한 태양 전지 및 그 제조 방법{SOLAR CELL USING PHOTON CONVERSION AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photovoltaic cell,

본원은 광자변환 기술을 이용한 태양 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solar cell using a photon conversion technique and a method of manufacturing the same.

석유, 석탄 등과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히, 대체 에너지의 일환으로서, 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다.Exhaustion of existing energy resources such as petroleum and coal has been predicted and interest in alternative energy to replace them is increasing. Particularly, as a part of alternative energy, a solar cell that produces electric energy from solar energy is attracting attention.

태양 전지(Solar Cell 또는 Photovoltaic Cell)는 태양 광을 직접 전기로 변환시키는 태양 광 발전의 핵심소자이다. Solar cells (photovoltaic cells or solar cells) are the core elements of solar power generation that convert sunlight directly into electricity.

구체적으로, 태양 전지의 광 흡수 층에 광이 입사되면 전자-정공 쌍이 생성되는데, pn 접합부에 형성된 전기장에 의해 전자는 n층으로, 정공은 p층으로 이동됨에 따라 pn간에 기전력(광기전력: Photovoltage)이 발생하게 된다. 이때 양단의 전극에 부하를 연결하면 전류가 흐르게 된다.Specifically, when light is incident on the light absorbing layer of a solar cell, electron-hole pairs are generated. The electrons are moved to the n layer by the electric field formed at the pn junction and the holes are moved to the p layer. As a result, the electromotive force (photovoltage ). At this time, when a load is connected to the electrodes at both ends, current flows.

그런데, 이와 같은 종래의 태양 전지에 의하면, 입사되는 광의 특정 파장 범위만이 광 흡수 층에 흡수되어 전기 에너지로 변환되고, 그 외의 파장 범위의 광은 광 흡수 층을 투과하여 광전 변환 효율이 낮다는 문제점이 있었다.However, according to such a conventional solar cell, only a specific wavelength range of incident light is absorbed in the light absorbing layer to be converted into electric energy, and light in the other wavelength range is transmitted through the light absorbing layer to lower the photoelectric conversion efficiency There was a problem.

본원의 배경이 되는 기술은 한국특허공개공보 제2011-0025581호에 개시되어 있다.The background technology of the present application is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-0025581.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 광전 변환 효율이 향상된 태양 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a solar cell with improved photoelectric conversion efficiency and a method of manufacturing the same.

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들도 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.It should be understood, however, that the technical scope of the embodiments of the present invention is not limited to the above-described technical problems, and other technical problems may exist.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면에 따른 태양 전지는, 태양 전지에 있어서, 투명 기판; 상기 투명 기판의 후면에 형성되는 제1 투명 전극 층; 상기 제1 투명 전극 층의 후면에 형성되는 광 흡수 층; 상기 광 흡수 층의 후면에 형성되는 제2 투명 전극 층; 및 상기 제2 투명 전극 층의 후면 상에 형성되는 광 변환 반사체를 포함하되, 상기 광 변환 반사체는, 전방으로부터 입사되는 광의 파장을 변화시켜 상기 광 흡수 층으로 반사시킬 수 있다.As a technical means for achieving the above technical object, a solar cell according to the first aspect of the present invention is a solar cell comprising: a transparent substrate; A first transparent electrode layer formed on a rear surface of the transparent substrate; A light absorbing layer formed on a rear surface of the first transparent electrode layer; A second transparent electrode layer formed on a rear surface of the light absorbing layer; And a photo-conversion reflector formed on a rear surface of the second transparent electrode layer, wherein the photo-conversion reflector changes the wavelength of light incident from the front and reflects the light to the light-absorbing layer.

또한, 본원의 제2 측면에 따른 태양 전지 제조 방법은, 태양 전지의 제조 방법에 있어서, 투명 기판을 준비하는 단계; 상기 투명 기판의 후면에 제1 투명 전극 층을 형성하는 단계; 상기 제1 투명 전극 층의 후면에 광 흡수 층을 형성하는 단계; 상기 광 흡수 층의 후면에 제2 투명 전극 층을 형성하는 단계; 및 상기 제2 투명 전극 층의 후면 상에 광 변환 반사체를 형성하는 단계를 포함하되, 상기 광 변환 반사체는, 전방으로부터 입사되는 광의 파장을 변화시켜 상기 광 흡수 층으로 반사시킬 수 있다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a solar cell, comprising: preparing a transparent substrate; Forming a first transparent electrode layer on a rear surface of the transparent substrate; Forming a light absorbing layer on the rear surface of the first transparent electrode layer; Forming a second transparent electrode layer on the rear surface of the light absorbing layer; And forming a photo-conversion reflector on the rear surface of the second transparent electrode layer, wherein the photo-conversion reflector changes the wavelength of light incident from the front and reflects the light onto the light-absorbing layer.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-described task solution is merely exemplary and should not be construed as limiting the present disclosure. In addition to the exemplary embodiments described above, there may be additional embodiments in the drawings and the detailed description of the invention.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 광 흡수 층으로 입사된 광 중 광 흡수 층에 흡수될 수 있는 파장을 가진 광은 광 흡수 층에 흡수될 수 있고, 광 흡수 층에 흡수되지 못하여 광 변환 반사체로 입사된 광은 광 변환 반사체에 의해 광 흡수 층에 흡수될 수 있는 파장의 광으로 변환된 후, 광 흡수 층으로 반사되어 광 흡수 층에 흡수될 수 있다. 이에 따라, 광 흡수 층의 광 흡수율이 향상되어 광전 변환 효율이 향상된 태양 전지 및 그 제조 방법이 구현될 수 있다.According to the above-mentioned problem solving means, light having a wavelength that can be absorbed in the light absorbing layer among the light incident on the light absorbing layer can be absorbed by the light absorbing layer, is not absorbed into the light absorbing layer, Can be converted into light having a wavelength that can be absorbed by the light absorption layer by the light conversion reflector, and then reflected by the light absorption layer and absorbed by the light absorption layer. Accordingly, a solar cell having an improved light absorption rate of the light absorption layer and improved photoelectric conversion efficiency and a manufacturing method thereof can be realized.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 광 변환 반사체를 확대 도시한 개략적인 단면도이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 광 변환 반사체를 전방에서 바라본 개략적인 평면도이다.
도 4a는 은 패턴이 850 nm의 상호 간격을 두고 형성된 경우의 집광 효과가 FDTD(finite-difference time-domain) 시뮬레이션에 의해 도시된 도면이다.
도 4b는 은 패턴이 1000 nm의 상호 간격을 두고 형성된 경우의 집광 효과가 FDTD시뮬레이션에 의해 도시된 도면이다
도 4c는 은 패턴이 850 nm 및 1000 nm의 상호 간격을 반복하며 형성된 경우의 입사된 광의 파장별 상대적 집광률을 FDTD 시뮬레이션의 결과에 따라 도시한 그래프이다.
도 5는 볼록 렌즈에 의해 광 변환 반사체에 광이 집광되는 것을 설명하기 위해 도 1의 제1 투명 전극 층, 광 흡수 층, 제2 투명 전극 층 등을 도시하지 않은 개념도이다.
도 6은 도 1에 볼록 렌즈의 곡률 반경, 볼록 렌즈의 높이, 볼록 렌즈의 중심과 이웃하는 볼록 렌즈의 중심간의 거리 등을 도시한 도면이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 볼록 렌즈의 배열 형태를 설명하기 위해 볼록 렌즈가 형성된 유리 기판을 후방에서 바라보고 도시한 개략적인 평면도이다.
도 8은 텍스쳐링된 산화아연을 기반으로 하는 투명 전극과 파장에 따른 헤이즈 곡선이다.
도 9는 본원의 일 실시예에 따른 투명 기판이 준비되는 단계를 설명하기 위한 개략적인 개념 단면도이다.
도 10은 본원의 일 실시예에 따른 투명 기판에 볼록 렌즈를 형성하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 개념 단면도이다.
도 11은 본원의 일 실시예에 따른 제1 투명 전극 층, 광 흡수 층 및 제2 투명 전극 층을 형성하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 개념 단면도이다.
도 12는 본원의 일 실시예에 따른 투명 모재 상에 광 변환 반사체가 형성되는 단계를 설명하기 위한 개략적인 개념 단면도이다.
도 13은 본원의 일 구현예에 따른 광 변환 층이 형성되는 단계를 설명하기 위한 개략적인 개념 단면도이다.
도 14는 본원의 다른 구현예에 따른 광 변환 층이 형성되는 단계를 설명하기 위한 개략적인 개념 단면도이다.
도 15는 본원의 일 실시예에 따른 제1 투명 전극 층, 광 흡수 층 및 제2 투명 전극 층이 형성된 투명 기판에 광 변환 반사체가 형성되는 단계를 설명하기 위한 개략적인 개념 단면도이다.
1 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to an embodiment of the present invention;
2 is a schematic cross-sectional view of an enlarged view of a photo-conversion reflector according to an embodiment of the present invention;
3 is a schematic plan view of a photoconversion reflector according to one embodiment of the present invention as viewed from the front.
Fig. 4A is a diagram showing the condensing effect when a silver pattern is formed with mutual spacing of 850 nm by a finite-difference time-domain (FDTD) simulation.
Fig. 4B is a diagram showing the condensing effect when the silver patterns are formed with mutual spacing of 1000 nm by the FDTD simulation
FIG. 4C is a graph showing the relative light-collecting ratio of the incident light with respect to the wavelength when the silver pattern is repeatedly formed at intervals of 850 nm and 1000 nm according to the results of the FDTD simulation.
Fig. 5 is a conceptual diagram showing the first transparent electrode layer, the light absorbing layer, the second transparent electrode layer, and the like in Fig. 1 for explaining that light is condensed on the light conversion reflector by the convex lens.
Fig. 6 is a diagram showing the radius of curvature of the convex lens, the height of the convex lens, the distance between the center of the convex lens and the center of the neighboring convex lens in Fig.
FIG. 7 is a schematic plan view showing a glass substrate on which a convex lens is formed, which is viewed from the rear, in order to explain the arrangement of the convex lenses according to one embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph of a haze curve according to a transparent electrode and a wavelength based on textured zinc oxide.
9 is a schematic conceptual cross-sectional view illustrating a step of preparing a transparent substrate according to an embodiment of the present invention.
10 is a schematic conceptual cross-sectional view illustrating a step of forming a convex lens on a transparent substrate according to an embodiment of the present invention.
11 is a schematic conceptual cross-sectional view illustrating a step of forming a first transparent electrode layer, a light absorption layer, and a second transparent electrode layer according to an embodiment of the present invention.
12 is a schematic conceptual cross-sectional view illustrating a step of forming a photo-conversion reflector on a transparent base material according to an embodiment of the present invention.
13 is a schematic conceptual cross-sectional view illustrating a step of forming a light conversion layer according to an embodiment of the present invention.
14 is a schematic conceptual cross-sectional view illustrating a step of forming a light conversion layer according to another embodiment of the present invention.
15 is a schematic conceptual cross-sectional view illustrating a step of forming a photo-conversion reflector on a transparent substrate having a first transparent electrode layer, a light absorption layer, and a second transparent electrode layer according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, the same reference numbers are used throughout the specification to refer to the same or like parts.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it is not limited to a case where it is "directly connected" but also includes the case where it is "electrically connected" do.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.It will be appreciated that throughout the specification it will be understood that when a member is located on another member "top", "top", "under", "bottom" But also the case where there is another member between the two members as well as the case where they are in contact with each other.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when an element is referred to as "including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

참고로, 본원의 실시예에 관한 설명 중 방향이나 위치와 관련된 용어(전방, 전면, 후방, 후면 등)는 광 변환 층을 기준으로 투명 기판이 배치된 방향을 전방으로 하여 설정한 것이다. 예를 들어, 도 1을 보았을 때, 광 변환 층을 기준으로 투명 기판이 배치된 방향이 전방, 광 변환 층을 기준으로 투명 기판이 배치된 방향을 향하는 면이 전면, 광 변환 층을 기준으로 반사 층이 배치된 방향이 후방, 광 변환 층을 기준으로 반사 층이 배치된 방향을 향하는 면이 후면 등이 될 수 있다. 다만, 본원의 실시예의 제조 및 실제적인 적용에 있어서는, 전면이 상측을 향하게 배치되는 등 다양한 방향으로의 배치가 가능할 수 있다. For reference, the terms related to directions and positions (front, front, rear, rear, etc.) in the description of the embodiments of the present application are set with the direction in which the transparent substrate is disposed with respect to the light conversion layer forward. For example, referring to FIG. 1, the direction in which the transparent substrate is disposed on the basis of the light conversion layer is front, the surface facing the direction in which the transparent substrate is disposed on the light conversion layer is the front, The direction in which the layer is disposed may be rear, and the surface facing the direction in which the reflective layer is disposed with respect to the light conversion layer may be the rear surface. However, in the manufacturing and practical application of the embodiments of the present application, it is possible to arrange them in various directions such that the front surface faces upward.

본원은 태양 전지 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell and a manufacturing method thereof.

우선, 본원의 일 실시예에 따른 태양 전지(이하 '본 태양 전지'라 함)에 대해 설명한다.First, a solar cell according to one embodiment of the present invention (hereinafter referred to as "the present solar cell") will be described.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to an embodiment of the present invention;

도 1을 참조하면, 본 태양 전지는 투명 기판(11)을 포함한다. 투명 기판(11)은 후술하는 구성을 지지하면서 광이 투과할 수 있는 투명한 재질로 형성되는 구성으로서, 예시적으로, 유리를 포함하는 재질로 이루어질 수 있다. 다만, 투명 기판(11)의 재질은 이에 한정되지 않으며, 다른 예로서, 투명한 고분자 재질로 이루어지는 기판이 투명 기판(11)으로 적용될 수 있다.Referring to FIG. 1, the present solar cell includes a transparent substrate 11. The transparent substrate 11 is formed of a transparent material capable of transmitting light while supporting the structure described later, and may be made of a material including glass as an example. However, the material of the transparent substrate 11 is not limited thereto. As another example, a substrate made of a transparent polymer material may be used as the transparent substrate 11.

또한, 도 1을 참조하면, 본 태양 전지는 투명 기판(11)의 후면에 형성되는 제1 투명 전극 층(12)을 포함한다. 예시적으로, 알루미늄(Al)이 도핑된 이산화주석(SnO2)이 제1 투명 전극 층(12)으로 적용될 수 있다. 또는, 갈륨(Ga) 및 알루미늄(Al) 중 하나 이상이 도핑된 산화아연(ZnO)이 제1 투명 전극 층(12)으로 적용될 수 있다.Referring to FIG. 1, the solar cell includes a first transparent electrode layer 12 formed on the rear surface of a transparent substrate 11. Illustratively, aluminum (Al) -doped tin dioxide (SnO2) can be applied as the first transparent electrode layer 12. Alternatively, zinc oxide (ZnO) doped with at least one of gallium (Ga) and aluminum (Al) may be applied as the first transparent electrode layer 12.

또한, 도 1을 참조하면, 본 태양 전지는 제1 투명 전극 층(12)의 후면에 형성되는 광 흡수 층(13)을 포함한다. 광 흡수 층(13)은 입사된 광 중 적어도 일부를 흡수한다. 광이 흡수되면, 전자-정공 쌍이 형성되고, 전기장에 의해 전자는 n층으로 이동되고, 정공은 p층으로 이동되며, 이에 따라, 광기전력이 발생될 수 있다.1, the present solar cell includes a light absorbing layer 13 formed on the rear surface of the first transparent electrode layer 12. The light absorbing layer 13 absorbs at least a part of the incident light. When light is absorbed, electron-hole pairs are formed, electrons are moved to the n-layer by the electric field, and holes are moved to the p-layer, whereby the photovoltaic power can be generated.

또한, 도 1을 참조하면, 본 태양 전지는 광 흡수 층(13)의 후면에 형성되는 제2 투명 전극 층(14)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the solar cell includes a second transparent electrode layer 14 formed on the rear surface of the light absorbing layer 13.

예시적으로, 알루미늄(Al)이 도핑된 이산화주석(SnO2)이 제2 투명 전극 층(14)으로 적용될 수 있다. 또는, 갈륨(Ga) 및 알루미늄(Al) 중 하나 이상이 도핑된 산화아연(ZnO)이 제1 투명 전극 층(14)으로 적용될 수 있다.Illustratively, aluminum (Al) -doped tin dioxide (SnO2) can be applied as the second transparent electrode layer 14. Alternatively, zinc oxide (ZnO) doped with at least one of gallium (Ga) and aluminum (Al) may be applied as the first transparent electrode layer 14.

광 흡수 층(13)은 전방으로부터 입사되어 투명 기판(11) 및 제1 투명 전극 층(12)을 투과한 광 중 적어도 일부 및 후방으로부터 입사되어 제2 투명 전극 층(14)을 투과하는 광 중 적어도 일부를 흡수할 수 있다.The light absorbing layer 13 is made of at least a part of the light incident from the front and transmitted through the transparent substrate 11 and the first transparent electrode layer 12 and the light incident from the rear side and transmitted through the second transparent electrode layer 14 At least a part of which can be absorbed.

예시적으로, 광 흡수 층(13)은, 입사되는 광 중 특정 범위의 파장을 갖는 광을 흡수할 수 있다. 이를테면, 단파장의 광을 흡수할 수 있다. 흡수된 광은 전력으로 변환된다.Illustratively, the light absorbing layer 13 can absorb light having a specific range of wavelengths of incident light. For example, it can absorb light of short wavelength. The absorbed light is converted into electric power.

또한, 자세히 후술하겠지만, 제1 투명 전극 층(12)은 광 흡수 층(13)이 흡수할 수 있는 광은 최대한 산란시킬 수 있다. 예시적으로, 광 흡수 층(13)이 단파장의 광을 흡수하는 경우, 제1 투명 전극 층(12)은 단파장의 광을 최대한 산란시킬 수 있다. As will be described later in detail, the first transparent electrode layer 12 can scatter light that can be absorbed by the light absorbing layer 13 as much as possible. Illustratively, when the light absorbing layer 13 absorbs light having a short wavelength, the first transparent electrode layer 12 can scatter light with a short wavelength as much as possible.

이에 따라, 광 흡수 층(13)에 흡수될 수 있는 광은 광 흡수 층(13) 내에서 최대한 긴 거리를 진행하게 되고, 광 흡수 층(13)에 대한 광의 흡수율이 증가될 수 있다.Accordingly, the light that can be absorbed by the light absorbing layer 13 travels a longest distance in the light absorbing layer 13, and the light absorbing rate with respect to the light absorbing layer 13 can be increased.

또한, 도 1을 참조하면, 본 태양 전지는 제2 투명 전극 층(14)의 후면 상에 형성되는 광 변환 반사체(2)를 포함한다.1, the present solar cell includes a photo-conversion reflector 2 formed on the rear surface of the second transparent electrode layer 14. The photo-

광 변환 반사체(2)는 전방으로부터 입사되는 광의 파장을 변화시켜 광 흡수 층(13)으로 반사시킨다.The photo-conversion reflector 2 changes the wavelength of the light incident from the front and reflects it to the light absorbing layer 13.

즉, 투명 기판(11)을 통과한 광 중 광 흡수 층(13)에 미 흡수되어 광 흡수 층(13)을 통과한 광은 광 변환 반사체(2)에 의해 파장이 변화되어 광 흡수 층(13)으로 반사될 수 있다. 이때, 광 변환 반사체(2)는 입사되는 광의 파장을 광 흡수 층(13)이 흡수할 수 있는 파장으로 변화시킬 수 있다.That is, the light that has not been absorbed by the light absorbing layer 13 and has passed through the light absorbing layer 13 among the light having passed through the transparent substrate 11 is changed in wavelength by the light converting reflector 2, ). ≪ / RTI > At this time, the light conversion reflector 2 can change the wavelength of the incident light to a wavelength that the light absorption layer 13 can absorb.

이와 같이, 광 변환 반사체(2)에 의해, 투명 기판(11)을 통과하여 입사된 광 중 광 흡수 층(13)에 미 흡수되어 광 흡수 층을 통과한 광은 광 흡수 층(13)에 흡수 될 수 있다.As described above, light that has not been absorbed in the light absorbing layer 13 and has passed through the light absorbing layer among light incident through the transparent substrate 11 and absorbed by the light absorbing layer 13 is absorbed by the light converting reflector 2 .

상술한 바와 같이, 광 흡수 층(13)으로 입사된 광 중 광 흡수 층(13)에 흡수된 광이 전기로 변환될 수 있다. 따라서, 광전 변환 효율을 향상시키기 위해서는, 광 흡수 층(13)의 광 흡수율이 향상되어야 한다.As described above, light absorbed in the light absorbing layer 13 among the light incident on the light absorbing layer 13 can be converted into electricity. Therefore, in order to improve the photoelectric conversion efficiency, the light absorptivity of the light absorbing layer 13 must be improved.

본 태양 전지에 따르면, 광 흡수 층(13)으로 입사된 광 중 광 흡수 층(13)에 흡수될 수 있는 파장을 가진 광은 광 흡수 층(13)에 흡수될 수 있고, 광 흡수 층(13)에 흡수되지 못한 광은 광 변환 반사체(2)에 의해 광 흡수 층(13)에 흡수될 수 있는 파장의 광으로 변환된 후, 광 흡수 층(13)으로 반사되어 광 흡수 층(13)에 흡수될 수 있다. 이에 따라, 광 흡수 층(13)의 광 흡수율이 향상되어 광전 변환 효율이 향상될 수 있다.According to this solar cell, light having a wavelength that can be absorbed in the light absorbing layer 13 among the light incident on the light absorbing layer 13 can be absorbed by the light absorbing layer 13, and the light absorbing layer 13 Is converted into light having a wavelength that can be absorbed by the light absorbing layer 13 by the light conversion reflector 2 and then is reflected by the light absorbing layer 13 to be incident on the light absorbing layer 13 Can be absorbed. Accordingly, the light absorptivity of the light absorbing layer 13 can be improved and the photoelectric conversion efficiency can be improved.

또한, 제1 투명 전극 층(12)은 광 흡수 층(13)이 흡수하지 못하는 파장의 광은 산란되지 않고 광 변환 반사체(2)에 이르게 함으로써, 광 흡수 층(13)에 흡수되지 못한 광과 광 변환 반사체(2)의 접촉률을 향상시켜 미 흡수된 광의 파장 변화율을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 본 태양 전지의 효율이 극대화될 수 있다.The first transparent electrode layer 12 is formed by the light which is not absorbed by the light absorption layer 13 and the light which is not absorbed by the light absorption layer 13 by causing the light of wavelengths not absorbed by the light absorption layer 13 to reach the light conversion reflector 2 without scattering It is possible to improve the contact ratio of the photo-conversion reflector 2 and improve the wavelength change rate of the non-absorbed light. Thus, the efficiency of the present solar cell can be maximized.

도 1을 참조하면, 광 변환 반사체(2)는, 제2 투명 전극 층(14)의 후면 상에 형성되는 광 변환 층(21)을 포함할 수 있다. 광 변환 층(21)은 입사되는 광의 파장을 변화시킬 수 있다.Referring to FIG. 1, the photo-conversion reflector 2 may include a photo-conversion layer 21 formed on the rear surface of the second transparent electrode layer 14. The light conversion layer 21 can change the wavelength of the incident light.

예시적으로, 광 변환 층(21)은 업컨버팅 나노 파티클(upconverting nano particle, 상향광변환재)을 포함하는 재질일 수 있다. 업컨버팅 나노 파티클은 장파장의 광을 단파장으로 변환할 수 있다. 예시적으로, 980 nm대역 근처의 광을 550 nm 대역 근처의 광으로 변환할 수 있다. 이러한, 업컨버팅 나노 파티클로서, Angewandte Chemie International Edition에서 H. Schfer와 M. Haase이 기술한 재료들이 적용될 수 있다. 또한, 도 1에 나타난 바와 같이, 광 변환 반사체(2)는, 광 변환 층(21)의 후면 상에 형성되는 반사 층(22)을 포함할 수 있다. 반사 층(22)은, 광 변환 층(21)에 의해 파장이 변환된 광을 광 흡수 층(13)으로 반사시킬 수 있다.Illustratively, the photo-conversion layer 21 may be a material comprising an upconverting nano particle. Upconverting nanoparticles can convert long wavelength light into short wavelengths. Illustratively, light near the 980 nm band can be converted to light near the 550 nm band. As such upconverting nanoparticles, materials described by H. Schfer and M. Haase in Angewandte Chemie International Edition can be applied. 1, the photo-conversion reflector 2 may include a reflective layer 22 formed on the back surface of the photo-conversion layer 21. The photo- The reflective layer 22 can reflect the light whose wavelength has been converted by the light conversion layer 21 to the light absorption layer 13.

도 2는 본원의 일 실시예에 따른 광 변환 반사체를 확대 도시한 개략적인 단면도이고, 도 3은 본원의 일 실시예에 따른 광 변환 반사체를 전방에서 바라본 개략적인 평면도이다. 다만, 도 3의 (a)는 은 패턴(212) 및 은 범프(221)가 1차원적으로 배열(선 배열)되는 형상이고, 도 3의 (b) 및 (c) 각각은 은 패턴(212) 및 은 범프(212)가 2차원적으로 배열되는 형상이다.FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an enlarged view of a photo-conversion reflector according to one embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic plan view of a photo-conversion reflector viewed from the front according to an embodiment of the present invention. 3 (b) and 3 (c) show a silver pattern 212 and silver bump 221, respectively, in which the silver pattern 212 and the silver bump 221 are arranged one-dimensionally And silver bumps 212 are two-dimensionally arranged.

보다 구체적으로, 도 3의 (b)는 복수개의 은 범프(212)가 바둑판 형태로 격자 배열되는 구현예이고, 도 3의 (c)는 하나의 은 범프(212)를 둘러싸는 이웃하는 은 범프(212)가 육각 무늬를 이루도록 복수개의 은 범프(212)가 배열되는 것이다. 또한, 참고로, 도 3의 (a), (b) 및 (c)에 있어서, 점선을 따라 절개한 단면이 도 2에 대응하는 단면일 수 있다.3 (b) is an embodiment in which a plurality of silver bumps 212 are arranged in a lattice pattern in a grid pattern, and FIG. 3 (c) is an embodiment in which a silver bump 212 surrounding one silver bump 212 And a plurality of silver bumps 212 are arranged so that the plurality of silver bumps 212 form a hexagonal pattern. 3 (a), 3 (b) and 3 (c), the cross section cut along the dotted line may be the cross section corresponding to FIG.

도 2에 나타난 바와 같이, 반사 층(22)의 전면에는, 광 변환 층(21)을 향하는 방향으로 돌출 형성되는 복수 개의 은 범프(221)(Ag Bump)가 상호 간격을 두고 구비될 수 있다.As shown in FIG. 2, a plurality of silver bumps 221 (Ag Bump) protruding in the direction toward the light conversion layer 21 may be provided on the front surface of the reflective layer 22 with a gap therebetween.

반사 층(22)은 은을 포함하는 재질일 수 있다. 또한, 은 범프(221)는 은(Ag)을 포함하는 재질일 수 있다. 은 범프(221)는 상호 간격을 두고 형성될 수 있다. The reflective layer 22 may be a material containing silver. The silver bumps 221 may be made of a material containing silver (Ag). The bumps 221 may be formed at mutually spaced intervals.

또한, 도 2 및 도 3을 참조하면, 광 변환 층(21)의 전면에는 복수 개의 은 범프(221) 각각을 소정의 간격을 두고 둘러싸는 형태로 함몰된 음각부(211)가 형성될 수 있다. 또한, 도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, 음각부(211)에는 은 패턴(212)이 형성될 수 있다.2 and 3, a depressed depressed portion 211 may be formed on the front surface of the photo-conversion layer 21 so as to surround each of the plurality of silver bumps 221 with a predetermined gap therebetween . 2 and 3, a silver pattern 212 may be formed on the engraved portion 211. In addition,

도 2를 참조하면, 은 범프(221)를 가로지르도록 절개한 단면 상에서, 은 패턴(212)은 간격을 두고 형성될 수 있다. 참고로, 도 3의 (b) 및 (c)를 참조하면, 은 패턴(212)은 서로 연속적으로 연결되어 있는 패턴일 수 있다. 즉, 본원에서 은 패턴(212)의 간격이라 함은 도 2와 같은 단면 상에서 나타나는 은 패턴(212) 간의 이격된 거리를 의미하는 것일 수 있다.Referring to FIG. 2, on a cross section cut across the silver bumps 221, silver patterns 212 may be formed at intervals. Referring to FIGS. 3 (b) and 3 (c), the silver pattern 212 may be a pattern continuously connected to each other. In other words, the spacing of the silver patterns 212 in the present invention may mean the distances between the silver patterns 212 appearing on the cross section as shown in FIG.

예를 들어, 은 패턴(212)은 850 nm 이하의 상호 간격을 두고 형성될 수 있다. 또는, 은 패턴(212)은 1000 nm 이하의 상호 간격을 두고 형성될 수 있다.For example, silver patterns 212 may be formed with a spacing of 850 nm or less. Alternatively, the silver patterns 212 may be formed with an interval of 1000 nm or less.

도 4a는 은 패턴(212)이 850 nm의 상호 간격을 두고 형성된 경우의 집광 효과가 FDTD(finite-difference time-domain) 시뮬레이션에 의해 도시된 도면이고, 도 4b는 은 패턴(212)이 1000 nm의 상호 간격을 두고 형성된 경우의 집광 효과가 FDTD시뮬레이션에 의해 도시된 도면이다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 은 패턴(212) 간의 간격이 850 nm 및 1000 nm인 경우 각각에 대한 집광 효과를 확인할 수 있다.FIG. 4A is a view showing a convergence effect in the case where the silver patterns 212 are formed with a mutual spacing of 850 nm, and FIG. 4B is a view in which the silver patterns 212 are formed by 1000 nm The light condensing effect in the case of being formed with mutual spacing is shown by FDTD simulation. Referring to FIGS. 4A and 4B, when the distance between the silver patterns 212 is 850 nm and 1000 nm, the light collecting effect can be confirmed, respectively.

이처럼, 은 패턴(212)은 850 nm 또는 1000 nm의 상호 간격을 두고 형성될 수 있다. 다만, 은 패턴(212)의 간격은 이에만 한정되는 것은 아니며, 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있는 방향으로 다양한 설계 변경이 가능할 수 있다.As such, the silver patterns 212 may be formed with a mutual spacing of 850 nm or 1000 nm. However, the intervals of the silver patterns 212 are not limited thereto, and various design changes can be made in a direction to improve the photoelectric conversion efficiency.

다른 예로, 은 패턴(212)은 일정한 규칙을 갖는 상호 간격을 두고 형성될 수 있다. 이를 테면, 은 패턴(212)은 850 nm 및 1000 nm의 2가지 간격이 교번되도록 형성될 수 있다.As another example, the silver patterns 212 may be formed at mutually spaced intervals with a certain rule. For example, the silver pattern 212 may be formed such that two intervals of 850 nm and 1000 nm are alternated.

도 4c는 은 패턴(212)이 850 nm 및 1000 nm의 상호 간격을 반복하며 형성된 경우 입사된 광의 파장별 상대적 집광률을 FDTD 시뮬레이션의 결과에 따라 도시한 그래프이다. 도 4c에 따르면, 은 패턴(212)이 850 nm 및 1000 nm의 상호 간격을 반복하며 형성되는 경우, 980 nm 대역의 파장의 광이 강하게 집광되는 것을 확인할 수 있다.4C is a graph showing the relative light-collecting ratio of the incident light with respect to the wavelength according to the result of the FDTD simulation when the silver pattern 212 is repeatedly formed at intervals of 850 nm and 1000 nm. According to FIG. 4C, when the silver pattern 212 is repeatedly formed at intervals of 850 nm and 1000 nm, it can be confirmed that light of a wavelength of 980 nm is strongly condensed.

또한, 은 패턴(212)은 패터닝(patterning) 이나, 임프린팅(imprinting)에 의해 음각부(211)(음각부의 바닥면)에 도포될 수 있다. In addition, the silver pattern 212 may be applied to the engraved portion 211 (bottom surface of the engraved portion) by patterning or imprinting.

정리하면, 복수 개의 음각부(211) 및 은 패턴(212)에 의해, 광 변환 층(21)으로 입사되는 광은 광 변환 층(21)에서 집광될 수 있다. 다시 말해, 복수 개의 음각부(211)는 광 변환 층(21)으로 입사되는 광을 집광시키는 주기적 미세 광학 구조이다. 이에 따라, 광의 파장 변환 효율을 향상시킬 수 있다.In summary, the light incident on the light conversion layer 21 can be condensed by the light conversion layer 21 by the plurality of intaglio portions 211 and the silver pattern 212. In other words, the plurality of engraved portions 211 is a periodic micro-optical structure for condensing the light incident on the light conversion layer 21. Thus, the wavelength conversion efficiency of light can be improved.

도 5는 볼록 렌즈에 의해 광 변환 반사체에 광이 집광되는 것을 설명하기 위해 도 1의 제1 투명 전극 층, 광 흡수 층, 제2 투명 전극 층 등을 도시하지 않은 개념도이고, 도 6은 도 1에 볼록 렌즈의 곡률 반경, 볼록 렌즈의 높이, 볼록 렌즈의 중심과 이웃하는 볼록 렌즈의 중심간의 거리 등을 도시한 도면이다.FIG. 5 is a conceptual view showing the first transparent electrode layer, the light absorbing layer, the second transparent electrode layer, and the like in FIG. 1 for explaining light condensed by the convex lens on the light conversion reflector, The radius of curvature of the convex lens, the height of the convex lens, the distance between the center of the convex lens and the center of the neighboring convex lens, and the like.

도 1, 도 5 및 도 6 에 나타난 바와 같이, 투명 기판(11)은, 그를 투과하는 광이 집광되도록, 그의 후면으로부터 후측으로 돌출 형성되는 복수 개의 볼록 렌즈(111)를 포함할 수 있다. As shown in Figs. 1, 5 and 6, the transparent substrate 11 may include a plurality of convex lenses 111 protruding rearward from the rear surface thereof so that light transmitted therethrough is condensed.

이 때, 도 5 및 도 6을 함께 참조하면, 광 변환 반사체(2)는 그 전면이 볼록 렌즈(111)에 의해 집광되어 광 흡수 층(13)을 통과한 광의 초점에 형성되도록, 투명 기판(11)으로부터 미리 설정된 간격(D)을 두고 형성될 수 있다. 5 and 6 together, the photoconversion reflector 2 is formed so that the entire surface of the photoconversion reflector 2 is converged by the convex lens 111 and is formed at the focus of the light that has passed through the optical absorption layer 13 11) at a predetermined interval (D).

이에 따라, 광 흡수 층(13)에 흡수되지 못하고 광 흡수 층(13)을 통과하는 광은 볼록 렌즈(111)에 의해 광 변환 반사체(2)에 집광될 수 있다.Accordingly, the light that is not absorbed by the light absorbing layer 13 and passes through the light absorbing layer 13 can be focused on the light converting reflector 2 by the convex lens 111.

즉, 본 태양 전지는, 광 흡수 층(13)에 흡수되지 못하고 광 흡수 층(13)을 통과하는 광을 볼록 렌즈(111)를 이용해 거시적으로 광 변환 반사체(2)에 1차 집광시키고, 1차 집광된 광을, 상술한 바와 같은 음각부(211)를 이용해 광 변환 층(21)에 미시적으로 2차 집광함으로써, 광 변환 효율을 극대화할 수 있다. That is, in this solar cell, the light that is not absorbed by the light absorbing layer 13 and passes through the light absorbing layer 13 is primarily condensed on the light converting reflector 2 macroscopically using the convex lens 111, The light-converged light is microscopically focused on the light-converting layer 21 by using the above-described engraved portion 211, thereby maximizing the light conversion efficiency.

또한, 도 1 및 도 6에 나타난 바와 같이, 광 변환 반사체(2)가 제2 투명 전극 층(14)으로부터 미리 설정된 간격을 두고 형성되도록, 광 변환 반사체(2)와 제2 투명 전극 층(14) 사이에는 투명 충진재(3)가 형성될 수 있다.1 and 6, the photo-conversion reflector 2 and the second transparent electrode layer 14 (not shown) are formed so that the photo-conversion reflector 2 is formed at a predetermined interval from the second transparent electrode layer 14, A transparent filler 3 may be formed.

또한, 볼록 렌즈(111)의 굴절률은 투명 충진재(3)의 굴절률보다 더 클 수 있다. 이에 따라, 도 5에 나타난 바와 같이, 볼록 렌즈(111)에 의한 집광 효과가 발휘될 수 있다.Further, the refractive index of the convex lens 111 may be larger than the refractive index of the transparent filler 3. Accordingly, as shown in Fig. 5, the condensing effect by the convex lens 111 can be exerted.

또한, 미리 설정된 간격(D)은, 볼록 렌즈(111)의 초점 거리일 수 있다. 이에 따르면, 미리 설정된 간격(D)은 [수식 1]을 만족할 수 있다.The preset distance D may be the focal length of the convex lens 111. [ According to this, the preset interval D can satisfy [Expression 1].

[수식 1][Equation 1]

미리 설정된 간격(D)=(볼록 렌즈의 곡률 반경(R))/(볼록 렌즈의 굴절률(nL)-투명 충진재의 굴절률(nB))(The refractive index (n L ) of the convex lens - the refractive index (n B ) of the transparent filler)

또한, 도 6을 참조하면, 볼록 렌즈(111)의 가장 큰 단면의 직경(AL)은 볼록 렌즈(111)의 곡률 반경(R)의 1.4배 이하가 될 수 있다. 여기에서, 볼록 렌즈(11)의 가장 큰 단면의 직경(AL)이라 함은, 볼록 렌즈의 집광 효과가 이루어지는 부분의 직경을 의미할 수 있다. 또한, 볼록 렌즈(111)의 높이(HL)는 볼록 렌즈(111)의 곡률 반경(R)의 0.3배 이하가 될 수 있다. 또한, 볼록 렌즈(111)의 중심과 이웃하는 볼록 렌즈(111)의 중심간의 거리(PG)는 볼록 렌즈(111)의 곡률 반경(R)의 1.4 배 이상이 될 수 있다. 이에 따르면, 도 2에 나타난 바와 같은 볼록 렌즈(111)에 의한 투명 기판(11)의 굴곡 형성 각도(θ)가 145˚ 이상이 될 수 있다.6, the diameter A L of the largest cross-section of the convex lens 111 may be 1.4 times or less the radius of curvature R of the convex lens 111. Here, the diameter (A L ) of the largest cross-section of the convex lens 11 may mean the diameter of the portion where the converging effect of the convex lens is made. The height H L of the convex lens 111 may be 0.3 times or less the radius of curvature R of the convex lens 111. The distance P G between the center of the convex lens 111 and the center of the neighboring convex lens 111 may be 1.4 times or more the radius of curvature R of the convex lens 111. According to this, the bending angle? Of the transparent substrate 11 formed by the convex lens 111 as shown in Fig. 2 can be 145 degrees or more.

일반적으로, 굴곡이 있는 기판 표면에 실리콘 박막이 형성되면, 기판의 굴곡에 의해 성막된 실리콘 박막에 크랙(crack)이 형성되는바, 급격한 표면 변화는 광 흡수 층의 품질을 저하시켜 태양 전지의 효율을 저하시킬 수 있다.Generally, when a silicon thin film is formed on the surface of a bent substrate, a crack is formed in the silicon thin film formed by bending of the substrate. The abrupt surface change degrades the quality of the light absorbing layer, Can be reduced.

그러나, 본 태양 전지는, 볼록 렌즈(111)에 의한 투명 기판(11)의 굴곡 형성 각도(θ)를 145˚ 이상이 되게 함으로써, 투명 기판(11) 상에 제1 투명 전극 층(12), 광 흡수 층(13) 및 제2 투명 전극 층(14) 등의 형성 시, 제1 투명 전극 층(12), 광 흡수 층(13) 및 제2 투명 전극 층(14) 중 하나 이상에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.However, in this solar cell, the angle of bending of the transparent substrate 11 by the convex lens 111 is set to 145 deg. Or more so that the first transparent electrode layer 12, At least one of the first transparent electrode layer 12, the light absorbing layer 13 and the second transparent electrode layer 14 is cracked when the light absorbing layer 13 and the second transparent electrode layer 14 are formed. Can be prevented.

도 7은 본원의 일 실시예에 따른 볼록 렌즈의 배열 형태를 설명하기 위해 볼록 렌즈가 형성된 유리 기판을 후방에서 바라보고 도시한 개략적인 평면도이다.FIG. 7 is a schematic plan view showing a glass substrate on which a convex lens is formed, which is viewed from the rear, in order to explain the arrangement of the convex lenses according to one embodiment of the present invention.

도 7의 (a)에 나타난 바와 같이, 볼록 렌즈(111)의 중심은 이웃하는 볼록 렌즈(111)의 중심과 격자 무늬를 이룰 수 있다. As shown in Fig. 7 (a), the center of the convex lens 111 can form a lattice pattern with the center of the neighboring convex lens 111. [

또는, 도 7의 (b)에 나타난 바와 같이, 볼록 렌즈(111)를 둘러싸는 이웃하는 볼록 렌즈(111) 복수 개 각각의 중심은 육각형 무늬를 이룰 수 있다.Alternatively, as shown in Fig. 7 (b), the center of each of a plurality of neighboring convex lenses 111 surrounding the convex lens 111 may have a hexagonal pattern.

참고로, 도 7의 (a)에 나타난 바와 같이 볼록 렌즈(111)의 중심이 이웃하는 볼록 렌즈(111)의 중심과 격자 무늬를 이루는 경우의 단위 면적당 볼록 렌즈(111)의 집광 면적비보다 도 7의 (b)에 나타난 바와 같이 하나의 볼록 렌즈(111)를 둘러싸는 이웃하는 볼록 렌즈(111) 복수 개 각각의 중심이 육각형 무늬를 이루는 경우의 단위 면적당 볼록 렌즈(111)의 집광 면적비가 약 15% 증가될 수 있다.7A, the light-converging area ratio of the convex lens 111 per unit area in the case where the center of the convex lens 111 forms a lattice pattern with the center of the neighboring convex lens 111, The converging area ratio of the convex lens 111 per unit area in the case where the center of each of a plurality of neighboring convex lenses 111 surrounding one convex lens 111 forms a hexagonal pattern as shown in (b) of FIG. %. ≪ / RTI >

따라서, 볼록 렌즈(111)는, 도 7의 (b)에 나타난 바와 같이, 하나의 볼록 렌즈(111)를 둘러싸는 이웃하는 볼록 렌즈(111) 복수 개 각각의 중심이 육각형 무늬를 이루도록 배열됨이 바람직하다.Therefore, as shown in FIG. 7B, the convex lenses 111 are arranged so that the center of each of a plurality of neighboring convex lenses 111 surrounding one convex lens 111 is a hexagon pattern desirable.

또한, 복수 개의 볼록 렌즈(111) 각각은, 유리, 산화물, 폴리머 중 하나 이상을 포함하는 재질일 수 있다. Further, each of the plurality of convex lenses 111 may be a material including at least one of glass, oxide, and polymer.

예시적으로, 볼록 렌즈(111)는 투명 기판(11)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 이러한 경우, 투명 기판(11)에 투명 기판(11)과 동일한 재질로 막을 추가 형성한 후, 식각 또는 임프린트와 같은 방법으로 볼록 렌즈 형상을 구현할 수 있다. 이러한 경우, 볼록 렌즈(111)는 유리를 포함하는 재질로 이루어질 것이다.Illustratively, the convex lens 111 may be made of the same material as the transparent substrate 11. In this case, after forming a film of the same material as that of the transparent substrate 11 on the transparent substrate 11, a convex lens shape can be realized by a method such as etching or imprinting. In this case, the convex lens 111 may be made of a material including glass.

또는, 볼록 렌즈(111)는, 산화물, 폴리머 중 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다. 만약, 투명 기판(11)이 유리를 포함하는 재질이고, 볼록 렌즈(111)가 산화물, 폴리머 중 하나 이상을 포함하는 재질인 경우, 투명 기판(11)과 볼록 렌즈(111)는 서로 다른 재질일 수 있다. 이러한 경우, 투명 기판(11)에 산화물, 폴리머 중 하나 이상을 포함하는 재질로 막을 추가 형성한 후, 식각 또는 임프린트와 같은 방법으로 볼록 렌즈 형상을 구현할 수 있다. Alternatively, the convex lens 111 may be made of a material including at least one of an oxide and a polymer. If the transparent substrate 11 is made of a material including glass and the convex lens 111 is made of a material containing at least one of oxide and polymer, the transparent substrate 11 and the convex lens 111 are made of different materials . In this case, after forming a film of a material including at least one of oxide and polymer on the transparent substrate 11, a convex lens shape can be realized by a method such as etching or imprinting.

또한, 본 태양 전지에 있어서, 제1 투명 전극 층(12)은 800 nm 파장의 광의 입사시 헤이즈율이 5 % 미만이 되도록 텍스쳐링(texturing, 표면 요철 효과)될 수 있다.Also, in the present solar cell, the first transparent electrode layer 12 may be textured to have a haze ratio of less than 5% when light having a wavelength of 800 nm is incident thereon.

헤이즈율이라 함은, 입사된 빛이 직진하지 않고 산란하는 정도를 나타낸다. 참고로, 도 8에는 텍스쳐링된 산화아연을 기반으로 하는 투명 전극과 파장에 따른 헤이즈 곡선이 도시되어 있다. The haze ratio indicates the degree of scattering of incident light without going straight. For reference, a transparent electrode based on textured zinc oxide and a haze curve according to wavelength are shown in Fig.

예시적으로, 본 태양 전지에 있어서, 제1 투명 전극(12)의 제조 공정 중에는, 스퍼터링 또는 LPCVD방식으로 성막이 이루어지는데, 성막 중 자연스럽게 결정방향이 무작위(random)로 형성되거나 또는 성막 후 패터닝이나 무작위 식각을 통해 텍스쳐링을 형성할 수 있다. 이때 형성되는 텍스쳐링에 의해 전면 투명전극에서 광산란 효과가 발생한다. Illustratively, in the present solar cell, the film formation is performed by sputtering or LPCVD during the manufacturing process of the first transparent electrode 12, and the crystal direction is randomly formed naturally during the film formation, or after patterning Texturing can be formed through random etching. At this time, a light scattering effect occurs in the front transparent electrode by the texturing.

상술한 바와 같이, 광 흡수 층(13)에 입사된 광이 최대한 긴 거리를 진행하게 함으로써, 광 흡수 층(13)에 대한 광의 흡수율을 증가시킬 수 있다. 따라서, 제1 투명 전극(12)에서 빛을 최대한 산란시킴으로써(헤이즈율(Haze 값)을 증가시킴으로써) 광의 흡수율을 증가시킬 수 있다. 또한, 광의 산란 정도가 매우 커지면, 볼록 렌즈(111)에 의한 렌즈 효과가 감소되어 광의 집광도가 저감될 수 있다. 따라서, 도 8을 참조하면, 제1 투명 전극 층(12)은 800 nm 파장의 광의 입사시 헤이즈율이 5 % 미만이 되도록 텍스쳐링됨이 바람직하다.As described above, the light absorption rate of the light absorbing layer 13 can be increased by allowing the light incident on the light absorbing layer 13 to proceed as far as possible. Therefore, the light absorption rate can be increased by maximizing the light scattering (by increasing the haze value) in the first transparent electrode 12. Further, if the degree of light scattering becomes extremely large, the lens effect by the convex lens 111 is reduced, and the degree of light condensation can be reduced. Accordingly, referring to FIG. 8, it is preferable that the first transparent electrode layer 12 is textured so that a haze ratio of incident light of 800 nm wavelength is less than 5%.

정리하면, 본 태양 전지는, 일반적으로 낮은 에너지의 광(장 파장의 광)를 광 흡수 층(13)이 흡수할 수 있는 높은 에너지의 광(단 파장의 광)으로 변환하는 광 변환 반사체(2)를 포함함으로써, 광 흡수 층(13)이 흡수할 수 없는 파장의 광까지 광 흡수 층(13)이 흡수하게 하여 광전 변환 효율을 향상 시키고, 볼록 렌즈(111)를 포함하는 투명 기판(11)을 이용해 거시적으로 광 변환 층(21)에 대한 광의 집광률을 향상시키고, 후면에 은(212)이 도포된 음각부(211)를 포함하는 광 변환 층(21)을 포함함으로써, 미시적으로 광 변환 층(21)에 대한 광의 집광률을 극대화함으로써, 광전 변환 효율을 보다 극대화할 수 있다.In summary, the present solar cell generally comprises a light conversion reflector 2 (light source) that converts low-energy light (light of a long wavelength) into light of high energy (light of a short wavelength) It is possible to improve the photoelectric conversion efficiency by allowing the light absorbing layer 13 to absorb light of a wavelength that can not be absorbed by the light absorbing layer 13 and to improve the photoelectric conversion efficiency of the transparent substrate 11 including the convex lens 111, By including the photoconversion layer 21 which improves the light collection efficiency of the light to the photoconversion layer 21 macroscopically using the photoconversion layer 21 and the recessed portion 211 which is coated with the silver 212 on the rear surface, It is possible to maximize the photoelectric conversion efficiency by maximizing the light collection rate of the light to the layer 21. [

한편, 이하에서는 전술한 본원의 일 실시예에 태양 전지를 제조하기 위한 본원의 일 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법(이하 '본 제조 방법'이라 함)에 대해 설명한다. 다만, 앞서 살핀 본원의 일 실시예에 따른 태양 전지에서 설명한 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고, 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.Hereinafter, a method for manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as a "present manufacturing method") for manufacturing a solar cell will be described in the above-described embodiment of the present invention. However, the same reference numerals are used for the same or similar components as those of the solar cell according to one embodiment of the present application, and redundant descriptions will be simplified or omitted.

도 9는 본원의 일 실시예에 따른 투명 기판이 준비되는 단계를 설명하기 위한 개략적인 개념 단면도이다9 is a schematic conceptual cross-sectional view illustrating a step of preparing a transparent substrate according to an embodiment of the present invention

도 9를 참조하면, 본 제조 방법은, 투명 기판(11)을 준비하는 단계를 포함한다.Referring to Fig. 9, the present manufacturing method includes a step of preparing a transparent substrate 11.

투명 기판(11)을 준비하는 단계에서, 투명 기판(11)은 유리를 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.In the step of preparing the transparent substrate 11, the transparent substrate 11 may be made of a material including glass.

도 10은 본원의 일 실시예에 따른 투명 기판에 볼록 렌즈를 형성하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 개념 단면도이다.10 is a schematic conceptual cross-sectional view illustrating a step of forming a convex lens on a transparent substrate according to an embodiment of the present invention.

또한, 도 10을 참조하면, 투명 기판(11)을 준비하는 단계는, 투명 기판(11)의 후면으로부터 후측으로 돌출 형성되는 복수 개의 볼록 렌즈(111)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.10, the step of preparing the transparent substrate 11 may include the step of forming a plurality of convex lenses 111 projecting from the rear surface of the transparent substrate 11 to the rear side.

예시적으로, 도 10의 (a)를 참조하면, 볼록 렌즈(111)는 투명 기판(11)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 이러한 경우, 투명 기판(11)에 투명 기판(11)과 동일한 재질로 막을 추가 형성한 후, 식각 또는 임프린트와 같은 방법으로 볼록 렌즈 형상을 구현할 수 있다. 이러한 경우, 볼록 렌즈(111)는 유리를 포함하는 재질로 이루어질 것이다.10 (a), the convex lens 111 may be made of the same material as the transparent substrate 11. In this case, after forming a film of the same material as that of the transparent substrate 11 on the transparent substrate 11, a convex lens shape can be realized by a method such as etching or imprinting. In this case, the convex lens 111 may be made of a material including glass.

또는, 볼록 렌즈(111)는, 산화물, 폴리머 중 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다. 이러한 경우, 도 10의 (b)를 참조하면, 만약, 투명 기판(11)이 유리를 포함하는 재질이라면, 볼록 렌즈(111)는 투명 기판(11)과 다른 재질일 수 있다. 이러한 경우, 투명 기판(11)에 산화물, 폴리머 중 하나 이상을 포함하는 재질로 막을 추가 형성한 후, 식각 또는 임프린트와 같은 방법으로 볼록 렌즈 형상을 구현할 수 있다. Alternatively, the convex lens 111 may be made of a material including at least one of an oxide and a polymer. In this case, referring to FIG. 10B, if the transparent substrate 11 is made of glass, the convex lens 111 may be made of a material different from the transparent substrate 11. In this case, after forming a film of a material including at least one of oxide and polymer on the transparent substrate 11, a convex lens shape can be realized by a method such as etching or imprinting.

볼록 렌즈(111)를 형성하는 단계에서, 볼록 렌즈(111)의 굴절률은 투명 충진재(3)의 굴절률보다 더 클 수 있다. In the step of forming the convex lens 111, the refractive index of the convex lens 111 may be larger than the refractive index of the transparent filler 3.

또한, 볼록 렌즈(111)를 형성하는 단계에서, 볼록 렌즈(111)의 가장 큰 단면의 직경(AL)은 볼록 렌즈(111)의 곡률 반경(R)의 1.4배 이하가 될 수 있다. 여기에서, 볼록 렌즈(11)의 가장 큰 단면의 직경(AL)이라 함은, 볼록 렌즈의 집광 효과가 이루어지는 부분의 직경을 의미할 수 있다. 또한, 볼록 렌즈(111)의 높이(HL)는 볼록 렌즈(111)의 곡률 반경(R)의 0.3배 이하가 될 수 있다. 또한, 볼록 렌즈(111)의 중심과 이웃하는 볼록 렌즈(111)의 중심간의 거리(PG)는 볼록 렌즈(111)의 곡률 반경(R)의 1.4 배 이상이 될 수 있다. .In addition, in the step of forming the convex lens 111, the diameter A L of the largest cross-section of the convex lens 111 may be 1.4 times or less the radius of curvature R of the convex lens 111. Here, the diameter (A L ) of the largest cross-section of the convex lens 11 may mean the diameter of the portion where the converging effect of the convex lens is made. The height H L of the convex lens 111 may be 0.3 times or less the radius of curvature R of the convex lens 111. The distance P G between the center of the convex lens 111 and the center of the neighboring convex lens 111 may be 1.4 times or more the radius of curvature R of the convex lens 111. .

또한, 볼록 렌즈(111)를 형성하는 단계는, 볼록 렌즈(111)의 중심이 이웃하는 볼록 렌즈(111)의 중심과 격자 무늬를 이루게 볼록 렌즈(111)를 형성할 수 있다. 또는, 볼록 렌즈(111)를 형성하는 단계는, 하나의 볼록 렌즈(111)를 둘러싸는 이웃하는 볼록 렌즈(111) 복수 개 각각의 중심이 육각형 무늬를 이루도록 볼록 렌즈(111)를 형성할 수 있다.The step of forming the convex lens 111 may form the convex lens 111 so that the center of the convex lens 111 forms a lattice pattern with the center of the neighboring convex lens 111. [ Alternatively, the step of forming the convex lens 111 may form the convex lens 111 so that the center of each of a plurality of neighboring convex lenses 111 surrounding the single convex lens 111 forms a hexagonal pattern .

도 11은 본원의 일 실시예에 따른 제1 투명 전극 층, 광 흡수 층 및 제2 투명 전극 층을 형성하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 개념 단면도이다.11 is a schematic conceptual cross-sectional view illustrating a step of forming a first transparent electrode layer, a light absorption layer, and a second transparent electrode layer according to an embodiment of the present invention.

또한, 도 11을 참조하면, 본 제조 방법은, 투명 기판(11)의 후면에 제1 투명 전극 층(12)을 형성하는 단계를 포함한다.11, the manufacturing method includes the step of forming a first transparent electrode layer 12 on the rear surface of the transparent substrate 11. As shown in FIG.

제1 투명 전극 층(12)을 형성하는 단계는, 제1 투명 전극 층(12)으로의 800 nm 파장의 광의 입사시 헤이즈율이 5 % 미만이 되도록, 제1 투명 전극 층(12)을 텍스쳐링하는 단계를 포함할 수 있다. The step of forming the first transparent electrode layer 12 may include forming the first transparent electrode layer 12 by texturing so that a haze ratio of incident light of 800 nm wavelength to the first transparent electrode layer 12 is less than 5% .

또한, 도 11을 참조하면, 본 제조 방법은, 제1 투명 전극 층(12)의 후면에 광 흡수 층(13)을 형성하는 단계를 포함한다.11, the manufacturing method includes a step of forming a light absorbing layer 13 on the rear surface of the first transparent electrode layer 12. [

또한, 도 11을 참조하면, 본 제조 방법은, 광 흡수 층(13)의 후면에 제2 투명 전극 층(14)을 형성하는 단계를 포함한다.11, the manufacturing method includes the step of forming a second transparent electrode layer 14 on the rear surface of the light absorbing layer 13.

도 12는 본원의 일 실시예에 따른 투명 모재 상에 광 변환 반사체가 형성되는 단계를 설명하기 위한 개략적인 개념 단면도이다.12 is a schematic conceptual cross-sectional view illustrating a step of forming a photo-conversion reflector on a transparent base material according to an embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 본 제조 방법은, 광 변환 반사체(2)를 형성하는 단계를 포함한다.Referring to Fig. 12, the present manufacturing method includes forming a photo-conversion reflector 2.

광 변환 반사체(2)는 전방으로부터 입사되는 광의 파장을 변화시켜 광 흡수 층(13)으로 반사시킨다.The photo-conversion reflector 2 changes the wavelength of the light incident from the front and reflects it to the light absorbing layer 13.

예시적으로, 광 변환 반사체(2)를 형성하는 단계는, 도 12에 나타난 바와 같이, 투명 모재(29)의 전면에 광 변환 반사체(2)를 형성하는 단계를 포함한다.Illustratively, the step of forming the photo-conversion reflector 2 includes the step of forming the photo-conversion reflector 2 on the entire surface of the transparent base material 29, as shown in Fig.

또한, 투명 모재(29)의 전면에 광 변환 반사체(2)를 형성하는 단계는, 도 13의 (a) 및 도 14의 (a)를 참조하면, 투명 모재(29)의 전면에 반사 층(22)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 13 (a) and 14 (a), the step of forming the photo-conversion reflector 2 on the entire surface of the transparent base material 29 includes the steps of forming a reflective layer 22). ≪ / RTI >

도 13은 본원의 일 구현예에 따른 광 변환 층이 형성되는 단계를 설명하기 위한 개략적인 개념 단면도이고, 도 14는 본원의 다른 구현예에 따른 광 변환 층이 형성되는 단계를 설명하기 위한 개략적인 개념 단면도이다.다.FIG. 13 is a schematic conceptual cross-sectional view illustrating a step of forming a light conversion layer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a schematic cross-sectional view illustrating a step of forming a light conversion layer according to another embodiment of the present invention Fig.

구체적으로, 도 13의 (a) 및 도 14의 (a)에 나타난 바와 같이, 투명 모재(29)의 전면에 반사 층(22)을 형성하는 단계는, 투명 모재(29)의 전면에 은(22)을 도포하는 단계를 포함할 수 있다. 도포된 은(22)은 반사 층(22)을 형성할 수 있다.More specifically, as shown in Figs. 13A and 14A, the step of forming the reflective layer 22 on the entire surface of the transparent base material 29 includes the steps of: 22). ≪ / RTI > The applied silver (22) can form the reflective layer (22).

또한, 도 13의 (a) 및 도 14의 (a)에 나타난 바와 같이, 투명 모재(29)의 전면에 반사 층(22)을 형성하는 단계는, 은(22)을 도포하는 단계 이후에, 은(22) 도포에 의해 형성된 층의 전면에 상호 간격을 두고 복수 개의 은 범프(221)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.13A and 14A, the step of forming the reflective layer 22 on the entire surface of the transparent base material 29 may be performed after the step of applying the silver 22, And forming a plurality of silver bumps 221 at an interval on the entire surface of the layer formed by the silver (22) application.

또한, 투명 모재(29)의 전면에 광 변환 반사체(2)를 형성하는 단계는, 도 13의 (b) 내지 (d) 및 도 14의 (b) 내지 (d)를 참조하면, 반사 층(22)의 전면에 광 변환 층(21)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.13 (b) to 14 (d) and 14 (b) to 14 (d), the step of forming the light conversion reflector 2 on the entire surface of the transparent base material 29 includes the steps of And forming a photo-conversion layer 21 on the entire surface of the substrate 22.

예시적으로, 반사 층(22)의 전면에 광 변환 층(21)을 형성하는 단계는, 도 13의 (b)에 나타난 바와 같이, 반사 층(22)의 전면에 업컨버팅 나노 파티클(21a)을 도포하는 단계를 포함할 수 있다. The step of forming the light conversion layer 21 on the entire surface of the reflective layer 22 may be performed by forming the upconverting nanoparticle 21a on the front surface of the reflective layer 22 as shown in Figure 13 (b) The method comprising the steps of:

또한, 도 13의 (c)에 나타난 바와 같이, 반사 층(22)의 전면에 광 변환 층(21)을 형성하는 단계는, 도포된 업컨버팅 나노 파티클(21a)의 전면에 은 패턴(212)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 13C, the step of forming the light conversion layer 21 on the entire surface of the reflective layer 22 may include forming a silver pattern 212 on the entire surface of the applied upconverting nanoparticle 21a, To form a second layer.

또한, 도 13의 (d)에 나타난 바와 같이, 반사 층(22)의 전면에 광 변환 층(21)을 형성하는 단계는, 업컨버팅 나노 파티클(21a)의 전면에 업컨버팅 나노 파티클(21b)을 추가 도포하고, 은 패턴(212)의 전면 상에 도포된 업컨버팅 나노 파티클을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 업컨버팅 나노 파티클(21a, 21b)은 광 변환 층을 형성할 수 있다. 이에 따라, 광 변환 층(21)은 음각부(211)를 포함할 수 있고, 음각부(211)의 하면(상술한 음각부(211)의 후면)에는 은 패턴(212)이 형성될 수 있다.13 (d), the step of forming the light conversion layer 21 on the entire surface of the reflective layer 22 includes the step of forming the upconverting nanoparticle 21b on the entire surface of the upconverting nanoparticle 21a, And removing the applied upconverting nanoparticles on the front side of the silver pattern 212. The method of FIG. The upconverting nanoparticles 21a and 21b can form a light conversion layer. Accordingly, the light conversion layer 21 may include the engraved portion 211 and the silver pattern 212 may be formed on the lower surface of the engraved portion 211 (the rear surface of the engraved portion 211) .

또한, 본원의 다른 구현예로서, 반사 층(22)의 전면에 광 변환 층(21)을 형성하는 단계는 이하와 같이 수행될 수 있다.In another embodiment of the present invention, the step of forming the light conversion layer 21 on the entire surface of the reflective layer 22 may be performed as follows.

반사 층(22)의 전면에 광 변환 층(21)을 형성하는 단계는, 도 14의 (b) 에 나타난 바와 같이, 반사 층(22)의 전면에 업컨버팅 나노 파티클(21)을 도포하는 단계를 포함할 수 있다. The step of forming the light conversion layer 21 on the entire surface of the reflective layer 22 includes the step of applying the upconverting nanoparticle 21 to the entire surface of the reflective layer 22 as shown in Figure 14 (b) . ≪ / RTI >

또한, 도 14의 (c)에 나타난 바와 같이, 도포된 업컨버팅 나노 파티클(21)의 전면에 희생층(28)을 형성하고, 음각부(211)에 대응하는 패터닝을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 도 14의 (c)에 나타난 바와 같이, 패터닝된 희생층(28)의 전면에 은 패턴(212)에 대응하는 은 성막을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 도 14의 (d)에 나타난 바와 같이, 희생층(28) 및 희생층(28) 상의 은을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.14 (c), a step of forming a sacrificial layer 28 on the entire surface of the coated up-converting nanoparticle 21 and performing patterning corresponding to the engraved portion 211 . Further, as shown in FIG. 14 (c), the step of performing silver deposition corresponding to the silver pattern 212 may be performed on the entire surface of the patterned sacrificial layer 28. 14 (d), removing the silver on the sacrificial layer 28 and the sacrificial layer 28 may be included.

도 15는 본원의 일 실시예에 따른 제1 투명 전극 층, 광 흡수 층 및 제2 투명 전극 층이 형성된 투명 기판에 광 변환 반사체가 형성되는 단계를 설명하기 위한 개략적인 개념 단면도이다.15 is a schematic conceptual cross-sectional view illustrating a step of forming a photo-conversion reflector on a transparent substrate having a first transparent electrode layer, a light absorption layer, and a second transparent electrode layer according to an embodiment of the present invention.

도 15를 참조하면, 제2 투명 전극 층(14)과 광 변환 반사체(2)가 대향하도록, 제1 투명 전극 층(12), 광 흡수 층(13) 및 제2 투명 전극 층(14)이 형성된 투명 기판(11)과 광 변환 반사체(2)가 형성된 투명 모재(29)를 결합하는 단계를 포함할 수 있다.15, the first transparent electrode layer 12, the light absorbing layer 13, and the second transparent electrode layer 14 are formed so as to face the second transparent electrode layer 14 and the light conversion reflector 2, And then joining the formed transparent substrate 11 and the transparent base material 29 on which the photo-conversion reflector 2 is formed.

제1 투명 전극 층(12), 광 흡수 층(13) 및 제2 투명 전극 층(14)이 형성된 투명 기판(11)과 광 변환 반사체(2)가 형성된 투명 모재(29)를 결합하는 단계는, 광 변환 반사체(3)의 하면이 볼록 렌즈(111)에 의해 집광되는 광의 초점이 형성되도록, 광 변환 반사체(3)와 투명 기판(11)을 미리 설정된 간격만큼 이격시켜 제1 투명 전극 층(12), 광 흡수 층(13) 및 제2 투명 전극 층(14)이 형성된 투명 기판(11)과 광 변환 반사체(2)가 형성된 투명 모재(29)를 결합할 수 있다.The step of bonding the transparent substrate 11 on which the first transparent electrode layer 12, the light absorbing layer 13 and the second transparent electrode layer 14 are formed and the transparent base material 29 on which the photo-conversion reflector 2 is formed The photo-conversion reflector 3 and the transparent substrate 11 are spaced apart from each other by a preset distance so that the lower surface of the photo-conversion reflector 3 is focused by the convex lens 111, The transparent substrate 11 on which the first transparent electrode layer 12, the light absorbing layer 13 and the second transparent electrode layer 14 are formed and the transparent base material 29 on which the photo-conversion reflector 2 is formed can be bonded.

예시적으로, 제1 투명 전극 층(12), 광 흡수 층(13) 및 제2 투명 전극 층(14)이 형성된 투명 기판(11)과 광 변환 반사체(2)가 형성된 투명 모재(29)를 결합하는 단계는, 도 12에 나타난 바와 같이, 투명 충진재(3)를 이용하여 제2 투명 전극 층(14)과 광 변환 반사체(3)를 결합할 수 있다. Illustratively, the transparent substrate 11 on which the first transparent electrode layer 12, the light absorbing layer 13 and the second transparent electrode layer 14 are formed, and the transparent base material 29 on which the photo-conversion reflector 2 is formed The bonding step may combine the second transparent electrode layer 14 and the photo-conversion reflector 3 using the transparent filler 3 as shown in Fig.

또한, 1 투명 전극 층(12), 광 흡수 층(13) 및 제2 투명 전극 층(14)이 형성된 투명 기판(11)과 광 변환 반사체(2)가 형성된 투명 모재(29)를 결합하는 단계 이후에, 투명 모재(29)는 제거될 수 있다.The step of combining the transparent substrate 11 on which the one transparent electrode layer 12, the light absorbing layer 13 and the second transparent electrode layer 14 are formed and the transparent base material 29 on which the photo-conversion reflector 2 is formed Thereafter, the transparent base material 29 can be removed.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that the foregoing description of the embodiments is for illustrative purposes and that those skilled in the art can easily modify the invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.

11: 투명 기판 111: 볼록 렌즈
12: 제1 투명 전극 층 13: 광 흡수 층
14: 제2 투명 전극 층 2: 광 변환 반사체
21: 광 변환 층 211: 음각부
212: 은 22: 반사층
221: 은 범프 3: 투명 충진재
28: 희생층 29: 투명 모재
11: transparent substrate 111: convex lens
12: first transparent electrode layer 13: light absorbing layer
14: second transparent electrode layer 2: photo-conversion reflector
21: light conversion layer 211: concave portion
212: silver 22: reflective layer
221: silver bump 3: transparent filler
28: sacrificial layer 29: transparent base material

Claims (27)

태양 전지에 있어서,
투명 기판;
상기 투명 기판의 후면에 형성되는 제1 투명 전극 층;
상기 제1 투명 전극 층의 후면에 형성되는 광 흡수 층;
상기 광 흡수 층의 후면에 형성되는 제2 투명 전극 층; 및
상기 제2 투명 전극 층의 후면 상에 형성되는 광 변환 반사체를 포함하되,
상기 광 변환 반사체는, 상기 제2 투명 전극 층의 후면 상에 형성되는 광 변환 층 및 상기 광 변환 층의 후면 상에 형성되는 반사 층을 포함하고,
상기 반사 층의 전면에는, 상기 광 변환 층을 향하는 방향으로 돌출 형성되는 복수개의 은 범프(Ag bump)가 상호 간격을 두고 구비되며,
상기 광 변환 층의 전면에는, 상기 복수개의 은 범프 각각으로부터 소정의 거리만큼 이격되어 상기 복수개의 은 범프 각각을 둘러싸는 형태로 함몰된 음각부가 형성되고,
상기 음각부에는 은 패턴이 형성되며,
상기 광 변환 반사체에 의해, 전방으로부터 입사되는 광의 파장이 변화되어 상기 광 흡수 층으로 반사되는 것인, 태양 전지.
In solar cells,
A transparent substrate;
A first transparent electrode layer formed on a rear surface of the transparent substrate;
A light absorbing layer formed on a rear surface of the first transparent electrode layer;
A second transparent electrode layer formed on a rear surface of the light absorbing layer; And
And a photo-conversion reflector formed on a rear surface of the second transparent electrode layer,
Wherein the photo-conversion reflector includes a light conversion layer formed on a rear surface of the second transparent electrode layer and a reflective layer formed on a rear surface of the light conversion layer,
A plurality of silver bumps protruding in a direction toward the light conversion layer are provided on the front surface of the reflective layer with a gap therebetween,
Wherein a concave depressed portion is formed on the front surface of the light conversion layer so as to surround each of the plurality of silver bumps and spaced apart from each of the plurality of silver bumps by a predetermined distance,
A silver pattern is formed on the engraved portion,
Wherein a wavelength of light incident from the front is changed by the light conversion reflector and is reflected by the light absorption layer.
제1항에 있어서,
상기 광 변환 반사체에 의해, 상기 투명 기판을 통과하여 입사된 광 중 상기 광 흡수 층에 미흡수되고 상기 광 흡수 층을 통과한 광이 상기 광 흡수 층에 흡수되는 것인, 태양 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the light converted by the light conversion reflector is insufficient in the light absorbing layer of the light incident through the transparent substrate and the light having passed through the light absorbing layer is absorbed by the light absorbing layer.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 은 패턴은 상기 광 변환 층의 전면보다 후방으로 함몰 형성되는 것인, 태양 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the silver pattern is recessed rearward from the front surface of the light conversion layer.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 은 패턴 사이의 간격은 850 nm 또는 1000 nm인 것인, 태양 전지.
The method according to claim 1,
And the distance between the plurality of silver patterns is 850 nm or 1000 nm.
제1항에 있어서,
상기 광 변환 층은, 업컨버팅 나노 파티클(upconverting nano particle)을 포함하는 재질인 것인, 태양 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the light conversion layer is a material comprising upconverting nano particles.
제1항에 있어서,
상기 반사 층은, 은을 포함하는 재질인 것인, 태양 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the reflective layer is made of a material containing silver.
제1항에 있어서,
상기 투명 기판은, 그를 투과하는 광이 집광되도록, 그의 후면으로부터 후측으로 돌출 형성되는 복수 개의 볼록 렌즈를 포함하고,
상기 광 변환 반사체는, 그 전면이 상기 볼록 렌즈에 의해 집광되어 상기 광 흡수 층을 통과한 광의 초점에 형성되도록, 상기 투명 기판으로부터 미리 설정된 간격을 두고 형성되는 것인, 태양 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the transparent substrate includes a plurality of convex lenses protruding rearward from a rear surface thereof so as to condense the light transmitted therethrough,
Wherein the light conversion reflector is formed at a predetermined interval from the transparent substrate so that the front surface of the light conversion reflector is converged by the convex lens and is formed at a focus of light passing through the light absorption layer.
제10항에 있어서,
상기 광 변환 반사체가 상기 제2 투명 전극 층으로부터 상기 미리 설정된 간격을 두고 형성되도록, 상기 광 변환 반사체와 상기 제2 투명 전극 층 사이에 형성되는 투명 충진재를 더 포함하는 태양 전지.
11. The method of claim 10,
And a transparent filler material formed between the photo-conversion reflector and the second transparent electrode layer such that the photo-conversion reflector is formed at the predetermined interval from the second transparent electrode layer.
제11항에 있어서,
상기 볼록 렌즈의 굴절률은 상기 투명 충진재의 굴절률보다 더 큰 것인, 태양 전지.
12. The method of claim 11,
Wherein the refractive index of the convex lens is larger than the refractive index of the transparent filler.
제10항에 있어서,
상기 볼록 렌즈의 가장 큰 단면의 직경은 상기 볼록 렌즈의 곡률 반경의 1.4 배 이하이고, 상기 볼록 렌즈의 높이는 상기 볼록 렌즈의 곡률 반경의 0.3 배 이하이며, 상기 볼록 렌즈의 중심과 이웃하는 상기 볼록 렌즈의 중심간의 거리는 상기 볼록 렌즈의 곡률 반경의 1.4 배 이상인 것인, 태양 전지.
11. The method of claim 10,
Wherein the diameter of the largest cross section of the convex lens is 1.4 times or less the radius of curvature of the convex lens, the height of the convex lens is 0.3 times or less the radius of curvature of the convex lens, Is 1.4 times or more the radius of curvature of the convex lens.
제10항에 있어서,
상기 볼록 렌즈의 중심은 이웃하는 상기 볼록 렌즈의 중심과 격자 무늬를 이루는 것인, 태양 전지.
11. The method of claim 10,
And the center of the convex lens forms a lattice pattern with the center of the adjacent convex lens.
제10항에 있어서,
상기 볼록 렌즈를 둘러싸는 이웃하는 상기 볼록 렌즈 복수 개 각각의 중심은 육각형 무늬를 이루는 것인, 태양 전지.
11. The method of claim 10,
Wherein a center of each of a plurality of adjacent convex lenses surrounding the convex lens is a hexagonal pattern.
제10항에 있어서,
상기 투명 기판은 유리를 포함하는 재질이고,
상기 복수 개의 볼록 렌즈 각각은 유리, 산화물, 폴리머 중 하나 이상을 포함하는 재질인 것인, 태양 전지.
11. The method of claim 10,
Wherein the transparent substrate is made of glass,
Wherein each of the plurality of convex lenses is made of a material containing at least one of glass, oxide, and polymer.
제1항에 있어서,
상기 제1 투명 전극 층은,
800 nm 파장의 광의 입사시 헤이즈율이 5 % 미만이 되도록 텍스쳐링(texturing, 표면 요철)되는 것인, 태양 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the first transparent electrode layer comprises:
And texturing (surface unevenness) so that a haze ratio at incidence of 800 nm wavelength light is less than 5%.
태양 전지의 제조 방법에 있어서,
투명 기판을 준비하는 단계;
상기 투명 기판의 후면에 제1 투명 전극 층을 형성하는 단계;
상기 제1 투명 전극 층의 후면에 광 흡수 층을 형성하는 단계;
상기 광 흡수 층의 후면에 제2 투명 전극 층을 형성하는 단계; 및
상기 제2 투명 전극 층의 후면 상에 광 변환 반사체를 형성하는 단계를 포함하되,
상기 제2 투명 전극 층의 후면 상에 광 변환 반사체를 형성하는 단계에서, 상기 광 변환 반사체는 상기 제2 투명 전극 층의 후면 상에 형성되는 광 변환 층 및 상기 광 변환 층의 후면 상에 형성되는 반사 층을 포함하도록 형성되고, 상기 반사 층의 전면에는 상기 광 변환 층을 향하는 방향으로 돌출 형성되는 복수개의 은 범프(Ag bump)가 상호 간격을 두고 구비되며, 상기 광 변환 층의 전면에는 상기 복수개의 은 범프 각각으로부터 소정의 거리만큼 이격되어 상기 복수개의 은 범프 각각을 둘러싸는 형태로 함몰된 음각부가 형성되고, 상기 음각부에는 은 패턴이 형성되며,
상기 광 변환 반사체에 의해, 전방으로부터 입사되는 광의 파장이 변화되어 상기 광 흡수 층으로 반사되는 것인, 태양 전지의 제조 방법.
A method of manufacturing a solar cell,
Preparing a transparent substrate;
Forming a first transparent electrode layer on a rear surface of the transparent substrate;
Forming a light absorbing layer on the rear surface of the first transparent electrode layer;
Forming a second transparent electrode layer on the rear surface of the light absorbing layer; And
And forming a photo-conversion reflector on the rear surface of the second transparent electrode layer,
In the step of forming a photo-conversion reflector on the rear surface of the second transparent electrode layer, the photo-conversion reflector is formed on the rear surface of the second transparent electrode layer and on the rear surface of the light- And a plurality of silver bumps protruding in a direction toward the light conversion layer are provided on the front surface of the reflective layer so as to be spaced apart from each other, Wherein each of the plurality of silver bumps is formed with a depressed depressed portion spaced apart from each of the silver bumps by a predetermined distance so as to surround each of the plurality of silver bumps,
Wherein the wavelength of light incident from the front is changed by the light conversion reflector and is reflected by the light absorption layer.
제18항에 있어서,
상기 제2 투명 전극 층의 후면 상에 광 변환 반사체를 형성하는 단계는,
투명 모재 상에 상기 광 변환 반사체를 형성하는 단계; 및
상기 제2 투명 전극 층과 상기 광 변환 반사체가 대향하도록, 상기 제1 투명 전극 층, 상기 광 흡수 층 및 상기 제2 투명 전극 층이 형성된 상기 투명 기판과 상기 광 변환 반사체가 형성된 상기 투명 모재를 결합하는 단계를 포함하는 것인, 태양 전지의 제조 방법.
19. The method of claim 18,
Wherein forming the photo-conversion reflector on the backside of the second transparent electrode layer comprises:
Forming the photo-conversion reflector on the transparent base material; And
The transparent substrate on which the first transparent electrode layer, the light absorbing layer, and the second transparent electrode layer are formed, and the transparent base material on which the photo-conversion reflector is formed are combined so that the second transparent electrode layer and the photo- Wherein the method comprises the steps of:
제19항에 있어서,
상기 투명 모재 상에 상기 광 변환 반사체를 형성하는 단계는,
상기 투명 모재의 전면에 상기 반사 층을 형성하는 단계; 및
상기 반사 층의 전면에 상기 광 변환 층을 형성하는 단계를 포함하는 것인, 태양 전지의 제조 방법.
20. The method of claim 19,
The step of forming the photo-conversion reflector on the transparent base material may include:
Forming the reflective layer on the entire surface of the transparent base material; And
And forming the light conversion layer on the entire surface of the reflective layer.
제20항에 있어서,
상기 반사 층을 형성하는 단계는,
상기 투명 모재의 전면에 은을 도포하고,
은 도포에 의해 형성된 층의 전면에 상호 간격을 두고 상기 복수개의 은 범프를 형성하는 것인, 태양 전지의 제조 방법.
21. The method of claim 20,
Wherein forming the reflective layer comprises:
Silver is applied to the entire surface of the transparent base material,
Wherein the plurality of silver bumps are formed on the entire surface of the layer formed by the application by mutual spacing.
제21항에 있어서,
상기 광 변환 층을 형성하는 단계에서,
상기 광 변환 층의 전면에는 상기 음각부 및 상기 은 패턴이 형성되는 것인, 태양 전지의 제조 방법.
22. The method of claim 21,
In the step of forming the light conversion layer,
Wherein the concave portion and the silver pattern are formed on a front surface of the light conversion layer.
제22항에 있어서,
상기 광 변환 층을 형성하는 단계는,
상기 반사 층의 전면에 업컨버팅 나노 파티클을 도포하는 단계;
도포된 상기 업컨버팅 나노 파티클의 전면에 은 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 은 패턴이 형성된 업컨버팅 나노 파티클의 전면에 업컨버팅 나노 파티클을 추가 도포하고, 상기 은 패턴의 전면 상에 도포된 업컨버팅 나노 파티클을 제거하는 단계를 포함하는 것인, 태양 전지의 제조 방법.
23. The method of claim 22,
Wherein forming the light conversion layer comprises:
Applying upconverting nanoparticles to the front surface of the reflective layer;
Forming a silver pattern on the entire surface of the applied upconverting nanoparticle; And
Further comprising the step of applying an upconverting nanoparticle to the entire surface of the upconverting nanoparticle having the silver pattern formed thereon and removing the upconverting nanoparticle coated on the entire surface of the silver pattern.
제22항에 있어서,
상기 광 변환 층을 형성하는 단계는,
상기 반사층의 전면에 업컨버팅 나노 파티클을 도포하는 단계;
도포된 상기 업컨버팅 나노 파티클의 전면에 희생층을 형성하고 상기 음각부에 대응하는 패터닝을 수행하는 단계;
상기 패터닝된 희생층의 전면에 상기 은 패턴에 대응하는 은 성막을 수행하는 단계;
상기 희생층 및 상기 희생층 상에 성막된 은을 제거하는 단계를 포함하는 것인, 태양 전지의 제조 방법.
23. The method of claim 22,
Wherein forming the light conversion layer comprises:
Applying an upconverting nanoparticle to the front surface of the reflective layer;
Forming a sacrificial layer on the entire surface of the coated up-converting nanoparticle and performing patterning corresponding to the engraved portion;
Performing silver deposition corresponding to the silver pattern on the entire surface of the patterned sacrificial layer;
And removing the sacrificial layer and silver deposited on the sacrificial layer.
제19항에 있어서,
상기 투명 기판을 준비하는 단계는,
상기 투명 기판의 후면으로부터 후측으로 돌출 형성되는 복수 개의 볼록 렌즈를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 제1 투명 전극 층, 상기 광 흡수 층 및 상기 제2 투명 전극 층이 형성된 상기 투명 기판과 상기 광 변환 반사체가 형성된 상기 투명 모재를 결합하는 단계는,
상기 광 변환 반사체의 하면이 상기 볼록 렌즈에 의해 집광되는 광의 초점에 형성되도록, 상기 광 변환 반사체와 상기 투명 기판을 미리 설정된 간격만큼 이격시켜 상기 제1 투명 전극 층, 상기 광 흡수 층 및 상기 제2 투명 전극 층이 형성된 상기 투명 기판과 상기 광 변환 반사체가 형성된 상기 투명 모재를 결합하는 것인, 태양 전지의 제조 방법.
20. The method of claim 19,
The step of preparing the transparent substrate may include:
And forming a plurality of convex lenses protruding rearward from the rear surface of the transparent substrate,
The step of bonding the transparent base material on which the first transparent electrode layer, the light absorption layer, and the second transparent electrode layer are formed, and the transparent base material on which the photo-conversion reflector is formed,
The light conversion reflector and the transparent substrate are spaced apart from each other by a predetermined interval so that the lower surface of the light conversion reflector is formed at a focus of the light focused by the convex lens so that the first transparent electrode layer, Wherein the transparent substrate on which the transparent electrode layer is formed is combined with the transparent base material on which the photo-conversion reflector is formed.
제19항에 있어서,
상기 제1 투명 전극 층, 상기 광 흡수 층 및 상기 제2 투명 전극 층이 형성된 상기 투명 기판과 상기 광 변환 반사체가 형성된 상기 투명 모재를 결합하는 단계는,
투명 충진재를 이용하여 상기 제2 투명 전극 층과 상기 광 변환 반사체를 결합하는 단계를 포함하는 것인, 태양 전지의 제조 방법.
20. The method of claim 19,
The step of bonding the transparent base material on which the first transparent electrode layer, the light absorption layer, and the second transparent electrode layer are formed, and the transparent base material on which the photo-conversion reflector is formed,
And combining the second transparent electrode layer and the photo-conversion reflector using a transparent filler.
제18항에 있어서,
상기 제1 투명 전극 층을 형성하는 단계는,
상기 제1 투명 전극 층으로의 800 nm 파장의 광의 입사시 헤이즈율이 5 % 미만이 되도록, 상기 제1 투명 전극 층을 텍스쳐링하는 단계를 포함하는 것인, 태양 전지의 제조 방법.
19. The method of claim 18,
Wherein forming the first transparent electrode layer comprises:
And texturing the first transparent electrode layer so that a haze ratio at the time of incident light of 800 nm wavelength into the first transparent electrode layer is less than 5%.
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