KR101733575B1 - wavelength converting film for solar cell - Google Patents
wavelength converting film for solar cell Download PDFInfo
- Publication number
- KR101733575B1 KR101733575B1 KR1020160055662A KR20160055662A KR101733575B1 KR 101733575 B1 KR101733575 B1 KR 101733575B1 KR 1020160055662 A KR1020160055662 A KR 1020160055662A KR 20160055662 A KR20160055662 A KR 20160055662A KR 101733575 B1 KR101733575 B1 KR 101733575B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- light
- solar cell
- layer
- metal layer
- wavelength
- Prior art date
Links
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 59
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 11
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 18
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 9
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 4
- 238000004049 embossing Methods 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 3
- 238000002198 surface plasmon resonance spectroscopy Methods 0.000 claims description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 239000004820 Pressure-sensitive adhesive Substances 0.000 description 4
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 4
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000012963 UV stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 1
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 150000002221 fluorine Chemical class 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000012760 heat stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000000025 interference lithography Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 1
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000005033 polyvinylidene chloride Substances 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
- H01L31/055—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means where light is absorbed and re-emitted at a different wavelength by the optical element directly associated or integrated with the PV cell, e.g. by using luminescent material, fluorescent concentrators or up-conversion arrangements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
- B32B3/26—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
- B32B3/30—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by a layer formed with recesses or projections, e.g. hollows, grooves, protuberances, ribs
-
- C09J7/0296—
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J7/00—Adhesives in the form of films or foils
- C09J7/20—Adhesives in the form of films or foils characterised by their carriers
- C09J7/29—Laminated material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
- C09K11/7772—Halogenides
- C09K11/7773—Halogenides with alkali or alkaline earth metal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/40—Properties of the layers or laminate having particular optical properties
- B32B2307/422—Luminescent, fluorescent, phosphorescent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2457/00—Electrical equipment
- B32B2457/12—Photovoltaic modules
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J2203/00—Applications of adhesives in processes or use of adhesives in the form of films or foils
- C09J2203/326—Applications of adhesives in processes or use of adhesives in the form of films or foils for bonding electronic components such as wafers, chips or semiconductors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 태양전지용 파장변환 필름에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 형광체를 이용하여 적외선 영역의 광을 가시광 영역의 광으로 변화시킴과 동시에 금속 나노입자를 이용하여 태양전지로 입사되는 가시광량을 증대시켜 발전효율을 증대시킬 수 있는 태양전지용 파장변환 필름에 관한 것이다. The present invention relates to a wavelength converting film for a solar cell, and more particularly, to a wavelength converting film for a solar cell, and more particularly, to a method for converting a light in an infrared region into a light in a visible light region using a phosphor and increasing the amount of visible light incident on the solar cell using metal nanoparticles To a wavelength conversion film for a solar cell capable of increasing power generation efficiency.
화석연료를 대체하는 에너지의 원천으로서, 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양전지에 대해 다양한 연구가 많은 주목을 받고 있다.As a source of energy to replace fossil fuels, various studies have attracted much attention for solar cells that convert light energy into electric energy.
태양전지에 있어서, 이론적 효율을 제한하는 주요 문제는 입사 태양광 스펙트럼과 태양전지의 흡수 스펙트럼의 불일치에 있다. 태양광은 적외선에서 자외선까지 넓은 파장 범위를 가지고 있는 반면, 태양전지는 일반적으로 가시광의 일부분만을 흡수하고 광전변환 한다. For solar cells, the main problem that limits the theoretical efficiency lies in the inconsistency between the incident solar spectrum and the absorption spectrum of the solar cell. While solar light has a broad wavelength range from infrared to ultraviolet, solar cells typically absorb only a fraction of visible light and photoelectrically convert it.
따라서 태양광 중 자외선에 해당하는 빛은 태양전지에 흡수되지 않고 투과하여 손실되고, 적외선에 해당하는 빛은 열로 손실된다. 예를 들면, 실리콘 소재의 태양전지의 경우 이론적 효율이 약 30%이며, 열적 손실이 약 33%, 투과 손실이 약 20%에 해당하는 것으로 알려져 있다. Therefore, the light corresponding to the ultraviolet ray of sunlight is not absorbed by the solar cell but is transmitted and lost, and the light corresponding to the infrared ray is lost as heat. For example, silicon solar cells are known to have a theoretical efficiency of about 30%, a thermal loss of about 33%, and a transmission loss of about 20%.
최근, 이러한 스펙트럼 불일치에 의한 손실을 최소화하여 태양전지 효율을 향상하고자 하는 연구가 제시되고 있다. 특히, 태양광을 흡수하여 태양전지 흡수 영역으로 변환하는 파장변환체의 사용이 많은 관심을 받고 있다. 즉 태양전지에 있어서 이론적 효율을 넘어서기 위하여 태양광을 변환하는 기술이 제시되고 있다.In recent years, studies have been made to improve the solar cell efficiency by minimizing the loss due to such spectrum mismatch. Particularly, the use of a wavelength converter for absorbing solar light and converting it into a solar cell absorbing region is attracting much attention. In other words, technology for converting solar light is proposed to exceed the theoretical efficiency in solar cell.
하지만, 종래의 기술들은 주로 자외선 영역의 빛을 가시광으로 변환시키기 위한 연구가 주를 이루었다. However, conventional techniques have mainly focused on the conversion of light in the ultraviolet region into visible light.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 형광체를 이용하여 적외선 영역의 광을 가시광 영역의 광으로 변화시킴과 동시에 금속 나노입자를 이용하여 태양전지로 입사되는 가시광량을 증대시켜 발전효율을 증대시킬 수 있는 태양전지용 파장변환 필름을 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention has been made to overcome the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for converting light in an infrared region into light in a visible light region using a phosphor and increasing the amount of visible light incident on the solar cell using metal nanoparticles, And a wavelength conversion film for a solar cell.
또한, 본 발명은 태양전지의 표면에 부착하여 사용할 수 있는 필름형태로 제공하는 데 그 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide a solar cell in which the solar cell can be attached to the surface of a solar cell.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기재와; 상기 기재의 하부에 형성되는 점착층과; 상기 점착층에 부착된 이형지와; 상기 기재의 상부에 형성되며 금, 은, 백금, 알루미늄 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 금속 나노입자를 포함하는 금속층과; 상기 금속층의 상부에 형성되며 태양광 중의 적외선 파장 영역의 광을 가시광 파장 영역의 광으로 변환시키는 형광체를 포함하는 파장변환층;을 구비한다.A substrate of the present invention for achieving the above object; An adhesive layer formed on a lower portion of the substrate; A release paper adhered to the adhesive layer; A metal layer formed on the substrate and including at least one metal nanoparticle selected from gold, silver, platinum, and aluminum; And a wavelength conversion layer formed on the metal layer and including a phosphor for converting light in an infrared wavelength region of sunlight into light in a visible light wavelength region.
상기 형광체는 NaYF4:Nd3 +, NaYF4:Yb3 +, NaYF4:Er3 + 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.The phosphor is any one selected from NaYF 4 : Nd 3 + , NaYF 4 : Yb 3 + , and NaYF 4 : Er 3 + .
상기 금속층에는 요철이 형성된 것을 특징으로 한다.And the metal layer is formed with irregularities.
상기 요철은 상호 인접하는 다수의 돌기로 이루어진 엠보싱 패턴으로 형성되며, 상기 돌기는 상기 파장변환층에 매몰되어 형성된다. The irregularities are formed in an embossing pattern composed of a plurality of adjacent projections, and the projections are buried in the wavelength conversion layer.
상기 기재와 상기 금속층 사이에 크롬을 증착하여 형성한 크롬층;을 더 구비한다. And a chromium layer formed by depositing chromium between the substrate and the metal layer.
상술한 바와 같이 본 발명은 형광체를 이용하여 적외선 영역의 광을 가시광 영역의 광으로 변화시킴과 동시에 금속 나노입자를 이용하여 태양전지로 입사되는 가시광량을 증대시켜 발전효율을 증대시킬 수 있다. As described above, the present invention can increase the power generation efficiency by increasing the amount of visible light incident on the solar cell using the metal nanoparticles while changing the light in the infrared region to light in the visible region using the phosphor.
또한, 본 발명은 저면의 이형지를 점착층으로부터 떼어낸 후 태양전지의 표면에 부착하여 사용할 수 있다. In addition, the present invention can be used by attaching the releasing paper on the bottom surface to the surface of the solar cell after detaching it from the adhesive layer.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지용 파장변환 필름의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지용 파장변환 필름의 단면도이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 태양전지용 파장변환 필름의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a wavelength conversion film for a solar cell according to an embodiment of the present invention,
2 is a cross-sectional view of a wavelength conversion film for a solar cell according to another embodiment of the present invention,
3 is a cross-sectional view of a wavelength conversion film for a solar cell according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 태양전지용 파장변환 필름에 대하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the wavelength conversion film for a solar cell of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지용 파장변환 필름(10)은 기재(11)와, 기재(11)의 하부에 형성되는 점착층(12)과, 점착층(12)에 부착된 이형지(13)와, 기재(11)의 상부에 형성되며 금, 은, 백금, 알루미늄 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 금속 나노입자를 포함하는 금속층(15), 금속층(15)의 상부에 형성되는 파장변환층(19)을 구비한다. 1, a
기재(11)는 얇은 시트 형상으로 이루어진다. 가령, 기재는 10㎛ 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있다. The
기재(11)의 소재는 특별히 제한되지 않는다. 기재(11)는 공지된 다양한 소재를 사용할 수 있으나, 내후성 및 기계적 특성이 우수한 투명 소재를 사용하는 것이 바람직하다. 가령, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리메타아크릴레이트, 폴리염화비닐리덴(PVDC) 등을 이용할 수 있다. The material of the
점착층(12)은 기재(11)의 하부에 형성된다. 점착층(12)의 두께는 1㎛ 내지 100㎛일 수 있다. 점착층(12)은 본 발명의 필름을 태양전지에 부착할 수 있도록 하기 위함이다. 이러한 점착층(12)은 투명하고 내후성이 우수한 점착제를 기재(11)의 하부에 도포하여 형성할 수 있다. The
점착제로 실리콘계 수지, 에틸렌비닐아세테이트계 수지, 아크릴계 수지 등이 사용될 수 있다. 자외선 또는 열에 의한 변형 내지 변색을 방지함으로써 내후성을 향상시키기 위하여 점착제에는 자외선 안정제 또는 열 안정제가 포함될 수 있다. As the pressure-sensitive adhesive, a silicone resin, an ethylene vinyl acetate resin, an acrylic resin, or the like can be used. In order to improve the weather resistance by preventing deformation or discoloration due to ultraviolet rays or heat, the pressure-sensitive adhesive may include a UV stabilizer or a heat stabilizer.
이형지(13)로 통상적인 합성수지 시트를 이용할 수 있다. 이형지(13)는 점착층(12)의 하부에 부착되어 점착층(12)을 보호한다. 본 발명의 태양전지용 파장변환 필름을 태양전지에 부착하고자 하는 경우에는 이형지(13)를 점착층(12)으로부터 분리하여 사용한다. A conventional synthetic resin sheet can be used as the
금속층(15)은 기재(11)의 상부에 형성된다. 금속층(15)은 매우 얇은 박막으로 형성될 수 있다. 가령, 금속층(15)은 10 내지 100nm 두께로 형성될 수 있다. A metal layer (15) is formed on the top of the substrate (11). The
금속층(15)은 금, 은, 백금, 알루미늄 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 금속 나노입자를 포함한다. 이러한 금속 나노입자는 인접하는 파장변환층(19)에서의 파장변환효율을 향상시키는 역할을 한다. 이는 금속 입자의 표면에서 발생되는 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance, SPR) 현상에 의해 광을 증폭시키기 때문이다. The
광이 금속층(15)으로 입사되면 금속 입자의 표면에서 작은 전자기 간섭현상을 일으킨다. 그리고 간섭현상에 의해 금속 입자 표면에 파동이 형성되어 효과적으로 빛을 산란시킬 수 있다. 이때, 입사되는 광이 특정한 공명파장을 가지고 있을 경우, 산란되는 광이 서로 간섭되며 중첩 현상이 발생하여 산란효과가 더욱 크게 일어나 태양전지로 입사되는 가시광량을 증대시킨다. When light enters the
금속층(15)은 증착, 스퍼터링 방법으로 형성될 수 있다. 가령, 전자빔 증착(e-beam evaporation) 방법으로 형성될 수 있다. 또한, 금속층(15)은 프린팅 방법으로 형성될 수 있다. The
또한, 금속층(15)을 증착하여 형성한 후 열처리하여 금속 입자를 결정화시킴과 동시에 금속층에 요철이 형성되게 할 수 있다. 가령, 증착된 금속층을 400 내지 600℃에서 100 내지 200분 동안 가열하여 열처리를 수행할 수 있다. Also, the
요철이 형성된 금속층의 일 예로 도 2에 도시된 바와 같이 다수의 돌기(16)가 돌출되어 형성된 엠보싱 패턴으로 이루어질 수 있다. 다수의 돌기들(16)은 상호 인접하게 또는 일정 거리 이격되어 형성될 수 있다. 다수의 돌기들(16)로 이루어진 금속층은 나노 임프린팅(nano imprinting), 나노 엠보싱 가공방법으로 형성할 수 있다. 또한, 전자빔 리소그래피(e-beam lithography), 레이저 간섭 리소그래피(laser interference lithography) 방법으로 형성하거나 통상적인 나노 패터닝법을 이용하여 형성할 수 있다.As shown in FIG. 2, the metal layer having the irregularities may have an embossed pattern in which a plurality of
도 2와 같은 엠보싱 패턴으로 형성된 금속층은 돌기들(16)이 파장변환층(19)에 매몰되어 형성된다. 따라서 파장변환층(19)과 금속층(16)의 접촉면적을 크게 확대시키므로 산란효과를 더욱 촉진시킬 수 있다. 또한, 파장변환층(19)과 금속층(16)의 결합력을 높일 수 있다. The metal layer formed by the embossing pattern as shown in FIG. 2 is formed by embedding the
파장변환층(19)은 금속층(16)의 상부에 형성된다. 가령, 파장변환층(19)은 50 내지 50nm 두께로 형성될 수 있다. The
파장변환층(19)은 적외선 파장 영역의 광을 가시광 파장 영역의 광으로 변환시키는 형광체가 첨가된 코팅용 페이스트를 금속층의 상부에 코팅하여 형성할 수 있다. 가령, 코팅용 페이스트는 실리콘 바인더 80 내지 90중량%, 형광체 10 내지 20중량%로 조성될 수 있다. The
형광체로 무기 형광체를 이용할 수 있다. 이러한 형광체로 불소계 형광체, 가령 NaYF4:Nd3 +, NaYF4:Yb3 +, NaYF4:Er3 + 중에서 선택된 어느 하나를 이용할 수 있다. 형광체의 평균 입경은 1 내지 100nm일 수 있다. 이러한 불소계 형광체는 약 800nm 이상의 파장영역을 갖는 적외선광을 가시광 영역으로 파장을 변환시킨다. An inorganic phosphor can be used as the phosphor. As such a fluorescent material, any one selected from a fluorine-based fluorescent material such as NaYF 4 : Nd 3 + , NaYF 4 : Yb 3 + , and NaYF 4 : Er 3 + can be used. The average particle diameter of the phosphor may be 1 to 100 nm. This fluorine-based phosphor converts the wavelength of infrared light having a wavelength range of about 800 nm or more into a visible light region.
통상적으로 실리콘 태양전지의 경우에는 약 600nm 내지 약 800nm 파장 대역을 가지는 가시광선 영역의 광만을 흡수하고, 적외선 영역을 포함하는 장파장 영역의 광은 흡수하지 못하여 효율이 낮은 문제점이 있다. 하지만, 본 발명은 800nm 이상의 파장, 가령 900 내지 1200nm의 근적외선 파장의 광을 흡수한 후 이를 파장 변환시켜 400nm 이상의 파장, 구체적으로 400 내지 800nm 파장의 광으로 변환시킴으로써 발전 효율을 향상시킬 수 있다.Generally, in the case of a silicon solar cell, it absorbs only visible light having a wavelength band of about 600 nm to about 800 nm, and can not absorb light in a long wavelength region including an infrared region, resulting in low efficiency. However, the present invention can improve power generation efficiency by absorbing light having a wavelength of 800 nm or more, for example, 900-1200 nm, and then converting the light into a light having a wavelength of 400 nm or more, specifically 400 to 800 nm.
실리콘 바인더와 형광체를 혼합한 코팅용 페이스트를 금속층에 도포한 후 경화시켜 파장변환층을 형성할 수 있다. 코팅방법으로 스크린 코팅법, 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법, 페인트 코팅법, 블레이드코팅법 등 다양한 공지의 코팅법이 이용될 수 있음은 물론이다. A coating paste in which a silicone binder and a phosphor are mixed is applied to a metal layer and cured to form a wavelength conversion layer. As a coating method, various known coating methods such as screen coating, spin coating, spray coating, paint coating, and blade coating may be used.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은 크롬층(17)이 더 형성될 수 있다. 크롬층(17)은 기재(11)와 금속층(15) 사이에 형성된다. 크롬층은 기재와 금속층의 결합력을 높인다. 크롬층은 증착 방법에 의해 형성될 수 있다. Meanwhile, as shown in FIG. 3, the
상술한 바와 같이 본 발명은 형광체를 이용하여 적외선 영역의 광을 가시광 영역의 광으로 변화시킴과 동시에 금속 나노입자를 이용하여 태양전지로 입사되는 가시광량을 증대시켜 발전효율을 증대시킬 수 있다. As described above, the present invention can increase the power generation efficiency by increasing the amount of visible light incident on the solar cell using the metal nanoparticles while changing the light in the infrared region to light in the visible region using the phosphor.
또한, 본 발명은 저면의 이형지를 점착층으로부터 떼어낸 후 태양전지의 표면에 부착하여 사용할 수 있다. In addition, the present invention can be used by attaching the releasing paper on the bottom surface to the surface of the solar cell after detaching it from the adhesive layer.
이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.
10: 필름 11: 기재
12: 점착층 13: 이형지
15: 금속층 19: 파장변환층10: film 11: substrate
12: adhesive layer 13: release paper
15: metal layer 19: wavelength conversion layer
Claims (5)
상기 기재의 하부에 두께 1㎛ 내지 100㎛로 형성되는 점착층과;
상기 점착층에 부착된 이형지와;
상기 기재의 상부에 두께 10 내지 100nm로 형성되며 금, 은, 백금, 알루미늄 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 금속 나노입자를 포함하며, 상기 금속 나노입자의 표면에서 발생되는 표면 플라즈몬 공명에 의해 광을 산란시키는 금속층과;
상기 금속층의 상부에 두께 50 내지 50nm로 형성되며 태양광 중의 근적외선 파장 영역의 광을 가시광 파장 영역의 광으로 변환시키는 불소계 형광체를 포함하는 파장변환층;을 구비하고,
상기 파장변환층은 실리콘 바인더 80 내지 90중량%와 상기 형광체 10 내지 20중량%로 조성된 코팅용 페이스트를 상기 금속층의 상부에 코팅하여 형성하며,
상기 형광체는 NaYF4:Nd3+ 이며,
상기 금속층에는 요철이 형성되고,
상기 요철은 상호 인접하는 다수의 돌기로 이루어진 엠보싱 패턴으로 형성되며,
상기 돌기는 상기 파장변환층에 매몰되어 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지용 파장변환 필름. A substrate having a thickness of 10 탆 to 500 탆;
An adhesive layer having a thickness of 1 占 퐉 to 100 占 퐉 formed under the substrate;
A release paper adhered to the adhesive layer;
And at least one metal nanoparticle selected from the group consisting of gold, silver, platinum and aluminum formed on the substrate at a thickness of 10 to 100 nm and scattering light by surface plasmon resonance generated on the surface of the metal nanoparticle A metal layer;
And a wavelength conversion layer formed on the metal layer and having a thickness of 50 to 50 nm and including a fluorine-based fluorescent material for converting light in a near-infrared wavelength region of sunlight into light in a visible light wavelength region,
Wherein the wavelength conversion layer is formed by coating a coating paste composed of 80 to 90% by weight of a silicon binder and 10 to 20% by weight of the phosphor on the metal layer,
The phosphor is NaYF 4 : Nd 3+ ,
Wherein the metal layer has irregularities,
The concavities and convexities are formed in an embossing pattern composed of a plurality of adjacent projections,
And the protrusions are buried in the wavelength conversion layer.
The wavelength conversion film for a solar cell according to claim 1, further comprising a chromium layer formed by depositing chromium between the substrate and the metal layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160055662A KR101733575B1 (en) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | wavelength converting film for solar cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160055662A KR101733575B1 (en) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | wavelength converting film for solar cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101733575B1 true KR101733575B1 (en) | 2017-05-08 |
Family
ID=60164087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160055662A KR101733575B1 (en) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | wavelength converting film for solar cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101733575B1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3657141A1 (en) | 2018-11-23 | 2020-05-27 | trinamiX GmbH | Detector and method for measuring ultraviolet radiation |
| KR20200121514A (en) * | 2019-04-16 | 2020-10-26 | 한국광기술원 | Wavelength Conversion Broadband Optical Element and Manufacturing Method Therof |
| KR102276479B1 (en) * | 2020-03-26 | 2021-07-13 | 씨에스에너지(주) | Color realization BIPV system with optical screen |
-
2016
- 2016-05-04 KR KR1020160055662A patent/KR101733575B1/en active IP Right Grant
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3657141A1 (en) | 2018-11-23 | 2020-05-27 | trinamiX GmbH | Detector and method for measuring ultraviolet radiation |
| KR20200121514A (en) * | 2019-04-16 | 2020-10-26 | 한국광기술원 | Wavelength Conversion Broadband Optical Element and Manufacturing Method Therof |
| KR102280819B1 (en) * | 2019-04-16 | 2021-07-22 | 한국광기술원 | Wavelength Conversion Broadband Optical Element and Manufacturing Method Therof |
| KR102276479B1 (en) * | 2020-03-26 | 2021-07-13 | 씨에스에너지(주) | Color realization BIPV system with optical screen |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102237429B (en) | Solar cell including microlens and method of fabricating the same | |
| KR101733575B1 (en) | wavelength converting film for solar cell | |
| EP2476538A2 (en) | Method of imprinting texture on rigid substrate using flexible stamp | |
| EP2375452A1 (en) | Nanoparticle antireflection layer | |
| CN102308231A (en) | Optical coating | |
| CN105480931B (en) | A kind of two-way absorbent structure of visible ray | |
| JP2011129925A (en) | Solar cell module using semiconductor nanocrystal | |
| CN103568441A (en) | Thin film super absorber with low cost and large area and preparation method of film | |
| EP2455982A2 (en) | Thin film solar cell comprising a polymer light scattering layer and manufacturing method therefor | |
| Huh et al. | Long-term analysis of PV module with large-area patterned anti-reflective film | |
| JP2011003663A (en) | Thin-film photoelectric conversion device | |
| KR20120010920A (en) | Thin film solar cell and method of fabricating the same | |
| KR101714904B1 (en) | Photoelectronic device using hybrid structure of silica nano particles-graphene quantum dots and method of manufacturing the same | |
| On et al. | Rollable Ultraviolet Photodetector Based on ZnAl‐Layered Double Hydroxide/Polyvinylidene Fluoride Membrane | |
| US20110226322A1 (en) | Solar battery unit | |
| Tang et al. | Large-scale, adhesive-free and omnidirectional 3D nanocone anti-reflection films for high performance photovoltaics | |
| JP2011069126A (en) | Daylighting heat-shielding sheet and laminated glass | |
| KR101806548B1 (en) | Solar cell module | |
| KR20200121514A (en) | Wavelength Conversion Broadband Optical Element and Manufacturing Method Therof | |
| KR101541108B1 (en) | solar cell and manufacturing method thereof | |
| JP2011116594A (en) | Composite particle, resin composition, wavelength converting layer and photovoltaic device | |
| KR20140017045A (en) | Back sheet for solarcell having a gold nanoparticle and the module for solarcell using the same | |
| KR20100137614A (en) | High photovoltaic efficiency optical film for solar cell system | |
| KR101144886B1 (en) | Organic solar cell comprising non-metallic nano particles and method for manufacturing the same | |
| Tavakoli | Efficient Light Harvesting in the Nanotextured Thin Film Solar Cells |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |