KR101821392B1 - Thin film Solar cell - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막 태양 전지에 관한 것이다.
본 발명에 따른 박막 태양 전지의 일례는 기판; 기판의 상부에 배치되는 제 1 전극; 제1 전극 상부에 배치되는 제 2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되며, p형 반도체층, i형 반도체층 및 n형 반도체층을 포함하는 광전 변환층을 하나 이상 구비하는 광전 변환부를 포함하고, 하나 이상의 n형 반도체층 중 어느 하나의 n형 반도체층은 제 1 도핑층, 제 2 도핑층 및 제 3 도핑층을 포함하며, 제1 도핑층은 비정질 실리콘(a-Si)을 포함하고, 제2 도핑층은 미세 결정 실리콘(mc-Si)을 포함하고, 제3 도핑층은 미세 결정 실리콘 산화물(mc-SiO)을 포함한다.The present invention relates to a thin film solar cell.
An example of a thin film solar cell according to the present invention includes a substrate; A first electrode disposed on the substrate; A second electrode disposed on the first electrode; And a photoelectric conversion section disposed between the first electrode and the second electrode and having at least one photoelectric conversion layer including a p-type semiconductor layer, an i-type semiconductor layer, and an n-type semiconductor layer, Type semiconductor layer of the semiconductor layer includes a first doping layer, a second doping layer, and a third doping layer, wherein the first doping layer includes amorphous silicon (a-Si), the second doping layer Microcrystalline silicon (mc-Si), and the third doping layer comprises microcrystalline silicon oxide (mc-SiO).
Description
본 발명은 박막 태양 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film solar cell.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고, 이에 따라 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다. Recently, as energy resources such as oil and coal are expected to be depleted, interest in alternative energy to replace them is increasing, and solar cells that produce electric energy from solar energy are attracting attention.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)에 의해 p-n 접합을 형성하는 반도체부, 그리고 서로 다른 도전성 타입의 반도체부에 각각 연결된 전극을 구비한다.Typical solar cells have a semiconductor portion that forms a p-n junction by different conductive types, such as p-type and n-type, and electrodes connected to semiconductor portions of different conductivity types, respectively.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체에서 복수의 전자-정공 쌍이 생성되고, 생성된 전자-정공 쌍은 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해 전하인 전자와 정공으로 각각 분리되어, 전자는 n형의 반도체부 쪽으로 이동하고 정공은 p형 반도체부 쪽으로 이동한다. 이동한 전자와 정공은 각각 p형의 반도체부와 n형의 반도체부에 연결된 서로 다른 전극에 의해 수집되고 이 전극들을 전선으로 연결하여 전력을 얻는다.When light is incident on such a solar cell, a plurality of electron-hole pairs are generated in the semiconductor, and the generated electron-hole pairs are separated into electrons and holes which are charged by the photovoltaic effect, The electrons move toward the semiconductor portion and the holes move toward the p-type semiconductor portion. The transferred electrons and holes are collected by the different electrodes connected to the p-type semiconductor portion and the n-type semiconductor portion, respectively, and the electrodes are connected by a wire to obtain electric power.
본 발명은 효율이 향상된 박막 태양 전지를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a thin film solar cell with improved efficiency.
본 발명에 따른 박막 태양 전지의 일례는 기판; 기판의 상부에 배치되는 제 1 전극; 제1 전극 상부에 배치되는 제 2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되며, p형 반도체층, i형 반도체층 및 n형 반도체층을 포함하는 광전 변환층을 하나 이상 구비하는 광전 변환부를 포함하고, 하나 이상의 n형 반도체층 중 어느 하나의 n형 반도체층은 제 1 도핑층, 제 2 도핑층 및 제 3 도핑층을 포함하며, 제1 도핑층은 비정질 실리콘(a-Si)을 포함하고, 제2 도핑층은 미세 결정 실리콘(mc-Si)을 포함하고, 제3 도핑층은 미세 결정 실리콘 산화물(mc-SiO)을 포함한다.An example of a thin film solar cell according to the present invention includes a substrate; A first electrode disposed on the substrate; A second electrode disposed on the first electrode; And a photoelectric conversion section disposed between the first electrode and the second electrode and having at least one photoelectric conversion layer including a p-type semiconductor layer, an i-type semiconductor layer, and an n-type semiconductor layer, Type semiconductor layer of the semiconductor layer includes a first doping layer, a second doping layer, and a third doping layer, wherein the first doping layer includes amorphous silicon (a-Si), the second doping layer Microcrystalline silicon (mc-Si), and the third doping layer comprises microcrystalline silicon oxide (mc-SiO).
여기서, 제1 도핑층의 두께는 제2 도핑층 및 제3 도핑층의 두께보다 작을 수 있고, 제3 도핑층의 두께는 제2 도핑층의 두께와 동일하거나 더 두꺼울 수 있다.Here, the thickness of the first doping layer may be smaller than the thickness of the second doping layer and the third doping layer, and the thickness of the third doping layer may be equal to or greater than the thickness of the second doping layer.
아울러, 제2 도핑층 및 제3 도핑층의 결정화도는 5%이상일 수 있으며, 제3 도핑층의 산소(O) 함유량은 45 at% ~ 65 at% 사이일 수 있다.In addition, the crystallinity of the second doping layer and the third doping layer may be 5% or more, and the content of oxygen (O) in the third doping layer may be between 45 at% and 65 at%.
또한, 광전 변환층에 포함되는 p형 반도체층, i형 반도체층 및 n형 반도체층은 제1 전극으로부터 순서대로 배치될 수 있다.The p-type semiconductor layer, the i-type semiconductor layer, and the n-type semiconductor layer included in the photoelectric conversion layer may be arranged in this order from the first electrode.
여기서, 제1 도핑층, 제2 도핑층, 및 제3 도핑층은 해당 광전 변환층의 i형 반도체층으로부터 순서대로 배치될 수 있다.Here, the first doping layer, the second doping layer, and the third doping layer may be arranged in order from the i-type semiconductor layer of the photoelectric conversion layer.
또한, 광전 변환부는 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되는 제1 광전 변환층을 포함하고, 제1 광전 변환층의 i형 반도체층은 비정질 실리콘(a-Si)을 포함할 수 있다.The photoelectric conversion unit may include a first photoelectric conversion layer disposed between the first electrode and the second electrode, and the i-type semiconductor layer of the first photoelectric conversion layer may include amorphous silicon (a-Si).
또한, 제3 도핑층과 제2 전극 사이에는 입사된 빛을 i형 반도체층 방향으로 반사하는 후면 반사층을 더 포함할 수 있다.Further, between the third doping layer and the second electrode, a back reflection layer may be further provided for reflecting the incident light toward the i-type semiconductor layer.
또한, 광전 변환부는 제1 전극으로부터 순서대로 배치되는 제1 광전 변환층 및 제2 광전 변환층을 포함하는 경우, 제1 광전 변환층의 p-i-n 형 반도체층 중 p형 반도체층 및 i형 반도체층은 비정질 실리콘 재질(a-Si)을 포함하고, 제2 광전 변환층의 p-i-n 형 반도체층은 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함하고, 제1 광전 변환층의 n 형 반도체층은 제 1 도핑층, 제 2 도핑층 및 제 3 도핑층을 포함할 수 있다.When the photoelectric conversion portion includes the first photoelectric conversion layer and the second photoelectric conversion layer which are arranged in order from the first electrode, the p-type semiconductor layer and the i-type semiconductor layer in the pin-type semiconductor layer of the first photoelectric conversion layer Type semiconductor layer of the first photoelectric conversion layer includes amorphous silicon material (a-Si), the pin-type semiconductor layer of the second photoelectric conversion layer includes a microcrystalline silicon material (mc-Si) Layer, a second doping layer, and a third doping layer.
이와 같은 경우, 제1 광전 변환층의 제3 도핑층과 제2 광전 변환층의 p형 반도체층 사이에는 입사된 빛을 제1 광전 변환층의 i형 반도체층 방향으로 반사하는 중간 반사층이 더 배치되고, 중간 반사층은 알루미늄 아연 산화물(aluminum-zinc-oxide;AZO) 또는 붕소 아연 산화물(boron-zinc-oxide;BZO) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In this case, an intermediate reflection layer for reflecting the incident light toward the i-type semiconductor layer of the first photoelectric conversion layer is further disposed between the third doped layer of the first photoelectric conversion layer and the p-type semiconductor layer of the second photoelectric conversion layer And the intermediate reflective layer may comprise at least one of aluminum-zinc-oxide (AZO) or boron-zinc-oxide (BZO).
아울러, 제1 광전 변환층의 제3 도핑층과 제2 광전 변환층의 p형 반도체층 사이에는 제2 도핑층이 더 배치될 수 있다.In addition, a second doping layer may be further disposed between the third doped layer of the first photoelectric conversion layer and the p-type semiconductor layer of the second photoelectric conversion layer.
또한, 광전 변환부는 제1 전극으로부터 순서대로 배치되는 제1 광전 변환층, 제2 광전 변환층, 및 제3 광전 변환층을 포함하는 경우, 제1 광전 변환층의 p-i-n 형 반도체층은 비정질 실리콘 재질(a-Si)을 포함하고, 제2 광전 변환층의 p-i-n 형 반도체층 중 p형 반도체층 및 i형 반도체층은 비정질 실리콘 재질(a-Si)을 포함하고, 제3 광전 변환층의 p-i-n 형 반도체층은 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함하고, 제2 광전 변환층의 n 형 반도체층은 제 1 도핑층, 제 2 도핑층 및 제 3 도핑층을 포함할 수 있다.When the photoelectric conversion portion includes the first photoelectric conversion layer, the second photoelectric conversion layer, and the third photoelectric conversion layer arranged in order from the first electrode, the pinned semiconductor layer of the first photoelectric conversion layer is made of amorphous silicon material (a-Si), and the p-type semiconductor layer and the i-type semiconductor layer of the pin-type semiconductor layer of the second photoelectric conversion layer include amorphous silicon material (a-Si) The semiconductor layer may include a microcrystalline silicon material (mc-Si), and the n-type semiconductor layer of the second photoelectric conversion layer may include a first doping layer, a second doping layer, and a third doping layer.
이와 같은 경우, 제1 광전 변환층의 제n 도핑층과 제2 광전 변환층의 p형 반도체층 사이에는 입사된 빛을 제1 광전 변환층의 i형 반도체층 방향으로 반사하는 제1 중간 반사층이 더 배치되고, 제1 중간 반사층은 알루미늄 아연 산화물(aluminum-zinc-oxide;AZO) 또는 붕소 아연 산화물(boron-zinc-oxide;BZO) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 제2 광전 변환층의 제3 도핑층과 제3 광전 변환층의 p형 반도체층 사이에는 입사된 빛을 제2 광전 변환층의 i형 반도체층 방향으로 반사하는 제2 중간 반사층이 더 배치되고, 제2 중간 반사층은 알루미늄 아연 산화물(aluminum-zinc-oxide;AZO) 또는 붕소 아연 산화물(boron-zinc-oxide;BZO) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In such a case, a first intermediate reflective layer for reflecting the incident light toward the i-type semiconductor layer of the first photoelectric conversion layer is formed between the n-th-doped layer of the first photoelectric conversion layer and the p-type semiconductor layer of the second photoelectric conversion layer And the first intermediate reflective layer may include at least one of aluminum-zinc-oxide (AZO) or boron-zinc-oxide (BZO) Type semiconductor layer of the second photoelectric conversion layer is further disposed between the third doped layer and the p-type semiconductor layer of the third photoelectric conversion layer, and the second intermediate reflective layer is formed of aluminum zinc And may include at least one of aluminum-zinc-oxide (AZO) or boron-zinc-oxide (BZO).
아울러, 제2 광전 변환층의 제3 도핑층과 제3 광전 변환층의 p형 반도체층 사이에는 제2 도핑층이 더 배치되는 것도 가능하다.It is also possible that a second doping layer is further disposed between the third doped layer of the second photoelectric conversion layer and the p-type semiconductor layer of the third photoelectric conversion layer.
또한, 광전 변환부는 제1 전극으로부터 순서대로 배치되는 제1 광전 변환층, 제2 광전 변환층, 및 제3 광전 변환층을 포함하고, 제1 광전 변환층의 p-i-n 형 반도체층 중 p형 반도체층 및 i형 반도체층은 비정질 실리콘 재질(a-Si)을 포함하고, 제2 광전 변환층의 p-i-n 형 반도체층은 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함하고, 제3 광전 변환층의 p-i-n 형 반도체층은 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함하고, 제1 광전 변환층의 n 형 반도체층은 제 1 도핑층, 제 2 도핑층 및 제 3 도핑층을 포함할 수도 있다.The photoelectric conversion portion includes a first photoelectric conversion layer, a second photoelectric conversion layer, and a third photoelectric conversion layer which are arranged in order from the first electrode, and the p-type semiconductor layer And the i-type semiconductor layer includes an amorphous silicon material (a-Si), the pin-type semiconductor layer of the second photoelectric conversion layer includes a microcrystalline silicon material (mc-Si) The semiconductor layer may include a microcrystalline silicon material (mc-Si), and the n-type semiconductor layer of the first photoelectric conversion layer may include a first doping layer, a second doping layer, and a third doping layer.
본 발명에 따른 박막 태양 전지는 광전 변환층에 포함되는 n형 반도체층 중 어느 하나의 n형 반도체층이 제 1 도핑층, 제 2 도핑층 및 제 3 도핑층을 포함하도록 하여 박막 태양 전지의 광전 변환 효율을 향상시키는 효과가 있다.In the thin film solar cell according to the present invention, any one of the n-type semiconductor layers included in the photoelectric conversion layer includes the first doping layer, the second doping layer, and the third doping layer, And the conversion efficiency is improved.
도 1은 본 발명에 따른 박막 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 이중접합(Double Junction) 태양전지 혹은 p-i-n-p-i-n 구조의 제1예를 설명하기 위한 도이다.
도 3은 도 2에 도시된 박막 태양 전지의 효율을 설명하기 위한 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 이중접합(Double Junction) 태양전지 혹은 p-i-n-p-i-n 구조의 제2 예를 설명하기 위한 도이다.
도 5는 본 발명에 따른 삼중접합(Triple Junction) 태양전지 혹은 p-i-n-p-i-n-p-i-n 구조의 제1 예를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 도 5에 도시된 박막 태양 전지의 효율을 설명하기 위한 도이다.
도 7은 본 발명에 따른 삼중접합(Triple Junction) 태양전지 혹은 p-i-n-p-i-n-p-i-n 구조의 제2 예를 설명하기 위한 도이다.
도 8은 본 발명에 따른 삼중접합(Triple Junction) 태양전지 혹은 p-i-n-p-i-n-p-i-n 구조의 제3 예를 설명하기 위한 도이다.
도 9는 본 발명에 따른 삼중접합(Triple Junction) 태양전지 혹은 p-i-n-p-i-n-p-i-n 구조의 제4 예를 설명하기 위한 도이다.1 is a view for explaining an example of a thin film solar cell according to the present invention.
2 is a view for explaining a first example of a double junction solar cell or pinpin structure according to the present invention.
FIG. 3 is a view for explaining the efficiency of the thin film solar cell shown in FIG. 2. FIG.
4 is a view for explaining a second example of a double junction solar cell or pinpin structure according to the present invention.
5 is a view for explaining a first example of a triple junction solar cell or pinpinpin structure according to the present invention.
6 is a view for explaining the efficiency of the thin film solar cell shown in FIG.
FIG. 7 is a view for explaining a second example of a triple junction solar cell or pinpinpin structure according to the present invention.
8 is a view for explaining a third example of a triple junction solar cell or pinpinpin structure according to the present invention.
9 is a view for explaining a fourth example of a triple junction solar cell or pinpinpin structure according to the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 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. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 “전체적”으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness is enlarged to clearly represent the layers and regions. When a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it includes not only the case directly above another portion but also the case where there is another portion in between. Conversely, when a part is "directly over" another part, it means that there is no other part in the middle. Also, when a part is formed as "whole" on the other part, it means not only that it is formed on the entire surface (or the front surface) of the other part but also not on the edge part.
도 1은 본 발명에 따른 박막 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도이다.1 is a view for explaining an example of a thin film solar cell according to the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 태양 전지의 일례는 기판(100), 제1 전극(110), 광전변환부(PV) 및 제2 전극(140)을 포함한다. As shown in FIG. 1, an example of a thin film solar cell according to the present invention includes a
여기서, 기판(100)은 다른 기능성층들이 배치될 수 있는 공간을 마련할 수 있다. 아울러, 기판(100)은 입사되는 광(Light)이 광전변환부(PV)에 보다 효과적으로 도달하도록 하기 위해 실질적으로 투명한 비전도성 재질, 예컨대 유리 또는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.Here, the
제1 전극(110)은 기판(100)의 하부에 배치되고, 입사되는 광의 투과율을 높이기 위해 실질적으로 광투과성의 전도성 물질, 예를 들면, TCO(transparent conductive oxide)를 함유한다. 아울러, 제1 전극(110)의 비저항 범위는 약 10-2Ωㆍ㎝ 내지 10-11Ωㆍ㎝일 수 있다. 이러한 제1 전극(110)은 광전변환부(PV)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 전극(110)은 입사되는 광에 의해 생성된 캐리어 중 하나, 예컨대 정공을 수집하여 출력할 수 있다.The
아울러, 제1 전극(110)의 하부 표면에는 피라미드 구조를 갖는 복수 개의 요철이 형성될 수 있다. 즉, 제1 전극(110)은 텍스처링 표면(texturing surface)을 구비하고 있다. 이와 같이, 제1 전극(110)의 표면을 텍스처링하게 되면, 입사되는 광의 반사를 저감시키고, 광의 흡수율을 높일 수 있어서 태양전지의 효율을 향상시키는 것이 가능하다.In addition, a plurality of irregularities having a pyramidal structure may be formed on the lower surface of the
제2 전극(140)은 제1 전극(110)과 이격되어 광전 변환부(PV) 하부에 배치되며, 광전변환부(PV)가 발생시킨 전력의 회수 효율을 높이기 위해 전기 전도성이 우수한 금속 재질을 포함할 수 있다. 아울러, 제2 전극(140)은 광전변환부(PV)와 전기적으로 연결되며, 입사되는 광에 의해 생성된 캐리어 중 하나, 예컨대 전자를 수집하여 출력할 수 있다. The
이와 같은 제2 전극(140)은 전기 전도성이 양호한 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 중 적어도 하나의 물질을 포함하여 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수도 있다.The
이상에서는 빛이 기판(100) 쪽으로부터 입사되는 구조에 대해 설명하였지만, 빛은 기판(100)의 반대쪽, 즉 제2 전극(140) 쪽으로부터 입사될 수 있으며, 이 경우에는 제2 전극(140)이 광 투과성의 전도성 물질로 형성되고, 제1 전극(110)이 금속 재질로 형성된다.In this case, the light is incident on the opposite side of the
광전변환부(PV)는 제1 전극(110)과 제2 전극(140)의 사이에 배치되며, 외부로부터 기판(100)의 입사면을 통하여 입사되는 광을 전기로 변환하는 기능을 한다.The photoelectric conversion unit PV is disposed between the
이와 같은 광전변환부(PV)는 p형 반도체층(p), i형 반도체층(i) 및 n형 반도체층(n)을 포함하는 광전 변환층을 적어도 하나 포함할 수 있다.Such a photoelectric conversion portion PV may include at least one photoelectric conversion layer including a p-type semiconductor layer p, an i-type semiconductor layer i and an n-type semiconductor layer n.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 광전 변환층이 하나인 경우, 광전 변환층은 p형 반도체층(p), i형 반도체층(i) 및 n형 반도체층(n)을 각각 하나씩 포함할 수 있다.1, when the photoelectric conversion layer is one, the photoelectric conversion layer is formed by stacking the p-type semiconductor layer p, the i-type semiconductor layer i and the n-type semiconductor layer n one by one .
아울러, 광전 변환층이 2개인 경우, p형 반도체층(p), i형 반도체층(i) 및 n형 반도체층(n)을 각각 2개씩 포함할 수 있으며, 광전 변환층이 3개인 경우, p형 반도체층(p), i형 반도체층(i) 및 n형 반도체층(n)을 각각 3개씩 포함할 수 있다.In the case where the number of the photoelectric conversion layers is two, two photoelectric conversion layers may be included in each of the p-type semiconductor layer p, the i-type semiconductor layer i and the n-type semiconductor layer n. three p-type semiconductor layers p, i-type semiconductor layers i and n-type semiconductor layers n, respectively.
도 1에서는 광전 변환층이 하나인 경우를 일례로 설명하고, 광전 변환층이 2개 또는 3개인 경우에 대해서는 도 2 이후에 설명한다.In FIG. 1, one photoelectric conversion layer is described as an example, and a case where two or three photoelectric conversion layers are described will be described later with reference to FIG. 2. FIG.
이와 같이, 광전 변환층에 포함되는 p형 반도체층(p), 진성(i형) 반도체층(i), n형 반도체층(n)은 제1 전극(110)으로부터 p형 반도체층(p), 진성(i형) 반도체층(i), n형 반도체층(n)의 순서대로 배치될 수 있다.Thus, the p-type semiconductor layer p, the intrinsic (i-type) semiconductor layer i, and the n-type semiconductor layer n included in the photoelectric conversion layer are formed from the
도 1에서는 광전변환부(PV)의 구조가 제1 전극(110)으로부터 p-i-n 구조로 되는 것을 일례로 설명하고 있으나, 광전변환부(PV)의 구조가 제1 전극(110)으로부터 n-i-p 구조로 되는 것도 가능하다. 그러나, 이하에서는 설명의 편의상 광전변환부(PV)의 구조가 입사면으로부터 p-i-n 구조로 되는 것을 일례로 설명한다.Although the structure of the photoelectric conversion part PV is shown as a pin structure from the
이와 같은 광전변환부(PV)에서 p형 반도체층(p)은 실리콘(Si)을 포함한 원료 가스에 제1 타입의 불순물, 예를 들면 붕소(B, Baron), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 포함하는 가스를 이용하여 형성할 수 있다. In the photoelectric conversion portion PV, the p-type semiconductor layer p is doped with a first type impurity such as boron (B, Baron), gallium (Ga), indium (In) ) Or the like can be used.
n형 반도체층(n)은 실리콘을 포함한 원료 가스에 제1 타입과 반대인 제2 타입의 불순물, 예를 들면, 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 포함한 가스를 이용하여 형성할 수 있다.The n-type semiconductor layer n may be formed by doping a source gas containing silicon with impurities of a second type opposite to the first type such as phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb) It can be formed using a gas containing an impurity.
진성(i) 반도체층(i)은 p형 반도체층(p)과 n형 반도체층(n) 사이에 배치되며, 캐리어의 재결합율을 줄이고 광을 흡수할 수 있다. 이러한 i형 반도체층(i)은 입사되는 광을 흡수하여, 전자와 정공과 같은 캐리어를 생성할 수 있다. The intrinsic (i) semiconductor layer (i) is disposed between the p-type semiconductor layer (p) and the n-type semiconductor layer (n) to reduce the recombination rate of carriers and absorb light. The i-type semiconductor layer (i) absorbs incident light and can generate carriers such as electrons and holes.
이러한 i형 반도체층(i)은 탄소(C)를 함유하는 비정질 실리콘, 또는 탄소(C)를 함유하는 결정질 실리콘일 수 있으며, 탄소(C)를 함유하는 미세 결정 실리콘(mc-SiC)으로 이루어질 수 있다.The i-type semiconductor layer i may be amorphous silicon containing carbon (C), or crystalline silicon containing carbon (C), and may be made of microcrystalline silicon (mc-SiC) containing carbon .
또한, 이와 같은 i형 반도체층(i)이 탄소(C)를 함유하는 경우, 에너지 밴드갭을 더 크게 할 수 있어 개방 전압(Voc)을 향상시킬 수 있다.When the i-type semiconductor layer (i) contains carbon (C), the energy band gap can be made larger and the open-circuit voltage (Voc) can be improved.
이와 같은 광전변환부(PV)의 p-i-n 반도체층(p, i, n)은 플라즈마 화학 기상 증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)과 같은 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD)에 의해 형성될 수 있다.The pin semiconductor layer p, i, n of the photoelectric conversion part PV may be formed by chemical vapor deposition (CVD) such as plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) have.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 광전변환부(PV)의 p형 반도체층(p) 및 n형 반도체층(n)과 같은 도핑층은 i형 반도체층(i)을 사이에 두고 p-n 접합을 형성할 수 있다.1, a doping layer such as a p-type semiconductor layer p and an n-type semiconductor layer n of the photoelectric conversion portion PV is formed by a p-type semiconductor layer (i) Can be formed.
아울러, 도 1에 도시된 바와 같이, 광전 변환부(PV)와 제2 전극(140) 사이에는 후면 반사층(130)이 더 포함될 수 있다.As shown in FIG. 1, a rear
이와 같은 후면 반사층(130)은 광전 변환부(PV) 및 제2 전극(140) 사이에 배치되며, 광전 변환부(PV)에서 흡수되지 않은 광을 다시 광전 변환부(PV)로 반사하는 기능을 한다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 광전 변환부(PV)에서 흡수되지 않은 빛을 광전 변환부(PV) 방향으로 반사시켜 광전 변환부(PV)의 광 흡수율을 증가시키는 기능을 한다. The rear
이와 같은 후면 반사층(130)은 광전 변환부(PV)와 접하는 계면에서의 굴절률이 후면 전극(140)과 접하는 계면에서의 굴절률보다 낮을 수 있다.The refractive index of the rear
이와 같은 후면 반사층(130)은 알루미늄 아연 산화물(ZnOx:Al) 또는 붕소 아연 산화물(ZnOx:B) 또는 실리콘 산화물(SiOx) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The
이와 같은 후면 반사층(130)에 사용될 수 있는 물질 중에서 각 물질의 산소 함유량을 조절하여 굴절률과 전기 전도도를 조절할 수 있다.The refractive index and electrical conductivity of the rear
일례로, 후면 반사층(130)이 알루미늄 아연 산화물(ZnOx:Al)을 포함하는 경우, 후면 반사층(130)의 굴절률은 전면 전극(110)과 동일하게 공정 중에 후면 반사층(130)에 함유되는 산소 함유량을 조절하여 조절될 수 있다.For example, when the rear
전술한 바와 같이, 후면 반사층(130)에서 반사된 빛은 광전 변환부(PV)에서 흡수되며, 일부 빛은 광전 변환부(PV)를 투과한 후 다시 전면 전극(110)에서 광전 변환부(PV) 방향으로 다시 반사된다. 이와 같은 전면 전극(110)과 후면 반사층(130)사이에서의 반사는 10 ~ 15회 정도로 여러 번 발생하게 되면서 빛이 트랩핑(trapping)된다.As described above, the light reflected from the rear
이와 같은 방법으로 광전 변환부(PV)의 광 흡수율이 증가될 수 있고, 이에 따라 태양 전지의 광전 변환 효율은 더욱 향상될 수 있다.In this way, the light absorptance of the photoelectric conversion unit PV can be increased, and thus the photoelectric conversion efficiency of the solar cell can be further improved.
이러한 구조에서, p형 반도체층(p) 쪽으로 광이 입사되면 i형 반도체층(i)의 내부에서는 상대적으로 높은 도핑 농도를 갖는 p형 반도체층(p)과 n형 반도체층(n)에 의해 공핍(depletion)이 형성되고, 이에 따라 전기장이 형성될 수 있다. 이러한 광기전력 효과(photovoltatic effect)에 의하여 광 흡수층인 i형 반도체층(i)에서 생성된 전자와 정공은 접촉 전위차에 의해 분리되어 서로 다른 방향으로 이동된다. 예를 들어, 정공은 p형 반도체층(p)을 통해 전면전극(110)쪽으로 이동하고, 전자는 n형 반도체층(n)을 통해 후면전극(140)쪽으로 이동할 수 있다. 이러한 방식으로 전력이 생산될 수 있다.In this structure, when light is incident on the p-type semiconductor layer (p), the p-type semiconductor layer (p) and the n-type semiconductor layer (n) having a relatively high doping concentration inside the i- A depletion is formed, whereby an electric field can be formed. Due to the photovoltaic effect, electrons and holes generated in the i-type semiconductor layer i, which is a light absorption layer, are separated by the contact potential difference and are moved in different directions. For example, the holes may move toward the
한편, 적어도 하나의 광전 변환층에 포함되는 n형 반도체층(n) 중 어느 하나의 n형 반도체층(n)만 제1 도핑층(n1), 제2 도핑층(n2) 및 제3 도핑층(n3)을 포함한다.On the other hand, only one n-type semiconductor layer (n) among the n-type semiconductor layers (n) included in the at least one photoelectric conversion layer includes the first doping layer n1, the second doping layer n2, (n3).
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 광전 변환부(PV)에 포함되는 광전 변환층이 하나인 경우, 하나의 광전 변환층에 포함되는 n형 반도체층(n)은 제1 도핑층(n1), 제2 도핑층(n2) 및 제3 도핑층(n3)을 포함할 수 있다.For example, as shown in FIG. 1, when there is one photoelectric conversion layer included in the photoelectric conversion portion PV, the n-type semiconductor layer n included in one photoelectric conversion layer may be a first doping layer n1, a second doping layer n2, and a third doping layer n3.
아울러, 광전 변환부(PV)에 포함되는 광전 변환층이 복수 개인 경우, 복수 개의 광전 변환층에 포함되는 n형 반도체층(n) 중 어느 하나의 n형 반도체층(n)은 제1 도핑층(n1), 제2 도핑층(n2) 및 제3 도핑층(n3)을 포함할 수 있고, 나머지 n형 반도체층(n)은 제1 도핑층(n1), 제2 도핑층(n2) 및 제3 도핑층(n3)을 포함하지 않을 수 있다. 이에 대해서는 도 2 이하에서 설명한다.In the case where a plurality of photoelectric conversion layers are included in the photoelectric conversion portion PV, any one of the n-type semiconductor layers n included in the plurality of photoelectric conversion layers is formed in the first doped layer type semiconductor layer n1 may include a first doping layer n1, a second doping layer n2 and a third doping layer n3, and the remaining n-type semiconductor layer n may include a first doping layer n1, a second doping layer n2, And may not include the third doping layer n3. This will be described with reference to FIG.
여기의 도 1에서는 광전 변환부(PV)에 포함되는 광전 변환층이 하나인 경우를 일례로 설명하고 있으므로 이에 대해서만 설명한다.Here, in FIG. 1, the case where one photoelectric conversion layer included in the photoelectric conversion portion PV is described is described as an example.
여기서, 제1 도핑층(n1), 제2 도핑층(n2), 및 제3 도핑층(n3)은 i형 반도체층(i)으로부터 순서대로 배치될 수 있다.Here, the first doping layer n1, the second doping layer n2, and the third doping layer n3 may be arranged in order from the i-type semiconductor layer i.
보다 구체적으로, 제1 도핑층(n1)은 광전 변환부(PV)의 i형 반도체층(i)과 접하여 형성되고, 제2 도핑층(n2)은 제1 도핑층(n1)의 아래에 제1 도핑층(n1)과 접하여 형성되며, 제3 도핑층(n3)은 제2 도핑층(n2) 의 아래에 제2 도핑층(n2)과 접하여 형성될 수 있다.More specifically, the first doping layer n1 is formed in contact with the i-type semiconductor layer i of the photoelectric conversion portion PV, and the second doping layer n2 is formed under the first doping layer n1 1 doped layer n1 and the third doped layer n3 may be formed in contact with the second doped layer n2 under the second doped layer n2.
이와 같은, 제1 도핑층(n1)은 비정질 실리콘 재질(a-Si)을 포함하고, 제2 도핑층(n2)은 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함하고, 제3 도핑층(n3)은 산소(O)가 함유된 미세 결정 실리콘 재질(mc-SiOx)을 포함한다.The first doping layer n1 includes an amorphous silicon material (a-Si), the second doping layer n2 includes a microcrystalline silicon material (mc-Si), the third doping layer n3 ) Comprises a microcrystalline silicon material (mc-SiOx) containing oxygen (O).
제1 도핑층(n1) 위에 접하여 배치되는 i형 반도체층(i)이 도 1에 도시된 바와 같이, 비정질 실리콘 재질(a-Si)을 포함하는 경우, 제1 도핑층(n1)은 비정질 실리콘 재질(a-Si)을 포함하고 있어, 밴드 갭(band gap)이 급격하게 변화되어 왜곡되는 것을 방지할 수 있다.When the i-type semiconductor layer i disposed on the first doping layer n1 includes an amorphous silicon material (a-Si) as shown in Fig. 1, the first doping layer n1 is made of amorphous silicon (A-Si), and it is possible to prevent the band gap from being abruptly changed and distorted.
보다 구체적으로, i형 반도체층(i)이 비정질 실리콘 재질(a-Si)을 포함하는 경우, 비정질 실리콘 재질(a-Si)의 제1 도핑층(n1) 대신 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함하는 층이 i형 반도체층(i)과 접하여 형성되면, p-i-n 구조의 광전 변환층은 이질적인 재료의 접합으로 인하여 밴드 갭(band gap)이 왜곡될 수 있다.More specifically, when the i-type semiconductor layer (i) contains an amorphous silicon material (a-Si), the first doping layer n1 of the amorphous silicon material (a- ) Is formed in contact with the i-type semiconductor layer (i), the photoelectric conversion layer of the pin structure may be distorted in the band gap due to the bonding of the dissimilar materials.
이와 같은 경우, 밴드 갭(band gap)의 왜곡으로 인하여 단락 전류(Jsc)나 개방 전압(Voc)의 특성이 저하될 수 있어, 결국 태양 전지의 효율이 저하되는 하나의 요인이 될 수 있다.In such a case, the characteristics of the short-circuit current Jsc and the open-circuit voltage Voc may be degraded due to band gap distortion, which may be one of the factors that deteriorates the efficiency of the solar cell.
그러나, 본 발명과 같이, 제1 도핑층(n1)은 비정질 실리콘 재질(a-Si)을 포함하는 경우, 이와 같은 밴드 갭(band gap)의 왜곡을 방지할 수 있다.However, as in the present invention, when the first doping layer n1 includes an amorphous silicon material (a-Si), it is possible to prevent the band gap from being distorted.
또한, 제2 도핑층(n2) 및 제3 도핑층(n3)은 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함하고 있어, n형 반도체층(n)의 전기 전도도 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.Further, the second doping layer n2 and the third doping layer n3 include a microcrystalline silicon material (mc-Si), which can further improve the electrical conductivity characteristics of the n-type semiconductor layer (n).
즉, 앞서 전술한 바와 같이, 밴드 갭(band gap)의 왜곡을 방지하기 위해 n형 반도체층(n)을 비정질 실리콘 재질(a-Si)로만 형성시킨 경우, 밴드 갭(band gap)의 밴딩(bending) 왜곡을 방지할 수는 있지만, 낮은 전기 전도도로 인하여 n형 반도체층(n)이 케리어의 이동을 방해할 수 있어, 단락 전류(Jsc)가 감소할 수 있다.That is, as described above, when the n-type semiconductor layer n is formed only of the amorphous silicon material (a-Si) in order to prevent the band gap from being distorted, banding of the band gap bending distortion can be prevented. However, the n-type semiconductor layer n can prevent the carrier from moving due to the low electrical conductivity, and the short-circuit current Jsc can be reduced.
그러나, 본 발명과 같이, 제1 도핑층(n1)과 접하여 형성되는 제2 도핑층(n2)이 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함하는 경우, 전기 전도도 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.However, when the second doping layer n2 formed in contact with the first doping layer n1 includes a microcrystalline silicon material (mc-Si) as in the present invention, the electrical conductivity characteristics can be further improved.
예를 들어, 비정질 실리콘 재질(a-Si)을 포함하는 제1 도핑층(n1)의 경우, 전기 전도도가 10-8S/㎠ ~ 10-5 S/㎠ 정도로 매우 낮은데 반하여, 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함하는 제2 도핑층(n2) 및 제3 도핑층(n3) 전기 전도도가 10-1S/㎠ 이상으로, 제1 도핑층(n1)에 비하여 상대적으로 높아 n형 반도체층(n)에 의한 단락 전류(Jsc)의 감소를 방지할 수 있다.For example, in the case of the first doping layer n1 including the amorphous silicon material (a-Si), the electrical conductivity is very low, about 10 -8 S / cm2 to 10-5 S / the second doped layer n2 and the third doped layer n3 including mc-Si are relatively higher than the first doped layer n1 with an electrical conductivity of 10 < -1 > S / It is possible to prevent the short circuit current Jsc from being reduced due to the layer n.
아울러, 광전 변환부(PV)가 2개 이상의 광전 변환층을 포함하고, 비정질 실리콘 재질(a-Si)을 포함하는 광전 변환층과 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함하는 광전 변환층이 연속적으로 형성되는 경우, 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함하는 제2 도핑층(n2)과 제3 도핑층(n3)은 비정질 실리콘 재질(a-Si)을 포함하는 광전 변환층과 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함하는 광전 변환층 사이에서 두 개의 광전 변환층의 계면 접합 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.The photoelectric conversion portion PV includes two or more photoelectric conversion layers, and the photoelectric conversion layer including the amorphous silicon material (a-Si) and the microcrystalline silicon material (mc-Si) The second doping layer n2 including the microcrystalline silicon material mc-Si and the third doping layer n3 may be formed of the photoelectric conversion layer containing the amorphous silicon material (a-Si) It is possible to further improve the interfacial bonding properties of the two photoelectric conversion layers between the photoelectric conversion layers including the crystalline silicon material (mc-Si).
이를 위해, 제2 도핑층(n2) 및 제3 도핑층(n3)의 결정화도는 최소한의 전기 전도도 특성을 확보하기 위하여 5% 이상일 수 있다.For this purpose, the degree of crystallization of the second doping layer n2 and the third doping layer n3 may be 5% or more in order to secure a minimum electrical conductivity characteristic.
이와 같이, 제2 도핑층(n2) 및 제3 도핑층(n3)의 결정화도를 5% 이상으로 하는 것은 결정화도 정도에 따라 전기 전도도 특성이 매우 크게 변화하기 때문이다.As described above, the crystallinity of the second doping layer n2 and the third doping layer n3 is set to 5% or more because the electrical conductivity characteristics change greatly depending on the degree of crystallinity.
구체적으로, 결정화도가 증가 함에 따라 전기 전도도 특성은 지수 함수적으로 증가하게 된다. 따라서, n형 반도체층(n)이 최소한의 전기 전도도 특성을 가지도록 하기 위해서는 제2 도핑층(n2) 및 제3 도핑층(n3)의 결정화도를 5% 이상으로 하는 것이 바람직하다.Specifically, as the crystallinity increases, the electrical conductivity characteristics increase exponentially. Therefore, it is preferable that the degree of crystallization of the second doping layer n2 and the third doping layer n3 is 5% or more so that the n-type semiconductor layer n has the minimum electrical conductivity.
아울러, 제3 도핑층(n3)은 산소를 함유하는 미세 결정 실리콘 재질(mc-SiO)을 포함할 수 있다.In addition, the third doping layer n3 may include a microcrystalline silicon material (mc-SiO) containing oxygen.
여기서, 실리콘(Si) 원자 하나에 결합되는 산소(O) 원자의 개수는 하나인 Si:O 경우만 가능하고, 실리콘(Si) 원자 하나에 결합되는 산소(O) 원자가 2개인 Si:O2는 완전한 부도체이므로 사용될 수 없다. Here, Si: O2 having two oxygen (O) atoms bonded to one silicon (Si) atom can be completely removed from the silicon (Si) It can not be used because it is nonconductor.
이와 같은 제3 도핑층(n3)은 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)에 산소(O)를 함유함으로써, 굴절률을 비정질 실리콘 재질(a-Si)을 포함하는 제1 도핑층(n1)에 비하여 크게 낮출수 있다. 일례로 이와 같은 제3 도핑층(n3)의 굴절률은 1.5 ~ 2.5 사이가 되도록 할 수 있어, 제3 도핑층(n3)에서의 광흡수율을 최소화함과 아울러 반사율을 상대적으로 크게할 수 있어, 입사되는 빛을 i형 반도체층(i)으로 반사시켜 i형 반도체층(i)의 광흡수율을 더욱 크게 할 수 있다. Since the third doping layer n3 contains oxygen O in the microcrystalline silicon material mc-Si, the refractive index of the third doping layer n3 is lower than that of the first doping layer n1 including the amorphous silicon material a-Si . For example, the refractive index of the third doping layer n3 may be between 1.5 and 2.5, thereby minimizing the light absorptance in the third doping layer n3 and increasing the reflectance relatively, Light is reflected by the i-type semiconductor layer (i), and the light absorption rate of the i-type semiconductor layer (i) can be further increased.
이에 따라, 제3 도핑층(n3)은 태양 전지의 단락 전류(Jsc)를 더욱 크게할 수 있는 효과가 있다.Thus, the third doping layer n3 has the effect of further increasing the short circuit current Jsc of the solar cell.
여기서, 제3 도핑층(n3)에 포함되는 산소(O) 함유량은 제3 도핑층(n3)의 전기 전도도 특성과 반사율에 영향을 미친다.Here, the content of oxygen (O) contained in the third doping layer n3 affects the electrical conductivity and reflectance of the third doping layer n3.
따라서, 제3 도핑층(n3)의 전기 전도도 특성이 저하되지 않는 범위 내에서 제3 도핑층(n3)의 반사율을 최대화하는 것이 중요하다.Therefore, it is important to maximize the reflectivity of the third doping layer (n3) within a range in which the electrical conductivity characteristic of the third doping layer (n3) is not degraded.
이와 같은 점을 고려하여, 제3 도핑층(n3)의 산소(O) 함유량은 45 at% ~ 65 at% 사이일 수 있다.In consideration of this, the content of oxygen (O) in the third doping layer (n3) may be between 45 at% and 65 at%.
여기서, 제3 도핑층(n3)의 산소(O) 함유량이 45 at% 이상이 되도록 하는 것은 제3 도핑층(n3)의 반사율을 최소 한도로 확보하기 위함이고, 제3 도핑층(n3)의 산소(O) 함유량이 65 at% 이하가 되도록 하는 것은 제3 도핑층(n3)의 전기 전도도 특성이 저하되지 않는 범위 내에서 제3 도핑층(n3)의 반사율을 최대 한도로 확보하기 위함이다.Here, the oxygen (O) content of the third doping layer n3 is made to be 45 at% or more in order to secure the reflectance of the third doping layer n3 to the minimum, and that of the third doping layer n3 The oxygen (O) content is set to 65 at% or less in order to secure the reflectance of the third doped layer (n3) to a maximum extent within a range in which the electrical conductivity of the third doped layer (n3) is not degraded.
또한, 아울러, 제1 도핑층(n1)의 두께는 제2 도핑층(n2) 및 제3 도핑층(n3)의 두께보다 작을 수 있다. In addition, the thickness of the first doping layer n1 may be smaller than the thickness of the second doping layer n2 and the third doping layer n3.
이는 제1 도핑층(n1)은 전술한 바와 같이, p-i-n 구조로 형성되는 광전 변환층의 밴드 갭(band gap) 특성이 왜곡되는 것을 방지하기 위한 기능을 하는 것이나, 전기 전도도 특성이 제2 도핑층(n2) 및 제3 도핑층(n3)에 비하여 상대적으로 낮기 때문에, 밴드 갭(band gap) 특성의 왜곡을 방지하는 정도의 두께만 가지면 되므로, 제1 도핑층(n1)의 두께를 제2 도핑층(n2) 및 제3 도핑층(n3)의 두께보다 작게 할 수 있다.This is because the first doping layer n1 functions to prevent the band gap characteristic of the photoelectric conversion layer formed in the pin structure from being distorted as described above, the thickness of the first doping layer n1 may be set to a value smaller than the thickness of the second doping layer n1 since the thickness of the second doping layer n2 is relatively low as compared with the thickness of the second doping layer n2 and the third doping layer n3. The thickness of the layer (n2) and the thickness of the third doping layer (n3).
아울러, 제3 도핑층(n3)의 두께는 제2 도핑층(n2)의 두께와 동일하거나 더 두꺼울 수 있다.In addition, the thickness of the third doping layer n3 may be equal to or greater than the thickness of the second doping layer n2.
일례로, 제1 도핑층(n1)의 두께는 제2 도핑층(n2) 및 제3 도핑층(n3)의 두께보다 작은 범위 내에서 2.5㎚~15㎚ 사이일 수 있으며, 제1 도핑층(n1)의 두께보다 큰 범위 내에서 제2 도핑층(n2)의 두께는 10㎚~30㎚ 사이, 제3 도핑층(n3)의 두께는 20㎚~100㎚ 사이일 수 있다. For example, the thickness of the first doping layer n1 may be between 2.5 nm and 15 nm within a range smaller than the thicknesses of the second doping layer n2 and the third doping layer n3, the thickness of the second doping layer n2 may be between 10 nm and 30 nm and the thickness of the third doping layer n3 may be between 20 nm and 100 nm within a range larger than the thickness of the third doping layer n1.
이와 같이, 본 발명에 따른 광전 변환층의 n형 반도체층(n)은 제1 도핑층(n1), 제2 도핑층(n2) 및 제3 도핑층(n3)을 포함함으로써, 단락 전류(Jsc)나 개방 전압(Voc)의 특성을 더욱 향상시킬 수 있어, 태양 전지의 광전 변환 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the n-type semiconductor layer n of the photoelectric conversion layer according to the present invention includes the first doping layer n1, the second doping layer n2, and the third doping layer n3, ) And the open-circuit voltage (Voc) can be further improved, and the photoelectric conversion efficiency of the solar cell can be further improved.
이와 같은 본 발명에 따른 태양 전지는 광전 변환층이 복수 개일 때에 그 효과를 더욱 증진시킬 수 있다.Such a solar cell according to the present invention can further enhance its effect when a plurality of photoelectric conversion layers are provided.
예를 들어, 지금까지는 광전 변환부(PV)의 광전 변환층이 하나인 경우를 일례로 설명하였으나, 이하에서는 광전 변환층이 복수 개인 경우를 일례로 설명한다.For example, the case where one photoelectric conversion layer of the photoelectric conversion part PV is one has been described as an example, but a case where there are plural photoelectric conversion layers will be described as an example.
도 2는 본 발명에 따른 이중접합(Double Junction) 태양전지 혹은 p-i-n-p-i-n 구조의 제1예를 설명하기 위한 도이다. FIG. 2 is a view for explaining a first example of a double junction solar cell or a p-i-n-p-i-n structure according to the present invention.
이하에서는 이상에서 상세히 설명한 부분과 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, the description of the parts overlapping with those described in detail above will be omitted.
도 2에 도시된 바와 같이, 박막 태양전지는 제1 전극(110)으로부터 순서대로 배치되는 제1 광전 변환층(PV1) 및 제2 광전 변환층(PV2)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2, the thin film solar cell may include a first photoelectric conversion layer PV1 and a second photoelectric conversion layer PV2 arranged in order from the
도 2와 같이, 박막 태양전지는 제1 전극(110)으로부터 제1 광전 변환층(PV1)에 해당되는 제1 p형 반도체층(PV1-p), 제1 i형 반도체층(PV1-i) 및 제1 n형 반도체층(PV1-n)이 차례로 적층되고, 이후, 제2 광전 변환층(PV2)에 해당되는 제2 p형 반도체층(PV2-p), 제2 i형 반도체층(PV2-i) 및 제2 n형 반도체층(PV2-n)이 차례로 적층될 수 있다.2, the thin film solar cell includes a first p-type semiconductor layer PV1-p, a first i-type semiconductor layer PV1-i, and a second p-type semiconductor layer PV1-p corresponding to the first photoelectric conversion layer PV1 from the
제1 i형 반도체층(PV1-i)은 단파장 대역의 광을 주로 흡수하여 전자와 정공을 생성할 수 있다. 아울러, 제2 i형 반도체층(PV2-i)은 장파장 대역의 광을 주로 흡수하여 전자와 정공을 생성할 수 있다.The first i-type semiconductor layer PV1-i can mainly absorb light in a short wavelength band to generate electrons and holes. In addition, the second i-type semiconductor layer (PV2-i) can mainly absorb light in a long wavelength band to generate electrons and holes.
이처럼, 이중접합 구조의 태양전지는 단파장 대역 및 장파장 대역의 광을 흡수하여 캐리어를 생성하기 때문에 높은 효율을 갖는 것이 가능하다.As described above, a solar cell having a double junction structure can have high efficiency because it absorbs light in a short wavelength band and a long wavelength band to generate a carrier.
아울러, 제2 i형 반도체층(PV2-i)의 두께는 장파장 대역의 광을 충분히 흡수하기 위해 제1 i형 반도체층(PV1-i)의 두께보다 두꺼울 수 있다.In addition, the thickness of the second i-type semiconductor layer PV2-i may be thicker than the thickness of the first i-type semiconductor layer PV1-i to sufficiently absorb light in the long wavelength band.
또한, 도 2에 도시된 바와 같은 박막 태양전지는 제1 광전변환층(PV1)의 제1 p형 반도체층(PV1-p)과 제1 i형 반도체층(PV1-i)은 비정실 실리콘(a-Si)을 포함할 수 있고, 제2 광전변환층(PV2)의 제2 p형 반도체층(PV2-p)과 제2 i형 반도체층(PV2-i)은 미세 결정 실리콘(mc-Si)을 포함할 수 있다.2, the first p-type semiconductor layer PV1-p and the first i-type semiconductor layer PV1-i of the first photoelectric conversion layer PV1 are formed of amorphous silicon and the second p-type semiconductor layer PV2-p and the second i-type semiconductor layer PV2-i of the second photoelectric conversion layer PV2 may include microcrystalline silicon (mc-Si) ).
또한 도 2에 도시된 이중접합 구조를 갖는 태양전지는 제1 i형 반도체층(PV1-i)에서 단파장 대역의 광을 흡수하여 광전 효과를 발휘하고, 제2 i형 반도체층(PV2-i)에서 장파장 대역의 광을 흡수하여 광전 효과를 발휘하게 되는데, 제2 i형 반도체층(PV2-i)이 전술한 바와 같이 미세 결정 실리콘(mc-SiC)을 포함하는 경우, 보다 많은 양의 장파장 대역 광을 흡수할 수 있어 태양 전지의 효율을 향상시킬 수 있다.The solar cell having the double junction structure shown in Fig. 2 absorbs light of a short wavelength band in the first i-type semiconductor layer PV1-i to exert a photoelectric effect, and the second i-type semiconductor layer PV2- When the second i-type semiconductor layer PV2-i contains microcrystalline silicon (mc-SiC) as described above, a larger amount of long wavelength band (mc-SiC) The light can be absorbed and the efficiency of the solar cell can be improved.
한편, 이와 같은 이중접합 구조를 갖는 태양전지에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 광전 변환층(PV1)의 제1 n형 반도체층(PV1-n)만 도 1에서 전술한 바와 같은 제1 도핑층(PV1-n1), 제2 도핑층(PV1-n2) 및 제3 도핑층(PV1-n3)을 포함하고, 제2 광전 변환층(PV2)의 제2 n형 반도체층(PV2-n)은 제2 광전 변환층(PV2)의 제2 i형 반도체층(i)과 동일한 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함할 수 있다.On the other hand, in the solar cell having such a double junction structure, only the first n-type semiconductor layer (PV1-n) of the first photoelectric conversion layer (PV1), as shown in Fig. 2, The second n-type semiconductor layer (PV2-n) of the second photoelectric conversion layer PV2 includes a doping layer PV1-n1, a second doping layer PV1-n2 and a third doping layer PV1- ) May include the same microcrystalline silicon material (mc-Si) as the second i-type semiconductor layer (i) of the second photoelectric conversion layer PV2.
이와 같이 함으로써, 태양 전지의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.In this way, the efficiency of the solar cell can be further improved.
보다 구체적으로, 앞서 전술한 바와 같이, 제1 도핑층(PV1-n1)은 비정질 실리콘 재질(a-Si)을 포함하고, 제2 도핑층(PV1-n2)은 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함하고, 제3 도핑층(PV1-n3)은 미세 결정 실리콘 산화물 재질(mc-SiOx)을 포함한다.More specifically, as described above, the first doping layer PV1-n1 includes an amorphous silicon material (a-Si), the second doping layer PV1-n2 includes a microcrystalline silicon material (mc-Si ), And the third doping layer (PV1-n3) comprises a microcrystalline silicon oxide material (mc-SiOx).
이와 같은 경우, 제1 도핑층(PV1-n1)은 제1 도핑층(PV1-n1)과 동일한 재질인 비정질 실리콘 재질(a-Si)을 포함하는 제1 i형 반도체층(i)과 접하여 형성되므로, 제1 광전변환층(PV1)에서 밴드 갭(band gap)의 왜곡을 방지할 수 있어, 단락 전류(Jsc)나 개방 전압(Voc)의 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.In this case, the first doping layer PV1-n1 is formed in contact with the first i-type semiconductor layer i including the amorphous silicon material (a-Si) which is the same material as the first doping layer PV1-n1 The distortion of the band gap can be prevented in the first photoelectric conversion layer PV1 and the characteristics of the shortcircuit current Jsc and the open circuit voltage Voc can be further improved.
아울러, 제2 도핑층(PV1-n2)은 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함하고 있어, n형 반도체층(n)의 전기적 특성을 더욱 향상시킬 수 있어, 제1 도핑층(PV1-n1)의 비정질 실리콘 재질(a-Si)에 의한 낮은 전기 전도도를 보상하여 전기 전도도를 보다 향상시킬 수 있다. 따라서 태양 전지의 단락 전류(Jsc)를 보다 향상시킬 수 있다.In addition, since the second doping layer PV1-n2 includes the microcrystalline silicon material (mc-Si), the electrical characteristics of the n-type semiconductor layer n can be further improved and the first doping layer PV1- n1) of the amorphous silicon material (a-Si) can be compensated to improve the electric conductivity. Therefore, the short-circuit current (Jsc) of the solar cell can be further improved.
또한, 제3 도핑층(PV1-n3)은 미세 결정 실리콘 산화물 재질(mc-SiOx)을 포함하고 있어, 굴절률을 제1 도핑층(PV1-n1)에 비하여 크게 낮출수 있다. 따라서, 입사되는 빛을 제1 i형 반도체층(i)으로 반사시켜 제1 i형 반도체층(i)의 광흡수율을 더욱 크게 할 수 있다. In addition, the third doping layer PV1-n3 includes a microcrystalline silicon oxide material (mc-SiOx), and the refractive index can be significantly lowered than the first doping layer PV1-n1. Accordingly, incident light can be reflected by the first i-type semiconductor layer (i), and the light absorption rate of the first i-type semiconductor layer (i) can be further increased.
아울러, 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함하는 제2 도핑층(PV1-n2)과 제3 도핑층(PV1-n3)은 비정질 실리콘 재질(a-Si)을 포함하는 제1 광전 변환층(PV1)과 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함하는 제2 광전 변환층(PV2) 사이의 계면 접합 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.The second doping layer PV1-n2 including the microcrystalline silicon material mc-Si and the third doping layer PV1-n3 may be formed of a first photoelectric conversion layer containing amorphous silicon material (a-Si) It is possible to further improve the interfacial bonding property between the first photoelectric conversion layer PV1 including the microcrystalline silicon material (mc-Si) and the second photoelectric conversion layer PV2 including the microcrystalline silicon material (mc-Si).
도 2에 도시된 이중접합 구조를 갖는 박막 태양전지는 도 1에서 전술한 제1 도핑층(PV1-n1), 제2 도핑층(PV1-n2) 및 제3 도핑층(PV1-n3)의 두께가 그대로 적용될 수 있으며, 제2 도핑층(PV1-n2)의 산소 함유량, 제2 도핑층(PV1-n2) 및 제3 도핑층(PV1-n3)의 결정화도가 그대로 적용될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 이미 도 1에서 설명하고 있으므로 추가적인 설명은 생략한다.The thin film solar cell having the double junction structure shown in FIG. 2 has a thickness of the first doping layer PV1-n1, the second doping layer PV1-n2 and the third doping layer PV1-n3 described above with reference to FIG. The oxygen content of the second doping layer PV1-n2, the crystallinity of the second doping layer PV1-n2, and the crystallinity of the third doping layer PV1-n3 may be applied as they are. The detailed description thereof is already described with reference to FIG. 1, so that further explanation is omitted.
도 3은 도 2에 도시된 박막 태양 전지의 효율을 설명하기 위한 도이다.FIG. 3 is a view for explaining the efficiency of the thin film solar cell shown in FIG. 2. FIG.
도 3에서 case 1은 도 2에 도시된 이중접합 구조를 가지는 본 발명의 박막 태양 전지를 측정한 값이고, 비교예 1은 도 2에 도시된 이중접합 구조를 가지는 박막 태양 전지에서 제1 도핑층(PV1-n1)이 생략된 박막 태양 전지의 비교예를 측정한 값이다.In FIG. 3, case 1 is a measurement value of the thin film solar cell of the present invention having the double junction structure shown in FIG. 2. In the thin film solar cell having the double junction structure of FIG. 2, (PV1-n1) are omitted.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 태양 전지의 일례는 제1 도핑층(PV1-n1)이 생략된 비교예 1과 비교하여, 개방 전압(Voc), 단락 전류(Jsc), 필 팩터(F.F) 및 광전 변환 효율(Eff)이 모두 더 향상되는 것을 알 수 있다.3, an example of the thin film solar cell according to the present invention is different from the first comparative example in which the first doping layer PV1-n1 is omitted. The open-circuit voltage Voc, the short-circuit current Jsc, It can be seen that both the factor FF and the photoelectric conversion efficiency Eff are further improved.
이와 같이, 본 발명에 따른 박막 태양 전지가 비교예 1과 비교하여 개방 전압(Voc) 및 단락 전류(Jsc)가 더 우수한 것은 비교예 1에 비하여 제1 광전 변환층(PV1)의 밴드 갭(band gap) 왜곡을 방지하는 제1 도핑층(PV1-n1)을 더 포함하고 있기 때문이다.As described above, the thin-film solar cell according to the present invention is more excellent in the open-circuit voltage (Voc) and the short-circuit current (Jsc) than the first comparative example, the first doping layer PV1-n1 for preventing gap distortion.
아울러, 전술한 바와 같은 이중접합 구조를 갖는 박막 태양전지는 제1 광전 변환층(PV1)의 제1 n형 도핑층이 제1 도핑층(PV1-n1), 제2 도핑층(PV1-n2) 및 제3 도핑층(PV1-n3)이 차례로 형성된 경우만 일례로 설명하고 있으나, 이에 더하여 제1 광전 변환층(PV1)의 제3 도핑층(PV1-n3)과 제2 광전 변환층(PV2)의 제2 p형 반도체층(PV2-p) 사이에는 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함하는 제2 도핑층(PV1-n2)이 더 배치될 수도 있다.In addition, in the thin film solar cell having the double junction structure as described above, the first n-type doping layer of the first photoelectric conversion layer PV1 is formed of the first doping layer PV1-n1, the second doping layer PV1-n2, The third doped layer PV1-n3 of the first photoelectric conversion layer PV1 and the second photoelectric conversion layer PV2 of the first doped layer PV1-n3 are sequentially formed. A second doping layer PV1-n2 including a microcrystalline silicon material (mc-Si) may be further disposed between the second p-type semiconductor layers PV2-p.
이와 같이 제3 도핑층(PV1-n3) 아래에 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함하는 제2 도핑층(PV1-n2)을 추가로 더 배치함으로써, 제3 도핑층(PV1-n3)의 광반사 효과는 그대로 유지하면서, 제3 도핑층(PV1-n3)의 산소가 제2 광전 변환층(PV2)의 제2 p형 반도체층(PV2-p)에 확산되어, 제2 p형 반도체층(p)을 오염시키는 것을 방지할 수 있다.The third doping layer PV1-n3 is formed by further disposing a second doping layer PV1-n2 including a microcrystalline silicon material (mc-Si) below the third doping layer PV1-n3, The oxygen of the third doping layer PV1-n3 is diffused into the second p-type semiconductor layer PV2-p of the second photoelectric conversion layer PV2 while the light reflection effect of the second p-type semiconductor layer PV2- It is possible to prevent the layer (p) from being contaminated.
이에 따라, 제2 광전 변환층(PV2)의 밴드 갭(band gap)에 대한 영향을 최소화할 수 있다.Accordingly, the influence of the band gap of the second photoelectric conversion layer PV2 can be minimized.
아울러, 전술한 바와 같은 이중접합 구조를 갖는 박막 태양전지는 제1 광전 변환층(PV1)과 제2 광전 변환층(PV2) 사이에 중간 반사층(120)을 더 포함할 수 있다.In addition, the thin film solar cell having the double junction structure as described above may further include an intermediate
일례로, 도 4는 본 발명에 따른 이중접합(Double Junction) 태양전지 혹은 p-i-n-p-i-n 구조의 제2 예를 설명하기 위한 도이다. For example, FIG. 4 illustrates a second example of a double junction solar cell or a p-i-n-p-i-n structure according to the present invention.
도 4에서 중간 반사층(120)을 제외한 박막 태양 전지의 나머지 부분은 도 2에 도시된 박막 태양 전지의 일례와 동일하므로 나머지 부분에 대한 설명은 생략한다.The remaining portions of the thin film solar cell except for the
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 태양 전지는 제1 광전 변환층(PV1)의 제3 도핑층(PV1-n3)과 제2 광전 변환층(PV2)의 p형 반도체층(PV2-p) 사이에 입사된 빛을 제1 광전 변환층(PV1)의 i형 반도체층(PV1-i) 방향으로 반사하는 중간 반사층(120)이 더 배치될 수 있다.4, the thin film solar cell according to the present invention includes a third doped layer PV1-n3 of the first photoelectric conversion layer PV1 and a p-type semiconductor layer PV2 of the second photoelectric conversion layer PV2 p) of the first photoelectric conversion layer PV1 toward the i-type semiconductor layer PV1-i of the first photoelectric conversion layer PV1.
이와 같은 중간 반사층(120)의 재질은 알루미늄 아연 산화물(aluminum-zinc-oxide;AZO) 또는 붕소 아연 산화물(boron-zinc-oxide;BZO) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The material of the
따라서, 미세 결정 실리콘 산화물 재질(mc-SiOx)을 포함하는 제3 도핑층(PV1-n3)은 알루미늄 아연 산화물(aluminum-zinc-oxide;AZO) 또는 붕소 아연 산화물(boron-zinc-oxide;BZO) 중 적어도 하나를 포함하는 중간 반사층(120)과 구별된다.Accordingly, the third doping layer PV1-n3 including the microcrystalline silicon oxide material (mc-SiOx) may be formed of aluminum-zinc-oxide (AZO) or boron-zinc-oxide (BZO) The intermediate
이와 같은 중간 반사층(120)을 제1 광전 변환층(PV1)의 제3 도핑층(PV1-n3)과 제2 광전 변환층(PV2)의 p형 반도체층(PV2-p) 사이에 더 형성하는 경우, 입사되는 빛의 반사율을 더욱 증가시킬 수 있어 제1 i형 반도체층(PV1-i)의 광 흡수율을 더욱 증가시킬 수 있다. 따라서, 광전 변환부(PV) 전체의 광전 변환 효율을 더욱 증가시킬 수 있다.The
다음, 도 5는 본 발명에 따른 삼중접합(Triple Junction) 태양전지 혹은 p-i-n-p-i-n-p-i-n 구조의 제1 예를 설명하기 위한 도이다. 5 is a diagram illustrating a first example of a triple junction solar cell or a p-i-n-p-i-n-p-i-n structure according to the present invention.
이하에서는 이상에서 상세히 설명한 부분과 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, the description of the parts overlapping with those described in detail above will be omitted.
도 5에 도시된 바와 같이, 박막 태양전지는 제1 전극(110)으로부터 제1 광전 변환층(PV1), 제2 광전 변환층(PV2) 및 제3 광전 변환층(PV3)가 순서대로 배치될 수 있다. 5, in the thin film solar cell, the first photoelectric conversion layer PV1, the second photoelectric conversion layer PV2, and the third photoelectric conversion layer PV3 are sequentially arranged from the
이에 따라, 제1 광전 변환층(PV1)은 제1 전극(110)에 가장 인접하여 배치되고, 제2 광전 변환층(PV2)는 제1 광전 변환부(PV)보다 제1 전극(110)으로부터 더 멀리 이격되며, 제3 광전 변환층(PV3)는 제2 광전 변환부(PV)보다 제1 전극(110)으로부터 더 멀리 이격된다.The first photoelectric conversion layer PV1 is disposed closest to the
여기서, 제1 광전 변환층(PV1), 제2 광전 변환층(PV2) 및 제3 광전 변환층(PV3)는 각각 p-i-n 구조로 형성될 수 있고, 제1 전극(110)으로부터 제1 p형 반도체층(PV1-p), 제1 i형 반도체층(PV1-i), 제1 n형 반도체층(PV1-n), 제2 p형 반도체층(PV2-p), 제2 i형 반도체층(PV2-i), 제2 n형 반도체층(PV2-n), 제3 p형 반도체층(PV3-p), 제3 i형 반도체층(PV3-i) 및 제3 n형 반도체층(PV3-n)이 차례로 배치될 수 있다.Each of the first photoelectric conversion layer PV1, the second photoelectric conversion layer PV2 and the third photoelectric conversion layer PV3 may be formed in a pin structure. The first p-type semiconductor layer (PV1-p), the first i-type semiconductor layer (PV1-i), the first n-type semiconductor layer (PV1- The second n-type semiconductor layer PV2-i, the second n-type semiconductor layer PV2-n, the third p-type semiconductor layer PV3-p, the third i-type semiconductor layer PV3- n may be arranged in this order.
아울러, 제1 광전 변환층(PV1)의 p-i-n 형 반도체층에서 제1 p형 반도체층(PV1-p), 제1 i형 반도체층(PV1-i)은 비정질 실리콘 재질(a-Si)을 포함하고, 제2 광전 변환층(PV2)의 p-i-n 형 반도체층에서 제2 p형 반도체층(PV2-p), 제2 i형 반도체층(PV2-i)은 비정질 실리콘 재질(a-Si)을 포함하고, 제3 광전 변환층(PV3)의 p-i-n 형 반도체층에서 제3 p형 반도체층(PV3-p), 제3 i형 반도체층(PV3-i)은 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함할 수 있고, 아울러, 제2 광전 변환층(PV2)의 제2 i형 반도체층(PV2-i)은 게르마늄(Ge)을 더 함유할 수 있다.The first p-type semiconductor layer PV1-p and the first i-type semiconductor layer PV1-i in the pin-shaped semiconductor layer of the first photoelectric conversion layer PV1 include an amorphous silicon material (a-Si) And the second p-type semiconductor layer (PV2-p) and the second i-type semiconductor layer (PV2-i) in the pin-shaped semiconductor layer of the second photoelectric conversion layer PV2 include an amorphous silicon material (a-Si) And the third p-type semiconductor layer PV3-p and the third i-type semiconductor layer PV3-i in the pin-shaped semiconductor layer of the third photoelectric conversion layer PV3 are made of a microcrystalline silicon material (mc-Si) And the second i-type semiconductor layer PV2-i of the second photoelectric conversion layer PV2 may further contain germanium (Ge).
이와 같은 경우, 제1 i형 반도체층(PV1-i)은 에너지 밴드갭이 가장 높아 단파장의 빛을 주로 흡수하며, 제2 i형 반도체층(PV2-i)은 비정질 실리콘(a-Si) 재질을 포함하지만, 게르마늄(Ge)이 함유되어 있어 제1 i형 반도체층(PV1-i)보다 에너지 밴드갭이 낮아 중파장 대역의 빛을 주로 흡수하고, 제3 i형 반도체층(PV3-i)은 미세 결정 실리콘(mc-Si) 재질을 포함하므로 에너지 밴드갭이 가장 낮아 장파장 대역의 빛을 주로 흡수하게 된다.In this case, the first i-type semiconductor layer PV1-i has the highest energy band gap and mainly absorbs light of a short wavelength, and the second i-type semiconductor layer PV2-i is made of amorphous silicon (a-Si) I-type semiconductor layer (PV3-i) because it contains germanium (Ge) and has an energy band gap lower than that of the first i-type semiconductor layer (PV1-i) Is composed of microcrystalline silicon (mc-Si), and thus has the lowest energy bandgap, so that light of long wavelength band is mainly absorbed.
이에 따라 삼중 접합 태양 전지는 이중 접합 태양 전지보다 보다 다양한 파장 대역의 빛을 효율적으로 흡수하므로 광전 변환 효율이 더욱 향상되는 효과가 있다.Accordingly, the triple junction solar cell effectively absorbs light of a wider wavelength band than the double junction solar cell, and thus the photoelectric conversion efficiency is further improved.
여기서, 제3 i형 반도체층(PV3-i)의 두께는 제2 i형 반도체층(PV2-i)의 두께보다 두껍고, 제2 i형 반도체층(PV2-i)의 두께는 제1 i형 반도체층(PV1-i)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 이는 제3 i형 반도체층(PV3-i)에서 장파장 대역의 광 흡수율을 더욱 향상시키기 위함이다.The thickness of the third i-type semiconductor layer PV3-i is greater than the thickness of the second i-type semiconductor layer PV2-i, and the thickness of the second i- It may be thicker than the thickness of the semiconductor layer PV1-i. This is to further improve the light absorptance in the long wavelength band in the third i-type semiconductor layer (PV3-i).
이와 같이 도 5와 같은 삼중접합 태양전지의 경우에는 보다 넓은 대역의 광을 흡수할 수 있기 때문에 전력 생산 효율이 높을 수 있다.As described above, in the case of the triple junction solar cell as shown in FIG. 5, since it can absorb light of a broader band, the power production efficiency can be high.
한편, 도 5와 같은 삼중접합 구조를 갖는 태양전지에서 제1 광전 변환층(PV1)의 제1 n형 반도체층(PV1-n)은 제1 광전 변환층(PV1)의 제1 i형 반도체층(PV1-i)과 동일한 비정질 실리콘 재질(a-Si)을 포함하고, 제3 광전 변환층(PV3)의 제3 n형 반도체층(n)은 제3 광전 변환층(PV3)의 제3 i형 반도체층(PV3-i)과 동일한 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함하고, 제2 광전 변환층(PV2)의 제2 n형 반도체층(PV2-n)은 제1 도핑층(PV2-n1), 제2 도핑층(PV2-n2) 및 제3 도핑층(PV2-n3)을 포함할 수 있다.5, the first n-type semiconductor layer PV1-n of the first photoelectric conversion layer PV1 is connected to the first i-type semiconductor layer PV1-n of the first photoelectric conversion layer PV1 in the solar cell having the triple junction structure, The third n-type semiconductor layer n of the third photoelectric conversion layer PV3 includes the third i-type semiconductor layer n of the third photoelectric conversion layer PV3 and the amorphous silicon material (a-Si) And the second n-type semiconductor layer PV2-n of the second photoelectric conversion layer PV2 comprises the same microcrystalline silicon material (mc-Si) as the first doped layer PV2 -n1), a second doping layer (PV2-n2), and a third doping layer (PV2-n3).
이와 같은 경우, 박막 태양 전지의 단락 전류(Jsc)나 개방 전압(Voc)의 특성을 더욱 향상시킬 수 있어, 광전 변환 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.In such a case, the characteristics of the short-circuit current (Jsc) and the open-circuit voltage (Voc) of the thin film solar cell can be further improved, and the photoelectric conversion efficiency can be further improved.
이에 대한 구체적인 설명은 이미 앞선 도 1 및 도 2에서 설명한 바와 동일하므로 생략한다.Detailed description thereof will be omitted because they are the same as those already described in Figs. 1 and 2 above.
아울러, 도 3에 도시된 삼중접합 구조를 갖는 박막 태양전지는 도 1에서 전술한 제1 도핑층(PV2-n1), 제2 도핑층(PV2-n2) 및 제3 도핑층(PV2-n3)의 두께가 그대로 적용될 수 있으며, 제2 도핑층(PV2-n2)의 산소 함유량, 제2 도핑층(PV2-n2) 및 제3 도핑층(PV2-n3)의 결정화도가 그대로 적용될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 이미 도 1에서 설명하고 있으므로 추가적인 설명은 생략한다.In addition, the thin film solar cell having the triple junction structure shown in FIG. 3 has a structure in which the first doping layer PV2-n1, the second doping layer PV2-n2, and the third doping layer PV2- The oxygen content of the second doping layer PV2-n2, the crystallinity of the second doping layer PV2-n2 and the crystallinity of the third doping layer PV2-n3 can be applied as they are. The detailed description thereof is already described with reference to FIG. 1, so that further explanation is omitted.
도 6은 도 5에 도시된 박막 태양 전지의 효율을 설명하기 위한 도이다.6 is a view for explaining the efficiency of the thin film solar cell shown in FIG.
도 6에서 case 2는 도 5에 도시된 삼중접합 구조를 가지는 본 발명의 박막 태양 전지를 측정한 값이고, 비교예 2는 도 5에 도시된 삼중접합 구조를 가지는 박막 태양 전지에서 제3 도핑층(PV2-n3)이 생략된 박막 태양 전지의 비교예를 측정한 값이다.6 is a measurement of the thin film solar cell of the present invention having the triple junction structure shown in FIG. 5, and Comparative Example 2 is a value of the third doped layer of the thin film solar cell having the triple junction structure shown in FIG. (PV2-n3) is omitted.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 태양 전지의 일례는 제3 도핑층(PV2-n3)이 생략된 비교예 2와 비교하여, 단락 전류(Jsc)가 월등히 상승하여 필 팩터(F.F) 및 광전 변환 효율(Eff)이 모두 더 향상되는 것을 알 수 있다.6, the short-circuit current Jsc of the thin film solar cell according to the present invention is much higher than that of the comparative example 2 in which the third doping layer PV2-n3 is omitted, ) And the photoelectric conversion efficiency (Eff) are both further improved.
이와 같이, 본 발명에 따른 박막 태양 전지가 비교예 2와 비교하여 단락 전류(Jsc)가 더 우수한 것은 비교예 2에 비하여 광반사 기능을 하는 제3 도핑층(PV2-n3)이 있기 때문이다.This is because the third thin film solar cell according to the present invention has a third doping layer (PV2-n3) having a light reflection function as compared with the second comparative example, as compared with the second comparative example.
보다 구체적으로, 제2 광전 변환층(PV2)의 제2 n형 반도체층(PV2-n)에 제3 도핑층(PV2-n3)이 없는 비교예 1의 경우, 광반사 기능이 상대적으로 낮아, 제2 광전 변환층(PV2)의 단락 전류량(QE_Jsc)이 6.8 mA/㎠로 제1 광전 변환층(PV1)이나 제2 광전 변환층(PV2)의 단락 전류량(QE_Jsc) 보다 상대적으로 작은 것을 알 수 있다.More specifically, in the case of Comparative Example 1 in which the second n-type semiconductor layer PV2-n of the second photoelectric conversion layer PV2 does not include the third doping layer PV2-n3, the light reflection function is relatively low, It can be seen that the short-circuit current amount QE_Jsc of the second photoelectric conversion layer PV2 is 6.8 mA / cm2 relatively smaller than the short-circuit current amount QE_Jsc of the first photoelectric conversion layer PV1 or the second photoelectric conversion layer PV2 have.
이와 같이, 삼중접합 구조를 가지는 박막 태양 전지에서는 마치 3개의 광전 변환층(PV1, PV2, PV3)이 직렬 연결되어 있는 것과 동일하게 연결되어 있는 구조를 가지므로, 3개의 광전 변환층(PV1, PV2, PV3) 중에서 어느 한 광전 변환층의 단락 전류가 상대적으로 낮게 나오면, 도 6에서와 같이, 가장 낮게 나오는 광전 변환층의 전류량이 광전 변환부(PV)의 단락 전류(Jsc) 값으로 결정된다.Thus, in the thin film solar cell having a triple junction structure, three photoelectric conversion layers PV1, PV2, and PV3 are connected in the same manner as that connected in series, so that three photoelectric conversion layers PV1 and PV2 , And PV3, the amount of current of the photoelectric conversion layer that is lowest is determined as the value of the short circuit current Jsc of the photoelectric conversion unit PV, as shown in FIG. 6, when the short-circuit current of any one of the photoelectric conversion layers is relatively low.
이와 같은 경우, 박막 태양 전지는 이와 같이 낮은 단락 전류(Jsc) 값으로 인하여 필 팩터(F.F) 및 광전 변환 효율(Eff)이 모두 저하되는 요인이 된다.In such a case, the thin film solar cell is reduced in both the fill factor (F.F) and the photoelectric conversion efficiency (Eff) due to the low short-circuit current (Jsc) value.
그러나, 본 발명과 같이, 제2 광전 변환층(PV2)의 제2 n형 반도체층(PV2-n)이 제3 도핑층(PV2-n3)을 구비한 경우, 제2 i형 반도체층(PV2-i)의 광흡수율을 보다 향상시킬 수 있어, 상대적으로 낮은 제2 광전 변환층(PV2)의 단락 전류량(QE_Jsc)을 보다 증가시킬 수 있어, 전체 광전 변환부(PV)의 단락 전류(Jsc) 값을 보다 향상시킬 수 있고, 이로 인하여 필 팩터(F.F) 및 광전 변환 효율(Eff)을 모두 더 향상시킬 수 있다.However, in the case where the second n-type semiconductor layer PV2-n of the second photoelectric conversion layer PV2 includes the third doping layer PV2-n3 as in the present invention, the second i-type semiconductor layer PV2 -i can be further improved and the amount of short circuit current QE_Jsc of the second photoelectric conversion layer PV2 relatively lower can be further increased and the short circuit current Jsc of the entire photoelectric conversion section PV can be increased. The value can be further improved, and thereby the fill factor (FF) and the photoelectric conversion efficiency (Eff) can be further improved.
아울러, 도 5에서 전술한 바와 같은 삼중접합 구조를 갖는 박막 태양전지는 제2 광전 변환층(PV2)의 제2 n형 도핑층이 3개의 도핑층, 즉 제1 도핑층(PV2-n1), 제2 도핑층(PV2-n2) 및 제3 도핑층(PV2-n3)이 차례로 형성된 경우만 일례로 설명하고 있으나, 이에 더하여 제2 광전 변환층(PV2)의 제3 도핑층(PV2-n3)과 제3 광전 변환층(PV3)의 제3 p형 반도체층(PV3-p) 사이에는 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함하는 제2 도핑층(PV2-n2)이 더 배치될 수도 있다.5, the second n-type doped layer of the second photoelectric conversion layer PV2 is formed of three doped layers: a first doped layer (PV2-n1), a second doped layer The third doping layer PV2-n3 of the second photoelectric conversion layer PV2 is formed of the second doped layer PV2-n2 and the third doped layer PV2-n3, A second doping layer PV2-n2 including a microcrystalline silicon material (mc-Si) may be further disposed between the third p-type semiconductor layer PV3-p of the third photoelectric conversion layer PV3 .
이에 따라, 제3 광전 변환층(PV3)의 밴드 갭(band gap)에 대한 영향을 최소화할 수 있다.Thus, the influence of the third photoelectric conversion layer PV3 on the band gap can be minimized.
아울러, 전술한 바와 같은 삼중접합 구조를 갖는 박막 태양전지는 제1 광전 변환층(PV1)과 제2 광전 변환층(PV2) 사이에 제1 중간 반사층(120a)을 더 포함하고, 제2 광전 변환층(PV2)과 제3 광전 변환층(PV3) 사이에 제2 중간 반사층(120b)을 더 포함할 수 있다.In addition, the thin film solar cell having the triple junction structure as described above may further include a first intermediate
도 7은 본 발명에 따른 삼중접합(Triple Junction) 태양전지 혹은 p-i-n-p-i-n-p-i-n 구조의 제2 예를 설명하기 위한 도이다.FIG. 7 is a view illustrating a triple junction solar cell or a second example of a p-i-n-p-i-n-p-i-n structure according to the present invention.
도 5에서 중간 반사층을 제외한 박막 태양 전지의 나머지 부분은 도 5에 도시된 박막 태양 전지의 일례와 동일하므로 나머지 부분에 대한 설명은 생략한다.5, the remaining portion of the thin film solar cell except for the intermediate reflection layer is the same as that of the thin film solar cell shown in FIG. 5, so that the description of the remaining portions will be omitted.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 태양 전지는 제1 광전 변환층(PV1)의 제n 도핑층과 제2 광전 변환층(PV2)의 p형 반도체층(PV2-p) 사이에는 입사된 빛을 제1 광전 변환층(PV1)의 i형 반도체층(PV1-i) 방향으로 반사하는 제1 중간 반사층(120a)이 더 배치되고, 제2 광전 변환층(PV2)의 제3 도핑층(PV2-n3)과 제3 광전 변환층(PV3)의 제3 p형 반도체층(PV3-p) 사이에는 입사된 빛을 제2 광전 변환층(PV2)의 제2 i형 반도체층(PV2-i) 방향으로 반사하는 제2 중간 반사층(120b)이 더 배치될 수 있다.7, in the thin film solar cell according to the present invention, between the n-th-doped layer of the first photoelectric conversion layer PV1 and the p-type semiconductor layer PV2-p of the second photoelectric conversion layer PV2, A first intermediate
이와 같은 제1 중간 반사층(120a) 및 제2 중간 반사층(120b)은 알루미늄 아연 산화물(aluminum-zinc-oxide;AZO) 또는 붕소 아연 산화물(boron-zinc-oxide;BZO) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The first intermediate
따라서, 미세 결정 실리콘 산화물 재질(mc-SiOx)을 포함하는 제2 광전 변환층(PV2)의 제3 도핑층(PV2-n3)은 알루미늄 아연 산화물(aluminum-zinc-oxide;AZO) 또는 붕소 아연 산화물(boron-zinc-oxide;BZO) 중 적어도 하나를 포함하는 제2 중간 반사층(120b)과 구별된다.Therefore, the third doped layer PV2-n3 of the second photoelectric conversion layer PV2 including the microcrystalline silicon oxide material (mc-SiOx) is made of aluminum-zinc-oxide (AZO) or boron zinc oxide and a second intermediate
이와 같은 제2 중간 반사층(120b)을 제3 도핑층(PV2-n3)과 제3 p형 반도체층(PV3-p) 사이에 더 형성하는 경우, 입사되는 빛의 반사율을 더욱 증가시킬 수 있어 제2 i형 반도체층(PV2-i)의 광 흡수율을 더욱 증가시킬 수 있다. 따라서, 광전 변환부(PV) 전체의 광전 변환 효율을 더욱 증가시킬 수 있다.When the second intermediate
도 8은 본 발명에 따른 삼중접합(Triple Junction) 태양전지 혹은 p-i-n-p-i-n-p-i-n 구조의 제3 예를 설명하기 위한 도이다.FIG. 8 is a view for explaining a third example of a triple junction solar cell or a p-i-n-p-i-n-p-i-n structure according to the present invention.
도 8에서 도 5와 비교하여 변경된 부분을 제외한 나머지 부분에 대한 설명은 도 5와 동일하므로, 이 부분에 대한 설명은 생략하고, 변경된 부분을 위주로 설명한다.In FIG. 8, the remaining parts are the same as those in FIG. 5 except for the changed parts in comparison with FIG. 5, so that a description thereof will be omitted and the changed parts will be mainly described.
도 8에 도시된 바와 같이, 광전 변환부(PV)는 도 5와 동일하게, 제1 전극(110)으로부터 순서대로 배치되는 제1 광전 변환층(PV1), 제2 광전 변환층(PV2), 및 제3 광전 변환층(PV3)을 포함하고, 제1 광전 변환층(PV1)의 p-i-n 형 반도체층에서 p형 반도체층(PV1-p), i형 반도체층(PV1-i)은 비정질 실리콘 재질(a-Si)을 포함하고, 제3 광전 변환층(PV3)의 p-i-n 형 반도체층에서 p형 반도체층(PV3-p), i형 반도체층(PV3-i)은 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함한다.8, the photoelectric conversion unit PV includes a first photoelectric conversion layer PV1, a second photoelectric conversion layer PV2, and a second photoelectric conversion layer PV2 arranged in order from the
그러나, 도 5와 다르게, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 광전 변환층(PV2)의 p-i-n 형 반도체층에서 p형 반도체층(PV2-p), i형 반도체층(PV2-i)은 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함할 수 있고, 제3 광전 변환층(PV3)의 i형 반도체층(PV3-i)은 게르마늄(Ge)을 더 함유할 수 있다.8, in the pin-shaped semiconductor layer of the second photoelectric conversion layer PV2, the p-type semiconductor layer PV2-p and the i-type semiconductor layer PV2-i are fine Crystalline silicon material (mc-Si), and the i-type semiconductor layer (PV3-i) of the third photoelectric conversion layer (PV3) may further contain germanium (Ge).
아울러, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 광전 변환층(PV1)의 n 형 반도체층(PV1-n)은 제1 도핑층(PV1-n1), 제2 도핑층(PV1-n2) 및 제3 도핑층(PV1-n3)을 포함하고,8, the n-type semiconductor layer PV1-n of the first photoelectric conversion layer PV1 includes a first doping layer PV1-n1, a second doping layer PV1-n2, 3 doping layer (PV1-n3)
제2 광전 변환층(PV2) 및 제3 광전 변환층(PV3)의 n형 반도체층(PV3-n)은 제2 광전 변환층(PV2) 및 제3 광전 변환층(PV3)의 i형 반도체층(PV2-i, PV3-i)과 동일한 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함할 수 있다. The n-type semiconductor layer PV3-n of the second photoelectric conversion layer PV2 and the third photoelectric conversion layer PV3 is connected to the i-type semiconductor layer of the second photoelectric conversion layer PV2 and the third photoelectric conversion layer PV3, (Mc-Si), which is the same as PV2-i (PV2-i, PV3-i).
아울러, 도 8에서 전술한 바와 같은 삼중접합 구조를 갖는 박막 태양전지는 제1 광전 변환층(PV1)의 제1 n형 도핑층(PV1-n)이 3개의 도핑층, 즉 제1 도핑층(PV1-n1), 제2 도핑층(PV1-n2) 및 제3 도핑층(PV1-n3)이 차례로 형성된 경우만 일례로 설명하고 있으나, 이에 더하여 제1 n형 도핑층(PV1-n)의 제3 도핑층(PV1-n3)과 제2 p형 반도체층(PV2-p) 사이에는 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si)을 포함하는 제2 도핑층(PV1-n2)이 추가로 더 배치될 수도 있다.In addition, in the thin film solar cell having the triple junction structure as described above with reference to FIG. 8, the first n-type doped layer (PV1-n) of the first photoelectric conversion layer PV1 is divided into three doped layers, The first doping layer PV1-n1, the second doping layer PV1-n2, and the third doping layer PV1-n3 are sequentially formed. In addition, A second doping layer PV1-n2 including a microcrystalline silicon material (mc-Si) may be further disposed between the third doping layer PV1-n3 and the second p-type semiconductor layer PV2-p have.
도 9는 본 발명에 따른 삼중접합(Triple Junction) 태양전지 혹은 p-i-n-p-i-n-p-i-n 구조의 제4 예를 설명하기 위한 도이다.FIG. 9 is a view for explaining a fourth example of a triple junction solar cell or a p-i-n-p-i-n-p-i-n structure according to the present invention.
도 9에서 중간 반사층을 제외한 박막 태양 전지의 나머지 부분은 도 8에 도시된 박막 태양 전지의 일례와 동일하므로 나머지 부분에 대한 설명은 생략한다.The remaining portion of the thin film solar cell except for the intermediate reflection layer in FIG. 9 is the same as that of the thin film solar cell shown in FIG. 8, so that the description of the remaining portions will be omitted.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 태양 전지는 제1 광전 변환층(PV1)의 제3 도핑층(PV1-n3)과 제2 광전 변환층(PV2)의 제2 p형 반도체층(PV2-p) 사이에는 입사된 빛을 제1 광전 변환층(PV1)의 제1 i형 반도체층(PV1-i) 방향으로 반사하는 제1 중간 반사층(120a’)이 더 배치되고, 제2 광전 변환층(PV2)의 제2 n형 반도체층(PV2-n)과 제3 광전 변환층(PV3)의 제3 p형 반도체층(PV3-p) 사이에는 입사된 빛을 제2 광전 변환층(PV2)의 제2 i형 반도체층(PV2-i) 방향으로 반사하는 제2 중간 반사층(120b’)이 더 배치될 수 있다.9, the thin film solar cell according to the present invention includes a third doped layer PV1-n3 of the first photoelectric conversion layer PV1 and a second p-type semiconductor layer of the second photoelectric conversion layer PV2, A first intermediate
여기서, 제1 중간 반사층(120a’)과 제2 중간 반사층(120b’)은 도 7에서 설명한 제1 중간 반사층(120a) 및 제2 중간 반사층(120b)과 동일하게 알루미늄 아연 산화물(aluminum-zinc-oxide;AZO) 또는 붕소 아연 산화물(boron-zinc-oxide;BZO) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Here, the first intermediate
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.
Claims (17)
상기 기판의 상부에 배치되는 제 1 전극;
상기 제1 전극 상부에 배치되는 제 2 전극; 및
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되며, p형 반도체층과 i형 반도체층 및 n형 반도체층을 포함하는 제1 광전 변환층을 구비하는 광전 변환부를 포함하고,
상기 제1 광전 변환층의 상기 p형 반도체층과 상기 i형 반도체층은 각각 비정질 실리콘(a-Si)을 함유하고,
상기 제1 광전 변환층의 상기 n형 반도체층은,
상기 i형 반도체층과 직접 접촉하며, 상기 i형 반도체층에 함유된 실리콘 물질과 동일한 실리콘 물질인 비정질 실리콘(a-Si)을 함유하는 제1 도핑층과,
상기 제1 도핑층과 직접 접촉하며, 상기 i형 반도체층 및 상기 제1 도핑층에 각각 함유된 실리콘 물질과는 다른 실리콘 물질인 미세 결정 실리콘(mc-Si)을 함유하는 제2 도핑층과,
상기 제2 도핑층과 직접 접촉하며, 상기 제2 도핑층에 함유된 실리콘 물질과 동일한 실리콘 물질인 미세 결정 실리콘과 산소(O)를 함유하는 미세 결정 실리콘 산화물(mc-SiOx)을 함유하는 제3 도핑층을 포함하는 박막 태양 전지.Board;
A first electrode disposed on the substrate;
A second electrode disposed on the first electrode; And
And a photoelectric conversion portion disposed between the first electrode and the second electrode and including a first photoelectric conversion layer including a p-type semiconductor layer, an i-type semiconductor layer, and an n-type semiconductor layer,
The p-type semiconductor layer and the i-type semiconductor layer of the first photoelectric conversion layer each contain amorphous silicon (a-Si)
Wherein the n-type semiconductor layer of the first photoelectric conversion layer is a p-
A first doping layer which is in direct contact with the i-type semiconductor layer and contains amorphous silicon (a-Si) which is the same silicon material as the silicon material contained in the i-type semiconductor layer,
A second doping layer in contact with the first doping layer and containing microcrystalline silicon (mc-Si), which is a silicon material different from the silicon material contained in the i-type semiconductor layer and the first doping layer,
(Mc-SiOx) containing microcrystalline silicon and oxygen (O) in direct contact with said second doped layer and being the same silicon material as the silicon material contained in said second doped layer, A thin film solar cell comprising a doped layer.
상기 제1 도핑층의 두께는 제2 도핑층 및 제3 도핑층의 두께보다 각각 작은 박막 태양 전지.The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the first doping layer is smaller than the thickness of the second doping layer and the third doping layer.
제3 도핑층의 두께는 제2 도핑층의 두께와 동일하거나 더 두꺼운 박막 태양 전지.3. The method of claim 2,
And the thickness of the third doping layer is equal to or thicker than the thickness of the second doping layer.
상기 제2 도핑층 및 제3 도핑층의 결정화도는 각각 5% 이상인 박막 태양 전지.The method according to claim 1,
Wherein the second doping layer and the third doping layer have a degree of crystallinity of 5% or more, respectively.
상기 제3 도핑층의 산소(O) 함유량은 45 at% ~ 65 at% 사이인 박막 태양 전지.The method according to claim 1,
And the oxygen (O) content of the third doped layer is between 45 at% and 65 at%.
상기 제1 광전 변환층에 포함되는 상기 p형 반도체층, i형 반도체층 및 n형 반도체층은 상기 제1 전극으로부터 순서대로 배치되는 박막 태양 전지.The method according to claim 1,
Wherein the p-type semiconductor layer, the i-type semiconductor layer, and the n-type semiconductor layer included in the first photoelectric conversion layer are arranged in order from the first electrode.
상기 제1 도핑층, 상기 제2 도핑층, 및 상기 제3 도핑층은 상기 제1 광전 변환층의 i형 반도체층으로부터 순서대로 배치되는 박막 태양 전지.The method according to claim 1,
Wherein the first doping layer, the second doping layer, and the third doping layer are disposed in order from the i-type semiconductor layer of the first photoelectric conversion layer.
상기 제3 도핑층과 상기 제2 전극 사이에는 입사된 빛을 상기 i형 반도체층 방향으로 반사하는 후면 반사층을 더 포함하는 박막 태양 전지.The method according to claim 1,
And a backside reflective layer disposed between the third doping layer and the second electrode to reflect the incident light toward the i-type semiconductor layer.
상기 광전 변환부는 상기 제1 광전 변환층과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 제2 광전 변환층을 더 포함하고,
상기 제2 광전 변환층의 p-i-n 형 반도체층은 미세 결정 실리콘(mc-Si)을 포함하는 박막 태양 전지.The method according to claim 1,
Wherein the photoelectric conversion unit further comprises a second photoelectric conversion layer positioned between the first photoelectric conversion layer and the second electrode,
And the pin-shaped semiconductor layer of the second photoelectric conversion layer comprises microcrystalline silicon (mc-Si).
상기 제1 광전 변환층의 상기 제3 도핑층과 상기 제2 광전 변환층의 상기 p형 반도체층 사이에는 입사된 빛을 상기 제1 광전 변환층의 상기 i형 반도체층 방향으로 반사하는 중간 반사층이 더 배치되고,
상기 중간 반사층은 알루미늄 아연 산화물(aluminum-zinc-oxide;AZO) 또는 붕소 아연 산화물(boron-zinc-oxide;BZO) 중 적어도 하나를 포함하는 박막 태양 전지.11. The method of claim 10,
An intermediate reflection layer is formed between the third doped layer of the first photoelectric conversion layer and the p-type semiconductor layer of the second photoelectric conversion layer to reflect the incident light toward the i-type semiconductor layer of the first photoelectric conversion layer Further,
Wherein the intermediate reflective layer comprises at least one of aluminum-zinc-oxide (AZO) or boron-zinc-oxide (BZO).
상기 제1 광전 변환층의 상기 제3 도핑층과 상기 제2 광전 변환층의 상기 p형 반도체층 사이에는 상기 제2 도핑층이 더 배치되는 박막 태양 전지.11. The method of claim 10,
And the second doping layer is further disposed between the third doped layer of the first photoelectric conversion layer and the p-type semiconductor layer of the second photoelectric conversion layer.
상기 광전 변환부는 상기 제1 광전 변환층과 상기 제1 전극 사이에 위치하는 제2 광전 변환층 및 상기 제1 광전 변환층과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 제3 광전 변환층을 더 포함하고,
상기 제2 광전 변환층의 p-i-n 형 반도체층 중 p형 반도체층 및 i형 반도체층은 비정질 실리콘(a-Si)을 포함하고,
상기 제3 광전 변환층의 p-i-n 형 반도체층은 미세 결정 실리콘(mc-Si)을 포함하는 박막 태양 전지.The method according to claim 1,
Wherein the photoelectric conversion unit further includes a second photoelectric conversion layer disposed between the first photoelectric conversion layer and the first electrode and a third photoelectric conversion layer disposed between the first photoelectric conversion layer and the second electrode,
The p-type semiconductor layer and the i-type semiconductor layer of the pin-type semiconductor layer of the second photoelectric conversion layer include amorphous silicon (a-Si)
Wherein the pin-shaped semiconductor layer of the third photoelectric conversion layer comprises microcrystalline silicon (mc-Si).
상기 제2 광전 변환층의 상기 n형 반도체층과 상기 제1 광전 변환층의 상기 p형 반도체층 사이에는 입사된 빛을 상기 제2 광전 변환층의 상기 i형 반도체층 방향으로 반사하는 제1 중간 반사층이 더 배치되고,
상기 제1 중간 반사층은 알루미늄 아연 산화물(aluminum-zinc-oxide;AZO) 또는 붕소 아연 산화물(boron-zinc-oxide;BZO) 중 적어도 하나를 포함하는 박막 태양 전지.14. The method of claim 13,
Type semiconductor layer of the second photoelectric conversion layer and the p-type semiconductor layer of the first photoelectric conversion layer in the direction of the i-type semiconductor layer of the second photoelectric conversion layer, A reflective layer is further disposed,
Wherein the first intermediate reflective layer comprises at least one of aluminum-zinc-oxide (AZO) or boron-zinc-oxide (BZO).
상기 제1 광전 변환층의 상기 제3 도핑층과 상기 제3 광전 변환층의 상기 p형 반도체층 사이에는 입사된 빛을 상기 제1 광전 변환층의 상기 i형 반도체층 방향으로 반사하는 제2 중간 반사층이 더 배치되고,
상기 제2 중간 반사층은 알루미늄 아연 산화물(aluminum-zinc-oxide;AZO) 또는 붕소 아연 산화물(boron-zinc-oxide;BZO) 중 적어도 하나를 포함하는 박막 태양 전지.14. The method of claim 13,
Type semiconductor layer of the first photoelectric conversion layer to the i-type semiconductor layer of the first photoelectric conversion layer is formed between the third doped layer of the first photoelectric conversion layer and the p-type semiconductor layer of the third photoelectric conversion layer. A reflective layer is further disposed,
Wherein the second intermediate reflective layer comprises at least one of aluminum-zinc-oxide (AZO) or boron-zinc-oxide (BZO).
상기 제1 광전 변환층의 상기 제3 도핑층과 상기 제3 광전 변환층의 상기 p형 반도체층 사이에는 상기 제2 도핑층이 더 배치되는 박막 태양 전지.14. The method of claim 13,
And the second doping layer is further disposed between the third doped layer of the first photoelectric conversion layer and the p-type semiconductor layer of the third photoelectric conversion layer.
상기 광전 변환부는 상기 제1 광전 변환층과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 제2 광전 변환층 및 상기 제2 광전 변환층과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 제3 광전 변환층을 더 포함하고,
상기 제2 광전 변환층의 p-i-n 형 반도체층은 미세 결정 실리콘(mc-Si)을 포함하고,
상기 제3 광전 변환층의 p-i-n 형 반도체층은 미세 결정 실리콘(mc-Si)을 포함하는 박막 태양 전지.The method according to claim 1,
The photoelectric conversion unit further includes a second photoelectric conversion layer positioned between the first photoelectric conversion layer and the second electrode and a third photoelectric conversion layer positioned between the second photoelectric conversion layer and the second electrode,
Wherein the pin-shaped semiconductor layer of the second photoelectric conversion layer includes microcrystalline silicon (mc-Si)
Wherein the pin-shaped semiconductor layer of the third photoelectric conversion layer comprises microcrystalline silicon (mc-Si).
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JP2005277303A (en) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Kaneka Corp | Method for manufacturing stacked photoelectric conversion device |
JP2009094198A (en) * | 2007-10-05 | 2009-04-30 | Kaneka Corp | Manufacturing method of hybrid thin film solar battery |
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- 2012-02-07 KR KR1020120012197A patent/KR101821392B1/en active IP Right Grant
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