KR102165004B1 - A photovoltaic particle unit and a transparent solar battery with the unit - Google Patents
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Abstract
본 발명의 광 발전용 파티클 유닛은 베이스 파티클, 베이스 파티클 외부로 형성되는 박막 산화층, 박막 산화층 외부로 형성되는 확산층, 확산층 외부로 형성되는 투명 전도층을 포함한다. 이에 더하여, 확산층 외부로 형성되는 고농도층을 더 포함하거나, 확산층 외부로 형성되는 반사방지-패시베이션 층을 더 포함할 수 있다. 따라서 광 발전용 파티클 유닛의 P-N 접합의 재결합을 방지하여, 광 발전 효율을 개선할 수 있다.The particle unit for photovoltaic power generation of the present invention includes a base particle, a thin oxide layer formed outside the base particle, a diffusion layer formed outside the thin oxide layer, and a transparent conductive layer formed outside the diffusion layer. In addition to this, a high concentration layer formed outside the diffusion layer may be further included, or an antireflection-passivation layer formed outside the diffusion layer may be further included. Therefore, it is possible to prevent the recombination of the P-N junction of the photovoltaic particle unit, thereby improving photovoltaic efficiency.
Description
본 발명은 광 발전용 파티클 유닛 및 이를 포함하는 투명 태양 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a particle unit for photovoltaic power generation and a transparent solar cell including the same.
기존의 패널형 태양 전지에서 실리콘 볼을 활용한 태양 전지가 개발되고 있다. 하지만 아직까지 실리콘 볼 자체의 효율을 높이는 기술은 발전하지 못하고 있다. Solar cells using silicon balls are being developed in conventional panel-type solar cells. However, the technology to increase the efficiency of the silicon ball itself has not been developed yet.
실리콘 볼을 활용한 태양 전지를 제작함에 있어, 다양한 제조 방법이 개발되고 있으나, 다른 태양 전지 패널의 전력 생산성과 원가 경쟁력을 가질 수 있는 방법에 대한 연구는 더욱 필요하다.In manufacturing a solar cell using silicon balls, various manufacturing methods have been developed, but further research on a method capable of having power productivity and cost competitiveness of other solar panels is required.
태양 전지에 있어, 전력 생산의 효율은 가장 중요한 요소 중의 하나이며, 동일한 구조 하에서 전력 생산 효율을 높이는 다양한 방법이 요구되고 있다.In solar cells, the efficiency of power generation is one of the most important factors, and various methods of increasing power production efficiency under the same structure are required.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 자체 전력 생산의 효율을 높일 수 있는 광 발전용 파티클 유닛 및 이를 포함하는 투명 태양 전지를 제공하고자 한다. The present invention is to solve the above problems, to provide a particle unit for photovoltaic power generation capable of increasing the efficiency of self-power generation, and a transparent solar cell including the same.
이러한 과제를 해결하고자, 본 발명에서 제공하는 광 발전용 파티클 유닛은 베이스 파티클, 상기 베이스 파티클 외부로 형성되는 박막 산화층, 상기 박막 산화층 외부로 형성되는 확산층, 상기 확산층 외부로 형성되는 투명 전도층을 포함한다.To solve these problems, the particle unit for photovoltaic power generation provided by the present invention includes a base particle, a thin oxide layer formed outside the base particle, a diffusion layer formed outside the thin oxide layer, and a transparent conductive layer formed outside the diffusion layer. do.
일 실시예에 있어서, 상기 확산층 외부로 형성되는 고농도층을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, a high concentration layer formed outside the diffusion layer may be further included.
일 실시예에 있어서, 상기 확산층 외부로 형성되는 반사방지-패시베이션 층을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, an anti-reflection-passivation layer formed outside the diffusion layer may be further included.
일 실시예에 있어서, 상기 베이스 파티클은 도핑 된 실리콘 볼인 것을 특징으로 할 수 있다.In one embodiment, the base particle may be a doped silicon ball.
일 실시예에 있어서, 상기 박막 산화층은 0.5 내지 20nm의 두께를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다. In one embodiment, the thin oxide layer may have a thickness of 0.5 to 20 nm.
일 실시예에 있어서, 상기 확산층은 5 내지 2000nm의 두께를 가지는 폴리실리콘 층인 것을 특징으로 할 수 있다.In one embodiment, the diffusion layer may be a polysilicon layer having a thickness of 5 to 2000 nm.
일 실시예에 있어서, 상기 고농도층은 상기 확산층과 같은 계열의 불순물이 고동노로 도핑된 아몰포스 실리콘 층인 것을 특징으로 할 수 있다.In one embodiment, the high concentration layer may be an amorphous silicon layer doped with a high copper furnace with impurities of the same series as the diffusion layer.
일 실시예에 있어서, 상기 반사방지-패시베이션층은 개구를 포함하여 내부에 있는 상기 확산층과 상기 투명전도층을 전기적으로 연결할 수 있도록 할 수 있다.In one embodiment, the anti-reflection-passivation layer may include an opening to electrically connect the diffusion layer and the transparent conductive layer therein.
또한, 본 과제를 해결하고자, 본 발명에서 제공하는 광 발전용 파티클 유닛을 이용한 투명 태양 전지는 복수개의 광 발전용 파티클 유닛, 복수개의 하부 전극, 복수개의 상부 전극 및 절연층을 포함하는 투명 태양 전지이고, 상기 광 발전용 파티클 유닛은 일부가 노출된 베이스 파티클, 상기 베이스 파티클 외부로 형성되는 박막 산화층, 상기 박막 산화층 외부로 형성되는 확산층 및 상기 확산층 외부로 형성되는 투명 전도층을 포함한다. 또한, 상기 복수개의 하부 전극의 일단은 상기 광 발전용 파티클 유닛의 노출된 파티클과 각각 전기적으로 접속하고, 상기 복수개의 하부 전극의 타단은 복수개의 상부 전극의 일단과 각각 전기적으로 접속하고, 복수개의 상부 전극의 타단은 상기 광 발전용 파티클 유닛의 투명 전도층과 각각 전기적으로 접속되고, 상기 절연층은 상기 복수개의 하부 전극과 상기 파티클 유닛의 확산층 및 투명 전도층 사이에 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to solve the present problem, the transparent solar cell using the particle unit for photovoltaic power generation provided by the present invention is a transparent solar cell including a plurality of photovoltaic particle units, a plurality of lower electrodes, a plurality of upper electrodes, and an insulating layer. The photovoltaic particle unit includes a partially exposed base particle, a thin oxide layer formed outside the base particle, a diffusion layer formed outside the thin oxide layer, and a transparent conductive layer formed outside the diffusion layer. In addition, one end of the plurality of lower electrodes is electrically connected to the exposed particles of the photovoltaic particle unit, and the other ends of the plurality of lower electrodes are electrically connected to one end of the plurality of upper electrodes, respectively, and a plurality of The other end of the upper electrode is electrically connected to the transparent conductive layer of the photovoltaic particle unit, and the insulating layer is formed between the plurality of lower electrodes and the diffusion layer and the transparent conductive layer of the particle unit.
일 실시예에 있어서, 상기 복수개의 광 발전용 파티클 유닛을 감싸는 광학적 투명층을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In one embodiment, it may be characterized in that it further comprises an optically transparent layer surrounding the plurality of photovoltaic particle units.
일 실시예에 있어서, 상기 절연층은 복수개로 분할되어 형성되며, 각각의 상기 광 발전용 파티클 유닛의 베이스 파티클의 주변에만 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In one embodiment, the insulating layer may be formed by being divided into a plurality, and may be formed only around the base particles of each of the photovoltaic particle units.
일 실시예에 있어서, 각각의 상기 광 발전용 파티클 유닛은 상기 확산층 외부로 형성되는 고농도층을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In one embodiment, each of the photovoltaic particle units may further include a high concentration layer formed outside the diffusion layer.
일 실시예에 있어서, 각각의 상기 광 발전용 파티클 유닛은 상기 확산층 외부로 형성되는 반사방지-패시베이션 층을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In one embodiment, each of the photovoltaic particle units may further include an anti-reflection-passivation layer formed outside the diffusion layer.
일 실시예에 있어서, 각각의 상기 광 발전용 파티클 유닛의 상기 반사방지-패시베이션층은 개구를 포함하여 내부에 있는 상기 확산층과 상기 투명전도층을 전기적으로 연결할 수 있도록 할 수 있다.In an embodiment, the anti-reflection-passivation layer of each of the photovoltaic particle units may include an opening to electrically connect the diffusion layer and the transparent conductive layer therein.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 각 층에서 PN 접합 내의 재결합 구조를 개선하는 구조를 가짐에 따라, 기존의 방식에 비해 효율이 향상된 태양전지를 제작할 수 있게 된다.According to the present invention as described above, as each layer has a structure for improving the recombination structure in the PN junction, it is possible to manufacture a solar cell with improved efficiency compared to the conventional method.
또한, 금속 전극과 벌크 실리콘이 직접 접촉하지 않으므로 표면 재결합을 방지 할 수 있으며, dpoing 된 poly 층이 투명 금속 전극과 전체적으로 접촉하므로 곡선인자 (fill Factor)를 개선할 수 있어, 기존의 방식에 비해 효율이 향상된 태양전지를 제작할 수 있게 된다.In addition, since the metal electrode and bulk silicon are not in direct contact, surface recombination can be prevented, and since the dpoed poly layer is in total contact with the transparent metal electrode, the fill factor can be improved. This improved solar cell can be manufactured.
또한, 고농도층의 역할로 인하여 개방전압을 개선시킬 수 있어, 기존의 방식에 비해 효율이 향상된 태양전지를 제작할 수 있게 된다.In addition, since the open-circuit voltage can be improved due to the role of the high concentration layer, it is possible to manufacture a solar cell with improved efficiency compared to the conventional method.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 발전용 파티클 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 1b 는 도1a의 실시예에 따른 광 발전용 파티클 유닛에 전극이 형성된 것을 나타내는 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 발전용 파티클 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 2b 는 도2a의 실시예에 따른 광 발전용 파티클 유닛에 전극이 형성된 것을 나타내는 단면도이다.
도 3a은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 발전용 파티클 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 3b 는 도3a의 실시예에 따른 광 발전용 파티클 유닛에 전극이 형성된 것을 나타내는 단면도이다.1A is a cross-sectional view showing a particle unit for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention.
1B is a cross-sectional view showing an electrode formed in the particle unit for photovoltaic power generation according to the embodiment of FIG. 1A.
2A is a cross-sectional view showing a particle unit for photovoltaic power generation according to another embodiment of the present invention.
2B is a cross-sectional view showing an electrode formed in the particle unit for photovoltaic power generation according to the embodiment of FIG. 2A.
3A is a cross-sectional view showing a particle unit for photovoltaic power generation according to another embodiment of the present invention.
3B is a cross-sectional view showing an electrode formed in the particle unit for photovoltaic power generation according to the embodiment of FIG. 3A.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but identical or similar elements are denoted by the same reference numerals regardless of reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used interchangeably in consideration of only the ease of preparation of the specification, and do not have meanings or roles that are distinguished from each other by themselves. In addition, in describing the embodiments disclosed in the present specification, when it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the subject matter of the embodiments disclosed herein, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and the technical idea disclosed in the present specification is not limited by the accompanying drawings, and all modifications included in the spirit and scope of the present invention It should be understood to include equivalents or substitutes.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. Should be. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
또한, 본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification of the present application, when a certain part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.
본 발명은 본 발명의 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the essential features of the present invention.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals refer to the same elements.
실리콘 파티클 유닛의 제1 실시예First embodiment of the silicon particle unit
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 발전용 파티클 유닛을 나타내는 단면도이다.1A is a cross-sectional view showing a particle unit for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention.
도 1a를 참조하면, 광 발전용 파티클 유닛(100a)는 베이스 파티클(110), 베이스 파티클(110) 외부로 형성되는 박막 산화층(120), 박막 산화층(120) 외부로 형성되는 확산층(130), 확산층(130) 외부로 형성되는 투명 전도층(160)을 포함한다.Referring to FIG. 1A, the
베이스 파티클(110)은 실리콘으로 형성될 수 있다. 베이스 파티클(110)은 실리콘 볼에 P형 또는 N형 도펀트(dopant)가 도핑된 형태로 제작될 수도 있다. 또는, P형 또는 N형 실리콘으로 형성될 수 있다. The
베이스 파티클(110)은 그 자체가 실리콘으로 형성된 구조를 가질 수 있을 뿐 아니라 절연성 볼에 실리콘이 코팅된 구조를 갖는 것도 가능하다. 절연성 볼은 유리, 세라믹 등 다양한 재질로 구성될 수 있다. 베이스 파티클(110)은 볼 형상으로 제작될 수 있을 뿐 아니라, 다면체의 형상으로 제작될 수 있다. 다면체의 형상은 큐빅 구조를 포함한다.The
베이스 파티클(110) 외부로 박막 산화층(120)이 형성되고, 박막 산화층(120) 외부로 확산층(130)이 형성된다. 이 확산층(130)에 대해 먼저 설명한다. 설명한 바와 같이, 베이스 파티클(110)은 P형 또는 N형 실리콘을 포함하며, 베이스 파티클(110)의 외부로 P-N 접합을 이루는 확산층(130)이 형성된다. 이 P-N 접합에 의해 광에너지를 수용하여 전기에너지를 발생할 수 있게 된다.A
확산층(130)은 보론(Boron) 또는 인이 도핑된 아몰퍼스 실리콘(phosphorus doped a-Si) 층을 어닐링(annealing)하여 폴리실리콘으로 형성할 수 있다. 어닐링 공정은 열방식(Thermal Annealing), 레이저 방식(Laser Annealing) 또는 E-빔 방식(E-beam Annealing)을 사용할 수 있다. 또는 저압화학기상증착(Low Pressure Chemical. Vapor Deposition, LPCVD)을 사용하여, 보론(Boron) 또는 인이 도핑된 폴리 실리콘 층으로 을 형성할 수 있다. 확산층(130)의 두께는 대략 5nm내지 2000nm이내로 형성한다. The
또는 불순물이 주입되지 않은 a-Si이나 폴리 실리콘 (Poly Si)층에 dopant를 함유한 용액, Sol, Gel, implant 등 다양한 방법으로 Boron 또는 Phosphorous를 주입시켜 PN접합을 영성 시킬 수 있다. Alternatively, the PN junction can be spiritualized by injecting Boron or Phosphorous in various methods such as a solution containing dopant, Sol, Gel, or implant into the a-Si or polySi layer without impurities.
박막 산화층(120)은 이렇게 베이스 파티클(110)과 확산층(130)이 형성하는 P-N접합 사이에 위치한다. 박막 산화층(120)은 P-N 접합(P-N Junction)에서 단일 P-N 접합에서 발생할 수 있는 내부 재결합(internal recombination)을 감소한다. 박막 산화층(120)은 AlOx, SiOx, SiONx, TiOx와 같은 금속산화물이나, 유전막(Dielectric layer)으로 형성할 수 있다.The
박막 산화층(120)의 두께는 대략 0.5 내지 20nm이내로 얇게 형성한다. 일정 두께 이상으로 형성하면, P-N 접합의 형성을 방해할 수 있으므로, 박막으로 형성하여야 한다.The thickness of the thin
투명 전도층(160)은 베이스 파티클(110)을 형성하는 과정에서 코팅될 수 있다. 한편으로는 베이스 파티클(110)을 기판이나 전극 상에 실장한 이후, 제조 공정 상에서 코팅될 수도 있다. 투명 전도층(160)은 베이스 파티클(110)과 직접 접촉하지 않아, 벌크 실리콘과의 접촉이 생성되지 않는다. 따라서, 표면에서의 재결합이 발생하지 않게 되며, 전기전도성을 가지기 때문에, 상부 전극이 투명 전도층(160)만을 접촉하면 전극이 전기적으로 연결되어 접촉저항이 개선된다. 동시에, 확산층(130)을 노출시키기 위하여 투명 전도층(160)의 일부를 제거할 필요가 없기 때문에, 공정에 이점이 작용한다.The transparent
투명 전도층(160)은 FTO, AZO, ITO 등과 같은 투명 전도성 산화물(TCO: Transparent Conductive Oxide)로 형성될 수 있다. 투명 전도층(160)의 두께는 대략 10nm 내지 500nm로 형성될 수 있다.The transparent
따라서, 본 실시예의 광 발전용 파티클 유닛(100a)은 최대 가능 전압인 개방전압 (Voc)이 개선될 수 있으며, 이로 인하여 곡선인자(Fill Factor, FF)가 향상될 수 있다.Accordingly, in the
도 1b 는 도1a의 실시예에 따른 광 발전용 파티클 유닛에 전극이 형성된 것을 나타내는 단면도이다.1B is a cross-sectional view showing an electrode formed in the particle unit for photovoltaic power generation according to the embodiment of FIG. 1A.
도 1b를 참조하면, 도 1a의 실시예에 따른 광 발전용 파티클 유닛(100a)에 상부전극(200)과 하부전극(300) 및 절연층(400)이 형성된다. 도 1b와 같은 유닛들이 복수개로 형성되어 하나의 태양 전지를 형성한다. Referring to FIG. 1B, an
하나의 광 발전용 파티클 유닛(100a)은 베이스 파티클(110)이 전기적으로 접속할 수 있게 노출되도록 가공된다. 이때에, 베이스 파티클(110)을 노출하기 위하여, 박막 산화층(120), 확산층(130) 및 투명 전도층(160)의 일부를 각각 제거한다. 따라서 광 발전용 파티클 유닛(100a)의 한면으로는 베이스 파티클(110)이 노출되고, 박막 산화층(120), 확산층(130) 및 투명 전도층(160)의 단면이 노출된다.One
하부전극(300)의 일단은 이렇게 노출된 베이스 파티클(110)과 전기적으로 접속하여 P-N 접합으로 이루어진 광 발전소자의 한 전극을 형성한다. 그리고 상부 전극(200)의 일단은 투명 전도층(160)과 전기적으로 접속하여 광 발전소자의 다른 전극을 형성한다. 하나의 상부 전극(200)의 타단과 다른 하나의 하부전극(300)의 타단이 서로 전기적으로 결합하여, 광 발전소자 간에는 서로 직렬 연결을 구성할 수 있다.One end of the
절연층(400)은 상기 상부 전극(200)과 하부 전극(300)으로 나누어지는 층 전체로 형성되어 절연할 수도 있다. 하지만, 전체적인 광의 투과율을 향상하기 위하여, 절연층(400)은 광 발전용 파티클 유닛(100a)의 베이스 파티클(110)의 주변에만 형성될 수 있다. 이때에, 절연층(400)은 하부전극(300)과 광 발전용 파티클 유닛(100a)의 박막 산화층(120), 확산층(130), 투명 전극층(160)만 절연하면 되므로, 하부전극(300)의 상부에 박막 산화층(120), 확산층(130), 투명 전극층(160)이 없는 영역과, 박막 산화층(120), 확산층(130), 투명 전극층(160)의 하부에 하부 전극(300)이 없는 영역에는 형성을 하지 않을 수 있다.The insulating
실리콘 파티클 유닛의 제2 실시예The second embodiment of the silicon particle unit
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 발전용 파티클 유닛을 나타내는 단면도이다.2A is a cross-sectional view showing a particle unit for photovoltaic power generation according to another embodiment of the present invention.
도 2a를 참조하면, 광 발전용 파티클 유닛(100b)는 베이스 파티클(110), 베이스 파티클(110) 외부로 형성되는 박막 산화층(120), 박막 산화층(120) 외부로 형성되는 확산층(130), 확산층 외부로 형성되는 고농도층 (140), 고농도층(140) 외부로 형성되는 투명 전도층(160)을 포함한다. 도 1a의 실시예와 비교하면, 고농도층(140)이 확산층(130)과 투명전도층(160) 사이에 추가된다. Referring to FIG. 2A, the
베이스 파티클(110), 박막 산화층(120), 확산층(130), 투명 전도층(160)의 기능과 구성은 도 1a의 실시예와 실질적으로 일치하며, 새롭게 추가되는 고농도층(140)을 중심으로 본 실시예의 특성을 설명한다.The functions and configurations of the
고농도층(140)은 P-N 접합의 한 구성을 담당하는 확산층(130) 상에 형성된다. 고농도층(140)은 확산층(130)과 동일 계열의 불순물이 고농도로 도핑된 아몰포스 실리콘으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 확산층(130)이 N층인 경우 고농도층(140)도 N계열의 불순물을 사용하고, 그 반대인 경우에는 P 계열의 불순물을 사용하여 고농도로 도핑 한다. 고농도층(140)은 대략 5nm 내지 500nm의 두께로 형성될 수 있다. 또한 고농도층(140)은 아몰포스 실리콘(A-Si) 대신에, 박막 산화물로 대체하여 형성할 수도 있다.The high-
고농도층(140)은 확산층(130)의 외부에 형성되어, 고저 접합(High-Low Junction)을 형성한다. 고농도층(140)의 고농도 도핑된 아몰포스 실리콘 층과 확산층(130)의 도핑된 폴리 실리콘 층의 접합으로 개방 전압(Voc)의 개선이 가능하다.The
또한, 투명 전도층(160)으로부터 침투될 수 있는 금속 불순물이 확산층(130)에 직접 주입되는 것을 막는 역할을 수행하여 역시 개방 전압(Voc)를 개선할 수 있다.In addition, by playing a role of preventing metal impurities that may penetrate from the transparent
이것은 다른 시각으로 본다면, 고농도층(140)의 아몰포스실리콘 내부의 수소(Hydrogen)에 의한 확산층(130)의 폴리실리콘 및 베이스 파티클(110)의 벌크 실리콘 표면의 패시베이션 층으로의 기능이 가능하기 때문에, 단락 전류(Jsc)의 개선 및 개방 전압(Voc)의 개선이 가능하다.This is because, from a different perspective, it is possible to function as a passivation layer on the surface of the bulk silicon of the
도 2b 는 도2a의 실시예에 따른 광 발전용 파티클 유닛에 전극이 형성된 것을 나타내는 단면도이다.2B is a cross-sectional view showing an electrode formed in the particle unit for photovoltaic power generation according to the embodiment of FIG. 2A.
도 2b를 참조하면, 도 2a의 실시예에 따른 광 발전용 파티클 유닛(100b)에 상부전극(200)과 하부전극(300) 및 절연층(400)이 형성된다. 도 2b와 같은 유닛들이 복수개로 형성되어 하나의 태양 전지를 형성한다. Referring to FIG. 2B, an
전체적인 광 발전용 파티클 유닛(100b)와 상부전극(200), 하부전극(300) 및 절연층(400)의 구성은 도 1b의 실시예와 실질적으로 유사하다. 다만, 도 1a의 실시예와 도 2a의 실시예 간의 관계와 마찬가지로, 고농도층(140)이 더 추가되는 점이 다르다.The overall configuration of the
따라서, 이때에, 베이스 파티클(110)을 노출하기 위하여, 박막 산화층(120), 확산층(130) 및 투명 전도층(160)의 일부에 더하여 고농도층(140)의 일부를 각각 제거하는 점이 다르나, 실질적으로 하부 전극(300)과 상부 전극(200)이 배치되는 구조와, 절연층(400)이 형성되는 부분은 실질적으로 유사하므로, 중복되는 설명은 생략한다.Therefore, at this time, in order to expose the
실리콘 파티클 유닛의 제3 실시예Third embodiment of silicon particle unit
도 3a은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 발전용 파티클 유닛을 나타내는 단면도이다.3A is a cross-sectional view showing a particle unit for photovoltaic power generation according to another embodiment of the present invention.
도 3a를 참조하면, 광 발전용 파티클 유닛(100c)는 베이스 파티클(110), 베이스 파티클(110) 외부로 형성되는 박막 산화층(120), 박막 산화층(120) 외부로 형성되는 확산층(130), 확산층 외부로 형성되는 반사방지-패시베이션 층(150a 내지 150d), 반사방지-패시베이션 층(150a 내지 150d) 외부로 형성되는 투명 전도층(160)을 포함한다. 도 1a의 실시예와 비교하면, 반사방지-패시베이션 층(150a 내지 150d)이 확산층(130)과 투명전도층(160) 사이에 추가된다. 3A, the
베이스 파티클(110), 박막 산화층(120), 확산층(130), 투명 전도층(160)의 기능과 구성은 도 1a의 실시예와 실질적으로 일치하며, 새롭게 추가되는 반사방지-패시베이션 층(150a 내지 150d)을 중심으로 본 실시예의 특성을 설명한다.The functions and configurations of the
반사방지-패시베이션 층(150a 내지 150d)은 확산층(130) 상에 형성된다. 반사방지-패시베이션 층(150a 내지 150d)은 패시베이션 및 반사방지의 역할을 동시에 수행하는 단일층으로 구성되거나, 패시베이션층과 반사방지층의 듀얼 스택 구조로 형성될 수 있다. 반사방지-패시베이션 층(150a 내지 150d)은 SiNx, AlOx, SiOx 등으로 구성될 수 있다.The anti-reflection-
반사방지-패시베이션 층(150a 내지 150d)은 전체가 단일 또는 듀얼스택층으로 구성되었다가, 확산층(130)과 투명 전도층(160)의 전기적인 연결로를 형성하기 위하여 레이저 절삭(laser ablation) 등의 방법으로 오프닝(180)을 형성한다. 이로 인해, 반사방지-패시베이션층은 복수개의 오프닝(180)을 포함하는 구조로도 형성될 수 있다.The anti-reflection-
반사방지-패시베이션 층(150a 내지 150d)은, SiNx경우 20nm내지 200nm의 두께로, SiOx의 경우 20 nm 내지 200nm의 두께로, SiOx/SiNx 듀얼 스택 구조의 경우 20 nm 내지 200nm의 두께로, SiONx의 경우 20nm 내지 200nm의 두께로 형성될 수 있다.The anti-reflection-passivation layer (150a to 150d) has a thickness of 20 nm to 200 nm in the case of SiNx, 20 nm to 200 nm in the case of SiOx, and a thickness of 20 nm to 200 nm in the case of a SiOx/SiNx dual stack structure. In case, it may be formed to a thickness of 20 nm to 200 nm.
반사방지-패시베이션 층(150a 내지 105d)은 앞서 설명한 바와 같이, 반사방지층과 패시베이션 층의 역할을 동시에 수행할 수 있는데, 반사방지층의 역할로 인해 입사되는 빛의 반사를 억제 함으로써 단락전류 (Jsc)의 개선이 가능하다. 또한, 패시베이션층의 역할로 폴리실리콘으로 형성되는 확산층(130)과 투명전도층(160)이 직접 접촉하지 않고, 점 또는 선 접촉을 하므로, 패시베이션의 효과와 재결합의 감소로 개방전압(Voc)를 개선할 수 있다.As described above, the anti-reflection-
도 3b 는 도3a의 실시예에 따른 광 발전용 파티클 유닛에 전극이 형성된 것을 나타내는 단면도이다.3B is a cross-sectional view showing an electrode formed in the particle unit for photovoltaic power generation according to the embodiment of FIG. 3A.
도 3b를 참조하면, 도 3a의 실시예에 따른 광 발전용 파티클 유닛(100b)에 상부전극(200)과 하부전극(300) 및 절연층(400)이 형성된다. 도 3b와 같은 유닛들이 복수개로 형성되어 하나의 태양 전지를 형성한다. Referring to FIG. 3B, an
전체적인 광 발전용 파티클 유닛(100b)와 상부전극(200), 하부전극(300) 및 절연층(400)의 구성은 도 1b의 실시예와 실질적으로 유사하다. 다만, 도 1a의 실시예와 도 3a의 실시예 간의 관계와 마찬가지로, 반사방지-패시베이션 층(150a 내지 150d)이 더 추가되는 점이 다르다.The overall configuration of the
따라서, 이때에, 베이스 파티클(110)을 노출하기 위하여, 박막 산화층(120), 확산층(130) 및 투명 전도층(160)의 일부에 더하여 반사방지-패시베이션 층(150a 내지 150d)의 일부를 각각 제거하는 점이 다르나, 실질적으로 하부 전극(300)과 상부 전극(200)이 배치되는 구조와, 절연층(400)이 형성되는 부분은 실질적으로 유사하므로, 중복되는 설명은 생략한다.Therefore, at this time, in order to expose the
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings. It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, that components according to the present invention can be substituted, modified, and changed within the scope of the technical spirit of the present invention.
Claims (14)
상기 베이스 파티클 외부로 형성되는 박막 산화층;
상기 박막 산화층 외부로 형성되는 확산층;
상기 확산층 외부로 형성되는 투명 전도층;
상부 전극;
하부 전극; 및
상기 하부전극과 상기 박막 산화층, 상기 확산층, 상기 투명 전도층 사이를 절연하는 절연층을 포함하되,
상기 베이스 파티클은 노출되는 부분을 포함하며, 상기 하부 전극의 일단은 노출된 상기 베이스 파티클에 전기적으로 접속하여 광 발전소자의 한 전극을 형성하며,
상기 상부 전극의 일단은 상기 투명 전도층과 전기적으로 접속하여 상기 광 발전소자의 다른 전극을 형성하며,
상기 광 발전소자의 상기 상부 전극의 타단과, 상기 광 발전소자에 인접한 광 발전소자의 하부 전극의 타단이 전기적으로 결합하여 광 발전소자들 간에 직렬 연결을 구성하며,
상기 절연층은 상기 베이스 파티클의 주변에만 형성되도록 복수 개로 분할되어 형성되는 광 발전용 파티클 유닛.
Base particles;
A thin oxide layer formed outside the base particle;
A diffusion layer formed outside the thin oxide layer;
A transparent conductive layer formed outside the diffusion layer;
Upper electrode;
Lower electrode; And
And an insulating layer insulating between the lower electrode and the thin film oxide layer, the diffusion layer, and the transparent conductive layer,
The base particle includes an exposed portion, and one end of the lower electrode is electrically connected to the exposed base particle to form an electrode of an optical power plant,
One end of the upper electrode is electrically connected to the transparent conductive layer to form another electrode of the optical power plant,
The other end of the upper electrode of the optical power plant and the other end of the lower electrode of the optical power plant adjacent to the optical power plant are electrically coupled to form a series connection between the optical power plants,
The insulating layer is formed by being divided into a plurality of particles so as to be formed only around the base particles.
상기 확산층 외부로 형성되는 고농도층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 발전용 파티클 유닛.
The method of claim 1,
Particle unit for photovoltaic power generation further comprising a; a high concentration layer formed outside the diffusion layer.
상기 확산층 외부로 형성되는 반사방지-패시베이션 층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 발전용 파티클 유닛.
The method of claim 1,
Particle unit for photovoltaic power generation further comprising a; anti-reflection-passivation layer formed outside the diffusion layer.
상기 베이스 파티클은 도핑된 실리콘 볼인 것을 특징으로 하는 광 발전용 파티클 유닛.
The method of claim 1,
Particle unit for photovoltaic power generation, characterized in that the base particle is a doped silicon ball.
상기 박막 산화층은 0.5 내지 20nm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 광 발전용 파티클 유닛.
The method of claim 1,
Particle unit for photoelectric power generation, characterized in that the thin oxide layer has a thickness of 0.5 to 20nm.
상기 확산층은 5 내지 2000nm의 두께를 가지는 폴리실리콘 층인 것을 특징으로 하는 광 발전용 파티클 유닛.
The method of claim 1,
The diffusion layer is a particle unit for photovoltaic power generation, characterized in that the polysilicon layer having a thickness of 5 to 2000nm.
상기 고농도층은 상기 확산층과 같은 계열의 불순물이 고농도로 도핑된 아몰포스실리콘 층인 것을 특징으로 하는 광 발전용 파티클 유닛.
The method of claim 2,
The high concentration layer is an amorphous silicon layer doped with a high concentration of impurities of the same series as the diffusion layer.
상기 반사방지-패시베이션 층은 개구를 포함하여 내부에 있는 상기 확산층과 상기 투명전도층을 전기적으로 연결할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 광 발전용 파티클 유닛.
The method of claim 3,
The anti-reflection-passivation layer is a particle unit for photovoltaic power generation, characterized in that the diffusion layer and the transparent conductive layer are electrically connected to each other by including an opening.
상기 광 발전용 파티클 유닛은,
일부가 노출된 베이스 파티클;
상기 베이스 파티클 외부로 형성되는 박막 산화층;
상기 박막 산화층 외부로 형성되는 확산층; 및
상기 확산층 외부로 형성되는 투명 전도층;을 포함하고,
상기 복수개의 하부 전극의 일단은 상기 광 발전용 파티클 유닛의 노출된 파티클과 각각 전기적으로 접속하고,
상기 복수개의 하부 전극의 타단은 복수개의 상부 전극의 일단과 각각 전기적으로 접속하고,
복수개의 상부 전극의 타단은 상기 광 발전용 파티클 유닛의 투명 전도층과 각각 전기적으로 접속되고,
상기 절연층은 상기 복수개의 하부 전극과 상기 파티클 유닛의 상기 박막 산화층, 상기 확산층, 상기 투명 전도층 사이를 절연하되, 상기 베이스 파티클의 주변에만 형성되도록 복수 개로 분할되어 형성되는 것을 특징으로 하는 광 발전용 파티클 유닛을 이용한 투명 태양 전지.
In a transparent solar cell comprising a plurality of photovoltaic particle units, a plurality of lower electrodes, a plurality of upper electrodes, and an insulating layer,
The photovoltaic particle unit,
A partially exposed base particle;
A thin oxide layer formed outside the base particle;
A diffusion layer formed outside the thin oxide layer; And
Includes; a transparent conductive layer formed outside the diffusion layer,
One end of the plurality of lower electrodes is electrically connected to the exposed particles of the photovoltaic particle unit, respectively,
The other ends of the plurality of lower electrodes are electrically connected to one end of the plurality of upper electrodes, respectively,
The other ends of the plurality of upper electrodes are electrically connected to the transparent conductive layer of the photovoltaic particle unit, respectively,
Wherein the insulating layer insulates between the plurality of lower electrodes and the thin oxide layer, the diffusion layer, and the transparent conductive layer of the particle unit, and is formed by being divided into a plurality so as to be formed only around the base particle. A transparent solar cell using a particle unit for use.
상기 복수개의 광 발전용 파티클 유닛을 감싸는 광학적 투명층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 발전용 파티클 유닛을 이용한 투명 태양 전지.
The method of claim 9,
A transparent solar cell using a particle unit for photovoltaic power generation, further comprising an optically transparent layer surrounding the plurality of photovoltaic particle units.
상기 절연층은 복수개로 분할되어 형성되며, 각각의 상기 광 발전용 파티클 유닛의 베이스 파티클의 주변에만 형성되는 것을 특징으로 하는 광 발전용 파티클 유닛을 이용한 투명 태양 전지.
The method of claim 9,
The insulating layer is formed by being divided into a plurality of, and is formed only around the base particle of each of the photovoltaic particle units, a transparent solar cell using a particle unit for photovoltaic power generation.
각각의 상기 광 발전용 파티클 유닛은 상기 확산층 외부로 형성되는 고농도층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 발전용 파티클 유닛을 이용한 투명 태양 전지.
The method of claim 9,
Each of the photovoltaic particle units is a high concentration layer formed outside the diffusion layer; a transparent solar cell using a photovoltaic particle unit further comprising.
각각의 상기 광 발전용 파티클 유닛은 상기 확산층 외부로 형성되는 반사방지-패시베이션 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 발전용 파티클 유닛을 이용한 투명 태양 전지.
The method of claim 9,
Each of the photovoltaic particle units is a transparent solar cell using a photovoltaic particle unit, characterized in that it further comprises an antireflection-passivation layer formed outside the diffusion layer.
각각의 상기 광 발전용 파티클 유닛의 상기 반사방지-패시베이션층은 개구를 포함하여 내부에 있는 상기 확산층과 상기 투명전도층을 전기적으로 연결할 수 있도록 하는 광 발전용 파티클 유닛을 이용한 투명 태양 전지.The method of claim 13,
The anti-reflection-passivation layer of each of the photovoltaic particle units includes an opening to electrically connect the diffusion layer and the transparent conductive layer therein to a transparent solar cell using photovoltaic particle units.
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