KR102197811B1 - 실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛의 형성 방법, 이를 이용하여 제작되는 태양 전지 유닛 및 이를 포함하는 회로 키트 - Google Patents
실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛의 형성 방법, 이를 이용하여 제작되는 태양 전지 유닛 및 이를 포함하는 회로 키트 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102197811B1 KR102197811B1 KR1020190164345A KR20190164345A KR102197811B1 KR 102197811 B1 KR102197811 B1 KR 102197811B1 KR 1020190164345 A KR1020190164345 A KR 1020190164345A KR 20190164345 A KR20190164345 A KR 20190164345A KR 102197811 B1 KR102197811 B1 KR 102197811B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- electrode
- solar cell
- cell unit
- silicon particles
- Prior art date
Links
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 title claims abstract description 81
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 29
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 62
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 28
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 22
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 4
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 3
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N phosphoryl trichloride Chemical compound ClP(Cl)(Cl)=O XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019213 POCl3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/02002—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/02016—Circuit arrangements of general character for the devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
본 발명의 태양 전지 유닛은 일부가 외부로 노출되는 코어부(210) 및 상기 코어부를 둘러싸는 제1층(220)을 포함하는 실리콘 파티클(200), 상기 실리콘 파티클을 감싸는 광학적 투명층(410), 상기 제1층의 측부에 형성되어, 상기 제1층과 전기적으로 연결되는 연결 부재(110), 상기 실리콘 파티클(200)의 노출된 코어부(210)와 전기적으로 연결되어 외부에 노출되는 제1 전극부(510), 상기 연결부재(110)와 전기적으로 연결되어 외부에 노출되는 제2 전극부(520)를 포함한다.
Description
본 발명은 실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛의 형성 방법, 이를 이용하여 제작되는 태양 전지 유닛 및 이를 포함하는 회로 키트에 관한 것이다.
기존의 패널형 태양 전지에서 실리콘 볼을 활용한 태양 전지가 개발되고 있다. 하지만 이를 기판상에 적용하려면, 기판 수준에서부터 실리콘 볼을 실장하여야 하며, 이는 실리콘 볼을 이용한 태양 전지를 활용하는 활용면에서 공정상의 큰 부담으로 작용할 수 있다.
실리콘 볼을 기판에 적용하기 위해서는 실리콘 볼을 기판에 안착하고, 별도의 전극을 기판 상에서 형성하여야 하는 등, 별개의 공정으로 기판을 제작하여야 한다. 특히, 최근 제품의 소형화가 진행되고 있는 측면에서, 통신유닛, 센서유닛 등 각종 전기 소자를 같이 실장하여 소형화 된 제품을 설계하는 측면에서는 이러한 부가적인 공정이 매우 부담이 된다.
따라서, 이를 공정상의 이점을 활용하여 사용하고자 하는 경우에는 태양 전지 유닛을 별도의 전기 소자와 같은 형식으로 활용하는 방안이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 개별 소자로 사용될 수 있는 실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛의 형성 방법, 이를 이용하여 제작되는 태양 전지 유닛 및 이를 포함하는 회로 키트를 제공하고자 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 실리콘 파티클을 이용하는 태양 전지 유닛을 활용하는 전기전자 장치를 제작함에 있어서, 회로 내에 일반적인 전자 소자를 사용하는 것과 동일한 방법으로 실리콘 파티클을 이용한 태양 전지 유닛을 활용할 수 있다.
이러한 방법을 통하여, 실리콘 파티클을 이용하여 태양광을 이용한 발전 가능한 회로를 구성하는 전기 전자 장치를 매우 단순화 한 공정 내에서 설치가 가능하다. 단순히 회로 기판 상에 전사 소자를 실장하는 방법을 이용하여 회로 내에 태양 전지를 포함시킬 수 있어, 이에 대한 활용 가능성을 극대화 할 수 있다.
또한, 이를 이용한 회로 키트를 제작함으로써, 다양한 전자 가능 유닛을 활용하여, 제작하고자 하는 회로의 구성을 간편화 할 수 있는 방법으로 제작할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛의 형성 방법의 순서도이다.
도 2a 내지 도 2h는 도 1의 실시예에 따른 태양 전지 유닛의 형성을 설명하는 도면이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛의 단면도 및 저면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛의 단면도이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛의 단면도 및 저면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회로 키트에 사용되는 유닛을 나타내는 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 도 7의 실시예에 사용되는 회로 키트 기판을 나타내는 도면이다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛의 구성품을 나타내는 전개도이다
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛을 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 도 2h는 도 1의 실시예에 따른 태양 전지 유닛의 형성을 설명하는 도면이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛의 단면도 및 저면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛의 단면도이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛의 단면도 및 저면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회로 키트에 사용되는 유닛을 나타내는 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 도 7의 실시예에 사용되는 회로 키트 기판을 나타내는 도면이다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛의 구성품을 나타내는 전개도이다
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛을 나타내는 도면이다.
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.
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.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
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.
본 발명은 본 발명의 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
태양 전지 유닛의 형성 방법
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛의 형성 방법의 순서도이다. 도 2a 내지 도 2h는 도 1의 실시예에 따른 태양 전지 유닛의 형성을 설명하는 도면이다.
도 1 및 도 2a 내지 도 2g를 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지 유닛의 형성 방법은 (a) 안착용 홀(120)을 가지는 금속 기판(110)을 준비하여 상기 안착용 홀의 주변부를 하프 에칭하는 단계, (b) 상기 안착용 홀에 코어부(210) 및 제1층(220)을 가지는 실리콘 파티클(200)을 안착하는 단계, (c) 상기 실리콘 파티클(200)이 안착된 안착용 홀 하부로부터 도전성 페이스트(310)를 주입하는 단계, (d) 상기 금속 기판(110)의 하부에 노출된 상기 실리콘 파티클의 일부를 제거하여, 상기 실리콘 파티클의 코어부(210)를 노출하는 단계, (e) 상기 실리콘 파티클을 포함하는 광학적 투명층(410)을 형성하는 단계를 포함한다. 또한, (f) 상기 금속 기판(110)의 일부를 제거하고, 상기 노출된 실리콘 파티클의 코어부와 연결되는 제1 전극(510), 상기 잔존하는 금속 기판과 전기적으로 연결되어 상기 실리콘 파티클의 제1층과 전기적으로 연결되는 제2 전극(520)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
각 단계별로 진행되는 공정을 상세히 설명한다.
도 2a 및 2b를 참조하면, (a) 단계에서는 안착용 홀(120)을 가지는 금속 기판(110)을 준비하여 상기 안착용 홀의 주변부를 하프 에칭 한다. 상기 금속 기판(110)은 알루미늄이나 알루미늄 합금과 같이 가공성과 전도성을 가지는 재료를 사용한다. 상기 안착용 홀(120)은 사용되는 실리콘 파티클의 직경보다 약간 작게 형성하여 상기 실리콘 파티클이 안착되어 고정될 수 있는 크기로 제작한다. 하프 에칭은 전체를 하프 에칭하는 것이 아니라, 실리콘 파티클이 안착되는 지점은 하프에칭에 포함되지 않아, 다른 영역보다는 약간 높은 높이를 가지도록 한다.
도 2c 및 2d를 참조하면, (b) 및 (c) 단계에서는, 상기 안착용 홀에 코어부(210) 및 제1층(220)을 가지는 실리콘 파티클(200)을 안착하고, 상기 실리콘 파티클(200)이 안착된 안착용 홀 하부로부터 도전성 페이스트(310)를 주입한다.
도전성 페이스트(310)는 전기전도성을 가지는 다양한 페이스트 재질이 사용될 수 있다. 특히 도전성 페이스트(310), 실리콘 파티클의 제1층(220)와 향후 연결 부재로 사용될 금속 기판(110)의 일부에 대한 전기적인 접촉 면적을 넓게 하여 전기적인 특성을 향상시킬 수 있다.
도 2e를 참조하면, (d) 단계에서, 상기 금속 기판(110)의 하부에 노출된 상기 실리콘 파티클의 일부를 제거하여, 상기 실리콘 파티클의 코어부(210)를 노출한다. 또한, (d) 단계 이후에 상기 실리콘 파티클의 노출된 코어부(210)에 BSF(Back Side Field)층(230)을 형성한다.
상기 BSF층(230)은 노출된 실리콘 파티클의 코어부(210)에 레이저를 조사하는 등의 방법으로 소결하여, 오믹 콘텍을 형성하도록 하여, 향후 형성되는 외부 전극 등과 접속되는 전기적인 특성을 향상시킬 수 있다.
도 2f를 참조하면, (e) 단계에서 상기 실리콘 파티클을 포함하는 광학적 투명층(410)을 형성한다. 이렇게 형성되는 광학적 투명층(410)은 큐빅 형상의 정육면체 형상이거나, 구형상으로 형성될 수 있다. 광학적 투명층(410)은 외부로부터 공급되는 광을 수용할 수 있도록 투명한 재질로 형성되어야 한다. 또한 광학적 투명층(410)의 외형은 전기적인 소자로서 이용할 수 있도록 단위 소자의 형태로 가공되며, 이의 형상은 활용되는 전기/전자 장치에 적합하도록 다양한 형상을 포함할 수 있다.
도 2g를 참조하면, 상기 금속 기판(110)의 일부를 제거한다. 이 때에 제거되고 남은 금속기판(110)은 실리콘 파티클의 제1층(220)과 외부전극을 전기적으로 연결하는 수단으로 사용되며, 잔존하는 금속 기판(110)은 실리콘 파티클의 측면을 띠 형상으로 둘러싸는 형상으로 형성된다. 설계에 따라 상기 잔존하는 금속 기판(110)은 전체를 감싸는 형태가 아닌 일부의 형상으로 형성될 수 있다.
도 2h를 참조하면, 태양 전지 유닛은 별도의 외부 전극 형성 없이 도 2g의 단계에서 제작되는 형상으로 활용될 수 있다. 이 경우 태양 전지 유닛의 중심부를 연결하여 실리콘 파티클의 코어부(210)와 전기적으로 연결되는 중심 단자(810)와 태양전지 유닛의 주변부를 연결하여 실리콘 파티클의 제1층(220)과 전기적으로 연결되는 주변 단자(820)으로 구성할 수 있다. 외부 배선(830, 840)의 구성에 따라 각 태양 전지 유닛은 직렬 또는 병렬로 원하는 회로의 형태로 구성된다. 또한 외부 배선(830, 840)의 노출을 막고, 제1 전극 및 제2 전극과의 접점을 용이하기 위해 절연층(850)을 추가적으로 구성할 수 있다.
일반적으로 실리콘 파티클(200)은 P형 또는 N형 실리콘을 포함하며, 실리콘 파티클 (200)의 외부에는 P-N 접합을 이루는 확산층인 제1층(220)이 형성된다. 실리콘 파티클(200)은 P형 또는 N형 도판트(dopant)를 추가로 포함할 수 있다. 여기에서, 제1층(220)이 태양광에 의하여 에너지를 수용하고, 이에 따라 여기되는 전자가 이동한다. 이로 인해 전류가 생성된다.
실리콘 파티클(200)은 일반적으로는 볼형상으로 형성되나, 경우에 따라 큐빅, 부정형 등의 형태로 제작될 수 있다.
실리콘 파티클(200)은 도핑 공정을 수행하여 제작될 수 있다. P형 실리콘 재질의 실리콘 코어(110)에 5족 원소를 포함하는 POCl3, H3PO4 등을 고온에서 확산시킨다. N형 확산층인 제1층(220)이 이로 인해 형성될 수 있다. 또한 코어부(210)는 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.
독립적인 유닛 형성을 위한 외부 전극 및 보호층의 형성
이후의 단계에서는 완전한 개별소자로 활용하기 위한 외부 전극 형성 단계를 포함한다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛의 단면도 및 저면도이다.
도 3a를 참조하면, 상기 노출된 실리콘 파티클의 코어부와 연결되는 제1 전극(510), 상기 잔존하는 금속 기판과 전기적으로 연결되어 상기 실리콘 파티클의 제1층과 전기적으로 연결되는 제2 전극(520)을 더 포함한다. 도 2g단계 이후에, 제1 전극(510) 및 제2 전극(520)을 형성하는 단계와, 하부를 커버하고 상기 제1 전극 및 제2 전극을 노출하는 보호층(420)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이렇게 외부 전극 및 보호층(420)의 형성이 완결되는 경우에는 완전한 독립적인 회로 소자의 형태로 활용이 가능하다.
도 3b를 참조하면, 본 실시예에서는 중심부에 제1 전극(510)이 하나 형성되고, 그 주변부에 제2 전극(520)이 원형으로 형성된다. 경우에 따라서는 제2 전극(520)이 별도의 개별적인 전극으로 형성될 수 있다.
태양전지 유닛의 다른 구현 실시예
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 광학적 투명층(410)의 형상을 구형으로 제작한 형태이다. 앞서 설명한 바와 같이, 소형화 또는 공정상의 이점을 가져가기 위해 이러한 광학적 투명층(410)의 형상을 다양한 형태로 제작할 수 있다.
또한 광학적 투명층(410)은 실리콘 파티클(200)에 광을 공급하는 역할을 담당하므로, 광학적 투명층(410)의 형상을 별도의 렌즈를 포함하여, 광을 집광하여 제공하는 형상으로도 제작이 가능하다.
도 5를 참조하면, 잔존된 금속 기판인 연결 부재(110)와 알루미늄 페이스트(310)의 영역이 하나의 소재로 형성된 경우이다. 제조 공정에 따라 가공된 금속 기판(110)의 구조를 활용하여 실리콘 파티클의 제1층이 직접 맞닿는 구조로 형성될 수 있다. 이때에는 적은량의 전도성 페이스트가 사용될 수 있다.
대칭적인 외부 전극 구조
도 6a 및 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛의 단면도 및 저면도이다.
도 6a 및 6b를 참조하면, 외부 전극을 대칭으로 형성시킬 수 있도록, 하부 전극에 절연층을 이용한 전극 대칭 형성 공정을 더 포함하여 형성된 태양 전지 유닛이 표시된다.
본 실시예에서는 상기 잔존하는 금속 기판인 연결부재(110)의 하부에 상기 연결부재의 일부를 커버하는 절연층(540)을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 전극은 상기 절연층 상으로 연장되어 형성되는 것이 특징이다.
따라서 태양 전지 유닛의 하부에서는, 하나의 전극에서는 실리콘 파티클의 코어부(210)와 연결되고, 다른 하나의 전극에서는 실리콘 파티클의 제1층과 연결되는 구조로 형성 된다. 이것은 상기 제1 전극(510) 및 제2 전극(520)이 서로 대칭되는 구조로 각각 1개씩 형성되도록 할 수 있으며, 이에 따라 전기적인 소자로서의 활용성이 더 증가될 수 있다.
태양 전지 유닛을 활용한 회로 키트
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회로 키트에 사용되는 유닛을 나타내는 도면이다. 도 8a 내지 도 8c는 도 7의 실시예에 사용되는 회로 키트 기판을 나타내는 도면이다.
도 7 및 도 8a 내지 8c를 참조하면, 본 실시예에 따른 회로 키트는 태양 전지 유닛과, 복수개의 기능을 가지는 개별 기능 유닛 및 회로 기판을 포함한다. 회로 기판은 상기 개별 기능 유닛이 안착되어 전기적으로 연결될 수 있는 복수개의 소켓부 및 상기 태양 전지 유닛 및 개별 기능 유닛을 전기적으로 연결할 수 있도록 배선을 구성하는 배선부를 포함할 수 있다.
도 7을 다시 참조하면, 본 실시예에 적용되는 태양 전지 유닛(a)은 소켓부와 연결이 용이하도록 니들 형태의 전극(550)으로 형성될 수 있다. 각각의 니들 전극이 회로 기판의 소켓부에 끼워지고, 회로의 기계적인 구성과 전기적인 연결을 이룰 수 있다.
도 7에 도시된 개별 기능 유닛(b, c, d)은 니들 전극(550)을 포함하면서, LED 소자(610), 통신 소자(620) 및 2차 전지(630)을 포함한다. 이외에도 다양한 기능을 가지는 소자를 포함하여 개별 기능 유닛을 형성할 수 있다. 필요에 따라서는 2개 이상의 전극을 가지는 개별 기능 유닛의 형성도 가능하며, 기판의 간격에 맞게 형성되어 삽입되어 고정할 수 있도록 형성된다.
도 8a 내지 8c를 참조하면, 회로 기판(710)의 전면부(710a)에는 복수개의 소켓부(720)를 포함한다. 도 8b 및 8c는 이러한 유닛들을 활용하여 하나의 회로를 구성하는 예를 도시한 것이다.
기판의 전면부에는 각 기능유닛을 배치하여 원하는 회로의 구성 소자들을 유닛을 끼우는 것 만으로 구성이 가능하며, 다양한 기능의 유닛을 활용할 수 있다. 또한 회로 기판의 배면(710b)에는 소켓부(720) 전기적으로 대응되는 대응 노드(730)가 배치되며, 별도의 배선요소(740)들을 직접 연결하여, 전체적인 회로를 구성할 수 있다. 경우에 따라서는 이러한 배선 요소(740)들을 회로의 전면부(710a)에서도 활용이 가능하며, 필요한 경우 전면와 후면을 동시에 활용할 수 있다.
다면체 전극 형성을 위한 실시예
도 9a 및 9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛의 구성품을 나타내는 전개도이다.
도 9a를 참조하면, 본 실시예에 따른 실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛은 정육면체 형상의 각 면에 모두 전극을 포함한다. 이를 구현하기 위한 외부 전극 연결 구조가 도 9에 나타나 있다. 전극은 (+)극와 (-)극을 서로 외부 면에서 연결하여 형성할 수 있도록 도면에 도시된 것과 같은 전개도와 같은 다면 전극층(900)을 포함한다. 다면 전극층(900)은 각각의 기준 평면에 복수개의 전극부(910)를 포함하고, 각각의 전극부는 내부 배선(920)에 의해 연결된다. 이것들은 배선층(930) 상에 형성된다. 특히, 각 배선이 연결되는 지점 중, 절연이 필요한 구간에서는 절연요소(940)가 배치된다. 이것은 다면 전극층(900)의 한면에 형성되는 전극을 연결하여 다른 지점으로 연장하여 형성되며, 따라서 정육면체 형상의 태양 전지 유닛의 어느 면에서든 전기적인 결합이 가능하도록 한다.
특히 이러한 다면 전극층(900)은 도 6a의 실시예와 같이 일 측면에 전극이 형성된 구조에서 전극을 나머지 측면들로 연장하여 형성할 수 있는 기능을 담당한다. 본 실시예에서는 정육면체 전체에 전극을 형성하였지만, 이것은 필요한 영역에 한정되어 재구성될 수 있다.
또한, 다면 전극층(900)은 얇은 접착시트를 포함하여, 형성된 태양 전지 유닛에 간단히 붙이는 것만으로 다면 전극을 구현할 수 있고, 외부에서는 내부 배선(920)이 배선층(930)에 의해 절연되며, 전극부(910)만이 노출되어 접점될 수 있다.
도 9b는 다른 실시예에 따른 전극 구성을 도시한다. 본 실시예에서는 다면 전극층(900')에 도시된 전극이 도 3b의 원형 전극 형태로 형성된다. 원형 전극은 가운데 형성된 제1 전극과 그 주변부에 형성된 제2 전극으로 형성되며, 통상적으로 (+), (-) 극을 혼용하기 쉬운 형태에서 보다 안전한 접점을 구성하기 위해 활용될 수 있다.
전극부(910a, 910b)는 각각 중심에 위치하는 제1 전극부(910a)와 그 주변부를 감싸는 제2 전극부(910b)로 형성되며, 제2 전극부(910b)는 도면에 도시된 바와 같이, 주변에 형성된 전극부와 결합하기 위해 일부가 개방된 형태로 형성될 수 있다.
제1 내부배선(920a)는 제1 전극부(910a)들을 연결한다. 제2 내부배선(920b)는 제2 전극부(910b)들을 연결하며, 제1 내부배선(920a)가 이동하는 경로를 형성하기 위해, 제1 내부배선(920a)가 이동하는 경로 상에 있는 제2 전극부(910b)의 일부는 개방되어 형성된다.
다른 형태의 실리콘 파티클 실시예
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛을 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 도 6a의 실시예에서 실리콘 파티클(200)의 상부에 상부 전극(550)이 형성되는 것을 제외하고는 나머지 구성요소는 동일하다. 도시된 바와 같이 제1 전극은 실리콘 파티클(200)의 하부 전극과 전기전으로 연결된다. 실리콘 파티클(200)의 상부 전극(550)은 하부에 형성되는 전극과 대칭되는 지점에 형성된다.
이러한 경우 별도의 전극을 형성하기 위하여, 와이어(560)를 통해 제2 전극(520)과 연결한다. 이를 통하여, 실리콘 파티클의 내부 전극이 상하로 대칭되게 형성된 경우에도, 제1 전극(510) 및 제2 전극(520)을 가지는 형태를 구현할 수 있다.
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.
110 : 금속 기판
120: 안착용 홀
200 : 실리콘 파티클
210 : 코어부
220： 제1층
310 : 도전성 페이스트
410 : 광학적 투명층
120: 안착용 홀
200 : 실리콘 파티클
210 : 코어부
220： 제1층
310 : 도전성 페이스트
410 : 광학적 투명층
Claims (20)
- (a) 안착용 홀(120)을 가지는 금속 기판(110)을 준비하여 상기 안착용 홀의 주변부를 하프 에칭하는 단계;
(b) 상기 안착용 홀에 코어부(210) 및 제1층(220)을 가지는 실리콘 파티클(200)을 안착하는 단계;
(c) 상기 실리콘 파티클(200)이 안착된 안착용 홀 하부로부터 도전성 페이스트(310)를 주입하는 단계;
(d) 상기 금속 기판(110)의 하부에 노출된 상기 실리콘 파티클의 일부를 제거하여, 상기 실리콘 파티클의 코어부(210)를 노출하는 단계; 및
(e) 상기 실리콘 파티클을 포함하는 광학적 투명층(410)을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 광학적 투명층(410)은 상기 실리콘 파티클 각각에 대해 개별적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 유닛의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (d) 단계 이후에 상기 실리콘 파티클의 노출된 코어부(210)에 BSF(Back Side Field)층(230)을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 유닛의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (e) 단계 이후에,
(f) 상기 금속 기판(110)의 일부를 제거하고, 상기 노출된 실리콘 파티클의 코어부와 연결되는 제1 전극(510), 상기 잔존하는 금속 기판과 전기적으로 연결되어 상기 실리콘 파티클의 제1층과 전기적으로 연결되는 제2 전극(520)을 형성하는 단계;
(g) 하부를 커버하고 상기 제1 전극 및 제2 전극을 노출하는 보호층(420)을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 유닛의 제조 방법.
- 제3항에 있어서,
상기 (f) 단계에서,
상기 잔존하는 금속 기판인 연결부재(110)의 하부에 상기 연결부재의 일부를 커버하는 절연층(540)을 형성하는 단계를 더 포함하고,
상기 제1 전극은 상기 절연층 상으로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 유닛의 제조 방법.
- 제3항에 있어서,
상기 제1 전극(510) 및 제2 전극(520)은 서로 대칭되는 구조로 각각 1개씩 형성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 유닛의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 광학적 투명층의 형태는 정육면체 형상인 것을 특징으로 하는 태양 전지 유닛의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 광학적 투명층의 형태는 구형상인 것을 특징으로 하는 태양 전지 유닛의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 실리콘 파티클은 P형 또는 N형 실리콘을 포함하며,
상기 제1층은 상기 실리콘 파티클의 수광 영역 표면에는 P-N 접합을 이루는 확산층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 유닛의 제조 방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 일부가 외부로 노출되는 코어부(210) 및 상기 코어부를 둘러싸는 제1층(220)을 포함하는 실리콘 파티클(200);
상기 실리콘 파티클을 감싸는 광학적 투명층(410);
상기 제1층의 측부에 형성되어, 상기 제1층과 전기적으로 연결되는 연결 부재(110);
상기 실리콘 파티클(200)의 노출된 코어부(210)와 전기적으로 연결되어 외부에 노출되는 제1 전극부(510);
상기 연결부재(110)와 전기적으로 연결되어 외부에 노출되는 제2 전극부(520);
적어도 하나 이상이 형성되는 전극부(810);
상기 전극부(810)를 전기적으로 연결하는 내부 배선(820);
상기 전극부(810) 및 내부 배선(820)이 형성되는 배선층(830); 및
상기 내부 배선(820)의 일부이 형성되는 절연요소(840)를 포함하는 다면 전극층을 포함하고,
상기 광학적 투명층(410)은 상기 실리콘 파티클 각각에 대해 개별적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 유닛.
- 제16항에 있어서,
상기 배선층(830)에는 점착 가능한 점착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 유닛.
- 삭제
- 일부가 외부로 노출되는 코어부(210) 및 상기 코어부를 둘러싸는 제1층(220)을 포함하는 실리콘 파티클(200);
상기 실리콘 파티클을 감싸는 광학적 투명층(410);
상기 제1층의 측부에 형성되어, 상기 제1층과 전기적으로 연결되는 연결 부재(110);
상기 실리콘 파티클(200)의 노출된 코어부(210)와 전기적으로 연결되어 외부에 노출되는 제1 전극부(510);
상기 연결부재(110)와 전기적으로 연결되어 외부에 노출되는 제2 전극부(520);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 유닛을 이용하는 회로 키트에 있어서,
복수개의 기능 유닛;
기능 유닛이 안착되어 전기적으로 연결될 수 있는 복수개의 소켓부; 및
상기 태양 전지 유닛 및 상기 기능 유닛을 전기적으로 연결할 수 있도록 배선을 구성하는 배선부를 포함하는 회로 기판;을 포함하고,
상기 광학적 투명층(410)은 상기 실리콘 파티클 각각에 대해 개별적으로 형성되는 회로 키트.
- 제19항에 있어서,
상기 배선부 상에서 상기 소켓부의 소켓에 대응되는 지점들을 전기적으로 연결하여 회로의 배선을 구성하는 배선요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 키트.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190164345A KR102197811B1 (ko) | 2019-12-11 | 2019-12-11 | 실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛의 형성 방법, 이를 이용하여 제작되는 태양 전지 유닛 및 이를 포함하는 회로 키트 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190164345A KR102197811B1 (ko) | 2019-12-11 | 2019-12-11 | 실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛의 형성 방법, 이를 이용하여 제작되는 태양 전지 유닛 및 이를 포함하는 회로 키트 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102197811B1 true KR102197811B1 (ko) | 2021-01-04 |
Family
ID=74127387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190164345A KR102197811B1 (ko) | 2019-12-11 | 2019-12-11 | 실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛의 형성 방법, 이를 이용하여 제작되는 태양 전지 유닛 및 이를 포함하는 회로 키트 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102197811B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4181217A1 (en) * | 2021-11-12 | 2023-05-17 | SOFTPV Inc. | Semiconductor packaging including photovoltaic particles having a core-shell structure |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100926648B1 (ko) * | 2008-04-29 | 2009-11-17 | 주식회사 크레스타 | 전자회로 실험교구 |
| KR20130013989A (ko) * | 2011-07-29 | 2013-02-06 | 지에스칼텍스 주식회사 | 구형 반도체 소자를 이용한 광전 변환 장치 및 이의 제조 방법 |
| KR101919482B1 (ko) * | 2018-06-05 | 2018-11-19 | (주)소프트피브이 | 태양 전지 및 태양 전지의 제조 방법 |
-
2019
- 2019-12-11 KR KR1020190164345A patent/KR102197811B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100926648B1 (ko) * | 2008-04-29 | 2009-11-17 | 주식회사 크레스타 | 전자회로 실험교구 |
| KR20130013989A (ko) * | 2011-07-29 | 2013-02-06 | 지에스칼텍스 주식회사 | 구형 반도체 소자를 이용한 광전 변환 장치 및 이의 제조 방법 |
| KR101919482B1 (ko) * | 2018-06-05 | 2018-11-19 | (주)소프트피브이 | 태양 전지 및 태양 전지의 제조 방법 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4181217A1 (en) * | 2021-11-12 | 2023-05-17 | SOFTPV Inc. | Semiconductor packaging including photovoltaic particles having a core-shell structure |
| US11901468B2 (en) | 2021-11-12 | 2024-02-13 | Softpv Inc. | Semiconductor packaging including photovoltaic particles having a core-shell structure |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW466786B (en) | Semiconductor module for light-emitting or light-receiving and method of producing the same | |
| KR100927725B1 (ko) | 태양 전지 및 이의 제조 방법 | |
| KR101258968B1 (ko) | 태양 전지 및 태양 전지의 제조 방법 | |
| KR101152010B1 (ko) | 태양 전지 모듈 기판 및 태양 전지 모듈 | |
| US9490375B2 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same, and solar cell module | |
| WO2009123149A1 (ja) | 太陽電池素子及び太陽電池モジュール | |
| JP2009130116A (ja) | 素子間配線部材、光電変換素子およびこれらを用いた光電変換素子接続体ならびに光電変換モジュール | |
| KR20050010003A (ko) | 수광 또는 발광용 소자 및 그 제조 방법 | |
| JPWO2009025147A1 (ja) | 裏面接合型太陽電池、配線基板付き裏面接合型太陽電池、太陽電池ストリングおよび太陽電池モジュール | |
| KR20090077529A (ko) | 태양 전지 | |
| JP3436723B2 (ja) | 太陽電池の製造方法及び太陽電池 | |
| JP2015159276A (ja) | 太陽電池素子および太陽電池モジュール | |
| JP2004193337A (ja) | 太陽電池の電極形成方法およびその方法により製造される太陽電池 | |
| KR102197811B1 (ko) | 실리콘 파티클을 포함하는 태양 전지 유닛의 형성 방법, 이를 이용하여 제작되는 태양 전지 유닛 및 이를 포함하는 회로 키트 | |
| JPWO2007144944A1 (ja) | ロッド形半導体デバイス | |
| CN106165120B (zh) | 太阳能电池及太阳能电池的制造方法 | |
| KR101325572B1 (ko) | Ｐｃｂ를 이용한 태양전지 | |
| JP3407131B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2003224289A (ja) | 太陽電池、太陽電池の接続方法、及び太陽電池モジュール | |
| TW202018959A (zh) | 切片太陽能電池及其製造方法及太陽能電池模組 | |
| JP3849907B2 (ja) | 太陽電池およびその製造方法 | |
| JP3696757B2 (ja) | 太陽電池の接続方法および接続金具ならびに太陽電池モジュール | |
| JP2002134766A (ja) | 太陽電池の製造方法および太陽電池 | |
| JP5512221B2 (ja) | 太陽電池モジュール及びその製造方法 | |
| WO2018207312A1 (ja) | 太陽電池セルおよび太陽電池セルの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AMND | Amendment | ||
| AMND | Amendment | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |