KR20080052913A - 박막형 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광흡수 면적이 증가되어 효율이 향상된 박막형 태양전지 및 그 제조방법을 개시한다. 본 발명의 방법은 비정질 또는 비결정질 기판을 준비하는 단계; 비정질 또는 비결정질 기판을 소정 형상으로 요철 성형하는 단계; 및 소정 형상으로 요철 성형된 비정질 또는 비결정질 기판에 비정질 실리콘 및 전극층을 성막하여 셀을 형성하는 단계로 구성된다. 여기서, 기판의 재질은 유리, 금속, 수지 중 어느 하나이고, 상기 셀을 성막하는 단계는 p-i-n 구조 또는 p-n 구조의 비정질 실리콘을 성막하는 단계와, 전극을 성막하는 단계, 및 보호층을 성막하는 단계로 이루어진다. 그리고 상기 광흡수층 면적을 증가시키기 위한 기판 형상은, 양각의 곡면형 돔, 음각의 곡면형 오목 홈, 양각의 피라미드형 돔, 음각의 피라미드형 오목 홈, 양각의 자유형 볼록 돔, 음각의 자유형 오목 홈, 엠보싱형, 골과 마루가 곡면인 둥근 기와형, 골과 마루가 삼각인 프리즘형, 마름모 기와형 중 어느 하나이다.
따라서, 본 발명에 따르면 기판의 형상을 다양한 형상으로 요철(texturing) 성형한 후 셀을 성막하여 박막형 태양전지를 제조함으로써 동일한 사이즈에서 상대적으로 광흡수층의 면적을 증가시켜 광효율이 높은 태양전지를 제조할 수 있는 효과가 있다.
태양전지, 광효율, 광흡수층, 박막, 비정질 실리콘, 제조
Description
도 1은 종래의 비정질 실리콘 박막 태양전지의 구조를 도시한 제1 예,
도 2는 종래의 비정질 실리콘 박막 태양전지의 구조를 도시한 제2 예,
도 3은 본 발명에 따른 박막형 태양전지 제조절차를 도시한 순서도,
도 4는 본 발명에 따라 일면이 곡면의 골과 마루가 연속된 요철면으로 된 기판,
도 5는 본 발명에 따라 양면이 곡면의 골과 마루가 연속된 요철면으로 된 기판,
도 6은 도 4에 도시된 기판에 셀을 성막한 예,
도 7은 도 5에 도시된 기판에 셀을 성막한 예,
도 8은 도 4에 도시된 형상의 금속기판에 셀을 성막한 예,
도 9는 도 5에 도시된 형상의 금속기판에 셀을 성막한 예,
도 10은 도 4에 도시된 형상의 유리기판을 사용하면서 빛의 투과방향이 유리기판으로부터 통과할 경우의 예,
도 11은 본 발명에 따라 그리드 전극의 배열을 달리한 구조의 예,
도 12는 본 발명에 따라 일면에 프리즘 모양의 골과 마루가 형성된 기판의 예,
도 13은 본 발명에 따라 양면에 프리즘 모양의 골과 마루가 형성된 기판의 예,
도 14는 도 12에 도시된 기판에 셀을 성막한 예,
도 15는 도 13에 도시된 기판에 셀을 성막한 예.
도 16은 도 12에 도시된 형상의 금속기판에 셀을 성막한 예,
도 17은 도 13에 도시된 형상의 금속기판에 셀을 성막한 예이며,
도 18는 도 12에 도시된 형상의 유리기판을 사용하면서 빛의 투과방향이 유리기판으로부터 통과할 경우의 예,
도 19는 본 발명에 따라 기판의 일면에 곡면형의 볼록 돔이 다수 형성된 예,
도 20은 본 발명에 따라 기판의 일면에 곡면형이 오목 홈이 다수 형성된 예,
도 21는 본 발명에 따라 기판의 일면에 피라미드형의 볼록 돔이 다수 형성된 예,
도 22는 본 발명에 따라 기판의 일면에 피라미드형의 오목 홈이 다수 형성된 예,
도 23은 본 발명에 따른 엠보싱형 기판의 예.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
102,202: 기판 104,204: 금속전극
106,206: n형 비정질 실리콘 108,208: i 비정질 실리콘
110,210: p형 비정질 실리콘 112,212: 투명전극(TCO)
114,214: 그리드 전극 116,118,216,218: 보호 필름
본 발명은 태양전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광흡수 면적이 증가되어 효율이 향상된 박막형 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 태양전지는 p-n접합으로 구성된 다이오드로서, 광흡수층으로 사용되는 물질에 따라 다양한 종류로 구분된다. 광흡수층으로 실리콘을 사용하는 태양전지는 결정질 기판형 태양전지와, 비정질의 박막형 태양전지로 구분된다. 이외에도 CdTe나 CIS(CuInSe2)의 화합물 박막 태양전지, 염료감응 태양전지, 유기 태양전지 등이 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 비정질 실리콘계 박막 태양전지의 예를 도시한 도면이다.
통상 비정질 실리콘(a-Si:H) 박막은 물질 자체의 특성으로 인해 캐리어의 확산거리가 결정계 실리콘 기판에 비해 매우 낮아 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 p형 비정질 실리콘(a-Si:H)과 n형 비정질 실리콘(a-Si:H) 사이에 불순물이 첨가되 지 않은(intrinsic) 비정질 실리콘(a-Si:H) 층을 삽입하여 p-i-n 구조를 갖는다. p-i-n 구조에서는 태양광은 p층을 통해 광흡수층으로 입사되는데, i a-Si:H 광 흡수층은 상하의 높은 도우핑 농도를 갖는 p와 n층에 의해 공핍이 되어 내부에 전기장이 발생되고, 따라서 입사광에 의해 생성된 전자-정공쌍은 확산이 아닌 내부 전기장에 의해 드리프트된다.
그런데 종래의 비정질 실리콘 박막 태양전지는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 단조로운 평판형의 기판이 사용되므로 광효율이 낮은 문제점이 있다.
한편, 현재 가장 많이 사용되는 결정질 기판의 실리콘 태양전지는 광효율이 높으나 실리콘 웨이퍼의 가격이 비싸기 때문에 가격이 높은 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 제1 목적은 결정질 기판이 아닌 비정질 또는 비결정질 기판을 미리 요철모양으로 성형(texturing)하여 비정질이나 다결정, 비정질과 다결정의 혼합형 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은 기판의 표면에 다양한 기하학적 요철면을 형성함으로써 동일 사이즈에서 광흡수 면적을 최대화할 수 있는 개선된 박막 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 비정질 또는 비결정질 기판 을 준비하는 단계; 상기 비정질 또는 비결정질 기판을 소정 형상으로 요철 성형하는 단계; 및 상기 소정 형상으로 요철 성형된 비정질 또는 비결정질 기판에 비정질 실리콘 및 전극층을 성막하여 셀을 형성하는 단계를 포함한다.
여기서 비정질 또는 비결정질 기판의 재질은 유리, 금속, 수지 중 어느 하나이고, 상기 셀을 성막하는 단계는 p-i-n 구조의 비정질 실리콘을 성막하는 단계와, 전극을 성막하는 단계, 및 보호층을 성막하는 단계로 이루어지며, 상기 금속 재질의 기판을 사용할 경우에는 상기 셀을 성막하는 단계에서 금속 전극층 성막을 생략할 수 있는 것이다.
그리고 상기 광흡수층 면적을 증가시키기 위한 비정질 또는 비결정질 기판 형상은, 양각의 곡면형 돔, 음각의 곡면형 오목 홈, 양각의 피라미드형 돔, 음각의 피라미드형 오목 홈, 양각의 자유형 볼록 돔, 음각의 자유형 오목 홈, 엠보싱형, 골과 마루가 곡면인 둥근 기와형, 골과 마루가 삼각인 프리즘형, 마름모 기와형 중 어느 하나이고, 상기 비정질 또는 비결정질 기판을 성형하는 단계는 사출금형을 사용하는 방법, 식각하는 방법, 프레스를 사용하는 방법, 프린팅하는 방법 중 어느 하나를 사용한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 박막 태양전지는 도 3에 도시된 바와 같이, 유리나 금속, 수지 등으로 된 비정질 또는 비결정질 기판을 준비한 후 비정질 또는 비결정질 기판 을 소정 형상으로 요철 성형(texturing)하여 비정질 실리콘 및 전극층을 성막하여 제조된다(S1~S3). 비정질 또는 비결정질 기판의 재질로는 유리, 금속, 수지 등이 가능한데, 금속 기판을 사용할 경우에는 후술하는 바와 같이 셀 성막 과정에서 금속 전극층을 생략할 수 있다. 비정질 또는 비결정질 기판을 요철 성형하는 방법은 사출금형을 사용하는 방법, 식각하는 방법, 프레스를 사용하는 방법, 프린팅하는 방법 등이 가능하고, 셀을 성막하는 과정은 p-i-n 구조의 비정질 실리콘을 성막하는 단계와, 전극을 성막하는 단계, 및 보호층을 성막하는 단계로 이루어진다. 여기서, 비정질 실리콘층은 태양광이 입사되면 전자-정공 쌍이 발생되어 전기흐름을 생성하므로 광흡수층이라고 한다.
광흡수층 면적을 증가시키기 위한 비정질 또는 비결정질 기판의 요철 형상은 매우 다양한데, 본 발명의 실시예에서는 곡면의 골과 곡면의 마루가 연속되어 형성된 모양의 예를 제1 실시예로, 프리즘 형의 골과 마루가 연속된 모양의 예를 제2 실시예로, 오목 혹은 볼록 곡면형 모양의 예를 제3 실시예로, 오목 혹은 볼록 피라미드형을 제4 실시예로, 엠보싱형을 제5 실시예로 구분하여 설명하기로 한다.
[제1 실시예]
도 4는 본 발명에 따라 곡면의 골과 곡면의 마루가 연속된 기와 모양으로 일면에 형성된 비정질 또는 비결정질 기판의 예이고, 도 5는 곡면의 골과 곡면의 마루가 연속된 기와 모양으로 양면에 형성된 비정질 또는 비결정질 기판의 예이다. 도 6은 도 4에 도시된 기판에 셀을 성막한 예이고, 도 7은 도 5에 도시된 기판에 셀을 성막한 예이다. 그리고 도 8은 도 4에 도시된 형상의 금속기판에 셀을 성막한 예이고, 도 9는 도 5에 도시된 형상의 금속기판에 셀을 성막한 예이며, 도 10은 도 4에 도시된 형상의 유리기판을 사용하면서 빛의 투과방향이 유리기판으로부터 통과할 경우의 예이다.
도 6을 참조하면, 수지 또는 유리 기판(102)에서 곡면의 골(102a)과 곡면의 마루(102b)가 연속된 기와형의 요철면에 금속전극(104)을 동일한 형상으로 성막하고, 그 위에 n형 비정질 실리콘(106)과 i형 비정질 실리콘(108), p형 비정질 실리콘(110)을 성막하여 p-i-n구조의 비정질 실리콘(a-Si)층을 형성한다. 이어 p-i-n구조의 비정질 실리콘층 위에 투명전극(TCO: Transparent Conductive Oxide; 112)층을 성막하고, 일정간격으로 그리드 전극(114)을 형성한 후 전면과 후면에 보호필름(116,118)을 성막 또는 부착하여 태양전지 셀을 완성한다. 이때 그리드 전극층의 배열은 가로방향 혹은 세로방향으로 배열할 수 있다.
도 7을 참조하면, 양면에 곡면의 골과 곡면의 마루가 연속된 기와모양이 형성된 비정질 또는 비결정질 기판의 일면에 금속전극(104)을 동일한 형상으로 성막하고, 그 위에 n형 비정질 실리콘(106)과 i형 비정질 실리콘(108), p형 비정질 실리콘(110)을 성막하여 p-i-n구조의 비정질 실리콘(a-Si)층을 형성한다. 이어 p-i-n구조의 비정질 실리콘층 위에 투명전극(TCO: Transparent Conductive Oxide; 112)층을 성막하고, 일정간격으로 그리드 전극(114)을 형성한 후, 전면과 후면에 보호필름(116,118')을 성막 또는 부착하여 태양전지 셀을 완성한다.
도 8을 참조하면, 금속기판(102")에서 곡면의 골(102a)과 곡면의 마루(102b) 가 연속된 기와형의 요철면에 n형 비정질 실리콘(106)과 i형 비정질 실리콘(108), p형 비정질 실리콘(110)을 바로 성막하여 p-i-n구조의 비정질 실리콘(a-Si)층을 형성한다. 이어 p-i-n구조의 비정질 실리콘층 위에 투명전극(TCO: Transparent Conductive Oxide; 112)층을 성막하고, 일정간격으로 그리드 전극(114)을 형성한 후 전면과 후면에 보호필름(116,118)을 성막 또는 부착하여 태양전지 셀을 완성한다
도 9를 참조하면, 양면에 곡면의 골과 곡면의 마루가 연속된 기와모양이 형성된 금속기판(102''')의 일면에 n형 비정질 실리콘(106)과 i형 비정질 실리콘(108), p형 비정질 실리콘(110)을 성막하여 p-i-n구조의 비정질 실리콘(a-Si)층을 형성한다. 이어 p-i-n구조의 비정질 실리콘층 위에 투명전극(TCO: Transparent Conductive Oxide; 112)층을 성막하고, 일정간격으로 그리드 전극(114)을 형성한 후 전면과 후면에 보호필름(116,118')을 성막 또는 부착하여 태양전지 셀을 완성한다.
도 10을 참조하면, 유리기판(102)에서 곡면의 골(102a)과 곡면의 마루(102b)가 연속된 기와형의 요철면에 투명전극(TCO:112)을 동일한 형상으로 성막하고, 그 위에 p형 비정질 실리콘(110)과 i형 비정질 실리콘(108), n형 비정질 실리콘(106)을 성막하여 p-i-n구조의 비정질 실리콘(a-Si)층을 형성한다. 이어 p-i-n구조의 비정질 실리콘층 위에 금속전극(104)층을 성막하고, 전면에 보호필름(116)을 부착하여 태양전지 셀을 완성한다. 이와 같은 구조의 태양전지에서는 유리기판(102)을 통해 빛이 입사되어 i형 비정질 실리콘의 광흡수층에서 전자-정공쌍을 발생시켜 태 양광에 의해 전류의 흐름이 일어나게 된다.
한편, 그리드 전극의 배열은 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이 일정간격을 갖고 세로방향으로 배열될 수도 있고, 도 11에 도시된 바와 같이 일정간격을 갖고 가로방향으로 배열될 수도 있다. 도 11을 참조하면, 보호필름(116)의 아래 층에 가로방향으로 일정 간격을 두고 그리드 전극(114)이 배열되어 있고, 그리드 전극(114) 아래에 TCO층(112) 및 p-i-n층(110,108,106), 금속전극층(104), 기판층(102), 및 보호필름(118)이 위치하고 있다.
이와 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막형 태양전지는 곡면의 골과 곡면의 마루가 연속된 기판 위에 동일한 형상으로 광흡수층이 성형되어 광흡수층의 면적이 증가됨으로써 동일한 사이즈에서 종래보다 광효율을 높일 수 있다.
[제2 실시예]
도 12는 본 발명에 따라 기판의 일면에 프리즘 모양의 골과 마루가 형성된 기판의 예이고, 도 13은 양면에 프리즘 모양의 골과 마루가 형성된 기판의 예이다. 도 14는 도 12에 도시된 기판에 셀을 성막한 예이고, 도 15는 도 13에 도시된 기판에 셀을 성막한 예이다. 그리고 도 16은 도 12에 도시된 형상의 금속기판에 셀을 성막한 예이고, 도 17은 도 13에 도시된 형상의 금속기판에 셀을 성막한 예이며, 도 18은 도 12에 도시된 형상의 유리기판을 사용하면서 빛의 투과방향이 유리기판으로부터 통과할 경우의 예이다.
도 14를 참조하면, 기판(202)에서 프리즘 모양의 골(202a)과 마루(202b)가 연속된 요철면에 금속전극(204)을 동일한 형상으로 성막하고, 그 위에 n형 비정질 실리콘(206)과 i형 비정질 실리콘(208), p형 비정질 실리콘(210)을 성막하여 p-i-n구조의 비정질 실리콘(a-Si)층을 형성한다. 이어 p-i-n구조의 비정질 실리콘층 위에 투명전극(TCO: Transparent Conductive Oxide; 212)층을 성막하고, 일정간격으로 그리드 전극(214)을 형성한 후 전면과 후면에 보호필름(216,218)을 성막 또는 부착하여 태양전지 셀을 완성한다. 이때 그리드 전극(214)의 배열은 일정간격을 갖고 세로방향으로 배열될 수도 있고, 일정간격을 갖고 가로방향으로 배열될 수도 있다.
도 15를 참조하면, 양면에 프리즘 모양의 골과 마루가 연속된 요철면에 금속전극(204)을 동일한 형상으로 성막하고, 그 위에 n형 비정질 실리콘(206)과 i형 비정질 실리콘(208), p형 비정질 실리콘(210)을 성막하여 p-i-n구조의 비정질 실리콘(a-Si)층을 형성한다. 이어 p-i-n구조의 비정질 실리콘층 위에 투명전극(TCO: Transparent Conductive Oxide; 212)층을 성막하고, 일정간격으로 그리드 전극(214)을 형성한 후 전면과 후면에 보호필름(216,218')을 성막 또는 부착하여 태양전지 셀을 완성한다.
도 16을 참조하면, 금속기판(202")에서 프리즘 모양의 골과 마루가 연속된 요철면에 n형 비정질 실리콘(206)과 i형 비정질 실리콘(208), p형 비정질 실리콘(210)을 바로 성막하여 p-i-n구조의 비정질 실리콘(a-Si)층을 형성한다. 이어 p-i-n구조의 비정질 실리콘층 위에 투명전극(TCO: Transparent Conductive Oxide; 212)층을 성막하고, 일정간격으로 그리드 전극(214)을 형성한 후, 전면과 후면에 보호필름(216,218)을 성막 또는 부착하여 태양전지 셀을 완성한다.
도 17을 참조하면, 양면에 프리즘 모양의 골과 마루가 연속된 요철이 형성된 금속기판(202''')의 일면에 n형 비정질 실리콘(206)과 i형 비정질 실리콘(208), p형 비정질 실리콘(210)을 성막하여 p-i-n구조의 비정질 실리콘(a-Si)층을 형성한다. 이어 p-i-n구조의 비정질 실리콘층 위에 투명전극(TCO: Transparent Conductive Oxide; 212)층을 성막하고, 일정간격으로 그리드 전극(214)을 형성한 후, 전면과 후면에 보호름(216,218')을 성막 또는 부착하여 태양전지 셀을 완성한다.
도 18을 참조하면, 유리기판(202)에서 프리즘 모양의 골(202a)과 마루(202b)가 연속된 요철면에 투명전극(TCO:212)을 동일한 형상으로 성막하고, 그 위에 p형 비정질 실리콘(210)과 i형 비정질 실리콘(208), n형 비정질 실리콘(206)을 성막하여 p-i-n구조의 비정질 실리콘(a-Si)층을 형성한다. 이어 p-i-n구조의 비정질 실리콘층 위에 금속전극(204)층을 성막하고, 전면에 보호필름(216)을 성막 또는 부착하여 태양전지 셀을 완성한다. 이와 같은 구조의 태양전지에서는 유리기판(202)을 통해 빛이 입사되어 i형 비정질 실리콘의 광흡수층에서 전자-정공 쌍을 발생시켜 태양광에 의해 전류의 흐름이 일어나게 된다.
이와 같은 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막형 태양전지는 프리즘 모양의 골과 마루가 연속된 기판 위에 동일한 형상으로 광흡수층이 성형되어 광흡수층의 면적이 증가 됨으로써 동일한 사이즈에서 종래보다 광효율을 높일 수 있다.
[제3 실시예]
도 19는 본 발명에 따라 기판의 일면에 볼록한 곡면형의 돔이 다수 형성된 예이고, 도 20은 기판의 일면에 오목한 곡면형의 홈이 다수 형성된 예이다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 기판(302)은 유리, 금속, 수지 등의 재질로 이루어지며, 일면에 볼록한 곡면형 돔(302a)이나 오목한 곡면형 홈(302b)이 일정간격으로 다수 형성되어 있고, 금속기판을 사용할 경우에는 앞서 살펴본 예에서와 같이 셀 성막 과정에서 별도의 금속 전극층을 성막하는 과정을 생략할 수 있다. 특히, 제3 실시예의 구조에서는 이웃하는 곡면형 돔(302a)이나 곡면형 홈(302b) 사이의 간격 d1, d2를 조절하여 밀도를 조절할 수 있으며, 곡면형 돔(302a)이나 홈(302b)의 사이의 빈 공간(304)에도 다른 크기의 돔이나 홈을 등을 채워 더욱 밀도를 향상시킬 수도 있다.
이러한 제3 실시예의 경우도 앞서 제1 및 제2 실시예에서 살펴본 바와 동일한 절차를 거쳐 비정질 실리콘층을 성막함과 아울러 전극을 성막한 후 보호필름으로 태양전지를 보호할 수 있게 되어 있다. 기판(302)의 형상이 다름에 따라 각층의 형상이 다를 뿐 나머지 동작은 모두 동일하므로 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막형 태양전지는 곡면형 돔이나 곡면형 홈에 의해 광흡수층의 면적이 증가 됨으로써 동일한 사이즈에서 종래보다 광효율을 높일 수 있다.
[제4 실시예]
도 21은 본 발명에 따라 기판의 일면에 볼록한 피라미드 형상이 다수 형성된 예이고, 도 22는 기판의 일면에 오목한 피라미드 형상이 다수 형성된 예이다.
도 21 및 도 22를 참조하면, 기판(402)은 유리, 금속, 수지 등의 재질로 이루어지며, 일면에 볼록한 피라미드형 돔(402a)이나 오목한 피라미드형 홈(402b)이 일정간격으로 다수 형성되어 있고, 금속기판을 사용할 경우에는 앞서 살펴본 예에서와 같이 셀 성막 과정에서 별도의 금속 전극층을 성막하는 과정을 생략할 수 있다. 특히, 제4 실시예의 구조에서는 이웃하는 피라미드형 돔(402a)이나 피라미드형 홈(402b) 사이의 간격 d1, d2를 조절하여 밀도를 조절할 수 있으며, 피라미드형 돔(402a)이나 피라미드형 홈(402b)의 사이의 빈 공간(404)에도 다른 크기의 돔이나 홈을 등을 채워 더욱 밀도를 향상시킬 수도 있다.
이러한 제4 실시예의 경우도 앞서 제1 및 제2 실시예에서 살펴본 바와 동일한 절차를 거쳐 비정질 실리콘층을 성막함과 아울러 전극을 성막한 후 보호필름으로 태양전지를 보호할 수 있게 되어 있다. 기판(402)의 형상이 다름에 따라 각층의 형상이 다를 뿐 나머지 동작은 모두 동일하므로 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은 본 발명의 제4 실시예에 따른 박막형 태양전지는 피라미드형 돔이나 피라미드형 홈에 의해 광흡수층의 면적이 증가 됨으로써 동일한 사이즈에서 종래보다 광효율을 높일 수 있다.
[제5 실시예]
도 23은 본 발명에 따라 결정질 기판이 아닌 비정질 또는 비결정질 기판이 엠보싱형으로 성형된 예이다.
도 23을 참조하면, 기판(502)은 유리, 금속, 수지 등의 재질로 이루어지며, 기판의 양면에 엠보싱형으로 요철(502a)이 다수 형성되어 있고, 금속기판을 사용할 경우에는 앞서 살펴본 예에서와 같이 셀 성막 과정에서 별도의 금속 전극층을 성막하는 과정을 생략할 수 있다. 특히, 제5 실시예의 구조에서는 이웃하는 엠보싱형 요철(502a) 사이의 간격 d1, d2를 조절하여 밀도를 조절할 수 있으며, 엠보싱형 요철(502)의 사이의 빈 공간(504)에도 다른 크기의 요철을 채워 더욱 밀도를 향상시킬 수도 있다.
이러한 제5 실시예의 경우도 앞서 제1 및 제2 실시예에서 살펴본 바와 동일한 절차를 거쳐 비정질 실리콘층을 성막함과 아울러 전극을 성막한 후 보호필름으로 태양전지를 보호할 수 있게 되어 있다. 기판(502)의 형상이 다름에 따라 각층의 형상이 다를 뿐 나머지 동작은 모두 동일하므로 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은 본 발명의 제5 실시예에 따른 박막형 태양전지는 엠보싱형의 요철형상에 의해 광흡수층의 면적이 증가 됨으로써 동일한 사이즈에서 종래보다 광효율을 높일 수 있다.
이상의 실시예에서는 광흡수층이 비정질 실리콘으로 된 비정질 실리콘 박막 태양전지를 예로 들어 설명하였으나 본 발명은 이외에도 다결정 실리콘 박막 태양전지, 비정질과 다결정을 혼합한 실리콘 박막 태양전지, CdTe나 CIS(CuInSe2)의 화합물 박막 태양전지, 염료감응 태양전지, 유기 태양전지 등에도 적용될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 결정질 기판이 아닌 비정질 또는 비결정질 기판의 형상을 다양한 형상으로 요철(texturing) 성형한 후 셀을 성막하여 박막형 태양전지를 제조함으로써 동일한 사이즈에서 상대적으로 광흡수층의 면적을 증가시켜 광효율이 높은 태양전지를 제조할 수 있는 효과가 있다. 특히, 본 발명에 따르면 고가의 실리콘 웨이퍼를 사용하지 않고 저가의 유리기판, 수지기판, 금속기판 등을 사용하므로써 태양전지의 제조원가를 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
Claims (12)
- 곡면의 골과 마루가 연속된 요철면을 갖는 비정질 또는 비결정질 기판과, 상기 비정질 또는 비결정질 기판 위에 동일형상으로 성막된 광흡수층과, 상기 광흡수층의 일면 혹은 양면에 성막된 전극층으로 이루어진 박막형 태양전지.
- 피라미드형의 골과 마루가 연속된 요철면을 갖는 비정질 또는 비결정질 기판과, 상기 비정질 또는 비결정질 기판 위에 동일형상으로 성막된 광흡수층과, 상기 광흡수층의 일면 혹은 양면에 성막된 전극층으로 이루어진 박막형 태양전지.
- 곡면형의 볼록한 돔이나 오목한 홈이 다수 형성된 요철면을 갖는 비정질 또는 비결정질 기판과, 상기 비정질 또는 비결정질 기판 위에 동일형상으로 성막된 광흡수층과, 상기 광흡수층의 일면 혹은 양면에 성막된 전극층으로 이루어진 박막형 태양전지.
- 피라미드형의 볼록한 돔이나 오목한 홈이 다수 형성된 요철면을 갖는 비정질 또는 비결정질 기판과, 상기 비정질 또는 비결정질 기판위에 동일 형상으로 성막된 광흡수층과, 상기 광흡수층의 일면 혹은 양면에 성막된 전극층으로 이루어진 박막형 태양전지.
- 엠보싱형의 요철면을 갖는 비정질 또는 비결정질 기판과, 상기 비정질 또는 비결정질 기판 위에 동일 형상으로 성막된 광흡수층과, 상기 광흡수층의 일면 혹은 양면에 성막된 전극층으로 이루어진 박막형 태양전지.
- 자유형의 요철면을 갖는 비정질 또는 비결정질 기판과, 상기 비정질 또는 비결정질 기판 위에 동일 형상으로 성막된 광흡수층과, 상기 광흡수층의 일면 혹은 양면에 성막된 전극층으로 이루어진 박막형 태양전지.
- 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형된 요철 형상의 이웃하는 간격을 조정하여 밀도를 조절할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극층의 그리드 전극은 소정 간격을 두고 가로방향 혹은 세로방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지.
- 비정질 또는 비결정질 기판을 준비하는 단계;상기 비정질 또는 비결정질 기판을 소정 형상으로 요철 성형하는 단계; 및상기 소정 형상으로 요철 성형된 비정질 또는 비결정질 기판에 광흡수층 및 전극층을 성막하여 셀을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 태 양전지 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 비정질 또는 비결정질 기판의 재질은 유리, 금속, 수지 중 어느 하나이고,상기 셀을 성막하는 단계는 p-i-n 구조의 비정질 실리콘을 성막하는 단계와, 전극을 성막하는 단계, 및 보호층을 성막하는 단계로 이루어지며,상기 금속 재질의 기판을 사용할 경우에는 상기 셀을 성막하는 단계에서 금속 전극층 성막을 생략할 수 있는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 광흡수층 면적을 증가시키기 위한 비정질 또는 비결정질 기판 형상은,양각의 곡면형 돔, 음각의 곡면형 오목 홈, 양각의 피라미드형 돔, 음각의 피라미드형 오목 홈, 양각의 자유형 볼록 돔, 음각의 자유형 오목 홈, 엠보싱형, 골과 마루가 곡면인 둥근 기와형, 골과 마루가 삼각인 프리즘형, 마름모 기와형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 비정질 또는 비결정질 기판을 성형하는 단계는사출금형을 사용하는 방법, 식각하는 방법, 프레스를 사용하는 방법, 프린팅하는 방법 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 박막형 태양전지 제조방법.
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