KR20090017760A - Substrate of solar cell and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유기기판을 하부기판으로 사용하여 상기 유기기판 상부에 임프린팅 기법으로 피라미드 형상의 요철구조를 프린팅하여 형성함으로써 제조 공정을 단순화시킬 수 있으며, 실리콘 기판보다 상대적으로 저렴한 유기기판을 사용함으로써 재료비를 절감시킬 수 있는 태양전지의 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention can simplify the manufacturing process by printing a pyramid-shaped concave-convex structure by imprinting the upper part of the organic substrate using an organic substrate as a lower substrate, material costs by using an organic substrate relatively cheaper than a silicon substrate It relates to a substrate and a method of manufacturing the solar cell that can reduce the.
일반적으로, 태양전지의 발전원리는 적당한 에너지를 갖는 광이 단결정 실리콘 또는 비결정 실리콘 반도체층에 입사되면 입사된 광과 상기 반도체층과의 상호작용에 의해 전자와 정공이 발생되고, 상기 반도체층 중 PN 접합에 따른 전계가 있을 경우 전자와 정공이 각기 n형 반도체층과 p형 반도체층에 확산하게 되며 이때 양 전극을 결선함으로써 전력을 생산할 수 있게 된다.In general, the principle of power generation of a solar cell is that when light having an appropriate energy is incident on a single crystal silicon or amorphous silicon semiconductor layer, electrons and holes are generated by the interaction of the incident light with the semiconductor layer. When there is an electric field due to the junction, electrons and holes are diffused into the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer, respectively, and power can be produced by connecting both electrodes.
이와 같은 발전원리의 태양전지를 소형배터리로 제작하여 휴대용 소형전자제품의 전원으로 적용하여 왔는데, 최근 전자 및 반도체 기술 등이 급격히 진보됨에 따라 태양전지의 특성향상과 비용절감을 중심으로 활발한 연구개발이 이루어져 왔다.The solar cell of the power generation principle has been manufactured as a small battery and applied as a power source for portable small electronic products. Recently, with the rapid advance of electronic and semiconductor technology, active research and development is focused on the improvement of solar cell characteristics and cost reduction. Has been made.
이하, 관련도면을 참조하여 실리콘 기판을 이용한 태양전지의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a solar cell using a silicon substrate will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 3은 종래 기술에 의한 태양전지의 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정단면도이다.1 to 3 are process cross-sectional views sequentially showing a method of manufacturing a solar cell according to the prior art.
먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, n형 단결정 실리콘 기판(1)을 준비한다. 그런 다음, 상기 준비된 단결정 실리콘 기판(1) 표면에 에칭 공정을 진행한다. 이때, 상기 단결정 실리콘 기판 표면(1)에 진행하는 에칭 공정은 알칼리 에칭 공정을 진행하는 것이 바람직하다.First, as shown in FIG. 1, the n type single
상기 에칭 공정을 진행한 후 이를 세척하게 되면, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 단결정 실리콘 기판(1) 상하부의 노출된 면에 피라미드 구조의 요철이 형성된다.When the etching process is performed and then cleaned, as shown in FIG. 2, pyramidal irregularities are formed on exposed surfaces of upper and lower portions of the single
이렇게 피라미드 구조의 요철이 형성된 단결정 실리콘 기판(1) 상부에, 도 3에 도시한 바와 같이, i형 실리콘 반도체층(2)을 형성한다. 그리고, 상기 i형 실리콘 반도체층(2) 상에 상기 i형 실리콘 반도체층(2)의 표면부에 전기저항을 저하시킨 불순물을 포함하는 플라즈마 공정을 진행하여 저저항화된 제1 p형 실리콘 반도체층(3)을 형성한다.As shown in FIG. 3, the i-type silicon semiconductor layer 2 is formed on the single
상기 제1 p형 실리콘 반도체층(3)을 형성한 다음, 상기 제1 p형 실리콘 반도 체층(3) 상에 플라즈마 CVD(Plasma Chemical Vapor Deposition) 공정을 진행하여 제2 p형 실리콘 반도체층(4)을 형성한다.After the first p-type silicon semiconductor layer 3 is formed, a plasma chemical vapor deposition (CVD) process is performed on the first p-type silicon semiconductor layer 3 to form a second p-type silicon semiconductor layer 4. ).
상기 형성된 제2 p형 실리콘 반도체층(4) 상에 ITO(Indium Tin Oxide)의 투광성 도전막인 상부전극(5)을 형성한다. 이때, 상기 상부전극(5)을 600Å 내지 1500Å 범위의 두께로 형성한다. 또한, 상기 상부전극(5)이 형성된 실리콘 기판(1)의 하부에 알류미늄(Al)으로 이루어진 이면전극(6)을 형성한다.An upper electrode 5, which is a transparent conductive film of indium tin oxide (ITO), is formed on the formed second p-type silicon semiconductor layer 4. In this case, the upper electrode 5 is formed to a thickness in the range of 600 kV to 1500 kV. In addition, a
이와 같은 공정을 통하여 종래 기술에 의한 태양전지는 실리콘 기판(1)을 중심으로 이의 하부에는 이면전극(6)이 형성되고 상부에는 i형 실리콘 반도체층(2), 제1 및 제2 실리콘 반도체층(3, 4)과 상부전극(5)이 순차적으로 적층 형성되어 외부로부터 입사되는 빛에 의해 전력을 생성할 수 있다.Through such a process, the solar cell according to the related art has a
그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의한 태양전지의 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the manufacturing method of the solar cell according to the prior art as described above has the following problems.
종래 기술에 의한 태양전지의 제조방법은 태양전지의 기판으로 단결정 실리콘 기판을 사용한다. 이때 상기 단결정 실리콘 기판 상부에 빛의 입사율을 높이기 위하여 요철구조를 형성하는데 상기 단결정 실리콘 기판은 이를 형성하기 위하여 불산 등을 이용한 에칭 공정을 진행하게 된다.The solar cell manufacturing method according to the prior art uses a single crystal silicon substrate as a substrate of the solar cell. In this case, an uneven structure is formed to increase the incident rate of light on the single crystal silicon substrate, and the single crystal silicon substrate is subjected to an etching process using hydrofluoric acid or the like to form it.
이러한 요철 구조를 형성하기 위하여 진행되는 에칭 공정을 최근 그 사용빈도가 높은 플라스틱 등의 기판에 적용할 경우 상기 플라스틱 기판이 에칭 공정 중 녹는 현상이 발생되어 태양전지의 불량이 발생함에 따라 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다.When the etching process that is performed to form such an uneven structure is recently applied to a substrate such as a plastic having a high frequency of use, the plastic substrate may be melted during the etching process, resulting in a poor reliability of the solar cell. There was this.
또한, 점차적으로 태양전지의 생산 비용을 절감하는 추세에 재료비가 높은 단결정 실리콘 기판을 사용함으로써 태양전지의 생산 단가가 상승하여 태양전지의 가격이 상승하는 문제점이 있었다.In addition, there is a problem in that the production cost of the solar cell increases by using a single crystal silicon substrate having a high material cost in order to gradually reduce the production cost of the solar cell, thereby increasing the price of the solar cell.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 유기기판을 태양전지의 기판으로 사용하여 상기 유기기판 상부에 임프린팅 기법으로 피라미드 형상의 요철구조를 프린팅하여 형성함으로써 제조 공정을 단순화시킬 수 있으며, 태 양전지의 기판으로 실리콘 기판보다 상대적으로 저렴한 유기기판을 사용함으로써 재료비를 절감시킬 수 있는 태양전지의 기판 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, by using an organic substrate as a substrate of a solar cell by forming a pyramidal concave-convex structure by the imprinting method on the organic substrate, it can simplify the manufacturing process, It is an object of the present invention to provide a substrate for a solar cell and a method of manufacturing the same, which can reduce material costs by using an organic substrate which is relatively inexpensive than a silicon substrate as a substrate of a positive battery.
본 발명에 따른 태양전지의 기판 제조방법은, 유기기판을 준비하는 단계; 하단부에 요철이 형성된 툴포일을 준비하는 단계; 상기 유기기판 상에 상기 툴포일을 위치시킨 후 상기 툴포일에 압력을 가하여 상기 유기기판 상에 툴포일을 압착시키는 단계; 및 상기 유기기판 상의 툴포일을 분리하여 상기 유기기판 상부에 요철을 형성하는 단계;를 포함하여 상기 유기기판 상부에 임프린팅 기법으로 피라미드 형상의 요철구조를 프린팅하여 형성함으로써 제조 공정을 단순화시킬 수 있으며, 실리콘 기판보다 상대적으로 저렴한 유기기판을 사용함으로써 재료비를 절감시킬 수 있는 효과를 창출할 수 있다.Substrate manufacturing method of a solar cell according to the present invention comprises the steps of preparing an organic substrate; Preparing a tool foil having irregularities formed at a lower end thereof; Placing the tool foil on the organic substrate and compressing the tool foil on the organic substrate by applying pressure to the tool foil; And separating the tool foil on the organic substrate to form irregularities on the organic substrate. The manufacturing process may be simplified by printing a pyramid-shaped irregular structure on the organic substrate by imprinting. In addition, the use of organic substrates, which are relatively cheaper than silicon substrates, can reduce the cost of materials.
이때, 상기 유기기판 상부에 형성된 요철은 피라미드 또는 사다리꼴 형상이고, 상기 유기기판은 열경화 또는 UV 경화가 가능한 유기필름인 것을 특징으로 한다.At this time, the irregularities formed on the organic substrate is a pyramid or trapezoidal shape, the organic substrate is characterized in that the organic film capable of thermosetting or UV curing.
또한, 상기 툴포일은 상기 유기기판보다 녹는점이 높은 물질을 사용하여 제조하는데 이때 상기 툴포일로써 금속 시트 또는 웨이퍼를 사용하며, 상기 툴포일로 사용되는 웨이퍼는 에칭 공정을 진행하여 웨이퍼 표면에 요철이 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the tool foil is manufactured using a material having a higher melting point than that of the organic substrate. In this case, a metal sheet or a wafer is used as the tool foil, and the wafer used as the tool foil undergoes an etching process, thereby providing irregularities on the wafer surface. Characterized in that formed.
한편, 상기 제조된 태양전지의 기판을 이용한 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지 제조방법은, 유기기판과 하단부에 요철이 형성된 툴포일을 준비하는 단 계; 상기 유기기판 상에 상기 툴포일을 위치시킨 후 상기 툴포일에 압력을 가하여 상기 유기기판 상에 툴포일을 압착시키는 단계; 상기 유기기판 상의 툴포일을 분리하여 상기 유기기판 상부에 요철을 형성하는 단계; 상기 요철이 형성된 유기기판 상에 하부전극을 형성하는 단계; 상기 하부전극 상에 n형 실리콘층, i형 실리콘층, p형 실리콘층을 순차적으로 형성하여 pin 접합층을 형성하는 단계; 및 상기 pin 접합층 상에 상부전극을 형성하는 단계;를 포함한다.On the other hand, the solar cell manufacturing method according to the first embodiment of the present invention using the substrate of the solar cell is prepared, comprising the steps of preparing a tool foil having an uneven portion formed on the organic substrate and the lower end; Placing the tool foil on the organic substrate and compressing the tool foil on the organic substrate by applying pressure to the tool foil; Separating the tool foil on the organic substrate to form irregularities on the organic substrate; Forming a lower electrode on the uneven substrate; Forming a pin junction layer by sequentially forming an n-type silicon layer, an i-type silicon layer, and a p-type silicon layer on the lower electrode; And forming an upper electrode on the pin bonding layer.
이때, 상기 유기기판 상부에 형성된 요철은 피라미드 또는 사다리꼴 형상이며, 상기 유기기판은 열경화 또는 UV 경화가 가능한 유기필름인 것을 특징으로 한다.At this time, the irregularities formed on the organic substrate is a pyramid or trapezoidal shape, the organic substrate is characterized in that the organic film capable of thermosetting or UV curing.
또한, 상기 툴포일은 상기 유기기판보다 녹는점이 높은 물질인 금속 시트 또는 웨이퍼를 사용하는데, 상기 툴포일로써 웨이퍼를 사용할 경우 상기 웨이퍼는 에칭 공정을 진행하여 웨이퍼 표면에 요철이 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the tool foil uses a metal sheet or a wafer having a higher melting point than the organic substrate. When the wafer is used as the tool foil, the wafer is subjected to an etching process, characterized in that irregularities are formed on the surface of the wafer.
그리고, 상기 pin 접합층은 CuInGaSe 또는 CdTe 화합물 반도체층인 것을 특징으로 하며, 상기 하부전극은 알루미늄 또는 은을 사용하고, 상기 상부전극은 투명한 ITO 전극을 사용하여 형성한다. 특히, 상기 상부전극 상에 반사방지막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The pin junction layer may be a CuInGaSe or CdTe compound semiconductor layer. The lower electrode may be formed of aluminum or silver, and the upper electrode may be formed of a transparent ITO electrode. In particular, the method may further include forming an anti-reflection film on the upper electrode.
아울러, 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지는, 상기 태양전지의 기판 제조방법에 의해 제작되어 상부에 요철이 형성된 유기기판; 상기 유기기판 상에 형성된 하부전극; 상기 하부전극 상에 n형 실리콘층, i형 실리콘층 및 p형 실리콘층이 순차적으로 형성된 pin 접합층; 및 상기 pin 접합층 상에 형성된 상부전극;을 포함 한다.In addition, the solar cell according to the first embodiment of the present invention, the organic substrate is produced by the substrate manufacturing method of the solar cell is formed with irregularities on the top; A lower electrode formed on the organic substrate; A pin junction layer in which an n-type silicon layer, an i-type silicon layer, and a p-type silicon layer are sequentially formed on the lower electrode; And an upper electrode formed on the pin bonding layer.
그리고, 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지 제조방법은, 유기기판과 하단부에 요철이 형성된 툴포일을 준비하는 단계; 상기 유기기판 상에 상기 툴포일을 위치시킨 후 상기 툴포일에 압력을 가하여 상기 유기기판 상에 툴포일을 압착시키는 단계; 상기 유기기판 상의 툴포일을 분리하여 상기 유기기판 상부에 요철을 형성하는 단계; 상기 요철이 형성된 유기기판 상에 하부전극을 형성하는 단계; 상기 하부전극 상에 미정질의 n형 실리콘층, i형 실리콘층, p형 실리콘층을 순차적으로 형성하여 미정질 pin 접합층을 형성하는 단계; 상기 미정질 pin 접합층 상에 비정질의 n형 실리콘층, i형 실리콘층, p형 실리콘층을 순차적으로 형성하여 비정질 pin 접합층을 형성하는 단계; 및 상기 비정질 pin 접합층 상에 상부전극을 형성하는 단계;를 포함한다.In addition, the solar cell manufacturing method according to the second embodiment of the present invention comprises the steps of preparing a tool foil having an uneven portion formed on the organic substrate and the lower end; Placing the tool foil on the organic substrate and compressing the tool foil on the organic substrate by applying pressure to the tool foil; Separating the tool foil on the organic substrate to form irregularities on the organic substrate; Forming a lower electrode on the uneven substrate; Sequentially forming a microcrystalline n-type silicon layer, an i-type silicon layer, and a p-type silicon layer on the lower electrode to form a microcrystalline pin junction layer; Sequentially forming an amorphous n-type silicon layer, an i-type silicon layer, and a p-type silicon layer on the amorphous pin bonding layer to form an amorphous pin bonding layer; And forming an upper electrode on the amorphous pin bonding layer.
이때, 상기 미정질 pin 접합층을 형성하는 단계 이전에 상기 비정질 pin 접합층을 형성하는 것을 특징으로 하며, 상기 상부전극 상에 반사방지막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In this case, the amorphous pin bonding layer is formed before the forming of the microcrystalline pin bonding layer, and further comprising the step of forming an anti-reflection film on the upper electrode.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지는, 청구항 제1항에 기재된 태양전지 기판의 제조방법에 의해 제작되어 상부에 요철이 형성된 유기기판; 상기 유기기판 상에 형성된 하부전극; 상기 하부전극 상에 미정질의 n형 실리콘층, i형 실리콘층 및 p형 실리콘층이 순차적으로 형성된 미정질 pin 접합층; 상기 미정질 pin 접합층 상에 비정질의 n형 실리콘층, i형 실리콘층 및 p형 실리콘이 순차적으로 형성된 비정질 pin 접합층; 및 상기 비정질 pin 접합층 상에 형성된 상부전극;을 포 함한다.In addition, the solar cell according to the second embodiment of the present invention, the organic substrate is produced by the manufacturing method of the solar cell substrate according to
이때, 상기 미정질 pin 접합층이 상기 비정질 pin 접합층 상에 형성된 것을 특징으로 하며, 상기 상부전극 상에 형성된 반사반지막을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.At this time, the microcrystalline pin bonding layer is formed on the amorphous pin bonding layer, characterized in that it further comprises a reflective ring film formed on the upper electrode.
본 발명에 따른 태양전지의 기판 및 그 제조방법은, 유기기판을 태양전지의 기판으로 사용하여 상기 유기기판 상부에 임프린팅 기법으로 피라미드 형상의 요철구조를 프린팅하여 형성함으로써 제조 공정을 단순화시킬 수 있는 효과가 있다.In the solar cell substrate and the method for manufacturing the same according to the present invention, an organic substrate is used as the substrate of the solar cell, and the pyramidal irregularities are formed on the organic substrate by imprinting, thereby simplifying the manufacturing process. It works.
아울러, 태양전지의 기판으로 실리콘 기판보다 상대적으로 저렴한 유기기판을 사용함으로써 재료비를 절감시킬 수 있으며, 롤투롤 공정의 적용이 가능해 짐으로써 공정을 단순화시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, by using an organic substrate that is relatively inexpensive than a silicon substrate as a substrate of the solar cell, it is possible to reduce the material cost, it is possible to apply the roll-to-roll process has the advantage of simplifying the process.
본 발명에 따른 태양전지의 기판 및 그 제조방법과 이에 의해 제조된 태양전지에 대한 구체적인 구성과 제조방법 및 그 효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.Substrate of the solar cell according to the present invention, a method for manufacturing the same and the specific configuration, manufacturing method and effects of the solar cell manufactured by the same according to the following detailed description with reference to the drawings showing preferred embodiments of the present invention Will be clearly understood.
태양전지의 기판 및 그 제조방법Substrate of solar cell and manufacturing method thereof
이하, 관련도면을 참조하여 본 발명에 따른 태양전지의 기판 및 그 제조방법에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a substrate and a method of manufacturing the solar cell according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 태양전지 및 이의 기판 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정단면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 태양전지의 기판 상부에 형성되는 요철의 변형예를 나타낸 단면도이다.4 to 6 are process cross-sectional views sequentially showing a solar cell and a substrate manufacturing method thereof according to the present invention, Figure 7 is a cross-sectional view showing a modification of the irregularities formed on the substrate of the solar cell according to the present invention.
우선, 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 태양전지의 기판 제조방법은, 유기기판(110)과 툴포일(Tool Foil: 101)을 준비한다. 이때, 상기 유기기판(110)은 열경화 또는 UV 경화가 가능한 유기필름으로써 주로 폴리머 계열의 물질인 것이 바람직하다.First, as shown in FIG. 4, in the method for manufacturing a substrate of a solar cell according to the present invention, an
또한, 상기 툴포일(101)은 상기 유기기판(110)보다 녹는점이 높은 물질을 사용하는데 이러한 물질로써 금속 시트 또는 웨이퍼를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 툴포일(101)을 웨이퍼로 사용하는 경우 상기 웨이퍼에 에칭 공정을 진행하여 표면에 요철구조를 형성할 수 있다. 한편, 상기 툴포일(101)을 상기 유기기판(110)보다 녹는점이 높은 물질을 사용하는 이유는, 후속하는 공정에서 상기 툴포일(101)에 압력을 가해 유기기판(110)에 압착시킬 경우 상기 유기기판(110)을 변형시키기 위해 일정온도의 열을 가하게 되는데 이때 상기 툴포일(101)의 외형이 변하지 않게 하기 위해서 상기 툴포일(101)을 유기기판(110)보다 녹는점이 높은 물질을 사용하게 된다.In addition, the
특히, 상기 툴포일(101)의 형상은 상기 유기기판(110)과 마주하지 않는 면이 평평한 면으로 이루어지고, 상기 유기기판(110)과 마주하는 면에는 도시한 'A'와 같이 다수의 피라미드 구조의 요철이 형성되어 있다. 이때, 상기 툴포일(101)의 유기기판(110)과 마주하는 면에 형성된 요철은 일정한 패턴을 가지고 반복적으로 형성된 것뿐만 아니라 그 요철 구조만 유사하고 크기 및 이웃하는 요철과의 이격 거리가 모두 동일하지 않아도 된다.In particular, the shape of the
상기 준비된 유기기판(110)을 하부에 위치시키고 상기 유기기판(110) 상부에 상기 툴포일(101)을 위치시키는데 상기 툴포일(101)은 요철이 상기 유기기판(110)과 마주하도록 위치시킨다.The prepared
상기 툴포일(101)을 유기기판(110) 상부에 위치시킨 후, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 툴포일(101)에 압력을 가하여 상기 유기기판(110)과 완전 밀착되도록 가압함과 동시에 일정온도의 열을 가하는 임프린팅(Imprinting) 공정을 진행한다. 이때, 상기 유기기판(110)은 상기 열에 의해 완전히 경화된 상태 이전 상태를 유지하여 상기 툴포일(101)의 요철 구조가 그대로 상기 유기기판(110)에 프린팅되도록 한다.After placing the
상기 임프린팅 공정이 완료된 후, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 툴포일(101)을 유기기판(110) 상에서 분리하여 상기 유기기판(110) 상부에 도시한 'B'와 같이 피라미드 구조의 요철을 형성한다.After the imprinting process is completed, as shown in FIG. 6, the
이때, 본 발명에 따른 태양전지의 기판 상부에 형성되는 요철의 변형예를 나타낸 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 툴포일(101)에 형성되는 요철은 상기 도 4에 도시된 'A'의 피라미드 구조 이외에 'C'와 같이 사다리꼴 구조로 형성할 수 있으며 이때 형성된 유기기판(110)의 요철은 도시한 'D'와 같이 상기 'C'와 180° 반전된 사다리꼴 구조로 형성된다.At this time, as shown in Figure 7 showing a modification of the irregularities formed on the substrate of the solar cell according to the present invention, the irregularities formed in the
이와 같이, 본 발명에 따른 태양전지의 기판은 종래 생산비가 높은 실리콘 기판을 사용하여 형성하는 태양전지의 기판과 비교하여 볼 때, 생산비가 낮은 폴리머 계열의 유기기판(110)을 사용하여 태양전지의 기판을 생산함으로써 생산단가를 낮출 수 있는 이점이 있다.As described above, the substrate of the solar cell according to the present invention is compared with the substrate of the solar cell formed by using a silicon substrate having a high production cost in the prior art. Producing a substrate has the advantage of lowering the production cost.
또한, 본 발명에 따른 태양전지의 기판은 완전히 경화되기 이전 상태의 유기기판을 사전에 피라미드 또는 사다리꼴 구조의 요철이 형성된 툴포일(101)을 이용하여 가압하는 임프린팅 공정을 진행함으로써 생산 공정을 단축시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the substrate of the solar cell according to the present invention shortens the production process by performing an imprinting process for pressing the organic substrate in the state before it is completely cured by using a
아울러, 상기 유기기판(110)은 유연한 성질을 갖고 있기 때문에 롤(roll) 형상으로 감을 수 있어 롤투롤(roll to roll) 공정을 이용하여 감음과 동시에 임프린팅 공정을 진행할 수 있게 됨에 따라 공정을 단순화시킬 수 있으며, 공정시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, since the
태양전지Solar cell
이하, 상기와 같은 제조방법에 의해 제조된 태양전지의 기판을 이용한 태양전지 및 그 제조방법에 대하여 관련도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 아래와 같다.Hereinafter, a solar cell using the substrate of the solar cell manufactured by the manufacturing method as described above and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지를 나타낸 단면도이다.8 is a cross-sectional view showing a solar cell according to a first embodiment of the present invention.
우선, 도 8에 도시한 바와 같이, 앞서 설명한 본 발명의 태양전지의 기판 제 조방법에 의해 제조된 유기기판(110) 상에 도전성 물질로 이루어진 하부전극(120)을 형성한다. 이때, 상기 하부전극(120)으로는 알루미늄(Al) 또는 은(Ag) 등과 같은 도전성의 물질 중 선택된 어느 하나의 물질을 사용하여 형성하는 것이 바람직하며, 이렇게 형성된 하부전극(120)은 상기 유기기판(110) 상부에 형성된 요철 구조(B)와 동일한 구조로 유기기판(110) 상부에 적층 형성한다.First, as shown in FIG. 8, the
상기 하부전극(120)을 형성한 후, 상기 하부전극(120) 상에 n형 실리콘층(130a)을 형성한다. 상기 n형 실리콘층(130a)은 인(P:Phosphorous), 질소(N:Nitrogen) 등과 같이 n형의 불순물이 도핑(doping)된 층이다.After the
또한, 상기 n형 실리콘층(130a) 상에 i형 실리콘층(130b)을 형성한다. 이때, 상기 i형 실리콘층(130b)은 불순물을 포함하지 않는 층인 유전체층으로 형성하는 것이 바람직하다.In addition, an i-
상기 i형 실리콘층(130b) 상에 p형 실리콘층(130c)을 형성하는데, 상기 p형 실리콘층(130c)은 붕소(boron) 등의 제3족 원소인 p형 불순물이 도핑된 층이다. 이렇게 형성된 n형, i형 및 p형 실리콘층(130a, 130b, 130c)은 pin 접합층(130)으로써 상기 pin 접합층(130)은 플라즈마 CVD 공정 또는 유도결합형 플라즈마 CVD 공정등의 CVD 공정을 통하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 pin 접합층(130)은 CuInGaSe 또는 CdTe 화합물 반도체층으로 형성할 수 있다.A p-
이렇게 형성된 pin 접합층(130)은 외부로부터 입사되는 빛과 상호작용에 의해 전자와 정공이 발생되고, 상기 전자는 n형 실리콘층(130a)으로 상기 정공은 p형 실리콘층(130c)으로 각기 확산하게 된다. 이때, 상기 n형 실리콘층(130a)와 p형 실 리콘층(130c)을 결선하게 되면 상기 전자 및 정공의 이동에 의해 전력이 생성되게 된다.The
특히, 상기와 같이 피라미드 또는 사다리꼴 구조의 요철에 의해 상기 태양전지의 표면적이 평평한 면일 경우보다 넓어지게 되면 평평한 면일 경우보다 더 많은 전력을 생성할 수 있는 효과가 있다.In particular, when the surface area of the solar cell is wider than the flat surface by the unevenness of the pyramid or trapezoidal structure as described above, there is an effect that can generate more power than the flat surface.
이와 같은 역할을 하는 pin 접합층(130)을 상기 하부전극(120) 상에 형성한 후, 상기 pin 접합층(130) 상에 전도성 물질의 상부전극(140)을 형성한다. 이때, 상기 상부전극(140)은 외부로부터 입사되는 빛을 상기 pin 접합층(130)으로 통과시키기 위해 투명 전극을 사용하여 형성하고, 빛을 통과시키기 위해 ITO 전극 사용하여 상부전극(140)을 형성하는 것이 바람직하며, 이의 형성은 스퍼터링(spattering) 공정 또는 진공증착법을 이용할 수 있다.After forming the
한편, 상기 상부전극(140) 상에 외부로부터 입사된 빛이 상기 하부전극(120)에 의해 반사되어 외부로 방출되는 것을 방지하기 위한 반사방지막(미도시함)을 더 형성할 수 있다. 이때, 상기 반사방지막은 상기 하부전극(120)에 의해 반사되어 외부로 방출되는 빛을 차단할 수 있게 됨으로써 전력생성의 효율을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.Meanwhile, an anti-reflection film (not shown) may be further formed on the
상기와 같은 제조방법에 의해 제조된 본 발명에 따른 태양전지는, 상부에 피라미드 또는 사다리꼴 구조의 요철이 형성된 유기기판(110)과, 상기 유기기판(110) 상에 형성된 하부전극(120)과, 상기 하부전극(120) 상에 n형 실리콘층(130a)과 i형 실리콘층(130b) 및 p형 실리콘층(130c)이 순차적으로 적층 형성된 pin 접합층(130) 과 상기 pin 접합층(130) 상에 형성된 전도성의 투명전극인 상부전극(140)으로 구성된다.The solar cell according to the present invention manufactured by the manufacturing method as described above, the
본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지 및 그 제조방법은, 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지를 나타낸 단면도인 도 9에 도시한 바와 같이, 앞서 설명한 본 발명의 태양전지의 기판 제조방법에 의해 제조된 유기기판(110) 상에 도전성 물질로 이루어진 하부전극(120)을 형성한다. A solar cell and a method of manufacturing the same according to the second embodiment of the present invention, as shown in Figure 9 which is a cross-sectional view showing a solar cell according to a second embodiment of the present invention, the substrate manufacturing of the solar cell of the present invention described above A
상기 하부전극(120)을 형성한 후, 상기 하부전극(120) 상에 미정질(Micro crystalline)의 n형, i형 및 p형 실리콘층(131a, 131b, 131c)을 순차적으로 형성하여 미정질 pin 접합층(131)을 형성한다.After the
상기 형성된 미정질 pin 접합층(131) 상에 비정질(amorphous)의 n형, i형 및 p형 실리콘층(132a, 132b, 132c)을 순차적으로 형성하여 비정질 pin 접합층(132)을 형성한다.Amorphous n-type, i-type, and p-
이렇게 형성된 비정질 pin 접합층(132)은 외부로부터 입사되는 빛 중 1.7 ev(electronvolt)의 단파장을 갖는 빛에 영향을 받고 상기 미정질 pin 접합층(131)은 외부로부터 입사되는 빛 중 1.1 EV의 장파장을 갖는 빛에 영향을 받아 전자와 정공이 발생되고, 상기 발생된 전자 및 정공의 이동에 의해 전력이 생성되게 됨으로써 하나의 pin 접합층(130)만을 형성한 태양전지보다 더 높은 효율을 창출할 수 있는 이점이 있다.The amorphous
한편, 상기 미정질 pin 접합층(131)과 비정질 pin 접합층(132)의 형성 순서 는 서로 반대로 하여 비정질 pin 접합층(132) 상에 미정질 pin 접합층(131)을 형성할 수 있다.The micro
이와 같은 역할을 하는 미정질 pin 접합층(131) 또는 비정질 pin 접합층(132) 중 상부에 형성되는 접합층 상에 전도성 물질의 상부전극(140)을 형성한다. 이때, 상기 상부전극(140)은 외부로부터 입사되는 빛을 상기 미정질 및 비정질 pin 접합층(131. 132)으로 통과시키기 위해 투명 전극을 사용하여 형성하고, 빛을 통과시키기 위해 ITO 전극 사용하여 상부전극(140)을 형성하는 것이 바람직하며, 이의 형성은 스퍼터링(spattering) 공정 또는 진공증착법을 이용할 수 있다.The
한편, 상기 상부전극(140) 상에 외부로부터 입사된 빛이 상기 하부전극(120)에 의해 반사되어 외부로 방출되는 것을 방지하기 위한 반사방지막(미도시함)을 더 형성할 수 있다. 이때, 상기 반사방지막은 상기 하부전극(120)에 의해 반사되어 외부로 방출되는 빛을 차단할 수 있게 됨으로써 전력생성의 효율을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.Meanwhile, an anti-reflection film (not shown) may be further formed on the
상기와 같은 제조방법에 의해 제조된 본 발명에 따른 태양전지는, 상부에 피라미드 또는 사다리꼴 구조의 요철이 형성된 유기기판(110)과, 상기 유기기판(110) 상에 형성된 하부전극(120)과, 상기 하부전극(120) 상에 미정질의 n형 실리콘층(131a)과 i형 실리콘층(131b) 및 p형 실리콘층(131c)이 순차적으로 적층 형성된 미정질 pin 접합층(131)과 비정질의 n형 실리콘층(132a)과 i형 실리콘층(132b) 및 p형 실리콘층(132c)이 순차적으로 적층 형성된 비정질 pin 접합층(132)과, 상기 비정질 pin 접합층(130) 상에 형성된 전도성의 투명전극인 상부전극(140)으로 구성된 다.The solar cell according to the present invention manufactured by the manufacturing method as described above, the
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for the purpose of illustration, and various substitutions, modifications, and changes within the scope of the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It will be appreciated that such substitutions, changes, and the like should be considered to be within the scope of the following claims.
도 1 내지 도 3은 종래 기술에 의한 태양전지의 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정단면도.1 to 3 are cross-sectional views sequentially showing a method of manufacturing a solar cell according to the prior art.
도 4내지 도 6은 본 발명에 따른 태양전지 및 이의 기판 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정단면도.4 to 6 are process cross-sectional views sequentially showing a solar cell and a substrate manufacturing method thereof according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 태양전지의 기판 상부에 형성되는 요철의 변형예를 나타낸 단면도.7 is a cross-sectional view showing a modification of the irregularities formed on the substrate of the solar cell according to the present invention.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지를 나타낸 단면도이다.8 is a cross-sectional view showing a solar cell according to a first embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지를 나타낸 단면도이다.9 is a cross-sectional view showing a solar cell according to a second embodiment of the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
110 : 유기기판 101 : 툴포일110: organic substrate 101: tool foil
120 : 하부기판 130 : pin 접합층120: lower substrate 130: pin bonding layer
130a : n형 실리콘층 130b : i형 실리콘층130a: n-
130c : p형 실리콘층 140 : 상부전극130c: p-type silicon layer 140: upper electrode
131 : 미정질 pin 접합층 132 : 비정질 pin 접합층131: microcrystalline pin bonding layer 132: amorphous pin bonding layer
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