KR20090038186A - Solar cell module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양전지(Solar Cell)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 대면적 태양전지에 관한 것이다. The present invention relates to a solar cell, and more particularly to a large area solar cell.
태양전지는 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치이다. Solar cells are devices that convert light energy into electrical energy using the properties of semiconductors.
태양전지의 구조 및 원리에 대해서 간단히 설명하면, 태양전지는 P(positive)형 반도체와 N(negative)형 반도체를 접합시킨 PN접합 구조를 하고 있으며, 이러한 구조의 태양전지에 태양광이 입사되면, 입사된 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 상기 반도체 내에서 정공(hole)과 전자(electron)가 발생하고, 이때, PN접합에서 발생한 전기장에 의해서 상기 정공(+)는 P형 반도체쪽으로 이동하고 상기 전자(-)는 N형 반도체쪽으로 이동하게 되어 전위가 발생하게 됨으로써 전력을 생산할 수 있게 되는 원리이다. The structure and principle of the solar cell will be briefly described. The solar cell has a PN junction structure in which a P (positive) type semiconductor and a N (negative) type semiconductor are bonded to each other. Holes and electrons are generated in the semiconductor by the energy of the incident solar light. At this time, the holes (+) are moved toward the P-type semiconductor by the electric field generated in the PN junction. Negative (-) is the principle that the electric potential is generated by moving toward the N-type semiconductor to generate power.
이와 같은 태양전지는 기판형 태양전지와 박막형 태양전지로 구분할 수 있다. Such solar cells may be classified into a substrate type solar cell and a thin film type solar cell.
상기 기판형 태양전지는 실리콘과 같은 반도체 물질 자체를 기판으로 이용하 여 태양전지를 제조한 것이다. The substrate type solar cell manufactures a solar cell using a semiconductor material such as silicon as a substrate.
보다 구체적으로, 상기 기판형 태양전지는 단결정실리콘웨이퍼를 이용하여 제조한 경우와 다결정실리콘웨이퍼를 이용하여 제조한 경우가 있다. More specifically, the substrate type solar cell may be manufactured using a single crystal silicon wafer or may be manufactured using a polycrystalline silicon wafer.
상기 단결정실리콘웨이퍼를 이용하여 제조한 기판형 태양전지는 순도가 높고 결정결함밀도가 낮은 고품위의 단결정을 이용하기 때문에 효율이 높은 장점이 있으나 너무 고가이기 때문에 대량생산에는 적합하지 않다. 상기 다결정실리콘웨이퍼를 이용하여 제조한 기판형 태양전지는 상대적으로 저급한 재료와 저가의 공정을 이용하기 때문에 효율은 다소 떨어지지만 생산비가 적게 들어 대량생산에 적합하다. Substrate-type solar cells manufactured using the single crystal silicon wafer have advantages of high efficiency because they use high quality single crystals with high purity and low crystal defect density, but are not suitable for mass production because they are too expensive. The substrate-type solar cell manufactured using the polysilicon wafer is relatively low in efficiency due to the use of relatively low cost materials and low cost processes, but is suitable for mass production due to low production costs.
상기 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체를 형성하여 태양전지를 제조한 것으로서, 얇은 두께로 제조가 가능하고 저가의 재료를 이용하므로 대량생산에 적합하다. The thin-film solar cell is a solar cell manufactured by forming a semiconductor in the form of a thin film on a substrate such as glass, and can be manufactured in a thin thickness and is suitable for mass production because it uses a low-cost material.
한편, 이와 같은 태양전지가 각광을 받게 되면서, 대량생산에 적합하면서 대면적화가 가능한 태양전지가 요구되고 있다. On the other hand, as such solar cells are in the spotlight, solar cells suitable for mass production and capable of large area are demanded.
그러나, 태양전지의 대면적화를 위해서는 상기 기판형 태양전지의 경우 대면적의 실리콘웨이퍼를 제작해야 하는데 그에 대한 어려움이 있고, 상기 박막형 태양전지의 경우도 대형의 증착 장비 등이 필요하게 되어 생산비용이 증가되는 단점이 있다. However, for the large area of the solar cell, a large area silicon wafer must be manufactured in the case of the substrate type solar cell, and the thin film type solar cell also requires a large deposition equipment. There is an increasing disadvantage.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 작은 면적의 실리콘웨이퍼 또는 박막 기판을 적절한 방법으로 모듈화함으로써 대면적의 실리콘웨이퍼 또는 박막 기판을 이용한 대면적의 태양전지와 동일한 효과를 구현할 수 있는 태양전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been devised to solve the above-mentioned conventional problems, and the present invention is the same as that of a large area solar cell using a large area silicon wafer or thin film substrate by modularizing a small area silicon wafer or thin film substrate in an appropriate manner. It is an object of the present invention to provide a solar cell module that can implement the effect.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 상부에서 입사되는 입사광 및 하부에서 반사되는 반사광을 수용하여 전지를 구현하며, 소정의 간격으로 이격 배열된 복수 개의 단위 태양전지; 상기 복수 개의 단위 태양전지의 하부에 형성되어, 상기 복수 개의 단위 태양전지 사이의 이격된 영역으로 입사되는 입사광을 상기 복수 개의 단위 태양전지로 반사시키는 반사판을 포함하여 이루어진 태양전지 모듈을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention implements a battery by receiving incident light incident from the upper side and reflected light reflected from the lower side, and comprising a plurality of unit solar cells spaced at predetermined intervals; It provides a solar cell module formed on the lower portion of the plurality of unit solar cells, including a reflector for reflecting the incident light incident to the spaced area between the plurality of unit solar cells to the plurality of unit solar cells.
상기 반사판은 기판, 상기 기판 상에 소정 간격으로 배열된 돌출구조물, 및 상기 돌출구조물을 포함한 기판 전면에 형성된 반사코팅층으로 이루어질 수 있다. The reflective plate may be formed of a substrate, protrusion structures arranged on the substrate at predetermined intervals, and a reflective coating layer formed on an entire surface of the substrate including the protrusion structures.
상기 복수 개의 단위 태양전지의 상면 및 하면에는 각각 투명한 상면보호필름 및 하면보호필름이 추가로 형성되어 있고, 상기 상면보호필름의 상부에는 투명한 지지체가 추가로 형성될 수 있다. Upper and lower protective films and a lower protective film may be further formed on upper and lower surfaces of the plurality of unit solar cells, and a transparent support may be further formed on the upper protective film.
상기 복수 개의 단위 태양전지 및 상기 반사판은 소정의 거리를 두고 서로 이격되어 형성될 수 있다. The plurality of unit solar cells and the reflector may be spaced apart from each other at a predetermined distance.
상기 복수 개의 단위 태양전지 및 상기 반사판 사이에 간격유지부재가 구비되어, 상기 간격유지부재에 의해 상기 복수 개의 단위 태양전지 및 상기 반사판이 이격되어 형성될 수 있다. A spacing member may be provided between the plurality of unit solar cells and the reflector, and the plurality of unit solar cells and the reflector may be spaced apart from each other by the spacing member.
상기 단위 태양전지는 기판, 상기 기판의 상면에 형성되는 제1박막태양전지, 및 상기 기판의 하면에 형성되는 제2박막태양전지로 이루어질 수 있다. The unit solar cell may include a substrate, a first thin film solar cell formed on an upper surface of the substrate, and a second thin film solar cell formed on a lower surface of the substrate.
상기 제1박막태양전지는 상부에서 하부로 제1전면전극, 제1반도체층, 및 제1후면전극이 차례로 형성되어 이루어지며, 상기 제2박막태양전지는 상부에서 하부로 제2후면전극, 제2반도체층, 및 제2전면전극이 차례로 형성되어 이루어질 수 있다. The first thin film solar cell is formed by sequentially forming a first front electrode, a first semiconductor layer, and a first back electrode from an upper part to a lower part. The second semiconductor layer and the second front electrode may be sequentially formed.
상기 제1반도체층 및 제1후면전극 사이에 제1후면반사층이 추가로 형성되고, 상기 제2반도체층 및 제2후면전극 사이에 제2후면반사층이 추가로 형성될 수 있다. A first back reflection layer may be further formed between the first semiconductor layer and the first back electrode, and a second back reflection layer may be further formed between the second semiconductor layer and the second back electrode.
상기 제1반도체층은 상부에서 하부로 P형 실리콘층, I형 실리콘층, 및 N형 실리콘층이 차례로 형성되어 이루어지며, 상기 제2반도체층은 상부에서 하부로 N형 실리콘층, I형 실리콘층, 및 P형 실리콘층이 차례로 형성되어 이루어질 수 있다. The first semiconductor layer is formed by sequentially forming a P-type silicon layer, an I-type silicon layer, and an N-type silicon layer from top to bottom, and the second semiconductor layer is formed from an N-type silicon layer and an I-type silicon from top to bottom. A layer and a P-type silicon layer may be formed in this order.
상기 단위 태양전지는 PN구조의 반도체 웨이퍼, 및 상기 PN구조의 반도체 웨이퍼의 상부 및 하부에 각각 형성된 전면전극 및 후면전극으로 이루어질 수 있다. The unit solar cell may include a semiconductor wafer having a PN structure, and a front electrode and a rear electrode formed at upper and lower portions of the semiconductor wafer of the PN structure, respectively.
상기 PN구조의 반도체 웨이퍼는 P형 다결정실리콘층, 상기 P형 다결정실리콘층 상면에 형성된 N형 다결정실리콘층, 및 상기 P형 다결정실리콘층 하면에 형성된 P+형 다결정실리콘층으로 이루어질 수 있다. The PN structure semiconductor wafer may be formed of a P-type polycrystalline silicon layer, an N-type polycrystalline silicon layer formed on an upper surface of the P-type polycrystalline silicon layer, and a P + type polycrystalline silicon layer formed on a lower surface of the P-type polycrystalline silicon layer.
상기 PN구조의 반도체 웨이퍼는 N형 다결정실리콘층, 상기 N형 다결정실리콘 층 상면에 형성된 P형 다결정실리콘층, 및 상기 N형 다결정실리콘층 하면에 형성된 N+형 다결정실리콘층으로 이루어질 수 있다. The PN structure semiconductor wafer may include an N-type polycrystalline silicon layer, a P-type polycrystalline silicon layer formed on an upper surface of the N-type polycrystalline silicon layer, and an N + -type polycrystalline silicon layer formed on a lower surface of the N-type polycrystalline silicon layer.
상기 PN구조의 반도체 웨이퍼 및 전면전극 사이에 전면반사방지층이 추가로 형성되고, 상기 PN구조의 반도체 웨이퍼 및 후면전극 사이에 후면반사방지층이 추가로 형성될 수 있다. A front antireflection layer may be further formed between the semiconductor wafer and the front electrode of the PN structure, and a back antireflection layer may be further formed between the semiconductor wafer and the back electrode of the PN structure.
상기와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다. According to the present invention as described above has the following effects.
첫째, 본 발명은 작은 면적의 실리콘웨이퍼 또는 박막 기판으로 복수 개의 단위 태양전지를 형성한 후 상기 복수 개의 단위 태양전지를 배열하여 모듈화함으로써, 대면적화를 위한 공정장비 등을 이용하지 않고도 대면적 태양전지와 동일한 효과를 구현할 수 있다. First, the present invention forms a plurality of unit solar cells with a silicon wafer or a thin film substrate of a small area, and then arranges the plurality of unit solar cells and modulates them, thereby making it possible to use large area solar cells without using process equipment for large area. The same effect as can be achieved.
둘째, 본 발명은 상부에서 입사되는 입사광 및 하부에서 반사되는 반사광 모두를 활용하여 전지를 구현할 수 있도록 단위 태양전지 및 반사판을 구성함으로써, 태양전지의 효율이 상당히 증진된다. Second, the present invention configures the unit solar cell and the reflector plate so that the battery can be implemented by utilizing both incident light incident from the upper part and reflected light reflected from the lower part, the efficiency of the solar cell is significantly improved.
셋째, 본 발명은 단위 태양전지가 소정의 간격으로 이격 배열되기 때문에 이격된 영역에서 가시권이 확보될 수 있어, 건물의 유리창 대용과 같은 다양한 용도로 이용할 수 있다. Third, since the unit solar cells are arranged at predetermined intervals, visibility can be secured in the spaced areas, and thus, the present invention can be used for various purposes such as replacing windows of buildings.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 개략적인 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view of a solar cell module according to an embodiment of the present invention.
도 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈은 복수 개의 단위 태양전지(100), 보호필름(200), 지지체(300) 및 반사판(400)으로 이루어진다. As can be seen in Figure 1, the solar cell module according to an embodiment of the present invention is composed of a plurality of unit
상기 복수 개의 단위 태양전지(100)는 상부에서 입사되는 입사광 및 하부에서 반사되는 반사광 모두를 활용하여 전지를 구현할 수 있도록 구성된다. 이를 위해서, 상기 단위 태양전지(100)는 도 2 또는 도 3과 같은 구성을 갖는 것이 바람직한데, 그에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다. The plurality of unit
상기 복수 개의 단위 태양전지(100)는 상부에서 입사되는 입사광이 하부의 반사판(400)에서 반사될 수 있도록 하기 위해서 소정의 간격으로 이격 배열되어 있다. 즉, 입사광은 상기 복수 개의 단위 태양전지(100)의 상부로 입사됨과 더불어, 상기 복수 개의 단위 태양전지(100) 사이의 이격된 영역을 통해 진행한 후 하부의 반사판(400)에서 반사됨으로써 상기 복수 개의 단위 태양전지(100)의 하부로도 입사되게 된다. 따라서, 상기 복수 개의 단위 태양전지(100) 사이의 이격된 영역이 입사광의 진행통로 역할을 하는 것이다. The plurality of unit
상기 보호필름(200)은 상기 복수 개의 단위 태양전지(100)의 표면을 보호하는 역할을 하는 것으로서, 상기 복수 개의 단위 태양전지(100)의 상면에 형성되는 상면보호필름(210) 및 상기 복수 개의 단위 태양전지(100)의 하면에 형성되는 하면보호필름(230)으로 이루어진다. The
상기 보호필름(200)은 상기 복수 개의 단위 태양전지(100)에 태양광이 원활히 입사될 수 있도록 투명한 재질로 이루어지며, 그 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌/염화 비닐 공중합체, 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌/비닐알코올 공중합체, 염소화 폴리에틸렌, 염소화 폴리프로필렌 등을 들 수 있다The
상기 지지체(300)는 상기 상면보호필름(210)의 상부에 형성되어 태양전지 모듈 전체를 지지하는 역할을 하는 것으로서, 태양광이 상기 복수 개의 단위 태양전지(100)에 원활히 입사될 수 있도록 투명한 재질로 이루어지며, 그 예로는 유리 또는 투명한 플라스틱을 들 수 있다. The
상기 반사판(400)은 상기 복수 개의 단위 태양전지(100)의 하부에 형성되어, 상기 복수 개의 단위 태양전지(100) 사이의 이격된 영역으로 입사되는 입사광을 상기 복수 개의 단위 태양전지(100)로 반사시키는 역할을 하는 것이다. The
상기 반사판(400)은 도 4와 같이 기판(410), 돌출구조물(420), 및 반사코팅층(430)으로 이루어질 수 있다. The
상기 기판(410)은 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다. The
상기 돌출구조물(420)은 상기 기판(410) 상에 소정 간격으로 배열되어 상기 반사판(400)이 엠보싱 구조를 갖도록 하는 역할을 한다. 이와 같이 상기 반사판(400)이 엠보싱 구조로 이루어지면 광이 다양한 각도로 반사될 수 있어 반사효율이 증진될 수 있다. 상기 돌출구조물(420)은 산화물 또는 포토레지스트 등을 스크 린 프린팅법 등을 이용하여 형성할 수 있다. The
상기 반사코팅층(430)은 상기 돌출구조물(420)을 포함한 기판(410) 전면에 형성되어 상기 반사판(400)의 반사효율을 증진시키는 역할을 하는 것이다. 상기 반사코팅층(430)은 알루미늄 또는 은과 같은 금속을 스크린 프린팅법 등을 이용하여 형성할 수 있다. The
상기 복수 개의 단위 태양전지(100)와 상기 반사판(400)은 소정의 거리를 두고 서로 이격되어 있는 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 복수 개의 단위 태양전지(100)와 상기 반사판(400)이 서로 밀접하게 부착되어 있으면, 상기 복수 개의 단위 태양전지(100) 사이의 이격된 영역으로 입사되는 입사광이 상기 반사판(400)에서 반사된 후 상기 복수 개의 단위 태양전지(100)로 원활하게 입사되지 못하게 될 수 있기 때문이다. The plurality of unit
이와 같이, 상기 복수 개의 단위 태양전지(100)와 상기 반사판(400)이 소정의 거리를 두고 서로 이격되도록 하기 위해서, 상기 복수 개의 단위 태양전지(100)와 상기 반사판(400) 사이에 간격유지부재(미도시)가 추가로 형성될 수 있다. 상기 간격유지부재는 광이 투과할 수 있는 투명한 절연물 등을 스크린 프린팅법 등을 이용하여 패턴형성할 수 있다. As such, the space keeping member is disposed between the plurality of unit
이하에서는 전술한 상부에서 입사되는 입사광 및 하부에서 반사되는 반사광 모두를 활용하여 전지를 구현할 수 있는 단위 태양전지(100)에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, the unit
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 태양전지(100)의 개략적인 단면도 이다. 2 is a schematic cross-sectional view of a unit
도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 태양전지(100)는 기판(110), 상기 기판(100)의 상면에 형성되는 제1박막태양전지(120), 및 상기 기판(100)의 하면에 형성되는 제2박막태양전지(130)로 이루어진다. As can be seen in Figure 2, the unit
상기 기판(110)은 유리 또는 플라스틱 등을 이용할 수 있으며, 투명한 물질 뿐만 아니라 불투명한 물질을 이용할 수도 있다. The
즉, 본 발명에 따른 단위 태양전지(100)는 상부에서 광이 입사될 뿐만 아니라 하부에서도 반사된 광이 입사되며, 그에 따라 상기 기판(110)의 상면에는 상부에서 입사되는 광을 수용하는 제1박막태양전지(120)가 형성되고, 상기 기판(110)의 하면에는 하부에서 반사되는 광을 수용하는 제2박막태양전지(130)가 형성되기 때문에, 상기 기판(110)이 불투명한 물질로 이루어져도 태양전지로 기능하는데 문제가 없게 된다. That is, in the unit
상기 제1박막태양전지(120)는 태양전지의 상부에서 입사되는 광을 수용하여 전지로 기능하는 것으로서, 제1전면전극(121), 상기 제1전면전극(121) 하부에 형성되는 제1반도체층(123), 상기 제1반도체층(123) 하부에 형성되는 제1후면반사층(125), 상기 제1후면반사층(125) 하부에 형성되는 제1후면전극(127)으로 이루어진다. The first thin film
상기 제2박막태양전지(130)는 태양전지의 하부에서 반사되는 광을 수용하여 전지로 기능하는 것으로서, 제2전면전극(131), 상기 제2전면전극(131) 상부에 형성되는 제2반도체층(133), 상기 제2반도체층(133) 상부에 형성되는 제2후면반사 층(135), 상기 제2후면반사층(135) 상부에 형성되는 제2후면전극(137)으로 이루어진다. The second thin film
상기 제1전면전극(121) 및 제2전면전극(131)은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, ZnO:H, SnO2, SnO2:F, 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전물질을 스퍼터링(Sputtering)법 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 등을 이용하여 형성할 수 있다. The first
상기 제1전면전극(121) 및 제2전면전극(131)은 입사되는 태양광이 태양전지 내부로 최대한 흡수될 수 있도록 텍스처(texturing)가공공정 등을 통해 그 표면을 요철구조로 형성하는 것이 바람직하다. The first
상기 텍스처 가공공정이란 물질 표면을 울퉁불퉁한 요철구조로 형성하여 마치 직물의 표면과 같은 형상으로 가공하는 공정으로서, 포토리소그라피법(photolithography)을 이용한 식각공정, 화학용액을 이용한 이방성 식각공정(anisotropic etching), 또는 기계적 스크라이빙(mechanical scribing)을 이용한 홈 형성 공정 등을 통해 수행할 수 있다. 이와 같은 텍스처 가공공정을 상기 제1전면전극(121) 및 제2전면전극(131)에 수행할 경우 입사되는 태양광의 산란에 의해 태양전지 내부로 태양광이 흡수되는 비율이 증가하게 되어, 태양전지의 효율이 증진되는 효과가 있다. The texture processing process is a process of forming a surface of a material with an uneven structure and processing it into a shape like a surface of a fabric. An etching process using a photolithography method and an anisotropic etching process using a chemical solution are performed. Or through a groove forming process using mechanical scribing. When such a texture processing process is performed on the first
상기 제1반도체층(123) 및 제2반도체층(133)은 비정질실리콘 및 미세결정질실리콘과 같은 실리콘계 등의 반도체물질을 플라즈마 CVD법 등을 이용하여 형성할 수 있으며, P형 실리콘층, I형 실리콘층, 및 N형 실리콘층으로 적층한 PIN구조로 형성하는 것이 바람직하다. The
상기 제1반도체층(123) 및 제2반도체층(133)을 PIN구조로 형성하게 되면, I형 실리콘층이 P형 실리콘층과 N형 실리콘층에 의해 공핍(depletion)이 되어 내부에 전기장이 발생하게 되고, 태양광에 의해 생성되는 정공 및 전자가 상기 전기장에 의해 드리프트(drift)되어 각각 P형 실리콘층 및 N형 실리콘층에서 수집되게 된다. When the
상기 제1반도체층(123) 및 제2반도체층(133)을 PIN구조로 형성할 경우, 상기 제1반도체층(123)은 P형 실리콘층을 가장 상부에 형성하고, 상기 P형 실리콘층 하부에 I형 실리콘층을 형성하고, 상기 I형 실리콘층 하부에 N형 실리콘층을 형성하는 것이 바람직하고, 상기 제2반도체층(133)은 N형 실리콘층을 가장 상부에 형성하고, 상기 N형 실리콘층 하부에 I형 실리콘층을 형성하고, 상기 I형 실리콘층 하부에 P형 실리콘층을 형성하는 것이 바람직하다. 그 이유는 일반적으로 정공의 드리프트 이동도(drift mobility)가 전자의 드리프트 이동도에 의해 낮기 때문에 입사광에 의한 수집효율을 극대화하기 위해서 P형 실리콘층을 수광면에 가깝게 형성하기 위함이다. When the
상기 제1후면반사층(125) 및 제2후면반사층(135)은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, ZnO:H, Ag와 같은 투명한 도전물질을 스퍼터링(Sputtering)법 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 등을 이용하여 형성할 수 있다. The first
상기 제1후면반사층(125)(또는 제2후면반사층(135))은 생략하는 것도 가능하 지만, 태양전지의 효율증진을 위해서는 상기 제1후면반사층(125)(또는 제2후면반사층(135))을 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 제1후면반사층(125)(또는 제2후면반사층(135))을 형성하게 되면 상기 제1반도체층(123)(또는 제2반도체층(133))을 투과한 태양광이 제1후면반사층(125)(또는 제2후면반사층(135))을 통과하면서 산란을 통해 다양한 각으로 진행하게 되어, 제1후면전극(127)(또는 제2후면전극(137))에서 반사되어 상기 제1반도체층(123)(또는 제2반도체층(133))으로 재입사되는 광의 비율이 증가될 수 있기 때문이다. Although the first back reflection layer 125 (or the second back reflection layer 135) may be omitted, the first back reflection layer 125 (or the second back reflection layer 135) may be used to increase efficiency of the solar cell. Is preferably formed. That is, when the first back reflection layer 125 (or the second back reflection layer 135) is formed, the sunlight transmitted through the first semiconductor layer 123 (or the second semiconductor layer 133) is the first. While passing through the back reflection layer 125 (or the second back reflection layer 135), the light is advanced at various angles through scattering, and is reflected from the first back electrode 127 (or the second back electrode 137). This is because the ratio of the light reincident to the first semiconductor layer 123 (or the second semiconductor layer 133) may increase.
상기 제1후면전극(127) 및 제2후면전극(137)은 Ag, Al, Ag+Al, Ag+Mg, Ag+Mn, Ag+Sb, Ag+Zn, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu, Ag+Al+Zn 등과 같은 금속을 스퍼터링(Sputtering)법 등을 이용하여 형성할 수 있다. The first rear electrode 127 and the second
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 태양전지(100)의 개략적인 단면도이다. 3 is a schematic cross-sectional view of a unit
도 3에서 알 수 있듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 태양전지(100)는 PN구조의 반도체 웨이퍼(140), 상기 PN구조의 반도체 웨이퍼(140)의 상면에 형성된 전면반사방지층(150), 상기 전면반사방지층(150)의 상면에 형성된 전면전극(160), 상기 PN구조의 반도체 웨이퍼(140)의 하면에 형성된 후면반사방지층(170), 상기 후면반사방지층(170)의 하면에 형성된 후면전극(180)으로 이루어진다. As can be seen in Figure 3, the unit
상기 PN구조의 반도체 웨이퍼(140)는 P형 다결정실리콘층(141), 상기 P형 다결정실리콘층(141) 상면에 형성된 N형 다결정실리콘층(143), 및 상기 P형 다결정실 리콘층(141) 하면에 형성된 P+형 다결정실리콘층(145)으로 이루어진다. The PN
이와 같은 PN구조의 반도체 웨이퍼(140)는 P형 다결정실리콘 웨이퍼(141)의 상면에 고온확산법 또는 플라즈마 이온도핑법을 이용하여 N형 도펀트를 도핑함으로써 N형 다결정실리콘층(143)을 형성하고, P형 다결정실리콘 웨이퍼(141)의 하면에 고온확산법 또는 플라즈마 이온도핑법을 이용하여 P형 도펀트를 도핑하여 고농도의 P+형 다결정실리콘층(145)을 형성하는 공정을 통해 형성할 수 있다. In the
상기 고온확산법은 고온에서 도펀트를 확산시키는 공정으로서, 상기 고온확산법을 이용하여 P형 다결정실리콘 웨이퍼(141)의 상면에 N형 다결정실리콘층(143)을 형성하는 공정에 대해서 간단히 설명하면, 상기 P형 다결정실리콘 웨이퍼(141)를 대략 800℃이상의 고온의 확산로에 안치시킨 상태에서 POCl3, PH3 등과 같은 N형 도펀트 가스를 공급하여 N형 도펀트를 상기 P형 다결정실리콘 웨이퍼(141)의 표면으로 확산시킨다. 한편, 상기 고온확산공정을 수행하면 상기 P형 다결정실리콘 웨이퍼(141)의 상면, 측면 및 하면 전체에 N형 다결정실리콘이 형성되는데, 이와 같은 구조를 그대로 사용하게 되면 태양전지에서 누설전류가 발생하는 문제점을 야기한다. 따라서, 누설전류의 발생을 방지하기 위해서 상기 P형 다결정실리콘 웨이퍼(141)의 측면 및 하면에 형성된 N형 다결정실리콘을 습식 또는 건식 식각 공정을 이용하여 제거하여 상기 P형 다결정실리콘 웨이퍼(141)의 상면에만 N형 다결정실리콘층(143)이 형성되도록 한다. The high temperature diffusion method is a step of diffusing the dopant at a high temperature, and the process of forming the N-
상기 플라즈마 이온도핑법은 도펀트를 플라즈마 이온화하여 도핑시키는 공정 으로서, 상기 플라즈마 이온도핑법을 이용하여 P형 다결정실리콘 웨이퍼(141)의 상면에 N형 다결정실리콘층(143)을 형성하는 공정에 대해서 간단히 설명하면, 상기 P형 다결정실리콘 웨이퍼(141)를 플라즈마 발생장치에 안치시킨 상태에서 POCl3, PH3 등과 같은 N형 도펀트 가스를 공급하면서 플라즈마를 발생시키면 플라즈마 내부의 인(P) 이온이 RF전기장에 의해 가속되어 상기 P형 다결정실리콘 웨이퍼(141)의 상면으로 입사하여 이온도핑된다. 한편, 상기 플라즈마 이온도핑 공정 후에는 상기 P형 다결정실리콘 웨이퍼(141)를 적절한 온도로 가열하는 어닐링 공정을 수행하는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 어닐링 공정을 수행하지 않을 경우에는 도핑된 이온이 단순한 불순물로 작용할 수 있지만, 상기 어닐링 공정을 수행하게 되면 도핑된 이온이 Si와 결합하여 활성화되기 때문이다. The plasma ion doping method is a step of doping the dopant by plasma ionization. The plasma ion doping method is a simple method for forming an N-
상기 N형 다결정실리콘층(143)은 그 표면이 요철구조로 이루어진 것이 바람직한데, 그 이유는 요철구조로 형성할 경우 태양광의 흡수면적이 넓어져 태양전지의 효율이 증진될 수 있기 때문이다. The N-
상기 P+형 다결정실리콘층(145)은 반드시 형성해야 하는 것은 아니지만, 상기 P형 다결정실리콘층(141)의 하면에 P+형 다결정실리콘층(145)을 형성하는 것이 바람직하며, 그 이유는 상기 P+형 다결정실리콘층(145)을 형성할 경우 태양광에 의해서 형성된 전자가 태양전지의 후면에서 재결합하여 소멸되는 것이 방지됨으로써 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있기 때문이다. Although the P +
또한, 도시하지는 않았지만, 상기 PN구조의 반도체 웨이퍼(140)는 N형 다결정실리콘층, 상기 N형 다결정실리콘층 상면에 형성된 P형 다결정실리콘층, 및 상기 N형 다결정실리콘층 하면에 형성된 N+형 다결정실리콘층으로 이루어질 수도 있다. Although not illustrated, the
이와 같은 PN구조의 반도체 웨이퍼(140)는 N형 다결정실리콘 웨이퍼의 상면에 고온확산법 또는 플라즈마 이온도핑법을 이용하여 P형 도펀트를 도핑함으로써 P형 다결정실리콘층을 형성하고, N형 다결정실리콘 웨이퍼의 하면에 N형 도펀트를 도핑하여 고농도의 N+형 다결정실리콘층을 형성하는 공정을 통해 형성할 수 있다. The PN-
상기 N형 다결정실리콘 웨이퍼의 상면에 형성되는 P형 다결정실리콘층은 그 표면이 요철구조로 이루어진 것이 태양광의 흡수면적을 넓힐 수 있어 바람직하다. The P-type polysilicon layer formed on the upper surface of the N-type polysilicon wafer is preferably formed of a concave-convex structure so that the absorption area of sunlight can be widened.
상기 전면반사방지층(150)은 상기 PN구조의 반도체 웨이퍼(140)의 상부에서 입사되는 입사광이 외부로 반사되는 것을 방지하는 역할을 하고, 상기 후면반사방지층(170)은 상기 PN구조의 반도체 웨이퍼(140)의 하부에서 입사되는 반사광이 외부로 반사되는 것을 방지하는 역할을 하는 것으로서, 상기 전면반사방지층(150) 및 상기 후면반사방지층(170)은 생략해도 무방하지만 태양전지의 효율증진을 위해서는 추가하는 것이 바람직하다. The
상기 전면반사방지층(150) 및 상기 후면반사방지층(170)은 ZnO 또는 SiN과 같은 물질을 스퍼터링(Sputtering)법 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여 형성할 수 있다. The
상기 전면전극(160) 및 상기 후면전극(180)은 Ag, Al, Ag+Al, Ag+Mg, Ag+Mn, Ag+Sb, Ag+Zn, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu, Ag+Al+Zn 등과 같은 금속을 이용하여 형성한다. The
상기 전면전극(160) 및 상기 후면전극(180)은 그 단면적이 작도록 패턴 형성하는 것이 입사광 및 반사광의 태양전지 내부로의 투과율을 증가시킬 수 있어 바람직하다. 따라서, 상기 전면전극(160) 및 상기 후면전극(180)은 스퍼터링법 등을 이용하여 박막을 형성한 후 식각공정을 통한 패터닝 공정을 통해 형성할 수도 있고, 또는 스크린 인쇄법(screen printing), 잉크젯 인쇄법(inkjet printing), 그라비아 인쇄법(gravure printing) 및 미세접촉 인쇄법(microcontact printing)과 같은 방법을 이용하여 소정의 패턴을 직접 형성하는 것도 가능하다. It is preferable that the
상기 스크린 인쇄법은 스크린과 스퀴즈(squeeze)를 이용하여 대상물질을 작업물에 전이시켜 소정의 패턴을 형성하는 방법이고, 상기 잉크젯 인쇄법은 잉크젯을 이용하여 대상물질을 작업물에 분사하여 소정의 패턴을 형성하는 방법이고, 상기 그라비아 인쇄법은 오목판의 홈에 대상물질을 도포하고 그 대상물질을 다시 작업물에 전이시켜 소정의 패턴을 형성하는 방법이고, 상기 미세접촉 인쇄법은 소정의 금형을 이용하여 작업물에 대상물질 패턴을 형성하는 방법이다. The screen printing method is a method of transferring a target material to a work using a screen and a squeeze to form a predetermined pattern, and the ink jet printing method uses a jet of ink to spray a target material onto the work to provide a predetermined pattern. The method of forming a pattern, the gravure printing method is a method of forming a predetermined pattern by applying the target material to the groove of the concave plate and transfer the target material back to the workpiece, the micro-contact printing method is a predetermined mold It is a method of forming a target material pattern on a work piece.
이상 설명한 본 발명에 따른 태양전지 모듈은 단위 태양전지가 소정의 간격으로 이격 배열되기 때문에 이격된 영역에서 가시권이 확보될 수 있어, 건물의 유리창 대용과 같은 다양한 용도로 이용할 수 있다. In the solar cell module according to the present invention described above, since the unit solar cells are arranged at predetermined intervals, visibility may be secured in the spaced apart area, and thus, the solar cell module may be used in various applications such as replacing windows of a building.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 개략적인 단면도.1 is a schematic cross-sectional view of a solar cell module according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 태양전지의 개략적인 단면도.2 is a schematic cross-sectional view of a unit solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 태양전지의 개략적인 단면도.3 is a schematic cross-sectional view of a unit solar cell according to another embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사판의 개략적인 단면도. 4 is a schematic cross-sectional view of a reflector according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100: 단위 태양전지 110: 기판100: unit solar cell 110: substrate
120: 제1박막태양전지 130: 제2박막태양전지120: first thin film solar cell 130: second thin film solar cell
140: 반도체 웨이퍼 150: 전면반사방지층140: semiconductor wafer 150: front antireflection layer
160: 전면전극 170: 후면반사방지층160: front electrode 170: back reflection prevention layer
180: 후면전극 200: 보호필름 180: rear electrode 200: protective film
210: 상면보호필름 230: 하면보호필름210: upper protective film 230: lower protective film
300: 지지체 400: 반사판300: support 400: reflector
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