KR20090126736A - 태양전지 모듈 및 이의 구동 방법 - Google Patents

태양전지 모듈 및 이의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

광전변환 효율을 향상시킬 수 있는 태양전지 모듈 및 이의 구동 방법이 개시되어 있다. 태양전지 모듈은 광을 전기로 변환하기 위한 광전 변환부, 광전 변환부의 일면에 형성된 제1 전극, 광전 변환부를 사이에 두고 제1 전극과 대향하도록 형성된 제2 전극, 바이어스 공급부 및 전력 출력부를 포함한다. 바이어스 공급부는 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전기적으로 연결되어 짧은 시간 동안 광전 변환부에 역바이어스를 공급한다. 전력 출력부는 제1 전극 및 제2 전극에 전기적으로 연결되어 역바이어스의 공급 이후에 광전 변환부로부터 생성되는 전기를 출력한다. 바이어스 공급부는 역바이어스의 인가를 위해, p형 실리콘층과 접해 있는 제2 전극에 음(-)의 전압을 인가하고, n형 실리콘층과 접해 있는 제1 전극에 양(+)의 전압을 인가한다. 이와 같이, 태양전지 모듈로부터 전력을 출력하기 전에 광전 변환부의 양 단에 역바이어스를 걸어줌으로써, 광전변환 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

태양전지 모듈 및 이의 구동 방법{SOLAR CELL MODULE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 태양전지 모듈 및 이의 구동 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부로부터 공급되는 빛 에너지를 반도체의 성질을 이용하여 전기 에너지로 변환하는 태양전지 모듈 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 태양전지는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 소자로써, 친환경적이고, 수명이 길고, 무한 에너지원이라는 여러 장점으로 인해 기존의 석탄, 석유 등의 에너지원을 대체할 수 있는 대체 에너지원으로 그 적용 분야가 계속해서 확대되고 있는 실정이다.
태양전지는 사용 재료에 따라 실리콘계열, 화합물계열, 유기물계열 등으로 크게 구분될 수 있으며, 이중 실리콘계열의 태양 전지가 현재 대부분을 차지하고 있다.
실리콘계열의 태양전지는 다시 단결정 또는 다결정 실리콘으로 제조되는 결정형 태양전지와 비정질 또는 미세결정질 실리콘으로 제조되는 박막형 태양전지로 구분될 수 있다. 그러나, 결정형 태양전지는 광전 효율이 높은 반면 제조 비용이 증가되는 단점이 있으며, 박막형 태양전지는 제조 비용이 저렴한 반면 광전 효율이 결정형에 비하여 떨어지는 단점이 있다.
이에 따라, 최근에는 제조 비용이 저렴한 박막형 태양전지의 광전 효율을 높이는 방향으로 많은 연구가 진행되고 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명은 광전 효율을 향상시킬 수 있는 태양전지 모듈을 제공한다.
또한, 본 발명은 광전 효율을 향상시킬 수 있는 태양전지 모듈의 구동 방법을 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따른 태양전지 모듈은 광을 전기로 변환하기 위한 광전 변환부, 상기 광전 변환부의 일면에 형성된 제1 전극, 상기 광전 변환부를 사이에 두고 상기 제1 전극과 대향하도록 형성된 제2 전극, 바이어스 공급부 및 전력 출력부를 포함한다. 상기 바이어스 공급부는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전기적으로 연결되어 짧은 시간 동안 상기 광전 변환부에 역바이어스를 공급한다. 상기 전력 출력부는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전기적으로 연결되어 상기 역바이어스의 공급 이후에 상기 광전 변환부로부터 생성되는 전기를 출력한다.
상기 광전 변환부는, 상기 제1 전극 상에 형성되며 n형 불순물이 도핑되어 있는 n형 실리콘층, 상기 n형 실리콘층 상에 형성된 진성 실리콘층 및 상기 진성 실리콘층과 상기 제2 전극 사이에 형성되며 p형 불순물이 도핑되어 있는 p형 실리콘층을 포함할 수 있다.
상기 바이어스 공급부는 역바이어스의 인가를 위해, 상기 p형 실리콘층과 접해 있는 상기 제2 전극에 음(-)의 전압을 인가하고, 상기 n형 실리콘층과 접해 있 는 상기 제1 전극에 양(+)의 전압을 인가한다.
상기 진성 실리콘층은 서로 교대로 적층된 복수의 비정질 실리콘층들 및 복수의 미세결정질 실리콘층들을 포함할 수 있다. 상기 진성 실리콘층에 형성된 상기 비정질 실리콘층들의 총 두께는 0.4 ~ 1.0㎛로 형성될 수 있다. 상기 n형 실리콘층 및 상기 p형 실리콘층은 각각 비정질 실리콘 및 미세결정질 실리콘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 p형 실리콘층은 상기 진성 실리콘층보다 높은 밴드갭 에너지를 갖기 위해 탄소(C)를 포함할 수 있다. 상기 제1 전극은 도전성 광반사 물질로 형성되며, 상기 제2 전극은 투광성 도전 물질로 형성될 수 있다.
태양전지 모듈은 일정 시간 동안 상기 바이어스 공급부와 상기 제2 전극을 전기적으로 연결하며, 상기 일정 시간의 경과 후 상기 바이어스 공급부와 상기 제2 전극의 연결을 끊고 상기 전력 출력부와 상기 제2 전극을 전기적으로 연결하는 스위칭부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈은 광을 전기로 변환하기 위한 광전 변환부, 상기 광전 변환부의 일면에 형성된 제1 전극, 상기 광전 변환부를 사이에 두고 상기 제1 전극과 대향하도록 형성된 제2 전극, 상기 제2 전극과 동일면 상에 상기 제2 전극과 전기적으로 분리되도록 형성된 제3 전극, 바이어스 공급부 및 전력 출력부를 포함한다. 상기 바이어스 공급부는 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극에 전기적으로 연결되어 짧은 시간 동안 상기 광전 변환부에 역바이어스를 공급한다. 상기 전력 출력부는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전기적으로 연결되어 상기 역바이어스의 공급 이후에 상기 광전 변환부로부터 생성되는 전기를 출 력한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈은 광을 전기로 변환하기 위한 광전 변환부, 상기 광전 변환부의 일면에 형성된 제1 전극, 상기 광전 변환부를 사이에 두고 상기 제1 전극과 대향하도록 형성된 제2 전극, 상기 제2 전극 상에 형성된 절연층, 상기 절연층을 사이에 두고 상기 제2 전극과 대향하도록 형성된 제3 전극, 바이어스 공급부 및 전력 출력부를 포함한다. 상기 바이어스 공급부는 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극에 전기적으로 연결되어 상기 광전 변환부에 역바이어스를 공급한다. 상기 전력 출력부는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전기적으로 연결되어 상기 광전 변환부로부터 생성되는 전기를 출력한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 구동 방법에 따르면, 광을 전기로 변환하기 위한 광전 변환부의 양 단에 짧은 시간 동안 역바이어스를 인가하고, 상기 역바이어스의 공급이 완료된 후 상기 광전 변환부로부터 생성되는 전기를 출력한다.
일 예로, 상기 태양전지 모듈은 n형 실리콘층, 진성 실리콘층 및 p형 실리콘층이 차례로 적층된 상기 광전 변환부, 상기 n형 실리콘층 상에 형성되며, 역바이어스를 인가하기 위한 바이어스 공급부 및 상기 광전 변환부에서 생성되는 전기를 출력하기 위한 전력 출력부와 공통으로 연결되는 제1 전극, 및 상기 p형 실리콘층 상에 형성되며, 역바이어스를 인가하기 위한 바이어스 공급부 및 상기 광전 변환부에서 생성되는 전기를 출력하기 위한 전력 출력부와 공통으로 연결되는 제2 전극을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 역바이어스를 인가하기 위하여, 상기 바이어스 공 급부는 상기 p형 실리콘층과 접해 있는 상기 제2 전극에 음(-)의 전압을 인가하고, 상기 n형 실리콘층과 접해 있는 상기 제1 전극에 양(+)의 전압을 인가한다.
다른 예로, 상기 태양전지 모듈은 n형 실리콘층, 진성 실리콘층 및 p형 실리콘층이 차례로 적층된 상기 광전 변환부, 상기 n형 실리콘층 상에 형성되며, 역바이어스를 인가하기 위한 바이어스 공급부 및 상기 광전 변환부에서 생성되는 전기를 출력하기 위한 전력 출력부와 공통으로 연결되는 제1 전극, 상기 p형 실리콘층 상에 형성되며, 상기 광전 변환부에서 생성되는 전기를 출력하기 위한 전력 출력부와 연결되는 제2 전극, 및 상기 p형 실리콘층 상에 상기 제2 전극과 전기적으로 분리되도록 형성되며, 역바이어스를 인가하기 위한 상기 바이어스 공급부와 연결되는 제3 전극을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 역바이어스를 인가하기 위하여, 상기 바이어스 공급부는 상기 p형 실리콘층과 접해 있는 상기 제2 전극에 음(-)의 전압을 인가하고, 상기 n형 실리콘층과 접해 있는 상기 제1 전극에 양(+)의 전압을 인가한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 구동 방법에 따르면, 광을 전기로 변환하기 위한 광전 변환부의 양 단에 역바이어스를 인가하고, 상기 역바이어스의 공급과 동시에 상기 광전 변환부로부터 생성되는 전기를 출력한다.
상기 태양전지 모듈은 n형 실리콘층, 진성 실리콘층 및 p형 실리콘층이 차례로 적층된 상기 광전 변환부, 상기 n형 실리콘층 상에 형성되며, 역바이어스를 인가하기 위한 바이어스 공급부 및 상기 광전 변환부에서 생성되는 전기를 출력하기 위한 전력 출력부와 공통으로 연결되는 제1 전극, 상기 p형 실리콘층 상에 형성되 며, 상기 광전 변환부에서 생성되는 전기를 출력하기 위한 전력 출력부와 연결되는 제2 전극, 상기 제2 전극 상에 형성되는 절연층, 및 상기 절연층 상에 형성되며, 역바이어스를 인가하기 위한 상기 바이어스 공급부와 연결되는 제3 전극을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 역바이어스를 인가하기 위하여, 상기 바이어스 공급부는 상기 절연층 상에 형성된 상기 제3 전극에 음(-)의 전압을 인가하고, 상기 n형 실리콘층과 접해 있는 상기 제1 전극에 양(+)의 전압을 인가한다.
이와 같은 태양전지 모듈 및 이의 구동 방법에 따르면, 태양전지 모듈로부터 전력을 출력하기 전 또는 전력을 출력하는 도중에, 광전 변환부의 양 단에 역바이어스를 걸어줌으로써, 광전변환 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 하기의 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 보다 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 기술적 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공된다. 도면들에 있어서, 각 장치 또는 막(층) 및 영역들의 두께는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 과장되게 도시되었으며, 또한 각 장치는 본 명세서에 서 설명되지 아니한 다양한 부가 장치들을 구비할 수 있으며, 막(층)이 다른 막(층) 또는 기판 상에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 다른 막(층) 또는 기판 상에 직접 형성되거나 그들 사이에 추가적인 막(층)이 개재될 수 있다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈(100)은 광을 전기로 변환하기 위한 광전 변환부(200), 광전 변환부(200)의 일면에 형성된 제1 전극(110), 광전 변환부(200)의 다른면에 형성된 제2 전극(120), 광전 변환부(200)에 역바이어스를 공급하기 위한 바이어스 공급부(130) 및 광전 변환부(200)로부터 생성되는 전기를 출력하기 위한 전력 출력부(140)를 포함한다.
광전 변환부(200)는 제1 전극(110)과 제2 전극(120)의 사이에 형성되며, 외부로부터 입사되는 광에 반응하여 광전 효과를 일으킨다. 광전 변환부(200)는 예를 들어, n형 실리콘층(210), 진성 반도체층(220) 및 p형 실리콘층(230)이 차례로 적층된 핀(PIN) 다이오드 구조를 가질 수 있다.
제1 전극(110)은 광전 변환부(200)의 일면에 형성된다. 제1 전극(110)은 우수한 전기 전도성과 함께 광을 반사시킬 수 있는 광반사성을 갖는 도전성 광반사 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(110)은 은, 알루미늄, 아연, 몰리브덴 등의 단일 금속 또는 이들의 합금으로 형성되거나, 상기 단일금속 또는 합금의 산화물 등으로 형성될 수 있다. 한편, 광전 변환부(200)와 접하는 제1 전극(110)의 표면에는 광반사율을 높이기 위하여 규칙적인 패턴의 요철 구조가 형성될 수 있다. 제1 전극(110)의 요철 구조는 레이저 가공을 통해 형성될 수 있으며, 이를 위해, 제1 전극(110)은 광반사율이 높고 레이저 가공성이 우수한 알루미늄 몰리브덴 옥사이드(AMO)로 형성될 수 있다.
제2 전극(120)은 광전 변환부(200)를 사이에 두고 제1 전극(110)과 대향하도록 형성된다. 제2 전극(120)은 외부 광이 광전 변환부(200)에 입사될 수 있도록 우수한 전기 전도성과 함께 광을 투과시킬 수 있는 투광성 도전 물질로 형성된다. 예를 들어, 제2 전극(120)은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide : IZO) 등으로 형성될 수 있다.
바이어스 공급부(130)는 광전 변환부(200)에 역바이어스를 공급하기 위하여 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)과 전기적으로 연결될 수 있도록 설치된다. 바이어스 공급부(130)는 태양전지 모듈(100)에서 실질적으로 전력을 생산하기 전에 짧은 시간 동안 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)에 역바이어스를 공급한다. 즉, 바이어스 공급부(130)는 짧은 시간 동안, p형 실리콘층(230)과 접해 있는 제2 전극(120)에 음(-)의 전압을 인가하고, n형 실리콘층(210)과 접해 있는 제1 전 극(110)에 양(+)의 전압을 인가한다. 예를 들어, 바이어스 공급부(130)는 약 -1 ~ -5V 정도의 펄스 전압을 순간적으로 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)에 인가한다. 이와 같이, 바이어스 공급부(130)를 통해 순간적으로 광전 변환부(200)의 양 단에 역바이어스를 걸어주게 되면, 광전 변환부(200) 내에 존재하는 전자-정공 쌍 중에서 음(-)의 전하를 갖는 전자는 n형 실리콘층(210)으로 수집되고, 양(+)의 전하를 갖는 정공은 p형 실리콘층(230)으로 수집된다.
전력 출력부(140)는 광전 변환부(200)로부터 생성되는 전기를 외부로 출력하기 위하여 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)과 전기적으로 연결될 수 있도록 설치된다. 전력 출력부(140)는 바이어스 공급부(130)를 통한 역바이어스의 공급이 완료된 이후 실질적으로 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)과 연결되어 광전 변환부(200)에서 생성되는 전기를 출력하게 된다. 전력 출력부(140)는 예를 들어, 생산되는 전기를 저장하기 위한 축전기를 포함할 수 있다. 또한, 전력 출력부(140)는 직류를 교류로 변환하기 위한 인버터를 더 포함할 수 있다.
한편, 태양전지 모듈(100)은 바이어스 공급부(130) 및 전력 출력부(140)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 스위칭부(150)를 더 포함할 수 있다. 스위칭부(150)는 역바이어스의 인가를 위해 일정 시간 동안 바이어스 공급부(130)와 제2 전극(120)을 전기적으로 연결하며, 일정 시간이 경과한 후 생성되는 전기의 출력을 위하여 바이어스 공급부(130)와 제2 전극(120)의 연결을 끊고, 전력 출력부(140)와 제2 전극(120)을 전기적으로 연결한다. 한편, 도 1에서는 하나의 스위칭부(150)로 바이어스 공급부(130)와 전력 출력부(140)의 동작 타이밍을 제어하는 것을 나타냈 으나, 이와 달리, 바이어스 공급부(130)와 제2 전극(120) 사이 및 전력 출력부(140)와 제2 전극(120) 사이에 각각 스위치를 설치하여 개별적으로 동작 타이밍을 제어할 수도 있다.
이와 같이, 광전 변환부(200)에서 생성되는 전기를 출력하기 전에 광전 변환부(200)의 양 단에 역바이어스를 걸어주게 되면, 진성 실리콘층(220)에 존재하는 전자 및 정공이 순간적으로 n형 실리콘층(210) 및 p형 실리콘층(230)으로 수집되고, 이러한 과정을 거친 후에 전력 출력부(140)를 연결하게 되면, n형 실리콘층(210) 및 p형 실리콘층(230)에 각각 수집된 전자 및 정공들이 용이하게 전력 출력부(140)로 흐를 수 있게 되어 태양전지 모듈(100)의 광전 변환 효율이 향상된다. 한편, 바이어스 공급부(130)를 통한 역바이어스의 인가는 태양전지 모듈(100)의 최초 기동시 한번 진행되거나, 또는, 일정 주기별로 반복적으로 진행될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 광전 변환부의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 광전 변환부(200)는 n형 실리콘층(210), 진성 반도체층(220) 및 p형 실리콘층(230)을 포함할 수 있다.
n형 실리콘층(210)은 제1 전극(110) 상에 형성된다. n형 실리콘층(210)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등의 n형 불순물이 도핑되어 있는 실리콘 물질로 형성된다. n형 실리콘층(210)은 비정질(amorphous) 실리콘 및 미세결정질(micro-crystalline) 실리콘 중 적어도 하나를 포함하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, n형 실리콘층(210)은 비정질 실리콘에 n형 불순물이 도핑된 구조, 미세결정질 실리콘에 n형 불순물이 도핑된 구조, 또는 n형 불순물이 도핑된 비정질 실리콘과 미세 결정질 실리콘이 적층된 구조 등을 가질 수 있다. 특히, 진성 실리콘층(220)에서 생성된 전자는 n형 실리콘층(210)을 거쳐 제1 전극(110)으로 이동하여야 하므로, n형 실리콘층(210)은 전자 이동도가 비정질 실리콘보다 상대적으로 우수한 미세결정질 실리콘으로 형성되는 것이 바람직하다. n형 실리콘층(210)은 예를 들어, 약 200 ~ 1000Å의 두께로 형성되며, 층 자체의 비저항은 약 104 ~ 105Ω-㎝ 정도로 형성된다.
p형 실리콘층(230)은 진성 실리콘층(220)을 사이에 두고 n형 실리콘층(210)과 마주하도록 진성 실리콘층(220) 상에 형성된다. p형 실리콘층(230)은 붕소(B), 칼륨(K) 등의 p형 불순물이 도핑되어 있는 실리콘 물질로 형성된다. p형 실리콘층(230)은 비정질(amorphous) 실리콘 및 미세결정질(micro-crystalline) 실리콘 중 적어도 하나를 포함하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, p형 실리콘층(230)은 비정질 실리콘에 p형 불순물이 도핑된 구조, 미세결정질 실리콘에 p형 불순물이 도핑된 구조, 또는 p형 불순물이 도핑된 비정질 실리콘과 미세결정질 실리콘이 적층된 구조 등을 가질 수 있다.
외부로부터 입사되는 광은 p형 실리콘층(230)을 통과한 후 실질적으로 광전 변환을 일으키는 진성 실리콘층(220)에 도달된다. 따라서, 진성 실리콘층(220)에 입사되는 광의 손실을 방지하기 위하여, p형 실리콘층(230)을 통과하는 광이 p형 실리콘층(230)에서 흡수되지 않고 통과되는 것이 바람직하다. 이를 위해, p형 실리콘층(230)은 진성 실리콘층(220)과는 다른 밴드갭(band gap) 특성을 갖는 것이 바람직하여, 특히, p형 실리콘층(230)은 광이 흡수되지 않도록 진성 실리콘층(220) 에 비하여 큰 밴드갭 에너지를 갖는 것이 바람직하다. 밴드갭 에너지를 증가시키기 위하여, p형 실리콘층(230)에는 탄소(C)가 더 첨가될 수 있다. p형 실리콘층(230)은 예를 들어, 약 200 ~ 1000Å 정도의 두께로 진성 실리콘층(220)에 비하여 상대적으로 얇게 형성될 수 있다.
진성 실리콘층(220)은 n형 실리콘층(210)과 p형 실리콘층(230) 사이에 형성된다. 진성 실리콘층(220)은 광전 변환 효율을 높이기 위하여, 복수의 비정질 실리콘층들(222)과 복수의 미세결정질 실리콘층들(224)이 서로 교대로 적층된 구조로 형성된다. 이때, 미세결정질 실리콘층(224)은 비정질과 단결정 실리콘의 경계물질로서 수십 nm에서 수백 nm의 결정크기를 갖는 나노 스케일(nano scale)의 실리콘 결정들이 형성된 층을 의미한다. 도 2에는 2개의 비정질 실리콘층들(222)과 2개의 미세결정질 실리콘층들(224)이 교대로 적층된 구조가 도시되어 있으나, 실제로는 이보다 많은 수의 비정질 실리콘층들(222)과 미세결정질 실리콘층들(224)이 형성될 수 있다. 비정질 실리콘층(222)과 미세결정질 실리콘층(224)은 서로 다른 두께를 갖거나, 또는 서로 동일한 두께로 형성될 수 있다. 또한, 비정질 실리콘층들(222)과 미세결정질 실리콘층들(224)은 서로 동일한 층수를 갖거나, 서로 다른 층수를 갖도록 형성될 수 있다. 진성 실리콘층(220)의 두께는 비정질 실리콘층(222)과 미세결정질 실리콘층(224)의 두께 비에 따라 탄력적으로 변할 수 있으며, 예를 들어, 약 500 ~ 2000nm의 두께로 형성될 수 있다.
일반적으로, 실리콘을 이용한 광전소자는 진성 실리콘층의 광 흡수율과 광전변환효율에 따라 광전 효율이 결정된다. 이러한 관점에서, 비정질 실리콘층(222) 은 결정면을 갖지 않기 때문에 미세결정질 실리콘층(224)에 비하여 광 흡수율이 우수하다. 반면, 미세결정질 실리콘층(224)은 결정면에서 광을 반사시키기 때문에 광 흡수율은 비정질 실리콘층(222)보다 낮지만, 전자 이동도가 비정질 실리콘층(222)보다 우수하기 때문에 흡수된 광을 전기로 변환하는 광전변환효율은 비정질 실리콘층(222)보다 우수하다. 따라서, 광 흡수율이 우수한 비정질 실리콘층(222)과 광전변환효율이 우수한 미세결정질 실리콘층(224)을 모두 형성하게 되면, 진성 실리콘층(220)의 광전 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
광전 변환부(200)의 광전 변환 매커니즘을 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 우선, 광이 입사되는 p형 실리콘층(230)과 가장 근접한 제1 비정질 실리콘층(222a)은 p형 실리콘층(230)을 통과하여 입사되는 광의 일부를 흡수하여 전자-정공 쌍을 생성하고, 하부에 위치한 제1 미세결정질 실리콘층(224a)에서 반사된 광을 흡수하여 전자-정공 쌍을 생성한다. 제1 미세결정질 실리콘층(224a)은 제1 비정질 실리콘층(222a)을 통과한 광의 일부를 흡수하여 전자-정공 쌍을 생성하고 일부의 광은 제1 비정질 실리콘층(222a)으로 반사한다. 제1 미세결정질 실리콘층(224a)의 하부에 위치한 제2 비정질 실리콘층(222b)는 제1 미세결정질 실리콘층(224a)을 통과한 광의 일부를 흡수하여 전자-정공 쌍을 생성하고, 하부에 위치한 제2 미세결정질 실리콘층(224b)에서 반사된 광을 흡수하여 전자-정공 쌍을 생성한다. 제2 비정질 실리콘층(222b)의 하부에 위치한 제2 미세결정질 실리콘층(224b)은 제2 비정질 실리콘층(222b)을 통과한 광의 일부를 흡수하여 전자-정공 쌍을 생성하고 일부의 광은 제2 비정질 실리콘층(222b)으로 반사한다.
한편, 진성 실리콘층(220)은 높은 도핑 농도로 상하에 각각 형성된 p형 실리콘층(230)과 n형 실리콘층(210)에 의해 공핍되어 내부에 전기장이 발생된다. 따라서, 진성 실리콘층(220) 내에 생성된 전자-정공 쌍은 확산이 아닌 내부 전기장에 의한 드리프트(drift)에 의해 n형 실리콘층(210)과 p형 실리콘층(230)으로 수집되어 전류를 발생하게 된다.
이와 같이, 진성 실리콘층(220) 내에 복수의 비정질 실리콘층들(222)과 복수의 미세결정질 실리콘층들(224)을 교대로 형성하게 되면, 입사광의 흡수 및 반사가 여러 실리콘층들에서 반복적으로 수행되어, 결국 비정질 실리콘층 또는 미세결정질 실리콘층만을 사용하는 구조에 비하여 광전 효율이 증가하게 된다.
한편, 진성 실리콘층(220)에 형성되는 비정질 실리콘층들(222)의 두께에 따라 광 흡수율이 달라지게 된다. 하기 수학식 1의 람베르트의 법칙(Laambert's law)에 따르면, 흡수층에 입사되는 광의 세기와 투과광의 세기와의 비율의 로그값은 흡수층의 두께에 비례하게 된다.
<수학식 1> loge(Io/I) = μd 또는 I = Ioexp(-μd)
여기서, Io는 입사광의 세기, I는 투과광의 세기, μ는 흡수계수, d는 흡수층의 두께를 나타낸다.
하기 표 1은 입사광의 세기를 1로 했을 때, 비정질 실리콘층(흡수계수 0.8)의 두께에 따른 투과광의 세기와 광 흡수율을 나타낸 표이다.
< 표 1 >
두께(㎛) 투과광의 세기 광 흡수율(%)
0 1 -
0.1 0.4493 55.1
0.2 0.2018 79.8
0.3 0.0907 90.9
0.4 0.0407 95.9
0.5 0.0183 98.2
0.6 0.0082 99.2
0.7 0.0036 99.6
0.8 0.0016 99.8
0.9 0.0007 99.9
1.0 0.0003 100
표 1을 참조하면, 비정질 실리콘층의 두께가 약 0.3㎛ 이상에서 광 흡수율이 90% 이상으로 나타났으며, 특히, 약 0.4㎛ 이상의 두께에서는 95% 이상의 광 흡수율을 갖는 것으로 나타났다. 또한, 비정질 실리콘층의 두께가 1.0㎛일 때, 거의 100%에 가까운 광 흡수율을 갖는 것으로 나타났다. 이러한 비정질 실리콘층의 특성을 고려하면, 진성 실리콘층(220)에 형성되는 비정질 실리콘층들(222)의 총 두께는 약 0.4 ~ 1.0㎛로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 진성 실리콘층(220)은 복수의 비정질 실리콘층들(222)과 복수의 미세결정질 실리콘층들(224)이 교대로 적층된 구조 이외에도, 탠덤(tandem) 구조 또는 트리플(triple) 구조 등의 다양한 구조로 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈(300)은 광을 전기로 변환하기 위한 광전 변환부(200), 광전 변환부(200)의 일면에 형성된 제1 전극(110), 광전 변환부(200)를 사이에 두고 제1 전극(110)과 대향하도록 형성된 제2 전극(122) 및 제2 전극(122)과 동일면 상에 제2 전극(122)과 전기적으로 분리 되도록 형성된 제3 전극(124)을 포함한다. 또한, 태양전지 모듈(300)은 광전 변환부(200)의 양 단에 역바이어스를 인가하기 위한 바이어스 공급부(130) 및 광전 변환부(200)로부터 생성되는 전기를 출력하기 위한 전력 출력부(140)를 포함한다.
광전 변환부(200)는 n형 실리콘층(210), 진성 실리콘층(220) 및 p형 실리콘층(230)을 포함한다. 제1 전극(110)은 n형 실리콘층(210) 상에 형성되며, 예를 들어, 도전성 광반사 물질로 형성된다. 광전 변환부(200) 및 제1 전극(110)은 실질적으로 도 1 및 도 2에 도시된 것과 동일한 구조를 가지므로, 이와 관련된 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제2 전극(122)은 p형 실리콘층(230) 상에 형성되며, 제3 전극(124)은 p형 실리콘층(230) 상에 제2 전극(122)과 전기적으로 분리되도록 형성된다. 제2 전극(122) 및 제3 전극(124)은 외부로부터의 광을 투과시키기 위하여 ITO, IZO 등의 투광성 도전 물질로 형성된다. 한편, 제2 전극(122)은 광전 변환부(200)로부터의 생성되는 전기를 출력하기 위한 전극이고, 제3 전극(124)은 광전 변환부(200)에 역바이어스를 걸어주기 위한 전극이므로, 제2 전극(122)이 제3 전극(124)보다 큰 면적을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
바이어스 공급부(130)는 광전 변환부(200)에 역바이어스를 공급하기 위하여 제1 전극(110) 및 제3 전극(124)과 전기적으로 연결되도록 설치된다. 바이어스 공급부(130)는 태양전지 모듈(300)에서 실질적으로 전력을 생산하기 전에 짧은 시간 동안 제1 전극(110) 및 제3 전극(124)에 역바이어스를 공급한다. 즉, 바이어스 공급부(130)는 짧은 시간 동안, p형 실리콘층(230)과 접해 있는 제3 전극(124)에 음(-)의 전압을 인가하고, n형 실리콘층(210)과 접해 있는 제1 전극(110)에 양(+)의 전압을 인가한다. 예를 들어, 바이어스 공급부(130)는 약 -1 ~ -5V 정도의 펄스 전압을 순간적으로 제1 전극(110) 및 제3 전극(124)에 인가한다. 이와 같이, 바이어스 공급부(130)를 통해 순간적으로 광전 변환부(200)의 양 단에 역바이어스를 걸어주게 되면, 광전 변환부(200) 내에 존재하는 전자-정공 쌍 중에서 음(-)의 전하를 갖는 전자는 n형 실리콘층(210)으로 수집되고, 양(+)의 전하를 갖는 정공은 p형 실리콘층(230)으로 수집된다.
전력 출력부(140)는 광전 변환부(200)로부터 생성되는 전기를 외부로 출력하기 위하여 제1 전극(110) 및 제2 전극(122)과 전기적으로 연결되도록 설치된다. 전력 출력부(140)는 바이어스 공급부(130)를 통한 역바이어스의 공급이 완료된 이후 제1 전극(110) 및 제2 전극(122)을 통해 광전 변환부(200)에서 생성되는 전기를 출력하게 된다. 한편, 바이어스 공급부(130)와 제3 전극(124)의 사이, 및 전력 출력부(140)와 제2 전극(122) 사이에는 태양전지 모듈(300)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 스위치가 설치될 수 있다.
이와 같이, p형 실리콘층(230) 상에 형성되는 전극을 제2 전극(122)과 제3 전극(124)으로 분리시키고, 시간차를 두어 제3 전극(124)에 역바이어스를 인가한 후, 제2 전극(122)을 통해 전기를 출력함으로써, 앞선 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 한편, 바이어스 공급부(130)를 통한 역바이어스의 인가는 앞선 실시예와 마찬가지로, 태양전지 모듈(300)의 최초 기동시 한번 진행되거나, 또는, 일정 주기별로 반복적으로 진행될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈(400)은 광을 전기로 변환하기 위한 광전 변환부(200), 광전 변환부(200)의 일면에 형성된 제1 전극(110), 광전 변환부(200)를 사이에 두고 제1 전극(110)과 대향하도록 형성된 제2 전극(120), 제2 전극(120) 상에 형성된 절연층(410) 및 절연층(410)을 사이에 두고 제2 전극(120)과 대향하도록 형성된 제3 전극(420)을 포함한다. 또한, 태양전지 모듈(400)은 광전 변환부(200)의 양 단에 역바이어스를 인가하기 위한 바이어스 공급부(130) 및 광전 변환부(200)로부터 생성되는 전기를 출력하기 위한 전력 출력부(140)를 포함한다.
광전 변환부(200)는 n형 실리콘층(210), 진성 실리콘층(220) 및 p형 실리콘층(230)을 포함한다. 제1 전극(110)은 n형 실리콘층(210) 상에 형성되며, 예를 들어, 도전성 광반사 물질로 형성된다. 제2 전극(120)은 p형 실리콘층(230) 상에 형성되며, 예를 들어, 투광성 도전 물질로 형성된다. 광전 변환부(200), 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)은 실질적으로 도 1 및 도 2에 도시된 것과 동일한 구조를 가지므로, 이와 관련된 상세한 설명은 생략하기로 한다.
절연층(410)은 제2 전극(120)과 제3 전극(420) 사이에 형성되어 제2 전극(120)과 제3 전극(420)을 절연시킨다. 절연층(410)은 광이 투과될 수 있는 투광성 절연 물질로 형성된다.
제3 전극(420)은 절연층(410) 상에 형성되어 제2 전극(120)과 절연된다. 제 3 전극(420)은 외부로부터의 광을 투과시키기 위하여 ITO, IZO 등의 투광성 도전 물질로 형성된다.
바이어스 공급부(130)는 광전 변환부(200)에 역바이어스를 공급하기 위하여 제1 전극(110) 및 제3 전극(420)과 전기적으로 연결되도록 설치된다. 바이어스 공급부(130)는 태양전지 모듈(400)일 실질적으로 전력을 생산하는 도중에 지속적으로 제1 전극(110) 및 제3 전극(420)에 직류 또는 교류의 역바이어스를 공급한다. 즉, 바이어스 공급부(130)는 지속적으로 절연층(410) 상에 형성된 제3 전극(420)에 음(-)의 전압을 인가하고, n형 실리콘층(210)과 접해 있는 제1 전극(110)에 양(+)의 전압을 인가한다. 바이어스 공급부(130)는 제2 전극(120) 및 p형 실리콘층(230)과 절연층(410)을 통해 절연되어 있으므로, 전력 출력부(140)가 동작하는 동안에도 제1 전극(110) 및 제3 전극(420)에 역바이어스를 인가할 수 있다. 한편, 바이어스 공급부(130)는 전력 출력부(140)가 동작하지 않는 시기에 짧은 시간 동안 제1 전극(110) 및 제3 전극(420)에 역바이어스를 공급할 수 있다.
이와 같이, 바이어스 공급부(130)를 통해 광전 변환부(200)의 양 단에 역바이어스를 걸어주게 되면, 광전 변환부(200) 내에 존재하는 전자-정공 쌍 중에서 음(-)의 전하를 갖는 전자는 n형 실리콘층(210)으로 수집되고, 양(+)의 전하를 갖는 정공은 p형 실리콘층(230)으로 수집된다.
전력 출력부(140)는 광전 변환부(200)로부터 생성되는 전기를 외부로 출력하기 위하여 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)과 전기적으로 연결되도록 설치된다. 전력 출력부(140)는 바이어스 공급부(130)를 통한 역바이어스의 공급 중에 제1 전 극(110) 및 제2 전극(122)을 통해 광전 변환부(200)에서 생성되는 전기를 출력하게 된다. 한편, 바이어스 공급부(130)와 제3 전극(420)의 사이, 및 전력 출력부(140)와 제2 전극(120) 사이에는 태양전지 모듈(400)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 스위치가 설치될 수 있다.
이와 같이, p형 실리콘층(230) 상에 제2 전극(120), 절연층(410) 및 제3 전극(420)을 순차적으로 형성한 상태에서, 제2 전극(120)을 통한 전력의 출력과 동시에 제3 전극(420)을 통해 역바이어스를 인가하게 되면, p형 실리콘층(230) 및 n형 실리콘층(210)에 의한 전기장 외에도, 역바이어스에 의한 전기장이 추가되어 광전 변환부(200) 내의 전자 이동도가 증가하게 되며, 이에 따라 광전변환 효율이 향상된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 구동 방법에 대하여 도 1 및 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 태양전지 모듈을 구동시킴에 있어, 우선적으로 광을 전기로 변환시키기 위한 광전 변환부(200)의 양 단에 짧은 시간 동안 역바이어스를 인가한다. 광전 변환부(200)의 양 단에 역바이어스를 걸어주게 되면, 광전 변환부(200) 내에 존재하는 전자-정공 쌍 중에서 음(-)의 전하를 갖는 전자는 n형 실리콘층(210)으로 수집되고, 양(+)의 전하를 갖는 정공은 p형 실리콘층(230)으로 수집된다.
이어서, 광전 변환부(200)에 역바이어스의 공급이 완료된 후, 광전 변환부(200)로부터 생성되는 전기를 출력한다. 역바이어싱을 통해 전자와 정공이 n형 실리콘층(210) 및 p형 실리콘층(230)에 수집된 상태에서 전기의 출력을 시작하게 되면, 수집되어 있던 전자 및 정공이 보다 용이하게 흘러나갈 수 있게 되어 광전 효율이 향상된다.
이러한 구동 방법을 수행하기 위하여, 태양전지 모듈은 도 1에 도시된 구성을 가질 수 있다. 즉, 태양전지 모듈(100)은 n형 실리콘층(210) 상에 형성되며 역바이어스를 인가하기 위한 바이어스 공급부(130) 및 광전 변환부(200)에서 생성되는 전기를 출력하기 위한 전력 출력부(140)와 공통으로 연결되는 제1 전극(110) 및 p형 실리콘층(230) 상에 형성되며 바이어스 공급부(130) 및 전력 출력부(140)와 공통으로 연결되는 제2 전극(120)을 포함할 수 있다.
바이어스 공급부(130)와 전력 출력부(140)의 동작 타이밍은 스위칭부(150)의 동작에 의해 조절될 수 있다. 즉, 스위칭부(150)는 역바이어스의 인가를 위해 일정 시간 동안 바이어스 공급부(130)와 제2 전극(120)을 전기적으로 연결하며, 일정 시간이 경과한 후 생성되는 전기의 출력을 위하여 바이어스 공급부(130)와 제2 전극(120)의 연결을 끊고, 전력 출력부(140)와 제2 전극(120)을 전기적으로 연결한다. 스위칭부(150)가 바이어스 공급부(130)와 연결되면, 바이어스 공급부(130)는 짧은 시간 동안, p형 실리콘층(230)과 접해 있는 제2 전극(120)에 음(-)의 전압을 인가하고, n형 실리콘층(210)과 접해 있는 제1 전극(110)에 양(+)의 전압을 인가한다. 예를 들어, 바이어스 공급부(130)는 약 -1 ~ -5V 정도의 펄스 전압을 순간적으로 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)에 인가한다. 일정 시간 경과 후, 스위칭부(150)를 전력 출력부(140)와 연결하면, 광전 변환부(200)에서 생성되는 전자 및 정공이 배선을 따라 전력 출력부(140) 측으로 이동하면서 전류가 흐르게 된다.
이와 같이, 전력 출력부(140)를 통해 전력을 출력하기에 앞서, 광전 변환부(200)의 양 단에 역바이어스를 걸어주게 되면, n형 실리콘층(210) 및 p형 실리콘층(230)에 각각 수집된 전자 및 정공들이 용이하게 전력 출력부(140)로 흐를 수 있게 되어 태양전지 모듈(100)의 광전 변환 효율이 향상된다. 한편, 바이어스 공급부(130)를 통한 역바이어스의 인가는 태양전지 모듈(100)의 최초 기동시 한번 진행되거나, 또는, 일정 주기별로 반복적으로 진행될 수 있다.
상기한 구동 방법을 수행하기 위하여, 태양전지 모듈은 도 3에 도시된 구성을 가질 수도 있다. 즉, 태양전지 모듈(300)은 n형 실리콘층(210) 상에 형성되며 역바이어스를 인가하기 위한 바이어스 공급부(130) 및 광전 변환부(200)에서 생성되는 전기를 출력하기 위한 전력 출력부(140)와 공통으로 연결되는 제1 전극(110), p형 실리콘층(230) 상에 형성되며 전력 출력부(140)와 연결되는 제2 전극(122) 및 p형 실리콘층(230) 상에 제2 전극(122)과 전기적으로 분리되도록 형성되며 바이어스 공급부(130)와 연결되는 제3 전극(124)을 포함할 수 있다.
역바이어스의 인가를 위하여, 바이어스 공급부(130)는 짧은 시간 동안, p형 실리콘층(230)과 접해 있는 제3 전극(124)에 음(-)의 전압을 인가하고, n형 실리콘층(210)과 접해 있는 제1 전극(110)에 양(+)의 전압을 인가한다. 예를 들어, 바이어스 공급부(130)는 약 -1 ~ -5V 정도의 펄스 전압을 순간적으로 제1 전극(110) 및 제3 전극(124)에 인가한다.
이와 같이, p형 실리콘층(230) 상에 형성되는 전극을 제2 전극(122)을 통해 역바이어스를 인가하고, 제2 전극(122)과 전기적으로 분리된 제3 전극(124)을 통해 전기를 출력함으로써, 도 1의 구성과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 한편, 바이어스 공급부(130)를 통한 역바이어스의 인가는 태양전지 모듈(300)의 최초 기동시 한번 진행되거나, 또는, 일정 주기별로 반복적으로 진행될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 구동 방법에 대하여 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 태양전지 모듈(400)을 구동시킴에 있어, 광을 전기로 변환하기 위한 광전 변환부(200)의 양 단에 역바이어스를 인가한다. 또한, 역바이어스의 공급과 동시에 광전 변환부(200)로부터 생성되는 전기를 출력한다.
이러한 구동 방법을 수행하기 위하여, 태양전지 모듈(400)은 도 4에 도시된 바와 같이, n형 실리콘층(210) 상에 형성되며 역바이어스를 인가하기 위한 바이어스 공급부(130) 및 광전 변환부(200)에서 생성되는 전기를 출력하기 위한 전력 출력부(140)와 공통으로 연결된 제1 전극(110), p형 실리콘층(230) 상에 형성되며 전력 출력부(140)와 연결되는 제2 전극(120), 제2 전극(120) 상에 형성되는 절연층(410) 및 절연층(410) 상에 형성되며 바이어스 공급부(130)와 연결되는 제3 전극(420)을 포함할 수 있다.
역바이어스의 인가를 위하여, 바이어스 공급부(130)는 전력 출력부(140)를 통해 전기를 출력하는 동안에 제1 전극(110) 및 제3 전극(420)에 역바이어스를 인가한다. 즉, 바이어스 공급부(130)는 절연층(410) 상에 형성된 제3 전극(420)에 음(-)의 전압을 인가하고, n형 실리콘층(210)과 접해 있는 제1 전극(110)에 양(+) 의 전압을 인가한다. 제3 전극(420)은 절연층(410)을 통해 제2 전극(120) 및 광전 변환부(200)와 절연되어 있으므로, 제2 전극(120)을 통해 전기를 출력하는 과정에도 역바이어스의 인가가 가능해 진다.
이와 같이, 제2 전극(120)을 통한 전력의 출력과 동시에 제3 전극(420)을 통해 역바이어스를 인가하게 되면, p형 실리콘층(230) 및 n형 실리콘층(210)에 의한 전기장 외에도, 역바이어스에 의한 전기장이 추가되어 광전 변환부(200) 내의 전자 이동도가 증가하게 되며, 이에 따라 광전변환 효율이 향상된다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 광전 변환부의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈을 개략적으로 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 태양전지 모듈 110 : 제1 전극
120 : 제2 전극 130 : 바이어스 공급부
140 : 전력 출력부 150 : 스위칭부
200 : 광전 변환부 210 : n형 실리콘층
220 : 진성 실리콘층 222 : 비정질 실리콘층
224 : 미세결정질 실리콘층 230 : p형 실리콘층

Claims (38)

  1. 광을 전기로 변환하기 위한 광전 변환부;
    상기 광전 변환부의 일면에 형성된 제1 전극;
    상기 광전 변환부를 사이에 두고 상기 제1 전극과 대향하도록 형성된 제2 전극;
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전기적으로 연결되어 짧은 시간 동안 상기 광전 변환부에 역바이어스를 공급하는 바이어스 공급부; 및
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전기적으로 연결되어 상기 역바이어스의 공급 이후에 상기 광전 변환부로부터 생성되는 전기를 출력하는 전력 출력부를 포함하는 태양전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광전 변환부는,
    상기 제1 전극 상에 형성되며, n형 불순물이 도핑되어 있는 n형 실리콘층;
    상기 n형 실리콘층 상에 형성된 진성 실리콘층; 및
    상기 진성 실리콘층과 상기 제2 전극 사이에 형성되며, p형 불순물이 도핑되어 있는 p형 실리콘층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 바이어스 공급부는 상기 p형 실리콘층과 접해 있는 상기 제2 전극에 음(-)의 전압을 인가하고, 상기 n형 실리콘층과 접해 있는 상기 제1 전극에 양(+)의 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 진성 실리콘층은 서로 교대로 적층된 복수의 비정질 실리콘층들 및 복수의 미세결정질 실리콘층들을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 진성 실리콘층에 형성된 상기 비정질 실리콘층들의 총 두께는 0.4 ~ 1.0㎛인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 n형 실리콘층 및 상기 p형 실리콘층은 각각 비정질 실리콘 및 미세결정질 실리콘 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 p형 실리콘층은 상기 진성 실리콘층보다 높은 밴드갭 에너지를 갖기 위해 탄소(C)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제1 전극은 도전성 광반사 물질로 형성되며, 상기 제2 전극은 투광성 도전 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  9. 제4항에 있어서,
    일정 시간 동안 상기 바이어스 공급부와 상기 제2 전극을 전기적으로 연결하며, 상기 일정 시간의 경과 후 상기 바이어스 공급부와 상기 제2 전극의 연결을 끊고 상기 전력 출력부와 상기 제2 전극을 전기적으로 연결하는 스위칭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  10. 광을 전기로 변환하기 위한 광전 변환부;
    상기 광전 변환부의 일면에 형성된 제1 전극;
    상기 광전 변환부를 사이에 두고 상기 제1 전극과 대향하도록 형성된 제2 전극;
    상기 제2 전극과 동일면 상에 상기 제2 전극과 전기적으로 분리되도록 형성된 제3 전극;
    상기 제1 전극 및 상기 제3 전극에 전기적으로 연결되어 짧은 시간 동안 상기 광전 변환부에 역바이어스를 공급하는 바이어스 공급부; 및
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전기적으로 연결되어 상기 역바이어스의 공급 이후에 상기 광전 변환부로부터 생성되는 전기를 출력하는 전력 출력부를 포함하는 태양전지 모듈.
  11. 제10항에 있어서, 상기 광전 변환부는,
    상기 제1 전극 상에 형성되며, n형 불순물이 도핑되어 있는 n형 실리콘층;
    상기 n형 실리콘층 상에 형성된 진성 실리콘층; 및
    상기 진성 실리콘층과 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극 사이에 형성되며, p형 불순물이 도핑되어 있는 p형 실리콘층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 바이어스 공급부는 상기 p형 실리콘층과 접해 있는 상기 제3 전극에 음(-)의 전압을 인가하고, 상기 n형 실리콘층과 접해 있는 상기 제1 전극에 양(+)의 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 제3 전극보다 큰 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 진성 실리콘층은 서로 교대로 적층된 복수의 비정질 실리콘층들 및 복수의 미세결정질 실리콘층들을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 진성 실리콘층에 형성된 상기 비정질 실리콘층들의 총 두께는 0.4 ~ 1.0㎛인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 n형 실리콘층 및 상기 p형 실리콘층은 각각 비정질 실리콘 및 미세결정질 실리콘 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 p형 실리콘층은 상기 진성 실리콘층보다 높은 밴드갭 에너지를 갖기 위해 탄소(C)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 제1 전극은 도전성 광반사 물질로 형성되며, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극은 투광성 도전 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  19. 광을 전기로 변환하기 위한 광전 변환부;
    상기 광전 변환부의 일면에 형성된 제1 전극;
    상기 광전 변환부를 사이에 두고 상기 제1 전극과 대향하도록 형성된 제2 전 극;
    상기 제2 전극 상에 형성된 절연층;
    상기 절연층을 사이에 두고 상기 제2 전극과 대향하도록 형성된 제3 전극;
    상기 제1 전극 및 상기 제3 전극에 전기적으로 연결되어 상기 광전 변환부에 역바이어스를 공급하는 바이어스 공급부; 및
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전기적으로 연결되어 상기 광전 변환부로부터 생성되는 전기를 출력하는 전력 출력부를 포함하는 태양전지 모듈.
  20. 제19항에 있어서, 상기 광전 변환부는,
    상기 제1 전극 상에 형성되며, n형 불순물이 도핑되어 있는 n형 실리콘층;
    상기 n형 실리콘층 상에 형성된 진성 실리콘층; 및
    상기 진성 실리콘층과 상기 제2 전극 사이에 형성되며, p형 불순물이 도핑되어 있는 p형 실리콘층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 바이어스 공급부는 상기 절연층을 통해 상기 제2 전극과 절연되어 있는 상기 제3 전극에 음(-)의 전압을 인가하고, 상기 n형 실리콘층과 접해 있는 상기 제1 전극에 양(+)의 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 바이어스 공급부는 상기 전력 출력부를 동작시키기 전에 짧은 시간 동안 상기 역바이어스를 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극에 인가하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 바이어스 공급부는 상기 전력 출력부가 동작하는 동안에 상기 역바이어스를 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극에 인가하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 진성 실리콘층은 서로 교대로 적층된 복수의 비정질 실리콘층들 및 복수의 미세결정질 실리콘층들을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 진성 실리콘층에 형성된 상기 비정질 실리콘층들의 총 두께는 0.4 ~ 1.0㎛인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 n형 실리콘층 및 상기 p형 실리콘층은 각각 비정질 실리콘 및 미세결정질 실리콘 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  27. 제24항에 있어서,
    상기 p형 실리콘층은 상기 진성 실리콘층보다 높은 밴드갭 에너지를 갖기 위해 탄소(C)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  28. 제24항에 있어서,
    상기 제1 전극은 도전성 광반사 물질로 형성되며, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극은 투광성 도전 물질로 형성되며, 상기 절연층은 투광성 절연 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  29. 광을 전기로 변환하기 위한 광전 변환부의 양 단에 짧은 시간 동안 역바이어스를 인가하는 단계; 및
    상기 역바이어스의 공급이 완료된 후 상기 광전 변환부로부터 생성되는 전기를 출력하는 단계를 포함하는 태양전지 모듈의 구동 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 태양전지 모듈은
    n형 실리콘층, 진성 실리콘층 및 p형 실리콘층이 차례로 적층된 상기 광전 변환부;
    상기 n형 실리콘층 상에 형성되며, 역바이어스를 인가하기 위한 바이어스 공급부 및 상기 광전 변환부에서 생성되는 전기를 출력하기 위한 전력 출력부와 공통 으로 연결되는 제1 전극; 및
    상기 p형 실리콘층 상에 형성되며, 역바이어스를 인가하기 위한 바이어스 공급부 및 상기 광전 변환부에서 생성되는 전기를 출력하기 위한 전력 출력부와 공통으로 연결되는 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 구동 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 역바이어스를 인가하는 단계에서,
    상기 바이어스 공급부는 상기 p형 실리콘층과 접해 있는 상기 제2 전극에 음(-)의 전압을 인가하고, 상기 n형 실리콘층과 접해 있는 상기 제1 전극에 양(+)의 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 구동 방법.
  32. 제29항에 있어서, 상기 태양전지 모듈은
    n형 실리콘층, 진성 실리콘층 및 p형 실리콘층이 차례로 적층된 상기 광전 변환부;
    상기 n형 실리콘층 상에 형성되며, 역바이어스를 인가하기 위한 바이어스 공급부 및 상기 광전 변환부에서 생성되는 전기를 출력하기 위한 전력 출력부와 공통으로 연결되는 제1 전극;
    상기 p형 실리콘층 상에 형성되며, 상기 광전 변환부에서 생성되는 전기를 출력하기 위한 전력 출력부와 연결되는 제2 전극; 및
    상기 p형 실리콘층 상에 상기 제2 전극과 전기적으로 분리되도록 형성되며, 역바이어스를 인가하기 위한 상기 바이어스 공급부와 연결되는 제3 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 구동 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 역바이어스를 인가하는 단계에서,
    상기 바이어스 공급부는 상기 p형 실리콘층과 접해 있는 상기 제2 전극에 음(-)의 전압을 인가하고, 상기 n형 실리콘층과 접해 있는 상기 제1 전극에 양(+)의 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 구동 방법.
  34. 제31항 또는 제33항에 있어서, 상기 진성 실리콘층은 서로 교대로 적층된 복수의 비정질 실리콘층들 및 복수의 미세결정질 실리콘층들을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 구동 방법.
  35. 광을 전기로 변환하기 위한 광전 변환부의 양 단에 역바이어스를 인가하는 단계; 및
    상기 역바이어스의 공급과 동시에 상기 광전 변환부로부터 생성되는 전기를 출력하는 단계를 포함하는 태양전지 모듈의 구동 방법.
  36. 제35항에 있어서, 상기 태양전지 모듈은
    n형 실리콘층, 진성 실리콘층 및 p형 실리콘층이 차례로 적층된 상기 광전 변환부;
    상기 n형 실리콘층 상에 형성되며, 역바이어스를 인가하기 위한 바이어스 공급부 및 상기 광전 변환부에서 생성되는 전기를 출력하기 위한 전력 출력부와 공통으로 연결되는 제1 전극;
    상기 p형 실리콘층 상에 형성되며, 상기 광전 변환부에서 생성되는 전기를 출력하기 위한 전력 출력부와 연결되는 제2 전극;
    상기 제2 전극 상에 형성되는 절연층; 및
    상기 절연층 상에 형성되며, 역바이어스를 인가하기 위한 상기 바이어스 공급부와 연결되는 제3 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 구동 방법.
  37. 제36항에 있어서, 상기 역바이어스를 인가하는 단계에서,
    상기 바이어스 공급부는 상기 절연층 상에 형성된 상기 제3 전극에 음(-)의 전압을 인가하고, 상기 n형 실리콘층과 접해 있는 상기 제1 전극에 양(+)의 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 구동 방법.
  38. 제37항에 있어서, 상기 진성 실리콘층은 서로 교대로 적층된 복수의 비정질 실리콘층들 및 복수의 미세결정질 실리콘층들을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 구동 방법.
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