KR20100051445A - Solar cell module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양 전지 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부로부터 공급되는 태양광 에너지를 반도체 성질을 이용하여 전기 에너지로 변환하는 태양 전지 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell module, and more particularly, to a solar cell module for converting solar energy supplied from the outside into electrical energy using semiconductor properties.
일반적으로, 태양 전지는 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.In general, a solar cell is a device that converts solar energy into electrical energy, and is an alternative energy source that can replace energy sources such as coal and oil due to various advantages such as environmentally friendly, long-lasting, and infinite energy source. As such, the field of application continues to expand.
태양 전지는 사용 재료에 따라 실리콘계열, 화합물계열, 유기물계열 등으로 크게 구분될 수 있으며, 이중 실리콘계열의 태양 전지가 현재 대부분을 차지하고 있다. 실리콘계열의 태양 전지는 다시 단결정 또는 다결정 실리콘으로 제조되는 결정형 태양 전지와 비정질 또는 미세결정질 실리콘으로 제조되는 박막형 태양 전지로 구분될 수 있다. Solar cells can be classified into silicon-based, compound-based, organic-based, and the like according to the materials used, and silicon-based solar cells currently occupy most of them. Silicon-based solar cells may be further classified into crystalline solar cells made of monocrystalline or polycrystalline silicon and thin film solar cells made of amorphous or microcrystalline silicon.
그러나, 상기와 같은 종래의 태양 전지는 10%대 이하의 광전 효율을 나타내고 있어, 제품의 경쟁력을 높이기 위해서는 광전 효율을 향상시킬 수 있는 기술 개 발이 요구되고 있다.However, such a conventional solar cell exhibits a photoelectric efficiency of 10% or less, and in order to increase the competitiveness of a product, there is a demand for a technology development capable of improving the photoelectric efficiency.
따라서, 본 발명은 이와 같은 요구를 감안한 것으로써, 본 발명은 광전 효율을 향상시킬 수 있는 태양 전지 모듈을 제공한다.Accordingly, the present invention has been made in view of such a need, and the present invention provides a solar cell module capable of improving photoelectric efficiency.
본 발명의 일 특징에 따른 태양 전지 모듈은 외부 광에 의해 전기 에너지를 생성하는 태양 전지, 및 상기 태양 전지의 외부에 설치되며 외부 광에 의해 상기 태양 전지 내부에 생성된 광 생성 캐리어의 재결합을 억제시키기 위하여 상기 태양 전지에 자기장을 걸어주는 자기장 공급부를 포함한다. A solar cell module according to one aspect of the present invention suppresses the recombination of a solar cell that generates electrical energy by external light, and a light generating carrier that is installed outside the solar cell and generated inside the solar cell by external light. And a magnetic field supply unit configured to apply a magnetic field to the solar cell.
상기 자기장 공급부는 상기 태양 전지의 일면 측에 서로 이격되게 설치된 복수의 자석들을 포함할 수 있다. 상기 자석들은 제1 방향을 따라 N극과 S극이 서로 마주보도록 다수가 배열되고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 복수의 열로 배열될 수 있다. 또한, 상기 자석들은 제1 방향을 따라 서로 동일한 극성이 마주보도록 다수가 배열되고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 복수의 열로 배열될 수 있다. 또한, 상기 자석들은 제1 방향으로 길게 연장되는 막대 형상을 가지며, 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 따라 복수의 열로 배열될 수 있다.The magnetic field supply unit may include a plurality of magnets spaced apart from each other on one side of the solar cell. The magnets may be arranged in a plurality such that the N poles and the S poles face each other along a first direction, and may be arranged in a plurality of rows along a second direction perpendicular to the first direction. In addition, the magnets may be arranged in a plurality so that the same polarities face each other along a first direction, and may be arranged in a plurality of rows along a second direction perpendicular to the first direction. In addition, the magnets have a rod shape extending in a first direction and may be arranged in a plurality of rows along a second direction perpendicular to the first direction.
상기 자기장 공급부는 상기 태양 전지의 일면 측에 판 형태로 설치되며 상기 태양 전지와 마주보는 면이 제1 극성을 갖는 제1 자석, 및 상기 태양 전지의 타면 측에 상기 태양 전지의 가장자리를 따라 라인 형태로 설치되며 상기 태양 전지와 마주보는 면이 상기 제1 극성과 반대인 제2 극성을 갖는 제2 자석을 포함할 수 있다. The magnetic field supply unit is installed in the form of a plate on one side of the solar cell and the first magnet having a surface facing the solar cell has a first polarity, and the line shape along the edge of the solar cell on the other side of the solar cell The solar cell may include a second magnet having a second polarity opposite to the first polarity of a surface facing the solar cell.
상기 자기장 공급부는 상기 태양 전지의 일면 측에 부착되는 평판 형태의 판자석을 포함할 수 있다. The magnetic field supply unit may include a plate-shaped plank stone attached to one side of the solar cell.
상기 태양 전지는 일 실시예로, 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 형성된 n형 실리콘층, 상기 n형 실리콘층 상에 형성된 진성 실리콘층, 상기 진성 실리콘층 상에 형성된 p형 실리콘층, 및 상기 p형 실리콘층 상에 형성된 제2 전극을 포함할 수 있다. 상기 진성 실리콘층은 비정질 실리콘을 포함할 수 있다. 또한, 상기 진성 실리콘층은 서로 교대로 적층된 복수의 비정질 실리콘층들 및 복수의 미세결정질 실리콘층들을 포함할 수 있다. 상기 진성 실리콘층은 비정질 실리콘 및 상기 비정질 실리콘 내부에 나노 클러스터 향태로 랜덤하게 분포된 미세결정질 실리콘을 포함할 수 있다.In one embodiment, the solar cell includes a first electrode, an n-type silicon layer formed on the first electrode, an intrinsic silicon layer formed on the n-type silicon layer, a p-type silicon layer formed on the intrinsic silicon layer, and It may include a second electrode formed on the p-type silicon layer. The intrinsic silicon layer may include amorphous silicon. In addition, the intrinsic silicon layer may include a plurality of amorphous silicon layers and a plurality of microcrystalline silicon layers alternately stacked on each other. The intrinsic silicon layer may include amorphous silicon and microcrystalline silicon randomly distributed in the nano-cluster state inside the amorphous silicon.
상기 태양 전지는 다른 실시예로, 기판의 일면에 형성된 진성 실리콘층, 상기 진성 실리콘층 상에 형성된 p형 실리콘층, 상기 진성 실리콘층 상에 상기 p형 실리콘층과 이격되도록 형성된 n형 실리콘층, 상기 p형 실리콘층 상에 형성된 제1 전극 및 상기 n형 실리콘층 상에 형성된 제2 전극을 포함할 수 있다. 상기 진성 실리콘층은 비정질 실리콘을 포함할 수 있다. 또한, 상기 진성 실리콘층은 서로 교대로 적층된 복수의 비정질 실리콘층들 및 복수의 미세결정질 실리콘층들을 포함할 수 있다. 상기 진성 실리콘층은 비정질 실리콘 및 상기 비정질 실리콘 내부에 나노 클러스터 향태로 랜덤하게 분포된 미세결정질 실리콘을 포함할 수 있다.In another embodiment, the solar cell may include an intrinsic silicon layer formed on one surface of a substrate, a p-type silicon layer formed on the intrinsic silicon layer, an n-type silicon layer formed to be spaced apart from the p-type silicon layer on the intrinsic silicon layer, It may include a first electrode formed on the p-type silicon layer and a second electrode formed on the n-type silicon layer. The intrinsic silicon layer may include amorphous silicon. In addition, the intrinsic silicon layer may include a plurality of amorphous silicon layers and a plurality of microcrystalline silicon layers alternately stacked on each other. The intrinsic silicon layer may include amorphous silicon and microcrystalline silicon randomly distributed in the nano-cluster state inside the amorphous silicon.
상기 태양 전지는 또 다른 실시예로, n형 반도체 기판, 상기 n형 반도체 기판의 일면 상에 형성된 제1 진성 반도체층, 상기 제1 진성 반도체층 상에 형성된 p형 반도체층, 상기 p형 반도체층 상에 형성된 투명 전극 및 상기 n형 반도체 기판의 타면 상에 형성된 이면 전극을 포함할 수 있다. 상기 n형 반도체 기판은 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘으로 형성될 수 있다. 상기 제1 진성 반도체층은 비정질 실리콘, 실리콘 옥시나이트라이드 또는 실리콘 옥시카바이드로 형성될 수 있다. 상기 태양 전지는 상기 n형 반도체 기판과 상기 이면 전극 사이에 형성된 제2 진성 반도체층 및 상기 제2 진성 반도체층과 상기 이면 전극 사이에 형성된 n형 반도체층을 더 포함할 수 있다.In another embodiment, the solar cell includes an n-type semiconductor substrate, a first intrinsic semiconductor layer formed on one surface of the n-type semiconductor substrate, a p-type semiconductor layer formed on the first intrinsic semiconductor layer, and the p-type semiconductor layer. It may include a transparent electrode formed on the upper surface and the back electrode formed on the other surface of the n-type semiconductor substrate. The n-type semiconductor substrate may be formed of single crystal silicon or polycrystalline silicon. The first intrinsic semiconductor layer may be formed of amorphous silicon, silicon oxynitride, or silicon oxycarbide. The solar cell may further include a second intrinsic semiconductor layer formed between the n-type semiconductor substrate and the back electrode, and an n-type semiconductor layer formed between the second intrinsic semiconductor layer and the back electrode.
이와 같은 태양 전지 모듈에 따르면, 태양 전지에 자기장을 걸어 줌으로써, 입사광에 의해 태양 전지 내부에 생성된 광 생성 캐리어의 재결합을 억제시키고, 이를 통해 태양 전지의 광전 효율을 향상시킬 수 있다.According to such a solar cell module, by applying a magnetic field to the solar cell, it is possible to suppress the recombination of the light generating carrier generated inside the solar cell by the incident light, thereby improving the photoelectric efficiency of the solar cell.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 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. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 도면들에 있어서, 각 장치 또는 막(층) 및 영역들의 두께는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 과장되게 도시되었으며, 또한 각 장치는 본 명세서에서 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. As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification, and that one or more other features It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof. In the drawings, the thickness of each device or film (layer) and regions has been exaggerated for clarity of the invention, and each device may have a variety of additional devices not described herein. When (layer) is mentioned as being located on another film (layer) or substrate, an additional film (layer) may be formed directly on or between the other film (layer) or substrate.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 개략적으로 나타낸 도면이다. 1 is a view schematically showing a solar cell module according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100)은 태양 전지(200) 및 자기장 공급부(300)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a
태양 전지(200)는 외부로부터 공급되는 광에 반응하여 전기 에너지를 생성한다. 태양 전지(200)는 실리콘 계열, 화합물 계열, 유기물 계열 등의 모든 종류의 태양 전지가 사용될 수 있다.The
자기장 공급부(300)는 태양 전지(200)의 외부에 설치되며, 자기장 공급부(300)는 외부 광에 의해 태양 전지(200) 내부에 생성된 광 생성 캐리어의 재결합을 억제시키기 위하여 태양 전지(200)에 자기장을 걸어준다. The magnetic
일반적으로, 입사광에 의해 태양 전지(200) 내부에서 생성된 광 생성 캐리어 즉, 전자-정공 쌍은 내부 전기장에 의한 드래프트에 의해 n층과 p층으로 각각 수집되어 전류를 발생하게 된다. 이상적인 태양 전지의 경우 전기장이 내부에 균일하게 발생하나 실제 태양 전지에서는 내부에 존재하는 결합에 의해 스페이스 차지(space-charge) 밀도가 증가하고 이로 인하여 태양 전지 내부에서 전기장이 감소하는 현상이 발생된다. 또한, 태양 전지가 빛에 노출되는 경우 초기에 비하여 태양 전지 특성이 감소하는 스태블러 원스키 효과(staebler-wronski effect)라 불리는 열화 현상이 발생하며 광 흡수층의 두께와 물성에 따라 최대 30%까지 태양 전지의 특성이 감소한다. 이는 라이트 소오킹(light-soaking)에 의해 진성층 내부의 불포화 결합(dangling bond) 밀도가 증가하여 내부 전기장이 감소하여 빛에 의해 발생된 전자-정공 쌍의 재결합이 가속화되기 때문이다.In general, the light generating carriers, ie, electron-hole pairs, generated inside the
따라서, 자기장 공급부(300)를 통해 태양 전지(200)에 자기장을 걸어주게 되 면, 입사광에 의해 태양 전지(200) 내부에 생성된 전자-정공 쌍의 모빌러티가 증가되어 전자-정공 쌍의 재결합을 억제시키고, 이를 통해 태양 전지(200)의 광전 효율을 향상시킬 수 있다.Therefore, when the magnetic field is applied to the
도 2는 도 1에 도시된 자기장 공급부의 일 실시예를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating an embodiment of the magnetic field supply unit illustrated in FIG. 1.
도 1 및 도 2를 참조하면, 자기장 공급부(300)는 태양 전지(200)의 일면 즉, 태양광이 입사되는 면의 반대면 측에 설치된다. 자기장 공급부(300)는 동일한 평면 상에 서로 이격되게 설치된 복수의 자석들(310)을 포함한다. 자석들(310)은 제1 방향을 따라 N극과 S극이 서로 마주보도록 다수가 연이어 배열되고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 복수의 열로 배열될 수 있다. 따라서, 자석들(310)의 N극에서 나와 S극으로 향하는 자기력선과 동일한 방향의 자기장이 태양 전지(200) 내부에 걸리게 된다.1 and 2, the magnetic
도 3은 도 1에 도시된 자기장 공급부의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.3 is a view showing another embodiment of the magnetic field supply unit shown in FIG. 1.
도 1 및 도 3을 참조하면, 자기장 공급부(300)는 태양 전지(200)의 일면 즉, 태양광이 입사되는 면의 반대면 측에 배치되며, 동일한 평면 상에 서로 이격되게 설치된 복수의 자석들(320)을 포함한다. 자석들(320)은 제1 방향을 따라 서로 동일한 극성이 마주보도록 다수가 연이어 배열되고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 복수의 열로 배열될 수 있다. 한편, 자석들(320)은 상기 제2 방향을 따라 배열될 때, 동일한 극성이 일직선 상에 배치되도록 설치되거나, 동일한 극성이 지그재그 형태로 배치되도록 설치될 수 있다.1 and 3, the magnetic
도 4는 도 1에 도시된 자기장 공급부의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다.4 is a view showing still another embodiment of the magnetic field supply unit shown in FIG. 1.
도 1 및 도 4를 참조하면, 자기장 공급부(300)는 태양 전지(200)의 일면 즉, 태양광이 입사되는 면의 반대면 측에 배치되며, 동일한 평면 상에 서로 이격되게 설치된 복수의 자석들(330)을 포함한다. 자석들(330)은 제1 방향으로 길게 연장되는 막대 형상을 가지며, 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 복수의 열로 배열될 수 있다. 한편, 자석들(330)은 상기 제2 방향을 따라 배열될 때, 동일한 극성이 일직선 상에 배치되도록 설치되거나, 동일한 극성이 지그재그 형태로 배치되도록 설치될 수 있다.1 and 4, the magnetic
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기장 공급부를 나타낸 도면이다.5 is a view showing a magnetic field supply unit according to another embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기장 공급부는 태양 전지(200)의 일면 즉, 태양광이 입사되는 면의 반대면 측에 설치되는 제1 자석(410)과, 태양 전지(200)의 타면 즉, 태양광이 입사되는 면 측에 설치되는 제2 자석(420)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the magnetic field supply unit according to another exemplary embodiment of the present invention may include a
제1 자석(410)은 태양 전지(200)의 하부에 판 형태로 설치되며, 태양 전지(200)와 마주보는 면이 제1 극성을 갖는다. 이와 달리, 제2 자석(420)은 태양광이 태양 전지(200)에 입사될 수 있도록 태양 전지(200)의 상부에 태양 전지(200)의 가장자리를 따라 라인 형태로 설치되며, 태양 전지(200)와 마주보는 면이 상기 제1 극성과 반대인 제2 극성을 갖는다. 예를 들어, 제1 자석(410)의 상부가 N 극성을 가지면 제2 자석(420)의 하부는 S 극성을 갖도록 설치되며, 제1 자석(320)의 상부가 S 극성을 가지면 제2 자석(320)의 하부는 N 극성을 갖도록 설치된다. The
이와 같이, 태양 전지(200)의 양측에 각각 서로 마주보는 면이 다른 극성을 갖도록 제1 자석(410) 및 제2 자석(420)을 설치하면, 태양 전지(200) 내부에 종방향에 가까운 자기장이 형성되어 앞선 실시예들과 같이 횡방향에 가까운 자기장이 형성되는 경우에 비하여 광전 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.As such, when the
도 6은 자기장 공급부의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다.6 is a view showing another embodiment of the magnetic field supply unit.
도 6을 참조하면, 자기장 공급부는 태양 전지(200)의 일면 즉, 태양광이 입사되는 면의 반대면 측에 부착되는 평판 형태의 판자석(360)을 포함할 수 있다. 판자석(360)은 예를 들어, 고무 등의 절연판 상에 금속 분말을 바른 후 이를 자화시켜 형성될 수 있다. 한편, 태양 전지(200)와 판자석(360) 사이에는 얇은 절연층이 더 형성될 수 있다.Referring to FIG. 6, the magnetic field supply unit may include a plate-shaped
이와 같이, 고무자석 등의 판자석(360)을 태양 전지(200)에 부착하여 사용함으로써, 자기장 공급부를 간단히 설치할 수 있다.In this way, by attaching and using the
도 7은 도 1에 도시된 태양 전지의 일 실시예를 나타낸 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating an embodiment of the solar cell illustrated in FIG. 1.
도 7을 참조하면, 태양 전지(200)는 제1 전극(220), n형 실리콘층(230), 진성 실리콘층(240), p형 실리콘층(250) 및 제2 전극(260)을 포함한다.Referring to FIG. 7, the
제1 전극(220)은 유리, 플라스틱 등으로 이루어진 기판(210) 상에 형성된다. 제1 전극(220)은 상부 방향에서 입사되는 광을 반사시키기 위하여 도전성 광반사 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(220)은 은, 알루미늄, 아연, 몰리브덴 등의 단일 금속 또는 이들의 합금으로 형성되거나, 상기 단일금속 또는 합금의 산화물 등으로 형성될 수 있다.The
n형 실리콘층(230)은 제1 전극(220) 상에 형성된다. n형 실리콘층(230)은 실질적으로 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등의 n형 불순물이 도핑되어 있는 실리콘 물질로 형성될 수 있다. n형 실리콘층(230)은 비정질(amorphous) 실리콘 및 미세결정질(micro-crystalline) 실리콘 중 적어도 하나를 포함하도록 형성될 수 있다. The n-
진성 실리콘층(240)은 n형 실리콘층(230) 상에 형성된다. 진성 실리콘층(240)은 예를 들어, 비정질 실리콘으로 형성될 수 있다.
도 8 및 도 9는 도 7에 도시된 진성 실리콘층의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.8 and 9 illustrate another embodiment of the intrinsic silicon layer illustrated in FIG. 7.
도 8을 참조하면, 진성 실리콘층(240)은 서로 교대로 적층된 복수의 비정질 실리콘층들(242) 및 복수의 미세결정질 실리콘층들(244)을 포함할 수 있다. 이때, 미세결정질 실리콘층(244)은 비정질과 단결정 실리콘의 경계물질로서 수십 nm에서 수백 nm의 결정크기를 갖는 나노 스케일(nano scale)의 실리콘 결정들이 형성된 층을 의미한다. 도 8에는 2개의 비정질 실리콘층들(242)과 2개의 미세결정질 실리콘층들(244)이 교대로 적층된 구조가 도시되어 있으나, 실제로는 이보다 많은 수의 비정질 실리콘층들(242)과 미세결정질 실리콘층들(244)이 형성될 수 있다. 비정질 실리콘층(242)과 미세결정질 실리콘층(244)은 서로 다른 두께를 갖거나, 또는 서로 동일한 두께로 형성될 수 있다. 또한, 비정질 실리콘층들(242)과 미세결정질 실리콘층들(244)은 서로 동일한 층수를 갖거나, 서로 다른 층수를 갖도록 형성될 수 있다. Referring to FIG. 8, the
실리콘을 이용한 광전소자는 진성 실리콘층의 광 흡수율과 광전변환효율에 따라 광전 효율이 결정되므로, 광 흡수율이 우수한 비정질 실리콘층(242)과 광전변 환효율이 우수한 미세결정질 실리콘층(244)을 함께 형성함으로써, 진성 실리콘층(240)의 광전 효율을 향상시킬 수 있다.In the photoelectric device using silicon, the photoelectric efficiency is determined according to the light absorption rate and the photoelectric conversion efficiency of the intrinsic silicon layer. By forming, the photoelectric efficiency of the
도 9를 참조하면, 진성 실리콘층(240)은 비정질 실리콘(246) 및 비정질 실리콘(246) 내부에 나노 클러스터(namo cluster) 형태로 랜덤하게 분포된 미세결정질 실리콘(248)을 포함한다. 나노 클러스터 형태의 미세결정질 실리콘(248)은 비정질과 단결정 실리콘의 경계물질로서 나노 스케일(nano scale)의 결정 크기를 갖는 실리콘 결정들이 클러스터 형태로 형성된 것을 의미한다. 예를 들어, 진성 실리콘층(240)은 약 300 ~ 500nm의 두께로 형성되고, 미세결정질 실리콘(248)의 클러스터 크기는 약 1 ~ 100nm 정도로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 9, the
이와 같이, 광 흡수율이 우수한 비정질 실리콘(246) 내부에 광전변환효율이 우수한 미세결정질 실리콘(248)을 나노 클러스터 형태로 형성하게 되면, 광 흡수율과 전자 이동도가 모두 우수한 진성 실리콘층(240)이 형성되어 진성 실리콘층(240)의 광전 효율이 향상된다. 또한, 비정질 실리콘(246)과 미세결정질 실리콘(248)은 서로 다른 파장대의 광을 흡수하므로, 비정질 실리콘(246)에서 흡수하지 못한 파장대의 광을 미세결정질 실리콘(248)에서 흡수하게 되어 광전 효율이 향상될 수 있다.As such, when the
도 7을 참조하면, p형 실리콘층(250)은 진성 실리콘층(240) 상에 형성된다. p형 실리콘층(250)은 실질적으로 붕소(B), 칼륨(K) 등의 p형 불순물이 도핑되어 있는 실리콘 물질로 형성될 수 있다. p형 실리콘층(250)은 비정질 실리콘 및 미세결정질 실리콘 중 적어도 하나를 포함하도록 형성될 수 있다.Referring to FIG. 7, the p-
제2 전극(260)은 p형 실리콘층(250) 상에 형성된다. 제2 전극(260)은 외부로부터 입사되는 광을 투과시키기 위하여 도전성 광투과 물질로 형성된다. 예를 들어, 제2 전극(260)은 틴 옥사이드(tin oxide), 징크 옥사이드(zinc oxide), 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide) 및 인듐 징크 옥사이드(indium zinc oxide) 등으로 형성될 수 있다.The
이와 같이, 제1 전극(220)과 제2 전극(260) 사이에 n형 실리콘층(230), 진성 실리콘층(240) 및 p형 실리콘층(250)을 순차적으로 적층하면, 핀(PIN) 구조의 광전 다이오드가 형성되며, 외부로부터 입사되는 광에 반응하여 광전 효과를 일으키게 된다. 한편, 광이 입사되는 쪽에 p형 실리콘층(250)이 배치되어야 하므로, 광의 입사 방향에 따라, 제1 전극(220) 및 n형 실리콘층(230)과 제2 전극(260) 및 p형 실리콘층(250)의 위치가 서로 바뀔 수 있다.As such, when the n-
도 10은 도 1에 도시된 태양 전지의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.10 is a view showing another embodiment of the solar cell shown in FIG. 1.
도 10을 참조하면, 다른 실시예에 따른 태양 전지(400)는 기판(410)의 일면에 형성된 진성 실리콘층(420), 진성 실리콘층(420) 상에 형성된 p형 실리콘층(430), 진성 실리콘층(420) 상에 p형 실리콘층(430)과 이격되도록 형성된 n형 실리콘층(440), p형 실리콘층(430) 상에 형성된 제1 전극(450) 및 n형 실리콘층(440) 상에 형성된 제2 전극(460)을 포함한다.Referring to FIG. 10, the
진성 실리콘층(420)은 유리, 플라스틱 등의 기판(410)의 일면 상에 형성된다. 진성 실리콘층(420)은 비정질 실리콘으로 형성될 수 있다. 이와 달리, 진성 실리콘층(420)은 도 8에 도시된 바와 같이, 서로 교대로 적층된 복수의 비정질 실 리콘층들 및 복수의 미세결정질 실리콘층들을 포함하는 구조를 갖거나, 도 9에 도시된 바와 같이, 비정질 실리콘 및 비정질 실리콘 내부에 나노 클러스터 형태로 랜덤하게 분포된 미세결정질 실리콘을 포함하는 구조를 가질 수 있다.The
p형 실리콘층(430)은 진성 실리콘층(420) 상의 일부 영역에 형성된다. 예를 들어, p형 실리콘층(430)은 일 방향으로 길게 연장되는 스트라이프 형상으로 형성된다. p형 실리콘층(430)은 도 7에 도시된 것과 동일한 물질로 형성될 수 있으므로, 이와 관련된 상세한 설명은 생략하기로 한다. The p-type silicon layer 430 is formed in some region on the
n형 실리콘층(440)은 p형 실리콘층(430)이 형성된 진성 실리콘층(420)의 동일면 상에 p형 실리콘층(430)과 소정 간격으로 이격되도록 형성된다. 예를 들어, n형 실리콘층(440)은 p형 실리콘층(430)과 소정 간격 이격된 상태에서 p형 실리콘층(430)과 동일한 방향으로 길게 연장되는 스트라이프 형상으로 형성된다. n형 실리콘층(440)은 도 7에 도시된 것과 동일한 물질로 형성될 수 있으므로, 이와 관련된 상세한 설명은 생략하기로 한다.The n-
제1 전극(450)은 p형 실리콘층(430) 상에 형성되며, 제2 전극(460)은 n형 실리콘층(440) 상에 형성된다. 예를 들어, 제1 전극(450) 및 제2 전극(460)은 기판(410) 측으로부터 입사되는 광을 반사시키기 위하여, 도전성 광반사 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(450) 및 제2 전극(460)은 은, 알루미늄, 아연, 몰리브덴 등의 단일 금속 또는 이들의 합금으로 형성되거나, 상기 단일 금속 또는 합금의 산화물 등으로 형성될 수 있다. 이와 달리, 제1 전극(450) 및 제2 전극(460)은 광을 투과시킬 수 있는 도전성 광투과 물질로 형성되고, 도전성 광투과 물질로 이루어진 제1 전극(450) 및 제2 전극(460) 상에 광반사 물질이 형성될 구조를 가질 수 있다.The
이와 같이, 기판(410) 상에 바로 진성 실리콘층(420)을 형성하고, 진성 실리콘층(420)의 동일면 상에 p형 실리콘층(430) 및 n형 실리콘층(440)을 형성하게 되면, 기판(410) 측으로부터 입사되는 광이 진성 실리콘층(420)에 바로 입사하게 되어 태양광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.As such, when the
도 11은 도 1에 도시된 태양 전지의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다.11 is a view showing still another embodiment of the solar cell shown in FIG.
도 11을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 태양 전지(500)는 n형 반도체 기판(510), 제1 진성 반도체층(520), p형 반도체층(530), 투명 전극(540) 및 이면 전극(550)을 포함한다.Referring to FIG. 11, a
n형 반도체 기판(510)은 예를 들어, 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등의 n형 불순물이 저농도로 도핑되어 있는 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘으로 형성될 수 있다. n형 반도체 기판(510)은 수십 ㎛에서 수백 ㎛의 두께로 형성될 수 있으며, 예를 들어 약 200㎛의 두께로 형성된다. n형 반도체 기판(510)의 제1 면, 즉 태양광이 입사되는 표면에는 수 ㎛에서 수십 ㎛ 크기의 요철이 형성될 수 있다. n형 반도체 기판(510)의 제1 면에 형성된 요철은 입사하는 광이 표면에서 반사되어 손실되는 것을 감소시키고 입사된 광을 가두어 광전변환효율을 향상시킨다.The n-
제1 진성 반도체층(520)은 n형 반도체 기판(510)의 제1 면 상에 형성된다. 제1 진성 반도체층(520)은 비정질(amorphous) 실리콘, 실리콘 옥시나이트라이드(silicon oxynitride, SiON), 실리콘 옥시카바이드(silicon oxycarbide, SiOC) 또는 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC) 등으로 형성될 수 있다. 제1 진성 반도체층(520)은 수 ㎚에서 수십 ㎚의 두께로 형성될 수 있으며, 예를 들어 약 5㎚ 정도의 얇은 두께로 형성된다. The first
p형 반도체층(530)은 제1 진성 반도체층(520) 상에 형성된다. p형 반도체층(530)은 예를 들어, 붕소(B), 칼륨(K) 등의 p형 불순물이 저농도로 도핑되어 있는 비정질 실리콘으로 형성된다. The p-
투명 전극(540)은 p형 반도체층(530) 상에 형성된다. 투명 전극(540)은 상부로부터 입사되는 태양광을 투과시키기 위하여 도전성 광투과 물질로 형성된다. 예를 들어, 투명 전극(540)은 산화인듐주석(indium tin oxide, ITO), 산화주석(tin oxide, SnO), 산화아연(zinc oxide, ZnO) 등으로 형성될 수 있다. 투명 전극(540)은 수십 ㎚에서 수백 ㎚의 두께로 형성될 수 있으며, 예를 들어 약 100㎚의 두께로 형성된다. The
이면 전극(550)은 n형 반도체 기판(510)의 상기 제1 면의 반대인 제2 면 상에 형성된다. 이면 전극(550)은 예를 들어, 산화인듐주석(ITO), 산화주석(SnO), 산화아연(ZnO) 등의 도전성 광투과 물질로 형성될 수 있다. 이와 달리, 이면 전극(550)은 은(Ag), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo) 등의 단일 금속 또는 이들의 합금으로 형성되거나, 상기 단일 금속 또는 합금의 산화물 등으로 형성될 수 있다. 또한, 이면 전극(550)은 도전성을 갖는 알루미늄 테이프 등으로 형성될 수 있다. The
이와 같이, n형 반도체 기판(510)과 p형 반도체층(530) 사이에 실질적으로 발전에 기여하지 않을 정도의 두께를 갖는 제1 진성 반도체층(520)을 형성함으로써, 단결정 실리콘과 비정질 실리콘의 계면에서의 결정 결함을 감소시켜, 헤테로 접합 계면의 특성을 개선시킬 수 있다. 이때, 제1 진성 반도체층(520)으로 밴드갭 에너지가 비교적 큰 실리콘 옥시나이트라이드(SiON) 또는 실리콘 옥시카바이드(SiOC)를 사용하게 되면, 제1 진성 반도체층(520)의 광흡수율이 떨어지게 되므로, 진성 반도체층(520) 자체에서 흡수되어 손실되는 광이 감소되고, 이로 인해 태양 전지(500)의 광전 효율이 향상될 수 있다. As such, by forming the first
한편, 태양 전지(500)는 n형 반도체 기판(510)과 이면 전극(550) 사이에 형성된 제2 진성 반도체층(560) 및 제2 진성 반도체층(560)과 이면 전극(550) 사이에 형성된 n형 반도체층(570)을 더 포함할 수 있다. Meanwhile, the
제2 진성 반도체층(560)은 n형 반도체 기판(510)의 제2 면 상에 바로 형성된다. 제2 진성 반도체층(560)은 제1 진성 반도체층(520)과 마찬가지로 비정질(amorphous) 실리콘, 실리콘 옥시나이트라이드(silicon oxynitride, SiON), 실리콘 옥시카바이드(silicon oxycarbide, SiOC) 또는 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC) 등으로 형성될 수 있다. 제2 진성 반도체층(560)은 수 ㎚에서 수십 ㎚의 두께로 형성될 수 있으며, 예를 들어 약 5㎚ 정도의 얇은 두께로 형성된다. The second
n형 반도체층(570)은 예를 들어, 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 비정질 실리콘으로 형성된다. n형 반도체층(570)은 수 ㎚에서 수십 ㎚의 두께로 형성될 수 있으며, 예를 들어 약 20㎚ 정도의 두께로 형성된다. The n-
이와 같이, n형 반도체 기판(510)의 제2 면 상에 제2 진성 반도체층(560)과 n+형 비정질 실리콘으로 이루어진 n형 반도체층(570)을 형성함으로써, 소위 BSF(back surface field) 구조가 형성된다. 이러한 BSF 구조의 형성을 통해 태양 전지(500)의 광전 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.As such, by forming the second
한편, 본 발명에 따르면, 상기에서 기술된 태양 전지의 몇 가지 실시예들 외에도, 결정질 기판형 태양전지, 박막형 태양전지, 화합물 박막 태양전지, 염료감응 태양전지, 유기 태양전지 등 다양한 태양전지가 사용될 수 있다.Meanwhile, according to the present invention, in addition to some embodiments of the solar cell described above, various solar cells such as crystalline substrate type solar cell, thin film type solar cell, compound thin film solar cell, dye-sensitized solar cell, organic solar cell, etc. may be used. Can be.
이와 같은 태양 전지 모듈에 따르면, 태양 전지에 자기장을 걸어 줌으로써, 입사광에 의해 태양 전지 내부에 생성된 광 생성 캐리어의 재결합을 억제시키고, 이를 통해 태양 전지의 광전 효율을 향상시킬 수 있다.According to such a solar cell module, by applying a magnetic field to the solar cell, it is possible to suppress the recombination of the light generating carrier generated inside the solar cell by the incident light, thereby improving the photoelectric efficiency of the solar cell.
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.In the detailed description of the present invention described above with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art or those skilled in the art having ordinary skill in the art will be described in the claims to be described later It will be understood that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈을 개략적으로 나타낸 도면이다. 1 is a view schematically showing a solar cell module according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 자기장 공급부의 일 실시예를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating an embodiment of the magnetic field supply unit illustrated in FIG. 1.
도 3은 도 1에 도시된 자기장 공급부의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.3 is a view showing another embodiment of the magnetic field supply unit shown in FIG. 1.
도 4는 도 1에 도시된 자기장 공급부의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다.4 is a view showing still another embodiment of the magnetic field supply unit shown in FIG. 1.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기장 공급부를 나타낸 도면이다.5 is a view showing a magnetic field supply unit according to another embodiment of the present invention.
도 6은 자기장 공급부의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다.6 is a view showing another embodiment of the magnetic field supply unit.
도 7은 도 1에 도시된 태양 전지의 일 실시예를 나타낸 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating an embodiment of the solar cell illustrated in FIG. 1.
도 8 및 도 9는 도 7에 도시된 진성 실리콘층의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.8 and 9 illustrate another embodiment of the intrinsic silicon layer illustrated in FIG. 7.
도 10은 도 1에 도시된 태양 전지의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.10 is a view showing another embodiment of the solar cell shown in FIG. 1.
도 11은 도 1에 도시된 태양 전지의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다.11 is a view showing still another embodiment of the solar cell shown in FIG.
<주요 도면번호에 대한 간단한 설명><Short Description of Main Drawing Numbers>
100 : 태양 전지 모듈 200 : 태양 전지100: solar cell module 200: solar cell
210 : 기판 220 : 제1 전극210:
230 : n형 실리콘층 240 : 진성 실리콘층230: n-type silicon layer 240: intrinsic silicon layer
250 : p형 실리콘층 260 : 제2 전극250: p-type silicon layer 260: second electrode
300 : 자기장 공급부 310 : 자석300: magnetic field supply unit 310: a magnet
Claims (18)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080110616A KR20100051445A (en) | 2008-11-07 | 2008-11-07 | Solar cell module |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020080110616A KR20100051445A (en) | 2008-11-07 | 2008-11-07 | Solar cell module |
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ID=42277212
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020080110616A KR20100051445A (en) | 2008-11-07 | 2008-11-07 | Solar cell module |
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Country | Link |
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KR (1) | KR20100051445A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101423245B1 (en) * | 2014-04-28 | 2014-07-29 | 쏠라퓨전 주식회사 | Method for producing solar cell module |
US11670726B2 (en) * | 2014-02-18 | 2023-06-06 | Robert E. Sandstrom | Method for improving photovoltaic cell efficiency |
-
2008
- 2008-11-07 KR KR1020080110616A patent/KR20100051445A/en not_active Application Discontinuation
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US11670726B2 (en) * | 2014-02-18 | 2023-06-06 | Robert E. Sandstrom | Method for improving photovoltaic cell efficiency |
KR101423245B1 (en) * | 2014-04-28 | 2014-07-29 | 쏠라퓨전 주식회사 | Method for producing solar cell module |
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