KR20100123164A - 태양 전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양 전지에 관한 것으로서, 상기 태양 전지는 복수의 비아 홀을 구비한 제1 도전성 타입의 기판, 상기 기판에 위치하고 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터부, 상기 에미터부에 연결되는 복수의 제1 전극, 상기 복수의 비아 홀을 통해 상기 제1 전극과 연결되는 복수의 집전부, 그리고 상기 기판에 연결되는 복수의 제2 전극을 포함하고, 상기 복수의 비아 홀은 상기 기판에 대해 약 45 °내지 약 90°의 경사각을 갖는다. 이로 인해, 비아 홀을 통한 제1전극과 집전부간의 연결이 안전하게 이루어져 태양 전지의 불량율이 감소하고 태양 전지의 동작 효율이 증가한다.
MWT, 태양전지, 비아홀, 경사각
Description
본 발명은 태양 전지에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 전지는 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 전지로서, 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 주목 받고 있다.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)의 반도체로 이루어진 기판(substrate) 및 에미터부(emitter layer), 그리고 기판과 에미터부에 각각 연결된 전극을 구비한다. 이때, 기판과 에미터부의 계면에는 p-n 접합이 형성되어 있다.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체에서 복수의 전자-정공쌍이 생성되고, 생성된 전자-정공쌍은 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해 전하인 전자와 정공으로 각각 분리되어 전자와 정공은 n형의 반도체와 p형 반도체쪽으로, 예를 들어 에미터부와 기판쪽으로 이동하고, 기판과 에미터부와 전기적으로 연결된 전극에 의해 수집되며, 이 전극들을 전선으로 연결하여 전력을 얻는다.
이때, 에미터부와 기판 위에는, 에미터부와 기판에 연결된 전극과 각각 연결되는 버스 바(bus bar)와 같은 적어도 하나의 집전부를 위치시켜, 해당 전극에서 수집된 전하가 인접한 집전부를 통해 외부에 연결된 부하로 용이하게 이동할 수 있도록 한다.
하지만, 이 경우, 빛이 입사되지 않은 기판 위뿐만 아니라 빛이 입사되는 면,즉, 수광면에 형성된 에미터부 위에도 집전부가 위치하므로, 집전부로 인해 빛의 입사 면적이 감소하여 태양 전지의 효율이 떨어진다.
따라서 집전부로 인한 태양 전지의 효율 감소를 줄이기 위해, 비아홀(via hole)을 통해 에미터부와 연결되는 집전부를 수광면의 반대편에 위치한 기판의 후면에 위치시킨 전면 금속 포장 투과형(metal wrap through, MWT) 태양 전지 등이 개발되어 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양 전지의 불량율을 줄이는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 태양 전지의 동작 효율을 높이는 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 태양 전지는 복수의 비아 홀을 구비한 제1 도전성 타입의 기판, 상기 기판에 위치하고 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타 입의 에미터부, 상기 에미터부에 연결되는 복수의 제1 전극, 상기 복수의 비아 홀을 통해 상기 제1 전극과 연결되는 복수의 집전부, 그리고 상기 기판에 연결되는 복수의 제2 전극을 포함하고, 상기 복수의 비아 홀은 상기 기판에 대해 약 45°내지 약 90°의 경사각을 갖는다.
상기 경사각은 상기 비아 홀의 형성 위치에 따라 변하는 것이 좋다.
상기 경사각은 상기 기판의 가장자리로 갈수록 감소할 수 있다.
상기 기판의 세로 폭과 가로 폭을 균일하게 나눠 상기 기판을 복수의 가상 영역으로 나눌 때, 각 가상 영역에 형성되는 비아홀의 평균 경사각은 약 50° 내지 약 85°일 수 있다.
상기 기판은 9개의 가상 영역으로 분할될 수 있다.
상기 기판에 대한 상기 비아홀의 경사 방향은 상기 복수의 가상 영역 중 가운데 영역을 향해 있을 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 태양 전지는 복수의 비아 홀을 구비한 제1 도전성 타입의 기판, 상기 기판에 위치하고 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터부, 상기 에미터부에 연결되는 복수의 제1 전극, 상기 복수의 비아 홀을 통해 상기 제1 전극과 연결되는 복수의 집전부, 그리고 상기 기판에 연결되는 복수의 제2 전극을 포함하고, 상기 복수의 비아 홀에 존재하는 상기 집전부의 양은 상기 비아홀의 형성 위치에 따라 변한다.
상기 집전부의 양은 상기 기판에 대한 상기 비아홀의 경사각에 따라 변할 수있다.
상기 집전부의 양은 상기 경사각이 증가할수록 감소하는 것이 좋다.
상기 경사각은 약 45°내지 약 90°일 수 있다.
이러한 비아홀의 경사각이 약 45°내지 약 90°이므로, 비아 홀을 통한 제1전극과 집전부간의 연결이 안전하게 이루어져 태양 전지의 불량율이 감소하고 태양 전지의 동작 효율이 증가한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 "전체적"으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따라 기판에 형성된 비아홀을 도시한 도면이다.
도 1을 참고로 하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지(1)는 복수의 비아 홀(via hole)(181)을 구비하고 있는 기판(110), 기판(110)에 위치한 에미터부(120), 빛이 입사되는 기판(110)의 면[이하, '전면(front surface)'라 함]의 에미터부(120) 위에 위치하는 반사 방지막(130), 반사 방지막(130)이 위치하지 않는 기판 전면의 에미터부(120) 위에 위치한 복수의 제1 전극(140)[이하, '전면 전극(front electrode)'이라 함], 빛이 입사되지 않고 전면과 마주보고 있는 기판(110)의 면[이하, '후면(rear surface)'라 함]에 위치하는 복수의 제2 전극[이하, '후면 전극(rear electrode)'이라 함](150), 복수의 후면 전극(150)과 이격되어 있고, 각 비아 홀(181)과 비아 홀(181) 주변에 위치한 에미터부(120)에 위치하며, 전면 전극(140)과 연결되어 있는 복수의 전면 전극용 집전부(161)(이하, '제1 집전부'라 함), 후면 전극(150)에 위치하는 복수의 후면 전극용 집전부(162)(이하, '제2 집전부'라 함) , 그리고 각 후면 전극(150)과 그 하부의 기판(110) 사이에 위 치하는 복수의 후면 전계(back surface field, BSF)부(170)를 구비한다.
기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 반도체 기판이다. 이때, 실리콘은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 기판 또는 비정질 실리콘일 수 있다. 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물을 함유한다. 하지만, 이와는 달리, 기판(110)은 n형 도전성 타입일 수 있고, 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 기판(110)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 함유할 수 있다.
이러한 기판(110)은 자신을 관통하는 복수의 복수의 비아 홀(181)을 구비하고 있고, 표면이 텍스처링(texturing)되어 요철면인 텍스처링 표면(texturing surface)을 갖는다. 복수의 비아홀(181)은 복수의 전면 전극(140)과 복수의 제1 집전부(161)가 교차하는 부분의 기판(110)에 형성되어 있다.
에미터부(120)는 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 구비하고 있는 불순물부로서, 반도체 기판(110)과 p-n 접합을 이룬다.
이러한 p-n 접합에 인한 내부 전위차(built-in potential difference)에 의해, 기판(110)에 입사된 빛에 의해 생성된 전하인 전자-정공 쌍은 전자와 정공으로 분리되어 전자는 n형 쪽으로 이동하고 정공은 p형 쪽으로 이동한다. 따라서, 기판(110)이 p형이고 에미터부(120)가 n형일 경우, 분리된 정공은 기판(110)쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터부(120)쪽으로 이동하여, 기판(110)에서 정공은 다 수 캐리어가 되며, 에미터부(120)에서 전자는 다수 캐리어가 된다.
에미터부(120)는 기판(110)과 p-n접합을 형성하므로, 본 실시예와 달리, 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(120)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 기판(110)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(120)쪽으로 이동한다.
에미터부(120)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(120)는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있고, 반대로 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있다.
기판 전면의 에미터부(120) 위에 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiO2) 등으로 이루어진 반사 방지막(130)이 형성되어 있다. 반사 방지막(130)은 태양 전지(1)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜, 태양 전지(1)의 효율을 높인다. 이러한 반사 방지막(130)은 약 70㎚ 내지 80㎚ 의 두께를 가질 수 있다. 대안적인 실시예에서, 반사 방지막(130)은 비아 홀(181)의 측벽에도 위치할 수 있다. 반사 방지막(130)은 필요에 따라 생략될 수 있다.
에미터부(120)는 기판(110)의 후면 일부를 노출하는 노출부(182)를 구비하고 있다. 노출부(182)에 의해 전자 또는 정공을 이동시키고 수집하는 에미터부(120)와 전면 전극(140) 그리고 정공 또는 전자를 수집하는 후면 전극(150) 간의 전기적인 연결이 끊어져 전자와 정공이 이동이 원활하게 이루어진다. 도 1에 도시하지 않았지만, 기판(110)의 측면 분리(edge isolation)를 위해 반사 방지막(130)과 그 하부의 에미터부(120)는 기판(110) 전면의 가장자리 일부를 노출하는 노출부(도시하지 않음)를 더 구비한다.
복수의 전면 전극(140)은 기판 전면에 형성된 에미터부(120) 위에 위치하여 에미터부(120)와 전기적으로 연결되어 있고, 서로 이격되게 정해진 방향으로 뻗어 있으며, 하부에 위치하는 비아 홀(181)을 덮고 있다.
각 전면 전극(140)은 에미터부(120)쪽으로 이동한 전하, 예를 들면 전자를 수집하여 비아 홀(181)을 통해 전기적으로 연결되어 있는 해당 제1 집전부(161)로 전달한다.
복수의 전면 전극(140)은 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 이들 도전성 물질의 예는 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 금속 물질로 이루어질 수 있다.
복수의 후면 전극(150)은 기판(110)의 후면 위에 인접한 제1 집전부(161)와 이격되게 위치하며, 기판(110)과 전기적으로 연결되어 있다. 이러한 후면 전극(150)은 기판(110)쪽으로 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집한다.
복수의 후면 전극(150)은 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있다. 도전성 물질은 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인 듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
기판(110)의 후면에는 후면 전극(150)과 이격되게 복수의 제1 집전부(161)가 위치하고 있다. 도 2에 도시한 것처럼, 버스 바(bus bar)라고도 불리는 복수의 제1 집전부(161)는 상부에 위치한 전면 전극(140)과 교차하는 방향으로 후면 전극(150)과 거의 평행하게 연장된 형상을 가진다. 따라서, 기판(110)의 후면에 후면 전극(150)과 제1 집전부(161)는 교대로 배치되어 있다.
제1 집전부(161) 또한 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 제1 집전부(161)는 비아 홀(181)을 통해 각 교차하는 전면 전극(140)과 연결되어 있다. 따라서, 제1 집전부(161)는 전면 전극(140)과 전기적으로 연결되어 있으므로, 전면 전극(140)으로부터 전달되는 전하를 외부 장치로 출력한다.
도전성 금속 물질의 예는 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 금속 물질로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서, 복수의 제1 집전부(161)는 전면 전극(140)과 동일한 물질을 포함하고 있지만, 서로 다른 물질을 포함할 수 있다.
복수의 후면 전극(150) 위에는 도전성 물질로 이루어져 있고 제1 집전부(161)와 거의 평행하게 위치한 복수의 제2 집전부(162)가 위치한다.
각 제2 집전부(162)는 일정 간격으로 배치된 복수의 패드(1621)를 구비한다.
각 패드(1621)는 도 2에 도시한 것처럼, 원형 형상을 갖지만, 이에 한정되지 않고 타원형 형상을 갖거나 사각형과 같은 다각형 형상을 가질 수 있다. 하지만, 대안적인 실시예에서, 제2 집전부(162)는, 제1 집전부(161)와 유사하게 사각형 형상과 같은 일체형 형상을 가질 수 있다.
이러한 제2 집전부(162)는 전기적으로 연결된 각 후면 전극(150)으로부터 전달되는 전하, 예를 들어 정공을 외부 장치로 출력한다.
복수의 후면 전극(150)과 기판(110) 사이에 복수의 후면 전계부(170)가 위치한다. 복수의 후면 전계부(170)는 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(110)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, n+ 영역이다.
기판(110)과 후면 전계부(170)와의 불순물 농도 차이로 인해 전위 장벽이 형성되어 기판(110) 후면쪽으로의 정공 이동이 방해되어, 기판(110) 후면부에서 전자와 정공이 재결합하여 소멸되는 것을 감소시킨다.
이러한 구조를 갖는 태양 전지(1)에서, 기판(110)에 형성되는 복수의 비아홀(181)은 이미 설명한 것처럼, 전면 전극(140)과 제1 집전부(161)가 교차하는 기판(110) 부분에 형성되어 있다. 도 1 및 도 3에 도시한 것처럼, 비아홀(181)은 기판(110)의 표면에 대하여 경사져 있고, 이때, 경사각(θ)과 경사 방향은 비아홀(181)의 형성 위치에 따라 변한다.
도 3에 도시한 것처럼, 세로 폭과 가로 폭을 균일하게 분할하여, 기판(110)을 총 9개의 가상 영역으로 나눌 때, 가운데 가상 영역(A1)에 형성된 비아홀(181)의 경사각(θ)은 기판(110) 표면에 대하여 거의 90°에 가깝다. 하지만, 가운데 가상 영역(A1)에서 멀어질수록, 즉, 기판(110)의 가장자리로 갈수록 비아홀(181)의 경사각(θ)은 점점 작아진다. 본 실시예에서, 비아홀(181)의 경사각(θ)는 약 45°내지 약 90°이다.
이와 같이, 비아홀(181)의 경사각(θ)은 최소 45°이고 최대 90°이므로, 각 가상 영역(A1-A9)의 평균 경사각은 45°보다 크고 90°보다 작다. 본 실시예의 경우, 각 가상 영역(A1-A9)의 평균 경사각은 약 50°내지 약 85°이다
또한 기판(110)에 대한 비아홀(181)의 경사 방향은 가운데 가상 영역(A1)을 향해 있다. 즉, 비아 홀(181)의 경사 방향은 가운데 가상 영역(A1)에 형성된 비아홀(181) 중에서 90°의 경사각(θ)을 갖는 비아홀(181) 또는 90 °의 경사각(θ)을 갖는 비아홀(181)이 없는 경우 90°에 가장 근접한 경사각 (θ)을 갖는 비아홀(181)을 행해 있다.
다음, 도 4를 참고로 하여, 비아홀(181)의 경사각(θ)과 비아홀(181) 내부에 존재하는 제1 집전부(161)의 양, 그리고 제1 집전부(161)의 양에 따른 제1 집전부(161)와 전면 전극(140) 간의 연결 상태를 살펴본다.
도 4의 (a)는 비아홀의 경사각이 약 90°일 경우, 비아홀 내부에 존재하는 제1 집전부의 양을 도시한 도면이고, 도 4의 (b)는 비아홀의 경사각이 약 45°일 경우, 비아홀 내부에 존재하는 제1 집전부의 양을 도시한 도면이며, 도 4의 (c)는 비아홀의 경사각이 약 30°일 경우, 비아홀 내부에 존재하는 제1 집전부의 양을 도시한 도면이다.
도 4의 (a)에 도시한 것처럼, 비아홀(181)의 경사각(θ)이 약 90°일 경우, 제1 집전부(161)는 제1 비아홀(181)의 내부에 완전히 채워진다. 즉, 제1 집전 부(161)를 형성하기 위한 도전 재료가 비아홀(181)에 유입되는 방향부터, 예를 들어, 도 4의 경우, 기판(110)의 하부면부터 상부면까지 완전히 채워져, 제1 집전부(161)는 비아홀(181) 내부에 완전히 채워지게 형성된다. 이로 인해, 비아홀(181) 내부 전체에 존재하는 제1 집전부(161)와 비아홀(181) 상부에 존재하는 전면 전극(141)과의 접촉이 용이하게 이루어진다.
도 4의 (b)에 도시한 것처럼, 비아홀(181)의 경사각(θ)이 약 45°일 경우, 제1 집전부(161)는 제1 비아홀(181) 내부의 약 반 정도만 채워진다. 즉, 제1 집전부(161)를 형성하기 위한 도전 재료가 기판(110) 하부면에서부터 상부면까지 채워지지만, 비아홀(181)의 경사로 인해 비아홀(181)의 상부면 전체로 도전 재료가 도달되지 않고 상부면 일부까지만 도전 재료가 채워진다. 이로 인해, 비아홀(181)의 일부 상부면에 존재하는 제1 집전부(161)와 비아홀(181) 상부에 존재하는 전면 전극(141)과의 접촉이 이루어진다.
반면, 도 4의 (c)에 도시한 것처럼, 비아홀(181)의 경사각(θ)이 약 45°보다 작은 약 30°일 경우, 제1 집전부(161)는 제1 비아홀(181) 내부의 중간 부분까지만 채워진다. 즉, 제1 집전부(161)를 형성하기 위한 도전 재료가 기판(110) 하부면에서부터 상부면쪽으로 채워지지만 경사면에 의해 도전 재료의 유입이 방해되어 비아홀(181)의 상부면까지 도달하지 못한다. 이로 인해, 비아홀(181) 내부의 일부분에 존재하는 제1 집전부(161)와 비아홀(181) 상부에 존재하는 전면 전극(141)과의 접촉이 이루어지지 않아, 비아홀(181)을 통해 전면 전극(140)과 제1 집전부(161)와의 전기적인 연결이 이루어지지 않는다.
이와 같이, 비아홀(181) 내에 존재하는 연결 부재인 제1 집전부(161)의 양이 증가할수록 비아홀(181)의 상부와 하부에 존재하는 층간의 연결이 용이하게 이루어진다.
따라서, 본 실시예는 비아홀(181)의 경사각이 약 45°내지 약 90°이므로, 상부층인 전면 전극(140)과 하부층인 제1 집전부(161)간의 전기적인 연결이 용이하게 이루어져, 전면 전극(140)와 제1 집전부(161)간의 불완전한 연결로 인한 태양 전지(1)의 불량율을 감소시킨다.
본 실시예에 따른 복수의 비아홀(181)은 레이저 조사 장치(도시하지 않음)에서 조사되는 레이저 빔을 이용하여 형성될 수 있다. 따라서 비아 홀(181)의 경사 방향과 경사각은 레이저 빔의 조사 방향(조사 각도)에 따라 달라진다. 예를 들어, 레이저 빔이 조사되는 방향이 기판(110)과 수직일 경우, 기판(110)에 대한 비아홀(181)의 경사각은 역시 수직(90°)이고, 이때, 비아홀(181) 또한 기판(110)에 수직하게 형성된다. 하지만 레이저 빔의 조사 방향이 기판(110)과 소정 각도를 이룰 경우, 기판(110)에 형성되는 비아 홀(181)의 경사각 역시 레이저 빔의 조사 각도와 실질적으로 일치하고, 비아 홀(181)의 경사 방향 역시 레이저 빔의 조사 방향과 같게 된다.
이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 태양 전지(1)는 제1 집전부(161)를 빛이 입사되지 않은 기판(110)의 후면에 위치시키고, 복수의 비아 홀(181)을 이용하여 기판(110)의 전면에 위치하는 전면 전극(140)과 제1 집전부(161)를 연결시킨 MWT 태양 전지로서, 그 동작은 다음과 같다.
태양 전지(1)로 빛이 조사되어 반사 방지막(130)과 에미터부(120)를 통해 반도체의 기판(110)으로 입사되면 빛 에너지에 의해 반도체의 기판(110)에서 전자-정공 쌍이 발생한다. 이때, 기판(110)의 표면이 텍스처링 표면이므로 기판(110)의 전면부에서의 빛 반사도가 감소하고, 텍스처링 표면에서 입사와 반사 동작이 행해져 태양 전지 내부에 빛이 갇히게 되고 이로 인해 빛의 흡수율이 증가되므로, 태양 전지의 효율이 향상된다. 이어 더하여, 반사 방지막(130)에 의해 기판(110)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 줄어들어 기판(110)으로 입사되는 빛의 양은 더욱더 증가한다.
이들 전자-정공 쌍은 기판(110)과 에미터부(120)의 p-n접합에 의해 서로 분리되어 전자는 n형의 도전성 타입을 갖는 에미터부(120)쪽으로 이동하고, 정공은 p형의 도전성 타입을 갖는 기판(110)쪽으로 이동한다. 이처럼, 에미터부(120)쪽으로 이동한 전자는 전면 전극(140)에 의해 수집되어 비아 홀(181)을 통해 전기적으로 연결된 제1 집전부(161)로 이동하고, 기판(110)쪽으로 이동한 정공은 인접한 후면 전계부(170)를 통해 해당 후면 전극(150)에 의해 수집되어 제2 집전부(162)로 이동한다.
이미 설명한 것처럼, 비아홀(181)의 경사각이 약 45°°내지 약 90°이므로, 비아홀(181) 내부에 위치하는 제1 집전부(161)와 전면 전극(140)과의 연결이 신뢰성있게 이루어져 태양 전지(1)의 불량율이 낮아지고, 이로 인해, 태양 전지(1)의 동작 효율이 향상된다.
이러한 제1 집전부(161)와 제2 집전부(162)를 도선으로 연결하면 전류가 흐 르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이용하게 된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이다.
도 2은 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따라 기판에 형성된 비아홀을 도시한 도면이다.
도 4의 (a)는 비아홀의 경사각이 약 90°일 경우, 비아홀 내부에 존재하는 제1 집전부의 양을 도시한 도면이다.
도 4의 (b)는 비아홀의 경사각이 약 45°일 경우, 비아홀 내부에 존재하는 제1 집전부의 양을 도시한 도면이다.
도 4의 (c)는 비아홀의 경사각이 약 30°일 경우, 비아홀 내부에 존재하는 제1 집전부의 양을 도시한 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 간단한 설명*
1: 태양 전지 110: 기판
120: 에미터부 130: 반사 방지막
140: 전면 전극 150: 후면 전극
161: 제1 수집부 162: 제2 수집부
170: 후면 전계부
Claims (10)
- 복수의 비아 홀을 구비한 제1 도전성 타입의 기판,상기 기판에 위치하고 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터부,상기 에미터부에 연결되는 복수의 제1 전극,상기 복수의 비아 홀을 통해 상기 제1 전극과 연결되는 복수의 집전부, 그리고상기 기판에 연결되는 복수의 제2 전극을 포함하고,상기 복수의 비아 홀은 상기 기판에 대해 약 45°내지 약 90°의 경사각을 갖는 태양 전지.
- 제1항에서,상기 경사각은 상기 비아 홀의 형성 위치에 따라 변하는 태양 전지.
- 제2항에서,상기 경사각은 상기 기판의 가장자리로 갈수록 감소하는 태양 전지.
- 제1항에서,상기 기판의 세로 폭과 가로 폭을 균일하게 나눠 상기 기판을 복수의 가상 영역으로 나눌 때, 각 가상 영역에 형성되는 비아홀의 평균 경사각은 약 50° 내지 약 85°인 태양 전지.
- 제4항에서,상기 기판은 9개의 가상 영역으로 분할되는 태양 전지.
- 제4항에서,상기 기판에 대한 상기 비아홀의 경사 방향은 상기 복수의 가상 영역 중 가운데 가상 영역을 향해 있는 태양 전지.
- 복수의 비아 홀을 구비한 제1 도전성 타입의 기판,상기 기판에 위치하고 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터부,상기 에미터부에 연결되는 복수의 제1 전극,상기 복수의 비아 홀을 통해 상기 제1 전극과 연결되는 복수의 집전부, 그리고상기 기판에 연결되는 복수의 제2 전극을 포함하고,상기 복수의 비아 홀에 존재하는 상기 집전부의 양은 상기 비아홀의 형성 위치에 따라 변하는 태양 전지.
- 제7항에서,상기 집전부의 양은 상기 기판에 대한 상기 비아홀의 경사각에 따라 변하는 태양 전지.
- 제8항에서,상기 집전부의 양은 상기 경사각이 증가할수록 감소하는 태양 전지.
- 제9항에서,상기 경사각은 약 45°내지 약 90°인 태양 전지.
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