KR20100131033A - Solar cell of having nanowires and nanoparticles, and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나노 와이어와 나노 입자를 전기 화학적 방법과 스핀코팅 등의 유기물 제조공정을 이용하여 제조된 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell, and more particularly, to a solar cell manufactured using an organic material manufacturing process such as nanowires and nanoparticles electrochemical method and spin coating.
최근에 한정적인 화석연료의 매장량에 의해 새로운 에너지원에 대한 관심이 커지고 있다. 즉, 대체 에너지원에 대한 관심이 전세계적으로 상승하고 있으며, 풍력, 조력, 지열 또는 태양 에너지를 새로운 에너지원으로 이용하고자 하는 노력이 진행되고 있다.Recently, due to the limited reserves of fossil fuels, interest in new energy sources is increasing. In other words, interest in alternative energy sources is increasing worldwide, and efforts are being made to use wind, tidal, geothermal or solar energy as a new energy source.
특히, 태양전지는 광기전력 효과를 이용하여 태양에너지를 전기 에너지로 직접 변환시키는 소자이다. 이러한 태양전지의 기본적인 동작 원리는 반도체의 p-n 접합을 이용한다. 반도체의 밴드갭 에너지보다 큰 에너지의 태양광이 입사되면, 전자-정공 쌍이 형성되고, p-n 접합부에서 형성된 전기장에 의해 전자와 정공이 각각 n층과 p층으로 분리되어 광기전력이 발생하게 된다. 이때, 태양전지의 양단의 전극에 부하를 연결하면 전류가 흐르게 된다. In particular, solar cells are devices that directly convert solar energy into electrical energy using the photovoltaic effect. The basic operating principle of such a solar cell uses a p-n junction of a semiconductor. When sunlight with energy greater than the bandgap energy of the semiconductor is incident, electron-hole pairs are formed, and electrons and holes are separated into n- and p-layers by the electric field formed at the p-n junction, respectively, to generate photovoltaic power. At this time, when a load is connected to the electrodes at both ends of the solar cell, a current flows.
태양전지는 실리콘을 기반으로 하는 무기물 태양전지가 상용화된 상태이며, 이에 대한 연구가 활발하게 진행중이다. 이외에도, 유기물을 기반으로 한 유기태양전지에 대한 연구도 활발하게 진행중에 있다. 이러한 연구의 주요 이슈는 광발전 효율의 상승과 제조비용의 감소라 할 것이다. 광발전 효율의 향상을 위해서 다양한 형태의 태양전지가 제안되고 있다. 무기물 중에서도 실리콘을 제외한 화합물 반도체 태양전지가 제안되고 있으며, 유기태양전지에 관한 연구도 활발하게 진행중에 있다. 또한, 제조비용을 절감하기 위한 다양한 구조와 생산기술이 제안되고 있는 상황이다.Solar cells have been commercialized with inorganic solar cells based on silicon, and research on this is being actively conducted. In addition, research on organic solar cells based on organic materials is actively underway. The main issues of this research will be the increase of photovoltaic efficiency and the reduction of manufacturing cost. Various types of solar cells have been proposed to improve photovoltaic efficiency. Among inorganic materials, compound semiconductor solar cells excluding silicon have been proposed, and research on organic solar cells is actively underway. In addition, various structures and production techniques have been proposed to reduce manufacturing costs.
대한민국 공개특허 제2008-97462호에서는 유기태양전지 및 그 제조방법이 개시된다. 상기 공개특허는 전자수송층으로 요철구조를 가지는 나노로드를 형성하고, 나노로드 상에 나노입자를 배치한다. 또한, 나노로드 사이의 이격공간은 정공수송층으로 전도성 고분자를 매립하는 구조를 취하고 있다. 일견 상기 공개특허는 간단한 제조방법으로 판단될 수 있으나, 나노입자를 나노로드 상에 균일하게 형성하는 문제와 용액공정을 통해 전도성 고분자를 매립하는 공정에서 용이하지 않은 기술적 문제점을 안고 있다. 또한, 전도성 고분자의 상부에 전도층을 형성하고, 이를 외부환경과 차단하는 기술적 구성을 취하여야 하는데, 유기물로 구성된 전도성 고분자를 정공수송층으로 사용함에 따라 안정성이 회손되고, 광발전 효율이 저하되는 문제가 발생한다.Korean Unexamined Patent Publication No. 2008-97462 discloses an organic solar cell and a method of manufacturing the same. The disclosed patent forms a nanorod having an uneven structure as an electron transport layer, and arranges the nanoparticles on the nanorod. In addition, the separation space between the nanorods has a structure to fill the conductive polymer into the hole transport layer. At first glance, the disclosed patent may be judged as a simple manufacturing method, but has a problem of forming nanoparticles uniformly on the nanorods and a technical problem that is not easy in the process of embedding the conductive polymer through a solution process. In addition, it is necessary to form a conductive layer on top of the conductive polymer and to block it from the external environment. The use of a conductive polymer composed of an organic material as a hole transport layer results in a loss of stability and a decrease in photovoltaic efficiency. Occurs.
대한민국 공개특허 제2008-73043호에서는 전자전달물질로 탄소나노튜브를 이용하고, 광발전층은 정공수용체와 전자수용체가 혼합된 기술적 구성이 개시된다. 상기 공개특허의 명세서 상에 설명은 없으나, 개시된 구성으로 판단할 때, 정공수용체와 전자수용체의 계면에서 전자-정공 쌍이 형성되고, 전자는 탄소나노튜브를 통해 전달되고, 정공은 정공수용체를 통해 ITO 등의 투명재질로 구성된 양극으로 전달된다. 상기 공개특허는 비교적 간단한 기술적 구성을 가지고 있는 까닭에 용이한 양산성을 가질 것으로 판단되나, 광활성층이 벌크 헤테로졍션 구조를 가짐에 따라 낮은 광효율을 가지는 단점이 노정된다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2008-73043 discloses a technical configuration in which carbon nanotubes are used as electron transfer materials, and a photovoltaic layer is a mixture of a hole acceptor and an electron acceptor. Although there is no description in the specification of the published patent, when judged by the disclosed configuration, an electron-hole pair is formed at the interface between the hole acceptor and the electron acceptor, electrons are transferred through carbon nanotubes, and holes are transported through ITO through the hole receptor. It is delivered to an anode made of transparent material. The disclosed patent is considered to have easy mass productivity because it has a relatively simple technical configuration, but the disadvantage of having a low light efficiency is exposed as the photoactive layer has a bulk heterocaption structure.
상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 제1목적은 나노와이어를 전자전달층 및 정공전달층으로 이용하는 태양전지를 제공하는데 있다.In order to solve the above problems, a first object of the present invention is to provide a solar cell using nanowires as an electron transport layer and a hole transport layer.
또한, 본 발명의 제2목적은 상기 제1목적의 달성을 위해 이용되는 태양전지의 제조방법을 제공하는데 있다.In addition, a second object of the present invention is to provide a method of manufacturing a solar cell used for achieving the first object.
상기 제1목적을 달성하기 위한 본 발명은, 정공을 하부 전극에 전달하기 위한 제1 나노와이어 층; 상기 제1 나노와이어 층 상에 형성되고, 태양광의 입사에 의해 전자-정공 쌍을 형성하기 위한 나노입자층; 및 상기 나노입자층 상에 형성되고, 상기 나노입자층에서 형성된 정공을 상부 전극에 전달하기 위한 제2 나노와이어 층을 포함하는 태양전지를 제공한다.The present invention for achieving the first object, the first nanowire layer for delivering holes to the lower electrode; A nanoparticle layer formed on the first nanowire layer to form an electron-hole pair by incidence of sunlight; And a second nanowire layer formed on the nanoparticle layer and configured to transfer holes formed in the nanoparticle layer to the upper electrode.
상기 제2목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하부 전극이 형성된 기판 상에 n형의 제1 나노와이어 층을 형성하는 단계; 상기 제1 나노와이어 층 사이의 이격공간에 상기 제1 나노와이어 층의 상부영역을 노출시키는 버퍼층을 형성하는 단계; 노출된 상기 제1 나노와이어 층의 상부영역 상에 나노입자층을 형성하는 단계; 상기 나노입자층 상에 p형의 제2 나노와이어 층을 형성하는 단계; 및 상기 제2 나노와이어 층 상부에 상부 전극을 형성하는 단계를 포함하는 태양전지의 제조방법을 제공한다.The present invention for achieving the second object, forming an n-type first nanowire layer on the substrate on which the lower electrode is formed; Forming a buffer layer exposing an upper region of the first nanowire layer in a space between the first nanowire layers; Forming a nanoparticle layer on the exposed upper region of the first nanowire layer; Forming a p-type second nanowire layer on the nanoparticle layer; And it provides a method for manufacturing a solar cell comprising the step of forming an upper electrode on the second nanowire layer.
상술한 본 발명에 따르면, 광활성층인 나노입자층은 제1 나노와이어 층과 제2 나노와이어 층 사이에 개재된다. 또한, 제2 나노와이어 층과의 원활한 접촉을 위해 나노입자층이 부착되는 제1 나노와이어 층의 상부는 버퍼층에 의해 노출되는 구조를 가진다. 따라서, 전자전달층 또는 정공전달층을 고분자의 벌크로 형성하는 종래에 비해 높은 전자전달도 및 정공전달도를 확보할 수 있으며, 낮은 온도에서 나노와이어를 형성함에 따라 기존의 공정에 비해 낮은 제조비용을 확보할 수 있다.According to the present invention described above, the nanoparticle layer which is a photoactive layer is interposed between the first nanowire layer and the second nanowire layer. In addition, the upper portion of the first nanowire layer to which the nanoparticle layer is attached has a structure exposed by the buffer layer for smooth contact with the second nanowire layer. Therefore, it is possible to secure a higher electron transfer rate and hole transfer degree than the conventional method of forming the electron transfer layer or the hole transfer layer as a bulk of the polymer, and the low manufacturing cost compared to the conventional process by forming the nanowire at a low temperature Can be secured.
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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.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. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하 게 설명하고자 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
실시예Example
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a solar cell according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양전지는 기판(100), 하부 전극(110), 제1 나노와이어 층(120), 버퍼층(135), 나노입자층(140), 제2 나노와이어 층(150) 및 상부 전극(160)으로 구성된다.Referring to FIG. 1, the solar cell according to the present exemplary embodiment includes a
먼저, 투명재질의 기판(100) 상에 하부 전극(110)이 형성되고, 상기 하부 전극(110) 상에는 제1 나노와이어 층(120)이 형성된다. 소정 간격으로 형성된 제1 나노와이어 층(120) 사이의 이격 공간은 버퍼층(135)으로 매립된다. 버퍼층(135)의 상부 및 제1 나노와이어 층(120)의 표면에는 나노입자층(140)이 형성된다. 상기 나노입자층(140) 상에는 제2 나노와이어 층(150)이 구비되고, 제2 나노와이어 층(150) 상부에는 상부 전극(160)이 형성되는 구조가 된다.First, the
상기 제1 나노와이어 층(120)은 n형의 전도성을 가지고, 전자수용층으로 기능한다. 하부 전극(110) 상에 돌출된 형상으로 구성된 제1 나노와이어 층(120)은 하부 전극(110)의 표면에서 요철 구조를 형성하며, 돌출된 나노와이어 사이의 이격공간은 버퍼층(135)으로 채워지는 구조이다. 상기 제1 나노와이어 층(120)은 n-Si, n-Ge, n-SiC, n-CdS, n-CdSe, n-CdTe, ZnS, ZnSe, n- PbTe, n-AlAs, n-AlSb, n-GaAs, n-GaSb, n-GaP, n-InP, n-InSb, n-InAs, ZnO, GaN, GaAs, InP, CdS, CdSe, CdTe, ZnSe, ZnS, ZnTe, CdZnTe, SnO2, TiO2, 금이 도핑된 silica 또는 silica로 구성된다. 상기 제1 나노와이어 층(120)은 태양광의 흡수에 의해 발생된 전자를 수용하고, 이를 하부 전극(110)에 전달한다.The
버퍼층(135)은 제1 나노와이어 층(120) 사이의 이격공간을 매립한다. 또한, 상기 버퍼층(135)은 절연물이라면 어느 것이나 가능할 것이나, 바람직하게는 용액 공정이 가능하고, 나노와이어들 사이의 이격공간을 매립하는 갭필 능력이 우수한 고분자 절연물이 사용될 수 있다. 따라서, 상기 버퍼층(135)은 PMMA(Polymethyl methacrylate), PVP(Polyvinylpyrrolidone), PS(Polystyrene) 또는 PI(Polyimide)가 사용될 수 있다. 또한, 상기 버퍼층(135)은 제1 나노와이어 층(120)을 완전히 매립하지 않고, 제1 나노와이어 층(120)의 상부가 드러나도록 매립된다.The
나노입자층(140)은 입사되는 태양광을 흡수하고, 전자-정공 쌍을 발생시키는 광발전층으로 기능한다. 상기 나노입자층(140)은 반도체 나노입자, 산화물 나노입자 또는 코어/셀 구조의 나노입자로 구성될 수 있다.The
상기 나노입자층(140)이 반도체 나노입자인 경우, Si, CdSe, ZnTe, ZnS, InP, ZnSe, GaAs, InGaAs, PbTe 또는 PbS로 구성될 수 있다. 또한, 상기 나노입자층(140)이 산화물 나노입자인 경우, Al2O3, BaCO3, Bi2O3, B2O3, CaCO3, CeO2, Cr2O3, CuO, Fe2O3, Ga2O3, In2O3, Li2CO3, LiCoO2, MgO, MnCO3, MnO2, Mn3O4, Nb2O5, PbO, Sb2O3, SnO2, SrCO3, Ta2O5, TiO2, BaTiO3, V2O5, WO3, ZrO2, PbTiO3, PbxZr1 - xTiO3(0<x<1) 또는 ZrTiO3로 구성될 수 있다. 또한, 상기 나노입자층(140)이 코어/셀 구조의 나노입자인 경우, CdSe(코어)/ZnTe(셀)(이하, 동일양식임), CdSe/ZnS, InP/ZnSe, InP/ZnS, InP/ZnTe, CdSe/ZnSe, InP/GaAs, InGaAs/GaAs 또는 PbTe/PbS로 구성될 수 있다.When the
상기 나노입자층(140)의 상부에는 제2 나노와이어 층(150)이 구비된다. 상기 제2 나노와이어 층(150)은 p형의 전도성을 가지며, 정공수용체로 기능한다. 즉, 나노입자층(140)에서 발생되는 정공을 수용하고, 이를 상부 전극에 전달한다. 상기 제2 나노와이어 층(150)은 p-Si, p-Ge, p-SiC, p-CdS, p-CdSe, p-CdTe, ZnS, ZnSe, p- PbTe, p-AlAs, p-AlSb, p-GaAs, p-GaSb, p-GaP, p-InP, p-InSb, p-InAs, Cu2O 또는 CuSCN으로 구성됨이 바람직하다.The
또한, 제1 나노와이어 층(120), 나노입자층(140) 및 제2 나노와이어 층(150)이 형성되는 기판(100) 상에는 하부 전극(110) 및 상부 전극(160)이 구비된다.In addition, a
상기 하부 전극(110)은 투명재질의 전도성 물질로 구성되며, ITO, 그라핀(graphine) 또는 탄소나노튜브로 구성될 수 있다. 또한, 상기 상부 전극(160)은 전도성의 금속재질로 구성될 수 있다.The
도 2 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2 to 7 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a solar cell according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 기판(100) 상에 제1 나노와이어 층(120)을 형성한다. 상기 제1 나노와이어 층(120)의 형성은 기판(100) 상에 하부 전극(110)을 형성하고, 형 성된 하부 전극(110) 상에 제1 나노와이어 층(120)을 형성함에 의해 달성된다.Referring to FIG. 2, the
예컨대, 투명 재질의 기판(100) 상에 하부 전극(110)으로 ITO를 형성하고, 아세톤, 메탄올 및 탈이온수로 기판(100)을 세척하여 하부 전극(110) 상의 불순물을 제거한다. For example, ITO is formed on the
이어서, 전기화학적 방법으로 ITO가 형성된 기판(100) 상에 ZnO 나노 와이어를 기판(100)으로부터 수직방향으로 성장시켜서 제1 나노와이어 층(120)을 형성한다. 즉, 원료물질인 Zn(NO3)2와 촉매로 KCl을 용매인 탈이온수에 혼합하여 용해한다. 이때의 농도는 Zn(NO3)2는 1mM 내지 10mM로 하고, KCl은 0.1M로 고정한다. 보다 균일한 용액을 만들기 위해 스핀 막대를 이용하여 30분간 교반한다. 용액 내에서 전기화학 반응으로 ZnO 나노와이어를 성장시키기 위해 양극, 음극 및 기준 전극의 3개의 전극을 구성한다. 양극은 백금, 음극은 ITO, 그리고 기준 전극은 Ag/AgCl을 이용한다. 용액의 온도를 65℃ 내지 80℃로 유지하고, 기준 전극과의 전압차를 -0.9V로 일정하게 유지하면, 단결정의 ZnO 나노와이어가 기판과 수직방향으로 성장한다. 상기 나노와이어의 길이는 최대 700nm까지 가능하고 직경은 20nm 내지 수백 nm까지 형성할 수 있다.Subsequently, ZnO nanowires are grown vertically from the
도 3을 참조하면, 제1 나노와이어 층(120)이 형성된 기판(100) 상에 매립층(130)을 형성한다. 먼저, 상기 매립층(130)을 고분자 용액공정을 이용하여 형성함이 바람직하다. 즉, PMMA를 스핀코팅하여 매립층(130)을 형성한다. PMMA는 기형성된 나노와이어 사이의 이격공간을 매립하면서 형성된다. 상기 매립층(130)은 상 기 도 1에서 형성된 버퍼층(135)의 전단계에 해당하는 막질이며, 막질의 종류는 버퍼층(135)과 동일함은 당업자에게 자명한 사안이라 할 것이다. 매립층(130)의 형성에 의해 상기 제1 나노와이어 층(123)은 외부로 노출되지 않고, 매립층(130)에 의해 외부로부터 차단되는 형상이 된다.Referring to FIG. 3, a buried
도 4를 참조하면, 상기 매립층(130)의 상부 영역을 제거하여 제1 나노와이어 층(120)의 상부를 노출시킨다. 상기 매립층(130)의 일부의 제거에 의해 잔류하는 매립층(130)은 버퍼층(135)으로 명명된다. 즉, 상기 버퍼층(135)은 매립층(130)의 일부의 제거에 의해 형성되며, 제1 나노와이어 층(120)의 상부를 노출시키는 양상을 가진다. 상기 버퍼층(135)의 형성은 제1 나노와이어 층(120)을 완전히 매립하는 매립층(130)의 상부에 대한 에싱에 의해 달성된다.Referring to FIG. 4, the upper region of the buried
도 5를 참조하면, 버퍼층(135)에 의해 노출된 제1 나노와이어 층(120)의 상부 영역에 나노입자층(140)을 형성한다. 예컨대, CdSe 나노입자가 분산된 톨루엔 등의 유기물 용매를 스핀코팅으로 도포하고, 용매를 증발시킴을 통해 나노입자층(140)을 형성할 수 있다. 상기 나노입자층(140)을 형성하는 나노입자들은 제1 나노와이어 층(120)의 표면에 흡착된다.Referring to FIG. 5, the
계속해서 도 6을 참조하면, 형성된 나노입자층(140) 상에 제2 나노와이어 층(150)을 형성한다. 상기 제2 나노와이어 층(150)은 전기화학적 방법에 의해 형성된다. 예컨대, 0.4M의 CuSO4· 5H2O와 3M의 CH3CH(OH)COOH를 탈이온수에 용해시킨다. 이어서 용액에 5M의 수산화나트륨을 투입하고, 스핀막대를 이용하여 24시간 교 반한다. 교반에 의해 전체 용액의 pH는 8로 맞추어진다. 또한, 용액의 온도를 60℃로 설정한 다음, 기준전극과의 전압차를 -0.45V로 유지하여 나노입자층(140) 상부에 수직으로 성장한 단결정의 Cu2O 나노와이어를 획득할 수 있다. 6, a
도 7을 참조하면, Cu2O 나노와이어로 형성된 제2 나노와이어 층(150) 상부에 상부 전극(160)을 형성한다. 상기 상부 전극(160)은 Au 등을 열증착 등의 방법을 이용하여 형성함이 바람직하다.Referring to FIG. 7, the
상기 도 2 내지 도 7에서, 제2 나노와이어 층(150) 및 상부 전극(160)의 형성은 기 형성된 나노입자층(140) 상에 이루어지는 것으로 도시하였으나, 이는 다른 제조방법에 의해서도 달성될 수 있다. 2 to 7, the formation of the
즉, 소정의 다른 기판 상에 상부 전극(160)을 형성한 후, 상부 전극(160) 상에 제2 나노와이어 층(150)을 형성한다. 또한, 상술한 투명 기판 상에 하부 전극(110), 제1 나노와이어 층(120) 및 나노입자층(140)을 형성한다. 각각의 2개의 구조물을 별도로 형성한 후, 제2 나노와이어 층(150)이 형성된 기판과 제1 나노와이어 층(120) 및 나노입자층(140)이 형성된 기판을 결합함에 따라 상기 도 7에 도시된 태양전지를 제작할 수 있다. 즉, 별도로 형성된 제2 나노와이어 층(150)과 나노입자층(140)을 결합함을 통해 도 7과 동일한 구조를 가지는 태양전지를 제작할 수 있다.That is, after the
본 발명에서는 나노입자층은 태양광을 흡수하여 전자-정공 쌍을 형성하는 광발전층으로 기능한다. 또한, 나노입자층과 접촉하는 n형의 제1 나노와이어 층은 나 노입자층의 전자를 수용하고, 이를 하부 전극에 전달하는 전자 수송층으로 작용한다. 마찬가지로 p형의 제2 나노와이어 층은 나노입자층에서 발생된 정공을 상부 전극으로 전달하는 정공 수송층으로 작용한다. 상술한 구조는 p-i-n 구조를 이루며, p형과 n형의 전하 수송층들은 나노와이어들로 구성된다. 나노와이어들로의 구성은 전자 또는 정공이 벌크 형태의 수송층에서 재결합에 의해 손실되는 것을 방지하고, 광효율을 상승시키게 된다.In the present invention, the nanoparticle layer functions as a photovoltaic layer that absorbs sunlight to form electron-hole pairs. In addition, the first n-type nanowire layer in contact with the nanoparticle layer serves as an electron transporting layer that accepts electrons from the nanoparticle layer and transfers them to the lower electrode. Likewise, the second p-type nanowire layer acts as a hole transporting layer for transferring holes generated in the nanoparticle layer to the upper electrode. The above-described structure forms a p-i-n structure, and the p-type and n-type charge transport layers are composed of nanowires. The configuration with nanowires prevents electrons or holes from being lost by recombination in the bulk transport layer and increases light efficiency.
또한, 기존의 분자선속에피성장법(molecular beam epitaxy ; MBE) 또는 유기금속 화학기상증착법(MOCVD)에서 요구되는 고진공 및 높은 공정온도의 요구없이도 용이하게 태양전지를 제조할 수 있다. 따라서, 저렴한 비용으로 높은 광효율을 가지는 태양전지를 제조할 수 있는 잇점이 있다.In addition, a solar cell can be easily manufactured without requiring high vacuum and high process temperature required by conventional molecular beam epitaxy (MBE) or organometallic chemical vapor deposition (MOCVD). Therefore, there is an advantage that can be produced a solar cell having a high light efficiency at a low cost.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a solar cell according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2 to 7 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a solar cell according to a preferred embodiment of the present invention.
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