KR20110022785A - 색상층을 구비하는 태양전지 - Google Patents
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Abstract
색상층을 구비하는 태양전지가 개시된다. 본 발명에 따른 색상층을 구비하는 태양전지는 기판(100); 기판(100) 상에 형성되며 두께에 따라 파장대가 다른 광을 반사시키는 색상층(200); 색상층(200) 상에 형성되는 하부전극(300); 하부전극(300) 상에 형성되는 다수개의 반도체층(410, 420, 430)이 적층된 광전소자(400); 및 광전소자(400) 상에 형성되는 상부전극(600)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
색상층, 두께, 파장, 태양전지
Description
본 발명은 색상층을 구비하는 태양전지에 관한 것이다. 보다 상세하게는 두께에 따라 소정의 파장대의 광을 반사시켜 다양한 색상을 나타내는 색상층을 구비하는 태양전지에 관한 것이다.
오늘날 일반적으로 이용되는 에너지는 석유, 석탄 및 천연 가스와 같은 화석 에너지로 그 양이 한정되어 있고, 오염 물질을 배출한다는 문제점이 있다. 따라서, 이를 대체할 수 있는 대체 에너지의 개발이 중요시되고 있는데, 그 중에서도 가장 주목 받고 있는 기술이 태양광을 이용하는 태양전지이다. 태양광을 이용하는 발전 기술은 빛을 수광하여 전기 에너지로 변환함으로써 용이하게 전력을 얻을 수 있는 원리이다. 따라서, 무공해인 태양광을 무한정으로 전기 에너지로 바꿀 수 있고, 대기 오염이나 소음, 발열, 진동 등의 공해가 전혀 없는 깨끗한 발전 기술이다. 또한, 연료의 수송과 발전 설비의 유지 관리가 거의 불필요한 반영구적인 수명을 가질 수 있다.
한편, 일반적인 태양전지는 청-흑색 또는 적-갈색 계통의 색상을 나타낸다. 따라서, 태양전지가 건물 또는 자동차의 외부에 노출되게 설치되는 경우와, 특히, 휴대용 가전 제품의 전원으로 사용하는 경우에는 소비자의 기호에 적합하게 미적인 측면에서 다양한 색상의 태양전지가 요구된다.
이를 해결하기 위해, 태양전지에 별도의 착색 물질(coloring material)이 착색된 박막층을 구비하여 소정의 색상을 구현할 수 있다. 그러나, 착색 물질을 이용할 경우, 착색 물질 자체의 특성에 따라 투명도가 저하되어 태양전지의 입사광 양을 감소시켜 광전 변환 효율이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 색상의 선택폭이 제한될 수 밖에 없다.
다른 해결 방법으로는, 태양전지의 전면에 라미네이션(lamination)으로 색상을 입히는 방법으로 필름(라미네이션용 필름) 표면에 컬러가 코팅(coating) 되어 있어 소정의 색상을 구현할 수 있다. 그러나, 라미네이션 방법을 이용할 경우, 라미네이션 필름에 색상을 부여하기 위한 코팅 공정과 태양전지에 부착시키는 라미네이션 공정이 필요하여 시간과 비용이 증가할 수 있다. 특히, 코팅된 필름을 태양전지에 라미네이팅 하면, 외부의 긁힘이나 태양광에 의해 변색될 수 있으며, 접착제의 접착성 저하에 따라 필름이 태양전지로부터 박리되는 문제점이 발생할 수 있다.
더욱이, 이러한 라미네이션 방법도 태양전지 입사광의 양을 감소시킬 수 있어 광전 변환 효율이 저하되는 문제점을 해결하기는 어렵다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외부의 간섭과 광전 변환 효율의 저하를 방지할 수 있는 색상층을 구비하는 태양전지를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 다양한 색상을 나타낼 수 있는 태양전지를 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 기판; 상기 기판 상에 형성되며 두께에 따라 파장대가 다른 광을 반사시키는 색상층; 상기 색상층 상에 형성되는 하부전극; 상기 하부전극 상에 형성되는 다수개의 반도체층이 적층된 광전소자; 및 상기 광전소자 상에 형성되는 상부전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지에 의해 달성된다.
이때, 상기 색상층은 투명 절연물질일 수 있다.
상기 투명 절연물질은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)일 수 있다.
상기 기판 또는 상기 색상층 중 어느 하나 이상은 상부 표면에 요철 패턴이 형성될 수 있다.
상기 색상층에서 반사되는 광의 색좌표 균일도에 기초하여 상기 기판 상에 텍스쳐링 처리용 요철 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명의 태양전지에 의하면, 기판과 하부전극 사이에 투명 재질로 형성되며 반사 방지 기능의 색상층을 구비하여, 외부의 간섭과 광전 변환 효율의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 태양전지에 의하면, 기판과 하부전극 사이에 색상층을 구비하여 태양전지(특히, 기판)의 균일도를 정확하게 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 태양전지에 의하면, 두께에 따라 다양한 파장대의 광을 반사시키는 색상층을 구비하여 다양한 색상을 구현할 수 있다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
[본 발명의 바람직한 실시예]
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 색상층(200)을 구비하는 태양전지의 순차적인 단면을 나타내는 도면이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 기판(100)을 제공하는데 이러한 기판(100)의 재질은 빛을 투과시킬 수 있는 투명한 재질로, 일례로, 유리, 플라스틱일 수 있다. 이때, 기판(100)의 표면은 텍스쳐링(texturing) 처리될 수도 있다. 본 발명에서 텍스쳐링이란, 태양전지의 기판 표면에 입사되는 빛이 반사되어 광학적으로 손실됨으로써 그 특성이 저하되는 현상을 방지하지 위한 것이다. 즉, 기판의 표면을 거칠게 만드는 것으로, 기판 표면에 요철 패턴(미도시 함)을 형성하는 것을 말한다. 텍스쳐링으로 기판의 표면이 거칠어지면 표면에서 한번 반사된 빛이 태양전지 방향으로 재반사될 수 있으므로 빛이 손실되는 것을 감소시킬 수 있고, 광 포획량이 증가되어 태양전지의 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
대표적인 텍스쳐링 방법으로 샌드 블래스팅 방법을 사용할 수 있다. 본 발명에서의 샌드 블래스팅은 식각 입자를 압축 공기로 분사하여 식각하는 건식 블래스팅과 액체와 함께 식각 입자를 분사하여 식각하는 습식 블래스팅을 모두 포함하 는 것이다. 한편, 본 발명의 샌드 블래스팅에 사용되는 식각 입자는 모래, 작은 금속과 같이 물리적 충격으로 기판에 요철을 형성시킬 수 있는 입자를 제한 없이 사용할 수 있다.
이어서, 기판(100) 상에는 색상층(200)을 형성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 색상층(200)은 기판(100)을 통하여 입사된 태양광을 두께에 따라 소정의 파장대로 반사시켜 색상을 나타내는 기능을 수행할 수 있다. 이때, 색상층(200)의 소재는 투명 절연막인 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx)일 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다.
색상층(200)의 형성 방법으로는 저압 화학기상 증착법(Low Pressure Chemical Vapor Deposition: LPCVD) 및 플라즈마 화학기상 증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition: PECVD) 등을 포함할 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 색상층(200)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx)와 같이 빛을 투과시키면서도 박막층의 두께에 따라 소정의 파장대의 광을 반사시킬 수 있는 재질로 형성할 수 있어, 다양한 색상을 나타내는 기능을 수행할 수 있다. 이때, 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx)의 박막의 두께와 색상의 상관 관계의 이해를 돕기 위하여, 일례로 실리콘 산화물(SiOx)의 박막의 두께(um: micrometer)에 따른 컬러(색상)를 나타내고 있는 아래의 표 1을 제시한다.
[표 1]
| 두께(um) | 컬러(color) |
| 0.07 | 갈색(Brown) |
| 0.31 | 파란색(Blue) |
| 0.39 | 노란색(Yellow) |
표 1을 참조하면, 실리콘 산화물(SiOx)의 박막의 두께(um)에 따라 다양한 색상이 나타남을 알 수 있는데, 예를 들어 실리콘 산화물(SiOx)의 박막의 두께가 0.07um일 경우에는 갈색(Brown)의 색상을 얻을 수 있다. 이와 같은 원리는 실리콘 질화물(SiNx)에서도 동일하게 적용되는데, 이러한 투명 절연물질의 박막의 두께에 따른 광 특성은 이미 공지된 기술이기 때문에 본 발명에서는 상세한 설명을 생략한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 색상층(200)은 기판(100)을 통하여 입사된 태양광이 반도체층이 적층된 광전소자에 흡수되지 못하고 바로 외부로 반사됨으로써, 태양전지의 광전 변환 효율이 저하되는 현상을 방지하는 반사 방지층의 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 기판(100) 또는 색상층(200) 중 어느 하나 이상의 상부 표면에는 요철 패턴을 형성할 수 있다. 이때, 상술된 텍스쳐링에 의해 기판(100) 상에 요철 패턴 형성된 경우, 기판(100) 상에 형성되는 색상층(200)의 상부 표면에도 별도의 텍스쳐링 공정 없이도 동일한 요철 패턴이 형성되어 반사광을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 색상층(200)은 기판(100) 및 색상층(200) 을 포함하는 태양전지의 균일도(특히, 기판의 요철 패턴의 균일도)를 측정할 수 있는 기능을 수행할 수 있는데, 보다 상세한 설명은 도 4를 참조한 이하의 상세한 설명에 의해 명확하게 이해될 것이다.
다음으로, 도 2를 참조하면, 색상층(200) 상에는 전도성 재질의 하부전극(300)을 형성할 수 있다. 하부전극(300)의 소재는 접촉 저항이 낮으면서 투명한 성질을 갖는 투명전극인 TCO(Transparent Conductive Oxide)를 사용할 수 있는데, 일례로 AZO(ZnO:Al), ITO(Indium-Tin-Oxide), GZO(ZnO:Ga), BZO(ZnO:B) 및 SnO2(SnO2:F) 중 어느 하나일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않으며 통상적인 전도성 소재를 제한 없이 사용할 수 있다.
하부전극(300)의 형성 방법으로는 열 증착법(Thermal Evaporation), 전자빔 증착법(E-beam Evaporation), 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리기상 증착법(Physical Vapor Deposition: PVD) 및 LPCVD, PECVD, 금속유기 화학기상 증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: MOCVD)과 같은 화학기상 증착법(Chemical Vapor Deposition: CVD)을 포함할 수 있다.
다음으로, 도 3을 참조하면, 하부전극(300) 상에는 p형과 n형 또는 p형, i형, n형의 반도체층을 적층하여 형성할 수 있는데, 본 발명에서는 일례로 p형, i형, n형의 실리콘층(400: 410, 420, 430)을 순서대로 형성한 경우를 설명한다. 실리콘층(400)은 PECVD 또는 LPCVD와 같은 CVD 방법으로 형성할 수 있는데, 실리콘층(400)은 이후 공정에 의해 광을 수광하여 전력을 생산할 수 있는 광전소자(400) 의 기능을 수행할 수 있다.
이어서, 실리콘층(400) 상에는 상부전극(600)을 형성할 수 있다. 상부전극(600)은 접촉 저항이 낮은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 몰리텅스텐(MoW) 중 어느 하나이거나 이들의 합금인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되지 않으며 통상적인 전도성 소재인 구리, 알루미늄, 티타늄 등 및 이들의 합금을 포함할 수 있다. 또한, 투명 전도성 재질인 ITO, ZnO, IZO, AZO(ZnO:Al), FSO(SnO:F) 중 어느 하나일 수도 있다.
상부전극(600)의 형성 방법으로는 열 증착법(Thermal Evaporation), 전자빔 증착법(E-beam Evaporation), 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리기상 증착법(Physical Vapor Deposition: PVD) 및 LPCVD, PECVD, 금속유기 화학기상 증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: MOCVD)과 같은 화학기상 증착법(Chemical Vapor Deposition: CVD)을 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 태양전지는 기판(100)과 하부전극(300) 사이에 색상층(200)을 구비하여, 외부의 물리적, 화학적 간섭으로부터 색상층(200)을 보호할 수 있고, 반사 방지층의 기능을 동시에 수행할 수 있어 광전 변환 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 두께에 따라 소정의 파장대의 광을 반사시킬 수 있어 다양한 색상(컬러)을 용이하게 구현할 수 있다.
색상층을
구비하는 태양전지의 균일도
이하의 상세한 설명에서는 본 발명의 색상층(200)의 다른 기능에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 색상층(200)을 구비하는 태양전지에서 색좌표 균일도를 측정하는 방법을 간략하게 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 색상층(200)의 전체 면적에서 가장자리부와 중앙부를 포함하는 5 포인트를 이용하여 색좌표 균일도를 측정할 수 있다. 예를 들면, 도시되지는 않았지만, 태양전지에 별도의 광원을 이용하여 광을 조사하면 색상층(200)에서 나타내는 소정의 파장대를 휘도계로 측정할 수 있다. 이때, 정확한 측정을 위해 가장자리부(A, B, D, E)와 중앙부(C)를 포함하는 5 포인트 각각에서 측정된 색좌표를 이용하여 색좌표 균일도(chromatic uniformity)를 산출할 수 있는데, 일례로 중앙부(C)에 대비하여 가장자리부(A, B, D, E) 측정 지점에서의 색좌표 차이를 계산하여 그 균일도를 산출할 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 보다 정확한 측정을 위해 보다 많은 포인트를 측정할 수도 있다.
따라서, 기판(100) 상에 형성된 색상층(200)의 색좌표 균일도를 용이하게 확인할 수 있다. 특히, 색좌표 균일도는 기판(100)의 요철 패턴의 균일도 간접적으로 나타낼 수 있다. 따라서, 색좌표 균일도를 기초로 텍스쳐링 공정에서의 공정 조건(예를 들면, 식각 입자를 분사하는 노즐의 압력, 노즐의 속도 등)을 조절하여 가장 양호한 균일도를 가지는 요철 패턴이 형성된 기판(100)을 구현할 수 있다. 즉, 테스트용으로 색상층(200)이 형성된 기판(100)을 생산하여 색좌표 균일도를 측정한 후, 이를 기초로 최적화된 텍스쳐링 공정 조건에서 기판(100) 상에 요철 패턴을 형성할 수 있다. 물론 상기 측정 과정은 태양전지의 대량 생산시에도 색상층(200)의 색상을 확인할 수 있으므로 태양전지의 균일도를 용이하게 검출할 수 있 다.
이와 같이, 본 발명의 색상층(200)을 이용하여 색좌표 균일도를 측정하는 것은, 기판(100)의 균일도가 태양전지의 제반 특성 및 광전 변환 효율과 연관될 수 있으며, 적층된 다른 박막층 사이의 계면 특성에도 영향을 미치는 중요한 요소이기 때문이다.
색상층을
구비하는
다결정
실리콘 태양전지
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광전소자(400)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 광전소자(400)는 실리콘층으로 일례로 3층의 비정질 실리콘층(410, 420, 430)으로 구성될 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 하부전극(300) 상에는 제1 비정질 실리콘층(410)을 형성하고, 이어서 제1 비정질 실리콘층(410) 상에는 제2 비정질 실리콘층(420)을 형성하고, 이어서 제2 비정질 실리콘층(420) 상에는 제3 비정질 실리콘층(430)을 형성하여 하나의 광전소자(400)를 구성할 수 있다. 이때, 제1, 제2, 제3 비정질 실리콘층(410, 420, 430)의 형성 방법으로는 PECVD 또는 LPCVD와 같은 CVD 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
이어서, 제1, 제2, 제3 비정질 실리콘층(410, 420, 430)을 고온 열처리하여 결정화하는 과정을 수행할 수 있다. 즉, 제1 비정질 실리콘층(410)은 제1 다결정 실리콘층(411)으로, 제2 비정질 실리콘층(420)은 제2 다결정 실리콘층(421)으로, 제3 비정질 실리콘층(430)은 제3 다결정 실리콘층(431)으로 각각 결정화할 수 있 다. 결국, 제1, 제2, 제3 다결정 실리콘층(411, 421, 431)으로 구성되는 다결정 광전소자(400)가 형성된다.
광전소자(400)는 다결정 실리콘층이 적층된 구조로 광이 수광되어 발생되는 광기전력으로 전력을 생산할 수 있는 p형, i형, n형의 다결정 실리콘층이 순서대로 적층된 p-i-n 다이오드의 구조일 수 있다. 여기서 i형은 불순물이 도핑되지 않은 진성(intrinsic)을 의미한다. 또한, n형 또는 p형 도핑은 비정질 실리콘층 형성시에 불순물을 인시츄(in situ) 방식으로 도핑하는 것이 바람직하다. p형 도핑시 불순물로서는 보론(B)을 n형 도핑시 불순물로서는 인(P) 또는 비소(As)를 사용하는 것이 일반적이나, 이에 한정되는 것은 아니며 공지된 기술을 제한 없이 사용할 수 있다.
이때, 제1, 제2, 제3 비정질 실리콘층(410, 420, 430)의 결정화 방법은 SPC(Solid Phase Crystallization), ELA(Excimer Laser Annealing), SLS(Sequential Lateral Solidification), MIC(Metal Induced Crystallization), 및 MILC(Metal Induced Lateral Crystallization) 중 어느 하나의 방법을 사용할 수 있다. 상기의 비정질 실리콘의 결정화 방법은 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 본 명세서에서는 생략하기로 한다.
한편, 상기에서는 제1, 제2, 제3 비정질 실리콘층(410, 420, 430)을 모두 형성한 후에 이들 층을 동시에 결정화시키는 것으로 설명하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 하나의 비정질 실리콘층 마다 결정화 공정을 별도로 진행할 수 있으며, 또한 두 개의 비정질 실리콘층은 동시에 결정화 공정을 진 행하고 나머지 하나의 비정질 실리콘층은 별도로 결정화 공정을 진행할 수도 있다.
또한, 도시되지는 않았지만, 제1 다결정 실리콘층(411), 제2 다결정 실리콘층(421), 제3 다결정 실리콘층(431)은 다결정 실리콘의 성질을 보다 향상시키기 위하여 결함 제거 공정을 추가로 진행할 수 있다. 본 발명에서는 다결정 실리콘층을 고온 열처리하거나 수소 플라즈마 처리하여 다결정 실리콘층 내에 존재하는 결함(예를 들어, 불순물 및 댕글링 본드 등)을 제거할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 광전소자(400, 500)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 이상에서 설명된 제1, 제2, 제3 다결정 실리콘층(411, 421, 431)으로 구성된 다결정 광전소자(400) 상에 다른 광전소자가 더 형성될 수 있는데, 이러한 다른 광전소자는 비정질 실리콘층인 제1, 제2, 제3 비정질 실리콘층(510, 520, 530)이 적층된 비정질 광전소자(500)일 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에서는 광전소자(400, 500)가 탄뎀 구조로 형성될 수 있다. 또한, 이러한 탄뎀 구조는 광전소자가 삼중 이상으로 적층된 구조를 포괄적으로 의미할 수 있다.
이상의 상세한 설명에서 본 발명은 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 색상층(200)을 구비하는 태양전지의 순차적인 단면을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 색상층(200)을 구비하는 태양전지에서 색좌표 균일도를 측정하는 방법을 간략하게 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광전소자(400)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 광전소자(400, 500)의 구성을 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 기판
200: 색상층
300: 하부전극
400, 500: 광전소자
600: 상부전극
Claims (5)
- 기판;상기 기판 상에 형성되며 두께에 따라 파장대가 다른 광을 반사시키는 색상층;상기 색상층 상에 형성되는 하부전극;상기 하부전극 상에 형성되는 다수개의 반도체층이 적층된 광전소자; 및상기 광전소자 상에 형성되는 상부전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제1항에 있어서,상기 색상층은 투명 절연물질인 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제2항에 있어서,상기 투명 절연물질은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)인 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제1항에 있어서,상기 기판 또는 상기 색상층 중 어느 하나 이상은 상부 표면에 요철 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제4항에 있어서,상기 색상층에서 반사되는 광의 색좌표 균일도에 기초하여 상기 기판 상에 텍스쳐링 처리용 요철 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
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| KR20190048410A (ko) * | 2017-10-31 | 2019-05-09 | 케이알솔라 주식회사 | 경량골재를 이용한 건물용태양광패널 |
| CN111712929A (zh) * | 2018-02-23 | 2020-09-25 | 中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司 | 具有均匀色感的太阳能模块 |
| KR20210026345A (ko) * | 2019-08-30 | 2021-03-10 | 한국남동발전 주식회사 | 태양광 발전 장치 및 이의 구동 방법 |
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101374713B1 (ko) * | 2012-03-29 | 2014-03-18 | 인텔렉추얼디스커버리 주식회사 | 광기전력 모듈 및 그 제조 방법 |
| KR20190048410A (ko) * | 2017-10-31 | 2019-05-09 | 케이알솔라 주식회사 | 경량골재를 이용한 건물용태양광패널 |
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