KR20110023582A - 미세 렌즈를 구비하는 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents

미세 렌즈를 구비하는 태양전지 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110023582A
KR20110023582A KR1020090081552A KR20090081552A KR20110023582A KR 20110023582 A KR20110023582 A KR 20110023582A KR 1020090081552 A KR1020090081552 A KR 1020090081552A KR 20090081552 A KR20090081552 A KR 20090081552A KR 20110023582 A KR20110023582 A KR 20110023582A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solar cell
substrate
forming
transparent
manufacturing
Prior art date
Application number
KR1020090081552A
Other languages
English (en)
Inventor
성인모
이유진
김동제
Original Assignee
주식회사 티지솔라
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 티지솔라 filed Critical 주식회사 티지솔라
Priority to KR1020090081552A priority Critical patent/KR20110023582A/ko
Publication of KR20110023582A publication Critical patent/KR20110023582A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/0543—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the refractive type, e.g. lenses
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

미세 렌즈를 구비하는 태양전지 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명에 따른 미세 렌즈를 구비하는 태양전지는 광을 투과시키는 투명판(1000); 상기 광이 입사되는 투명판(1000)의 일면에 형성되는 다수개의 미세 렌즈(10); 및 투명판(1000)의 일면의 반대 방향인 타면에 형성되며, 반도체층이 적층된 광전 소자(300, 400)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
미세 렌즈, 반사, 확산, 태양전지

Description

미세 렌즈를 구비하는 태양전지 및 그 제조방법{SOLAR CELL INCLUDING MICRO-LENS AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 미세 렌즈를 구비하는 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 광이 입사되는 면에 다수개의 미세 렌즈를 형성하여 집광을 향상시키고, 반사광의 손실을 감소시켜 우수한 광전 변환 효율을 얻을 수 있는 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
태양전지는 빛(특히, 태양광)을 전기로 변환시키는 태양광 발전의 핵심 소자로 그 응용 범위가 매우 넓다. 이러한 태양전지는 광전 변환 효율이 우수한 경우에도 20% 내외에 그치며, 그 외 대부분의 빛은 그대로 투과되거나 반사되어 소실된다. 따라서, 많은 양의 전력을 생산하기 위해서는 대면적의 태양전지가 필요하며 이는 태양전지의 설치 장소 등에 제한을 가져오고 비용의 상승도 초래하였다. 결국, 태양전지는 향후 이러한 문제점을 해결하고 광전 변환 효율을 향상시키는 것이 핵심 과제이다.
최근에는 상기의 문제점을 해결하고자, 기판 상에 반사 방지층을 구비하는 태양전지, 기판 상에 요철 구조가 형성된 태양전지 등이 개발되어 왔다.
그러나, 단일층으로 이루어지는 반사 방지층은 불필요한 영역까지 형성될 수 밖에 없어서 정밀하게 광을 제어하기 어렵고, 특히 반사 방지층 자체의 두께에 따라 광 특성이 변화하는 한계를 가지고 있다. 더욱이, 반사 방지층은 기판 상에 위치하기 때문에 반사 방지층 상부에 형성되는 다른 구성요소들(예를 들면, 하부 전극, 광전 소자 등)의 형성에도 영향을 미치는 문제점을 가지고 있다.
따라서, 상술된 문제점들은 결국에 태양전지의 광전 변환 효율을 저하시킬 뿐만 아니라 태양전지의 제반 특성 및 품질의 신뢰성을 저하시키는 요인으로 작용하게 된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 필요한 영역에만 정밀하게 형성할 수 있는 미세 렌즈를 구비하는 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 광이 입사되는 면에 미세 렌즈를 구비하는 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 광을 투과시키는 투명판; 상기 광이 입사되는 상기 투명판의 일면에 형성되는 다수개의 미세 렌즈; 및 상기 투명판의 일면의 반대 방향인 타면에 형성되며, 반도체층이 적층된 광전 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 목적은 광을 투과시키는 투명한 기판을 제공하는 단계; 상기 광이 입사되는 상기 기판의 일면에 다수개의 미세 렌즈를 형성하는 단계; 상기 기판의 일면의 반대 방향인 타면에 하부 전극을 형성하는 단계; 상기 하부 전극 상에 다수개의 반도체층이 적층된 광전 소자를 형성하는 단계; 및 상기 광전 소자 상에 상부 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법에 의해서도 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 목적은 기판을 제공하는 단계; 상기 기판 상에 하부 전극을 형성하는 단계; 상기 하부 전극 상에 다수개의 반도체층이 적층된 광전 소 자를 형성하는 단계; 상기 광전 소자 상에 투명한 상부 전극을 형성하는 단계; 및 상기 상부 전극 상에 다수개의 미세 렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법에 의해서도 달성된다.
이때, 상기 미세 렌즈는 일정 간격을 가지며, 행과 열 방향으로 배열될 수 있다.
상기 미세 렌즈의 표면에는 보호층이 더 형성 될 수 있다.
상기 보호층은 투명 절연막일 수 있다.
상기 미세 렌즈는 광경화성 수지일 수 있다.
상기 광경화성 수지는 폴리 카보네이트(PC: Poly Carbonate) 또는 폴리 메틸 메타크릴레이드(PMMA: Poly Methyl Methacrylate)일 수 있다.
상기 미세 렌즈는 잉크젯 인쇄 방식으로 형성될 수 있다.
상기 투명판은 유리 기판 또는 투명 전극일 수 있다.
상기 미세 렌즈는 자외선으로 경화될 수 있다.
본 발명에 의하면, 광이 입사되는 면(광전 소자가 형성되는 면과 반대되는 면)에 미세 렌즈를 형성하여, 미세 렌즈가 다른 구성요소들(예를 들면, 하부 전극, 광전 소자 등)의 형성에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 미세 렌즈를 필요한 영역에만 정밀하게 형성할 수 있어서 집광을 향상시키고 반사광의 손실을 감소시켜 우수한 광전 변환 효율을 얻을 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.
미세 렌즈를 구비하는 태양전지
이하의 상세한 설명에는 편의를 위해 기판(100)의 단위셀 영역(태양전지 중 광전 변환이 일어나는 영역)을 중심으로 설명한다.
[실시예 1]
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 기판(100)의 일면에 미세 렌즈(10)를 구비하는 태양전지 중 단위셀 영역의 단면을 나타내는 도면이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 기판(100)을 준비한다. 이러한 기판(100)의 재질은 광을 투과시킬 수 있는 투명한 재질로, 일례로 유리, 플라스틱일 수 있다. 이때, 기판(100)의 표면 이물을 제거하기 위해 세정 공정을 수행할 수도 있다. 일례로, 초음파 세정 등의 방법으로 미세 렌즈(10)가 형성될 기판(10)의 표면에 묻어 있는 유기물, 오일 등의 이물질을 제거하는 것이 바람직하다.
이어서, 기판(100)의 일면에는 다수개의 미세 렌즈(10)를 형성할 수 있다. 미세 렌즈(10)는 일례로, 잉크젯 인쇄(inkjet printing) 방식으로 형성할 수 있는데, 폴리 카보네이트(PC: Poly Carbonate) 또는 폴리 메틸 메타크릴레이드(PMMA: Poly Methyl Methacrylate)와 같이 투명한 광경화성 수지를 잉크로 사용하여 기판(100) 상에 분사하여 형성할 수 있다.
이러한 미세 렌즈(10)는 외부에서 입사되는 광을 기판(100) 내부로 투과시키고, 반사되는 광을 다시 수집하여 기판(100) 내부로 투과시킬 수 있다. 따라서, 입사되는 광의 집광 기능을 향상시키고, 반사광의 손실을 감소시켜 광학적 효율성을 향상시키는 기능을 수행할 수 있는데, 도 5 및 도 6을 참조한 이하의 설명에 의해 보다 상세하게 이해될 것이다.
이때, 본 발명에서의 일면이란, 외부에서 입사되는 광과 마주 보는 기판(100)의 면을 의미하는 것으로, 이후 형성될 광전 소자(300)는 일면과 반대되는 기판(100)의 타면에 형성된다.
한편, 기판(100)의 타면에는 텍스쳐링(texturing)이 수행될 수 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 포함하는 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.
다음으로 도 2를 참조하면, 일면에 미세 렌즈(10)를 구비하는 기판(100)의 타면에 전도성 재질의 하부 전극(200)을 형성할 수 있다. 하부 전극(200)의 소재는 접촉 저항이 낮으면서 투명한 성질을 갖는 투명 전극인 TCO(Transparent Conductive Oxide)을 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, 반드 시 이에 한정되지 않으며 통상적인 전도성 소재를 제한 없이 사용할 수 있다.
이러한 하부 전극(200)의 형성 방법으로는 열 증착법(Thermal Evaporation), 전자빔 증착법(E-beam Evaporation), 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리기상 증착법(Physical Vapor Deposition: PVD) 및 저압 화학기상 증착법(Low Pressure Chemical Vapor Deposition: LPCVD), 플라즈마 화학기상 증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor deposition: PECVD), 금속유기 화학기상 증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: MOCVD)과 같은 화학기상 증착법(Chemical Vapor Deposition: CVD)을 포함할 수 있다.
이어서, 하부 전극(200) 상에는 p형과 n형 또는 p형, i형, n형의 반도체층을 적층하여 형성할 수 있는데, 본 발명에서는 일례로 p형, i형, n형의 실리콘층(300: 310, 320, 330)을 순서대로 형성한 경우를 설명한다. 이러한, 실리콘층(300)은 PECVD 또는 LPCVD와 같은 CVD 방법으로 형성할 수 있는데, 실리콘층(300)은 이후 공정에 의해 광을 수광하여 전력을 생산할 수 있는 기능을 수행할 수 있어, 기능적인 측면에서는 광전 소자(300)를 의미한다.
이어서, 실리콘층(300) 상에는 상부 전극(500)을 형성할 수 있다. 상부 전극(500)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.
이러한 상부 전극(500)의 형성 방법으로는 상술한 바 있는 하부 전극(200)의 형성 방법과 동일하여 물리기상 증착법(Physical Vapor Deposition: PVD) 및 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition: CVD)을 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 태양전지는 기판(100)의 일면에 미세 렌즈(10)를 구비하여 기판(100)의 배면[광전 소자(300)의 반대면]에서 수광되는 광을 효율적으로 집광하고 반사광의 손실을 방지함으로써 광전 소자(300)에서 보다 우수한 광전 변환 효율을 얻을 수 있다.
[실시예 2]
이하의 실시예 2에서는 설명의 중복을 피하기 위해 실시예 1에서 설명된 동일한 구성의 상세한 설명은 생략한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 상부 전극(500) 상에 미세 렌즈(10)를 구비하는 태양전지 중 단위셀 영역의 단면을 나타내는 도면이다.
먼저, 도 3을 참조하면, 기판(100)을 준비한다. 이러한 기판(100)의 재질은 투명 재질 또는 불투명 재질 모두 가능한데, 일례로 유리, 플라스틱, 실리콘, 금속, SUS(Stainless Steel) 등을 포함할 수 있다.
이어서, 기판(100) 상에는 전도성 재질의 하부 전극(200)을 형성할 수 있다. 하부 전극(200)의 소재는 통상적인 전도성 소재를 제한 없이 사용할 수 있으나, 접촉 저항이 낮으면서 고온 공정을 진행하더라도 전기적 특성이 저하되지 않는 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 몰리텅스텐(MoW) 중 어느 하나이거나 이들의 합금인 것이 바람직하다.
이러한 하부 전극(200)의 형성 방법으로는 열 증착법(Thermal Evaporation), 전자빔 증착법(E-beam Evaporation), 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리기상 증착 법(Physical Vapor Deposition: PVD) 및 저압 화학기상 증착법(Low Pressure Chemical Vapor Deposition: LPCVD), 플라즈마 화학기상 증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor deposition: PECVD), 금속유기 화학기상 증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: MOCVD)과 같은 화학기상 증착법(Chemical Vapor Deposition: CVD)을 포함할 수 있다.
이어서, 하부 전극(200) 상에는 반도체층을 적층하여 형성할 수 있는데, 본 발명에서는 일례로 n형, i형, p형의 실리콘층(300: 310, 320, 330)을 순서대로 형성한 경우를 설명한다.
이어서, 실리콘층(300) 상에는 상부 전극(500)을 형성할 수 있다. 상부 전극(500)의 소재는 접촉 저항이 낮으면서 투명한 성질을 갖는 투명 전극인 TCO(Transparent Conductive Oxide)을 사용할 수 있는데, ITO, ZnO, IZO, AZO(ZnO:Al), FSO(SnO:F) 중 어느 하나인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 상부 전극(500)의 형성 방법으로는 상술한 바 있는 하부 전극(200)의 형성 방법과 동일하여 물리기상 증착법(Physical Vapor Deposition: PVD) 및 화학기상 증착법(Chemical Vapor Deposition: CVD)을 포함할 수 있다.
다음으로, 도 4를 참조하면, 상부 전극(500) 상에는 본 발명의 실시에 1에서 설명된 바와 동일한 방법으로 다수개의 미세 렌즈(10)를 형성할 수 있는데, 도 5 및 도 6을 참조한 이하의 설명에 의해 보다 상세하게 이해될 것이다.
이와 같이, 본 발명의 태양전지는 상부 전극(500) 상에 미세 렌즈(10)를 구 비하여 기판(100)의 전면[광전 소자(300)가 형성된 면]에서 수광되는 광을 효율적으로 집광하고 반사광의 손실을 방지함으로써 광전 소자(300)에서 보다 우수한 광전 변환 효율을 얻을 수 있다.
미세 렌즈
이하의 상세한 설명에서는 본 발명의 구현을 위하여 중요한 기능을 수행하는 미세 렌즈(10)의 상세한 구성 및 형성 방법에 대하여 살펴보기로 한다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 미세 렌즈(10)를 형성하는 방법을 간략하게 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 투명판(1000) 상에 잉크젯 인쇄(inkjet printing) 방식으로 폴리 카보네이트(PC: Poly Carbonate) 또는 폴리 메틸 메타크릴레이드(PMMA: Poly Methyl Methacrylate)와 같은 투명한 광경화성 잉크를 분사하여 미세 렌즈(10)를 형성할 수 있는데, 일례로 도시된 바와 같이 일정 간격을 가지며, 행과 열 방향의 매트릭스(matrix) 구조로 형성할 수 있다.
이때, 투명판(1000)은 실시예 1과 같은 유리 기판(100) 또는 실시예 2와 같은 상부 전극(500)일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 잉크젯 인쇄 방식을 적용할 수 있는 공지된 투명 재질을 모두 투명판(1000)으로 사용할 수 있다.
한편, 잉크의 농도, 분사되는 속도, 거리 등을 조건을 조절하여 볼록한 모양을 갖는 미세 렌즈의 형상을 제어할 수 있는데, 잉크젯 방식의 인쇄 방법은 공지의 기술이므로 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 도 6을 참조하면, 투명판(1000) 상에 형성된 미세 렌즈(10)를 경화시키는 공정을 수행할 수 있다. 잉크젯 인쇄 공정시 투명판(1000) 상에 적하된 미세 렌즈(10)는 소정의 점도를 가지고 있기 때문에, 최종적으로는 미세 렌즈(10)를 경화시키는 과정이 필요하다.
이때, 미세 렌즈(10)의 재질은 광경화성 수지로 이루어질 수 있으므로, 일례로 자외선(ultraviolet rays)을 이용하여 미세 렌즈(10)를 경화시킬 수 있는데, 자외선 경화 방식에 의하여 광경화성 수지를 경화시키는 방법은 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이어서, 도시되지는 않았지만, 미세 렌즈(10)를 물리적, 화학적으로 보호하기 위해 보호층을 코팅할 수도 있다. 즉, 보호층은 이후 공정시 또는 취급시 미세 렌즈(10)가 손상을 받는 것을 방지할 수 있다. 이러한 보호층은 일례로, 투명 절연막인 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
미세 렌즈를 구비하는 다결정 실리콘 태양전지
이하의 상세한 설명에서는 본 발명의 실시예 2를 중심으로 광전 소자(300, 400)를 설명하지만, 이러한 기술적 구성은 본 발명의 실시예 1에도 동일하게 적용되는 것은 자명할 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 광전 소자(300)의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 광전 소자(300)는 실리콘층으로 일례로 3층의 비정질 실리콘층(310, 320, 330)이 형성될 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 하부 전극(200) 상에는 제1 비정질 실리콘층(310)을 형성하고, 이어서 제1 비정질 실리콘층(310) 상에는 제2 비정질 실리콘층(320)을 형성하고, 이어서 하부 제2 비정질 실리콘층(320) 상에는 제3 비정질 실리콘층(330)을 형성하여 하나의 광전 소자(300)를 구성할 수 있다. 이때, 제1, 제2, 제3 비정질 실리콘층(310, 320, 330)의 형성 방법으로는 PECVD 또는 LPCVD와 같은 CVD 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
이어서, 제1, 제2, 제3 비정질 실리콘층(310, 320, 330)을 고온 열처리하여 결정화하는 과정을 수행할 수 있다. 즉, 제1 비정질 실리콘층(310)은 제1 다결정 실리콘층(311)으로, 제2 비정질 실리콘층(320)은 제2 다결정 실리콘층(321)으로, 제3 비정질 실리콘층(330)은 제3 다결정 실리콘층(331)으로 각각 결정화할 수 있다. 결국, 제1, 제2, 제3 다결정 실리콘층(311, 321, 331)으로 구성되는 다결정 광전 소자(300)가 형성된다.
이러한 광전 소자(300)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(310, 320, 330)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(310, 320, 330)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 진행하고 나머지 하나의 비정질 실리콘층은 별도로 결정화 공정을 진행할 수도 있다.
또한, 도시되지는 않았지만 제1 다결정 실리콘층(311), 제2 다결정 실리콘층(321), 제3 다결정 실리콘층(331)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 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 다른 광전 소자(300, 400)의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 이상에서 설명된 제1, 제2, 제3 다결정 실리콘층(311, 321, 331)으로 구성된 다결정 광전 소자(300) 상에 다른 광전 소자가 더 형성될 수 있는데, 이러한 다른 광전 소자는 비정질 실리콘층인 상부 제1, 제2, 제3 비정질 실리콘층(410, 420, 430)이 적층된 비정질 광전 소자(400)일 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에서는 광전 소자(300, 400)가 탄뎀 구조로 형성될 수 있다. 또한, 이러한 탄뎀 구조는 광전 소자가 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 및 도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 기판(100)의 일면에 미세 렌즈(10)를 구비하는 태양전지 중 단위셀 영역의 단면을 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 상부 전극(500) 상에 미세 렌즈(10)를 구비하는 태양전지 중 단위셀 영역의 단면을 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 미세 렌즈(10)를 형성하는 방법을 간략하게 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 광전 소자(300)의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 다른 광전 소자(300, 400)의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 미세 렌즈
100: 기판
200: 하부 전극
300, 400: 광전 소자
500: 상부 전극

Claims (16)

  1. 광을 투과시키는 투명판;
    상기 광이 입사되는 상기 투명판의 일면에 형성되는 다수개의 미세 렌즈; 및
    상기 투명판의 일면의 반대 방향인 타면에 형성되며, 반도체층이 적층된 광전 소자
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미세 렌즈는 일정 간격을 가지며, 행과 열 방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 태양전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미세 렌즈의 표면에는 보호층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보호층은 투명 절연막인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 미세 렌즈는 광경화성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광경화성 수지는 폴리 카보네이트(PC: Poly Carbonate) 또는 폴리 메틸 메타크릴레이드(PMMA: Poly Methyl Methacrylate)인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 미세 렌즈는 잉크젯 인쇄 방식으로 형성되는 특징으로 하는 태양전지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 투명판은 유리 기판 또는 투명 전극인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  9. 광을 투과시키는 투명한 기판을 제공하는 단계;
    상기 광이 입사되는 상기 기판의 일면에 다수개의 미세 렌즈를 형성하는 단계;
    상기 기판의 일면의 반대 방향인 타면에 투명한 하부 전극을 형성하는 단계;
    상기 하부 전극 상에 다수개의 반도체층이 적층된 광전 소자를 형성하는 단계; 및
    상기 광전 소자 상에 상부 전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
  10. 기판을 제공하는 단계;
    상기 기판 상에 하부 전극을 형성하는 단계;
    상기 하부 전극 상에 다수개의 반도체층이 적층된 광전 소자를 형성하는 단계;
    상기 광전 소자 상에 투명한 상부 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 상부 전극 상에 다수개의 미세 렌즈를 형성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 미세 렌즈의 표면에는 보호층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 보호층은 투명 절연막인 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
  13. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 미세 렌즈는 광경화성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 광경화성 수지는 폴리 카보네이트(PC: Poly Carbonate) 또는 폴리 메틸 메타크릴레이드(PMMA: Poly Methyl Methacrylate)인 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
  15. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 미세 렌즈는 잉크젯 인쇄 방식으로 형성하는 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
  16. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 미세 렌즈는 자외선으로 경화되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
KR1020090081552A 2009-08-31 2009-08-31 미세 렌즈를 구비하는 태양전지 및 그 제조방법 KR20110023582A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090081552A KR20110023582A (ko) 2009-08-31 2009-08-31 미세 렌즈를 구비하는 태양전지 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090081552A KR20110023582A (ko) 2009-08-31 2009-08-31 미세 렌즈를 구비하는 태양전지 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110023582A true KR20110023582A (ko) 2011-03-08

Family

ID=43931677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090081552A KR20110023582A (ko) 2009-08-31 2009-08-31 미세 렌즈를 구비하는 태양전지 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20110023582A (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101101277B1 (ko) * 2010-10-27 2012-01-04 한국광기술원 집광형 태양광 발전모듈 제작방법
WO2013129797A1 (ko) * 2012-02-29 2013-09-06 아주대학교산학협력단 집광용 마이크로렌즈 어레이를 구비한 태양전지
KR101429106B1 (ko) * 2012-02-29 2014-08-14 아주대학교산학협력단 집광용 마이크로렌즈 어레이를 구비한 태양전지
KR101460503B1 (ko) * 2013-12-26 2014-11-14 한국원자력연구원 태양전지 모듈 보호 필름 및 이를 포함하는 태양전지 모듈
CN109378353A (zh) * 2018-12-04 2019-02-22 厦门乾照半导体科技有限公司 一种太阳能电池结构及其制作方法
US10428190B2 (en) 2014-06-20 2019-10-01 Sabic Global Technologies B.V. Processes for designing cross-linkable polycarbonates and articles formed therefrom

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101101277B1 (ko) * 2010-10-27 2012-01-04 한국광기술원 집광형 태양광 발전모듈 제작방법
WO2013129797A1 (ko) * 2012-02-29 2013-09-06 아주대학교산학협력단 집광용 마이크로렌즈 어레이를 구비한 태양전지
KR101429106B1 (ko) * 2012-02-29 2014-08-14 아주대학교산학협력단 집광용 마이크로렌즈 어레이를 구비한 태양전지
KR101460503B1 (ko) * 2013-12-26 2014-11-14 한국원자력연구원 태양전지 모듈 보호 필름 및 이를 포함하는 태양전지 모듈
US10428190B2 (en) 2014-06-20 2019-10-01 Sabic Global Technologies B.V. Processes for designing cross-linkable polycarbonates and articles formed therefrom
CN109378353A (zh) * 2018-12-04 2019-02-22 厦门乾照半导体科技有限公司 一种太阳能电池结构及其制作方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101065752B1 (ko) 태양전지모듈 및 그 제조방법
US20110139216A1 (en) Solar cell and method for manufacturing same
US10326031B2 (en) Method of patterning an amorphous semiconductor layer
KR20110023582A (ko) 미세 렌즈를 구비하는 태양전지 및 그 제조방법
KR101072526B1 (ko) 미세 입자가 형성된 태양전지
KR101011228B1 (ko) 태양전지 및 그 제조방법
KR101011222B1 (ko) 태양전지 및 그 제조방법
KR101047170B1 (ko) 태양전지 및 그 제조방법
KR101039149B1 (ko) 태양전지 및 그 제조방법
KR101065749B1 (ko) 태양전지 및 그 제조방법
KR20110015998A (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
KR101098325B1 (ko) 태양전지 및 그 제조방법
KR20110057844A (ko) 미세 입자가 형성된 적층형 태양전지
KR101643132B1 (ko) 탄소 기판을 이용한 태양 전지 제조 방법
KR101044680B1 (ko) 태양전지 및 그 제조방법
KR101542209B1 (ko) 태양전지 및 그 제조방법
US20110284056A1 (en) Solar cell having reduced leakage current and method of manufacturing the same
KR20100116833A (ko) 금속 실리사이드층을 구비하는 태양전지 및 그 제조방법
KR101114345B1 (ko) 태양전지 및 그 제조방법
KR20110076398A (ko) 배리어층을 포함하는 태양전지 및 제조방법
KR101092923B1 (ko) 태양전지 및 그 제조방법
KR101037124B1 (ko) 태양전지 및 그 제조방법
KR101065754B1 (ko) 공기를 포함하는 광전소자용 기판 및 이를 이용한 태양전지
KR101505188B1 (ko) 태양전지 및 그 제조방법
KR101039148B1 (ko) 태양전지 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application