KR20120001079A - Solar cell and substrate for thin film solar cell - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A solar cell and a thin film board for the solar cell are provided to improve efficiency of the solar cell by multiply amount of light which is income to a power generation layer through a light scattering parts. CONSTITUTION: A transparent electrode(120) is located on a substrate(110). The substrate comprises a plurality of light scattering parts. A power generation layer(130) is located on the transparent electrode. The power generation layer comprises a p-type semiconductor layer(131), an intrinsic semiconductor layer(132), and an n-type semiconductor layer(133). A backside reflection layer(140) is located on the power generation layer. A backside electrode(150) is located on the backside reflection layer.

Description

태양 전지 및 박막 태양 전지용 기판 {SOLAR CELL AND SUBSTRATE FOR THIN FILM SOLAR CELL}SOLAR CELL AND SUBSTRATE FOR THIN FILM SOLAR CELL

본 발명은 태양 전지 및 박막 태양 전지용 기판에 관한 것이다. The present invention relates to a substrate for a solar cell and a thin film solar cell.

최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고, 이에 따라 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다.Recently, as energy resources such as oil and coal are expected to be depleted, interest in alternative energy to replace them is increasing, and solar cells that produce electric energy from solar energy are attracting attention.

일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)에 의해 p-n 접합을 형성하는 반도체부, 그리고 서로 다른 도전성 타입의 반도체부에 각각 연결된 전극을 구비한다. Typical solar cells have a semiconductor portion that forms a p-n junction by different conductive types, such as p-type and n-type, and electrodes connected to semiconductor portions of different conductivity types, respectively.

이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체부에서 복수의 전자-정공 쌍이 생성되고, 생성된 전자-정공 쌍은 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해 전하인 전자와 정공으로 각각 분리되어 전자는 n형의 반도체부 쪽으로 이동하며 정공은 p형의 반도체부 쪽으로 이동하고, 이동된 전자와 정공은 각각 n형의 반도체부와 p형의 반도체부에 전기적으로 연결된 서로 다른 전극에 의해 수집되며, 이 전극들을 전선으로 연결하여 전력을 얻는다.When light is incident on the solar cell, a plurality of electron-hole pairs are generated in the semiconductor unit, and the generated electron-hole pairs are separated into electrons and holes charged by a photovoltaic effect, and the electrons are n-type. Holes move toward the semiconductor portion and holes move toward the p-type semiconductor portion, and the moved electrons and holes are collected by different electrodes electrically connected to the n-type semiconductor portion and the p-type semiconductor portion, respectively. Connect to get power.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양 전지의 효율을 향상시키기 위한 것이다. The technical problem to be achieved by the present invention is to improve the efficiency of the solar cell.

본 발명의 한 특징에 따른 태양 전지는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 제1 전극, 상기 제1 전극 위에 위치하고 p-n 접합을 형성하는 반도체층을 구비하는 발전층, 그리고 상기 발전층 위에 위치하고 상기 발전층에 연결되어 있는 제2 전극을 포함하고, 상기 기판은 복수의 빛 산란부를 구비한다. According to one aspect of the present invention, a solar cell includes a power generation layer including a substrate, a first electrode positioned on the substrate, a semiconductor layer disposed on the first electrode, and forming a pn junction, and disposed on the power generation layer. And a second electrode connected to the substrate, wherein the substrate includes a plurality of light scattering units.

상기 복수의 빛 산란부는 상기 기판의 내부에 위치하는 것이 좋다. The plurality of light scattering units may be located inside the substrate.

상기 복수의 빛 산란부는 동일한 형상을 가지거나 적어도 두 개의 다른 형상을 가질 수 있다.The plurality of light scattering units may have the same shape or at least two different shapes.

인접한 두 빛 산란부 사이의 간격은 서로 동일하거나, 상이할 수 있다.The spacing between two adjacent light scattering portions may be the same or different from each other.

상기 복수의 빛 산란부는 동일한 방향으로 배치되는 복수의 빛 산란부행을 구비할 수 있다.The plurality of light scattering units may include a plurality of light scattering rows arranged in the same direction.

인접한 두 빛 산란부행에 존재하는 복수의 빛 산란부의 배치 형상은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.Arrangements of the plurality of light scattering units present in two adjacent light scattering rows may be the same or different from each other.

인접한 두 빛 산란부행의 두 가상선 간의 직선 거리들은 일정하거나 서로 다른 적어도 두 개의 값을 가질 수 있다.The linear distances between two virtual lines of two adjacent light scattering lines may have at least two values that are constant or different.

복수의 빛 산란부는 상기 기판과 나란하게 위치하는 적어도 하나의 평면 상에 위치할 수 있다.The plurality of light scattering units may be positioned on at least one plane positioned parallel to the substrate.

상기 기판은 투명한 기판인 것이 좋다. The substrate is preferably a transparent substrate.

상기 특징에 태양 전지는 상기 발전층과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 반사층을 더 포함할 수 있다.The solar cell may further include a reflective layer positioned between the power generation layer and the second electrode.

본 발명의 다른 특징에 따른 p형 반도체부와 n형 반도체층을 구비하는 발전층, 상기 p형 반도체부와 연결되어 있는 제1 전극, 그리고 상기 n형 반도체부와 연결되어 있는 제2 전극을 구비하는 박막 태양 전지용 기판으로서, 상기 박막 태양 전지용 기판은 상기 기판은 복수의 빛 산란부를 구비한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a power generation layer including a p-type semiconductor portion and an n-type semiconductor layer, a first electrode connected to the p-type semiconductor portion, and a second electrode connected to the n-type semiconductor portion. A thin film solar cell substrate, wherein the substrate has a plurality of light scattering portions.

상기 복수의 빛 산란부는 동일한 형상을 갖거나, 적어도 두 개의 다른 형상을 가질 수 있다.The plurality of light scattering units may have the same shape or may have at least two different shapes.

복수의 빛 산란부는 상기 기판과 나란하게 위치하는 적어도 하나의 평면 상에 위치할 수 있다. The plurality of light scattering units may be positioned on at least one plane positioned parallel to the substrate.

상기 기판은 투명한 기판인 것이 바람직하다.It is preferable that the said board | substrate is a transparent board | substrate.

이러한 특징에 따르면, 기판 속에 위치한 빛 산란부에 의해 발전층으로 입사되는 빛의 양이 증가하여 태양 전지의 효율이 향상된다. According to this feature, the amount of light incident on the power generation layer by the light scattering unit located in the substrate is increased to improve the efficiency of the solar cell.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 일부 단면도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 기판 내에 기판의 표면과 평행한 동일 평면 상에 위치한 빛 산란부의 다양한 배치 형상을 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 기판의 수직 방향을 따라 위치한 복수의 평면 상에 위치한 복수의 빛 산란부층의 다양한 배치 형상을 도시한 도면이다.1 is a partial cross-sectional view of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 to 4 are views illustrating various arrangements of light scattering parts positioned on the same plane parallel to the surface of the substrate in the substrate of the solar cell according to the exemplary embodiment of the present invention.
5 to 7 are views illustrating various arrangements of a plurality of light scattering layer layers disposed on a plurality of planes located along a vertical direction of a substrate of a solar cell according to an embodiment of the present invention.

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.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

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 면에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it includes not only the case directly above another portion but also the case where there is another portion in between. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle. In addition, when a part is formed "overall" on another part, it means that not only is formed on the entire surface of the other part but also is not formed on a part of the edge.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지에 대하여 설명한다.Next, a solar cell according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 일부 단면도이다.1 is a partial cross-sectional view of a solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지는 박막 태양 전지에 관한 것으로서, 다음과 같은 구조를 갖고 있다. The solar cell according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 relates to a thin film solar cell, and has a structure as follows.

도 1에 도시한 것처럼, 본 실시예에 따른 박막 태양 전지는 기판(110), 기판(110) 위에 위치한 투명 전극(120), 투명 전극(120) 위에 위치하는 발전층(130), 발전층(130) 위에 위치하는 후면 반사층(140), 그리고 후면 반사층(140) 위에 위치한 후면 전극(150)을 구비한다. As shown in FIG. 1, the thin film solar cell according to the present exemplary embodiment includes a substrate 110, a transparent electrode 120 positioned on the substrate 110, a power generation layer 130 located on the transparent electrode 120, and a power generation layer ( 130 includes a rear reflective layer 140 positioned on the rear reflective layer 140 and a rear electrode 150 positioned on the rear reflective layer 140.

기판(110)은 유리나 플라스틱(plastic) 등으로 이루어져 있는 투명한 기판이고, 내부에 복수의 빛 산란부(11)를 구비한다.The substrate 110 is a transparent substrate made of glass, plastic, or the like, and has a plurality of light scattering portions 11 therein.

복수의 산란부(11)는 원형 형상으로 이루어져 있지만, 타원형으로 이루어질 수 있다.The plurality of scattering units 11 may have a circular shape, but may have an elliptical shape.

이때, 복수의 산란부(11)는, 도 2 내지 도 4에 도시한 것처럼, 다양한 형태로 기판(110)의 내부에 위치할 수 있다. 이때, 도 2 내지 도 4에 도시한 도면은 기판(110)의 표면에 나란한 동일 평면 상에 위치한 복수의 빛 산란부(11)의 배치 형상을 도시한다.In this case, the plurality of scattering units 11 may be located inside the substrate 110 in various forms, as shown in FIGS. 2 to 4. 2 to 4 illustrate the arrangement of the plurality of light scattering parts 11 positioned on the same plane parallel to the surface of the substrate 110.

도 2에 도시한 것처럼, 복수의 빛 산란부(11)는 기판(110)의 전체 면에 무작위로(random) 위치하거나 도 3 및 도 4와 같이 일정한 형태로 위치하여, 기판(110) 내부에 부분적으로 위치한다. 이때, 기판(110) 내부에 위치하는 복수의 빛 산란부(11)는 도 3 및 도 4와 같이 모두 동일한 형상을 갖고 있거나 도 2와 같이 적어도 두 개의 서로 다른 형상을 가진다. As illustrated in FIG. 2, the plurality of light scattering units 11 may be randomly positioned on the entire surface of the substrate 110 or may be positioned in a constant shape as shown in FIGS. 3 and 4, and may be disposed within the substrate 110. Partially located In this case, the plurality of light scattering units 11 positioned inside the substrate 110 may have the same shape as shown in FIGS. 3 and 4 or at least two different shapes as shown in FIG. 2.

도 3에 도시한 것처럼, 복수의 빛 산란부(11)는 한 방향을 따라 길게 배치되어 복수의 빛 산란부행(11a, 11a)을 형성한다. As shown in FIG. 3, the plurality of light scattering units 11 are arranged long along one direction to form the plurality of light scattering rows 11a and 11a.

이때, 인접한 두 행(11a, 11b)에서, 동일한 행(11a, 11b)에 위치하는 복수의 빛 산란부(11)의 중심점을 연결하여 형성한 가상선(L1)간의 직선 거리(D1)(간격)는 동일하다. At this time, in the two adjacent rows 11a and 11b, the straight line distance D1 between the imaginary lines L1 formed by connecting the center points of the plurality of light scattering units 11 located in the same rows 11a and 11b (gap) ) Is the same.

또한, 인접한 두 행(11a, 11b)에서, 열 방향으로 위치하는 빛 산란부(11)의 위치는 서로 상이하다. 예를 들어, 도 3에 도시한 것처럼, 한 행((11a 또는 11b) 의 각 빛 산란부(11)의 형성 위치는 바로 인접한 행(11b 또는 11a)의 인접한 두 빛 산란부(11) 사이에 실질적으로 위치한다. 이로 인해, 도 3를 참고로 하면, 홀수 번째 행(11a)에 위치하는 n번째 빛 산란부(11)의 열 방향 위치는 서로 동일하고, 짝수 번째 행(11b)에 위치하는 n번째 빛 산란부(11)의 열 방향 위치는 서로 동일하므로, 기판(110)의 표면에 평행한 동일 평면 상에서 빛 산란부행(11a)의 형상으로 배치된 빛 산란부행(이하, '제1 형상의 빛 산란부행'이라 함)과 빛 산란부행(11b)의 형상으로 배치된 빛 산란부행(이하, '제2 형상의 빛 산란부행'이라 함)이 교대로 위치한다. 여기서, n은 양의 정수이다.Further, in two adjacent rows 11a and 11b, the positions of the light scattering portions 11 located in the column direction are different from each other. For example, as shown in FIG. 3, the position where each light scattering portion 11 of one row 11a or 11b is formed is located between two adjacent light scattering portions 11 of the immediately adjacent row 11b or 11a. Thus, referring to Fig. 3, the column positions of the n-th light scattering portion 11 positioned in the odd-numbered row 11a are the same and positioned in the even-numbered row 11b. Since the column positions of the n th light scattering part 11 are the same, the light scattering row arranged in the shape of the light scattering row 11a on the same plane parallel to the surface of the substrate 110 (hereinafter, referred to as “first shape”). And light scattering lines (hereinafter, referred to as 'light scattering lines of the second shape') arranged in the shape of light scattering lines 11b, where n is positive. Is an integer.

이때, 제1 형상의 빛 산란부행(11a)과 제2 형상의 빛 산란부행(11b)에 각각 위치하는 빛 산란부(11)의 개수는 서로 동일하거나 다를 수 있다. 또한, 동일한 빛산란부행에서, 인접한 두 빛 산란부(11)간의 간격(I1)은 일정하거나 다를 수 있다.In this case, the number of light scattering portions 11 respectively positioned in the light scattering row 11a of the first shape and the light scattering row 11b of the second shape may be the same or different. In addition, in the same light scattering line, the interval I1 between two adjacent light scattering units 11 may be constant or different.

하지만 다른 예에서, 동일한 평면 상에 교대로 배치되는 빛 산란부행은 동일한 배치 형상을 가진다. 예를 들어, 도 4에 도시한 것처럼, 제1 형상의 빛산란부행(11a) 또는 제2 형상의 빛 산란부행(11b) 등과 같은 빛 산란부행(11c)이 동일한 평면 상에 정해진 간격을 유지하면서 복수 개 배치된다. 이로 인해, 홀수 번째 행에 위치하는 빛 산란부(11)의 배치 형상과 짝수 번째 행에 위치하는 빛 산란부(11)의 배치 형성이 서로 동일하다. 따라서 도 3과 비교할 때, 도 4의 경우, 동일한 열에 위치한 복수의 빛 산란부(11)는 서로 대응하게 위치하여 행 방향으로 동일 지점에 위치한다.In another example, however, light scattering rows that are alternately arranged on the same plane have the same arrangement shape. For example, as shown in FIG. 4, the light scattering rows 11c such as the light scattering rows 11a of the first shape or the light scattering rows 11b of the second shape and the like are maintained at a predetermined distance on the same plane. A plurality is arranged. For this reason, the arrangement shape of the light scattering unit 11 located in the odd row and the arrangement of the light scattering unit 11 located in the even row are the same. Therefore, in comparison with FIG. 3, in the case of FIG. 4, the plurality of light scattering units 11 positioned in the same column are located at the same point in the row direction corresponding to each other.

또한, 대안적인 예에서, 도 3과 달리 동일한 행(11c)에 위치하는 복수의 빛 산란부(11)의 중심점을 연결하여 형성된 가상선(L1)간의 직선 거리(D2, D3)는 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시한 것처럼, 인접한 두 가상선(L1)간의 직선 거리는 제1 직선 거리(D2)와 제1 직선 거리(D2)보다 큰 제2 직선 거리(D3)를 구비한다.Also, in an alternative example, unlike FIG. 3, the linear distances D2 and D3 between the virtual lines L1 formed by connecting the center points of the plurality of light scattering units 11 located in the same row 11c may be different from each other. Can be. For example, as illustrated in FIG. 4, the straight line distance between two adjacent imaginary lines L1 includes a first straight line distance D2 and a second straight line distance D3 larger than the first straight line distance D2.

도 2 내지 도 4에 도시한 기판(110) 내부의 동일한 평면 상에 위치하는 복수의 빛 산란부(11)의 배치 형상은 예시적인 것이므로, 도 2 내지 도 4에 도시한 배치 형상 이외에 다양한 형상으로 복수의 빛 산란부(11)가 위치하여, 기판(110)으로 입사되는 빛의 빛 산란 효과를 향상시킬 수 있다.Since the arrangement shape of the plurality of light scattering units 11 positioned on the same plane inside the substrate 110 illustrated in FIGS. 2 to 4 is exemplary, various shapes other than the arrangement shapes illustrated in FIGS. A plurality of light scattering units 11 are positioned to improve the light scattering effect of the light incident on the substrate 110.

도 2 내지 도 4에 도시한 것처럼, 복수의 빛 산란부(11)는 기판(110) 내부의 동일한 평면 상에 위치하여 하나의 빛 산란부층을 형성하지만, 또 다른 예에서 복수의 빛 산란부(11)는 기판(110) 내에 복수 층으로, 즉, 기판(110)의 평면에 수직한 방향으로 위치하는 복수개의 평면 상에 위치하여, 도 5 내지 도 7과 같이 기판(110) 내에 복수 개의 빛 산란부층을 형성한다.2 to 4, the plurality of light scattering units 11 are disposed on the same plane inside the substrate 110 to form one light scattering layer, but in another example, the plurality of light scattering units ( 11 is located in a plurality of layers in the substrate 110, that is, on a plurality of planes located in a direction perpendicular to the plane of the substrate 110, and thus, a plurality of lights in the substrate 110 as shown in FIGS. 5 to 7. A scattering layer is formed.

이때, 이때, 인접한 빛 산란부층 간의 간격들은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 서로 다른 평면 상에 위치하는 빛 산란부층은 동일한 배치 형상으로 위치할 수 있다.In this case, intervals between adjacent light scattering layer layers may be the same or different from each other, and light scattering layer layers positioned on different planes may be positioned in the same arrangement shape.

하지만, 이와는 달리, 서로 다른 평면 상에 위치하는 빛 산란부층은 서로 다른 배치 형상으로 위치할 수 있다.However, the light scattering layer disposed on different planes may be positioned in different arrangement shapes.

예를 들어, 기판(110) 내의 각 평면 상에 위치한 각 빛 산란부층이 도 2에 도시한 것과 같은 형상으로 무작위로 위치한 복수의 빛 산란부(11)를 구비할 경우, 도 5과 같이 인접한 다른 빛 산란부층 역시 무작위로 위치한 복수의 빛 산란부(11)를 구비한다.For example, when each light scattering layer disposed on each plane in the substrate 110 includes a plurality of light scattering portions 11 randomly positioned in the shape as shown in FIG. The light scattering layer also includes a plurality of randomly positioned light scattering parts 11.

또한, 기판(110) 내에 각 평면 상에 위치한 각 빛 산란부층이 도 3과 같은 형상으로 위치할 때, 도 6과 같이 인접한 두 빛 산란부층에 위치하는 제1 형상의 빛 산란부행(11a)과 제2 형상의 빛 산란부행(11b)의 위치는 서로 상이하다. 예를 들어, 인접한 두 빛 산란부층 중 하나의 빛 산란부층에서 홀수 번째 빛 산란부행이 제1 형상의 빛 산란부행(11a)이고, 짝수 번째 빛 산란부행이 제2 형상의 빛 산란부행(11b)이면, 나머지 빛 산란부층에서 홀수 번째 빛 산란부행은 제2 형상의 빛 산란부행(11b)이고, 짝수 번째 빛 산란부행은 제1 형상의 빛 산란부행(11a)이다. In addition, when each light scattering layer disposed on each plane in the substrate 110 is located in the shape as shown in FIG. 3, the light scattering row 11a having the first shape located in two adjacent light scattering layer as shown in FIG. 6 and The positions of the light scattering rows 11b of the second shape are different from each other. For example, in the light scattering sublayer of one of two adjacent light scattering sublayers, the odd-numbered light scattering row is the light scattering row 11a of the first shape, and the even-numbered light scattering row is the light scattering row 11b of the second shape. In this case, the odd-numbered light scattering rows in the remaining light scattering sublayers are the light scattering rows 11b of the second shape, and the even-numbered light scattering rows are the light scattering rows 11a of the first shape.

또한, 기판(110) 내에 각 평면 상에 위치한 각 빛 산란부층이 도 4와 같은 형상으로 위치할 때, 인접한 두 빛 산란부층에서 n번째 직선 거리는 서로 다르다. 예를 들어, 인접한 두 빛 산란부층 중 하나의 빛 산란부층에서 제1 직선 거리(D2)와 제2 직선 거리(D3)가 교대로 유지되는 반면, 나머지 빛 산란부층에서 제2 직선 거리(D3)와 제1 직선 거리(D2)가 교대로 유지된다. In addition, when each light scattering layer disposed on each plane in the substrate 110 is positioned in the shape as shown in FIG. 4, the nth straight distances of two adjacent light scattering layer are different from each other. For example, the first straight line distance D2 and the second straight line distance D3 are alternately maintained in the light scattering layer of one of the two adjacent light scattering layers, while the second straight distance D3 is in the remaining light scattering layer. And the first straight line distance D2 are alternately maintained.

이와 같이, 유리나 플라스틱 등의 투명한 기판(110) 내부에 위치하는 복수의 빛 산란부(11)는 레이저 빔(laser beam)을 렌즈(lens) 등으로 집광한 후 기판(110) 내부의 원하는 위치에 초점을 조절하여 기판(110) 내부에 조사하면, 기판(110)의 표면을 통과하여 초점이 맞춰진 기판(110) 내부의 원하는 위치에 크랙(crack)을 형성시켜 얻어진다. 크랙 형성 위치는 조사되는 레이저 빔의 세기나 초점 거리 등을 조정하여 변경할 수 있다.As described above, the plurality of light scattering units 11 positioned inside the transparent substrate 110 such as glass or plastic condenses a laser beam with a lens or the like and then, at a desired position inside the substrate 110. When the focus is adjusted and irradiated inside the substrate 110, a crack is formed at a desired position inside the focused substrate 110 through the surface of the substrate 110. The crack formation position can be changed by adjusting the intensity or focal length of the laser beam to be irradiated.

이때, 레이저 빔이 조사되어 크랙이 형성된 기판(110)의 집광 부분, 즉, 빛 산란부(11)는 레이저 빔에 의해 굴절률이나 밀도 등과 같은 물리적인 특성 등이 변하여, 레이저 빔이 조사되지 않은 기판(110)의 다른 부분과 다른 물리적인 특성을 갖게 된다. 따라서, 기판(110) 내부로 입사되는 빛은 레이저 빔에 의해 형성된 크랙[빛 산란부(11)]에 의해 산란되어 기판(110) 위에 위치한 투명 전극(120)과 발전층(130) 쪽으로 입사된다. 본 실시예에서 빛 산란부(11)에 의해 산란되는 빛의 산란 각도(θ)는 약 1° 내지 약 85°이다.At this time, the light converging portion, that is, the light scattering portion 11 of the substrate 110 on which the crack is formed by irradiating the laser beam is changed by physical properties such as refractive index and density by the laser beam, and thus the laser beam is not irradiated. It will have different physical properties from other parts of 110. Therefore, the light incident into the substrate 110 is scattered by the crack (light scattering part 11) formed by the laser beam and is incident toward the transparent electrode 120 and the power generation layer 130 positioned on the substrate 110. . In this embodiment, the scattering angle θ of the light scattered by the light scattering unit 11 is about 1 ° to about 85 °.

기판(110)의 내부에 복수의 빛 산란부(11)를 형성하기 위한 레이저는 펨토초(femto-second) 레이저, 나노초(nano-second) 레이저, 또는 피코초(pico-seconds) 레이저 등이 사용될 수 있고, 사용되는 레이저의 종류에 따라 조사 시간이나 조사 거리 등을 조정하여 원하는 위치에 원하는 특성을 갖는 빛 산란부(11)를 형성할 수 있다.A femto-second laser, a nano-second laser, a pico-second laser, or the like may be used as the laser for forming the plurality of light scattering units 11 inside the substrate 110. In addition, the light scattering unit 11 having desired characteristics can be formed at a desired position by adjusting the irradiation time, the irradiation distance, or the like according to the type of laser used.

이와 같이, 기판(110)의 내부에 복수의 빛 산란부(11)가 구비되어 있으므로, 기판(110) 내부로 입사되는 빛은 복수의 빛 산란부(11)에 의해 다양한 경로로 산란되어 투명 전극(120)을 통해 발전층(130)으로 입사된다. As such, since the plurality of light scattering units 11 are provided inside the substrate 110, the light incident into the substrate 110 is scattered in various paths by the plurality of light scattering units 11, thereby transmitting the transparent electrodes. Through the 120 is incident to the power generation layer 130.

투명 전극(120)은 높은 광 투과도와 전기 전도도를 갖는 재료로 이루어지고, 예를 들어, 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 또는 인듐 틴 옥사이드(ITO)과 같은 투명한 도전성 산화물(transparent conductive oxide, TCO)로 이루어질 수 있다. 또한, 투명한 도전성 산화물에 적어도 하나의 불순물을 함유한 물질로 이루어질 수도 있다.The transparent electrode 120 is made of a material having high light transmittance and electrical conductivity, and is, for example, a transparent conductive oxide such as tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), or indium tin oxide (ITO). conductive oxide (TCO). In addition, the transparent conductive oxide may be formed of a material containing at least one impurity.

이러한 투명 전극(120)은 입사된 빛에 의해 발전층(130)에서 생성된 전자와 정공과 같은 전하 중에서 하나, 예를 들어 정공을 수집한다.The transparent electrode 120 collects, for example, one of charges such as electrons and holes generated in the power generation layer 130 by incident light.

투명 전극(120)의 한 면, 예를 들어 발전층(130)과 접해 있는 면은 복수의 요철을 구비한 텍스처링 표면(textured surface)을 구비하고 있다. 이러한 텍스처링 표면에 의해 투명 전극(120)의 빛 반사도가 감소하여 발전층(130)으로 입사되는 빛의 양이 증가하고, 이로 인해, 태양 전지의 효율이 향상된다.One surface of the transparent electrode 120, for example, the surface in contact with the power generation layer 130, has a textured surface having a plurality of irregularities. Due to the texturing surface, the light reflectivity of the transparent electrode 120 decreases, thereby increasing the amount of light incident on the power generation layer 130, thereby improving the efficiency of the solar cell.

발전층(130)은 비정실 실리콘계 물질로 이루어질 수 있고, 기판(110)과 투명 전극(120)을 통해 입사되는 빛에 의해 전자-정공 쌍을 생성한다.The power generation layer 130 may be formed of an amorphous silicon-based material, and generate an electron-hole pair by light incident through the substrate 110 and the transparent electrode 120.

이러한 발전층(130)은 투명 전극(120) 위에 순차적으로 위치한 제1 도전성 타입의 반도체층, 예를 들어, p형 반도체층(131), 진성(intrinsic)(i형) 반도체층(132), 그리고 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 반도체층, 예를 들어 n형 반도체층(133)을 구비한다.The power generation layer 130 is a semiconductor layer of a first conductivity type sequentially disposed on the transparent electrode 120, for example, p-type semiconductor layer 131, intrinsic (i-type) semiconductor layer 132, And a second conductive type semiconductor layer opposite to the first conductive type, for example, an n-type semiconductor layer 133.

p형 반도체층(131)은 붕소, 갈륨, 또는 인듐 등과 같은 3가 원소의 분순물을 함유하고 있다. 이러한 p형 반도체층(131)은 입사되는 빛에 의해 전자와 정공 쌍을 생성한다.The p-type semiconductor layer 131 contains impurities of trivalent elements such as boron, gallium, or indium. The p-type semiconductor layer 131 generates electrons and hole pairs by incident light.

진성 반도체층(132)은 전자와 정공의 재결합율을 줄이고 기판(110)을 통과한 빛을 주로 흡수한다. 이로 인해, 발전층(130)에서 생성되는 전자-정공 쌍은 주로 진성 반도체층(132)에서 생성된다. The intrinsic semiconductor layer 132 reduces the recombination rate of electrons and holes and mainly absorbs light passing through the substrate 110. As a result, electron-hole pairs generated in the power generation layer 130 are mainly generated in the intrinsic semiconductor layer 132.

n형 반도체층(133)은 인(P), 비소(As), 또는 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 함유한다. 이러한 n형 반도체층(133) 또한 입사되는 빛에 의해 전자와 정공 쌍을 생성한다.The n-type semiconductor layer 133 contains impurities of pentavalent elements such as phosphorus (P), arsenic (As), or antimony (Sb). The n-type semiconductor layer 133 also generates electron and hole pairs by incident light.

이때, n형 반도체층(133)은 진성 반도체층(32)을 사이에 두고 p형 반도체층(131)과 함께 p-n 접합을 형성한다. In this case, the n-type semiconductor layer 133 forms a p-n junction with the p-type semiconductor layer 131 with the intrinsic semiconductor layer 32 therebetween.

이러한 p-n 접합에 인한 내부 전위차(built-in potential difference)에 의해, 발전층(130)에서 생성된 전하인 전자-정공 쌍은 전자와 정공으로 분리되어 전자는 n형 반도체층(133) 쪽으로 이동하고 정공은 p형 반도체층(131) 쪽으로 이동한다. Due to the built-in potential difference due to the pn junction, the electron-hole pair, which is the charge generated in the power generation layer 130, is separated into electrons and holes, and the electrons move toward the n-type semiconductor layer 133. The hole moves toward the p-type semiconductor layer 131.

대안적인 예에서, 발전층(130)는 p형 반도체층, i형 반도체층 및 n형 반도체층이 순차적으로 위치한 박막 구조, 즉, p-i-n 박막 구조를 두 개 이상 구비한 탄템(tandem) 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 태양 전지는 p-i-n 박막 구조 사이에 위치하는 중간 도전층을 더 구비할 수 있다. In an alternative example, the power generation layer 130 may have a thin film structure in which a p-type semiconductor layer, an i-type semiconductor layer, and an n-type semiconductor layer are sequentially disposed, that is, a tandem structure having two or more pin thin film structures. Can be. In this case, the solar cell may further include an intermediate conductive layer located between the p-i-n thin film structures.

예를 들어, 두 개의 p-i-n 박막 구조를 가질 경우, 투명 전극(120)과 인접한 p-i-n 박막 구조인 제1 박막 구조는 주로 단파장 대역의 빛을 흡수하고, 후면 전극(150)과 인접한 p-i-n 구조인 제2 박막 구조는 주로 장파장 대역의 빛을 흡수한다. 이때, 제1 박막 구조와 제2 박막 구조 사이에 위치한 중간 도전층은 제1 박막 구조를 통과한 빛을 다시 제1 박막 구조 쪽으로 반사시켜 제1 박막 구조로 입사되는 빛의 양을 증가시킨다. 따라서 중간 도전층은 제1 박막 구조의 진성 반도체층의 두께를 감소시키고 태양 전지의 안정화 효율을 높여주는 역할을 수행한다. 이때, 제1 박막 구조는 비정질 실리콘계 박막으로 이루어지고, 제2 박막 구조는 미세 결정 실리콘계 박막으로 이루어질 수 있다. For example, in the case of having two pin thin film structures, the first thin film structure, which is a pin thin film structure adjacent to the transparent electrode 120, mainly absorbs light of a short wavelength band and has a second pin structure adjacent to the rear electrode 150. The thin film structure mainly absorbs light in the long wavelength band. In this case, the intermediate conductive layer positioned between the first thin film structure and the second thin film structure reflects light passing through the first thin film structure toward the first thin film structure to increase the amount of light incident to the first thin film structure. Therefore, the intermediate conductive layer serves to reduce the thickness of the intrinsic semiconductor layer of the first thin film structure and increase the stabilization efficiency of the solar cell. In this case, the first thin film structure may be formed of an amorphous silicon-based thin film, and the second thin film structure may be formed of a microcrystalline silicon-based thin film.

본 실시예에 따른 발전층(130)은 이미 기술한 구조에 한정되지 않고 다양한 형태의 구조로 형성될 수 있다.The power generation layer 130 according to the present embodiment may be formed in various forms without being limited to the structure described above.

이미 설명한 것처럼, 본 실시예에 따른 기판(110)의 내부에 복수의 빛 산란부(11)를 구비하고 있으므로, 기판(110)으로 입사된 빛이 여러 경로로 산란되어 발전층(130)으로 입사된다. 따라서, 발전층(130)으로 입사되는 빛의 경로가 증가하고 이로 인해 발전층(130)에서 흡수되는 빛의 양이 증가한다.As described above, since the plurality of light scattering units 11 are provided inside the substrate 110 according to the present exemplary embodiment, light incident on the substrate 110 is scattered through various paths to enter the power generation layer 130. do. Therefore, the path of light incident on the power generation layer 130 increases, thereby increasing the amount of light absorbed by the power generation layer 130.

증가된 빛의 흡수량만큼 전자-정공 쌍의 생성이 증가하고, 이로 인해 분리된 투명 전극(120)과 후면 전극(150) 쪽으로 각각 이동하는 전자와 정공의 양 또한 증가한다. The generation of electron-hole pairs is increased by the increased amount of light absorption, thereby increasing the amount of electrons and holes moving toward the separated transparent electrode 120 and the back electrode 150, respectively.

후면 반사층(140)은 발전층(130)을 통과한 빛을 발전층(130) 쪽으로 반사시켜 발전층(130)으로 입사되는 빛의 양을 증가시킨다. 이러한 후면 반사층(140)은 ZnO와 같은 투명한 도전성 물질로 형성될 수 있다.The rear reflective layer 140 reflects the light passing through the power generation layer 130 toward the power generation layer 130 to increase the amount of light incident on the power generation layer 130. The back reflective layer 140 may be formed of a transparent conductive material such as ZnO.

후면 반사층(140) 위에 위치한 후면 전극(150)은 후면 반사층(140)을 통해 발전층(130)의 n형 반도체층(133)과 전기적으로 연결되어 있다. 이러한 후면 전극(150)은 발전층(130)에서 후면 전극(150) 쪽으로 이동한 전하, 예를 들어, 전자를 수집한다. The rear electrode 150 disposed on the rear reflective layer 140 is electrically connected to the n-type semiconductor layer 133 of the power generation layer 130 through the rear reflective layer 140. The back electrode 150 collects charges, for example, electrons, which are moved from the power generation layer 130 toward the back electrode 150.

이러한 후면 전극(150)은 금(Au), 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)과 같은 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어질 수 있다.The back electrode 150 may be made of at least one conductive material such as gold (Au), silver (Ag), or aluminum (Al).

이러한 구조를 갖는 본 실시예에 따른 태양 전지의 동작은 다음과 같다.The operation of the solar cell according to the present embodiment having such a structure is as follows.

태양 전지로 빛이 조사되어 투명한 기판(110)과 투명 전극(120)을 통해 발전층(130)으로 빛이 입사되면, 발전층(130)에서 전자-전공 쌍이 발생한다. 이때, 투명 전극(120)의 텍스처링 표면에 의해 발전층(130)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 감소하여 태양 전지의 효율이 향상된다.When light is irradiated onto the solar cell and the light is incident on the power generation layer 130 through the transparent substrate 110 and the transparent electrode 120, an electron-electron pair is generated in the power generation layer 130. At this time, the reflection loss of the light incident on the power generation layer 130 by the texturing surface of the transparent electrode 120 is reduced to improve the efficiency of the solar cell.

또한, 기판(1110) 내부에 형성된 복수의 빛 산란부(11)에 의해 기판(110)으로 입사되는 빛은 약 1°내지 약 85°의 각도로 산란되어 발전층(130)으로 입사된다. 이로 인해, 발전층(130)에서의 빛의 경로가 증가하여 발전층(130)에서 흡수되는 빛의 양이 증가하므로, 생성되는 전자-정공 쌍의 양이 증가한다.In addition, light incident on the substrate 110 by the plurality of light scattering units 11 formed in the substrate 1110 is scattered at an angle of about 1 ° to about 85 ° and is incident to the power generation layer 130. As a result, the path of light in the power generation layer 130 increases, so that the amount of light absorbed in the power generation layer 130 increases, thereby increasing the amount of electron-hole pairs generated.

이들 전자-정공 쌍은 n형 반도체층(131)과 n형 반도체층(133)의 p-n 접합에 의해 서로 분리되어 전자와 정공은 각각 n형 반도체층(133)과 p형 반도체층(131) 쪽으로 이동한다. 이처럼, n형 반도체층(133) 쪽으로 이동한 전자는 후면 전극(150)에 의해 수집되고, p형 반도체층(131) 쪽으로 이동한 정공은 투명 전극(120)에 의해 수집된다. These electron-hole pairs are separated from each other by the pn junction of the n-type semiconductor layer 131 and the n-type semiconductor layer 133 so that electrons and holes are directed toward the n-type semiconductor layer 133 and the p-type semiconductor layer 131, respectively. Move. As such, electrons moved toward the n-type semiconductor layer 133 are collected by the back electrode 150, and holes moved toward the p-type semiconductor layer 131 are collected by the transparent electrode 120.

이러한 투명 전극(120)과 후면 전극(150)을 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이용하게 된다. When the transparent electrode 120 and the rear electrode 150 are connected with a conductive wire, a current flows, which is used as power from the outside.

이와 같이, 기판(110) 내부에 위치한 복수의 빛 산란부(11)에 의해 발전층(130)으로 흡수되는 빛의 양이 증가므로, 태양 전지의 효율을 향상된다.As such, since the amount of light absorbed into the power generation layer 130 by the plurality of light scattering units 11 located inside the substrate 110 increases, the efficiency of the solar cell is improved.

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.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

11: 빛산란부 11a-11c: 빛산란부행
110: 기판 120: 투명 전극
130: 발전층 131: p형 반도체층
132: 진성 반도체층 133: n형 반도체층
140: 후면 반사층 150: 후면 전극 11: light scattering part 11a-11c: light scattering part
110: substrate 120: transparent electrode
130: power generation layer 131: p-type semiconductor layer
132: intrinsic semiconductor layer 133: n-type semiconductor layer
140: rear reflective layer 150: rear electrode

Claims (19)

기판,
상기 기판 위에 위치하는 제1 전극,
상기 제1 전극 위에 위치하고 p-n 접합을 형성하는 반도체층을 구비하는 발전층, 그리고
상기 발전층 위에 위치하고 상기 발전층에 연결되어 있는 제2 전극
을 포함하고,
상기 기판은 복수의 빛 산란부를 구비하고 있는
태양 전지.Board,
A first electrode on the substrate,
A power generation layer on the first electrode and having a semiconductor layer forming a pn junction, and
A second electrode on the power generation layer and connected to the power generation layer
Including,
The substrate has a plurality of light scattering portions
Solar cells. 제1항에서,
상기 복수의 빛 산란부는 상기 기판의 내부에 위치하는 태양 전지.In claim 1,
The plurality of light scattering unit is located inside the substrate. 제1항에서,
상기 복수의 빛 산란부는 동일한 형상을 갖는 태양전지.In claim 1,
The plurality of light scattering unit solar cell having the same shape. 제1항에서,
상기 복수의 빛 산란부는 적어도 두 개의 다른 형상을 갖는 태양전지.In claim 1,
The plurality of light scattering unit solar cell having at least two different shapes. 제1항에서,
인접한 두 빛 산란부 사이의 간격은 서로 동일한 태양 전지.In claim 1,
The gap between two adjacent light scattering parts is the same solar cell. 제1항에서,
인접한 두 빛 산란부 사이의 간격은 상이한 태양 전지.In claim 1,
The spacing between two adjacent light scattering parts is different. 제1항에서,
상기 복수의 빛 산란부는 동일한 방향으로 배치되는 복수의 빛 산란부행을 구비하는 태양 전지.In claim 1,
The plurality of light scattering unit is a solar cell having a plurality of light scattering row disposed in the same direction. 제7항에서,
인접한 두 빛 산란부행에 존재하는 복수의 빛 산란부의 배치 형상은 서로 동일한 태양 전지.In claim 7,
The solar cells of the plurality of light scattering units disposed in two adjacent light scattering rows have the same shape. 제7항에서,
인접한 두 빛 산란부행에 존재하는 복수의 빛 산란부의 배치 형상은 상이한 태양 전지.In claim 7,
The solar cell of which the arrangement shape of the plurality of light scattering units present in two adjacent light scattering rows is different. 제7항에서,
인접한 두 빛 산란부행의 두 가상선 간의 직선 거리들은 일정한 태양 전지.In claim 7,
The linear distances between two imaginary lines of two adjacent light scattering lines are constant solar cells. 제7항에서,
인접한 두 빛 산란부행의 두 가상선 간의 직선 거리들은 서로 다른 적어도 두 개의 값을 갖는 태양 전지,In claim 7,
Solar cells having at least two values different from each other in a straight line distance between two imaginary lines of two adjacent light scattering floats, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에서,
복수의 빛 산란부는 상기 기판과 나란하게 위치하는 적어도 하나의 평면 상에 위치하는 태양 전지.The method according to any one of claims 1 to 11,
The plurality of light scattering unit is located on at least one plane parallel to the substrate. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에서,
상기 기판은 투명한 기판인 태양 전지.The method according to any one of claims 1 to 11,
The substrate is a solar cell. 제1항에서,
상기 발전층과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 반사층을 더 포함하는 태양 전지.In claim 1,
The solar cell further comprises a reflective layer positioned between the power generation layer and the second electrode. p형 반도체부와 n형 반도체층을 구비하는 발전층, 상기 p형 반도체부와 연결되어 있는 제1 전극, 그리고 상기 n형 반도체부와 연결되어 있는 제2 전극을 구비하는 박막 태양 전지용 기판에서,
상기 기판은 복수의 빛 산란부를 구비하고 있는 박막 태양 전지용 기판.In a thin film solar cell substrate comprising a power generation layer having a p-type semiconductor portion and an n-type semiconductor layer, a first electrode connected to the p-type semiconductor portion, and a second electrode connected to the n-type semiconductor portion,
The substrate is a thin film solar cell substrate having a plurality of light scattering portion. 제15항에서,
상기 복수의 빛 산란부는 동일한 형상을 갖는 박막 태양 전지용 기판.The method of claim 15,
The plurality of light scattering unit substrate for a thin film solar cell having the same shape. 제15항에서,
상기 복수의 빛 산란부는 적어도 두 개의 다른 형상을 갖는 박막 태양 전지용 기판.The method of claim 15,
The plurality of light scattering unit is a thin film solar cell substrate having at least two different shapes. 제15항에서,
복수의 빛 산란부는 상기 기판과 나란하게 위치하는 적어도 하나의 평면 상에 위치하는 박막 태양 전지용 기판.The method of claim 15,
A plurality of light scattering unit is a thin film solar cell substrate is located on at least one plane which is located parallel to the substrate. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에서,
상기 기판은 투명한 기판인 박막 태양 전지용 기판.The method according to any one of claims 15 to 18,
The substrate is a thin film solar cell substrate that is a transparent substrate.
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