KR20120002125A - 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents
태양전지 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20120002125A KR20120002125A KR1020100062855A KR20100062855A KR20120002125A KR 20120002125 A KR20120002125 A KR 20120002125A KR 1020100062855 A KR1020100062855 A KR 1020100062855A KR 20100062855 A KR20100062855 A KR 20100062855A KR 20120002125 A KR20120002125 A KR 20120002125A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- electrode layer
- layer
- solar cell
- substrate
- conductive
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 42
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 79
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 67
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 22
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 12
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 11
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229920000301 poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) polymer Polymers 0.000 claims description 10
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims description 10
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 3
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 claims description 3
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 8
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- -1 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004641 Diallyl-phthalate Substances 0.000 description 2
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 2
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 229920001230 polyarylate Polymers 0.000 description 2
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 description 2
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 2
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 2
- 229920006305 unsaturated polyester Polymers 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004640 Melamine resin Substances 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000144 PEDOT:PSS Polymers 0.000 description 1
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 description 1
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 description 1
- 229930182556 Polyacetal Natural products 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 1
- DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N acetaldehyde Diethyl Acetal Natural products CCOC(C)OCC DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002777 acetyl group Chemical class [H]C([H])([H])C(*)=O 0.000 description 1
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QUDWYFHPNIMBFC-UHFFFAOYSA-N bis(prop-2-enyl) benzene-1,2-dicarboxylate Chemical compound C=CCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC=C QUDWYFHPNIMBFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 229920001038 ethylene copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- RHZWSUVWRRXEJF-UHFFFAOYSA-N indium tin Chemical compound [In].[Sn] RHZWSUVWRRXEJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 1
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000306 polymethylpentene Polymers 0.000 description 1
- 239000011116 polymethylpentene Substances 0.000 description 1
- 229960002796 polystyrene sulfonate Drugs 0.000 description 1
- 239000011970 polystyrene sulfonate Substances 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 239000005033 polyvinylidene chloride Substances 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
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
-
- 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
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
Abstract
본 발명은 유연성이 있고 제조비용을 절감할 수 있도록 된 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 실리콘 기판 등을 사용하는 기판형 태양전지나 염료감응형 태양전지에 적용된다. 본 발명에 따른 태양전지는 기판으로서 실리콘 기판이나 유리 기판 대신에 종이 또는 유기물 기판이 사용된다. 그리고, 이 기판상에 도전층이나 반도체층 또는 전해질층을 형성함으로써 태양전지를 완성하게 된다. 본 발명에 있어서는 기판으로서 고가의 반도체 기판을 사용하지 않아도 되므로 태양전지의 제조가격을 대폭 낮출 수 있게 된다. 또한, 종이나 유기물 기판은 대면적 형성이 가능하고 제품의 두께와 무게를 대폭 줄일 수 있게 되므로 건물의 외벽이나 유리창 등에 용이하게 부착하여 사용할 수 있는 태양전지를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 태양전지에 관한 것으로, 특히 유연성이 있고 제조비용을 절감할 수 있도록 된 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근에 이르러 청정 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양광을 이용하여 전력을 생산하는데 대한 관심도 크게 증가되고 있다.
태양 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 소자를 통상 솔라셀 또는 태양전지로서 칭하고 있다. 태양전지는 그 동작 방식에 따라 크게 실리콘 태양전지와 염료감응형 태양전지로 구분할 수 있다.
실리콘 태양전지는 P형 반도체와 N형 반도체를 접합시킨 PN 접합 구조를 갖는다. 이러한 태양전지에 광이 입사되면 입사된 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 반도체 내에서 정공 및 전자가 발생하고, 이와 같이 생성된 정공 및 전자가 PN 접합 구조를 통해 이동함으로써 전력을 생성하게 된다.
또한, 실리콘 태양전지는 기판형(또는 벌크형) 태양전지와 박막형 태양전지로 구분된다. 기판형의 경우에는 실리콘 등의 반도체 재질을 기판으로서 이용하고, 박막형의 경우에는 유리 등의 투명한 재질에 반도체 박막층을 형성한 구조로 이루어진다. 통상, 박막형 태양전지는 제품의 두께가 최소화되고, 제조비용이 낮다는 장점이 있는 반면에 효율이 낮다는 단점이 있고, 기판형 태양전지는 효율이 높다는 장점이 있는데 반하여 두께를 최소화 하는데 한계가 있음은 물론, 고가의 반도체 기판을 사용하기 때문에 제조비용이 높아진다는 단점이 있다.
이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 특히 기판형 태양전지에 적용되어 제품의 두께와 제조가격을 최소화 할 수 있도록 된 태양전지 및 그 제조방법을 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 제1 개념에 따른 태양전지는 종이 또는 내열성 물질이 코팅된 기판과, 상기 기판상에 형성되는 제1 전극층, 상기 제1 전극층상에 형성됨과 더불어 외부로부터 인가되는 광에 의해 전자 및 정공을 발생시키는 반도체층 및, 상기 반도체층상에 형성되는 제2 전극층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제2 관점에 따른 태양전지는 유기물로 구성되는 기판과, 상기 기판상에 형성되는 제1 전극층, 상기 제1 전극층상에 형성됨과 더불어 외부로부터 인가되는 광에 의해 전자 및 정공을 발생시키는 반도체층 및, 상기 반도체층상에 형성되는 제2 전극층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 전극층이 도전성 유기물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반도체층이 N형 반도체층과 I형 반도체층 및 P형 반도체층의 적층구조를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반도체층이 무기물/유기물의 이종접합층으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이종접합층이 TiO2/P3HT인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이종접합층이 TiO2/Sb2S3/P3HT인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 전극층이 투명한 재질의 도전성 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 전극층의 상측에 투명한 재질의 박막층이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 전극층의 상측에 외부 광이 제2 전극층에 의해 반사되는 것을 방지하기 위한 반사 방지막이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3 관점에 따른 태양전지는 제1 전극층과. 제2 전극층 및,
상기 제1 전극층과 제2 전극층 사이에 형성되는 전해질층을 구비하여 구성되고, 상기 제1 전극층은 기판과 상기 기판상에 형성되는 제1 도전층 및 제1 도전층상에 형성되는 다공질 전극층을 구비하여 구성되며, 상기 기판은 종이 또는 내열성 물질이 코팅된 종이를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제4 관점에 따른 태양전지는 제1 전극층과. 제2 전극층 및, 상기 제1 전극층과 제2 전극층 사이에 형성되는 전해질층을 구비하여 구성되고, 상기 제1 전극층은 기판과 상기 기판상에 형성되는 제1 도전층 및 제1 도전층상에 형성되는 다공질 전극층을 구비하여 구성되며, 상기 기판은 유기물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다공질 전극층은 TiO2, CNT 또는 그라핀 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 도전층이 도전성 유기물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제5 관점에 따른 태양전지의 제조방법은 외부로부터 인가되는 광에 의해 전자 및 정공을 발생시키는 반도체층을 구비하는 태양전지를 제조하는 방법에 있어서, 종이 또는 내열성 물질이 코팅된 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판상에 제1 전극층을 형성하는 단계, 상기 제1 전극층상에 반도체층을 형성하는 단계 및, 상기 반도체층상에 제2 전극층을 형성하는 단계를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기판을 준비하는 단계는 진공 또는 비활성 가스 분위기에서 종이에 열을 가하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 한다.
또한, 상기 제1 전극층은 금속으로 이루어지고, 제1 전극층의 형성은 진공증착을 통해 실행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 전극층은 도전성 유기물로 이루어지고, 제1 전극층의 형성은 스크린 인쇄를 통해 실행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반도체층이 무기물/유기물의 이종접합층으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이종접합층이 TiO2/Sb2S3/P3HT인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제6 관점에 따른 태양전지의 제조방법은 외부로부터 인가되는 광에 의해 전자 및 정공을 발생시키는 반도체층을 구비하는 태양전지를 제조하는 방법에 있어서, 유기물 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판상에 도전성 유기물로 구성되는 제1 전극층을 형성하는 단계, 상기 제1 전극층상에 반도체층을 형성하는 단계 및, 상기 반도체층상에 제2 전극층을 형성하는 단계를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반도체층이 TiO2/Sb2S3/P3HT인 것을 특징으로 하는 한다.
또한, 본 발명의 제7 관점에 따른 태양전지의 제조방법은 제1 전극층과. 제2 전극층 및, 상기 제1 전극층과 제2 전극층 사이에 형성되는 전해질층을 구비하여 구성되는 태양전지를 제조하는 방법에 있어서, 상기 제1 전극층은 기판으로서 종이 또는 내열성 물질이 코팅된 종이를 준비하는 단계와, 상기 기판상에 제1 도전층을 형성하는 단계 및, 상기 제1 도전층상에 다공질 전극층을 형성하는 단계를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다공질 전극층은 CNT 또는 그라핀 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제8 관점에 따른 태양전지의 제조방법은 제1 전극층과. 제2 전극층 및, 상기 제1 전극층과 제2 전극층 사이에 형성되는 전해질층을 구비하여 구성되는 태양전지를 제조하는 방법에 있어서, 상기 제1 전극층은 유기물 기판을 형성하는 단계와, 상기 기판상에 제1 도전층을 형성하는 단계 및, 상기 제1 도전층상에 다공질 전극층을 형성하는 단계를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1 전극층은 도전성 유기물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다공질 전극층은 CNT 또는 그라핀 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 전극층은 투명한 재질로 구성되는 기판을 형성하는 단계와, 상기 기판상에 제2 도전층을 형성하는 단계 및, 상기 제2 도전체층상에 촉매 박막전극층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 기판으로서 종래의 반도체 기판 대신에 종이나 유기물 기판이 사용된다. 따라서, 고가의 반도체 기판을 사용하지 않아도 되므로 제조가격을 대폭 낮출 수 있게 된다.
또한, 반도체 기판은 제조시에 그 크기를 일정 이상 크게 하는 것이 불가능하다. 이에 대하여 종이나 유기물을 기판으로서 사용하게 되면 그 크기에 대한 제약이 제거되게 된다. 따라서, 대면적을 갖는 태양전지를 제공할 수 있게 된다.
또한, 일반적으로 종이나 유기물의 경우에는 다른 물질이나 물체에 대한 접착성이 매우 우수하고, 특히 기판으로서 종이나 유기물을 사용하게 되면 제품의 두께와 무게를 대폭 줄일 수 있게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 태양전지는 일반적인 건물의 외벽이나 유리창 등에 용이하게 부착하여 사용할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다. 단, 이하에서 설명하는 실시예는 본 발명의 하나의 바람직한 구현예를 예시적으로 나타낸 것으로서, 이러한 실시예의 예시는 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 발명을 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있음은 당업자가 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 1에서 참조번호 1은 기판이다. 이 기판(1)은 종이로 구성된다. 본 실시예에서 종이라 함은 펄프를 주원료로 하여 제조된 일체의 종이와 더불어, 이러한 종이를 포함하는 재질, 예컨대 종이에 실리콘 등의 내열성 재료를 코팅하거나 침투시킨 것을 포함한다.
또한, 상기 기판(1)으로서는 유연성을 갖는 플라스틱 등의 유기물이 사용될 수 있다. 이때, 유기물로서는 폴리이미드(PI), 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르설폰(PES), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 에틸렌 공중합체, 폴리프로필렌(PP), 프로필렌 공중합체, 폴리(4-메틸-1-펜텐)(TPX), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리아세탈(POM), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리설폰(PSF), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리염화비닐리덴(PVDC), 폴리초산비닐(PVAC), 폴리비닐알콜(PVAL), 폴리비닐아세탈, 폴리스티렌(PS), AS수지, ABS수지, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 불소수지, 페놀수지(PF), 멜라민수지(MF), 우레아수지(UF), 불포화폴리에스테르(UP), 에폭시수지(EP), 디알릴프탈레이트수지(DAP), 폴리우레탄(PUR), 폴리아미드(PA), 실리콘수지(SI) 또는 이것들의 혼합물 및 화합물을 이용할 수 있다.
상기 기판(1)상에 도전성 전극층(2)이 형성된다. 이때, 도전성 전극으로서는 예컨대 금, 은, 알루미늄, 플라티늄, 인듐주석화합물(ITO), 스트론튬티타네이트화합물(SrTiO3)이나, 그 밖의 전도성 금속 산화물과 이것들의 합금 및 화합물, 또는 전도성 중합체를 기재로 하는 예컨대 폴리아닐린, 폴리(3, 4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리스티렌술포네이트(PEDOT:PSS) 등의 혼합물이나 화합물 또는 다층물 등을 포함하는 모든 도전성 금속 및 금속 산화물과 도전성 유기물이 이용된다.
만일, 상기 기판(1)으로서 유기물을 이용하는 경우에는 도전성 전극층(2)으로서 바람직하게는 도전성 유기물이 이용될 수 있다.
또한, 종이 기판(1)상에 금속 재질로 구성되는 도전성 전극층(2)을 형성하는 경우에는 예컨대 진공증착법이 이용된다. 그리고, 이때 필요에 따라 전극층(2)을 형성하기 전에 종이 기판(1)을 진공상태 또는 예컨대 아르곤(Ar), 네온(Ne) 등의 비활성 가스분위기내에서 열처리함으로써 종이에 흡착되어 있는 수분이나 공기를 제거하는 것도 바람직하다.
상기 도전성 전극층(2)상에는 반도체층(3)이 형성된다.
상기 반도체층(3)은 N형 반도체층과 P형 반도체층의 적층 구조로 구성되거나, N형 반도체층과 I(Intrinsic)형 반도체층 및 P형 반도체층의 적층구조로 이루어진다.
또한, 상기 반도체층(3)으로서는 무기물/유기물의 이종접합층, 예컨대 TiO2/P3HT, 또는 TiO2/Sb2S3/P3HT로 구성될 수 있다.
상기 반도체층(3)의 상측에는 예컨대 ITO, TCO, FTO, ZnO 등의 투명 전극층(4)이 형성된다.
그리고, 도면에 구체적으로 나타내지는 않았으나, 상기 투명 전극층(4)의 상측에는 필요에 따라 투명한 재질의 필름이나 외부 광이 투명 전극층(4)에 의해 반사되는 것을 방지하기 위한 반사 방지막이 형성된다.
상술한 실시예에서는 종래의 반도체 기판 대신에 종이나 유기물 기판이 사용된다. 따라서, 고가의 반도체 기판을 사용하지 않아도 되므로 제조가격을 대폭 낮출 수 있게 된다.
또한, 반도체 기판은 제조시에 그 크기를 일정 이상 크게 하는 것이 불가능하다. 이에 대하여 종이나 유기물을 기판으로서 사용하게 되면 그 크기에 대한 제약이 제거되게 된다. 따라서, 대면적을 갖는 태양전지를 제공할 수 있게 된다.
또한, 일반적으로 종이나 유기물의 경우에는 다른 물질이나 물체에 대한 접착성이 매우 우수하고, 특히 기판으로서 종이나 유기물을 사용하게 되면 제품의 두께와 무게를 대폭 줄일 수 있게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 태양전지는 일반적인 건물의 외벽이나 유리창 등에 용이하게 부착하여 사용할 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 기판형 태양전지 이외에 다른 형태의 태양전지에도 동일한 방식으로 적용하여 실시할 수 있다.
도 2는 본 발명을 염료감응형 태양전지에 적용한 경우의 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2에서, 염료감응형 태양전지는 전해질층(20)의 양측에 제1 전극층(21, 22, 23)과 제2 전극층(24, 25, 26)이 형성된 구조로 되어 있다.
제1 전극층의 일단에는 기판(21)이 형성된다. 이 기판(21)은 상술한 실시예와 마찬가지로 종이 또는 유기물로 구성된다. 상기 기판(21)상에는 금속 또는 도전성 유기물로 구성되는 제1 도전층(22)이 형성된다. 또한, 이때 제1 도전층(22)으로서는 예컨대 ITO, TCO, FTO, ZnO 등의 투명 전극을 사용하는 것도 바람직하다.
제1 도전층(22)의 상측에는 염료 흡착층으로서 다공질 전극층(23)이 형성된다. 이때, 다공질 전극층(23)으로서는 TiO2, CNT(Carbon Nano Tube), 그라핀 등이 사용된다. 제1 전극층(23)의 표면에는 예컨대 루테늄(Ru)계 물질로 이루어지는 염료가 흡착된다.
제2 전극층의 일단에는 투명한 재질의 유기물이나 유리 등으로 이루어지는 기판(24)이 형성되고, 이 기판(24)상에는 예컨대 ITO, TCO, FTO, ZnO, CNT 등의 투명 전극으로 이루어지는 제2 도전층(25) 형성된다. 그리고, 제2 도전층(25)의 상측에는 촉매 박막전극층(26)이 형성된다. 이 촉매 박막전극층(26)으로서는 Pt(백금), Ru(루테늄), Pd(팔라듐) 등의 백금계 금속이나 이들의 합금 또는 혼합물이 사용된다.
상기 전해질층(20)은 필요에 따라 점도가 서로 다른 2 이상의 전해질층으로 구성될 수 있다. 이 전해질층(20)은 제1 전극층(21, 22, 23)및 제2 전극층(24, 25, 26)을 각각 형성한 후, 이들 전극층을 서로 접합할 때 그 사이의 공극에 주입된다.
본 실시예에 있어서는 기판으로서 종래의 반도체 기판 대신에 종이나 유기물 기판이 사용된다. 상기 실시예에서 설명한 바와 같이 이들 기판들은 제조가격이 낮고, 대면적 형성이 가능하며 다른 물질에 대한 접착성이 우수하게 된다.
또한, 본 실시예에서는 다공질 전극층(23)으로서 TiO2,이외에 CNT나 그라핀을 사용한다. CNT나 그라핀의 경우에는 TiO2와 달리 결정화 온도가 낮기 때문에 유기물과 같은 유연성 재질로 구성되는 기판상에 용이하게 형성할 수 있게 된다.
따라서, 본 실시예에 있어서는 제조가격이 낮고 유연성이 좋으며 일반적인 건물의 외벽이나 유리창 등에 용이하게 부착하여 사용할 수 있는 태양전지가 제공된다.
또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 다른 방식이나 구조가 적용되는 임의의 태양전지에 대하여 동일한 방식으로 적용시켜 실시할 수 있다.
1: 기판, 2: 도전성 전극층,
3: 반도체층, 4: 투명전극층.
3: 반도체층, 4: 투명전극층.
Claims (37)
- 종이 또는 내열성 물질이 코팅된 기판과,
상기 기판상에 형성되는 제1 전극층,
상기 제1 전극층상에 형성됨과 더불어 외부로부터 인가되는 광에 의해 전자 및 정공을 발생시키는 반도체층 및,
상기 반도체층상에 형성되는 제2 전극층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제1항에 있어서,
상기 제1 전극층이 도전성 유기물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제1항에 있어서,
상기 반도체층이 N형 반도체층과 I형 반도체층 및 P형 반도체층의 적층구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제1항에 있어서,
상기 반도체층이 무기물/유기물의 이종접합층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제4항에 있어서,
상기 이종접합층이 TiO2/P3HT인 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제4항에 있어서,
상기 이종접합층이 TiO2/Sb2S3/P3HT인 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제1항에 있어서,
상기 제2 전극층이 투명한 재질의 도전성 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제1항에 있어서,
상기 제2 전극층의 상측에 투명한 재질의 박막층이 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제1항에 있어서,
상기 제2 전극층의 상측에 외부 광이 제2 전극층에 의해 반사되는 것을 방지하기 위한 반사 방지막이 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 유기물로 구성되는 기판과,
상기 기판상에 형성되는 제1 전극층,
상기 제1 전극층상에 형성됨과 더불어 외부로부터 인가되는 광에 의해 전자 및 정공을 발생시키는 반도체층 및,
상기 반도체층상에 형성되는 제2 전극층을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제10항에 있어서,
상기 제1 전극층이 도전성 유기물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제10항에 있어서,
상기 반도체층이 N형 반도체층과 I형 반도체층 및 P형 반도체층의 적층구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제10항에 있어서,
상기 반도체층이 무기물/유기물의 이종접합층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제13항에 있어서,
상기 이종접합층이 TiO2/P3HT인 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제13항에 있어서,
상기 이종접합층이 TiO2/Sb2S3/P3HT인 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제10항에 있어서,
상기 제2 전극층이 투명한 재질의 도전성 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제10항에 있어서,
상기 제2 전극층의 상측에 투명한 재질의 박막층이 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제10항에 있어서,
상기 제2 전극층의 상측에 외부 광이 제2 전극층에 의해 반사되는 것을 방지하기 위한 반사 방지막이 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제1 전극층과.
제2 전극층 및,
상기 제1 전극층과 제2 전극층 사이에 형성되는 전해질층을 구비하여 구성되고,
상기 제1 전극층은 기판과 상기 기판상에 형성되는 제1 도전층 및 제1 도전층상에 형성되는 다공질 전극층을 구비하여 구성되며,
상기 기판은 종이 또는 내열성 물질이 코팅된 종이를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제19항에 있어서,
상기 다공질 전극층은 TiO2, CNT 또는 그라핀 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제1 전극층과.
제2 전극층 및,
상기 제1 전극층과 제2 전극층 사이에 형성되는 전해질층을 구비하여 구성되고,
상기 제1 전극층은 기판과 상기 기판상에 형성되는 제1 도전층 및 제1 도전층상에 형성되는 다공질 전극층을 구비하여 구성되며,
상기 기판은 유기물로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제21항에 있어서,
상기 다공질 전극층은 TiO2, CNT 또는 그라핀 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제21항 또는 제22항에 있어서,
상기 제1 도전층이 도전성 유기물로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 외부로부터 인가되는 광에 의해 전자 및 정공을 발생시키는 반도체층을 구비하는 태양전지를 제조하는 방법에 있어서,
종이 또는 내열성 물질이 코팅된 기판을 준비하는 단계와,
상기 기판상에 제1 전극층을 형성하는 단계,
상기 제1 전극층상에 반도체층을 형성하는 단계 및,
상기 반도체층상에 제2 전극층을 형성하는 단계를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. - 제24항에 있어서,
상기 기판을 준비하는 단계는 진공 또는 비활성 가스 분위기에서 종이에 열을 가하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. - 제24항에 있어서,
상기 제1 전극층은 금속으로 이루어지고, 제1 전극층의 형성은 진공증착을 통해 실행되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. - 제24항에 있어서,
상기 제1 전극층은 도전성 유기물로 이루어지고, 제1 전극층의 형성은 스크린 인쇄를 통해 실행되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. - 제24항에 있어서,
상기 반도체층이 무기물/유기물의 이종접합층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. - 제28항에 있어서,
상기 이종접합층이 TiO2/Sb2S3/P3HT인 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. - 외부로부터 인가되는 광에 의해 전자 및 정공을 발생시키는 반도체층을 구비하는 태양전지를 제조하는 방법에 있어서,
유기물 기판을 준비하는 단계와,
상기 기판상에 도전성 유기물로 구성되는 제1 전극층을 형성하는 단계,
상기 제1 전극층상에 반도체층을 형성하는 단계 및,
상기 반도체층상에 제2 전극층을 형성하는 단계를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. - 제30항에 있어서,
상기 반도체층이 TiO2/Sb2S3/P3HT인 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. - 제1 전극층과. 제2 전극층 및, 상기 제1 전극층과 제2 전극층 사이에 형성되는 전해질층을 구비하여 구성되는 태양전지를 제조하는 방법에 있어서,
상기 제1 전극층은 기판으로서 종이 또는 내열성 물질이 코팅된 종이를 준비하는 단계와,
상기 기판상에 제1 도전층을 형성하는 단계 및,
상기 제1 도전층상에 다공질 전극층을 형성하는 단계를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. - 제32항에 있어서,
상기 다공질 전극층은 CNT 또는 그라핀 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. - 제1 전극층과. 제2 전극층 및, 상기 제1 전극층과 제2 전극층 사이에 형성되는 전해질층을 구비하여 구성되는 태양전지를 제조하는 방법에 있어서,
상기 제1 전극층은 유기물 기판을 형성하는 단계와,
상기 기판상에 제1 도전층을 형성하는 단계 및,
상기 제1 도전층상에 다공질 전극층을 형성하는 단계를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. - 제34항에 있어서,
제1 전극층은 도전성 유기물로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. - 제34항에 있어서,
상기 다공질 전극층은 CNT 또는 그라핀 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법. - 제34항에 있어서,
상기 제2 전극층은 투명한 재질로 구성되는 기판을 형성하는 단계와,
상기 기판상에 제2 도전층을 형성하는 단계 및,
상기 제2 도전체층상에 촉매 박막전극층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100062855A KR101650580B1 (ko) | 2010-06-30 | 2010-06-30 | 태양전지 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100062855A KR101650580B1 (ko) | 2010-06-30 | 2010-06-30 | 태양전지 및 그 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120002125A true KR20120002125A (ko) | 2012-01-05 |
| KR101650580B1 KR101650580B1 (ko) | 2016-08-23 |
Family
ID=45609591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100062855A KR101650580B1 (ko) | 2010-06-30 | 2010-06-30 | 태양전지 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101650580B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009032661A (ja) * | 2007-02-27 | 2009-02-12 | Kyocera Corp | 積層型光電変換装置 |
| JP2009252493A (ja) * | 2008-04-04 | 2009-10-29 | Konica Minolta Holdings Inc | 透明導電性フィルムその製造方法及び有機エレクトロルミネッセンス素子 |
| US20100024877A1 (en) * | 2006-12-13 | 2010-02-04 | Sony Deutschland Gmbh | Method of preparing a porous semiconductor film on a substrate |
-
2010
- 2010-06-30 KR KR1020100062855A patent/KR101650580B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100024877A1 (en) * | 2006-12-13 | 2010-02-04 | Sony Deutschland Gmbh | Method of preparing a porous semiconductor film on a substrate |
| JP2009032661A (ja) * | 2007-02-27 | 2009-02-12 | Kyocera Corp | 積層型光電変換装置 |
| JP2009252493A (ja) * | 2008-04-04 | 2009-10-29 | Konica Minolta Holdings Inc | 透明導電性フィルムその製造方法及び有機エレクトロルミネッセンス素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101650580B1 (ko) | 2016-08-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20170070882A (ko) | 페로브스카이트 태양전지의 모노리식 타입 모듈 및 이의 제조 방법 | |
| JP5159877B2 (ja) | 光電変換装置および光発電装置 | |
| KR20120084529A (ko) | 플렉서블 광전극과 그 제조방법, 및 이를 이용한 염료감응 태양전지 | |
| JP2007005620A (ja) | 有機薄膜太陽電池 | |
| WO2014191708A1 (en) | A laminated opto-electronic device and method for manufacturing the same | |
| CN109302850A (zh) | 用于透明有机光伏装置的系统和方法 | |
| KR20120040322A (ko) | 광산란층을 구비한 염료감응 태양전지모듈 및 그 제조 방법 | |
| JP2009217970A (ja) | 酸化物半導体電極用積層体、酸化物半導体電極、色素増感型太陽電池、および色素増感型太陽電池モジュール | |
| KR101237311B1 (ko) | 투명 고분자막을 이용한 가요성 염료감응형 태양전지 및 그 제조 방법 | |
| JP5364999B2 (ja) | 酸化物半導体電極用積層体、酸化物半導体電極、色素増感型太陽電池、および色素増感型太陽電池モジュール | |
| JP2014013716A (ja) | 色素増感型太陽電池、及びその製造方法 | |
| KR20120002125A (ko) | 태양전지 및 그 제조방법 | |
| KR101637610B1 (ko) | 태양전지 및 그 제조방법 | |
| KR101697371B1 (ko) | 태양전지 및 그 제조방법 | |
| KR101796789B1 (ko) | 씨아이지에스 태양전지 및 그 제조방법 | |
| JP2009135395A (ja) | 光電変換装置及び光発電装置並びに光電変換モジュール | |
| KR101714796B1 (ko) | 태양전지 및 그 제조방법 | |
| JP6095488B2 (ja) | 有機薄膜太陽電池の製造方法 | |
| KR101651688B1 (ko) | 태양전지 및 그 제조방법 | |
| EP3783658B1 (en) | A translucent photovoltaic device and a method for manufacturing thereof | |
| KR101763433B1 (ko) | 염료감응형 태양전지 및 그 제조방법 | |
| WO2016104047A1 (ja) | 色素増感型太陽電池 | |
| KR20120083999A (ko) | 유연성 기판을 사용하는 염료감응형 태양전지 및 그 제조방법 | |
| KR101600786B1 (ko) | 염료감응형 태양전지 서브모듈의 제조방법 | |
| KR101651689B1 (ko) | 유기-무기 하이브리드 태양전지 및 그 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190731 Year of fee payment: 4 |