KR20120053289A - Solar cell and method of fabricating the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A solar cell and a manufacturing method thereof are provided to improve the efficiency of a solar cell by efficiently absorbing external light through an uneven part on the surface of a transparent electrode. CONSTITUTION: A micro lens layer(120) is formed on an insulation substrate(101). The micro lens layer is made of light transmitting materials. A first electrode(130) made of carbon nano tubes is formed on the micro lens. A p-n junction semiconductor layer(140) is formed on the first electrode. A second electrode(150) is formed on the semiconductor layer.

Description

태양전지 및 이의 제조방법{Solar cell and method of fabricating the same}Solar cell and its manufacturing method {Solar cell and method of fabricating the same}

본 발명은 태양전지에 관한 것으로, 특히 태양전지의 효율을 극대화시킬 수 있는 태양전지를 제공하고자 하는 것이다.
The present invention relates to a solar cell, and in particular, to provide a solar cell that can maximize the efficiency of the solar cell.

최근 환경문제와 에너지 고갈에 대한 관심이 높이지면서, 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없으며 에너지 효율이 높은 대체 에너지로서의 태양전지에 대한 관심이 높아지고 있다. Recently, as interest in environmental problems and energy depletion has increased, there is a growing interest in solar cells as an alternative energy with abundant energy resources, no problems with environmental pollution, and high energy efficiency.

태양전지는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열전지와 반도체의 성질을 이용하여 태양빛을 전기에너지로 변환시키는 태양 광 전지로 나눌 수 있다. Solar cells can be divided into solar cells that generate steam required to rotate turbines using solar heat and solar cells that convert sunlight into electrical energy using the properties of semiconductors.

그 중에서도 빛을 흡수하여 생성된 p형 반도체의 전자와 n형 반도체의 정공이 전기에너지로 변환하는 태양 광 전지(이하, 태양전지라 함.)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Among them, researches on photovoltaic cells (hereinafter, referred to as solar cells) in which electrons of p-type semiconductors generated by absorbing light and holes of n-type semiconductors are converted into electrical energy have been actively conducted.

도 1은 일반적인 태양전지가 구동되는 개념을 설명하기 위한 개략도이며, 도 2a ~ 2b는 태양전지의 투명전극의 표면을 확대 도시한 도면이다. 1 is a schematic diagram illustrating a concept of driving a typical solar cell, and FIGS. 2A to 2B are enlarged views of a surface of a transparent electrode of a solar cell.

도 1에 도시한 바와 같이, 태양전지(10)는 서로 마주하는 전극(11, 13) 사이에 p형 반도체층(15)과 n형 반도체층(17)으로 구성된 p-n 접합 반도체층의 구조로서 이루어지고 있다. As shown in FIG. 1, the solar cell 10 has a structure of a pn junction semiconductor layer composed of a p-type semiconductor layer 15 and an n-type semiconductor layer 17 between electrodes 11 and 13 facing each other. ought.

이러한 태양전지(10)의 전극(11, 13)에 발광부로서 전구를 연결하고 태양전지(10)를 태양광 등의 광원에 노출하면, n형 반도체층(17)과 p형 반도체층(15)을 가로질러 전류가 흐르게 되는 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해 기전력이 발생한다. When a light bulb is connected to the electrodes 11 and 13 of the solar cell 10 as a light emitting unit and the solar cell 10 is exposed to a light source such as sunlight, the n-type semiconductor layer 17 and the p-type semiconductor layer 15 The electromotive force is generated by the photovoltaic effect through which current flows across

이와 같이, 광기전력 효과에 의해 발생된 기전력으로 태양전지(10)에 전기적으로 접속된 전구가 점등될 수 있다. As such, a light bulb electrically connected to the solar cell 10 may be turned on by electromotive force generated by the photovoltaic effect.

한편, 이러한 태양전지(10)는 외부의 광원으로부터 보다 효율적으로 광을 p-n 접합 반도체층(15, 17) 내부로 받아들이도록 하기 위해, 광원을 향하는 방향에 위치하는 전극(11)이 요철 형상의 투명한 재질로 이루어진다. On the other hand, in such a solar cell 10, in order to more efficiently receive light from the external light source into the pn junction semiconductor layers 15 and 17, the electrode 11 positioned in the direction toward the light source is transparent in an uneven shape. It is made of material.

여기서, 투명전극(11)의 요철형상은 화학기상증착법(chemical vapor deposition : CVD)을 통해서 형성할 수 있는데, 화학기상증착법을 통해서 형성하는 투명전극(11)의 요철형상은 도 2a에 도시한 바와 같이 뾰족한 산 모양으로 형성되어, 투명전극(11) 상에 p-n 접합 반도체층을 형성하는 과정에서, p-n 접합 반도체층(15)의 트랙 등을 발생시키게 되는 문제점이 있다. Here, the uneven shape of the transparent electrode 11 may be formed through chemical vapor deposition (CVD). The uneven shape of the transparent electrode 11 formed through chemical vapor deposition is illustrated in FIG. 2A. In the process of forming a pn junction semiconductor layer on the transparent electrode 11, which is formed in a pointed mountain shape as described above, a track of the pn junction semiconductor layer 15 is generated.

또한, 이러한 화학기상증착법은 고가의 공정으로, 대량생산에 적합하지 않은 문제점이 있다. In addition, such a chemical vapor deposition method is an expensive process, there is a problem that is not suitable for mass production.

이에, 최근에는 별도의 설비가 불필요하며, 대량생산 시 공정관리가 수월하고 생산성이 높은 습식식각방법(wet etching process)을 통해 투명전극(11)에 요철형상을 형성하고 있다. Therefore, in recent years, a separate facility is not required, and an uneven shape is formed on the transparent electrode 11 through a wet etching process that is easy to manage in mass production and has high productivity.

습식식각방법은 투명전극(11)이 형성된 기판(미도시)을 투명 도전성 산화물과 반응하는 식각액(미도시)이 담긴 수조(미도시)에 담그는 디핑(dipping)을 실시하거나, 또는 투명전극(11) 표면에 식각액(미도시)을 스프레이 하는 등의 식각 공정을 진행함으로써, 투명전극(11)의 표면에 요철을 형성할 수 있다. In the wet etching method, the substrate (not shown) on which the transparent electrode 11 is formed is dipped into a bath (not shown) containing an etchant (not shown) that reacts with the transparent conductive oxide, or the transparent electrode 11 Unevenness may be formed on the surface of the transparent electrode 11 by performing an etching process such as spraying an etchant (not shown) on the surface.

이 경우, 식각액(미도시)에 노출되는 시간을 적절히 조절함으로써 완전히 식각되지 않고 그 표면에 대해서 일부는 식각되고 일부는 식각이 진행되지 않도록 함으로써, 그 표면에 올록볼록한 요철이 형성되게 된다. In this case, by appropriately adjusting the exposure time to the etchant (not shown), convex and convexities are formed on the surface by not being completely etched but partly being etched and partly not being etched.

그러나, 이렇게 형성되는 투명전극(11)의 요철 형상은 도 2b에 도시한 바와 외부 광이 입사되는 방향으로 볼록하게 형성되며, 그 크기가 불규칙적으로 형성된다. However, the concave-convex shape of the transparent electrode 11 thus formed is convex in the direction in which external light is incident as shown in FIG. 2B, and its size is irregularly formed.

즉, 종래 식각 공정에 따라 형성된 표면 요철 형상은 식각액(미도시)과 투명전극(11)의 부식화학 반응속도 등에 의해 의존함으로써, 요철형상의 형태 및 크기를 정밀하게 제어하기 매우 어려운 실정이다. That is, the surface uneven shape formed by the conventional etching process is very difficult to precisely control the shape and size of the uneven shape by depending on the etching chemical (not shown) and the corrosion chemical reaction rate of the transparent electrode 11.

이에, 기판(미도시) 표면을 통해 입사되는 빛의 산란이 효과적으로 이루어지지 않아 태양전지(10)의 효율을 저감시키게 되는 문제점을 야기하게 된다. As a result, scattering of light incident through the substrate (not shown) is not effectively performed, which causes a problem of reducing the efficiency of the solar cell 10.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 투명전극의 표면에 그 크기가 균일하고 일정한 형태를 갖는 요철 형상을 형성함으로서, 외부광을 보다 효과적으로 흡수하여 태양전지의 효율을 향상시키고자 하는 것을 목적으로 한다.
The present invention is to solve the above problems, by forming a concave-convex shape having a uniform size and uniform shape on the surface of the transparent electrode, to more effectively absorb the external light to improve the efficiency of the solar cell The purpose.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 절연기판과; 상기 절연기판 상에 형성되며, 표면이 요철 형상인 마이크로렌즈층(micro-lens layer)과; 상기 마이크로렌즈층 상에 형성되며, 탄소나노튜브(carbon nanotube : CNT)로 이루어지는 제 1 전극과; 상기 제 1 전극 상에 형성되는 p-n 접합 반도체층과; 상기 반도체층 상에 형성되는 제 2 전극을 포함하는 태양전지를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides an insulating substrate; A micro-lens layer formed on the insulating substrate and having an uneven surface; A first electrode formed on the microlens layer and made of carbon nanotubes (CNTs); A p-n junction semiconductor layer formed on the first electrode; It provides a solar cell including a second electrode formed on the semiconductor layer.

이때, 상기 마이크로렌즈층은 광투과성물질로 이루어지며, 상기 반도체층은 n형 반도체층과 순수 비정질 실리콘층 그리고 p형 반도체층으로 이루어진다. In this case, the microlens layer is made of a light transmissive material, and the semiconductor layer is composed of an n-type semiconductor layer, a pure amorphous silicon layer, and a p-type semiconductor layer.

그리고, 상기 제 2 전극은 은(Ag) 또는 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy) 중 선택된 하나로 이루어지며, 상기 제 2 전극 및 상기 반도체층은 각각 표면이 요철 형상이다. The second electrode is made of one selected from silver (Ag), aluminum (Al), and aluminum alloy (Al alloy), and the surface of each of the second electrode and the semiconductor layer is uneven.

그리고, 상기 마이크로렌즈층을 통해 장파장(650 ~ 1100nm)의 광이 상기 반도체층을 향해 회절되며, 상기 제 1 전극을 통해 단파장(350 ~ 650nm)의 광이 상기 반도체층을 향해 회절된다. Light having a long wavelength (650 to 1100 nm) is diffracted toward the semiconductor layer through the microlens layer, and light having a short wavelength (350 to 650 nm) is diffracted toward the semiconductor layer through the first electrode.

또한, 본 발명은 절연기판의 일측면에 광투과성물질층을 증착하는 단계와; 상기 광투과성물질층을 오목렌즈 형상의 몰드기판을 이용하여 볼록렌즈 형상의 마이크로렌즈층으로 패터닝하는 단계와; 상기 마이크로렌즈층의 상부에, 탄소나노튜브로 이루어지는 제 1 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 전극 상에 p-n 접합 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 p-n 접합 반도체층 상부에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 태양전지의 제조방법을 제공한다. In addition, the present invention comprises the steps of depositing a layer of a transparent material on one side of the insulating substrate; Patterning the light transmissive material layer into a convex lens shaped microlens layer using a concave lens shaped mold substrate; Forming a first electrode made of carbon nanotubes on the microlens layer; Forming a p-n junction semiconductor layer on the first electrode; It provides a method of manufacturing a solar cell comprising the step of forming a second electrode on the p-n junction semiconductor layer.

여기서, 상기 제 1 전극을 형성하는 단계는, 상기 마이크로렌즈층 상부에 탄소나노튜브가 분산되어 있는 용매를 코팅하는 단계와; 상기 탄소나노튜브가 분산되어 있는 용매를 어닐링(annealing) 처리 하여, 상기 용매만을 제거하는 단계를 포함하며, 상기 p-n 접합 반도체층을 형성하는 단계는, 상기 제 1 전극 상부로 p형 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 p형 반도체층 상부로 n형 반도체층을 형성하는 단계를 포함한다.The forming of the first electrode may include coating a solvent in which carbon nanotubes are dispersed on the microlens layer; Annealing the solvent in which the carbon nanotubes are dispersed, and removing only the solvent, and forming the pn junction semiconductor layer comprises: forming a p-type semiconductor layer on the first electrode Making a step; And forming an n-type semiconductor layer on the p-type semiconductor layer.

또한, 상기 p형 반도체층과 상기 n형 반도체층 사이에 순수 비정질 실리콘층을 형성하는 단계를 포함한다.
The method may further include forming a pure amorphous silicon layer between the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 절연기판 상부에 요철 형상을 갖는 마이크로렌즈층을 형성하고, 제 1 전극을 탄소나노튜브로 형성함으로써, 이를 통해, 태양전지 내부로 입사된 광의 광경로를 증가시키게 되며, 그리고 마이크로렌즈층을 통해 반도체층 그리고 제 2 전극의 표면 또한 요철 형상을 갖도록 함으로써, 태양전지의 광 포획 능력을 향상시켜, 최종적으로 태양전지의 효율을 향상시키는 효과가 있다. As described above, according to the present invention by forming a microlens layer having a concave-convex shape on the insulating substrate, the first electrode is formed of carbon nanotubes, thereby increasing the optical path of the light incident into the solar cell And, the surface of the semiconductor layer and the second electrode through the microlens layer also has an uneven shape, thereby improving the light trapping ability of the solar cell, and finally has the effect of improving the efficiency of the solar cell.

또한, 태양전지 내부로 다양한 파장대(장파장, 단파장)의 광이 회절되도록 할 수 있어, 반도체층으로 입사되는 광량을 증가시킬 수 있는 효과가 있다. 따라서, 태양전지의 효율을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
In addition, the light of various wavelength bands (long wavelength, short wavelength) can be diffracted into the solar cell, thereby increasing the amount of light incident on the semiconductor layer. Therefore, there is an effect which can improve the efficiency of a solar cell more.

도 1은 일반적인 태양전지가 구동되는 개념을 설명하기 위한 개략도.
도 2a ~ 2b는 태양전지의 투명전극의 표면을 확대 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 구조를 개략적으로 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 광효율이 향상되는 원리를 개략적으로 도시한 개략도.
도 5a ~ 5b는 일반적인 투명전극의 투과율과 헤이즈 특성을 측정한 실험 그래프.
도 6a ~ 6b는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로렌즈층과 탄소나노튜브로 이루어지는 제 1 전극의 투과율과 헤이즈 특성을 측정한 실험 그래프.
도 7a ~ 7f는 본 발명에 따른 태양전지의 제조 단계별 공정단면도.
1 is a schematic diagram illustrating a concept of driving a general solar cell.
2a to 2b are enlarged views of the surface of the transparent electrode of the solar cell.
3 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a schematic diagram showing a principle of improving the light efficiency of the solar cell according to an embodiment of the present invention.
5a to 5b are experimental graphs measuring the transmittance and haze characteristics of a general transparent electrode.
6a to 6b are experimental graphs of the transmittance and haze characteristics of a first electrode including a microlens layer and carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention.
Figure 7a to 7f is a cross-sectional view of the manufacturing step of the solar cell according to the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 광효율이 향상되는 원리를 개략적으로 도시한 개략도이다. 3 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a solar cell according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a schematic diagram showing a principle of improving the light efficiency of the solar cell according to an embodiment of the present invention.

도시한 바와 같이, 본 발명의 태양전지(100)는 크게 절연기판(101), 반도체층(140) 그리고 제 1 및 제 2 전극(130, 150)으로 이루어지며, 특히 절연기판(101)과 제 1 전극(130) 사이에는 마이크로렌즈층(120)이 더욱 위치하며, 제 1 전극(130)은 탄소나노튜브(carbon nanotube : CNT)로 이루어지는 것을 특징으로 한다. As shown, the solar cell 100 of the present invention is composed of an insulating substrate 101, a semiconductor layer 140 and the first and second electrodes 130, 150, in particular, the insulating substrate 101 and The microlens layer 120 is further positioned between the first electrodes 130, and the first electrode 130 is formed of carbon nanotubes (CNTs).

이에 대해 자세히 살펴보면, 태양전지(100)는 투명한 절연기판(101)과, 태양광 등의 광이 입사되는 일면을 절연기판(101)의 상부면이라 정의하면, 절연기판(101)의 하부면에 마이크로렌즈층(micro-lens layer : 120)이 형성된다. In detail, the solar cell 100 defines a transparent insulating substrate 101 and one surface on which light such as solar light is incident as an upper surface of the insulating substrate 101, and is formed on the lower surface of the insulating substrate 101. A micro-lens layer 120 is formed.

마이크로렌즈층(120)은 광기전력 효과를 증가시키기 위하여 그 표면이 요철 형상으로 이루어진다. 이러한 마이크로렌즈층(120)은 광투과성물질로 이루어지는데, 일 예로 유리 또는 폴리머(polymer) 등의 고분자 화합물일 수 있다.In order to increase the photovoltaic effect, the microlens layer 120 has an uneven surface. The microlens layer 120 is made of a light transmissive material. For example, the microlens layer 120 may be a polymer compound such as glass or a polymer.

즉, 요철 형상으로 형성되는 마이크로렌즈층(130)에 의해 태양전지(100) 내부로 입사된 광의 광경로를 증가시키게 된다. 이를 통해 태양전지(100) 내부로 집광되어 입사되는 광이 태양전지(100) 내부에서 긴 시간 머무르게 한다. That is, the optical path of the light incident into the solar cell 100 is increased by the microlens layer 130 having an irregular shape. Through this, the light collected and collected into the solar cell 100 is allowed to stay in the solar cell 100 for a long time.

이는, 태양전지(100)의 광 포획 능력을 향상시키는 것으로써, 이렇게 태양전지(100)의 광 포획 능력을 향상시킴으로써, 최종적으로 태양전지(100)의 효율을 향상시키게 된다. This improves the light trapping capability of the solar cell 100, thereby improving the light trapping ability of the solar cell 100, thereby finally improving the efficiency of the solar cell 100.

또한, 본 발명의 태양전지(100)는 마이크로렌즈층(120) 상부에 제 1 전극(130)과 반도체층(140) 그리고 제 2 전극(150)이 순차적으로 형성되는데, 마이크로렌즈층(120)이 요철형상으로 형성됨에 따라 마이크로렌즈층(120) 상부에 형성되는 제 1 및 제 2 전극(130, 150)과 반도체층(140) 모두 마이크로렌즈층(120)에 의해 그 표면이 요철 형상을 이루게 된다. In the solar cell 100 of the present invention, the first electrode 130, the semiconductor layer 140, and the second electrode 150 are sequentially formed on the microlens layer 120, and the microlens layer 120 As the concave-convex shape is formed, the surfaces of the first and second electrodes 130 and 150 and the semiconductor layer 140 formed on the microlens layer 120 to form the concave-convex shape by the microlens layer 120 are formed. do.

따라서, 태양전지(100)의 광 포획 능력을 더욱 향상시킬 수 있어, 태양전지(100)의 효율을 더욱 향상시키게 된다. Therefore, the light trapping ability of the solar cell 100 can be further improved, and the efficiency of the solar cell 100 is further improved.

이러한 마이크로렌즈층(120) 상부에는 제 1 전극(130)이 형성되는데, 제 1 전극(130)은 탄소나노튜브(carbon nanotube:CNT)로 형성되어 이루어진다.The first electrode 130 is formed on the microlens layer 120, and the first electrode 130 is formed of carbon nanotubes (CNTs).

이러한 탄소나노튜브로 이루어지는 제 1 전극(130)은 전극으로써의 역할 외에도, 제 1 전극(130)을 탄소나노튜브로 형성함으로써, 제 1 전극(130)과 마이크로렌즈층(120) 사이의 접촉 특성을 향상시키게 되며, 또한 제 1 전극(130)과 반도체층(140)의 접촉 특성을 향상시키게 된다. In addition to the role of the electrode, the first electrode 130 made of carbon nanotubes forms contact characteristics between the first electrode 130 and the microlens layer 120 by forming the first electrode 130 as carbon nanotubes. In addition, the contact characteristics between the first electrode 130 and the semiconductor layer 140 may be improved.

그리고, 태양전지(100) 내부로 입사된 광의 경로를 더욱 증가시키는 역할을 하게 된다. And, it serves to further increase the path of the light incident into the solar cell 100.

특히 태양전지(100)는 탄소나노튜브로 이루어지는 제 1 전극(130)에 의해 다양한 파장대(장파장, 단파장)의 광이 회절되어, 반도체층(140)으로 입사되는 광량을 증가시킬 수 있다. In particular, in the solar cell 100, light having various wavelength bands (long wavelength and short wavelength) is diffracted by the first electrode 130 made of carbon nanotubes, thereby increasing the amount of light incident on the semiconductor layer 140.

따라서, 태양전지(100)의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.Therefore, the efficiency of the solar cell 100 can be further improved.

이때, 탄소나노튜브로 이루어지는 제 1 전극(130)은 마이크로렌즈층(120)의 요철 형상을 따라 그 표면에 형성된다.At this time, the first electrode 130 made of carbon nanotubes is formed on the surface of the microlens layer 120 along the concave-convex shape.

그리고, 탄소나노튜브로 이루어지는 제 1 전극(130)의 상부에는 반도체층(140)이 위치하는데, 반도체층(140)은 n+형 불순물을 포함하는 n형 반도체층(140a)과 p+형 불순물을 포함하는 p형 반도체층(140b)로, n형 반도체층(140a)과 p형 반도체층(140b) 사이에는 순수 비정질 실리콘층(140c)이 형성된다. In addition, the semiconductor layer 140 is positioned on the first electrode 130 made of carbon nanotubes, and the semiconductor layer 140 includes an n-type semiconductor layer 140a including n + -type impurities and a p + -type impurity. As the p-type semiconductor layer 140b, a pure amorphous silicon layer 140c is formed between the n-type semiconductor layer 140a and the p-type semiconductor layer 140b.

이때, 반도체층(140) 내의 전자들이 비대칭적으로 존재해야 한다. 즉, 반도체층(140)에서 n형 반도체층(140a)은 큰 전자밀도(electron density)와 작은 정공밀도(hole density)를 가지고, p형 반도체층(140b)은 작은 전자밀도와 큰 정공밀도를 갖는다. At this time, electrons in the semiconductor layer 140 should be present asymmetrically. That is, in the semiconductor layer 140, the n-type semiconductor layer 140a has a large electron density and a small hole density, and the p-type semiconductor layer 140b has a small electron density and a large hole density. Have

이때, 반도체층(140) 또한 마이크로렌즈층(120)의 요철 형상을 따라 그 표면에 형성되는 제 1 전극(130)에 의해 마이크로렌즈층(120)의 요철 형상을 따라 그 표면이 요철 형상을 이루게 된다. At this time, the semiconductor layer 140 is also formed along the uneven shape of the microlens layer 120 by the first electrode 130 formed on the surface thereof so as to form the uneven surface along the uneven shape of the microlens layer 120. do.

그리고, 반도체층(140) 상부에는 반사특성이 우수한 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 그리고 알루미늄합금(Al alloy)으로 이루어지는 일명 배면전극이라 하는 제 2 전극(150)이 형성된다. On the semiconductor layer 140, a second electrode 150, which is called a back electrode, formed of silver (Ag), aluminum (Al), and aluminum alloy (Al alloy) having excellent reflection characteristics is formed.

여기서, 제 2 전극(150)은 반도체층(140)과 접촉하는 일면이 반도체층(140)의 요철 형상을 따라 외부 광이 입사되는 방향으로 오목하게 형성되므로, 많은 양의 광을 반사시킬 수 있어, 태양전지(100)의 광기전력 효과를 더욱 향상시키게 된다. Here, the second electrode 150 is formed in one surface contacting the semiconductor layer 140 is concave in the direction in which the external light is incident along the uneven shape of the semiconductor layer 140, it can reflect a large amount of light To further improve the photovoltaic effect of the solar cell 100.

이를 통해서도 태양전지(100)의 효율을 더욱 향상시키게 된다. This further improves the efficiency of the solar cell (100).

즉, 이러한 태양전지(100)가 태양광 등의 광에 노출되면, p형 반도체층(140a)과 n형 반도체층(140b)을 가로질러 전류가 흐르게 되는 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해 기전력이 발생한다. That is, when the solar cell 100 is exposed to light such as sunlight, electromotive force is generated by a photovoltaic effect in which current flows across the p-type semiconductor layer 140a and the n-type semiconductor layer 140b. This happens.

이렇게 발생된 기전력에 의해 탄소나노튜브로 이루어지는 제 1 전극(130)과 제 2 전극(150) 사이에 전위차를 발생시키게 되어, 태양전지(100)를 충전시키게 된다. The generated electromotive force generates a potential difference between the first electrode 130 and the second electrode 150 made of carbon nanotubes, thereby charging the solar cell 100.

이때, 태양전지(100)로 입사되어 반도체층(140)을 통과한 광은 요철 형상으로 이루어지는 제 2 전극(150)에 의해 반사되어 반도체층(140)으로 재입사됨에 따라, 기전력이 더욱 커지게 된다. At this time, the light incident on the solar cell 100 and passing through the semiconductor layer 140 is reflected by the second electrode 150 having an uneven shape and re-entered into the semiconductor layer 140 so that the electromotive force becomes larger. do.

이렇게, 기전력이 향상되면, 실질적으로 태양전지(100)의 효율이 향상되는 것이다. As such, when the electromotive force is improved, the efficiency of the solar cell 100 is substantially improved.

이에 대해 도 4를 참조하여 좀더 자세히 살펴보면, 본 발명의 태양전지(100)는 요철 형상으로 형성되는 마이크로렌즈층(120)에 의해 태양전지(100) 내부로 입사된 광의 광경로를 증가시키게 된다. Referring to this in more detail with reference to Figure 4, the solar cell 100 of the present invention is to increase the optical path of the light incident into the solar cell 100 by the microlens layer 120 is formed in a concave-convex shape.

이를 통해, 태양전지(100) 내부로 집광되어 입사되는 광이 태양전지(100) 내부에서 긴 시간 머무르게 한다. Through this, the light that is collected and incident inside the solar cell 100 is allowed to stay in the solar cell 100 for a long time.

또한, 광의 입사시 보다 효율적으로 전반사를 방지하고 광 산란을 확대하여, 반도체층(140)으로 입사되는 광량을 증가시키게 된다.In addition, the total amount of light incident on the semiconductor layer 140 may be increased by preventing total reflection and expanding light scattering more efficiently when the light is incident.

이는, 태양전지(100)의 광 포획 능력을 향상시키는 것으로써, 이렇게 태양전지(100)로 입사되는 광량을 증가시키고, 광 포획 능력을 향상시킴으로써, 태양전지(100)의 효율이 향상되는 것이다. This is to improve the light trapping ability of the solar cell 100, thereby increasing the amount of light incident on the solar cell 100, thereby improving the light trapping ability, thereby improving the efficiency of the solar cell 100.

특히, 본 발명의 태양전지(100)는 제 1 전극(130)이 탄소나노튜브로 이루어짐으로써, 태양전지(100) 내부로 입사된 광의 경로를 더욱 증가시킬 수 있으며, 특히 태양전지(100) 내부로 다양한 파장대(장파장, 단파장)의 광이 회절되도록 할 수 있다.In particular, in the solar cell 100 of the present invention, since the first electrode 130 is made of carbon nanotubes, the path of light incident into the solar cell 100 may be further increased, and in particular, the inside of the solar cell 100. This allows the diffraction of light in various wavelength bands (long wavelength, short wavelength).

따라서, 보다 넓은 영역의 태양광을 회절할 수 있어, 반도체층(140)으로 입사되는 광량을 증가시킬 수 있어, 태양전지(100)의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.Therefore, it is possible to diffract a wider range of sunlight, the amount of light incident on the semiconductor layer 140 can be increased, and the efficiency of the solar cell 100 can be further improved.

또한, 외부 광이 입사되는 방향으로 오목하게 형성되는 제 2 전극(150)을 통해 광의 반사율을 더욱 높일 수 있어, 태양전지(100) 내부의 광량을 더욱 향상시키게 된다. In addition, the reflectance of the light may be further increased through the second electrode 150 concave in the direction in which the external light is incident, thereby further improving the amount of light inside the solar cell 100.

여기서, 태양전지(100)의 동작원리에 대해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다. Here, the operation principle of the solar cell 100 will be described in more detail.

앞서 전술한 바와 같이, 반도체층(140) 내의 전자들이 비대칭적으로 존재하는데, 열적 평형상태에서 p형 반도체층(140a)과 n형 반도체층(140b)의 접합으로 이루어진 반도체층(140) 내에서는 캐리어(carrier)의 농도 구배(句配)에 의한 확산으로 전하의 불균형이 생기고, 이로 인해 전기장(electric field)이 형성된다. As described above, electrons in the semiconductor layer 140 are asymmetrically present, but in the semiconductor layer 140 formed by the junction of the p-type semiconductor layer 140a and the n-type semiconductor layer 140b in a thermal equilibrium state. Dispersion of charges due to diffusion due to the concentration gradient of carriers results in the formation of an electric field.

이에, 반도체층(140) 내부로, 반도체층(140)을 이루는 물질의 전도대(conduction band)와 가전자대(valence band) 사이의 에너지 차이인 밴드 갭 에너지(band gap energy) 보다 큰 에너지를 갖는 빛이 조사되었을 경우, 빛 에너지를 받은 전자들은 가전자대에서 전도대로 여기(excite) 되며, 전도대로 여기된 전자들은 자유롭게 이동할 수 있게 된다. Accordingly, light having an energy greater than the band gap energy, which is an energy difference between a conduction band and a valence band of a material forming the semiconductor layer 140, into the semiconductor layer 140. When irradiated, electrons that receive light energy are excited at the conduction band to the conduction band, and the electrons excited at the conduction band can move freely.

또한, 가전자대에는 전자들이 빠져나간 자리에 정공이 생성된다. In the valence band, holes are generated where electrons escape.

이렇게 생성된 자유전자와 정공을 과잉(excess) 캐리어라고 하며, 과잉 캐리어들은 전도대 또는 가전자대 내에서 농도차이에 의해서 확산하게 된다. The generated free electrons and holes are called excess carriers, and the excess carriers are diffused by concentration differences in the conduction band or the valence band.

이때, 과잉 캐리어 즉, p형 반도체층(140a)에서 여기된 전자들과 n형 반도체층(140b)에서 만들어진 정공을 각각의 소수 캐리어(minority carrier)라 정의되며, 기존 접합 전의 p형 또는 n형 반도체층(140a, 140b)내의 캐리어(즉, p형의 정공 및 n형의 전자)는 이와 구분해 다수 캐리어(majority carrier)라 정의된다. At this time, the excess carriers, that is, electrons excited in the p-type semiconductor layer 140a and holes made in the n-type semiconductor layer 140b are defined as respective minority carriers, and are p-type or n-type before conventional bonding. The carriers (ie, p-type holes and n-type electrons) in the semiconductor layers 140a and 140b are defined as majority carriers.

이때, 다수 캐리어들은 전기장으로 인한 에너지 장벽(energy barrier) 때문에 흐름의 방해를 받지만, p형 반도체층(140a)의 소수캐리어인 전자는 n형 반도체층(140b)으로 이동할 수 있게 된다. At this time, the plurality of carriers are interrupted by the flow due to the energy barrier (energy barrier) due to the electric field, but electrons that are a minority carrier of the p-type semiconductor layer 140a can move to the n-type semiconductor layer 140b.

따라서, 소수캐리어의 확산에 의해 반도체층(140) 내부에 전압차(potential difference)가 생기게 되며, 반도체층(140) 양측에 위치하는 탄소나노튜브로 이루어지는 제 1 전극(130) 및 제 2 전극(150)을 외부회로에 연결하여 기전력을 활용함으로써, 이들 반도체층(140)을 전지로서 사용하게 되는 것이다. Therefore, a potential difference is generated in the semiconductor layer 140 due to diffusion of the minority carriers, and the first electrode 130 and the second electrode 130 made of carbon nanotubes located at both sides of the semiconductor layer 140 ( By using the electromotive force by connecting the 150 to an external circuit, these semiconductor layers 140 are used as a battery.

이때, 절연기판(101) 상에 요철 형상의 마이크로렌즈층(120)을 형성함에 따라, 태양전지(100) 내부로 입사된 광의 경로를 향상시키게 되어, 태양전지(100)의 광 흡수율을 높이게 됨으로써 에너지 변환효율을 향상시키게 된다. At this time, by forming the concave-convex microlens layer 120 on the insulating substrate 101, the path of light incident into the solar cell 100 is improved, thereby increasing the light absorption of the solar cell 100. Improve the energy conversion efficiency.

이를 통해 반도체층(140) 내부의 전압차(potential difference)가 더욱 커지게 됨으로써, 태양전지(100)의 효율을 향상시킬 수 있는 것이다. As a result, the potential difference in the semiconductor layer 140 becomes greater, thereby improving the efficiency of the solar cell 100.

특히, 본 발명의 태양전지(100)는 제 2 전극(150)을 외부 광이 입사되는 방향으로 오목하게 형성함에 따라, 보다 많은 양의 광이 반사되어, 다시 반도체층(140)으로 재 입사되도록 함으로써, 태양전지(100)의 광 흡수율을 보다 높이게 된다. In particular, in the solar cell 100 of the present invention, as the second electrode 150 is concave in the direction in which the external light is incident, a greater amount of light is reflected, so that the solar cell 100 is incident again into the semiconductor layer 140. By doing so, the light absorption of the solar cell 100 is further increased.

또한, 본 발명의 태양전지(100)는 제 1 전극(130)을 탄소나노튜브로 형성함에 따라, 태양전지(100) 내부로 입사된 광의 광경로를 더욱 증가시키게 됨으로써, 태양전지(100)의 광 포획 능력을 더욱 향상시키게 된다. In addition, according to the solar cell 100 of the present invention, as the first electrode 130 is formed of carbon nanotubes, the light path of the light incident into the solar cell 100 is further increased, whereby It will further improve the light trapping ability.

따라서, 태양전지(100)의 효율을 향상시키게 된다. Therefore, the efficiency of the solar cell 100 is improved.

또한, 본 발명의 탄소나노튜브로 이루어지는 제 1 전극(130)을 통해 단파장의 광을 태양전지(100) 내부로 회절시키게 됨으로써, 태양전지(100)는 마이크로렌즈층(120)의 요철 형상을 통해 장파장의 광을 태양전지(100) 내부로 회절시키게 되고, 탄소나노튜브로 이루어지는 제 1 전극(130)을 통해 단파장의 광을 태양전지(100) 내부로 회절시키게 됨으로써, 반도체층(140)으로 입사되는 광량을 증가시킬 수 있다. In addition, by diffracting light having a short wavelength into the solar cell 100 through the first electrode 130 made of carbon nanotubes of the present invention, the solar cell 100 is formed through the uneven shape of the microlens layer 120. The light having a long wavelength is diffracted into the solar cell 100, and the light having a short wavelength is diffracted into the solar cell 100 through the first electrode 130 made of carbon nanotubes, thereby entering the semiconductor layer 140. It is possible to increase the amount of light.

따라서, 태양전지(100) 내부로 입사된 광의 광경로를 증가시키게 됨으로써, 태양전지(100)의 효율을 향상시키게 된다.Therefore, the light path of the light incident into the solar cell 100 is increased, thereby improving the efficiency of the solar cell 100.

여기서, 마이크로렌즈층(120)의 요철 형상은 대략 650 ~ 1100nm의 장파장 영역의 광을 회절시키고, 탄소나노튜브로 이루어지는 제 1 전극(130)은 대략 350 ~ 650nm의 단파장 영역의 광을 회절시킨다. Here, the uneven shape of the microlens layer 120 diffracts light in a long wavelength region of about 650 to 1100 nm, and the first electrode 130 made of carbon nanotubes diffracts light in a short wavelength region of about 350 to 650 nm.

도 5a ~ 5b는 일반적인 투명전극의 투과율과 헤이즈 특성을 측정한 결과이며, 도 6a ~ 6b는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로렌즈층과 탄소나노튜브로 이루어지는 제 1 전극의 투과율과 헤이즈 특성을 측정한 결과이다. 5A and 5B are results of measuring transmittance and haze characteristics of a general transparent electrode, and FIGS. 6A and 6B illustrate transmittance and haze characteristics of a first electrode including a microlens layer and carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention. One result.

설명에 앞서, 도 5a와 도 6a의 가로축은 빛의 파장대를 나타내며, 세로축은 투과율을 나타내며, 도 5b와 도 6b의 가로축은 빛의 파장대를 나타내며, 세로축은 헤이즈값을 나타낸다. Prior to the description, the horizontal axes of FIGS. 5A and 6A represent wavelength bands of light, the vertical axes represent transmittance, the horizontal axes of FIGS. 5B and 6B represent wavelength bands of light, and the vertical axes represent haze values.

도 6a ~ 6b를 참조하면, 550nm의 파장대에서 본 발명의 실시예에 따른 마이크로렌즈층과 탄소나노튜브로 이루어지는 제 1 전극은 약 78%의 투과율을 나타내며, 헤이즈값은 12.6%를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 6A to 6B, the first electrode made of the microlens layer and the carbon nanotube according to the embodiment of the present invention exhibits a transmittance of about 78% and a haze value of 12.6% in the wavelength range of 550 nm. have.

이에 반해, 도 5a ~ 5b를 참조하면 550nm의 파장대에서 일반적인 투명전극은 약 73%의 투과율을 나타내며, 헤이즈값은 10.5%로, 본원발명의 실시예에 따른 마이크로렌즈층과 탄소나노튜브로 이루어지는 제 1 전극에 비해 투과율과 헤이즈값이 낮은 것을 확인할 수 있다. In contrast, referring to FIGS. 5A to 5B, a typical transparent electrode in the wavelength range of 550 nm has a transmittance of about 73%, and a haze value of 10.5%, and includes a microlens layer and carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention. It can be confirmed that the transmittance and haze value are lower than those of one electrode.

이렇게, 본원발명의 투과율이 높다는 것은 태양광 등의 외부광이 마이크로렌즈층과 탄소나노튜브로 이루어지는 제 1 전극을 통해 반도체층으로 입사되는 광량이 많음을 나타내며, 헤이즈값이 높음은 태양전지 내부로 입사된 광의 광의 확산이 많이 일어나, 광경로가 증가됨을 나타낸다. Thus, the high transmittance of the present invention indicates that a large amount of light is incident on the semiconductor layer through external light such as solar light through a first electrode made of a microlens layer and carbon nanotubes. A lot of light diffusion of incident light occurs, indicating that the optical path is increased.

즉, 본원발명의 태양전지가 마이크로렌즈층과 탄소나노튜브로 이루어지는 제 1 전극에 의해 일반적인 투명전극에 비해 태양전지(100)로 입사되는 광량을 증가시키고, 태양전지(100) 내부로 입사된 광의 경로를 더욱 증가시킬 수 있음을 알 수 있다. That is, the solar cell of the present invention increases the amount of light incident on the solar cell 100 by the first electrode made of a microlens layer and carbon nanotubes, and increases the amount of light incident on the solar cell 100. It can be seen that the path can be increased further.

이를 통해, 태양전지의 효율이 향상됨을 알 수 있다. Through this, it can be seen that the efficiency of the solar cell is improved.

도 7a ~ 7f는 본 발명에 따른 태양전지의 제조 단계별 공정단면도이다. 7A to 7F are cross-sectional views of steps in manufacturing a solar cell according to the present invention.

우선, 도 7a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(101) 예를 들면 유리기판 또는 플라스틱 기판 상에 그 표면이 평탄한 상태의 광투과성물질층(120a)을 형성한다. First, as shown in FIG. 7A, a light-transmitting material layer 120a having a flat surface is formed on a transparent insulating substrate 101, for example, a glass substrate or a plastic substrate.

광투과성물질층(120a)은 유리 또는 폴리머(polymer) 등의 고분자 화합물로 이루어진다. The light transmissive material layer 120a is made of a polymer compound such as glass or polymer.

다음, 도 7b에 도시한 바와 같이, 광투과성물질층(120a)의 상부면에 대응하여 표면에 소정의 음각(210)이 형성된 몰드기판(200)을 준비한다. Next, as shown in FIG. 7B, a mold substrate 200 having a predetermined intaglio 210 formed on a surface of the light transmissive material layer 120a is prepared.

몰드기판(200)은 절연기판(101)의 상부면에 형성된 광투과성물질층(120a)을 패터닝하게 된다. The mold substrate 200 may pattern the light transmissive material layer 120a formed on the upper surface of the insulating substrate 101.

여기서, 몰드기판(200)으로 PDMS(Polydimethylsiloxsane) 재질의 소프트 몰드가 많이 사용된다. PDMS 몰드는 탄성체이므로 패터닝할 광투과성물질층(120a) 표면과 균일하게 접촉할 수 있고, 표면에너지가 작아서 패터닝 후에 광투과성물질층(120a)으로부터 쉽게 분리되는 장점이 있다.Here, a soft mold made of polydimethylsiloxsane (PDMS) is used as the mold substrate 200. Since the PDMS mold is an elastic body, the PDMS mold may be in uniform contact with the surface of the light transmissive material layer 120a to be patterned, and the surface energy is small so that the PDMS mold is easily separated from the light transmissive material layer 120a after patterning.

이에, 도 7c에 도시한 바와 같이 몰드기판(도 7b의 200)에는 오목렌즈 형상의 음각(도 7b의 210)이 형성되어 있어, 절연기판(101)의 상부면에 형성된 광투과성물질층(도 7b의 120a)은 볼록하게 형성되는 볼록렌즈 형상의 요철 형상을 갖게 된다.Thus, as shown in FIG. 7C, the mold substrate (200 of FIG. 7B) is formed with a concave lens-shaped intaglio (210 of FIG. 7B) to form a light-transmissive material layer formed on the upper surface of the insulating substrate 101 (FIG. 120a of 7b has a convex-convex concave-convex shape formed convexly.

다음으로, 이렇게 형성된 볼록렌즈 형상의 요철 형상의 광투과성물질층(도 7b의 120a)은 경화공정을 거쳐, 마이크로렌즈층(120)을 이루게 된다. Next, the convex lens-shaped concave-convex light-transmitting material layer (120a of FIG. 7B) is formed through the curing process to form the microlens layer 120.

요철 형상으로 형성되는 마이크로렌즈층(120)에 의해 태양전지(도 3의 100) 내부로 입사된 광의 광경로를 증가시키게 된다. 이를 통해 태양전지(도 3의 100) 내부로 집광되어 입사되는 광이 태양전지(도 3의 100) 내부에서 긴 시간 머무르게 한다. The optical path of light incident into the solar cell (100 of FIG. 3) is increased by the microlens layer 120 formed in the uneven shape. Through this, the light incident and collected by the solar cell (100 of FIG. 3) is allowed to stay inside the solar cell (100 of FIG. 3) for a long time.

다음으로, 도 7d에 도시한 바와 같이 마이크로렌즈층(120) 상부에 탄소나노튜브가 분산되어 있는 용매(미도시)를 코팅한다. 이후, 탄소나노튜브가 분산되어 있는 용매(미도시)를 어닐링(annealing)처리한다. Next, as shown in FIG. 7D, a solvent (not shown) in which carbon nanotubes are dispersed is coated on the microlens layer 120. Thereafter, a solvent (not shown) in which carbon nanotubes are dispersed is annealed.

이를 통해, 용매(미도시)는 제거되어 탄소나노튜브 만이 마이크로렌즈층(120) 상부에 존재하게 되며, 이로써, 탄소나노튜브로 이루어지는 제 1 전극(130)이 형성된다. Through this, the solvent (not shown) is removed so that only carbon nanotubes are present on the microlens layer 120, thereby forming a first electrode 130 made of carbon nanotubes.

이때, 탄소나노튜브로 이루어지는 제 1 전극(130)은 요철 형상으로 형성되는 마이크로렌즈층(120)의 표면을 따라 형성된다. In this case, the first electrode 130 made of carbon nanotubes is formed along the surface of the microlens layer 120 formed in an uneven shape.

따라서, 태양전지(도 3의 100) 내부로 입사된 광의 경로를 더욱 증가시키게 되고, 이를 통해 태양전지(도 3의 100)의 효율을 향상시키게 된다. Therefore, the path of the light incident into the solar cell 100 of FIG. 3 is further increased, thereby improving the efficiency of the solar cell 100 of FIG. 3.

특히, 태양전지(도 3의 100) 내부로 다양한 파장대(장파장, 단파장)의 광이 회절되어, 반도체층(도 3의 140)으로 입사되는 광량을 증가시킬 수 있다.In particular, the light of various wavelength bands (long wavelength, short wavelength) is diffracted into the solar cell 100 of FIG. 3, thereby increasing the amount of light incident on the semiconductor layer 140 of FIG. 3.

다음으로, 도 7e에 도시한 바와 같이 탄소나노튜브로 이루어지는 제 1 전극(130) 상부로 p형 불순물을 포함하는 반도체 물질을 증착하여 p형 반도체층(140a)을 절연기판(101) 전면에 형성하고, 연속하여 p형 반도체층(140a) 위로 순수 비정질 실리콘층(140c)과 n형 불순물을 포함하는 반도체 물질을 순차적으로 증착하여 순수 비정질 실리콘층(140c)과 n형 반도체층(140b)을 형성한다. Next, as illustrated in FIG. 7E, a semiconductor material including p-type impurities is deposited on the first electrode 130 made of carbon nanotubes to form the p-type semiconductor layer 140a on the entire surface of the insulating substrate 101. And sequentially depositing a pure amorphous silicon layer 140c and a semiconductor material including n-type impurities on the p-type semiconductor layer 140a to form a pure amorphous silicon layer 140c and an n-type semiconductor layer 140b. do.

이로써, 탄소나노튜브로 이루어지는 제 1 전극(130) 위로 p-n 접합 반도체층(140)을 형성하게 된다. 이때 p-n 접합 반도체층(140)은 p형 반도체층(140a)과 n형 반도체층(140b) 사이의 순수 비정질 실리콘층(140c)을 삭제할 수도 있다. As a result, the p-n junction semiconductor layer 140 is formed on the first electrode 130 made of carbon nanotubes. In this case, the p-n junction semiconductor layer 140 may delete the pure amorphous silicon layer 140c between the p-type semiconductor layer 140a and the n-type semiconductor layer 140b.

이때, p-n 접합 반도체층(140)은 요철 형상을 갖는 마이크로렌즈층(120)의 단차를 따라 형성되며, 이에, p-n 접합 반도체층(140)은 마이크로렌즈층(120)과 동일한 요철 형상으로 형성된다. In this case, the pn junction semiconductor layer 140 is formed along a step of the microlens layer 120 having an uneven shape, and thus, the pn junction semiconductor layer 140 is formed in the same uneven shape as the microlens layer 120. .

이후, 도 7f에 도시한 바와 같이, p-n 접합 반도체층(140) 상부로 금속물질 특히 반사특성이 우수한 은(Ag), 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(Al alloy)을 전면에 증착하고 이를 패터닝하여 제 2 전극(150)을 절연기판(101) 전면에 형성함으로써, 본 발명에 따른 태양전지(100)를 완성할 수 있다. Subsequently, as shown in FIG. 7F, a metal material, in particular, silver (Ag), aluminum (Al), or an aluminum alloy (Al alloy) having excellent reflection characteristics is deposited on the pn junction semiconductor layer 140 and patterned thereon. The solar cell 100 according to the present invention can be completed by forming the second electrode 150 on the entire surface of the insulating substrate 101.

전술한 바와 같이, 본 발명의 태양전지(100)는 절연기판(101) 상부에 요철 형상을 갖는 마이크로렌즈층(120)을 형성함으로써, 태양전지(100) 내부로 입사된 광의 광경로를 증가시키게 되며, 그리고 마이크로렌즈층(120)을 통해 반도체층(140) 그리고 제 2 전극(150)의 표면 또한 요철 형상을 갖도록 함으로써, 태양전지(100)의 광 포획 능력을 향상시켜, 최종적으로 태양전지(100)의 효율을 향상시키게 된다. As described above, the solar cell 100 of the present invention forms a microlens layer 120 having an uneven shape on the insulating substrate 101 to increase the optical path of the light incident into the solar cell 100. And, the surface of the semiconductor layer 140 and the second electrode 150 through the microlens layer 120 also has a concave-convex shape, thereby improving the light trapping ability of the solar cell 100, finally the solar cell ( 100) to improve the efficiency.

또한, 제 1 전극(130)을 탄소나노튜브로 형성함으로써, 태양전지(100) 내부로 입사된 광의 경로를 더욱 증가시킬 수 있으며, 특히 태양전지(100) 내부로 다양한 파장대(장파장, 단파장)의 광이 회절되도록 할 수 있어, 반도체층(140)으로 입사되는 광량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 태양전지(100)의 효율을 보다 향상시킬 수 있다. In addition, by forming the first electrode 130 with carbon nanotubes, it is possible to further increase the path of the light incident into the solar cell 100, in particular of various wavelengths (long wavelength, short wavelength) into the solar cell 100 The light may be diffracted, thereby increasing the amount of light incident on the semiconductor layer 140. Therefore, the efficiency of the solar cell 100 can be further improved.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

100 : 태양전지
101 : 절연기판
120 : 마이크로렌즈층
130 : 제 1 전극
140 : 반도체층(140a : p형 반도체층, 140b : n형 반도체층, 140c : 비정질 실리콘층)
150 : 제 2 전극
100: solar cell
101: insulation board
120: microlens layer
130: first electrode
140: semiconductor layer (140a: p-type semiconductor layer, 140b: n-type semiconductor layer, 140c: amorphous silicon layer)
150: second electrode

Claims (10)

절연기판과;
상기 절연기판 상에 형성되며, 표면이 요철 형상인 마이크로렌즈층(micro-lens layer)과;
상기 마이크로렌즈층 상에 형성되며, 탄소나노튜브(carbon nanotube : CNT)로 이루어지는 제 1 전극과;
상기 제 1 전극 상에 형성되는 p-n 접합 반도체층과;
상기 반도체층 상에 형성되는 제 2 전극
을 포함하는 태양전지.
An insulating substrate;
A micro-lens layer formed on the insulating substrate and having an uneven surface;
A first electrode formed on the microlens layer and made of carbon nanotubes (CNTs);
A pn junction semiconductor layer formed on the first electrode;
A second electrode formed on the semiconductor layer
Solar cell comprising a.
제 1 항에 있어서,
상기 마이크로렌즈층은 광투과성물질로 이루어지는 태양전지.
The method of claim 1,
The microlens layer is a solar cell made of a light transmissive material.
제 1 항에 있어서,
상기 반도체층은 n형 반도체층과 순수 비정질 실리콘층 그리고 p형 반도체층으로 이루어지는 태양전지.
The method of claim 1,
The semiconductor layer is a solar cell consisting of an n-type semiconductor layer, a pure amorphous silicon layer and a p-type semiconductor layer.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전극은 은(Ag) 또는 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy) 중 선택된 하나로 이루어지는 태양전지.
The method of claim 1,
The second electrode is made of one selected from silver (Ag), aluminum (Al), aluminum alloy (Al alloy).
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전극 및 상기 반도체층은 각각 표면이 요철 형상인 태양전지.
The method of claim 1,
Each of the second electrode and the semiconductor layer has a concave-convex surface.
제 1 항에 있어서,
상기 마이크로렌즈층을 통해 장파장(650 ~ 1100nm)의 광이 상기 반도체층을 향해 회절되며, 상기 제 1 전극을 통해 단파장(350 ~ 650nm)의 광이 상기 반도체층을 향해 회절되는 태양전지.
The method of claim 1,
The long wavelength (650 ~ 1100nm) light is diffracted toward the semiconductor layer through the microlens layer, the light of short wavelength (350 ~ 650nm) is diffracted toward the semiconductor layer through the first electrode.
절연기판의 일측면에 광투과성물질층을 증착하는 단계와;
상기 광투과성물질층을 오목렌즈 형상의 몰드기판을 이용하여 볼록렌즈 형상의 마이크로렌즈층으로 패터닝하는 단계와;
상기 마이크로렌즈층의 상부에, 탄소나노튜브로 이루어지는 제 1 전극을 형성하는 단계와;
상기 제 1 전극 상에 p-n 접합 반도체층을 형성하는 단계와;
상기 p-n 접합 반도체층 상부에 제 2 전극을 형성하는 단계
를 포함하는 태양전지의 제조방법.
Depositing a layer of transparent material on one side of the insulating substrate;
Patterning the light transmissive material layer into a convex lens shaped microlens layer using a concave lens shaped mold substrate;
Forming a first electrode made of carbon nanotubes on the microlens layer;
Forming a pn junction semiconductor layer on the first electrode;
Forming a second electrode on the pn junction semiconductor layer
Method for manufacturing a solar cell comprising a.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 전극을 형성하는 단계는,
상기 마이크로렌즈층 상부에 탄소나노튜브가 분산되어 있는 용매를 코팅하는 단계와;
상기 탄소나노튜브가 분산되어 있는 용매를 어닐링(annealing) 처리 하여, 상기 용매만을 제거하는 단계를 포함하는 태양전지의 제조방법.
The method of claim 7, wherein
Forming the first electrode,
Coating a solvent in which carbon nanotubes are dispersed on the microlens layer;
Annealing the solvent in which the carbon nanotubes are dispersed to remove only the solvent.
제 1 항에 있어서,
상기 p-n 접합 반도체층을 형성하는 단계는,
상기 제 1 전극 상부로 p형 반도체층을 형성하는 단계와;
상기 p형 반도체층 상부로 n형 반도체층을 형성하는 단계
를 포함하는 태양전지 제조방법.
The method of claim 1,
Forming the pn junction semiconductor layer,
Forming a p-type semiconductor layer over the first electrode;
Forming an n-type semiconductor layer on the p-type semiconductor layer
≪ / RTI >
제 9 항에 있어서,
상기 p형 반도체층과 상기 n형 반도체층 사이에 순수 비정질 실리콘층을 형성하는 단계를 포함하는 태양전지 제조방법.
The method of claim 9,
Forming a pure amorphous silicon layer between the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer.
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