KR20120055386A - 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
태양전지 및 그 제조방법에 관해 개시되어 있다. 개시된 태양전지의 복수의 오목부를 갖는 기판에 구비될 수 있다. 상기 기판의 복수의 오목부가 형성된 면에 복수의 나노구조체가 구비될 수 있고, 상기 복수의 나노구조체를 덮는 광활성층이 구비될 수 있다. 상기 나노구조체는 무기물을 포함할 수 있고, 상기 광활성층은 유기물을 포함할 수 있다.
Description
태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
태양전지는 태양 에너지를 이용하여 전기 에너지를 생성하는 전지로서, 친환경적이고 에너지원이 무한할 뿐만 아니라 수명이 긴 장점이 있다.
현재 상용화되고 있는 태양전지는 대부분 실리콘을 기반으로 한 무기 태양전지이다. 이러한 무기 태양전지와 대비되는 것으로, 유기물을 기반으로 한 활성층을 갖는 태양전지(이하, 유기 태양전지)가 제안된 바 있다. 유기 태양전지는 박막화 및 저비용화가 가능하고, 각종 플렉서블(flexible) 소자에 적용할 수 있는 등 다양한 장점을 갖는다.
하지만 아직까지 유기 태양전지의 광전변환 효율은 5?6% 정도의 낮은 수준에 머물고 있고, 이를 개선하기 위해, 다양한 연구 및 개발이 이루어지고 있다. 예컨대, 유기 활성층 등 구성 물질(재료)의 특성을 개선하려는 방향으로 많은 연구가 진행되고 있다.
광전변환 효율을 높일 수 있는 태양전지를 제공한다.
상기 태양전지의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면(aspect)에 따르면, 일면에 복수의 오목부가 형성되고, 제1전극을 포함하는 기판; 상기 기판의 복수의 오목부가 형성된 면에 구비되고, 상기 제1전극에 연결된 복수의 수직형 나노구조체; 상기 복수의 나노구조체를 덮도록 구비된 광활성층; 및 상기 광활성층 상에 구비된 제2전극;을 포함하는 태양전지가 제공된다.
상기 오목부 각각에 상기 나노구조체가 복수 개 구비될 수 있다.
상기 복수의 나노구조체는 나노로드(nanorod) 구조를 가질 수 있다.
상기 복수의 나노구조체는 무기물을 포함할 수 있다.
상기 복수의 나노구조체는 ZnO, Si, CNT 및 TiO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 광활성층은 유기물을 포함할 수 있다.
상기 광활성층은 BHJ(bulk heterojunction) 구조를 가질 수 있다.
상기 광활성층과 상기 제2전극 사이에 정공수송층(hole transport layer)이 구비될 수 있다.
상기 오목부는 반구형(hemisphere type) 또는 유사 반구형(semi-hemisphere type)일 수 있다.
상기 기판은 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.
상기 기판 자체를 상기 제1전극으로 사용할 수 있다.
상기 기판은 제1면에 복수의 오목부가 형성된 베이스층; 및 상기 베이스층의 제1면에 그 표면 형상을 따라 형성된 상기 제1전극;을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 일면에 복수의 오목부를 갖고, 제1전극을 포함하는 기판을 마련하는 단계; 상기 기판의 복수의 오목부가 형성된 면에 상기 제1전극과 연결된 복수의 수직형 나노구조체를 형성하는 단계; 상기 복수의 나노구조체를 덮는 광활성층을 형성하는 단계; 및 상기 광활성층 상에 제2전극을 형성하는 단계;를 포함하는 태양전지의 제조방법이 제공된다.
상기 기판을 마련하는 단계는 상기 기판의 제1면을 양극산화하여 산화물층을 형성하는 단계; 및 상기 기판에서 상기 산화물층을 제거하여 상기 복수의 오목부를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 복수의 오목부가 형성된 상기 기판의 제1면에 상기 제1전극을 형성할 수 있다.
상기 기판은 알루미늄(Al) 기판일 수 있다.
상기 복수의 나노구조체는 무기물로 형성할 수 있다.
상기 복수의 나노구조체는 ZnO, Si, CNT 및 TiO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 복수의 나노구조체는 수열합성법 또는 CVD(chemical vapor deposition) 법으로 형성할 수 있다.
상기 오목부 각각에 상기 나노구조체를 복수 개 형성할 수 있다.
상기 광활성층은 유기물로 형성할 수 있다.
상기 광활성층은 BHJ(bulk heterojunction) 구조로 형성할 수 있다.
상기 광활성층과 상기 제2전극 사이에 정공수송층(hole transport layer)을 형성할 수 있다.
높은 광전변환 효율을 갖는 태양전지를 구현할 수 있다.
비교적 간단한 공정 및 저비용으로 고효율의 태양전지를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 광활성층 내에서 엑시톤(exciton)이 생성되는 메커니즘을 보여주는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지에서 캐리어가 이동되는 메커니즘을 보여주는 모식도이다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 4a 내지 도 4c의 방법으로 제조된 베이스층(Al층)을 SEM(scanning electron microscope)으로 촬영한 평면 사진이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 *
10, 100 : 베이스층 20, 200 : 제1전극
30, 300 : 나노구조체 40, 400 : 광활성층
50, 500 : 정공수송층 60, 600 : 제2전극
H1, H10 : 오목부 L1 : 입사광
L2 : 반사광 e : 전자
h : 정공
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 광활성층 내에서 엑시톤(exciton)이 생성되는 메커니즘을 보여주는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지에서 캐리어가 이동되는 메커니즘을 보여주는 모식도이다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 4a 내지 도 4c의 방법으로 제조된 베이스층(Al층)을 SEM(scanning electron microscope)으로 촬영한 평면 사진이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 *
10, 100 : 베이스층 20, 200 : 제1전극
30, 300 : 나노구조체 40, 400 : 광활성층
50, 500 : 정공수송층 60, 600 : 제2전극
H1, H10 : 오목부 L1 : 입사광
L2 : 반사광 e : 전자
h : 정공
이하, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 층이나 영역들의 폭 및 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시된 것이다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상면에 복수의 오목부(H1)가 형성된 베이스층(10)이 마련되고, 베이스층(10) 상면에 제1전극(20)이 구비될 수 있다. 베이스층(10)은 도전층일 수 있다. 베이스층(10)은 A1을 포함하는 도전층일 수 있다. 예컨대, 베이스층(10)은 Al층일 수 있다. 베이스층(10)의 상면에 형성된 복수의 오목부(H1)는, 예컨대, 반구형(hemisphere type) 또는 유사 반구형(semi-hemisphere type)일 수 있다. 그러나 복수의 오목부(H1)의 형태는 전술한 바에 한정되지 않고, 다양하게 변형될 수 있다. 복수의 오목부(H1)의 크기 및 모양은 다소 불균일할 수 있지만, 경우에 따라서는, 균일할 수도 있다.
제1전극(20)은 베이스층(10)의 표면(상면) 형상을 따라서 컨포멀하게(conformally) 형성될 수 있다. 따라서, 제1전극(20)이 구비되더라도, 복수의 오목부(H1)의 형태는 거의 그대로 유지될 수 있다. 제1전극(20)은, 예컨대, Al, Ag, Au 및 그래핀(graphene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1전극(20)의 물질은 전술한 바에 한정되고, 다양하게 변화될 수 있다. 베이스층(10)이 도전층이고, 낮은 비저항을 갖는 경우, 베이스층(10) 자체를 전극(하부전극)으로 사용할 수 있기 때문에, 제1전극(20)을 별도로 형성하지 않을 수도 있다. 그러나 제1전극(20)을 별도로 구비시킴으로써, 도전 특성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 예컨대, 베이스층(10)이 Al층인 경우, Al보다 전기전도도가 높은 Ag, Au, 그래핀 등으로 제1전극(20)을 형성하면, 그에 따라, 소자의 도전 특성이 개선될 수 있다.
베이스층(10)과 제1전극(20)을 합쳐서 하나의 하부층(또는 기판)으로 여길 수 있다. 이 경우, 상기 하부층(기판)의 상면에 복수의 오목부(H1)가 형성된 것으로 볼 수 있고, 상기 하부층(기판)이 제1전극(20)을 포함한다고 할 수 있다.
제1전극(20) 상에 복수의 수직형 나노구조체(이하, 나노구조체)(30)가 구비될 수 있다. 복수의 나노구조체(30)는, 예컨대, 나노로드(nanorod) 또는 나노와이어(nanowire) 형상을 가질 수 있다. 각각의 오목부(H1)에 나노구조체(30)가 복수 개 구비될 수 있다. 나노구조체(30)는 대략적으로 오목부(H1)의 깊이에 대응하는 길이(높이)를 가질 수 있지만, 나노구조체(30)의 길이(높이)는 달라질 수 있다. 경우에 따라서는, 나노구조체(30)가 오목부(H1) 밖으로 벗어나도록 길게(높게) 형성될 수도 있다. 나노구조체(30)는 무기물을 포함할 수 있다. 예컨대, 나노구조체(30)는 ZnO 로 형성될 수 있다. 그러나 나노구조체(30)의 물질은 전술한 ZnO 에 한정되지 않고 다양하게 변화될 수 있다. 예를 들어, 나노구조체(30)는 Si, CNT(carbon nanotube) 및 TiO2 등 다른 무기물로 형성될 수도 있다. 이와 같이, 나노구조체(30)를 무기물로 형성할 경우, 나노구조체(30)는 우수한 전자 수송 특성을 가질 수 있다. 이는 무기물의 전자 이동도가 유기물의 그것보다 높을 수 있기 때문이다. 이러한 나노구조체(30)의 특성으로 인해, 나노구조체(30)는 전자 수송을 위한 요소로 사용될 수 있다. 이에 대해서는 추후에 보다 상세히 설명한다.
제1전극(20) 상에 복수의 나노구조체(30)를 덮는 광활성층(photoactive lyaer)(40)이 구비될 수 있다. 광활성층(40)은 복수의 나노구조체(30) 사이의 공간을 메우면서, 복수의 나노구조체(30) 및 제1전극(20)에 전면적으로 접촉될 수 있다. 따라서 복수의 나노구조체(30)가 광활성층(40) 내부로 연장된 구조를 갖는다고 볼 수 있다. 광활성층(40)은 유기물을 포함할 수 있다. 다시 말해, 광활성층(40)은 유기물 계열의 물질층일 수 있다. 예를 들어, 광활성층(40)은 BHJ(bulk heterojunction) 구조를 갖는 유기물층(폴리머층)일 수 있다. 상기 BHJ(bulk heterojunction) 구조는 도너(donor) 물질과 억셉터(acceptor) 물질이 수십 nm 이내의 사이즈로 섞어 있는 구조이다. 이러한 BHJ(bulk heterojunction) 구조에서는 도너/억셉터 계면 면적이 PN 이중층(bi-layer) 구조에 비해 월등히 크기 때문에, 그만큼 전하 분리(charge-separation) 효율이 높아질 수 있고, 결과적으로, 광전변환 효율이 개선될 수 있다. 구체적인 예로, 광활성층(40)은 P3HT(poly-3(hexylthiophene))와 PCBM(phenyl-C61-butyric acid methyl ester)이 혼합된 P3HT:PCBM 을 포함할 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것이고, 광활성층(40)의 물질은 다양하게 변화될 수 있다. 또한 광활성층(40)은 BHJ(bulk heterojunction) 구조가 아닌 다른 구조, 예컨대, PN 이중층 구조 또는 단일층 구조 등을 가질 수도 있다.
광활성층(40) 상에 정공수송층(hole transport layer, HTL)(50)이 구비될 수 있다. 정공수송층(50)은 광활성층(40)에서 발생된 정공을 제2전극(60)으로 수송하는 역할을 하는 층으로서, 예컨대, TPD:DPS-TPD, TFB, PEDOT:PSS 등과 같은 폴리머로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 TPD 는 N,N'-di(3-methylphenyl)-N,N'-di(phenyl)benzidine 이고, DPS 는 N,N'-bis(4-(2,2-diphenylethenyl)-phenyl) 이고, TFB 는 (4-butylphenyl)diphenylamine 이고, PEDOT:PSS 는 poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate) 이다. 그러나 정공수송층(50)의 물질은 전술한 바에 한정되지 않는다. 여기서 개시하지 않은 다른 다양한 유기물을 정공수송층(50) 물질로 적용할 수 있다. 또한, 경우에 따라서는 정공수송층(50)을 구비시키지 않을 수도 있다.
정공수송층(50) 상에 제2전극(60)이 구비될 수 있다. 제2전극(60)은, 예컨대, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), GIZO(gallium indium zinc oxide) 등과 같은 투명 전도성 산화물(transparent conductive oxide)로 형성되거나, 그 밖에 다른 도전 물질, 예컨대, 그래핀(graphene)으로 형성될 수 있다. 그래핀은 탄소 원자들로 이루어진 육방정계(hexagonal) 단층 구조물로서, 높은 전하 이동도(mobility) 및 낮은 비저항을 가질 뿐 아니라, 우수한 투광성을 가질 수 있다. 전술한 제2전극(60)의 구체적인 물질들은 예시적인 것에 불과하다. 즉, 여기서 개시하지 않은 다양한 도전 물질을 제2전극(60) 물질로 적용할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 태양전지는 복수의 오목부(H1)에 복수의 나노구조체(30)를 구비시키고, 그 위에 광활성층(40)을 형성하기 때문에, 높은 광전변환 효율을 가질 수 있다. 이에 대해서는, 도 2 및 도 3을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 광활성층(40) 내에서 엑시톤(exciton)이 생성되는 메커니즘을 보여주는 모식도이다. 도 2의 태양전지는 도 1의 구조를 갖는다. 다만, 설명의 편의를 위해, 도 2에서는 나노구조체(30)를 도시하지 않았다.
도 2를 참조하면, 입사광(L1)이 광활성층(40)에 입사되면 그로 인해 엑시톤, 즉, 전자-정공 쌍(electron-hole pair)(e-h pair)이 생성될 수 있다. 또한, 입사광(L1)이 제1전극(20)에서 반사된 광(이하, 반사광)(L2)이 광활성층(40)으로 재입사하여 엑시톤(전자-정공 쌍)을 생성할 수 있다. 베이스층(10)에 오목부(H1)가 형성되고, 제1전극(20)이 오목부(H1)의 형상을 따라 구비되어 있기 때문에, 입사광(L1)은 오목부(H1)의 안쪽, 즉, 광활성층(40) 내부로 용이하게 반사될 수 있다. 이와 같이, 오목부(H1)에 의해 입사광(L1)의 "내부 반사"가 용이하게 유도되기 때문에, 반사광(L2)이 광활성층(40) 내부를 통과하는 경로가 길어질 수 있다. 즉, 반사광(L2)이 광활성층(40) 내부에서 머무는 시간이 길어질 수 있다. 따라서 광활성층(40)의 광자 흡수(photon absorption)가 증가하고, 광활성층(40)에서 형성되는 엑시톤의 수가 증가할 수 있다. 또한, 오목부(H1)에 의해 제1전극(20)의 유효 표면적(effective surface area)이 증가하기 때문에, 단위 설치 면적당 발전량이 증가할 수 있다.
위와 같은 이유로, 본 실시예에서와 같이 오목부(H1)를 갖는 베이스층(10) 및 제1전극(20)을 사용할 경우, 평탄한 베이스층 및 평탄한 제1전극을 사용하는 경우보다, 태양전지의 광전변환 효율을 개선할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지에서 캐리어가 이동되는 메커니즘을 보여주는 모식도이다. 도 3의 태양전지는 도 1의 구조를 갖는다.
도 3을 참조하면, 도 2와 같은 과정으로 형성된 엑시톤(즉, 전자-정공 쌍)은 광활성층(40) 내에서 전자(e)와 정공(h)으로 분리되어(separation or dissociation), 전자(e)는 제1전극(20)으로 이동하고, 정공(h)은 제2전극(60)으로 이동할 수 있다. 이때, 본 발명의 실시예와 같이, 복수의 나노구조체(30)가 구비되어 있으면, 복수의 나노구조체(30)에 의해 전자(e)의 이동이 용이하게 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 복수의 나노구조체(30)는 광활성층(40)보다 전자 이동도가 높은 무기물로 형성되기 때문에, 전자의 고속 이동이 가능한 수송 통로(pathway)로 작용할 수 있다. 또한, 복수의 나노구조체(30)가 광활성층(40) 내부로 연장되어 광활성층(40)과 넓은 면적으로 접촉되어 있기 때문에, 광활성층(40) 내에서 분리된 전자(e)와 정공(h)이 재결합(recombination)되지 않고 전극(20, 60)으로 이동할 가능성이 높아진다. 즉, 복수의 나노구조체(30)가 광활성층(40) 내부로 삽입되어 있기 때문에, 캐리어 수송을 위한 유효 표면적(effective surface area)이 크게 증가할 수 있다. 부가해서, 제1전극(20)이 오목하게 형성되어 있으므로, 제1전극(20)과 광활성층(40) 사이의 접촉 면적도 넓어진다. 따라서, 오목한 형상의 제1전극(20)에 의해서도 제1전극(20)으로 수집되는 캐리어(전자)의 양이 증가할 수 있다.
이와 같이, 오목부(H1)를 갖는 베이스층(10)에 제1전극(20) 및 복수의 나노구조체(30)를 형성할 경우, 전극(20, 60)으로 수집되는 캐리어의 양이 증가되고, 결과적으로, 태양전지의 광전변환 효율이 크게 향상될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 태양전지는 기본적으로 유기물 계열의 광활성층(40)을 포함하는 유기물 기반 태양전지로서, 플렉서블(flexible)한 특성을 가질 수 있다. 베이스층(10)은 도전 물질, 예컨대, 금속으로 형성되고 또한 비교적 얇은 두께를 가질 수 있기 때문에, 플렉서블(flexible) 할 수 있다. 나노구조체(30)는 무기물로 형성되지만, 광활성층(40) 내부로 연장된 구조를 갖고, 제1전극(20)에 부착되어 있기 때문에, 태양전지가 어느 정도 휘어지더라도 그 형태 및 위치를 유지할 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 태양전지는 플렉서블(flexible) 할 수 있다. 이러한 태양전지를 플렉서블(flexible)한 별도의 기판에 부착하여 사용할 수도 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 본 실시예에 따른 태양전지에서 나노구조체(30)는 무기물로 형성될 수 있고, 광활성층(40)은 유기물로 형성될 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 태양전지는 무기물과 유기물이 복합된 하이브리드(hybrid) 타입의 태양전지일 수 있다. 무기물로 형성된 복수의 나노구조체(30)에 의해 캐리어 수송 특성 및 광전변환 효율이 크게 증가할 수 있고, 유기물로 형성된 광활성층(40)을 사용함으로써 유기 태양전지의 장점을 살릴 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 설명한다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 보여주는 단면도이다.
도 4a를 참조하면, 소정의 베이스층(일종의 기판)(100)을 마련할 수 있다. 베이스층(100)은 도전층일 수 있다. 예컨대, 베이스층(100)은 A1을 포함하는 도전층일 수 있다. 구체적인 예로, 베이스층(100)은 Al층일 수 있다. 베이스층(100)이 Al층인 경우, 상기 Al층은 경면 가공된 Al층(즉, mirror-finished Al layer)일 수 있다. 그러나 베이스층(100)의 물질은 Al에 한정되지 않는다.
도 4b를 참조하면, 베이스층(100)의 일면(예컨대, 상면)을 양극산화(anodizing)하여, 상기 일면에 산화물층(110)을 형성할 수 있다. 베이스층(100)이 Al층인 경우, 산화물층(110)은 Al 산화물층일 수 있다. 상기 양극산화시, 베이스층(100)의 산화 타겟 면을 제외한 나머지 면은 마스킹(masking)을 통해 산화되지 않도록 할 수 있다. 상기 양극산화는, 예컨대, 마일드 양극산화(mild anodization)일 수 있다. 상기 마일드 양극산화는 비교적 느린 속도로 진행하는 양극산화 공정으로, 이러한 공정으로 형성된 산화물층(110)은 다공성(porous) 층일 수 있다. 또한, 상기 양극산화에 의해 형성된 산화물층(110)은, 도시된 바와 같이, 그 저면이 둥글둥글한 볼록 패턴 구조를 가질 수 있다.
산화물층(110)을 제거하여, 도 4c에 도시된 바와 같이, 복수의 오목부(H10)를 형성할 수 있다. 복수의 오목부(H10)는, 예컨대, 반구형(hemisphere type) 또는 유사 반구형(semi-hemisphere type)일 수 있다. 복수의 오목부(H1)의 크기 및 모양은 다소 불균일할 수 있다. 도 5는 도 4a 내지 도 4c의 방법으로 제조된 베이스층(Al층)을 SEM(scanning electron microscope)으로 촬영한 평면 사진이다. 도 5에서 베이스층(Al층)의 표면에 다수의 원형 오목부가 형성된 것을 확인할 수 있다.
도 4d를 참조하면, 복수의 오목부(H10)가 형성된 베이스층(100)의 상면에 제1전극(200)을 형성할 수 있다. 제1전극(200)은 베이스층(100)의 표면(상면) 형상을 따라서 컨포멀하게(conformally) 형성할 수 있다. 따라서, 복수의 오목부(H10)의 형태는 거의 그대로 유지될 수 있다. 제1전극(200)은, 예컨대, Al, Ag, Au 및 그래핀(graphene) 중 적어도 하나를 포함하도록 형성할 수 있지만, 그 밖에 다른 물질로 형성할 수도 있다. 베이스층(100)이 도전층이고, 낮은 비저항을 갖는 경우, 베이스층(100) 자체를 전극(하부전극)으로 사용할 수 있기 때문에, 제1전극(200)을 별도로 형성하지 않을 수도 있다. 그러나 베이스층(100)보다 높은 전기전도도를 갖는 제1전극(200)을 별도로 구비시킴으로써, 도전 특성을 개선하는 효과를 얻을 수 있다.
도 4e를 참조하면, 제1전극(200) 상에 복수의 수직형 나노구조체(이하, 나노구조체)(300)를 형성할 수 있다. 복수의 나노구조체(300)는, 예컨대, 나노로드(nanorod) 또는 나노와이어(nanowire) 형상을 가질 수 있다. 각각의 오목부(H10)에 복수의 나노구조체(300)가 구비될 수 있다. 이러한 나노구조체(300)는 무기물로 형성할 수 있다. 이 경우, 나노구조체(30)는 ZnO 로 형성하거나, 그 밖에 다른 무기물, 예를 들어, Si, CNT, TiO2 등으로 형성할 수 있다. 이와 같이, 나노구조체(300)를 무기물로 형성할 경우, 나노구조체(300)는 우수한 전자 수송 특성을 가질 수 있다. 나노구조체(300)의 형성방법에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 나노구조체(300)는 수열합성법 또는 CVD(chemical vapor deposition) 법으로 형성할 수 있다. 상기 수열합성법으로 나노구조체(300)를 형성할 경우, 제1전극(200) 상에 소정의 씨드층(seed layer)(미도시)을 형성한 후, 상기 씨드층이 형성된 베이스층(100)을 전구체 용액에 담그고, 상기 용액을 가열함으로써, 상기 씨드층으로부터 복수의 나노구조체(300)를 성장시킬 수 있다. 상기 전구체 용액은 성장시키고자 하는 물질(예컨대, ZnO)의 전구체를 포함할 수 있다. 이러한 수열합성법에서 상기 씨드층을 형성하는 공정은 선택적인(optional) 것일 수 있다. 즉, 상기 씨드층을 형성하지 않고, 제1전극(200)으로부터 직접 복수의 나노구조체(300)를 성장시킬 수도 있다. 한편, 상기 CVD 법으로 나노구조체(300)를 형성할 경우, 제1전극(200) 상에 소정의 씨드층(미도시)를 형성한 후, 성장시키고자 하는 물질의 전구체를 포함하는 반응 가스를 증착 챔버 내부로 공급함으로써, 복수의 나노구조체(300)를 성장시킬 수 있다. 이 경우에도, 상기 씨드층을 형성하는 공정은 선택적일 수 있다. 그리고 상기 CVD 법을 사용하는 경우, 필요에 따라, 촉매층(미도시)을 사용할 수도 있다. 나노구조체(300)의 형성방법은 전술한 바에 한정되지 않고, 그 밖에 다른 다양한 방법을 사용할 수 있다. 한편, 나노구조체(300)의 길이(높이)는 반응 시간, 공정 온도, 반응 가스의 유량 등 공정 조건을 조절함으로써 조절할 수 있다. 따라서 나노구조체(300)를 오목부(H10)의 깊이에 대응하는 수준의 길이(높이)를 갖도록 형성할 수 있다. 그러나 나노구조체(300)의 길이(높이)는 도시된 바에 한정되지 않고, 달라질 수 있다. 예컨대, 나노구조체(300)가 오목부(H10) 밖으로 벗어나도록 길게(높게) 형성하거나, 오목부(H10)를 벗어나지 않도록 낮게(짧게) 형성할 수도 있다.
도 4f를 참조하면, 제1전극(200) 상에 복수의 나노구조체(300)를 덮는 광활성층(400)을 형성할 수 있다. 광활성층(400)은 복수의 나노구조체(300) 사이의 공간을 메우면서, 복수의 나노구조체(300) 및 제1전극(200)에 전면적으로 접촉될 수 있다. 광활성층(400)은 유기물을 포함하도록 형성할 수 있다. 예를 들어, 광활성층(400)은 BHJ(bulk heterojunction) 구조를 갖는 유기물층(폴리머층)으로 형성할 수 있다. 구체적인 예로, 광활성층(400)은 P3HT:PCBM 을 포함하도록 형성할 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것이고, 광활성층(400)의 물질은 다양하게 변화될 수 있다. 또한 광활성층(400)은 상기 BHJ(bulk heterojunction) 구조가 아닌 다른 구조, 예를 들어, PN 이중층 구조 또는 단일층 구조로 형성할 수도 있다.
도 4g를 참조하면, 광활성층(400) 상에 정공수송층(500)을 형성할 수 있다. 정공수송층(500)은, 예컨대, TPD:DPS-TPD, TFB, PEDOT:PSS 등과 같은 폴리머로 형성할 수 있다. 그러나 정공수송층(500)의 물질은 전술한 바에 한정되지 않고, 다양하게 변화될 수 있다. 또한, 경우에 따라서는 정공수송층(500)을 구비시키지 않을 수도 있다. 다음. 정공수송층(500) 상에 제2전극(600)을 형성할 수 있다. 제2전극(600)은, 예컨대, ITO, IZO, GIZO 등과 같은 투명 전도성 산화물(transparent conductive oxide)로 형성하거나, 그 밖에 다른 도전 물질, 예컨대, 그래핀(graphene)으로 형성할 수 있다. 그러나 전술한 제2전극(600)의 물질은 예시적인 것이고, 그 밖에 다른 다양한 도전 물질을 제2전극(600) 물질로 사용할 수 있다.
전술한 제조방법은 다양하게 변형될 수 있다. 예컨대, 도 4c의 베이스층(100)에 2차 양극산화를 추가로 수행할 수 있다. 즉, 도 4c의 베이스층(100)의 상면, 즉, 복수의 오목부(H10)가 형성된 면에 2차 양극산화를 수행하여, 제2산화물층을 형성할 수 있다. 그런 다음, 상기 제2산화물층을 제거할 수 있다. 이러한 공정을 통해 베이스층(100)에 복수의 제2오목부를 형성할 수 있다. 이와 같이, 2단계 양극산화 공정을 통해 형성된 상기 복수의 제2오목부는 1단계 양극산화를 통해 형성된 도 4c의 오목부(H10)보다 균일한 크기/모양을 가질 수 있다. 상기 양극산화 및 산화물 제거 공정을 3회 이상 수행할 수도 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 양극산화 이외에 다른 공정으로 복수의 오목부(H10)를 형성할 수도 있다. 예컨대, 기판(베이스층) 상에 복수의 나노파티클을 구비시킨 후, 상기 복수의 나노파티클을 식각 장벽으로 이용해서 상기 기판을 식각함으로써, 복수의 오목부를 갖는 기판을 형성할 수 있다. 그 밖에도 다양한 방법을 사용할 수 있다.
도 4a 내지 도 4g를 참조하여 설명한 바와 같이, 양극산화를 통해 베이스층(100)에 복수의 오목부(H10)를 형성한 후, 막들을 증착/성장시키는 후속 공정을 통해 태양전지를 제조하는 경우, 저비용화 및 대면적화에 유리할 수 있다. 상기 양극산화 공정은 리소그라피(lithography) 공정에 비해 훨씬 저렴하고 단순한 공정일 뿐 아니라, 대면적 공정이 용이하다는 장점이 있다. 그러므로 본 실시예에 따르면, 저비용으로 대면적의 고효율 태양전지를 용이하게 제조할 수 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 구체적인 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도 1 내지 도 3의 태양전지의 구조는 다양하게 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 구체적인 예로, 도 1 내지 도 3의 태양전지를 구성하는 층들(10?60) 사이에 다른 물질층을 더 구비시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한 도 4a 내지 도 4g의 제조방법도 다양하게 변화될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 부가해서, 당업자라면 본 발명의 사상(idea)은 유기 태양전지가 아닌 그 밖의 다른 태양전지에도 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
Claims (23)
- 일면에 복수의 오목부가 형성되고, 제1전극을 포함하는 기판;
상기 기판의 복수의 오목부가 형성된 면에 구비되고, 상기 제1전극에 연결된 복수의 수직형 나노구조체;
상기 복수의 나노구조체를 덮도록 구비된 광활성층; 및
상기 광활성층 상에 구비된 제2전극;을 포함하는 태양전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 오목부 각각에 상기 나노구조체가 복수 개 구비된 태양전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 나노구조체는 나노로드(nanorod) 구조를 갖는 태양전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 나노구조체는 무기물을 포함하는 태양전지. - 제 4 항에 있어서,
상기 복수의 나노구조체는 ZnO, Si, CNT 및 TiO2 중 적어도 하나를 포함하는 태양전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 광활성층은 유기물을 포함하는 태양전지. - 제 6 항에 있어서,
상기 광활성층은 BHJ(bulk heterojunction) 구조를 갖는 태양전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 광활성층과 상기 제2전극 사이에 구비된 정공수송층(hole transport layer)을 더 포함하는 태양전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 오목부는 반구형(hemisphere type) 또는 유사 반구형(semi-hemisphere type)인 태양전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판은 알루미늄(Al)을 포함하는 태양전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판 자체를 상기 제1전극으로 사용하는 태양전지. - 제 1 항에 있어서, 상기 기판은,
제1면에 복수의 오목부가 형성된 베이스층; 및
상기 베이스층의 제1면에 그 표면 형상을 따라 형성된 상기 제1전극;을 포함하는 태양전지. - 일면에 복수의 오목부를 갖고, 제1전극을 포함하는 기판을 마련하는 단계;
상기 기판의 복수의 오목부가 형성된 면에 상기 제1전극과 연결된 복수의 수직형 나노구조체를 형성하는 단계;
상기 복수의 나노구조체를 덮는 광활성층을 형성하는 단계; 및
상기 광활성층 상에 제2전극을 형성하는 단계;를 포함하는 태양전지의 제조방법. - 제 13 항에 있어서, 상기 기판을 마련하는 단계는,
상기 기판의 제1면을 양극산화하여 산화물층을 형성하는 단계; 및
상기 기판에서 상기 산화물층을 제거하여 상기 복수의 오목부를 형성하는 단계;를 포함하는 태양전지의 제조방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 복수의 오목부가 형성된 상기 기판의 제1면에 상기 제1전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 태양전지의 제조방법. - 제 13 내지 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 알루미늄 기판인 태양전지의 제조방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 복수의 나노구조체는 무기물로 형성하는 태양전지의 제조방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 복수의 나노구조체는 ZnO, Si, CNT 및 TiO2 중 적어도 하나를 포함하는 태양전지의 제조방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 복수의 나노구조체는 수열합성법 또는 CVD(chemical vapor deposition) 법으로 형성하는 태양전지의 제조방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 오목부 각각에 상기 나노구조체를 복수 개 형성하는 태양전지의 제조방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 광활성층은 유기물로 형성하는 태양전지의 제조방법. - 제 21 항에 있어서,
상기 광활성층은 BHJ(bulk heterojunction) 구조로 형성하는 태양전지의 제조방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 광활성층과 상기 제2전극 사이에 정공수송층(hole transport layer)을 형성하는 단계를 더 포함하는 태양전지의 제조방법.
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|---|---|---|---|---|
| KR101410239B1 (ko) * | 2013-05-07 | 2014-06-24 | 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 | 실리카로 코팅된 코어쉘 구조의 은나노입자층을 포함하는 폴리머 태양전지 |
| KR101425192B1 (ko) * | 2012-08-17 | 2014-08-06 | 한국기계연구원 | 태양 전지 및 그 제조 방법 |
| KR101520784B1 (ko) * | 2013-12-09 | 2015-05-15 | 한국생산기술연구원 | 실리콘 나노입자에 의한 양자점 효과를 결합시킨 유기 태양전지 |
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| US8106289B2 (en) * | 2007-12-31 | 2012-01-31 | Banpil Photonics, Inc. | Hybrid photovoltaic device |
| WO2009097627A2 (en) * | 2008-02-03 | 2009-08-06 | Nliten Energy Corporation | Thin-film photovoltaic devices and related manufacturing methods |
| JP2010027794A (ja) * | 2008-07-17 | 2010-02-04 | Fujifilm Corp | 光電変換デバイス |
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-
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-
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101425192B1 (ko) * | 2012-08-17 | 2014-08-06 | 한국기계연구원 | 태양 전지 및 그 제조 방법 |
| KR101410239B1 (ko) * | 2013-05-07 | 2014-06-24 | 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 | 실리카로 코팅된 코어쉘 구조의 은나노입자층을 포함하는 폴리머 태양전지 |
| KR101520784B1 (ko) * | 2013-12-09 | 2015-05-15 | 한국생산기술연구원 | 실리콘 나노입자에 의한 양자점 효과를 결합시킨 유기 태양전지 |
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