KR20120075099A - Solar cell and fabricating method thereof - Google Patents
Solar cell and fabricating method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR20120075099A KR20120075099A KR1020100137134A KR20100137134A KR20120075099A KR 20120075099 A KR20120075099 A KR 20120075099A KR 1020100137134 A KR1020100137134 A KR 1020100137134A KR 20100137134 A KR20100137134 A KR 20100137134A KR 20120075099 A KR20120075099 A KR 20120075099A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- transparent electrode
- solar cell
- metal
- light absorption
- absorption layer
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 37
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims abstract description 80
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 76
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 19
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 12
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 6
- 238000002198 surface plasmon resonance spectroscopy Methods 0.000 claims description 6
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims description 5
- 238000013532 laser treatment Methods 0.000 claims description 5
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 4
- 229910001020 Au alloy Inorganic materials 0.000 claims 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 10
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 81
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 12
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 8
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 6
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 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
- H01L31/18—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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (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)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 태양전지 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 광흡수율을 향상시킬 수 있는 태양전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell and a manufacturing method thereof, and to a solar cell and a method for manufacturing the same that can improve the light absorption.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 이와 같은 대체 에너지 중 태양에너지로부터 전기에너지를 생산하는 태양전지가 주목받고 있다. Recently, as the prediction of depletion of existing energy sources such as oil and coal is increasing, interest in alternative energy to replace them is increasing. Among such alternative energy, solar cells that produce electrical energy from solar energy are attracting attention.
태양 전지(solar cell)는 광전지(photovoltaic device)로서, 반도체를 사용하여 빛 에너지를 전기적 에너지로 전환하는 장치이다. 태양 전지에서 태양광을 전기적 에너지로 전환시키는 원리는 반도체의 p-n 접합(junction) 원리를 이용한다. 즉, 태양전지에 빛이 입사되면 반도체에서 복수의 전자-정공 쌍이 생성된다. 생성된 전자와 정공은 어떤 시간(life time) 동안은 안정하게 존재하므로 이 시간 내에 음전하를 갖는 전자와 양전하를 갖는 정공을 분리한 뒤에 전극 단자를 통해서 외부 회로에 연결하면 태양전지로서 작용하게 된다.Solar cells are photovoltaic devices that convert light energy into electrical energy using semiconductors. The principle of converting sunlight into electrical energy in a solar cell uses the p-n junction principle of a semiconductor. That is, when light is incident on the solar cell, a plurality of electron-hole pairs are generated in the semiconductor. Since the generated electrons and holes exist stably for a certain time of life, when the electrons having negative charges and the holes having positive charges are separated within this time, the electrons and holes are connected to an external circuit through an electrode terminal to act as a solar cell.
이와 같은 태양전지는 기판상에 순차적으로 배치된 제 1 전극, 광흡수층 및 제 2 전극을 포함할 수 있다.Such a solar cell may include a first electrode, a light absorption layer, and a second electrode sequentially disposed on a substrate.
일반적인 태양전지의 제조방법은 투명 기판상에 투명한 제1 전극, 광흡수층 및 투명한 제2 전극을 순차적으로 증착 및 패터닝하고, 금속 유도 방향성 결정화(MILC:Metal Induced Vertical Crystallization) 기술을 이용하여 비정질 실리콘을 성장시켜 다결정 실리콘으로 변환한다.In general, a method of manufacturing a solar cell is sequentially depositing and patterning a transparent first electrode, a light absorbing layer, and a transparent second electrode on a transparent substrate, and using amorphous silicon by using metal induced vertical crystallization (MILC) technology. Grown and converted to polycrystalline silicon.
일반적인 태양전지는 제2 전극 상에 금속 나노입자를 형성하여 입사광을 산란시켜 태양전지의 광흡수층의 광흡수율을 증가시키는 기술이 고안되었다.In general, a solar cell has been designed to increase light absorption of the light absorption layer of a solar cell by forming metal nanoparticles on a second electrode to scatter incident light.
그러나, 일반적인 태양전지의 금속 나노입자는 입사광의 일부를 흡수하여 광의 투과율이 저하되고, 광흡수를 극대화하기 위해 제2 전극의 두께가 수십 nm이하로 형성되는 경우 금속 나노입자의 산란구조를 적용하기 어려울 뿐만 아니라 외부로 노출된 금속 나노입자는 쉽게 열화되는 문제가 있었다.
However, the metal nanoparticles of a general solar cell absorb a portion of incident light, thereby decreasing light transmittance, and in order to apply light scattering structure of the metal nanoparticles when the thickness of the second electrode is formed to be several tens nm or less to maximize light absorption. Not only difficult, but also exposed to the outside metal nanoparticles had a problem of easily deterioration.
본 발명은 광흡수율을 향상시킬 수 있는 태양전지 및 이의 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
It is an object of the present invention to provide a solar cell and a method for manufacturing the same that can improve light absorption.
본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지는,The solar cell according to the first embodiment of the present invention,
투명기판; 상기 투명기판상에 패터닝된 제1 투명전극; 상기 제1 투명전극 상에 형성된 금속 나노입자; 상기 금속 나노입자 및 상기 제1 투명전극 상에 형성된 광흡수층; 및 상기 광흡수층 상에 형성된 제2 투명전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.Transparent substrate; A first transparent electrode patterned on the transparent substrate; Metal nanoparticles formed on the first transparent electrode; A light absorption layer formed on the metal nanoparticles and the first transparent electrode; And a second transparent electrode formed on the light absorption layer.
본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지는,Solar cell according to a second embodiment of the present invention,
메탈기판; 상기 메탈기판상에 패터닝된 제1 투명전극; 상기 제1 투명전극상에 형성된 광흡수층; 상기 광흡수층상에 형성된 금속 나노입자; 및 상기 금속 나노입자 및 상기 광흡수층 상에 형성된 제2 투명전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.Metal substrate; A first transparent electrode patterned on the metal substrate; A light absorption layer formed on the first transparent electrode; Metal nanoparticles formed on the light absorption layer; And a second transparent electrode formed on the metal nanoparticle and the light absorption layer.
본 발명의 제3 실시예에 따른 태양전지의 제조방법은,Method for manufacturing a solar cell according to a third embodiment of the present invention,
투명기판상에 제1 투명전극이 형성되는 단계; 상기 제1 투명전극상에 금속 나노입자가 형성되는 단계; 상기 금속 나노입자상에 광흡수층이 형성되는 단계; 및 상기 광흡수층상에 제2 투명전극이 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Forming a first transparent electrode on the transparent substrate; Forming metal nanoparticles on the first transparent electrode; Forming a light absorption layer on the metal nanoparticles; And forming a second transparent electrode on the light absorption layer.
본 발명의 제4 실시예에 따른 태양전지의 제조방법은,Method for manufacturing a solar cell according to a fourth embodiment of the present invention,
메탈기판상에 제1 투명전극이 형성되는 단계; 상기 제1 투명전극상에 광흡수층이 형성되는 단계; 상기 광흡수층상에 금속 나노입자가 형성되는 단계; 상기 금속 나노입자 및 상기 광흡수층상에 제2 투명전극이 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Forming a first transparent electrode on the metal substrate; Forming a light absorption layer on the first transparent electrode; Forming metal nanoparticles on the light absorption layer; And forming a second transparent electrode on the metal nanoparticle and the light absorption layer.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지는 제1 투명전극과 광흡수층 사이에 금속 나노입자가 형성되어 제1 투명전극으로부터 1차 산란된 광을 2차 산란 및 흡수함으로써, 광흡수층에서의 광 경로를 최대한 길게 가이드하여 광전변환효율을 극대화할 수 있는 장점을 가진다.In the solar cell according to the exemplary embodiment of the present invention, the metal nanoparticles are formed between the first transparent electrode and the light absorbing layer to secondaryly scatter and absorb light scattered from the first transparent electrode, thereby providing an optical path in the light absorbing layer. By guiding as long as possible has the advantage that can maximize the photoelectric conversion efficiency.
또한, 본 발명의 금속 나노입자는 상기 제2 투명전극을 통해 반사되는 잉여광을 흡수하여 광흡수층의 광흡수율을 보다 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.In addition, the metal nanoparticles of the present invention have an advantage of absorbing the surplus light reflected through the second transparent electrode to further improve the light absorption of the light absorption layer.
또한, 본 발명의 금속 나노입자는 제1 투명전극과 광흡수층 사이에 형성되어 열화되는 문제를 방지할 수 있다.
In addition, the metal nanoparticles of the present invention can be prevented from being deteriorated by being formed between the first transparent electrode and the light absorption layer.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
2A to 2D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing a solar cell according to another embodiment of the present invention.
4A to 4C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a solar cell according to another embodiment of the present invention.
첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명하도록 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지는 투명기판(110) 상에 제1 투명전극(120)과, 상기 제1 투명전극(120) 상에 금속 나노입자(130)와, 상기 금속 나노입자(130) 및 제1 투명전극(120) 상에 광흡수층(140)과, 상기 광흡수층(140) 상에 제2 투명전극(150) 및 상기 제2 투명전극(150) 상에 금속층(160)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the solar cell according to the exemplary embodiment of the present invention includes a first
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지는 투명기판(110)의 하부방향으로 제1 투명전극(120), 금속 나노입자(130), 광흡수층(140) 및 제2 투명전극(150)이 형성되는 탑 다운(Top Down) 구조이다.In the solar cell according to the exemplary embodiment of the present invention, the first
태양전지는 제1 투명전극(120)에 복수의 개구부가 형성될 수 있다.In the solar cell, a plurality of openings may be formed in the first
또한, 상기 광흡수층(140)에는 복수의 개구부가 형성될 수 있다.In addition, a plurality of openings may be formed in the
상기 투명기판(110)은 투명한 유리 또는 투명한 플라스틱 재질이 사용될 수 있다.The
상기 제1 투명전극(120)은 태양광을 투과시키기 위해 ZnO, SnO2, ITO등의 투명 전도성 산화물(TCO: Transparent Conductive Oxide) 박막을 이용하여 단일 또는 복수 층으로 형성된다.The first
제1 투명전극(120)은 전극 기능을 가져 높은 전기 전도도를 구현하기 위해 소량의 불순물을 첨가할 수 있다.The first
제1 투명전극(120)은 요철형상으로 형성될 수 있다. 즉, 제1 투명전극(120)은 산과 골이 반복적으로 이루어진 요철형상의 패턴을 가진다.The first
상기 제1 투명전극(120)이 요철형상으로 형성되는 것은 입사된 광을 굴절시켜 광흡수율을 향상시키기 위함이다.The first
상기 금속 나노입자(130)는 입사된 빛이 특정 파장(380㎚~780㎚)에서 표면 플라즈몬 공명 현상을 발생시킨다.The
금속 나노입자(130)는 제1 투명전극(120)으로부터 1차 산란된 빛을 2차 산란 및 흡수하여 광전변환효율을 향상시키는 기능을 가진다.The
본 발명의 태양전지는 금속 나노입자(130)로부터 특정 파장대(380㎚~780㎚)에서 2차 산란 및 흡수되는 빛에 의해 광흡수층(140)에서 광의 경로가 길어지고, 상기 제2 투명전극(150)을 통해 반사되는 잉여광을 금속 나노입자(130)에서 다시 흡수하여 광전변환효율이 극대화될 수 있다.In the solar cell of the present invention, the path of light in the
금속 나노입자(130)는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 등으로 형성될 수 있다.The
금속 나노입자(130)는 화학기상증착법 또는 스퍼터링법을 이용한 증착공정을 통해 증착된 금속박막에 열처리 공정을 수행하여 자발적으로 형성될 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에서는 금속 나노입자(130)의 형성에 있어서, 금속박막을 증착하고 레이저 또는 열처리공정을 수행하여 형성하는 방법을 한정하여 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 나노입자가 형성된 콜로이드 용액을 스핀코팅(spin coating) 방법으로 형성하거나, 나노입자가 포함된 용액에 제1 투명전극(120)이 형성된 투명기판(110)을 담궜다가 빼는 디핑(dipping) 방법, 나노입자를 포함하는 용액을 뿌리는 스프레이 방법 등으로 형성될 수도 있다.In the embodiment of the present invention, in the formation of the
광흡수층(140)은 P형 실리콘층, I형 실리콘층 및 N형 실리콘층이 순차적으로 적층된 구조로 이루어질 수 있다.The
상기 광흡수층(140)은 제1 투명전극(120)과 마찬가지로 요철형상으로 형성될 수 있다.The
제2 투명전극(150)은 태양광을 투과시키기 위해 ZnO, SnO2, ITO등의 투명 전도성 산화물(TCO: Transparent Conductive Oxide) 박막을 이용하여 단일 또는 복수 층으로 형성된다.The second
제2 투명전극(150)은 전극 기능을 가져 높은 전기 전도도를 구현하기 위해 소량의 불순물을 첨가할 수 있다.The second
제2 투명전극(150)은 요철형상으로 형성될 수 있다. 즉, 제2 투명전극(150)은 상기 제1 투명전극(120) 및 광흡수층(140)과 동일하게 산과 골이 반복적으로 이루어진 요철형상의 패턴을 가진다.The second
상기 제2 투명전극(150) 상에는 금속층(160)이 형성된다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지는 제1 투명전극(120)과 광흡수층(140) 사이에 금속 나노입자(130)가 형성되어 제1 투명전극(120)으로부터 1차 산란된 광을 2차 산란 및 흡수함으로써, 광흡수층(140)에서의 광 경로를 최대한 길게 가이드하여 광전변환효율을 극대화할 수 있는 장점을 가진다.In the solar cell according to the exemplary embodiment of the present invention, the
또한, 본 발명의 금속 나노입자(130)는 상기 제2 투명전극(150)을 통해 반사되는 잉여광을 흡수하여 광흡수층(140)의 광흡수율을 보다 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.In addition, the
또한, 본 발명의 금속 나노입자(130)는 제1 투명전극(120)과 광흡수층(140) 사이에 형성되어 열화되는 문제를 방지할 수 있다.In addition, the
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 단면도이다.2A to 2D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 태양전지는 투명기판(110) 상에 요철구조의 제1 투명전극(120)이 형성되고, 상기 제1 투명전극(120) 상에 금속박막(121)이 형성된다.Referring to FIG. 2A, in the solar cell of the present invention, a first
상기 제1 투명전극(120)은 ZnO, SnO2, ITO 등의 투명 도전성 산화물(TCO) 박막을 이용하여 단일 또는 복수층으로 증착될 수 있다.The first
금속박막(121)은 화학기상증착법 또는 스퍼터링법을 이용한 증착공정을 통해 증착될 수 있다.The metal
도 2b를 참조하면, 금속박막(121)이 형성된 투명기판(110) 상에 레이저 또는 열처리 공정을 통해 금속 나노입자(130)를 자발적으로 형성시킨다.Referring to FIG. 2B, the
금속 나노입자(130)는 요철구조의 제1 투명전극(120) 표면에 형성된다.The
도 2c를 참조하면, 금속 나노입자(130) 및 제1 투명전극(120) 상에 화학기상증착법 또는 스퍼터링법을 이용한 증착공정에 의해 광흡수층(140)이 형성된다.Referring to FIG. 2C, the
광흡수층(140)은 상하에 요철구조를 가질 수 있으며, P형 실리콘층, I형 실리콘층 및 N형 실리콘층이 순차적으로 증착될 수 있다.The
도 2d를 참조하면, 광흠수층(140) 상에 제2 투명전극(150) 및 금속층(160)이 순차적으로 형성된다.Referring to FIG. 2D, the second
상기 제2 투명전극(150)은 ZnO, SnO2, ITO 등의 투명 도전성 산화물(TCO) 박막을 이용하여 단일 또는 복수층으로 증착될 수 있다.The second
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지는 제1 투명전극(120)과 광흡수층(140) 사이에 금속 나노입자(130)가 형성되어 제1 투명전극(120)으로부터 1차 산란된 광을 2차 산란 및 흡수함으로써, 광흡수층(140)에서의 광 경로를 최대한 길게 가이드하여 광전변환효율을 극대화할 수 있는 장점을 가진다.In the solar cell according to the exemplary embodiment of the present invention, the
또한, 본 발명의 금속 나노입자(130)는 상기 제2 투명전극(150)을 통해 반사되는 잉여광을 다시 흡수하여 광흡수층(140)의 광흡수율을 보다 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.In addition, the
또한, 본 발명의 금속 나노입자(130)는 제1 투명전극(120)과 광흡수층(140) 사이에 형성되어 열화되는 문제를 방지할 수 있다.In addition, the
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a solar cell according to another embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지는 메탈기판(210) 상에 제1 투명전극(220)과, 상기 제1 투명전극(220) 상에 광흡수층(240)과, 상기 광흡수층(240) 상에 금속 나노입자(230)와, 상기 금속 나노입자(230) 및 광흡수층(240) 상에 제2 투명전극(250)을 포함한다.As shown in FIG. 3, the solar cell according to another embodiment of the present invention includes a first
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지는 메탈기판(210)의 상부방향으로 제1 투명전극(220), 광흡수층(240), 금속 나노입자(230) 및 제2 투명전극(250)이 순차적으로 형성되는 바텀 업(Bottom up) 구조이다.In the solar cell according to the exemplary embodiment of the present invention, the first
태양전지는 제1 투명전극(220)에 복수의 개구부가 형성될 수 있다.In the solar cell, a plurality of openings may be formed in the first
또한, 상기 광흡수층(240)에는 복수의 개구부가 형성될 수 있다.In addition, a plurality of openings may be formed in the
상기 제1 투명전극(220)은 태양광을 투과시키기 위해 ZnO, SnO2, ITO등의 투명 전도성 산화물(TCO: Transparent Conductive Oxide) 박막을 이용하여 단일 또는 복수 층으로 형성된다.The first
제1 투명전극(220)은 전극 기능을 가져 높은 전기 전도도를 구현하기 위해 소량의 불순물을 첨가할 수 있다.The first
제1 투명전극(220)은 요철형상으로 형성될 수 있다. 즉, 제1 투명전극(220)은 산과 골이 반복적으로 이루어진 요철형상의 패턴을 가진다.The first
상기 제1 투명전극(220)이 요철형상으로 형성되는 것은 입사된 광을 굴절시켜 광흡수율을 향상시키기 위함이다.The first
광흡수층(240)은 P형 실리콘층, I형 실리콘층 및 N형 실리콘층이 순차적으로 적층된 구조로 이루어질 수 있다.The
상기 광흡수층(240)은 제1 투명전극(220)과 마찬가지로 요철형상으로 형성될 수 있다.The
상기 광흡수층(240) 상에 형성된 금속 나노입자(230)는 입사된 빛이 특정 파장(380㎚~780㎚)에서 표면 플라즈몬 공명 현상을 발생시킨다.The
금속 나노입자(230)는 제2 투명전극(250)으로부터 1차 산란된 빛을 2차 산란 및 흡수하여 광전변환효율을 향상시키는 기능을 가진다.The
본 발명의 태양전지는 금속 나노입자(230)로부터 특정 파장대(380㎚~780㎚)에서 2차 산란 및 흡수되는 빛에 의해 광흡수층(240)에서 광의 경로가 길어지고, 상기 제1 투명전극(220)을 통해 반사되는 잉여광을 금속 나노입자(230)에서 흡수하여 광전변환효율이 극대화될 수 있다.In the solar cell of the present invention, the path of light in the
금속 나노입자(230)는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 등으로 형성될 수 있다.The
금속 나노입자(230)는 화학기상증착법 또는 스퍼터링법을 이용한 증착공정을 통해 증착된 금속박막에 열처리 공정을 수행하여 자발적으로 형성될 수 있다.The
본 발명의 다른 실시예에서는 금속 나노입자(230)의 형성에 있어서, 금속박막을 증착하고 레이저 또는 열처리공정을 수행하여 형성하는 방법을 한정하여 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 나노입자가 형성된 콜로이드 용액을 스핀코팅(spin coating) 방법으로 형성하거나, 나노입자가 포함된 용액에 제1 투명전극(220) 및 광흡수층(240)이 형성된 메탈기판(210)을 담궜다가 빼는 디핑(dipping) 방법, 나노입자를 포함하는 용액을 뿌리는 스프레이 방법 등으로 형성될 수도 있다.In another embodiment of the present invention, in the formation of the
제2 투명전극(250)은 태양광을 투과시키기 위해 ZnO, SnO2, ITO등의 투명 전도성 산화물(TCO: Transparent Conductive Oxide) 박막을 이용하여 단일 또는 복수 층으로 형성된다.The second
제2 투명전극(250)은 전극 기능을 가져 높은 전기 전도도를 구현하기 위해 소량의 불순물을 첨가할 수 있다.The second
제2 투명전극(250)은 요철형상으로 형성될 수 있다. 즉, 제2 투명전극(250)은 상기 제1 투명전극(220) 및 광흡수층(240)과 동일하게 산과 골이 반복적으로 이루어진 요철형상의 패턴을 가진다.The second
본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지는 메탈기판(210) 상에 형성된 광흡수층(240)과 제2 투명전극(250) 사이에 금속 나노입자(230)가 형성되어 제2 투명전극(250)으로부터 1차 산란된 광을 2차 산란 및 흡수함으로써, 광흡수층(240)에서의 광 경로를 최대한 길게 가이드하여 광전변환효율을 극대화할 수 있는 장점을 가진다.In the solar cell according to another embodiment of the present invention, the
또한, 본 발명의 금속 나노입자(230)는 상기 제1 투명전극(220)을 통해 반사되는 잉여광을 다시 흡수하여 광흡수층(240)의 광흡수율을 보다 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.In addition, the
또한, 본 발명의 금속 나노입자(230)는 광흡수층(240)과 제2 투명전극(250) 사이에 형성되어 열화되는 문제를 방지할 수 있다.In addition, the
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 도시한 단면도이다.4A to 4C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a solar cell according to another embodiment of the present invention.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 태양전지는 메탈기판(210) 상에 요철구조의 제1 투명전극(220)이 형성된다.Referring to FIG. 4A, in the solar cell of the present invention, a first
상기 제1 투명전극(220)은 ZnO, SnO2, ITO 등의 투명 도전성 산화물(TCO) 박막을 이용하여 단일 또는 복수층으로 증착될 수 있다.The first
도 4b를 참조하면, 상기 제1 투명전극(220) 상에 화학기상증착법 또는 스퍼터링법을 이용한 증착공정에 의해 광흡수층(240)이 형성되고, 상기 광흡수층(240) 상에 금속박막(221)이 형성된다.Referring to FIG. 4B, a
광흡수층(240)은 상하에 요철구조를 가질 수 있으며, P형 실리콘층, I형 실리콘층 및 N형 실리콘층이 순차적으로 증착될 수 있다.The
금속박막(221)은 화학기상증착법 또는 스퍼터링법을 이용한 증착공정을 통해 증착될 수 있다.The metal
도 4c를 참조하면 메탈기판(210) 상에 레이저 또는 열처리 공정을 통해 금속 나노입자(230)를 광흡수층(240) 상에 자발적으로 형성시킨다.Referring to FIG. 4C, the
금속 나노입자(230)는 요철구조의 광흡수층(240) 표면에 형성된다.The
또한, 상기 금속 나노입자(230) 및 광흡수층(240) 상에는 제2 투명전극(250)이 형성된다.In addition, a second
상기 제2 투명전극(250)은 ZnO, SnO2, ITO 등의 투명 도전성 산화물(TCO) 박막을 이용하여 단일 또는 복수층으로 증착될 수 있다.The second
본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지는 메탈기판(210) 상에 형성된 광흡수층(240)과 제2 투명전극(250) 사이에 금속 나노입자(230)가 형성되어 제2 투명전극(250)으로부터 1차 산란된 광을 2차 산란 및 흡수함으로써, 광흡수층(240)에서의 광 경로를 최대한 길게 가이드하여 광전변환효율을 극대화할 수 있는 장점을 가진다.In the solar cell according to another embodiment of the present invention, the
또한, 본 발명의 금속 나노입자(230)는 상기 제1 투명전극(220)을 통해 반사되는 잉여광을 다시 흡수하여 광흡수층(240)의 광흡수율을 보다 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.In addition, the
또한, 본 발명의 금속 나노입자(230)는 광흡수층(240)과 제2 투명전극(250) 사이에 형성되어 열화되는 문제를 방지할 수 있다.In addition, the
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.
110: 투명기판 120, 220: 제1 투명전극
130, 230: 금속 나노입자 140, 240: 광흡수층
150, 250: 제2 투명전극 210: 메탈기판110:
130, 230:
150 and 250: second transparent electrode 210: metal substrate
Claims (20)
상기 투명기판상에 패터닝된 제1 투명전극;
상기 제1 투명전극 상에 형성된 금속 나노입자;
상기 금속 나노입자 및 상기 제1 투명전극 상에 형성된 광흡수층; 및
상기 광흡수층 상에 형성된 제2 투명전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.Transparent substrate;
A first transparent electrode patterned on the transparent substrate;
Metal nanoparticles formed on the first transparent electrode;
A light absorption layer formed on the metal nanoparticles and the first transparent electrode; And
A solar cell comprising a second transparent electrode formed on the light absorption layer.
상기 제1 투명전극, 상기 광흡수층 및 상기 제2 투명전극은 산과 골을 가지는 요철구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지.The method according to claim 1,
The first transparent electrode, the light absorption layer and the second transparent electrode is a solar cell, characterized in that the concave-convex structure having a valley and acid.
상기 금속 나노입자는 380㎚~780㎚의 빛 파장대에서 표면 플라즈몬 공명 현상을 발생시키는 것을 특징으로 하는 태양전지.The method according to claim 1,
The metal nanoparticle is a solar cell, characterized in that to generate a surface plasmon resonance phenomenon in the light wavelength range of 380nm ~ 780nm.
상기 금속 나노입자는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)의 단일 금속 또는 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지.The method according to claim 1,
The metal nanoparticle is a solar cell, characterized in that formed of a single metal or alloy of gold (Au), silver (Ag), copper (Cu) and aluminum (Al).
상기 제1 투명전극상에 금속 나노입자가 형성되는 단계;
상기 금속 나노입자상에 광흡수층이 형성되는 단계; 및
상기 광흡수층상에 제2 투명전극이 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.Forming a first transparent electrode on the transparent substrate;
Forming metal nanoparticles on the first transparent electrode;
Forming a light absorption layer on the metal nanoparticles; And
And a second transparent electrode formed on the light absorption layer.
상기 금속 나노입자는 상기 제1 투명전극상에 금속박막을 증착하고, 레이저 또는 열처리를 통해 자발적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.6. The method of claim 5,
The metal nanoparticles are a method of manufacturing a solar cell, characterized in that the metal thin film is deposited on the first transparent electrode, spontaneously formed by laser or heat treatment.
상기 금속 나노입자는 스핀코팅 방법, 디핑 방법, 스프레이 방법 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.6. The method of claim 5,
The metal nanoparticle is a solar cell manufacturing method, characterized in that formed by any one of a spin coating method, a dipping method, a spray method.
상기 제1 투명전극, 상기 광흡수층 및 상기 제2 투명전극은 산과 골을 가지는 요철구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.6. The method of claim 5,
The first transparent electrode, the light absorbing layer and the second transparent electrode is a manufacturing method of a solar cell, characterized in that the concave-convex structure having acid and valleys.
상기 금속 나노입자는 380㎚~780㎚의 빛 파장대에서 표면 플라즈몬 공명 현상을 발생시키는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.6. The method of claim 5,
The metal nanoparticles of the solar cell manufacturing method characterized in that to generate a surface plasmon resonance phenomenon in the light wavelength range of 380nm ~ 780nm.
상기 금속 나노입자는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)의 단일 금속 또는 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.6. The method of claim 5,
The metal nanoparticle is a method of manufacturing a solar cell, characterized in that formed of a single metal or alloy of gold (Au), silver (Ag), copper (Cu) and aluminum (Al).
상기 메탈기판상에 패터닝된 제1 투명전극;
상기 제1 투명전극상에 형성된 광흡수층;
상기 광흡수층상에 형성된 금속 나노입자; 및
상기 금속 나노입자 및 상기 광흡수층 상에 형성된 제2 투명전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.Metal substrate;
A first transparent electrode patterned on the metal substrate;
A light absorption layer formed on the first transparent electrode;
Metal nanoparticles formed on the light absorption layer; And
And a second transparent electrode formed on the metal nanoparticle and the light absorption layer.
상기 제1 투명전극, 상기 광흡수층 및 상기 제2 투명전극은 산과 골을 가지는 요철구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지.The method of claim 11, wherein
The first transparent electrode, the light absorption layer and the second transparent electrode is a solar cell, characterized in that the concave-convex structure having a valley and acid.
상기 금속 나노입자는 380㎚~780㎚의 빛 파장대에서 표면 플라즈몬 공명 현상을 발생시키는 것을 특징으로 하는 태양전지.The method of claim 11, wherein
The metal nanoparticle is a solar cell, characterized in that to generate a surface plasmon resonance phenomenon in the light wavelength range of 380nm ~ 780nm.
상기 금속 나노입자는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)의 단일 금속 또는 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지.The method of claim 11, wherein
The metal nanoparticle is a solar cell, characterized in that formed of a single metal or alloy of gold (Au), silver (Ag), copper (Cu) and aluminum (Al).
상기 제1 투명전극상에 광흡수층이 형성되는 단계;
상기 광흡수층상에 금속 나노입자가 형성되는 단계; 및
상기 금속 나노입자 및 상기 광흡수층상에 제2 투명전극이 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.Forming a first transparent electrode on the metal substrate;
Forming a light absorption layer on the first transparent electrode;
Forming metal nanoparticles on the light absorption layer; And
And forming a second transparent electrode on the metal nanoparticle and the light absorption layer.
상기 금속 나노입자는 상기 광흡수층에 금속박막을 증착하고, 레이저 또는 열처리를 통해 자발적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.The method of claim 15,
The metal nanoparticles are a method of manufacturing a solar cell, characterized in that the metal thin film is deposited on the light absorption layer, spontaneously formed by laser or heat treatment.
상기 금속 나노입자는 스핀코팅 방법, 디핑 방법, 스프레이 방법 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.The method of claim 15,
The metal nanoparticle is a solar cell manufacturing method, characterized in that formed by any one of a spin coating method, a dipping method, a spray method.
상기 제1 투명전극, 상기 광흡수층 및 상기 제2 투명전극은 산과 골을 가지는 요철구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.The method of claim 15,
The first transparent electrode, the light absorbing layer and the second transparent electrode is a manufacturing method of a solar cell, characterized in that the concave-convex structure having acid and valleys.
상기 금속 나노입자는 380㎚~780㎚의 빛 파장대에서 표면 플라즈몬 공명 현상을 발생시키는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.The method of claim 15,
The metal nanoparticles of the solar cell manufacturing method characterized in that to generate a surface plasmon resonance phenomenon in the light wavelength range of 380nm ~ 780nm.
상기 금속 나노입자는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)의 단일 금속 또는 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
The method of claim 15,
The metal nanoparticle is a method of manufacturing a solar cell, characterized in that formed of a single metal or alloy of gold (Au), silver (Ag), copper (Cu) and aluminum (Al).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100137134A KR20120075099A (en) | 2010-12-28 | 2010-12-28 | Solar cell and fabricating method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100137134A KR20120075099A (en) | 2010-12-28 | 2010-12-28 | Solar cell and fabricating method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120075099A true KR20120075099A (en) | 2012-07-06 |
Family
ID=46709138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100137134A KR20120075099A (en) | 2010-12-28 | 2010-12-28 | Solar cell and fabricating method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20120075099A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101537365B1 (en) * | 2014-09-05 | 2015-07-22 | 충남대학교산학협력단 | Solar cell and method for fabricating the same |
| KR101540773B1 (en) * | 2013-07-29 | 2015-07-31 | 한국생산기술연구원 | Method of forming metal nano particle and method of manufacturing solar cell using the same |
| US10263205B2 (en) | 2012-11-20 | 2019-04-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Organic solar cell and manufacturing method thereof |
-
2010
- 2010-12-28 KR KR1020100137134A patent/KR20120075099A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10263205B2 (en) | 2012-11-20 | 2019-04-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Organic solar cell and manufacturing method thereof |
| KR101540773B1 (en) * | 2013-07-29 | 2015-07-31 | 한국생산기술연구원 | Method of forming metal nano particle and method of manufacturing solar cell using the same |
| KR101537365B1 (en) * | 2014-09-05 | 2015-07-22 | 충남대학교산학협력단 | Solar cell and method for fabricating the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9450116B2 (en) | Thin film solar cell and manufacturing method therefor | |
| TWI402992B (en) | Solar cell and method for fabricating the same | |
| KR101164326B1 (en) | Silicon thin film solar cells using periodic or random metal nanoparticle layer and fabrication method thereof | |
| KR101103894B1 (en) | Solar cell and method of fabricating the same | |
| KR20120075099A (en) | Solar cell and fabricating method thereof | |
| KR101210046B1 (en) | Solar cell and method of fabricating the same | |
| TW201508935A (en) | Photovoltaic device and method of forming a photovoltaic device | |
| KR101190197B1 (en) | Solar cells using substrate integrated with antireflection nano structure and method for fabricating the same | |
| US20150179843A1 (en) | Photovoltaic device | |
| KR20120060185A (en) | Solar cells using substrate integrated with antireflection nano structure and method for fabricating the same | |
| KR101273059B1 (en) | Solar cell and method of fabricating the same | |
| KR101241332B1 (en) | A Solar Cell and A Manufacturing Method thereof | |
| JP5947315B2 (en) | Solar cell | |
| KR20120036115A (en) | Flexible solar cell and method of fabricating the same | |
| US9306092B2 (en) | Solar cell and method of fabricating the same | |
| TWI405347B (en) | Cigs solar cell | |
| KR20130070461A (en) | Solar cell and method of fabricating the same | |
| KR101628957B1 (en) | Patterned grid electrode and thin film solar cell using the same, and a method of manufacturing them | |
| KR101116857B1 (en) | Solar cell and method of fabricating the same | |
| US20150200326A1 (en) | Method and apparatus for increasing efficiency of thin film photovoltaic cell | |
| TWI387117B (en) | Solar cell devices and fabrication methods thereof | |
| JP2017152574A (en) | Photoelectric conversion film and photoelectric conversion device | |
| KR101349596B1 (en) | Solar cell and method of fabricating the same | |
| KR101550915B1 (en) | Solar Cell and Method for Manufacturing thereof | |
| KR101262583B1 (en) | Solar cell apparatus and method of fabricating the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |