KR20120087657A - 태양 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 태양 전지는 상부 기판 및 하부 기판과, 상기 하부 기판 상의 일정 영역에 형성된 반도체 층과, 상기 하부 기판 상에 돌출 형성된 제1 패턴을 포함한다.
상기와 같은 발명은 상부 기판과 하부 기판 사이에 다양한 패턴을 형성함으로써, 상부 기판 및 하부 기판 사이에 마련된 접착 부재와의 접착 면적을 높여 상부 기판과 하부 기판 사이의 밀착력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

태양 전지{SOLAR CELL}
실시예는 태양 전지에 관한 것이다.
일반적으로, 태양 전지는 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 역할을 하며, 이러한 태양전지는 최근 에너지의 수요가 증가함에 따라 상업적으로 널리 이용되고 있다.
종래 태양 전지는 하부 기판 상에 이면 전극층, 광 흡수층 및 투명 전극층 및 상부 기판이 순차적으로 적층 형성되며, 최상단에 상부 기판을 일자 형태로 밀착시켜 태양 전지를 형성한다.
하지만, 상부 기판과 하부 기판 사이에는 별도의 접착 부재 하나만 구비되기 때문에 밀착력에 한계가 있으며, 수분 침투에 대한 신뢰도가 떨어지는 문제점이 발생된다.
실시예는 상부 기판과 하부 기판 사이의 밀착력을 향상시키는 동시에 수분 침투에 대한 신뢰도를 향상시키기 위한 태양 전지를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
일 실시예에 따른 태양 전지는 상부 기판 및 하부 기판과, 상기 하부 기판 상의 일정 영역에 형성된 반도체 층과, 상기 하부 기판 상에 돌출 형성된 제1 패턴을 포함한다.
실시예에 따른 태양 전지는 상부 기판과 하부 기판 사이에 다양한 패턴을 형성함으로써, 상부 기판 및 하부 기판 사이에 마련된 접착 부재와의 접착 면적을 높여 상부 기판과 하부 기판 사이의 밀착력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 실시예에 따른 태양 전지는 패턴의 형상을 다양하게 변경하여 수분 침투 경로를 더욱 길게 형성시킴으로써, 수분 침투에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 태양 전지를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 패턴이 형성된 하부 기판을 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 기판에 형성된 반도체 층을 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 기판에 형성된 패턴을 나타낸 부분 단면도, 및
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 패턴이 형성된 하부 기판의 변형 예를 나타낸 단면도.
실시 예의 설명에 있어서, 각 패널, 배선, 전지, 장치, 면 또는 패턴 등이 각 패턴, 배선, 전지, 면 또는 패턴 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 태양 전지를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 패턴이 형성된 하부 기판을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 기판에 형성된 반도체 층을 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 기판에 형성된 패턴을 나타낸 부분 단면도이고, 도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 패턴이 형성된 하부 기판의 변형 예를 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 상부 기판(100) 및 하부 기판(200)과, 상기 하부 기판(200) 상의 일정 영역에 형성된 반도체 층(300)과, 상기 반도체 층(300)이 형성되지 않은 영역의 하부 기판(100) 상에 형성된 제1 패턴(400)을 포함한다. 여기서, 제1 패턴(400)과 대응되는 상부 기판(100)에는 제2 패턴(500)이 더 형성될 수 있다.
상부 기판(100) 및 하부 기판(200)은 상하로 대향 마련되어 사각의 플레이트 형상으로 형성되며, 투명한 재질의 유리로 형성될 수 있다. 이러한 상부 기판(100) 및 하부 기판(200)은 리지드(Rigid)하거나 플렉서블(Flexible)할 수 있으며, 특히, 하부 기판(200)은 제조 공정 중 전력 효율을 높이기 위해 나트륨 성분이 포함된 소다 라임 글래스(Soda Lime Glass) 기판이 사용되는 것이 바람직하다.
상부 기판(100) 및 하부 기판(200)으로 유리 기판 이외에 PET(Polyethylene Terephthalate), PEN(Polyethylenenaphthelate), PP(Polypropylene), TAC(Tri Acethl Cellulose)와 같은 플라스틱 또는 금속 재질의 기판이 사용될 수 있다. 물론, 상부 기판(100) 및 하부 기판(200)은 서로 다른 재질의 기판으로 형성될 수 있다.
상부 기판(100)과 하부 기판(200) 사이에는 반도체 층(300)이 형성되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 반도체 층(300)은 하부 기판(200) 상의 중심 영역에 다수의 층이 적층되어 형성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 층(300)은 이면 전극층(320), 광 흡수층(330), 투명 전극층(360)으로 이루어지며, 광 흡수층(330)과 투명 전극층(360) 사이에는 제1 버퍼층(340) 및 제2 버퍼층(350)이 더 형성될 수 있다.
이면 전극층(320)은 하부 기판(200) 상의 중심 영역에 형성되며, n형 전극 기능 역할을 수행한다. 이면 전극층(320)으로는 몰리브덴(Mo)이 사용될 수 있으며, 몰리브덴 외에 전도성 재질인 니켈(Ni), 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 및 구리(Cu) 중 어느 하나로 형성될 수 있으며, 동종 또는 이종 금속을 이용하여 두 개 이상의 층을 이루도록 형성될 수도 있다.
이면 전극층(320) 상에는 광 흡수층(330)이 형성되며, 광 흡수층(330)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족계 화합물을 포함하며, CIGS, CIS, CGS, CdTe 중 적어도 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다.
예컨대, 광 흡수층(330)은 CdTe, CuInSe2, Cu(In,Ga)Se2, Cu(In,Ga)(Se,S)2, Ag(InGa)Se2, Cu(In,Al)Se2, CuGaSe2로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 물질로 이루어질 수 있다.
상기 광 흡수층(330)의 상부에는 제1 버퍼층(340) 및 제2 버퍼층(350)이 순차적으로 형성된다. 제1 버퍼층(340)은 황화 카드뮴(CdS)을 포함하는 물질로 형성될 수 있으며, 에너지 밴드갭은 이면 전극층(320)과 투명 전극층(360)의 중간 정도 크기인 약 1.9eV 내지 약 2.3eV일 수 있다. 이러한 제1 버퍼층(340)은 2개 이상의 층으로 형성될 수 있다.
제2 버퍼층(350)은 산화아연(ZnO) 재질로 고저항성을 가지도록 형성되며, 이러한 제2 버퍼층(350)은 투명 전극층(360)과의 절연 및 충격 데미지를 방지할 수 있다.
상기 제2 버퍼층(350) 상에는 투명 전극층(360)이 형성된다. 투명 전극층(360)은 투명한 형태의 도전성 재질로 형성되며, 알루미늄이 도핑된 산화 아연인 AZO(ZnO:Al) 재질로 형성될 수 있다. 물론, 투명 전극층(360)으로 AZO 이외에도 광 투과율과 전기전도성이 높은 물질인 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2), 산화인듐주석(ITO) 중 어느 하나의 물질을 포함하여 형성될 수 있다.
상기에서는 반도체 층(300)을 하나의 셀을 이루도록 형성하였으나, 이에 한정되지 않으며 다수의 셀로 분리하여 형성할 수 있다.
도 1로 돌아가서, 반도체 층(300)이 형성된 하부 기판(200)과 상부 기판(100) 사이에는 하부 기판(200)과 상부 기판(100) 사이를 밀폐시키기 위해 접착 부재(600)가 마련될 수 있다. 접착 부재(600)로는 필름 또는 액상 형태의 접착 물질일 수 있다.
상기 하부 기판(200) 상에는 본 발명에 따른 제1 패턴(400)이 형성된다. 제1 패턴(400)은 하부 기판(100)의 가장자리를 따라 형성되어 있으며, 구체적으로는 하부 기판(200) 상에 형성된 반도체 층(300)과 간섭되지 않는 하부 기판(200)의 가장자리를 따라 형성된다. 이와 함께, 하부 기판(200)에 형성된 제1 패턴(400)과 대응되는 상부 기판(100)의 일 영역에는 제2 패턴(500)이 형성된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제1 패턴(400)은 단면이 사각 형상으로 형성되며, 하부 기판(200)으로부터 상부로 돌출되도록 형성될 수 있다. 여기서, 제1 패턴(400)의 높이(T1)는 상부 기판(100)과 하부 기판(200) 사이 높이(T2)의 1/2 이상으로 형성될 수 있다. 이와 마찬가지로 제2 패턴(500)은 상부 기판(100)으로부터 하부로 돌출되어 형성되며, 제2 패턴의 높이는 제1 패턴의 높이와 대응되도록 형성될 있다.
상기와 같이 하부 기판(200)에 형성된 제1 패턴(400)과 상부 기판(100)에 형성된 제2 패턴(500)은 기판의 중심 영역을 향해 교대로 형성될 수 있으며, 이로 인해 제1 패턴(400) 및 제2 패턴(500)은 접착 부재(600)와의 접착 면적의 확대 및 수분 침투 경로가 길어지게 된다.
이로부터 제1 패턴(400) 및 제2 패턴(500)은 상부 기판(100)과 하부 기판(200) 사이의 밀착력을 더욱 긴밀하게 유지시킬 수 있으며, 상부 기판(100)과 하부 기판(200) 사이로 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있다.
상기에서는 제1 패턴(400) 및 제2 패턴(500)을 서로 교차시켜 형성하였지만, 이에 한정되지 않으며, 다양하게 배치할 수 있다. 또한, 상기에서는 제1 패턴(400) 및 제2 패턴(500)의 높이를 동일하게 표시하였으나, 이에 한정되지 않고 서로 다른 높이를 가지도록 형성될 수 있다.
상기에서는 제1 패턴(400) 및 제2 패턴(200)의 단면을 사각 형상으로 형성하였지만, 이에 한정되지 않고, 도 5 내지 도 7과 같이 형성될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지는 서로 대향하도록 상부 기판(100) 및 하부 기판(200)이 마련되며, 하부 기판(200) 상에는 다수의 층으로 이루어진 반도체 층(300)이 형성된다.
상기 하부 기판(200)에 형성된 반도체 층(300)에 간섭되지 않도록 하부 기판(200)의 가장 자리에는 제1 패턴(400)이 형성되며, 제1 패턴(400)은 단면이 삼각 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 제1 패턴(400)의 높이는 상부 기판(100)과 하부 기판(200) 사이의 높이의 1/2 이상으로 형성될 수 있으며, 물론, 제1 패턴(400)의 높이는 이에 한정되지 않는다.
이와 함께, 제2 패턴(500)은 상부 기판(100) 상에 제1 패턴(400)과 대응되는 형상으로 형성되며, 제1 패턴(400)과 교차 배치될 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 하부 기판(200) 상에 형성된 제1 패턴(400)과 상부 기판(100) 상에 형성된 제2 패턴(500)은 서로 교차되도록 형성되며, 단면은 다각 예컨대, 사다리 꼴 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 하부 기판(200) 상에 형성된 제1 패턴(400)과 상부 기판(100) 상에 형성된 제2 패턴(500)은 서로 교차되도록 형성되며, 단면이 반구 형상으로 형성될 수 있다. 물론, 이에 한정되지 않고 타원 형상으로 형성될 수도 있다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 패턴(400) 및 제2 패턴(500)의 형상의 변경은 상부 기판(100)과 하부 기판(200)을 밀착 접착시키는 접착 부재(600)와의 접착 면적을 더욱 넓게 확대시킬 수 있으며, 수분 침투 경로도 더욱 길게 형성할 수 있다.
이로부터 제1 패턴(400) 및 제2 패턴(500)의 형상 변경 및 배치 구조는 상부 기판(100)과 하부 기판(200) 과의 접착력 증대 및 수분 침투 신뢰성에 상당한 효과를 이룰 수 있다.
상기에서는 제1 패턴(400) 및 제2 패턴(500)의 형상을 다양한 실시예를 통해 설명하였지만, 형상 이외에도 다양한 배치 구조도 본 발명이 이루고자 하는 범위 내에 있음은 물론이다.
또한, 상기에서는 상부 기판 및 하부 기판 모두에 패턴을 형성하였지만, 이에 한정되지 않고 상부 기판 또는 하부 기판의 어느 하나에만 형성될 수 있음은 물론이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 상부 기판 200: 하부 기판
300: 반도체층 320: 이면 전극층
330: 광 흡수층 360: 투명 전극층
400: 제1 패턴 500: 제2 패턴

Claims (6)

  1. 상부 기판 및 하부 기판;
    상기 하부 기판 상의 일정 영역에 형성된 반도체 층;
    상기 하부 기판 상에 돌출 형성된 제1 패턴;
    를 포함하는 태양 전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 패턴은 반도체 층이 형성되지 않은 하부 기판 상의 가장 자리 영역을 따라 형성된 태양 전지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 패턴의 높이는 상부 기판 및 하부 기판 사이 높이의 1/2 이상으로 형성되는 태양 전지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 패턴은 다각, 반구, 타원 중 어느 하나를 포함하는 형상인 태양 전지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 패턴이 형성된 하부 기판 영역에 대응되는 상부 기판에는 제2 패턴이 더 형성된 태양 전지.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 패턴 및 제2 패턴은 기판의 중심 영역을 향해 교대로 형성된 태양 전지.
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