KR20120116775A - 폴리머 분산 액정을 이용한 태양 전지 - Google Patents
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Abstract
태양전지가 개시된다. 개시된 태양전지는 입사되는 태양광을 산란시켜 투과시킴으로써 태양광의 진행 경로를 증가시키는 것으로, 제1 및 제2 전극 중 적어도 하나의 전극 상에 마련되는 폴리머 분산 액정층을 구비한다.
Description
태양전지에 관한 것으로, 상세하게는 폴리머 분산 액정을 이용한 태양 전지에 관한 것이다.
태양전지는 태양광의 에너지를 전기에너지로 바꾸는 소자로서, p형 반도체 물질과 n형 반도체 물질을 이용해 전기에너지를 발생시킨다. 태양전지에 태양광을 비추게 되면 n형 및 p형 반도체 물질에서 전자들(electrons)과 정공들(holes)이 발생하게 되고, 이렇게 발생된 전자들과 정공들은 n형 및 p형 전극들로 이동하게 된다. 따라서, 이 태양전지에 연결된 부하에는 전류가 흐르게 된다. 이러한 태양전지는 에너지 문제 해결 뿐만아니라 환경 오염의 억제에도 중요한 역할을 하기 때문에 고효율의 태양전지에 대한 연구가 많이 진행되고 있다.
박막형 태양전지는 대략 수 마이크론 이하의 두께를 가지는 반도체 물질을 이용하여 전기에너지를 발생시킨다. 이러한 박막형 태양전지는 그 두께가 감소하게 되면 암전류(dark current) 및 캐리어 재결합(carrier recombination)이 감소한다는 점에서는 태양전지의 효율이 증가할 수 있지만, 반도체 물질의 두께가 얇아짐에 따라 태양전지가 태양광을 충분히 흡수하기 못한다는 점에서는 태양전지의 효율이 감소할 수 있다. 따라서, 태양전지의 효율을 향상시키기 위해 태양전지의 두께를 얇게 하면서도 태양광의 흡수를 향상시킬 수 방안들이 연구되고 있다. 태양광의 흡수를 향상시키는 방안으로서 광결정(photonic crystal)이나 나노입자와 같은 산란체를 이용하여 광산란(light scattering)을 유도함으로써 태양전지내에서 태양광의 진행경로를 증가시키는 방안이 있다. 그러나, 이러한 광결정이나 나노입자들을 이용한 태양전지는 그 제작 공정이 복잡하여 태양전지의 가격을 높일 수 있다.
본 발명의 적어도 일 실시예는 폴리머 분산 액정을 이용한 태양 전지를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 있어서,
서로 이격되게 마련되는 제1 및 제2 전극;
상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 마련되는 반도체층; 및
상기 제1 및 제2 전극 중 적어도 하나의 전극 상에 마련되는 것으로, 폴리머 및 액정을 포함하는 폴리머 분산 액정(PDLC; polymer dispersed liquid crystal)층;을 구비하는 태양전지가 제공된다.
태양광이 입사되는 상기 폴리머 분산 액정층 상에는 반사 방지막(anti-reflection film)이 코팅될 수 있다.
상기 폴리머 분산 액정층은 파장 변환 물질(wavelength conversion materials)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 광파장 변환물질로는 예를 들면, 양자점(quantum dot) 또는 형광체 염료(fluorescent dye) 등이 사용될 수 있다.
상기 반도체층은 p형 반도체층 및 n형 반도체층을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 있어서,
서로 이격되게 마련되는 제1 및 제2 전극;
상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 마련되는 반도체층; 및
상기 제1 전극 상에 마련되는 것으로, 폴리머 및 액정을 포함하는 제1 폴리머 분산 액정(PDLC)층;을 구비하는 태양전지가 제공된다.
상기 제1 전극은 광투과성 물질로 이루어지고, 제2 전극은 광반사성 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 전극은 광투과성 물질로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 상기 제2 전극 상에는 폴리머 및 액정을 포함하는 제2 폴리머 분산 액정(PDLC)층이 더 마련될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 있어서,
입사되는 태양광을 산란시켜 투과시킴으로써 태양광의 진행 경로를 증가시키는 것으로, 폴리머와 액정을 포함하는 폴리머 분산 액정층을 구비하는 태양전지가 제공된다. 여기서, 상기 태양전지는 예를 들면 박막 태양전지, 화합물 반도체 태양전지, 염료감응 태양전지(DSSC; dye-sensitized solar cell) 또는 유기 태양전지(OPV; organic photovoltaics)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 빛 산란층으로 폴리머 분산 액정층을 태양전지에 적용함으로써 광원으로부터 입사되는 태양광이 상기 폴리머 분산 액정층 내에서 효과적으로 산란되어 투과됨으로써 태양전지 내에서의 태양광 진행 경로를 증대시킬 수 있고, 이에 따라 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 폴리머 분산 액정(PDLC)의 구조 및 광특성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 종래 태양전지 내에서의 태양광 진행경로와 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 내에서의 태양광 진행경로를 보여주는 도면들이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 종래 태양전지 내에서의 태양광 진행경로와 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 내에서의 태양광 진행경로를 보여주는 도면들이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지를 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 폴리머 분산 액정(PDLC,50)의 구조 및 광특성을 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 폴리머 분산 액정(PDLC; polymer dispersed liquid crystal,50)은 폴리머(51)와 액정들(52)을 포함한다. 여기서, 상기 폴리머(51)는 네트워크(network) 구조를 가지고 있으며, 이러한 폴리머(51) 내에 액정들(52)이 균일하게 분산되어 있다. 상기 폴리머 분산 액정(50)에 전기장이 인가되지 않은 상태에서는 액정 분자들(53)이 폴리머 분산 액정(50) 내에서 랜덤(random)하게 배열되어 있다. 이와 같이, 액정 분자들(53)이 랜덤하게 배열된 상태에서 광원(70)으로부터 폴리머 분산 액정(50)으로 입사되는 빛은 폴리머(51)와 액정들(52)의 굴절률 차이에 의해 다양한 방향으로 산란된다. 그리고, 이렇게 산란된 빛은 대부분 폴리머 분산 액정(50)을 투과하게 되며 광원(70) 쪽으로 반사되는 경우는 매우 적다. 이와 같이, 전기장이 가해지는 않은 폴리머 분산 액정(50)은 입사되는 빛을 산란하여 투과시키는 특성이 강하다. 따라서, 이러한 특성을 가지는 폴리머 분산 액정(50)을 태양전지에 빛산란층으로 적용하게 되면 태양전지 내에서 태양광이 진행하는 경로를 증대시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지(100)를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 제1 및 제2 전극(120,110)이 서로 일정한 간격을 두고 이격되게 배치되어 있다. 그리고, 상기 제1 전극(120)과 제2 전극(110) 사이에는 광원(70)으로부터 입사된 태양광에 의해 전자들 및 정공들을 발생시키는 반도체층(125,115)이 마련되어 있다. 상기 제1 전극(120)은 광원(70)으로부터 태양광이 입사되는 쪽에 배치되는 전극으로서, 광투과성 물질로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 제2 전극(110)은 빛을 반사시키는 금속과 같은 광반사성 물질로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 제2 전극(110)은 광투과성 물질로 이루어지는 것도 가능하다. 상기 반도체층은 상기 제1 전극(120)의 하면에 형성되는 제1 반도체층(125)과, 상기 제1 반도체층(125)의 하면에 형성되는 제2 반도체층(115)을 포함한다. 상기 제1 및 제2 반도체층(125,115))은 각각 n형 반도체층 및 p형 반도체층이 될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 및 제2 전극(120,110)은 각각 n형 전극 및 p형 전극이 될 수 있다. 한편, 상기 제1 및 제2 반도체층(125,115)은 각각 p형 반도체층 및 n형 반도체층이 될 수도 있으며, 이 경우 상기 제1 및 제2 전극(120,110)은 각각 p형 전극 및 n형 전극이 될 수 있다.
상기 광원(70)으로부터 태양광이 입사되는 제2 전극(120) 상에는 폴리머 분산 액정(PDLC)층(150)이 마련되어 있다. 상기 폴리머 분산 액정층(150)은 폴리머(151)와 이 폴리머(151) 내에 분산된 액정들(152)을 포함한다. 여기서, 상기 폴리머(151)는 네트워크 구조를 가질 수 있다. 그리고, 상기 폴리머 분산 액정층(150) 내에서 액정 분자들(153)은 랜덤하게 배열되어 있다.
상기한 폴리머 분산 액정층(150)은 다음과 같은 방법에 의해 형성될 수 있다. 먼저, 상기 제1 전극(120)의 상부에 유리 등과 같은 투명 기판(미도시)을 마련한 다음, 상기 투명 기판과 제1 전극(120) 사이에 액정들(152) 및 광중합성 물질(미도시)이 혼합된 용액을 주입한다. 이어서, 상기 투명기판을 통하여 상기 혼합 용액에 자외선을 조사하게 되면 광중합 반응에 의해 상기 광중합성 물질이 경화되면서 상기 폴리머 분산 액정층(150)이 형성된다. 이와 같이 폴리머 분산 액정층(150)이 형성된 후에는 상기 투명기판은 제거될 수도 있고, 상기 폴리머 분산 액정층(150) 상에 그냥 남아 있을 수도 있다. 한편, 상기 폴리머 분산 액정층(150)은 롤투롤(roll to roll) 공정에 의해 폴리머 분산 액정 필름(미도시)을 제작한 다음, 이 폴리머 분산 액정 필름을 상기 제1 기판(120) 상에 부착함으로써 형성될 수도 있다.
상기와 같은 구조에서, 광원(70)으로부터 폴리머 분산 액정층(150)으로 태양광이 입사되면, 이 태양광은 폴리머(151)와 액정들(152)의 굴절률 차이에 의해 다양한 방향으로 산란된 후 대부분 폴리머 분산 액정층(150)을 투과하게 된다. 그리고, 이렇게 폴리머 분산 액정층(150)을 투과한 빛은 제1 전극(120)을 통하여 제1 및 제2 반도체층(125,115)으로 입사하게 된다. 그리고, 상기 제1 및 제2 반도체층(125,115)으로 입사된 빛은 상기 제1 및 제2 반도체층(125,115) 내부를 지나면서 흡수되어 전자들 및 정공들을 발생시킨다. 이와 같이, 태양광이 입사되는 쪽에 폴리머 분산 액정층(150)을 마련하게 되면, 폴리머 분산 액정층(150) 내에 입사된 빛은 다양한 방향으로 산란된 후 대부분 상기 폴리머 분산 액정층(150)을 투과하게 되고, 이에 따라 상기 제1 및 제2 반도체층(120,110)에 입사되어 진행하는 빛의 진행 경로를 증대시킬 수 있다. 이와 같이 제1 및 제2 반도체층(125,115) 내부를 진행하는 빛의 경로가 증대하게 되면 제1 및 제2 반도체층(125,115)이 보다 많은 양의 빛을 흡수함으로써 태양전지(100)의 효율이 향상될 수 있다. 한편, 상기 폴리머 분산 액정층(150) 내에는 산란 특성을 보다 향상시키기 위한 나노 산란입자들(미도시)이 더 포함될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 종래 태양전지(10) 내에서의 태양광 진행경로와 본 발명의 실시예에 따른 태양전지(100) 내에서의 태양광 진행경로를 보여주는 도면들이다. 구체적으로, 도 3a는 서로 이격되게 배치된 제1 및 제2 전극(120,110) 사이에 제1 및 제2 반도체층(125,115)이 마련되는 종래 태양전지(10)의 구조를 도시한 것이며, 도 3b는 전술한 본 발명의 실시예에 따른 태양전지(100)의 구조를 도시한 것이다.
도 3a를 참조하면, 종래 태양전지(10)에서는 광원(70)으로부터 태양전지(10) 내로 수직으로 입사되는 태양광은 제1 전극(120)을 투과하여 제1 및 제2 반도체층(125,115)으로 입사된 후, 제2 전극(110)에 의해 광원(70) 쪽으로 반사되어 밖으로 나간다. 이 경우, 태양전지(10) 내에서 태양광은 태양전지(10)의 두께의 대략 2배 정도에 해당하는 진행 경로를 가지게 된다. 도 3b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지(100)에서는 광원(70)으로부터 폴리머 분산 액정층(150) 내로 입사되는 태양광은 폴리머(151)와 액정들(152)의 굴절률 차이로 인해 다양한 방향으로 산란된 후 대부분 폴리머 분산 액정층(150)을 투과하게 되고, 이렇게 투과된 빛은 제1 전극(120)을 통하여 제1 및 제2 반도체층(125,115)으로 입사하게 된다. 그리고, 제1 및 제2 반도체층(125,115)에 입사된 빛 중 흡수되지 않은 빛은 상기 제2 전극(110)에 의해 다양한 각도로 반사된 후 제1 전극(120)을 통하여 폴리머 분산 액정층(150)에 다시 입사될 수 있다. 이렇게 폴리머 분산 액정층(150) 내로 입사된 빛은 다시 다양한 방향으로 산란되어 그 일부는 폴리머 분산 액정층(150)을 투과하여 밖으로 나가게 되며, 다른 일부는 폴리머 분산 액정층(150)과 외부 공기와의 굴절률 차이로 인한 전반사에 의해 다시 제1 및 제2 반도체층(125,115) 내부로 들어오게 된다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지(100)에서는 폴리머 분산 액정층(150)을 이용하여 태양광을 다양한 방향으로 산란시킨 후 제1 및 제2 반도체층(125,115) 내부로 입사시킴으로써 태양전지(100) 내에서 태양광이 진행하는 경로를 증대시킬 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 반도체층(125,115)은 보다 많은 양의 태양광을 흡수할 수 있으므로 태양전지(100)의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지(200)를 도시한 것이다. 이하에서는 전술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 제1 및 제2 전극(220,210)이 서로 일정한 간격을 두고 이격되게 배치되어 있으며, 상기 제1 전극(220)과 제2 전극(210) 사이에는 제1 및 제2 반도체층(225,215)이 형성되어 있다. 상기 제1 전극(220)은 광투과성 물질로 이루어질 수 있으며, 상기 제2 전극(210)은 광반사성 물질로 이루어질 수 있다. 그리고, 광원(70)으로부터 태양광이 입사되는 제1 전극(220) 상에는 폴리머 분산 액정(PDLC)층(250)이 마련되어 있다. 상기 폴리머 분산 액정층(250)은 폴리머(251)와 이 폴리머(251) 내에 균일하게 분산된 액정들(252)을 포함한다. 여기서, 액정 분자들(253)은 상기 폴리머 분산 액정층(250) 내에서 랜덤하게 배열되어 있다. 한편, 상기 폴리머 분산 액정층(250) 내에는 산란 특성을 보다 향상시키기 위한 나노 산란입자들(미도시)이 더 포함될 수 있다.
상기 폴리머 분산 액정층(250) 상에는 반사 방지막(anti-reflection film,260)이 코팅되어 있다. 이러한 반사 방지막(260)은 광원(70)으로부터 입사되는 태양광이 외부 공기와 폴리머 분산 액정층(250)의 계면에서 반사되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이와 같이, 본 실시예에 따른 태양전지(200)에서는 폴리머 분산 액정층(250) 상에 반사 방지막(260)을 코팅함으로써 광원(70)으로부터 보다 많은 양이 태양광이 폴리머 분산 액정층(250) 내로 입사될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지(300)를 도시한 것이다. 이하에서는 전술한 실시예들과 다른 점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 제1 및 제2 전극(320,310)이 서로 일정한 간격을 두고 이격되게 배치되어 있으며, 상기 제1 전극(320)과 제2 전극(310) 사이에는 제1 및 제2 반도체층(325,315)이 형성되어 있다. 상기 제1 전극(320)은 광투과성 물질로 이루어질 수 있으며, 상기 제2 전극(310)은 광반사성 물질로 이루어질 수 있다. 그리고, 광원(70)으로부터 태양광이 입사되는 제1 전극(320) 상에는 폴리머 분산 액정(PDLC)층(350)이 마련되어 있다. 본 실시예에서, 상기 폴리머 분산 액정층(350)은 폴리머(351), 액정들(352) 및 파장 변환 물질들(wavelength conversion materials,355)을 포함한다. 여기서, 상기 액정들(352) 및 파장 변환 물질들(355)은 네트워크 구조의 폴리머(351) 내에 분산되어 있다. 상기 파장 변환 물질(353)은 입사되는 빛의 파장을 변환시킬 수 있는 물질을 의미한다. 액정 분자들(352)은 상기 폴리머 분산 액정층(350) 내에서 랜덤하게 배열되어 있다. 한편, 상기 폴리머 분산 액정층(350) 내에는 산란 특성을 보다 향상시키기 위한 나노 산란입자들(미도시)이 더 포함될 수 있다.
일반적으로, 태양전지는 사용되는 반도체 물질의 종류에 따라 사용할 수 있는 태양광의 파장대(wavelength band)가 존재하므로, 이러한 파장대를 벗어나는 파장을 가지는 태양광은 태양전지에 의해 전력으로 바뀌지 않는다. 그러나, 본 실시예에 따른 태양전지(300)에서와 같이, 폴리머 분산 액정층(350) 내에 파장 변환 물질들(355)이 포함되어 있으면, 광원(70)으로부터 입사되는 태양광 중 사용가능하지 않은 파장을 가지는 태양광이 파장 변환 물질들(355)에 의해 사용가능한 파장을 가지는 태양광으로 변환됨으로써 효율을 보다 향상시킬 수 있다. 한편, 상기 폴리머 분산 액정층(350) 상에는 도 4에 도시된 바와 같은 반사 방지막(260)이 더 형성될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지(400)를 도시한 것이다. 이하에서는 전술한 실시예들과 다른 점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 6을 참조하면, 제1 및 제2 전극(420,410)이 서로 일정한 간격을 두고 이격되게 배치되어 있으며, 상기 제1 전극(420)과 제2 전극(410) 사이에는 제1 및 제2 반도체층(425,415)이 형성되어 있다. 상기 제1 및 제2 전극(420,410)은 광투과성 물질로 이루어질 수 있다. 광원(70)으로부터 태양광이 입사되는 제1 전극(420) 상에는 제1 폴리머 분산 액정(PDLC)층(450)이 마련되어 있다. 여기서, 상기 제1 폴리머 분산 액정층(450)은 제1 폴리머(451)와 이 제1 폴리머(451) 내에 분산된 제1 액정들(452)을 포함한다. 그리고, 제1 액정 분자들(453)은 상기 제1 폴리머 분산 액정층(450) 내에서 랜덤하게 배열되어 있다. 한편, 상기 제1 폴리머 분산 액정층(450) 내에는 산란 특성을 보다 향상시키기 위한 나노 산란입자들(미도시)이 더 포함될 수 있다. 그리고, 상기 제2 전극(410)의 하면에는 제2 폴리머 분산 액정(PDLC)층(440)이 마련되어 있다. 여기서, 상기 제2 폴리머 분산 액정층(440)은 제2 폴리머(441)와 이 제2 폴리머(441) 내에 분산된 제2 액정들(442)을 포함한다. 그리고, 제2 액정 분자들(443)은 상기 제2 폴리머 분산 액정층(440) 내에서 랜덤하게 배열되어 있다. 한편, 상기 제2 폴리머 분산 액정층(440) 내에는 산란 특성을 보다 향상시키기 위한 나노 산란입자들(미도시)이 더 포함될 수 있다.
상기와 같은 구조에서, 광원(70)으로부터 제1 폴리머 분산 액정층(450)으로 입사된 태양광은 다양한 각도로 산란된 후 대부분 제1 폴리머 분산 액정층(450)을 투과하게 되며, 이렇게 투과된 빛은 제1 및 제2 반도체층(425,415)으로 입사된다. 그리고, 상기 제1 및 제2 반도체층(425,415)으로 입사된 빛 중 흡수되지 않은 빛은 투명한 제2 전극(410)을 통하여 제2 폴리머 분산 액정층(440)으로 입사된다. 이렇게 제2 폴리머 분산 액정층(440)으로 입사된 빛은 다양한 방향으로 산란되어 그 일부는 다시 제1 및 제2 반도체층(425,415)으로 입사되게 된다. 따라서, 본 실시예에 따른 태양전지(400)에서는 광원(70)으로부터 입사되는 태양광을 보다 많이 흡수함으로써 태양전지(400)의 효율이 향상될 수 있다. 한편, 광원(70)으로부터 태양광이 입사되는 제1 폴리머 분산 액정층(450) 상에는 도 4에 도시된 바와 같은 반사 방지막(260)이 더 형성될 수도 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 폴리머 분산 액정층(450,440) 내에는 도 5에 도시된 바와 같은 파장 변환 물질들(355)이 더 포함될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지(500)를 도시한 것이다. 이하에서는 전술한 실시예들과 다른 점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 7을 참조하면, 제1 및 제2 전극(520,510)이 서로 일정한 간격을 두고 이격되게 배치되어 있으며, 상기 제1 전극(520)과 제2 전극(510) 사이에는 제1 및 제2 반도체층(525,515)이 형성되어 있다. 상기 제1 및 제2 전극(520,510)은 광투과성 물질로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 제2 전극(510)의 하면에는 폴리머 분산 액정(PDLC)층(550)이 마련되어 있다. 상기 폴리머 분산 액정층(550)은 폴리머(551)와 이 폴리머(551) 내에 분산된 액정들(552)을 포함한다. 액정 분자들(553)은 상기 폴리머 분산 액정층(550) 내에서 랜덤하게 배열되어 있다. 한편, 상기 폴리머 분산 액정층(550) 내에는 산란 특성을 보다 향상시키기 위한 나노 산란입자들(미도시)이 더 포함될 수 있다.
상기와 같은 구조에서, 광원(70)으로부터 제1 전극(520)을 통하여 태양광이 제1 및 제2 반도체층(525,515)으로 입사된다. 그리고, 이렇게 입사된 빛 중 흡수되지 않은 빛은 제2 전극(510)을 통하여 폴리머 분산 액정층(550) 내로 입사된다. 상기 폴리머 분산 액정층(550) 내로 입사된 빛은 다양한 방향으로 산란되며, 그 일부는 제1 및 제2 반도체층(525,515)으로 다시 입사되어 흡수된다. 한편, 광원(70)으로부터 태양광이 입사되는 제1 전극(520) 상에는 도 4에 도시된 바와 같은 반사 방지막(260)이 더 형성될 수도 있으며, 상기 폴리머 분산 액정층(550) 내에는 도 5에 도시된 바와 같은 파장 변환 물질들(355)이 더 포함될 수도 있다.
한편, 이상의 실시예들에서 설명된 폴리머 분산 액정층을 빛 산란층으로 이용한 태양전지는 모든 유형의 태양전지, 구체적으로 예를 들면 박막 태양전지, 화합물 반도체 태양전지, 염료감응 태양전지(DSSC; dye-sensitized solar cell) 또는 유기 태양전지(OPV; organic photovoltaics) 등에 적용될 수 있다. 이상에서 본 발명의 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
100,200,300,400,500... 태양전지
110,210,310,410,510... 제2 전극
115,215,315,415,515... 제2 반도체층
120,220,320,420,520... 제1 전극
125,225,325,425,525... 제1 반도체층
150,250,350,450,550... 폴리머 분산 액정층
151,251,351,451,551... 폴리머
152,252,352,452,552... 액정
153,253,353,453,553... 액정 분자
260... 반사 방지막
353... 파장 변환 물질
110,210,310,410,510... 제2 전극
115,215,315,415,515... 제2 반도체층
120,220,320,420,520... 제1 전극
125,225,325,425,525... 제1 반도체층
150,250,350,450,550... 폴리머 분산 액정층
151,251,351,451,551... 폴리머
152,252,352,452,552... 액정
153,253,353,453,553... 액정 분자
260... 반사 방지막
353... 파장 변환 물질
Claims (16)
- 서로 이격되게 마련되는 제1 및 제2 전극;
상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 마련되는 반도체층; 및
상기 제1 및 제2 전극 중 적어도 하나의 전극 상에 마련되는 것으로, 폴리머 및 액정을 포함하는 폴리머 분산 액정(PDLC; polymer dispersed liquid crystal)층;을 구비하는 태양전지. - 제 1 항에 있어서,
태양광이 입사되는 상기 폴리머 분산 액정층 상에는 반사 방지막(anti-reflection film)이 코팅되는 태양전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 폴리머 분산 액정층은 파장 변환 물질(wavelength conversion materials)을 더 포함하는 태양전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 반도체층은 p형 반도체층 및 n형 반도체층을 포함하는 태양전지. - 서로 이격되게 마련되는 제1 및 제2 전극;
상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 마련되는 반도체층; 및
상기 제1 전극 상에 마련되는 것으로, 폴리머 및 액정을 포함하는 제1 폴리머 분산 액정(PDLC)층;을 구비하는 태양전지. - 제 5 항에 있어서,
상기 제1 폴리머 분산 액정층 상에는 반사 방지막이 코팅되는 태양전지. - 제 5 항에 있어서,
상기 제1 폴리머 분산 액정층은 파장 변환 물질을 더 포함하는 태양전지. - 제 7 항에 있어서,
상기 파장 변환 물질은 양자점(quantum dot) 또는 형광체 염료(fluorescent dye)를 포함하는 태양전지. - 제 5 항에 있어서,
상기 제1 전극은 광투과성 물질로 이루어지고, 제2 전극은 광반사성 물질로 이루어지는 태양전지. - 제 5 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전극은 광투과성 물질로 이루어지는 태양전지. - 제 10 항에 있어서,
상기 제2 전극 상에는 폴리머 및 액정을 포함하는 제2 폴리머 분산 액정(PDLC)층이 마련되는 태양전지. - 제 5 항에 있어서,
상기 반도체층은 p형 반도체층 및 n형 반도체층을 포함하는 태양전지. - 입사되는 태양광을 산란시켜 투과시킴으로써 태양광의 진행 경로를 증가시키는 것으로, 폴리머와 액정을 포함하는 폴리머 분산 액정층을 구비하는 태양전지.
- 제 13 항에 있어서,
상기 폴리머 분산 액정층 상에는 반사 방지막이 코팅되는 태양전지. - 제 13 항에 있어서,
상기 폴리머 분산 액정층은 파장 변환 물질을 더 포함하는 태양전지. - 제 13 항에 있어서,
상기 태양전지는 박막 태양전지, 화합물 반도체 태양전지, 염료감응 태양전지(DSSC; dye-sensitized solar cell) 또는 유기 태양전지(OPV; organic photovoltaics)를 포함하는 태양전지.
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