KR20140101491A - 태양 전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 기판; 상기 기판 위에 형성되는 제1 전극; 상기 제1 전극 위에 형성되며, 광 투과 부분을 포함하는 광전 변환부; 및 상기 광전 변환부 위에 형성되는 제2 전극을 포함한다. 상기 광전 변환부는, 서로 다른 밴드갭을 가지는 제1 변환 부분, 제2 변환 부분 및 제3 변환 부분을 포함하고, 상기 광 투과 부분으로 광이 투과되도록 하여 건물 일체형 태양 전지로 사용된다.
Description
본 발명은 태양 전지에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는, 비정질 또는 미세 결정 실리콘을 포함하는 태양 전지에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 전지는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다.
이러한 태양 전지에서는 다양한 층 및 전극을 설계에 따라 형성하는 것에 의하여 제조될 수 있다. 그런데 이러한 다양한 층 및 전극의 설계에 따라 태양 전지 효율이 결정될 수 있다. 태양 전지의 상용화를 위해서는 낮은 효율을 극복하여야 하는바, 전극의 면적 및 다양한 층이 태양 전지의 효율을 최대화할 수 있도록 설계되는 것이 요구된다.
본 발명은 효율을 최대화할 수 있으며 미관을 향상할 수 있는 태양 전지를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 기판; 상기 기판 위에 형성되는 제1 전극; 상기 제1 전극 위에 형성되며, 광 투과 부분을 포함하는 광전 변환부; 및 상기 광전 변환부 위에 형성되는 제2 전극을 포함한다. 상기 광전 변환부는, 서로 다른 밴드갭을 가지는 제1 변환 부분, 제2 변환 부분 및 제3 변환 부분을 포함하고, 상기 광 투과 부분으로 광이 투과되도록 하여 건물 일체형 태양 전지로 사용된다.
본 실시예에서는 건물 일체형 태양 전지로 사용되는 태양 전지를 삼중 접합 구조로 형성하여 300nm 내지 1300nm의 광을 모두 이용할 수 있도록 한다. 이에 따라 광 손실을 최소화하여 태양 전지의 효율을 향상할 수 있다. 또한, 300nm 내지 1300nm의 광을 모두 흡수하여 이용하므로 태양 전지가 검은색 계열의 색상을 가질 수 있다. 따라서 태양 전지가 건물 일체형 태양 전지로 사용될 때 외관상 안정감을 주고 미관을 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라서 본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실험예에 따른 태양 전지의 사진이다.
도 4는 비교예에 따른 태양 전지의 사진이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라서 본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실험예에 따른 태양 전지의 사진이다.
도 4는 비교예에 따른 태양 전지의 사진이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 위치하는 경우도 포함한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 위치하지 않는 것을 의미한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 II-II 선을 따라서 본 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지(100)는, 제1 기판(이하 "전면 기판")(10)과, 전면 기판(10)의 위(좀더 상세하게는, 도면에서 전면 기판(10)의 하부면 위)에 형성되는 제1 전극(20), 광전 변환부(30) 및 제2 전극(40)을 포함한다. 제2 전극(40) 위에 밀봉재(50) 및 제2 기판(이하 "후면 기판")(60)이 더 형성될 수 있다. 이때, 광전 변환부(30)는 광이 투과되는 광 투과 부분(34)을 가지면서 서로 이격되는 복수의 단위 셀(30a, 30b, 30c)을 포함한다. 본 실시예에서는 광 투과 부분(34)의 비율을 일정 이상의 범위로 하여 건물 일체형 태양 전지(building integrated photovoltaic, BIPV)로 사용될 수 있다. 이를 좀더 상세하게 설명한다.
전면 기판(10)은 광 투과성을 가지며 전면 기판(10)에 형성되는 제1 및 제2 전극(20, 40), 그리고 광전 변환부(30)를 지지할 수 있는 물질로 구성될 수 있다. 일례로, 투명 기판은 유리, 고분자 등의 재질로 구성되는 투명 기판일 수 있다.
전면 기판(10) 위에는 제1 전극(20)이 형성되고, 제1 전극(20)은 제1 분리부(22)에 의하여 복수의 단위 셀(30a, 30b, 30c)에 대응하도록 복수 개로 분리된다.
제1 전극(20)은 전면 기판(10)과 광전 변환부(30) 사이에서 광전 변환부(30)의 일면에 위치하여 광전 변환부(30)에 의하여 생성된 전하가 흐르게 된다. 도면에서는 제1 전극(20)이 전면 기판(10) 및 광전 변환부(30)에 접촉하여 형성되는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 제1 전극(20)과 전면 기판(10)의 사이 및/또는 제1 전극(20)과 광전 변환부(30) 사이에 적어도 하나의 다른 층이 위치할 수도 있다.
제1 전극(20)의 표면은 텍스쳐링에 의하여 요철을 구비할 수 있다. 이와 같이 제1 전극(20)의 표면에 요철이 형성되어 표면 거칠기가 증가되면, 입사되는 광의 반사율을 저감할 수 있다. 이에 따라 광전 변환부(30)까지 도달하는 광량을 증가시킬 수 있어, 광 손실을 최소화할 수 있다.
제1 분리부(22)는 복수의 제1 전극(20) 사이에서 전면 기판(10)을 노출한다. 제1 분리부(22)는, 일례로, 길게 이어지는 라인 형상을 가질 수 있고, 이에 따라 복수 개의 제1 분리부(22)가 스트라이프 형상을 가질 수 있다. 이는 레이저 등을 이용하여 제1 분리부(22)를 형성할 때 레이저의 이동 방향을 바꾸는 경우 시간이 많이 소요된다는 점을 고려한 것이다. 즉, 본 실시예에서는 제1 분리부(22)가 라인 형상을 가져서 제1 분리부(22)을 형성하는 공정에서 공정 시간을 줄일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 분리부(22)가 제1 전극(20)을 다양한 형상으로 구획할 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있음은 물론이다.
본 실시예에서 제1 전극(20)은 광 투과성을 가지면서 전기 전도성을 가지는 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 제1 전극(20)은 아연 산화물(ZnO), 인듐-틴 산화물(indium tin oxide, ITO), 주석 산화물(SnO2)로 이루어지거나, 또는 금속 산화물과 이에 첨가되는 하나 이상의 불순물(일례로, 보론(B), 플루오르(F), 알루미늄(Al) 등)을 포함할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 전극(20)이 다양한 투명 전도성 물질로 이루어질 수 있다.
제1 전극(20)은, 전면 기판(10) 위에 스퍼터링법, 화학 기상 증착법, 졸-겔 용액을 분사하는 스프레이법 등에 의하여 투명 전도성 물질로 이루어진 층을 형성한 후에, 레이저 등을 이용하여 제1 분리부(22)를 형성하는 것에 의하여 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 다양한 방법으로 제1 분리부(22)에 의하여 구획된 복수의 제1 전극(20)을 형성할 수 있음은 물론이다.
제1 전극(20) 위에 광전 변환부(30)가 위치한다. 광전 변환부(30)에는, 이웃한 단위 셀(30a, 30b, 30c)의 전극을 연결하도록 개구된 제2 분리부(32)가 형성된다.
제2 분리부(32)는, 제1 분리부(22)와는 다른 위치에서 단위 셀(30a, 30b, 30c) 중 하나의 단위 셀의 제1 전극(20)과 이에 인접한 단위 셀의 제2 전극(40)이 겹쳐지는 부분에서 형성된다. 제2 분리부(32)는 제1 전극(20)을 노출하도록 형성되고, 제2 전극(40)을 형성할 때 제2 전극(40)이 제2 분리부(32)에 채워지도록 하여 이웃한 단위 셀(30a, 30b, 30c)의 제1 전극(20)과 제2 전극(40)이 전기적으로 연결되도록 한다.
제2 분리부(32)는, 일례로, 길게 이어지는 라인 형상을 가질 수 있고, 이에 따라 복수 개의 제2 분리부(32)가 스트라이프 형상을 가질 수 있다. 이는 레이저 등을 이용하여 제2 분리부(22)를 형성할 때 레이저의 이동 방향을 바꾸는 경우 시간이 많이 소요된다는 점을 고려한 것이다. 즉, 본 실시예에서는 제2 분리부(32)가 라인 형상을 가져서 제2 분리부(32)을 형성하는 공정에서 공정 시간을 줄일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제2 분리부(32)가 제1 전극(20)과 제2 전극(40)을 연결할 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있음은 물론이다.
본 실시예에서 광전 변환부(30)는, 도 2의 확대원에 도시한 바와 같이, 제1 변환 부분(310), 제2 변환 부분(320) 및 제3 변환 부분(330)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 내지 제3 변환 부분(310, 320, 330)은 서로 다른 에너지 밴드 갭을 가져 다양한 파장의 광을 모두 흡수하여 광전 변환에 이용할 수 있다. 일례로, 제1 변환 부분(310)이 제2 변환 부분(320)보다 큰 에너지 밴드갭을 가지고, 제2 변환 부분(320)이 제3 변환 부분(330)보다 큰 에너지 밴드갭을 가진다. 이에 따라 제1 변환 부분(310)에서 단파장(일례로, 300nm 내지 700nm)을 흡수하여 광전 변환을 일으키고, 제2 변환 부분(320)에서는 제1 변환 부분(310)보다 큰 파장(일례로, 400nm 내지 900nm)을 흡수하여 광전 변환을 일으키며, 제3 변환 부분(330)에서는 제2 변환 부분(320)보다 큰 파장(일례로, 500nmn 내지 1300nm)을 흡수하여 광전 변환을 일으킨다.
이를 위하여 제1 변환 부분(310)의 진성 반도체층(이하 "제1 진성 반도체층")(314)이 탄소 및 산소 중 적어도 어느 하나를 구비하는 비정질 실리콘을 포함할 수 있고, 제2 변환 부분(320)의 진성 반도체층(이하 "제2 진성 반도체층")(324)이 게르마늄을 포함하는 비정질 실리콘을 포함할 수 있으며, 제3 전환 부분(330)의 진성 반도체층(이하 "제3 진성 반도체층")(334)이 게르마늄을 포함하는 미세 결정 실리콘을 포함할 수 있다. 이를 좀더 상세하게 설명한다.
제1 변환 부분(310)은, 제1 도전형을 가지는 제1 도전형 반도체층(312), 제1 도전형 반도체층(312) 상에 형성되는 제1 진성 반도체층(314), 그리고 제1 진성 반도체층(314) 상에 형성되며 제2 도전형을 가지는 제2 도전형 반도체층(316)을 포함할 수 있다. 그리고 제2 변환 부분(320)은, 제1 도전형을 가지는 제1 도전형 반도체층(322), 제1 도전형 반도체층(322) 상에 형성되는 제2 진성 반도체층(324), 그리고 제2 진성 반도체층(324) 상에 형성되며 제2 도전형을 가지는 제2 도전형 반도체층(326)을 포함할 수 있다. 그리고 제3 변환 부분(330)은, 제1 도전형을 가지는 제1 도전형 반도체층(332), 제1 도전형 반도체층(332) 상에 형성되는 제3 진성 반도체층(334), 그리고 제2 진성 반도체층(334) 상에 형성되며 제2 도전형을 가지는 제2 도전형 반도체층(336)을 포함할 수 있다.
제1 도전형은 n형 또는 p형일 수 있으며, 제2 도전형은 제1 도전형과 반대되는 도전형으로 p형 또는 n형일 수 있다. 이에 의하여 광전 변환부(30)의 제1 내지 제2 변환 부분(310, 320, 330)이 pin 접합 구조를 가지게 된다.
제1 변환 부분(310)의 제1 도전형 반도체층(312)은 제1 도전형 불순물을 가지는 비정질 실리콘을 포함할 수 있다. 그리고 제1 도전형 반도체층(312)이 큰 밴드갭을 가질 수 있도록 탄소 또는 산소를 포함할 수 있다. 이때, 제1 도전형의 불순물로 보론(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등의 3족 원소를 포함하는 p형 불순물을 포함할 수 있다.
이에 따라 제1 도전형 반도체층(312)은 p형 불순물을 가지며, 비정질 실리콘에 비정질 실리콘 카바이드 또는 비정질 실리콘 옥사이드가 국부적으로 위치한 형태를 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 도전형 반도체층(312)이 p형 불순물을 가지면서 비정질 실리콘 카바이드 또는 비정질 실리콘 옥사이드가 전체적으로 형성된 형태를 가질 수도 있다. 또한 제1 도전형 반도체층(312)에는 결함을 부동태화하기 위한 수소가 일정 비율로 포함될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 도전형 반도체층(312)이 다양한 물질로 구성될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(312)의 두께는 제2 도전형 반도체층(316)보다 작을 수 있다. 이는 제1 도전형 반도체층(312)이 제1 진성 반도체층(314)의 전면에서 광이 입사하는 쪽에 위치하므로 두께를 상대적으로 작게 하여 광 손실을 최소화하기 위함이다. 일례로, 제1 도전형 반도체층(312)의 두께는 5nm 내지 30nm일 수 있다. 제1 도전형 반도체층(312)의 두께가 5nm 미만이면 pin 접합 구조를 형성하기에 충분하지 않을 수 있으며, 두께가 30nm를 초과하면 생산성이 저하될 수 있다.
제1 변환 부분(310)의 제1 도전형 반도체층(312) 위에 형성되는 제1 진성 반도체층(314)은 제2 변환 부분(320)의 제2 및 제3 진성 반도체층(324, 326)의 에너지 밴드갭보다 큰 에너지 밴드갭을 가진다. 일례로, 제1 진성 반도체층(314)은 상대적으로 큰 에너지 밴드갭을 가지도록 하기 위하여 별도의 불순물(일례로, 게르마늄) 등이 도핑되지 않은 비정질 실리콘을 포함할 수 있다. 이에 의하여 제1 진성 반도체층(314)이 300nm 내지 700nm의 광을 흡수하여 광전 변환을 일으킬 수 있다.
일례로, 본 실시예에서는 제1 진성 반도체층(312)이 10 at% 내지 50 at%의 탄소 및 산소 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 이에 따라 제1 진성 반도체층(314)은 비정질 실리콘에 비정질 실리콘 카바이드 또는 비정질 실리콘 옥사이드가 국부적으로 위치한 형태를 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 진성 반도체층(314)이 비정질 실리콘 카바이드 또는 비정질 실리콘 옥사이드가 전체적으로 형성된 형태를 가질 수도 있다. 또한 제1 진성 반도체층(314)에는 결함을 부동태화하기 위한 수소가 일정 비율로 포함될 수 있다.
제1 진성 반도체층(314)의 두께는 제2 및 제3 진성 반도체층(324, 334)보다 작을 수 있다. 제1 진성 반도체층(314)은 단파장을 흡수하여 상대적으로 높은 흡수 계수를 가지므로 제2 및 제3 진성 반도체층(324, 344)보다 작은 두께를 가져도 되기 때문이다. 제1 진성 반도체층(314)은, 일례로, 50nm 내지 200nm의 두께를 가질 수 있다. 제1 진성 반도체층(314)의 두께가 50nm보다 작으면 광 흡수가 충분하지 않을 수 있고, 200nm를 초과하면 생산성이 저하될 수 있다.
제1 진성 반도체층(314) 위에 형성되는 제1 변환 부분(310)의 제2 도전형 반도체층(316)은 제2 도전형 불순물을 가지는 비정질 실리콘을 포함할 수 있다. 이때, 제2 도전형의 불순물로 인(P), 비소(As), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 등의 5족 원소를 포함하는 n형 불순물을 포함할 수 있다. 또한 제2 도전형 반도체층(316)에는 결함을 부동태화하기 위한 수소가 일정 비율로 포함될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 도전형 반도체층(316)이 다양한 물질로 구성될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(316)의 두께는 제1 도전형 반도체층(312)보다 클 수 있다. 일례로, 제2 도전형 반도체층(316)의 두께는 10nm 내지 50nm일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(316)의 두께가 10nm 미만이면 pin 접합 구조를 형성하기에 충분하지 않을 수 있으며, 두께가 50nm를 초과하면 생산성이 저하될 수 있다.
제1 변환 부분(310) 위에 형성되는 제2 변환 부분(320)의 제1 도전형 반도체층(322)은 제1 도전형 불순물을 가지는 비정질 실리콘을 포함할 수 있다. 그리고 제1 도전형 반도체층(322)이 큰 밴드갭을 가질 수 있도록 탄소 또는 산소를 포함할 수 있다. 이때, 제1 도전형의 불순물로 보론(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등의 3족 원소를 포함하는 p형 불순물을 포함할 수 있다.
이에 따라 제1 도전형 반도체층(322)은 p형 불순물을 가지며, 비정질 실리콘에 비정질 실리콘 카바이드 또는 비정질 실리콘 옥사이드가 국부적으로 위치한 형태를 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 도전형 반도체층(322)이 p형 불순물을 가지면서 비정질 실리콘 카바이드 또는 비정질 실리콘 옥사이드가 전체적으로 형성된 형태를 가질 수도 있다. 또한 제1 도전형 반도체층(322)에는 결함을 부동태화하기 위한 수소가 일정 비율로 포함될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 도전형 반도체층(322)이 다양한 물질로 구성될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(322)의 두께는 제2 도전형 반도체층(326)보다 작을 수 있다. 이는 제1 도전형 반도체층(322)이 제2 진성 반도체층(324)의 전면에서 광이 입사하는 쪽에 위치하므로 두께를 상대적으로 작게 하여 광 손실을 최소화하기 위함이다. 일례로, 제1 도전형 반도체층(322)의 두께는 5nm 내지 30nm일 수 있다. 제1 도전형 반도체층(322)의 두께가 5nm 미만이면 pin 접합 구조를 형성하기에 충분하지 않을 수 있으며, 두께가 30nm를 초과하면 생산성이 저하될 수 있다.
제1 변환 부분(320)의 제1 도전형 반도체층(322) 위에 형성되는 제2 진성 반도체층(324)은 제1 진성 반도체층(314)보다 작고 제3 반도체층(334)보다 큰 에너지 밴드갭을 가진다. 일례로, 제2 진성 반도체층(324)은 게르마늄을 포함하는 비정질 실리콘(즉, 비정질 실리콘-게르마늄)을 포함할 수 있다. 제2 진성 반도체층(324)에서 게르마늄의 함량이 많아지면 에너지 밴드갭이 작아진다. 이와 같이 진성 반도체층(324)이 실리콘-게르마늄을 포함하여 게르마늄의 함량을 제어함으로써 에너지 밴드갭을 쉽게 조절할 수 있다.
일례로, 본 실시예에서는 제2 진성 반도체층(324)이 5 at% 내지 30 at%의 게르마늄을 포함할 수 있다. 이는 제2 진성 반도체층(324)이 400nm 내지 900nm의 광을 흡수하여 광전 변환을 일으킬 수 있는 범위로 한정된 것이다. 또한 제2 진성 반도체층(324)에는 결함을 부동태화하기 위한 수소가 일정 비율로 포함될 수 있다.
제2 진성 반도체층(324)의 두께는 제1 진성 반도체층(324)보다 크고 제3 진성 반도체층(344)보다 작을 수 있다. 즉, 제2 진성 반도체층(324)은 중파장을 흡수하여 중간 정도의 흡수 계수를 가지므로 이를 고려한 두께를 가진다. 제2 진성 반도체층(324)은, 일례로, 100nm 내지 500nm의 두께를 가질 수 있다. 제2 진성 반도체층(324)의 두께가 100nm보다 작으면 광 흡수가 충분하지 않을 수 있고, 500nm를 초과하면 생산성이 저하될 수 있다.
제2 진성 반도체층(324) 위에 형성되는 제2 변환 부분(320)의 제2 도전형 반도체층(326)은 제2 도전형 불순물을 가지는 비정질 실리콘을 포함할 수 있다. 이때, 제2 도전형의 불순물로 인(P), 비소(As), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 등의 5족 원소를 포함하는 n형 불순물을 포함할 수 있다. 또한 제2 도전형 반도체층(326)에는 결함을 부동태화하기 위한 수소가 일정 비율로 포함될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 도전형 반도체층(326)이 다양한 물질로 구성될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(326)의 두께는 제1 도전형 반도체층(322)보다 클 수 있다. 일례로, 제2 도전형 반도체층(326)의 두께는 10nm 내지 50nm일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(326)의 두께가 10nm 미만이면 pin 접합 구조를 형성하기에 충분하지 않을 수 있으며, 두께가 50nm를 초과하면 생산성이 저하될 수 있다.
제2 변환 부분(320) 위에 형성되는 제3 변환 부분(330)의 제1 도전형 반도체층(332)은 제1 도전형 불순물을 가지는 비정질 또는 미세 결정 실리콘을 포함할 수 있다. 그리고 제1 도전형 반도체층(332)이 큰 밴드갭을 가질 수 있도록 탄소 또는 산소를 포함할 수 있다. 이때, 제1 도전형의 불순물로 보론(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등의 3족 원소를 포함하는 p형 불순물을 포함할 수 있다.
이에 따라 제1 도전형 반도체층(332)은 p형 불순물을 가지며, 비정질 또는 미세 결정 실리콘에 비정질 또는 미세 결정 실리콘 카바이드 또는 실리콘 옥사이드가 국부적으로 위치한 형태를 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 도전형 반도체층(332)이 p형 불순물을 가지면서 비정질 또는 미세 결정 실리콘 카바이드가 전체적으로 형성된 형태를 가질 수도 있다. 또한 제1 도전형 반도체층(332)에는 결함을 부동태화하기 위한 수소가 일정 비율로 포함될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 도전형 반도체층(332)이 다양한 물질로 구성될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(332)의 두께는 제2 도전형 반도체층(336)보다 작을 수 있다. 이는 제1 도전형 반도체층(332)이 제3 진성 반도체층(334)의 전면에서 광이 입사하는 쪽에 위치하므로 두께를 상대적으로 작게 하여 광 손실을 최소화하기 위함이다. 일례로, 제1 도전형 반도체층(332)의 두께는 5nm 내지 30nm일 수 있다. 제1 도전형 반도체층(332)의 두께가 5nm 미만이면 pin 접합 구조를 형성하기에 충분하지 않을 수 있으며, 두께가 30nm를 초과하면 생산성이 저하될 수 있다.
제1 변환 부분(330)의 제1 도전형 반도체층(332) 위에 형성되는 제3 진성 반도체층(334)은 제1 및 제2 진성 반도체층(314, 324)보다 작은 에너지 밴드갭을 가진다. 일례로, 제3 진성 반도체층(334)은 게르마늄을 포함하는 미세 결정 실리콘(즉, 미세 결정 실리콘-게르마늄)을 포함할 수 있다. 제3 진성 반도체층(334)에서 게르마늄의 함량이 많아지거나 미세 결정을 포함하면 에너지 밴드갭이 작아진다. 이와 같이 진성 반도체층(334)이 실리콘-게르마늄을 포함하고 미세 결정 구조를 포함하므로, 게르마늄의 함량 및 결정화도를 제어함으로써 에너지 밴드갭을 쉽게 조절할 수 있다.
일례로, 본 실시예에서는 제3 진성 반도체층(334)이 3 at% 내지 20 at%의 게르마늄을 포함할 수 있고, 30% 내지 70%의 결정화도를 가질 수 있다. 이는 제3 진성 반도체층(334)이 400nm 내지 900nm의 광을 흡수하여 광전 변환을 일으킬 수 있는 범위로 한정된 것이다. 또한 제3 진성 반도체층(334)에는 결함을 부동태화하기 위한 수소가 일정 비율로 포함될 수 있다.
제3 진성 반도체층(334) 내의 미세 결정은 10nm 내지 5㎛의 크기를 가질 수 있다. 미세 결정의 크기가 10nm 미만이면 크기가 작아서 결함으로 작용하는 결정립계(grain boundary)가 많아져서 품질이 저하될 수 있다. 크기가 5㎛를 초과하는 크기의 미세 결정을 형성하는 것은 공정 상 어려울 수 있다.
제3 진성 반도체층(334)의 두께는 제1 및 제2 진성 반도체층(314, 324)보다 클 수 있다. 즉, 제3 진성 반도체층(334)은 장파장을 흡수하므로 두께를 두껍게 하여 낮은 흡수 계수를 보상할 수 있다. 제3 진성 반도체층(334)은, 일례로, 1㎛ 내지 5㎛의 두께를 가질 수 있다. 제3 진성 반도체층(334)의 두께가 1㎛보다 작으면 광 흡수가 충분하지 않을 수 있고, 5㎛를 초과하면 생산성이 저하될 수 있다.
제3 진성 반도체층(334) 위에 형성되는 제3 변환 부분(330)의 제2 도전형 반도체층(336)은 제2 도전형 불순물을 가지는 비정질 또는 미세 결정 실리콘을 포함할 수 있다. 이때, 제2 도전형의 불순물로 인(P), 비소(As), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 등의 5족 원소를 포함하는 n형 불순물을 포함할 수 있다. 또한 제2 도전형 반도체층(336)에는 결함을 부동태화하기 위한 수소가 일정 비율로 포함될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 도전형 반도체층(336)이 다양한 물질로 구성될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(336)의 두께는 제1 도전형 반도체층(332)보다 클 수 있다. 일례로, 제2 도전형 반도체층(336)의 두께는 10nm 내지 50nm일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(336)의 두께가 10nm 미만이면 pin 접합 구조를 형성하기에 충분하지 않을 수 있으며, 두께가 50nm를 초과하면 생산성이 저하될 수 있다.
광전 변환부(30)를 구성하는 복수의 층들의 표면은 제1 전극(20)의 요철에 대응하는 요철을 구비할 수 있다. 이와 같이 광전 변환부(30)를 구성하는 복수의 층들의 표면에 요철이 형성되어 표면 거칠기가 증가되면, 입사되는 광의 반사율을 저감할 수 있다. 이에 따라 광전 변환부(30)까지 도달하는 광량을 증가시킬 수 있어, 광 손실을 최소화할 수 있다.
그리고 광전 변환부(30)에는 제3 분리부(42)가 형성되는데, 제3 분리부(42)는 제2 전극(40)을 형성한 다음 광전 변환부(30) 및 제2 전극(40)의 일부를 제거하여 형성되는 것이다. 따라서, 제3 분리부(42)에 대해서는 제2 전극(40)를 설명한 다음 좀더 상세하게 설명한다.
제1 전극(20) 및 광전 변환부(30) 위에 제2 전극(40)이 위치한다. 구체적으로 제2 전극(40)은 제1 전극(20) 및 광전 변환부(30) 위에서 제2 분리부(32)를 채우면서 제3 분리부(42)에 의하여 단위 셀(30a, 30b, 30c)에 대응하여 복수 개로 분리된다.
제2 전극(40)은 광전 변환부(30)와 밀봉재(50)(또는 후면 기판(60))의 사이에서 광전 변환부(30)의 타면에 위치하여 광전 변환부(30)에 의하여 생성된 전하가 흐르게 된다. 도면에서는 제2 전극(40)이 광전 변환부(30) 및 밀봉재(50)에 접촉하여 형성되는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 광전 변환부(30)와 제2 전극(40)의 사이 및/또는 제2 전극(40)과 밀봉재(50)의 사이에 적어도 하나의 다른 층이 위치할 수도 있다. 일례로, 광전 변환부(30)와 제2 전극(40) 사이에는 접합 특성을 향상하기 위한 투명 전극층(도시하지 않음) 등이 더 형성될 수 있다.
제3 분리부(42)는 복수의 제2 전극(40) 사이에서 제1 전극(20)을 노출하도록 형성된다. 즉, 제3 분리부(42)는 광전 변환부(30) 및 제2 전극(40)을 관통하여 형성되며 이들을 단위셀(30a, 30b, 30c)에 대응하도록 분리하는 역할을 한다. 제3 분리부(42)는, 일례로, 길게 이어지는 라인 형상을 가질 수 있고, 이에 따라 복수 개의 제3 분리부(42)가 스트라이프 형상을 가질 수 있다. 이는 레이저 등을 이용하여 제3 분리부(42)를 형성할 때 레이저의 이동 방향을 바꾸는 경우 시간이 많이 소요된다는 점을 고려한 것이다. 즉, 본 실시예에서는 제3 분리부(42)가 라인 형상을 가져서 제3 분리부(42)를 형성하는 공정에서 공정 시간을 줄일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제3 분리부(42)가 제2 전극(40)을 여러 가지 형상으로 구획할 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있음은 물론이다.
제2 전극(40)은 제1 전극(20)보다 광 투과도가 낮고 전도성이 우수한 물질을 포함할 수 있다. 그리고 제2 전극(40)은 반사 특성이 제1 전극(20)보다 우수할 수 있다. 그러면, 전면 기판(10)를 통과하여 입사한 광을 반사시켜 재사용할 수 있다.
이러한 특성을 만족할 수 있도록 제2 전극(40)은 금속 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 제2 전극(40)은 은, 알루미늄, 금, 니켈, 크롬, 티타늄, 팔라듐, 또는 이들의 합금을 포함하는 단일 또는 복수의 층을 포함할 수 있다.
이와 같이 제2 전극(40)은 금속 전극 등으로 이루어져 광 투과 특성이 낮은 편이므로 제2 전극(40)이 형성된 부분으로는 광이 투과하기 어려우며 제2 전극(40)이 형성되지 않은 부분(즉, 제3 분리부(42)가 형성된 부분)으로 광이 투과된다. 즉, 제3 분리부(42)가 실질적으로 광 투과 부분(34)을 구성하게 된다.
제2 전극(40)은, 스퍼터링법, 스크린 인쇄법, 잉크젯법, 디스펜싱법, 도금법 등의 다양한 방법에 의하여 금속 물질로 이루어진 층을 형성한 후에, 레이저 등을 이용하여 제3 분리부(42)를 형성하는 것에 의하여 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 다양한 방법으로 제3 분리부(42)에 의하여 구획된 복수의 제2 전극(40)을 형성할 수 있음은 물론이다.
이와 같은 구조에 의하여 복수의 단위 셀(30a, 30b, 30c)이 서로 직렬로 연결된다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 단위 셀(30a, 30b, 30c)이 병렬, 직병렬 등 다양한 방식으로 연결될 수 있다.
그리고 제1 전극(20), 광전 변환부(30) 및 제2 전극(40)의 위에는 밀봉을 위한 밀봉재(50) 및 후면 기판(60)이 더 위치할 수 있다.
밀봉재(50)는 라미네이션에 의해 접착되어, 태양 전지(100)에 악영향을 미칠 수 있는 수분이나 산소를 차단하며, 태양 전지(100)의 각 요소들이 화학적으로 결합할 수 있도록 한다. 밀봉재(50)로는 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄(PVB), 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등이 사용될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 밀봉재(50)는 그 외 다양한 물질을 이용하여 라미네이션 이외의 다른 방법에 의하여 형성될 수 있다.
후면 기판(60)은 광전 변환부(30)를 지지하고 외부 충격으로부터 보호하는 역할을 하는 것이다. 후면 기판(60)은 기판, 필름, 시트 등의 형태를 가질 수 있으며, 유리, 고분자 등의 재질로 구성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 후면 기판(60)을 별도로 구비하지 않는 것도 가능하다.
본 실시예에 따른 태양 전지(100)는 광 투과 부분(34)의 면적 비율(즉, 투과율)을 5% 내지 30%로 하여 광이 일부 투과할 수 있는 건물 일체형 태양 전지로 사용될 수 있다. 이때, 광 투과 부분(34)의 면적 비율이 5% 미만이면 광의 투과가 충분하게 이루어지지 않아 건물 일체형 태양 전지로 사용되기 어려울 수 있다. 광 투과 부분(34)의 면적 비율이 30%를 초과하면 광전 변환에 실질적으로 기여하는 유효 영역이 줄어들어 효율이 저감될 수 있다.
이와 같이 본 실시예에서는 건물 일체형 태양 전지로 사용되는 태양 전지(100)를 삼중 접합 구조로 형성하여 300nm 내지 1300nm의 광을 모두 이용할 수 있도록 한다. 이에 따라 광 손실을 최소화하여 태양 전지(100)의 효율을 향상할 수 있다. 또한, 300nm 내지 1300nm의 광을 모두 흡수하여 이용하므로 태양 전지(100)가 검은색 계열의 색상을 가질 수 있다. 따라서 태양 전지(100)가 건물 일체형 태양 전지로 사용될 때 외관상 안정감을 주고 미관을 향상할 수 있다.
이하, 본 발명의 실험예를 참조하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 아래의 실험예는 본 발명의 예시를 위하여 제시한 것에 불과할 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실험예
투명 기판으로 이루어진 전면 기판 위에 제1 전극, 광전 변환부 및 제2 전극을 차례로 형성하고, 이 위에 밀봉재 및 후면 기판부를 위치시켜 태양 전지를 제조하였다.
이때, 광전 변환부는, 비정질 실리콘을 포함하며 150nm의 두께를 가지는 제1 진성 반도체층을 포함하는 제1 변환 부분과, 비정질 실리콘-게르마늄을 포함하며 500nm의 두께를 가지는 제2 진성 반도체층을 포함하는 제2 변환 부분과, 60%의 결정화도를 가지도록 미세 결정 실리콘-게르마늄을 포함하며 4㎛의 두께를 가지는 제3 진성 반도체층을 포함하는 제3 변환 부분을 포함하였다. 그리고 태양 전지의 투과율이 10%였다.
비교예
제1 변환 부분만을 형성하고 제2 및 제3 변환 부분을 형성하지 않는다는 점을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 태양 전지를 제조하였다.
실험예 및 비교예에 따른 태양 전지의 효율, 전류 밀도, 개방 전압 및 충밀도를 측정하여 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다. 그리고 본 발명의 실험예에 따른 태양 전지의 사진을 도 3에 나타내고 비교예에 따른 태양 전지의 사진을 도 4에 나타내었다.
| 실험예 | 비교예 | |
| 출력[W] | 123.4 | 80 |
| 효율[%] | 8.97 | 6 |
| 개방 전압[V] | 224.5 | 90 |
| 전류 밀도[mA/cm2] | 0.80 | 0.98 |
표 1을 참조하면, 실험예에 따른 태양 전지는 비교예에 따른 태양 전지에 비하여 출력, 효율, 개방 전압 등이 매우 우수한 것을 알 수 있다. 특히 출력이 크게 증가하여 120W 이상의 큰 출력을 가지는 것을 알 수 있다. 그리고 도 3과 같이 실험예에 따른 태양 전지는 검은 색을 가지는 반면 도 4와 같이 비교예에 따른 태양 전지는 붉은 색을 가지는 것을 알 수 있다. 이와 같이 실험예에 따른 태양 전지는 출력, 효율, 개방 전압 등이 우수한 특성을 가지면서 미관을 향상할 수 있음을 알 수 있다.
상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 태양 전지
10: 전면 기판
20: 제1 전극
30: 광전 변환부
34: 광 투과 부분
40: 제2 전극
50: 밀봉재
60: 후면 기판
10: 전면 기판
20: 제1 전극
30: 광전 변환부
34: 광 투과 부분
40: 제2 전극
50: 밀봉재
60: 후면 기판
Claims (17)
- 기판;
상기 기판 위에 형성되는 제1 전극;
상기 제1 전극 위에 형성되며, 광 투과 부분을 포함하는 광전 변환부; 및
상기 광전 변환부 위에 형성되는 제2 전극
을 포함하고,
상기 광전 변환부는, 서로 다른 밴드갭을 가지는 제1 변환 부분, 제2 변환 부분 및 제3 변환 부분을 포함하고,
상기 광 투과 부분으로 광이 투과되도록 하여 건물 일체형 태양 전지로 사용되는 태양 전지. - 제1항에 있어서,
상기 광 투과 부분에 의한 투과도가 5% 이상인 태양 전지. - 제2항에 있어서,
상기 광 투과 부분에 의한 투과도가 5% 내지 30%인 태양 전지. - 제1항에 있어서,
상기 제1 변환 부분, 상기 제2 변환 부분 및 상기 제3 변환 부분은 상기 제1 전극 위에 차례로 형성되고,
상기 제1 변환 부분의 에너지 밴드갭이 상기 제2 변환 부분의 에너지 밴드갭보다 크고,
상기 제2 변환 부분의 에너지 밴드갭이 상기 제3 변환 부분의 에너지 밴드갭보다 큰 태양 전지. - 제4항에 있어서,
상기 제1 변환 부분이 300nm 내지 700nm 파장의 광을 흡수하고,
상기 제2 변환 부분이 400nm 내지 900nm 파장의 광을 흡수하고,
상기 제3 변환 부분이 500nm 내지 1300nm 파장의 광을 흡수하는 태양 전지. - 제4항에 있어서,
상기 제1 변환 부분은 탄소 및 산소 중 적어도 어느 하나를 구비하는 비정질 실리콘을 포함하는 제1 진성 반도체층을 포함하고,
상기 제2 변환 부분은 비정질 실리콘-게르마늄을 포함하는 제2 진성 반도체층을 포함하며,
상기 제3 변환 부분은 미세 결정 실리콘-게르마늄을 포함하는 제3 진성 반도체층을 포함하는 태양 전지. - 제6항에 있어서,
상기 제1 진성 반도체층에서 상기 탄소 및 산소의 함량이 10 at% 내지 50 at%인 태양 전지. - 제6항에 있어서,
상기 제2 진성 반도체층에서 상기 게르마늄의 함량이 5 at% 내지 30 at%인 태양 전지. - 제6항에 있어서,
상기 제2 진성 반도체층에서 상기 게르마늄의 함량이 3 at% 내지 20 at%만큼 포함되는 태양 전지. - 제6항에 있어서,
상기 제2 진성 반도체층의 결정화도가 30% 내지 70%인 태양 전지. - 제6항에 있어서,
상기 미세 결정 실리콘-게르마늄의 크기가 10nm 내지 5㎛인 태양 전지. - 제6항에 있어서,
상기 제1 진성 반도체층의 두께보다 상기 제2 진성 반도체층의 두께가 크고,
상기 제2 진성 반도체층의 두께보다 상기 제3 진성 반도체층의 두께가 큰 태양 전지. - 제12항에 있어서,
상기 제1 진성 반도체층의 두께가 50nm 내지 200nm이고,
상기 제2 진성 반도체층의 두께가 100nm 내지 500nm이며,
상기 제3 진성 반도체층의 두께가 1㎛ 내지 5㎛인 태양 전지. - 제6항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 변환 부분 각각은,
상기 제1 내지 제3 진성 반도체층 각각의 상기 제1 전극쪽 면에 위치하는 제1 도전형 반도체층과,
상기 제1 내지 제3 진성 반도체층 각각의 상기 제2 전극쪽 면에 위치하는 제2 도전형 반도체층을 포함하는 태양 전지. - 제14항에 있어서,
상기 제1 도전형 반도체층이 p형이고,
상기 제2 도전형 반도체층이 n형인 태양 전지. - 제14항에 있어서,
상기 제1 도전형 반도체층은 산소 및 탄소 중 적어도 어느 하나를 포함하는 태양 전지. - 제1항에 있어서,
상기 태양 전지는 검은색을 띠는 태양 전지.
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| KR1020130014405A KR20140101491A (ko) | 2013-02-08 | 2013-02-08 | 태양 전지 |
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| KR20140101491A true KR20140101491A (ko) | 2014-08-20 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2011060811A (ja) * | 2009-09-07 | 2011-03-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池モジュール及びその製造方法 |
| JP2012114292A (ja) * | 2010-11-25 | 2012-06-14 | Mitsubishi Electric Corp | 薄膜光電変換装置およびその製造方法 |
| KR20120096177A (ko) * | 2011-02-22 | 2012-08-30 | 엘지전자 주식회사 | 박막 태양 전지 |
| KR20130006904A (ko) * | 2011-06-27 | 2013-01-18 | 엘지전자 주식회사 | 박막 태양 전지 |
-
2013
- 2013-02-08 KR KR1020130014405A patent/KR20140101491A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011060811A (ja) * | 2009-09-07 | 2011-03-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池モジュール及びその製造方法 |
| JP2012114292A (ja) * | 2010-11-25 | 2012-06-14 | Mitsubishi Electric Corp | 薄膜光電変換装置およびその製造方法 |
| KR20120096177A (ko) * | 2011-02-22 | 2012-08-30 | 엘지전자 주식회사 | 박막 태양 전지 |
| KR20130006904A (ko) * | 2011-06-27 | 2013-01-18 | 엘지전자 주식회사 | 박막 태양 전지 |
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