KR20140109534A - Hybrid tandem solar cell and method of manufacturing the same - Google Patents

Hybrid tandem solar cell and method of manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
KR20140109534A
KR20140109534A KR1020130021746A KR20130021746A KR20140109534A KR 20140109534 A KR20140109534 A KR 20140109534A KR 1020130021746 A KR1020130021746 A KR 1020130021746A KR 20130021746 A KR20130021746 A KR 20130021746A KR 20140109534 A KR20140109534 A KR 20140109534A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
semiconductor layer
solar cell
type semiconductor
intrinsic
doped
Prior art date
Application number
KR1020130021746A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101465317B1 (en
Inventor
이준신
박진주
정준희
신종훈
봉성재
Original Assignee
성균관대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 성균관대학교산학협력단 filed Critical 성균관대학교산학협력단
Priority to KR1020130021746A priority Critical patent/KR101465317B1/en
Publication of KR20140109534A publication Critical patent/KR20140109534A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101465317B1 publication Critical patent/KR101465317B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/50—Photovoltaic [PV] devices
    • H10K30/57—Photovoltaic [PV] devices comprising multiple junctions, e.g. tandem PV cells
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
    • 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

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Disclosed is an organic-inorganic hybrid stack type solar cell. The organic-inorganic hybrid stack type solar cell comprises a first inorganic solar cell unit, a second inorganic solar cell unit, a middle electrode layer, and an organic solar cell unit. The first p-type semiconductor layer of the first inorganic solar cell unit comprises a first thin film made of amorphous hydrogenated silicon doped with p-type impurity, and a second thin film made of amorphous hydrogenated silicon doped with p-type impurity. The organic-inorganic hybrid stack type solar cell can improve an open-circuit voltage (Voc).

Description

유무기 하이브리드 적층형 태양전지 및 이의 제조방법{HYBRID TANDEM SOLAR CELL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}[0001] Description [0002] HYBRID TANK SOLAR CELL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME [0003]

본 발명은 태양광으로부터 전기를 발생시킬 수 있는 유무기 하이브리드 적층형 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an organic / inorganic hybrid laminated solar cell capable of generating electricity from sunlight and a method of manufacturing the same.

일반적으로 태양전지는 p-n접합으로 구성된 다이오드를 사용하며, 광흡수층으로 사용되는 물질에 따라 다양한 종류로 구분된다. 특히, 광흡수층으로 실리콘을 사용하는 태양전지는 결정질 기판형 태양전지와, 비정질의 박막형 태양전지로 구분된다. 결정질 기판형 태양전지의 경우 고가의 실리콘 웨이퍼를 사용하여 생산 원가가 높다는 문제가 있어, 건물의 외장재나 모바일 기기 등에 적용할 수 있는 박막형 태양전지에 대한 연구가 활발하다.In general, solar cells use diodes composed of p-n junctions and are classified into various types according to the materials used as the light absorbing layer. Particularly, a solar cell using silicon as a light absorbing layer is classified into a crystalline substrate type solar cell and an amorphous thin film type solar cell. Crystalline plate type solar cells have a problem of high production cost due to the use of expensive silicon wafers, and research on thin film type solar cells applicable to exterior materials of buildings and mobile devices is actively conducted.

적층형 태양전지(tandem solar cell)는 태양전지의 광전변환효율을 높이기 위하여 제안된 것으로서, 서로 다른 광학적 밴드갭을 갖는 물질을 2층 이상 적층함으로써 넓은 파장범위를 갖는 태양광을 효과적으로 이용하려는 것이다. 적층형 태양전지는 태양광이 먼저 흡수되는 상부에 높은 밴드갭을 갖는 물질로 만들어진 태양전지층을 형성하고, 그 하부에 상대적으로 낮은 밴드갭을 갖는 물질로 만들어진 태양전지층을 순차적으로 위치시킨다.A tandem solar cell has been proposed in order to increase the photoelectric conversion efficiency of a solar cell and is intended to effectively utilize solar light having a wide wavelength range by stacking two or more layers having different optical bandgap. In a stacked solar cell, a solar cell layer made of a material having a high band gap at an upper portion where solar light is absorbed first is formed, and a solar cell layer made of a material having a relatively low band gap is sequentially placed thereunder.

한편, 유기 태양전지는 공액고분자를 이용해서 태양광 발전을 하는 태양전지를 말한다. 공액고분자는 도핑을 통해서 전도성이 크게 증가하는 특성이 있어 플라스틱 도체로 응용하기 위한 연구가 활발하였으며, 전기를 가해주었을 때 빛을 내는 고분자 발광소자로 많은 연구가 진행되었다. 유기 태양전지는 얇은 소자로 제작이 가능하고 재질이 고분자이기 때문에, 무기 태양전지와 함께 유무기 적층형 태양전지에 적용될 수 있다. On the other hand, organic solar cells refer to solar cells that generate solar power using conjugated polymers. Conjugated polymers have a characteristic that the conductivity increases greatly through doping, and researches for applying them as plastic conductors have been actively conducted, and many studies have been conducted as polymer light emitting devices that emit light when electricity is applied. Organic solar cells can be fabricated as thin devices, and because they are polymers, they can be applied to inorganic and organic stacked solar cells together with inorganic solar cells.

하지만, 직렬 연결 유무기 적층형 태양전지에서는 낮은 밴드갭 영역의 유기 태양전지 낮은 분광특성으로 인하여 낮은 전류 밀도를 가지므로, 고효율의 유무기 적층형 태양전지를 개발하기 위해서는 무기 태양전지의 개방 전압(Voc)를 향상시킬 필요가 있다. In order to develop a high efficiency organic-inorganic hybrid solar cell, the open-circuit voltage (Voc) of an inorganic solar cell is increased, .

본 발명의 일 목적은 개방 전압이 향상된 무기 태양전지 유닛을 구비하는 유무기 적층형 태양전지를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide an organic / inorganic multilayer solar cell having an inorganic solar cell unit with an improved open-circuit voltage.

본 발명의 다른 목적은 상기 유무기 적층형 태양전지를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing the organic-inorganic hybrid solar cell.

본 발명의 실시예에 따른 유무기 하이브리드 적층형 태양전지는 투명 도전막, 제1 무기 태양전지 유닛, 제2 무기 태양전지 유닛, 중간 전극층 및 유기 태양전지 유닛을 포함할 수 있다. 상기 투명 도전막은 투명 기판 상부에 위치할 수 있다. 상기 제1 무기 태양전지 유닛은 상기 투명 도전막 상부에 위치하는 제1 p-형 반도체층, 상기 제1 p-형 반도체층 상부에 위치하는 제1 진성 반도체층 및 상기 제1 진성 반도체층 상부에 위치하는 제1 n-형 반도체층을 포함할 수 있고, 상기 제1 p-형 반도체층은 상기 투명 도전막 상부에 위치하고 p-형 불순물이 도핑된 아몰포스 수소화 실리콘으로 이루어진 제1 박막 및 상기 제1 박막 상부에 위치하고 p-형 불순물이 도핑된 아몰포스 수소화 실리콘 산화물로 이루어진 제2 박막을 포함할 수 있다. 상기 제2 무기 태양전지 유닛은 상기 제1 n-형 반도체층 상부에 위치하는 제2 p-형 반도체층, 상기 제2 p-형 반도체층 상부에 위치하는 제2 진성 반도체층 및 상기 제2 진성 반도체층 상부에 위치하는 제2 n-형 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 중간 전극층은 상기 제2 n-형 반도체층 상부에 위치할 수 있다. 상기 유기 태양전지 유닛은 상기 중간 전극층 상부에 위치할 수 있다. The organic / inorganic hybrid solar cell according to an embodiment of the present invention may include a transparent conductive film, a first inorganic solar cell unit, a second inorganic solar cell unit, an intermediate electrode layer, and an organic solar cell unit. The transparent conductive film may be located on the transparent substrate. The first inorganic solar cell unit includes a first p-type semiconductor layer located on the transparent conductive film, a first intrinsic semiconductor layer located on the first p-type semiconductor layer, Type semiconductor layer, and the first p-type semiconductor layer may include a first thin film which is located on the transparent conductive film and is made of amorphous silicon hydride doped with a p-type impurity, 1 thin film and a second thin film made of amorphous hydrogenated silicon oxide doped with p-type impurity. The second inorganic solar cell unit includes a second p-type semiconductor layer located on the first n-type semiconductor layer, a second intrinsic semiconductor layer located on the second p-type semiconductor layer, And a second n < - > -type semiconductor layer located on the semiconductor layer. The intermediate electrode layer may be located above the second n-type semiconductor layer. The organic solar battery unit may be located above the intermediate electrode layer.

하나의 실시예로, 상기 제1 박막은 3 내지 5 nm의 두께를 갖고, 상기 제2 박막은 5 내지 7 nm의 두께를 가질 수 있다. In one embodiment, the first thin film may have a thickness of 3 to 5 nm and the second thin film may have a thickness of 5 to 7 nm.

하나의 실시예로, 상기 제1 진성 반도체층은 진성 아몰포스 수소화 실리콘 또는 진성 아몰포스 수소화 실리콘 산화물로 이루어질 수 있고, 80 내지 150 nm의 두께를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 제2 진성 반도체층은 게르마늄이 도핑된 수소화 실리콘으로 이루어질 수 있다. In one embodiment, the first intrinsic semiconductor layer may be made of intrinsic amorphous silicon hydride silicon or intrinsic amorphous silicon hydride oxide, and may have a thickness of 80 to 150 nm. In this case, the second intrinsic semiconductor layer may be made of hydrogenated silicon doped with germanium.

하나의 실시예로, 상기 제2 p-형 반도체층은 p-형 불순물 도핑된 아몰포스 수소화 실리콘 또는 p-형 불순물 도핑된 미세결정 수소화 실리콘으로 이루어지고, 상기 p-형 불순물은 1 내지 3% 도핑될 수 있다. In one embodiment, the second p-type semiconductor layer is made of p-type impurity-doped amorphous hydrogenated silicon or p-type impurity-doped microcrystalline hydrogenated silicon, and the p-type impurity is 1 to 3% Lt; / RTI >

본 발명의 실시예에 따른 유무기 하이브리드 적층형 태양전지의 제조방법은 투명 기판 상부에 투명 도전막을 형성하는 단계; 상기 투명 도전막 상부에 진성 아몰포스 수소화 실리콘 또는 진성 아몰포스 수소화 실리콘 산화물로 이루어진 제1 진성 반도체층을 구비하는 제1 무기 태양전지 유닛을 형성하는 단계; 상기 제1 무기 태양전지 유닛 상부에 게르마늄(Ge)이 도핑된 수소화 실리콘으로 이루어진 제2 진성 반도체층을 구비하는 제2 무기 태양전지 유닛을 형성하는 단계; 상기 제2 무기 태양전지 유닛 상부에 중간 전극층을 형성하는 단계; 및 상기 중간 전극층 상부에 유기 태양전지 유닛을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. A method of fabricating a hybrid organic / inorganic hybrid solar cell according to an embodiment of the present invention includes: forming a transparent conductive film on a transparent substrate; Forming a first inorganic solar cell unit having a first intrinsic semiconductor layer made of intrinsic amorphous silicon hydride silicon or intrinsic amorphous silicon hydride oxide on the transparent conductive film; Forming a second inorganic solar cell unit having a second intrinsic semiconductor layer made of hydrogenated silicon doped with germanium (Ge) on the first inorganic solar cell unit; Forming an intermediate electrode layer on the second inorganic solar cell unit; And forming an organic solar cell unit on the intermediate electrode layer.

하나의 실시예로, 상기 제1 무기 태양전지 유닛을 형성하는 단계는 상기 투명 도전막 상부에 p-형 불순물이 도핑된 아몰포스 수소화 실리콘을 증착하여 제1 박막을 형성하는 단계; 상기 제1 박막 상부에 p-형 불순물이 도핑된 아몰포스 수소화 실리콘 산화물을 증착하여 제2 박막을 형성하는 단계; 상기 제2 박막 상부에 상기 제1 진성 반도체층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 진성 반도체층 상부에 제1 n-형 반도체층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the forming of the first inorganic solar cell unit comprises: depositing amorphous silicon hydride doped with a p-type impurity on the transparent conductive film to form a first thin film; Depositing an amorphous silicon hydride oxide doped with a p-type impurity on the first thin film to form a second thin film; Forming the first intrinsic semiconductor layer on the second thin film; And forming a first n-type semiconductor layer on the first intrinsic semiconductor layer.

하나의 실시예로, 상기 제2 무기 태양전지 유닛을 형성하는 단계는 상기 제1 무기 태양전지 유닛 상부에 p-형 불순물이 1 내지 3% 도핑된 아몰포스(amorphous) 수소화 실리콘(a-Si:H) 또는 미세결정 수소화 실리콘(μc-Si:H or nc-Si:H)을 증착하여 제2 p-형 반도체층을 형성하는 단계; 상기 제2 p-형 반도체층 상부에 상기 제2 진성 반도체층을 형성하는 단계; 및 상기 제2 진성 반도체층 상부에 제2 n-형 반도체층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the step of forming the second inorganic solar cell unit may include forming an amorphous silicon hydride (a-Si: SiC) film doped with 1 to 3% p-type impurity on the first inorganic solar cell unit, H) or microcrystalline hydrogenated silicon (μc-Si: H or nc-Si: H) to form a second p-type semiconductor layer; Forming the second intrinsic semiconductor layer on the second p-type semiconductor layer; And forming a second n < - > -type semiconductor layer on the second intrinsic semiconductor layer.

본 발명에 따르면 광학적 밴드갭 에너지(band gap energy)와 분광반응이 다른 전지를 접합하기 위하여 상부에 무기 적층형 박막 태양전지를 배치하고 하부에 유기 태양전지를 배치함으로써 넓은 파장 범위의 태양광을 효과적으로 이용할 수 있고, 그 결과 태양전지 변환효율을 향상시킬 수 있다. 또한 초기 변환효율 대비 안정화 효율이 낮은 유기 태양전지와 상부의 얇은 광흡수층을 갖는 비정질 적층형 태양전지를 접합함으로써 상대적으로 광안전성을 높일 수 있다. According to the present invention, an inorganic stacked thin film solar cell is disposed on an upper portion and an organic solar battery is disposed on an upper portion in order to bond a cell having different band gap energy and spectral response to each other, thereby effectively utilizing sunlight in a wide wavelength range And as a result, solar cell conversion efficiency can be improved. Also, the light stability can be relatively increased by bonding an organic solar cell having a low stabilization efficiency to an initial conversion efficiency and an amorphous stacked solar cell having a thin light absorbing layer on the top.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유무기 적층형 태양전지를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 제1 p-형 반도체층의 형태에 따른 전압-전류 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 제2 p-형 반도체층에 도핑되는 p-형 불순물의 농도에 따른 제1 및 제2 무기태양전지 유닛 전체의 개방 전압(Voc), 단락 전류(Jsc), 충진률(FF) 및 변환효율(Eff)을 나타내는 그래프들이다.
도 4는 제1 진성 반도체층과 제2 진성 반도체층의 물질에 따른 전압-전류 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유무기 적층형 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다. 1 is a perspective view illustrating an organic-inorganic hybrid solar battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing a voltage-current relationship according to the shape of the first p-type semiconductor layer.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the open-circuit voltage (Voc), the short-circuit current (Jsc), the filling rate (FF), and the open-circuit voltage of the first and second inorganic solar battery units according to the concentration of the p-type impurity doped in the second p- And the conversion efficiency (Eff).
4 is a graph showing a voltage-current relationship according to the materials of the first and second intrinsic semiconductor layers.
5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an organic / inorganic hybrid solar cell according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged to illustrate the present invention in order to clarify the present invention.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises ", or" having ", and the like, are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, or combinations thereof, , Steps, operations, elements, or combinations thereof, as a matter of principle, without departing from the spirit and scope of the invention.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

<유무기 하이브리드 적층형 태양전지><Organic-inorganic hybrid solar cell>

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유무기 하이브리드 적층형 태양전지를 설명하기 위한 단면도이다. 그리고 도 2는 제1 p-형 반도체층의 형태에 따른 전압-전류 관계를 나타내는 그래프이고, 도 3은 제2 p-형 반도체층에 도핑되는 p-형 불순물의 농도에 따른 제1 및 제2 무기태양전지 유닛 전체의 개방 전압(Voc), 단락 전류(Jsc), 충진률(FF) 및 변환효율(Eff)을 나타내는 그래프들이며, 도 4는 제1 진성 반도체층과 제2 진성 반도체층의 물질에 따른 전압-전류 관계를 나타내는 그래프이다. 1 is a cross-sectional view illustrating an organic / inorganic hybrid solar cell according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a graph showing voltage-current relationships between the first and second p-type semiconductor layers according to the concentration of the p-type impurity doped in the second p- 4 is a graph showing the open-circuit voltage (Voc), the short-circuit current (Jsc), the filling factor (FF) and the conversion efficiency Eff of the entire inorganic solar battery unit. And FIG.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유무기 하이브리드 적층형 태양전지(100)는 투명 기판(110), 투명 도전막(120), 제1 무기 태양전지 유닛(130), 제2 무기 태양전지 유닛(140), 중간 전극층(150), 유기 태양전지 유닛(160) 및 후면전극(170)을 포함할 수 있다. 1, an organic / inorganic hybrid solar cell 100 according to an embodiment of the present invention includes a transparent substrate 110, a transparent conductive film 120, a first inorganic solar cell unit 130, An intermediate electrode layer 150, an organic solar cell unit 160, and a rear electrode 170. The electrode unit 150 may include a plurality of electrodes.

투명 기판(110)으로는 통상의 태양전지용 기판이 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 투명 기판(110)으로는 규소(Si) 기판, 산화규소(SiO2) 기판, 산화알루미늄(Al2O3) 기판, STO(SrTiO3) 기판, 수정 기판 등이 사용될 수 있다.As the transparent substrate 110, a usual substrate for a solar cell can be used without limitation. For example, as the transparent substrate 110, a silicon (Si) substrate, a silicon oxide (SiO 2 ) substrate, an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) substrate, a STO (SrTiO 3 ) substrate, a quartz substrate,

투명 도전막(120)은 투명 기판(110) 상부에 위치할 수 있다. 하나의 실시예로, 투명 도전막(120)은 투명한 전도성 산화물로 이루어질 수 있다. 구체예로서, 투명 도전막(120)은 ITO(Indium Tin Oxide), AZO(Al-doped Zinc Oxide), SnO2:F 등으로 이루어질 수 있다. The transparent conductive film 120 may be located on the transparent substrate 110. In one embodiment, the transparent conductive film 120 may be made of a transparent conductive oxide. As a specific example, the transparent conductive layer 120 may be formed of ITO (indium tin oxide), AZO (Al-doped zinc oxide), SnO2: F, or the like.

제1 무기 태양전지 유닛(130)은 투명 도전막(120) 상부에 위치할 수 있다. 하나의 실시예로서, 제1 무기 태양전지 유닛(130)은 제1 p-형 반도체층(131), 제1 진성 반도체층(132), 제1 n-형 반도체층(133)을 포함할 수 있다. The first inorganic solar cell unit 130 may be positioned above the transparent conductive film 120. In one embodiment, the first inorganic solar cell unit 130 may include a first p-type semiconductor layer 131, a first intrinsic semiconductor layer 132, and a first n-type semiconductor layer 133 have.

제1 p-형 반도체층(131)은 투명 도전막(120) 상부에 위치할 수 있다. 하나의 실시예로서, 제1 p-형 반도체층(131)은 p-형 불순물이 도핑된 아몰포스(amorphous) 수소화 실리콘(a-Si:H) 또는 아산화질소(N2O) 가스를 주입하여 형성도고 p-형 불순물이 도핑된아몰포스(amorphous) 수소화 실리콘 산화물(p-type a-SiOx:H)로 형성될 수 있다. 제1 p-형 반도체층(131)에 도핑되는 p-형 불순물은 보론(B)을 포함할 수 있다. 제1 p-형 반도체층(131)은 약 5 내지 10nm의 두께를 가질 수 있다. 제1 p-형 반도체층(131)의 두께가 10nm를 초과하는 경우, 제1 p-형 반도체층(131)에서의 광흡수량이 증가하여 태양전지 전체의 효율이 감소되는 문제점이 발생할 수 있고, 제1 p-형 반도체층(131)의 두께가 5nm 미만인 경우, 제1 p-형 반도체층(131)의 균일도가 저하되거나 재현성이 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다. 하나의 예로서, 제1 p-형 반도체층(131)은 약 7 내지 10nm의 두께를 가질 수 있다.The first p-type semiconductor layer 131 may be located on the transparent conductive layer 120. In one embodiment, the first p-type semiconductor layer 131 is formed by implanting amorphous hydrogenated silicon (a-Si: H) or nitrous oxide (N 2 O) gas doped with p-type impurities Type amorphous hydrogenated silicon oxide (p-type a-SiOx: H) doped with p-type impurities. The p-type impurity doped in the first p-type semiconductor layer 131 may include boron (B). The first p-type semiconductor layer 131 may have a thickness of about 5 to 10 nm. If the thickness of the first p-type semiconductor layer 131 is more than 10 nm, the light absorption amount in the first p-type semiconductor layer 131 may increase and the efficiency of the entire solar cell may decrease. If the thickness of the first p-type semiconductor layer 131 is less than 5 nm, the uniformity of the first p-type semiconductor layer 131 may be degraded or reproducibility may be deteriorated. As one example, the first p-type semiconductor layer 131 may have a thickness of about 7 to 10 nm.

본 발명의 일 실실시예 있어서, 제1 p-형 반도체층(131)은 단일층 또는 복수의 층으로 이루어질 수 있다. 하나의 실시예로서, 제1 p-형 반도체층(131)은 투명 도전막(120) 상부에 위치하는 제1 박막 및 제1 박막 상부에 위치하는 제2 박막을 포함할 수 있다. 제1 박막은 p-형 불순물이 도핑된 아몰포스(amorphous) 수소화 실리콘(a-Si:H)으로 이루어질 수 있고, 제2 박막은 p-형 불순물이 도핑된 아몰포스(amorphous) 수소화 실리콘 산화물(p-type a-SiOx:H)로 이루어질 수 있다. 일례로, 제1 박막은 약 3 내지 5 nm의 두께를 가질 수 있고, 제2 박막은 약 5 내지 7 nm의 두께를 가질 수 있다. 이와 같이 제1 p-형 반도체층(131)이 상기 제1 박막 및 제2 박막을 포함하는 경우, 도 2에 나타난 바와 같이, 제1 p-형 반도체층(131)이 단일층으로 구성되는 경우보다 개방 전압(Voc)을 증가시킬 수 있다. 도 2에 있어서, 검은색 실선은 제1 무기 태양전지 유닛(130)만으로 구성된 태양전지의 전압-전류 관계를 나타내고, 빨강색 점선은 제1 및 제2 무기 태양전지 유닛(130, 140)으로 구성된 적층형 태양전지에 있어서 제1 p-형 반도체층(131)이 p-형 불순물이 도핑된 아몰포스(amorphous) 수소화 실리콘(a-Si:H)으로 이루어진 박막과 p-형 불순물이 도핑된 아몰포스(amorphous) 수소화 실리콘 산화물(p-type a-SiOx:H)로 이루어진 박막으로 구성된 적층 구조를 갖는 경우의 전압-전류 관계를 나타내며, 파란색 점선은 제1 및 제2 무기 태양전지 유닛(130, 140)으로 구성된 적층형 태양전지에 있어서 제1 p-형 반도체층(131)이 p-형 불순물이 도핑된 아몰포스(amorphous) 수소화 실리콘 산화물(p-type a-SiOx:H)로 이루어진 단일층 구조인 경우의 전압-전류 관계를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 제1 p-형 반도체층(131)이 p-형 불순물이 도핑된 아몰포스(amorphous) 수소화 실리콘(a-Si:H)으로 이루어진 박막과 p-형 불순물이 도핑된 아몰포스(amorphous) 수소화 실리콘 산화물(p-type a-SiOx:H)로 이루어진 박막으로 구성된 적층 구조를 갖는 경우에 가장 큰 개방 전압(Voc)을 달성할 수 있음을 알 수 있다. In one embodiment of the present invention, the first p-type semiconductor layer 131 may be a single layer or a plurality of layers. In one embodiment, the first p-type semiconductor layer 131 may include a first thin film located on the transparent conductive film 120 and a second thin film located on the first thin film. The first thin film may be composed of an amorphous hydrogenated silicon (a-Si: H) doped with a p-type impurity and the second thin film may be composed of an amorphous hydrogenated silicon oxide doped with p- p-type a-SiOx: H). In one example, the first thin film may have a thickness of about 3 to 5 nm, and the second thin film may have a thickness of about 5 to 7 nm. When the first p-type semiconductor layer 131 includes the first thin film and the second thin film, as shown in FIG. 2, when the first p-type semiconductor layer 131 is composed of a single layer The open-circuit voltage Voc can be increased. 2, the black solid line represents the voltage-current relationship of the solar cell constituted only by the first inorganic solar cell unit 130, and the red dotted line represents the voltage-current relationship between the first and second inorganic solar cell units 130 and 140 In the laminated solar cell, the first p-type semiconductor layer 131 is formed of a thin film made of amorphous hydrogenated silicon (a-Si: H) doped with p-type impurity and a thin film made of amorphous silicon doped with p- and a thin film composed of amorphous hydrogenated silicon oxide (p-type a-SiOx: H), and a blue dotted line indicates a voltage-current relationship between the first and second inorganic solar cell units 130 and 140 The first p-type semiconductor layer 131 is a single layer structure made of amorphous hydrogenated silicon oxide (p-type a-SiOx: H) doped with p-type impurity Voltage-current relationship. 2, the first p-type semiconductor layer 131 is formed of a thin film made of amorphous hydrogenated silicon (a-Si: H) doped with a p-type impurity and a thin film made of amorphous hydrogenated silicon It can be seen that the largest open-circuit voltage (Voc) can be achieved in the case of a laminated structure composed of a thin film made of amorphous hydrogenated silicon oxide (p-type a-SiOx: H).

제1 진성 반도체층(132)은 제1 p-형 반도체층(131) 상부에 위치할 수 있다. 제1 진성 반도체층(132)은 진성 아몰포스 수소화 실리콘(i-type a-Si:H) 또는 아산화질소(N2O) 가스를 주입하여 만든 진성 아몰포스(amorphous) 수소화 실리콘 산화물(i-type a-SiOx:H)로 형성될 수 있다. 일례로, 제1 진성 반도체층(132)은 약 80 내지 150 nm의 두께를 가질 수 있다. 제1 진성 반도체층(132)의 두께가 150 nm를 초과하는 경우, 제1 무기 태양전지 유닛(130) 및 유기 태양전지 유닛(160)으로 전달되는 광량이 현저히 감소하는 문제점이 발생할 수 있고, 제1 진성 반도체층(132)의 두께가 80 nm 미만인 경우 제1 무기 태양전지 유닛(130)의 효율이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 하나의 예로서, 제1 진성 반도체층(132)는 유무기 하이브리드 적층형 태양전지(100) 전체의 효율을 향상시키기 위하여 약 50 내지 100 nm의 두께를 가질 수 있다. The first intrinsic semiconductor layer 132 may be located on the first p-type semiconductor layer 131. A first intrinsic semiconductor layer 132 is an intrinsic amorphous hydrogenated silicon (i-type a-Si: H) or nitrous oxide (N 2 O) intrinsic created by the gas injected into amorphous (amorphous) hydrogenated silicon oxide (i-type a-SiOx: H). In one example, the first intrinsic semiconductor layer 132 may have a thickness of about 80 to 150 nm. If the thickness of the first intrinsic semiconductor layer 132 is more than 150 nm, the amount of light transmitted to the first inorganic solar battery unit 130 and the organic solar battery unit 160 may significantly decrease, If the thickness of the semiconducting semiconductor layer 132 is less than 80 nm, the efficiency of the first inorganic solar battery unit 130 may decrease. As one example, the first intrinsic semiconductor layer 132 may have a thickness of about 50 to 100 nm to improve the efficiency of the entire organic / inorganic hybrid solar cell 100.

제1 n-형 반도체층(133)은 제1 진성 반도체층(132) 상부에 위치할 수 있다. 제1 n-형 반도체층(133)은 n-형 불순물이 도핑된 아몰포스(amorphous) 수소화 실리콘 또는 미세결정 수소화 실리콘(μc-Si:H or nc-Si:H)으로 이루어질 수 있다. 제1 n-형 반도체층(133)은 약 10 nm의 두께를 가질 수 있다. 하나의 실시예로, 제1 n-형 반도체층(133)은 터널 재결합 접합(tunnel recombination junction, TRJ)을 위해 단일접합 박막 실리콘 태양전지의 n-형 반도체층에 비해 높은 농도로 n-형 불순물이 도핑될 수 있다. 예를 들면, 제1 n-형 반도체층(133)은 터널 재결합 접합(tunnel recombination junction, TRJ)을 위해 제2 무기 태양전지 유닛(140)의 제2 n-형 반도체층(143)보다 높은 농도로 n-형 불순물이 도핑될 수 있다. The first n-type semiconductor layer 133 may be located on the first intrinsic semiconductor layer 132. The first n-type semiconductor layer 133 may be formed of amorphous hydrogenated silicon or microcrystalline hydrogenated silicon (μc-Si: H or nc-Si: H) doped with an n-type impurity. The first n-type semiconductor layer 133 may have a thickness of about 10 nm. In one embodiment, the first n-type semiconductor layer 133 has a higher concentration than the n-type semiconductor layer of the single junction thin-film silicon solar cell for a tunnel recombination junction (TRJ) Can be doped. For example, the first n-type semiconductor layer 133 may have a higher concentration than the second n-type semiconductor layer 143 of the second inorganic solar cell unit 140 for a tunnel recombination junction (TRJ) Lt; / RTI &gt; can be doped with an n-type impurity.

제2 무기 태양전지 유닛(140)은 제1 무기 태양전지 유닛(130) 상부에 위치할 수 있다. 하나의 실시예로, 제2 무기 태양전지 유닛(140)은 제2 p-형 반도체층(141), 제2 진성 반도체층(142) 및 제2 n-형 반도체층(143)을 포함할 수 있다. The second inorganic solar cell unit 140 may be located above the first inorganic solar cell unit 130. In one embodiment, the second inorganic solar cell unit 140 may include a second p-type semiconductor layer 141, a second intrinsic semiconductor layer 142, and a second n-type semiconductor layer 143 have.

제2 p-형 반도체층(141)은 제1 n-형 반도체층(133) 상부에 위치할 수 있다. 하나의 실시예로, 제2 p-형 반도체층(141)은 p-형 불순물 도핑된 아몰포스(amorphous) 수소화 실리콘(a-Si:H) 또는 p-형 불순물 도핑된 미세결정 수소화 실리콘(μc-Si:H or nc-Si:H)으로 이루어질 수 있다. 제2 p-형 반도체층(141)에 도핑되는 p-형 불순물은 보론(B)을 포함할 수 있다. 제2 p-형 반도체층(141)은 약 5 내지 7 nm의 두께를 가질 수 있다. 제2 p-형 반도체층(141)은 터널 재결합 접합(tunnel recombination junction, TRJ)을 위해 단일접합 박막 실리콘 태양전지의 p-형 반도체층에 비해 높은 농도로 p-형 불순물이 도핑될 수 있다. 예를 들면, 제2 p-형 반도체층(141)은 터널 재결합 접합(tunnel recombination junction, TRJ)을 위해 제1 무기 태양전지 유닛(130)의 제1 p-형 반도체층(131)보다 높은 농도로 p-형 불순물이 도핑될 수 있다. 하나의 구체예로서, 제2 p-형 반도체층(141)에는 약 1 내지 3%의 p-형 불순물이 도핑될 수 있다. p-형 불순물이 1% 미만으로 도핑되는 경우, 터널 재결합 접합(tunnel recombination junction, TRJ)을 형성하지 못하는 문제점이 발생할 수 있고, p-형 불순물이 3%를 초과하여 도핑되는 경우, 도 3에 나타난 바와 같이, 개방 전압(Voc), 변환효율(Eff) 등이 감소되는 문제점이 발생할 수 있다. 도 3은 제2 p-형 반도체층(141)에 p-형 불순물을 3%, 6% 및 9% 도핑한 경우에 측정된 개방 전압(Voc), 단락 전류(Jsc), 충진률(FF) 및 변환효율(Eff)을 각각 나타내는 그래프들로서, 도 3을 참조하면, 제2 p-형 반도체층(141)에 도핑되는 p-형 불순물의 양이 3%를 초과하면 p-형 불순물의 양이 증가할수록 개방 전압(Voc), 충진률(FF) 및 변환효율(Eff)이 모두 감소함을 알 수 있다. The second p-type semiconductor layer 141 may be located on the first n-type semiconductor layer 133. In one embodiment, the second p-type semiconductor layer 141 is formed of p-type impurity doped amorphous hydrogenated silicon (a-Si: H) or p-type impurity doped microcrystalline hydrogenated silicon -Si: H or nc-Si: H). The p-type impurity doped in the second p-type semiconductor layer 141 may include boron (B). The second p-type semiconductor layer 141 may have a thickness of about 5 to 7 nm. The second p-type semiconductor layer 141 can be doped with a p-type impurity at a higher concentration than the p-type semiconductor layer of the single junction thin-film silicon solar cell for a tunnel recombination junction (TRJ). For example, the second p-type semiconductor layer 141 may have a higher concentration than the first p-type semiconductor layer 131 of the first inorganic solar cell unit 130 for a tunnel recombination junction (TRJ) P-type impurity can be doped into the p-type impurity. As one embodiment, the second p-type semiconductor layer 141 may be doped with about 1 to 3% p-type impurity. When the p-type impurity is doped to less than 1%, a tunnel recombination junction (TRJ) may not be formed. When the p-type impurity is doped to more than 3% As shown, the open-circuit voltage (Voc), the conversion efficiency (Eff), and the like may be reduced. 3 shows the measured open-circuit voltage (Voc), the short-circuit current (Jsc), the filling factor (FF), and the like, which are measured when the second p-type semiconductor layer 141 is doped with p-type impurities at 3% Referring to FIG. 3, when the amount of the p-type impurity doped in the second p-type semiconductor layer 141 exceeds 3%, the amount of the p-type impurity The open-circuit voltage (Voc), the filling rate (FF) and the conversion efficiency (Eff) are both decreased.

제2 진성 반도체층(142)은 제2 p-형 반도체층(141) 상부에 위치할 수 있다. 제2 진성 반도체층(142)은 진성 아몰포스 수소화 실리콘(i-type a-Si:H) 또는 게르마늄(Ge)이 도핑된 수소화 실리콘(a-SiGe:H)으로 이루어질 수 있다. 제2 진성 반도체층(142)을 이루는 물질은 제1 무기 태양전지 유닛(130)의 제1 진성 반도체층(132)을 이루는 물질보다 낮은 밴드갭을 갖는 것이 바람직하다. 제1 및 제2 진성 반도체층(142)을 이루는 물질의 밴드갭은 수소의 함량을 변경함으로써 조절할 수 있고, 수소의 함량이 증가할수록 밴드갭이 증가한다. 제2 진성 반도체층(142)은 약 300 내지 400 nm의 두께를 가질 수 있다. The second intrinsic semiconductor layer 142 may be located on the second p-type semiconductor layer 141. The second intrinsic semiconductor layer 142 may be formed of a hydrogenated silicon (a-SiGe: H) doped with intrinsic amorphous silicon (i-type a-Si: H) or germanium (Ge). It is preferable that the material forming the second intrinsic semiconductor layer 142 has a band gap lower than that of the first intrinsic semiconductor layer 132 of the first inorganic solar cell unit 130. The bandgap of the material constituting the first and second intrinsic semiconductor layers 142 can be controlled by changing the content of hydrogen, and the bandgap increases as the content of hydrogen increases. The second intrinsic semiconductor layer 142 may have a thickness of about 300 to 400 nm.

본 발명의 일 실시예로, 제1 진성 반도체층(132)이 진성 아몰포스 수소화 실리콘(i-type a-Si:H) 또는 아산화질소(N2O) 가스를 주입하여 만든 진성 아몰포스(amorphous) 수소화 실리콘 산화물(i-type a-SiOx:H)로 이루어진 경우, 제2 진성 반도체층(142)은 게르마늄(Ge)이 도핑된 수소화 실리콘(a-SiGe:H)으로 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 제1 및 제2 진성 반도체층(132, 142)의 물질을 조합하는 경우, 도 4에 나타난 바와 같이, 단락전류(Jsc) 값을 향상시킬 수 있다. 도 4에 있어서, 검은색 실선은 제1 및 제2 진성 반도체층(132, 142)이 각각 아몰포스 수소화 실리콘 및 아몰포스 수소화 실리콘으로 이루어진 경우의 전압-전류 관계를 나타내고, 빨강색 점선은 제1 및 제2 진성 반도체층(132, 142)이 각각 아몰포스 수소화 실리콘 산화물 및 아몰포스 수소화 실리콘으로 이루어진 경우의 전압-전류 관계를 나타내고, 파란색 점선은 제1 및 제2 진성 반도체층(132, 142)이 각각 아몰포스 수소화 실리콘 및 게르마늄이 도핑된 아몰포스 수소화 실리콘으로 이루어진 경우의 전압-전류 관계를 나타내며, 초록색 점선은 제1 및 제2 진성 반도체층(132, 142)이 각각 아몰포스 수소화 실리콘 산화물 및 게르마늄이 도핑된 아몰포스 수소화 실리콘으로 이루어진 경우의 전압-전류 관계를 나타낸다. In one embodiment of the present invention, the first intrinsic semiconductor layer 132 is an amorphous silicon layer formed by injecting intrinsic amorphous silicon hydride (i-type a-Si: H) or nitrous oxide (N 2 O) It is preferable that the second intrinsic semiconductor layer 142 is formed of hydrogenated silicon (a-SiGe: H) doped with germanium (Ge). As described above, when the materials of the first and second intrinsic semiconductor layers 132 and 142 are combined, the value of the short-circuit current Jsc can be improved as shown in FIG. 4, the black solid line indicates the voltage-current relationship when the first and second intrinsic semiconductor layers 132 and 142 are made of amorphous silicon hydride and amorphous silicon hydride, respectively, and the red dotted line indicates the first Current relationship when the first and second intrinsic semiconductor layers 132 and 142 are made of amorphous silicon hydride silicon oxide and amorphous silicon hydride silicon respectively and the blue dotted line indicates the voltage-current relationship between the first and second intrinsic semiconductor layers 132 and 142, Current relationship when the first and second intrinsic semiconductor layers 132 and 142 are made of amorphous silicon hydride and germanium doped amorphous silicon hydride, respectively, and the green dotted line indicates that the first and second intrinsic semiconductor layers 132 and 142 are amorphous silicon hydride silicon oxides and Current relationship when germanium is doped amorphous hydrogenated silicon.

제2 n-형 반도체층(143)은 제2 진성 반도체층(142)의 상부에 위치할 수 있다. 제2 n-형 반도체층(143)은 n-형 불순물이 도핑된 아몰퍼스 실리콘 또는 미세결정 수소화 실리콘(μc-Si:H or nc-Si:H)으로 이루어질 수 있다. 제2 n-형 반도체층(143)이 n-형 불순물이 도핑된 아몰퍼스 실리콘으로 이루어진 경우, 제2 n-형 반도체층(143)은 약 25 nm의 두께를 가질 수 있다. 이와 달리, 제2 n-형 반도체층(143)이 n-형 불순물이 도핑된 미세결정 수소화 실리콘(μc-Si:H or nc-Si:H)으로 이루어진 경우, 제2 n-형 반도체층(143)은 약 35 nm의 두께를 가질 수 있다.The second n-type semiconductor layer 143 may be located on the second intrinsic semiconductor layer 142. The second n-type semiconductor layer 143 may be made of amorphous silicon doped with an n-type impurity or microcrystalline hydrogenated silicon (μc-Si: H or nc-Si: H). When the second n-type semiconductor layer 143 is made of amorphous silicon doped with an n-type impurity, the second n-type semiconductor layer 143 may have a thickness of about 25 nm. Alternatively, when the second n-type semiconductor layer 143 is made of microcrystalline hydrogenated silicon (μc-Si: H or nc-Si: H) doped with an n-type impurity, 143) may have a thickness of about 35 nm.

중간 전극층(150)은 제2 n-형 반도체층(143) 상부에 위치할 수 있다. 하나의 실시예로, 중간 전극층(150)은 ITO 또는 ZnO:Al로 이루어질 수 있다. 중간 전극층(150)은 제2 무기 태양전지 유닛(140)과 유기 태양전지 유닛(160) 사이의 터널 재결합 접합을 형성하고 무기 태양전지 유닛의 산화를 방지할 수 있다. 중간 전극층(150)은 약 10 내지 30 nm의 두께를 가질 수 있다. The intermediate electrode layer 150 may be located on the second n-type semiconductor layer 143. In one embodiment, the intermediate electrode layer 150 may be made of ITO or ZnO: Al. The intermediate electrode layer 150 can form a tunnel recombination bond between the second inorganic solar cell unit 140 and the organic solar cell unit 160 and prevent oxidation of the inorganic solar cell unit. The intermediate electrode layer 150 may have a thickness of about 10 to 30 nm.

유기 태양전지 유닛(160)은 중간 전극층(150) 상부에 위치할 수 있다. 유기 태양전지 유닛(160)은 공액고분자 물질로 이루어질 수 있다. 하나의 실시예로, 유기 태양전지 유닛(160)은 전자 주개형 유기반도체와 전자 받개형 유기반도체가 이루는 이종접합(donor-acceptor heterojunction)을 포함할 수 있다. 유기 태양전지 유닛(160)을 이루는 공액고분자 물질에 있어서, 분자 내에 존재하는 파이(π) 전자들은 낮은 에너지 준위부터 채우게 되는데, 파이 전자로 채워진 가장 높은 에너지 준위를 HOMO(highest occupied molecular orbital) 준위라 하고, 그 다음 에너지 준위는 채워지지 않은 준위 중 가장 낮은 준위로서 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital) 준위라 한다. 공액고분자 물질의 HOMO 준위와 LUMO 준위 사이의 에너지 차이는 무기 반도체의 밴드갭과 같은 역할을 하는데, 본 발명에 있어서는, 유기 태양전지 유닛(160)은 HOMO 준위와 LUMO 준위 사이의 에너지 차이가 제2 진성 반도체층(142)의 밴드갭보다 작은 공액고분자 물질로 형성되는 것이 바람직하다. The organic solar cell unit 160 may be located above the intermediate electrode layer 150. The organic solar battery unit 160 may be made of a conjugated polymer material. In one embodiment, the organic solar cell unit 160 may include a donor-acceptor heterojunction between the electron-spin-on organic semiconductor and the electron-sink organic semiconductor. In the conjugated polymer material constituting the organic solar cell unit 160, the pi (pi) electrons present in the molecule are filled from the low energy level, and the highest energy level filled with the pi electron is the highest occupied molecular orbital (HOMO) And the next energy level is the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) level, which is the lowest level among unfilled levels. The energy difference between the HOMO level and the LUMO level of the conjugated polymer material plays the same role as the bandgap of the inorganic semiconductor. In the present invention, the organic solar cell unit 160 has an energy difference between the HOMO level and the LUMO level, Is formed of a conjugated polymer material smaller than the band gap of the intrinsic semiconductor layer (142).

후면전극(170)은 유기 태양전지 유닛(160) 상부에 위치할 수 있다. 후면전극(170)은 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)으로 이루어질 수 있다. 후면전극(170)은 태양전지 유닛들에서 발생된 전기를 외부로 전달할 수 있고, 또한 유기 태양전지 유닛(160)을 통과한 광을 다시 유기 태양전지 유닛(160) 방향으로 반사하여 태양광의 이용효율을 향상시킬 수 있다.
The rear electrode 170 may be positioned above the organic solar cell unit 160. The back electrode 170 may be made of aluminum (Al) or silver (Ag). The rear electrode 170 can transmit the electricity generated from the solar cell units to the outside and reflects the light passing through the organic solar battery unit 160 toward the organic solar battery unit 160, Can be improved.

<유무기 하이브리드 적층형 태양전지의 제조방법>&Lt; Manufacturing Method of Organic / Inorganic Hybrid Laminated Solar Cell >

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유무기 하이브리드 적층형 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다. 5 is a flowchart illustrating a method for fabricating an organic / inorganic hybrid laminated solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유무기 하이브리드 적층형 태양전지(100)의 제조방법은 투명 기판(110) 상에 투명 도전막(120)을 형성하는 단계(S110), 투명 도전막(120) 상부에 제1 무기 태양전지 유닛(130)을 형성하는 단계(S120), 제1 무기 태양전지 유닛(130) 상부에 제2 무기 태양전지 유닛(140)을 형성하는 단계(S130), 제2 무기 태양전지 유닛(140) 상부에 중간 전극층(150)을 형성하는 단계(S140), 중간 전극층(150) 상부에 유기 태양전지 유닛(160)을 형성하는 단계(S150) 및 유기 태양전지 유닛(160) 상부에 후면전극(170)을 형성하는 단계(S160)를 포함할 수 있다. 1 and 5, a method of manufacturing an organic / inorganic hybrid solar cell 100 according to an embodiment of the present invention includes forming a transparent conductive film 120 on a transparent substrate 110 (S110) A step S120 of forming a first inorganic solar cell unit 130 on the transparent conductive film 120 and a step of forming a second inorganic solar cell unit 140 on the first inorganic solar cell unit 130 A step S140 of forming an intermediate electrode layer 150 on the second inorganic solar cell unit 140 and a step S150 of forming an organic solar cell unit 160 on the intermediate electrode layer 150, And forming a rear electrode 170 on the solar cell unit 160 (S160).

투명 기판(110)으로는 통상의 태양전지용 기판이 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 투명 기판(110)으로는 규소(Si) 기판, 산화규소(SiO2) 기판, 산화알루미늄(Al2O3) 기판, STO(SrTiO3) 기판, 수정 기판 등이 사용될 수 있다.As the transparent substrate 110, a usual substrate for a solar cell can be used without limitation. For example, as the transparent substrate 110, a silicon (Si) substrate, a silicon oxide (SiO 2 ) substrate, an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) substrate, a STO (SrTiO 3 ) substrate, a quartz substrate,

투명 도전막(120)은 투명 기판(110) 상부에 투명한 전도성 산화물을 증착하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 투명 도전막(120)은 ITO(Indium Tin Oxide), AZO(Al-doped Zinc Oxide), SnO2:F 등과 같은 투명 전도성 산화물을 투명 기판(110) 상부에 증착함으로써 형성될 수 있다. The transparent conductive film 120 may be formed by depositing a transparent conductive oxide on the transparent substrate 110. For example, the transparent conductive film 120 may be formed by depositing a transparent conductive oxide such as ITO (Indium Tin Oxide), AZO (Al-doped Zinc Oxide), or SnO2: F on the transparent substrate 110.

제1 무기 태양전지 유닛(130)은 투명 도전막(120) 상부에 제1 p-형 반도체층(131), 제1 진성 반도체층(132) 및 제1 n-형 반도체층(133)을 순차적으로 형성함으로써 형성될 수 있다. The first inorganic solar cell unit 130 includes a first p-type semiconductor layer 131, a first intrinsic semiconductor layer 132, and a first n-type semiconductor layer 133 sequentially formed on the transparent conductive film 120 As shown in FIG.

제1 p형 반도체층은 투명 도전막(120) 상부에 p-타입 보론(B) 억셉터 불순물이 도핑된 아몰포스(amorphous) 수소화 실리콘(a-Si:H) 또는 아산화질소(N2O) 가스를 주입하여 형성되고 보론 억셉터 불순물이 도핀된 아몰포스(amorphous) 수소화 실리콘 산화물(p-type a-SiOx:H)을 증착하여 형성될 수 있다. 제1 p-형 반도체층(131)은 약 5 내지 10nm의 두께로 형성될 수 있다. 제1 p-형 반도체층(131)의 두께가 10nm를 초과하는 경우, 제1 p-형 반도체층(131)에서의 광흡수량이 증가하여 유무기 하이브리드 적층형 태양전지(100) 전체의 효율이 감소되는 문제점이 발생할 수 있고, 제1 p-형 반도체층(131)의 두께가 5nm 미만인 경우, 제1 p-형 반도체층(131)의 균일도가 저하되거나 재현성이 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다. 일례로, 제1 p-형 반도체층(131)은 약 7 내지 10nm의 두께로 형성될 수 있다. The first p-type semiconductor layer may be formed of amorphous hydrogenated silicon (a-Si: H) or nitrous oxide (N 2 O) doped with p-type boron (B) acceptor impurities on the transparent conductive film 120, Type amorphous hydrogenated silicon oxide (p-type a-SiOx: H) which is formed by implanting a boron acceptor impurity and doped with boron acceptor impurities. The first p-type semiconductor layer 131 may be formed to a thickness of about 5 to 10 nm. When the thickness of the first p-type semiconductor layer 131 exceeds 10 nm, the light absorption amount in the first p-type semiconductor layer 131 increases, and the efficiency of the entire organic / inorganic hybrid solar cell 100 decreases If the thickness of the first p-type semiconductor layer 131 is less than 5 nm, the uniformity of the first p-type semiconductor layer 131 may be degraded or reproducibility may be degraded. For example, the first p-type semiconductor layer 131 may be formed to a thickness of about 7 to 10 nm.

하나의 실시예에 있어서, 제1 p-형 반도체층(131)을 형성하기 위하여 투명 도전막(120) 상부에 p-형 불순물이 도핑된 아몰포스(amorphous) 수소화 실리콘(a-Si:H)으로 이루어진 제1 박막을 형성한 후 제1 박막 상부에 아산화질소(N2O) 가스를 주입하여 형성되고 p-형 불순물이 도핑된 아몰포스(amorphous) 수소화 실리콘 산화물(p-type a-SiOx:H)로 이루어진 제2 박막을 형성할 수 있다. 제1 박막은 약 3 내지 5 nm의 두께로 형성될 수 있고, 제2 박막은 약 5 내지 7 nm의 두께로 형성될 수 있다. 이와 같이 제1 p-형 반도체층(131)이 상기 제1 박막 및 제2 박막을 포함하도록 형성하는 경우, 도 2에 나타난 바와 같이, 제1 p-형 반도체층(131)이 보론(B) 억셉터 분순물이 도핑된 수소화된 아몰포스(amorphous) 실리콘(a-Si:H)으로만 형성되거나 p-형 아몰포스(amorphous) 수소화 실리콘 산화물(p-type a-SiOx:H)으로만 형성된 경우에 비하여 개방 전압(Voc) 값을 증가시킬 수 있다. In one embodiment, amorphous hydrogenated silicon (a-Si: H) doped with p-type impurities is formed on the transparent conductive film 120 to form the first p- Type amorphous hydrogenated silicon oxide (p-type a-SiOx) doped with p-type impurity and formed by injecting nitrous oxide (N 2 O) gas onto the first thin film after forming a first thin film comprising n- H) may be formed. The first thin film may be formed to a thickness of about 3 to 5 nm, and the second thin film may be formed to a thickness of about 5 to 7 nm. When the first p-type semiconductor layer 131 is formed to include the first thin film and the second thin film as shown in FIG. 2, the first p-type semiconductor layer 131 is doped with boron (B) (A-Si: H) doped with an acceptor impurity or formed only with p-type amorphous hydrogenated silicon oxide (p-type a-SiOx: H) The open-circuit voltage (Voc) value can be increased.

제1 진성 반도체층(132)은 제1 p-형 반도체층(131) 상부에 진성 아몰포스 수소화 실리콘(i-type a-Si:H) 또는 아산화질소(N2O) 가스를 주입하여 만든 진성 아몰포스(amorphous) 수소화 실리콘 산화물(i-type a-SiOx:H)을 증착함으로써 형성될 수 있다. 제1 진성 반도체층(132)은 약 80 내지 150 nm의 두께로 형성될 수 있다. 제1 진성 반도체층(132)의 두께가 150 nm를 초과하는 경우, 제1 무기 태양전지 유닛(130) 및 유기 태양전지 유닛(160)으로 전달되는 광량이 현저히 감소하는 문제점이 발생할 수 있고, 제1 진성 반도체층(132)의 두께가 80 nm 미만인 경우, 제1 무기 태양전지 유닛(130)의 광효율이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 하나의 예로서, 제1 진성 반도체층(132)는 유무기 하이브리드 적층형 태양전지(100) 전체의 효율을 향상시키기 위하여 약 50 내지 100 nm의 두께로 형성될 수 있다. The first intrinsic semiconductor layer 132 is formed by injecting intrinsic amorphous silicon (i-type a-Si: H) or nitrous oxide (N 2 O) gas onto the first p- Can be formed by depositing an amorphous hydrogenated silicon oxide (i-type a-SiOx: H). The first intrinsic semiconductor layer 132 may be formed to a thickness of about 80 to 150 nm. If the thickness of the first intrinsic semiconductor layer 132 is more than 150 nm, the amount of light transmitted to the first inorganic solar battery unit 130 and the organic solar battery unit 160 may significantly decrease, If the thickness of the semiconducting semiconductor layer 132 is less than 80 nm, the light efficiency of the first inorganic solar battery unit 130 may deteriorate. As one example, the first intrinsic semiconductor layer 132 may be formed to have a thickness of about 50 to 100 nm to improve the efficiency of the entire organic / inorganic hybrid solar battery 100.

제1 n-형 반도체층(133)은 제1 진성 반도체층(132) 상부에 n-타입 아몰포스(amorphous) 실리콘 또는 미세결정 수소화 실리콘(μc-Si:H or nc-Si:H)을 증착하여 형성될 수 있다. 제1 n-형 반도체층(133)은 약 10 nm의 두께로 형성될 수 있다. 하나의 실시예로, 제1 n-형 반도체층(133)은 터널 재결합 접합(tunnel recombination junction, TRJ)을 위해 단일접합 박막 실리콘 태양전지의 n-형 반도체층에 비해 높은 농도로 n-형 불순물이 도핑될 수 있다. 예를 들면, 제1 n-형 반도체층(133)은 터널 재결합 접합(tunnel recombination junction, TRJ)을 위해 제2 무기 태양전지 유닛(140)의 제2 n-형 반도체층(143)보다 높은 농도로 n-형 불순물이 도핑될 수 있다. The first n-type semiconductor layer 133 is formed on the first intrinsic semiconductor layer 132 by depositing n-type amorphous silicon or microcrystalline hydrogenated silicon (μc-Si: H or nc-Si: H) . The first n-type semiconductor layer 133 may be formed to a thickness of about 10 nm. In one embodiment, the first n-type semiconductor layer 133 has a higher concentration than the n-type semiconductor layer of the single junction thin-film silicon solar cell for a tunnel recombination junction (TRJ) Can be doped. For example, the first n-type semiconductor layer 133 may have a higher concentration than the second n-type semiconductor layer 143 of the second inorganic solar cell unit 140 for a tunnel recombination junction (TRJ) Lt; / RTI &gt; can be doped with an n-type impurity.

제2 무기 태양전지 유닛(140)은 제1 n-형 반도체층(133) 상부에 제2 p-형 반도체층(141), 제2 진성 반도체층(142) 및 제2 n-형 반도체층(143)을 순차적으로 형성함으로써 형성될 수 있다. The second inorganic solar cell unit 140 includes a second p-type semiconductor layer 141, a second intrinsic semiconductor layer 142, and a second n-type semiconductor layer (not shown) on the first n-type semiconductor layer 133 143 in this order.

제2 p-형 반도체층(141)은 제1 n-형 반도체층(133) 상부에 p-타입 불순물이 도핑된 아몰포스(amorphous) 수소화 실리콘(a-Si:H) 또는 미세결정 수소화 실리콘(μc-Si:H or nc-Si:H)을 증착하여 형성할 수 있다. 제2 p-형 반도체층(141)은 약 5 내지 7 nm의 두께로 형성될 수 있다. 하나의 실시예로, 제2 p-형 반도체층(141)은 터널 재결합 접합(tunnel recombination junction, TRJ)을 위해 단일접합 박막 실리콘 태양전지의 p-형 반도체층에 비해 높은 농도로 p-형 불순물이 도핑될 수 있다. 예를 들면, 제2 p-형 반도체층(141)은 터널 재결합 접합(tunnel recombination junction, TRJ)을 위해 제1 무기 태양전지 유닛(130)의 제1 p-형 반도체층(131)보다 높은 농도로 p-형 불순물이 도핑될 수 있다. 하나의 구체예로서, 제2 p-형 반도체층(141)에는 약 1 내지 3%의 p-형 불순물이 도핑될 수 있다. p-형 불순물이 1% 미만으로 도핑되는 경우 터널 재결합 접합(tunnel recombination junction, TRJ)을 형성하지 못하는 문제점이 발생할 수 있고, p-형 불순물이 3%를 초과하여 도핑되는 경우, 도 3에 나타난 바와 같이, 개방 전압(Voc), 단락 전류(Jsc), 변환효율(Eff) 등이 감소되는 문제점이 발생할 수 있다. The second p-type semiconductor layer 141 is formed on the first n-type semiconductor layer 133 by using an amorphous hydrogenated silicon (a-Si: H) or a microcrystalline hydrogenated silicon μc-Si: H or nc-Si: H). The second p-type semiconductor layer 141 may be formed to a thickness of about 5 to 7 nm. In one embodiment, the second p-type semiconductor layer 141 has a higher p-type impurity concentration than the p-type semiconductor layer of the single junction thin-film silicon solar cell for a tunnel recombination junction (TRJ) Can be doped. For example, the second p-type semiconductor layer 141 may have a higher concentration than the first p-type semiconductor layer 131 of the first inorganic solar cell unit 130 for a tunnel recombination junction (TRJ) P-type impurity can be doped into the p-type impurity. As one embodiment, the second p-type semiconductor layer 141 may be doped with about 1 to 3% p-type impurity. When the p-type impurity is doped to less than 1%, a tunnel recombination junction (TRJ) may not be formed. When the p-type impurity is doped to more than 3% The open-circuit voltage (Voc), the short-circuit current (Jsc), the conversion efficiency (Eff), and the like may decrease.

제2 진성 반도체층(142)은 제2 p-형 반도체층(141) 상부에 진성 아몰포스 수소화 실리콘(i-type a-Si:H) 또는 게르마늄(Ge)이 도핑된 수소화 실리콘(a-SiGe:H)을 증착함으로써 형성될 수 있다. 제2 진성 반도체층(142)을 이루는 물질은 제1 무기 태양전지 유닛(130)의 제1 진성 반도체층(132)을 이루는 물질보다 낮은 밴드갭을 갖는 것이 바람직하다. 제2 진성 반도체층(142)은 약 300 내지 400 nm의 두께로 형성될 수 있다. The second intrinsic semiconductor layer 142 is formed on the second p-type semiconductor layer 141 by using a hydrogenated silicon (a-SiGe) doped with intrinsic amorphous silicon (i-type a-Si: H) or germanium : H). &Lt; / RTI &gt; It is preferable that the material forming the second intrinsic semiconductor layer 142 has a band gap lower than that of the first intrinsic semiconductor layer 132 of the first inorganic solar cell unit 130. The second intrinsic semiconductor layer 142 may be formed to a thickness of about 300 to 400 nm.

하나의 실시예로, 제1 진성 반도체층(132)이 진성 아몰포스 수소화 실리콘(i-type a-Si:H) 또는 아산화질소(N2O) 가스를 주입하여 만든 진성 아몰포스(amorphous) 수소화 실리콘 산화물(i-type a-SiOx:H)로 이루어진 경우, 제2 진성 반도체층(142)은 게르마늄(Ge)이 도핑된 수소화 실리콘(a-SiGe:H)으로 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 제1 및 제2 진성 반도체층(132, 142)의 물질을 조합하는 경우, 도 4에 나타난 바와 같이, 단락전류(Jsc) 값을 향상시킬 수 있다. In one embodiment, the first intrinsic semiconductor layer 132 is an intrinsic amorphous hydrogenation product formed by implanting intrinsic amorphous silicon hydride (i-type a-Si: H) or nitrous oxide (N 2 O) The second intrinsic semiconductor layer 142 is preferably formed of hydrogenated silicon (a-SiGe: H) doped with germanium (Ge), when the second intrinsic semiconductor layer 142 is made of silicon oxide (i-type a -SiOx: H). As described above, when the materials of the first and second intrinsic semiconductor layers 132 and 142 are combined, the value of the short-circuit current Jsc can be improved as shown in FIG.

제2 n-형 반도체층(143)은 제2 진성 반도체층(142)의 상부에 n-형 아몰퍼스 실리콘 또는 미세결정 수소화 실리콘(μc-Si:H or nc-Si:H)을 증착함으로써 형성될 수 있다. 제2 n-형 반도체층(143)이 n-형 아몰퍼스 실리콘으로 형성된 경우, 제2 n-형 반도체층(143)은 약 25 nm의 두께로 형성될 수 있다. 이와 달리, 제2 n-형 반도체층(143)이 미세결정 수소화 실리콘(μc-Si:H or nc-Si:H)으로 형성된 경우, 제2 n-형 반도체층(143)은 약 35 nm의 두께로 형성될 수 있다.The second n-type semiconductor layer 143 is formed by depositing n-type amorphous silicon or microcrystalline hydrogenated silicon (μc-Si: H or nc-Si: H) on the second intrinsic semiconductor layer 142 . When the second n-type semiconductor layer 143 is formed of n-type amorphous silicon, the second n-type semiconductor layer 143 may be formed to a thickness of about 25 nm. Alternatively, when the second n-type semiconductor layer 143 is formed of microcrystalline hydrogenated silicon (μc-Si: H or nc-Si: H), the second n- .

중간 전극층(150)은 제2 n-형 반도체층(143) 상부에 ITO 또는 ZnO:Al를 증착함으로써 형성될 수 있다. 중간 전극층(150)은 제2 무기 태양전지 유닛(140)과 유기 태양전지 유닛(160) 사이의 터널 재결합 접합을 형성하고 무기 태양전지 유닛의 산화를 방지할 수 있다. 중간 전극층(150)은 약 10 내지 30 nm의 두께로 형성될 수 있다. The intermediate electrode layer 150 may be formed by depositing ITO or ZnO: Al on the second n-type semiconductor layer 143. The intermediate electrode layer 150 can form a tunnel recombination bond between the second inorganic solar cell unit 140 and the organic solar cell unit 160 and prevent oxidation of the inorganic solar cell unit. The intermediate electrode layer 150 may be formed to a thickness of about 10 to 30 nm.

유기 태양전지 유닛(160)은 중간 전극층(150) 상부에 공액 유기화합물을 코팅함으로써 형성될 수 있다. 예를 들면, 유기 태양전지 유닛(160)은 전자 주개형 유기반도체와 전자 받개형 유기반도체가 이루는 이종접합(donor-acceptor heterojunction)을 포함할 수 있다. 유기 태양전지 유닛(160)을 이루는 공액 유기화합물에 있어서, 분자 내에 존재하는 파이(π) 전자들은 낮은 에너지 준위부터 채우게 되는데, 파이 전자로 채워진 가장 높은 에너지 준위를 HOMO(highest occupied molecular orbital) 준위라 하고, 그 다음 에너지 준위는 채워지지 않은 준위 중 가장 낮은 준위로서 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital) 준위라 한다. 공액 유기화합물의 HOMO 준위와 LUMO 준위 사이의 에너지 차이는 무기 반도체의 밴드갭과 같은 역할을 하는데, 본 발명의 실시예에 있어서, 유기 태양전지 유닛(160)을 이루는 공액 유기화합물의 HOMO 준위와 LUMO 준위 사이의 에너지 차이는 제2 진성 반도체층(142)의 밴드갭보다 작은 것이 바람직하다. The organic solar cell unit 160 may be formed by coating a conjugated organic compound on the intermediate electrode layer 150. For example, the organic solar cell unit 160 may include a donor-acceptor heterojunction between the electron-injecting organic semiconductor and the electron-donating organic semiconductor. In the conjugated organic compound constituting the organic solar cell unit 160, the pi (pi) electrons present in the molecule are filled from the low energy level. The highest energy level filled with the pi electron is the highest occupied molecular orbital (HOMO) And the next energy level is the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) level, which is the lowest level among unfilled levels. The energy difference between the HOMO level and the LUMO level of the conjugated organic compound plays the same role as the bandgap of the inorganic semiconductor. In the embodiment of the present invention, the HOMO level of the conjugated organic compound forming the organic solar battery unit 160 and the LUMO It is preferable that the energy difference between the first and second intrinsic semiconductor layers 142 and 142 is smaller than the band gap of the second intrinsic semiconductor layer 142.

후면전극(170)은 유기 태양전지 유닛(160) 상부에 알루미늄(Al) 또는 은을 증착함으로써 형성될 수 있다. 후면전극(170)은 태양전지 유닛들에서 발생된 전기를 외부로 전달할 수 있고, 또한 유기 태양전지 유닛(160)을 통과한 광을 다시 유기 태양전지 유닛(160) 방향으로 반사하여 태양광의 이용효율을 향상시킬 수 있다. The rear electrode 170 may be formed by depositing aluminum (Al) or silver on the organic solar cell unit 160. The rear electrode 170 can transmit the electricity generated from the solar cell units to the outside and reflects the light passing through the organic solar battery unit 160 toward the organic solar battery unit 160, Can be improved.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 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 present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.

100: 유무기 하이브리드 적층형 태양전지
110: 투명 기판 120: 투명 도전막
130: 제1 무기 태양전지 유닛 140: 제2 무기 태양전지 유닛
150: 중간 전극층 160: 유기 태양전지 유닛
170: 후면전극100: Organic-inorganic hybrid solar cell
110: transparent substrate 120: transparent conductive film
130: first inorganic solar cell unit 140: second inorganic solar cell unit
150: intermediate electrode layer 160: organic solar cell unit
170: rear electrode

Claims (10)

투명 기판 상부에 위치하는 투명 도전막;
상기 투명 도전막 상부에 위치하는 제1 p-형 반도체층, 상기 제1 p-형 반도체층 상부에 위치하는 제1 진성 반도체층 및 상기 제1 진성 반도체층 상부에 위치하는 제1 n-형 반도체층을 포함하는 제1 무기 태양전지 유닛;
상기 제1 n-형 반도체층 상부에 위치하는 제2 p-형 반도체층, 상기 제2 p-형 반도체층 상부에 위치하는 제2 진성 반도체층 및 상기 제2 진성 반도체층 상부에 위치하는 제2 n-형 반도체층을 포함하는 제2 무기 태양전지 유닛;
상기 제2 n-형 반도체층 상부에 위치하는 중간 전극층; 및
상기 중간 전극층 상부에 위치하는 유기 태양전지 유닛을 포함하고,
상기 제1 p-형 반도체층은 상기 투명 도전막 상부에 위치하고 p-형 불순물이 도핑된 아몰포스 수소화 실리콘으로 이루어진 제1 박막 및 상기 제1 박막 상부에 위치하고 p-형 불순물이 도핑된 아몰포스 수소화 실리콘 산화물로 이루어진 제2 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 적층형 태양전지.A transparent conductive film disposed on the transparent substrate;
A first p-type semiconductor layer located above the transparent conductive film, a first intrinsic semiconductor layer located above the first p-type semiconductor layer, and a first n-type semiconductor layer located above the first intrinsic semiconductor layer, A first inorganic solar cell unit including a first layer;
A second p-type semiconductor layer located on the first n-type semiconductor layer, a second intrinsic semiconductor layer located on the second p-type semiconductor layer, and a second intrinsic semiconductor layer located on the second intrinsic semiconductor layer, a second inorganic solar cell unit including an n-type semiconductor layer;
An intermediate electrode layer located on the second n-type semiconductor layer; And
And an organic solar battery unit located above the intermediate electrode layer,
The first p-type semiconductor layer may include a first thin film formed on the transparent conductive film and made of amorphous silicon hydride doped with a p-type impurity, and a first thin film formed on the first thin film and doped with p- And a second thin film made of silicon oxide. 제1항에 있어서, 상기 제1 박막은 3 내지 5 nm의 두께를 갖고, 상기 제2 박막은 5 내지 7 nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 적층형 태양전지. The organic / inorganic hybrid solar cell according to claim 1, wherein the first thin film has a thickness of 3 to 5 nm and the second thin film has a thickness of 5 to 7 nm. 제1항에 있어서, 상기 제1 진성 반도체층은 진성 아몰포스 수소화 실리콘 또는 진성 아몰포스 수소화 실리콘 산화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 적층형 태양전지. The organic / inorganic hybrid solar cell according to claim 1, wherein the first intrinsic semiconductor layer is made of intrinsic amorphous silicon hydride or intrinsic amorphous silicon hydride oxide. 제3항에 있어서, 상기 제1 진성 반도체층은 80 내지 150 nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 적층형 태양전지. The organic / inorganic hybrid solar cell according to claim 3, wherein the first intrinsic semiconductor layer has a thickness of 80 to 150 nm. 제3항에 있어서, 상기 제2 진성 반도체층은 게르마늄이 도핑된 수소화 실리콘으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 적층형 태양전지. The organic / inorganic hybrid solar cell according to claim 3, wherein the second intrinsic semiconductor layer is made of hydrogenated silicon doped with germanium. 제1항에 있어서, 상기 제2 p-형 반도체층은 p-형 불순물 도핑된 아몰포스 수소화 실리콘 또는 p-형 불순물 도핑된 미세결정 수소화 실리콘으로 이루어지고,
상기 p-형 불순물은 1 내지 3% 도핑되는 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 적층형 태양전지. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second p-type semiconductor layer is made of p-type impurity doped amorphous silicon hydride or p-type impurity doped microcrystalline hydrogenated silicon,
Wherein the p-type impurity is doped by 1 to 3%. 투명 기판 상부에 위치하는 투명 도전막;
진성 아몰포스 수소화 실리콘 또는 진성 아몰포스 수소화 실리콘 산화물로 이루어진 제1 진성 반도체층을 구비하고, 상기 투명 도전막 상부에 위치하는 제1 무기 태양전지 유닛;
게르마늄(Ge)이 도핑된 수소화 실리콘(a-SiGe:H)으로 이루어진 제2 진성 반도체층을 구비하고, 상기 제1 무기 태양전지 유닛 상부에 위치하는 제2 무기 태양전지 유닛;
상기 제2 무기 태양전지 유닛 상부에 위치하는 중간 전극층; 및
상기 중간 전극층 상부에 위치하는 유기 태양전지 유닛을 포함하는 유무기 하이브리드 적층형 태양전지.A transparent conductive film disposed on the transparent substrate;
A first inorganic solar battery unit having a first intrinsic semiconductor layer made of intrinsic amorphous silicon hydride silicon or intrinsic amorphous silicon hydride oxide and located above the transparent conductive film;
A second inorganic solar cell unit having a second intrinsic semiconductor layer made of germanium (Ge) -doped hydrogenated silicon (a-SiGe: H), and located above the first inorganic solar cell unit;
An intermediate electrode layer located above the second inorganic solar cell unit; And
And an organic solar cell unit located above the intermediate electrode layer. 투명 기판 상부에 투명 도전막을 형성하는 단계;
상기 투명 도전막 상부에 진성 아몰포스 수소화 실리콘 또는 진성 아몰포스 수소화 실리콘 산화물로 이루어진 제1 진성 반도체층을 구비하는 제1 무기 태양전지 유닛을 형성하는 단계;
상기 제1 무기 태양전지 유닛 상부에 게르마늄(Ge)이 도핑된 수소화 실리콘으로 이루어진 제2 진성 반도체층을 구비하는 제2 무기 태양전지 유닛을 형성하는 단계;
상기 제2 무기 태양전지 유닛 상부에 중간 전극층을 형성하는 단계; 및
상기 중간 전극층 상부에 유기 태양전지 유닛을 형성하는 단계를 포함하는 유무기 하이브리드 적층형 태양전지의 제조방법. Forming a transparent conductive film on the transparent substrate;
Forming a first inorganic solar cell unit having a first intrinsic semiconductor layer made of intrinsic amorphous silicon hydride silicon or intrinsic amorphous silicon hydride oxide on the transparent conductive film;
Forming a second inorganic solar cell unit having a second intrinsic semiconductor layer made of hydrogenated silicon doped with germanium (Ge) on the first inorganic solar cell unit;
Forming an intermediate electrode layer on the second inorganic solar cell unit; And
And forming an organic solar cell unit on the intermediate electrode layer. 제8항에 있어서, 상기 제1 무기 태양전지 유닛을 형성하는 단계는,
상기 투명 도전막 상부에 p-형 불순물이 도핑된 아몰포스 수소화 실리콘을 증착하여 제1 박막을 형성하는 단계;
상기 제1 박막 상부에 p-형 불순물이 도핑된 아몰포스 수소화 실리콘 산화물을 증착하여 제2 박막을 형성하는 단계;
상기 제2 박막 상부에 상기 제1 진성 반도체층을 형성하는 단계; 및
상기 제1 진성 반도체층 상부에 제1 n-형 반도체층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 적층형 태양전지의 제조방법. 9. The method of claim 8, wherein forming the first inorganic solar cell unit comprises:
Depositing amorphous silicon hydride doped with a p-type impurity on the transparent conductive film to form a first thin film;
Depositing an amorphous silicon hydride oxide doped with a p-type impurity on the first thin film to form a second thin film;
Forming the first intrinsic semiconductor layer on the second thin film; And
Forming a first n-type semiconductor layer on the first intrinsic semiconductor layer; and forming a first n-type semiconductor layer on the first intrinsic semiconductor layer. 제8항에 있어서, 상기 제2 무기 태양전지 유닛을 형성하는 단계는,
상기 제1 무기 태양전지 유닛 상부에 p-형 불순물이 1 내지 3% 도핑된 아몰포스(amorphous) 수소화 실리콘(a-Si:H) 또는 미세결정 수소화 실리콘(μc-Si:H or nc-Si:H)을 증착하여 제2 p-형 반도체층을 형성하는 단계;
상기 제2 p-형 반도체층 상부에 상기 제2 진성 반도체층을 형성하는 단계; 및
상기 제2 진성 반도체층 상부에 제2 n-형 반도체층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 적층형 태양전지의 제조방법. The method according to claim 8, wherein forming the second inorganic solar cell unit comprises:
(Amorphous hydrogenated silicon (a-Si: H) or microcrystalline hydrogenated silicon (μc-Si: H or nc-Si: Si) doped with 1 to 3% H) to form a second p-type semiconductor layer;
Forming the second intrinsic semiconductor layer on the second p-type semiconductor layer; And
And forming a second n-type semiconductor layer on the second intrinsic semiconductor layer.
KR1020130021746A 2013-02-28 2013-02-28 Hybrid tandem solar cell and method of manufacturing the same KR101465317B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130021746A KR101465317B1 (en) 2013-02-28 2013-02-28 Hybrid tandem solar cell and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130021746A KR101465317B1 (en) 2013-02-28 2013-02-28 Hybrid tandem solar cell and method of manufacturing the same

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140067616A Division KR101420077B1 (en) 2014-06-03 2014-06-03 Method of manufacturing hybrid tandem solar cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140109534A true KR20140109534A (en) 2014-09-16
KR101465317B1 KR101465317B1 (en) 2014-12-01

Family

ID=51756018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130021746A KR101465317B1 (en) 2013-02-28 2013-02-28 Hybrid tandem solar cell and method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101465317B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106058058A (en) * 2016-08-12 2016-10-26 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 Semi-transparent perovskite solar cell

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101018319B1 (en) * 2009-08-24 2011-03-04 성균관대학교산학협력단 Method for manufacturing a organic-inorganic hybrid tandem solar cell
KR101632451B1 (en) * 2011-02-22 2016-06-21 엘지전자 주식회사 Thin flim solar cell

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106058058A (en) * 2016-08-12 2016-10-26 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 Semi-transparent perovskite solar cell

Also Published As

Publication number Publication date
KR101465317B1 (en) 2014-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100900443B1 (en) Solar cell and method of manufacturing the same
US20070111368A1 (en) Photovoltaic structure with a conductive nanowire array electrode
US8222517B2 (en) Thin film solar cell
US8609982B2 (en) Thin film solar cell with graded bandgap structure
US20110048533A1 (en) Solar cell
KR101003808B1 (en) Multiple solar cell having p-n juction and schottky juction, and fabricating method thereof
KR101018319B1 (en) Method for manufacturing a organic-inorganic hybrid tandem solar cell
US20150228833A1 (en) Temperature grading for band gap engineering of photovoltaic devices
KR20190007509A (en) Solar cell
EP2413384A2 (en) Photovoltaic device
KR101770267B1 (en) Thin film solar cell module
EP2355173B1 (en) Silicon thin film solar cell
KR101465317B1 (en) Hybrid tandem solar cell and method of manufacturing the same
KR20120127910A (en) Heterojunction solar cell and manufacturing method therefor
KR101420077B1 (en) Method of manufacturing hybrid tandem solar cell
US20100212739A1 (en) Solar cell and method of manufacturing the same
TW202240926A (en) A solar cell
US20110186122A1 (en) Solar cell
KR20230027628A (en) Solar cell and method for manufacturing the same
CN115020519B (en) Solar laminated battery, battery assembly and photovoltaic system
KR102690582B1 (en) Tandum Solar Cell
KR101326539B1 (en) Thin-film typed solar cell comprising wo3 buffer layer
KR20120122003A (en) Hetero-Junction Solar Cell
US8859321B2 (en) Mixed temperature deposition of thin film silicon tandem cells
WO2017204676A1 (en) Thin-film solar module design, and preparation method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
A107 Divisional application of patent
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171027

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180917

Year of fee payment: 5