KR20150064550A - 태양 전지의 측정 장치 - Google Patents

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KR20150064550A KR1020130149389A KR20130149389A KR20150064550A KR 20150064550 A KR20150064550 A KR 20150064550A KR 1020130149389 A KR1020130149389 A KR 1020130149389A KR 20130149389 A KR20130149389 A KR 20130149389A KR 20150064550 A KR20150064550 A KR 20150064550A
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 측정 장치는, 광전 변환부와, 서로 이격되어 위치하는 전극을 포함하는 전극을 포함하는 태양 전지의 전류 및 전압을 측정하는 태양 전지의 측정 장치로서, 지지 부재; 및 상기 지지 부재에 위치하며, 복수 개의 측정 부분을 포함하도록 패턴화된 측정부를 포함한다.

Description

태양 전지의 측정 장치{SOLAR CELL MEASURING JIG}
본 발명은 태양 전지의 측정 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는, 구조를 개선한 태양 전지의 측정 장치에 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. 이러한 다양한 층 및 전극의 설계에 따라 태양 전지 효율이 결정될 수 있다.
태양 전지가 원하는 특성 및 효율을 구비하는지 여부는 다양한 측정 장치를 이용하여 판단될 수 있다. 이 중에서 태양 전지의 전류(I)-전압(V)을 측정하는 측정 장치를 이용하여 태양 전지의 특성 등을 판단하는 방법이 널리 사용되고 있다. 일반적으로 전류-전압을 측정하는 측정 장치는 태양 전지의 전극의 길이 방향을 따라 길게 연장되는 바를 포함한다. 측정 장치의 바에는 태양 전지의 전극의 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 복수 개의 측정 핀이 장착된다. 태양 전지의 전극은 복수 개의 전극 부분을 포함하게 되므로, 각 바에 장착된 복수 개의 핀을 태양 전지의 전극 부분의 길이 방향을 따라 배치한 상태에서 전극 부분에 접촉하도록 위치시킨다. 이 상태에서 일부 핀에 소정의 전압을 인가하고 다른 핀에서 전류를 검출하여, 태양 전지의 전류-전압을 측정한다.
그런데, 측정 장치의 핀과 태양 전지의 전극 부분의 접촉을 유지하기 위하여 측정 장치의 핀은 태양 전지의 전극 부분 위에 가압한 상태로 위치하게 된다. 측정 장치의 핀은 선단이 뾰족하거나 선단의 면적이 작아 이에 의하여 전극이 손상되거나 전극의 특성이 저하될 수 있다. 태양 전지의 효율 향상 등을 위하여 전극 부분의 폭, 피치 등을 작게 설계하면, 상술한 전극의 손상 또는 전극의 특성 저하의 문제가 좀더 크게 나타날 수 있다.
그리고 전극 부분이 충분한 두께를 가질 경우에만 측정 장치의 핀의 가압에 의하여 측정이 가능하므로 전극이 모두 형성된 후에만 전류-전압 측정이 가능하였다. 따라서 복수 개의 층으로 구성되는 전극을 형성할 때, 일부 층만을 형성한 후에 전류-전압을 측정하는 데 어려움이 있었다.
또한, 하나의 바에 장착된 복수 개의 핀을 하나의 전극 부분에 정확하게 얼라인하는데 어려움이 있다. 이러한 문제는 전극 부분의 폭, 피치 등이 작아지면 좀더 크게 나타날 수 있다. 더욱이, 하나의 바에 장착된 복수 개의 핀들 사이의 간격을 줄이는데 한계가 있어 전극 부분의 폭, 피치 등이 작은 태양 전지에 적용되기 어렵다.
본 발명은 태양 전지의 손상을 일으키지 않으면서 태양 전지의 특성을 정밀하게 측정할 수 있는 태양 전지의 측정 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 전극을 구성하는 전극 부분의 폭 및 피치가 작은 태양 전지의 특성을 측정할 수 있는 태양 전지의 측정 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 측정 장치는, 광전 변환부와, 서로 이격되어 위치하는 전극을 포함하는 전극을 포함하는 태양 전지의 전류 및 전압을 측정하는 태양 전지의 측정 장치로서, 지지 부재; 및 상기 지지 부재에 위치하며, 복수 개의 측정 부분을 포함하도록 패턴화된 측정부를 포함한다.
상기 측정부가 복수 개 구비되고, 상기 지지 부재가 플레이트 형상을 가질 수 있다.
상기 측정 부분의 접촉면이 편평한 면으로 구성될 수 있다.
상기 측정부가 상기 지지 부재 위에 형성되는 도전층으로 구성될 수 있다.
상기 도전층을 덮으면서 상기 지지 부재 위에 위치하는 절연층을 포함하고, 상기 절연층은 상기 복수 개의 측정 부분을 노출하는 개구부를 구비할 수 있다.
상기 지지 부재에 상기 측정부에 대응하는 홀이 형성되고, 상기 측정부가 상기 홀에 삽입되어 고정될 수 있다.
상기 지지 부재에 상기 측정 부분에 대응하는 홀이 형성될 수 있다. 상기 측정부는 상기 복수 개의 측정 부분을 연결하는 연결 부분을 더 포함할 수 있다. 상기 연결 부분이 상기 지지 부재의 일면에 위치하고, 상기 측정 부분이 상기 홀을 관통하도록 상기 연결 부분으로부터 돌출되어 상기 지지 부재의 타면에 노출될 수 있다.
상기 지지 부재에 오목부가 형성되고, 상기 오목부 내에 상기 측정부가 위치할 수 있다.
상기 측정부는 상기 복수 개의 측정 부분을 연결하는 연결 부분을 더 포함할 수 있다. 상기 연결 부분보다 상기 측정 부분의 접촉면이 돌출될 수 있다.
상기 측정부는 상기 복수 개의 측정 부분을 연결하는 연결 부분을 더 포함할 수 있고, 상기 연결 부분과 상기 측정 부분이 동일 평면 상에 위치할 수 있다.
상기 지지 부재에 배기 홀이 형성될 수 있다.
상기 측정부가 복수 개 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 측정부의 일부는 전압을 인가하고, 상기 복수 개의 측정부의 나머지는 전류를 검출할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 측정 장치는, 광전 변환부와, 서로 이격되어 위치하는 복수의 전극 부분을 포함하는 전극을 포함하는 태양 전지의 전류 및 전압을 측정하는 태양 전지의 측정 장치로서, 상기 복수의 전극 부분에 각기 대응하도록 위치하는 복수 개의 측정 부분과, 상기 복수 개의 측정 부분을 상기 복수의 전극 부분을 가로지르는 방향으로 연결하는 연결 부분을 포함하는 측정부를 포함한다.
상기 측정부가 형성되는 지지 부재를 포함할 수 있다.
상기 측정부가 복수 개 구비되고, 상기 지지 부재가 플레이트 형상을 가질 수 있다.
상기 측정 부분의 접촉면이 편평한 면으로 구성될 수 있다.
상기 전극이, 상기 광전 변환부의 일면에 위치하며 서로 이격되는 복수의 제1 전극 부분을 포함하는 제1 전극과, 상기 광전 변환부의 상기 일면에 위치하며 서로 이격되는 복수의 제2 전극 부분을 포함하는 제2 전극을 포함할 수 있다. 상기 측정부는, 상기 복수의 제1 전극 부분에 대응하는 복수 개의 제1 측정 부분과, 상기 복수 개의 제1 측정 부분을 상기 복수의 제1 전극 부분을 가로지르는 방향으로 연결하는 제1 연결 부분을 포함하는 제1 측정부; 및 상기 복수의 제2 전극 부분에 대응하는 복수 개의 제2 측정 부분과, 상기 복수 개의 제2 측정 부분을 상기 복수의 제2 전극 부분을 가로지르는 방향으로 연결하는 제2 연결 부분을 포함하는 제2 측정부을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극 부분과 상기 제2 전극 부분이 제1 방향에서 서로 번갈아서 위치할 수 있고, 상기 제1 측정부와 상기 제2 측정부가 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향에서 서로 번갈아서 위치할 수 있다.
상기 제1 측정부의 상기 복수의 제1 측정 부분과 상기 제2 측정부의 상기 복수의 제2 측정 부분은 상기 제1 방향에서 서로 어긋나는 위치에 위치할 수 있다.
상기 제1 측정부가 복수 개 구비되고, 상기 제2 측정부가 복수 개 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 제1 측정부의 일부가 양의 전압을 인가하고, 상기 복수 개의 제1 측정부의 나머지가 양의 전류를 검출할 수 있다. 상기 복수 개의 제2 측정부의 일부가 음의 전압을 인가하고, 상기 복수 개의 제2 측정부의 나머지가 음의 전류를 검출할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 측정 부분을 지지 부재에 소정의 패턴을 가지도록 패턴화하는 것에 의하여, 대체적으로 플레이트 형상을 가지는 태양 전지의 측정 장치를 구현할 수 있다. 이에 의하여 취급이 간편하고 태양 전지에 밀착되어 안정적으로 태양 전지의 측정이 가능하며 전극과의 얼라인도 쉽게 이루어질 수 있다. 그리고 측정 부분이 충분한 면적을 가져 저항을 최소화함으로써 태양 전지의 특성을 좀더 정밀하게 측정할 수 있다. 이때, 측정 부분이 편평한 접촉면을 구비하므로 태양 전지의 측정 장치에 의하여 태양 전지의 전극이 손상되거나 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
그리고 하나의 측정부에 포함되는 복수 개의 측정 부분을 전극의 복수의 전극 부분을 가로지르도록 배치하여 측정부의 폭 및 간격을 복수의 전극 부분의 폭 및 간격과 관계 없이 자유롭게 설계할 수 있다. 이에 의하여 좁은 피치, 폭을 가지는 전극 부분을 가지는 태양 전지(특히, 후면 전극 구조의 태양 전지)의 특성을 정밀하게 측정할 수 있다. 또한, 복수의 측정부에서 일부를 전압을 인가하는 데 사용하고 나머지를 전류를 검출하는 데 사용하므로, 전압을 인가하는 측정부와 전류를 검출하는 측정부를 별개로 형성할 수 있다. 이에 의하여 측정 장치의 구조를 간소화하고 다양한 태양 전지에 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 측정 장치가 적용될 수 있는 태양 전지의 일 예를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지의 후면 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 측정 장치가 적용될 수 있는 태양 전지의 다른 예를 도시한 부분 후면 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 측정 장치를 태양 전지와 함께 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시한 측정 장치 및 태양 전지 각각을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 6는 도 5의 VI-VI선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 측정 장치를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지의 측정 장치를 도시한 사시도이다.
도 9의 도 8의 IX-IX 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지의 측정 장치를 도시한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지의 측정 장치를 도시한 사시도이다.
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 전지의 측정 장치(이하 "측정 장치")에 대하여 상세하게 설명한다. 먼저 본 실시예에 따른 측정 장치에 의하여 특성 측정이 가능한 태양 전지의 일 예를 설명한 후에, 본 실시예에 따른 측정 장치를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 측정 장치가 적용될 수 있는 태양 전지의 일 예를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 태양 전지의 후면 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지(100)는, 베이스 영역(110)을 포함하는 반도체 기판(10)과, 반도체 기판(10)의 일면(일 예로, 반도체 기판(10)의 후면) 쪽에 위치하는 도전형 영역(32, 34)과, 도전형 영역(32, 34)에 연결되는 전극(42, 44)을 포함한다. 그리고 태양 전지(100)는 터널링층(20), 패시베이션막(24), 반사 방지막(26), 절연층(40) 등을 더 포함할 수 있다. 이를 좀더 상세하게 설명한다.
반도체 기판(10)은 제2 도전형 도펀트를 상대적으로 낮은 도핑 농도로 포함하는 베이스 영역(110)을 포함할 수 있다. 본 실시예의 베이스 영역(110)은 제2 도전형 도펀트를 포함하는 결정질(단결정 또는 다결정) 실리콘을 포함할 수 있다. 일 예로, 베이스 영역(110)은 제2 도전형 도펀트를 포함하는 단결정 실리콘 기판(일 예로, 단결정 실리콘 웨이퍼)으로 구성될 수 있다. 그리고 제2 도전형 도펀트는 n형 또는 p형일 수 있다. n형 도펀트로는 인(P), 비소(As), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 등의 5족 원소를 사용할 수 있고, p형 도펀트로는 보론(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등의 3족 원소를 사용할 수 있다. 일 예로, 베이스 영역(110)이 n형을 가지면 베이스 영역(110)과 광전 변환에 의하여 캐리어를 형성하는 접합(일 예로, 터널링층(20)을 사이에 둔 pn 접합)을 형성하는 p형의 제1 도전형 영역(32)을 넓게 형성하여 광전 변환 면적을 증가시킬 수 있다. 또한, 이 경우에는 넓은 면적을 가지는 제1 도전형 영역(32)이 이동 속도가 상대적으로 느린 정공을 효과적으로 수집하여 광전 변환 효율 향상에 좀더 기여할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고 반도체 기판(10)은 전면 쪽에 위치하는 전면 전계 영역(120)을 포함할 수 있다. 전면 전계 영역(120)은 베이스 영역(110)과 동일한 도전형을 가지면서 베이스 영역(110)보다 높은 도핑 농도를 가질 수 있다.
본 실시예에서는 전면 전계 영역(120)이 반도체 기판(10)에 제2 도전형 도펀트를 상대적으로 높은 도핑 농도로 도핑하여 형성된 도핑 영역으로 구성된 것을 예시하였다. 이에 따라 전면 전계 영역(120)이 제2 도전형을 가지는 결정질(단결정 또는 다결정) 반도체를 포함하여 반도체 기판(10)을 구성하게 된다. 일 예로, 전면 전계 영역(120)은 제2 도전형을 가지는 단결정 반도체 기판(일 예로, 단결정 실리콘 웨이퍼 기판)의 일부분으로 구성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 반도체 기판(10)과 다른 별개의 반도체층(예를 들어, 비정질 반도체층, 미세 결정 반도체층, 또는 다결정 반도체층)에 제2 도전형 도펀트를 도핑하여 전면 전계 영역(120)을 형성할 수도 있다. 또는, 전면 전계 영역(120)이 반도체 기판(10)에 인접하여 형성된 층(예를 들어, 패시베이션막(24) 및/또는 반사 방지막(26))의 고정 전하에 의하여 도핑된 것과 유사한 역할을 하는 전계 영역으로 구성될 수도 있다. 또한, 전면 전계 영역(120)의 도전형이 베이스 영역(110)과 반대되는 것도 가능하다. 그 외의 다양한 방법에 의하여 다양한 구조의 전면 전계 영역(120)을 형성할 수 있다.
본 실시예에서 반도체 기판(10)의 전면은 텍스쳐링(texturing)되어 피라미드 등의 형태의 요철을 가질 수 있다. 이와 같은 텍스쳐링에 의해 반도체 기판(10)의 전면 등에 요철이 형성되면, 반도체 기판(10)의 전면을 통하여 입사되는 광의 반사율을 낮출 수 있다. 따라서 베이스 영역(110)과 제1 도전형 영역(32)에 의하여 형성된 pn 접합까지 도달하는 광의 양을 증가시킬 수 있어, 광 손실을 최소화할 수 있다.
그리고 반도체 기판(10)의 후면은 경면 연마 등에 의하여 전면보다 낮은 표면 거칠기를 가지는 상대적으로 매끈하고 평탄한 면으로 이루어질 수 있다. 본 실시예와 같이 반도체 기판(10)의 후면 쪽에 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)이 함께 형성되는 경우에는 반도체 기판(10)의 후면의 특성에 따라 태양 전지(100)의 특성이 크게 달라질 수 있기 때문이다. 이에 따라 반도체 기판(10)의 후면에는 텍스쳐링에 의한 요철을 형성하지 않아 패시베이션 특성을 향상할 수 있고, 이에 의하여 태양 전지(100)의 특성을 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라 반도체 기판(10)의 후면에 텍스쳐링에 의한 요철을 형성할 수도 있다. 그 외의 다양한 변형도 가능하다.
반도체 기판(10)의 후면 위에는 터널링층(20)이 형성된다. 터널링층(20)에 의하여 반도체 기판(10)의 후면의 계면 특성을 향상할 수 있으며 광전 변환에 의하여 생성된 캐리어가 터널링 효과에 의하여 원활하게 전달되도록 한다. 이러한 터널링층(20)은 캐리어가 터널링 될 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있는데, 일례로, 산화물, 질화물, 반도체, 전도성 고분자 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 터널링층(20)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산화 질화물, 진성 비정질 실리콘, 진성 다결정 실리콘 등을 포함할 수 있다. 이때, 터널링층(20)은 반도체 기판(10)의 후면에 전체적으로 형성될 수 있다. 이에 따라 반도체 기판(10)의 후면을 전체적으로 패시베이션할 수 있고, 별도의 패터닝 없이 쉽게 형성될 수 있다.
터널링 효과를 충분하게 구현할 수 있도록 터널링층(20)의 두께(T)는 절연층(40)의 두께보다 작을 수 있다. 일 예로, 터널링층(20)의 두께(T)가 10nm 이하일 수 있고, 0.5nm 내지 10nm(좀더 구체적으로는, 0.5nm 내지 5nm, 일 예로, 1nm 내지 4nm)일 수 있다. 터널링층(20)의 두께(T)가 10nm를 초과하면 터널링이 원할하게 일어나지 않아 태양 전지(100)가 작동하지 않을 수 있고, 터널링층(20)의 두께(T)가 0.5nm 미만이면 원하는 품질의 터널링층(20)을 형성하기에 어려움이 있을 수 있다. 터널링 효과를 좀더 향상하기 위해서는 터널링층(20)의 두께(T)가 0.5nm 내지 5nm(좀더 구체적으로 1nm 내지 4nm)일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 터널링층(20)의 두께(T)가 다양한 값을 가질 수 있다.
터널링층(20) 위에는 도전형 영역(32, 34)이 위치할 수 있다. 좀더 구체적으로, 도전형 영역(32, 34)은 제1 도전형 도펀트를 가져 제1 도전형을 나타내는 제1 도전형 영역(32)과, 제2 도전형 도펀트를 가져 제2 도전형을 나타내는 제2 도전형 영역(34)을 포함할 수 있다. 그리고 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34) 사이에 배리어 영역(36)이 위치할 수 있다.
제1 도전형 영역(32)은 베이스 영역(110)과 터널링층(20)을 사이에 두고 pn 접합(또는 pn 터널 접합)을 형성하여 광전 변환에 의하여 캐리어를 생성하는 에미터 영역을 구성한다.
이때, 제1 도전형 영역(32)은 베이스 영역(110)과 반대되는 제1 도전형 도펀트를 포함하는 반도체(일례로, 실리콘)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 제1 도전형 영역(32)이 반도체 기판(10) 위(좀더 명확하게는, 터널링층(20) 위)에서 반도체 기판(10)과 별개로 형성되며 제1 도전형 도펀트가 도핑된 반도체층으로 구성된다. 이에 따라 제1 도전형 영역(32)은 반도체 기판(10) 상에 쉽게 형성될 수 있도록 반도체 기판(10)과 다른 결정 구조를 가지는 반도체층으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 도전형 영역(32)은 증착 등의 다양한 방법에 의하여 쉽게 제조될 수 있는 비정질 반도체, 미세 결정 반도체, 또는 다결정 반도체(일 예로, 비정질 실리콘, 미세 결정 실리콘, 또는 다결정 실리콘) 등에 제1 도전형 도펀트를 도핑하여 형성될 수 있다. 제1 도전형 도펀트는 반도체층을 형성한 후에 다양한 도핑 방법에 의하여 반도체층에 포함될 수도 있다.
이때, 제1 도전형 도펀트는 베이스 영역(110)과 반대되는 도전형을 나타낼 수 있는 도펀트이면 족하다. 즉, 제1 도전형 도펀트가 p형일 경우에는 보론(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등의 3족 원소를 사용할 수 있다. 제1 도전형 도펀트가 n형일 경우에는 인(P), 비소(As), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 등의 5족 원소를 사용할 수 있다.
제2 도전형 영역(34)은 후면 전계(back surface field)를 형성하여 반도체 기판(10)의 표면(좀더 정확하게는, 반도체 기판(10)의 후면)에서 재결합에 의하여 캐리어가 손실되는 것을 방지하는 후면 전계 영역을 구성한다.
이때, 제2 도전형 영역(34)은 베이스 영역(110)과 동일한 제2 도전형 도펀트를 포함하는 반도체(일례로, 실리콘)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 제2 도전형 영역(34)이 반도체 기판(10) 위(좀더 명확하게는, 터널링층(20) 위)에서 반도체 기판(10)과 별개로 형성되며 제2 도전형 도펀트가 도핑된 반도체층으로 구성된다. 이에 따라 제2 도전형 영역(34)은 반도체 기판(10) 상에 쉽게 형성될 수 있도록 반도체 기판(10)과 다른 결정 구조를 가지는 반도체층으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 도전형 영역(34)은 증착 등의 다양한 방법에 의하여 쉽게 제조될 수 있는 비정질 반도체, 미세 결정 반도체, 또는 다결정 반도체(일 예로, 비정질 실리콘, 미세 결정 실리콘, 또는 다결정 실리콘) 등에 제2 도전형 도펀트를 도핑하여 형성될 수 있다. 제2 도전형 도펀트는 반도체층을 형성한 후에 다양한 도핑 방법에 의하여 반도체층에 포함될 수도 있다.
이때, 제2 도전형 도펀트는 베이스 영역(110)과 동일한 도전형을 나타낼 수 있는 도펀트이면 족하다. 즉, 제2 도전형 도펀트가 n형일 경우에는 인(P), 비소(As), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 등의 5족 원소를 사용할 수 있다. 제2 도전형 도펀트가 p형일 경우에는 보론(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등의 3족 원소를 사용할 수 있다.
그리고 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34) 사이에 배리어 영역(36)이 위치하여 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34)을 서로 이격시킨다. 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34)이 서로 접촉하는 경우에는 션트(shunt)가 발생하여 태양 전지(100)의 성능을 저하시킬 수 있다. 이에 따라 본 실시예에서는 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34) 사이에 배리어 영역(36)을 위치시켜 불필요한 션트를 방지할 수 있다.
배리어 영역(36)은 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34) 사이에서 이들을 실질적으로 절연할 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 즉, 배리어 영역(36)으로 도핑되지 않은(즉, 언도프트) 절연 물질(일례로, 산화물, 질화물) 등을 사용할 수 있다. 또는, 배리어 영역(36)이 진성(intrinsic) 반도체를 포함하는 진성 영역으로 구성될 수도 있다. 이때, 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)과 배리어 영역(36)이 동일 평면 상에서 형성되며 실질적으로 동일한 두께를 가지며 동일한 반도체(일례로, 비정질 실리콘, 미세 결정 실리콘, 다결정 실리콘)로 구성되되, 실질적으로 도펀트를 포함하지 않을 수 있다. 일 예로, 반도체 물질을 포함하는 반도체층을 형성한 다음, 반도체층의 일부 영역에 제1 도전형 도펀트를 도핑하여 제1 도전형 영역(32)을 형성하고 다른 영역 중 일부에 제2 도전형 도펀트를 도핑하여 제2 도전형 영역(34)을 형성하면, 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)이 형성되지 않은 영역이 배리어 영역(36)을 구성하게 될 수 있다. 이에 의하면 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34) 및 배리어 영역(36)의 제조 방법을 단순화할 수 있다.
일 예로, 배리어 영역(36)의 폭(또는 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34) 사이의 거리)(W)은 1um 내지 100um의 폭을 가질 수 있다. 배리어 영역(36)의 폭이 1um 미만인 것은 제조 공정 상 제조가 어려울 수 있고 션트를 방지하는 효과가 충분하지 않을 수 있다. 배리어 영역(36)의 폭이 100um를 초과하면 배리어 영역(36)의 면적이 커져서 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)의 면적이 줄어들고 이에 따라 태양 전지(100)의 효율이 저하될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 배리어 영역(36)의 폭(W)이 다양한 값을 가질 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 배리어 영역(36)을 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)과 별도로 형성한 경우에는 배리어 영역(36)의 두께가 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)과 다를 수 있다. 일례로, 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)의 쇼트를 좀더 효과적으로 막기 위하여 배리어 영역(36)이 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)보다 더 두꺼운 두께를 가질 수도 있다. 또는, 배리어 영역(36)을 형성하기 위한 원료를 절감하기 위하여 배리어 영역(36)의 두께를 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)의 두께보다 작게 할 수도 있다. 이외 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 또한, 배리어 영역(36)의 기본 구성 물질이 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)과 다른 물질을 포함할 수도 있다. 또는, 배리어 영역(36)이 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34) 사이에 위치한 빈 공간(예를 들어, 트렌치)으로 구성될 수도 있다.
그리고 배리어 영역(36)이 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)의 경계의 일부만을 이격시키도록 형성될 수도 있다. 이에 의하면 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)의 경계의 다른 일부는 서로 접촉할 수도 있다. 또한, 배리어 영역(36)이 반드시 구비되어야 하는 것은 아니며, 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)이 전체적으로 접촉하여 형성되는 것도 가능하다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
본 실시예에서 베이스 영역(110)과 동일한 도전형을 가지는 제2 도전형 영역(34)의 면적보다 베이스 영역(110)과 다른 도전형을 가지는 제1 도전형 영역(32)의 면적을 넓게 형성할 수 있다. 이에 의하여 베이스 영역(110)과 제1 도전형 영역(32)의 사이에서 터널링층(20)을 통하여 형성되는 pn 접합을 좀더 넓게 형성할 수 있다. 이때, 베이스 영역(110) 및 제2 도전형 영역(34)이 n형의 도전형을 가지고 제1 도전형 영역(32)이 p형의 도전형을 가질 경우에, 넓게 형성된 제1 도전형 영역(32)에 의하여 이동 속도가 상대적으로 느린 정공을 효과적으로 수집할 수 있다. 이러한 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34) 및 배리어 영역(36)의 평면 구조는 추후에 도 2를 참조하여 좀더 상세하게 설명한다.
본 실시예에서는 도전형 영역(32, 34)이 터널링층(20)을 사이에 두고 반도체 기판(10)의 후면 위에 위치하는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 터널링층(20)이 구비되지 않고 도전형 영역(32, 34)이 반도체 기판(10)에 도펀트를 도핑하여 형성된 도핑 영역으로 구성되는 것도 가능하다. 즉, 도전형 영역(32, 34)이 반도체 기판(10)의 일부를 구성하는 단결정 반도체 구조의 도핑 영역으로 구성될 수도 있다. 그 외의 다양한 방법에 의하여 도전형 영역(32, 34)이 형성될 수 있다.
제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)과 배리어 영역(36) 위에 절연층(40)이 형성될 수 있다. 절연층(40)은 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)이 연결되어야 하지 않을 전극(즉, 제1 도전형 영역(32)의 경우에는 제2 전극(44), 제2 도전형 영역(34)의 경우에는 제1 전극(42))과 연결되는 것을 방지하고, 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)을 패시베이션하는 효과를 가질 수도 있다. 절연층(40)은 제1 도전형 영역(32)을 노출하는 제1 개구부(402)와, 제2 도전형 영역(34)을 노출하는 제2 개구부(404)를 구비한다.
이러한 절연층(40)은 터널링층(20)과 같거나 그보다 두꺼운 두께로 형성될 수 있다. 이에 의하여 절연 특성 및 패시베이션 특성을 향상할 수 있다. 절연층(40)은 다양한 절연 물질(예를 들어, 산화물, 질화물 등)으로 이루어질 수 있다. 일례로, 절연층(40)은 실리콘 질화막, 수소를 포함한 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화 질화막, Al2O3, MgF2, ZnS, TiO2 및 CeO2로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 단일막 또는 2개 이상의 막이 조합된 다층막 구조를 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 절연층(40)이 다양한 물질을 포함할 수 있음은 물론이다.
반도체 기판(10)의 후면에 위치하는 전극(42, 44)은, 제1 도전형 영역(32)에 전기적 및 물리적으로 연결되는 제1 전극(42)과, 제2 도전형 영역(34)에 전기적 및 물리적으로 연결되는 제2 전극(44)을 포함한다.
이때, 제1 전극(42)은 절연층(40)의 제1 개구부(402)를 통하여 제1 도전형 영역(32)에 연결되고, 제2 전극(44)은 절연층(40)의 제2 개구부(404)를 통하여 제2 도전형 영역(34)에 연결된다. 이러한 제1 및 제2 전극(42, 44)으로는 다양한 금속 물질을 포함할 수 있다. 그리고 제1 및 제2 전극(42, 44)은 서로 전기적으로 연결되지 않으면서 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)에 각기 연결되어 생성된 캐리어를 수집하여 외부로 전달할 수 있는 다양한 평면 형상을 가질 수 있다. 즉, 본 발명이 제1 및 제2 전극(42, 44)의 평면 형상에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 도 2를 참조하여, 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34), 배리어 영역(36), 그리고 제1 및 제2 전극(42, 44)의 평면 형상을 상세하게 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에서는, 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34)은 각기 스트라이프 형상을 이루도록 길게 형성되면서, 길이 방향과 교차하는 방향에서 서로 교번하여 위치하고 있다. 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34) 사이에 이들을 이격하는 배리어 영역(36)이 위치할 수 있다. 도면에 도시하지는 않았지만, 서로 이격된 복수의 제1 도전형 영역(32)이 일측 가장자리에서 서로 연결될 수 있고, 서로 이격된 복수의 제2 도전형 영역(34)이 타측 가장자리에서 서로 연결될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 제1 도전형 영역(32)의 면적이 제2 도전형 영역(34)의 면적보다 클 수 있다. 일례로, 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)의 면적은 이들의 폭을 다르게 하는 것에 의하여 조절될 수 있다. 즉, 제1 도전형 영역(32)의 폭이 제2 도전형 영역(34)의 폭보다 클 수 있다. 이에 의하여 에미터 영역을 구성하는 제1 도전형 영역(32)의 면적을 충분하게 형성하여 광전 변환이 넓은 영역에서 일어나도록 할 수 있다. 이때, 제1 도전형 영역(32)이 p형을 가질 경우에 제1 도전형 영역(32)의 면적을 충분하게 확보하여 이동 속도가 상대적으로 느린 정공을 효과적으로 수집할 수 있다.
그리고 제1 전극(42)이 제1 도전형 영역(32)에 대응하여 스트라이프 형상을 가지는 복수 개의 제1 전극 부분(420)을 포함하고, 제2 전극(44)이 제2 도전형 영역(34)에 대응하여 스트라이프 형상을 가지는 복수 개의 제2 전극 부분(440)을 포함할 수 있다. 제1 전극 부분(420)과 제2 전극 부분(440)은 이들의 길이 방향과 교차하는 방향(도면의 y축 방향)에서 하나씩 번갈아서 위치할 수 있다.
제1 및 제2 개구부(도 1의 참조부호 402, 404, 이하 동일) 각각이 제1 및 제2 전극(42, 44)의 제1 및 제2 전극 부분(420, 440)에 각기 대응하여 제1 및 제2 전극 부분(420, 440)의 전체 면적에 형성될 수도 있다. 이에 의하면 제1 및 제2 전극(42, 44)과 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)의 접촉 면적을 최대화하여 캐리어 수집 효율을 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 및 제2 개구부(402, 404)가 제1 및 제2 전극 부분(420, 440)의 일부만을 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)에 각기 연결하도록 형성되는 것도 가능함은 물론이다. 예를 들어, 제1 및 제2 개구부(402, 404)가 각각 제1 및 제2 전극 부분(420, 440)에 복수 개 형성되는 컨택홀로 구성될 수 있다. 그리고 도면에 도시하지는 않았지만, 제1 전극(42)의 복수의 제1 전극 부분(420)이 별도의 전극 부분(도시하지 않음)에 의하여 일측 가장자리에서 서로 연결되어 형성되고, 제2 전극(44)의 복수의 제2 전극 부분(440)이 별도의 전극 부분(도시하지 않음)에 의하여 타측 가장자리에서 서로 연결되어 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34), 배리어 영역(36) 등의 배치는 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같은 예와 같은 변형도 가능하다. 도 3을 참조하여 이를 상세하게 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 측정 장치가 적용될 수 있는 태양 전지의 다른 예를 도시한 부분 후면 평면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지(100)에서는, 제2 도전형 영역(34)이 아일랜드 형상을 가지면서 서로 이격되어 복수 개 구비되고, 제1 도전형 영역(32)은 제2 도전형 영역(34) 및 이를 둘러싸는 배리어 영역(36)을 제외한 부분에 전체적으로 형성될 수 있다. 이에 따라 제1 도전형 영역(32)은 제2 도전형 영역(34) 및 이를 둘러싸는 배리어 영역(36)에 각기 대응하는 홀 또는 개구부를 구비할 수 있다.
그러면, 제1 도전형 영역(32)으로 기능하는 제1 도전형 영역(32)이 최대한 넓은 면적을 가지면서 형성되어 광전 변환 효율을 향상할 수 있다. 그리고 제2 도전형 영역(34)의 면적을 최소화하면서도 반도체 기판(10)에 전체적으로 제2 도전형 영역(34)이 위치하도록 할 수 있다. 그러면 제2 도전형 영역(34)에 의하여 표면 재결합을 효과적으로 방지하면서 제2 도전형 영역(34)의 면적을 최대화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제2 도전형 영역(34)이 제2 도전형 영역(34)의 면적을 최소화할 있는 다양한 형상을 가질 수 있음은 물론이다.
여기서, 제2 도전형 영역(34)은 아일랜드 형상을 가지고, 배리어 영역(36)은 제2 도전형 영역(34)의 가장자리를 따라 형성되는 폐쇄된 고리 형상을 가질 수 있다. 일 예로, 제2 도전형 영역(34)이 원형인 경우에 배리어 영역(36)이 환형 형상을 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)의 형상이 다양한 형상을 가질 수 있다.
도면에서는 제2 도전형 영역(34)이 원형의 형상을 가지는 것을 예시하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제2 도전형 영역(34)이 각기 타원형, 또는 삼각형, 사각형, 육각형 등의 다각형의 평면 형상을 가질 수도 있음은 물론이다. 그리고 제2 도전형 영역(34)의 배치 또한 다양하게 변형될 수 있다.
그리고 제1 전극(42)이 제1 도전형 영역(32)에 대응하여 스트라이프 형상을 가지는 복수 개의 제1 전극 부분(420)을 포함하고, 제2 전극(44)이 제2 도전형 영역(34)에 대응하여 스트라이프 형상을 가지는 복수 개의 제2 전극 부분(440)을 포함할 수 있다. 절연층(40)에 형성된 제1 및 제2 개구부(402, 404)는 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34) 각각의 형상을 고려하여 서로 다른 형상을 가질 수 있다. 즉, 제1 개구부(402)는 제1 도전형 영역(32) 위에서 길게 이어지면서 형성될 수 있고, 제2 개구부(404)는 복수 개가 제2 도전형 영역(34)에 대응하여 서로 이격되어 형성될 수 있다. 제1 전극(42)은 제1 도전형 영역(32) 위에만 위치하고, 제2 전극(44)은 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34) 위에 함께 위치하는 것을 고려한 것이다. 즉, 절연층(40)에서 제2 도전형 영역(34) 위에 위치한 부분에 대응하여 제2 개구부(404)가 형성되고, 제2 개구부(404)에 의하여 제2 전극(44)과 제2 도전형 영역(34)이 연결된다. 그리고 제1 도전형 영역(32) 위에 해당하는 절연층(40)의 부분에는 제2 개구부(404)가 형성되지 않아 제2 전극(44)과 제1 도전형 영역(32)이 서로 절연된 상태를 유지할 수 있도록 한다. 제1 전극(42)은 제1 도전형 영역(32) 위에만 형성되므로 제1 개구부(402)가 제1 전극(42)과 동일 또는 유사한 형상을 가질 수 있고, 이에 의하여 제1 전극(42)이 제1 도전형 영역(32) 상에 전체적으로 컨택될 수 있도록 한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 제1 개구부(402)가 제2 개구부(404)와 유사한 형상을 가지는 복수 개의 컨택홀로 구성될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 반도체 기판(10)의 전면 위(좀더 정확하게는, 반도체 기판(10)의 전면에 형성된 전면 전계 영역(120) 위)에 패시베이션막(24) 및/또는 반사 방지막(26)이 위치할 수 있다. 실시예에 따라, 반도체 기판(10) 위에 패시베이션막(24)만 형성될 수도 있고, 반도체 기판(10) 위에 반사 방지막(26)만 형성될 수도 있고, 또는 반도체 기판(10) 위에 패시베이션막(24) 및 반사 방지막(26)이 차례로 위치할 수도 있다. 도면에서는 반도체 기판(10) 위에 패시베이션막(24) 및 반사 방지막(26)이 차례로 형성되어, 반도체 기판(10)이 패시베이션막(24)과 접촉 형성되는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 반도체 기판(10)이 반사 방지막(26)에 접촉 형성되는 것도 가능하며, 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
패시베이션막(24) 및 반사 방지막(26)은 실질적으로 반도체 기판(10)의 전면에 전체적으로 형성될 수 있다. 여기서, 전체적으로 형성되었다 함은 물리적으로 완벽하게 모두 형성된 것뿐만 아니라, 불가피하게 일부 제외된 부분이 있는 경우를 포함한다.
패시베이션막(24)은 반도체 기판(10)의 전면에 접촉하여 형성되어 반도체 기판(10)의 전면 또는 벌크 내에 존재하는 결함을 부동화 시킨다. 이에 의하여 소수 캐리어의 재결합 사이트를 제거하여 태양 전지(100)의 개방 전압을 증가시킬 수 있다. 반사 방지막(26)은 반도체 기판(10)의 전면으로 입사되는 광의 반사율을 감소시킨다. 이에 의하여 반도체 기판(10)의 전면을 통해 입사되는 광의 반사율이 낮추는 것에 의하여 베이스 영역(110)과 제1 도전형 영역(32)의 계면에 형성된 pn 접합까지 도달되는 광량을 증가시킬 수 있다. 이에 따라 태양 전지(100)의 단락 전류(Isc)를 증가시킬 수 있다. 이와 같이 패시베이션막(24) 및 반사 방지막(26)에 의해 태양 전지(100)의 개방 전압과 단락 전류를 증가시켜 태양 전지(100)의 효율을 향상할 수 있다.
패시베이션막(24) 및/또는 반사 방지막(26)은 다양한 물질로 형성될 수 있다. 일례로, 패시베이션막(24)은 실리콘 질화막, 수소를 포함한 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화 질화막, 알루미늄 산화막, MgF2, ZnS, TiO2 및 CeO2로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 단일막 또는 2개 이상의 막이 조합된 다층막 구조를 가질 수 있다. 일 예로, 패시베이션막(24)은 실리콘 산화물을 포함하고, 반사 방지막(26)은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 태양 전지(100)에 광이 입사되면 베이스 영역(110)과 제1 도전형 영역(32) 사이에 형성된 pn 접합에서의 광전 변환에 의하여 전자와 정공이 생성되고, 생성된 정공 및 전자는 터널링층(20)을 터널링하여 각기 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)로 이동한 후에 제1 및 제2 전극(42, 44)으로 이동한다. 이에 의하여 전기 에너지를 생성하게 된다.
본 실시예에와 같이 반도체 기판(10)의 후면에 전극(42, 44)이 형성되고 반도체 기판(10)의 전면에는 전극이 형성되지 않는 후면 전극 구조의 태양 전지(100)에서는 반도체 기판(10)의 전면에서 쉐이딩 손실(shading loss)을 최소화할 수 있다. 이에 의하여 태양 전지(100)의 효율을 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 반도체 기판(10)의 전면에 제1 전극(42)이 위치하고 반도체 기판(10)의 후면에 제2 전극(44)이 위치하는 태양 전지(100)가 적용될 수도 있다.
상술한 바와 같이 후면 전극 구조를 가지는 태양 전지(100)는 제1 전극(42)과 제2 전극(44)이 같은 면에 위치하므로, 제1 전극(42)을 구성하는 제1 전극 부분(420)과 제2 전극(44)을 구성하는 제2 전극 부분(440)이 조밀하게 위치하여야 한다. 이에 따라 제1 전극(42)을 구성하는 제1 전극 부분(420)의 폭 및 피치, 제2 전극(44)을 구성하는 제2 전극 부분(440)의 폭 및 피치, 제1 전극 부분(420)과 제2 전극 부분(440) 사이의 거리가 작아지게 된다. 따라서, 종래의 측정 장치를 이용하여 태양 전지(100)의 전압-전류 특성을 측정하는 데 어려움이 있었다. 이를 고려하여 본 실시예에 따른 측정 장치(200)는 후면 구조의 태양 전지(100)에서도 정밀한 측정이 가능한 구조를 가질 수 있다. 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 실시예에 따른 측정 장치(200)를 좀더 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 측정 장치(200)를 태양 전지(100)와 함께 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시한 측정 장치(200) 및 태양 전지(100) 각각을 개략적으로 도시한 평면도이다. 간략하고 명확한 도시를 위하여 도 4 및 도 5에서는 태양 전지(100)에서는 반도체 기판(10). 그리고 제1 전극(42)의 제1 전극 부분(420) 및 제2 전극(44)의 제2 전극 부분(440)만을 도시하였다. 그리고 도 5의 (a)에는 측정 장치(200)에서 태양 전지(100)에 대향하는 면을 도시하였고, 도 5의 (b)에는 태양 전지(100)에서 측정 장치(200)에 대향하는 면을 도시하였다. 도 6는 도 5의 VI-VI선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 4 내지 도 6를 참조하면, 본 실시예에 따른 측정 장치(200)는 태양 전지(100)의 전극(42, 44)에 접촉하는 측정 부분(222, 242)을 포함하는 측정부(220, 240)가 플레이트 형상의 지지 부재(210) 상에 형성된다. 즉, 측정 장치(200)가, 지지 부재(210)와, 지지 부재(210)에 형성되며 일정한 패턴을 가지는 복수 개의 측정 부분(222, 242)을 포함하는 측정부(220, 240)로 구성된 플레이트 형상을 가질 수 있다.
좀더 구체적으로, 지지 부재(210)는 측정부(220, 240)가 형성되어 지지 부재(210) 상에 고정될 수 있도록 하는 공간을 제공한다. 지지 부재(210)는 플레이트 형상을 가져 복수 개의 측정부(220, 240)(또는 측정 부분(222, 242))이 원하는 위치에서 적합한 패턴을 가지도록 안정적으로 형성될 수 있도록 한다. 지지 부재(210)는 측정부(220, 240)가 안정적으로 형성될 수 있는 강도를 가지면서 측정 부분(222, 242) 사이에서 불필요한 쇼트 등이 일어나지 않도록 절연 특성을 가지는 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 지지 부재(210)는 절연 특성을 가지는 다양한 수지 등으로 구성될 수 있다.
본 실시예에서 지지 부재(210)는 전체적으로 균일한 두께를 가지면서 태양 전지(100)와 대응하거나 태양 전지(100)의 일부에 대응하는 크기를 가지는 사각형의 평면 형상을 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 지지 부재(210)의 두께, 형상, 크기 등은 다양하게 변형될 수 있다.
이와 같이 본 실시예에서는 지지 부재(210)가 플레이트 형상을 가지고 측정부(220, 240)의 측정 부분이 이에 형성되는 소정의 면적을 가지는 패턴으로 형성되어, 측정 장치(200)가 대략적인 플레이트 형상을 가질 수 있다. 이에 의하여 측정 장치(200)(특히, 측정 부분(222, 242))가 태양 전지(100)에 안정적으로 밀착되므로, 측정 장치(200)에 의하여 태양 전지(100)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
지지 부재(210)에는 배기 홀(212)이 구비될 수 있다. 측정 장치(200)의 측정 부분(222, 242)을 태양 전지(100)의 전극(42, 44)에 접촉한 상태에서 배기 홀(212)을 통하여 측정 장치(200)와 태양 전지(100)의 사이를 배기하면, 측정 장치(200)와 태양 전지(100)의 사이를 진공으로 유지할 수 있다. 그러면, 측정 부분(222, 242)과 전극(42, 44)을 밀착시켜 측정 정밀도를 향상하면서도 측정 장치(200) 및 태양 전지(100)의 손상, 변형 등의 문제는 최소화할 수 있다. 배기 홀(212)은 측정부(220, 240)가 형성되지 않은 위치에서 복수 개 형성될 수 있다. 일 예로, 배기 홀(212)은 지지 부재(210)의 중심을 기준으로 대칭 형성될 수 있다. 그러면, 배기 홀(212)을 배기에 의한 측정 장치(200)과 태양 전지(100)의 고정 안정성을 좀더 향상할 수 있다.
본 실시예에서 측정부(220, 240)는, 제1 전극(42)에 대응하는 제1 측정부(220)와, 제2 전극(44)에 대응하는 제2 측정부(240)를 포함할 수 있다. 제1 측정부(220)가 서로 일정한 간격을 두고 복수 개 배치될 수 있고, 제2 측정부(240)가 서로 일정한 간격을 두고 복수 개 배치될 수 있다.
이때, 각각의 제1 측정부(220)는, 복수의 제1 전극 부분(420)에 하나씩 대응하는 복수 개의 제1 측정 부분(222)과, 복수 개의 제1 측정 부분(222)을 연결하는 제1 연결 부분(224)을 포함할 수 있다. 제1 측정 부분(222)의 전면은 제1 전극 부분(420)의 상부면과 평행하게 형성되어 제1 전극 부분(420)과 접촉하는 접촉면을 구성한다. 이때, 제1 연결 부분(224)은 복수 개의 제1 전극 부분(420)을 가로지르는 방향(도면의 y축 방향)으로 복수 개의 제1 측정 부분(222)을 연결한다. 이와 유사하게 제2 측정부(240)는, 복수의 제2 전극 부분(440)에 하나씩 대응하는 복수 개의 제2 측정 부분(242)과, 복수 개의 제2 측정 부분(242)을 연결하는 제2 연결 부분(244)을 포함할 수 있다. 제2 측정 부분(242)의 전면은 제2 전극 부분(440)의 상부면과 평행하게 형성되어 제2 전극 부분(440)과 접촉하는 접촉면을 구성한다. 이때, 제2 연결 부분(244)은 복수 개의 제2 전극 부분(440)을 가로지르는 방향(도면의 y축 방향)으로 복수 개의 제2 측정 부분(242)을 연결한다.
본 실시예에서 제1 및 제2 측정부(220, 240)는 지지 부재(210) 상에 형성되는 도전층으로 구성될 수 있다. 좀더 구체적으로, 제1 측정부(220)의 제1 연결 부분(224)이 지지 부재(210) 위에서 길게 이어지면서 형성되고, 제1 측정 부분(222)이 제1 연결 부분(224)의 위에 위치하여 제1 연결 부분(224)보다 돌출될 수 있다. 제2 측정부(240)의 제1 연결 부분(244)이 지지 부재(210) 위에서 길게 이어지면서 형성되고, 제2 측정 부분(242)이 제2 연결 부분(244)의 위에 위치하여 제1 연결 부분(244)보다 돌출될 수 있다.
그리고 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)를 제외한 부분에는 절연층(250)이 전체적으로 위치할 수 있다. 특히, 제1 및 제2 연결 부분(224, 244)에서 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)이 형성되지 않은 부분에도 절연 부분인 절연층(250)이 위치할 수 있다. 이에 의하여 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)이 아닌 부분에서 불필요하게 태양 전지(100)와 측정 장치(200)가 접촉되어 발생하는 문제를 효과적으로 방지할 수 있다. 그리고 절연층(250)에 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)에 대응하는 개구부(250a)가 형성되고, 이 개구부(250a)를 통하여 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)이 노출된다. 이에 의하여 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)과 제1 및 제2 전극 부분(420, 440)의 전기적인 연결이 안정적으로 이루어질 수 있다.
상술한 구조의 제1 및 제2 측정부(220, 240)는 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있다. 일 예로, 먼저 지지 부재(210) 상에 제1 및 제2 연결 부분(224, 244)에 해당하도록 도전층을 형성한다. 이와 같은 도전층은, 인쇄, 마스크를 이용한 증착 등에 의하여 원하는 형상을 가지는 상태로 형성될 수도 있고, 지지 부재(210) 상에 전체적으로 형성된 후에 원하는 형상으로 패터닝되어 형성될 수도 있다. 이어서, 제1 및 제2 연결 부분(224, 244)을 덮으면서 지지 부재(210) 위에 절연층(250)을 형성할 수 있다. 이때, 절연층(250)은 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)에 대응하는 부분에 개구부(250a)를 구비할 수 있다. 이러한 절연층(250)은 인쇄, 마스크를 이용한 증착 등에 의하여 원하는 형상을 가지는 상태로 형성될 수도 있고, 제1 및 제2 연결 부분(224, 244) 및 지지 부재(210)를 덮도록 전체적으로 형성된 후에 원하는 형상으로 패터닝되어 형성될 수도 있다. 이어서, 절연층(250)의 개구부(250a) 내에 도금, 증착, 인쇄 등에 의하여 전도성 물질을 채워 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)을 형성한다. 이와 같은 방법에 의하여 제1 및 제2 측정부(220, 240)를 지지 부재(210) 위에 적층하여 형성하는 것에 의하여 측정 장치(200)를 쉽게 제조할 수 있다.
다른 예로, 지지 부재(210) 상에 도전층을 형성한다. 도전층의 일부(즉, 제1 측정부(220)와 제2 측정부(240) 사이에 해당하는 부분)를 두께 방향에서 전체적으로 제거하고 도전층의 다른 일부(제1 및 제2 측정부(220, 240)에서 제1 및 제2 연결 부분(224, 244)에 해당하는 부분)를 두께 방향에서 부분적으로 제거하면, 상술한 구조의 측정부(220, 240)를 형성할 수 있다. 이와 같이 제1 및 제2 측정부(220, 240)가 하나의 도전층으로 형성될 수도 있다. 그 후에 개구부(250a)를 가지는 절연층(250)을 형성하여 상술한 구조의 측정 장치(200)을 제조할 수 있다.
본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 그 외의 다양한 방법에 의하여 상술한 구조의 측정부(220, 240)을 제조할 수 있다.
여기서, 제1 측정부(220)에서 각각의 제1 연결 부분(224)은 균일한 폭을 가지면서 일자 형상으로 길게 이어지는 형상을 가질 수 있다. 각각의 제1 연결 부분(224) 위에는 복수 개의 제1 전극 부분(420)에 대응하는 복수 개의 제1 측정 부분(222)이 형성될 수 있다. 제1 측정 부분(222)은 제1 전극 부분(420)의 피치(P1)와 동일 또는 유사한 피치(P11)를 가질 수 있다. 그리고 제1 측정 부분(222)은 제1 전극 부분(420)과의 접촉 면적을 충분하게 확보할 수 있는 형상을 가질 수 있다. 일 예로, 본 실시예에서는, 제1 연결 부분(224)의 길이 방향을 따라 측정된 제1 측정 부분(222)의 폭(L1)이 제1 전극 부분(420)의 폭과 같거나 이보다 작을 수 있고, 이와 교차하는 방향에서 측정된 제1 측정 부분(222)의 폭(L2)이 소정의 길이를 가질 수 있다. 이에 의하여 제1 측정 부분(222)이 일정한 면적을 가지는 사각형의 평면 형상을 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 측정 부분(222)이 다양한 형상을 가질 수 있음은 물론이다.
그리고 제2 측정부(240)에서 각각의 제2 연결 부분(244)은 균일한 폭을 가지면서 일자 형상으로 길게 이어지는 형상을 가질 수 있다. 각각의 제2 연결 부분(244) 위에는 복수 개의 제2 전극 부분(420)에 대응하는 복수 개의 제2 측정 부분(242)이 형성될 수 있다. 제2 측정 부분(242)은 제2 전극 부분(440)의 피치(P2)와 동일 또는 유사한 피치(P12)를 가질 수 있다. 그리고 제2 측정 부분(242)은 제2 전극 부분(440)과의 접촉 면적을 충분하게 확보할 수 있는 형상을 가질 수 있다. 일 예로, 본 실시예에서는, 제2 연결 부분(244)의 길이 방향을 따라 측정된 제2 측정 부분(242)의 폭(L3)이 제2 전극 부분(440)의 폭과 같거나 이보다 작을 수 있고, 이와 교차하는 방향에서 측정된 제2 측정 부분(242)의 폭(L4)이 소정의 길이를 가질 수 있다. 이에 의하여 제2 측정 부분(242)이 일정한 면적을 가지는 사각형의 평면 형상을 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제2 측정 부분(242)이 다양한 형상을 가질 수 있음은 물론이다.
이와 같이 본 실시예에서는 제1 측정부(220)가 태양 전지(100)의 제1 전극 부분(420)의 길이 방향과 교차하는 방향(도면의 y축 방향)으로 연장되어 제1 측정부(220)가 복수 개의 제1 전극 부분(420)을 가로질러(일 예로, 직교하여) 위치하도록 배치된다. 그리고 제2 측정부(240)가 태양 전지(100)의 제2 전극 부분(440)의 길이 방향과 교차하는 방향(도면의 y축 방향)으로 연장되어 제2 측정부(240)가 복수 개의 제2 전극 부분(440)을 가로질러(일 예로, 직교하여) 위치하도록 배치된다. 그리고 제1 및 제2 전극 부분(420, 440)의 길이 방향(도면의 x축 방향)에서 제1 측정부(220)와 제2 측정부(240)가 서로 번갈아서 하나씩 위치한다.
이에 의하여 각각의 제1 측정부(220)의 복수 개의 제1 측정 부분(222)은 서로 이격된 복수 개의 제1 전극 부분(420)이 위치한 부분에 대응하도록 위치하고, 제1 연결 부분(224)은 제1 전극 부분(420)이 형성되지 않은 부분(즉, 제2 전극 부분(440)이 형성된 부분과, 제1 전극 부분(420)과 제2 전극 부분(440) 사이 부분)을 가로질러 위치한다. 각각의 제2 측정부(240)의 복수 개의 제2 측정 부분(242)은 서로 이격된 복수 개의 제2 전극 부분(440)이 위치한 부분에 대응하도록 위치하고, 제2 연결 부분(244)은 제2 전극 부분(440)이 형성되지 않은 부분(즉, 제1 전극 부분(420)이 형성된 부분과, 제1 전극 부분(420)과 제2 전극 부분(440) 사이 부분)을 가로질러 위치한다.
이와 같이 제1 측정부(220)의 복수의 제1 측정 부분(222)이 제1 전극 부분(420)에 대응하여 위치하고 제2 측정부(240)의 복수의 제2 측정 부분(242)이 제2 전극 부분(440)에 대응하여 위치하므로, 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)이 측정부(220, 240)의 길이 방향(도면의 y축 방향)에서 서로 어긋나게 위치하게 된다. 이는 측정부(220, 240)의 길이 방향(도면의 y축 방향)에서 제1 전극 부분(420)과 제2 전극 부분(440)이 서로 이격된 위치에 위치하기 때문이다. 일 예로, 서로 인접하는 제1 측정부(220)와 제2 측정부(240)의 복수의 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)은 지그재그 배치를 가지도록 배치될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
복수의 제1 측정부(220) 중 일부의 제1 측정부(220)로 전압(제1 전극(42)이 p형의 도전형 영역에 연결되는 경우에는 양의 전압, n형의 도전형 영역에 연결되는 경우에는 음의 전압)이 인가되고, 다른 제1 측정부(220)로 전류(양의 전류 또는 음의 전류)가 측정된다. 이와 같이 본 실시예에서는 전압이 인가되는 제1 측정부(220)와 전류가 측정되는 제1 측정부(220)가 서로 분리되어 있어, 전압 인가 및 전류 측정을 위한 장치, 배선 등을 간소화할 수 있어, 제1 측정부(220) 사이의 간격을 크게 줄여도 되며 측정 장치(200)의 구조를 간소화할 수 있다. 이에 따라 전극(42, 44)의 폭 및 피치가 좁은 태양 전지(100)의 특성 측정에 자유롭게 사용될 수 있다. 또한, 전압을 인가하는 제1 측정부(220)와 전류를 검출하는 제1 측정부(220)의 개수를 자유롭게 변형할 수 있어, 다양한 전압에서 전류를 검출할 수 있으며 저항을 최소화할 수 있다.
유사하게, 복수의 제2 측정부(240) 중 일부의 제2 측정부(240)로 전압(제2 전극(44)이 n형의 도전형 영역에 연결되는 경우에는 음의 전압, p형의 도전형 영역에 연결되는 경우에는 양의 전압)이 인가되고, 다른 제2 측정부(240)로 전류(음의 전류 또는 양의 전류)가 측정된다. 이와 같이 본 실시예에서는 전압이 인가되는 제2 측정부(240)와 전류가 측정되는 제2 측정부(240)가 서로 분리되어, 제2 측정부(240) 사이의 간격을 크게 줄여도 되며 측정 장치(200)의 구조를 간소화할 수 있다. 이에 따라 전극(42, 44)의 폭 및 피치가 좁은 태양 전지(100)의 특성 측정에 자유롭게 사용될 수 있다. 또한, 전압을 인가하는 제2 측정부(240)와 전류를 검출하는 제2 측정부(240)의 개수를 자유롭게 변형할 수 있어, 다양한 전압에서 전류를 검출할 수 있으며 저항을 최소화할 수 있다.
반면, 종래에는 하나의 바에 연결된 복수의 핀의 일부에 전압을 인가하고 다른 일부에서 전류를 검출하여야 하므로 전압 인가를 위한 장치 및 전류 측정을 위한 장치, 배선 등을 하나의 바 형상에 모두 설치하여야 하므로 구조가 복잡하고 핀 사이의 거리를 줄이는 데 한계가 있었다.
특히, 제1 전극 부분(420)과 제2 전극 부분(440) 사이의 간격이 작아질 때 제1 측정부(220)와 제2 측정부(240)의 사이의 간격을 줄이는 것에 의한 효과를 좀더 크게 발휘할 수 있다. 즉, 본 실시예와 같이 제1 및 제2 측정부(220, 240)가 제1 및 제2 전극 부분(420, 440)과 교차하게 형성되면, 제1 및 제2 측정부(220, 240)의 간격 및 폭이 제1 및 제2 전극 부분(420, 440)의 간격 및 폭과 관련되지 않으므로 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)의 간격 및 폭을 자유롭게 설계할 수 있다. 이에 의하여 좁은 피치, 폭을 가지는 제1 및 제2 전극 부분(420, 440)을 가지는 태양 전지(100)의 전류 및 전압을 정밀하게 측정할 수 있다.
이에 반하여 종래와 같이 각 측정부를 전극 부분에 평행하게 배치하면, 측정부 사이의 간격이 전극 부분 사이의 간격과 동일 또는 유사하여야 한다. 전극 부분 사이의 간격이 좁아지면 측정부 사이의 간격 또한 줄여야 하는데 상술한 바와 같이 전압 인가, 전류 측정 등을 위한 장치, 배선 등에 의하여 측정부 사이의 간격을 줄이는 데 한계가 있다. 또한, 전극 부분의 폭이 좁아질수록 이를 측정하는 핀의 면적을 줄이거나 핀과의 접촉 면적이 줄어들어 전압 및 전류 측정의 오차가 발생하기 쉬었다. 더욱이, 측정부를 이에 대응하는 전극 부분에 얼라인하는 데에도 어려움이 많았다.
또한, 본 실시예에서는 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)를 소정의 패턴을 가지도록 형성하여 충분한 면적을 가질 수 있도록 한다. 이에 의하여 제1 및 제2 전극 부분(420, 440)과의 접촉 면적을 충분하게 확보하여 저항을 최소화함으로써 좀더 정밀한 측정이 가능하다. 이때, 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)이 편평한 접촉면을 구비하므로 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)에 의하여 태양 전지(100)의 전극(42, 44)이 손상되거나 특성이 저하되는 것을 최대한 방지할 수 있다. 또한, 접촉 면적이 충분하므로 제1 및 제2 전극(42, 44)이 복수 개의 층을 구비할 경우 일부 층만을 형성한 상태(예를 들어, 제1 및 제2 전극(42, 44)을 형성하기 위한 시드층)을 형성한 상태에서도 전류 및 전압을 측정할 수 있다.
게다가, 측정 장치(200)를 플레이트 형상의 지지 부재(210)에 일체화되도록 패턴을 가지도록 패턴화되어 형성되는 측정부(220, 240)로 구성하여, 취급이 간편하고 태양 전지(100)에 밀착되어 안정적으로 측정이 가능하도록 할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)와 제1 및 제2 전극 부분(420, 440)의 얼라인을 좀더 쉽게 할 수 있다. 이러한 측정 장치(200)는 측정 지그(jig)로 사용될 수 있다.
상술한 설명에서는 측정 장치(200)가 제1 및 제2 측정부(220, 240)를 모두 포함하는 경우로 한정하여 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 측정 장치(200)가 제1 및 제2 측정부(220, 240) 중 하나만을 구비하여, 제1 및 제2 전극(42, 44)이 서로 다른 면에 위치한 태양 전지(100)의 특성 평가에 사용될 수도 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 측정 장치를 상세하게 설명한다. 상술한 설명과 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대해서만 상세하게 설명한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 측정 장치를 도시한 사시도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 측정 장치(200)에서는, 절연 특성을 가지는 지지 부재(210)가 제1 및 제2 측정부(220, 240)에 대응하는 제1 및 제2 홀(210a, 210b)를 구비한다. 그리고 제1 측정 부분(222)이 제1 연결 부분(224)보다 돌출되는 블록 형상의 제1 측정부(220)가 제1 홀(210a)에 끼워지고, 제2 측정 부분(242)이 제2 연결 부분(244)보다 돌출되는 블록 형상의 제2 측정부(240)가 제1 홀(210b)에 끼워진다. 이때, 제1 및 제2 연결 부분(224, 244)의 두께(T1)가 지지 부재(210)의 두께(T2)와 동일 또는 유사한 값을 가져서, 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)는 제1 및 제2 연결 부분(224, 244)로부터 돌출되는 형상을 가질 수 있다. 그러면, 제1 및 제2 연결 부분(224, 244)의 전면 및 후면이 각기 지지 부재(210)의 전면(태양 전지에 대향하는 면) 및 후면(태양 전지의 반대쪽으로 위치하는 면)과 동일 평면 상에 위치하게 되고, 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)이 지지 부재(210)의 전면보다 돌출된 상태로 위치하게 된다. 이에 의하여 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)만이 태양 전지(도 4의 참조부호 100, 이하 동일)의 제1 및 제2 전극 부분(도 4의 참조부호 420, 440, 이하 동일)에 접촉하게 될 수 있다.
이때, 제1 및 제2 측정부(220, 240)는 다양한 구조, 방식에 의하여 지지 부재(210) 상에 고정될 수 있다. 일 예로, 지지 부재(210)와 제1 및 제2 측정부(220, 240)의 가장자리 부근에는 체결 홀(214c, 240c)가 형성되고, 체결 홀(214c, 240c)에 나사 부재 또는 볼트 부재 등과 같은 체결 부재(214)를 체결하는 것에 의하여 제1 및 제2 측정부(220, 240)를 지지 부재(210) 상에 고정할 수 있다. 그러면 간단한 구조에 의하여 제1 및 제2 측정부(220, 240)를 지지 부재(210) 상에 안정적으로 고정할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방법에 의하여 제1 및 제2 측정부(220, 240)를 지지 부재(210) 상에 고정할 수 있다.
이와 같이 블록 형상의 제1 및 제2 측정부(220, 240)를 지지 부재(210)에 장착 및 탈착 가능하게 형성하면 다양한 폭 및 피치를 가지는 태양 전지(100)의 특성을 측정할 수 있다. 즉, 다양한 크기 및 피치를 가지는 제1 측정 부분(222, 242)을 구비한 제1 및 제2 측정부(220, 240)를 구비하여, 측정이 필요한 태양 전지(100)에 적합한 제1 및 제2 측정부(220, 240)를 지지 부재(210) 상에 고정한 상태에서 태양 전지(100)의 특성을 측정할 수 있다.
본 실시예에서는 지지 부재(210) 및 제1 및 제2 측정부(220, 240)에 배기 홀(212)이 형성된 것을 예시하였다. 제1 및 제2 측정부(220, 240)가 지지 부재(210)를 관통하여 형성되므로, 직접적인 특성 측정에 관여하지 않는 제1 및 제2 연결 부분(224, 244)에 배기 홀(212)을 형성하여 배기에 이용할 수 있다. 이에 의하여 측정 장치(200)와 태양 전지(100)를 좀더 밀착시켜 측정된 특성의 정밀도를 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)가 지지 부재(210)의 전면으로부터 돌출 형성되므로, 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)의 접촉면과 지지 부재(210)의 전면 사이의 공간을 배기 공간으로 배기를 할 수도 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 측정 장치를 도시한 사시도이고, 도 9의 도 8의 VIII-VIII 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 8 및 도 9을 참조하면, 본 실시예에 따른 측정 장치(200)는, 지지 부재(210)가 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)에 대응하는 제3 및 제4 홀(210c, 210d)을 구비한다.
제1 측정부(220)에서 제1 연결 부분(224)이 지지 부재(210)의 후면에서 길게 이어지면서 형성되고, 제1 측정 부분(222)은 제3 홀(210c)을 채우면서 지지 부재(210)의 전면에서 노출되도록 제1 연결 부분(224)으로부터 돌출된다. 그러면, 지지 부재(210)의 전면으로 제1 측정 부분(222)이 위치하여 제1 전극 부분(420)과 접촉할 수 있게 된다. 이와 유사하게 제2 측정부(240)에서 제2 연결 부분(244)이 지지 부재(210)의 후면에서 길게 이어지면서 형성되고, 제2 측정 부분(242)은 제4 홀(210d)을 채우면서 지지 부재(210)의 전면에서 노출되도록 제2 연결 부분(244)으로부터 돌출된다. 그러면, 지지 부재(210)의 전면으로 제2 측정 부분(242)이 위치하여 제2 전극 부분(440)과 접촉할 수 있게 된다.
본 실시예에 따르면, 별도의 절연층(도 5의 참조부호 250)을 별도로 구비하지 않고, 절연 특성을 가지는 지지 부재(210)를 이용하여 제1 및 제2 측정 부분(222, 224)을 이격시킬 수 있다. 이에 의하여 전기적 안정성을 향상할 수 있다.
본 실시예에서는 지지 부재(210)에 배기 홀(212)이 형성된 것을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)을 지지 부재(210)의 전면보다 돌출되도록 형성하여, 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)의 접촉면과 지지 부재(210)의 전면 사이의 공간을 배기 공간으로 배기를 할 수도 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 측정 장치를 도시한 사시도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에서는 제1 및 제2 연결 라인(224, 244)이 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)과 동일 평면 상에 위치하며 서로 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 제1 측정부(220)가 복수 개의 제1 전극 부분(420)을 가로지르도록 형성되므로 제1 측정부(220)가 지지 부재(210)의 전면 상에서 길게 이어져도 서로 이격되어 위치하는 복수 개의 제1 전극 부분(420)에 의하여 제1 측정 부분(222)이 위치한 부분에서만 제1 전극 부분(420)과 제1 측정 부분(222)이 접촉하게 된다. 이와 유사하게, 제2 측정부(240)가 복수 개의 제2 전극 부분(440)을 가로지르도록 형성되므로 제2 측정부(240)가 지지 부재(210)의 전면 상에서 길게 이어져도 서로 이격되어 위치하는 복수 개의 제2 전극 부분(440)에 의하여 제2 측정 부분(242)이 위치한 부분에서만 제2 전극 부분(440)과 제2 측정 부분(242)이 접촉하게 된다.
이와 같이 제1 및 제2 연결 부분(224, 244)과 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)과 동일 평면 상에 위치하게 되면, 지지 부재(210) 상에 도전층을 형성한 후에 패터닝하는 공정에 의하여 제1 연결 부분(224)과 제1 측정 부분(222)을 포함하는 제1 측정부(220), 그리고 제2 연결 부분(244)과 제2 측정 부분(242)을 포함하는 제2 측정부(240)를 쉽고 간단하게 형성할 수 있다. 이에 의하여 제조 공정을 단순화하여 생산성을 향상할 수 있다.
그리고 지지 부재(210)의 전면 위에 제1 및 제2 측정부(220, 240)이 형성되지 않은 부분에 절연층(250)이 위치하여 안정성을 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 절연층(250)을 구비하지 않고 지지 부재(210) 상에 제1 및 제2 측정부(220, 240)만을 형성할 수도 있다. 또는, 도 11에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 측정부(220, 240)에 대응하는 오목부(210e, 210f)를 지지 부재(210)에 형성한 다음, 오목부(210e, 210f)를 도전성 물질로 충진하여 제1 및 제2 측정부(220, 240)을 형성할 수도 있다. 도 11에서는 오목부(210e, 210f) 내부에 위치한 측정부(220, 240)에서 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)과 제1 및 제2 연결 부분(224, 244)가 동일 평면 상에 위치한 것을 예시하였으나, 도 1 내지 도 9에 도시한 바와 같이 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)의 접촉면이 제1 및 제2 연결 부분(224, 244)보다 돌출되는 것도 가능하다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
이와 같이 제1 및 제2 연결 부분(224, 244)를 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)와 동일 평면 상에 형성하면 제1 및 제2 측정부(220, 240)를 간단한 공정에 의하여 형성할 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
42: 제1 전극
420: 제1 전극 부분
44: 제2 전극
440: 제2 전극 부분
200: 측정 장치
210: 지지 부재
220: 제1 측정부
222: 제1 측정 부분
242: 제1 연결 부분
240: 제2 측정부
242: 제2 측정 부분
244: 제2 연결 부분
250: 절연층

Claims (20)

  1. 광전 변환부와, 서로 이격되어 위치하는 전극을 포함하는 전극을 포함하는 태양 전지의 전류 및 전압을 측정하는 태양 전지의 측정 장치에 있어서,
    지지 부재; 및
    상기 지지 부재에 위치하며, 복수 개의 측정 부분을 포함하도록 패턴화된 측정부
    를 포함하는 태양 전지의 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정부가 복수 개 구비되고,
    상기 지지 부재가 플레이트 형상을 가지는 태양 전지의 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 측정 부분의 접촉면이 편평한 면으로 구성되는 태양 전지의 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측정부가 상기 지지 부재 위에 형성되는 도전층으로 구성되는 태양 전지의 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 도전층을 덮으면서 상기 지지 부재 위에 위치하는 절연층을 포함하고,
    상기 절연층은 상기 복수 개의 측정 부분을 노출하는 개구부를 구비하는 태양 전지의 측정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지지 부재에 상기 측정부에 대응하는 홀이 형성되고,
    상기 측정부가 상기 홀에 삽입되어 고정되는 태양 전지의 측정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지지 부재에 상기 측정 부분에 대응하는 홀이 형성되고,
    상기 측정부는, 상기 복수 개의 측정 부분을 연결하는 연결 부분을 더 포함하며,
    상기 연결 부분이 상기 지지 부재의 일면에 위치하고, 상기 측정 부분이 상기 홀을 관통하도록 상기 연결 부분으로부터 돌출되어 상기 지지 부재의 타면에 노출되는 태양 전지의 측정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 지지 부재에 오목부가 형성되고,
    상기 오목부 내에 상기 측정부가 위치하는 태양 전지의 측정 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는, 상기 복수 개의 측정 부분을 연결하는 연결 부분을 더 포함하며,
    상기 연결 부분보다 상기 측정 부분의 접촉면이 돌출되는 태양 전지의 측정 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는, 상기 복수 개의 측정 부분을 연결하는 연결 부분을 더 포함하며,
    상기 연결 부분과 상기 측정 부분이 동일 평면 상에 위치하는 태양 전지의 측정 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 지지 부재에 배기 홀이 형성되는 태양 전지의 측정 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 측정부가 복수 개 구비되고,
    상기 복수 개의 측정부의 일부는 전압을 인가하고, 상기 복수 개의 측정부의 나머지는 전류를 검출하는 태양 전지의 측정 장치.
  13. 광전 변환부와, 서로 이격되어 위치하는 복수의 전극 부분을 포함하는 전극을 포함하는 태양 전지의 전류 및 전압을 측정하는 태양 전지의 측정 장치에 있어서,
    상기 복수의 전극 부분에 각기 대응하도록 위치하는 복수 개의 측정 부분과, 상기 복수 개의 측정 부분을 상기 복수의 전극 부분을 가로지르는 방향으로 연결하는 연결 부분을 포함하는 측정부
    를 포함하는 태양 전지의 측정 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 측정부가 형성되는 지지 부재를 포함하는 태양 전지의 측정 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 측정부가 복수 개 구비되고,
    상기 지지 부재가 플레이트 형상을 가지는 태양 전지의 측정 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 측정 부분의 접촉면이 편평한 면으로 구성되는 태양 전지의 측정 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 전극이, 상기 광전 변환부의 일면에 위치하며 서로 이격되는 복수의 제1 전극 부분을 포함하는 제1 전극과, 상기 광전 변환부의 상기 일면에 위치하며 서로 이격되는 복수의 제2 전극 부분을 포함하는 제2 전극을 포함하고,
    상기 측정부는,
    상기 복수의 제1 전극 부분에 대응하는 복수 개의 제1 측정 부분과, 상기 복수 개의 제1 측정 부분을 상기 복수의 제1 전극 부분을 가로지르는 방향으로 연결하는 제1 연결 부분을 포함하는 제1 측정부; 및
    상기 복수의 제2 전극 부분에 대응하는 복수 개의 제2 측정 부분과, 상기 복수 개의 제2 측정 부분을 상기 복수의 제2 전극 부분을 가로지르는 방향으로 연결하는 제2 연결 부분을 포함하는 제2 측정부
    을 포함하는 태양 전지의 측정 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 전극 부분과 상기 제2 전극 부분이 제1 방향에서 서로 번갈아서 위치하고,
    상기 제1 측정부와 상기 제2 측정부가 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향에서 서로 번갈아서 위치하는 태양 전지의 측정 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 측정부의 상기 복수의 제1 측정 부분과 상기 제2 측정부의 상기 복수의 제2 측정 부분은 상기 제1 방향에서 서로 어긋나는 위치에 위치하는 태양 전지의 측정 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 제1 측정부가 복수 개 구비되고,
    상기 제2 측정부가 복수 개 구비되며,
    상기 복수 개의 제1 측정부의 일부가 양의 전압을 인가하고, 상기 복수 개의 제1 측정부의 나머지가 양의 전류를 검출하고,
    상기 복수 개의 제2 측정부의 일부가 음의 전압을 인가하고, 상기 복수 개의 제2 측정부의 나머지가 음의 전류를 검출하는 태양 전지의 측정 장치.
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