KR20150092608A - Compound solar cell - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a compound solar cell. The compound solar cell according to the present invention includes a photoelectric conversion part which includes a p-type semiconductor layer doped with a first conductivity type impurity and an n-type semiconductor layer doped with a second conductivity type impurity opposite to the first conductivity type; a first electrode which is located on the front side of the photoelectric conversion part; and a second electrode which is located on the back side of the photoelectric conversion part. The p-type semiconductor layer included in the photoelectric conversion part has a compound which has a different energy band gap from the n-type semiconductor layer.

Description

화합물 태양 전지{COMPOUND SOLAR CELL}COMPOUND SOLAR CELL [0002]

본 발명은 화합물 태양 전지에 관한 것이다.The present invention relates to compound solar cells.

화합물 반도체는 실리콘이나 게르마늄과 같은 단일 원소가 아닌 2종 이상의 원소가 결합되어 반도체로서 동작하는 화합물이다. 이러한 화합물 반도체는 현재 다양한 종류가 개발되어 다양한 분야에서 사용되고 있다. 대표적으로, 광전 변환 효과를 이용한 발광 다이오드나 레이저 다이오드 등의 발광 소자와 태양 전지, 그리고 펠티어 효과(Feltier Effect)를 이용한 열전 변환 소자 등에 화합물 반도체가 이용된다.A compound semiconductor is a compound that is not a single element such as silicon or germanium but is operated as a semiconductor by combining two or more elements. Various kinds of compound semiconductors are currently being developed and used in various fields. Typically, a compound semiconductor is used for a light emitting device such as a light emitting diode or a laser diode using a photoelectric conversion effect, a solar cell, and a thermoelectric conversion device using a Peltier effect.

이중 자연에 존재하는 태양광 이외의 별도 에너지원을 필요로 하지 않고 친환경적인 태양 전지는 미래의 대체 에너지원으로 활발히 연구되고 있다. 태양 전지는, 주로 실리콘의 단일 원소를 이용하는 실리콘 태양 전지와, 화합물 반도체를 이용하는 화합물 태양 전지로 대별된다.Environmentally friendly solar cells that do not require a separate energy source other than natural sunlight are being actively studied as a future alternative energy source. Solar cells are roughly classified into silicon solar cells using a single element of silicon and compound solar cells using compound semiconductors.

화합물 태양 전지는, 태양광을 흡수하여 전자-정공 쌍을 생성하는 광흡수층에 화합물 반도체를 사용하는 데, GaAs, InP, GaAlAs, GaInAs 등의 III-V족 화합물 반도체, CdS, CdTe, ZnS 등의 II-VI족 화합물 반도체, CuInSe2로 대표되는 I-III-VI족 화합물 반도체 등을 사용한다.Compound solar cells use compound semiconductors in a light absorption layer that absorbs sunlight to generate electron-hole pairs, and are useful in light emitting devices such as III-V group compound semiconductors such as GaAs, InP, GaAlAs and GaInAs, CdS, CdTe, II-VI group compound semiconductors, and I-III-VI group compound semiconductors typified by CuInSe2.

이와 같은 태양 전지의 광흡수층은, 장기적인 전기적 및 광학적 안정성이 우수하고, 광전 변환 효율이 높으며, 조성의 변화나 도핑에 의해 밴드갭 에너지나 도전형을 조절하기가 용이할 것 등이 요구된다. 또한, 실용화를 위해서는 제조 비용이나 수율 등의 요건도 만족해야 한다. 전술한 각종의 화합물 반도체는 이러한 요건들을 모두 함께 만족시키지는 못하며, 각각의 장단점에 따라, 용도에 따라 적절히 이용되고 있는 실정이다.Such a light absorbing layer of a solar cell is required to have excellent long-term electrical and optical stability, high photoelectric conversion efficiency, and easy control of band gap energy and conductivity type by a change in composition or doping. In addition, for commercialization, requirements such as manufacturing cost and yield must be satisfied. The above-described various compound semiconductors do not satisfy all of these requirements together, and depending on their advantages and disadvantages, they are suitably used according to the application.

본 발명은 광전 변환 효율이 향상된 화합물 태양 전지를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a compound solar cell having improved photoelectric conversion efficiency.

본 발명에 따른 화합물 태양 전지의 일례는 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 p형 반도체층과 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 n형 반도체층을 포함하는 광전 변환부; 광전 변환부의 전면에 위치하는 제1 전극; 및 광전 변환부의 후면에 위치하는 제2 전극;을 포함하고, 광전 변환부에 포함되는 p형 반도체층은 n형 반도체층과 다른 에너지 밴드갭을 갖는 화합물을 포함한다.An example of a compound solar cell according to the present invention is a photoelectric conversion device comprising a p-type semiconductor layer doped with an impurity of a first conductivity type and an n-type semiconductor layer doped with an impurity of a second conductivity type opposite to the first conductivity type, ; A first electrode located on a front surface of the photoelectric conversion unit; And a second electrode located on a rear surface of the photoelectric conversion portion, wherein the p-type semiconductor layer included in the photoelectric conversion portion includes a compound having an energy band gap different from that of the n-type semiconductor layer.

여기서, p형 반도체층과 n형 반도체층 중 광전 변환부의 전면 쪽에 위치하는 반도체층에 포함되는 화합물의 에너지 밴드갭은 광전 변환부의 후면 쪽에 위치하는 반도체층에 포함되는 화합물의 에너지 밴드갭보다 더 높을 수 있다.Here, the energy band gap of the compound contained in the semiconductor layer located on the front side of the photoelectric conversion portion in the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer is higher than the energy band gap of the compound contained in the semiconductor layer located on the rear side of the photoelectric conversion portion .

아울러, 광전 변환부는 p형 반도체층과 n형 반도체층이 서로 p-n 접합을 형성하는 광흡수층이 복수 개일 수 있다.Further, the photoelectric conversion portion may have a plurality of light absorbing layers in which the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer form a p-n junction with each other.

이와 같은 경우, 복수 개의 광흡수층 중 적어도 하나에서 p형 반도체층과 n형 반도체층은 서로 다른 에너지 밴드갭을 가질 수 있다.In such a case, the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer may have different energy band gaps in at least one of the plurality of light absorption layers.

구체적으로, 복수 개의 광흡수층은 제1 전극에 인접하는 제1 광흡수층과, 제1 광흡수층의 후면에 위치하는 제2 광흡수층을 포함하고, 제1 광흡수층과 제2 광흡수층 중 적어도 하나에 포함되는 광흡수층에서 p형 반도체층과 n형 반도체층은 서로 다른 에너지 밴드갭을 가질 수 있다.Specifically, the plurality of light absorbing layers include a first light absorbing layer adjacent to the first electrode and a second light absorbing layer located on the rear surface of the first light absorbing layer, and at least one of the first light absorbing layer and the second light absorbing layer The p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer may have different energy band gaps in the included light absorbing layer.

이때, 제1 광흡수층은 제1 전극의 후면에 순차적으로 배치되는 제1 p형 반도체층과 제1 n형 반도체층을 포함하고, 제2 광흡수층은 제1 광흡수층의 후면에 순차적으로 배치되는 제2 p형 반도체층과 제2 n형 반도체층을 포함하고, 제1 p형 반도체층의 에너지 밴드갭은 제1 n형 반도체층의 에너지 밴드갭보다 크거나, 제2 p형 반도체층의 에너지 밴드갭은 제2 n형 반도체층의 에너지 밴드갭보다 클 수 있다.At this time, the first light absorbing layer includes a first p-type semiconductor layer and a first n-type semiconductor layer sequentially disposed on the rear surface of the first electrode, and the second light absorbing layer is sequentially disposed on the rear surface of the first light absorbing layer The second p-type semiconductor layer and the second n-type semiconductor layer, wherein the energy band gap of the first p-type semiconductor layer is larger than the energy band gap of the first n-type semiconductor layer, or the energy of the second p- The band gap may be larger than the energy band gap of the second n-type semiconductor layer.

아울러, 제1 n형 반도체층의 에너지 밴드갭은 제2 p형 반도체층의 에너지 밴드갭과 동일하거나 더 클 수 있다. In addition, the energy band gap of the first n-type semiconductor layer may be equal to or larger than the energy band gap of the second p-type semiconductor layer.

아울러, 광전 변환부에서 p형 반도체층과 n형 반도체층 중 적어도 하나는 p형 반도체층의 에너지 밴드갭 또는 n형 반도체층의 에너지 밴드갭보다 낮은 에너지 밴드갭을 갖는 양자 우물층(Quantum Well)을 더 포함할 수 있다.At least one of the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer in the photoelectric conversion portion has a quantum well layer having an energy band gap lower than that of the p-type semiconductor layer or an energy band gap of the n- As shown in FIG.

또한, 광전 변환부는 p형 반도체층과 n형 반도체층 사이에 i형 반도체층을 더 포함하고, i형 반도체층은 p형 반도체층의 에너지 밴드갭과 n형 반도체층의 에너지 밴드갭 사이의 에너지 밴드갭을 가질 수 있다.The photoelectric conversion portion further includes an i-type semiconductor layer between the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer, and the i-type semiconductor layer has energy between the energy band gap of the p-type semiconductor layer and the energy band gap of the n- Band gap.

여기에 더하여, i형 반도체층은 i형 반도체층의 에너지 밴드갭보다 낮은 에너지 밴드갭을 갖는 양자 우물층을 더 포함할 수 있다.In addition, the i-type semiconductor layer may further include a quantum well layer having an energy band gap lower than an energy band gap of the i-type semiconductor layer.

이때, 양자 우물층은 복수 개의 광흡수층 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.At this time, the quantum well layer may be formed on at least one of the plurality of light absorbing layers.

본 발명에 따른 화합물 태양 전지는 광전 변환부에 포함되는 p형 반도체층과 n형 반도체층에 에너지 밴드갭이 서로 다른 화합물이 포함되도록 함으로써, 보다 다양한 대역의 빛을 흡수하도록 할 수 있고, 이에 따라 태양 전지의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.In the compound solar cell according to the present invention, a compound having a different energy band gap is included in the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer included in the photoelectric conversion portion, so that light of various bands can be absorbed The efficiency of the solar cell can be further improved.

도 1은 본 발명에 따른 화합물 태양 전지의 제1 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 실시예에 따른 화합물 태양 전지의 에너지 밴드 다이어그램을 설명하기 위한 도이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 화합물 태양 전지에서 광전 변환부(PV)에 양자 우물층이 형성된 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 4는 양자 우물층이 형성된 광전 변환부(PV)의 에너지 밴드 다이어그램을 설명하기 위한 도이다.
도 5는 양자 우물층이 형성된 광전 변환부(PV)에 유사 전계(quasi-electric field) 또는 유도된 내부 전위차(induced built-in potential)를 형성시킨 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 발명에 따른 화합물 태양 전지의 제2 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 7은 본 발명에 따른 화합물 태양 전지의 제3 실시예를 설명하기 위한 도이다.1 is a view for explaining a first embodiment of a compound solar cell according to the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining an energy band diagram of a compound solar cell according to the first embodiment shown in FIG.
3 is a view for explaining an example in which a quantum well layer is formed in the photoelectric conversion unit PV in the compound solar cell according to the first embodiment.
4 is a view for explaining an energy band diagram of a photoelectric conversion portion (PV) in which a quantum well layer is formed.
5 is a view for explaining an example in which a quasi-electric field or an induced built-in potential is induced in a photoelectric conversion portion PV having a quantum well layer formed thereon.
6 is a view for explaining a second embodiment of the compound solar cell according to the present invention.
7 is a view for explaining a third embodiment of the compound solar cell according to the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 “전체적”으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness is enlarged to clearly represent the layers and regions. When a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it includes not only the case directly above another portion but also the case where there is another portion in between. Conversely, when a part is "directly over" another part, it means that there is no other part in the middle. Also, when a part is formed as "whole" on the other part, it means not only that it is formed on the entire surface (or the front surface) of the other part but also not on the edge part.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 화합물 태양 전지에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a compound solar cell according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 화합물 태양 전지의 제1 실시예를 설명하기 위한 도이고, 도 2는 도 1에 도시된 제1 실시예에 따른 화합물 태양 전지의 에너지 밴드 다이어그램을 설명하기 위한 도이다.FIG. 1 is a view for explaining a first embodiment of a compound solar cell according to the present invention, and FIG. 2 is a view for explaining an energy band diagram of a compound solar cell according to the first embodiment shown in FIG.

본 발명에 따른 화합물 태양 전지의 제1 실시예는 제1 전극(120), 반사 방지막(130), 제1 캡층(150), 윈도우층(110), 광전 변환부(PV), 기판(100), 제2 캡층(170) 및 제2 전극(140)을 포함할 수 있다. A first cap layer 150, a window layer 110, a photoelectric conversion part PV, a substrate 100, and a second electrode 120. The first electrode 120, the antireflection film 130, the first cap layer 150, A second cap layer 170, and a second electrode 140. The second cap layer 170 may be formed of a conductive material.

여기서, 반사 방지막(130), 제1 캡층(150), 윈도우층(110), 제2 캡층(170) 및 기판(100) 중 적어도 하나는 생략될 수도 있지만, 구비되는 경우, 태양 전지의 효율을 더 향상시키므로, 도 1에 도시된 바와 같이 구비된 경우를 일례로 설명한다.At least one of the anti-reflective layer 130, the first cap layer 150, the window layer 110, the second cap layer 170, and the substrate 100 may be omitted, And therefore, the case where it is provided as shown in FIG. 1 will be described as an example.

여기서, 기판(100)은 III-VI족 반도체 화합물을 포함하여 형성될 수 있으며, 일례로, 갈륨(Ga)과 비소(As)가 함유된 GaAs 화합물을 포함하여 형성될 수 있다. 아울러, 이와 같은 기판(100)에는 제1 도전성 타입의 불순물 또는 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑될 수 있다.Here, the substrate 100 may be formed to include a III-VI group semiconductor compound, and may include a GaAs compound containing gallium (Ga) and arsenic (As). In addition, the substrate 100 may be doped with an impurity of the first conductivity type or an impurity of the second conductivity type opposite to the first conductivity type.

여기서, 제1 도전성 타입의 불순물은 예를 들어, p형 타입의 불순물 또는 n형 타입의 불순물 중 어느 하나일 수 있으며, p형 타입의 불순물은 붕소(B, Baron), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물일 수 있고, n형 타입의 불순물은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물일 수 있다.The impurity of the first conductivity type may be, for example, any one of a p-type impurity and an n-type impurity. The impurity of the p-type may be boron (B), gallium (In), or the like, and the n-type impurity may be an impurity of a pentavalent element such as phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), or the like.

아울러, 제2 도전성 타입의 불순물은 제1 도전성 타입과 반대인 불순물일 수 있다. 따라서, 제1 도전성 타입의 불순물이 p형 타입의 불순물인 경우 제2 도전성 타입의 불순물은 n형 타입의 불순물일 수 있고, 제1 도전성 타입의 불순물이 n형 타입의 불순물인 경우 제2 도전성 타입의 불순물은 p형 타입의 불순물일 수 있다.In addition, the impurity of the second conductivity type may be an impurity opposite to the first conductivity type. Therefore, when the impurity of the first conductivity type is a p-type impurity, the impurity of the second conductivity type may be an n-type impurity. When the impurity of the first conductivity type is an n-type impurity, May be a p-type impurity.

이하에서는 일례로, 제1 도전성 타입의 불순물이 p형 타입의 불순물이고, 제2 도전성 타입의 불순물이 n형 타입의 불순물일 경우를 일례로 설명한다.Hereinafter, a case where the impurity of the first conductivity type is a p-type impurity and the impurity of the second conductivity type is an n-type impurity will be described as an example.

따라서, 일례로, 도 1에서 기판(100)은 제2 도전성 타입의 불순물, 즉 n형 타입의 불순물이 도핑된 GaAs 화합물을 포함하여 형성될 수 있다.Thus, for example, in FIG. 1, the substrate 100 may be formed to include a GaAs compound doped with an impurity of the second conductivity type, that is, an n-type impurity.

도 1에서는 이와 같은 기판(100)이 광전 변환부(PV)의 아래, 즉, 후면에 구비되는 것을 일례로 도시하였으나, 이와 다르게, 생략될 수도 있다.In FIG. 1, the substrate 100 is provided below the photoelectric conversion unit PV, that is, on the rear surface. However, the substrate 100 may be omitted.

광전 변환부(PV)은 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(100)의 전면에 위치할 수 있으며, III-VI족 반도체 화합물을 포함하여 형성될 수 있다. 일례로, 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 인(P)이 함유된 InGaP 화합물 또는 갈륨(Ga)과 비소(As)가 함유된 GaAs 화합물을 포함하여 형성될 수 있다. 이외에도 다양한 III-VI족 반도체 화합물을 포함하여 형성될 수 있다.The photoelectric conversion unit PV may be disposed on the front surface of the substrate 100 as shown in FIG. 1, and may include a III-VI semiconductor compound. For example, an InGaP compound containing indium (In), gallium (Ga) and phosphorus (P), or a GaAs compound containing gallium (Ga) and arsenic (As). But may also include various III-VI group semiconductor compounds.

아울러, 광전 변환부(PV)은 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 p형 반도체층(PV-p)과 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 n형 반도체층(PV-n)을 포함할 수 있다.1, the photoelectric conversion portion PV includes a p-type semiconductor layer (PV-p) doped with an impurity of the first conductivity type and an n-type semiconductor layer (n- PV-n).

따라서, p형 반도체층(PV-p)은 전술한 바와 같은 화합물에 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑되어 형성되고, n형 반도체층(PV-n)은 전술한 바와 같은 화합물에 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑되어 형성될 수 있다.Thus, the p-type semiconductor layer (PV-p) is formed by doping the above-described compound with impurities of the first conductivity type, and the n-type semiconductor layer (PV-n) May be formed by doping impurities.

아울러, 일례로, 도 1에 도시된 바와 같이, n형 반도체층(PV-n)은 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑된 기판(100) 바로 위에 접하여 형성될 수 있으며, p형 반도체층(PV-p)은 n형 반도체층(PV-n) 바로 위에 접하여 형성될 수 있다.1, the n-type semiconductor layer PV-n may be formed directly on the substrate 100 doped with the impurity of the second conductivity type, and the p-type semiconductor layer PV -p) may be formed directly on the n-type semiconductor layer (PV-n).

그러나, 도 1에 도시된 바와 반대로, 기판(100)에 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑된 경우, 기판(100) 바로 위에는 p형 반도체층(PV-p)이 형성되고, p형 반도체층(PV-p) 바로 위에 n형 반도체층(PV-n)이 접하여 형성되는 것도 가능하다.1, when the substrate 100 is doped with an impurity of the first conductivity type, a p-type semiconductor layer PV-p is formed directly on the substrate 100, and a p-type semiconductor layer It is also possible that the n-type semiconductor layer (PV-n) is formed directly on the p-PV-p.

이에 따라, 광전 변환부(PV)의 내부에는 p형 반도체층(PV-p)과 n형 반도체층(PV-n)이 접합된 p-n 접합을 형성할 수 있다.Thus, a p-n junction in which the p-type semiconductor layer (PV-p) and the n-type semiconductor layer (PV-n) are bonded to each other can be formed in the photoelectric conversion portion PV.

여기의 도 1에서는 p형 반도체층(PV-p)과 n형 반도체층(PV-n) 중 p형 반도체층(PV-p)이 광전 변환부(PV)의 전면 쪽에 위치하고, n형 반도체층(PV-n)이 광전 변환부(PV)의 후면 쪽에 위치하는 것을 일례로 도시하였으나, 이는 일례에 불과하고, p형 반도체층(PV-p)과 n형 반도체층(PV-n)의 위치는 이와 반대로도 형성될 수 있다. 1, the p-type semiconductor layer PV-p among the p-type semiconductor layer PV-p and the n-type semiconductor layer PV-n is located on the front side of the photoelectric conversion portion PV, The position of the p-type semiconductor layer PV-p and the position of the n-type semiconductor layer PV-n are not limited to each other, May be formed in the opposite manner.

그러나, 이하에서는 도 1에 도시된 바와 같이, p형 반도체층(PV-p)이 광전 변환부(PV)의 전면 측에, n형 반도체층(PV-n)이 광전 변환부(PV)의 후면 측에 형성된 경우를 일례로 설명한다.1, the p-type semiconductor layer PV-p is formed on the front side of the photoelectric conversion portion PV and the n-type semiconductor layer PV-n is formed on the front side of the photoelectric conversion portion PV. And a case where it is formed on the rear side will be described as an example.

이에 따라, 광전 변환부(PV)에 빛이 입사되는 경우, 입사된 빛은 전자-정공 쌍을 생성하고, 생성된 전자-정공 쌍은 전자와 정공으로 분리되어, 전자는 n형 쪽으로 이동하고, 정공은 p형 쪽으로 이동한다. 따라서, 광전 변환부(PV)에서 생성된 전자는 기판(100)을 통하여 제2 전극(140)으로 이동하고, 광전 변환부(PV)에서 생성된 정공은 윈도우층(110)을 통하여 제1 전극(120)으로 이동할 수 있다.Accordingly, when light is incident on the photoelectric conversion unit PV, the incident light generates an electron-hole pair, the generated electron-hole pair is separated into electrons and holes, the electrons move toward the n-type, The hole moves to the p-type side. The electrons generated in the photoelectric conversion unit PV move to the second electrode 140 through the substrate 100 and the holes generated in the photoelectric conversion unit PV pass through the window layer 110, (120).

아울러, 도 1에서는 광전 변환부(PV) 내에 p-n 접합을 형성하는 p형 반도체층(PV-p)과 n형 반도체층(PV-n)이 하나인 경우를 일례로 도시하고 있으나, 이와 다르게 광전 변환부(PV)는 복수 개의 광흡수층을 포함할 수 있으며, 복수 개의 광흡수층은 p-n 접합을 형성하는 p형 반도체층(PV-p)과 n형 반도체층(PV-n)을 각각 포함할 수 있다.1 shows a case where a p-type semiconductor layer (PV-p) and an n-type semiconductor layer (PV-n) forming a pn junction in the photoelectric conversion portion PV are provided as an example, The converting portion PV may include a plurality of light absorbing layers and the plurality of light absorbing layers may include a p-type semiconductor layer (PV-p) and an n-type semiconductor layer (PV-n) have.

이와 같은 광전 변환부(PV)은 유기 금속 화학 증착 장비(MOCVD, Metal Organic Chemical Vapor Deposition)를 이용하여, 기판(100)의 전면 광전 변환부(PV)을 에피텍셜 성장 방법으로 형성시킬 수 있다.Such a photoelectric conversion unit PV can be formed by an epitaxial growth method using a front photoelectric conversion unit PV of the substrate 100 by using MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition).

이때, 에피텍셜 성장 방법으로는 기판(100)의 격자 상수(lattice constant)와 기판(100) 위에 형성되는 광전 변환부(PV)의 격자 상수를 일치시켜 성장시키는 격자법(lattice method)을 이용할 수 있다.At this time, as the epitaxial growth method, a lattice method of growing the lattice constant of the substrate 100 and the lattice constant of the photoelectric conversion portion (PV) formed on the substrate 100 may be used have.

윈도우층(110)은 광전 변환부(PV)과 제1 전극(120) 사이에 형성될 수 있으며, 제1 도전성 타입의 불순물 또는 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑될 수 있다.The window layer 110 may be formed between the photoelectric conversion portion PV and the first electrode 120 and may be doped with an impurity of the first conductivity type or an impurity of the second conductivity type.

일례로, 윈도우층(110)은 윈도우층(110)과 접하는 광전 변환부(PV)에 도핑된 불순물과 동일한 타입의 불순물이 도핑될 수 있다.For example, the window layer 110 may be doped with the same type of impurity as the doped impurity in the photoelectric conversion portion PV that contacts the window layer 110.

따라서, 도 1에서와 같이, 윈도우층(110)이 p형 반도체층(PV-p) 위에 형성되는 경우, 윈도우층(110)은 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑될 수 있다. 그러나, 도 1에 도시된 바와 반대로, 윈도우층(110)이 n형 반도체층(PV-n) 위에 형성되는 경우, 윈도우층(110)은 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑될 수 있다.Accordingly, when the window layer 110 is formed on the p-type semiconductor layer PV-p, as shown in FIG. 1, the window layer 110 may be doped with an impurity of the first conductivity type. However, contrary to FIG. 1, when the window layer 110 is formed on the n-type semiconductor layer PV-n, the window layer 110 may be doped with an impurity of the second conductivity type.

이와 같은 윈도우층(110)은 광전 변환부(PV)의 전면 표면을 패시베이션하는 기능을 한다. 따라서, 광전 변환부(PV)의 표면으로 캐리어(전자나 정공)가 이동할 경우, 윈도우층(110)은 캐리어가 광전 변환부(PV)의 표면에서 재결합되는 것을 방지할 수 있다.The window layer 110 functions to passivate the front surface of the photoelectric conversion unit PV. Therefore, when carriers (electrons and holes) move to the surface of the photoelectric conversion portion PV, the window layer 110 can prevent the carriers from recombining on the surface of the photoelectric conversion portion PV.

아울러, 윈도우층(110)은 광전 변환부(PV)의 입사면에 배치되므로, 광전 변환부(PV)으로 입사되는 빛을 거의 흡수하지 않도록 하기 위하여 광전 변환부(PV)의 에너지 밴드갭보다 높은 에너지 밴드갭을 가질 수 있다.Since the window layer 110 is disposed on the incident surface of the photoelectric conversion part PV, the window layer 110 may have a higher energy band gap than that of the photoelectric conversion part PV in order to substantially absorb the light incident on the photoelectric conversion part PV. Energy bandgap.

이와 같은 윈도우층(110)도 III-VI족 반도체 화합물을 포함하여 형성될 수 있으며, 일례로, InP 화합물을 포함하여 형성될 수 있으며, 윈도우층(110)에서의 광흡수율을 최소화하기 위하여, 윈도우층(110)의 에너지 밴드갭을 더 높게 형성할 수 있다. 이를 위하여, 윈도우층(110)은 알루미늄(Al)을 더 함유할 수 있다.The window layer 110 may be formed to include a Group III-VI semiconductor compound. For example, the window layer 110 may include an InP compound. In order to minimize the light absorption rate of the window layer 110, The energy band gap of the layer 110 can be formed higher. To this end, the window layer 110 may further contain aluminum (Al).

따라서, 도 1에 도시된 윈도우층(110)은 일례로, 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑된 AlInP 화합물을 포함하여 형성될 수 있다. Accordingly, the window layer 110 shown in FIG. 1 may be formed, for example, by including an AlInP compound doped with an impurity of the first conductivity type.

또한, 이와 같은 윈도우층(110)의 입사면, 즉 전면에는 입사되는 빛의 산란 및 분산을 위하여 양자점(Quantum Dot, 110QD)이 형성될 수 있다.A quantum dot (110QD) may be formed on the incident surface of the window layer 110 to scatter and diffuse incident light.

이와 같은 양자점(110QD)으로 빛이 입사되었을 때에, 입사된 빛은 양자점(110QD)에 의해 복수의 경로로 산란될 수 있으며, 빛의 입사각을 굴절시켜 광전 변환부(PV) 내에서 광경로를 더 증가시켜, 광전 변환부(PV)이 보다 많은 양의 빛을 흡수할 수 있도록 도와주는 역할을 할 수 있다.When light is incident on the quantum dot 110QD, the incident light can be scattered by a plurality of paths by the quantum dot 110QD, refracts the incident angle of light, and transmits the light path in the photoelectric conversion unit PV And the photoelectric conversion unit (PV) can absorb a larger amount of light.

반사 방지막(130)은 광전 변환부(PV)의 전면 위에 위치할 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이, 윈도우층(110)이 구비된 경우, 윈도우층(110)의 전면 위에 위치할 수 있다. 이때, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 전극(120)이 윈도우층(110)의 전면 위에 구비된 경우, 윈도우층(110)의 전면에서 제1 전극(120)과 중첩되는 영역을 제외한 나머지 영역에 반사 방지막(130)이 위치할 수 있다.The antireflection film 130 may be positioned on the front surface of the photoelectric conversion unit PV and may be positioned on the front surface of the window layer 110 when the window layer 110 is provided as shown in FIG. . 1, when the first electrode 120 is provided on the front surface of the window layer 110, the first electrode 120 may be formed on the front surface of the window layer 110 except for a region overlapping the first electrode 120. In this case, The anti-reflection film 130 may be positioned in the region.

제1 전극(120)은 광전 변환부(PV) 위에 위치할 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이, 윈도우층(110)이 구비된 경우, 윈도우층(110) 위에 위치할 수 있다.The first electrode 120 may be located on the photoelectric conversion portion PV and may be located on the window layer 110 when the window layer 110 is provided as shown in FIG.

아울러, 제1 전극(120)은 도 1에 도시된 바와 같이, 복수 개로 형성될 수 있으며, 복수 개의 제1 전극(120) 각각은 서로 이격되어 정해진 방향으로 길게, 스트라이프 형태로 형성될 수 있다.1, the plurality of first electrodes 120 may be spaced apart from each other, and may be formed in a stripe shape extending in a predetermined direction.

이와 같은 제1 전극(120)은 전기 전도성 물질을 포함하여 형성될 수 있으며, 일례로 금속인 금(Au), 게르마늄(Ge), 니켈(Ni) 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다.The first electrode 120 may include an electrically conductive material. The first electrode 120 may include at least one of gold (Au), germanium (Ge), and nickel (Ni).

아울러, 제2 전극(140)은 광전 변환부(PV) 아래에 위치할 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이, 광전 변환부(PV) 아래에 기판(100)이 위치하는 경우, 기판(100) 아래에 위치할 수 있다.1, the second electrode 140 may be positioned below the photoelectric conversion unit PV. When the substrate 100 is positioned below the photoelectric conversion unit PV, the substrate 100 ). ≪ / RTI >

이와 같은 제2 전극(140)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(100) 아래에 전체 표면에 형성될 수 있으나, 이와 다르게, 제2 전극(140)은 제1 전극(120)과 유사하게 복수 개로 형성될 수 있으며, 복수 개의 제2 전극(140)은 스트라이프 형태로 길게 뻗어 서로 이격되어 형성될 수 있다.The second electrode 140 may be formed on the entire surface under the substrate 100 as shown in FIG. 1. Alternatively, the second electrode 140 may be formed on the entire surface of the substrate 100, similar to the first electrode 120 And a plurality of second electrodes 140 may be formed to extend in a stripe form and be spaced apart from each other.

또한, 제1 캡층(150)은 윈도우층(110)과 제1 전극(120) 사이에 위치할 수 있으며, 윈도우층(110)에 도핑된 불순물보다 불순물의 도핑농도가 높을 수 있다.The first cap layer 150 may be positioned between the window layer 110 and the first electrode 120 and the doping concentration of the impurity may be higher than that of the doped impurity in the window layer 110.

이와 같은 제1 캡층(150)은 윈도우층(110)의 전면에 배치되어 제1 전극(120)과 오믹 컨택(ohmic contact)을 형성한다. 즉, 제1 전극(120)이 윈도우층(110)에 바로 접촉하여 형성될 경우, 윈도우층(110)의 불순물이 상대적으로 작아, 제1 전극(120)과 오믹 컨택이 잘 형성되지 않아, 윈도우층(110)으로 이동한 캐리어가 제1 전극(120)으로 쉽게 이동하지 못하고 소멸될 수 있다.The first cap layer 150 is disposed on the front surface of the window layer 110 to form an ohmic contact with the first electrode 120. That is, when the first electrode 120 is formed directly in contact with the window layer 110, the impurity of the window layer 110 is relatively small, and the ohmic contact with the first electrode 120 is not well formed, The carrier moved to the layer 110 can not easily move to the first electrode 120 and can be destroyed.

그러나, 본 발명과 같이, 제1 전극(120)과 윈도우층(110) 사이에 제1 캡층(150)이 형성된 경우, 제1 전극(120)과 오믹 컨택을 형성하는 제1 캡층(150)에 의해 캐리어의 이동을 원할히 이루어져 화합물 태양 전지의 단락 전류(Jsc)가 향상된다. 이에 따라 태양 전지의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.However, when the first cap layer 150 is formed between the first electrode 120 and the window layer 110 as in the present invention, the first cap layer 150 forming the ohmic contact with the first electrode 120 So that the short circuit current (Jsc) of the compound solar cell is improved. As a result, the efficiency of the solar cell can be further improved.

이와 같은 제1 전극(120)과 오믹 컨택을 형성하기 위하여, 제1 캡층(150)에 도핑된 불순물의 도핑 농도를 윈도우층(110)에 도핑된 불순물보다 더 높게 할 수 있다.In order to form an ohmic contact with the first electrode 120, the doping concentration of the doping impurity in the first capping layer 150 may be higher than the doping concentration of the doping dopant in the windowing layer 110.

아울러, 이와 같은 제1 캡층(150)은 AlInP 화합물 또는 실리콘(Si) 재질을 포함하여 형성될 수 있다. 따라서, 일례로, 도 1에서 제1 캡층(150)은 윈도우층(110)의 제1 도전성 타입의 불순물 농도보다 제1 도전성 타입의 불순물이 고농도로 도핑된 AlInP 화합물을 포함하여 형성될 수 있다.In addition, the first cap layer 150 may include an AlInP compound or a silicon (Si) material. 1, the first cap layer 150 may be formed to include an AlInP compound doped with impurities of the first conductivity type at a higher concentration than the impurity concentration of the first conductive type of the window layer 110. Referring to FIG.

또한, 제2 캡층(170)은 기판(100)과 제2 전극(140) 사이에 형성될 수 있으며, 기판(100)에 도핑된 불순물과 동일한 타입의 불순물이 기판(100)의 불순물 농도보다 높은 농도로 함유될 수 있다.The second cap layer 170 may be formed between the substrate 100 and the second electrode 140 so that impurities of the same type as the impurities doped into the substrate 100 are higher than the impurity concentration of the substrate 100 . ≪ / RTI >

이와 같은 제2 캡층(170)도 제1 캡층(150)과 동일하게, 제2 전극(140)과의 오믹 컨택을 형성할 수 있어, 화합물 태양 전지의 단락 전류(Jsc)를 보다 향상시킬 수 있다. 이에 따라 태양 전지의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.The second cap layer 170 can form an ohmic contact with the second electrode 140 in the same manner as the first cap layer 150 and can further improve the short circuit current Jsc of the compound solar cell . As a result, the efficiency of the solar cell can be further improved.

이와 같은 제2 캡층(170)은 GaAs 화합물 또는 실리콘(Si) 재질을 포함하여 형성될 수 있다.The second cap layer 170 may be formed of a GaAs compound or a silicon (Si) material.

만약, 기판(100)이 생략되는 경우, 제2 캡층(170)은 광전 변환부(PV)에 직접 접촉하여 형성될 수 있으며, 이때, 제2 캡층(170)에 함유되는 불순물은 제2 캡층(170)과 접촉하는 광전 변환부(PV)의 면에 도핑된 불순물과 동일하고, 더 고농도로 함유될 수 있다.If the substrate 100 is omitted, the second cap layer 170 may be formed in direct contact with the photoelectric conversion portion PV. At this time, impurities contained in the second cap layer 170 may be removed from the second cap layer 170, which is in contact with the surface of the photoelectric conversion portion PV, and can be contained at a higher concentration.

이와 같은 구조를 갖는 화합물 태양 전지의 동작은 다음과 같다.The operation of the compound solar cell having such a structure is as follows.

화합물 태양 전지의 전면으로 빛이 입사되는 경우, 입사된 빛은 광전 변환부(PV) 내에 전자-정공 쌍을 발생시킨다. 이들 전자-정공 쌍은 광전 변환부(PV) 내의 p-n 접합에 의해 전자와 정공으로 분리되고, 전자는 n형 반도체층(PV-n)과 기판(100)을 통하여 제2 전극(140)으로 이동하고, 정공은 p형 반도체층(PV-p)과 윈도우층(110)을 통하여 제1 전극(120)으로 이동한다.When light is incident on the front surface of the compound solar cell, the incident light generates an electron-hole pair in the photoelectric conversion unit (PV). These electron-hole pairs are separated into electrons and holes by a pn junction in the photoelectric conversion portion PV and electrons are transferred to the second electrode 140 through the n-type semiconductor layer (PV-n) and the substrate 100 And the holes are moved to the first electrode 120 through the p-type semiconductor layer (PV-p) and the window layer 110.

이때, 제1 전극(120)과 제2 전극(140)을 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이동하게 된다.At this time, if the first electrode 120 and the second electrode 140 are connected to each other by a lead wire, a current flows and it is moved from outside to the outside.

아울러, 도시되지는 않았지만, 기판과 광전 변환부(PV) 사이에 광전 변환부(PV)의 n형 반도체층(PV-n)보다 제2 도전성 타입의 불순물이 더 고농도로 도핑되는 후면 전계부가 더 형성되는 것도 가능하다.Although not shown, a rear electric field portion (not shown) in which impurities of the second conductivity type are doped more heavily than the n-type semiconductor layer (PV-n) of the photoelectric conversion portion PV between the substrate and the photoelectric conversion portion .

한편, 이와 같은 화합물 태양 전지에서, 본 발명에 따른 제1 실시예는 광전 변환부(PV)에 포함되는 p형 반도체층(PV-p)은 n형 반도체층(PV-n)에 포함되는 화합물의 에너지 밴드갭과 다른 에너지 밴드갭을 갖는 화합물을 포함할 수 있다.On the other hand, in such a compound solar cell, in the first embodiment according to the present invention, the p-type semiconductor layer (PV-p) included in the photoelectric conversion portion PV is a compound Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > energy band gap.

보다 구체적으로, p형 반도체층(PV-p)을 형성하는 화합물은 n형 반도체층(PV-n)을 형성하는 화합물과 다른 화학 성분을 가질 수 있으며, 이로 인하여, p형 반도체층(PV-p)을 형성하는 화합물의 에너지 밴드갭과 n형 반도체층(PV-n)을 형성하는 화합물의 에너지 밴드갭은 서로 다를 수 있다.More specifically, the compound forming the p-type semiconductor layer (PV-p) may have a chemical composition different from that of the compound forming the n-type semiconductor layer (PV-n) p may be different from the energy band gap of the compound forming the n-type semiconductor layer (PV-n).

일례로, p형 반도체층(PV-p)과 n형 반도체층(PV-n) 중 광전 변환부(PV)의 전면 쪽에 위치하는 반도체층에 포함되는 화합물의 에너지 밴드갭은 광전 변환부(PV)의 후면 쪽에 위치하는 반도체층에 포함되는 화합물의 에너지 밴드갭보다 더 높을 수 있다.For example, the energy bandgap of the compound contained in the semiconductor layer located on the front side of the photoelectric conversion portion PV of the p-type semiconductor layer (PV-p) and the n-type semiconductor layer (PV- The energy bandgap of the compound included in the semiconductor layer located on the rear side of the semiconductor layer may be higher than that of the compound included in the semiconductor layer located on the rear side of the semiconductor layer.

따라서, 도 1과 같이 p형 반도체층(PV-p)과 n형 반도체층(PV-n)이 서로 p-n 접합을 형성하는 광흡수층이 하나이고, p형 반도체층(PV-p)이 광전 변환부(PV)의 전면 측에 위치하고, n형 반도체층(PV-n)이 광전 변환부(PV)의 후면 측에 위치하는 경우, p형 반도체층(PV-p)을 형성하는 화합물은 상대적으로 에너지 밴드갭이 높은 화합물로 형성될 수 있으며, n형 반도체층(PV-n)을 형성하는 화합물은 상대적으로 에너지 밴드갭이 낮은 화합물로 형성될 수 있다. 즉, p형 반도체층(PV-p)의 화합물은 n형 반도체층(PV-n)의 화합물과 다를 수 있다.1, there is one light absorbing layer in which the p-type semiconductor layer PV-p and the n-type semiconductor layer PV-n form a pn junction, and the p-type semiconductor layer PV- When the n-type semiconductor layer (PV-n) is located on the front side of the photoelectric conversion portion (PV), the compound forming the p-type semiconductor layer (PV-p) And the compound forming the n-type semiconductor layer (PV-n) can be formed of a compound having a relatively low energy bandgap. That is, the compound of the p-type semiconductor layer (PV-p) may be different from the compound of the n-type semiconductor layer (PV-n).

일례로, p형 반도체층(PV-p)은 제1 도전성 타입의 불순물(일례로 p형 타입의 불순물)이 도핑되며, 대략 2.2eV ~ 2.5eV의 상대적으로 높은 에너지 밴드갭을 가지는 p-AlInP 화합물로 형성될 수 있다. 여기서, p-AlInP 화합물은 구체적으로 AlxIn1-xP의 성분비를 가질 수 있으며, x는 0.50 ~ 0.55 사이일 수 있다.For example, the p-type semiconductor layer (PV-p) is doped with an impurity of the first conductivity type (for example, a p-type impurity) and has a relatively high energy band gap of approximately 2.2 eV to 2.5 eV. Compound. ≪ / RTI > Here, the p-AlInP compound may have a composition ratio of AlxIn1-xP, and x may be between 0.50 and 0.55.

아울러, n형 반도체층(PV-n)은 제2 도전성 타입의 불순물(일례로 n형 타입의 불순물)이 도핑되며, 대략 1.6eV ~ 2.0eV의 상대적으로 낮은 에너지 밴드갭을 갖는 n-InGaP 화합물로 형성될 수 있다. 여기서, n-InGaP 화합물은 구체적으로 InxGa1-xP의 성분비를 가질 수 있으며, x는 0.48 ~ 0.52 사이일 수 있다.In addition, the n-type semiconductor layer (PV-n) is doped with an impurity of the second conductivity type (for example, n-type impurity) and has a relatively low energy band gap of about 1.6 eV to 2.0 eV. As shown in FIG. Here, the n-InGaP compound may have a composition ratio of InxGa1-xP, and x may be between 0.48 and 0.52.

그러나, 도 1과 다르게, p형 반도체층(PV-p)이 광전 변환부(PV)의 후면 측에 위치하고, n형 반도체층(PV-n)이 광전 변환부(PV)의 전면 측에 위치하는 경우, n형 반도체층(PV-n)은 상대적으로 더 높은 에너지 밴드갭을 갖는 화합물로 형성될 수 있으며, p형 반도체층(PV-p)은 상대적으로 더 낮은 에너지 밴드갭을 갖는 화합물로 형성될 수 있다.1, the p-type semiconductor layer PV-p is located on the rear side of the photoelectric conversion portion PV and the n-type semiconductor layer PV-n is located on the front side of the photoelectric conversion portion PV The n-type semiconductor layer (PV-n) may be formed of a compound having a relatively higher energy band gap, and the p-type semiconductor layer (PV-p) may be formed of a compound having a relatively lower energy band gap .

이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 에너지 밴드 다이어그램에서, p형 반도체층(PV-p)과 n형 반도체층(PV-n) 사이의 PN 접합면(JS-PN)에서 p-n 접합을 형성하며, PN 접합면(JS-PN)을 중심으로 공핍층(depletion region, DR)dl 형성되고, p형 반도체층(PV-p)에서 공핍층(DR)을 제외한 나머지 영역에는 p 영역이 형성되고, n형 반도체층(PV-n)에서 공핍층(DR)을 제외한 나머지 영역에는 n 영역이 형성될 수 있다.2, a pn junction is formed at the PN junction plane JS-PN between the p-type semiconductor layer PV-p and the n-type semiconductor layer PV-n in the energy band diagram A depletion region DR is formed around the PN junction plane JS-PN and a p region is formed in the remaining region of the p-type semiconductor layer PV-p except for the depletion layer DR , an n region may be formed in the remaining region of the n-type semiconductor layer (PV-n) except for the depletion layer DR.

이와 같은 에너지 밴드 다이어그램에서, p 영역에서 가전자대(EVP, valance band)와 전도대(ECP, conduction band) 사이의 에너지 밴드갭은 n 영역에서 가전자대(EVN)와 전도대(ECN) 사이의 에너지 밴드갭보다 클 수 있다.In this energy band diagram, the energy band gap between the valence band (EVP) and the conduction band (ECP) in the p region is the energy band gap between the valence band (EVN) and the conduction band (ECN) .

따라서, p영역에서는 에너지 레벨이 높은 단파장 대역의 빛을 주로 흡수할 수 있고, n영역에서는 에너지 레벨이 상대적으로 낮은 장파장 대역의 빛을 주로 흡수할 수 있다.Therefore, light in a short wavelength band having a high energy level can be mainly absorbed in the p region, and light in a long wavelength band having a relatively low energy level can be mainly absorbed in the n region.

이에 따라 광전 변환부(PV) 내에 포함되는 광흡수층 내에 에너지 밴드갭을 더욱 다양하게 할 수 있다.Accordingly, the energy band gap in the light absorbing layer included in the photoelectric conversion portion PV can be further diversified.

이와 같이, 본 발명에 따른 화합물 태양 전지는 광전 변환부(PV) 내에 서로 p-n 접합을 형성하는 하나의 광흡수층 내에서 서로 다른 에너지 밴드갭을 갖는 화합물이 각각 p형 반도체층(PV-p)과 n형 반도체층(PV-n)에 포함되도록 함으로써, 보다 다양한 파장 대역의 빛을 흡수하도록 할 수 있다.As described above, in the compound solar cell according to the present invention, the compounds having different energy band gaps in one photoabsorption layer forming a pn junction in the photoelectric conversion portion PV are respectively connected to the p-type semiconductor layer (PV-p) n-type semiconductor layer (PV-n), it is possible to absorb light of a wider wavelength band.

이에 따라, 태양 전지의 광흡수율을 보다 향상시켜, 효율을 보다 향상시킬 수 있다.Thus, the light absorptivity of the solar cell can be further improved and the efficiency can be further improved.

아울러, 도 1에서는 서로 p-n 접합을 형성하는 광흡수층이 광전 변환부(PV)에 하나만 포함되는 경우를 일례로 도시하였으나, 이와 다르게 본 발명은 광전 변환부(PV)에 복수 개의 광흡수층이 포함되는 경우에도 적용될 수 있다.In addition, although FIG. 1 shows an example in which only one photo absorbing layer forming a pn junction is included in the photoelectric converting portion PV, the present invention is different from the first embodiment in that a plurality of photo absorbing layers are included in the photoelectric converting portion PV . ≪ / RTI >

즉, 본 발명은 광전 변환부(PV)가 복수 개의 광흡수층을 포함하는 경우, 복수 개의 광흡수층 중 적어도 하나의 광흡수층에 포함되는 p형 반도체층(PV-p)과 n형 반도체층(PV-n)은 서로 다른 에너지 밴드갭을 갖는 화합물로 형성될 수 있다. 이에 대해서는 이후 도 6을 일례로 보다 상세하게 설명한다.That is, when the photoelectric conversion portion PV includes a plurality of light absorbing layers, the p-type semiconductor layer (PV-p) and the n-type semiconductor layer (PV-p) included in at least one light absorbing layer among the plurality of light absorbing layers -n) may be formed of a compound having a different energy band gap. This will be described in more detail below with reference to FIG. 6 as an example.

아울러, 본 발명은 이에 더하여 더욱 다양한 파장 대역의 빛을 흡수하기 위하여, p형 반도체층(PV-p)과 n형 반도체층(PV-n)이 서로 다른 화합물로 형성되는 하나의 광흡수층 내에 p형 반도체층(PV-p)과 n형 반도체층(PV-n) 내의 에너지 밴드갭 보다 낮은 에너지 밴드갭을 갖는 적어도 하나 이상의 양자 우물층이 포함되도록 할 수 있다. 이에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.In addition, in order to absorb light of a further different wavelength band, the present invention is characterized in that a p-type semiconductor layer (PV-p) and an n-type semiconductor layer (PV-n) At least one quantum well layer having an energy band gap lower than the energy band gap in the n-type semiconductor layer (PV-p) and the n-type semiconductor layer (PV-n) This will be described in more detail as follows.

도 3은 제1 실시예에 따른 화합물 태양 전지에서 광전 변환부(PV)에 양자 우물층이 형성된 일례를 설명하기 위한 도이고, 도 4는 양자 우물층이 형성된 광전 변환부(PV)의 에너지 밴드 다이어그램을 설명하기 위한 도이다.FIG. 3 is a view for explaining an example in which a quantum well layer is formed in the photoelectric conversion unit PV in the compound solar cell according to the first embodiment, and FIG. 4 is a diagram for explaining an example in which the energy band of the photoelectric conversion unit PV Fig. 8 is a diagram for explaining a diagram. Fig.

여기의 도 3에서는 설명의 편의상 도 1에서 광전 변환부(PV)만을 따로 도시하였다. 아울러, 도 4에서는 p 영역의 가전자대(EVP)와 전도대(ECP) 사이의 에너지 밴드갭이 n 영역의 가전자대(EVN)와 전도대(ECN) 사이의 에너지 밴드갭과 거의 동일한 것으로 도시하였으나, 이는 양자 우물층을 보다 쉽게 이해하기 위하여 이와 같이 단순화하여 도시한 것이고, 실질적으로는 도 2에 도시된 바와 같이, p 영역의 가전자대(EVP)와 전도대(ECP) 사이의 에너지 밴드갭이 n 영역의 가전자대(EVN)와 전도대(ECN) 사이의 에너지 밴드갭보다 클 수 있다.In FIG. 3, only the photoelectric conversion unit PV is shown separately in FIG. 1 for convenience of explanation. In FIG. 4, the energy band gap between the valence band EVP and the conduction band ECP of the p region is substantially the same as the energy band gap between the valence band EVN and the conduction band ECN of the n region. However, As shown in FIG. 2, the energy band gap between the valence band (EVP) and the conduction band (ECP) of the p region is the n-region May be greater than the energy bandgap between the valence band (EVN) and the conduction band (ECN).

본 발명에 따른 화합물 태양 전지는 광전 변환부(PV)에서 p형 반도체층(PV-p)과 n형 반도체층(PV-n) 중 적어도 하나는 p형 반도체층(PV-p)의 에너지 밴드갭 또는 n형 반도체층(PV-n)의 에너지 밴드갭보다 낮은 에너지 밴드갭을 갖는 양자 우물층(Quantum Well, QW)을 더 포함하도록 할 수 있다.In the compound solar cell according to the present invention, at least one of the p-type semiconductor layer (PV-p) and the n-type semiconductor layer (PV-n) in the photoelectric conversion portion (PV) And a quantum well layer (Quantum Well, QW) having a gap or an energy band gap lower than the energy band gap of the n-type semiconductor layer (PV-n).

일례로, 도 3에 도시된 바와 같이, 광전 변환부(PV)에서 p형 반도체층(PV-p)은 p형 반도체층(PV-p)보다 에너지 밴드갭이 낮은 p형 양자 우물층(PV-p-QW)을 더 포함할 수 있으며, n형 반도체층(PV-n)도 n형 반도체층(PV-n)보다 에너지 밴드갭이 낮은 n형 양자 우물층(PV-n-QW)을 더 포함할 수 있다.3, the p-type semiconductor layer PV-p in the photoelectric conversion portion PV is a p-type quantum well layer (PV) having a lower energy bandgap than the p-type semiconductor layer PV-p, The n-type semiconductor layer PV-n may further include an n-type quantum well layer (PV-n-QW) having a lower energy bandgap than the n-type semiconductor layer PV-n .

예를 들어, 도 3에서, p형 반도체층(PV-p)의 에너지 밴드갭이 2.2eV ~ 2.5eV 사이 중 어느 하나의 값을 갖는 경우, p형 양자 우물층(PV-p-QW)의 에너지 밴드갭은 2.0eV ~ 2.2eV 사이 범위 중에서 p형 반도체층(PV-p)의 에너지 밴드갭보다 낮은 값을 가질 수 있다. 따라서, 만약, p형 반도체층(PV-p)의 에너지 밴드갭이 2.35eV인 경우, p형 양자 우물층(PV-p-QW)의 에너지 밴드갭은 2.1eV 값을 가질 수 있다.For example, in FIG. 3, when the energy band gap of the p-type semiconductor layer (PV-p) has a value between 2.2 eV and 2.5 eV, the p-type quantum well layer (PV-p-QW) The energy band gap may have a value lower than the energy band gap of the p-type semiconductor layer (PV-p) in a range between 2.0 eV and 2.2 eV. Therefore, if the energy band gap of the p-type semiconductor layer (PV-p) is 2.35 eV, the energy band gap of the p-type quantum well layer (PV-p-QW) can have a value of 2.1 eV.

이때, p형 반도체층(PV-p)의 화합물이 AlxIn1-xP (여기서, x는 0.50 ~ 0.55)으로 이루어지는 경우, p형 양자 우물층(PV-p-QW)의 화합물은 AlxGa1-xIn0.5P (여기서, x는 0.49 ~ 0.80)로 형성될 수 있다.When the compound of the p-type semiconductor layer (PV-p) is made of AlxIn1-xP (where x is 0.50 to 0.55), the compound of the p-type quantum well layer (PV-p-QW) is AlxGa1-xIn0.5P (Where x is 0.49 to 0.80).

아울러, 도 3에서, n형 반도체층(PV-n)의 에너지 밴드갭이 1.60eV ~ 2.0eV 사이 중 어느 하나의 값을 갖는 경우, n형 양자 우물층(PV-n-QW)의 에너지 밴드갭은 1.82eV ~ 1.50eV 사이 범위 중에서 n형 반도체층(PV-n)의 에너지 밴드갭보다 낮은 값을 가질 수 있다. 따라서, 만약, n형 반도체층(PV-n)의 에너지 밴드갭이 1.85eV인 경우, n형 양자 우물층(PV-n-QW)의 에너지 밴드갭은 1.72eV 값을 가질 수 있다.3, when the energy band gap of the n-type semiconductor layer PV-n has a value between 1.60 eV and 2.0 eV, the energy band of the n-type quantum well layer (PV-n-QW) The gap may have a value lower than the energy bandgap of the n-type semiconductor layer (PV-n) within a range between 1.82 eV and 1.50 eV. Therefore, if the energy band gap of the n-type semiconductor layer (PV-n) is 1.85 eV, the energy band gap of the n-type quantum well layer (PV-n-QW) can have a value of 1.72 eV.

이때, n형 반도체층(PV-n)의 화합물이 InxGa1-xP (여기서, x는 0.48 ~ 0.52)으로 이루어지는 경우, n형 양자 우물층(PV-n-QW)의 화합물은 AlxGa1-xAs (여기서, x는 0.25 ~ 0.35)로 형성될 수 있다.When the compound of the n-type semiconductor layer (PV-n) is made of InxGa1-xP (where x is 0.48-0.52), the compound of the n-type quantum well layer (PV-n-QW) is AlxGa1- , and x is 0.25 to 0.35).

또한, 이와 다르게 만약 n형 반도체층(PV-n)에서 n형 양자 우물층(PV-n-QW)의 에너지 밴드갭이 1.60eV를 갖는 경우, n형 양자 우물층(PV-n-QW)의 화합물은 AlInGaAs (여기서, In의 성분비는 0.01 ~ 0.05일 수 있음)로 형성될 수 있다.Alternatively, if the n-type quantum well layer (PV-n-QW) has an energy band gap of 1.60 eV in the n-type semiconductor layer (PV-n) May be formed of AlInGaAs, wherein the composition ratio of In may be 0.01 to 0.05.

이와 같은 p형 양자 우물층(PV-p-QW)과 n형 양자 우물층(PV-n-QW)의 두께는 각각 20nm 이하의 범위 내에서 형성될 수 있으며, 각각의 개수는 1 ~ 20 개 사이로 형성될 수 있다.The thickness of each of the p-type quantum well layer (PV-p-QW) and the n-type quantum well layer (PV-n-QW) may be 20 nm or less, As shown in FIG.

이와 같이, 본 발명에 따른 화합물 태양 전지는 광전 변환부(PV)의 p형 반도체층(PV-p) 및 n형 반도체층(PV-n)에 복수 개의 양자 우물층(QW)을 형성함으로써, 도 4에 도시된 에너지 밴드 다이어그램과 같이, 복수 개의 p형 양자 우물층(PV-p-QW)과 n형 양자 우물층(PV-n-QW)을 형성할 수 있으며, 이와 같은 p형 양자 우물층(PV-p-QW)과 n형 양자 우물층(PV-n-QW)은 각각 p 영역, n 영역 및 공핍층(DR) 내에 형성될 수 있다.As described above, the compound solar cell according to the present invention is formed by forming a plurality of quantum well layers QW in the p-type semiconductor layer PV-p and the n-type semiconductor layer PV-n of the photoelectric conversion portion PV, A plurality of p-type quantum well layers (PV-p-QW) and n-type quantum well layers (PV-n-QW) can be formed as shown in the energy band diagram shown in FIG. The layer (PV-p-QW) and the n-type quantum well layer (PV-n-QW) may be formed in the p region, the n region and the depletion layer DR, respectively.

이와 같은 p형 양자 우물층(PV-p-QW)과 n형 양자 우물층(PV-n-QW)은 각각 변환부의 p형 반도체층(PV-p) 및 n형 반도체층(PV-n)보다 낮은 에너지 밴드갭을 가짐으로써, p형 반도체층(PV-p) 및 n형 반도체층(PV-n)에서 흡수할 수 있는 파장 대역보다 더 장파장 대역의 빛을 흡수할 수 있고, 생성된 캐리어의 이동을 더욱 용이하게 할 수 있다.The p-type quantum well layer (PV-p-QW) and the n-type quantum well layer (PV-n-QW) By having a lower energy band gap, it is possible to absorb light of a wavelength longer than a wavelength band that can be absorbed by the p-type semiconductor layer (PV-p) and the n-type semiconductor layer (PV-n) Can be more easily moved.

따라서, 본 발명에 따른 화합물 태양 전지는 광전 변환부(PV)에 복수 개의 양자 우물층(QW)을 형성함으로써, 보다 다양한 파장 대역의 빛을 흡수할 수 있고, 이에 따라 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.Therefore, the compound solar cell according to the present invention can absorb light of a wider wavelength band by forming a plurality of quantum well layers (QW) in the photoelectric conversion unit (PV), thereby further improving the efficiency .

아울러, 도 3 및 도 4에서는 광전 변환부(PV)가 하나의 광흡수층을 포함하는 경우를 일례로 도시하였으나, 이와 같은 양자 우물층은 광전 변환부(PV) 내에 형성된 광흡수층이 복수 개인 경우, 복수 개의 광흡수층 중에서 적어도 하나에 형성되도록 할 수 있다. 3 and 4 illustrate a case where the photoelectric conversion unit PV includes one light absorbing layer. However, in the case where a plurality of light absorbing layers are formed in the photoelectric converting unit PV, And may be formed on at least one of the plurality of light absorbing layers.

아울러, 본 발명에 따른 화합물 태양 전지는 도 1 내지 도 4에서 설명한 바에 더하여, 광전 변환부(PV) 내의 에너지 밴드 다이어그램이 유사 전계(quasi-electric field) 또는 유도된 내부 전위차(induced built-in potential)를 형성하도록 할 수 있다.In addition, the compound solar cell according to the present invention may have a structure in which the energy band diagram in the photoelectric conversion unit PV has a quasi-electric field or an induced built-in potential Can be formed.

이에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.This will be described in detail as follows.

도 5는 양자 우물층이 형성된 광전 변환부(PV)에 유사 전계(quasi-electric field) 또는 유도된 내부 전위차(induced built-in potential)를 형성시킨 일례를 설명하기 위한 도이다.5 is a view for explaining an example in which a quasi-electric field or an induced built-in potential is induced in a photoelectric conversion portion PV having a quantum well layer formed thereon.

도 5에서는 p 영역의 가전자대(Evp1)와 전도대(Ecp) 사이의 에너지 밴드갭(Eg-P1)이 n 영역의 가전자대(EVN)와 전도대(ECN1) 사이의 에너지 밴드갭(Eg-n1)과 거의 동일한 것으로 도시하였으나, 이는 유사 전계 내지 유도된 내부 전위차를 보다 쉽게 이해하기 위하여 이와 같이 도시한 것이고, 실질적으로는 도 2에 도시된 바와 같이, p 영역의 가전자대(Evp1)와 전도대(Ecp) 사이의 에너지 밴드갭(Eg-P1)이 n 영역의 가전자대(EVN)와 전도대(ECN1) 사이의 에너지 밴드갭(Eg-n1)보다 클 수 있다.In Fig. 5, the energy band gap Eg-P1 between the valence band Evp1 of the p region and the conduction band Ecp is the energy band gap Eg-n1 between the valence band EVN of the n region and the conduction band ECN1, , It is shown in this figure in order to more easily understand the pseudo electric field or the induced internal potential difference. As shown in FIG. 2, the electric field Evp1 of the p region and the electric field Ecp P1 can be larger than the energy band gap Eg-n1 between the valence band EVN of the n region and the conduction band ECN1.

도 5에 도시된 바와 같이, p형 반도체층(PV-p)과 n형 반도체층(PV-n)이 서로 접합하는 경우, p형 반도체층(PV-p)과 n형 반도체층(PV-n)의 PN 접합면(JS-PN)을 중심으로, 공핍층(depletion region, DR)이 형성되고, p형 반도체층(PV-p)에서 공핍층(DR)을 제외한 나머지 영역에는 p 영역이 형성되고, n형 반도체층(PV-n)에서 공핍층(DR)을 제외한 나머지 영역에는 n 영역이 형성될 수 있다.5, when the p-type semiconductor layer PV-p and the n-type semiconductor layer PV-n are bonded to each other, the p-type semiconductor layer PV-p and the n-type semiconductor layer PV- a depletion region DR is formed around the PN junction plane JS-PN of the p-type semiconductor layer PV-p and a p region is formed in the remaining region except for the depletion layer DR in the p- And an n region may be formed in the remaining region of the n-type semiconductor layer (PV-n) except for the depletion layer DR.

여기서, 도 5에 도시된 바와 같이, 에너지 밴드 다이어그램에 복수 개의 양자 우물층이 형성된 상태에서, p형 반도체층(PV-p)의 가전자대(Evp2, valance band)와 전도대(Ecp, conduction band) 사이의 에너지 밴드갭은 n형 반도체층(PV-n)과 가장 인접한 PN 접합면(JS-PN)에서 멀어질수록 Eg-p1에서 Eg-p2로 점진적으로 및/또는 연속적으로 감소할 수 있다. 5, a plurality of quantum well layers are formed on an energy band diagram, and a valence band (Evp2) and a conduction band (Ecp) of the p-type semiconductor layer (PV-p) Can be gradually and / or continuously decreased from Eg-p1 to Eg-p2 as the distance from the PN junction plane (JS-PN) closest to the n-type semiconductor layer (PV-n)

이때, p형 반도체층(PV-p)의 가전자대(Evp2)가 n형 반도체층(PV-n)과 가장 인접한 PN 접합면(JS-PN)에서 멀어질수록 p형 반도체층(PV-p)의 가전자대(Evp2)와 전도대(Ecp) 사이의 에너지 밴드갭이 점진적으로 감소하는 방향으로 기울어져 있을 수 있다.At this time, as the valence band Evp2 of the p-type semiconductor layer PV-p becomes farther from the PN junction plane JS-PN closest to the n-type semiconductor layer PV-n, the p-type semiconductor layer PV- The energy bandgap between the valence band Evp2 and the conduction band Ecp of the first and second electrodes may be gradually decreased.

또한, n형 반도체층(PV-n)의 가전자대(EVN, valance band)와 전도대(ECN2) 사이의 에너지 밴드갭은 p형 반도체층(PV-p)과 가장 인접한 PN 접합면(JS-PN)에서 멀어질수록 점진적으로 및/또는 연속적으로 감소할 수 있다. The energy band gap between the EVN (valence band) and the conduction band ECN2 of the n-type semiconductor layer PV-n is the PN junction surface JS-PN closest to the p-type semiconductor layer PV- ), As shown in FIG.

이때, n형 반도체층(PV-n)의 전도대(ECN2)는 p형 반도체층(PV-p)과 가장 인접한 PN 접합면(JS-PN)에서 멀어질수록 n형 반도체층(PV-n)의 가전자대(EVN)와 전도대(ECN2) 사이의 에너지 밴드갭이 점진적으로 감소하는 방향으로 기울어져 있을 수 있다.At this time, the conduction band ECN2 of the n-type semiconductor layer PV-n becomes closer to the n-type semiconductor layer PV-n as the distance from the PN junction surface JS-PN closest to the p-type semiconductor layer PV- The energy bandgap between the valence band EVN and the conduction band ECN2 of the first and second resonators may be gradually decreased.

아울러, 도 5의 에너지 밴드 다이어그램에서 공핍층(DR)의 에너지 밴드갭이 거의 동일한 경우를 일례로 도시하고 있으나, 이와 다르게 공핍층(DR) 내에서도 p형 반도체층(PV-p)의 가전자대(Evp2, valance band)와 전도대(Ecp, conduction band) 사이의 에너지 밴드갭은 n형 반도체층(PV-n)과 가장 인접한 PN 접합면(JS-PN)에서 멀어질수록 점진적으로 및/또는 연속적으로 감소할 수 있고, n형 반도체층(PV-n)의 가전자대(EVN, valance band)와 전도대(ECN2) 사이의 에너지 밴드갭도 p형 반도체층(PV-p)과 가장 인접한 PN 접합면(JS-PN)에서 멀어질수록 점진적으로 및/또는 연속적으로 감소할 수 있다.5, the energy band gap of the depletion layer DR is almost the same as the energy band gap of the depletion layer DR. However, in the energy band diagram of FIG. 5, The energy band gap between the valence band Evp2 and the conduction band Ecp is gradually and / or consecutively increased as the distance from the PN junction plane JS-PN closest to the n-type semiconductor layer PV- And the energy bandgap between the EVN (valance band) and the conduction band ECN2 of the n-type semiconductor layer PV-n is also the PN junction face closest to the p-type semiconductor layer PV-p JS-PN). ≪ / RTI >

아울러, 본 발명에 따른 에너지 밴드 다이어그램의 페르미 레벨(Fermi level)도 기울어져 형성될 수 있다.In addition, the Fermi level of the energy band diagram according to the present invention may also be formed to be inclined.

이에 따라, 본 발명에 따른 광전 변환부(PV)의 에너지 밴드 다이어그램에서, (1) 본 발명의 페르미 레벨은 기울어져 형성될 수 있으며, (2) 본 발명의 p형 반도체층(PV-p)의 가전자대(Evp2)는 n형 반도체층(PV-n)과 가장 인접한 PN 접합면(JS-PN)에서 멀어질수록 감소하는 방향으로 기울어져 형성될 수 있다. 아울러, (3) 본 발명의 n형 반도체층(PV-n)의 전도대(ECN2)는 p형 반도체층(PV-p)과 가장 인접한 PN 접합면(JS-PN)에서 멀어질수록 n형 반도체층(PV-n)의 에너지 밴드갭이 감소하는 방향으로 기울어져 형성될 수 있다.Accordingly, in the energy band diagram of the photoelectric conversion part PV according to the present invention, (1) the Fermi level of the present invention can be formed inclined, (2) the p-type semiconductor layer (PV-p) The valence band Evp2 of the n-type semiconductor layer PV-n may be formed to be inclined in a decreasing direction away from the PN junction plane JS-PN that is closest to the n-type semiconductor layer PV-n. (3) The conduction band ECN2 of the n-type semiconductor layer PV-n of the present invention increases as the distance from the PN junction plane JS-PN closest to the p-type semiconductor layer PV-p increases. May be formed inclined in a direction in which the energy band gap of the layer (PV-n) decreases.

도 5에서는 본 발명에 따른 광전 변환부(PV)의 에너지 밴드 다이어그램에서, 전술한 (1), (2), (3) 모두가 포함된 경우를 일례로 설명하고 있으나, 이와 다르게, (1) 내지 (3) 중에서, (2)만 포함되거나 (3)만 포함될 수도 있다.5 illustrates an example of the energy band diagram of the photoelectric conversion unit PV according to the present invention, which includes all of the above-mentioned (1), (2), and (3) (3), only (2) may be included or only (3) may be included.

이와 같이, 광전 변환부(PV)이 유사 전계(quasi-electric field) 또는 유도된 내부 전위차(induced built-in potential)를 갖는 경우, 각 반도체층으로 이동하는 캐리어(전자나 정공)의 이동 속도가 기울어진 가전자대나 전도대(Ecp)에 의해 상대적으로 더 증가되므로 태양 전지의 효율이 더욱 향상될 수 있다. 즉, 캐리어의 이동 속도는 유사 전계(quasi-electric field) 또는 유도된 내부 전위차(induced built-in potential)에 의해, 내리막 길을 굴러가는 공처럼 속도가 증가할 수 있다.In this way, when the photoelectric conversion portion PV has a quasi-electric field or an induced built-in potential, the moving speed of carriers (electrons and holes) moving to each semiconductor layer is The efficiency of the solar cell can be further improved since it is further increased by the tilted electromagnet or conduction band (Ecp). That is, the speed of movement of the carrier may be increased by a quasi-electric field or an induced built-in potential, such as a ball rolling down a road.

이와 같이, 광전 변환부(PV) 내에 유사 전계(quasi-electric field) 또는 유도된 내부 전위차(induced built-in potential)를 형성하는 방법은 광전 변환부(PV) 내에 포함되는 제1 도전성 타입의 불순물 또는 제2 도전성 타입의 불순물의 농도를 제어하거나 광전 변환부(PV)을 형성하는 AlInP 화합물 또는 InGaP 화합물의 화합물 조성비를 제어함으로써 형성될 수 있다.A method of forming a quasi-electric field or an induced built-in potential in the photoelectric conversion portion PV is the same as the method of forming the impurity of the first conductivity type included in the photoelectric conversion portion PV, Or by controlling the compound composition ratio of the AlInP compound or InGaP compound for controlling the concentration of the impurity of the second conductivity type or forming the photoelectric conversion portion (PV).

예를 들어, 제1, 2 도전성 타입의 불순물의 농도를 조절하여 각 반도체층의 페르미 레벨의 기울기를 주로 제어할 수 있고, 아울러 각 반도체층의 에너지 밴드갭의 크기를 미세하게 제어할 있다. 광전 변환부(PV)을 형성하는 화합물의 조성비를 조절하여, 반도체층의 에너지 밴드갭(Eg-p2 또는 Eg-n2)의 크기를 제어할 수 있다.For example, it is possible to mainly control the inclination of the Fermi level of each semiconductor layer by controlling the concentration of impurities of the first and second conductivity types, and finely control the size of the energy band gap of each semiconductor layer. It is possible to control the energy band gap (Eg-p2 or Eg-n2) of the semiconductor layer by controlling the composition ratio of the compound forming the photoelectric conversion portion (PV).

따라서, 앞에서 설명한 본 발명의 광전 변환부(PV)의 에너지 밴드 다이어그램을 형성하기 위하여, 제1, 2 도전성 타입의 불순물의 농도 및 광전 변환부(PV)을 형성하는 화합물 조성비 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 즉, 제1, 2 도전성 타입의 불순물의 농도만을 조절할 수도 있고, 제1, 2 도전성 타입의 불순물의 농도와 광전 변환부(PV)을 형성하는 화합물 조성비를 함께 조절할 수도 있다.Therefore, in order to form the energy band diagram of the photoelectric conversion portion (PV) of the present invention described above, at least one of the concentrations of the impurities of the first and second conductivity types and the composition ratio of the compound forming the photoelectric conversion portion (PV) . That is, only the concentration of impurities of the first and second conductivity types can be controlled, or the concentration of impurities of the first and second conductivity types and the composition ratio of the compound forming the photoelectric conversion portion (PV) can be controlled at the same time.

일례로, 제1, 2 도전성 타입의 불순물의 농도를 각각의 p형 반도체층(PV-p)과 n형 반도체층(PV-n) 내에서 PN 접합면(JS-PN)으로 근접할수록 증가시켜, p영역의 가전자대를 경사지게 하여 Evp1에서 Evp2로 형성할 수 있고, n영역의 전도대를 경사지게 하여 ECN1에서 ECN2로 형성할 수 있다. 이에 따라 페르미 레벨을 경사지게 할 수 있다.For example, the impurity concentrations of the first and second conductive types are increased in the p-type semiconductor layer (PV-p) and the n-type semiconductor layer (PV-n) as closer to the PN junction surface (JS-PN) , Evp1 to Evp2 can be formed by tilting the valence band of the p region, and ECN1 to ECN2 can be formed by tilting the conduction band of the n region. Accordingly, the Fermi level can be inclined.

이때, 제1, 2 도전성 타입의 불순물의 농도의 증가 형태는 선형적 또는 비선형적, 지수함수적일 수도 있고, 이외에 다양한 형태로 증가할 수 있다.At this time, the increase in the concentration of the impurities of the first and second conductivity types may be linear or nonlinear, exponential, or may be increased in various forms.

아울러, 각각의 p형 반도체층(PV-p)과 n형 반도체층(PV-n) 내에서 화합물의 조성비의 변화는 화합물 조성에 따라 달라질 수 있다.In addition, the change in the composition ratio of the compound in each of the p-type semiconductor layer (PV-p) and the n-type semiconductor layer (PV-n) may vary depending on the compound composition.

예를 들어, 도 5와 같은 유사 전계를 형성하기 위해서, 만약 반도체층의 화합물 조성이 알루미늄(Al)을 함유하는 경우, Al의 농도를 p형 반도체층(PV-p)과 n형 반도체층(PV-n) 내에서 PN 접합면(JS-PN)으로 근접할수록 증가시킬 수 있고, 만약 반도체층의 화합물 조성이 인듐(In)이나 질소(N)을 함유하는 경우, In(또는 N)의 농도를 PN 접합면(JS-PN)으로 근접할수록 감소시킬 수 있다.For example, in order to form a pseudo electric field as shown in FIG. 5, when the compound composition of the semiconductor layer contains aluminum (Al), the concentration of Al is set to be higher than that of the p- The concentration of In (or N) can be increased as the compound layer of the semiconductor layer contains indium (In) or nitrogen (N) To the PN junction plane (JS-PN).

이때, 화합물 조성의 변화 형태는 선형적 또는 비선형적, 지수함수적일 수도 있고, 이외에 다양한 형태로 증가할 수 있다.At this time, the change in the composition of the compound may be linear or nonlinear, exponential, or may be increased in various forms.

지금까지는 광전 변환부(PV)가 하나의 광흡수층을 가지고, 하나의 광흡수층에 포함되는 p형 반도체층(PV-p)과 n형 반도체층(PV-n)이 (1) 서로 다른 에너지 밴드갭을 갖는 화합물로 형성된 경우(도 1, 도 2), (2) p형 반도체층(PV-p)과 n형 반도체층(PV-n) 중 적어도 하나가 양자 우물층을 갖는 경우(도 3, 도 4) 및 (3) 하나의 광흡수층에 형성된 p 영역과 n 영역이 유사 전계를 갖는 경우를 설명하였지만, 이와 같은 (1) 내지 (3)의 특징은 광흡수층이 복수 개인 경우에도 그대로 적용될 수 있다.Until now, the photoelectric conversion portion PV has one light absorbing layer, and the p-type semiconductor layer PV-p and the n-type semiconductor layer PV-n included in one light absorbing layer are (1) (2) In the case where at least one of the p-type semiconductor layer (PV-p) and the n-type semiconductor layer (PV-n) has a quantum well layer (4) and (3), the p-region and the n-region formed in one light absorbing layer have a pseudo electric field. However, these features (1) to (3) are applicable even when there are a plurality of light absorbing layers .

즉, 광흡수층이 복수 개인 경우, 복수 개의 광흡수층 중에서 적어도 하나의 광흡수층은 (1) 내지 (3)의 특징 중 적어도 (1)의 특징이 적용될 수 있다.That is, when there are a plurality of light absorbing layers, at least one of the plurality of light absorbing layers may be characterized by at least one of the features (1) to (3).

이하에서는 이와 같은 일례로, 광전 변환부(PV)가 2개의 광흡수층을 가지는 경우, 본 발명에 따른 화합물 반도체의 (1) 내지 (3)의 특징이 적용된 일례를 설명한다.Hereinafter, an example in which the features (1) to (3) of the compound semiconductor according to the present invention are applied when the photoelectric conversion portion PV has two light absorption layers will be described.

도 6은 본 발명에 따른 화합물 태양 전지의 제2 실시예를 설명하기 위한 도이다.6 is a view for explaining a second embodiment of the compound solar cell according to the present invention.

도 6에서는 앞선 도 1 내지 도 5에서 설명한 내용과 중복되는 내용에 대한 상세한 설명은 생략한다.In FIG. 6, the detailed description of the contents overlapping with those described in the preceding FIGS. 1 to 5 will be omitted.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 화합물 태양 전지에서는 광전 변환부(PV)가 제1 광흡수층(PV1)과 제2 광흡수층(PV2)을 포함할 수 있으며, 제1 광흡수층(PV1)과 제2 광흡수층(PV2) 사이에는 터널 정션층(tunnel junction, 160)을 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 6, in the compound solar cell according to the second embodiment of the present invention, the photoelectric conversion unit PV may include a first light absorbing layer PV1 and a second light absorbing layer PV2, The first light absorbing layer PV1 may further include a tunnel junction 160 between the first light absorbing layer PV1 and the second light absorbing layer PV2.

여기서, 제1 광흡수층(PV1), 터널 정션층(160), 및 제2 광흡수층(PV2)은 제1 전극(120)으로부터 차례대로 형성될 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 전극(120)의 후면에 제1 광흡수층(PV1), 제1 광흡수층(PV1)의 후면에 터널 정션층(160), 터널 정션층(160)의 후면(FF-PV2-p)에 제2 광흡수층(PV2)이 순차적으로 형성될 수 있다. Here, the first light absorbing layer PV1, the tunnel junction layer 160, and the second light absorbing layer PV2 may be sequentially formed from the first electrode 120. 6, a first light absorbing layer PV1 is formed on the rear surface of the first electrode 120, a tunnel junction layer 160 is formed on the rear surface of the first light absorbing layer PV1, a tunnel junction layer 160 is formed on the rear surface of the first light absorbing layer PV1, The second light absorbing layer PV2 may be sequentially formed on the rear surface FF-PV2-p.

즉, 제1 광흡수층(PV1)은 제1 전극(120)에 상대적으로 더 인접하고, 제2 광흡수층(PV2)은 제1 광흡수층(PV1)의 후면에 위치할 수 있다.That is, the first light absorbing layer PV1 may be positioned closer to the first electrode 120 and the second light absorbing layer PV2 may be located on the rear surface of the first light absorbing layer PV1.

이와 같은 경우, 제1 광흡수층(PV1)은 제1 p형 반도체층(PV1-p)과 제1 n형 반도체층(PV1-n)을 포함할 수 있으며, 제2 광흡수층(PV2)은 제2 p형 반도체층(PV2-p)과 제2 n형 반도체층(PV2-n)을 포함할 수 있다.In this case, the first light absorbing layer PV1 may include the first p-type semiconductor layer PV1-p and the first n-type semiconductor layer PV1-n, 2 p-type semiconductor layer (PV2-p) and a second n-type semiconductor layer (PV2-n).

이에 따라, 제1 광흡수층(PV1) 및 제2 광흡수층(PV2)은 내부에서 각각 PN 접합면(JS-PN1, JS-PN2)을 형성할 수 있다.Thus, the first light absorbing layer PV1 and the second light absorbing layer PV2 can form PN junction surfaces JS-PN1 and JS-PN2, respectively.

여기서, 터널 정션층(160)은 정합 특성을 개선하기 위하여 제1 광흡수층(PV1)과 제2 광흡수층(PV2)을 서로 오믹 컨택(ohmic contact)시키는 역할을 할 수 있으며, InGap 화합물 또는 GaAs 화합물을 포함하여 형성될 수 있다. The tunnel junction layer 160 may serve to make ohmic contact between the first light absorbing layer PV1 and the second light absorbing layer PV2 in order to improve the matching property. The InGap compound or the GaAs compound May be formed.

일례로, InGap 화합물을 포함하는 경우 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑된 p+ InGaP 층과 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑된 n+ InGaP 층을 포함하여 형성될 수 있다.For example, when the InGaP compound is included, the p + InGaP layer doped with the impurity of the first conductivity type and the n + InGaP layer doped with the impurity of the second conductivity type may be formed.

이와 같은 터널 정션층(160)은 제1광흡수층(PV)과 제2광흡수층(PV) 사이의 밴드갭 에너지 차이와 격자상수 차이를 완화하여 태양전지의 안정성을 제공하고, 접합특성을 개선시키는 역할을 수행할 수 있다.The tunnel junction layer 160 may reduce the difference between the bandgap energy and the lattice constant between the first light absorbing layer PV and the second light absorbing layer PV to provide stability of the solar cell, Can play a role.

이와 같이, 태양 전지의 광흡수층(PV)이 복수 개로 형성된 경우, 제1 전극(120)에 가장 인접한 제1 광흡수층(PV1)은 단파장 대역의 빛을 흡수받아 광전 변환시키고, 윈도우층(110)에서 가장 멀리 위치한 제2 광흡수층(PV2)은 장파장 대역의 빛을 흡수받아 광전 변환시킬 수 있다.The first light absorbing layer PV1 closest to the first electrode 120 absorbs light in the short wavelength band and photoelectrically converts the light in the short wavelength band. When the light absorbing layer PV of the solar cell is formed as a plurality of light absorbing layers PV, The second light absorbing layer PV2 located farthest from the first light absorbing layer PV2 can absorb light in a long wavelength band and photoelectrically convert the light.

아울러, 도시되지는 않았지만, 제1 광흡수층(PV1)과 터널 정션층(160) 사이와 제2 광흡수층(PV2)과 기판 사이에는 각 광흡수층의 n형 반도체층(PV-n)보다 제2 도전성 타입의 불순물이 고동도로 도핑되는 후면 전계층(미도시)이 더 형성될 수 있으며, 또한, 제2 광흡수층(PV2)과 터널 정션층(160) 사이에도 윈도우층(미도시)이 더 형성될 수 있다.Although not shown, between the first light absorbing layer PV1 and the tunnel junction layer 160 and between the second light absorbing layer PV2 and the substrate, the second (n-type) semiconductor layer (PV-n) A rear layer (not shown) in which conductive impurities are doped at a high speed can be further formed, and a window layer (not shown) is further formed between the second light absorbing layer PV2 and the tunnel junction layer 160 .

이와 같은 복수 개의 광흡수층 중 적어도 하나에서 p형 반도체층(PV-p)과 n형 반도체층(PV-n)은 서로 다른 에너지 밴드갭을 갖는 화합물을 포함할 수 있다. In at least one of the plurality of light absorption layers, the p-type semiconductor layer (PV-p) and the n-type semiconductor layer (PV-n) may include compounds having different energy bandgaps.

일례로, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 광흡수층(PV1)은 제1 전극(120)의 후면에 순차적으로 배치되는 제1 p형 반도체층(PV1-p)과 제1 n형 반도체층(PV1-n)을 포함하고, 제2 광흡수층(PV2)은 제1 광흡수층(PV1)의 후면에 순차적으로 배치되는 제2 p형 반도체층(PV2-p)과 제2 n형 반도체층(PV2-n)을 포함하는 경우, 제1 p형 반도체층(PV1-p)의 에너지 밴드갭은 제1 n형 반도체층(PV1-n)의 에너지 밴드갭보다 클 수 있으며, 아울러, 제2 p형 반도체층(PV2-p)의 에너지 밴드갭은 제2 n형 반도체층(PV2-n)의 에너지 밴드갭보다 클 수 있다.6, the first light absorbing layer PV1 includes a first p-type semiconductor layer PV1-p and a first n-type semiconductor layer PV1-p sequentially disposed on the rear surface of the first electrode 120, And the second light absorbing layer PV2 includes a second p-type semiconductor layer PV2-p and a second n-type semiconductor layer PV2-p sequentially arranged on the rear surface of the first light absorbing layer PV1, The energy band gap of the first p-type semiconductor layer PV1-p may be larger than the energy band gap of the first n-type semiconductor layer PV1-n, and the energy band gap of the second p- -Type semiconductor layer (PV2-p) may be larger than the energy band gap of the second n-type semiconductor layer (PV2-n).

또한, 제1 n형 반도체층(PV1-n)의 에너지 밴드갭은 제2 p형 반도체층(PV2-p)의 에너지 밴드갭과 동일하거나 더 클 수 있다.The energy band gap of the first n-type semiconductor layer PV1-n may be equal to or larger than the energy band gap of the second p-type semiconductor layer PV2-p.

이에 따라, 본 발명에 따른 화합물 태양 전지는 도 6에 도시된 바와 같이, 광전 변환부(PV)가 복수 개의 광흡수층을 포함하는 경우, 제1 p형 반도체층(PV1-p), 제1 n형 반도체층(PV1-n), 제2 p형 반도체층(PV2-p), 제2 n형 반도체층(PV2-n)으로 진행할수록 각 반도체층의 에너지 밴드갭은 순차적으로 감소할 수 있다.6, when the photoelectric conversion unit PV includes a plurality of light absorbing layers, the first p-type semiconductor layer PV1-p, the first n-type semiconductor layer PV1-p, The energy bandgap of each semiconductor layer can be sequentially decreased as it proceeds to the first semiconductor layer PV1-n, the second p-type semiconductor layer PV2-p, and the second n-type semiconductor layer PV2-n.

구체적인 일례로, 제1 p형 반도체층(PV1-p)은 대략 2.35eV의 에너지 밴드갭을 가지며 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑된 p-AlxIn1-xP (여기서, x는 0.50 ~ 0.55) 화합물로 형성될 수 있으며, 제1 n형 반도체층(PV1-n)은 대략 1.85eV의 에너지 밴드갭을 가지며 제2 도전성 파입의 불순물이 도핑된 n-InxGa1-xP (여기서, x는 0.48 ~ 0.52) 화합물로 형성될 수 있다.As a specific example, the first p-type semiconductor layer (PV1-p) has a p-AlxIn1-xP (where x is 0.50 to 0.55) compound having an energy band gap of about 2.35 eV and doped with an impurity of the first conductivity type N-InxGa1-xP (where x is 0.48 to 0.52) having an energy band gap of about 1.85 eV and doped with an impurity of the second conductive impurity, and the first n-type semiconductor layer PV1- As shown in FIG.

아울러, 제2 p형 반도체층(PV2-p)은 대략 1.85eV의 에너지 밴드갭을 가지며 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑된 p-InxGa1-xP (여기서, x는 0.45 ~ 0.55) 화합물로 형성될 수 있고, 제2 n형 반도체층(PV2-n)은 대략 1.42eV의 에너지 밴드갭을 가지며 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑된 n-GaAs 화합물로 도핑될 수 있다.In addition, the second p-type semiconductor layer (PV2-p) is formed of a p-InxGa1-xP (where x is 0.45 to 0.55) compound having an energy band gap of approximately 1.85 eV and doped with an impurity of the first conductivity type And the second n-type semiconductor layer PV2-n has an energy bandgap of approximately 1.42 eV and can be doped with an n-GaAs compound doped with an impurity of the second conductivity type.

이와 같은 제1 p형 반도체층(PV1-p), 제1 n형 반도체층(PV1-n), 제2 p형 반도체층(PV2-p), 제2 n형 반도체층(PV2-n) 중 적어도 하나에는 각각의 에너지 밴드갭보다 낮은 에너지 밴드갭을 갖는 적어도 하나의 양자 우물층(QW)이 형성될 수 있다.Among the first p-type semiconductor layer PV1-p, the first n-type semiconductor layer PV1-n, the second p-type semiconductor layer PV2-p, and the second n-type semiconductor layer PV2- At least one quantum well layer (QW) having an energy bandgap lower than the respective energy bandgap may be formed in at least one.

예를 들어, 제1 p형 반도체층(PV1-p), 제1 n형 반도체층(PV1-n), 제2 p형 반도체층(PV2-p), 제2 n형 반도체층(PV2-n) 각각에는 각각의 에너지 밴드갭보다 낮은 에너지 밴드갭을 갖는 적어도 하나의 양자 우물층(QW)이 형성될 수 있다.For example, the first p-type semiconductor layer PV1-p, the first n-type semiconductor layer PV1-n, the second p-type semiconductor layer PV2-p, ) May be formed with at least one quantum well layer (QW) having an energy band gap lower than each energy band gap.

구체적으로, 제1 p형 반도체층(PV1-p) 내에는 도 3 및 도 4에서 설명한 바와 같이, 2.10eV의 에너지 밴드갭을 갖는 적어도 하나의 양자 우물층(QW: AlxGa1-xIn0.5P, x는 0.49 ~ 0.80)이 형성될 수 있으며, 제1 n형 반도체층(PV1-n) 내에도 1.72eV(또는 1.60eV)의 에너지 밴드갭을 갖는 적어도 하나의 양자 우물층(QW: AlxGa1-xAs, x는 0.25 ~ 0.35 또는 AlInGaAs, 여기서 In의 성분비는 0.01 ~ 0.05) 이 형성될 수 있다.3 and 4, at least one quantum well layer (QW: AlxGa1-xIn0.5P, x) having an energy band gap of 2.10 eV is formed in the first p-type semiconductor layer (PV1-p) At least one quantum well layer (QW: AlxGa1-xAs) having an energy bandgap of 1.72 eV (or 1.60 eV) in the first n-type semiconductor layer PV1-n may be formed, x is 0.25 to 0.35 or AlInGaAs, where the composition ratio of In is 0.01 to 0.05).

아울러, 제2 p형 반도체층(PV2-p) 내에도, 1.72eV의 에너지 밴드갭을 갖는 적어도 하나의 양자 우물층(QW: AlxGa1-xAs, x는 0.25 ~ 0.35) 이 형성될 수 있으며, 제2 n형 반도체층(PV2-n) 내에도 1.38eV(또는 1.0eV)의 에너지 밴드갭을 갖는 적어도 하나의 양자 우물층(QW: InxGa1-xAs, x는 0.05 ~ 0.35)이 형성될 수 있다.At least one quantum well layer (QW: AlxGa1-xAs, x is 0.25 to 0.35) having an energy band gap of 1.72 eV may be formed also in the second p-type semiconductor layer (PV2-p) At least one quantum well layer (QW: InxGa1-xAs, x is 0.05 to 0.35) having an energy band gap of 1.38 eV (or 1.0 eV) may also be formed in the 2 n-type semiconductor layer (PV2-n).

여기서, 각 광흡수층의 양자 우물층(QW)의 두께는 대략 20nm 이내이고, 개수는 1 ~ 20개 사이의 범위에서 형성될 수 있다.Here, the thickness of the quantum well layer QW of each light absorbing layer is within approximately 20 nm, and the number of quantum well layers QW can be formed within a range of 1 to 20.

아울러, 이와 같은 제2 실시예에 따른 화합물 태양 전지에서도 제1 광흡수층(PV1) 또는 제2 광흡수층(PV2) 중 적어도 하나는 앞선 도 5에서 설명한 바와 같은 유사 전계가 형성될 수 있다.Also, in the compound solar cell according to the second embodiment, at least one of the first light absorbing layer PV1 and the second light absorbing layer PV2 may have a similar electric field as described in FIG.

도 7은 본 발명에 따른 화합물 태양 전지의 제3 실시예를 설명하기 위한 도이다.7 is a view for explaining a third embodiment of the compound solar cell according to the present invention.

본 발명에 따른 화합물 태양 전지의 제3 실시예는 도 7에 도시된 바와 같이, 광전 변환부(PV)의 각 광흡수층 내에서 p형 반도체층과 n형 반도체층 사이에 i형 반도체층을 더 포함할 수 있다.The third embodiment of the compound solar cell according to the present invention is characterized in that an i-type semiconductor layer is further provided between the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer in each light absorbing layer of the photoelectric conversion portion (PV) .

즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 광흡수층(PV1)에서는 제1 p형 반도체층(PV1-p)과 제1 n형 반도체층(PV1-n) 사이에 제1 i형 반도체층(PV1-i)을 더 포함할 수 있으며, 제2 광흡수층(PV2)에서는 제2 p형 반도체층(PV2-p)과 제2 n형 반도체층(PV2-n) 사이에 제2 i형 반도체층(PV2-i)을 더 포함할 수 있다.7, in the first light absorbing layer PV1, the first i-type semiconductor layer (PV1-p) is formed between the first p-type semiconductor layer PV1-p and the first n-type semiconductor layer PV1- Type semiconductor layer PV1-i between the second p-type semiconductor layer PV2-p and the second n-type semiconductor layer PV2-n in the second light absorbing layer PV2, (PV2-i).

이와 같은 경우, 제1 i형 반도체층(PV1-i)은 제1 p형 반도체층(PV1-p)의 에너지 밴드갭과 제1 n형 반도체층(PV1-n)의 에너지 밴드갭 사이의 에너지 밴드갭을 갖는 화합물로 형성될 수 있으며, 제2 i형 반도체층(PV2-i)은 제2 p형 반도체층(PV2-p)의 에너지 밴드갭과 제2 n형 반도체층(PV2-n)의 에너지 밴드갭 사이의 에너지 밴드갭을 갖는 화합물로 형성될 수 있다.In this case, the first i-type semiconductor layer PV1-i has energy between the energy band gap of the first p-type semiconductor layer PV1-p and the energy band gap of the first n-type semiconductor layer PV1-n The second i-type semiconductor layer PV2-i may be formed of a compound having a bandgap and the energy band gap of the second p-type semiconductor layer PV2-p and the energy band gap of the second n-type semiconductor layer PV2- The energy bandgap between the energy band gaps of the first and second layers.

일례로, 제1 p형 반도체층(PV1-p), 제1 n형 반도체층(PV1-n), 제2 p형 반도체층(PV2-p), 제2 n형 반도체층(PV2-n)의 각 에너지 밴드갭과 화합물이 도 6에서 설명한 바와 동일한 경우, 제1 i형 반도체층(PV1-i)은 2.35eV와 1.85eV 사이의 2.10eV의 에너지 밴드갭을 가지는 AlxGa1-xIn0.5P (여기서, x는 0.49 ~ 0.80) 화합물로 형성될 수 있으며, 제2 i형 반도체층(PV2-i)은 1.85eV와 1.42eV 사이의 1.72eV 에너지 밴드갭을 갖는 AlxGa1-xAs (여기서, x는 0.25 ~ 0.35) 화합물로 형성될 수 있다.For example, the first p-type semiconductor layer PV1-p, the first n-type semiconductor layer PV1-n, the second p-type semiconductor layer PV2-p, The first i-type semiconductor layer PV1-i is AlxGa1-xIn0.5P having an energy band gap of 2.10 eV between 2.35 eV and 1.85 eV (here, and x is 0.49 to 0.80), and the second i-type semiconductor layer (PV2-i) may be formed of AlxGa1-xAs having an energy band gap of 1.72 eV between 1.85 eV and 1.42 eV, 0.35) compound.

이때, 도 6과 다르게, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 p형 반도체층(PV1-p) 및 제2 p형 반도체층(PV2-p) 내에는 별도의 양자 우물층이 형성되지 않을 수 있으며, 대신 제1 i형 반도체층(PV1-i) 및 제2 i형 반도체층(PV2-i) 내에는 각 i형 반도체층의 에너지 밴드갭보다 낮은 에너지 밴드갭을 갖는 양자 우물층(QW)이 10nm ~ 30nm 이내의 범위에서 형성될 수 있다.6, a separate quantum well layer may not be formed in the first p-type semiconductor layer PV1-p and the second p-type semiconductor layer PV2-p, as shown in FIG. Type quantum well layer QW having an energy band gap lower than the energy band gap of each i-type semiconductor layer is formed in the first i-type semiconductor layer PV1-i and the second i-type semiconductor layer PV2-i, Can be formed within a range of 10 nm to 30 nm.

일례로, 제1 i형 반도체층(PV1-i) 내에는 1.85eV의 에너지 밴드갭을 가지며 InxGa1-xP (여기서, x는 0.48 ~ 0.52) 화합물로 형성되는 양자 우물층(QW)이 형성될 수 있으며, 제2 i형 반도체층(PV2-i) 내에는 1.42eV의 에너지 밴드갭을 가지며, GaAs 화합물로 형성되는 양자 우물층(QW)을 가질 수 있다.For example, in the first i-type semiconductor layer (PV1-i), a quantum well layer (QW) having an energy band gap of 1.85 eV and formed of InxGa1-xP (where x is 0.48 to 0.52) And a quantum well layer (QW) having an energy bandgap of 1.42 eV and formed of a GaAs compound in the second i-type semiconductor layer (PV2-i).

여기서, 제1 n형 반도체층(PV1-n) 및 제2 n형 반도체층(PV2-n) 내에는 도 6에서 설명한 바와 동일한 양자 우물층(QW)이 각각 형성될 수 있다.Here, in the first n-type semiconductor layer PV1-n and the second n-type semiconductor layer PV2-n, the same quantum well layer QW as described in Fig. 6 may be formed.

아울러, 이와 같은 제2 실시예에 따른 화합물 태양 전지에서도 제1 광흡수층(PV1) 또는 제2 광흡수층(PV2) 중 적어도 하나는 앞선 도 5에서 설명한 바와 같은 유사 전계가 형성될 수 있다.Also, in the compound solar cell according to the second embodiment, at least one of the first light absorbing layer PV1 and the second light absorbing layer PV2 may have a similar electric field as described in FIG.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.

Claims (11)

제1 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 p형 반도체층과 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 n형 반도체층을 포함하는 광전 변환부;
상기 광전 변환부의 전면에 위치하는 제1 전극; 및
상기 광전 변환부의 후면에 위치하는 제2 전극;을 포함하고,
상기 광전 변환부에 포함되는 상기 p형 반도체층은 상기 n형 반도체층과 다른 에너지 밴드갭을 갖는 화합물을 포함하는 화합물 태양 전지.A photoelectric conversion portion including a p-type semiconductor layer doped with an impurity of a first conductivity type and an n-type semiconductor layer doped with an impurity of a second conductivity type opposite to the first conductivity type;
A first electrode located on a front surface of the photoelectric conversion unit; And
And a second electrode located on a rear surface of the photoelectric conversion unit,
Wherein the p-type semiconductor layer included in the photoelectric conversion portion includes a compound having an energy band gap different from that of the n-type semiconductor layer. 제1 항에 있어서,
상기 p형 반도체층과 상기 n형 반도체층 중 상기 광전 변환부의 전면 쪽에 위치하는 반도체층에 포함되는 화합물의 에너지 밴드갭은 상기 광전 변환부의 후면 쪽에 위치하는 반도체층에 포함되는 화합물의 에너지 밴드갭보다 더 높은 화합물 태양 전지.The method according to claim 1,
The energy bandgap of the compound contained in the semiconductor layer located on the front side of the photoelectric conversion portion of the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer is lower than the energy band gap of the compound contained in the semiconductor layer located on the rear side of the photoelectric conversion portion Higher compound solar cells. 제1 항에 있어서,
상기 광전 변환부는 상기 p형 반도체층과 상기 n형 반도체층이 서로 p-n 접합을 형성하는 광흡수층이 복수 개인 화합물 태양 전지.The method according to claim 1,
Wherein the photoelectric conversion portion has a plurality of photoabsorption layers in which the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer form a pn junction with each other. 제3 항에 있어서,
상기 복수 개의 광흡수층 중 적어도 하나에서 상기 p형 반도체층과 상기 n형 반도체층은 서로 다른 에너지 밴드갭을 갖는 화합물을 포함하는 화합물 태양 전지. The method of claim 3,
Wherein the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer in the at least one of the plurality of light absorption layers comprise compounds having different energy bandgaps. 제4 항에 있어서,
상기 복수 개의 광흡수층은 상기 제1 전극에 인접하는 제1 광흡수층과, 상기 제1 광흡수층의 후면에 위치하는 제2 광흡수층을 포함하고,
상기 제1 광흡수층과 상기 제2 광흡수층 중 적어도 하나에 포함되는 광흡수층에서 상기 p형 반도체층과 상기 n형 반도체층은 서로 다른 에너지 밴드갭을 갖는 화합물을 포함하는 화합물 태양 전지.5. The method of claim 4,
Wherein the plurality of light absorbing layers include a first light absorbing layer adjacent to the first electrode and a second light absorbing layer positioned on a rear surface of the first light absorbing layer,
Wherein the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer in the light absorbing layer included in at least one of the first light absorbing layer and the second light absorbing layer include compounds having different energy band gaps. 제5 항에 있어서,
상기 제1 광흡수층은 상기 제1 전극의 후면에 순차적으로 배치되는 제1 p형 반도체층과 제1 n형 반도체층을 포함하고,
상기 제2 광흡수층은 상기 제1 광흡수층의 후면에 순차적으로 배치되는 제2 p형 반도체층과 제2 n형 반도체층을 포함하고,
상기 제1 p형 반도체층의 에너지 밴드갭은 상기 제1 n형 반도체층의 에너지 밴드갭보다 크거나
상기 제2 p형 반도체층의 에너지 밴드갭은 상기 제2 n형 반도체층의 에너지 밴드갭보다 큰 화합물 태양 전지.6. The method of claim 5,
Wherein the first light absorbing layer includes a first p-type semiconductor layer and a first n-type semiconductor layer sequentially disposed on a rear surface of the first electrode,
Wherein the second light absorbing layer includes a second p-type semiconductor layer and a second n-type semiconductor layer which are sequentially disposed on a rear surface of the first light absorbing layer,
The energy band gap of the first p-type semiconductor layer is larger than the energy band gap of the first n-type semiconductor layer
And the energy band gap of the second p-type semiconductor layer is larger than the energy band gap of the second n-type semiconductor layer. 제6 항에 있어서,
상기 제1 n형 반도체층의 에너지 밴드갭은 상기 제2 p형 반도체층의 에너지 밴드갭과 동일하거나 더 큰 화합물 태양 전지.The method according to claim 6,
And the energy band gap of the first n-type semiconductor layer is equal to or larger than the energy band gap of the second p-type semiconductor layer. 제1 항에 있어서,
상기 광전 변환부에서 상기 p형 반도체층과 상기 n형 반도체층 중 적어도 하나는 상기 p형 반도체층의 에너지 밴드갭 또는 상기 n형 반도체층의 에너지 밴드갭보다 낮은 에너지 밴드갭을 갖는 양자 우물층(Quantum Well)을 더 포함하는 화합물 태양 전지.The method according to claim 1,
Wherein at least one of the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer in the photoelectric conversion portion has an energy band gap of the p-type semiconductor layer or an energy band gap lower than the energy band gap of the n- Quantum Well). ≪ / RTI > 제3 항에 있어서,
상기 광전 변환부는
상기 p형 반도체층과 상기 n형 반도체층 사이에 i형 반도체층을 더 포함하고,
상기 i형 반도체층은 상기 p형 반도체층의 에너지 밴드갭과 상기 n형 반도체층의 에너지 밴드갭 사이의 에너지 밴드갭을 갖는 화합물을 포함하는 화합물 태양 전지. The method of claim 3,
The photoelectric conversion unit
Further comprising an i-type semiconductor layer between the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer,
Wherein the i-type semiconductor layer comprises a compound having an energy band gap between an energy band gap of the p-type semiconductor layer and an energy band gap of the n-type semiconductor layer. 제9 항에 있어서,
상기 i형 반도체층은 상기 i형 반도체층의 에너지 밴드갭보다 낮은 에너지 밴드갭을 갖는 양자 우물층을 더 포함하는 화합물 태양 전지.10. The method of claim 9,
Wherein the i-type semiconductor layer further comprises a quantum well layer having an energy band gap lower than an energy band gap of the i-type semiconductor layer. 제9 항에 있어서,
상기 양자 우물층은 상기 복수 개의 광흡수층 중 적어도 하나에 형성되는 화합물 태양 전지.10. The method of claim 9,
Wherein the quantum well layer is formed on at least one of the plurality of light absorbing layers.
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