KR20150116384A - A transparent solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 투명 태양전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적외선 제어 투명 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a transparent solar cell, and more particularly, to an infrared control transparent solar cell.
현재 주택 또는 건물에 적용되는 건물 집적형 태양전지(Building integrated Photovoltaics; BIPV)는 국토의 면적이 좁고 건물이 많은 우리나라에서는 매우 적합한 형태의 태양전지이다. 특히, 유리창에 투명한 태양전지가 적용되면, 전면창의 비중이 높아지는 건물에서 상당한 발전량을 기대할 수 있다. 게다가 투명 태양전지의 컬러 구현 기술이 동반되면 미적으로도 매우 유리하다. Building integrated photovoltaics (BIPV), which is currently applied to houses or buildings, is a very suitable type of solar cell in Korea where the land area is narrow and buildings are large. Especially, when a transparent solar cell is applied to a glass window, a considerable amount of power can be expected in a building where the weight of the window glass is increased. In addition, it is aesthetically very advantageous if the color implementation technology of transparent solar cell is accompanied.
건물이나 자동차의 유리창을 통해서 적외선이 투과될 경우, 온실효과에 의하여 실내의 온도가 매우 증가된다. 태양전지로 적외선을 차단하여 실내의 온도 상승을 방지하려는 노력을 기울이고 있다.When infrared rays are transmitted through a building or a car window, the room temperature is greatly increased by the greenhouse effect. We are trying to prevent the rise of indoor temperature by blocking infrared rays with solar cells.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 적외선의 양을 제어하거나 차단시키는 기능을 갖는 투명 태양전지를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a transparent solar cell having a function of controlling or blocking the amount of infrared rays.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 실시예에 따른 투명 태양전지는 기판, 상기 기판 상에 배치된 제 1 투명전극, 상기 제 1 투명전극 상에 배치된 광 흡수층, 상기 광 흡수층 상에 배치된 다중 변색층, 및 상기 다중 변색층 상에 배치된 제 2 투명전극을 포함하되, 광은 상기 기판으로 입사되고, 입사된 광의 적어도 일부는 상기 광흡수층에서 전류로 변환되어 상기 다중 변색층에 열을 제공할 수 있다.A transparent solar cell according to an embodiment of the present invention includes a substrate, a first transparent electrode disposed on the substrate, a light absorbing layer disposed on the first transparent electrode, a multi-color shift layer disposed on the light absorbing layer, And a second transparent electrode disposed on the discoloration layer, wherein light is incident on the substrate, and at least a part of the incident light can be converted into a current in the light absorbing layer to provide heat to the multi-color discoloration layer.
상기 광흡수층과 상기 다중 변색층 사이에 중간층을 더 포함할 수 있다.And an intermediate layer between the light absorption layer and the multi-color shift layer.
상기 중간층은 색을 띄는 광학 박막일 수 있다.The intermediate layer may be a colored optical thin film.
상기 광흡수층과 상기 다중 변색층 사이에 저항층을 더 포함할 수 있다.And a resistance layer between the light absorption layer and the multi-color change layer.
상기 저항층은 고 저항 물질을 포함할 수 있다.The resistive layer may comprise a high-resistance material.
상기 저항층은 ITO, ZnO, ZnO:Ga, ZnO;Al, SnO2, TiO2, Al2O3, ZrO2, SiO2 및 탄소나노튜브(Carbon nanotube;CNT)중 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다.The resistance layer may include any one of ITO, ZnO, ZnO: Ga, ZnO, Al, SnO 2, TiO 2, Al 2 O 3, ZrO 2, SiO 2 and carbon nanotubes (CNTs).
상기 저항층은 주울 열(Joule's Heat)을 발생시키며, 상기 주울 열이 상기 다중 변색층의 온도를 높일 수 있다.The resistive layer generates Joule's heat, and the joule heat can increase the temperature of the multi-colored discoloration layer.
상기 광 흡수층과 상기 저항층 사이의 제 1 영역에 배치된 제 3 투명전극, 상기 제 1 영역을 제외한 상기 광 흡수층과 상기 저항층 사이의 제 2 영역에 배치된 제 1 절연층, 및 상기 저항층과 상기 제 2 투명전극 사이에 제 2 절연층을 더 포함할 수 있다.A third transparent electrode disposed in a first region between the light absorption layer and the resistance layer, a first insulation layer disposed in a second region between the light absorption layer and the resistance layer excluding the first region, And a second insulating layer between the first transparent electrode and the second transparent electrode.
상기 제 2 영역의 인접하며, 상기 제 1 투명전극과 상기 제 2 투명전극을 연결하는 와이어를 더 포함할 수 있다.And a wire connecting the first transparent electrode and the second transparent electrode adjacent to the second region.
상기 제 1 투명전극은 일측면과 타측면을 포함하고, 상기 제 2 투명전극은 상기 제 1 투명전극의 상기 일측면과 접촉하는 일측면 및 상기 제 1 투명전극의 상기 타측면과 접촉하는 타측면을 포함하고, 상기 제 1 투명전극의 상기 타측면과 상기 제 2 투명전극의 상기 타측면을 접촉하는 와이어를 더 포함하되, 상기 제 1 투명전극의 상기 일측면은 상기 제 3 투명전극의 일측면과 접촉하고, 상기 제 1 투명전극의 상기 타측면은 상기 제 3 투명전극의 상기 일측면과 대향하는 타측면과 이격될 수 있다.Wherein the first transparent electrode includes one side surface and the other side surface, the second transparent electrode has one side contacting the one side surface of the first transparent electrode and the other side surface contacting the other side surface of the first transparent electrode, And a wire contacting the other side of the first transparent electrode and the other side of the second transparent electrode, wherein one side of the first transparent electrode is connected to one side of the third transparent electrode And the other side of the first transparent electrode may be spaced apart from the other side of the third transparent electrode opposite to the one side of the third transparent electrode.
상기 제 1 절연층은 상기 광 흡수층에서 상기 저항층으로 이동하는 상기 광 흡수층에서 발생된 전류의 이동거리를 증가하여 상기 전류의 저항을 증가시킬 수 있다.The first insulating layer may increase the resistance of the current by increasing a moving distance of a current generated in the light absorbing layer moving from the light absorbing layer to the resistance layer.
상기 제 2 절연층은 상기 저항층에서 상기 다중 변색층으로 이동하는 상기 광 흡수층에서 발생된 전류의 이동거리를 증가하여 상기 전류의 저항을 증가시킬 수 있다.The second insulating layer may increase the resistance of the current by increasing a moving distance of a current generated in the light absorbing layer moving from the resistance layer to the multi-color layer.
상기 제 1 절연층 및 상기 제 2 절연층은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.The first insulating layer and the second insulating layer may include silicon oxide or silicon nitride.
상기 다중 변색층은 온도에 따라 상전이되는 물질을 포함할 수 있다.The multi-color layer may include a material that changes phase depending on the temperature.
상기 다중 변색층은 산화 바나듐(VOx)(1<x<3)을 포함할 수 있다.The multichromatic layer may comprise vanadium oxide (VO x ) (1 < x < 3).
상기 다중 변색층은 원소도핑, 광 및 전압 중 어느 하나의 인자로 인해 전이온도가 변할 수 있다.The multichromatic layer may have a transition temperature that varies due to factors such as element doping, light, and voltage.
상기 원소는 텅스텐, 크롬 또는 란탄족 원소를 포함할 수 있다.The element may comprise a tungsten, chromium or lanthanide element.
본 발명의 실시예들에 따른 투명 태양전지는 실내의 온도를 상승시키는 적외선을 차단하거나 적외선의 양의 제어할 수 있다. 따라서, 실내의 온실효과로 인한 온도 상승을 억제할 수 있다.The transparent solar cell according to embodiments of the present invention can block the infrared rays that increase the temperature of the room or control the amount of infrared rays. Therefore, the temperature rise due to the greenhouse effect of the room can be suppressed.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 태양전지를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 따른 다중 변색층에서의 온도에 따른 적외선 투과량을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 태양전지를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 고도에 따른 투명 태양전지의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 고도에 따른 투명 태양전지의 적외선 제어층에서 적외선 투과도를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 썬루프에 적용된 투명 태양전지의 적외선 차단 모습을 나타낸 그림이다.1 is a cross-sectional view illustrating a transparent solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing infrared transmittance according to temperature in a multi-color shift layer according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating a transparent solar cell according to another embodiment of the present invention.
4 is a graph showing current-voltage characteristics of a transparent solar cell according to the solar altitude according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing infrared transmittance in an infrared ray control layer of a transparent solar cell according to the solar altitude according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view illustrating an infrared shielding of a transparent solar cell applied to a sunroof of an automobile according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used herein, the terms 'comprises' and / or 'comprising' mean that the stated element, step, operation and / or element does not imply the presence of one or more other elements, steps, operations and / Or additions.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.In addition, the embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional views and / or plan views, which are ideal illustrations of the present invention. In the drawings, the thicknesses of the films and regions are exaggerated for an effective description of the technical content. Thus, the shape of the illustrations may be modified by manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown, but also include changes in the shapes that are generated according to the manufacturing process. For example, the etched area shown at right angles may be rounded or may have a shape with a certain curvature. Thus, the regions illustrated in the figures have schematic attributes, and the shapes of the regions illustrated in the figures are intended to illustrate specific types of regions of the elements and are not intended to limit the scope of the invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 태양전지를 나타낸 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에서 따른 다중 변색층에서의 온도에 따른 적외선 투과량을 나타낸 그래프이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a transparent solar cell according to an embodiment of the present invention. 2 is a graph showing infrared transmittance according to temperature in a multi-color shift layer according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 투명 태양전지(10)는 기판(100), 상기 기판(100) 상에 차례로 적층된 제 1 투명전극(102), 광 흡수층(104), 중간층(106), 다중변색층(108), 및 제 2 투명전극(109)을 포함한다. 상기 제 1 투명전극(102) 및 상기 제 2 투명전극(109) 사이에 와이어(105)가 연결되어 전압이 인가될 수 있다.1, a transparent
상기 기판(100)은 투명 유리기판 또는 투명 플라스틱 기판일 수 있다. 상기 투명 플라스틱 기판은 예를 들어, 폴리에테르 술폰(polyether sulfone, PES), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephalate, PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리스티렌(PS), 폴리프로필렌, 폴리아미드(polyamide), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리에스테르이미드(polyesterimide), 폴리메틸펜텐(PMP), 폴리이미드(Polyimide) 또는 아크릴 소재일 수 있다.The
제 1 투명전극(102)은 투명한 전도성 물질일 수 있다. 상기 제 1 투명전극(102)은 예를 들어, ITO, ZnO:Al, ZnO:Ga, SnO2:F, FTO(F-doped SnO2), ZnO, ATO(antimony Tin Oxide), WOx, MoOx, 및 ZnO/Ag/ZnO 중 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다. The first
상기 광 흡수층(104)은 비정질 실리콘층, 미세결정 실리콘층, I-Ⅲ-VI2족 화합물 반도체층, 상기 염료 입자들과 금속 산화물이 혼합된 염료감응형 반도체층, 유기물 반도체층 및 실리콘 양자점 반도체층 중 어느 하나일 수 있다. The light absorbing
상기 중간층(106)은 색을 띄는 광학박막일 수 있다. 상기 중간층(106)은 투명전극 물질 또는 산화물을 포함할 수 있다. 상기 중간층(106)은 예를 들어, ITO, 알루미나(Al2O3), 이산화 규소(SiO2), 이산화 타이타늄(TiO2), 또는 산화아연(ZnO)를 포함할 수 있다. 상기 중간층(106)은 약 10nm 내지 약 1000nm의 두께를 가질 수 있다. The
상기 다중 변색층(108)은 온도에 의해 상전이되는 물질을 포함할 수 있다. 상기 다중 변색층(108)은 예를 들어, 산화 바나듐(VOx , 1<x<3)일 수 있다. 상기 산화 바나듐이 상전이되는 전이온도는 약 68°C이다. 따라서, 상기 다중 변색층(108)이 약 68°C의 온도로 되면 상기 산화 바나듐이 상전이를 통해 금속화가 진행되어, 장파장 영역의 적외선을 차단할 수 있다. 상기 다중 변색층(108)은 원소 도핑, 광 및 전압 중 어느 하나의 인자에 따라 전이온도가 변할 수 있다. 일 예로, 상기 다중 변색층(108)에 전이 원소(예를 들어, 텅스텐(W), 크롬(Cr)) 또는 란탄족 원소를 도핑하여 상기 다중 변색층(108)의 전이 온도를 낮출 수 있다. 다른 예로, 상기 다중 변색층(108)에 광이 유입되거나 또는 상기 다중 변색층(108)에 전압이 가해지면 상기 다중 변색층(108)의 전이 온도를 낮출 수 있다. The
도 2를 참조하면, 상기 인자들 중 적어도 어느 하나가 만족하면 제 1 전이온도(T1)에서 제 2 전이온도(T2)로 상기 다중 변색층(108)의 전이온도가 이동한다. 따라서, 상기 제 2 전이온도(T2)에서 상기 다중 변색층(108)의 상전이가 발생되어 적외선을 차단할 수 있다. 상기 인자들을 사용하여 원하는 온도에서 상기 다중 변색층(108)이 상기 적외선을 차단하도록 조절할 수 있다. Referring to FIG. 2, when the at least one of the factors is satisfied, the transition temperature of the multiple
다시 도 1을 참조하면, 상기 제 2 투명전극(109)은 투명한 전도성 물질일 수 있다. 상기 제 2 투명전극(109)은 상기 제 1 투명전극(102)과 동일하거나 또는 상이한 물질을 포함할 수 있다. 상기 제 2 투명전극(109)은 예를 들어, ITO, ZnO:Al, ZnO:Ga, SnO2:F, FTO(F-doped SnO2), ZnO, ATO(antimony Tin Oxide), WOx, MoOx, 및 ZnO/Ag/ZnO 중 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다. Referring again to FIG. 1, the second
광(103)이 상기 기판(100)으로 입사되면, 상기 광(103)은 상기 기판(100) 및 상기 제 1 투명전극(102)을 관통하여 상기 광 흡수층(104)에 흡수된다. 상기 광(103)은 전자-정공 쌍으로 변환되어 상기 광 흡수층(104)에 전류가 생성된다. 상기 기판(100)에 입사된 상기 광(103)이 상기 광 흡수층(104)에 모두 흡수되지 않고, 일부 광(103)은 상기 중간층(106), 상기 다중 변색층(108) 및 상기 제 2 투명전극(109)을 관통하여 투명한 태양전지를 구현할 수 있다. 상기 전류에 의해 발생된 열은 상기 다중 변색층(108)의 온도를 상승시키고, 전이온도 이상으로 상승한 상기 다중 변색층(108)은 적외선을 차단시킨다. 따라서, 태양전지의 기능을 가지면서, 적외선 차단으로 실내의 온실효과로 인한 온도 상승을 억제할 수 있다. When the light 103 is incident on the
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 태양전지를 나타낸 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 3에 다른 실시예에서, 일 실시예와 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하며, 해당 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.3 is a cross-sectional view illustrating a transparent solar cell according to another embodiment of the present invention. For the sake of brevity, in the other embodiments shown in FIG. 3, the same reference numerals are used for components substantially identical to those of the embodiment, and a description of the components will be omitted.
도 3을 참조하면, 투명 태양전지(20)는 기판(100), 상기 기판(100)의 일면 상에 차례로 적층된 제 1 투명전극(102), 광 흡수층(104), 및 제 2 투명전극(109)을 포함한다. 상기 제 1 투명전극(102) 및 상기 제 2 투명전극(109) 사이에 와이어(105)가 연결되어, 전압이 인가될 수 있다. 상세하게, 상기 제 1 투명전극(102)은 일측면(102a) 및 타측면(102b)을 포함할 수 있고, 상기 제 2 투명전극(109)은 일측면(109a) 및 타측면(109b)을 포함할 수 있다. 상기 와이어(105)는 상기 제 1 투명전극(102)의 상기 타측면(102b)과 상기 제 2 투명전극(109)의 상기 타측면(109b)과 접촉할 수 있다. 상기 광 흡수층(104) 및 상기 제 2 투명전극(109) 사이에 제 3 투명전극(202), 제 1 절연층(204), 저항층(206), 제 2 절연층(208) 및 다중 변색층(108)이 배치된다. 3, the transparent
상세하게, 상기 광 흡수층(104)의 제 1 영역 에 상기 제 3 투명전극(202)이 배치되고, 상기 광 흡수층(104)의 제 2 영역 에 상기 제 1 절연층(204)이 배치된다. 상기 와이더(105)는 상기 제 2 영역에 인접하게 배치될 수 있다. 보다 상세하게, 상기 광 흡수층(104)은 일측면(104a) 및 타측면(104b)을 포함할 수 있다. 상기 제 3 투명전극(202)은 일측면(202a) 및 타측면(202b)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 절연층(204)은 일측면(204a) 및 타측면(204b)을 포함할 수 있다. 상기 광 흡수층(104)의 상기 일측면(104a)은 상기 제 1 투명전극(102)의 상기 일측면(102a) 및 상기 제 3 투명전극(202)의 상기 일측면(202a)과 접촉할 수 있다. 상기 광 흡수층(104)의 상기 타측면(104b)은 상기 제 1 투명전극(102)의 상기 타측면(102b) 및 상기 제 1 절연층(204)의 상기 타측면(204b)과 접촉할 수 있다. 상기 제 3 투명전극(202)의 상기 타측면(202b)은 상기 제 1 절연층(204)의 상기 일측면(204a)과 접촉할 수 있고, 상기 제 1 투명전극(102)의 상기 타측면(102b) 및 상기 제 2 투명전극(109)의 상기 타측면(109b)과 이격될 수 있다. 상기 저항층(206)이 상기 제 3 투명전극(202) 및 상기 제 1 절연층(204)을 덮도록 배치될 수 있다.Specifically, the third
상기 광 흡수층(104)에서 발생된 전류는 상기 제 3 투명전극(202)을 통해 상기 저항층(206)으로 이동한다. 상기 제 1 절연층(204)은 저항을 높이는 기능을 가질 수 있다. 상세하게, 상기 제 1 절연층(204)은 상기 광 흡수층(104)과 상기 저항층(206) 사이에 일부 영역에 배치되고, 상기 일부 영역은 상기 와이어(105)와 보다 인접할 수 있다. 따라서, 상기 전류의 이동거리를 증가하여 저항을 높일 수 있다. The current generated in the
상기 제 3 투명전극(202)은 투명한 전도성 물질일 수 있다. 상기 제 3 투명전극(202)은 예를 들어, ITO, ZnO:Al, ZnO:Ga, SnO2:F, FTO(F-doped SnO2), ZnO, ATO(antimony Tin Oxide), WOx, MoOx, 및 ZnO/Ag/ZnO 중 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다. 상기 제 1 절연층(204)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다. The third
상기 저항층(206)은 고저항 물질을 포함할 수 있다. 상기 저항층(206)은 투명할 수 있다. 상기 저항층(206)은 주울 열(Joule's Heat; I2R)을 발생시킬 수 있다. 상기 광 흡수층(104)에서 발생되는 열은 한정된다. 상기 저항층(206)은 상기 광 흡수층(104)에서 발생되는 열보다 더 많은 열을 발생시킴으로써 상기 저항층(206)과 인접하게 배치된 다중 변색층(108)에 더 많은 열을 가하여 상기 다중 변색층(108)을 전이온도에 빨리 도달하도록 할 수 있다. 상기 저항층(206)은 예를 들어, ITO, ZnO, ZnO:Ga, ZnO;Al, SnO2, TiO2, Al2O3, ZrO2, SiO2, 및 탄소나노튜브(Carbon nanotube;CNT) 중 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다. The
상기 저항층(206)의 일면의 제 1 영역 상에 제 2 절연층(208)이 배치되고, 상기 저항층(206)의 상기 일면의 제 2 영역 상에 상기 다중 변색층(108)이 배치될 수 있다. 상기 제 2 절연층(208) 및 상기 다중 변색층(108)은 상기 저항층(206)의 상기 일면을 덮고, 상기 제 2 투명전극(109)과 접촉될 수 있다. 상기 제 2 절연층(208)은 상기 저항층(206)에서 상기 다중 변색층(108)으로 이동하는 전류의 이동거리를 증가하여 상기 전류의 저항을 높일 수 있다. 상기 제 2 절연층(208)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다. A second insulating
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양의 고도에 따른 투명 태양전지의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양의 고도에 따른 투명 태양전지의 다중 변색층에서의 적외선 투과도를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing current-voltage characteristics of a transparent solar cell according to the altitude of the sun according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a graph showing infrared transmittance in a multi-colored discoloration layer of a transparent solar cell according to an elevation of the sun according to an embodiment of the present invention.
도 4 및 도 5를 동시에 참조하면, 태양의 고도가 (a)에서 (c)로 높아질수록 투명 태양전지에 입사되는 광량이 증가한다. 상기 광량이 많아질수록 상기 투명 태양전지에 발생되는 전류는 증가한다. 상기 전류에 의해 상기 투명 태양전지의 광 흡수층에 열이 발생되고, 상기 열에 의해 다중 변색층의 온도가 증가한다. 이에 따라, 상기 광 흡수층에서의 전류가 생성되는 소요 시간이 태양고도가 (c)일 때가 태양고도가 (a) 및/또는 (b)일 때 보다 빨라, 상기 태양고도가 (c) 에서, 상기 투명 태양전지가 적외선을 빨리 차단시킬 수 있다. 4 and 5, as the altitude of the sun increases from (a) to (c), the amount of light incident on the transparent solar cell increases. As the amount of light increases, the current generated in the transparent solar cell increases. Heat is generated in the light absorbing layer of the transparent solar cell by the current, and the temperature of the multiple coloring layer is increased by the heat. Accordingly, when the solar altitude is (c), the time required for generating the current in the light absorbing layer is faster than when the solar altitude is (a) and / or (b) Transparent solar cells can block infrared rays quickly.
태양의 남중고도는 여름이 겨울보다 높다. 본 발명의 투명 태양전지는 여름에는 태양의 고도가 높기 때문에 적외선을 차단시켜 실내의 온도를 낮춰주고, 겨울에는 태양의 고도가 낮기 때문에 적외선을 투과시키거나 적은 양의 적외선만 차단시키므로 실내온도를 따뜻하게 유지시킬 수 있다.The summit height of the sun is higher than the summer in winter. The transparent solar cell of the present invention lowers the indoor temperature by blocking the infrared rays due to the high altitude of the sun in the summer and lowers the altitude of the sun in winter so that only the infrared ray is transmitted or only a small amount of infrared rays are blocked, .
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 썬루프에 적용된 투명 태양전지의 적외선 차단 모습을 나타낸 그림이다.FIG. 6 is a view illustrating an infrared shielding of a transparent solar cell applied to a sunroof of an automobile according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 자동차의 썬루트에 투명 태양전지를 적용시켜 광에 의해 상기 자동차의 실내온도가 올라가는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 여름에 상기 자동차의 실내온도를 낮추기 위해 에어컨의 사용을 줄임으로써, 연료사용을 줄일 수 있다.Referring to FIG. 6, a transparent solar cell may be applied to a sunroof of an automobile to prevent an indoor temperature of the automobile from rising due to light. Thus, by reducing the use of an air conditioner to lower the room temperature of the automobile in the summer, fuel use can be reduced.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative and not restrictive in every respect.
10: 투명 태양전지
100: 기판
102: 제 1 투명전극
103: 광
104: 광 흡수층
106: 중간층
108: 다중 변색층
109: 제 2 투명전극10: Transparent solar cell
100: substrate
102: first transparent electrode
103: Light
104: light absorbing layer
106: middle layer
108: multiple discoloration layer
109: second transparent electrode
Claims (17)
상기 기판 상에 배치된 제 1 투명전극;
상기 제 1 투명전극 상에 배치된 광 흡수층;
상기 광 흡수층 상에 배치된 다중 변색층; 및
상기 다중 변색층 상에 배치된 제 2 투명전극을 포함하되,
입사된 광의 적어도 일부는 상기 광흡수층에서 전류로 변환되어 상기 다중 변색층에 열을 제공하는 투명 태양전지.Board;
A first transparent electrode disposed on the substrate;
A light absorbing layer disposed on the first transparent electrode;
A multi-color shift layer disposed on the light absorption layer; And
And a second transparent electrode disposed on the multi-color shift layer,
Wherein at least a part of the incident light is converted into a current in the light absorbing layer to provide heat to the multiple discoloration layer.
상기 광흡수층과 상기 다중 변색층 사이에 중간층을 더 포함하는 투명 태양전지.The method according to claim 1,
And a middle layer between the light absorption layer and the multi-color change layer.
상기 중간층은 색을 띄는 광학 박막인 투명 태양전지.3. The method of claim 2,
Wherein the intermediate layer is a colored optical thin film.
상기 광흡수층과 상기 다중 변색층 사이에 저항층을 더 포함하는 투명 태양전지.The method according to claim 1,
And a resistive layer between the light absorption layer and the multi-color changeable layer.
상기 저항층은 고 저항 물질을 포함하는 투명 태양전지.5. The method of claim 4,
Wherein the resistive layer comprises a high-resistance material.
상기 저항층은 ITO, ZnO, ZnO:Ga, ZnO;Al, SnO2, TiO2, Al2O3, ZrO2, SiO2 및 탄소나노튜브(Carbon nanotube;CNT)중 어느 하나의 물질을 포함하는 투명 태양전지.6. The method of claim 5,
Wherein the resistive layer comprises any one of ITO, ZnO, ZnO: Ga, ZnO, Al, SnO2, TiO2, Al2O3, ZrO2, SiO2 and carbon nanotubes (CNTs).
상기 저항층은 주울 열(Joule's Heat)을 발생시키며, 상기 주울 열이 상기 다중 변색층의 온도를 높이는 투명 태양저지.5. The method of claim 4,
Wherein the resistive layer generates Joule's heat and the joule heat raises the temperature of the multi-colored layer.
상기 광 흡수층과 상기 저항층 사이의 제 1 영역에 배치된 제 3 투명전극;
상기 제 1 영역을 제외한 상기 광 흡수층과 상기 저항층 사이의 제 2 영역에 배치된 제 1 절연층; 및
상기 저항층과 상기 제 2 투명전극 사이에 제 2 절연층을 더 포함하는 투명 태양전지.5. The method of claim 4,
A third transparent electrode disposed in a first region between the light absorption layer and the resistive layer;
A first insulating layer disposed in a second region between the light absorption layer and the resistive layer excluding the first region; And
And a second insulating layer between the resistance layer and the second transparent electrode.
상기 제 2 영역의 인접하며, 상기 제 1 투명전극과 상기 제 2 투명전극을 연결하는 와이어를 더 포함하는 투명 태양전지.9. The method of claim 8,
And a wire connecting the first transparent electrode and the second transparent electrode, the second transparent electrode being adjacent to the second region.
상기 제 1 투명전극은 일측면과 타측면을 포함하고, 상기 제 2 투명전극은 상기 제 1 투명전극의 상기 일측면과 접촉하는 일측면 및 상기 제 1 투명전극의 상기 타측면과 접촉하는 타측면을 포함하고, 상기 제 1 투명전극의 상기 타측면과 상기 제 2 투명전극의 상기 타측면을 접촉하는 와이어를 더 포함하되,
상기 제 1 투명전극의 상기 일측면은 상기 제 3 투명전극의 일측면과 접촉하고, 상기 제 1 투명전극의 상기 타측면은 상기 제 3 투명전극의 상기 일측면과 대향하는 타측면과 이격되는 투명 태양전지. 9. The method of claim 8,
Wherein the first transparent electrode includes one side surface and the other side surface, the second transparent electrode has one side contacting the one side surface of the first transparent electrode and the other side surface contacting the other side surface of the first transparent electrode, And a wire contacting the other side of the first transparent electrode and the other side of the second transparent electrode,
Wherein the one side of the first transparent electrode is in contact with one side of the third transparent electrode and the other side of the first transparent electrode is separated from the other side of the third transparent electrode, Solar cells.
상기 제 1 절연층은 상기 광 흡수층에서 상기 저항층으로 이동하는 상기 광 흡수층에서 발생된 전류의 이동거리를 증가하여 상기 전류의 저항를 증가시키는 투명 태양전지.9. The method of claim 8,
Wherein the first insulating layer increases a moving distance of a current generated in the light absorbing layer moving from the light absorbing layer to the resistance layer to increase a resistance of the current.
상기 제 2 절연층은 상기 저항층에서 상기 다중 변색층으로 이동하는 상기 광 흡수층에서 발생된 전류의 이동거리를 9. The method of claim 8,
Wherein the second insulating layer is formed to have a distance of movement of a current generated in the light absorbing layer moving from the resistance layer to the multi-
상기 제 1 절연층 및 상기 제 2 절연층은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함하는 투명 태양전지.9. The method of claim 8,
Wherein the first insulating layer and the second insulating layer comprise silicon oxide or silicon nitride.
상기 다중 변색층은 온도에 따라 상전이되는 물질을 포함하는 투명 태양전지.The method according to claim 1,
Wherein the multi-color change layer includes a material that changes phase depending on temperature.
상기 다중 변색층은 산화 바나듐(VOx)(1<x<3)을 포함하는 투명 태양전지.15. The method of claim 14,
Wherein the multi-color change layer comprises vanadium oxide (VO x ) (1 < x < 3).
상기 다중 변색층은 원소도핑, 광 및 전압 중 어느 하나의 인자로 인해 전이온도가 변하는 투명 태양전지.The method according to claim 1,
Wherein the multi-color-changing layer changes its transition temperature due to any one of factors of element doping, light, and voltage.
상기 원소는 텅스텐, 크롬 또는 란탄족 원소를 포함하는 투명 태양전지.
17. The method of claim 16,
Wherein said element comprises a tungsten, chromium or lanthanide element.
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2015
- 2015-02-05 KR KR1020150018042A patent/KR20150116384A/en not_active Application Discontinuation
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