KR20170073902A - 미세 결정 실리콘 산화물을 이용한 이종접합 태양전지 - Google Patents

미세 결정 실리콘 산화물을 이용한 이종접합 태양전지 Download PDF

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Abstract

미세 결정 실리콘 산화물을 이용한 이종접합 태양전지가 개시된다. 미세 결정 실리콘 산화물을 이용한 이종접합 태양전지는 하부 전극; 하부 전극 상에 배치되고 미세 결정 실리콘 산화물로 이루어진 하부 도핑층; 상기 하부 도핑층 상에 배치된 광전변환부; 상기 광전변환부 상에 배치된 상부 도핑층; 상기 상부 도핑층 상에 배치된 투명 전도막을 포함한다.

Description

미세 결정 실리콘 산화물을 이용한 이종접합 태양전지{HETEROJUNCTION SOLAR CELL USING MICROCRYSTALLINE SILICON OXIDE}
본 발명은 이종접합 태양전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존 이종접합 태양전지의 상부 도핑층 및 하부 도핑층에 각각 미세 결정 실리콘 산화물을 적용한 이종접합 태양전지에 관한 것이다.
태양전지는 광전기력 효과를 이용하여 태양이 방출하는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치이다. 태양전지는 기본적으로 p(positive)형 반도체와 n (negative)형 반도체를 접합시킨 p-n 접합 구조를 하고 있으며, 이러한 구조의 태양전지에 태양광이 입사되면, 입사된 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 상기 반도체내에서 정공(hole) 및　전자(electron)가 발생하고, 이때 pn 접합에서 발생한 전기장에 의해서 정공(+)은 p형 반도체 쪽으로 이동하고 전자(-)는 n형 반도체 쪽으로 이동하게 되어 전위가 발생하게 되므로 전력을 생산할 수 있다.
태양전지는 p-n 접합에 사용되는 p 영역과 n 영역의 성질에 따라 동종접합 (homojunction) 태양전지와 이종접합(heterojunction) 태양전지로 나눌 수 있는데, 이 중 이종 접합 태양전지는 서로 다른 결정구조 또는 서로 다른 물질로 결합되는 구조를 갖는다. 일 예로 실리콘 이종접합 태양전지는 결정질 실리콘 기판과 비정질 실리콘층이 결합된 구조를 말한다.
종래의 실리콘 이종접합 태양전지는 결정질 실리콘 기판의 상부면에 형성된 비정질 실리콘층, 상기 비정질 실리콘 층 상에 형성된 p형 비정질 실리콘으로 이루어진 상부 도핑층, 상기 상부 도핑층 상에 형성된 투명 전도막, 투명 전도막 상에 형성된 상부전극, 결정질 실리콘 기판의 후면에 형성된 후면전계(Back Surface Field) 및 하부전극으로 구성되어 있으며, 전면의 비정질 실리콘층은 에미터(emitter)로 작용한다.
실리콘 이종접합 태양전지에서 투명 전도막은 반사방지층 및 전류분산층의 역할을 하며, 현재 투명전도 산화막으로 주석이 도핑된 산화인듐(Sn doped In2O3, ITO)막이 가장 널리 이용되고 있다.
그러나, 이종접합 태양전지의 분광특성은 고효율 태양전지 구조인 PERL (PERT, PERC 구조 포함) 태양전지 구조에 비하여 단파장 영역과 장파장 영역에서의 분광특성이 떨어지는 문제점을 가지고 있다. 기존의 상부 도핑층의 경우는 투명 전도막과 옴(Ohmic) 접촉 특성을 갖게 하려면 도핑 농도를 증가시켜 일정 수준 이상의 전도도를 확보해야 한다. 하지만 도핑 농도를 증가시키면 전도도의 향상은 이루어지나 그와 동시에 도핑 농도 증가로 인한 박막의 결함 증가로 인해 광의 흡수 또한 증가하게 된다. 이는 태양전지 단파장 분광특성 저하로 이어지고, 태양전지 광 변환 효율 저하로 나타난다.
기존의 하부 도핑층의 경우 이종접합 태양전지 전체에 전기장(Electric field)을 걸어주는 역할을 수행할 수 있을 뿐 다른 기능이 없다는 한계점도 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 미세 결정 실리콘 산화물로 각각 이루어진 상부 도핑층 및 하부 도핑층을 적용한 이종접합 태양전지를 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 미세 결정 실리콘 산화물을 이용한 이종접합 태양전지는 하부 전극; 하부 전극 상에 배치되고 미세 결정 실리콘 산화물로 이루어진 하부 도핑층; 상기 하부 도핑층 상에 배치된 광전변환부; 상기 광전변환부 상에 배치된 상부 도핑층; 및 상기 상부 도핑층 상에 배치된 투명 전도막을 포함할 수 있다.
하나의 실시예로 상기 상부 도핑층은, 상기 광전변환부 상에 배치되고, 미세 결정 실리콘 산화물로 이루어진다.
하나의 실시예로 상기 광전변환부는, 진성 비정질 실리콘으로 이루어진 하부 패시베이션층; 상기 하부 패시베이션층 상에 배치되고, n형 또는 p형 결정질 실리콘으로 이루어진 기판; 및 상기 기판 상에 배치되고, 진성 비정질 실리콘으로 이루어진 상부 패시베이션층을 포함할 수 있다.
하나의 실시예로 상기 하부 전극, 상기 하부 도핑층, 상기 광전변환부, 상기 상부 도핑층 및 상기 투명 전도막의 표면에는 각각 복수 개의 요철이 형성되어 있을 수 있다. 표면에 복수 개의 요철을 형성하는 경우 광 반사도가 감소되어 광의 흡수율이 증가되므로, 태양 전지의 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 미세 결정 실리콘 산화물을 이용한 이종접합 태양전지는 상기 투명 전도막 상에 배치된 상부 전극을 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명은 이종접합 태양전지의 단파장과 장파장 분광특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 이종접합 태양전지의 총 전류 밀도(단락전류밀도, Jsc)를 향상시킬 수 있고, 상부 도핑층과 투명 전도막의 접촉 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 후면 도핑층이 반사막 효과를 발휘할 수 있어 이종 접합 태양전지의 효율을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세 결정 실리콘 산화물을 이용한 이종접합 태양전지를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 상부 도핑층의 증착 파워 밀도에 따른 상부 도핑층의 밴드갭과 상부 도핑층을 이루는 미세 결정 산화 실리콘의 Si-O 원자백분율을 측정한 그래프이다.
도 3은 상부 도핑층의 증착 파워 밀도에 따른 상부 도핑층의 전도도와 Si-O의 활성화 에너지를 나타낸 그래프이다.
도 4는 이산화탄소(CO2) 가스 유량에 따른 하부 도핑층의 장파장 흡수도 변화를 측정한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 미세 결정 실리콘 산화물을 이용한 이종접합 태양전지에서 외부로 반사되는 광량을 제외한 내부양자효율(Internal Quantum Efficiency, IQE)을 측정한 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세 결정 실리콘 산화물을 이용한 이종접합 태양전지를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 미세 결정 실리콘 산화물을 이용한 이종접합 태양전지(1000)는 하부 전극(100), 하부 도핑층(200), 광전변환부(300), 상부 도핑층(400), 투명 전도막(500) 및 상부 전극(600)을 포함할 수 있다.
하부 전극(100)은 광전변환부(300)에서 발생한 전력의 회수 효율을 높이기 위하여 전기 전도성이 우수한 금속 재질로 이루어질 수 있다. 하부 전극(100)의 표면에는 복수 개의 요철이 형성될 수 있다.
하부 도핑층(200)은 하부 전극 상에 배치되고 광전변환부(300)를 통하여 생성된 전자 또는 정공이 하부 전극(100)으로 이동하는 통로를 제공할 수 있고, 광전변환부(300)를 투과한 태양광을 광전변환부(300)로 반사시켜 줄 수 있다.
하부 도핑층(200)의 표면에는 복수 개의 요철이 형성될 수 있다. 일 예로 하부 도핑층(200)의 표면에 형성된 복수 개의 요철은 하부 전극(100)의 표면에 형성된 복수 개의 요철의 위치에 대응하도록 형성될 수 있다. 일 예로 하부 도핑층(200)은 n형일 수 있다.
하부 도핑층(200)으로는 미세 결정 실리콘 산화물(microcrystalline silicon oxide, μc-SiOx)이 사용되는 것이 바람직하다. 미세 결정 실리콘 산화물은 하부 도핑층(200)이 전자가 이동하는 통로를 제공하는 경우에는 n형 미세 결정 실리콘 산화물이 사용될 수 있고, 정공이 이동하는 통로를 제공하는 경우에는 p형 미세 결정 실리콘 산화물이 사용될 수 있다.
광전변환부(300)를 투과하는 태양광은 약 700㎚ 이상의 장파장 성분이 대부분이며, 미세 결정 실리콘 산화물은 약 700㎚ 이상의 장파장 성분의 광 흡수계수가 낮기 때문에 대부분의 장파장 성분의 태양광을 반사시킬 수 있고, 하부 도핑층(200)으로 미세 결정 실리콘 산화물을 사용하는 경우에는 장파장 성분의 태양광을 다시 광전변환부(300)로 반사시켜줄 수 있어 태양전지의 발전 효율을 증가시킬 수 있다.
광전변환부(300)는 태양광을 흡수하여 전자와 정공과 같은 캐리어를 생성할 수 있다. 광전변환부(300)는 진성 비정질 실리콘으로 이루어진 하부 패시베이션층(310), 하부 패시베이션층(310) 상에 배치되고, n형 또는 p형 결정질 실리콘으로 이루어진 기판(320) 및 기판(320) 상에 배치되고, 진성 비정질 실리콘으로 이루어진 상부 패시베이션층(330)을 포함할 수 있다. 광전변환부(300)의 표면 중 하부면에는 복수 개의 요철이 형성될 수 있고, 광전변환부(300)의 하부면에 형성된 복수 개의 요철은 하부 도핑층(200)의 표면에 형성되어 있는 복수 개의 요철의 위치에 대응하도록 형성될 수 있다. 광전변환부(300)의 표면 중 상부면에는 복수 개의 요철이 형성될 수 있고, 광전변환부(300)의 표면에 형성되어 있는 복수 개의 요철의 위치에 대응하도록 형성될 수 있다.
상부 도핑층(400)은 광전변환부 상에 배치되고, 광전변환부(300)를 통하여 생성된 전자 또는 정공이 상부 전극(500)으로 이동하는 통로를 제공할 수 있다. 상부 도핑층(400)으로는 밴드갭이 크면서도 전도도가 높은 미세 결정 실리콘 산화물(microcrystalline silicon oxide, μc-SiOx)이 사용되는 것이 바람직하다. 미세 결정 실리콘 산화물은 하부 도핑층(200)이 전자가 이동하는 통로를 제공하는 경우에는 n형 미세 결정 실리콘 산화물이 사용될 수 있고, 정공이 이동하는 통로를 제공하는 경우에는 p형 미세 결정 실리콘 산화물이 사용될 수 있다.
상부 도핑층(400)으로 미세 결정 실리콘 산화물이 사용되는 경우에는 종래의 이종접합 태양전지에 비하여 단파장 분광 특성을 향상시킬 수 있고, 상부 도핑층(400) 상에 배치되는 투명 전도막(Transparent Conductive Oxide, TCO)과의 접착 특성을 향상시킬 수 있다. 일 예로 상부 도핑층(400)은 p형일 수 있다. 상부 도핑층(200)의 표면에는 복수 개의 요철이 형성될 수 있다. 상부 도핑층(200)의 표면 중 하부면에는 복수 개의 요철이 형성될 수 있고, 광전변환부(300)의 하부면에 형성된 복수 개의 요철은 광전변환부(300)의 상부면에 형성되어 있는 복수 개의 요철의 위치에 대응하도록 형성될 수 있다. 상부 도핑층(200)의 표면 중 상부면에는 복수 개의 요철이 형성될 수 있고, 투명 전도막(500)의 표면에 형성되어 있는 복수 개의 요철의 위치에 대응하도록 형성될 수 있다.
투명전도막(TCO, 500)은 상부 도핑층(400) 상에 배치되고, 예를 들면, ITO, ZnO, SnO2 등이 투명전도막(500)으로 사용될 수 있다. 투명전도막(500)은 전극의 기능과 반사 방지막의 기능을 수행할 수 있다.
상부 전극(600)은 투명 전도막(500) 상에 배치될 수 있다. 투명전도막(500)이 상부 전극 역할을 수행할 수 있지만, 외부 전기장치와 전기적 연결의 용이성과 전류의 효율적인 이용을 위하여 별도의 상부 전극(600)이 투명 전도막(500) 상에 배치되는 것이 바람직하다.
도 2는 상부 도핑층의 증착 파워 밀도에 따른 상부 도핑층의 밴드갭과 상부 도핑층을 이루는 미세 결정 산화 실리콘의 Si-O 원자백분율을 측정한 그래프이다. 위의 결과는 플라즈마 파워 밀도를 가변하여 실리콘(Si)과 옥사이드(O)의 결합률에 영향을 주어 상부 도핑층의 밴드갭의 변화 추이를 보여준다.
이종접합 태양전지 상부 도핑층은 광 흡수층이 아니기 때문에 광의 낮은 흡수율이 요구되며 전도 특성을 위한 높은 전도도가 요구된다. 일반적으로 비정질 실리콘(a-Si:H)의 밴드갭은 약 1.8 eV 이고, 미세 결정 실리콘(μc-Si)의 밴드갭은 약 1.4 내지 1.6 eV 이다. 상부 도핑층의 밴드갭이 높아질수록 흡수하는 광의 파장 영역은 감소하고, 흡수율도 떨어진다. 미세 결정 실리콘 산화물으로 이루어진 상부 도핑층의 밴드갭(■)은 약 2.1 내지 2.2 eV이므로 기존의 상부 도핑층에 비하여 훨씬 높은 밴드갭을 갖으므로 상부 도핑층에서 광을 흡수하는 흡수율이 떨어져 광전변환부에 보다 많은 광이 조사될 수 있다. 즉, 광전변환부의 광 흡수율을 높일 수 있다.
도 3은 상부 도핑층의 증착 파워 밀도에 따른 상부 도핑층의 전도도와 Si-O의 활성화 에너지를 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, 증착 파워 밀도를 가변하는 경우 미세 결정 실리콘 산화물로 이루어진 상부 도핑층의 전도 특성을 확인할 수 있다. 일반적으로 기존 이종접합 태양전지에서 상부 도핑층으로 이용되는 p형 비정질 실리콘(a-Si:H)의 암 전도도(Dark Conductivity)는 약 10-4 S/cm이다. 활성화 에너지는 도핑 농도가 높아질수록 낮아지며, 활성화 에너지가 낮을수록 암 전도도는 높아지는 특성을 갖는다. 미세 결정 실리콘 산화물로 이루어진 상부 도핑층(■)의 암 전도도는 파워 밀도가 약 20 내지 30mW/㎠ 일 때 암 전도도(Dark Conductivity)가 약 10-4 S/cm에 근접한 값을 가지는 것을 확인할 수 있다. 이를 통하여 상부 도핑층의 밴드갭의 크기가 가장 크면서도 기존의 비정질 실리콘으로 이루어진 상부 도핑층을 가지는 이종접합 태양전지와 동일한 전도도를 확보할 수 있음을 확인할 수 있다. 즉, 미세 결정 실리콘 산화물로 이루어진 상부 도핑층이 기존의 상부 도핑층을 완전히 대체하면서도 광전변화부의 광 흡수율이 더욱 향상될 수 있음을 확인할 수 있다.
도 4는 이산화탄소(CO2) 가스 유량에 따른 하부 도핑층의 장파장 흡수도 변화를 측정한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 이산화탄소(CO2) 가스 유량을 조절하여 하부 도핑층의 광 흡수율(Absorbance)을 낮출 수 있음을 확인할 수 있고, 광 흡수율은 이산화탄소(CO2) 가스 유량이 증가할수록 낮아지게 된다. '광 흡수율(A)=1-투과율(T)-반사율(R)'의 계산식에 따라 계산되며, 하부 도핑층의 광 흡수율을 낮추면 투과율 및 반사율은 올라가게 된다. 이종접합 태양전지의 구조에서 하부 도핑층 밑에는 하부 전극이 존재하고, 흡수율을 낮추는 효과는 전극에 의해 반사되는 광의 양을 높이는 효과를 가져 온다. 따라서 흡수율이 낮은 미세 결정 실리콘 산화물로 이루어진 하부 도핑층은 우수한 후면 반사막(Back Reflection Layer, BRL) 역할을 수행하게 되고 이는 태양전지의 장파장 분광특성을 향상시키는 결과를 가져올 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 미세 결정 실리콘 산화물을 이용한 이종접합 태양전지에서 외부로 반사되는 광량을 제외한 내부양자효율(Internal Quantum Efficiency, IQE)을 측정한 그래프이다.
도 5를 참조하면, 상부 도핑층 및 하부 도핑층이 미세 결정 실리콘 산화물로 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 이종접합 태양전지(New)의 내부양자효율(IQE)을 보면 기존의 이종접합 태양전지(Ref)에 비하여 ① 단파장 영역(약 300 nm 내지 500 nm)과 ② 장파장 영역(약 850 nm 내지 1100 nm)에서 내부양자효율이 향상되었음을 확인할 수 있다. 향상된 양자효율을 전류로 환산하면 본 발명의 실시예에 따른 미세 결정 실리콘 산화물을 이용한 이종접합 태양전지는 기존의 이종접합 태양전지에 비하여 총 전류 밀도 값이 1 mA/㎠ 정도 증가되는 결과를 나타낸다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
1000: 미세 결정 실리콘 산화물을 이용한 이종접합 태양전지
100: 하부 전극 200: 하부 도핑층
300: 광전변환부 400: 상부 도핑층
500: 투명 전도막 600: 상부 전극

Claims (5)

  1. 하부 전극;
    하부 전극 상에 배치되고 미세 결정 실리콘 산화물로 이루어진 하부 도핑층;
    상기 하부 도핑층 상에 배치된 광전변환부;
    상기 광전변환부 상에 배치된 상부 도핑층; 및
    상기 상부 도핑층 상에 배치된 투명 전도막을 포함하는, 미세 결정 실리콘 산화물을 이용한 이종접합 태양전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 도핑층은,
    상기 광전변환부 상에 배치되고, 미세 결정 실리콘 산화물로 이루어진, 미세 결정 실리콘 산화물을 이용한 이종접합 태양전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광전변환부는,
    진성 비정질 실리콘으로 이루어진 하부 패시베이션층;
    상기 하부 패시베이션층 상에 배치되고, n형 또는 p형 결정질 실리콘으로 이루어진 기판; 및
    상기 기판 상에 배치되고, 진성 비정질 실리콘으로 이루어진 상부 패시베이션층을 포함하는, 미세 결정 실리콘 산화물을 이용한 이종접합 태양전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하부 전극, 상기 하부 도핑층, 상기 광전변환부, 상기 상부 도핑층 및 상기 투명 전도막의 표면에는 각각 복수 개의 요철이 형성되어 있는, 미세 결정 실리콘 산화물을 이용한 이종접합 태양전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 투명 전도막 상에 배치된 상부 전극을 더 포함하는, 미세 결정 실리콘 산화물을 이용한 이종접합 태양전지.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019017522A1 (ko) * 2017-07-21 2019-01-24 엘지전자 주식회사 페로브스카이트 태양전지 및 이를 포함하는 탬덤 태양전지
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