KR20180034732A - Semi-transparent solar cell and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20180034732A
KR20180034732A KR1020160123028A KR20160123028A KR20180034732A KR 20180034732 A KR20180034732 A KR 20180034732A KR 1020160123028 A KR1020160123028 A KR 1020160123028A KR 20160123028 A KR20160123028 A KR 20160123028A KR 20180034732 A KR20180034732 A KR 20180034732A
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transparent
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이상주
성시준
김대환
강진규
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재단법인대구경북과학기술원
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Abstract

The present invention relates to a semi-transparent solar cell and a manufacturing method thereof. According to the present invention, the semi-transparent solar cell includes: a transparent substrate; first transparent electrodes formed on the transparent substrate; a light absorbing layer which is formed on the upper part of the first transparent electrodes and includes upward or downward protrusions; and second transparent electrodes formed on the light absorbing layer. The semi-transparent solar cell manufacturing method includes: a first step of patterning the transparent substrate; a second step of forming first transparent electrodes on the protrusions and non-protrusion parts of the transparent substrate formed by patterning in the same shape; a third step of filling the non-protrusion parts on the first transparent electrodes while forming the light absorbing layer in a flat shape; and a fourth step of forming the second transparent electrodes on the upper part of the light absorbing layer. Another semi-transparent solar cell manufacturing method includes: a first step of forming the first transparent electrodes and light absorbing layer on the transparent substrate sequentially; a second step of patterning the light absorbing layer; and a third step of filling the non-protrusion parts on the light absorbing layer formed by patterning to form second transparent electrodes. The semi-transparent solar cell including the protrusions and non-protrusion parts on the light absorbing layer can adjust the width ratio of the protrusions and non-protrusion parts to optimize the light transmission rate and photoelectric conversion efficiency used as the core performance index of the semi-transparent solar cell, thereby enabling optimization of the semi-transparent solar cell device with simple configuration.

Description

반투명 태양전지 및 이의 제조방법{Semi-transparent solar cell and manufacturing method thereof}Semi-transparent solar cell and manufacturing method thereof < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 반투명 태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a translucent solar cell and a method of manufacturing the same.

도심의 건물 환경이 초고층화 되면서 이러한 초고층 건물에서 사용하는 총 전력량은 건축물의 증가와 함께 급속히 증가하고 있는 추세이다. 이와 같은 신축 및 기존의 초고층 건축물의 에너지 절감은 경제적으로 매우 중요한 이슈가 되고 있다. 즉, 에너지의 효율화 방안에 대한 제안이 활발히 이루어지고 있으며, 건물에서 사용하는 대부분의 에너지가 냉방 및 난방에 사용되고 있는 점을 고려하여 에너지의 유실을 줄이는 단열창호가 오래 전부터 제안되고 개량되고 있는 실정이다.As the building environment of the city becomes super-tiered, the total amount of electricity used in these skyscrapers is increasing rapidly with the increase of buildings. The energy saving of these new and existing skyscraper buildings is becoming an economically important issue. In other words, proposals for efficient energy efficiency have been made actively, and considering that most of the energy used in buildings is used for cooling and heating, insulation windows that reduce loss of energy have been proposed and improved for a long time .

이와 같은 수동적인 에너지 활용과 대비하여, 최근에는 태양광 패널의 광전환 효율의 향상과 가격의 하락(약 US$2/모듈)에 발맞추어 태양전지 패널을 건축 창호에 사용하려는 움직임(건물일체형태양전지; Building Integrated Photo-Voltaics, 이하 BIPV)이 활발해 지고 있다. In contrast to this passive energy utilization, in recent years, in order to improve the conversion efficiency of photovoltaic panels and to reduce price (about US $ 2 / module), we have been trying to use solar panels for architectural windows ; Building Integrated Photo-Voltaics (BIPV).

반투명의 태양전지는 주로 건물의 창이나 지붕의 소재로 사용되며, 미관과 에너지의 획득을 동시에 만족할 수 있는 시스템의 핵심 소재로 많은 개발과 적용이 이루어지고 있다. 즉, 외부의 빛을 일정부분 투과하여 외부의 상황을 건물의 내부에서 확인할 수 있고(See-through), 투과되지 않은 빛의 일정부분은 태양 발전에 이용하는 것이다. 일반 태양전지와 달리 건축물에 사용되는 태양광 모듈은 고효율의 태양광 발전 이외에도 채광, 외부조망권 확보, 단열, 외관, 색조구현, 저비용 등 태양전지 본래의 목적 이외의 다양한 요구에 맞는 조건을 갖추어야 한다.Semi-transparent solar cells are mainly used as window or roof material for buildings, and many developments and applications are being made as core materials of systems that can simultaneously satisfy the beauty and energy acquisition. In other words, it is possible to see the outside situation inside the building through a certain part of the outside light (see-through), and a certain part of the untransmitted light is used for solar power generation. Unlike ordinary solar cells, photovoltaic modules used in buildings should meet various requirements other than the original purpose of solar cells such as mining, securing external view, insulation, appearance, color tone and low cost in addition to high efficiency solar power generation.

대한민국 공개특허 2012-0036976(특허문헌 0001)은 태양 전지용 투명 도전성 기판 및 태양 전지에 관한 것으로서, 상세하게는 곡선 인자 (FF) 및 개방 전압 (VOC) 을 향상시킬 수 있는 태양 전지용 투명 도전성 기판 및 그것을 사용한 태양전지의 제공. 기체 상에, 적어도 산화주석층을 갖는 태양 전지용 투명 도전성 기판으로서, 상기 산화주석층의 상기 기체측이 아닌 표면에 요철을 갖고, 상기 요철을 갖는 표면 상에, 티탄을 주성분으로 하는 산화물을 갖고, 상기 산화물이, 평균 직경이 1 내지 100㎚ 인 입상이고, 상기 산화물을, 밀도가 10 내지 100 개/㎛ 2 가 되는 비율로 갖는 태양 전지용 투명 도전성 기판에 관한 것이다. 특허문헌 0001에 의한 태양 전지는 상기한 요철을 포함하는 광흡수층을 포함하는 태양전지에 의해 광전변환 효율이 소폭 변화하였지만, 상기의 광전변환 효율의 상승은 약 1% 값의 상승에 그친다. 따라서 상기한 구조에 의해 태양 전지 소자의 성능을 최적화하는데에는 어려운 단점이 있다. Korean Patent Publication No. 2012-0036976 (Patent Document 0001) relates to a transparent conductive substrate for a solar cell and a solar cell, and more particularly to a transparent conductive substrate for a solar cell capable of improving a curve factor (FF) and an open- Provided solar cell used. 1. A transparent conductive substrate for a solar cell having at least a tin oxide layer on a substrate, the transparent conductive substrate having a concavo-convex surface on the surface of the tin oxide layer that is not on the substrate side, an oxide having titanium as a main component, Wherein the oxide is a granular material having an average diameter of 1 to 100 nm and the oxide has a density in a range of 10 to 100 pieces / 占 퐉 2 . In the solar cell according to Patent Document 0001, the photoelectric conversion efficiency slightly changed by the solar cell including the light absorbing layer including the irregularities described above, but the rise of the photoelectric conversion efficiency described above was accompanied by the rise of the value of about 1%. Therefore, there is a drawback that it is difficult to optimize the performance of the solar cell element by the above-described structure.

대한민국 공개특허 2015-0057710(특허문헌 0002) 투명 전극 기판 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 투명 전극 기판은 음각 패턴을 포함하는 지지층, 및 지지층 내에 충진된 투명 도전 패턴을 포함하되, 투명 도전 패턴은 일 방향으로 연장되고, 투명 도전 패턴은 폭이 넓은 부분 및 폭이 좁은 부분을 포함하며, 폭이 넓은 부분에서의 투명 도전 패턴의 두께는 폭이 좁은 부분에서의 투명 도전 패턴의 두께보다 크다. 특허문헌 0002에 의한 투명 전극은 일변(S1)과 타변(S2)의 굴곡 프로파일에 의해 투명 도전 패턴(200)의 폭 또한 연장 방향을 따라 변화할 수 있다. 즉, 투명 도전 패턴(200)의 폭은 연장 방향을 따라 점점 더 넓어지다가 특정 지점(광폭부, BWP)를 기준으로 반전되어 좁아지고, 연장 방향을 따라 점점 좁하지다가 특정 지점(협폭부, NWP)를 기준으로 반전되어 다시 넓어지는 것을 반복할 수 있다. 하지만 특허문헌 0002는 태양전지에 관한 발명이 아니고, 터치 패널에 적용하여 좌표를 매칭시키기 위한 기술이다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2015-0057710 (hereinafter, referred to as Korean Patent Publication No. 2015-0057710), which relates to a transparent electrode substrate and a method for manufacturing the same, and more particularly to a transparent electrode substrate comprising a support layer including a relief pattern and a transparent conductive pattern filled in the support layer, The pattern extends in one direction, and the transparent conductive pattern includes a wide portion and a narrow portion, and the thickness of the transparent conductive pattern in the wide portion is larger than the thickness of the transparent conductive pattern in the narrow portion . The transparent electrode according to Patent Document 0002 can vary along the width and extension direction of the transparent conductive pattern 200 due to the curved profile of the one side S1 and the other side S2. That is, the width of the transparent conductive pattern 200 becomes gradually wider along the extending direction, becomes narrower on the basis of a specific point (wide portion, BWP), becomes narrower along the extending direction, ) Can be reversed and expanded again. However, Patent Document 0002 is not a invention related to a solar cell, but is a technique for applying coordinates to a touch panel.

이에 본 발명의 발명자는 돌출부 및 비돌출부를 포함하는 광흡수층을 이용하여, 이를 포함하는 태양전지소자의 투과율과 광전변환효율을 최적화 시킬 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다. Accordingly, the inventor of the present invention has found that the use of a light absorbing layer including a protruding portion and a non-protruding portion can optimize the transmittance and photoelectric conversion efficiency of a solar cell device including the protruding portion and the non-protruding portion.

대한민국 공개특허 2012-0036976Korea Public Patent 2012-0036976 대한민국 공개특허 2015-0057710Korea Patent Publication 2015-0057710

본 발명의 목적은 투과도와 광전변환효율을 최적화할 수 있는 반투명 태양전지 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다. An object of the present invention is to provide a semi-transparent solar cell which can optimize the transmittance and photoelectric conversion efficiency and a method for manufacturing the same.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 In order to achieve the above object,

투명기판; 상기 투명기판 상부에 형성된 제1투명전극; 상기 제 1투명전극 상부에 형성되고 상방 또는 하방으로 돌출부를 포함하는 광흡수층; 및 상기 광흡수층 상부에 형성된 제2투명전극;을 포함하는 반투명 태양전지를 제공한다. A transparent substrate; A first transparent electrode formed on the transparent substrate; A light absorbing layer formed on the first transparent electrode and including a protrusion upward or downward; And a second transparent electrode formed on the light absorption layer.

또한, 본 발명은In addition,

투명기판을 패터닝하는 단계(단계 1); 상기 패터닝에 의해 형성된 명기판의 돌출부 및 비돌출부 상에 동일한 형상으로 제1투명전극을 형성하는 단계(단계 2); 상기 제1투명전극 상의 비돌출부를 채우면서 광흡수층을 평평하게 형성하는 단계(단계3); 및 상기 광흡수층 상부에 제2투명전극을 형성하는 단계(단계 4);를 포함하는 것을 특징으로 하는 반투명 태양전지의 제조방법을 제공한다. Patterning the transparent substrate (step 1); (Step 2) of forming a first transparent electrode in the same shape on protrusions and non-protrusions of the bright substrate formed by the patterning; Forming a light absorbing layer flat on the first transparent electrode while filling a non-protruding portion on the first transparent electrode (step 3); And forming a second transparent electrode on the light absorption layer (Step 4).

나아가, 본 발명은Further,

투명기판 상에 제1투명전극 및 광흡수층을 순차적으로 형성하는 단계(단계 1); 상기 광흡수층을 패터닝 하는 단계(단계 2); 및 상기 패터닝에 의해 형성된 광흡수층의 비돌출부를 채우면서 제2투명전극을 형성하는 단계(단계 3);를 포함하는 것을 특징으로 하는 반투명 태양전지의 제조방법을 제공한다. Sequentially forming a first transparent electrode and a light absorbing layer on a transparent substrate (step 1); Patterning the light absorbing layer (step 2); And forming a second transparent electrode by filling the non-protruding portion of the light absorption layer formed by the patterning (Step 3).

본 발명에 따르면, 투과율과 광전변환효율이 반투명 태양전지의 핵심 성능지표로 활용되는데, 광흡수층 중 돌출부 및 비돌출부를 포함하는 태양전지는 빛의 투과율과 광전변환효율을 돌출부 및 비돌출부의 비율을 조절함으로써 최적화가 가능해 단순한 구성으로 반투명 태양전지소자의 최적화가 가능한 효과가 있다. According to the present invention, the transmittance and the photoelectric conversion efficiency are utilized as a core performance index of a translucent solar cell. In a solar cell including a protruding portion and a non-protruding portion in the light absorbing layer, the light transmittance and the photoelectric conversion efficiency are determined by the ratio of the protruding portion and the non- It is possible to optimize the semi-transparent solar cell device with a simple configuration.

도 1은 하방 돌출부를 포함하는 광흡수층을 포함하는 반투명 태양전지소자의 일측면을 나타낸 모식도이고,
도 2는 상방 돌출부를 포함하는 광흡수층을 포함하는 반투명 태양전지소자의 일측면을 나타낸 모식도이다. 1 is a schematic view showing one side of a translucent solar cell element including a light absorbing layer including a downward projecting portion,
2 is a schematic view showing one side of a translucent solar cell element including a light absorption layer including an upward projecting portion.

본 발명은 The present invention

투명기판; A transparent substrate;

상기 투명기판 상부에 형성된 제1투명전극; A first transparent electrode formed on the transparent substrate;

상기 제 1투명전극 상부에 형성되고 상방 또는 하방으로 돌출부를 포함하는 광흡수층; 및A light absorbing layer formed on the first transparent electrode and including a protrusion upward or downward; And

상기 광흡수층 상부에 형성된 제2투명전극;을 포함하는 반투명 태양전지를 제공한다. And a second transparent electrode formed on the light absorption layer.

이하 본 발명에 의한 반투명 태양전지를 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a semi-transparent solar cell according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명에서 광흡수층 중 두께가 얇은 부분을 기준으로, 두께가 두꺼운 부분이 상부에 위치하는 경우는 상방 돌출부를 포함하는 광흡수층으로, 두께가 두꺼운 부분이 하부에 위치하는 경우는 하방 돌출부를 포함하는 광흡수층으로 정의된다.In the present invention, the light absorbing layer includes a light absorbing layer including an upward protruding portion when a thicker portion is located on the basis of a thinner portion of the light absorbing layer, and a downward protruding portion when a thicker portion is located below the light absorbing layer. Light absorbing layer.

상기 하방으로 돌출부를 포함하는 광흡수층은 투명기판을 패터닝하고 그 위로 제1투명전극 및 광흡수층을 코팅함으로써 형성되는 것이 바람직하다. It is preferable that the light absorbing layer including the projecting portion downward is formed by patterning the transparent substrate and coating the first transparent electrode and the light absorbing layer thereon.

상기한 반투명 태양전지의 측단면 모식도 일예를 도 1에 나타내었다. An example of a side cross-sectional view of the above-described semi-transparent solar cell is also shown in Fig.

도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 반투명 태양전지는 패터닝된 투명기판(101), 상기 투명기판 상부에 형성된 제1투명전극(102), 상기 제 1투명전극 상부에 형성되고 하방으로 돌출부를 포함하는 광흡수층(103) 및 상기 광흡수층 상부에 형성된 제2투명전극(104)를 포함하여 구성되어 있다. 1, a semitransparent solar cell according to the present invention includes a patterned transparent substrate 101, a first transparent electrode 102 formed on the transparent substrate, a first transparent electrode 102 formed on the first transparent electrode, And a second transparent electrode 104 formed on the light absorption layer.

상기한 반투명 태양전지의 광흡수층은 하부에 돌출부를 포함하고 있어, 광흡수층 중 비돌출부 영역(105)과 돌출부 영역(106)으로 구분될 수 있고, 상기의 비돌출부 영역과 돌출부 영역에 의해 태양전지소자의 투과도와 광전효율이 변화하는 효과가 있다. The light absorbing layer of the semi-transparent solar cell includes a protruding portion at a lower portion thereof and can be divided into a non-protruding region 105 and a protruding region 106 of the light absorbing layer, The transmittance and the photoelectric efficiency of the device are changed.

상기 상방으로 돌출부를 포함하는 광흡수층은 광흡수층 형성 후 패터닝을 통하여 형성되는 것이 바람직하다. It is preferable that the light absorbing layer including the protruding portion is formed through patterning after forming the light absorbing layer.

상기한 반투명 태양전지의 측단면 모식도 일예를 도 2에 나타내었다. An example of a side sectional view of the above-described semi-transparent solar cell is also shown in FIG.

도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 반투명 태양전지는 투명기판(201), 상기 투명기판 상부에 형성된 제1투명전극(202), 상기 제1투명전극 상부에 상방으로 돌출부를 포함하는 패터닝된 광흡수층(203) 및 상기 광흡수층 상부에 형성된 제2투명전극(204)를 포함하여 구성되어 있다. 2, the semitransparent solar cell according to the present invention includes a transparent substrate 201, a first transparent electrode 202 formed on the transparent substrate 201, and a patterned A light absorbing layer 203 and a second transparent electrode 204 formed on the light absorbing layer.

상기한 반투명 태양전지의 광흡수층은 상방 돌출부를 포함하고 있어, 광흡수층 중 돌출부 영역(205)과 비돌출부 영역(206)으로 구분될 수 있고, 상기의 비돌출부 영역과 돌출부 영역에 의해 태양전지소자의 투과도와 광전효율이 변화하는 효과가 있다. The light absorbing layer of the translucent solar cell includes an upward projecting portion and can be divided into a protruding portion region 205 and a non-projecting portion region 206 of the light absorbing layer. The non- And the photoelectric efficiency is changed.

상기 광흡수층 중 돌출부 및 비돌출부의 비율이 조절되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 비율은 돌출부와 비돌출부의 폭의 비율, 돌출부와 비돌출부의 부피의 비율, 돌출부와 비돌출부의 면적의 비율 등이 될 수 있다.It is preferable that the ratio of the protrusions and the non-protrusions in the light absorbing layer is adjusted. At this time, the ratio may be a ratio of the width of the protruded portion and the non-protruded portion, a ratio of the protruded portion and the non-protruded portion, or a ratio of the protruded portion and the non-protruded portion.

본 발명에 의한 반투명 태양전지에 있어서, 광흡수층 중 돌출부 및 비돌출부가 포함되어 있어, 광흡수층 중 돌출부 및 비돌출부의 비율을 조절하여 태양전지소자의 투과도 및 광전변환효율을 조절하는 것이 가능하다. 예를 들어, 도 1에 도시되어 있는 본 발명의 일 구체예에서, 돌출부(106)의 비율이 증가하는 경우 광투과율을 저하되고, 광전변환효율은 증가하게 된다.In the translucent solar cell according to the present invention, the protrusions and the non-protrusions in the light absorbing layer are included, and it is possible to control the transmittance and photoelectric conversion efficiency of the solar cell element by controlling the ratio of the protrusions and the non-protrusions in the light absorbing layer. For example, in one embodiment of the present invention shown in Fig. 1, when the ratio of the projections 106 increases, the light transmittance is lowered and the photoelectric conversion efficiency is increased.

상기 광흡수층의 상방 또는 하방 돌출부 형태는 사각형, 삼각형, 원형 및 반원형으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.The shape of the upper or lower protrusions of the light absorbing layer may be at least one selected from the group consisting of a quadrangle, a triangle, a circle and a semicircle, but is not limited thereto.

본 발명에 의한 반투명 태양전지에 있어서, 광흡수층의 상방 또는 하방 돌출부의 일측면의 형태는 사각형, 삼각형, 원형 및 반원형으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 상기 상방 또는 하방 돌출부에 의해 광흡수층의 두께가 변화되어 태양전지의 투과도 및 광흡수율이 조절되는데, 이때, 태양전지의 투과도 및 광흡수율은 상기 상방 또는 하방 돌출부의 일측면의 형태에 크게 좌우되지 않는 것을 특징으로 한다. In the semi-transparent solar cell according to the present invention, the shape of one side of the upper or lower protrusion of the light absorbing layer may be at least one selected from the group consisting of a quadrangle, a triangle, a circle and a semicircle, The transmittance and the light absorptivity of the solar cell are controlled by varying the thickness of the absorption layer. In this case, the transmittance and the light absorptivity of the solar cell do not greatly depend on the shape of one side of the upward or downward projecting portion.

상기 제1투명전극 및 제2투명전극은 알루미늄 첨가 산화아연(AZO), 인듐주석산화물(ITO), 불화주석산화물(FTO), 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT) 및 은 나노와이어(Ag NW) 으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 이의 혼합물일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. The first transparent electrode and the second transparent electrode may be formed of a material selected from the group consisting of aluminum-doped zinc oxide (AZO), indium tin oxide (ITO), tin fluoride (FTO), polyethylene dioxythiophene (PEDOT) , Or a mixture thereof, but the present invention is not limited thereto.

이때, 상기 광흡수층은 전자전달층과 정공전달층을 포함하는 것이 바람직하다. At this time, the light absorption layer preferably includes an electron transport layer and a hole transport layer.

본 발명에 의한 반투명 태양전지의 광흡수층은 상기 전자 전달층과 정공전달층의 사이에 위치하여 상기 전자전달층 및 상기 정공전달층 각각과 이종 계면(heterojunction interface)을 이루며 계면 접촉하는 특징이 있으며, 상기 광흡수층에서 생성된 광전자는 전자 전달층으로 이동하며, 상기 광흡수층에서 생성된 광정공은 정공전달층으로 이동하여, 광전자와 광정공이 분리되는 특징이 있다. 상기 정공전달층은 광흡수층에서 흡수하지 못한 태양광을 추가적으로 흡수하여 엑시톤(exciton)을 생성하는 능력과 정공 전달능력을 갖는다.The light absorption layer of the translucent solar cell according to the present invention is positioned between the electron transport layer and the hole transport layer and has a heterojunction interface with the electron transport layer and the hole transport layer, The photoelectrons generated in the photoabsorption layer migrate to the electron transport layer and the photoholes generated in the photoabsorption layer migrate to the hole transport layer to separate the photoelectrons from the light holes. The hole transport layer further has an ability to generate excitons and a hole transporting ability by additionally absorbing sunlight not absorbed by the light absorption layer.

상기 전자전달층은 Ti산화물, Zn산화물, In산화물, Sn산화물, W산화물, Nb산화물, Mo산화물, Mg산화물, Zr산화물, Sr산화물, Yr산화물, La산화물, V산화물, Al산화물, Y산화물, Sc산화물, Sm산화물, Ga산화물, In산화물, SrTi산화물, 상기 산화물의 복합물 및 상기 산화물과 복합물로 코팅된 무기입자으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. Wherein the electron transport layer is made of a material selected from the group consisting of Ti oxide, Zn oxide, In oxide, Sn oxide, W oxide, Nb oxide, Mo oxide, Mg oxide, Zr oxide, Sr oxide, Yr oxide, La oxide, V oxide, But are not limited to, Sc oxide, Sm oxide, Ga oxide, In oxide, SrTi oxide, composite of the oxide and inorganic particles coated with the oxide in combination with each other .

상기 전자전달층의 두께는 0.03 내지 10 ㎛인 것이 바람직하다. The thickness of the electron transporting layer is preferably 0.03 to 10 mu m.

본 발명에 의한 반투명 태양전지에 있어서, 전자전달층의 두께가 0.03㎛ 미만인 경우에는 충분한 양의 무기 반도체로 형성되는 광 흡수체를 부착할 수 없어 광전소자의 효율이 저하되는 단점이 있고, 전자전달층의 두께가 10㎛를 초과하는 두께에서는 광으로부터 발생된 광전자를 외부 회로까지 전달시키는 거리가 길어지게 되어 역시 광전소자의 효율이 저하되는 단점이 있다.In the semi-transparent solar cell according to the present invention, when the thickness of the electron transporting layer is less than 0.03 탆, the light absorber formed of a sufficient amount of the inorganic semiconductor can not be attached and the efficiency of the photoelectric device is lowered. The distance over which the photoelectrons generated from the light are transmitted to the external circuit becomes longer at a thickness of more than 10 mu m, and the efficiency of the photoelectric device is also lowered.

상기 정공전달층은 p형 반도체 또는 p형 전도성 고분자로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. The hole transport layer may be at least one selected from the group consisting of a p-type semiconductor and a p-type conductive polymer, but may not be limited thereto.

상기 정공전달층의 두께는 0.03 내지 10㎛ 인 것이 바람직하다. The thickness of the hole transporting layer is preferably 0.03 to 10 mu m.

상기 정공주입층의 두께가 0.03㎛ 미만인 경우, 정공주입 특성이 저하될 수 있으며, 상기 정공주입층의 두께가 10 ㎛ 를 초과하는 경우, 구동전압이 상승할 수 있기 때문이다.If the thickness of the hole injection layer is less than 0.03 탆, the hole injection characteristics may be degraded. If the thickness of the hole injection layer is more than 10 탆, the driving voltage may increase.

또한, 본 발명은In addition,

투명기판을 패터닝하는 단계(단계 1);Patterning the transparent substrate (step 1);

상기 패터닝에 의해 형성된 투명기판의 돌출부 및 비돌출부 상에 동일한 형상으로 제1투명전극을 형성하는 단계(단계 2);Forming a first transparent electrode in the same shape on the projecting portion and the non-projecting portion of the transparent substrate formed by the patterning (Step 2);

상기 제1투명전극 상의 비돌출부를 채우면서 광흡수층을 형성하는 단계(단계 3); 및Forming a light absorbing layer while filling a non-protruding portion on the first transparent electrode (Step 3); And

상기 광흡수층 상부에 제2투명전극을 형성하는 단계(단계 4);를 포함하는 것을 특징으로 하는 반투명 태양전지의 제조방법을 제공한다. And forming a second transparent electrode on the light absorbing layer (step 4).

이하, 본 발명의 반투명 태양전지의 제조방법을 도면을 참조하여 각 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a semitransparent solar cell of the present invention will be described in detail for each step with reference to the drawings.

본 발명의 반투명 태양전지의 제조에 있어, 단계 1은 투명기판을 패터닝하는 단계로, 돌출부 및 비돌출부를 포함하는 투명기판(101)을 형성하는 단계이다. In manufacturing the semitransparent solar cell of the present invention, Step 1 is a step of patterning the transparent substrate, and is a step of forming the transparent substrate 101 including the projecting portion and the non-projecting portion.

상기 패터닝은 잉크젯 프린팅(Inkjet printing), 스탬핑(Stamping), 소프트 리소그래피(Soft-lithography) 및 원자층 증착법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종으로 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. The patterning may be performed by one type selected from the group consisting of inkjet printing, stamping, soft-lithography, and atomic layer deposition, but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 반투명 태양전지의 제조에 있어, 단계 2는 상기 패터닝에 의해 형성된 투명기판의 돌출부 및 비돌출부 상에 동일한 형상으로 제1투명전극을 형성하는 단계로, 패턴이 형성된 투명기판의 표면형상을 따라 굴곡부를 유지하며 형성된 제1투명전극(102)를 형성하는 단계이다. In manufacturing the semitransparent solar cell of the present invention, step 2 is a step of forming a first transparent electrode in the same shape on the protrusions and non-protrusions of the transparent substrate formed by the patterning, And then forming the first transparent electrode 102 formed with the bent portion.

본 발명의 반투명 태양전지의 제조에 있어, 단계 3은 상기 제1투명전극 상의 비돌출부를 채우면서 광흡수층을 형성하는 단계로, 돌출부 및 비돌출부를 포함하는 광흡수층(103)을 형성하는 단계이다. In the fabrication of the semitransparent solar cell of the present invention, Step 3 is a step of forming a light absorbing layer while filling the non-protruding portion on the first transparent electrode, and forming a light absorbing layer 103 including a protruding portion and a non-protruding portion .

본 발명의 반투명 태양전지의 제조에 있어, 단계 4는 상기 광흡수층 상부에 제2투명전극(104)을 형성하는 단계이다.In manufacturing the semitransparent solar cell of the present invention, step 4 is a step of forming a second transparent electrode 104 on the light absorption layer.

상기의 제조방법에 의한 반투명 태양전지는 하방 돌출부를 포함하는 광흡수층(103)을 포함하는 것을 특징으로 하여, 상기 광흡수층에 의하여 태양전지소자의 투과도 및 광전변환효율이 조절되는 것을 특징으로 한다. The semitransparent solar cell according to the above manufacturing method includes a light absorbing layer 103 including a downward projecting portion, wherein the light absorbing layer controls the transmittance and the photoelectric conversion efficiency of the solar cell element.

이때, 상기 제1투명전극, 광흡수층 및 제2투명전극은 원자층증착 또는 스핀 코팅으로 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. At this time, the first transparent electrode, the light absorbing layer, and the second transparent electrode may be formed by atomic layer deposition or spin coating, but the present invention is not limited thereto.

나아가, 본 발명은Further,

투명기판 상에 제1투명전극 및 광흡수층을 순차적으로 형성하는 단계(단계 1);Sequentially forming a first transparent electrode and a light absorbing layer on a transparent substrate (step 1);

상기 광흡수층을 패터닝 하는 단계(단계 2); 및Patterning the light absorbing layer (step 2); And

상기 패터닝에 의해 형성된 광흡수층의 비돌출부를 채우면서 제2투명전극을 형성하는 단계(단계 3);를 포함하는 것을 특징으로 하는 반투명 태양전지의 제조방법을 제공한다. And forming a second transparent electrode by filling the non-protruding portion of the light absorbing layer formed by the patterning (Step 3).

이하, 본 발명의 반투명 태양전지의 제조방법을 도면을 참조하여 각 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a semitransparent solar cell of the present invention will be described in detail for each step with reference to the drawings.

본 발명의 반투명 태양전지의 제조에 있어, 단계 1은 투명기판(201) 상에 제1투명전극(202) 및 광흡수층(203)을 순차적으로 형성하는 단계이다. In manufacturing the semitransparent solar cell of the present invention, step 1 is a step of sequentially forming the first transparent electrode 202 and the light absorbing layer 203 on the transparent substrate 201.

본 발명의 반투명 태양전지의 제조에 있어, 단계 2는 상기 광흡수층을 패터닝 하는 단계로, 상기 패터닝에 의해 돌출부 및 비돌출부를 포함하는 광흡수층(203)을 형성하는 단계이다. In the fabrication of the semitransparent solar cell of the present invention, step 2 is a step of patterning the light absorbing layer, and the light absorbing layer 203 including protrusions and non-protrusions is formed by the patterning.

상기 패터닝은 잉크젯 프린팅(Inkjet printing), 스탬핑(Stamping), 소프트 리소그래피(Soft-lithography) 및 원자층 증착법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종으로 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. The patterning may be performed by one type selected from the group consisting of inkjet printing, stamping, soft-lithography, and atomic layer deposition, but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 반투명 태양전지의 제조에 있어, 단계 3은 상기 패터닝에 의해 형성된 광흡수층의 비돌출부를 채우면서 제2투명전극을 형성하는 단계로, 돌출부 및 비돌출부를 포함하는 광흡수층(103)을 형성하는 단계이다. In the fabrication of the translucent solar cell of the present invention, step 3 is a step of forming a second transparent electrode while filling the non-protruding portion of the light absorbing layer formed by the patterning, and the light absorbing layer 103 including the protruding portion and the non- .

상기의 제조방법에 의한 반투명 태양전지는 상방 돌출부를 포함하는 광흡수층(203)을 포함하는 것을 특징으로 하여, 상기 광흡수층에 의하여 태양전지소자의 투과도 및 광전변환효율이 조절되는 것을 특징으로 한다. The semi-transparent solar cell according to the above manufacturing method includes a light absorbing layer 203 including an upward projecting portion, wherein the light absorbing layer controls the transmittance and photoelectric conversion efficiency of the solar cell element.

상기 제1투명전극, 광흡수층 및 제2투명전극은 원자층증착 또는 스핀 코팅으로 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. The first transparent electrode, the light absorbing layer, and the second transparent electrode may be formed by atomic layer deposition or spin coating, but the present invention is not limited thereto.

실시예 1 - 광흡수층의 돌출부 및 비돌출부 비율이 조절된 반투명 태양전지의 제조Example 1 - Preparation of translucent solar cell with controlled ratio of protrusions and non-protrusions of the light absorption layer

단계 1: 투명기판에 패터닝 형성Step 1: Form a pattern on a transparent substrate

투명기판에 종횡 선패턴을 형성하기 위하여, 투명기판 위에 투명기판의 접착력을 향상시킬 수 있는 접착 촉진제(adhesion promoter)시약을 도포하고, 포토레지스트(photoresist) 물질을 약 1.2㎛ 두께로 코팅한 후에, 핫 플레이트 위에서 90 ~ 95 ℃ 에서 60 ~ 90초 동안 가열하여 유기용매의 일부를 제거하였다(soft baking). In order to form a vertical and horizontal line pattern on the transparent substrate, an adhesion promoter reagent capable of improving the adhesion of the transparent substrate is applied on the transparent substrate, a photoresist material is coated to a thickness of about 1.2 탆, A portion of the organic solvent was removed by heating on a hot plate at 90 to 95 ° C for 60 to 90 seconds (soft baking).

광원의 조사장치인 마스크 얼라이너(mask aligner) 또는 노광장치(stepper)를 사용하여 일정시간(exposure time) 빛에 노출시킨 후 빛에 현상액(developer)로 감광된 포토리지스트를 제거하였다. 상기 리소그래피 후, 상기 기판을 타겟과 14 cm가 떨어진 곳에 위치시키고, 5 mTorr 공정압력에서 염소농도가 20 %인 Cl2/Ar 혼합기체를 흘려주고, 700 W rf 마그네트론 파워(coil rf power)와 200 V의 직류 바이어스 전압(dcbias)을 투명기판에 가해주어 패터닝을 건식식각법으로 형성하였다. After exposure to light for a predetermined time using a mask aligner or a stepper, which is a light source irradiator, the photoresist, which has been photographed with a developer, is removed. After the lithography, the substrate was placed at a distance of 14 cm from the target, a Cl 2 / Ar mixed gas having a chlorine concentration of 20% was flowed at a 5 mTorr process pressure, and a 700 rf magnetron power V direct current bias voltage (dcbias) was applied to the transparent substrate to form a pattern by a dry etching method.

이때, 상기한 방법에 의해 식각된 투명기판의 두께는 약 50nm 이고, 사각형 패턴이 형성되었다. 패턴의 간격 및 폭은 각각 150nm, 50nm 이었다. 패턴이 형성된 투명기판상에 잔존하는 포토레지스트물질은 스트리퍼(stripper) 용액 또는 애싱(ashing)법으로 제거하였다. At this time, the thickness of the transparent substrate etched by the above method was about 50 nm, and a square pattern was formed. The spacing and width of the patterns were 150 nm and 50 nm, respectively. The photoresist material remaining on the patterned transparent substrate was removed by a stripper solution or an ashing method.

단계 2: 제 1투명전극의 형성Step 2: Formation of first transparent electrode

상기 단계 1에 의해 생성된 투명기판 패터닝의 표면 형상을 유지하면서 제1투명전극을 형성하기 위해서, 원자층 증착(Atomic Layer Deposition)방법을 이용하여 알루미늄 첨가 산화아연(AZO, Aluminum doped Zinc Oxide) 투명전극을 형성하였다. In order to form the first transparent electrode while maintaining the surface shape of the transparent substrate patterning produced in the step 1, an aluminum-doped zinc oxide (AZO) transparent material is formed using an atomic layer deposition method Electrodes were formed.

원자층 증착의 공정 사이클을 (ZnO 40 cycles + Al2O3 1 cycle) x 6 full cycles 로 조절하여 1.2원자비% 알루미늄(Al)의 도핑률로 50nm 두께의 나노 박막을 형성하였다. 아연(Zn)의 소스물질로 디에틸아연(DEZ, DiEthyl-Zinc)을, 알루미늄(Al)의 소스물질로 트리메틸알루미늄(TMA, Tri-Methyl-Aluminum)을 전구체로 하고, H2O 를 산화제(oxidant)로, 질소(N2)를 캐리어 가스로 사용하였다. 사이클 시간은 DEZ, TMA, H2O 의 펄스시간(pulse time)을 각각 0.1 초로, 질소에 의한 퍼지시간(purge time)을 20 초로 구성하였다.The process cycle of atomic layer deposition was controlled by (ZnO 40 cycles + Al 2 O 3 1 cycle) x 6 full cycles to form a 50 nm thick nano-thin film with a doping rate of 1.2 atomic percent aluminum (Al). Diethyl zinc as the source material of zinc (Zn) (DEZ, DiEthyl-Zinc) of a trimethylaluminum (TMA, Tri-Methyl-Aluminum) of the precursor, and H 2 O as a source material of aluminum (Al), an oxidizing agent ( oxidant), and nitrogen (N2) was used as a carrier gas. The cycle time consisted of 0.1 sec for DEZ, TMA and H 2 O pulse times and 20 sec for purge time with nitrogen.

이때, 상기 패터닝의 간격은 식각된 하방 일단변의 길이로 정의하고, 패터닝의 폭은 패터닝 서로의 폭으로 정의한다. At this time, the spacing of the patterning is defined as the length of one side of the etched lower side, and the width of the patterning is defined as the width of each of the patterning.

단계 3: 광흡수층의 형성Step 3: Formation of light absorption layer

상기 단계 2에 의해 형성된 제 1투명전극 상에 유기 광흡수층을 형성하기 위해, P3HT, PCBM의 무게비를 1:1로 맞춘 후 1,2-클로로벤젠(1,2-cholorobenzene) (1.7 mg/ml) 질소 분위기에서 60도, 48시간 이상 교반 한다. 유리 기판의 박막 위에 700rpm, 30초 코팅을 한 후 곧바로 페트리 디쉬로 옮긴 다음 어닐링을 약 30분간 진행한 뒤 120도 에서 10분간 열처리 하였다.In order to form an organic light absorbing layer on the first transparent electrode formed in Step 2, the weight ratio of P3HT and PCBM was adjusted to 1: 1, and 1,2-cholorobenzene (1.7 mg / ml ) Under nitrogen atmosphere, stir for 60 minutes at least 48 hours. After coating on the glass substrate at 700 rpm for 30 seconds, the film was immediately transferred to a Petri dish, annealed for about 30 minutes, and heat-treated at 120 ° C for 10 minutes.

상기 스핀코팅에 의해 형성된 광흡수층 중 돌출부 영역의 광흡수층 두께는 약 88nm이었고, 비돌출부 영역의 광흡수층 두께는 약 28nm이었다. The thickness of the light absorbing layer in the protruding region of the light absorbing layer formed by the spin coating was about 88 nm, and the thickness of the light absorbing layer in the non-protruding region was about 28 nm.

단계 4: 제2투명전극 형성Step 4: Formation of second transparent electrode

상기 단계 1에 의해 생성된 투명기판 패터닝의 표면 형상을 유지하면서 제1투명전극을 형성하기 위해서, 원자층 증착(Atomic Layer Deposition)방법을 이용하여 알루미늄 첨가 산화아연(AZO, Aluminum doped Zinc Oxide) 투명전극을 형성하였다. In order to form the first transparent electrode while maintaining the surface shape of the transparent substrate patterning produced in the step 1, an aluminum-doped zinc oxide (AZO) transparent material is formed using an atomic layer deposition method Electrodes were formed.

원자층 증착의 공정 사이클을 (ZnO 40 cycles + Al2O3 1 cycle) x 6 full cycles 로 조절하여 1.2원자비% 알루미늄(Al)의 도핑률로 50nm 두께의 나노 박막을 형성하였다. 아연(Zn)의 소스물질로 디에틸아연(DEZ, DiEthyl-Zinc)을, 알루미늄(Al)의 소스물질로 트리메틸알루미늄(TMA, Tri-Methyl-Aluminum)을 전구체로 하고, H2O 를 산화제(oxidant)로, 질소(N2)를 캐리어 가스로 사용하였다. 사이클 시간은 DEZ, TMA, H2O 의 펄스시간(pulse time)을 각각 0.1 초로, 질소에 의한 퍼지시간(purge time)을 20 초로 구성하였다.The process cycle of atomic layer deposition was controlled by (ZnO 40 cycles + Al 2 O 3 1 cycle) x 6 full cycles to form a 50 nm thick nano-thin film with a doping rate of 1.2 atomic percent aluminum (Al). Diethyl zinc as the source material of zinc (Zn) (DEZ, DiEthyl-Zinc) of a trimethylaluminum (TMA, Tri-Methyl-Aluminum) of the precursor, and H 2 O as a source material of aluminum (Al), an oxidizing agent ( oxidant), and nitrogen (N2) was used as a carrier gas. The cycle time consisted of 0.1 sec for DEZ, TMA and H 2 O pulse times and 20 sec for purge time with nitrogen.

이때, 상기 실시예1에 의해서 생성된 하방 돌출부를 포함하는 광흡수층의 비돌출부 영역 대 하방 돌출부 영역의 비율은 3:1이었다. At this time, the ratio of the non-protruding region of the light absorbing layer to the protruding region of the downward protruding portion generated by Example 1 was 3: 1.

실시예 2 - 광흡수층의 돌출부 및 비돌출부 비율이 조절된 반투명 태양전지의 제조Example 2 - Fabrication of semi-transparent solar cell with controlled ratio of protrusions and non-protrusions of light absorption layer

상기 실시예 1에서 투명기판의 패터닝의 간격 및 폭을 각각 250nm 및 50nm로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건에서 반투명 태양전지를 제조하였다. A translucent solar cell was manufactured under the same conditions as in Example 1 except that the interval and width of the patterning of the transparent substrate in Example 1 were adjusted to 250 nm and 50 nm, respectively.

이때, 상기 실시예1에 의해서 생성된 하방 돌출부를 포함하는 광흡수층의 비돌출부 영역 대 하방 돌출부 영역의 비율은 2:2이었다. At this time, the ratio of the non-protruding region of the light absorbing layer to the protruding region of the downward protruding portion including the downward protruding portion produced by Example 1 was 2: 2.

실시예 3 - 광흡수층의 돌출부 및 비돌출부 비율이 조절된 반투명 태양전지의 제조Example 3 - Fabrication of semi-transparent solar cell with controlled ratio of protrusions and non-protrusions of the light absorption layer

상기 실시예 1에서 투명기판의 패터닝의 간격 및 폭을 각각 550nm 및 50nm로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건에서 반투명 태양전지를 제조하였다. A translucent solar cell was manufactured under the same conditions as in Example 1, except that the interval and width of the patterning of the transparent substrate in Example 1 were adjusted to 550 nm and 50 nm, respectively.

이때, 상기 실시예1에 의해서 생성된 하방 돌출부를 포함하는 광흡수층의 비돌출부 영역 대 하방 돌출부 영역의 비율은 1:3이었다. At this time, the ratio of the non-protruding region of the light absorbing layer to the protruding region of the downward protruding portion generated by Example 1 was 1: 3.

비교예 1 - 돌출부를 포함하지 않는 반투명 태양전지의 제조Comparative Example 1 - Production of a translucent solar cell not including protrusions

단계 1: 투명기판 상부에 제 1투명전극의 형성Step 1: Formation of a first transparent electrode on a transparent substrate

투명기판 상부에 제1투명전극을 형성하기 위해서, 원자층 증착(Atomic Layer Deposition)방법을 이용하여 알루미늄 첨가 산화아연(AZO, Aluminum doped Zinc Oxide) 투명전극을 형성하였다. In order to form the first transparent electrode on the transparent substrate, an aluminum-doped zinc oxide (AZO) transparent electrode was formed using an atomic layer deposition method.

원자층 증착의 공정 사이클을 (ZnO 40 cycles + Al2O3 1 cycle) x 12 full cycles 로 조절하여 1.2원자비% 알루미늄(Al)의 도핑률로 50nm 두께의 나노 박막을 형성하였다. 아연(Zn)의 소스물질로 디에틸아연(DEZ, DiEthyl-Zinc)을, 알루미늄(Al)의 소스물질로 트리메틸알루미늄(TMA, Tri-Methyl-Aluminum)을 전구체로 하고, H2O 를 산화제(oxidant)로, 질소(N2)를 캐리어 가스로 사용하였다. 사이클 시간은 DEZ, TMA, H2O 의 펄스시간(pulse time)을 각각 0.1 초로, 질소에 의한 퍼지시간(purge time)을 20 초로 구성하였다.The process cycle of atomic layer deposition was controlled by (ZnO 40 cycles + Al 2 O 3 1 cycle) x 12 full cycles to form a 50 nm thick nano-thin film with a doping rate of 1.2 atomic percent aluminum (Al). Diethyl zinc as the source material of zinc (Zn) (DEZ, DiEthyl-Zinc) of a trimethylaluminum (TMA, Tri-Methyl-Aluminum) of the precursor, and H 2 O as a source material of aluminum (Al), an oxidizing agent ( oxidant), and nitrogen (N2) was used as a carrier gas. The cycle time consisted of 0.1 sec for DEZ, TMA and H 2 O pulse times and 20 sec for purge time with nitrogen.

단계 3: 광흡수층의 형성Step 3: Formation of light absorption layer

상기 단계 2에 의해 형성된 제 1투명전극 상에 유기 광흡수층을 형성하기 위해, P3HT, PCBM의 무게비를 1:1로 맞춘 후 1,2-클로로벤젠(1,2-cholorobenzene) (1.7 mg/ml) 질소 분위기에서 60도, 48시간 이상 교반 한다. 유리 기판의 박막 위에 700rpm, 10초 코팅을 한 후 곧바로 페트리 디쉬(petri dish)로 옮긴 다음 어닐링을 약 30분간 진행한 뒤 120도 에서 10분간 열처리 하였다.In order to form an organic light absorbing layer on the first transparent electrode formed in Step 2, the weight ratio of P3HT and PCBM was adjusted to 1: 1, and 1,2-cholorobenzene (1.7 mg / ml ) Under nitrogen atmosphere, stir for 60 minutes at least 48 hours. The glass substrate was coated on the thin film at 700 rpm for 10 seconds, immediately transferred to a petri dish, annealed for about 30 minutes, and then heat-treated at 120 degrees for 10 minutes.

상기 스핀코팅에 의해 형성된 광흡수층의 두께는 약 28nm이었다. The thickness of the light absorption layer formed by the spin coating was about 28 nm.

단계 4: 제2투명전극 형성Step 4: Formation of second transparent electrode

상기 단계 1에 의해 생성된 투명기판 패터닝의 표면 형상을 유지하면서 제1투명전극을 형성하기 위해서, 원자층 증착(Atomic Layer Deposition)방법을 이용하여 알루미늄 첨가 산화아연(AZO, Aluminum doped Zinc Oxide) 투명전극을 형성하였다. In order to form the first transparent electrode while maintaining the surface shape of the transparent substrate patterning produced in the step 1, an aluminum-doped zinc oxide (AZO) transparent material is formed using an atomic layer deposition method Electrodes were formed.

원자층 증착의 공정 사이클을 (ZnO 40 cycles + Al2O3 1 cycle) x 6 full cycles 로 조절하여 1.2원자비% 알루미늄(Al)의 도핑률로 50nm 두께의 나노 박막을 형성하였다. 아연(Zn)의 소스물질로 디에틸아연(DEZ, DiEthyl-Zinc)을, 알루미늄(Al)의 소스물질로 트리메틸알루미늄(TMA, Tri-Methyl-Aluminum)을 전구체로 하고, H2O 를 산화제(oxidant)로, 질소(N2)를 캐리어 가스로 사용하였다. 사이클 시간은 DEZ, TMA, H2O 의 펄스시간(pulse time)을 각각 0.1 초로, 질소에 의한 퍼지시간(purge time)을 20 초로 구성하였다.The process cycle of atomic layer deposition was controlled by (ZnO 40 cycles + Al 2 O 3 1 cycle) x 6 full cycles to form a 50 nm thick nano-thin film with a doping rate of 1.2 atomic percent aluminum (Al). (DEZ, DiEthyl-Zinc) as a source material of zinc (Zn) and trimethylaluminum (TMA, Tri-Methyl-Aluminum) as a source material of aluminum (Al) , And nitrogen (N2) was used as a carrier gas. The cycle times consisted of 0.1 second of DEZ, TMA and H2O pulse times and 20 seconds of purge time of nitrogen.

비교예 2 - 돌출부를 포함하지 않는 반투명 태양전지의 제조Comparative Example 2 - Production of translucent solar cell not including protrusions

단계 1: 투명기판 상부에 제 1투명전극의 형성Step 1: Formation of a first transparent electrode on a transparent substrate

투명기판 상부에 제1투명전극을 형성하기 위해서, 원자층 증착(Atomic Layer Deposition)방법을 이용하여 알루미늄 첨가 산화아연(AZO, Aluminum doped Zinc Oxide) 투명전극을 형성하였다. In order to form the first transparent electrode on the transparent substrate, an aluminum-doped zinc oxide (AZO) transparent electrode was formed using an atomic layer deposition method.

원자층 증착의 공정 사이클을 (ZnO 40 cycles + Al2O3 1 cycle) x 6 full cycles 로 조절하여 1.2원자비% 알루미늄(Al)의 도핑률로 50nm 두께의 나노 박막을 형성하였다. 아연(Zn)의 소스물질로 디에틸아연(DEZ, DiEthyl-Zinc)을, 알루미늄(Al)의 소스물질로 트리메틸알루미늄(TMA, Tri-Methyl-Aluminum)을 전구체로 하고, H2O 를 산화제(oxidant)로, 질소(N2)를 캐리어 가스로 사용하였다. 사이클 시간은 DEZ, TMA, H2O 의 펄스시간(pulse time)을 각각 0.1 초로, 질소에 의한 퍼지시간(purge time)을 20 초로 구성하였다.The process cycle of atomic layer deposition was controlled by (ZnO 40 cycles + Al 2 O 3 1 cycle) x 6 full cycles to form a 50 nm thick nano-thin film with a doping rate of 1.2 atomic percent aluminum (Al). Diethyl zinc as the source material of zinc (Zn) (DEZ, DiEthyl-Zinc) of a trimethylaluminum (TMA, Tri-Methyl-Aluminum) of the precursor, and H 2 O as a source material of aluminum (Al), an oxidizing agent ( oxidant), and nitrogen (N2) was used as a carrier gas. The cycle time consisted of 0.1 sec for DEZ, TMA and H 2 O pulse times and 20 sec for purge time with nitrogen.

단계 3: 광흡수층의 형성Step 3: Formation of light absorption layer

상기 단계 2에 의해 형성된 제 1투명전극 상에 유기 광흡수층을 형성하기 위해, P3HT, PCBM의 무게비를 1:1로 맞춘 후 1,2 클로로벤젠(1.7 mg/ml) 질소 분위기에서 60도, 48시간 이상 교반 한다. 유리 기판의 박막 위에 700rpm, 30초 코팅을 한 후 곧바로 페트리 디쉬로 옮긴 다음 어닐링을 약 30분간 진행한 뒤 120도 에서 10분간 열처리 하였다.In order to form an organic light absorbing layer on the first transparent electrode formed in Step 2, the weight ratio of P3HT and PCBM was adjusted to 1: 1, and then 60 ° C and 48 ° C in 1,2-chlorobenzene (1.7 mg / Stir for more than an hour. After coating on the glass substrate at 700 rpm for 30 seconds, the film was immediately transferred to a Petri dish, annealed for about 30 minutes, and heat-treated at 120 ° C for 10 minutes.

상기 스핀코팅에 의해 형성된 광흡수층의 두께는 약 88nm이었다. The thickness of the light absorption layer formed by the spin coating was about 88 nm.

단계 4: 제2투명전극 형성Step 4: Formation of second transparent electrode

상기 단계 1에 의해 생성된 투명기판 패터닝의 표면 형상을 유지하면서 제1투명전극을 형성하기 위해서, 원자층 증착(Atomic Layer Deposition)방법을 이용하여 알루미늄 첨가 산화아연(AZO, Aluminum doped Zinc Oxide) 투명전극을 형성하였다. In order to form the first transparent electrode while maintaining the surface shape of the transparent substrate patterning produced in the step 1, an aluminum-doped zinc oxide (AZO) transparent material is formed using an atomic layer deposition method Electrodes were formed.

원자층 증착의 공정 사이클을 (ZnO 40 cycles + Al2O3 1 cycle) x 6 full cycles 로 조절하여 1.2원자비% 알루미늄(Al)의 도핑률로 50nm 두께의 나노 박막을 형성하였다. 아연(Zn)의 소스물질로 디에틸아연(DEZ, DiEthyl-Zinc)을, 알루미늄(Al)의 소스물질로 트리메틸알루미늄(TMA, Tri-Methyl-Aluminum)을 전구체로 하고, H2O 를 산화제(oxidant)로, 질소(N2)를 캐리어 가스로 사용하였다. 사이클 시간은 DEZ, TMA, H2O 의 펄스시간(pulse time)을 각각 0.1 초로, 질소에 의한 퍼지시간(purge time)을 20 초로 구성하였다.The process cycle of atomic layer deposition was controlled by (ZnO 40 cycles + Al 2 O 3 1 cycle) x 6 full cycles to form a 50 nm thick nano-thin film with a doping rate of 1.2 atomic percent aluminum (Al). Diethyl zinc as the source material of zinc (Zn) (DEZ, DiEthyl-Zinc) of a trimethylaluminum (TMA, Tri-Methyl-Aluminum) of the precursor, and H 2 O as a source material of aluminum (Al), an oxidizing agent ( oxidant), and nitrogen (N2) was used as a carrier gas. The cycle time consisted of 0.1 sec for DEZ, TMA and H 2 O pulse times and 20 sec for purge time with nitrogen.

실험예 1 - 투과도 측정Experimental Example 1 - Measurement of transmittance

본 발명에 의해 제조된 반투명 태양전지의 투과도를 확인하기 위하여 자외선-가시광선 분광 장치를 이용하여, 상기 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 비교예 1 및 비교예 2에 의해 제조된 반투명 태양전지의 투과도를 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. In order to confirm the transmittance of the translucent solar cell manufactured according to the present invention, the ultraviolet-visible light spectroscopic apparatus was used to measure the translucency of the semitransparent solar cell prepared in Examples 1, 2, 3, The transmittance of the solar cell was measured and the results are shown in Table 1.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 투과도(%)Permeability (%) 22.3022.30 17.8817.88 14.2514.25 26.1126.11 10.9710.97

표 1에 나타난 바와 같이, 투과도는 광흡수층의 두께가 가장 얇은 비교예 1에서 가장 높은 수치를 나타냈으며, 반대로 광흡수층의 두께가 가장 두꺼운 비교예 2에서 가장 낮은 수치를 보였다. As shown in Table 1, the transmittance showed the highest value in Comparative Example 1 in which the thickness of the light absorbing layer was the thinnest, and the lowest value in Comparative Example 2 in which the light absorbing layer had the thickest thickness on the contrary.

실시예 1 내지 실시예 3에 의한 반투명 태양전지는 돌출부 및 비돌출부를 포함하는 광흡수층의 돌출부 대 비돌출부의 비율을 조절함으로써 투과도가 조절되는 것을 확인할 수 있었다. It can be confirmed that the translucency solar cell according to Examples 1 to 3 has a controlled transmittance by controlling the ratio of the protruding portion to the non-protruding portion of the light absorbing layer including the protruding portion and the non-protruding portion.

실험예 2 - 반투명 태양전지소자 광전변환효율 측정Experimental Example 2 - Measurement of Photoelectric Conversion Efficiency of Translucent Photovoltaic Device

본 발명에 의해 제조된 반투명 태양전지의 광전변환효율을 확인하기 위하여 솔라 시뮬레이터 장치를 이용하여, 상기 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 비교예 1 및 비교예 2에 의해 제조된 반투명 태양전지의 광전변환효율을 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. In order to confirm the photoelectric conversion efficiency of the translucent solar cell manufactured according to the present invention, a translucent solar cell manufactured according to the above-described Example 1, Example 2, Example 3, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, The photoelectric conversion efficiency of the battery was measured, and the results are shown in Table 1.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 광전변환효율(%)Photoelectric conversion efficiency (%) 2.652.65 3.813.81 4.704.70 1.721.72 5.775.77

표 2에 나타난 바와 같이, 광전변환효율은 광흡수층의 두께가 가장 두꺼운 비교예 2에서 가장 높은 수치를 나타냈으며, 반대로 광흡수층의 두께가 가장 얇은 비교예 1에서 가장 낮은 수치를 보였다. As shown in Table 2, the photoelectric conversion efficiency showed the highest value in Comparative Example 2 in which the thickness of the light absorption layer was the thickest, and the lowest value in Comparative Example 1 in which the light absorption layer was the thinnest.

실시예 1 내지 실시예 3에 의한 반투명 태양전지는 돌출부 및 비돌출부를 포함하는 광흡수층의 돌출부 대 비돌출부의 비율을 조절함으로써 광전변환효율이 조절되는 것을 확인할 수 있었다. It was confirmed that the photoelectric conversion efficiency was controlled by adjusting the ratio of the protruding portion to the non-protruding portion of the light absorbing layer including the protruding portion and the non-protruding portion in the semitransparent solar cell according to Examples 1 to 3. [

상기 표 1 및 표 2의 결과에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 반투명 태양전지는 광흡수층 중 돌출부 및 비돌출부 영역의 비율을 조절함으로써, 투과도와 광전변환효율을 최적화 하여 제조하는 것이 가능함을 확인하였다. As shown in the results of Tables 1 and 2, it was confirmed that the semi-transparent solar cell according to the present invention can be manufactured by optimizing the transmittance and the photoelectric conversion efficiency by controlling the ratio of the protrusions and the non-protrusions in the light absorption layer .

101: 패터닝된 투명기판
102: 제1투명전극
103: 광흡수층
104: 제2투명전극
105: 비돌출부 광흡수층 영역
106: 하방 돌출부를 포함하는 광흡수층 영역
201: 투명기판
202: 제1투명전극
203: 광흡수층
204: 제2투명전극
205: 상방 돌출부를 포함하는 광흡수층 영역
206: 비돌출부 광흡수층 영역101: patterned transparent substrate
102: first transparent electrode
103: light absorbing layer
104: second transparent electrode
105: non-protruding portion light absorbing layer region
106: light absorbing layer region including a downward projecting portion
201: transparent substrate
202: first transparent electrode
203: light absorbing layer
204: second transparent electrode
205: light absorbing layer region including the upward projecting portion
206: non-projecting light absorption layer region

Claims (15)

투명기판;
상기 투명기판 상부에 형성된 제1투명전극;
상기 제 1투명전극 상부에 형성되고 상방 또는 하방으로 돌출부를 포함하는 광흡수층; 및
상기 광흡수층 상부에 형성된 제2투명전극;을 포함하는 반투명 태양전지.
A transparent substrate;
A first transparent electrode formed on the transparent substrate;
A light absorbing layer formed on the first transparent electrode and including a protrusion upward or downward; And
And a second transparent electrode formed on the light absorbing layer.
제 1항에 있어서,
상기 상방으로 돌출부를 포함하는 광흡수층은 광흡수층 형성 후 패터닝을 통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 반투명 태양전지.
The method according to claim 1,
Wherein the light absorbing layer including the projecting portion is formed through patterning after formation of the light absorbing layer.
제 1항에 있어서,
상기 하방으로 돌출부를 포함하는 광흡수층은 투명기판을 패터닝하고 그 위로 제1투명전극 및 광흡수층을 코팅하되, 제1투명전극이 투명기판과 동일한 형태의 패턴을 갖도록 코팅함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 반투명 태양전지.
The method according to claim 1,
Wherein the light absorbing layer including the projecting portion is formed by patterning a transparent substrate and coating the first transparent electrode and the light absorbing layer thereon so that the first transparent electrode has the same pattern as the transparent substrate Translucent solar cells.
제 1항에 있어서,
상기 광흡수층 중 돌출부 및 비돌출부의 비율이 조절되는 것을 특징으로 하는 반투명 태양전지.
The method according to claim 1,
Wherein a ratio of the protrusions and the non-protrusions in the light absorbing layer is adjusted.
제 1항에 있어서,
상기 광흡수층의 상방 또는 하방 돌출부 형태는 사각형, 삼각형, 원형 및 반원형으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 반투명 태양전지.
The method according to claim 1,
Wherein the shape of the upper or lower protrusion of the light absorbing layer is at least one selected from the group consisting of a quadrangle, a triangle, a circle and a semicircle.
제 1항에 있어서,
상기 제1투명전극 및 제2투명전극은 알루미늄 첨가 산화아연(AZO), 인듐주석산화물(ITO), 불화주석산화물(FTO), 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT) 및 은 나노와이어(Ag NW) 으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 이의 혼합물인 것을 특징으로 하는 반투명 태양전지.
The method according to claim 1,
The first transparent electrode and the second transparent electrode may be formed of a material selected from the group consisting of aluminum-doped zinc oxide (AZO), indium tin oxide (ITO), tin fluoride (FTO), polyethylene dioxythiophene (PEDOT) Lt; RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI > or a mixture thereof.
제1항에 있어서,
상기 광흡수층은 전자전달층과 정공전달층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반투명 태양전지.
The method according to claim 1,
Wherein the light absorbing layer comprises an electron transporting layer and a hole transporting layer.
제7항에 있어서,
상기 전자전달층은 Ti산화물, Zn산화물, In산화물, Sn산화물, W산화물, Nb산화물, Mo산화물, Mg산화물, Zr산화물, Sr산화물, Yr산화물, La산화물, V산화물, Al산화물, Y산화물, Sc산화물, Sm산화물, Ga산화물, In산화물, SrTi산화물, 상기 산화물의 복합물 및 상기 산화물과 복합물로 코팅된 무기입자로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 반투명 태양전지.
8. The method of claim 7,
Wherein the electron transport layer is made of a material selected from the group consisting of Ti oxide, Zn oxide, In oxide, Sn oxide, W oxide, Nb oxide, Mo oxide, Mg oxide, Zr oxide, Sr oxide, Yr oxide, La oxide, V oxide, An oxide of Sc, an oxide of Sm, an oxide of Ga, an oxide of In, an oxide of SrTi, a composite of the oxide, and an inorganic particle coated with a composite of the oxide and the oxide.
제7항에 있어서,
상기 전자전달층의 두께는 0.03㎛ 내지 10㎛ 인 것을 특징으로 하는 반투명 태양전지.
8. The method of claim 7,
Wherein the thickness of the electron transporting layer is 0.03 mu m to 10 mu m.
제7항에 있어서,
상기 정공전달층은 p형 반도체 또는 p형 전도성 고분자인 것을 특징으로 하는 반투명 태양전지.
8. The method of claim 7,
Wherein the hole transport layer is a p-type semiconductor or a p-type conductive polymer.
제7항에 있어서,
상기 전공전달층의 두께는 0.03㎛ 내지 10㎛ 인 것을 특징으로 하는 반투명 태양전지.
8. The method of claim 7,
Wherein the thickness of the electric field transmission layer is 0.03 탆 to 10 탆.
투명기판을 패터닝하는 단계(단계 1);
상기 패터닝에 의해 형성된 투명기판의 돌출부 및 비돌출부 상에 상기 투명기판의 패턴과 동일한 형상으로 패턴이 형성되도록 제1투명전극을 형성하는 단계(단계 2);
상기 제1투명전극 상의 비돌출부를 채우면서 광흡수층을 형성하는 단계(단계3); 및
상기 광흡수층 상부에 제2투명전극을 형성하는 단계(단계 4);를 포함하는 것을 특징으로 하는 반투명 태양전지의 제조방법.
Patterning the transparent substrate (step 1);
Forming a first transparent electrode on the protrusions and non-protrusions of the transparent substrate formed by the patterning so that a pattern is formed in the same shape as the pattern of the transparent substrate (step 2);
Forming a light absorbing layer while filling a non-protruding portion on the first transparent electrode (Step 3); And
And forming a second transparent electrode on the light absorbing layer (Step 4).
투명기판 상에 제1투명전극 및 광흡수층을 순차적으로 형성하는 단계(단계 1);
상기 광흡수층을 패터닝 하는 단계(단계 2); 및
상기 패터닝에 의해 형성된 광흡수층의 비돌출부를 채우면서 제2투명전극을 형성하는 단계(단계 3);를 포함하는 것을 특징으로 하는 반투명 태양전지의 제조방법.
Sequentially forming a first transparent electrode and a light absorbing layer on a transparent substrate (step 1);
Patterning the light absorbing layer (step 2); And
And forming a second transparent electrode by filling the non-protruding portion of the light absorbing layer formed by the patterning (Step 3).
제12항 또는 제13항에 있어서
상기 패터닝은 잉크젯 프린팅(Inkjet printing), 스탬핑(Stamping), 소프트 리소그래피(Soft-lithography) 및 원자증착법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종으로 수행되는 것을 특징으로 하는 반투명 태양전지의 제조방법.
The method according to claim 12 or 13, wherein
Wherein the patterning is performed by one species selected from the group consisting of inkjet printing, stamping, soft-lithography, and atomic deposition.
제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 제1투명전극, 광흡수층 및 제2투명전극은 원자층증착 또는 스핀 코팅으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반투명 태양전지의 제조방법.
The method according to claim 12 or 13,
Wherein the first transparent electrode, the light absorbing layer, and the second transparent electrode are formed by atomic layer deposition or spin coating.
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