KR20200006174A - 도핑된 반도체 재료의 복수의 그레인들을 포함하는 광 흡수층을 갖는 광기전 디바이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광기전 디바이스 (10) 에 관한 것이며, 상기 광기전 디바이스 (10) 는: 제 1 전도층 (16), 제 1 전도층과 전기적으로 절연된 제 2 전도층, 제 1 전도층과 제 2 전도층 사이에 배열된 절연 재료로 만들어진 다공성 기판 (20), 상기 제 1 전도층 (16) 상에 배치된, 도핑된 반도체 재료의 복수의 그레인들 (2) 을 포함하여 상기 그레인들이 상기 제 1 전도층과 전기적 및 물리적으로 접촉하도록 하는 광 흡수층 (1), 및 상기 그레인들을 부분적으로 피복하는 전하 전도성 재료로 만들어지고 상기 제 1 전도층 (16) 과 상기 다공성 기판을 관통하도록 배열되어, 상기 그레인들 (2) 의 표면으로부터 상기 제 2 전도층 (18) 으로 전하 전도성 재료의 복수의 연속적인 경로들 (22) 이 형성되도록 하는 전하 전도체 (3) 를 포함하며, 상기 제 1 전도층 (16) 은 전도성 재료, 상기 전도성 재료의 표면 상에 형성된 산화물 층 (28), 및 상기 산화물 층 상에 퇴적된 절연 재료로 만들어진 절연 코팅 (29) 을 포함하여 상기 산화물 층 및 절연 코팅이 함께 상기 제 1 전도층 (16) 의 전도성 재료로부터 전하 전도성 재료의 경로들 (22) 을 전기적으로 절연하도록 한다.

Description

도핑된 반도체 재료의 복수의 그레인들을 포함하는 광 흡수층을 갖는 광기전 디바이스
본 발명은 태양 전지와 같은 광기전 디바이스의 분야에 관한 것이다.
광기전 디바이스는 광기전 효과를 나타내는 반도체 재료들을 사용하여 광의 전기로의 변환을 제공한다.
통상적인 광기전 시스템은 전력을 생산하는 다수의 태양 전지들을 각각 포함하는, 태양 패널들을 채용한다. 태양 전지 또는 광기전 디바이스는 태양광을 전기로 직접 변환하는 디바이스이다. 태양 전지의 표면에 입사된 광은 전력을 생산한다. 태양 전지는 광 흡수층을 갖는다. 광자의 에너지가 광 흡수층 내 재료의 밴드 갭 이상이면, 광자가 그 재료에 의해 흡수되어 광 여기된 전자가 발생된다. 전면 표면은 베이스와는 다른 방식으로 도핑되어, PN 접합을 생성한다. 조명 (illumination) 하에서, 광자가 흡수되어, PN 접합에서 분리되는 전자-정공 쌍을 생성한다. 태양 전지의 후면측 상에서 금속판이 베이스로부터 과잉 전하 캐리어를 수집하고, 전면측 상에서 금속 와이어는 이미터로부터 과잉 전하 캐리어를 수집한다.
실리콘은 태양 전지에서 가장 보편적으로 사용되는 반도체 재료이다. 실리콘은, 예를 들어, 화학적으로 안정하고 광을 흡수할 수 있는 능력이 높기 때문에 높은 효율을 제공하는 여러 장점이 있다. 표준 실리콘 태양 전지는 도핑된 실리콘의 얇은 웨이퍼로부터 만들어진다. 실리콘 웨이퍼의 단점은 비싸다는 것이다.
실리콘 웨이퍼의 전면 표면은 베이스와는 다른 방식으로 도핑되어, PN 접합을 생성한다. 태양 전지를 생산하는 동안, 도핑된 실리콘 웨이퍼들의 다수의 샘플들은 실리콘 잉곳으로부터 절단되거나 또는 소잉되야만 하고, 그 다음 실리콘 웨이퍼들의 샘플들이 태양 전지로 전기적으로 조립된다. 실리콘 잉곳은 극도로 높은 순도를 가져야하고 소잉 (sawing) 은 시간이 많이 들고 상당한 양의 재료 낭비를 생성하기 때문에, 그러한 태양 전지의 생산은 비싸다.
전통적인 태양 전지의 후면측 상에서 금속판은 베이스로부터 과잉 전하 캐리어를 수집하고, 전면측 상에서 금속 그리드 및 금속 와이어는 이미터로부터 과잉 전하 캐리어를 수집한다. 따라서, 종래의 실리콘 태양 전지들은 전면측 콘택트 이미터를 갖는다. 태양 전지의 전면측 상에서 전류 수집 그리드 및 와이어를 사용하는데 따른 문제점은, 양호한 전류 수집과 광 수확 (light harvesting) 사이에 트레이드 오프 (trade-off) 가 있다는 것이다. 금속 와이어들의 크기를 증가시킴으로써, 전도가 증가되고 전류 수집이 향상된다. 그러나, 금속 그리드 및 와이어의 크기를 증가시킴으로써 더 많은 태양 수확 면적이 음영지게 되어, 태양 전지의 효율의 감소로 이어진다.
이 문제에 대한 알려진 해결책은 후면 콘택트 태양 전지이다. US 2014166095 A1 은 후면 콘택트 후면 접합 실리콘 태양 전지를 제조하는 방법을 기술하고 있다. 후면 콘택트 태양 전지는 전면측 콘택트 이미터를 태양 전지의 후면측으로 이동시킴으로써 보다 높은 효율을 달성한다. 보다 높은 효율은 태양 전지의 전면측에서 감소된 음영으로부터 비롯된다. 후면 콘택트 태양 전지들의 여러 구성들이 존재한다. 예를 들어, 후면 콘택트 후면 접합 (BC-BJ) 실리콘 태양 전지들에서, 이미터 영역과 모든 와이어링이 태양 전지의 후면측 상에 배치되어 그 결과 태양 전지의 전면측으로부터 임의의 음영 컴포넌트들을 효과적으로 제거한다. 그러나, 이러한 BC-BJ 실리콘 태양 전지의 생산은 복잡할 뿐만 아니라 비용이 많이 든다.
WO 2013/149787 A1 은 후면 콘택트를 갖는 염료 감응형 태양 전지를 개시한다. 태양 전지는 다공성 절연층, 다공성 절연층의 상부에 형성된 다공성 전도성 금속층을 포함하는 작업 전극, 및 다공성 전도성 금속층의 상부에 태양을 향하도록 배열된 흡수된 염료를 포함하는 광 흡수층을 포함한다. 광 흡수층은 TiO2 입자들의 표면 상에 광 흡수 염료 분자에 의해 염색된 TiO2 금속 산화물 입자들을 포함한다. 염료 감응형 태양 전지는 다공성 절연층의 반대측에 배치된 전도층을 포함하는 카운터 전극을 더 포함한다. 전해질이 작업 전극과 카운터 전극 사이에 채워진다. 이러한 태양 전지의 장점은 제조가 용이하고 빠르며, 따라서 제조하기에 비용이 효율적이라는 것이다. 실리콘 태양 전지에 비해 이러한 유형의 태양 전지의 단점은 염료 분자들이 실리콘보다 광을 흡수할 수 있는 능력이 낮기 때문에 최대 효율이 낮다는 것이다.
염료 감응형 태양 전지의 추가 개발에서, 염료가 주입된 TiO2 층에 대한 대체물로서 페로브스카이트 (perovskite) 를 사용함으로써 전지들의 효율이 증대되었다. WO 2014/184379 는 페로브스카이트를 포함하는 광 흡수층을 갖는 염료 감응형 태양 전지를 개시한다. 페로브스카이트를 사용하는 이점은 더 높은 태양 전지 효율에 도달할 수 있다는 것이다. 그러나, 페로브스카이트 태양 전지는 여러 단점이 있는데, 예를 들면, 제조가 어렵고, 값이 비싸며, 불안정하고, 환경적으로 위험하다.
태양 전지의 비용을 줄이기 위해, 고체 실리콘 웨이퍼들 대신에 실리콘 그레인 (silicon grain) 들을 사용하는 것이 제안되었다.
US 4357400 는 산화환원 전해질 내에 도핑된 실리콘 입자를 갖는 태양 전지를 개시한다. 태양 전지는 기판의 일 측에 2 개의 전도층들이 인터리빙된 절연 기판을 포함한다. 일 유형의 도핑의 개별 반도체 입자들이 전도층들 중 하나 상에 위치되고, 반대 유형의 도핑의 반도체 입자들이 다른 전도층 상에 위치된다. 모두는 산화환원 전해질에 함침되고 캡슐화된다. 산화환원 전해질은 입자들과 접촉하여, 반도체 입자들에 충돌하는 광자들에 응답하여 2 개의 전도층들을 가로질러 전압 전위가 생성된다. 전도층들은 예를 들어 알루미늄의 얇은 층들이다. 전도층들은 스퍼터링되고 예를 들어, 서로 맞물린 핑거 (interdigitated finger) 를 갖는 패턴으로 기판 상에 에칭된다. 반도체 입자들은 실크 스크리닝에 의해 도포되고 도체의 표면에 접착될 수 있다. 이 태양 전지의 단점은 제조 공정이 복잡하고 시간이 많이 든다는 것이다. 따라서, 그 태양 전지는 제조하기에 비싸다.
CN 20151101264 는 실리콘 웨이퍼 및 전면 및 후면 콘택트들을 갖는 전통적인 태양 전지를 기술한다. 충진율 (fill factor) 및 변환 효율을 향상시키기 위해, 발광성 다공성 실리콘 입자들이 태양 전지의 실리콘 웨이퍼의 표면 상에 스핀 코팅된다. 실리콘 그레인들은 HF 및 에탄올 용액에서 전기화학적 에칭에 의해 제조된 후, 2-200 nm 입경으로 분쇄된다. 이러한 유형의 태양 전지의 단점은 실리콘 그레인들이 실리콘 웨이퍼에 부착되어 크고 방대한 실리콘 구조체를 만든다는 것이다.
US 2011/0000537 은 수소화 비정질 실리콘, 비-실리콘계 엘리먼트 및 그 수소화 비정질 실리콘계 재료에 임베딩된 결정질 실리콘 그레인들을 포함하는 광 흡수층을 갖는 태양 전지를 기술한다.
JP 2004087546 는 Si 입자들을 함유하는 조성물을 사용하여 실리콘 막을 형성하는 방법을 기술한다. Si 입자들은 실리콘 잉곳을 파쇄하고 부분들을 적당한 크기로 밀링함으로써 형성된다. 입자들을 세정하여 실리콘 산화물을 제거하고 분산매와 혼합한다. 조성물을 유리 기판 상에 도포한 후, 기판을 열처리하고 실리콘 막을 얻는다.
본 발명의 목적은 위에 언급된 문제점들을 적어도 부분적으로 극복하고 개선된 광기전 디바이스를 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1 에 기재된 바와 같은 광기전 디바이스에 의해 달성된다.
광기전 디바이스는 제 1 전도층, 제 1 전도층과 전기적으로 절연된 제 2 전도층, 제 1 전도층과 제 2 전도층 사이에 배열된 절연 재료로 만들어진 다공성 기판, 상기 제 1 전도층 상에 배치된, 도핑된 반도체 재료의 복수의 그레인들을 포함하여 상기 그레인들이 상기 제 1 전도층과 전기적 및 물리적으로 접촉하도록 하는 광 흡수층, 및 상기 그레인들을 부분적으로 피복하는 전하 전도성 재료로 만들어지고 상기 제 1 전도층과 상기 다공성 기판을 관통하도록 배열되어, 상기 그레인들의 표면으로부터 상기 제 2 전도층으로 전하 전도성 재료의 복수의 연속적인 경로들이 형성되도록 하는 전하 전도체를 포함하며, 상기 제 1 전도층은 전도성 재료, 상기 전도성 재료의 표면 상에 형성된 산화물 층, 상기 산화물 층 상에 퇴적된 절연 재료로 만들어진 절연 코팅을 포함하여, 상기 산화물 층 및 절연 코팅이 함께 상기 제 1 전도층의 전도성 재료로부터 전하 전도성 재료의 경로들을 전기적으로 절연하도록 한다.
제 1 전도층은 전도성 재료의 표면 상에 형성된 산화물 층을 포함한다. 이 산화물 층은 제 1 전도층의 전도성 재료를 산화시킴으로써 형성된다. 전도성 재료는 적합하게는 금속 또는 금속 합금을 포함한다. 전도성 재료의 표면은 공기에 노출될 때 산화된다. 산화물 층은 전도성 재료가 산화되도록 제 1 전도층을 산화 분위기에서 열처리함으로써 형성될 수 있다. 절연 산화물은 전도성 재료 상에 전기 절연층을 제공하며, 이 전기 절연층은 제 1 전도층과 전하 전도체 사이의 전자 또는 정공의 전달을 적어도 부분적으로 방지한다. 그러나, 테스트에 따르면, 제 1 전도층의 전도성 재료 상에 형성된 산화물 층은 전하 전도체와 제 1 전도층 사이에 충분한 전기 절연을 제공하지 않으며, 이는 전도층과 전하 전도체 사이에 단락을 초래할 수도 있다. 공기와 접촉하는 제 1 전도층의 가열을 계속하면 더 두꺼운 산화물 층을 초래할 것이다. 그러나, 산화물 층의 두께가 증가하더라도, 전도성 재료 상에 형성된 산화물 층은 여전히 전하 전도체와 제 1 전도층 사이에 충분한 전기 절연을 제공하지 않을 것이다.
본 발명에 따르면, 절연 재료로 만들어진 절연 코팅이 산화물 층 상에 퇴적된다. 이는 전도층의 전도성 재료를 산화시켜 형성되는 산화물 층과 반대로, 코팅을 달성하기 위해 전도층의 표면에 절연 재료가 첨가된다는 것을 의미한다. 바람직하게, 절연 코팅은 산화물 층이 절연 코팅으로 피복되도록 산화물 층 상에 퇴적된다. 절연 코팅과 함께 산화물 층은 전하 전도체와 제 1 전도층 사이의 단락을 회피하기 위해 전하 전도체와 제 1 전도층의 전도성 재료 사이에 충분한 전기 절연을 제공한다는 테스트가 입증되었다. 예를 들어, 절연 코팅은 화학 증착에 의해 퇴적된다.
그레인들은 제 1 전도층과 전기적 및 물리적으로 접촉하기 때문에, 산화물 층 및 절연 코팅은 오직 제 1 전도층의 나머지 자유 표면 면적만을 피복할 수 있다.
광기전 디바이스는 저렴한 비용으로 생산될 수 있고, 환경 친화적이며, 높은 변환 효율을 갖는다. 이러한 광기전 디바이스는 웨이퍼 또는 박막에 기초한 실리콘 태양 전지의 제조를 위한 전통적인 방법들에 비해 제조가 상당히 용이하다. 그레인들이 제 1 전도층과 물리적 및 전기적으로 직접 접촉한다는 사실 때문에, 전자가 수집되기 전에 전자가 이동해야하는 거리가 짧고, 이에 따라 전자 및 정공이 수집되기 전에 전자와 정공의 재결합 가능성이 낮다. 이것은 높은 변환 효율로 이어진다.
광 흡수층의 재료는 전통적 실리콘 태양 전지의 광 흡수 층에 비해 현저히 저렴한데, 이는 비싼 웨이퍼 대신 반도체 그레인들을 포함하는 분말로 만들어질 수 있기 때문이고, 필요한 반도체 재료의 양은 전통적인 반도체 태양 전지에 대한 것보다 작기 때문이다. 적합하게는, 반도체 재료는 실리콘이다. 그러나, CdTe, CIGS, CIS, GaAs 또는 페로브스카이트와 같은 다른 반도체 재료도 사용될 수 있다. 광 흡수층의 재료는 또한 염료 감응형 태양 전지의 광 흡수층보다 저렴한데, 실리콘과 같은 저렴한 반도체가 더 비싼 염료 분자들 대신에 광 흡수체로서 사용될 수 있기 때문이다.
본 발명의 양태에 따르면, 절연 코팅의 두께는 10 nm 보다 크고, 바람직하게는 50 nm 보다 크고, 가장 바람직하게는 100 nm 보다 크다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 산화물 층의 두께는 10 nm 보다 크다.
산화물 층 및 절연 코팅은 상이한 재료로 만들어질 수 있거나, 또는 동일한 재료로 만들어지지만 상이한 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 산화물 층 및 절연 코팅은 상이한 형태를 갖는다. 상이한 형태를 갖는 것은 산화물 층 및 절연 코팅의 표면 구조와 같은 형태 및/또는 구조가 상이하다는 것을 의미한다. 산화물 층 및 절연 코팅의 형태는 층/코팅을 생성하는데 사용된 방법에 의존한다. 따라서, 산화물 층 및 절연 코팅이 상이한 방법에 의해 생성된다는 사실 때문에, 이들은 상이한 형태를 갖는다. 예를 들어, 산화물 층 및 절연 코팅은 동일한 재료로 구성될 수도 있지만, 상이한 형태를 가질 수도 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 절연 코팅은 산화물 층보다 밀도가 높고 더 낮은 다공성을 갖는다. 밀도가 높고 다공성이 낮기 때문에, 절연 코팅은 산화물 층보다 전하 전도체와 제 1 전도층 사이에 전기 절연을 제공하는 능력이 더 높다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 절연 코팅은 화학 증착에 의해 산화물 층 상에 퇴적된다. 화학 증착, 예를 들어 CVD (Chemical Vapor Deposition) 는 표면 상에 얇은 고체 층을 생성하는 잘 알려진 방법이다. 화학 증착은 표면 상에 원하는 퇴적물을 생성하기 위해 표면과 반응하고 및/또는 표면 상에서 분해되는 전구체의 사용을 포함한다. 전구체는 다른 화합물을 생성하는 화학 반응에 참여하는 화합물이다. 절연 코팅을 제조하기 위해 화학 증착을 이용하는 것의 장점은, 낮은 다공성을 갖는 컴팩트하고 본질적으로 조밀한 코팅을 제공하며, 결과적으로 전하 전도체와 제 1 전도층 사이에 양호한 전기 절연을 제공한다는 것이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 절연 코팅은 산화물 층 상에 절연 입자를 침전시킴으로써 산화물 층 상에 퇴적된다. 이 경우에, 절연 코팅은 절연 재료로 만들어진 절연 입자를 포함한다. 바람직하게, 절연 입자의 직경은 200 nm 미만, 바람직하게는 100 nm 미만이다. 절연 입자의 직경이 작을수록, 밀도가 높고 다공성이 낮은 코팅이 달성된다. 절연 입자는 증기 또는 용액으로부터 유래할 수도 있다. 예를 들어, 절연 코팅은 인쇄에 의해 제 1 전도층의 산화물 층 상에 퇴적된다. 제 1 전도층 상에 절연 입자들을 함유하는 일정량의 잉크를 인쇄함으로써, 제 1 전도층 내의 기공을 잉크로 충진하는 것이 가능하다. 잉크의 용매를 증발시킴으로써, 잉크 내의 절연 입자들이 제 1 전도층의 이용가능한 내부 및 외부 표면 상에 퇴적된다. 건조된 잉크 코팅은 제 1 전도층의 표면 상의 절연 산화물에 접착되는 절연 코팅을 생성하도록 가열될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 제 1 전도층의 전도성 재료는 금속 또는 금속 합금을 포함하고, 산화물 층은 금속 산화물로 구성된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 산화물 층은 제 1 전도층의 전도성 재료의 공기 중에서 열 처리에 의해 형성된다. 산화물 층은 전도층을 몇 분 동안 단순히 가열함으로써 형성될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 절연 코팅은 산화물을 포함하거나, 산화물로 만들어지거나, 또는 산화물로 구성된다. 예를 들어, 절연 코팅은 TiO2, Al2O3, ZrO2, MgO, CaO, SiO2, Ga2O3, Nb2O5, Ta2O5, CeO2, SrTiO3 및 GeO2 중 임의의 것 또는 이들의 조합으로 만들어질 수 있다. 절연 코팅에 산화물을 사용하는 장점은 이들이 양호한 전기적 절연 특성을 갖는다는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 절연 코팅은 TiO2, Al2O3, ZrO2, MgO, CaO, SiO2 및 알루미노실리케이트 중 임의의 것 또는 이들의 조합을 포함하거나, 이들로 만들어지거나, 또는 이들로 구성된다. 이들 재료는 양호한 전기적 절연 특성을 갖는다. 예를 들어, 절연 코팅은 공기와 같은 산소 함유 환경에서 고온에서 건조 및 열 처리시 TiO2, Al2O3, ZrO2, MgO, CaO, SiO2 및 알루미노실리케이트로 변환되는, 전구체 재료의 증착에 의해 생성된다. 이러한 전구체 재료들은 컴팩트한 퇴적된 절연 코팅을 형성할 수 있다. 이러한 전구체 재료들의 예들은, 예를 들어, DuPont 에 의해 제조되는 TyzorTM 제품군으로부터 (TiO2를 형성하기 위한) 유기 티타네이트 또는 (ZrO2를 형성하기 위한) 유기 지르코네이트이다. 다른 전구체 재료들은 (SiO2 형성을 위한) 실란 또는 (Al2O3 형성을 위한) 알루미늄 클로로하이드레이트일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 절연 코팅은 질화물, 예를 들어 Si3N4, Ge3N4 를 포함하거나, 이들로 만들어지거나, 또는 이들로 구성된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 절연 코팅은 중합체, 예를 들어 PVDF, PTFE, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT), 나노셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트 등을 포함하거나, 이들로 만들어지거나, 또는 이들로 구성된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 제 1 전도층은 전도성 재료로 만들어지고 서로 및 그레인들과 전기적 및 물리적으로 접촉하여 배열되는 전도성 입자들을 포함하고, 상기 산화물 층은 전도성 입자의 표면 상에 형성되며, 그 표면들은 그레인들 또는 임의의 다른 전도성 입자와 접촉하지 않는다. 전도성 입자들은 서로 본딩되고, 그레인들은 전도성 입자들에 본딩된다. 적절하게, 그레인은 실리콘으로 만들어지고, 전도성 입자는 금속 또는 금속 합금으로 만들어진다.
예를 들어, 전도성 입자는 티타늄 또는 그 합금으로 만들어지고, 산화물 층은 티타늄 산화물로 구성된다. 티타늄은 부식에 견딜 수 있는 능력과 실리콘에 양호한 전기적 접촉을 형성할 수 있기 때문에, 전도층에 사용하기에 적합한 재료이다. 티타늄 산화물 층은 공기 중의 입자의 열처리 동안 티타늄 입자 상에 형성된다. 전도성 입자는 또한, 알루미늄 또는 이의 합금으로 만들어질 수 있으며, 산화물 층은 공기 중의 입자의 열처리 동안 알루미늄 입자 상에 형성된 알루미늄 산화물로 구성된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 제 1 전도층은 다공성이고, 전하 전도체는 제 1 전도층의 기공 및 절연 기판의 기공에 수용되어, 전도성 경로들이 제 1 전도층 및 절연 기판의 기공을 통해 형성된다. 제 1 전도층 및 절연 기판은 다공성이며, 전하 전도체가 제 1 전도층의 기공 내에 그리고 다공성 절연 기판의 기공 내에 수용되게 하여, 전하 전도성 경로들이 광 흡수층으로부터, 제 1 전도층을 통해, 그리고 절연 기판을 통해 제 2 전도층으로 형성되도록 한다. 전하 전도성 경로는 위에서 정의된 바와 같은 전하 전도성 재료로 만들어진 경로이며, 이는 전하, 즉 전자 또는 정공의 수송을 허용한다. 또한, 전하 전도성 재료는 제 2 전도층과 전기적으로 접촉하도록 도포된다. 예를 들어, 제 2 전도층은 다공성 절연 기판의 표면 상에 배치되고, 이에 의해 제 2 전도층은 절연 기판의 기공 내에 축적된 전하 전도성 재료와 전기적으로 접촉한다.
제 1 및 제 2 전도층은 다공성 절연 기판의 상이한 측면들 상에 형성된다.
본 발명은 이제 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 광기전 디바이스의 일 예를 통한 단면을 개략적으로 도시한다.
도 2 는 광기전 디바이스의 제 1 예의 일부의 확대도를 도시한다.
도 1 은 본 발명에 따른 광기전 디바이스 (10) 의 일 예를 통한 단면을 개략적으로 도시한다. 이 예에서, 광기전 디바이스 (10) 는 태양 전지이다. 광기전 디바이스 (10) 는 광 흡수층 (1) 을 포함하며, 광 흡수층 (1) 은 도핑된 반도체 재료로 만들어진 복수의 그레인들 (2) 및 그레인들 (2) 과 물리적 및 전기적으로 접촉하는 전기 전하 전도체 (3) 를 포함한다. 도핑된 반도체는, 예를 들어, 붕소 (p 형), 인광체 (n 형) 또는 비소 (n 형) 와 같은 도펀트를 포함하는 반도체를 의미한다. 도핑된 반도체를 생산하기 위해, 반도체에 도펀트가 첨가된다. 도펀트 재료의 유형에 따라, 반도체는 p 도핑 또는 n 도핑된다.
그레인들이 제 1 전도층에 부착된다. 그레인 표면의 부분이 제 1 전도층과 물리적으로 접촉하기 때문에, 전하 전도체는 그레인의 전체 표면 영역을 오직 부분적으로만 피복할 수 있다. 그레인들의 나머지 자유 (free) 표면 영역들은, 복수의 접합들이 그레인과 전하 전도체 사이에 형성되도록, 전하 전도체로 피복되는 것이 바람직하다.
본 명세서에서 사용된 것과 같은 전하 전도체는 정공 전도성 재료 또는 전자 전도성 재료로 만들어진다. 정공 전도성 재료에서, 대다수 (majority) 의 전하 캐리어는 정공이고, 전자 전도성 재료에서 대다수의 전하 캐리어는 전자이다. 정공 전도성 재료는, 주로 정공의 수송을 허용하고 주로 전자의 수송을 방지하는 재료이다. 전자 전도성 재료는, 주로 전자의 수송을 허용하고 주로 정공의 수송을 방지하는 재료이다. 전하 전도체는 여러 목적으로 사용된다. 주요 목적은 전자와 정공이 분리될 수 있는 접합을 제공하는 것이다. 접합은 광 여기된 전자와 정공의 분리를 제공할 수 있는 그레인과 전하 전도체 사이의 계면이다. 그레인들은 접합을 형성하기 위해 전하 전도체와 전기적 및 물리적으로 접촉한다. 반도체 재료 및 전하 전도성 재료의 유형에 따라, 접합들은 동종 접합 (homojunction) 또는 이종 접합 (heterojunction) 일 수 있다. 제 2 목적은 하나의 유형의 전하 캐리어를 접합으로부터 전도하는 것이다. 제 3 목적은 그레인들을 기계적으로 서로 결합시키고 그레인들을 제 1 전도층에 기계적으로 결합시켜 기계적으로 견고한 광기전 디바이스를 형성하는 것이다.
광기전 디바이스 (10) 는 광 흡수층 (1) 의 그레인들 (2) 과 전기적으로 접촉하는 제 1 전도층 (16), 전하 전도체 (3) 에 전기적으로 결합된 제 2 전도층 (18), 및 그 제 1 및 제 2 전도층을 전기적으로 절연시키기 위하여, 제 1 및 제 2 전도층들 (16, 18) 사이에 배치된 절연층 (20) 을 더 포함한다. 광 흡수층 (1) 은 광기전 디바이스의 상단 측에 배치된다. 상단 측은 태양광이 그레인들 (2) 에 부딪혀 광 여기된 전자를 생성할 수 있도록 태양에 면해야 한다. 제 1 전도층 (16) 은 광 흡수층 (1) 으로부터 광 생성 전자를 추출하는 후면 콘택트의 역할을 한다. 광 흡수층 (1) 은 제 1 전도층 상에 배치된다. 따라서, 여기된 전자 및/또는 정공이 수집될 때까지 이동할 필요가 있는 거리가 짧다. 제 1 콘택트 (12) 는 제 1 전도층 (16) 에 전기적으로 접속되고, 제 2 콘택트 (14) 는 제 2 전도층 (18) 에 전기적으로 접속된다. 콘택트들 (12, 14) 사이에는 부하 (L) 가 접속된다. 제 1 및 제 2 전도층들 (16, 18) 은 적합하게 금속 또는 금속 합금, 예를 들어, 티타늄, 또는 알루미늄 또는 이들의 합금으로 만들어진 금속층들이다.
접합 (4) 이 전하 전도체 (3) 와 그레인들 (2) 사이의 접촉 영역에 형성된다. 그레인들 (2) 은 복수의 접합들 (4) 이 그레인들과 전하 전도체 사이에 형성되도록 전하 전도체 (3) 로 부분적으로 피복된다. 바람직하게는, 그레인들 (2) 의 표면의 적어도 50 % 가 전하 전도체로 피복된다.
그레인들 (2) 의 반도체 재료는 광자를 흡수할 수 있는 능력이 있으며, 이는 전자를 원자가 전자대에서 전도대로 여기시키고, 이로써 반도체 재료에 전자-정공 쌍을 만든다. 적합하게는, 반도체 재료는 실리콘이다. 그러나, CdTe, CIGS, CIS, GaAs 또는 페로브스카이트와 같은 다른 반도체 재료도 사용될 수 있다. 바람직하게는, 그레인들의 평균 크기는 1 ㎛ 와 300 ㎛ 사이이고, 통상적으로 그레인들 (2) 의 평균 크기는 20 ㎛ 와 100 ㎛ 사이이다.
전하 전도체 (3) 는 고체, 즉 액체가 아닌, 재료로 만들어지며, 정공 도체 또는 전자 도체일 수 있다. 그레인들이 n 도핑되는 경우, 전하 전도체 (3) 는 바람직하게는 정공 도체이고, 그레인들이 p 도핑되는 경우, 전하 전도체 (3) 는 전자 도체인 것이 바람직하다. 전하 전도체 (3) 는 전하 전도성 재료, 예를 들어 실리콘과 같은 도핑된 반도체 재료 또는 전도성 중합체와 같은 유기 전도성 재료로 만들어진다. 전도성이 충분한 여러 투명, 전도성 중합체를 이 목적으로 사용할 수도 있다. 실리콘 그레인들과 조합하여 사용되기에 적합한 정공 전도성 중합체의 예는 폴리 (3,4-에틸렌디옥시티오펜) 폴리스티렌 설포네이트 (PEDOT:PSS) 이다. PEDOT:PSS 는 2개의 이오노머의 중합체 혼합물이다. 전하 전도체 (3) 에 적합한 재료의 다른 예들은 폴리아닐린, P3HT 및 Spiro-OMeTAD 이다. 접합들 (4) 은 광 여기된 전자 및 정공 쌍의 분리를 제공할 수 있는 능력을 갖는다. 그레인들 및 전하 전도체의 재료에 따라, 접합은 p-n 접합과 같은 동종 접합 또는 이종 접합이다.
동종 접합은 유사한 반도체 재료 사이의 계면이다. 이들 재료들은 동일한 밴드 갭을 갖지만 전형적으로 상이한 도핑을 갖는다. 예를 들어, 동종 접합은 n 도핑된 반도체와 p 도핑된 반도체 사이의 계면, 소위 PN 접합에서 일어난다.
이종 접합은 금속, 절연, 고속 이온 도체 및 반도체 재료들의 결정질 및 비정질 구조들을 포함하여, 임의의 2개의 고체 상태 재료들 간의 계면이다. 2개의 고체 상태 재료들은 2개의 무기 재료들의 조합 또는 2개의 유기 재료들의 조합 또는 하나의 무기 재료와 하나의 유기 재료의 조합으로 만들어질 수 있다.
그레인들 (2) 은 본질적으로 광 흡수층에 고르게 분포되고, 전하 전도체 (3) 는 그레인들 상에 그리고 그레인들 사이의 공간에 위치한다. 그레인들 (2) 의 크기 및 형상은 다양할 수도 있다. 광 흡수층 (1) 이 전도층 (8) 에 도포된다. 예를 들어, 층 (8) 은 전도층이다. 그레인들 (2) 은 층 (8) 과 물리적 그리고 전기적으로 접촉한다. 그레인들의 하부 부분은 전도층 (8) 내로 돌출할 수도 있다.
도 1 에 도시된 예에서, 전하 전도체 (3) 는 유기 도체이다. 전하 전도체는 그레인들 (2) 의 표면 상에 배치되어 전하 전도층 (6) 이 그레인들 상에 형성된다. 따라서, 그레인 (2) 들의 각각의 그레인의 표면은 전하 전도성 재료로 부분적으로 피복된다. 바람직하게는, 전하 전도층 (6) 은 10 nm 와 200 nm 사이의 두께를 갖는다. 통상적으로, 전하 전도층 (6) 은 50 nm 와 100 nm 사이의 두께를 갖는다. 전하 전도체 (3) 는 그레인들이 전하 전도체에 의해 서로 본딩되도록 그레인들 사이에 배치된다. 따라서, 전하 전도체는 광 흡수층의 기계적 강도를 증가시킨다. 전하 전도층 (6) 은 단층이다. 그레인들의 각각은 상부 부분이 입사광에 면하고 하부 부분은 전도층 (8) 과 직접 물리적 및 전기적으로 접촉한다. 그레인들의 상부 표면은 전하 전도체 (3) 로 전체적으로 또는 적어도 부분적으로 피복되고, 하부 표면은, 제 1 전도층 (16) 과 전기적으로 접촉할 수 있게 하기 위해 전하 전도체가 없다.
디바이스 (10) 는 광 흡수층 (1) 과 제 2 전도층 (18) 사이에 배치되어 전하, 즉 정공 또는 전자가 광 흡수층 (1) 으로부터 제 2 전도층 (18) 으로 이동할 수 있게 하는 전하 전도성 재료의 복수의 전하 전도성 경로 (22) 를 더 포함한다. 전도성 경로 (22) 는 그레인들 상의 전하 전도층 (6) 과 동일한 재료로 만들어지는 것이 적합하지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 이 실시 형태에서, 전하 전도체 (3) 는 전도성 경로 (22) 뿐만 아니라 그레인들 상에 층 (6) 을 형성한다. 전도성 경로 (22) 는 제 1 전도층 (16) 및 절연 층 (20) 을 관통한다. 적합하게는, 제 1 전도층 (16) 및 절연 층 (20) 은 전하 전도체가 제 1 전도층 및 절연 층 (20) 을 관통하여 제 2 전도층으로의 경로 (22) 를 형성할 수 있게 하기 위해 다공성이다. 전하 전도체 (3) 는 제 1 전도층 (16) 의 기공 내에 그리고 절연 층 (20) 의 기공 내에 수용될 수 있다. 본 발명의 실시 형태에서, 제 2 전도층 (18) 은 다공성일 수 있고, 전하 전도체 (3) 는 제 2 전도층 (18) 의 기공 내에 수용될 수 있다.
절연 층 (20) 은 다공성 절연 기판을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 다공성 절연 기판은 유리 마이크로섬유 또는 세라믹 마이크로섬유로 만들어진다. 제 1 전도층 (16) 은 다공성 절연 기판의 상부 측에 배치되고, 제 2 전도층 (18) 은 다공성 절연 기판의 하부 측에 배치된다. 광 흡수층 (1) 은 제 1 전도층 (16) 상에 배치된다.
그레인들의 각각의 그레인의 표면의 일부는 제 1 전도층과 물리적 및 전기적으로 접촉하고, 그레인들의 각각의 그레인의 나머지 자유 표면의 우세한 부분 (predominant part) 이 전하 전도체로 피복된다. 각각의 그레인은 상부 부분이 전하 전도체로 피복되고, 하부 부분은 제 1 전도층과 물리적 및 전기적으로 접촉한다. 전기적 단락을 피하기 위해, 제 1 전도층과 전기적으로 접촉하는 그레인들의 하부 부분이 전하 전도체와 낮은 오믹 접합을 형성하지 않는 것이 중요하다. 전하 전도체와 그레인의 하부 부분 사이의 전기 저항이 너무 낮으면, 단락으로 인한 손실이 너무 높아질 것이다. 따라서, 제 1 전도층과 전기적으로 접촉하는 그레인 표면의 부분은 전하 전도체로 피복되어서는 안된다. 바람직하게는, 그레인의 나머지 표면은 높은 변환 효율을 달성하기 위해 전하 전도체로 피복된다. 이상적으로, 전하 전도체는 그레인의 나머지 자유 표면 전체를 피복한다.
제 1 전도층은 접합으로부터 광 여기된 전자를 수집하고 그 전자를 광기전 디바이스 외부의 외부 회로로 수송한다. 그레인들이 제 1 전도층과 물리적 및 전기적으로 직접 접촉한다는 사실 때문에, 전자가 수집되기 전에 전자가 이동해야하는 거리가 짧고, 이에 따라 전자 및 정공이 수집되기 전에 전자와 정공의 재결합 가능성이 낮다. 따라서, 전통적인 광기전 디바이스와 비교하여 본 발명에 따른 광기전 디바이스의 장점은, 전자가 수집되기 전에 이동하는 거리가 더 짧기 때문에 광 흡수층에서의 전기 저항 손실이 더 적다는 것이다. 제 1 전도층에 의해 전하 캐리어가 수집되기까지의 거리는 전형적으로 수 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터의 범위인 반면에, 전통적인 실리콘 웨이퍼 태양 전지에서는 전자가 전면측 집전체에 도달하기까지 통상적으로 수천 마이크로미터, 즉 수 밀리미터 이동할 필요가 있거나 또는 후면측 집전체에 도달하기까지 수백 마이크로미터 이동할 필요가 있다.
도 2 는 광 흡수층 (1) 및 제 1 전도층 (16) 을 포함하는 광기전 디바이스 (10) 의 제 1 예의 일부의 확대도를 도시한다. 이 실시형태에서, 제 1 전도층 (16) 은 서로 본딩된 전도성 재료로 만들어진 복수의 전도성 입자들 (24) 을 포함한다. 전도성 입자 (24) 의 전도성 재료는 적합하게는 금속 또는 금속 합금, 예를 들어 티타늄 또는 알루미늄 또는 이들의 합금이다. 제 1 전도층의 전도성 입자들 (24) 은 서로 물리적 및 전기적으로 접촉한다. 그레인들 (2) 은 제 1 전도층의 전도 입자들 (24) 중 일부와 물리적 및 전기적으로 접촉한다. 바람직하게는, 그레인들 (2) 은 그레인들과 제 1 전도층 (16) 의 입자들 (24) 사이에 충분한 접촉 영역을 제공하기 위해 100 ㎛ 미만의 크기를 갖는다. 그레인들 (2) 은 광기전 디바이스로부터 먼쪽으로 면하는 상부 부분 및 제 1 전도성 층의 전도 입자들 (24) 와 물리적으로 접촉하는 하부 부분을 갖는다. 그레인들 (2) 의 상부 부분은 전하 전도체 (3) 의 전도층 (6) 으로 피복된다.
그레인들은 바람직하게 도핑된 실리콘으로 만들어지고, 실리콘 그레인 (2) 과 제 1 전도층의 전도성 입자 (24) 사이의 물리적 접촉 영역은 그레인들 (2) 과 전도성 입자 (24) 사이에 양호한 전기적 접촉을 제공하기 위해 금속-실리콘 합금 또는 금속 실리사이드의 층 (26) 으로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 그레인 (2) 은 실리콘 (Si) 으로 만들어지고, 전도성 입자 (24) 는 티타늄 (Ti) 으로 만들어지거나 또는 적어도 부분적으로 티타늄을 포함하고, 그레인 (2) 과 입자 (24) 사이의 경계는 티타늄 실리사이드의 층 (26) 을 포함하며, 이는 Si 와 Ti 사이에 양호한 전기적 접촉을 제공한다.
제 1 전도층 (16) 은 서로 본딩된 복수의 전도 입자들 (24) 에 의해 형성된다는 사실 때문에, 입자들 사이에 공동이 형성된다. 따라서, 제 1 전도층 (16) 은 전하 전도체 (3) 가 제 1 전도층을 통해 연장되어 복수의 전하 전도성 경로 (22) 를 형성할 수 있게 한다. 전하 전도체 (3) 는 제 1 전도층 (16) 내의 전도 입자들 (24) 사이에 형성된 공동들 중 일부에 수용된다.
전하 전도체 (3) 의 전도성 경로 (22) 와 제 1 전도층 (16) 사이의 전기적 접촉을 회피하기 위해, 입자 (28) 의 표면 상에 산화층 (28) 이 형성되고, 절연 재료로 만들어진 절연 코팅 (29) 이 퇴적되어, 산화물 층 및 절연 코팅은 함께 제 1 전도층의 전도성 재료로부터 전하 전도성 재료의 경로 (22) 를 전기적으로 절연시킨다. 산화물 층 (28) 은 광기전 디바이스 (10) 의 제조 동안 전도성 입자 (24) 를 산화시킴으로써 형성된다. 산화물 층 (28) 은 전도성 입자 (24) 의 표면들의 부분들 상에 형성되며, 이들은 그레인 (2) 과 접촉하지 않거나 제 1 전도층에서 다른 전도성 입자 (24) 와 접촉하지 않는다. 바람직하게, 절연 코팅 (29) 은 전체 산화물 층이 절연 코팅으로 피복되도록 산화물 층 (28) 상에 퇴적된다.
적합하게는, 전도성 입자는 금속 또는 금속 합금을 포함하고, 산화물 층은 금속 산화물을 포함한다. 예를 들어, 전도성 입자들은 티타늄을 포함하고, 그레인과 접촉하지 않는 티타늄 입자들의 표면의 부분은 티타늄 산화물 (Ti02) 층으로 피복된다. 예를 들어, 전도성 입자들이 알루미늄을 포함하는 경우, 그레인들과 접촉하지 않는 전도성 입자의 표면의 부분은 알루미늄 산화물 (Al2O3) 로 피복된다.
일 양태에서, 절연 코팅 (29) 의 두께는 10 nm 보다 크고, 바람직하게는 50 nm 보다 크고, 가장 바람직하게는 100 nm 보다 크다. 일 양태에서, 산화물 층 (28) 의 두께는 10 nm 보다 크다. 산화물 층 및 절연 코팅의 최대 허용된 총 두께는 제 1 전도층의 다공성에 의존한다. 경로 (22) 의 전하 전도성 재료를 수용하기기 위해 기공에 충분한 공간이 있어야 한다. 제 1 전도성 층의 더 큰 기공 크기는 산화물 층 및 절연 코팅의 더 큰 총 두께를 허용한다. 따라서, 산화물 층 및 절연 코팅의 총 부피는 제 1 전도층의 기공의 총 부피보다 작아야 한다. 바람직하게, 기공의 나머지 부피는 전하 전도성 재료로 충진된다.
바람직하게는, 절연 코팅 (29) 은 산화물 층 (28) 보다 밀도가 높고 더 낮은 다공성을 갖는다. 예를 들어, 산화물 층은 산화 환경에서 제 1 전도층의 전도성 재료를 열처리함으로써 형성되고, 절연 코팅은 절연 재료의 입자의 화학 증착 및/또는 증착에 의해 산화물 층 상에 퇴적된다. 상이한 제조 방법으로 인해, 산화물 층 및 절연 코팅은 상이한 형태를 갖는다. 산화물 층 및 절연 코팅은 상이한 재료 또는 동일한 재료로 제조될 수 있다. 산화물 층과 절연 코팅은 동일한 재료로 만들어지지만, 그 형태는 상이하다. 일 양태에서, 제 1 전도층의 전도성 재료는 금속 또는 금속 합금을 포함하고, 산화물 층은 금속 산화물로 구성된다. 일 양태에서, 절연 코팅은 산화물로 만들어진다. 절연 코팅은 TiO2, Al2O3, ZrO2, MgO, CaO, SiO2 및 알루미노실리케이트 중 임의의 것 또는 이들의 조합으로 만들어질 수 있다. 절연 코팅은 또한 Ga2O3, Nb2O5, Ta2O5, CeO2, SrTiO3, GeO2, 질화물, 예를 들어 Si3N4, Ge3N4, 또는 중합체 등, 예를 들어 PVDF, PTFE, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT), 나노셀룰로스, 셀룰로스 아세테이트 등과 같은 다른 전기 절연 재료 또는 재료들의 조합 또는 혼합물로 제조될 수 있다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 전하 전도체 (3) 의 전하 전도성 경로 (22) 는 입자들 (24) 상의 절연 코팅 (29) 과 접촉한다. 절연 코팅 (29) 및 산화물 층 (28) 은 전하가 제 1 전도층 (16) 과 전하 전도체 (3) 의 경로 (22) 사이에서 전달되는 것을 방지하여, 제 1 전도층 (16) 과 전하 전도체 (3) 간의 단락을 방지한다.
일 양태에서, 절연 코팅은 절연 재료로 제조된 절연 입자를 포함하고, 절연 입자의 직경은 200 nm 미만, 바람직하게는 100 nm 미만이다. 코팅은, 예를 들어, TiO2, Al2O3, ZrO2, 알루미노실리케이트, SiO2 의 입자들을 함유하는 잉크를 제 1 전도층 상단에 인쇄함으로써, 퇴적될 수 있다. 입자들이 잉크에 사용되는 경우, 퇴적된 절연 코팅은 다공성일 수 있다. 입자들은 제 1 전도층의 기공보다 작은 직경을 가져야 한다. 제 1 전도층 내의 기공들이 약 1 um 이면, 입자들은 우선적으로 100 nm 이하의 직경을 가져야 한다.
대안적으로, 입자들을 함유하는 잉크를 사용하는 대신에, 인쇄 잉크는 예를 들어, 공기와 같은 산소 함유 환경에서 상승된 온도로 퇴적된 잉크의 건조 및 열처리 시에, TiO2, Al2O3, ZrO2, 알루미노실리케이트, SiO2 로 변환되는 전구체 재료를 함유할 수 있다. 이러한 전구체 재료들은 컴팩트한 퇴적된 절연 코팅을 형성할 수 있다. 이러한 전구체 재료들의 예들은, 예를 들어, DuPont 에 의해 제조되는 Tyzor™ 제품군으로부터 (TiO2를 형성하기 위한) 유기 티타네이트 또는 (ZrO2를 형성하기 위한) 유기 지르코네이트이다. 다른 전구체 재료들은 (SiO2 형성을 위한) 실란 또는 (Al2O3 형성을 위한) 알루미늄 클로로하이드레이트일 수 있다.
제 2 전도층 (18) 은 또한 전도성 입자들을 포함할 수도 있다. 제 2 전도층 (18) 의 전도성 입자들은 적합하게 금속 또는 금속 합금, 예를 들어, 티타늄, 알루미늄 또는 이들의 합금으로 만들어진 금속 입자들이다. 이 예에서, 제 2 전도층 (18) 의 전도성 입자들 (미도시) 은 알루미늄으로 만들어지고, 알루미늄 입자들은 임의의 절연층으로 피복되지 않고, 따라서 전하 전도체는 제 2 전도층 (18) 의 입자들과 전기적으로 접촉할 수 있게 된다. 제 1 및 제 2 전도층들 (16, 18) 의 전도성 입자들이 소결되어 전도층을 형성한다. 전도층들 (16, 18) 의 각각에서 전도성 입자들은 서로 전기적으로 접촉하여 전도층을 형성한다. 그러나, 전하 전도체 (3) 를 수용하기 위해 전도성 입자들 사이에 공간이 또한 존재한다. 광 흡수층의 그레인들 (2) 상의 접합들 (4) 은 제 2 전도층 (18) 내의 전도성 입자들과 전기적으로 접촉하는 전하 전도성 재료의 경로들 (22) 과 전기적으로 접촉한다.
일 예에서, 그레인들 (2) 은 n 도핑된 실리콘으로 만들어지고, 제 1 및 제 2 전도층들은 티타늄으로 만들어진 전도성 입자들 (24) 을 포함하고, 전하 전도체 (3) 는 정공 전도성 중합체이다. 예를 들어, 정공 전도성 중합체는 PEDOT:PSS 이며, 이하에서 PEDOT 로 표시된다. PEDOT는 정공 전도체이며, 제 2 전도층 (18) 에 정공을 수송한다. n 도핑된 실리콘 그레인들은 전자 도체이며 전자를 제 1 전도층으로 수송한다. 다음으로, 제 1 전도층은 외부 전자 회로를 통해 제 2 전도층으로 전자를 수송한다. 제 1 및 제 2 전도층들 (16, 18) 은 절연 층 (20) 에 의해 물리적 및 전기적으로 분리된다. 광 흡수층 (1) 의 실리콘 그레인들 (2) 은 전도성 입자들에 본딩된다. 제 1 전도층 (16) 내의 전도성 입자들 (24) 은 서로 물리적 및 전기적으로 접촉하고, 제 2 전도층 (18) 내의 전도성 입자들은 서로 물리적 및 전기적으로 접촉한다. 전하 전도체 (3) 는 광 흡수층 (1) 의 그레인들 (2) 과 물리적 및 전기적으로 접촉하여 배열된다.
이하에서, 본 발명에 따른 광기전 디바이스의 제조 방법의 일례를 설명한다.
단계 1: 다공성 절연 기판의 일측 상에 다공성 제 1 전도층을 형성하는 단계. 제 1 다공성 전도층의 형성은 상이한 방식으로 행해질 수 있다. 예를 들어, 이것은 다공성 절연 기판의 일측 상에 전도 입자들을 포함하는 잉크로 분무 또는 인쇄함으로써 행해질 수 있다. 전도 입자들은 예를 들어, 티타늄 또는 이의 합금, 또는 알루미늄 또는 이의 합금으로부터 제조될 수 있다. 다공성 절연 기판은, 예를 들어, 다공성 유리 마이크로섬유계 기판일 수 있다. 바람직하게는, 전도성 입자들은 다공성 절연 기판의 기공보다 더 커서 입자들이 다공성 절연 기판을 관통하는 것을 회피한다.
단계 2: 구조체를 형성하기 위해 도핑된 반도체 재료의 그레인들의 층으로 상기 제 1 전도층을 코팅하는 단계. 이 예에서, 구조체는 다공성 절연 기판, 제 1 전도층 및 그레인들의 층을 포함한다. 그레인들은 도핑된 실리콘과 같은 도핑된 반도체 재료로 만들어진다. 코팅은 바람직하게는 제 1 전도층의 표면이 그레인들의 단층에 의해 피복되도록 행해진다. 이것은 제 1 전도층 상에 그레인들의 분말을 함유하는, 액체, 예를 들어 잉크를 도포함으로써 행해질 수 있다. 그레인들의 퇴적은, 예를 들어, 인쇄 또는 분무에 의해 행해질 수 있다. 적합한 분무 기술은 예를 들어 정전 분무 또는 전기 분무이다. 실리콘 입자들은 제 1 전도층 상에 퇴적되기 전에 별도의 단계에서 에칭될 수도 있다.
그레인들의 평균 크기는 적합하게는 1 ㎛ 와 300 ㎛ 사이, 바람직하게는 10 ㎛ 와 80 ㎛ 사이, 그리고 가장 바람직하게는 20 내지 50 ㎛ 사이이다. 예를 들어, 그레인들의 분말은 분쇄 (grinding) 에 의해 제조될 수 있다. 분쇄는, 예를 들어, 디스크 형 또는 원추형 밀을 사용하여 행해질 수 있다. 분쇄 동안 생성된 그레인의 크기 및 형상은 밀링 시간, 밀링 속도 등과 같은 선택된 분쇄 프로세스 파라미터에 의존한다. 그레인의 평균 크기는 분쇄 프로세스 파라미터를 조절함으로써 제어될 수 있다. 예를 들어, 분말의 평균 입경은 메쉬를 사용하여 측정될 수 있다. 예를 들어, 분말의 평균 입경을 측정하는데 메쉬를 사용하는 것은 주지되어 있다.
단계 3: 그레인들을 제 1 전도층, 예를 들어 제 1 전도층의 전도 입자들에 본딩시키기 위해 구조체의 제 1 열처리를 수행하는 단계. 제 1 열처리는 또한 제 1 전도층 내의 전도 입자들을 서로 본딩시킨다. 바람직하게는, 열처리는 비산화성 환경에서 수행된다. 예를 들어, 구조체는 적어도 2 시간 동안 550 ℃ 보다 높은 온도로 진공에서 열처리된다. 제 1 열처리는 예를 들어 구조체의 진공 소결에 의해 행해진다. 이 단계에서, 그레인들 및 전도성 입자들은 진공 소결된다. 소결 동안, 그레인들은 제 1 전도층의 전도 입자들에 본딩되어 이들 사이에 기계적 및 전기적 접촉을 달성한다. 또한, 진공 소결 동안 전도 입자들은 함께 소결되어 전도 입자들 사이에 기계적 및 전기적 접촉을 갖는 제 1 전도층을 형성한다.
단계 4: 제 1 전도층의 표면 상에 전기 절연 층을 형성하는 단계. 이 단계는 산화 환경에서 구조체의 제 2 열처리를 수행하여 제 1 전도층의 가용 표면 상에, 예를 들어, 다른 전도 입자들 또는 그레인들과 물리적으로 접촉하지 않는, 전도 입자들의 표면의 부분 상에, 산화물 층을 형성하는 단계를 포함할 수도 있다. 산화 환경은, 예를 들어, 공기이다. 구조체의 제 2 열처리는 예를 들어, 500 ℃ 에서 30 분 동안 수행될 수 있다.
단계 5: 제 1 전도층의 산화물 층 상에 얇은 절연 코팅을 퇴적하는 단계.
예를 들어, 절연 코팅은 인쇄에 의해 퇴적된다. 절연 재료를 함유하는 일정량의 잉크를 제 1 전도층 상에 인쇄함으로써, 제 1 전도층 내의 기공을 잉크로 채우는 것이 가능하다. 잉크의 용매를 증발시킴으로써, 잉크 내의 절연 재료가 제 1 전도층의 이용가능한 내부 및 외부 표면 상에 퇴적된다. 건조된 잉크 코팅은 가열되어 제 1 전도층의 가용 표면에 접착되는 절연 코팅을 생성할 수 있다. 코팅은, 예를 들어, TiO2, Al2O3, ZrO2, CaO, MgO, SiO2, 또는 알루미노실리케이트의 입자들을 함유하는 잉크를 제 1 전도층의 산화물 층 상단에 인쇄함으로써, 퇴적될 수 있다. 입자들이 잉크에 사용되는 경우, 퇴적된 절연 코팅은 다공성일 수 있다. 입자들은 제 1 전도층의 기공보다 작은 직경을 가져야 한다. 제 1 전도층 내의 기공들이 약 1 um 이면, 입자들은 우선적으로 100 nm 이하의 직경을 가져야 한다.
대안적으로, 입자들을 함유하는 잉크를 사용하는 대신에, 인쇄 잉크는 예를 들어, 공기와 같은 산소 함유 환경에서 상승된 온도로 퇴적된 잉크의 건조 및 열처리 시에, TiO2, Al2O3, ZrO2, CaO, MgO SiO2, 또는 알루미노실리케이트로 변환되는 전구체 재료를 함유할 수 있다. 이러한 전구체 재료들은 컴팩트 퇴적된 절연 코팅을 형성할 수 있다. 이러한 전구체 재료들의 예들은, 예를 들어, DuPont 에 의해 제조되는 Tyzor™ 제품군으로부터 (TiO2 를 형성하기 위한) 유기 티타네이트 또는 (ZrO2 를 형성하기 위한) 유기 지르코네이트이다. 다른 전구체 재료들은 (SiO2 를 형성하기 위한) 실란 또는 (Al2O3 를 형성하기 위한) 알루미늄 클로로하이드레이트일 수 있다.
제 1 전도층의 가용 표면 상에 절연층을 생성하기 위해 잉크에 입자들 및 전구체들 양자 모두를 혼합하는 것이 또한 가능하다.
표면의 코팅뿐만 아니라 제 2 열처리를 수행함으로써, 제 1 전도층이 전하 전도성 재료와 전기적으로 절연되도록 보장된다.
단계 6: 제 2 전도층을 형성하는 단계. 제 2 전도층의 형성은 제 2 전도층을 형성하기 위해 선정된 방법에 따라 다른 단계들에 관하여 상이한 시점에서 행해질 수 있다. 제 2 전도층은 많은 상이한 방식으로 형성될 수 있다. 일 실시 형태에서, 제 2 전도층은 다공성 절연 기판의 반대측 상에 형성된 다공성 전도층일 수 있다. 예를 들어, 제 2 전도층은 전도 입자들을 포함하는 잉크를 절연 기판의 반대 표면 상에 퇴적함으로써 형성될 수 있다. 이 실시 형태에서, 제 2 전도층의 형성은 단계 3 에서의 열처리를 수행하기 전에, 그리고 심지어 단계 2 전에 또는 단계 1 전에 행해질 수 있다. 대안적으로, 제 2 전도층은 제 2 절연 기판 상에 형성될 수 있고, 다음 단계에서, 제 2 절연 기판은 제 1 기판에 부착된다. 대안적으로, 제 2 전도층은 전하 전도성 재료와 전기적으로 접촉하게 되는 전기 전도성 호일일 수 있다. 전도성 호일은, 예를 들어, 금속 호일일 수 있다. 이 경우, 제 2 전도층의 형성은 단계 7 후에 행해질 수 있다.
단계 7: 그레인들의 표면 상에, 제 1 전도층의 기공 내부에, 그리고 절연 기판의 기공 내부에 전하 전도성 재료를 도포하는 단계. 전하 전도성 재료는 예를 들어, 전도성 중합체, 무기 재료 및 금속-유기 재료 중 임의의 것이다. 전하 전도성 재료의 도포는, 예를 들어, 용액이 제 1 전도층의 기공 내로, 그리고 절연 기판의 기공 내로 침투하도록 그레인들의 표면 상에 전하 전도성 재료의 입자들을 함유하는 액체계 용액을 도포하고, 고체 전하 전도체의 층이 그레인들 상에 퇴적되고 고체 전하 전도체가 제 1 전도층의 기공 및 절연 기판의 기공 내부에 퇴적되도록 구조체를 건조하는 것에 의해 행해질 수 있다. 대안적으로, 전하 전도성 재료의 퇴적은 여러 단계로 수행될 수 있다. 예를 들어, 전하 전도성 재료를 갖는 용액을 먼저 그레인들 상에 분무한 다음, 용매를 건조시켜 그레인들의 표면 상에 전하 전도성 재료의 건조 고체 층을 산출할 수 있다. 제 2 단계에서, 구조체의 반대측에 전하 전도성 재료의 용액을 분무한다. 전하 전도성 재료를 함유하는 용액의 도포는, 예를 들면, 침지 또는 분무, 예를 들어, 초음파 분무에 의해 행해질 수 있다. 그레인들의 표면 상의 전하 전도체는, 예를 들어, 그레인들의 가용 표면의 적어도 50 %, 그리고 보다 바람직하게는 적어도 70 %, 그리고 가장 바람직하게는 그레인들의 표면의 적어도 80 % 를 피복한다. 그레인들의 가용 표면은 제 1 전도층과 접촉하지 않는 표면의 부분이다.
단계 8: 전하 전도성 재료를 제 2 전도층에 전기적으로 접속하는 단계. 단계 8 은 단계 5 또는 7의 일부 또는 그 결과일 수 있거나, 또는 별도의 단계로 수행될 수 있다. 예를 들어, 전하 전도성 재료는 단계 7 동안 제 2 전도층과 전기적으로 접촉하도록 도포된다. 제 2 전도층이 다공성 절연 기판의 표면 상에 배치되면, 제 2 전도층은 절연 기판의 기공 내에 축적된 전하 전도성 재료와 전기적으로 접촉한다. 제 2 다공성 절연 기판이 제 1 다공성 절연 기판과 제 2 전도층 사이에 배열되고, 제 2 다공성 절연 기판의 기공이 전하 전도성 재료로 채워지면, 전하 전도성 재료는 제 2 전도층과 전기적으로 접촉한다. 이러한 경우들에서, 전하 전도성 재료가 다공성 절연 기판(들)의 기공에 도포되었을 때 전하 전도성 재료는 제 2 전도층에 전기적으로 접속된 상태가 된다. 제 2 전도층이 전하 전도성 재료와 전기적으로 접촉되는 전기 전도성 호일인 경우, 전하 전도성 재료 및 제 2 전도층은 단계 6 동안 전기적으로 접속된다.
전하 전도성 재료와 제 2 전도층의 전기적 접속은, 예를 들어, 제 2 전도층 상에 접속 부위를 제공하고, 접속 부위와 전하 전도성 재료를 전기적으로 접속함으로써 수행될 수 있다. 접속 부위는 제 2 전도층 및 전하 전도성 재료 양자 모두에 물리적 및 전기적으로 접속된다. 예를 들어, 접속 부위는 제 2 전도층 상에 배치된 은 (Ag) 의 층을 포함한다. 대안적으로, 제 2 전도층은 은, 또는 제 2 열처리 중에 산화하지 않는 또 다른 전도성 재료로 만들어진 전도 입자들을 포함할 수도 있으며, 이 입자들이 접속 부위를 형성한다. 은을 사용하는 것이 적합한데, 왜냐하면 이것은 티타늄 및 PEDOT 양자 모두와 양호한 전기적 접촉을 제공하기 때문이다. 은을 사용하는 또 다른 장점은 은이 티타늄 입자들과 접속 부위 사이의 접촉 영역에서 제 2 전도층의 티타늄 입자 상에 산화물의 형성을 방지한다는 것이다. 은 층의 형성 중에 접속 부위와 제 2 전도층의 티타늄 입자들 사이에 티타늄 은 (AgTi) 의 층이 형성된다. 따라서, PEDOT 는 은과 양호한 낮은 오믹 접촉을 형성할 수 있고, 은은 AgTi 를 통해 티타늄과 양호한 낮은 오믹 접촉을 형성할 수 있다. 결과적으로, PEDOT는 은 및 AgTi 를 통해 간접적으로 티타늄과 접촉할 수 있다. 접속 부위에는 다른 재료, 예를 들어 고도로 도핑된 실리콘, 또는 흑연, 그래핀, CNT 또는 비정질 탄소와 같은 탄소계 재료가 사용될 수도 있다.

Claims (15)

  1. 광기전 디바이스 (10) 로서,
    - 제 1 전도층 (16),
    - 상기 제 1 전도층 (16) 과 전기적으로 절연된 제 2 전도층 (18),
    - 상기 제 1 전도층 (16) 과 상기 제 2 전도층 (18) 사이에 배열된 절연 재료로 만들어진 다공성 기판 (20),
    - 상기 제 1 전도층 (16) 상에 배치된, 도핑된 반도체 재료의 복수의 그레인들 (2) 을 포함하여 상기 그레인들 (2) 이 상기 제 1 전도층과 전기적 및 물리적으로 접촉하도록 하는 광 흡수층 (1), 및
    - 상기 그레인들을 부분적으로 피복하는 전하 전도성 재료로 만들어지고 상기 제 1 전도층 (16) 및 상기 다공성 기판을 관통하도록 배열되어, 전하 전도성 재료의 복수의 연속 경로들 (22) 이 상기 그레인들 (2) 의 표면으로부터 상기 제 2 전도층 (18) 으로 형성되도록 하는 전하 전도체 (3) 를 포함하며,
    상기 제 1 전도층 (16) 은 전도성 재료, 상기 전도성 재료의 표면 상에 형성된 산화물 층 (28), 및 상기 산화물 층 (28) 상에 퇴적된 절연 재료로 만들어진 절연 코팅 (29) 을 포함하여, 상기 산화물 층 및 상기 절연 코팅이 함께 상기 제 1 전도층 (16) 의 상기 전도성 재료로부터 상기 경로들 (22) 을 전기적으로 절연하도록 하는, 광기전 디바이스 (10).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 코팅 (29) 의 두께는 10 nm 보다 크고, 바람직하게는 50 nm 보다 크고, 가장 바람직하게는 100 nm 보다 큰, 광기전 디바이스 (10).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 산화물 층 (28) 의 두께는 10 nm 보다 큰, 광기전 디바이스 (10).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산화물 층 (28) 및 상기 절연 코팅 (29) 은 상이한 형태를 갖는, 광기전 디바이스 (10).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산화물 층 (28) 및 상기 절연 코팅 (29) 은 상이한 재료로 만들어지는, 광기전 디바이스 (10).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 전도층 (16) 의 전도성 재료는 금속 또는 금속 합금을 포함하고, 상기 산화물 층 (28) 은 금속 산화물로 구성되는, 광기전 디바이스 (10).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 코팅 (29) 은 산화물로 만들어지는, 광기전 디바이스 (10).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 코팅 (29) 은 TiO2, Al2O3, ZrO2, MgO, CaO, SiO2 및 알루미노실리케이트 중 임의의 것 또는 이들의 조합으로 만들어지는, 광기전 디바이스 (10).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 코팅 (29) 은 절연 재료로 만들어진 절연 입자들을 포함하고, 상기 절연 입자들의 직경은 200 nm 미만이고, 바람직하게는 100 nm 미만인, 광기전 디바이스 (10).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 코팅 (29) 은 상기 산화물 층 (28) 보다 밀도가 높고 더 낮은 다공성을 가지는, 광기전 디바이스 (10).
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산화물 층 (28) 은 산화 환경에서 상기 제 1 전도층의 전도성 재료의 열처리에 의해 형성되는, 광기전 디바이스 (10).
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 코팅 (29) 은 절연 재료의 입자들의 화학 증착 및/또는 퇴적에 의해 상기 산화물 층 (28) 상에 퇴적되는, 광기전 디바이스 (10).
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 전도층 (16) 은 서로 및 그레인들과 전기적 및 물리적으로 접촉하는 상기 전도성 재료로 만들어지는 전도성 입자들 (24) 을 포함하고, 상기 산화물 층 (28) 은 상기 전도성 입자들의 표면들 상에 형성되며, 상기 표면들은 상기 그레인들 또는 임의의 다른 전도성 입자들과 접촉하지 않는, 광기전 디바이스 (10).
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 코팅 (29) 은 상기 산화물 층 (28) 상에 퇴적되어 상기 산화물 층이 상기 절연 코팅으로 피복되도록 하는, 광기전 디바이스 (10).
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 전도층 (16) 은 다공성이며, 상기 전하 전도체 (3) 는 상기 제 1 전도층 (16) 의 기공들 내에 그리고 절연 기판의 기공들 내에 수용되어, 전도성 경로들이 상기 제 1 전도층 (16) 및 상기 절연 기판 (20) 을 통해 형성되도록 하는, 광기전 디바이스 (10).
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2901323T3 (es) * 2019-07-26 2022-03-22 Meyer Burger Germany Gmbh Dispositivo fotovoltaico y método para fabricar el mismo
WO2023115449A1 (zh) * 2021-12-23 2023-06-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 A/m/x晶体材料、光伏器件及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006156582A (ja) * 2004-11-26 2006-06-15 Kyocera Corp 半導体部品および光電変換装置
WO2014184379A1 (en) * 2013-05-17 2014-11-20 Exeger Sweden Ab A dye-sensitized solar cell and a method for manufacturing the solar cell
WO2015117795A1 (en) * 2014-02-06 2015-08-13 Exeger Sweden Ab A transparent dye-sensitized solar cell and a method for manufacturing the solar cell

Family Cites Families (58)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2900921C2 (de) 1979-01-11 1981-06-04 Censor Patent- und Versuchs-Anstalt, 9490 Vaduz Verfahren zum Projektionskopieren von Masken auf ein Werkstück
US4357400A (en) 1979-12-11 1982-11-02 Electric Power Research Institute, Inc. Photoelectrochemical cell employing discrete semiconductor bodies
JPH0536997A (ja) * 1991-07-26 1993-02-12 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力装置
JPH08186245A (ja) * 1994-12-28 1996-07-16 Sony Corp 量子構造の製造方法
JP2001156321A (ja) * 1999-03-09 2001-06-08 Fuji Xerox Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
EP1175938A1 (en) * 2000-07-29 2002-01-30 The Hydrogen Solar Production Company Limited Photocatalytic film of iron oxide, electrode with such a photocatalytic film, method of producing such films, photoelectrochemical cell with the electrode and photoelectrochemical system with the cell, for the cleavage of water into hydrogen and oxygen
DE60123714T2 (de) * 2000-08-15 2007-10-04 FUJI PHOTO FILM CO., LTD., Minamiashigara Photoelektrische Zelle und Herstellungsmethode
JP2004055686A (ja) * 2002-07-17 2004-02-19 Sharp Corp 太陽電池およびその製造方法
JP4016419B2 (ja) 2002-08-23 2007-12-05 Ｊｓｒ株式会社 シリコン膜形成用組成物およびシリコン膜の形成方法
US7052587B2 (en) * 2003-06-27 2006-05-30 General Motors Corporation Photoelectrochemical device and electrode
EP1624472A3 (en) 2004-07-08 2011-03-16 Sumitomo Chemical Company, Limited Porous Electrodes, Devices including the Porous Electrodes, and Methods for their Production
US20060021647A1 (en) 2004-07-28 2006-02-02 Gui John Y Molecular photovoltaics, method of manufacture and articles derived therefrom
JP2007281018A (ja) 2006-04-03 2007-10-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 光電変換装置及びその製造方法
KR20070099840A (ko) * 2006-04-05 2007-10-10 삼성에스디아이 주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법
JP2008143754A (ja) * 2006-12-12 2008-06-26 Union Material Kk 球状シリコン結晶及びその製造方法
US8158880B1 (en) 2007-01-17 2012-04-17 Aqt Solar, Inc. Thin-film photovoltaic structures including semiconductor grain and oxide layers
US20090308442A1 (en) 2008-06-12 2009-12-17 Honeywell International Inc. Nanostructure enabled solar cell electrode passivation via atomic layer deposition
KR100908243B1 (ko) * 2007-08-22 2009-07-20 한국전자통신연구원 전자 재결합 차단층을 포함하는 염료감응 태양전지 및 그제조 방법
JP5377327B2 (ja) * 2007-12-12 2013-12-25 シャープ株式会社 光増感太陽電池モジュールおよびその製造方法
US8067763B2 (en) 2007-12-19 2011-11-29 Honeywell International Inc. Quantum dot solar cell with conjugated bridge molecule
KR101461522B1 (ko) 2008-04-10 2014-11-14 한양대학교 산학협력단 겔형 전해질 및 이를 이용한 염료감응 태양전지
KR100952837B1 (ko) 2008-07-28 2010-04-15 삼성모바일디스플레이주식회사 유기전계발광 표시장치
US20110048525A1 (en) 2008-11-26 2011-03-03 Sony Corporation Functional device and method for producing the same
JP5590026B2 (ja) 2009-03-06 2014-09-17 日本電気株式会社 光電変換素子およびその製造方法、光センサならびに太陽電池
JP4683396B2 (ja) 2009-04-30 2011-05-18 シャープ株式会社 多孔質電極、色素増感太陽電池、および色素増感太陽電池モジュール
KR101072472B1 (ko) 2009-07-03 2011-10-11 한국철강 주식회사 광기전력 장치의 제조 방법
GB0916037D0 (en) 2009-09-11 2009-10-28 Isis Innovation Device
CN201655556U (zh) 2009-12-24 2010-11-24 彩虹集团公司 一种染料敏化太阳能电池
JP4620794B1 (ja) 2010-03-11 2011-01-26 大日本印刷株式会社 色素増感型太陽電池
GB201004106D0 (en) * 2010-03-11 2010-04-28 Isis Innovation Device
KR101339439B1 (ko) 2010-06-22 2013-12-10 한국전자통신연구원 태양 전지 및 그 제조 방법
US8329496B2 (en) 2010-10-14 2012-12-11 Miasole Dithered scanned laser beam for scribing solar cell structures
JP5037730B2 (ja) * 2010-11-16 2012-10-03 積水化学工業株式会社 有機太陽電池活性層用インク、有機太陽電池及び有機太陽電池の製造方法
JP5875529B2 (ja) * 2011-01-26 2016-03-02 国立大学法人山口大学 シリコン融液接触部材、その製法、および結晶シリコンの製造方法
US20120285521A1 (en) 2011-05-09 2012-11-15 The Trustees Of Princeton University Silicon/organic heterojunction (soh) solar cell and roll-to-roll fabrication process for making same
JP5118233B2 (ja) 2011-06-08 2013-01-16 シャープ株式会社 光電変換素子および光電変換素子モジュール
KR101246618B1 (ko) 2011-06-27 2013-03-25 한국화학연구원 무기반도체 감응형 광전소자 및 그 제조방법
TW201301538A (zh) 2011-06-28 2013-01-01 Ind Tech Res Inst 複合型染料敏化光電裝置
KR101266514B1 (ko) * 2011-07-18 2013-05-27 충남대학교산학협력단 염료 감응형 태양전지용 광전극 및 이의 제조방법
CN104025223B (zh) * 2011-10-11 2017-11-14 埃克斯格瑞典股份公司 用于制造染料敏化太阳能电池的方法及由此制备的太阳能电池
US9859348B2 (en) * 2011-10-14 2018-01-02 Diftek Lasers, Inc. Electronic device and method of making thereof
JP6373552B2 (ja) 2011-10-26 2018-08-15 住友化学株式会社 光電変換素子
SE537669C2 (sv) 2012-04-04 2015-09-29 Exeger Sweden Ab Färgämnessensiterad solcellsmodul med seriekopplad struktursamt sätt för framställning av solcellen
WO2013171520A1 (en) 2012-05-18 2013-11-21 Isis Innovation Limited Optoelectronic device comprising perovskites
CN104584163A (zh) 2012-08-22 2015-04-29 住友大阪水泥股份有限公司 染料敏化型太阳能电池用糊料、多孔光反射绝缘层及染料敏化型太阳能电池
EP2922109A4 (en) * 2012-11-13 2016-07-06 Sekisui Chemical Co Ltd SOLAR CELL
US9312406B2 (en) 2012-12-19 2016-04-12 Sunpower Corporation Hybrid emitter all back contact solar cell
US8785233B2 (en) 2012-12-19 2014-07-22 Sunpower Corporation Solar cell emitter region fabrication using silicon nano-particles
TWI539618B (zh) * 2013-02-07 2016-06-21 陳柏頴 半導體材料組成物及其製成太陽能電池之方法
WO2014179368A1 (en) 2013-04-29 2014-11-06 Solexel, Inc. Damage free laser patterning of transparent layers for forming doped regions on a solar cell substrate
EP2994926A1 (en) 2013-05-06 2016-03-16 Greatcell Solar S.A. Organic-inorganic perovskite based solar cell
EP3042402A4 (en) 2013-09-04 2017-05-31 Dyesol Ltd A photovoltaic device
GB201410542D0 (en) 2014-06-12 2014-07-30 Isis Innovation Heterojunction device
KR101623653B1 (ko) * 2014-10-29 2016-05-23 고려대학교 산학협력단 페로브스카이트와 염료를 이용한 태양전지 및 그 제조 방법
US10192689B2 (en) 2015-01-07 2019-01-29 Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Ltd. Self-assembly of perovskite for fabrication of transparent devices
CN105024013A (zh) * 2015-03-05 2015-11-04 苏州瑞晟纳米科技有限公司 一种新型的低温溶液法制备的高效率长寿命的平面异质结钙钛矿太阳能电池
CN104795464B (zh) 2015-03-09 2016-09-07 浙江大学 一种利用发光多孔硅颗粒提高太阳能电池效率的方法
MX2018010840A (es) * 2016-03-10 2019-02-07 Exeger Operations Ab Una celda solar que comprende granos de un material semiconductor dopado y un metodo para fabricar la celda solar.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006156582A (ja) * 2004-11-26 2006-06-15 Kyocera Corp 半導体部品および光電変換装置
WO2014184379A1 (en) * 2013-05-17 2014-11-20 Exeger Sweden Ab A dye-sensitized solar cell and a method for manufacturing the solar cell
WO2015117795A1 (en) * 2014-02-06 2015-08-13 Exeger Sweden Ab A transparent dye-sensitized solar cell and a method for manufacturing the solar cell

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