KR20200121514A - Wavelength Conversion Broadband Optical Element and Manufacturing Method Therof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양 전지에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 광흡수 효율을 향상시켜 광소자의 효율을 향상시키는 파장변환 광대역 광소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell, and more particularly, to a wavelength conversion broadband optical device and a method of manufacturing the same, which improves the efficiency of the optical device by improving light absorption efficiency.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information on the present embodiment and does not constitute the prior art.
최근 심각한 환경오염문제와 화석 에너지 고갈로 차세대 청정에너지 개발에 대한 중요성이 증대되고 있다. 이러한 차세대 환경 에너지 중 태양전지 기술이 개발되고 있다. Recently, the importance for the development of next-generation clean energy is increasing due to serious environmental pollution problems and depletion of fossil energy. Among these next-generation environmental energy, solar cell technology is being developed.
태양전지는 공해가 적고, 자원이 무한하며, 반영구적으로 사용할 수 있는 장점이 있다. 또한, 에너지 문제를 해결할 수 있는 차세대 에너지원으로 각광받고 있다.Solar cells have the advantage of low pollution, infinite resources, and semi-permanent use. In addition, it is in the spotlight as a next-generation energy source that can solve energy problems.
태양전지의 이론적 효율을 제한하는 주요문제는 다음과 같다. 입사 태양광 스펙트럼과 태양전지의 흡수스펙트럼의 불일치에 있다. 태양광은 적외선부터 자외선까지 은 파장 범위를 가지고 있다. 반면, 태양전지는 일반적으로 가시광의 일부분만을 흡수하고 광전변환한다. 따라서, 태양광 중 자외선에 해당하는 빛은 태양전지에 흡수되지 않고 투과하여손실되고, 적외선에 해당하는 빛은 열로 손실된다. 예를 들면, 실리콘 소재의 태양전지의 경우 이론적 효율이 약 30%이며, 열적 손실이 약 33%이고, 투과 손실이 약 20%이다. The main problems that limit the theoretical efficiency of solar cells are as follows. There is a discrepancy between the incident sunlight spectrum and the absorption spectrum of the solar cell. Sunlight has a wavelength range from infrared to ultraviolet. On the other hand, solar cells generally absorb only a portion of visible light and photoelectric conversion. Accordingly, light corresponding to ultraviolet rays among sunlight is transmitted through the solar cell without being absorbed, and light corresponding to infrared rays is lost as heat. For example, in the case of a silicon material solar cell, the theoretical efficiency is about 30%, the thermal loss is about 33%, and the transmission loss is about 20%.
도 1은 종래의 일반적인 광소자의 구조를 보여주는 도면이다. 1 is a diagram showing the structure of a conventional optical device.
도 1을 참고하면, 태양전지의 효율을 향상시키기 위해서는 광흡수층에 흡수되는 빛의 파장 범위를 높여야 한다. 그러나 종래의 태양전지는 빛의 입사각에 따른 투과도의 차이, 적외선 파장 영역의 빛이 광전변화 효율에 기여하지 못하는 문제점이 있다. Referring to FIG. 1, in order to improve the efficiency of a solar cell, it is necessary to increase the wavelength range of light absorbed by the light absorption layer. However, the conventional solar cell has a problem in that the difference in transmittance according to the incident angle of light and the light in the infrared wavelength region do not contribute to the photoelectric change efficiency.
도 2는 도 1의 광소자의 외부양자효율을 예를 보여주는 그래프이고, 도 3은 태양광 스펙트럼을 보여주는 그래프이다. 도 2 및 도 3을 참고하면, 태양전지에 흡수되는 빛의 파장 범위 중 800nm 이상의 빛의 파장은 잘 흡수되지 못하여 전지의 효율이 떨어지는 것을 볼 수 있다.2 is a graph showing an example of the external quantum efficiency of the optical device of FIG. 1, and FIG. 3 is a graph showing a solar spectrum. Referring to FIGS. 2 and 3, it can be seen that the wavelength of light of 800 nm or more among the wavelength range of light absorbed by the solar cell is not well absorbed, and thus the efficiency of the cell is degraded.
한편, 스펙트럼 불일치에 의한 손실을 최소화하여 태양전지 효율을 향상하고자 하는 연구가 제시되고 있다. 특히，태양광을 흡수하여 태양전지 흡수 영역으로 변환하는 파장변환제의 사용이 많은 관심을 받고 있다. 즉, 태양전지에 있어서 이론적 효율을 넘어서기 위하여 태양광을 변환하는 기술이 제시되고 있다.Meanwhile, studies to improve solar cell efficiency by minimizing the loss due to spectral mismatch have been proposed. In particular, the use of a wavelength converting agent that absorbs sunlight and converts it into a solar cell absorption region is receiving much attention. In other words, a technology for converting sunlight has been proposed in order to exceed the theoretical efficiency in solar cells.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자, 입사되는 태양광 중 적외선 파장 영역의 빛을 가시광선 파장 영역으로 변환 흡수하여, 양자효율을 향상시켜 광소자의 효율을 향상시킬 수 있는 파장변환 광대역 광소자 및 이의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.In order to solve the above-described problems, the present invention converts and absorbs light in the infrared wavelength range of incident sunlight into the visible light wavelength range, thereby improving quantum efficiency and improving the efficiency of the optical device. It is to provide a manufacturing method.
본 발명은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The present invention is not limited thereto, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명은 파장변환 광대역 광소자를 제공한다. The present invention provides a wavelength conversion broadband optical device.
본 발명의 일 실시 예에 따른, 파장변환 광대역 광소자는, 태양광이 입사되는 기판층과 상기 기판층의 일면에 위치하는 제1 전극체와 상기 제1 전극체의 일면에 위치하며, 상기 기판층을 통과한 태양광이 흡수되는 광흡수층과 상기 광흡수층의 일면에 위치하는 제2 전극체와 그리고 상기 제1 전극체와 상기 기판층의 사이에 위치하며, 상기 기판층을 통과하는 상기 태양전지의 파장 중 기설정된 범위의 파장범위의 빛을 상향변환시키는 상향변환형광체층을 포함한다.A wavelength-converted broadband optical device according to an embodiment of the present invention includes a substrate layer to which sunlight is incident, a first electrode body positioned on one surface of the substrate layer, and a first electrode body positioned on one surface of the first electrode body, and the substrate layer The light absorbing layer through which sunlight passing through is absorbed, the second electrode body positioned on one surface of the light absorbing layer, and the solar cell positioned between the first electrode body and the substrate layer, and passing through the substrate layer. It includes an up-conversion phosphor layer for up-converting light of a predetermined range of wavelengths.
일 실시 예에 따르면, 상기 상향변환형광체층 일면에는 상기 기판층과 상기 광흡수층이 배치되는 제1방향으로 돌출된 형상으로 형성되는 나노 구조체가 복수개 제공될 수 있다.According to an embodiment, a plurality of nanostructures protruding in a first direction in which the substrate layer and the light absorbing layer are disposed may be provided on one surface of the up-conversion phosphor layer.
일 실시 예에 따르면, 상기 나노 구조체는 상기 기판층 중 태양광이 입사되는 상기 기판층 면에 더 제공될 수 있다. According to an embodiment, the nanostructure may be further provided on a surface of the substrate layer on which sunlight is incident.
일 실시 예에 따르면, 상기 복수의 나노 구조체는 각각의 이격거리가 서로 일정한 간격을 가질 수 있다.According to an embodiment, each of the plurality of nanostructures may have a predetermined distance from each other.
일 실시 예에 따르면, 상기 복수의 나노 구조체는 각각의 이격거리가 서로 다른 간격을 가질 수 있다.According to an embodiment, each of the plurality of nanostructures may have different spacing distances.
일 실시 예에 따르면, 상기 상향변환형광체층을 이루는 형광체는 상기 기판층을 통과하는 광 중 적외선 영역의 파장 빛을 흡수하여, 가시광선 파장 영역의 빛으로 변환시키는 물질로 제공될 수 있다.According to an embodiment, the phosphor constituting the up-conversion phosphor layer may be provided as a material that absorbs wavelength light in an infrared region among light passing through the substrate layer and converts it into light in a visible wavelength region.
일 실시 예에 따르면, 상기 형광체는 산화물 형광체를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the phosphor may include an oxide phosphor.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 전극체는 상기 상향변환형광체층의 일면에 위치하는 투명 전극층과 상기 투명 전극층과 상기 광흡수층 사이에 위치하는 전자 수송층을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the first electrode body may include a transparent electrode layer positioned on one surface of the up-conversion phosphor layer and an electron transport layer positioned between the transparent electrode layer and the light absorption layer.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 파장변환 광대역 광소자는 태양광이 입사되는 기판층과 상기 기판층의 일면에 위치하는 제1 전극체와 상기 제1 전극체의 일면에 위치하며, 상기 기판층을 통과한 태양광이 흡수되는 광흡수층과 상기 광흡수층의 일면에 위치하는 제2 전극체와 그리고 상기 제1 전극체와 상기 기판층의 사이에 위치하며, 상기 기판층을 통과하는 상기 태양전지의 파장 중 기설정된 범위의 파장범위의 빛을 상향변환시키는 상향변환형광체층을 포함하고, 상기 기판층의 일면 또는 양면에는 상기 기판층과 상기 광흡수층이 배치되는 제1방향으로 돌출된 형상으로 형성되는 나노 구조체가 복수개 제공될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, a wavelength-converted broadband optical device is disposed on a substrate layer to which sunlight is incident, a first electrode body positioned on one surface of the substrate layer, and a first electrode body, and includes the substrate layer. The wavelength of the solar cell that passes through the substrate layer and is positioned between the first electrode body and the substrate layer, and a light absorption layer through which the sunlight that has passed is absorbed, a second electrode body located on one surface of the light absorption layer It includes an up-conversion phosphor layer for up-converting light in a wavelength range of a predetermined range, and is formed in a shape protruding in a first direction in which the substrate layer and the light absorbing layer are disposed on one or both sides of the substrate layer. A plurality of structures may be provided.
일 실시 예에 따르면, 상기 복수의 나노 구조체는 각각의 이격거리가 서로 일정한 간격을 가질 수 있다. According to an embodiment, each of the plurality of nanostructures may have a predetermined distance from each other.
일 실시 예에 따르면, 상기 복수의 나노 구조체는 각각의 이격거리가 서로 다른 간격을 가질 수 있다. According to an embodiment, each of the plurality of nanostructures may have different spacing distances.
일 실시 예에 따르면, 상기 상향변환형광체층을 이루는 형광체는 상기 기판층을 통과하는 광 중 적외선 영역의 파장 빛을 흡수하여, 가시광선 파장 영역의 빛으로 변환시키는 물질로 제공될 수 있다.According to an embodiment, the phosphor constituting the up-conversion phosphor layer may be provided as a material that absorbs wavelength light in an infrared region among light passing through the substrate layer and converts it into light in a visible wavelength region.
일 실시 예에 따르면, 상기 형광체는 산화물 형광체를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the phosphor may include an oxide phosphor.
본 발명은 파장변환 광대역 광소자를 제조하는 방법를 제공한다. 본 발명의 파장변환 광대역 광소자 제조 방법은 태양광이 입사되는 기판층을 형성하는 단계와 상기 기판층에 상향변환형광체층을 형성하는 단계와 상기 상향변환형광체층의 일면에 제1 전극체를 형성하는 단계와 상기 제1 전극체의 일면에 위치하도록 광흡수층을 형성하는 단계와 상기 광흡수층의 일면에 위치하도록 제2 전극체를 형성하는 단계를 포함하되, 상기 기판층에 상기 상향변환형광체층을 형성 시 유기용매에 분산된 상향변환형광체를 코팅하여 형성할 수 있다. The present invention provides a method of manufacturing a wavelength conversion broadband optical device. The method of manufacturing a wavelength-converted broadband optical device of the present invention includes forming a substrate layer into which sunlight is incident, forming an up-conversion phosphor layer on the substrate layer, and forming a first electrode body on one surface of the up-conversion phosphor layer. And forming a light absorption layer to be positioned on one surface of the first electrode body, and forming a second electrode body to be located on one surface of the light absorption layer, wherein the up-conversion phosphor layer is formed on the substrate layer. It can be formed by coating an up-conversion phosphor dispersed in an organic solvent during formation.
일 실시 예에 따르면, 상기 기판층에 상기 상향변환형광체층을 형성하기 전에 상기 기판 일면 또는 양면에 나노 구조체를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment, before forming the up-conversion phosphor layer on the substrate layer, the step of forming a nanostructure on one or both surfaces of the substrate may be further included.
일 실시 예에 따르면, 상기 나노구조체 형성 시 상기 기판상에 금속 박막을 형성 후 상기 박막을 기설정된 온도 이상으로 열처리 공정을 수행하여 나노 구조를 형성하여 나노 구초체를 형성할 수 있다. According to an embodiment, when the nanostructure is formed, a metal thin film is formed on the substrate, and then a heat treatment process is performed on the thin film at a predetermined temperature or higher to form a nanostructure to form a nanosphere.
일 실시 예에 따르면, 상기 나노 구조에서 나노 구조체 형성 시 드라이 에칭(Dry Etching) 법을 이용해 나노 구조체를 형성할 수 있다. According to an embodiment, when forming a nanostructure from the nanostructure, a nanostructure may be formed using a dry etching method.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 파장변환 광대역 광소자에 상향변환형광체층을 제공하여 흡수되는 파장 중 적외선 영역의 빛을 흡수하여, 양자효율이 우수한 가시광선 파장영역의 빛으로 변환하여 사용해 광소자의 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by providing an up-conversion phosphor layer to a wavelength-converting broadband optical device, it absorbs light in the infrared region of the absorbed wavelength, and converts it to light in the visible wavelength region with excellent quantum efficiency. Photoelectric conversion efficiency can be improved.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 태양광의 특정 영역대의 파장을 변환시키는 상향변환형광체층 주변에 나노 크기를 가지는 나노 구조체를 제공하여, 입사되는 광의 양을 극대화 시켜 광소자의 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a nanostructure having a nano size is provided around an up-conversion phosphor layer that converts a wavelength of a specific region of sunlight, thereby maximizing the amount of incident light to improve the photoelectric conversion efficiency of an optical device. have.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판층의 상하부에 나노 구조체를 제공하며, 일면에 상향변환형광체층을 제공하여, 입사되는 광의 선형적인 굴절률 변화로 광소자의 전파장영역 표면 반사율을 감소시켜 광소자의 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, nanostructures are provided on the upper and lower portions of the substrate layer, and an up-conversion phosphor layer is provided on one surface, thereby reducing the surface reflectance of the electric field region of the optical device by linear refractive index change of incident light. It is possible to improve the photoelectric conversion efficiency of the optical device.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and effects that are not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the present specification and the accompanying drawings.
도 1은 종래의 일반적인 광소자의 구조를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 광소자의 외부양자효율을 예를 보여주는 그래프이다.
도 3은 태양광 스펙트럼을 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 파장변환 광소자의 구조를 보여주는 개략도이다.
도 5 내지 도 7은 도 4의 다른 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 4의 나노 구조체의 실시 예를 각각 보여주는 도면이다.
도 9는 기판층의 일면 또는 양면에 나노 구조체를 제공하는 경우 기판의 투과도 및 광 입사각에 따른 투과도 결과를 비교하여 보여주는 그래프이다.
도 10은 본 발명을 사용 시 특정 광파장 영역의 광변환 메커니즘을 보여주는 개략도 이다.
도 11은 상향변환형광체층과 나노 구조체를 상세하게 보여주는 도면이다. 1 is a diagram showing the structure of a conventional optical device.
2 is a graph showing an example of the external quantum efficiency of the optical device of FIG. 1.
3 is a graph showing a solar spectrum.
4 is a schematic diagram showing the structure of a wavelength conversion optical device according to an embodiment of the present invention.
5 to 7 are views showing another embodiment of FIG. 4.
8 is a diagram illustrating an embodiment of the nanostructure of FIG.
9 is a graph showing a comparison of transmittance results according to a transmittance of a substrate and a light incident angle when nanostructures are provided on one or both sides of a substrate layer.
10 is a schematic diagram showing a light conversion mechanism in a specific light wavelength region when using the present invention.
11 is a diagram showing in detail an up-conversion phosphor layer and a nanostructure.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.In the present invention, various changes may be made and various embodiments may be provided, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it is to be understood to include all changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals have been used for similar elements.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element. The term and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. Should be. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "include" or "have" should be understood as not precluding the possibility of existence or addition of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification. .
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless otherwise defined, all terms, including technical or scientific terms, used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in this application. Does not.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.In addition, each configuration, process, process, or method included in each embodiment of the present invention may be shared within a range not technically contradicting each other.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 파장변환 광소자의 구조를 보여주는 개략도이다.4 is a schematic diagram showing the structure of a wavelength conversion optical device according to an embodiment of the present invention.
파장변환 광대역 광소자(10)는 기판층(100), 상향변환형광체층(200), 제1 전극체(300), 광흡수층(400) 그리고 제2 전극체(500)를 포함한다. The wavelength conversion broadband
기판층(100)의 일면에는 태양광이 입사될 수 있다. 기판층(100)은 파장변환 광대역 광소자(10)의 다른 층을 지지하기 위해 제공될 수 있다. 기판층(100)은 필요에 따라 제거 될 수 있다. 기판층(100)의 일면에는 상향변환형광체층(200)이 제공될 수 있다. 기판층(100)은 부도체 기판으로 제공될 수 있다. 일 예로, 기판층(100)은 유리기판, 소다석회유리 기판 또는 세라믹 기판으로 제공될 수 있다. 이와는 달리, 기판층(100)은 유연필름기판으로 제공될 수 있다. Solar light may be incident on one surface of the
상향변환형광체층(200)은 기판층(100)의 일면으로 흡수되는 빛의 파장 영역중 기설정된 범위의 파장을 상변환시킬 수 있다. 일 예로 상향변환형광체층(200)은 적외선 영역의 빛의 파장 범위를 흡수하여 가시광선 영역의 파장으로 변환시킬 수 있다.The up-
일 예로, 상향변환형광체층(200)은 800nm 이상의 파장의 빛을 흡수하여 약 400 ~ 800nm 파장의 가시광선 영역 대의 빛의 파장으로 변환시킬 수 있다. 바람직하게는 상형변환형광체층은 흡수 파장 영역은 800nm 이상이며, 발광파장영역은 600 내지 650 nm 사이인 형광체 물질로 제공될 수 있다. 일 예로. 상향변환형광체층(200)을 이루는 형광체는 TiO2 또는 ZrO2 중 선택된 하나의 호스트에 Er3+, Yb3+, Tm3+, Ho3+, Pr3+, Dy3+ 또는 Eu3+ 중 선택된 하나를 도핑 하여 제조된 산화물 형광체가 제공될 수 있다. 이와는 달리, 상술한 기능을 수행하는 형광체제라면 산화물 형광체에 한정되지 않고 제한 없이 제공될 수 있다. For example, the up-
상향변환형광체층(200)은 기판층(100)의 일면에 위치할 수 있다. 일 예로, 상향변환형광체층(200)은 기판층(100)의 일면 중 빛이 입사되는 면의 반대면에 위치할 수 있다. The up-
본 발명의 파장변환 광대역 광소자(10)는 상향변환형광체층(200)을 제공하여 적외선 영역의 빛을 양자효율이 우수한 가시광선 파장 영역의 빛으로 변환시켜 파장변환 광대역 광소자(10)의 효율을 향상시킬 수 있다. 상향변환형광체층(200)을 통해서 변환된 빛은 후술하는 광흡수층(400)에 서 흡수된다. The wavelength conversion broadband
제1 전극체(300)는 상향형광변환층(200)의 일면에 형성될 수 있다. 제1 전극체(300)는 파장변환 광대역 광소자(10)를 이루는 p-n 극 중 n 전극을 형성한다. The
제1 전극체(300)는 투명전극층(310)과 전자 수송층(330)을 포함할 수 있다. The
제1 전극체(300)는 공지의 태양전지의 구성과 유사하며 이하 자세한 설명은 생략한다. The
광흡수층(400)은 제1 전극체(300) 및 제2 전극체(500)의 사이에 위치할 수 있다. 광흡수층(400)은 입사되는 태양광이 상향변환형광체층(200)을 통과하여 상변환된 빛이 흡수시킬 수 있다. The
광흡수층(400)은 페로브스카이트(ABX3 / A: CnH2n+1 의 알킬기 및 무기물 중 선택된 하나 이상의 물질, B: Pb, Sn, Ti, Nb, Zr, Ce 중 선택된 하나 이상의 물질, X: 할로겐 물질 중)소재 가 사용될 수 있다. The
광흡수층(400)은 500 내지 800nm 파장대영의 광을 많이 흡수할 수 있다. 광흡수층(400)은 전술한 상향변환형광체층(200)에서 변환되어 발광된 파장 대역의 빛을 흡수할 수 있다. 이를 통해 파장변환 광대역 광소자(10)의 효율을 향상시킬 수 있다. The
제2 전극체(500)는 광흡수층(400)의 일면에 위치할 수 있다. 제2 전극체(500)는 제1 전극체(300)가 위치한 반대쪽에 위치할 수 있다. The
제2 전극체(500)는 파장변환 광대역 광소자(10)를 이루는 p-n 극 중 p 전극을 형성한다.The
일 예로, 제2 전극체(500)는 정공 수송층(510) 및 금속 전극층(530)을 포함할 수 있다. As an example, the
제2 전극체(500)의 구성은 공지의 태양 전지의 구성과 유사하며, 이하 자세한 설명은 생략한다. The configuration of the
도 5 내지 도 7은 도 4의 다른 실시 예를 보여주는 도면이고, 도 8은 도 4의 나노 구조체의 실시 예를 각각 보여주는 도면이다. 5 to 7 are views showing another embodiment of FIG. 4, and FIG. 8 is a view showing an embodiment of the nanostructure of FIG. 4, respectively.
도 5 내지 도 8을 참고하면, 도 5의 파장변황 광대역 광소자(20)는 도 4의 파장변환 광대역 광소자(10)의 구성과 유사하나, 기판층(100)과 상향변환형광체층(200) 사이에 나노 구조체(600)를 더 포함한다. 5 to 8, the wavelength-variable broadband
나노 구조체(600)는 제1방향으로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 나노 구조체(600)는 복수개가 제공될 수 있다. 여기서 제1방향이란 기판층(100)과 광흡수층(400)이 배치되는 방향을 제1방향으로 정의한다. The
나노 구조체(600)는 상향변환형광체층(200)을 향하는 방향으로 뾰족한 모양의 기둥형상으로 제공될 수 있다. 도 8과 같이 복수개의 나노 구조체(600)는 각각의 이격거리가 서로 일정한 간격을 가질 수 있다. 이와는 달리, 복수 개의 나노 구조체(600)는 각각의 이격거리가 서로 다른 간격을 가질 수 있다. The
이하, 복수개의 나노 구조체(600)가 서로 일정한 간격을 가지는 구조를 주기적 나노 구조체(600)라 정의하며, 나노 구초제가 서로 다른 간격을 가지는 구조를 비주기적 나노 구조체(600)라 정의한다. Hereinafter, a structure in which the plurality of
도 6의 파장변환 광대역 광소자(30)와 같이, 나노 구조체(600)는 기판층(100)의 양면에 형성될 수도 있다. 주기적 또는 비주기적 나노 구조체(600)를 형성하여, 광대역 무반사 효과를 가질 수 있다. Like the wavelength conversion broadband
일 예로, 기판층(100)에 입사되는 광의 경우 주기적 또는 비주기적 나노 구조체(600)를 형성하여 반사되는 빛의 반사를 줄게 할 수 있다. For example, in the case of light incident on the
또한, 기판층(100)과 상향변환형광체층(200)에 형성된 주기적 또는 비주기적 나노 구조체(600)를 형성하여, 상향변환형광체층(200)에 들어오는 광의 양을 극대화시킬 수 있다. 또한, 선형적인 굴절률 변화로 광소자의 전파장영역의 표면 반사율을 감소시켜 태양 전지의 효율을 향상시킬 수 있다. In addition, periodic or
상술한 것과 달리, 도 7의 파장변환 광대역 광소자 (40)와 같이 기판층(100)의 일면 중 상향변환형광체층(200)의 마주보는 기판층(100)에만 형성될수도 있다. Unlike the above, it may be formed only on the
도 9는 기판층의 일면 또는 양면에 나노 구조체를 제공하는 경우 광 입사각에 따른 투과도 결과를 비교하여 보여주는 그래프이다. 9 is a graph showing a comparison of transmittance results according to an incident angle of light when nanostructures are provided on one or both sides of a substrate layer.
도 9을 참고하면, 기판층(100)의 양표면에 주기적 또는 비주기적 나노 구조체(600)를 형성하여 상변환 효율을 증가시키는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 9, it can be seen that the phase change efficiency is increased by forming periodic or
도 10은 본 발명을 사용 시 특정 광파장 영역의 광변환 효율을 보여주는 그래프이다. 10 is a graph showing light conversion efficiency in a specific light wavelength region when the present invention is used.
도 10을 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따르면, 적외선 파장 영역인 800nm 이상의 파장을 가시광선 영역의 파장의 빛으로 변환 시켜 광흡수층(400)에 흡수되는 광 흡수 효율을 향상키셔 파장변환 광대역 광소자(10)의 효율을 향상시킬 수 있다. Referring to FIG. 10, according to an embodiment of the present invention, wavelength conversion broadband light is improved by converting a wavelength of 800 nm or more, which is an infrared wavelength region, to light of a wavelength of a visible ray region, thereby improving light absorption efficiency absorbed by the
도 11은 상향변환형광체층과 나노 구조체를 상세하게 보여주는 도면이다. 11 is a diagram showing in detail an up-conversion phosphor layer and a nanostructure.
도 11을 참고하면, 상향변환형광체층(200)의 일면에 형성된 주기적 또는 비주기적 나노 구조체(600)를 형성 시 나노 구조체(600)의 빈 공간으로 상향변환형광체층(200)이 형광체가 공간을 차지할 수 있다. 이를 통해서 파장 변환 및 광 소자 표면 반사율 감소 효과를 볼 수 있으며, 이를 통해서 광전 변환효율을 향상시킬 수 있다. Referring to FIG. 11, when the periodic or
이하, 파장변환 광대역 광소자의 제조 방법에 대해서 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a wavelength conversion broadband optical device will be described.
파장변환 광대역 광소자 제조 방법은 기판층, 상향변환형광체층, 제1 전극체층, 광흡수층 그리고 제2 전극체층을 형성하여 제조할 수 있다.A method of manufacturing a wavelength-converted broadband optical device may be manufactured by forming a substrate layer, an up-conversion phosphor layer, a first electrode body layer, a light absorption layer, and a second electrode body layer.
기판층은 태양광이 입사되는 층일 수 있다. 기판은 리지드(Rigid) 기판 또는 플렉서블(Flexble) 기판이 사용 가능하다. 일 예로, 리지드 기판으로서 유리기판을 사용할 수 있다. 일 예로, 플렉서블 기판은 폴리머 소재의 기판을 사용할 수 있다. 일 실시 예로, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리이미드(PI) 중 하나를 사용할 수 있다. The substrate layer may be a layer into which sunlight is incident. The substrate may be a rigid substrate or a flexible substrate. As an example, a glass substrate may be used as the rigid substrate. As an example, the flexible substrate may be a substrate made of a polymer material. As an example, one of polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polypropylene (PP), and polyimide (PI) may be used.
상향변환형광체층은 기판층의 일면에 형성될 수 있다. 일 예로, 상향변환형광체층은 유기용매에 분산된 후 스핀 코팅(Spin-coating) 및 드롭 캐스팅(Drop-casting) 방법으로 기판 위에 코팅될 수 있다. 일 예로, 유기 용매는 Toluene가 사용될 수 있다. 이와는 달리, 다른 유기용매도 사용 가능하며 상술한 예로 한정되지 않는다. 이 후, 유기 용매는 열처리 공정을 이용하여 제거할 수 있다. 일 예로, 열처리 공정은 핫 플레이트(Hot-plate)를 이용한 열처리 공정일 수 있다. 이와는 달리, 다른 열처리 공정에 의해서 사용할 수 있다. The up-conversion phosphor layer may be formed on one surface of the substrate layer. As an example, the up-conversion phosphor layer may be dispersed in an organic solvent and then coated on a substrate by spin-coating and drop-casting. For example, Toluene may be used as the organic solvent. Unlike this, other organic solvents may also be used and are not limited to the examples described above. After that, the organic solvent can be removed using a heat treatment process. As an example, the heat treatment process may be a heat treatment process using a hot-plate. Alternatively, it can be used by other heat treatment processes.
기판층에 상향변환형광체층을 형성하기 전에 나노 구조체를 기판의 일면 또는 양면에 형성할 수 있다. Before forming the up-conversion phosphor layer on the substrate layer, a nanostructure may be formed on one or both sides of the substrate.
나노 구조체는 기판 위에 금속 박막을 형성할 수 있다. 일 예로, 금속 박막은 3~10nm 두께로 형성할 수 있다. The nanostructure may form a metal thin film on the substrate. For example, the metal thin film may be formed to a thickness of 3 to 10 nm.
금속 박막형성 방법은 스퍼터링 및 전자빔증착법을 사용할 수 있다. 금속 박막을 형성 후 기설정된 온도로 열처리 공정을 가할 수 있다. 열처리 공정 후 나노 사이즈 입자로 변경할 수 있다. 일 예로, 기설정된 온도는 200도 이상일 수 있다. 상술한 예와는 달리, 나노 입자의 크기는 증착된 박막의 두께 조절 및 열처리 온도에 따라 제어가 가능하며 상술한 예로 한정되지 않는다. As a method of forming a metal thin film, sputtering and electron beam deposition may be used. After forming the metal thin film, a heat treatment process may be applied at a preset temperature. After the heat treatment process, it can be changed to nano-sized particles. For example, the preset temperature may be 200 degrees or more. Unlike the above-described example, the size of the nanoparticles can be controlled according to the thickness control and heat treatment temperature of the deposited thin film, and is not limited to the above-described example.
일 예로, 금속은 은 일 수 있다. 이와는 달리, 다른 금속을 사용 가능하며 상술한 예로 한정되지 않는다. For example, the metal may be silver. Unlike this, other metals may be used and are not limited to the examples described above.
나노 입자 형성 후 나노 구조체를 형성 할 수 있다. 일 예로, 나노 구조체는 After formation of nanoparticles, nanostructures can be formed. For example, the nanostructure is
에치 마스크(Etch Mask)로 이용하여 드라이 에칭(Dry etching)법을 이용하여 나노 구조체를 형성할 수 있다. 드라이 에칭후 잔류하는 금속 나노 입자를 제거할 수 있다. 금속 입자 제거는 산성 용액에 제작된 샘플을 1~5분 정도 담구어 제작 할 수 있다. 일 예로, 산성 용액은 질산 용액(HNO3) 일 수 있다. 이 후 세정 공정을 통해서 최종 제작할 수 있다. A nano structure may be formed using a dry etching method using an etch mask. Metal nanoparticles remaining after dry etching can be removed. Metal particles can be removed by immersing the prepared sample in an acidic solution for about 1 to 5 minutes. For example, the acidic solution may be a nitric acid solution (HNO 3 ). After that, it can be finally manufactured through a cleaning process.
상술한 예와는 달리, 셀프 마스크 에칭(Self-masked Etching) 방법을 이용하여 나노 구조체를 형성할 수 있다. 셀프 마스크 에칭 방법은 Reactive Ion Dry Etching(RIE) 공정 시 사용되는 가스(CF4 및 O2)를 에치 마스크로 사용하는 방법이다. 상술한 방법은 기판 위 별도의 에치 마스크를 사용하지 않고 RIE 공정 실행할 수 있는 방법이다. 이러한 공정은 가스량, 압력, 파워 조절을 통해 최적화 구조 제어가 가능할 수 있다. Unlike the above-described example, a nano structure may be formed using a self-masked etching method. The self-mask etching method is a method of using gases (CF 4 and O 2 ) used in the reactive ion dry etching (RIE) process as an etch mask. The above-described method is a method capable of performing the RIE process without using a separate etch mask on the substrate. This process can be optimized structure control by adjusting the amount of gas, pressure, and power.
상향변환형광체층 및 나노 구조체를 형성 수 제1 전극체를 형성할 수 있다. 제1 전극체의 구성의 일 예로, 투명 전극층 및 전자 전달층을 형성할 수 있다. It is possible to form a first electrode body capable of forming an up-conversion phosphor layer and a nano structure. As an example of the configuration of the first electrode body, a transparent electrode layer and an electron transport layer may be formed.
제1 전극체 형성 후 제1 전극체의 일면에 위치하도록 광흡수층을 형성할 수 있다. After forming the first electrode body, a light absorbing layer may be formed to be positioned on one surface of the first electrode body.
광흡수층 형성 후 광흡수층의 일면에 제2 전극체를 형성할 수 있다. After forming the light absorbing layer, a second electrode body may be formed on one surface of the light absorbing layer.
일 예로, 제2 전극체는 정공 전달층과 전극을 포함할 수 있다. For example, the second electrode body may include a hole transport layer and an electrode.
투명 전극층의 전극 소재로는 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluorine doped Tin Oxide)를 사용할 수 있다. 일 예로. 투명전극층은 스퍼터링, 전자빔증착, 열증착법, 전해도금 등을 이용하여 증착하여 형성할 수 있다. As an electrode material for the transparent electrode layer, indium tin oxide (ITO) and fluorine doped tin oxide (FTO) may be used. For example. The transparent electrode layer can be formed by evaporation using sputtering, electron beam evaporation, thermal evaporation, electroplating, or the like.
상술한 전자 전달층, 광흡수층, 정공전달층 그리고 전극은 공지의 다른 구성과 유사하며 자세한 설명은 생략한다. The electron transport layer, the light absorbing layer, the hole transport layer, and the electrode described above are similar to other known configurations, and a detailed description thereof will be omitted.
다만, 전극은 제2 전극으로 작용할 수 있다. 전극의 소재는 금속일 수 있다. 일 예로, 금속은 Pt, Au, Cu, Ti, Al 및 Ag 중 선택 된 하나의 물질을 사용할 수 있다. 일 예로 금속은 스크린 인쇄, 스퍼터링, 전자빔증착, 열증착법 등을 이용하여 증착할 수 있다.However, the electrode can function as a second electrode. The material of the electrode may be metal. For example, as the metal, one material selected from Pt, Au, Cu, Ti, Al, and Ag may be used. For example, the metal may be deposited using screen printing, sputtering, electron beam evaporation, thermal evaporation, or the like.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 파장변환 광대역 광소자에 상향변환형광체층을 제공하여 흡수되는 파장 중 적외선 영역의 빛을 흡수하여 양자효율이 우수한 가시광선 파장영역의 빛으로 변환하여 사용해 광소자의 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있다. As described above, according to an embodiment of the present invention, by providing an up-conversion phosphor layer to a wavelength-converting broadband optical device, it absorbs light in the infrared region among the absorbed wavelengths, and converts it into light in the visible wavelength region with excellent quantum efficiency. It can be used to improve the photoelectric conversion efficiency of an optical device.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 태양광의 특정 영역대의 파장을 변환시키는 상향변환형광체층 주변에 나노 크기를 가지는 나노 구조체를 제공하여 입사되는 광의 양을 극대화 시켜 광소자의 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a nanostructure having a nano size is provided around an up-conversion phosphor layer that converts a wavelength of a specific region of sunlight to maximize the amount of incident light, thereby improving the photoelectric conversion efficiency of an optical device. I can.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판층의 상하부에 나노 구조체를 제공하며, 일면에 상향변환형광체층을 제공하여, 입사되는 광의 선형적인 굴절률 변화로 광소자의 전파장영역 표면 반사율을 감소시켜 광소자의 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, nanostructures are provided on the upper and lower portions of the substrate layer, and an up-conversion phosphor layer is provided on one surface, thereby reducing the surface reflectance of the electric field region of the optical device by linear refractive index change of incident light. It is possible to improve the photoelectric conversion efficiency of the optical device.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and those of ordinary skill in the technical field to which the present embodiment belongs will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Accordingly, the present exemplary embodiments are not intended to limit the technical idea of the present exemplary embodiment, but are illustrative, and the scope of the technical idea of the present exemplary embodiment is not limited by these exemplary embodiments. The scope of protection of this embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present embodiment.
10 : 태양전지
100: 기판층
200: 상향변환형광체층
300: 제1 전극체
400: 광흡수층
500: 제2 전극체
600: 나노 구조체10: solar cell
100: substrate layer
200: up-conversion phosphor layer
300: first electrode body
400: light absorption layer
500: second electrode body
600: nano structure
Claims (17)
태양광이 입사되는 기판층;
상기 기판층의 일면에 위치하는 제1 전극체;
상기 제1 전극체의 일면에 위치하며, 상기 기판층을 통과한 태양광이 흡수되는 광흡수층;
상기 광흡수층의 일면에 위치하는 제2 전극체; 및
상기 제1 전극체와 상기 기판층의 사이에 위치하며, 상기 기판층을 통과하는 태양전지의 파장 중 기설정된 범위의 파장범위의 빛을 상향변환시키는 상향변환형광체층
을 포함하는 파장변환 광대역 광소자. In the wavelength conversion broadband optical device,
A substrate layer into which sunlight is incident;
A first electrode body positioned on one surface of the substrate layer;
A light absorbing layer positioned on one surface of the first electrode body and absorbing sunlight passing through the substrate layer;
A second electrode body positioned on one surface of the light absorbing layer; And
An up-conversion phosphor layer positioned between the first electrode body and the substrate layer and up-converting light in a predetermined range of wavelengths of a solar cell passing through the substrate layer
Wavelength conversion broadband optical device comprising a.
상기 상향변환형광체층 일면에는,
상기 기판층과 상기 광흡수층이 배치되는 제1방향으로 돌출된 형상으로 형성되는 나노 구조체가 복수개 제공되는 파장변환 광대역 광소자. The method of claim 1,
On one side of the up-conversion phosphor layer,
A wavelength conversion broadband optical device provided with a plurality of nanostructures protruding in a first direction in which the substrate layer and the light absorption layer are disposed.
상기 나노 구조체는,
상기 기판층 중 태양광이 입사되는 상기 기판층 면에 더 제공되는 파장변환 광대역 광소자. The method of claim 2,
The nanostructure,
A wavelength conversion broadband optical device further provided on a surface of the substrate layer on which sunlight is incident among the substrate layers.
상기 복수의 나노 구조체는,
각각의 이격거리가 서로 일정한 간격을 가지는 파장변환 광대역 광소자. The method according to claim 2 or 3,
The plurality of nanostructures,
A wavelength-converted broadband optical device in which each spaced distance has a constant distance from each other.
상기 복수의 나노 구조체는,
각각의 이격거리가 서로 다른 간격을 가지는 파장변환 광대역 광소자. The method according to claim 2 or 3,
The plurality of nanostructures,
A wavelength-converted broadband optical device with a different spacing for each separation distance.
상기 상향변환형광체층을 이루는 형광체는,
상기 기판층을 통과하는 광 중 적외선 영역의 파장 빛을 흡수하여, 가시광선 파장 영역의 빛으로 변환시키는 물질로 제공되는 파장변환 광대역 광소자.The method of claim 1,
The phosphor constituting the up-conversion phosphor layer,
A wavelength conversion broadband optical device provided as a material that absorbs light in an infrared region among light passing through the substrate layer and converts it into light in a visible wavelength region.
상기 상향변환형광체층을 이루는 형광체는,
산화물 형광체를 포함하는 파장변환 광대역 광소자. The method of claim 4,
The phosphor constituting the up-conversion phosphor layer,
Wavelength conversion broadband optical device including an oxide phosphor.
상기 제1 전극체는,
상기 상향변환형광체층의 일면에 위치하는 투명 전극층; 및
상기 투명 전극층과 상기 광흡수층 사이에 위치하는 전자 수송층을 포함하는 파장변환 광대역 광소자. The method according to claim 2 or 3,
The first electrode body,
A transparent electrode layer positioned on one surface of the up-conversion phosphor layer; And
Wavelength conversion broadband optical device comprising an electron transport layer positioned between the transparent electrode layer and the light absorption layer.
태양광이 입사되는 기판층;
상기 기판층의 일면에 위치하는 제1 전극체;
상기 제1 전극체의 일면에 위치하며, 상기 기판층을 통과한 태양광이 흡수되는 광흡수층;
상기 광흡수층의 일면에 위치하는 제2 전극체; 및
상기 제1 전극체와 상기 기판층의 사이에 위치하며, 상기 기판층을 통과하는 상기 태양전지의 파장 중 기설정된 범위의 파장범위의 빛을 상향변환시키는 상향변환형광체층을 포함하고,
상기 기판층의 일면 또는 양면에는 상기 기판층과 상기 광흡수층이 배치되는 제1방향으로 돌출된 형상으로 형성되는 나노 구조체가 복수개 제공되는 파장변환 광대역 광소자. In the solar cell,
A substrate layer into which sunlight is incident;
A first electrode body positioned on one surface of the substrate layer;
A light absorbing layer disposed on one surface of the first electrode body and absorbing sunlight passing through the substrate layer;
A second electrode body positioned on one surface of the light absorption layer; And
It is located between the first electrode body and the substrate layer, and comprises an up-conversion phosphor layer for up-converting light of a predetermined range of wavelength range among the wavelengths of the solar cell passing through the substrate layer,
A wavelength conversion broadband optical device provided with a plurality of nanostructures protruding in a first direction in which the substrate layer and the light absorbing layer are disposed on one or both surfaces of the substrate layer.
상기 복수의 나노 구조체는,
각각의 이격거리가 서로 일정한 간격을 가지는 파장변환 광대역 광소자. The method of claim 9,
The plurality of nanostructures,
A wavelength-converted broadband optical device in which each spaced distance has a constant distance from each other.
상기 복수의 나노 구조체는,
각각의 이격거리가 서로 다른 간격을 가지는 파장변환 광대역 광소자. The method of claim 9,
The plurality of nanostructures,
A wavelength-converted broadband optical device with a different spacing for each separation distance.
상기 상향변환형광체층을 이루는 형광체는,
상기 기판층을 통과하는 광 중 적외선 영역의 파장 빛을 흡수하여, 가시광선 파장 영역의 빛으로 변환시키는 물질로 제공되는 파장변환 광대역 광소자. The method of claim 9,
The phosphor constituting the up-conversion phosphor layer,
A wavelength conversion broadband optical device provided as a material that absorbs light in an infrared region among light passing through the substrate layer and converts it into light in a visible wavelength region.
상기 형광체는,
산화물 형광체를 포함하는 파장변환 광대역 광소자. The method of claim 12,
The phosphor,
Wavelength conversion broadband optical device including an oxide phosphor.
태양광이 입사되는 기판층을 형성하는 단계;
상기 기판층에 상향변환형광체층을 형성하는 단계;
상기 상향변환형광체층의 일면에 제1 전극체를 형성하는 단계;
상기 제1 전극체의 일면에 위치하도록 광흡수층을 형성하는 단계; 및
상기 광흡수층의 일면에 위치하도록 제2 전극체를 형성하는 단계를 포함하되,
상기 기판층에 상기 상향변환형광체층을 형성 시, 유기용매에 분산된 상향변환형광체를 코팅하여 형성하는 파장변환 광대역 광소자 제조 방법.In the method of manufacturing a wavelength conversion broadband optical device,
Forming a substrate layer into which sunlight is incident;
Forming an up-conversion phosphor layer on the substrate layer;
Forming a first electrode body on one surface of the up-conversion phosphor layer;
Forming a light absorbing layer to be positioned on one surface of the first electrode body; And
Including the step of forming a second electrode body to be located on one surface of the light absorption layer,
When forming the up-conversion phosphor layer on the substrate layer, a wavelength conversion broadband optical device manufacturing method formed by coating the up-conversion phosphor dispersed in an organic solvent.
상기 기판층에 상기 상향변환형광체층을 형성하기 전에 상기 기판 일면 또는 양면에 나노 구조체를 형성하는 단계를 더 포함하는 파장변환 광대역 광소자 제조 방법.The method of claim 14,
Before forming the up-conversion phosphor layer on the substrate layer, the method of manufacturing a wavelength-converted broadband optical device further comprising forming nanostructures on one or both surfaces of the substrate.
나노 구조체 형성 시, 기판상에 금속 박막을 형성 후 상기 박막을 기설정된 온도 이상으로 열처리 공정을 수행하여 나노 구초체를 형성하는 파장변환 광대역 광소자 제조 방법.The method of claim 15,
When forming a nanostructure, a method of manufacturing a wavelength-converted broadband optical device in which a metal thin film is formed on a substrate and then a heat treatment process is performed on the thin film at a predetermined temperature or higher to form a nanosphere.
상기 나노 구조에서 나노 구조체 형성 시, 드라이 에칭(Dry Etching) 법을 이용해 나노 구조체를 형성하는 파장변환 광대역 광소자 제조 방법.The method of claim 16,
When forming a nanostructure from the nanostructure, a method of manufacturing a wavelength-converted broadband optical device in which a nanostructure is formed using a dry etching method.
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