KR20220116864A - 투과율이 향상된 태양전지용 커버유리의 제조방법 - Google Patents
투과율이 향상된 태양전지용 커버유리의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 일면에 따른 투과율이 향상된 태양전지용 커버유리의 제조방법은 유리기판을 준비하고, 유리기판 상에 코팅층을 형성하는 단계, 코팅층 상에 폴리스티렌 블록과 유기폴리실록산 유도체 블록을 포함하는 블록코폴리머층을 형성하는 단계, 블록코폴리머층의 자기조립을 유도하는 단계, 블록코폴리머층의 폴리스티렌 블록을 제거하고 유기폴리실록산 유도체 블록을 산화하여 코팅층 상에 나노구조물을 형성하는 단계 및 코팅층 상에 제2투명전극층을 형성하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 유리기판 상에 3차원 구조를 갖는 막대 형상의 나노구조물이 형성됨에 따라 투과율이 향상된 태양전지용 커버유리의 제조방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들의 대체에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 에너지 자원이 풍부하고 환경오염이 없어 특히 주목받고 있다. 태양전지에는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열 전지와, 반도체의 성질을 이용하여 태양광을 전기에너지로 변환시키는 태양광 전지가 있다. 하지만, 태양전지라고 하면 일반적으로 태양광 전지(이하, 태양전지라 한다)를 일컫는다
태양전지는 다이오드와 같이 p형 반도체와 n형 반도체의 접합 구조를 갖는다. 이러한 태양전지에 빛이 입사되면 빛과 태양전지의 반도체를 구성하는 물질과의 상호작용으로 음전하를 띤 전자와 이 전자가 빠져나가 양전하를 띤 정공이 발생하여 이들이 이동하면서 전류가 흐르게 된다. 이를 광기전력효과라 하는데 태양전지를 구성하는 p형과 n형 반도체 중 전자는 n형 반도체 방향으로, 정공은 p형 반도체 방향으로 끌어 당겨져 각각 n형 반도체 및 p형 반도체와 접합된 전극으로 이동하게 되고, 이 전극들을 전선으로 연결하면 전기가 흐르므로 전력을 얻을 수 있다.
다만, 전술한 바와 같이 태양전지는 반도체 소자로 구성됨에 따라 옥외에 설치할 경우 반드시 실장(encapsulation)해주는 것이 필요하고, 종래 기술에 따른 태양전지는 일반적으로 판유리를 커버유리로 사용하여 왔다.
하지만, 종래 기술과 같이 커버유리로 판유리를 사용하는 경우 판유리의 투과율이 다소 낮음에 따라, 태양전지에 흡수되는 태양광의 양이 부족해져 결과적으로 태양전지의 에너지 변환 효율이 떨어지는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 커버유리의 낮은 투과율로 인해 태양전지의 에너지 발전 효율이 떨어지는 문제를 해결할 수 있도록 3차원 구조를 갖는 막대 형상의 나노구조물이 형성되어 투과율이 향상된 태양전지용 커버유리의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일면에 따른 투과율이 향상된 태양전지용 커버유리의 제조방법은 유리기판을 준비하고, 유리기판 상에 코팅층을 형성하는 단계, 코팅층 상에 폴리스티렌 블록과 유기폴리실록산 유도체 블록을 포함하는 블록코폴리머층을 형성하는 단계, 블록코폴리머층의 자기조립을 유도하는 단계, 블록코폴리머층의 폴리스티렌 블록을 제거하고 유기폴리실록산 유도체 블록을 산화하여 코팅층 상에 나노구조물을 형성하는 단계 및 코팅층 상에 제2투명전극층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기한 구성에 의한 본 발명의 실시예에 따른 투과율이 향상된 태양전지용 커버유리의 제조방법은 하기와 같은 효과를 기대할 수 있다.
유리 기판상에 3차원 구조를 갖는 막대 형상의 나노구조물이 형성되어 투과율이 향상된 커버유리를 제조할 수 있고, 제조된 투과율이 향상된 커버유리를 태양전지에 적용시 태양전지를 보호하면서도 투과율이 높아 태양전지의 에너지 발전 효율을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일면에 따른 투과율이 향상된 태양전지용 커버유리의 제조방법의 순서를 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일면에 따른 투과율이 향상된 태양전지용 커버유리의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 3은 실시예 1에 따라 제조되는 태양전지용 커버유리의 시험예 1에 따른 주사전자현미경 분석결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 실시예 1에 따라 제조되는 태양전지용 커버유리와 비교예 1에 따라 제조되는 태양전지용 커버유리의 시험예 2에 따른 투과율 측정결과를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일면에 따른 투과율이 향상된 태양전지용 커버유리의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 3은 실시예 1에 따라 제조되는 태양전지용 커버유리의 시험예 1에 따른 주사전자현미경 분석결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 실시예 1에 따라 제조되는 태양전지용 커버유리와 비교예 1에 따라 제조되는 태양전지용 커버유리의 시험예 2에 따른 투과율 측정결과를 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 4를 참조하면, 본 발명의 투과율이 향상된 태양전지용 커버유리의 제조방법은 기판 준비단계(S100), 코팅층 형성단계(S200), 블록코폴리머층 형성단계(S300), 자기조립 유도단계(S400), 나노구조물 형성단계(S500) 및 제2투명전극층 형성단계(S600)를 포함할 수 있다.
먼저, 유리기판(100)을 준비한다(S100).
기판 준비단계(S100)는 유리기판(100)을 준비하고, 준비된 유리기판(100)을 세척 및 건조하는 단계일 수 있다.
이 때, 기판 준비단계(S100)에서 유리기판(100)을 세척 및 건조하는 방법은 종래기술에 따른 세척 및 건조 방법을 사용할 수 있다.
유리기판(100) 상에 코팅층을 형성한다(S200).
코팅층 형성단계(S200)는 후술할 나노구조물 형성단계(S500)에서 블록코폴리머층(300)의 반응성 이온 에칭시 나노구조물이 3차원 구조를 갖는 막대(rod) 형상으로 원활하게 형성될 수 있도록 유리기판(100) 상에 코팅층(200)을 형성하는 단계일 수 있다.
코팅층 형성단계(S200)에서 형성되는 코팅층(200)은 투명전극층(210)과 폴리머층(220) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 바람직하게는 폴리머층(220)과 투명전극층(210)을 포함할 수 있다.
코팅층 형성 단계(S200)는 투명전극층 형성단계(S210)와 폴리머층 형성단계(S220)를 포함하는 것일 수 있다.
투명전극층 형성단계(S210)는 유리기판(100)의 표면을 평탄화하기 위해 기판 준비단계(S100)에서 준비되는 유리기판(100) 상에 투명전극층(210)을 형성하는 단계일 수 있다.
즉, 투명전극층 형성단계(S210)에서 유리기판(100) 상에 투명전극층(210)을 형성함에 따라 유리기판(100)의 표면이 평탄화되어 폴리머층 형성단계(S220)에서 형성되는 폴리머층(220)의 표면이 평탄하게 형성될 수 있다.
또한, 투명전극층 형성단계(S210)에서 유리기판(100) 상에 투명전극층(210)을 형성하면 본 발명의 실시예에 따른 투과율이 향상된 태양전지용 커버유리의 제조방법으로 제조되는 태양전지용 커버유리(10)를 태양전지에 적용하였을 때 본 발명의 실시예에 따른 투과율이 향상된 태양전지용 커버유리의 제조방법으로 제조되는 태양전지용 커버유리(10)의 전기전도도가 향상될 수 있다.
투명전극층 형성단계(S210)는 산화아연(ZnO), 알루미늄이 도핑된 산화아연(AZO), 갈륨이 도핑된 산화아연(GZO), 붕소가 도핑된 산화아연(BZO), 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO), 산화인듐갈륨아연(IGZO) 및 지르코듐이 포함된 산화인듐주석(ITO:Zr) 중에 선택되는 적어도 하나를 포함하는 투명전극층(210)을 형성하는 단계일 수 있다.
바람직하게, 투명전극층 형성단계(S210)는 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함하는 투명전극층(210)을 형성하는 단계일 수 있다.
투명전극층 형성단계(S210)에서 투명전극층(210)의 형성방법은 통상적으로 사용되는 박막 형성 방법을 이용할 수 있고, 예를 들어 스핀 코팅(spin coating) 방법을 이용할 수 있다.
폴리머층 형성단계(S220)는 투명전극층 형성단계(S210)에서 형성된 투명전극층(210) 상에 폴리머층(220)을 형성하는 단계일 수 있다.
폴리머층 형성단계(S220)는 후술할 나노구조물 형성단계(S500)에서 유기폴리실록산 유도체 블록(320)이 산화됨에 따라 형성되는 실리콘 산화물(410)을 지지하는 폴리머층(220)을 형성하는 단계일 수 있다.
폴리머층 형성단계(S220)는 폴리(4-비닐피리딘)(Poly(4-vinylpyridine), 폴리메틸메타크릴레이트(Poly(methyl methacrylate)) 및 폴리스티렌(Polystyrene) 중에 선택되는 적어도 하나를 포함하는 폴리머층(220)을 형성하는 단계일 수 있고, 바람직하게는 폴리(4-비닐피리딘)을 포함하는 폴리머층(220)을 형성하는 단계일 수 있다.
폴리머층 형성단계(S220)는 두께가 10 내지 100nm인 폴리머층(220)을 형성하는 단계일 수 있고, 바람직하게는 20 내지 70nm, 더욱 바람직하게는 30 내지 40nm인 폴리머층(220)을 형성하는 단계일 수 있다.
폴리머층 형성단계(S220)에서 형성되는 폴리머층(200)의 두께가 10 nm 미만이면 후술할 나노구조물 형성단계(S400)에서 형성되는 나노구조물(400)이 3차원 구조를 갖는 막대(rod) 형상을 갖지 못하고 도트 패턴으로 형성될 수 있고, 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따라 제조되는 태양전지용 커버유리(10)의 제조에 어려움이 있을 수 있다.
폴리머층 형성단계(S220)에서 형성되는 폴리머층(200)의 두께가 100nm를 초과하면 후술할 나노구조물 형성단계(S400)에서 형성되는 나노구조물(400)이 3차원 구조를 갖는 막대(rod) 형상을 갖지 못할 수 있다.
코팅층 형성단계(S200)에서 형성된 코팅층(200) 상에 폴리스티렌 블록(310)과 유기폴리실록산 유도체 블록(320)을 포함하는 블록코폴리머층(300)을 형성한다(S300).
여기서, 유기폴리실록산 유도체 블록(320)은 유기폴리실록산 유도체를 포함하여 산화되면 변환되어 실리콘 산화물(silicon oxide, SiOx)을 형성하는 것일 수 있다.
바람직하게, 유기폴리실록산 유도체 블록(320)은 폴리디메틸실록산(PolyDiMethylSiloxane;PDMS)을 포함하는 폴리디메틸실록산 블록을 포함하는 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는 폴리디메틸실록산으로 이루어지는 폴리디메틸실록산 블록일 수 있다.
블록코폴리머층 형성단계(S300)는 폴리스티렌 블록(310)과 유기폴리실록산 유도체 블록(320)을 포함하고 유기폴리실록산 유도체 블록(320)의 부피 분율이 0.15 내지 0.35인 블록코폴리머층(300)을 형성하는 단계일 수 있다.
바람직하게, 블록코폴리머층 형성단계(S300)는 폴리스티렌 블록(310)과 유기폴리실록산 유도체 블록(320)으로 이루어지고 유기폴리실록산 유도체 블록(320)의 부피 분율이 0.16인 블록코폴리머층(300)을 형성하는 단계일 수 있다.
블록코폴리머층 형성단계(S300)는 두께가 10 내지 50nm인 블록코폴리머층(300)을 형성하는 단계일 수 있고, 바람직하게는 20 내지 30nm인 블록코폴리머층(300)을 형성하는 단계일 수 있다.
블록코폴리머층(300)의 자기조립을 유도한다(S400).
자기조립 유도단계(S400)는 블록코폴리머층 형성단계(S300)에서 형성된 블록코폴리머층(300)이 폴리스티렌 블록(310)으로 이루어지는 평면 매트릭스 상에 유기폴리실록산 유도체 블록(320)으로 이루어지는 복수 개의 구체가 배열된 구조를 갖도록 블록코폴리머층(300)의 자기조립을 유도하는 단계일 수 있다.
자기조립 유도단계(S400)는 열 어닐링 (Thermal annealing), 용매 증기 어닐링 (Solvent vapor annealing) 및 열보조 용매 증기 어닐링 (Solvothermal annealing) 중에 선택되는 적어도 하나의 방법으로 블록코폴리머층 형성단계(S300)에서 형성된 블록코폴리머층(300)의 자기조립을 유도하는 단계일 수 있다.
바람직하게, 자기조립 유도단계(S400)는 열보조 용매 증기 어닐링(Solvothermal annealing) 방법으로 블록코폴리머층 형성단계(S300)에서 형성된 블록코폴리머층(300)의 자기조립을 유도하는 단계일 수 있다.
한편, 열보조 용매 증기 어닐링 방법은 용매가 소정량 투입되어 있는 챔버 내에 블록공중합체 시편을 용매와 닿지 않는 위치에 인입하고, 챔버를 밀폐한 다음 챔버를 가열하여 용매증기를 발생시켜 발생되는 용매증기를 이용하여 블록공중합체의 자기조립을 유도하는 방법으로 알려져 있다.
자기조립 유도단계(S400)는 톨루엔을 용매로 이용하여 열보조 용매 증기 어닐링 방법으로 블록코폴리머층(300)의 자기조립을 유도하는 단계일 수 있다.
자기조립 유도단계(S400)는 톨루엔을 용매로 이용하여 열보조 용매 증기 어닐링 방법으로 40 내지 80℃에서 120 내지 240초동안 블록코폴리머층(300)의 자기조립을 유도하는 단계일 수 있다.
자기조립 유도단계(S400)에서 톨루엔을 용매로 이용하여 열보조 용매 증기 어닐링 방법으로 블록코폴리머층(300)의 자기조립을 유도할 때 온도와 시간이 각각 40 내지 80℃와 120 내지 240초를 벗어나면 블록코폴리머층(300)이 폴리스티렌 블록(310)으로 이루어지는 평면 매트릭스 상에 유기폴리실록산 유도체 블록(320)으로 이루어지는 복수 개의 구체가 배열된 구조로 자기조립되지 않을 수 있다.
블록코폴리머층(300)의 폴리스티렌 블록(310)을 제거하고 유기폴리실록산 유도체 블록(320)을 산화하여 코팅층(200) 상에 나노구조물을 형성한다(S500).
나노구조물 형성단계(S500)는 반응성 이온 에칭(Reactive Ion etching) 기법으로 블록코폴리머층(300)의 폴리스티렌 블록(310)을 제거하고 유기폴리실록산 유도체 블록(320)을 산화하여 코팅층(200) 상에 나노구조물(400)을 형성하는 단계일 수 있다.
나노구조물 형성단계(S500)는 CF4 플라즈마 처리와 O2 플라즈마 처리 중에 선택되는 적어도 하나의 플라즈마 처리를 이용한 반응성 이온 에칭 기법으로 블록코폴리머층(300)의 폴리스티렌 블록(310)을 제거하고 유기폴리실록산 유도체 블록(320)을 산화하여 코팅층(200) 상에 나노구조물(400)을 형성하는 단계일 수 있다.
바람직하게, 나노구조물 형성단계(S500)는 블록코폴리머층(300)을 CF4 플라즈마 처리하고 CF4 플라즈마 처리된 블록코폴리머층(300)을 O2 플라즈마 처리하여 블록코폴리머층(300)의 폴리스티렌 블록(310)을 제거하고 유기폴리실록산 유도체 블록(320)을 산화하여 코팅층(200) 상에 나노구조물(400)을 형성하는 단계일 수 있다.
여기서, CF4 플라즈마 처리는 블록코폴리머층(300)을 30 내지 70W에서 10 내지 40초동안 CF4 플라즈마 처리하는 것일 수 있고, O2 플라즈마 처리는 CF4 플라즈마 처리된 블록코폴리머층(300)을 40 내지 80W에서 80 내지 150초동안 O2 플라즈마 처리하는 것일 수 있다.
바람직하게, CF4 플라즈마 처리는 블록코폴리머층(300)을 40 내지 60W에서 20 내지 30초동안 CF4 플라즈마 처리하는 것일 수 있고, O2 플라즈마 처리는 CF4 플라즈마 처리된 블록코폴리머층(300)을 50 내지 70W에서 105 내지 125초동안 O2 플라즈마 처리하는 것일 수 있다.
나노구조물 형성단계(S500)에서 블록코폴리머층(300)을 CF4 플라즈마 처리하고 CF4 플라즈마 처리된 블록코폴리머층(300)을 O2 플라즈마 처리하면 폴리스티렌 블록(310)과 폴리스티렌 블록(310)의 위치에 대응되는 폴리머층(220)은 식각되고, 유기폴리실록산 유도체 블록(320)이 산화될 수 있다.
이 때, 유기폴리실록산 유도체 블록(320)이 산화됨에 따라 형성되는 실리콘 산화물(410)이 마스크 역할을 하여 유기폴리실록산 유도체 블록(320)의 위치에 대응되는 폴리머층(220)은 식각되지 않고 잔존할 수 있고, 식각되지 않고 잔존한 폴리머층(220)은 실리콘 산화물(410)을 지지할 수 있다.
즉, 나노구조물 형성단계(S500)에서 폴리스티렌 블록(310)과 폴리스티렌 블록(310)의 위치에 대응되는 폴리머층(220)은 식각되고 유기폴리실록산 유도체 블록(310)과 유기폴리실록산 유도체 블록(310)의 위치에 대응되는 폴리머층(220)은 잔존함에 따라, 투명전극층(210) 상에 폴리머층(220)이 유기폴리실록산 유도체 블록(310)이 변환되어 형성된 실리콘 산화물(410)을 지지하는 구조를 갖는 나노구조물이 형성될 수 있다.
또한, 자기조립 유도단계(S400)에서 블록코폴리머층(300)이 자기조립되어 폴리스티렌 블록(310)으로 이루어진 매트릭스에 유기폴리실록산 유도체 블록(310)으로 이루어진 복수 개의 구체가 폴리스티렌 블록(310)을 포함하는 매트릭스에 배열된 구조를 가짐에 따라, 나노구조물 형성단계(S500)에서 폴리스티렌 블록(310)과 폴리스티렌 블록(310)의 위치에 대응되는 폴리머층(220)이 식각되어 잔존하는 유기폴리실록산 유도체 블록(310)이 변환된 실리콘 산화물과 유기폴리실록산 유도체 블록(310)의 위치에 대응되는 폴리머층(220)으로 이루어진 나노구조물은 3차원 구조를 갖는 막대(rod) 형상을 가질 수 있고, 투명전극층(210) 상에 복수 개가 배열되어 형성될 수 있다.
즉, 나노구조물 형성단계(S500)는 코팅층(200) 상에 폴리머층(220)이 실리콘 산화물(410)을 지지하는 형태의 막대(rod) 형상을 갖는 복수 개의 나노구조물을 형성하는 단계일 수 있고, 더욱 자세하게는 투명전극층(210) 상에 3차원 구조의 막대(rod) 형상을 갖는 복수 개의 나노구조물을 규칙적으로 배열된 형태로 형성하는 단계일 수 있다.
나노구조물 형성단계(S500)에서 얻어지는 나노구조물이 형성된 코팅층(200) 상에 제2투명전극층(500)을 형성한다(S600).
제2투명전극층 형성단계(S600)는 나노구조물 형성단계(S500)에서 얻어지는 나노구조물(400)이 형성된 코팅층(200) 상에 제2투명전극층(500)을 형성하여 태양전지용 커버유리(10)를 완성하는 단계일 수 있다.
더욱 자세하게, 제2투명전극층 형성단계(S600)는 나노구조물 형성단계(S500)에서 얻어지는 나노구조물(400)이 형성된 투명전극층(210) 상에 제2투명전극층(500)을 형성하여 태양전지용 커버유리(10)를 완성하는 단계일 수 있다.
제2투명전극층 형성단계(S600)에서 형성되는 제2투명전극층(500)은 산화아연(ZnO), 알루미늄이 도핑된 산화아연(AZO), 갈륨이 도핑된 산화아연(GZO), 붕소가 도핑된 산화아연(BZO), 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO), 산화인듐갈륨아연(IGZO) 및 지르코듐이 포함된 산화인듐주석(ITO:Zr) 중에 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있고, 바람직하게는, 인듐 주석 산화물을 포함하는 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 인듐 주석 산화물로 이루어지는 것일 수 있다.
<실시예 1>
먼저, 유리기판(100)을 준비하고, 준비된 유리기판(100) 상에 코팅층(200)을 형성하였다. 이 때, 코팅층(200)은 인듐 주석 산화물로 이루어지는 투명전극층(210)을 스핀코팅 기법으로 형성한 다음, 투명전극층(210) 상에 폴리(4-비닐피리딘)을 포함하는 폴리머층(220)을 두께가 35nm가 되도록 스핀코팅 기법으로 형성하여 형성하였다.
폴리머층(220) 상에 두께가 25nm인 블록코폴리머층(300)을 형성하였다. 이 때, 형성되는 블록코폴리머층(300)은 분자량이 9kg/mol인 폴리디메틸실록산 블록으로 이루어지는 유기폴리실록산 유도체 블록(320)과 분자량이 47.1kg/mol인 폴리스티렌 블록(310)으로 이루어지고, 블록코폴리머층(300)의 유기폴리실록산 유도체 블록(320)의 부피분율이 0.16이었다.
블록코폴리머층(300)을 톨루엔을 용매로 하는 열보조 용매 증기 어닐링 방법으로 자기조립하였다.
더욱 자세하게는 블록코폴리머층(300)과 코팅층(200)이 순차적으로 형성된 유리기판(100)을 톨루엔이 소정량 투입되어 있는 챔버 내에 톨루엔과 닿지 않도록 인입하고, 챔버를 밀폐한 다음 60℃로 180초동안 챔버를 가열하여 블록코폴리머층(300)이 유기폴리실록산 유도체 블록(320)으로 이루어진 복수 개의 구체가 폴리스티렌 블록(310)으로 이루어진 매트릭스 상에 배열된 구조를 갖도록 자기조립을 유도하였다.
반응성 이온 에칭 기법으로 블록코폴리머층(300)의 폴리스티렌 블록(310)을 제거하고 유기폴리실록산 유도체 블록(320)을 산화하여 코팅층(200) 상에 나노구조물(400)을 형성하였다.
더욱 자세하게는 블록코폴리머층(300)을 50W에서 24초동안 CF4 플라즈마 처리하고, CF4 플라즈마 처리된 블록코폴리머층(300)을 60W에서 115초동안 O2 플라즈마 처리하여 투명전극층(210)상에 유기폴리실록산 유도체 블록(320)이 산화됨에 따라 형성되는 실리콘 산화물(410)을 폴리머층(220)이 지지하는 구조를 갖는 3차원 구조의 막대 형상을 갖는 나노구조물(400)을 투명전극층(210) 상에 형성하였다.
나노구조물(400)이 형성된 투명전극층(210) 상에 스핀코팅 기법으로 인듐 주석 산화물로 이루어지는 제2투명전극층(500)을 형성하여 태양전지용 커버유리(10)를 제조하였다.
<비교예 1>
유리기판(100)을 준비하고, 유리기판(100) 상에 인듐 주석 산화물로 이루어지는 투명전극층(210)을 스핀코팅 기법으로 형성하여 태양전지용 커버유리를 제조하였다.
<시험예 1>
시험예 1에서는 실시예 1에 따라 제조되는 태양전지용 커버유리의 표면을 분석하기 위해 실시예 1에 따라 제조되는 태양전지용 커버유리(10)를 주사전자현미경(SEM)으로 분석하였다.
분석 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3을 참조하면 3차원 구조를 가진 막대 형상의 복수 개의 나노구조물(400)이 형성된 것을 확인할 수 있다.
<시험예 2>
시험예 2는 실시예 1에 따라 제조되는 태양전지용 커버유리(10)와 비교예 1에 따라 제조되는 태양전지용 커버유리의 200 내지 1100nm 파장 대에서의 투과율을 비교하기 위한 실험이다.
실시예 1에 따라 제조되는 태양전지용 커버유리(10)와 비교예 1에 따라 제조되는 태양전지용 커버유리의 투과율을 UV-VIS 분광광도계(UV-VIS Spectrophotometer)를 이용하여 측정하였고, 측정 결과를 도 4에 나타내었다.
도 4는 실시예 1에 따라 제조되는 태양전지용 커버유리(10)와 비교예 1에 따라 제조되는 태양전지용 커버유리의 시험예 2에 따른 투과율 측정결과를 나타낸 도면이고, 더욱 자세하게는, 실시예 1에 따라 제조되는 태양전지용 커버유리(10)의 투과율 측정결과(A)와 비교예 1에 따라 제조되는 태양전지용 커버유리의 투과율 측정결과(B)를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 실시예 1에 따라 제조되는 태양전지용 커버유리(10)가 비교예 1에 따라 제조되는 태양전지용 커버유리보다 200 내지 1100nm 파장 대에서 더 높은 투과율을 갖는 것을 확인할 수 있다.
특히, 550nm 파장에서 실시예 1에 따라 제조되는 태양전지용 커버유리(10)의 투과율은 90%이고, 비교예 1에 따라 제조되는 태양전지용 커버유리의 투과율은 83%인 것을 확인할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 태양전지용 커버유리,
100: 유리기판,
200: 코팅층, 210: 투명전극층, 220: 폴리머층,
300: 블록코폴리머층, 310: 폴리스티렌 블록,
320: 유기폴리실록산 유도체 블록,
400: 나노구조물, 410: 실리콘 산화물,
500: 제2투명전극층,
S100: 기판 준비단계,
S200: 코팅층 형성단계,
S210: 투명전극층 형성단계, S220: 폴리머층 형성단계,
S300: 블록코폴리머층 형성단계
S400: 자기조립 유도단계,
S500: 나노구조물 형성단계, S600: 제2투명전극층 형성단계.
100: 유리기판,
200: 코팅층, 210: 투명전극층, 220: 폴리머층,
300: 블록코폴리머층, 310: 폴리스티렌 블록,
320: 유기폴리실록산 유도체 블록,
400: 나노구조물, 410: 실리콘 산화물,
500: 제2투명전극층,
S100: 기판 준비단계,
S200: 코팅층 형성단계,
S210: 투명전극층 형성단계, S220: 폴리머층 형성단계,
S300: 블록코폴리머층 형성단계
S400: 자기조립 유도단계,
S500: 나노구조물 형성단계, S600: 제2투명전극층 형성단계.
Claims (4)
- 유리기판을 준비하고, 상기 유리기판 상에 코팅층을 형성하는 단계;
상기 코팅층 상에 폴리스티렌 블록과 유기폴리실록산 유도체 블록을 포함하는 블록코폴리머층을 형성하는 단계;
상기 블록코폴리머층의 자기조립을 유도하는 단계;
상기 블록코폴리머층의 상기 폴리스티렌 블록을 제거하고 상기 유기폴리실록산 유도체 블록을 산화하여 상기 코팅층 상에 나노구조물을 형성하는 단계; 및
상기 코팅층 상에 제2투명전극층을 형성하는 단계;를 포함하는 것
인 투과율이 향상된 태양전지용 커버유리의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 블록코폴리머층을 형성하는 단계는
폴리디메틸실록산을 포함하는 상기 유기폴리실록산 유도체 블록의 부피분율이 0.15 내지 0.35인 상기 블록코폴리머층을 형성하는 단계이고,
상기 자기조립을 유도하는 단계는
열보조 용매 증기 어닐링 기법으로 상기 블록코폴리머층이 상기 폴리스티렌 블록으로 이루어지는 평면 매트릭스 상에 유기폴리실록산 유도체 블록으로 이루어지는 복수 개의 구체가 배열된 구조를 갖도록 상기 블록코폴리머층의 자기조립을 유도하는 단계인 것
인 투과율이 향상된 태양전지용 커버유리의 제조방법. - 제 1항에 있어서, 상기 나노구조물을 형성하는 단계는
상기 블록코폴리머층을 반응성 이온 에칭하여 상기 폴리스티렌 블록을 제거하고, 상기 유기폴리실록산 유도체 블록을 산화하여 상기 코팅층 상에 상기 나노구조물을 형성하는 단계인 것
인 투과율이 향상된 태양전지용 커버유리의 제조방법. - 제 1항에 있어서, 상기 코팅층을 형성하는 단계는
상기 유리기판을 준비하고, 상기 유리기판 상에 투명전극층을 형성하는 단계; 및
상기 투명전극층 상에 폴리(4-비닐피리딘), 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리스티렌 중 적어도 하나를 포함하는 폴리머층을 형성하는 단계;를 포함하는 것
인 투과율이 향상된 태양전지용 커버유리의 제조방법.
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