KR20220122178A - Patterned Transparent Electrode for Sollar Cell and Solar Cells Utilizing the Same Approach - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 패턴화된 태양전지용 투명전극 및 이를 포함하는 태양전지에 관한 것으로, 상세하게, 넓은 파장 영역대에 대한 광투과도가 높은 태양전지용 투명전극 및 이를 포함하는 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a patterned transparent electrode for a solar cell and a solar cell including the same, and more particularly, to a transparent electrode for a solar cell having high light transmittance in a wide wavelength band, and a solar cell including the same.
현재의 화석 연료를 대체하기 위해 친환경적이고 지속가능한 태양에너지, 풍력에너지, 조력에너지를 포함한 다양한 재생에너지원들이 고려되고 있다. Various renewable energy sources, including environmentally friendly and sustainable solar energy, wind energy, and tidal energy, are being considered to replace the current fossil fuels.
특히, 태양으로부터 방출되는 에너지의 양은 무한하고 친환경적이기 때문에 태양에너지를 활용하는 방법 및 그 효율을 높이기 위한 연구는 지속되고 있다. 태양에너지를 활용하는 방안 중 하나인 태양전지(solar cell)는 태양으로부터 조사되는 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치이다.In particular, since the amount of energy emitted from the sun is infinite and eco-friendly, research on a method of utilizing solar energy and increasing its efficiency is continuing. A solar cell, one of the methods of utilizing solar energy, is a device that converts light energy irradiated from the sun into electrical energy.
태양전지의 구성 요소 중 하나인 투명전극은 태양전지의 구동에 있어 반드시 필요한 재료이며, 태양전지의 효율을 높이기 위하여 높은 광투과도 및 낮은 면저항의 특성을 요구한다.A transparent electrode, which is one of the components of a solar cell, is an essential material for driving a solar cell, and requires characteristics of high light transmittance and low sheet resistance in order to increase the efficiency of the solar cell.
이러한 요구조건을 충족시키기 위해 대한민국 공개특허 10-2010-0020756호에서는 투명 전도성 산화물(transparent conducting oxides, TCO)을 사용한 투명전극에 패턴을 형성하여 태양광의 흡수도를 증가시키는 방안을 제공하고 있으나, 투명 전도성 산화물로 형성된 투명전극은 전기 전도도가 낮은 문제가 있다. 또한, 전기적 특성의 개선을 위해 산화물-금속-산화물(oxide-metal-oxide, OMO)하이브리드 전극이 대체제로 제안되고 있으나, OMO 하이브리드 전극에 포함되는 금속은 가시광 영역에서 높은 투과도를 보이지만, 자외선(ultra-violet,UV)은 차단하고 적외선(infra-red,IR)은 흡수하여 전기적 특성이 개선되는 반면, 태양광의 투과도가 저하되는 문제점이 있다.In order to satisfy these requirements, Korean Patent Laid-Open Patent Publication No. 10-2010-0020756 provides a method of increasing the absorption of sunlight by forming a pattern on a transparent electrode using transparent conducting oxides (TCO), but it is transparent. A transparent electrode formed of a conductive oxide has a problem of low electrical conductivity. In addition, although an oxide-metal-oxide (OMO) hybrid electrode has been proposed as an alternative to improve electrical properties, the metal included in the OMO hybrid electrode shows high transmittance in the visible region, but -violet, UV) is blocked and infrared (infra-red, IR) is absorbed to improve electrical properties, but there is a problem in that the transmittance of sunlight is lowered.
따라서, 태양전지의 효율을 높이기 위해서는 UV, IR 및 가시광 영역을 포함한 전영역대의 태양광에 대한 투과도 높은 동시에 낮은 면저항을 갖는 태양전지용 투명전극이 개발될 필요성이 있다.Therefore, in order to increase the efficiency of the solar cell, there is a need to develop a transparent electrode for a solar cell having high transmittance to sunlight in the entire range including UV, IR, and visible light regions and at the same time having low sheet resistance.
본 발명의 목적은 자외선(UV), 적외선(IR) 및 가시광 영역을 포함한 전영역대의 태양광에 대한 광투과도가 우수한 태양전지용 투명전극을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a transparent electrode for a solar cell having excellent light transmittance with respect to sunlight in the entire region including ultraviolet (UV), infrared (IR) and visible regions.
본 발명의 다른 목적은 면저항이 낮은 태양전지용 투명전극을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a transparent electrode for a solar cell having a low sheet resistance.
본 발명의 또 다른 목적은 전영역대의 태양광에 대한 광투과도가 우수하고 낮은 면저항의 투명전극을 포함하는 태양전지를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a solar cell including a transparent electrode having excellent light transmittance for sunlight in the entire region and low sheet resistance.
본 발명의 일 측면에 따른 태양전지용 다층 투명전극은 광이 유입되는 제 1 투명 전도성 산화물 층; 제 1 투명 전도성 산화물 층과 대향하여 위치하는 제 2 투명 전도성 산화물 층; 제 1 투명 전도성 산화물 층과 제 2 투명 전도성 산화물 층 사이에 위치하는 금속 층; 및 제 1 투명 전도성 산화물 층, 금속 층 및 제 2 투명 전도성 산화물 층을 두께 방향으로 관통하는 공극의 어레이;를 포함한다.A multilayer transparent electrode for a solar cell according to an aspect of the present invention includes a first transparent conductive oxide layer through which light is introduced; a second transparent conductive oxide layer opposite the first transparent conductive oxide layer; a metal layer positioned between the first transparent conductive oxide layer and the second transparent conductive oxide layer; and an array of pores passing through the first transparent conductive oxide layer, the metal layer, and the second transparent conductive oxide layer in a thickness direction.
본 발명의 일 실시예에 따라 제 1 투명 전도성 산화물 층 일면의 면적에서 공극의 어레이가 차지하는 면적분율은 50 내지 90% 일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the area fraction occupied by the array of pores in the area of one surface of the first transparent conductive oxide layer may be 50 to 90%.
본 발명의 일 실시예에 따른 공극의 형상은 삼각 내지 팔각을 포함하는 다각형, 원형 및 타원형에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.The shape of the void according to an embodiment of the present invention may be one or more selected from polygons including triangles to octagons, circles, and ellipses.
본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 투명 전도성 산화물 층 표면에 위치하는 일 공극의 개구부 면적은 10 내지 100000 μm2 일 수 있다.An opening area of one pore positioned on the surface of the first transparent conductive oxide layer according to an embodiment of the present invention may be 10 to 100000 μm 2 .
본 발명의 일 실시예에 따라, 태양전지용 다층 투명전극은 하기 식 1을 만족할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the multilayer transparent electrode for a solar cell may satisfy Equation 1 below.
(식 1)(Equation 1)
A1 = xA2 (1 ≤ x ≤ 5)A 1 = xA 2 (1 ≤ x ≤ 5)
상기 식 1의 A1은 상기 공극의 어레이에서 제 1 투명 전도성 산화물 층 표면에 위치하는 단일한 일 공극의 제1개구부의 면적이고, A2는 제 2 투명 전도성 산화물 층 표면에 위치하는 상기 단일한 일 공극의 제2개구부의 면적이다.A 1 in Equation 1 is the area of the first opening of a single void located on the surface of the first transparent conductive oxide layer in the array of voids, and A 2 is the area of the single void located on the surface of the second transparent conductive oxide layer. The area of the second opening of one void.
본 발명의 일 실시예에 따른 공극의 어레이는 직사각형, 정사각형, 정육각형 또는 평행사변형에서 선택된 다각형을 기본 형상으로 하여 상기 다각형의 각 꼭짓점과 중심점에 하나의 공극으로 배열된 것일 수 있다.The array of voids according to an embodiment of the present invention may have a polygon selected from a rectangle, a square, a regular hexagon, or a parallelogram as a basic shape, and may be arranged as one void at each vertex and center point of the polygon.
본 발명의 일 실시예에 따라, 공극의 어레이에서 최인접한 공극의 가장자리 간의 최단거리는 1 내지 500μm 일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the shortest distance between the edges of the adjacent pores in the array of pores may be 1 to 500 μm.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속층의 두께는 1 내지 100 nm 일 수 있다.The thickness of the metal layer according to an embodiment of the present invention may be 1 to 100 nm.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속 층은 Au, Ag, Cu, Pt, Al, Ni, Cr, Co, Zn, Mo, Mg 및 W에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다.The metal layer according to an embodiment of the present invention may include at least one metal selected from Au, Ag, Cu, Pt, Al, Ni, Cr, Co, Zn, Mo, Mg, and W.
본 발명의 일 실시예에 따른 다층 투명전극의 두께는 30 내지 1000nm 일 수 있다.The thickness of the multilayer transparent electrode according to an embodiment of the present invention may be 30 to 1000 nm.
본 발명의 일 실시예에 따라, 다층 투명전극의 면저항은 공극의 어레이를 포함하지 않는 다층 투명전극 대비 1.1 내지 20배 일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the sheet resistance of the multilayer transparent electrode may be 1.1 to 20 times that of the multilayer transparent electrode that does not include an array of pores.
본 발명의 일 실시예에 따라, 파장이 700nm 이상 범위의 영역에서 다층 투명전극의 광투과도는 50% 이상 일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the light transmittance of the multilayer transparent electrode in the wavelength range of 700 nm or more may be 50% or more.
본 발명의 다른 측면에 따라, 본 발명의 일 측면에 따른 태양전지용 다층 투명전극을 포함하는 태양전지를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a solar cell including a multilayer transparent electrode for a solar cell according to an aspect of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따라, 태양전지는 4-터미널(4-terminal) 탠덤 태양전지 일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the solar cell may be a 4-terminal tandem solar cell.
본 발명의 패턴화된 태양전지용 투명전극은 제 1 투명 전도성 산화물 층, 금속 층 및 제 2 투명 전도성 산화물 층을 포함하는 다층 구조로 투명전극의 두께방향으로 관통하는 공극의 어레이를 포함함으로써 자외선(UV), 적외선(IR) 및 가시광 영역을 포함한 전영역대의 태양광에 대한 광투과도가 우수하고 낮은 면저항의 특성을 가져 태양전지의 효율을 향상 시킬 수 있다.The transparent electrode for a patterned solar cell of the present invention has a multilayer structure including a first transparent conductive oxide layer, a metal layer, and a second transparent conductive oxide layer, and includes an array of pores penetrating in the thickness direction of the transparent electrode, thereby ), infrared (IR), and visible light region, it has excellent light transmittance to sunlight and low sheet resistance, which can improve the efficiency of the solar cell.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 다층 투명전극의 모식도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 태양전지용 다층 투명전극의 레이저 현미경 이미지이다.
도 3은 실시예와 비교예에서 제조된 투명전극의 광투과율(transmittance, %) 및 면저항을 측정한 결과를 도시한 도면이다.1 shows a schematic diagram of a multilayer transparent electrode for a solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a laser microscope image of a multilayer transparent electrode for a solar cell manufactured according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing the results of measuring light transmittance (%) and sheet resistance of the transparent electrodes prepared in Examples and Comparative Examples.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 태양전지용 다층 투명전극을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. Hereinafter, the multilayer transparent electrode for a solar cell of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The drawings introduced below are provided as examples in order to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in other forms, and the drawings presented below may be exaggerated to clarify the spirit of the present invention. At this time, if there is no other definition in the technical terms and scientific terms used, it has the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and the gist of the present invention in the following description and accompanying drawings Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily obscure will be omitted.
또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다. Also, the singular forms used in the specification and appended claims may also be intended to include the plural forms unless the context specifically dictates otherwise.
본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 특별히 한정하지 않는 한, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.In this specification and the appended claims, the terms include or have means that a feature or element described in the specification is present, and unless specifically limited, one or more other features or elements are added. This does not preclude the possibility that it will be.
본 발명에 일 양태에 따른 태양전지용 다층 투명전극은 광이 유입되는 제 1 투명 전도성 산화물 층; 제 1 투명 전도성 산화물 층과 대향하여 위치하는 제 2 투명 전도성 산화물 층; 제 1 투명 전도성 산화물 층과 제 2 투명 전도성 산화물 층 사이에 위치하는 금속 층; 및 제 1 투명 전도성 산화물 층, 금속 층 및 제 2 투명 전도성 산화물 층을 두께 방향으로 관통하는 공극의 어레이;를 포함한다.A multilayer transparent electrode for a solar cell according to an aspect of the present invention includes: a first transparent conductive oxide layer through which light is introduced; a second transparent conductive oxide layer opposite the first transparent conductive oxide layer; a metal layer positioned between the first transparent conductive oxide layer and the second transparent conductive oxide layer; and an array of pores passing through the first transparent conductive oxide layer, the metal layer, and the second transparent conductive oxide layer in a thickness direction.
종래의 경우, 투명 전도성 산화물(transparent conducting oxides, TCO)을 사용한 투명전극에 패턴을 형성하여 태양광의 흡수도를 증가시키는 방안이 제안 되었으나, 투명 전도성 산화물로 형성된 투명전극은 전기 전도도가 낮아 태양전지의 효율 향상 측면에서 한계가 있고, 전기적 특성의 개선을 위해 산화물-금속-산화물(oxide-metal-oxide, OMO)하이브리드 전극이 대체제로 제안되고 있으나, OMO 하이브리드 전극에 포함되는 금속은 가시광 영역에서 높은 투과도를 보이지만, 자외선(ultra-violet,UV)은 차단하고 적외선(infra-red,IR)은 흡수하여 전기적 특성이 개선되는 반면, 태양광의 투과도가 저하되는 문제점을 가지고 있다.In the conventional case, a method of increasing the absorption of sunlight by forming a pattern on a transparent electrode using transparent conducting oxides (TCO) has been proposed. There is a limit in terms of efficiency improvement, and an oxide-metal-oxide (OMO) hybrid electrode has been proposed as an alternative to improve electrical properties, but the metal included in the OMO hybrid electrode has high transmittance in the visible light region. However, it has a problem in that, while the electrical properties are improved by blocking ultra-violet (UV) and absorbing infrared (IR), the transmittance of sunlight is lowered.
반면에, 본 발명에 따른 태양전지용 다층 투명전극은 제 1 투명 전도성 산화물 층, 금속 층 및 제 2 투명 전도성 산화물 층이 순차적으로 적층된 다층 구조 및 순차적으로 적층된 각 층을 두께 방향으로 관통하는 공극의 어레이를 포함함으로써 금속 층에 의해 차단되는 자외선(ultra-violet,UV)과 흡수되는 적외선(infra-red,IR)의 광에너지 손실을 최소화할 수 있고, 전기적 통로(path)는 유지하여 낮은 면저항의 특성을 가질 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 태양전지용 다층 투명전극은 UV, IR 및 가시광 영역을 포함한 전영역대의 태양광에 대한 광투과도가 우수하고 낮은 면저항의 특성을 가져 태양전지의 효율을 향상 시킬 수 있는 것이다.On the other hand, the multilayer transparent electrode for a solar cell according to the present invention has a multilayer structure in which a first transparent conductive oxide layer, a metal layer, and a second transparent conductive oxide layer are sequentially stacked, and a pore passing through each sequentially stacked layer in the thickness direction By including an array of may have the characteristics of That is, the multilayer transparent electrode for a solar cell according to the present invention has excellent light transmittance to sunlight in the entire range including UV, IR and visible light regions and has low sheet resistance, thereby improving the efficiency of the solar cell.
이하, 본 발명의 태양전지용 다층 투명전극을 각 구성별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the multilayer transparent electrode for a solar cell of the present invention will be described in detail for each configuration.
먼저, 본 발명에 따른 태양전지용 다층 투명전극은 제 1 투명 전도성 산화물 층, 금속 층 및 제 2 투명 전도성 산화물 층을 두께 방향으로 관통하는 공극의 어레이를 포함한다.First, the multilayer transparent electrode for a solar cell according to the present invention includes an array of pores penetrating the first transparent conductive oxide layer, the metal layer, and the second transparent conductive oxide layer in the thickness direction.
이 때, 공극의 어레이라 함은 제 1 투명 전도성 산화물 층, 금속 층 및 제 2 투명 전도성 산화물 층을 두께 방향으로 관통하는 공극이 일정하고 질서있게 배열된 패턴을 의미할 수 있다.In this case, the void array may refer to a pattern in which the voids passing through the first transparent conductive oxide layer, the metal layer, and the second transparent conductive oxide layer in the thickness direction are uniformly and orderedly arranged.
본 발명의 일 실시예로, 공극의 어레이는 직사각형, 정사각형, 정육각형 또는 평행사변형에서 선택된 다각형을 반복의 기본 형상으로 하여 상기 다각형의 각 꼭짓점과 중심점에 하나의 공극으로 배열된 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the array of voids may be arranged as one void at each vertex and center point of the polygon using a polygon selected from a rectangle, a square, a regular hexagon, or a parallelogram as a basic shape of repetition.
공극이 배열된 형태에 따라 본 발명의 태양전지용 다층 투명전극의 광투과도 및 면저항을 용이하게 조절할 수 있기 때문에 본 발명에 따른 태양전지용 다층 투명전극은 원하는 파장 영역대의 광을 투과 및 흡수 하도록 디자인이 가능하다는 장점을 갖을 수 있다.Since the light transmittance and sheet resistance of the multilayer transparent electrode for a solar cell of the present invention can be easily adjusted according to the arrangement of the pores, the multilayer transparent electrode for a solar cell according to the present invention can be designed to transmit and absorb light in a desired wavelength range. may have the advantage of
일 구체예로, 공극의 어레이에서 최인접한 공극의 가장자리 간의 최단거리는 1 내지 500μm일 수 있고, 구체적으로 5 내지 300μm일 수 있으며, 보다 구체적으로 5 내지 100μm일 수 있다.In one embodiment, the shortest distance between the edges of the adjacent pores in the array of pores may be 1 to 500 μm, specifically 5 to 300 μm, more specifically 5 to 100 μm.
공극의 어레이에서 최인접한 공극의 가장자리 간의 최단거리는 최인접한 공극이 서로 이격 위치하여 상기 공극간의 이격 거리 중 가장 가까이 위치한 가장자리 간의 거리를 의미하고, 공극을 제외한 부분이 본 발명의 태양전지용 다층 투명전극에서 전기적 통로를 제공하는 것이다. 즉, 안정적으로 전기적 통로를 제공하여 태양전지용 다층 투명전극이 낮은 면저항을 갖기 위해서는 공극의 어레이에서 최인접한 공극의 가장자리 간의 최단거리가 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.The shortest distance between the edges of the adjacent voids in the array of voids means the distance between the closest edges among the spacing distances between the voids because the adjacent voids are spaced apart from each other, and the part excluding the voids in the multilayer transparent electrode for solar cells of the present invention It provides an electrical path. That is, it is preferable that the shortest distance between the edges of the adjacent voids in the array of voids satisfies the above range in order to stably provide an electrical path so that the multilayer transparent electrode for a solar cell has a low sheet resistance.
본 발명의 일 실시예로, 제 1 투명 전도성 산화물 층 일면의 면적에서 공극의 어레이가 차지하는 면적분율은 50 내지 90%일 수 있고, 바람직하게 60 내지 80%일 수 있으며, 보다 바람직하게는 70 내지 80%일 수 있다. 여기서 면적분율은 제 1 투명 전도성 산화물 층 일면의 전체 면적을 기준하여 공극의 어레이가 차지하는 면적의 비율을 의미한다.In one embodiment of the present invention, the area fraction occupied by the array of pores in the area of one surface of the first transparent conductive oxide layer may be 50 to 90%, preferably 60 to 80%, more preferably 70 to It can be 80%. Here, the area fraction means a ratio of an area occupied by the array of pores based on the total area of one surface of the first transparent conductive oxide layer.
제 1 투명 전도성 산화물 층 일면의 면적에서 공극의 어레이가 차지하는 면적분율이 50% 미만이면 태양전지용 다층 투명전극의 면저항의 상승이 억제될 수 있으나, 광투과도가 저하될 수 있고, 제 1 투명 전도성 산화물 층 일면의 면적에서 공극의 어레이가 차지하는 면적분율이 90% 이상이면 태양전지용 다층 투명전극의 광투과도가 향상 될 수 있으나, 면저항의 상승으로 태양전지의 효율이 저하될 수 있기 때문에, 전영역대의 태양광에 대한 광투과도가 우수하고 낮은 면저항의 특성을 가져 태양전지의 효율을 향상 시키기 위해서는 제 1 투명 전도성 산화물 층 일면의 면적에서 공극의 어레이가 차지하는 면적분율이 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.If the area fraction occupied by the array of voids in the area of one surface of the first transparent conductive oxide layer is less than 50%, the increase in sheet resistance of the multilayer transparent electrode for solar cells may be suppressed, but light transmittance may be reduced, and the first transparent conductive oxide If the area fraction occupied by the array of voids in the area of one surface of the layer is 90% or more, the light transmittance of the multilayer transparent electrode for solar cells can be improved, but the efficiency of the solar cell may be reduced due to an increase in sheet resistance. In order to improve the efficiency of the solar cell by having excellent light transmittance and low sheet resistance, it is preferable that the area fraction occupied by the array of voids in the area of one surface of the first transparent conductive oxide layer satisfies the above range.
본 발명의 일 실시예에 따라, 공극의 어레이에 포함되는 공극의 형상은 삼각 내지 팔각을 포함하는 다각형, 원형 및 타원형에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 앞서 상술한 바와 같이, 공극을 제외한 부분이 본 발명의 태양전지용 다층 투명전극에서 전기적 통로를 제공하기 때문에 공극이 배열된 형태뿐 아니라, 공극의 형태에 따라서도 본 발명의 태양전지용 다층 투명전극의 광투과도 및 면저항을 용이하게 조절할 수 있다는 장점을 갖을 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the shape of the pores included in the array of pores may be one or more selected from polygons including triangular to octagonal, circular, and oval. As described above, since the portion excluding the pores provides an electrical path in the multilayer transparent electrode for solar cells of the present invention, the light of the multilayer transparent electrode for solar cells of the present invention according to the shape of the pores as well as the form in which the pores are arranged It may have the advantage of being able to easily control the transmittance and the sheet resistance.
본 발명의 일 실시예로, 제 1 투명 전도성 산화물 층, 금속 층 및 제 2 투명 전도성 산화물 층을 두께 방향으로 관통하는 공극은 제 1 투명 전도성 산화물 층 및 제 2 투명 전도성 산화물 층의 표면에 위치하는 개구부를 포함 할 수 있다.In one embodiment of the present invention, voids penetrating the first transparent conductive oxide layer, the metal layer, and the second transparent conductive oxide layer in the thickness direction are located on the surfaces of the first transparent conductive oxide layer and the second transparent conductive oxide layer. It may include an opening.
일 예로, 제 1 투명 전도성 산화물 층 표면에 위치하는 일 공극의 개구부 면적은 10 내지 100000 μm2 일 수 있고, 구체적으로 100 내지 70000 μm2 일 수 있으며, 보다 구체적으로 1000 내지 35000 μm2 일 수 있다. 본 발명의 태양전지용 투명전극이 UV, IR 및 가시광 영역을 포함한 전영역대의 태양광에 대한 광투과도가 우수하고 낮은 면저항의 특성을 갖기 위해서는 제 1 투명 전도성 산화물 층 표면에 위치하는 일 공극의 개구부 면적이 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.As an example, the opening area of one pore positioned on the surface of the first transparent conductive oxide layer may be 10 to 100000 μm 2 , specifically 100 to 70000 μm 2 , and more specifically 1000 to 35000 μm 2 It may be . In order for the transparent electrode for a solar cell of the present invention to have excellent light transmittance for sunlight in the entire region including UV, IR, and visible light and have low sheet resistance, the opening area of one pore positioned on the surface of the first transparent conductive oxide layer It is preferable to satisfy this above-mentioned range.
일 구체예로, 제 1 투명 전도성 산화물 층 및 제 2 투명 전도성 산화물 층의 표면 위치하는 개구부의 면적은 동일하거나 상이할 수 있다.In one embodiment, the area of the opening located on the surface of the first transparent conductive oxide layer and the second transparent conductive oxide layer may be the same or different.
상세하게, 제 1 투명 전도성 산화물 층 및 제 2 투명 전도성 산화물 층의 표면에 위치하는 개구부를 포함하는 본 발명의 태양전지용 다층 투명전극은 하기 식 1을 만족할 수 있다.In detail, the multilayer transparent electrode for a solar cell of the present invention including an opening positioned on the surface of the first transparent conductive oxide layer and the second transparent conductive oxide layer may satisfy Equation 1 below.
(식 1)(Equation 1)
A1 = xA2 A 1 = xA 2
상기 식 1에 있어서, x는 1 ≤ x ≤ 10 의 범위를 가질 수 있고, 구체적으로 1 ≤ x ≤ 5의 범위를 가질 수 있으며, 보다 구체적으로 1 ≤ x ≤ 4의 범위를 가질 수 있고, 보다 더 구체적으로 1 ≤ x ≤ 3의 범위를 가질 수 있으며, A1은 제 1 투명 전도성 산화물 층 표면에 위치하는 단일한 일 공극의 제1개구부의 면적이고, A2는 제 2 투명 전도성 산화물 층 표면에 위치하는 상기 단일한 일 공극의 제2개구부의 면적이다. In Equation 1, x may have a range of 1 ≤ x ≤ 10, specifically 1 ≤ x ≤ 5, more specifically 1 ≤ x ≤ 4, and more More specifically, it may have a range of 1 ≤ x ≤ 3, wherein A 1 is the area of the first opening of one single void located on the surface of the first transparent conductive oxide layer, and A 2 is the surface of the second transparent conductive oxide layer is the area of the second opening of the single one void located in .
일 예로, 제 1 투명 전도성 산화물 층, 금속 층 및 제 2 투명 전도성 산화물 층을 두께 방향으로 관통하는 공극은 제1개구부의 면적이 제2개구부의 면적 대비 큰 테이퍼 구조의 형상을 갖는 공극 일 수 있다. 공극이 테이퍼 구조의 형상을 가짐으로 인해 전기 전도도가 높은 금속층의 단면적이 증가하여 태양전지용 투명전극의 면저항을 낮출 수 있고, 입사되는 광의 입사각을 조절할 수 있기 때문에 효율적으로 광을 투과시킬 수 있어 태양전지의 효율 측면에서 유리하다.For example, the void passing through the first transparent conductive oxide layer, the metal layer, and the second transparent conductive oxide layer in the thickness direction may be a void having a tapered structure in which the area of the first opening is larger than the area of the second opening. . Because the pore has a tapered structure, the cross-sectional area of the metal layer with high electrical conductivity increases, thereby lowering the sheet resistance of the transparent electrode for a solar cell, and since the incident angle of the incident light can be adjusted, light can be transmitted efficiently to the solar cell advantageous in terms of efficiency.
본 발명의 일 실시예에 따라, 제 1 투명 전도성 산화물 층은 광이 유입되는 층일 수 있다. 앞서 상술한 바와 같이, 제 1 투명 전도성 산화물 층, 금속 층 및 제 2 투명 전도성 산화물 층을 두께 방향으로 관통하는 공극이 테이퍼 구조의 형상을 가질 경우, 광이 제 1 투명 전도성 산화물 층으로 유입되는 것이 바람직하다.According to an embodiment of the present invention, the first transparent conductive oxide layer may be a layer through which light is introduced. As described above, when the voids penetrating the first transparent conductive oxide layer, the metal layer, and the second transparent conductive oxide layer in the thickness direction have a tapered shape, light is introduced into the first transparent conductive oxide layer. desirable.
이 때, 투명 전도성 산화물은 빛을 투과하는 성질과 전기 전도성을 동시에 가진 반도체 재료로서 불소 함유 산화주석(FTO; Fluorine doped Tin Oxide), 인듐 함유 산화주석(ITO; Indium doped Tin Oxide), 산화아연(ZnO; Zinc Oxide), 알루미늄 함유 산화아연(AZO; Aluminium doped Zinc Oxide), 인듐 함유 산화아연(IZO; Indium doped Zinc Oxide), 갈륨 함유 산화아연(GZO; Gallium doped Zinc Oxide) 및 이들의 복합물에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, 투명하고 전기 전도성이 우수한 물질이면 만족하므로 이에 제한되지 않는다.In this case, the transparent conductive oxide is a semiconductor material having both light-transmitting properties and electrical conductivity. Fluorine doped tin oxide (FTO), indium doped tin oxide (ITO), zinc oxide ( Select from ZnO; Zinc Oxide), Aluminum Doped Zinc Oxide (AZO), Indium Doped Zinc Oxide (IZO), Gallium Doped Zinc Oxide (GZO) and Combinations thereof It may be any one or two or more, but it is not limited thereto because it is satisfactory as long as it is transparent and has excellent electrical conductivity.
일 예로, 제 1 투명 전도성 산화물 층의 두께는 10 내지 500nm 일 수 있고, 구체적으로 20 내지 200nm 일 수 있으며, 보다 구체적으로 30 내지 80nm 일 수 있다.For example, the thickness of the first transparent conductive oxide layer may be 10 to 500 nm, specifically 20 to 200 nm, more specifically 30 to 80 nm.
본 발명의 태양전지용 다층 투명전극이 우수한 광투과도의 특성을 갖기 위해서는 제 1 투명 전도성 산화물 층의 두께가 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.In order for the multilayer transparent electrode for a solar cell of the present invention to have excellent light transmittance characteristics, the thickness of the first transparent conductive oxide layer preferably satisfies the above range.
본 발명의 일 실시예에 따라, 제 1 투명 전도성 산화물 층과 대향하여 제 2 투명 전도성 산화물 층이 위치할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the second transparent conductive oxide layer may be positioned opposite to the first transparent conductive oxide layer.
일 예로, 제 2 투명 전도성 산화물 층에 포함되는 투명 전도성 산화물은 앞서 상술한 투명 전도성 산화물 내에서 제 1 투명 전도성 산화물 층에 포함되는 투명 전도성 산화물과 동일하거나 상이할 수 있다.For example, the transparent conductive oxide included in the second transparent conductive oxide layer may be the same as or different from the transparent conductive oxide included in the first transparent conductive oxide layer in the above-described transparent conductive oxide.
또 다른 일 예로, 제 2 투명 전도성 산화물 층의 두께는 제 1 투명 전도성 산화물 층의 두께 범위내에서 제 1 투명 전도성 산화물 층의 두께와 동일하거나 상이할 수 있다.As another example, the thickness of the second transparent conductive oxide layer may be the same as or different from the thickness of the first transparent conductive oxide layer within the thickness range of the first transparent conductive oxide layer.
본 발명의 일 실시예에 따라, 제 1 투명 전도성 산화물 층과 제 2 투명 전도성 산화물 층 사이에 금속 층이 위치할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a metal layer may be positioned between the first transparent conductive oxide layer and the second transparent conductive oxide layer.
금속 층이 제 1 투명 전도성 산화물 층과 제 2 투명 전도성 산화물 층 사이에 위치함으로써 태양전지용 투명전극의 면저항을 낮출 수 있을 뿐 아니라, 제 1 투명 전도성 산화물 층과 제 2 투명 전도성 산화물 층에 의해 금속의 산화로부터 금속 층의 표면이 보호 및 안정화 되는 효과를 가질 수 있다.Since the metal layer is positioned between the first transparent conductive oxide layer and the second transparent conductive oxide layer, the sheet resistance of the transparent electrode for a solar cell can be lowered, and the first transparent conductive oxide layer and the second transparent conductive oxide layer can prevent It may have the effect of protecting and stabilizing the surface of the metal layer from oxidation.
일 실시예로, 금속 층의 두께는 1 내지 100nm 일 수 있고, 구체적으로 3 내지 50nm 일 수 있으며, 보다 구체적으로 5 내지 15nm 일 수 있고, 보다 더 구체적으로 8 내지 12nm 일 수 있다. 금속 층의 두께가 두꺼울수록 태양전지용 투명전극의 면저항 특성의 측면에서 유리하지만 광투과도 측면에서는 불리하기 때문에 태양전지용 투명전극이 UV, IR 및 가시광 영역을 포함한 전영역대의 태양광에 대한 광투과도가 우수하고 낮은 면저항의 특성을 갖기 위해서는 금속 층이 상기 범위의 두께를 만족하는 것이 바람직하다.In an embodiment, the thickness of the metal layer may be 1 to 100 nm, specifically 3 to 50 nm, more specifically 5 to 15 nm, and even more specifically 8 to 12 nm. The thicker the metal layer, the more advantageous it is in terms of sheet resistance characteristics of the transparent electrode for solar cells, but it is disadvantageous in terms of light transmittance. And in order to have a low sheet resistance characteristic, it is preferable that the metal layer satisfies the thickness in the above range.
일 구체예로, 금속 층은 Au, Ag, Cu, Pt, Al, Ni, Cr, Co, Zn, Mo, Mg 및 W에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 금속 층은 Au, Ag 및 Cu에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함할 수 있으며, 전기 전도도가 우수한 금속일수록 태양전지용 투명전극의 면저항 특성의 측면에서 유리하다.In one embodiment, the metal layer may include one or more metals selected from Au, Ag, Cu, Pt, Al, Ni, Cr, Co, Zn, Mo, Mg, and W. More specifically, the metal layer may include one or more metals selected from Au, Ag, and Cu, and the metal having excellent electrical conductivity is advantageous in terms of sheet resistance characteristics of the transparent electrode for solar cells.
본 발명의 일 실시예로 다층 투명전극의 두께는 30 내지 1000nm 일 수 있고, 구체적으로 40 내지 500nm일 수 있으며, 보다 구체적으로 50 내지 200nm 일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the thickness of the multilayer transparent electrode may be 30 to 1000 nm, specifically 40 to 500 nm, and more specifically 50 to 200 nm.
다층 투명전극의 두께가 상기 범위를 만족할 시에 태양전지용 투명전극의 면저항 및 광투과도 측면에서 유리하다.When the thickness of the multilayer transparent electrode satisfies the above range, it is advantageous in terms of sheet resistance and light transmittance of the transparent electrode for solar cells.
본 발명의 일 구체예에 있어, 다층 투명전극의 면저항은 공극의 어레이를 포함하지 않는 다층 투명전극 대비 1.1 내지 20배 일 수 있고, 바람직하게는 1.3 내지 10배 일 수 있으며, 보다 바람직하게는 1.5 내지 5배 일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the sheet resistance of the multilayer transparent electrode may be 1.1 to 20 times, preferably 1.3 to 10 times, more preferably 1.5, compared to the multilayer transparent electrode not including an array of pores. to 5 times.
일 예로, 다층 투명전극의 면저항은 1 내지 100Ω/sq일 수 있고, 구체적으로 5 내지 80Ω/sq일 수 있으며, 보다 구체적으로 5 내지 50Ω/sq일 수 있고, 보다 더 구체적으로 5 내지 20Ω/sq일 수 있다. For example, the sheet resistance of the multilayer transparent electrode may be 1 to 100 Ω/sq, specifically 5 to 80 Ω/sq, more specifically 5 to 50 Ω/sq, and even more specifically 5 to 20 Ω/sq can be
본 발명의 일 실시예에 따른 공극의 어레이를 포함하는 다층 투명전극은 전도성 물질인 제 1 투명 전도성 산화물 층, 금속 층 및 제 2 투명 전도성 산화물 층이 부분적으로 제거되어 면저항의 증가는 피할 수 없으나, 제 1 투명 전도성 산화물 층, 금속 층 및 제 2 투명 전도성 산화물 층이 부분적으로 제거되더라도 앞서 상술한 공극의 형상, 공극의 배열 및 공극의 어레가 차지하는 면적분율이 상술한 범위를 만족하면 실질적으로 변화된 면저항에 의해 태양전지의 효율이 감소할 정도로 유의미하게 면저항의 특성이 변화되지 않을 뿐아니라 광투과도 측면에서 유리하므로 태양전지의 효율을 고려하여 공극의 어레이를 포함하지 않는 다층 투명전극 대비 본 발명의 일 실시예에 따른 공극의 어레이를 포함하는 다층 투명전극의 면저항은 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.In the multilayer transparent electrode including an array of pores according to an embodiment of the present invention, an increase in sheet resistance is unavoidable because the first transparent conductive oxide layer, the metal layer, and the second transparent conductive oxide layer, which are conductive materials, are partially removed, Even if the first transparent conductive oxide layer, the metal layer, and the second transparent conductive oxide layer are partially removed, the shape of the pores, the arrangement of the pores, and the area fraction occupied by the arrangement of the pores are substantially changed if the above-mentioned ranges are satisfied. In comparison with the multilayer transparent electrode that does not include an array of voids, considering the efficiency of the solar cell, since the sheet resistance characteristic does not change significantly, and it is advantageous in terms of light transmittance, an embodiment of the present invention The sheet resistance of the multilayer transparent electrode including the array of pores according to the example preferably satisfies the above range.
본 발명의 일 구체예로, 다층 투명전극의 광투과도는 700nm 이상의 파장 영역대에서 50% 이상 일 수 있고, 구체적으로 65% 이상일 수 있으며 보다 구체적으로 75% 이상 일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the light transmittance of the multilayer transparent electrode may be 50% or more in a wavelength band of 700 nm or more, specifically 65% or more, and more specifically 75% or more.
이 때, 700nm 이상의 파장 영역대라 함은 가시광 영역을 제외한 적외선(IR) 영역의 광을 의미하며, 상세하게 1400nm 파장 영역대 까지 일 수 있고, 구체적으로 1000nm 파장 영역대 까지 일 수 있으며, 보다 구체적으로 850nm 파장 영역대 까지 일 수 있다.In this case, the wavelength band of 700 nm or more means light in the infrared (IR) region excluding the visible light region, and may specifically be up to a 1400 nm wavelength band, specifically up to a 1000 nm wavelength band, and more specifically It can be up to 850 nm wavelength range.
일 예로, 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 투명전극의 광투과도는 가시광 영역의 광 뿐 아니라, 적외선(IR) 영역의 광에 대해 높은 투과도를 보임에 따라 보다 많은 태양광 에너지가 광활성층에 도달하여 태양전지의 효율 측면에서 유리함을 알 수 있다.For example, as the light transmittance of the multilayer transparent electrode according to an embodiment of the present invention shows high transmittance for light in the infrared (IR) region as well as light in the visible region, more solar energy reaches the photoactive layer Thus, it can be seen that the solar cell is advantageous in terms of efficiency.
본 발명의 다른 일 양태에 따라, 상술한 본 발명의 일 양태에 따른 태양전지용 다층 투명전극을 포함하는 태양전지를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a solar cell including the multilayer transparent electrode for a solar cell according to the above-described aspect of the present invention.
상세하게, 본 발명의 다른 일 양태에 따른 태양전지에 포함되는 상술한 태양전지용 다층 투명전극은 전면전극으로 포함될 수 있고, 배면전극으로 포함될 수 있음은 물론이나, 본 발명의 일 양태에 따른 태양전지용 다층 투명전극이 갖는 면저항 및 광투과도의 특성을 고려하면 태양전지에 전면전극으로 포함되는 것이 바람직하다.In detail, the above-described multilayer transparent electrode for a solar cell included in the solar cell according to another aspect of the present invention may be included as a front electrode and may be included as a rear electrode, but, of course, for a solar cell according to an aspect of the present invention Considering the sheet resistance and light transmittance characteristics of the multilayer transparent electrode, it is preferable to be included as a front electrode in the solar cell.
일 구체예로, 태양전지는 결정질 실리콘 태양전지, 비정질 실리콘 태양전지, 광흡수체가 유기반도체인 유기 태양전지, 광흡수체가 CIS(Cu-In-(S, Se)), CIGS(Cu-In-Ga-(S, Se)), GaAs, CdTe등의 화합물 반도체인 화합물 반도체 태양전지, 광흡수체가 유/무기 페로브스카이트 화합물인 페로브스카이트 태양전지, 광흡수체가 염료인 염료 감응형 태양전지, 광흡수체가 무기 양자점인 양자점 감응형 태양전지 일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.In one embodiment, the solar cell is a crystalline silicon solar cell, an amorphous silicon solar cell, an organic solar cell in which the light absorber is an organic semiconductor, and the light absorber is CIS (Cu-In-(S, Se)), CIGS (Cu-In- Compound semiconductor solar cell with compound semiconductor such as Ga-(S, Se)), GaAs, CdTe, perovskite solar cell with organic/inorganic perovskite compound as light absorber, dye-sensitized solar cell with light absorber as dye The cell and the light absorber may be a quantum dot-sensitized solar cell in which the inorganic quantum dot is, but is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 있어, 태양전지는 4-터미널(4-terminal) 탠덤 태양전지일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the solar cell may be a 4-terminal tandem solar cell.
4-터미널 탠덤 태양전지는 다중 접합 태양전지로 서로 보완적인 2개 의 광흡수 반도체를 수직으로 쌓아 적층된 구조를 갖는다. 이는, 상부 셀(cell) 및 하부 셀(cell)이 적층된 구조일 수 있으며, 낮은 면저항 및 전영역 파장영역대에서 높은 광투과도의 특성을 갖는 본 발명의 태양전지용 다층 투명전극은 상부 셀(cell) 및 하부 셀(cell)에서 선택되는 하나 이상의 셀에 포함될 수 있으며, 특히 상부 셀(cell)의 전면전극으로 포함될 수 있다. The 4-terminal tandem solar cell is a multi-junction solar cell and has a stacked structure by vertically stacking two complementary light-absorbing semiconductors. This may have a structure in which an upper cell and a lower cell are stacked, and the multilayer transparent electrode for a solar cell of the present invention having low sheet resistance and high light transmittance in the entire wavelength range is an upper cell (cell). ) and one or more cells selected from a lower cell, in particular, may be included as a front electrode of an upper cell.
구체적으로, 상부 셀(cell)은 페로브스카이트 태양전지일 수 있다. 이때, 페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트 화합물을 광흡수체로 함유하는 태양전지를 의미할 수 있다. 페로브스카이트 화합물은 페로브스카이트 구조를 갖는 유기금속할로겐화물을 의미하며, 유기 양이온(A), 금속 양이온(M) 및 음이온(X) 기준 AMX3의 화학식을 만족함과 동시에, A(유기 양이온)은 AX12로 12개의 X(음이온)과 결합하여 입방 팔면체 구조를 형성하고 M(금속 양이온)은 MX6 로 X(음이온)과 팔면체 구조로 결합한 3차원 구조를 갖는 유기금속할로겐화물을 의미할 수 있다.Specifically, the upper cell (cell) may be a perovskite solar cell. In this case, the perovskite solar cell may mean a solar cell containing a perovskite compound as a light absorber. The perovskite compound refers to an organometal halide having a perovskite structure, and satisfies the chemical formula of AMX 3 based on organic cation (A), metal cation (M) and anion (X), and at the same time, A (organic cation) is AX 12 , which is combined with 12 X (anions) to form a cubic octahedral structure, and M (metal cation) is MX 6 , which means an organometallic halide having a three-dimensional structure combined with X (anion) in an octahedral structure. can do.
하부 셀(cell)은 800nm 이상의 광을 흡수하여 광전류를 생성하는 무기 광흡수층이 구비된 무기 태양전지일 수 있다.The lower cell may be an inorganic solar cell provided with an inorganic light absorption layer that absorbs light of 800 nm or more to generate a photocurrent.
일 예로, 하부 셀로 구비되는 태양전지는 실리콘 태양전지일 수 있으며, 결정상을 기준으로 실리콘 태양전지는 단결정, 다결정 또는 비정질 Si 태양전지등를 포함할 수 있으나, 무기 광흡수체가 실리콘으로 한정되는 것은 아니며, 하부 셀이 CIGS나 GaAs등과 같은 화합물 반도체 태양전지가 하부 셀로 위치할 수도 있음은 물론이다.For example, the solar cell provided as the lower cell may be a silicon solar cell, and the silicon solar cell may include a single crystal, polycrystalline or amorphous Si solar cell based on the crystalline phase, but the inorganic light absorber is not limited to silicon, Of course, the lower cell may be a compound semiconductor solar cell such as CIGS or GaAs as the lower cell.
이하, 본 발명인 태양전지용 다층 투명전극의 제조방법적인 측면에서 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in terms of a manufacturing method of the multilayer transparent electrode for a solar cell.
본 발명에 따른 태양전지용 다층 투명전극의 제조방법은 기재상에 광이 유입되는 제 1 투명 전도성 산화물 층을 형성하는 단계; 상기 제 1 투명 전도성 산화물 층 상에 금속 층을 형성하는 단계; 상기 금속 층 상에 제 2 투명 전도성 산화물 층을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 투명 전도성 산화물 층, 금속 층 및 제 2 투명 전도성 산화물 층을 두께 방향으로 식각하여 공극의 어레이를 형성하는 단계;를 포함한다.A method for manufacturing a multilayer transparent electrode for a solar cell according to the present invention comprises: forming a first transparent conductive oxide layer through which light is introduced on a substrate; forming a metal layer on the first transparent conductive oxide layer; forming a second transparent conductive oxide layer on the metal layer; and etching the first transparent conductive oxide layer, the metal layer, and the second transparent conductive oxide layer in a thickness direction to form an array of pores.
상세하게, 본 발명에 따른 태양전지용 다층 투명전극은 제 1 투명 전도성 산화물 층, 금속 층 및 제 2 투명 전도성 산화물 층을 순서대로 적층한 후 적층된 다층 투명전극을 두께 방향으로 동시에 식각할 수 있다. 순서대로 적층된 제 1 투명 전도성 산화물 층, 금속 층 및 제 2 투명 전도성 산화물 층을 동시에 식각하여 공극의 어레이를 형성할 수 있으므로 제조공정을 단순화 시켜 경제적으로 태양전지용 다층 투명전극을 제조할 수 있는 장점을 갖는다.In detail, in the multilayer transparent electrode for a solar cell according to the present invention, a first transparent conductive oxide layer, a metal layer, and a second transparent conductive oxide layer are sequentially stacked, and then the stacked multilayer transparent electrode can be simultaneously etched in the thickness direction. An array of pores can be formed by simultaneously etching the first transparent conductive oxide layer, the metal layer, and the second transparent conductive oxide layer stacked in order, thereby simplifying the manufacturing process and economically manufacturing a multilayer transparent electrode for solar cells. has
본 발명의 태양전지용 다층 투명전극의 제조방법에 따라, 제 1 투명 전도성 산화물 층을 기재 상에 형성하는 단계를 포함 할 수 있다.According to the method for manufacturing a multilayer transparent electrode for a solar cell of the present invention, the method may include forming a first transparent conductive oxide layer on a substrate.
기재는 특별이 한정되지 않으나, 일 예로, 유리, 강화유리, 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에스테르(PET), 폴리이미드(PI), 폴리아미드(PA), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리스틸렌(PS), 폴리에틸렌(PE), 아크릴수지, 실리콘수지 일 수 있다.The substrate is not particularly limited, but for example, glass, tempered glass, polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polyester (PET), polyimide (PI), polyamide (PA), poly It may be vinyl alcohol (PVA), polystyrene (PS), polyethylene (PE), an acrylic resin, or a silicone resin.
본 발명의 일 구체예로, 기재 상에 제 1 투명 전도성 산화물 층은 인쇄 공정, 용액 공정, 스퍼터링 공정 또는 증착 공정에 의해 형성될 수 있으나, 제 1 투명 전도성 산화물 층이 기재 상에 일정한 두께로 형성될 수 있는 방법이면 만족하므로 이에 제한되지 않는다. 일 예로, 증착 공정은 원자층 증착 공정, 열 증착 공정, 전자빔 증착 공정, 펄스 레이저 증착 공정에서 선택될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first transparent conductive oxide layer on the substrate may be formed by a printing process, a solution process, a sputtering process or a deposition process, but the first transparent conductive oxide layer is formed on the substrate to a constant thickness As long as it is a possible method, it is satisfactory, so it is not limited thereto. For example, the deposition process may be selected from an atomic layer deposition process, a thermal deposition process, an electron beam deposition process, and a pulse laser deposition process.
제 1 투명 전도성 산화물 층에 포함되는 전도성 산화물은 불소 함유 산화주석(FTO; Fluorine doped Tin Oxide), 인듐 함유 산화주석(ITO; Indium doped Tin Oxide), 산화아연(ZnO; Zinc Oxide), 알루미늄 함유 산화아연(AZO; Aluminium doped Zinc Oxide), 인듐 함유 산화아연(IZO; Indium doped Zinc Oxide), 갈륨 함유 산화아연(GZO; Gallium doped Zinc Oxide) 및 이들의 복합물에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, 투명하고 전기 전도성이 우수한 물질이면 만족하므로 이에 제한되지 않는다.The conductive oxides included in the first transparent conductive oxide layer include fluorine-containing tin oxide (FTO), indium-doped tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO; zinc oxide), and aluminum-containing oxide. It may be any one or two or more selected from zinc (AZO; aluminum doped zinc oxide), indium-containing zinc oxide (IZO), gallium-doped zinc oxide (GZO; gallium doped zinc oxide), and combinations thereof, It is not limited thereto because it is satisfactory if the material is transparent and has excellent electrical conductivity.
일 실시예로 기재 상에 형성된 제 1 투명 전도성 산화물 층의 두께는 10 내지 500nm 일 수 있고, 구체적으로 20 내지 200nm 일 수 있으며, 보다 구체적으로 30 내지 80nm 일 수 있다.In an embodiment, the thickness of the first transparent conductive oxide layer formed on the substrate may be 10 to 500 nm, specifically 20 to 200 nm, and more specifically 30 to 80 nm.
태양전지용 다층 투명전극이 우수한 광투과도의 특성을 갖기 위해서는 제 1 투명 전도성 산화물 층의 두께가 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.In order for the multilayer transparent electrode for solar cells to have excellent light transmittance characteristics, the thickness of the first transparent conductive oxide layer preferably satisfies the above range.
본 발명의 일 실시예로, 제 1 투명 전도성 산화물 층 상에 금속 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, it may include forming a metal layer on the first transparent conductive oxide layer.
금속 층은 제 1 투명 전도성 산화물 층 상에 인쇄 공정, 플라즈마 증착공정, 원자층 증착 공정, 열 증착 공정, 전자빔 증착 공정, 펄스 레이저 증착 공정 중에서 선택되는 하나의 공정에 의해 형성될 수 있다.The metal layer may be formed on the first transparent conductive oxide layer by one process selected from a printing process, a plasma deposition process, an atomic layer deposition process, a thermal deposition process, an electron beam deposition process, and a pulse laser deposition process.
일 실시예로, 금속 층의 두께는 1 내지 100nm 일 수 있고, 구체적으로 3 내지 50nm 일 수 있으며, 보다 구체적으로 5 내지 15nm 일 수 있고, 보다 더 구체적으로 8 내지 12nm 일 수 있다. In an embodiment, the thickness of the metal layer may be 1 to 100 nm, specifically 3 to 50 nm, more specifically 5 to 15 nm, and even more specifically 8 to 12 nm.
금속 층의 두께가 두꺼울수록 태양전지용 투명전극의 면저항 특성의 측면에서 유리하지만 광투과도 측면에서는 불리하기 때문에 태양전지용 투명전극이 UV, IR 및 가시광 영역을 포함한 전영역대의 태양광에 대한 광투과도가 우수하고 낮은 면저항의 특성을 갖기 위해서는 금속 층이 상기 범위의 두께를 만족하는 것이 바람직하다.The thicker the metal layer, the more advantageous it is in terms of sheet resistance characteristics of the transparent electrode for solar cells, but it is disadvantageous in terms of light transmittance. And in order to have a low sheet resistance characteristic, it is preferable that the metal layer satisfies the thickness in the above range.
일 구체예로, 금속 층은 Au, Ag, Cu, Pt, Al, Ni, Cr, Co, Zn, Mo, Mg 및 W에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 금속 층은 Au, Ag 및 Cu에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함할 수 있으며, 전기 전도도가 우수한 금속일수록 태양전지용 투명전극의 면저항 특성의 측면에서 유리하다.In one embodiment, the metal layer may include one or more metals selected from Au, Ag, Cu, Pt, Al, Ni, Cr, Co, Zn, Mo, Mg, and W. More specifically, the metal layer may include one or more metals selected from Au, Ag, and Cu, and the metal having excellent electrical conductivity is advantageous in terms of sheet resistance characteristics of the transparent electrode for solar cells.
본 발명의 일 실시예에 따라, 금속 층 상에 제 2 투명 전도성 산화물 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it may include forming a second transparent conductive oxide layer on the metal layer.
제 2 투명 전도성 산화물 층은 앞서 상술한 제 1 투명 전도성 산화물 층이 형성되는 방법에서 선택될 수 있으며 상세한 설명은 생략한다.The second transparent conductive oxide layer may be selected from the above-described method in which the first transparent conductive oxide layer is formed, and a detailed description thereof will be omitted.
일 예로, 제 2 투명 전도성 산화물 층에 포함되는 투명 전도성 산화물은 앞서 상술한 투명 전도성 산화물 내에서 제 1 투명 전도성 산화물 층에 포함되는 투명 전도성 산화물과 동일하거나 상이할 수 있다. For example, the transparent conductive oxide included in the second transparent conductive oxide layer may be the same as or different from the transparent conductive oxide included in the first transparent conductive oxide layer in the above-described transparent conductive oxide.
또 다른 일 예로, 제 2 투명 전도성 산화물 층의 두께는 제 1 투명 전도성 산화물 층의 두께 범위내에서 제 1 투명 전도성 산화물 층의 두께와 동일하거나 상이할 수 있다.As another example, the thickness of the second transparent conductive oxide layer may be the same as or different from the thickness of the first transparent conductive oxide layer within the thickness range of the first transparent conductive oxide layer.
본 발명의 일 실시예에 따라, 태양전지용 다층 투명전극의 두께는 30 내지 1000nm 일 수 있고, 구체적으로 40 내지 500nm일 수 있으며, 보다 구체적으로 50 내지 200nm 일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the thickness of the multilayer transparent electrode for a solar cell may be 30 to 1000 nm, specifically 40 to 500 nm, and more specifically 50 to 200 nm.
태양전지용 다층 투명전극의 두께가 상기 범위를 만족할 시에 태양전지용 투명전극의 면저항 및 광투과도 측면에서 유리하다.When the thickness of the multilayer transparent electrode for solar cell satisfies the above range, it is advantageous in terms of sheet resistance and light transmittance of the transparent electrode for solar cell.
본 발명의 일 실시예로, 제 1 투명 전도성 산화물 층, 금속 층 및 제 2 투명 전도성 산화물 층을 두께 방향으로 식각하여 공극의 어레이를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the method may include etching the first transparent conductive oxide layer, the metal layer, and the second transparent conductive oxide layer in a thickness direction to form an array of pores.
이 때, 공극의 어레이라 함은 제 1 투명 전도성 산화물 층, 금속 층 및 제 2 투명 전도성 산화물 층을 두께 방향으로 관통하는 공극이 일정하고 질서있게 배열된 패턴을 의미할 수 있다.In this case, the void array may refer to a pattern in which the voids passing through the first transparent conductive oxide layer, the metal layer, and the second transparent conductive oxide layer in the thickness direction are uniformly and orderedly arranged.
일 실시예로, 공극의 어레이는 직사각형, 정사각형, 정육각형 또는 평행사변형에서 선택된 다각형을 기본 형상으로 하여 상기 다각형의 각 꼭짓점과 중심점에 하나의 공극으로 배열되게 식각 될수 있다.In an embodiment, the array of pores may be etched so that a polygon selected from a rectangle, a square, a regular hexagon, or a parallelogram as a basic shape is arranged as a single void at each vertex and a center point of the polygon.
일 구체예로, 공극의 어레이에서 최인접한 공극의 가장자리 간의 최단거리는 1 내지 500μm일 수 있고, 구체적으로 5 내지 300μm일 수 있으며, 보다 구체적으로 5 내지 100μm일 수 있다.In one embodiment, the shortest distance between the edges of the adjacent pores in the array of pores may be 1 to 500 μm, specifically 5 to 300 μm, more specifically 5 to 100 μm.
식각을 통해 형성된 공극의 형상은 삼각 내지 팔각을 포함하는 다각형, 원형 및 타원형에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.The shape of the void formed through the etching may be one or more selected from polygons including triangles to octagons, circles, and ellipses.
상세하게, 공극을 제외한 부분이 본 발명의 태양전지용 다층 투명전극에서 전기적 통로를 제공하기 때문에 공극이 배열된 형태뿐 아니라, 공극의 형태에 따라서도 본 발명의 태양전지용 다층 투명전극의 광투과도 및 면저항을 용이하게 조절할 수 있다는 장점을 갖을 수 있다.In detail, since the portion excluding the pores provides an electrical path in the multilayer transparent electrode for a solar cell of the present invention, the light transmittance and sheet resistance of the multilayer transparent electrode for a solar cell of the present invention depending on the shape of the pores as well as the arrangement of the pores may have the advantage that it can be easily adjusted.
본 발명의 일 구체예에 있어, 제 1 투명 전도성 산화물 층, 금속 층 및 제 2 투명 전도성 산화물 층을 순서대로 적층한 후 적층된 다층 투명전극을 두께 방향으로 동시에 식각할 수 있고, 건식 식각, 습식 식각 및 레이저 식각 등의 방법을 통해 공극의 어레이가 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In one embodiment of the present invention, after sequentially stacking the first transparent conductive oxide layer, the metal layer, and the second transparent conductive oxide layer, the stacked multilayer transparent electrode may be simultaneously etched in the thickness direction, dry etching, wet etching An array of voids may be formed through a method such as etching and laser etching, but is not limited thereto.
공정 상 용이하고 경제적인 방법으로 공극의 어레이를 형성하기 위해서는 레이저 식각의 방법을 이용하여 공극의 어레이를 형성하는 것이 바람직하다.In order to form an array of pores in an easy and economical process, it is preferable to form an array of pores using a laser etching method.
일 예로, 레이저를 다층 투명 전극의 두께방향과 평행하게 조사하여 공극의 어레이를 형성할 수 있다.For example, an array of pores may be formed by irradiating a laser parallel to the thickness direction of the multilayer transparent electrode.
또한, 레이저를 이용하여 식각을 진행할 경우 태양전지용 다층 투명전극의 두께방향을 기준으로 좌측 및 우측 방향에서 레이저는 1 내지 70°의 각도로 기울어지게 조사 될 수 있고, 구체적으로 5 내지 60°의 각도로 조사 될 수 있으며, 보다 구체적으로 10 내지 45°의 각도로 조사 될 수 있다.In addition, when etching is performed using a laser, the laser may be irradiated at an angle of 1 to 70° in the left and right directions based on the thickness direction of the multilayer transparent electrode for solar cells, and specifically, an angle of 5 to 60°. can be irradiated, and more specifically, it can be irradiated at an angle of 10 to 45°.
상세하게, 상기 범위의 각도로 레이저가 조사되어 태양전지용 다층 투명전극이 두께 방향으로 식각될 때, 제 1 투명 전도성 산화물 층 및 제 2 투명 전도성 산화물 층의 표면에 위치하는 개구부의 면적이 상이한 테이퍼 구조의 형상을 갖는 공극이 형성 될 수 있다.In detail, when the laser is irradiated at an angle in the above range to etch the multilayer transparent electrode for a solar cell in the thickness direction, the area of the opening located on the surface of the first transparent conductive oxide layer and the second transparent conductive oxide layer is different from the tapered structure A void having the shape of may be formed.
공극이 테이퍼 구조의 형상을 가짐으로 인해 전기 전도도가 높은 금속층의 단면적이 증가하여 태양전지용 투명전극의 면저항을 낮출 수 있고, 입사되는 광의 입사각을 조절할 수 있기 때문에 효율적으로 광을 투과시킬 수 있어 태양전지의 효율 측면에서 유리하다.Because the pore has a tapered structure, the cross-sectional area of the metal layer with high electrical conductivity increases, thereby lowering the sheet resistance of the transparent electrode for a solar cell, and since the incident angle of the incident light can be adjusted, light can be transmitted efficiently to the solar cell advantageous in terms of efficiency.
본 발명의 일 실시예로, 제 1 투명 전도성 산화물 층 일면의 면적에서 공극의 어레이가 차지하는 면적분율은 50 내지 90%일 수 있고, 바람직하게 60 내지 80%일 수 있으며, 보다 바람직하게는 70 내지 80%일 수 있다. 여기서 면적분율은 제 1 투명 전도성 산화물 층 일면의 면적을 전체 면적을 기준하여 공극의 어레이가 차지하는 면적의 비율을 의미한다.In one embodiment of the present invention, the area fraction occupied by the array of pores in the area of one surface of the first transparent conductive oxide layer may be 50 to 90%, preferably 60 to 80%, more preferably 70 to It can be 80%. Here, the area fraction means the ratio of the area occupied by the array of pores to the area of one surface of the first transparent conductive oxide layer based on the total area.
전영역대의 태양광에 대한 광투과도가 우수하고 낮은 면저항의 특성을 가져 태양전지의 효율을 향상 시키기 위해서는 제 1 투명 전도성 산화물 층 일면의 면적에서 공극의 어레이가 차지하는 면적분율이 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.In order to improve the efficiency of the solar cell by having excellent light transmittance to sunlight in the entire region and low sheet resistance, it is necessary that the area fraction occupied by the array of pores in the area of one surface of the first transparent conductive oxide layer satisfies the above range. desirable.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. The scope of the present invention is not limited to specific embodiments, and should be construed by the appended claims. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.
(실시예 1)(Example 1)
상온 DC 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 유리기재 상에 40nm 두께로 ITO(Indium Tin Oxide)를 증착하여 제 1 투명 전도성 산화물 층을 형성하였다. 이 후, 제 1 투명 전도성 산화물 층 상에 10nm 두께로 Cu 층을 형성하고, 이어서 Cu 층 상에 40nm 두께로 ITO를 증착하여 제 2 투명 전도성 산화물 층을 형성함으로써 다층 투명전극을 제조하였다.A first transparent conductive oxide layer was formed by depositing indium tin oxide (ITO) to a thickness of 40 nm on a glass substrate using room temperature DC magnetron sputtering. Thereafter, a Cu layer was formed to a thickness of 10 nm on the first transparent conductive oxide layer, and then ITO was deposited on the Cu layer to a thickness of 40 nm to form a second transparent conductive oxide layer, thereby manufacturing a multilayer transparent electrode.
추가로, 레이저를 이용하여 한 변의 길이가 130 μm 인 정육각형의 공극이 형성되게 식각하였으며, 최인접한 정육각형의 가장자리 간의 최단거리가 9.6 μm이고 정사각형을 기본 형상으로 각 꼭짓점에 정육각형 공극의 중심점이 위치하는 일정 배열로 공극의 어레이를 형성하였다.In addition, a regular hexagonal cavity with a side length of 130 μm was etched using a laser, and the shortest distance between the edges of the nearest regular hexagon was 9.6 μm. An array of pores was formed in a certain arrangement.
(비교예)(Comparative example)
공극의 어레이를 형성하는 과정을 제외하고 실시예 1와 동일하게 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1 except for the process of forming an array of pores.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 다층 투명전극의 모식도를 나타낸 것으로 두께 방향으로 관통된 공극을 포함하고, Cu 금속 층의 상부 및 하부에 금속산화물층이 위치하는 다층 구조의 투명전극임을 알 수 있다.1 is a schematic diagram showing a multilayer transparent electrode for a solar cell according to an embodiment of the present invention, and includes a hole penetrating in the thickness direction, and a transparent electrode having a multilayer structure in which a metal oxide layer is located above and below a Cu metal layer. it can be seen that
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라, 정육각형의 공극이 일정하게 배열된 공극의 어레이가 형성된 레이저 현미경 이미지이다.2 is a laser microscope image in which an array of voids in which regular hexagonal voids are uniformly arranged is formed according to Example 1 of the present invention.
도 3은 실시예 1과 비교예에서 제조된 투명전극의 광투과율(transmittance, %) 및 면저항을 측정한 결과를 도시한 도면이다.3 is a view showing the results of measuring light transmittance (%) and sheet resistance of the transparent electrodes prepared in Example 1 and Comparative Example.
도 3에 나타난 바와 같이, 300~500nm 파장 대역에서 실시예 1의 광투과율은 70% 이상으로 62% 수준의 광투과도를 갖는 비교예 대비 우수함을 알 수 있고, 나아가, 700nm 이상의 범위에서는 즉, 자외선(IR) 영역의 광에 대한 투과도는 실시예 1이 비교예 대비 현저히 우수함을 알 수 있다.As shown in FIG. 3 , it can be seen that the light transmittance of Example 1 in the wavelength band of 300 to 500 nm is 70% or more, which is superior to the comparative example having a light transmittance level of 62%, and further, in the range of 700 nm or more, that is, ultraviolet rays It can be seen that the transmittance to light in the (IR) region is significantly superior to Example 1 compared to Comparative Example.
상세하게, 비교예의 경우 700nm 이상 범위에서의 광투과도는 급격히 저하됨을 확인하였고, 실시예 1은 1400nm 파장 영역대 까지는 50% 이상의 광투과도를 가짐을 확인하였고, 1000nm 파장 영역대 까지는 65% 이상의 광투과도를 가짐을 확인하였으며, 850nm 파장 영역대 까지는 75% 이상의 광이 투과됨을 확인하였다.Specifically, in the case of the comparative example, it was confirmed that the light transmittance in the 700 nm or more range was rapidly lowered, and it was confirmed that Example 1 had a light transmittance of 50% or more up to the 1400 nm wavelength range, and the light transmittance of 65% or more up to the 1000 nm wavelength range was confirmed, and it was confirmed that more than 75% of light was transmitted up to the 850 nm wavelength band.
실시예 1 및 비교예의 면저항을 측정한 결과, 실시예 1은 13Ω/square의 면저항 값을 갖고 비교예는 5Ω/square의 면저항값을 가짐을 확인하였다.As a result of measuring the sheet resistance of Example 1 and Comparative Example, it was confirmed that Example 1 had a sheet resistance value of 13Ω/square, and Comparative Example had a sheet resistance value of 5Ω/square.
실시예 1과 동일하게 제조하되, 레이저를 다층 투명전극의 두께방향을 기준으로 좌측 및 우측 방향에서 20°의 각도로 기울어지게 조사하여 제 1 투명 전도성 산화물 층 표면에 위치하는 단일한 일 공극의 제1개구부의 면적이 제 2 투명 전도성 산화물 층 표면에 위치하는 상기 단일한 일 공극의 제2개구부의 면적 대비 3배 큰 테이퍼 구조의 공극 형상을 갖는 다층 투명전극의 제 2 투명 전도성 산화물 층 부분의 면저항은 10Ω/square으로 확인되었고 광투과도는 실시예 1과 동등한 수준임을 확인하였다.Prepared in the same manner as in Example 1, except that the laser is irradiated at an angle of 20° in the left and right directions based on the thickness direction of the multilayer transparent electrode to form a single pore positioned on the surface of the first transparent conductive oxide layer. The sheet resistance of the second transparent conductive oxide layer portion of the multilayer transparent electrode having a pore shape of a tapered structure in which the area of one opening is three times larger than the area of the second opening of the single one pore located on the surface of the second transparent conductive oxide layer was confirmed to be 10Ω/square, and it was confirmed that the light transmittance was equivalent to that of Example 1.
이는, 다층 투명전극에서 전기 전도도가 우수한 금속 층의 일 부분이 제거되면서 나타난 현상으로 면저항의 상승은 피할 수 없으나, 태양전지의 효율이 감소할 정도로 유의미하게 면저항의 특성이 변화되지 않고, 여전히 낮은 면저항을 가짐을 확인하였으며, 또한 UV, IR 및 가시광 영역을 포함한 전영역대의 태양광에 대한 광투과도가 현저히 우수함을 확인하였다.This is a phenomenon that occurs when a part of the metal layer with excellent electrical conductivity is removed from the multi-layer transparent electrode. The increase in sheet resistance is unavoidable, but the sheet resistance does not change significantly enough to reduce the efficiency of the solar cell, and the sheet resistance is still low. It was confirmed that the light transmittance to sunlight in the entire range including UV, IR, and visible light regions was remarkably excellent.
Claims (14)
상기 제 1 투명 전도성 산화물 층과 대향하여 위치하는 제 2 투명 전도성 산화물 층;
상기 제 1 투명 전도성 산화물 층과 제 2 투명 전도성 산화물 층 사이에 위치하는 금속 층; 및
상기 제 1 투명 전도성 산화물 층, 금속 층 및 제 2 투명 전도성 산화물 층을 두께 방향으로 관통하는 공극의 어레이;를 포함하는 태양전지용 다층 투명전극.a first transparent conductive oxide layer through which light is introduced;
a second transparent conductive oxide layer facing the first transparent conductive oxide layer;
a metal layer positioned between the first transparent conductive oxide layer and the second transparent conductive oxide layer; and
A multilayer transparent electrode for a solar cell comprising a; an array of pores penetrating the first transparent conductive oxide layer, the metal layer, and the second transparent conductive oxide layer in the thickness direction.
상기 제 1 투명 전도성 산화물 층 일면의 면적에서 공극의 어레이가 차지하는 면적분율은 50 내지 90% 인 태양전지용 다층 투명전극.The method of claim 1,
An area fraction occupied by the array of pores in the area of one surface of the first transparent conductive oxide layer is 50 to 90% of the multilayer transparent electrode for a solar cell.
상기 공극의 형상은 삼각 내지 팔각을 포함하는 다각형, 원형 및 타원형에서 선택되는 하나 이상인 태양전지용 다층 투명전극.The method of claim 1,
The shape of the pore is one or more multilayer transparent electrodes for solar cells selected from polygons, circles, and ovals including triangular to octagonal.
상기 제 1 투명 전도성 산화물 층 표면에 위치하는 일 공극의 개구부 면적은 10 내지 100000 μm2 인 태양전지용 다층 투명전극.4. The method of claim 3,
An opening area of one pore positioned on the surface of the first transparent conductive oxide layer is 10 to 100000 μm 2 A multilayer transparent electrode for a solar cell.
상기 태양전지용 다층 투명전극은 하기 식 1을 만족하는 태양전지용 다층 투명전극.
(식 1)
A1 = xA2 (1 ≤ x ≤ 5)
(상기 식 1의 A1은 상기 공극의 어레이에서 제 1 투명 전도성 산화물 층 표면에 위치하는 단일한 일 공극의 제1개구부의 면적이고, A2는 제 2 투명 전도성 산화물 층 표면에 위치하는 상기 단일한 일 공극의 제2개구부의 면적이다)The method of claim 1,
The multilayer transparent electrode for a solar cell is a multilayer transparent electrode for a solar cell that satisfies Equation 1 below.
(Equation 1)
A 1 = xA 2 (1 ≤ x ≤ 5)
(A 1 in Equation 1 is the area of the first opening of a single void located on the surface of the first transparent conductive oxide layer in the array of voids, and A 2 is the area of the single void located on the surface of the second transparent conductive oxide layer. It is the area of the second opening of one void)
상기 공극의 어레이는 직사각형, 정사각형, 정육각형 또는 평행사변형에서 선택된 다각형을 반복의 기본 형상으로 하여 상기 다각형의 각 꼭짓점이나 꼭지점과 다각형의 중심점에 하나의 공극이 배열된 것인 태양전지용 다층 투명전극.The method of claim 1,
The array of voids is a multilayer transparent electrode for solar cells in which one void is arranged at each vertex or vertex of the polygon and the center point of the polygon by using a polygon selected from a rectangle, a square, a regular hexagon or a parallelogram as a basic shape of repetition.
상기 공극의 어레이에서 최인접한 공극의 가장자리 간의 최단거리는 1 내지 500μm인 태양전지용 다층 투명전극.7. The method of claim 6,
The shortest distance between the edges of the adjacent pores in the array of pores is 1 to 500 μm of a multilayer transparent electrode for a solar cell.
상기 금속층의 두께는 1 내지 100 nm인 태양전지용 다층 투명전극.The method of claim 1,
The thickness of the metal layer is a multilayer transparent electrode for a solar cell of 1 to 100 nm.
상기 금속 층은 Au, Ag, Cu, Pt, Al, Ni, Cr, Co, Zn, Mo, Mg 및 W에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 태양전지용 다층 투명전극.9. The method of claim 8,
The metal layer is a multilayer transparent electrode for a solar cell comprising at least one metal selected from Au, Ag, Cu, Pt, Al, Ni, Cr, Co, Zn, Mo, Mg and W.
상기 다층 투명전극의 두께는 30 내지 1000nm인 태양전지용 다층 투명전극.The method of claim 1,
The multilayer transparent electrode has a thickness of 30 to 1000 nm.
상기 다층 투명전극의 면저항은 공극의 어레이를 포함하지 않는 다층 투명전극 대비 1.1 내지 20배인 태양전지용 다층 투명전극.The method of claim 1,
The sheet resistance of the multilayer transparent electrode is 1.1 to 20 times that of a multilayer transparent electrode that does not include an array of pores.
파장이 700nm 이상 범위의 영역에서 상기 다층 투명전극의 광투과도는 50% 이상인 태양전지용 다층 투명전극.12. The method of claim 11,
A multilayer transparent electrode for a solar cell in which the light transmittance of the multilayer transparent electrode in a wavelength range of 700 nm or more is 50% or more.
상기 태양전지는 4-터미널(4-terminal) 탠덤 태양전지인 태양전지.14. The method of claim 13,
The solar cell is a 4-terminal tandem solar cell.
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| KR20130098231A (en) * | 2012-02-27 | 2013-09-04 | 서강대학교산학협력단 | Porous transition metal oxide structure, preparing method of the same, photoelectrode including the same, and dye-sensitized solar cell including the photoelectrode |
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