KR20220165016A - Solar power generation system - Google Patents

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KR20220165016A KR1020210073439A KR20210073439A KR20220165016A KR 20220165016 A KR20220165016 A KR 20220165016A KR 1020210073439 A KR1020210073439 A KR 1020210073439A KR 20210073439 A KR20210073439 A KR 20210073439A KR 20220165016 A KR20220165016 A KR 20220165016A
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권정대
최수원
김지훈
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한국재료연구원
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Abstract

According to one aspect of the present invention, a solar power generation system is provided. The solar power generation system is made of a plurality of solar panels. The plurality of solar panels are formed on at least a part of an outer wall area of a building. Surface roughness of the plurality of solar panels may be different depending on a location where they are attached to the building.

Description

태양광 발전 시스템{Solar power generation system}Solar power generation system

본 발명은 태양광 발전 시스템에 대한 것으로서, 더 상세하게는 BIPV(building-integrated photovoltaic) 시스템에 적용 가능하도록 산화은 투명 전극을 사용하여 개선된 투과성을 갖는 양면 수광형 태양전지 모듈을 구비하는 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a photovoltaic power generation system, and more particularly, to a building-integrated photovoltaic (BIPV) system. Photovoltaic power generation having a double-sided light-receiving solar cell module having improved transmittance using a silver oxide transparent electrode so as to be applicable to a building-integrated photovoltaic (BIPV) system. It's about the system.

화석 연료 사용으로 인한 기후 위기와 환경오염에 대응하기 위해 태양광, 풍력, 파력, 수소 에너지 등과 같은 신재생 에너지원의 중요성이 높아지고 있다. 최근에는 BIPV(Building-Integrated Photovoltaic) 시스템에 태양전지를 적용하여 도시의 건물에서 직접 전기를 생산하는 연구가 진행 중이다. 투명한 BIPV 창은 건물의 대부분의 외벽에 설치할 수 있으며, 건물 외부에서 건물 내부로 가시광선을 전송하면서 전력을 생성할 수 있다.In order to respond to the climate crisis and environmental pollution caused by the use of fossil fuels, the importance of renewable energy sources such as solar power, wind power, wave power, and hydrogen energy is increasing. Recently, research on generating electricity directly from buildings in cities by applying solar cells to BIPV (Building-Integrated Photovoltaic) systems is in progress. Transparent BIPV windows can be installed on most exterior walls of buildings and generate power while transmitting visible light from the outside of the building to the inside of the building.

BIPV 창의 경우 유기태양전지(OPV), 염료감응형, 비정질 실리콘, 페로브 스카이트 태양전지 등과 같이 다양한 박막 태양 전지가 연구되고 있다. 건물의 긴 수명을 고려할 때, 유기태양전지의 안정성, 염료감응 또는 페로브스카이트 태양전지는 아직 BIPV 응용 분야에 대해 검증되지 않았다. 이와 대조적으로, 수소화 된 비정질 실리콘(a-Si:H) 박막 태양전지는 BIPV 창에 대해 다양한 장점을 가지고 있다. 더 저렴하고 무독성이며 대면적 기판에 대한 제조 능력이 더 높다. 또 수소화 된 비정질 실리콘 박막 태양전지의 안정성이 현장에서 입증되었으며, 건물의 실제 요구 사항을 충족하는 다양한 색상 또는 투과율을 갖는 수소화 된 비정질 실리콘 박막 태양전지로 입증되었다.In the case of BIPV windows, various thin-film solar cells such as organic solar cells (OPV), dye-sensitized solar cells, amorphous silicon, and perovskite solar cells are being studied. Considering the long lifetime of buildings, the stability of organic solar cells, dye-sensitized or perovskite solar cells have not yet been validated for BIPV applications. In contrast, hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) thin-film solar cells have various advantages over BIPV windows. It is cheaper, non-toxic, and has higher manufacturability for large-area substrates. In addition, the stability of the hydrogenated amorphous silicon thin film solar cell was demonstrated in the field, and the hydrogenated amorphous silicon thin film solar cell with various colors or transmittances meeting the actual requirements of the building was demonstrated.

일반적으로 태양전지는 빛이 태양전지에 수직으로 입사되는 100㎽/㎠를 기준(1sun)으로 광도를 측정한다. 그러나, 대부분의 실제 응용에서 빛은 수직으로 BIPV 시스템에 들어가지 않는다. 따라서 BIPV 장치는 저조도 조건에서 작동해야 할 수 밖에 없다. 생성된 전력을 높이기 위해 대부분의 태양전지 장치는 광 트래핑(light trapping) 구조를 사용하여 효율성을 향상시킨다. 광 트래핑 구조는 광 흡수를 위한 경로 길이를 증가시켜 더 많은 광 생성 전류를 생성한다. 수소화된 비정질 실리콘 박막 태양 전지의 경우, 광 트랩 구조는 셀 전면 전극에 텍스처링(texturing)하여 입사광을 효과적으로 산란시켜 출력 전류를 개선함으로써 구현할 수 있다.In general, the solar cell measures the luminous intensity based on 100 mW/cm 2 of light perpendicularly incident on the solar cell (1 sun). However, in most practical applications, light does not enter the BIPV system vertically. Therefore, BIPV devices have no choice but to operate in low light conditions. In order to increase generated power, most solar cell devices improve efficiency by using a light trapping structure. The light trapping structure increases the path length for light absorption to generate more light-generated current. In the case of a hydrogenated amorphous silicon thin film solar cell, the light trap structure can be implemented by texturing the front electrode of the cell to effectively scatter incident light to improve the output current.

그러나, 광 트래핑 구조는 일반적으로 입사광을 산란시킬 수 있는 형태학적 복잡성을 갖지만, 균일하고 완벽한 활성층의 성장을 방해한다. 따라서, 광 트래핑 구조는 생성된 태양전지의 캐리어가 재결합되어 의도하지 않게 출력 전류를 감소시키는 결함을 유발할 수 있다. However, the light trapping structure generally has a morphological complexity capable of scattering incident light, but hinders the growth of a uniform and perfect active layer. Therefore, the light trapping structure may cause a defect in which the output current is unintentionally reduced due to the recombination of the carriers of the solar cell.

또한, 입사광의 강도에 따라 전류 손실량이 증가하고 광 트래핑 효과를 위한 박막 태양전지의 거동이 복잡한 문제점이 있다. 그러므로, 태양전지의 성능을 위해 빛의 강도와 무관한 광 트래핑 구조를 평가하는 것은 어려운 일이다. BIPV 애플리케이션에서 태양광의 강도는 지리적 위치, 설치 각도, 태양의 위치 및 기상 조건과 같은 외부 환경의 실제 조건에 따라 달라진다. 따라서 BIPV 장치의 특성을 예측하려면 다양한 조도 조건에서 박막 태양전지 장치의 광 트래핑 효과를 이해하는 것이 중요하며, 다양한 조건을 고려한 최적의 태양광 발전 시스템을 개발해야 한다.In addition, current loss increases according to the intensity of incident light and the behavior of the thin film solar cell for the light trapping effect is complicated. Therefore, it is difficult to evaluate light trapping structures independent of light intensity for the performance of solar cells. In BIPV applications, the intensity of sunlight depends on the actual conditions of the external environment, such as geographic location, installation angle, sun position and weather conditions. Therefore, in order to predict the characteristics of BIPV devices, it is important to understand the light trapping effect of thin-film solar cell devices under various illumination conditions, and an optimal photovoltaic power generation system considering various conditions must be developed.

종래의 BIPV 시스템에 적용되는 태양전지 모듈은 장기간 작동시 열악한 신뢰성과 관련된 문제를 극복해야 하며, 투명성이 높고 전도성이 우수한 새로운 형태의 전극의 개발이 필요한 문제점이 있다. 또, 조도에 따라 상이한 태양광 발전 효율을 고려한 최적의 태양광 발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Solar cell modules applied to conventional BIPV systems have to overcome problems related to poor reliability during long-term operation, and there is a problem that requires the development of a new type of electrode with high transparency and excellent conductivity. Another object of the present invention is to provide an optimal photovoltaic power generation system in consideration of different photovoltaic power generation efficiencies depending on the intensity of illumination. However, these tasks are illustrative, and the scope of the present invention is not limited thereby.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 태양광 발전 시스템을 제공한다.According to one aspect of the present invention for solving the above problems, a photovoltaic power generation system is provided.

상기 태양광 발전 시스템은 복수의 태양광 패널로 이루어진 태양광 발전 시스템으로서, 상기 복수의 태양광 패널은 건축물의 적어도 일부 외벽 영역에 형성되되, 상기 복수의 태양광 패널의 표면거칠기는 상기 건축물에 부착되는 위치에 따라 각각 상이할 수 있다.The photovoltaic power generation system is a photovoltaic power generation system composed of a plurality of photovoltaic panels, wherein the plurality of photovoltaic panels are formed on at least a portion of an outer wall area of a building, and the surface roughness of the plurality of photovoltaic panels is attached to the building. Each may be different depending on the location to be.

상기 태양광 발전 시스템에 있어서, 상기 건축물의 외벽의 엣지(edge)에서부터 중앙 부분으로 갈수록 상기 복수의 태양광 패널의 표면거칠기가 상대적으로 높아질 수 있다.In the photovoltaic power generation system, surface roughness of the plurality of photovoltaic panels may increase relatively from an edge of an outer wall of the building to a central portion.

상기 태양광 발전 시스템에 있어서, 상기 건축물의 외벽의 일측 엣지(edge) 부분에서부터 타측 엣지(edge) 부분으로 갈수록 상기 복수의 태양광 패널의 표면거칠기가 상대적으로 높아질 수 있다.In the photovoltaic power generation system, surface roughness of the plurality of solar panels may be relatively increased from one edge portion of the outer wall of the building to the other edge portion.

상기 태양광 발전 시스템에 있어서, 상기 건축물의 외벽의 아래층에서부터 윗층으로 갈수록 상기 복수의 태양광 패널의 표면거칠기가 상대적으로 높아질 수 있다.In the photovoltaic power generation system, surface roughness of the plurality of photovoltaic panels may increase relatively from a lower layer to an upper layer of an outer wall of the building.

상기 태양광 발전 시스템에 있어서, 광 입사량이 상대적으로 높은 영역에 부착되는 태양광 패널의 표면조도와 광 입사량이 상대적으로 낮은 영역에 부착되는 태양광 패널의 표면조도 차이에 따라 상기 복수의 태양광 패널의 표면거칠기를 각각 상이하게 제어할 수 있다.In the photovoltaic power generation system, the plurality of photovoltaic panels according to a difference in surface roughness of the solar panels attached to an area where the amount of light incident is relatively high and surface roughness of the solar panels attached to an area where the amount of light incident is relatively low The surface roughness of can be controlled differently.

상기 태양광 발전 시스템에 있어서, 상기 복수의 태양광 패널은 OMO(oxide-metal-oxide) 전극구조를 갖는 양면 수광형 태양전지 모듈을 포함할 수 있다.In the solar power generation system, the plurality of solar panels may include double-sided light-receiving solar cell modules having an oxide-metal-oxide (OMO) electrode structure.

상기 태양광 발전 시스템에 있어서, 상기 모듈은, 기판 상에 형성된 제 1 투명전극층; 상기 제 1 투명전극층 상에 형성된 광전변환층; 및 상기 광전변환층 상에 형성된 제 2 투명전극층;을 포함하고, 상기 제 1 투명전극층의 상부 표면의 적어도 어느 일부를 식각함으로써, 상기 태양전지 모듈의 헤이즈(haze)를 제어하며, 상기 제 2 투명전극층은 제 1 산화물층, 금속층 및 제 2 산화물층이 순차적으로 적층된 구조를 포함할 수 있다.In the photovoltaic power generation system, the module comprises: a first transparent electrode layer formed on a substrate; a photoelectric conversion layer formed on the first transparent electrode layer; and a second transparent electrode layer formed on the photoelectric conversion layer, wherein at least a portion of an upper surface of the first transparent electrode layer is etched to control haze of the solar cell module, and the second transparent electrode layer is etched. The electrode layer may include a structure in which a first oxide layer, a metal layer, and a second oxide layer are sequentially stacked.

상기 태양광 발전 시스템에 있어서, 상기 광전변환층은 p형 반도체층, I형 반도체층 및 N형 반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 포함할 수 있다.In the solar power generation system, the photoelectric conversion layer may include a structure in which a p-type semiconductor layer, an I-type semiconductor layer, and an N-type semiconductor layer are sequentially stacked.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예에 따르면, 비독성이며, 대면적으로 제조가 가능하고, 장시간 가동시에도 신뢰성이 우수하고, 투과도 및 전기전도성이 우수한 산화은 투명 전극을 사용하여 개선된 투과성을 갖는 양면 수광형 태양전지 모듈을 이용한 태양광 발전 시스템을 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to the embodiment of the present invention made as described above, improved permeability is achieved by using a silver oxide transparent electrode that is non-toxic, can be manufactured in a large area, has excellent reliability even during long-term operation, and has excellent transmittance and electrical conductivity. It is possible to provide a photovoltaic power generation system using a double-sided light-receiving solar cell module having Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템에 사용되는 양면 수광형 태양전지 모듈의 구조를 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템을 설명하기 위해 건축물에 부착된 양면 수광형 태양전지 모듈의 구조를 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실험예에 따른 양면 수광형 태양전지 샘플에서 에칭시간별 ZnO:Al 박막의 표면 모폴로지를 측정한 결과이다.
도 7은 본 발명의 실험예에 따른 양면 수광형 태양전지 샘플에서 에칭시간별 ZnO:Al 박막의 광학적 특성을 분석한 결과이다.
도 8은 본 발명의 실험예에 따른 양면 수광형 태양전지 샘플의 ZnO:Al 박막의 에칭시간별 빛이 입사되는 조도에 따른 광전변환특성 및 단락전류 특성을 분석한 결과이다.
도 9는 본 발명의 실험예에 따른 양면 수광형 태양전지 샘플의 ZnO:Al 박막의 에칭시간별 빛이 입사되는 조도에 따른 저항 특성을 분석한 결과이다.
도 10은 본 발명의 실험예에 따른 양면 수광형 태양전지 샘플의 ZnO:Al 박막의 에칭시간별 외부양자효율(EQE) 및 개방전압(Voc)을 측정한 결과이다.
도 11은 본 발명의 실험예에 따른 양면 수광형 태양전지 샘플의 ZnO:Al 박막의 에칭시간별 전기적 특성(J/IL, αE 및 JLoss)을 측정한 결과이다.
도 12는 본 발명의 실험예에 따른 양면 수광형 태양전지 샘플의 ZnO:Al 박막의 에칭시간별 미세구조를 분석한 결과이다.
1 is a diagram schematically illustrating the structure of a double-sided light-receiving solar cell module used in a photovoltaic power generation system according to an embodiment of the present invention.
2 to 5 are diagrams schematically illustrating the structure of a double-sided light-receiving solar cell module attached to a building to explain a photovoltaic power generation system according to an embodiment of the present invention.
6 is a result of measuring the surface morphology of a ZnO:Al thin film for each etching time in a double-sided light-receiving solar cell sample according to an experimental example of the present invention.
7 is a result of analyzing the optical characteristics of a ZnO:Al thin film according to etching time in a double-sided light-receiving solar cell sample according to an experimental example of the present invention.
8 is a result of analyzing photoelectric conversion characteristics and short-circuit current characteristics according to illumination intensity at which light is incident for each etching time of a ZnO:Al thin film of a double-sided light-receiving solar cell sample according to an experimental example of the present invention.
9 is a result of analyzing the resistance characteristics according to the incident light intensity for each etching time of the ZnO:Al thin film of the double-sided light-receiving solar cell sample according to the experimental example of the present invention.
10 is a result of measuring the external quantum efficiency (EQE) and the open circuit voltage (Voc) according to the etching time of the ZnO:Al thin film of the double-sided light-receiving solar cell sample according to the experimental example of the present invention.
11 is a result of measuring electrical characteristics (J/I L , α E , and J Loss ) according to etching time of the ZnO:Al thin film of a double-sided light-receiving solar cell sample according to an experimental example of the present invention.
12 is a result of analyzing the microstructure according to the etching time of the ZnO:Al thin film of the double-sided light-receiving solar cell sample according to the experimental example of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is as follows It is not limited to the examples. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily practice the present invention.

종래에는 1sun(빛이 태양전지에 수직으로 입사되는 광량 100㎽/㎠)을 기준으로 태양전지 모듈의 광전변환효율을 측정한다. 하지만, 빛은 건축물에 수직으로 입사되는 경우가 거의 없으며, 이에 따라 상대적으로 낮은 조도 조건에서 작동할 수밖에 없다. 이로 인해, 측정된 태양전지 모듈의 광전변환효율보다 더 낮은 광전변환효율을 갖게 되는 문제점이 있다. Conventionally, the photoelectric conversion efficiency of a solar cell module is measured based on 1 sun (amount of light perpendicularly incident on a solar cell: 100 mW/cm 2 ). However, light is seldom incident vertically on a building, and accordingly, it is inevitable to operate under conditions of relatively low illumination. Due to this, there is a problem in that the photoelectric conversion efficiency is lower than the measured photoelectric conversion efficiency of the solar cell module.

이를 해결하기 위해서, 본 발명에서는 다양한 조도에서 태양전지 모듈의 효율을 측정하고, 이를 비교함으로써, 최대 광전변환효율을 얻을 수 있는 태양광 발전 시스템을 제공하고자 하였다.In order to solve this problem, the present invention tried to provide a photovoltaic power generation system capable of obtaining maximum photoelectric conversion efficiency by measuring and comparing the efficiency of the solar cell module at various illuminances.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템에 사용되는 양면 수광형 태양전지 모듈의 구조를 개략적으로 도해하는 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating the structure of a double-sided light-receiving solar cell module used in a photovoltaic power generation system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 양면 수광형 태양전지 모듈(100)은 기판(40) 상에 제 1 투명전극층(10), 광전변환층(20) 및 제 2 투명전극층(30)이 순차적으로 적층된 구조를 포함한다. 여기서, 광전변환층(20)은 예를 들어, 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H) 박막층을 포함할 수 있다. 상기 수소화된 비정질 실리콘은 비독성 물질로서, 대면적으로 제조가 가능하고, 신뢰성이 우수한 이점이 있다. Referring to FIG. 1 , the double-sided light-receiving solar cell module 100 has a structure in which a first transparent electrode layer 10, a photoelectric conversion layer 20, and a second transparent electrode layer 30 are sequentially stacked on a substrate 40. includes Here, the photoelectric conversion layer 20 may include, for example, a hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) thin film layer. The hydrogenated amorphous silicon is a non-toxic material, can be manufactured in a large area, and has excellent reliability.

기판(40)은 유리(glass), 폴리머(polymer) 등 투명한 재질로 이루어진 것을 사용하며, 이 밖에도 빛을 투과시킬 수 있도록 투명한 재질이면 모두 사용 가능하다. 제 1 투명전극층(10)은 기판(40) 상에 형성되며, 증착방식으로 스퍼터링 방식, 전자빔 방식, 이온 플레이팅 방식, 스크린 인쇄 방식 또는 화학적 기상 증착(CVD) 방식, 스프레이 열분해 방식(SPD), 피로졸법 등과 같은 증착 방식 중 어느 하나를 사용할 수 있다.The substrate 40 is made of a transparent material such as glass or polymer. In addition, any transparent material can be used to transmit light. The first transparent electrode layer 10 is formed on the substrate 40, and the deposition method is a sputtering method, an electron beam method, an ion plating method, a screen printing method, a chemical vapor deposition (CVD) method, a spray pyrolysis method (SPD), Any one of deposition methods such as the pyrosol method may be used.

광전변환층(20)은 예를 들어, PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)을 이용하여 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H) 박막층을 제 1 투명전극층(10) 상에 형성할 수 있다. 여기서, 광전변환층(20)은 제 1 투명전극층(10)의 표면 구조에 의해 같은 형태의 박막층으로 형성될 수 있다.For the photoelectric conversion layer 20 , for example, a hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) thin film layer may be formed on the first transparent electrode layer 10 using plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). Here, the photoelectric conversion layer 20 may be formed as a thin film layer having the same shape according to the surface structure of the first transparent electrode layer 10 .

광전변환층(20)은 P형 반도체층(22), I형 반도체층(24) 및 N형 반도체층(26)을 포함한다. 예컨대, 수소화된 비정질 실리콘은 P형 또는 N형의 도전형 제어가 가능하다. 그러므로 상기 수소화된 비정질 실리콘을 P형과 N형으로 제조하여 PN 접합 구조를 형성할 수 있다. 그러나, 비정질 반도체이기 때문에 캐리어 이동도가 작고, 재결합 수명이 짧기 때문에 소수 캐리어의 확산 길이는 약 0.1㎛ 내지 1㎛이고, 확산만을 이용하는 PN 접합 구조에서는 충분한 광시전력효과를 기대할 수 없다. The photoelectric conversion layer 20 includes a P-type semiconductor layer 22 , an I-type semiconductor layer 24 and an N-type semiconductor layer 26 . For example, hydrogenated amorphous silicon can control the P-type or N-type conductivity. Therefore, a PN junction structure may be formed by preparing the hydrogenated amorphous silicon in P-type and N-type. However, since it is an amorphous semiconductor, the carrier mobility is small and the recombination lifetime is short, so the diffusion length of minority carriers is about 0.1 μm to 1 μm, and a sufficient photovoltaic effect cannot be expected in a PN junction structure using only diffusion.

따라서, PN 접합 구조 사이에 약 0.5㎛ 두께의 I형 반도체층(24)을 개재하여 PIN 접합 구조로 형성한다. I형 반도체층(24)은 고저항을 가지며, I형 반도체층(24)에 가해지는 내부전계에 의해 빛에 따라 생성된 전자와 정공을 빠르게 각각 P형 반도체층(22)과 N형 반도체층(26)으로 유입시킨다.Therefore, a PIN junction structure is formed with an I-type semiconductor layer 24 having a thickness of about 0.5 μm interposed between the PN junction structures. The I-type semiconductor layer 24 has a high resistance, and electrons and holes generated according to light are quickly transferred to the P-type semiconductor layer 22 and the N-type semiconductor layer, respectively, by the internal electric field applied to the I-type semiconductor layer 24. (26).

또한, 수소화된 비정질 실리콘에서는 원자배열의 장거리 질서가 없으므로 광학천이시 파수보존이 필요 없다. 그러므로 간접천이형에서 파수보존을 위해서 포논의 도움이 필요한 결정질 실리콘 대비, 흡수단의 고에너지축에서 큰 흡수계수를 가지므로 약 0.5㎛의 두께정도로 얇은 광전변환층(20)을 형성할 수 있다.In addition, since there is no long-range order in atomic arrangement in hydrogenated amorphous silicon, wavenumber conservation is not required during optical transition. Therefore, compared to crystalline silicon, which requires the help of phonons for wavenumber preservation in the indirect transition type, since it has a large absorption coefficient at the high energy axis of the absorption edge, it is possible to form a thin photoelectric conversion layer 20 with a thickness of about 0.5 μm.

P형 반도체층(22)의 하부면은 제 1 투명전극층(10)의 상면과 접하고, N형 반도체층(26)의 상부면은 제 2 투명전극층(30)의 하면과 접한다. 여기서, P형 반도체층(22) 및 N형 반도체층(26)과 접촉하는 투명전극층의 종류는 제조과정에 따라 서로 달라질 수도 있다. The lower surface of the P-type semiconductor layer 22 is in contact with the upper surface of the first transparent electrode layer 10 , and the upper surface of the N-type semiconductor layer 26 is in contact with the lower surface of the second transparent electrode layer 30 . Here, the type of the transparent electrode layer in contact with the P-type semiconductor layer 22 and the N-type semiconductor layer 26 may be different depending on the manufacturing process.

제 1 투명전극층(10)은 예를 들어, ZnO:Al(Al doped zinc oxide), ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Flourine doped Tin Oxide) 등과 같은 투명한 전도성 산화물을 사용할 수 있다. 제 1 투명전극층(10)으로서 상기 투명한 전도성 산화물을 사용하되, 제 1 투명전극층(10)이 구조적으로 단단한 재료일 경우, 즉, BIPV용으로서, 외부의 충격 등에 강한 재질일 경우, 제 1 투명전극층(10) 자체를 전극과 기판용도로 사용할 수 있다. The first transparent electrode layer 10 may use, for example, a transparent conductive oxide such as ZnO:Al (Al doped zinc oxide), ITO (Indium Tin Oxide), FTO (Florine doped Tin Oxide), or the like. The transparent conductive oxide is used as the first transparent electrode layer 10, but when the first transparent electrode layer 10 is made of a structurally hard material, that is, when it is made of a material resistant to external shocks for BIPV, the first transparent electrode layer (10) It can be used for electrodes and substrates.

제 1 투명전극층(10) 상부 표면의 적어도 일부는 텍스처링(texturing) 할 수 있다. 양면 수광형 태양전지 모듈(100)은 광 트래핑(light trapping) 구조를 사용하여 광전변환효율을 향상시킨다. 상기 광 트래핑 구조는 광 흡수를 위해 광의 경로 길이를 증가시켜 더 많은 광 생성 전류를 생성할 수 있다. 즉, 제 1 투명전극층(10) 표면의 적어도 일부에 텍스처링하여 입사광을 효과적으로 산란시켜 출력 전류를 개선하게 된다. 일반적으로, 양면 수광형 태양전지 모듈(100)의 효율을 높이기 위해 광이 입사되는 입사부에 헤이즈(haze)를 높여서 빛이 최대한 많이 흡수되도록 빛을 산란시킨다. 따라서 상기 헤이즈가 높을수록 양면 수광형 태양전지 모듈(100)의 광전변환효율도 증가하는 경향을 보인다.At least a portion of the upper surface of the first transparent electrode layer 10 may be textured. The double-sided light-receiving solar cell module 100 improves photoelectric conversion efficiency by using a light trapping structure. The light trapping structure may generate more light-generated current by increasing a path length of light for light absorption. That is, the output current is improved by effectively scattering incident light by texturing at least a portion of the surface of the first transparent electrode layer 10 . In general, in order to increase the efficiency of the double-sided light-receiving solar cell module 100, haze is increased at an incident part where light is incident to scatter light so that the light is absorbed as much as possible. Therefore, the photoelectric conversion efficiency of the double-sided light-receiving solar cell module 100 tends to increase as the haze increases.

양면 수광형 태양전지 모듈(100)의 광전변환효율은 상술한 바와 같이, 1sun 기준으로 측정을 한다. 하지만, 실질적으로 양면 수광형 태양전지 모듈(100)의 표면에 광이 수직으로 입사되는 경우는 많지 않다. 오히려, 1sun 기준보다 상대적으로 더 낮은 조도에서 양면 수광형 태양전지 모듈(100)의 광전 변환 시간이 더 길고, 이때 생성되는 전력이 더 많을 것이다. 종래에는 1sun 기준으로 헤이즈가 높을수록 광전변환효율이 높다는 전제하에 양면 수광형 태양전지 모듈(100)의 헤이즈를 항상 높이는 방법만을 제시했다.As described above, the photoelectric conversion efficiency of the double-sided light-receiving solar cell module 100 is measured based on 1 sun. However, there are not many cases in which light is substantially vertically incident on the surface of the double-sided light-receiving solar cell module 100 . Rather, the photoelectric conversion time of the double-sided light-receiving solar cell module 100 is longer at a relatively lower illuminance than the 1sun standard, and the power generated at this time will be greater. Conventionally, only a method of always increasing the haze of the double-sided light-receiving solar cell module 100 has been proposed under the premise that the higher the haze on a 1-sun basis, the higher the photoelectric conversion efficiency.

반면, 본 발명에서는 1sun 미만의 낮은 조도에서는 양면 수광형 태양전지 모듈(100)의 헤이즈가 낮을수록 광전변환효율이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 1sun 미만의 낮은 조도에서는 텍스처링을 형성하는 시간의 증가로 인해 증가되는 광 수집 보다, 제 1 투명전극층(10)의 표면 거칠기로 광전변환층(20) 내의 결함에 기인한 전자와 홀의 재결합에 의한 손실이 더 많이 발생하는 것으로 판단된다. 즉, 높은 표면거칠기를 갖는 광 트래핑 구조는 균일하고 완벽한 활성층의 성장을 방해하게 되어, 생성된 캐리어가 박막 내에서 재결합되어 의도하지 않게 출력 전류를 감소시키는 결함을 유발할 수 있다. On the other hand, in the present invention, it can be confirmed that the photoelectric conversion efficiency increases as the haze of the double-sided light-receiving solar cell module 100 decreases at a low illuminance of less than 1 sun. This is due to recombination of electrons and holes due to defects in the photoelectric conversion layer 20 due to the surface roughness of the first transparent electrode layer 10 rather than increased light collection due to an increase in the time for forming texturing at low illumination of less than 1 sun. It is believed that more losses occur. That is, the light trapping structure having high surface roughness hinders uniform and perfect growth of the active layer, and thus generated carriers recombine within the thin film, causing defects that unintentionally reduce output current.

여기서, 제 1 투명전극층(10)의 표면 텍스처링은 예를 들어, 0.5mol% 농도의 염산(HCl)을 이용하여 에칭(etching) 시간을 제어함으로써 헤이즈를 원하는 형태로 형성할 수 있다. 상기 에칭 시간은 제 1 투명전극층(10)의 두께에 따라 상이하게 제어되며, 에칭 용액의 종류에 따라서도 다르게 제어된다.Here, the surface texturing of the first transparent electrode layer 10 may form a desired haze by controlling an etching time using, for example, 0.5 mol% hydrochloric acid (HCl). The etching time is differently controlled according to the thickness of the first transparent electrode layer 10, and also differently controlled according to the type of etching solution.

한편, 제 2 투명전극층(30)은 산화물-금속-산화물(Oxide-Metal-Oxide, 이하 OMO 구조) 적층구조를 가지며, 제 1 AZO 박막(32), 산화은(AgOx) 박막(34) 및 제 2 AZO 박막(36)이 순서대로 적층된 형태일 수 있다. 투명한 전도성 산화물층 사이에 높은 전도성을 가진 금속 박막을 가진 다층 전극을 삽입한 OMO 구조는 기존 전극의 형성 대비 상대적으로 저온 공정을 이용하여 제작할 수 있다. On the other hand, the second transparent electrode layer 30 has an oxide-metal-oxide (OMO structure) stacked structure, and includes a first AZO thin film 32, a silver oxide (AgOx) thin film 34 and a second AZO thin films 36 may be sequentially stacked. An OMO structure in which multi-layer electrodes with highly conductive metal thin films are inserted between transparent conductive oxide layers can be fabricated using a relatively low-temperature process compared to the formation of conventional electrodes.

제 2 투명전극층(30)은 예를 들어, 스퍼터링 방식을 이용하여 형성할 수 있다. 먼저, 알루미늄이 도핑된 산화아연(AZO) 타겟을 이용하여 광전변환층(20) 상에 제 1 AZO 박막(32)을 형성하는 단계, 은(Ag) 타겟을 이용하여 제 1 AZO 박막(32) 상에 산화은(AgOx) 박막(34)을 형성하는 단계 및 알루미늄이 도핑된 산화아연(AZO) 타겟을 이용하여 산화은(AgOx) 박막(34) 상에 제 2 AZO 박막(36)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The second transparent electrode layer 30 may be formed using, for example, a sputtering method. First, forming a first AZO thin film 32 on the photoelectric conversion layer 20 using an aluminum-doped zinc oxide (AZO) target, forming the first AZO thin film 32 using a silver (Ag) target Forming a silver oxide (AgOx) thin film 34 on the silver oxide (AgOx) thin film 34 and forming a second AZO thin film 36 on the silver oxide (AgOx) thin film 34 using an aluminum-doped zinc oxide (AZO) target. can include

상기 스퍼터링 방식은, 챔버 내에 공정가스를 공급하고, 은(Ag) 타겟에 고전압을 인가함으로써 광전변환층(20) 상에 산화은(AgOx) 박막(34)을 증착하는 단계를 포함하되, 상기 공정가스로 불활성가스 및 산소가스를 혼합한 혼합가스를 사용하되, 상기 공정가스 내 상기 산소가스의 분압은 5% 내지 20%일 수 있다. 여기서, 상기 불활성가스는 아르곤, 질소 또는 이들의 혼합가스를 포함한다.The sputtering method includes depositing a silver oxide (AgOx) thin film 34 on the photoelectric conversion layer 20 by supplying a process gas into a chamber and applying a high voltage to a silver (Ag) target, wherein the process gas As a mixture, a mixed gas of an inert gas and an oxygen gas is used, and the partial pressure of the oxygen gas in the process gas may be 5% to 20%. Here, the inert gas includes argon, nitrogen or a mixed gas thereof.

한편, 상기 공정가스 내 산소가스의 분압은 5% 내지 20%의 범위에서 제어되어 산화은 박막(34)을 형성할 수 있으나, 제 1 AZO 박막(32), 제 2 AZO 박막(36)의 두께에 따라서 산화은 박막(34)의 두께가 제어될 수 있고, 산소가스의 분압에 의해 전도도 및 투과도가 각각 변화하게 된다. 따라서, 공정가스 내 산소가스의 분압은 제 2 투명전극층(30)을 구성하는 다층 박막들의 두께에 따라 조절되며, 바람직하게는 10% 내지 15%일 수 있으며, 더 바람직하게는 11% 내지 14%의 범위일 수 있다.On the other hand, the partial pressure of oxygen gas in the process gas is controlled in the range of 5% to 20% to form the silver oxide thin film 34, but the thickness of the first AZO thin film 32 and the second AZO thin film 36 Accordingly, the thickness of the silver oxide thin film 34 can be controlled, and the conductivity and transmittance are respectively changed by the partial pressure of the oxygen gas. Therefore, the partial pressure of the oxygen gas in the process gas is adjusted according to the thickness of the multilayer thin films constituting the second transparent electrode layer 30, and may be preferably 10% to 15%, more preferably 11% to 14%. may be in the range of

제 1 AZO 박막(32) 및 제 2 AZO 박막(36)은 알루미늄(Al)이 도핑된 산화아연(Zinc Oxide) 박막(AZO)으로서, 경우에 따라 전면전극층으로 사용된 제 1 투명전극층(10)과 동일한 재료를 사용할 수도 있다. The first AZO thin film 32 and the second AZO thin film 36 are aluminum (Al) doped zinc oxide thin films (AZO), and in some cases, the first transparent electrode layer 10 used as a front electrode layer You can also use the same material as

산화은 박막(34)은 예를 들어, 금속 중에서 가장 작은 저항성을 갖는 은(Ag)을 사용하되, 순수한 은(Ag)이 아닌 소정 량의 산소가 도핑된 은(Ag)을 포함한다. 이를 AgOx로 표현할 수 있으며, 상기 AgOx에서 x는 임의의 실수로서, 산소의 함유량에 따라 달라진다.The silver oxide thin film 34 uses, for example, silver (Ag) having the lowest resistivity among metals, but includes silver (Ag) doped with a predetermined amount of oxygen, not pure silver (Ag). This can be expressed as AgOx, where x is an arbitrary real number and varies depending on the content of oxygen.

한편, OMO 구조를 갖는 제 2 투명전극층(30)의 전도도와 투과율은 제 1 AZO 박막(32), 산화은 박막(34) 및 제 2 AZO 박막(36)의 두께로 결정된다. 여기서, 산화은 박막(34)은 가장 중요한 요소로서, 종래에 사용되던 은(Ag) 박막 대비 높은 광 투과도와 우수한 전기적 특성을 갖는다.Meanwhile, the conductivity and transmittance of the second transparent electrode layer 30 having the OMO structure are determined by the thicknesses of the first AZO thin film 32, the silver oxide thin film 34, and the second AZO thin film 36. Here, the silver oxide thin film 34 is the most important element, and has high light transmittance and excellent electrical characteristics compared to the conventionally used silver (Ag) thin film.

은(Ag)은 입자 성장 초기에 은 금속 원자가 별개의 섬으로 형성된다. 그러나 특정 임계 두께에서, 전기 저항 및 광흡수는 은(Ag) 박막의 두께 감소와 함께 급격하게 증가한다. 예를 들면, 이 임계 두께보다 크면 은(Ag) 박막의 두께에 따라 전기 저항이 감소하는 반면, 가시광 및 근적외선 영역에서 은(Ag) 박막의 강한 반사 때문에 투과율이 급격히 떨어진다. 이를 해결하기 위해서, 은(Ag) 박막 내에 산소(Oxygen) 성분을 도핑함으로써, 전기적 특성의 큰 손실이 없이 가시광 파장 대역에서의 투과율을 향상시켰다.In the early stages of silver (Ag) particle growth, silver metal atoms are formed as separate islands. However, at a certain critical thickness, electrical resistance and light absorption rapidly increase with decreasing thickness of the silver (Ag) thin film. For example, if the thickness is greater than this critical thickness, the electrical resistance decreases according to the thickness of the silver (Ag) thin film, but the transmittance rapidly drops due to the strong reflection of the silver (Ag) thin film in the visible and near infrared regions. In order to solve this problem, by doping an oxygen component in the silver (Ag) thin film, the transmittance in the visible light wavelength band is improved without significant loss of electrical properties.

산화은 박막(34) 내에 도핑된 산소의 함량에 따라 은(Ag)와 함께 은(Ag)의 산화물, 예컨대, Ag2O 이나 AgO가 함께 공존할 수 있다. 은(Ag)의 경우, 표면에너지가 큰 금속으로서, 박막 성장시 표면에너지를 최소화하기 위해서 안정된 상태의 구형의 아일랜드 형태를 이루게 된다. 이 경우, 박막 두께를 줄이는데 한계점으로 작용함과 동시에 박막의 표면거칠기를 증가시킨다. 본 발명에서는 이와 같은 아일랜드 성장을 억제하기 위해서 은(Ag) 박막을 증착할 때, 반응성 가스로 산소가스를 공급할 수 있다.Depending on the content of oxygen doped in the silver oxide thin film 34, silver (Ag) and an oxide of silver (Ag), for example, Ag 2 O or AgO, may coexist. In the case of silver (Ag), as a metal having a large surface energy, it forms a spherical island shape in a stable state in order to minimize surface energy during thin film growth. In this case, it acts as a limiting point in reducing the thickness of the thin film and simultaneously increases the surface roughness of the thin film. In the present invention, when depositing a silver (Ag) thin film in order to suppress such island growth, oxygen gas may be supplied as a reactive gas.

상술한 구조를 갖는 양면 수광형 태양전지 모듈(100)은 건축물의 적어도 일부 외벽에 형성되어 BIPV용 태양광 발전 시스템으로 이용될 수 있다.The double-sided light-receiving solar cell module 100 having the above-described structure may be formed on at least a part of the outer wall of a building and used as a photovoltaic power generation system for BIPV.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템을 설명하기 위해 건축물에 부착된 양면 수광형 태양전지 모듈의 구조를 개략적으로 도해하는 도면이다.2 to 5 are diagrams schematically illustrating the structure of a double-sided light-receiving solar cell module attached to a building to explain a photovoltaic power generation system according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 태양광 발전 시스템은 복수의 태양광 패널로 이루어지며, 상기 복수의 태양광 패널은 예를 들어, OMO(oxide-metal-oxide) 전극구조를 갖는 양면 수광형 태양전지 모듈(100)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 태양광 패널은 건축물(200)의 적어도 일부 외벽 영역에 형성될 수 있다. 여기서, 상기 복수의 태양광 패널의 표면거칠기는 건축물(200)에 부착되는 위치에 따라 각각 상이하고, 상기 복수의 태양광 패널은 모듈의 종류 및 효율에 따라 직렬로 연결이 가능하며, 혹은 전류를 고려하여 병렬로 연결될 수 있다. 즉, 광 입사량이 상대적으로 높은 영역에 부착되는 태양광 패널의 표면조도와 광 입사량이 상대적으로 낮은 영역에 부착되는 태양광 패널의 표면조도 차이에 따라 상기 복수의 태양광 패널의 표면거칠기를 각각 상이하게 제어하게 된다. 표면거칠기를 상이하게 제어하는 것은 건축물(200)의 배치방향에 따라서 결정된다. 이에 대한 구체적인 설명은 하기 도 3 내지 도 5를 참조하여 후술한다. 여기서, 양면 수광형 태양전지 모듈(100)의 구조는 도 1과 동일한 형태이기 때문에, 도 3 내지 도 5에서는 편의상 기판(40)과 제1 투명전극층(10)에 대해서만 표시하였다.Referring to FIG. 2, the photovoltaic power generation system is composed of a plurality of photovoltaic panels, and the plurality of photovoltaic panels are, for example, a double-sided light-receiving solar cell module having an oxide-metal-oxide (OMO) electrode structure ( 100) may be included. The plurality of solar panels may be formed on at least a partial outer wall area of the building 200 . Here, the surface roughness of the plurality of solar panels is different depending on the position where they are attached to the building 200, and the plurality of solar panels can be connected in series according to the type and efficiency of the module, or the current can be connected in parallel. That is, the surface roughness of the plurality of solar panels is different depending on the difference between the surface roughness of the solar panel attached to the area where the light incident amount is relatively high and the surface roughness of the solar panel attached to the area where the light incident amount is relatively low. will be controlled Controlling the surface roughness differently is determined according to the arrangement direction of the building 200 . A detailed description of this will be described later with reference to FIGS. 3 to 5 below. Here, since the structure of the double-sided light-receiving solar cell module 100 is the same as that of FIG. 1 , only the substrate 40 and the first transparent electrode layer 10 are shown in FIGS. 3 to 5 for convenience.

도 3을 참조하면, 건축물(200)의 상면에서 바라봤을 때, 건축물(200)의 방향이 정남향일 경우, 건축물(200)의 외벽의 엣지(edge)에서부터 중앙 부분으로 갈수록 복수의 태양광 패널의 표면거칠기가 상대적으로 높아지도록 건축물(200)의 외벽에 복수개의 OMO 전극구조를 갖는 양면 수광형 태양전지 모듈(100)을 형성할 수 있다. 건축물(200)에 부착된 양면 수광형 태양전지 모듈(100)을 확대한 도면을 참조하면, 광이 수직으로 입사되어 가장 높은 광량이 수집되는 건축물(200)의 가운데 부분 즉, 건축물(200)의 중앙 부분으로부터 외벽의 엣지쪽으로 갈수록 기판(40) 상에 형성된 제 1 투명전극층(10)의 표면거칠기가 상대적으로 낮아지도록 설계할 수 있다. Referring to FIG. 3, when viewed from the top of the building 200, when the direction of the building 200 is in the south direction, the number of solar panels toward the center from the edge of the outer wall of the building 200 The double-sided light-receiving solar cell module 100 having a plurality of OMO electrode structures may be formed on the outer wall of the building 200 so that the surface roughness is relatively high. Referring to an enlarged drawing of the double-sided light-receiving solar cell module 100 attached to the building 200, the central portion of the building 200 where light is incident vertically and the highest amount of light is collected, that is, the center of the building 200 The surface roughness of the first transparent electrode layer 10 formed on the substrate 40 may be designed to be relatively low as it goes from the central portion toward the edge of the outer wall.

도 4를 참조하면, 건축물(200)의 측면에서 바라봤을 때, 건축물(200)의 외벽의 아래층에서부터 윗층으로 갈수록 복수의 태양광 패널의 표면거칠기가 상대적으로 높아지도록 건축물(200)의 외벽에 복수개의 OMO 전극구조를 갖는 양면 수광형 태양전지 모듈(100)을 형성할 수 있다. 건축물(200)에 부착된 양면 수광형 태양전지 모듈(100)을 확대한 도면을 참조하면, 가장 높은 광량이 수집되는 건축물(200)의 윗 부분 즉, 건축물(200)의 윗층 부분으로부터 아래층 부분으로 갈수록 기판(40) 상에 형성된 제 1 투명전극층(10)의 표면거칠기가 상대적으로 낮아지도록 설계할 수 있다. Referring to FIG. 4, when viewed from the side of the building 200, the surface roughness of the plurality of solar panels is relatively high from the lower layer to the upper layer of the outer wall of the building 200 so that the plurality of outer walls of the building 200 are relatively high. A double-sided light-receiving solar cell module 100 having two OMO electrode structures may be formed. Referring to the enlarged drawing of the double-sided light-receiving solar cell module 100 attached to the building 200, the upper part of the building 200 where the highest amount of light is collected, that is, from the upper part of the building 200 to the lower part It can be designed so that the surface roughness of the first transparent electrode layer 10 formed on the substrate 40 becomes relatively low.

도 5를 참조하면, 건축물(200)의 상면에서 바라봤을 때, 건축물(200)의 방향이 남동향 혹은 남서향일 경우, 건축물(200)의 외벽의 일측 엣지(edge) 부분에서부터 타측 엣지(edge) 부분으로 갈수록 상기 복수의 태양광 패널의 표면거칠기가 상대적으로 높아지도록 건축물(200)의 외벽에 복수개의 OMO 전극구조를 갖는 양면 수광형 태양전지 모듈(100)을 형성할 수 있다. 건축물(200)에 부착된 양면 수광형 태양전지 모듈(100)을 확대한 도면을 참조하면, 광이 수직으로 입사되어 가장 높은 광량이 수집되는 건축물(200)의 외곽 부분 즉, 건축물(200)의 외벽의 일측에 위치한 엣지 부분으로부터 반대쪽인 타측에 위치한 엣지 부분으로 갈수록 기판(40) 상에 형성된 제 1 투명전극층(10)의 표면거칠기가 상대적으로 낮아지도록 설계할 수 있다. Referring to FIG. 5, when viewed from the top of the building 200, when the direction of the building 200 is southeast or southwest, from one edge of the outer wall of the building 200 to the other edge. The double-sided light-receiving solar cell module 100 having a plurality of OMO electrode structures may be formed on the outer wall of the building 200 so that the surface roughness of the plurality of solar panels becomes relatively high toward . Referring to the enlarged drawing of the double-sided light-receiving solar cell module 100 attached to the building 200, the outer part of the building 200 where light is incident vertically and the highest amount of light is collected, that is, the outer part of the building 200 The surface roughness of the first transparent electrode layer 10 formed on the substrate 40 may be designed to be relatively low as it goes from an edge portion located on one side of the outer wall to an edge portion located on the opposite side.

여기서, 태양이 정남향에 위치했을 때, 태양광이 건축물(200)에 수직으로 입사되는 위치를 기준으로, 표면 거칠기가 가장 거친 양면 수광형 태양전지 모듈(100)을 배치할 수 있다. 또, 상기 기준을 벗어나는 위치부터 거리가 멀어질수록 먼 위치까지 표면 거칠기가 점차적으로 낮은 양면 수광형 태양전지 모듈(100)을 배치하여 광전변환효율의 총합이 최대치를 만족하도록 태양광 발전 시스템을 설계할 수 있다.Here, the double-sided light-receiving solar cell module 100 having the roughest surface roughness may be disposed based on a position where sunlight is vertically incident on the building 200 when the sun is positioned in the south direction. In addition, the photovoltaic power generation system is designed so that the sum of the photoelectric conversion efficiencies satisfies the maximum value by arranging the double-sided light-receiving solar cell module 100 having a gradually lower surface roughness from the position outside the standard to the farther position. can do.

이하에서는, 본 발명의 이해를 돕기 위해, 광이 입사되는 조도에 따른 광전변환효율의 변화를 확인하기 위한 실험예들을 설명한다. 다만, 하기의 실험예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 아래의 실험예들만으로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, in order to help understanding of the present invention, experimental examples for confirming the change in photoelectric conversion efficiency according to the incident light intensity will be described. However, the following experimental examples are only for helping understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the following experimental examples.

<실험예><Experimental example>

1.8㎜ 두께(50×50㎟)의 소다라임글라스(soda lime glass) 상에 DC 펄스 마그네트론 스퍼터링 방법으로 1㎛ 두께의 ZnO:Al 박막(Al 1wt%)을 증착하였다. 이후에 0.5mol% 농도의 HCl 용액을 이용하여 ZnO:Al 박막의 표면을 에칭하였으며, 이때, 에칭시간은 각각 5s, 10s, 15s 및 20s로 제어하였다. 각각의 에칭조건에서 에칭되어 텍스처링된 ZnO:Al 박막이 구비된 기판 상에 p+-a-SiOx:H(5nm), p-a-SiOx:H(10nm), i+-a-Si:H(20nm), i-a-Si:H(280nm), n-a-SiOx:H(5nm), n-μc-SiOx:H(30nm), ZnO:Al(50nm), Ag(8nm) 및 ZnO:Al(50nm)을 순차적으로 증착하여 OMO 전극구조를 갖는 양면 수광형 태양전지 샘플을 각각 제조하였다. 여기서, 수소화된 비정질 실리콘 박막은 다중 챔버 클러스터 시스템에서 수행되었으며, P형의 수소화된 비정질 실리콘 박막층은 13.56㎒의 주파수 조건에서 B2H6, PH3 및 CO2의 도판트 가스의 혼합물을 이용하여 증착되었다. I형의 수소화된 비정질 실리콘 박막층은 40.68㎒의 매우 높은 주파수 조건에서 H2로 희석된 SiH4 소스가스를 사용하여 증착되었다. 이후에 N형의 SiOx 박막층은 P형의 수소화된 비정질 실리콘 박막층을 형성하는 것과 동일한 가스의 혼합물로 증착되었다. OMO 전극구조는 DC 펄스 마그네트론 스퍼터링 방법으로 형성했다. A 1 μm-thick ZnO:Al thin film (Al 1 wt%) was deposited on soda lime glass having a thickness of 1.8 mm (50 × 50 mm 2 ) by DC pulse magnetron sputtering. Thereafter, the surface of the ZnO:Al thin film was etched using a 0.5 mol% HCl solution, and at this time, the etching time was controlled to 5s, 10s, 15s, and 20s, respectively. p + -a-SiOx:H (5nm), pa-SiOx:H (10nm), i + -a-Si:H (20nm) on a substrate equipped with a ZnO:Al thin film etched and textured under each etching condition ), ia-Si:H (280 nm), na-SiOx:H (5 nm), n-μc-SiOx:H (30 nm), ZnO: Al (50 nm), Ag (8 nm) and ZnO: Al (50 nm) The double-sided light-receiving solar cell samples each having an OMO electrode structure were fabricated by sequential deposition. Here, the hydrogenated amorphous silicon thin film was performed in a multi-chamber cluster system, and the P-type hydrogenated amorphous silicon thin film layer was formed using a mixture of dopant gases of B 2 H 6 , PH 3 and CO 2 under a frequency condition of 13.56 MHz. deposited A type I hydrogenated amorphous silicon thin film layer was deposited using a SiH 4 source gas diluted with H 2 under a very high frequency condition of 40.68 MHz. Then, an N-type SiOx thin film layer was deposited with the same mixture of gases that formed the P-type hydrogenated amorphous silicon thin film layer. The OMO electrode structure was formed by the DC pulsed magnetron sputtering method.

이후에 각 실험예 샘플들은, 자외선-가시광선 분광광도계(Cary 5000, Varian)를 사용하여 에칭된 ZnO:Al 박막의 광학적 특성을 측정하였으며, 엘립소미터를 사용하여 각 박막의 두께를 측정하였다.Thereafter, for each experimental sample, the optical properties of the etched ZnO:Al thin film were measured using an ultraviolet-visible spectrophotometer (Cary 5000, Varian), and the thickness of each thin film was measured using an ellipsometer.

4-프로브시스템(MCP-T600, 미츠비시 케미칼 컴퍼니)을 사용하여 ZnO:Al 박막의 전기적 특성을 측정하였고, 박막의 표면 모폴로지는 원자력현미경(AFM, NX10, Park System) 및 전계방출형 투과전자현미경(JEM-2100F HR, JEOL Ltd.)으로 분석하였다. The electrical properties of the ZnO:Al thin film were measured using a 4-probe system (MCP-T600, Mitsubishi Chemical Company), and the surface morphology of the thin film was measured using an atomic force microscope (AFM, NX10, Park System) and a field emission transmission electron microscope ( JEM-2100F HR, JEOL Ltd.).

또한, 양자 효율 측정 시스템(IQE-200, Newport Co.)을 사용하여 태양전지의 외부 양자 효율을 측정하였으며, 태양 광 시뮬레이터(Oriel 300, Newport Co.)와 소스 미터(Keithley 2400)를 사용하여 효율(h), 개방 회로 전압 (VOC), 단락 전류 밀도 (JSC)를 분석하였으며, 표준 권장 AM1.5G 방사 조도(front incident) 및 발광 다이오드(light-emitting diode, LED) 조명하에서 측정하였다. In addition, the external quantum efficiency of the solar cell was measured using a quantum efficiency measurement system (IQE-200, Newport Co.), and the efficiency was measured using a solar simulator (Oriel 300, Newport Co.) and a source meter (Keithley 2400). (h), open circuit voltage (VOC) and short circuit current density (JSC) were analyzed and measured under standard recommended AM1.5G front incident and light-emitting diode (LED) illumination.

도 6은 본 발명의 실험예에 따른 양면 수광형 태양전지 샘플에서 에칭시간별 ZnO:Al 박막의 표면 모폴로지를 측정한 결과이다.6 is a result of measuring the surface morphology of a ZnO:Al thin film for each etching time in a double-sided light-receiving solar cell sample according to an experimental example of the present invention.

먼저, 도 6을 참조하면, 에칭시간이 증가할수록 ZnO:Al 박막의 표면 거칠기가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 분화구 형태의 크기와 밀도는 에칭시간으로 제어 가능하며, 화학적으로 에칭된 박막의 표면은 빛을 효과적으로 산란시킬 수 있다. 이는 도 3의 (B) 및 (C)에 도시된 그래프를 통해서도 확인할 수 있었다. 화학적 에칭의 결과로 ZnO:Al 박막의 평균 표면 거칠기(Ravg)와 표면적은 각각 18.4㎚ 에서 41.67㎚ 로, 102.02㎛2 에서 116.27㎛2로 증가했다.First, referring to FIG. 6, it can be seen that the surface roughness of the ZnO:Al thin film increases as the etching time increases. The size and density of the crater shape can be controlled by the etching time, and the surface of the chemically etched thin film can effectively scatter light. This could also be confirmed through the graphs shown in (B) and (C) of FIG. 3 . As a result of chemical etching, the average surface roughness (R avg ) and surface area of the ZnO:Al thin films increased from 18.4 nm to 41.67 nm and from 102.02 μm 2 to 116.27 μm 2 , respectively.

도 7은 본 발명의 실험예에 따른 양면 수광형 태양전지 샘플에서 에칭시간별 ZnO:Al 박막의 광학적 특성을 분석한 결과이다.7 is a result of analyzing the optical characteristics of a ZnO:Al thin film according to etching time in a double-sided light-receiving solar cell sample according to an experimental example of the present invention.

먼저, 도 7의 (A)를 참조하면, 에칭시간에 관계없이 가시광 파장 대역에서 유사한 평균 투과율(Tavg)을 보여주고 있으며, 각 샘플별로 0s 에서 20s 까지 변할 때, 74.8 %, 73.8 %, 73.7 %, 73.6 % 및 73.4 %을 나타내고 있다. 에칭을 수행하지 않은 샘플과 비교하면 에칭시간이 증가함에 따라 ZnO:Al 박막의 표면 거칠기가 증가했고, 이에 따라 광 산란 효과가 증가하는 것을 확인할 수 있었다.First, referring to (A) of FIG. 7, it shows similar average transmittance (T avg ) in the visible light wavelength band regardless of the etching time, and when each sample varies from 0 s to 20 s, 74.8 %, 73.8 %, 73.7 %, 73.6% and 73.4% are shown. Compared to the sample without etching, it was confirmed that the surface roughness of the ZnO:Al thin film increased as the etching time increased, and the light scattering effect increased accordingly.

또한, 도 7의 (B)에 도시된 바와 같이, 헤이즈(Haze) 값도 에칭시간이 증가함에 따라 가시광 파장 대역(400nm 내지 600nm)에서 각각 3.4%, 8.8%, 11.6% 및 14.6%로 증가했다. 따라서, 광 산란이 광 경로를 증가시키거나 광전변환층에서 광을 포획하여 태양전지에서 광의 흡광도를 향상시킬 수 있기 때문에, 더 많은 광 생성 캐리어가 생성될 것으로 예상었다.In addition, as shown in (B) of FIG. 7, the haze value increased to 3.4%, 8.8%, 11.6%, and 14.6%, respectively, in the visible light wavelength band (400 nm to 600 nm) as the etching time increased. . Therefore, since light scattering can increase the light path or capture light in the photovoltaic layer and improve the absorbance of light in the solar cell, more light-generated carriers are expected to be generated.

반면, 도 7의 (C)를 참조하면, 에칭시간이 증가함에 따라 ZnO:Al 박막의 두께는 1110nm 에서 963nm로 감소했으나, 면저항은 6.89 Ω/□ 에서 8.48 Ω/□ 로 증가했다. 이는 ZnO:Al 박막의 에칭으로 인한 광 트래핑 효과에 의해 광학적으로 이점을 갖지만, ZnO:Al 박막이 과도하게 에칭되면 전면 투명 전극의 원치않는 전기 손실을 유발할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 최적의 태양전지의 광전변환특성을 얻기 위해서 광학적 이득과 전기적 손실을 모두 고려해야 한다.On the other hand, referring to (C) of FIG. 7, as the etching time increased, the thickness of the ZnO:Al thin film decreased from 1110 nm to 963 nm, but the sheet resistance increased from 6.89 Ω/□ to 8.48 Ω/□. Although this has an optical advantage due to the light trapping effect due to etching of the ZnO:Al thin film, it was confirmed that excessive etching of the ZnO:Al thin film may cause unwanted electrical loss of the front transparent electrode. Therefore, both optical gain and electrical loss must be considered in order to obtain optimal photoelectric conversion characteristics of a solar cell.

도 8은 본 발명의 실험예에 따른 양면 수광형 태양전지 샘플의 ZnO:Al 박막의 에칭시간별 빛이 입사되는 조도에 따른 광전변환특성 및 단락전류 특성을 분석한 결과이다.8 is a result of analyzing photoelectric conversion characteristics and short-circuit current characteristics according to illumination intensity at which light is incident for each etching time of a ZnO:Al thin film of a double-sided light-receiving solar cell sample according to an experimental example of the present invention.

먼저, 도 8을 참조하면, 빛이 입사되는 조도에 따라 에칭시간에 따라 가장 높은 광전변환효율을 갖는 샘플의 종류가 상이한 것을 확인할 수 있었다. 즉, 1.0 sun 조건에서 에칭시간이 20s로 진행된 샘플에서 광전변환효율이 가장 높게 측정되었다. 반면, 0.1 sun 조건에서 에칭시간이 10s인 샘플에서 광전변환효율이 가장 높게 측정되었다. 이때의 단락전류밀도(JSC)는 도 5의 (B)에 표시된 것처럼 광전변환효율(PCE)과 가장 유사한 동작을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 일반적으로 태양전지에서 광 트래핑은 광 흡수를 증가시키는 것으로 알려져 있으므로, JSC 값은 광 트래핑의 양이나 에칭 시간에 따라 증가해야 한다. 하지만, 도 5의 (B)에 도시된 JSC의 동작은 광 트래핑 속성으로 설명되지 않으며, 다른 메커니즘이 더 포함되어 있는 것으로 판단된다. 이하에서 다른 분석 결과를 토대로 이에 대해서 구체적으로 후술한다.First, referring to FIG. 8 , it was confirmed that the type of sample having the highest photoelectric conversion efficiency was different according to the etching time according to the illuminance of the incident light. That is, the highest photoelectric conversion efficiency was measured in the sample in which the etching time was 20 s under the condition of 1.0 sun. On the other hand, the highest photoelectric conversion efficiency was measured in the sample with an etching time of 10 s under the condition of 0.1 sun. At this time, it was confirmed that the short circuit current density (J SC ) exhibited the most similar operation to the photoelectric conversion efficiency (PCE) as shown in (B) of FIG. 5 . Since light trapping in solar cells is generally known to increase light absorption, the J SC value should increase with the amount of light trapping or the etching time. However, the operation of the J SC shown in (B) of FIG. 5 is not described in light trapping properties, and it is determined that other mechanisms are further included. This will be described in detail below based on other analysis results.

도 9는 본 발명의 실험예에 따른 양면 수광형 태양전지 샘플의 ZnO:Al 박막의 에칭시간별 빛이 입사되는 조도에 따른 저항 특성을 분석한 결과이다.9 is a result of analyzing the resistance characteristics according to the incident light intensity for each etching time of the ZnO:Al thin film of the double-sided light-receiving solar cell sample according to the experimental example of the present invention.

먼저, 도 9의 (A)를 참조하면, 에칭 시간이 증가함에 따라 션트저항(Rsh)이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 1 sun 조건에서 션트저항 값은 작지만(즉, 전류 손실이 큼) 션트저항의 변화는 낮은 조도에 비해 광 트래핑의 차이에 대해 훨씬 작은 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 1 sun 조건에서 광전변환효율과 단락전류는 광 트래핑 효과에 의해 예상대로 증가했다.First, referring to (A) of FIG. 9 , it can be seen that the shunt resistance (R sh ) decreases as the etching time increases. Under the 1 sun condition, the value of the shunt resistance is small (that is, the current loss is large), but the change in the shunt resistance is much smaller for the difference in light trapping compared to low illumination. Therefore, the photoelectric conversion efficiency and short-circuit current under the 1 sun condition increased as expected due to the light trapping effect.

그러나 광 조도가 감소함에 따라 션트저항의 변화가 증가하여 광전변환효율이 증가하고, 단락전류는 광 트래핑 효과보다 션트저항 값(전류 손실)에 더 많이 의존하게 된다. 따라서 1.0 sun 미만의 조건에서 최대 광전변환효율 및 단락전류는 최대치의 광 트래핑 구조(ZnO:Al 박막의 표면 거칠기가 가장 거친 구조)가 아니라 광의 강도와 션트저항 값이 균형을 이룬 구조에서 얻어지는 것을 확인할 수 있었다.However, as the light intensity decreases, the change in the shunt resistance increases and the photoelectric conversion efficiency increases, and the short-circuit current depends more on the value of the shunt resistance (current loss) than the light trapping effect. Therefore, it can be confirmed that the maximum photoelectric conversion efficiency and short-circuit current under the condition of less than 1.0 sun are obtained not from the maximum light trapping structure (the structure with the roughest surface roughness of the ZnO: Al thin film), but from a structure in which the light intensity and shunt resistance value are balanced. could

이러한 광 강도에 대한 션트저항 거동은 광 트래핑 구조 없이 제작된 태양전지(ZnO:Al 박막의 에칭 없이 제조된 구조)에서 측정된 저항 값으로 노말라이징(normalized)될 때, 더 잘 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 도 9의 (B)에 도시된 바와 같이, 노말라이징 된 션트저항 값은 광 트래핑 구조의 입사되는 광의 강도에 따라 선형적으로 증가하고, 에칭 시간이 증가할수록 기울기도 증가하는 경향을 나타내었다. 즉, 이는 낮은 조도 조건에서 션트저항 값의 손실이 심각 할 수 있음을 의미하며, 이에 따라 태양전지의 광전변환특성에 영향을 많이 미칠 수 있음을 확인할 수 있었다.It was confirmed that the shunt resistance behavior for this light intensity appeared better when normalized to the resistance value measured in a solar cell manufactured without a light trapping structure (a structure manufactured without etching the ZnO:Al thin film). . As shown in (B) of FIG. 9, the value of the normalized shunt resistance increases linearly according to the intensity of incident light of the light trapping structure, and the slope also tends to increase as the etching time increases. That is, this means that the loss of the value of the shunt resistor can be serious under low illumination conditions, and thus it can be confirmed that the photoelectric conversion characteristics of the solar cell can be significantly affected.

도 10은 본 발명의 실험예에 따른 양면 수광형 태양전지 샘플의 ZnO:Al 박막의 에칭시간별 외부양자효율(EQE) 및 개방전압(Voc)을 측정한 결과이다. 여기서, 상기 외부양자효율(EQE)은 -1V의 역 바이어스 전압에서 측정된 외부양자효율(EQE)을 400nm 내지 780nm 파장 대역에서 제로 바이어스 전압에서의 외부양자효율(EQE)의 비율을 의미한다.10 is a result of measuring the external quantum efficiency (EQE) and the open circuit voltage (Voc) according to the etching time of the ZnO:Al thin film of the double-sided light-receiving solar cell sample according to the experimental example of the present invention. Here, the external quantum efficiency (EQE) means a ratio of the external quantum efficiency (EQE) measured at a reverse bias voltage of -1V to the external quantum efficiency (EQE) at a zero bias voltage in a wavelength range of 400 nm to 780 nm.

도 10의 (A)를 참조하면, 에칭 시간이 증가함에 따라 결함과 상대적인 전류 손실이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또, 재결합 손실이 전체파장 대역에서 비교적 균일하게 관찰되기 때문에 전체 광전변환층 내에 결함이 존재하는 것을 확인할 수 있었다. 여기서, 재결합 동역학은 빛에 대한 다이오드의 이상 계수(n)를 추정 할 수 있는 도 10의 (B)와 같이 광 강도에 대한 태양 전지의 개방전압(Voc)의 의존성으로 확인할 수 있다. 일반적으로, 다이오드 전류 성분의 경우 n의 값은 확산 전류의 경우 1이고, 다이오드 접합부의 재결합 전류의 경우 2를 나타낸다. 다시 도 10의 (B)를 참조하면, 추출된 n 값은 에칭 시간이 5s 에서 20s 로 증가함에 따라 1.87 에서 2.01 로 증가하는 것을 확인할 수 있었고, 이에 따라 에칭 시간이 증가함에 따라 재결합으로 인한 전류 손실이 커지는 것을 확인할 수 있었다.Referring to (A) of FIG. 10 , it was confirmed that defects and relative current loss increased as the etching time increased. In addition, since the recombination loss was relatively uniformly observed in the entire wavelength band, it was confirmed that defects existed in the entire photoelectric conversion layer. Here, the recombination dynamics can be confirmed by the dependence of the open-circuit voltage (Voc) of the solar cell on the light intensity, as shown in FIG. In general, the value of n for the diode current component is 1 for the diffusion current and 2 for the recombination current of the diode junction. Referring again to (B) of FIG. 10 , it was confirmed that the extracted n value increased from 1.87 to 2.01 as the etching time increased from 5s to 20s, and accordingly, as the etching time increased, the current loss due to recombination increased. I could see this growing.

도 11은 본 발명의 실험예에 따른 양면 수광형 태양전지 샘플의 ZnO:Al 박막의 에칭시간별 전기적 특성(J/IL, αE 및 JLoss)을 측정한 결과이다.11 is a result of measuring electrical characteristics (J/I L , α E , and J Loss ) according to etching time of the ZnO:Al thin film of a double-sided light-receiving solar cell sample according to an experimental example of the present invention.

도 11을 참조하면, J/IL 곡선은 광의 세기(IL)이 증가함에 따라 포화되고 포화 값은 에칭 시간에 따라 증가하는 반면 변곡점은 오른쪽으로 이동되는 것을 확인할 수 있었다. 도 11의 (A)에 도시된 J/IL 곡선을 사용하여 도 11의 (B)와 같이 흡광도(αE) 및 손실 매개 변수(JLoss)를 추출해보면, 에칭 시간이 증가함에 따라 태양전지의 전체 흡광도가 증가하나, 에칭 시간의 증가에 따른 결함이 증가함에 따라 전류 손실이 증가될 수 있다는 것을 보여주고 있다.Referring to FIG. 11 , it was confirmed that the J/I L curve was saturated as the light intensity ( IL ) increased, and the saturation value increased with etching time while the inflection point moved to the right. When the absorbance (α E ) and the loss parameter (J Loss ) are extracted as shown in (B) of FIG. 11 using the J/I L curve shown in (A) of FIG. 11, the solar cell as the etching time increases. It shows that the total absorbance of increases, but the current loss can increase as the number of defects increases as the etching time increases.

도 12는 본 발명의 실험예에 따른 양면 수광형 태양전지 샘플의 ZnO:Al 박막의 에칭시간별 미세구조를 분석한 결과이다.12 is a result of analyzing the microstructure according to the etching time of the ZnO:Al thin film of the double-sided light-receiving solar cell sample according to the experimental example of the present invention.

도 12를 참조하면, 에칭을 수행하지 않은 샘플에서는 결함이 발견되지 않았으나, 20s 동안 에칭을 수행한 샘플에서는 광전변환층인 a-Si:H 층에서 미세한 균열이 발견되어 전체 광 생성 캐리어의 재결합에 의한 손실이 발생할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 이는 도 10에 도시된 외부양자효율 결과와 일치한다는 것을 재확인 할 수 있었다. 즉, 실리콘 원자가 거친 표면에 증착되었을 때, 성장하는 클러스터의 경계 근처에서 미세한 균열이 관찰될 수 있으며, 이는 광 생성 캐리어의 재결합 과정을 생성하는 결함으로 보고 되고 있다. 또, 도 6에 도시된 바와 같이, 에칭 시간이 증가함에 따라 계면적을 증가시키는 효과로 인해 결함 수가 증가한 것으로 판단된다. 정리하면, 태양전지 활성층의 계면 영역이 넓어짐에 따라 빈 공간, 적층 결함, 원자의 불일치 등의 결함으로 인해 션트 경로의 수가 증가하게 되어, 계면에서 댕글링 결합이 형성되어 전류가 발생할 수 있다는 점을 고려해야 한다는 것이다. Referring to FIG. 12, no defects were found in the sample in which etching was not performed, but in the sample in which etching was performed for 20 s, fine cracks were found in the a-Si:H layer, which is a photoelectric conversion layer. It was confirmed that losses may occur due to It was confirmed again that this coincided with the external quantum efficiency results shown in FIG. 10 . That is, when silicon atoms are deposited on a rough surface, fine cracks can be observed near the boundary of the growing cluster, which is reported as a defect that creates a recombination process of light-generated carriers. In addition, as shown in FIG. 6, it is determined that the number of defects increases due to the effect of increasing the interfacial area as the etching time increases. In summary, as the interfacial area of the solar cell active layer widens, the number of shunt paths increases due to defects such as voids, stacking faults, and atomic mismatches, and dangling bonds are formed at the interface to generate current. that has to be taken into account.

상술한 바와 같이, ZnO:Al 박막의 에칭 시간을 조절하여 헤이즈를 변화시킴으로써, 빛이 입사되는 조도(광량)에 따라 광전변환효율이 어떻게 변화하는지 실험예를 통해서 살펴보았다. 이때, 각 조도에 따라 최대의 효율을 얻을 수 있는 헤이즈 조건이 상이하다는 것을 확인하였다. 0.1 sun의 낮은 조도에서는 에칭 시간이 낮을수록 최대의 광전변환효율을 얻었고, 반면, 1 sun의 높은 조도에서는 에칭 시간이 길수록 최대의 광전변환효율을 얻을 수 있었다. 이는 낮은 조도에서는 에칭으로 인해 증가되는 광포획 보다, 박막 표면의 거칠기로 태양전지 내의 결함에 의한 전자와 홀의 재결합의 의한 손실이 더 많이 발생하는 것으로 판단되며, 제시된 조건을 참조하여, 건축물에 부착되는 태양광 발전 시스템에 적용시 건축물에 부착되는 위치에 따라 태양광 패널 각각의 표면거칠기가 상대적으로 차이가 나도록 배치해야만 종래보다 높은 최대치의 태양광 발전 성능을 얻을 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. As described above, by changing the haze by adjusting the etching time of the ZnO:Al thin film, how the photoelectric conversion efficiency changes according to the incident illuminance (light amount) was examined through an experimental example. At this time, it was confirmed that the haze conditions for obtaining the maximum efficiency were different for each illuminance. At low illumination of 0.1 sun, the lower the etching time, the highest photoelectric conversion efficiency was obtained. On the other hand, at high illumination of 1 sun, the longer the etching time, the highest photoelectric conversion efficiency was obtained. It is judged that the loss due to recombination of electrons and holes due to defects in the solar cell occurs more due to the roughness of the thin film surface than the increased light capture due to etching at low illumination. When applied to a photovoltaic power generation system, it was confirmed that a higher maximum photovoltaic power generation performance than before can be obtained only when the surface roughness of each photovoltaic panel is arranged to have a relatively different surface roughness depending on the location where it is attached to the building.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

10 : 제 1 투명전극층
20 : 광전변환층
22 : P형 반도체층
24 : I형 반도체층
26 : N형 반도체층
30 : 제 2 투명전극층
32 : 제 1 산화물층
34 : 금속층
36 : 제 2 산화물층
40 : 기판
100 : 양면 수광형 태양전지 모듈
200 : 건축물
10: first transparent electrode layer
20: photoelectric conversion layer
22: P-type semiconductor layer
24: I-type semiconductor layer
26: N-type semiconductor layer
30: second transparent electrode layer
32: first oxide layer
34: metal layer
36: second oxide layer
40: substrate
100: double-sided light-receiving solar cell module
200: Architecture

Claims (8)

복수의 태양광 패널로 이루어진 태양광 발전 시스템으로서,
상기 복수의 태양광 패널은 건축물의 적어도 일부 외벽 영역에 형성되되,
상기 복수의 태양광 패널의 표면거칠기는 상기 건축물에 부착되는 위치에 따라 각각 상이한,
태양광 발전 시스템.
A solar power generation system consisting of a plurality of solar panels,
The plurality of solar panels are formed on at least a part of the outer wall area of the building,
The surface roughness of the plurality of solar panels is different depending on the position attached to the building,
solar power system.
제 1 항에 있어서,
상기 건축물의 외벽의 엣지(edge)에서부터 중앙 부분으로 갈수록 상기 복수의 태양광 패널의 표면거칠기가 상대적으로 높아지는,
태양광 발전 시스템.
According to claim 1,
The surface roughness of the plurality of solar panels increases relatively from the edge of the outer wall of the building toward the central portion,
solar power system.
제 1 항에 있어서,
상기 건축물의 외벽의 일측 엣지(edge) 부분에서부터 타측 엣지(edge) 부분으로 갈수록 상기 복수의 태양광 패널의 표면거칠기가 상대적으로 높아지는,
태양광 발전 시스템.
According to claim 1,
The surface roughness of the plurality of solar panels is relatively high from one edge of the outer wall of the building to the other edge,
solar power system.
제 1 항에 있어서,
상기 건축물의 외벽의 아래층에서부터 윗층으로 갈수록 상기 복수의 태양광 패널의 표면거칠기가 상대적으로 높아지는,
태양광 발전 시스템.
According to claim 1,
The surface roughness of the plurality of solar panels increases relatively from the lower layer to the upper layer of the outer wall of the building,
solar power system.
제 1 항에 있어서,
광 입사량이 상대적으로 높은 영역에 부착되는 태양광 패널의 표면조도와 광 입사량이 상대적으로 낮은 영역에 부착되는 태양광 패널의 표면조도 차이에 따라 상기 복수의 태양광 패널의 표면거칠기를 각각 상이하게 제어하는,
태양광 발전 시스템.
According to claim 1,
The surface roughness of the plurality of solar panels is differently controlled according to the difference between the surface roughness of the solar panel attached to the area where the light incident amount is relatively high and the surface roughness of the solar panel attached to the area where the light incident amount is relatively low. doing,
solar power system.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 태양광 패널은 OMO(oxide-metal-oxide) 전극구조를 갖는 양면 수광형 태양전지 모듈을 포함하는,
태양광 발전 시스템.
According to claim 1,
The plurality of solar panels include a double-sided light-receiving solar cell module having an oxide-metal-oxide (OMO) electrode structure,
solar power system.
제 6 항에 있어서,
상기 모듈은,
기판 상에 형성된 제 1 투명전극층;
상기 제 1 투명전극층 상에 형성된 광전변환층; 및
상기 광전변환층 상에 형성된 제 2 투명전극층;을 포함하고,
상기 제 1 투명전극층의 상부 표면의 적어도 어느 일부를 식각함으로써, 상기 태양전지 모듈의 헤이즈(haze)를 제어하며,
상기 제 2 투명전극층은 제 1 산화물층, 금속층 및 제 2 산화물층이 순차적으로 적층된 구조를 포함하는,
태양광 발전 시스템.
According to claim 6,
The module is
A first transparent electrode layer formed on the substrate;
a photoelectric conversion layer formed on the first transparent electrode layer; and
A second transparent electrode layer formed on the photoelectric conversion layer; includes,
Controlling the haze of the solar cell module by etching at least a portion of the upper surface of the first transparent electrode layer;
The second transparent electrode layer includes a structure in which a first oxide layer, a metal layer, and a second oxide layer are sequentially stacked.
solar power system.
제 7 항에 있어서,
상기 광전변환층은 p형 반도체층, I형 반도체층 및 N형 반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 포함하는,
태양광 발전 시스템.
According to claim 7,
The photoelectric conversion layer includes a structure in which a p-type semiconductor layer, an I-type semiconductor layer, and an N-type semiconductor layer are sequentially stacked.
solar power system.
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