KR20240065905A - Transparent photovoltaics with super flexibility and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 초유연 투명태양전지 및 초유연 투명태양전지의 제조방법에 관한 것으로, 홀 어레이로 패터닝된 평판형 격자 구조체인 태양전지 플레이트; 기판의 일면에 형성된 제1 전극; 및 반대면에 형성된 제2 전극; 을 포함하고, 상기 홀은 유연 투명 폴리머로 인캡슐화된 것인, 초유연 투명태양전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an ultra-flexible transparent solar cell and a method of manufacturing the ultra-flexible transparent solar cell, comprising: a solar cell plate which is a flat grid structure patterned with a hole array; A first electrode formed on one side of the substrate; and a second electrode formed on the opposite side; It relates to an ultra-flexible transparent solar cell and a method of manufacturing the same, wherein the hole is encapsulated with a flexible transparent polymer.
Description
본 발명은, 초유연 투명 태양전지 및 초유연 투명 태양전지의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an ultra-flexible transparent solar cell and a method of manufacturing the ultra-flexible transparent solar cell.
건물 일체형 태양광 발전 시스템 (BIPV: Building Integrated Photovoltaic System)은 토지가 한정된 도시 지역에서 전기를 생산하는 동시에 미학적 건축 요소로 작용할 수 있는 차세대 태양광 기술에 해당되며, 건물 및 전자 장치에 광전지를 통합하는 기준은 유연성, 색상 조정 가능성, 효율성, 확장성 및 안정성을 고려한다. 태양광 성능은 투명성과 효율성 간에 상충 관계에 있기 때문에 일체형 태양광 발전 시스템이 만능 성능 이점을 입증하는 것은 매우 어렵다. Building Integrated Photovoltaic System (BIPV) is a next-generation solar technology that can generate electricity in urban areas with limited land and act as an aesthetic architectural element, and integrates photovoltaic cells into buildings and electronic devices. The criteria considers flexibility, color adjustability, efficiency, scalability and stability. Because solar performance is a trade-off between transparency and efficiency, it is very difficult for an all-in-one solar power system to demonstrate an all-round performance advantage.
차세대 BIPV는 기존 태양전지가 요구하는 전력변환효율 (Power Conversion Efficiency, PCE), 장기 안정성, 가격 경쟁력 외에도 투명성, 색가변성, 유연성 등 다양한 신기능이 요구된다. BIPV 기술은 우수한 성능을 갖도록 설계하는 것이 현실적으로 어려우며, 예를 들어, 창문에 부착되는 투명태양전지 (TSC, transparent solar cell)의 평균 가시광선 투과율 (AVT, average visible light transmittance)과 PCE는 상충 관계에 있으므로, 이들 간에 적절한 균형을 찾아야 한다. Next-generation BIPV requires various new functions such as transparency, color changeability, and flexibility in addition to power conversion efficiency (PCE), long-term stability, and price competitiveness required by existing solar cells. It is realistically difficult to design BIPV technology to have excellent performance. For example, there is a trade-off between the average visible light transmittance (AVT) and PCE of a transparent solar cell (TSC) attached to a window. Therefore, an appropriate balance must be found between them.
PCE와 AVT 사이의 균형을 달성하기 위한 두 가지 주요 접근 방식이 제안되었다. 첫 번째 접근 방식은 가시 영역에서 빛을 전달하면서 UV 및 근적외선 (NIR) 복사를 수확하는 파장 선택 활성 물질을 사용하고, 이 개념 증명을 위해 OPV (유기 광전지)가 주로 플랫폼으로 사용된다. 실리콘 기반 TSC는 BIPV 애플리케이션의 유망한 후보로 관심을 받고 있다. Si 웨이퍼 자체는 불투명하지만 TSC는 미세 구멍을 뚫거나 광전지를 통해 빛을 전달할 수 있는 Si 기둥 어레이 (Si micropillar)를 제작하였다. 하지만, 이 장치는 투과율이 50 % 및 1.8 % PCE의 결과를 보여주고, 실리콘 장치의 강성 문제는 해결되지 않은 채로 남아 있으며, BIPV 적용을 위해서는 유연성이 필요하다. Two main approaches have been proposed to achieve a balance between PCE and AVT. The first approach uses wavelength-selective active materials that harvest UV and near-infrared (NIR) radiation while transmitting light in the visible region, and for this proof-of-concept, organic photovoltaics (OPVs) are primarily used as platforms. Silicon-based TSCs are attracting attention as promising candidates for BIPV applications. Although the Si wafer itself is opaque, TSC created a Si micropillar that can transmit light through micro-holes or photovoltaic cells. However, the device results in a transmittance of 50% and 1.8% PCE, the rigidity issue of silicon devices remains unresolved, and flexibility is needed for BIPV applications.
유연성을 확보하기 위해서 투명 유기 물질인 PDTP:PCBM을 흡수층으로 사용하고 그래핀을 상,하부 전극에 적용하여 투명하고 유연한 태양전지를 제작하는 것이 보고되었으나, 유기 물질 흡수층의 낮은 흡수도 및 그래핀의 기생 흡수로 인해 낮은 투과도 및 낮은 효율을 가지며, 또한 유기물질의 안정성이 낮아 상용화에 한계가 있다. In order to ensure flexibility, it has been reported to manufacture a transparent and flexible solar cell by using PDTP:PCBM, a transparent organic material, as an absorption layer and applying graphene to the upper and lower electrodes. However, the low absorption of the organic material absorption layer and the low absorption of graphene have been reported. It has low permeability and efficiency due to parasitic absorption, and its commercialization is limited due to the low stability of organic substances.
기존의 투명 태양전지는 투명한 광흡수체를 사용하였으나 물질 자체의 특성으로 인해 유색의 태양전지만 제작되며, 무색 투명 광흡수체를 사용하더라도 빛 흡수가 미미해 효율이 극히 낮고, 광흡수체뿐 아니라 전극 등에서 발생하는 기생 흡수를 막지 못해 투과율이 저하되는 문제점이 있다. 이에 본 발명은 상기 언급한 문제점을 해결하기 위해서, 태양전지에 홀 어레이를 형성하고 폴리머를 삽입함으로써, 고유연 고효율 태양전지를 구현하고, 홀 어레이의 간격을 조절함으로써, 무색 투명한 태양전지를 구현할 수 있는, 초유연 투명 태양전지를 제공하는 것이다. Existing transparent solar cells used transparent light absorbers, but due to the characteristics of the material itself, only colored solar cells are produced. Even if colorless and transparent light absorbers are used, the efficiency is extremely low due to minimal light absorption, and the energy generated from the electrodes as well as the light absorbers is very low. There is a problem in that the transmittance decreases because parasitic absorption cannot be prevented. Accordingly, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention can realize a highly flexible and highly efficient solar cell by forming a hole array in a solar cell and inserting a polymer, and by adjusting the spacing of the hole array, a colorless and transparent solar cell can be realized. The goal is to provide ultra-flexible, transparent solar cells.
본 발명은, 태양전지에 홀 어레이의 형성 및 폴리머 삽입 공정을 활용하여 고효율 및 안정성을 갖는 초유연 투명 태양전지의 제조방법을 제공하는 것이다. The present invention provides a method of manufacturing an ultra-flexible transparent solar cell with high efficiency and stability by utilizing a hole array formation and polymer insertion process in a solar cell.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 분야 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. However, the problems to be solved by the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
본 발명의 일 실시예에 따라, 홀 어레이로 패터닝된 격자 구조체인 태양전지 플레이트를 포함하고, 상기 홀은 유연 투명 폴리머로 인캡슐화된 것인, 초유연 투명태양전지에 관한 것이다. According to one embodiment of the present invention, the present invention relates to an ultra-flexible transparent solar cell comprising a solar cell plate that is a grid structure patterned with a hole array, and the holes are encapsulated with a flexible transparent polymer.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 홀의 크기는 40 ㎛ 내지 100 ㎛인 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the size of the hole may be 40 ㎛ to 100 ㎛.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 홀의 깊이는 상기 플레이트의 두께의 60 % 이상이거나, 상기 홀은 상기 플레이트를 관통한 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the depth of the hole may be 60% or more of the thickness of the plate, or the hole may penetrate the plate.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 홀의 형태는 원, 타원형, 삼각형 및 다각형 중 적어도 하나 이상을 포함하고, 상기 홀 어레이는 상기 홀의 형태, 크기 또는 이 둘이 동일하거나 상이한 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the shape of the hole includes at least one of a circle, an oval, a triangle, and a polygon, and the hole array may have the shape and size of the hole, or the two may be the same or different.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 홀의 내면에 패시베이션층을 더 포함하고, 상기 패시배이션층의 두께는 30 nm 이하인 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a passivation layer may be further included on the inner surface of the hole, and the thickness of the passivation layer may be 30 nm or less.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 격자의 선두께는 10 ㎛ 내지 30 ㎛인 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the top thickness of the grid may be 10 ㎛ to 30 ㎛.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투명 유연폴리머는 절연성 투명폴리머이고, 상기 투명 유연폴리머는, TAC (triacetylcellulose), PMMA (polymethyl methacrylate), PVA (polyvinyl alcohol), PC (polycarbonate), PE (polyethylene), PP (polypropylene), PS (polystyrene), PES (polyehtersulfone), PEN (polyethylenenaphthalate), PI (polyimide), PDMS (polydimethylsiloxane), PET (polyethylene terephthalate) 및 PAN (polyacrylonitrile)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the transparent flexible polymer is an insulating transparent polymer, and the transparent flexible polymer includes triacetylcellulose (TAC), polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl alcohol (PVA), polycarbonate (PC), and polyethylene (PE). ), PP (polypropylene), PS (polystyrene), PES (polyehtersulfone), PEN (polyethylenenaphthalate), PI (polyimide), PDMS (polydimethylsiloxane), PET (polyethylene terephthalate), and at least one selected from the group consisting of PAN (polyacrylonitrile) It may include.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 태양전지 플레이트는, 베이스 기판; 및 상기 베이스 기판의 양면에 형성된 전극층; 을 포함하는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the solar cell plate includes: a base substrate; and electrode layers formed on both sides of the base substrate; It may include.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 태양전지 플레이트는, 베이스 기판; 상기 베이스 기판의 일면에 형성된 에미터층; 및 상기 에미터층 상에 형성된 전극층 및 반사 방지층; 을 포함하는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the solar cell plate includes: a base substrate; an emitter layer formed on one side of the base substrate; and an electrode layer and an anti-reflection layer formed on the emitter layer. It may include.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 베이스 기판은 투명 베이스 기판이며, 상기 베이스 기판은 실리콘 기반 기판 또는 III-V 족계열의 화합물 반도체 기판인 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the base substrate is a transparent base substrate, and the base substrate may be a silicon-based substrate or a III-V group compound semiconductor substrate.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 전극층은 상기 격자 구조체의 격자선에 배치되고, 상기 전극층은 상기 반사 방지층에서 노출된 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the electrode layer may be disposed on a grid line of the grid structure, and the electrode layer may be exposed from the anti-reflection layer.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 초유연 투명태양전지의 광투과도는 40 % 이상인 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the light transmittance of the ultra-flexible transparent solar cell may be 40% or more.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 초유연 투명태양전지는, 무색 또는 유색의 초유연 투명태양전지인 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the ultra-flexible transparent solar cell may be a colorless or colored ultra-flexible transparent solar cell.
본 발명의 일 실시예에 따라, 태양전지 플레이트를 홀 어레이를 갖는 격자 구조체로 패터닝하는 단계; 및 유연 투명 폴리머로 상기 홀을 인캡슐화하는 단계; 를 포함하는, 초유연 투명태양전지의 제조방법에 관한 것이다. According to one embodiment of the present invention, patterning a solar cell plate into a lattice structure having a hole array; and encapsulating the hole with a flexible transparent polymer. It relates to a method of manufacturing an ultra-flexible transparent solar cell, including.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 패터닝하는 단계는, 상기 플레이트의 일면에 마스크 패턴층을 형성하는 단계; 상기 플레이트를 건식 식각하는 단계; 및 상기 마스크 패턴층을 제거하는 단계; 를 포함하는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the patterning step includes forming a mask pattern layer on one surface of the plate; dry etching the plate; and removing the mask pattern layer; It may include.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 유연 투명 폴리머는 색소를 더 포함하는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the flexible transparent polymer may further include a pigment.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 마스크 패턴층을 제거하는 단계 이후에 상기 격자 구조체의 표면 중 적어도 일부분에 패시베이션층을 형성하는 단계; 를 더 포함하는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, forming a passivation layer on at least a portion of the surface of the grid structure after removing the mask pattern layer; It may further include.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 초유연 투명태양전지의 제조방법은 본 발명에 의한 초유연 투명태양전지를 제조하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the method of manufacturing the ultra-flexible transparent solar cell may be manufacturing the ultra-flexible transparent solar cell according to the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명은, 주기적 홀 어레이 (hole array)를 도입함으로써 실리콘 재료 자체의 유연성을 확보하고, 홀 내에 폴리머를 삽입하여 초유연 태양전지를 제공할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the flexibility of the silicon material itself can be secured by introducing a periodic hole array, and a super-flexible solar cell can be provided by inserting a polymer into the hole.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명은, 실리콘기반 태양전지의 장점인 높은 안정성을 갖을 뿐만 아니라 홀 어레이 사이의 간격을 조절하여 무색의 투명태양전지 또는 유색의 투명태양전지를 구현할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the present invention not only has high stability, which is an advantage of a silicon-based solar cell, but also can implement a colorless transparent solar cell or a colored transparent solar cell by adjusting the spacing between hole arrays.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명은 높은 투명도, 성능 (예: 효율성, 전력 출력 등), 유연성, 및 열 및 화학적 안정성이 개선된 고성능 초유연 투명태양전지를 제공할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the present invention can provide a high-performance ultra-flexible transparent solar cell with improved transparency, performance (e.g., efficiency, power output, etc.), flexibility, and thermal and chemical stability.
도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명에 의한 초유연 투명태양전지의 구성을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명에 의한 초유연 투명태양전지의 평면 또는 곡면으로 굽힘이 가능한 형태를 예시적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 본 발명에 의한 초유연 투명태양전지의 제조방법의 공정을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 본 발명의 실시예의 실리콘 기반 초유연 투명태양전지의 제조방법의 공정을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 3에서 제작된 홀 어레이의 SEM 이미지로서, (a) 크롬 마스크층을 갖는 격자 구조체이고, (b) 크롬 마스크층이 제거된 격자 구조체이며, 전극 패턴이 노출된 형태이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라, 실리콘 기반 초유연 투명태양전지의 (a) 홀 어레이 (폴리머 삽입 이전)의 SEM 이미지 및 광투과도 (폴리머 삽입 이전)를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라, (a)는 8 mm 굽힘 조건에 있는 실리콘 기반의 초유연 투명태양전지의 이미지, (b)는 평평한 상태 및 8 mm 굽힘 조건에서 태양전지의 효율 비교 및 내습열 테스트 (damp heat testing) 결과를 비교한 것이다.
도 7a은 본 발명의 일 실시예에 따라, a) 무색 및 유색 PDMS 캡슐화된 실리콘 기반 초유연 투명태양전지의 사진 (scale bar: 2 cm)이고, b) 실리콘 기반 초유연 투명태양전지의 단면 SEM 이미지 (scale bar: 100 μm)이고, c) 유색 PDMS 캡슐화 실리콘 기반 초유연 투명태양전지의 색 좌표 (녹색은 정사각형, 노란색은 삼각형, 파란색은 마름모, 중간 색상은 원이다)이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따라, a) 실리콘 기반 초유연 투명태양전지의 EQE이며, b) 할라이드 페로브스카이트, 유기물 및 Si를 기반으로 한 이전에 보고된 투명태양전지와 성능 지수 (평균 투명도 x 효율)를 비교한 것이다. Figure 1a exemplarily shows the configuration of an ultra-flexible transparent solar cell according to the present invention according to an embodiment of the present invention.
Figure 1b exemplarily shows a form that can be bent into a flat or curved surface of an ultra-flexible transparent solar cell according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 exemplarily shows the process of the method for manufacturing an ultra-flexible transparent solar cell according to the present invention, according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 exemplarily shows a process for manufacturing a silicon-based ultra-flexible transparent solar cell according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is an SEM image of the hole array manufactured in Figure 3 according to an embodiment of the present invention, (a) a lattice structure with a chrome mask layer, (b) a lattice structure with the chrome mask layer removed, and an electrode The pattern is exposed.
Figure 5 shows the SEM image and light transmittance (before polymer insertion) of (a) the hole array (before polymer insertion) of a silicon-based ultra-flexible transparent solar cell, according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is an image of a silicon-based ultra-flexible transparent solar cell in an 8 mm bending condition in (a), and (b) a comparison of the efficiency of the solar cell in a flat state and in a bending condition of 8 mm, according to an embodiment of the present invention. and damp heat testing results were compared.
Figure 7a is a) a photograph (scale bar: 2 cm) of a colorless and colored PDMS-encapsulated silicon-based ultra-flexible transparent solar cell, and b) a cross-sectional SEM of a silicon-based ultra-flexible transparent solar cell, according to an embodiment of the present invention. Image (scale bar: 100 μm), and c) color coordinates (green is a square, yellow is a triangle, blue is a diamond, and the middle color is a circle) of a colored PDMS-encapsulated silicon-based ultra-flexible transparent solar cell.
Figure 7b shows a) the EQE of a silicon-based ultra-flexible transparent solar cell, and b) the performance index of previously reported transparent solar cells based on halide perovskites, organic materials, and Si, according to one embodiment of the present invention. This is a comparison of (average transparency x efficiency).
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. In describing the present invention, if a detailed description of a related known function or configuration is judged to unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Additionally, the terms used in this specification are terms used to appropriately express preferred embodiments of the present invention, and may vary depending on the intention of the user, operator, or customs in the field to which the present invention belongs. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification. The same reference numerals in each drawing indicate the same members.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. Throughout the specification, when a member is said to be located “on” another member, this includes not only cases where a member is in contact with another member, but also cases where another member exists between the two members.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part “includes” a certain component, this does not mean excluding other components, but rather means that it can further include other components.
이하, 본 발명의 초유연 투명태양전지 및 이의 제조방법에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다. Hereinafter, the ultra-flexible transparent solar cell of the present invention and its manufacturing method will be described in detail with reference to examples and drawings. However, the present invention is not limited to these examples and drawings.
본 발명은, 초유연 투명태양전지에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 1a를 참조하면, 홀 어레이를 갖는 태양전지 플레이트 (100)를 포함하고, 상기 홀 어레이의 홀 내에 삽입된 투명 유연 폴리머 (130)를 포함할 수 있다. The present invention relates to a super-flexible transparent solar cell. According to an embodiment of the present invention, referring to FIG. 1A, it includes a solar cell plate 100 having a hole array, and a solar cell plate 100 inserted into the hole of the hole array. It may include a transparent flexible polymer (130).
본 발명의 일 실시예에 따라, 태양전지 플레이트 (100)는 복수개의 홀 (H)이 형성되거나 배열된 홀 어레이 (110)로 패터닝된 평판형 격자 구조체일 수 있다. 다른 예에서 곡면을 갖는 격자 구조체 (예: 태양전지 플레이트 (100)의 격자 구조체)일 수 있다. 어떤 예에서 도 1b에서 나타낸 바와 같이, 투명 유연 폴리머 가 홀 내에 삽입된 격자 구조체는 평판형 모드 및 곡면형 모드로 가변 (variable)할 수 있는 가변형 격자 구조체 (예: 태양전지 플레이트 (100)의 격자 구조체)일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the solar cell plate 100 may be a flat grid structure patterned with a hole array 110 in which a plurality of holes H are formed or arranged. In another example, it may be a lattice structure with a curved surface (e.g., the lattice structure of the solar cell plate 100). In some examples, as shown in Figure 1b, the lattice structure in which the transparent flexible polymer is inserted into the hole is a variable lattice structure that can be variable into a planar mode and a curved mode (e.g., the lattice of the solar cell plate 100). structure).
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 격자 구조체 (예: 태양전지 플레이트 (100)의 격자 구조체)는 격자의 선두께, 홀의 형태 및 홀의 크기 중 적어도 하나 이상을 조절하여 초유연 투명태양전지의 유연성, 투명도 또는 이 둘을 조절할 수 있다. 더욱이, 소자의 높은 효율 및 유연성을 확보할 뿐만 아니라 열 및 습한 환경 내에서 장기 안정성을 갖는 투명태양전지를 구현할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the lattice structure (e.g., the lattice structure of the solar cell plate 100) adjusts at least one of the top thickness of the lattice, the shape of the hole, and the size of the hole to provide flexibility for the ultra-flexible transparent solar cell. , transparency, or both can be adjusted. Moreover, it is possible to achieve transparent solar cells that not only ensure high efficiency and flexibility of the device but also have long-term stability in heat and humid environments.
본 발명의 일 예로, 상기 격자 구조체의 홀은 태양전지 플레이트 (100)를 관통한 관통홀이거나 태양전지 플레이트 (100) 두께 중 60 % 이상; 80 % 이상; 90 % 이상; 100 % 미만 또는 100 %의 깊이를 갖는 것일 수 있다. 어떤 예에서 홀의 깊이는 유연성 및 효율을 향상시키고 주위 환경 및/또는 굽힘 상태에서 안정성을 확보하기 위해서 태양전지 플레이트 (100)의 두께와 거의 동일할 수 있다. As an example of the present invention, the hole of the grid structure is a through hole that penetrates the solar cell plate 100 or is 60% or more of the thickness of the solar cell plate 100; More than 80%; over 90; It may be less than 100% or have a depth of 100%. In some examples, the depth of the hole may be approximately equal to the thickness of the solar cell plate 100 to improve flexibility and efficiency and ensure stability in environmental and/or bending conditions.
본 발명의 일 예로, 홀의 형태는, 원, 타원형, 삼각형 및 다각형 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사각형 (예: 정사각형, 직사각형, 마름모, 평행사변형 등), 육각형 등일 수 있다. As an example of the present invention, the shape of the hole may include at least one of a circle, an oval, a triangle, and a polygon. For example, it may be a rectangle (e.g., square, rectangle, rhombus, parallelogram, etc.), hexagon, etc.
본 발명의 일 예로, 홀의 크기는 40 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있으며, 홀의 크기는 홀의 형태에 따라 직경, 대각선, 반지름, 지름, 장축, 단축의 크기 등일 수 있다. 어떤 예에서 홀의 직경은 40 ㎛ 내지 100 ㎛ 이며, 직경의 크기에 따라 광투과도를 조절할 수 있다. As an example of the present invention, the size of the hole may be 40 ㎛ to 100 ㎛, and the size of the hole may be the size of the diameter, diagonal, radius, diameter, major axis, minor axis, etc., depending on the shape of the hole. In some examples, the diameter of the hole is 40 ㎛ to 100 ㎛, and light transmittance can be adjusted depending on the size of the diameter.
본 발명의 일 예로, 상기 격자 구조체에서 상기 홀 어레이는 홀의 형태, 홀의 크기 또는 이 둘이 동일하거나 상이할 수 있으며, 규칙적 (예: 주기적) 또는 랜덤하게 홀에 형성되거나 배열될 수 있다. 어떤 예에서 초유연 태양전지의 효율을 향상시키기 위해서 규칙적 (예: 주기적)으로 동일한 크기 및 형태의 홀이 형성되거나 배열될 수 있다. As an example of the present invention, in the lattice structure, the hole array may have the same or different hole shape, hole size, or both, and may be formed or arranged in the holes regularly (e.g., periodically) or randomly. In some examples, holes of the same size and shape may be formed or arranged regularly (e.g., periodically) to improve the efficiency of ultra-flexible solar cells.
본 발명의 일 예로, 상기 상기 격자 구조체의 선두께는 10 ㎛ 내지 30 ㎛; 10 ㎛ 내지 25 ㎛; 또는 15 ㎛ 내지 22 ㎛; 약 18 내지 22 ㎛; 또는 약 20 ㎛ 인 것일 수 있다. 상기 범위 내에 포함되면 소자의 광투과도 및 장기 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 빛 투과도를 손실을 최소화시키고 투명도를 향상시킬 수 있다. As an example of the present invention, the top thickness of the lattice structure is 10 ㎛ to 30 ㎛; 10 μm to 25 μm; or 15 μm to 22 μm; about 18 to 22 μm; Or it may be about 20 ㎛. If it is within the above range, the light transmittance and long-term stability of the device can be improved. Additionally, light transmittance loss can be minimized and transparency can be improved.
본 발명의 일 예로, 태양전지 플레이트 (100)의 격자 구조체는 적어도 일부분에 패시베이션층 (passivation layer)을 더 포함할 수 있으며, 어떤 예에서 상기 패시베이션층 (passivation layer)은 격자 구조체의 상단 표면 및 홀 (H) 내부의 표면에 형성될 수 있다. 상기 패시베이션층은 산화물 (예: 금속 산화물), 질화물 등을 포함하고, 예를 들어, Al2O3, Nb2O5, BeO, MgO, Ga2O3, La2O3, HfO2, ZrO2, Y2O3, Gd2O3, Ce2O3, Ta2O3, Ta2O5 SiOxNy, SiNx 및 SiOx 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. As an example of the present invention, the lattice structure of the solar cell plate 100 may further include a passivation layer at least in part, and in some examples, the passivation layer may be formed on the upper surface of the lattice structure and the hole. (H) Can be formed on the inner surface. The passivation layer includes oxides (e.g. metal oxides), nitrides, etc., for example, Al 2 O 3 , Nb 2 O 5 , BeO, MgO, Ga 2 O 3 , La 2 O 3 , HfO 2 , ZrO 2 , Y 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Ce 2 O 3 , Ta 2 O 3 , Ta 2 O 5 It may include at least one of SiOxNy, SiNx, and SiOx.
본 발명의 일 예로, 상기 패시베이션층의 두께는, 1 nm 이상; 5 nm 이상; 10 nm 이상; 또는 10 nm 내지 30 nm; 또는 10 nm 내지 20 nm;의 두께일 수 있고, 어떤 예에서 바람직하게는 10 nm 내지 30 nm 또는 10 nm 내지 20 nm일 수 있다. 이는 격자 구조체에서 노출된 홀의 표면 (예: 베이스 기판의 표면)을 보호할 수 있다. 상기 패시베이션층이 형성된 격자 구조체는 투명 유연폴리머로 인캡슐화될 수 있다. As an example of the present invention, the thickness of the passivation layer is 1 nm or more; 5 nm or more; 10 nm or more; or 10 nm to 30 nm; or 10 nm to 20 nm; in some instances, preferably 10 nm to 30 nm or 10 nm to 20 nm. This can protect the surface of the exposed holes in the lattice structure (eg, the surface of the base substrate). The lattice structure on which the passivation layer is formed may be encapsulated with a transparent flexible polymer.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투명 유연폴리머 (예: 도 1a의 130)는 홀을 인캡슐화하며, 소자의 보호 및/또는 장기 안정성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 소수성 및/또는 절연성 투명폴리머일 수 있다. 상기 투명 유연폴리머는 TAC (triacetylcellulose), PMMA (polymethyl methacrylate), PVA (polyvinyl alcohol), PC (polycarbonate), PE (polyethylene), PP (polypropylene), PS (polystyrene), PES (polyehtersulfone), PEN (polyethylenenaphthalate), PI (polyimide), PDMS (polydimethylsiloxane), PMPS (폴리메틸페닐실록산), PET (polyethylene terephthalate), 및 PAN (polyacrylonitrile)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 어떤 예에서 상기 투명 유연폴리머는 PDMS (polydimethylsiloxane) 등과 같은 실리콘계 고무일 수 있다. 예를 들어, PDMS (polydimethylsiloxane)는 약 300 ℃까지의 높은 열 안정성과 소수성을 갖는 물질로서 온도 및 습도 등과 같은 환경에서 소자를 보호하고 유연성을 제공하여 소자의 장기 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, PDMS 내에 투입된 유기물 (예: 염료)를 보호하는 매트릭스일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the transparent flexible polymer (e.g., 130 in FIG. 1A) encapsulates the hole and can provide protection and/or long-term stability of the device. For example, it may be a hydrophobic and/or insulating transparent polymer. The transparent flexible polymer includes TAC (triacetylcellulose), PMMA (polymethyl methacrylate), PVA (polyvinyl alcohol), PC (polycarbonate), PE (polyethylene), PP (polypropylene), PS (polystyrene), PES (polyehtersulfone), and PEN (polyethylenenaphthalate). ), PI (polyimide), PDMS (polydimethylsiloxane), PMPS (polymethylphenylsiloxane), PET (polyethylene terephthalate), and PAN (polyacrylonitrile). In some examples, the transparent flexible polymer may be a silicone-based rubber such as PDMS (polydimethylsiloxane). For example, PDMS (polydimethylsiloxane) is a material that has high thermal stability and hydrophobicity up to about 300°C, and can improve the long-term stability of the device by protecting the device in environments such as temperature and humidity and providing flexibility. Additionally, it may be a matrix that protects organic substances (e.g. dyes) introduced into PDMS.
본 발명의 일 예로, 상기 초유연 투명태양전지는 무색의 초유연 투명태양전지를 구현하거나 상기 투명 유연폴리머에 색을 첨가하여 유색의 초유연 투명태양전지를 구현할 수 있다. 예를 들어, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 파란색, 노란색 등의 색소 (예: 염료)를 상기 투명 유연폴리머에 첨가하여 색을 발현시킬 수 있고, 이는 상기 초유연 투명태양전지에 심미적 효과를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 염료는 유기염료일 경우에, 최대 100 ℃의 열적 안정성을 가지며 습기로부터 완전히 보호되는 투명 유연폴리머 (예: PDMS) 매트릭스에 내장될 수 있다. As an example of the present invention, the super-flexible transparent solar cell can implement a colorless super-flexible transparent solar cell or can implement a colored super-flexible transparent solar cell by adding color to the transparent flexible polymer. For example, as shown in Figure 7a, coloring matter (e.g., dye) such as blue or yellow can be added to the transparent flexible polymer to develop color, which can provide an aesthetic effect to the ultra-flexible transparent solar cell. You can. For example, if the dye is an organic dye, it can be embedded in a transparent flexible polymer (e.g., PDMS) matrix that has thermal stability of up to 100°C and is completely protected from moisture.
본 발명의 일 예로, 태양전지 플레이트 (100)는 태양전지에 해당되며, 본 발명의 초유연 투명태양전지의 구현이 가능하다면 본 발명의 기술 분야에서 알려진 태양전지의 구성을 포함할 수 있고, 어떤 예에서 바람직하게는 투명 태양전지일 수 있다. As an example of the present invention, the solar cell plate 100 corresponds to a solar cell, and if it is possible to implement the ultra-flexible transparent solar cell of the present invention, it may include a solar cell configuration known in the technical field of the present invention, and any In this example, it may preferably be a transparent solar cell.
본 발명의 일 예로, 태양전지 플레이트 (100)는, 태양전지의 구동 및 기능을 제공할 수 있는 태양전지 구성을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 베이스 기판 및 전극을 포함할 수 있고, 반도체층; 에미터층; 반사 방지층 등이 더 포함될 수 있다. 어떤 예에서 상기 베이스 기판의 일면에 제1 전극 및 타면에 제2 전극을 포함할 수 있다. 어떤 예에서 베이스 기판 및 제1 전극 및/또는 제2 전극 사이에 에미터층, BSF (Back surface field)층, 반사 방지층 등 중 적어도 하나 이상이 더 형성될 수 있다. 어떤 예에서 베이스 기판, 상기 베이스 기판 양면에 각각 형성된 에미터층; 및 BSF층;을 포함하고, 에미터층 상에 상부 전극 (예: 도 1a의 120a) 및 반사 방지층을 포함할 수 있다. 상기 BSF층 상에 하부 전극 (예: 도 1a의 120b)이 형성되고, 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극은 각각 홀들 사이 (예: 격자선 표면 상) (예: 도 1a의 110)에 형성되도록 디자인 (예: 패턴)된 것일 수 있고, 이는 상부에 효과적인 전하 수집을 유도할 수 있다. As an example of the present invention, the solar cell plate 100 may include a solar cell configuration capable of driving and providing functions of the solar cell, for example, may include a base substrate and an electrode, and a semiconductor layer. ; emitter layer; An anti-reflection layer, etc. may be further included. In some examples, the base substrate may include a first electrode on one side and a second electrode on the other side. In some examples, at least one or more of an emitter layer, a back surface field (BSF) layer, an anti-reflection layer, etc. may be further formed between the base substrate and the first electrode and/or the second electrode. In some examples, a base substrate, an emitter layer formed on both sides of the base substrate; and a BSF layer; and may include an upper electrode (eg, 120a in FIG. 1A) and an anti-reflection layer on the emitter layer. A lower electrode (e.g., 120b in FIG. 1A) is formed on the BSF layer, and the upper electrode and the lower electrode are designed to be formed between holes (e.g., on the grid surface) (e.g., 110 in FIG. 1A), respectively. It may be patterned (e.g. patterned), which may lead to effective charge collection at the top.
본 발명의 일 예로, 상기 투명 베이스 기판은, 실리콘 기반 기판 또는 III-V 족계열의 화합물 반도체 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 실리콘 기반 기판은 투명태양전지에 적용 가능한 쏠라등급의 단결정 Si (c-Si), 다결정 Si (mc-Si), 폴리-Si 웨이퍼 등일 수 있다. 예를 들어, 상기 III-V 족계열의 화합물 반도체 기판은 III-V 족 질화물 반도체일 수 있다. 예를 들어, GaN, GaNP, GaNAs, GaNSb, AlGaN, InGaN, BAlGaN, GaAlNP, GaAlNAs, InAlGaN, GaAlNSb, GaInNP, GaInNAs, 및 GaInNSb 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 투명 베이스 기판은 p-형 또는 n-형 기판일 수 있고, 태양전지의 구동을 위해 상기 투명 베이스 기판 상에 pn 정션층이 형성될 수 있다. 예를 들어, n-형 또는 p-형 에미터, n-형 또는 p-형 BSF층, 또는 p-형 물질층 (예: p형 a-Si:H) 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. As an example of the present invention, the transparent base substrate may be a silicon-based substrate or a III-V group compound semiconductor substrate. For example, the silicon-based substrate may be solar grade single crystalline Si (c-Si), polycrystalline Si (mc-Si), poly-Si wafer, etc. applicable to transparent solar cells. For example, the group III-V compound semiconductor substrate may be a group III-V nitride semiconductor. For example, it may be GaN, GaNP, GaNAs, GaNSb, AlGaN, InGaN, BAlGaN, GaAlNP, GaAlNAs, InAlGaN, GaAlNSb, GaInNP, GaInNAs, and GaInNSb, but is not limited thereto. For example, the transparent base substrate may be a p-type or n-type substrate, and a pn junction layer may be formed on the transparent base substrate to drive a solar cell. For example, it may be an n-type or p-type emitter, an n-type or p-type BSF layer, or a p-type material layer (e.g., p-type a-Si:H), but is not limited thereto.
본 발명의 일 예로, 상기 반사 방지층은 패시베이션 기능을 갖거나 이를 위한 추가 층 또는 성분을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 반사 방지층은 SiNx (x는 0 이상의 유리수), 투명전도성 산화막 (예: ITO, IZO, AZO, SnO, TiO2, Al2O3 등) 등을 포함할 수 있다. As an example of the present invention, the anti-reflection layer may have a passivation function or may further include an additional layer or component for this purpose. For example, the anti-reflection layer may include SiNx (x is a rational number greater than or equal to 0), a transparent conductive oxide film (e.g., ITO, IZO, AZO, SnO, TiO 2 , Al 2 O 3 , etc.).
본 발명의 일 예로, 상기 투명 유연폴리머는 홀 내에 삽입되어 홀을 인캡슐화하거나(도 1a의 130), 제1 전극 및 제2 전극이 노출되도록 상기 패터닝된 태양전지 플레이트 적어도 일부분 (예: 상단 영역 또는 홀) 또는 전체를 인캡슐화할 수 있다. As an example of the present invention, the transparent flexible polymer is inserted into the hole to encapsulate the hole (130 in FIG. 1A), or is inserted into at least a portion of the patterned solar cell plate (e.g., upper region) so that the first electrode and the second electrode are exposed. or whole) or the whole can be encapsulated.
본 발명의 일 예로, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 금속 전극이며, Co, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, Sc, Ti, Sn, Ge, Sb, Al, Pt, Ni, Au, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO), PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)) 및 탄소나노튜브(CNT)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 어떤 예에서 상기 제1 전극은 투명 전극일 수 있다. In one example of the present invention, the first electrode and the second electrode are metal electrodes, and include Co, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, Sc, Ti, Sn, Ge, Sb, Al, Pt, Ni, Au, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), zinc oxide (ZnO), indium zinc tin oxide (IZTO), cadmium tin oxide (CTO), PEDOT (poly(3,4) -ethylenedioxythiophene)) and carbon nanotubes (CNTs) may include at least one selected from the group, but are not limited thereto. In some examples, the first electrode may be a transparent electrode.
본 발명의 일 예로, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은, 상기 반도체층(예: 에미터층 및 BSF 층) 상에 형성될 수 있으며, 홀 (H)들 사이 예를 들어, 격자선 (도 1a의 (110)) 상에 형성되도록 다양한 형태의 패턴으로 형성될 수 있다. 어떤 예에서 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 투명태양전지 플레이트에 전류 공급이 가능하도록 적절하게 배치되고, 예를 들어, 상기 에미터층 상에 형성되고 상기 반사 방지층 내에서 노출된 것일 수 있다. As an example of the present invention, the first electrode and the second electrode may be formed on the semiconductor layer (e.g., emitter layer and BSF layer), and may be formed between the holes (H), for example, a grid line (Figure It can be formed in various types of patterns to be formed on the (110)) of 1a. In some examples, the first electrode and the second electrode are appropriately disposed to enable current supply to the transparent solar cell plate, for example, they may be formed on the emitter layer and exposed within the anti-reflection layer.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 초유연 투명태양전지의 광투과도는, 40 % 이상; 60 % 이상; 80 % 이상; 90 % 이상; 또는 95 % 이상일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the light transmittance of the ultra-flexible transparent solar cell is 40% or more; More than 60%; More than 80%; over 90; Or it may be 95% or more.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 초유연 투명태양전지의 굽힘 반경 (bending radius)은 6 mm 이하; 5 mm 이하; 4 mm; 또는 3 mm 이하일 수 있다. 바람직하게는 3 mm 이하일 수 있다. 상기 초유연 투명태양전지의 홀 어레이 구조 (예: 주기적인 홀 배열 (periodic hole arrangement)가 응력 소산(stress dissipation)을 촉진하여 응력 완화 구조 (stress relief structure)로 작용하여 굽힘 반경을 낮추어 유연성을 크게 향상시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the bending radius of the ultra-flexible transparent solar cell is 6 mm or less; 5 mm or less; 4mm; Or it may be 3 mm or less. Preferably it may be 3 mm or less. The hole array structure (e.g., periodic hole arrangement) of the ultra-flexible transparent solar cell promotes stress dissipation and acts as a stress relief structure to lower the bending radius, thereby increasing flexibility. It can be improved.
본 발명은, 본 발명에 의한 초유연 투명태양전지의 제조방법에 관한 것으로, 도 2를 참조하면, 상기 제조방법은, 태양전지 플레이트를 패터닝하는 단계; 및 유연 투명 폴리머로 인캡슐화하는 단계;를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상기 초유연 초유연 투명태양전지의 제조방법에서 초유연 투명태양전지의 각 구성은, 상기 초유연 투명태양전지에 대한 설명에서 언급한 바와 같다. The present invention relates to a method of manufacturing a super-flexible transparent solar cell according to the present invention. Referring to FIG. 2, the manufacturing method includes the steps of patterning a solar cell plate; and encapsulating with a flexible transparent polymer. As an example of the present invention, each configuration of the ultra-flexible transparent solar cell in the method for manufacturing the ultra-flexible transparent solar cell is as mentioned in the description of the ultra-flexible transparent solar cell.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 태양전지 플레이트를 패터닝하는 단계는, 태양전지 플레이트 (200)를 홀 어레이를 갖는 격자 구조체로 패터닝하는 단계이며, 예를 들어, 건식 식각을 이용할 수 있다. 예를 들어, 기상에칭, 플라즈마에칭, 이온빔에칭 등을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 DRIE (심층 반응성 이온 에칭)을 이용할 수 있다. 건식 시각에서 에칭 가스는 50 sccm 내지 400 sccm; 100 sccm 내지 400 sccm; 100 sccm 내지 200 sccm; 또는 200 sccm 내지 300 sccm;로 공급할 수 있고, 2종 이상의 에칭 가스의 적용 시 하나의 에칭 가스 250 sccm 내지 400 sccm으로 공급하고 나머지는 100 sccm 내지 200 sccm에서 공급될 수 있다. 상기 에칭 가스는 SF6 C4F8 C5F8, C3F8, CF4 등에서 선택될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the step of patterning the solar cell plate is a step of patterning the
본 발명의 일 예로, 상기 태양전지 플레이트를 패터닝하는 단계는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 태양전지 플레이트 (200)의 일면에 마스크 패턴층 (M)을 형성하는 단계; 태양전지 플레이트 (200)를 건식 식각하는 단계; 및 마스크 패턴층 (M)을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 태양전지 플레이트 (200)는 태양전지이며, 상기 언급한 베이스 기판, 전극 (220a, 220b) 등을 포함할 수 있다. As an example of the present invention, the step of patterning the solar cell plate includes, as shown in FIG. 2, forming a mask pattern layer (M) on one surface of the
본 발명의 일 예로, 상기 제조방법은, 상기 격자 구조체의 표면 중 적어도 일부분에 패시베이션층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 패시베이션층은 에칭 공정 이후에 홀 (H) 내에 노출된 태양전지 플레이트 (예: 베이스 기판) 등을 보호하기 위한 것이다. 예를 들어, 증착 또는 코팅 공정을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 원자층 증착 (atomic layer deposition : ALD)을 이용할 수 있다. 예를 들어, 상기 패시베이션층은 상기 격자 구조체의 홀 (H) 내부 또는 홀 (H) 내부 및 상기 격자 구조체의 상단 영역에 형성될 수 있다. As an example of the present invention, the manufacturing method may include forming a passivation layer on at least a portion of the surface of the lattice structure. The passivation layer is used to protect the solar cell plate (eg, base substrate) exposed within the hole (H) after the etching process. For example, a deposition or coating process may be used, preferably atomic layer deposition (ALD). For example, the passivation layer may be formed inside a hole (H) of the lattice structure or inside the hole (H) and an upper region of the lattice structure.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 유연 투명 폴리머로 홀 어레이를 인캡슐화하는 단계는, 상기 홀 어레이의 홀 (H) 내에 상기 유연 투명 폴리머 (230)를 삽입하여 홀 (H)을 인캡슐화하거나 태양전지 플레이트 (200)에서 제1 전극 (220a) 및 제2 전극 (220b)이 노출되도록 태양전지 전체, 상기 홀, 옆면 등을 둘러싸도록 인캡슐화할 수 있다. 어떤 예에서 바람직하게는 홀 (H) 내에 유연 투명 폴리머가 인캡슐화할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the step of encapsulating the hole array with the flexible transparent polymer includes encapsulating the hole (H) by inserting the flexible
본 발며의 일 예로, 유연 투명 폴리머로 홀 어레이를 인캡슐화하는 단계는 습식 코팅 공정 및 광 및/또는 열 경화를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 상기 습식 코팅 공정은 스핀 코팅, 초음파 스프레이 코팅, 스프레이 코팅 등을 이용할 수 있다. 예를 들어, 상기 습식 코팅 공정에서 코팅액은 염료를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 열 경화는 50 ℃ 내지 150 ℃ 온도; 80 ℃ 내지 110 ℃ 온도 및 1분 이상; 5분 이상; 또는 5분 내지 30분 동안 실시될 수 있다. As an example of the present invention, the step of encapsulating the hole array with a flexible transparent polymer may utilize a wet coating process and light and/or thermal curing, for example, the wet coating process may include spin coating, ultrasonic spray coating, or spray coating. Coating, etc. can be used. For example, in the wet coating process, the coating solution may further include dye. For example, the heat curing may be performed at a temperature of 50° C. to 150° C.; a temperature of 80° C. to 110° C. and for at least 1 minute; 5 minutes or more; Alternatively, it may be carried out for 5 to 30 minutes.
본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위, 발명의 상세한 설명 및 첨부된 도면에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있다. Although the present invention is described with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited thereto, and is to be understood without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following claims, the detailed description of the invention, and the accompanying drawings. The present invention can be modified and changed in various ways.
실시예 1Example 1
Si 태양전지 제작 Si solar cell production
c-Si 태양 전지는 100 ㎛ 두께의 n형-웨이퍼 (floating zone, 1-5 Ohm cm)를 사용하여 제작하였다. B155 (Filmtronics) 소스를 더미 실리콘 웨이퍼에 스핀 코팅하고, 250 ℃에서 30분 동안 핫 플레이트에서 베이킹하였다. 실리콘 셀의 전면은 더미 웨이퍼의 B155 코팅된 면으로 눌려지고, 에미터를 형성하기 위해 확산 공정은 930 ℃에서 2분 동안 진공에서 고속 열 어닐링 기계 (rapid thermal annealing machine)로 진행하였다. 이와 유사하게, BSF 층을 형성하기 위해 인 소스 (phosphorus source, P507, Filmtronics)를 더미 Si 웨이퍼 상에 스핀 코팅하고 250 °C에서 30분 동안 핫 플레이트에서 베이킹하였다. 웨이퍼를 더미 웨이퍼와 마주보도록 배치한 후, N2 (300 sccm)와 O2 (80 sccm)의 혼합 분위기에서 850 °C의 퍼니스에서 확산 도핑 공정을 수행하였다. 상부 전극의 패턴은 AZ 5214 포토레지스트를 사용하여 포토리소그래피 공정으로 제작하였다. 전자빔 증발기에서 20 nm의 Ti와 500 nm의 Al을 증착하여 상부 및 하부 측에 전극을 형성하였다.The c-Si solar cell was fabricated using a 100 ㎛ thick n-type wafer (floating zone, 1-5 Ohm cm). The B155 (Filmtronics) source was spin coated on a dummy silicon wafer and baked on a hot plate at 250°C for 30 minutes. The front side of the silicon cell was pressed against the B155-coated side of the dummy wafer, and the diffusion process to form the emitter was performed in a rapid thermal annealing machine in vacuum at 930 °C for 2 minutes. Similarly, to form the BSF layer, a phosphorus source (P507, Filmtronics) was spin-coated on a dummy Si wafer and baked on a hot plate at 250 °C for 30 min. After the wafer was placed facing the dummy wafer, the diffusion doping process was performed in a furnace at 850 °C in a mixed atmosphere of N 2 (300 sccm) and O 2 (80 sccm). The pattern of the upper electrode was produced through a photolithography process using AZ 5214 photoresist. Electrodes were formed on the top and bottom sides by depositing 20 nm of Ti and 500 nm of Al in an electron beam evaporator.
유연 투명 Si 태양전지(유연 Si TSC)의 제작 Fabrication of flexible transparent Si solar cells (flexible Si TSC)
도 3을 참조하면, 반사방지 코팅 및 전극 보호층의 기능을 제공하기 위해 제작된 Si 태양 전지 상에 100 nm의 SiNx 층을 증착하였다. 다음으로, 포토리소그래피를 통해 샘플에 마이크로홀 어레이를 패턴닝하였다. 패터닝된 웨이퍼 상에 70 nm 두께의 Cr 층을 증착한 후, 잔류물을 아세톤으로 제거하여 하드 에칭 마스크로서 Cr 도트 어레이를 제작하였다. 다음으로 Si는 DRIE (deep-reactive ion etching)(Tegal 200)에 의해 에칭하였다. DRIE 공정은 C4F8-풍부 레시피인 경우 SF6 (250 sccm)/C4F8 (150 sccm)을 사용하고 SF6 -풍부 레시피인 경우 SF6 (300 sccm)/C4F8 (100 sccm)을 사용하여 수행하였다. 또한, 상기 공정은 순환 식각 모드 (cyclic etching mode)에서 1500 W 전원, 100 W 스테이지 전력 및 40 mTorr 가스 압력으로 수행되었다. Referring to Figure 3, a 100 nm SiNx layer was deposited on the fabricated Si solar cell to provide the functions of an anti-reflective coating and an electrode protection layer. Next, a microhole array was patterned on the sample through photolithography. After depositing a 70 nm thick Cr layer on the patterned wafer, the residue was removed with acetone to fabricate a Cr dot array as a hard etching mask. Next, Si was etched by DRIE (deep-reactive ion etching) (Tegal 200). DRIE process: C 4 F 8 -SF 6 for rich recipes (250 sccm)/C 4 F 8 (150 sccm) and SF 6 - for rich recipes, use SF 6 (300 sccm)/C 4 F 8 This was performed using (100 sccm). Additionally, the process was performed in cyclic etching mode with 1500 W power, 100 W stage power, and 40 mTorr gas pressure.
에칭 공정 이후, Cr 마스크는 50 ℃에서 3분 동안 Cr 에칭제로 제거하였다. 장치의 측벽 패시베이션을 위해 ALD (atomic layer deposition, Lucida D100, NCD)를 통해 15 nm 두께의 알루미나 (Al2O3) 층을 증착하였다. 샘플의 포스트 어닐링은 30분 동안 300 °C의 온도에서 주변 형성 가스 (4 % H2)의 튜브로에서 수행되었다. 마지막으로 다이싱 톱을 사용하여 장치의 가장자리를 1.5 × 1.5 cm2 크기로 절단하여 장치 (홀 (void), Si 그리드 (grid) 및 전극 (top electrode)을 포함)의 활성영역을 정확하게 정의하였다. 활성 영역의 면적은 Si 그리드의 면적과 마이크로 홀 어레이 (micro-hole array)의 홀 (void)를 포함한 전체 면적이다. 상기 장치는 유색 또는 투명 PDMS로 인캡슐화 (encapsulated)하였다. After the etching process, the Cr mask was removed with a Cr etchant at 50 °C for 3 min. For the sidewall passivation of the device, a 15 nm thick alumina (Al 2 O 3 ) layer was deposited via atomic layer deposition (ALD, Lucida D100, NCD). Post-annealing of the samples was performed in a tube furnace in ambient forming gas (4% H 2 ) at a temperature of 300 °C for 30 min. Finally, the edges of the device were cut to a size of 1.5 × 1.5 cm 2 using a dicing saw to precisely define the active area of the device (including the void, Si grid, and top electrode). The area of the active region is the total area including the area of the Si grid and the voids of the micro-hole array. The devices were encapsulated with colored or transparent PDMS.
유색 PDMS는 PDMS에 빨간색, 녹색 및 파란색 염료를 추가하여 TSC를 착색하였다. 유색 PDMS는 sylgand A (curing agent), sylgand B (base) 및 유기염료를 메탄올 내에서 용해시켰다. 구체적으로 각 염료는 녹색 (Naphthol Green B), 파란색 (Methylene blue) 및 노란색 (Fluorescein) 염료는 각각 메탄올 내에서 2.5 × 10-3, 2.5 × 10-3 및 7.5 × 10-3 M 농도로 용해된다. 각 염료 용액을 11 : 1의 질량비로 PDMS (염료 용액 : PDMS)와 혼합하여 PDMS 용액을 제조하였다. 제작된 홀 구조체는 두 단계 스핀-코팅 방법 (twostep spin-coating method)으로 PDMS 용액으로 충전하였다. PDMS의 박막을 먼저 bare Si wafer 상에 스핀 코팅하고, 70 °C에서 3 분동안 반경화 (half-cured)시켰다. 다음으로, Si 홀 구조를 상기 PDMS 박막의 상부에 부착하고 1500 rpm에서 PDMS 용액으로 스핀 코팅한 후, PDMS-임베딩된 TSC를 100 °C에서 5분 동안 완전히 경화시켰다. 이러한 PDMS-임베딩 공정은 색 첨가 없이 PDMS를 이용하여 무색의 TSC를 제작하였다. Colored PDMS colored TSC by adding red, green, and blue dyes to PDMS. Colored PDMS was prepared by dissolving sylgand A (curing agent), sylgand B (base), and organic dye in methanol. Specifically, each dye is green (Naphthol Green B), blue (Methylene blue), and yellow (Fluorescein) dyes are dissolved in methanol at concentrations of 2.5 × 10 -3 , 2.5 × 10 -3 , and 7.5 × 10 -3 M, respectively. . A PDMS solution was prepared by mixing each dye solution with PDMS (dye solution: PDMS) at a mass ratio of 11:1. The fabricated hole structure was filled with PDMS solution using a two-step spin-coating method. A thin film of PDMS was first spin-coated on a bare Si wafer and half-cured at 70 °C for 3 minutes. Next, the Si hole structure was attached to the top of the PDMS thin film and spin-coated with PDMS solution at 1500 rpm, and then the PDMS-embedded TSC was completely cured at 100 °C for 5 min. This PDMS-embedding process produced colorless TSC using PDMS without adding color.
투명 Si 태양전지 (Si TSC)의 성능 평가 Performance evaluation of transparent Si solar cells (Si TSC)
표준 1 태양 조건 (100 mW cm-2 AM1.5 spectrum 및 25 ℃)에서 태양열 시뮬레이터 (Class AAA, Oriel Sol3A, Newport)를 사용하여 특성을 분석하였다. EQE는 주변 조건에서 크세논 램프의 단색광으로 측정되고, 색좌표는 1-sun 조명을 사용하는 소형 어레이 분광계 (CAS 140 CT, Instrument system)가 장착된 각도계 (Neolight G500, PIMAX)를 사용하여 측정하였다. The characteristics were analyzed using a solar simulator (Class AAA, Oriel Sol3A, Newport) under standard 1 solar conditions (100 mW cm -2 AM1.5 spectrum and 25 ℃). EQE was measured with monochromatic light from a xenon lamp under ambient conditions, and color coordinates were measured using a goniometer (Neolight G500, PIMAX) equipped with a small array spectrometer (CAS 140 CT, Instrument system) using 1-sun illumination.
굽힘 테스트 (Bending Test)Bending Test
Si 웨이퍼, Si 홀 및 PDMS 캡슐화된 Si 홀 샘플의 굽힘 반경과 유연성을 평가하기 위해 bench vise 를 기반으로 한 맞춤형 굽힘 테스트가 사용되고, 내구성 테스트를 위해 폴딩 테스터(JIFT-500)를 통해 디바이스를 반복적으로 구부렸다가 풀었다. A custom bending test based on a bench vise is used to evaluate the bending radius and flexibility of Si wafer, Si hole, and PDMS-encapsulated Si hole samples, and the device is repeatedly tested through a folding tester (JIFT-500) for durability testing. I bent and unbended it.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 유연 투명 Si 태양전지에서 (b) 60 % 및 (c) 45 %의 투명도 값에 해당하는 a) 홀 어레이의 크기 (예: 직경 및 격자 선 두께)에 따른 Si 홀 구조의 SEM 이미지이며, (b) 홀의 직경 및 격자 선 두께에 따른 광투과도 변화를 나타낸 것으로, 파장의 함수로서의 광투과 스펙트럼: 큰 홀 (60 %, large) 및 작은 홀 (45 %, small)이다. 즉, 홀 어레이의 크기에 따라 투과도 조절이 가능하고, 이는 기존의 실리콘 기반의 투명태양전지에 비하여 월등하게 광투과도가 개선된 것을 확인할 수 있다. Figure 5 shows the size (e.g. diameter and grid line thickness) of a) hole array corresponding to transparency values of (b) 60% and (c) 45% in a flexible transparent Si solar cell, according to an embodiment of the present invention. ) is an SEM image of the Si hole structure according to (b), showing the change in light transmittance according to the diameter of the hole and the thickness of the grid line, and the light transmission spectrum as a function of wavelength: large hole (60%, large) and small hole (45%) %, small). In other words, the transmittance can be adjusted depending on the size of the hole array, and it can be seen that the light transmittance is significantly improved compared to the existing silicon-based transparent solar cell.
표 1은 에칭 가스 및 홀 직경(예: 도 5에 따라 45 % AVT(광투과율) 및 60% AVT(광투과율)로 표시)에 따른 TSC의 광전지 파라미터를 비교한 것이다(10개 장치의 평균값). 표 1에서 C4F8-rich (DRIE process: 150 sccm of C4F8 gas for deposition and 250 sccm of SF6 gas for etching) 및 SF6-rich (DRIE process : 100 sccm of C4F8 gas for deposition and 300 sccm of SF6 gas for etching).Table 1 compares the photovoltaic parameters of the TSC (average values of 10 devices) depending on the etching gas and hole diameter (e.g. expressed as 45% AVT and 60% AVT according to Figure 5). . In Table 1, C 4 F 8 -rich (DRIE process: 150 sccm of C 4 F 8 gas for deposition and 250 sccm of SF 6 gas for etching) and SF 6 -rich (DRIE process: 100 sccm of C 4 F 8 gas for deposition and 300 sccm of SF 6 gas for etching).
표 1에서 매우 높은 출력을 갖는 유연투명 Si 태양전지를 제공할 수 있고, 주기적 홀 구조에 기초한 투명태양전지는 45 % AVT (광투과율)에서 7.38 %의 PCE, 60% AVT (광투과율)에서 5.52 %의 PCE를 확인할 수 있다. Table 1 shows that a flexible transparent Si solar cell with very high output can be provided, and a transparent solar cell based on a periodic hole structure has a PCE of 7.38% at 45% AVT (light transmittance) and 5.52% at 60% AVT (light transmittance). You can check the % PCE.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 홀 어레이 내에 폴리머 삽입한 실리콘 기반의 초유연 태양전지의 성능 및 안정성을 비교한 것으로, (a)는 8 mm 굽힘 조건에 있는 실리콘 기반의 초유연 태양전지의 이미지이고, (b)는 평평한 상태 및 8 mm 굽힘 조건에서 태양전지의 효율을 비교한 것으로, 굽힘 조건에서 정상 작동되는 것을 확인할 수 있다. 도 6의 (c)는 1500시간 동안 내습열 테스트 (damp heat testing)(85 % RH에서 85 ℃)를 수행하여 캡슐화된 TSC의 안정성을 조사한 것이다. Figure 6 compares the performance and stability of a silicon-based ultra-flexible solar cell with a polymer inserted into a hole array according to an embodiment of the present invention. (a) shows a silicon-based ultra-flexible solar cell under a bending condition of 8 mm. This is an image of a solar cell. (b) compares the efficiency of the solar cell in a flat state and in a bending condition of 8 mm. It can be confirmed that it operates normally in a bending condition. Figure 6(c) investigates the stability of the encapsulated TSC by performing damp heat testing (85°C at 85% RH) for 1500 hours.
즉, PDMS가 캡슐화된 TSC는 1000 주기의 순환 굽힘 테스트 후에도 심각한 열화없이 높은 내구성을 가지며 1500 시간의 내습열 테스트 (damp heat testing) 후에도 초기 성능의 97 %를 유지할 수 있다. 이는 이는 홀 어레이 내에 폴리머 삽입하여 인캡슐레이션 효과에 따른 것일 수 있다. In other words, the PDMS-encapsulated TSC has high durability without serious deterioration even after 1000 cycles of cyclic bending testing and can maintain 97% of its initial performance even after 1500 hours of damp heat testing. This may be due to the encapsulation effect of polymer insertion within the hole array.
도 7a은, 본 발명의 일 실시예에 따라, a) 무색, 노란색, 녹색 및 파란색 PDMS 캡슐화된 Si-TSC의 사진 (scale bar: 2 cm)이고, b) 장치의 단면 SEM 이미지 (scale bar: 100 μm)이고, c) 유색 PDMS 캡슐화 장치의 색 좌표 (녹색은 정사각형, 노란색은 삼각형, 파란색은 마름모, 중간 색상은 원이다)이다. 7A shows a) a photograph (scale bar: 2 cm) of colorless, yellow, green, and blue PDMS-encapsulated Si-TSCs, and b) a cross-sectional SEM image of the device (scale bar: 2 cm), according to one embodiment of the present invention. 100 μm), and c) the color coordinates of the colored PDMS encapsulated devices (green is a square, yellow is a triangle, blue is a diamond, and the middle color is a circle).
도 7b는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따라, a)유색 TSC의 EQE; 무색 (neutral), 노란색, 녹색 및 파란색 PDMS 캡슐화된 Si TSC이며, b) 할라이드 페로브스카이트, 유기물 및 Si를 기반으로 한 이전에 보고된 TSC와 성능 지수(평균 투명도 x 효율)를 비교한 것이다. Figure 7b shows a) the EQE of a colored TSC, according to an embodiment of the invention; b) colorless (neutral), yellow, green and blue PDMS-encapsulated Si TSCs, and b) a comparison of the figure of merit (average transparency x efficiency) with previously reported TSCs based on halide perovskites, organics and Si. .
또한, 유색 PDMS 캡슐화된 Si TSC의 광전지 성능 (괄호 안의 값은 각 색상의 5개 장치에서 얻은 평균 광전지 성능임)은 표 2에 나타내었다. Additionally, the photovoltaic performance of the colored PDMS-encapsulated Si TSCs (values in parentheses are the average photovoltaic performances obtained from five devices of each color) are shown in Table 2.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따라, 무색 및 유색 투명 초유연 태양전지에서 색좌표, 이미지 및 전류밀도를 비교한 것으로, PDMS를 사용하여 고분자 매트릭스에 유기 염료를 추가하여 다색 TSC를 쉽게 제조할 수 있다. 또한, 무색 투명한 초유연 투명태양전지의 구현이 가능하고, 색소를 첨가할 경우에 심미적 특성을 획득할 수 있다. 더욱이, 색소 첨가에 무관하게 안정적인 효율을 제공하는 것을 확인할 수 있다. That is, according to an embodiment of the present invention, color coordinates, images, and current densities are compared in colorless and colored transparent super-flexible solar cells. Multicolor TSC can be easily manufactured by adding organic dyes to the polymer matrix using PDMS. there is. In addition, it is possible to implement a colorless, transparent, ultra-flexible solar cell, and aesthetic properties can be obtained when pigments are added. Furthermore, it can be confirmed that stable efficiency is provided regardless of the addition of pigment.
본 발명은, 색상 조성이 가능할 뿐만 아니라 높은 유연성과 높은 투명도를 갖는 고성능의 투명태양전지 (TSC)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 투명태양전지는 45 % 및 60 %의 평균 가시광선 투명도에서 각각 7.38 % 및 5.52 %의 효율을 나타낼 수 있다. 또한, 주기적 홀 어레이 구조를 도입함으로써 투명태양전지의 유연성이 크게 향상되고, 최소 굽힘 반경은 6 mm 이하로 감소시킬 수 있고, 이는 PDMS 임베딩 후 3 mm로 더 감소시킬 수 있다. 추가적으로, 주기적인 홀 어레이 구조는 자체 응력 완화 구조로 작용하여 전체 영역에 걸쳐 응력을 균일하게 분포시키고, PDMS가 내장된 투명태양전지 (PDMS-embedded TSC)는 최대 1000 사이클 및 1500 시간의 표준 습열 시험에 대한 주기적 굽힘 변형 후에도 상당한 저하 없이 높은 유연성과 장기 안정성을 제공할 수 있다. The present invention can provide a high-performance transparent solar cell (TSC) that not only allows for color composition but also has high flexibility and high transparency. For example, the transparent solar cell can exhibit efficiencies of 7.38% and 5.52% at average visible light transparency of 45% and 60%, respectively. Additionally, by introducing a periodic hole array structure, the flexibility of the transparent solar cell is greatly improved, and the minimum bending radius can be reduced to 6 mm or less, which can be further reduced to 3 mm after PDMS embedding. Additionally, the periodic hole array structure acts as a self-stress relief structure, distributing stress uniformly over the entire area, and PDMS-embedded transparent solar cells (PDMS-embedded TSC) can withstand standard moist heat testing of up to 1000 cycles and 1500 hours. It can provide high flexibility and long-term stability without significant degradation even after cyclic bending deformation.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다. As described above, although the embodiments have been described with limited examples and drawings, various modifications and variations can be made by those skilled in the art from the above description. For example, even if the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the described components are combined or combined in a different form than the described method, or are replaced or substituted by other components or equivalents. Adequate results can be achieved. Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims also fall within the scope of the claims described below.
Claims (18)
를 포함하고,
상기 홀은 유연 투명 폴리머로 인캡슐화된 것인,
초유연 투명태양전지.
Solar cell plate, a lattice structure patterned with a hole array
Including,
The hole is encapsulated with a flexible transparent polymer,
Ultra-flexible transparent solar cell.
상기 홀의 크기는 40 ㎛ 내지 100 ㎛인 것인,
초유연 투명태양전지.
According to paragraph 1,
The size of the hole is 40 ㎛ to 100 ㎛,
Ultra-flexible transparent solar cell.
상기 홀의 깊이는 상기 플레이트의 두께의 60 % 이상이거나,
상기 홀은 상기 플레이트를 관통한 것인,
초유연 투명태양전지.
According to paragraph 1,
The depth of the hole is at least 60% of the thickness of the plate, or
The hole penetrates the plate,
Ultra-flexible transparent solar cell.
상기 홀의 형태는 원, 타원형, 삼각형 및 다각형 중 적어도 하나 이상을 포함하고,
상기 홀 어레이는 상기 홀의 형태, 크기 또는 이 둘이 동일하거나 상이한 것인,
초유연 투명태양전지.
According to paragraph 1,
The shape of the hole includes at least one of a circle, oval, triangle, and polygon,
The hole array is one in which the shape, size, or both of the holes are the same or different,
Ultra-flexible transparent solar cell.
상기 홀의 내면에 패시베이션층을 더 포함하고,
상기 패시배이션층의 두께는 30 nm 이하인 것인,
초유연 투명태양전지.
According to paragraph 1,
Further comprising a passivation layer on the inner surface of the hole,
The thickness of the passivation layer is 30 nm or less,
Ultra-flexible transparent solar cell.
상기 격자의 선두께는 10 ㎛ 내지 30 ㎛인 것인,
초유연 투명태양전지.
According to paragraph 1,
The top thickness of the grid is 10 ㎛ to 30 ㎛,
Ultra-flexible transparent solar cell.
상기 투명 유연폴리머는 절연성 투명폴리머이고,
상기 투명 유연폴리머는, TAC (triacetylcellulose), PMMA (polymethyl methacrylate), PVA (polyvinyl alcohol), PC (polycarbonate), PE (polyethylene), PP (polypropylene), PS (polystyrene), PES (polyehtersulfone), PEN (polyethylenenaphthalate), PI (polyimide), PDMS (polydimethylsiloxane), PET (polyethylene terephthalate) 및 PAN (polyacrylonitrile)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것인,
초유연 투명태양전지.
According to paragraph 1,
The transparent flexible polymer is an insulating transparent polymer,
The transparent flexible polymer includes TAC (triacetylcellulose), PMMA (polymethyl methacrylate), PVA (polyvinyl alcohol), PC (polycarbonate), PE (polyethylene), PP (polypropylene), PS (polystyrene), PES (polyehtersulfone), and PEN ( containing at least one selected from the group consisting of polyethylenenaphthalate), PI (polyimide), PDMS (polydimethylsiloxane), PET (polyethylene terephthalate), and PAN (polyacrylonitrile),
Ultra-flexible transparent solar cell.
상기 태양전지 플레이트는,
베이스 기판; 및 상기 베이스 기판의 양면에 형성된 전극층;
을 포함하는 것인,
초유연 투명태양전지.
According to paragraph 1,
The solar cell plate is,
base substrate; and electrode layers formed on both sides of the base substrate;
which includes,
Ultra-flexible transparent solar cell.
상기 태양전지 플레이트는,
베이스 기판;
상기 베이스 기판의 일면에 형성된 에미터층; 및
상기 에미터층 상에 형성된 전극층 및 반사 방지층;
을 포함하는 것인,
초유연 투명태양전지.
According to paragraph 1,
The solar cell plate is,
base substrate;
an emitter layer formed on one side of the base substrate; and
an electrode layer and an anti-reflection layer formed on the emitter layer;
which includes,
Ultra-flexible transparent solar cell.
상기 베이스 기판은 투명 베이스 기판이며,
상기 베이스 기판은 실리콘 기반 기판 또는 III-V 족계열의 화합물 반도체 기판인 것인,
초유연 투명태양전지.
According to clause 8 or 9,
The base substrate is a transparent base substrate,
The base substrate is a silicon-based substrate or a III-V group compound semiconductor substrate,
Ultra-flexible transparent solar cell.
상기 전극층은 상기 격자 구조체의 격자선에 배치되고,
상기 전극층은 상기 반사 방지층에서 노출된 것인,
초유연 투명태양전지.
According to clause 9,
The electrode layer is disposed on the grid lines of the grid structure,
The electrode layer is exposed from the anti-reflection layer,
Ultra-flexible transparent solar cell.
상기 초유연 투명태양전지의 광투과도는 40 % 이상인 것인,
초유연 투명태양전지.
According to paragraph 1,
The light transmittance of the ultra-flexible transparent solar cell is 40% or more,
Ultra-flexible transparent solar cell.
상기 초유연 투명태양전지는,
무색 또는 유색의 초유연 투명태양전지인 것인,
초유연 투명태양전지.
According to paragraph 1,
The ultra-flexible transparent solar cell,
It is a colorless or colored ultra-flexible transparent solar cell,
Ultra-flexible transparent solar cell.
유연 투명 폴리머로 상기 홀을 인캡슐화하는 단계;
를 포함하는,
초유연 투명태양전지의 제조방법.
Patterning a solar cell plate into a lattice structure having a hole array; and
encapsulating the hole with a flexible transparent polymer;
Including,
Manufacturing method of ultra-flexible transparent solar cells.
상기 패터닝하는 단계는,
상기 플레이트의 일면에 마스크 패턴층을 형성하는 단계;
상기 플레이트를 건식 식각하는 단계; 및
상기 마스크 패턴층을 제거하는 단계;
를 포함하는 것인,
초유연 투명태양전지의 제조방법.
According to clause 14,
The patterning step is,
forming a mask pattern layer on one surface of the plate;
dry etching the plate; and
removing the mask pattern layer;
which includes,
Manufacturing method of ultra-flexible transparent solar cells.
상기 유연 투명 폴리머는 색소를 더 포함하는 것인,
초유연 투명태양전지의 제조방법.
According to clause 14,
The flexible transparent polymer further contains a pigment,
Manufacturing method of ultra-flexible transparent solar cells.
상기 마스크 패턴층을 제거하는 단계 이후에 상기 격자 구조체의 표면 중 적어도 일부분에 패시베이션층을 형성하는 단계;
를 더 포함하는 것인,
초유연 투명태양전지의 제조방법.
According to clause 14,
forming a passivation layer on at least a portion of the surface of the grid structure after removing the mask pattern layer;
which further includes,
Manufacturing method of ultra-flexible transparent solar cells.
상기 초유연 투명태양전지는 청구항 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 초유연 투명태양전지인 것인,
초유연 투명태양전지의 제조방법.According to clause 14,
The ultra-flexible transparent solar cell is the ultra-flexible transparent solar cell according to any one of claims 1 to 13,
Manufacturing method of ultra-flexible transparent solar cells.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220147185A KR102675812B1 (en) | 2022-11-07 | Transparent photovoltaics with super flexibility and its manufacturing method |
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|---|---|---|---|
| KR1020220147185A KR102675812B1 (en) | 2022-11-07 | Transparent photovoltaics with super flexibility and its manufacturing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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