KR880000867B1 - 고효율 비정질 실리콘 태양전지 - Google Patents
고효율 비정질 실리콘 태양전지 Download PDFInfo
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 본 발명의 고효율 비정질 실리콘 태양전지 적층 구조도.
제2도는 본 발명에 대한 종래의 태양전지 적층 구조도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : Al기판 2 : Ni층
3 : Cr층 4 : 기판
5 : n형 a-si층 6 : i형 a-si층
7 : 1차 p형 a-sio층 8 : 2차 P형 a-sio층
9 : ITO 전극
본 발명은 태양광 에너지를 받아 직접 전기 에너지로 변환 시키는 광전 효과를 지닌 태양전지에 관한 것으로 일반화된 비정질 실리콘 태양 전지의 적층 구조를 변화시켜 새로운 층상구조를 갖는 신소재를 개발하여 고효률의 광전효과를 가져올수 있도록 한 고효율 비정질 실리콘에 관한 것이다.
종래의 태양에너지를 받아 전지 에너지로 변환하는 태양전지로서는 일반적으로N형 실리콘면에 엷은 P형 영역을 봉소의 확산으로 제조하여 N형의 잉여전자 -P형의 정공 +의 전계적용으로 P형을 투과허여 PN접합분에 도달한 빛에 의해 생기는 전자는 N형으로 또한 정공은 P형으로 모이면서 외부 회로에 전류를 흘리게 되는 광전효과를 가져오는 것으로서 단결정 실리콘을 사용하여 태양전지를 만들었으나 제조 원가가 고가인 결점이 있어 최근에는 저렴한 소재를 이용한 비정질 실리콘 태양전지가 개발되어 널리 사용되고 있는 것으로 그 태양전지의 적층 구조로서는 제2도에 도시한 바와 같이 Al기판/ pin 층/ ITO 투명전극 형태의 층상구조로서 pin층의 경우 비정질 a-SiH 를 이용하여 적층시켰으나 비정질 조성에 따른 특성에 의해 광학적 밴드갭이 작았으므로서 두께를 두껍게 하게되면 상태적으로 P층의 광투과율이 양호하지 못하고, 또한 i층에 직접 조상이 상이하게 다른 P층을 증착하므로서 중간에 갑잡스런 조성 변화에 따른 결함이 발생되어 광전효율이 떨어지는 결점이 있었다.
따라서 본 발명은 이와같은 종래의 결점을 해소시키기 위해 종래의 비정질 태양전지 적층구조를 바탕으로 광전효율의 저해요인인 광학적 밴드갭과 비정질의 갑작스런 조성변화에 의한 결함을 해소시킨 새로운 적층구조를 발명한 것으로서 그 제조 공정에 따라 기술 내용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
제조공정
본 발명의 적층구조를 도시한 제1도에 도시된 바와같이 Al판(1)에 Ni층(2)과 Cr층(3)을 전기도금 수단으로 순차 적층시켜 미러(Mirror)판을 제조후 이를 태양전지의 기판(4)으로 사용하여 이 기판(4)위에 SiH4, H2,PH3의 기체 혼합물로 80Å정도의 두께로 n층(5)을 증착하며 그 상부로 SiH4에 소량의 B2H6를 혼입하여 0.5mm정도의 두께로 i층(6)을 증착하는 한편, 그 상부로 SiH4의 물분율을 0에서 0.8까지 증가시키면서 90-110Å의 두께로 1 차 P형 a-sic 층(7)을 증착시키게 되면 1 차 P형 a-sic층(8)은 챔버(Chamber)에 남아 있는 잔류 봉소에 의해 약간의 P형 특성을 나타내게 되며 또한, 그 상부로 20-30Å정도 두께의 2 차 a-sic 층(9)을 증착시킨후 투명전극인 ITO(In2O3+Sno2)를 증착시켜 태양 전지의 제조를 완료하게 된다.
이와같이 제조 완료된 본 발명의 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.
종래의 비정질 실리콘 태양 전지의 적층구조를 도시한 제2도에서 보는 바와같이 Al 기판/ pin 층/ ITO 투명전극형의 적층구조에서 태양전지의 기판의 기능을 갖는 Al 기판 상부로 즉, 도면 제1도에 도시된 바와같이 Al 판(1)상부로 Ni층(2)과 Cr층(3)을 전기도금 수단으로 적층시켜 미러(Mirror)형태로 제조하여 태양전지의 기판으로 이용하므로서 태양전지에 수집되는 빛은 미러형 층상기판에 의해 재반사되어 빛의 광전변환 효율을 높이게 한 것으로서 종래의 경우는 반사 기능을 지니지 못해 Al 기판에 도달된 빛이 산란되어 버리기 때문에 그 광전 효율이 낮은 결함을 본 발명에서는 해소시켜 태양전지로서의 광전 효율을 높게 얻을 수 있게 된것이며,
또한 제2도에 도시한 바와같은 종래의 태양전지 적층구조에서 일부 적층구조인 pin층에 비정질 a-SiH 로 된 층상 구조부위를 본 발명에서는 제1도에 도시된 바와 제조 공정에 기재한 바와같이 a-SiH보다 비교적 광학적 밴드갭이 넓은 비정질 a-sic를 채택하여 약간의 P형 특성을 지니게 1 차 P형 a-sic 층(7)을 게재 형성 시킨것으로서 즉 상기한 바와같이 Al 판(1)상부로 Ni층, Cr층으로 도금한 미러형 기판(4)위에 SiH4, H2, PH3의 기체 혼합물로 80Å정도의 두께로 n 층(5)을 증착함과 SiH4에 소량의 B2H6를 혼입하여 0.5mm의 i층(6)을 형성시키는 한편, 그 상부로 SiH4에 대한 CH4의 물분율을 0에서 0.8까지 증가시키면서 90-100Å의 두께로 1 차 P형 a-sic 층(7)을 증착시므로서 약간의 P형 특성를 지니게 하여 i층(6)과의 갑작스런 조성 변화에 따른 결함 발생을 최소화 하였고 그 상부로 20-30Å두께로 2 차 P형 a-sic 층(8)을 증착시킨후 투명전극인 ITO를 적층형성시키게 된 것으로서 광학적인 밴드갭이 비교적 넓은 비정질 a-sic 를 채택 적층시켜 광학적 밴드갭을 넓게 확장함과 i층(6)과 P층사이 갑작스런 조성변화에 따른 광전변환효율 저하 요인을 1 차 P형 a-sic 층(7)을 게재 적층시키므로서 조성 변화에 따른 결함을 최소화함과 Al 기판(1)상부로 Ni층(2), Cr층(3)을 적층형성시킨 미러형기판(4)으로하여 제반사에 의한 수집 효율을 높이므로서 종래의 태양전지보다 광전 변환 효율이 약 2% 이상의 광전 변환 효율 증대를 얻을 수 있게된 새로운 적층구조를 지닌 태양전지인 것이다.
Claims (1)
- ITO 전극(9)/ 2 차 P형 a-sic 층(8)/ 1 차 P형 a-sic 층(7)/ i형 a-sic 층(6)/ n형 sic층(5)/ Cr층(3)/ Ni층(2)/ Al 기판(1)의 적층구조를 갖는 태양전지로서, i형 a-sic 층 (6)과 2 차 P형 a-sic 층(8)사이 1 차 P형 a-sic 층(7)을 90-110Å두께로 형성시킴과 2 차 P형 a-sic 층(8)을 20-30Å의 두께로 적층시키고, n형 sic층(5)과 Al 기판(1)사이에 Cr층(3)과 Ni층(2)을 적층시켜 미러형기판(4)를 형성시켜서 된 적층구조를 지닌 고효율 비정질 실리콘 태양전지.
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