WO2011031105A2 - 공진형 태양전지 - Google Patents

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WO2011031105A2
WO2011031105A2 PCT/KR2010/006205 KR2010006205W WO2011031105A2 WO 2011031105 A2 WO2011031105 A2 WO 2011031105A2 KR 2010006205 W KR2010006205 W KR 2010006205W WO 2011031105 A2 WO2011031105 A2 WO 2011031105A2
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resonance
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지인호
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태창엔이티 주식회사
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/0547—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the reflecting type, e.g. parabolic mirrors, concentrators using total internal reflection
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Definitions

  • the present invention relates to a solar cell, and more particularly, to form a resonance hole that resonates with the frequency of light on the surface of the solar cell to enable light particles in the near infrared region to be resonated in the resonance hole and converted into electrical energy. It relates to a resonant solar cell having improved.
  • the efficiency of solar energy is theoretically maximum 1000W / m 2 when measured on the surface of the earth, the current solar cell efficiency is up to 37% (spaceship), and the practical general solar cell has an efficiency of 14 to 17%.
  • 1 is a diagram showing the spectrum of sunlight.
  • the energy distribution in the visible region is generally 48% and the near infrared region is around 49%.
  • Currently manufactured solar cells use the band of visible light as energy. It also uses particles of light and excludes the wave energy of light.
  • FIG. 2 is a view for explaining the principle of a general solar cell.
  • the solar cell when the N-channel region 3 and the P-channel region 4 are formed between the upper and lower electrodes 1 and 2, and light is incident through the upper plate, the solar cell has electrons in the N-channel in proportion to the number of particles. ) Hole in the P channel ) Is collected, which is the flow of electrons through the upper and lower electrodes (1) and (2), thereby allowing the movement of current.
  • the structure of such a solar cell is general and the magnitude of power is proportional to the amount of light particles.
  • the maximum efficiency wavelength of light is the region with a frequency of 400-500 nm, the green part. Silicon of general solar cells is known to have maximum efficiency at 400-800 nm. When light is incident on a solar cell, particles of light in the visible region are converted into electrical energy and the near infrared region is converted to reflection and heat.
  • the conventional solar cell is a method of using visible light and light of a portion of the infrared region, the light is incident on the surface of the solar cell is absorbed partly converted into energy, but the rest is reflected and lost, and the light in the near infrared region When incident on the surface of the solar cell generates heat on the surface of the solar cell, rather, it reduces the efficiency of the solar cell.
  • the conventional solar cell is only about 14 to 17% of the theoretical energy efficiency obtained from light is converted to electrical energy.
  • the present invention is to improve the efficiency by converting the light particles in the near-infrared region and the near-infrared region into electrical energy by resonating the light particles in the near infrared region through the resonance hole to improve the efficiency of the solar cell. It is to provide a solar cell.
  • the present invention provides a solar cell capable of converting particles and waves of light into electrical energy at the same time, by converting the surface of the solar cell to the frequency of light, the incident light is not reflected and converted to energy as much as possible It is characterized by providing a solar cell that can be made.
  • the resonance hole is formed on the entire surface of the solar cell so that the incident light particles and the wave of the particles are simultaneously converted into electrical energy.
  • the present invention is characterized in that the resonance hole formed on the surface of the solar cell is designed to resonate at 900 to 1300 nm, which is the central wavelength of the near infrared region.
  • another embodiment of the present invention is the first resonance hole for resonating the light of 900 ⁇ 1300nm to resonate the wavelength of light in the near infrared region, and the second resonating light of 400 ⁇ 800nm to maximize the efficiency of the visible region It is characterized in that the resonance holes are arranged alternately to increase the electrical conversion efficiency.
  • the diameter of the resonance hole is formed to the length of the wavelength of the light to be resonated
  • the depth of the resonance hole is formed to a depth corresponding to twice the wavelength of the light to be resonated to a depth It features.
  • the inlet portion of the resonator hole is formed below the predetermined depth from the surface, and further formed a fallopian tube-shaped incidence portion extending from the inlet portion of the resonance hole toward the surface, the diameter of the surface side of the incidence portion is It is characterized by the formation of 1.2 to 1.8 times wider diameter.
  • the resonant solar cell according to the present invention forms a resonant hole for resonating by receiving light in the visible and near infrared regions on the surface of the solar cell, thereby allowing the light in the near-infrared band to be absorbed by the N channel while resonating to the visible light. Particles and waves in the near infrared region as well as the region can be converted into electrical energy, thereby improving the photoelectric conversion efficiency.
  • the resonance hole is divided into a resonance hole for resonating the light in the visible region and a resonance hole for resonating the light in the near infrared region, thereby further improving efficiency. It can be effective.
  • 1 is a diagram showing the spectrum of solar light.
  • FIG. 2 is a view for explaining the principle of a general solar cell.
  • Figure 3 is a schematic diagram showing the configuration of a resonant solar cell according to the present invention.
  • FIG. 4 is a configuration of a resonance solar cell showing another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic view showing another embodiment according to the present invention.
  • Figure 6 is a characteristic diagram showing the efficiency characteristics of the resonant solar cell according to the present invention.
  • FIG 3 is a schematic view showing the configuration of a resonant solar cell according to the present invention.
  • the N-channel layer 11 and the P-channel layer 12 made of the optoelectronic semiconductor layer are in contact with each other, and electrodes 13 and 14 are formed on the upper and lower surfaces, respectively, to photoelectrically convert light incident from the upper surface.
  • electrodes 13 and 14 are formed on the upper and lower surfaces, respectively, to photoelectrically convert light incident from the upper surface.
  • It is characterized in that it is configured by forming a plurality of resonant holes 100 to the wavelength of the light resonates on the surface of the N-channel layer (11).
  • One embodiment of the resonance hole 100 is designed to resonate at 900 to 1300 nm, which is the center wavelength of the near infrared region.
  • the resonance hole 100 further forms an incident part 110 having a fallopian tube shape extending from the inlet part of the resonance hole 100 to the surface direction, and the diameter of the surface side of the incident part 100 is the resonance hole 100. It forms a diameter 1.2 to 1.8 times wider in diameter.
  • the resonance hole 100 is designed in a cylindrical structure having a predetermined depth and a predetermined diameter, the resonance hole 100 for resonating the light of 900 ⁇ 1300 nm, which is the central wavelength of the near infrared region, the diameter of the resonance hole 101
  • the length of the resonance hole 100 that is, the height of the side wall 102, is 1800 to 2600 nm, which is twice the length of the diameter of the resonance hole 101. That is, the depth is formed to be twice the length of the light wavelength to be resonated.
  • This is designed as a resonator so that the incident light can be reflected and absorbed in the resonator hole 100 and photoelectric conversion is not allowed to go out.
  • the diameter of the incidence part 110 formed at the inlet of the resonance hole 100 is 900 to 1300 nm
  • the diameter of the incidence part 110 is about 1350 to 1950 nm
  • the incidence part ( 110) is formed to a depth of about 100 ⁇ 200nm.
  • the thickness of the N-channel layer 11 and the P-channel layer 12 of the conventional semiconductor solar cell is 100 ⁇ 200 ⁇ m thickness
  • the depth and the incidence portion 110 of the resonance hole 100 formed in the present invention The total depth combined with the depths of) is extremely small for the total thickness of the solar cell.
  • the resonance hole 100 is formed on the surface of the solar cell, that is, the N-channel layer 11 as in the present invention, the incident light is not reflected to the outside while resonating, so that the incident light is photoelectrically converted to maximum efficiency. It becomes possible.
  • the resonance hole 100 for resonating the wavelength of the near infrared region when the resonance hole 100 for resonating the wavelength of the near infrared region is formed, the visible light region incident on the resonance hole 100 and the outside of the resonance hole 100, that is, the surface where the resonance hole is not formed and the surface of the incident part As in the conventional solar cell, the light in the visible region is partially reflected and part is incident on the N-channel layer to perform photoelectric conversion. Therefore, the efficiency of light is increased because the surface area of the visible region is also widened. do.
  • FIG. 6 is a characteristic diagram showing the efficiency characteristics of the resonant solar cell according to the present invention.
  • the resonant solar cell of the present invention increases its efficiency. Therefore, the light in the near infrared region is converted into electrical energy by the resonance hole 100, and the light in the visible region can receive incident light at a larger surface area than the planar solar cell, so that the overall efficiency is improved as shown in FIG. 6.
  • the expected effect is to rise by more than 5-10%.
  • Figure 4 is a configuration of a resonant solar cell showing another embodiment of the present invention, as shown in the resonance hole (100 ') in which the resonance is generated in the wavelength range of 400 ⁇ 800nm wavelength of visible light It is an example.
  • the width of the resonance hole 100 ' is formed to a length of 400 ⁇ 800nm, the wavelength band of the visible light region to be resonated, and the depth is formed to a depth of 800 ⁇ 1600nm, which is twice the resonance wavelength band.
  • the diameter of the incident part 110 ′ is also formed to be 1000 to 1400 nm.
  • the diameter of the incidence part is not limited to the drawings, and the diameter may be determined on an efficient side surface to form the largest number of resonant holes and to allow light to enter the resonant holes.
  • the resonance hole 100 ′ for forming the resonance band 100 ′ for resonating the wavelength band of the visible light region (N channel) is formed, the incident area is wider than the conventional flat panel solar cell, and the resonance effect is increased. The reflection of the incident light is reduced, so that the photoelectric conversion efficiency can be improved.
  • FIG. 5 is a schematic view showing another embodiment according to the present invention.
  • the first resonance hole 100 for resonating light of 900 to 1300 nm in order to resonate the wavelength of light in the near infrared region, and visible light
  • the second resonator hole 100 ′ which resonates light of 400 to 800 nm is alternately arranged to increase the electrical conversion efficiency.
  • the space between the resonance hole and the resonance hole increases, so that the first and second resonance holes 100 and 100 ′ having different sizes are alternately formed. Since a large number of resonance holes can be formed, the photoelectric conversion efficiency can be further increased.
  • the electrode formed on the surface of the solar cell is configured so as not to interfere with the transmission of light by forming a transparent electrode, and also cover the entire surface with a transparent film, foreign matter enters or contaminates the resonance hole It further comprises a configuration for preventing the.

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Abstract

본 발명은 태양전지에 관한 것으로서, 빛의 입자와 파동을 동시에 전기 에너지로 변환할 수 있도록 한 태양전지를 제공하는 것으로서, 태양전지의 표면을 빛의 진동수에 공진(resonance)시킬 수 있도록 공진홀을 연속 형성하여 입사된 빛이 반사되지 않고 최대한 에너지로 변환 시킬 수 있도록 한 태양전지를 제공하기 위한 것으로서, 태양전지 표면 전체에 공진홀을 형성함으로써 입사된 빛의 입자와 입자의 파동이 동시에 전기 에너지로 변환 되게 한 것이다.

Description

공진형 태양전지
본 발명은 태양전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양전지의 표면에 빛의 진동수에 공진하는 공진홀을 형성하여 근적외선 영역의 빛 입자가 공진홀 내에서 공진되어 전기 에너지로 변환시킬 수 있게 하여 효율을 향상시킨 공진형 태양전지에 관한 것이다.
지구 온난화의 주범인 이산화탄소(CO2)의 배출 억제를 위하여 화석연료의 사용을 최소화하고, 효율을 최대화하기 위한 노력이 전세계적으로 진행되고 있다. 또한 대체에너지로 태양의 에너지를 이용한 "태양전지"와 바람을 이용한 "풍력발전기"등 신.재생에너지의 개발 및 설치 운영이 활발히 진행되고 있다. 특히 태양전지는 안정된 에너지원으로서 지구상에 모든 지역에서 이용이 가능한 대체 에너지로 각광 받고 있다.
태양에너지의 효율은 지구표면에서 측정할때 이론상 최대 1000W/m2 인데, 현재의 태양전지 효율은 최대 37%(우주선)이며, 실용화된 일반적인 태양전지는 14 ~ 17% 정도의 효율을 가지고 있다.
빛의 성질은 양자설에 입각하여 살펴보면, 빛 입자의 전달과 빛의 파동 2가지에 의하여 에너지를 전달한다. 일반적으로 제작되는 "태양전지"는 빛의 입자를 전기에너지로 변환하여 사용하는 것이다.
도 1은 태양 빛의 스펙트럼을 보인 도면이다.
빛의 스펙트럼에서 보이는 바와 같이, 대체로 가시광선영역의 에너지 분포가 48% 이며, 근적외선 영역이 49% 정도이다. 현재 제작되고 있는 일반적인 태양전지는 가시광선 영역의 대역을 에너지로 이용하고 있다. 또한 빛의 입자를 이용하고 있으며 빛의 파동 에너지는 제외된 상태이다.
물론 입자와 파동이 분리될 수는 없으나 빛의 입자를 전자로 바꾸는 형태로 발전되고 있으나, 빛의 파동 역시 에너지로 볼 수 있으며, 빛의 파동은 에너지로 변환할 경우 현재 사용되고 있는 '태양전지'의 효율을 훨씬 더 높은 효율로 구현할 수 있을 것이다.
도 2는 일반적인 태양전지의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
태양전지는 상하부 전극(1)(2)의 사이에 N채널영역(3)과 P채널역(4)이 형성되고, 상판을 통해 빛이 입사되면, 입자의 수에 비례하여 N채널에는 전자(
Figure PCTKR2010006205-appb-I000001
)가, P채널에는 정공(
Figure PCTKR2010006205-appb-I000002
)이 모이게 되고, 이는 상하부 전극(1)(2)을 통해 전자의 흐름 현상이 발생되면서 전류의 이동이 가능해지는 것이다. 이러한 태양전지의 구조는 일반적이며 빛 입자의 량에 따라 전력의 크기가 비례된다.
빛의 최대 효율 파장은 녹색부분인 400 ~ 500 nm 의 진동수를 가진 영역이다. 일반적인 태양 전지의 실리콘은 400 ~ 800 nm 에서 최대효율을 가지는 것으로 알려져 있다. 빛이 입사될 경우 태양전지에서, 가시광 영역의 빛의 입자는 전기 에너지로 변환되고 근적외선 영역은 반사 및 열로 바뀌게 된다.
상기와 같은 종래의 태양전지는 가시광선 및 일부적외선 영역의 빛을 이용하는 방식으로서 태양전지 표면에 빛이 입사되어 일부는 흡수되어 에너지로 변환되지만 나머지는 반사되어 손실되는 것이고, 아울러 근적외선 영역의 빛들은 태양전지 표면에 입사되면 태양전지의 표면에 열을 발생시키기 때문에 오히려 태양전지의 효율을 저하시키게 된다.
이와 같은 이유로 인하여 종래의 태양전지는 빛에서 얻을 수 있는 이론상의 에너지 효율에 대해서 14 ~ 17% 정도를 전기에너지로 변환시켜 이용하는 정도에 불과하였다.
본 발명은 태양전지의 효율을 향상시키기 위하여 근적외선 영역의 빛 입자들을 공진홀을 통해 공진시켜 전기 에너지로 변환 시킬 수 있도록 함으로써 가시광선 영역과 근적외선 영역의 빛 입자를 전기에너지로 변환시켜 효율을 향상시킨 태양전지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 빛의 입자와 파동을 동시에 전기 에너지로 변환할 수 있도록 한 태양전지를 제공하는 것으로서, 태양전지의 표면을 빛의 진동수에 공진(resonance)시킴으로써 입사된 빛이 반사되지 않고 최대한 에너지로 변환 시킬 수 있도록 한 태양전지를 제공함에 특징이 있다.
본 발명은 태양전지 표면 전체에 공진홀을 형성함으로써 입사된 빛의 입자와 입자의 파동이 동시에 전기 에너지로 변환 되게 한 것이다.
본 발명은 태양전지의 표면에 형성하는 공진 홀은, 근적외선 영역의 중심 파장인 900 ~ 1300 nm에 공진되도록 설계함에 특징이 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예는 근적외선 영역의 빛의 파장을 공진시키기 위하여 900 ~ 1300nm의 빛을 공진시키는 제1공진홀과, 가시광 영역의 효율도 최대한 높이기 위하여 400 ~ 800nm 의 빛을 공진시키는 제2공진홀을 교번적으로 배치 형성하여 전기 변환 효율을 증대시키도록 함에 특징이 있다.
본 발명에 의한 상기 공진홀은, 공진홀의 직경은 공진 시키고자 하는 빛의 파장의 길이로 형성하고, 공진홀의 깊이는 공진시키고자하는 빛의 파장의 2배에 해당되는 길이를 깊이로 형성한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 공진홀은, 공진홀의 입구부를 표면에서 소정 깊이 아래에 형성하고, 공진홀의 입구부에서 표면방향으로 넓어지는 나팔관 형태의 입사부를 더 형성하고, 입사부의 표면측 직경은 공진홀 직경의 1.2 ~ 1.8배 더 넓은 직경으로 형성함에 특징이 있다.
이와 같은 본 발명에 의한 공진형 태양전지는, 태양전지 표면에 가시광선 및 근적외선 영역의 빛을 입사받아 공진시키는 공진홀을 형성하여 입사된 근적외선 대역의 빛이 공진되면서 N채널에 흡수되게 함으로써 가시광선 영역분 아니라 근적외선 영역의 입자와 파동을 전기에너지로 변활 시킬 수 있어서 광전 변환 효율이 향상되는 효과가 있다. 또한 가시광선영역과 근적외선 영역에 대한 효율을 최적화하기 위하여 공진홀을 가시광선 영역의 빛을 공진시키는 공진홀과 근적외선 영역의 빛을 공진시키는 공진홀로 구분하여 교번적으로 배치 형성함으로서 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 태양 빛의 스펙트럼을 보인 도면.
도 2는 일반적인 태양전지의 원리를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 의한 공진형 태양전지의 구성을 보인 개요도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예를 보인 공진형 태양전지 구성도.
도 5는 본 발명에 의한 또 다른 실시예를 보인 개요도.
도 6은 본 발명에 의한 공진형 태양전지의 효율 특성을 보인 특성도.
이하 본 발명에 의한 실시 예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 의한 공진형 태양전지의 구성을 보인 개요도이다.
이에 도시된 바와 같이, 광전 반도체층으로 이루어진 N채널층(11)과 P채널층(12)이 접하고 상하면에 각각 전극(13)(14)이 형성되어 상부면으로부터 입사되는 빛을 광전변환하도록 이루어지는 태양전지에 있어서,
상기 N채널층(11)의 표면에 빛의 파장이 공진되게 하는 복수의 공진홀(100)을 형성하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 공진 홀(100)의 일 실시예는, 근적외선 영역의 중심 파장인 900 ~ 1300 nm에 공진 되도록 설계된다.
상기 공진홀(100)은, 공진홀(100)의 입구부에서 표면방향으로 넓어지는 나팔관 형태의 입사부(110)를 더 형성하고, 입사부(100)의 표면측 직경은 공진홀(100) 직경의 1.2 ~ 1.8배 더 넓은 직경으로 형성된다.
공진홀(100)은 소정깊이와 소정의 직경을 갖는 원통형 구조로 설계되며, 근적외선 영역의 중심 파장인 900 ~ 1300 nm의 빛을 공진시키기 위한 공진홀(100)은, 공진홀의(101)의 직경이 900 ~ 1300 nm로 공진시키고자 하는 빛의 중심 파장과 동일인 길이로 형성하며, 공진홀(100)의 깊이 즉, 측벽(102)의 높이는 공진홀의(101) 직경의 2배 길이인 1800 ~ 2600nm 즉, 공진시키고자하는 빛 파장의 2배 길이로 깊이를 형성한다. 이는 입사되는 빛이 반사되어 외부로 나가지 못하고 공진홀(100) 내부에서 흡수되어 광전 변환 될 수 있도록 공진기로서 설계한 것이다.
상기 공진홀(100)의 입구부에 형성되는 입사부(110)의 직경은 공진홀의 직경이 900 ~ 1300 nm인 경우, 약 1350 ~ 1950nm 로 입사부(110)의 직경을 형성하고, 입사부(110)의 깊이는 100 ~ 200nm정도의 깊이로 형성한다.
여기서, 통상의 반도체 태양전지의 N채널층(11)과 P채널층(12)의 두께가 100 ~ 200 ㎛ 두께임을 감안한다면, 본 발명에서 형성하는 공진홀(100)의 깊이와 입사부(110)의 깊이를 합한 총 깊이는 태양전지 전체 두께에서는 극히 미세한 깊이이다.
따라서 본 발명과 같이 태양전지 표면 즉, N채널층(11)에 공진홀(100)을 형성하게 되면, 입사되는 빛이 공진되면서 외부로 반사되지 않게 되므로, 입사된 빛은 최대 효율로 광전 변환시킬 수 있게 된다.
이때 근적외선 영역의 파장을 공진시키는 공진홀(100)을 형성한 경우, 공진홀(100)에 입사되는 가시광선 영역 및 공진홀(100)의 외부 즉, 공진홀이 형성되지 않은 표면 및 입사부 표면등에서 가시광선 영역의 빛은 기존의 태양전지에서와 같이 일부는 반사되고 일부는 N채널층에 입사되어 광전 변환하게 되므로 가시광선 영역의 빛도 전체 입사되는 표면적이 넓어지는 효과가 발생되므로 효율이 상승된다.
도 6은 본 발명에 의한 공진형 태양전지의 효율 특성을 보인 특성도이다.
종래의 태양전지에 비해 본원 발명의 공진형 태양전지는 그 효율이 증대된다. 그러므로, 공진홀(100)에 의해 근적외선 영역의 빛이 전기 에너지로 변환되고 가시광선 영역의 빛이 평판형 태양전지보다 더 넓은 표면적에서 입사광을 받아들일수 있어서 도 6에 도시된 바와 같이 전체 효율이 5 ~ 10% 이상 상승되는 기대효과가 있는 것이다.
한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시예를 보인 공진형 태양전지 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이 가시광선의 중심파장인 400 ~ 800nm 파장대역에서 공진이 발생되는 공진홀(100')을 형성한 예를 보인 것이다. 이는 공진홀(100')의 폭이 공진 시키고자 하는 가시광선 영역의 파장대인 400 ~800nm 의 길이로 형성되고, 깊이는 공진 파장대역의 2배인 800 ~ 1600nm깊이로 형성한다. 아울러 입사부(110')의 직경도 1000 ~ 1400nm 로 형성한다. 이때 입사부의 직경은 도면에 한정되는 것은 아니고 가장 많은 수의 공진홀을 형성할 수 있음과 아울러 공진홀 내부로 빛이 입사될 수 있도록 효율적인 측면에 직경을 결정하면 된다.
따라서, 도 4와 같이 가시광선 영역의 파장대역을 공진 시키기 위한 공진홀(100')을 태양전지 표면(N채널)형성하는 경우, 기존의 평판형 태양전지에 비해 입사면적이 넓어짐과 아울러 공진 효과에 의해 입사된 빛의 반사가 줄어들어 광전 변환 효율이 향상될 수 있다.
도 5는 본 발명에 의한 또 다른 실시예를 보인 개요도로서, 이에 도시된 바와 같이, 근적외선 영역의 빛의 파장을 공진시키기 위하여 900 ~ 1300nm의 빛을 공진시키는 제1공진홀(100)과, 가시광 영역의 효율도 최대한 높이기 위하여 400 ~ 800nm 의 빛을 공진시키는 제2공진홀(100')을 교번적으로 배치 형성하여 전기 변환 효율을 증대시키도록 구성한다.
이는 제1공진홀(100)만을 형성하는 경우 공진홀과 공진홀 사이의 여백공간이 많아지기 때문에 사이즈가 다른 제1,제2공진홀(100)(100')을 교번적으로 배치 형성함으로써 최대한 많은 수의 공진홀을 형성할 수 있게 되므로 광전 변환 효율을 더 증대시킬 수 있는 것이다.
한편 본 발명의 도면으로 제시하지는 않았지만 태양전지의 표면에 형성하는 전극은 투명전극을 형성하여 빛이 투과되는 것을 방해하지 않도록 구성하며, 아울러 전체 표면을 투명막으로 덮어서 공진홀에 이물질이 들어가거나 오염되는 것을 방지하는 구성을 더 포함한다.

Claims (9)

  1. 광전 반도체층으로 이루어진 N채널층(11)과 P채널층(12)이 접하고 상하면에 각각 전극(13)(14)이 형성되어 상부면으로부터 입사되는 빛을 광전변환하도록 이루어지는 태양전지에 있어서,
    상기 N채널층(11)의 표면에 빛의 파장이 공진되게 하는 복수의 공진홀을 형성하여 구성된 것을 특징으로 하는 공진형 태양전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 공진홀은,
    근적외선 영역의 중심 파장인 900 ~ 1300 nm에 공진 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 공진형 태양전지.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 공진홀은,
    공진홀의 직경은, 공진시키고자 하는 빛의 중심 파장과 동일인 길이인 900 ~ 1300 nm로 형성되며,
    공진홀의 깊이는 공진홀의 직경의 2배 길이인 1800 ~ 2600nm 로 형성된 것을 특징으로 하는 공진형 태양전지.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 공진홀은,
    공진홀의 입구부에서 표면방향으로 넓어지는 나팔관 형태의 입사부를 더 형성하고, 입사부의 표면측 직경은 공진홀 직경의 1.2 ~ 1.8배 더 넓은 직경으로 형성된 것을 특징으로 하는 공진형 태양전지.
  5. 제 1 항내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 공진홀은,
    공진홀의 직경이 공진 시키고자 하는 빛의 파장의 길이로 형성되고,
    측벽의 깊이가 공진시키고자하는 빛의 파장의 2배에 해당되는 길이를 깊이로 형성한 원통형 구조인 것을 특징으로 하는 공진형 태양전지.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 공진홀은,
    기시광선 영역의 중심 파장인 400 ~ 800 nm에 공진 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 공진형 태양전지.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 공진홀은,
    공진홀의 직경이 공진 시키고자 하는 가시광선 영역의 파장대인 400 ~800nm 의 길이로 형성되고,
    공진홀의 깊이는 공진 파장대역의 2배인 800 ~ 1600nm깊이로 형성된 것을 특징으로 하는 공진형 태양전지.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 공진홀은,
    근적외선 영역의 빛의 파장을 공진시키기 위하여 900 ~ 1300nm의 빛을 공진시키는 제1공진홀과, 가시광 영역의 효율도 최대한 높이기 위하여 400 ~ 800nm 의 빛을 공진시키는 제2공진홀을 교번적으로 배치 형성하여 구성된 것을 특징으로 하는 공진형 태양전지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1공진홀은,
    공진홀의 직경이 공진시키고자 하는 빛의 중심 파장과 동일인 길이인 900 ~ 1300 nm로 형성되며, 공진홀의 깊이가 공진홀의 직경의 2배 길이인 1800 ~ 2600nm 로 형성되고,
    상기 제2공진홀은,
    공진홀의 직경이 공진 시키고자 하는 가시광선 영역의 파장대인 400 ~800nm 의 길이로 형성되고, 공진홀의 깊이는 공진 파장대역의 2배인 800 ~ 1600nm깊이로 형성된 것을 특징으로 하는 공진형 태양전지.
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