KR101003808B1 - Multiple solar cell having p-n juction and schottky juction, and fabricating method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양 전지에 관한 것으로서 보다 상세하게는 PN접합 및 쇼트키 접합을 갖는 다중 태양 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell, and more particularly, to a multiple solar cell having a PN junction and a Schottky junction.
태양광을 전기에너지로 변환하는 광전변환소자인 태양 전지는 다른 에너지원과 달리 무한하고 환경 친화적이므로 시간이 갈수록 그 중요성이 증가하고 있다.Unlike other energy sources, solar cells, which are photoelectric conversion elements that convert sunlight into electrical energy, are infinite and environmentally friendly, and thus their importance is increasing over time.
특히 고유가와 화석연료 부존의 제한성은 재생에너지에 대한 이용을 증대시킬 것으로 보이며, 이중에 이동이 간편하고 휴대할 수 있는 태양 전지의 의존성은 더욱 커질 것으로 예측된다.In particular, the high oil prices and the limited fossil fuels are expected to increase the use of renewable energy, and the dependence of portable and portable solar cells is expected to increase.
태양전지의 구조 및 원리에 대해서 간단히 설명하면, 태양전지는 P(positive)형 반도체와 N(negative)형 반도체를 접합시킨 PN접합 구조를 하고 있으며, 이러한 구조의 태양전지에 태양광이 입사되면, 입사된 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 상기 반도체 내에서 정공(hole)과 전자(electron)가 발생하고, 이때, PN접합에서 발생한 전기장에 의해서 상기 정공(+)는 P형 반도체쪽으로 이동하고 상기 전자(-)는 N형 반도체쪽으로 이동하게 되어The structure and principle of the solar cell will be briefly described. The solar cell has a PN junction structure in which a P (positive) type semiconductor and a N (negative) type semiconductor are bonded to each other. Holes and electrons are generated in the semiconductor by the energy of the incident solar light. At this time, the holes (+) are moved toward the P-type semiconductor by the electric field generated in the PN junction. (-) Moves towards the N-type semiconductor
전위가 발생하게 됨으로써 전력을 생산할 수 있게 되는 원리이다. 이와 같은 태양전지는 기판형 태양전지와 박막형 태양전지로 구분할 수 있다. 기판형 태양전지는 실리콘과 같은 반도체물질 자체를 기판으로 이용하여 태양전지를 제조한 것이고, 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체를 형성하여 태양전지를 제조한 것이다.It is a principle that can generate electric power by generating electric potential. Such solar cells may be classified into a substrate type solar cell and a thin film type solar cell. The substrate type solar cell is a solar cell manufactured by using a semiconductor material such as silicon as a substrate, and the thin film type solar cell is a solar cell manufactured by forming a semiconductor in the form of a thin film on a substrate such as glass.
기판형 태양전지는 박막형 태양전지에 비하여 효율이 다소 우수하기는 하지만, 공정상 두께를 최소화하는데 한계가 있고 고가의 반도체 기판을 이용하기 때문에 제조비용이 상승되는 단점이 있다. 박막형 태양전지는 기판형 태양전지에 비하여 효율이 다소 떨어지기는 하지만, 얇은 두께로 제조가 가능하고 저가의 재료를 이용할 수 있어 제조비용이 감소되는 장점이 있어 대량생산에 적합하다.Substrate-type solar cells, although somewhat superior in efficiency compared to thin-film solar cells, there is a limitation in minimizing the thickness in the process and there is a disadvantage that the manufacturing cost is increased because of the use of expensive semiconductor substrates. Although thin-film solar cells are somewhat less efficient than substrate-type solar cells, they can be manufactured in a thin thickness and inexpensive materials can be used to reduce manufacturing costs, making them suitable for mass production.
그러나 기판형 태양 전지와 박막형 태양 전지의 경우에도 하나의 PN 반도체가 하나의 태양 전지를 형성하므로 공정이 복잡하고 전압을 높이기 위해서는 나란하게 배열된 태양 전지를 직렬로 연결해야 하는 문제가 있다.However, even in the case of the substrate type solar cell and the thin film type solar cell, since one PN semiconductor forms one solar cell, the process is complicated and there is a problem in that the solar cells arranged side by side are connected in series to increase the voltage.
본 발명은 효율성이 향상된 PN접합 및 쇼트키 접합을 갖는 다중 태양 전지를 제공하고자 한다.The present invention seeks to provide a multiple solar cell having a PN junction and a Schottky junction with improved efficiency.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지는 P형 반도체층과 N형 반도체층이 적층 배치된 PN 반도체층과 상기 PN 반도체층의 제1 면에 오믹 접합된 제1 전극과 상기 PN 반도체층의 상기 제1 면과 반대방향을 향하는 제2 면에 쇼트키 접합된 쇼트키 접합층, 및 상기 쇼트키 접합층과 접하도록 형성된 제2 전극을 포함한다.A solar cell according to an embodiment of the present invention includes a PN semiconductor layer in which a P-type semiconductor layer and an N-type semiconductor layer are stacked, a first electrode ohmic-bonded to a first surface of the PN semiconductor layer, and the PN semiconductor layer. And a Schottky junction layer bonded to a Schottky junction on a second surface facing in a direction opposite to the first surface, and a second electrode formed to contact the Schottky junction layer.
상기 쇼트키 접합층과 상기 PN 반도체층 사이에는 절연성을 갖는 물질로 재결합 방지층이 형성될 수 있으며, 상기 재결합 방지층은 0.1nm 내지 10nm의 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 N형 반도체층이 상기 재결합 방지층과 접하도록 배치될 수 있으며, 상기 쇼트키 접합층은 상기 N형 반도체층 보다 더 큰 일함수를 갖도록 형성될 수 있다.A recombination prevention layer may be formed of an insulating material between the Schottky junction layer and the PN semiconductor layer, and the recombination prevention layer may be formed to have a thickness of 0.1 nm to 10 nm. In addition, the N-type semiconductor layer may be disposed in contact with the recombination prevention layer, the Schottky bonding layer may be formed to have a larger work function than the N-type semiconductor layer.
상기 P형 반도체층이 상기 재결합 방지층과 접하도록 배치될 수 있으며, 상기 쇼트키 접합층은 상기 P형 반도체층 보다 더 작은 일함수를 갖도록 형성될 수 있다. 상기 PN 반도체층은 웨이퍼 형태로 이루어질 수 있는 바, 웨이퍼는 실리콘, GaAs로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 PN 반도체층은 유기물질로 이루어질 수 있다.The P-type semiconductor layer may be disposed to contact the recombination prevention layer, and the Schottky junction layer may be formed to have a smaller work function than the P-type semiconductor layer. The PN semiconductor layer may be formed in a wafer form, and the wafer may be made of silicon and GaAs. In addition, the PN semiconductor layer may be formed of an organic material.
상기 쇼트키 접합층 상에는 반사 방지막이 부착될 수 있으며, 상기 반사 방지막은 SiOx 또는 SiN으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 반사 방지막은 0.1nm 내지 100nm의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.An antireflection film may be attached onto the Schottky bonding layer, and the antireflection film may be formed of SiOx or SiN. In addition, the anti-reflection film may be formed to have a thickness of 0.1nm to 100nm.
상기 제1 전극에는 광투과성 기판이 접하도록 배치되고, 상기 PN 반도체층은 P형 반도체층과 N형 반도체층 및 상기 P형 반도체층과 상기 N형 반도체층 사이에 배치된 I(Intrinsic)형 반도체층을 갖는 박막 형태로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 PN 반도체층의 제2 면에 오믹 접합되며, 상기 쇼트키 접합층과 나란하게 배치된 오믹 금속층을 더 포함할 수 있다.The first electrode is disposed to be in contact with the light transmissive substrate, and the PN semiconductor layer is a P-type semiconductor layer and an N-type semiconductor layer, and an I-type semiconductor disposed between the P-type semiconductor layer and the N-type semiconductor layer. It may be in the form of a thin film having a layer. The semiconductor device may further include an ohmic metal layer that is ohmic-bonded to the second surface of the PN semiconductor layer and is disposed parallel to the Schottky junction layer.
상기 PN 반도체층의 제1 면에 쇼트키 접합되며, 상기 제1 전극과 나란하게 배치된 제2 쇼트키 접합층을 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 쇼트키 접합층은 상기 오믹 금속층과 상하 방향으로 대응되는 위치에 배치되고, 상기 쇼트키 접합층은 상기 제1 전극과 상하 방향으로 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 또한, 상기 쇼트키 접합층은 1nm 내지 20nm의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.The Schottky bonding layer may further include a second Schottky bonding layer disposed side by side with the first electrode, wherein the second Schottky bonding layer is in a vertical direction with the ohmic metal layer. The schottky bonding layer may be disposed at a position corresponding to the first electrode in a vertical direction. In addition, the Schottky bonding layer may be formed to have a thickness of 1nm to 20nm.
본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지는 광투과성 기판과, 상기 광투과성 기판 상에 형성되며, P형 반도체층과 N형 반도체층 및 상기 P형 반도체층과 상기 N형 반도체층 사이에 배치된 I(Intrinsic)형 반도체층을 갖는 PN 반도체층과, 상기 PN 반도체층의 제1 면에 쇼트키 접합된 제1 쇼트키 접합층과, 상기 PN 반도체층의 상기 제1 면과 반대방향을 향하는 제2 면에 쇼트키 접합되며, 상기 광투과성 기판과 상기 PN 반도체층 사이에 배치된 제2 쇼트키 접합층, 및 상기 제1 쇼트키 접합층 상에 형성된 전극을 포함한다.A solar cell according to another embodiment of the present invention is formed on a light transmissive substrate and the light transmissive substrate, and is disposed between a P-type semiconductor layer and an N-type semiconductor layer and between the P-type semiconductor layer and the N-type semiconductor layer. A PN semiconductor layer having an I (Intrinsic) type semiconductor layer, a first Schottky bonding layer bonded to a first surface of the PN semiconductor layer by a Schottky junction, and an agent facing in a direction opposite to the first surface of the PN semiconductor layer And a second Schottky bonding layer disposed on the two surfaces, the second Schottky bonding layer disposed between the light transmissive substrate and the PN semiconductor layer, and an electrode formed on the first Schottky bonding layer.
상기 제1 쇼트키 접합층은 상기 N형 반도체층보다 일함수가 더 큰 물질로 이루어져서 상기 N형 반도체층에 쇼트키 접합되고, 상기 제2 쇼트키 접합층은 상기 P형 반도체층보다 일함수가 더 작은 물질로 이루어져서 상기 P형 반도체층에 쇼트키 접합될 수 있으며, 상기 제1 쇼트키 접합층은 상기 P형 반도체층보다 일함수가 더 작은 물질로 이루어져서 상기 P형 반도체층에 쇼트키 접합되고, 상기 제2 쇼트키 접합층은 상기 N형 반도체층보다 일함수가 더 큰 물질로 이루어져서 상기 N형 반도체층에 쇼트키 접합될 수 있다.The first Schottky bonding layer is made of a material having a larger work function than the N-type semiconductor layer, and is thus schottky bonded to the N-type semiconductor layer, and the second Schottky bonding layer has a work function than the P-type semiconductor layer. It is made of a smaller material can be Schottky bonded to the P-type semiconductor layer, wherein the first Schottky junction layer is made of a material having a work function less than the P-type semiconductor layer is Schottky bonded to the P-type semiconductor layer The second Schottky bonding layer may be formed of a material having a larger work function than the N-type semiconductor layer, and thus may be Schottky-bonded to the N-type semiconductor layer.
상기 태양 전지는 상기 제1 쇼트키 접합층과 상기 PN 반도체층 사이에 배치되며 절연성을 갖는 물질로 이루어진 제1 재결합 방지층과, 상기 제2 쇼트키 접합층과 상기 PN 반도체층 사이에 배치되며 절연성을 갖는 물질로 이루어진 제2 재결합 방지층을 더 포함할 수 있다.The solar cell is disposed between the first Schottky junction layer and the PN semiconductor layer and is formed of an insulating material, and is disposed between the second Schottky junction layer and the PN semiconductor layer and is insulating. It may further include a second recombination preventing layer made of a material having.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법은 P형 반도체층과 N형 반도체층을 갖는 PN 반도체층을 마련하는 PN 반도체층 준비 단계와 상기 PN 반도체층 상에 절연성을 갖는 재결합 방지층을 형성하는 재결합 방지층 형성 단계와 상기 PN 반도체층에 쇼트키 접합된 금속층을 형성하는 쇼트키 접합층 형성 단계, 및 상기 쇼트키 접합층 상에 도전성을 갖는 전면 전극을 형성하는 전면 전극 형성 단계를 포함한다.In a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention, a PN semiconductor layer preparation step of preparing a PN semiconductor layer having a P-type semiconductor layer and an N-type semiconductor layer and a recombination prevention layer having an insulating property on the PN semiconductor layer are formed. And forming a Schottky junction layer for forming a Schottky junction metal layer on the PN semiconductor layer, and forming a front electrode having conductivity on the Schottky junction layer.
상기 PN 반도체층 형성 단계는 웨이퍼를 도핑하여 N형 반도체층을 형성하는 웨이퍼 도핑 단계와 PN 반도체층의 배면에 제1 전극을 형성하는 제1 전극 형성 단계를 포함할 수 있으며, PN 반도체층 준비 단계는 N형 반도체층의 페르미 준위를 증가시키는 페르미 준위 조절 단계를 더 포함할 수 있다.The forming of the PN semiconductor layer may include a wafer doping step of forming an N-type semiconductor layer by doping a wafer, and a first electrode forming step of forming a first electrode on a rear surface of the PN semiconductor layer, and preparing a PN semiconductor layer. May further include a Fermi level adjusting step of increasing the Fermi level of the N-type semiconductor layer.
본 발명에 의한 태양 전지는 PN접합 반도체층과 쇼트키 접합층이 직렬로 연결된 2개의 태양 전지를 형성하므로 빛을 전기로 변환하므로 광전효율이 향상된다. 또한, 2 개의 공핍 영역이 형성되므로 개방회로전압(OCV)이 향상된다.The solar cell according to the present invention forms two solar cells in which a PN junction semiconductor layer and a Schottky junction layer are connected in series, thereby converting light into electricity, thereby improving photoelectric efficiency. In addition, since two depletion regions are formed, the open circuit voltage (OCV) is improved.
또한, PN접합 반도체층의 양면에 쇼트키 접합층을 형성하는 것으로 3개의 태양 전지가 직렬로 연결된 효과를 갖는다. 이에 따라 직렬로 연결된 태양 전지를 용이하게 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 태양 전지의 광효율 및 개방회로전압이 향상된다.In addition, forming the Schottky junction layer on both sides of the PN junction semiconductor layer has the effect of three solar cells connected in series. Accordingly, not only the solar cells connected in series can be easily manufactured, but also the light efficiency and open circuit voltage of the solar cells are improved.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지의 PN 반도체층의 작동원리를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지의 쇼트키 접합층과 N형 반도체층의 작동원리를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예의 변형예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제7 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a solar cell according to a first embodiment of the present invention.
2 is a plan view showing a solar cell according to a first embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell according to a first embodiment of the present invention.
4A is a schematic diagram illustrating the operation principle of the PN semiconductor layer of the solar cell according to the first embodiment of the present invention.
4B is a schematic diagram illustrating the operation principle of the Schottky junction layer and the N-type semiconductor layer of the solar cell according to the first embodiment of the present invention.
5 is a sectional view showing a solar cell according to a second embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view showing a solar cell according to a third embodiment of the present invention.
7 is a plan view illustrating a solar cell according to a third exemplary embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view showing a solar cell according to a fourth embodiment of the present invention.
9 is a sectional view showing a solar cell according to a fifth embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view showing a solar cell according to a modification of the fifth embodiment of the present invention.
11 is a cross-sectional view showing a solar cell according to a sixth embodiment of the present invention.
12 is a cross-sectional view illustrating a solar cell according to a seventh embodiment of the present invention.
또한 본 발명에 있어서 "~상에"라 함은 대상부재의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력방향을 기준으로 상부에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 본 기재에 있어서 "PN 접합"이라 함은 P형 반도체와 N형 반도체가 접합된 구조를 의미하는 것으로 P형 반도체와 N형 반도체 사이에 I형 반도체가 개재된 PIN접합을 포함하는 넓은 의미의 PN 접합으로 정의한다.In addition, in the present invention, "on" means to be located above or below the target member, and does not necessarily mean to be located above the gravity direction. In addition, in this description, the term "PN junction" refers to a structure in which a P-type semiconductor and an N-type semiconductor are bonded to each other, and includes a PIN junction in which an I-type semiconductor is interposed between the P-type semiconductor and the N-type semiconductor. It is defined as PN junction.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like elements throughout the specification.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a solar cell according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 태양 전지는 PN 반도체층(13)과 PN 반도체층(13)의 제1 면에 접하도록 배치된 제1 전극(11)과 PN 반도체층(13)의 제1 면과 반대 방향을 향하는 제2 면에 접하도록 배치된 쇼트키 접합층(15)과 쇼트키 접합층(15)과 PN 반도체층(13) 사이에 형성된 재결합 방지층 (14), 및 쇼트키 접합층(15)과 접하도록 형성된 제2 전극(12)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the solar cell according to the present embodiment includes a
PN 반도체층(13)은 웨이퍼 형태로 이루어지며, P형 반도체층(131)과 N형 반도체층(132)을 포함한다. PN 반도체층(13)은 결정형 실리콘으로 이루어지는 바, P형의 성질을 갖는 결정질 실리콘에 N형 물질을 도핑하여 PN 반도체층(13)을 얻을 수 있다. 또한, 웨이퍼는 실리콘 이외에 GaAs로 이루어질 수 있다.The
본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, PN 반도체층은 유기물질로 이루어질 수 있는 바, 이때, PN 반도체층은 PPV, P3HT, P3OT 등의 N형 물질(Electron donor)과 C60, PCBCR, PCBCa 등의 P형 물질(Electron acceptor)이 적용될 수 있다. The present invention is not limited thereto, and the PN semiconductor layer may be formed of an organic material. In this case, the PN semiconductor layer may be formed of N-type materials such as PPV, P3HT, and P3OT, and P such as C60, PCBCR, and PCBCa. Electron acceptors may be applied.
PN 반도체층(13)의 배면에는 오믹 접합으로 결합된 제1 전극(11)이 형성된다. 제1 전극(11)은 PN 반도체층(13)의 배면에 전체적으로 형성되며, 알루미늄 등의 금속 소재로 이루어질 수 있다. On the back of the
PN 반도체층(13)에서 배면 쪽에는 P형 반도체층(131)이 배치되고, 전면 쪽에는 N형 반도체층(132)이 배치된다. 한편, PN 반도체층(13)의 전면에는 재결합 방지층(14)이 형성된다. 재결합 방지층(14)은 절연성을 갖는 Oxide, SiOx, SiNx 등을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다. 재결합 방지층(14)은 0.1nm 내지 10nm의 두께로 형성되며, 빛에 의하여 발생된 캐리어가 재결합되는 것을 방지하여 전압 특성을 향상시킨다. 재결합 방지층(14)의 두께가 0.1nm 보다 더 작게 형성되면 여기된 전자가 정공과 재결합하는 문제가 발생하며, 재결합 방지층(14)의 두께가 10nm 보다 더 크게 형성되면 저항이 지나치게 증가하는 문제가 발생한다.The P-
재결합 방지층(14) 상에는 PN 반도체층(13)과 쇼트키 접합된 쇼트키 접합층(15)이 형성된다. 쇼트키 접합층(15)은 N형 반도체층(132)과 대향하도록 배치되며 N형 반도체층(132)보다 더 큰 일함수를 갖는 물질로 이루어진다. 쇼트키 접합층(15)의 소재는 특정한 금속에 제한되지 않으며, N형 반도체층(132)보다 더 큰 일함수를 갖는 다면 다양한 종류의 금속이 적용될 수 있다. 또한, 쇼트키 접합층(15)은 금속, ITO, ATO, IZO, AZO 등을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다. 쇼트키 접합층(15)에 ITO, ATO, IZO, AZO 등이 혼합되면, 전기 전도성을 저하시키지 않으면서도 쇼트키 접합층(15)의 광투과성이 향상된다.On the
쇼트키 접합층(15)의 두께는 1nm ~ 20nm로 이루어질 수 있다. 쇼트키 접합층(15)의 두께가 1nm보다 더 작으면 공핍층이 제대로 형성되지 못하는 문제가 발생할 수 있으며, 쇼트키 접합층(15)의 두께가 20nm보다 더 크면 빛의 투과 효율이 현저히 저하되는 문제가 발생한다.The
쇼트키 접합층(15) 상에는 반사 방지막(16)이 형성되는 바, 반사 방지막(16)은 제2 전극(12) 사이에 배치된다. 반사 방지막(16)은 SiOx, SiN로 이루어질 수 있으며, 두께는 0.1nm 내지 100nm로 형성될 수 있다.An
재결합 방지층(14)과 쇼트키 접합층(15)은 광투과성을 갖도록 충분히 작은 두께로 형성된다. 재결합 방지층(14)과 쇼트키 접합층(15)의 광투과성은 클수록 유리하나, 적어도 50% 이상의 빛을 투과시킬 수 있도록 형성된다.The
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 쇼트키 접합층(15) 상에는 제2 전극(12)이 형성되는 바, 제2 전극(12)은 일방향으로 길게 이어진 띠 형상으로 이루어진다. 제2 전극은 은(Ag), 백금(Pt) 등의 전기 전도성이 우수한 금속으로 이루어진다. 제2 전극(12)은 제1 전극(11)과 반대 방향을 향하는 면에 배치되며, 제1 전극(11)을 배면 전극, 제2 전극(12)을 전면 전극이라고 정의할 수도 있다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
제2 전극(12)은 복수 개가 이격 배치되며, 각 제2 전극들(12)에는 제2 전극들(12)을 전기적으로 연결하는 버스 바(17)가 형성된다. 제2 전극(12) 및 버스 바(17)는 저항이 낮고 전기 전도도가 우수한 Cu, Ag 등으로 이루어질 수 있다.A plurality of
도 3을 참조하여 제1 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법에 대하여 설명한다.A method of manufacturing the solar cell according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 3.
본 실시예에 따른 태양 전지(101)의 제조 방법은 PN 반도체층(13) 준비 단계(S101)와 재결합 방지층(14) 형성 단계(S102)와 쇼트키 접합층(15) 형성 단계(S103)와 제2 전극(12) 형성 단계(S104)를 포함한다.The method of manufacturing the
PN 반도체층(13) 준비 단계(S101)는 웨이퍼를 도핑하여 P형 반도체층(131) 상에 N형 반도체층(132)을 형성하는 웨이퍼 도핑 단계와 웨이퍼의 배면에 제1 전극(11)을 형성하는 제1 전극(11) 형성 단계를 더 포함할 수 있다.In the preparing step (S101) of the
웨이퍼는 통상적으로 태양전지에 적용되는 결정질 실리콘으로 이루어질 수 있으며, 웨이퍼의 제작 방법은 널리 알려져 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. The wafer may be made of crystalline silicon, which is typically applied to a solar cell, and the manufacturing method of the wafer is well known, and thus a detailed description thereof will be omitted.
웨이퍼 도핑 단계는 인(P), 아세나이드(As) 등의 5족 물질을 도핑하여 형성할 수 있다. 제1 전극(11) 형성 단계는 알루미늄 등의 금속을 증착, 코팅 등의 방법으로 웨이퍼의 배면에 제1 전극(11)을 형성한다.The wafer doping step may be formed by doping a Group 5 material such as phosphorus (P) or arsenide (As). In the forming of the
PN 반도체층(13) 준비 단계(S101)는 N형 반도체층(132)의 페르미 준위를 증가시키는 페르미 준위 조절 단계를 더 포함할 수 있다. 페르미 준위 조절 단계는 N형 반도체층(132)을 형성한 후, 암모니아(NH3), 산소 등의 가스를 이용하여 N형 반도체층(132)의 페르미 준위를 증가시킬 수 있다. 또한, 페르미 준위의 조절 방법은 칼륨(K), 브롬(Br) 등의 기능 분자와 반응 및 열처리하는 방식, 폴리머(PEI) 물질과의 연결 체인을 이용하는 방식, 및 알루미늄 등과 같은 금속을 도핑하는 방법 등이 적용될 수 있다.The preparing step S101 of the
한편, 재결합 방지층(14) 형성 단계에서는 N형 반도체층(132)에 Oxide, SiOx, SiNx 등의 물질을 증착 등의 방법으로 형성한다.Meanwhile, in the step of forming the
도 4a 및 도 4b를 참조하여 제1 실시예에 따른 태양 전지(101)의 작용에 대하여 설명한다. 빛이 입사하면 P형 반도체층(131)과 N형 반도체층(132)이 접하는 제1 공핍영역(A1)에서 빛에 의하여 전자가 여기되고 여기된 전자는 N형 반도체층(132)으로 이동하여 전압차가 발생한다. 또한, N형 반도체층(132)과 쇼트키 접합층(15)이 접하는 부분에는 제2 공핍 영역(A2)이 형성되는 바, 빛이 입사하면 제2 공핍 영역(A2)에서 자유 전자가 발생하고, 이에 따라 전압차가 발생한다. N형 반도체층(132)에 전자가 축적되면 터널 효과(tunnel effect)에 의하여 전자가 장벽을 넘어서 쇼트키 접합층(15)으로 이동하여 외부로 인출될 수 있다.The operation of the
본 실시예에 따르면 PN 반도체층(13)이 하나의 태양 전지가 되고, N형 반도체층(132)과 쇼트키 접합층(15)이 다른 하나의 태양 전지가 되므로 2 개의 태양 전지가 직렬로 연결된 것과 동일한 효과를 갖는다. 또한, 종래의 웨이퍼 형태의 태양 전지 상에 쇼트키 접합층(15)을 형성하는 것으로 간단하게 다중 태양 전지를 형성할 수 있으므로 제작이 용이하고 원가가 절감되는 효과를 얻을 수 있다. 본 기재의 태양 전지는 하나의 쇼트키 접합층(15)을 형성하는 것으로 직렬로 연결된 태양 전지를 얻을 수 있으므로 박막 태양 전지와 같이 복수 개의 PIN 반도체층을 형성하는 것보다 제작에 있어서 훨씬 유리하다.According to the present embodiment, since the
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이다. 도 5를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 태양 전지(102)는 PN 반도체층(23)과 PN 반도체층(23)의 일면에 접하도록 배치된 제1 전극(21)과 PN 반도체층(23)의 일면과 반대 방향을 향하는 타면과 대향하도록 배치된 쇼트키 접합층(25)과 쇼트키 접합층(25)과 PN 반도체층(23) 사이에 형성된 재결합 방지층(24), 및 쇼트키 접합층(25)과 접하도록 형성된 제2 전극(22)을 포함한다.5 is a sectional view showing a solar cell according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the
본 실시예에 따른 태양 전지(102)는 PN 반도체층(23), 및 쇼트키 접합층(25)의 구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 태양 전지와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.The
PN 반도체층(23)은 반도체 웨이퍼로 이루어지며, N형 반도체층(231)과 P형 반도체층(232)을 포함한다. PN 반도체층(23)은 결정형 실리콘으로 이루어지는 바, N형의 성질을 갖는 결정질 실리콘에 P형 물질을 도핑하여 PN 반도체층(23)을 얻을 수 있다.The
쇼트키 접합층(25)은 P형 반도체층(232)과 쇼트키 접합되는 바, 쇼트키 접합층(25)은 P형 반도체층(232)보다 일함수가 더 작은 물질로 이루어진다. 이에 따라 쇼트키 접합층(25)과 P형 반도체층(232)이 접하는 영역에도 공핍 영역이 형성된다.The
이와 같이 본 실시예에 따르면 PN 접합 태양 전지와 쇼트키 접합 태양 전지가 직렬로 연결된 구조의 태양 전지를 얻을 수 있다. Thus, according to this embodiment, a solar cell having a structure in which a PN junction solar cell and a Schottky junction solar cell are connected in series can be obtained.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 평면도이다.6 is a cross-sectional view showing a solar cell according to a third embodiment of the present invention, Figure 7 is a plan view showing a solar cell according to a third embodiment of the present invention.
도 6 및 도 7을 참조 설명하면, 본 실시예에 따른 태양 전지(103)는 PN 반도체층(33)과 PN 반도체층(33)의 일면에 접하도록 배치된 제1 전극(31)과 PN 반도체층(33)의 일면 과 반대 방향을 향하는 타면에 접하도록 배치된 재결합 방지층(34), 및 재결합 방지층(34) 상에 형성된 쇼트키 접합층(35)과 오믹 금속층(36)을 포함한다.Referring to FIGS. 6 and 7, the
PN 반도체층(33)은 P형 반도체층(331)과 P형 반도체층(331) 상에 형성된 N형 반도체층(332)을 포함하며, 상기한 제1 실시예에 따른 PN 반도체층과 동일한 구조로 이루어진다. 재결합 방지층(34)은 Oxide, SiOx, SiNx 등의 물질로 이루어진다.The
재결합 방지층(34) 상에는 쇼트키 접합층(35)과 오믹 금속층(36)이 이격 배치되는 바, 쇼트키 접합층(35)은 N형 반도체층(332)보다 일함수가 더 큰 물질로 이루어져 N형 반도체층(332)에 쇼트키 접합되고, 오믹 금속층(36)은 N형 반도체층(332)보다 일함수가 더 작은 물질로 이루어져 N형 반도체층(332)에 오믹 접합된다. 쇼트키 접합층(35)과 오믹 금속층(36)은 동일한 평면 상에서 나란하게 배치된다.The
쇼트키 접합층(35) 상에는 제1 전면 전극(321)이 배치되고, 오믹 금속층(36) 상에는 제2 전면 전극(322)이 배치된다. 쇼트키 접합층(35)과 오믹 금속층(36), 제1 전면 전극(321), 제2 전면 전극(322) 및 재결합 방지층(34)은 빛이 PN 반도체층(33)으로 입사될 수 있도록 충분히 작은 두께를 갖는다. The first
한편, P형 반도체층(331)과 접하도록 제1 전극(31)이 형성되는 바, 배면 전극(31)은 알루미늄 등의 금속으로 이루어진다.On the other hand, the
본 실시예에 따르면 빛이 입사할 때, P형 반도체층(331)과 N형 반도체층(332)이 접하는 공핍 영역에서 전자가 생성되고, N형 반도체층(332)과 쇼트키 접합층(35)이 접하는 공핍 영역에서 전자가 생성된다.According to the present embodiment, when light is incident, electrons are generated in the depletion region where the P-
쇼트키 접합층(35)과 N형 반도체층(332) 사이에서 형성된 전자는 P형 반도체층(331)을 거쳐서 배면 전극(31)으로 이동하거나 제2 전면 전극(322)으로 이동한다. 한편, P형 반도체층(331)과 N형 반도체층(332) 사이에서 형성된 전자는 배면 전극(31)으로 이동한다.Electrons formed between the
본 실시예에 따르면 제1 전면 전극(321)에서 배면 전극(31)으로 이동하는 전자의 흐름에서 쇼트키 접합층(35)과 N형 반도체층(332)이 제1 단위 전지가 되며 P형 반도체층(331)과 N형 반도체층(332)이 제2 단위 전지가 된다. 또한, 제1 전면 전극(321)에서 제2 전면 전극(322)으로 이동하는 전자의 흐름에서 쇼트키 접합층(35)과 N형 반도체층(332)이 제3 단위 전지가 된다. 이와 같이 본 실시예에 따르면 3개의 태양 전지가 형성된다.According to the present embodiment, the
제2 전면 전극(322)과 배면 전극(31)이 배선(371)을 통해서 전기적으로 연결되고, 제1 전면 전극(321)과 배면 전극(31)이 배선(372)을 통해서 축전지(373)에 연결되면, 제1 단위 전지와 제2 단위 전지는 직렬로 연결되고, 제3 단위 전지는 이들에 병렬로 연결된다.The second
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이다.8 is a cross-sectional view showing a solar cell according to a fourth embodiment of the present invention.
도 8을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 태양 전지(104)는 PN 반도체층(43)과 PN 반도체층(43)의 일면에 접하도록 배치된 제1 전극(48)과 PN 반도체층(43)의 일면과 반대 방향을 향하는 타면과 대향하도록 배치된 쇼트키 접합층(46)과 쇼트키 접합층(46)과 PN 반도체층(43) 사이에 형성된 재결합 방지층(45), 및 쇼트키 접합층(46)과 접하도록 형성된 제2 전극(47)을 포함한다.Referring to FIG. 8, the
본 실시예에 따른 태양 전지(104)는 광투과성 기판(41) 상에 형성된 박막 형태의 태양 전지로 이루어진다. 광투과성 기판(41)은 유리 또는 폴리머 재질의 기판으로 이루어질 수 있다. 광투과성 기판(41) 상에는 나노 크기의 미세 돌기들이 형성된 반사 방지막이 부착될 수 있다. 반사 방지막은 SiOx, SiN로 이루어질 수 있으며, 두께는 0.1nm 내지 100nm로 형성될 수 있다.The
광투과성 기판(41)은 제1 전극(48)과 접하도록 배치되는 바, 광투과성 기판(41) 상에 제1 전극(48)이 형성된다. 제1 전극(48)은 ITO, IZO, FTO 등의 투명 소재로 이루어진다. 한편, PN 반도체층(43)은 박막 형태로 이루어지는 바, P형 반도체층(431)과 N형 반도체층(432) 및 P형 반도체층(431)과 N형 반도체층(432) 사이에 형성된 I(intrinsic)형 반도체층(433)을 포함한다. 이러한 박막 태양 전지의 PIN 접합 구조는 널리 알려져 있으므로 자세한 설명은 생략한다. 여기서 I(intrinsic)형 반도체층(433)은 진성 반도체 물질로 이루어진다.The
이러한 PN 반도체층은 InP, InGaP, CdSe, CdS, ZnSe, ZnS, ZnTe 등을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다.The PN semiconductor layer may be made of a material including InP, InGaP, CdSe, CdS, ZnSe, ZnS, ZnTe, and the like.
이러한 PN 반도체층(43) 상에 재결합 방지층(45)과 쇼트키 접합층(46) 및 제2 전극(47)이 순차적으로 적층된다. 재결합 방지층(45)과 쇼트키 접합층(46) 및 제2 전극(47)은 상기한 제1 실시예에 따른 태양 전지와 동일한 구조로 이루어지므로 중복 설명은 생략한다.The recombination prevention layer 45, the
이와 같이 본 실시예에 따르면 박막 태양 전지 상에 쇼트키 접합층(46)을 형성함으로써, 다중 태양 전지를 용이하게 제작할 수 있다.Thus, according to the present embodiment, by forming the
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이다.9 is a sectional view showing a solar cell according to a fifth embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 태양 전지(105)는 PN 반도체층(53)과 PN 반도체층(53)의 일면에 대향하도록 배치된 제1 쇼트키 접합층(551)과 제1 오믹 금속층(552), PN 반도체층(53)의 일면과 반대 방향을 향하는 타면과 대향하도록 배치된 제2 쇼트키 접합층(542)과 제2 오믹 금속층(541)을 포함한다. 또한, PN 반도체층(53)과 제1 쇼트키 접합층(551) 및 제1 오믹 금속층(552) 사이에는 제1 재결합 방지층(57)이 형성되고, PN 반도체층(53)과 제2 쇼트키 접합층(541) 및 제2 오믹 금속층(542) 사이에는 제2 재결합 방지층(56)이 형성된다. 또한, 제1 쇼트키 접합층(521) 상에는 제1 전면 전극(521)이 형성되고, 제1 오믹 금속층(552) 상에는 제2 전면 전극(522)이 형성된다.In the
본 실시예에 따른 태양 전지(105)는 광투과성 기판(51) 상에 형성된 박막 형태의 태양 전지로 이루어진다. 광투과성 기판(51)은 유리 또는 폴리머 재질의 기판으로 이루어질 수 있다.The
광투과성 기판(51) 상에 제2 쇼트키 접합층(541) 및 제2 오믹 금속층(542)이 형성된다. 제2 쇼트키 접합층(541) 및 제2 오믹 금속층(542)은 광투과성 기판(51) 상에서 나란하게 배치된다.The second Schottky bonding layer 541 and the second
한편, PN 반도체층(53)은 박막 형태로 이루어지는 바, P형 반도체층(531)과 N형 반도체층(532) 및 P형 반도체층(531)과 N형 반도체층(532) 사이에 형성된 I(intrinsic)형 반도체층(533)을 포함한다. On the other hand, the
이러한 PN 반도체층(53) 상에 재결합 방지층(57)이 형성되고, 재결합 방지층(57) 상에 제1 쇼트키 접합층(551)과 제1 오믹 금속층(552)이 나란하게 형성된다. The
제1 쇼트키 접합층(551)과 대응되는 하부의 위치에 제2 오믹 금속층(542)이 형성되고, 제1 오믹 금속층(552)과 대응되는 하부의 위치에 제2 쇼트키 접합층(541)이 형성된다.The second
제1 쇼트키 접합층(551)은 N형 반도체층(532)보다 일함수가 더 큰 물질로 이루어지며, 제2 쇼트키 접합층(552)은 P형 반도체층(531)보다 일함수가 더 작은 물질로 이루어진다. 또한, 제1 오믹 금속층(552)은 N형 반도체층(532)보다 일함수가 더 작은 물질로 이루어지며, 제2 오믹 금속층(542)은 P형 반도체층(531)보다 일함수가 더 큰 물질로 이루어진다.The first
본 실시예에 따르면, 제1 쇼트키 접합층(551)과 N형 반도체층(532) 사이, PN 반도체층(53), 제2 쇼트키 접합층(552)과 P형 반도체층(531) 사이에서 전자가 생성된다.According to the present embodiment, between the first
전자의 흐름을 살펴보면, 제1 쇼트키 접합층(551)과 N형 반도체층(532) 사이 및 제1 쇼트키 접합층(551)의 아래에 위치하는 PN 반도체층(53)에서 생성된 전자는 제2 오믹 금속층(542)으로 이동하고, 제2 쇼트키 접합층(541)과 P형 반도체층(531) 사이 및 제2 쇼트키 접합층(541)의 위에 위치하는 PN 반도체층(53)에서 생성된 전자는 제2 쇼트키 접합층(541)으로 이동한다.Looking at the flow of electrons, electrons generated in the
이에 본 실시예에 따르면 제1 쇼트키 접합층(551)과 N형 반도체층(532)이 제1 단위 전지가 되고, 제1 쇼트키 접합층(551)의 아래에 위치하는 PN 반도체층(53)이 제2 단위 전지가 되며, 제2 쇼트키 접합층(541)과 P형 반도체층(531)이 제3 단위 전지가 되고, 제2 쇼트키 접합층(541)의 위에 위치하는 PN 반도체층(53)이 제4 단위 전지가 된다. Accordingly, according to the present exemplary embodiment, the first
제1 전면 전극(521)과 제2 전면 전극(522)이 배선(581)에 의하여 전기적으로 연결되고, 제2 쇼트키 접합층과 제2 오믹 금속층이 서로 맞닿아 전기적으로 연결되며, 제1 전면 전극(521)과 제2 오믹 금속층(542)이 배선(582)에 의하여 축전지(583)와 전기적으로 연결되면 제1 단위 전지와 제2 단위 전지가 직렬로 연결되고, 제3 단위 전지와 제4 단위 전지가 직렬로 연결되고, 직렬로 연결된 전지 집합들이 병렬로 연결된다.The first
도 10은 본 발명의 제5 실시예의 변형예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이다.10 is a cross-sectional view showing a solar cell according to a modification of the fifth embodiment of the present invention.
도 10을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 태양 전지(105')에서 제2 쇼트키 접합층(543)과 제2 오믹 금속층(545)은 서로 이격 배치된다. 상기한 구성 및 배선을 제외하고는 제5 실시예에 따른 태양 전지와 동일한 구조로 이루어진다.Referring to FIG. 10, in the
제1 전면 전극(521)은 제2 쇼트키 접합층(543)과 배선(591)을 통해서 전기적으로 연결되고, 제2 전면 전극(522)과 제2 오믹 금속층(545)에는 축전지(593)가 배선(592)을 통해서 전기적으로 연결된다.The first
이에 따라 본 실시예에 의하면 제1 단위 전지와 제2 단위 전지, 제3 단위 전지 및 제4 단위 전지가 직렬로 연결된다.Accordingly, according to the present embodiment, the first unit battery, the second unit battery, the third unit battery, and the fourth unit battery are connected in series.
도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이다.11 is a cross-sectional view showing a solar cell according to a sixth embodiment of the present invention.
도 11을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 태양 전지(106)는 광투과성 기판(61)과, 광투과성 기판(61) 상에 형성된 PN 반도체층(63)과 PN 반도체층(63)의 제1 면에 쇼트키 접합된 제1 쇼트키 접합층(66)과 PN 반도체층(63)의 제2 면에 쇼트키 접합된 제2 쇼트키 접합층(68), 및 제1 쇼트키 접합층(66) 상에 형성된 전극(67)을 포함한다. 여기서 PN 반도체층(63)의 제2면은 제1면과 반대 방향을 향하는 면이 된다.Referring to FIG. 11, the
본 실시예에 따른 태양 전지(106)는 광투과성 기판(61) 상에 형성된 박막 형태의 태양 전지로 이루어진다. 광투과성 기판(61)은 유리 또는 폴리머 재질의 기판으로 이루어질 수 있다. The
PN 반도체층(63)은 박막 형태로 이루어지는 바, P형 반도체층(631)과 N형 반도체층(632) 및 P형 반도체층(631)과 N형 반도체층(632) 사이에 형성된 I형 반도체층(633)을 포함한다. 이러한 박막 태양 전지의 PIN 접합 구조는 널리 알려져 있으므로 자세한 설명은 생략한다.The
제1 쇼트키 접합층(66)은 PN 반도체층(63) 상에 배치되며, N형 반도체층(632)에 쇼트키 접합된다. 제1 쇼트키 접합층(66)은 N형 반도체층(632)보다 일함수가 더 큰 물질로 이루어진다. 제1 쇼트키 접합층(66)과 N형 반도체층 사이에는 절연 물질로 이루어진 제1 재결합 방지층(65)이 형성된다.The first
제2 쇼트키 접합층(68)은 광투과성 기판(61)과 PN 반도체층(63) 사이에 배치되며 P형 반도체층(631)에 쇼트키 접합된다. 제2 쇼트키 접합층(68)은 P형 반도체층(631)보다 일함수가 더 작은 물질로 이루어진다.The second Schottky bonding layer 68 is disposed between the
이때, 제2 쇼트키 접합층(68)은 광투과성 기판과 접하도록 배치되며 제2 쇼트키 접합층(68)과 P형 반도체층(631) 사이에는 절연 물질로 이루어진 제2 재결합 방지층(64)이 형성된다.In this case, the second Schottky bonding layer 68 is disposed to be in contact with the light transmissive substrate, and a second
제1 쇼트키 접합층(66)과 제2 쇼트키 접합층(68)은 광투과성을 갖도록 1nm 내지 20nm의 두께로 형성된다. 이에 따르면 양면으로 입사하는 광에 의하여 전력을 생산할 수 있다.The first
전극(67)과 제2 쇼트키 접합층(68)에 축전지를 연결하면, 제1 쇼트키 접합층(66)과 N형 반도체층(632)이 하나의 태양 전지를 이루고, PN 반도체층(63)이 하나의 태양 전지를 이루며, P형 반도체층(631)과 제2 쇼트키 접합층(68)이 하나의 태양 전지를 이루어서, 3개의 태양 전지가 직렬로 연결된 구조가 된다.When the storage battery is connected to the
본 실시예에 따르면 PN 반도체층(63)의 양면에 쇼트키 접합층들(66, 68)을 형성하는 것으로 3개의 태양 전지가 직렬로 연결된 구조를 용이하게 제작할 수 있다.According to the present exemplary embodiment, the Schottky bonding layers 66 and 68 are formed on both surfaces of the
도 12는 본 발명의 제7 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이다.12 is a cross-sectional view illustrating a solar cell according to a seventh embodiment of the present invention.
도 12를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 태양 전지(107)는 광투과성 기판(71)과, 광투과성 기판(71) 상에 형성된 PN 반도체층(73)과 PN 반도체층(73)의 제1 면에 쇼트키 접합된 제1 쇼트키 접합층(76)과 PN 반도체층(73)의 제2 면에 쇼트키 접합된 제2 쇼트키 접합층(78), 및 제1 쇼트키 접합층(76) 상에 형성된 전극(77)을 포함한다. 여기서 PN 반도체층(73)의 제2면은 제1면과 반대 방향을 향하는 면이 된다.Referring to FIG. 12, the
본 실시예에 따른 태양 전지(107)는 광투과성 기판(71) 상에 형성된 박막 형태의 태양 전지로 이루어진다. 광투과성 기판(71)은 유리 또는 폴리머 재질의 기판으로 이루어질 수 있다. The
PN 반도체층(73)은 박막 형태로 이루어지는 바, N형 반도체층(731)과 P형 반도체층(732) 및 N형 반도체층(731)과 P형 반도체층(732) 사이에 형성된 I형 반도체층(733)을 포함한다. 이러한 박막 태양 전지의 PIN 접합 구조는 널리 알려져 있으므로 자세한 설명은 생략한다.The
제1 쇼트키 접합층(76)은 PN 반도체층(73) 상에 배치되며, P형 반도체층(732)에 쇼트키 접합된다. 제1 쇼트키 접합층(76)은 P형 반도체층(732)보다 일함수가 더 작은 물질로 이루어진다. 제1 쇼트키 접합층(76)과 P형 반도체층 사이에는 절연 물질로 이루어진 제1 재결합 방지층(75)이 형성된다.The first
제2 쇼트키 접합층(78)은 광투과성 기판(71)과 PN 반도체층(73) 사이에 배치되며 N형 반도체층(731)에 쇼트키 접합된다. 제2 쇼트키 접합층(78)은 N형 반도체층(731)보다 일함수가 더 큰 물질로 이루어진다.The second
이때, 제2 쇼트키 접합층(78)은 광투과성 기판(71)과 접하도록 배치되며 제2 쇼트키 접합층(78)과 N형 반도체층(731) 사이에는 절연 물질로 이루어진 제2 재결합 방지층(74)이 형성된다.In this case, the second
제1 쇼트키 접합층(76)과 제2 쇼트키 접합층(78)은 광투과성을 갖도록 1nm 내지 20nm의 두께로 형성된다. 이에 따르면 양면으로 입사하는 광에 의하여 전력을 생산할 수 있다.The first
전극(77)과 제2 쇼트키 접합층(78)에 축전지를 연결하면, 제1 쇼트키 접합층(76)과 N형 반도체층(732)이 하나의 태양 전지를 이루고, PN 반도체층(73)이 하나의 태양 전지를 이루며, P형 반도체층(731)과 제2 쇼트키 접합층(78)이 하나의 태양 전지를 이루어서, 3개의 태양 전지가 직렬로 연결된 구조가 된다.When the storage battery is connected to the
본 실시예에 따르면 PN 반도체층(73)의 양면에 쇼트키 접합층들(76, 78)을 형성하는 것으로 3개의 태양 전지가 직렬로 연결된 구조를 용이하게 제작할 수 있다.According to the present embodiment, by forming the Schottky bonding layers 76 and 78 on both surfaces of the
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.In the above description of the preferred embodiment of the present invention, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.
101, 102, 103, 104, 105, 105': 태양 전지
11, 21, 31, 48: 제1 전극 12, 22, 32, 47: 제2 전극
13, 23, 33, 43, 53: PN 반도체층
131, 231, 331, 431, 531: P형 반도체층
132, 232, 332, 432, 532: N형 반도체층
14, 24, 34, 45: 재결합 방지층 15, 25, 35, 46: 쇼트키 접합층
17: 버스 바 321, 521: 제1 전면 전극
322, 522: 제2 전면 전극 36: 오믹 금속층
41, 51: 광투과성 기판 433, 533: I형 반도체층
551: 제1 쇼트키 접합층 552: 제1 오믹 금속층
542: 제2 쇼트키 접합층 541: 제2 오믹 금속층101, 102, 103, 104, 105, 105 ': solar cell
11, 21, 31, 48:
13, 23, 33, 43, 53: PN semiconductor layer
131, 231, 331, 431, 531: P-type semiconductor layer
132, 232, 332, 432, 532: N-type semiconductor layer
14, 24, 34, 45:
17:
322, 522: second front electrode 36: ohmic metal layer
41, 51: light
551: first Schottky junction layer 552: first ohmic metal layer
542: second Schottky bonding layer 541: second ohmic metal layer
Claims (27)
상기 PN 반도체층의 제1 면에 오믹 접합된 제1 전극;
상기 PN 반도체층의 상기 제1 면과 반대방향을 향하는 제2 면에 쇼트키 접합된 쇼트키 접합층;
상기 쇼트키 접합층과 접하도록 형성된 제2 전극; 및
상기 쇼트키 접합층과 상기 PN 반도체층 사이에 배치되며 절연성을 갖는 물질로 이루어진 재결합 방지층;
을 포함하는 태양 전지.A PN semiconductor layer having a P-type semiconductor layer and an N-type semiconductor layer;
A first electrode ohmic bonded to a first surface of the PN semiconductor layer;
A schottky bonding layer bonded to a second surface of the PN semiconductor layer facing in a direction opposite to the first surface;
A second electrode formed to contact the schottky bonding layer; And
A recombination preventing layer disposed between the Schottky junction layer and the PN semiconductor layer and made of an insulating material;
Solar cell comprising a.
상기 재결합 방지층은 0.1nm 내지 10nm의 두께를 갖는 태양 전지.The method according to claim 1,
The recombination preventing layer has a thickness of 0.1nm to 10nm.
상기 N형 반도체층이 상기 재결합 방지층과 접하도록 배치된 태양 전지.The method according to claim 1,
And the N-type semiconductor layer is in contact with the recombination prevention layer.
상기 쇼트키 접합층은 상기 N형 반도체층 보다 더 큰 일함수를 갖는 태양 전지.The method of claim 4, wherein
The Schottky junction layer has a larger work function than the N-type semiconductor layer.
상기 P형 반도체층이 상기 재결합 방지층과 접하도록 배치된 태양 전지.The method according to claim 1,
And the P-type semiconductor layer is in contact with the recombination prevention layer.
상기 쇼트키 접합층은 상기 P형 반도체층 보다 더 작은 일함수를 갖는 태양 전지.The method of claim 6,
And the schottky junction layer has a smaller work function than the p-type semiconductor layer.
상기 쇼트키 접합층은 금속으로 이루어진 태양 전지.The method according to claim 1,
The Schottky junction layer is a solar cell made of a metal.
상기 쇼트키 접합층은 금속, ITO, ATO, IZO, AZO로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질로 이루어진 태양 전지.The method according to claim 1,
The Schottky junction layer is a solar cell made of any one or more materials selected from the group consisting of metal, ITO, ATO, IZO, AZO.
상기 PN 반도체층은 웨이퍼로 이루어진 태양 전지.The method according to claim 1,
The PN semiconductor layer is a solar cell made of a wafer.
상기 PN 반도체층은 유기물질로 이루어진 태양 전지.The method according to claim 1,
The PN semiconductor layer is a solar cell made of an organic material.
상기 쇼트키 접합층 상에는 반사 방지막이 부착된 태양 전지.The method according to claim 1,
The solar cell is attached to the anti-reflection film on the Schottky bonding layer.
상기 반사 방지막은 SiOx 또는 SiN으로 이루어진 태양 전지.The method of claim 12,
The anti-reflection film is a solar cell made of SiOx or SiN.
상기 반사 방지막은 0.1nm 내지 100nm의 두께를 갖는 태양 전지.The method of claim 12,
The anti-reflection film is a solar cell having a thickness of 0.1nm to 100nm.
상기 제1 전극에는 광투과성 기판이 접하도록 배치되고,
상기 PN 반도체층은 P형 반도체층과 N형 반도체층 및 상기 P형 반도체층과 상기 N형 반도체층 사이에 배치된 I(Intrinsic)형 반도체층을 갖는 박막 형태로 이루어진 태양 전지.The method according to claim 1,
A light transmissive substrate is in contact with the first electrode,
The PN semiconductor layer is a thin film having a P-type semiconductor layer and an N-type semiconductor layer and an I (Intrinsic) type semiconductor layer disposed between the P-type semiconductor layer and the N-type semiconductor layer.
상기 PN 반도체층의 상기 제2 면에 오믹 접합되며, 상기 쇼트기 접합층에서 이격되어 상기 쇼트키 접합층과 나란하게 배치된 오믹 금속층을 더 포함하는 태양 전지.The method according to claim 1,
And an ohmic metal layer disposed ohmic to the second surface of the PN semiconductor layer and spaced apart from the schottky bonding layer to be parallel to the schottky bonding layer.
상기 PN 반도체층의 제1 면에 쇼트키 접합되며, 상기 제1 전극과 나란하게 배치된 제2 쇼트키 접합층을 더 포함하는 태양 전지.The method of claim 16,
And a second Schottky bonding layer disposed on the first surface of the PN semiconductor layer and arranged side by side with the first electrode.
상기 제2 쇼트키 접합층은 상기 오믹 금속층과 상하 방향으로 대응되는 위치에 배치되고, 상기 쇼트키 접합층은 상기 제1 전극과 상하 방향으로 대응되는 위치에 배치된 태양 전지.The method of claim 17,
The second Schottky bonding layer is disposed at a position corresponding to the ohmic metal layer in the vertical direction, and the Schottky bonding layer is disposed at a position corresponding to the first electrode in the vertical direction.
상기 쇼트키 접합층과 상기 제1 전극은 배선을 통해서 축전지에 전기적으로 연결되며, 상기 오믹 금속층과 상기 제1 전극은 배선을 통해서 전기적으로 연결된 태양 전지.The method of claim 16,
The schottky bonding layer and the first electrode are electrically connected to the storage battery through a wiring, and the ohmic metal layer and the first electrode are electrically connected through a wiring.
상기 광투과성 기판 상에 형성되며, P형 반도체층과 N형 반도체층을 포함하는 PN 반도체층;
상기 PN 반도체층의 제1 면에 쇼트키 접합된 제1 쇼트키 접합층;
상기 PN 반도체층의 상기 제1 면과 반대방향을 향하는 제2 면에 쇼트키 접합되며, 상기 광투과성 기판과 상기 PN 반도체층 사이에 배치된 제2 쇼트키 접합층;
상기 제1 쇼트키 접합층 상에 형성된 전극; 및
상기 제1 쇼트키 접합층과 상기 PN 반도체층 사이에 배치되며 절연성을 갖는 물질로 이루어진 제1 재결합 방지층과,
상기 제2 쇼트키 접합층과 상기 PN 반도체층 사이에 배치되며 절연성을 갖는 물질로 이루어진 제2 재결합 방지층;
을 포함하는 태양 전지.Light transmissive substrates;
A PN semiconductor layer formed on the light transmissive substrate and including a P-type semiconductor layer and an N-type semiconductor layer;
A first Schottky junction layer bonded to a first surface of the PN semiconductor layer;
A second Schottky bonding layer formed on the second surface facing the first surface of the PN semiconductor layer in a direction opposite to the first surface and disposed between the light transmissive substrate and the PN semiconductor layer;
An electrode formed on the first Schottky junction layer; And
A first recombination preventing layer disposed between the first Schottky junction layer and the PN semiconductor layer and made of an insulating material;
A second recombination preventing layer disposed between the second Schottky bonding layer and the PN semiconductor layer and made of an insulating material;
Solar cell comprising a.
상기 PN 반도체층은 상기 P형 반도체층과 상기 N형 반도체층 사이에 배치되며 진성 반도체로 이루어진 I형 반도체층을 포함하는 박막 형태로 이루어진 태양 전지.The method of claim 20,
The PN semiconductor layer is a thin-film solar cell including an I-type semiconductor layer disposed between the P-type semiconductor layer and the N-type semiconductor layer made of an intrinsic semiconductor.
상기 제1 쇼트키 접합층은 상기 N형 반도체층보다 일함수가 더 큰 물질로 이루어져서 상기 N형 반도체층에 쇼트키 접합되고, 상기 제2 쇼트키 접합층은 상기 P형 반도체층보다 일함수가 더 작은 물질로 이루어져서 상기 P형 반도체층에 쇼트키 접합된 태양 전지.The method of claim 20,
The first Schottky bonding layer is made of a material having a larger work function than the N-type semiconductor layer, and is thus schottky bonded to the N-type semiconductor layer, and the second Schottky bonding layer has a work function than the P-type semiconductor layer. A solar cell made of a smaller material and schottky bonded to the P-type semiconductor layer.
상기 제1 쇼트키 접합층은 상기 P형 반도체층보다 일함수가 더 작은 물질로 이루어져서 상기 P형 반도체층에 쇼트키 접합되고, 상기 제2 쇼트키 접합층은 상기 N형 반도체층보다 일함수가 더 큰 물질로 이루어져서 상기 N형 반도체층에 쇼트키 접합된 태양 전지.The method of claim 20,
The first Schottky bonding layer is formed of a material having a lower work function than the P-type semiconductor layer, and is thus schottky bonded to the P-type semiconductor layer, and the second Schottky bonding layer has a work function than the N-type semiconductor layer. A solar cell made of a larger material and schottky bonded to the N-type semiconductor layer.
상기 PN 반도체층 상에 절연성을 갖는 재결합 방지층을 형성하는 재결합 방지층 형성 단계;
상기 PN 반도체층에 쇼트키 접합된 금속층을 형성하는 쇼트키 접합층 형성 단계; 및
상기 쇼트키 접합층 상에 도전성을 갖는 전면 전극을 형성하는 전면 전극 형성 단계;
를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.PN semiconductor layer preparation step of providing a PN semiconductor layer having a P-type semiconductor layer and an N-type semiconductor layer;
A recombination prevention layer forming step of forming an insulating recombination prevention layer on the PN semiconductor layer;
A schottky junction layer forming step of forming a schottky junction metal layer on the PN semiconductor layer; And
A front electrode forming step of forming a conductive front electrode on the Schottky bonding layer;
Method for manufacturing a solar cell comprising a.
상기 PN 반도체층 형성 단계는
웨이퍼를 도핑하여 N형 반도체층을 형성하는 웨이퍼 도핑 단계와 PN 반도체층의 배면에 제1 전극을 형성하는 제1 전극 형성 단계를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.The method of claim 25,
The PN semiconductor layer forming step
A method of manufacturing a solar cell comprising a wafer doping step of doping a wafer to form an N-type semiconductor layer and a first electrode forming step of forming a first electrode on a rear surface of the PN semiconductor layer.
PN 반도체층 준비 단계는 N형 반도체층의 페르미 준위를 증가시키는 페르미 준위 조절 단계를 더 포함하는 태양 전지의 제조 방법.The method of claim 25,
The PN semiconductor layer preparation step further comprises a Fermi level control step of increasing the Fermi level of the N-type semiconductor layer.
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