KR101363990B1 - Method for forming antireflection coating of solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 솔라셀의 반사방지막 형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광이 솔라셀에 입사될 때 상기 솔라셀 표면의 반사에 의한 손실을 최소화하여 솔라셀의 발전효율을 증대시키기 위한 솔라셀의 반사방지막을 형성하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for forming an anti-reflection film of a solar cell, and more particularly, to increase the power generation efficiency of a solar cell by minimizing the loss caused by the reflection of the solar cell surface when sunlight is incident on the solar cell. It relates to a method of forming an antireflection film.
최근 천연자원의 고갈과 화력 및 원자력 발전에 대한 환경 및 안정성 등의 문제가 대두되면서 환경친화적인 에너지에 대한 연구가 활발해지고 있다. 이러한 환경친화적인 발전시스템에 있어서 태양광 에너지는 중요한 대체 에너지로 주목받고 있다.Recently, with the depletion of natural resources, environmental and stability issues for thermal and nuclear power generation, research on environmentally friendly energy is being actively conducted. In such an environmentally friendly power generation system, solar energy is attracting attention as an important alternative energy.
이러한 태양광 에너지는 고갈되지 않는 무한정의 영구적인 에너지원으로서, 환경오염 및 폭발 등의 위험이 없어 안정적이며, 규모나 지역에 관계없이 설치가 가능하고, 유지비용이 적게 들며, 솔라셀, 모듈, 제조장비, 설치 등의 여러 분야에 적용이 가능하다.This solar energy is an endless and permanent source of energy that is not depleted. It is stable because there is no risk of environmental pollution and explosion, and it can be installed regardless of size or region. It can be applied to various fields such as manufacturing equipment and installation.
일반적으로 솔라셀은, 외부에서 들어온 빛에 의해 솔라셀의 반도체 내부에서 전자와 정공의 쌍이 생성되고, 이러한 전자와 정공의 쌍에서 pn 접합에서 발생한 전기장에 의해 전자는 n형 반도체로 이동하고 정공은 p형 반도체로 이동함으로써 전력을 생산한다.In general, a solar cell generates a pair of electrons and holes inside the semiconductor of the cell by light from the outside, and electrons move to an n-type semiconductor by an electric field generated at a pn junction in the pair of electrons and holes. Moving to p-type semiconductors produces power.
그러나, 이러한 종래의 솔라셀의 경우에는 솔라셀에 태양광이 입사됨에 있어서 솔라셀의 표면에 의해 태양광이 난반사되면서 솔라셀의 내부로 입사되는 광량이 감소되어 태양광 발전효율이 저하되는 문제점이 있었다.
However, in the conventional solar cell, when solar light is incident on the solar cell, the solar light is diffusely reflected by the surface of the cell and the amount of light incident into the solar cell is reduced, resulting in a decrease in solar power generation efficiency. there was.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 이산화티타늄층 및 산화아연층을 포함하여 이루어진 다중박막 형태의 반사방지막을 솔라셀의 상부에 형성함으로써, 상층에서 반사된 빛과 하층에서 반사된 빛이 상호 상쇄간섭을 발생시켜 솔라셀의 표면에서 발생하는 태양광의 난반사를 감소시키며 솔라셀의 활성층에 도달하는 광전자수를 극대화한 솔라셀의 반사방지막 형성방법을 제공하는 것에 있다.
The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to form a multi-layered anti-reflection film comprising a titanium dioxide layer and a zinc oxide layer on the top of the cell, the light reflected from the upper layer It is to provide a method of forming a solar cell anti-reflection film that maximizes the number of photoelectrons reaching the active layer of the solar cell by reducing the reflection of sunlight generated from the surface of the solar cell by the mutual light interference caused by the light reflected from the lower and lower layers. .
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 솔라셀의 반사방지막 형성방법은, 솔라셀(110)의 상부에 제1굴절률 조절층인 이산화티타늄층(120)을 형성하는 이산화티타늄층 형성단계(S210); 상기 이산화티타늄층(120)의 상부에 제2굴절률 조절층인 산화아연층(130)을 형성하는 산화아연층 형성단계(S230); 상기 산화아연층(130)의 상부에 세로방향 굴절률 조절하기 위한 산화아연 나노막대(130)를 성장시켜 형성하는 산화아연 나노막대 형성단계(S250); 및 상기 산화아연 나노막대(130)의 표면에 산화마그네슘층(140)을 형성하는 산화마그네슘층 형성단계(S270);를 포함한다.Method for forming an anti-reflection film of a solar cell according to the present invention for achieving the above object, the step of forming a titanium dioxide layer to form a
여기서, 상기 이산화티타늄층 형성단계(S210)는, 이산화티타늄 용액을 상기 솔라셀(110)의 상부면에 주입후 고속회전시켜 도포하는 스핀코팅(Spin Coating) 방식 또는, 스프레이(Spray) 방식을 이용하여 상기 솔라셀(110)의 상부에 이산화티타늄층(120)을 형성할 수 있다.Here, the titanium dioxide layer forming step (S210), using a spin coating method or a spray (Spray) method to apply a titanium dioxide solution to the upper surface of the
또한, 상기 이산화티타늄층 형성단계(S210)는, 2.49의 굴절률을 가진 이산화티타늄 용액을 이용하여 상기 이산화티타늄층(120)을 형성할 수 있다.In addition, in the forming of the titanium dioxide layer (S210), the
또한, 상기 이산화티타늄층 형성단계(S210)는, 상기 이산화티타늄 용액을 이용하여 50 내지 100nm의 두께를 갖는 이산화티타늄층(120)을 형성할 수 있다.In addition, the titanium dioxide layer forming step (S210), it is possible to form a
또한, 상기 이산화티타늄층 형성단계(S210)는, 0.1M 내지 0.3M의 농도를 갖는 이산화티타늄의 용액을 이용하여 이산화티타늄층(120)을 형성할 수 있다.In addition, the titanium dioxide layer forming step (S210), it is possible to form a
또한, 상기 산화아연층 형성단계(S230)는, 산화아연 용액을 상기 이산화티타늄층(120)의 상부면에 주입후 고속회전시켜 도포하는 스핀코팅 방식 또는, 스프레이 방식을 이용하여 상기 이산화티타늄층(120)의 상부에 산화아연층(130)을 형성할 수 있다.In addition, the zinc oxide layer forming step (S230), the zinc oxide solution is injected into the upper surface of the
또한, 상기 산화아연층 형성단계(S230)는, 1.9의 굴절률을 가진 산화아연 용액을 이용하여 상기 산화아연층(130)을 형성할 수 있다.In addition, in the zinc oxide layer forming step (S230), the
또한, 상기 산화아연층 형성단계(S230)는, 상기 산화아연 용액을 이용하여 70 내지 120nm의 두께를 갖는 산화아연층(130)을 형성할 수 있다.In addition, in the zinc oxide layer forming step (S230), a
또한, 상기 산화아연층 형성단계(S230)는, 0.2M 내지 0.4M의 농도를 갖는 산화아연 용액을 이용하여 산화아연층(130)을 형성할 수 있다.In addition, in the zinc oxide layer forming step (S230), the
또한, 상기 산화아연 나노막대 형성단계(S250)는, ZnO(NO3)2와 HTMA(Hexamethylenetetramine)를 일정 비율로 혼합한 용액으로 수열합성(Hydrothermal) 방식을 통해 오토클레이브 내에서 화학적 반응시켜, 상기 산화아연층(130)의 상부에 산화아연 나노막대(130)를 성장시킬 수 있다.In addition, the zinc oxide nano-rod forming step (S250) is a solution in which ZnO (NO 3) 2 and HTMA (Hexamethylenetetramine) are mixed at a predetermined ratio to chemically react in an autoclave through a hydrothermal method, thereby oxidizing the oxidation. The
또한, 상기 산화아연 나노막대 형성단계(S250)는, ZnO(NO3)2와 HTMA를 20mM : 20mM의 비율로 혼합된 용액을 이용하여 상기 산화아연 나노막대(130)를 성장시켜 형성할 수 있다.In addition, the zinc oxide nano-rod forming step (S250) may be formed by growing the zinc oxide nano-
또한, 산화아연 나노막대 형성단계(S250), 상기 산화아연층(130)의 상부면에 UV ozone을 이용하여 표면처리를 한 후, 표면처리된 면에 상기 산화아연 나노막대(130)를 형성할 수 있다.In addition, the zinc oxide nano-rod forming step (S250), after the surface treatment using UV ozone on the upper surface of the
또한, 상기 산화아연 나노막대 형성단계(S250)는, 상기 ZnO(NO3)2와 HTMA를 일정 비율로 혼합한 용액의 성장 농도와 반응시간에 따라 상기 산화아연 나노막대(130)의 길이와 두께를 조절할 수 있다.In addition, the zinc oxide nano-rod forming step (S250), the length and thickness of the zinc oxide nano-
또한, 상기 산화아연 나노막대 형성단계(S250)는, 상기 오토클레이브 내에 이산화티타늄층(120) 및 산화아연층(130)이 형성된 기판을 상기 오토클레이브 내에 넣은 후 90도에서 4시간 동안 반응시켜 상기 산화아연 나노막대(130)를 성장시킬 수 있다.In addition, the zinc oxide nano-rod forming step (S250), by placing the substrate on which the
또한, 상기 산화마그네슘층 형성단계(S270)는, Mg(NO3)2와 HTMA 및 Zn(NO3)2를 일정비율로 혼합한 용액을 수열합성 방식을 통해 오토클레이브 내에서 화학적 반응시켜, 상기 산화아연 나노막대(130)의 표면에 산화마그네슘층(140)을 형성할 수 있다.In addition, the magnesium oxide layer forming step (S270), by reacting a solution of Mg (NO 3) 2 and HTMA and Zn (NO 3) 2 in a fixed ratio in a autoclave through a hydrothermal synthesis method, the zinc oxide The
또한, 상기 산화마그네슘층 형성단계(S270)는, 상기 Mg(NO3)2와 HTMA 및 Zn(NO3)2를 2 : 1 : 1의 비율로 혼합한 용액을 이용하여 상기 산화마그네슘층(140)을 형성할 수 있다.In addition, the magnesium oxide layer forming step (S270), using the solution of Mg (NO 3) 2 and HTMA and Zn (NO 3) 2 in a ratio of 2: 1: 1 to the
또한, 상기 산화마그네슘층 형성단계(S270)는, 성장 농도의 비율을 Mg(NO3)2 : HTMA : Zn(NO3)2 = 2 : 1 : 1의 비율을 유지하되, Mg(NO3)2의 농도를 20mM 내지 60mM의 농도까지 변화시켜 상기 산화마그네슘층(140)의 두께를 조절할 수 있다.In addition, the magnesium oxide layer forming step (S270), while maintaining the ratio of the growth concentration of Mg (NO 3) 2: HTMA: Zn (NO 3) 2 = 2: 1: 1, the concentration of Mg (NO 3) 2 The thickness of the
한편, 상기 산화마그네슘층 형성단계(S270)는, 상기 산화아연 나노막대(130)의 표면에 1.73의 굴절률을 가진 상기 Mg(NO3)2와 HTMA 및 Zn(NO3)2의 혼합된 용액을 이용하여 상기 산화마그네슘층(140)을 형성할 수 있다.
On the other hand, the magnesium oxide layer forming step (S270), by using a mixed solution of Mg (NO 3) 2 and HTMA and Zn (NO 3) 2 having a refractive index of 1.73 on the surface of the zinc oxide nano-
본 발명에 따른 솔라셀의 반사방지막 형성방법에 의하면, 이산화티타늄층 및 산화아연층을 포함하여 이루어진 다중박막 형태의 반사방지막을 솔라셀의 상부에 형성함으로써, 상층에서 반사된 빛과 하층에서 반사된 빛이 상호 상쇄간섭을 발생시켜 솔라셀의 표면에서 발생하는 태양광의 난반사를 감소시키며 솔라셀의 활성층에 도달하는 광전자수를 증대시켜 솔라셀에 의한 발전효율을 극대화활 수 있다.
According to the method of forming an anti-reflection film of a solar cell according to the present invention, by forming an anti-reflection film in the form of a multi-layer comprising a titanium dioxide layer and a zinc oxide layer on the top of the cell, the light reflected from the upper layer and the lower layer is reflected The light causes mutual offset interference to reduce the diffuse reflection of sunlight generated from the surface of the solar cell and to increase the number of photoelectrons reaching the active layer of the solar cell to maximize the power generation efficiency of the solar cell.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔라셀의 반사방지막 형성방법의 순서를 나타낸 순서도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔라셀의 상부에 이산화티타늄층이 형성된 상태를 나타낸 개략도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이산화티타늄층의 상부에 산화아연층이 형성된 상태를 나타낸 개략도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산화아연층의 상부에 산화아연 나노막대가 성장되어 형성된 상태를 나타낸 개략도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산화아연 나노막대의 표면에 산화마그네슘층이 형성된 상태를 나타낸 개략도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오토클레이브를 이용하여 산화아연 나노막대가 형성되는 원리를 설명하기 위한 모식도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반사방지막의 적층된 상태를 여러 경우로 구분하여 입사각 45도에 대한 입사광의 반사도를 각각 측정한 그래프,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반사방지막의 적층된 상태를 여러 경우로 구분하여 각도와 파장에 따른 반사도를 측정한 그래프,
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반사방지막의 적층된 상태를 여러 경우로 구분하여 10도와 70도의 입사각을 갖는 입사광에 대한 반사도를 측정한 그래프,
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔라셀의 반사방지막 형성방법을 통해 산화아연 나노막대의 내부에서 전반사가 발생하여 하부부분에 도달하는 빛의 양이 증가하는 동작원리를 설명하기 위한 모식도이다.1 is a flow chart showing a procedure of a method of forming an antireflection film of a solar cell according to an embodiment of the present invention,
2 is a schematic view showing a state in which a titanium dioxide layer is formed on the top of the solar cell according to an embodiment of the present invention,
3 is a schematic view showing a state in which a zinc oxide layer is formed on top of a titanium dioxide layer according to a preferred embodiment of the present invention;
4 is a schematic view showing a state in which a zinc oxide nanorods are formed on top of a zinc oxide layer according to a preferred embodiment of the present invention;
5 is a schematic view showing a state where a magnesium oxide layer is formed on a surface of a zinc oxide nanorod according to a preferred embodiment of the present invention;
6 is a schematic diagram for explaining the principle of forming a zinc oxide nanorod using an autoclave according to a preferred embodiment of the present invention,
7 is a graph measuring the reflectance of the incident light with respect to the incident angle of 45 degrees by dividing the stacked state of the anti-reflection film according to a preferred embodiment of the present invention into several cases,
8 is a graph measuring reflectivity according to angles and wavelengths by dividing a stacked state of an anti-reflection film according to a preferred embodiment of the present invention into various cases;
9 is a graph measuring reflectance of incident light having an incident angle of 10 degrees and 70 degrees by dividing the stacked state of the anti-reflection film according to a preferred embodiment of the present invention into several cases;
10 is a schematic diagram for explaining the principle of operation of increasing the amount of light reaching the lower portion by the total reflection occurs inside the zinc oxide nano-rod through the method for forming an anti-reflection film of the solar cell according to a preferred embodiment of the present invention. .
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔라셀의 반사방지막 형성방법은, 이산화티타늄층 형성단계(S210), 산화아연층 형성단계(S230), 산화아연 나노막대 형성단계(S250) 및 산화마그네슘층 형성단계(S270)를 포함한다.
As shown in Figure 1, the anti-reflection film forming method of the solar cell according to a preferred embodiment of the present invention, the titanium dioxide layer forming step (S210), zinc oxide layer forming step (S230), zinc oxide nano-rod forming step ( S250) and magnesium oxide layer forming step (S270).
먼저, 상기 이산화티타늄층 형성단계(S210)는, 솔라셀(110)의 상부에 제1굴절률 조절층인 이산화티타늄층(120)을 형성하는 단계로서, 이산화티타늄 용액을 상기 솔라셀(110)의 상부면에 주입후 고속회전시켜 도포하는 스핀코팅(Spin Coating) 방식 또는, 스프레이(Spray) 방식을 이용하여 상기 솔라셀(110)의 상부에 이산화티타늄층(120)을 형성한다.First, the titanium dioxide layer forming step (S210) is a step of forming a
여기서, 상기 이산화티타늄 용액은 2.49의 굴절률을 가지며, 0.1M 내지 0.3M의 농도를 갖는 이산화티타늄 용액을 이용하는 것이 바람직하다.Here, the titanium dioxide solution has a refractive index of 2.49, it is preferable to use a titanium dioxide solution having a concentration of 0.1M to 0.3M.
또한, 상기 이산화티타늄층 형성단계(S210)을 통해 상기 솔라셀(110)의 상부에 형성된 이산화티타늄층(120)은 50 내지 100nm의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the
상기 산화아연층 형성단계(S230)는, 상기 이산화티타늄층 형성단계(S210)를 통해 솔라셀(110)의 상부면에 형성된 이산화티타늄층(120)의 상부에 제2굴절률 조절층인 산화아연층(130)을 형성하는 단계로서, 산화아연 용액을 상기 이산화티타늄층(120)의 상부면에 주입후 고속회전시켜 도포하는 스핀코팅 방식 또는, 스프레이 방식을 이용하여 상기 이산화티타늄층(120)의 상부에 산화아연층(130)을 형성한다.The zinc oxide layer forming step (S230), a zinc oxide layer which is a second refractive index control layer on the
여기서, 상기 산화아연 용액은, 1.9의 굴절률을 가지며, 0.2M 내지 0.4M의 농도를 갖는 것이 바람직하다.Here, the zinc oxide solution has a refractive index of 1.9 and preferably has a concentration of 0.2M to 0.4M.
또한, 상기 산화아연층 형성단계(S230)를 통해 상기 이산화티타늄층(120)의 상부에 형성된 산화아연층(130)은 70 내지 120nm의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the
상기 산화아연 나노막대 형성단계(S250)는, 상기 산화아연층 형성단계(S230)를 통해 형성된 산화아연층(130)의 상부에 세로방향 굴절률을 조절하기 위한 산화아연 나노막대(130)를 성장시켜 형성하는 단계로서, ZnO(NO3)2와 HTMA(Hexamethylenetetramine)를 일정 비율로 혼합한 용액으로 수열합성(Hydrothermal) 방식을 통해 오토클레이브 내에서 화학적 반응시켜, 상기 산화아연층(130)의 상부에 산화아연 나노막대(130)를 성장시킨다.The zinc oxide nano-rod forming step (S250), by growing the zinc oxide nano-
여기서, 상기 산화아연층(130)의 상부면에 UV ozone을 이용하여 표면처리를 한 후, 표면처리된 면에 상기 산화아연 나노막대(130)를 형성하며, ZnO(NO3)2와 HTMA를 20 내지 25mM : 20 내지 25mM의 비율로 혼합된 용액을 이용하여 상기 산화아연 나노막대(130)를 성장시켜 형성한다.Here, after surface treatment using UV ozone on the upper surface of the
또한, 상기의 비율로 인해 Tip 부분이 뾰족한 산화아연 나노막대(130)를 형성할 수 있는데, 보다 구체적으로 설명하면 상기 20 내지 25mM보다 농도가 낮을 경우 산화아연 나노막대(130)의 길이가 짧아지게 되며, 20 내지 25mM보다 농도가 높을 경우 산화아연 나노막대(130)의 Tip 부분이 뾰족해지지 않고 뭉툭한 형상으로 형성되기 때문이다.In addition, the tip portion may form a pointed zinc oxide nanorod 130 due to the ratio. More specifically, when the concentration is lower than 20 to 25mM, the length of the
따라서, 도 10에 도시된 바와 같이 Incident Light의 입사각보다 굴절각이 작아지게 됨으로써 산화아연 나노막대(130)의 하부 부분에 도달하는 빛의 양이 많아지고, 더불어 상기 산화아연 나노막대(130)의 내부에서 전반사가 일어나게 됨으로 인해 하부 부분에 도달하는 빛의 양이 증가하게 되는 것이다. Accordingly, as shown in FIG. 10, the angle of refraction becomes smaller than the incident angle of the incident light, thereby increasing the amount of light that reaches the lower portion of the
이때, 상기 ZnO(NO3)2와 HTMA를 일정 비율로 혼합한 용액의 농도와 반응시간에 따라 상기 산화아연 나노막대(130)의 길이와 두께를 조절할 수 있다.In this case, the length and thickness of the
또한,상기 오토클레이브 내에 TiO2층(120) 및 산화아연층(130)이 형성된 기판을 상기 오토클레이브 내에 넣은 후 90도에서 4시간 동안 반응시켜 상기 산화아연 나노막대(130)를 성장시킬 수 있다.In addition, the
여기서, 상기 90도의 온도와 4시간의 반응시간은 실험결과를 통해 획득된 최적화한 데이터로서, 상기 온도가 낮을수록 종횡비(Aspect Ratio)가 감소하게 되며, 반응시간이 길어질수록 종횡비가 증가하게 된다.Here, the temperature of 90 degrees and the reaction time of 4 hours are optimized data obtained through the experimental results. As the temperature is lower, the aspect ratio decreases, and as the reaction time increases, the aspect ratio increases.
상기 산화아연층(130)의 상부면에 UV ozone 표면처리 공정은 산화아연층(130)의 표면에 핵생성 위치의 밀도를 높이기 위한 공정으로서, 이를 통해 고밀도의 산화아연 나노막대(130)를 산화아연층(130)의 표면에 형성할 수 있다.The UV ozone surface treatment process on the top surface of the
여기서, UV/ozone 표면처리와 같은 표면처리는 UV/ozone 처리가 가장 바람직하나, 산소 플라즈마, 아르곤 플라즈마 또는 질소 플라즈마를 이용하여 표면처리도 가능하며, 기타 HMDS, SAM 또는 레이저 조사 등에 의한 방식을 사용할 수도 있다.Here, the surface treatment such as UV / ozone surface treatment is most preferably UV / ozone treatment, but can be surface treatment using oxygen plasma, argon plasma or nitrogen plasma, and other methods such as HMDS, SAM or laser irradiation can be used. It may be.
그리고, 상기 오토클레이브를 이용하여 산화아연 나노막대(130)를 성장시킴에 있어서, 도 8에 도시된 바와 같이 TiO2층(120) 및 산화아연층(130)이 형성된 기판을 홀더(4)를 사용하여 표면처리된 부분이 아래로 향하도록 고정한 후, 오토클레이브(2) 내에 주입된 상기 일정비율의 ZnO(NO3)2 및 HTMA가 D.I.(Delonize water)에 혼합된 합성용 수용액(3) 내에 침지시켜 수열합성을 통해 표면처리된 부분에 산화아연 나노막대 구조물이 형성되도록 한다. 이때, 수열합성 수행과정 중 온도, 시간, 수용액의 양, 몰 비율, 몰 농도, pH 등의 조건 변화를 통해 나노 구조물의 형상, 직경 및 길이를 조절할 수 있다. 수열합성 방식을 사용하는 오토클레이브(2)는 고온, 고압 하에서 화학처리를 하는 용기로서, 안정적인 성장조건을 형성하기 위해 사용하며, 본 발명에 따른 솔라셀의 반사방지막 형성방법에서는 수열합성시 온도를 90도를 유지하였는데, 이는 90도 미만일 경우 아연-하이드록시기 착화합물의 분해반응이 잘 일어나지 않아 산화아연 나노막대(130)가 원활하게 형성되지 않는 문제가 있어 형상 조절이 제한되며, 90도를 초과할 경우 반응용기 내부의 증기압력이 증가하여 성장 메커니즘이 변할 수 있어 상기 산화아연 나노막대(130) 형상의 조절이 제한되기 때문이다.
In growing the
다음으로, 상기 산화마그네슘층 형성단계(S270)는, 상기 산화아연 나노막대 형성단계(S250)를 통해 형성된 산화아연 나노막대(130)의 표면에 산화마그네슘층(140)을 형성하는 단계로서, Mg(NO3)2와 HTMA 및 Zn(NO3)2를 일정비율로 혼합한 용액을 수열합성 방식을 통해 오토클레이브 내에서 화학적 반응시켜, 상기 ZnO 나노막대(130)의 표면에 산화마그네슘층(140)을 형성한다.Next, the magnesium oxide layer forming step (S270) is a step of forming a
여기서, 상기 Mg(NO3)2와 HTMA 및 Zn(NO3)2를 2 : 1 : 1의 비율로 혼합한 용액을 이용하여 상기 산화마그네슘층(140)을 형성하되, 상기 ZnO 나노막대(130)의 표면에 1.73의 굴절률을 가진 상기 Mg(NO3)2와 HTMA 및 Zn(NO3)2의 혼합된 용액을 이용하여 상기 산화마그네슘층(140)을 형성하는 것이 바람직하다.Here, the
또한, 농도의 비율을 Mg(NO3)2 : HTMA : Zn(NO3)2 = 2 : 1 : 1의 비율을 유지하되, Mg(NO3)2의 농도를 20mM 내지 60mM의 농도까지 변화시켜 상기 산화마그네슘층(140)의 두께를 조절할 수 있다.In addition, while maintaining the ratio of the concentration of Mg (NO 3) 2: HTMA: Zn (NO 3) 2 = 2: 1: 1, by changing the concentration of Mg (NO 3) 2 to a concentration of 20mM to 60mM the magnesium oxide The thickness of
그리고, 상기 오토클레이브를 이용하여 산화마그네슘층(140)을 형성함에 있어서, 상기 오토클레이브 내에 TiO2층(120), 산화아연층(130) 및 산화아연 나노막대(130)가 형성된 기판을 넣은 후 90도에서 4시간 동안 반응시켜 상기 산화아연 나노막대(130)를 성장시킬 수 있다.In forming the
이러한 산화마그네슘층 형성단계(S270)를 통해 산화마그네슘층(140)이 상기 산화아연 나노막대(130)의 표면을 둘러싸는 형태를 갖는 MgO Shell 구조체를 형성할 수 있는 것이다.Through the magnesium oxide layer forming step (S270), the
한편, 도 7은 산화아연층(130) 상부에 산화아연 나노막대(130)를 성장시킨 경우, 이산화티타늄층(120)의 상부에 산화아연층(130)을 형성하고 그 상부에 산화아연 나노막대(130)를 성장시킨 경우 및, 이산화티타늄층(120)의 상부에 산화아연층(130)을 형성하고 그 상부에 산화아연 나노막대(130)를 성장시키며 그 상부에 산화마그네슘층(140)을 형성한 경우를 각각 구분하여 각 경우별로 입사각 45도에 대한 입사광의 반사도를 각각 측정한 그래프이다.On the other hand, FIG. 7 shows that when the
또한, 도 8에는 산화아연층(130) 상부에 산화아연 나노막대(130)를 성장시킨 경우, 이산화티타늄층(120)의 상부에 산화아연층(130)을 형성하고 그 상부에 산화아연 나노막대(130)를 성장시킨 경우 및, 이산화티타늄층(120)의 상부에 산화아연층(130)을 형성하고 그 상부에 산화아연 나노막대(130)를 성장시키며 그 상부에 산화마그네슘층(140)을 형성한 경우를 각각 구분하여 각 경우별로 각도와 파장에 따른 반사도를 측정한 그래프이다. 여기서, 청색 영역은 반사도 0%이며 적색 영역은 반사도가 20%이다.In addition, in FIG. 8, when the
그리고, 도 9는 산화아연층(130) 상부에 산화아연 나노막대(130)를 성장시킨 경우, 이산화티타늄층(120)의 상부에 산화아연층(130)을 형성하고 그 상부에 산화아연 나노막대(130)를 성장시킨 경우 및, 이산화티타늄층(120)의 상부에 산화아연층(130)을 형성하고 그 상부에 산화아연 나노막대(130)를 성장시키며 그 상부에 산화마그네슘층(140)을 형성한 경우를 각각 구분하여 각 경우별로 10도와 70도의 입사각을 갖는 입사광에 대한 반사도를 측정한 그래프이다.9 illustrates a case where the
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이 이산화티타늄층(120)의 상부에 산화아연층(130)을 형성하고 그 상부에 산화아연 나노막대(130)를 성장시키며 그 상부에 산화마그네슘층(140)을 형성한 경우가 적층순서를 달리한 다른 경우와 비교하여 입사광에 대한 각도에 따른 반사도가 가장 낮으므로 무반사 코팅에 근접하다고 볼 수 있다.As shown in FIGS. 7 to 9, a
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔라셀의 반사방지막 형성방법을 통해, 이산화티타늄층(120)과, 산화아연 나노막대(130)를 포함하는 산화아연층(130)으로 이루어진 다중박막 형태의 반사방지막을 솔라셀(110)의 상부에 형성함으로써, 상층(산화아연층(130))에서 반사된 빛과 하층(이산화티타늄층(120))에서 반사된 빛이 상호 상쇄간섭을 발생시켜 솔라셀(110)의 표면에서 발생하는 태양광의 난반사를 감소시키며 솔라셀(110)의 활성층에 도달하는 광전자수를 증대시켜 솔라셀에 의한 발전효율을 극대화할 수 있다.As described above, through the method of forming an antireflection film of a solar cell according to a preferred embodiment of the present invention, the
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.
S210...이산화티타늄층 형성단계 S230...산화아연층 형성단계
S250...산화아연 나노막대 형성단계 S270...산화마그네슘층 형성단계
110...솔라셀 120...이산화티타늄층
130...산화아연층 140...산화아연 나노막대
150...산화마그네슘층 S210 ... Titanium dioxide layer forming step S230 ... Zinc oxide layer forming step
S250 ... zinc oxide nanorod forming step S270 ... magnesium oxide layer forming step
110
130
150.Magnesium Oxide Layer
Claims (18)
상기 이산화티타늄층(120)의 상부에 제2굴절률 조절층인 산화아연층(130)을 형성하는 산화아연층 형성단계(S230);
상기 산화아연층(130)의 상부에 세로방향 굴절률을 조절하기 위한 산화아연 나노막대(130)를 성장시켜 형성하는 산화아연 나노막대 형성단계(S250); 및
상기 산화아연 나노막대(130)의 표면에 산화마그네슘층(140)을 형성하는 산화마그네슘층 형성단계(S270);를 포함하는 솔라셀의 반사방지막 형성방법.
A titanium dioxide layer forming step (S210) of forming a titanium dioxide layer 120 which is a first refractive index control layer on the solar cell 110;
A zinc oxide layer forming step (S230) of forming a zinc oxide layer 130 as a second refractive index adjusting layer on the titanium dioxide layer 120;
A zinc oxide nanorod forming step (S250) formed by growing a zinc oxide nanorod 130 for controlling the longitudinal refractive index on the zinc oxide layer 130; And
Magnesium oxide layer forming step (S270) of forming a magnesium oxide layer 140 on the surface of the zinc oxide nano-rod 130 (S270).
상기 이산화티타늄층 형성단계(S210)는,
이산화티타늄 용액을 상기 솔라셀(110)의 상부면에 주입후 고속회전시켜 도포하는 스핀코팅(Spin Coating) 방식 또는, 스프레이(Spray) 방식을 이용하여 상기 솔라셀(110)의 상부에 이산화티타늄층(120)을 형성하는 것을 특징으로 하는 솔라셀의 반사방지막 형성방법.
The method of claim 1,
The titanium dioxide layer forming step (S210),
Titanium dioxide layer on the top of the solar cell 110 using a spin coating method or a spray (spray) method to inject a titanium dioxide solution to the upper surface of the cell 110 and then rotates at a high speed Forming an anti-reflection film of a solar cell;
상기 이산화티타늄층 형성단계(S210)는,
2.49의 굴절률을 가진 이산화티타늄 용액을 이용하여 상기 이산화티타늄층(120)을 형성하는 것을 특징으로 하는 솔라셀의 반사방지막 형성방법.
3. The method of claim 2,
The titanium dioxide layer forming step (S210),
Method for forming an anti-reflection film of a solar cell, characterized in that for forming the titanium dioxide layer 120 using a titanium dioxide solution having a refractive index of 2.49.
상기 이산화티타늄층 형성단계(S210)는,
상기 이산화티타늄 용액을 이용하여 50 내지 100nm의 두께를 갖는 이산화티타늄층(120)을 형성하는 것을 특징으로 하는 솔라셀의 반사방지막 형성방법.
The method of claim 3, wherein
The titanium dioxide layer forming step (S210),
Method for forming an anti-reflection film of a solar cell, characterized in that to form a titanium dioxide layer 120 having a thickness of 50 to 100nm using the titanium dioxide solution.
상기 이산화티타늄층 형성단계(S210)는,
0.1M 내지 0.3M의 농도를 갖는 이산화티타늄의 용액을 이용하여 이산화티타늄층(120)을 형성하는 것을 특징으로 하는 솔라셀의 반사방지막 형성방법.
5. The method of claim 4,
The titanium dioxide layer forming step (S210),
Method for forming an anti-reflection film of a solar cell, characterized in that to form a titanium dioxide layer 120 using a solution of titanium dioxide having a concentration of 0.1M to 0.3M.
상기 산화아연층 형성단계(S230)는,
산화아연 용액을 상기 이산화티타늄층(120)의 상부면에 주입후 고속회전시켜 도포하는 스핀코팅 방식 또는, 스프레이 방식을 이용하여 상기 이산화티타늄층(120)의 상부에 산화아연층(130)을 형성하는 것을 특징으로 하는 솔라셀의 반사방지막 형성방법.
The method of claim 1,
The zinc oxide layer forming step (S230),
After the zinc oxide solution is injected into the upper surface of the titanium dioxide layer 120, the zinc oxide layer 130 is formed on the titanium dioxide layer 120 using a spin coating method or a spray method. Method for forming an anti-reflection film of a solar cell, characterized in that.
상기 산화아연층 형성단계(S230)는,
1.9의 굴절률을 가진 산화아연 용액을 이용하여 상기 산화아연층(130)을 형성하는 것을 특징으로 하는 솔라셀의 반사방지막 형성방법.
The method according to claim 6,
The zinc oxide layer forming step (S230),
A method of forming an anti-reflection film for a solar cell, characterized in that to form the zinc oxide layer (130) using a zinc oxide solution having a refractive index of 1.9.
상기 산화아연층 형성단계(S230)는,
상기 산화아연 용액을 이용하여 70 내지 120nm의 두께를 갖는 산화아연층(130)을 형성하는 것을 특징으로 하는 솔라셀의 반사방지막 형성방법.
8. The method of claim 7,
The zinc oxide layer forming step (S230),
Method for forming an anti-reflection film of a solar cell characterized in that to form a zinc oxide layer 130 having a thickness of 70 to 120nm using the zinc oxide solution.
상기 산화아연층 형성단계(S230)는,
0.2M 내지 0.4M의 농도를 갖는 산화아연 용액을 이용하여 산화아연층(130)을 형성하는 것을 특징으로 하는 솔라셀의 반사방지막 형성방법.
The method of claim 8,
The zinc oxide layer forming step (S230),
A method of forming an anti-reflection film for a solar cell, characterized in that to form a zinc oxide layer 130 using a zinc oxide solution having a concentration of 0.2M to 0.4M.
상기 산화아연 나노막대 형성단계(S250)는,
ZnO(NO3)2와 HTMA(Hexamethylenetetramine)를 일정 비율로 혼합한 용액으로 수열합성(Hydrothermal) 방식을 통해 오토클레이브 내에서 화학적 반응시켜, 상기 산화아연층(130)의 상부에 산화아연 나노막대(130)를 성장시키는 것을 특징으로 하는 솔라셀의 반사방지막 형성방법.
The method of claim 1,
The zinc oxide nano-rod forming step (S250),
ZnO (NO3) 2 and HTMA (Hexamethylenetetramine) are mixed in a certain ratio and chemically reacted in the autoclave by the hydrothermal method, and the zinc oxide nanorods 130 on the zinc oxide layer 130. The anti-reflection film forming method of the cell, characterized in that for growing).
상기 산화아연 나노막대 형성단계(S250)는,
ZnO(NO3)2와 HTMA를 20mM : 20mM의 비율로 혼합된 용액을 이용하여 상기 산화아연 나노막대(130)를 성장시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 솔라셀의 반사방지막 형성방법.
The method of claim 10,
The zinc oxide nano-rod forming step (S250),
A method for forming an anti-reflection film for a solar cell, characterized in that the zinc oxide nanorods 130 are grown by using a solution in which ZnO (NO 3) 2 and HTMA are mixed at a ratio of 20 mM: 20 mM.
산화아연 나노막대 형성단계(S250),
상기 산화아연층(130)의 상부면에 UV ozone을 이용하여 표면처리를 한 후, 표면처리된 면에 상기 산화아연 나노막대(130)를 형성하는 것을 특징으로 하는 솔라셀의 반사방지막 형성방법.
12. The method of claim 11,
Zinc oxide nanorod forming step (S250),
After the surface treatment using UV ozone on the upper surface of the zinc oxide layer 130, the zinc oxide nano-rod 130 is formed on the surface-treated surface of the solar cell antireflection film forming method.
상기 산화아연 나노막대 형성단계(S250)는,
상기 ZnO(NO3)2와 HTMA를 일정 비율로 혼합한 용액의 농도와 반응시간에 따라 상기 산화아연 나노막대(130)의 길이와 두께를 조절하는 것을 특징으로 하는 솔라셀의 반사방지막 형성방법.
13. The method of claim 12,
The zinc oxide nano-rod forming step (S250),
Method for forming an anti-reflection film of a solar cell, characterized in that for controlling the length and thickness of the zinc oxide nano-rod 130 according to the concentration and the reaction time of the mixture of the ZnO (NO 3) 2 and HTMA in a predetermined ratio.
상기 산화아연 나노막대 형성단계(S250)는,
상기 오토클레이브 내에 이산화티타늄층(120) 및 산화아연층(130)이 형성된 기판을 상기 오토클레이브 내에 넣은 후 90도에서 4시간 동안 반응시켜 상기 산화아연 나노막대(130)를 성장시키는 것을 특징으로 하는 솔라셀의 반사방지막 형성방법.
14. The method of claim 13,
The zinc oxide nano-rod forming step (S250),
After placing the substrate on which the titanium dioxide layer 120 and the zinc oxide layer 130 are formed in the autoclave, the zinc oxide nanorods 130 are grown by reacting at 90 degrees for 4 hours. Method of forming anti-reflection film of solar cell.
상기 산화마그네슘층 형성단계(S270)는,
Mg(NO3)2와 HTMA 및 Zn(NO3)2를 일정비율로 혼합한 용액을 수열합성 방식을 통해 오토클레이브 내에서 화학적 반응시켜, 상기 산화아연 나노막대(130)의 표면에 산화마그네슘층(140)을 형성하는 것을 특징으로 하는 솔라셀의 반사방지막 형성방법.
The method of claim 1,
The magnesium oxide layer forming step (S270),
Mg (NO 3) 2 and a solution of HTMA and Zn (NO 3) 2 in a fixed ratio are chemically reacted in an autoclave through a hydrothermal synthesis method, and the magnesium oxide layer 140 is formed on the surface of the zinc oxide nanorod 130. The anti-reflection film forming method of the cell, characterized in that for forming a).
상기 산화마그네슘층 형성단계(S270)는,
상기 Mg(NO3)2와 HTMA 및 Zn(NO3)2를 2 : 1 : 1의 비율로 혼합한 용액을 이용하여 상기 산화마그네슘층(140)을 형성하는 것을 특징으로 하는 솔라셀의 반사방지막 형성방법.
16. The method of claim 15,
The magnesium oxide layer forming step (S270),
The magnesium oxide layer 140 is formed by using the solution of Mg (NO 3) 2, HTMA, and Zn (NO 3) 2 in a ratio of 2: 1: 1. .
상기 산화마그네슘층 형성단계(S270)는,
농도의 비율을 Mg(NO3)2 : HTMA : Zn(NO3)2 = 2 : 1 : 1의 비율을 유지하되, Mg(NO3)2의 농도를 20mM 내지 60mM의 농도까지 변화시켜 상기 산화마그네슘층(140)의 두께를 조절하는 것을 특징으로 하는 솔라셀의 반사방지막 형성방법.
17. The method of claim 16,
The magnesium oxide layer forming step (S270),
The ratio of concentration of Mg (NO 3) 2: HTMA: Zn (NO 3) 2 = 2: 1: 1 is maintained, but the concentration of Mg (NO 3) 2 is changed to a concentration of 20mM to 60mM. 140) The anti-reflection film forming method of the cell, characterized in that for adjusting the thickness.
상기 산화마그네슘층 형성단계(S270)는,
상기 산화아연 나노막대(130)의 표면에 1.73의 굴절률을 가진 상기 Mg(NO3)2와 HTMA 및 Zn(NO3)2의 혼합된 용액을 이용하여 상기 산화마그네슘층(140)을 형성하는 것을 특징으로 하는 솔라셀의 반사방지막 형성방법.18. The method of claim 17,
The magnesium oxide layer forming step (S270),
The magnesium oxide layer 140 is formed on the surface of the zinc oxide nanorod 130 by using a mixed solution of Mg (NO 3) 2 and HTMA and Zn (NO 3) 2 having a refractive index of 1.73. Method for forming an antireflection film of a solar cell.
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|---|---|---|---|
| KR1020120138728A KR101363990B1 (en) | 2012-12-03 | 2012-12-03 | Method for forming antireflection coating of solar cell |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017539093A (en) * | 2014-12-22 | 2017-12-28 | トタル ソシエテ アノニムＴｏｔａｌ Ｓａ | Optoelectronic device having textured surface and method of manufacturing the same |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090101395A (en) * | 2008-03-23 | 2009-09-28 | 다이나믹솔라디자인 주식회사 | Solar cell device porous antireflection layer and method of manufacture |
| KR20110063550A (en) * | 2008-09-24 | 2011-06-10 | 쌩-고벵 글래스 프랑스 | Front electrode for a solar cell having an antireflection coating |
| KR20120028061A (en) * | 2010-09-14 | 2012-03-22 | 엘지디스플레이 주식회사 | Method for fabricating solar cell |
| KR20130036547A (en) * | 2011-10-04 | 2013-04-12 | 성균관대학교산학협력단 | Silicon solar cell and preparing method of the same |
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2012
- 2012-12-03 KR KR1020120138728A patent/KR101363990B1/en active IP Right Grant
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