KR101491355B1 - Solar cell, method of manufacturing the same, and solar cell module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 하나의 반도체 기판에 복수의 서브셀을 갖는 태양전지, 태양전지 제조방법 및 태양전지 모듈에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solar cell and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a solar cell, a solar cell manufacturing method, and a solar cell module having a plurality of sub-cells on a single semiconductor substrate.
오늘 날 화석연료의 고갈과 환경문제에 대응하기 위한 대체에너지의 개발이 요구되고 있는 추세에서, 재생 가능한 에너지(Renewable Energy)를 대표하는 태양광 발전의 중요성이 증가하고 있다. 이러한 태양광 발전은 태양전지(Solar Battery)의 개발을 핵심 기술로 하고 있으며 이 태양전지에 대한 기술을 수십 년간 개발하고 있는 상태이다.Today, the importance of photovoltaic generation, representing renewable energy, is increasing in the trend of depletion of fossil fuels and development of alternative energy to cope with environmental problems. Such solar power generation is a core technology for the development of solar battery, and the technology for this solar cell is being developed for decades.
태양전지는 태양 에너지를 이용하여 전기 에너지를 생성하는 전지로서, 친환경적이고 에너지원이 무한할 뿐만 아니라 수명이 긴 장점이 있다. 이러한 태양전지는, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 등으로 이루어진 결정실리콘 태양전지, 비정질 실리콘 태양전지, 비정질 SiC, 비정질 SiN, 비정질 SiGe, 비정질 SiSn 등의 IV 족계의 재료 또는 갈륨비소(GaAs), 알루미늄갈륨비소(AlGaAs), 인듐인(InP) 등의 III-V 족이나 CdS, CdTe, Cu2S 등의 II-VI족의 화합물 반도체 태양전지, 이산화티타늄(TiO2)을 주성분으로 하는 반도체 나노입자에 태양광 흡수용 염료, 전해질, 투명전극 등으로 구성되는 염료감응형 태양전지(DSSC: Dye Sensitized Solar Cell) 등이 있다.Solar cells generate electricity using solar energy. They are environmentally friendly, have an endless energy source, and have a long life span. Such a solar cell may be formed of a material of a group IV such as a crystalline silicon solar cell, an amorphous silicon solar cell, an amorphous SiC, an amorphous SiN, an amorphous SiGe, or an amorphous SiSn, or a gallium arsenide (GaAs) III-V family such as AlGaAs and InP, and II-VI group compound semiconductors such as CdS, CdTe and Cu2S, semiconductor nanoparticles mainly composed of titanium dioxide (TiO2) A dye-sensitized solar cell (DSSC) composed of a dye, an electrolyte, and a transparent electrode.
태양전지의 실용화를 위해서는 목표 기전력을 확보하기 위한 광전변환 효율의 향상과 함께 태양전지의 대면적화가 가능해야 하나, 태양전지가 대면적화 될수록 전자의 이동 거리가 길어지고 태양전지에 사용되는 전극은 외부 광의 투과를 위해 높은 저항을 가지는 투명 전극으로 이루어지기 때문에 대면적화된 태양전지에서는 소형 태양전지에서와 같이 높은 광전변환 효율을 기대할 수 없는 실정이다. 즉, 대면적화된 태양전지에서는 외부 광에 의해 형성된 전자들이 높은 저항의 투명 전극을 통해 멀리 이동하여야 하므로 광전변환 효율이 좋지 않다.In order to commercialize the solar cell, it is necessary to increase the photoelectric conversion efficiency to secure the target electromotive force and to enlarge the area of the solar cell. However, as the solar cell becomes larger, the travel distance of the electron becomes longer, A transparent electrode having high resistance for transmission of light is used. Therefore, a large-sized solar cell can not achieve high photoelectric conversion efficiency as in a small solar cell. That is, in the large-sized solar cell, the electrons formed by the external light must move away through the high-resistance transparent electrode, so that the photoelectric conversion efficiency is not good.
이에 대면적화된 태양전지에서 광전변환 효율을 향상하는 방법으로 하나의 태양전지로 작용하는 단위 셀을 직렬 및 병렬 연결한 모듈 형태로 구현하였다. 이중 비정질 실리콘 태양전지나 화합물 반도체 태양전지의 경우에는 투명전극, 반도체, 금속전극층을 차례로 증착하고 스크라이빙(Scribing)하는 과정을 반복하여 직렬 연결된 구조를 구현하고 있으며, 염료감응 태양전지의 경우에는 단위 셀을 제조한 후 도전성 테이프를 이용하여 단위 셀의 직렬 연결된 구조를 구현함으로써 직렬 연결 구조를 위한 추가 공정을 통해 단위 셀을 모듈 형태로 구현하였다.As a method of improving the photoelectric conversion efficiency in a large - sized solar cell, a unit cell functioning as one solar cell is implemented as a module in which serial and parallel connections are made. In the case of a double amorphous silicon solar cell or a compound semiconductor solar cell, a transparent electrode, a semiconductor, and a metal electrode layer are successively deposited and scribed to form a series connection structure. In the case of a dye-sensitized solar cell, After the cell is manufactured, the unit cell is connected in series by using the conductive tape, so that the unit cell is implemented in a module form through an additional process for the serial connection structure.
이와 같은 모듈화 과정에서 단위 셀들의 연결부위는 실제 태양 에너지(즉, 광 에너지)를 전기 에너지로 변환(즉, 광전변환)하는 기능을 하지 못하기 때문에 활용면적(active area)을 감소시키고, 또한 각 단위 셀 및 전극 간의 접촉 문제로 인해 전기적으로 불균일하여 목표 기전력을 확보하기 위한 광전변환 효율을 얻을 수 없으며, 또한 물리적으로 불균일하여 태양전지 모듈의 불량률을 증가시킨다.In the modularization process, since the connection sites of the unit cells do not function to convert the actual solar energy (i.e., light energy) into electrical energy (i.e., photoelectric conversion), the active area is reduced, It is impossible to obtain the photoelectric conversion efficiency for securing the target electromotive force due to the electrically non-uniformity due to the contact problem between the unit cell and the electrode, and also it is physically uneven to increase the defect rate of the solar cell module.
결정질 실리콘 태양전지는 일반적으로 각각의 전지를 직렬로 연결하여 모듈을 만들며, 필요한 용량만큼 태양전지의 수를 늘려 모듈의 출력을 조절한다. 또한, 모듈에서 출력전압을 일정수준 이상으로 높이기 위해 한 장의 태양전지를 기계적으로 여러 조각으로 잘라서 각 조각을 연결한다. Crystalline silicon solar cells generally connect each cell in series to form a module, and increase the number of solar cells by the required capacity to regulate the output of the module. Also, to increase the output voltage of the module above a certain level, a piece of solar cell is mechanically cut into several pieces to connect each piece.
그러나, 태양전지를 자르는 과정에서 태양전지가 손상 또는 손실되는 문제를 야기하기도 한다.However, in the process of cutting the solar cell, the solar cell may be damaged or lost.
또한, 종래에는 하나의 실리콘 기판에 태양전지 하나를 제작하여 리본으로 각각의 태양전지의 전면전극과 후면전극을 연결하여 모듈화하였다. Conventionally, one solar cell is fabricated on one silicon substrate, and the front electrode and the rear electrode of each solar cell are connected by ribbons and modularized.
도 1은 종래기술에 따른 태양전지 모듈의 구조를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a conventional solar cell module.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 태양전지 모듈은 다수의 태양전지 셀(1)과, 상기 태양전지 셀(1)을 전기적으로 연결하는 리본(2)을 포함하며, 이때, 리본(2)은 서로 인접하는 태양전지 셀(1)의 전면전극과 후면전극을 연결하여 전기적으로 직렬 접속시킨다. 1, a conventional solar cell module includes a plurality of solar cells 1 and a ribbon 2 for electrically connecting the solar cells 1, The front electrode and the rear electrode of the adjacent solar cell 1 are electrically connected in series.
그러나, 전술한 바와 같은 종래 기술에 따른 태양전지 모듈은 제조공정이 복잡할뿐만 아니라 비활용 면적이 증가하여 기판 면적대비 태양전지 모듈의 출력효율이 저하되는 문제점이 있다. However, the solar cell module according to the related art as described above is not only complicated in manufacturing process but also has a problem that the output efficiency of the solar cell module is lowered compared to the area of the substrate due to an increase in the unused area.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일반적인 목적은 종래 기술에서의 제한 및 단점에 의해 야기되는 하나 이상의 문제점을 실질적으로 제거할 수 있는 태양전지, 태양전지 제조방법 및 태양전지 모듈을 제공하는 것이다. It is a general object of the present invention to provide a solar cell capable of substantially eliminating one or more problems caused by limitations and disadvantages of the prior art, A manufacturing method thereof, and a solar cell module.
본 발명의 보다 구체적인 다른 목적은, 제조공정이 간단하며, 하나의 기판에 다수의 셀을 제작하여 연결함으로써 필요한 전압을 얻을 수 있는 태양전지, 태양전지 제조방법 및 태양전지 모듈을 제공하는 것이다.
It is still another specific object of the present invention to provide a solar cell, a solar cell manufacturing method, and a solar cell module in which a manufacturing process is simple, and a plurality of cells are manufactured and connected to one substrate to obtain a required voltage.
이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지는 제1 도전형의 불순물이 도핑된 반도체 기판과; 상기 반도체 기판의 상면에 형성되며, 제2 도전형의 활성층과 제1 도전형의 활성층이 교번으로 서로 이격 배치되는 상부 활성층과; 상기 반도체 기판의 하면에 형성되며, 제1 도전형의 활성층과 제2 도전형의 활성층이 교번으로 서로 이격 배치되되 상기 상부 활성층과 대향하는 면에는 상기 상부 활성층과 다른 도전형의 활성층이 형성되는 하부 활성층과; 상기 제1 도전형의 활성층과 상기 제2 도전형의 활성층을 절연시키도록 상기 상부 활성층 및 상기 하부 활성층 상에 각각 형성되는 절연층과; 상기 상부 및 하부 절연층 상에 각각 형성되는 상부 전극 및 하부 전극과; 상기 상부 전극은 상부 전극끼리, 상기 하부 전극은 하부 전극끼리 전기적으로 연결하는 리본을 포함하는 것을 특징으로 한다. To this end, a solar cell according to an embodiment of the present invention includes: a semiconductor substrate doped with an impurity of a first conductivity type; An upper active layer formed on an upper surface of the semiconductor substrate, the active layer of the second conductivity type and the active layer of the first conductivity type being alternately arranged apart from each other; A first conductive type active layer and a second conductive type active layer are alternately arranged on the lower surface of the semiconductor substrate and a surface opposite to the upper active layer is formed with a lower An active layer; An insulating layer formed on the upper active layer and the lower active layer to insulate the active layer of the first conductive type from the active layer of the second conductive type; An upper electrode and a lower electrode respectively formed on the upper and lower insulating layers; The upper electrode includes upper electrodes and the lower electrode electrically connects the lower electrodes to each other.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지에서, 상기 리본은 동일평면상에 형성될 수 있다. In a solar cell according to an embodiment of the present invention, the ribbons may be formed on the same plane.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지에서, 상기 반도체 기판은 실리콘 기판일 수 있다. In the solar cell according to an embodiment of the present invention, the semiconductor substrate may be a silicon substrate.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지는 제1 도전형의 불순물이 도핑된 반도체 기판과; 상기 반도체 기판을 공유하며, 전기적으로 상호 연결된 복수의 서브셀을 포함하며, 상기 복수의 서브셀 각각은 상기 반도체 기판의 상면 및 하면에 형성된 서로 다른 도전형의 활성층과, 상기 복수의 서브셀을 전기적으로 절연시키는 절연층, 및 전면 및 후면 전극을 포함하고, 상기 반도체 기판의 상면 및 하면에 형성된 상기 활성층은 서로 이웃하는 서브셀의 활성층과 반대되는 도전형을 갖도록 서로 다른 도전형의 활성층이 교번으로 형성되는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a solar cell comprising: a semiconductor substrate doped with an impurity of a first conductivity type; And a plurality of sub-cells electrically connected to each other and sharing the semiconductor substrate, wherein each of the plurality of sub-cells includes active layers of different conductivity types formed on the upper and lower surfaces of the semiconductor substrate, Wherein the active layer formed on the upper surface and the lower surface of the semiconductor substrate have different conductive types of active layers alternately so as to have a conductivity type opposite to that of the active layers of neighboring subcells, Is formed.
본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지에서, 상기 복수의 서브셀은 동일평면에서 직렬 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다. In the solar cell according to another embodiment of the present invention, the plurality of sub-cells are serially electrically connected in the same plane.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제조방법은 제1 도전형의 불순물이 도핑된 반도체 기판의 상면 및 하면에 서로 제1 도전형의 활성층과 제2 도전형의 활성층을 교번으로 형성하는 과정과; 상기 제1 도전형의 활성층과 상기 제2 도전형의 활성층 사이 접속부를 제거하여 상기 제1 도전형의 활성층과 상기 제2 도전형의 활성층이 서로 이격되도록 하는 과정과; 상기 제1 도전형의 활성층과 상기 제2 도전형의 활성층을 절연시키도록 상기 상부 활성층 및 상기 하부 활성층 상에 각각 절연층을 형성하는 과정과; 상기 절연층 상에 상부 전극 및 하부 전극을 형성하는 과정; 및 상기 상부 전극은 상부 전극끼리, 상기 하부 전극은 하부 전극끼리 전기적으로 연결되도록 리본을 형성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
A method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention includes forming a first conductive type active layer and a second conductive type active layer on the upper and lower surfaces of a semiconductor substrate doped with impurities of a first conductivity type, A process; Removing a connection portion between the active layer of the first conductivity type and the active layer of the second conductivity type so that the active layer of the first conductivity type and the active layer of the second conductivity type are spaced apart from each other; Forming an insulating layer on the upper active layer and the lower active layer to insulate the active layer of the first conductive type from the active layer of the second conductive type; Forming an upper electrode and a lower electrode on the insulating layer; And forming a ribbon so that the upper electrode is electrically connected to the upper electrodes, and the lower electrode is electrically connected to the lower electrodes.
본 발명에 따른 태양전지 및 그 제조방법에 의하면, 하나의 기판에 다수의 태양전지 셀을 형성하여 전압을 높일 수 있다. According to the solar cell and the manufacturing method thereof according to the present invention, it is possible to increase the voltage by forming a plurality of solar cells on one substrate.
또한, 본 발명에 따른 태양전지 및 그 제조방법에 의하면, 하나의 기판을 공유하는 다수의 서브셀이 동일 평면에서 직렬 연결되므로 서브셀간 간격을 줄여 비활용 면적을 대폭 감소시킬 수 있다. In addition, according to the solar cell and the method of manufacturing the same according to the present invention, since a plurality of sub-cells sharing one substrate are serially connected on the same plane, the space between the sub-cells can be reduced to greatly reduce the unused area.
또한, 본 발명에 따른 태양전지 및 그 제조방법에 의하면, 리본의 길이를 도 1에 도시된 종래 구조에 비해 짧게 형성해도 되므로 전기적 특성을 개선할 수 있다.
Further, according to the solar cell and the manufacturing method thereof according to the present invention, the length of the ribbon can be made shorter than that of the conventional structure shown in FIG. 1, so that the electrical characteristics can be improved.
도 1은 종래기술에 따른 태양전지 모듈의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제조과정을 나타낸 단면도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a conventional solar cell module.
2 is a cross-sectional view illustrating a structure of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating a structure of a solar cell according to another embodiment of the present invention.
4A to 4F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, and these may vary depending on the intention of the user, the operator, or the precedent. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
먼저, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다. 2 is a cross-sectional view illustrating a structure of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 태양전지(1000)는 반도체(실리콘) 기판(10)과, 상기 반도체 기판(10)에 서로 인접하여 형성된 복수의 서브셀, 구체적으로는 제1 서브셀(100) 및 제2 서브셀(200)과, 상기 제1 서브셀(100)과 제2 서브셀(200)을 전기적으로 연결하는 리본(20)을 포함한다. 2, a
상기 반도체 기판(10)은 결정질 반도체로 이루어진 태양 전지용 기판으로서 상기 반도체 기판(110)은 예를 들면, 제1 도전형의 불순물이 저농도로 도핑된(p-) 실리콘 기판이 될 수 있다.The
상기 제1 서브셀(100) 및 제2 서브셀(200) 각각은 반도체 기판(10)의 상면 및 하면에 각각 형성되는 제2 도전형의 불순물이 고농도로 도핑된 제2 도전형의 활성층(n+, 110, 210)과 제1 도전형의 불순물이 고농도로 도핑된 제2 도전형의 활성층(p+,120, 220), 제1 및 제2 전극(130, 140, 230, 240), 상기 활성층(110, 210, 120, 220)과 제1 및 제2 전극(130, 140, 230, 240) 사이에 각각 형성되는 절연층(15)을 포함한다. Each of the
상기 제1 서브셀(100)과 제2 서브셀(200)은 반도체 기판(10)의 상면 및 하면에 각각 형성되는 물질층의 도전형이 서로 반대이다. 즉, 제1 서브셀(100)은 반도체 기판(100)의 상면에 제2 도전형의 활성층(110) 및 제1 전극(전면 전극, 130)이 형성되고 반도체 기판(100)의 하면에 제1 도전형의 고농도 반도체층(120) 및 제2 전극(후면 전극, 140)이 형성되는 것에 비해 제2 서브셀(200)은 반도체 기판(100)의 상면에 제1 도전형의 고농도 반도체층(220) 및 제2 전극(240)이 형성되고, 반도체 기판(100)의 하면에 제2 도전형의 고농도 반도체층(210) 및 제1 전극(230)이 형성된다. 또한, 제1 서브셀(100)과 제2 서브셀(200)은 절연층(150)에 의해 전기적으로 절연되어 있다.In the
이와 같이 상기 제1 서브셀(100)과 제2 서브셀(200)은 반도체 기판(10)을 공유하며, 각각 전면과 후면의 광흡수층이 서로 반대되는 극성의 반도체 층(110, 120, 130, 140)으로 이루어져 있다. 이들 제1 서브셀(100)과 제2 서브셀(200)은 하나의 기판(10)에 형성되어 있으나 각각 pn 접합이 형성되어 있으므로 별개의 태양전지로 개별적으로 동작할 수 있다. 즉, 각 서브셀(100,200)은 해당 크기의 전류와 전압을 출력할 수 있다. The
상기 리본(20)은 제1 서브셀(100)과 제2 서브셀(200)을 전기적으로 연결하며, 구체적으로는 제1 서브셀(100)의 제1 전극(130)과 제2 서브셀의 제2 전극(240)을 서로 연결하고, 또한 제1 서브셀(100)의 제2 전극(140)과 제2 서브셀의 제1 전극(230)을 서로 연결하여 제1 서브셀(100)과 제2 서브셀(200)이 서로 직렬 접속되도록 한다.The
이때, 인접하는 제1 서브셀(100)과 제2 서브셀(200)이 반도체 기판(10)의 상면 및 하면에 각각 형성되는 물질층의 도전형(극성)이 서로 반대이기 때문에 제1 서브셀(100)의 제1 전극(130)과 제2 서브셀(200)의 제2 전극(240)이 반도체 기판(10)의 상면에 위치하게 된다.At this time, since the conductive types (polarities) of the material layers formed on the upper and lower surfaces of the adjacent
이에 따라, 직렬 접속시 리본(20)은 제1 서브셀(100)의 제1 전극(130)으로부터 실질적으로 수평으로 연장되어 동일 평면에서 제2 서브셀(200)의 제2 전극(240)과 연결되어 이들 전극(130, 240)을 전기 접속시킨다. The
본 실시예와 같이 제1 서브셀(100)과 제2 서브셀(200)이 직렬 접속되므로 태양전지(1000)에서 출력되는 전류는 동일한 값을 가지며, 출력되는 전압은 각 서브셀(100, 200)에서 출력되는 전압의 합이 된다. Since the
즉, 서브셀의 개수가 증가할수록 태양전지의 출력전압이 증가하게 되며, 따라서 필요로 하는 전압에 따라 서브셀의 개수를 적절히 조절하여 구현할 수 있다. That is, as the number of sub-cells increases, the output voltage of the solar cell increases, and accordingly, the number of sub-cells can be appropriately adjusted according to the required voltage.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 구조를 나타낸 단면도이다. 3 is a cross-sectional view illustrating a structure of a solar cell according to another embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양전지(2000)는 반도체(실리콘) 기판(10')과, 상기 반도체 기판(10')에 서로 인접하여 형성된 복수의 서브셀, 구체적으로는 제1 서브셀(100') 내지 제4 서브셀(400')과, 상기 제1 서브셀(100') 내지 제4 서브셀(400')을 전기적으로 연결하는 리본(20')을 포함하며, 각 서브셀(100'~400')의 구성은 도 2의 구성과 동일하다. 3, the
도 3에서와 같이 4개의 서브셀로 구성되는 경우 2개의 서브셀로 구성된 도 2의 구성에 비해 출력전압을 2배 증가시킬 수 있다. 3, the output voltage can be doubled as compared with the configuration of FIG. 2, which is composed of two sub-cells.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 태양전지 제조방법에 대해 설명하면 다음과 같다. A method of manufacturing a solar cell according to the present invention having the above-described configuration will now be described.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제조과정을 나타낸 단면도로, 본 실시예는 하나의 반도체 기판에 2개의 서브셀이 형성된 도 2의 태양전지 제조과정을 나타낸다. 4A to 4F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a solar cell according to an embodiment of the present invention. The present embodiment shows a manufacturing process of the solar cell of FIG. 2 in which two subcells are formed on one semiconductor substrate.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이 실리콘 기판(10)을 준비한다. 여기서, 실리콘 기판(10)은 제1 도전형의 불순물이 저농도로 도핑된(p-) 실리콘 기판이 될 수 있다. First, a
다음으로, 도 4b에 도시된 바와 같이 p- 반도체 기판(10)의 상면 및 하면에 각각 제2 도전형의 반도체 물질을 고농도로 도핑하여 n+ 활성층(110, 210)을 형성한다. 여기서, 활성층(110, 210)은 원하는 서브셀의 개수만큼 예정된 영역에 형성되며, 제2 도전형의 반도체 물질은 5족 원소로서 예를 들면, 비소(As)가 될 수 있다. 본 실시예에서는 하나의 기판에 2개의 서브셀을 형성하므로 기판을 좌우로 2 등분하여 제1 서브셀 영역 즉, 왼쪽에는 반도체 기판(10)의 상면에 n+ 활성층(110)을 형성하고, 제2 서브셀 영역 즉, 오른쪽에는 반도체 기판(10)의 하면에 n+ 활성층(110)을 형성한다. 이때, As가 도핑되지 않는 영역은 마스크(11)에 의해 마스킹 되어 있다.Next, as shown in FIG. 4B, n +
다음으로, 도 4c에 도시된 바와 같이 상기 마스크(11)를 제거한 다음 p- 반도체 기판(10)의 하면 및 상면에 각각 제1 도전형의 반도체 물질을 고농도로 도핑하여 p+ 활성층(120, 220)을 형성한다. 여기서, p+ 활성층(120, 220)은 n+ 활성층(110, 210)과 대향하는 영역에 형성되며, 3족 원소로서 예를 들면, 인(P)을 도핑하여 형성할 수 있다. P가 도핑되지 않는 영역은 마찬가지로 마스크(12)에 의해 마스킹 되어 있다.Next, as shown in FIG. 4C, the
다음으로, 도 4d에 도시된 바와 같이 마스크(12)를 제거한 다음, 레이저 드릴링 등의 공정으로 활성층(110, 210, 120, 220)이 형성된 반도체 기판(10) 일부를 제거하여 제1 서브셀과 제2 서브셀 영역을 분리(아이솔레이션)한 다음 절연층(15)을 형성하여 전기적으로 절연시킨다. 4D, a part of the
다음으로, 도 4e에 도시된 바와 같이 반도체 기판(10)의 상면 및 하면에 각각 제1 전극(전면 전극)(130, 230)과 제2 전극(후면 전극)(140, 240)을 형성하여 제1 서브셀(100)과 제2 서브셀(200)을 형성한다. Next, first electrodes (front electrodes) 130 and 230 and second electrodes (rear electrodes) 140 and 240 are formed on the top and bottom surfaces of the
이와 같이 상기 제1 서브셀(100)과 제2 서브셀(200)은 반도체 기판(10)을 공유하며, 각각 전면과 후면의 활성층이 서로 반대되는 극성의 반도체 층(110, 120, 130, 140)으로 이루어져 있다. 이들 제1 서브셀(100)과 제2 서브셀(200)은 하나의 기판(10)에 형성되어 있으나 각각 pn 접합이 형성되어 있으므로 별개의 태양전지로 개별적으로 동작할 수 있다. 즉, 각 서브셀(100,200)은 해당 크기의 전류와 전압을 출력할 수 있다. The
다음으로, 도 4f에 도시된 바와 같이 반도체 기판(10)의 상면 및 하면에 리본(20)을 형성하여 제1 서브셀(100)의 제1 전극(130)과 제2 서브셀(200)의 제2 전극(240)이 연결되도록 하고, 또한 제1 서브셀(100)의 제2 전극(140)과 제2 서브셀(200)의 제1 전극(230)이 연결되도록 함으로써 제1 서브셀(100)과 제2 서브셀(200)이 전기적으로 직렬 접속되도록 한다.Next, as shown in FIG. 4F, a
이때, 인접하는 제1 서브셀(100)과 제2 서브셀(200)이 반도체 기판(10)의 상면 및 하면에 각각 형성되는 물질층의 도전형(극성)이 서로 반대이기 때문에 제1 서브셀(100)의 제1 전극(130)과 제2 서브셀(200)의 제2 전극(240)이 반도체 기판(10)의 상면에 위치하게 된다. 이에 따라, 직렬 접속시 리본(20)은 제1 서브셀(100)의 제1 전극(130)으로부터 실질적으로 수평으로 연장되어 동일 평면에서 제2 서브셀(200)의 제2 전극(240)과 연결되어 이들 전극(130, 240)을 전기 접속시킨다. At this time, since the conductive types (polarities) of the material layers formed on the upper and lower surfaces of the adjacent
본 실시예와 같이 제1 서브셀(100)과 제2 서브셀(200)이 직렬 접속되므로 태양전지(1000)에서 출력되는 전류는 동일한 값을 가지며, 출력되는 전압은 각 서브셀(100, 200)에서 출력되는 전압의 합이 된다. Since the
즉, 서브셀의 개수가 증가할수록 태양전지의 출력전압이 증가하게 되며, 따라서 필요로 하는 전압에 따라 서브셀의 개수를 적절히 조절하여 구현할 수 있다. That is, as the number of sub-cells increases, the output voltage of the solar cell increases, and accordingly, the number of sub-cells can be appropriately adjusted according to the required voltage.
또한, 각 서브셀 간의 직렬 접속시 리본이 제1 전극(130)으로부터 실질적으로 수평으로 연장되어 동일 평면에서 제2 서브셀(200)의 제2 전극(240)과 연결되므로 서브셀간 간격을 줄여 비활용 면적을 대폭 감소시킬 수 있고, 또한 리본의 길이를 도 1에 도시된 구조에 비해 짧게 형성해도 되므로 전기적 특성을 개선할 수 있다. In addition, since the ribbons extend substantially horizontally from the
한편, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and similarities. Accordingly, the scope of the present invention should be construed as being limited to the embodiments described, and it is intended that the scope of the present invention encompasses not only the following claims, but also equivalents thereto.
10 : 반도체 기판 11 : 마스크
15 : 절연층 20 : 리본
100, 200 : 서브셀 110, 210 : n+ 활성ㅇ층
120, 220 : p+ 활성층 130, 230 : 제1 전극
140, 240 : 제2 전극 1000 : 태양전지 10: semiconductor substrate 11: mask
15: insulation layer 20: ribbon
100, 200: subcell 110, 210: n + active layer
120, 220: p +
140, 240: second electrode 1000: solar cell
Claims (7)
상기 반도체 기판의 상면에 형성되며, 제2 도전형의 활성층과 제1 도전형의 활성층이 교번으로 서로 이격 배치되는 상부 활성층과;
상기 반도체 기판의 하면에 형성되며, 제1 도전형의 활성층과 제2 도전형의 활성층이 교번으로 서로 이격 배치되되 상기 상부 활성층과 대향하는 면에는 상기 상부 활성층과 다른 도전형의 활성층이 형성되는 하부 활성층과;
상기 제1 도전형의 활성층과 상기 제2 도전형의 활성층을 절연시키도록 상기 상부 활성층 및 상기 하부 활성층 상에 각각 형성되는 절연층과;
상기 상부 및 하부 절연층 상에 각각 형성되는 상부 전극 및 하부 전극과;
상기 상부 전극은 상부 전극끼리, 상기 하부 전극은 하부 전극끼리 전기적으로 연결하는 리본을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
A semiconductor substrate doped with an impurity of a first conductivity type;
An upper active layer formed on an upper surface of the semiconductor substrate, the active layer of the second conductivity type and the active layer of the first conductivity type being alternately arranged apart from each other;
A first conductive type active layer and a second conductive type active layer are alternately arranged on the lower surface of the semiconductor substrate and a surface opposite to the upper active layer is formed with a lower An active layer;
An insulating layer formed on the upper active layer and the lower active layer to insulate the active layer of the first conductive type from the active layer of the second conductive type;
An upper electrode and a lower electrode respectively formed on the upper and lower insulating layers;
Wherein the upper electrode comprises upper electrodes and the lower electrode comprises a ribbon electrically connecting the lower electrodes to each other.
동일평면상에 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
2. The absorbent article of claim 1,
And is formed on the same plane.
실리콘 기판인 것을 특징으로 하는 태양전지.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate
A solar cell characterized by being a silicon substrate.
상기 반도체 기판을 공유하며, 전기적으로 상호 연결된 복수의 서브셀을 포함하며, 상기 복수의 서브셀 각각은
상기 반도체 기판의 상면 및 하면에 형성된 서로 다른 도전형의 활성층과, 상기 복수의 서브셀을 전기적으로 절연시키는 절연층, 및 전면 및 후면 전극을 포함하고,
상기 반도체 기판의 상면 및 하면에 형성된 상기 활성층은 서로 이웃하는 서브셀의 활성층과 반대되는 도전형을 갖도록 서로 다른 도전형의 활성층이 교번으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
A semiconductor substrate doped with an impurity of a first conductivity type;
A plurality of subcells sharing the semiconductor substrate and electrically interconnected, each of the plurality of subcells
An active layer of different conductive type formed on the upper and lower surfaces of the semiconductor substrate; an insulating layer electrically insulating the plurality of sub-cells; and a front electrode and a rear electrode,
Wherein the active layer formed on the upper surface and the lower surface of the semiconductor substrate are alternately formed with active layers of different conductivity types so as to have a conductivity type opposite to that of the active layers of neighboring subcells.
동일평면에서 직렬 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
5. The apparatus of claim 4, wherein the plurality of sub-
And are serially electrically connected in the same plane.
A solar cell module comprising the solar cell according to any one of claims 1 to 4.
상기 제1 도전형의 활성층과 상기 제2 도전형의 활성층 사이 접속부를 제거하여 상기 제1 도전형의 활성층과 상기 제2 도전형의 활성층이 서로 이격되도록 하는 과정과;
상기 제1 도전형의 활성층과 상기 제2 도전형의 활성층을 절연시키도록 상기 상부 활성층 및 상기 하부 활성층 상에 각각 절연층을 형성하는 과정과;
상기 절연층 상에 상부 전극 및 하부 전극을 형성하는 과정; 및
상기 상부 전극은 상부 전극끼리, 상기 하부 전극은 하부 전극끼리 전기적으로 연결되도록 리본을 형성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법. Forming an upper active layer and a lower active layer by alternately forming a first conductive type active layer and a second conductive type active layer on upper and lower surfaces of a semiconductor substrate doped with an impurity of a first conductivity type;
Removing a connection portion between the active layer of the first conductivity type and the active layer of the second conductivity type so that the active layer of the first conductivity type and the active layer of the second conductivity type are spaced apart from each other;
Forming an insulating layer on the upper active layer and the lower active layer to insulate the active layer of the first conductive type from the active layer of the second conductive type;
Forming an upper electrode and a lower electrode on the insulating layer; And
And forming a ribbon so that the upper electrode is electrically connected to the upper electrode, and the lower electrode is electrically connected to the lower electrode.
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| KR20130145235A KR101491355B1 (en) | 2013-11-27 | 2013-11-27 | Solar cell, method of manufacturing the same, and solar cell module |
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| KR (1) | KR101491355B1 (en) |
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2013
- 2013-11-27 KR KR20130145235A patent/KR101491355B1/en active IP Right Grant
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