KR101627198B1 - Solar cell measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 측정 장치는, 광전 변환부와, 서로 이격되어 위치하는 전극을 포함하는 전극을 포함하는 태양 전지의 전류 및 전압을 측정하는 태양 전지의 측정 장치로서, 상기 태양 전지의 전극에 접촉하는 측정 부분을 포함하는 측정부; 및 상기 측정 부분과 상기 태양 전지의 밀착을 위하여 진공을 제공하는 진공부를 포함한다. A measurement apparatus for a solar cell according to an embodiment of the present invention is a measurement apparatus for a solar cell that measures a current and a voltage of a solar cell including a photoelectric conversion unit and an electrode including electrodes positioned apart from each other, A measuring part including a measuring part contacting the electrode of the battery; And a vacuum to provide a vacuum for the adhesion of the measurement portion and the solar cell.
Description
본 발명은 태양 전지의 측정 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는, 구조를 개선한 태양 전지의 측정 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 전지는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다. 이러한 태양 전지에서는 다양한 층 및 전극을 설계에 따라 형성하는 것에 의하여 제조될 수 있다. 이러한 다양한 층 및 전극의 설계에 따라 태양 전지 효율이 결정될 수 있다. With the recent depletion of existing energy sources such as oil and coal, interest in alternative energy to replace them is increasing. Among them, solar cells are attracting attention as a next-generation battery that converts solar energy into electric energy. In such solar cells, various layers and electrodes can be fabricated by design. The solar cell efficiency can be determined by the design of these various layers and electrodes.
태양 전지가 원하는 특성 및 효율을 구비하는지 여부는 다양한 측정 장치를 이용하여 판단될 수 있다. 이 중에서 태양 전지의 전류(I)-전압(V) 특성을 측정하는 측정 장치를 이용하여 태양 전지의 특성 등을 판단하는 방법이 널리 사용되고 있다. 이러한 측정 장치를 이용하면, 전압 인가 없이 태양광을 입사하여 발생되는 전류를 측정하여 광전 변환 특성을 확인하고, 전압을 변화하면서 인가하면서 전류를 측정하여 태양 전지의 다이오드 특성을 확인할 수 있다. Whether a solar cell has desired characteristics and efficiency can be judged by using various measuring apparatuses. Among them, a method for determining the characteristics of a solar cell by using a measuring device for measuring current (I) - voltage (V) characteristics of the solar cell is widely used. By using such a measuring device, it is possible to confirm the photoelectric conversion characteristic by measuring the current generated by the incident sunlight without voltage application, and measure the current while applying the voltage while changing the voltage, thereby confirming the diode characteristics of the solar cell.
일반적으로 전류를 측정하는 측정 장치는 태양 전지의 전극의 길이 방향을 따라 길게 연장되는 바를 포함한다. 측정 장치의 바에는 태양 전지의 전극의 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 복수 개의 측정 핀이 장착된다. 태양 전지의 전극은 복수 개의 전극 부분을 포함하게 되므로, 각 바에 장착된 복수 개의 핀을 태양 전지의 전극 부분의 길이 방향을 따라 배치한 상태에서 전극 부분에 접촉하도록 위치시킨다. 이 상태에서 일부 핀에 소정의 전압을 인가하거나 인가하지 않은 상태에서, 다른 핀에서 전류를 검출한다. In general, the measuring device for measuring the current includes a bar extending long in the longitudinal direction of the electrode of the solar cell. A plurality of measuring pins are mounted on the bar of the measuring device at regular intervals along the longitudinal direction of the electrodes of the solar cell. Since the electrode of the solar cell includes a plurality of electrode portions, a plurality of pins mounted on the respective bars are placed in contact with the electrode portions while being arranged along the longitudinal direction of the electrode portions of the solar cell. In this state, when a predetermined voltage is applied or not applied to some of the fins, the current is detected by the other fins.
그런데 이러한 측정 장치를 이용하면, 복수 개의 핀을 하나의 전극 부분에 정확하게 얼라인하는 데 어려움이 있다. 특히, 전극 부분의 폭, 피치 등이 작은 태양 전지의 전류-전압을 측정할 때 전극 부분과 측정 장치의 핀들의 정확한 얼라인이 좀더 어려워질 수 있다. 그리고 측정 장치의 핀들의 간격을 줄이는 데 한계가 있어 전극 부분의 폭, 피치 등이 작은 태양 전지의 전류-전압을 측정하는 것이 어려운 경우도 있다. However, when such a measuring apparatus is used, it is difficult to precisely align a plurality of pins to one electrode portion. Especially, when measuring the current-voltage of a solar cell having a small width or pitch of the electrode portion, precise alignment of the electrode portion and the pins of the measuring device may become more difficult. In addition, it is difficult to measure the current-voltage of the solar cell having a small width or pitch of the electrode portion because there is a limit in reducing the interval between the pins of the measuring device.
한편, 기존의 측정 장치는 전극이 기판의 양측에 각기 위치한 경우를 기반으로 하였는바 전극이 태양 전지의 일측에만 위치한 경우에 적용되기에 어려움이 있다. On the other hand, the conventional measuring device is based on the case where the electrodes are located on both sides of the substrate, and it is difficult to apply the present invention when the electrodes are located only on one side of the solar cell.
본 발명은 전극을 구성하는 전극 부분의 폭 및 피치가 작은 태양 전지의 특성을 측정할 수 있는 태양 전지의 측정 장치를 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide a measurement apparatus for a solar cell capable of measuring the characteristics of a solar cell having a small width and a small pitch of electrodes constituting the electrode.
또한, 본 발명은 전극이 태양 전지의 일측에만 위치한 구조에 적용되어 태양 전지의 특성을 측정할 수 있는 태양 전지의 측정 장치를 제공하고자 한다. The present invention also provides a solar cell measurement device capable of measuring the characteristics of a solar cell by applying the electrode to a structure located only on one side of the solar cell.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 측정 장치는, 광전 변환부와, 서로 이격되어 위치하는 전극을 포함하는 전극을 포함하는 태양 전지의 전류 및 전압을 측정하는 태양 전지의 측정 장치로서, 상기 태양 전지의 전극에 접촉하는 측정 부분을 포함하는 측정부; 및 상기 측정 부분과 상기 태양 전지의 밀착을 위하여 진공을 제공하는 진공부를 포함한다. A measurement apparatus for a solar cell according to an embodiment of the present invention is a measurement apparatus for a solar cell that measures a current and a voltage of a solar cell including a photoelectric conversion unit and an electrode including electrodes positioned apart from each other, A measuring part including a measuring part contacting the electrode of the battery; And a vacuum to provide a vacuum for the adhesion of the measurement portion and the solar cell.
본 실시예에 의하면, 측정 장치가 측정부와 함께 진공부를 일체로 구비하여 태양 전지의 특성 측정 시 태양 전지와 측정 부분을 견고하게 밀착할 수 있다. 이에 의하여 측정 정밀도를 향상할 수 있고 안정적인 측정이 이루어질 수 있으며, 측정 부분 및 태양 전지의 손상, 변형 등의 문제가 최소화될 수 있다. 특히, 제1 전극과 제2 전극이 서로 동일한 면에 위치하는 태양 전지의 측정 시에 태양 전지의 일면에만 측정 장치가 위치한 상태에서도 태양 전지의 전극와 측정 부분을 견고하게 밀착할 수 있다. According to the present embodiment, the measuring device is integrally provided with the measuring unit and the vacuum, so that the solar cell and the measuring part can be tightly adhered to each other when measuring the characteristics of the solar cell. Thus, measurement accuracy can be improved, stable measurement can be performed, and problems such as damage and deformation of the measurement part and the solar cell can be minimized. Particularly, in the measurement of the solar cell having the first electrode and the second electrode located on the same plane, the electrode and the measurement portion of the solar cell can be firmly adhered to each other even in a state where the measuring device is positioned on only one side of the solar cell.
그리고 하나의 측정부에 포함되는 복수 개의 측정 부분을 전극의 복수의 전극 부분을 가로지르도록 배치하여 측정부의 폭 및 간격을 복수의 전극 부분의 폭 및 간격과 관계 없이 자유롭게 설계할 수 있다. 이에 의하여 좁은 피치, 폭을 가지는 전극 부분을 가지는 태양 전지(특히, 후면 전극 구조의 태양 전지)의 특성을 정밀하게 측정할 수 있다. 또한, 복수의 측정부에서 일부를 전압을 인가하는 데 사용하고 나머지를 전류를 검출하는 데 사용하므로, 전압을 인가하는 측정부와 전류를 검출하는 측정부를 별개로 형성할 수 있다. 이에 의하여 측정 장치의 구조를 간소화하고 다양한 태양 전지에 적용할 수 있다. And a plurality of measurement portions included in one measurement portion are arranged to cross a plurality of electrode portions of the electrode so that the width and the interval of the measurement portion can be freely designed regardless of the width and the interval of the plurality of electrode portions. This makes it possible to precisely measure the characteristics of a solar cell having an electrode portion having a narrow pitch and width (particularly, a solar cell having a rear electrode structure). Further, since a plurality of measuring portions are used for applying a voltage and the remainder is used for detecting a current, a measuring portion for applying a voltage and a measuring portion for detecting a current can be separately formed. Thus, the structure of the measuring apparatus can be simplified and applied to various solar cells.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 측정 장치가 적용될 수 있는 태양 전지의 일 예를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지의 후면 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 측정 장치가 적용될 수 있는 태양 전지의 다른 예를 도시한 부분 후면 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 측정 장치를 태양 전지와 함께 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시한 측정 장치 및 태양 전지 각각을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 6는 도 5의 VI-VI선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 측정 장치를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지의 측정 장치를 도시한 사시도이다.
도 9의 도 8의 IX-IX 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지의 측정 장치를 도시한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지의 측정 장치를 도시한 사시도이다. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a solar cell to which a measurement apparatus for a solar cell according to an embodiment of the present invention can be applied.
2 is a rear plan view of the solar cell shown in Fig.
3 is a partial rear plan view showing another example of a solar cell to which a measuring apparatus according to an embodiment of the present invention can be applied.
4 is a perspective view schematically showing a measuring apparatus according to an embodiment of the present invention together with a solar cell.
5 is a plan view schematically showing the measuring device and the solar cell shown in Fig.
6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in Fig.
7 is a perspective view illustrating a measurement apparatus for a solar cell according to another embodiment of the present invention.
8 is a perspective view illustrating a measurement apparatus for a solar cell according to another embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view cut along the line IX-IX in Fig. 8.
10 is a perspective view illustrating a measurement apparatus for a solar cell according to another embodiment of the present invention.
11 is a perspective view illustrating a measurement apparatus for a solar cell according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it is needless to say that the present invention is not limited to these embodiments and can be modified into various forms.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다. In the drawings, the same reference numerals are used for the same or similar parts throughout the specification. In the drawings, the thickness, the width, and the like are enlarged or reduced in order to make the description more clear, and the thickness, width, etc. of the present invention are not limited to those shown in the drawings.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 위치하는 경우도 포함한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 위치하지 않는 것을 의미한다. Wherever certain parts of the specification are referred to as "comprising ", the description does not exclude other parts and may include other parts, unless specifically stated otherwise. Also, when a portion of a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it also includes the case where another portion is located in the middle as well as the other portion. When a portion of a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "directly on" another portion, it means that no other portion is located in the middle.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 측정 장치(이하 "측정 장치")에 대하여 상세하게 설명한다. 먼저 본 실시예에 따른 측정 장치에 의하여 특성 측정이 가능한 태양 전지의 일 예를 설명한 후에, 본 실시예에 따른 측정 장치를 상세하게 설명한다. Hereinafter, a measuring apparatus (hereinafter referred to as "measuring apparatus") for a solar cell according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, an example of a solar cell capable of measuring characteristics by the measuring apparatus according to the present embodiment will be described, and then a measuring apparatus according to this embodiment will be described in detail.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 측정 장치가 적용될 수 있는 태양 전지의 일 예를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 태양 전지의 후면 평면도이다. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a solar cell to which a measuring apparatus according to an embodiment of the present invention can be applied, and FIG. 2 is a rear plan view of the solar cell shown in FIG.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지(100)는, 베이스 영역(110)을 포함하는 반도체 기판(10)과, 반도체 기판(10)의 일면(일 예로, 반도체 기판(10)의 후면) 쪽에 위치하는 도전형 영역(32, 34)과, 도전형 영역(32, 34)에 연결되는 전극(42, 44)을 포함한다. 그리고 태양 전지(100)는 터널링층(20), 패시베이션막(24), 반사 방지막(26), 절연층(40) 등을 더 포함할 수 있다. 이를 좀더 상세하게 설명한다.1 and 2, a
반도체 기판(10)은 제2 도전형 도펀트를 상대적으로 낮은 도핑 농도로 포함하는 베이스 영역(110)을 포함할 수 있다. 본 실시예의 베이스 영역(110)은 제2 도전형 도펀트를 포함하는 결정질(단결정 또는 다결정) 실리콘을 포함할 수 있다. 일 예로, 베이스 영역(110)은 제2 도전형 도펀트를 포함하는 단결정 실리콘 기판(일 예로, 단결정 실리콘 웨이퍼)으로 구성될 수 있다. 그리고 제2 도전형 도펀트는 n형 또는 p형일 수 있다. n형 도펀트로는 인(P), 비소(As), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 등의 5족 원소를 사용할 수 있고, p형 도펀트로는 보론(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등의 3족 원소를 사용할 수 있다. 일 예로, 베이스 영역(110)이 n형을 가지면 베이스 영역(110)과 광전 변환에 의하여 캐리어를 형성하는 접합(일 예로, 터널링층(20)을 사이에 둔 pn 접합)을 형성하는 p형의 제1 도전형 영역(32)을 넓게 형성하여 광전 변환 면적을 증가시킬 수 있다. 또한, 이 경우에는 넓은 면적을 가지는 제1 도전형 영역(32)이 이동 속도가 상대적으로 느린 정공을 효과적으로 수집하여 광전 변환 효율 향상에 좀더 기여할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. The
그리고 반도체 기판(10)은 전면 쪽에 위치하는 전면 전계 영역(120)을 포함할 수 있다. 전면 전계 영역(120)은 베이스 영역(110)과 동일한 도전형을 가지면서 베이스 영역(110)보다 높은 도핑 농도를 가질 수 있다. The
본 실시예에서는 전면 전계 영역(120)이 반도체 기판(10)에 제2 도전형 도펀트를 상대적으로 높은 도핑 농도로 도핑하여 형성된 도핑 영역으로 구성된 것을 예시하였다. 이에 따라 전면 전계 영역(120)이 제2 도전형을 가지는 결정질(단결정 또는 다결정) 반도체를 포함하여 반도체 기판(10)을 구성하게 된다. 일 예로, 전면 전계 영역(120)은 제2 도전형을 가지는 단결정 반도체 기판(일 예로, 단결정 실리콘 웨이퍼 기판)의 일부분으로 구성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 반도체 기판(10)과 다른 별개의 반도체층(예를 들어, 비정질 반도체층, 미세 결정 반도체층, 또는 다결정 반도체층)에 제2 도전형 도펀트를 도핑하여 전면 전계 영역(120)을 형성할 수도 있다. 또는, 전면 전계 영역(120)이 반도체 기판(10)에 인접하여 형성된 층(예를 들어, 패시베이션막(24) 및/또는 반사 방지막(26))의 고정 전하에 의하여 도핑된 것과 유사한 역할을 하는 전계 영역으로 구성될 수도 있다. 또한, 전면 전계 영역(120)의 도전형이 베이스 영역(110)과 반대되는 것도 가능하다. 그 외의 다양한 방법에 의하여 다양한 구조의 전면 전계 영역(120)을 형성할 수 있다. In this embodiment, the front
본 실시예에서 반도체 기판(10)의 전면은 텍스쳐링(texturing)되어 피라미드 등의 형태의 요철을 가질 수 있다. 이와 같은 텍스쳐링에 의해 반도체 기판(10)의 전면 등에 요철이 형성되면, 반도체 기판(10)의 전면을 통하여 입사되는 광의 반사율을 낮출 수 있다. 따라서 베이스 영역(110)과 제1 도전형 영역(32)에 의하여 형성된 pn 접합까지 도달하는 광의 양을 증가시킬 수 있어, 광 손실을 최소화할 수 있다.In the present embodiment, the front surface of the
그리고 반도체 기판(10)의 후면은 경면 연마 등에 의하여 전면보다 낮은 표면 거칠기를 가지는 상대적으로 매끈하고 평탄한 면으로 이루어질 수 있다. 본 실시예와 같이 반도체 기판(10)의 후면 쪽에 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)이 함께 형성되는 경우에는 반도체 기판(10)의 후면의 특성에 따라 태양 전지(100)의 특성이 크게 달라질 수 있기 때문이다. 이에 따라 반도체 기판(10)의 후면에는 텍스쳐링에 의한 요철을 형성하지 않아 패시베이션 특성을 향상할 수 있고, 이에 의하여 태양 전지(100)의 특성을 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라 반도체 기판(10)의 후면에 텍스쳐링에 의한 요철을 형성할 수도 있다. 그 외의 다양한 변형도 가능하다. The rear surface of the
반도체 기판(10)의 후면 위에는 터널링층(20)이 형성된다. 터널링층(20)에 의하여 반도체 기판(10)의 후면의 계면 특성을 향상할 수 있으며 광전 변환에 의하여 생성된 캐리어가 터널링 효과에 의하여 원활하게 전달되도록 한다. 이러한 터널링층(20)은 캐리어가 터널링 될 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있는데, 일례로, 산화물, 질화물, 반도체, 전도성 고분자 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 터널링층(20)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산화 질화물, 진성 비정질 실리콘, 진성 다결정 실리콘 등을 포함할 수 있다. 이때, 터널링층(20)은 반도체 기판(10)의 후면에 전체적으로 형성될 수 있다. 이에 따라 반도체 기판(10)의 후면을 전체적으로 패시베이션할 수 있고, 별도의 패터닝 없이 쉽게 형성될 수 있다. A
터널링 효과를 충분하게 구현할 수 있도록 터널링층(20)의 두께(T)는 절연층(40)의 두께보다 작을 수 있다. 일 예로, 터널링층(20)의 두께(T)가 10nm 이하일 수 있고, 0.5nm 내지 10nm(좀더 구체적으로는, 0.5nm 내지 5nm, 일 예로, 1nm 내지 4nm)일 수 있다. 터널링층(20)의 두께(T)가 10nm를 초과하면 터널링이 원할하게 일어나지 않아 태양 전지(100)가 작동하지 않을 수 있고, 터널링층(20)의 두께(T)가 0.5nm 미만이면 원하는 품질의 터널링층(20)을 형성하기에 어려움이 있을 수 있다. 터널링 효과를 좀더 향상하기 위해서는 터널링층(20)의 두께(T)가 0.5nm 내지 5nm(좀더 구체적으로 1nm 내지 4nm)일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 터널링층(20)의 두께(T)가 다양한 값을 가질 수 있다. The thickness T of the
터널링층(20) 위에는 도전형 영역(32, 34)이 위치할 수 있다. 좀더 구체적으로, 도전형 영역(32, 34)은 제1 도전형 도펀트를 가져 제1 도전형을 나타내는 제1 도전형 영역(32)과, 제2 도전형 도펀트를 가져 제2 도전형을 나타내는 제2 도전형 영역(34)을 포함할 수 있다. 그리고 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34) 사이에 배리어 영역(36)이 위치할 수 있다. On the
제1 도전형 영역(32)은 베이스 영역(110)과 터널링층(20)을 사이에 두고 pn 접합(또는 pn 터널 접합)을 형성하여 광전 변환에 의하여 캐리어를 생성하는 에미터 영역을 구성한다. The first
이때, 제1 도전형 영역(32)은 베이스 영역(110)과 반대되는 제1 도전형 도펀트를 포함하는 반도체(일례로, 실리콘)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 제1 도전형 영역(32)이 반도체 기판(10) 위(좀더 명확하게는, 터널링층(20) 위)에서 반도체 기판(10)과 별개로 형성되며 제1 도전형 도펀트가 도핑된 반도체층으로 구성된다. 이에 따라 제1 도전형 영역(32)은 반도체 기판(10) 상에 쉽게 형성될 수 있도록 반도체 기판(10)과 다른 결정 구조를 가지는 반도체층으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 도전형 영역(32)은 증착 등의 다양한 방법에 의하여 쉽게 제조될 수 있는 비정질 반도체, 미세 결정 반도체, 또는 다결정 반도체(일 예로, 비정질 실리콘, 미세 결정 실리콘, 또는 다결정 실리콘) 등에 제1 도전형 도펀트를 도핑하여 형성될 수 있다. 제1 도전형 도펀트는 반도체층을 형성한 후에 다양한 도핑 방법에 의하여 반도체층에 포함될 수도 있다. The first
이때, 제1 도전형 도펀트는 베이스 영역(110)과 반대되는 도전형을 나타낼 수 있는 도펀트이면 족하다. 즉, 제1 도전형 도펀트가 p형일 경우에는 보론(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등의 3족 원소를 사용할 수 있다. 제1 도전형 도펀트가 n형일 경우에는 인(P), 비소(As), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 등의 5족 원소를 사용할 수 있다. At this time, the first conductive type dopant may be a dopant that can exhibit a conductive type opposite to that of the
제2 도전형 영역(34)은 후면 전계(back surface field)를 형성하여 반도체 기판(10)의 표면(좀더 정확하게는, 반도체 기판(10)의 후면)에서 재결합에 의하여 캐리어가 손실되는 것을 방지하는 후면 전계 영역을 구성한다. The second
이때, 제2 도전형 영역(34)은 베이스 영역(110)과 동일한 제2 도전형 도펀트를 포함하는 반도체(일례로, 실리콘)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 제2 도전형 영역(34)이 반도체 기판(10) 위(좀더 명확하게는, 터널링층(20) 위)에서 반도체 기판(10)과 별개로 형성되며 제2 도전형 도펀트가 도핑된 반도체층으로 구성된다. 이에 따라 제2 도전형 영역(34)은 반도체 기판(10) 상에 쉽게 형성될 수 있도록 반도체 기판(10)과 다른 결정 구조를 가지는 반도체층으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 도전형 영역(34)은 증착 등의 다양한 방법에 의하여 쉽게 제조될 수 있는 비정질 반도체, 미세 결정 반도체, 또는 다결정 반도체(일 예로, 비정질 실리콘, 미세 결정 실리콘, 또는 다결정 실리콘) 등에 제2 도전형 도펀트를 도핑하여 형성될 수 있다. 제2 도전형 도펀트는 반도체층을 형성한 후에 다양한 도핑 방법에 의하여 반도체층에 포함될 수도 있다. At this time, the second
이때, 제2 도전형 도펀트는 베이스 영역(110)과 동일한 도전형을 나타낼 수 있는 도펀트이면 족하다. 즉, 제2 도전형 도펀트가 n형일 경우에는 인(P), 비소(As), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 등의 5족 원소를 사용할 수 있다. 제2 도전형 도펀트가 p형일 경우에는 보론(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등의 3족 원소를 사용할 수 있다. At this time, the second conductive dopant may be a dopant capable of exhibiting the same conductivity type as that of the
그리고 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34) 사이에 배리어 영역(36)이 위치하여 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34)을 서로 이격시킨다. 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34)이 서로 접촉하는 경우에는 션트(shunt)가 발생하여 태양 전지(100)의 성능을 저하시킬 수 있다. 이에 따라 본 실시예에서는 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34) 사이에 배리어 영역(36)을 위치시켜 불필요한 션트를 방지할 수 있다. A
배리어 영역(36)은 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34) 사이에서 이들을 실질적으로 절연할 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 즉, 배리어 영역(36)으로 도핑되지 않은(즉, 언도프트) 절연 물질(일례로, 산화물, 질화물) 등을 사용할 수 있다. 또는, 배리어 영역(36)이 진성(intrinsic) 반도체를 포함하는 진성 영역으로 구성될 수도 있다. 이때, 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)과 배리어 영역(36)이 동일 평면 상에서 형성되며 실질적으로 동일한 두께를 가지며 동일한 반도체(일례로, 비정질 실리콘, 미세 결정 실리콘, 다결정 실리콘)로 구성되되, 실질적으로 도펀트를 포함하지 않을 수 있다. 일 예로, 반도체 물질을 포함하는 반도체층을 형성한 다음, 반도체층의 일부 영역에 제1 도전형 도펀트를 도핑하여 제1 도전형 영역(32)을 형성하고 다른 영역 중 일부에 제2 도전형 도펀트를 도핑하여 제2 도전형 영역(34)을 형성하면, 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)이 형성되지 않은 영역이 배리어 영역(36)을 구성하게 될 수 있다. 이에 의하면 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34) 및 배리어 영역(36)의 제조 방법을 단순화할 수 있다. The
일 예로, 배리어 영역(36)의 폭(또는 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34) 사이의 거리)(W)은 1um 내지 100um의 폭을 가질 수 있다. 배리어 영역(36)의 폭이 1um 미만인 것은 제조 공정 상 제조가 어려울 수 있고 션트를 방지하는 효과가 충분하지 않을 수 있다. 배리어 영역(36)의 폭이 100um를 초과하면 배리어 영역(36)의 면적이 커져서 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)의 면적이 줄어들고 이에 따라 태양 전지(100)의 효율이 저하될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 배리어 영역(36)의 폭(W)이 다양한 값을 가질 수 있다. In one example, the width of the barrier region 36 (or the distance between the first
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 배리어 영역(36)을 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)과 별도로 형성한 경우에는 배리어 영역(36)의 두께가 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)과 다를 수 있다. 일례로, 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)의 쇼트를 좀더 효과적으로 막기 위하여 배리어 영역(36)이 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)보다 더 두꺼운 두께를 가질 수도 있다. 또는, 배리어 영역(36)을 형성하기 위한 원료를 절감하기 위하여 배리어 영역(36)의 두께를 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)의 두께보다 작게 할 수도 있다. 이외 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 또한, 배리어 영역(36)의 기본 구성 물질이 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)과 다른 물질을 포함할 수도 있다. 또는, 배리어 영역(36)이 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34) 사이에 위치한 빈 공간(예를 들어, 트렌치)으로 구성될 수도 있다. However, the present invention is not limited thereto. Therefore, when the
그리고 배리어 영역(36)이 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)의 경계의 일부만을 이격시키도록 형성될 수도 있다. 이에 의하면 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)의 경계의 다른 일부는 서로 접촉할 수도 있다. 또한, 배리어 영역(36)이 반드시 구비되어야 하는 것은 아니며, 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)이 전체적으로 접촉하여 형성되는 것도 가능하다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다. And the
본 실시예에서 베이스 영역(110)과 동일한 도전형을 가지는 제2 도전형 영역(34)의 면적보다 베이스 영역(110)과 다른 도전형을 가지는 제1 도전형 영역(32)의 면적을 넓게 형성할 수 있다. 이에 의하여 베이스 영역(110)과 제1 도전형 영역(32)의 사이에서 터널링층(20)을 통하여 형성되는 pn 접합을 좀더 넓게 형성할 수 있다. 이때, 베이스 영역(110) 및 제2 도전형 영역(34)이 n형의 도전형을 가지고 제1 도전형 영역(32)이 p형의 도전형을 가질 경우에, 넓게 형성된 제1 도전형 영역(32)에 의하여 이동 속도가 상대적으로 느린 정공을 효과적으로 수집할 수 있다. 이러한 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34) 및 배리어 영역(36)의 평면 구조는 추후에 도 2를 참조하여 좀더 상세하게 설명한다.The area of the first
본 실시예에서는 도전형 영역(32, 34)이 터널링층(20)을 사이에 두고 반도체 기판(10)의 후면 위에 위치하는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 터널링층(20)이 구비되지 않고 도전형 영역(32, 34)이 반도체 기판(10)에 도펀트를 도핑하여 형성된 도핑 영역으로 구성되는 것도 가능하다. 즉, 도전형 영역(32, 34)이 반도체 기판(10)의 일부를 구성하는 단결정 반도체 구조의 도핑 영역으로 구성될 수도 있다. 그 외의 다양한 방법에 의하여 도전형 영역(32, 34)이 형성될 수 있다. In this embodiment, the
제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)과 배리어 영역(36) 위에 절연층(40)이 형성될 수 있다. 절연층(40)은 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)이 연결되어야 하지 않을 전극(즉, 제1 도전형 영역(32)의 경우에는 제2 전극(44), 제2 도전형 영역(34)의 경우에는 제1 전극(42))과 연결되는 것을 방지하고, 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)을 패시베이션하는 효과를 가질 수도 있다. 절연층(40)은 제1 도전형 영역(32)을 노출하는 제1 개구부(402)와, 제2 도전형 영역(34)을 노출하는 제2 개구부(404)를 구비한다.The insulating
이러한 절연층(40)은 터널링층(20)과 같거나 그보다 두꺼운 두께로 형성될 수 있다. 이에 의하여 절연 특성 및 패시베이션 특성을 향상할 수 있다. 절연층(40)은 다양한 절연 물질(예를 들어, 산화물, 질화물 등)으로 이루어질 수 있다. 일례로, 절연층(40)은 실리콘 질화막, 수소를 포함한 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화 질화막, Al2O3, MgF2, ZnS, TiO2 및 CeO2로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 단일막 또는 2개 이상의 막이 조합된 다층막 구조를 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 절연층(40)이 다양한 물질을 포함할 수 있음은 물론이다.The insulating
반도체 기판(10)의 후면에 위치하는 전극(42, 44)은, 제1 도전형 영역(32)에 전기적 및 물리적으로 연결되는 제1 전극(42)과, 제2 도전형 영역(34)에 전기적 및 물리적으로 연결되는 제2 전극(44)을 포함한다.
이때, 제1 전극(42)은 절연층(40)의 제1 개구부(402)를 통하여 제1 도전형 영역(32)에 연결되고, 제2 전극(44)은 절연층(40)의 제2 개구부(404)를 통하여 제2 도전형 영역(34)에 연결된다. 이러한 제1 및 제2 전극(42, 44)으로는 다양한 금속 물질을 포함할 수 있다. 그리고 제1 및 제2 전극(42, 44)은 서로 전기적으로 연결되지 않으면서 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)에 각기 연결되어 생성된 캐리어를 수집하여 외부로 전달할 수 있는 다양한 평면 형상을 가질 수 있다. 즉, 본 발명이 제1 및 제2 전극(42, 44)의 평면 형상에 한정되는 것은 아니다.The
이하에서는 도 2를 참조하여, 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34), 배리어 영역(36), 그리고 제1 및 제2 전극(42, 44)의 평면 형상을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the planar shapes of the first
도 2를 참조하면, 본 실시예에서는, 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34)은 각기 스트라이프 형상을 이루도록 길게 형성되면서, 길이 방향과 교차하는 방향에서 서로 교번하여 위치하고 있다. 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34) 사이에 이들을 이격하는 배리어 영역(36)이 위치할 수 있다. 도면에 도시하지는 않았지만, 서로 이격된 복수의 제1 도전형 영역(32)이 일측 가장자리에서 서로 연결될 수 있고, 서로 이격된 복수의 제2 도전형 영역(34)이 타측 가장자리에서 서로 연결될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. Referring to FIG. 2, in the present embodiment, the first
이때, 제1 도전형 영역(32)의 면적이 제2 도전형 영역(34)의 면적보다 클 수 있다. 일례로, 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)의 면적은 이들의 폭을 다르게 하는 것에 의하여 조절될 수 있다. 즉, 제1 도전형 영역(32)의 폭이 제2 도전형 영역(34)의 폭보다 클 수 있다. 이에 의하여 에미터 영역을 구성하는 제1 도전형 영역(32)의 면적을 충분하게 형성하여 광전 변환이 넓은 영역에서 일어나도록 할 수 있다. 이때, 제1 도전형 영역(32)이 p형을 가질 경우에 제1 도전형 영역(32)의 면적을 충분하게 확보하여 이동 속도가 상대적으로 느린 정공을 효과적으로 수집할 수 있다. At this time, the area of the first
그리고 제1 전극(42)이 제1 도전형 영역(32)에 대응하여 스트라이프 형상을 가지는 복수 개의 제1 전극 부분(420)을 포함하고, 제2 전극(44)이 제2 도전형 영역(34)에 대응하여 스트라이프 형상을 가지는 복수 개의 제2 전극 부분(440)을 포함할 수 있다. 제1 전극 부분(420)과 제2 전극 부분(440)은 이들의 길이 방향과 교차하는 방향(도면의 y축 방향)에서 하나씩 번갈아서 위치할 수 있다. And the
제1 및 제2 개구부(도 1의 참조부호 402, 404, 이하 동일) 각각이 제1 및 제2 전극(42, 44)의 제1 및 제2 전극 부분(420, 440)에 각기 대응하여 제1 및 제2 전극 부분(420, 440)의 전체 면적에 형성될 수도 있다. 이에 의하면 제1 및 제2 전극(42, 44)과 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)의 접촉 면적을 최대화하여 캐리어 수집 효율을 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 및 제2 개구부(402, 404)가 제1 및 제2 전극 부분(420, 440)의 일부만을 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)에 각기 연결하도록 형성되는 것도 가능함은 물론이다. 예를 들어, 제1 및 제2 개구부(402, 404)가 각각 제1 및 제2 전극 부분(420, 440)에 복수 개 형성되는 컨택홀로 구성될 수 있다. 그리고 도면에 도시하지는 않았지만, 제1 전극(42)의 복수의 제1 전극 부분(420)이 별도의 전극 부분(도시하지 않음)에 의하여 일측 가장자리에서 서로 연결되어 형성되고, 제2 전극(44)의 복수의 제2 전극 부분(440)이 별도의 전극 부분(도시하지 않음)에 의하여 타측 가장자리에서 서로 연결되어 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Each of the first and
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34), 배리어 영역(36) 등의 배치는 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같은 예와 같은 변형도 가능하다. 도 3을 참조하여 이를 상세하게 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 측정 장치가 적용될 수 있는 태양 전지의 다른 예를 도시한 부분 후면 평면도이다. However, the present invention is not limited thereto. Accordingly, the arrangement of the first and second
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지(100)에서는, 제2 도전형 영역(34)이 아일랜드 형상을 가지면서 서로 이격되어 복수 개 구비되고, 제1 도전형 영역(32)은 제2 도전형 영역(34) 및 이를 둘러싸는 배리어 영역(36)을 제외한 부분에 전체적으로 형성될 수 있다. 이에 따라 제1 도전형 영역(32)은 제2 도전형 영역(34) 및 이를 둘러싸는 배리어 영역(36)에 각기 대응하는 홀 또는 개구부를 구비할 수 있다. Referring to FIG. 3, in the
그러면, 제1 도전형 영역(32)으로 기능하는 제1 도전형 영역(32)이 최대한 넓은 면적을 가지면서 형성되어 광전 변환 효율을 향상할 수 있다. 그리고 제2 도전형 영역(34)의 면적을 최소화하면서도 반도체 기판(10)에 전체적으로 제2 도전형 영역(34)이 위치하도록 할 수 있다. 그러면 제2 도전형 영역(34)에 의하여 표면 재결합을 효과적으로 방지하면서 제2 도전형 영역(34)의 면적을 최대화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제2 도전형 영역(34)이 제2 도전형 영역(34)의 면적을 최소화할 있는 다양한 형상을 가질 수 있음은 물론이다. Then, the first
여기서, 제2 도전형 영역(34)은 아일랜드 형상을 가지고, 배리어 영역(36)은 제2 도전형 영역(34)의 가장자리를 따라 형성되는 폐쇄된 고리 형상을 가질 수 있다. 일 예로, 제2 도전형 영역(34)이 원형인 경우에 배리어 영역(36)이 환형 형상을 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 및 제2 도전형 영역(32, 34)의 형상이 다양한 형상을 가질 수 있다. Here, the second
도면에서는 제2 도전형 영역(34)이 원형의 형상을 가지는 것을 예시하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제2 도전형 영역(34)이 각기 타원형, 또는 삼각형, 사각형, 육각형 등의 다각형의 평면 형상을 가질 수도 있음은 물론이다. 그리고 제2 도전형 영역(34)의 배치 또한 다양하게 변형될 수 있다. Although the second
그리고 제1 전극(42)이 제1 도전형 영역(32)에 대응하여 스트라이프 형상을 가지는 복수 개의 제1 전극 부분(420)을 포함하고, 제2 전극(44)이 제2 도전형 영역(34)에 대응하여 스트라이프 형상을 가지는 복수 개의 제2 전극 부분(440)을 포함할 수 있다. 절연층(40)에 형성된 제1 및 제2 개구부(402, 404)는 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34) 각각의 형상을 고려하여 서로 다른 형상을 가질 수 있다. 즉, 제1 개구부(402)는 제1 도전형 영역(32) 위에서 길게 이어지면서 형성될 수 있고, 제2 개구부(404)는 복수 개가 제2 도전형 영역(34)에 대응하여 서로 이격되어 형성될 수 있다. 제1 전극(42)은 제1 도전형 영역(32) 위에만 위치하고, 제2 전극(44)은 제1 도전형 영역(32)과 제2 도전형 영역(34) 위에 함께 위치하는 것을 고려한 것이다. 즉, 절연층(40)에서 제2 도전형 영역(34) 위에 위치한 부분에 대응하여 제2 개구부(404)가 형성되고, 제2 개구부(404)에 의하여 제2 전극(44)과 제2 도전형 영역(34)이 연결된다. 그리고 제1 도전형 영역(32) 위에 해당하는 절연층(40)의 부분에는 제2 개구부(404)가 형성되지 않아 제2 전극(44)과 제1 도전형 영역(32)이 서로 절연된 상태를 유지할 수 있도록 한다. 제1 전극(42)은 제1 도전형 영역(32) 위에만 형성되므로 제1 개구부(402)가 제1 전극(42)과 동일 또는 유사한 형상을 가질 수 있고, 이에 의하여 제1 전극(42)이 제1 도전형 영역(32) 상에 전체적으로 컨택될 수 있도록 한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 제1 개구부(402)가 제2 개구부(404)와 유사한 형상을 가지는 복수 개의 컨택홀로 구성될 수 있다.And the
다시 도 1을 참조하면, 반도체 기판(10)의 전면 위(좀더 정확하게는, 반도체 기판(10)의 전면에 형성된 전면 전계 영역(120) 위)에 패시베이션막(24) 및/또는 반사 방지막(26)이 위치할 수 있다. 실시예에 따라, 반도체 기판(10) 위에 패시베이션막(24)만 형성될 수도 있고, 반도체 기판(10) 위에 반사 방지막(26)만 형성될 수도 있고, 또는 반도체 기판(10) 위에 패시베이션막(24) 및 반사 방지막(26)이 차례로 위치할 수도 있다. 도면에서는 반도체 기판(10) 위에 패시베이션막(24) 및 반사 방지막(26)이 차례로 형성되어, 반도체 기판(10)이 패시베이션막(24)과 접촉 형성되는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 반도체 기판(10)이 반사 방지막(26)에 접촉 형성되는 것도 가능하며, 그 외의 다양한 변형이 가능하다.Referring again to FIG. 1, a
패시베이션막(24) 및 반사 방지막(26)은 실질적으로 반도체 기판(10)의 전면에 전체적으로 형성될 수 있다. 여기서, 전체적으로 형성되었다 함은 물리적으로 완벽하게 모두 형성된 것뿐만 아니라, 불가피하게 일부 제외된 부분이 있는 경우를 포함한다. The
패시베이션막(24)은 반도체 기판(10)의 전면에 접촉하여 형성되어 반도체 기판(10)의 전면 또는 벌크 내에 존재하는 결함을 부동화 시킨다. 이에 의하여 소수 캐리어의 재결합 사이트를 제거하여 태양 전지(100)의 개방 전압을 증가시킬 수 있다. 반사 방지막(26)은 반도체 기판(10)의 전면으로 입사되는 광의 반사율을 감소시킨다. 이에 의하여 반도체 기판(10)의 전면을 통해 입사되는 광의 반사율이 낮추는 것에 의하여 베이스 영역(110)과 제1 도전형 영역(32)의 계면에 형성된 pn 접합까지 도달되는 광량을 증가시킬 수 있다. 이에 따라 태양 전지(100)의 단락 전류(Isc)를 증가시킬 수 있다. 이와 같이 패시베이션막(24) 및 반사 방지막(26)에 의해 태양 전지(100)의 개방 전압과 단락 전류를 증가시켜 태양 전지(100)의 효율을 향상할 수 있다.The
패시베이션막(24) 및/또는 반사 방지막(26)은 다양한 물질로 형성될 수 있다. 일례로, 패시베이션막(24)은 실리콘 질화막, 수소를 포함한 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화 질화막, 알루미늄 산화막, MgF2, ZnS, TiO2 및 CeO2로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 단일막 또는 2개 이상의 막이 조합된 다층막 구조를 가질 수 있다. 일 예로, 패시베이션막(24)은 실리콘 산화물을 포함하고, 반사 방지막(26)은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. The
본 실시예에 따른 태양 전지(100)에 광이 입사되면 베이스 영역(110)과 제1 도전형 영역(32) 사이에 형성된 pn 접합에서의 광전 변환에 의하여 전자와 정공이 생성되고, 생성된 정공 및 전자는 터널링층(20)을 터널링하여 각기 제1 도전형 영역(32) 및 제2 도전형 영역(34)로 이동한 후에 제1 및 제2 전극(42, 44)으로 이동한다. 이에 의하여 전기 에너지를 생성하게 된다. When light is incident on the
본 실시예에와 같이 반도체 기판(10)의 후면에 전극(42, 44)이 형성되고 반도체 기판(10)의 전면에는 전극이 형성되지 않는 후면 전극 구조의 태양 전지(100)에서는 반도체 기판(10)의 전면에서 쉐이딩 손실(shading loss)을 최소화할 수 있다. 이에 의하여 태양 전지(100)의 효율을 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 반도체 기판(10)의 전면에 제1 전극(42)이 위치하고 반도체 기판(10)의 후면에 제2 전극(44)이 위치하는 태양 전지(100)가 적용될 수도 있다. In the
상술한 바와 같이 후면 전극 구조를 가지는 태양 전지(100)는 제1 전극(42)과 제2 전극(44)이 같은 면에 위치하므로, 제1 전극(42)을 구성하는 제1 전극 부분(420)과 제2 전극(44)을 구성하는 제2 전극 부분(440)이 조밀하게 위치하여야 한다. 이에 따라 제1 전극(42)을 구성하는 제1 전극 부분(420)의 폭 및 피치, 제2 전극(44)을 구성하는 제2 전극 부분(440)의 폭 및 피치, 제1 전극 부분(420)과 제2 전극 부분(440) 사이의 거리가 작아지게 된다. 따라서, 종래의 측정 장치를 이용하여 태양 전지(100)의 전류-전압 특성을 측정하는 데 어려움이 있었다. 이를 고려하여 본 실시예에 따른 측정 장치(200)는 후면 구조의 태양 전지(100)에서도 정밀한 측정이 가능한 구조를 가질 수 있다. 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 실시예에 따른 측정 장치(200)를 좀더 상세하게 설명한다. Since the
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 측정 장치(200)를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4의 A 부분의 평면도이며, 도 6은 도 4의 B-B 선을 따라 잘라서 본 단면도이다. 그리고 도 7은 도 4에 도시한 측정 장치(200) 위에 태양 전지(100)를 놓고 태양 전지(100)의 전류-전압 특성을 측정할 때를 도시한 단면도이다. 간략하고 명확한 도시를 위하여 태양 전지(100)에 대해서는 반도체 기판(10), 그리고 제1 전극(42)의 제1 전극 부분(420) 및 제2 전극(44)의 제2 전극 부분(440)만을 도시하였다. 그리고 명확한 이해를 위하여 도 5에서는 전극(42, 44)의 전극 부분(420, 440), 측정 부재(220, 240), 그리고 진공 유도 홀(204a, 204b)만을 도시하였다. FIG. 4 is a perspective view schematically showing a measuring
도 4 내지 도 6를 참조하면, 본 실시예에 따른 측정 장치(200)는, 태양 전지(100)의 전극(42, 44)에 접촉하는 측정 부분(222, 242)을 포함하여 태양 전지(100)의 특성 측정에 직접 관련되는 측정부(201)와, 측정 부분(201)이 태양 전지(100)에 밀착될 수 있도록 진공을 제공을 제공하는 진공부(203)를 포함할 수 있다. 이때, 진공부(203)는 태양 전지(100)가 안착되는 측정부(201)의 제1 면(도면의 상면) 쪽에 위치하며 측정 부분(222, 242)의 주변으로 진공을 위한 배기 통로를 제공하는 진공 유도부(204)를 포함한다. 그리고 진공부(203)는 제1 면에 반대되는 측정부(202)의 제2 면(도면의 하면)에 위치하며 진공 유도부(204)의 공기를 배기하여 배기 통로를 진공으로 유지하도록 하는 진공 챔버(206)를 포함할 수 있다. 이를 좀더 상세하게 설명한다. 4 to 6, the
본 실시예에서 측정부(201)는, 측정 부분(222, 242)이 플레이트 형상의 지지 부재(210) 상에 형성된다. 즉, 측정부(201)가, 지지 부재(210)와, 지지 부재(210)에 위치하는 복수 개의 측정 부분(222, 242)을 포함하여 구성될 수 있다. 이와 같이 본 실시예에서는 측정부(201)가 플레이트 형상의 지지 부재(210)에 복수의 측정 부재(220, 240)가 일체화되므로 기존의 바 형상의 측정 지그보다 안정적이고 간단한 구조를 가질 수 있다. In the present embodiment, the measuring
지지 부재(210)는 플레이트 형상으로 이루어져 측정 부분(222, 242)을 안정적으로 지지하는 역할을 한다. 이때, 지지 부재(210)는 전체적으로 균일한 두께를 가지면서 태양 전지(100)와 대응하거나 태양 전지(100)의 일부에 대응하는 크기를 가지는 사각형의 평면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 지지 부재(210)는 복수 개의 측정 부분(222, 242)을 전체적으로 지지할 수 있는 하나의 플레이트로 구성될 수 있다. 이에 의하여 구조를 단순화할 수 있으며 우수한 강도를 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 지지 부재(210)의 두께, 형상, 크기 등은 다양하게 변형될 수 있다. The
그리고 본 실시예에서 지지 부재(210)는 측정 부분(222, 242)으로부터 측정된 전류, 전압 등을 전달하기 위한 배선(210a)을 구비할 수도 있다. 즉, 지지 부재(210)가 측정 부분(222, 242)과 외부의 전류계, 전압원 등을 연결하기 위한 배선(210a)을 구비할 수 있다. 지지 부재(210)에서 배선(210a) 이외의 부분은 전기적 절연을 위한 절연 물질로 구성될 수 있다. 일 예로, 본 실시예에서 지지 부재(210)는 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)일 수 있다. 이와 같이 지지 부재(210)가 배선(210a)을 함께 구비하게 되면 측정 부분(222, 242)을 고정 및/또는 전기적 연결하기 위한 별도의 구성이 필요하지 않으므로 측정부(201)의 구조를 최대한 간소화할 수 있다. In this embodiment, the
지지 부재(210)에는 배기 홀(212)이 구비될 수 있다. 지지 부재(210)의 배기 홀(212)은 진공 유도부(204)의 배기 통로의 내부의 공기를 배기할 수 있도록 다양한 위치에 복수 개 위치할 수 있다. 예를 들어, 배기 홀(212)은 지지 부재(210)에 전체적으로 촘촘하게 배치될 수 있다. 이때, 배기 홀(212)은 측정 부분(222, 242) 또는 측정 부재(220, 240), 그리고 배선(210a)이 형성되지 않은 부분에서 복수 개 형성될 수 있다. 그러면 진공 유도부(204)의 배기 통로의 내부를 좀더 쉽게 배기할 수 있고, 이에 따라 태양 전지(100)의 전극(42, 44)과 측정 부분(222, 242)을 밀착시켜 측정 정밀도를 향상할 수 있다. The
지지 부재(210)에 고정되는 복수 개의 측정 부분(222, 242)은 하나의 열을 이루면서 길게 이어지는 측정 부재(220, 240)를 복수 개 구비하도록 배치될 수 있다. 즉, 각 측정 부재(220, 240)는 길게 이어지는 방향(도면의 y축 방향)으로 열을 이루면서 배치되는 복수 개의 측정 부분(222 또는 242)을 구비하고, 복수 개의 측정 부재(220, 240)가 각 측정 부재(220, 240)의 길이 방향과 교차하는 방향(예를 들어, 직교하는 방향)(도면의 x축 방향)에서 나란히 위치할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는 측정 부분(222, 242)이 배선(210a)을 가지는 지지 부재(210)에 고정되므로 측정 부분(222, 242)의 고정 및/또는 전기적 연결을 위한 별도의 구성이 필요하지 않다. 일 예로, 측정 부분(222, 242)은 배선(210a)을 가지는 지지 부재(210)에 용접(welding) 등에 의하여 이동 불가능하게 고정될 수 있다. 또는, 측정 부분(222, 242)은 별도의 고정 없이 진공 유도부(204)의 진공 유도 홀(204a, 204b) 내에 놓아두는 것도 가능하다. 이 경우에는 진공 유도부(204)는 측정 부분(222, 242)을 물리적으로 안착하는 부분으로 기능할 수 있다. The plurality of
본 실시예에서는 측정 부분(222, 242)이 지지 부재(210)로부터 돌출된 것을 예시하였다. 예를 들어, 측정 부분(222, 242)은 탄성을 가지는 부재 또는 금속(예를 들어, 구리)으로 이루어지는 핀(pin)일 수 있다. 그러면 태양 전지(100)의 특성을 측정할 때 전극(42, 44)을 손상하지 않도록 측정 부분(222, 242)의 형상이 변형되면서도 전극(42, 44)과는 견고하게 밀착될 수 있다. 이에 대해서는 도 6 및 도 7을 참조하여 추후에 좀더 상세하게 설명한다. 이에 따르면 측정 부분(222, 242)을 전극(42, 44)에 밀착하면서 이들 사이를 완충하는 별도의 탄성 부재를 구비하지 않아도 되므로 측정 부분(222, 242)의 구조를 단순화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 측정 부분(222, 242)이 탄성 부재(예를 들어, 스프링) 등을 구비하는 구조를 가질 수도 있다. 또한, 도 9에 도시한 바와 같이 측정 부분(222, 242)이 넓고 편평한 표면을 가지는 전극 패드로 구성될 수도 있다. In this embodiment, the
본 실시예에서 측정 부재(220, 240)은, 제1 전극(42)에 대응하는 제1 측정 부분(222)을 포함하는 제1 측정 부재(220)와, 제2 전극(44)에 대응하는 제2 측정 부분(242)을 포함하는 제2 측정 부재(240)를 포함할 수 있다. 제1 측정 부재(220)가 서로 일정한 간격을 두고 복수 개 배치될 수 있고, 제2 측정 부재(240)가 서로 일정한 간격을 두고 복수 개 배치될 수 있다. In this embodiment, the measuring
제1 측정 부재(220)의 복수 개의 제1 측정 부분(222)은 지지 부재(210)의 배선(210a)에 의하여 태양 전지(100)의 전극(42, 44)의 길이 방향과 교차하는 방향에 대응하도록 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고 제2 측정 부재(240)의 복수 개의 제2 측정 부분(242)은 지지 부재(210)의 배선(210a)에 의하여 태양 전지(100)의 전극(42, 44)의 길이 방향과 교차하는 방향에 대응하도록 서로 전기적으로 연결될 수 있다. The plurality of first measuring
이와 같이 본 실시예에서는 제1 측정 부재(220)가 태양 전지(100)의 제1 전극 부분(420)의 길이 방향과 교차하는 방향(도면의 y축 방향)으로 연장되어 제1 측정 부재(220)가 복수 개의 제1 전극 부분(420)을 가로질러(일 예로, 직교하여) 위치하도록 배치된다. 그리고 제2 측정 부재(240)가 태양 전지(100)의 제2 전극 부분(440)의 길이 방향과 교차하는 방향(도면의 y축 방향)으로 연장되어 제2 측정 부재(240)가 복수 개의 제2 전극 부분(440)을 가로질러(일 예로, 직교하여) 위치하도록 배치된다. 그리고 제1 및 제2 전극 부분(420, 440)의 길이 방향(도면의 x축 방향)에서 제1 측정 부재(220)와 제2 측정 부재(240)가 서로 번갈아서 하나씩 위치한다. The
이에 의하여 도 5에 도시한 바와 같이 각각의 제1 측정 부재(220)의 복수 개의 제1 측정 부분(222)은 서로 이격된 복수 개의 제1 전극 부분(420)이 위치한 부분에 대응하도록 위치하고, 각각의 제2 측정 부재(240)의 복수 개의 제2 측정 부분(242)은 서로 이격된 복수 개의 제2 전극 부분(440)이 위치한 부분에 대응하도록 위치한다. 이에 따라 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)이 측정 부재(220, 240)의 길이 방향(도면의 y축 방향)에서 서로 어긋나게 위치하게 된다. 이는 측정 부재(220, 240)의 길이 방향(도면의 y축 방향)에서 제1 전극 부분(420)과 제2 전극 부분(440)이 서로 이격된 위치에 위치하기 때문이다. 일 예로, 서로 인접하는 제1 측정 부재(220)와 제2 측정 부재(240)의 복수의 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)은 지그재그 배치를 가지도록 배치될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 5, a plurality of
복수의 제1 측정 부재(220) 중 일부의 제1 측정 부재(220)로 전압(제1 전극(42)이 p형의 도전형 영역에 연결되는 경우에는 양의 전압, n형의 도전형 영역에 연결되는 경우에는 음의 전압)이 인가될 수 있다. 그리고 다른 제1 측정 부재(220)로 전류(양의 전류 또는 음의 전류)가 측정된다. 이와 같이 본 실시예에서는 전압이 인가되는 제1 측정 부재(220)와 전류가 측정되는 제1 측정 부재(220)가 서로 분리되어 있어, 전압 인가 및 전류 측정을 위한 장치, 배선(210a) 등을 간소화할 수 있다. 이에 따라 제1 측정 부재(220) 사이의 간격을 크게 줄여도 되며 측정부(201)의 구조를 간소화할 수 있다. 이에 따라 전극(42, 44)의 폭 및 피치가 좁은 태양 전지(100)의 특성 측정에 자유롭게 사용될 수 있다. 또한, 전압을 인가하는 제1 측정 부재(220)와 전류를 검출하는 제1 측정 부재(220)의 개수를 자유롭게 변형할 수 있어, 다양한 전압에서 전류를 검출할 수 있으며 저항을 최소화할 수 있다. When a voltage is applied to the first measuring
유사하게, 복수의 제2 측정 부재(240) 중 일부의 제2 측정 부재(240)로 전압(제2 전극(44)이 n형의 도전형 영역에 연결되는 경우에는 음의 전압, p형의 도전형 영역에 연결되는 경우에는 양의 전압)이 인가될 수 있다. 다른 제2 측정 부재(240)로 전류(음의 전류 또는 양의 전류)가 측정된다. 이와 같이 본 실시예에서는 전압이 인가되는 제2 측정 부재(240)와 전류가 측정되는 제2 측정 부재(240)가 서로 분리되어, 제2 측정 부재(240) 사이의 간격을 크게 줄여도 되며 측정 장치(200)의 구조를 간소화할 수 있다. 이에 따라 전극(42, 44)의 폭 및 피치가 좁은 태양 전지(100)의 특성 측정에 자유롭게 사용될 수 있다. 또한, 전압을 인가하는 제2 측정 부재(240)와 전류를 검출하는 제2 측정 부재(240)의 개수를 자유롭게 변형할 수 있어, 다양한 전압에서 전류를 검출할 수 있으며 저항을 최소화할 수 있다.Similarly, when a voltage is applied to the
반면, 종래에는 하나의 바에 연결된 복수의 핀의 일부에 전압을 인가하고 다른 일부에서 전류를 검출하여야 하므로 전압 인가를 위한 장치 및 전류 측정을 위한 장치, 배선 등을 하나의 바 형상에 모두 설치하여야 하므로 구조가 복잡하고 핀 사이의 거리를 줄이는 데 한계가 있었다.On the other hand, conventionally, since a voltage is applied to a part of a plurality of pins connected to one bar and a current is detected in another part, a device for voltage application, an apparatus for current measurement, wiring, The structure is complicated and the distance between the pins is limited.
특히, 제1 전극 부분(420)과 제2 전극 부분(440) 사이의 간격이 작아질 때 제1 측정 부재(220)와 제2 측정 부재(240)의 사이의 간격을 줄이는 것에 의한 효과를 좀더 크게 발휘할 수 있다. 즉, 본 실시예와 같이 제1 및 제2 측정 부재(220, 240)가 제1 및 제2 전극 부분(420, 440)과 교차하게 형성되면, 제1 및 제2 측정 부재(220, 240)의 간격 및 폭이 제1 및 제2 전극 부분(420, 440)의 간격 및 폭과 관련되지 않으므로 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)의 간격 및 폭을 자유롭게 설계할 수 있다. 이에 의하여 좁은 피치, 폭을 가지는 제1 및 제2 전극 부분(420, 440)을 가지는 태양 전지(100)의 전류 및 전압을 정밀하게 측정할 수 있다. 특히, 버스바 전극을 구비하지 않고 얇은 폭 및 피치를 가지는 상술한 바와 같은 제1 및 제2 전극 부분(420, 440)과 같은 핑거 전극만을 구비하는 경우에도 태양 전지(100)의 전류 및 전압을 정밀하게 측정할 수 있다. Particularly when the gap between the
이에 반하여 종래와 같이 각 측정 부재를 전극 부분에 평행하게 배치하면, 측정 부재 사이의 간격이 전극 부분 사이의 간격과 동일 또는 유사하여야 한다. 전극 부분 사이의 간격이 좁아지면 측정 부제 사이의 간격 또한 줄여야 하는데 상술한 바와 같이 전압 인가, 전류 측정 등을 위한 장치, 배선 등에 의하여 측정 부재 사이의 간격을 줄이는 데 한계가 있다. On the contrary, if the measuring members are arranged parallel to the electrode portions as in the conventional case, the intervals between the measuring members should be equal to or similar to the intervals between the electrode portions. When the interval between the electrode portions is narrowed, the interval between the measurement subassemblies must also be reduced. As described above, there is a limit in reducing the interval between the measurement members by means of a device for voltage application, current measurement, wiring and the like.
이러한 측정부(201)의 측정 부분(222, 242)은 태양 전지(100)의 전극(42, 44)에 밀착되어야 태양 전지(100)의 특성을 정밀하게 측정할 수 있다. 이에 본 실시예에서는 측정 부분(222, 242)을 전극(42, 44)에 밀착할 수 있도록 진공부(203)를 구비한다. 진공부(203)는 배기를 통한 진공을 형성하여 측정 부분(222, 242)을 전극(42, 44)에 밀착하기 위한 것이다. The
앞서 설명한 실시예에 따른 태양 전지(100)와 같이 제1 전극(42)과 제2 전극(44)이 서로 동일한 면에 위치하는 구조(예를 들어, 후면 전극 구조)를 가질 경우에는 태양 전지(100)의 전극(42, 44)과 측정 부분(222, 242)의 밀착 특성이 정밀도에 큰 영향을 미칠 수 있다. 즉, 제1 전극(42)과 제2 전극(44)이 서로 다른 면에 위치할 경우에는 측정 부분(222, 242)을 구비하는 측정부(201)가 제1 전극(42)이 위치한 면 쪽에 하나 위치하고 제2 전극(44)이 위치한 면 쪽에 하나 위치하게 된다. 즉, 두 개의 측정부(201)가 전극(42, 44)을 구비하는 태양 전지(100)의 양쪽 면에 위치하여 태양 전지(100)를 가압하는 형태로 측정을 하므로 전극(42, 44)과 측정 부분(222, 242)의 밀착이 자연스럽게 이루어질 수 있다. 그러나 이와 달리 본 실시예와 같이 제1 전극(42)과 제2 전극(44)이 서로 동일한 면에 위치하게 되면, 측정부(201)가 한쪽에만 위치하게 되므로 측정부(201)와 태양 전지(100)의 밀착이 잘 이루어지는 경우에 정밀한 측정이 가능하게 된다. When the
이를 고려하여 본 실시예에서는 측정 장치(200)가 측정부(201)와 함께 진공부(203)를 함께 구비한다. 이에 의하여 태양 전지(100)의 전극(42, 44)과 측정 부분(222, 242)의 밀착을 간단한 구조에 의하여 좀더 견고하게 유지할 수 있다. 그리고 압력 등에 의하여 태양 전지(100)에서 전극(42, 44)이 위치하지 않는 면을 가압하는 방식이 아닌, 진공에 의하여 태양 전지(100)의 전극(42, 44)과 측정 부분(222, 242)을 밀착하는 방식이므로 전극(42, 44)에 가해질 수 있는 손상을 최소화할 수 있다. In consideration of this, in the present embodiment, the measuring
진공부(203)는 진공 유도부(204)를 포함하고, 진공 유도부(204)에 진공을 제공하는 진공 챔버(206)를 더 포함할 수 있다. 이때, 진공 유도부(204)는 태양 전지(100)가 안착되며 측정 부분(222, 242)이 위치하는 측정부(201)의 제1 면 쪽에 위치하고, 진공 챔버(206)는 측정부(201)의 제2 면 쪽에 위치하여, 진공 유도부(204)와 진공 챔버(206)가 측정부(201)를 사이에 두고 양측에 위치할 수 있다. 그러면, 측정 부분(222, 242)이 위치하는 쪽에 위치하는 진공 유도부(204)는 간단한 구조를 가지면서 측정 부분(222, 242)이 전극(42, 44)에 밀착될 수 있도록 할 수 있다. 그리고 진공을 위한 구조를 구비하거나 진공을 위한 다른 장치(예를 들어, 배기 펌프, 배기 장비) 등에 연결되어야 하는 진공 챔버(206)는 측정 부분(222, 242), 전극(42, 44) 등과 인접하지 않는 쪽에 위치하도록 하여, 측정 부분(222, 242) 쪽에서의 진공 유도부(204)의 구조를 단순화할 수 있다. The
진공 유도부(204)는 측정 부분(222, 242)이 내부로 관통할 수 있도록 관통된 진공 유도 홀(204a, 204b)을 구비한다. 진공 유도 홀(204a, 204b)은 제1 측정 부분(222)이 관통하는 제1 진공 유도 홀(204a)와 제2 측정 부분(242)이 관통하는 제2 진공 유도 홀(204b0를 포함할 수 있다. The
예를 들어, 본 실시예에서 진공 유도부(204)는 측정 부분(222, 242)의 높이와 같거나 그보다 작은 두께를 가지면서 플레이트 형상을 가지고, 이를 관통하면서 진공 유도 홀(204a, 204b)이 형성될 수 있다. 진공 유도 홀(204a, 204b) 내부에 측정 부분(222, 242)이 위치한 상태로 진공 유도부(204)를 측정부(201)에 고정하여 진공 유도 홀(204a, 204b) 내부에 위치하도록 할 수 있다. 이때, 진공 유도부(204)의 두께가 측정 부분(222, 242)의 높이와 같거나 작은 두께를 가지므로 측정 부분(222, 242)의 단부는 진공 유도부(204)의 상면(즉, 지지 부재(210)에 반대되는 면)과 같거나 이보다 돌출된 상태로 위치할 수 있다. For example, in this embodiment, the
진공 유도 홀(204a, 204b)의 평면적은 내부에 위치한 측정 부분(222, 242)의 평면적보다 크므로, 진공 유도 홀(204a, 204b)의 내측면과 측정 부분(222, 242)의 외측면 사이에 공기가 흐를 수 있는 공간이 형성될 수 있고 이 공간이 배기 통로를 구성할 수 있다. 배기 통로는 평면으로 볼 때 폐쇄된 형태를 가져 태양 전지(100)가 밀착된 상태에서 배기를 할 때 배기가 효과적으로 이루어질 수 있도록 한다. 진공 유도 홀(204a, 204b)은 측정 부분(222, 242)의 주변으로 배기 통로를 형성할 수 있는 다양한 형상(예를 들어, 원형, 다각형 등)을 가질 수 있다. The planar portion of the vacuum induction holes 204a and 204b is larger than the planar portion of the
본 실시예에서 진공 유도 홀(204a, 204b)은 각 측정 부분(222, 242)에 일대일 대응하도록 복수 개 구비된다. 이에 따라 각 측정 부분(222, 242)에 각기 폐쇄되고 독립된 배기 통로가 측정 부분(222, 242)의 외측면을 전체적으로 둘러싸면서 배치되게 된다. 그러면, 각 측정 부분(222, 242)의 주변을 좀더 효과적으로 진공으로 만들 수 있어 태양 전지(100)의 특성 측정 시 각 측정 부분(222, 242)과 전극(42, 44) 사이의 밀착 특성을 좀더 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 진공 유도 홀(204a, 204b)이 복수 개의 측정 부분(222, 242)에 대응하도록 형성될 수 있다. 이에 대해서는 추후에 도 8을 참조하여 좀더 상세하게 설명한다. In this embodiment, a plurality of vacuum induction holes 204a and 204b are provided so as to correspond one-to-one to the
그리고 진공 유도부(204)는 측정 부분(222, 242)이 위치하지 않는 배기 홀(204c)을 구비할 수 있다. 진공 유도부(204)의 배기 홀(204c)은 진공 유도부(204)를 관통하여 배기가 이루어질 수 있도록 한다. 이에 의하여 태양 전지(100)의 특성 측정 시 측정 부분(222, 242) 이외의 부분에서도 태양 전지(100)와 진공 유도부(204)를 밀착시키는 것에 의하여 태양 전지(100)와 측정 부분(222, 242)의 밀착이 좀더 효과적으로 일어날 수 있도록 할 수 있다. 예를 들어, 배기 홀(204c)은 진공 유도부(204)에 전체적으로 촘촘하게 배치될 수 있다. 일 예로, 진공 유도부(204)의 배기 홀(204c)을 지지 부재(210)의 배기 홀(212)과 겹쳐지도록 형성할 수 있다. 그러면, 진공 유도부(204)의 배기 홀(204c)에 의한 배기 효율을 좀더 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 진공 유도부(204)의 배기 홀(204c)이 지지 부재(210)의 배기 홀(212)과 겹쳐지지 않도록 위치하는 것도 가능하다. And the
진공 유도부(204)는 전류 측정 등을 방해하지 않도록 절연 물질로 형성될 수 있다. 일 예로, 진공 유도부(204)가 다양한 형상으로 제조가 쉬운 수지로 구성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 진공 유도부(204)가 다양한 물질로 구성될 수 있다. The
진공 유도부(204)는 측정부(201)의 지지 부재(201)와 일정한 간격만큼 이격된 상태로 고정될 수 있다. 예를 들어, 진공 유도부(204)와 측정부(201)의 지지 부재(210)의 사이에는 진공 유도부(204)와 측정부(201) 사이의 공간을 외부와 분리하여 밀폐하도록 진공 유도부(204) 및 측정부(201)의 가장자리를 따라 둘러 형성되는 폐쇄된 평면 형상(예를 들어, 사각형 형상)의 패킹 부재(207)가 위치할 수 있다. 패킹 부재(207)로는 내부를 밀폐할 수 있는 알려진 다양한 부재가 사용될 수 있는데, 일 예로, 오링(o-ring) 등을 사용할 수 있다. The
이와 같이 진공 유도부(204)와 지지 부재(210) 사이에 패킹 부재(207)가 위치하면, 패킹 부재(207)의 내부에 진공 유도부(204)와 지지 부재(210)의 사이에 패킹 부재(207)의 두께에 해당하는 만큼의 공간이 형성될 수 있다. 그러면, 진공 챔버(206)가 배기에 의하여 진공 유도부(204)의 공기를 배기하여 진공 상태를 유지할 때 배기가 좀더 원활하게 이루어지도록 할 수 있다. 본 실시예와 달리 이러한 공간이 구비되지 않으면 배기가 이루어지는 각 배기 통로, 배기 홀(204a)(212) 등의 면적이 작아 배기가 잘 이루어지지 않을 수 있다. When the packing
도면에서는 패킹 부재(207)가 측정부(201)와 진공 유도부(204) 사이에만 위치한 것으로 예시하였으나, 패킹 부재(207)가 측정부(201)와 진공 챔버(206) 사이에도 위치할 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다. Although the packing
측정부(201)의 제2 면에 위치하는 진공 챔버(206)는 진공을 제공하기 위한 구조를 구비하거나 진공을 제공하는 진공 장치(도시하지 않음)와 연결되어 진공 유도부(204)에 진공을 제공한다. 일 예로, 본 실시예에서는 진공 챔버(206)가 배기로(206a)를 구비하면서, 내부에 지지 부재(210)와의 밀착에 의하여 구조적 안정성을 도모하는 돌출부(206b)를 구비할 수 있다. 즉, 진공 챔버(206)는, 바닥면과 측면을 구비하여 상면이 개방되며 내부 공간을 가지도록 외곽을 구성하는 외곽부(206c)와, 바닥면으로부터 돌출되는 돌출부(206b)를 구비하여, 외곽부(206c)와 돌출부(206b) 사이에 위치한 공간을 배기로(206a)로 사용할 수 있다. 그리고 배기로(206a)에 연결되는 외곽부(206c)에는 연결공(206d)이 형성되고, 연결공(206d)이 진공을 제공하기 위한 진공 장치와 연결된다. The
진공 챔버(206)는 진공을 유지할 수 있는 다양한 물질로 구성될 수 있다. 진공 챔버(206)의 물질로는 알려진 다양한 물질이 사용될 수 있으므로 본 발명이 이에 한정되지 않는다. The
본 실시예에서, 상술한 측정부(201), 진공 유도부(204) 및 진공 챔버(206)는 결합 부재(209)에 의하여 일체화될 수 있다. 그러면, 측정 장치(200)의 구조를 단순화하여 측정 장치(200)를 이용하여 쉽게 측정이 이루어질 수 있다. In the present embodiment, the measuring
본 실시예에서는 측정부(201), 진공 유도부(204) 및 진공 챔버(206)는 나사 등으로 구성된 결합 부재(209)에 의하여 나사 결합하는 것을 예시하였다. 이때, 나사로 구성된 결합 부재(209)는 패킹 부재(207)의 외부에서 측정부(201), 진공 유도부(204) 및 진공 챔버(206)를 체결하여 패킹 부재(207)에 의하여 밀폐된 공간을 방해하지 않도록 할 수 있다. 이와 같이 나사 결합을 이용하면 간단한 구조, 방법으로 이들을 일체화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 측정부(201), 진공 유도부(204) 및 진공 챔버(206)의 결합으로는 다양한 구조, 방식 등이 적용될 수 있다. In this embodiment, the measuring
상술한 측정 장치(200)를 이용한 태양 전지(100)의 특성 측정 방법을 도 6 및 도 7을 참조하여 좀더 상세하게 설명한다. 앞서 설명한 바와 같이 본 실시예에서는 측정 부분(222, 242)의 높이가 진공 유도부(204)의 두께보다 커서 측정 부분(222, 242)의 단부가 진공 유도부(204)의 상면 위로 살짝 돌출된 상태를 가진다. 태양 전지(100)의 전극(42, 44)이 측정 부분(222, 242) 위에 위치하도록 얼라인 한 상태에서 진공 챔버(206)에 의하여 진공을 제공하면 진공 유도부(204)의 진공 유도 홀(204a, 204b) 내부에 형성된 배기 통로를 통하여 공기가 배기되면서 측정 부분(222, 242)의 주변이 진공이 된다. 이에 의하여 측정 부분(222, 242)이 태양 전지(100)의 전극(42, 44)에 밀착된다. 이때, 앞서 설명한 바와 같이 본 실시예에서는 측정 부분(222, 242)이 탄성을 가지므로, 도 7에 도시한 바와 같이, 측정 부분(222, 242)이 살짝 휘어서 구부러진 상태로 전극(42, 44)에 밀착된다. 이때, 제1 측정 부재(220)는 복수의 제1 전극 부분(420)을 가로질러 얼라인되고, 제2 측정 부재(240)는 복수의 제2 전극 부분(440)을 가로질러 얼라인된다. 이 상태에서 측정 부분(222, 242)을 이용하여 태양 전지(100)의 전류, 전압 등을 측정하게 된다. A method of measuring the characteristics of the
이와 같이 본 실시예에서는 측정 장치(200)가 진공부(203)를 일체로 구비하여 태양 전지(100)의 특성 측정 시 태양 전지(100)와 측정 부분(222, 242)을 견고하게 밀착할 수 있다. 이에 의하여 측정 정밀도를 향상할 수 있고 안정적인 측정이 이루어질 수 있으며, 측정 부분(222, 242) 및 태양 전지(100)의 손상, 변형 등의 문제가 최소화될 수 있다. 특히, 제1 전극(42)과 제2 전극(44)이 서로 동일한 면에 위치하는 태양 전지(100)의 측정 시에 태양 전지(100)의 일면에만 측정 장치(200)가 위치한 상태에서도 태양 전지(100)의 전극(42, 44)와 측정 부분(222, 242)을 견고하게 밀착할 수 있다. As described above, in the present embodiment, the measuring
상술한 설명에서는 측정 장치(200)가 제1 및 제2 측정 부재(220, 240)를 모두 포함하는 경우로 한정하여 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 측정부(201)가 제1 및 제2 측정 부재(220, 240) 중 하나만을 구비하여, 제1 및 제2 전극(42, 44)이 서로 다른 면에 위치한 태양 전지(100)의 특성 평가에 사용될 수도 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
In the above description, the
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 측정 장치를 상세하게 설명한다. 상술한 설명과 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대해서만 상세하게 설명한다.Hereinafter, a measuring apparatus according to another embodiment of the present invention will be described in detail. Detailed descriptions will be omitted for the same or extremely similar parts as those described above, and only different parts will be described in detail.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 측정 장치의 측정부와 진공 유도부를 도시한 평면도이다. 명확하고 간략한 설명을 위하여 도 8에서는 도 5에 대응하는 부분만을 도시하였다. 8 is a plan view showing a measuring unit and a vacuum guiding unit of a measuring apparatus according to another embodiment of the present invention. For clarity and simplicity, only the portion corresponding to FIG. 5 is shown in FIG.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 측정 장치에서는, 진공 유도부(204)의 진공 유도 홀(204a, 204b)이 복수 개의 측정 부분(222, 242)에 대응하도록 형성된다. 즉, 하나의 진공 유도부(204)의 내부에 복수 개의 측정 부분(222, 242)이 위치한다. 이에 의하여 진공 유도 홀(204a, 204b)의 평면적을 상대적으로 넓게 하여 진공 유도 홀(204a, 204b)을 쉽게 형성하면서도 배기 효율을 높게 유지할 수 있다. Referring to FIG. 8, in the measuring apparatus according to the present embodiment, the
본 실시예에서는 일 예로, 제1 진공 유도 홀(204a)이 제1 측정 부재(220)의 길이 방향을 따라 길게 형성되어 하나의 제1 진공 유도 홀(204a) 내에 제1 측정 부재(220)를 형성하는 복수 개의 측정 부분(222)이 위치한다. 이와 유사하게 제2 진공 유도 홀(204b)이 제2 측정 부재(240)의 길이 방향을 따라 길게 형성되어 하나의 제2 진공 유도 홀(204b) 내에 제2 측정 부재(240)를 형성하는 복수 개의 제2 측정 부분(242)이 위치한다. 그러면, 서로 하나의 열을 구성하도록 인접하여 위치하는 복수 개의 제1 측정 부분(222)이 하나의 진공 유도부(204)에 의하여 함께 위치하도록 하여 진공 유도부(204)의 평면적이 너무 커져서 배기 효율이 저하되는 것을 최소화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 하나의 진공 유도 홀(204a, 204b)는 다양한 개수, 배치를 가지는 복수 개의 측정 부분(222, 242)에 대응하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 진공 유도 홀(204a, 204b)가 하나 구비되고 모든 측정 부분(222, 242)이 하나의 진공 유도 홀(204a, 204b) 내부에 위치하는 것도 가능하다. 또한, 진공 유도 홀(204a, 204b)이 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)에 따라 구별되지 않고 하나의 진공 유도 홀(204a, 204b) 내부에 제1 및 제2 측정 부분(222, 242)이 함께 위치할 수도 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다. In this embodiment, the first
도 9은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 측정 장치를 도시한 사시도이다. 명확한 이해를 위하여 도 9에서는 측정부와 진공 유도부만을 도시하였다. 측정부와 진공 유도부를 제외한 다른 부분은 상술한 설명과 동일 또는 유사하므로 이하에서는 이와 관련된 설명 및 도면을 생략한다. 9 is a perspective view showing a measuring apparatus according to another embodiment of the present invention. For clarity, only the measuring part and the vacuum guiding part are shown in Fig. Other parts except for the measuring part and the vacuum guiding part are the same as or similar to those described above, and therefore explanations and drawings related thereto will be omitted.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 측정 장치(200)의 측정부(201)는 도 7에 도시한 바와 같이 측정 부분(222, 242)이 접촉면이 편평한 면으로 구성되는 패드부로 구성될 수 있다. 패드부는 다양한 금속으로 구성될 수 있는데, 일 예로,구리 등과 같은 금속으로 구성될 수 있다. 이 경우에도 측정 부분(222, 242)이 지지 부재(210)보다 돌출되어 있으므로, 돌출된 측정 부분(222, 242)이 내부에 위치하도록 하는 진공 유도부(204)가 측정부(201)의 제1 면 상에 위치할 수 있다. 9, the
도면에서 진공 유도부(204)의 진공 유도 홀(204a, 204b)이 각 측정 부분(222, 242)에 일대일 대응하는 것을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 8에 도시한 바와 같이 진공 유도 홀(204a, 204b)에 복수 개의 측정 부분(222, 242)이 대응할 수 있음은 물론이다. Although the
상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. Features, structures, effects and the like according to the above-described embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to only one embodiment. Further, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified in other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.
100: 태양 전지
42: 제1 전극
420: 제1 전극 부분
44: 제2 전극
440: 제2 전극 부분
200: 측정 장치
201: 측정부
203: 진공부
204: 진공 유도부
206: 진공 챔버
207: 패킹 부재
209: 결합 부재
210: 지지 부재
220: 제1 측정 부재
222: 제1 측정 부분
240: 제2 측정 부재
242: 제2 측정 부분 100: Solar cell
42: first electrode
420: first electrode portion
44: Second electrode
440: second electrode portion
200: Measuring device
201:
203: jeans study
204:
206: vacuum chamber
207: packing member
209:
210: support member
220: first measuring member
222: first measuring portion
240: second measuring member
242: second measuring portion
Claims (20)
지지 부재;
상기 지지 부재 상에 형성되며 상기 태양 전지의 상기 제1 전극의 복수의 제1 전극 부분 및 이에 각기 번갈아 위치하는 상기 제2 전극의 복수의 제2 전극 부분에 각각 전기적으로 접촉하는 복수의 측정 부분을 포함하는 측정부; 및
상기 측정 부분과 상기 태양 전지의 밀착을 위하여 진공을 제공하는 진공부
를 포함하고,
상기 측정부는, 상기 복수의 제1 전극 부분과 교차하는 방향으로 형성되어 상기 복수의 제1 전극 부분에 전기적으로 연결되는 제1 측정 부재와, 상기 복수의 제2 전극 부분과 교차하는 방향으로 형성되어 상기 복수의 제2 전극 부분에 전기적으로 연결되는 제2 측정 부재를 포함하고,
상기 제1 측정 부재가 상기 복수의 제1 전극 부분에 대응하도록 상기 제1 전극 부분과 교차하는 방향에서 복수 개의 제1 측정 부분을 포함하고,
상기 제2 측정 부재가 상기 복수의 제2 전극 부분에 대응하도록 상기 제2 전극 부분과 교차하는 방향에서 복수 개의 제2 측정 부분을 포함하며,
상기 제1 측정 부재와 상기 제2 측정 부재가 상기 제1 전극 부분 및 상기 제2 전극 부분의 연장 방향에서 서로 번갈아서 위치하는 태양 전지의 측정 장치.A device for measuring a current and voltage of a solar cell, comprising: a photoelectric conversion unit; and an electrode including a first electrode and a second electrode spaced apart from each other on a surface of the photoelectric conversion unit,
A support member;
A plurality of measurement portions formed on the support member and electrically contacting the plurality of first electrode portions of the first electrode of the solar cell and the plurality of second electrode portions of the second electrode alternately disposed thereon, A measuring part including; And
And a vacuum is applied to provide a vacuum for the contact between the measurement part and the solar cell.
Lt; / RTI >
The measurement unit may include a first measurement member formed in a direction crossing the plurality of first electrode portions and electrically connected to the plurality of first electrode portions, and a second measurement member formed in a direction crossing the plurality of second electrode portions And a second measuring member electrically connected to the plurality of second electrode portions,
Wherein the first measuring member includes a plurality of first measuring portions in a direction intersecting with the first electrode portion so as to correspond to the plurality of first electrode portions,
Wherein the second measuring member includes a plurality of second measuring portions in a direction intersecting the second electrode portion so as to correspond to the plurality of second electrode portions,
Wherein the first measuring member and the second measuring member are alternately arranged in the extending direction of the first electrode portion and the second electrode portion.
상기 진공부는 상기 태양 전지가 안착되는 측정부의 제1 면 쪽에 위치하며 상기 측정 부분의 주변으로 진공을 위한 배기 통로를 제공하는 진공 유도부를 포함하는 태양 전지의 측정 장치. The method according to claim 1,
Wherein the vacuum portion includes a vacuum inducing portion located on a first surface side of the measurement portion on which the solar cell is mounted and providing an exhaust passage for vacuum around the measurement portion.
상기 진공 유도부는 상기 측정 부분에 내부로 관통할 수 있도록 관통된 진공 유도 홀을 구비하고,
상기 진공 유도 홀의 평면적이 상기 측정 부분의 평면적보다 커서 상기 배기 홀과 상기 측정 부분 사이에 상기 배기 통로가 형성되는 태양 전지의 측정 장치. 3. The method of claim 2,
Wherein the vacuum inducing portion includes a vacuum induction hole penetrating the measurement portion so as to pass therethrough,
Wherein a plane of the vacuum induction hole is larger than a plane of the measurement portion so that the exhaust passage is formed between the exhaust hole and the measurement portion.
상기 배기 통로가 평면으로 볼 때 폐쇄된 형태를 가지는 태양 전지의 측정 장치. The method of claim 3,
Wherein the exhaust passage has a closed form in plan view.
상기 측정 부분이 복수 개 구비되고,
상기 진공 유도 홀이 상기 측정 부분에 일대일 대응하도록 복수 개 구비되는 태양 전지의 측정 장치. The method of claim 3,
A plurality of measurement portions are provided,
And a plurality of vacuum induction holes are provided so as to correspond one-to-one with the measurement portion.
상기 측정 부분이 복수 개 구비되고,
상기 진공 유도 홀 하나에 상기 측정 부분이 복수 개 대응하는 태양 전지의 측정 장치. The method of claim 3,
A plurality of measurement portions are provided,
And the plurality of measurement portions correspond to a plurality of the vacuum induction holes.
상기 진공 유도부는 상기 측정 부분이 위치하지 않은 부분에 위치하는 또 다른 배기홀을 더 포함하는 태양 전지의 측정 장치. The method of claim 3,
Wherein the vacuum inducing portion further includes another exhaust hole located at a portion where the measurement portion is not located.
상기 측정 부분이 탄성을 가지는 금속으로 구성된 태양 전지의 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the measuring portion is made of a metal having elasticity.
상기 측정 부분이 패드부 또는 탄성을 가지는 부재로 구성된 태양 전지의 측정 장치. The method according to claim 1,
Wherein the measurement portion comprises a pad portion or a member having elasticity.
상기 진공 유도부와 상기 측정부 사이에 이들의 가장자리를 따라 형성되는 패킹 부재가 위치하는 태양 전지의 측정 장치. 3. The method of claim 2,
And a packing member formed along the edges between the vacuum inducing portion and the measuring portion.
상기 진공부는, 상기 제1 면의 반대되는 상기 측정부의 제2 면 쪽에 위치하여 상기 진공 유도부의 공기를 배기하여 상기 배기 통로를 진공으로 유지하도록 하는 진공 챔버를 포함하는 태양 전지의 측정 장치. 3. The method of claim 2,
Wherein the vacuum section includes a vacuum chamber located on a second surface side of the measurement section opposite to the first surface to exhaust air from the vacuum induction section to maintain the exhaust passage in vacuum.
상기 진공 챔버는, 내부 공간을 가지도록 외곽을 구성하는 외곽부와, 상기 외곽부의 상기 내부 공간 내에서 상기 측정부를 지지하는 돌출부를 포함하고,
상기 외곽부와 상기 돌출부 사이에 공기가 배기되는 배기로가 구성되며,
상기 배기로에 진공을 위한 진공 장치가 연결되는 태양 전지의 측정 장치. 12. The method of claim 11,
Wherein the vacuum chamber includes an outer frame constituting an outer space having an inner space and a protrusion supporting the measuring unit in the inner space of the outer frame,
And an exhaust path through which air is exhausted between the outer frame and the protrusion,
And a vacuum device for vacuum is connected to the exhaust passage.
상기 진공 유도부, 상기 측정부 및 상기 진공부가 결합 부재에 의하여 결합되어 일체화되는 태양 전지의 측정 장치. 13. The method of claim 12,
Wherein the vacuum inducing unit, the measuring unit, and the vacuum unit are combined by the joining member to integrate the solar cell.
상기 측정부는, 지지 부재와, 상기 지지 부재로부터 돌출되는 상기 측정 부분을 포함하고,
상기 지지 부재에 상기 측정 부분의 전기적 연결을 위한 배선이 구비되는 태양 전지의 측정 장치. The method according to claim 1,
Wherein the measurement section includes a support member and the measurement section protruding from the support member,
And a wiring for electrically connecting the measurement portion to the support member is provided.
상기 지지 부재가 인쇄 회로 기판을 포함하는 태양 전지의 측정 장치. 15. The method of claim 14,
Wherein the supporting member comprises a printed circuit board.
상기 제1 측정 부재의 상기 복수의 제1 측정 부분과 상기 제2 측정 부재의 상기 복수의 제2 측정 부분은 상기 제1 방향에서 서로 어긋나는 위치에 위치하는 태양 전지의 측정 장치. The method according to claim 1,
Wherein the plurality of first measurement portions of the first measurement member and the plurality of second measurement portions of the second measurement member are located at mutually offset positions in the first direction.
상기 제1 측정 부재가 복수 개 구비되고,
상기 제2 측정 부재가 복수 개 구비되며,
상기 복수 개의 제1 측정 부재의 일부가 양의 전압을 인가하고, 상기 복수 개의 제1 측정 부재의 나머지가 양의 전류를 검출하고,
상기 복수 개의 제2 측정 부재의 일부가 음의 전압을 인가하고, 상기 복수 개의 제2 측정 부재의 나머지가 음의 전류를 검출하는 태양 전지의 측정 장치.The method according to claim 1,
A plurality of first measuring members are provided,
A plurality of second measuring members are provided,
Wherein a portion of the plurality of first measuring members applies a positive voltage and the remainder of the plurality of first measuring members detects a positive current,
Wherein a part of the plurality of second measuring members applies a negative voltage and the remaining of the plurality of second measuring members detects a negative current.
상기 진공부는 상기 복수의 측정 부분 각각에 대응하면서 상기 복수의 측정 부분 각각이 위치한 면적을 모두 포함하는 영역에 진공을 유도하는 태양 전지의 측정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the vacuum portion induces a vacuum in a region corresponding to each of the plurality of measurement portions and including an area in which each of the plurality of measurement portions is located.
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