KR101691195B1 - Solar cells using silicon wafers having improved sun light absorption - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양빛 흡수력을 향상시킨 실리콘웨이퍼를 이용한 솔라 셀에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양빛을 흡수하는 실리콘웨이퍼의 일 면 또는 양면을 오목한 형상과 볼록한 형상이 순차적으로 형성된 요철형상으로 형성하여 태양빛 흡수력을 향상시킨 실리콘웨이퍼 및 그 실리콘웨이퍼를 이용한 솔라 셀에 관한 것으로서, 태양빛을 흡수하는 실리콘웨이퍼의 일 면 또는 양면에 오목하고, 볼록한 요철형상을 형성하여 태양빛을 흡수하거나 또는 반사되는 부분에 대해서도 태양빛을 흡수할 수 있도록 한 태양빛 흡수력을 향상시킨 실리콘웨이퍼 및 그 실리콘웨이퍼를 이용한 솔라 셀을 제공함에 주안점을 두어, 상기 실리콘웨이퍼의 일 면 또는 양면을 오목하고 볼록한 요철형상으로 형성하여 실리콘웨이퍼에 태양빛이 발산되어 1차적으로 흡수하고, 상기에서 흡수되지 않고 반사되는 태양빛은 요철형상으로 인해 일정 각도로 꺾임 되어 닿게 되는 면을 통해 2차적으로 흡수가 가능하도록 하여 태양빛을 흡수하는 흡수율을 증가시켰으며, 요철형상의 실리콘웨이퍼의 두께를 종래 사용되는 실리콘웨이퍼와 동일하게 제작 가능할 수 있어 추가적인 제조 설비에 대한 투자비용을 절감시킬 수 있는 등 그 효과가 큰 태양빛 흡수력을 향상시킨 실리콘웨이퍼 및 그 실리콘웨이퍼를 이용한 솔라 셀에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell using a silicon wafer having improved solar light absorbing capability, and more particularly, to a solar cell which absorbs sunlight and has a concavo-convex shape in which a concave shape and a convex shape are successively formed on one side or both sides The present invention relates to a silicon wafer having improved solar absorption ability and a solar cell using the silicon wafer. The silicon wafer has a recessed concave and convex shape on one surface or both surfaces of a silicon wafer that absorbs sunlight to absorb sunlight, And a solar cell using the silicon wafer. In particular, the silicon wafer is formed into a concavo-convex shape having concave and convex surfaces on one or both sides of the silicon wafer. The sunlight is radiated to the silicon wafer and is absorbed primarily The sunlight reflected without being absorbed in the above is folded at a certain angle due to the concavo-convex shape and is absorbed through the surface to be contacted secondarily, thereby increasing the absorption rate for absorbing the sunlight. The thickness of the silicon wafer can be made the same as that of the conventional silicon wafer, thereby reducing the investment cost for the additional manufacturing facility. Such a silicon wafer has improved solar absorption ability and a solar cell using the silicon wafer will be.
Description
본 발명은 태양빛 흡수력을 향상시킨 실리콘웨이퍼를 이용한 솔라 셀에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양빛을 흡수하는 실리콘웨이퍼의 일 면 또는 양면을 오목한 형상과 볼록한 형상이 순차적으로 형성된 요철형상으로 형성하여 태양빛 흡수력을 향상시킨 실리콘웨이퍼를 이용한 솔라 셀에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell using a silicon wafer having improved solar light absorbing capability, and more particularly, to a solar cell which absorbs sunlight and has a concavo-convex shape in which a concave shape and a convex shape are successively formed on one side or both sides The present invention relates to a solar cell using a silicon wafer having improved solar light absorbing power.
인류는 화석에너지의 고갈 및 지구의 기후변화 등으로 인해 화석에너지를 대체할 새로운 에너지원을 개발하고 있으며, 이러한 대체에너지 중에서도 무공해이면서 무한하게 이용할 수 있는 태양광 에너지 분야에 큰 관심을 가지고 있다.
Humans are developing new energy sources to replace fossil fuels due to depletion of fossil energies and global climate change. Among these alternative energy sources, they are very interested in the solar energy field that can be used without pollution and infinite.
태양에너지를 이용하는 발전에는 태양광을 전기에너지로 변환 사용하는 태양광 발전과, 태양에너지를 집열장치로 집열한 후에 난방용 또는 온수용으로 사용하는 태양열 장치가 있다.Power generation using solar energy includes solar power generation, which converts solar energy into electrical energy, and solar power systems, which use solar energy as a heat collecting device for heating or warming.
이 중에서 태양광 발전은 화력이나 원자력 같은 기존 발전설비와 달리 연료비가 소요되지 않으며, 소음과 공해가 발생되지 않는 장점이 있다. 또한, 태양광 발전은 대규모 발전설비를 필요로 하지 않고, 소규모 발전이 가능하기 때문에, 가정용으로 설치 사용될 수 있는 장점이 있다.Among these, solar power generation has advantages that it does not require fuel cost and noise and pollution are not generated unlike existing power plants such as thermal power and nuclear power. In addition, since solar power generation does not require a large-scale power generation facility and can generate small-scale power generation, there is an advantage that it can be installed in a home.
그러므로 이같이 독립적이며 비효율적 구성만으로는 태양에너지 효율적 이용을 달성할 수 없고 이들을 병합발전할 수 있는 기구가 개발되어야 한다.Therefore, an independent and inefficient construction can not achieve the efficient use of solar energy, and a mechanism for merging and developing them must be developed.
이로 인해, 독일, 일본, 미국 등 선진국에서는 태양광 발전이 널리 사용되고 있으며, 최근 국내에서도 대체에너지 이용 보급 촉진법이 개정, 공표됨으로써 태양광 발전 10,000호 건설과 같은 구체적인 시행계획들이 현실화되고 있다.
As a result, photovoltaic power generation is widely used in advanced countries such as Germany, Japan, and the United States. Recently, in Korea, specific enforcement plans such as the construction of the solar power generation 10,000 have been realized by revising and publicizing the Act on Promotion of Alternative Energy Use.
이에 종래에는 등록특허 10-0848809호의 ‘태양열과 태양광을 이용한 복합발전용 입체모듈 및 이를 이용한 복합발전방법’이 나타나 있다.Conventionally, a stereoscopic module for combined power generation using solar and solar light, and a combined power generation method using the solar module and the solar cell are disclosed in Korean Patent No. 10-0848809.
또한 종래의 경우, 태양에너지를 이용함에 있어 태양광과 태양열은 각기 다른 에너지 변환기구를 통해 전기로 변환하여 사용하였다. 특히 태양열의 경우에는 태양열을 집열하여 생활온수를 생산하거나 국외의 경우 대단위의 집열시스템을 이용 고열화 시켜 이를 이용하여 엔진을 돌려 전력을 생산수준에 머물러 있는 실정이다.Also, in the conventional case, solar and solar heat are converted into electricity through different energy conversion mechanisms in using solar energy. Especially, in the case of solar heat, it collects solar heat to produce hot water for domestic use, or, in the case of overseas, it uses a large collection system to heat it up and use it to revive the engine.
따라서, 태양광과 태양열을 직접적으로 전기화 할 수 있을 뿐만 아니라 이들의 복합발전을 통해 태양에너지의 전기화 효율을 기존 태양광 발전모듈에 비해 25%이상 향상시킬 수 있는 장치의 개발이 절실히 요구되고 있다.
Therefore, it is urgently required to develop a device capable of directly increasing the electric efficiency of solar energy by 25% or more as compared with the conventional solar power generation module through the combined power generation have.
상기한 종래 기술에도 불구하고, 일반적으로 태양광 흡수율은 20%미만으로 태양광의 흡수율에 한계가 있다.In spite of the above-mentioned conventional techniques, the solar light absorption rate is generally less than 20%, which limits the solar light absorption rate.
이는 태양에서 발산되는 태양광이 단파장과 장파장으로 다양한 스펙트럼을 가지고 발산되는데, 현재 사용되는 실리콘웨이퍼에서는 빛의 흡수율보다 반사율이 높기 때문에 흡수율의 한계가 발생 한다. 그리고 태양에서 발산되는 단파장의 빛은 실리콘웨이퍼에서 어느 정도는 흡수될 수 있으나 장파장은 제대로 흡수하지 못한다.
This is because the sunlight emitted from the sun is diverted with various wavelengths in a short wavelength and a long wavelength. In the currently used silicon wafer, the absorption rate is limited because the reflectance is higher than the absorption rate of light. And the short-wavelength light emitted from the sun can be absorbed to some extent on the silicon wafer, but not on the long wavelength.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출해낸 것으로서 태양빛을 흡수하는 실리콘웨이퍼의 일 면 또는 양면에 오목하고, 볼록한 요철형상을 형성하여 태양빛을 흡수하거나 또는 반사되는 부분에 대해서도 태양빛을 흡수할 수 있도록 한 태양빛 흡수력을 향상시킨 실리콘웨이퍼를 이용한 솔라 셀을 제공함에 주안점을 두고 기술적 과제로서 완성해낸 것이다.Disclosure of the Invention The present invention has been made to solve the problems of the prior art described above, and it is an object of the present invention to provide a silicon wafer which absorbs sunlight and is concave and convex on one surface or both surfaces, The present invention has been accomplished with a focus on providing a solar cell using a silicon wafer that has improved solar absorption capability to absorb light.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 태양전지에 구성되며 태양빛을 흡수하는 실리콘웨이퍼에 있어서, 상기 실리콘웨이퍼는 태양빛을 흡수하는 면이 오목한 형상과 볼록한 형상이 순차적으로 연결되어 요철형상을 이루며 형성되는 것을 특징으로 하는 태양빛 흡수력을 향상시킨 실리콘웨이퍼를 제공함으로서 그 과제를 해결하고자 한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a silicon wafer comprising a solar cell and absorbing solar light, wherein the silicon wafer has a concave shape and a convex shape successively connected to the sun- The present invention provides a silicon wafer having improved solar absorbing capability.
본 발명에 따른 태양빛 흡수력을 향상시킨 실리콘웨이퍼를 이용한 솔라 셀에 의하면, 상기 실리콘웨이퍼의 일 면 또는 양면을 오목하고 볼록한 요철형상으로 형성하여 실리콘웨이퍼에 태양빛이 발산되어 1차적으로 흡수하고, 상기에서 흡수되지 않고 반사되는 태양빛은 요철형상으로 인해 일정 각도로 꺾임 되어 닿게 되는 면을 통해 2차적으로 흡수가 가능하도록 하여 태양빛을 흡수하는 흡수율을 증가시켰으며, 요철형상의 실리콘웨이퍼의 두께를 종래 사용되는 실리콘웨이퍼와 동일하게 제작 가능할 수 있어 추가적인 제조 설비에 대한 투자비용을 절감시킬 수 있는 등 그 효과가 큰 발명이라 하겠다.According to the solar cell using the silicon wafer having improved solar absorption ability according to the present invention, one or both surfaces of the silicon wafer are formed into concave and convex concave and convex shapes so that sunlight is radiated to the silicon wafer to be primarily absorbed, The sunlight reflected without being absorbed by the sunlight is secondarily absorbed through a surface tilted at a predetermined angle due to the concavo-convex shape, thereby increasing the absorption rate for absorbing sunlight. The thickness of the concave-convex silicon wafer Can be manufactured in the same manner as the conventional silicon wafers, and the investment cost for the additional manufacturing equipment can be reduced.
도 1은 본 발명인 실리콘웨이퍼를 나타내는 사시도
도 2는 본 발명인 실리콘웨이퍼를 나타내는 정면도
도 3은 본 발명인 실리콘웨이퍼의 다른 실시 예를 나타내는 정면도
도 4는 본 발명인 실리콘웨이퍼의 경사면을 통해 태양빛이 흡수되는 것을 나타내는 정면도
도 5는 본 발명인 실리콘웨이퍼의 경사면에 따른 다른 실시 예를 나타내는 사시도
도 6은 도 5의 정면도와 경사면에 대한 다른 실시 예를 나타내는 정면도1 is a perspective view showing a silicon wafer according to the present invention;
2 is a front view showing a silicon wafer according to the present invention.
3 is a front view showing another embodiment of the silicon wafer of the present invention
4 is a front view showing that sunlight is absorbed through the inclined surface of the silicon wafer of the present invention
5 is a perspective view showing another embodiment according to the inclined plane of the silicon wafer of the present invention.
6 is a front view showing another embodiment of the front view and the inclined surface of Fig. 5
본 발명인 태양빛 흡수력을 향상시킨 실리콘웨이퍼를 이용한 솔라 셀에 대해 설명하면,A description will now be given of a solar cell using a silicon wafer having improved solar light absorbing capability according to the present invention.
우선, 본 발명인 실리콘웨이퍼(100)는 태양전지에 구성되며 태양빛을 흡수하는 실리콘웨이퍼에 있어서, 상기 실리콘웨이퍼는 태양빛을 흡수하는 면이 오목한 형상과 볼록한 형상이 순차적으로 연결되어 요철형상을 이루며 형성된다.
First, a
상기 실리콘웨이퍼(100)의 요철형상은 일정 각도를 이루며 상호 대응하는 경사면(110, 120)은 톱니형상으로 형성되거나 또는 일정 곡선을 이루는 파형의 형상으로 형성될 수 있다.
The concavities and convexities of the
상기 실리콘웨이퍼에 형성된 요철형상의 일 측면은 두께(t)가 0.1mm ~ 0.4mm 로 일정하게 형성된다.
One side of the concavo-convex shape formed on the silicon wafer has a thickness t of 0.1 mm to 0.4 mm.
상기 실리콘웨이퍼(100)에 형성된 요철형상의 우선되는 볼록한 부분(p1)과 다음번 볼록한 부분(p2) 사이는 0.5mm ~ 1mm의 간격을 유지하며 형성된다.
The interval between the first convex portion p1 and the next convex portion p2 of the concavo-convex shape formed on the
상기한 요철형상은 사용에 따라 실리콘웨이퍼(100)의 일 면 또는 양면에 형성될 수 있다.
The concavo-convex shape may be formed on one surface or both surfaces of the
본 발명의 솔라셀은, 태양전지에 구성되며 태양빛을 흡수하는 솔라 셀에 있어서, 태양빛을 흡수하되 일정 각도를 이루며 상호 대응하는 경사면(110, 120)이 상호 연결되어 톱니형상 또는 요철형상으로 형성되고 전체 두께(t)가 0.1mm~0.4mm로 형성되며 상기 톱니형상의 우선되는 볼록한 부분(p1)과 다음번 볼록한 부분(p2) 사이는 0.5mm의 간격으로 형성되는 실리콘웨이퍼(100)가 순차적으로 연결된다.The solar cell of the present invention comprises a solar cell and a solar cell that absorbs sunlight. The solar cell absorbs sunlight and has a predetermined angle. The corresponding
상기 솔라 셀의 요철형상은 실리콘웨이퍼(100)에 형성된 요철형상에 따라 일정 각도를 이루는 톱니형상으로 형성되거나 또는 일정 곡선을 이루는 파형의 형상으로 형성될 수 있다.
The concavo-convex shape of the solar cell may be formed in a sawtooth shape having a predetermined angle according to the concavo-convex shape formed on the
상기한 본 발명인 태양빛 흡수력을 향상시킨 실리콘웨이퍼 및 그 실리콘웨이퍼를 이용한 솔라 셀에 대해 도 1 내지 도 6을 참고로 보다 상세히 설명하면,
A silicon wafer having improved solar absorption capability and a solar cell using the silicon wafer according to the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 6. FIG.
일반적으로 실리콘웨이퍼는 태양전지에 구성되는 태양빛을 흡수하는 것이다.Generally, silicon wafers absorb sunlight that is composed of solar cells.
이에 본 발명에서는 상기 실리콘웨이퍼의 태양빛을 흡수하는 면을 오목한 형상과 볼록한 형상이 순차적으로 연결되어 요철형상을 이루며 형성되도록 하였다.
Accordingly, in the present invention, the surface of the silicon wafer which absorbs sunlight is formed in a concavo-convex shape by sequentially connecting concave and convex shapes.
상기 본 발명인 실리콘웨이퍼(100)의 요철형상은 종래 일반적으로 평면상으로 형성된 실리콘웨이퍼를 이용하여 태양빛을 흡수 시, 태양빛이 닿게 되는 면을 통해 일부인 대략 20% 정도가 흡수되고, 나머지 대략 80% 정도는 반사되게 되는데, 이와 같이 반사되는 태양빛에 대해 흡수율을 높이기 위해 본 발명과 같이 요철형상을 형성하였다.
The concavo-convex shape of the
상기 실리콘웨이퍼(100)의 요철형상은 일정 각도를 이루며 상호 대응하는 경사면(110, 120)을 형성하여 톱니형상으로 형성하거나 또는 일정 곡선을 이루는 파형의 형상으로 형성하였다.The concavo-convex shape of the
상기한 톱니형상 또는 파형형상으로 인해 상부에서 발산되는 태양빛은 일정 각도를 이루는 톱니형상 또는 파형형상에 닿은 후, 1차적으로 일정량이 흡수되고, 나머지 일정량은 반사되는데, 이때 반사되는 태양빛은 상기 톱니형상 또는 파형형상의 경사면 및 굴곡에 따라 일정 각도 꺾임 되게 된다.The solar light emitted from the upper portion of the sawtooth or corrugated shape touches the sawtooth or corrugated shape having a certain angle, and then a certain amount is absorbed first, and the remaining amount is reflected. At this time, It is bent at a certain angle in accordance with the inclined surface and the curved shape of the serrated or corrugated shape.
상기에서 반사되는 태양빛은 꺾임 되어 닿게 되는 경사면 또는 굴곡면을 통해 2차적으로 일정량이 흡수되게 된다.
The sunlight reflected at the above is secondarily absorbed by a certain amount through the inclined surface or the curved surface that is bent and touched.
상기한 실리콘웨이퍼(100)는 종래 일반적으로 사용하고 있는 0.1mm ~ 0.4mm의 두께(t)로 형성되며, 요철이 형성된 부분의 두께(t)도 0.1mm ~ 0.4mm로 형성된다.The
이는 종래 일반적으로 사용되고 있는 실리콘웨이퍼와 동일한 공정에서 실리콘웨이퍼를 제작 가능하게 하여 추가적인 제조 설비비용이 발생되지 않도록 하였다.
This makes it possible to manufacture a silicon wafer in the same process as a conventional silicon wafer, so that no additional manufacturing facility cost is incurred.
상기 실리콘웨이퍼(100)에 형성된 요철형상의 우선되는 볼록한 부분(p1)과 다음번 볼록한 부분(p2) 사이는 0.5mm ~ 1mm의 간격을 유지하며 형성되는데, 상기한 간격은 태양빛과 닿아 상기 태양빛을 흡수 또는 반사하는 실리콘웨이퍼(100)의 일 면에 형성된 요철형상이 상기 태양이 지구를 중심으로 공전함에 따라 태양빛이 닿게 되는 면이 시시각각 가변됨으로 인해 상기 태양이 공전 시, 최대의 흡수율을 발생시키기 위해 우선되는 볼록한 부분(p1)과 다음번 볼록한 부분(p2) 사이의 간격인 것이다.
The interval between the first convex portion p1 and the next convex portion p2 of the concavo-convex shape formed on the
상기한 실리콘웨이퍼(100)의 요철형상은 사용에 따라 일 면 또는 양면에 형성될 수도 있다.
The concavo-convex shape of the
또한, 본 발명인 솔라 셀은 태양전지에 구성되며 태양빛을 흡수하는 솔라 셀에 있어서, 상기 솔라 셀은 태양빛을 흡수하는 면이 상기한 실리콘웨이퍼(100)가 순차적으로 연결되어 요철형상을 이루며 형성된다.In addition, the solar cell of the present invention is constituted by a solar cell and absorbs sunlight. In the solar cell, the solar light absorbing surface is sequentially connected to the
일반적으로 솔라 셀은 종래 사용되는 실리콘웨이퍼와 같이 수평선상의 원형 또는 다각형으로 형성된다.Generally, a solar cell is formed as a circular or polygonal shape on a horizontal line like a conventionally used silicon wafer.
이러한 솔라 셀에 상기한 요철형상이 형성된 실리콘웨이퍼(100)를 오목하고, 볼록한 요철형상으로 형성한 것이다.The silicon wafer 100 having the irregularities formed in the solar cell is recessed and formed into a convex and concave shape.
상기한 솔라 셀의 요철형상에 대해서도 상기한 실리콘웨이퍼(100)에 형성된 요철형상과 동일하게 일정 각도를 이루는 톱니형상으로 형성되거나 또는 일정 곡선을 이루는 파형의 형상으로 형성될 수 있다.
The concave and convex shape of the solar cell may be formed in a sawtooth shape having a constant angle like the concavo-convex shape formed on the
상기한 본 발명에 따르면, 상기 실리콘웨이퍼(100)의 일 면 또는 양면을 오목하고 볼록한 요철형상으로 형성하여 실리콘웨이퍼(100)에 태양빛이 발산되어 1차적으로 흡수하고, 상기에서 흡수되지 않고 반사되는 태양빛은 요철형상으로 인해 일정 각도로 꺾임 되어 닿게 되는 면을 통해 2차적으로 흡수가 가능하도록 하여 태양빛을 흡수하는 흡수율을 증가시켰으며, 요철형상의 실리콘웨이퍼(100)의 두께(t)를 종래 사용되는 실리콘웨이퍼(100)와 동일하게 제작 가능할 수 있어 추가적인 제조 설비에 대한 투자비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
According to the present invention, one or both surfaces of the
100 : 실리콘웨이퍼 110, 120 : 경사면
p1, p2 : 볼록한 부분 t : 두께100:
p1, p2: convex part t: thickness
Claims (7)
상기 톱니형상의 우선되는 볼록한 부분(p1)과 다음번 볼록한 부분(p2) 사이는 0.5mm의 간격으로 형성되고,
상기 실리콘웨이퍼(100)의 전체 두께(t)는 0.1mm로 형성되고,
상기 경사면(110, 120)은 양면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양빛 흡수력을 향상시킨 실리콘웨이퍼를 이용한 솔라 셀.
1. A solar cell using a silicon wafer in which silicon wafers (100) are sequentially connected to each other by serially connecting mutually corresponding inclined surfaces (110, 120) to absorb sunlight,
The interval between the convex portion p1 and the convex portion p2 is 0.5 mm,
The total thickness t of the silicon wafer 100 is 0.1 mm,
Wherein the inclined surfaces (110, 120) are formed on both sides of the silicon wafer.
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| KR20200017880A (en) | 2018-08-09 | 2020-02-19 | 아이비홀딩스(주) | Silicon wafer enhanced the absorption of sunlight by time of day through symmetrical continuous bending process and solar sell using thereof |
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| KR20150142128A (en) | 2015-12-22 |
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