KR102205826B1 - Integral type of Lithium secondary battery-Solar Cell pack and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 태양전지부 및 이차전지부 사이에 석영 유리로 이루어진 전극부가 설치되어 있는 이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩 및 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a secondary battery-integrated inorganic thin film solar cell pack and a method for manufacturing the same, wherein the secondary battery-integrated inorganic thin film solar cell pack and a method of manufacturing the same in which an electrode part made of quartz glass is installed between the solar cell part and the secondary battery part. About.
리튬 이차전지는 차세대 에너지 저장 시스템으로서 충방전 특성과 안정성이 우수하여 상업적 목적을 포함한 다양한 분야에서 활용되어 오고 있다. 이와 함께 무기 박막 태양전지는 갈수록 그 정도와 심각성이 더해가는 환경오염에 자원의 고갈에 맞서 친환경적인 방법으로 전기를 생산하고자 하는 필요성에 따라 그 수요가 높아져 가고 있는 장치이다. 무기 박막 태양전지의 경우 효율과 안정성을 모두 겸비하여 장시간 효율적인 전류를 수집할 수 있다는 장점을 가지고 있어, 현재 실생활에서 활용하기에 적합한 특성을 가지고 있다. 이러한 측면에서 태양전지와 리튬 이차전지를 결합하여 활용한다면 근 미래에 친환경적인 자가 충전 에너지 저장 시스템을 구축할 수 있을 것으로 보인다.As a next-generation energy storage system, lithium secondary batteries have excellent charge/discharge characteristics and stability and have been used in various fields including commercial purposes. In addition, inorganic thin-film solar cells are devices that are increasing in demand according to the necessity to produce electricity in an eco-friendly way in response to the increasing degree and severity of environmental pollution and the depletion of resources. In the case of an inorganic thin-film solar cell, it has the advantage of being able to collect an efficient current for a long time by having both efficiency and stability, and thus has characteristics suitable for use in real life. In this respect, if a solar cell and a lithium secondary battery are combined and used, it is expected that an eco-friendly self-charging energy storage system can be built in the near future.
리튬 이차전지와 무기 박막 태양전지를 결합했을 때 발생하는 문제는 도선을 이용하여 연결을 형성하였을 때, 편이성이 떨어지며 규모가 커질 수 있어 공간적 활용이 불편할 수 있다는 단점이 있다. 또한 적절한 전극과 접합을 형성하지 않았을 때는 각 장치의 특성이 저하될 수 있다. The problem that occurs when the lithium secondary battery and the inorganic thin film solar cell are combined has a disadvantage that when a connection is formed using a wire, the convenience is poor and the scale can be increased, making it inconvenient to use space. In addition, if an appropriate electrode and bonding are not formed, the characteristics of each device may deteriorate.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 일체형 리튬 이차전지 무기 박막 태양전지 팩을 제조하는 데 발생할 수 있는 접합상의 문제를 해결하고 효율적인 전류 수집 및 저장을 위해 금속 전극이 포함된 석영 기판을 기반으로 제조한 이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩 및 이의 제조방법를 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention has been invented to improve the above problems, and solves the problem of bonding that may occur in manufacturing an integrated lithium secondary battery inorganic thin film solar cell pack, and includes a quartz metal electrode for efficient current collection and storage. An object thereof is to provide a secondary battery-integrated inorganic thin film solar cell pack and a method of manufacturing the same manufactured based on a substrate.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩은 입사된 태양광에 의해 전기를 생산하는 태양전지부와, 공급된 전기에 의해 충전되는 이차전지부와, 상기 태양전지부 및 이차전지부 사이에 설치되어 상기 태양전지부에서 생산된 전기가 상기 이차전지부로 공급되도록 상기 태양전지부 및 이차전지부를 상호 전기적으로 연결하는 전극부를 구비한다. A secondary battery-integrated inorganic thin film solar cell pack according to the present invention for achieving the above object includes a solar cell unit that generates electricity by incident sunlight, a secondary battery unit that is charged by supplied electricity, and the solar cell unit And an electrode part installed between the secondary battery parts to electrically connect the solar cell part and the secondary battery part to each other so that electricity produced by the solar cell part is supplied to the secondary battery part.
상기 전극부는 상기 태양전지부 및 이차전지부 사이에 설치되는 베이스기판과, 상기 베이스기판에 설치되어 상기 태양전지부 및 이차전지부를 상호 전기적으로 연결하는 연결유닛을 구비한다. The electrode unit includes a base substrate installed between the solar cell unit and the secondary battery unit, and a connection unit installed on the base substrate to electrically connect the solar cell unit and the secondary battery unit to each other.
상기 태양전지부는 상호 적층된 P형 반도체층 및 N형 반도체층을 포함하고,상기 P형 반도체층은 상기 베이스기판의 일측에 형성된다. The solar cell unit includes a P-type semiconductor layer and an N-type semiconductor layer stacked together, and the P-type semiconductor layer is formed on one side of the base substrate.
상기 베이스기판은 일측에, 상기 P형 반도체층이 형성되도록 상기 태양전지부가 제조되되, 상기 태양전지부의 제조 공정 중 인가되는 열에 의해 알칼리계 물질이 발생되는 소재로 형성되는 것이 바람직하다. It is preferable that the base substrate is formed of a material in which the solar cell unit is manufactured so that the P-type semiconductor layer is formed on one side, and an alkali-based material is generated by heat applied during the manufacturing process of the solar cell unit.
상기 베이스기판은 석영유리(Quartz)로 이루어질 수 있다. The base substrate may be made of quartz glass (Quartz).
상기 연결유닛은 상기 태양전지부가 형성된 상기 베이스기판의 일측면으로부터 상기 이차전지부가 형성된 상기 베이스기판의 타측면까지 관통되게 설치되며, 소정의 전기전도성을 갖도록 형성된 적어도 하나의 전극핀을 구비한다. The connection unit is installed to penetrate from one side of the base substrate on which the solar cell portion is formed to the other side of the base substrate on which the secondary battery portion is formed, and includes at least one electrode pin formed to have a predetermined electrical conductivity.
상기 연결유닛은 상기 전극핀에 접촉될 수 있도록 상기 베이스기판의 일측면에 형성되며, 상기 전극핀의 단면적보다 더 큰 면적으로 형성되고, 소정의 전기전도성을 갖는 제1전극판과, 상기 전극핀에 접촉될 수 있도록 상기 베이스기판의 타측면에 형성되며, 상기 전극핀의 단면적보다 더 큰 면적으로 형성되고, 소정의 전기전도성을 갖는 제2전극판을 더 구비할 수 있다. The connection unit is formed on one side of the base substrate so as to be in contact with the electrode pins, has an area larger than the cross-sectional area of the electrode pins, has a first electrode plate having a predetermined electrical conductivity, and the electrode pins A second electrode plate formed on the other side of the base substrate so as to be in contact with the base substrate, formed in an area larger than the cross-sectional area of the electrode pin, and having a predetermined electrical conductivity may be further provided.
한편, 본 발명에 따른 이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩 제조방법은 전극부를 준비하는 준비단계와, 상기 전극부의 일측에, 입사된 태양광에 의해 전기를 생산하는 태양전지부를 제조하는 태양전지 제조단계와, 상기 태양전지 제조단계 이후에, 상기 전극부의 타측에 상기 전극부를 통해 상기 태양전지부에 전기적으로 연결되는 이차전지부를 제조하는 이차전지 제조단계를 포함한다. On the other hand, the method of manufacturing a secondary battery-integrated inorganic thin film solar cell pack according to the present invention includes a preparation step of preparing an electrode unit, and a solar cell manufacturing step of manufacturing a solar cell unit that generates electricity by incident sunlight on one side of the electrode unit. And, after the solar cell manufacturing step, a secondary battery manufacturing step of manufacturing a secondary battery part electrically connected to the solar cell part through the electrode part on the other side of the electrode part.
상기 준비단계에서는, 베이스기판에, 상기 태양전지부 및 이차전지부를 상호 전기적으로 연결하기 위한 연결유닛을 설치한다. In the preparation step, a connection unit for electrically connecting the solar cell unit and the secondary battery unit to each other is installed on the base substrate.
상기 태양전지 제조단계에서는, P형 반도체층 및 N형 반도체층을 상호 적층하여 상기 태양전지부를 제조하되, 상기 P형 반도체층이 상기 베이스기판의 일측에 형성시킨다. In the solar cell manufacturing step, a P-type semiconductor layer and an N-type semiconductor layer are laminated to each other to manufacture the solar cell part, and the P-type semiconductor layer is formed on one side of the base substrate.
상기 베이스기판은 열이 인가시 알칼리계 물질이 발생될 수 있는 소재로 형성된다. The base substrate is formed of a material capable of generating an alkali-based material when heat is applied.
상기 베이스기판은 석영유리(Quartz)로 이루어진다. The base substrate is made of quartz glass (Quartz).
상기 준비단계에서는, 상기 태양전지부가 형성된 상기 베이스기판의 일측면으로부터 상기 이차전지부가 형성된 상기 베이스기판의 타측면까지 관통되게 소정의 전기전도성을 갖도록 형성된 상기 연결유닛의 전극핀을 설치한다. In the preparation step, electrode pins of the connection unit formed to have a predetermined electrical conductivity are installed so as to penetrate from one side of the base substrate on which the solar cell portion is formed to the other side of the base substrate on which the secondary battery portion is formed.
상기 준비단계에서는, 상기 전극핀의 단면적보다 더 큰 면적을 갖되, 소정의 전기전도성을 갖는 상기 연결유닛의 제1 및 제2전극판을 상기 베이스기판에 설치된 상기 전극핀에 접촉될 수 있도록 상기 베이스기판의 일측면 및 타측면에 각각 설치한다. In the preparation step, the base has an area larger than the cross-sectional area of the electrode pins, and the first and second electrode plates of the connection unit having predetermined electrical conductivity are brought into contact with the electrode pins installed on the base substrate. Install on one side and the other side of the substrate, respectively.
본 발명에 따른 이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩은 금속이 양면과 내부에 포함된 석영 유리로 이루어진 베이스기판의 양측면에 각각 이차전지부와 태양전지부가 구성되므로 이차전지부와 태양전지부의 특성 저하를 방지하고, 제조하는데 있어서 친환경적이고 편이성이 향상된다. The secondary battery-integrated inorganic thin film solar cell pack according to the present invention is composed of a secondary battery part and a solar cell part respectively on both sides of a base substrate made of quartz glass containing metal on both sides and inside, so the characteristics of the secondary battery part and the solar cell part decrease. It is environmentally friendly and convenience is improved in manufacturing.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩에 대한 단면도이고,
도 2는 도 1의 이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩에 대한 개념도이고,
도 3은 본 발명에 따른 이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩 제조방법에 대한 순서도이다. 1 is a cross-sectional view of a secondary battery-integrated inorganic thin film solar cell pack according to the present invention,
2 is a conceptual diagram of the secondary battery-integrated inorganic thin film solar cell pack of FIG. 1,
3 is a flow chart for a method of manufacturing a secondary battery-integrated inorganic thin film solar cell pack according to the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩 및 이의 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Hereinafter, a secondary battery-integrated inorganic thin film solar cell pack and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present invention, various modifications may be made and various forms may be applied, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific form of disclosure, it is to be understood as including all changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals have been used for similar elements. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are shown to be enlarged than the actual size for clarity of the present invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance the possibility of being added.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in this application. Does not.
도 1 및 도 2에는 본 발명에 따른 이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩(100)이 도시되어 있다. 1 and 2 illustrate a secondary battery-integrated inorganic thin film
도면을 참조하면, 상기 이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩(100)은 입사된 태양광에 의해 전기를 생산하는 태양전지부(110)와, 공급된 전기에 의해 충전되는 이차전지부(120)와, 상기 태양전지부(110) 및 이차전지부(120) 사이에 설치되어 상기 태양전지부(110)에서 생산된 전기가 상기 이차전지부(120)로 공급되도록 상기 태양전지부(110) 및 이차전지부(120)를 상호 전기적으로 연결하는 전극부(130)를 구비한다. Referring to the drawings, the secondary battery-integrated inorganic thin film
상기 전극부(130)는 상기 태양전지부(110) 및 이차전지부(120) 사이에 설치되는 베이스기판(131)과, 상기 베이스기판(131)에 설치되어 상기 태양전지부(110) 및 이차전지부(120)를 상호 전기적으로 연결하는 연결유닛을 구비한다. The
베이스기판(131)은 소정의 두께를 갖는 판형으로 형성되며, 절연 소재로 형성된다. 이때, 베이스기판(131)은 산화물 단결정 기판, 세라믹 기판 또는 석영 유리 기판일 수 있다. 일 예로, 상기 베이스기판(131)은 Al2O3, MgO, SiO2, 또는 석영 유리(Quartz)으로 이루어질 수 있다. The
이때, 상기 베이스기판(131)은 상기 태양전지부(110)의 제조 공정 중 열처리 공정에서 인가되는 열에 의해 알칼리계 물질이 발생되는 소재인 석영 유리로 형성되는 것이 바람직하다. In this case, the
연결유닛은 상기 태양전지부(110)가 형성된 상기 베이스기판(131)의 일측면으로부터 상기 이차전지부(120)가 형성된 상기 베이스기판(131)의 타측면까지 관통되게 설치되며, 소정의 전기전도성을 갖도록 형성된 복수의 전극핀(133)과, 전극핀(133)의 양단부에 각각 연결된 제1 및 제2전극판(134,135)을 구비한다. The connection unit is installed to penetrate from one side of the
상기 전극핀(133)은 베이스기판(131)의 두께에 대응되는 길이로 상하방향으로 연장되며, 상하면이 각각 베이스기판(131) 외부로 노출될 수 있게 베이스기판(131)에 관통되게 설치된다. 여기서, 상기 전극핀(133)은 Al, Mo, Cu, Fe, Ag, Au와 같은 전기전도성이 우수한 금속성 소재로 형성되는 것이 바람직하다. The
제1전극판(134)은 베이스기판(131)의 상면에 형성되는 것으로서, 소정의 두께를 갖는 판형으로 형성된다. 상기 제1전극판(134)은 베이스기판(131)의 상면에 노출된 전극핀(133)의 상단에 접촉되며, 베이스기판(131)의 면적에 대응되는 면적을 갖도록 형성된다. 이때, 상기 제1전극판(134)은 전극핀(133)과 동일하게 Al, Mo, Cu, Fe, Ag, Au와 같은 전기전도성이 우수한 금속성 소재로 형성되는 것이 바람직하다. The
제2전극판(135)은 베이스기판(131)의 하면에 형성되는 것으로서, 소정의 두께를 갖는 판형으로 형성된다. 상기 제2전극판(135)은 베이스기판(131)의 하면에 노출된 전극핀(133)의 하단에 접촉되며, 상기 베이스기판(131)의 면적에 대응되는 면적을 갖도록 형성된다. 이때, 상기 제2전극판(135)은 전극핀(133)과 동일하게 Al, Mo, Cu, Fe, Ag, Au와 같은 전기전도성이 우수한 금속성 소재로 형성되는 것이 바람직하다. The
태양전지부(110)는 베이스기판(131)의 상부에 형성되는 것으로서, 상호 적층된 P형 반도체층(111) 및 N형 반도체층(112)을 포함한 박막형 태양전지가 적용된다. 더욱 상세하게는 상기 태양전지부(110)는 P형 반도체층(111), N형 반도체층(112), 투명전극층(113) 및 상부전극(114)을 구비한다. The
P형 반도체층(111)은 전극부(130)의 상부에 형성되는 것으로서, u2ZnSnS4, Cu2ZnSnSe4, Cu2ZnSn(S,Se)4, Cu2SnS3, Cu2SnSe3, Cu2Sn(S, Se)3, CuInS2, CuGaS2, CuInSe2, CuGaSe2, Cu(In, Ga)S2, Cu(In, Ga)Se2, Si, GaAs, InP, CdTe 및 PbSe 중에서 선택되는 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다. 도면에 도시되진 않았지만, 전극부(130)의 상면에, 그라핀 산화물 층을 형성한 다음, 그라핀 산화물 층 상부에, 상술된 P형 반도체층(111)을 이루는 물질이 포함된 페이스트 조성물을 도포한 다음, 500℃ 이상의 열로 열처리하여 P형 반도체층(111)을 형성할 수 있다. The P-
N형 반도체층(112)은 P형 반도체층(111)의 상부에 형성되는 것으로서, CdS, ZnS, Zn(O, S), SnO2, In2S3 및 In2O3 중에서 선택되는 적어도 어느 하나로 이루어 질 수 있다. P형 반도체층(111) 상부에, 상술된 N형 반도체층(112)을 이루는 물질이 포함된 페이스트 조성물을 도포한 다음, 고온으로 열처리하여 N형 반도체층(112)을 형성할 수 있다. 이때, N형 반도체의 상부에는 진성 ZnO로 이루어진 진성층(115)이 형성될 수 있다. The N-
투명전극층(113)은 N형 반도체층(112)의 상부에 형성되는 것으로서, ZnO, Al-ZnO, GaZnO, MgZnO, InSnO 중에서 선택되는 적어도 어느 하나로 이루어 질 수 있다. 그리고, 투명전극층(113) 상부에는 상부전극(114)이 설치된다. 상기 상부전극(114)은 Mo, Pt, Ni, Au, Ag 및 Al 중에서 선택되는 적어도 어느 하나로 이루어 질수 있다.The
상술된 바와 같이 태양전지부(110)는 전극부(130)와 일체로 형성되는데, 상기 P형 반도체층(111)이 상기 베이스기판(131)의 상부에 형성된 상태로 제조된다. 이때, 태양전지부(110)의 제조공정 중 열처리 공정에서, 베이스기판(131)에 열이 인가되면, 석영유리로 구성된 베이스기판(131)에서 알칼리계 물질이 발생되고, 상기 알칼리계 물질은 P형 반도체층(111)에 전달되어 P형 반도체층(111)의 특성을 향상시킨다. As described above, the
이차전지부(120)는 전극부(130) 상부에 태양전지부(110)를 제조한 다음, 전극부(130) 하부에 형성되는 것으로 리튬 이차전지가 적용된다. 상기 이차전지부(120)는 양극활물질(121), 고분자 분리막(122), 음극활물질(123) 및 포장재(124)를 구비한다. The
양극활물질(121)은 전극부(130) 하부에, 즉, 제2전극판(135)의 하면에 형성되는 것으로서, LiFePO4, LiCoO2, LiNio2 및 LiMn2O4 에서 선택되는 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다.The positive electrode
고분자 분리막(122)은 양극활물질(121)의 하부에 형성되며, 양극활물질(121)에 대응되는 면적을 갖도록 형성된다. 상기 고분자 분리막(122)은 폴리에틸렌(Polyethylene) 또는 폴리프로필렌(Polypropylene)로 이루어진다. The
음극활물질(123)은 고분자 분리막(122)의 하부에 형성되며, 고분자 분리막(122)에 대응되는 면적을 갖도록 형성된다. 상기 음극활물질(123)은 흑연, 실리콘, LiTiO2 및 리튬 금속에서 선택되는 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다. The negative electrode
포장재(124)는 전극부(130)의 하부에 설치되며, 내부에 양극활물질(121), 고분자 분리막(122) 및 음극활물질(123)을 수용할 수 있도록 내부공간이 형성된다. 이때, 포장재(124)의 내부공간에는 전핵이 충진되어 있다. 상기 전해액은 유기용매에 리튬염이 용해된 형태일 수 있다. 한편, 이차전지부(120)의 음극활물질(123)은 태양전지부(110)의 상부 전극과 외부도선으로 연결되어 있다. The
상술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩(100)은 금속이 양면과 내부에 포함된 석영 유리로 이루어진 베이스기판(131)의 양측면에 각각 이차전지부(120)와 태양전지부(110)가 구성되므로 이차전지부(120)와 태양전지부(110)의 특성 저하를 방지하고, 제조하는데 있어서 친환경적이고 편이성이 향상된다. The secondary battery-integrated inorganic thin film
한편, 도 3에는 본 발명에 따른 이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩의 제조방법에 대한 순서도가 도시되어 있다. Meanwhile, FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an inorganic thin film solar cell pack integrated with a secondary battery according to the present invention.
도면을 참조하면, 상기 이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩의 제조방법은 준비단계, 태양전지 제조단계 및 이차전지 제조단계를 포함한다. Referring to the drawings, the manufacturing method of the secondary battery-integrated inorganic thin film solar cell pack includes a preparation step, a solar cell manufacturing step, and a secondary battery manufacturing step.
상기 준비단계는 전극부(130)를 준비하는 단계이다. 여기서, 베이스기판(131)에, 태양전지부(110) 및 이차전지부(120)를 상호 전기적으로 연결하기 위한 연결유닛을 설치한다. 먼저, 베이스기판(131)의 상면으로부터 하면까지 관통되게 베이스가판에 전극핀(133)을 설치한 다음, 상기 연결유닛의 제1 및 제2전극판(134,135)을 상기 베이스기판(131)에 설치된 상기 전극핀(133)에 접촉될 수 있도록 상기 베이스기판(131)의 상하면에 각각 설치한다. The preparation step is a step of preparing the
여기서, 상기 베이스기판(131)은 태양전지부(110)를 제조공정 중 열처리 공정에서 열이 인가시 인가되는 열에 의해 알칼리계 물질이 발생되는 소재인 석영 유리로 형성되는 것이 바람직하다. Here, the
태양전지 제조단계는 상기 전극부(130)의 상부에, 입사된 태양광에 의해 전기를 생산하는 태양전지부(110)를 제조하는 단계이다. 여기서, 전극부(130) 즉, 제1전극판(134)의 상부에 그라핀 산화물로 이루어진 그라핀 산화물 층을 형성한 다음, 그라핀 산화물 층 상부에 P형 반도체층(111)을 형성한다. 다음, P형 반도체층(111)의 상부에 N형 반도체층(112)을 형성하고, N형 반도체층(112)의 상부에 투명전극층(113)을 형성한 다음, 투명전극층(113) 상부에 상부전극(114)을 형성한다. The solar cell manufacturing step is a step of manufacturing a
이때, P형 반도체층(111)을 형성하는데 있어서, u2ZnSnS4, Cu2ZnSnSe4, Cu2ZnSn(S,Se)4, Cu2SnS3, Cu2SnSe3, Cu2Sn(S, Se)3, CuInS2, CuGaS2, CuInSe2, CuGaSe2, Cu(In, Ga)S2, Cu(In, Ga)Se2, Si, GaAs, InP, CdTe 및 PbSe 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 물질이 포함된 페이스트 조성물을 도포한 다음, 500℃ 이상의 열로 열처리하여 P형 반도체층(111)을 형성할 수 있다. 이때, 열처리 공정 중 베이스기판(131)에 열이 인가되며, 베이스기판(131)으로부터 발생된 알칼리계 물질이 P형 반도체층(111)으로 전달되어 P형 반도체층(111)의 특성이 향상되는 장점이 있다. At this time, in forming the P-
한편, 태양전지 제조단계는 이에 한정하는 것이 아니라 열처리 공정을 포함되는 종래에 일반적인 태양전지 제조방법으로 상세한 설명은 생략한다. Meanwhile, the solar cell manufacturing step is not limited thereto, and a detailed description thereof is omitted as a conventional general solar cell manufacturing method including a heat treatment process.
이차전지 제조단계는 태양전지 제조단계의 열처리 공정의 열에 의해 이차전지 제조가 방해받을 수 있으므로 상기 태양전지 제조단계 이후에 진행된다. 태양전지 제조단계 이후에, 소정시간동안 전극부(130)를 냉각시킬 수도 있다. The secondary battery manufacturing step is performed after the solar cell manufacturing step because the secondary battery manufacturing may be disturbed by the heat of the heat treatment process of the solar cell manufacturing step. After the solar cell manufacturing step, the
이차전지 제조단계는 상기 전극부(130)의 타측에 상기 전극부(130)를 통해 상기 태양전지부(110)에 전기적으로 연결되는 이차전지부(120)를 제조하는 단계이다. 먼저, 전극부(130)의 하부 즉, 제2전극판(135)의 하면에 양극활물질(121)을 형성한 다음, 양극활물질(121)의 하부에 고분자 분리막(122)을 형성한다. 그리고, 고분자 분리막(122)의 하부에 음극활물질(123)을 형성한 다음, 충진액이 충진된 내부공간에 상기 양극활물질(121), 고분자 분리막(122) 및 음극활물질(123)이 인입되도록 포장재(124)를 이용하여 양극활물질(121), 고분자 분리막(122) 및 음극활물질(123)을 밀봉한다. 이때, 외부 도선(125)을 통해 이차전지부(120)의 음극활물질(123)과 태양전지부(110)의 상부 전극을 상호 전기적으로 연결한다. The secondary battery manufacturing step is a step of manufacturing a
상술된 제조방법에 의해 제조된 이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩(100)은 태양전지부(110)로 태양광이 입사시 태양전지부(110)로 발생된 전기가 전극부(130) 하부에 마련된 이차전지부(120)로 공급되어 이차전지부(120)가 충전된다. The secondary battery-integrated inorganic thin film
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.Description of the presented embodiments is provided to enable any person skilled in the art to use or practice the present invention. Various modifications to these embodiments will be apparent to those of ordinary skill in the art, and the general principles defined herein can be applied to other embodiments without departing from the scope of the present invention. Thus, the present invention is not to be limited to the embodiments presented herein, but is to be interpreted in the widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.
100: 이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩
110: 태양전지부
111: P형 반도체층
112: N형 반도체층
113: 투명전극층
114: 상부전극
120: 이차전지부
121: 양극활물질
122: 고분자 분리막
123: 음극활물질
124: 포장재
125: 외부 도선
130: 전극부
131: 베이스기판
133: 전극핀
134: 제1전극판
135: 제2전극판100: secondary battery integrated inorganic thin film solar cell pack
110: solar cell unit
111: P-type semiconductor layer
112: N-type semiconductor layer
113: transparent electrode layer
114: upper electrode
120: secondary battery unit
121: cathode active material
122: polymer membrane
123: negative active material
124: packing material
125: external conductor
130: electrode part
131: base substrate
133: electrode pin
134: first electrode plate
135: second electrode plate
Claims (14)
공급된 전기에 의해 충전되는 이차전지부; 및
상기 태양전지부 및 이차전지부 사이에 설치되어 상기 태양전지부에서 생산된 전기가 상기 이차전지부로 공급되도록 상기 태양전지부 및 이차전지부를 상호 전기적으로 연결하는 것으로서, 열이 인가시 알칼리계 물질이 발생될 수 있는 소재가 포함되는 전극부;를 구비하는,
이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩.
A solar cell unit that generates electricity by incident sunlight;
A secondary battery unit charged by the supplied electricity; And
It is installed between the solar cell unit and the secondary battery unit to electrically connect the solar cell unit and the secondary battery unit to each other so that electricity produced by the solar cell unit is supplied to the secondary battery unit. When heat is applied, an alkali-based material Having; an electrode portion containing a material that can be generated;
Inorganic thin film solar cell pack with integrated secondary battery.
상기 전극부는
상기 태양전지부 및 이차전지부 사이에 설치되는 베이스기판; 및
상기 베이스기판에 설치되어 상기 태양전지부 및 이차전지부를 상호 전기적으로 연결하는 연결유닛;을 구비하는,
이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩.
The method of claim 1,
The electrode part
A base substrate installed between the solar cell unit and the secondary cell unit; And
A connection unit installed on the base substrate to electrically connect the solar cell unit and the secondary battery unit to each other; having,
Inorganic thin film solar cell pack with integrated secondary battery.
상기 태양전지부는 상호 적층된 P형 반도체층 및 N형 반도체층을 포함하고,
상기 P형 반도체층은 상기 베이스기판의 일측에 형성된,
이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩.
The method of claim 2,
The solar cell unit includes a P-type semiconductor layer and an N-type semiconductor layer stacked on each other,
The P-type semiconductor layer is formed on one side of the base substrate,
Inorganic thin film solar cell pack with integrated secondary battery.
상기 베이스기판은 일측에, 상기 P형 반도체층이 형성되도록 상기 태양전지부가 제조되되, 상기 태양전지부의 제조 공정 중 인가되는 열에 의해 알칼리계 물질이 발생되는 소재로 형성된,
이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩.
The method of claim 3,
On one side of the base substrate, the solar cell unit is manufactured so that the P-type semiconductor layer is formed, and is formed of a material that generates an alkali-based material by heat applied during the manufacturing process of the solar cell unit,
Inorganic thin film solar cell pack with integrated secondary battery.
상기 베이스기판은 석영유리(Quartz)로 이루어진,
이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩.
The method of claim 4,
The base substrate is made of quartz glass (Quartz),
Inorganic thin film solar cell pack with integrated secondary battery.
상기 연결유닛은 상기 태양전지부가 형성된 상기 베이스기판의 일측면으로부터 상기 이차전지부가 형성된 상기 베이스기판의 타측면까지 관통되게 설치되며, 소정의 전기전도성을 갖도록 형성된 적어도 하나의 전극핀;을 구비하는,
이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩.
The method of claim 2,
The connection unit is provided to penetrate from one side of the base substrate on which the solar cell unit is formed to the other side of the base substrate on which the secondary battery unit is formed, and includes at least one electrode pin formed to have a predetermined electrical conductivity.
Inorganic thin film solar cell pack with integrated secondary battery.
상기 연결유닛은
상기 전극핀에 접촉될 수 있도록 상기 베이스기판의 일측면에 형성되며, 상기 전극핀의 단면적보다 더 큰 면적으로 형성되고, 소정의 전기전도성을 갖는 제1전극판; 및
상기 전극핀에 접촉될 수 있도록 상기 베이스기판의 타측면에 형성되며, 상기 전극핀의 단면적보다 더 큰 면적으로 형성되고, 소정의 전기전도성을 갖는 제2전극판;을 더 구비하는,
이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩.
The method of claim 6,
The connection unit
A first electrode plate formed on one side of the base substrate so as to be in contact with the electrode pins, formed in an area larger than the cross-sectional area of the electrode pins, and having a predetermined electrical conductivity; And
A second electrode plate formed on the other side of the base substrate so as to be in contact with the electrode pins, formed in an area larger than the cross-sectional area of the electrode pins, and having a predetermined electrical conductivity; further comprising,
Inorganic thin film solar cell pack with integrated secondary battery.
상기 전극부의 일측에, 입사된 태양광에 의해 전기를 생산하는 태양전지부를 제조하는 태양전지 제조단계; 및
상기 태양전지 제조단계 이후에, 상기 전극부의 타측에 상기 전극부를 통해 상기 태양전지부에 전기적으로 연결되는 이차전지부를 제조하는 이차전지 제조단계;를 포함하는,
이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩 제조방법.
A preparation step of preparing an electrode portion containing a material capable of generating an alkaline material when heat is applied;
A solar cell manufacturing step of manufacturing a solar cell unit that generates electricity by incident sunlight on one side of the electrode unit; And
After the solar cell manufacturing step, a secondary battery manufacturing step of manufacturing a secondary battery unit electrically connected to the solar cell unit through the electrode unit on the other side of the electrode unit; including,
Secondary battery integrated inorganic thin film solar cell pack manufacturing method.
상기 준비단계에서는, 베이스기판에, 상기 태양전지부 및 이차전지부를 상호 전기적으로 연결하기 위한 연결유닛을 설치하는,
이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩 제조방법.
The method of claim 8,
In the preparation step, installing a connection unit for electrically connecting the solar cell unit and the secondary battery unit to each other on the base substrate,
Secondary battery integrated inorganic thin film solar cell pack manufacturing method.
상기 태양전지 제조단계에서는, P형 반도체층 및 N형 반도체층을 상호 적층하여 상기 태양전지부를 제조하되, 상기 P형 반도체층이 상기 베이스기판의 일측에 형성시키는,
이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩 제조방법.
The method of claim 9,
In the solar cell manufacturing step, a P-type semiconductor layer and an N-type semiconductor layer are stacked to each other to manufacture the solar cell part, wherein the P-type semiconductor layer is formed on one side of the base substrate,
Secondary battery integrated inorganic thin film solar cell pack manufacturing method.
상기 베이스기판은 열이 인가시 알칼리계 물질이 발생될 수 있는 소재로 형성된,
이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩 제조방법.
The method of claim 10,
The base substrate is formed of a material capable of generating an alkali-based material when heat is applied,
Secondary battery integrated inorganic thin film solar cell pack manufacturing method.
상기 베이스기판은 석영유리(Quartz)로 이루어진,
이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩 제조방법.
The method of claim 11,
The base substrate is made of quartz glass (Quartz),
Secondary battery integrated inorganic thin film solar cell pack manufacturing method.
상기 준비단계에서는, 상기 태양전지부가 형성된 상기 베이스기판의 일측면으로부터 상기 이차전지부가 형성된 상기 베이스기판의 타측면까지 관통되게 소정의 전기전도성을 갖도록 형성된 상기 연결유닛의 전극핀을 설치하는,
이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩 제조방법.
The method of claim 9,
In the preparation step, installing electrode pins of the connection unit formed to have a predetermined electrical conductivity so as to penetrate from one side of the base substrate on which the solar cell portion is formed to the other side of the base substrate on which the secondary battery portion is formed,
Secondary battery integrated inorganic thin film solar cell pack manufacturing method.
상기 준비단계에서는, 상기 전극핀의 단면적보다 더 큰 면적을 갖되, 소정의 전기전도성을 갖는 상기 연결유닛의 제1 및 제2전극판을 상기 베이스기판에 설치된 상기 전극핀에 접촉될 수 있도록 상기 베이스기판의 일측면 및 타측면에 각각 설치하는,
이차전지 일체형 무기 박막 태양전지 팩 제조방법.
The method of claim 13,
In the preparation step, the base has an area larger than the cross-sectional area of the electrode pins, and the first and second electrode plates of the connection unit having predetermined electrical conductivity are brought into contact with the electrode pins installed on the base substrate. Installed on one side and the other side of the substrate, respectively,
Secondary battery integrated inorganic thin film solar cell pack manufacturing method.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN113140819A (en) * | 2020-01-20 | 2021-07-20 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | Aircraft and flexible power supply system thereof |
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- 2019-08-13 KR KR1020190099060A patent/KR102205826B1/en active IP Right Grant
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