KR20090005734A - Solar cell and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 태양 전지의 단면도. 1 is a cross-sectional view of a solar cell according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 제 1 실시예의 일 변형예에 따른 태양 전지의 단면도. 2 is a cross-sectional view of a solar cell according to a modification of the first embodiment.
도 3은 제 1 실시예의 다른 변형예에 따른 태양 전지의 단면도. 3 is a cross-sectional view of a solar cell according to another modification of the first embodiment.
도 4는 제 1 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도. 4 is a flowchart for explaining a method for manufacturing a solar cell according to the first embodiment.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 태양 전지의 단면도. 5 is a cross-sectional view of a solar cell according to a second embodiment of the present invention.
도 6은 제 2 실시예의 일 변형예에 따른 태양 전지의 단면도. 6 is a cross-sectional view of a solar cell according to a modification of the second embodiment.
도 7은 제 2 실시예의 다른 변형예에 따른 태양 전지의 단면도. 7 is a sectional view of a solar cell according to another modification of the second embodiment.
도 8은 제 2 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도. 8 is a flowchart for explaining a method for manufacturing a solar cell according to the second embodiment.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 기판 11 : 집광 패턴10
100 : 집광 시트 110, 150 : 투명 전극100:
120, 130, 140 : 반도체층 160 : 전극부120, 130, 140: semiconductor layer 160: electrode portion
본 발명은 태양 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것으로 집광판 형태의 기판으로 입사되는 태양광의 광량(즉, 휘도)을 증가시켜 고효율을 갖는 태양전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a solar cell and a method of manufacturing the same and to a solar cell having a high efficiency by increasing the amount of light (that is, luminance) incident on the light collecting plate type substrate (ie, luminance).
일반적으로 태양전지는, 외부에서 들어온 빛에 의해 태양전지의 반도체 내부에서 전자와 정공의 쌍이 생성되고, 이러한 전자와 정공의 쌍이 pn 접합에서 발생한 전기장에 의해 전자는 제 2 도전형 반도체로 이동하고 정공은 제 1 도전형 반도체로 이동함으로써 전력을 생산한다.In general, a solar cell has a pair of electrons and holes generated inside the semiconductor of the solar cell by light from the outside, and the electrons move to the second conductivity type semiconductor by the electric field generated at the pn junction. Produces power by moving to the first conductivity type semiconductor.
이러한 태양 전지의 성능은 광 에너지를 전기 에너지로 변화하는 효율에 따라 크게 좌우된다. 따라서, 태양 전지의 효율을 증가시키기 위한 연구가 많이 진행되고 있으며, 이중 태양전지의 효율을 높이기 위한 방법의 하나로서 웨이퍼 표면을 텍스처링하여 빛의 흡수를 최대화하는 방법이 있다. 이러한 텍스처링은 광 산란을 통해 광 흡수율을 증가시킨다. 이로인해 텍스처링 패턴이 형성된 소자는 소자의 외측으로 광 산란이 발생하는 경우 입사되는 태양광의 광량이 감소하게 되는 문제가 발생한다. The performance of such solar cells is highly dependent on the efficiency of converting light energy into electrical energy. Therefore, many studies are being conducted to increase the efficiency of solar cells, and one of the methods for increasing the efficiency of dual solar cells is a method of maximizing light absorption by texturing a wafer surface. This texturing increases the light absorption through light scattering. As a result, the device having the texturing pattern has a problem in that the amount of incident light is reduced when light scattering occurs outside the device.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 기판 표면에 집광 패턴을 형성하여 입사되는 태양광을 집광시켜 입사광량을 증가시키고, 입사된 태양광을 전기 에너지로 변환하는 소자의 유효면적을 증가시켜 태양전지의 효율을 증가시킬 수 있는 태양전지 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. Accordingly, in order to solve the above problems, the present invention forms a light collecting pattern on the surface of the substrate to collect incident sunlight to increase the amount of incident light, and to increase the effective area of the device converting the incident sunlight into electrical energy. It is an object of the present invention to provide a solar cell and a method of manufacturing the same that can increase the efficiency of the solar cell.
본 발명에 따른 기판과, 상기 기판상에 마련된 집광 시트와, 상기 집광 시트 상에 형성된 제 1 도전형 반도체층, 광흡수층 및 제 2 도전형 반도체층 및 상기 제 1 도전형 반도체층과 상기 제 2 도전형 반도체층에 각기 접속된 제 1 및 제 2 전극을 포함하는 태양 전지를 제공한다. A substrate according to the present invention, a light collecting sheet provided on the substrate, a first conductive semiconductor layer, a light absorbing layer and a second conductive semiconductor layer formed on the light collecting sheet, the first conductive semiconductor layer and the second Provided is a solar cell including first and second electrodes respectively connected to a conductive semiconductor layer.
또한, 본 발명에 따른 기판과, 상기 기판상에 형성된 제 1 도전형 반도체층, 광흡수층 및 제 2 도전형 반도체층과, 상기 제 1 도전형 반도체층과 상기 제 2 도전형 반도체층에 각기 접속된 제 1 및 제 2 전극 및 상기 제 1 도전형 반도체층, 상기 광흡수층 및 상기 제 2 도전형 반도체층이 형성되지 않은 상기 기판 면 상에 마련된 집광 시트를 포함하는 태양 전지를 제공한다. In addition, the substrate according to the present invention is connected to the first conductive semiconductor layer, the light absorption layer, and the second conductive semiconductor layer formed on the substrate, and the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer, respectively. It provides a solar cell comprising a first and a second electrode and a light collecting sheet provided on the surface of the substrate on which the first conductive semiconductor layer, the light absorption layer and the second conductive semiconductor layer is not formed.
상기 집광 시트는 프리즘 시트인 것이 바람직하다. It is preferable that the said condensing sheet is a prism sheet.
상기 집광 시트는 그 표면에 요철부가 형성되고, 상기 요철부의 철부의 형상이 삼각형, 원 또는 타원 형상인 것이 바람직하다. It is preferable that the condensation part is formed in the surface of the said light condensing sheet, and the shape of the convex part of the said convex part is triangular, a circle, or an ellipse shape.
상기 요철부는 V형 요부를 구비하고, 상기 요부의 기울기는 20 내지 80도이며, 상기 철부와 철부 사이의 간격이 10 내지 1000㎛인 것이 바람직하다.The uneven portion is provided with a V-shaped uneven portion, the inclination of the uneven portion is 20 to 80 degrees, it is preferable that the interval between the convex portion and the convex portion is 10 to 1000㎛.
상기 철부가 연속하는 점 또는 라인 형태인 것이 효과적이다. It is effective that the convex portion is in the form of a continuous dot or line.
또한, 본 발명에 따른 일 표면에 집광 패턴이 형성된 기판과, 상기 집광 패턴 상에 형성된 제 1 도전형 반도체층, 광흡수층 및 제 2 도전형 반도체층 및 상기 제 1 도전형 반도체층과 상기 제 2 도전형 반도체층에 각기 접속된 제 1 및 제 2 전극을 포함하는 태양 전지를 제공한다. In addition, a substrate having a condensation pattern formed on one surface according to the present invention, a first conductive semiconductor layer, a light absorbing layer and a second conductive semiconductor layer formed on the condensing pattern, and the first conductive semiconductor layer and the second Provided is a solar cell including first and second electrodes respectively connected to a conductive semiconductor layer.
또한, 본 발명에 따른 일 표면에 집광 패턴이 형성된 기판과, 상기 집광 패턴이 형성되지 않은 기판의 타 표면에 형성된 제 1 도전형 반도체층, 광흡수층 및 제 2 도전형 반도체층 및 상기 제 1 도전형 반도체층과 상기 제 2 도전형 반도체층에 각기 접속된 제 1 및 제 2 전극을 포함하는 태양 전지를 제공한다. In addition, a first conductive semiconductor layer, a light absorbing layer, and a second conductive semiconductor layer formed on another surface of the substrate having the light collecting pattern formed on one surface thereof and the substrate on which the light collecting pattern is not formed, and the first conductive material Provided is a solar cell including a type semiconductor layer and first and second electrodes respectively connected to the second conductivity type semiconductor layer.
상기 집광 패턴은 그 표면에 요철부가 형성되고, 상기 요철부의 철부의 형상이 삼각형, 원 또는 타원 형상인 것이 바람직하다. It is preferable that the condensation part is formed in the surface of the said condensing pattern, and the shape of the convex part of the said concave-convex part is triangular, circle, or ellipse shape.
상기 철부가 연속하는 점 또는 라인 형태인 것이 효과적이다. It is effective that the convex portion is in the form of a continuous dot or line.
상기 제 1 도전형 반도체층, 상기 광흡수층 및 상기 제 2 도전형 반도체층은 순차적으로 적층되고, 적층된 상기 제 1 도전형 반도체층과 상기 제 2 도전형 반도체층 각각의 외측 면에 마련된 투명 전극을 더 포함하는 것이 효과적이다. The first conductive semiconductor layer, the light absorption layer, and the second conductive semiconductor layer are sequentially stacked, and transparent electrodes provided on outer surfaces of each of the stacked first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer. It is effective to include more.
또한, 본 발명에 따른 기판상에 집광 시트를 부착하는 단계와, 상기 집광 시트 상에 제 1 도전형 반도체층, 광흡수층 및 제 2 도전형 반도체층을 순차적으로 적층하는 단계 및 상기 제 1 도전형 반도체층과 상기 제 2 도전형 반도체층에 각기 접속되는 제 1 및 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 태양 전지의 제조 방법을 제공한다. In addition, attaching a light collecting sheet on a substrate according to the present invention, sequentially stacking a first conductivity type semiconductor layer, a light absorption layer and a second conductivity type semiconductor layer on the light collecting sheet and the first conductivity type It provides a method of manufacturing a solar cell comprising the step of forming a first electrode and a second electrode connected to the semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer, respectively.
또한, 본 발명에 따른 기판을 마련하는 단계와, 상기 기판 상에 제 1 도전형 반도체층, 광흡수층 및 제 2 도전형 반도체층을 순차적으로 적층하는 단계와, 상기 제 1 도전형 반도체층과 상기 제 2 도전형 반도체층에 각기 접속되는 제 1 및 제 2 전극을 형성하는 단계와, 상기 제 1 도전형 반도체층, 상기 광흡수층 및 상기 제 2 도전형 반도체층이 형성되지 않은 상기 기판 면 상에 집광 시트를 부착하는 단계를 포함하는 태양 전지의 제조 방법을 제공한다. In addition, providing a substrate according to the present invention, the step of sequentially stacking a first conductive semiconductor layer, a light absorption layer and a second conductive semiconductor layer on the substrate, the first conductive semiconductor layer and the Forming first and second electrodes respectively connected to the second conductive semiconductor layer, and on the substrate surface on which the first conductive semiconductor layer, the light absorption layer, and the second conductive semiconductor layer are not formed. It provides a method of manufacturing a solar cell comprising the step of attaching a light collecting sheet.
또한, 본 발명에 따른 기판을 마련하는 단계와, 상기 기판의 일 표면에 집광 패턴을 형성하는 단계와, 상기 기판상에 제 1 도전형 반도체층, 광흡수층 및 제 2 도전형 반도체층을 적층하는 단계와, 상기 제 1 도전형 반도체층과 상기 제 2 도전형 반도체층에 각기 접속되는 제 1 및 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 태양 전지의 제조 방법을 제공한다. In addition, providing a substrate according to the present invention, forming a light collecting pattern on one surface of the substrate, and laminating a first conductive semiconductor layer, a light absorption layer and a second conductive semiconductor layer on the substrate And forming first and second electrodes connected to the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer, respectively.
상기 제 1 도전형 반도체층, 상기 광흡수층 및 상기 제 2 도전형 반도체층이 상기 집광 패턴 상에 형성되거나, 상기 집광 패턴이 형성되지 않은 상기 기판 표면에 형성되는 것이 바람직하다. The first conductive semiconductor layer, the light absorbing layer, and the second conductive semiconductor layer are preferably formed on the light collecting pattern or on the surface of the substrate on which the light collecting pattern is not formed.
상기 집광 패턴은 레이저를 이용한 가공, 감광막을 이용한 식각, 샌드 블라스터를 이용한 가공 및 기계 가공 그리고, 금형 공정 중 어느 하나의 공정을 통해 제작되는 것이 효과적이다. The condensing pattern may be produced by any one of a process using a laser, an etching using a photosensitive film, a processing and a machining using a sand blaster, and a mold process.
상기 제 1 도전형 반도체층, 상기 광흡수층 및 상기 제 2 도전형 반도체층을 적층하는 단계 전에 전면 투명 전극을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 제 1 도전형 반도체층, 상기 광흡수층 및 상기 제 2 도전형 반도체층을 적층하는 단계 전 에 후면 투명 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. And forming a front transparent electrode before stacking the first conductive semiconductor layer, the light absorbing layer, and the second conductive semiconductor layer, wherein the first conductive semiconductor layer, the light absorbing layer, and the first conductive semiconductor layer are formed. The method may further include forming a back transparent electrode before the stacking of the two conductive semiconductor layers.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. Like numbers refer to like elements in the figures.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 태양 전지의 단면도이다. 도 2는 제 1 실시예의 일 변형예에 따른 태양 전지의 단면도이다. 도 3은 제 1 실시예의 다른 변형예에 따른 태양 전지의 단면도이다. 도 4는 제 1 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 1 is a cross-sectional view of a solar cell according to a first embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view of a solar cell according to a modification of the first embodiment. 3 is a cross-sectional view of a solar cell according to another modification of the first embodiment. 4 is a flowchart for explaining a method of manufacturing a solar cell according to the first embodiment.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지는 기판(10)과, 기판 상에 마련된 집광 시트(100)와, 집광 시트(100) 상에 형성된 전면 투명 전극(110)과, 전면 투명 전극 상에 마련된 제 1 도전형 반도체층(120)과, 제 1 도전형 반도체층(120) 상에 형성된 광흡수층(130)과, 광흡수층(130) 상에 형성된 제 2 도전형 반도체층(140)과, 제 2 도전형 반도체층(140) 상에 형성된 후면 투명 전극(150)과, 후면 투명 전극 상에 형성된 전극부(160)를 포함한다. 1 to 3, the solar cell according to the present embodiment includes a
기판(10)으로는 투광성 절연 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 투광성 절연 기판으로 유리 기판, 투광성 수지 기판 등을 사용할 수 있다.It is preferable to use a translucent insulating substrate as the
집광 시트(100)는 하부 투광성 절연 기판(10)을 통해 입사된 광을 모아주어(집광시켜) 광량을 증대시키는 역할을 한다. 이를 위해 본 실시예에서는 집광 시트(100)로 프리즘 시트를 사용하는 것이 바람직하다. 프리즘 시트는 빛을 굴절 및 집광시켜 광변환층으로 입사되는 광의 휘도를 향상시켜준다. 집광 시트(100)로는 PET 나 PC가 사용될 수 있다. 집광 시트(100)는 그 표면에 프리즘 패턴이 형성되는 것이 효과적이다. 도 1에 도시된 바와 같이 집광 시트(100) 표면의 프리즘 패턴은 V형 요부와 산 형상의 철부를 갖는다. 즉, 프리즘 패턴으로 그 단면이 쐐기 모양의 요철을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 그 단면이 사인파 형태의 요철(즉, 요부와 철부의 형상이 반원)을 사용하는 것이 가능하다. 이때, V형 요부의 기울기는 기판(10) 표면을 기준으로 20 내지 80도 각도인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 산 형상의 철부와 철부 사이 간격(Pitch)는 10 내지 1000um인 것이 바람직하다. 여기서 프리즘 패턴은 다각 뿔 형태의 복수의 점 패턴이 연속 배치된 형상일 수 있고, 그 단면이 삼각형 형상인 라인이 세로 또는 가로 방향으로 연속 배치된 형상일 수도 있다. The
그리고, 상기 프리즘 패턴은 상술한 설명에 한정되지 않고, 도 2의 변형예에서와 같이 상기 프리즘 패턴으로 원 또는 타원 형상이 가능하다. 즉, 도 2에서와 같이 원 또는 타원 형태의 마이크로 렌즈 패턴들이 엠모싱 형태로 배치될 수도 있다. 물론 그 단면이 원 또는 타원 형상의 라인이 세로 또는 가로 방향으로 연속 배치될 수도 있다. 물론 상기 프리즘 패턴을 상술한 설명에 한정되지 않고, 광을 집광시킬 수 있는 다양한 형태의 모든 패턴들이 가능하다. In addition, the prism pattern is not limited to the above description, and as in the modification of FIG. 2, the prism pattern may have a circle or ellipse shape. That is, as shown in FIG. 2, the micro lens patterns in the form of circles or ellipses may be arranged in an embossing form. Of course, the cross-section of the circle or ellipse-shaped line may be arranged in a vertical or transverse direction. Of course, the prism pattern is not limited to the above description, and all patterns of various types capable of condensing light are possible.
상술한 바와 같이 본 실시예의 집광 시트(100)는 그 표면에 프리즘 패턴이 마련되어 집광 시트로 입사되는 광을 집중시키는 것이 바람직하다. 그리고, 요철 형태의 프리즘 패턴이 형성됨으로 인해 소자가 광을 입사 받는 면적이 증가하게 되고, 이로인해 광전 소자의 유효 면적을 증가시켜 태양 전지의 효율을 증대시킬 수 있다. 상술한 집광 시트(100)는 별도의 제작 방법을 통해 제작된 다음 기판(10) 상에 부착되는 것이 바람직하다. As described above, the
전면 투명 전극(110)은 광을 투과하면서 전도성을 갖는 전극을 사용한다. 본 실시예에서는 전면 투명 전극으로 투명 전도성 산화물(Transparent Coductive Oxide; TCO)를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 프리즘 패턴의 단차를 따라 전면 투명 전극(110)을 형성하기 위해 LPCVD 방법으로 TCO를 증착하는 것이 바람직하다. The front
제 1 도전형 반도체층(120)은 저농도의 P 타입 불순물이 도핑된 실리콘 막을 사용하는 것이 바람직하다. 광흡수층(130)은 불순물이 도핑되지 않은 실리콘 막을 사용하는 것이 바람직하다. 제 2 도전형 반도체층(140)은 저농도의 N 타입 불순물이 도핑된 실리콘 막을 사용하는 것이 바람직하다. It is preferable that the first
상기 반도체층(120, 130, 140)들로는 저온에서 성장된 비정질 실리콘(a-Si)을 사용하는 것이 바람직하다. 물론 이에 한정되지 않고, 반도체층으로 화합물 반도체를 사용할 수도 있다. As the semiconductor layers 120, 130, and 140, it is preferable to use amorphous silicon (a-Si) grown at low temperature. Of course, it is not limited to this, A compound semiconductor can also be used as a semiconductor layer.
상기 제 1 도전형 반도체층(120)과 제 2 도전형 반도체층(140)은 복수의 층으로 제작될 수 있다. 그리고, 순차적으로 적층된 제 1 도전형 반도체층(120)과, 광흡수층(130)과, 제 2 도전형 반도체층(140) 즉, 광 변환층(120, 130, 140)은 복수번 적층될 수도 있다. 즉, 도 1에서는 전면 투명전극(110)과 후면 투명 전극(150) 사이에 광 변환층(120, 130, 140)이 한번 적층됨이 도시되었다. 그러나 이에 한정되지 않고, 전면 투명전극(100)과 후면 투명 전극(150) 사이에 광 변환층(120, 130, 140)이 복수번 적층될 수도 있다.The first conductivity
상술한 후면 투명 전극(150)은 앞서 설명한 전면 투명 전극(110)과 동일 물질막으로 제작되는 것이 바람직하다. The rear
상술한 전극부(160)는 후면 투명 전극(150) 상에 도전성 물질을 도포하고, 이를 패터닝 하여 제작한다. 상기 전극부(160)는 상기 후면 투명 전극(150)에 전기적으로 접속된 제 1 전극과, 도시되지 않았지만, 상기 전면 투명 전극(110)에 전기적으로 접속된 제 2 전극을 구비한다. 이때, 제 2 전극을 형성하기 위해 상기 전면 투명 전극(110) 상측의 후면 투명 전극(150), 제 2 도전형 반도체층(140), 광흡수층(130) 및 제 1 도전형 반도체층(120)의 일부가 제거되고, 이들이 제거된 영역에 형성되는 것이 바람직하다. The
상술한 구조를 갖는 본 실시예의 태양 전지의 제조 방법을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 투광성 기판(10) 상에 집광 시트(100)를 부착한다(S10). 즉, 집광 패턴(즉, 요철부)이 형성되지 않은 집광 시트(100)면과 투광성 기판(10) 간을 접합시킨다. 상기 집광 시트(100) 상에 전면 투명 전극(110)을 형성하고, 순차적으로 광 변환층(120, 130, 140)을 형성한다(S20). 이어서 광 변환층(120, 130, 140) 상에 후면 투명 전극(150)을 형성한다. 그리고, 광 변환층(120, 130, 140)의 일부와 후면 투명 전극(150) 일부를 제거하여 전면 투명 전극(110)의 일부를 노출한다. 이어서, 후면 투명 전극(150) 상에 도전성 물질을 도포하고, 이를 식각하여 후면 투명 전극(150)과 전면 투명 전극(110) 일부에 각기 접속된 전극부(160)를 형성하여 태양 전지를 제작한다(S30). The manufacturing method of the solar cell of this embodiment having the above-described structure will be described with reference to FIG. 4 as follows. First, the
물론 본 실시예에 따른 태양 전지는 상술한 설명에 한정되지 않고, 도 3의 변형예에서와 같이 광 변환층(120, 130, 140)이 형성되지 않은 기판의 면에 집광 시트(100)가 위치할 수도 있다. 이는 기판(10)의 상부 표면에 전면 투명 전극(110), 광 변환층(120, 130, 140), 후면 투명 전극(150) 그리고, 전극부(160)를 형성한 다음, 기판(10)의 하부 표면에 프리즘 패턴이 형성된 집광 시트(100)를 부착하여 태양 전지를 제작한다. 이를 통해 전면 투명 전극(110), 광 변환층(120, 130, 140), 후면 투명 전극(150) 및 전극부(160)의 제작을 위한 공정시 발생한 열에 의한 집광 시트(100)의 변형을 방지할 수 있다. 또한, 프리즘 패턴이 형성된 집광 시트(100)를 광이 입사되는 영역에 위치시켜 기판으로 입사되는 광을 집중시킬 수 있다. Of course, the solar cell according to the present embodiment is not limited to the above description, and the
본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고, 상기 프리즘 패턴이 형성된 집광 시트(100)와 기판(10)이 일체화될 수 있다. 하기에서는 도면을 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 태양 전지에 관해 설명한다. 후술되는 설명중 상술한 실시예와 중복되는 설명은 생략한다. 그리고, 후술되는 실시예의 기술은 상술한 실시예에 적용될 수 있다. The present invention is not limited to the above description, and the
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 태양 전지의 단면도이다. 도 6은 제 2 실시예의 일 변형예에 따른 태양 전지의 단면도이다. 도 7은 제 2 실시예의 다른 변형예에 따른 태양 전지의 단면도이다. 도 8은 제 2 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 5 is a cross-sectional view of a solar cell according to a second embodiment of the present invention. 6 is a cross-sectional view of a solar cell according to a modification of the second embodiment. 7 is a sectional view of a solar cell according to another modification of the second embodiment. 8 is a flowchart for explaining a method of manufacturing a solar cell according to the second embodiment.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지는 그 표면에 집광 패턴(11)이 마련된 기판(10)과, 기판(10) 상에 순차적으로 형성된 전면 투명 전극(110), 광 변환층(120, 130, 140) 및 후면 투명 전극(150) 그리고, 후면 투명 전극(150) 상에 형성된 전극부(160)를 포함한다. 5 to 7, the solar cell according to the present exemplary embodiment includes a
기판(10)은 투광성을 갖는 기판을 사용한다. 그리고, 상기 기판(10)의 표면에는 집광 패턴(11)이 형성된다. 도 5 및 도 6에서는 기판(10)의 상측 표면에 집광 패턴(11)이 형성됨이 도시되어 있다. 즉, 광 변환층(120, 130, 140)이 형성되는 표면에 집광 패턴(11)이 형성된다. 본 실시예는 이에 한정되지 않고, 도 7의 변형예에서와 같이 기판(10)의 하측 표면 즉, 광 변환층(120, 130, 140)이 형성되지 않는 표면에 집광 패턴(11)이 형성될 수 있다. 집광 패턴(11)으로 프리즘 패턴을 사용하는 것이 효과적이다. The board |
상술한 집광 패턴(11)은 기판(10)으로 입사된 광을 산란시키는 것이 아니라 입사된 광을 집중시켜 광의 휘도를 향상시킨다. 집광 패턴(11)은 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 그 단면이 연속하는 산 형상일 수 있고, 도 6의 변형예에 서와 같이 그 단면이 연속하는 반원 또는 반타원 형상일 수도 있다. 여기서, 상기 산 형상은 그 평면상으로 점 형상(예를 들어, 사각뿔)일 수 있고, 라인 형상일 수도 있다. 그리고, 반원 또는 반타원 형상도 평면상으로 보았을때 점 형상(예를 들어, 마 이크로 렌즈 형상)일 수 있고, 라인 형상일 수도 있다. 그리고, 이에 한정되지 않고, 집광 패턴(11)은 그 단면이 사인파 또는 톱니파 형상일 수도 있다. The condensing
상술한 바와 같은 집광 패턴(11)을 갖는 기판(10) 상에 형성하기 위해 레이저를 이용한 가공, 감광막을 이용한 식각, 샌드 블라스터를 이용한 가공 및 기계 가공 그리고, 금형 공정 등을 사용할 수 있다. In order to form on the
즉, 박막이 형성되지 않은 기판(10)에 레이저를 조사하여 기판(10)의 일부를 제거하여 집광 패턴(11)을 형성한다. 또는 기판(10) 상에 감광막 패턴을 형성한 다음 감광막 패턴에 의해 노출된 영역의 기판(10) 일부를 제거하여 집광 패턴(11)을 형성한다. 그리고, 기판(10)에 모래 조사를 통해 기판의 일부를 깎아내어 집광 패턴(11)을 형성한다. 또한, 기판(10)의 일부를 기계적으로 깎아내어 집광 패턴(11)을 형성한다. 또한, 기판(10)의 성형 단계에서 금형을 이용하여 그 표면에 집광 패턴(11)을 형성한다. 여기서, 수지 기판의 경우 금형 공정을 통해 집광 패턴(11)을 기판상에 형성할 수 있다. That is, the
도 5에 도시된 바와 같이 기판(10)의 상측 표면에 형성된 집광 패턴(11)은 기판(10)의 하측 표면을 통해 입사된 광을 모아주어(집광시켜) 광량을 증대시키는 역할을 한다. 즉, 집광 패턴(11)은 빛을 굴절 및 집광시켜 광 변환층(120, 130, 140)으로 입사되는 광의 휘도를 향상시켜준다. 그리고, 집광 패턴(11)을 기판(10)의 표면에 형성하여 기판 상측 표면의 유효 면적을 증대시켜 태양 전지의 효율을 증가시킬 수 있다. As shown in FIG. 5, the
전면 투명 전극(110)과, 광 변환층(120, 130, 140) 그리고, 후면 투명 전 극(150)은 기판(10)의 상측 표면에 형성된 집광 패턴(11)의 단차면을 따라 형성된다. 전면 투명 전극(110)과, 광 변환층(120, 130, 140) 그리고, 후면 투명 전극(150)은 CVD 또는 PVD 공정을 통해 제작되는 것이 바람직하다. 여기서, 공극 또는 빈 공간이 형성되지 않도록 하기 위해 전면 투명 전극(110) 및 후면 투면 전극(150)은 LPCVD 공정을 통해 제작되는 것이 효과적이다.The front
상술한 구조를 갖는 본 실시예의 태양 전지의 제조 방법을 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 투광성 기판(10)을 마련한다. 투광성 기판(10)의 상측 표면에 집광 패턴(11)을 형성한다(S110). 집광 패턴(11)은 레이저를 이용하여 기판(10)의 상측 표면 일부를 제거하여 형성한다. 또한, 감광막 마스크를 이용한 식각 공정을 통해 기판(10)의 일부를 제거하여 형성할 수 있다. 또한, 기판(10)의 표면에 모래를 뿌려 미세한 흠집을 만들어 집광 패턴(11)을 형성할 수도 있다. 또한, 기계적 가공 또는 금형을 통해 기판(10)의 상측 표면에 집광 패턴(11)을 형성할 수도 있다. The manufacturing method of the solar cell of this embodiment having the above-described structure will be described with reference to FIG. 8 as follows. First, the
이어서, 집광 패턴(11)이 형성된 기판(10) 상에 전면 투명 전극(110)을 형성한다. 이때, 전면 투명 전극(110)은 LPCVD 공정을 통해 제작되는 것이 바람직하다. 물론 PVD 또는 APCVD 공정을 통해 제작될 수도 있다. 상기 전면 투명 전극(110) 상에 순차적으로 제 1 도전형 반도체층(120), 광흡수층(130) 및 제 2 도전형 반도체층(140)이 적층된 광 변환층(120, 130, 140)을 형성한다(S120). 여기서, 전면 투명 전극(110)은 생략될 수 있다. 그리고, 광 변환층(120, 130, 140)과 기판(10) 사이에는 버퍼층이 형성될 수도 있다.Subsequently, the front
이어서, 광 변환층(120, 130, 140) 상에 후면 투명 전극(150)을 형성한다. 그리고, 후면 투명 전극(150) 상에 도전성 막(예를 들어, 금속막)을 증착하고, 도전성 막의 일부를 식각하여 전극부(160)를 형성한다(S130). Subsequently, the back
상기에서는 기판(10)의 집광 패턴(11) 상에 광 변환층(120, 130, 140)이 형성됨을 설명하였다. 그러나, 본 실시예의 태양 전지 제조 방법은 이에 한정되지 않고, 집광 패턴(11)이 형성되지 않은 기판(10)의 표면에 광 변환층(120, 130, 140)이 제작될 수도 있다. In the above, the light conversion layers 120, 130, and 140 are formed on the
또한, 본 실시예에서는 상기 전극부(160)가 기판(10)의 상측 표면 상에 형성됨을 중심으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 상기 전극부(160)의 일부는 기판(10)의 하측 표면 상에 형성될 수도 있다. 또한, 전극부(160)는 반도체 제조 공정을 이용한 증착을 통해 형성될 수 있고, 도전성 페이스트 또는 도금 방법으로 제작될 수 있으며, 스크린 프린터 방식으로 제작될 수도 있다. In the present embodiment, the
그리고, 본 실시예에 따른 태양 전지는 외부 단자와 접속될 별도의 내부 패드를 더 포함할 수 있다. 상기 내부 패드는 전면 투명 전극과 접속되는 제 1 패드와, 후면 투명 전극과 접속되는 제 2 패드를 포함한다. The solar cell according to the present embodiment may further include a separate inner pad to be connected to the external terminal. The inner pad includes a first pad connected to a front transparent electrode and a second pad connected to a rear transparent electrode.
상술한 바와 같이 본 발명은 기판 표면에 집광 시트를 부착하여 입사되는 태양광을 집중시켜 광 변환층으로 입사되는 광량을 증대시켜 태양 전지의 효율을 증가시킬 수 있다. As described above, the present invention attaches a light collecting sheet to a surface of a substrate to concentrate incident sunlight and increase the amount of light incident on the light conversion layer, thereby increasing efficiency of the solar cell.
또한, 본 발명은 기판 표면에 집광 패턴을 형성하여 기판으로 입사되는 태양광을 집중시켜 태양 전지의 효율을 증가시킬 수 있다. In addition, the present invention can increase the efficiency of the solar cell by forming a light collecting pattern on the substrate surface to concentrate the sunlight incident on the substrate.
또한, 본 발명은 집광 시트가 부착된 기판 또는 집광 패턴이 형성된 기판에 광 변환층을 형성하여 소자의 유효 면적을 증대시킬 수 있다. In addition, the present invention can increase the effective area of the device by forming a light conversion layer on a substrate with a light collecting sheet or a substrate on which a light collecting pattern is formed.
본 발명은 상기에서 서술된 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 즉, 상기의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위는 본원의 특허 청구 범위에 의해서 이해되어야 한다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be implemented in various forms. That is, the above embodiments are provided to make the disclosure of the present invention complete and to fully inform those skilled in the art of the scope of the present invention, and the scope of the present invention should be understood by the claims of the present application. .
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