KR20120028735A - Method for fabricating solar cell - Google Patents

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KR20120028735A
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남연희
김해열
박성기
임정식
이태영
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a solar cell is provided to improve solar collection efficiency by forming a micro lens layer used as an anti-reflective layer between a substrate and a first electrode. CONSTITUTION: A micro lens layer(120) is formed on a substrate(110). A first electrode(130) is formed on the micro lens layer. A semiconductor layer(140) is formed on the first electrode. A transparent conductive layer(150) is formed on the semiconductor layer. A second electrode(160) is formed on the transparent conductive layer.

Description

태양전지의 제조방법 {Method for fabricating solar cell}Manufacturing method of solar cell {Method for fabricating solar cell}

본 발명은 태양광의 집광효율을 개선하기 위해 마이크로 렌즈를 적용한 태양전지의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell using a micro lens to improve the light collecting efficiency of sunlight.

환경문제와 화석 에너지 고갈에 대한 관심이 높아지면서, 대체 에너지 자원으로써, 재생가능하고 환경오염에 대한 문제가 없는 태양전지에 대한 관심이 높아지고 있다. 태양전지는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열 전지와, 반도체의 성질을 이용하여 태양광(photons)을 전기에너지로 변환시키는 태양광 전지로 나눌 수 있다. 그 중에서도 빛을 흡수하여 생성된 P 형 반도체의 전자와 N 형 반도체의 정공이 전기 에너지로 변환하는 태양광 전지에 대한 연구가 활발히 행해지고 있다.
As interest in environmental issues and fossil energy depletion has increased, interest in solar cells, which are renewable and free from environmental pollution, is growing as an alternative energy source. Solar cells can be divided into solar cells that generate steam required to rotate turbines using solar heat, and solar cells that convert photons into electrical energy using properties of semiconductors. Among them, studies have been actively conducted on solar cells in which electrons of P-type semiconductors generated by absorbing light and holes in N-type semiconductors are converted into electrical energy.

반도체의 성질을 이용한 태양전지는 P 형의 반도체와 N 형의 반도체의 접합형태를 가지는 다이오드(diode)와 동일하다. P 형 반도체와 N 형 반도체가 접한 P-N 접합부에 빛이 들어오면, 빛 에너지에 의하여 반도체 내부에서 전자와 정공이 발생한다. 일반적으로 반도체에 밴드 갭 에너지(band gap energy) 이하의 빛이 들어가면 반도체 내의 전자와 약하게 상호작용하고, 밴드 갭 이상의 빛이 들어가면 공유결합 내의 전자를 여기시켜 캐리어(carrier)로서 전자 정공쌍을 생성한다. 빛에 의하여 형성된 캐리어들은 재결합과정을 통하여 정상상태로 돌아온다. 빛에너지에 의해 발생된 전자와 정공은 내부의 전계에 의하여 각각 N 형 반도체과 P 형 반도체로 이동하여 양쪽의 전극부에 모아지고, 이를 전력으로 이용할 수 있게 된다.
A solar cell using the properties of a semiconductor is the same as a diode having a junction between a P-type semiconductor and an N-type semiconductor. When light enters the PN junction between the P-type semiconductor and the N-type semiconductor, electrons and holes are generated inside the semiconductor by light energy. In general, when light having a band gap energy or less enters the semiconductor, the light interacts weakly with electrons in the semiconductor, and when light above the band gap enters, electrons in the covalent bond are excited to generate an electron hole pair as a carrier. . Carriers formed by light return to their normal state through the recombination process. The electrons and holes generated by the light energy are moved to the N-type semiconductor and the P-type semiconductor by the internal electric field, respectively, and are collected at both electrode parts and used as electric power.

이하, 도면을 참조로 종래기술의 태양전지에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, a solar cell according to the related art will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래기술에 따른 태양전지의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a solar cell according to the prior art.

태양전지(10)는 기판(12), 조면층(22)을 포함하는 제 1 전극(14), 반도체층(16), 투명도전층(18) 및 제 2 전극(20)으로 구성된다. 제 1 전극(14) 및 제 2 전극(20)은 투명한 도전물질(transparent conductive oxide), 예를 들면, ITO(indium tin oxide)와 같은 물질을 사용하고, 반도체층(16)은 P형 반도체 물질, I형 반도체 물질 및 N형 반도체 물질이 순서대로 적층된 PIN구조로 형성한다.
The solar cell 10 includes a substrate 12, a first electrode 14 including a roughening layer 22, a semiconductor layer 16, a transparent conductive layer 18, and a second electrode 20. The first electrode 14 and the second electrode 20 use a material such as transparent conductive oxide, for example, indium tin oxide (ITO), and the semiconductor layer 16 is a P-type semiconductor material. , The I-type semiconductor material and the N-type semiconductor material are formed in a stacked PIN structure in order.

태양전지(10)를 제조하는 방법은, 기판(10) 상에 제 1 전극(14)을 형성하는 단계, 태양광이 내부로 최대한 흡수될 수 있도록 제 1 전극(14)의 표면을 요철구조로 만드는 조면화(texturing process)공정을 수행하는 단계, 제 1 전극(14) 상에 반도체층(16) 및 투명도전층(18)을 형성하는 단계 및 투명도전층(18) 상에 제 2 전극(20)을 형성하는 단계를 포함한다.
In the method of manufacturing the solar cell 10, the step of forming the first electrode 14 on the substrate 10, the surface of the first electrode 14 in a concave-convex structure so that sunlight can be absorbed to the inside as much as possible Performing a roughening (texturing process) process, forming the semiconductor layer 16 and the transparent conductive layer 18 on the first electrode 14, and the second electrode 20 on the transparent conductive layer 18. Forming a step.

태양광을 수광하는 태양전지(10)의 전면부에서 반사율을 감소시키고, 태양전지(10) 내에서 광경로를 길게하여 태양전지(10)의 내부로 태양광의 흡수 효율을 개선시키기 위해 제 1 전극(14) 상에 조면층(22)을 형성한다. 조면층(22)은 건식 또는 습식식각을 이용한 이방성 또는 등방성으로 제 1 전극(14)의 표면을 식각하여 형성한다. 일반적으로, 조면층(22)은 도 1과 같이 단면이 정삼각형 형상을 가지는 피라미드 구조를 가진다. 그리고, 경면 연마처리(polishing)된 기판(12)의 표면은 입사되는 태양광의 30% 내지 50% 정도를 반사시키지만, 조면층(22)을 형성하면 태양광의 10% 내지 20% 정도를 반사하게 되어 반사율이 현저하게 줄어든다.
The first electrode to reduce the reflectance at the front portion of the solar cell 10 that receives sunlight, and to improve the absorption efficiency of sunlight into the solar cell 10 by lengthening the optical path in the solar cell 10 The roughening layer 22 is formed on 14. The roughening layer 22 is formed by etching the surface of the first electrode 14 in anisotropic or isotropic manner using dry or wet etching. In general, the roughening layer 22 has a pyramid structure having an equilateral triangular cross section as shown in FIG. 1. The surface of the mirror-polished substrate 12 reflects about 30% to 50% of incident sunlight, but when the roughening layer 22 is formed, it reflects about 10% to 20% of sunlight. Reflectance is significantly reduced.

그러나, 제 1 전극(14)의 표면을 식각하여 요철구조를 가지는 조면층(22)을 형성하기 위하여, 사진석판기술, 기계적 가공 및 물리적 가공 등을 이용하지만, 이들 가공방법은 복잡한 공정단계를 거치고 고가의 장비를 사용해야 한다. 예시적으로 범용적인 사진석판기술을 이용하여 조면층(22)을 형성하는 경우, 감광층의 도포, 노광 및 현상과정을 거쳐 감광층 패턴을 형성하고, 제 1 전극(14)의 표면을 건식 또는 습식식각하여 조면층(22)을 형성하는 것으로, 공정단계가 복잡해짐은 물론 다양한 장비, 예를 들면 감광층을 도포, 노광, 현상 및 제거하기 위한 코팅장치, 노광장치, 현상장치 및 제거장치와 제 1 전극(14)의 표면을 식각하기 위한 식각장치가 필요하다.
However, in order to form the rough surface layer 22 having the uneven structure by etching the surface of the first electrode 14, photolithography, mechanical processing, and physical processing are used, but these processing methods undergo complicated processing steps. Use expensive equipment. For example, when the roughening layer 22 is formed by using a general photolithography technique, the photosensitive layer pattern is formed by applying, exposing and developing the photosensitive layer, and dry or dry the surface of the first electrode 14. Forming the rough surface layer 22 by wet etching, which not only complicates the processing steps but also various equipment, for example, a coating apparatus, an exposure apparatus, a developing apparatus and a removing apparatus for applying, exposing, developing and removing a photosensitive layer; An etching apparatus for etching the surface of the first electrode 14 is required.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 기판과 제 1 전극 사이에 실록산으로 구성되고 반사방지층으로 사용되는 마이크로 렌즈층을 형성하는 것으로, 고가의 장비사용을 배제하고 단순한 공정을 사용하여 생산성을 개선한 태양전지의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
In order to solve the above problems, the present invention forms a microlens layer composed of siloxane and used as an antireflection layer between the substrate and the first electrode, eliminating the use of expensive equipment and improving productivity using a simple process. An object of the present invention is to provide an improved solar cell manufacturing method.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판 상에 실록산으로 구성되는 마이크로 렌즈층을 형성하는 단계; 상기 마이크로 렌즈층 상에 제 1 전극을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 전극 상에 반도체층 및 제 2 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 태양전지의 제조방법을 제공한다.
In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of forming a micro lens layer composed of siloxane on the substrate; Forming a first electrode on the micro lens layer; And forming a semiconductor layer and a second electrode on the first electrode.

상기 마이크로 렌즈층을 형성하는 단계는, 상기 실록산을 포함하는 액상물질로 상기 기판 상에 다수의 도트를 형성하는 단계; 및 상기 다수의 도트를 경화시키는 단계;를 포함하는 태양전지의 제조방법을 제공한다.The forming of the micro lens layer may include forming a plurality of dots on the substrate with a liquid material including the siloxane; It provides a method for manufacturing a solar cell comprising; and curing the plurality of dots.

상기 액상물질은 실세스퀴옥산(silsesquioxane)과 광개시제를 포함하는 태양전지의 제조방법을 제공한다.
The liquid material provides a method of manufacturing a solar cell comprising a silsesquioxane and a photoinitiator.

상기 액상물질은 실세스퀴옥산(silsesquioxane), 올리고머(silane oligomer) 또는 단위체(monomer)의 실란(silane), 광개시제, 용매 및 계면활성제를 포함하는 태양전지의 제조방법을 제공한다.The liquid material provides a method of manufacturing a solar cell including a silsesquioxane, a silane oligomer or a silane of a monomer, a photoinitiator, a solvent, and a surfactant.

상기 액상물질은 30 내지 97 %의 실세스퀴옥산, 0 내지 70%의 올리고머 또는 단위체의 실란, 3% 이하의 광개시제, 0 내지 70%의 용매, 및 0 내지 2%의 계면활성제로 구성되는 태양전지의 제조방법을 제공한다.
The liquid substance comprises 30 to 97% silsesquioxane, 0 to 70% oligomer or monomeric silane, 3% or less photoinitiator, 0 to 70% solvent, and 0 to 2% surfactant. It provides a method for producing a battery.

상기 다수의 도트는 열경화 또는 광경화 방법에 의해서 경화되는 태양전지의 제조방법을 제공한다.The plurality of dots provides a method of manufacturing a solar cell that is cured by a thermosetting or photocuring method.

상기 다수의 도트를 열경화 방법으로 경화시키는 경우, 150도의 온도에서 수행하는 태양전지의 제조방법을 제공한다.When curing the plurality of dots by a thermosetting method, it provides a method of manufacturing a solar cell performed at a temperature of 150 degrees.

상기 다수의 도트는 잉크 젯 또는 인플레인 프린팅 방법으로 형성되는 태양전지의 제조방법을 제공한다.
The plurality of dots provide a method of manufacturing a solar cell, which is formed by an ink jet or in-plane printing method.

본 발명은 태양전지의 제조방법에 있어서, 기판과 제 1 전극 사이에 실록산으로 구성되고 반사방지층으로 사용되는 마이크로 렌즈층을 형성하여, 고가의 장비사용을 배제하고 단순한 공정을 사용하여 생산성을 개선할 수 있다.The present invention provides a method for manufacturing a solar cell, by forming a microlens layer composed of siloxane and used as an antireflection layer between a substrate and a first electrode, eliminating the use of expensive equipment and improving productivity using a simple process. Can be.

도 1은 종래기술에 따른 태양전지의 단면도
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 단계별로 도시한 공정단면도
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실세스퀴옥산의 기본구조
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실세스퀴옥산의 변형구조
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 잉크 젯 방식을 사용한 마이크로 렌즈층의 형성방법을 도시한 공정 단면도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인플레인 프린팅 방법을 사용한 마이크로 렌즈층의 형성방법을 도시한 공정 단면도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 렌즈층의 평면 사진1 is a cross-sectional view of a solar cell according to the prior art
2a to 2c is a cross-sectional view showing a step by step method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
3 is a basic structure of silsesquioxane according to the first embodiment of the present invention
4A to 4F illustrate a modified structure of silsesquioxane according to the first embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view illustrating a method of forming a micro lens layer using an ink jet method according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view illustrating a method of forming a microlens layer using an in-plane printing method according to an embodiment of the present invention.
7 is a planar photograph of a micro lens layer according to an embodiment of the present invention;

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 단계별로 도시한 공정단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실세스퀴옥산의 기본구조이고, 도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 실시예에 따른 실세스퀴옥산의 변형구조이다.
2A through 2C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a basic structure of silsesquioxane according to an exemplary embodiment of the present invention. 4f is a modified structure of silsesquioxane according to an embodiment of the present invention.

도 2a와 같이, 기판(110) 상에 반구형의 렌즈가 규칙적으로 배열되는 마이크로 렌즈층(micro-lens layer)(120)을 형성한다. 기판(110)으로 투명한 유리기판을 사용한다.
As shown in FIG. 2A, a micro-lens layer 120 in which hemispherical lenses are regularly arranged is formed on the substrate 110. A transparent glass substrate is used as the substrate 110.

마이크로 렌즈층(120)은 태양광을 수광하는 태양전지의 전면부에서 반사율을 감소시키고, 태양전지 내에서 광경로를 길게하여 태양전지의 내부로 태양광의 흡수 효율을 개선시키기 위해 형성한다. 다시 말하면, 마이크로 렌즈층(120)은 입사되는 태양광이 태양전지 외부로 반사되는 비율을 감소시키고, 그와 더불어 입사되는 태양광의 산란에 의해 태양전지 내부로 태양광이 흡수되는 비율을 증가시키는 기능을 한다.
The micro lens layer 120 is formed to reduce the reflectance at the front portion of the solar cell that receives sunlight, and to improve the absorption efficiency of sunlight into the solar cell by lengthening the optical path in the solar cell. In other words, the microlens layer 120 reduces the rate at which incident sunlight is reflected to the outside of the solar cell, and increases the rate at which sunlight is absorbed into the solar cell by scattering of incident sunlight. Do it.

마이크로 렌즈층(120)은 반사율을 감소시키고 태양광의 흡수비율을 증가시키기 위하여, 높은 투과도, 기판(110)과 동일 또는 유사한 굴절율, 제조의 용이성, 재질의 안정성 및 물성의 변화 가능성 등과 같은 조건을 만족시키는 물질로 형성하는 것이 바람직하다.
The microlens layer 120 satisfies conditions such as high transmittance, a refractive index equal to or similar to that of the substrate 110, ease of manufacture, material stability, and a possibility of changing physical properties, in order to reduce the reflectance and increase the absorption ratio of sunlight. It is preferable to form with the substance to make.

다시 말하면, 마이크로 렌즈층(120)은 기판(110) 상에 위치하여 태양광이 투과하는 경로이므로 높은 투과도를 가질 수 있고, 굴절율 차이에 의한 태양광의 반사현상을 방지하기 위하여 기판(110)과 동일 또는 유사한 굴절율을 가질 수 있고, 범용적인 방법, 예를 들면 잉크 젯(ink jet) 또는 인플레인 프린팅(in plane printing) 방법을 사용하여 반구형의 렌즈형상으로 용이하게 제조할 수 있고, 태양전지가 장기 수명을 유지하기 위하여 높은 안정성을 가질 수 있고, 첨가물에 의해 용이하게 원하는 물성으로 변경 가능한 물질을 사용하는 것이 바람직하다In other words, since the microlens layer 120 is located on the substrate 110 and has a path through which sunlight passes, the micro lens layer 120 may have a high transmittance, and the same as that of the substrate 110 in order to prevent reflection of sunlight due to a difference in refractive index. Or have a similar refractive index, and can be easily manufactured into a hemispherical lens shape using a general method such as ink jet or in plane printing, and the solar cell It is preferable to use a substance which can have high stability in order to maintain its life and can be easily changed to desired physical properties by the additive.

본 발명에서는 고투과도, 기판(110)과 동일 또는 유사한 굴절율, 제조의 용이성 및 재질의 안정성을 가지고 있으며, 원하는 물성으로 용이한 튜닝(tuning)이 가능한 물질인 실록산(siloxane)을 포함하는 액상물질을 사용하여 마이크로 렌즈층(120)을 형성한다.
In the present invention, a liquid material including siloxane, which has a high transmittance, the same or similar refractive index as the substrate 110, the ease of manufacture and the stability of the material, and which can be easily tuned to desired physical properties. To form the micro lens layer 120.

마이크로 렌즈층(120)을 형성하는 실록산을 포함하는 액상물질은, 기본재료인 고분자량을 가진 실리콘 계열의 수지로 구성된 고분자 실리콘 수지(high molecular Si-resin), 점도를 제어하기 위해 저점도 특성을 가지는 저분자량을 가진 실리콘 계열의 저분자 실리콘 수지(low molecular Si-resin), 자외선에 의해 반응하는 광개시제(photoinitiator), 코팅 특성을 확보하기 위한 용매(solvent) 및 계면활성제(surfacetant)를 포함하여 구성된다.
The liquid material including the siloxane forming the microlens layer 120 may have a high molecular si-resin composed of a silicone-based resin having a high molecular weight as a basic material and low viscosity to control viscosity. Eggplant is composed of low molecular weight silicone-based low molecular Si-resin, photoinitiator reacted by ultraviolet light, solvent to obtain coating properties, and surfacetant .

고분자 실리콘 수지는 실세스퀴옥산(silsesquioxane)을 사용하고, 저분자 실리콘 수지는 올리고머(silane oligomer) 또는 단위체(monomer)의 실란(silane)을 사용한다. 광개시제는 아크릴레이트(acrylate)의 광경화가 가능한 물질인 상품명이 Agacure 369, Agacure 184 및 Agacure 819인 제품 중 하나를 사용할 수 있다. 용매는 실록산의 점도를 용이하게 조절할 수 있는 에틸알콜(ethyl alcohol) 및 이소프로필알콜(Isopropyl alcohol)을 사용하고, 계면활성제는 듀폰에서 생산하는 FSO-100을 사용한다.
The polymer silicone resin uses silsesquioxane, and the low molecular silicone resin uses silane oligomer or monomer silane. The photoinitiator may use one of the products under the trade names Agacure 369, Agacure 184, and Agacure 819, which is a photocurable material of acrylate. The solvent uses ethyl alcohol and isopropyl alcohol which can easily adjust the viscosity of the siloxane, and the surfactant uses FSO-100 produced by DuPont.

실록산을 포함하는 액상물질은 30 내지 97 %의 고분자 실리콘 수지, 0 내지 70%의 저분자 실리콘 수지, 3% 이하의 광개시제, 0 내지 70%의 용매, 및 0 내지 2%의 계면활성제로 구성된다. 마이크로 렌즈층(120)의 형성에 사용되는 기본재료인 실세스퀴옥산이 액상으로 구현될 수 있어, 점도를 제어하기 위해 사용되는 저분자 실리콘 수지, 코팅 특성을 확보하기 위한 용매 및 계면활성제를 첨가하지 않을 수있다.
The liquid material comprising siloxane consists of 30 to 97% of a polymeric silicone resin, 0 to 70% of a low molecular silicone resin, up to 3% of a photoinitiator, 0 to 70% of a solvent, and 0 to 2% of a surfactant. Silsesquioxane, which is a basic material used to form the microlens layer 120, may be implemented in a liquid phase, so that a low molecular weight silicone resin used to control viscosity and a solvent and a surfactant to secure coating properties are not added. May not.

그리고, 마이크로 렌즈층(120)을 형성하기 위하여, 실록산을 포함한 액상물질을 기판(110) 상에 코팅하여 액상물질층(도시하지 않음)을 형성한 후, 열경화 또는 광경화 방법을 이용하여 경화시키거나, 열경화 및 광경화방법을 병용할 수 있다. 마이크로 렌즈층(120)의 경화를 위하여 열경화방법을 사용하는 경우, 150도의 온도에서 마이크로 렌즈층(120)을 경화시킨다. 열경화방법을 사용하여 마이크로 렌즈층(120)을 경화시키는 경우, 실록산을 포함한 액상물질에 광개시제를 첨가하지 않을 수 있다.
In order to form the micro lens layer 120, a liquid material including siloxane is coated on the substrate 110 to form a liquid material layer (not shown), and then cured using a thermosetting or photocuring method. Or thermosetting and photocuring methods can be used in combination. When the thermosetting method is used to cure the micro lens layer 120, the micro lens layer 120 is cured at a temperature of 150 degrees. When the microlens layer 120 is cured using a thermosetting method, a photoinitiator may not be added to a liquid material including siloxane.

고분자 실리콘 수지인 실세스퀴옥산은 R(SiO1 .5)n으로 표기하며, n이 8, 10, 12, 16인 구조를 가진다. 여기서, R은 수소, 알킬, 알킬렌, 알릴, 알릴렌 또는 기능성을 가진 알킬, 알킬렌, 알릴렌 유도체이다. 그리고, 도 3과 같은 실세스퀴옥산의 기본구조에 다양한 작용기를 결합시켜 원하는 물성을 확보할 수 있다.
A silsesquioxane polymer and a silicone resin is denoted as R (1 .5 SiO) n, n is 8, 10, 12, 16 has a structure. Wherein R is hydrogen, alkyl, alkylene, allyl, allylene or alkyl, alkylene, allylene derivative with functionality. In addition, various functional groups may be bonded to the basic structure of silsesquioxane as shown in FIG. 3 to secure desired physical properties.

상기와 같은 실록산을 포함하는 액상물질을 사용하여 마이크로 렌즈층(120)을 550nm의 두께로 형성하면, 98% 이상의 투과도를 나타내고, 실록산으로 구성되는 마이크로 렌즈층(120)이 기판(110)과 동일한 굴절율을 가지기 때문에 굴절율의 차이에 의한 태양광의 반사현상이 발생하지 않고, 실록산이 무기물질이기 때문에 재료의 안정성을 확보할 수 있다. 그리고, 실록산을 용매에 용해시켜, 잉크 젯 또는 인플레인 프린팅 방법을 사용하여 반구형의 렌즈를 가지는 마이크로 렌즈층(120)을 제조할 수 있고, 실록산의 기본구조에 여러가지 작용기를 부가하여 필요한 물성을 확보하기 위한 튜닝(tuning)이 가능하다.
When the microlens layer 120 is formed to a thickness of 550 nm using the liquid material including the siloxane as described above, the microlens layer 120 formed of the siloxane is the same as the substrate 110 when the microlens layer 120 is formed to have a transmittance of 98% or more. Since the refractive index does not cause reflection of sunlight due to the difference in refractive index, and the siloxane is an inorganic material, the stability of the material can be ensured. Then, by dissolving the siloxane in a solvent, it is possible to manufacture a micro lens layer 120 having a hemispherical lens by using an ink jet or in-plane printing method, to secure the required physical properties by adding various functional groups to the basic structure of the siloxane Tuning is possible.

실세스퀴옥산은 도 3과 같은 기본구조를 변형하여, 도 4a와 같은 랜덤(radom) 구조, 도 4b와 같은 사다리형(laddar) 구조, 도 4c 내지 도 4e와 같은 새장(cage) 구조 및 도 4f와 같은 부분적 새장(partial cage) 구조를 가질 수 있다. 실세스퀴옥산은 도 3 및 도 4a 내지 도 4f에서 도시한 서로 다른 구조에 의해서 서로 다른 물성을 가질 수 있다. 따라서, 도 2a의 마이크로 렌즈층(120)의 필요한 물성에 따라, 도 3 및 도 4a 내지 도 4f와 같은 다양한 구조의 실세스퀴옥산 중 하나를 선택하여 사용할 수 있다.
Silsesquioxane is modified from the basic structure as shown in Figure 3, random (radom) structure as shown in Figure 4a, ladder structure as shown in Figure 4b, cage structure as shown in Figures 4c to 4e and It may have a partial cage structure such as 4f. Silsesquioxane may have different physical properties by different structures shown in FIGS. 3 and 4A to 4F. Therefore, according to the required physical properties of the microlens layer 120 of FIG. 2A, one of silsesquioxane having various structures as shown in FIGS. 3 and 4A to 4F may be selected and used.

도 2b와 같이, 마이크로 렌즈층(120) 상에 제 1 전극(130)을 형성한다. As shown in FIG. 2B, the first electrode 130 is formed on the micro lens layer 120.

제 1 전극(130)은 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 공정, PECVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) 공정, 스퍼터링(Sputtering) 공정, 이빔(e-beam) 공정 또는 열적(Thermal) 공정 등에 의해 형성한다. 제 1 전극(130)은 Ag, Al, Ag+Al, Ag+Mg, Ag+Mn, Ag+Sb, Ag+Zn, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu, 또는 Ag+Al+Zn 등과 같은 금속물질을 이용하여 형성하거나, ITO(indium tin oxide), FTO(fluorine doped tin oxide), ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, Ag, SnO2, SnO2:F, ZnO:Ga2O3, ZnO:Al2O3, SnO2:Sb2O3 등과 같은 투명한 도전물질(TCO, transparent conductive oxide)을 이용하여 형성할 수 있다.
The first electrode 130 is formed by a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) process, a plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) process, a sputtering process, an e-beam process, or a thermal process. do. The first electrode 130 may be formed of Ag, Al, Ag + Al, Ag + Mg, Ag + Mn, Ag + Sb, Ag + Zn, Ag + Mo, Ag + Ni, Ag + Cu, or Ag + Al + Zn, or the like. Formed using the same metal material, ITO (indium tin oxide), FTO (fluorine doped tin oxide), ZnO, ZnO: B, ZnO: Al, Ag, SnO 2 , SnO 2 : F, ZnO: Ga 2 O 3 It may be formed using a transparent conductive oxide (TCO, ZnO: Al 2 O 3 , SnO 2 : Sb 2 O 3, etc.).

도 2c와 같이, 제 1 전극(130) 상에 반도체층(140), 투명도전층(150) 및 제 2 전극(160)을 형성한다. As illustrated in FIG. 2C, the semiconductor layer 140, the transparent conductive layer 150, and the second electrode 160 are formed on the first electrode 130.

반도체층(140)은 P형 반도체 물질, I형 반도체 물질 및 N형 반도체 물질이 순서대로 적층된 PIN구조로 형성한다. 반도체층(140)을 PIN구조로 형성하게 되면, I형 반도체 물질이 P형 반도체 물질과 N형 반도체 물질에 의해 공핍(depletion)이 되어 내부에 전기장이 발생하게 되고, 태양광에 의해 생성되는 정공 및 전자가 전기장에 의해 드리프트(drift)되어 각각 P형 반도체 물질 및 N형 반도체 물질에서 수집되게 된다. 한편, 반도체층(140)을 PIN구조로 형성할 경우에는 제 1 전극(130) 상부에 P형 반도체 물질을 형성하고 이어서 I형 반도체 물질 및 N형 반도체 물질을 형성하는 것이 바람직하다. 그 이유는 일반적으로 정공의 드리프트 이동도(drift mobility)가 전자의 드리프트 이동도에 의해 낮기 때문에 입사광에 의한 수집효율을 극대화하기 위해서 P형 반도체 물질을 수광면에 가깝게 형성하기 위함이다.
The semiconductor layer 140 has a PIN structure in which a P-type semiconductor material, an I-type semiconductor material, and an N-type semiconductor material are sequentially stacked. When the semiconductor layer 140 is formed in a PIN structure, the I-type semiconductor material is depleted by the P-type semiconductor material and the N-type semiconductor material to generate an electric field therein, and holes generated by sunlight And electrons drift by the electric field to be collected in the P-type semiconductor material and the N-type semiconductor material, respectively. On the other hand, when the semiconductor layer 140 is formed in a PIN structure, it is preferable to form a P-type semiconductor material on the first electrode 130 and then form an I-type semiconductor material and an N-type semiconductor material. The reason is that since the drift mobility of the holes is generally low due to the drift mobility of the electrons, the P-type semiconductor material is formed close to the light receiving surface in order to maximize the collection efficiency by incident light.

반도체층(140) 상에 적층되는 투명도전층(192)은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, Ag와 같은 투명한 도전물질을 스퍼터링(Sputtering)법 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 등을 이용하여 형성할 수 있다. 투명도전층(150)은 태양광을 산란시켜 다양한 각으로 진행하도록 함으로써 제 2 전극(160)에서 반사되어 반도체층(140)으로 재 입사되는 광의 비율을 증가시키는 역할을 한다.
The transparent conductive layer 192 stacked on the semiconductor layer 140 may be formed by sputtering or metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) using a transparent conductive material such as ZnO, ZnO: B, ZnO: Al, or Ag. Can be formed. The transparent conductive layer 150 serves to increase the ratio of light reflected from the second electrode 160 and re-incident to the semiconductor layer 140 by scattering sunlight to proceed at various angles.

투명도전층(150) 상에 적층되는 제 2 전극(160)은 MOCVD 공정, PECVD 공정, 또는 스퍼터링 공정 등에 의해 형성될 수 있다. 제 2 전극(194)은 Ag, Al, Ag+Al, Ag+Mg,Ag+Mn, Ag+Sb, Ag+Zn, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu, 또는 Ag+Al+Zn 등과 같은 금속물질을 이용하여 형성하거나, ITO, FTO, ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, Ag, SnO2, SnO2:F, ZnO:Ga2O3, ZnO:Al2O3, SnO2:Sb2O3 등과 같은 투명한 도전물질로 형성될 수 있다.
The second electrode 160 stacked on the transparent conductive layer 150 may be formed by a MOCVD process, a PECVD process, a sputtering process, or the like. The second electrode 194 is made of Ag, Al, Ag + Al, Ag + Mg, Ag + Mn, Ag + Sb, Ag + Zn, Ag + Mo, Ag + Ni, Ag + Cu, or Ag + Al + Zn, or the like. Formed using the same metal material, ITO, FTO, ZnO, ZnO: B, ZnO: Al, Ag, SnO 2 , SnO 2 : F, ZnO: Ga 2 O 3 , ZnO: Al 2 O 3 , SnO 2 : It may be formed of a transparent conductive material such as Sb 2 O 3 .

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 잉크 젯 방식을 사용한 마이크로 렌즈층의 형성방법을 도시한 공정 단면도이다.
5 is a cross-sectional view illustrating a method of forming a micro lens layer using an ink jet method according to an exemplary embodiment of the present invention.

잉크 젯 장치(도시하지 않음)의 헤드(112)를 통하여 실록산을 포함하는 액상물질(114)을 토출하여, 액상물질(114)로 구성되고 규칙적으로 배열되는 다수의 도트(도시하지 않음)을 기판(110) 상에 낙착시킨 후, 광경화 또는 열경화방식으로 다수의 도트를 경화시켜 반구형 형상의 마이크로 렌즈(120a)가 다수로 배열되는 마이크로 렌즈층(120)을 형성한다.
The liquid material 114 including the siloxane is discharged through the head 112 of the ink jet apparatus (not shown), so that a plurality of dots (not shown) composed of the liquid material 114 and regularly arranged are substrates. After falling on 110, a plurality of dots are cured by photocuring or thermosetting to form a microlens layer 120 in which a plurality of hemispherical microlenses 120a are arranged.

기판(110) 상에 형성된 마이크로 렌즈층(120)의 다수의 마이크로 렌즈(120a)는 규칙적으로 배열되어 있어, 입사되는 태양광이 태양전지 외부로 반사되는 비율을 감소시키고, 그와 더불어 입사되는 태양광의 산란에 의해 태양전지 내부로 태양광이 흡수되는 비율을 증가시키는 기능을 한다.
The plurality of microlenses 120a of the microlens layer 120 formed on the substrate 110 are regularly arranged to reduce the rate at which incident sunlight is reflected outside of the solar cell and, together with the incident sun. It functions to increase the rate at which sunlight is absorbed into the solar cell by scattering light.

잉크 젯 장치를 이용하여 마이크로 렌즈층(120)을 형성할 때, 상기와 같이 액상물질(114)로 구성되는 다수의 도트를 기판(110) 상에 낙착시킨 후 다수의 도트를 경화시키는 방법 대신에, 헤드(112)로부터 기판(110) 상에 액상물질(114)을 토출하여 하나의 도트를 낙착시켜 경화시킨 후, 헤드(112) 또는 기판(110)을 이동하고 액상물질(114)을 토출하여 하나의 도트와 인접한 다른 도트를 낙착시킬 수 있다. 다시 말하면, 하나의 도트가 낙착되고 경화된 후, 인접한 다른 도트가 낙차되어 경화되는 과정을 반복하여 마이크로 렌즈층(120)을 형성할 수 있다. 하나의 도트와 인접한 다른 도트가 형성되는 토출시간 간격은 하나의 도트가 경화되는 시간을 포함한다.
When forming the microlens layer 120 using the ink jet apparatus, instead of depositing a plurality of dots composed of the liquid material 114 on the substrate 110 as described above and then curing the plurality of dots After discharging the liquid material 114 from the head 112 onto the substrate 110 and dropping and curing one dot, the head 112 or the substrate 110 is moved and the liquid material 114 is discharged. One dot and another adjacent dot can be dropped. In other words, the microlens layer 120 may be formed by repeating a process in which one dot is dropped and cured, and another adjacent dot is dropped and cured. The discharge time interval in which one dot and another adjacent dot are formed includes a time at which one dot is cured.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 인플레인 프린팅 방법을 사용한 마이크로 렌즈층의 형성방법을 도시한 공정 단면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 렌즈층의 평면 사진이다.
6A and 6B are cross-sectional views illustrating a method of forming a microlens layer using the in-plane printing method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a planar photograph of the microlens layer according to the embodiment of the present invention.

도 6a와 같이, 기판(110) 상에 실록산을 포함하는 액상물질을 스핀 코팅하여 액상물질층(122)을 형성하고, 액상물질층(122) 상에 인플레인 프린트 장치(도시하지 않음)의 몰드(134)를 액상물질층(122)과 접촉시켜 액상물질층 패턴(도시하지 않음)을 형성한다. 몰드(134)는 요부(136)와 철부(138)를 구비하고 있고, 요부(136)는 도 6b의 마이크로 렌즈(120a)에 대응되고, 철부(138)는 도 6b의 경계부(128)에 대응된다. 도 6b에서 경계부(128)는 마이크로 렌즈(120a)와 마이크로 렌즈(120a) 사이에 위치한다. 도 6b와 같이, 액상물질층 패턴을 열경화 또는 광경화방법에 의해 경화시켜 마이크로 렌즈층(120)을 형성하면, 도 7과 같이, 반구형의 렌즈가 규칙적으로 배열되는 마이크로 렌즈층이 형성된다.
As shown in FIG. 6A, a liquid material layer 122 is formed by spin coating a liquid material including siloxane on a substrate 110, and a mold of an in-plane printing apparatus (not shown) is formed on the liquid material layer 122. 134 is contacted with the liquid material layer 122 to form a liquid material layer pattern (not shown). The mold 134 includes a recess 136 and a recess 138, the recess 136 corresponds to the micro lens 120a of FIG. 6B, and the recess 138 corresponds to the boundary 128 of FIG. 6B. do. In FIG. 6B, the boundary 128 is located between the micro lens 120a and the micro lens 120a. As shown in FIG. 6B, when the liquid material layer pattern is cured by a thermosetting or photocuring method to form the microlens layer 120, as shown in FIG. 7, a microlens layer in which hemispherical lenses are regularly arranged is formed.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. Therefore, it is to be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

Claims (8)

기판 상에 실록산으로 구성되는 마이크로 렌즈층을 형성하는 단계;
상기 마이크로 렌즈층 상에 제 1 전극을 형성하는 단계; 및
상기 제 1 전극 상에 반도체층 및 제 2 전극을 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
Forming a micro lens layer composed of siloxane on the substrate;
Forming a first electrode on the micro lens layer; And
Forming a semiconductor layer and a second electrode on the first electrode;
Method for manufacturing a solar cell comprising a.
제 1 항에 있어서,
상기 마이크로 렌즈층을 형성하는 단계는,
상기 실록산을 포함하는 액상물질로 상기 기판 상에 다수의 도트를 형성하는 단계; 및
상기 다수의 도트를 경화시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
The method of claim 1,
Forming the micro lens layer,
Forming a plurality of dots on the substrate with a liquid material including the siloxane; And
Curing the plurality of dots;
Method for manufacturing a solar cell comprising a.
제 2 항에 있어서,
상기 액상물질은 실세스퀴옥산(silsesquioxane)과 광개시제를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
The method of claim 2,
The liquid material manufacturing method of a solar cell comprising a silsesquioxane (silsesquioxane) and a photoinitiator.
제 2 항에 있어서,
상기 액상물질은 실세스퀴옥산(silsesquioxane), 올리고머(silane oligomer) 또는 단위체(monomer)의 실란(silane), 광개시제, 용매 및 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
The method of claim 2,
The liquid material manufacturing method of a solar cell comprising a silsesquioxane, a silane oligomer or a silane of a monomer, a photoinitiator, a solvent and a surfactant.
제 2 항에 있어서,
상기 액상물질은 30 내지 97 %의 실세스퀴옥산, 0 내지 70%의 올리고머 또는 단위체의 실란, 3% 이하의 광개시제, 0 내지 70%의 용매 및 0 내지 2%의 계면활성제로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
The method of claim 2,
The liquid substance is composed of 30 to 97% silsesquioxane, 0 to 70% oligomer or monomeric silane, 3% or less photoinitiator, 0 to 70% solvent and 0 to 2% surfactant. Method for producing a solar cell.
제 2 항에 있어서,
상기 다수의 도트는 열경화 또는 광경화 방법에 의해서 경화되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
The method of claim 2,
The plurality of dots is a method of manufacturing a solar cell, characterized in that the curing by the thermosetting or photocuring method.
제 6 항에 있어서,
상기 다수의 도트를 열경화 방법으로 경화시키는 경우, 150도의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
The method according to claim 6,
When the plurality of dots are cured by the thermosetting method, the solar cell manufacturing method characterized in that carried out at a temperature of 150 degrees.
제 2 항에 있어서,
상기 다수의 도트는 잉크 젯 또는 인플레인 프린팅 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.The method of claim 2,
The plurality of dots is a solar cell manufacturing method, characterized in that formed by ink jet or in-plane printing method.
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