KR100853245B1 - Solar cell and manufacturing method - Google Patents
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Abstract
태양전지 및 그 제조방법이 개시된다. 투명 기판의 일면에 잉크젯 방식으로 투명전극을 프린팅하는 단계, 투명전극을 커버하도록 n-타입 반도체와 p-타입 반도체를 순차적으로 코팅하는 단계, 및 투명전극과 p-타입 반도체에 전극을 증착하는 단계를 포함하는 태양전지 제조방법은, 잉크젯 공법을 이용하여 투명전극 및/또는 집광층을 마이크로 반구형의 렌즈 형상으로 구현함으로써 고효율의 집광장치를 형성할 수 있고, 빛을 손실 없이 투과시키며, 투명전극의 계면 표면적을 증가시켜 많은 전자 여기에 기여할 수 있다.A solar cell and a method of manufacturing the same are disclosed. Printing a transparent electrode on one surface of the transparent substrate by an inkjet method, sequentially coating an n-type semiconductor and a p-type semiconductor to cover the transparent electrode, and depositing an electrode on the transparent electrode and the p-type semiconductor Solar cell manufacturing method comprising a, by using the inkjet method to implement a transparent electrode and / or a light collecting layer in the shape of a micro hemispherical lens can form a high efficiency light collecting device, and transmits light without loss, Increasing the interfacial surface area can contribute to many electron excitations.
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 태양전지 제조방법을 나타낸 순서도.1 is a flow chart showing a solar cell manufacturing method according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 탄착 잉크액적을 나타낸 사진.Figure 2 is a photograph showing the impact ink droplets according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 태양전지 제조공정을 나타낸 흐름도.3 is a flow chart showing a solar cell manufacturing process according to a first embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 태양전지 제조방법을 나타낸 순서도.Figure 4 is a flow chart showing a solar cell manufacturing method according to a second embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 태양전지를 나타낸 단면도.5 is a cross-sectional view showing a solar cell according to a first embodiment of the present invention.
도 6은 도 5에 도시된 태양전지를 확대하여 나타낸 단면도.6 is an enlarged cross-sectional view of the solar cell illustrated in FIG. 5.
도 7은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 태양전지를 나타낸 단면도.7 is a sectional view showing a solar cell according to a second embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1 : 투명 기판 2 : 코어기판1
10 : 투명전극 12, 52 : 제1 잉크액적10
14, 54 : 제2 잉크액적 20 : n-타입 반도체14, 54: second ink droplet 20: n-type semiconductor
30 : p-타입 반도체 40, 41 : 전극30 p-
50, 51 : 집광층50, 51: light collecting layer
본 발명은 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell and a method of manufacturing the same.
최근 평판 디스플레이산업의 비약적인 발전에 힘입어 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel) 등은 반도체산업의 시장규모를 추월하는 성장을 보이고 있으며 유기EL(organic light emitting diode), FED(field emission display) 등도 차세대 디스플레이로서 기대를 모으고 있다.Recently, due to the rapid development of the flat panel display industry, liquid crystal display (LCD) and plasma display panel (PDP) are showing growth over the market size of the semiconductor industry, and organic light emitting diode (EL) and field emission (FED) displays are also expected as next-generation displays.
한국은 대규모 투자와 양산기술의 강점으로 이미 세계 평판 디스플레이의 생산기지로서 위치를 확고히 하고 있으며 최근에는 신기술, 신제품의 개발분야에도 선진업체를 선도하고 있는 실정이다. 그러나 이러한 외형적인 발전에도 불구하고 제조장비와 핵심부품, 소재기술은 선진국과 아직 격차가 존재하고 있는 것이 사실이다.Korea has already solidified its position as a production base for flat panel displays in the world due to its large-scale investment and mass production technology. Recently, Korea is leading the development of new technology and new products. However, despite these outward developments, manufacturing equipment, core parts, and material technology still have gaps with developed countries.
특히 장비기술 중 전공정 분야는 최근 많은 국내의 장비업체들의 노력에도 불구하고 대부분 수입에 의존하고 있는 실정이다. 이들 장비기술 중 최근 주목을 받고 있는 것 중 하나는 기존의 복잡한 포토리소그라피(photolithography) 공정을 거치지 않고 원하는 패턴을 직접 형성할 수 있는 잉크젯 프린팅 기술이다. 잉크젯 프린팅 기술은 특히 유기EL분야에서 가장 경쟁력 있는 공정기술 중 하나로 기대되고 있으며 LCD, PDP, FED 등에의 응용도 활발히 진행되고 있다.In particular, the entire process field of equipment technology is mostly dependent on imports despite the efforts of many domestic equipment companies. One of the recent attentions of these equipment technologies is inkjet printing technology that can directly form a desired pattern without going through a conventional complicated photolithography process. Inkjet printing technology is expected to be one of the most competitive process technologies, especially in the organic EL field, and its application to LCD, PDP, FED, etc. is also actively progressing.
잉크젯 기술은 1970년 'Kyzer', 'Zaltan' 등에 의해 'drop on demand(DOD)' 방식이 개발되어 산업용으로 사용되어 오다가 1980년 초에 HP, Canon 등이 열(thermal)전사 방식의 잉크젯 헤드를 개발하고, 뒤이어 Epson이 압전(Piezo) 방식의 잉크젯 헤드를 개발함으로써 본격적인 OA(office automation)용 프린터에의 응용이 시작되었다.Inkjet technology was developed for industrial use by 'drop on demand (DOD)' by 'Kyzer' and 'Zaltan' in 1970.In early 1980, HP and Canon used thermal inkjet heads. After that, Epson began developing piezo inkjet heads for full-fledged office automation (OA) printers.
현재 다양한 분야에 산업용 잉크젯 기술이 사용되고 있는데 가장 본격적으로 사용되는 분야는 디스플레이와 태양전지 분야로 꼽을 수 있다. 디스플레이 분야에서는 컬러필터(color filter)를 블랙 매트릭스(black matrix) 내에 채워주는 공정에 적용이 가능하고, 태양전지 분야에서는 패터닝(patterning)을 위한 마스킹 패턴 형성에 사용이 가능하다. 잉크젯 기술은 시간적, 공간적으로 장점이 있으며 중간 공정의 생략으로 비용 절감의 장점을 가지고 있다.Industrial inkjet technology is currently used in various fields, and the most widely used fields are display and solar cells. The display field may be applied to a process of filling a color filter into a black matrix, and the solar cell field may be used to form a masking pattern for patterning. Inkjet technology has the advantages of time and space and cost savings by eliminating the intermediate process.
종래의 태양전지는 두 가지 형태, 즉 유리(glass) 기판과 같이 투명한 기판을 사용하는 슈퍼스트레이트(superstrate) 타입과 실리콘(silicon) 기판을 사용하는 서브스트레이트(substrate) 타입으로 제작되어 왔다.Conventional solar cells have been manufactured in two types, a superstrate type using a transparent substrate such as a glass substrate and a substrate type using a silicon substrate.
서브스트레이트 타입의 태양전지는 실리콘 반도체 공정을 이용하여 고효율 태양전지의 형태로 제작되어 왔으며, 공정이 복잡하고 재료비가 비싸다는 단점이 있지만 에너지 효율이 다른 태양전지에 비해 높아 양산용으로 많이 사용되고 있다.Substrate-type solar cells have been manufactured in the form of high-efficiency solar cells using silicon semiconductor processes, and have a disadvantage in that the process is complicated and material costs are high, but the energy efficiency is higher than that of other solar cells, and thus they are used for mass production.
슈퍼스트레이트 타입의 태양전지는 유리 기판을 사용하여 한쪽 면에 투명전극을 증착시킨 후 n-타입 및 p-타입 반도체를 각각 순차적으로 증착시켜 p-n 결합(junction)을 형성하는 방법이다. 이 경우 유리 기판을 통해 입사된 빛은 투명전극과 n-타입 반도체를 지나 p-타입 반도체에서 흡수가 되면서 전자가 여기되고, 여 기된 전자가 기전력에 의해 흐름으로써 전력을 얻을 수 있게 되는 것이다.The superstrate type solar cell is a method of forming a p-n junction by depositing a transparent electrode on one surface using a glass substrate and sequentially depositing n-type and p-type semiconductors, respectively. In this case, the light incident through the glass substrate is absorbed by the p-type semiconductor through the transparent electrode and the n-type semiconductor, and the electrons are excited, and the excited electrons flow by the electromotive force to obtain power.
본 발명은 잉크젯을 이용하여 마이크로 반구 형상의 투명전극 및/또는 집광 렌즈를 형성함으로써, 빛의 손실없이 고효율의 집광장치를 구현하고 투명전극의 계면 표면적을 증가시켜 많은 전자 여기(勵起)에 기여할 수 있는 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention forms a microspherical transparent electrode and / or a condenser lens using an inkjet, thereby realizing a high efficiency light concentrating device without losing light and increasing the interfacial surface area of the transparent electrode, thereby contributing to many electron excitations. It is to provide a solar cell and a method of manufacturing the same.
본 발명의 일 측면에 따르면, 투명 기판의 일면에 잉크젯 방식으로 투명전극을 프린팅하는 단계, 투명전극을 커버하도록 n-타입 반도체와 p-타입 반도체를 순차적으로 코팅하는 단계, 및 투명전극과 p-타입 반도체에 전극을 증착하는 단계를 포함하는 태양전지 제조방법이 제공된다.According to an aspect of the invention, the step of printing a transparent electrode on one surface of the transparent substrate by an inkjet method, the step of sequentially coating the n- type semiconductor and p-type semiconductor to cover the transparent electrode, and the transparent electrode and p- A solar cell manufacturing method comprising the step of depositing an electrode on a type semiconductor is provided.
프린팅 단계는, 투명전극을 마이크로 렌즈 형상으로 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 이 경우 투명 기판 상에 투명전극을 구성하는 재료를 함유한 제1 잉크액적을 토출하는 단계, 제1 잉크액적을 경화시키는 단계, 및 제1 잉크액적에 인접하여 투명전극을 구성하는 재료를 함유한 제2 잉크액적을 토출하는 단계를 포함할 수 있다.The printing step may include forming a transparent electrode in a micro lens shape, in which case, discharging a first ink droplet containing a material constituting the transparent electrode on the transparent substrate, and curing the first ink droplet. And ejecting a second ink droplet containing a material constituting the transparent electrode adjacent to the first ink droplet.
증착 단계 이후에, 투명 기판의 타면에 마이크로 렌즈 형상의 집광층을 적층하는 단계를 더 포함할 수 있다. 적층 단계는, 잉크젯 방식으로 집광층을 프린팅하는 단계를 포함할 수 있으며, 이 경우 투명 기판에 집광층을 구성하는 재료를 함유 한 제1 잉크액적을 토출하는 단계, 제1 잉크액적을 경화시키는 단계, 및 제1 잉크액적에 인접하여 집광층을 구성하는 재료를 함유한 제2 잉크액적을 토출하는 단계를 포함할 수 있다.After the depositing step, the method may further include laminating a light collecting layer having a microlens shape on the other surface of the transparent substrate. The laminating step may include printing the light collecting layer by an inkjet method, in which case, discharging a first ink droplet containing a material constituting the light collecting layer to a transparent substrate, and curing the first ink droplet. And ejecting a second ink droplet containing a material constituting the light collecting layer adjacent to the first ink droplet.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, n-타입 반도체와 p-타입 반도체가 순차적으로 적층된 코어기판을 제공하는 단계, n-타입 반도체와 p-타입 반도체를 전기적으로 연결시키는 전극을 형성하는 단계, 및 코어기판의 표면에 마이크로 렌즈 형상의 집광층을 적층하는 단계를 포함하는 태양전지 제조방법이 제공된다.Further, according to another aspect of the invention, providing a core substrate in which n-type semiconductor and p-type semiconductor is sequentially stacked, forming an electrode for electrically connecting the n-type semiconductor and p-type semiconductor And, and providing a solar cell manufacturing method comprising the step of laminating a light collecting layer of a micro lens shape on the surface of the core substrate.
코어기판은, 투명 기판의 일면에 잉크젯 방식으로 투명전극을 프린팅하는 단계, 투명전극을 커버하도록 n-타입 반도체와 p-타입 반도체를 순차적으로 코팅하는 단계를 거쳐 형성될 수 있다.The core substrate may be formed by printing a transparent electrode on one surface of the transparent substrate by an inkjet method, and sequentially coating an n-type semiconductor and a p-type semiconductor to cover the transparent electrode.
전극 형성 단계는, 투명전극과 p-타입 반도체에 전극을 증착하는 단계를 포함할 수 있다.The electrode forming step may include depositing an electrode on the transparent electrode and the p-type semiconductor.
프린팅 단계는, 투명전극을 마이크로 렌즈 형상으로 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 이 경우 투명 기판에 투명전극을 구성하는 재료를 함유한 제1 잉크액적을 토출하는 단계, 제1 잉크액적을 경화시키는 단계, 및 제1 잉크액적에 인접하여 투명전극을 구성하는 재료를 함유한 제2 잉크액적을 토출하는 단계를 포함할 수 있다.The printing step may include forming a transparent electrode in a microlens shape, in this case, discharging a first ink droplet containing a material constituting the transparent electrode on the transparent substrate, and curing the first ink droplet. And ejecting a second ink droplet containing a material constituting the transparent electrode adjacent to the first ink droplet.
적층 단계는, 잉크젯 방식으로 집광층을 프린팅하는 단계를 포함할 수 있으며, 이 경우 코어기판에 집광층을 구성하는 재료를 함유한 제1 잉크액적을 토출하는 단계, 제1 잉크액적을 경화시키는 단계, 및 제1 잉크액적에 인접하여 집광층을 구성하는 재료를 함유한 제2 잉크액적을 토출하는 단계를 포함할 수 있다.The laminating step may include printing the light collecting layer by an inkjet method, in this case, discharging a first ink droplet containing a material constituting the light collecting layer on the core substrate, and curing the first ink droplet. And ejecting a second ink droplet containing a material constituting the light collecting layer adjacent to the first ink droplet.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 투명 기판과, 투명 기판의 일면에 잉크젯 방식으로 적층되는 투명전극과, 투명전극을 커버하는 n-타입 반도체와, n-타입 반도체를 커버하는 p-타입 반도체와, 투명전극과 p-타입 반도체에 증착되는 전극을 포함하는 태양전지가 제공된다. 투명전극은 마이크로 렌즈 형상으로 형성될 수 있다.According to another aspect of the present invention, a transparent substrate, a transparent electrode laminated on one surface of the transparent substrate by an inkjet method, an n-type semiconductor covering the transparent electrode, and a p-type semiconductor covering the n-type semiconductor And a solar cell including a transparent electrode and an electrode deposited on a p-type semiconductor. The transparent electrode may be formed in a micro lens shape.
투명 기판의 타면에 잉크젯 방식으로 적층되는 마이크로 렌즈 형상의 집광층 더 포함할 수 있다.The light emitting layer may further include a microlens-shaped light collecting layer laminated on the other surface of the transparent substrate by an inkjet method.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, n-타입 반도체와 p-타입 반도체가 순차적으로 적층된 코어기판과, 코어기판에 증착되며, n-타입 반도체와 p-타입 반도체를 전기적으로 연결시키는 복수의 전극과, 코어기판의 표면에 적층되는 마이크로 렌즈 형상의 집광층을 포함하는 태양전지가 제공된다.In addition, according to another aspect of the invention, a plurality of n-type semiconductor and a p-type semiconductor is sequentially stacked stacked on the core substrate, a plurality of electrically connected n-type semiconductor and p-type semiconductor Provided is a solar cell including an electrode and a light collecting layer having a microlens shape stacked on a surface of a core substrate.
코어기판은, 투명 기판과, 투명 기판의 일면에 잉크젯 방식으로 적층되는 투명전극과, 투명전극을 커버하는 n-타입 반도체와, n-타입 반도체를 커버하는 p-타입 반도체를 포함할 수 있다.The core substrate may include a transparent substrate, a transparent electrode laminated on one surface of the transparent substrate by an inkjet method, an n-type semiconductor covering the transparent electrode, and a p-type semiconductor covering the n-type semiconductor.
복수의 전극은, 투명전극과 p-타입 반도체에 각각 증착되는 전극을 포함할 수 있다. 투명전극은 마이크로 렌즈 형상으로 형성될 수 있다.The plurality of electrodes may include electrodes that are respectively deposited on the transparent electrode and the p-type semiconductor. The transparent electrode may be formed in a micro lens shape.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 잇점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features, and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.
이하, 본 발명에 따른 태양전지 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a solar cell and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in the description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals Duplicate description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 태양전지 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 탄착 잉크액적을 나타낸 사진이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 태양전지 제조공정을 나타낸 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 투명 기판(1), 투명전극(10), 제1 잉크액적(12, 52), 제2 잉크액적(14, 54), n-타입 반도체(20), p-타입 반도체(30), 전극(40), 집광층(50)이 도시되어 있다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is a photograph showing a droplet of impact ink according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 3 is a preferred embodiment of the
본 실시예는 새로운 태양전지 제조 방법으로서, 기존의 투명전극 증착 방식이 아닌 잉크젯 방식을 이용하여 투명전극(10)을 마이크로 렌즈의 형상으로 제작하는 것을 특징으로 한다.This embodiment is a novel solar cell manufacturing method, characterized in that the
도 2와 같이 잉크젯 헤드로부터 잉크액적으로 토출하게 되면, 수십 마이크로 사이즈의 액적이 토출되어 기판에 탄착되며, 이에 따라 기판 상에는 수십 마이크로 사이즈의 지름을 갖는 반구형 렌즈를 형성할 수 있게 된다. 즉, 잉크젯 방식으로 마이크로 렌즈를 제작할 수 있음을 알 수 있다.When the ink droplets are ejected from the inkjet head as shown in FIG. 2, droplets of several tens of micro-sizes are ejected and adhered to the substrate, thereby forming a hemispherical lens having a diameter of several tens of micro-sizes on the substrate. That is, it can be seen that the microlenses can be manufactured by the inkjet method.
본 실시예는 수퍼스트레이트 타입의 태양전지에 있어서 잉크젯 방식을 이용하여 투명전극(10)을 마이크로 렌즈 형상으로 제작함으로써 입사된 빛의 손실을 저감시키고 집광장치의 역할을 하도록 하여 고성능의 태양전지의 제작을 가능하게 한 것이다.In the present embodiment, the
본 실시예에 따라 수퍼스트레이트 타입의 태양전지를 제조하기 위해서는, 먼저 도 3의 (a)와 같이 글래스 기판 등의 투명 기판(1)의 표면에 도 3의 (b)와 같이 잉크젯 방식으로 투명전극(TCO)(10)을 프린팅한다(100). 수퍼스트레이트 타입의 태양전지에서 투명전극(10)은 투명 기판(1)을 통과한 빛이 반사되지 않고 n-타입 반도체(20)로 투과되도록 하는 역할을 하며 ITO, ZnO 등 투명하면서 전기 전도성이 있는 재질이 사용된다. 종래에 일반적인 증착법에 의해 투명전극(10)을 증착(deposition)하는 것과 달리, 본 실시예에서는 도 3의 (b)에 도시된 것과 같이 잉크젯 헤드를 통해 투명전극(10)을 구성하는 재료를 함유한 잉크의 액적을 토출하여, 즉 잉크젯 방식으로 투명 기판(1) 상에 투명전극(10)을 프린팅하는 것이다.In order to manufacture a superstrate type solar cell according to the present embodiment, first, a transparent electrode is formed on the surface of a
본 실시예에 따라 프린팅된 투명전극(10)은 도 3의 (c)에 도시된 것처럼 마이크로 렌즈, 즉 마이크로 사이즈의 반구형의 형상으로 형성될 수 있다. 마이크로 렌즈는 후술하는 바와 같이 입사된 빛을 손실 없이 투과시키고, 투명전극(10)과 n-타입 반도체(20) 간의 계면 표면적을 증가시켜 보다 많은 전자가 여기되도록 하는 역할을 하는데, 본 실시예에서는 잉크젯 방식으로 이와 같은 마이크로 렌즈 형상의 투명전극(10)을 용이하게 형성할 수 있다.The
즉, 잉크젯 방식으로 투명전극(10)을 구성하는 재료를 함유한 잉크를 프린팅하는 과정에서 제1 잉크액적(12)과 그에 인접한 제2 잉크액적(14) 간에 토출 시간의 차이를 둠으로써 제1 잉크액적(12)이 경화되어 반구형의 형상을 유지한 상태에서 제2 잉크액적(14)이 토출되도록 하는 것이다.That is, in the process of printing the ink containing the material constituting the
따라서, 본 실시예에 따라 마이크로 렌즈 형상의 투명전극(10)을 형성하기 위해서는 제1 잉크액적(12)을 토출하고(102), 투명 기판(1) 상에 탄착된 제1 잉크액적(12)이 경화되도록 한 후(104), 제1 잉크액적(12)에 인접하여 제2 잉크액적(14)을 토출한다(106).Therefore, in order to form the microlens-shaped
잉크액적의 경화는 단순히 소정의 시간 간격을 두고 액적을 토출하는 방법, 기판을 가열하거나 잉크액적에 자외선을 조사하는 등 탄착된 잉크액적을 건조시키는 방법 등이 가능하다. 제1 잉크액적(12)이 경화된 후 그에 인접하여 제2 잉크액적(14)을 토출하기 위해서는 도 3의 (b)에 도시된 것처럼 제1 잉크액적(12)이 경화될 정도의 시간 간격을 두고 잉크액적을 토출할 수 있으며, 소정 간격 이격되도록 제1 잉크액적(12)으로 토출하고 제1 잉크액적(12)이 경화된 후에 제1 잉크액적(12) 사이의 공간에 제2 잉크액적(14)을 토출하는 것도 가능하다.The curing of the ink droplets may be performed by simply ejecting the droplets at predetermined time intervals, or drying the adhered ink droplets by heating the substrate or irradiating the ink droplets with ultraviolet rays. In order to discharge the
이처럼 소정 간격 이격되도록 잉크액적을 토출한 후에 탄착된 잉크액적들의 사이에 다시 잉크액적을 토출하기 위해서는 잉크액적의 토출간격, 탄착된 잉크액적 사이의 공간의 크기, 잉크액적의 경화시간 등을 고려하여 가장 효율적인 토출방법을 결정하는 것이 좋다.After discharging the ink droplets so as to be spaced apart by a predetermined interval, in order to discharge the ink droplets again between the adhering ink droplets in consideration of the ejection interval of the ink droplets, the size of the space between the adhering ink droplets, the curing time of the ink droplets, and the like. It is good to determine the most efficient discharge method.
다음으로, 도 3의 (d)와 같이 투명 기판(1)에 적층된 투명전극(10)을 커버하도록 n-타입 반도체(20)를 코팅하고, 도 3의 (e)와 같이 n-타입 반도체(20)를 커버하도록 p-타입 반도체(30)를 증착한다(110). 이로써 태양전지의 p-n 결합이 형성되며, n-타입, p-타입 반도체(20, 30)의 코팅 또는 증착방법은 종래의 일반적인 방법이 사용될 수 있으므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.Next, the n-
다음으로, 도 3의 (f)와 같이 투명전극(10)과 p-타입 반도체(30)에 전극(40)으로 사용될 메탈을 증착한다(120). 전극(40) 메탈의 증착방법 또한 종래의 일반적인 방법이 사용될 수 있으므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.Next, as shown in FIG. 3F, a metal to be used as the
이로써, 본 실시예에 따른 태양전지의 기본적인 구조, 즉 잉크젯 방식으로 용이하게 형성된 마이크로 렌즈 형상의 투명전극(10)을 갖는 태양전지가 완성된다. 나아가, 이와 같은 잉크젯 방식을 이용한 마이크로 렌즈의 형성 공정을 응용하여 집광층(50)을 형성함으로써 '집광 렌즈'또한 용이하게 구현할 수 있다.As a result, the solar cell having the basic structure of the solar cell according to the present embodiment, that is, the microlens-shaped
즉, 도 3의 (g)와 같이 투명 기판(1)의 표면에 잉크젯 방식을 응용하여 마이크로 렌즈 형상의 집광층(50)을 적층한다(130). 본 실시예에 따라 마이크로 렌즈 형상의 집광층(50)을 적층하기 위해서는, 전술한 투명전극(10) 형성과정과 마찬가지로, 투명 고분자 잉크와 같이 집광층(50)을 구성하는 재료를 함유한 제1 잉크액적(52)을 토출하고(132), 투명 기판(1) 상에 탄착된 제1 잉크액적(52)이 경화되도록 한 후(134), 제1 잉크액적(52)에 인접하여 제2 잉크액적(54)을 토출한다(136).That is, as shown in FIG. 3G, an inkjet method is applied to the surface of the
이로써, 투명한 반구형의 마이크로 렌즈 형상의 집광 렌즈층이 형성된다. 후술하는 바와 같이 투명 기판(1)의 양쪽에 반구형의 마이크로 렌즈를 형성함으로써, 별도의 집광장치를 사용하지 않고도, 입사된 빛의 손실을 방지하고 보다 많은 전자가 여기되도록 함으로써 태양전지의 성능을 향상시킬 수 있다.As a result, a transparent hemispherical microlens condensing lens layer is formed. As will be described later, by forming hemispherical micro lenses on both sides of the
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 태양전지 제조방법을 나타낸 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell according to a second embodiment of the present invention.
전술한 제1 실시예는 잉크젯 방식을 이용하여 마이크로 렌즈 형상의 투명전 극(10)을 형성한 것에 특징이 있으며, 본 실시예는 잉크젯 방식을 이용하여 마이크로 렌즈 형상의 집광층(50)을 형성한 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 실시예는 슈퍼스트레이트 타입뿐만 아니라 투명전극(10)이 사용되지 않는 서브스트레이트 타입의 태양전지에도 적용될 수 있다.The above-described first embodiment is characterized in that the microelectrode-shaped
즉, 본 실시예에 따라 태양전지를 제조하기 위해서는 n-타입 반도체(20)와 p-타입 반도체(30)가 순차적으로 적층된 코어기판을 제공하고(200), n-타입 반도체(20)와 p-타입 반도체(30)를 전기적으로 연결시키는 전극(40) 형성한 후(210), 코어기판의 표면에 잉크젯 방식으로 투명 고분자 잉크 등을 토출함으로써 마이크로 렌즈 형상의 집광층(50) 적층한다(220).That is, in order to manufacture a solar cell according to the present embodiment, a core substrate in which n-
여기서 코어기판은 집광층(50)이 적층되기 전의 태양전지의 기본구조로서, 슈퍼스트레이트 타입의 경우 후술하는 도 5에서 투명 기판(1)에 투명전극(10), n-타입 반도체(20), p-타입 반도체(30)가 적층된 구조이며, 서브스트레이트 타입의 경우 후술하는 도 7에서 실리콘 기판(21)에 p-타입 반도체(31)가 적층된 구조이며, 이에 대해서는 도 7에서 후술한다.Here, the core substrate is a basic structure of the solar cell before the
슈퍼스트레이트 타입의 경우, 코어기판은 전술한 바와 같이 투명 기판(1)의 일면에 잉크젯 방식으로 투명전극(10)을 프린팅하고(202), 투명전극(10)을 커버하도록 n-타입 반도체(20)를 코팅하고, n-타입 반도체(20)를 커버하도록 p-타입 반도체(30)를 코팅한 후(206), 투명전극(10)과 p-타입 반도체(30)에 전극(40)을 증착함으로써(210) 형성될 수 있다.In the case of the super-straight type, the core substrate prints the
또한, 전술한 바와 같이, 투명 기판(1)에 잉크젯 방식으로 투명전극(10)을 프린팅하는 과정에서 투명전극(10)을 마이크로 렌즈 형상으로 구현할 수 있으며, 이는 투명전극(10)을 구성하는 재료를 함유한 제1 잉크액적(12)을 토출하고(203), 투명 기판(1) 상에 탄착된 제1 잉크액적(12)이 경화되도록 한 후(204), 제1 잉크액적(12)에 인접하여 제2 잉크액적(14)을 토출함으로써(205) 구현될 수 있다.In addition, as described above, in the process of printing the
이와 같이 코어기판이 형성된 후에는 본 실시예에 따라 코어기판의 표면에 잉크젯 방식을 응용하여 마이크로 렌즈 형상의 집광층(50)을 적층한다. 즉, 투명 고분자 잉크와 같이 집광층(50)을 구성하는 재료를 함유한 제1 잉크액적(52)을 토출하고(222), 코어기판 상에 탄착된 제1 잉크액적(52)이 경화되도록 한 후(224), 제1 잉크액적(52)에 인접하여 제2 잉크액적(54)을 토출한다(226). 이로써, 투명한 반구형의 마이크로 렌즈 형상의 집광 렌즈층이 형성된다.After the core substrate is formed as described above, the
도 5는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 태양전지를 나타낸 단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 태양전지를 확대하여 나타낸 단면도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 투명 기판(1), 투명전극(10), n-타입 반도체(20), p-타입 반도체(30), 전극(40), 집광층(50)이 도시되어 있다.5 is a cross-sectional view showing a solar cell according to a first embodiment of the present invention, Figure 6 is an enlarged cross-sectional view of the solar cell shown in FIG. 5 and 6, a
본 실시예는 전술한 태양전지 제조방법에 따라 제조된 슈퍼스트레이트 타입의 태양전지로서, 투명 기판(1)의 양면으로 마이크로 렌즈 형상의 투명전극(10)과 집광층(50)이 적층되어 있고, 투명전극(10)에는 n-타입 반도체(20)와 p-타입 반도체(30)가 순차적으로 적층되어 있다. 투명전극(10)과 집광층(50)은 각각 잉크젯 방식에 의해 용이하게 마이크로 렌즈 형상으로 구현될 수 있다.The present embodiment is a super-straight type solar cell manufactured according to the above-described solar cell manufacturing method, the micro-lens-shaped
이처럼 투명 기판(1)의 양면에 마이크로 렌즈 형상의 투명전극(10)과 집광 층(50)을 형성함으로써 입사된 빛의 손실을 방지하고 보다 많은 전자가 여기되도록 함으로써 태양전지의 성능을 향상시킬 수 있다.By forming the microlens-shaped
즉, 빛이 입사되는 경로를 화살표로 표시한 도 6에 도시된 것처럼, 투명 기판(1)의 표면에 렌즈 형상으로 형성된 집광층(50)으로 인해 입사된 빛이 난반사 없이 집광되어 입사 효율이 증대되며, 투명 기판(1)을 투과한 빛은 렌즈 형상의 투명전극(10)으로 인해 다시 난반사 없이 n-타입 반도체(20)에 전달될 뿐만 아니라 n-타입 반도체(20)와 p-타입 반도체(30) 간의 계면 표면적이 증대되므로 보다 많은 전자가 여기되도록 할 수 있어 태양전지의 효율을 증가시킬 수 있는 것이다.That is, as shown in FIG. 6 in which the path of light incident is indicated by an arrow, the incident light is condensed without diffuse reflection due to the
도 7은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 태양전지를 나타낸 단면도이다. 도 7을 참조하면, 코어기판(2), 실리콘 기판(21), p-타입 반도체(31), 전극(41), 집광층(51)이 도시되어 있다.7 is a cross-sectional view showing a solar cell according to a second preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, a
본 실시예는 서브스트레이트 타입의 태양전지에 마이크로 렌즈 형상의 집광층(51)을 적층하여 집광효율을 향상시킨 것을 특징으로 한다. 즉, n-타입 반도체로서 실리콘 기판(21)을 사용하고 여기에 p-타입 반도체(31)를 적층하여 코어기판(2)을 형성한 후, 코어기판(2)의 표면에 마이크로 렌즈 형상의 집광층(51)을 적층한다.The present embodiment is characterized in that the light collecting efficiency is improved by laminating a
전술한 바와 같이 마이크로 렌즈 형상의 집광층(51)은 투명 고분자 잉크와 같이 집광층(51)을 구성하는 재료를 함유한 잉크를 잉크젯 방식으로 토출하여 구현할 수 있다. 실리콘 기판(21)과 p-타입 반도체(31)에 각각 전극(41)을 증착하고 전기적으로 연결함으로써 태양전지의 제조가 완료된다.As described above, the
한편, 슈퍼스트레이트 타입의 경우 투명 기판(1)에 투명전극(10), n-타입 반도체(20) 및 p-타입 반도체(30)를 적층하여 코어기판을 형성할 수 있으며, 투명전극(10)은 잉크젯 방식에 의해 마이크로 렌즈 형상으로 구현될 수 있음은 전술한 바와 같다.Meanwhile, in the case of the super straight type, the core substrate may be formed by stacking the
전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.Many embodiments other than the above-described embodiments are within the scope of the claims of the present invention.
상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 잉크젯 공법을 이용하여 투명전극 및/또는 집광층을 마이크로 반구형의 렌즈 형상으로 구현함으로써 고효율의 집광장치를 형성할 수 있고, 빛을 손실 없이 투과시키며, 투명전극의 계면 표면적을 증가시켜 많은 전자 여기에 기여할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention as described above, by implementing the transparent electrode and / or the light collecting layer in a micro hemispherical lens shape using the inkjet method can form a high efficiency light collecting device, and transmits light without loss In addition, the interfacial surface area of the transparent electrode can be increased to contribute to many electron excitations.
또한, 기존의 증착 공정이 아닌 잉크젯 공법을 이용하여 집광 렌즈와 투명전극을 형성함으로써 태양전지 제조비용을 절감할 수 있다.In addition, it is possible to reduce the solar cell manufacturing cost by forming a condenser lens and a transparent electrode using an inkjet method rather than a conventional deposition process.
Claims (20)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070036362A KR100853245B1 (en) | 2007-04-13 | 2007-04-13 | Solar cell and manufacturing method |
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KR1020070036362A KR100853245B1 (en) | 2007-04-13 | 2007-04-13 | Solar cell and manufacturing method |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100959556B1 (en) | 2008-04-15 | 2010-05-27 | 한국과학기술원 | Method of manufacturing a composite solar cell |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010043949A (en) * | 1999-03-30 | 2001-05-25 | 야스카와 히데아키 | Method of manufacturing solar cell |
-
2007
- 2007-04-13 KR KR1020070036362A patent/KR100853245B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
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