KR101833941B1

KR101833941B1 - Thin flim solar cell

Info

Publication number: KR101833941B1
Application number: KR1020110062105A
Authority: KR
Inventors: 심현자; 안세원
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2011-06-27
Publication date: 2018-03-02
Anticipated expiration: 2031-06-27
Also published as: KR20130006904A

Abstract

본 발명은 박막 태양 전지에 관한 것이다. 이러한 박막 태양 전지의 한 예는 기판, 상기 기판 위에 위치한 전면 전극, 상기 전면 전극 위에 위치한 제1 반사 방지부, 상기 제1 반사 방지부 위에 위치하고 빛을 입사 받아 전기로 변환하는 광전 변환부, 그리고 상기 광전 변환부 위에 위치하는 후면 전극을 포함하고, 상기 제1 반사 방지부의 굴절률은 상기 전면 전극의 굴절률과 상기 광전 변환부의 굴절률의 사이값을 갖는다. 이로 인해, 전면 전극과 광전 변화부 사이에 위치한 제1 반사 방지부가 전면 전극과 광전 변환부의 굴절률의 사이값을 굴절률로 갖고 있으므로, 전면 전극을 통과한 빛이 광전 변환부(PV)로 입사되는 빛의 양이 증가고, 이로 인해 박막 태양 전지의 효율이 향상된다.The present invention relates to a thin film solar cell. One example of such a thin film solar cell includes a substrate, a front electrode disposed on the substrate, a first antireflection unit positioned on the front electrode, a photoelectric conversion unit positioned on the first antireflection unit and receiving light to convert into electricity, Wherein the refractive index of the first antireflection portion has a value between a refractive index of the front electrode and a refractive index of the photoelectric conversion portion. Therefore, since the first antireflection portion located between the front electrode and the photoelectric conversion portion has a refractive index between the refractive indexes of the front electrode and the photoelectric conversion portion, the light having passed through the front electrode is reflected by the photoelectric conversion portion The efficiency of the thin film solar cell is improved.

Description

[0001] THIN FLIM SOLAR CELL [0002]

본 발명은 박막 태양 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film solar cell.

최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고, 이에 따라 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다.Recently, as energy resources such as oil and coal are expected to be depleted, interest in alternative energy to replace them is increasing, and solar cells that produce electric energy from solar energy are attracting attention.

일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)에 의해 p-n 접합을 형성하는 반도체부, 그리고 서로 다른 도전성 타입의 반도체부에 각각 연결된 전극을 구비한다.Typical solar cells have a semiconductor portion that forms a p-n junction by different conductive types, such as p-type and n-type, and electrodes connected to semiconductor portions of different conductivity types, respectively.

이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체부에서 전자와 정공이 생성되고 생성된 전하는 p-n 접합에 의해 n형과 p형 반도체로 각각 이동하므로, 전자는 n형의 반도체부 쪽으로 이동하고 정공은 p형 반도체부 쪽으로 이동한다. 이동한 전자와 정공은 각각 p형의 반도체부와 n형의 반도체부에 연결된 서로 다른 전극에 의해 수집되고 이 전극들을 전선으로 연결하여 전력을 얻는다. When light is incident on such a solar cell, electrons and holes are generated in the semiconductor portion, and the generated electric charge is moved to the n-type semiconductor and the p-type semiconductor by the pn junction, Move to the negative side. The transferred electrons and holes are collected by the different electrodes connected to the p-type semiconductor portion and the n-type semiconductor portion, respectively, and the electrodes are connected by a wire to obtain electric power.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 박막 태양 전지의 효율을 향상시키기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to improving the efficiency of a thin film solar cell.

본 발명의 한 특징에 따른 태양 전지는 기판, 상기 기판 위에 위치한 전면 전극, 상기 전면 전극 위에 위치한 제1 반사 방지부, 상기 제1 반사 방지부 위에 위치하고 빛을 입사 받아 전기로 변환하는 광전 변환부, 그리고 상기 광전 변환부 위에 위치하는 후면 전극을 포함하고, 상기 제1 반사 방지부의 굴절률은 상기 전면 전극의 굴절률과 상기 광전 변환부의 굴절률의 사이값을 갖는다.According to an aspect of the present invention, there is provided a solar cell including a substrate, a front electrode disposed on the substrate, a first antireflection unit disposed on the front electrode, a photoelectric conversion unit disposed on the first antireflection unit, And a rear electrode located on the photoelectric conversion unit, wherein the refractive index of the first antireflection unit has a value between a refractive index of the front electrode and a refractive index of the photoelectric conversion unit.

상기 제1 반사 방지부의 굴절률은 2.4 내지 2.8일 수 있다.The refractive index of the first antireflection portion may be 2.4 to 2.8.

상기 제1 반사 방지부는 30㎚ 내지 50㎚의 두께를 가질 수 있다.The first antireflection portion may have a thickness of 30 nm to 50 nm.

상기 제1 반사 방지부는 투명한 도전성 산화물로 이루어질 수 있다.The first antireflection portion may be formed of a transparent conductive oxide.

상기 특징에 따른 박막 태양 전지는 상기 제1 반사 방지부와 상기 광전 변환부 사이에 위치하는 투명한 도전층을 더 포함할 수 있다.The thin film solar cell according to the above feature may further include a transparent conductive layer positioned between the first antireflection unit and the photoelectric conversion unit.

상기 투명한 도전층은 상기 제1 반사 방지부보다 얇은 두께를 갖는 것이 좋다.The transparent conductive layer may have a thickness smaller than that of the first antireflection portion.

상기 투명한 도전층은 5㎚ 내지 15㎚의 두께를 가질 수 있다. The transparent conductive layer may have a thickness of 5 nm to 15 nm.

상기 투명한 도전층은 알루미늄을 함유한 아연 산화물(ZnO:Al)로 이루어질 수 있다.The transparent conductive layer may be formed of zinc oxide (ZnO: Al) containing aluminum.

상기 특징에 따른 박막 태양 전지는 상기 기판과 상기 전면 전극 사이에 위치한 제2 반사 방지부를 더 포함할 수 있다.The thin film solar cell according to the above feature may further include a second antireflection unit disposed between the substrate and the front electrode.

상기 제2 반사 방지부는 절연성을 갖는 것이 좋다.It is preferable that the second antireflection portion has an insulation property.

상기 제2 반사 방지부는 1.65 내지 1.7의 굴절률을 가질 수 있다.The second antireflection portion may have a refractive index of 1.65 to 1.7.

상기 제2 반사 방지부는 70㎚ 내지 100㎚의 두께를 가질 수 있다.The second antireflection portion may have a thickness of 70 nm to 100 nm.

상기 특징에 따른 박막 태양 전지는 상기 기판의 입사면 위에 위치하는 제3 반사 방지부를 더 포함할 수 있다.The thin film solar cell according to the above feature may further include a third antireflection unit positioned on the incident surface of the substrate.

상기 제3 반사 방지부는 실리콘 산화물(SiOx)로 이루어질 수 있다.The third anti-reflection portion may be made of silicon oxide (SiOx).

빛이 입사되는 쪽에 위치한 상기 제3 반사 방지부의 표면은 다공성 표면일 수 있다.The surface of the third antireflection portion on the side where the light is incident may be a porous surface.

상기 제3 반사 방지부는 1.35 내지 1.4의 굴절률을 가질 수 있다.The third antireflection portion may have a refractive index of 1.35 to 1.4.

상기 제3 반사 방지부는 70㎚ 내지 100㎚의 두께를 가질 수 있다.The third antireflection portion may have a thickness of 70 nm to 100 nm.

상기 특징에 따른 박막 태양 전지는 상기 광전 변환부와 상기 후면 전극 사이에 위치한 후면 반사부를 더 포함할 수 있다.The thin film solar cell according to the above feature may further include a rear reflector positioned between the photoelectric conversion unit and the rear electrode.

상기 후면 반사부는 200nm 내지 800nm의 두께를 갖고, 1.8 내지 2.0의 굴절률을 가질 수 있다.The rear reflector may have a thickness of 200 nm to 800 nm and may have a refractive index of 1.8 to 2.0.

이러한 특징에 따르면, 전면 전극과 광전 변화부 사이에 위치한 제1 반사 방지부가 전면 전극과 광전 변환부의 굴절률의 사이값을 굴절률로 갖고 있으므로, 전면 전극을 통과한 빛이 광전 변환부(PV)로 입사되는 빛의 양이 증가고, 이로 인해 박막 태양 전지의 효율이 향상된다.According to this feature, since the first antireflection portion located between the front electrode and the photoelectric conversion portion has a refractive index between the refractive indexes of the front electrode and the photoelectric conversion portion, the light having passed through the front electrode is incident on the photoelectric conversion portion And the efficiency of the thin film solar cell is improved.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 태양 전지의 일부 단면도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따라 박막 태양 전지에서 빛의 파장 변화에 따른 박막 태양 전지의 효율 변화를 도시한 그래프이다.
도 3는 본 발명의 한 실시예에 따라 박막 태양 전지에서 반사 방지부의 굴절률 변화에 따른 박막 태양 전지의 출력 전류의 변화를 도시한 그래프이다.
도 4 및 도 5은 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 태양 전지의 다른 예에 대한 일부 단면도이다.
도 6은 발명의 다른 실시예에 따른 박막 태양 전지의 일부 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에서, 투명한 도전막의 두께 변화에 따른 박막 태양 전지의 출력 전류의 변화를 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 박막 태양 전지에서 제3 반사 방지부의 전도도 변화에 따른 박막 태양 전지의 필 팩터(fill factor)의 변화를 도시한 그래프이다. 1 is a partial cross-sectional view of a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing a change in efficiency of a thin film solar cell according to a wavelength of light in a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing a change in output current of a thin film solar cell according to a change in refractive index of an antireflection portion in a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are partial cross-sectional views of another example of a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.
6 is a partial cross-sectional view of a thin film solar cell according to another embodiment of the present invention.
7 is a graph showing a change in output current of a thin film solar cell according to a change in thickness of a transparent conductive film in another embodiment of the present invention.
8 is a graph showing a change in fill factor of a thin film solar cell according to a change in conductivity of a third antireflection portion in a thin film solar cell according to another embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 "전체적"으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness is enlarged to clearly represent the layers and regions. When a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it includes not only the case directly above another portion but also the case where there is another portion in between. Conversely, when a part is "directly over" another part, it means that there is no other part in the middle. Further, when a certain portion is formed as "whole" on another portion, it means not only that it is formed on the entire surface of the other portion but also that it is not formed on the edge portion.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 태양 전지에 대하여 설명한다.Hereinafter, a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 1를 참고로 하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 태양 전지는 입사되는 빛을 전기로 변환하는 광전 변환부(PV), 광전 변환부(PV)의 한 면 위에, 즉 빛이 입사되는 입사면 위에 위치한 제1 반사 방지부(153), 제1 반사 방지부(153) 위에 위치한 전면 전극(110), 전면 전극(110) 위에 위치한 제2 반사 방지부(152), 제2 반사 방지부(152) 위에 위치한 기판(100), 기판(100) 위에 위치한 제3 반사 방지부(151), 광전 변환부(PV)의 다른 면 위에, 즉 광전 변환부(PV)의 입사면의 반대편에 위치하는 면 위에 위치한 후면 반사부(130), 후면 반사부(130) 위에 위치한 후면 전극(140)을 구비한다. Referring to FIG. 1, a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention includes a photoelectric conversion unit (PV) for converting incident light into electricity, a photoelectric conversion unit A first antireflection unit 153 positioned on an incidence surface to be incident, a front electrode 110 disposed on a first antireflection unit 153, a second antireflection unit 152 positioned on the front electrode 110, The third antireflection portion 151 located on the substrate 100 and the other side of the photoelectric conversion portion PV, that is, on the opposite side of the incident side of the photoelectric conversion portion PV, And a rear electrode 140 positioned on the rear reflector 130. The rear reflector 130 is disposed on a surface of the rear reflector 130,

이와 같은, 도 1에서는 광전 변환부(PV)의 구조가 입사면으로부터 p-i-n 구조로 되는 것을 일례로 설명하고 있으나, 광전 변환부(PV)의 구조가 입사면으로부터 n-i-p 구조로 되는 것도 가능하다. 그러나, 이하에서는 설명의 편의상 광전 변환부(PV)의 구조가 입사면으로부터 p-i-n 구조로 되는 것을 일례로 설명한다.In FIG. 1, the structure of the photoelectric conversion unit PV is a p-i-n structure from the incident plane. However, it is also possible that the structure of the photoelectric conversion unit PV becomes an n-i-p structure from the incident plane. However, for convenience of description, the structure of the photoelectric conversion portion PV is a p-i-n structure from the incident side will be described below as an example.

기판(100)은 투명하고 비전도성 재료로 이루어진 투명한 기판이고, 기판(100) 쪽으로 입사되는 빛이 광전 변환부(PV)에 효과적으로 도달할 수 있도록 한다. 이러한 기판(100)은 예를 들어 유리 또는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있고, 약 2㎜의 두께를 갖는다.The substrate 100 is a transparent substrate made of a transparent and nonconductive material, and allows light incident on the substrate 100 to effectively reach the photoelectric conversion unit PV. Such a substrate 100 may be made of, for example, glass or plastic, and has a thickness of about 2 mm.

기판(100)의 입사면 위에 위치한 제3 반사 방지부(151)는 외부로부터 입사되는 빛의 반사량을 감소시켜, 기판(100)으로 입사되는 빛의 증가시킨다.The third antireflection portion 151 located on the incident surface of the substrate 100 reduces the amount of light incident from the outside to increase the amount of light incident on the substrate 100.

이때, 제3 반사 방지부(151)에서, 입사면 쪽에 위치한 표면은 다공성 표면을 갖고, 제3 반사 방지부(151)는 실리콘 산화물(SiOx)과 같은 투명한 절연 물질로 이루어질 수 있다. 이때 제3 반사 방지부(151)는 약 80㎚ 내지 100㎚의 두께를 가질 수 있다. 또한, 제3 반사 방지부(151)는 공기와 기판(100) 사이의 굴절률을 가지며, 예를 들어, 약 1.35 내지 1.4의 굴절률을 가질 수 있다.At this time, in the third antireflection portion 151, the surface located on the incident surface side has a porous surface, and the third antireflection portion 151 may be made of a transparent insulating material such as silicon oxide (SiOx). At this time, the third antireflection portion 151 may have a thickness of about 80 nm to 100 nm. Also, the third antireflection portion 151 has a refractive index between the air and the substrate 100, and may have a refractive index of, for example, about 1.35 to 1.4.

이미 설명한 것처럼, 제3 반사 방지부(151)의 표면은 많은 구멍이 형성된 다공성 표면이므로, 이 다공성 표면에 의해 빛의 입사 및 반사 동작이 복수 번 행해져 제3 반사 방지부(151)의 반사 방지 기능은 더욱 향상된다.As described above, since the surface of the third antireflection portion 151 is a porous surface having many holes, the incident and reflection operation of light is performed by the porous surface a plurality of times, and the antireflection function of the third antireflection portion 151 Is further improved.

기판(100)의 다른 면 위에, 즉, 기판(100)과 전면 전극(110) 사이에 위치한 제2 반사 방지부(152)는 절연성을 갖고, 예를 들어, 실리콘 산화물(SiOx)이나 티타늄 산화물(TiOx) 또는 이들의 혼합물 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 제2 반사 방지부(152)는 약 70㎚ 내지 100㎚의 두께를 가질 수 있다. 필요에 따라, 제2 반사 방지부(152)는 제3 반사 방지부(151)와 동일하거나 제3 반사 방지부(151)보다 얇은 두께를 가질 수 있다. The second antireflective portion 152 located on the other side of the substrate 100, that is, between the substrate 100 and the front electrode 110, is made of an insulating material such as silicon oxide (SiOx) or titanium oxide TiOx) or a mixture thereof. The second antireflection portion 152 may have a thickness of about 70 nm to about 100 nm. If necessary, the second antireflection portion 152 may have the same thickness as the third antireflection portion 151 or may have a thickness smaller than that of the third antireflection portion 151.

제2 반사 방지부(152)는 기판(100)과 전면 전극(110) 사이의 굴절률을 가지며, 예를 들어, 약 1.65 내지 1.7의 굴절률을 가질 수 있다.The second antireflection portion 152 has a refractive index between the substrate 100 and the front electrode 110 and may have a refractive index of, for example, about 1.65 to 1.7.

이러한 제2 반사 방지부(152)에 의해 기판(100)을 통과한 빛이 전면 전극(110)에 의해 반사되는 양이 감소하여, 광전 변환부(PV)로 입사되는 빛의 양이 증가한다. The amount of light that has passed through the substrate 100 by the second anti-reflection unit 152 is reflected by the front electrode 110 is reduced, and the amount of light incident on the photoelectric conversion unit PV is increased.

이러한 제2 반사 방지부(152)의 표면에는 랜덤(random)한 구조, 예를 들어 피라미드 구조나 반원형과 유사한 함몰형 구조를 갖는 복수 개의 돌출부가 형성된 요철면이 형성될 수 있다. 즉, 제2 반사 방지부(152)는 텍스처링 표면(texturing surface)을 구비하고 있다. 이와 같이, 제2 반사 방지부(152)의 표면을 텍스처링하면, 입사되는 빛의 반사를 저감시키고, 빛의 흡수율을 높일 수 있어서 박막 태양 전지의 효율을 향상시키는 것이 가능하다. The surface of the second antireflection portion 152 may have a random structure, for example, an uneven surface formed with a plurality of protrusions having a pyramidal structure or a concave-like structure similar to a semicircular shape. That is, the second anti-reflection portion 152 has a texturing surface. In this manner, by texturing the surface of the second antireflection portion 152, the reflection of incident light can be reduced and the absorption rate of light can be increased, thereby improving the efficiency of the thin film solar cell.

이때, 제2 반사 방지부(152)의 표면에 형성된 각 돌출부의 크기, 즉 돌출부의 높이는 약 200㎚ 내지 300㎚일 수 있고, 인접한 돌출부 간의 거리(즉, 인접한 두 돌출부의 꼭대기 간의 거리)(또는 각 돌출부의 최대 폭)은 약 1㎛ 내지 1.5㎛일 수 있다. At this time, the size of each protrusion formed on the surface of the second antireflection portion 152, that is, the height of the protrusion can be about 200 nm to 300 nm, and the distance between adjacent protrusions (i.e., the distance between the tops of two adjacent protrusions) The maximum width of each projection) may be about 1 [mu] m to 1.5 [mu] m.

필요에 따라, 제3 및 제2 반사 방지부(151, 152) 중 적어도 하나는 생략될 수 있다. At least one of the third and the second antireflection portions 151 and 152 may be omitted as necessary.

제2 반사 방지부(152) 위에 위치한 전면 전극(110)은 기판(100)의 상부에 배치되고, 입사되는 빛을 광전 변환부(PV)로 전달하기 위해 광투과성을 갖는 투명한 물질로 이루어져 있고, 특히 빛의 투과율을 높이기 위해 금속과 같은 전도성 물질을 함유한다. The front electrode 110 located on the second antireflection portion 152 is disposed on the substrate 100 and is made of a transparent material having optical transparency for transmitting incident light to the photoelectric conversion portion PV, In particular, it contains a conductive material such as a metal to increase the light transmittance.

따라서, 전면 전극(110)은 알루미늄을 함유한 아연 산화물(ZnO:Al, AZO) 물질과 같은 투명하고 전도성을 갖는 투명한 전도성 산화물(transparent conductive oxide, TCO) 등의 투명한 전도성 물질로 이루어질 수 있다.Accordingly, the front electrode 110 may be formed of a transparent conductive material such as a transparent conductive oxide (TCO) having a transparent and conductive property such as an aluminum-containing ZnO (Al, AZO) material.

이러한 전면 전극(110)은 약 10㎚ 내지 25㎚의 두께를 갖고 있고, 전면 전극(110)의 비저항 범위는 약 10^-2Ωㆍ㎝ 내지 10^-11Ωㆍ㎝일 수 있다. 이미 설명한 것처럼 전면 전극(110)은 전도성 물질로 이루어지므로, 전면 전극(110)은 광전 변환부(PV)와 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 전면 전극(110)은 입사되는 빛에 의해 생성된 캐리어 중 하나, 예컨대 정공을 수집하여 외부 장치로 출력할 수 있다.The front electrode 110 has a thickness of about 10 nm to 25 nm and the front electrode 110 has a specific resistance range of about 10 ^-2 Ω · cm to 10 ^-11 Ω · cm. As described above, since the front electrode 110 is made of a conductive material, the front electrode 110 is electrically connected to the photoelectric conversion unit PV. Accordingly, the front electrode 110 can collect one of the carriers generated by the incident light, for example, holes, and output it to an external device.

전면 전극(110)의 두께가 약 10㎚ 이상일 경우, 전면 전극(110)은 기판(100) 위에 좀더 균일하게 형성되어 전면 전극(110)의 균일도가 증가한다. 전면 전극(110)의 두께가 약 25㎚ 이하일 경우, 전면 전극(110)에 의한 빛의 흡수량을 감소시켜 광전 변환부(PV)로 입사되는 빛의 양을 증가시킬 수 있다.When the thickness of the front electrode 110 is about 10 nm or more, the front electrode 110 is more uniformly formed on the substrate 100, thereby increasing the uniformity of the front electrode 110. When the thickness of the front electrode 110 is about 25 nm or less, the amount of light absorbed by the front electrode 110 is reduced and the amount of light incident on the photoelectric conversion unit PV can be increased.

필요에 따라, 제2 반사 방지부(152)가 생략될 경우, 전면 전극(110)의 상부 표면은 텍스처링 표면을 가질 수 있고, 이로 인해, 전면 전극(110)의 텍스처링 표면에 의해 입사되는 빛의 반사를 저감시키고, 빛의 흡수율을 증가시켜 박막 태양 전지의 효율을 향상시킨다. If the second antireflective portion 152 is omitted, the upper surface of the front electrode 110 may have a textured surface, whereby the light incident on the textured surface of the front electrode 110 Reflection is reduced and light absorption rate is increased to improve the efficiency of the thin film solar cell.

전면 전극(110) 위에, 즉 전면 전극(110)과 광전 변환부(PV) 사이에 위치한 제1 반사 방지부(153)는 전면 전극(110)과 같이 투명하며 전도성을 갖는 물질로 이루어져 있고, 예를 들어, 제1 반사 방지부(153)는 티타늄 산화물(titanium oxide, TiOx), 인듐 틴 산화물(indium tin oxide, ITO), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide, IZO) 등으로 이루어질 수 있다. The first antireflection portion 153 located between the front electrode 110 and the photoelectric conversion portion PV is formed of a transparent and conductive material such as the front electrode 110, The first antireflection portion 153 may be formed of titanium oxide (TiOx), indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), or the like.

이러한 제1 반사 방지부(153)는 약 30㎚ 내지 50㎚의 두께를 갖고 있고, 전면 전극(110)과 광전 변환부(PV), 좀더 구체적으로는, 제1 반사 방지부(153)와 바로 접하고 있는 광전 변환부(PV)의 p형 반도체층(120p) 사이의 굴절률을 가질 수 있다. 따라서, 제1 반사 방지부(153)의 굴절률은 2.4 내지 2.8의 값을 갖는다.The first antireflection portion 153 has a thickness of about 30 to 50 nm and includes a front electrode 110 and a photoelectric conversion portion PV and more specifically a first antireflection portion 153, And the p-type semiconductor layer 120p of the photoelectric conversion portion (PV) in contact with the p-type semiconductor layer 120p. Therefore, the refractive index of the first antireflection portion 153 has a value of 2.4 to 2.8.

이로 인해, 전면 전극(110)을 통과하여 광전 변환부(PV)로 입사되는 빛의 반사량을 감소시켜 광전 변환부(PV)로 입사되는 빛의 양이 증가한다.Accordingly, the amount of light incident on the photoelectric conversion unit PV is increased by decreasing the amount of light reflected by the photoelectric conversion unit PV through the front electrode 110.

이와 같이, 본 실시예의 경우, 기판(100) 위, 기판(100)과 전면 전극(110) 사이, 그리고 전면 전극(110)과 광전 변환부(PV) 사이에 각각 제1 내지 제3 반사 방지부(153-151)를 위치시키므로, 외부, 즉 공기(굴절률= 약 1)에서부터 광전 변환부(PV)(굴절률= 약 3.5 내지 4)로 굴절률이 순차적으로 증가하고 또한 서로 접해 있는 구성요소 사이의 굴절률 차이가 감소하였다. 이로 인해, 외부에서 광전 변환부(PV)로 입사되는 빛의 반사량이 감소하여 광전 변환부(PV)로 입사되는 빛의 양이 증가한다. 또한, 빛의 최종 입사 목표인 광전 변환부(PV) 바로 앞에 반사 방지부, 즉 제1 반사 방지부(153)를 위치시키므로, 광전 변환부(PV)로 입사되기 직전 반사되는 빛의 양을 감소시켜 최종적으로 광전 변환부(PV)로 입사되는 빛의 양을 증가시킨다.As described above, in the present embodiment, the first to third anti-reflection portions are formed on the substrate 100, between the substrate 100 and the front electrode 110, and between the front electrode 110 and the photoelectric conversion portion PV, The refractive index gradually increases from outside, that is, from air (refractive index = about 1) to the photoelectric conversion portion PV (refractive index = about 3.5 to 4), and the refractive index The difference decreased. Accordingly, the amount of light incident from the outside to the photoelectric conversion unit PV decreases, and the amount of light incident to the photoelectric conversion unit PV increases. In addition, since the antireflection portion, that is, the first antireflection portion 153 is positioned in front of the photoelectric conversion portion PV which is the final incident target of light, the amount of light reflected immediately before being incident on the photoelectric conversion portion PV is reduced Thereby increasing the amount of light finally incident on the photoelectric conversion unit PV.

제1 내지 제3 반사 방지부(153-151) 각각이 설정된 두께 범위의 하한값 이상을 가질 경우, 제1 내지 제3 반사 방지부(153-151)는 반사 방지 기능을 좀더 원활하게 수행하여, 기판(100)에 반사되는 빛의 양이 좀더 감소하게 된다. 또한, 제1 내지 제3 반사 방지부(153-151) 각각이 설정된 두께 범위의 상한값 이하를 가질 경우, 제1 내지 제3 반사 방지부(153-151) 자체에서 흡수되는 빛(예를 들어, 장파장 빛)의 양을 좀더 감소시켜 기판(100)으로 입사되는 빛의 양이 좀더 증가한다. When each of the first to third anti-reflection portions 153-151 has a lower limit value or more of the set thickness range, the first to third anti-reflection portions 153-151 perform the anti-reflection function more smoothly, The amount of light reflected on the display unit 100 is further reduced. In addition, when each of the first to third anti-reflection portions 153-151 has an upper limit value or less of the set thickness range, the light absorbed by the first to third anti-reflection portions 153-151 itself (for example, The amount of light incident on the substrate 100 is further increased.

후면 전극(140)은 전면 전극(110)의 상부에 이격되어 광전 변환부(PV) 상부에 배치되며, 광전 변환부(PV)가 발생시킨 전력의 회수 효율을 높이기 위해 전기 전도성이 우수한 금속 재질을 포함한다. 또한, 후면 전극(140)은 광전 변환부(PV)와 전기적으로 연결되어 입사되는 광에 의해 생성된 캐리어 중 하나, 예컨대 전자를 수집하여 외부 장치로 출력한다. The rear electrode 140 is disposed on the upper portion of the front electrode 110 and is disposed on the photoelectric conversion unit PV. In order to improve the recovery efficiency of the power generated by the photoelectric conversion unit PV, a metal material having excellent electrical conductivity . The back electrode 140 is electrically connected to the photoelectric conversion unit PV to collect one of the carriers generated by the incident light, for example, electrons, and output it to an external device.

이와 같은 후면 전극(140)은 전기 전도성이 양호한 금속과 같은 전도성 물질을 함유하고, 예를 들어, 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 중 적어도 하나의 물질을 함유할 수 있다. 도 1과 달리, 이러한 후면 전극(140)은 이중막이나 삼중막과 같이 다층막으로 이루어질 수 있고, 이로 인해, 후면 전극(140)에 의해 수집되는 캐리어의 양이 증가한다.Such a backside electrode 140 contains a conductive material such as a metal having good electrical conductivity and may contain at least one material, for example, silver (Ag) or aluminum (Al). Unlike FIG. 1, the rear electrode 140 may be a multi-layered film such as a double film or a triple film, thereby increasing the amount of carriers collected by the rear electrode 140.

광전 변환부(PV)는 전면 전극(110)과 후면 전극(140)의 사이에 배치되어 외부로부터 기판(100)의 입사면을 통하여 입사되는 빛을 전기로 변환하는 기능을 한다.The photoelectric conversion unit PV is disposed between the front electrode 110 and the rear electrode 140 and functions to convert light incident from the outside through the incident surface of the substrate 100 into electricity.

이와 같은 광전 변환부(PV)는 기판(100)의 입사면으로부터 p-i-n 구조, 즉 도시된 바와 같이 입사면으로부터 순서대로 p형 반도체층(120p), 진성(i형) 반도체층(120i), n형 반도체층(120n)을 포함할 수 있다. 그러나 도 1에 도시된 바와 다르게 입사면으로부터 순서대로 n형 반도체층, 진성(i형) 반도체층, p형 반도체층으로 배열될 수도 있다.Such a photoelectric conversion unit PV is formed of a p-type semiconductor layer 120p, an intrinsic (i-type) semiconductor layer 120i, an n-type semiconductor layer 120i, Type semiconductor layer 120n. However, it may be arranged in the order of the n-type semiconductor layer, the intrinsic (i-type) semiconductor layer, and the p-type semiconductor layer in order from the incident surface as shown in Fig.

본 실시예에서, 광전 변환부(PV)는 미세 결정 실리콘(mc-Si), 예컨대 수소화된 미세 결정 실리콘(mc-Si:H)을 기본으로 이루어지지만, 이와는 달리, 비정질 실리콘(amorphous Silicon)(a-si), 예컨대 수소화된 비정질 실리콘(hydrogenated amorphous Silicon, a-Si:H) 을 기본으로 이루어질 수 있다. In this embodiment, the photoelectric conversion portion PV is based on microcrystalline silicon (mc-Si), such as hydrogenated microcrystalline silicon (mc-Si: H), but alternatively, amorphous silicon a-Si), such as hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H).

p형 반도체층(120p)은 실리콘(Si)을 포함한 원료 가스에 붕소, 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물을 포함하는 가스를 이용하여 형성될 수 있다. 따라서, p형 반도체층(120p)은 p형 미세결정 실리콘으로 이루어질 수 있다. The p-type semiconductor layer 120p may be formed using a gas containing an impurity of a trivalent element such as boron, gallium, or indium in a source gas containing silicon (Si). Therefore, the p-type semiconductor layer 120p may be made of p-type microcrystalline silicon.

진성(i) 반도체층(120i)은 전자와 정공의 재결합율을 줄이고 광을 흡수할 수 있다. 이러한 진성 반도체층(120i)은 입사되는 광을 흡수하여, 전자와 정공과 같은 캐리어를 생성한다.The intrinsic (i) semiconductor layer 120i can reduce the recombination rate of electrons and holes and can absorb light. The intrinsic semiconductor layer 120i absorbs incident light to generate carriers such as electrons and holes.

본 실시예에서, p형 반도체층(120p)은 약 15㎚의 두께를 갖고, 진성(i) 반도체층(120i)은 약 2㎛의 두께를 가지며, n형 반도체층(120n)은 약 20㎚이 두께를 가질 수 있다.In this embodiment, the p-type semiconductor layer 120p has a thickness of about 15 nm, the intrinsic (i) semiconductor layer 120i has a thickness of about 2 m, and the n-type semiconductor layer 120n has a thickness of about 20 nm It is possible to have this thickness.

n형 반도체층(120n)은 실리콘을 포함한 원료 가스에 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 포함한 가스를 이용하여 형성할 수 있다. 따라서, n형 반도체층(120n)은 n형 미세결정 실리콘으로 이루어질 수 있다.The n-type semiconductor layer 120n can be formed using a gas containing an impurity of a pentavalent element such as phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb) or the like in a source gas containing silicon. Therefore, the n-type semiconductor layer 120n may be made of n-type microcrystalline silicon.

이와 같은 광전 변환부(PV)는 플라즈마 화학 기상 증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)이나 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD) 등과 같은 막 형성 방법을 통해 형성될 수 있다.The photoelectric conversion unit PV may be formed by a film forming method such as plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) or chemical vapor deposition (CVD).

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 광전 변환부(PV)의 p형 반도체층(120p) 및 n형 반도체층(120n)과 같은 도핑층은 진성 반도체층(120i)을 사이에 두고 p-n 접합을 형성할 수 있다.1, a doping layer such as the p-type semiconductor layer 120p and the n-type semiconductor layer 120n of the photoelectric conversion portion PV is formed to have a pn junction with the intrinsic semiconductor layer 120i therebetween .

이러한 구조에서, p형 반도체층(120p) 쪽으로 광이 입사되면 진성 반도체층(120i)의 내부에서는 상대적으로 높은 도핑 농도를 갖는 p형 반도체층(120p)과 n형 반도체층(120n)에 의해 공핍(depletion)이 형성되고, 이에 따라 전기장이 형성된다. 이러한 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의하여 광 흡수층인 진성 반도체층(120i)에서 생성된 전자와 정공은 접촉 전위차에 의해 서로 다른 방향으로 이동된다. 예를 들어, 정공은 p형 반도체층(120p)을 통해 전면 전극(110)쪽으로 이동하고, 전자는 n형 반도체층(120n)을 통해 후면전극(140)쪽으로 이동한다. 이러한 전면 전극(110)과 후면 전극(140)을 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이용하게 된다.In this structure, when light is incident on the p-type semiconductor layer 120p, the p-type semiconductor layer 120p and the n-type semiconductor layer 120n having a relatively high doping concentration inside the intrinsic semiconductor layer 120i cause depletion a depletion is formed, whereby an electric field is formed. Due to the photovoltaic effect, electrons and holes generated in the intrinsic semiconductor layer 120i, which is a light absorption layer, are moved in different directions due to a contact potential difference. For example, holes move toward the front electrode 110 through the p-type semiconductor layer 120p and electrons move toward the rear electrode 140 through the n-type semiconductor layer 120n. When the front electrode 110 and the rear electrode 140 are connected to each other by a conductive wire, a current flows and is used as electric power from the outside.

후면 반사부(130)는 광전 변환부(PV) 및 후면 전극(140) 사이에 배치되며, 광전 변환부(PV)에서 흡수되지 않고 광전 변환부(PV)를 통과해 후면 전극(140) 쪽으로 투과한 빛을 다시 광전 변환부(PV) 쪽으로 반사시킨다. The rear reflector 130 is disposed between the photoelectric conversion unit PV and the rear electrode 140 and passes through the photoelectric conversion unit PV and is transmitted to the rear electrode 140 without being absorbed by the photoelectric conversion unit PV. And reflects one light back toward the photoelectric conversion part (PV).

이와 같은 후면 반사부(130)의 두께(TBR)는 200nm 이상 800nm) 이하에서 결정되고 굴절률은 1.8 이상 2.0 이하 일 수 있다.The thickness (TBR) of the rear reflector 130 may be 200 nm or more and 800 nm or less, and the refractive index may be 1.8 or more and 2.0 or less.

후면 반사부(130)의 두께(TBR)가 200nm 이상 800nm 이하가 되도록 두껍게 하는 것은 후면 전극(140)까지 도달할 수 있는 빛의 양을 줄임으로써 후면 전극(140)의 계면에서 빛이 흡수되는 것을 줄이고, 후면 반사부(130)의 반사율을 향상시켜 광전 변환부(PV) 내에 보다 많은 양의 빛을 가두기(trapping) 위함이다. Thickness of the rear reflector 130 such that the thickness TBR of the rear reflector 130 is 200 nm or more and 800 nm or less reduces the amount of light reaching the rear electrode 140 so that light is absorbed at the interface of the rear electrode 140 To improve the reflectivity of the rear reflector 130 and to trap a larger amount of light in the photoelectric conversion unit PV.

이와 같은 후면 반사부(130)는 알루미늄 아연 산화물(ZnOx:Al), 붕소 아연 산화물(ZnOx:B), 및 수소화된 미세 결정 실리콘 산화물(mc-SiOx:H) 중 적어도 하나의 물질을 포함하여 형성될 수 있다. The rear reflector 130 may include at least one of aluminum zinc oxide (ZnOx: Al), zinc boron oxide (ZnOx: B), and hydrogenated microcrystalline silicon oxide (mc-SiOx: H) .

여기서, 후면 반사부(130)가 알루미늄 아연 산화물(ZnOx:Al) 또는 붕소 아연 산화물(ZnOx:B)을 포함하는 경우 후면 반사부(130)는 스퍼터링(sputtering)법에 의해 형성될 수 있으며, 후면 반사부(130)는 수소화된 미세 결정 실리콘 산화물(mc-SiOx:H)을 포함하는 경우, 후면 반사부(130)는 플라즈마 화학 기상 증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)에 의해 형성될 수 있다.Here, when the rear reflector 130 includes aluminum zinc oxide (ZnOx: Al) or boron zinc oxide (ZnOx: B), the rear reflector 130 may be formed by a sputtering method, When the reflective portion 130 includes hydrogenated microcrystalline silicon oxide (mc-SiOx: H), the rear reflector 130 may be formed by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) .

여기서, 수소화된 미세 결정 실리콘 산화물(mc-SiOx:H)이 후면 반사부(130)에 포함되는 경우, 수소화된 미세 결정 실리콘 산화물(mc-SiOx:H)은 광전 변환부(PV)의 n형 반도체층(120n)에 포함되는 5가 원소의 불순물과 동일한 불순물이 도핑될 수 있다. When the hydrogenated microcrystalline silicon oxide (mc-SiOx: H) is included in the backside reflector 130, the hydrogenated microcrystalline silicon oxide (mc-SiOx: H) The same impurity as the impurity of the pentavalent element contained in the semiconductor layer 120n can be doped.

이와 같이, 불순물이 도핑된 수소화된 미세 결정 실리콘 산화물(mc-SiOx:H)이 후면 반사부(130)에 포함되는 경우, 수소화된 미세 결정 실리콘 산화물(mc-SiOx:H)의 불순물 도핑 농도는 광전 변환부(PV)의 n형 반도체층(120n)에 도핑되는 불순물의 도핑농도보다 더 높을 수 있다.Thus, when the impurity-doped hydrogenated microcrystalline silicon oxide (mc-SiOx: H) is included in the backside reflector 130, the impurity doping concentration of the hydrogenated microcrystalline silicon oxide (mc-SiOx: H) May be higher than the doping concentration of the impurity doped in the n-type semiconductor layer 120n of the photoelectric conversion portion PV.

이와 같이 후면 반사부(130)의 수소화된 미세 결정 실리콘 산화물(mc-SiOx:H)의 불순물 도핑 농도를 광전 변환부(PV)의 n형 반도체층(120n)에 도핑되는 불순물의 도핑농도보다 더 높게 하는 것은 상대적으로 후면 반사부(130)의 저항을 낮추어 광전 변환부(PV)로부터 생성되는 전류가 후면 전극(140)으로 보다 잘 흐르도록 하기 위함이다.The impurity doping concentration of the hydrogenated microcrystalline silicon oxide (mc-SiOx: H) of the rear reflector 130 is higher than the doping concentration of the impurity doped in the n-type semiconductor layer 120n of the photoelectric conversion portion PV So that the resistance of the rear reflector 130 is relatively lowered so that a current generated from the photoelectric conversion portion PV flows more easily to the rear electrode 140. [

보다 구체적으로, 후면 반사부(130)가 알루미늄 아연 산화물(ZnOx:Al) 또는 붕소 아연 산화물(ZnOx:B)인 경우, 후면 반사부(130)는 스퍼터링법에 의해 형성될 수 있는데, 이와 같이 후면 반사부(130)를 형성하기 위하여 스퍼터링법을 수행할 때, 공정 가스로 주입되는 산소(O)의 농도를 높게 하여 후면 반사부(130)의 굴절률을 낮출 수 있으며, 반대로 산소(O)의 농도를 낮게 하여 후면 반사부(130)의 굴절률을 높일 수 있다.More specifically, when the rear reflector 130 is aluminum zinc oxide (ZnOx: Al) or boron zinc oxide (ZnOx: B), the rear reflector 130 may be formed by a sputtering method, When the sputtering method is performed to form the reflection part 130, the refractive index of the rear reflector 130 can be lowered by increasing the concentration of oxygen (O 2) injected into the process gas. Conversely, The refractive index of the rear reflector 130 can be increased.

또한, 후면 반사부(130)가 수소화된 미세 결정 실리콘 산화물(mc-SiOx:H)을 포함하는 경우, 후면 반사부(130)는 플라즈마 화학 기상 증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)에 의해 형성될 수 있는데, 이와 같은 경우 공정 가스로 주입되는 이산화탄소(CO₂)의 농도를 조절하여 후면 반사부(130)의 굴절률을 조절할 수 있다. In addition, when the rear reflector 130 includes hydrogenated microcrystalline silicon oxide (mc-SiOx: H), the rear reflector 130 may be formed by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) In this case, the refractive index of the rear reflector 130 can be adjusted by adjusting the concentration of carbon dioxide (CO ₂ ) injected into the process gas.

즉, 공정가스로 주입된 이산화탄소(CO₂)는 탄소(C) 이온과 산소(O) 이온으로 해리(dissociation)된다. 여기서 산소(O) 이온이 후면 반사부(130)를 산화시키면서 후면 반사부(130)의 굴절률이 조절된다. 이때 산소(O) 이온의 농도를 높게 하여 후면 반사부(130)의 굴절률을 낮출 수 있으며, 반대로 산소(O) 이온의 농도를 낮게 하여 후면 반사부(130)의 굴절률을 높일 수 있다.That is, the carbon dioxide (CO ₂ ) injected into the process gas is dissociated into carbon (C) and oxygen (O) ions. Here, the refractive index of the rear reflector 130 is adjusted while oxygen (O) ions oxidize the rear reflector 130. At this time, the refractive index of the rear reflector 130 can be lowered by increasing the concentration of oxygen (O) ions, and the refractive index of the rear reflector 130 can be increased by lowering the concentration of oxygen (O) ions.

또한, 후면 반사부(130)가 알루미늄 아연 산화물(ZnOx:Al)을 포함하는 경우, 후면 반사부(130)의 굴절률은 후면 반사부(130)의 저항값에 의해 조절될 수도 있다. When the backside reflector 130 includes aluminum zinc oxide (ZnOx: Al), the refractive index of the backside reflector 130 may be controlled by the resistance value of the backside reflector 130.

이와 같이, 전면 전극(110)과 광전 변환부(PV) 사이에 제1 반사 방지부(153)를 위치시켜 박막 태양 전지를 제조할 경우, 도 2 및 도 3을 참고로 하여 박막 태양 전지의 효율을 살펴본다.When a thin film solar cell is manufactured by disposing the first antireflection portion 153 between the front electrode 110 and the photoelectric conversion portion PV, the efficiency of the thin film solar cell can be improved by referring to FIGS. 2 and 3 .

도 2는 빛의 파장 변화에 따른 박막 태양 전지의 효율을 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing the efficiency of a thin-film solar cell according to a wavelength change of light.

도 2에 도시한 그래프는 수소화된 미세 결정 실리콘(mc-Si:H)을 이용하여 광전 변환부(PV)를 형성한 박막 태양 전지에서 얻어지는 효율을 측정한 것이고, 이때, 측정된 박막 태양 전지의 효율은 외부 양자 효율(external quantum efficiency, EQE)이다.The graph of FIG. 2 shows the efficiency of a thin film solar cell having a photoelectric conversion unit (PV) formed using hydrogenated microcrystalline silicon (mc-Si: H). Here, Efficiency is external quantum efficiency (EQE).

도2에서, 'A'의 그래프는 본 실시예에 따라 제1 반사 방지부를 구비한 박막 태양 전지에서 측정된 효율이고, 'B'의 그래프는 제1 반사 방지부를 구비하고 있지 않은 비교예의 박막 태양 전지에서 측정된 효율이다. 이때, 제1 반사 방지부의 유무를 제외하면 비교예의 박막 태양 전지와 실시예의 박막 태양 전지의 구조는 동일하다.In FIG. 2, the graph of 'A' is the efficiency measured in the thin film solar cell having the first antireflection portion according to the present embodiment, and the graph of 'B' is the thin film solar of Comparative Example without the first antireflection portion The efficiency measured in the cell. At this time, except for the presence of the first antireflection portion, the structure of the thin film solar cell of the comparative example is the same as that of the thin film solar cell of the embodiment.

도 2에 도시한 것처럼, 빛의 파장 크기에 무관하게 본 실시예에 따른 박막 태양 전지의 효율이 비교예에 따른 박막 태양 전지의 효율보다 증가함을 알 수 있었다. 특히, 빛의 파장이 약 500㎚ 내지 800㎚일 때 실시예와 비교예 모두 박막 태양 전지의 효율이 높았다.As shown in FIG. 2, the efficiency of the thin film solar cell according to the present embodiment was found to be higher than that of the thin film solar cell according to the comparative example regardless of the wavelength of light. Particularly, when the wavelength of light was about 500 nm to 800 nm, the efficiency of the thin film solar cell was high in both Example and Comparative Example.

또한, 도 2의 그래프(A, B)를 비교하면, 제1 반사 방지부를 구비한 본 실시예의 박막 태양 전지에서 출력되는 전류(Jsc)의 크기는 약 26.1mA/㎠이고, 비교예의 박막 태양 전지에서 출력되는 전류(Jsc)의 크기는 약 25.6mA/㎠로서, 제1 반사 방지부를 구비한 본 실시예에 따른 박막 태양 전지에서 출력되는 전류가 제1 반사 방지부를 구비하지 않은 비교예의 태양 전지에서 출력되는 전류보다 증가함을 할 수 있었다.2, the magnitude of the current (Jsc) output from the thin film solar cell of the present embodiment having the first antireflection portion is about 26.1 mA / cm 2, and the thin film solar cell of the comparative example The current outputted from the thin film solar cell according to the present embodiment having the first antireflection portion is smaller than the current outputted from the thin film solar cell according to the comparative solar cell having no first antireflection portion Which is higher than the output current.

도 3은 본 실시예에 따른 제1 반사 방지부의 굴절률 변화에 따라 박막 태양 전지에서 출력되는 전류(Jsc)를 도시한 그래프이다. 이때, 제1 반사 방지부는 티타늄 산화물(TiOx)로 이루어져 있고, 40㎚의 두께를 갖고 있었다.3 is a graph showing a current (Jsc) output from the thin-film solar cell according to the refractive index change of the first antireflection portion according to the present embodiment. At this time, the first antireflection portion was made of titanium oxide (TiOx) and had a thickness of 40 nm.

도 3에서, 가로축은 빛의 파장(λ)이 약 600㎚일 때, 제1 반사 방지부의 굴절률 변화를 도시한 것이고, 세로축은 박막 태양 전지로 입사되는 빛의 전체 파장대에 거쳐 출력되는 전류의 양을 도시한 것이다.3, the abscissa represents the refractive index change of the first antireflection portion when the wavelength? Of the light is about 600 nm, and the ordinate represents the amount of the current output through the entire wavelength band of the light incident on the thin- FIG.

도 3에 도시한 것처럼, 제1 반사 방지부의 굴절률이 증가함에 따라 박막 태양 전지에서 출력되는 전류의 양은 일반적으로 증가하였고, 제1 반사 방지부의 굴절률이 약 2.85을 초과한 값을 가질 경우, 박막 태양 전지에서 출력되는 전류의 양은 감소하였다. 도 3을 참고로 하면, 빛의 파장이 약 600㎚일 때, 제1 반사 방지부의 굴절률이 약 2.4 내지 약 2.85일 경우, 박막 태양 전지에서 출력되는 전류의 양은 크게 증가하였다. 이로 인해, 제1 반사 방지부는 약 2.4 내지 약 2.85의 굴절률을 가질 경우, 빛의 반사를 최소하여 박막 태양 전지에서 출력되는 전류량을 최대화할 수 있음을 알 수 있었다.As shown in FIG. 3, as the refractive index of the first antireflection portion increases, the amount of current output from the thin film solar cell generally increases. When the refractive index of the first antireflection portion has a value exceeding about 2.85, The amount of current output from the battery was reduced. Referring to FIG. 3, when the wavelength of light is about 600 nm and the refractive index of the first antireflection portion is about 2.4 to about 2.85, the amount of current output from the thin film solar cell is greatly increased. Therefore, when the first antireflection portion has a refractive index of about 2.4 to about 2.85, it is possible to maximize the amount of current output from the thin film solar cell by minimizing the reflection of light.

일반적으로 빛의 파장이 500㎚ 내지 700㎚일 때, 박막 태양 전지에서 생성되는 캐리어의 양이 다른 파장에서 생성되는 캐리어의 양보다 많으므로, 본 실시예에서, 제1 반사 방지부의 굴절률은 빛의 파장이 600㎚일 때를 기준으로 측정하였다.Generally, when the wavelength of light is 500 nm to 700 nm, the amount of carriers generated in the thin film solar cell is greater than the amount of carriers generated in other wavelengths. Thus, in this embodiment, the refractive index of the first anti- And the wavelength was measured at 600 nm.

도 1에 도시된 박막 태양 전지는 하나의 p-i-n 구조로 이루어진 광전 변환부(PV)를 구비하고 있지만, 본 실시예는 복수 개의 p-i-n 구조로 이루어진 광전 변환부(PV)를 구비한 박막 태양 전지에서도 적용이 가능하다.Although the thin film solar cell shown in FIG. 1 has a photoelectric conversion unit (PV) having a single pin structure, the present embodiment is also applicable to a thin film solar cell having a photoelectric conversion unit (PV) having a plurality of pin structures This is possible.

도 4 및 도 5를 참고로 하여, 이미 설명한 제1 내지 제3 반사 방지부(153-151)와 복수의 p-i-n 구조로 이루어진 광전 변화부(PV)를 구비한 본 실시예의 다른 예에 따른 박막 태양 전지를 설명한다.4 and 5, the thin film solar cell according to another example of this embodiment, which includes the first to third anti-reflection portions 153-151 already described and the photoelectric conversion portion PV having a plurality of pin structures, Explain the battery.

도 1과 비교하여, 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 같은 도면 부호를 부여하였고, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다. Compared with FIG. 1, the same reference numerals are assigned to components that perform the same function, and a detailed description thereof will be omitted.

도 4에 도시된 바와 같이, 박막 태양전지는 두 개의 p-i-n 구조를 갖는 광전 변화부(PV)를 구비한 이중접합 구조의 박막 태양 전지로서, 광전 변환부(PV)는 기판(100)의 입사면으로부터 차례로 위치한 제1 광전 변환부(321)와 제2 광전 변환부(323)를 포함한다.4, the thin film solar cell is a thin film solar cell having a double junction structure having a photoelectric conversion part (PV) having two pin structures, and the photoelectric conversion part PV is formed on the incident surface A first photoelectric conversion unit 321 and a second photoelectric conversion unit 323 which are sequentially positioned from the first photoelectric conversion unit 321 and the second photoelectric conversion unit 323.

도 4에 도시한 박막 태양전지는 빛 입사면으로부터 제1 p형 반도체층(321p), 제1 i형 반도체층(321i), 제1 n형 반도체층(321n), 제2 p형 반도체층(323p), 제2 i형 반도체층(323i) 및 제2 n형 반도체층(323n)이 차례로 위치한다.The thin film solar cell shown in Fig. 4 has a first p-type semiconductor layer 321p, a first i-type semiconductor layer 321i, a first n-type semiconductor layer 321n, and a second p-type semiconductor layer 323p, the second i-type semiconductor layer 323i, and the second n-type semiconductor layer 323n.

제1 i형 반도체층(321i)은 단파장 대역의 광을 주로 흡수하여 전자와 정공을 생성하며, 제2 i형 반도체층(323i)은 장파장 대역의 광을 주로 흡수하여 전자와 정공을 생성한다. The first i-type semiconductor layer 321i mainly absorbs light of a short wavelength band to generate electrons and holes, and the second i-type semiconductor layer 323i mainly absorbs light of a long wavelength band to generate electrons and holes.

이러한 이중접합 구조의 태양전지에서, 광전 변환부(PV)는 단파장 대역 및 장파장 대역의 빛을 모두 흡수하므로, 광전 변환부(PV)에 입사되는 빛의 양이 증가하여 광전 변환부(PV)에서 생성되는 캐리어의 양이 증가하고, 이로 인해, 박막 태양 전지의 효율이 향상된다.In the solar cell having such a double junction structure, since the photoelectric conversion unit PV absorbs both the short wavelength band and the long wavelength band light, the amount of light incident on the photoelectric conversion unit PV increases, The amount of the carrier to be generated is increased, thereby improving the efficiency of the thin film solar cell.

아울러, 제2 i형 반도체층(323i)의 두께(t2)는 장파장 대역의 광을 충분히 흡수하기 위해 제1 i형 반도체층(321i)의 두께(t1)보다 두꺼울 수 있다.In addition, the thickness t2 of the second i-type semiconductor layer 323i may be thicker than the thickness t1 of the first i-type semiconductor layer 321i to sufficiently absorb light in the long wavelength band.

또한, 도 4에 도시된 바와 같은 박막 태양 전지는 제1 광전 변환부(321)의 제1 i형 반도체층(321i)은 비정실 실리콘 재질을 포함하고, 제2 광전 변환부(323)의 제2 i형 반도체층(323i)은 미세 결정질(microcrystal) 실리콘 재질을 포함할 수도 있다. 그러나, 이와 다르게, 제1 광전 변환부(321)의 제1 i형 반도체층(321i) 및 제2 광전 변환부(323)의 제2 i형 반도체층(323i)이 모두 비정질 실리콘 재질을 포함할 수 있다.4, the first i-type semiconductor layer 321i of the first photoelectric conversion unit 321 includes an amorphous silicon material, and the second photoelectric conversion unit 323 is formed of a non- The 2-i-type semiconductor layer 323i may include a microcrystalline silicon material. However, when the first i-type semiconductor layer 321i of the first photoelectric conversion portion 321 and the second i-type semiconductor layer 323i of the second photoelectric conversion portion 323 both contain an amorphous silicon material .

또한, 도 4와 같은 이중접합 구조를 갖는 박막 태양전지에서 제2 i형 반도체층(323i)에는 게르마늄(Ge) 재질이 불순물로 도핑될 수 있다. 게르마늄(Ge) 재질은 제2 i형 반도체층(323i)의 밴드갭을 낮출 수 있고, 이에 따라 제2 i형 반도체층(323i)의 장파장 대역 광의 흡수율이 향상됨으로써 박막 태양 전지의 효율이 향상될 수 있다. In the thin film solar cell having the double junction structure as shown in FIG. 4, a germanium (Ge) material may be doped in the second i-type semiconductor layer 323i as an impurity. The germanium (Ge) material can lower the bandgap of the second i-type semiconductor layer 323i, thereby improving the efficiency of the thin film solar cell by improving the absorption rate of the long wavelength band light of the second i-type semiconductor layer 323i .

즉, 이중접합 구조를 갖는 태양전지는 제1 i형 반도체층(321i)에서 단파장 대역의 광을 흡수하여 광전 효과를 발휘하고, 제2 i형 반도체층(323i)에서 장파장 대역의 광을 흡수하여 광전 효과를 발휘하게 되는데, 제2 i형 반도체층(323i)에 게르마늄(Ge) 재질이 불순물로 도핑된 박막 태양전지는 제2 i형 반도체층(323i)의 밴드갭을 더욱 낮춤으로써 보다 많은 양의 장파장 대역 광을 흡수할 수 있어 박막 태양 전지의 효율을 향상시킬 수 있다.That is, the solar cell having the double junction structure absorbs the light in the short wavelength band in the first i-type semiconductor layer 321i and exhibits the photoelectric effect, and absorbs the light in the long wavelength band in the second i-type semiconductor layer 323i A thin film solar cell in which a germanium (Ge) material is doped in the second i-type semiconductor layer 323i with an impurity further reduces the band gap of the second i-type semiconductor layer 323i, The long wavelength band light of the thin film solar cell can be absorbed and the efficiency of the thin film solar cell can be improved.

이와 같은 제2 i형 반도체층(323i)에 게르마늄(Ge)을 도핑하는 방법으로는 게르마늄(Ge) 가스가 채워진 챔버 내에서 초단파(very high frequency, VHF), 단파(high frequency, HF) 또는 무선파(radio frequency, RF)를 이용한 PECVD법을 일례로 들 수 있다.As a method of doping the second i-type semiconductor layer 323i with germanium (Ge), a very high frequency (VHF), a high frequency (HF), or a radio wave in a chamber filled with germanium (Ge) and a PECVD method using radio frequency (RF).

이와 같은 제2 i형 반도체층(323i)에 포함되는 게르마늄의 함량을 일례로 3~20atom%일 수 있다. 이와 같이 게르마늄의 함량이 적절하게 포함되는 경우 제2 i형 반도체층(323i)의 밴드갭이 충분히 낮아질 수 있고, 이에 따라 제2 i형 반도체층(323i)의 장파장 대역 광의 흡수율이 향상시킬 수 있다.The content of germanium contained in the second i-type semiconductor layer 323i may be 3 to 20 atom%, for example. When the content of germanium is appropriately included, the bandgap of the second i-type semiconductor layer 323i can be sufficiently lowered, and the absorption rate of the second i-type semiconductor layer 323i can be increased .

이와 같은 이중 접합 태양 전지에서도 도 1에 도시한 제1 반사 방지부(153)가 존재하여, 광전 변환부(PV)로 입사되는 빛의 반사량을 감소시켜 박막 태양 전지의 효율을 향상시킨다. The first antireflective portion 153 shown in FIG. 1 also exists in the double junction solar cell to reduce the amount of light incident on the photoelectric conversion portion PV, thereby improving the efficiency of the thin film solar cell.

또한 후면 반사부(130)의 존재로 인해, 제1 i형 반도체층(321i) 및 제2 i형 반도체층(323i)에서 흡수되지 못한 장파장 대역의 빛을 후면 반사부(130)가 높은 반사율로 다시 반사하여 제1 i형 반도체층(321i) 및 제2 i형 반도체층(323i)에서 다시 한번 흡수되도록 한다. 이로 인해, 제1 i형 반도체층(321i) 및 제 2 i형 반도체층(323i)의 광전 변환 효율은 더욱 향상된다.Since the backside reflector 130 is present, the light of the long wavelength band that can not be absorbed by the first i-type semiconductor layer 321i and the second i-type semiconductor layer 323i is reflected by the rear reflector 130 at a high reflectance And is again reflected and absorbed again by the first i-type semiconductor layer 321i and the second i-type semiconductor layer 323i. As a result, the photoelectric conversion efficiency of the first i-type semiconductor layer 321i and the second i-type semiconductor layer 323i is further improved.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 이중 접합 구조의 태양 전지는 제1 n형 반도체층(321n) 및 제2 p형 반도체층(323p) 사이에 중간층(310)을 더 구비한다.In addition, as shown in FIG. 4, the solar cell having a double junction structure further includes an intermediate layer 310 between the first n-type semiconductor layer 321n and the second p-type semiconductor layer 323p.

중간층(310)은 제1 i형 반도체층(321i)에서 흡수되지 못한 단파장 영역의 빛을 반사하여 제1 i형 반도체층(321i)에서 다시 한번 단파장 영역의 빛이 흡수되도록 함으로써 제1 i형 반도체층(321i)의 광전 변환 효율은 더욱 향상된다. 이와 같은 중간층(310)은 전도성을 갖는 투명한 산화물, 즉, 투명한 전도성 산화물(TCO)로 이루어질 수 있다. 필요에 따라 중간층(310)은 생략될 수도 있다.The intermediate layer 310 reflects light in a short wavelength region that is not absorbed by the first i-type semiconductor layer 321 i and absorbs light in the short wavelength region again in the first i-type semiconductor layer 321 i, The photoelectric conversion efficiency of the layer 321i is further improved. The intermediate layer 310 may be made of a transparent oxide having conductivity, that is, a transparent conductive oxide (TCO). If necessary, the intermediate layer 310 may be omitted.

또한, 도 5에 도시한 박막 태양 전지는 세 개의 p-i-n 구조를 갖는 광전 변화부(PV)를 구비한 삼중접합 구조의 박막 태양 전지로서, 광전 변환부(PV)는 기판(100)의 입사면으로부터 차례로 배치된 제1 광전 변환부(421), 제2 광전 변환부(423) 및 제3 광전 변환부(425)를 구비한다.The thin film solar cell shown in FIG. 5 is a thin film solar cell having a triple junction structure having a photoelectric conversion portion (PV) having three pin structures, in which a photoelectric conversion portion PV is formed from a light- A second photoelectric conversion unit 423, and a third photoelectric conversion unit 425 arranged in order.

여기서, 제1 광전 변환부(421), 제2 광전 변환부(423) 및 제3 광전 변환부(425)는 각각 p-i-n 구조로 형성되어, 기판(100)으로부터 제1 p형 반도체층(421p), 제1 진성 반도체층(421i), 제1 n형 반도체층(421n), 제2 p형 반도체층(423p), 제2 진성 반도체층(423i), 제2 n형 반도체층(423n), 제3 p형 반도체층(425p), 제3 진성 반도체층(425i) 및 제3 n형 반도체층(425p)이 차례로 배치된다.The first photoelectric conversion portion 421, the second photoelectric conversion portion 423 and the third photoelectric conversion portion 425 are each formed in a pin structure to form a first p-type semiconductor layer 421p from the substrate 100, The first intrinsic semiconductor layer 421i, the first n-type semiconductor layer 421n, the second p-type semiconductor layer 423p, the second intrinsic semiconductor layer 423i, the second n-type semiconductor layer 423n, A third p-type semiconductor layer 425p, a third intrinsic semiconductor layer 425i, and a third n-type semiconductor layer 425p are sequentially arranged.

여기서, 제1 진성 반도체층(421i), 제2 진성 반도체층(423i) 및 제3 진성 반도체층(425i)을 다양하게 구현될 수 있다.Here, the first to fourth intrinsic semiconductor layers 421i, 423i, and 425i may be variously formed.

한 예로서, 제1 진성 반도체층(421i) 및 제2 진성 반도체층(423i)은 비정질 실리콘(a-Si) 재질을 포함하고, 제3 진성 반도체층(425i)은 미세 결정(microcrystal) 실리콘(mc-Si) 재질을 포함함 수 있다. 이때, 제2 진성 반도체층(423i)뿐만 아니라 제3 진성 반도체층(425i)도 함께 게르마늄(Ge) 재질이 불순물로 도핑될 수 있다. 제3 진성 반도체층(425i)에 포함된 게르마늄(Ge)의 함량비는 제2 진성 반도체층(423i)에 포함된 게르마늄(Ge)의 함량비보다 더 클 수 있다. 이는 게르마늄(Ge)의 함량비가 커질수록 밴드갭이 작아지기 때문이다. 이와 같이 밴드갭이 작아지면 장파장의 빛을 흡수하는데 유리하기 때문에, 제3 진성 반도체층(425i)에 포함된 게르마늄(Ge)의 함량비를 제2 진성 반도체층(423i)에 포함된 게르마늄(Ge)의 함량비보다 더 크게 함으로써, 제3 진성 반도체층(425i)에서 장파장의 빛이 더 효율적으로 흡수될 수 있도록 한다.The first intrinsic semiconductor layer 421i and the second intrinsic semiconductor layer 423i include an amorphous silicon (a-Si) material and the third intrinsic semiconductor layer 425i includes a microcrystalline silicon mc-Si). < / RTI > At this time, not only the second intrinsic semiconductor layer 423i but also the third intrinsic semiconductor layer 425i may be doped with a germanium (Ge) material as an impurity. The content ratio of germanium (Ge) contained in the third tincture semiconductor layer 425i may be larger than the content ratio of germanium (Ge) contained in the second intrinsic semiconductor layer 423i. This is because the band gap becomes smaller as the content ratio of germanium (Ge) increases. The ratio of the content of germanium (Ge) contained in the third intrinsic semiconductor layer 425i to the proportion of germanium (Ge) contained in the second intrinsic semiconductor layer 423i is lower than that of the second intrinsic semiconductor layer 423i, ), The light of a long wavelength can be more efficiently absorbed by the third intrinsic semiconductor layer 425i.

이와 다르게, 다른 예에서, 제1 진성 반도체층(421i)은 비정질 실리콘(a-Si) 재질을 포함할 수 있으며, 제2 진성 반도체층(423i) 및 제3 진성 반도체층(425i)은 미세 결정 실리콘(mc-Si) 재질을 포함할 수 있다. 제3 진성 반도체층(425i)에는 게르마늄(Ge) 재질이 불순물로 도핑되도록 하여 제3 진성 반도체층(425i)의 밴드갭을 낮출 수도 있다.Alternatively, in another example, the first intrinsic semiconductor layer 421i may include an amorphous silicon (a-Si) material, and the second intrinsic semiconductor layer 423i and the third intrinsic semiconductor layer 425i may comprise amorphous silicon Silicon (mc-Si) material. The third intrinsic semiconductor layer 425i may be doped with a germanium (Ge) material to reduce the bandgap of the third intrinsic semiconductor layer 425i.

이때, 제1 광전 변환부(421)는 단파장 대역의 빛을 흡수하여 캐리어를 생성하고, 제2 광전 변환부(423)는 단파장 대역과 장파장 대역의 중간 대역의 빛을 흡수하여 캐리어를 생성하며, 제3 광전 변환부(425)는 장파장 대역의 빛을 흡수하여 전력을 생산한다.At this time, the first photoelectric conversion unit 421 absorbs light of a short wavelength band to generate a carrier, and the second photoelectric conversion unit 423 absorbs light of a middle band between a short wavelength band and a long wavelength band to generate carriers, The third photoelectric conversion unit 425 absorbs light of a long wavelength band to produce electric power.

여기서, 제3 진성 반도체층(425i)의 두께(t30)는 제2 진성 반도체층(423i)의 두께(t20)보다 두껍고, 제2 진성 반도체층(423i)의 두께(t20)는 제1 진성 반도체층(421i)의 두께(t10)보다 두꺼울 수 있다.The thickness t30 of the third intrinsic semiconductor layer 425i is larger than the thickness t20 of the second intrinsic semiconductor layer 423i and the thickness t20 of the second intrinsic semiconductor layer 423i is larger than the thickness t30 of the second intrinsic semiconductor layer 423i, May be thicker than the thickness t10 of the layer 421i.

예를 들어, 제1 진성 반도체층(421i)은 100nm 내지 150nm의 두께(t10)로 형성될 수 있으며, 제2 진성 반도체층(423i)은 150nm 내지 300nm의 두께(t20)로 형성될 수 있으며, 제 3 진성 반도체층(425i)은 1.5㎛ 내지 4㎛의 두께(t30)로 형성될 수 있다.For example, the first intrinsic semiconductor layer 421i may be formed to have a thickness t10 of 100 to 150 nm, the second intrinsic semiconductor layer 423i may be formed to have a thickness t20 of 150 to 300 nm, The third semiconducting semiconductor layer 425i may be formed to have a thickness t30 of 1.5 mu m to 4 mu m.

이는 제3 진성 반도체층(425i)에서 장파장 대역의 빛 흡수율을 더욱 향상시키기 위함이다.This is for further improving the light absorption rate in the long wavelength band in the third semiconductor layer 425i.

이와 같이 도 5와 같은 삼중접합 태양전지의 경우, 광전 변환부(PV)는 보다 넓은 대역의 빛을 흡수하므로, 광전 변화부(PV)에서 생성되는 캐리어의 양이 증가하여 박막 태양 전지의 효율이 향상된다. In the case of the triple junction solar cell as shown in FIG. 5, since the photoelectric conversion unit PV absorbs a broader band of light, the amount of carriers generated in the photoelectric conversion unit PV increases, .

이와 같은 삼중 접합 태양 전지에서도 이미 설명한 제1 반사 방지부(153)와 후면 반사부(130)가 구비되므로, 광전 변환부(PV)로 입사되는 빛의 반사량을 감소시키고, 제3 i형 반도체층(425i)에서 흡수되지 못한 장파장 대역의 빛을 광전 변환부(PV)로 반사시켜, 박막 태양 전지의 효율을 향상시킨다.Since the triple junction solar cell includes the first antireflection unit 153 and the rear reflector 130 as described above, it is possible to reduce the amount of reflection of light incident on the photoelectric conversion unit PV, The light of the long wavelength band not absorbed by the photoelectric conversion unit 425i is reflected to the photoelectric conversion unit PV, thereby improving the efficiency of the thin film solar cell.

도 5에 도시한 박막 태양 전지 역시 제2 n형 반도체층(423n) 및 제3 p형 반도체층(425p) 사이에, 이미 도 4를 참고로 하여 설명한 것과 같은 중간층(410)을 더 구비하여, 제2 i형 반도체층(423i)에서 흡수되지 못한 단파장 영역의 빛을 반사하여 제2 i형 반도체층(423i)에서 다시 한번 단파장 영역의 빛이 흡수되도록 함으로써 제2 i형 반도체층(423i)의 광전 변환 효율은 더욱 향상된다. 이러한 중간층(410) 역시 필요에 따라 생략될 수도 있다.The thin film solar cell shown in FIG. 5 further includes an intermediate layer 410 as described with reference to FIG. 4 between the second n-type semiconductor layer 423n and the third p-type semiconductor layer 425p, The second i-type semiconductor layer 423i reflects light in a short wavelength region not absorbed by the second i-type semiconductor layer 423i and absorbs light in the short wavelength region again in the second i-type semiconductor layer 423i, The photoelectric conversion efficiency is further improved. The intermediate layer 410 may also be omitted as needed.

본 실시예에서, 기판(100) 위에 위치한 구성 요소의 표면은 텍스처링 표면인 요철면을 구비하는 것으로 도시하고 있지만, 이와는 달리, 기판(100) 위에 위치한 구성 요소의 적어도 하나는 요철면을 갖고 있지 않을 수 있다. In this embodiment, the surface of the component located above the substrate 100 is illustrated as having a textured surface, the uneven surface, but alternatively, at least one of the components located above the substrate 100 may have an uneven surface .

다음, 도 6을 참고로 하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 태양 전지에 대하여 설명한다.Next, a thin film solar cell according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

이미 도 1과 비교하여 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 같은 도면 부호를 부여하였고 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.Components having the same functions as those of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.

도 1에 도시한 박막 태양 전지와 비교할 때, 도 6에 도시한 박막 태양 전지는 도 1에 도시한 박막 태양 전지의 구성요소뿐만 아니라 광전 변환부(PV)와 제1 반사 방지부(153) 사이에 투명하고 전도성을 갖는 물질로 이루어진 투명한 도전층(160)을 추가로 구비하고 있다. 따라서, 투명한 도전층(160)은 알루미늄(Al)을 포함한 아연 산화물(ZnO:Al)과 같이 투명한 도전성 산화물(TCO)로 이루어질 수 있다.The thin film solar cell shown in FIG. 6 is different from the thin film solar cell shown in FIG. 1 in that the thin film solar cell shown in FIG. 1 includes not only the components of the thin film solar cell shown in FIG. 1 but also the components between the photoelectric conversion unit PV and the first anti- A transparent conductive layer 160 made of a transparent and conductive material is further provided. Accordingly, the transparent conductive layer 160 may be formed of a transparent conductive oxide (TCO) such as zinc oxide (ZnO) containing aluminum (Al).

이때, 투명한 도전층(160)은 전면 전극(110)과 동일한 굴절률(예, 약 2)을 가질 수 있다. 이때, 투명한 도전층(160)는 빛의 반사 방지 역할이 아니라 캐리어를 출력하는 부분, 즉, 전면 전극(110), 제1 반사 방지부(153) 및 투명한 도전층(160)으로 이루어진 캐리어 출력 부분의 전도도를 향상시키는 역할을 한다.At this time, the transparent conductive layer 160 may have the same refractive index as that of the front electrode 110 (e.g., about 2). At this time, the transparent conductive layer 160 does not prevent the reflection of light but has a carrier output portion including a front electrode 110, a first anti-reflection portion 153, and a transparent conductive layer 160, To improve the conductivity of the electrode.

도 7을 참고로 하여, 투명한 도전층(160)의 두께 변화에 따른 박막 태양 전지의 출력 전류를 살펴보면, 투명한 도전층(160)의 두께가 약 5㎚ 내지 15㎚일 때, 박막 태양 전지에서 출력되는 전류의 값이 크게 향상됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 7, when the thickness of the transparent conductive layer 160 is about 5 nm to 15 nm, the output current of the thin film solar cell according to the thickness of the transparent conductive layer 160 The value of the current is greatly improved.

따라서, 본 실시예에서, 투명한 도전층(160)은 약 5㎚ 내지 15㎚의 두께를 가질 수 있다. Thus, in this embodiment, the transparent conductive layer 160 may have a thickness of about 5 nm to 15 nm.

이미 설명한 것처럼, 광전 변환부(PV) 앞에 제1 반사 방지부(153)를 위치시킬 경우, 제1 반사 방지부(153)의 반사 방지 기능을 위한 굴절률을 갖기 위해 제1 반사 방지부(153)의 전도도를 크게 향상시키기 곤란하다.The first antireflection portion 153 may be formed to have a refractive index for the antireflection function of the first antireflection portion 153 when the first antireflection portion 153 is positioned before the photoelectric conversion portion PV, It is difficult to greatly improve the conductivity of the electrode.

따라서, 본 실시예와 같이, 광전 변환부(PV)와 바로 접해 있는 부분에 제1 반사 방지부(153)의 반사 방지 기능에 악영향을 미치지 않는 투명한 도전층(160)이 위치할 경우, 캐리어 출력 부분의 전도도가 증가하므로 광전 변환부(PV)에서 생성된 캐리어가 전면 전극(110)으로 도달하는 양이 증가하게 된다. Therefore, when a transparent conductive layer 160 which does not adversely affect the antireflection function of the first antireflective portion 153 is located in a portion directly adjacent to the photoelectric conversion portion PV as in the present embodiment, The amount of the carrier generated in the photoelectric conversion unit PV reaches the front electrode 110 increases.

이로 인해, 전면 전극(110)에서 외부로 출력되는 캐리어의 양이 증가하여 본 실시예에 따른 박막 태양 전지의 효율이 향상된다.As a result, the amount of carriers output from the front electrode 110 to the outside increases, thereby improving the efficiency of the thin film solar cell according to the present embodiment.

이때, 투명한 도전층(160)의 두께가 약 5㎚ 이상일 경우, 투명한 도전층(160)의 추가로 인해 캐리어 출력 부분의 전도도가 좀더 원활하게 증가된다. At this time, when the thickness of the transparent conductive layer 160 is about 5 nm or more, the conductivity of the carrier output portion is increased more smoothly by the addition of the transparent conductive layer 160.

투명한 도전층(160)의 두께가 약 15㎚ 이하일 경우, 투명한 도전층(160)과 접해 있는 제1 반사 방지부(153)의 반사 방지 기능을 약화시키지 않으면서 캐리어 출력 부분의 전도도가 좀더 원활하게 증가시킬 수 있다. 따라서, 제1 반사 방지부(153)의 반사 방지 기능에 악영향을 미치지 않기 위해, 투명한 도전층(160)은 매우 얇은 두께를 가져야 하고, 이로 인해, 이미 기재된 것처럼, 투명한 도전층(160)의 두께는 제1 반사 방지부(153)보다 훨씬 작아야 된다.When the thickness of the transparent conductive layer 160 is about 15 nm or less, the conductivity of the output portion of the carrier can be smoothened more smoothly without degrading the antireflection function of the first antireflection portion 153 in contact with the transparent conductive layer 160 . Therefore, in order not to adversely affect the antireflection function of the first antireflection portion 153, the transparent conductive layer 160 must have a very thin thickness, and as a result, the thickness of the transparent conductive layer 160 Reflection portion 153. The first reflection prevention portion 153 may be formed of a transparent material.

이와 같이, 투명한 도전층(160)을 추가할 경우, 도 8을 참고로 하여 반사 방지부의 전도도 변화에 따른 박막 태양 전지의 필 팩터의 변화를 살펴본다.When the transparent conductive layer 160 is added as described above, the change in the fill factor of the thin film solar cell according to the change in the conductivity of the antireflection portion will be described with reference to FIG.

도 8의 경우, 기판은 유리로 이루어진 유리 기판이며 약 2㎜의 두께를 갖고, 전면 전극은 투명한 전도성 산화물(TCO)로 이루어졌으며 약 600㎚의 두께를 가지며, 제1 반사 방지부는 알루미늄을 함유한 아연 산화물(ZnO:Al)로 이루어져 있으며 약 10㎚의 두께를 갖는다. 도 8을 참고로 하면, 제1 반사 방지부의 전도도가 증가할수록 일반적으로 필 팩터(fill factor)가 증가함을 알 수 있었다. 이때, 제1 반사 방지부의 전도도가 약 1×10^-7내지 약 1×10^-3S/cm일 때, 박막 태양 전지는 양호한 필 팩터를 갖고 있었고, 제1 반사 방지부의 전도도가 약 1×10^-7 S/cm 미만일 경우, 박막 태양 전지의 필 팩터는 현저히 감소하였다. 이로 인해, 제1 반사 방지부의 전도도가 약 1×10^-7내지 약 1×10^-3S/cm일 때, 박막 태양 전지의 효율이 향상됨을 알 수 있었다.8, the substrate is a glass substrate made of glass having a thickness of about 2 mm, the front electrode is made of a transparent conductive oxide (TCO) and has a thickness of about 600 nm, and the first antireflective portion comprises aluminum It is made of zinc oxide (ZnO: Al) and has a thickness of about 10 nm. Referring to FIG. 8, it can be seen that the fill factor generally increases as the conductivity of the first antireflection portion increases. At this time, when the conductivity of the first antireflection portion was about 1 × 10 ^-7 to about 1 × 10 ^-3 S / cm, the thin film solar cell had a good fill factor, and the conductivity of the first antireflection portion was about 1 × 10 ^{When it was} less than ^-7 S / cm, the fill factor of the thin film solar cell was remarkably decreased. Thus, it was found that the efficiency of the thin film solar cell was improved when the conductivity of the first antireflection portion was about 1 × 10 ^-7 to about 1 × 10 ^-3 S / cm.

이와 같이, 투명한 도전층(160)을 구비한 실시예는 도 4 또는 도 5와 같이, 이중접합 구조의 박막 태양 전지나 삼중 접합 구조의 태양 전지와 같이 복수 개의 p-i-n 구조를 갖는 다중 접합 구조의 태양 전지에도 물론 적용될 수 있다. 이때, 제1 반사 방지부(153)와 광전 변환부(PV) 사이에 투명한 도전층(160)을 구비한 것을 제외하면 이미 도 4 및 도 5를 참고로 하여 설명한 것과 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.4 or 5, the embodiment having the transparent conductive layer 160 may be a solar cell having a double junction structure, a solar cell having a triple junction structure, or a solar cell having a multiple junction structure having a plurality of pin structures, Of course. 4 and 5 except that a transparent conductive layer 160 is provided between the first antireflective portion 153 and the photoelectric conversion portion PV, a detailed description thereof will be omitted do.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.

Claims

Board,
A front electrode disposed on the substrate,
A first anti-reflection unit positioned on the front electrode,
A photoelectric conversion unit positioned above the first antireflection unit and adapted to receive light and convert it into electricity,
A transparent conductive layer positioned between the first antireflection portion and the photoelectric conversion portion, and
And a rear electrode
/ RTI >
Wherein the refractive index of the first antireflection portion has a value between a refractive index of the front electrode and a refractive index of the photoelectric conversion portion,
Wherein the first antireflection portion is made of a transparent conductive oxide,
Wherein the transparent conductive layer has a thickness of 5 nm to 15 nm which is thinner than the first antireflection portion.

The method of claim 1,
Wherein the first antireflection portion has a refractive index of 2.4 to 2.8.

The method of claim 1,
Wherein the first antireflection portion has a thickness of 30 nm to 50 nm.

delete

The method of claim 1,
Wherein the transparent conductive layer is made of zinc oxide (ZnO: Al) containing aluminum.

4. The method according to any one of claims 1 to 3,
And a second anti-reflection unit positioned between the substrate and the front electrode.

The method of claim 9,
Wherein the second antireflection portion has an insulating property.

The method of claim 9,
And the second antireflection portion has a refractive index of 1.65 to 1.7.

The method of claim 9,
Wherein the second antireflection portion has a thickness of 70 nm to 100 nm.

4. The method according to any one of claims 1 to 3,
And a third antireflection portion positioned above the incident surface of the substrate.

The method of claim 13,
Wherein the third antireflection portion is made of silicon oxide (SiOx).

The method of claim 13,
Wherein the surface of the third antireflection portion on the side where the light is incident is a porous surface.

The method of claim 13,
And the third antireflection portion has a refractive index of 1.35 to 1.4.

The method of claim 13,
Wherein the third antireflection portion has a thickness of 70 nm to 100 nm.

4. The method according to any one of claims 1 to 3,
And a rear reflector positioned between the photoelectric conversion unit and the rear electrode.

The method of claim 18,
Wherein the rear reflector has a thickness of 200 nm to 800 nm and a refractive index of 1.8 to 2.0.