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KR20140046712A - Thin film solar cell - Google Patents

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KR20140046712A
KR20140046712A KR1020120112590A KR20120112590A KR20140046712A KR 20140046712 A KR20140046712 A KR 20140046712A KR 1020120112590 A KR1020120112590 A KR 1020120112590A KR 20120112590 A KR20120112590 A KR 20120112590A KR 20140046712 A KR20140046712 A KR 20140046712A
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South Korea
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semiconductor layer
type semiconductor
photoelectric conversion
wavelength band
light
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KR1020120112590A
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Korean (ko)
Inventor
유동주
이헌민
이홍철
이성은
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 일 실시예에 따른 박막 태양 전지는, 기판; 상기 기판 상에 형성된 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 형성되는 복수 개의 광전 변환부; 상기 광전 변환부 상에 형성되는 제2 전극을 포함한다. 상기 복수 개의 광전 변환부는, 상기 제1 전극 상에 형성되고 제1 파장대의 광을 이용하여 광전 변환 작용을 하며, 제1 p형 반도체층, 제1 i형 반도체층 및 제1 n형 반도체층을 포함하는 제1 광전 변환부; 및 상기 제1 광전 변환부 상에 형성되고 상기 제1 파장대보다 큰 제2 파장대의 광을 이용하여 광전 변환 작용을 하며, 제2 p형 반도체층, 제2 i형 반도체층 및 제2 n형 반도체층을 포함하는 제2 광전 변환부를 포함한다. 상기 제1 i형 반도체층과 상기 제2 i형 반도체층은, 각 지역에서 상기 제1 파장대 및 상기 제2 파장대에서의 광량을 고려하여 서로 다른 두께를 가진다. The thin film solar cell according to the present embodiment includes a substrate; A first electrode formed on the substrate; A plurality of photoelectric conversion parts formed on the first electrode; And a second electrode formed on the photoelectric converter. The plurality of photoelectric conversion units may be formed on the first electrode to perform photoelectric conversion using light of a first wavelength band, and may include a first p-type semiconductor layer, a first i-type semiconductor layer, and a first n-type semiconductor layer. A first photoelectric conversion unit comprising; And a photoelectric conversion function using light of a second wavelength band formed on the first photoelectric conversion part and larger than the first wavelength band, and including a second p-type semiconductor layer, a second i-type semiconductor layer, and a second n-type semiconductor. And a second photoelectric converter including a layer. The first i-type semiconductor layer and the second i-type semiconductor layer have different thicknesses in consideration of the amount of light in the first wavelength band and the second wavelength band in each region.

Description

박막 태양 전지{THIN FILM SOLAR CELL}Thin Film Solar Cells {THIN FILM SOLAR CELL}

본 발명은 박막 태양 전지에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는, 실제 사용 환경을 고려한 박막 태양 전지에 관한 것이다. The present invention relates to a thin film solar cell, and more particularly, to a thin film solar cell in consideration of the actual use environment.

최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 반도체 소자를 이용하여 태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변환 시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다.With the recent depletion of existing energy sources such as oil and coal, interest in alternative energy to replace them is increasing. Among them, solar cells are attracting attention as a next-generation battery which converts solar energy directly into electrical energy using semiconductor devices.

태양전지는 p-n 접합을 이용한 것으로, 실리콘 태양 전지, 화합물 태양 전지, 염료감응 태양전지, 박막 태양 전지 등으로 구분될 수 있다. 그 중에서 기판에 전극 및 실리콘을 증착하여 형성되는 박막 태양 전지는 제조 비용이 낮고 대면적화가 가능하다. 그러나 박막 태양 전지는 효율 및 출력이 우수하지 않고, 다양한 실제 환경에 적용되기 어려운 문제가 있다. The solar cell uses a p-n junction, and can be classified into a silicon solar cell, a compound solar cell, a dye-sensitized solar cell, and a thin film solar cell. Among them, a thin film solar cell formed by depositing an electrode and silicon on a substrate has a low manufacturing cost and a large area. However, the thin film solar cell does not have excellent efficiency and output, and has a problem that is difficult to be applied to various real environments.

본 발명은 실제 환경에서 우수한 효율 및 출력을 가질 수 있는 박막 태양 전지를 제공하고자 한다. The present invention seeks to provide a thin film solar cell that can have excellent efficiency and output in a practical environment.

본 일 실시예에 따른 박막 태양 전지는, 기판; 상기 기판 상에 형성된 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 형성되는 복수 개의 광전 변환부; 상기 광전 변환부 상에 형성되는 제2 전극을 포함한다. 상기 복수 개의 광전 변환부는, 상기 제1 전극 상에 형성되고 제1 파장대의 광을 이용하여 광전 변환 작용을 하며, 제1 p형 반도체층, 제1 i형 반도체층 및 제1 n형 반도체층을 포함하는 제1 광전 변환부; 및 상기 제1 광전 변환부 상에 형성되고 상기 제1 파장대보다 큰 제2 파장대의 광을 이용하여 광전 변환 작용을 하며, 제2 p형 반도체층, 제2 i형 반도체층 및 제2 n형 반도체층을 포함하는 제2 광전 변환부를 포함한다. 상기 제1 i형 반도체층과 상기 제2 i형 반도체층은, 각 지역에서 상기 제1 파장대 및 상기 제2 파장대에서의 광량을 고려하여 서로 다른 두께를 가진다. The thin film solar cell according to the present embodiment includes a substrate; A first electrode formed on the substrate; A plurality of photoelectric conversion parts formed on the first electrode; And a second electrode formed on the photoelectric converter. The plurality of photoelectric conversion units may be formed on the first electrode to perform photoelectric conversion using light of a first wavelength band, and may include a first p-type semiconductor layer, a first i-type semiconductor layer, and a first n-type semiconductor layer. A first photoelectric conversion unit comprising; And a photoelectric conversion function using light of a second wavelength band formed on the first photoelectric conversion part and larger than the first wavelength band, and including a second p-type semiconductor layer, a second i-type semiconductor layer, and a second n-type semiconductor. And a second photoelectric converter including a layer. The first i-type semiconductor layer and the second i-type semiconductor layer have different thicknesses in consideration of the amount of light in the first wavelength band and the second wavelength band in each region.

본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 태양 전지는, 기판; 상기 기판 상에 형성된 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 형성되는 복수 개의 광전 변환부; 상기 광전 변환부 상에 형성되는 제2 전극을 포함한다. 상기 복수 개의 광전 변환부는, 상기 제1 전극 상에 형성되고 제1 파장대의 광을 이용하여 광전 변환 작용을 하며, 제1 p형 반도체층, 제1 i형 반도체층 및 제1 n형 반도체층을 포함하는 제1 광전 변환부; 상기 제1 광전 변환부 상에 형성되고 제1 파장대보다 큰 제2 파장대의 광을 이용하여 광전 변환 작용을 하며, 제2 p형 반도체층, 제2 i형 반도체층 및 제2 n형 반도체층을 포함하는 제2 광전 변환부; 및 상기 제2 광전 변환부 상에 형성되고 상기 제2 파장대보다 큰 제3 파장대의 광을 이용하여 광전 변환 작용을 하며, 제3 p형 반도체층, 제3 i형 반도체층 및 제3 n형 반도체층을 포함하는 제3 광전 변환부를 포함한다. 상기 제1 i형 반도체층, 상기 제2 i형 반도체층, 상기 제3 i형 반도체층은, 각 지역에서 상기 제1 파장대, 상기 제2 파장대 및 상기 제3 파장대에서의 광량을 고려하여 서로 다른 두께를 가진다.A thin film solar cell according to another embodiment of the present invention, a substrate; A first electrode formed on the substrate; A plurality of photoelectric conversion parts formed on the first electrode; And a second electrode formed on the photoelectric converter. The plurality of photoelectric conversion units may be formed on the first electrode to perform photoelectric conversion using light of a first wavelength band, and may include a first p-type semiconductor layer, a first i-type semiconductor layer, and a first n-type semiconductor layer. A first photoelectric conversion unit comprising; Forming a second p-type semiconductor layer, a second i-type semiconductor layer, and a second n-type semiconductor layer on the first photoelectric conversion part by using light of a second wavelength band larger than the first wavelength band. A second photoelectric conversion unit comprising; And a third p-type semiconductor layer, a third i-type semiconductor layer, and a third n-type semiconductor formed on the second photoelectric conversion part and performing photoelectric conversion using light in a third wavelength band larger than the second wavelength band. And a third photoelectric conversion unit including the layer. The first i-type semiconductor layer, the second i-type semiconductor layer, and the third i-type semiconductor layer are different from each other in consideration of the amount of light in the first wavelength band, the second wavelength band, and the third wavelength band in each region. Has a thickness.

본 실시예에 따르면 각 지역의 조건에 따라 적합한 박막 태양 전지를 제공하여 박막 태양 전지의 효율 및 출력을 최대화하여 발전량을 증가시킬 수 있다. 즉, 장파장대의 광이 상대적으로 많은 지역 및 단파장대의 광이 상대적으로 많은 지역에서 박막 태양 전지의 효율 및 출력을 최대화하여 발전량을 증가시킬 수 있다.According to this embodiment, by providing a thin film solar cell suitable according to the conditions of each region it is possible to maximize the efficiency and output of the thin film solar cell to increase the amount of power generation. That is, in the region where the light of the long wavelength range is relatively large and the region where the light of the short wavelength region is relatively large, the power generation amount may be increased by maximizing the efficiency and output of the thin film solar cell.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양 전지의 단면도이다.
도 2는 대기 질량 지수(AM)가 1.5인 경우에 각 파장에 따른 양자 효율을 도시한 그래프이다.
도 3은 도 1의 박막 태양 전지의 일 예에 따른 경우에 각 파장에 따른 양자 효율을 도시한 그래프이다.
도 4은 도 1의 박막 태양 전지의 다른 예에 따른 경우에 각 파장에 따른 양자 효율을 도시한 그래프이다.
도 5은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 태양 전지의 단면도이다.
도 6은 도 5의 태양 전지의 일 예에 따른 경우에 각 파장에 따른 양자 효율을 도시한 그래프이다.
도 7은 도 5의 태양 전지의 다른 예에 따른 경우에 각 파장에 따른 양자 효율을 도시한 그래프이다.
1 is a cross-sectional view of a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing quantum efficiency according to each wavelength when the atmospheric mass index (AM) is 1.5.
3 is a graph illustrating quantum efficiency according to each wavelength in the case of the thin film solar cell of FIG. 1.
FIG. 4 is a graph showing quantum efficiency according to each wavelength in the case of the thin film solar cell of FIG. 1 according to another example.
5 is a cross-sectional view of a thin film solar cell according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph illustrating quantum efficiency according to each wavelength in the example of the solar cell of FIG. 5.
FIG. 7 is a graph illustrating quantum efficiency at each wavelength in the solar cell of FIG. 5 according to another example.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it is needless to say that the present invention is not limited to these embodiments and can be modified into various forms.

도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다. In the drawings, the same reference numerals are used for the same or similar parts throughout the specification. In the drawings, the thickness, the width, and the like are enlarged or reduced in order to make the description more clear, and the thickness, width, etc. of the present invention are not limited to those shown in the drawings.

그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 위치하는 경우도 포함한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 위치하지 않는 것을 의미한다. Wherever certain parts of the specification are referred to as "comprising ", the description does not exclude other parts and may include other parts, unless specifically stated otherwise. Also, when a portion of a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it also includes the case where another portion is located in the middle as well as the other portion. When a portion of a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "directly on" another portion, it means that no other portion is located in the middle.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양 전지를 상세하게 설명한다. Hereinafter, a thin film solar cell according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 박막 태양 전지의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 박막 태양 전지(10)는, 기판(100)과, 제1 전극(110)과, 광전 변환부(120)와, 제2 전극(130)을 포함한다. Referring to FIG. 1, the thin film solar cell 10 according to the present exemplary embodiment includes a substrate 100, a first electrode 110, a photoelectric converter 120, and a second electrode 130. .

기판(100)은 그 위에 형성되는 제1 전극(110), 광전 변환부(120) 및 제2 전극(130)을 지지할 수 있으며 광이 통과할 수 있는 물질일 수 있다. 일례로, 기판(100)은 투광성을 가지는 비전도성 재질, 일례로, 유리 또는 고분자 재질로 이루어질 수 있다. The substrate 100 may support the first electrode 110, the photoelectric converter 120, and the second electrode 130 formed thereon, and may be a material through which light can pass. In one example, the substrate 100 may be made of a non-conductive material having translucency, for example, glass or a polymer material.

기판(100) 위에 형성되는 제1 전극(110)은 전기 전도성을 가지면서 광이 통과할 수 있는 물질(즉, 투명 전도성 물질)로 이루어질 수 있다. 예를 들어 제1 전극(110)은 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 또는 인듐 틴 옥사이드(ITO) 중에서 선택된 적어도 한 물질, 또는 금속 산화물에 하나 이상의 불순물을 혼합한 혼합 물질로 이루어질 수 있다. 이러한 제1 전극(110)은 광전 변환부(120)에 전기적으로 연결되어 광에 의하여 생성된 전자 또는 정공(일례로, 정공)을 수집하여 외부로 전달하는 역할을 할 수 있다. The first electrode 110 formed on the substrate 100 may be made of a material (ie, a transparent conductive material) through which light may pass while having electrical conductivity. For example, the first electrode 110 is formed of at least one material selected from tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), or indium tin oxide (ITO), or a mixed material in which one or more impurities are mixed with a metal oxide. Can be. The first electrode 110 may be electrically connected to the photoelectric conversion unit 120 to collect and transfer electrons or holes (for example, holes) generated by light to the outside.

본 실시예에서 제1 전극(110)의 표면(즉, 기판(100)의 반대쪽에 위치하고 광전 변환부(120)에 인접한 표면)에 요철이 형성될 수 있다. 이러한 요철은 텍스쳐링(texturing) 등에 의하여 형성될 수 있으며 다양한 형상(일례로, 랜덤한 피라미드 형상)을 가질 수 있다. 이와 같은 텍스쳐링에 의해 제1 전극(110)의 표면에 요철이 형성되어 표면 거칠기가 증가되면, 입사되는 광의 반사율을 낮출 수 있다. 따라서 광의 흡수율을 높일 수 있어 박막 태양 전지(10)의 효율을 향상할 수 있다. In the present exemplary embodiment, unevenness may be formed on the surface of the first electrode 110 (that is, the surface opposite to the substrate 100 and adjacent to the photoelectric converter 120). Such irregularities may be formed by texturing or the like and may have various shapes (eg, random pyramid shapes). If unevenness is formed on the surface of the first electrode 110 by such texturing and the surface roughness is increased, the reflectance of the incident light can be lowered. Therefore, the light absorption rate can be increased, and the efficiency of the thin film solar cell 10 can be improved.

이때, 상술한 바와 같이 제1 전극(110)의 표면에 요철이 형성되므로, 이 위에 차례로 형성되는 광전 변환부(120)의 각 층들도 양면에 요철을 가지게 된다. 그리고 제2 전극(130)의 일면(광전 변환부(120)에 인접한 면)도 요철을 가지게 된다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능하다. In this case, since the unevenness is formed on the surface of the first electrode 110 as described above, each of the layers of the photoelectric conversion part 120 sequentially formed thereon also have unevenness on both surfaces. In addition, one surface of the second electrode 130 (the surface adjacent to the photoelectric converter 120) may have irregularities. However, the present invention is not limited thereto and various modifications are possible.

제2 전극(130)은 광전 변환부(120) 위에 위치하여, 제1 전극(110)과 제2 전극(130)이 광전 변환부(120)를 사이에 두고 위치하게 된다. 제2 전극(130)은 광이 입사되는 부분이 아니므로 투광성이 낮더라도 우수한 전기 전도성을 가지는 물질(일례로, 금속)로 이루어질 수 있다. 예를 들어 제2 전극(130)은 은(Ag), 알루미늄(Al) 등의 물질로 이루어질 수 있다. 이러한 제2 전극(130)은 광전 변환부(120)에 전기적으로 연결되어 광에 의하여 생성된 전자 또는 정공(일례로, 전자)을 수집하여 외부로 전달하는 역할을 할 수 있다.The second electrode 130 is positioned on the photoelectric converter 120 so that the first electrode 110 and the second electrode 130 are positioned with the photoelectric converter 120 interposed therebetween. Since the second electrode 130 is not a portion to which light is incident, the second electrode 130 may be made of a material (eg, a metal) having excellent electrical conductivity even with low light transmittance. For example, the second electrode 130 may be made of a material such as silver (Ag) or aluminum (Al). The second electrode 130 may be electrically connected to the photoelectric converter 120 to collect electrons or holes (for example, electrons) generated by light and transmit them to the outside.

제1 전극(110)과 제2 전극(130) 사이에 위치하는 광전 변환부(120)는 입사되는 광을 이용하여 광전 변환이 일으키는 부분이다. 본 실시예에서는 광전 변환부(120)가 복수의 광전 변환부를 구비하고, 입사되는 광의 파장에 따라 서로 다른 두께를 가지도록 한정된다. 이를 좀더 상세하게 설명한다. The photoelectric conversion unit 120 positioned between the first electrode 110 and the second electrode 130 is a portion caused by photoelectric conversion using the incident light. In the present embodiment, the photoelectric converter 120 includes a plurality of photoelectric converters, and is limited to have different thicknesses according to the wavelength of incident light. This will be explained in more detail.

광전 변환부(120)는, 제1 전극(110) 위에 형성되는 제1 광전 변환부(121)와, 제1 광전 변환부(121) 위(즉, 제1 광전 변환부(121)와 제2 전극(120) 사이)에 형성되는 제2 광전 변환부(123)를 포함한다. 제1 광전 변환부(121)는, 기판(100)의 수광면으로부터 p-i-n 구조를 가지도록 차례로 형성되는 제1 p형 반도체층(121p), 제1 i형 반도체층(121i) 및 제1 n형 반도체층(121n)을 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 광전 변환부(123)는, 제1 광전 변환부(121) 위에 차례로 형성되는 제2 p형 반도체층(123p), 제2 i형 반도체층(123i) 및 제2 n형 반도체층(123n)을 포함할 수 있다.The photoelectric converter 120 may include a first photoelectric converter 121 formed on the first electrode 110 and a first photoelectric converter 121 (that is, the first photoelectric converter 121 and the second electrode). And a second photoelectric converter 123 formed between the electrodes 120. The first photoelectric conversion unit 121 is a first p-type semiconductor layer 121p, a first i-type semiconductor layer 121i, and a first n-type that are sequentially formed to have a pin structure from the light receiving surface of the substrate 100. The semiconductor layer 121n may be included. Similarly, the second photoelectric converter 123 may include a second p-type semiconductor layer 123p, a second i-type semiconductor layer 123i, and a second n-type formed sequentially on the first photoelectric converter 121. The semiconductor layer 123n may be included.

본 실시예에서는 광전 변환부(120)가 기판(100)의 수광면으로부터 p-i-n 구조가 반복되는 것을 일례로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 광전 변환부(120)가 기판(100)의 수광면으로부터 n-i-p의 구조가 반복될 수도 있다. In the present exemplary embodiment, the photoelectric converter 120 repeats the p-i-n structure from the light receiving surface of the substrate 100 as an example. However, the present invention is not limited thereto. Therefore, the structure of n-i-p may be repeated in the photoelectric conversion unit 120 from the light receiving surface of the substrate 100.

제1 i형 반도체층(121i)은 제1 파장대(일례로, 300 내지 700nm의 단파장대)의 광을 흡수하여 캐리어인 전자 및 정공을 생성, 제2 i형 반도체층(123i)은 제1 파장대보다 큰 제2 파장대(일례로, 500 내지 1100nm의 장파장대)의 광을 흡수하여 전자 및 정공을 생성할 수 있다. 이와 같이 본 실시예에서는 단파장대 및 장파장대의 광을 모두 사용하여 캐리어를 생성할 수 있어 박막 태양 전지(10)의 효율을 향상할 수 있다. The first i-type semiconductor layer 121i absorbs light of a first wavelength band (for example, a short wavelength band of 300 to 700 nm) to generate electrons and holes as carriers, and the second i-type semiconductor layer 123i has a first wavelength band. Electrons and holes can be generated by absorbing light in a larger second wavelength band (eg, a long wavelength band of 500 to 1100 nm). As described above, in the present exemplary embodiment, carriers may be generated using both light of short wavelength band and long wavelength band, thereby improving efficiency of the thin film solar cell 10.

일례로, 제1 i형 반도체층(121i)은 비정질 실리콘(a-Si) 재질로 이루어질 수 있고, 제2 i형 반도체층(123i)은 미세결정질(microcrystal) 실리콘(uc-Si) 재질로 이루어질 수 있다. 제1 p형 반도체층(121p), 제1 n형 반도체층(121n), 제2 p형 반도체층(123p), 그리고 제2 n형 반도체층(123n)은 다양한 재질로 이루어질 수 있다. 일례로, 제1 p형 반도체층(121p) 및 제2 p형 반도체층(123p)는 비정질 실리콘카바이드(a-SiC) 재질로 이루어져 윈도우층으로 기능할 수 있다. 그리고 제1 n형 반도체층(121n) 및 제2 n형 반도체층(123n)는 미세결정 실리콘(uc-Si) 재질로 이루어질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. For example, the first i-type semiconductor layer 121i may be formed of an amorphous silicon (a-Si) material, and the second i-type semiconductor layer 123i may be made of a microcrystalline silicon (uc-Si) material. Can be. The first p-type semiconductor layer 121p, the first n-type semiconductor layer 121n, the second p-type semiconductor layer 123p, and the second n-type semiconductor layer 123n may be formed of various materials. For example, the first p-type semiconductor layer 121p and the second p-type semiconductor layer 123p may be formed of amorphous silicon carbide (a-SiC) material to function as a window layer. The first n-type semiconductor layer 121n and the second n-type semiconductor layer 123n may be made of microcrystalline silicon (uc-Si) material. However, the present invention is not limited thereto.

이때, 본 실시예에서는 박막 태양 전지(10)가 실제로 사용되는 지역에 따라 제1 및 제2 광전 변환부(121, 123)의 두께를 한정하여 박막 태양 전지(10)의 효율을 최대화하고자 한다. In this embodiment, the thickness of the first and second photoelectric converters 121 and 123 is limited according to the region where the thin film solar cell 10 is actually used to maximize the efficiency of the thin film solar cell 10.

종래의 박막 태양 전지에서는 대기 질량 지수(AM)가 1.5인 경우를 기준으로 하여 제1 광전 변환부 및 제1 광전 변환부에서 발생하는 전류량을 매칭시켜 높은 발전 출력을 가진 상태로 출하된다. 즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 300 내지 700nm의 단파장대의 광에서의 양자 효율(도 2의 점선)과 500 내지 1100nm의 장파장대의 광에 의한 양자 효율(도 2의 쇄선)이 우수한 값을 가져, 전체 양자 효율(도 2의 실선)도 우수한 값을 가질 수 있도록 한다. 이 경우에 제1 i형 반도체층의 두께가 200 내지 250nm 정도이고, 제2 i형 반도체층의 두께가 800~1200 nm 정도이다. 그러나 박막 태양 전지는 실제로 대기 질량 지수가 1.5인 환경이 아닌, 각 지역에 따른 환경 하에 놓여지게 된다. 예를 들어, 구름이나 안개가 많은 지역에서는 대기 질량 지수가 1.5인 경우보다는 상대적으로 단파장대의 광이 적고 장파장대의 광이 많다. 다른 예로, 직사광선이 많은 선벨트(sunbelt) 지역에서는 대기 질량 지수가 1.5인 경우보다 상대적으로 단파장대의 광이 많고 장파장대의 광이 적다. 따라서 박막 태양 전지가 실제로 사용될 때는 환경의 차이에 의하여 박막 태양 전지의 효율은 예상보다 낮아지게 된다. In the conventional thin film solar cell, the current is generated in the first photoelectric converter and the first photoelectric converter based on the case where the atmospheric mass index (AM) is 1.5 and shipped with a high power generation output. That is, as shown in Fig. 2, the quantum efficiency (dashed line in Fig. 2) in light of 300 to 700 nm short wavelength band and the quantum efficiency (dashed line in Fig. 2) by light of long wavelength band of 500 to 1100 nm have excellent values. In addition, the overall quantum efficiency (solid line in FIG. 2) may also have an excellent value. In this case, the thickness of the first i-type semiconductor layer is about 200 to 250 nm, and the thickness of the second i-type semiconductor layer is about 800 to 1200 nm. However, thin-film solar cells are not placed in an environment with an air mass index of 1.5, but in the environment of each region. For example, in areas with a lot of clouds or fog, the light in the short wavelengths is relatively low and the light in the long wavelengths is more than in the case where the atmospheric mass index is 1.5. As another example, in the sunbelt region, where there is a lot of direct sunlight, there are relatively more light in the short wavelength band and less light in the long wavelength band than when the atmospheric mass index is 1.5. Therefore, when the thin film solar cell is actually used, the efficiency of the thin film solar cell is lower than expected due to the difference in environment.

이에 따라 본 실시예에서는 단파장이 상대적으로 더 많은 지역과 장파장이 상대적으로 더 많은 지역으로 나누어 각 경우에 최적화된 박막 태양 전지(10)를 제공하고자 한다. 먼저, 장파장대의 광이 상대적으로 많고 단파장대의 광이 상대적으로 적은 지역에서 사용되는 박막 태양 전지(10)를 설명한 다음, 단파장대의 광이 상대적으로 많고 장파장대의 광이 상대적으로 적은 지역에서 사용되는 박막 태양 전지(10)를 설명한다. Accordingly, in the present embodiment, the thin film solar cell 10 optimized in each case is divided into regions having more short wavelengths and regions having more long wavelengths. First, the thin film solar cell 10 used in a region where the light of the long wavelength is relatively high and the light of the short wavelength is relatively small is described. The battery 10 will be described.

먼저, 장파장대의 광이 상대적으로 많고 단파장대의 광이 상대적으로 적은 영역에서는, 단파장대의 광을 흡수하는 박막 태양 전지(10)의 제1 i형 반도체층(121i)의 두께(T1)를 종래보다 크게 할 수 있다. 그러면, 상대적으로 적은 양의 단파장대의 광을 좀더 효율적으로 흡수할 수 있어 단파장대의 광과 장파장대의 광을 모두 효율적으로 이용할 수 있다. 이때, 제2 광전 변환부(123)에 의한 전류량을 100%라 할 때, 제1 광전 변환부(121)에 의한 전류량이 110~130%가 되도록 할 수 있다. 이를 위하여, 제1 i형 반도체층(121i)의 두께(T1)가 280 내지 330nm일 수 있고, 제2 i형 반도체층(123i)의 두께(T2)가 800 내지 1200nm일 수 있다. 그러면, 도 3에 도시한 바와 같이, 박막 태양 전지(10)가 단파장대의 광과 장파장대의 광을 모두 효율적으로 사용할 수 있어 충분한 전류량을 가질 수 있다. 이에 따라 장파장대의 광이 상대적으로 많고 단파장대의 광이 상대적으로 적은 영역에서 박막 태양 전지(10)의 효율을 최대화할 수 있다. First, in a region where the light of the long wavelength band is relatively high and the light of the short wavelength band is relatively small, the thickness T1 of the first i-type semiconductor layer 121i of the thin film solar cell 10 that absorbs the light of the short wavelength band is larger than that of the conventional art. can do. Then, a relatively small amount of short wavelength light can be absorbed more efficiently, so that both short wavelength light and long wavelength light can be efficiently used. At this time, when the amount of current by the second photoelectric converter 123 is 100%, the amount of current by the first photoelectric converter 121 may be 110 to 130%. To this end, the thickness T1 of the first i-type semiconductor layer 121i may be 280 to 330 nm, and the thickness T2 of the second i-type semiconductor layer 123i may be 800 to 1200 nm. Then, as shown in FIG. 3, the thin film solar cell 10 can use both light of a short wavelength band and light of a long wavelength band efficiently, and can have sufficient amount of electric current. Accordingly, the light efficiency of the thin film solar cell 10 may be maximized in a region where the light of the long wavelength band is relatively large and the light of the short wavelength band is relatively small.

반면, 단파장대의 광이 상대적으로 많고 장파장대의 광이 상대적으로 적은 영역에서는, 장파장대의 광을 흡수하는 박막 태양 전지(10)의 제2 i형 반도체층(123i)의 두께(T2)를 종래보다 크게 할 수 있다. 그러면, 상대적으로 적은 양의 장파장대의 광을 좀더 효율적으로 흡수할 수 있어 단파장대의 광과 장파장대의 광을 효율적으로 이용할 수 있다. 이에 따라, 제1 광전 변환부(121)에 의한 전류량을 100%라 할 때, 제2 광전 변환부(123)에 의한 전류량이 110~130%가 되도록 할 수 있다. 이를 위하여, 제1 i형 반도체층(121i)의 두께(T1)가 200 내지 250nm일 수 있고, 제2 i형 반도체층(123i)의 두께(T2)가 1500 내지 2000nm일 수 있다. 그러면, 도 4에 도시한 바와 같이, 박막 태양 전지(10)가 단파장대의 광과 장파장대의 광을 모두 효율적으로 사용할 수 있어 충분한 전류량을 가질 수 있다. 이에 따라 단파장대의 광이 상대적으로 많고 장파장대의 광이 상대적으로 적은 영역에서 박막 태양 전지(10)의 효율을 최대화할 수 있다. On the other hand, in the region where the light of the short wavelength band is relatively high and the light of the long wavelength band is relatively small, the thickness T2 of the second i-type semiconductor layer 123i of the thin film solar cell 10 that absorbs the light of the long wavelength band is larger than before. can do. Then, a relatively small amount of long wavelength light can be absorbed more efficiently, so that light of a short wavelength band and light of a long wavelength band can be efficiently used. Accordingly, when the amount of current by the first photoelectric converter 121 is 100%, the amount of current by the second photoelectric converter 123 may be 110 to 130%. To this end, the thickness T1 of the first i-type semiconductor layer 121i may be 200 to 250 nm, and the thickness T2 of the second i-type semiconductor layer 123i may be 1500 to 2000 nm. Then, as shown in FIG. 4, the thin film solar cell 10 can efficiently use both light of a short wavelength band and light of a long wavelength band, and thus can have a sufficient amount of current. Accordingly, the efficiency of the thin film solar cell 10 may be maximized in a region where the light of the short wavelength band is relatively large and the light of the long wavelength band is relatively small.

이와 같은 광전 변환부(120)는 플라즈마 화학 기상 증착법(PECVD)와 같은 화학 기상 증착법(CVD)에 의하여 형성될 수 있다. The photoelectric converter 120 may be formed by chemical vapor deposition (CVD), such as plasma chemical vapor deposition (PECVD).

제1 광전 변환부(121)에서는 광이 입사되면 제1 i형 반도체층(121i) 내부에 상대적으로 높은 도핑 농도를 가지는 제1 p형 반도체층(121p) 및 제2 n형 반도체층(121n)에 의하여 공핍(depletion)이 형성되고, 이에 따라 전기장이 형성될 수 있다. 이러한 광기전력 효과에 의하여 광 흡수층인 제1 i형 반도체층(121i)에서 생성된 전자와 정공이 접촉 전위차에 의하여 분리되어 서로 다른 방향으로 이동된다. 예를 들어, 정공은 제1 전극(110) 쪽으로 이동하고, 전자는 제2 전극(130) 쪽으로 이동하게 된다. 이와 유사하게 제2 광전 변환부(123)에 의해서 생성된 정공이 제1 전극(110) 쪽으로 이동하고 전자가 제2 전극(130) 쪽으로 이동하게 된다. 이에 의하여 전력이 생성된다. In the first photoelectric converter 121, when light is incident, the first p-type semiconductor layer 121p and the second n-type semiconductor layer 121n having a relatively high doping concentration inside the first i-type semiconductor layer 121i. By depletion is formed, thereby an electric field can be formed. Due to the photovoltaic effect, electrons and holes generated in the first i-type semiconductor layer 121i as the light absorbing layer are separated by the contact potential difference and moved in different directions. For example, holes move toward the first electrode 110 and electrons move toward the second electrode 130. Similarly, holes generated by the second photoelectric converter 123 move toward the first electrode 110 and electrons move toward the second electrode 130. This generates power.

도면 및 상술한 설명에서는 광전 변환부(120)가 하나인 경우를 예시하였으나, 스크라이빙 또는 패터닝에 의하여 평면 상에서 복수 개의 광전 변환부(120)가 전기적으로 연결되어 형성될 수 있다. 스크라이빙, 패터닝 등에 의하여 평면 상에 복수 개의 광전 변환부(120)를 형성하는 기술은 공지의 기술이 적용될 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명 및 도면은 생략한다. 이는 이하에서 설명하는 도 5와 관련된 실시예에서도 동일하다.
In the drawings and the above description, the case where there is only one photoelectric conversion unit 120 is illustrated, but a plurality of photoelectric conversion units 120 may be electrically connected to each other on a plane by scribing or patterning. The technology for forming the plurality of photoelectric converters 120 on a plane by scribing, patterning, etc. may be applied to a known technique, and thus detailed descriptions and drawings thereof will be omitted. This is the same in the embodiment related to FIG. 5 described below.

이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 태양 전지를 좀더 상세하게 설명한다. 이하에서는 상술한 실시예와 동일 또는 극히 유사한 구성인 기판(100), 제1 전극(110) 및 제2 전극(130)에 대한 설명을 생략하고, 광전 변환부(220)에 대해서만 상세하게 설명한다. Hereinafter, a thin film solar cell according to another exemplary embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 5. Hereinafter, the description of the substrate 100, the first electrode 110, and the second electrode 130 having the same or very similar configuration as those of the above-described embodiment will be omitted, and only the photoelectric converter 220 will be described in detail. .

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 태양 전지의 단면도이다. 5 is a cross-sectional view of a thin film solar cell according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 광전 변환부(220)는, 제1 전극(110) 상에 차례로 형성되는 제1 광전 변환부(221)와, 제2 광전 변환부(223)와, 제3 광전 변환부(235)를 포함한다. 제1 광전 변환부(221)는, 제1 전극(110) 위에 차례로 형성되는 제1 p형 반도체층(221p), 제1 i형 반도체층(221i) 및 제1 n형 반도체층(221n)을 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 광전 변환부(223)는, 제1 광전 변환부(221) 위에 차례로 형성되는 제2 p형 반도체층(223p), 제2 i형 반도체층(223i) 및 제2 n형 반도체층(223n)을 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 제3 광전 변환부(225)는, 제2 광전 변환부(223) 위에 차례로 형성되는 제3 p형 반도체층(225p), 제3 i형 반도체층(225i) 및 제3 n형 반도체층(225n)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the photoelectric converter 220 according to the present exemplary embodiment may include a first photoelectric converter 221, a second photoelectric converter 223, and a second photoelectric converter 223, which are sequentially formed on the first electrode 110. The third photoelectric converter 235 is included. The first photoelectric converter 221 may include the first p-type semiconductor layer 221p, the first i-type semiconductor layer 221i, and the first n-type semiconductor layer 221n which are sequentially formed on the first electrode 110. It may include. Similarly, the second photoelectric converter 223 includes the second p-type semiconductor layer 223p, the second i-type semiconductor layer 223i, and the second n-type that are sequentially formed on the first photoelectric converter 221. The semiconductor layer 223n may be included. Similarly, the third photoelectric converter 225 may include a third p-type semiconductor layer 225p, a third i-type semiconductor layer 225i, and a third n-type sequentially formed on the second photoelectric converter 223. The semiconductor layer 225n may be included.

본 실시예에서는 광전 변환부(220)가 기판(100)의 수광면으로부터 p-i-n 구조가 반복되는 것을 일례로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 광전 변환부(220)가 기판(100)의 수광면으로부터 n-i-p의 구조가 반복될 수도 있다. In the present exemplary embodiment, the p-i-n structure is repeated in the photoelectric conversion unit 220 from the light receiving surface of the substrate 100, but the present invention is not limited thereto. Therefore, the structure of n-i-p may be repeated in the photoelectric conversion unit 220 from the light receiving surface of the substrate 100.

제1 i형 반도체층(221i)은 제1 파장대(일례로, 300 내지 700nm의 단파장대)의 광을 흡수하여 캐리어인 전자 및 정공을 생성할 수 있고, 제2 i형 반도체층(223i)은 제2 파장대(일례로, 400 내지 900nm의 중파장대)의 광을 흡수하여 캐리어인 전자 및 정공을 생성할 수 있고, 제3 i형 반도체층(225i)은 제3 파장대(일례로, 500 내지 1100nm의 장파장대)의 광을 흡수하여 캐리어인 전자 및 정공을 생성할 수 있다. 여기서, 단파장대, 중파장대, 장파장대는 양자 효율이 가장 높을 때의 파장을 중심으로 나뉘어질 수 있다. 즉, 양자 효율이 가장 높을 때의 파장이 가장 낮은 것을 단파장대, 양자 효율이 가장 높을 때의 파장이 가장 높은 것을 장파장대, 양자 효율이 가장 높을 때의 파장이 단파장대와 장파장대 사이에 있을 때 중파장대라고 할 수 있다. The first i-type semiconductor layer 221i may absorb light in a first wavelength band (for example, a short wavelength band of 300 to 700 nm) to generate electrons and holes as carriers, and the second i-type semiconductor layer 223i may By absorbing light in a second wavelength band (for example, a medium wavelength band of 400 to 900 nm), electrons and holes serving as carriers can be generated, and the third i-type semiconductor layer 225i has a third wavelength band (for example, 500 to 1100 nm). Can absorb light of a long wavelength band) to generate electrons and holes as carriers. Here, the short wavelength band, the medium wavelength band, and the long wavelength band may be divided around the wavelength when the quantum efficiency is the highest. That is, when the wavelength at the highest quantum efficiency is the shortest, the wavelength at the highest quantum efficiency is the longest, and the wavelength at the highest quantum efficiency is between the short and the longest. It can be said to be a medium wavelength band.

이와 같이 본 실시예에서는 단파장대, 중파장대 및 장파장대의 광을 모두 사용하여 캐리어를 생성할 수 있어 박막 태양 전지(12)의 효율을 향상할 수 있다. As described above, in the present embodiment, carriers can be generated using all of the light of the short wavelength band, the medium wavelength band, and the long wavelength band, thereby improving the efficiency of the thin film solar cell 12.

일례로, 제1 i형 반도체층(221i)은 비정질 실리콘 재질로 이루어질 수 있고, 제2 i형 반도체층(223i)은 비정질 실리콘게르마늄(a-Si:Ge) 또는 미세결정 실리콘 재질로 이루어질 수 있다. 그리고 제3 i형 반도체층(235i)는 미세결정 실리콘 또는 미세결정 실리콘게르마늄 재질로 이루어질 수 있다. For example, the first i-type semiconductor layer 221i may be made of an amorphous silicon material, and the second i-type semiconductor layer 223i may be made of amorphous silicon germanium (a-Si: Ge) or microcrystalline silicon material. . The third i-type semiconductor layer 235i may be made of microcrystalline silicon or microcrystalline silicon germanium.

그리고 제1 p형 반도체층(221p), 제1 n형 반도체층(221n), 제2 p형 반도체층(223p), 제2 n형 반도체층(223n), 제3 p형 반도체층(225p), 그리고 제3 n형 반도체층(225n)은 다양한 재질로 이루어질 수 있다. 일례로, 제1 p형 반도체층(221p) 및 제2 p형 반도체층(223p)는 비정질 실리콘카바이드 재질로 이루어져 윈도우층으로 기능할 수 있다. 그리고 제1 n형 반도체층(221n) 및 제2 n형 반도체층(223n)는 미세결정 실리콘 재질로 이루어질 수 있다. 그리고 제3 p형 반도체층(225p) 및 제3 n형 반도체층(225n)은 미세결정 실리콘 재질로 이루어질 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. The first p-type semiconductor layer 221p, the first n-type semiconductor layer 221n, the second p-type semiconductor layer 223p, the second n-type semiconductor layer 223n, and the third p-type semiconductor layer 225p. The third n-type semiconductor layer 225n may be formed of various materials. For example, the first p-type semiconductor layer 221p and the second p-type semiconductor layer 223p may be made of amorphous silicon carbide to function as a window layer. The first n-type semiconductor layer 221n and the second n-type semiconductor layer 223n may be made of a microcrystalline silicon material. The third p-type semiconductor layer 225p and the third n-type semiconductor layer 225n may be made of a microcrystalline silicon material. However, the present invention is not limited thereto.

본 실시예에서는 단파장대의 광이 상대적으로 더 많은 영역과 장파장대의 광이 상대적으로 더 많은 영역으로 나누어 각 경우에 최적화된 박막 태양 전지(12)를 제공하고자 한다. 먼저, 장파장대의 광이 상대적으로 많고 단파장대의 광이 상대적으로 적은 지역의 박막 태양 전지(12)를 설명한 다음, 단파장대의 광이 상대적으로 많고 장파장대의 광이 상대적으로 적은 지역의 박막 태양 전지(12)를 설명한다. In the present embodiment, the thin film solar cell 12 is optimized in each case by dividing the light having a shorter wavelength band and the light having a longer wavelength band. First, the thin film solar cell 12 in a region where the light of the long wavelength band is relatively high and the light of the short wavelength band is relatively small is described. Then, the thin film solar cell 12 of the region where the light of the short wavelength band is relatively large and the light of the long wavelength band is relatively small. Explain.

먼저, 장파장대의 광이 상대적으로 많고 단파장대의 광이 상대적으로 적은 영역에서는, 단파장대의 광을 흡수하는 박막 태양 전지(12)의 제1 i형 반도체층(221i)의 두께(T1)를 종래보다 크게 할 수 있다. 그러면, 상대적으로 적은 양의 단파장대의 광을 좀더 효율적으로 흡수할 수 있어 단파장대의 광과 장파장대의 광을 모두 효율적으로 이용할 수 있다. 이에 따라, 제2 광전 변환부(223) 또는 제3 광전 변환부(225)에 의한 전류량을 100%라 할 때, 제1 광전 변환부(221)에 의한 전류량이 110~130%가 되도록 할 수 있다. 이를 위하여, 제1 i형 반도체층(221i)의 두께(T10)가 150 내지 200nm일 수 있고, 제2 i형 반도체층(223i)의 두께(T20)가 150 내지 200nm일 수 있다. 그리고 제3 i형 반도체층(225i)의 두께(T30)가 2200 내지 2700nm일 수 있다. 그러면, 도 6에 도시한 바와 같이, 박막 태양 전지(12)가 높은 양자 효율을 가져 단파장대의 광 및 장파장대의 광에서 모두에서 충분한 전류량을 가질 수 있다. 이에 따라 장파장대의 광이 상대적으로 많고 단파장대의 광이 상대적으로 적은 영역에서 박막 태양 전지(12)의 효율을 최대화할 수 있다. First, in a region where the light of the long wavelength band is relatively large and the light of the short wavelength band is relatively small, the thickness T1 of the first i-type semiconductor layer 221i of the thin film solar cell 12 that absorbs the light of the short wavelength band is larger than that of the prior art. can do. Then, a relatively small amount of short wavelength light can be absorbed more efficiently, so that both short wavelength light and long wavelength light can be efficiently used. Accordingly, when the amount of current by the second photoelectric converter 223 or the third photoelectric converter 225 is 100%, the amount of current by the first photoelectric converter 221 may be 110 to 130%. have. To this end, the thickness T10 of the first i-type semiconductor layer 221i may be 150 to 200 nm, and the thickness T20 of the second i-type semiconductor layer 223i may be 150 to 200 nm. The thickness T30 of the third i-type semiconductor layer 225i may be 2200 to 2700 nm. Then, as shown in FIG. 6, the thin film solar cell 12 can have a high quantum efficiency and have a sufficient amount of current in both short wavelength light and long wavelength light. Accordingly, the efficiency of the thin film solar cell 12 can be maximized in a region where the light of the long wavelength band is relatively large and the light of the short wavelength band is relatively small.

반면, 단파장대의 광이 상대적으로 많고 장파장대의 광이 상대적으로 적은 영역에서는, 장파장대의 광을 흡수하는 박막 태양 전지(12)의 제2 i형 반도체층(223i)의 두께(T2)를 종래보다 크게 할 수 있다. 그러면, 상대적으로 적은 양의 장파장대의 광을 좀더 효율적으로 흡수할 수 있어 단파장대의 광과 장파장대의 광을 모두 효율적으로 이용할 수 있다. 이에 따라, 제1 광전 변환부(221) 또는 제2 광전 변환부(223)에 의한 전류량을 100%라 할 때, 제3 광전 변환부(225)에 의한 전류량이 110~130%가 되도록 할 수 있다. 이를 위하여, 제1 i형 반도체층(221i)의 두께(T10)가 80 내지 120nm일 수 있고, 제2 i형 반도체층(223i)의 두께(T20)가 150 내지 200nm일 수 있다. 그리고 제3 i형 반도체층(225i)의 두께(T30)가 3000 내지 3500nm일 수 있다. 그러면, 도 7에 도시한 바와 같이, 박막 태양 전지(12)가 높은 양자 효율을 가져 단파장대의 광 및 장파장대의 광 모두에서 충분한 전류량을 가질 수 있다. 이에 따라 단파장대의 광이 상대적으로 많고 장파장대의 광이 상대적으로 적은 지역에서 박막 태양 전지(12)의 효율을 최대화할 수 있다. On the other hand, in the region where the light of the short wavelength band is relatively high and the light of the long wavelength band is relatively small, the thickness T2 of the second i-type semiconductor layer 223i of the thin film solar cell 12 that absorbs the light of the long wavelength band is larger than the conventional one. can do. Then, a relatively small amount of long wavelength light can be absorbed more efficiently, so that both short wavelength light and long wavelength light can be efficiently used. Accordingly, when the amount of current by the first photoelectric converter 221 or the second photoelectric converter 223 is 100%, the amount of current by the third photoelectric converter 225 may be 110 to 130%. have. To this end, the thickness T10 of the first i-type semiconductor layer 221i may be 80 to 120 nm, and the thickness T20 of the second i-type semiconductor layer 223i may be 150 to 200 nm. The thickness T30 of the third i-type semiconductor layer 225i may be 3000 to 3500 nm. Then, as illustrated in FIG. 7, the thin film solar cell 12 may have a high quantum efficiency and may have a sufficient amount of current in both short wavelength light and long wavelength light. Accordingly, the efficiency of the thin film solar cell 12 can be maximized in a region where the light of the short wavelength band is relatively high and the light of the long wavelength band is relatively small.

이와 같이 본 실시예에 따르면 각 지역의 조건에 따라 적합한 박막 태양 전지를 제공하여 박막 태양 전지의 효율 및 출력을 최대화하여 발전량을 증가시킬 수 있다. 일례로, 결정질 실리콘 태양전지의 경우에는 실리콘 웨이퍼를 사용하기 때문에 박막 태양 전지에 비하여 상대적으로 높은 출력을 가지지만, 낮은 밴드갭과 온도 계수에 의하여 썬벨트 지역에서는 박막 태양 전지보다 낮은 출력을 가진다. 이와 같은 썬벨트 지역에는 장파장대의 광을 좀더 효율적으로 흡수할 수 있는 구조의 박막 태양 전지를 사용하는 것에 의하여 출력 및 효율을 최대화하여 발전량을 증가시킬 수 있다. As described above, according to the present embodiment, a thin film solar cell suitable for each region may be provided to maximize the efficiency and output of the thin film solar cell, thereby increasing power generation. For example, the crystalline silicon solar cell has a higher output than the thin film solar cell because the silicon wafer is used, but has a lower output than the thin film solar cell in the sunbelt region due to the low band gap and temperature coefficient. In such a sunbelt region, by using a thin film solar cell having a structure capable of absorbing long wavelengths of light more efficiently, power generation can be maximized by maximizing output and efficiency.

상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. Features, structures, effects and the like according to the above-described embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to only one embodiment. Further, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified in other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.

10, 12: 박막 태양 전지
100: 기판
110: 제1 전극
120, 220: 광전 변환부
130: 제2 전극
10, 12: thin film solar cell
100: substrate
110: first electrode
120, 220: photoelectric conversion unit
130: second electrode

Claims (12)

기판;
상기 기판 상에 형성된 제1 전극;
상기 제1 전극 상에 형성되는 복수 개의 광전 변환부; 및
상기 광전 변환부 상에 형성되는 제2 전극
을 포함하고,
상기 복수 개의 광전 변환부는,
상기 제1 전극 상에 형성되고 제1 파장대의 광을 이용하여 광전 변환 작용을 하며, 제1 p형 반도체층, 제1 i형 반도체층 및 제1 n형 반도체층을 포함하는 제1 광전 변환부; 및
상기 제1 광전 변환부 상에 형성되고 상기 제1 파장대보다 큰 제2 파장대의 광을 이용하여 광전 변환 작용을 하며, 제2 p형 반도체층, 제2 i형 반도체층 및 제2 n형 반도체층을 포함하는 제2 광전 변환부를 포함하고,
상기 제1 i형 반도체층과 상기 제2 i형 반도체층은, 각 지역에서 상기 제1 파장대 및 상기 제2 파장대에서의 광량을 고려하여 서로 다른 두께를 가지는 박막 태양 전지.
Board;
A first electrode formed on the substrate;
A plurality of photoelectric conversion parts formed on the first electrode; And
A second electrode formed on the photoelectric conversion unit,
/ RTI >
The plurality of photoelectric conversion unit,
A first photoelectric conversion unit formed on the first electrode to perform a photoelectric conversion operation using light of a first wavelength band, and including a first p-type semiconductor layer, a first i-type semiconductor layer, and a first n-type semiconductor layer ; And
A photoelectric conversion function using light of a second wavelength band formed on the first photoelectric conversion part and larger than the first wavelength band, and having a second p-type semiconductor layer, a second i-type semiconductor layer, and a second n-type semiconductor layer Including a second photoelectric conversion unit including,
The first i-type semiconductor layer and the second i-type semiconductor layer have a different thickness in consideration of the amount of light in the first wavelength band and the second wavelength band in each region.
제1항에 있어서,
상기 제2 파장대의 광이 상기 제1 파장대의 광보다 많은 지역에서는, 상기 제1 i형 반도체층의 두께가 280nm 내지 330nm이고, 상기 제2 i형 반도체층의 두께가 800nm 내지 1200nm인 박막 태양 전지.
The method of claim 1,
In a region where the light of the second wavelength band is larger than the light of the first wavelength band, the first i-type semiconductor layer has a thickness of 280 nm to 330 nm, and the thickness of the second i-type semiconductor layer is 800 nm to 1200 nm. .
제2항에 있어서,
상기 제2 광전 변환부에 의한 전류량을 100%라고 할 때, 상기 제1 광전 변환부에 의한 전류량이 110~130%인 박막 태양 전지.
3. The method of claim 2,
The thin film solar cell whose amount of current by a said 1st photoelectric conversion part is 110 to 130% when the amount of current by a said 2nd photoelectric conversion part is 100%.
제1항에 있어서,
상기 복수 개의 광전 변환부는,
상기 제1 파장대의 광이 상기 제2 파장대의 광보다 많은 지역에서는, 상기 제1 i형 반도체층의 두께가 200nm 내지 250nm이고, 상기 제2 i형 반도체층의 두께가 1500nm 내지 2000nm인 박막 태양 전지.
The method of claim 1,
The plurality of photoelectric conversion unit,
In the region where the light of the first wavelength band is larger than the light of the second wavelength band, the thin film solar cell having a thickness of the first i-type semiconductor layer is 200 nm to 250 nm and the thickness of the second i-type semiconductor layer is 1500 nm to 2000 nm. .
제4항에 있어서,
상기 제1 광전 변환부에 의한 전류량을 100%라고 할 때, 상기 제2 광전 변환부 쪽에서의 전류량이 110~130%인 박막 태양 전지.
5. The method of claim 4,
A thin film solar cell having a current amount of 110 to 130% at the second photoelectric conversion part when the amount of current by the first photoelectric conversion part is 100%.
제1항에 있어서,
상기 제1 i형 반도체층은 비정질 실리콘을 포함하고,
상기 제2 i형 반도체층은 미세결정 실리콘을 포함하는 박막 태양 전지.
The method of claim 1,
The first i-type semiconductor layer includes amorphous silicon,
The second i-type semiconductor layer is a thin film solar cell containing microcrystalline silicon.
기판;
상기 기판 상에 형성된 제1 전극;
상기 제1 전극 상에 형성되는 복수 개의 광전 변환부; 및
상기 광전 변환부 상에 형성되는 제2 전극
을 포함하고,
상기 복수 개의 광전 변환부는,
상기 제1 전극 상에 형성되고 제1 파장대의 광을 이용하여 광전 변환 작용을 하며, 제1 p형 반도체층, 제1 i형 반도체층 및 제1 n형 반도체층을 포함하는 제1 광전 변환부;
상기 제1 광전 변환부 상에 형성되고 제1 파장대보다 큰 제2 파장대의 광을 이용하여 광전 변환 작용을 하며, 제2 p형 반도체층, 제2 i형 반도체층 및 제2 n형 반도체층을 포함하는 제2 광전 변환부; 및
상기 제2 광전 변환부 상에 형성되고 상기 제2 파장대보다 큰 제3 파장대의 광을 이용하여 광전 변환 작용을 하며, 제3 p형 반도체층, 제3 i형 반도체층 및 제3 n형 반도체층을 포함하는 제3 광전 변환부
를 포함하고,
상기 제1 i형 반도체층, 상기 제2 i형 반도체층, 상기 제3 i형 반도체층은, 각 지역에서 상기 제1 파장대, 상기 제2 파장대 및 상기 제3 파장대에서의 광량을 고려하여 서로 다른 두께를 가지는 박막 태양 전지.
Board;
A first electrode formed on the substrate;
A plurality of photoelectric conversion parts formed on the first electrode; And
A second electrode formed on the photoelectric conversion unit,
/ RTI >
The plurality of photoelectric conversion unit,
A first photoelectric conversion unit formed on the first electrode to perform a photoelectric conversion operation using light of a first wavelength band, and including a first p-type semiconductor layer, a first i-type semiconductor layer, and a first n-type semiconductor layer ;
Forming a second p-type semiconductor layer, a second i-type semiconductor layer, and a second n-type semiconductor layer on the first photoelectric conversion part by using light of a second wavelength band larger than the first wavelength band. A second photoelectric conversion unit comprising; And
A third p-type semiconductor layer, a third i-type semiconductor layer, and a third n-type semiconductor layer formed on the second photoelectric conversion part and performing photoelectric conversion using light in a third wavelength band larger than the second wavelength band. Third photoelectric conversion unit including a
Lt; / RTI >
The first i-type semiconductor layer, the second i-type semiconductor layer, and the third i-type semiconductor layer are different from each other in consideration of the amount of light in the first wavelength band, the second wavelength band, and the third wavelength band in each region. Thin film solar cell with thickness.
제7항에 있어서,
상기 제3 파장대의 광이 상기 제1 파장대의 광보다 많은 지역에서는, 상기 제1 i형 반도체층의 두께가 150nm 내지 200nm이고, 상기 제2 i형 반도체층의 두께가 150nm 내지 200nm이고, 상기 제3 i형 반도체층의 두께가 2200nm 내지 2700nm인 박막 태양 전지.
8. The method of claim 7,
In an area where the light of the third wavelength band is larger than the light of the first wavelength band, the thickness of the first i-type semiconductor layer is 150 nm to 200 nm, the thickness of the second i-type semiconductor layer is 150 nm to 200 nm, A thin film solar cell having a thickness of a 3 i-type semiconductor layer is 2200 nm to 2700 nm.
제8항에 있어서,
상기 제2 광전 변환부 또는 상기 제3 광전 변환부에 의한 전류량을 100%라고 할 때, 상기 제1 광전 변환부에 의한 전류량이 110~130%인 박막 태양 전지.
9. The method of claim 8,
The thin film solar cell whose amount of current by a said 1st photoelectric conversion part is 110 to 130% when the amount of electric current by a said 2nd photoelectric conversion part or a said 3rd photoelectric conversion part is 100%.
제7항에 있어서,
상기 제1 파장대의 광이 상기 제3 파장대의 광보다 많은 지역에서는, 상기 제1 i형 반도체층의 두께가 80nm 내지 120nm이고, 상기 제2 i형 반도체층의 두께가 150nm 내지 200nm이고, 상기 제3 i형 반도체층의 두께가 3000nm 내지 3500nm인 박막 태양 전지.
8. The method of claim 7,
In a region where the light of the first wavelength band is larger than the light of the third wavelength band, the thickness of the first i-type semiconductor layer is 80 nm to 120 nm, the thickness of the second i-type semiconductor layer is 150 nm to 200 nm, The thin film solar cell whose thickness of a 3i type semiconductor layer is 3000 nm-3500 nm.
제10항에 있어서,
상기 제1 광전 변환부 또는 상기 제2 광전 변환부에 의한 전류량을 100%라고 할 때, 상기 제3 광전 변환부에 의한 전류량이 110~130%인 박막 태양 전지.
11. The method of claim 10,
The thin film solar cell whose amount of current by a said 3rd photoelectric conversion part is 110 to 130% when the amount of electric current by a said 1st photoelectric conversion part or a said 2nd photoelectric conversion part is 100%.
제7항에 있어서,
상기 제1 i형 반도체층은 비정질 실리콘 재질을 포함하고,
상기 제2 i형 반도체층은 비정질 실리콘게르마늄 또는 미세결정 실리콘 재질을 포함하고,
상기 i형 반도체층은 미세결정 실리콘 또는 미세결정 실리콘게르마늄 재질을 포함하는 박막 태양 전지.
8. The method of claim 7,
The first i-type semiconductor layer includes an amorphous silicon material,
The second i-type semiconductor layer includes an amorphous silicon germanium or microcrystalline silicon material,
The i-type semiconductor layer is a thin film solar cell comprising a microcrystalline silicon or microcrystalline silicon germanium material.
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