KR20150088617A - Thin flim solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
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 반도체에서 복수의 전자-정공 쌍이 생성되고, 입사된 빛에 의해 생성된 전자-정공 쌍은 전하인 전자와 정공으로 각각 분리되어, 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, a plurality of electron-hole pairs are generated in the semiconductor, and the electron-hole pairs generated by the incident light are separated into electrons and holes which are charges and electrons are moved toward the n- And the holes move toward the p-type semiconductor portion. 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 발명은 효율이 향상된 박막 태양 전지를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a thin film solar cell with improved efficiency.
본 발명에 따른 박막 태양 전지는 투명 기판; 투명 기판 위에 위치하는 전면 전극; 전면 전극 위에 위치하는 광전 변환부; 및 광전 변환부 위에 위치하는 후면 전극;을 포함하고, 전면 전극은 광투과성의 비전도성 물질과 비전도성 물질과 화학 결합하는 불소(F), 알루미늄(Al) 및 붕소(B) 중 어느 하나의 불순물을 포함하며, 전면 전극은 투명 기판과 접하는 제1 부분과 광전 변환부와 접하는 제2 부분을 포함하고, 제2 부분에서 어느 하나의 불순물의 농도는 제1 부분에서 어느 하나의 불순물의 농도보다 높다.A thin film solar cell according to the present invention includes: a transparent substrate; A front electrode disposed on the transparent substrate; A photoelectric conversion unit disposed on the front electrode; And a rear electrode disposed on the photoelectric conversion unit, wherein the front electrode is made of a material selected from the group consisting of fluorine (F), aluminum (Al), and boron (B) that are chemically bonded to the non- Wherein the front electrode includes a first portion in contact with the transparent substrate and a second portion in contact with the photoelectric conversion portion and the concentration of one of the impurities in the second portion is higher than the concentration of any one of the impurities in the first portion .
여기서, 전면 전극은 제1 부분을 포함하고 투명 기판과 접하는 제1 전면 전극층과, 제2 부분을 포함하고 제1 전면 전극층과 광전 변환부 사이에 위치하는 제2 전면 전극층을 포함하고, 전면 전극에서 제2 전면 전극층의 어느 하나의 불순물의 농도는 제1 전면 전극층의 어느 하나의 불순물의 농도보다 높을 수 있다.Here, the front electrode includes a first front electrode layer including a first portion and contacting the transparent substrate, and a second front electrode layer including a second portion and located between the first front electrode layer and the photoelectric conversion portion, The concentration of one of the impurities in the second front electrode layer may be higher than the concentration of one of the impurities in the first front electrode layer.
일례로, 제1 전면 전극층의 어느 하나의 불순물 농도 대비 제1 전면 전극층의 어느 하나의 불순물 농도의 비는 1: 5 ~ 15 사이일 수 있다. For example, the ratio of the impurity concentration of any one of the first front electrode layers to the impurity concentration of any one of the first front electrode layers may be between 1: 5 and 15.
이에 따라, 전면 전극에서 제2 전면 전극층의 면저항은 제1 전면 전극층의 면저항보다 낮을 수 있다. 보다 구체적으로, 전면 전극에서 제2 전면 전극층의 단위 면적당 면저항은 10Ω ~ 25Ω 사이로 형성될 수 있으며, 전면 전극에서 제1 전면 전극층의 단위 면적당 면저항은 90Ω ~ 150Ω 사이로 형성될 수 있다.Accordingly, the sheet resistance of the second front electrode layer in the front electrode can be lower than the sheet resistance of the first front electrode layer. More specifically, the sheet resistance per unit area of the second front electrode layer in the front electrode may be between 10 OMEGA and 25 OMEGA., And the sheet resistance per unit area of the first front electrode layer in the front electrode may be between 90 OMEGA and 150 OMEGA.
아울러, 비전도성 물질은 주석 산화물(SnOx) 또는 아연 산화물(ZnOx)을 포함할 수 있다.In addition, the nonconductive material may include tin oxide (SnOx) or zinc oxide (ZnOx).
또한, 각각의 제1, 2 전면 전극층 내에서의 어느 하나의 불순물 농도는 균일할 수도 있고, 제1, 2 전면 전극층 중 적어도 하나에서 어느 하나의 불순물 농도는 광흡수층에 가까워질수록 증가할 수도 있다.Any one of the impurity concentrations in each of the first and second front electrode layers may be uniform and the impurity concentration of at least one of the first and second front electrode layers may increase as the impurity concentration approaches the light absorbing layer .
이와 같은 경우, 제1, 2 전면 전극층 각각의 두께는 0.6um ~ 1um 사이로 형성될 수도 있다.In this case, the thickness of each of the first and second front electrode layers may be between 0.6 袖 m and 1 袖 m.
본 발명에 따른 박막 태양 전지는 전면 전극 내에서 불순물의 농도를 조절함으로써, 박막 태양 전지의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.The thin film solar cell according to the present invention can further improve the efficiency of the thin film solar cell by controlling the concentration of impurities in the front electrode.
도 1은 본 발명에 따른 박막 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 2 내지 도 4는 도 1에 도시된 박막 태양 전지에서 전면 전극(110)의 농도 변화에 대한 다양한 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 박막 태양 전지의 일례에서 전면 전극(110)의 불순물 농도 변화에 따른 효과를 설명하기 위한 도이다.
도 7은 본 발명에 따른 박막 태양 전지가 이중접합(Double Junction) 태양전지 혹은 p-i-n-p-i-n 구조를 포함하는 경우의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 8은 본 발명에 따른 박막 태양 전지가 삼중접합(Triple Junction) 태양전지 혹은 p-i-n-p-i-n-p-i-n 구조를 포함하는 경우의 일례를 설명하기 위한 도이다.1 is a view for explaining an example of a thin film solar cell according to the present invention.
FIGS. 2 to 4 are views for explaining various examples of the concentration change of the
FIGS. 5 and 6 are views for explaining the effect of the impurity concentration change of the
7 is a view for explaining an example of a case where the thin film solar cell according to the present invention includes a double junction solar cell or a pinpin structure.
8 is a view for explaining an example of a case where the thin film solar cell according to the present invention includes a triple junction solar cell or a pinpinpin structure.
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.
도 1은 본 발명에 따른 박막 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도이다.1 is a view for explaining an example of a thin film solar cell according to the present invention.
도 1의 (a)는 본 발명에 따른 박막 태양 전지의 단면도이고, 도 1의 (b)는 도 1의 (a)에서 A 부분을 확대한 확대도이다.FIG. 1 (a) is a cross-sectional view of a thin film solar cell according to the present invention, and FIG. 1 (b) is an enlarged view of a portion A in FIG.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 태양 전지의 일례는 투명 기판(100), 전면 전극(110), 광전 변환부(PV), 및 후면 반사층(130)과 후면 전극(140)을 구비할 수 있다. 여기서, 후면 반사층(130)은 생략되는 것도 가능하다.1 (a), an example of a thin film solar cell according to the present invention includes a
여기서, 투명 기판(100)은 공정 과정 중에 다른 기능성층들이 배치되도록 지지하는 기본 베이스층으로서 기능하고, 태양 전지 모듈이 완성된 상태에서는 외부의 충격으로부터 내부에 배치된 박막 태양 전지를 보호하는 기능과 방습 기능을 수행할 수 있다.Here, the
아울러, 투명 기판(100)은 입사되는 광(Light)이 광전 변환부(PV)에 보다 효과적으로 도달하도록 하기 위해 실질적으로 투명한 비전도성 재질, 예컨대 유리 또는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.In addition, the
전면 전극(110)은 투명 기판(100)의 상부에 배치되고, 입사되는 광의 투과율을 높이기 위해 실질적으로 광투과성의 전도성 물질을 함유한다. 이러한 전면 전극(110)은 광전 변환부(PV)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 전면 전극(110)은 입사되는 광에 의해 생성된 캐리어 중 하나, 예컨대 정공을 수집하여 출력할 수 있다.The
아울러, 전면 전극(110)의 상부 표면에는 복수 개의 요철이 형성될 수 있다. 즉, 전면 전극(110)은 텍스처링 표면(texturing surface)을 구비할 수 있다. In addition, a plurality of irregularities may be formed on the upper surface of the
이와 같이, 전면 전극(110)의 표면을 텍스처링하게 되면, 입사되는 광의 반사를 저감시키고, 광전 변환부(PV)에서의 광의 흡수율을 높일 수 있어서 태양전지의 효율을 향상시키는 것이 가능하다. As described above, by texturing the surface of the
즉, 전면 전극(110)에 형성된 텍스처링 표면은 입사된 빛이 보다 효율적으로 분산될 수 있도록 하여 입사된 빛의 경로를 증가시켜 광전 변환부(PV)에서 보다 효율적으로 빛이 흡수하도록 도와준다.That is, the textured surface formed on the
아울러, 도 1에서와 같이 전면 전극(110)의 상부 표면뿐만 아니라 광전 변환부(PV)에 요철을 형성하여 외부로부터 입사된 빛의 반사율을 최소가 되도록 하고, 흡수율을 극대화 할 수 있다. 1, unevenness may be formed in the photoelectric conversion part PV as well as the upper surface of the
이와 같은 전면 전극(110)은 광투과성의 비전도성 물질과 불순물을 포함하여 형성될 수 있다.The
여기서, 광투과성의 비전도성 물질은 일례로, 주석 산화물(SnOx) 또는 아연 산화물(ZnOx)과 같이 광투과율이 뛰어난 화학 물질일 수 있다.Here, the light-transmitting nonconductive material may be, for example, a chemical substance having excellent light transmittance such as tin oxide (SnOx) or zinc oxide (ZnOx).
아울러, 불순물은 불소(F), 알루미늄(Al) 및 붕소(B) 중 어느 하나일 수 있다. 이와 같은 불순물은 전술한 화학 물질과 화학 결합하여 전면 전극(110)이 전도성을 가지도록 할 수 있다.In addition, the impurity may be any one of fluorine (F), aluminum (Al) and boron (B). Such impurities may be chemically combined with the above-described chemical substance to make the
이와 같이 비전도성 물질과 불순물이 결합되어 형성된 전면 전극(110)은 일례로, 불소 주석 산화물(SnOx:F), 알루미늄 주석 산화물(SnOx:Al), 붕소 주석 산화물(SnOx:B), 불소 아연 산화물(ZnOx:Al), 알루미늄 아연 산화물(ZnOx:Al), 붕소 아연 산화물(ZnOx:B) 중 어느 하나로 형성되거나 이들을 포함하여 형성될 수 있다.The
이 외에도 전면 전극(110)은 전술한 바와 다른 투명한 비전도성 물질과 비전도성 물질에 결합하여 전면 전극(110)이 전도성을 가지도록 하는 불순물이면 어떠한 것도 가능하다.In addition, the
또한, 이와 같은 도 1에 도시된 바와 같이, 전면 전극(110)은 하나의 층으로도 형성이 가능하나, 이와 다르게, 두 개의 층으로도 형성될 수 있다.Also, as shown in FIG. 1, the
이와 같은 전면 전극(110)은 스퍼터링(sputtering) 방식으로 전면 전극(110)을 형성한 상태에서, 에칭하여 형성하거나 전면 전극(110)을 저압 화학 증기 증착방식(low pressure chemical vapor deposition, LPCVD)으로 형성함으로써 형성될 수 있다.The
예를 들어, 전면 전극(110)이 알루미늄 아연 산화물(ZnOx:Al)을 포함하는 경우, 스퍼터링(sputtering) 공정으로 형성될 수 있고, 전면 전극(110)이 붕소 아연 산화물(ZnOx:B)을 포함하는 경우, 저압 화학 증기 증착방식(low pressure chemical vapor deposition, LPCVD)으로 형성될 수 있다.For example, when the
즉, 투명 기판(100) 위에 스퍼터링(sputtering) 공정을 이용하여 전면 전극(110)을 형성한 다음 습식 에칭(wet etching) 공정을 수행하여 전면 전극(110)의 표면에 요철을 형성시킬 수 있다.That is, the
다음, 광전 변환부(PV)는 전면 전극(110)과 후면 반사층(130)의 사이에 배치되어 외부로부터 투명 기판(100)의 입사면을 통하여 입사되는 광을 전기로 변환하는 기능을 한다.The photoelectric conversion unit PV is disposed between the
이와 같은 광전 변환부(PV)는 투명 기판(100)의 입사면으로부터 p-i-n 구조, 즉 도시된 바와 같이 입사면으로부터 순서대로 p형 반도체층(p), 진성(i형) 반도체층(i), n형 반도체층(n)을 포함할 수 있다. 그러나 도 1에 도시된 바와 다르게 투명 기판(100) 쪽으로부터 순서대로 n형 반도체층, 진성(i형) 반도체층, p형 반도체층으로 배열될 수도 있다.The photoelectric conversion unit PV includes a p-type semiconductor layer p, an intrinsic (i-type) semiconductor layer i, and a p-type semiconductor layer p in this order from the incident surface of the
그러나, 이하에서는 설명의 편의상 광전 변환부(PV)의 구조가 투명 기판(100) 쪽으로부터 p-i-n 구조로 되는 것을 일례로 설명한다.However, for the sake of convenience of description, the structure of the photoelectric conversion portion PV will be described as a p-i-n structure from the
여기서, p형 반도체층(p)은 실리콘(Si)을 포함한 원료 가스에 붕소, 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물을 포함하는 가스를 이용하여 형성할 수 있다.Here, the p-type semiconductor layer (p) can be formed by using a gas containing an impurity of a trivalent element such as boron, gallium, or indium in a source gas containing silicon (Si).
진성(i) 반도체층은 캐리어의 재결합율을 줄이고 광을 흡수할 수 있다. 이러한 진성 반도체층(i)은 입사되는 광을 흡수하여, 전자와 정공과 같은 캐리어를 생성할 수 있다. The intrinsic (i) semiconductor layer can reduce the recombination rate of carriers and absorb light. The intrinsic semiconductor layer (i) absorbs incident light and can generate carriers such as electrons and holes.
이러한 진성 반도체층(i)은 비정질 실리콘(Amorphous Silicon) 재질(a-si), 또는 수소화된 비정질 실리콘(Hydrogenated Amorphous Silicon, a-Si:H)을 포함하거나, 이와 다르게 미세 결정 실리콘(mc-Si) 재질, 예컨대 수소화된 미세 결정 실리콘(mc-Si:H)을 포함할 수도 있다.The intrinsic semiconductor layer i may include an amorphous silicon material (a-si) or a hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) ) Material, such as hydrogenated microcrystalline silicon (mc-Si: H).
여기서, 비정질 실리콘(Amorphous Silicon) 재질(a-si)은 단파장 빛을 흡수하는데 유리하고, 미세 결정 실리콘(mc-Si) 재질은 장파장 빛을 흡수하는데 유리하다. Here, the amorphous silicon material (a-si) is advantageous for absorbing short wavelength light, and the microcrystalline silicon (mc-Si) material is advantageous for absorbing long wavelength light.
따라서, 광전 변환부(PV)가 복수 개인 경우, 비정질 실리콘(Amorphous Silicon) 재질(a-si)은 투명 기판(100)의 입사면과 가까운 광전 변환부(PV)에 이용될 수 있으며, 미세 결정 실리콘(mc-Si) 재질은 투명 기판(100)의 입사면과 상대적으로 먼 광전 변환부(PV)에 이용될 수 있다.Therefore, when a plurality of photoelectric conversion units PV are used, the amorphous silicon material a-si can be used for the photoelectric conversion unit PV close to the incident surface of the
n형 반도체층(n)은 실리콘을 포함한 원료 가스에 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 포함한 가스를 이용하여 형성할 수 있다.The n-type semiconductor layer (n) can be formed by 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.
따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 광전 변환부(PV)의 p형 반도체층(p) 및 n형 반도체층(n)과 같은 도핑층은 진성 반도체층(i)을 사이에 두고 p-n 접합을 형성할 수 있다.1, a doping layer such as the p-type semiconductor layer p and the n-type semiconductor layer n of the photoelectric conversion portion PV is formed to have a pn junction with the intrinsic semiconductor layer i therebetween .
이와 같은 광전 변환부(PV)는 플라즈마 화학 기상 증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)과 같은 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD)에 의해 형성될 수 있다.The photoelectric conversion unit PV may be formed by chemical vapor deposition (CVD) such as plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD).
다음, 후면 반사층(130)은 광전 변환부(PV) 및 후면 전극(140) 사이에 배치되며, 광전 변환부(PV)에서 흡수되지 않은 광을 다시 광전 변환부(PV)로 반사하는 기능을 한다.Next, the rear
다음, 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 은(Ag)과 같은 금속 재질을 포함할 수 있다. The
아울러, 후면 전극(140)은 광전 변환부(PV)와 전기적으로 연결되어 입사되는 광에 의해 생성된 캐리어 중 하나, 예컨대 전자를 수집하여 출력할 수 있다. In addition, the
이러한 구조에서, p형 반도체층(p) 쪽으로 광이 입사되면 진성 반도체층(i)의 내부에서는 상대적으로 높은 도핑 농도를 갖는 p형 반도체층(p)과 n형 반도체층(n)에 의해 공핍(depletion)이 형성되고, 이에 따라 전기장이 형성될 수 있다. In this structure, when light is incident on the p-type semiconductor layer (p), the p-type semiconductor layer (p) and the n-type semiconductor layer (n) having a relatively high doping concentration inside the intrinsic semiconductor layer a depletion is formed, whereby an electric field can be formed.
따라서, 빛이 입사되는 경우 광 흡수층인 진성 반도체층(i)에서 생성된 전자와 정공은 분리되어 서로 다른 방향으로 이동될 수 있다. 예를 들어, 정공은 p형 반도체층(p)을 통해 전면전극(110)쪽으로 이동하고, 전자는 n형 반도체층(n)을 통해 후면전극(140)쪽으로 이동할 수 있다. 이러한 방식으로 전력이 생산될 수 있다.Therefore, when light is incident, electrons and holes generated in the intrinsic semiconductor layer i, which is a light absorbing layer, can be separated and moved in different directions. For example, the holes may move toward the
한편, 이와 같은 본 발명에 따른 박막 태양 전지에서, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 전면 전극(110)은 제1 부분(110F1)과 제2 부분(110F2)을 포함하고, 이와 같은 전면 전극(110)의 제2 부분(110F2)에서 어느 하나의 불순물의 농도는 전면 전극(110)의 제1 부분(110F1)에서 어느 하나의 불순물의 농도보다 높을 수 있다.In the thin film solar cell according to the present invention, as shown in FIG. 1B, the
여기서, 제1 부분(110F1)은 투명 기판(100)과 접하는 부분일 수 있으며, 제2 부분(110F2)은 광전 변환부(PV)와 접하는 부분일 수 있다. 따라서, 제2 부분(110F2)에는 전면 전극(110)에 형성된 요철 면일 수 있다.Here, the first portion 110F1 may be a portion in contact with the
이와 같이, 전면 전극(110)에서 제2 부분(110F2)의 불순물 농도를 제1 부분(110F1)의 불순물 농도보다 높게 하는 것은 전면 전극(110)의 전도성을 충분히 유지하면서, 광전 변환부(PV)로 입사되는 빛의 양을 극대화시키기 위함이다.In order to increase the impurity concentration of the second portion 110F2 in the
즉, 광학 특성 및 전기적 특성상, 불순물의 농도가 높아질수록 전기적 특성은 향상되어 전면 전극(110)의 전도성은 향상되는 반면, 불순물에 의해 전면 전극(110)의 광학 특성이 저하되어 전면 전극(110)의 광흡수율이 증가될 수 있다.That is, as the concentration of the impurity increases, the electrical characteristics of the
따라서, 이와 같은 두 가지 특성을 모두 고려하여, 광전 변화부와 접하는 제2 부분(110F2)의 불순물 농도를 상대적으로 높게 하여, 제2 부분(110F2)의 면저항을 상대적으로 낮게 하여 광전 변환부(PV)와의 오믹 컨텍을 높이고, 광전 변환부(PV)에서 상대적으로 멀리 위치하며, 기판과 접하는 제1 부분(110F1)의 불순물 농도를 상대적으로 낮게 함으로써, 전면 전극(110)의 전기적 특성을 양호하게 유지하면서 전면 전극(110)에 흡수되는 광량을 최소화할 수 있다.Therefore, by considering both of these two characteristics, the impurity concentration of the second portion 110F2 in contact with the photoelectric conversion portion is relatively increased, and the sheet resistance of the second portion 110F2 is made relatively low, And the impurity concentration of the first portion 110F1 which is located relatively far from the photoelectric conversion portion PV and is in contact with the substrate is relatively lowered so that the electrical characteristics of the
이와 같은 경우, 전면 전극(110)에서 불순물의 농도가 낮은 제1 부분(110F1)은 상대적으로 큰 면저항을 가지고, 불순물의 농도가 높은 제2 부분(110F2)은 상대적으로 작은 면저항을 가질 수 있으며, 불순물의 농도가 높아 광전 변환부(PV)와의 접촉 저항도 상대적으로 낮출 수 있다. In this case, the first portion 110F1 having a low concentration of impurities in the
아울러, 전면 전극(110) 전체적으로는 불순물 함유량을 낮게 유지할 수 있어, 전면 전극(110)의 광투과율을 보다 향상시킬 수 있다.In addition, the impurity content of the
따라서, 전면 전극(110)을 통해 보다 많은 광량이 입사되도록 할 수 있으며, 광전 변환부(PV)에서 생성된 캐리어는 상대적으로 면저항이 낮은 전면 전극(110)의 제2 부분(110F2)을 통하여 수집될 수 있다. The carrier generated in the photoelectric conversion unit PV may be collected through the second portion 110F2 of the
이에 따라 박막 태양 전지의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.As a result, the efficiency of the thin film solar cell can be further improved.
여기서, 전술한 바와 같이 제1 부분(110F1)과 제2 부분(110F2)을 포함하는 전면 전극(110)의 불순물 농도 변화에 대한 보다 구체적인 설명은 다음과 같다.Hereinafter, the change in the impurity concentration of the
도 2 내지 도 4는 도 1에 도시된 박막 태양 전지에서 전면 전극(110)의 농도 변화에 대한 다양한 일례를 설명하기 위한 도이다.FIGS. 2 to 4 are views for explaining various examples of the concentration change of the
여기서, 도 2 내지 도 4는 도 1의 (b)에서 Ⅰ-Ⅰ라인에 따른 불순물의 농도를 도식적으로 표현한 도이다.Here, Figs. 2 to 4 are schematic diagrams showing the concentration of impurities along the line I-I in Fig. 1 (b).
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 박막 태양 전지에 따른 전면 전극(110)은 제1 전면 전극층(110a)과 제2 전면 전극층(110b)으로 형성될 수 있다.As shown in FIG. 2, the
여기서, 제1 전면 전극층(110a)은 투명 기판(100)과 접하는 제1 부분(110F1)을 포함할 수 있으며, 제2 전면 전극층(110b)은 제1 전면 전극층(110a)과 광전 변환부(PV) 사이에 위치하며 제2 부분(110F2)을 포함할 수 있다.The first
이와 같은 경우, 제2 부분(110F2)을 포함하는 제2 전면 전극층(110b)의 불순물의 농도는 제1 부분(110F1)을 포함하는 제1 전면 전극층(110a)의 불순물의 농도보다 높을 수 있다. In this case, the impurity concentration of the second
이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 전면 전극층(110a)의 불순물 농도는 제1 부분(110F1)의 농도와 동일하게 상대적으로 낮은 K1으로 균일할 수 있으며, 제2 전면 전극층(110b)의 불순물 농도는 제2 부분(110F2)의 농도와 동일하게 상대적으로 높은 K2로 균일할 수 있다.At this time, as shown in FIG. 2, the impurity concentration of the first
따라서, 전면 전극(110)에서 제2 전면 전극층(110b)의 면저항은 제1 전면 전극층(110a)의 면저항보다 낮을 수 있다.Therefore, the sheet resistance of the second
아울러, 제1, 2 전면 전극(110)층 각각의 두께(T110a, T110b)는 서로 동일할 수 있으며, 일례로, 0.6um ~ 1um 사이에서 형성될 수 있다. In addition, the thicknesses T110a and T110b of the first and second front electrode layers 110 may be equal to each other. For example, the thicknesses may be between 0.6um and 1um.
아울러, 제1 전면 전극층(110a)의 불순물 농도(K1) 대비 제2 전면 전극층(110b)의 불순물 농도(K2)의 비는 1: 5 ~ 15 사이일 수 있다. 일례로, 제1 전면 전극층(110a)의 불순물 농도(K1) 대비 제2 전면 전극층(110b)의 불순물 농도(K2)의 비는 1:10일 수 있다.The ratio of the impurity concentration K1 of the first
이와 같이, 전면 전극(110)에 함유되는 불순물 농도를 변화시키는 방법은 전면 전극(110)을 증착하는 공정 중에 주입되는 불순물 가스의 양을 조절함으로써 수행될 수 있다.The method of changing the concentration of the impurity contained in the
즉, 제2 전면 전극층(110b)을 형성할 때 주입되는 불순물 가스의 양을 제1 전면 전극층(110a)을 형성할 때 주입되는 불순물 가스의 양보다 많도록 조절하여, 제2 전면 전극층(110b)의 불순물 농도를 제1 전면 전극층(110a)의 불순물 농도보다 높게 형성시킬 수 있다. That is, the amount of the impurity gas injected when the second
따라서, 제1 전면 전극층(110a)의 불순물 농도(K1) 대비 제2 전면 전극층(110b)의 불순물 농도(K2)의 비는 1:10로 하고자 하는 경우, 제2 전면 전극층(110b)을 형성할 때 주입되는 불순물 가스의 양을 제1 전면 전극층(110a)을 형성할 때 주입되는 불순물 가스의 양보다 10 배 정도 증가시켜 형성할 수 있다.Therefore, when the ratio of the impurity concentration K2 of the second
이에 따른 제2 전면 전극층(110b)의 단위 면적당 면저항은 10Ω ~ 25Ω 사이일 수 있으며, 제1 전면 전극층(110a)의 단위 면적당 면저항은 90Ω ~ 150Ω 사이에서 형성될 수 있다. 여기서, 제1 전면 전극층(110a)의 단위 면적당 면저항은 150Ω보다 훨씬 클 수 있다.The sheet resistance per unit area of the second
아울러, 전면 전극(110)의 불순물 농도는 도 3에 도시된 바와 같이, 전면 전극(110) 내에서 균일하지 않고 연속적으로 변화될 수도 있다.In addition, the impurity concentration of the
이와 같은 경우, 전면 전극(110)은 도 2와 같이 2개의 층으로 구분되지 않고, 하나의 층으로 형성되되, 층 내에서의 불순물 농도가 연속적으로 변화될 수 있다.In this case, the
일례로, 도 3에 도시된 바와 같이, 전면 전극(110)의 불순물 농도는 제1 부분(110F1)의 K1에서 제2 부분(110F2)의 K2까지 연속적으로 증가할 수 있다. 이때, 증가되는 불순물의 농도 패턴은 도 3과 같이, K1에서 K2까지 선형적으로 증가할 수도 있고, 비선형적으로 S자 곡선 형태로 증가할 수도 있다.For example, as shown in FIG. 3, the impurity concentration of the
또한, 전면 전극(110)의 불순물 농도는 도 2와 도 3의 경우가 혼합되어, 도 4에 도시된 바와 같이 증가될 수 있다.In addition, the impurity concentration of the
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 전면 전극(110)은 제1 전면 전극층(110a)과 제2 전면 전극층(110b)을 포함하여 형성되되, 제1 전면 전극층(110a) 내에서는 불술물의 농도가 K1에서 K2까지 선형적 또는 비선형적으로 증가할 수 있고, 제2 전면 전극층(110b) 내에서는 불순물의 농도가 K2로 균일할 수 있다.4, the
이와 같은 경우, 광전 변환부(PV)와 접하는 제2 전면 전극층(110b)의 면저항을 충분히 낮게 유지하면서, 제1 전면 전극층(110a)의 불순물의 농도 변화가 급격히 변화하지 않고 점진적으로 감소되도록 함으로써, 불순물 농도의 급격한 변화에 의해 제1 전면 전극층(110a)과 제2 전면 전극층(110b) 사이의 굴절률이 급격하게 변화되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 제1 전면 전극층(110a)과 제2 전면 전극층(110b) 사이의 계면에서 입사된 빛이 반사되는 것을 최소화할 수 있다.In such a case, the concentration change of the impurity of the first
이하에서는 전술한 전면 전극(110)의 불순물 농도 변화에 따른 효과에 대해 설명한다.Hereinafter, the effect of the impurity concentration change of the
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 박막 태양 전지의 일례에서 전면 전극(110)의 불순물 농도 변화에 따른 효과를 설명하기 위한 도이다.FIGS. 5 and 6 are views for explaining the effect of the impurity concentration change of the
도 5는 본 발명에 따른 전면 전극(110)의 광투과율에 대한 효과를 설명하기 위한 도이고, 도 6은 본 발명에 따른 박막 태양 전지의 개방 전압(Voc), 단락 전류(Jsc), 필 펙터(Fill factor, F.F) 및 효율(Eff)을 설명하기 위한 도이다.FIG. 5 is a view for explaining the effect of the
먼저 도 5 및 도 6에서, 비교예는 전면 전극(110)에 불순물의 농도 변화를 주지 않은 경우이고, 본 발명은 일례로 전면 전극(110)에 도 2에서 설명한 바와 같이 불순물의 농도를 변화하여 형성한 경우이다.5 and 6, the comparative example is a case in which no impurity concentration change is given to the
도 5에 도시된 바와 같이, 전면 전극(110)에 도 2와 같이 불순물의 농도를 변화한 경우, 전면 전극(110)의 광투과율이 보다 향상되는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 5, when the impurity concentration is changed in the
즉, 파장 대역이 600nm ~ 900nm의 중파장 대역에서 900nm ~ 1200nm의 장파장 대역으로 증가할수록, 전면 전극(110)의 광투과율의 차이가 증가하는 것을 알 수 있다.In other words, it can be seen that the difference in light transmittance of the
아울러, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명과 비교예 사이의 개방 전압(Voc) 차이는 크지 않지만, 광투과율이 증가하여, 본 발명의 단락 전류(Jsc)가 비교예와 비교하여 크게 증가하는 것을 알 수 있다.6 (a), the open-circuit voltage (Voc) difference between the present invention and the comparative example is not large, but the light transmittance is increased, and the short-circuit current Jsc of the present invention is compared with the comparative example And the increase is remarkable.
이에 따라 필 펙터(F.F)는 오히려 조금 감소하지만, 효율은 대략 11.22%에서 대략 11.45%로 크게 증가하는 것을 알 수 있다.It can be seen that the filter factor FF is rather reduced, but the efficiency is greatly increased from about 11.22% to about 11.45%.
다만, 여기서의 개방 전압(Voc), 단락 전류(Jsc), 필 펙터(Fill factor, F.F) 및 효율(Eff)에 대한 수치는 일례이며, 반드시 이와 같은 수치에 한정되는 것은 아니고, 개방 전압(Voc), 단락 전류(Jsc), 필 펙터(Fill factor, F.F) 및 효율(Eff)에 대한 수치는 박막 태양 전지의 구조에 따라 얼마든지 더 증가할 수도 있다. However, the open-circuit voltage (Voc), the short-circuit current (Jsc), the fill factor (FF) and the efficiency (Eff) are merely examples, ), The short-circuit current (Jsc), the fill factor (FF) and the efficiency (Eff) may increase even more depending on the structure of the thin film solar cell.
예를 들어, 박막 태양 전지의 구조에서 광전 변환부(PV)가 하나의 p-i-n 광흡수층을 갖는 경우가 아니라 복수 개의 광흡수층을 갖는 경우, 전술한 단락 전류(Jsc)는 더욱 더 향상될 수 있으며, 이에 따라 효율도 도 6에 기재된 수치보다 훨씬 커질 수 있다.For example, in the structure of a thin film solar cell, when the photoelectric conversion portion PV has a plurality of light absorbing layers instead of having one pin light absorbing layer, the above-described short-circuit current Jsc can be further improved, Accordingly, the efficiency can be much larger than the value shown in Fig.
다음은 광전 변환부(PV)가 복수 개의 광흡수층을 갖는 경우에 대해 설명한다.Next, a case where the photoelectric conversion portion PV has a plurality of light absorbing layers will be described.
도 7은 본 발명에 따른 박막 태양 전지가 이중접합(Double Junction) 태양전지 혹은 p-i-n-p-i-n 구조를 포함하는 경우의 일례를 설명하기 위한 도이다. FIG. 7 is a view for explaining an example in which the thin film solar cell according to the present invention includes a double junction solar cell or a p-i-n-p-i-n structure.
이하에서는 이상에서 상세히 설명한 부분과 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략하기로 한다Hereinafter, the description of the parts overlapping with those described in detail above will be omitted
도 7에 도시된 바와 같이, 이중 접합 태양전지의 광전 변환부(PV)는 제1 광흡수층(PV1) 및 제2 광흡수층(PV2)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 7, the photoelectric conversion portion PV of the double junction solar cell may include a first light absorbing layer PV1 and a second light absorbing layer PV2.
도 7과 같이, 이중 접합 태양전지는 광 입사면으로부터 제1 p형 반도체층(PV1-p), 제1 i형 반도체층(PV1-i), 제1 n형 반도체층(PV1-n), 제2 p형 반도체층(PV2-p), 제2 i형 반도체층(PV2-i) 및 제2 n형 반도체층(PV2-n)이 차례로 적층될 수 있다.7, the double junction solar cell has a first p-type semiconductor layer PV1-p, a first i-type semiconductor layer PV1-i, a first n-type semiconductor layer PV1-n, The second p-type semiconductor layer PV2-p, the second i-type semiconductor layer PV2-i, and the second n-type semiconductor layer PV2-n may be sequentially stacked.
제1 i형 반도체층(PV1-i)은 단파장 대역의 광을 주로 흡수하여 전자와 정공을 생성할 수 있다.The first i-type semiconductor layer PV1-i can mainly absorb light in a short wavelength band to generate electrons and holes.
아울러, 제2 i형 반도체층(PV2-i)은 단파장 대역보다 큰 장파장 대역의 광을 주로 흡수하여 전자와 정공을 생성할 수 있다.In addition, the second i-type semiconductor layer PV2-i can mainly absorb light of a longer wavelength band than the short wavelength band to generate electrons and holes.
이처럼, 이중접합 구조의 태양전지는 단파장 대역 및 장파장 대역의 광을 흡수하여 캐리어를 생성하기 때문에 높은 효율을 갖는 것이 가능하다.As described above, a solar cell having a double junction structure can have high efficiency because it absorbs light in a short wavelength band and a long wavelength band to generate a carrier.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이 박막 태양전지는 제1 광흡수층(PV1)의 제1 i형 반도체층(PV1-i)은 비정실 실리콘 재질(a-Si)을 포함하고, 제2 광흡수층(PV2)의 제2 i형 반도체층(PV2-i)은 게르마늄 물질이 함유된 미세 결정 실리콘 재질(mc-Si:Ge)을 포함할 수도 있다. 7, in the thin-film solar cell, the first i-type semiconductor layer PV1-i of the first light absorbing layer PV1 includes an amorphous silicon material (a-Si), and the second light absorbing layer The second i-type semiconductor layer PV2-i of the second photovoltaic element PV2 may include a microcrystalline silicon material (mc-Si: Ge) containing a germanium material.
이와 같은 이중 접합 태양 전지에서도 앞선 도 1에서 설명한 바와 같이, 전면 전극(110)의 제2 부분(110F2)에서 어느 하나의 불순물의 농도는 전면 전극(110)의 제1 부분(110F1)에서 어느 하나의 불순물의 농도보다 높을 수 있다.1, the concentration of any one of the impurities in the second portion 110F2 of the
아울러, 전면 전극(110)은 도 2 내지 도 4에서 설명한 내용이 그대로 적용될 수 있다.In addition, the
도 7과 같은 경우, 박막 태양 전지의 광전 변환부(PV)에서 장파장 대역에 대한 광흡수율이 더욱 증가하므로, 도 6에서 설명한 것보다 단락 전류(Jsc)가 더욱 증가할 수 있으며, 아울러, 효율도 더욱 증가할 수 있다.7, the light absorption rate for the long wavelength band is further increased in the photoelectric conversion unit PV of the thin film solar cell, so that the shortcircuit current Jsc can be further increased than that described in FIG. 6, Can be further increased.
또한, 도 8은 본 발명에 따른 박막 태양 전지가 삼중접합(Triple Junction) 태양전지 혹은 p-i-n-p-i-n-p-i-n 구조를 포함하는 경우의 일례를 설명하기 위한 도이다.8 is a view for explaining an example of a case where the thin film solar cell according to the present invention includes a triple junction solar cell or a p-i-n-p-i-n-p-i-n structure.
이하에서는 이상에서 상세히 설명한 부분과 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, the description of the parts overlapping with those described in detail above will be omitted.
도 8에 도시된 바와 같이, 박막 태양전지의 광전 변환부(PV)는 투명 기판(100)의 입사면으로부터 제1 광흡수층(PV1), 제2 광흡수층(PV2) 및 제3 광흡수층(PV3)가 차례대로 배치될 수 있다.8, the photoelectric conversion portion PV of the thin film solar cell has a first light absorbing layer PV1, a second light absorbing layer PV2 and a third light absorbing layer PV3 from the incident surface of the
여기서, 제1 광흡수층(PV1), 제2 광흡수층(PV2) 및 제3 광흡수층(PV3)는 각각 p-i-n 구조로 형성될 수 있어, 투명 기판(100)으로부터 제1 p형 반도체층(PV1-p), 제1 진성 반도체층(PV1-i), 제1 n형 반도체층(PV1-n), 제2 p형 반도체층(PV2-p), 제2 진성 반도체층(PV2-i), 제2 n형 반도체층(PV2-n), 제3 p형 반도체층(PV3-p), 제3 진성 반도체층(PV3-i) 및 제3 n형 반도체층(PV3-p)이 차례로 배치될 수 있다.Each of the first light absorbing layer PV1, the second light absorbing layer PV2 and the third light absorbing layer PV3 may be formed in a pin structure so that the first p-type semiconductor layer PV1- the first intrinsic semiconductor layer PV1-i, the first intrinsic semiconductor layer PV1-i, the first intrinsic semiconductor layer PV1-i, the first intrinsic semiconductor layer PV1- The n-type semiconductor layer PV2-n, the third p-type semiconductor layer PV3-p, the third intrinsic semiconductor layer PV3-i, and the third n-type semiconductor layer PV3- have.
여기서, 제1 진성 반도체층(PV1-i), 제2 진성 반도체층(PV2-i) 및 제3 진성 반도체층(PV3-i)은 다양하게 구현될 수 있다.Here, the first intrinsic semiconductor layer PV1-i, the second intrinsic semiconductor layer PV2-i, and the third intrinsic semiconductor layer PV3-i may be variously implemented.
도 8에서는 제1 예로, 제1 진성 반도체층(PV1-i)은 비정질 실리콘(a-Si) 재질을 포함하고, 제2 진성 반도체층(PV2-i)은 게르마늄(Ge) 물질을 함유하는 비정질 실리콘(a-SiGe) 재질을 포함하고, 제3 진성 반도체층(PV3-i)은 게르마늄(Ge) 물질을 함유하는 미세 결정 실리콘(mc-Si:Ge) 재질을 포함하는 것을 도시하였다. 8, the first intrinsic semiconductor layer PV1-i includes an amorphous silicon (a-Si) material and the second intrinsic semiconductor layer PV2-i comprises an amorphous (germanium) (A-SiGe) material, and the third intrinsic semiconductor layer PV3-i includes a microcrystalline silicon (mc-Si: Ge) material containing a germanium (Ge) material.
여기서, 제2 진성 반도체층(PV2-i)뿐만 아니라 제3 진성 반도체층(PV3-i)도 함께 게르마늄(Ge) 재질이 불순물로 도핑될 수 있다. Here, not only the second intrinsic semiconductor layer PV2-i but also the third intrinsic semiconductor layer PV3-i can be doped with a germanium (Ge) material as an impurity.
여기서, 제3 진성 반도체층(PV3-i)에 포함된 게르마늄(Ge)의 함량비는 제2 진성 반도체층(PV2-i)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 유리하다. Here, the content ratio of germanium (Ge) contained in the third intrinsic semiconductor layer (PV3-i) may be larger than the content ratio of germanium (Ge) contained in the second intrinsic semiconductor layer (PV2-i). This is because the band gap becomes smaller as the content ratio of germanium (Ge) increases. As the bandgap decreases, it is advantageous to absorb long wavelength light.
따라서 제3 진성 반도체층(PV3-i)에 포함된 게르마늄(Ge)의 함량비를 제2 진성 반도체층(PV2-i)에 포함된 게르마늄(Ge)의 함량비보다 더 크게 되도록 함으로써 제3 진성 반도체층(PV3-i)에서 장파장의 빛을 더 효율적으로 흡수할 수 있다.Therefore, by making the ratio of the content of germanium (Ge) contained in the third intrinsic semiconductor layer (PV3-i) larger than the ratio of the content of germanium (Ge) contained in the second intrinsic semiconductor layer (PV2-i) It is possible to more efficiently absorb light of a long wavelength in the semiconductor layer (PV3-i).
또한, 이와 다르게, 제2 예로 제1 진성 반도체층(PV1-i)은 비정질 실리콘(a-Si) 재질을 포함할 수 있으며, 제2 진성 반도체층(PV2-i) 및 제3 진성 반도체층(PV3-i)은 미세 결정 실리콘(μc-Si) 재질을 포함할 수 있다. 여기서, 제3 진성 반도체층(PV3-i)에만 게르마늄(Ge) 재질이 불순물로 도핑되도록 하여 제3 진성 반도체층(PV3-i)의 밴드갭을 낮출 수도 있다.Alternatively, in the second example, the first intrinsic semiconductor layer PV1-i may include an amorphous silicon (a-Si) material, and the second intrinsic semiconductor layer PV2-i and the third intrinsic semiconductor layer PV3-i) may comprise a microcrystalline silicon (μc-Si) material. Here, the bandgap of the third intrinsic semiconductor layer PV3-i may be lowered by doping only germanium (Ge) material with impurities in the third intrinsic semiconductor layer PV3-i.
이하에서는 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 예, 즉 제1 진성 반도체층(PV1-i) 및 제2 진성 반도체층(PV2-i)은 비정질 실리콘(a-Si) 재질을 포함하고, 제3 진성 반도체층(PV3-i)은 미세 결정 실리콘(mc-Si:Ge) 재질을 포함하고, 제2 진성 반도체층(PV2-i) 및 제3 진성 반도체층(PV3-i)이 함께 게르마늄(Ge) 물질을 함유하는 것을 전제로 설명한다.8, the first example, that is, the first intrinsic semiconductor layer PV1-i and the second intrinsic semiconductor layer PV2-i includes amorphous silicon (a-Si) The ternary semiconductor layer PV3-i includes a microcrystalline silicon (mc-Si: Ge) material and the second intrinsic semiconductor layer PV2-i and the third intrinsic semiconductor layer PV3- Ge) material.
여기서, 제1 광흡수층(PV1)는 단파장 대역의 광을 흡수하여 전력을 생산할 수 있으며, 제2 광흡수층(PV2)는 단파장 대역과 장파장 대역 사이의 중간 대역의 광을 흡수하여 전력을 생산할 수 있고, 제3 광흡수층(PV3)는 장파장 대역의 광을 흡수하여 전력을 생산할 수 있다.Here, the first light absorbing layer PV1 can generate power by absorbing the light in the short wavelength band, and the second light absorbing layer PV2 can generate power by absorbing light in the middle band between the short wavelength band and the long wavelength band , And the third light absorbing layer (PV3) can absorb light in the long wavelength band to produce electric power.
이와 같이, 도 8과 같은 삼중접합 태양전지의 경우에는 보다 넓은 대역의 광을 흡수할 수 있기 때문에 전력 생산 효율이 높을 수 있다.As described above, in the case of the triple junction solar cell as shown in FIG. 8, it is possible to absorb a wider band of light, so that the power production efficiency can be high.
이와 같은 삼중 접합 태양 전지에서도 앞선 도 1에서 설명한 바와 같이, 전면 전극(110)의 제2 부분(110F2)에서 어느 하나의 불순물의 농도는 전면 전극(110)의 제1 부분(110F1)에서 어느 하나의 불순물의 농도보다 높을 수 있다.1, the concentration of any one of the impurities in the second portion 110F2 of the
아울러, 전면 전극(110)은 도 2 내지 도 4에서 설명한 내용이 그대로 적용될 수 있다.In addition, the
아울러, 도 8과 같은 경우에도, 박막 태양 전지의 광전 변환부(PV)에서 제3 광흡수층(PV3)으로 인하여, 장파장 대역에 대한 광흡수율이 더욱 증가하므로, 도 6에서 설명한 것보다 단락 전류(Jsc)가 더욱 증가할 수 있으며, 이에 따라, 박막 태양 전지의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.8, the light absorption rate for the long wavelength band is further increased due to the third light absorbing layer PV3 in the photoelectric conversion portion PV of the thin film solar cell. Therefore, the short circuit current Jsc) can be further increased, and thus the efficiency of the thin film solar cell can be further improved.
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 (10)
상기 투명 기판 위에 위치하는 전면 전극;
상기 전면 전극 위에 위치하는 광전 변환부; 및
상기 광전 변환부 위에 위치하는 후면 전극;을 포함하고,
상기 전면 전극은 광투과성의 비전도성 물질과 상기 비전도성 물질과 화학 결합하는 불소(F), 알루미늄(Al) 및 붕소(B) 중 어느 하나의 불순물을 포함하며,
상기 전면 전극은 상기 투명 기판과 접하는 제1 부분과 상기 광전 변환부와 접하는 제2 부분을 포함하고,
상기 제2 부분에서 상기 어느 하나의 불순물의 농도는 상기 제1 부분에서 상기 어느 하나의 불순물의 농도보다 높은 박막 태양 전지.A transparent substrate;
A front electrode disposed on the transparent substrate;
A photoelectric conversion unit disposed on the front electrode; And
And a rear electrode disposed on the photoelectric conversion unit,
The front electrode includes a light-transmitting non-conductive material and an impurity of any one of fluorine (F), aluminum (Al), and boron (B) chemically bonded to the nonconductive material,
Wherein the front electrode includes a first portion in contact with the transparent substrate and a second portion in contact with the photoelectric conversion portion,
Wherein the concentration of the one of the impurities in the second portion is higher than the concentration of the one of the impurities in the first portion.
상기 전면 전극은 상기 제1 부분을 포함하고 상기 투명 기판과 접하는 제1 전면 전극층과, 상기 제2 부분을 포함하고 상기 제1 전면 전극층과 상기 광전 변환부 사이에 위치하는 제2 전면 전극층을 포함하고,
상기 전면 전극에서 상기 제2 전면 전극층의 상기 어느 하나의 불순물의 농도는 상기 제1 전면 전극층의 상기 어느 하나의 불순물의 농도보다 높은 박막 태양 전지.The method according to claim 1,
Wherein the front electrode includes a first front electrode layer including the first portion and in contact with the transparent substrate and a second front electrode layer including the second portion and positioned between the first front electrode layer and the photoelectric conversion portion ,
Wherein a concentration of one of the impurities in the second front electrode layer in the front electrode is higher than a concentration of one of the impurities in the first front electrode layer.
상기 제1 전면 전극층의 상기 어느 하나의 불순물 농도 대비 상기 제1 전면 전극층의 상기 어느 하나의 불순물 농도의 비는 1: 5 ~ 15 사이인 박막 태양 전지.3. The method of claim 2,
Wherein a ratio of an impurity concentration of the first front electrode layer to an impurity concentration of any one of the impurity concentrations of the first front electrode layer is in a range of 1: 5-15.
상기 전면 전극에서 상기 제2 전면 전극층의 면저항은 상기 제1 전면 전극층의 면저항보다 낮은 박막 태양 전지.3. The method of claim 2,
Wherein the surface resistance of the second front electrode layer in the front electrode is lower than the sheet resistance of the first front electrode layer.
상기 전면 전극에서 상기 제2 전면 전극층의 단위 면적당 면저항은 10Ω ~ 25Ω 사이인 박막 태양 전지.3. The method of claim 2,
Wherein a surface resistance per unit area of the second front electrode layer in the front electrode is between 10 OMEGA and 25 OMEGA.
상기 전면 전극에서 상기 제1 전면 전극층의 단위 면적당 면저항은 90Ω ~ 150Ω 사이인 박막 태양 전지.3. The method of claim 2,
Wherein a surface resistance per unit area of the first front electrode layer in the front electrode is between 90? And 150?.
상기 비전도성 물질은 주석 산화물(SnOx) 또는 아연 산화물(ZnOx)을 포함하는 박막 태양 전지.The method according to claim 1,
Wherein the nonconductive material comprises tin oxide (SnOx) or zinc oxide (ZnOx).
상기 각각의 제1, 2 전면 전극층 내에서의 상기 어느 하나의 불순물 농도는 균일한 박막 태양 전지.3. The method of claim 2,
Wherein one of the impurity concentrations in the first and second front electrode layers is uniform.
상기 제1, 2 전면 전극층 중 적어도 하나에서 상기 어느 하나의 불순물 농도는 상기 광흡수층에 가까워질수록 증가하는 박막 태양 전지.3. The method of claim 2,
Wherein the impurity concentration of at least one of the first and second front electrode layers increases as the impurity concentration increases toward the light absorption layer.
상기 제1, 2 전면 전극층 각각의 두께는 0.6um ~ 1um 사이인 박막 태양 전지.3. The method of claim 2,
Wherein the thickness of each of the first and second front electrode layers is between 0.6 탆 and 1 탆.
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|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20140124 |
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| PG1501 | Laying open of application | ||
| PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |