KR102512703B1 - High-efficiency Flexible Solar Cell and Method for Manufacturing the Same - Google Patents
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Abstract
고효율 플렉서블 태양전지 및 그를 제조하는 방법을 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 제1 투명전극과 상기 제1 투명전극 상에 적층되는 BSF(Back Surface Field)층과 상기 BSF층에 적층되는 제1 그레이딩층과 상기 제1 그레이딩 층에 적층되며, 입사하는 광을 흡수하는 베이스층과 상기 베이스 층에 적층되어 상기 베이스층과 pn접합되며, 상기 베이스층이 광을 흡수하는 경우, 상기 베이스층과 함께 전류를 생성하는 에미터층과 상기 에미터층에 적층되는 제2 그레이딩층과 상기 제2 그레이딩층에 적층되며, 외부로부터의 광의 입사율을 향상시키는 윈도우층 및 상기 윈도우층 상에 적층되는 제2 투명전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지를 제공한다.Disclosed is a high-efficiency flexible solar cell and a method for manufacturing the same.
According to one aspect of this embodiment, a first transparent electrode, a Back Surface Field (BSF) layer laminated on the first transparent electrode, a first grading layer laminated on the BSF layer, and laminated on the first grading layer, A base layer that absorbs incident light and is laminated on the base layer to be pn-junctioned with the base layer, and when the base layer absorbs light, an emitter layer that generates current together with the base layer and laminated on the emitter layer Provides a solar cell characterized in that it comprises a second grading layer, a window layer stacked on the second grading layer and improving the incidence of light from the outside, and a second transparent electrode stacked on the window layer. .
Description
본 실시예는 높은 발전효율을 갖는 플렉서블 태양전지 및 그를 제조하는 방법에 관한 것이다.This embodiment relates to a flexible solar cell having high power generation efficiency and a method for manufacturing the same.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this part merely provide background information on the present embodiment and do not constitute prior art.
최근 들어, 전통적인 화석연료의 매장량이 줄어들고 화석연료로 인한 환경오염이 심각해지면서, 친환경적인 대체 에너지의 활용에 관심이 증가하고 있다. 특히, 태양광을 이용한 태양전지는 오랜 연구를 거치며 축적된 기술로 인해 향후 전통적인 에너지를 대체할 가장 유력한 대체에너지로 각광받고 있다.Recently, as the reserves of traditional fossil fuels decrease and environmental pollution caused by fossil fuels becomes serious, interest in the use of environmentally friendly alternative energy is increasing. In particular, solar cells using sunlight are in the limelight as the most powerful alternative energy to replace traditional energy in the future due to technology accumulated through long research.
태양전지는 태양광이 많이 조사되는 위치에 설치되어야 하기에 주로, 건물 또는 이동수단 등에 설치된다. 이처럼 개방된 공간에 태양전지가 설치되기에, 종래와 달리 미관상 가시광선을 투과시키는 투명 태양전지에 대한 요구가 증가하고 있다.Solar cells are mainly installed in buildings or means of transportation because they need to be installed in locations where a lot of sunlight is irradiated. Since the solar cell is installed in such an open space, unlike the prior art, there is an increasing demand for a transparent solar cell that transmits visible light aesthetically.
또한, 건물이나 이동수단에 설치됨에 있어 평평한 면이 아닌 곡면으로 이루어진 위치에 태양전지가 설치될 경우도 존재한다. 이에 플렉서블(Flexible)한 특징을 갖는 태양전지가 필요한데, 태양전지가 플렉서블한 특징을 가지려면 두께가 20㎛ 이내여야 한다. 그러나 태양전지가 실리콘으로 형성될 경우 열손실이 많은 간접천이형 에너지 밴드갭을 갖기 때문에, 두께가 감소할수록 발전효율은 급격히 저하된다. In addition, there are cases where the solar cell is installed on a curved surface rather than a flat surface when installed in a building or means of transportation. Accordingly, a solar cell having a flexible feature is required. In order for the solar cell to have a flexible feature, the thickness should be less than 20 μm. However, when the solar cell is formed of silicon, since it has an indirect transition type energy band gap with high heat loss, the power generation efficiency decreases rapidly as the thickness decreases.
이러한 문제로 인해, 높은 발전효율을 가지면서 플렉서블한 특성을 갖는 투명 태양전지에 대한 수요가 존재한다.Due to these problems, there is a demand for a transparent solar cell having high power generation efficiency and flexible characteristics.
본 발명의 일 실시예는, 높은 발전효율을 갖는 동시에 플렉서블한 특성을 갖는 투명 태양전지 및 그를 제조하는 방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.An object of one embodiment of the present invention is to provide a transparent solar cell having high power generation efficiency and flexible characteristics and a method for manufacturing the same.
본 발명의 일 측면에 의하면, 제1 투명전극과 상기 제1 투명전극 상에 적층되는 BSF(Back Surface Field)층과 상기 BSF층에 적층되는 제1 그레이딩층과 상기 제1 그레이딩 층에 적층되며, 입사하는 광을 흡수하는 베이스층과 상기 베이스 층에 적층되어 상기 베이스층과 pn접합되며, 상기 베이스층이 광을 흡수하는 경우, 상기 베이스층과 함께 전류를 생성하는 에미터층과 상기 에미터층에 적층되는 제2 그레이딩층과 상기 제2 그레이딩층에 적층되며, 외부로부터의 광의 입사율을 향상시키는 윈도우층 및 상기 윈도우층 상에 적층되는 제2 투명전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지를 제공한다.According to one aspect of the present invention, a first transparent electrode, a back surface field (BSF) layer laminated on the first transparent electrode, a first grading layer laminated on the BSF layer, and laminated on the first grading layer, A base layer that absorbs incident light and is laminated on the base layer to be pn-junctioned with the base layer, and when the base layer absorbs light, an emitter layer that generates current together with the base layer and laminated on the emitter layer Provides a solar cell characterized in that it comprises a second grading layer, a window layer stacked on the second grading layer and improving the incidence of light from the outside, and a second transparent electrode stacked on the window layer. .
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 BSF층은 p형 AlInP 또는 p형 AlGaInP로 구현되는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the BSF layer is characterized in that it is implemented with p-type AlInP or p-type AlGaInP.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 베이스층은 p형 AlGaInP로 구현되는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the base layer is characterized in that it is implemented with p-type AlGaInP.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 에미터층은 n형 AlGaInP로 구현되는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the emitter layer is characterized in that it is implemented with n-type AlGaInP.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 윈도우층은 n형 AlInP 또는 n형 AlGaInP로 구현되는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the window layer is characterized in that it is implemented with n-type AlInP or n-type AlGaInP.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제1 그레이딩층 및 상기 제2 그레이딩층은 각각 p형 AlGaInP 및 n형 AlGaInP로 구현되는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the first grading layer and the second grading layer are characterized in that they are implemented with p-type AlGaInP and n-type AlGaInP, respectively.
본 발명의 일 측면에 의하면, 기판 상에 순차적으로 희생층, 윈도우층, 제2 그레이딩층, 에미터층, 베이스층, 제1 그레이딩층 및 BSF층이 적층되는 제1 적층과정과 상기 BSF층 상으로 제2 투명전극이 적층되는 제2 적층과정과 상기 제2 투명전극 상에 투명필름이 부착되거나 스핀코팅 증착되는 증착과정과 상기 희생층의 식각으로 상기 기판과 상기 희생층을 제외한 상기 기판상에 적층된 나머지 층을 분리시키는 분리과정 및 상기 윈도우층 상에 제1 투명전극을 적층하는 제3 적층과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법을 제공한다.According to one aspect of the present invention, a first lamination process in which a sacrificial layer, a window layer, a second grading layer, an emitter layer, a base layer, a first grading layer, and a BSF layer are sequentially laminated on a substrate and onto the BSF layer A second lamination process in which a second transparent electrode is laminated, a deposition process in which a transparent film is attached or spin-coated deposited on the second transparent electrode, and the sacrificial layer is etched to laminate on the substrate except for the substrate and the sacrificial layer. It provides a solar cell manufacturing method comprising a separation process of separating the remaining layers and a third lamination process of laminating a first transparent electrode on the window layer.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 태양전지가 투명하고 플렉서블하면서도 높은 발전효율을 가질 수 있는 장점이 있다.As described above, according to one aspect of the present invention, the solar cell has the advantage of being transparent and flexible while having high power generation efficiency.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 파장 별 광 투과도를 도시한 그래프이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지를 제조하는 과정을 도시한 도면이다.1 is a cross-sectional view of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing light transmittance for each wavelength of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
3 to 7 are diagrams illustrating a process of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. Like reference numerals have been used for like elements throughout the description of each figure.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention. The terms and/or include any combination of a plurality of related recited items or any of a plurality of related recited items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be. On the other hand, when an element is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no intervening element exists.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. It should be understood that terms such as "include" or "having" in this application do not exclude in advance the possibility of existence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification. .
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호 간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.In addition, each configuration, process, process or method included in each embodiment of the present invention may be shared within a range that does not contradict each other technically.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지(100)는 베이스층(110), 에미터층(120), BSF층(130), 윈도우층(140), 제1 그레이딩층(150), 제2 그레이딩층(160), 투명전극(170, 175), 터널정션층(180) 및 오믹층(미도시)을 포함한다.Referring to FIG. 1 , a
베이스층(110)과 에미터층(120)은 광을 흡수하여 전기를 생성한다. 에미터층(120)은 베이스층(110) 상에 적층되며, 베이스층(110)과 에미터층(120)은 각각 p형 AlGaInP과 n형 AlGaInP으로 구현된다. 이에, 베이스층(110)은 윈도우층(140), 제2 그레이딩층(160) 및 에미터층(120)을 통과한 광을 흡수한다. 베이스층(110)은 에미터층(120)과 함께 PN 접합되어 있어, 베이스층(110)의 광 흡수에 의해 양자(110, 120)는 전기를 생성한다. 생성되는 전기는 각 투명전극(170, 175)을 거쳐 외부로 전달된다.The
BSF(Back Surface Field)층(130)은 베이스층(110)의 하부에 위치하여, 베이스층(110)과 에미터층(120)에서 생성되는 전자와 정공이 각 투명전극(170, 175)에 전달되도록 한다. 발전 효율이 상승하기 위해서는 생성된 전자와 정공의 재결합이 방지되어야 한다. BSF층(130)은 베이스층(110)의 하부, 베이스층(110)과 투명전극(175)의 사이에 위치한다. BSF층(130)은 p형 AlInP 또는 p형 AlGaInP로 구현되어 베이스층(110)보다 큰 에너지 밴드갭을 갖는다. 이에, 베이스층(110)과 에미터층(120)에서 생성된 정공은 BSF층(130)을 지나 투명전극(175)로 전달되는 반면, 베이스층(110)과 에미터층(120)에서 생성된 전자는 에너지 밴드갭 차이로 인해 BSF층(130) 방향으로 전달되지 못하고 윈도우 방향의 투명전극(170) 방향으로 전달된다.BSF (Back Surface Field)
윈도우층(140)은 태양전지(100)로의 입사량을 상승시킨다. 왼도우층(140)은 에미터층(120)의 상부에 배치되어, 태양전지(100)로의 입사량을 상승시킨다. 윈도우층(140)이 존재하지 않을 경우, 광이 표면에서 반사되는 등 태양전지로 온전히 입사되지 못해 입사율이 떨어지는 문제가 발생한다. 이를 방지하기 위해, 에미터층(120)의 상부, 태양전지(100)로 광이 입사되는 방향으로 투명전극(170)을 제외한 최전면에 윈도우층(140)이 배치된다. The
윈도우층(140)은 n형 AlInP 또는 n형 AlGaInP로 구현되어 에미터층(120)이나 베이스층(110)보다 큰 에너지 밴드갭을 갖는다. 이에, 윈도우층(140)은 베이스층(110)에서 흡수하는 파장대역을 제외한(그보다 짧은 파장대역의 광) 광은 일부 흡수를 하나, 자신이 흡수하는 파장대역보다 긴 파장대역의 광(베이스층(110)에서 흡수하는 파장대역의 광)은 온전히 통과시킨다. 이에, 에미터층(120)과 베이스층(110)에서 전기를 생성할 수 있다.The
제1 그레이딩층(150)은 베이스층(110)과 BSF층(130)의 사이에 위치하여, 양층(110, 130) 사이의 에너지 밴드갭을 매끄럽게 변화시킨다. 제1 그레이딩층(150)은 p형 AlGaInP로 구현되며, 베이스층(110)과 BSF층(130)의 사이의 에너지 밴드갭을 가져 에너지 밴드갭을 양 층 사이에서 매끄럽게 변화시킨다.The
제2 그레이딩층(160)은 에미터층(120)과 윈도우층(140) 사이에 위치하여, 양층(120, 140) 사이의 에너지 밴드갭을 매끄럽게 변화시킨다. 제1 그레이딩층(150)은 n형 AlGaInP로 구현되며, 에미터층(120)과 윈도우층(140)의 사이의 에너지 밴드갭을 가져 에너지 밴드갭을 양 층 사이에서 매끄럽게 변화시킨다.The
전술한 각 층(110 내지 160)은 높은 광 투과율을 보유한다. 이는 도 2에 도시되어 있다.Each of the above-described
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 파장 별 광 투과도를 도시한 그래프이다.2 is a graph showing light transmittance for each wavelength of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
AlGaInP 소재의 레이어는 도 2에 도시된 투과도를 갖는다. 이때, 가시광 파장대역(550 내지 700nm)에서의 광 투과도를 보면 평균적으로 50%의 투과도를 가지며, 특정 파장대역에서는 60% 이상의 광 투과도를 갖는 것을 확인할 수 있다.The layer of AlGaInP material has the transmittance shown in FIG. 2 . At this time, when looking at the light transmittance in the visible light wavelength band (550 to 700 nm), it can be confirmed that it has an average transmittance of 50%, and has a light transmittance of 60% or more in a specific wavelength band.
다시 도 1을 참조하면, 태양전지(100) 내 각 층(110 내지 160)은 도 2에서 확인한 바와 같이 높은 광 투과율을 보유하기 때문에, 투명 태양전지로서 구현될 수 있다.Referring back to FIG. 1 , since each of the
또한, Ⅲ-Ⅴ족 원소로 구현된 태양전지(레이어)는 직접천이형 에너지 밴드갭을 가지기 때문에, 두께가 얇아지더라도 발전효율에 영향을 미치지 않는다. 이에 따라, 전술한 각 층(110 내지 160)을 포함하는 태양전지(100)는 얇은 두께로 구현될 수 있어 플렉서블(Flexible)한 특성을 가질 수 있다.In addition, since the solar cell (layer) implemented with group III-V elements has a direct transition energy band gap, even if the thickness is reduced, the power generation efficiency is not affected. Accordingly, the
투명전극(170)이 윈도우층(140) 상에 적층된다. 베이스층(110) 및 에미터층(120)에서 생성된 전기(특히, 전자)를 외부로 전달할 수 있도록 투명전극(170)이 배치된다. 전술한 대로, 태양전지(100) 내 각 층(110 내지 160)은 일정한 기준치 이상의 투과도를 가져 태양전지(100)가 투명 태양전지로 구현될 수 있도록 한다. 이에, 윈도우층(140) 상에는 통상의 전극이 아닌 광 투과도가 현저히 높은 투명전극(170)이 배치되어, 태양전지(100)가 투명 태양전지로 보다 온전히 구현될 수 있도록 한다. 예를 들어, 투명전극(170)은 ITO 또는 AZO 등 일 수 있다.A
윈도우층(140)과 투명전극(170) 사이에 오믹층(미도시)이 배치된다. 오믹층(미도시)은 윈도우층(140) 상에 적층되어, 윈도우층(140)과 투명전극(170)이 오믹 접촉을 이룰 수 있도록 한다. 오믹층(미도시)은 n+-GaAs로 구현될 수 있다. 이때, 오믹층(미도시)의 두께가 지나치게 두꺼울 경우 광의 투과율을 저하시키기 때문에, 오믹층(미도시)은 20nm 이하로 적층될 수 있다.An ohmic layer (not shown) is disposed between the
마찬가지로, 투명전극(175)이 BSF층(130)의 하단에 배치된다. 베이스층(110) 및 에미터층(120)에서 생성된 전기(특히, 정공)를 외부로 전달할 수 있도록 투명전극(175)이 배치된다. 윈도우층(140)이 n형 물질로 구현되기에, 투명전극(170)은 윈도우층(140) 상에 배치되는데 아무런 어려움이 존재하지 않는다. 다만, 투명전극(175)의 상단에 배치된 BSF층(130)은 p형 물질로 구현된다. 이에, 투명전극(175)의 상단에 BSF층(130)이 직접 적층되기는 곤란하다. 이에, 투명전극(175)과 BSF층(130)의 사이에 터널정션(Tunnel Junction)층(180)이 배치된다. Similarly, a
터널정션층(180)의 상면(BSF층에 가까운 면)은 p형 물질로 구현되며, 터널정션층의 하면(투명전극에 가까운 면)은 n형 물질로 구현된다. 예를 들어, 터널정션층(180)은 p+ AlGaAs/n+ GaAs로 구현될 수 있다. 이처럼 터널정션층(180)이 투명전극(175)과 BSF층(130)의 사이에 배치됨으로써, 투명전극(175)이 n형 물질로 구현된 레이어(BSF층)에 근접하여 배치될 수 있도록 한다.An upper surface (surface close to the BSF layer) of the
전술한 구조를 갖는 태양전지(100)는 50 내지 60%의 투과율을 갖는 동시에, Ⅲ-Ⅴ족 성분, 특히, AlGaInP로 구현되어 플렉서블한 특성을 가지면서도 14% 이상의 높은 발전효율을 갖는다.The
도 3 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지를 제조하는 과정을 도시한 도면이다. 도 3 내지 7의 제조과정은 태양전지 제조장치 등에 의해 수행될 수 있다.3 to 7 are diagrams illustrating a process of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention. The manufacturing process of FIGS. 3 to 7 may be performed by a solar cell manufacturing apparatus or the like.
도 3을 참조하면, 기판(310) 상에 희생층(320)이 적층되며, 희생층(320) 상에 윈도우층(140), 제2 그레이딩층(160), 에미터층(120), 베이스층(110), 제1 그레이딩층(150), BSF층(130) 및 터널정션층(180)이 적층된다. 여기서, 기판은 GaAs로 구현될 수 있으며, 희생층은 AlAs로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 3 , a
도 4를 참조하면, 터널정션층(180) 상에 투명전극(175)이 증착된다. 터널정션층(180)이 BSF층(130) 상에 적층되었기에, 투명전극(175)이 터널정션층(180) 상에 증착될 수 있다.Referring to FIG. 4 , a
도 5를 참조하면, 투명전극(175) 상에 투명필름(510)이 부착되거나 스핀코팅에 의해 증착된다. Referring to FIG. 5 , a
도 6을 참조하면, 희생층(320)을 에칭하여 기판(310)과 태양전지층(110 내지 180)을 분리한다. 이때, 투명전극(175) 상에 투명필름이 부착되거나 증착되어 있기에, 보다 용이하게 기판과 태양전지층이 분리될 수 있다.Referring to FIG. 6 , the
도 7을 참조하면, 기판과 분리된 태양전지층에서 윈도우층(140)의 상단으로 투명전극(170)이 증착되며 태양전지가 제조된다. 이때, 투명전극(170)이 윈도우층(140)의 상단에 증착되기 위해, 윈도우층(140)의 상단에 오믹층(미도시)이 우선적으로 증착될 수 있으며, 오믹층(미도시)의 상단으로 투명전극(170)이 적층될 수 있다.Referring to FIG. 7 , a
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an example of the technical idea of the present embodiment, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Therefore, the present embodiments are not intended to limit the technical idea of the present embodiment, but to explain, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of this embodiment should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of rights of this embodiment.
100: 태양전지
110: 베이스층
120: 에미터층
130: BSF층
140: 윈도우층
150, 160: 그레이딩층
170, 175: 투명전극
180: 터널정션층
310: 기판
320: 희생층
510: 투명필름100: solar cell
110: base layer
120: emitter layer
130: BSF layer
140: window layer
150, 160: grading layer
170, 175: transparent electrode
180: tunnel junction layer
310: substrate
320: sacrificial layer
510: transparent film
Claims (12)
상기 제1 투명전극 상에 적층되고, p형 AlInP 또는 p형 AlGaInP로 구현되는 BSF(Back Surface Field)층;
상기 제1 투명 전극과 BSF층 사이에 배치되는 터널정션(Tunnel Junction)층;
상기 BSF층에 적층되고, p형 AlGaInP로 구현되는 제1 그레이딩층;
상기 제1 그레이딩 층에 적층되며, 입사하는 광을 흡수하는 베이스층;
상기 베이스 층에 적층되어 상기 베이스층과 pn접합되며, 상기 베이스층이 광을 흡수하는 경우, 상기 베이스층과 함께 전류를 생성하는 에미터층;
상기 에미터층에 적층되고, n형 AlGaInP로 구현되는 제2 그레이딩층;
상기 제2 그레이딩층에 적층되며, 외부로부터의 광의 입사율을 향상시키도록 n형 AlInP 또는 n형 AlGaInP로 구현되는 윈도우층;
상기 윈도우층 상에 적층되는 제2 투명전극; 및
상기 윈도우층과 상기 제2 투명 전극 사이에 배치되어, 상기 윈도우층과 투명 전극이 오믹 접촉이 되도록 하는 오믹층을 포함하되,
상기 터널졍션층은 상기 BSF층에 가까운 상면이 p형 물질로 구현되고, 상기 제1 투명 전극에 가까운 하면이 n형 물질로 구현되고,
상기 오믹층은 n+-GaAs 로 구현되어, 기 설정된 두께 이하로 적층되는 것을 특징으로 하는 태양전지.a first transparent electrode;
a back surface field (BSF) layer laminated on the first transparent electrode and implemented with p-type AlInP or p-type AlGaInP;
a tunnel junction layer disposed between the first transparent electrode and the BSF layer;
a first grading layer laminated on the BSF layer and implemented with p-type AlGaInP;
a base layer stacked on the first grading layer and absorbing incident light;
an emitter layer stacked on the base layer, pn-junctioned with the base layer, and generating a current together with the base layer when the base layer absorbs light;
a second grading layer stacked on the emitter layer and implemented with n-type AlGaInP;
a window layer laminated on the second grading layer and implemented with n-type AlInP or n-type AlGaInP to improve the incident rate of light from the outside;
a second transparent electrode laminated on the window layer; and
An ohmic layer disposed between the window layer and the second transparent electrode so that the window layer and the transparent electrode are in ohmic contact,
The tunnel junction layer has an upper surface close to the BSF layer implemented with a p-type material and a lower surface close to the first transparent electrode implemented with an n-type material,
The solar cell, characterized in that the ohmic layer is implemented with n + -GaAs and laminated to a predetermined thickness or less.
상기 베이스층은,
p형 AlGaInP로 구현되는 것을 특징으로 하는 태양전지.According to claim 1,
The base layer,
A solar cell characterized in that it is implemented with p-type AlGaInP.
상기 에미터층은,
n형 AlGaInP로 구현되는 것을 특징으로 하는 태양전지.According to claim 1,
The emitter layer,
A solar cell characterized in that implemented with n-type AlGaInP.
상기 BSF층 상으로 제2 투명전극이 적층되는 제2 적층과정;
상기 제2 투명전극 상에 투명필름이 부착되거나 스핀코팅 증착되는 증착과정;
상기 희생층의 식각으로 상기 기판과 상기 희생층을 제외한 상기 기판상에 적층된 나머지 층을 분리시키는 분리과정; 및
상기 윈도우층 상에 제1 투명전극을 적층하는 제3 적층과정을 포함하되,
상기 윈도우층과 상기 제2 투명 전극 사이에 배치되어, 상기 윈도우층과 투명 전극이 오믹 접촉이 되도록 n+-GaAs 로 구현되어, 기 설정된 두께 이하로 적층되는 오믹층을 포함하고,
상기 제1 투명 전극과 BSF층 사이에 배치되고, 상기 BSF층에 가까운 상면이 p형 물질로 구현되고, 상기 제1 투명 전극에 가까운 하면이 n형 물질로 구현되는 터널정션(Tunnel Junction)층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.A sacrificial layer sequentially on the substrate, a window layer implemented with n-type AlInP or n-type AlGaInP, a second grading layer implemented with n-type AlGaInP, an emitter layer, a base layer, a first grading layer implemented with p-type AlGaInP, and BSF a first lamination process in which layers are laminated;
a second lamination process in which a second transparent electrode is laminated on the BSF layer;
a deposition process in which a transparent film is attached or spin coated on the second transparent electrode;
a separation step of separating the substrate and the remaining layers stacked on the substrate except for the sacrificial layer by etching the sacrificial layer; and
A third lamination process of laminating a first transparent electrode on the window layer,
An ohmic layer disposed between the window layer and the second transparent electrode, made of n+-GaAs so that the window layer and the transparent electrode are in ohmic contact, and laminated to a predetermined thickness or less;
A tunnel junction layer disposed between the first transparent electrode and the BSF layer, the top surface close to the BSF layer being implemented with a p-type material, and the bottom surface close to the first transparent electrode being implemented with an n-type material A method for manufacturing a solar cell, comprising:
상기 베이스층은,
p형 AlGaInP로 구현되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.According to claim 7,
The base layer,
A method for manufacturing a solar cell, characterized in that it is implemented with p-type AlGaInP.
상기 에미터층은,
n형 AlGaInP로 구현되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.According to claim 7,
The emitter layer,
A method for manufacturing a solar cell, characterized in that implemented with n-type AlGaInP.
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KR1020200151651A KR102512703B1 (en) | 2020-11-13 | 2020-11-13 | High-efficiency Flexible Solar Cell and Method for Manufacturing the Same |
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