[go: up one dir, main page]

KR20110074248A - Thin film solar cell - Google Patents

Thin film solar cell Download PDF

Info

Publication number
KR20110074248A
KR20110074248A KR1020090131158A KR20090131158A KR20110074248A KR 20110074248 A KR20110074248 A KR 20110074248A KR 1020090131158 A KR1020090131158 A KR 1020090131158A KR 20090131158 A KR20090131158 A KR 20090131158A KR 20110074248 A KR20110074248 A KR 20110074248A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
thin film
solar cell
film solar
transparent electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
KR1020090131158A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김태윤
조정식
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020090131158A priority Critical patent/KR20110074248A/en
Publication of KR20110074248A publication Critical patent/KR20110074248A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/20—Electrodes
    • H10F77/206—Electrodes for devices having potential barriers
    • H10F77/211—Electrodes for devices having potential barriers for photovoltaic cells
    • H10F77/219—Arrangements for electrodes of back-contact photovoltaic cells
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
    • H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
    • H10F10/17—Photovoltaic cells having only PIN junction potential barriers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
    • H10F19/30—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules comprising thin-film photovoltaic cells
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/20—Electrodes
    • H10F77/244—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. transparent conductive oxide [TCO] layers
    • H10F77/251—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. transparent conductive oxide [TCO] layers comprising zinc oxide [ZnO]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 박막 태양전지에 관한 것으로서, 투명전극이 징크옥사이드(ZnO)로 이루어지고 반도체층이 비정질 실리콘(a-Si:H)을 재료로 하여 형성되는 경우에 투명전극과 반도체층 사이에 수 옹스트롱 두께의 게르마늄층이 삽입됨으로써 출력 특성이 향상된 박막 태양전지에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막 태양전지는, 기판; 상기 기판 상에 형성된 투명전극; 상기 투명전극 상에 형성된 게르마늄(Ge)층; 상기 게르마늄층 상에 형성된 반도체층; 및 상기 반도체층 상에 형성된 금속전극; 을 포함하여 구성된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film solar cell, wherein the transparent electrode is made of zinc oxide (ZnO) and the semiconductor layer is made of amorphous silicon (a-Si: H) as a material. The present invention relates to a thin film solar cell having an improved output characteristic by inserting a strong germanium layer. A thin film solar cell according to a preferred embodiment of the present invention, the substrate; A transparent electrode formed on the substrate; A germanium (Ge) layer formed on the transparent electrode; A semiconductor layer formed on the germanium layer; A metal electrode formed on the semiconductor layer; .

박막 태양전지, 산화아연, 실리콘 Thin Film Solar Cells, Zinc Oxide, Silicon

Description

박막 태양전지{THIN FILM SOLAR CELL}Thin Film Solar Cells {THIN FILM SOLAR CELL}

본 발명은 박막 태양전지에 관한 것으로서, 투명전극이 징크옥사이드(ZnO)로 이루어지고 반도체층이 비정질 실리콘(a-Si:H)을 재료로 하여 형성되는 경우에 투명전극과 반도체층 사이에 수 옹스트롱 두께의 게르마늄층이 삽입됨으로써 출력 특성이 향상된 박막 태양전지에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film solar cell, wherein the transparent electrode is made of zinc oxide (ZnO) and the semiconductor layer is made of amorphous silicon (a-Si: H) as a material. The present invention relates to a thin film solar cell having an improved output characteristic by inserting a strong germanium layer.

일반적으로 태양전지(solar cell)는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변화시키는 소자로서, p형 반도체와 n형 반도체의 접합(junction) 형태를 가지며 기본 구조는 다이오드(diode)와 동일하다.In general, a solar cell is a device for converting solar energy into electrical energy, and has a junction form of a p-type semiconductor and an n-type semiconductor, and the basic structure is the same as a diode.

이러한 태양전지의 동작 원리를 설명하면 다음과 같다.The operation principle of such a solar cell is as follows.

대부분 태양전지는 대면적의 pn 접합 다이오드로 이루어져 있으며, 광전 에너지 변환(photovoltatic energy conversion)을 위해 태양전지가 기본적으로 갖춰야하는 조건은 p형 반도체 영역은 작은 전자밀도(electron density)와 큰 정공밀도(hole density)를 가지고 n형 반도체 영역은 큰 전자밀도와 작은 정공밀도를 가짐으로써, 반도체 구조 내에서 전자들이 비대칭적으로 존재해야 한다는 것이다. 따라서, 열적 평행 상태에서 p형 반도체와 n형 반도체의 접합으로 이루어진 다이오드 에서는 캐리어(carrier)의 농도 구배에 의한 확산으로 전하(charge)의 불균형이 생기고, 이로 인해 전기장(electric field)이 형성되어 더이상 캐리어의 확산이 일어나지 않게 된다. 이와 같은 다이오드에 그 물질의 전도대(conduction band)와 가전자대(valence band) 사이의 에너지 차이인 밴드갭 에너지(band gap energy) 이상의 빛을 가했을 경우에 빛 에너지를 받은 전자들은 가전자대에서 전도대로 여기(excite)된다. 이때, 전도대로 여기된 전자들은 자유롭게 이동할수 있게 되며, 가전자대에는 전자들이 빠져나간 자리에 정공이 생성된다. 이것을 과잉(excess) 캐리어라고 하며 상기 과잉 캐리어는 전도대 또는 가전자대 내에서 농도 차이에 의해 확산하게 된다. 이때, p형 반도체에서 여기된 전자들과 n형 반도체에서 만들어진 정공은 각각 소수 캐리어(minority carrier)라고 칭하며, 기존 접합 전의 p형 반도체 또는 n형 반도체 내의 캐리어(즉, p형 반도체의 정공 및 n형 반도체의 전자)는 소수 캐리어와 구분하여 다수 캐리어(majority carrier)라고 칭한다.Most solar cells are composed of large-area pn junction diodes, and the basic conditions for solar cells for photovoltaic energy conversion are that the p-type semiconductor region has a small electron density and a large hole density ( n-type semiconductor region has a large electron density and a small hole density, the electrons must be asymmetrically present in the semiconductor structure. Therefore, in the thermal parallel state, a diode consisting of a junction of a p-type semiconductor and an n-type semiconductor causes an imbalance of charge due to diffusion due to a concentration gradient of a carrier, which causes an electric field to be formed. Carrier diffusion does not occur. When such a diode is applied with light above the band gap energy, which is the energy difference between the conduction band and the valence band of the material, electrons that receive light energy are excited as conduction bands in the valence band. (excite) At this time, the electrons excited by the conduction band can move freely, and holes are generated in the valence band where electrons escape. This is called an excess carrier, and the excess carrier diffuses due to the difference in concentration in the conduction band or the valence band. At this time, electrons excited in the p-type semiconductor and holes made in the n-type semiconductor are called minority carriers, respectively, and carriers in the p-type semiconductor or the n-type semiconductor before bonding (that is, holes of the p-type semiconductor and n The electrons of the type semiconductors are called majority carriers separately from minority carriers.

상기 다수 캐리어들은 전기장으로 생긴 에너지 장벽(energy barrier) 때문에 흐름의 방해를 받지만 p형 반도체의 소수 캐리어인 전자는 n형 반도체 쪽으로 이동할 수 있다. 상기 소수 캐리어의 확산에 의해 pn 접합 다이오드 내부에 전압 차(potential drop)가 생기게 되며, 상기 pn 접합 다이오드의 양극단에 발생된 기전력을 외부 회로에 연결하면 태양전지로서 작용하게 된다.The majority carriers are disturbed by flow due to the energy barrier created by the electric field, but electrons, which are the minority carriers of the p-type semiconductor, may move toward the n-type semiconductor. The diffusion of the minority carriers causes a potential drop inside the pn junction diode, and when the electromotive force generated at the anode terminal of the pn junction diode is connected to an external circuit, it acts as a solar cell.

이하, 도면을 참조하여 종래의 일반적인 박막 태양전지에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a conventional thin film solar cell with reference to the drawings will be described.

도 1에 도시한 바와 같이 종래의 일반적인 박막 태양전지는, 기판(1)과, 상 기 기판(1) 상에 형성된 투명전극(2)과, 상기 투명전극(2) 상에 형성된 반도체층(4)과, 상기 반도체층(4) 상에 형성된 배면 반사층(back reflector, 5)과, 상기 배면 반사층(5)상에 형성된 금속전극(6)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, a conventional general thin film solar cell includes a substrate 1, a transparent electrode 2 formed on the substrate 1, and a semiconductor layer 4 formed on the transparent electrode 2. ), A back reflector 5 formed on the semiconductor layer 4, and a metal electrode 6 formed on the back reflector 5.

상기 반도체층(4)은 비정질 실리콘(a-Si:H)을 재료로 하여 형성되며, 이 경우에 상기 반도체층(4)은 투명전극(2) 상에 형성된 p형 실리콘층과, 상기 p형 실리콘층 상에 형성된 진성(intrinsic) 실리콘층과, 상기 진성 실리콘층 상에 형성된 n형 실리콘층을 포함한 pin구조를 가진다.The semiconductor layer 4 is formed of amorphous silicon (a-Si: H), and in this case, the semiconductor layer 4 is a p-type silicon layer formed on the transparent electrode 2 and the p-type. It has a pin structure including an intrinsic silicon layer formed on the silicon layer and an n-type silicon layer formed on the intrinsic silicon layer.

상기 투명전극(2)은 외부로부터 기판(1)을 통해 입사된 태양광의 투과를 위하여 투명한 전도성 산화물(TCO; transparent conductive oxide)을 재료로 하여 형성되며, 전도성 산화물의 예로서 틴옥사이드(SnO2) 또는 징크옥사이드(ZnO)가 있다.The transparent electrode 2 is formed of a transparent conductive oxide (TCO) as a material for the transmission of sunlight incident through the substrate 1 from the outside, tin oxide (SnO 2 ) as an example of the conductive oxide Or zinc oxide (ZnO).

상기 투명전극(2)을 틴옥사이드(SnO2)로 형성하는 경우에는 투명전극(2) 상에 반도체층(4)을 형성할 시에 생성되는 플라즈마에 의해 투명전극(2)이 손상을 입게 되어 성능이 하락하는 문제가 있어, 최근에는 투명전극(2)의 재료로서 플라즈마에 강한 징크옥사이드(ZnO)를 주로 사용한다.When the transparent electrode 2 is formed of tin oxide (SnO 2 ), the transparent electrode 2 is damaged by the plasma generated when the semiconductor layer 4 is formed on the transparent electrode 2. There is a problem that the performance is deteriorated, and recently, zinc oxide (ZnO) resistant to plasma is mainly used as a material of the transparent electrode 2.

하지만, 상기 투명전극(2)을 징크옥사이드(ZnO)로 형성하는 경우에는 투명전극(2) 상에 p형 실리콘층을 형성하기 위하여 실리콘을 증착할 때 징크옥사이드(ZnO)의 산소가 실리콘과 만나서 얇은 실리콘옥사이드(SiO2)막이 형성되게 되는데, 상기 실리콘옥사이드(SiO2)막은 캐리어(carrier)가 투명전극(2)으로 이동하는 것을 방해하므로 박막 태양전지의 출력 특성을 나타내는 충실도(fill factor; FF) 를 감소시키고 효율을 감소시키는 원인이 되고 있다.However, when the transparent electrode 2 is formed of zinc oxide (ZnO), oxygen of the zinc oxide (ZnO) meets with silicon when the silicon is deposited to form a p-type silicon layer on the transparent electrode 2. A thin silicon oxide (SiO 2 ) film is formed. The silicon oxide (SiO 2 ) film prevents carriers from moving to the transparent electrode 2, and thus a fill factor (FF) indicating output characteristics of the thin film solar cell. ) And decrease the efficiency.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 투명전극이 징크옥사이드(ZnO)로 이루어지고 반도체층이 비정질 실리콘(a-Si:H)을 재료로 하여 형성되는 경우에 투명전극과 반도체층 사이에 수 옹스트롱 두께의 게르마늄(Ge)층을 삽입하여 직접 콘택(contact)되지 않도록 하여, 투명전극에 포함된 산소와 반도체층에 포함된 실리콘이 만나서 실리콘옥사이드(SiO2)막이 형성되는 것을 방지함으로써, 출력특성이 향상된 박막 태양전지를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is transparent when the transparent electrode is made of zinc oxide (ZnO) and the semiconductor layer is formed of amorphous silicon (a-Si: H) as a material A layer of germanium (Ge) having a thickness of several angstroms is inserted between the electrode and the semiconductor layer to prevent direct contact. Thus, oxygen included in the transparent electrode and silicon included in the semiconductor layer meet to form a silicon oxide (SiO 2 ) film. By preventing the formation, it is to provide a thin film solar cell with improved output characteristics.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막 태양전지는, 기판; 상기 기판 상에 형성된 투명전극; 상기 투명전극 상에 형성된 게르마늄(Ge)층; 상기 게르마늄층 상에 형성된 반도체층; 및 상기 반도체층 상에 형성된 금속전극; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 투명전극은 징크옥사이드(ZnO)로 이루어지며, 상기 반도체층은 게르마늄층 상에 형성된 p형 실리콘층과, 상기 p형 실리콘층 상에 형성된 진성 실리콘층과, 상기 진성 실리콘층 상에 형성된 n형 실리콘층을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.Thin film solar cell according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object, the substrate; A transparent electrode formed on the substrate; A germanium (Ge) layer formed on the transparent electrode; A semiconductor layer formed on the germanium layer; A metal electrode formed on the semiconductor layer; And a control unit. The transparent electrode is formed of zinc oxide (ZnO), and the semiconductor layer includes a p-type silicon layer formed on the germanium layer, an intrinsic silicon layer formed on the p-type silicon layer, and an intrinsic silicon layer. It is characterized by including an n-type silicon layer.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막 태양전지는, 징크옥사이드(ZnO)로 이루어진 투명전극과 비정질 실리콘(a-Si:H)을 재료로 한 반도체층 사이에 수 옹스트롱 두께의 게르마늄(Ge)층을 형성하여 투명전극과 반도체층의 직접 콘택이 이루어지지 않으므로, 투명전극에 포함된 산소와 반도체층에 포함된 실리콘이 만나서 실리콘옥사이드(SiO2)막이 형성되는 문제가 전혀 발생하지 않는 효과가 있다.In the thin film solar cell according to the preferred embodiment of the present invention having the configuration as described above, a thickness of several angstroms is provided between a transparent electrode made of zinc oxide (ZnO) and a semiconductor layer made of amorphous silicon (a-Si: H). Since the germanium (Ge) layer is formed to prevent direct contact between the transparent electrode and the semiconductor layer, there is no problem in that the silicon oxide (SiO 2 ) film is formed by contacting oxygen included in the transparent electrode and silicon included in the semiconductor layer. There is no effect.

이에 따라, 박막 태양전지의 출력 특성을 나타내는 충실도(fill factor; FF) 및 단락전류밀도(short-circuit current; Jsc)가 증가되고 효율이 향상되어 우수한 성능을 갖는 박막 태양전지를 제공할 수 있다.Accordingly, a fill factor (FF) and a short-circuit current (Jsc) indicating output characteristics of the thin film solar cell are increased and efficiency is improved, thereby providing a thin film solar cell having excellent performance.

이하, 도 2와 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막 태양전지에 대하여 설명한다.Hereinafter, a thin film solar cell according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막 태양전지는, 기판(101); 상기 기판(101) 상에 형성된 투명전극(102); 상기 투명전극(102) 상에 형성된 게르마늄(Ge)층(103); 상기 게르마늄층(103) 상에 형성된 반도체층(104); 및 상기 반도체층(104) 상에 형성된 금속전극(105); 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 투명전극(102)은 징크옥사이드(ZnO)로 이루어지며, 상기 반도체층(104)은 게르마늄층(103) 상에 형성된 p형 실리콘층과, 상기 p형 실리콘층 상에 형성된 진성 실리콘층과, 상기 진성 실리콘층 상에 형성된 n형 실리콘층을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 2, a thin film solar cell according to a preferred embodiment of the present invention includes a substrate 101; A transparent electrode 102 formed on the substrate 101; A germanium (Ge) layer 103 formed on the transparent electrode 102; A semiconductor layer 104 formed on the germanium layer 103; And a metal electrode 105 formed on the semiconductor layer 104. And a control unit. The transparent electrode 102 is formed of zinc oxide (ZnO), and the semiconductor layer 104 includes a p-type silicon layer formed on the germanium layer 103 and an intrinsic silicon layer formed on the p-type silicon layer. And an n-type silicon layer formed on the intrinsic silicon layer.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막 태양전지 의 각 구성요소에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to each component of the thin film solar cell according to a preferred embodiment of the present invention having such a configuration in detail as follows.

도 2를 참조하면, 상기 기판(101)은 태양광의 투과를 위하여 투명한 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 일 예로서 유리가 있다.2, the substrate 101 is preferably made of a transparent material for the transmission of sunlight, there is glass as an example.

상기 기판(101) 상에는 투명전극(102)이 형성되며, 상기 투명전극(102)은 전도성을 가짐과 동시에 외부로부터 기판(101)을 통해 입사된 태양광의 투과를 위하여 투명한 전도성 산화물(transparent conductive oxide; TCO)로 형성되는 것이 바람직하며, 특히 징크옥사이드(ZnO)를 재료로 하여 형성된다.A transparent electrode 102 is formed on the substrate 101, and the transparent electrode 102 has a conductivity and at the same time a transparent conductive oxide for the transmission of sunlight incident through the substrate 101 from the outside; TCO), and is formed especially from zinc oxide (ZnO) as a material.

상기 투명전극(102) 상에는 게르마늄층(103)이 형성되는데, 이러한 게르마늄층(103)은 수 옹스트롱 두께로 형성되며, 바람직하게는 5[Å] 이상 10[Å] 이하의 두께를 가진다.The germanium layer 103 is formed on the transparent electrode 102, and the germanium layer 103 is formed to have a thickness of several angstroms, and preferably has a thickness of 5 [kW] or more and 10 [kW] or less.

상기 게르마늄층(103)은 화학 기상 증착법(chemical vapour deposition; CVD)을 이용해서 투명전극(102) 상에 형성되며, 이때 증착 소스로는 GeH4, Ge2H2, Ge2H6 등이 이용된다.The germanium layer 103 is formed on the transparent electrode 102 using chemical vapor deposition (CVD), wherein GeH 4 , Ge 2 H 2 , and Ge 2 H 6 are used as the deposition source. do.

상기 게르마늄층(103) 상에는 비정질 실리콘(a-Si:H)을 재료로 한 반도체층(104)이 형성되며, 상기 반도체층(104)은 게르마늄층(103) 상에 형성된 p형 실리콘층과, 상기 p형 실리콘층 상에 형성된 진성(intrinsic) 실리콘층과, 상기 진성 실리콘층 상에 형성된 n형 실리콘층을 포함한 pin 구조를 가진다.A semiconductor layer 104 made of amorphous silicon (a-Si: H) is formed on the germanium layer 103, and the semiconductor layer 104 includes a p-type silicon layer formed on the germanium layer 103; It has a pin structure including an intrinsic silicon layer formed on the p-type silicon layer, and an n-type silicon layer formed on the intrinsic silicon layer.

상기 반도체층(104) 상에는 배면 반사층(back reflector, 105)이 형성되고, 상기 배면 반사층(105) 상에는 금속전극(106)이 형성된다.A back reflector 105 is formed on the semiconductor layer 104, and a metal electrode 106 is formed on the back reflector 105.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막 태양전지는 징크옥사이드(ZnO)로 이루어진 투명전극(102)과 실리콘을 재료로 한 반도체층(104) 사이에 수 옹스트롱 두께의 게르마늄층(103)이 형성되어 투명전극(102)과 반도체층(104)의 직접적인 콘택이 이루어지지 않으므로, 투명전극(102)에 포함된 산소와 반도체층(104)에 포함된 실리콘이 만나서 불필요한 실리콘옥사이드(SiO2)가 형성되는 문제가 전혀 발생하지 않으므로 우수한 출력 특성을 얻을 수 있다.A thin film solar cell according to a preferred embodiment of the present invention having the above structure has a germanium layer having a thickness of several angstroms between the transparent electrode 102 made of zinc oxide (ZnO) and the semiconductor layer 104 made of silicon. Since the 103 is formed to prevent direct contact between the transparent electrode 102 and the semiconductor layer 104, oxygen included in the transparent electrode 102 and silicon included in the semiconductor layer 104 meet and are unnecessary. Since no problem of forming SiO 2 ) occurs, excellent output characteristics can be obtained.

도 3에는 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막 태양전지의 일 예로서 투명전극(102)과 반도체층(104) 사이에 5[Å] 두께의 게르마늄층(105)을 형성하여 해당 박막 태양전지의 출력 특성을 측정한 결과 및, 다른 예로서 투명전극(102)과 반도체층(104) 사이에 15[Å] 두께의 게르마늄층(103)을 형성하여 해당 박막 태양전지의 출력 특성을 측정한 결과를 투명전극(도 1의 2 참조)과 반도체층(도 1의 4 참조) 사이에 게르마늄층이 형성되지 않은 종래 박막 태양전지의 출력 특성과 함께 나타내었다.3 shows a germanium layer 105 having a thickness of 5 [Å] between the transparent electrode 102 and the semiconductor layer 104 as an example of a thin film solar cell according to a preferred embodiment of the present invention having the above configuration. As a result of measuring the output characteristics of the thin film solar cell, and as another example, by forming a germanium layer 103 having a thickness of 15 [Å] between the transparent electrode 102 and the semiconductor layer 104, the output of the thin film solar cell The results of measuring the characteristics are shown along with the output characteristics of the conventional thin film solar cell in which a germanium layer is not formed between the transparent electrode (see 2 in FIG. 1) and the semiconductor layer (see 4 in FIG. 1).

여기서, 상기 투명전극(102)과 반도체층(104) 사이에 5[Å] 두께의 게르마늄 층을 형성한 경우는, 스퍼터(sputter)를 이용하여 기판(101) 상에 갈륨이 도핑된 징크옥사이드(ZnO:Ga)를 8000[Å] 두께로 증착하여 투명전극(102)을 형성하고, 화학기상증착법(CVD)을 이용하되 GeH4를 소스로 하여 상기 투명전극(102) 상에 5[Å] 두께의 게르마늄층(103)을 형성하고, 상기 게르마늄층(103) 상에 비정질 실리콘(a-Si:H)을 재료로 한 반도체층(104)을 형성하고, 상기 반도체층(104) 상에 알루미늄(Al)을 증착하여 금속전극(106)을 형성한 후에 출력 특성을 측정하였으며, 상기 투명전극(102)과 반도체층(104) 사이에 15[Å] 두께의 게르마늄층(103)을 형성한 경우는, 스퍼터(sputter)를 이용하여 기판(101) 상에 갈륨이 도핑된 징크옥사이드(ZnO:Ga)를 8000[Å] 두께로 증착하여 투명전극(102)을 형성하고, 화학기상증착법(CVD)을 이용하되 GeH4를 소스로 하여 상기 투명전극(102) 상에 15[Å] 두께의 게르마늄층(103)을 형성하고, 상기 게르마늄층(103) 상에 비정질 실리콘(a-Si:H)을 재료로 한 반도체층(104)을 형성하고, 상기 반도체층(104) 상에 알루미늄(Al)을 증착하여 금속전극(106)을 형성한 후에 출력 특성을 측정하였다. Here, in the case where a 5 [mm] thick germanium layer is formed between the transparent electrode 102 and the semiconductor layer 104, a zinc oxide doped with gallium on the substrate 101 using a sputter ( ZnO: Ga) was deposited to a thickness of 8000 [Å] to form a transparent electrode 102, and using chemical vapor deposition (CVD), using GeH 4 as a source, 5 [Å] thickness on the transparent electrode 102. A germanium layer 103, a semiconductor layer 104 made of amorphous silicon (a-Si: H) on the germanium layer 103, and aluminum (A) on the semiconductor layer 104. After the deposition of Al) to form the metal electrode 106, the output characteristics were measured. When the germanium layer 103 having a thickness of 15 [mW] was formed between the transparent electrode 102 and the semiconductor layer 104, Using a sputter, depositing gallium-doped zinc oxide (ZnO: Ga) on the substrate 101 to a thickness of 8000 [Å] to form a transparent electrode 102, A chemical vapor deposition (CVD) method is used, and a germanium layer 103 having a thickness of 15 [Å] is formed on the transparent electrode 102 using GeH 4 as a source, and amorphous silicon (a) is formed on the germanium layer 103. A semiconductor layer 104 made of -Si: H) was formed, and aluminum (Al) was deposited on the semiconductor layer 104 to form a metal electrode 106, and then output characteristics thereof were measured.

이와 같은 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막 태양전지에서 투명전극(102)과 반도체층(104) 사이에 5[Å] 두께의 게르마늄층(103)을 형성한 경우에, 단락전류밀도(short-circuit current; Jsc)는 13.24[㎃/㎠]로서 종래에 비교하여 8.4[%] 증가하고, 충실도(fill factor; FF)는 0.60으로서 종래에 비교하여 13.2[%] 증가하고, 효율은 7.07[%]로서 종래에 비교하여 33[%]가 증가하였음을 알 수 있다. 또한, 투명전극(102)과 반도체층(104) 사이에 15[Å] 두께의 게르마늄층(103)을 형성한 경우에, 단락전류밀도(Jsc)는 13.46[㎃/㎠]로서 종래에 비교하여 10.2[%] 증가하고, 충실도(FF)는 0.58로서 종래에 비교하여 9.4[%] 증가하고, 효율은 7.00[%]로서 종래에 비교하여 31.8[%]가 증가하였음을 알 수 있다.3, in the case of forming the germanium layer 103 having a thickness of 5 [m] between the transparent electrode 102 and the semiconductor layer 104 in the thin film solar cell according to the preferred embodiment of the present invention, The short-circuit current (Jsc) is 13.24 [㎃ / ㎠], which is 8.4 [%] higher than the conventional one, and the fill factor (FF) is 0.60, which is 13.2 [%] higher than the conventional one. , The efficiency is 7.07 [%], it can be seen that 33 [%] increased compared to the conventional. In the case where the germanium layer 103 having a thickness of 15 [mW] is formed between the transparent electrode 102 and the semiconductor layer 104, the short-circuit current density Jsc is 13.46 [kW / cm 2], compared with the conventional one. 10.2 [%] increased, fidelity (FF) was 0.58, increased by 9.4 [%] compared to the prior art, and efficiency was found to be 7.00 [%], which was increased by 31.8 [%].

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막 태양전지는 투명전극(102)과 반도체층(104) 사이에 5[Å] 이상 15[Å] 이하의 두께를 가지는 게르마늄층(103)을 형성함으로써 종래에 비교하여 단락전류밀도(Jsc)는 약 8[%] 내지 10[%]증가하고, 충실도(FF)는 약 9[%] 내지 13[%] 증가하고, 효율이 약 30[%] 향상되어 우수한 성능의 박막 태양전지를 제공할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the thin film solar cell according to the preferred embodiment of the present invention is conventionally formed by forming a germanium layer 103 having a thickness of 5 [mW] or more and 15 [mW] or less between the transparent electrode 102 and the semiconductor layer 104. In comparison, the short-circuit current density (Jsc) increases by about 8 [%] to 10 [%], the fidelity (FF) increases by about 9 [%] to 13 [%], and the efficiency is improved by about 30 [%]. There is an effect that can provide a thin film solar cell of excellent performance.

도 1은 종래의 일반적인 박막 태양전지를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a conventional general thin film solar cell.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막 태양전지를 도시한 단면도.2 is a cross-sectional view showing a thin film solar cell according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 도 2의 박막 태양전지에 있어서 투명전극과 반도체층 사이에 5[Å] 두께의 게르마늄층을 형성한 경우의 출력 특성과, 15[Å] 두께의 게르마늄층을 형성한 경우의 출력 특성과, 종래 경우의 출력 특성을 함께 나타낸 그래프.FIG. 3 shows the output characteristics when a 5 [mm] thick germanium layer is formed between the transparent electrode and the semiconductor layer in the thin film solar cell of FIG. 2, and the output characteristics when a germanium layer having a 15 [mm] thickness is formed. And a graph showing the output characteristics of the conventional case together.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**** Description of the symbols for the main parts of the drawings **

101 : 기판101: substrate

102 : 투명전극102: transparent electrode

103 : 게르마늄층103: germanium layer

104 : 반도체층104: semiconductor layer

105 : 배면 반사층105: back reflection layer

106 : 금속층106: metal layer

Claims (6)

기판;Board; 상기 기판 상에 형성된 투명전극;A transparent electrode formed on the substrate; 상기 투명전극 상에 형성된 게르마늄(Ge)층;A germanium (Ge) layer formed on the transparent electrode; 상기 게르마늄층 상에 형성된 반도체층; 및A semiconductor layer formed on the germanium layer; And 상기 반도체층 상에 형성된 금속전극;A metal electrode formed on the semiconductor layer; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 박막 태양전지.Thin film solar cell, characterized in that configured to include. 제 1 항에 있어서, 상기 투명전극은 징크옥사이드(ZnO)로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막 태양전지.The thin film solar cell of claim 1, wherein the transparent electrode is made of zinc oxide (ZnO). 제 1 항에 있어서, 상기 게르마늄층은 수 옹스트롱의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지.The thin film solar cell of claim 1, wherein the germanium layer has a thickness of several angstroms. 제 1 항에 있어서, 상기 게르마늄층은 5[Å] 이상 15[Å] 이하의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지.The thin film solar cell of claim 1, wherein the germanium layer has a thickness of 5 [kW] or more and 15 [kW] or less. 제 1 항에 있어서, 상기 반도체층은 게르마늄층 상에 형성된 p형 실리콘층과, 상기 p형 실리콘층 상에 형성된 진성 실리콘층과, 상기 진성 실리콘층 상에 형 성된 n형 실리콘층을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 박막 태양전지.The semiconductor layer of claim 1, wherein the semiconductor layer comprises a p-type silicon layer formed on the germanium layer, an intrinsic silicon layer formed on the p-type silicon layer, and an n-type silicon layer formed on the intrinsic silicon layer. Thin film solar cell, characterized in that. 제 1 항에 있어서, 상기 반도체층과 금속전극 사이에는 배면 반사층이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 박막 태양전지.The thin film solar cell of claim 1, further comprising a rear reflective layer formed between the semiconductor layer and the metal electrode.
KR1020090131158A 2009-12-24 2009-12-24 Thin film solar cell Withdrawn KR20110074248A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090131158A KR20110074248A (en) 2009-12-24 2009-12-24 Thin film solar cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090131158A KR20110074248A (en) 2009-12-24 2009-12-24 Thin film solar cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110074248A true KR20110074248A (en) 2011-06-30

Family

ID=44404635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090131158A Withdrawn KR20110074248A (en) 2009-12-24 2009-12-24 Thin film solar cell

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20110074248A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102735763B1 (en) * 2023-08-04 2024-11-27 성균관대학교산학협력단 TOP Con Solar Cell of manufacturing the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102735763B1 (en) * 2023-08-04 2024-11-27 성균관대학교산학협력단 TOP Con Solar Cell of manufacturing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100974226B1 (en) Backside surface passivation and reflection layer for Si solar cell by high-k dielectrics
US9082920B2 (en) Back contact solar cell and manufacturing method thereof
CN1862840B (en) Photovoltaic devices with surface passivation
JP6329660B2 (en) Photoelectric conversion device
AU2018224308B2 (en) Thin film stacks for group V doping, photovoltaic devices including the same, and methods for forming photovoltaic devices with thin film stacks
JP2017526155A (en) Deactivation of light receiving surface of solar cell using high energy gap (EG) material
CN102074599B (en) Solar cell and method for manufacturing the same
US20100193027A1 (en) Solar cell and method for manufacturing the same
US8779281B2 (en) Solar cell
KR20080002657A (en) Semiconductor structure, solar cell and photovoltaic device manufacturing method
KR20130050163A (en) Photovoltaic device and the manufacturing methode thereof
US20090314337A1 (en) Photovoltaic devices
JP6722117B2 (en) Passivation of light receiving surface of solar cell using crystalline silicon
US11810993B2 (en) Solar cell, multi-junction solar cell, solar cell module, and photovoltaic power generation system
KR101985835B1 (en) Photovoltaic device
KR20120011337A (en) Solar cell and manufacturing method thereof
JP2015065249A (en) Multi-junction solar cell
CN103928567B (en) Solar cell and method for manufacturing the same
KR20080105280A (en) Manufacturing method of solar cell and solar cell manufactured using same
KR101030447B1 (en) Heterojunction silicon solar cell and its manufacturing method
KR20110074248A (en) Thin film solar cell
US20110088776A1 (en) Solar cell structure and manufacturing method thereof
KR101897168B1 (en) Solar cell
US20130160853A1 (en) Solar cell having a pn hetero-junction
CN112951928B (en) Electrode structure and solar cell structure

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20091224

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