KR100811007B1 - Method for manufacturing solar cell using ITO transparent conductive thin film and liquid crystal display device with solar cell manufactured by the method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이온 플레이팅에 의하여 제조된 ITO 투명 전도성 박막을 이용한 솔라셀의 제조방법 및 상기 방법으로 제작된 솔라셀이 내장된 액정표시장치에 관한 발명이다. The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell using an ITO transparent conductive thin film manufactured by ion plating, and a liquid crystal display device having a solar cell manufactured by the method.
종전에는 스퍼터링 방법에 의하여 ITO 투명 전도성 박막을 제작하였으나, 이러한 공정을 이용하는 경우, 열적 변화로 인한 문제점이 발생하였다. 따라서 FTO(Flouro Tin Oxide)를 사용하였는데, 이는 제조공법상 비용이 고가이며 대형화에 어려움이 발생하였다. Previously, the ITO transparent conductive thin film was manufactured by the sputtering method, but when such a process was used, a problem due to thermal change occurred. Therefore, FTO (Flouro Tin Oxide) was used, which is expensive in manufacturing process and difficult to enlarge.
따라서 본 발명은 이온플레이팅 방법을 이용하여 투명 전도성 박막을 제조함으로써 제조 비용을 감소시킬 뿐만 아니라 광전 효율이 우수한 솔라셀을 제조하는 것을 목적으로 한다. Therefore, an object of the present invention is to manufacture a transparent conductive thin film using an ion plating method, and to reduce the manufacturing cost and to manufacture a solar cell having excellent photoelectric efficiency.
태양전지, 솔라셀, 이온 플레이팅 Solar Cell, Cell, Ion Plating
Description
도 1은 본 발명에 따라 솔라셀을 제조하는 방법의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a method for manufacturing a solar cell according to the present invention.
도 2는 ITO 기판을 이용하여 염료 감응형 솔라셀을 제작한 모식도이다.2 is a schematic diagram of a dye-sensitized solar cell using an ITO substrate.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 솔라셀이 내장된 액정표시장치이다.3 is a liquid crystal display device with a built-in solar cell manufactured according to the present invention.
도 4는 각각의 온도에 따른 ITO 결정화 정도를 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing the degree of crystallization of ITO at each temperature.
도 5는 본 발명에 따른 온도 변화에 대한 저항 및 에칭율의 그래프이다.5 is a graph of resistance and etch rate with temperature changes in accordance with the present invention.
도 6은 본 발명의 온도 변화에 따른 성막 조성의 5만배 확대 사진이다.6 is an enlarged picture of 50,000 times the film formation composition according to the temperature change of the present invention.
도 7은 본 발명의 온도 변화에 따른 성막 조성의 10만배 확대 사진이다.7 is an enlarged photograph of 100,000 times the film formation composition according to the temperature change of the present invention.
도 8은 막 두께 대비 파장에 따른 투과율을 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing transmittance according to wavelength versus film thickness.
도 9는 코팅 방식별 파장에 따른 투과율을 나타낸 그래프이다.9 is a graph showing the transmittance according to the wavelength for each coating method.
도 10은 바이어스에 따른 전류의 세기를 나타낸다. 10 shows the strength of the current according to the bias.
본 발명은 이온 플레이팅(ion plating)에 의하여 제조된 ITO 투명 전도성 박막을 이용한 솔라셀(solar cell)의 제조방법 및 상기 방법으로 제작된 솔라셀이 내장된 액정표시장치에 관한 것이다. 투명 전도성 필름은 빛을 통과시키고 전기를 흐르게 하는 고유한 특성을 가지고 있기 때문에 평판 디스플레이 및 태양전지에서 필수적이고 중요한 요소이다.The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell using an ITO transparent conductive thin film manufactured by ion plating, and a liquid crystal display device having a solar cell manufactured by the method. Transparent conductive films are indispensable and important in flat panel displays and solar cells because they have the unique properties of passing light and flowing electricity.
종래에는 불소 도핑 산화주석(FTO), 산화주석(TO)을 이용하여 디스플레이 장치에 사용되는 투명 도전막을 제조하였으나, 이는 제조 비용이 매우 높으며, 투명 도전막의 대형화에 어려운 문제가 있다. Conventionally, a transparent conductive film used in a display device is manufactured by using fluorine-doped tin oxide (FTO) and tin oxide (TO), but the manufacturing cost is very high and there is a problem in that the size of the transparent conductive film is large.
일본 공개 공보(평09-171188호)는 스퍼터링 방법에 의한 ITO 투명 전도성 필름의 제조에 대해 공개하고 있는데, 낮은 저항을 갖는 ITO 투명 전도성 필름을 300℃ 이상의 온도에서 기판을 가열함으로써 수득하는 방법을 기재하고 있다. 또한, 일본 공개 공보(제2004-00340107호)는 이온 도금 장치를 이용하여 기판상에 ITO 투명 전도성 필름을 형성하는 방법을 이용하고 있는데, 플라즈마 빔을 이용하여 빔을 생성하고 ITO 소스를 가열, 증발시켜 이온화하여 투명 전도성 필름을 생성한다. 이러한 발명의 경우, 본원발명과 달리 증착시 입자 저하 및 양산 가능성의 측면에서 불리하며, 플라즈마 건의 각도 조절 및 ITO 코팅 기판의 목표 물질에 대하여 플라즈마를 집중화할 수 있는 전자기장을 형성하기에 불리하다는 단점이 있다. Japanese Laid-Open Patent Publication (Ho09-171188) discloses the production of an ITO transparent conductive film by a sputtering method, which describes a method of obtaining an ITO transparent conductive film having a low resistance by heating a substrate at a temperature of 300 ° C. or higher. Doing. In addition, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2004-00340107 uses a method of forming an ITO transparent conductive film on a substrate using an ion plating apparatus, which generates a beam using a plasma beam, and heats and evaporates an ITO source. Ionization to produce a transparent conductive film. In the case of the present invention, unlike the present invention, it is disadvantageous in terms of particle degradation and mass production during deposition, and disadvantages in forming an electromagnetic field capable of centralizing the plasma with respect to the target material of the ITO-coated substrate and controlling the angle of the plasma gun. have.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서 최적의 조건에서 이온 플레이팅에 의하여 제조된 투명한 ITO 기판을 이용하여 솔라셀을 제작하는 방법 및 상기 방법으로 제작된 솔라셀이 내장된 액정표시장치를 제조하는 것을 목 적으로 한다. The present invention is to solve the problems as described above, a method of manufacturing a cell using a transparent ITO substrate manufactured by ion plating under the optimum conditions and a liquid crystal display device with a built-in solar cell manufactured by the method The purpose is to manufacture.
본 발명은 이온 플레이팅(ion plating)에 의하여 제조된 ITO 투명 전도성 박막을 이용한 솔라셀(solar cell)의 제조방법 및 상기 솔라셀이 내장된 액정표시장치로서, 액정표시장치가 태양광을 집광하여 전력을 생산하는 기능을 함께 갖출 수 있도록 한 솔라셀 내장 액정표시장치가 제공된다. 본 발명은 전술한 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 액정표시장치가 전력을 생산하는 수단으로 기능할 수 있고, 이렇게 생산된 전력은 특히, 휴대기기의 배터리를 충전시키는 에너지원으로 사용될 수 있으므로, 대형화, 양산 가능성 및 기판 비용의 감소를 가져올 뿐만 아니라 우수한 효율을 나타내는 것을 목적으로 한다. The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell using an ITO transparent conductive thin film manufactured by ion plating, and a liquid crystal display device having the solar cell, wherein the liquid crystal display focuses sunlight. There is provided a liquid crystal display with a built-in cell, which can be equipped with a function of generating power. The present invention is to overcome the above-mentioned problems, the liquid crystal display device can function as a means for producing power, and the power thus produced can be used as an energy source for charging the battery of the portable device, especially, It aims not only to bring about mass production potential and to reduce substrate cost but also to show excellent efficiency.
이하 본 발명의 기술적 구성에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the technical configuration of the present invention will be described in detail.
본 발명에 의한 투명 전도성 박막을 이용한 솔라셀 제조방법에 있어서, 전 스퍼터링(pre-sputtering) 공정을 이용하여 산화규소(SiO2)를 플라즈마 상태로 만들어 기판을 예비 증착하는 단계; 상기 기판에 30 내지 250℃의 온도에서 이온 플레이팅 공정을 이용하여 인라인 방식으로 ITO를 코팅하는 단계; 및 상기 코팅된 기판을 가열 및 소성하는 단계를 포함한다. 상기 기판은 유리 또는 플렉서블(flexible) 기판을 이용할 수 있으며, 상기 이온 플레이팅 공정시의 진공도는, 건 부위에서 0.5 내지 5torr, 플라즈마 발생부에서 1 내지 10mtorr인 것을 특징으로 한다. 상기 예비 증착 단계를 포함하는 방법이 바람직하나, 생략하고 이용할 수도 있다. A method for manufacturing a cell using a transparent conductive thin film according to the present invention, comprising: preliminarily depositing a substrate by making silicon oxide (SiO 2 ) into a plasma state using a pre-sputtering process; Coating the ITO on the substrate in an in-line manner using an ion plating process at a temperature of 30 to 250 ° C; And heating and firing the coated substrate. The substrate may be a glass or a flexible substrate, and the degree of vacuum during the ion plating process is 0.5 to 5 torr at the gun site and 1 to 10 mtorr at the plasma generator. A method including the preliminary deposition step is preferred, but may be omitted.
또한 본 발명에 따른 액정표시장치는 상기 방법으로 제작된 솔라셀을 적용한 액정표시장치로서, 디스플레이 상부에 셀 갭을 형성하고, 상기 솔라셀의 양면에는 투명 전도막이 포함되며, 상기 솔라셀의 양면에 기판을 포함하는 구조로 이루어진다.In addition, the liquid crystal display device according to the present invention is a liquid crystal display device to which the solar cell manufactured by the above method is applied, forming a cell gap on an upper portion of the display, and a transparent conductive film is formed on both sides of the solar cell, and on both sides of the solar cell. It consists of a structure including a substrate.
상기 액정표시장치의 솔라셀의 표면 조도는 50Å 내지 100Å이며, 상기 솔라셀의 비저항은 1.45*10-4Ω*cm 내지 3*10-4Ω*cm이다. 상기 표면 조도가 50Å이하인 경우에는 영상의 반사 현상이 일어날 수 있으며, 100Å이상에서는 표면이 거칠기가 커지므로, 상기 값 이내로 조절하는 것이 바람직하다. 또한, 솔라셀의 저항이 1.45*10-4Ω*cm 이하인 경우, 이온 플레이팅이 원활하지 않으며, 3*10-4Ω*cm 이상인 경우에는 솔라셀의 효율이 낮아지므로, 상기 값을 유지하는 것이 바람직하다. The surface roughness of the solar cell of the liquid crystal display device is 50 kW to 100 kW, and the specific resistance of the solar cell is 1.45 * 10 −4 Ω * cm to 3 * 10 −4 Ω * cm. When the surface roughness is 50 dB or less, a reflection phenomenon of the image may occur, and the surface roughness becomes larger at 100 dB or more, so it is preferable to adjust the value within the above value. In addition, when the resistance of the solar cell is 1.45 * 10 -4 Ω * cm or less, ion plating is not smooth, and when the cell resistance is 3 * 10 -4 Ω * cm or more, the efficiency of the solar cell is lowered. It is preferable.
또한, 본 발명은 상기 방법에 따라 제작된 솔라셀에서 생성된 태양 에너지를 저장하여 액정 표면에서 에너지원으로 이용하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 권리범위에 포함한다.In addition, the present invention includes within the scope of the present invention a liquid crystal display device which stores solar energy generated by a solar cell manufactured according to the above method and uses it as an energy source on the surface of the liquid crystal.
상기와 같은 본원발명에 대하여 구체적으로 살펴보기 전에 본원 발명에서 이용되는 이온 플레이팅 방법 및 ITO (indium tin oxide) 기판에 대하여 간단히 설명하기로 한다. Before discussing the present invention as described above, the ion plating method and the indium tin oxide (ITO) substrate used in the present invention will be briefly described.
박막을 피복하는 방법에는 PVD(physical vapor deposition)법 및 CVD(chemical vapor deposition)법이 있다. PVD법은 박막형성에 일반적으로 이용되어 온 방법으로서, 저온처리에 의해서 비교적 간단한 방법으로 박막을 형성할 수 있기 때문에 최근 표면경화의 수단으로 많이 이용되고 있다. PVD법은 크게 (i)이온을 이용하지 않는 진공증착(evaporation), (ii)이온을 이용하는 스퍼터링(sputtering), 이온플레이팅(ion plating), 이온주입(ion implantation), 이온빔믹싱(ion beam mixing) 등이 있다. CVD법은 가스반응을 이용해서 금속, 탄화물, 질화물, 산화물 및 황화물 등을 기판에 피복하는 방법을 의미한다. 이러한 방법은 반응이 비교적 고온에서 이루어지므로 기판재료, 즉 모재가 제한적으로 이용된다.Methods of coating a thin film include PVD (physical vapor deposition) and CVD (chemical vapor deposition). The PVD method is a method generally used for thin film formation. Since the thin film can be formed by a relatively simple method by low temperature treatment, it has recently been widely used as a means for surface hardening. The PVD method is mainly used for (i) evaporation without ion, (ii) sputtering with ion, ion plating, ion implantation, ion beam mixing ). The CVD method means a method of coating a substrate with metals, carbides, nitrides, oxides, sulfides and the like by using a gas reaction. This method uses a limited amount of substrate material, i.e., a base material, because the reaction takes place at a relatively high temperature.
스퍼터링 방법은 모재의 내마모성, 내식성, 내열성 및 장식성 등을 향상시킬 목적으로 이용되기 때문에 기존에는 스퍼터링에 의해 ITO 기판을 제작하였으나, 밀착성이 약하며, 대형화에 어려움이 있고 가격이 비싸다는 단점이 있기 때문에 본 발명에서는 이온 플레이팅법을 이용하여 ITO 기판을 이용한다. The sputtering method is used for the purpose of improving the wear resistance, corrosion resistance, heat resistance and decoration of the base material, but the conventional ITO substrate was manufactured by sputtering. However, since the sputtering method has a weak adhesiveness, it is difficult to enlarge, and the price is expensive. In the present invention, an ITO substrate is used by the ion plating method.
이온 플레이팅은 진공 용기 내에서 금속을 증발시키고, 기판에 (-)극을 걸어주어 글로우 방전(glow discharge)에 의해 이온화가 촉진되게 함으로써 진공 증착보다 밀착력이 우수한 피막을 얻을 수 있다. 상기와 같이 이온화를 촉진시키기 위해 일반적으로 글로우 방전이 사용되는데, 방전되는 도중에 매우 다양한 입자가 생성된다. 이온화율을 높여 이온 플레이팅 효과를 향상시킬 수 있다. The ion plating can obtain a film having better adhesion than vacuum deposition by evaporating the metal in the vacuum vessel and applying a negative electrode to the substrate to promote ionization by glow discharge. As described above, glow discharge is generally used to promote ionization, and a large variety of particles are generated during the discharge. By increasing the ionization rate, the ion plating effect can be improved.
이하에서는 본 발명을 도면을 참고하여 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명에 따라 솔라셀을 제조하는 방법의 개략도이다. 종래의 이온 플레이팅 방식을 응용하여 플라즈마 건의 각도를 변경하여 플라즈마가 기판에 적정량 도달하여 표면을 에칭하는 방식과 증착시 큰 입자의 제어를 위하여 펌프의 위치를 가스 유입구와 대치되는 위치에 설치하는 것을 특징으로 한다. 플라즈마 건 영역은 대략 0.5 내지 5torr, 플라즈마 발생부는 1 내지 10mtorr의 진공도를 유지하는 압력 구배에 의하여 플라즈마가 이동되도록 한다. 생성된 플라즈마는 플라즈마 건 영역과 ITO 타블렛이 위치한 영역에서 45 내지 135도까지 휠 수 있도록 전기장 및 자기장을 이용하여 설정되는 시스템을 이용한다. 상기 전/자기장의 위치는 건 영역과 타겟 소스의 두 영역을 기본으로 한다. 아르곤 가스 분위기 하에서 플라즈마를 형성하고, 기판에 이온 플라이팅 공정을 통하여 ITO를 코팅하며, 인라인 방식을 이용한다. 상기 코팅 단계를 거친 후, 기판의 가열 및 소성은 인라인 생산 공정은 별도의 챔버에서 실시한다. 1 is a schematic diagram of a method for manufacturing a solar cell according to the present invention. By changing the angle of the plasma gun by applying the conventional ion plating method, the plasma reaches the substrate in an appropriate amount to etch the surface, and to install the pump position at a position opposed to the gas inlet for controlling the large particles during deposition. It features. The plasma gun region is approximately 0.5 to 5 torr, and the plasma generating portion causes the plasma to be moved by a pressure gradient maintaining a vacuum degree of 1 to 10 torr. The generated plasma uses a system that is set up using an electric and magnetic field to bend 45 to 135 degrees in the plasma gun region and the region where the ITO tablet is located. The location of the electric / magnetic field is based on two areas, a gun area and a target source. Plasma is formed under an argon gas atmosphere, the substrate is coated with ITO through an ion flying process, and an in-line method is used. After the coating step, the heating and firing of the substrate is carried out in a separate chamber in-line production process.
도 2는 제조된 ITO 기판을 모재로 이용하여 염료 감응형 솔라셀을 제작한 모식도로서, 도 10은 상기 솔라셀과 종래의 염료 감응형 솔라셀의 특성을 대비하여 표로 나타내었다. FIG. 2 is a schematic diagram of a dye-sensitized solar cell using the prepared ITO substrate as a base material, and FIG. 10 is a table comparing the characteristics of the solar cell and a conventional dye-sensitized solar cell.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 솔라셀이 내장된 액정표시장치이다. 본 발명에 의하여 제조된 액정표시장치는 유리 또는 고분자 박막의 사이에 이온 플레이팅 방법에 의하여 ITO를 코팅한 솔라셀을 내장한 구조를 갖는다. 투명 전도성 ITO 기 판을 이용하기 때문에, 디스플레이 액정으로 이용하기에 적당하며, 화면 전면을 이용하여 솔라셀 자체의 에너지 생성 및 충전이 가능하다. 3 is a liquid crystal display device with a built-in solar cell manufactured according to the present invention. The liquid crystal display device manufactured according to the present invention has a structure incorporating a cell coated with ITO by an ion plating method between glass or a polymer thin film. Since the transparent conductive ITO substrate is used, it is suitable for use as a display liquid crystal, and the energy of the solar cell itself can be generated and charged using the front surface of the screen.
도 4는 각각의 온도에 따른 ITO 결정화 정도를 나타내는 그래프로서, 상온에서 200℃까지 이온 플레이팅을 이용하여 코팅할 경우, 스퍼터링 방법을 이용하여 코팅하는 경우에 비하여 결정화 정도에 큰 차이가 있음을 나타낸다. 스퍼터링 방법의 경우 온도가 낮아질수록 배향성, 즉 결정화 정도가 낮아지기 때문이다. 4 is a graph showing the degree of crystallization of ITO according to each temperature, which shows that there is a significant difference in the degree of crystallization when coating using ion plating up to 200 ℃ at room temperature, compared to the coating using the sputtering method . In the sputtering method, the lower the temperature, the lower the orientation, that is, the degree of crystallization.
도 5는 본 발명에 따른 온도 변화에 대한 저항 및 에칭율의 그래프이다. 온도가 높아짐에 따라 저항이 낮아지며, 에칭율도 저항과 비슷한 변화를 나타낸다. 5 is a graph of resistance and etch rate with temperature changes in accordance with the present invention. As the temperature increases, the resistance decreases, and the etching rate shows a change similar to that of the resistance.
도 6 및 도 7은 본 발명의 온도 변화에 따른 성막 조성의 5만배 및 10만배 확대 사진이다. 6 and 7 are enlarged pictures of 50,000 times and 100,000 times the film formation composition according to the temperature change of the present invention.
도 8은 막 두께 대비 파장에 따른 투과율을 나타낸 그래프이다. 필름의 두께가 증가하면 필름 스트레스가 증가한다는 점 및 제조 단가, 광 투과도를 고려하여 ITO 투명 전도성 필름의 두께를 조절하는 것이 바람직하다. 도 8의 그래프를 보면, 1400Å 내지 1600Å인 경우가 가장 투과율이 우수한 것으로 나타난다. 도 9는 코팅 방식별 파장에 따른 투과율을 나타낸 그래프이다. 본 발명과 같이 이온 플레이팅 방법을 이용하는 경우가 스퍼터링 방법에 의한 경우보다 투과율이 높은 것으로 나타났다. 8 is a graph showing transmittance according to wavelength versus film thickness. It is preferable to adjust the thickness of the ITO transparent conductive film in consideration of the fact that the film stress increases as the thickness of the film increases, the manufacturing cost, and the light transmittance. Referring to the graph of FIG. 8, the case of 1400 kPa to 1600 kPa shows the best transmittance. 9 is a graph showing the transmittance according to the wavelength for each coating method. As shown in the present invention, the use of the ion plating method is higher than that of the sputtering method.
도 10은 스퍼터링 방법에 의하여 ITO를 제작한 경우, FTO를 이용한 경우 및 본 발명에 따른 경우의 바이어스에 따른 전류의 세기를 나타낸 결과이며, 아래의 표에서도 상기의 솔라셀을 비교한 결과를 볼 수 있다. 10 is a result showing the strength of the current according to the bias in the case of manufacturing the ITO by the sputtering method, the case of using the FTO and the case according to the present invention, in the following table can be seen the result of comparing the above cells have.
다음의 표는 본 발명에 따라 이온 플레이팅 방법에 의하여 제조된 ITO기판을 이용한 솔라셀과 기존의 스퍼터링 방법에 의하여 제조된 ITO기판 및 일반적으로 대형화 및 기판의 가격이 비싼 FTO를 대비한 결과이다. The following table is a result of comparing a solar cell using an ITO substrate manufactured by an ion plating method and an ITO substrate manufactured by a conventional sputtering method and a large sized and generally expensive FTO substrate.
발명에 따라 이온 플레이팅 방법에 의하여 ITO 기판을 제조하여 이용하는 경우, FTO 기판을 이용하는 경우보다 가격면에서 저렴하고, 대형화도 가능하게 되었으며, 에너지 및 전류 밀도 등의 면에서도 거의 유사한 값을 나타냄을 알 수 있다. 또한 스퍼터링 방법에 의하여 제조된 ITO 기판의 경우는 이온 플레이팅 방법에 의하여 제조된 경우보다 그 효율이 떨어지는 것을 알 수 있다. According to the invention, when the ITO substrate is manufactured and used by the ion plating method, it is cheaper in terms of cost than the case of using the FTO substrate, and it is possible to increase the size, and shows similar values in terms of energy and current density. Can be. In addition, it can be seen that the efficiency of the ITO substrate manufactured by the sputtering method is lower than that produced by the ion plating method.
상기 표에서 나타내는 수치에 대한 설명은 다음과 같다. Description of the numerical value shown in the said table is as follows.
*Voc(open circuit potential)는 회로에 큰 저항이 걸려 광전류가 흐르지 않을 때 생성된 광전압으로 전지에서 얻을 수 있는 깁스 프리 에너지(Gibbs free energy)이다. 높은 Voc를 얻기 위해서는 전하 운반(charge carrier)의 확산 거리가 가급적 커야하고, 도너(donor)와 억셉터(acceptor)의 도핑농도가 가급적 커야하고, 결정의 부피가 얇은 박막과 같이 가급적 작아야 한다. * Open circuit potential (Voc) is the Gibbs free energy that can be obtained from a cell by the optical voltage generated when a large resistance is applied to the circuit and no photocurrent flows. To obtain high Voc, the diffusion distance of the charge carrier should be as large as possible, the doping concentration of the donor and the acceptor should be as large as possible, and as small as the thin film of the bulk of the crystal.
*Isc(short circuit current)는 광전압이 생성되지 않았을 때, 전지에서 얻을 수 있는 최대 전류밀도이다. 또한 전자-정공 쌍으로 전환되는 광양자의 총수와 같다. * Isc (short circuit current) is the maximum current density achievable in a battery when no photovoltage is generated. It is also equal to the total number of photons converted into electron-hole pairs.
*FF(fill factor)는 도 10에서 Vm/Im으로 표현되는 저항의 최적점이다. 이때 최대출력은 Vm과 Im의 곱인 Pm=VmIm으로 나타낸다. FF는 Pm과 VocIsc의 비율로써, 전지의 성능을 나타내는 주요한 척도이다. * FF (fill factor) is the optimum point of the resistance expressed in Vm / Im in FIG. The maximum output is represented by Pm = VmIm, the product of Vm and Im. FF is the ratio of Pm to VocIsc and is a major measure of battery performance.
--- > FF=VmIm/VocIsc ---> FF = VmIm / VocIsc
FF는 Voc의 함수이므로, Voc가 높을수록 커지게 된다. 일반적으로 최적화된 태양전지에서 FF는 0.6 내지 0.75의 범위에 있다. FF is a function of Voc, so the higher the Voc, the larger it becomes. In general, in the optimized solar cell FF is in the range of 0.6 to 0.75.
*EFF(광전효율)은 광전출력과 투입된 태양광 에너지의 비율로써 다음과 같이 정의된다. * EFF (photoelectric efficiency) is defined as the ratio of photoelectric power and input solar energy as follows.
--- > η= ImVm / Plight =FFIscVoc/Plight ---> η = ImVm / P light = FFIscVoc / P light
Plight 는 태양전지에 투입되는 태양광 에너지이며, 통상적으로 상업상 이용되는 태양전지의 효율은 12 내지 16%이다. P light is the solar energy input to the solar cell, the efficiency of the commercially available solar cell is 12 to 16%.
<실시예><Example>
본 발명에서는 우선, 산화규소를 전 스퍼터링(pre-sputtering) 공정을 이용하여 기판에 예비 증착하는 단계를 거친다. 이 후에, 8.7kw의 전압을 인가하여 ITO 입자 표면의 온도를 1000℃ 정도로 상승시켜 승화를 시킨다. 상기 승화된 ITO 입자는 아르곤 플라즈마 분위기 하에서 거의 완전히 이온화된다. 상기 기판 표면에 성막된 입자의 경우, 이온화 단계에서 부족된 산소 결합이 발생되는데, 이는 챔버내의 아르곤 가스 유입 라인 옆에 별도로 위치시킨다. 이 산소 가스는 유체의 흐름에 의하여 기판 표면을 유동하는데, 이때 부족 산소량을 채워준다. 따라서 이러한 경우 입자를 분석한 결과, 공정 중 1㎛ 이상의 입자는 검출되지 아니하였다. In the present invention, first, silicon oxide is preliminarily deposited on a substrate using a pre-sputtering process. Subsequently, a voltage of 8.7 kw is applied to increase the temperature of the surface of the ITO particles to about 1000 ° C. for sublimation. The sublimed ITO particles are almost completely ionized under argon plasma atmosphere. In the case of particles deposited on the substrate surface, insufficient oxygen bonding occurs in the ionization step, which is placed separately next to the argon gas inlet line in the chamber. This oxygen gas flows through the substrate surface by the flow of fluid, which fills the amount of insufficient oxygen. Therefore, in this case, as a result of analyzing the particles, particles of 1 μm or more were not detected during the process.
상기 조건하에서 기판의 온도를 30℃ 내지 250℃로 단계별로 성막하였다. 도 7 및 도 8은 온도가 상승함에 따라 주결정의 배향성이 증대된다는 것을 보여준다. 또한 주결정화 정도가 낮을수록 비결정질의 성질이 강해지므로 에칭율은 빨라진다. 비저항은 1.45*10-4Ω*cm 내지 3*10-4Ω*cm이며, 표면 조도(Ra)는 20 내지 300Å이었으며, 온도의 상승 정도에 따라 결정화로 인하여 표면 조도의 값이 높아졌다. Under the above conditions, the temperature of the substrate was formed stepwise from 30 ° C to 250 ° C. 7 and 8 show that the orientation of the main crystals increases with increasing temperature. In addition, the lower the degree of main crystallization, the stronger the amorphous property, the faster the etching rate. The specific resistance is 1.45 * 10-4Ω * cm to 3 * 10-4Ω * cm, and the surface roughness (Ra) was 20 to 300 GPa, and the value of the surface roughness increased due to the crystallization according to the degree of temperature rise.
본 발명을 구성을 중심으로 실시예와 비교예를 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나 본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청 구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 가능한 다양한 변형 가능한 범위까지 본 발명의 청구 범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The present invention has been described in detail with reference to Examples and Comparative Examples based on the configuration. However, the scope of the present invention is not limited to the above embodiments and may be embodied in various forms of embodiments within the appended claims. Without departing from the gist of the invention as claimed in the claims, any person of ordinary skill in the art is considered to be within the scope of the claims described in the present invention to the extent possible to vary.
본 발명에 따른 솔라셀을 이용하는 경우, 제조 비용이 낮으며 대형화에 유리하고 광전 효율이 우수한 투명전도성 박막을 제조하는데 매우 유리하다. 또한, 핸드폰 충전 대신 태양력을 이용하여 충전 기능을 할 수 있으므로 매우 편리하고 경제적이다. In the case of using the solar cell according to the present invention, it is very advantageous to manufacture a transparent conductive thin film having low manufacturing cost, favorable for large size, and excellent photoelectric efficiency. In addition, it is very convenient and economical because it can be charged using the solar power instead of mobile phone charging.
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