가 특징 및 원리.유기분자형태양전지는최근 몇 년 사이에 그 기술적가능성이급격히 향상된신형태양전지로서 반도체성 고분자 등 나 감광성 단분자 프탈로시아닌 페릴렌 등 (PV, PT ) ( , , pentacene ),Fullerene(C60 ) .유기 반도체는 유기물의 가장 큰 장점인 저렴한 비용과 제조공정 상의 용이성을 바탕으로 박막형 소자 대면적 소자 방법이 가능한 소자 등 초, , , roll-to-roll flexible저가의 대량생산형 태양전지 제작에 가장 핵심적인 재료로 등장할 전망이다 또한.유기계 재료 자체의 무한 다양성은 앞으로 본 태양전지 수요가 큰 폭으로 증가할[Heeger et al., 2001],[Bao et al., 2002].현재 유기 반도체를 이용한 소자의 응용 분야는 유기 발광소자, (organic/ polymer유기 전계 트랜지스터 유 light emitting display), (organic field effect transistor),기 광센서 및 유기 태양전지(organic photodetector) (o등으로 기술적으로 무기물 반도체를 이용하여 만들 수 있는 전자 소자의 전 분야,와 대응하고 있는데 이 가운데서도 유기분자형 태양전지는 장래 가장 큰 유기반도,체 시장을 이끌 분야로 예상되고 있다 [Hadziioznnou et al., 2000] 현재 최고 .기준 정도의 효율을 보이는 수준으로 아직 기존 전지에 비할 만은 3.5% (AM1.5 ),실용화가 가능할 것으로 기대된다.유기분자형 태양전지에서의 광기전력 효과의 기본 원리는 무기물 태양전지와 다르게 설명된다 무기물 태양전지는 접합 구조로 이루어져 있고 접합부에서 생 . p-n ,성된 공핍층 이 전하가 생성되는 영역이 된다 그리고 빛을 쬐어(depletion layer) . ,주었을 때 생성된 전자 정공 쌍은 내부에서 형성된 전기장 에 의
제 1 절 실 리 콘 태 양 전 지1. 벌크형가. 특징태양전지는 빛에너지를 흡수, 전기 미립자(정공, 전자)를 생성, 분리, 수거하여외부에 전기에너지를 공급한다.태양전지 내부에 서로 다른 극성을 가지는n-형과p-형을 접합하면 물이 높은데서 낮은 곳으로 이동하는 것처럼 전류를 흐르게 한다.이것이 태양전지의 pn접합에 의한 태양광발전의 원리이다. 실리콘 태양전지는 전자과잉의 n-형 실리콘과 전자결핍의 p-형 실리콘을 접합한 태양전지이다.{그림 3-1} 실리콘 태양전지 동작원리실리콘(벌크) 태양전지는 단결정 실리콘(c-Si)과 다결정 실리콘(mc-Si) 태양전지를 대상으로 한다.- 2 -(1) 태양전지의 제품구성 흐름도실리콘 응괴에서 웨이퍼 형태로 자르고 이를 태양전지로 제조하고 나면 한 개의태양전지가 0.6V 전압과 3A 이상의 전류를 생성하는 발전기 또는 건전지와 같아이를 직렬로 연결하면 12V, 24V 등 원하는 전력을 얻을 수 있어 태양광 주택 등에발전 전력원으로 사용할 수 있다.(2) 실리콘 태양전지태양전지 산업 생산량의 80% 이상을 차지하고 있는 결정질 실리콘 태양전지의주요 공정은 1. 태양전지 재료 형성 및 다결정형성 2. 단결정 형성 및 웨이퍼 형성 3. 웨이퍼 표면 가공 4. 그리드 설계, 마스크 제작 5. 산화공정 6. 감광액 도포7. 노광과 현상 8. 식각 9. 확산 10. 증착과정 11. 금속배선 12. 태양전지 검사13. 모듈형성 및 최종 검열이다.{그림 3-2} 다결정(mc-Si) 및 단결정(c-Si) 실리콘 태양전지 제품외관도(3) 태양전지 모듈태양전지 제조와 검사가 끝나면 응용제품의 전력 용량에 따라서 모듈화하는과정을 거친다.태양전지 각각에 배선재료인 탭을 달고,이를 연결하여 전기적 회로를 구성한다. 회로가 구성되면 태양광은 잘 투과하면서도 전기적으로는 절연 특성을 가지는 재료를 사용하여 봉인한다. 그 재료로 유리, 절연막이
태양전지 (Solar Cell)태양전지는 무엇인가? 태양전지의 구조와 원리태양전지란?태양전지(太陽電池)는 태양광에너지를 직접 전기로 변환시키는 반도체화합물 소자이다. 태양전지의 다량생산으로 이어지는 반도체들은 주로 실리콘(Si)과 갈륨아세나이드(GaAs)이다.실리콘 태양전지의 결정상에 따른 분류단결정실리콘 태양전지 (monocrystalline silicon) 다결정실리콘 태양전지 (multicrystalline silicon) 비정질실리콘 태양전지 (amorphous silicon) 이들 중에서 가격은 단결정 실리콘이 가장 비싸고, 다결정, 비정질 순으로 가격이 저렴한데 현재 이들이 국내외의 태양전지 시장을 석권하고 있다.태양전지의 구조태양전지의 구조 (계속)상업용 태양전지는 주로 실리콘을 소재로 만들어져 있음. 태양전지는 기본적으로 p-n접합의 구조로 이루어져 있으며 빛이 태양전지 내부로 흡수가 잘 되도록 하기 위한 반사방지막(AR Layer)과 실리콘 내부에서 만들어진 전기를 외부로 끌어내기 위한 상부전극 및 하부전극으로 구성됨.태양전지의 원리원리-1.광 흡수전기를 생산하기 위한 외부의 빛이 실리콘 내부로 흡수되는 과정. 흡수되는 빛의 양을 증가시키기 위하여 실리콘 표면에 반사방지막을 증착시키거나 표면을 거칠게 하여 반사율을 감소시키기도 함.원리-2.전하 생성흡수된 빛에 의해 실리콘 내부에 전하가 생성됨. 일반적으로 하나의 광자로부터 전자와 정공의 한 쌍이 생성됨.원리-3.전하 분리p형 실리콘과 n형 실리콘의 p-n접합에서 만들어진 전위차에 의한 전자와 정공이 분리되는데 전자는 n형 반도체 쪽으로 이동하고 정공은 p형 반도체 쪽으로 이동한다.원리-4.전하 수집상부전극 방향 및 하부전극 방향으로 이동한 전자와 정공은 실리콘과 전극의 계면장벽을 넘어 각각의 전극으로 수집됨. 하부전극이 양극이 되고 상부전극이 음극이 되어 외부의 부하에 전기를 공급하게 됨.태양전지의 원리 (계속)위 그림은 p-n 접합의 비대칭성을 나타낸 것이다. n-type 지역은 큰 전자밀도 (electron density)와 작은 정공밀도(hole density)를 가지고 있고 p-type 지역은 그와 정반대로 되어있다. 따라서 열적 평형상태에서 p-type반도체와 n-type반도체의 접합으로 이루어진 다이오드에서는 캐리어(carrier)의 농도 구배에 의한 확산으로 전하(charge) 의 불균형이 생기고 이 때문에 전기장(electric field)이 형성되어 더 이상 carrier 의 확산이 일어나지 않게 된다. 이 다이오드에 그 물질의 전도대(conduction band)와 가전자대(valence band) 사이의 에너지 차이인 밴드 갭 에너지(band gap energy) 이상의 빛을 가했을 경우, 이 빛 에너지를 받아서 전자들은 가전자대에서 전도대로 여기(excite) 된다. 이때 전도대로 여기된 전자들은 자유롭게 이동할 수 있게 되며, 가전자대에는 전자들이 빠져나간 자리에 정공이 생성된다. 이것을 excess carrier라 고 하며 이 excess carrier들은 전도대 또는 가전자대 내에서 농도차이 에 의해서 확산하게 된다.이때 p-type반도체에서 여기된 전자들과 n-type반도체에서 만들어진 정공을 각각의 minority carrier라고 부르며, 기존 접합전의 p 또는 n-type반도체내의 carrier(p-type의 정공, n-type의 전자)는 이와 구분해 majority carrier라고 부른다. 이 때 majority carrier들은 전기장으로 생긴energy barrier 때문에 흐름 의 방해를 받지만 p-type의 minority carrier인 전자는 n-type쪽으로 각각 이동할 수 있다. Minority carrier의 확산에 의해 재료 내부의 charge neutrality가 깨짐으로써 전압차(potential drop)가 생기고 이 때 p-n접합 다이오드의 양극단에 발생된 기전력을 외부 회로에 연결하면 태양전지로서 작용하게 된다.감사합니다.간단한 질문을 받도록 하겠습니다.{nameOfApplication=Show}
