KR101410941B1

KR101410941B1 - 태양 전지용 커버 글라스 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101410941B1
Application number: KR1020120102842A
Authority: KR
Inventors: 김종규; 허종; 오승재; 박원지
Original assignee: 포항공과대학교 산학협력단; 주식회사 포스코
Priority date: 2012-09-17
Filing date: 2012-09-17
Publication date: 2014-06-24
Anticipated expiration: 2032-09-17
Also published as: KR20140037372A

Abstract

본 발명은 태양 전지용 커버 글라스 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 태양 전지용 커버 글라스의 기지 조성에 희토류 원소가 첨가된 글라스; 상기 글라스 상에 형성되고, 제1 파장 대역에 대해 투과율이 높으며, 제2 파장 대역에 대해 반사율이 높은 광파장 밴드 필터(band pass filter)로 이루어지는 코팅층;을 포함하는 태양 전지용 커버 글라스가 제공된다.

Description

태양 전지용 커버 글라스 및 이의 제조방법{SOLAR CELL COVER GLASSES AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 태양 전지용 커버 글라스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양 전지용 커버 글라스에 광파장 밴드 필터를 코팅한 커버 글래스 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 태양 전지는 반도체 P-N 접합에 빛을 인가하여 P-N 활성층에서 전자와 정공 쌍을 형성시켜 전력을 생산하는 소자이다. 종래 전력 생산 방식에 비해 자원 고갈의 우려가 없고, 친환경적인 특성으로 인해 미래 에너지원으로 각광받고 있다. 그러나, 낮은 광 변환 효율로 인해 기존 에너지원을 대체할 만큼 상용화되어 있지 않아 높은 광 변환 효율을 얻는 것에 연구의 초점이 맞추어져 있다.

다결정 실리콘 태양 전지는 자외선 영역에서부터 실리콘의 밴드갭에 해당하는 약 1100nm까지의 태양광을 흡수하여 전력을 생산한다. 다결정 실리콘 태양 전지의 경우 약 900nm 이상의 영역대의 빛을 가장 많이 흡수하는 반면 태양광은 400~600nm영역에서 강도가 가장 강하다. 이로 인해 다결정 실리콘 태양 전지가 실제로 흡수하는 태양광은 전체 33.1%에 불과하다. 따라서 다결정 실리콘 태양 전지의 흡수가 다소 약한 400~600nm의 빛을 효과적으로 흡수할 수 있는 파장 영역인 900~1100nm로 변환하면 태양 전지의 효율 향상을 기대할 수 있다.

또한, 희토류가 함유된 커버 글라스의 경우 많은 연구가 진행된 바 있으나 이를 적용함으로써 실제로 태양 전지의 효율을 증가시킨 사례는 없다. 광파장 밴드 필터(band pass filter)의 경우 광학 연구 분야에서 필터링(Filtering)의 목적으로 사용된 바 있으나 태양 전지용 커버글라스에 적용한 사례는 없다. 희토류 함유 커버 글라스 표면에 광파장 밴드 필터(band pass filter)를 적용하지 않는 경우 광 변환된 빛의 산란 및 반사에 의한 손실로 인해 하향 전이 현상을 밝혔음에도 불구하고 태양 전지의 효율이 감소하였다.

이와 같이 희토류에 대한 연구가 진행되고, 태양전지의 효율 향상에 기여하는 연구 또한 많이 진행되었으나 실제 태양 전지의 효율을 향상시키지는 못하였다.

이는 광 변환을 마친 빛이 여러 방향으로 진행하기 때문에 다결정 실리콘 태양 전지가 빛을 효과적으로 흡수할 수 없기 때문이므로, 상기와 같은 문제의 해결이 필요하다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명은 다결정 실리콘 태양 전지의 효율 증진을 위하여 희토류 함유 커버 글라스 위에 광파장 밴드 필터(band pass filter)를 코팅하는 방법 및 이에 의해 제조되는 커버 글라스를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 태양 전지용 커버 글라스의 기지 조성에 희토류 원소가 첨가된 글라스; 상기 글라스 상에 형성되고, 제1 파장 대역에 대해 투과율이 높으며, 제2 파장 대역에 대해 반사율이 높은 광파장 밴드 필터(band pass filter)로 이루어지는 코팅층;을 포함하는 태양 전지용 커버 글라스가 제공될 수 있다.

상기 코팅층의 측면에 실버 페이스트(silver paste)가 코팅되고, 상기 희토류 원소는 툴륨(Thulium) 또는 이터븀(Ytterbium) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 툴륨과 이터븀의 농도는 각각 0.1~1mol%, 4mol% 이하인 것을 특징으로 한다.

상기 광파장 밴드 필터는 제1 굴절률을 갖는 제1 물질층과 상기 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 갖는 제2 물질층을 포함하며, 상기 제1 물질층과 제2 물질층이 2회 이상 반복적으로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 제1 파장 대역은 500nm이하이고, 상기 제2 파장 대역은 500nm이상이며, 상기 광파장 밴드 필터는 상기 제1 파장 대역에서 흡수한 빛을 통과시키고, 상기 글라스에서 상기 제1 파장 대역의 빛을 흡수하여 상기 제2 파장 대역의 빛으로 변환된 빛을 반사시키는 것을 특징으로 한다.

상기 광파장 밴드 필터는 TiO₂, SiN_x, ZrO₂, Al2O₃, MgO, SiO₂, CaF₂, MgF₂로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.

상기 광파장 밴드 필터는 반사 또는 투과시키고자 하는 빛의 파장의 1/8 내지 1/4의 두께로 적층되는 것을 특징으로 하하며, 상기 광파장 밴드 필터가 TiO₂와 SiO₂로 이루어지는 경우, 상기 TiO₂의 적층 두께는 50~160nm이고, SiO₂의 적층 두께는 40~140nm일 수 있다.

상기 글라스의 기지 조성은 몰 퍼센트(mol%)로 50SiO₂-5Al₂O₃-12Na₂CO₃-13K₂CO₃-5MgCO₃-15CaCO₃-0.5Sb₂O₃인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 하나 또는 다수의 실시예에서는 글라스 원료 분말을 혼합하는 단계; 혼합 분말을 건조하는 단계; 상기 건조한 혼합 분말을 도가니에서 녹인 후 급냉시키는 단계; 어닐링(annealing)한 다음 연마하여 글라스를 제조하는 단계; 상기 글라스의 옆면에 실버 페이스트(silver paste)를 바른 후 건조하는 단계; 및 상기 글라스의 표면에 광파장 밴드 필터를 코팅하는 단계를 포함하는 태양 전지용 커버 글라스 제조방법이 제공될 수 있다.

상기 글라스는 몰 퍼센트(mol%)로 50SiO₂-5Al₂O₃-12Na₂CO₃-13K₂CO₃-5MgCO₃-15CaCO₃의 기지 조성에 몰 퍼센트(mol%)로 0.5Sb₂O₃가 첨가될 수 있다.

상기 글라스는 몰 퍼센트(mol%)로 희토류 원소를 5mol%이하를 함유하는 것을 특징으로 한다.

상기 혼합 분말의 건조는 60~90℃에서 이루어지고, 상기 도가니의 온도는 1300~1500℃일 수 있으며, 상기 어닐링 온도는 350~450℃의 온도 범위에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면 희토류 함유 태양 전지 커버 글라스 위에 광파장 밴드 필터(band pass filter)를 코팅함으로써 다결정 실리콘 태양 전지의 효율을 증진시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 태양 전지 모듈(module)에 광파장 밴드 필터(band pass filter)를 적용함으로써 다결정 태양 전지의 효율을 증진시킬 수 있으며, 이를 다결정 실리콘 태양 전지 뿐만 아니라 다른 태양 전지에도 유용하게 적용할 수 있다.

커버 글라스 내에 함유된 희토류 원소의 종류에 따라 반사 또는 투과되는 빛의 범위를 설정함으로써 다결정 실리콘 태양 전지의 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예에 의해 제조된 소다 라임 유리의 흡수 특성 및 투과 특성을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예에의 소다 라임 유리의 형광 특성을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예에서 사용한 광파장 필터의 투과 특성을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광파장 필터를 적층한 후 주사 전자 현미경(SEM)을 통해 확인한 이미지이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광파장 필터를 적층한 후 Solar Simulator를 이용해 효율을 측정한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광파장 필터 적층 후 IPCE(Incident Photon to Current Efficiency)를 통해 효율을 측정한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 커버 글라스 제조 공정 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명에 따른 실시예에서는 광파장 밴드 필터(band pass filter)를 코팅하여 다결정 실리콘 태양 전지가 빛을 효과적으로 흡수할 수 있는 태양 전지용 커버 글라스를 제공한다.

즉, 본 발명에 따른 실시예는 소다 라임 유리(sodalime galss) 상에 광파장 밴드 필터(band pass filter)를 코팅하는데, 상기 광파장 밴드 필터는 제1 파장 대역에 대해 투과율이 높은 제1 물질층과 제2 파장 대역에 대해 반사율이 높은 제2 물질층을 형성한다. 이때, 상기 제1 파장 대역은 500nm 이하인데 보다 바람직하게는 300~500nm이고, 상기 제2 파장 대역은 500nm이상인데 보다 바람직하게는 900~1100nm 이다.

본 발명에 따른 실시예에서는 희토류 원소(Rare earth ions)의 하향 전이 현상(Down conversion)을 이용하였다.

상기 희토류 원소(Rare-earth ions)는 원자 번호 57번부터 71번까지의 총 15개의 원소와 화학적 성질이 이와 비슷한 원자번호 21번의 Sc³⁺와 39번의 Y³⁺까지 총 17개의 원소를 지칭한다. 희토류 원소는 유리 내에 3가 이온으로 포함되며 다양한 에너지 레벨을 가지는 특징을 가지고 있다. 에너지 레벨이 다양하기 때문에 빛이 희토류 이온에 의해 흡수되면 희토류의 에너지 레벨을 거쳐 다양한 에너지를 가지는 광자로 방출할 수 있다.

상기 하향 전이 현상은 지표면에 도달하는 빛의 영역 중 300~500nm 범위 내 자외선 영역대의 빛을 장파장 영역의 빛으로 광 변환시키는 현상으로 이를 이용하여 다결정 실리콘에서의 흡수가 더 많이 일어나도록 할 수 있다.

본 발명에 따른 실시예는 희토류 원소를 함유하는 커버 글라스 위에 광파장 밴드 필터(band pass filter)를 코팅하여 태양 전지의 효율을 증진시키는 방법에 관한 것으로, 광파장 밴드 필터(band pass filter)를 이용하여 광 변환 후 발생한 빛이 태양 전지가 놓인 방향으로만 진행할 수 있도록 반사 또는 투과되는 파장대를 설정하여 코팅하는 것이 주요 특징이다.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 실시예에서는 희토류 원소의 조합을 바꾸는 과정을 실시하기 보다는 광파장 밴드 필터(band pass filter)를 적용함으로써 하향 전이에 의한 태양 전지의 효율을 향상시키고자 하였다. 즉, Tm에 의해서 300~500nm 영역대의 빛을 유리가 흡수하고, 그 후에 상기 흡수한 빛을 Yb 이온에 전달하여 Yb이온에 의해 상기 빛이 900~1100nm 영역대의 빛으로 방출되도록 하여 상기 방출된 빛을 태양 전지에 사용되도록 한다.

이를 위하여 본 발명에 따른 실시예에서는 툴륨 이온(Tm³⁺,thulium ion)과 이터븀 이온(Yb³⁺, ytterbium ion) 희토류 원소를 조합하는 경우 500nm 보다 장파장의 빛을 반사시키고 500nm 보다 단파장의 빛의 경우 투과시킨다.

본 발명에 따른 실시예에서는 0.1~1mol%의 툴륨과 4mol% 이하의 이터븀을 사용하는데, 만약 상기 툴륨의 농도가 0.1mol%보다 낮으면 Tm에 의해 흡수되는 빛이 상대적으로 적어지고, Tm은 350~450nm 영역대의 빛을 흡수하기도 하지만 밴드갭이 다수 개 있기 때문에, 650nm, 788nm 등의 다른 빛도 흡수를 하게 되고, 유리 결정이 발생되어 불투명해질 뿐만 아니라 비용이 상승하기 때문에 본 발명에 따른 실시예에서는 Tm의 농도를 1mol% 이하로 한정한다.

또한, 상기 이터븀 이온은 변환된 빛을 방출하는 기능을 하는데, 이터븀의 농도를 4mol%를 초과하면 투과도가 나빠지게 되고, 이터븀은 900~1100nm의 빛을 방출하는 이온이기도 하지만 상기 파장 영역의 빛을 흡수하기도 한다. 따라서 이터븀 이온의 농도가 높아지면 900~1100nm 파장 영역대의 빛의 흡수 또한 많아지므로 본 발명에 따른 실시예에서는 상기 이터븀의 농도를 4mol%이하로 한정한다.

그리고, 본 발명에 따른 실시예에서는 Tm과 Yb의 함량을 5mol% 이하로 한정하는데, 만약 5mol%를 초과하면 커버 글라스의 전체적인 투과도가 감소하게 되고, 이로 인하여 커버 글라스를 거쳐 태양 전지로 흡수되는 전체적인 빛의 양이 감소될 수 있기 때문에 본 발명에 따른 실시예에서의 희토류 이온의 양을 5mol% 이하로 한정한다.

본 발명에 따른 실시예에서는 상기 커버 글라스 상에 광파장 밴드 필터가 코팅되는데, 상기 코팅층은 TiO₂, SiN_x, ZrO₂, Al2O₃, MgO, SiO₂, CaF₂, MgF₂로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 층으로 적층된다. 이때, 적층은 굴절률이 상이한 2 이상의 코팅층이 반복적으로 형성될 수 있다.

상기 적층 두께가 변함에 따라 반사 특성이 크게 달라질 수 있는데, 본 발명에 따른 실시예에서는 반사 또는 투과시키고자 하는 빛의 파장에 대하여 1/8 내지 1/4배 정도의 적층 두께로 한정한다. 만약, 상기 범위를 벗어나는 경우에는 투과되는 파장 영역과 반사되는 파장 영역이 매우 크게 변하기 때문에 특정 파장의 빛을 받아들이는 필터로써의 기능을 상실하게 되므로 본 발명에 따른 실시예에서는 적층 두께를 상기 범위로 한정한다.

본 발명에 따른 실시예에서는 굴절률이 1.51인 SiO₂와 굴절률이 2.406인 TiO₂를 교대로 적층하는 경우에 상기 SiO₂는 40~140nm, TiO₂는 50~160nm로 한정한다.

또한, 본 발명에 따른 실시예에서는 광 변환된 빛을 한 방향으로 모아주기 위하여 커버 글라스의 옆면에 실버 페이스트(silver paste)를 코팅한다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 커버 글라스 제조방법에 대하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 커버 글라스 제조공정의 순서도인데, 도 7을 참조하면, 먼저 글라스 원료가 되는 여러 가지 분말을 혼합(S100)한다. 이때의 분말은 SiO₂, Al₂O₃, Na₂CO₃, K₂CO₃, MgCO₃, CaCO₃ 및 Sb₂O₃이다. 이때, 상기 Sb₂O₃는 유리 제조시 기포의 발생을 억제하도록 첨가하는 첨가제이다.

상기 혼합 분말들을 60~90℃의 온도 범위에서 건조(S110)하고, 건조된 혼합 분말을 1300~1500℃의 온도 범위의 실리카 도가니에서 녹인 후 급냉(S120)한다.

이후에는 급냉에 의한 균열을 방지하기 위하여 350~450℃의 온도 범위에서 어닐링을 실시한 다음 연마하여 글라스를 제조(S130)한다.

이후에는 상기 글라스의 옆면에 실버 페이스트를 바른 후 건조(S140)하고, 상기 글라스의 표면에는 광파장 밴드 필터를 코팅(S150)함으로써 태양 전지용 커버 글라스를 제조하게 된다.

이하에서는 본 발명에 따른 실시예에 대하여 보다 구체적으로 살펴본다.

[실시예]

태양 전지용 커버글라스의 기지재료로 사용된 유리는 소다 라임 유리(sodalime glass)로써 조성은 mol%로 50SiO₂-5Al₂O₃-12Na₂CO₃-13K₂CO₃-5MgCO₃-15CaCO₃-0.5Sb₂O₃(mol%)이다. 기지 유리에 1mol%의 Tm³ ⁺와 0, 1, 2, 3, 4mol%의 Yb³ ⁺를 넣어 각각 제조하였다.

희토류 원소를 넣지 않은 소다 라임 유리와 희토류 원소가 각각의 mol%로 함유된 유리를 포함하여 총 6개의 샘플을 표 1에서와 같이 제조하였다.

희토류 원소 첨가에 따른 소다 라임 유리의 두께

	희토류 무첨가	1Tm³⁺	1Tm³⁺/1Yb³⁺	1Tm³⁺/2Yb³⁺	1Tm³⁺/3Yb³⁺	1Tm³⁺/4Yb³⁺
두께[mm]	1.836	1.807	1.778	1.834	1.803	1.803

표 1은 실시예에 의해서 제조된 소다 라임 유리의 두께를 측정한 것이다. SiO₂, Al₂O₃, Na₂CO₃, K₂CO₃, MgCO₃, CaCO₃ 및 Sb₂O₃ 분말을 지르코니아 볼(Zirconia Ball)과 함께 볼 밀러(Ball Miller)에서 약 10시간 동안 혼합(S100)하였고, 그 후에 약 7시간 동안 75℃ 고온 건조기에서 건조(S110)하였다. 건조한 분말을 실리카 도가니에 옮겨서 1400℃의 고온에서 녹인 후 급냉(Quenching)(S120)하였다. 급냉 후 갑작스런 온도 변화에 의한 유리의 균열을 막기 위해 400℃에서 어닐링(annealing)공정을 실시하였다. 제조한 시편은 사포를 이용하여 모든 유리를 동일하게 연마하고 대략 1cmㅧ1cmㅧ2mm 크기로 제조(S130)하였다.

이후, 소다 라임 유리의 흡수 특성 및 투과 특성을 측정하였다.

유리의 특성 중 흡수 특성은 UV-visible-NIR 영역의 파장을 갖는 빔(beam)을 시편에 입사시켜 시편의 투과율을 파장별로 측정하여 흡수 스펙트럼을 얻는다. 형광 특성은 UV 램프(lamp)의 광원을 시편에 조사하고, 광원의 빛으로 여기된 시편으로부터 전 방향(isotropic)으로 방사되는 형광을 렌즈를 이용해 분광기(monochromator)로 수집하여 스펙트럼을 분석한다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예에 의해서 제조된 소다 라임 유리의 흡수 특성 및 투과 특성을 나타낸 그래프인데, 도 1의 a는 흡수 특성을 도 1의 b는 투과 특성을 나타내는 그래프이다. 또한, 도 2는 본 발명에 따른 실시예의 소다 라임 유리의 형광 특성을 나타낸 그래프인데, 도 1 및 도 2를 참조하면, 유리의 흡수 및 형광 특성을 측정함으로써 하향 전이 현상이 발생되어 광 변환이 일어났음을 알 수 있다. 특히, 1000nm 부근의 영역의 파장을 갖는 빛이 흡수 또는 투과된 것을 알 수 있다.

또한, 도 1의 a,b를 참조하면, 300~500nm 대역에서 작은 피크(peak)가 있음을 알 수 있는데, 상기 파장 대역의 빛을 흡수하여 900~1100nm 파장 대역의 빛으로 변환하기 위하여 흡수하는 것이다.

이후, 광 변환된 빛을 한 방향으로 모아주기 위해 유리의 옆면에 실버 페이스트(Silver paste)를 바르고 상단 표면에 광파장 밴드 필터(band pass filter)를 코팅하는데, 실버 페이스트를 바른 후 100℃에서 30분 동안 건조(S140)시킨 후 상,하단 표면을 세척한 다음, 광파장 밴드 필터를 코팅(S150)하였다.

상기 광파장 밴드 필터(band pass filter)는 Tm³⁺의 흡광도가 높은 파장 대역(300~500nm)에서 투과율을 높게 하고, Yb³⁺의 형광이 높은 파장 대역(900~1100nm)에서 반사율이 높도록 구성하였다. 도 3은 본 발명에 따른 실시예에서 사용한 광파장 필터의 투과 특성을 나타낸 그래프이다. 이때, 적층 방법 및 적층 두께는 표 2에서와 같다.

광파장 필터의 굴절률 및 적층 두께

	굴절률	적층 두께[nm]
SiO₂	1.51	47.85
TiO2	2.406	56.16
SiO₂	1.51	127.7
TiO2	2.406	139.2
SiO₂	1.51	129.6
TiO2	2.406	156.1
SiO₂	1.51	132.4
TiO2	2.406	152.9
SiO₂	1.51	130.1
TiO2	2.406	72.52

표 2는 본 발명에 따른 실시예에서 사용한 광파장 필터의 사용 물질인 SiO₂와 TiO₂의 적층 두께에 관한 것이다. 낮은 굴절률을 가지는 SiO₂와 높은 굴절률을 가지는 TiO₂를 RF 마그네트론 스퍼터(magnetron sputter)를 이용하여 순차적으로 증착하였으며 증착 시간을 조절하여 각 층의 두께를 조절하였다. 스퍼터 내의 압력은 상온에서 4.4mTorr를 유지하였고, 아르곤 20sccm, 산소 1sccm하에서 코팅하였다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광파장 필터를 적층한 후 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)을 통해 확인한 이미지인데, 상기 도 4에서 흰 선으로 코팅층을 대략적으로 구분하였다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광파장 필터를 적층한 후 솔라 시뮬레이터(Solar Simulator)를 이용해 효율을 측정한 그래프인데, 대부분의 경우에 희토륨를 첨가하지 않은 경우(none)보다 효율이 향상됨을 알 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광파장 필터 적층 후 IPCE(Incident Photon to Current Efficiency)를 통해 효율을 측정한 그래프인데, 희토류 원소를 첨가한 경우에 900~1100nm 파장 대역에서의 효율이 상승하였음을 알 수 있다.

본 발명에 따른 실시예에서 유리의 상단에 코팅한 광파장 밴드 필터(band pass filter)는 특정 파장 대역에 대해 높은 투과성을 가지는 물질인 SiOx, TiO₂, ZnO, MgO, CaF₂, MgF₂ 중 하나 이상을 적층하여 적층한 물질에 따라 특정 파장 대역에서 높은 반사도 또는 투과도를 가지는 필터를 의미한다.

이때, 투과율은 UV-visible-NIR(Ultraviolet-Visible-Near Infrared spectrometer) 분광광도계를 사용하였다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

태양 전지용 커버 글라스의 기지 조성에 희토류 원소가 첨가된 글라스;
상기 글라스 상에 형성되고, 제1 파장 대역에 대해 투과율이 높으며, 제2 파장 대역에 대해 반사율이 높은 광파장 밴드 필터(band pass filter)로 이루어지는 코팅층;을 포함하고,
상기 글라스의 측면에 실버 페이스트(silver paste)가 코팅된 태양 전지용 커버 글라스.
삭제
제1항에 있어서,
상기 희토류 원소는 툴륨(Thulium) 또는 이터븀(Ytterbium) 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 커버 글라스.
제3항에 있어서,
상기 툴륨과 이터븀의 농도는 각각 0.1~1mol%, 4mol% 이하인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 커버 글라스.
제1항에 있어서,
상기 광파장 밴드 필터는 제1 굴절률을 갖는 제1 물질층과 상기 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 갖는 제2 물질층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 커버 글라스.
제5항에 있어서,
상기 제1 물질층과 제2 물질층이 2회 이상 반복적으로 형성된 것을 특징으로 하는 태양 전지용 커버 글라스.
제1항에 있어서,
상기 제1 파장 대역은 500nm이하이고,
상기 제2 파장 대역은 500nm이상이며,
상기 광파장 밴드 필터는 상기 제1 파장 대역에서 흡수한 빛을 통과시키고, 상기 글라스에서 상기 제1 파장 대역의 빛을 흡수하여 상기 제2 파장 대역의 빛으로 변환된 빛을 반사시키는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 커버 글라스.
제5항에 있어서,
상기 광파장 밴드 필터는 TiO₂, SiN_x, ZrO₂, Al2O₃, MgO, SiO₂, CaF₂, MgF₂로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 커버 글라스.
제8항에 있어서,
상기 광파장 밴드 필터는 반사 또는 투과시키고자 하는 빛의 파장의 1/8 내지 1/4의 두께로 적층되는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 커버 글라스.
제9항에 있어서,
상기 광파장 밴드 필터가 TiO₂와 SiO₂로 이루어지는 경우,
상기 TiO₂의 적층 두께는 50~160nm이고, SiO₂의 적층 두께는 40~140nm인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 커버 글라스.
제1항, 및 제 3 항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 글라스의 기지 조성은 몰 퍼센트(mol%)로 50SiO₂-5Al₂O₃-12Na₂CO₃-13K₂CO₃-5MgCO₃-15CaCO₃-0.5Sb₂O₃인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 커버 글라스.
글라스 원료 분말을 혼합하는 단계;
혼합 분말을 건조하는 단계;
상기 건조한 혼합 분말을 도가니에서 녹인 후 급냉시키는 단계;
어닐링(annealing)한 다음 연마하여 글라스를 제조하는 단계;
상기 글라스의 옆면에 실버 페이스트(silver paste)를 바른 후 건조하는 단계; 및
상기 글라스의 표면에 광파장 밴드 필터를 코팅하는 단계를 포함하는 태양 전지용 커버 글라스 제조방법.
제12항에 있어서,
상기 광파장 밴드 필터는 TiO₂, SiN_x, ZrO₂, Al2O₃, MgO, SiO₂, CaF₂, MgF₂로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 커버 글라스 제조방법.
제12항에 있어서,
상기 글라스는 몰 퍼센트(mol%)로 50SiO₂-5Al₂O₃-12Na₂CO₃-13K₂CO₃-5MgCO₃-15CaCO₃-0.5Sb₂O₃의 기지 조성에 몰 퍼센트(mol%)로 0.5Sb₂O₃가 첨가되는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 커버 글라스 제조방법.
상기 제14항에 있어서,
상기 글라스는 몰 퍼센트(mol%)로 희토류 원소를 5mol%이하를 함유하는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 커버 글라스 제조방법.
제12항에 있어서,
상기 혼합 분말의 건조는 60~90℃에서 이루어지고, 상기 도가니의 온도는 1300~1500℃인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 커버 글라스 제조방법.
제12항에 있어서,
상기 어닐링 온도는 350~450℃의 온도 범위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 커버 글라스 제조방법.