태양전지용 메타소재 전극 및 이의 제조방법

Abstract

본 발명은 p-n 접합이 형성된 실리콘 기재; 상기 실리콘 기재 상에 형성된 금속층; 및 상기 금속층 상에 형성된 인덱스 매칭층;을 포함하고, 상기 금속층은 금속 나노 홀 어레이를 갖는 것인, 태양전지용 메타소재 전극을 제공한다. 본 발명에 따른 태양전지용 메타소재 전극은 금속 나노 홀 어레이를 포함함으로써 플라즈모닉 안테나 효과를 발생시켜 빛을 공핍층 영역으로 포획하여 공핍층 내 분리되는 전자-정공 쌍 효율을 증대시킬 수 있음과 동시에 나노 사이즈로 태양전지 표면에 주기적으로 위치한 금속으로 인해 태양전지 표면에 걸친 균일한 캐리어 수집이 가능하여 캐리어 수집 효율을 증대시킬 수 있다. 또한, 인덱스 매칭층을 포함하며, 상기 인덱스 매칭층은 금속과 외부 공기 사이의 큰 굴절률 차이로 인한 빛 반사를 방지하기 위하여 형성하는 것으로서 굴절률이 크지 않은 투명한 절연체를 사용하여 태양전지로의 빛의 입사를 방해하지 않는 효과가 있다. 더불어, 상기 금속 나노 홀의 홀 크기 및 주기를 변화시켜 가며 특정 파장의 빛을 선택적으로 극대화 시켜 공핍층 영역에 포획시킬 수 있다. 본 발명에 따른 메타소재 전극은 벌크 실리콘 외 박막 형태, 유무기물 등의 다양한 물질 기반 태양전지에 손쉽게 적용할 수 있으므로, 폭넓은 응용 가능성을 가진다.