JP2012134541A - Solar cell manufacturing method making use of inductive coupling plasma chemical vapor deposition method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、誘導結合プラズマ化学気相蒸着法を利用した太陽電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell using inductively coupled plasma chemical vapor deposition.
現在、気候変化協約による温室ガスの縮減義務が加速化されつつあり、これにより二酸化炭素市場が活性化されているから、新再生エネルギー分野の関心が高まっている。
代表的な新再生エネルギー分野である太陽電池は、無限の清浄エネルギー源である太陽光を利用して電気を生産するシステムであって、光を直接的に電気に変える太陽電池がその核心にある。
現在、商用化されている90%以上の太陽電池は、バルク基盤のシリコン太陽電池であって、シリコン需給に影響を受けており、高温中心の工程で複雑であるから、薄型化、薄膜化又は低温工程などが容易でないという問題点がある。
Currently, the obligation to reduce greenhouse gas under the climate change agreement is accelerating, which has stimulated the carbon dioxide market, raising interest in the field of new renewable energy.
Solar cells, which are a typical new renewable energy field, are systems that produce electricity using sunlight, an infinite source of clean energy, and the core is solar cells that directly convert light into electricity. .
Currently, more than 90% of solar cells in commercial use are bulk-based silicon solar cells that are affected by the supply and demand of silicon and are complicated by high-temperature-centered processes. There is a problem that the low temperature process is not easy.
そこで、本発明の目的は、誘導結合プラズマ化学気相蒸着法を利用した太陽電池の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、太陽電池のP層形成方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、太陽電池の水素化真性層を形成する方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、太陽電池の微細結晶化された真性層を形成する方法を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a solar cell manufacturing method using inductively coupled plasma chemical vapor deposition.
Another object of the present invention is to provide a method for forming a P layer of a solar cell.
Still another object of the present invention is to provide a method for forming a hydrogenated intrinsic layer of a solar cell.
Still another object of the present invention is to provide a method for forming a microcrystalline intrinsic layer of a solar cell.
上記の目的を達成すべく、本発明の一側面によると、第1電極、第1型層、真性層、第2型層及び第2電極を含む太陽電池を製造するにおいて、水素(H2)ガス及びシラン(SiH4)ガスを含む混合ガスを使用する誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置を利用して、水素化非晶質シリコン薄膜からなる前記真性層を形成する真性層の形成ステップを含むものの、前記混合ガスは、前記水素ガス及びシランガスの水素ガスに対するシランガスの割合(H2/SiH4 ratio)が8乃至10であることを特徴とする太陽電池の製造方法が提供される。 In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, in manufacturing a solar cell including a first electrode, a first type layer, an intrinsic layer, a second type layer, and a second electrode, hydrogen (H 2 ) An intrinsic layer forming step of forming the intrinsic layer of a hydrogenated amorphous silicon thin film using an inductively coupled plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus using a mixed gas containing a gas and a silane (SiH 4 ) gas. However, the mixed gas is provided with a ratio of silane gas to hydrogen gas of the hydrogen gas and silane gas (H 2 / SiH 4 ratio) of 8 to 10. A method for manufacturing a solar cell is provided.
前記真性層の形成ステップは、工程圧力が70乃至90mtorrで、工程パワーが200乃至300Wであり、工程温度は、250乃至350度である。 The intrinsic layer forming step has a process pressure of 70 to 90 mtorr, a process power of 200 to 300 W, and a process temperature of 250 to 350 degrees.
前記太陽電池の製造方法は、前記真性層の形成ステップ以前に、第1型シリコン基板を用意する第1型シリコン基板の用意ステップと、前記第1型シリコン基板の後面に前記第1電極を形成する第1電極の形成ステップとを含み、前記真性層の形成ステップ以後に、前記真性層上に第2型層を形成する第2型形成ステップと、前記第2型層上に第2電極を形成する第2電極の形成ステップとを含む。 The manufacturing method of the solar cell includes a first-type silicon substrate preparing step of preparing a first-type silicon substrate before the intrinsic layer forming step, and forming the first electrode on the rear surface of the first-type silicon substrate. A first electrode forming step, and after the intrinsic layer forming step, a second mold forming step for forming a second mold layer on the intrinsic layer, and a second electrode on the second mold layer. Forming a second electrode to be formed.
前記第1電極は、Agからなり、前記第2型層は、水素化第2型非晶質シリコン層からなり、前記第2電極は、前記第2型層上に形成された透明電極層及び前記透明電極層上に形成されたパターン化されたアルミニウム電極からなる。 The first electrode is made of Ag, the second type layer is made of a hydrogenated second type amorphous silicon layer, the second electrode is made of a transparent electrode layer formed on the second type layer, and It consists of a patterned aluminum electrode formed on the transparent electrode layer.
前記太陽電池の製造方法は、前記真性層の形成ステップ以前に、透明基板を用意する透明基板の用意ステップと、前記透明基板上に前記第1電極を形成する第1電極の形成ステップと、前記第1電極上に前記第2型層を形成する第2型層の形成ステップとを含み、前記真性層の形成ステップ以後に、前記真性層上に前記第1型層を形成する第1型層の形成ステップと、前記第1型層上に前記第2電極を形成する第2電極の形成ステップとを含む。 The solar cell manufacturing method includes a transparent substrate preparing step for preparing a transparent substrate before the intrinsic layer forming step, a first electrode forming step for forming the first electrode on the transparent substrate, Forming a second type layer on the first electrode, and forming the first type layer on the intrinsic layer after the intrinsic layer forming step. And a second electrode forming step of forming the second electrode on the first mold layer.
前記第2型層の形成ステップと前記真性層の形成ステップとの間に、バッファ層を形成するバッファ層の形成ステップを含み、前記第1型層の形成ステップと前記第2電極の形成ステップとの間に、前記第1型層上に透明電極層を形成する透明電極層の形成ステップを含む。 A buffer layer forming step for forming a buffer layer between the second type layer forming step and the intrinsic layer forming step, wherein the first type layer forming step and the second electrode forming step; The step of forming a transparent electrode layer for forming a transparent electrode layer on the first mold layer is included.
前記第1電極は、TCO層からなり、前記第2電極は、アルミニウムからなる。 The first electrode is made of a TCO layer, and the second electrode is made of aluminum.
上記の目的を達成すべく、本発明による他の側面によると、第1電極、第1型層、真性層、第2型層及び第2電極を含む太陽電池を製造するにおいて、水素(H2)ガス、シラン(SiH4)ガス、ジボラン(B2H6)ガス及びエチレン(C2H4)ガスを含む混合ガスを使用する誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置を利用して、非晶質シリコンカーバイド薄膜からなる前記第2型層を形成する第2型層の形成ステップを含むものの、前記エチレンガスは、60%が水素ガスで稀釈されたエチレンガスであり、前記ジボランガスは、97%が水素ガスで稀釈されたジボランガスであり、前記エチレンガスは、前記混合ガスにおいて1乃至1.2%含まれており、前記ジボランガスは、前記混合ガスにおいて6乃至6.5%含まれていることを特徴とする太陽電池の製造方法が提供される。 In order to achieve the above object, according to another aspect of the present invention, in manufacturing a solar cell including a first electrode, a first type layer, an intrinsic layer, a second type layer, and a second electrode, hydrogen (H 2 ) Using an inductively coupled plasma chemical vapor deposition apparatus using a mixed gas containing gas, silane (SiH 4 ) gas, diborane (B 2 H 6 ) gas and ethylene (C 2 H 4 ) gas. Although the second type layer forming step of forming the second type layer made of a silicon carbide thin film is included, the ethylene gas is an ethylene gas diluted with 60% hydrogen gas, and the diborane gas is 97% A diborane gas diluted with hydrogen gas, wherein the ethylene gas is included in the mixed gas in an amount of 1 to 1.2%, and the diborane gas is included in the mixed gas in an amount of 6 to 6.5%. Method of manufacturing a solar cell, wherein Rukoto is provided.
前記太陽電池の製造方法は、前記第2型層の形成ステップ以前に、第1型シリコン基板を用意する第1型シリコン基板の用意ステップと、前記第1型シリコン基板の後面に前記第1電極を形成する第1電極の形成ステップと、前記第1型シリコン基板の前面に前記真性層を形成する真性層の形成ステップとを含み、前記第2型層の形成ステップ以後に、前記第2型層上に第2電極を形成する第2電極の形成ステップを含む。 The method for manufacturing a solar cell includes a step of preparing a first type silicon substrate for preparing a first type silicon substrate before the step of forming the second type layer, and the first electrode on the rear surface of the first type silicon substrate. Forming a first electrode for forming the first layer, and forming an intrinsic layer for forming the intrinsic layer on the front surface of the first type silicon substrate. After the step of forming the second type layer, the second type Forming a second electrode to form a second electrode on the layer;
前記第1電極は、Agからなり、前記真性層は、水素化非晶質シリコン層からなり、前記第2電極は、前記第2型層上に形成された透明電極層及び前記透明電極層上に形成されたパターン化されたアルミニウム電極からなる。 The first electrode is made of Ag, the intrinsic layer is made of a hydrogenated amorphous silicon layer, and the second electrode is formed on the transparent electrode layer and the transparent electrode layer formed on the second mold layer. It consists of the patterned aluminum electrode formed.
前記太陽電池の製造方法は、前記第2型層の形成ステップ以前に、透明基板を用意する透明基板の用意ステップと、前記透明基板上に前記第1電極を形成する第1電極の形成ステップとを含み、前記第2型層の形成ステップ以後に、前記第2型層上に前記真性層を形成する真性層の形成ステップと、前記真性層上に前記第1型層を形成する第1型層の形成ステップと、前記第1型層上に前記第2電極を形成する第2電極の形成ステップとを含む。 The method for manufacturing a solar cell includes a step of preparing a transparent substrate for preparing a transparent substrate before the step of forming the second mold layer, and a step of forming a first electrode for forming the first electrode on the transparent substrate. And after the step of forming the second type layer, a step of forming an intrinsic layer on the second type layer, and a first type of forming the first type layer on the intrinsic layer A layer forming step and a second electrode forming step of forming the second electrode on the first mold layer.
前記第2型層の形成ステップと前記真性層の形成ステップとの間に、バッファ層を形成するバッファ層の形成ステップを含み、前記第1型層の形成ステップと前記第2電極の形成ステップとの間に、前記第1型層上に透明電極層を形成する透明電極層の形成ステップを含む。 A buffer layer forming step for forming a buffer layer between the second type layer forming step and the intrinsic layer forming step, wherein the first type layer forming step and the second electrode forming step; The step of forming a transparent electrode layer for forming a transparent electrode layer on the first mold layer is included.
前記第1電極は、TCO層からなり、前記第2電極は、アルミニウムからなる。 The first electrode is made of a TCO layer, and the second electrode is made of aluminum.
上記の目的を達成すべく、本発明のさらに他の側面によると、第1電極、第1型層、真性層、第2型層及び第2電極を含む太陽電池を製造するにおいて、水素(H2)ガス及びシラン(SiH4)ガスを含む混合ガスを使用する誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置を利用して、前記第2型層、真性層及び第1型層のうちの何れか一つの層を結晶化されたシリコン層からなるように形成するものの、前記混合ガスは、シランガスの割合(SiH4/(SiH4+H2))が0.016乃至0.2であることを特徴とする太陽電池の製造方法が提供される。 In order to achieve the above object, according to still another aspect of the present invention, in manufacturing a solar cell including a first electrode, a first type layer, an intrinsic layer, a second type layer, and a second electrode, hydrogen (H 2 ) Using an inductively coupled plasma chemical vapor deposition apparatus using a mixed gas containing a gas and a silane (SiH 4 ) gas, any one of the second type layer, the intrinsic layer, and the first type layer is used. Although the layer is formed of a crystallized silicon layer, the mixed gas has a silane gas ratio (SiH 4 / (SiH 4 + H 2 )) of 0.016 to 0.2. A method for manufacturing a solar cell is provided.
前記誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置は、1150乃至1250Wの工程パワーを使用する。 The inductively coupled plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus uses a process power of 1150 to 1250W.
前記第1型層を結晶化されたシリコン層で形成することは、ホスフィン(P2H3)ガスを含む混合ガスを使用するものの、前記シランガスに対するホスフィンガスが0.075乃至0.1%含まれた混合ガスを使用する。 Forming the first type layer with a crystallized silicon layer uses a mixed gas containing phosphine (P 2 H 3 ) gas, but contains 0.075 to 0.1% of phosphine gas relative to the silane gas. Use the mixed gas.
前記第2型層を結晶化されたシリコン層で形成することは、ジボランガスを含む混合ガスを使用するものの、前記シランガスに対するジボランガスが0.1乃至0.5%含まれた混合ガスを使用する。 Forming the second-type layer with a crystallized silicon layer uses a mixed gas containing 0.1 to 0.5% of diborane gas with respect to the silane gas, although a mixed gas containing diborane gas is used.
前記太陽電池の製造方法は、第1型シリコン基板を用意する第1型シリコン基板の用意ステップと、前記第1型シリコン基板の後面に前記第1電極を形成する第1電極の形成ステップと、前記第1型シリコン基板の前面に前記真性層を形成する真性層の形成ステップと、前記真性層上に前記第2型層を形成する第2型層の形成ステップと、前記第2型層上に第2電極を形成する第2電極の形成ステップとを含む。 The manufacturing method of the solar cell includes a step of preparing a first type silicon substrate for preparing a first type silicon substrate, a step of forming a first electrode for forming the first electrode on a rear surface of the first type silicon substrate, Forming an intrinsic layer on the front surface of the first type silicon substrate; forming a second type layer on the intrinsic layer; forming a second type layer on the intrinsic layer; and on the second type layer. And a second electrode forming step of forming a second electrode.
前記第1電極は、Agからなり、前記第2電極は、前記第2型層上に形成された透明電極層及び前記透明電極層上に形成されたパターン化されたアルミニウム電極からなる。 The first electrode is made of Ag, and the second electrode is made of a transparent electrode layer formed on the second mold layer and a patterned aluminum electrode formed on the transparent electrode layer.
前記太陽電池の製造方法は、透明基板を用意する透明基板の用意ステップと、前記透明基板上に前記第1電極を形成する第1電極の形成ステップと、前記第1電極上に前記第2型層を形成する第2型層の形成ステップと、前記第2型層上に前記真性層を形成する真性層の形成ステップと、前記真性層上に前記第1型層を形成する第1型層の形成ステップと、前記第1型層上に前記第2電極を形成する第2電極の形成ステップとを含む。 The manufacturing method of the solar cell includes a step of preparing a transparent substrate for preparing a transparent substrate, a step of forming a first electrode for forming the first electrode on the transparent substrate, and the second mold on the first electrode. Forming a second type layer to form a layer; forming an intrinsic layer on the second type layer; forming a first type layer on the intrinsic layer; And a second electrode forming step of forming the second electrode on the first mold layer.
前記第2型層の形成ステップと前記真性層の形成ステップとの間に、バッファ層を形成するバッファ層の形成ステップを含み、前記第1型層の形成ステップと前記第2電極の形成ステップとの間に、前記第1型層上に透明電極層を形成する透明電極層の形成ステップを含む。 A buffer layer forming step for forming a buffer layer between the second type layer forming step and the intrinsic layer forming step, wherein the first type layer forming step and the second electrode forming step; The step of forming a transparent electrode layer for forming a transparent electrode layer on the first mold layer is included.
前記第1電極は、TCO層からなり、前記第2電極は、アルミニウムからなる。 The first electrode is made of a TCO layer, and the second electrode is made of aluminum.
本発明の構成によれば、上述の本発明の目的をすべて達成できる。具体的には、本発明によれば、誘導結合プラズマ化学気相蒸着法を利用した太陽電池の製造方法を提供するという効果がある。
また、本発明によれば、太陽電池のP層形成方法を提供するという効果がある。
また、本発明によれば、太陽電池の水素化真性層を形成する方法を提供するという効果がある。
また、本発明によれば、太陽電池の微細結晶化された真性層を形成する方法を提供するという効果がある。
According to the configuration of the present invention, all the objects of the present invention described above can be achieved. Specifically, according to the present invention, there is an effect of providing a method for manufacturing a solar cell using an inductively coupled plasma chemical vapor deposition method.
Moreover, according to this invention, there exists an effect of providing the P layer formation method of a solar cell.
Moreover, according to this invention, there exists an effect of providing the method of forming the hydrogenation intrinsic layer of a solar cell.
Moreover, according to this invention, there exists an effect of providing the method of forming the microcrystallized intrinsic layer of a solar cell.
以下、添付された図面を参照して、本発明による実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態による太陽電池の製造方法において用いられる誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置の概略的な構成を示す概念図である。
図1に示すように、本発明の実施の形態による太陽電池の製造方法において用いられる誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置(Inductively Coupled Plasma Chemical Vapor Deposition)100は、チャンバー110、アンテナ120、電源供給部130、シャワーヘッド(shower head)140及びサセプタ(susceptor)150を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a schematic configuration of an inductively coupled plasma chemical vapor deposition apparatus used in a method for manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, an inductively coupled plasma chemical vapor deposition (Inductively Coupled Plasma Chemical Vapor Deposition) 100 used in a method for manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention includes a
前記チャンバー110は、絶縁プレート112、ドア114及び排気口116を具備している。
前記チャンバー110は、前記チャンバー110の内部と外部とを空間的に分離して、前記チャンバー110の内部が真空状態を維持するようにする機能を果たす。
The
The
前記絶縁プレート112は、前記チャンバー110の上段部に備えられる。
前記絶縁プレート112は、前記アンテナ120と前記チャンバー110とを絶縁させる機能と、前記アンテナ120から発生した電磁場を前記チャンバー110の内部に透過させる機能を果たす。
The insulating
The insulating
前記ドア114は、前記チャンバー110の内部に基板60を装入するか、又は引き出すために備えられる。
The
前記排気口116は、真空ポンプ(図示せず)と連結されて、前記チャンバー110の内部から気体などを排気して、前記チャンバー110の内部を一定の真空状態に排気するか、又は一定の真空状態を維持させる機能を果たす。
The
前記アンテナ120は、前記電源供給部130から供給された電源で前記チャンバー110の内部に高密度のプラズマを発生させる機能を果たす。
前記アンテナ120は、コイルが螺旋状(helical)に巻かれた状態に備えられ、前記チャンバー110の絶縁プレート112上に備えられる。
The
The
前記電源供給部140は、前記アンテナ120及びサセプタ150に電源を供給する機能を果たす。
特に、前記電源供給部140は、前記アンテナ120に13.5MHzのRFを印加して、前記チャンバー110の内部に高密度のプラズマが発生するようにする。
前記シャワーヘッド140は、前記チャンバー110の外部に備えられたガス供給部142からガスが供給されて、前記チャンバー110の内部に均一に供給する機能を果たす。
前記シャワーヘッド140は、前記シャワーヘッド140に供給されるそれぞれ異なる種類のガスを均一に混合して、均一に混合された混合ガスを形成する機能も果たす。
The
In particular, the
The
The
前記サセプタ160は、前記基板160を支持する機能を果たす。
前記サセプタ160は、図1に詳細に示していないが、その内部又は外部に前記基板160を一定の温度に加熱する加熱部材及び前記基板160を冷却できる冷却部材も具備できる。
前記サセプタ160は、前記基板160と前記シャワーヘッド140との間隔が一定間隔、好ましくは、23cmになる位置に備えられるようにする。
The susceptor 160 functions to support the
Although not shown in detail in FIG. 1, the
The
図2は、本発明の一実施の形態による太陽電池の製造方法により製造された太陽電池の一実施の形態を示す断面図である。
図2に示すように、本発明の一実施の形態による太陽電池の製造方法により製造された太陽電池200は、第1電極210、第1型シリコン基板220、真性層230、第2型層240及び第2電極250を備えている。
このとき、前記第1型シリコン基板220は、N型シリコン基板又はP型シリコン基板でありうる。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing one embodiment of a solar cell manufactured by the method for manufacturing a solar cell according to one embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2, a
At this time, the first
また、前記第2型層240は、前記第1型シリコン基板220がN型シリコン基板である場合には、P型層で、前記第1型シリコン基板220がP型シリコン基板である場合には、N型層でありうる。
本実施の形態では、前記第1型シリコン基板220がN型シリコン基板で、前記第2型層240は、P型層であると仮定して説明する。すなわち、前記第1型は、N型で、前記第2型は、P型であると仮定して説明する。
The second-
In the present embodiment, it is assumed that the first-
このとき、前記第2電極250は、透明電極層252及び金属電極254を含んでいる。
前記太陽電池200は、前記第1型シリコン基板220を中心に前記第1型シリコン基板220の後面には、前記第1電極210が備えられ、前記第1型シリコン基板220の前面には、前記真性層230、第2型層240及び第2電極250が順次積層されている。
At this time, the
The
前記第1電極210は、前記第1型シリコン基板220の後面に備えられる後面電極であって、導電性物質、好ましくは、Agからなることが好ましい。
前記第1電極210は、0.3乃至0.8μm、好ましくは、0.5μmの厚さになっている。
The
The
前記第1型シリコン基板220は、第1型不純物のドーピングされたシリコン基板、正確には、第1型、すなわち、第1型不純物のドーピングされた単結晶基板からなっている。
前記第1型シリコン基板220は、300乃至1000μm、好ましくは、650μmの厚さになっている。
The first
The first-
前記真性層230は、不純物のドーピングされない水素化非晶質シリコン層、すなわち、Ia−Si:H層からなることができる。また、前記真性層230は、不純物のドーピングされない水素化微細結晶質シリコン層、すなわち、I μc−Si:H層からなりうる。
The
前記真性層230が前記Ia−Si:H層である場合には、3乃至5μm、好ましくは、5μmの厚さでありうる。また、前記真性層230が前記I μc−Si:H層である場合には、0.5乃至2μm、好ましくは、1μmの厚さでありうる。
When the
前記第2型層230は、第2型の不純物のドーピングされた水素化非晶質カーバイドシリコン層、すなわち、第2型a−SiC:H層からなりうる。また、前記第2型層230は、第2型不純物のドーピングされた水素化非晶質シリコン層、すなわちPa−Si:H層からなりうる。
The
前記第2型層230は、前記第2型a−SiC:H層からなっている場合には、10乃至20μm、好ましくは、12μmの厚さでありうる。また、前記第2型層230は、前記第2型a−Si:H層からなっている場合には、11乃至12μm、好ましくは、12μmの厚さでありうる。
When the
前記第2電極250の透明電極層252は、TCO(Transparent Conducting Oxide)、例えば、ZnO(Zinc Oxide)、アルミニウムのドーピングされたZnO膜であるAZO(Aluminum Zinc Oxide)、ITO(Indium Tin Oxide)及びSnO2:Fなどのような透明な導電酸化物からなりうる。
The
前記第2電極250の透明電極層252は、100乃至200μm、好ましくは、120μmの厚さでありうる。
前記第2電極250の金属電極254は、前記透明電極層252上に備えられ、パターン化された金属電極254からなっている。
The
The
前記金属電極254は、アルミニウムなどのような導電性物質からなっている。
前記金属電極254は、0.2乃至1μm、好ましくは、0.5μmの厚さになっている。
The
The
図3は、本発明の他の実施の形態による太陽電池の製造方法により製造された太陽電池の他の実施の形態を示す断面図である。
図3に示すように、本発明の他の実施の形態による太陽電池の製造方法により製造された太陽電池300は、透明基板310、第1電極320、第2型層330、バッファ層340、真性層350、第1型層360、透明電極層370及び第2電極380を備えている。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another embodiment of a solar cell manufactured by a method for manufacturing a solar cell according to another embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 3, a
前記太陽電池300は、前記透明基板310上に前記第1電極320、第2型層330、バッファ層340、真性層350、第1型層360、透明電極層370及び第2電極380が順次積層されている。
In the
前記透明基板310は、ガラス基板又はプラスチック基板のように、光を透過し、かつ絶縁体物質からなる基板でありうる。
The
前記第1電極320は、光を透過し、かつ導電性のある物質であるTCO、例えば、ZnO、AZO、ITO及びSnO2:Fなどのような透明な導電酸化物からなりうる。
前記第1電極320は、テクスチャード処理によりその表面に凹凸が形成された形態でありうる。
The
The
前記第2型層330は、P型の不純物のドーピングされた水素化非晶質シリコンカーバイド層、すなわち、第2型a−SiC:H層からなりうる。また、前記第2型層330は、第2型不純物のドーピングされた水素化非晶質シリコン層、すなわち、第2型a−Si:H層からなりうる。
前記第2型層330は、前記第2型a−SiC:H層からなっている場合には、10乃至20μm、好ましくは、12μmの厚さでありうる。また、前記第2型層330は、前記第2型a−Si:H層からなっている場合には、11乃至12μm、好ましくは、12μmの厚さでありうる。
The
When the
前記バッファ層340は、前記第2型層330と真性層350のバッファとして備えられ、第2型のドーピングされた水素化非晶質シリコン層、すなわち、第2型a−Si:H層からなっている。
前記バッファ層340は、2乃至5μm、好ましくは、3μmの厚さになっている。
The
The
前記真性層350は、不純物のドーピングされない水素化非晶質シリコン層、すなわち、Ia−Si:H層からなりうる。また、前記真性層350は、不純物のドーピングされない水素化微細結晶質シリコン層、すなわち、I μc−Si:H層からなりうる。
前記真性層350が前記Ia−Si:H層である場合には、3乃至5μm、好ましくは、5μmの厚さでありうる。また、前記真性層350が前記I μc−Si:H層である場合には、0.5乃至2μm、好ましくは、1μmの厚さでありうる。
The
When the
前記第1型層360は、第1型不純物のドーピングされた水素化非晶質シリコン、すなわち、第1型a−Si:H層からなりうる。また、前記第1型層360は、第1型不純物のドーピングされた水素化微細結晶化シリコン、すなわち、第1型μc−Si:Hからなりうる。
前記第1型層360は、20乃至60μm、好ましくは、40μmの厚さになっている。
The
The
前記透明電極層370は、光を透過し、かつ導電性のある物質であるTCO、例えば、ZnO、AZO、ITO及びSnO2:Fなどのような透明な導電酸化物からなりうる。
前記透明電極層370は、100乃至200μm、好ましくは、120μmの厚さになっている。
The
The
前記第2電極380は、アルミニウムなどのような導電性物質からなっている。
The
図4は、本発明の一実施の形態による太陽電池の製造方法の工程順序を示すフローチャートである。
図4に示すように、本発明の一実施の形態による太陽電池の製造方法は、第1型シリコン基板の用意ステップ(S410)、第1電極の形成ステップ(S420)、真性層の形成ステップ(S430)、第2型層の形成ステップ(S440)及び第2電極の形成ステップ(S450)を含んでいる。
FIG. 4 is a flowchart showing a process sequence of a method for manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 4, a method for manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention includes a first-type silicon substrate preparation step (S410), a first electrode formation step (S420), and an intrinsic layer formation step ( S430), a second type layer forming step (S440) and a second electrode forming step (S450).
このとき、本発明の一実施の形態による太陽電池の製造方法は、図2を参照して説明した太陽電池200に基づいて、太陽電池の製造方法を説明する。
At this time, a method for manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention will be described based on the
前記第1型シリコン基板の用意ステップ(S410)は、第1型シリコン基板220を用意するステップである。
前記第1型シリコン基板220は、CZ法(Czochralski method)などで成長させた単結晶シリコン基板でありうる。
このとき、前記第1型シリコンの用意ステップ(S410)は、前記第1型シリコン基板220を洗浄及び酸化膜を除去することを含む。
The first-type silicon substrate preparation step (S410) is a step of preparing the first-
The first-
At this time, the first-type silicon preparing step (S410) includes cleaning the first-
前記第1型シリコン基板220を硫酸と過酸化水素が4:1に混合されており120℃に維持された溶液に10分間洗浄して洗浄工程を行い、BOE(Buffered Oxide Etchant)に約10秒間浸して酸化膜を除去する酸化膜除去工程を行う。
The first-
そして、前記第1型シリコン基板の用意ステップ(S410)は、前記第1型シリコン基板220を乾燥させる乾燥工程を含む。すなわち、前記第1型シリコン基板220を前記洗浄工程及び酸化膜除去工程において前記第1型シリコン基板220に吸着された水分を除去するための乾燥工程を行う。前記乾燥工程は、前記第1型シリコン基板220を真空チャンバーなどに装入して、酸素が除去された状態で200℃に2時間程度加熱する工程でありうる。
The first-type silicon substrate preparing step (S410) includes a drying step of drying the first-
前記第1電極の形成ステップ(S420)は、前記第1型シリコン基板220の後面上に導電性物質、すなわち、Agなどと金属を蒸着して前記第1電極210を形成するステップである。
前記導電性物質、例えばAgを蒸着する方法では、蒸発法(Evaporation method)及びスパッタリング法(sputtering method)などのような物理的気相蒸着法(Physical vapour deposition)を利用して蒸着できる。
The step of forming the first electrode (S420) is a step of forming the
The conductive material, for example, Ag may be deposited by using a physical vapor deposition method such as an evaporation method or a sputtering method.
前記真性層の形成ステップ(S430)は、前記第1型シリコン基板220の前面上に第1型及び第2型の不純物の含まれない真性シリコン層を形成するステップである。
The intrinsic layer forming step (S430) is a step of forming an intrinsic silicon layer not containing impurities of the first type and the second type on the front surface of the first
前記真性層の形成ステップ(S430)は、前記図1を参照して説明した誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置100を利用して形成することもでき、プラズマ化学気相蒸着装置(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)などのような化学気相蒸着装置を利用して形成することもできる。
The intrinsic layer forming step (S430) may be performed using the inductively coupled plasma enhanced chemical
本実施の形態では、前記誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置100を利用して、前記真性層230を形成する方法を基準に説明する。
前記真性層230は、前記誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置100を利用して、水素(H2)ガス及びシラン(SiH4)ガスを含む混合ガスを使用することによって形成されることができる。
前記混合ガスは、前記水素ガス及びシランガスの水素ガスに対するシランガスの割合(H2/SiH4 ratio)が8乃至10である混合ガスを使用する。
In the present embodiment, a method for forming the
The
As the mixed gas, a mixed gas in which a ratio of silane gas to hydrogen gas of the hydrogen gas and silane gas (H 2 / SiH 4 ratio) is 8 to 10 is used.
また、前記真性層230を形成する前記真性層の形成ステップ(S430)は、工程圧力が70乃至90mtorrで、工程パワーは、200乃至300Wであり、工程温度は、250乃至350度の工程条件で行う。
以下、実験例1乃至実験例3は、前記誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置100を利用して、前記真性層230を形成するための最適工程条件を選択するための実験である。
In addition, the intrinsic layer forming step (S430) for forming the
Hereinafter, Experimental Example 1 to Experimental Example 3 are experiments for selecting optimal process conditions for forming the
<実験例1>
図5は、混合ガスの水素ガスに対するシランガスの割合に応じる真性層の厚さ及び表面粗さの変化を示すグラフである。
<Experimental example 1>
FIG. 5 is a graph showing changes in the thickness and surface roughness of the intrinsic layer according to the ratio of the silane gas to the hydrogen gas of the mixed gas.
図6は、工程圧力の変化に応じる真性層の厚さ及び表面荒さを示すグラフである。
図5及び図6を参照して説明すれば、前記混合ガスの水素ガスに対するシランガスの割合と工程圧力を変化させて、前記真性層230の厚さと表面荒さに対する結果をそれぞれスタイラスプロファイラー(Stylus profiler)と走査型プローブ顕微鏡(Scanning Probe Microscope)を利用して測定した。
FIG. 6 is a graph showing the thickness and surface roughness of the intrinsic layer according to changes in process pressure.
Referring to FIG. 5 and FIG. 6, the ratio of the silane gas to the hydrogen gas of the mixed gas and the process pressure are changed, and the results for the thickness and surface roughness of the
このとき、前記水素ガスに対するシランガスの割合の最適工程条件を選択するときには、工程時間、工程圧力、工程パワー及び工程温度をそれぞれ10秒、70mTorr、300W及び100℃に固定し、前記工程圧力の最適工程条件を選択するときには、水素ガスに対するシランガスの割合、工程時間、工程圧力及び工程温度をそれぞれ10、10秒、300W及び100℃に固定した。 At this time, when selecting the optimum process condition of the ratio of silane gas to hydrogen gas, the process time, process pressure, process power and process temperature are fixed at 10 seconds, 70 mTorr, 300 W and 100 ° C., respectively, and the optimum process pressure is selected. When selecting the process conditions, the ratio of silane gas to hydrogen gas, process time, process pressure and process temperature were fixed at 10, 10 seconds, 300 W and 100 ° C., respectively.
図5に示すように、水素ガスの量が増加するに伴い、厚さが順次減少することが分かり、同時に表面粗さは、減少する途中で再度増加することが分かる。これは、水素ガスの適切な添加が表面荒さを均一にする重要な機能を果たすことを示唆することで、表面から発生するラジカルの生成とエッチングによる弱結合の構造を除去するのに効果的であることを知らせる。 As shown in FIG. 5, it can be seen that as the amount of hydrogen gas increases, the thickness gradually decreases, and at the same time, the surface roughness increases again during the decrease. This suggests that the appropriate addition of hydrogen gas plays an important role in making the surface roughness uniform, and is effective in removing radicals generated from the surface and removing weakly bonded structures by etching. Tell them that there is.
したがって、前記水素ガスに対するシランガスの割合は、前記真性層230の厚さは厚く形成され、表面粗さは、相対的に低い区間である8乃至10であることが好ましい。
このとき、前記水素ガスに対するシランガスの割合が10であるとき、厚さも厚く形成され、表面荒さも優れた前記真性層230を形成することができる。
Accordingly, the ratio of the silane gas to the hydrogen gas is preferably 8 to 10 in which the
At this time, when the ratio of the silane gas to the hydrogen gas is 10, the
図6に示すように、前記工程圧力が0.1torr以下の工程圧力で行われるときには、70乃至90mtorrで最も良い特性を示すことが分かる。
前記真性層230の厚さは、他の工程圧力に比べて相対的に厚く形成されるだけでなく、表面粗さも他の工程圧力に比べて低いことが分かる。
このとき、前記工程圧力は、90mtorrで最も優れた特性を示すことが分かる。
As shown in FIG. 6, when the process pressure is performed at a process pressure of 0.1 torr or less, the best characteristics are shown at 70 to 90 mtorr.
It can be seen that the thickness of the
At this time, it can be seen that the process pressure shows the most excellent characteristics at 90 mtorr.
<実験例2>
図7は、工程パワー変化に応じる真性層の厚さ及びバンドギャップの変化を示すグラフである。
図8は、工程パワー変化に応じるフーリエ変換赤外線分光分析を示すグラフである。
<Experimental example 2>
FIG. 7 is a graph showing changes in intrinsic layer thickness and band gap in response to process power changes.
FIG. 8 is a graph showing Fourier transform infrared spectroscopic analysis according to process power change.
図7及び図8を参照して説明すれば、前記工程条件のうち、前記水素ガスに対するシランガスの割合、工程時間、工程圧力及び工程温度をそれぞれ10、1200秒、70mTorr及び300℃に固定し、工程パワーを変化させて最適の工程パワーを調査した結果、200乃至300Wの工程パワーで特性の優れた前記真性層230を獲得することができた。
7 and 8, among the process conditions, the ratio of silane gas to the hydrogen gas, the process time, the process pressure, and the process temperature are fixed at 10, 1200 seconds, 70 mTorr, and 300 ° C., respectively. As a result of investigating the optimum process power by changing the process power, it was possible to obtain the
前記工程パワーが増加するほど、前記真性層230の厚さは、線形的に増加し、これは、工程パワーの増加によって生成されるラジカルの数が多くなったことを示唆する。
As the process power increases, the thickness of the
前記真性層230が前記太陽電池200の真性層として利用されるためには、光学的バンドギャップが1.6乃至1.8eVで、暗伝導度は、109乃至1010S/cmで、光伝導度は、104乃至105S/cmであることが好ましい。
したがって、前記図7に示すグラフでは、工程パワーが200乃至300W、好ましくは、300Wであるとき、最も良い結果を示していることが分かる。
In order to use the
Therefore, it can be seen that the graph shown in FIG. 7 shows the best results when the process power is 200 to 300 W, preferably 300 W.
このとき、図8に示すグラフに示すように、前記200乃至300Wの工程パワーに対して欠陥要因が少ないSi−H伸縮(stretching)領域での吸収ピークである2000cm−1から観察された。これは、パワーを増加するとしても、高エネルギー粒子により薄膜が破壊されずに欠陥要因が相対的に少ないSiラジカルを中心に結合するようになったことを示唆して、高品質の真性層230が形成されうる可能性を示している。
At this time, as shown in the graph shown in FIG. 8, the absorption peak was observed from 2000 cm −1, which is an absorption peak in the Si—H stretching region with few defect factors with respect to the process power of 200 to 300 W. This suggests that even though the power is increased, the thin film is not broken by the high energy particles, and Si radicals are bonded mainly with relatively few defect factors, so that the high quality
<実験例3>
図9は、工程温度に応じる真性層でのキャリア寿命の変化を示すグラフである。
図9に示すように、前記工程条件のうち、前記水素ガスに対するシランガスの割合、工程時間、工程圧力及び工程パワーをそれぞれ10、1200秒、70mTorr及び300Wに固定し、工程温度を変化させて最適の工程温度を調査した結果、250乃至350℃の工程温度で特性の優れた前記真性層230を獲得することができた。
<Experimental example 3>
FIG. 9 is a graph showing the change in carrier lifetime in the intrinsic layer according to the process temperature.
As shown in FIG. 9, among the process conditions, the ratio of the silane gas to the hydrogen gas, process time, process pressure and process power are fixed at 10, 1200 seconds, 70 mTorr and 300 W, respectively, and the process temperature is changed to optimize. As a result of investigating the process temperature, it was possible to obtain the
図9に示すように、前記工程温度が増加するに伴い、キャリアの寿命が250乃至350℃で高いキャリア寿命を有し、最大約160nsのキャリア寿命を示すことが分かる。
このとき、前記キャリアの寿命の測定・分析は、QSSPCD(Quasi−steady state photoconductivity decay)法を利用した。
As shown in FIG. 9, as the process temperature increases, the carrier lifetime has a high carrier lifetime of 250 to 350 ° C., and shows a maximum carrier lifetime of about 160 ns.
At this time, the measurement / analysis of the lifetime of the carrier utilized a QSSPCD (Quasi-steady state photoconductivity decay) method.
したがって、前記真性層230を形成するにおいて、工程温度は、250乃至350℃で実施することが好ましいことが分かる。
Therefore, it can be understood that the process temperature is preferably 250 to 350 ° C. in forming the
また、図4を参照して、前記太陽電池200を製造する太陽電池の製造方法を説明し続けると、前記真性層の形成ステップ(S430)以後に前記第2型層を形成する第2型形成ステップ(S440)を行う。
In addition, referring to FIG. 4, the solar cell manufacturing method for manufacturing the
前記第2型層の形成ステップ(S440)は、前記真性層230上に前記第2型層240を形成するステップである。
The step of forming the second type layer (S440) is a step of forming the
前記第2型層240は、前記真性層230と同様に、プラズマ化学気相蒸着装置などのような化学気相蒸着装置で形成できる。
また、前記第2型層240は、前記誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置100を利用して形成できる。
The second-
In addition, the
本実施の形態では、前記第2型層240を前記誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置100で形成する方法を中心に説明する。
In the present embodiment, a method of forming the
前記第2型層の形成ステップ(S440)は、前記真性層の形成ステップ(S430)で上述した工程条件にジボラン(B2H6)ガスを追加して、第2型のドーピングされた水素化非晶質シリコン層、すなわち、第2型a−Si:H層で前記第2型層240を形成できる。
The second-type layer forming step (S440) is performed by adding diborane (B 2 H 6 ) gas to the process conditions described above in the intrinsic layer forming step (S430), thereby adding a second-type doped hydrogenation. The
また、前記第2型層の形成ステップ(S440)は、水素(H2)ガス、シラン(SiH4)ガス、ジボラン(B2H6)ガス及びエチレン(C2H4)ガスを含む混合ガスを使用して、第2型がドーピングされた水素化非晶質カーバイドシリコン層、すなわち、第2型a−SiC:H層で形成できる。 In addition, the second-type layer forming step (S440) includes hydrogen (H 2 ) gas, silane (SiH 4 ) gas, diborane (B 2 H 6 ) gas, and mixed gas containing ethylene (C 2 H 4 ) gas. Can be used to form a hydrogenated amorphous carbide silicon layer doped with the second type, ie, a second type a-SiC: H layer.
以下、実験例4及び実験例5は、前記誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置100を利用して、前記第2型a−SiC:H層からなる前記第2型層230を形成するための混合ガスの最適混合条件を選択するための実験である。
Hereinafter, Experimental Example 4 and Experimental Example 5 are mixed for forming the
<実験例4>
図10は、エチレンガスの添加に応じる水素化非晶質シリコンカーバイド薄膜の蒸着率と光学的バンドギャップの変化を示すグラフである。
図11は、エチレンガスの添加に応じる水素化非晶質シリコンカーバイド薄膜の結合構造の変化を示すグラフである。
<Experimental example 4>
FIG. 10 is a graph showing changes in the deposition rate and optical band gap of the hydrogenated amorphous silicon carbide thin film in response to addition of ethylene gas.
FIG. 11 is a graph showing a change in the bonding structure of the hydrogenated amorphous silicon carbide thin film according to the addition of ethylene gas.
図10及び図11を参照して説明すれば、まずエチレンガスの含まれる水素ガス及び水素ガスを含む混合ガスの水素ガスに対するシランガスの割合(H2/SiH4)は6に固定し、工程パワーは600Wに固定し、工程温度は250℃に固定した。
そして、60%の水素ガスで稀釈されたエチレンガスを0sccmから8sccmに増加させて、前記混合ガスに混合した。このとき、前記エチレンガスを含む混合ガスの総流量は、100sccmに固定した。
そして、蒸着率と光学的バンドギャップをそれぞれスタイラスプロファイラー(Stylus profiler)と走査型プローブ顕微鏡(Scanning Probe Microscope)を利用して測定した。
Referring to FIGS. 10 and 11, first, the ratio of silane gas to hydrogen gas of hydrogen gas containing ethylene gas and mixed gas containing hydrogen gas (H 2 / SiH 4 ) is fixed at 6, and the process power Was fixed at 600 W and the process temperature was fixed at 250 ° C.
Then, ethylene gas diluted with 60% hydrogen gas was increased from 0 sccm to 8 sccm and mixed with the mixed gas. At this time, the total flow rate of the mixed gas containing the ethylene gas was fixed at 100 sccm.
The deposition rate and the optical band gap were measured using a stylus profiler and a scanning probe microscope, respectively.
エチレンガスの混合比が増加するに伴い、蒸着率は順次減少することが分かり、同時に光学的バンドギャップは、2.9eVまで増加することが分かる。これは、エチレンガスに含まれている水素の機能により、薄膜の表面に存在する弱い結合基をエッチングして低い蒸着率を示すことと、非晶質シリコン内にカーボンと水素とがドーピングされることによって、バンドギャップ内に存在する欠陥要因が除去されてバンドギャップが拡張されることが分かり、エチレンガスを増加した場合、Si−C(790cm−1)とC−H(2800〜3000cm−1)のピークが観察されたが、次第に移動しつつ増加することが分かる。 It can be seen that as the mixing ratio of ethylene gas increases, the deposition rate decreases sequentially, and at the same time, the optical band gap increases to 2.9 eV. This is because the function of hydrogen contained in ethylene gas shows a low deposition rate by etching weak bonding groups present on the surface of the thin film, and carbon and hydrogen are doped into amorphous silicon. by, shows that the band gap defect factor is removed that exist within the band gap is expanded, if increased ethylene gas, Si-C (790cm -1) and C-H (2800~3000cm -1 ) Was observed, but it was found that the peak gradually increased.
また、欠陥要因の多いSi−H2(2090cm−1)のピークが観察され、ピークの強度が順次増加することが分かる。全体的にエチレンガス比(エチレンガスの量/総流入されたガスの量)が10−2辺り、総混合ガスに対して前記エチレンガスは、1乃至1。2%の割合で混合されることが良い特性を示すことが分かる。 In addition, a peak of Si—H 2 (2090 cm −1 ) with many defect factors is observed, and it can be seen that the intensity of the peak increases sequentially. Overall ethylene gas ratio (the amount of the amount / total inflow gas of ethylene gas) 10-2 around, the ethylene gas to total gas mixture, it is mixed in a ratio of 1 to 1.2% Can be seen to show good characteristics.
<実験例5>
図12は、ジボランガスの添加に応じる第2型にドーピングされた水素化非晶質シリコンカーバイド層の光学的バンドギャップと安全度の変化を示すグラフである。
図13は、第2型にドーピングされた水素化非晶質シリコンカーバイド層の厚さに応じる太陽電池の特性変化を示すグラフである。
<Experimental example 5>
FIG. 12 is a graph showing changes in the optical band gap and safety of the hydrogenated amorphous silicon carbide layer doped in the second type according to the addition of diborane gas.
FIG. 13 is a graph showing changes in characteristics of the solar cell depending on the thickness of the hydrogenated amorphous silicon carbide layer doped in the second type.
図12及び図13を参照して説明すれば、前記実験例5の工程条件のうち、前記エチレンガスを1.2sccmに固定し、他の工程条件は同様にし、ジボランガスを0sccmから8sccmに増加させて混合ガスに混合した。
このとき、前記ジボランガスは、97%の水素ガスで稀釈されたジボランガスである。
前記ジボランガスの流量を変化させて第2型にドーピングされた水素化非晶質シリコンカーバイド層の光学的バンドギャップと電気伝導度を分析した。
Referring to FIGS. 12 and 13, among the process conditions of Experimental Example 5, the ethylene gas is fixed at 1.2 sccm, the other process conditions are the same, and the diborane gas is increased from 0 sccm to 8 sccm. And mixed with the mixed gas.
At this time, the diborane gas is diborane gas diluted with 97% hydrogen gas.
The optical band gap and electrical conductivity of the hydrogenated amorphous silicon carbide layer doped in the second type were analyzed by changing the flow rate of the diborane gas.
前記ジボランガスが増加するに伴い、2.2eVから1.98eVまでバンドギャップが減少し、これにより、拡張されたバンドギャップ内にドーピングされたボロン原子により欠陥要因が発生したことが分かる。 As the diborane gas increases, the band gap decreases from 2.2 eV to 1.98 eV, and it can be seen that a defect factor is generated by boron atoms doped in the expanded band gap.
また、暗電気伝導度は、5×10−6S/cmまで増加することが分かる。前記ジボランガスを約6sccm混合したとき、すなわちジボランガスの割合(ジボランガス量/総流入したガス量)が6乃至6.5%で最も良い特性を示すことが分かる。
また、前記工程条件を利用して、太陽電池の第2層型240として適用して厚さを9乃至15nmまで変化させたとき、開放電圧、電流密度、忠実度及び変換効率を比較すると、約12nmで高い開放電圧(0.81V)、電流密度(21.1mA/cm2)、忠実度(0.53)及び9.08%の変換効率を示すことが分かった。
再度図4を参照して、前記太陽電池200を製造する太陽電池の製造方法を説明し続けると、前記第2型層の形成ステップ(S440)を行った後、前記第2電極の形成ステップ(S450)を行う。
Moreover, it turns out that dark electrical conductivity increases to 5 * 10 < -6 > S / cm. It can be seen that when the diborane gas is mixed at about 6 sccm, that is, when the ratio of diborane gas (diborane gas amount / total gas flow amount) is 6 to 6.5%, the best characteristics are shown.
In addition, when the thickness is changed from 9 to 15 nm by applying the above-described process conditions as the
Referring to FIG. 4 again, the solar cell manufacturing method for manufacturing the
前記第2電極の形成ステップ(S450)は、前記第2型層240上に透明電極層252を形成し、前記透明電極層252上にパターン化された金属電極254を形成するステップである。
The second electrode forming step (S450) is a step of forming a
前記透明電極層252は、TCO、例えば、ZnO、AZO、ITO及びSnO2:Fなどのような透明な導電酸化物を物理的気相蒸着装置又は化学的気相蒸着装置で蒸着することにより形成されることができる。
また、前記金属電極254は、アルミニウムなどのような導電性物質を物理的気相蒸着装置で形成した後、パターニングしてパターン化された金属電極254を形成するか、パターンマスクを利用した物理的気相蒸着装置でパターン化された金属電極254を形成する方法を利用できる。
The
The
図14は、本発明の他の実施の形態による太陽電池の製造方法の工程順序を示すフローチャートである。
図14に示すように、本発明の他の実施の形態による太陽電池の製造方法は、透明基板の用意ステップ(S510)、第1電極の形成ステップ(S520)、第2型層の形成ステップ(S530)、バッファの形成ステップ(S540)、真性層の形成ステップ(S550)、第1型層の形成ステップ(S560)、透明電極層の形成ステップ(S570)及び第2電極の形成ステップ(S580)を含んでいる。
FIG. 14 is a flowchart showing a process sequence of a method for manufacturing a solar cell according to another embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 14, a method for manufacturing a solar cell according to another embodiment of the present invention includes a transparent substrate preparation step (S510), a first electrode formation step (S520), and a second mold layer formation step ( S530), buffer formation step (S540), intrinsic layer formation step (S550), first mold layer formation step (S560), transparent electrode layer formation step (S570), and second electrode formation step (S580). Is included.
このとき、本発明の他の実施の形態による太陽電池の製造方法は、図3を参照して説明した太陽電池300に基づいて説明する。
At this time, a method of manufacturing a solar cell according to another embodiment of the present invention will be described based on the
前記透明基板の用意ステップ510は、ガラス基板又はプラスチック基板のような透明で絶縁体である透明基板310を用意するステップである。
前記透明基板の用意ステップ510は、前記透明基板310から有機物を除去する工程を含む。すなわち、前記透明基板の用意ステップ510は、前記透明基板310をTCE(Tri Chloro Ethylene)、アセトン及びメタノールを利用して有機物などを除去する工程を含んでいる。
そして、前記透明基板の用意ステップ510は、前記透明基板310を乾燥させる乾燥工程を含む。すなわち、前記透明基板310から有機物などを除去する工程において前記透明基板310に吸着された水分を除去するための乾燥工程を行う。前記乾燥工程は、前記透明基板310を真空チャンバーなどに装入して、酸素が除去される状態で200℃に2時間程度加熱する工程でありうる。
The transparent substrate preparation step 510 is a step of preparing a
The transparent substrate preparing step 510 includes a step of removing organic substances from the
The transparent substrate preparing step 510 includes a drying process for drying the
前記第1電極の形成ステップ(S520)は、前記透明基板310上にTCO層からなる第1電極310を形成するステップである。
前記TCO層は、ZnO、AZO、ITO及びSnO2:Fなどのような透明な導電酸化物を物理的気相蒸着装置又は化学的気相蒸着装置で蒸着することにより形成されることができる。
The first electrode forming step (S520) is a step of forming the
The TCO layer may be formed by depositing a transparent conductive oxide such as ZnO, AZO, ITO and SnO 2 : F using a physical vapor deposition apparatus or a chemical vapor deposition apparatus.
このとき、前記第1電極310は、稀釈された塩酸でウェット工程を行って、テクスチャ(Texture)工程を行う。
前記第1電極310は、前記テクスチャ工程によりその表面に複数の突起、好ましくは、ピラミッド状の突起を複数具備するようになる。
At this time, the
The
前記第2型層の形成ステップ530は、前記第1電極310上に前記第2型層330を形成するステップであって、前記図4を参照して説明した第2型形成ステップ(S440)と同じ方法で形成できるから、その詳細な説明は省略する。
The second type layer forming step 530 is a step of forming the
前記バッファ層の形成ステップ(S540)は、前記第2型層の形成ステップ530と連続してなされる工程であって、前記第2型層330を形成する第2型不純物の濃度より低い濃度にドーピングされるように、前記バッファ層340を形成するステップである。
したがって、前記バッファ層の形成ステップ(S540)は、前記第2型層の形成ステップ530で第2型ガス、例えば、ジボラン(B2H6)ガスの量を減らした工程条件で前記バッファ層340を形成するステップであって、詳細な説明は省略する。
The buffer layer forming step (S540) is a process that is performed continuously with the second-type layer forming step 530, and has a concentration lower than the concentration of the second-type impurities forming the second-
Therefore, the buffer layer forming step (S540) is performed under the process conditions in which the second type gas, for example, diborane (B 2 H 6 ) gas amount is reduced in the second type layer forming step 530. The detailed description will be omitted.
前記真性層の形成ステップ(S550)は、図4を参照して説明した真性層の形成ステップ(S450)と同じ方法で形成できる。
前記真性層の形成ステップ(S550)は、不純物のドーピングされない水素化微細結晶質シリコン層、すなわち、I μc−Si:H層で形成するステップである。
The intrinsic layer forming step (S550) can be formed by the same method as the intrinsic layer forming step (S450) described with reference to FIG.
The intrinsic layer forming step (S550) is a step of forming a hydrogenated fine crystalline silicon layer that is not doped with impurities, that is, an I μc-Si: H layer.
以下、実験例6は、前記誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置100を利用して、前記真性層350を不純物のドーピングされない水素化微細結晶質シリコン層、すなわち、I μc−Si:H層で形成するための混合ガス及び工程圧力の最適条件を選択するための実験である。
Hereinafter, Experimental Example 6 uses the inductively coupled plasma enhanced chemical
<実験例6>
図15は、シランガスの量に応じる真性層の水素化微細結晶質シリコン層の電気伝導度及び活性化エネルギーの変化を示すグラフである。
図16は、シランガスの量に応じる結晶化ピークと非晶質ピークの変化を示すグラフである。
図17は、工程パワーの変化に応じる真性層の水素化微細結晶質シリコン層の電気特性変化を示すグラフである。
<Experimental example 6>
FIG. 15 is a graph showing changes in electrical conductivity and activation energy of the hydrogenated microcrystalline silicon layer of the intrinsic layer according to the amount of silane gas.
FIG. 16 is a graph showing changes in the crystallization peak and the amorphous peak depending on the amount of silane gas.
FIG. 17 is a graph showing changes in electrical characteristics of the intrinsic hydrogenated fine crystalline silicon layer in response to changes in process power.
図15乃至図17を参照して説明すれば、シランガス及び水素ガスが混合された混合ガスは、シランガスの割合(SiH4/(SiH4+H2))を0.016から0.045に増加させ、工程パワーを800から1400Wまで変化させた。
図15及び図16に示すように、シランガスの割合に応じる真性層の暗、光伝導度及び活性化エネルギーを測定した。このとき、前記工程パワーは、1200Wで、工程圧力は、70mtorrであり、工程温度は、250℃である。
15 to 17, the mixed gas in which the silane gas and the hydrogen gas are mixed increases the ratio of silane gas (SiH 4 / (SiH 4 + H 2 )) from 0.016 to 0.045. The process power was changed from 800 to 1400W.
As shown in FIGS. 15 and 16, darkness, photoconductivity, and activation energy of the intrinsic layer according to the ratio of the silane gas were measured. At this time, the process power is 1200 W, the process pressure is 70 mtorr, and the process temperature is 250 ° C.
このとき、前記光伝導度が最も高く、かつ活性化エネルギーの範囲を満たす条件は、シランガスの割合が、0.016乃至0.02であることが分かる。すなわち、前記シランガスの割合が減少するに伴い、すなわちシランガスの流量が多くなるほど、520cm−1の結晶ピークの強度が減少し、同時に480cm−1のピークが増加することが分かる。
このとき、前記シランガスの割合が0.02であるとき、約68%以上の結晶化度を示している。
At this time, it can be seen that the ratio of the silane gas is 0.016 to 0.02 under the condition that the photoconductivity is the highest and the activation energy range is satisfied. That is, as the ratio of the silane gas decreases, that is, as the flow rate of the silane gas increases, the intensity of the crystal peak at 520 cm −1 decreases, and at the same time, the peak at 480 cm −1 increases.
At this time, when the ratio of the silane gas is 0.02, the crystallinity is about 68% or more.
図17に示すように、工程パワーは、1150乃至1250Wで光伝導度が最も高く、かつ活性化エネルギーの範囲を満たす条件であった。
このとき、前記第2型層330及び第1型層360も、水素化微細結晶質シリコン層で形成できる。
As shown in FIG. 17, the process power was 1150 to 1250 W with the highest photoconductivity and satisfying the activation energy range.
At this time, the
以下、実験例7は、前記誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置100を利用して前記第2型層330及び第1型層360をそれぞれ第2型及び第1型不純物がドーピングされた水素化微細結晶質シリコン層、すなわち、第2型及び第1型μc−Si:H層で形成するための混合ガスの最適混合条件を選択するための実験である。
Hereinafter, the experimental example 7 uses the inductively coupled plasma enhanced chemical
<実験例7>
図18は、ホスフィンガスの割合による光学的バンドギャップと暗伝導度の変化を示すグラフである。
図19は、ジボランガスの割合による光学的バンドギャップと暗伝導度の変化を示すグラフである。
<Experimental example 7>
FIG. 18 is a graph showing changes in optical band gap and dark conductivity depending on the ratio of phosphine gas.
FIG. 19 is a graph showing changes in optical band gap and dark conductivity depending on the ratio of diborane gas.
図18及び図19を参照して説明すれば、前記第2型層330及び第1型層360を微細化結晶化する方法は、前記実験例6にて工程条件を維持しつつ前記混合ガスのうち、シランガスに対するホスフィンガスの割合及びジボランガスの割合を変化させて、最適のホスフィンガスの割合及びジボランガスの割合を選択した。
前記第2型層330は、前記シランガスに対するホスフィンガスが0.075乃至0.1%含まれた混合ガスを使用し、前記第1型層360は、前記シランガスに対するジボランガスが0.1乃至0.5%含まれた混合ガスを使用することが好ましい。
Referring to FIGS. 18 and 19, the method for refining and crystallizing the
The
これは、図18及び図19に示すように、ホスフィンガスの割合が増加する場合には、バンドギャップと暗伝導度値の両方が減少しており、前記ジボランガスの割合が増加するほど、バンドギャップは減少し、暗伝導度値は、増加していることが分かる。 As shown in FIGS. 18 and 19, when the ratio of phosphine gas increases, both the band gap and the dark conductivity value decrease, and the band gap increases as the ratio of the diborane gas increases. It can be seen that the dark conductivity value increases and the dark conductivity value increases.
また、図14を参照して前記太陽電池300を製造する太陽電池の製造方法を説明し続けると、前記真性層の形成ステップ(S550)を行った後、前記第2型層の形成ステップ(S560)を行う。
In addition, referring to FIG. 14, the solar cell manufacturing method for manufacturing the
前記第1型層の形成ステップ(S560)は、図4を参照して説明した第2型層の形成ステップ(S440)から不純物のみ第1型に変更されるだけで、ほぼ類似した方法で第1型水素化非晶質シリコン層を形成でき、前記実験例7で上述したような第1型不純物がドーピングされた水素化微細結晶質シリコン層で形成できるので、詳細な説明を省略する。 The first type layer forming step (S560) is substantially the same as the second type layer forming step (S440) described with reference to FIG. 4 except that only the impurities are changed to the first type. Since a 1-type hydrogenated amorphous silicon layer can be formed and can be formed of a hydrogenated fine crystalline silicon layer doped with a first-type impurity as described above in Experimental Example 7, detailed description thereof is omitted.
前記透明電極層の形成ステップ(S570)は、前記第1型層360上にTCO層、すなわち、ZnO、AZO、ITO及びSnO2:Fなどのような透明な導電酸化物を物理的気相蒸着装置又は化学的気相蒸着装置で蒸着するステップであるので、前記TCO層を形成する方法は、前記で上述しているので詳細な説明は省略する。
In the transparent electrode layer forming step (S570), a TCO layer, that is, a transparent conductive oxide such as ZnO, AZO, ITO, and SnO 2 : F is deposited on the
前記第2電極の形成ステップ(S580)は、前記透明電極層370上にアルミニウムなどのような導電性物質を物理的気相蒸着装置で形成するステップである。
前記第2電極の形成ステップ(S580)は、一般的な導電性電極を形成する方法で形成できるので、詳細な説明は省略する。
The second electrode forming step (S580) is a step of forming a conductive material such as aluminum on the
Since the second electrode forming step (S580) can be formed by a general method of forming a conductive electrode, detailed description thereof is omitted.
以上、本発明を前記実施の形態を例に挙げて説明したが、本発明は、これに制限されるものではない。当業者であれば、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに修正、変更することができ、このような修正と変更も本発明の範囲に属することはもちろんである。 The present invention has been described above by taking the embodiment as an example. However, the present invention is not limited to this. A person skilled in the art can make modifications and changes without departing from the spirit and scope of the present invention, and such modifications and changes are of course within the scope of the present invention.
210 第1電極
220 第1型層
230 真性層
240 第2型層
250 第2電極
210
Claims (9)
水素(H2)ガス及びシラン(SiH4)ガスを含む混合ガスを使用する誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置を利用して、前記第2型層、真性層及び第1型層のうちの何れか一つの層を結晶化されたシリコン層からなるように形成するものの、
前記混合ガスは、シランガスの割合(SiH4/(SiH4+H2))が0.016乃至0.2であることを特徴とする太陽電池の製造方法。 In manufacturing a solar cell including a first electrode, a first type layer, an intrinsic layer, a second type layer and a second electrode,
Any one of the second type layer, the intrinsic layer, and the first type layer using an inductively coupled plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus using a mixed gas containing hydrogen (H 2 ) gas and silane (SiH 4 ) gas. Although one layer is formed of a crystallized silicon layer,
The method of manufacturing a solar cell, wherein the mixed gas has a silane gas ratio (SiH 4 / (SiH 4 + H 2 )) of 0.016 to 0.2.
第1型シリコン基板を用意する第1型シリコン基板の用意ステップと、
前記第1型シリコン基板の後面に前記第1電極を形成する第1電極の形成ステップと、
前記第1型シリコン基板の前面に前記真性層を形成する真性層の形成ステップと、
前記真性層上に前記第2型層を形成する第2型層の形成ステップと、
前記第2型層上に第2電極を形成する第2電極の形成ステップとを含むことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池の製造方法。 The manufacturing method of the solar cell is as follows:
A first-type silicon substrate preparation step of preparing a first-type silicon substrate;
Forming a first electrode on the rear surface of the first-type silicon substrate;
Forming an intrinsic layer on the front surface of the first-type silicon substrate;
Forming a second mold layer on the intrinsic layer to form the second mold layer;
The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, further comprising: a second electrode forming step of forming a second electrode on the second mold layer.
前記第2電極は、前記第2型層上に形成された透明電極層及び前記透明電極層上に形成されたパターン化されたアルミニウム電極からなることを特徴とする請求項5に記載の太陽電池の製造方法。 The first electrode is made of Ag,
The solar cell according to claim 5, wherein the second electrode includes a transparent electrode layer formed on the second mold layer and a patterned aluminum electrode formed on the transparent electrode layer. Manufacturing method.
透明基板を用意する透明基板の用意ステップと、
前記透明基板上に前記第1電極を形成する第1電極の形成ステップと、
前記第1電極上に前記第2型層を形成する第2型層の形成ステップと、
前記第2型層上に前記真性層を形成する真性層の形成ステップと、
前記真性層上に前記第1型層を形成する第1型層の形成ステップと、
前記第1型層上に前記第2電極を形成する第2電極の形成ステップとを含むことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池の製造方法。 The manufacturing method of the solar cell is as follows:
A transparent substrate preparing step for preparing a transparent substrate;
Forming a first electrode on the transparent substrate to form the first electrode;
Forming a second mold layer on the first electrode to form the second mold layer;
An intrinsic layer forming step of forming the intrinsic layer on the second mold layer;
Forming a first mold layer on the intrinsic layer to form the first mold layer;
The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, further comprising: forming a second electrode that forms the second electrode on the first mold layer.
バッファ層を形成するバッファ層の形成ステップを含み、
前記第1型層の形成ステップと前記第2電極の形成ステップとの間に、
前記第1型層上に透明電極層を形成する透明電極層の形成ステップを含むことを特徴とする請求項7に記載の太陽電池の製造方法。 Between the step of forming the second mold layer and the step of forming the intrinsic layer,
Forming a buffer layer to form a buffer layer;
Between the step of forming the first mold layer and the step of forming the second electrode,
The method for manufacturing a solar cell according to claim 7, further comprising a transparent electrode layer forming step of forming a transparent electrode layer on the first mold layer.
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