JP2014195101A - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】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。
【解決手段】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。
【選択図】図１
【解決手段】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。
【選択図】図１
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
＜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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
＜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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
＜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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
＜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。
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。
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。
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。
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。
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。
＜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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
＜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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
＜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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
２１０ 第１電極
２２０ 第１型層
２３０ 真性層
２４０ 第２型層
２５０ 第２電極
２２０ 第１型層
２３０ 真性層
２４０ 第２型層
２５０ 第２電極
Claims (1)
- 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％含まれており、
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ことを特徴とする太陽電池の製造方法。
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