JP5374755B2 - シリコンナノワイヤ形成方法 - Google Patents
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Description
本発明は、シリコンナノワイヤの製造方法、シリコンナノワイヤを含む太陽電池及び太陽電池の製造方法に関する。
現在、気候変動枠組条約による温室ガス削減義務への参加を促す声が次第に強まっており、それが二酸化炭素市場の活性化につながり、新・再生可能エネルギー分野への関心が高まっている。
代表的な新・再生可能エネルギー分野である太陽電池は無限かつ清潔なエネルギー源である太陽光を用いて電気を生産するシステムであり、直接的に光を電気に変える太陽電池がその中心にある。
現在、商用化されている９０％以上の太陽電池は、バルクベースのシリコン太陽電池であるのでシリコンの需給バランスの影響を受けており、高温を中心とする工程であるので複雑であり、薄型化、薄膜化又は低温工程などが容易ではないという問題点がある。
本発明の目的は、シリコンナノワイヤを製造する方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、低温高密度プラズマを用いてシード層からシリコンナノワイヤを製造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、シリコンナノワイヤを製造する方法を含む太陽電池を製造する方法を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明の一側面によれば、基板と、前記基板上に具備された第１＋＋型多結晶シリコン層と、前記第１＋＋型多結晶シリコン層から成長した第１型シリコンナノワイヤを含む第１型シリコンナノワイヤ層と、前記第１型シリコンナノワイヤ層が具備された基板上に具備された真性層と、前記真性層上に具備された第２型ドーピング層と、を含む太陽電池が提供される。
前記太陽電池は前記第２型ドーピング層上に具備されたＴＣＯ層と、前記ＴＣＯ層上に具備され前記ＴＣＯ層の所定領域を露出させる反射防止膜と、前記露出されたＴＣＯ層の所定領域上にパターン化された形態で具備された前面電極と、を含む。
前記太陽電池は前記基板と第１＋＋型多結晶シリコン層との間に具備されたＴＣＯ層、及び前記第２型ドーピング層上に具備された背面電極を含む。
前記真性層はトップセル真性層で、前記第２型ドーピング層はトップセル第２型ドーピング層であり、前記太陽電池は前記トップセル第２型ドーピング層上に具備されたバッファ層と、前記バッファ層上に具備されたボトムセル第１型ドーピング層と、前記ボトムセル第１型ドーピング層上に具備されたボトムセル真性層と、前記ボトムセル真性層上に具備されたボトムセル第２型ドーピング層と、前記ボトムセル第２型ドーピング層上に具備された背面電極と、を含む。
前記第１型シリコンナノワイヤはその長さが２乃至５μｍで、その直径は１乃至５ｎｍである。
前記目的を達成するために、本発明の他の側面によれば、基板上に第１＋＋型多結晶シリコン層を形成する第１＋＋型多結晶シリコン層形成ステップと、前記第１＋＋型多結晶シリコン層上に金属薄膜層を形成する金属薄膜層形成ステップと、前記金属薄膜層を金属ナノ粒子に形成する金属ナノ粒子形成ステップと、及び前記金属ナノ粒子をシードにして前記第１＋＋型多結晶シリコン層から第１型シリコンナノワイヤを成長させる第１型シリコンナノワイヤ成長ステップと、を含むシリコンナノワイヤ形成方法が提供される。
前記目的を達成するために、本発明のさらに他の側面によれば、太陽電池の製造方法において、基板上に第１＋＋型多結晶シリコン層を形成する第１＋＋型多結晶シリコン層形成ステップと、前記第１＋＋型多結晶シリコン層上に金属薄膜層を形成する金属薄膜層形成ステップと、前記金属薄膜層を金属ナノ粒子に形成する金属ナノ粒子形成ステップと、前記金属ナノ粒子をシードにして前記第１＋＋型多結晶シリコン層から第１型シリコンナノワイヤを成長させる第１型シリコンナノワイヤ成長ステップと、を含む太陽電池の製造方法が提供される。
前記第１型シリコンナノワイヤ成長ステップの後に、前記第１型シリコンナノワイヤが成長した基板上に真性層を形成する真性層形成ステップと、前記真性層上に第２型ドーピング層を形成する第２型ドーピング層形成ステップと、前記第２型ドーピング層上にＴＣＯ層を形成するＴＣＯ層形成ステップと、前記ＴＣＯ層上に反射防止膜を形成する反射防止膜形成ステップと、前記反射防止膜上に前面電極を形成する前面電極形成ステップと、を含む。
前記第１＋＋型多結晶シリコン層形成ステップの前に、前記基板上にＴＣＯ層を形成するＴＣＯ層形成ステップを含み、前記第１型シリコンナノワイヤ成長ステップの後に、前記第１型シリコンナノワイヤが成長した基板上に真性層を形成する真性層形成ステップと、前記真性層上に第２型ドーピング層を形成する第２型ドーピング層形成ステップと、前記第２型ドーピング層上に背面電極を形成する背面電極形成ステップと、を含む。
前記第１＋＋型多結晶シリコン層形成ステップの前に、前記基板上にＴＣＯ層を形成するＴＣＯ層形成ステップを含み、前記第１型シリコンナノワイヤ成長ステップの後に、前記第１型シリコンナノワイヤが成長した基板上にトップセル真性層を形成するトップセル真性層形成ステップと、前記トップセル真性層上にトップセル第２型ドーピング層を形成するトップセル第２型ドーピング層形成ステップと、前記トップセル第２型ドーピング層上にバッファ層を形成するバッファ層形成ステップと、前記バッファ層上にボトムセル第１型ドーピング層を形成するボトムセル第１型ドーピング層形成ステップと、前記ボトムセル第１型ドーピング層上にボトムセル真性層を形成するボトムセル真性層形成ステップと、前記ボトムセル真性層上にボトムセル第２型ドーピング層を形成するボトムセル第２型ドーピング層形成ステップと、前記ボトムセル第２型ドーピング層上に背面電極を形成する背面電極形成ステップと、を含む。
前記金属薄膜層形成ステップは、スパッタリング法（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）又は蒸着法（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）を用いて金属を蒸着し、１００乃至１５０ｎｍの厚さに蒸着するステップである。
前記金属ナノ粒子形成ステップ及び第１型シリコンナノワイヤ成長ステップは、誘導結合プラズマＣＶＤ装置（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）又はＶＨＦプラズマＣＶＤ装置（ｖｅｒｙ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を利用する。
前記金属ナノ粒子形成ステップ及び第１型シリコンナノワイヤ成長ステップは、誘導結合プラズマＣＶＤ装置又はＶＨＦプラズマＣＶＤ装置を用いて連続的に進行する。
前記金属ナノ粒子形成ステップは、２００乃至４００℃の工程温度、８０乃至１５０ｍＴｏｒｒの工程圧力、１００乃至３００ｓｃｃｍの水素（Ｈ２）ガス流量、５００乃至７００Ｗのプラズマパワー、３０乃至５０Ｗのサセプタパワー、及び３０乃至９０分の工程時間を含む工程条件で前記誘導結合プラズマＣＶＤ装置を用いて前記金属薄膜層を金属ナノ粒子に形成するステップである。
前記金属ナノ粒子形成ステップは、２００乃至４００℃の工程温度、０．０５乃至０．２Ｔｏｒｒの工程圧力、４０乃至６０Ｗのプラズマパワー、及び３０乃至６０分の工程時間を含む工程条件で前記ＶＨＦプラズマＣＶＤ装置を用いて前記金属薄膜層を金属ナノ粒子に形成するステップである。
前記第１型シリコンナノワイヤ成長ステップは、２００乃至４００℃の工程温度、７０乃至８０ｍＴｏｒｒの工程圧力、０．１乃至０．２のシランガス比、５００乃至７００Ｗのプラズマパワー、３０乃至５０Ｗのサセプタパワー、及び１乃至２０分の工程時間を含む工程条件で前記誘導結合プラズマＣＶＤ装置を用いるステップであり、前記シランガス比はシラン（ＳｉＨ４）ガス及び水素ガスの混合ガスにおける前記シランガスの比のことである。
前記第１型シリコンナノワイヤ成長ステップは、２００乃至４００℃の工程温度、０．０５乃至０．２Ｔｏｒｒの工程圧力、０．４乃至０．６のシランガス比、４０乃至６０Ｗのプラズマパワー、及び３０乃至６０分の工程時間を含む工程条件で前記ＶＨＦプラズマＣＶＤ装置を用いるステップであり、前記シランガス比はシランガス及び水素ガスの混合ガスにおける前記シランガスの比のことである。
前記シリコンナノワイヤはその長さが２乃至５μｍで、その直径が１乃至５ｎｍである。
前記第１型シリコンナノワイヤ成長ステップの後、前記基板上に残留する金属を除去する残留金属除去ステップを含む。
本発明の構成によれば、上述した本発明のすべての目的を達成することができる。具体的には、本発明によれば、シリコンナノワイヤを製造する方法を提供する効果がある。
また、本発明によれば、低温高密度プラズマを用いてシード層を形成し、前記シード層を用いてシリコンナノワイヤを製造する方法を提供する効果がある。
さらに、本発明によれば、シリコンナノワイヤを製造する方法を含む太陽電池を製造する方法を提供する効果がある。
以下、添付図面に基づいて本発明による実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態による太陽電池を図示した断面図である。
図１を参照しながら説明すると、本発明の一実施の形態による太陽電池１００は、基板１１０、第１＋＋型多結晶シリコン層１２０、第１型シリコンナノワイヤ層１３０、真性層１４０、第２型ドーピング層１５０、ＴＣＯ層１６０、反射防止膜１７０、及び前面電極１８０を含む。
この時、前記第１型はＰ型で、前記第２型はＮ型である。これとは逆に、前記第１型はＮ型で、前記第２型はＰ型であり得る。
一方、前記「＋＋」付きで表示される第１型又は第２型における「＋＋」は、Ｐ型又はＮ型の不純物がドーピングされた程度を示し、「＋」が付いていない第１型又は第２型に比べて「＋」付きで表示されている第１型又は第２型の方により多くの不純物がドーピングされていることを意味し、「＋＋」付きで表示されている第１型又は第２型の方に「＋」付きで表示されている第１型又は第２型に比べてより多くの不純物がドーピングされているということを意味する。
前記基板１１０は太陽光が透過され得る透明な絶縁基板又は金属フォイル基板などのような不透明な基板からなることができる。
前記基板１１０が透明な絶縁基板からなる場合、前記基板１１０はガラス基板又はプラスチックなどからなることができる。
前記基板１１０が金属フォイル基板からなる場合には前記基板１１０上に具備された前記第１＋＋型多結晶シリコン層１２０との絶縁のために、前記基板１１０と前記第１＋＋型多結晶シリコン層１２０との間に絶縁層を具備し得る。
前記第１＋＋型多結晶シリコン層１２０は前記基板１１０の一側表面上に具備される。
前記第１＋＋型多結晶シリコン層１２０は第１型が高濃度にドーピングされた多結晶シリコン層として具備される。
前記第１＋＋型多結晶シリコン層１２０は第１型が高濃度にドーピングされた多結晶シリコンからなり背面電極の役割を行う。
また、前記第１＋＋型多結晶シリコン層１２０は前記第１型シリコンナノワイヤ層１３０の第１型シリコンナノワイヤが成長するシード層の役割を行う。
前記第１型シリコンナノワイヤ層１３０は前記第１＋＋型多結晶シリコン層１２０の所定領域で成長した第１型シリコンナノワイヤからなる。即ち、前記第１型シリコンナノワイヤ層１３０は金属誘起結晶化法（ｍｅｔａｌ ｉｎｄｕｃｅｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）又はレーザー結晶化法（ｌａｓｅｒ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）で前記第１＋＋型多結晶シリコン層１２０の所定領域で成長した第１型シリコンナノワイヤからなる。
前記第１型シリコンナノワイヤ層１３０を構成する前記第１型シリコンナノワイヤの長さは２乃至５μｍで、その直径は１乃至５ｎｍであることが好ましい。これは前記第１型シリコンナノワイヤ層１３０の第１型シリコンナノワイヤは太陽光が入射された時光を吸収する役割を行うからである。即ち、前記第１型シリコンナノワイヤが太陽光を最も多く吸収できる長さ及び直径である２乃至５μｍ及び１乃至５ｎｍに形成されていることが好ましい。
前記真性層１４０は前記第１型シリコンナノワイヤ層１３０及び前記第１型シリコンナノワイヤが成長していない第１＋＋型多結晶シリコン層１２０の表面、即ち、前記前記第１型シリコンナノワイヤ層１３０が形成された基板１１０上に具備される。
前記真性層１４０は第１型又は第２型の不純物がドーピングされていない真性シリコンからなる。
前記真性層１４０は様々な形態の真性シリコンからなることができるが、好ましくは水素化された非晶質シリコン層、即ち、α−Ｓｉ：Ｈ層からなることが好ましい。
前記真性層１４０は前記第１型シリコンナノワイヤ層１３０を不動態化（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ）する役割も行う。
前記真性層１４０は化学気相蒸着装置（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）又は物理気相成長装置（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で形成することができる。好ましくは前記真性層１４０は誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置で形成することができる。
前記真性層１４０を前記誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置で蒸着する場合には、水素ガス及びシランガスを含む混合ガスを使用するが、前記水素ガスに対するシランガスの比が８乃至１０で、工程圧力は７０乃至９０ｍｔｏｒｒで、工程パワーは２００乃至３００Ｗで、工程温度は２５０乃至３５０℃である工程条件で蒸着して形成することが好ましい。
前記真性層１４０を前記誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置で形成する場合には、前記真性層１４０と接触する層、特に前記第１型シリコンナノワイヤ層１３０との間の界面特性が優秀になる。
前記第２型ドーピング層１５０は前記真性層１４０上に具備される。
前記第２型ドーピング層１５０は第２型がドーピングされたシリコン層からなる。
前記第２型ドーピング層１５０は第２＋型ドーピング層からなることができ、前記第２＋型ドーピング層に比べて第２型の不純物の濃度が低い第２型ドーピング層からなることができる。
前記第２型ドーピング層１５０はプラズマ化学気相蒸着装置（ｐｌａｓｍａｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などのような化学気相蒸着装置又は物理気相成長装置などで形成することができる。
前記ＴＣＯ（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｏｘｉｄｅ）層１６０は前記第２型ドーピング層１５０上に具備される。
前記ＴＣＯ層１６０は透明な導電酸化物、例えば、ＺｎＯ（ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、アルミニウムがドーピングされたＺｎＯ膜であるＡＺＯ（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、及びＳｎＯ２：Ｆなどのような物質からなることができる。
前記ＴＣＯ層１６０は少なくとも５μｍ以上の厚さに形成されることが好ましく、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）装置などのような物理気相成長装置又は有機金属化学気相成長装置（ｍｅｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）などのような化学気相蒸着装置などを用いて形成することができる。
前記反射防止膜１７０は前記ＴＣＯ層１６０上に具備され、前記ＴＣＯ層１６０の一部の領域は露出されるように具備されている。
前記反射防止膜１７０は入射された太陽光が反射されて外部に放出されることを防止する構成要素で、前記太陽電池１００を光電変換の効率を高める役割を行う。
前記反射防止膜１７０はシリコン窒化膜（ＳｉＮ）などのような物質であり得る。
前記前面電極１８０は前記反射防止膜１７０によって露出された前記ＴＣＯ層１６０の一部の領域上に前記ＴＣＯ層１６０と接触するように具備される。
前記前面電極１８０はアルミニウム（Ａｌ）又は銀（Ａｇ）などのような導電性物質からなる。
前記前面電極１８０は０．２乃至１μｍ、好ましくは０．５μｍの厚さに形成されている。
前記前面電極１８０はパターン化された形態で具備される。
図２は本発明の他の実施の形態による太陽電池を図示した断面図である。
図２を参照しながら説明すると、本発明の他の実施の形態による太陽電池２００は基板２１０、ＴＣＯ層２２０、第１＋＋型多結晶シリコン層２３０、第１型シリコンナノワイヤ層２４０、真性層２５０、第２型ドーピング層２６０、及び背面電極２７０を含む。
前記基板２１０は太陽光が透過され得る透明な絶縁基板からなることができる。
前記基板２１０はガラス基板又はプラスチックなどからなることができる。
前記ＴＣＯ層２２０は前記基板２１０の一側表面上に具備される。
前記ＴＣＯ層２２０は透明な導電酸化物、例えば、ＺｎＯ、ＡＺＯ、ＩＴＯ、及びＳｎＯ２：Ｆなどのような物質からなることができる。
前記ＴＣＯ層２２０はスパッタリング装置などのような物理気相成長装置又は有機金属化学気相成長装置などのような化学気相蒸着装置などを用いて形成することができる。
前記第１＋＋型多結晶シリコン層２３０は前記ＴＣＯ層２２０上に具備される。
前記第１＋＋型多結晶シリコン層２３０は第１型が高濃度にドーピングされた多結晶シリコン層として具備される。
また、前記第１＋＋型多結晶シリコン層２３０は前記第１型シリコンナノワイヤ層２４０の第１型シリコンナノワイヤが成長するシード層の役割を行う。
前記第１型シリコンナノワイヤ層２４０は前記第１＋＋型多結晶シリコン層２３０の所定領域で成長した第１型シリコンナノワイヤからなる。即ち、前記第１型シリコンナノワイヤ層２４０は金属誘起結晶化法又はレーザー結晶化法で前記第１＋＋型多結晶シリコン層２３０の所定領域で成長した第１型シリコンナノワイヤからなる。
前記第１型シリコンナノワイヤ層２４０を構成する前記第１型シリコンナノワイヤの長さは２乃至５μｍで、その直径は１乃至５ｎｍであることが好ましい。これは前記第１型シリコンナノワイヤ層２４０の第１型シリコンナノワイヤは太陽光が入射された時光を吸収する役割を行うからである。即ち、前記第１型シリコンナノワイヤが太陽光を最も多く吸収できる長さ及び直径である２乃至５μｍ及び１乃至５ｎｍに形成されていることが好ましい。
前記真性層２５０は前記第１型シリコンナノワイヤ層２４０及び前記第１型シリコンナノワイヤが成長していない第１＋＋型多結晶シリコン層２４０の表面上に具備される。
前記真性層２５０は第１型又は第２型の不純物がドーピングされていない真性シリコンからなる。
前記真性層２５０は様々な形態の真性シリコンからなることができるが、好ましくは水素化された非晶質シリコン層、即ち、α−Ｓｉ：Ｈ層からなることが好ましい。
前記真性層２５０は４００乃至６００μｍ、好ましくは５００μｍの厚さに具備される。
前記真性層２５０は前記第１型シリコンナノワイヤ層２４０を不動態化する役割も行う。
前記真性層２５０は化学気相蒸着装置又は物理気相成長装置で形成できる。好ましくは前記真性層２５０は誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置で形成できる。
前記真性層２５０を前記誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置で蒸着する場合には、水素ガス及びシランガスを含む混合ガスを使用するが、前記水素ガスに対するシランガスの比が８乃至１０で、工程圧力は７０乃至９０ｍｔｏｒｒで、工程パワーは２００乃至３００Ｗで、工程温度は２５０乃至３５０℃である工程条件で蒸着して形成されることが好ましい。
前記真性層２５０を前記誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置で形成する場合には、前記真性層２５０と接触する層、特に前記第１型シリコンナノワイヤ層２４０との間の界面特性が優秀になる。
前記第２型ドーピング層２６０は前記真性層２５０上に具備される。
前記第２型ドーピング層２６０は第２型がドーピングされたシリコン層からなる。
前記第２型ドーピング層２６０は第２＋型ドーピング層からなることができ、前記第２＋型ドーピング層に比べて第２型の不純物の濃度が低い第２型ドーピング層からなることができる。
前記第２型ドーピング層２６０は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又は物理気相成長装置などで形成できる。
前記第２型ドーピング層２６０は１０乃至１５ｎｍ、好ましくは１２ｎｍの厚さに具備される。
前記背面電極２７０は第２型ドーピング層２６０上に具備される。
前記背面電極２７０はアルミニウム又は銀などのような導電性物質からなる。
前記背面電極２７０は前記第２型ドーピング層２６０の全体表面に具備される。
前記背面電極２７０は入射された太陽光が反射されて外部に放出されることを防止する反射防止膜の役割も行う。
前記背面電極２７０はアルミニウムで形成される場合、２００乃至４００ｎｍ、好ましくは３００ｎｍの厚さに具備される。
図３は本発明のさらに他の実施の形態による太陽電池を図示した断面図である。
図３を参照しながら説明すると、本発明のさらに他の実施の形態による太陽電池３００は、基板３１０、ＴＣＯ層３２０、トップセル３３０、バッファ層３４０、ボトムセル３５０、及び背面電極３６０を含む。
前記トップセル３３０は第１＋＋型多結晶シリコン層３３２、第１型シリコンナノワイヤ層３３４、トップセル真性層３３６、及びトップセル第２型ドーピング層３３８を含む。
前記ボトムセル３５０はボトムセル第１型ドーピング層３５２、ボトムセル真性層３５４、及びボトムセル第２型ドーピング層３５６を含む。
前記基板３１０は太陽光が透過され得る透明な絶縁基板からなることができる。
前記基板３１０はガラス基板又はプラスチックなどからなることができる。
前記ＴＣＯ層３２０は前記基板３１０の一側表面上に具備される。
前記ＴＣＯ層３２０は透明な導電酸化物、例えば、ＺｎＯ、ＡＺＯ、ＩＴＯ、及びＳｎＯ２：Ｆなどのような物質からなることができる。
前記第１＋＋型多結晶シリコン層３３２は前記ＴＣＯ層３２０上に具備される。
前記第１＋＋型多結晶シリコン層３３２は第１型が高濃度にドーピングされた多結晶シリコン層として具備される。
前記第１＋＋型多結晶シリコン層３３２は前記第１型シリコンナノワイヤ層３３４の第１型シリコンナノワイヤが成長するシード層の役割を行う。
前記第１型シリコンナノワイヤ層３３４は前記第１＋＋型多結晶シリコン層３３２の所定領域で成長した第１型シリコンナノワイヤからなる。即ち、前記第１型シリコンナノワイヤ層３３２は金属誘起結晶化法又はレーザー結晶化法で前記第１＋＋型多結晶シリコン層３３２の所定領域で成長した第１型シリコンナノワイヤからなる。
前記第１型シリコンナノワイヤ層３３４を構成する前記第１型シリコンナノワイヤの長さは２乃至５μｍで、その直径は１乃至５ｎｍであることが好ましい。これは前記第１型シリコンナノワイヤ層３３４の第１型シリコンナノワイヤは太陽光が入射された時光を吸収する役割を行うからである。即ち、前記第１型シリコンナノワイヤが太陽光を最も多く吸収できる長さ及び直径である２乃至５μｍ及び１乃至５ｎｍに形成されていることが好ましい。
前記トップセル真性層３３６は前記第１型シリコンナノワイヤ層３３４及び前記第１型シリコンナノワイヤが成長していない第１＋＋型多結晶シリコン層３３２の表面上に具備される。
前記トップセル真性層３３６は第１型又は第２型の不純物がドーピングされていない真性シリコンからなる。
前記トップセル真性層３３６は様々な形態の真性シリコンからなることができるが、好ましくは水素化された非晶質シリコン層、即ち、α−Ｓｉ：Ｈ層からなることが好ましい。
この時、前記トップセル真性層３３６は前記図２を参照しながら説明した前記真性層２５０と同じ形態であり得る。
前記トップセル真性層３３６は前記第１型シリコンナノワイヤ層３３４を不動態化する役割も行う。
前記トップセル真性層３３６は化学気相蒸着装置又は物理気相成長装置で形成できる。好ましくは前記トップセル真性層３３６は誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置で形成できる。
前記トップセル真性層３３６を前記誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置で蒸着する場合には、水素ガス及びシランガスを含む混合ガスを使用するが、前記水素ガスに対するシランガスの比が８乃至１０で、工程圧力は７０乃至９０ｍｔｏｒｒで、工程パワーは２００乃至３００Ｗで、工程温度は２５０乃至３５０℃である工程条件で蒸着して形成されることが好ましい。
前記トップセル真性層３３６を前記誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置で形成する場合には、前記トップセル真性層３３６と接触する層、特に前記第１型シリコンナノワイヤ層３３４との間の界面特性が優秀になる。
前記トップセル真性層３３６は４００乃至６００μｍ、好ましくは５００μｍの厚さに具備される。
前記トップセル第２型ドーピング層３３８は前記トップセル真性層３３６上に具備される。
前記トップセル第２型ドーピング層３３８は第２型の不純物がドーピングされたシリコン層からなる。
この時、前記トップセル第２型ドーピング層３３８は前記図２を参照しながら説明した前記第２型ドーピング層２６０と同じ形態であり得る。
前記トップセル第２型ドーピング層３３８は第２＋型ドーピング層からなることができ、前記第２＋型ドーピング層に比べて第２型の不純物の濃度が低い第２型ドーピング層からなることができる。
前記トップセル第２型ドーピング層３３８は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又は物理気相成長装置などで形成できる。
前記バッファ層３４０は前記トップセル第２型ドーピング層３３８上に具備される。
前記バッファ層３４０は前記トップセル３３０とボトムセル３５０を電気的に連結する役割を行う。
前記バッファ層３４０は前記トップセル３３０とボトムセル３５０、特に前記トップセル３３０のトップセル第２型ドーピング層３３８と前記ボトムセル３５０のボトム第１型ドーピング層３５２とがトンネル接合（ｔｕｎｎｅｌ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）を行うようにする役割を行う。
前記バッファ層３４０は前記トップセル３３０とボトムセル３５０との間のバンドギャップを調節する役割も行う。
前記バッファ層３４０はＺｎＯなどのような透明な導電物質からなることが好ましい。
前記ボトムセル第１型ドーピング層３５２は前記バッファ層３４０上に具備される。
前記ボトムセル第１型ドーピング層３５２は第１＋型ドーピング層からなることができ、前記第１＋型ドーピング層に比べて第２型の不純物の濃度が低い第２型ドーピング層からなることができる。
前記ボトムセル第１型ドーピング層３５２は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又は物理気相成長装置などで形成できる。
前記ボトムセル真性層３５４は前記ボトムセル第１型ドーピング層３５２上に具備される。
前記ボトムセル真性層３５４は第１型又は第２型の不純物がドーピングされていない真性シリコンからなる。
前記ボトムセル真性層３５４は様々な形態の真性シリコンからなることができるが、好ましくは水素化された微細結晶質シリコン層、即ち、μｃ−Ｓｉ：Ｈ層からなることが好ましい。
前記ボトムセル真性層３５４は化学気相蒸着装置又は物理気相成長装置で形成できる。
前記ボトムセル真性層３５４は１乃至２μｍの厚さに具備される。
前記ボトムセル第２型ドーピング層３５６は前記ボトムセル真性層３５４上に具備される。
前記ボトムセル第２型ドーピング層３５６は第２型の不純物がドーピングされたシリコン層からなる。
前記ボトムセル第２型ドーピング層３５６は第２＋型ドーピング層からなることができ、前記第２＋型ドーピング層に比べて第２型の不純物の濃度が低い第２型ドーピング層からなることができる。
前記ボトムセル第２型ドーピング層３５６は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又は物理気相成長装置などで形成できる。
前記背面電極３６０は前記第２型ドーピング層３５６上に具備される。
前記背面電極３６０はアルミニウム又は銀などのような導電性物質からなる。
図４は本発明の一実施の形態による第１型シリコンナノワイヤを製造する方法を示すフローチャートである。
図４を参照しながら説明すると、本発明の一実施の形態による第１型シリコンナノワイヤを製造する方法は、第１＋＋型多結晶シリコン層形成ステップ（Ｓ１１０）、金属薄膜層形成ステップ（Ｓ１２０）、金属ナノ粒子形成ステップ（Ｓ１３０）、第１型シリコンナノワイヤ成長ステップ（Ｓ１４０）、及び残留金属除去ステップ（Ｓ１５０）を含む。
前記第１＋＋型多結晶シリコン層形成ステップ（Ｓ１１０）は基板上に第１＋＋型多結晶シリコン層を形成するステップである。
前記第１＋＋型多結晶シリコン層は第１型が高濃度にドーピングされたシリコン層が多結晶に結晶化している。
前記第１＋＋型多結晶シリコン層形成ステップ（Ｓ１１０）は前記第１＋＋型多結晶シリコン層を様々な方法で形成できる。
本実施の形態では前記第１＋＋型多結晶シリコン層を形成する方法のうち一つを紹介する。
前記第１＋＋型多結晶シリコン層を形成する方法は、前記基板上に第１＋＋型非晶質シリコン層を形成し、金属誘起結晶化法又はレーザー結晶化法などのような結晶化法を用いて前記第１＋＋型シリコン層を前記第１＋＋型多結晶シリコン層に形成する方法であり得る。
この時、第１＋＋型非晶質シリコン層を形成するために一般的なシリコン層形成方法を用いることができる。即ち、プラズマ化学気相蒸着装置又は誘導結合プラズマＣＶＤ装置などのような化学気相蒸着装置を用いて前記基板１１０上に前記第１＋＋型非晶質シリコン層を形成できる。
前記第１＋＋型多結晶シリコン層形成ステップ（Ｓ１１０）の後、前記金属薄膜層形成ステップ（Ｓ１２０）を行う。
前記金属薄膜層形成ステップ（Ｓ１２０）はスパッタリング法又は蒸着法 を用いて前記第１＋＋型多結晶シリコン層上に金属を蒸着して金属層を形成するステップである。
前記金属薄膜層形成ステップ（Ｓ１２０）は前記金属層を１００乃至１５０ｎｍの厚さに蒸着する。
前記金属薄膜層形成ステップ（Ｓ１２０）は前記金属層を形成するが、前記金属層の金属が低密度で蒸着するように前記金属層を形成するステップであることが好ましい。これは前記金属ナノ粒子形成ステップ（Ｓ１３０）で前記金属層が金属ナノ粒子に容易に変化できるようにするためである。
前記金属薄膜層の金属はＡｕ、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｎのうちいずれか一つ以上を含む。
前記金属薄膜層形成ステップ（Ｓ１２０）の後、前記金属ナノ粒子形成ステップ（Ｓ１３０）を行う。
前記金属ナノ粒子形成ステップ（Ｓ１３０）は前記金属薄膜層を金属ナノ粒子に変化させるステップである。
前記金属ナノ粒子形成ステップ（Ｓ１３０）は誘導結合プラズマＣＶＤ装置又はＶＨＦプラズマＣＶＤ装置を用いて前記金属ナノ粒子を形成する。
前記金属ナノ粒子形成ステップ（Ｓ１３０）は前記誘導結合プラズマＣＶＤ装置を用いる場合、２００乃至４００℃の工程温度、８０乃至１５０ｍＴｏｒｒの工程圧力、１００乃至３００ｓｃｃｍの水素ガス流量、５００乃至７００Ｗのプラズマパワー、３０乃至５０Ｗのサセプタパワー、及び３０乃至９０分の工程時間を含む工程条件で前記金属ナノ粒子を形成するステップであり得る。
また、前記金属ナノ粒子形成ステップ（Ｓ１３０）は前記ＶＨＦプラズマＣＶＤ装置を用いる場合、２００乃至４００℃の工程温度、０．０５乃至０．２Ｔｏｒｒの工程圧力、４０乃至６０Ｗのプラズマパワー、及び３０乃至６０分の工程時間を含む工程条件で前記金属ナノ粒子を形成するステップであり得る。
前記金属ナノ粒子形成ステップ（Ｓ１３０）の後、前記第１型シリコンナノワイヤ成長ステップ（Ｓ１４０）を行う。
前記第１型シリコンナノワイヤ成長ステップ（Ｓ１４０）は誘導結合プラズマＣＶＤ装置又はＶＨＦプラズマＣＶＤ装置を用いて前記第１型シリコンナノワイヤ、正確には第１型シリコンナノワイヤを成長させるステップである。
前記第１型シリコンナノワイヤ成長ステップ（Ｓ１４０）は前記金属ナノ粒子形成ステップ（Ｓ１３０）で前記金属ナノ粒子が形成された前記第１＋＋型多結晶シリコン層をシード層にして前記第１型シリコンナノワイヤを成長させるステップである。
即ち、前記第１＋＋型多結晶シリコン層上に形成された金属ナノ粒子が結晶成長のシード（ｓｅｅｄ）として作用し、前記第１＋＋型多結晶シリコン層から前記第１型シリコンナノワイヤが成長される。
前記第１型シリコンナノワイヤ成長ステップ（Ｓ１４０）は前記誘導結合プラズマＣＶＤ装置を用いる場合、２００乃至４００℃の工程温度、７０乃至８０ｍＴｏｒｒの工程圧力、０．１乃至０．２のシランガス比、５００乃至７００Ｗのプラズマパワー、３０乃至５０Ｗのサセプタパワー、及び１乃至２０分の工程時間を含む工程条件で前記第１型シリコンナノワイヤを成長させるステップである。
また、前記第１型シリコンナノワイヤ成長ステップ（Ｓ１４０）は前記ＶＨＦプラズマＣＶＤ装置を用いる場合、２００乃至４００℃の工程温度、０．０５乃至０．２Ｔｏｒｒの工程圧力、０．４乃至０．６のシランガス比、４０乃至６０Ｗのプラズマパワー、及び３０乃至６０分の工程時間を含む工程条件で前記第１型シリコンナノワイヤを成長させるステップである。
この時、前記誘導結合プラズマＣＶＤ装置及びＶＨＦプラズマＣＶＤ装置を用いて前記第１型シリコンナノワイヤを成長させる工程における前記シランガス比とは、シランガス及び水素ガスの混合ガスにおける前記シランガスの比（ＳｉＨ４／（ＳｉＨ４＋Ｈ２））を意味する。
前記金属ナノ粒子形成ステップ（Ｓ１３０）及び前記第１型シリコンナノワイヤ成長ステップ（Ｓ１４０）は前記誘導結合プラズマＣＶＤ装置及びＶＨＦプラズマＣＶＤ装置を用いて連続的に進行することができる。即ち、前記第１＋＋型多結晶シリコン層上に具備された金属薄膜層を金属ナノ粒子に変化させ、前記金属ナノ粒子を用いて前記第１＋＋型多結晶シリコン層から前記第１型シリコンナノワイヤを成長させる工程を前記誘導結合プラズマＣＶＤ装置又はＶＨＦプラズマＣＶＤ装置で連続的な工程として進行することができる。
この時、前記第１型シリコンナノワイヤ成長ステップ（Ｓ１４０）で成長した第１型シリコンナノワイヤはその長さが２乃至５μｍで、その直径が１乃至５ｎｍである。
前記第１型シリコンナノワイヤ成長ステップ（Ｓ１４０）の後、前記残留金属除去ステップ（Ｓ１５０）を行う。
前記残留金属除去ステップ（Ｓ１５０）は前記前記第１型シリコンナノワイヤ成長ステップ（Ｓ１４０）の後、前記基板、特に前記第１型シリコンナノワイヤからなる第１型シリコンナノワイヤ層上に残留する金属をエッチングなどのような湿式工程で除去するステップである。
この時、前記残留する金属は前記金属薄膜層の一部又は前記金属ナノ粒子の一部であり得る。
図５は本発明の一実施の形態による太陽電池の製造方法を示すフローチャートである。
図５を参照しながら説明すると、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＋＋型多結晶シリコン層形成ステップ（Ｓ２１０）、第１型シリコンナノワイヤ層形成ステップ（Ｓ２２０）、真性層形成ステップ（Ｓ２３０）、第２型ドーピング層形成ステップ（Ｓ２４０）、ＴＣＯ層形成ステップ（Ｓ２５０）、反射防止膜形成ステップ（Ｓ２６０）、及び前面電極形成ステップ（Ｓ２７０）を含む。
本実施の形態による太陽電池の製造方法は、図１を参照しながら説明した太陽電池１００を製造する方法を中心に説明する。
前記第１＋＋型多結晶シリコン層形成ステップ（Ｓ２１０）は前記基板１１０上に前記第１＋＋型多結晶シリコン層１２０を形成するステップである。
まず、前記基板１１０上に第１＋＋型多結晶シリコン層１２０を形成する前に、前記基板１１０を洗浄して準備する。この時、前記基板１１０を洗浄する過程は前記基板１１０上に残留する有機物、金属、及び酸化物などを除去する過程であり得る。前記基板１１０上に残留する有機物、金属、及び酸化物などを除去する工程は一般的な半導体製造工程で用いられる工程を利用できる。
次に、前記基板１１０上に前記第１＋＋型多結晶シリコン層１２０を形成する。
前記基板１１０上に前記第１＋＋型多結晶シリコン層１２０を形成する方法は、図４を参照しながら説明した前記第１＋＋型多結晶シリコン層形成ステップ（Ｓ１１０）と同じ方法を利用することができるので詳細な説明は省略する。
前記第１＋＋型多結晶シリコン層形成ステップ（Ｓ２１０）の後、前記第１型シリコンナノワイヤ層形成ステップ（Ｓ２２０）を行う。
前記第１型シリコンナノワイヤ層形成ステップ（Ｓ２２０）は前記第１＋＋型多結晶シリコン層１２０で前記第１型シリコンナノワイヤを成長させて前記第１型シリコンナノワイヤ層１３０を形成するステップである。
前記第１型シリコンナノワイヤ層形成ステップ（Ｓ２２０）は前記図４を参照しながら説明した金属薄膜層形成ステップ（Ｓ１２０）、金属ナノ粒子形成ステップ（Ｓ１３０）、第１型シリコンナノワイヤ成長ステップ（Ｓ１４０）、及び残留金属除去ステップ（Ｓ１５０）を順に行って前記第１＋＋型多結晶シリコン層１２０上から前記第１型シリコンナノワイヤを成長させて前記第１型シリコンナノワイヤ層１３０を形成するステップであるので詳細な説明は省略する。
前記第１型シリコンナノワイヤ層形成ステップ（Ｓ２２０）の後、前記真性層形成ステップ（Ｓ２３０）を行う。
前記真性層形成ステップ（Ｓ２３０）は前記第１型シリコンナノワイヤ層１３０及び前記第１型シリコンナノワイヤが成長していない第１＋＋型多結晶シリコン層１２０の表面上に前記真性層１４０を形成するステップである。
前記真性層形成ステップ（Ｓ２３０）は第１型又は第２型の不純物がドーピングされていない様々な形態の真性シリコンからなる真性層１４０を形成できるが、好ましくは水素化された非晶質シリコン層、即ち、α−Ｓｉ：Ｈ層からなる真性層１４０を形成することが好ましい。
前記真性層形成ステップ（Ｓ２３０）は化学気相蒸着装置又は物理気相成長装置、好ましくは誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置を用いて前記真性層１４０を形成するステップであり得る。
前記真性層形成ステップ（Ｓ２３０）は前記誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置を用いる場合には、水素ガス及びシランガスを含む混合ガスを使用するが、前記水素ガスに対するシランガスの比が８乃至１０で、工程圧力は７０乃至９０ｍｔｏｒｒで、工程パワーは２００乃至３００Ｗで、工程温度は２５０乃至３５０℃である工程条件で前記真性層１４０を形成することが好ましい。
前記真性層形成ステップ（Ｓ２３０）の後、前記第２ドーピング層形成ステップ（Ｓ２４０）を行う。
前記第２ドーピング層形成ステップ（Ｓ２４０）は前記真性層１４０上に前記第２型ドーピング層１５０を形成するステップである。
前記第２型ドーピング層形成ステップ（Ｓ２４０）は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又は物理気相成長装置などで第２型不純物又は第２＋型不純物がドーピングされたシリコン層である前記第２型ドーピング層１５０を形成するステップであり得る。
前記第２型ドーピング層形成ステップ（Ｓ２４０）の後、前記ＴＣＯ層形成ステップ（Ｓ２５０）を行う。
前記ＴＣＯ層形成ステップ（Ｓ２５０）は前記第２型ドーピング層１５０上に前記ＴＣＯ層１６０を形成するステップである。
前記ＴＣＯ層形成ステップ（Ｓ２５０）は前記第２型ドーピング層１５０上に透明な導電酸化物、例えば、ＺｎＯ、ＡＺＯ、ＩＴＯ、及びＳｎＯ２：Ｆなどのような物質からなる前記ＴＣＯ層１６０を少なくとも５μｍ以上の厚さに形成するステップである。
前記ＴＣＯ層形成ステップ（Ｓ２５０）はスパッタリング装置などのような物理気相成長装置又は有機金属化学気相成長装置などのような化学気相蒸着装置などを用いて前記ＴＣＯ層１６０を形成するステップであり得る。
前記ＴＣＯ層形成ステップ（Ｓ２５０）の後、前記反射防止膜形成ステップ（Ｓ２６０）を行う。
前記反射防止膜形成ステップ（Ｓ２６０）は前記ＴＣＯ層１６０上にシリコン窒化膜などのような物質で前記反射防止膜１７０を形成するステップである。
前記反射防止膜形成ステップ（Ｓ２６０）は前記反射防止膜１７０を二つの方法で形成するステップであり得る。
第一の方法は、前記ＴＣＯ層１６０上の全体面に前記反射防止膜１７０を形成する方法であり、第二の方法は前記ＴＣＯ層１６０上に前記反射防止膜１７０を形成するが、前記ＴＣＯ層１６０の所定領域が露出されるように前記反射防止膜１７０をパターン化して形成する方法である。
前記反射防止膜形成ステップ（Ｓ２７０）の後、前記前面電極形成ステップ（Ｓ２７０）を行う。
前記前面電極形成ステップ（Ｓ２７０）はアルミニウム又は銀などのような導電性物質を前記ＴＣＯ層１６０と接触するように形成するが、パターン化された形態に前記前面電極１８０を形成するステップである。
前記前面電極形成ステップ（Ｓ２７０）は前記反射防止膜形成ステップ（Ｓ２６０）と同様に二つの方法で形成するステップであり得る。
第一の方法は前記反射防止膜１７０が前記ＴＣＯ層１６０の全面にわたって形成されている場合、前面電極形成用ペーストを前記反射防止膜１７０の所定領域上に塗布、即ち、パターン形状に塗布した後、これを焼成し前記反射防止膜１７０をエッチングして前記ＴＣＯ層１６０に接触する前記前面電極１８０を形成する方法であり得る。
この時、前記前面電極形成用ペーストは前記前面電極２８０を構成する物質であるアルミニウム又は銀を含むのみならず、前記反射防止膜１７０をエッチング（ｅｔｃｈｉｎｇ）できるエッチング物質を含む。
第二の方法は前記反射防止膜１７０がパターン化された形態で前記ＴＣＯ層１６０上に具備された場合、前記前面電極１８０を露出された前記ＴＣＯ層１６０上にパターン化された形態に蒸着する方法であり得る。即ち、パターンマスク法などを用いてパターン化された前記前面電極１８０を形成する方法であり得る。
この時、前記前面電極形成ステップ（Ｓ２７０）は前記前面電極１８０を０．２乃至１μｍ、好ましくは０．５μｍの厚さに形成するステップである。
図６は本発明の他の実施の形態による太陽電池の製造方法を図示したフローチャートである。
図６を参照しながら説明すると、本発明の他の実施の形態による太陽電池の製造方法は、ＴＣＯ層形成ステップ（Ｓ３１０）、第１＋＋型多結晶シリコン層形成ステップ（Ｓ３２０）、第１型シリコンナノワイヤ層形成ステップ（Ｓ３３０）、真性層形成ステップ（Ｓ３４０）、第２型ドーピング層形成ステップ（Ｓ３５０）、及び背面電極形成ステップ（Ｓ３６０）を含む。
本実施の形態による太陽電池の製造方法は、前記図２を参照しながら説明した太陽電池２００を製造する方法を中心に説明する。
前記ＴＣＯ層形成ステップ（Ｓ３１０）は前記基板２１０上に前記ＴＣＯ層２２０を形成するステップである。
まず、前記基板２１０上に前記ＴＣＯ層２２０を形成する前に、前記基板２１０を洗浄して準備する。
この時、前記基板２１０を洗浄する方法は、前記図５を参照しながら説明した前記基板１１０を洗浄する方法と同じ方法を使用できるので詳細な説明は省略する。
また、前記ＴＣＯ層形成ステップ（Ｓ３１０）は前記図５を参照しながら説明した前記ＴＣＯ層形成ステップ（Ｓ２５０）と同じ方法で前記基板２１０上にＴＣＯ層２２０を形成することができるので詳細な説明は省略する。
前記ＴＣＯ層形成ステップ（Ｓ３１０）の後、第１＋＋型多結晶シリコン層形成ステップ（Ｓ３２０）を行う。
前記第１＋＋型多結晶シリコン層形成ステップ（Ｓ３２０）は前記ＴＣＯ層２２０上に第１＋＋型多結晶シリコン層２３０を形成するステップであり、前記図５を参照しながら説明した第１＋＋型多結晶シリコン層形成ステップ（Ｓ２２０）と同じ方法を利用できるので詳細な説明は省略する。
前記第１＋＋型多結晶シリコン層形成ステップ（Ｓ３２０）の後、前記第１型シリコンナノワイヤ層形成ステップ（Ｓ３３０）を行う。
前記第１型シリコンナノワイヤ層形成ステップ（Ｓ３３０）は前記第１＋＋型多結晶シリコン層２３０から前記第１型シリコンナノワイヤを成長させて前記第１型シリコンナノワイヤ層２４０を形成するステップであり、前記図５を参照しながら説明した第１型シリコンナノワイヤ形成ステップ（Ｓ２２０）と同じ方法を利用できるので詳細な説明は省略する。
前記第１型シリコンナノワイヤ層形成ステップ（Ｓ３３０）の後、前記真性層形成ステップ（Ｓ３４０）を行う。
前記真性層形成ステップ（Ｓ３４０）は前記第１型シリコンナノワイヤ層２４０が成長した基板上に前記真性層２５０を４００乃至６００μｍ、好ましくは５００μｍの厚さに形成するステップであり、前記図５を参照しながら説明した真性層形成ステップ（Ｓ２３０）とは形成される真性層２５０の厚さが異なり得ることを除けば同じ方法を利用できるので詳細な説明は省略する。
前記真性層形成ステップ（Ｓ３４０）の後、前記第２型ドーピング層形成ステップ（Ｓ３５０）を行う。
前記第２型ドーピング層形成ステップ（Ｓ３５０）は前記真性層２５０上に第２型ドーピング層２６０を形成するステップである。
前記第２型ドーピング層形成ステップ（Ｓ３５０）は前記第２型ドーピング層２６０を１０乃至１５ｎｍ、好ましくは１２ｎｍの厚さに形成するステップであり、前記図５を参照しながら説明した第２型ドーピング層形成ステップ（Ｓ２４０）とは形成される前記第２型ドーピング層２６０の厚さが異なり得ることを除けば同じ方法を利用することができるので詳細な説明は省略する。
前記第２型ドーピング層形成ステップ（Ｓ３５０）の後、前記背面電極形成ステップ（Ｓ３６０）を行う。
前記背面電極形成ステップ（Ｓ３６０）は前記第２型ドーピング層２６０上に前記背面電極２７０を形成するステップである。
前記背面電極形成ステップ（Ｓ３６０）は前記背面電極２７０をアルミニウムで形成する場合、２００乃至４００ｎｍ、好ましくは３００ｎｍの厚さに形成するステップである。
前記背面電極形成ステップ（Ｓ３６０）はスパッタリング法又は蒸着法などを用いて前記第２型ドーピング層２６０上にアルミニウム又は銀などのような導電性物質からなる背面電極２７０を形成するステップである。
図７は本発明のさらに他の実施の形態による太陽電池の製造方法を図示したフローチャートである。
図７を参照しながら説明すると、本発明のさらに他の実施の形態による太陽電池の製造方法は、ＴＣＯ層形成ステップ（Ｓ４１０）、第１＋＋型多結晶シリコン層形成ステップ（Ｓ４２２）、第１型シリコンナノワイヤ層形成ステップ（Ｓ４２４）、トップセル真性層形成ステップ（Ｓ４２６）、トップセル第２型ドーピング層形成ステップ（Ｓ４２８）、バッファ層形成ステップ（Ｓ４３０）、ボトムセル第１型ドーピング層形成ステップ（Ｓ４４２）、ボトムセル真性層形成ステップ（Ｓ４４４）、ボトムセル第２型ドーピング層形成ステップ（Ｓ４４６）、及び背面電極形成ステップ（Ｓ４５０）を含む。
本実施の形態による太陽電池の製造方法は、前記図３を参照しながら説明した太陽電池３００を製造する方法を中心に説明する。
前記ＴＣＯ層形成ステップ（Ｓ４１０）は前記基板３１０上にＴＣＯ層３２０を形成するステップである。
まず、前記基板３１０上に前記ＴＣＯ層３２０を形成する前に、前記基板３１０を洗浄して準備する。
この時、前記基板３１０を洗浄する方法は、前記図５を参照しながら説明した前記基板１１０を洗浄する方法と同じ方法を使用することができるので詳細な説明は省略する。
また、前記ＴＣＯ層形成ステップ（Ｓ４１０）は前記図５を参照しながら説明した前記ＴＣＯ層形成ステップ（Ｓ２５０）と同じ方法で前記基板３１０上にＴＣＯ層３２０を形成できるので詳細な説明は省略する。
前記ＴＣＯ層形成ステップ（Ｓ４１０）の後、前記第１＋＋型多結晶シリコン層形成ステップ（Ｓ４２２）、第１型シリコンナノワイヤ層形成ステップ（Ｓ４２４）、トップセル真性層形成ステップ（Ｓ４２６）、及びトップセル第２型ドーピング層形成ステップ（Ｓ４２８）を順に行う。
前記第１＋＋型多結晶シリコン層形成ステップ（Ｓ４２２）、第１型シリコンナノワイヤ層形成ステップ（Ｓ４２４）、トップセル真性層形成ステップ（Ｓ４２６）、及びトップセル第２型ドーピング層形成ステップ（Ｓ４２８）はそれぞれが、前記ＴＣＯ層３２０上に前記第１＋＋型多結晶シリコン層３３２を形成し、前記第１＋＋型多結晶シリコン層３３２からシリコンナノワイヤを成長させて前記第１型シリコンナノワイヤ層３３４を形成し、前記第１型シリコンナノワイヤ層３３４が形成された基板上にボトムセル真性層３３６を形成し、前記ボトムセル真性層３３６上にボトムセルドーピング層３３８を形成するステップであり、前記図５を参照しながら説明した第１＋＋型多結晶シリコン層形成ステップ（Ｓ２１０）、第１型シリコンナノワイヤ層形成ステップ（Ｓ２２０）、真性層形成ステップ（Ｓ２３０）、及び第２型ドーピング層形成ステップ（Ｓ２４０）と同じ方法で形成できるので詳細な説明は省略する。
前記トップセル第２型ドーピング層形成ステップ（Ｓ４２８）の後、前記バッファ層形成ステップ（Ｓ４３０）を行う。
前記バッファ層形成ステップ（Ｓ４３０）は前記ステップで形成されたトップセル３３０と、この後形成されるボトムセル３５０との間でトンネル接合が行われるようにするバッファ層３４０を形成するステップである。
前記バッファ層形成ステップ（Ｓ４３０）は化学気相蒸着装置又は物理気相成長装置を用いて前記第２型ドーピング層３３８上に前記バッファ層３４０を形成するステップである。
前記バッファ層形成ステップ（Ｓ４３０）の後、前記ボトムセル第１型ドーピング層形成ステップ（Ｓ４４２）を行う。
前記ボトムセル第１型ドーピング層形成ステップ（Ｓ４４２）は前記バッファ層３４０上に前記ボトムセル第１型ドーピング層３５２を形成するステップである。
前記ボトムセル第１型ドーピング層形成ステップ（Ｓ４４２）は、前記バッファ層３４０上に前記第１型がドーピングされたシリコン層を形成するステップである。
この時、前記ボトムセル第１型ドーピング層３５２は第１＋型ドーピング層からなることができ、前記第１＋型ドーピング層に比べて第１型の不純物の濃度が低い第１型ドーピング層からなることができる。
前記ボトムセル第１型ドーピング層形成ステップ（Ｓ４４２）は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又は物理気相成長装置などを用いて前記ボトムセル第１型ドーピング層３５２を形成するステップであり得る。
前記ボトムセル第１型ドーピング層形成ステップ（Ｓ４４２）の後、前記ボトムセル真性層形成ステップ（Ｓ４４４）を行う。
前記ボトムセル真性層形成ステップ（Ｓ４４４）は前記ボトムセル第１型ドーピング層３５２上に水素化された微細結晶質シリコン層、即ち、μｃ−Ｓｉ：Ｈ層からなる前記ボトムセル真性層３５４を１乃至２μｍの厚さに形成するステップである。
前記ボトムセル真性層形成ステップ（Ｓ４４４）は誘導結合プラズマ化学気相蒸着装置を用いて前記水素化された微細結晶質シリコン層からなるボトムセル真性層３５４を直接形成することもでき、前記第１型ドーピング層３５２上に水素化された非晶質シリコン層を形成した後、結晶化法を用いてこれを微細結晶化して前記水素化された微細結晶質シリコン層からなるボトムセル真性層３５４を形成するステップであり得る。この時、前記結晶化法は熱処理結晶化法、レーザー結晶化法、及び金属触媒結晶化法など様々な方法のうちいずれか一つを選択して進行することができる。
前記ボトムセル真性層形成ステップ（Ｓ４４４）の後、前記ボトムセル第２型ドーピング層形成ステップ（Ｓ４４６）を行う。
前記ボトムセル第２型ドーピング層形成ステップ（Ｓ４４６）は前記ボトムセル真性層３５４上に前記ボトムセル第２型ドーピング層３５６を形成するステップであり、図５を参照しながら説明した第２型ドーピング層形成ステップ（Ｓ２３０）と同じ方法で形成できるので詳細な説明は省略する。
前記ボトムセル第２型ドーピング層形成ステップ（Ｓ４４６）の後、前記背面電極形成ステップ（Ｓ４５０）を行う。
前記背面電極形成ステップ（Ｓ４５０）は前記ボトムセル第２型ドーピング層３５６上に前記背面電極３６０を形成するステップであり、図６を参照しながら説明した前記背面電極形成ステップ（Ｓ３６０）と同じ方法で形成できるので詳細な説明は省略する。
以上、本発明を上述した実施の形態を例に説明したが、本発明はこれに制限されるものではない。本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく修正、変更を行うことができ、このような修正及び変更も本発明に属するものであることを理解できるであろう。
１１０，２１０，３１０ 基板
１２０，２３０，３３２ 第１＋＋型多結晶シリコン層
１３０，２４０，３３４ 第１型シリコンナノワイヤ層
１２０，２３０，３３２ 第１＋＋型多結晶シリコン層
１３０，２４０，３３４ 第１型シリコンナノワイヤ層
Claims (10)
- 基板上に第１＋＋型多結晶シリコン層を形成する第１＋＋型多結晶シリコン層形成ステップと、
前記第１＋＋型多結晶シリコン層上に金属薄膜層を形成する金属薄膜層形成ステップと、
前記金属薄膜層を金属ナノ粒子に形成する金属ナノ粒子形成ステップと、
前記金属ナノ粒子をシードにして前記第１＋＋型多結晶シリコン層から第１型シリコンナノワイヤを成長させる第１型シリコンナノワイヤ成長ステップと、を含み、
前記金属ナノ粒子形成ステップ及び第１型シリコンナノワイヤ成長ステップは、誘導結合プラズマＣＶＤ装置（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）又はＶＨＦプラズマＣＶＤ装置（ｖｅｒｙ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いることを特徴とするシリコンナノワイヤ形成方法。 - 前記金属薄膜層形成ステップは、スパッタリング法（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）又は蒸着法（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）を用いて金属を蒸着し、１００乃至１５０ｎｍの厚さに蒸着するステップであることを特徴とする請求項１に記載のシリコンナノワイヤ形成方法。
- 前記金属はＡｕ、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｎのうちいずれか一つ以上を含むことを特徴とする請求項２に記載のシリコンナノワイヤ形成方法。
- 前記金属ナノ粒子形成ステップ及び第１型シリコンナノワイヤ成長ステップは、誘導結合プラズマＣＶＤ装置又はＶＨＦプラズマＣＶＤ装置を用いて連続的に進行することを特徴とする請求項１に記載のシリコンナノワイヤ形成方法。
- 前記金属ナノ粒子形成ステップは、２００乃至４００℃の工程温度、８０乃至１５０ｍＴｏｒｒの工程圧力、１００乃至３００ｓｃｃｍの水素（Ｈ２）ガス流量、５００乃至７００Ｗのプラズマパワー、３０乃至５０Ｗのサセプタパワー、及び３０乃至９０分の工程時間を含む工程条件で前記誘導結合プラズマＣＶＤ装置を用いて前記金属薄膜層を金属ナノ粒子に形成するステップであることを特徴とする請求項１に記載のシリコンナノワイヤ形成方法。
- 前記金属ナノ粒子形成ステップは、２００乃至４００℃の工程温度、０．０５乃至０．２Ｔｏｒｒの工程圧力、４０乃至６０Ｗのプラズマパワー、及び３０乃至６０分の工程時間を含む工程条件で前記ＶＨＦプラズマＣＶＤ装置を用いて前記金属薄膜層を金属ナノ粒子に形成するステップであることを特徴とする請求項１に記載のシリコンナノワイヤ形成方法。
- 前記第１型シリコンナノワイヤ成長ステップは、２００乃至４００℃の工程温度、７０乃至８０ｍＴｏｒｒの工程圧力、０．１乃至０．２のシランガス比、５００乃至７００Ｗのプラズマパワー、３０乃至５０Ｗのサセプタパワー、及び１乃至２０分の工程時間を含む工程条件で前記誘導結合プラズマＣＶＤ装置を用いるステップであり、
前記シランガス比はシラン（ＳｉＨ４）ガス及び水素ガスの混合ガスにおける前記シランガスの比であることを特徴とする請求項１に記載のシリコンナノワイヤ形成方法。 - 前記第１型シリコンナノワイヤ成長ステップは、２００乃至４００℃の工程温度、０．０５乃至０．２Ｔｏｒｒの工程圧力、０．４乃至０．６のシランガス比、４０乃至６０Ｗのプラズマパワー、及び３０乃至６０分の工程時間を含む工程条件で前記ＶＨＦプラズマＣＶＤ装置を用いるステップであり、
前記シランガス比はシランガス及び水素ガスの混合ガスにおける前記シランガスの比であることを特徴とする請求項１に記載のシリコンナノワイヤ形成方法。 - 前記シリコンナノワイヤはその長さが２乃至５μｍで、その直径が１乃至５ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載のシリコンナノワイヤ形成方法。
- 前記第１型シリコンナノワイヤ成長ステップの後、
前記基板上に残留する金属を除去する残留金属除去ステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のシリコンナノワイヤ形成方法。
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