KR100925123B1 - 태양 전지 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
광전 효율을 향상시키기 위하여, 태양 전지는 제1 전극, 제1 불순물 도핑 실리콘층, 진성 실리콘층, 제2 불순물 도핑 실리콘층 및 제2 전극을 포함한다. 제1 전극은 기판의 일면 상에 형성된다. 제1 불순물 도핑 실리콘층은 제1 전극 상에 형성된다. 진성 실리콘층은 제1 불순물 도핑 실리콘층 상에 형성되며, 비정질 실리콘 및 비정질 실리콘 내부에 나노 클러스터 형태로 랜덤하게 분포된 미세결정질 실리콘을 포함한다. 제2 불순물 도핑 실리콘층은 진성 실리콘층 상에 형성된다. 제2 전극은 상기 제2 불순물 도핑 실리콘층 상에 형성된다. 제1 불순물 도핑 실리콘층은 p형 불순물을 포함하는 p형 실리콘층으로 형성되며, 제2 불순물 도핑 실리콘층은 n형 불순물을 포함하는 n형 실리콘층으로 형성될 수 있다. 또한, 제1 전극은 광을 투과시키는 도전성 광투과 물질로 형성되며, 제2 전극은 광을 반사시키는 도전성 광반사 물질로 형성될 수 있다. 따라서, 태양 전지의 광전 효율을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 태양 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부로부터 공급되는 빛 에너지를 반도체의 성질을 이용하여 전기 에너지로 변환하는 태양 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 태양 전지는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 소자로써, 친환경적이고, 수명이 길고, 무한 에너지원이라는 여러 장점으로 인해 기존의 석탄, 석유 등의 에너지원을 대체할 수 있는 대체 에너지원으로 그 적용 분야가 계속해서 확대되고 있는 실정이다.
태양 전지는 사용 재료에 따라 실리콘계열, 화합물계열, 유기물계열 등으로 크게 구분될 수 있으며, 이중 실리콘계열의 태양 전지가 현재 대부분을 차지하고 있다.
실리콘계열의 태양 전지는 다시 단결정 또는 다결정 실리콘으로 제조되는 결정형 태양 전지와 비정질 또는 미세결정질 실리콘으로 제조되는 박막형 태양 전지로 구분될 수 있다. 그러나, 결정형 태양 전지는 광전 효율이 높은 반면 제조 비 용이 증가되는 단점이 있으며, 박막형 태양 전지는 제조 비용이 저렴한 반면 광전 효율이 결정형에 비하여 떨어지는 단점이 있다. 따라서, 최근에는 광전 효율을 향상시킬 수 있는 박막형 태양 전지에 대한 기술 개발이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 요구를 감안한 것으로써, 본 발명은 광전 효율을 향상시킬 수 있는 박막형 태양 전지를 제공한다.
또한, 본 발명은 광전 효율을 향상시킬 수 있는 박막형 태양 전지의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따른 태양 전지는 제1 전극, 제1 불순물 도핑 실리콘층, 진성 실리콘층, 제2 불순물 도핑 실리콘층 및 제2 전극을 포함한다. 상기 제1 전극은 기판의 일면 상에 형성된다. 상기 제1 불순물 도핑 실리콘층은 상기 제1 전극 상에 형성된다. 상기 진성 실리콘층은 상기 제1 불순물 도핑 실리콘층 상에 형성되며, 비정질(amorphous) 실리콘 및 상기 비정질 실리콘 내부에 나노 클러스터 형태로 랜덤하게 분포된 미세결정질(micro-crystalline) 실리콘을 포함한다. 상기 제2 불순물 도핑 실리콘층은 상기 진성 실리콘층 상에 형성된다. 상기 제2 전극은 상기 제2 불순물 도핑 실리콘층 상에 형성된다.
상기 진성 실리콘층 내부에 형성된 상기 미세결정질 실리콘은 약 1 ~ 100nm의 크기로 형성될 수 있다.
상기 제1 불순물 도핑 실리콘층은 p형 불순물을 포함하는 p형 실리콘층으로 형성되며, 상기 제2 불순물 도핑 실리콘층은 n형 불순물을 포함하는 n형 실리콘층으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 전극은 광을 투과시키는 도전성 광투과 물 질로 형성되며, 상기 제2 전극은 광을 반사시키는 도전성 광반사 물질로 형성될 수 있다.
상기 태양 전지는 상기 진성 실리콘층에서 흡수되는 파장과 다른 파장의 빛을 상기 진성 실리콘에서 흡수되는 파장의 빛으로 변환시키는 파장 변환층을 더 포함할 수 있다. 상기 파장 변환층은 상기 기판과 상기 제1 전극 사이에 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 태양 전지는 진성 실리콘층, p형 실리콘층, n형 실리콘층, 제1 전극 및 제2 전극을 포함한다. 상기 진성 실리콘층은 기판의 일면 상에 형성되며, 비정질(amorphous) 실리콘 및 상기 비정질 실리콘 내부에 나노 클러스터 형태로 랜덤하게 분포된 미세결정질(micro-crystalline) 실리콘을 포함한다. 상기 p형 실리콘층은 상기 진성 실리콘층 상에 형성된다. 상기 n형 실리콘층은 상기 진성 실리콘층 상에 상기 p형 실리콘층과 이격되도록 형성된다. 상기 제1 전극은 상기 p형 실리콘층 상에 형성되며, 상기 제2 전극은 상기 n형 실리콘층 상에 형성된다.
상기 진성 실리콘층 내부에 형성된 상기 미세결정질 실리콘은 약 1 ~ 100nm의 크기로 형성될 수 있다.
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 광을 반사시키는 도전성 광반사 물질로 형성될 수 있다.
상기 태양 전지는 상기 진성 실리콘층에서 흡수되는 파장과 다른 파장의 빛을 상기 진성 실리콘에서 흡수되는 파장의 빛으로 변환시키는 파장 변환층을 더 포 함할 수 있다. 상기 파장 변환층은 상기 기판과 상기 진성 실리콘층 사이에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따른 태양 전지의 제조 방법에 의하면, 우선, 기판 상에 제1 전극을 형성한다. 이후, 상기 제1 전극 상에 제1 불순물 도핑 실리콘층을 형성한다. 이후, 상기 제1 불순물 도핑 실리콘층 상에, 비정질(amorphous) 실리콘 및 상기 비정질 실리콘 내부에 나노 클러스터 형태로 랜덤하게 분포된 미세결정질(micro-crystalline) 실리콘을 포함하는 진성(intrinsic) 실리콘층을 형성한다. 이후, 상기 진성 실리콘층 상에 제2 불순물 도핑 실리콘층을 형성한다. 이후, 상기 제2 불순물 도핑 실리콘층 상에 제2 전극을 형성한다.
상기 진성 실리콘층을 형성하기 위한 플라즈마 화학기상증착 공정은 복수의 정전압 전극들과 복수의 부전압 전극들을 포함하는 분할전극 어셈블리를 구비한 플라즈마 화학기상증착 장치에서 진행될 수 있다. 상기 정전압 전극들과 상기 부전압 전극들은 상호 교대적인 선형 배열 구조, 매트릭스 형태의 배열 구조, 상호 교대적인 나선형 배열 구조, 상호 교대적인 동심원 배열 구조 중에서 선택된 하나 이상의 배열 구조를 가질 수 있다.
상기 제1 불순물 도핑 실리콘층은 p형 불순물을 포함하는 p형 실리콘층으로 형성하고, 상기 제2 불순물 도핑 실리콘층은 n형 불순물을 포함하는 n형 실리콘층으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 제1 전극은 광을 투과시키는 도전성 광투과 물질로 형성하며, 상기 제2 전극은 광을 반사시키는 도전성 광반사 물질로 형성할 수 있다.
상기 진성 실리콘층에서 흡수되는 파장과 다른 파장의 빛을 상기 진성 실리콘층에서 흡수되는 파장의 빛으로 변환시키는 파장 변환층을 더 형성할 수 있다. 상기 파장 변환층은 상기 기판과 상기 제1 전극 사이에 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 태양 전지의 제조 방법에 의하면, 기판 상에, 비정질(amorphous) 실리콘 및 상기 비정질 실리콘 내부에 나노 클러스터 형태로 랜덤하게 분포된 미세결정질(micro-crystalline) 실리콘을 포함하는 진성(intrinsic) 실리콘층을 형성한다. 이후, 상기 진성 실리콘층의 제1 영역 상에 p형 실리콘층을 형성한다. 이후, 상기 제1 영역과 이격된 상기 진성 실리콘층의 제2 영역 상에 n형 실리콘층을 형성한다. 이후, 상기 p형 실리콘층 상에 배치되는 제1 전극 및 상기 n형 실리콘층 상에 배치되는 제2 전극을 형성한다.
상기 진성 실리콘층을 형성하기 위한 플라즈마 화학기상증착 공정은 복수의 정전압 전극들과 복수의 부전압 전극들을 포함하는 분할전극 어셈블리를 구비한 플라즈마 화학기상증착 장치에서 진행될 수 있다. 상기 정전압 전극들과 상기 부전압 전극들은 상호 교대적인 선형 배열 구조, 매트릭스 형태의 배열 구조, 상호 교대적인 나선형 배열 구조, 상호 교대적인 동심원 배열 구조 중에서 선택된 하나 이상의 배열 구조를 가질 수 있다.
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 광을 반사시키는 도전성 광반사 물질로 형성할 수 있다.
상기 진성 실리콘층에서 흡수되는 파장과 다른 파장의 빛을 상기 진성 실리콘층에서 흡수되는 파장의 빛으로 변환시키는 파장 변환층을 더 형성할 수 있다. 상기 파장 변환층은 상기 기판과 상기 진성 실리콘층 사이에 형성할 수 있다.
이와 같은 태양 전지 및 이의 제조 방법에 따르면, 태양 전지에서 실질적으로 광전 효과를 일으키는 진성 실리콘층을 비정질 실리콘 및 비정질 실리콘 내부에 나노 클러스터 형태로 랜덤하게 분포된 미세결정질 실리콘을 포함하는 구조로 형성함으로써, 태양 전지의 광전 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 진성 실리콘층을 형성함에 있어, 수소의 희석율, 기판의 온도, 가스 조성비 등을 제어함으로써, 비정질 실리콘 내부에 미세결정질 실리콘이 분포된 진성 실리콘층을 용이하게 형성할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 하기의 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 보다 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 기술적 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공된다. 도면들에 있어서, 각 장치 또는 막(층) 및 영역들의 두께는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 과장되게 도시되었으며, 또한 각 장치는 본 명세서에서 설명되지 아니한 다양한 부가 장치들을 구비할 수 있으며, 막(층)이 다른 막 (층) 또는 기판 상에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 다른 막(층) 또는 기판 상에 직접 형성되거나 그들 사이에 추가적인 막(층)이 개재될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1에 도시된 진성 실리콘층을 확대한 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지(100)는 제1 전극(110), 제1 불순물 도핑 실리콘층(120), 진성 실리콘층(130), 제2 불순물 도핑 실리콘층(140) 및 제2 전극(150)을 포함한다.
제1 전극(110)은 투명한 유리, 플라스틱 등으로 이루어진 기판(160)의 일면 상에 형성된다. 제1 전극(110)은 기판(160) 측으로부터 입사되는 광을 투과시키기 위하여 도전성 광투과 물질로 형성된다. 예를 들어, 제1 전극(110)은 틴 옥사이드(tin oxide), 징크 옥사이드(zinc oxide), 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide) 및 인듐 징크 옥사이드(indium zinc oxide) 등으로 형성될 수 있다. 이와 달리, 광이 입사되는 방향이 반대인 경우, 제1 전극(110)은 광을 반사시키기 위한 도전성 광반사 물질로 형성될 수 있다.
제1 불순물 도핑 실리콘층(120)은 제1 전극(110) 상에 형성된다. 제1 불순물 도핑 실리콘층(120)은 예를 들어, 붕소(B), 칼륨(K) 등의 3가 원소인 p형 불순물을 포함하는 실리콘 물질로 형성될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여, 제1 불순물 도핑 실리콘층(120)은 p형 실리콘층으로 칭한다.
p형 실리콘층(120)은 비정질(amorphous) 실리콘층 및 미세결정질(micro- crystalline) 실리콘층 중 적어도 하나를 포함하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, p형 실리콘층(120)은 비정질 실리콘층에 p형 불순물이 도핑된 구조, 미세결정질 실리콘층에 p형 불순물이 도핑된 구조, 또는 p형 불순물이 도핑된 비정질 실리콘층과 미세결정질 실리콘층이 적층된 구조 등으로 형성될 수 있다.
외부로부터 기판(160)을 통해 입사되는 광은 p형 실리콘층(120)을 통과한 후 실질적으로 광전 변환을 일으키는 진성 실리콘층(130)에 도달된다. 따라서, 진성 실리콘층(130)에 입사되는 광의 손실을 방지하기 위하여, p형 실리콘층(120)을 통과하는 광이 p형 실리콘층(120)에서 흡수되지 않고 통과되는 것이 바람직하다. 이를 위해, p형 실리콘층(120)은 진성 실리콘층(130)과는 다른 밴드갭(band gap) 특성을 갖는 것이 바람직하며, 특히, p형 실리콘층(120)은 광이 흡수되지 않도록 진성 실리콘층(130)에 비하여 큰 밴드갭 에너지를 갖는 것이 바람직하다. 밴드갭 에너지를 증가시키기 위하여, p형 실리콘층(120)에는 탄소(C)가 더 첨가될 수 있다.
진성 실리콘층(130)은 p형 실리콘층(120) 상에 형성된다. 진성 실리콘층(130)은 비정질 실리콘(132) 및 비정질 실리콘(132) 내부에 나노 클러스터(namo cluster) 형태로 랜덤하게 분포된 미세결정질 실리콘(134)을 포함한다. 나노 클러스터 형태의 미세결정질 실리콘(134)은 비정질과 단결정 실리콘의 경계물질로서 나노 스케일(nano scale)의 결정 크기를 갖는 실리콘 결정들이 클러스터 형태로 형성된 것을 의미한다. 예를 들어, 진성 실리콘층(130)은 약 300 ~ 500nm의 두께로 형성되고, 미세결정질 실리콘(134)의 클러스터 크기는 약 1 ~ 100nm 정도로 형성될 수 있다.
일반적으로, 실리콘 박막을 이용한 광전소자는 진성 실리콘층(130)의 광 흡수율과 광전변환효율에 따라 광전 효율이 결정된다. 이러한 관점에서, 비정질 실리콘은 결정면을 갖지 않기 때문에 미세결정질 실리콘에 비하여 광 흡수율이 우수하다. 반면, 미세결정질 실리콘은 결정면에서 광을 반사시키기 때문에 광 흡수율은 비정질 실리콘보다 낮지만, 전자 이동도가 비정질 실리콘보다 우수하기 때문에 흡수된 광을 전기로 변환하는 광전변환효율은 비정질 실리콘보다 우수하다. 따라서, 광 흡수율이 우수한 비정질 실리콘(132) 내부에 광전변환효율이 우수한 미세결정질 실리콘(134)을 나노 클러스터 형태로 형성하게 되면, 광 흡수율과 전자 이동도가 모두 우수한 진성 실리콘층(130)이 형성되어 진성 실리콘층(334)의 광전 효율이 향상된다. 또한, 비정질 실리콘(132)과 미세결정질 실리콘(134)은 서로 다른 파장대의 광을 흡수하므로, 비정질 실리콘(132)에서 흡수하지 못한 파장대의 광을 미세결정질 실리콘(134)에서 흡수하게 되어 광전 효율이 향상될 수 있다.
제2 불순물 도핑 실리콘층(140)은 진성 실리콘층(130) 상에 형성된다. 제2 불순물 도핑 실리콘층(140)은 예를 들어, 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등의 n형 불순물이 도핑되어 있는 실리콘 물질로 형성될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여, 제2 불순물 도핑 실리콘층(140)은 n형 실리콘층으로 칭한다.
n형 실리콘층(140)은 비정질 실리콘층 및 미세결정질 실리콘층 중 적어도 하나를 포함하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, n형 실리콘층(140)은 비정질 실리콘층에 n형 불순물이 도핑된 구조, 미세결정질 실리콘층에 n형 불순물이 도핑된 구조, 또는 n형 불순물이 도핑된 비정질 실리콘층과 미세결정질 실리콘층이 적층된 구조 등으로 형성될 수 있다.
이와 같이, 제1 전극(110) 상에 p형 실리콘층(120), 진성 실리콘층(130) 및 n형 실리콘층(140)이 순차적으로 적층되면, 핀(PIN) 구조의 광전 다이오드가 형성되며, 외부로부터 입사되는 광에 반응하여 광전 효과를 일으키게 된다. 한편, 광이 입사되는 쪽에 p형 실리콘층(120)이 배치되어야 하므로, 광의 입사 방향에 따라, p형 실리콘층(120)과 n형 실리콘층(140)의 위치가 서로 바뀔 수 있다.
제2 전극(150)은 n형 실리콘층(140) 상에 형성된다. 제2 전극(150)은 기판(160) 측으로부터 입사되는 광을 반사시키기 위하여 도전성 광반사 물질로 형성된다. 예를 들어, 제2 전극(150)은 은, 알루미늄, 아연, 몰리브덴 등의 단일 금속 또는 이들의 합금으로 형성되거나, 상기 단일 금속 또는 합금의 산화물 등으로 형성될 수 있다. 이와 달리, 광이 입사되는 방향이 반대인 경우, 제2 전극(150)은 광을 투과시킬 수 있는 도전성 광투과 물질로 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지를 나타낸 도면이다. 도 3에서, 파장 변환층을 제외한 나머지 구성은 도 1에 도시된 것과 동일하므로, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하며, 그 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 태양 전지(100)는 진성 실리콘층(130)에서의 광 흡수율을 향상시키기 위한 파장 변환층(170)을 더 포함할 수 있다. 파장 변환층(170)은 진성 실리콘층(130)에서 흡수되는 파장과 다른 파장의 빛을 진성 실리콘층(130)에서 흡수되는 파장의 빛으로 변환시켜 진성 실리콘층(130)에 공급함으로써, 태양광의 이용 효율을 향상시킨다. 파장 변환층(170)은 예를 들어, 베이스 필름 및 상기 베이스 필름 내부에 산포된 다수의 파장변환 입자들을 포함할 수 있다.
파장 변환층(170)은 기판(160)과 제1 전극(110) 사이에 형성될 수 있다. 이와 달리, 파장 변환층(170)은 태양광이 입사되는 기판(160)의 표면 등의 다양한 위치에 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 태양 전지(200)는 진성 실리콘층(210), p형 실리콘층(220), n형 실리콘층(230), 제1 전극(240) 및 제2 전극(250)을 포함한다.
진성 실리콘층(210)은 기판(260)의 일면 상에 형성된다. 진성 실리콘층(210)은 도 2에 도시된 것과 동일하게, 비정질 실리콘 및 비정질 실리콘 내부에 나노 클러스터 형태로 랜덤하게 분포된 미세결정질 실리콘을 포함한다. 진성 실리콘층(210)은 도 2에 도시된 것과 동일한 구조를 가지므로, 이와 관련된 상세한 설명은 생략하기로 한다.
p형 실리콘층(220)은 진성 실리콘층(210) 상의 일부 영역에 형성된다. 예를 들어, p형 실리콘층(220)은 일 방향으로 길게 연장되는 스트라이프 형상으로 형성된다. p형 실리콘층(220)은 도 1에 도시된 것과 동일한 물질로 형성될 수 있으므로, 이와 관련된 상세한 설명은 생략하기로 한다.
n형 실리콘층(230)은 p형 실리콘층(220)이 형성된 진성 실리콘층(210)의 동일면 상에 p형 실리콘층(220)과 소정 간격으로 이격되도록 형성된다. 예를 들어, n형 실리콘층(230)은 p형 실리콘층(220)과 소정 간격 이격된 상태에서 p형 실리콘 층(220)과 동일한 방향으로 길게 연장되는 스트라이프 형상으로 형성된다. n형 실리콘층(230)은 도 1에 도시된 것과 동일한 물질로 형성될 수 있으므로, 이와 관련된 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제1 전극(240)은 p형 실리콘층(220) 상에 형성되며, 제2 전극(250)은 n형 실리콘층(230) 상에 형성된다. 예를 들어, 제1 전극(240) 및 제2 전극(250)은 기판(260) 측으로부터 입사되는 광을 반사시키기 위하여, 도전성 광반사 물질로 형성된다. 예를 들어, 제1 전극(240) 및 제2 전극(250)은 은, 알루미늄, 아연, 몰리브덴 등의 단일 금속 또는 이들의 합금으로 형성되거나, 상기 단일 금속 또는 합금의 산화물 등으로 형성될 수 있다. 이와 달리, 제1 전극(240) 및 제2 전극(250)은 광을 투과시킬 수 있는 도전성 광투과 물질로 형성되고, 도전성 광투과 물질로 이루어진 제1 전극(240) 및 제2 전극(250) 상에 광반사 물질이 형성될 구조를 가질 수 있다.
이와 같이, 기판(260) 상에 바로 진성 실리콘층(210)을 형성하고, 진성 실리콘층(210)의 동일면 상에 p형 실리콘층(220) 및 n형 실리콘층(230)을 형성하게 되면, 기판(260) 측으로부터 입사되는 광이 진성 실리콘층(210)에 바로 입사하게 되어 태양광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지를 나타낸 도면이다. 도 5에서, 파장 변환층을 제외한 나머지 구성은 도 4에 도시된 것과 동일하므로, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하며, 그 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 태양 전지(200)는 진성 실리콘층(210)에서의 광 흡수율을 향상시키기 위한 파장 변환층(270)을 더 포함할 수 있다. 파장 변환층(270)은 진성 실리콘층(210)에서 흡수되는 파장과 다른 파장의 빛을 진성 실리콘층(210)에서 흡수되는 파장의 빛으로 변환시켜 진성 실리콘층(210)에 공급함으로써, 태양광의 이용 효율을 향상시킨다. 파장 변환층(210)은 도 3에 도시된 것과 동일한 물질로 형성될 수 있으므로, 이와 관련된 상세한 설명은 생략하기로 한다.
파장 변환층(270)은 기판(260)과 진성 실리콘층(210) 사이에 형성될 수 있다. 이와 달리, 파장 변환층(270)은 태양광이 입사되는 기판(260)의 표면에 형성되거나, 또는, 제1 전극(240) 및 제2 전극(250)이 도전성 광투과 물질로 이루어진 경우, 그 위에 형성되는 광반사 물질과의 사이 등 다양한 위치에 형성될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 태양 전지의 제조 방법에 대하여 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 6은 도 1에 도시된 태양 전지의 제조 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 태양 전지(100)의 제조를 위하여, 투명한 유리, 플라스틱 등의 기판(160)의 일면 상에 제1 전극(110)을 형성한다(S10).
제1 전극(110)은 예를 들어, 스퍼터링(sputtering) 방식 또는 저압 화학기상증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition : LPCVD) 방식 등을 통해 기판(160) 상에 도전층을 형성한 후, 레이저 등을 이용하여 상기 도전층을 패터닝하여 형성할 수 있다. 태양광이 기판(160) 측으로부터 입사되는 경우, 제1 전극(110)은 광을 투과시키는 도전성 광투과 물질로 형성된다. 이와 달리, 태양광이 기판(160)의 반대 방향으로부터 입사되는 경우, 제1 전극(110)은 광을 반사시키는 도전성 광반사 물질로 형성될 수 있다.
이후, 제1 전극(110) 상에 제1 불순물 도핑 실리콘층(120)을 형성한다(S12). 제1 불순물 도핑 실리콘층(120)은 플라즈마 화학기상증착 공정을 통해 형성할 수 있다. 제1 불순물 도핑 실리콘층(120)은 예를 들어, 붕소(B), 칼륨(K) 등의 3가 원소인 p형 불순물을 포함하는 실리콘 물질로 형성된다. 이하, 설명의 편의를 위하여, 제1 불순물 도핑 실리콘층(120)은 p형 실리콘층으로 칭한다.
p형 실리콘층(120)은 비정질(amorphous) 실리콘층 및 미세결정질(micro-crystalline) 실리콘층 중 적어도 하나를 포함하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, p형 실리콘층(120)은 비정질 실리콘층에 p형 불순물이 도핑된 구조, 미세결정질 실리콘층에 p형 불순물이 도핑된 구조, 또는 p형 불순물이 도핑된 비정질 실리콘층과 미세결정질 실리콘층이 적층된 구조 등으로 형성될 수 있다. 또한, p형 실리콘층(120)은 진성 실리콘층(130)보다 밴드 갭 에너지를 증가시키기 위하여 탄소(C)를 더 포함하도록 형성될 수 있다.
이후, p형 실리콘층(120) 상에 진성 실리콘층(130)을 형성한다(S14). 진성 실리콘층(130)은 도 2에 도시된 바와 같이, 비정질 실리콘(132) 및 비정질 실리콘(132) 내부에 나노 클러스터(namo cluster) 형태로 랜덤하게 분포된 미세결정질 실리콘(134)을 포함한다.
이러한 진성 실리콘층(130)은 플라즈마 화학기상증착 공정을 통해 형성할 수 있다. 구체적으로, 진성 실리콘층(130)을 형성하기 위한 플라즈마 화학기상증착 공정은 복수의 정전압 전극들과 복수의 부전압 전극들을 포함하는 분할전극 어셈블리를 구비한 플라즈마 화학기상증착 장치에서 진행된다. 상기 플라즈마 화학기상증착 장치는 도 8 및 도 9를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 플라즈마 화학기상증착 장치에서, 비정질 실리콘(132) 내부에 미세결정질 실리콘(134)이 형성된 진성 실리콘층(130)을 형성하기 위해서는, 실란(SiH4)에 대한 수소(H2)의 비율을 나타내는 희석율(dilution ratio)과, 기판(160)의 온도와, 반응 가스의 조성비 등을 제어하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 희석율이 너무 높거나 기판(160)의 온도가 너무 높으면 미세결정질 실리콘(134)이 너무 많이 형성되고, 기판(160)의 온도가 너무 낮으면 미세결정질 실리콘(134)이 너무 적게 형성될 수 있으므로, 수소 희석율과 기판(160)의 온도를 적절히 조절함으로써, 적당한 분포의 미세결정질 실리콘(134)이 비정질 실리콘(132) 내부에 형성된 진성 실리콘층(130)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 희석율을 약 0 ~ 10의 범위에서 조절되며, 기판(160)의 온도는 약 100 ~ 350℃의 범위에서 조절된다. 또한, 진성 실리콘층(130)의 증착속도를 높이기 위하여, 반응 가스로는 실란(SiH4)과 수소(H2) 외에도 불화규소(SiF4)가 첨가될 수 있다.
도 7은 희석율을 0으로 하여 형성한 진성 실리콘층을 나타낸 셈(SEM) 사진이다.
도 7을 참조하면, 압력은 30mtorr, 파워는 300W, 기판 온도는 250℃, 실란(SiH4)의 유량은 50sccm, 수소(H2)의 유량은 0sccm, 아르곤(Ar)의 유량은 50sccm 등의 공정 조건으로 진성 실리콘층을 형성하였을 때, 비정질 실리콘 내부에 미세결정질 실리콘(mc-Si)이 클러스터 형태로 형성된 것을 확인할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 화학기상증착 장치를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 9는 도 8에 도시된 분할전극 어셈블리를 나타낸 사시도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 플라즈마 화학기상증착 장치(400)는 챔버 몸체(410) 및 챔버 몸체(410) 내부에 플라즈마를 발생시키기 위한 분할 전극 어셈블리(430)를 포함한다.
분할전극 어셈블리(430)는 기판(160)을 지지하는 기판 지지대(440)와 대향하도록 설치된다. 분할전극 어셈블리(430)는 챔버 몸체(410) 내부에 플라즈마를 발생시키기 위한 복수의 정전압 전극들(432) 및 복수의 부전압 전극들(434)을 포함한다. 정전압 전극들(432)과 부전압 전극들(434)은 일정한 간격을 두고 서로 교대적으로 배열되는 선형 배열 구조로 설치될 수 있다. 이 외에도, 정전압 전극들(432)과 부전압 전극들(434)은 매트릭스 형태의 배열 구조, 상호 교대적인 나선형 배열 구조, 상호 교대적인 동심원 배열 구조 등의 다양한 배열 구조를 가질 수 있다.
플라즈마 화학기상증착 장치(400)는 정전압 전극들(432) 및 부전압 전극들(434)에 전원을 인가하기 위한 메인 전원 공급부(450)를 더 포함할 수 있다. 메인 전원 공급부(450)에서 발생된 무선 주파수 전원은 임피던스 정합기(452)와 분배 회로(454)를 거쳐 정전압 전극들(432) 및 부전압 전극들(434)에 공급될 수 있다. 분배 회로(454)는 복수로 분할된 정전압 전극들(432) 및 부전압 전극들(434)이 병 렬 구동될 수 있도록 메인 전원 공급부(450)로부터 제공되는 무선 주파수 전원을 정전압 전극들(432) 및 부전압 전극들(434)에 분배하여 공급한다. 바람직하게, 분배 회로(454)는 전류 균형 회로로 구성되어, 정전압 전극들(432) 및 부전압 전극들(434)에 공급되는 전류가 자동적으로 상호 균형을 이루도록 제어한다. 분배 회로(454)로부터 출력되는 정전압은 정전압 전극(432)에 공급되고, 정전압과 다른 위상을 갖는 부전압은 부전압 전극(434)에 공급된다. 이와 달리, 분배 회로(454)로부터 출력되는 정전압은 정전압 전극들(432)에 공급되는 반면, 부전압 전극들(434)은 공통으로 접지될 수 있다. 따라서, 메인 전원 공급부(450)로부터 공급되는 무선 주파수 전원에 의하여 정전압 전극(432)과 부전압 전극(434) 사이에 플라즈마가 발생된다.
정전압 전극들(432) 및 부전압 전극들(434)은 전극 장착판(436)에 장착될 수 있다. 전극 장착판(436)은 금속, 비금속 또는 이들의 혼합 물질로 형성될 수 있다. 전극 장착판(436)이 금속으로 형성된 경우에는 정전압 전극들(432) 및 부전압 전극들(434)과 전기적으로 절연된 구조가 적용되어야 한다. 전극 장착판(436)에는 복수의 가스 분사홀들(438)이 형성될 수 있다. 가스 분사홀들(438)은 원, 타원, 사각형, 삼각형, 다각형 등의 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 가스 분사홀들(438)은 정전압 전극(432)과 부전압 전극(434) 사이에 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 형성될 수 있다. 이와 달리, 가스 분사홀(438)은 정전압 전극(432)과 부전압 전극(434) 사이에 길이 방향을 따라 연장되는 슬릿 형상으로 형성될 수 있다.
분할전극 어셈블리(430)의 외측에는 가스공급 어셈블리(420)가 설치될 수 있 다. 가스공급 어셈블리(420)는 외부의 가스 공급부(460)와 연결되는 가스 입구(422), 하나 이상의 가스 분배판(424) 및 복수의 가스 주입구들(426)을 포함할 수 있다. 이때, 가스 주입구들(426)은 전극 장착판(436)에 형성된 가스 분사홀들(438)과 대응되게 형성된다. 따라서, 가스 공급부(460)로부터 가스 입구(422)를 통하여 입력된 반응 가스는 하나 이상의 가스 분배판(424)에 의해 고르게 분배되고, 가스 주입구들(426)과 그에 대응된 가스 분사홀들(438)을 통하여 챔버 몸체(410)의 내부로 고르게 분사될 수 있다. 한편, 정전압 전극들(432) 및 부전압 전극들(434)에도 가스를 분사하기 위한 홀들을 형성함으로써, 서로 다른 종류의 가스들을 서로 다른 경로를 통해 공급할 수도 있다.
기판 지지대(440)는 플라즈마 발생 효율을 높이기 위하여 바이어스 전원 공급부(442)에 의해 바이어스될 수 있다. 예를 들어, 바이어스 전원 공급부(442)로부터 출력되는 무선 주파수 전원은 임피던스 정합기(444)를 거쳐 기판 지지대(440)에 바이어스된다. 한편, 기판 지지대(440)는 두 개의 바이어스 전원 공급부로부터 서로 다른 무선 주파수 전원이 바이어스되는 이중 바이어스 구조를 가질 수 있다. 또한, 기판 지지대(440)는 접지와 연결되어 바이어스의 공급 없이 제로 포텐셜(zero potential)로 유지될 수 있다. 기판 지지대(440)는 기판(160)을 가열하기 위한 히터(미도시)를 포함할 수 있다.
한편, 기판 지지대(440)는 공정 효율을 높이기 위하여 이동 제어부(460)의 제어에 따라 기판(160)과 평행하게 선형 또는 회전 이동이 가능한 구조를 가질 수 있다. 이와 달리, 기판 지지대(440)는 챔버 몸체(410) 내부에 고정된 구조를 가질 수 있다.
도 8에는 기판 지지대(440)가 챔버 몸체(410)의 하부 영역에 설치되고 분할전극 어셈블리(430)가 챔버 몸체(410)의 상부 영역에 설치된 구조가 도시되어 있으나, 이와 달리, 기판 지지대(440)가 상부에 설치되고 분할전극 어셈블리(430)가 하부에 설치된 구조를 가질 수도 있다.
이러한 구조를 갖는 플라즈마 화학기상증착 장치(400)에 따르면, 플라즈마 방전을 위한 전극을 복수의 정전압 전극들(432)과 복수의 부전압 전극들(434)이 일정한 간격으로 교대로 배열된 분할전극 구조로 형성함으로써, 대면적에 걸쳐 균일한 플라즈마를 발생시킬 수 있으며, 정전압 전극들(432)과 부전압 전극들(434)을 병렬 구동함에 있어서 자동적으로 전류 균형을 이루도록 함으로써, 대면적의 플라즈마를 보다 균일하게 발생 및 유지시킬 수 있다.
한편, 플라즈마 화학기상증착 장치(400)는 가스 공급부(460)와 챔버 몸체(410) 사이에 설치되어, 챔버 몸체(410) 내부에 플라즈마를 공급하기 위한 원격 플라즈마 발생기(Remote Plasma Generator : RPG, 480)를 더 포함할 수 있다. 원격 플라즈마 발생기(480)는 가스 공급부(450)로부터 공급되는 반응 가스에 고주파 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시킨다. 원격 플라즈마 발생기(480)에서 발생된 플라즈마는 가스공급 어셈블리(420)를 통하여 챔버 몸체(410)에 공급될 수 있다. 또한, 플라즈마 화학기상증착 장치(400)는 플라즈마 밀도를 높이기 위하여 레이저를 공급하는 레이저 공급기(미도시)를 더 포함할 수 있다.
진성 실리콘층(130)의 형성 후, 진성 실리콘층(130) 상에 제2 불순물 도핑 실리콘층(140)을 형성한다(S16). 제2 불순물 도핑 실리콘층(140)은 플라즈마 화학기상증착 공정을 통해 형성할 수 있다. 제2 불순물 도핑 실리콘층(140)은 예를 들어, 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등의 n형 불순물이 도핑되어 있는 실리콘 물질로 형성될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여, 제2 불순물 도핑 실리콘층(140)은 n형 실리콘층으로 칭한다.
n형 실리콘층(140)은 비정질 실리콘층 및 미세결정질 실리콘층 중 적어도 하나를 포함하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, n형 실리콘층(140)은 비정질 실리콘층에 n형 불순물이 도핑된 구조, 미세결정질 실리콘층에 n형 불순물이 도핑된 구조, 또는 n형 불순물이 도핑된 비정질 실리콘층과 미세결정질 실리콘층이 적층된 구조 등으로 형성될 수 있다.
한편, 광이 입사되는 쪽에 p형 실리콘층(120)이 배치되어야 하므로, 광의 입사 방향에 따라, p형 실리콘층(120)과 n형 실리콘층(140)의 형성 순서를 바꿀 수 있다.
p형 실리콘층(120), 진성 실리콘층(130) 및 n형 실리콘층(140)을 순차적으로 형성한 후, 레이저 등을 이용하여 상기 p형 실리콘층(120), 진성 실리콘층(130) 및 n형 실리콘층(140)을 패터닝하여 기판(160) 상에 다수의 태양전지 셀들을 형성할 수 있다.
이후, n형 실리콘층(140) 상에 제2 전극(150)을 형성한다(S18). 제2 전극(150)은 예를 들어, 스퍼터링 방식 또는 저압 화학기상증착(LPCVD) 방식 등을 통해 n형 실리콘층(140)이 형성된 기판(160) 상에 도전층을 형성한 후, 레이저 등을 이용하여 상기 도전층을 패터닝하여 형성할 수 있다. 태양광이 기판(160) 측으로부터 입사되는 경우, 제2 전극(150)은 광을 반사시키는 도전성 광반사 물질로 형성된다. 이와 달리, 태양광이 기판(160)의 반대 방향으로부터 입사되는 경우, 제2 전극(150)은 광을 투과시키는 도전성 광투과 물질로 형성될 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 진성 실리콘층(130)에서의 광 흡수율을 향상시키기 위하여 파장 변환층(170)을 더 형성할 수 있다. 파장 변환층(170)은 진성 실리콘층(130)에서 흡수되는 파장과 다른 파장의 빛을 진성 실리콘층(130)에서 흡수되는 파장의 빛으로 변환시켜 진성 실리콘층(130)에 공급함으로써, 태양광의 이용 효율을 향상시킨다. 파장 변환층(170)은 기판(160)과 제1 전극(110) 사이에 형성할 수 있다. 이와 달리, 파장 변환층(170)은 태양광이 입사되는 기판(160)의 표면 등의 다양한 위치에 형성할 수 있다.
도 10은 도 4에 도시된 태양 전지의 제조 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 4 및 도 10을 참조하면, 태양 전지(200)의 제조를 위하여, 투명한 유리, 플라스틱 등의 기판(160)의 일면 상에 진성 실리콘층(210)을 형성한다(S20). 진성 실리콘층(210)은 도 2에 도시된 바와 같이, 비정질 실리콘(132) 및 비정질 실리콘(132) 내부에 나노 클러스터(namo cluster) 형태로 랜덤하게 분포된 미세결정질 실리콘(134)을 포함한다. 진성 실리콘층(210)의 형성 방법은 앞서 설명한 바 있으므로, 생략하기로 한다.
이후, 진성 실리콘층(210)의 제1 영역 상에 p형 실리콘층(220)을 형성한다(S22). p형 실리콘층(220)은 플라즈마 화학기상증착 공정을 통해 형성할 수 있다. 예를 들어, 개구된 부분이 상기 제1 영역에 대응되도록 메탈 마스크를 진성 실리콘층(210) 상에 배치시킨 후, 진공 챔버 내에 실란(SiH4) 가스, 수소(H2) 가스 및 포스핀(PH3) 가스를 도입하여 진성 실리콘층(210)의 제1 영역 상에 p형 실리콘층(220)을 형성한다. p형 실리콘층(220)은 일 방향으로 길게 연장되는 스트라이프 형상으로 형성될 수 있다.
이후, 상기 제1 영역과 이격된 진성 실리콘층(210)의 제2 영역 상에 n형 실리콘층(230)을 형성한다(S24). n형 실리콘층(220)은 플라즈마 화학기상증착 공정을 통해 형성할 수 있다. 예를 들어, p형 실리콘층(220)이 형성된 상기 제1 영역을 덮으면서 개구된 부분이 상기 제2 영역에 대응되도록 메탈 마스크를 진성 실리콘층(210) 상에 배치시킨 후, 진공 챔버 내에 실란(SiH4) 가스, 수소(H2) 가스 및 지보란(B2H6) 가스를 도입하여 진성 실리콘층(210)의 제2 영역 상에 n형 실리콘층(230)을 형성한다. n형 실리콘층(230)은 p형 실리콘층(220)과 소정 간격 이격된 상태에서 p형 실리콘층(220)과 동일한 방향으로 길게 연장되는 스트라이프 형상으로 형성될 수 있다. 한편, p형 실리콘층(220)과 n형 실리콘층(230)의 형성 순서는 바뀔 수 있다.
이후, p형 실리콘층(220) 상에 배치되는 제1 전극(240) 및 n형 실리콘층(230) 상에 배치되는 제2 전극(250)을 형성한다(S26). 제1 전극(240) 및 제2 전극(250)은 예를 들어, 스퍼터링 방식 또는 저압 화학기상증착(LPCVD) 방식 등을 통해 형성할 수 있다. 제1 전극(240) 및 제2 전극(250)은 기판(260) 측으로부터 입사되는 태양광을 반사시키기 위하여 도전성 광반사 물질로 형성된다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 진성 실리콘층(210)에서의 광 흡수율을 향상시키기 위하여 파장 변환층(270)을 더 형성할 수 있다. 파장 변환층(270)은 진성 실리콘층(210)에서 흡수되는 파장과 다른 파장의 빛을 진성 실리콘층(210)에서 흡수되는 파장의 빛으로 변환시켜 진성 실리콘층(210)에 공급함으로써, 태양광의 이용 효율을 향상시킨다. 파장 변환층(270)은 기판(260)과 진성 실리콘층(210) 사 이에 형성할 수 있다. 이와 달리, 파장 변환층(270)은 태양광이 입사되는 기판(260)의 표면에 형성하거나, 또는, 제1 전극(240) 및 제2 전극(250)이 도전성 광투과 물질로 이루어진 경우, 그 위에 형성되는 광반사 물질과의 사이 등 다양한 위치에 형성할 수 있다.
이와 같은 태양 전지 및 이의 제조 방법에 따르면, 진성 실리콘층을 비정질 실리콘 및 비정질 실리콘 내부에 나노 클러스터 형태로 랜덤하게 분포된 미세결정질 실리콘을 포함하는 구조로 형성함으로써, 태양 전지의 광전 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 실란(SiH4)에 대한 수소(H2)의 비율을 나타내는 희석율과, 기판의 온도 및 가스의 조성비를 제어함으로써, 상기한 진성 실리콘층을 용이하게 형성할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 진성 실리콘층을 확대한 확대도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 태양 전지의 제조 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 희석율을 0으로 하여 형성한 진성 실리콘층을 나타낸 셈(SEM) 사진이다.
도 8은 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 화학기상증착 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 분할전극 어셈블리를 나타낸 사시도이다.
도 10은 도 4에 도시된 태양 전지의 제조 과정을 나타낸 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 태양 전지 110 : 제1 전극
120 : p형 실리콘층 130 : 진성 실리콘층
132 : 비정질 실리콘 134 : 미세결정질 실리콘
140 : n형 실리콘층 150 : 제2 전극
160 : 기판 170 : 파장 변환층
400 : 플라즈마 화학기상증착 장치 430 : 분할전극 어셈블리
432 : 정전압 전극 434 : 부전압 전극
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- 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계;상기 제1 전극 상에 제1 불순물 도핑 실리콘층을 형성하는 단계;복수의 정전압 전극들과 복수의 부전압 전극들을 포함하는 분할전극 어셈블리를 구비한 플라즈마 화학기상증착 장치를 이용하여, 상기 제1 불순물 도핑 실리콘층 상에, 비정질(amorphous) 실리콘 및 상기 비정질 실리콘 내부에 나노 클러스터 형태로 랜덤하게 분포된 미세결정질(micro-crystalline) 실리콘을 포함하는 진성(intrinsic) 실리콘층을 형성하는 단계;상기 진성 실리콘층 상에 제2 불순물 도핑 실리콘층을 형성하는 단계; 및상기 제2 불순물 도핑 실리콘층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
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- 제12항에 있어서,상기 정전압 전극들과 상기 부전압 전극들은 상호 교대적인 선형 배열 구조, 매트릭스 형태의 배열 구조, 상호 교대적인 나선형 배열 구조, 상호 교대적인 동심원 배열 구조 중에서 선택된 하나 이상의 배열 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 제조 방법.
- 제12항에 있어서,상기 제1 불순물 도핑 실리콘층은 p형 불순물을 포함하는 p형 실리콘층으로 형성하고,상기 제2 불순물 도핑 실리콘층은 n형 불순물을 포함하는 n형 실리콘층으로 형성하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 제조 방법.
- 제15항에 있어서,상기 제1 전극은 광을 투과시키는 도전성 광투과 물질로 형성하며,상기 제2 전극은 광을 반사시키는 도전성 광반사 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 제조 방법.
- 제12항에 있어서,상기 진성 실리콘층에서 흡수되는 파장과 다른 파장의 빛을 상기 진성 실리콘층에서 흡수되는 파장의 빛으로 변환시키는 파장 변환층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 제조 방법.
- 제17항에 있어서,상기 파장 변환층은 상기 기판과 상기 제1 전극 사이에 형성하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 제조 방법.
- 복수의 정전압 전극들과 복수의 부전압 전극들을 포함하는 분할전극 어셈블리를 구비한 플라즈마 화학기상증착 장치를 이용하여, 기판 상에 비정질(amorphous) 실리콘 및 상기 비정질 실리콘 내부에 나노 클러스터 형태로 랜덤하게 분포된 미세결정질(micro-crystalline) 실리콘을 포함하는 진성(intrinsic) 실리콘층을 형성하는 단계;상기 진성 실리콘층의 제1 영역 상에 p형 실리콘층을 형성하는 단계;상기 제1 영역과 이격된 상기 진성 실리콘층의 제2 영역 상에 n형 실리콘층을 형성하는 단계; 및상기 p형 실리콘층 상에 배치되는 제1 전극 및 상기 n형 실리콘층 상에 배치되는 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
- 삭제
- 제19항에 있어서,상기 정전압 전극들과 상기 부전압 전극들은 상호 교대적인 선형 배열 구조, 매트릭스 형태의 배열 구조, 상호 교대적인 나선형 배열 구조, 상호 교대적인 동심원 배열 구조 중에서 선택된 하나 이상의 배열 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 제조 방법.
- 제19항에 있어서,상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 광을 반사시키는 도전성 광반사 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 제조 방법.
- 제19항에 있어서,상기 진성 실리콘층에서 흡수되는 파장과 다른 파장의 빛을 상기 진성 실리콘층에서 흡수되는 파장의 빛으로 변환시키는 파장 변환층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 제조 방법.
- 제23항에 있어서,상기 파장 변환층은 상기 기판과 상기 진성 실리콘층 사이에 형성하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 제조 방법.
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| KR101084652B1 (ko) | 2009-11-27 | 2011-11-22 | 주식회사 티지솔라 | 미세 결정질 반도체층을 이용하여 결정화된 적층형 태양전지 및 그 제조방법 |
| CN102983215A (zh) * | 2012-11-19 | 2013-03-20 | 中国科学院半导体研究所 | 具有硅纳米线结构的硅薄膜太阳能电池的制备方法 |
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