KR101066394B1 - 광기전력 장치 및 광기전력 장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 광기전력 장치는 기판, 상기 기판 상에 위치하며, p형 창층, i형 광전변환층, 및 n형 층을 포함하는 제1 단위전지, 상기 제1 단위전지 상에 위치하며, 빛이 입사되는 측에서 멀어질수록 탄소 농도 또는 질소 농도가 커지게 프로파일된 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘 카바이드 또는 수소화된 n형 마이크로결정 질화실리콘을 포함하는 중간반사막 및 상기 중간 반사막 상에 위치하며, p형 창층, i형 광전변환층, 및 n형 층을 포함하는 제2 단위전지를 포함한다.
광기전력, 중간반사막, 탄소, 질소
Description
본 실시예는 광기전력 장치 및 광기전력 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
최근에 과도한 CO2 배출량으로 기후온난화와 고 유가로 인하여 에너지가 앞으로 인류의 삶을 좌우할 가장 큰 문제로 대두되고 있다. 풍력, 바이오 연료, 수소/연료전지 등 많은 신재생 에너지 기술들이 있으나, 모든 에너지의 근원인 태양에너지는 거의 무한한 청정에너지이기 때문에 태양광을 이용하는 광기전력 장치가 각광받고 있다.
지구 표면에 입사되는 태양광은 120,000TW에 해당하기 때문에, 이론적으로 10% 광-전 변환효율(conversion efficiency)의 광기전력 장치로 지구 육지면적의 0.16%만 덮는다면 한해 글로벌 에너지 소모량의 2배인 20 TW의 전력을 생산할 수 있다.
실제로 지난 10년간 전세계 태양광 시장은 매년 성장률 40%에 육박하는 폭발적인 성장을 보여왔다. 현재, 광기전력 장치 시장의 90%는 단결정(single-crystalline)이나 다결정(multi-crystalline or poly-crystalline) 실리콘과 같은 벌크(bulk)형 실리콘 광기전력 장치가 점유하고 있다. 하지만, 주 원료인 태양전지급 실리콘 웨이퍼(solar-grade silicon wafer) 생산이 폭발적인 수요를 따라가지 못하여 전 세계적으로 품귀현상이 발생하게 되므로, 생산단가를 낮추는데 있어서 커다란 불안요소가 되고 있다.
이에 반해, 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)을 바탕으로 한 수광층을 사용하는 박막(thin-film) 실리콘 광기전력 장치는 벌크형 실리콘 광기전력 장치에 비해서 실리콘의 두께를 100분의 1이하로 줄일 수 있을 뿐 아니라, 대면적 저가 생산이 가능하다.
한편, 단일접합(single-junction) 박막 실리콘 광기전력 장치는 달성할 수 있는 성능의 한계가 있기 때문에, 복수의 단위 전지를 적층한 이중접합 박막 실리콘 광기전력 장치나, 삼중접합 박막 실리콘 광기전력 장치가 개발되어 고 안정화 효율(stabilized efficiency)의 달성을 추구하고 있다.
이중접합 또는 삼중접합 박막 실리콘 광기전력 장치를 탄뎀형 광기전력 장치라 하고, 탄뎀형 광기전력 장치의 개방전압은 각 단위전지의 합이고 단락전류는 각 단위전지의 단락전류 중 최소값에 의하여 결정된다.
탄템형 광기전력 장치의 경우, 단위 전지들 사이에 내부 반사를 강화하여 효율을 높일 수 있는 중간반사막에 대한 연구가 진행되고 있다.
본 발명은 효율을 높일 수 있는 탄뎀 구조의 광기전력 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 광기전력 장치는 기판, 상기 기판상에 위치하며, p형 창층, i형 광전변환층, 및 n형 층을 포함하는 제1 단위전지, 상기 제1 단위전지 상에 위치하며, 빛이 입사되는 측에서 멀어질수록 탄소 농도 또는 질소 농도가 커지게 프로파일된 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘 카바이드 또는 수소화된 n형 마이크로결정 질화실리콘을 포함하는 중간반사막 및 상기 중간 반사막 상에 위치하며, p형 창층, i형 광전변환층, 및 n형 층을 포함하는 제2 단위전지를 포함한다.
본 발명의 광기전력 장치의 제조 방법은 기판 상에 복수의 제1 전극을 형성하는 단계, 상기 복수의 제1 전극 상에 p형 창층, i형 광전변환층 및 n형 층을 포함하는 제1 단위전지층을 형성하는 단계, 빛이 입사되는 측에서 멀어질수록 탄소 농도 또는 질소 농도가 커지도록 프로파일된 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘 카바이드 또는 수소화된 n형 마이크로결정 질화실리콘을 포함하는 중간반사막을 상기 제1 단위전지층 상에 형성하는 단계 및 상기 중간반사막 상에 p형 창층, i형 광전변환층 및 n형 층을 포함하는 제2 단위전지층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 광기전력 장치의 제조 방법은 기판 상에 복수의 제1 전극을 형성하는 단계, 상기 복수의 제1 전극 상에 p형 창층, i형 광전변환층 및 n형 층을 포함하는 제1 단위전지층을 형성하는 단계, 상기 제1 단위전지층의 n형 층에 탄소 또는 질소를 확산시켜 빛이 입사되는 측에서 멀어질수록 탄소 농도 또는 질소 농도가 커지도록 프로파일된 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘 카바이드 또는 수소화된 n형 마이크로결정 질화실리콘을 포함하는 중간반사막을 형성하는 단계 및 상기 중간반사막 상에 p형 창층, i형 광전변환층 및 n형 층을 포함하는 제2 단위전지층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명은 중간 반사막 형성시 탄소 또는 질소를 첨가하여 광기전력 장치의 효율을 높일 수 있다.
다음으로 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 장치 및 광기전력 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다.
광기전력 장치는 이중접합구조와 삼중접합구조 등을 지닐 수 있으나, 도 1에서는 이중접합구조인 광기전력 장치를 그 예로 하여 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광기전력 장치는 기판(10), 제1 전극(20), 제1 단위전지(30), 중간반사막(40), 제2 단위전지(50) 및 제2 전극(70)를 포함한다. 본 발명의 실시예에서 기판(10)은 유리와 같은 투명 절연 물질을 포함할 수 있다.
제1 전극(20)은 기판(10)상에 형성되며, ZnO와 같은 투명도전성 산화물(TCO; Transparent Conducting Oxide)을 포함할 수 있다.
제1 단위전지(30)는 기판(10) 및 제1 전극(20)상에 위치하며, 플라즈마 CVD(Plasma Chemical Vapor Deposition)법으로 형성되는 p형 창층(30p), i형 광전변환층(30i), n형 층(30n)을 포함한다.
중간반사막(40)은 제1 단위전지(30) 상에 위치하며, 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘 카바이드(n-μc-SiC:H) 또는 수소화된 n형 마이크로결정 질화실리콘(n-μc-SiN:H)을 포함한다. 이 때 중간반사막(40)은 빛이 입사되는 측, 즉 기판(10) 및 제1 단위 전지(30)에서 멀어질수록 탄소 또는 질소의 농도가 커지게 프로파일된다.
제2 단위전지(50)는 중간반사막(40)상에 위치하며, 플라즈마 CVD법으로 형성되는 p형 창층(50p), i형 광전변환층(50i), n형 층(50n)을 포함한다. 이 때 제2 단위전지(50)는 수소화된 비정질 실리콘 또는 수소화된 마이크로 결정 실리콘을 포함할 수 있다.
제2 전극(70)은 제2 단위전지(50)상에 적층된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 장치는 제2 단위전지(50)의 n형 층(50n)과 제2 전극(70)사이에 빛 가둠 현상(light trapping effect)을 극대화하기 위하여 CVD법으로 성막된 후면반사막(60)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광기전력 장치의 경우, 기판(10)은 빛이 일차적으로 입사되는 부분으로서, 빛의 투과율이 우수하며, 광기전력 장치 내에서의 내부 단락을 방지할 수 있도록 투명절연성 재질을 포함할 수 있다.
제1 전극(20)은 입사한 빛을 다양한 방향으로 산란(light scattering)시키고, 마이크로결정 실리콘 박막을 형성하기 위한 수소 플라즈마에 대한 내구성을 지녀야 한다. 따라서 제1 전극(20)은 산화아연(ZnO)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 13.56 MHz 주파수를 사용하는 RF PECVD (Radio Frequency Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)나, 13.56 MHz 보다 큰 주파수를 사용하는 VHF (Very High Frequency) PECVD법으로 p형 창층(30p), i 형 광전변환층(30i) 및 n형 층(30n)을 포함하는 제1 단위전지(30)가 형성된다. RF나 VHF의 경우 주파수가 크므로 증착 속도가 빨라지고 막질이 향상된다.
중간반사막(40)은 탄소 프로파일(profiled)된 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘 카바이드 또는 질소 프로파일(profiled)된 수소화된 n형 마이크로결정 질화실리콘을 포함할 수 있다. 또한 중간반사막(40)은 후공정으로 형성된 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘 카바이드 또는 질화실리콘을 포함한다.
제2 단위전지(50)는 중간반사막(40) 상에 RF PECVD나 VHF PECVD법으로 형성될 수 있으며, p 형 창층(50p), i형 광전변환층(50i) 및 n형 층(50n)을 포함한다. 이 때, 제2 단위전지(50)는 마이크로결정 실리콘 또는 비정질 실리콘을 포함할 수 있다.
후면반사막(60)은 제2 단위전지(50)의 n형 층(50n) 상에 CVD법으로 성막되고, 빛가둠 현상(light trapping effect)을 극대화하기 위하여 산화아연(ZnO)을 포함한다.
제2 전극(70)은 제2 단위전지(50)을 투과한 빛을 다시 제2 단위전지(50)로 반사하고 이면전극으로서 기능한다. 제2 전극(70)은 산화아연(ZnO) 또는 은(Ag)을 포함할 수 있으며, CVD나 스퍼터링(Sputtering)법으로 성막될 수 있다.
광기전력 장치의 양산 과정에서 단위 셀 간의 직렬연결을 위하여 레이저 스크라이빙(scribing)과 같은 패턴 형성 방법으로 패터닝 공정이 이루어진다. 이와 같은 패터닝은 제1 전극(20) 위, 제2 단위전지(50) 위, 및 제2 전극(70) 위에서 이루어진다.
다음으로 도 2a, 도 2b, 도 3a 및 도 3b를 통하여 중간반사막 형성 방법이 상세히 설명된다. 도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광기전력 장치를 제조하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2a에 나타난 바와 같이, 기판(10) 상에 제1 전극층이 코팅된다(S210).
제1 패터닝 공정을 통하여 기판(10) 상에 코팅된 제1 전극층의 일부가 제거되어 분리홈이 형성됨으로써 서로 분리된 복수의 제1 전극(20)이 형성된다(S220).
복수의 제1 전극(20) 및 제1 전극(20) 사이의 분리홈에 p형 창층(30p), i형 광전변환층(30i), n형 층(30n)을 포함하는 제1 단위전지층이 형성된다(S230).
수소화된 n형 마이크로결정 실리콘 카바이드 또는 수소화된 n형 마이크로결정 질화실리콘을 포함하는 중간반사막(40)이 제1 단위전지층 상에 형성된다(S240). 중간반사막(40)은 챔버 내로 유입되는 탄소원료가스 또는 질소원료가스의 유량을 조절하여 기판(10)으로부터 멀어질수록 탄소 농도 또는 질소 농도가 커지도록 프로파일된다. 본 발명의 실시예에서는 탄소원료가스로 CH4, C2H4, 또는 C2H2가 사용될 수 있으며, 질소원료가스로 NH4, N2O, 또는 NO 가 사용될 수 있다.
중간반사막(40) 상에 p형 창층(50p), i형 광전변환층(50i), n형 층(50n)을 포함하는 제2 단위전지층이 형성된다(S250).
제2 패터닝 공정을 통하여 제1 단위전지층 및 제2 단위전지층의 일부를 제거하고 분리홈을 형성하여 제1 단위전지(30) 및 제2 단위전지(50)가 형성된다(S260).
제2 단위전지(50)와, 제2 패터닝 공정을 통하여 형성된 분리홈 상에 제2 전극층이 적층된다(S280).
제3 패터닝 공정을 통하여 제2 전극층의 일부가 제거되고 분리홈이 형성되어 분리된 복수의 제2 전극(70)이 형성된다(S290).
제2 패터닝 공정 후 빛 가둠 현상(light trapping effect)을 극대화하기 위하여 CVD법으로 후면반사막(60)이 제2 단위전지층의 n형 층(50n) 상에 형성될 수도 있다(S270).
초기 효율의 향상을 위해서, 제1 단위전지층을 형성하는 단계(S230)에서 p형 창층(30p)과 i형 광전변환층(30i) 사이에 완충층(buffer layer)이 삽입될 수도 있다. 초기 효율이란 본 실시예에 따라 제조된 직후의 광기전력 장치의 효율을 의미한다.
제1 단위전지층을 형성하는 단계(S230)에 있어서, p-i-n형 박막 실리콘을 포함하는 제1 단위전지층이 RF PECVD 또는 VHF PECVD법으로 형성된다. 제1 단위전지(30)의 n형 층(30n)은 30 nm 이상 50 nm 이하 두께를 지니며, 수소화된 n형 마이 크로결정 실리콘(n-μc-Si:H) 박막을 포함한다. 제1 단위전지(30) 의 n형 층(30n)이 30 nm 이상일 경우 높은 전기 전도도가 형성되며, 50 nm 이하일 경우 두께의 증가로 인한 과도한 광흡수가 방지된다.
이 때 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘(n-μc-Si:H) 박막을 형성하기 위한 원료가스는 사일렌(SiH4), 수소(H2), 및 포스핀(PH3)을 포함할 수 있다.
수소화된 n형 마이크로결정 실리콘(n-μc-Si:H) 박막을 포함하는 n형 층(30n)이 형성된 후, 도 2b에 도시된 바와 같이, 반응챔버로 유입되는 원료가스의 유량, 증착 온도, 증착 압력 등이 유지되고 탄소원료가스 또는 질소원료가스가 반응챔버로 유입된다(S241a).
원료가스의 유량, 증착 온도, 증착 압력 등이 유지되고, 원료가스와, 탄소 또는 질소원료가스를 포함하는 혼합가스가 반응챔버 내로 유입되므로, 제1 단위전지층의 n형 층(30n) 및 중간반사막(40)은 동일 반응챔버 내에서 형성될 수 있다.
이때, 탄소원료가스 또는 질소원료가스의 유량은 유량조절기(MFC; Mass Flow Controller)로 조절된다(S242a). 즉, 반응챔버 내의 혼합 가스가 일정한 유량으로 설정될 때, 유량조절기는 혼합 가스 중 탄소원료가스 또는 질소원료가스의 분압(pressure fraction)이 시간에 따라 증가되었다가 일정하게 유지되도록 조절할 수 있다.
이에 따라 중간반사막(40)이 제1 단위전지층 상에 형성되며(S243a), 중간반사막(40)은 기판(10)으로부터 멀어질수록 탄소 농도가 커지게 프로파일되는 수소화 된 n형 마이크로결정 실리콘 카바이드를 포함하거나, 기판(10)으로부터 멀어질수록 질소 농도가 커지게 프로파일되는 수소화된 n형 마이크로결정 질화실리콘을 포함할 수 있다.
또한 유량조절기는 탄소원료가스 또는 질소원료가스의 유량을 시간에 따라 다단계로 증가시킴으로써(S242a) 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘 카바이드 또는 수소화된 n형 마이크로결정 질화실리콘을 포함하는 중간반사막(40)이 형성된다(S243a). 이에 따라 중간반사막(40)의 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘 카바이드 또는 수소화된 n형 마이크로결정 질화실리콘은 기판(10)으로부터 멀어질수록 탄소 농도 또는 질소 농도가 커지게 프로파일된다.
중간반사막(40)의 두께는 10 이상 120 nm이하일 수 있다. 중간반사막(40)의 두께가 10 nm 이상일 경우, 가시광의 내부 반사가 충분히 이루어질 수 있다. 중간반사막(40)의 두께가 120 nm 이하일 경우, 제1 단위전지(30)에서 제2 단위전지(50)로 충분한 빛을 공급할 수 있고, 중간반사막(40)에 의한 광 흡수와, 제1 단위전지(30) 및 제2 단위전지(50) 사이의 직렬 저항이 불필요하게 증가하는 것이 방지된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 중간반사막(40)은 102 이상 105 Ω·㎝ 이하의 비저항을 가지고, 중간반사막(40)으로 입사될 때 1.7 이상 2.2 이하의 굴절률을 가질 수 있다. 이에 따라, 중간반사막(40)은 높은 수직 전기적 전도도를 갖는다. 중간반사막(40)의 굴절률이 1.7 이상이면, 전도도(conductivity)가 커져 다중 접합 광기전력 장치의 FF (Fill Factor)가 향상되어 효율이 높아진다. 또한 중간반사막(40)의 굴절률이 2.2 이하이면 500 nm 내지 700 nm 파장 영역의 빛을 원활하게 반사하여 제1 단위전지(30)의 단락 전류가 증가하므로 효율이 높아진다.
본 발명의 실시예에서와 같이 기판(10)에서 멀어질수록 중간반사막(40)의 탄소 또는 질소 농도가 커지도록 프로파일되므로 결정체적분율의 급격한 저하가 방지되어 수직 전기적 전도도의 저하가 방지되고 n형 층(30n)과 중간반사막(40) 경계면에서 굴절률이나 광학적 밴드갭이 연속적으로 변화한다. 따라서 제1 단위전지층의 n형층(30n)과 중간반사막(40) 사이의 이종접합 경계면에서 결함 밀도(defect density)가 급격하게 증가하는 것이 방지되어 중간반사막(40)에서의 광 흡수가 최소화된다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광기전력 장치의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 3a 및 3b에 나타난 바와 같이, 기판(10) 상에 제1 전극층이 코팅된다(S310).
제1 패터닝 공정을 통하여 제1 전극층의 일부가 제거되어 분리홈이 형성됨으로써 복수의 제1 전극(20)이 형성된다(S320).
복수의 제1 전극(20) 및 제1 전극(20) 사이의 분리홈 상에 p형 창층(30p), i형 광전변환층(30i), n형 층(30n)을 포함하는 제1 단위전지층이 형성된다(S330).
마이크로결정 실리콘(n-μc-Si:H)을 포함하는 n형 층(30n)에, 플라즈마에 의하여 탄소원료가스 또는 질소원료가스로부터 각각 분해된 탄소 원자 또는 질소 원 자를 확산시켜 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘 카바이드 또는 수소화된 n형 마이크로결정 질화실리콘을 포함하는 중간반사막(40)이 형성된다(S340). 즉, 중간반사막(40)은 제1 단위전지층의 n형 층(30n)에 탄소 또는 질소를 확산시켜 형성된다.
이 때 PH3와 같은 n형 도핑가스로 탄소원료가스 또는 질소원료가스와 같이 섞어주면 n형 도핑가스의 확산에 의하여 수직 전도도가 높은 수소화된 n형 마이크로 결정 실리콘 카바이드 또는 수소화된 n형 마이크로 결정 질화실리콘 중간반사막이 형성될 수 있다.
산소에 비해 질소와 탄소는 결정체적분율이 높아서 중간 반사막의 수직 전기 전도도가 향상되고 중간반사막의 요철이 보다 많이 형성된다.
중간반사막(40) 상에 p형 창층(50p), i형 광전변환층(50i), n형 층(50n)을 포함하는 제2 단위전지층이 형성된다(S350).
제2 패터닝 공정을 통하여 제1 단위전지층 및 제2 단위전지층의 일부를 제거하여 분리홈을 형성함으로써 제1 단위전지(30) 및 제2 단위전지(50)가 형성된다 (S360).
제2 단위전지(50)와, 제2 패터닝 공정을 통하여 형성된 분리홈 상에 제2 전극층이 적층된다(S380).
제3 패터닝 공정을 통하여 제2 전극층의 일부가 제거되고 분리홈이 형성되어 분리된 복수의 제2 전극(70)이 형성된다(S390).
제2 패터닝 공정 후 빛 가둠 현상(light trapping effect)을 극대화하기 위 하여 CVD법으로 후면반사막(60)이 제2 단위전지층의 n형 층(50n) 상에 형성될 수도 있다(S370).
초기효율의 향상을 위해서, 최초의 복수의 단위전지층을 형성하는 단계(S330)에서 p형 창층과 i형 광전변환층 사이에 완충층(buffer layer)을 삽입할 수도 있다.
p-i-n형 박막 실리콘을 포함하는 제1 단위전지층이 RF PECVD나 VHF PECVD법으로 형성할 때(S330), 제1 단위전지층의 n형 층(30n)의 두께는 40 이상 150 nm 이하 일 수 있으며, 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘(n-μc-Si:H)을 포함한다. 제1 단위전지층의 n형 층(30n)의 형성을 위한 원료가스로는 사일렌(SiH4), 수소(H2), 및 포스핀(PH3)을 포함할 수 있다.
탄소 또는 질소의 확산에 의하여 형성되는 중간반사막(40)의 두께는 10 이상 120 nm이하일 수 있다. 빛이 제1 단위전지(30)을 통하여 중간반사막(40)으로 입사될 때 중간반사막(40)은 1.7 이상 2.2 이하의 굴절률을 가질 수 있다. 이에 따라, 중간반사막(40)은 높은 수직 전기적 전도도를 갖는다. 중간반사막(40)의 굴절률이 1.7 이상이면, 전도도(conductivity)가 커져 다중 접합 광기전력 장치의 FF (Fill Factor)가 향상되어 효율이 높아진다. 또한 중간반사막(40)의 굴절률이 2.2 이하이면 500 nm 내지 700 nm 파장 영역의 빛을 원활하게 반사하여 제1 단위전지(30)의 단락 전류가 증가하므로 효율이 높아진다.
한편, 도 3b에 도시된 바와 같이, 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘(n-μc-Si:H) 박막의 증착 종료는 플라즈마의 턴오프(S341b), 즉, 플라즈마의 생성 중지에 의하여 이루어지며, 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘(n-μc-Si:H) 박막의 증착이 끝난 후 증착온도가 유지된 채 원료가스가 반응챔버로부터 배기된다(S342b).
원료 가스의 배기 후 증착 챔버 내부의 후공정 베이스 압력은 10-5 이상 10-7 Torr이하일 수 있다. 반응챔버에 연결되어 있는 압력조절기(pressure controller)와 앵글 밸브(angle valve)로 반응 챔버의 후공정 압력이 일정하게 유지된다. 증착 챔버의 압력이 후공정 베이스 압력에 도달한 후, 탄소원료가스 또는 질소원료가스가 반응챔버에 유입된다(S343b). 이 때 n형 도핑가스도 함께 유입될 수 있다.
이 때, 탄소원료가스 또는 질소원료가스의 유량은 점진적으로 증가하다가 일정하게 유지되거나 다단계로 증가될 수 있다. 반응 챔버로 유입되는 탄소원료가스 또는 질소원료가스의 유량은 10 sccm 이상 500 sccm이하이고, 반응 챔버의 압력은 0.5 내지 10 Torr일 수 있다. 탄소원료가스 또는 질소원료가스의 유량이 10 sccm 이상이면 탄소 또는 질소 확산 속도가 증가하고, 탄소원료가스 또는 질소원료가스의 유량이 500 sccm 이하이면 불필요한 가스 비용의 증가가 방지된다. 또한 반응 챔버의 압력은 0.5 내지 10 Torr 일 경우 적절한 탄소 또는 질소 확산 속도가 확보되는 동시에 가스 비용의 증가가 방지된다.
플라즈마를 턴 온(S344b), 즉, 플라즈마의 생성에 의하여 탄소원료가스 또는 질소원료가스가 분해되어 탄소 또는 질소 원자가 발생한다. 탄소 또는 질소 원자에 의하여 n형 층(30n)의 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘(n-μc-Si:H) 박막 표면에 탄소 또는 질소가 확산되면(S345b), n형 층(30n)의 수소화된 n형 마이크로결정 실 리콘(n-μc-Si:H) 박막 위에 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘 카바이드 또는 수소화된 n형 마이크로결정 질화실리콘을 포함하는 중간반사막(40)이 형성된다(S346b).
도 3a 및 도 3b의 실시예에서는 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘이 형성된 후 탄소 또는 질소의 확산 공정에 의하여 중간반사막(40)이 형성된다. 이에 따라 확산 공정이 끝난 후, 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘(n-μc-Si:H) 박막의 두께는 중간반사막(40)의 두께만큼 줄어든다. 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘(n-μc-Si:H) 박막이 두꺼워질수록 결정체적분율이 증가하면서 수직 전기적 전도도도 증가한다. 본 발명의 실시예에서는, 결정체적분율이 큰 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘(n-μc-Si:H) 박막의 경우, 탄소 또는 질소가 입자경계로 침투하여 확산되기 쉬운 특성이 이용된다.
확산 공정을 통해서 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘 박막 표면이 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘 카바이드 박막 또는 수소화된 n형 마이크로결정 질화실리콘을 포함하는 중간반사막(40)으로 전환되므로 수직 전기적 전도도의 급격한 저하가 방지되면서 굴절률의 감소가 발생한다.
한편, 도 2a 내지 도 3b에 도시된 실시예들에 따른 광기전력 장치의 제조 방법은 단위 셀 간의 직렬연결을 위해서 레이저 스크라이빙(scribing) 등의 방법으로 제1 패터닝 내지 제3 패터닝 공정이 이루어진다.
따라서, 대면적 광기전력 장치 모듈의 형성을 위하여 동일한 파장을 지닌 레이저로 각 단위전지 및 중간반사막이 동시에 패터닝됨으로써, 광기전력 장치의 생 산 수율(yield)이 증가하고 양산라인의 레이아웃(layout)이 간소화될 수 있다.
본 발명의 실시예들에서 p형 창층(30p, 50p)은 3족 물질과 같은 불순물로 도핑된 층이고, i형 광전변환층(30i, 50i)은 진성 실리콘층이며, n형 층(30n, 50n)은 5족 물질과 같은 불순물로 도핑된 층이다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 광기전력 장치 및 제조 방법에 있어서, 복수의 단위전지가 p-i-n-p-i-n형 이중접합 광기전력 장치인 경우와 p-i-n-p-i-n-p-i-n형 삼중접합 광기전력 장치의 경우를 살펴보기로 한다.
이중접합 박막 실리콘 광기전력 장치인 경우, 제1 단위전지와 제2 단위전지 사이에 굴절률이 1.7 이상 2.2 이하인 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘 카바이드 또는 수소화된 n형 마이크로 결정 질화실리콘을 포함하는 중간반사막이 형성된다.
그리고, 이중접합 광기전력 장치에 있어서 제1 단위전지(30)의 i형 광전변환층(30i)은 수소화된 진성 비정질 실리콘(i-a-Si:H), 수소화된 진성 프로터결정 실리콘(i-pc-Si:H), 수소화된 진성 프로터결정 실리콘 다층막(i-pc-Si:H multilayer), 수소화된 진성 비정질 실리콘 카바이드(i-pc-SiC:H), 수소화된 진성 프로터결정 실리콘카바이드(i-pc-SiC:H), 수소화된 진성 프로터결정 실리콘카바이드 다층막(i-pc-SiC:H multilayer), 수소화된 진성 비정질 산화실리콘(i-a-SiO:H), 수소화된 진성 프로터결정 산화실리콘(i-pc-SiO:H), 또는 수소화된 진성 프로터결정 산화실리콘 다층막(i-pc-SiO:H multilayer) 중 하나를 포함할 수 있다.
또한, 이중접합 광기전력 장치에 있어서 제2 단위전지(50)의 i형 광전변환층(50i)은 수소화된 진성 비정질 실리콘(i-a-Si:H), 수소화된 진성 비정질 실리콘 게르마늄(i-a-SiGe:H), 수소화된 진성 프로터결정 실리콘게르마늄(i-pc-SiGe:H), 수소화된 진성 나노결정 실리콘(i-nc-Si:H), 수소화된 진성 마이크로결정 실리콘(i-μc-Si:H), 또는 수소화된 진성 마이크로결정 실리콘게르마늄(i-μc-SiGe:H) 중 하나를 포함할 수 있다.
한편, p-i-n-p-i-n-p-i-n형 삼중접합 광기전력 장치의 경우, 3개의 단위전지들 중 가운데 위치한 단위전지는 제1 단위전지가 될 수도 있고, 제2 단위전지가 될 수도 있다. 가운데 위치한 단위전지가 제1 단위전지인 경우, 제2 단위전지는 삼중접합 광기전력 장치의 제2 전극과 접촉하거나 인접하게 위치한다. 또한, 가운데 위치한 단위전지가 제2 단위전지인 경우, 제1 단위전지는 삼중접합 광기전력 장치의 제1 전극과 접촉하거나 인접하게 위치한다.
가운데 위치한 단위전지가 제2 단위전지인 경우, 제1 단위전지와 제2 단위전지 사이에 굴절률이 1.7 이상 2.2 이하인 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘 카바이드 또는 수소화된 n형 마이크로결정 질화실리콘을 포함하는 중간반사막이 형성된다. 또한, 3개의 단위전지들 중 인접한 두 개의 단위전지 사이마다 굴절률이 1.7 이상 2.2 이하인 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘 카바이드 또는 수소화된 n형 마이크로결정 질화실리콘 을 포함하는 중간반사막이 형성될 수 있다.
또한, 삼중접합 광기전력 장치의 경우, 제1 전극과 접촉하거나 인접하는 단위전지의 i형 광전변환층은 수소화된 진성 비정질 실리콘(i-a-Si:H), 수소화된 진성 프로터결정 실리콘(i-pc-Si:H), 수소화된 진성 프로터결정 실리콘 다층막(i-pc-Si:H multilayer), 수소화된 진성 비정질 실리콘 카바이드(i-pc-SiC:H), 수소화된 진성 프로터결정 실리콘카바이드(i-pc-SiC:H), 수소화된 진성 프로터결정 실리콘카바이드 다층막(i-pc-SiC:H multilayer), 수소화된 진성 비정질 산화실리콘(i-a-SiO:H), 수소화된 진성 프로터결정 산화실리콘(i-pc-SiO:H), 또는 수소화된 진성 프로터결정 산화실리콘 다층막(i-pc-SiO:H multilayer) 중 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 삼중접합 광기전력 장치의 가운데 위치하는 단위전지의 i형 광전변환층은 수소화된 진성 비정질 실리콘게르마늄(i-a-SiGe:H), 수소화된 진성 프로터결정 실리콘게르마늄(i-pc-SiGe:H), 수소화된 진성 나노결정 실리콘(i-nc-Si:H), 수소화된 진성 마이크로결정 실리콘(i-μc-Si:H), 수소화된 진성 마이크로결정 실리콘게르마늄카본(i-μc-SiGeC:H) 등이 있고, 하층전지의 진성 수광층으로는 수소화된 진성 비정질 실리콘게르마늄(i-a-SiGe:H), 수소화된 진성 프로터결정 실리콘게르마늄(i-pc-SiGe:H), 수소화된 진성 나노결정 실리콘(i-nc-Si:H), 수소화된 진성 마이크로결정 실리콘(i-μc-Si:H), 또는 수소화된 진성 마이크로결정 실리콘게르마늄(i-μc-SiGe:H) 중 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 기판(10) 상에 형성된 제1 단위전지(30)을 통하여 빛이 입사되는 p-i-n 타입 광기전력 장치에 대하여 기재되었으나, 본 발명은 기판(10)의 맞은 편, 즉 제2 단위전지(50')로 빛이 입사되는 n-i-p 타입 광기전력 장치에 대해서도 적용될 수 있다.
즉, n-i-p 타입 광기전력 장치는 기판(10)의 맞은 편에 위치한 제2 단위 전지(50')로부터 빛이 입사되고, 제1 전극(20) 상에 n형 층 (30n'), i형 광전변환층 (30i') 및 p형 창층 (30p')이 순차적으로 적층된 제1 단위전지(30')가 형성된다. 중간반사막(40)은 제1 단위전지(30') 상에 형성된다. 또한 n형 층 (50n'), i형 광전변환층 (50i') 및 p형 창층 (50p')이 순차적으로 적층된 제2 단위전지(50')는 중간반사막(40) 상에 형성된다. 제2 전극(70)은 제2 단위전지(50') 상에 형성된다.
중간반사막(40)은 빛이 입사되는 제2 단위전지(50')와의 굴절률 매칭을 형성해야 하며, 중간반사막(40)은 제2 단위전지(50')의 n 형층과 접촉한다. 따라서 제1 단위전지(30')의 p형 창층 (30p')이 형성된 후, 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘 카바이드 또는 수소화된 n형 마이크로 결정 질화실리콘을 포함하는 중간반사막(40)이 형성된다. 이 때 본 발명의 다른 실시예에 따른 중간반사막(40)도 빛이 입사되는 측, 즉 제2 단위전지(50')으로부터 멀어질수록 탄소 또는 질소 원소의 농도가 증가하도록 프로파일될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 광기전력 장치는 복수의 단위전지을 포함하는 탄뎀 구조에서 효율을 높이기 위해서 중간반사막(40)을 포함하며, 중간반사막(40)과 더불어 복수의 단위전지들의 전류가 조절됨으로써 보다 나은 효율을 제공할 수 있다.
일반적으로 탄뎀 구조의 광기전력 장치에 포함된 복수의 단위전지 사이의 전류 매칭(matching) 설계는 광기전력 장치의 동작 온도가 중요한 요인으로 작용한다.
예를 들어, 고온 지역이나 자외선이 강한 지역에 설치되는 광기전력 장치는 빛이 먼저 입사되는 단위전지의 단락전류에 따라 광기전력 장치의 단락전류가 결정 되도록 광기전력 장치가 설계된다. 빛이 먼저 입사되는 단위전지의 단락전류에 따라 광기전력 장치의 단락전류가 결정되는 광기전력 장치인 경우 광기전력 장치의 온도 계수(temperature coefficient: 온도 1 ℃ 상승 시 광기전력 장치의 효율 저하 비율)가 작으므로 광기전력 장치의 온도가 상승하더라도 효율 저하가 작기 때문이다.
반면에 저온 지역이나 자외선이 강하지 않은 지역에 설치되는 광기전력 장치는 빛이 먼저 입사되지 않는 단위전지의 단락전류에 따라 광기전력 장치의 단락전류가 결정되도록 광기전력 장치가 설계된다. 빛이 먼저 입사되지 않는 단위전지의 단락전류에 따라 광기전력 장치의 단락전류가 결정되는 광기전력 장치인 경우 광기전력 장치의 온도 계수(temperature coefficient: 온도 1 ℃ 상승 시 광기전력 장치의 효율 저하 비율)는 크지만 열화율이 작다. 저온 지역에 설치되는 광기전력 장치의 경우 온도 계수에 상대적으로 영향을 덜 받으므로 빛이 먼저 입사되지 않는 단위전지의 단락전류에 따라 광기전력 장치의 단락전류가 결정되도록 설계된다.
이와 같이 설계되는 광기전력 장치의 정력 출력(효율)은 표준시험조건(STC; Standard Test Conditions)에 따라 실내에서 측정되며, 표준시험조건은 다음의 조건들을 포함한다.
AM1.5(AIR MASS 1.5)
일사강도 1000 Wm-2
광기전력 장치의 온도: 25 ℃
그러나 옥외에 광기전력 장치가 설치될 경우 광기전력 장치의 온도가 25 ℃ 보다 높으면, 광기전력 장치의 온도계수로 인하여 광기전력 장치의 효율은 표준시험조건에 따른 광기전력 장치의 정격 효율에 비해서 낮게 나타난다.
즉, 광기전력 장치가 동작할 때 흡수한 빛에너지의 대부분이 열에너지로 변환되며, 이에 따라 광기전력 장치의 실제 동작 온도는 표준시험조건에서의 광기전력 장치의 온도 25 ℃보다 쉽게 높아진다. 따라서 광기전력 장치의 온도계수로 인하여 광기전력 장치의 효율은 표준시험조건에 따른 광기전력 장치의 정격 효율에 비해서 낮게 나타난다.
이와 같은 문제점 때문에 표준시험조건의 광기전력 장치의 온도 25 ℃를 기준으로 탄뎀 구조의 광기전력 장치의 전류 매칭이 설계될 경우 원하는 광기전력 장치의 효율이 얻어지지 않을 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 장치의 전류 매칭 설계는 광기전력 장치의 실제 설치 조건과 유사한 표준기준환경(Standard Reference Environment) 하에서 얻어지는 공칭 태양전지 동작 온도에 따라 이루어진다. 표준기준환경은 다음의 조건들을 포함한다.
광기전력 장치의 경사각(tilt angle): 수평선상에서부터 45
총 일사강도(total irradiance): 800 Wm-2
주위 온도(circumstance temperature): 20 ℃
풍속(wind speed): 1m·s-1
전기 부하(electric load): 없음(개방 상태)
공칭 태양전지 동작 온도는 개방형 선반형 가대(open rack)에 장착된 광기전력 장치가 표준기준환경 하에서 동작할 때의 온도이다. 광기전력 장치는 다양한 실제 환경에서 사용되므로 광기전력 장치의 실제 설치 조건과 유사한 표준기준환경 하에서 측정된 공칭 태양전지 동작 온도에 따라 탄뎀 구조의 광기전력 장치의 전류 매칭이 설계될 경우 설치 환경에 맞는 광기전력 장치의 제조가 가능하다. 제1 단위전지(30, 30') 또는 제2 단위전지(50, 50') 중 빛이 입사되는 단위전지와 다른 하나의 단위전지의 단락 전류가 조절되도록 제1 단위전지(30, 30') 및 제2 단위전지(50, 50')의 i형 광전변환층의 두께 및 광학적 밴드갭이 조절되면 광기전력 장치의 효율이 증가될 수 있다.
이와 같은 이유로 본 발명의 실시예에서는 광기전력 장치의 공칭 태양전지 동작 온도가 섭씨 35도 이상일 경우, 제1 단위전지(30, 30') 또는 제2 단위전지(50, 50') 중 빛이 먼저 입사되는 단위전지의 단락 전류가 다른 하나의 단위전지의 단락 전류보다 작거나 같도록 빛이 입사되는 단위전지의 i형 광전변환층의 두께와 광학적 밴드갭이 설정될 수 있다. 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 장치의 전체 단락 전류는 빛이 입사되는 단위전지의 단락 전류에 의하여 결정된다.
이와 같이 빛이 입사되는 단위전지의 단락 전류가 다른 하나의 단위전지의 단락 전류보다 작거나 같아질 경우 온도계수가 작아져서 광기전력 장치의 실제 온도가 높아지더라도 효율감소에 의한 발전성능 저하가 작아진다. 예를 들어, 빛이 입사되는 단위전지의 단락 전류가 다른 하나의 단위전지의 단락 전류보다 작거나 같아지도록 설계된 광기전력 장치가 태양광의 자외선이 강하여 푸른색 계역의 단파장이 강한 지역이나 온도가 높은 지역에 설치될 경우 온도계수가 작아져서 광기전력 장치의 실제 온도가 높아지더라도 효율감소에 의한 발전성능 저하가 작아진다.
반대로, 공칭 태양전지 동작 온도가 섭씨 35도 미만인 경우, 제1 단위전지(30, 30') 또는 제2 단위전지(50, 50') 중 빛이 입사되는 하나의 단위전지 외의 다른 하나의 단위전지의 단락 전류가 빛이 입사되는 단위전지의 단락 전류보다 작거나 같아지도록 다른 하나의 단위전지의 i형 광전변환층의 두께와 광학적 밴드갭이 설정될 수 있다. 다시 말해서 공칭 태양전지 동작 온도가 섭씨 35도 미만인 경우, 제1 단위전지(30, 30') 또는 제2 단위전지(50, 50') 중 빛이 입사되는 단위전지의 단락 전류는 다른 하나의 단위전지의 단락 전류보다 크거나 같도록 다른 하나의 단위전지의 i형 광전변환층의 두께와 광학적 밴드갭이 설정될 수 있다.
이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 장치의 전체 단락 전류는 빛이 나중에 입사되는 다른 하나의 단위전지의 단락 전류에 의하여 결정된다. 이 경우 광기전력 장치의 온도계수는 높지만 열화율이 작아진다. 광기전력 장치의 실제 동작온도가 상대적으로 낮기 때문에 온도계수에 의한 발전성능 저하보다는 열화율 감소에 의한 발전성능 개선이 가능하다. 특히, Fill Factor의 열화가 작기 때문에 주위 온도가 STC 조건인 25 ℃ 보다 낮은 환경에서는 옥외 발전성능이 뛰어나다.
본 실시예와 같이 공칭 태양전지 동작 온도에 따라 전류 매칭 설계가 이루어지는 광기전력 장치의 단락 전류는 표준시험조건 하에서 측정될 수 있다.
i형 광전변환층의 두께가 클수록 그리고 광학적 밴드갭이 작을수록 단위전지 의 단락 전류는 증가하므로 i형 광전변환층의 두께 및 광학적 밴드갭의 설정에 의하여 단락 전류가 조절될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광기전력 장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광기전력 장치를 제조하는 방법을 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광기전력 장치의 제조방법을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광기전력 장치를 나타낸다.
Claims (31)
- 기판;상기 기판상에 위치하며, p형 창층, i형 광전변환층, 및 n형 층을 포함하는 제1 단위전지;상기 제1 단위전지 상에 위치하며, 빛이 입사되는 측에서 멀어질수록 탄소 농도 또는 질소 농도가 커지게 프로파일된 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘 카바이드 또는 수소화된 n형 마이크로결정 질화실리콘을 포함하는 중간반사막; 및상기 중간 반사막 상에 위치하며, p형 창층, i형 광전변환층, 및 n형 층을 포함하는 제2 단위전지를 포함하는 광기전력 장치.
- 제1항에 있어서,상기 중간반사막의 두께는 10 nm 이상 120 nm 이하인 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
- 제1항에 있어서,상기 중간반사막의 굴절률은 1.7 이상 2.2 이하인 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
- 제1항에 있어서,상기 중간반사막의 비 저항은 102 이상 105 Ω·cm이하인 광기전력 장치.
- 제1항에 있어서,상기 제1 단위전지의 n형 층은 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
- 제1항에 있어서,상기 제1 단위전지는 수소화된 비정질 실리콘을 포함하는 광기전력 장치.
- 제1항에 있어서,상기 제2 단위전지는 수소화된 비정질 실리콘 또는 수소화된 마이크로 결정 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
- 제1항에 있어서,상기 제2 단위전지 상에 위치하는 후면반사막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
- 제1항에 있어서,상기 제1 단위전지의 n형층은 30 nm 이상 50 nm 이하 두께를 지니는 것을 특 징으로 하는 광기전력 장치.
- 제1항에 있어서,상기 빛은 제1 단위 전지를 통하여 입사되는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
- 제1항에 있어서,상기 빛은 제2 단위 전지를 통하여 입사되는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
- 제1항에 있어서,공칭 태양전지 동작 온도가 섭씨 35도 이상인 경우, 상기 제1 단위전지 또는 상기 제2 단위전지 중 빛이 입사되는 단위전지의 단락 전류는 다른 하나의 단위전지의 단락 전류보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
- 제1항에 있어서,공칭 태양전지 동작 온도가 섭씨 35도 미만인 경우, 상기 제1 단위전지 또는 상기 제2 단위전지 중 빛이 입사되는 단위전지의 단락 전류는 다른 하나의 단위전지의 단락 전류보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
- 기판 상에 복수의 제1 전극을 형성하는 단계;상기 복수의 제1 전극 상에 p형 창층, i형 광전변환층, 및 n형 층을 포함하는 제1 단위전지층을 형성하는 단계;빛이 입사되는 측에서 멀어질수록 탄소 농도 또는 질소 농도가 커지도록 프로파일된 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘 카바이드 또는 수소화된 n형 마이크로결정 질화실리콘을 포함하는 중간반사막을 상기 제1 단위전지층 상에 형성하는 단계; 및상기 중간반사막 상에 p형 창층, i형 광전변환층, 및 n형 층을 포함하는 제2 단위전지층을 형성하는 단계를 포함하는 광기전력 장치의 제조 방법.
- 기판 상에 복수의 제1 전극을 형성하는 단계;상기 복수의 제1 전극 상에 p형 창층, i형 광전변환층, 및 n형 층을 포함하는 제1 단위전지층을 형성하는 단계;상기 제1 단위전지층의 n형 층에 탄소 또는 질소를 확산시켜 빛이 입사되는 측에서 멀어질수록 탄소 농도 또는 질소 농도가 커지도록 프로파일된 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘 카바이드 또는 수소화된 n형 마이크로결정 질화실리콘을 포함하는 중간반사막을 형성하는 단계; 및상기 중간반사막 상에 p형 창층, i형 광전변환층, 및 n형 층을 포함하는 제2 단위전지층을 형성하는 단계를 포함하는 광기전력 장치의 제조 방법.
- 제14항 또는 제15항에 있어서,상기 중간반사막을 형성하기 위한 탄소원료가스는 CH4, C2H4, 또는 C2H2를 포함하고, 상기 중간반사막을 형성하기 위한 질소원료가스는 NH4, N2O, 또는 NO를 포함하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
- 제14항 또는 제15항에 있어서,상기 중간반사막은, 굴절률이 1.7 이상 2.2 이하인 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조방법.
- 제14항에 있어서,상기 중간반사막은 10 이상 120nm 이하인 두께를 지니는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
- 제14항 또는 제15항에 있어서,상기 중간반사막은 비 저항이 102 내지 105 Ω·㎝인 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
- 제14항 또는 제15항에 있어서,상기 제2 단위전지 상에 위치하는 후면반사막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
- 제14항에 있어서,상기 제1 단위전지층의 n형 층은 30 nm 이상 50 nm 이하의 두께를 가지며, 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조방법.
- 제15항에 있어서,상기 탄소 또는 질소 확산 이전의 상기 제1 단위전지층의 n형 층은 40 nm 이상 150 nm 이하의 두께를 가지며, 수소화된 n형 마이크로결정 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조방법.
- 제14항에 있어서,상기 중간 반사막이 상기 제1 단위전지층 상에 형성될 때,상기 중간반사막이 형성될 때 상기 제1 단위전지층의 n형 층을 적층하기 위한 원료가스의 증착온도 및 증착압력이 유지되는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
- 제23항에 있어서,상기 제1 단위전지층의 n형 층 및 상기 중간반사막은 동일 반응챔버 내에서 형성되는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조방법.
- 제14항 또는 제15항에 있어서,상기 중간반사막을 형성하기 위한 탄소원료가스 또는 질소원료가스의 유량은 점진적으로 증가되거나, 다단계로 증가되는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
- 제15항에 있어서,상기 제1 단위전지층의 n형층을 생성하기 위한 플라즈마를 턴오프한 후 상기 중간반사막을 형성하기 위한 탄소원료가스 또는 질소원료가스가 유입되고, 상기 플라즈마를 턴온하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
- 제26항에 있어서,상기 탄소원료가스 또는 상기 질소원료가스와 더불어 n형 도핑가스가 유입되는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
- 제14항 또는 제15항에 있어서,상기 빛이 제1 단위 전지를 통하여 입사되는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
- 제14항 또는 제15항에 있어서,상기 빛은 제2 단위 전지를 통하여 입사되는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
- 제14항 또는 제15항에 있어서,공칭 태양전지 동작 온도가 섭씨 35도 이상인 경우, 상기 제1 단위전지 또는 상기 제2 단위전지 중 빛이 입사되는 단위전지의 단락 전류는 다른 하나의 단위전지의 단락 전류보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
- 제14항 또는 제15항에 있어서,공칭 태양전지 동작 온도가 섭씨 35도 미만인 경우, 상기 제1 단위전지 또는 상기 제2 단위전지 중 빛이 입사되는 단위전지의 단락 전류는 다른 하나의 단위전지의 단락 전류보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
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