KR101072472B1 - 광기전력 장치의 제조 방법 - Google Patents

광기전력 장치의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101072472B1
KR101072472B1 KR1020090060742A KR20090060742A KR101072472B1 KR 101072472 B1 KR101072472 B1 KR 101072472B1 KR 1020090060742 A KR1020090060742 A KR 1020090060742A KR 20090060742 A KR20090060742 A KR 20090060742A KR 101072472 B1 KR101072472 B1 KR 101072472B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
flow rate
rate value
light receiving
receiving layer
silicon
Prior art date
Application number
KR1020090060742A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110003128A (ko
Inventor
명승엽
Original Assignee
한국철강 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국철강 주식회사 filed Critical 한국철강 주식회사
Priority to KR1020090060742A priority Critical patent/KR101072472B1/ko
Priority to US12/762,946 priority patent/US20110000537A1/en
Priority to EP10160303A priority patent/EP2273564A3/en
Priority to JP2010099664A priority patent/JP2011014874A/ja
Priority to CN2010101539410A priority patent/CN101944542A/zh
Priority to TW099112769A priority patent/TW201114053A/zh
Publication of KR20110003128A publication Critical patent/KR20110003128A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101072472B1 publication Critical patent/KR101072472B1/ko
Priority to US13/326,445 priority patent/US20120118374A1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/075—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PIN type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/028—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic System
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035236—Superlattices; Multiple quantum well structures
    • H01L31/035245—Superlattices; Multiple quantum well structures characterised by amorphous semiconductor layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0368—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors
    • H01L31/03682—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic System
    • H01L31/03685—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic System including microcrystalline silicon, uc-Si
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0368—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors
    • H01L31/03682—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic System
    • H01L31/03687—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic System including microcrystalline AIVBIV alloys, e.g. uc-SiGe, uc-SiC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0376—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors
    • H01L31/03762—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic System
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • H01L31/0463—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate characterised by special patterning methods to connect the PV cells in a module, e.g. laser cutting of the conductive or active layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic System
    • H01L31/1812—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic System including only AIVBIV alloys, e.g. SiGe
    • H01L31/1816—Special manufacturing methods for microcrystalline layers, e.g. uc-SiGe, uc-SiC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic System
    • H01L31/182—Special manufacturing methods for polycrystalline Si, e.g. Si ribbon, poly Si ingots, thin films of polycrystalline Si
    • H01L31/1824—Special manufacturing methods for microcrystalline Si, uc-Si
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
    • H01L31/202—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic System
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
    • H01L31/202—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic System
    • H01L31/204—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic System including AIVBIV alloys, e.g. SiGe, SiC
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/545—Microcrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

본 발명의 광기전력 장치의 제조 방법은 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계, 챔버 내에서 상기 제1 전극 상에, 수광층을 포함하는 하나 이상의 광전변환층을 형성하는 단계 및 상기 광전변환층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 수광층이 형성되는 동안 상기 챔버에 공급되는 수소 및 실란의 유량은 일정하며, 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 유량은 증착 시간에 따라 제1 유량값 및 제2 유량값 사이의 변화를 반복한다.
광기전력, 실리콘 입자, 안정화 효율

Description

광기전력 장치의 제조 방법{Method for Manufacturing Photovoltaic Device}
본 발명은 광기전력 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지원에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양광 에너지는 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 특히 주목 받고 있다.
태양광 에너지를 전기 에너지로 직접 변환시켜주는 장치가 광기전력 장치, 즉 태양전지이다. 광기전력 장치는 주로 반도체 접합의 광기전력 현상을 이용한다. 즉, p형과 n형 불순물로 각각 도핑된 반도체 pin 접합에 빛이 입사되어 흡수되면 빛의 에너지가 반도체 내부에서 전자와 홀을 발생시키고 내부 전계에 의해 이들이 분리됨으로써 pin 접합 양단에 광기전력이 발생된다. 이 때 접합 양단에 전극을 형성하고 도선을 연결하면 전극 및 도선을 통하여 외부로 전류가 흐르게 된다.
석유와 같은 기존의 에너지원을 태양광 에너지원으로 대체해 가기 위해서는 광기전력 장치의 안정화 효율이 높아야 하고, 안정화 효율이 높기 위해서는 시간이 지남에 따라 나타나는 광기전력 장치의 열화율은 낮아야 한다.
본 발명의 광기전력 장치의 제조 방법은 광기전력 장치의 열화율을 낮추어 안정화 효율을 높이기 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 장치의 제조 방법은 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계, 챔버 내에서 상기 제1 전극 상에, 수광층을 포함하는 하나 이상의 광전변환층을 형성하는 단계 및 상기 광전변환층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 수광층이 형성되는 동안 상기 챔버에 공급되는 수소 및 실란의 유량은 일정하며, 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 유량은 증착 시간에 따라 제1 유량값 및 제2 유량값 사이의 변화를 반복한다.
본 발명의 광기전력 장치의 제조 방법은 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계, 챔버 내에서 상기 제1 전극 상에 수광층을 포함하는 하나 이상의 광전변환층을 형성하는 단계, 상기 광전변환층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 수광층이 형성되는 동안 상기 챔버에 공급되는 수소 및 실란의 유량은 일정하며, 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 유량은 증착 시간에 따라 제1 유량값 및 제2 유량값 사이의 변화를 반복하며, 상기 제1 유량값 및 상기 제2 유량값 중 적어도 하나는 상기 증착 시간의 변화에 따라 변한다.
본 발명의 광기전력 장치의 제조 방법은 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계, 챔버 내에서 상기 제1 전극 상에 수광층을 포함하는 하나 이상의 광전변환층을 형성하는 단계, 상기 광전변환층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 수광층이 형성되는 동안 상기 챔버에 공급되는 수소 및 실란의 유량은 일정하며, 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 유량은 증착 시간에 따라 제1 유량값 및 제2 유량값 사이의 변화를 반복하며, 상기 제1 유량값 및 상기 제2 유량값 변화의 한 주기 동안 상기 제1 유량값이 유지되는 시간과 상기 제2 유량값이 유지되는 시간 중 적어도 하나는 상기 증착 시간의 변화에 따라 변한다.
본 발명의 광기전력 장치의 제조 방법은 원료가스의 유량 제어를 통하여 복수의 층을 포함하는 수광층을 형성함으로써 광기전력 장치의 열화율을 낮추어 안정화 효율을 높일 수 있다.
다음으로 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 장치의 제조 방법에 대해 상세히 설명된다.
도 1a 내지 도 1h는 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 장치의 제조 방법을 나타낸다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 먼저 기판(100)이 준비된다. 기판(100)은 절연성 투명기판(100)일 수 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상에 제1 전극(210)이 형성된다. 본 발명의 실시예에서 제1 전극(210)은 CVD(Chemical Vapor Deposition)법으로 형성될 수 있으며, 산화주석(SnO2)이나 산화아연(ZnO)과 같은 투명 전도성 산화물(TCO : Transparent Conductive Oxide)로 이루어질 수 있다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 레이저가 제1 전극(210) 측이나 기판(100) 측으로 조사되어 제1 전극(210)이 스크라이브(scribe)된다. 이에 의하여 제1 전극(210)에 제1 분리홈(220)이 형성된다. 즉, 제1 분리홈(220)은 제1 전극(210)을 관통하므로 인접한 제1 전극들(210) 사이의 단락이 방지된다.
도 1d에 도시된 바와 같이, 제1 전극(210)과 제1 분리홈(220)을 덮도록 수광층을 포함하는 하나 이상의 광전변환층(230)이 CVD법으로 적층된다. 이 때 각 광전변환층(230)은 p 타입 반도체층, 수광층 및 n 타입 반도체층을 포함한다. p 타입 반도체층의 형성을 위하여 모노 실란(SiH4)과 같이 실리콘을 포함하는 원료 가스와 B2H6와 같이 3족 원소를 포함하는 원료 가스가 반응실에 혼입되면 CVD법에 따라 p 타입 반도체층이 적층된다. 이후 실리콘을 포함하는 원료 가스가 반응실에 유입되면 CVD법에 따라 수광층이 p 타입 반도체층 상에 형성된다. 수광층의 형성 방법에 대해서는 이후에 상세히 설명된다. 마지막으로 PH3와 같이 5족 원소를 포함하는 반응 가스와 실리콘을 포함하는 원료 가스가 혼입되면 CVD법에 따라 n 타입 반도체층이 진성 반도체층 상에 적층된다. 이에 따라 제1 전극(210) 상에 p 타입 반도체층, 수광층 및 n 타입 반도체층이 순차적으로 적층된다.
본 발명의 실시예에 따른 수광층은 하나의 광전변환층(230)을 포함하는 단일 접합 광기전력 장치에 포함되거나 복수의 광전변환층을 포함하는 다중 접합 광기전력 장치에 포함될 수 있다.
도 1e에 도시된 바와 같이, 대기 중에서 레이저가 기판(100)측이나 광전변환층(230)측으로 조사되어 광전변환층(230)이 스크라이브된다. 이에 의하여 광전변환층(230)에 제2 분리홈(240)이 형성된다.
도 1f에 도시된 바와 같이, CVD나 스퍼터링 방법으로 광전변환층(230) 및 제2 분리홈(240)을 덮는 제2 전극(250)이 형성된다. 제2 전극(250)은 Al이나 Ag와 같은 금속 전극일 수 있다.
도 1g에 도시된 바와 같이, 대기 중에서 레이저가 조사되어 광전변환층(230) 및 제2 전극(250)이 스크라이브된다. 이에 따라 광전변환층(230), 및 제2 전극(250)에 대하여 제3 분리홈(270)이 형성된다.
도 1h에 도시된 바와 같이, 광전변환층(230), 제1 전극(210) 및 제2 전극(250)을 포함하는 광기전력 셀(200)을 보호하기 위하여 보호층(300)이 라미네이션 공법에 의하여 광기전력 셀(200)의 일부 또는 전부를 덮는다. 보호층(300)은 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)를 포함할 수 있다.
이와 같은 공정을 통하여 보호층(300)이 형성된 광기전력 셀(200)이 준비되며, 보호층 상에는 백쉬트(미도시)가 형성될 수 있다.
다음으로 도면을 참조하여 수광층의 제조 방법이 상세히 설명된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 수광층을 형성하기 위한 플라즈마 화학 기상 증착장치를 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 전극(210) 및 p 타입 반도체층(231) 또는 n 타입 반도체층(235)이 형성된 기판(100)이, 전극 역할을 하는 플레이트(300) 상에 위치한다. 또한 수광층의 형성 공정 이전에 챔버(310) 내부의 불순물을 제거하기 위하여 진공 펌프(320)가 동작하고 이에 따라 앵글 밸브(330)를 통하여 챔버(310) 내부의 불순물이 제거되고, 챔버(310) 내부는 실질적으로 진공 상태가 된다.
챔버(310) 내부가 실질적으로 진공 상태가 되면, 도 3에 도시된 바와 같이 수소(H2) 및 실란(SiH4)과 같은 원료가스와 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스가 유량 조절기들(MFC1, MFC2, MFC3) 및 노즐이 형성된 전극(340)을 통하여 챔버(310) 내로 유입된다.
즉, 제1 유량 조절기(MFC1)를 통하여 수소가 유입되고, 제2 유량 조절기(MFC2)를 통하여 실란이 유입될 수 있다. 또한 제3 유량 조절기(MFC3)를 통하여 탄소, 산소 또는 게르마늄과 같은 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스가 유입될 수 있다.
이 때 앵글 밸브(330)는 챔버(310)의 압력이 일정하게 유지되도록 제어된다. 챔버(310)의 압력이 일정하게 유지될 경우 챔버(310) 내의 와류 발생으로 인한 실리콘 파우더의 생성이 방지되고, 증착 조건이 일정하게 유지된다. 수소는 실란의 희석을 위하여 유입되며 스테블러-론스키 효과 (Staebler-Wronski effect)를 감소 시킨다.
원료가스들이 유입되고 전원(E)이 전압을 공급하면 전극(340)과 플레이트(300) 사이에 전위차가 발생하므로 원료 가스는 플라즈마 상태가 되어 수광층이 p 타입 반도체층(231) 또는 n 타입 반도체층(235) 상에 증착된다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따라 수광층을 형성하기 위한 원료 가스들의 유량 변화를 나타낸다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 수소의 유량(A) 및 실란의 유량(B)은 증착 시간(T)의 변화에 따라 일정하고, 산소 또는 탄소같은 비실리콘계 원소를 포함하는 원료 가스의 유량은 증착 시간(T)에 따라 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β) 사이의 변화를 반복하며, 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β)은 증착 시간(T)의 변화에 따라 감소한다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 수소의 유량(A) 및 실란의 유량(B)은 증착 시간(T)의 변화에 따라 일정하고, 게르마늄같은 비실리콘계 원소를 포함하는 원료 가스의 유량은 증착 시간(T)에 따라 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β) 사이의 변화를 반복하며, 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β)은 증착 시간(T)의 변화에 따라 증가한다.
이 때, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β) 변화의 한 주기(P) 동안 제1 유량값(α)이 유지되는 시간(t1)과 제2 유량값(β)이 유지되는 시간(t2)은 증착 시간(T)의 변화에 따라 일정하다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따라 수광층을 형성하기 위한 원료 가 스들의 또다른 유량 변화를 나타낸다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 수소의 유량(A) 및 실란의 유량(B)은 증착 시간(T)의 변화에 따라 일정하고, 산소 또는 탄소와 같은 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 유량은 증착 시간(T)에 따라 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β) 사이의 변화를 반복하며, 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β) 변화의 한 주기(P) 동안 제1 유량값(α)이 유지되는 시간(t1)과 제2 유량값(β)이 유지되는 시간(t2)은 증착 시간(T)의 변화에 따라 감소한다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 수소의 유량(A) 및 실란의 유량(B)은 증착 시간(T)의 변화에 따라 일정하고, 게르마늄과 같은 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 유량은 증착 시간(T)에 따라 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β) 사이의 변화를 반복하며, 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β) 변화의 한 주기(P) 동안 제1 유량값(α)이 유지되는 시간(t1)과 제2 유량값(β)이 유지되는 시간(t2)은 증착 시간(T)의 변화에 따라 증가한다.
이 때, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β)은 증착 시간(T)의 변화에 따라 일정하고, 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β) 변화의 한 주기(P) 동안 제1 유량값(α)이 유지되는 시간(t1)과 제2 유량값(β)이 유지되는 시간(t2)의 비는 증착 시간(T)의 변화에 따라 일정하다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따라 수광층을 형성하기 위한 원료 가스들의 또다른 유량 변화를 나타낸다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 수소의 유량(A) 및 실란의 유량(B)은 증착 시 간(T)의 변화에 따라 일정하고, 산소와 탄소 같은 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 유량은 증착 시간(T)에 따라 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β) 사이의 변화를 반복한다. 이 때, 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β) 변화의 한 주기(P) 동안 제1 유량값(α)이 유지되는 시간(t1)과 제2 유량값(β)이 유지되는 시간(t2)은 증착 시간(T)의 변화에 따라 감소하며, 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β)은 증착 시간(T)의 변화에 따라 감소한다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 수소의 유량(A) 및 실란의 유량(B)은 증착 시간(T)의 변화에 따라 일정하고, 게르마늄과 같은 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 유량은 증착 시간(T)에 따라 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β) 사이의 변화를 반복한다. 이 때, 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β) 변화의 한 주기(P) 동안 제1 유량값(α)이 유지되는 시간(t1)과 제2 유량값(β)이 유지되는 시간(t2)은 증착 시간(T)의 변화에 따라 증가하며, 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β)은 증착 시간(T)의 변화에 따라 증가한다.
이 때 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β) 변화의 한 주기(P) 동안 제1 유량값(α)이 유지되는 시간(t1)과 제2 유량값(β)이 유지되는 시간(t2)의 비는 증착 시간(T)의 변화에 따라 일정하다.
도 3a 내지 도 5b를 통하여 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예들에서는 수소의 유량(A) 및 실란의 유량(B)은 증착 시간(T)의 변화에 따라 일정하다. 또한 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 제1 유량값(α)이 유지되는 시간(t1)과 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 제2 유량값(β)이 유지되는 시간(t2)의 비 역 시 일정하다. 이에 따라 일정한 두께의 비를 지닌 도 6의 제1 부층(233a) 및 제2 부층(233b)이 형성된다.
이 때 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 유량은 증착 시간(T)에 따라 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β) 사이의 변화를 반복하면서 감소 또는 증가한다. 이에 대해서는 이후에 자세히 설명된다.
이와 같이 증착 시간(T)의 변화에 따라 수소의 유량(A) 및 실란의 유량(B)은 일정하고 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 유량은 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β) 사이의 변화가 반복된다. 이에 따라 실란의 유량에 대한 수소 유량의 비인 수소 희석비는 일정하다.
또한, 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 유량이 달라질 경우, 도 6과 같이 복수의 부층들(sub-layers)(233a, 233b)을 포함하는 수광층(233)이 p 타입 반도체층(231) 또는 n 타입 반도체층(235) 상에 형성된다. 부층들(233a, 233b)은 결정질 실리콘 입자(crystalline silicon grain)를 포함하는 수소화된 프로토 결정질 실리콘계 부층(hydrogenated proto-crystalline silicon based sub-layer)(pc-Si:H)(233b)과, 비정질 실리콘계 물질을 포함하는 수소화된 비정질 실리콘계 부층(hydrogenated amorphous silicon based sub-layer)(a-Si:H)(233a)으로 이루어진다. 수소화된 프로토 결정질 실리콘계 부층(233b)은 비정질 실리콘이 마이크로 결정질 실리콘으로 상변이 경계 직전에서 생성된다. 이하에서 수소화된 비정질 실리콘계 부층은 제1 부층(233a)이라 하고, 수소화된 프로토 결정질 실리콘계 부층은 제2 부층(233b)이라 한다.
비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 유량이 증가할수록 결정성이 떨어지고 증착속도가 감소하는 반면, 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 유량이 감소할수록 결정성 및 증착속도는 증가하다. 이에 따라 도 3a 내지 도 5b에 도시된 바와 같이, 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 유량이 α인 구간(t1) 동안에는 제1 부층(233a)이 형성되고, 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 유량이 β인 구간(t2) 동안에는 제2 부층(233b)이 형성된다.
따라서 산소와 같은 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스가 공급될 경우, 제1 부층(233a) 및 제2 부층(233b)은 수소화된 비정질 산화 실리콘(i-a-SiO:H)을 포함하고, 제2 부층(233b)은 수소화된 비정질 산화 실리콘(i-a-SiO:H)으로 둘러싸인 결정질 실리콘 입자를 포함한다.
탄소와 같은 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스가 공급될 경우, 제1 부층(233a) 및 제2 부층(233b)는 수소화된 비정질 실리콘 카바이드(i-a-SiC:H)를 포함하고, 제2 부층(233b)은 수소화된 비정질 실리콘 카바이드(i-a-SiC:H)로 둘러싸인 결정질 실리콘 입자를 포함한다.
또한 게르마늄와 같은 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스가 공급될 경우, 제1 부층(233a) 및 제2 부층(233b)은 수소화된 비정질 실리콘 게르마늄(i-a-SiGe:H)을 포함하고, 제2 부층(233b)은 수소화된 비정질 실리콘 게르마늄(i-a-SiGe:H)로 둘러싸인 결정질 실리콘 입자를 포함한다.
이 때 도 3a 내지 도 5b에 도시된 바와 같이, 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스가 시간 t2 동안 공급되지 않는다면, 즉, 제2 유량값(β)이 0이라면, 제2 부층(233b)은 수소화된 비정질 실리콘(i-a-Si:H)으로 둘러싸인 결정질 실리콘 입자를 포함할 수 있다.
이 때 결정실 실리콘 입자의 크기는 3 nm 이상 10 nm 이하일 수 있다. 크기가 3nm 보다 작은 결정질 실리콘 입자는 형성이 어렵고, 태양 전지의 열화율 감소 효과가 떨어진다. 또한 결정질 실리콘 입자의 크기가 10 nm 보다 클 경우 결정질 실리콘 입자 둘레의 결정 입계(grain boundary)의 체적이 과도하게 증가함에 따라 재결합 또한 증가하여 효율이 떨어질 수 있다.
이와 같이 복수의 부층들(233a, 233b)을 포함하는 수광층(233)이 형성될 경우 초기 효율 및 안정화 효율의 차이인 열화율이 감소하므로 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 장치는 높은 안정화 효율을 지닐 수 있다.
즉, 비정질 실리콘계 물질로 이루어진 제1 부층(233a)은 제2 부층(233b)의 결정질 실리콘 입자가 주상 성장(columnar growth)하는 것을 방해한다. 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예와 다르게 프로토 결정질 실리콘층만으로 수광층이 이루어질 경우 증착이 진행됨에 따라 결정질 실리콘 입자(G)의 크기가 증가하는 결정질 실리콘 입자의 주상 성장이 이루어진다.
이와 같은 결정질 실리콘 입자의 주상 성장은 정공이나 전자와 같은 캐리어(carrier)의 재결합율을 증가시킬 뿐만 아니라 불균일한 크기의 결정질 실리콘 입자로 인하여 광기전력 장치의 효율이 안정화 효율에 도달하기 위한 시간이 증가하고 안정화 효율 또한 낮아진다.
하지만 본 발명의 실시예와 같이 복수의 부층(233a, 233b)을 포함하는 수광 층(233)의 경우 SRO(Short-Range-Order) 및 MRO(Medium-Range-Order)가 향상되므로 수광층(233)의 열화가 빠르고 안정화 효율이 높아진다. 제1 부층(233a)의 비정질 실리콘계 물질은 결정질 실리콘 입자의 주상 성장을 방해하고, 이에 따라 결정질 실리콘 입자의 크기 편차가 감소하므로 광기전력 장치의 효율이 안정화 효율에 도달하는 시간이 줄어들 뿐만 아니라 높은 안정화 효율이 형성된다.
또한 제2 부층(233b)의 결정질 실리콘 입자들은 비정질 실리콘계에 의하여 덮혀 있으므로 서로 분리되어 있다. 분리된 결정질 실리콘 입자는 포획된 캐리어들 일부의 방사성 재결합의 중심 역할을 하므로 미결합손의 광생성을 방해하고, 이것은 결정질 실리콘 입자들을 둘러싸는 제2 부층(233b)의 비정질 실리콘계 물질의 비방사성 재결합을 감소시킨다.
한편, 도 3a, 도 4a 및 도 5a에 도시된 바와 같이, 증착 시간(T)에 따라 산소 또는 탄소와 같은 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β)이나, 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β)이 유지되는 시간(t1, t2)이 감소한다. 도 3a, 도 4a 및 도 5a에서는 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β)이 모두 줄어드나 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β) 중 적어도 하나가 줄어들 수도 있다. 또한 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β)이 유지되는 시간(t1, t2)이 모두 줄어들 수도 있고, 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β) 중 적어도 하나가 줄어들 수도 있다. 이와 같은 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β)에 따라 형성되는 수광층(233)의 제1 부층들(233a)과 제2 부층들(233b)은 빛이 입사되는 측에서 멀어지도록 형성된다. 이에 따라 빛이 입사되는 측에서 멀어질수록 제1 부층(233a) 및 제2 부 층(233b)의 광학적 밴드갭이 점차로 줄어든다.
에너지 밀도가 높은 단파장 영역의 빛은 투과 깊이(penetration depte)가 작다. 에너지 밀도가 높은 특정 파장 영역의 빛을 흡수하기 위해서는 광학적 밴드갭이 커야 한다. 따라서 빛이 입사되는 측에서 가까울수록 부층들(233a, 233b)이 상대적으로 큰 광학적 밴드갭을 지님으로써 에너지 밀도가 높은 특정 파장 영역의 빛이 최대한 많이 흡수되고, 빛이 입사되는 측에서 멀어질수록 부층들(233a, 233b)이 상대적으로 작은 광학적 밴드갭을 지님으로써 상기 특정 파장 이외의 영역의 빛이 최대한 많이 흡수된다.
이 때 산소와 탄소 같은 비실리콘계 원소를 포함하는 원료 가스의 유량이 증가할수록 광학적 밴드갭은 커지므로 증착 시간(T)에 따라 산소 또는 탄소와 같은 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β)이나, 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β)이 유지되는 시간(t1, t2)이 감소한다.
또한, 도 3b, 도 4b 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 증착 시간(T)에 따라 게르마늄과 같은 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β)이나, 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β)이 유지되는 시간(t1, t2)이 증가한다. 도 3b, 도 4b 및 도 5b에서는 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β)이 모두 증가하나 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β) 중 적어도 하나가 증가할 수도 있다. 또한 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β)이 유지되는 시간들(t1, t2) 모두가 증가할 수도 있고, 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β)이 유지되는 시간들(t1, t2) 중 적어도 하나가 증가할 수도 있다. 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β)에 따라 형성되는 수광층(233)의 제1 부층들(233a)과 제2 부층들(233b)은 빛이 입사되는 측에서 멀어지도록 형성된다. 이에 따라 빛이 입사되는 측에서 멀어질수록 제1 부층(233a) 및 제2 부층(233b)의 광학적 밴드갭이 점차로 감소한다.
이 때 게르마늄과 같은 비실리콘계 원소를 포함하는 원료 가스의 유량이 증가할수록 광학적 밴드갭은 작아지므로 증착 시간(T)에 따라 게르마늄과 같은 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β)이나, 제1 유량값(α) 및 제2 유량값(β)이 유지되는 시간(t1, t2)이 증가한다.
앞서 설명된 바와 같이 에너지 밀도가 높은 특정 파장 영역의 빛은 투과 깊이(penetration depte)가 작고, 에너지 밀도가 높은 특정 파장 영역의 빛을 흡수하기 위해서는 광학적 밴드갭이 커야 한다.
따라서 게르마늄과 같은 비실리콘계 원소를 포함하는 원료 가스의 유량이 작을수록 빛이 입사되는 측에서 가까운 부층들(233a, 233b)이 상대적으로 큰 광학적 밴드갭을 지니게 된다. 이에 따라 빛이 입사되는 측에서 가까운 부층들(233a, 233b)이 특정 파장 영역의 빛을 최대한 많이 흡수한다.
또한 게르마늄과 같은 비실리콘계 원소를 포함하는 원료 가스의 유량이 클수록 빛이 입사되는 측에서 먼 부층들(233a, 233b)이 상대적으로 작은 광학적 밴드갭을 지니게 된다. 이에 따라 빛이 입사되는 측에서 먼 부층들(233a, 233b)이 상기 특정 파장 이외의 영역의 빛을 최대한 많이 흡수한다.
한편, 앞서 언급된 바와 같이 본 발명의 실시예들에서 수소 희석비 및 챔버(310) 내의 압력은 일정하다. 챔버(310) 내에 공급되는 수소 및 실란의 유량은 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 유량에 비하여 크므로 수소 및 실란의 유량 제어가 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 유량 제어보다 상대적으로 어렵고, 수소 및 실란의 유입에 따라 챔버(310) 내에서 와류가 발생할 수 있다. 따라서 수소와 실란의 유량이 일정할 경우 유량이 작은 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 제어가 용이하고, 챔버(310) 내의 와류 발생 가능성이 줄어들어 수광층(233)의 막질이 향상된다.
또한 제1 부층(233a) 및 제2 부층(233b)를 형성하기 위하여 수소의 유량이 일정 값에서 0 사이에서 변할 경우 주기적인 수소 유량의 변화가 진행될수록 수소의 유량이 0이 기간, 즉 외부에서 수소가 유입되지 않는 기간에 챔버(310) 내에 잔류하는 수소가 증착 시간(T)에 따라 증가하여 부층들의 결정성이 증가한다. 이에 따라 균일한 결정 크기 및 두께를 지닌 부층들의 형성이 어려워진다.
반면에 본 발명의 실시예들에서는 수소 및 실란의 유량은 일정하고 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 유량이 주기적으로 변화됨으로써 챔버(310) 내의 수소 양이 일정하게 유지되어 균일한 결정 크기 및 두께를 지닌 부층들(233a, 233b)의 형성이 용이해진다.
한편 앞서 설명된 바와 같이 본 발명의 실시예들에서는 photo-CVD 대신에 플라즈마 화학 기상 증착 방법이 이용된다. photo-CVD의 경우 대면적 광기전력 장치의 제조에 적합하지 않을 뿐만 아니라 증착이 진행될수록 photo-CVD의 장치의 석영창에 박막이 증착되어 투과되는 UV 광이 줄어든다.
이에 따라 증착률이 점차 낮아져 제1 부층(233a) 및 제2 부층(233b)의 두께 가 점차 감소한다. 반면에 플라즈마 화학 기상 증착 방법은 이와 같은 photo-CVD 방법의 단점을 극복할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서 사용되는 플라즈마 화학 기상 증착 방법에서 전원(E)이 공급하는 전압의 주파수는 13.56 MHz 이상일 수 있다. 전원(E)이 공급하는 전압의 주파수가 27.12 MHz 이상일 경우 증착률이 향상되고 결정질 실리콘 입자로 인한 양자점(Quantum Dot) 형성이 원활하게 이루어질 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이 균일한 크기의 결정질 실리콘 입자는 광기전력 장치의 효율이 안정화 효율에 도달하는 시간을 감소시키고 안정화 효율을 향상시킨다. 이를 위하여 본 발명의 실시예에서는 수광층(233)의 제2 부층(233b)이 반복적으로 증착되는 동안 챔버(310)의 수소 희석비가 일정하게 유지된다.
비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스로 산소 또는 탄소가 챔버(310)에 유입될 경우, 수광층(233)의 두께는 150 nm 이상 300 nm 이하이고, 수광층(233)의 평균 산소 함량은 0 atomic % 보다 크고 3 atomic % 이하일 수 있으며, 수광층(233)의 광학적 밴드갭은 1.85 eV 이상 2.1 eV 이하일 수 있다.
산소 또는 탄소의 유입에 의하여 형성되는 수광층(233)의 광학적 밴드갭이 1.85 eV 이상이면, 에너지 밀도가 높은 단파장 영역의 빛을 많이 흡수할 수 있다. 또한 광학적 밴드갭이 2.1 eV 보다 크면, 복수의 부층(233a, 233b)을 포함하는 수광층(233)이 형성되기 어렵고 빛의 흡수가 줄어들어 단락 전류의 감소로 인하여 효율이 떨어질 수 있다.
산소 또는 탄소의 유입에 의하여 형성되는 수광층(233)의 평균 산소 함량 또 는 평균 탄소 함량이 3 atomic % 보다 클 경우, 수광층(233)의 광학적 밴드갭이 급격히 커질 뿐만 아니라 미결합손(dangling bond) 밀도가 급격히 증가하여 단락 전류 및 FF (Fill Factor)가 감소함으로써 효율이 저하된다.
이와 같이 산소 또는 탄소의 유입에 의하여 형성되는 수광층(233)은 단파장 영역의 빛을 많이 흡수하기 위하여 다중 접합 광기전력 장치의 탑 셀(top cell)에 포함될 수 있다. 탑 셀은 복수 개의 광전변환층들(230) 중 빛이 가장 먼저 입사되는 광전변환층이다.
비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스로 게르마늄이 챔버(310)에 유입될 경우, 수광층(233)의 두께는 300 nm 이상 1000 nm 이하이고, 수광층(233)의 평균 게르마늄 함량은 0 atomic % 보다 크고 20 atomic % 이하일 수 있으며, 수광층(233)의 광학적 밴드갭은 1.3 eV 이상 1.7 eV 이하일 수 있다. 게르마늄의 유입에 의하여 형성되는 수광층(233)의 광학적 밴드갭이 1.3 eV 이상 1.7 eV 이하이면, 수광층(233)의 증착율이 급속하게 감소되는 것이 방지되고 미결합손 밀도 및 재결합이 감소함으로써 효율 저하가 방지된다.
게르마늄의 유입에 의하여 형성되는 수광층(233)의 게르마늄 함량이 20 atomic % 보다 크면, 수광층(233)의 증착율이 급속히 감소하고 미결합손 밀도의 증가로 인한 재겹합이 늘어나 단락 전류, FF 및 효율이 저하된다.
한편, 산소, 탄소 또는 게르마늄의 유입에 의하여 수광층(233)이 형성될 경우, 수광층(233)의 평균 수소 함량은 15 atomic % 이상 25 atomic % 이하일 수 있다.
이와 같이 게르마늄의 유입에 의하여 형성되는 수광층(233)은 두 개의 광전변환층(230)을 포함하는 이중 접합 광기전력 장치의 바텀 셀(bottom cell), 또는 세 개의 광전변환층(230)을 포함하는 삼중 접합 광기전력 장치의 미들 셀(middle cell)에 포함될 수 있다. 바텀 셀은 2 개의 광전변환층들(230) 중 탑 셀 이후에 빛이 입사되는 광전변환층이다. 미들 셀은 3 개의 광전변환층들(230) 중 탑 셀 이후에 빛이 입사되는 광전변환층이다
즉, 게르마늄의 유입에 의하여 형성되는 수광층(233)의 광학적 밴드갭이 1.3 eV 이상 1.7 eV 이하이므로 탑 셀에 사용되는 수광층의 광학적 밴드갭 1.85 eV 이상 2.1 eV 이하보다 작다. 따라서 탑 셀에서 흡수하지 못한 단파장 이외의 빛을 흡수하기 위해서 이중 접합 광기전력 장치의 바텀 셀(bottom cell), 또는 세 개의 광전변환층(230)을 포함하는 삼중 접합 광기전력 장치의 미들 셀(middle cell)에 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들에서는 제1 부층(233a)이 먼저 형성되었으나 제2 부층(233b)이 먼저 형성될 수도 있다.
한편 수광층(233)의 증착이 시작되는 전에 워밍업 기간이 설정될 수도 있다. 즉, 도 3a 내지 도 5b에 도시된 바와 같이 제1 유량값(α) 및 제2 유랑값(β)으로 비실리콘계 원소를 포함하는 원료 가스가 공급되는 최초 한 주기(P) 이상 동안 전압이 챔버(310)의 전극(340)에 공급되지 않는 워밍업 기간(WU)이 설정될 수 있다.
워밍업 기간(WU) 동안 전압이 공급되지 않으므로 플라즈마가 형성되지 않는다. 챔버(310)는 진공 상태에 있으므로 수광층(233)의 형성을 위하여 원료 가스가 공급되더라도 챔버(310) 내부의 조건이 수광층(233)의 증착 조건을 만족시키지 못할 수도 있다.
이에 따라 워밍업 기간(WU)에 플라즈마가 형성되지 않아 증착이 이루어지지 않고 워밍업 기간(WU) 이후에 챔버(310) 내부의 조건이 수광층(233)의 증착 조건을 만족시킬 때 플라즈마의 형성에 의하여 증착이 이루어지면 안정적으로 수광층(233)이 형성될 수 있다.
한편, 도 3b, 도 4b 및 도 5b에 도시된 바와 같이 게르마늄과 같은 비실리콘계 원소를 포함하는 원료 가스가 제2 유량값(β)은 0이 되도록 공급되고 실란 및 수소가 일정하게 공급된다. 이 때, 수소 희석비(실란 유량에 대한 수소 유량의 비)가 크면 실리콘의 결정화가 진행된다.
이에 따라 제2 부층(233b)은 결정질 실리콘 입자(crystalline silicon grain)를 포함하는 수소화된 마이크로 결정질 실리콘(hydrogenated micro-crystalline silicon)(μc-Si:H)으로 이루어지고, 제1 부층(233a)은 수소화된 마이크로 결정질 실리콘 게르마늄(hydrogenated micro-crystalline silicon)(μc-SiGe:H)으로 이루어진다.
이와 같은 제1 부층(233a) 및 제2 부층은 비정질 실리콘 게르마늄으로 이루어진 부층들에 비해 광학적 밴드갭이 작으므로 장파장 영역의 빛을 용이하게 흡수할 수 있다. 이에 따라 결정질 실리콘 입자(crystalline silicon grain)를 포함하는 수소화된 마이크로 결정질 실리콘으로 이루어지는 제2 부층(233b)과, 수소화된 마이크로 결정질 실리콘 게르마늄으로 이루어진 제1 부층(233a)은 이중 또는 삼중 접합 광기전력 장치의 바텀 셀의 수광층에 포함될 수 있다.
장파장 영역의 빛을 흡수하기 위하여 수소화된 마이크로 결정질 실리콘 게르마늄과 수소화된 마이크로 결정질 실리콘으로 이루어진 수광층(233)의 광학적 밴드갭은 0.9 eV 이상 1.3 eV 이하일 수 있고, 게르마늄 평균 함량은 0 atomic % 보다 크고 15 atomic % 이하일 수 있다.
수소화된 마이크로 결정질 실리콘 게르마늄과 수소화된 마이크로 결정질 실리콘으로 이루어진 수광층(233) 의 두께는 0.5 ㎛ 이상 1.0 ㎛ 이하일 수 있다. 수광층(233) 의 두께가 0.5 ㎛보다 작으면 수광층(233)의 기능을 하지 못하고 1.0 ㎛ 보다 크면 수광층(233) 의 두께가 너무 두꺼워져 효율이 떨어진다.
결정질 실리콘 입자를 포함하는 수소화된 마이크로 결정질 실리콘으로 이루어지는 제2 부층(233b)의 두께는 20 nm 이상일 수 있다. 제2 부층(233b)의 두께는 20 nm 보다 작으면 결정질 실리콘 입자의 형성이 어려워져 제1 부층(233a) 및 제2 부층(233b)를 포함하는 수광층(233)의 효과를 얻기 힘들다.
앞서 설명된 바와 같이 수광층(233) 의 두께는 0.5 ㎛ 이상 1.0 ㎛ 이하일 수 있다. 또한 제1 부층(233a) 및 제2 부층(233b)을 포함하는 수광층(233)이 그 역할을 만족하기 위해서는 5 주기(p) 이상 10 주기 이하일 수 있다. 따라서 한 주기(p) 동안 게르마늄이 제1 유량값(α)과 제2 유량값(β=0)으로 공급될 때 제1 부층(233a) 및 제2 부층(233b)의 두께의 합이 50 nm 이상 100 nm 이하일 수 있다.
수소화된 마이크로 결정질 실리콘 게르마늄과 수소화된 마이크로 결정질 실리콘으로 이루어진 수광층(233)의 평균결정체적분율은 30 % 이상 60 % 이하일 수 있다. 평균결정체적분율은 30 % 보다 작을 경우, 비정질 실리콘이 많이 생성되어 캐리어의 재결합 증가로 인한 효율 저하가 발생할 수 있다. 또한, 평균결정체적분율은 60 % 보다 클 경우, 결정질 물질의 결정 입계의 볼륨이 커져서 결정 결함(defect)이 많아져 재결합이 증가할 수 있다.
수소화된 마이크로 결정질 실리콘 게르마늄과 수소화된 마이크로 결정질 실리콘으로 이루어진 수광층(233)의 평균 산소 함량은 1.0 × 1020 atoms/cm3 이하일 수 있다. 수광층(233)의 평균 산소 함량은 1.0 × 1020 atoms/cm3 보다 크면 광전변환 효율이 낮아진다. 본 발명의 실시예에서는 제1 부층(233a)이 먼저 형성되었으나 제2 부층(233b)이 제1 부층(233a)에 비하여 먼저 형성될 수도 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 1a 내지 도 1h는 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 장치의 제조 방법을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 수광층을 형성하기 위한 플라즈마 화학 기상 증착장치를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따라 수광층을 형성하기 위한 원료 가스들의 유량 변화를 나타낸다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따라 수광층을 형성하기 위한 원료 가스들의 또다른 유량 변화를 나타낸다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따라 수광층을 형성하기 위한 원료 가스들의 또다른 유량 변화를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 포함된 복수의 부층들을 포함하는 수광층을 나타낸다.
도 7은 프로토 결정질 실리콘층으로 이루어진 수광층을 나타낸다.

Claims (29)

  1. 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
    챔버 내에서 상기 제1 전극 상에, 수광층을 포함하는 하나 이상의 광전변환층을 형성하는 단계; 및
    상기 광전변환층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 수광층이 형성되는 동안 상기 챔버에 공급되는 수소 및 실란의 유량은 일정하며,
    비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 유량은 증착 시간에 따라 제1 유량값 및 제2 유량값 사이의 변화를 반복하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  2. 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
    챔버 내에서 상기 제1 전극 상에 수광층을 포함하는 하나 이상의 광전변환층을 형성하는 단계;
    상기 광전변환층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 수광층이 형성되는 동안 상기 챔버에 공급되는 수소 및 실란의 유량은 일정하며,
    비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 유량은 증착 시간에 따라 제1 유량값 및 제2 유량값 사이의 변화를 반복하며,
    상기 제1 유량값 및 상기 제2 유량값 중 적어도 하나는 상기 증착 시간의 변화에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  3. 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
    챔버 내에서 상기 제1 전극 상에 수광층을 포함하는 하나 이상의 광전변환층을 형성하는 단계;
    상기 광전변환층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 수광층이 형성되는 동안 상기 챔버에 공급되는 수소 및 실란의 유량은 일정하며,
    비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스의 유량은 증착 시간에 따라 제1 유량값 및 제2 유량값 사이의 변화를 반복하며,
    상기 제1 유량값 및 상기 제2 유량값 변화의 한 주기 동안 상기 제1 유량값이 유지되는 시간과 상기 제2 유량값이 유지되는 시간 중 적어도 하나는 상기 증착 시간의 변화에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스는 산소, 탄소 또는 게르마늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스가 산소 또는 탄소를 포함할 경우 상기 제1 유량값 및 상기 제2 유량값 중 적어도 하나는 상기 증착 시간의 변화에 따라 감소하고,
    상기 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스가 게르마늄을 포함할 경우 상기 제1 유량값 및 상기 제2 유량값 중 적어도 하나는 상기 증착 시간의 변화에 따라 증가하고,
    상기 제1 유량값 및 상기 제2 유량값에 따라 형성되는 상기 수광층의 제1 부층들과 제2 부층들은 빛이 입사되는 측에서 멀어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스가 산소 또는 탄소를 포함할 경우 상기 제1 유량값 및 상기 제2 유량값 변화의 한 주기 동안 상기 제1 유량값이 유지되는 시간과 상기 제2 유량값이 유지되는 시간 중 적어도 하나는 상기 증착 시간의 변화에 따라 감소하고,
    상기 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스가 게르마늄을 포함할 경우 상기 제1 유량값 및 상기 제2 유량값 변화의 한 주기 동안 상기 제1 유량값이 유지되는 시간과 상기 제2 유량값이 유지되는 시간 중 적어도 하나는 상기 증착 시간의 변화에 따라 증가하고,
    상기 제1 유량값 및 상기 제2 유량값에 따라 형성되는 상기 수광층의 제1 부 층들과 제2 부층들은 빛이 입사되는 측에서 멀어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1 유량값 및 상기 제2 유량값 변화의 한 주기 동안 상기 제1 유량값이 유지되는 시간과 상기 제2 유량값이 유지되는 시간은 상기 증착 시간의 변화에 따라 일정한 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제1 유량값 및 상기 제2 유량값은 상기 증착 시간의 변화에 따라 일정한 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유량값이 유지되는 시간과 상기 제2 유량값이 유지되는 시간의 비는 일정한 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유량값은 상기 제2 유량값보다 크며,
    상기 제1 유량값이 공급되는 동안 수소화된 비정질 실리콘계 물질로 이루어진 상기 수광층의 부층이 형성되고,
    상기 제2 유량값이 공급되는 동안 결정질 실리콘 입자를 포함하는 상기 수광층의 부층이 형성되는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수광층은 플라즈마 화학 기상 증착 방법에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유량값 및 상기 제2 유랑값으로 상기 비실리콘계 원료가스가 공급되는 최초 한 주기 이상 동안 전압이 상기 챔버의 전극에 공급되지 않는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버의 압력은 일정한 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수광층은 복수의 제1 부층들 및 제2 부층들을 포함하며,
    상기 복수의 제1 부층들 및 제2 부층들은 빛이 입사되는 측에 가까울수록 큰 광학적 밴드갭을 갖는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유량값은 상기 제2 유량값보다 크며,
    상기 제2 유량값이 공급되는 동안 결정질 실리콘 입자를 포함하는 상기 수광층의 부층이 형성되며,
    상기 결정질 실리콘 입자의 직경은 3 nm 이상 10 nm 이하인 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  16. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수광층의 평균 수소 함량은 15 atomic % 이상 25 atomic % 이하인 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  17. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스는 산소 또는 탄소를 포함할 경우, 상기 수광층의 평균 산소 함량 또는 평균 탄소 함량은 0 atomic % 보다 크고 3 atomic % 이하인 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  18. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스가 산소 또는 탄소를 포함할 경우, 상기 수광층의 광학적 밴드갭은 1.85 eV 이상 2.1 eV 이하인 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  19. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스가 게르마늄를 포함할 경우, 상기 수광층의 평균 게르마늄 함량은 0 atomic % 보다 크고 20 atomic % 이하인 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  20. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스가 게르마늄를 포함할 경우, 상기 수광층의 광학적 밴드갭이 1.3 eV 이상 1.7 eV 이하인 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  21. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수광층의 형성시 상기 챔버에 공급되는 전압의 주파수는 27.12 MHz 이상인 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  22. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스가 게르마늄를 포함하며,
    상기 제1 유량값은 상기 제2 유량값보다 크고 상기 제2 유량값은 0이며,
    상기 수광층은 상기 제1 유량값으로 상기 원료가스가 공급되는 동안 형성되는 제1 부층과, 상기 제2 유량값으로 상기 원료가스가 공급되는 동안 형성되는 제2 부층을 포함하고,
    상기 제2 부층은 결정질 실리콘 입자를 포함하는 수소화된 마이크로 결정질 실리콘으로 이루어지고,
    상기 제1 부층은 수소화된 마이크로 결정질 실리콘 게르마늄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  23. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스가 게르마늄를 포함하며,
    상기 제1 유량값은 상기 제2 유량값보다 크고 상기 제2 유량값은 0이며,
    상기 수광층의 광학적 밴드갭은 0.9 eV 이상 1.3 eV 이하인 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  24. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스가 게르마늄를 포함하며,
    상기 제1 유량값은 상기 제2 유량값보다 크고 상기 제2 유량값은 0이며,
    상기 수광층의 게르마늄 평균 함량은 0 atomic % 보다 크고 15 atomic % 이하인 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  25. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스가 게르마늄를 포함하며,
    상기 제1 유량값은 상기 제2 유량값보다 크고 상기 제2 유량값은 0이며,
    상기 수광층의 두께는 0.5 ㎛ 이상 1.0 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  26. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스가 게르마늄를 포함하며,
    상기 제1 유량값은 상기 제2 유량값보다 크고 상기 제2 유량값은 0이며,
    상기 수광층은 상기 제1 유량값으로 상기 원료가스가 공급되는 동안 형성되는 제1 부층과, 상기 제2 유량값으로 상기 원료가스가 공급되는 동안 형성되는 제2 부층을 포함하고,
    상기 제2 부층의 두께는 20 nm 이상인 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  27. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스가 게르마늄를 포함하며,
    상기 제1 유량값은 상기 제2 유량값보다 크고 상기 제2 유량값은 0이며,
    상기 수광층은 상기 제1 유량값으로 상기 원료가스가 공급되는 동안 형성되는 제1 부층과, 상기 제2 유량값으로 상기 원료가스가 공급되는 동안 형성되는 제2 부층을 포함하고,
    한 주기 동안 형성되는 상기 제1 부층 및 상기 제2 부층의 두께의 합은 50 nm 이상 100 nm 이하인 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  28. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스가 게르마늄를 포함하며,
    상기 제1 유량값은 상기 제2 유량값보다 크고 상기 제2 유량값은 0이며,
    상기 수광층의 평균결정체적분율은 30 % 이상 60 % 이하인 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  29. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비실리콘계 원소를 포함하는 원료가스가 게르마늄를 포함하며,
    상기 제1 유량값은 상기 제2 유량값보다 크고 상기 제2 유량값은 0이며,
    상기 수광층의 평균 산소 함량은 1.0 × 1020 atoms/cm3 이하인 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
KR1020090060742A 2009-07-03 2009-07-03 광기전력 장치의 제조 방법 KR101072472B1 (ko)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090060742A KR101072472B1 (ko) 2009-07-03 2009-07-03 광기전력 장치의 제조 방법
US12/762,946 US20110000537A1 (en) 2009-07-03 2010-04-19 Photovoltaic Device and Manufacturing Method Thereof
EP10160303A EP2273564A3 (en) 2009-07-03 2010-04-19 Photovoltaic device and manufacturing method thereof
JP2010099664A JP2011014874A (ja) 2009-07-03 2010-04-23 光起電力装置及びその製造方法
CN2010101539410A CN101944542A (zh) 2009-07-03 2010-04-23 光电装置及其制造方法
TW099112769A TW201114053A (en) 2009-07-03 2010-06-24 Photovoltaic device and manufacturing method thereof
US13/326,445 US20120118374A1 (en) 2009-07-03 2011-12-15 Photovoltaic device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090060742A KR101072472B1 (ko) 2009-07-03 2009-07-03 광기전력 장치의 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110003128A KR20110003128A (ko) 2011-01-11
KR101072472B1 true KR101072472B1 (ko) 2011-10-11

Family

ID=42289000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090060742A KR101072472B1 (ko) 2009-07-03 2009-07-03 광기전력 장치의 제조 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20110000537A1 (ko)
EP (1) EP2273564A3 (ko)
JP (1) JP2011014874A (ko)
KR (1) KR101072472B1 (ko)
CN (1) CN101944542A (ko)
TW (1) TW201114053A (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8288646B2 (en) * 2009-05-06 2012-10-16 UltraSolar Technology, Inc. Pyroelectric solar technology apparatus and method
US8563351B2 (en) * 2010-06-25 2013-10-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method for manufacturing photovoltaic device
TWI437721B (zh) * 2011-01-13 2014-05-11 Univ Nat Central 矽薄膜太陽能電池之製備方法
JP5676363B2 (ja) * 2011-05-26 2015-02-25 国立大学法人広島大学 光起電力素子およびその製造方法
CN103227228B (zh) * 2013-04-18 2015-04-15 常州天合光能有限公司 P型硅衬底异质结电池
WO2017160750A1 (en) * 2016-03-12 2017-09-21 Kestrel Science and Innovation, LLC Interdiction and recovery for small unmanned aircraft systems
WO2018021952A1 (en) 2016-07-29 2018-02-01 Exeger Operations Ab A light absorbing layer and a photovoltaic device including a light absorbing layer
SE540184C2 (en) 2016-07-29 2018-04-24 Exeger Operations Ab A light absorbing layer and a photovoltaic device including a light absorbing layer
EP3652763B1 (en) 2017-07-12 2021-03-31 Exeger Operations AB A photovoltaic device having a light absorbing layer including a plurality of grains of a doped semiconducting material

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007149455A (ja) 2005-11-25 2007-06-14 Sony Chemical & Information Device Corp 電極用基材及びその製造方法、並びに光電変換装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3037461B2 (ja) * 1991-05-07 2000-04-24 キヤノン株式会社 光起電力素子
JP2951146B2 (ja) * 1992-04-15 1999-09-20 キヤノン株式会社 光起電力デバイス
JPH08172208A (ja) * 1994-12-16 1996-07-02 Crystal Device:Kk 超格子装置およびその製造方法
JPH09191117A (ja) * 1996-01-09 1997-07-22 Mitsui Toatsu Chem Inc 半導体薄膜
JPH1154773A (ja) * 1997-08-01 1999-02-26 Canon Inc 光起電力素子及びその製造方法
JPH11261102A (ja) * 1998-03-10 1999-09-24 Canon Inc 光起電力素子
TW512524B (en) * 2001-01-19 2002-12-01 Nat Science Council Fabrication of amorphous silicon/amorphous silicon gemine NI1PI2N infrared position defectors
US20030044539A1 (en) * 2001-02-06 2003-03-06 Oswald Robert S. Process for producing photovoltaic devices
US7259321B2 (en) * 2002-01-07 2007-08-21 Bp Corporation North America Inc. Method of manufacturing thin film photovoltaic modules
WO2005106966A1 (en) * 2004-04-30 2005-11-10 Unisearch Limited Artificial amorphous semiconductors and applications to solar cells
JP4530785B2 (ja) * 2004-09-30 2010-08-25 三洋電機株式会社 光起電力装置
JP4899118B2 (ja) * 2005-04-14 2012-03-21 凸版印刷株式会社 非単結晶半導体材料の製造方法
JP2007281018A (ja) * 2006-04-03 2007-10-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 光電変換装置及びその製造方法
FR2910711B1 (fr) * 2006-12-20 2018-06-29 Centre Nat Rech Scient Heterojonction a interface intrinsequement amorphe
WO2008143721A2 (en) * 2007-02-12 2008-11-27 Solasta, Inc. Photovoltaic cell with reduced hot-carrier cooling
US20090194152A1 (en) * 2008-02-04 2009-08-06 National Taiwan University Thin-film solar cell having hetero-junction of semiconductor and method for fabricating the same
JP5377061B2 (ja) * 2008-05-09 2013-12-25 株式会社半導体エネルギー研究所 光電変換装置
US8895842B2 (en) * 2008-08-29 2014-11-25 Applied Materials, Inc. High quality TCO-silicon interface contact structure for high efficiency thin film silicon solar cells
WO2010139698A2 (en) * 2009-06-05 2010-12-09 Oerlikon Solar Ag, Truebbach Method for the manufacturing of thin film photovoltaic converter device
US20110114177A1 (en) * 2009-07-23 2011-05-19 Applied Materials, Inc. Mixed silicon phase film for high efficiency thin film silicon solar cells

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007149455A (ja) 2005-11-25 2007-06-14 Sony Chemical & Information Device Corp 電極用基材及びその製造方法、並びに光電変換装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011014874A (ja) 2011-01-20
TW201114053A (en) 2011-04-16
KR20110003128A (ko) 2011-01-11
EP2273564A2 (en) 2011-01-12
EP2273564A3 (en) 2012-12-19
US20110000537A1 (en) 2011-01-06
CN101944542A (zh) 2011-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101072472B1 (ko) 광기전력 장치의 제조 방법
US9812599B2 (en) Method of stabilizing hydrogenated amorphous silicon and amorphous hydrogenated silicon alloys
US8648251B2 (en) Tandem thin-film silicon solar cell and method for manufacturing the same
JP2009503848A (ja) 組成傾斜光起電力デバイス及び製造方法並びに関連製品
US9231130B2 (en) Photoelectric conversion element and solar cell
JP2001267598A (ja) 積層型太陽電池
US20120318335A1 (en) Tandem solar cell with improved tunnel junction
KR101106480B1 (ko) 광기전력 장치의 제조 방법
KR101079027B1 (ko) 광기전력 장치의 제조 방법
KR101100109B1 (ko) 광기전력 장치의 제조 방법
US20120060906A1 (en) Photovoltaic device including flexible or inflexible substrate and method for manufacturing the same
US20120067416A1 (en) Photovoltaic Device
TW202337041A (zh) 太陽能電池及其形成方法
KR101022822B1 (ko) 광기전력 장치의 제조 방법
US20120118374A1 (en) Photovoltaic device
KR101112494B1 (ko) 광기전력 장치의 제조 방법
US20120073644A1 (en) Photovoltaic Device
JP2003347569A (ja) 光起電力素子及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee