KR101079028B1 - 광기전력 장치 및 광기전력 장치의 제조 방법 - Google Patents

광기전력 장치 및 광기전력 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 광기전력 장치의 제조 방법은 제1 증착장치에서 제1 전극 상에 순차적으로 형성된 제1 도전성 반도체층, 진성 반도체층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하는 제1 단위 광전변환부를 형성하고, 제2 증착장치에서 상기 제1 단위 광전변환부 상에 순차적으로 형성된 제1 도전성 반도체층, 진성 반도체층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하는 제2 단위 광전변화부를 형성하며, 상기 제2 증착장치에서 상기 제1 단위 광전변환부와 상기 제2 단위 광전변환부 사이에 n 타입 미세결정질 반도체층을 형성한다.
미세결정질, 광기전력, 광전변환

Description

광기전력 장치 및 광기전력 장치의 제조 방법{PHOTOVOLTAIC DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 광기전력 장치 및 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 장치이다. 광기전력 장치는 주로 반도체 접합의 광기전력 현상을 이용한다. 즉, p형과 n형 불순물로 각각 도핑된 반도체 접합에 빛이 입사되어 흡수되면 빛의 에너지가 반도체 내부에서 전자와 홀을 발생시키고 내부 전계에 의해 이들이 분리됨으로써 반도체 접합 양단에 광기전력이 발생된다. 이 때 접합 양단에 전극을 형성하고 도선을 연결하면 전극 및 도선을 통하여 외부로 전류가 흐르게 된다.
이와 같은 광기전력 장치는 복수의 단위 광전변환부들을 포함할 수 있으며, 복수의 단위 광전변환부들의 전기적 특성을 개선하기 위한 연구가 진행되고 있다.
본 발명은 복수의 단위 광전변환부들을 포함하는 광기전력 장치의 전기적 특성을 향상시키기 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 제1 증착장치에서 제1 전극 상에 순차적으로 형성된 제1 도전성 반도체층, 진성 반도체층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하는 제1 단위 광전변환부를 형성하고, 제2 증착장치에서 상기 제1 단위 광전변환부 상에 순차적으로 형성된 제1 도전성 반도체층, 진성 반도체층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하는 제2 단위 광전변화부를 형성하며, 상기 제2 증착장치에서 상기 제1 단위 광전변환부와 상기 제2 단위 광전변환부 사이에 n 타입 미세결정질 반도체층을 형성한다.
상기 제1 증착장치의 복수의 공정 챔버들 중 하나의 공정 챔버에서 상기 제1 단위 광전변환부의 제1 도전성 반도체층이 형성되고, 상기 제1 증착장치의 나머지 공정 챔버들 중 적어도 하나의 공정 챔버에서 상기 제1 단위 광전변환부의 진성 반도체층 및 제2 도전성 반도체층이 형성될 수 있다.
상기 제1 단위 광전변환부 및 상기 제2 단위 광전변환부는 순차적으로 형성된 p 타입 반도체층, 진성 반도체층 및 n 타입 반도체층을 포함할 수 있다.
상기 제1 단위 광전변환부 및 상기 제2 단위 광전변환부는 순차적으로 형성된 n 타입 반도체층, 진성 반도체층 및 p 타입 반도체층을 포함할 수 있다.
상기 제1 증착장치의 전체 공정챔버들 중 하나의 공정 챔버에서 상기 제1 도전성 반도체층이 형성되는 동안 나머지 공정챔버들 중 둘 이상의 공정챔버에서 상기 제1 단위 광전변환부의 진성 반도체층이 형성될 수 있다.
상기 제2 증착장치는 제1 공정 챔버, 제2 공정 챔버 및 제3 공정 챔버를 포함하며, 상기 제1 공정 챔버에서 상기 n 타입 미세결정질 반도체층이 형성되고, 상기 제2 공정 챔버에서 상기 제2 단위 광전변환부의 제1 도전성 반도체층이 형성되고, 상기 제3 공정 챔버에서 상기 제2 단위 광전변환부의 진성 반도체층 및 제2 도전성 반도체층이 형성될 수 있다.
상기 제1 단위 광전변환부는 진성 비정질 반도체층을 포함하고, 상기 제2 단위 광전변환부는 진성 미세결정질 반도체층을 포함할 수 있다.
상기 제1 단위 광전변환부는 진성 미세결정질 반도체층을 포함하고, 상기 제2 단위 광전변환부는 진성 비정질 반도체층을 포함할 수 있다.
상기 n 타입 미세결정질 반도체층은 상기 제1 단위 광전변환부의 n 타입 반도체층과 접촉할 수 있다.
상기 n 타입 미세결정질 반도체층은 상기 제2 단위 광전변환부의 n 타입 반도체층과 접촉할 수 있다.
본 발명의 광기전력 장치는 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제1 전극 상에 순차적으로 형성된 제1 도전성 반도체층, 진성 반도체층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하는 제1 단위 광전변환부, 상기 제1 단위 광전변환부 상에 순차적으로 형성된 제1 도전성 반도체층, 진성 반도체층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하는 제2 단위 광전변화부 및 상기 제1 단위 광전변환부와 상기 제2 단위 광전변환부 사이에 형성되며, 상기 제1 단위 광전변환부 또는 상기 제2 단위 광전변환부 중 빛이 입사되는 측에 가까운 단위 광전변환부와 접촉하는 n 타입 미세결정질 반도체층을 포함한다.
상기 제1 단위 광전변환부 및 상기 제2 단위 광전변환부는 순차적으로 형성된 p 타입 반도체층, 진성 반도체층 및 n 타입 반도체층을 포함할 수 있다.
상기 제1 단위 광전변환부 및 상기 제2 단위 광전변환부는 순차적으로 형성된 n 타입 반도체층, 진성 반도체층 및 p 타입 반도체층을 포함할 수 있다.
상기 제1 단위 광전변환부는 진성 비정질 반도체층을 포함하고, 상기 제2 단위 광전변환부는 진성 미세결정질 반도체층을 포함할 수 있다.
상기 제1 단위 광전변환부는 진성 미세결정질 반도체층을 포함하고, 상기 제2 단위 광전변환부는 진성 비정질 반도체층을 포함할 수 있다.
상기 n 타입 미세결정질 반도체층은 상기 제1 단위 광전변환부의 n 타입 반도체층과 접촉할 수 있다.
상기 n 타입 미세결정질 반도체층은 상기 제2 단위 광전변환부의 n 타입 반도체층과 접촉할 수 있다.
본 발명의 광기전력 장치 및 제조 방법은 제1 단위 광전변환부와 제2 단위 광전변환부 사이에 n 타입 미세결정질 반도체층이 위치함으로써 광기전력 장치의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
다음으로 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 장치 및 광기전력 장치의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 장치를 제조하기 위한 클러스터 타입(cluster type) 증착장치(이하, 제1 증착장치)를 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 클러스터 타입 증착장치(100)는 복수 개의 공정 챔버(P1 내지 P6)를 포함하며, 기판을 증착장치 내부로 로딩하기 위한 로딩 챔버(LP)와 박막이 증착된 기판을 증착장치의 외부로 꺼내기 위한 언로딩 챔버(ULP)를 포함한다.
복수 개의 공정 챔버(P1 내지 P6), 로딩 챔버(LP) 및 언로딩 챔버(ULP)는 이송 챔버(TC)에 연결되며, 이송 챔버(TC)의 내부에는 기판을 하나의 챔버에서 다른 하나의 챔버로 이송하기 위한 이송용 포크(TP)가 위치한다. 복수 개의 이송용 포크(TP) 가 이송 챔버(TC) 내부에 설치될 수 있으며, 이송용 포크(TP)는 기판을 상하좌우로 이송시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광기전력 장치를 제조하기 위하여 제1 전극(120)이 형성된 기판(110)은 로딩 챔버(LP)를 통하여 제1 증착장치(100) 내부로 들어오면서 이송용 포크(TP) 상에 얹혀진다.
이송용 포크(TP)는 기판(110)을 제1 공정 챔버(P1)로 이송한다. 제1 공정 챔 버(P1)는 제1 도전성 반도체층(130)을 제1 전극(120) 상에 형성한다. 제1 도전성 반도체층(130)의 증착을 위하여 실란과 수소와 같은 원료가스가 제1 공정 챔버(P1)에 유입되고 제1 도전성 반도체층(130)을 형성하기 위한 제1 불순물이 제1 공정 챔버(P1)에 유입된다. 제1 불순물이 PH3와 같이 3족 물질을 공급하기 위한 것이라면 p 타입 반도체층(130)이 형성된다. 또한 제1 불순물이 B2H6와 같이 5족 물질을 공급하기 위한 것이라면 n 타입 반도체층(130)이 형성된다.
제1 도전성 반도체층(130)의 두께는 진성 반도체층(140)의 두께에 비하여 얇다. 따라서 진성 반도체층(140)이 형성되는 시간은 제1 도전성 반도체층(130)이 형성되는 시간에 비하여 크다.
이에 따라 제1 공정 챔버(P1)에서 제1 도전성 반도체층(130)이 형성된 기판(110)은 복수의 공정챔버(P2 내지 P6) 중 제2 공정챔버(P2) 내부로 이송되어 진성 반도체층(140)이 형성되고, 제1 공정 챔버(P1)에는 제1 도전성 반도체층(130)이 또다른 기판(110)에 형성된다.
제1 공정 챔버(P1)에서 제1 도전성 반도체층(130)이 형성된 또다른 기판(110)은 복수의 공정챔버(P3 내지 P6) 중 제3 공정챔버(P3) 내부로 이송되어 진성 반도체층(140)이 또다른 기판(110)에 형성된다. 이 때 제2 공정챔버(P2)에서 진성 반도체층(140)이 형성되는 공정이 계속하여 이루어질 수 있다.
이와 같은 방식으로 제1 공정 챔버(P1)에서 제1 도전성 반도체층(130)이 형성되는 동안 나머지 공정챔버들(P2 내지 P6) 중 둘 이상의 공정챔버에서 진성 반도 체층(140)이 형성될 수 있다. 이에 따라 일정 시간 안에 광기전력 장치의 생산 수량을 증가시킬 수 있다.
또한 복수의 공정챔버(P2 내지 P6)는 진성 반도체층(140) 상에 제2 도전성 반도체층(150)을 형성한다. 즉, 제1 공정챔버(P1)가 제1 전극(120) 상에 제1 도전성 반도체층(150)을 형성하는 동안 제1 공정챔버(P1)를 제외한 나머지 공정챔버들(P2 내지 P6) 중 적어도 하나에서 진성 반도체층(140)과 제2 도전성 반도체층(150)을 형성한다. 이에 따라 광기전력 장치의 제조 시간이 단축될 수 있다.
진성 반도체층(140) 및 제2 도전성 반도체층(150)의 증착에는 실란 및 수소와 같은 원료가스가 공통적으로 필요하다. 따라서 진성 반도체층(40)의 형성을 위하여 복수의 공정챔버(P2 내지 P6)에 실란 및 수소와 같은 원료가스가 유입되고, 제2 도전성 반도체층(150)의 형성을 위하여 원료가스 이외에 제2 불순물이 유입된다. 제1 도전성 반도체층(150)이 p타입 반도체층인 경우, 제2 불순물은 5족 물질을 공급하기 위한 것일 수 있다. 또한 제1 도전성 반도체층(150)이 n 타입 반도체층인 경우, 제2 불순물은 3족 물질을 공급하기 위한 것일 수 있다.
이와 같이 복수의 공정 챔버(P2 내지 P6)에서 진성 반도체층(140)과 제2 도전성 반도체층(150)이 형성된 기판(110)이 이송용 포크(TP)에 얹혀진 후 언로딩 챔버(ULP)를 통하여 제1 증착장치(100)로부터 방출되어 대기에 노출된다. 이에 따라 제1 전극(120) 상에 제1 도전성 반도체층(130), 진성 반도체층(140) 및 제2 도전성 반도체층(150)을 포함하는 제1 단위 광전변환부가 형성된다.
제1 도전성 반도체층(130) 및 제2 도전성 반도체층이 각각 p 타입 반도체층과 n 타입 반도체층일 경우 기판(110) 상에 형성된 제1 전극(120)은 TCO(Transparent Conductive Oxide)과 같은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에서 제1 증착장치(100)는 로딩 챔버(LP) 및 언로딩 챔버(ULP)가 분리되어 있으나, 하나의 챔버가 로딩 챔버 및 언로딩 챔버의 기능을 동시에 수행할 수 있다.
대기 중으로 방출된 기판(110)은 도 2에 도시된 바와 같이 제2 단위 광전변화부의 형성을 위하여 제2 증착장치(200)로 로딩된다. 기판(110)의 로딩 과정에서 제2 증착장치(200)의 로딩 챔버(LP) 및 이송용 포크(TP)가 이용되며, 로딩 챔버(LP) 및 이송용 포크(TP)에 대해서는 앞서 설명되었으므로 이에 대한 상세한 설명이 생략된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제2 증착장치(200)는 제1 증착장치(100)와 마찬가지로 복수 개의 공정 챔버(P1 내지 P6)를 포함하며, 기판을 제2 증착장치(200) 내부로 로딩하기 위한 로딩 챔버(LP)와 박막이 증착된 기판을 증착장치의 외부로 꺼내기 위한 언로딩 챔버(ULP)를 포함한다. 복수 개의 공정 챔버(P1 내지 P6), 로딩 챔버(LP) 및 언로딩 챔버(ULP)는 이송 챔버(TC)에 연결된다.
본 발명의 실시예에 따른 광기전력 장치를 제조하기 위하여 제1 단위 광전변환부(UP1)가 형성된 기판(110)은 로딩 챔버(LP)를 통하여 제2 증착장치(200) 내부로 들어오면서 이송용 포크(TP) 상에 얹혀지며, 이송용 포크(TP)는 기판(110)을 제1 공정 챔버(P1)로 이송한다.
제1 공정 챔버(P1)는 n 타입 미세결정질 반도체층(210)을 제1 단위 광전변환부(UP1)의 제2 도전성 반도체층(150) 상에 형성한다. n 타입 미세결정질 반도체층(210)의 증착을 위하여 실란과 수소와 같은 원료가스와 함께 5족 물질이 제1 공정 챔버(P1)으로 유입된다.
이와 같이 제2 단위 광전변환부(UP2)의 n 타입 미세결정질 반도체층(210)이 제1 단위 광전변환부(UP1)의 제2 도전성 반도체층(150) 상에 형성되는 이유에 대해서는 이후에 상세히 설명된다.
한편 n 타입 미세결정질 반도체층(210)이 형성된 기판(110)은 이송 포크(TP)에 의하여 제2 증착장치(200)의 제2 공정 챔버(P2)로 이송된다. 제1 도전성 반도체층(220)을 형성하기 위한 제1 불순물이 제2 공정 챔버(P2)에 유입된다.
제1 도전성 반도체층(220)의 두께는 진성 반도체층의 두께에 비하여 얇으므로 진성 반도체층이 형성되는 시간은 제1 도전성 반도체층(130)이 형성되는 시간에 비하여 크다. 이에 따라 제2 공정 챔버(P2)에서 제1 도전성 반도체층(220)이 형성된 기판(110)은 복수의 공정챔버(P3 내지 P6) 중 제3 공정챔버(P3) 내부로 이송되어 진성 반도체층(230)이 형성되고, 제2 공정 챔버(P2)에는 제1 도전성 반도체층(220)이 또다른 기판(110)에 형성된다.
제1 도전성 반도체층(220)이 형성된 또다른 기판(110)은 복수의 공정챔버(P4 내지 P6) 중 제4 공정챔버(P4) 내부로 이송되어 진성 반도체층(230)이 또다른 기판(110)에 형성된다. 이 때 제3 공정챔버(P3)에서 진성 반도체층(230)이 형성되는 공정이 계속하여 이루어질 수 있다.
이와 같은 방식으로 제1 공정 챔버(P1) 및 제2 공정 챔버(P2)에서 각각 n 타입 미세결정질 반도체층(210) 및 제1 도전성 반도체층(220)이 형성되는 동안 나머지 공정챔버들(P3 내지 P6) 중 적어도 하나의 공정챔버에서 진성 반도체층(230)이 형성될 수 있다.
또한 복수의 공정챔버(P3 내지 P6)는 진성 반도체층(230) 상에 제2 도전성 반도체층(240)을 형성한다. 즉, 제1 공정챔버(P1) 및 제2 공정챔버(P2)가 각각 n 타입 미세결정질 반도체층(210) 및 제1 도전성 반도체층(220)을 형성하는 동안 복수의 공정챔버(P3 내지 P6) 중 적어도 하나는 진성 반도체층(230)과 제2 도전성 반도체층(240)을 형성한다.
앞서 설명된 바와 같이 진성 반도체층(230) 및 제2 도전성 반도체층(240)의 증착에는 실란 및 수소와 같은 원료가스가 공통적으로 필요하다. 따라서 진성 반도체층(230)의 형성을 위하여 복수의 공정챔버(P3 내지 P6)에 실란 및 수소와 같은 원료가스가 유입되고, 제2 도전성 반도체층(240)의 형성을 위하여 원료가스 이외에 제2 불순물이 유입된다.
이와 같이 복수의 공정 챔버(P3 내지 P6)에서 진성 반도체층(230)과 제2 도전성 반도체층(240)이 형성된 기판(110)이 이송용 포크(TP)에 얹혀진 후 언로딩 챔버(ULP)를 통하여 제2 증착장치(200)로부터 방출되어 대기에 노출된다.
본 발명의 실시예에서는 제2 단위 광전변환부(UP2)의 진성 반도체층(230)과 제2 도전성 반도체층(240)이 하나의 공정 챔버에서 형성되었으나, 서로 다른 공정 챔버에서 형성될 수도 있다.
이에 따라 제1 단위 광전변환부(UP1) 상에 제2 단위 광전변환부(UP2)가 형성되고, 제1 단위 광전변환부(UP1)와 제2 단위 광전변환부(UP2) 사이에는 n 타입 미세결정질 반도체층(210)이 형성된다.
본 발명의 실시예에 따른 광기전력 장치가 p타입 반도체층,진성 반도체층 및 n 타입 반도체층이 순차적으로 형성된 p-i-n 타입 광기전력 장치인 경우나 n 타입 반도체층, 진성 반도체층 및 p 타입 반도체층이 순차적으로 형성된 n-i-p 타입 광기전력 장치인 경우, 제1 단위 광전변환부(UP1)와 제2 단위 광전변환부(UP2) 사이에는 n 타입 미세결정질 반도체층(210)이 형성된다.
제1 단위 광전변환부(UP1)와 제2 단위 광전변환부(UP2)가 형성된 후 제2 단위 광전변환부(UP2) 상에는 제2 전극(미도시)이 형성되며 제1 전극 및 제2 전극을 통하여 제1 단위 광전변환부(UP1)와 제2 단위 광전변환부(UP2)가 생성한 전기가 외부로 흐른다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 장치 및 제조 방법은 p-i-n 타입 광기전력 장치뿐만 아니라 n-i-p 타입 광기전력 장치에도 적용가능하다.
한편, p-i-n 타입 광기전력 장치인 경우, 빛은 기판(110)을 통하여 제1 단위 광전변환부(UP1)로 입사된다. 또한 n-i-p 타입 광기전력 장치인 경우, 빛은 제1 단위 광전변환부(UP1)에 비하여 제2 단위 광전변환부(UP2)로 먼저 입사된다.
빛이 입사되는 측에 위치한 단위 광전변환부의 진성 반도체층의 경우 단파장 영역의 빛을 흡수하기 위하여 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있으며, 빛이 입사되는 측의 맞은 편에 위치한 단위 광전변환부 진성 반도체층의 경우 장파장 영역의 빛을 흡수하기 위하여 미세결정질 실리콘으로 이루어질 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 장치가 p-i-n 타입 광기전력 장치인 경우, 제1 단위 광전변환부(UP1)는 순차적으로 형성된 p타입 반도체층, 진성 비정질 반도체층 및 n 타입 반도체층을 포함할 수 있다. 또한 제2 단위 광전변환부(UP2)는 p타입 반도체층, 진성 미세결정질 반도체층 및 n 타입 반도체층을 포함할 수 있다. 아울러 p-i-n 타입 광기전력 장치의 특성이나 제조 효율 등을 고려하여 제1 단위 광전변환부(UP1) 또는 제2 단위 광전변환부(UP2)의 p타입 반도체층은 p타입 비정질 반도체층 또는 p타입 미세결정질 반도체층일 수 있으며, n 타입 반도체층은 n타입 비정질 반도체층 또는 n타입 미세결정질 반도체층일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광기전력 장치가 n-i-p 타입 광기전력 장치인 경우, 빛은 제2 단위 광전변환부(UP2)로 먼저 입사되므로 제2 단위 광전변환부(UP2)는 p타입 반도체층, 진성 비정질 반도체층 및 n 타입 반도체층을 포함하고, 제1 단위 광전변환부(UP1)는 p타입 반도체층, 진성 미세결정질 반도체층 및 n 타입 반도체층을 포함한다. 마찬가지로 아울러 n-i-p 타입 광기전력 장치의 특성이나 제조 효율 등을 고려하여 제1 단위 광전변환부(UP1) 또는 제2 단위 광전변환부(UP2)의 p타입 반도체층은 p타입 비정질 반도체층 또는 p타입 미세결정질 반도체층일 수 있으며, n 타입 반도체층은 n타입 비정질 반도체층 또는 n타입 미세결정질 반도체층일 수 있다.
이 때 제1 단위 광전변환부(UP1)와 제2 단위 광전변환부(UP2) 사이에 위치하는 n 타입 미세결정질 반도체층(210)은 제2 증착 장치(200)에서 형성된다.
미세결정질 반도체층은 수소 희석비의 조절에 의하여 형성될 수 있다. 수소 희석비는 실란의 유량에 대한 수소 유량의 비이고 수소 희석비가 클수록, 또는 수소의 유량이 클수록 실리콘의 결정화가 잘 이루어진다.
본 발명의 실시예에 따른 광기전력 장치가 p-i-n 타입 광기전력 장치인 경우, 제1 단위 광전변환부(UP1)의 진성 반도체층(140)은 제1 증착 장치(100)에서 비정질 실리콘으로 이루어지고 제2 단위 광전변환부(UP2)의 진성 반도체층(230)은 제2 증착 장치(200)에서 미세결정질 실리콘으로 이루어진다.
그러므로 제1 단위 광전변환부(UP1)의 진성 비정질 반도체층(140)이 형성될 때의 수소 희석비에 비하여 n 타입 미세결정질 반도체층(210)이 형성될 때의 수소희석비가 크다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 장치가 n-i-p 타입 광기전력 장치인 경우, 제1 단위 광전변환부(UP1)의 진성 반도체층(140)은 제1 증착 장치(100)에서 미세결정질 실리콘으로 이루어지고 제2 단위 광전변환부(UP2)의 진성 반도체층(230)은 제2 증착 장치(200)에서 비정질 실리콘으로 이루어진다. 그러므로 제2 단위 광전변환부(UP2)의 진성 비정질 반도체층(230)이 형성될 때의 수소 희석비에 비하여 n 타입 미세결정질 반도체층(210)이 형성될 때의 수소희석비가 크다.
이상에서 설명된 바와 같이 제1 단위 광전변환부(UP1)와 제2 단위 광전변환부(UP2) 사이에 형성된 n 타입 미세결정질 반도체층(210)은 광기전력 장치의 전기적 특성을 향상시킨다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 장치의 전기적 특성을 나타낸 표 이다.
도 3의 표에서 비교예 1 내지 6은 제1 단위 광전변환부와 제2 단위 광전변환부 사이에 n 타입 미세결정질 반도체층이 없는 광기전력 장치이고, 실시예 7 내지 12는 본 발명의 실시예와 같이 제1 단위 광전변환부와 제2 단위 광전변환부 사이에 n 타입 미세결정질 반도체층이 위치하는 광기전력 장치이다.
이 때 비교예 1 내지 6과 실시예 7 내지 12는 p-i-n 타입 광기전력 장치이고, 제1 단위 광전변환부는 진성 비정질 실리콘층을 포함하고, 제2 단위 광전변환부는 진성 미세결정질 실리콘층을 포함한다.
도 3에서 각 항목은 다음과 같다.
Pmax (단위 : W)는 광기전력 장치의 최대 출력으로 전류와 전압이 곱이 최대인 점에서의 광기전력 장치의 출력이다.
Voc (단위 : V)는 광기전력 장치의 개방 전압으로 특정한 온도와 일조 강도에서 부하를 연결하지 않은 광기전력 장치의 제1 전극 및 제2 전극 사이의 전압이다.
Isc (단위 : A)는 광기전력 장치의 단락 전류로서 특정한 온도와 일조 강도에서 단락 조건에 있는 광기전력 장치의 출력 전류이다.
F.F.(FILL FACTOR)는 충진율로서 개방전압과 단락 전류의 곱에 대한 최대 출력의 비율이다.
Rs (단위 : Ω)는 제1 단위 광전변환부와 제2 단위 광전변환 사이의 직렬 저항이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 장치와 같이 제1 단위 광전변환부와 제2 단위 광전변환부 사이에 n 타입 미세결정질 실리콘층(210)이 있는 경우 Pmax, Isc 및 F.F. 는 증가하고 Rs는 감소함을 수 있다. 즉, 광기전력 장치의 전기적 특성이 향상된다.
다시 말해서, n 타입 미세결정질 실리콘층은 p-i-n 타입의 광기전력 장치의 경우 빛이 입사되는 측에 위치한 제1 단위 광전변환부(UP1)의 n 타입 실리콘층과 접촉하여 n 타입 실리콘층과 n 타입 미세결정질 실리콘층의 계면 특성을 향상시킴으로써 광기전력 장치의 전기적 특성을 향상시킨다.
또한 n 타입 미세결정질 실리콘층은 n-i-p 타입의 광기전력 장치의 경우 빛이 입사되는 측에 위치한 제2 단위 광전변환부(UP2)의 n 타입 실리콘층과 접촉하여 n 타입 실리콘층과 n 타입 미세결정질 실리콘층의 계면 특성을 향상시킴으로써 광기전력 장치의 전기적 특성을 향상시킨다.
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 실시예에 따른 광기전력 장치를 제조하기 위한 제1증착장치를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 장치를 제조하기 위한 제2 증착장치를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광기전력 장치의 전기적 특성을 나타낸 표이다.

Claims (17)

  1. 제1 증착장치에서 제1 전극 상에 순차적으로 형성된 제1 도전성 반도체층, 진성 반도체층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하는 제1 단위 광전변환부를 형성하고,
    제2 증착장치에서 상기 제1 단위 광전변환부 상에 순차적으로 형성된 제1 도전성 반도체층, 진성 반도체층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하는 제2 단위 광전변화부를 형성하며,
    상기 제2 증착장치에서 상기 제1 단위 광전변환부와 상기 제2 단위 광전변환부 사이에 n 타입 미세결정질 반도체층을 형성하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 증착장치의 복수의 공정 챔버들 중 하나의 공정 챔버에서 상기 제1 단위 광전변환부의 제1 도전성 반도체층이 형성되고,
    상기 제1 증착장치의 나머지 공정 챔버들 중 적어도 하나의 공정 챔버에서 상기 제1 단위 광전변환부의 진성 반도체층 및 제2 도전성 반도체층이 형성되는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단위 광전변환부 및 상기 제2 단위 광전변환부는 순차적으로 형성 된 p 타입 반도체층, 진성 반도체층 및 n 타입 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단위 광전변환부 및 상기 제2 단위 광전변환부는 순차적으로 형성된 n 타입 반도체층, 진성 반도체층 및 p 타입 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 증착장치의 전체 공정챔버들 중 하나의 공정 챔버에서 상기 제1 도전성 반도체층이 형성되는 동안 나머지 공정챔버들 중 둘 이상의 공정챔버에서 상기 제1 단위 광전변환부의 진성 반도체층이 형성되는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 증착장치는 제1 공정 챔버, 제2 공정 챔버 및 제3 공정 챔버를 포함하며,
    상기 제1 공정 챔버에서 상기 n 타입 미세결정질 반도체층이 형성되고,
    상기 제2 공정 챔버에서 상기 제2 단위 광전변환부의 제1 도전성 반도체층이 형성되고,
    상기 제3 공정 챔버에서 상기 제2 단위 광전변환부의 진성 반도체층 및 제2 도전성 반도체층이 형성되는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단위 광전변환부는 진성 비정질 반도체층을 포함하고,
    상기 제2 단위 광전변환부는 진성 미세결정질 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단위 광전변환부는 진성 미세결정질 반도체층을 포함하고,
    상기 제2 단위 광전변환부는 진성 비정질 반도체층을 포함하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 n 타입 미세결정질 반도체층은 상기 제1 단위 광전변환부의 n 타입 반도체층과 접촉하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 n 타입 미세결정질 반도체층은 상기 제2 단위 광전변환부의 n 타입 반도체층과 접촉하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치의 제조 방법.
  11. 제1 전극 및 제2 전극;
    상기 제1 전극 상에 순차적으로 형성된 제1 도전성 반도체층, 진성 반도체층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하는 제1 단위 광전변환부;
    상기 제1 단위 광전변환부 상에 순차적으로 형성된 제1 도전성 반도체층, 진성 반도체층 및 제2 도전성 반도체층을 포함하는 제2 단위 광전변화부; 및
    상기 제1 단위 광전변환부와 상기 제2 단위 광전변환부 사이에 형성되며, 상기 제1 단위 광전변환부 또는 상기 제2 단위 광전변환부 중 빛이 입사되는 측에 가까운 단위 광전변환부와 접촉하는 n 타입 미세결정질 반도체층을 포함하는 광기전력 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 단위 광전변환부 및 상기 제2 단위 광전변환부는 순차적으로 형성된 p 타입 반도체층, 진성 반도체층 및 n 타입 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 단위 광전변환부 및 상기 제2 단위 광전변환부는 순차적으로 형성된 n 타입 반도체층, 진성 반도체층 및 p 타입 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 단위 광전변환부는 진성 비정질 반도체층을 포함하고,
    상기 제2 단위 광전변환부는 진성 미세결정질 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1 단위 광전변환부는 진성 미세결정질 반도체층을 포함하고,
    상기 제2 단위 광전변환부는 진성 비정질 반도체층을 포함하는 광기전력 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 n 타입 미세결정질 반도체층은 상기 제1 단위 광전변환부의 n 타입 반도체층과 접촉하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 n 타입 미세결정질 반도체층은 상기 제2 단위 광전변환부의 n 타입 반도체층과 접촉하는 것을 특징으로 하는 광기전력 장치.
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