KR101186242B1 - 입체 패턴을 갖는 광전 소자 및 이의 제조 방법 - Google Patents
입체 패턴을 갖는 광전 소자 및 이의 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101186242B1 KR101186242B1 KR1020120014865A KR20120014865A KR101186242B1 KR 101186242 B1 KR101186242 B1 KR 101186242B1 KR 1020120014865 A KR1020120014865 A KR 1020120014865A KR 20120014865 A KR20120014865 A KR 20120014865A KR 101186242 B1 KR101186242 B1 KR 101186242B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- transparent conductive
- oxide layer
- conductive oxide
- layer
- semiconductor layer
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 title claims description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 129
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 18
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 49
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 21
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 20
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 15
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 229910002182 La0.7Sr0.3MnO3 Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 10
- 229910002353 SrRuO3 Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 9
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 229910002370 SrTiO3 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910002878 Sr3Ru2O7 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000010408 film Substances 0.000 description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 229910018921 CoO 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004121 SrRuO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
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 potential barriers
-
- 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
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
-
- 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
-
- 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
-
- 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
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)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
본 발명의 일 측면에 따른 광전 소자는 P형 반도체층과 N형 반도체층을 갖는 PN접합 반도체층, 및 상기 PN접합 반도체층 상에 형성되며 투명전도성 산화물로 이루어지고, 상면에 형성된 입체 패턴을 갖는 투명 전극을 포함한다.
Description
본 발명은 광전 소자에 관한 것으로서 보다 상세하게는 입체 패턴을 갖는 광전 소자에 관한 것이다.
태양광을 전기에너지로 변환하는 광전변환소자인 태양 전지는 다른 에너지원과 달리 무한하고 환경 친화적이므로 시간이 갈수록 그 중요성이 증가하고 있다.
특히 고유가와 화석연료 부존의 제한성은 재생에너지에 대한 이용을 증대시킬 것으로 보이며, 이중에 이동이 간편하고 휴대할 수 있는 태양 전지의 의존성은 더욱 커질 것으로 예측된다.
태양전지의 구조 및 원리에 대해서 간단히 설명하면, 태양전지는 P(positive)형 반도체와 N(negative)형 반도체를 접합시킨 PN접합 구조를 하고 있으며, 이러한 구조의 태양전지에 태양광이 입사되면, 입사된 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 상기 반도체 내에서 정공(hole)과 전자(electron)가 발생하고, 이때, PN접합에서 발생한 전기장에 의해서 상기 정공(+)은 P형 반도체쪽으로 이동하고 상기 전자(-)는 N형 반도체쪽으로 이동하게 되어 전위가 발생하게 됨으로써 전력을 생산할 수 있게 되는 원리이다. 이와 같은 태양전지는 기판형 태양전지와 박막형 태양전지로 구분할 수 있다. 기판형 태양전지는 실리콘과 같은 반도체물질 자체를 기판으로 이용하여 태양전지를 제조한 것이고, 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체를 형성하여 태양전지를 제조한 것이다.
기판형 태양전지는 박막형 태양전지에 비하여 효율이 다소 우수하기는 하지만, 공정상 두께를 최소화하는데 한계가 있고 고가의 반도체 기판을 이용하기 때문에 제조비용이 상승되는 단점이 있다. 박막형 태양전지는 기판형 태양전지에 비하여 효율이 다소 떨어지기는 하지만, 얇은 두께로 제조가 가능하고 저가의 재료를 이용할 수 있어 제조비용이 감소되는 장점이 있어 대량생산에 적합하다.
한국공개특허 제2011-0027918호는 기판형 태양전지로 입사되는 빛의 반사를 최소화하기 위해서 나노 돌기가 형성된 반사 방지막의 제조 방법을 개시하고 있다. 종래와 같이 태양 전지의 표면에 반사 방지막을 형성하면 빛의 반사를 감소시킬 수 있으나, 별도의 반사 방지막을 형성해야 하므로 공정이 복잡해지고, 반사 방지막의 계면에서 불필요한 반사가 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 광전 효율성이 향상된 광전 소자를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 광전 소자는 P형 반도체층과 N형 반도체층을 갖는 PN접합 반도체층, 및 상기 PN접합 반도체층 상에 형성되며 투명전도성 산화물로 이루어지고, 상면에 형성된 입체 패턴을 갖는 투명 전극을 포함한다.
상기 입체 패턴은 홈으로 이루어질 수 있으며, 상기 입체 패턴은 돌기로 이루어질 수도 있다.
또한, 상기 투명 전극은 적층 배열된 제1 투명전도성 산화물층과, 제2 투명전도성 산화물층을 포함할 수 있으며, 상기 제1 투명전도성 산화물층은 이격 배치된 복수 개의 돌기로 이루어지고, 상기 제2 투명전도성 산화물층은 상기 제1 투명전도성 산화물층 상에 형성된 상부 산화물층과 상기 제1 투명전도성 산화물층 사이에 배치된 하부 산화물층을 포함할 수 있다.
상기 제1 투명전도성 산화물층과 상기 제2 투명 전도성 산화물층은 동일한 소재로 이루어질 수 있으며, 상기 제1 투명전도성 산화물층과 상기 제2 투명 전도성 산화물층은 상이한 소재로 이루어질 수 있다.
상기 하부 산화물층 상에는 금속 전극이 형성될 수 있으며, 상기 제2 투명전도성 산화물층은 상기 제1 투명전도성 산화물층보다 더 큰 전기 전도성을 갖도록 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1 투명전도성 산화물층은 상기 제2 투명전도성 산화물층보다 더 큰 광투과성을 갖도록 이루어질 수 있다.
상기 제1 투명전도성 산화물층 또는 상기 제2 투명전도성 산화물층은 인듐-주석-산화물(ITO), Al-도핑된 아연 산화물(AZO), Zn-도핑된 인듐 산화물(IZO), MgO, Nb:SrTiO3, Ga-도핑된 ZnO(GZO), Nb-도핑된 TiO2, (La0.5Sr0.5)CoO3 (LSCO), La0.7Sr0.3MnO3 (LSMO), SrRuO3 (SRO), F-도핑된 주석 산화물, Sr3Ru2O7, Sr4Ru3O10로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다.
상기 제1 투명전도성 산화물층은 AZO로 이루어지고, 상기 제2 투명전도성 산화물층은 ITO로 이루어질 수 있으며, 상기 PN접합 반도체층은 실리콘 웨이퍼로 이루어질 수 있으며 상기 상기 PN접합 반도체층은 박막 형태로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 광전 소자의 제조 방법은 PN 접합 반도체층 상에 제1 투명전도성 산화물층을 증착하는 하는 제1 투명전도성 산화물층 형성 단계와, 상기 제1 투명전도성 산화물층 상에 제2 투명전도성 산화물층을 증착하는 제2 투명전도성 산화물층 형성 단계와, 상기 제2 투명전도성 산화물층 상에 포토 레지스트층을 형성하고, 상기 포토 레지스트층을 노광 및 식각하여 패턴을 형성하는 포토 레지스트층 형성 단계와, 상기 제2 투명전도성 산화물층에 패턴을 전사하는 식각 단계, 및 상기 포토 레지스트층을 제거하는 포토 레지스트층 제거 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 투명전도성 산화물층 형성 단계는 상기 제2 투명전도성 산화물층을 어닐링하는 열처리 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 광전 소자의 제조 방법은 PN 접합 반도체층 상에 포토 레지스트층을 형성하고, 상기 포토 레지스트층을 노광 및 식각하여 패턴을 형성하는 포토 레지스트층 형성 단계와, 상기 포토 레지스트층 사이에 제1 투명전도성 산화물층을 증착하여 복수의 이격된 돌기로 이루어진 제1 투명전도성 산화물층을 형성하는 제1 투명전도성 산화물층 형성 단계와, 상기 포토 레지스트층을 제거하는 포토 레지스트층 제거 단계와, 상기 제1 투명전도성 산화물층의 위 및 상기 제1 투명전도성 산화물층 사이에 제2 투명전도성 산화물층을 증착 형성하는 제2 투명전도성 산화물층 형성 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 투명전도성 산화물층 형성 단계는 상기 제1 투명전도성 산화물층을 어닐링하는 열처리 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 태양 전지는 투명 전극에 나노 패턴을 형성함으로써, 반사를 감소시켜 광전 효율이 향상되며, 별도의 반사 방지막을 설치할 필요가 없으므로 제조 공정을 단순화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광전 소자를 도시한
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광전 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따라 형성된 입체 패턴을 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따라 제조된 광전 소자의 단면을 나타낸 사진이다.
도 5a는 단일 투명전도성 산화물층이 형성된 광전 소자의 전압 전류 선도이며, 도 5b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광전 소자의 전압 전류 선도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광전 소자를 도시한 단면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광전 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따라 형성된 입체 패턴을 나타낸 사진이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따라 제조된 광전 소자의 단면을 나타낸 사진이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광전 소자를 도시한 단면도이다.
도 11은 에칭에 따른 두께 변화를 나타낸 그래프이다.
도 12는 에칭에 따른 반사율의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광전 소자를 도시한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광전 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따라 형성된 입체 패턴을 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따라 제조된 광전 소자의 단면을 나타낸 사진이다.
도 5a는 단일 투명전도성 산화물층이 형성된 광전 소자의 전압 전류 선도이며, 도 5b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광전 소자의 전압 전류 선도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광전 소자를 도시한 단면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광전 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따라 형성된 입체 패턴을 나타낸 사진이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따라 제조된 광전 소자의 단면을 나타낸 사진이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광전 소자를 도시한 단면도이다.
도 11은 에칭에 따른 두께 변화를 나타낸 그래프이다.
도 12는 에칭에 따른 반사율의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광전 소자를 도시한 단면도이다.
또한 본 발명에 있어서 "~상에"라 함은 대상부재의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력방향을 기준으로 상부에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 본 기재에 있어서 "PN 접합"이라 함은 P형 반도체와 N형 반도체가 접합된 구조를 의미하는 것으로 P형 반도체와 N형 반도체 사이에 I형 반도체가 개재된 PIN접합을 포함하는 넓은 의미의 PN 접합으로 정의한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광전 소자를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 제1 실시예에 따른 광전 소자(101)는 PN접합 반도체층(10)과 PN접합 반도체층(10)의 제1 면 상에 배치된 배면 전극(21)과 PN접합 반도체층(10)의 제1 면과 반대 방향을 향하는 제2 면 상에 배치된 투명 전극(23)을 포함한다.
PN접합 반도체층(10)은 결정질 실리콘 웨이퍼 형태로 이루어지며, PN접합 반도체층(10)이 기판이 된다. PN접합 반도체층(10)은 P형 반도체층(11)과 P형 반도체층(11) 상에 형성된 N형 반도체층(12)을 포함한다.
PN접합 반도체층(10)은 결정질 실리콘 웨이퍼 형태로 이루어지며, 반도체층이 기판이 된다. PN접합 반도체층(10)은 P형 반도체층(11)과 N형 반도체층(12)을 포함한다. PN접합 반도체층(10)은 결정형 실리콘으로 이루어지는 바, P형의 성질을 갖는 결정질 실리콘에 N형 물질을 도핑하여 PN접합 반도체층(10)을 얻을 수 있다. 또한, 웨이퍼는 실리콘 이외에 GaAs로 이루어질 수 있다.
본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, PN 반도체층은 박막 형태로 일워지 수 있으며, 특허 유기물질로 이루어질 수 있는 바, 이때, PN 반도체층은 PPV, P3HT, P3OT 등의 N형 물질(Electron donor)과 C60, PCBCR, PCBCa 등의 P형 물질(Electron acceptor)이 적용될 수 있다.
PN접합 반도체층(10)에서 배면 쪽에는 P형 반도체층(11)이 배치되고, 전면 쪽에는 N형 반도체층(12)이 배치된다. N형 반도체층(12)의 페르미 준위는 조절될 수 있는 바, 페르미 준위 조절은 N형 반도체층(12)을 형성한 후, 암모니아(NH3), 산소 등의 가스를 이용하여 N형 반도체층(12)의 페르미 준위를 증가시킬 수 있다. 또한, 페르미 준위의 조절 방법은 칼륨(K), 브롬(Br) 등의 기능 분자와 반응 및 열처리하는 방식, 폴리머(PEI) 물질과의 연결 체인을 이용하는 방식, 및 알루미늄 등과 같은 금속을 도핑하는 방법 등이 적용될 수 있다.
PN접합 반도체층(10)의 배면에는 오믹 접합으로 결합된 배면 전극(21)이 형성된다. 배면 전극(21)은 PN접합 반도체층(10)의 배면에 전체적으로 형성되며, 알루미늄(Al), 백금(Pt), 은(Ag) 등의 금속 소재로 이루어질 수 있다.
투명 전극(23)은 PN접합 반도체층(10) 상에 형성된 제1 투명전도성 산화물층(24)와 제1 투명전도성 산화물층(24) 상에 형성된 제2 투명전도성 산화물층(25)을 포함한다. 제1 투명전도성 산화물층(24)은 제2 투명전도성 산화물층(25)과 PN접합 반도체층(10) 사이에 배치된다.
제2 투명전도성 산화물층(25)은 광투과성이 우수한 소재로 이루어지는 바, 제2 투명전도성 산화물층(25)의 광투과성은 제1 투명전도성 산화물층(24)의 광투과성보다 더 큰 값을 갖는다. 한편, 제1 투명전도성 산화물층(24)은 전기 전도성이 우수한 소재로 이루어지는 바, 제1 투명전도성 산화물층(24)의 전기 전도성은 제2 투명전도성 산화물층(25)의 전기 전도성보다 더 큰 값을 갖는다.
제1 투명전도성 산화물층(24)과 제2 투명전도성 산화물층(25)은 인듐-주석-산화물(ITO), Al-도핑된 아연 산화물(AZO), Zn-도핑된 인듐 산화물(IZO), MgO, Nb:SrTiO3, Ga-도핑된 ZnO(GZO), Nb-도핑된 TiO2, (La0.5Sr0.5)CoO3 (LSCO), La0.7Sr0.3MnO3 (LSMO), SrRuO3 (SRO), F-도핑된 주석 산화물, Sr3Ru2O7 및 Sr4Ru3O10으로 이루어질 수 있다.
PN접합 반도체층(10)은 실리콘 웨이퍼로 이루어지고, 제1 투명전도성 산화물층(24)은 ITO로 이루어지고, 제2 투명전도성 산화물층(25)이 AZO로 이루어질 수 있다.
본 실시예와 같이 제1 투명전도성 산화물층(24)은 ITO로 이루어지고, 제2 투명전도성 산화물층(25)이 AZO로 이루어지면, 전자 이동도(electron mobility)가 우수해질 뿐만 아니라 ITO 전극에 비하여 광투과율도 향상된다.
제2 투명전도성 산화물층(25)에는 나노 크기를 갖는 입체 패턴이 형성된다. 입체 패턴은 복수 개의 홈(25a)으로 이루어진다. 본 실시예와 같이 제2 투명전도성 산화물층(25)에 입체 패턴을 형성하면, 별도의 반사방지막을 설치할 필요가 없이 빛의 반사를 감소시킬 수 있다. 한편, 배면 전극(21)과 투명 전극(23)에는 축전을 위한 축전 장치(28)가 연결 설치된다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광전 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 도 2e를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 광전 소자의 제조 방법은 PN 접합 반도체층(10) 상에 제1 투명전도성 산화물층(24)을 증착하는 하는 제1 투명전도성 산화물층(24) 형성 단계와, 상기 제1 투명전도성 산화물층(24) 상에 제2 투명전도성 산화물층(25)을 증착하는 제2 투명전도성 산화물층(25) 형성 단계와, 상기 제2 투명전도성 산화물층(25) 상에 포토 레지스트층(27)을 형성하고, 상기 포토 레지스트층(27)을 노광 및 식각하여 패턴을 형성하는 포토 레지스트층(27) 형성 단계와, 상기 제2 투명전도성 산화물층(25)에 패턴을 전사하는 식각 단계, 및 상기 포토 레지스트층(27)을 제거하는 포토 레지스트층(27) 제거 단계를 포함한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 제1 투명전도성 산화물층(24) 형성 단계에서는 PN 접합 반도체층(10) 상에 제1 투명전도성 산화물층(24)을 증착하여 제1 투명전도성 산화물층(24) 형성한다.
이 때, PN접합 반도체층(10)은 P형 반도체층(11)과 N형 반도체층(12)을 포함하며, PN접합 반도체층(10)의 배면에는 금속으로 이루어진 배면 전극(21)이 형성되어 있다. 제1 투명전도성 산화물층(24)은 ITO로 이루어질 수 있으며, 본 실시예에서는 200nm의 두께를 갖는 제1 투명전도성 산화물층(24)을 형성하였다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 제2 투명전도성 산화물층(25) 형성 단계에서는 제1 투명전도성 산화물층(24) 상에 제2 투명전도성 산화물층(25)을 증착하는 제2 투명전도성 산화물층(25) 형성한다. 이 때, 제2 투명전도성 산화물층(25)은 AZO로 이루어질 수 있으며, 본 실시예에서는 330nm의 두께를 갖는 제1 투명전도성 산화물층(24)을 형성하였다.
제2 투명전도성 산화물층(25) 형성 단계는 제2 투명전도성 산화물층(25)을 형성한 후, 어닐링하는 열처리리 단계를 더 포함할 수 있다. 어닐링 처리된 AZO는 어닐링 처리되지 않은 AZO에 비하여 광투과성이 향상된 반면 저항은 감소된다. 어닐링 처리된 경우 Zn 부위에 치환된 Al 원자들의 잔류 압축 스트레스가 해방되기 때문이다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 포토 레지스트층(27) 형성 단계에서는 제2 투명전도성 산화물층(25) 상에 포토 레지스트층(27)을 형성하고, 포토 레지스트층(27)을 노광 및 식각하여 패턴을 형성한다.
포토 레지스트층(27)은 스핀코팅 또는 증착으로 형성될 수 있으며, 포토 레지스트층(27)을 패턴으로 노광한 후, 식각하여 포토 레지스트층(27)에 패턴을 형성한다.
도 2d에 도시된 바와 같이 식각 단계에서는 제2 투명전도성 산화물층(25)을 식각하여 제2 투명전도성 산화물층(25)에 패턴을 전사한다. 식각은 습식 식각, 건식 식각 모두 적용될 수 있으며, 제2 투명전도성 산화물층(25)의 식각으로 제2 투명전도성 산화물층(25)에는 복수 개의 홈(25a)으로 이루어진 패턴이 형성된다.
도 2e에 도시된 바와 같이, 포토 레지스트층(27) 제거 단계에서는 제2 투명전도성 산화물층 상에 형성된 포토 레지스트층(27)을 제거한다.
상기한 바와 같이 본 실시예에 따른 광전 소자의 제조 방법에 따르면 투명 전극(23)에 입체 패턴을 용이하게 형성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따라 형성된 입체 패턴을 나타낸 사진이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따라 제조된 광전 소자의 단면을 나타낸 사진이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 투명 전극에 복수 개의 홈으로 이루어진 입체 패턴이 형성된 것을 알 수 있다.
도 5a는 단일 투명전도성 산화물층이 형성된 광전 소자의 전압 전류 선도이며, 도 5b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광전 소자의 전압 전류 선도이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 광전 소자는 단일 투명전도성 산화물층을 갖는 광전 소자에 비하여 전압 특성이 향상된 것을 알 수 있다.
| 개방회로전압 (OCV) [mV] |
단락회로전류 (Jsc)[Ma/cm2] |
필 팩터 (fill factor)[%] |
광전효율 | |
| 단일 투명전도성 산화물층 광전소자 |
560 | 32 | 73.7 | 12.7 |
| 제1 실시예에 다른 광전소자 |
603 | 32 | 76.7 | 14.8 |
위의 [표 1]을 참조하면, 본 실시예에 따른 광전 소자는 개방회로전압 및 필 팩터가 종래에 비하여 형상되었으며, 광전 효율은 약 16.5% 정도 향상된 것을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광전 소자를 도시한 단면도이다.
도 6을 참조하여 설명하면, 본 제2 실시예에 따른 광전 소자(102)는 PN접합 반도체층(10)과 PN접합 반도체층(10)의 제1 면 상에 배치된 배면 전극(21)과 PN접합 반도체층(10)의 제1 면과 반대 방향을 향하는 제2 면 상에 배치된 투명 전극(40)을 포함한다.
PN접합 반도체층(10)은 결정질 실리콘 웨이퍼 형태로 이루어지며, 반도체층이 기판이 된다. PN접합 반도체층(10)은 P형 반도체층(11)과 N형 반도체층(12)을 포함한다. PN접합 반도체층(10)은 결정형 실리콘으로 이루어지는 바, P형의 성질을 갖는 결정질 실리콘에 N형 물질을 도핑하여 PN접합 반도체층(10)을 얻을 수 있다. 또한, 웨이퍼는 실리콘 이외에 GaAs로 이루어질 수 있다.
본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, PN접합 반도체층(10)은 박막 형태로 이루어질 수 있으며 특히, 유기물질로 이루어질 수 있는 바, 이때, PN 반도체층은 PPV, P3HT, P3OT 등의 N형 물질(Electron donor)과 C60, PCBCR, PCBCa 등의 P형 물질(Electron acceptor)이 적용될 수 있다.
PN접합 반도체층(10)에서 배면 쪽에는 P형 반도체층(11)이 배치되고, 전면 쪽에는 N형 반도체층(12)이 배치된다. N형 반도체층(12)의 페르미 준위는 조절될 수 있는 바, 페르미 준위 조절은 N형 반도체층(12)을 형성한 후, 암모니아(NH3), 산소 등의 가스를 이용하여 N형 반도체층(12)의 페르미 준위를 증가시킬 수 있다. 또한, 페르미 준위의 조절 방법은 칼륨(K), 브롬(Br) 등의 기능 분자와 반응 및 열처리하는 방식, 폴리머(PEI) 물질과의 연결 체인을 이용하는 방식, 및 알루미늄 등과 같은 금속을 도핑하는 방법 등이 적용될 수 있다.
PN접합 반도체층(10)의 배면에는 오믹 접합으로 결합된 배면 전극(21)이 형성된다. 배면 전극(21)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 은(Ag) 등의 금속 소재로 이루어질 수 있다.
투명 전극(40)은 PN접합 반도체층(10) 상에 형성된 제1 투명전도성 산화물층(41)과 제2 투명전도성 산화물층을 포함한다. 제1 투명전도성 산화물층(41)은 복수 개의 돌기들로 이루어지는 바, 돌기들은 PN접합 반도체층(10) 상에서 이격되어 균일하게 분포하여 입체 패턴을 형성한다.
제2 투명전도성 산화물층은 제1 투명전도성 산화물층(41) 상에 형성된 상부 산화물층(43)과 제1 투명전도성 산화물층(41) 사이에 배치된 하부 산화물층(42)을 포함한다.
제1 투명전도성 산화물층(41)은 광투과성이 우수한 소재로 이루어지는 바, 제1 투명전도성 산화물층(41)의 광투과성은 제2 투명전도성 산화물층의 광투과성보다 더 큰 값을 갖는다. 한편, 제2 투명전도성 산화물층은 전기 전도성이 우수한 소재로 이루어지는 바, 제2 투명전도성 산화물층의 전기 전도성은 제1 투명전도성 산화물층(41)의 전기 전도성보다 더 큰 값을 갖는다.
제1 투명전도성 산화물층(41)과 제2 투명전도성 산화물층은 인듐-주석-산화물(ITO), Al-도핑된 아연 산화물(AZO), Zn-도핑된 인듐 산화물(IZO), MgO, Nb:SrTiO3, Ga-도핑된 ZnO(GZO), Nb-도핑된 TiO2, (La0.5Sr0.5)CoO3 (LSCO), La0.7Sr0.3MnO3 (LSMO), SrRuO3 (SRO), F-도핑된 주석 산화물, Sr3Ru2O7 및 Sr4Ru3O10으로 이루어질 수 있다.
또한, PN접합 반도체층(10)은 실리콘 웨이퍼로 이루어지고, 제1 투명전도성 산화물층(41)은 AZO로 이루어지고, 제2 투명전도성 산화물층이 ITO로 이루어질 수 있다.
본 실시예와 같이 제1 투명전도성 산화물층(41)은 AZO로 이루어지고, 제2 투명전도성 산화물층이 ITO로 이루어지면, 전자 이동도(electron mobility)가 우수해질 뿐만 아니라 ITO 전극에 비하여 광투과율도 향상된다.
제1 투명전도성 산화물층(41)이 돌기들로 이루어지므로 제1 투명전도성 산화물층도 상부 산화물층(43)과 하부 산화물층(42)을 갖게 된다. 이에 따라 투명 전극(40)이 입체 패턴을 갖게 되므로 별도의 반사 방지막 없이도 빛의 반사를 용이하게 감소시킬 수 있다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광전 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 내지 도 7d를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 광전 소자의 제조 방법은 PN 접합 반도체층(10) 상에 포토 레지스트층(47)을 형성하고, 포토 레지스트층(47)을 노광 및 식각하여 패턴을 형성하는 포토 레지스트층(47) 형성 단계와, 포토 레지스트층(47) 사이에 제1 투명전도성 산화물층(41)을 증착하여 복수의 이격된 돌기로 이루어진 제1 투명전도성 산화물층(41)을 형성하는 제1 투명전도성 산화물층(41) 형성 단계와, 포토 레지스트층(47)을 제거하는 포토 레지스트층(47) 제거 단계와, 제1 투명전도성 산화물층(41)의 위 및 제1 투명전도성 산화물층(41) 사이에 제2 투명전도성 산화물층을 증착 형성하는 제2 투명전도성 산화물층 형성 단계를 포함한다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 포토 레지스트층(47) 형성 단계에서는 PN접합 반도체층(10) 상에 포토 레지스트층(27)을 형성하고, 포토 레지스트층(27)을 노광 및 식각하여 패턴을 형성한다. 포토 레지스트층(27)은 스핀코팅 또는 증착으로 형성될 수 있으며, 포토 레지스트층(27)을 패턴으로 노광한 후, 식각하여 포토 레지스트층(27)에 패턴을 형성한다.
이 때, PN접합 반도체층(10)은 P형 반도체층(11)과 N형 반도체층(12)을 포함하며, PN접합 반도체층(10)의 배면에는 금속으로 이루어진 배면 전극(21)이 형성되어 있다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 제1 투명전도성 산화물층(41) 형성 단계에서는 제1 투명전도성 산화물층(41)을 증착하여 포토 레지스트층(47) 사이에 복수의 이격된 돌기로 이루어진 제1 투명전도성 산화물층(41)을 형성한다. 제1 투명전도성 산화물층(41)은 AZO로 이루어질 수 있다.
도 7c에 도시된 바와 같이, 포토 레지스트층(47) 제거 단계는 제1 투명전도성 산화물층(41) 사이에 위치하는 포토 레지스트층(47)을 제거한다.
도 7d에 도시된 바와 같이, 제2 투명전도성 산화물층 형성 단계는 제1 투명전도성 산화물층(41)의 위 및 제1 투명전도성 산화물층(41) 사이에 제2 투명전도성 산화물층을 증착 형성한다. 제1 투명전도성 산화물층(41)의 위에는 상부 산화물층(43)을 형성하고, 제1 투명전도성 산화물층(41) 사이에는 과 하부 산화물층(42)을 형성한다, 하부 산화물층(42)과 제1 투명전도성 산화물층(41)은 동일한 평면 상에 위치한다. 이 때, 제2 투명전도성 산화물층(25)은 AZO로 이루어질 수 있다.
제2 투명전도성 산화물층 형성 단계는 제2 투명전도성 산화물층을 형성한 후, 어닐링하는 열처리리 단계를 더 포함할 수 있다. 어닐링 처리된 AZO는 어닐링 처리되지 않은 AZO에 비하여 투광율이 향상된 반면 저항은 감소된다. 어닐링 처리된 경우 Zn 부위에 치환된 Al 원자들의 잔류 압축 스트레스가 해방되기 때문이다.
상기한 바와 같이 본 실시예에 따른 광전 소자의 제조 방법에 따르면 상부 산화물층(43)이 형성되어 전극투명 전극(23)에 돌기로 이루어진 입체 패턴을 용이하게 형성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따라 형성된 입체 패턴을 나타낸 사진이고, 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따라 제조된 광전 소자의 단면을 나타낸 사진이다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 투명 전극(40)에 복수 개의 돌기로 이루어진 입체 패턴이 형성된 것을 알 수 있다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광전 소자를 도시한 단면도이다.
도 10을 참조하여 설명하면, 본 제3 실시예에 따른 광전 소자(103)는 PN접합 반도체층(10)과 PN접합 반도체층(10)의 제1 면 상에 배치된 배면 전극(21)과 PN접합 반도체층(10)의 제1 면과 반대 방향을 향하는 제2 면 상에 배치된 투명 전극(31)을 포함한다.
PN접합 반도체층(10)은 결정질 실리콘 웨이퍼 형태로 이루어지며, 반도체층이 기판이 된다. PN접합 반도체층(10)은 P형 반도체층(11)과 N형 반도체층(12)을 포함한다. 접합 반도체층(10)에서 배면 쪽에는 P형 반도체층(11)이 배치되고, 전면 쪽에는 N형 반도체층(12)이 배치된다. PN접합 반도체층(10)의 배면에는 오믹 접합으로 결합된 배면 전극(21)이 형성된다. 배면 전극(21)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 은(Ag) 등의 금속 소재로 이루어질 수 있다.
투명 전극(31)은 PN접합 반도체층(10) 상에 형성되며, 투명 전극(31)에는 복수 개의 홈(31a)으로 이루어진 입체 패턴이 형성되어 있다. 투명 전극(31)에는 복수 개의 홈(31a)이 이격되어 균일하게 분포하여 입체 패턴을 형성한다. 이러한 홈(31a)은 투명 전극(31) 상에 포토 레지스트층을 형성한 후, 에칭하여 형성될 수 있다.
투명 전극(31)은 인듐-주석-산화물(ITO), Al-도핑된 아연 산화물(AZO), Zn-도핑된 인듐 산화물(IZO), MgO, Nb:SrTiO3, Ga-도핑된 ZnO(GZO), Nb-도핑된 TiO2, (La0.5Sr0.5)CoO3 (LSCO), La0.7Sr0.3MnO3 (LSMO), SrRuO3 (SRO), F-도핑된 주석 산화물, Sr3Ru2O7 및 Sr4Ru3O10으로 이루어질 수 있다. 또한, PN접합 반도체층(10)은 실리콘 웨이퍼로 이루어지고, 투명 전극은 AZO로 이루어질 수 있다.
본 실시예와 같이 투명 전극(31)이 입체 패턴을 갖게 되면 별도의 반사 방지막 없이도 빛의 반사를 용이하게 감소시킬 수 있다.
도 11은 에칭에 따른 두께 변화를 나타낸 그래프이고, 도 12는 에칭에 따른 반사율의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 11을 참조하여 설명하면, 제1 실시예와 같이 투명 전극을 에칭하는 경우에는 에칭을 실시하는 시간이 길어질수록 두께가 거의 선형적으로 감소하는 것을 알 수 있다. 에칭으로 두께가 선형적으로 감소하면 에칭 시간이 길어질수록 제3 실시예에서는 홈의 깊이가 더 깊어지게 된다.
도 12에 도시된 바와 같이 실리콘 기판에 비하여 투명 전극이 형성된 경우 반사율이 더 감소하게 되나, 에칭이 이루어지지 아니한 투명 전극의 경우에는 반사율의 변화가 파장에 따라 매우 큰 것을 알 수 있다. 그러나, 제3 실시예와 같이 AZO층을 형성하고 에칭한 경우와 제1 실시예와 ITO층과 AZO층을 형성하여 에칭한 경우에는 반사율이 현저히 감소한 것을 알 수 있다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광전 소자를 도시한 단면도이다.
도 13을 참조하여 설명하면, 본 제4 실시예에 따른 광전 소자(104)는 PN접합 반도체층(10)과 PN접합 반도체층(10)의 제1 면 상에 배치된 배면 전극(21)과 PN접합 반도체층(10)의 제1 면과 반대 방향을 향하는 제2 면 상에 배치된 투명 전극(51)을 포함한다.
PN접합 반도체층(10)은 결정질 실리콘 웨이퍼 형태로 이루어지며, 반도체층이 기판이 된다. PN접합 반도체층(10)은 P형 반도체층(11)과 N형 반도체층(12)을 포함한다. 접합 반도체층(10)에서 배면 쪽에는 P형 반도체층(11)이 배치되고, 전면 쪽에는 N형 반도체층(12)이 배치된다. PN접합 반도체층(10)의 배면에는 오믹 접합으로 결합된 배면 전극(21)이 형성된다. 배면 전극(21)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 은(Ag) 등의 금속 소재로 이루어질 수 있다.
투명 전극(51)은 PN접합 반도체층(10) 상에 형성되며, 투명 전극(51)은 PN접합 반도체층(10) 상에 형성된 제1 투명전도성 산화물층(52)과 제2 투명전도성 산화물층을 포함한다. 제1 투명전도성 산화물층(52)은 복수 개의 돌기들로 이루어지는 바, 돌기들은 PN접합 반도체층(10) 상에서 이격되어 균일하게 분포하여 입체 패턴을 형성한다.
제2 투명전도성 산화물층은 제1 투명전도성 산화물층(52) 상에 형성된 상부 산화물층(53)과 제1 투명전도성 산화물층(52) 사이에 배치된 하부 산화물층(54)을 포함한다.
제1 투명전도성 산화물층(52)은 광투과성이 우수한 소재로 이루어지는 바, 제1 투명전도성 산화물층(52)의 광투과성은 제2 투명전도성 산화물층의 광투과성보다 더 큰 값을 갖는다. 한편, 제2 투명전도성 산화물층은 전기 전도성이 우수한 소재로 이루어지는 바, 제2 투명전도성 산화물층의 전기 전도성은 제1 투명전도성 산화물층(52)의 전기 전도성보다 더 큰 값을 갖는다.
다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 투명전도성 산화물층(52)과 제2 투명전도성 산화물층은 동일한 소재로 이루어질 수 있으며, 제1 투명 전도성 산화물층과 제2 투명 전도성 산화물층은 ITO, AZO 등으로 이루어질 수 있다.
여기서 PN접합 반도체층(10)은 실리콘 웨이퍼로 이루어지고, 제1 투명전도성 산화물층(52)은 AZO로 이루어지고, 제2 투명전도성 산화물층이 ITO로 이루어질 수 있다.
하부 산화물층(54) 상에는 금속 전극(56)이 형성되는 바, 금속 전극(56)은 상부 산화물층(53)보다 상부로 더 돌출되도록 형성된다. 금속 전극(56)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 은(Ag) 등의 금속으로 이루어질 수 있다.
상부 산화물층(53)과 금속 전극(56)이 입체 패턴을 이루는 바, 본 실시예와 같이 투명 전극(51)이 입체 패턴을 갖게 되면 별도의 반사 방지막 없이도 빛의 반사를 용이하게 감소시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
101, 102, 103, 104: 광전 소자 10: PN접합 반도체층
11: P형 반도체층 12: N형 반도체층
21: 배면 전극 23, 31, 40, 51: 투명 전극
24, 41, 52: 제1 투명전도성 산화물층
25: 제2 투명전도성 산화물층 25a, 31a: 홈
27: 포토 레지스트층 28: 축전 장치
42, 53: 하부 산화물층 43, 54: 상부 산화물층
47: 포토 레지스트층 56: 금속 전극
11: P형 반도체층 12: N형 반도체층
21: 배면 전극 23, 31, 40, 51: 투명 전극
24, 41, 52: 제1 투명전도성 산화물층
25: 제2 투명전도성 산화물층 25a, 31a: 홈
27: 포토 레지스트층 28: 축전 장치
42, 53: 하부 산화물층 43, 54: 상부 산화물층
47: 포토 레지스트층 56: 금속 전극
Claims (18)
- P형 반도체층과 N형 반도체층을 갖는 PN접합 반도체층; 및
상기 PN접합 반도체층 상에 형성되며 투명전도성 산화물로 이루어지고, 상면에 형성된 입체 패턴을 갖는 투명 전극;
을 포함하며,
상기 투명 전극은 적층 배열된 제1 투명전도성 산화물층과, 제2 투명전도성 산화물층을 포함하는 광전 소자 - 제1 항에 있어서,
상기 입체 패턴은 홈으로 이루어진 광전 소자. - 제1 항에 있어서,
상기 입체 패턴은 돌기로 이루어진 광전 소자. - 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 제1 투명전도성 산화물층은 이격 배치된 복수 개의 돌기로 이루어지고, 상기 제2 투명전도성 산화물층은 상기 제1 투명전도성 산화물층 상에 형성된 상부 산화물층과 상기 제1 투명전도성 산화물층 사이에 배치된 하부 산화물층을 포함하는 광전 소자. - 제5 항에 있어서,
상기 하부 산화물층 상에는 금속 전극이 형성된 광전 소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 투명전도성 산화물층과 상기 제2 투명 전도성 산화물층은 동일한 소재로 이루어진 광전 소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 투명전도성 산화물층과 상기 제2 투명 전도성 산화물층은 상이한 소재로 이루어진 광전 소자. - 제8 항에 있어서,
상기 제2 투명전도성 산화물층은 상기 제1 투명전도성 산화물층보다 더 큰 전기 전도성을 갖는 광전 소자. - 제9 항에 있어서,
상기 제1 투명전도성 산화물층은 상기 제2 투명전도성 산화물층보다 더 큰 광투과성을 갖는 광전 소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 투명전도성 산화물층 또는 상기 제2 투명전도성 산화물층은 인듐-주석-산화물(ITO), Al-도핑된 아연 산화물(AZO), Zn-도핑된 인듐 산화물(IZO), MgO, Nb:SrTiO3, Ga-도핑된 ZnO(GZO), Nb-도핑된 TiO2, (La0.5Sr0.5)CoO3 (LSCO), La0.7Sr0.3MnO3 (LSMO), SrRuO3 (SRO), F-도핑된 주석 산화물, Sr3Ru2O7, Sr4Ru3O10로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 물질로 이루어진 광전 소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 투명전도성 산화물층은 AZO로 이루어지고, 상기 제2 투명전도성 산화물층은 ITO로 이루어진 광전 소자. - 제12 항에 있어서,
상기 PN접합 반도체층은 결정질 실리콘 웨이퍼로 이루어진 광전 소자. - 제12 항에 있어서,
상기 PN접합 반도체층은 박막 형태로 이루어진 광전 소자. - PN 접합 반도체층 상에 제1 투명전도성 산화물층을 증착하는 하는 제1 투명전도성 산화물층 형성 단계;
상기 제1 투명전도성 산화물층 상에 제2 투명전도성 산화물층을 증착하는 제2 투명전도성 산화물층 형성 단계;
상기 제2 투명전도성 산화물층 상에 포토 레지스트층을 형성하고, 상기 포토 레지스트층을 노광 및 식각하여 패턴을 형성하는 포토 레지스트층 형성 단계;
상기 제2 투명전도성 산화물층에 패턴을 형성하는 식각 단계; 및
상기 포토 레지스트층을 제거하는 포토 레지스트층 제거 단계
를 포함하고,
상기 제1 투명전도성 산화물층과 상기 제2 투명전도성 산화물층이 투명 전극을 이루는 광전 소자의 제조 방법. - 제15 항에 있어서,
상기 제2 투명전도성 산화물층 형성 단계는 상기 제2 투명전도성 산화물층을 어닐링하는 열처리 단계를 더 포함하는 광전 소자의 제조 방법. - PN 접합 반도체층 상에 포토 레지스트층을 형성하고, 상기 포토 레지스트층을 노광 및 식각하여 패턴을 형성하는 포토 레지스트층 형성 단계;
상기 포토 레지스트층 사이에 제1 투명전도성 산화물층을 증착하여 복수의 이격된 돌기로 이루어진 제1 투명전도성 산화물층을 형성하는 제1 투명전도성 산화물층 형성 단계;
상기 포토 레지스트층을 제거하는 포토 레지스트층 제거 단계;
상기 제1 투명전도성 산화물층의 위 및 상기 제1 투명전도성 산화물층 사이에 제2 투명전도성 산화물층을 증착 형성하는 제2 투명전도성 산화물층 형성 단계;
를 포함하는 광전 소자의 제조 방법. - 제17 항에 있어서,
상기 제1 투명전도성 산화물층 형성 단계는 상기 제1 투명전도성 산화물층을 어닐링하는 열처리 단계를 더 포함하는 광전 소자의 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120014865A KR101186242B1 (ko) | 2012-02-14 | 2012-02-14 | 입체 패턴을 갖는 광전 소자 및 이의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120014865A KR101186242B1 (ko) | 2012-02-14 | 2012-02-14 | 입체 패턴을 갖는 광전 소자 및 이의 제조 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101186242B1 true KR101186242B1 (ko) | 2012-09-27 |
Family
ID=47114161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120014865A KR101186242B1 (ko) | 2012-02-14 | 2012-02-14 | 입체 패턴을 갖는 광전 소자 및 이의 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101186242B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101504239B1 (ko) | 2013-11-06 | 2015-03-20 | 김준동 | 고효율 광전소자 및 그 제조방법 |
| TWI677977B (zh) * | 2017-09-13 | 2019-11-21 | 日商夏普股份有限公司 | Led單元、影像顯示元件及其製造方法 |
-
2012
- 2012-02-14 KR KR1020120014865A patent/KR101186242B1/ko active IP Right Grant
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101504239B1 (ko) | 2013-11-06 | 2015-03-20 | 김준동 | 고효율 광전소자 및 그 제조방법 |
| TWI677977B (zh) * | 2017-09-13 | 2019-11-21 | 日商夏普股份有限公司 | Led單元、影像顯示元件及其製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20160163904A1 (en) | 2-terminal metal halide semiconductor/c-silicon multijunction solar cell with tunnel junction | |
| KR100974226B1 (ko) | 유전체를 이용한 태양전지의 후면 반사막 및 패시베이션층형성 | |
| US20080121264A1 (en) | Thin film solar module and method of fabricating the same | |
| Yoon et al. | Sputtered indium tin oxide as a recombination layer formed on the tunnel oxide/poly-Si passivating contact enabling the potential of efficient monolithic perovskite/Si tandem solar cells | |
| US20180190919A1 (en) | Conductive polymer/si interfaces at the backside of solar cells | |
| JP2011061197A (ja) | 太陽電池およびその製造方法 | |
| TWI453939B (zh) | 太陽能電池及其製作方法 | |
| TWI424582B (zh) | 太陽能電池的製造方法 | |
| TWI639241B (zh) | 光伏元件及其製造方法 | |
| KR101003808B1 (ko) | Ｐｎ접합 및 쇼트키 접합을 갖는 다중 태양 전지 및 이의 제조 방법 | |
| KR101264368B1 (ko) | 다층 구조의 쇼트키 접합층을 갖는 태양 전지 | |
| JP5952336B2 (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
| KR101038967B1 (ko) | 태양 전지 및 그 제조 방법 | |
| KR102405082B1 (ko) | 저온 소성 도전성 페이스트를 이용한 태양전지의 전극 제조 방법 | |
| KR101186242B1 (ko) | 입체 패턴을 갖는 광전 소자 및 이의 제조 방법 | |
| US20090250102A1 (en) | Photoelectric conversion device using semiconductor nanomaterials and method of manufacturing the same | |
| KR101155890B1 (ko) | 태양 전지 및 그 제조 방법 | |
| KR101070024B1 (ko) | 박막형 태양전지 및 그 제조방법 | |
| KR101223021B1 (ko) | 태양전지의 제조방법 및 태양전지 | |
| KR101210034B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| KR101971398B1 (ko) | 양면수광형 CdS/CdTe 박막태양전지 및 그 제조방법 | |
| KR101275583B1 (ko) | 태양 전지 | |
| KR101264367B1 (ko) | 투명 전도성 반사방지막을 갖는 광전 소자 | |
| KR101120009B1 (ko) | 나노 돌기를 갖는 태양 전지 및 이의 제조 방법 | |
| US20120132266A1 (en) | Photoelectric conversion device using semiconductor nanomaterial |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| A302 | Request for accelerated examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150609 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160613 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170621 Year of fee payment: 6 |