KR101193809B1 - 화합물반도체 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents
화합물반도체 태양전지 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101193809B1 KR101193809B1 KR1020110092872A KR20110092872A KR101193809B1 KR 101193809 B1 KR101193809 B1 KR 101193809B1 KR 1020110092872 A KR1020110092872 A KR 1020110092872A KR 20110092872 A KR20110092872 A KR 20110092872A KR 101193809 B1 KR101193809 B1 KR 101193809B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- cap layer
- compound semiconductor
- solar cell
- semiconductor solar
- layer
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 52
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 30
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 56
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 56
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims abstract description 38
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 claims description 20
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 18
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 8
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 5
- 230000008719 thickening Effects 0.000 claims description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 12
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 AlInP and AlGaAs Chemical class 0.000 description 1
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N Raney nickel Chemical compound [Al].[Ni] NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 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
-
- 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 발명은 화합물반도체 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 화합물반도체 태양전지는 광신호를 전기적 신호로 변환하는 광전 변환셀과, 상기 광전 변환셀 상에 형성되며, 화합물반도체로 이루어진 윈도우층(window layer)과, 상기 윈도우층 상에 감광막을 마스크로 하여 습식 식각되어 형성되는 캡층(cap layer)과, 상기 캡층의 상면에 개구된 일부 영역을 제외하고 상기 캡층과 상기 윈도우층의 표면이 노출된 영역 상에 형성되는 무반사막과, 상기 캡층의 상면에 형성되는 그리드 금속 패턴을 포함함으로써, 감광막을 마스크로 사용하여 GaAs 캡층을 습식 식각함으로써, 갈바닉 효과를 근본적으로 억제하고 식각 불균일성을 제거할 수 있다.
Description
본 발명은 화합물반도체 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 감광막을 마스크로 사용하여 GaAs 캡층을 습식 식각함으로써, 갈바닉 효과를 근본적으로 억제하고 식각 불균일성을 제거할 수 있는 화합물반도체 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
태양전지는 태양광발전의 핵심소자이며, 광기전력효과(Photovoltaic Effect)를 이용하여 태양에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 소자이다.
통상적인 태양전지의 동작은 반도체에 입사되는 태양광에 의한 전자-정공 쌍의 생성, 전자와 정공이 각각 분리되어 양단의 전극으로의 이동으로 이루어진다. 즉, 초기의 태양전지는 p형 반도체와 n형 반도체의 접합을 통해 구현되었다. 그러나, 최근에는 기술의 진보에 따라 실리콘과 같은 무기 소재로 구성된 무기 태양전지, 유기물을 채용한 유기 태양전지 등이 출현하고 있다.
무기 태양전지로는 실리콘계 태양전지와, CIS, CdTe, GaAs 등과 같은 화합물반도체 태양전지 등이 있다.
도 1은 종래의 화합물반도체 태양전지를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 화합물반도체 태양전지는 광신호를 전기적 신호로 변환하는 광전 변환셀(120), 윈도우층(window layer)(130), 캡층(cap layer)(140) 및 그리드 금속 패턴(150)이 순차적으로 적층되어 있는 구조를 가진다.
상기 윈도우층(130)의 표면이 노출된 영역과 상기 그리드 금속 패턴(150) 상에는 무반사막(160)이 형성되어 있다.
상기 윈도우층(130)은 AlInP, AlGaAs와 같은 알루미늄 화합물로 이루어지고, 캡층(140)은 GaAs로 이루어질 수 있는데, 도 1에 도시된 바와 같은 캡층(140)을 형성하기 위해서는 우선, 윈도우층(130) 상의 전 영역에 GaAs층(145)을 형성시키고, 하이 도핑(high doping)된 GaAs 캡층(140) 위에 상기 그리드 금속 패턴(150)을 마스크로 이용하여 캡층(140)을 습식 식각(wet etching)함으로써, GaAs 캡층(140) 일부를 제거한다.
그러나, 이와 같이 캡층(140)을 습식 식각하는 경우, 잘 알려져 있는 갈바닉 효과로 인해 식각 불균일성이 발생한다. 이는 심할 경우 그리드 금속 패턴(150)인 그리드 금속이 떨어지는 현상이 종종 나타나기도 하므로 이에 대한 대책이 요구된다.
화합물반도체 태양전지 제조공정 시 갈바닉 효과는 금속이 표면에 드러나 있는 상황에서 화공약품을 이용한 공정 진행시 금속 주변의 표면을 불규칙하게 만드는 현상으로서, 태양전지 제조 시 GaAs 캡층(140) 습식 식각 공정 뿐 아니라 이후 진행되는 화공약품을 이용하는 공정에서도 발생할 수 있다.
첨부한 도 2는 화합물반도체 태양전지 제조 시 GaAs 캡층(140)의 습식 식각공정에서 나타날 수 있는 전형적인 갈바닉 효과로 인한 불균일한 에칭 현상을 나타내는 사진이다.
이와 같이, 종래의 기술에서는 갈바닉 효과로 인해 화합물반도체 태양전지 제조상의 재현성 및 신뢰성 문제가 나타나므로, 갈바닉 효과를 억제할 수 있는 방법이 여러 가지로 모색되어지고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 화합물반도체 태양전지 제조 시 빈번히 발생하는 갈바닉 효과로 인한 불균일한, 또는 원치 않는 표면식각 현상을 억제함으로써, 재현성 있는 고신뢰성 화합물반도체 태양전지를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 추후 화공약품을 이용한 공정 시 표면이 무반사막으로 효과적으로 보호되어 화합물반도체 태양전지의 전체 제조공정에서 갈바닉 효과를 억제할 수 있는 태양전지를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 상기와 같은 고신뢰성 화합물반도체 태양전지를 제조하는 태양전지 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 광신호를 전기적 신호로 변환하는 광전 변환셀과, 상기 광전 변환셀 상에 형성되며, 화합물반도체로 이루어진 윈도우층(window layer)과, 상기 윈도우층 상에 감광막을 마스크로 하여 습식 식각되어 형성되는 캡층(cap layer)과, 상기 캡층의 상면에 개구된 일부 영역을 제외하고 상기 캡층과 상기 윈도우층의 표면이 노출된 영역 상에 형성되는 무반사막과, 상기 캡층의 상면에 형성되는 그리드 금속 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물반도체 태양전지가 제공된다.
본 발명에 있어서, 상기 화합물반도체는 Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ, V, Ⅵ족 원소들 중 선택되는 어느 하나 이상의 물질 또는 그 물질들의 조합으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 무반사막은 Si3N4, SiO2, ZnS, MgF2로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 물질, 또는 그 물질들의 조합으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 그리드 금속 패턴은 상기 캡층 표면 위에 오믹 특성을 가질 수 있는 Au, AuGe, Ni, Ti, Pt, Au로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 금속, 또는 그 금속들의 조합으로 이루어질 수 있다.
상기 그리드 금속 패턴의 상면에 전도성이 우수한 Au 또는 Ag을 도금하여 그리드 금속 패턴을 두껍게 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 화합물반도체 태양전지 제조방법은 (a) 광전 변환셀, 윈도우층, 캡층을 순차적으로 적층하여 화합물반도체 태양전지 에피 웨이퍼를 형성하는 단계와, (b) 상기 에피 웨이퍼에 갈바닉효과를 억제하기 위해 제1 감광막을 식각마스크로 이용하여 상기 캡층을 습식 식각하는 단계와, (c) 상기 습식 식각된 캡층 위에 갈바닉효과를 억제하기 위해 무반사막을 증착하여 표면을 보호하는 단계와, (d) 상기 무반사막을 이용하여 표면보호 후 그리드 금속 패턴을 형성하는 단계로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 (d) 단계는, 상기 캡층의 상면에 일부 영역이 개구되도록 제2 감광막을 식각마스크로 이용하여 상기 캡층의 상면 중 일부 영역을 식각하여 무반사막 비아를 형성하는 단계와, 상기 캡층과 제2 감광막의 전체 영역에 그리드 금속을 증착하는 단계와, 상기 제2 감광막을 제거하여 상기 캡층의 개구된 영역에 그리드 금속 패턴을 형성하는 단계로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 (d) 단계 이후, 도금 공정을 이용하여 그리드 금속 패턴을 두껍게 하는 단계가 더 포함될 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 화합물반도체 태양전지 제조방법은 (a) 광전 변환셀, 윈도우층, 캡층을 순차적으로 적층하여 화합물반도체 태양전지 에피 웨이퍼를 형성하는 단계와, (b) 상기 에피 웨이퍼에 갈바닉효과를 억제하기 위해 제1 감광막을 식각마스크로 이용하여 상기 캡층을 습식 식각하는 단계와, (c) 상기 습식 식각된 캡층 위에 제2 감광막을 증착하고, 상기 윈도우층의 표면이 노출된 영역과 상기 제2 감광막 상에 무반사막을 증착하는 단계와, (d) 상기 제2 감광막을 제거하여 상기 캡층의 상면에 일부 영역을 노출시키는 단계와, (e) 상기 무반사막 상에 제3 감광막을 증착시키는 단계와, (f) 상기 캡층과 제3 감광막의 전체 영역에 그리드 금속을 증착하는 단계와, (g) 상기 제3 감광막을 제거하여 상기 캡층의 개구된 영역에 그리드 금속 패턴을 형성하는 단계로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 (g) 단계 이후, 도금 공정을 이용하여 그리드 금속 패턴을 두껍게 하는 단계가 더 포함될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물반도체 태양전지 및 그 제조방법은 금속이 없는 표면 상의 감광막을 마스크로 사용하여 GaAs 캡층을 습식 식각함으로써, 갈바닉효과로 인한 불균일한 식각 현상이 전혀 나타나지 않는다.
따라서, 태양전지 제조 시 빈번히 발생하는 갈바닉 효과로 인한 불균일한, 또는 원치 않는 표면식각 현상을 억제함으로써, 화합물반도체 태양전지 제조 공정에 대한 재현성 및 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있다.
또한, GaAs 캡층 습식 식각 공정 후 무반사막을 이용하여 표면을 보호함으로 후속 화공약품을 이용한 공정 시 갈바닉효과를 억제할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 화합물반도체 태양전지를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 일반적인 화합물반도체 태양전지 제조공정 중 갈바닉 효과로 인한 불안정한 에칭형태를 나타내는 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 화합물반도체 태양전지를 나타내는 단면도이다.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 일실시예에 따른 화합물반도체 태양전지 제조공정을 나타내는 공정도이다.
도 5a 내지 도 5h는 본 발명의 제2 실시예에 따른 화합물반도체 태양전지 제조공정을 나타내는 공정도이다.
도 2는 일반적인 화합물반도체 태양전지 제조공정 중 갈바닉 효과로 인한 불안정한 에칭형태를 나타내는 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 화합물반도체 태양전지를 나타내는 단면도이다.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 일실시예에 따른 화합물반도체 태양전지 제조공정을 나타내는 공정도이다.
도 5a 내지 도 5h는 본 발명의 제2 실시예에 따른 화합물반도체 태양전지 제조공정을 나타내는 공정도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이며, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
첨부한 도 3은 본 발명에 따른 화합물반도체 태양전지를 나타내는 단면도이고, 도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 제1 실시예에 따른 화합물반도체 태양전지 제조공정을 나타내는 공정도이며, 도 5a 내지 도 5h는 본 발명의 제2 실시예에 따른 화합물반도체 태양전지 제조공정을 나타내는 공정도이다.
본 발명의 화합물반도체 태양 전지는 기존 화합물반도체 태양전지 제조 시 그리드 금속 패턴을 마스크로 하여 GaAs 캡층의 습식 식각 공정을 진행함으로써 발생되는 문제점을 해결하고자 한 것으로서, 감광막을 마스크로 하여 캡층(240)을 먼저 습식 식각하고 무반사막을 전면 증착하여 표면 보호한 후 금속 패턴을 형성하는데 특징이 있다.
<제1
실시예
>
본 발명에서는 감광막을 마스크로 하여 캡층(240)을 먼저 습식 식각하고 무반사막을 전면 증착하여 표면 보호한 후 금속 패턴을 형성하는 방법으로서 2개의 실시예를 제안한다.
먼저, 도 4a 내지 도 4h에 도시한 본 발명의 제1 실시예에 의하면, 본 발명의 화합물반도체 태양전지 제조방법은 광전 변환셀(220), 윈도우층(230), 캡층(240)을 순차적으로 적층하여 화합물반도체 태양전지 에피 웨이퍼를 형성한다(도 4a).
상기 광전 변환셀(220)은 광신호를 전기적 신호로 변환하며, 상기 윈도우층(window layer)(230)은 광전 변환셀(220) 상에 형성되고 화합물반도체로 이루어지는데, 상기 화합물반도체는 Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ, V, Ⅵ족 원소들 중 선택되는 어느 하나 이상의 물질 또는 그 물질들의 조합으로 이루어질 수 있다.
예컨대, 상기 윈도우층(230)은 p형 또는 n형 불순물로 도핑된 금속 산화물을 포함할 수 있다. 금속 산화물은 아연산화물(ZnO), 갈륨산화물(Ga2O3), 알루미늄산화물(Al2O3), 인듐산화물(In2O3), 납산화물(PbO), 구리산화물(CuO), 티탄산화물(TiO2), 주석산화물(SnO2), 철산화물(FeO), 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO) 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 상기 윈도우층(230)이 AlGaAs로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기와 같이 광전 변환셀(220), 윈도우층(230), 캡층(240)을 순차적으로 적층하여 이루어진 태양전지 에피 웨이퍼에 갈바닉효과를 억제하기 위해 캡층을 습식 식각하기 위한 식각마스크로 제1 감광막(222)을 형성한다(도 4b).
이후, 상기 제1 감광막(222)을 식각마스크로 이용하여 상기 캡층(240)을 습식 식각하고 제1 감광막을 제거한다(도 4c).
이와 같이, 제1 감광막(222)을 식각마스크로 이용하여 습식 식각된 캡층(240) 위에 갈바닉효과를 억제하기 위해 무반사막(260)을 증착하여 표면을 보호한다(도 4d).
이후, 상기 무반사막(260)을 이용하여 표면을 보호한 상태에서 그리드 금속 패턴을 형성한다.
여기서, 상기 그리드 금속 패턴을 형성하기 위해 먼저, 상기 캡층(240)의 상면에 무반사막 비아(via)가 될 일부 영역을 제외하고, 제2 감광막(242)을 증착한다(도 4e).
상기 제2 감광막(242)을 식각마스크로 이용하여 상기 캡층(240)의 상면 중 일부 영역을 식각하여 캡층(240)의 상면에 무반사막 비아(via)가 형성되도록 한다(도 4f).
이후, 상기 캡층(240)과 제2 감광막(242)의 전체 영역에 그리드 금속(250)을 증착하고(도 4g), 상기 제2 감광막(242)을 제거함으로써 상기 캡층(240)의 개구된 영역에 그리드 금속 패턴(250)을 형성한다(도 4h).
이와 같은 공정을 거쳐 제조된 본 발명의 화합물반도체 태양전지는 도 4h 및 도 3에서 보는 바와 같이, 광전 변환셀(220)과, 윈도우층(window layer)(230) 상에 감광막을 마스크로 하여 습식 식각되는 캡층(cap layer)(240)이 형성되고, 상기 캡층(240)의 상면에 일부 영역이 개구되어 무반사막(260) 비아(262)를 형성하도록 하여 상기 캡층(240)과 상기 윈도우층(230)의 표면이 노출된 영역 상에 무반사막(260)을 형성한 구조를 갖는다.
상기 캡층(240)의 상면에 그리드 금속 패턴(250)이 형성되어 캡층(240)과 그리드 금속 패턴(250)이 오믹(Ohmic) 접촉한다.
상기 무반사막(260)은 입사되는 광이 반사되는 것을 최소화하여, 입사되는 광의 손실을 최소화하기 위한 것으로, 본 발명에 있어서, 상기 무반사막(260)은 Si3N4, SiO2, ZnS, MgF2로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 물질, 또는 그 물질들의 조합으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 그리드 금속 패턴(250)은 알루미늄 또는 니켈 알루미늄 합금(Ni/Al)을 포함할 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 그리드 금속 패턴은 상기 캡층 표면 위에 오믹 특성을 가질 수 있는 Au, AuGe, Ni, Ti, Pt로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 금속, 또는 그 금속들의 조합으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 그리드 금속 패턴(250)의 상면에 도금 공정을 이용하여 그리드 금속 패턴을 두껍게 하는 단계가 더 포함될 수 있다.
여기서, 상기 그리드 금속 패턴(250)의 상면에 전도성이 우수한 Au 또는 Ag을 도금하여 그리드 금속 패턴을 두껍게 형성하는 것이 바람직하다.
<제2
실시예
>
본 발명의 제2 실시예는 도 5a 내지 도 5h에서 보는 바와 같이, 광전 변환셀(220), 윈도우층(230), 캡층(240)을 순차적으로 적층하여 화합물반도체 태양전지 에피 웨이퍼를 형성한다(도 5a).
상기 에피 웨이퍼에 갈바닉효과를 억제하기 위해 제1 감광막(222)을 식각마스크로 이용하여 상기 캡층(240)을 습식 식각한다(도 5c).
이후, 상기 습식 식각된 캡층(240) 위에 제2 감광막(232)을 증착하고, 상기 윈도우층(230)의 표면이 노출된 영역과 상기 제2 감광막(232) 상에 무반사막(260)을 증착한다(도 5d).
상기 제2 감광막(232)을 제거하여 상기 캡층(240)의 상면에 일부 영역을 노출시켜 무반사막(260) 비아(262)를 형성한다(도 5e).
상기 무반사막(260) 상에 제3 감광막(252)을 증착시킨다(도 5f).
이후, 상기 캡층(240)과 제3 감광막(252)의 전체 영역에 그리드 금속(250)을 증착한다(도 5g).
상기 제3 감광막(252)을 제거하여 상기 캡층(240)의 개구된 영역에 그리드 금속 패턴(260)을 형성한다(도 5h).
이와 같은 본 발명의 제2 실시예를 통해 제조된 태양전지는 제1 실시예를 통해 제조된 태양전지와 동일한 구성이므로, 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
이와 같은 본 발명의 태양전지는 감광막을 마스크로 사용하여 GaAs 캡층을 습식 식각함으로써, 갈바닉 효과를 근본적으로 억제하고 식각 불균일성을 제거할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
220 : 광전 변환셀 222, 232, 242 : 감광막
230 : 윈도우층 240 : 캡층
250 : 그리드 금속 패턴 260 : 무반사막
230 : 윈도우층 240 : 캡층
250 : 그리드 금속 패턴 260 : 무반사막
Claims (10)
- 광신호를 전기적 신호로 변환하는 광전 변환셀;
상기 광전 변환셀 상에 형성되며, 화합물반도체로 이루어진 윈도우층(window layer);
상기 윈도우층 상에 감광막을 마스크로 하여 습식 식각되어 형성되는 캡층(cap layer);
상기 캡층의 상면에 개구된 일부 영역을 제외하고 상기 캡층과 상기 윈도우층의 표면이 노출된 영역 상에 형성되는 무반사막; 및
상기 캡층의 상면에 형성되는 그리드 금속 패턴;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물반도체 태양전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 화합물반도체는 Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ, V, Ⅵ족 원소들 중 선택되는 어느 하나 이상의 물질 또는 그 물질들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화합물반도체 태양전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 무반사막은 Si3N4, SiO2, ZnS, MgF2로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 물질, 또는 그 물질들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화합물반도체 태양전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 그리드 금속 패턴은 상기 캡층 표면 위에 오믹 특성을 가질 수 있는 Au, AuGe, Ni, Ti, Pt로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 금속, 또는 그 금속들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화합물반도체 태양전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 그리드 금속 패턴의 상면에 전도성이 우수한 Au 또는 Ag을 도금하여 그리드 금속 패턴을 두껍게 형성하는 것을 특징으로 하는 화합물반도체 태양전지. - (a) 광전 변환셀, 윈도우층, 캡층을 순차적으로 적층하여 화합물반도체 태양전지 에피 웨이퍼를 형성하는 단계;
(b) 상기 에피 웨이퍼에 갈바닉효과를 억제하기 위해 제1 감광막을 식각마스크로 이용하여 상기 캡층을 습식 식각하는 단계;
(c) 상기 습식 식각된 캡층 위에 갈바닉효과를 억제하기 위해 무반사막을 증착하여 표면을 보호하는 단계; 및
(d) 상기 무반사막을 이용하여 표면보호 후 그리드 금속 패턴을 형성하는 단계;
로 이루어지는 화합물반도체 태양전지 제조방법. - 제 6 항에 있어서, 상기 (d) 단계는,
상기 캡층의 상면에 일부 영역이 개구되도록 제2 감광막을 식각마스크로 이용하여 상기 캡층의 상면 중 일부 영역을 식각하여 무반사막 비아를 형성하는 단계;
상기 캡층과 제2 감광막의 전체 영역에 그리드 금속을 증착하는 단계;
상기 제2 감광막을 제거하여 상기 캡층의 개구된 영역에 그리드 금속 패턴을 형성하는 단계;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화합물반도체 태양전지 제조방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 (d) 단계 이후, 도금 공정을 이용하여 그리드 금속 패턴을 두껍게 하는 단계;
가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 화합물반도체 태양전지 제조방법. - (a) 광전 변환셀, 윈도우층, 캡층을 순차적으로 적층하여 화합물반도체 태양전지 에피 웨이퍼를 형성하는 단계;
(b) 상기 에피 웨이퍼에 갈바닉효과를 억제하기 위해 제1 감광막을 식각마스크로 이용하여 상기 캡층을 습식 식각하는 단계;
(c) 상기 습식 식각된 캡층 위에 제2 감광막을 증착하고, 상기 윈도우층의 표면이 노출된 영역과 상기 제2 감광막 상에 무반사막을 증착하는 단계;
(d) 상기 제2 감광막을 제거하여 상기 캡층의 상면에 일부 영역을 노출시키는 단계;
(e) 상기 무반사막 상에 제3 감광막을 증착시키는 단계;
(f) 상기 캡층과 제3 감광막의 전체 영역에 그리드 금속을 증착하는 단계; 및
(g) 상기 제3 감광막을 제거하여 상기 캡층의 개구된 영역에 그리드 금속 패턴을 형성하는 단계;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화합물반도체 태양전지 제조방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 (g) 단계 이후, 도금 공정을 이용하여 그리드 금속 패턴을 두껍게 하는 단계;
가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 화합물반도체 태양전지 제조방법.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110092872A KR101193809B1 (ko) | 2011-09-15 | 2011-09-15 | 화합물반도체 태양전지 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110092872A KR101193809B1 (ko) | 2011-09-15 | 2011-09-15 | 화합물반도체 태양전지 및 그 제조방법 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101193809B1 true KR101193809B1 (ko) | 2012-10-23 |
Family
ID=47288511
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020110092872A KR101193809B1 (ko) | 2011-09-15 | 2011-09-15 | 화합물반도체 태양전지 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101193809B1 (ko) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101486206B1 (ko) * | 2014-03-13 | 2015-01-27 | (재)한국나노기술원 | 투명전도성 산화물을 이용한 화합물반도체 태양광 전지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 화합물반도체 태양광 전지 |
WO2018199555A1 (en) * | 2017-04-25 | 2018-11-01 | Lg Electronics Inc. | Compound semiconductor solar cell and method of manufacturing the same |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1084123A (ja) | 1996-09-09 | 1998-03-31 | Sharp Corp | 太陽電池モジュールおよびその製造方法 |
-
2011
- 2011-09-15 KR KR1020110092872A patent/KR101193809B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1084123A (ja) | 1996-09-09 | 1998-03-31 | Sharp Corp | 太陽電池モジュールおよびその製造方法 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101486206B1 (ko) * | 2014-03-13 | 2015-01-27 | (재)한국나노기술원 | 투명전도성 산화물을 이용한 화합물반도체 태양광 전지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 화합물반도체 태양광 전지 |
WO2018199555A1 (en) * | 2017-04-25 | 2018-11-01 | Lg Electronics Inc. | Compound semiconductor solar cell and method of manufacturing the same |
US10566473B2 (en) | 2017-04-25 | 2020-02-18 | Lg Electronics Inc. | Compound semiconductor solar cell and method of manufacturing the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5848421B2 (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
JP6106403B2 (ja) | 光電変換素子及び光電変換素子の製造方法 | |
EP2434548B1 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
KR101661768B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조 방법 | |
KR101948206B1 (ko) | 태양 전지와, 이의 제조 방법 | |
US20100252094A1 (en) | High-Efficiency Solar Cell and Method of Manufacturing the Same | |
JPH06244443A (ja) | 環境に対して密封されたオームコンタクトグリッドを備えた砒化ガリウム・砒化アルミニウムガリウムフォトセルおよびそのセルの製造方法 | |
US9640673B2 (en) | Solar cell and manufacturing method thereof | |
JP2012243797A (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
KR101878397B1 (ko) | 태양전지 및 그 제조 방법 | |
EP2587554A2 (en) | Method for making semiconductor light sensitive devices | |
JP2004064028A (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
EP2538454A1 (en) | Device for generating solar power and method for manufacturing same | |
KR20130082066A (ko) | 광기전력소자 및 제조 방법 | |
JP2001203376A (ja) | 太陽電池 | |
KR101193809B1 (ko) | 화합물반도체 태양전지 및 그 제조방법 | |
US20140083486A1 (en) | Solar cell and method for manufacturing same | |
KR20140022507A (ko) | 후면전극형 이종접합 태양전지 및 그 제조방법 | |
TW201442260A (zh) | 太陽能電池及其製造方法 | |
KR20130068962A (ko) | 태양 전지 및 이의 제조 방법 | |
KR101318326B1 (ko) | 초고효율을 나타내는 이종접합 실리콘 태양전지 및 이의 제조방법 | |
CN103199149B (zh) | 一种具有减反射膜的四结级联的光伏电池的制造方法 | |
CN103165749B (zh) | 一种具有减反射膜的五结级联光伏电池的制造方法 | |
EP4411839A1 (en) | Solar cell and manufacturing method therefor | |
US20240065008A1 (en) | Solar battery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160919 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171016 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181004 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191007 Year of fee payment: 8 |