KR101299805B1 - 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지의 계면특성을 개선하기 위하여 RPALD 기법을 사용하여 Al2O3를 저온에서 증착하는 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조 방법에 관한 것으로, 원격 플라즈마 원자층 증착법(RPALD)을 사용하여 산화알루미늄(Al2O3)을 반도체 웨이퍼 상에 저온 증착하여 1~2nm의 초박막 절연층을 형성한 후, 상기 절연층 상에 금속성 핑거를 형성하고, 상기 금속성 핑거 상에 반사방지막으로 SiNx층을 증착하며, 상기 반도체 웨이퍼 저면에 전극을 형성하는 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명은 태양전지 제조방법에 관한 것으로서, 특히 태양전지의 계면 특성을 개선하기 위하여 RPALD 기법을 사용하여 Al2O3를 저온에서 초박막으로 증착하는 금속-절연체-반도체형(MIS; Metal-Insulator-Semiconductor) 태양전지 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 2011년 교육과학기술부로부터 지원받아 수행된 연구(연구사업명: 기본연구지원사업-유형I, 연구과제명: 실용 가능한 양자구조 고효율 실리콘 태양전지 개발)의 일환으로 개발된 것이다.
MIS(Metal-Insulator-Semiconductor, 금속-절연체-반도체 접합구조)형 반전층 Si 태양전지가 1976년에 소개된 이후, 이에 대한 많은 연구들이 있어왔다. MIS 구조 태양전지는 열적으로 확산된 pn접합 태양전지의 실행 가능한 대안으로 고려되고 있다. MIS 접근법의 주요한 이점은 고온의 접합 확산 단계가 완전히 배제된다는 것이다.
이것은 실리콘 재료에서 유지될 초기 특성들을 허용할 뿐만 아니라, 확산층과 연관된 비이상적 인자들을 제거한다. 더하여, MIS형 디바이스들은 확산 셀에 비하여 덜 비싸게 제조될 수 있다.
종래의 태양전지는 열CVD, 플라즈마CVD, 또는 광CVD 등의 CVD법(Chemical Vapor Deposition: 화학기상증착법)에 의해 형성되며, 이 중에서 가장 일반적으로 보급되어 있는 것은 플라즈마CVD이다.
이러한 태양전지는 기존 250㎛ 이상의 실리콘 기판의 후면 전체에 알루미늄을 15㎛ 이상 스크린 인쇄한 후, 700℃ 이상에서 고온 열처리 소성하여 제작되는데, 열처리 공정에서 알루미늄 금속은 고온에서 열팽창이 많고, 실리콘은 고온에서 열팽창이 작기 때문에 고온 열처리 후 냉각과정에서 열팽창 계수가 서로 다르기 때문에 실리콘 웨이퍼에 휨(bow)이 발생하게 된다. 또한, 실리콘 기판의 두께가 200㎛에서 구부러져 휘는 정도가 1㎜까지 상승함을 볼 수 있는데, 휨이 0.5㎜ 이상이 발생하면 제조공정에서 파손이 증가하여 양산화가 어려운 문제점이 있었다.
한편, RPALD(Remote-Plasma Atomic Layer Deposition, 원격 플라즈마 원자층 증착법) 방식은 ALD(Atomic Layer Deposition, 원자층 증착법) 방식의 보다 개선된 형태로서, 이 방식은 반도체표면이 플라즈마에 의해 더 적은 손상을 초래하기 때문에 양호한 계면특성을 얻을 수 있으며, 낮은 프로세스 온도에서 진행될 수 있다.
따라서 RPALD 방식을 이용하여 양호한 특성을 가지는 절연층을 증착하고, MIS 디바이스들에서 계면특성들을 향상시킬 수 있는 MIS 반전층 태양전지의 제조 방안이 요망된다.
1. M. A. Green and R. B. Godfrey, Appl. Phys. Lett. 29, 610(1976).
2. R. Hezel and R. Schorner, J. Appl. Phys. 52, 3076 (1981).
3. R. Hezel and K. Jaeger, J. Electrochem. Soc. 136, 518(1989).
4. S. Altundal, A. Tataroglu and I. Dokme, Sol. Energ. Mat.Sol. C. 85, 345 (2005).
5. M. A. Green, Solar Cells: Operating Principles, Technology, and System Applications, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey (1982).
6. K. H. Kim and N. W. Kwak, Electron. Mater. Lett. 5, 83(2009).
7. H. S. Yun and K. H. Kim, J. Kor. Phys. Soc. 54, 783 (2009).
8. S. Lee and H. Jeon, Electron. Mater. Lett. 3, 17 (2007).
9. W. Kern and D. A. Puotinen, RCA Review, 31, 187 (1970)
따라서 본 발명의 목적은 고온의 접합 확산 단계가 완전히 배제되어, 반도체 표면의 플라즈마 손상을 줄이고, 낮은 프로세스 온도에서 양호한 특성의 절연층을 증착함으로써, MIS 디바이스들에서 계면특성들을 향상시킬 수 있는 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조 방법을 제공하는데 있다.
따라서 본 발명의 목적은 낮은 프로세스 온도에서 진행될 수 있기 때문에 양호한 특성의 절연층을 증착하고, MIS 디바이스들에서 계면특성들을 향상시키기 위하여 RPALD 방식을 이용하여 금속-절연체-반도체형 태양전지를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
따라서 본 발명의 목적은 고온의 접합 확산 단계를 완전히 배제하여 Al2O3를 1~2nm의 초박막으로 증착하여 양호한 특성의 절연층을 형성함으로써, 계면특성들을 향상시킬 수 있는 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조방법은, 원격 플라즈마 원자층 증착법(RPALD)을 사용하여 산화알루미늄(Al2O3)을 반도체 웨이퍼 상에 저온 증착하여 1~2nm의 초박막 절연층을 형성한 후, 상기 절연층 상에 금속성 핑거를 형성하고, 상기 금속성 핑거 상에 반사방지막으로 SiNx층을 증착하며, 상기 반도체 웨이퍼 저면에 전극을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명에 따른 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조방법은, 상기 절연층을 형성하기 전에, 상기 반도체 웨이퍼를 텍스처링(Texturing)하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조방법은, 트리메틸 알루미늄(TMA) 전구체 및 활성산소(Oxygen Radicals)를 사용하여 200~400℃에서 1~10 Ω·cm의 고유저항을 갖는 p형 Si에 초박막 Al2O3(박막 두께 1~2nm) 유전체 박막을 원격 플라즈마 원자층 증착법(RPALD)을 사용하여 증착하는 과정; 상기 증착된 초박막 Al2O3 상에 금속성 핑거들을 리프트오프(Lift-off) 및 스크린프린팅 중 어느 하나를 사용하여 상기 p형 Si의 전면에 형성시키며, 반사방지막으로 두께 70~95nm의 SiNx박막을 상기 형성된 금속성 핑거들 상에 부착하는 과정; 및 전극을 상기 p형 Si의 후면에 형성하고, 질소(N2) 및 수소를 혼합한 질소 중 어느 하나를 사용하여 400°C에서 어닐닝하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명에 따른 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조방법은, 상기 유전체 박막을 형성하기 전에, 상기 p형 Si를 텍스처링(Texturing)하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조방법에 있어서, 상기 초박막 Al2O3 게이트 유전체 박막을 상기 p형 Si에 증착하는 과정은, 사이클당 상기 트리메틸 알루미늄, 아르곤(Ar) 및 산소(O2)에 대해 각각 1~5초로 각 펄스시간을 유지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조방법에 있어서 상기 활성산소는, 상기 p형 Si와 이격된 원격 플라즈마 발생 영역에서 산소 가스를 분리함으로써 생성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 Al2O3를 갖는 Si MIS 태양전지에 대하여 양호한 계면특성을 갖는 게이트 유전체 박막을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 RPALD에 의해 형성된 Al2O3 박막이 자기 제한(Self-limited) 표면 반응을 유지하기 때문에, 증착된 박막 두께의 탁월한 원자 레벨 제어를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, Si 표면에 Al2O3 박막의 RPALD 증착 후에, 보호막을 씌운 표면 효과의 결과로서, Al2O3 박막이 없는 수명과 비교할 때 3배 이상 증가하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 SiNx가 실리콘 표면에서 반사방지막 코팅 효과 및 반전 캐리어를 증가시킴으로써 태양전지의 효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 태양전지 제조 과정을 간략화 함으로써 저가로 높은 효율을 갖는 태양전지를 제조할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 RPARL에 의한 Al2O3 박막의 증착의 실시예를 나타낸 구성도,
도 2는 두께 의존 ALD 사이클 및 RPALD Al2O3 박막의 HR-TEM 이미지를 나타낸 도면,
도 3은 20 mm × 20 mm 샘플에 대한 Al2O3 박막 두께의 기능에 따른 수명 분포를 나타낸 그래프,
도 4는 SiNx 박막의 유무에 따른 Al2O3/p-Si MIS 캐패시터의 표준화된 고주파 C-V특성을 나타낸 그래프,
도 5는 SiNx 박막 유무에 따른 C-V 곡선으로부터 추출한 RPALD Al2O3/p-Si MIS 캐패시터의 인터페이스 계면준위밀도를 나타낸 그래프,
도 6은 SiNx 박막의 유무에 따라 1~10 Ω·cm의 p-Si 웨이퍼 상에 제조된 MIS 반전층 태양전지의 1-sun 출력 특성 측정치를 나타낸 그래프.
도 2는 두께 의존 ALD 사이클 및 RPALD Al2O3 박막의 HR-TEM 이미지를 나타낸 도면,
도 3은 20 mm × 20 mm 샘플에 대한 Al2O3 박막 두께의 기능에 따른 수명 분포를 나타낸 그래프,
도 4는 SiNx 박막의 유무에 따른 Al2O3/p-Si MIS 캐패시터의 표준화된 고주파 C-V특성을 나타낸 그래프,
도 5는 SiNx 박막 유무에 따른 C-V 곡선으로부터 추출한 RPALD Al2O3/p-Si MIS 캐패시터의 인터페이스 계면준위밀도를 나타낸 그래프,
도 6은 SiNx 박막의 유무에 따라 1~10 Ω·cm의 p-Si 웨이퍼 상에 제조된 MIS 반전층 태양전지의 1-sun 출력 특성 측정치를 나타낸 그래프.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 하기 설명에서 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
먼저, 도 1은 RPARL에 의한 Al2O3 박막 증착의 실시예를 나타낸 구성도로서, 도시된 바와 같이, TMA(TriMethy Aluminum, 트리메틸 알루미늄) 전구체 및 활성산소(Oxygen Radicals)를 사용함으로써, 200~400℃(본 발명에 따른 바람직한 실시예에서는 300℃)에서, 1~10 Ω·cm의 고유저항을 갖는 p형 Si에 Al2O3 박막이 증착된다. 상기 활성산소는 상기 원격 플라즈마 방출 영역에서 산소 가스를 분리함으로써 생성되고, 고순도 Ar(99.999%)가 퍼지 가스로서 사용된다.
도 1에 도시된 프로세스 시퀀스와 같이, 자기 제한 영역 내에서 상기 프로세스를 완료하기 위하여, 사이클당 상기 트리메틸 알루미늄, 아르곤(Ar) 및 산소(O2)에 대해 각각 1~5초로 각 펄스시간을 유지한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 사이클당 각각 2/3/4/3초(TMA에 대하여 2초, Ar에 대해 각 3초, O2에 대해 4초)로 각 펄스시간을 유지하였다.
절연막 증착에 앞서, Si 샘플들은 H2O:NH4OH:H2O2(=5:1:1), H2O: HCl:H2O2(=5:1:1) 및 2.5%의 불산(HF산)으로 구성된 뜨거운(75 ~ 80℃) 용액을 사용하여 화학적으로 세척된다. 본 발명에서 사용되는 RPALD 시스템의 상세한 설명 및 성장 프로세스는 K. H. Kim과 N. W. Kwak의 Electron. Mater. Lett. 5, 83(2009) 및 H. S. Yun and K. H. Kim의 J. Kor. Phys. Soc. 54, 783(2009)에 상세히 기재되어 있으므로, 여기에서는 그 상세한 설명을 생략한다.
알루미늄 전극은 MIS 캐패시터 구조를 완성하기 위해 쉐도우 마스크를 통한 열 증발에 의해 증착되고, 캐패시턴스 측정을 위해 HP4284A LCR 미터가 사용된다. 계면준위밀도(Dit)는 고주파 C-V 방법을 사용하여 측정되었다. 또한, 증착 박막의 인터페이스 구조를 연구하기 위하여, 고분해능 투과전자현미경(HR-TEM)이 사용되었고, 수명 측정은 WT-2000PV 다기능 PV 매핑 툴(SEMILAB)을 사용하는 극초단파 광전도 감쇠법에 의해 수행되었다.
MIS 반전층 태양전지는 리프트오프법(lift-off)에 의해 p형 Si 기판(1 ~ 10 Ω·cm)에 제조된다. 처음, Si 웨이퍼는 RCA 클리닝법을 사용하여 화학적으로 세척되고, RCA 클리닝 후, 상기 초박막 Al2O3(박막 두께 1~2nm, 200~400°C, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에서는 두께 1.5nm, 300°C) 유전체 박막은 RPALD 시스템을 사용하여 증착된다. 알루미늄 핑거는 리프트오프 프로세스 또는 스크린프린팅 프로세서를 사용하여 전면에서 증착된다. 반사방지막 코팅으로써, 실리콘 질화막(SiNx, 실온에서, 두께 70~95nm, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에서는 91nm)이 표면에 스퍼터 증착되었다.
최종적으로, Al을 후면에 증착시키고, MIS 태양전지의 구조를 완성하기 위해 N2를 사용하여 400°C에서 어닐닝한다.
한편, 상기 p-Si에 Al2O3 절연층을 증착하기 전에 p-Si를 텍스처링(Texturing)할 수도 있다. 이때, 텍스처링 용액은 수산화칼륨(KOH)계 용액을 사용한다.
도 2는 두께 의존 ALD 사이클 및 RPALD Al2O3 박막의 HR-TEM 이미지를 나타낸 도면으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 Al2O3박막 두께는 사이클당 평균 0.13nm를 갖는 완전한 선형 그래프를 나타낸다. 따라서 본 발명에 따른 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조 방법은 RPALD를 이용한 MIS 캐패시터 구조에 있어서 증착박막 두께의 탁월한 원자 레벨 제어를 제공하는 자기 제한 표면반응을 유도한다.
도 2를 참조하면, Al2O3 성장율의 추정선은 거의 0에서 y축(즉, 두께 축)을 교차한다. 이것은 Al2O3 RPALD 프로세스 동안, Al2O3층과 Si기판 사이에 더 이상 계면층이 존재하지 않는다는 것을 의미한다. 삽입된 사진은 균일한 연속 Al2O3박막의 구조를 표시하는 RPALD Al2O3/실리콘 표본의 단면 TEM 이미지를 나타낸 것이다. 또한, 상기 데이터는 증착된 상태에서 Al2O3층이 비결정질임을 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 금속-절연체-반도체형 태양전지는 Al2O3층과 Si기판 사이에 보여지는 계면층이 없다.
도 3은 서로 다른 RPALD의 Al2O3 박막 두께를 갖는 20 mm × 20 mm 샘플에 대한 수명 분포를 도시한 그래프로서, 도시된 바와 같이, 베어(bare) Si 웨이퍼는 15.7 μs 의 평균수명을 갖는 빈약한 표면 부동화를 갖는다. Al2O3의 RPALD 증착 후에, 상기 평균수명은 1nm에서 20nm까지의 두께변화에 대하여 35.2 μs 및 42.4 μs 사이의 평균수명을 가져, 2배 이상이 되었다. 다양한 두께를 갖는 Al2O3 박막의 수명변화율은 12% 이하이다.
도 4는 MIS 캐패시터의 표준화된 고주파 C-V특성을 보인 그래프로서, 게이트 전압은 0.02V/s의 측정속도(sweep rate)로 반전(inversion) 영역으로부터 시작하여 축적(accumulation) 영역까지 측정한 후에 다시 반전영역(inversion side)으로 되돌아와 끝을 맺는다. 알루미늄 전극의 영역은 약 3.2 × 10-4 cm2이다. Al/Al2O3 (6 nm)/Si MIS 캐패시터에 대해 히스테리시스가 없다는 사실은 산화막내 전하의 부재를 나타낸다. 반면에, Al/SiNx (91 nm)/Al2O3 (1.5 nm)/Si MIS 캐패시터에 대해 매우 큰 히스테리시스가 관찰된 것은 박막에 산화막 전하의 존재를 가리킨다. C-V 곡선에서, 화살표의 방향이 반시계 방향이기 때문에, 많은 전하가 박막에 갇혀있음을 의미한다.
도 5는 SiNx 박막 유무에 따른 RPALD Al2O3/p-Si MIS 캐패시터의 계면준위밀도를 나타낸 그래프로서, 도 4의 C-V 곡선으로부터 추출한 에너지 밴드갭 중앙 근처의 최소 계면준위밀도들은 각각 Al/Al2O3 (6 nm)/Si MIS 구조에서 약 2 × 1010/cm2·eV이고, Al/ SiNx (91 nm)/Al2O3 (1.5 nm)/ Si MIS 구조에서 1 × 1011/cm2· eV이다.
Al/SiNx (91 nm)/Al2O3 (1.5 nm)/Si MIS 구조에서 계면준위밀도는 10배정도 증가되는 바, 이는 공정을 진행하는 동안에 SiNx 박막으로 전하들이 유입된 것으로 인해 초래된 것으로 판단된다.
전술한 바와 같이, 간단한 제조 프로세스 시퀀스를 사용함으로써 MIS 반전층 태양전지는 입증되고 특정되었다. 도 6은 SiNx 박막의 유무에 따라 1~10 Ω·cm의 p-Si 웨이퍼 상에 제조된 MIS 반전층 태양전지의 1-sun 출력 특성 측정치를 나타낸 그래프로서, 도 6의 (a)에 보인 바에 따라, SiNx가 없이 제조된 태양전지 효율은 약 0.9%의 낮은 값을 가졌다.
반면에, 도 6의 (b)와 같이 SiNx(91nm)을 갖는 태양전지 효율은 실리콘 표면에서 반사방지도료 코팅 효과 및 반전 캐리어의 증가로 인하여 약 8.2% 증가한다. 프로세스 파라미터들을 최적화함으로써, 우리는 MIS 반전층 태양전지의 더욱 더 높은 값들을 기대할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조 방법은 Al2O3를 갖는 Si MIS 캐패시터 구조를 이용한 MIS 태양전지 응용에 대하여 게이트 유전체에 좋은 인터페이스 특성을 얻기 위해 RPALD 기법을 사용하여 저온에서 증착하였다. 이때, 분리된 영역에 의해 형성된 TMA 전구체 및 활성산소가 사용되었으며, RPALD에 의해 형성된 Al2O3 박막이 자기 제한 표면 반응을 지시하기 때문에, 그들은 증착된 박막 두께의 탁월한 원자 레벨 제어를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조 방법은 매끄러운 인터페이스와 Al2O3/실리콘 인터페이스의 균일성은 HR-TEM에 의해 관찰되었고, Si 표면에 Al2O3 박막의 RPALD 증착 후에, 보호막을 씌운 표면 효과의 결과로서 수명이 Al2O3 박막이 없는 수명과 비교할 때 3배 이상 증가했다.
또한, 본 발명에 따른 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조 방법은 프로세스 동안 SiNx 박막에서 일부분이 된 전하 때문에, 단지 Al2O3 박막을 갖는 인터페이스 상태밀도보다 SiNx/ Al2O3 구조를 갖는 인터페이스 상태밀도가 크기에서 대략 10배 더 높다.
또한, 본 발명에 따른 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조 방법은 SiNx 없이 제조된 태양전지 효율이 약 0.9%의 낮은 값을 갖는데 반하여, 91nm의 SiNx를 갖는 태양전지의 효율은 대략 8.2%에 이르며, 이러한 효율은 반전 캐리어 수의 증가 때문에 0.9%에서 8.2%로 증가했고, 질화규소 박막과 같은 반사방지막 코팅 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조 방법은 고온의 접합 확산 단계가 완전히 배제되어, 반도체 표면의 플라즈마 손상을 줄이고, 낮은 프로세스 온도에서 양호한 특성의 절연층을 증착함으로써, MIS 디바이스들에서 계면특성들을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조 방법은 RPALD 방식을 이용하여 낮은 프로세스 온도에서 진행될 수 있기 때문에 양호한 특성의 절연층을 증착하고, MIS 디바이스들에서 계면특성들을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조 방법은 고온의 접합 확산 단계를 완전히 배제하여 Al2O3를 1~2nm의 초박막으로 증착하여 양호한 특성의 절연층을 형성함으로써, 계면특성들을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조 방법은 Si 표면에 Al2O3 박막의 RPALD 증착 후에, 보호막을 씌운 표면 효과의 결과로서, 수명이 3배 이상 증가하고, SiNx가 실리콘 표면에서 반사방지막 코팅 효과 및 반전 캐리어를 증가시켜 태양전지의 효율을 증가시키며, 태양전지 제조 과정을 간략화 함으로써 저가로 높은 효율을 갖는 태양전지를 제조할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해서 정해져야 한다.
Claims (6)
- 원격 플라즈마 원자층 증착법(RPALD)을 사용하여 산화알루미늄(Al2O3)을 반도체 웨이퍼 상에 저온 증착하여 1~2nm의 초박막 절연층을 형성한 후, 상기 절연층 상에 금속성 핑거를 형성하고, 상기 금속성 핑거 상에 반사방지막으로 SiNx층을 증착하며, 상기 반도체 웨이퍼 저면에 전극을 형성하는 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 절연층을 형성하기 전에, 상기 반도체 웨이퍼를 텍스처링(Texturing)하는 것을 특징으로 하는 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조방법.
- 트리메틸 알루미늄(TMA) 전구체 및 활성산소(Oxygen Radicals)를 사용하여 200~400℃에서 1~10 Ω·cm의 고유저항을 갖는 p형 Si에 초박막 Al2O3(박막 두께 1~2nm) 유전체 박막을 원격 플라즈마 원자층 증착법(RPALD)을 사용하여 증착하는 과정;
상기 증착된 초박막 Al2O3 상에 금속성 핑거들을 리프트오프(Lift-off) 및 스크린프린팅 중 어느 하나를 사용하여 상기 p형 Si의 전면에 형성시키며, 반사방지막으로 두께 70~95nm의 SiNx박막을 상기 형성된 금속성 핑거들 상에 부착하는 과정; 및
전극을 상기 p형 Si의 후면에 형성하고, 질소(N2) 및 수소를 혼합한 질소 중 어느 하나를 사용하여 400°C에서 어닐닝하는 과정;을 포함하는 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조 방법.
- 제 3항에 있어서,
상기 유전체 박막을 형성하기 전에, 상기 p형 Si를 텍스처링(Texturing)하는 것을 특징으로 하는 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조방법.
- 제 3항에 있어서, 상기 초박막 Al2O3 게이트 유전체 박막을 상기 p형 Si에 증착하는 과정은,
사이클당 상기 트리메틸 알루미늄, 아르곤(Ar) 및 산소(O2)에 대해 각각 1~5초로 각 펄스시간을 유지하는 것을 특징으로 하는 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조 방법.
- 제 3항에 있어서, 상기 활성산소는,
상기 p형 Si와 이격된 원격 플라즈마 발생 영역에서 산소 가스를 분리함으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 금속-절연체-반도체형 태양전지 제조 방법.
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-
2011
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| K.-H. Kim 외, 'Fabrication and Properties of AlN Film on GaN Substrate by Using Remote Plasma Atomic Layer Deposition Method' * |
| K.-H. Kim 외, 'Fabrication and Properties of AlN Film on GaN Substrate by Using Remote Plasma Atomic Layer Deposition Method'* |
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