KR101369893B1 - 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지 및 이의 제조 방법 - Google Patents
실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지 및 이의 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101369893B1 KR101369893B1 KR1020120032961A KR20120032961A KR101369893B1 KR 101369893 B1 KR101369893 B1 KR 101369893B1 KR 1020120032961 A KR1020120032961 A KR 1020120032961A KR 20120032961 A KR20120032961 A KR 20120032961A KR 101369893 B1 KR101369893 B1 KR 101369893B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- silicon
- thin film
- silicon layer
- solar cell
- Prior art date
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 167
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 167
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 167
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 90
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 101000661807 Homo sapiens Suppressor of tumorigenicity 14 protein Proteins 0.000 title claims abstract description 26
- 101000661808 Mus musculus Suppressor of tumorigenicity 14 protein homolog Proteins 0.000 title claims abstract description 26
- 102100037942 Suppressor of tumorigenicity 14 protein Human genes 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 77
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 24
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 20
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 14
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 13
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 10
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 6
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 6
- ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N trichlorosilane Chemical compound Cl[SiH](Cl)Cl ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000005052 trichlorosilane Substances 0.000 claims description 5
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 18
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 18
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 9
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 9
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000005341 toughened glass Substances 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 238000000427 thin-film deposition Methods 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910021424 microcrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- -1 respectively Substances 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 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
- H01L31/18—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
-
- 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
- H01L31/072—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 PN heterojunction type
- H01L31/0745—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 PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells
- H01L31/0747—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 PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells comprising a heterojunction of crystalline and amorphous materials, e.g. heterojunction with intrinsic thin layer or HIT® solar cells; solar cells
-
- 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
-
- 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
-
- 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
Abstract
본 발명은 이종 접합 태양전지 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 n형 실리콘 웨이퍼 위에 n형 단결정 실리콘을 에피성장기법으로 성장시켜 박막 필름을 제작하고, 박막 필름 일측면 상에 진성 실리콘층, 실리콘층, 투명 전극층 및 전극을 순차적으로 적층시킨 다음, 전체층을 유리 기판에 부착 후 n형 웨이퍼를 분리하고, 이들을 회전시킨 상태에서 다시 박막 필름의 타측면 상에 진성 실리콘층, 실리콘층, 투명 전극층 및 전극을 순차적으로 적층시킴으로써 제조 공정을 증착 공정으로만 구성하여 공정을 간략화시키고, 태양전지를 박막화시키도록 하는 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 이종 접합 태양전지 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 n형 실리콘 웨이퍼 위에 n형 단결정 실리콘을 에피성장기법으로 성장시켜 박막 필름을 제작하고, 박막 필름 일측면 상에 진성 실리콘층, 실리콘층, 투명 전극층 및 전극을 순차적으로 적층시킨 다음, 전체층을 유리 기판에 부착 후 n형 웨이퍼를 분리하고, 이들을 회전시킨 상태에서 다시 박막 필름의 타측면 상에 진성 실리콘층, 실리콘층, 투명 전극층 및 전극을 순차적으로 적층시킴으로써 제조 공정을 증착 공정으로만 구성하여 공정을 간략화시키고, 태양전지를 박막화시키도록 하는 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 태양전지(solar cell)는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변화시키는 소자로서, p형 반도체와 n형 반도체의 접합(junction) 형태를 가지며 기본 구조는 다이오드(diode)와 동일하다.
이러한 태양전지의 동작 원리를 설명하면 다음과 같다.
대부분 태양전지는 대면적의 pn 접합 다이오드로 이루어져 있으며, 광전 에너지 변환(photovoltaic energy conversion)을 위해 태양전지가 기본적으로 갖춰야하는 조건은 p형 반도체 영역은 작은 전자밀도(electron density)와 큰 정공밀도(hole density)를 가지고 n형 반도체 영역은 큰 전자밀도와 작은 정공밀도를 가짐으로써, 반도체 구조 내에서 전자들이 비대칭적으로 존재해야 한다는 것이다. 따라서, 열적 평행 상태에서 p형 반도체와 n형 반도체의 접합으로 이루어진 다이오드에서는 캐리어(carrier)의 농도 구배에 의한 확산으로 전하(charge)의 불균형이 생기고, 이로 인해 전기장(electric field)이 형성되어 더 이상 캐리어의 확산이 일어 나지 않게 된다. 이와 같은 다이오드에 그 물질의 전도대(conduction band)와 가전자대(valence band) 사이의 에너지 차이인 밴드 갭 에너지(band gap energy) 이상의 빛을 가했을 경우에 빛 에너지를 받은 전자들은 가전자대에서 전도대로 여기(excitation)된다. 이때, 전도대로 여기된 전자들은 자유롭게 이동할 수 있게 되며, 가전자대에는 전자들이 빠져나간 자리에 정공이 생성된다. 이것을 과잉(excess) 캐리어라고 하며 상기 과잉 캐리어는 전도대 또는 가전자대 내에서 농도 차이에 의해 확산하게 된다. 이때, p형 반도체에서 여기된 전자들과 n형반도체에서 만들어진 정공은 각각 소수 캐리어(minority carrier)라고 칭하며, 기존 접합 전의 p형 반도체 또는 n형 반도체 내의 캐리어(즉, p형 반도체의 정공 및 n형 반도체의 전자)는 소수 캐리어와 구분하여 다수 캐리어(majority carrier)라고 칭한다.
상기 다수 캐리어들은 전기장으로 생긴 에너지 장벽(energy barrier) 때문에 흐름의 방해를 받지만 p형 반도체의 소수 캐리어인 전자는 n형 반도체 쪽으로 n형 반도체의 소수 캐리어인 정공은 p형 반도체 쪽으로 각각 이동할 수 있다. 상기 소수 캐리어의 확산에 의해 pn 접합 다이오드 내부에 전위 차(potential drop)가 생기게 되며, 상기 pn 접합 다이오드의 양극단에 발생된 기전력을 외부 회로에 연결하면 태양전지로서 작용하게 된다.
상기와 같은 태양전지는 전극의 형태에 따라 함몰 전극 타입(Buried Contact Type)과 이종 접합(Hetero junction with Intricsic layer : HIT) 타입으로 구분할 수 있다.
상기 함몰전극 타입 태양전지는 그 태양전지의 표면에 미세한 홈(groove)을 내고 홈 안에 전면전극을 형성한 구조를 가진다. 그렇기 때문에 전극의 종횡비(aspect ratio)를 높이고 접촉저항(contact 저항)을 감소시킬 수 있으며 전극의 자체저항(finger 저항)을 감소시킬 수 있다. 반면 홈 형성시 실리콘 웨이퍼 표면에 물리적인 손상이 유발될 수 있고, 특히 레이저(laser)를 사용할 경우 높은 온도로 인한 표면 재결정 현상이 발생한다.
상기 이종 접합 태양전지는 일본의 '산요(Sanyo)'사에서 개발한 제품명으로 비정질 실리콘과 단결정 실리콘의 장점을 동시에 이용한 구조이다.
이러한 이종 접합 태양전지는 국내 공개특허공보 10-2010-0132504호(태양 전지 및 그 제조 방법)에 개시되었고, 태양 전지 기판(1)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 광전 변환부(11)와, 제 1투명 전극층(12)과, 제 2투명 전극층(13)과, 제 1전극(14) 및 제 2전극(15)을 구비한다.
광전 변환부(11)는 n형 기판(11a)과, 제 1진성(intrinsic) 실리콘층(11b)과, n+형 실리콘층(11c)과, 제 2진성(intrinsic) 실리콘층(11d)과, p+형 실리콘층(11e)을 갖는다.
n형 기판(11a)은 100㎛ 두께 미만의 n형 비정질 실리콘 웨이퍼로서, 광전 변환부(11)의 주체이다.
n형 기판(11a) 일측면 상에는 제 1진성 실리콘층(11b)이 적층되고, 제 1진성 실리콘층(11b) 상에는 n+형 실리콘층(11c)이 적층된다.
반대로, n형 기판(11a)의 타측면 상에는 제 2진성 실리콘층(11d)이 적층되고, 제 2진성 실리콘층(11d) 상에는 p+형 실리콘층(11e)이 적층된다. 이때, 제 1진성 실리콘층(11b)과, n+형 실리콘층(11c)과, 제 2진성 실리콘층(11d) 및 p+형 실리콘층(11e)은 각각 비정질 실리콘, 비정질 실리콘 카바이드, 비정질 실리콘 게르마늄, 미결정 실리콘 등의 실리콘계 반도체를 사용할 수 있다.
그리고, 제 1투명 전극층(Transparent Conductive Oxide; TCO)(12)은 광전 변환부(11)의 n+형 실리콘층(11c) 상에 형성된다. 제 1투명 전극층은 투광성 및 도전성을 갖는다. 제 1투명 전극층(12)으로서는 산화인듐(In2O3), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2), 또는 산화티타늄(TiO2) 등의 금속 산화물을 사용할 수 있다.
이들의 금속 산화물에는, 주석(Sn), 아연(Zn), 텅스텐(W), 안티몬(Sb), 티타늄(Ti), 세륨(Ce), 지르코늄(Zr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga) 등의 도펀트가 도프되어 있어도 된다.
제 2투명 전극층(13)은 광전 변환부(11)의 p+형 실리콘층(11e) 상에 형성된다. 제 2투명 전극층(13)은 투광성 및 도전성을 갖는다. 제 2투명 전극층(13)으로서는, 제 1투명 전극층(12)과 마찬가지로, 산화인듐(In2O3), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2), 또는 산화티타늄(TiO2) 등의 금속 산화물을 사용할 수 있다. 이들의 금속 산화물에, 주석(Sn), 아연(Zn), 텅스텐(W), 안티몬(Sb), 티타늄(Ti), 세륨(Ce), 지르코늄(Zr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga) 등의 도펀트가 도프되어 있어도 된다.
또한, 제 1전극(14)은 제 1투명 전극층(12) 상에 형성되고, 제 2전극(15)은 제 2투명 전극층(12) 상에 형성된다. 한편, 태양전지를 모듈화를 위해서는 제 1전극(14)과, 제 2전극(15) 상에 각각 강화유리(미도시)가 부착된다.
그러나, 이러한 종래의 이종 접합 태양전지는 기판을 실리콘 웨이퍼를 사용하기 때문에 실리콘 웨이퍼를 제조하고, 슬라이스 하는 등의 별도의 공정이 발생되고, 실리콘 웨이퍼 상에 증착을 통해 각 구성을 증착하기 ??문에 제조 공정이 단일화되지 못하여 제조 시간이 늘어나고, 제조 원가가 상승되는 문제점이 있다.
현재 태양전지는 100~150㎜ 두께의 태양전지를 사용하고 있는 데, 제조단가를 낮추기 위해 100㎜ 이하로 박형화를 위한 연구개발이 진행되고 있으나 박형 태양전지의 경우 모듈화 공정 중 파손율이 높아 박형화에 한계가 있고, 전체공정 또한 태양전지의 두께에 따른 최적화를 이뤄야 하므로 막대한 비용이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, n형 실리콘 웨이퍼 위에 n형 단결정 실리콘을 에피성장기법으로 성장시켜 박막 필름을 제작하고, 박막 필름 일측면 상에 진성 실리콘층, 실리콘층, 투명 전극층 및 전극을 순차적으로 적층시킨 다음, 전체층을 유리 기판에 부착 후 n형 웨이퍼를 분리하고, 이들을 회전시킨 상태에서 다시 박막 필름의 타측면 상에 진성 실리콘층, 실리콘층, 투명 전극층 및 전극을 순차적으로 적층시킴으로써 제조 공정을 증착 공정으로만 구성하여 공정을 간략화시켜 제조 시간을 단축시키고, 제조 원가를 낮출 수 있도록 하는 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지 및 이의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 종래의 실리콘 웨이퍼 → 태양전지 → 모듈을 제조하는 탑-다운방식이 아닌 박막증착 기술을 통한 바텀-업 방식의 박형태양전지제조 기술로 종래의 태양전지와 동등한 수준의 발전효율을 내면서 효율적으로 박형화가 가능하며 모듈공정 최적화를 위한 비용을 절감할 수 있도록 하는 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지 및 이의 제조 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
태양광을 흡수하여 전기에너지로 변환시키도록 증착 기법에 의해 형성된 광전 변환부와; 상기 광전 변환부 상에 각각 증착되는 제 1, 2투명 전극층과; 상기 제 1, 2투명 전극층 상에 각각 증착되는 제 1, 2전극; 및 상기 제 1전극의 상면에 적층되는 유리 기판으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 광전 변환부는 시드층에서 실리콘 에피 성장기법에 의해 성장된 박막 필름과; 상기 박막 필름의 일측면 상에 증착되는 제 1진성 실리콘층과; 상기 제 1진성 실리콘층 상에 증착되는 제 1실리콘층과; 상기 박막 필름의 타측면 상에 증착되는 제 2진성 실리콘층; 및 상기 제 2진성 실리콘층 상에 증착되는 제 2실리콘층으로 구성된다.
여기에서 또한, 상기 박막 필름은 n형 단결정 실리콘이다.
여기에서 또, 상기 박막 필름은 그 두께가 1~80㎛이다.
여기에서 또, 상기 박막 필름은 화학기상증착(CVD) 기법을 통해 증착된다.
여기에서 또, 상기 박막 필름은 상압 플라즈마 화학기상증착 기법(APCVD)을 통해 증착된다.
여기에서 또, 상기 상압 플라즈마 화학기상증착 기법은 주파수가 20~150㎒, 원료가스로 모노실란(SiH4) 가스, 삼염화실란(SiHCl3), 사불화실리콘(SiF4)중 선택된 어느 하나의 가스로 이용하고, 반응가스로 수소(H2)를 이용하여 수행한다.
여기에서 또, 상기 시드층은 n형 실리콘 웨이퍼이고, 전기화학에칭 기법으로 상부 기공층과, 하부 기공층을 형성시킨 후 1000~1200℃ 사이 수소분위기에서 열처리 후 사용되며, 상기 박막 필름과 레이어 트랜스퍼(layer transfer) 기법으로 분리되어 제거된다.
여기에서 또, 상기 제 1진성 실리콘층은 비정질 실리콘이다.
여기에서 또, 상기 제 1실리콘층은 p형 비정질 실리콘이다.
여기에서 또, 상기 제 2진성 실리콘층은 비정질 실리콘이다.
여기에서 또, 상기 제 2실리콘층은 n+형 비정질 실리콘이다.
여기에서 또, 상기 유리 기판은 일측면에 상기 제 1진성 실리콘층과, 제 1실리콘층과, 제 1투명 전극층 및 제 1전극을 구비하는 상기 박막 필름을 부착하되, 상기 제 1전극이 일면과 면접하도록 한다.
여기에서 또, 상기 박막 필름은 상기 유리 기판에 부착된 상태에서 상기 시드층이 제거된 타측면에 상기 제 2진성 실리콘층과, 제 2실리콘층과, 제 2투명 전극층 및 제 2전극을 순차적으로 적층시킨다.
본 발명의 다른 특징은,
상기의 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지의 제조 방법에 있어서, 시드층 상에 실리콘 에피 성장기법에 의해 박막 필름을 성장시키는 제 1공정과; 상기 박막 필름의 일측면 상에 제 1진성 실리콘층을 증착시키는 제 2공정과; 상기 제 1진성 실리콘층의 상면에 제 1실리콘층을 증착시키는 제 3공정과; 상기 제 1실리콘층 상에 제 1투명 전극층을 증착시키는 제 4공정과; 상기 제 1투명 전극층을 제 1전극을 증착시키는 제 5공정과; 상기 제 1진성 실리콘층과, 제 1실리콘층과, 제 1투명 전극층 및 제 1전극이 증착된 상기 박막 필름을 유리 기판에 부착하되 상기 제 1전극이 상기 유리 기판과 면접되도록 부착하는 제 6공정과; 상기 시드층을 레이어 트랜스퍼(layer transfer) 기법으로 상기 박막 필름에서 분리하여 제거하는 제 7공정과; 상기 시드층이 제거된 상기 박막 필름의 타측면 상에 제 2진성 실리콘층을 증착시키는 제 8공정과; 상기 제 2진성 실리콘층의 상면에 제 2실리콘층을 증착시키는 제 9공정과; 상기 제 2실리콘층 상에 제 2투명 전극층을 증착시키는 제 10공정; 및 상기 제 2투명 전극층에 제 2전극을 증착시키는 제 11공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서 또한, 상기 박막 필름은 n형 단결정 실리콘이다.
여기에서 또, 상기 박막 필름은 그 두께가 1~80㎛이다.
여기에서 또, 상기 박막 필름은 화학기상증착(CVD) 기법을 통해 증착된다.
여기에서 또, 상기 박막 필름은 상압 플라즈마 화학기상증착 기법(APCVD)을 통해 증착된다.
여기에서 또, 상기 상압 플라즈마 화학기상증착 기법은 주파수가 20~150㎒, 원료가스로 모노실란(SiH4) 가스, 삼염화실란(SiHCl3), 사불화실리콘(SiF4)중 선택된 어느 하나의 가스로 이용하고, 반응가스로 수소(H2)를 이용하여 수행한다.
여기에서 또, 상기 시드층은 n형 실리콘 웨이퍼이고, 전기화학에칭 기법으로 상부 기공층과, 하부 기공층을 형성시킨 후 1000~1200℃ 사이 수소분위기에서 열처리 후 사용된다.
여기에서 또, 상기 제 1진성 실리콘층은 비정질 실리콘이다.
여기에서 또, 상기 제 1실리콘층은 p형 비정질 실리콘이다.
여기에서 또, 상기 제 2진성 실리콘층은 비정질 실리콘이다.
여기에서 또, 상기 제 2실리콘층은 n+형 비정질 실리콘이다.
여기에서 또, 상기 박막 필름은 상기 유리 기판에 부착된 상태에서 상기 시드층이 제거된 타측면에 상기 제 2진성 실리콘층과, 제 2실리콘층과, 제 2투명 전극층 및 제 2전극을 순차적으로 적층시킨다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지 및 이의 제조 방법에 따르면, n형 실리콘 웨이퍼 위에 n형 단결정 실리콘을 에피성장기법으로 성장시켜 박막 필름을 제작하고, 박막 필름 일측면 상에 진성 실리콘층, 실리콘층, 투명 전극층 및 전극을 순차적으로 적층시킨 다음, 전체층을 유리 기판에 부착 후 n형 웨이퍼를 분리하고, 이들을 회전시킨 상태에서 다시 박막 필름의 타측면 상에 진성 실리콘층, 실리콘층, 투명 전극층 및 전극을 순차적으로 적층시킴으로써 제조 공정을 증착 공정으로만 구성하여 공정을 간략화시켜 제조 시간을 단축시키고, 제조 원가를 낮출 수 있다.
또한, 본 발명은 종래의 실리콘 웨이퍼 → 태양전지 → 모듈을 제조하는 탑-다운방식이 아닌 박막증착 기술을 통한 바텀-업 방식의 박형태양전지제조 기술로 종래의 태양전지와 동등한 수준의 발전효율을 내면서 효율적으로 박형화가 가능하며 모듈공정 최적화를 위한 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 종래의 이종 접합 태양전지의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지중 시드층의 제거전후를 도시한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4k는 본 발명의 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 설명도이다.
도 2는 본 발명에 따른 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지중 시드층의 제거전후를 도시한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4k는 본 발명의 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 설명도이다.
이하, 본 발명에 따른 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지중 시드층의 제거전후를 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 3b를 참조하면, 본 발명에 따른 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지(100)는 광전 변환부(110)와, 제 1투명 전극층(120)과, 제 1전극(130)과, 제 2투명 전극층(140)과, 제 2전극(150) 및 유리 기판(160)으로 이루어진다.
먼저, 광전 변환부(110)는 태양광을 흡수하여 전기에너지로 변환시키도록 박막 필름(111)과, 제 1진성 실리콘층(113)과, 제 1실리콘층(115)과, 제 2진성 실리콘층(117) 및 제 2실리콘층(119)으로 구성된다.
박막 필름(111)은 시드층(Seed Layer)(112)에서 실리콘 에피 성장기법에 의해 성장되며, n형 단결정 실리콘으로 그 두께가 1~80㎛인 것이 바람직하다. 이때, 박막 필름(111)은 화학기상증착(CVD:Chemical Vapor Deposition) 기법 또는 상압 플라즈마 화학기상증착(APCVD:Atmospheric Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition) 기법을 통해 증착되며, 상압 플라즈마 화학기상증착 기법은 주파수가 20~150㎒, 원료가스로 모노실란(SiH4) 가스, 삼염화실란(SiHCl3) 가스, 사불화실리콘(SiF4) 가스중 선택된 어느 하나의 가스와, 반응가스로 수소(H2)를 이용하여 수행하는 것이 바람직하다. 또한, 시드층(112)은 n형 실리콘 웨이퍼이고, 하층부에 전기화학에칭 기법(CVD:Chemical Vapor Deposition)으로 기공율이 서로 다른 상부 기공층(112a)과, 하부 기공층(112b)을 형성시킨후 1000~1200℃ 이상의 수소분위기에서 열처리 후 사용한다. 이때, 상부 기공층(112a)은 기공율이 낮고, 하부 기공층(112b)의 기공율이 높게 형성되는 데, 이러한 이유로 상부 기공층(112a)은 수소 열처리 공정을 통해 쉽게 표면 거칠기(roughness)가 낮아질 수 있도록 낮은 기공율(porosity)이 요구되며, 낮아진 거칠기의 표면 위에 박막 필름(111)이 증착되고, 하부 기공층(112b)은 박막 필름(111)이 시드층(110)으로부터 쉽게 탈착될 수 있도록 높은 기공율이 요구되며 이를 통해 시드층(110)을 수십회 재활용할 수 있게 됨으로써 공정 단가를 크게 낮출 수 있기 때문이다.
제 1진성 실리콘층(113)은 비정질 실리콘과 단결정 실리콘 사이의 경계 면에서 전자와 정공의 재결합을 최대한으로 방지하기 위한 층으로 박막 필름(111)의 일측면 상에 증착된다. 이때, 제 1진성 실리콘층(113)은 진성 비정질 실리콘으로서 플라즈마 화학기상증착(PECVD:Plasma-enhanced chemical vapor deposition) 기법으로 증착되고, 수 ㎚ 내지 수십 ㎚의 두께로 증착될 수 있다.
제 1실리콘층(115)은 제 1진성 실리콘층(113) 상에 증착되고, p형 비정질 실리콘이다. 이때, 제 1실리콘층(115)은 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 기법으로 증착된다.
제 2진성 실리콘층(117)은 비정질 실리콘과 단결정 실리콘 사이의 경계 면에서 전자와 정공의 재결합을 최대한으로 방지하기 위한 층으로 시드층(112)이 제거된 박막 필름(111)의 타측면 상에 증착된다. 이때, 제 2진성 실리콘층(117)은 진성 비정질 실리콘으로서 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 기법으로 증착되고, 수 ㎚ 내지 수십 ㎚의 두께로 증착될 수 있다.
제 2실리콘층(119)은 제 2진성 실리콘층(117) 상에 증착되고, n+형 비정질 실리콘이다. 이때, 제 2실리콘층(119)은 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 기법으로 증착된다.
그리고, 제 1투명 전극층(120)은 제 1실리콘층(115) 상에 증착된다. 여기에서, 제 1투명 전극층(120)은 투명하고 전기 전도도가 좋은 산화물인 ITO(Indium Tin Oxide), 산화아연이 도핑된 알루미늄(AZO), 산화주석(SnO2) 등이 사용되고, 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 기법으로 수 ㎚ 내지 수십 ㎚의 두께로 증착될 수 있다.
또한, 제 1전극(130)은 제 1투명 전극층(120) 상에 증착된다. 여기에서, 제 1전극(130)은 전도성 금속 또는 이들의 화합물이 사용되고, 이러한 전도성 금속 또는 이들의 화합물의 예로서는 알루미늄(Al), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 텅스텐(W), 주석(Sn), 티타늄 질화물 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 이때, 제 1전극(130)은 스퍼터링(Sputtering) 기법으로 증착된다.
또, 제 2투명 전극층(140)은 제 2실리콘층(119) 상에 증착된다. 여기에서, 제 2투명 전극층(140)은 투명하고 전기 전도도가 좋은 산화물인 ITO(Indium Tin Oxide), 산화아연이 도핑된 알루미늄(AZO), 산화주석(SnO2) 등이 사용되고, 원자층 증착(ALD) 기법으로 수 ㎚ 내지 수십 ㎚의 두께로 증착될 수 있다.
또한, 제 2전극(150)은 제 2투명 전극층(140) 상에 증착된다. 여기에서, 제 2전극(150)은 전도성 금속 또는 이들의 화합물이 사용되고, 이러한 전도성 금속 또는 이들의 화합물의 예로서는 알루미늄(Al), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 텅스텐(W), 주석(Sn), 티타늄 질화물 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 이때, 제 1전극(130)은 스퍼터링(Sputtering) 기법으로 증착된다.
또, 유리 기판(160)은 시드층(112)이 제거되고, 일측면에 제 1진성 실리콘층(113)과, 제 1실리콘층(115)과, 제 1투명 전극층(120) 및 제 1전극(130)이 적층된 박막 필름(111)을 레이어 트랜스(Layer Transfer) 기법으로 부착하되, 제 1전극(130)과 일면과 면접하도록 부착한다. 이때, 유리 기판(160)은 강화 유리가 적용되고, 본 발명에 따른 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지(100)를 모듈화시킬 때 커버 역할을 수행하고, 제 2전극(150)에 별도의 강화유리 또는 금속판, 즉 커버가 부착된다.
이하, 본 발명의 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지의 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 4a 내지 도 4k는 본 발명의 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 설명도이다.
《제 1공정-S100》
도 4a에 도시된 바와 같이 n형 실리콘 웨이퍼인 시드층(120)의 일측면, 즉 상부 기공층(112a) 상에 실리콘 에피 성장기법을 통해 n형 단결정 실리콘을 성장시켜 1~80㎛의 두께를 갖는 박막 필름(111)을 성장시킨다. 이때, 박막 필름(111)은 상압 플라즈마 화학기상증착(APCVD) 기법을 통해 증착되며, 주파수가 40.56㎒, 원료가스로 모노실란(SiH4) 가스와, 반응가스로 수소(H2)의 혼합가스를 이용하여 수행한다. 또한, 시드층(112)은 n형 실리콘 웨이퍼이고, 하층부에 전기화학에칭 기법(CVD:Chemical Vapor Deposition)으로 기공율이 서로 다른 상부 기공층(112a)과, 하부 기공층(112b)을 형성시킨후 1000~1200℃ 이상의 수소분위기에서 열처리 후 사용한다.
《제 2공정-S110》
그리고, 도 4b에 도시된 바와 같이 박막 필름(111)의 일측면에 진성 비정질 실리콘을 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 기법으로 수 ㎚ 내지 수십 ㎚의 두께로 제 1진성 실리콘층(113)을 증착시킨다.
《제 3공정-S120》
이어서, 도 4c에 도시된 바와 같이 제 1진성 실리콘층(113) 상에 p형 비정질 실리콘을 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 기법으로 제 1실리콘층(115)을 증착시킨다.
《제 4공정-S130》
이어서, 도 4d에 도시된 바와 같이 제 1실리콘층(115) 상에 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 기법으로 수 ㎚ 내지 수십 ㎚의 두께로 제 1투명 전극층(120)을 증착시킨다.
《제 5공정-S140》
그런 다음, 도 4e에 도시된 바와 같이 제 1투명 전극층(120) 상에 스퍼터링(Sputtering) 기법으로 제 1전극(130)을 증착시킨다.
《제 6공정-S150》
제 1진성 실리콘층(113)과, 제 1실리콘층(115)과, 제 1투명 전극층(120) 및 제 1전극(130)이 적층된 박막 필름(111)을 유리 기판(160)과 면접후 투명 유기접착제를 사용하여 부착한다.
《제 7공정-S160》
박막 필름(111)의 부착이 완료되면, 도 4g에 도시된 바와 같이 박막 필름(111)을 레이어 트랜스퍼(layer transfer) 기법으로 물리적 힘을 가해 시드층(112)의 하부에 형성된 기공층(112a)을 기준으로 박막 필름(111)을 분리시킨다.
《제 8공정-S170》
시드층(112)의 분리가 완료되면, 도 4h에 도시된 바와 같이 박막 필름(111)의 타측면에 진성 비정질 실리콘을 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 기법으로 수 ㎚ 내지 수십 ㎚의 두께로 제 2진성 실리콘층(117)을 증착시킨다.
《제 9공정-S180》
이어서, 도 4i에 도시된 바와 같이 제 2진성 실리콘층(117) 상에 n+형 비정질 실리콘을 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 기법으로 제 2실리콘층(119)을 증착시킨다.
《제 10공정-S190》
이어서, 도 4j에 도시된 바와 같이 제 2실리콘층(119) 상에 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition) 기법으로 수 ㎚ 내지 수십 ㎚의 두께로 제 2투명 전극층(140)을 증착시킨다.
《제 11공정-S200》
그런 다음, 도 4k에 도시된 바와 같이 제 2투명 전극층(140) 상에 스퍼터링(Sputtering) 기법으로 제 2전극(150)을 증착시킨다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
110 : 광전 변환부 111 : 박막 필름
112 : 시드층 113, 117 : 제 1, 2진성 실리콘층
115, 119 : 제 1, 2실리콘층 120, 140 : 제 1, 2투명 전극층
130, 150 : 제 1, 2전극 160 :유리 기판
112 : 시드층 113, 117 : 제 1, 2진성 실리콘층
115, 119 : 제 1, 2실리콘층 120, 140 : 제 1, 2투명 전극층
130, 150 : 제 1, 2전극 160 :유리 기판
Claims (25)
- n형 실리콘 웨이퍼이고, 전기화학에칭 기법으로 상부 기공층과, 상기 상부 기공층의 기공율보다 기공율이 높게 하부 기공층을 형성시킨 후 1000~1200℃ 사이 수소분위기에서 열처리된 시드층에서 그 두께가 1~80㎛인 n형 단결정 실리콘이 주파수가 20~150㎒, 원료가스로 모노실란(SiH4) 가스, 삼염화실란(SiHCl3), 사불화실리콘(SiF4)중 선택된 어느 하나의 가스로 이용하고, 반응가스로 수소(H2)를 이용하여 수행하는 상압 플라즈마 화학기상증착 기법에 의해 증착된 후 레이어 트랜스퍼(layer transfer) 기법으로 상기 시드층에서 분리된 박막 필름과, 상기 박막 필름의 일측면 상에 증착되는 제 1진성 실리콘층과, 상기 제 1진성 실리콘층 상에 증착되는 제 1실리콘층과, 상기 박막 필름의 타측면 상에 증착되는 제 2진성 실리콘층 및 상기 제 2진성 실리콘층 상에 증착되는 제 2실리콘층으로 구성된 광전 변환부와;
상기 광전 변환부 상에 각각 증착되는 제 1, 2투명 전극층과;
상기 제 1, 2투명 전극층 상에 각각 증착되는 제 1, 2전극; 및
상기 제 1전극의 상면에 적층되는 유리 기판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1진성 실리콘층은,
비정질 실리콘인 것을 특징으로 하는 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1실리콘층은,
p형 비정질 실리콘인 것을 특징으로 하는 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2진성 실리콘층은,
비정질 실리콘인 것을 특징으로 하는 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2실리콘층은,
n+형 비정질 실리콘인 것을 특징으로 하는 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 유리 기판은,
일측면에 상기 제 1진성 실리콘층과, 제 1실리콘층과, 제 1투명 전극층 및 제 1전극을 구비하는 상기 박막 필름을 부착하되, 상기 제 1전극이 일면과 면접하도록 하는 것을 특징으로 하는 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지. - 제 13 항에 있어서,
상기 박막 필름은,
상기 유리 기판에 부착된 상태에서 상기 시드층이 제거된 타측면에 상기 제 2진성 실리콘층과, 제 2실리콘층과, 제 2투명 전극층 및 제 2전극을 순차적으로 적층시키는 것을 특징으로 하는 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지. - 제 1 항의 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지의 제조 방법에 있어서,
n형 실리콘 웨이퍼이고, 전기화학에칭 기법으로 상부 기공층과, 상기 상부 기공층의 기공율보다 기공율이 높게 하부 기공층을 형성시킨 후 1000~1200℃ 사이 수소분위기에서 열처리된 시드층에서 그 두께가 1~80㎛인 n형 단결정 실리콘이 주파수가 20~150㎒, 원료가스로 모노실란(SiH4) 가스, 삼염화실란(SiHCl3), 사불화실리콘(SiF4)중 선택된 어느 하나의 가스로 이용하고, 반응가스로 수소(H2)를 이용하여 수행하는 상압 플라즈마 화학기상증착 기법에 의해 박막 필름을 증착시키는 제 1공정과;
상기 박막 필름의 일측면 상에 제 1진성 실리콘층을 증착시키는 제 2공정과;
상기 제 1진성 실리콘층의 상면에 제 1실리콘층을 증착시키는 제 3공정과;
상기 제 1실리콘층 상에 제 1투명 전극층을 증착시키는 제 4공정과;
상기 제 1투명 전극층을 제 1전극을 증착시키는 제 5공정과;
상기 제 1진성 실리콘층과, 제 1실리콘층과, 제 1투명 전극층 및 제 1전극이 증착된 상기 박막 필름을 유리 기판에 부착하되 상기 제 1전극이 상기 유리 기판과 면접되도록 부착하는 제 6공정과;
상기 시드층을 레이어 트랜스퍼(layer transfer) 기법으로 상기 박막 필름에서 분리하여 제거하는 제 7공정과;
상기 시드층이 제거된 상기 박막 필름의 타측면 상에 제 2진성 실리콘층을 증착시키는 제 8공정과;
상기 제 2진성 실리콘층의 상면에 제 2실리콘층을 증착시키는 제 9공정과;
상기 제 2실리콘층 상에 제 2투명 전극층을 증착시키는 제 10공정; 및
상기 제 2투명 전극층에 제 2전극을 증착시키는 제 11공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지의 제조 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 15 항에 있어서,
상기 제 1진성 실리콘층은,
비정질 실리콘인 것을 특징으로 하는 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지의 제조 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 제 1실리콘층은,
p형 비정질 실리콘인 것을 특징으로 하는 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지의 제조 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 제 2진성 실리콘층은,
비정질 실리콘인 것을 특징으로 하는 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지의 제조 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 제 2실리콘층은,
n+형 비정질 실리콘인 것을 특징으로 하는 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지의 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120032961A KR101369893B1 (ko) | 2012-03-30 | 2012-03-30 | 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지 및 이의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120032961A KR101369893B1 (ko) | 2012-03-30 | 2012-03-30 | 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지 및 이의 제조 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130112978A KR20130112978A (ko) | 2013-10-15 |
| KR101369893B1 true KR101369893B1 (ko) | 2014-03-17 |
Family
ID=49633691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120032961A KR101369893B1 (ko) | 2012-03-30 | 2012-03-30 | 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지 및 이의 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101369893B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000036609A (ja) * | 1998-05-15 | 2000-02-02 | Canon Inc | 太陽電池の製造方法と薄膜半導体の製造方法、薄膜半導体の分離方法及び半導体形成方法 |
| JP2002076409A (ja) * | 2000-09-05 | 2002-03-15 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置 |
| KR100569881B1 (ko) | 2004-08-31 | 2006-04-11 | 한국과학기술원 | 실리사이드 에피택시층을 이용한 고품위 실리콘 박막의전이방법 |
| JP2011146528A (ja) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Kaneka Corp | 多結晶シリコン系太陽電池およびその製造方法 |
-
2012
- 2012-03-30 KR KR1020120032961A patent/KR101369893B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000036609A (ja) * | 1998-05-15 | 2000-02-02 | Canon Inc | 太陽電池の製造方法と薄膜半導体の製造方法、薄膜半導体の分離方法及び半導体形成方法 |
| JP2002076409A (ja) * | 2000-09-05 | 2002-03-15 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置 |
| KR100569881B1 (ko) | 2004-08-31 | 2006-04-11 | 한국과학기술원 | 실리사이드 에피택시층을 이용한 고품위 실리콘 박막의전이방법 |
| JP2011146528A (ja) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Kaneka Corp | 多結晶シリコン系太陽電池およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20130112978A (ko) | 2013-10-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5396444B2 (ja) | 集積型薄膜光起電力素子及びその製造方法 | |
| CN103107228B (zh) | 光电转换装置 | |
| CN104106145A (zh) | 垂直结太阳能电池的结构和方法 | |
| TW201140859A (en) | Coaxial nanowire solar cell structure | |
| KR20110039697A (ko) | 화합물 반도체 태양 전지 및 그 제조 방법 | |
| CN111739955A (zh) | 太阳能单电池和太阳能电池组件 | |
| KR20180045587A (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| US9379266B2 (en) | Solar cell module and method of fabricating the same | |
| TWI436490B (zh) | 光伏電池結構 | |
| KR20110100725A (ko) | 태양전지 및 그 제조방법 | |
| JP2013532911A (ja) | 太陽光発電装置及びその製造方法 | |
| WO2012057604A1 (en) | Nanostructure-based photovoltaic cell | |
| KR20100090015A (ko) | 태양전지 및 그 제조방법 | |
| JP6792053B2 (ja) | 太陽電池セル | |
| JP2009253269A (ja) | 半導体ナノ素材を利用した光電変換装置およびその製造方法｛ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｄｅｖｉｃｅｕｓｉｎｇｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｍｅｔｈｏｄｏｆｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｔｈｅｓａｍｅ｝ | |
| TW201244144A (en) | Improved a-Si:H absorber layer for a-Si single-and multijunction thin film silicon solar cell | |
| RU2632266C2 (ru) | Гетероструктурный фотоэлектрический преобразователь на основе кристаллического кремния | |
| KR101369893B1 (ko) | 실리콘 에피 박막을 구비하는 이종 접합 태양전지 및 이의 제조 방법 | |
| US20110155229A1 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
| KR20110044442A (ko) | 박막 태양전지용 투명전극 및 그의 제조방법 | |
| KR101079027B1 (ko) | 광기전력 장치의 제조 방법 | |
| KR101424716B1 (ko) | 고효율 단결정 실리콘 박막 태양전지 모듈 및 이의 제조 방법 | |
| JP2014049652A (ja) | 光起電力装置 | |
| RU2632267C2 (ru) | Структура фотопреобразователя на основе кристаллического кремния и линия по его производству | |
| KR20130039896A (ko) | 박막 태양 전지 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for 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: 20170222 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180220 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191231 Year of fee payment: 7 |