KR101375738B1 - Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법, 그에 의하여 제조되는 다결정 실리콘 나노 구조체 및 이를 포함하는 다결정 실리콘 박막 태양전지 - Google Patents
Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법, 그에 의하여 제조되는 다결정 실리콘 나노 구조체 및 이를 포함하는 다결정 실리콘 박막 태양전지 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 일 실시예는 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법, 그에 의하여 제조되는 다결정 실리콘 나노 구조체 및 이를 포함하는 다결정 실리콘 박막 태양전지에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 저가형 기판에 형성한 다결정 실리콘 박막을 Ag 나노입자를 통하여 높은 종횡비를 가지는 다결정 실리콘 나노 구조를 형성할 수 있게 하는데 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 기판을 준비하는 기판 준비 단계; 상기 기판 상에 다결정 실리콘층을 증착하는 다결정 실리콘층 형성단계; 상기 다결정 실리콘층 상에 소정의 패턴을 가지는 금속 패턴층을 형성하는 금속 패턴층 형성단계; 상기 다결정 실리콘층과 금속 패턴층을 제1 에칭공정을 통하여 다결정 실리콘 나노 구조를 형성하는 다결정 실리콘 나노 구조 형성단계; 및 상기 다결정 실리콘 나노 구조 상의 금속 패턴층을 제2 에칭공정을 통하여 제거하는 금속 패턴층 제거단계;를 포함하는 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법을 개시한다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 기판을 준비하는 기판 준비 단계; 상기 기판 상에 다결정 실리콘층을 증착하는 다결정 실리콘층 형성단계; 상기 다결정 실리콘층 상에 소정의 패턴을 가지는 금속 패턴층을 형성하는 금속 패턴층 형성단계; 상기 다결정 실리콘층과 금속 패턴층을 제1 에칭공정을 통하여 다결정 실리콘 나노 구조를 형성하는 다결정 실리콘 나노 구조 형성단계; 및 상기 다결정 실리콘 나노 구조 상의 금속 패턴층을 제2 에칭공정을 통하여 제거하는 금속 패턴층 제거단계;를 포함하는 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법을 개시한다.
Description
본 발명의 일 실시예는 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법, 그에 의하여 제조되는 다결정 실리콘 나노 구조체 및 이를 포함하는 다결정 실리콘 박막 태양전지에 관한 것이다.
현재 기후 변화 협약에 의한 온실 가스 감축 의무가 가속화되고 있으며, 이에 따른 이산화탄소 시장의 활성화가 되고 있어 신재생에너지 분야의 관심이 고조되고 있다.
대표적인 신재생에너지 분야인 태양전지는 무한청정 에너지원인 태양빛을 이용하여 전기를 생산하는 시스템으로, 직접적으로 빛을 전기로 바꿔주는 태양전지가 그 핵심에 있다.
최근 이러한 태양전지의 저가화를 위하여 저가형 기판(예를 들면, 유리기판)을 이용한 박막 태양 전지에 대한 연구 및 개발이 진행되고 있으나, 상대적으로 효율이 낮다는 문제점이 있다.
따라서, 태양전지의 저가화와 고효율화를 동시에 달성하기 위하여 유리기판과 같은 저가형 기판에 나노 구조를 형성하는 것에 대한 연구 및 개발이 진행되고 있다.
일반적인 나노 구조 형성방법으로는 나노 구조를 성장시키는 VLS (Vapor-Liquid-Soild) 법과 다공성 마스크를 이용하는 방법이 있다. 또한, 나노 구조를 형성하기 위하여 박막을 에칭하여 나노 구조를 형성하는 방법으로는 습식 에칭 방법과 건식 에칭 방법이 있다.
VLS법은 저온 기반의 나노 구조 형성을 위해 전구체와 금속을 이용한 촉매반응을 이용하여 나노 구조를 성장하는 방법으로서, 나노 구조의 배열이 불규칙하여 고효율 태양전지의 생산에 적용하는 것은 한계가 있다.
다공성 마스크를 이용하여 나노 구조를 형성하는 방법은 일정한 배열과 수직형 나노 구조를 형성할 수 있는 장점이 있으나, 유리기판과 같은 저가형 기판에 다결정 실리콘 박막을 형성하는데 공정 상의 어려움이 있다는 문제점이 있다.
습식 에칭법의 경우 불산과 질산은 용액을 이용하여 선택적으로 에칭하여 나노와이어를 제조하고 있으나, 유리기판 상의 다결정 실리콘 박막의 경우 습식에칭용액에 의해 영향을 받게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예는 저가형 기판에 형성한 다결정 실리콘 박막을 Ag 나노입자를 통하여 높은 종횡비를 가지는 다결정 실리콘 나노 구조를 형성할 수 있는 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법, 그에 의하여 제조되는 다결정 실리콘 나노 구조체 및 이를 포함하는 다결정 실리콘 박막 태양전지를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법은 기판을 준비하는 기판 준비 단계; 상기 기판 상에 다결정 실리콘층을 증착하는 다결정 실리콘층 형성단계; 상기 다결정 실리콘층 상에 소정의 패턴을 가지는 금속 패턴층을 형성하는 금속 패턴층 형성단계; 상기 다결정 실리콘층과 금속 패턴층을 제1 에칭공정을 통하여 다결정 실리콘 나노 구조를 형성하는 다결정 실리콘 나노 구조 형성단계; 및 상기 다결정 실리콘 나노 구조 상의 금속 패턴층을 제2 에칭공정을 통하여 제거하는 금속 패턴층 제거단계;를 포함할 수 있다.
상기 기판은 유리 기판 또는 금속 호일일 수 있다.
상기 실리콘 나노 구조는 상기 기판 상에 소정 간격으로 이격되도록 다수 개의 막대 형상으로 형성될 수 있다.
상기 금속 패턴층은 Ag 또는 Au로 이루어질 수 있다.
상기 소정의 패턴은 상기 다결정 실리콘층 상에 Ag를 열증발법을 이용하여 형성한 후, 급속 열처리 공정을 통하여 형성될 수 있다.
상기 금속 패턴층은 100 내지 400nm의 두께로 형성될 수 있다.
상기 다결정 실리콘층은 2um의 두께로 형성될 수 있다.
상기 제1 에칭공정은 건식에칭공정일 수 있다.
상기 제2 에칭공정은 습식에칭공정일 수 있다.
상기 기판 준비 단계는 상기 기판 상에 버퍼층을 형성하는 버퍼층 형성단계를 더 포함할 수 있다.
상기 다결정 실리콘층 형성단계는, 상기 기판 상에 제1+형 다결정 실리콘층을 형성하는 제1+형 다결정 실리콘층 형성단계; 및 상기 제1+형 다결정 실리콘층 상에 제1형 다결정 실리콘층을 형성하는 제1형 다결정 실리콘층 형성단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 다결정 실리콘 나노 구조체는 상술한 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법에 의하여 제조된 다결정 실리콘 나노 구조체이고, 기판; 및 상기 기판 상에 형성되는 다결정 실리콘 나노 구조층;을 포함하며, 상기 다결정 실리콘 나노 구조층은 상기 기판 상에 소정 간격으로 이격되도록 다수 개의 막대 형상으로 형성될 수 있다.
상기 다결정 실리콘 나노구조층은, 상부에 소정의 패턴을 가지는 금속 패턴층이 형성되고, 상기 금속 패턴층의 패턴 사이를 제1 에칭한 후, 제2 에칭에 의하여 제거되어 형성될 수 있다.
상기 기판은 유리 기판 또는 금속 호일일 수 있다.
상기 금속 패턴층은 Ag 또는 Au로 이루어질 수 있다.
상기 제1 에칭은 건식에칭일 수 있다.
상기 제2 에칭은 습식에칭일 수 있다.
상기 다결정 실리콘 나노구조층은, 상기 기판 상에 형성된 제1+형 다결정 실리콘층; 및 상기 제1+형 다결정 실리콘층 상에 형성된 제1형 다결정 실리콘층을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다결정 실리콘 박막 태양전지는 상술한 다결정 실리콘 나노 구조 형성방법에 의하여 제조된 다결정 실리콘 나노 구조체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법, 그에 의하여 제조되는 다결정 실리콘 나노 구조체 및 이를 포함하는 다결정 실리콘 박막 태양전지는 다결정 실리콘 박막을 Ag 나노입자를 통하여 높은 종횡비를 가지는 다결정 실리콘 나노 구조를 형성하고 있기 때문에, 광 트랩효과가 우수한 고효율의 다결정 실리콘 박막 태양전지를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 저가형 기판에 다결정 실리콘 나노 구조를 형성하고 있기 때문에, 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조 단가를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법을 나타내는 순서도이다.
도 2a 내지 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법에 의하여 제조된 다결정 실리콘 나노 구조체를 포함하는 다결정 실리콘 박막 태양전지를 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법에 의하여 제조된 다결정 실리콘 나노 구조체를 포함하는 다결정 실리콘 박막 태양전지를 나타내는 도면이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법을 나타내는 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법은, 기판 준비 단계(S100), 다결정 실리콘층 형성단계(S200), 금속 패턴층 형성단계(S300), 다결정 실리콘 나노 구조 형성단계(S400) 및 금속 패턴층 제거단계(S500)를 포함한다. 또한, 상기 다결정 실리콘층 형성단계(S200)는 제1+형 다결정 실리콘층 형성단계와 제1형 다결정 실리콘층 형성단계를 포함한다.
도 2a 내지 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 다결정 실리콘 나노 구조 형성방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
한편, 본 발명에서의 이때, 제1형은 P형이고, 제2형은 N형이다. 이와는 반대로 제1형은 N형이고, 제2형은 P형일 수 있다.
또한, "+"로 표시되는 제1형 또는 제2형은 P형 또는 N형의 도펀트가 도핑된 정도를 나타내는 것으로 "+" 표시가 없는 제1형 또는 제2형 보다 "+" 표시가 있는 제1형 또는 제2형이 더 많은 도펀트가 도핑되어 있는 것을 의미한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 기판 준비 단계(S10)에서는, 대략 평평한 기판을 준비한다. 즉, 이러한 기판은 유리 기판 또는 금속 호일 등과 같이 저가형의 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(110)이 유리 기판으로 이루어지는 경우에는 공정에 직접적인 영향을 미치는 연화점(softening point), 어닐링점(annealing point) 및 스트레인점(strain point)이 각각 975℃, 721℃ 및 666℃로서 다른 글래스에 비해 우수한 코닝계 1737F 글래스가 기판(110)으로 이용될 수 있다.
또한, 상기 기판(110)이 유리 기판으로 이루어지는 경우에는 기판(110) 상에 제2 전극층(미도시)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2 전극층은 알루미늄 등과 같은 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 기판(110)이 금속 포일로 이루어지는 경우에는 기판(110) 상에 구비된 제1+형 다결정 실리콘층(130)과의 절연을 위해 기판(110)과 제1+형 다결정 실리콘층(130) 사이에 절연층(미도시)을 구비할 수 있다. 이하에서는, 상기 기판(210)이 금속 포일로 이루어지는 것을 일 예로 하여 설명하기로 한다.
더불어, 이러한 기판(110)에는 클리닝 공정이 수행될 수 있다. 일례로, 아세톤, IPA(Isopropyl Alcohol), 메탄올 용액에 초음파로 기판(110)을 각각 10분씩 클리닝한 후 DI 워터(DeIonized water)로 5회 린스(rinse)하고, 이어서 질소 가스로 건조하는 단계가 수행될 수 있다.
여기서, 상기 기판(110)에는 미리 버퍼층(120)(산화막 또는 질화막)이 형성될 수 있으며, 이러한 버퍼층(120)은 비정질 실리콘층이 기판(110)에 더욱 잘 증착되도록 하고, 또한 기판(110)으로부터의 오염 물질이 비정질 실리콘층 또는 다결정 실리콘층으로 이동하지 못하도록 하는 역할을 한다. 물론, 경우에 따라 상기 버퍼층(120)은 형성되지 않을 수도 있다.
도시되어 있지는 않지만, 상기 기판(110)과 버퍼층(120) 사이에는 버퍼층(120)에서 기판(110)으로의 열 이동을 막기 위하여 보호층이 형성될 수 있으며, 이러한 보호층은 SiO2를 포함할 수 있다. 이러한 보호층의 형성방법은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 스퍼터(Sputter), 이베포레이터(Evaporator)를 이용할 수 있다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 다결정 실리콘층 형성단계(S200)에서의 제1+형 다결정 실리콘층 형성단계는 기판(110) 또는 버퍼층(120) 상에 예를 들면 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)에 의해 제1+형 다결정 실리콘층(130)을 수직 방향으로 대략 100~350nm의 두께로 증착한다. 여기서, 상기 제1+형 다결정 실리콘층(130)은 PECVD 이외에도 스퍼터(sputter) 또는 이베퍼레이터(evaporator)에 의해 증착될 수 있으며, 본 발명에서 이러한 증착 방법을 한정하는 것은 아니다. 상기 제1+형 다결정 실리콘층(130)은 제1형이 고농도로 도핑되어 후면전계층의 역할을 한다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 다결정 실리콘층 형성단계(S200)에서의 제1형 다결정 실리콘층 형성단계는 제1+형 다결정 실리콘층(130) 상에 제1형 다결정 실리콘층(140)을 증착한다. 즉, 상기 제1+형 다결정 실리콘층(130) 상에 예를 들면 이베퍼레이터(evaporator)에 의해 제1형 다결정 실리콘층(140)을 수직 방향으로 대략 2um의 두께로 증착한다. 여기서, 상기 제1형 다결정 실리콘층(140)은 이베퍼레이터 이외에도 PECVD에 의해 증착될 수 있으며, 본 발명에서 이러한 증착 방법을 한정하는 것은 아니다.
도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 금속 패턴층 형성단계(S300)는 제1형 다결정 실리콘층(140) 상에 소정의 패턴을 가지는 금속 패턴층(150a)을 형성한다. 즉, 상기 다결정 실리콘층(140) 상에 실리콘 나노 구조의 형성 방향에 따라 금속 물질을 열증발법을 이용하여 막을 형성한 후, 급속 열처리 공정을 통하여 소정의 패턴을 형성한다. 여기서, 상기 패턴은 각 패턴 라인이 소정 간격으로 이격되도록 형성된다. 상기 급속 열처리는 RTA(rapid thermal annealing) 장비를 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 금속 물질은 Ag 또는 Au일 수 있다. 이러한 Ag 또는 Au는 나노 크기 입자로서 디웨팅(dewetting) 현상에 의하여 제1형 다결정 실리콘층(140) 상에 소정의 패턴으로 형성될 수 있다. 특히, 기판(110)이 유리 기판일 경우에 기판과 금속과의 공융점인 200℃ 이하로도 파티클을 형성할 수 있는 Ag 를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 Ag 또는 Au는 메쉬 구조의 마스크를 통하여 제1형 다결정 실리콘층(140) 상에 소정의 패턴으로 형성될 수도 있다. 이러한 금속 패턴층(150a)은 100 내지 400nm의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 다결정 실리콘 나노 구조 형성단계(S400)는 제1형 다결정 실리콘층(140)과 금속 패턴층(150a)을 제1 에칭공정(E1)을 통하여 식각하여 다결정 실리콘 나노 구조(141)를 형성한다. 즉, 상기 다결정 실리콘층(140)과 금속 패턴층(150a)에 제1 에칭공정(E1)을 사용하여 금속 패턴층(150a)의 패턴 사이에 홈을 형성함으로써, 다결정 실리콘 나노 구조(141)를 형성한다. 여기서, 상기 제1 에칭공정(E1)은 진공 중에서 이온 또는 가스에 의한 건식에칭(dry etching)공정일 수 있다. 본 발명에서는 제1형 다결정 실리콘층(140) 상에 Ag 또는 Au 나노입자를 형성한 후, 이를 건식 에칭함으로써, 다양한 지름을 가지는 다결정 실리콘 나노 구조(141)를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에서는 Ag 또는 Au로 이루어진 금속 패턴층(150a)의 두께와 열처리 조건(분위기, 온도, 시간 등)을 가변하여 다양한 크기의 나노 입자를 형성하여 높은 종횡비를 갖는 다결정 실리콘 나노 구조(141)를 형성할 수 있고, 이렇게 형성된 다결정 실리콘 나노 구조(141)를 저가 및 고효율을 가지는 다결정 실리콘 박막 태양전지(도 3 참조)에 적용할 수 있게 된다.
도 2f에 도시된 바와 같이, 상기 금속 패턴층 제거단계(S500)는 다결정 실리콘 나노 구조(141) 상의 금속 패턴층(150a)을 제2 에칭공정(E2)을 통하여 제거한다. 즉, 상기 다결정 실리콘 나노 구조(141) 상의 금속 패턴층(150a)을 제2 에칭공정(E2)을 사용하여 제거하여 최적화된 다결정 실리콘 나노 구조(141)를 형성할 수 있다. 여기서, 상기 제2 에칭공정(E2)은 산이나 알칼리 등의 에칭용액을 이용한 습식에칭(wet etching)공정일 수 있다. 이와 같은 공정을 통하여 형성된 다결정 실리콘 나노 구조(141)는 기판(구체적으로는, 제1+형 다결정 실리콘층) 상에 소정 간격으로 이격되도록 다수 개의 막대 형상으로 형성된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법에 의하여 제조된 다결정 실리콘 나노 구조체를 포함하는 다결정 실리콘 박막 태양전지를 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다결정 실리콘 박막 태양전지는 도 1 내지 도 2f에서의 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법에 의하여 제조된 다결정 실리콘 나노 구조체를 포함하여 형성된다.
즉, 본 다결정 실리콘 박막 태양전지는 기판(110), 버퍼층(120), 제1+형 다결정 실리콘층(130), 제1형 다결정 실리콘 나노 구조층(141), 제2형 도핑층(150), 투명도전막(160) 및 전극(170, 180)을 포함한다.
상기 제2형 도핑층(160)은 제1+형 다결정 실리콘층(130) 및 제1형 다결정 실리콘 나노 구조층(141)의 표면, 즉, 제1형 다결정 실리콘 나노 구조층(141)이 형성된 기판(110) 상에 형성된다. 상기 제2형 도핑층(160)은 제2형이 도핑된 실리콘층으로 이루어진다. 또한, 상기 제2형 도핑층(160)은 제2+형 도핑층으로 이루어질 수 있고, 상기 제2+형 도핑층보다는 제2형의 도펀트 농도가 낮은 제2형 도핑층으로 이루어질 수 있다.
상기 제2형 도핑층(160)은 플라즈마 화학적 기상증착 장치(plasma enhanced chemical vapor deposition) 등과 같은 화학적 기상증착 장치 또는 물리적 기상증착 장치 등으로 형성할 수 있다.
상기 투명 도전막(160)은 제2형 도핑층(160) 상에 형성된다. 상기 투명 도전막(160)은 TCO(Transparent Conducting Oxide), 예컨대, ZnO(Zinc Oxide), 알루미늄이 도핑된 ZnO막인 AZO(Aluminum Zinc Oxide), ITO(Indium Tin Oxide) 및 SnO2:F 등과 같은 투명한 도전 산화물로 이루어질 수 있다.
상기 투명 도전막(160)은 100 내지 200㎚, 바람직하게는 120㎚의 두께로 구비될 수 있다.
상기 전극(170, 171)은 전면전극(170)과 후면전극(171)을 포함하고, 전면전극(170)은 투명 도전막(160)의 일부 영역과 접촉되며, 후면전극(171)은 기판(110)에 접촉하도록 구비된다.
상기 전극(170, 171)은 0.2 내지 1㎛, 바람직하게는 0.5㎛의 두께로 이루어져있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법과 그에 의하여 제조되는 다결정 실리콘 나노 구조체를 다결정 실리콘 박막 태양전지에 적용하면, 다결정 실리콘 박막을 Ag 나노입자를 통하여 높은 종횡비를 가지는 다결정 실리콘 나노 구조를 형성하고 있기 때문에, 광 트랩효과가 우수한 고효율의 다결정 실리콘 박막 태양전지를 제조할 수 있고, 나아가 저가형 기판에 다결정 실리콘 나노 구조를 형성하고 있기 때문에, 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조 단가를 절감할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법, 그에 의하여 제조되는 다결정 실리콘 나노 구조체 및 이를 포함하는 다결정 실리콘 박막 태양전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
110: 기판 120: 버퍼층
130: 제1+형 다결정 실리콘층 140: 제1형 다결정 실리콘층
141: 다결정 실리콘 나노 구조 150a: 금속 패턴층
150: 제2형 도핑층 160: 투명 도전막
170, 171: 전극
130: 제1+형 다결정 실리콘층 140: 제1형 다결정 실리콘층
141: 다결정 실리콘 나노 구조 150a: 금속 패턴층
150: 제2형 도핑층 160: 투명 도전막
170, 171: 전극
Claims (19)
- 기판을 준비하는 기판 준비 단계;
상기 기판 상에 다결정 실리콘층을 증착하는 다결정 실리콘층 형성단계;
상기 다결정 실리콘층 상에 소정의 패턴을 가지는 금속 패턴층을 형성하는 금속 패턴층 형성단계;
상기 다결정 실리콘층과 금속 패턴층을 제1 에칭공정을 통하여 다결정 실리콘 나노 구조를 형성하는 다결정 실리콘 나노 구조 형성단계; 및
상기 다결정 실리콘 나노 구조 상의 금속 패턴층을 제2 에칭공정을 통하여 제거하는 금속 패턴층 제거단계;를 포함하고,
상기 실리콘 나노 구조는 상기 기판 상에 소정 간격으로 이격되도록 다수 개의 막대 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법. - 제1항에 있어서,
상기 기판은 유리 기판 또는 금속 호일인 것을 특징으로 하는 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 금속 패턴층은 Ag 또는 Au로 이루어지는 것을 특징으로 하는 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법. - 제1항에 있어서,
상기 소정의 패턴은 상기 다결정 실리콘층 상에 Ag를 열증발법을 이용하여 형성한 후, 급속 열처리 공정을 통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법. - 제1항에 있어서,
상기 금속 패턴층은 100 내지 400nm의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법. - 제1항에 있어서,
상기 다결정 실리콘층은 2um의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1 에칭공정은 건식에칭공정인 것을 특징으로 하는 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법. - 제1항에 있어서,
상기 제2 에칭공정은 습식에칭공정인 것을 특징으로 하는 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법. - 제1항에 있어서,
상기 기판 준비 단계는 상기 기판 상에 버퍼층을 형성하는 버퍼층 형성단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법. - 제1항에 있어서,
상기 다결정 실리콘층 형성단계는,
상기 기판 상에 제1+형 다결정 실리콘층을 형성하는 제1+형 다결정 실리콘층 형성단계; 및
상기 제1+형 다결정 실리콘층 상에 제1형 다결정 실리콘층을 형성하는 제1형 다결정 실리콘층 형성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법. - 제1항, 제2항, 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법에 의하여 제조된 다결정 실리콘 나노 구조체이고,
기판; 및
상기 기판 상에 증착되는 다결정 실리콘 나노구조층;을 포함하며,
상기 다결정 실리콘 나노구조층은 상기 기판 상에 소정 간격으로 이격되도록 다수 개의 막대 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 나노 구조체. - 제12항에 있어서,
상기 다결정 실리콘 나노구조층은,
상부에 소정의 패턴을 가지는 금속 패턴층이 형성되고, 상기 금속 패턴층의 패턴 사이를 제1 에칭한 후, 제2 에칭에 의하여 제거되어 형성되는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 나노 구조체. - 제12항에 있어서,
상기 기판은 유리 기판 또는 금속 호일인 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 나노 구조체. - 제12항에 있어서,
상기 금속 패턴층은 Ag 또는 Au로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 나노 구조체. - 제12항에 있어서,
상기 제1 에칭은 건식에칭인 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 나노 구조체. - 제12항에 있어서,
상기 제2 에칭은 습식에칭인 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 나노 구조체. - 제12항에 있어서,
상기 다결정 실리콘층은,
상기 기판 상에 형성된 제1+형 다결정 실리콘층; 및
상기 제1+형 다결정 실리콘층 상에 형성된 제1형 다결정 실리콘층을 포함하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 나노 구조체. - 제1항, 제2항, 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법에 의하여 제조된 다결정 실리콘 나노 구조체를 포함하는 다결정 실리콘 박막 태양전지.
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| KR1020120119311A KR101375738B1 (ko) | 2012-10-25 | 2012-10-25 | Ag 나노 입자를 통한 다결정 실리콘 박막의 나노구조 형성방법, 그에 의하여 제조되는 다결정 실리콘 나노 구조체 및 이를 포함하는 다결정 실리콘 박막 태양전지 |
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