KR101573029B1 - Thin film solar cells and methods for fabricating the same - Google Patents

Thin film solar cells and methods for fabricating the same Download PDF

Info

Publication number
KR101573029B1
KR101573029B1 KR1020110136575A KR20110136575A KR101573029B1 KR 101573029 B1 KR101573029 B1 KR 101573029B1 KR 1020110136575 A KR1020110136575 A KR 1020110136575A KR 20110136575 A KR20110136575 A KR 20110136575A KR 101573029 B1 KR101573029 B1 KR 101573029B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
film
semiconductor film
type semiconductor
amorphous
substrate
Prior art date
Application number
KR1020110136575A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20120096867A (en
Inventor
윤선진
임정욱
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to US13/402,854 priority Critical patent/US20120211069A1/en
Priority to JP2012036982A priority patent/JP2012175112A/en
Priority to DE102012101448.5A priority patent/DE102012101448B4/en
Publication of KR20120096867A publication Critical patent/KR20120096867A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101573029B1 publication Critical patent/KR101573029B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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
    • H01L31/06Semiconductor 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
    • H01L31/075Semiconductor 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 the potential barriers being only of the PIN type, e.g. amorphous silicon PIN solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/0248Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0376Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors
    • H01L31/03762Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic Table
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 박막 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 기판, 상기 기판 상에 배치된 제1 n형 불순물 반도체막과 제1 p형 불순물 반도체막 사이에 수소함유량이 연속적으로 변하는 제1 비정질 진성 반도체막이 삽입된 제1 셀, 상기 제1 n형 불순물 반도체막과 인접한 금속 전극, 및 상기 제1 p형 불순물 반도체막과 인접한 투명 전극을 포함한다. 상기 제1 비정질 진성 반도체막의 상기 수소함유량은 광이 입사되는 쪽에 배치되는 상기 제1 p형 불순물 반도체막과의 제1 계면으로부터 상기 광이 입사되는 쪽과 반대되는 쪽에 배치되는 상기 제1 n형 불순물 반도체막과의 제2 계면으로 갈수록 연속적으로 작아진다.The present invention relates to a thin film solar cell and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a thin film solar cell and a method of manufacturing the same, which comprises a substrate, a first amorphous semiconductor A first cell including a film, a metal electrode adjacent to the first n-type impurity semiconductor film, and a transparent electrode adjacent to the first p-type impurity semiconductor film. Wherein the hydrogen content of the first amorphous germanium semiconducting film is higher than the hydrogen content of the first n-type impurity semiconductor located on the side opposite to the side from which the light is incident, from the first interface with the first p- And becomes continuously smaller toward the second interface with the semiconductor film.

Description

박막 태양전지 및 그의 제조방법{THIN FILM SOLAR CELLS AND METHODS FOR FABRICATING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film solar cell,

본 발명은 태양광을 전기로 변환하는 박막 태양전지 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film solar cell for converting solar light into electricity, and a method of manufacturing the same.

태양전지는 태양광을 전기에너지로 변환시킬 수 있다. 태양전지는 실질적으로 무한한 태양광을 소스로 사용하여 전력을 발생시키며, 전력의 발생시에 해로운 물질이 발생되지 않는 장점을 갖는다. 이에 따라, 현 화석원료를 대체할 수 있는 대표적인 미래 친환경 에너지원으로 각광 받고 있다. 다만, 태양전지의 광전 에너지 변환 효율이 아직 낮아 태양전지를 실용화하는데 있어서 용도가 제한되었다. 이에 따라, 태양전지의 광전 에너지 변환 효율을 향상시키기 위하여 많은 연구들이 수행되고 있다.Solar cells can convert sunlight into electrical energy. Solar cells generate electricity by using virtually infinite sunlight as a source, and have the advantage that harmful substances are not generated when electric power is generated. As a result, it is becoming a popular future eco-friendly energy source that can replace the existing fossil raw materials. However, the photovoltaic energy conversion efficiency of the solar cell is still low, and the use of the solar cell has been limited in practical use. Accordingly, much research has been conducted to improve the photoelectric energy conversion efficiency of the solar cell.

본 발명의 목적은 광효율이 향상된 박막 태양전지 및 그 제조방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a thin film solar cell with improved light efficiency and a method of manufacturing the same.

본 발명의 다른 목적은 추가적인 공정이나 장비가 필요하지 않아 공정 비용을 감축할 수 있는 박막 태양전지 및 그 제조방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a thin film solar cell and a method of manufacturing the same which can reduce the process cost because no additional process or equipment is required.

본 발명의 또 다른 목적은 광흡수계수가 큰 비정질 진성 반도체막을 포함하는 광열화를 최소화할 수 있는 박막 태양전지 및 그 제조방법을 제공함에 있다.Still another object of the present invention is to provide a thin film solar cell including an amorphous intrinsic semiconductor film having a large light absorption coefficient and capable of minimizing photo-thermal degradation, and a method of manufacturing the same.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막 태양전지 및 그 제조방법은 뚜렷한 계면이 형성됨이 없이 특성이 연속적으로 변하는 진성 반도체막을 포함하는 단일접합 셀 또는 다중 접합셀을 형성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 박막 태양전지 및 그 제조방법은 가시광선 파장의 태양광을 흡수할 수 있는 진성 반도체막을 포함하는 태양전지 셀을 형성하는 것을 다른 특징으로 한다. 본 발명에 따른 박막 태양전지 및 그 제조방법은 추가적인 공정이나 장비없이 우수한 특성을 갖는 진성 반도체막을 포함하는 태양전지 셀을 형성하는 것을 또 다른 특징으로 한다. 본 발명에 따른 박막 태양전지 및 그 제조방법은 광흡수계수가 큰 비정질 진성 반도체막을 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a thin film solar cell and a manufacturing method thereof according to the present invention are characterized in that a single junction cell or a multiple junction cell including an intrinsic semiconductor film whose characteristics are continuously changed without forming a definite interface is formed. A thin film solar cell and a manufacturing method thereof according to the present invention are characterized in that a solar cell including an intrinsic semiconductor film capable of absorbing sunlight having a visible light wavelength is formed. The thin film solar cell and the manufacturing method thereof according to the present invention are characterized in that a solar cell including an intrinsic semiconductor film having excellent characteristics is formed without any additional process or equipment. The thin film solar cell and the manufacturing method thereof according to the present invention are characterized by including an amorphous intrinsic semiconductor film having a large light absorption coefficient.

상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지는: 기판과; 그리고 상기 기판 상에 배치된 수소함유량이 연속적으로 변하는 진성 반도체를 포함하는 비정질막을 갖는 태양전지 셀을 포함할 수 있다. 상기 비정질막은 광이 입사되는 입사면과 그 반대면을 포함하고, 상기 수소함유량은 상기 입사면으로부터 상기 반대면으로 갈수록 연속적으로 작아질 수 있다.A thin film solar cell according to an embodiment of the present invention capable of realizing the above-described features comprises: a substrate; And an amorphous film including an intrinsic semiconductor whose hydrogen content continuously changes on the substrate. The amorphous film includes an incident surface on which light is incident and an opposite surface thereof, and the hydrogen content may continuously decrease from the incident surface to the opposite surface.

일 실시예의 박막 태양전지에 있어서, 상기 기판은 상기 입사면에 인접 배치된 투명 기판을 포함할 수 있다. 상기 수소함유량은 상기 투명 기판과의 거리가 커질수록 연속적으로 작아질 수 있다.In one embodiment of the thin film solar cell, the substrate may include a transparent substrate disposed adjacent to the incident surface. The hydrogen content can be continuously reduced as the distance from the transparent substrate increases.

일 실시예의 박막 태양전지에 있어서, 상기 태양전지 셀은: 상기 투명 기판 상에 배치된 p형 반도체막과; 상기 p형 반도체막 상에 배치된, 상기 연속적으로 변하는 상기 수소함유량을 갖는 상기 비정질막과; 그리고 상기 비정질막 상에 배치된 n형 반도체막을 포함할 수 있다. 상기 수소함유량은 상기 비정질막과 상기 p형 반도체막과의 제1 계면으로부터 상기 비정질막과 상기 n형 반도체막과의 제2 계면으로 갈수록 연속적으로 작아질 수 있다.In one embodiment, the solar cell includes: a p-type semiconductor film disposed on the transparent substrate; An amorphous film disposed on the p-type semiconductor film and having the hydrogen content continuously changing; And an n-type semiconductor film disposed on the amorphous film. The hydrogen content can be continuously reduced from the first interface between the amorphous film and the p-type semiconductor film toward the second interface between the amorphous film and the n-type semiconductor film.

일 실시예의 박막 태양전지에 있어서, 상기 투명 기판과 상기 태양전지 셀 사이에 배치된 투명 전극과; 그리고 상기 태양전지 셀 상에 배치된 금속 전극을 더 포함할 수 있다.A thin film solar cell according to one embodiment, comprising: a transparent electrode disposed between the transparent substrate and the solar cell; And a metal electrode disposed on the solar cell.

일 실시예의 박막 태양전지에 있어서, 상기 태양전지 셀과 상기 금속 전극 사이에 배치된 반사막을 더 포함할 수 있다.The thin film solar cell of one embodiment may further include a reflective film disposed between the solar cell and the metal electrode.

일 실시예의 박막 태양전지에 있어서, 상기 기판은 투명 기판 대신에 상기 반대면에 인접 배치된 불투명 기판을 포함할 수 있다. 상기 수소함유량은 상기 불투명 기판과의 거리가 작아질수록 연속적으로 작아질 수 있다.In one embodiment of the thin film solar cell, the substrate may include an opaque substrate disposed adjacent to the opposite surface instead of the transparent substrate. The hydrogen content can be continuously reduced as the distance from the opaque substrate is reduced.

일 실시예의 박막 태양전지에 있어서, 상기 태양전지 셀은: 상기 불투명 기판 상에 배치된 n형 반도체막과; 상기 n형 반도체막 상에 배치된, 상기 연속적으로 변하는 상기 수소함유량을 갖는 상기 비정질막과; 그리고 상기 비정질막 상에 배치된 p형 반도체막을 포함할 수 있다. 상기 수소함유량은 상기 비정질막과 상기 p형 반도체막과의 제1 계면으로부터 상기 비정질막과 상기 n형 반도체막과의 제2 계면으로 갈수록 연속적으로 작아질 수 있다.In one embodiment, the solar cell includes: an n-type semiconductor film disposed on the opaque substrate; An amorphous film disposed on the n-type semiconductor film, the amorphous film having the hydrogen content continuously changing; And a p-type semiconductor film disposed on the amorphous film. The hydrogen content can be continuously reduced from the first interface between the amorphous film and the p-type semiconductor film toward the second interface between the amorphous film and the n-type semiconductor film.

일 실시예의 박막 태양전지에 있어서, 상기 불투명 기판과 상기 태양전지 셀 사이에 배치된 금속 전극과; 그리고 상기 태양전지 셀 상에 배치되어 상기 광이 입사되는 투명 전극을 더 포함할 수 있다.A thin film solar cell according to one embodiment, comprising: a metal electrode disposed between the opaque substrate and the solar cell; And a transparent electrode disposed on the solar cell and through which the light is incident.

일 실시예의 박막 태양전지에 있어서, 상기 금속 전극과 상기 태양전지 셀 사이에 반사막을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the thin film solar cell may further include a reflective layer between the metal electrode and the solar cell.

일 실시예의 박막 태양전지에 있어서, 상기 비정질막의 밴드갭 에너지와 광흡수계수는 상기 입사면으로부터 상기 반대면으로 갈수록 연속적으로 작아질 수 있다.In the thin film solar cell of one embodiment, the band gap energy and the light absorption coefficient of the amorphous film can be continuously reduced from the incident surface to the opposite surface.

일 실시예의 박막 태양전지에 있어서, 상기 비정질막의 밀도는 상기 입사면으로부터 상기 반대면으로 갈수록 연속적으로 커질 수 있다.In the thin film solar cell of one embodiment, the density of the amorphous film may continuously increase from the incident surface to the opposite surface.

일 실시예의 박막 태양전지에 있어서, 상기 진성 반도체는 Si을 포함할 수 있다.In one embodiment of the thin film solar cell, the intrinsic semiconductor may include Si.

일 실시예의 박막 태양전지에 있어서, 상기 비정질막은 Si, SiGe, SiC, SiO, SiN, SiON, SiCN, SiGeO, SiGeN, SiGeC 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.In one embodiment, the amorphous film may comprise Si, SiGe, SiC, SiO, SiN, SiON, SiCN, SiGeO, SiGeN, SiGeC, or combinations thereof.

상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 태양전지는: 기판; 상기 기판 상에 배치된, 제1 n형 불순물 반도체막과 제1 p형 불순물 반도체막과 그리고 상기 제1 n형 불순물 반도체막과 상기 제1 p형 불순물 반도체막 사이에 연속적으로 변하는 수소함유량을 갖는 진성 실리콘을 포함하는 제1 비정질막이 삽입된 제1 셀; 상기 제1 n형 불순물 반도체막과 인접한 금속 전극; 및 상기 제1 p형 불순물 반도체막과 인접한 투명 전극을 포함할 수 있다. 상기 제1 비정질막의 상기 수소함유량은 광이 입사되는 쪽에 배치되는 상기 제1 p형 불순물 반도체막과의 제1 계면으로부터 상기 광이 입사되는 쪽과 반대되는 쪽에 배치되는 상기 제1 n형 불순물 반도체막과의 제2 계면으로 갈수록 연속적으로 작아질 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a thin film solar cell including: a substrate; A first n-type impurity semiconductor film and a first p-type impurity semiconductor film, which are disposed on the substrate and have a hydrogen content continuously changing between the first n-type impurity semiconductor film and the first p- A first cell into which a first amorphous film containing intrinsic silicon is inserted; A metal electrode adjacent to the first n-type impurity semiconductor film; And a transparent electrode adjacent to the first p-type impurity semiconductor film. The hydrogen content of the first amorphous film is higher than that of the first n-type impurity semiconductor film disposed on the side opposite to the side from which the light is incident, from the first interface with the first p- The second interface can be made smaller continuously.

다른 실시예의 박막 태양전지에 있어서, 상기 기판은 투명 기판을 포함할 수 있다. 상기 투명 기판 상에 상기 투명 전극, 상기 제1 p형 반도체막, 상기 제1 비정질막, 상기 제1 n형 반도체막 및 상기 금속 전극이 차례로 적층될 수 있다. 상기 투명 기판으로 광이 입사될 수 있다.In another embodiment of the thin film solar cell, the substrate may include a transparent substrate. The transparent electrode, the first p-type semiconductor film, the first amorphous film, the first n-type semiconductor film, and the metal electrode may be sequentially stacked on the transparent substrate. Light may be incident on the transparent substrate.

다른 실시예의 박막 태양전지에 있어서, 상기 제1 셀과 상기 금속 전극 사이에, 제2 p형 반도체막과 연속적으로 변하는 수소함유량을 갖는 제2 진성 반도체막과, 그리고 제2 n형 반도체막이 상기 제1 n형 반도체막 상에서 차례로 적층된 제2 셀을 적어도 하나 더 포함할 수 있다. 상기 제2 진성 반도체막은 진성 실리콘을 포함하는 비정질막 및 결정질막 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2 진성 반도체막의 상기 수소함유량은 상기 투명 기판과의 거리가 커질수록 연속적으로 작아질 수 있다.A second intrinsic semiconductor film having a hydrogen content continuously changing with the second p-type semiconductor film between the first cell and the metal electrode, and a second intrinsic semiconductor film having a hydrogen content continuously changing with the second p- And at least one second cell sequentially stacked on the n-type semiconductor film. The second intrinsic semiconductor film may include at least one of an amorphous film and a crystalline film including intrinsic silicon. The hydrogen content of the second intrinsic semiconductor film can be continuously reduced as the distance from the transparent substrate increases.

다른 실시예의 박막 태양전지에 있어서, 상기 금속 전극과 상기 제1 셀 사이에 배치된 후면 반사막을 더 포함할 수 있다.In another embodiment, the thin film solar cell may further include a rear reflective film disposed between the metal electrode and the first cell.

다른 실시예의 박막 태양전지에 있어서, 상기 기판은 불투명 기판을 포함할 수 있다. 상기 불투명 기판 상에 상기 금속 전극, 상기 제1 n형 반도체막, 상기 제1 비정질막, 상기 제1 p형 반도체막 및 상기 투명 전극이 차례로 적층될 수 있다. 상기 투명 전극으로 광이 입사될 수 있다.In another embodiment of the thin film solar cell, the substrate may comprise an opaque substrate. The metal electrode, the first n-type semiconductor film, the first amorphous film, the first p-type semiconductor film, and the transparent electrode may be sequentially stacked on the opaque substrate. Light may be incident on the transparent electrode.

다른 실시예의 박막 태양전지에 있어서, 상기 제1 셀과 상기 투명 전극 사이에, 제2 n형 반도체막과, 연속적으로 변하는 수소함유량을 갖는 제2 진성 반도체막과, 그리고 제2 p형 반도체막이 상기 제1 p형 반도체막 상에 차례로 적층된 제2 셀을 적어도 하나 더 포함할 수 있다. 상기 제2 진성 반도체막은 진성 실리콘을 포함하는 비정질막 및 결정질막 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2 진성 반도체막의 상기 수소함유량은 상기 불투명 기판과의 거리가 작아질수록 연속적으로 작아질 수 있다.In the thin film solar cell of another embodiment, a second n-type semiconductor film, a second intrinsic semiconductor film having a hydrogen content continuously changing, and a second p-type semiconductor film are formed between the first cell and the transparent electrode, And at least one second cell sequentially stacked on the first p-type semiconductor film. The second intrinsic semiconductor film may include at least one of an amorphous film and a crystalline film including intrinsic silicon. The hydrogen content of the second intrinsic semiconductor film can be made smaller continuously as the distance from the opaque substrate is reduced.

다른 실시예의 박막 태양전지에 있어서, 상기 금속 전극과 상기 제1 셀 사이에 배치된 후면 반사막을 더 포함할 수 있다.In another embodiment, the thin film solar cell may further include a rear reflective film disposed between the metal electrode and the first cell.

다른 실시예의 박막 태양전지에 있어서, 상기 제1 비정질막은 상기 실리콘으로 구성될 수 있다. 또는 상기 제1 비정질막은 SiGe, SiC, SiO, SiN, SiON, SiCN, SiGeO, SiGeN, SiGeC 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.In the thin film solar cell of another embodiment, the first amorphous film may be made of the silicon. Alternatively, the first amorphous film may include SiGe, SiC, SiO, SiN, SiON, SiCN, SiGeO, SiGeN, SiGeC, or combinations thereof.

상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지의 제조방법은: 기판을 제공하고; 상기 기판 상에, p형 반도체막과 n형 반도체막과 그리고 상기 p형 반도체막과 상기 n형 반도체막 사이에 배치된 연속적으로 변하는 수소함유량을 갖는 진성 반도체를 포함하는 비정질막을 포함하는 셀을 형성하고; 상기 p형 반도체막과 인접하는 투명 전극을 형성하고; 그리고 상기 n형 반도체막과 인접하는 금속 전극을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 비정질막은 광이 입사되는 입사면과 그 반대면을 포함하고, 상기 수소함유량은 상기 입사면으로부터 상기 반대면으로 갈수록 연속적으로 작아질 수 있다.A method of fabricating a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention capable of realizing the above features comprises: providing a substrate; A cell including an amorphous film including a p-type semiconductor film and an n-type semiconductor film, and an intrinsic semiconductor having a continuously changing hydrogen content disposed between the p-type semiconductor film and the n-type semiconductor film is formed on the substrate and; Forming a transparent electrode adjacent to the p-type semiconductor film; And forming a metal electrode adjacent to the n-type semiconductor film. The amorphous film includes an incident surface on which light is incident and an opposite surface thereof, and the hydrogen content may continuously decrease from the incident surface to the opposite surface.

일 실시예의 방법에 있어서, 상기 비정질막은 Si, SiGe, SiC, SiO, SiN, SiON, SiCN, SiGeO, SiGeN, SiGeC 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.In one embodiment, the amorphous film may comprise Si, SiGe, SiC, SiO, SiN, SiON, SiCN, SiGeO, SiGeN, SiGeC, or combinations thereof.

일 실시예의 방법에 있어서, 상기 기판은 상기 입사면에 인접 배치되는 투명 기판을 포함할 수 있다. 이 경우 상기 셀을 형성하는 것은: 상기 투명 기판 상에 상기 p형 반도체막을 형성하고; 상기 p형 반도체막 상에 반도체 소스 가스를 수소로 희석시킨 반응 가스를 제공하되 상기 수소의 희석비를 점진적으로 늘려가면서 상기 비정질막을 형성하고; 그리고 상기 비정질막 상에 상기 n형 반도체막을 형성하는 것을 포함할 수 있다.In one embodiment, the substrate may comprise a transparent substrate disposed adjacent to the incident surface. In this case, forming the cell may include: forming the p-type semiconductor film on the transparent substrate; Providing a reactive gas in which a semiconductor source gas is diluted with hydrogen on the p-type semiconductor film, wherein the dilution ratio of the hydrogen is gradually increased to form the amorphous film; And forming the n-type semiconductor film on the amorphous film.

일 실시예의 방법에 있어서, 상기 기판은 상기 반대면에 인접 배치되는 불투명 기판을 포함할 수 있다. 이 경우 상기 셀을 형성하는 것은: 상기 불투명 기판 상에 상기 n형 반도체막을 형성하고; 상기 n형 반도체막 상에 반도체 소스 가스를 수소로 희석시킨 반응 가스를 제공하되 상기 수소의 희석비를 점진적으로 줄여가면서 상기 비정질막을 형성하고; 그리고 상기 비정질막 상에 상기 p형 반도체막을 형성하는 것을 포함할 수 있다. In one embodiment of the method, the substrate may comprise an opaque substrate disposed adjacent to the opposite surface. In this case, forming the cell may include: forming the n-type semiconductor film on the opaque substrate; Providing a reaction gas in which a semiconductor source gas is diluted with hydrogen on the n-type semiconductor film, wherein the dilution ratio of the hydrogen is gradually reduced to form the amorphous film; And forming the p-type semiconductor film on the amorphous film.

본 발명에 의하면, 진성 반도체막의 특성을 급격한 변동없이 연속적으로 변화시키므로써 우수한 광효율을 얻을 수 있는 효과가 있다. 아울러, 추가적인 공정이나 장비없이 연속적인 특성을 갖는 진성 반도체막을 형성할 수 있어서 공정비용을 감축할 수 있는 효과가 있다. 또한, 진성 반도체막을 비정질막으로 형성하므로써 결정질 진성 반도체막에 비해 광흡수계수를 증가시킬 수 있고 이에 따라 태양전지의 광효율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the characteristic of the intrinsic semiconductor film is continuously changed without abrupt fluctuation, whereby an excellent optical efficiency can be obtained. In addition, it is possible to form an intrinsic semiconductor film having continuous characteristics without additional process or equipment, thereby reducing the process cost. In addition, by forming the intrinsic semiconductor film into an amorphous film, the light absorption coefficient can be increased as compared with the crystalline intrinsic semiconductor film, thereby improving the light efficiency of the solar cell.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지를 도시한 단면도.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지의 제조방법을 나타내는 흐름도.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지의 셀을 도시한 단면도.
도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지의 동작원리를 설명하는 단면도.
도 1e 내지 1g는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 박막 태양전지들을 도시한 단면도들.
도 2a는 본 발명의 변형 실시예에 따른 박막 태양전지를 도시한 단면도.
도 2b는 본 발명의 변형 실시예에 따른 박막 태양전지의 제조방법을 나타내는 흐름도.
도 2c는 본 발명의 변형 실시예에 따른 박막 태양전지의 셀을 도시한 단면도.
도 2d는 본 발명의 변형 실시예에 따른 박막 태양전지의 동작원리를 설명하는 단면도.
도 2e 내지 2g는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 박막 태양전지들을 도시한 단면도들.
FIG. 1A is a cross-sectional view illustrating a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 1B is a flow chart illustrating a method of manufacturing a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention. FIG.
1C is a cross-sectional view of a cell of a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.
1D is a cross-sectional view illustrating an operation principle of a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.
Figures 1E through 1G are cross-sectional views illustrating thin film solar cells according to other embodiments of the present invention.
FIG. 2A is a cross-sectional view of a thin film solar cell according to a modified embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 2B is a flowchart illustrating a method of manufacturing a thin film solar cell according to a modified embodiment of the present invention. FIG.
2C is a cross-sectional view illustrating a cell of a thin film solar cell according to a modified embodiment of the present invention.
FIG. 2d is a cross-sectional view illustrating the principle of operation of a thin film solar cell according to a modified embodiment of the present invention; FIG.
Figures 2e through 2g are cross-sectional views illustrating thin film solar cells according to further embodiments of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 박막 태양전지 및 그 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a thin film solar cell according to the present invention and a method of manufacturing the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명과 종래 기술과 비교한 이점은 첨부된 도면을 참조한 상세한 설명과 특허청구범위를 통하여 명백하게 될 것이다. 특히, 본 발명은 특허청구범위에서 잘 지적되고 명백하게 청구된다. 그러나, 본 발명은 첨부된 도면과 관련해서 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다. 도면에 있어서 동일한 참조부호는 다양한 도면을 통해서 동일한 구성요소를 나타낸다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages of the present invention and its advantages over the prior art will become apparent from the detailed description and claims that follow. In particular, the invention is well pointed out and distinctly claimed in the claims. The invention, however, may best be understood by reference to the following detailed description when taken in conjunction with the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements throughout the various views.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지를 도시한 단면도이다. 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지의 제조방법을 나타내는 흐름도이다. 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지의 셀의 개념도를 도시한 단면도이다.1A is a cross-sectional view illustrating a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention. 1B is a flowchart illustrating a method of manufacturing a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention. 1C is a cross-sectional view illustrating a cell of a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 1a를 참조하면, 박막 태양전지(100)는 투명 기판(110) 상에 투명 전극(120)과, p-i-n 구조의 셀 내지 태양전지 셀(130)과, 그리고 금속 전극(170)이 박막 형태로 차례로 적층된 단일 접합(single junction)의 수퍼스트레이트(superstrate) 구조일 수 있다. 일례로, pin 다이오드 구조의 셀(130)은 투명 전극(120) 상에 차례로 적층된 p형 반도체막(131), 진성 반도체막(133) 및 n형 반도체막(135)을 포함할 수 있다. 다른 예로, 셀(130)은 투명 전극(120) 상에 차례로 적층된 n형 반도체막(135), 진성 반도체막(133) 및 p형 반도체막(131)을 포함할 수 있다. pin 셀(130)과 금속 전극(170) 사이에 후면 반사막(160)이 더 제공될 수 있다. 태양광은 투명 기판(110)으로 입사될 수 있다.1A, a thin film solar cell 100 includes a transparent electrode 120, a pinned cell or a solar cell 130, and a metal electrode 170 on a transparent substrate 110 in the form of a thin film But may be a superstrate structure of a single junction stacked in sequence. For example, the cell 130 having a pin diode structure may include a p-type semiconductor film 131, an intrinsic semiconductor film 133, and an n-type semiconductor film 135 which are sequentially stacked on the transparent electrode 120. In another example, the cell 130 may include an n-type semiconductor film 135, an intrinsic semiconductor film 133, and a p-type semiconductor film 131 which are sequentially stacked on the transparent electrode 120. a rear reflective film 160 may be further provided between the pin cell 130 and the metal electrode 170. The solar light may be incident on the transparent substrate 110.

도 1b를 도 1a와 같이 참조하면, 투명 기판(110)을 제공하고(S110), 제공된 투명 기판(110) 상에 전면 전극으로서 투명 전극(120)을 형성할 수 있다(S120). 투명 기판(110)은 빛을 투과시킬 수 있는 투명성 재질, 가령 유리, 플라스틱이나 수지로 구성될 수 있다. 투명 전극(120)은 투명 기판(110)을 통해 입사되는 태양광을 투과시키기 위해 투명한 전도성 산화막(transparent conductive oxide), 가령 금속이온이 첨가된 ZnO, ITO, SnOx, 예를 들면 Al, Ga, In, B이 첨가된 ZnO막, F이 첨가된 SnO막 등을 스퍼터링 혹은 금속유기화학기상증착법(MOCVD) 등을 이용하여 형성할 수 있다.Referring to FIG. 1B, a transparent substrate 110 may be provided (S110), and a transparent electrode 120 may be formed as a front electrode on the provided transparent substrate 110 (S120). The transparent substrate 110 may be made of a transparent material capable of transmitting light, for example, glass, plastic, or resin. The transparent electrode 120 may be formed of a transparent conductive oxide such as ZnO, ITO, SnOx, for example, Al, Ga, or In, to which solar light incident through the transparent substrate 110 is transmitted. , A ZnO film to which B is added, a SnO film to which F is added, or the like can be formed by sputtering or metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD).

투명 전극(120) 상에 p형 반도체막(131)을 형성할 수 있다(S131). p형 반도체막(131)은 4족 원소에 가령 붕소(B)와 같은 3B족 원소가 도핑된 p형 반도체를 물리기상증착법(PVD) 혹은 화학기상증착법(CVD) 등을 이용하여 형성할 수 있다. 물리기상증착법은 수소분위기에서 진행할 수 있다. 화학기상증착법은 플라즈마 화학기상증착법(PECVD), 핫-월 화학기상증착법(hot-wall CVD), 핫-와이어 화학기상증착법(hot-wire CVD), 상압 화학기상증착법(APCVD) 등을 포함할 수 있다. 본 명세서에선 특별한 언급이 없는 한 증착 혹은 증착 공정이라 함은 상기 다양한 증착법을 의미한다.The p-type semiconductor film 131 can be formed on the transparent electrode 120 (S131). The p-type semiconductor film 131 can be formed by a physical vapor deposition (PVD) method, a chemical vapor deposition (CVD) method or the like using a p-type semiconductor doped with a Group 3B element such as boron (B) . Physical vapor deposition can proceed in a hydrogen atmosphere. The chemical vapor deposition process may include plasma chemical vapor deposition (PECVD), hot-wall CVD, hot-wire CVD, atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) have. Unless otherwise stated, the term &quot; deposition or deposition process &quot;

p형 반도체막(131)을 구성하는 반도체는 Si을 포함할 수 있다. p형 반도체막(131)은 Si 이외에, SiGe, SiC, SiO, SiN, SiON, SiCN, SiGeO, SiGeN, SiGeC, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일례로, p형 반도체막(131)은 SiH4와 H2 가스 그리고 p형 도펀트(예: B2H6)를 이용하는 플라즈마 화학기상증착법(PECVD)으로 p-Si을 증착하여 형성할 수 있다. p형 반도체막(131)은 비정질, 단결정질, 다결정질, 또는 미세결정질(혹은 나노결정질)일 수 있다. 본 명세서에서 “반도체막”이라는 것은 “반도체로 구성된 막” 뿐만 아니라 “반도체를 포함하는 막”을 의미한다.The semiconductor constituting the p-type semiconductor film 131 may include Si. The p-type semiconductor film 131 may include SiGe, SiC, SiO, SiN, SiON, SiCN, SiGeO, SiGeN, SiGeC, or a combination thereof in addition to Si. For example, the p-type semiconductor film 131 can be formed by depositing p-Si by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) using SiH 4 and H 2 gas and a p-type dopant such as B 2 H 6 . The p-type semiconductor film 131 may be amorphous, monocrystalline, polycrystalline, or microcrystalline (or nanocrystalline). As used herein, the term &quot; semiconductor film &quot; refers not only to a &quot; semiconductor-made film &quot;

p형 반도체막(131) 상에 광흡수층으로서 진성 반도체막(133)을 형성할 수 있다(S133). 진성 반도체막(133)은 Si을 포함할 수 있다. 진성 반도체막(133)은 Si 이외에, SiGe, SiC, SiO, SiN, SiON, SiCN, SiGeO, SiGeN, SiGeC, 또는 이들의 조합을 증착하여 형성할 수 있다. 진성 반도체막(133)은 비정질, 단결정질, 다결정질, 마이크로결정질(혹은 나노결정질) 또는 이들의 조합일 수 있다. 본 실시예에 따르면, 진성 반도체막(133)은 결정질 또는 미세결정질이 전혀 형성되어 있지 않은 비정질 실리콘막을 포함할 수 있다.the intrinsic semiconductor film 133 can be formed as a light absorbing layer on the p-type semiconductor film 131 (S133). The intrinsic semiconductor film 133 may include Si. The intrinsic semiconductor film 133 can be formed by depositing SiGe, SiC, SiO, SiN, SiON, SiCN, SiGeO, SiGeN, SiGeC, or a combination thereof in addition to Si. The intrinsic semiconductor film 133 may be amorphous, monocrystalline, polycrystalline, microcrystalline (or nanocrystalline), or a combination thereof. According to this embodiment, the intrinsic semiconductor film 133 may include an amorphous silicon film in which no crystalline or microcrystalline is formed at all.

진성 반도체막(133)의 특성은 균일하지 않고 진성 반도체막(133)의 두께 방향을 따라 연속적으로 변화되도록 형성될 수 있다. 이를테면, SiH4, Si2H6, SiH2Cl2, SiH3Cl, SiHCl3 또는 이의 조합과 같은 Si 소스 가스에 H2를 첨가한 플라즈마 화학기상증착법(PECVD)으로 p형 반도체막(133) 상에 i-Si를 증착하여 진성 반도체막(133)을 형성할 수 있다. 이때, 수소희석비, 가령 [H2]/[SiH4]를 점진적으로 증가시켜 진성 반도체막(133)을 형성할 수 있다. [SiH4]는 [SiH4], [Si2H6], [SiH2Cl2], [SiH3Cl], 또는 [SiHCl3] 등으로 대체될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 본 실시예를 이에 한정하는 것이 아닌 일례로서, 수소희석비는 대략 1 내지 20일 수 있다.The characteristic of the intrinsic semiconductor film 133 may be formed to be continuously changed along the thickness direction of the intrinsic semiconductor film 133 without being uniform. For example, the p-type semiconductor film 133 is formed by plasma chemical vapor deposition (PECVD) in which H 2 is added to a Si source gas such as SiH 4 , Si 2 H 6 , SiH 2 Cl 2 , SiH 3 Cl, SiHCl 3 , The intrinsic semiconductor film 133 can be formed. At this time, the intrinsic semiconductor film 133 can be formed by gradually increasing the hydrogen content, for example, [H 2 ] / [SiH 4 ]. [SiH 4 ] can be replaced with [SiH 4 ], [Si 2 H 6 ], [SiH 2 Cl 2 ], [SiH 3 Cl], or [SiHCl 3 ]. According to the present embodiment, as an example not limiting thereto, the embodiment can be approximately 1 to 20 days.

본 실시예에 따르면, 도 1c에 도시된 바와 같이, 태양광이 입사되는 입사면으로부터 그 반대면으로 갈수록, 즉 p형 반도체막(131)과 진성 반도체막(133)의 제1 계면(133a)에서부터 n형 반도체막(135)과 진성 반도체막(133)의 제2 계면(133b)으로 갈수록 수소희석비(R)가 높아질 수 있다. 이에 따라, 수소희석비(R)는 태양광이 입사되는 투명 기판(110)과의 거리가 커질수록, 그리고/또는 금속 전극(170)과의 거리가 작아질수록 연속적으로 커질 수 있다. 수소희석비(R)를 점진적으로 늘려가면서 진성 반도체막(133)을 형성하면, 진성 반도체막(133)에 포함되는 수소의 함유량은 제1 계면(133a)에서부터 제2 계면(133b)으로 갈수록 연속적으로 작아질 수 있다.1C, the first interface 133a of the p-type semiconductor film 131 and the intrinsic semiconductor film 133 extends from the incident surface where sunlight is incident to the opposite surface, that is, (R) can be increased from the first interface 133 to the second interface 133b of the n-type semiconductor film 135 and the intrinsic semiconductor film 133. Accordingly, the radius R can be continuously increased as the distance from the transparent substrate 110 on which sunlight is incident becomes larger and / or the distance from the metal electrode 170 becomes smaller. When the intrinsic semiconductor film 133 is formed while gradually increasing the silicon oxide film R, the content of hydrogen contained in the intrinsic semiconductor film 133 is gradually increased from the first interface 133a to the second interface 133b . &Lt; / RTI &gt;

상기와 같은 조건으로 진성 반도체막(133)을 형성하게 되면 i-Si에 수소가 포함되고, 그 수소는 진성 반도체막(133)의 결함과 결합하여 결함을 제거하므로써 전자-정공쌍들이 소멸되지 않아 전기를 발생시키는데 기여할 수 있다. 또한 진성 반도체막(133) 내에서의 수소함유량이 연속적으로 변하기 때문에 수소함유량이 서로 다른 막들이 적층된 경우와 다르게 계면이 없으므로 캐리어가 계면에서 포획 소모될 가능성이 현저히 줄어들 수 있다. If the intrinsic semiconductor film 133 is formed under the above-described conditions, hydrogen is contained in i-Si, and the hydrogen bonds with defects of the intrinsic semiconductor film 133 to remove defects, so that the electron-hole pairs do not disappear And can contribute to generating electricity. In addition, since the hydrogen content in the intrinsic semiconductor film 133 continuously changes, there is no interface different from the case where the films having different hydrogen contents are stacked, so that the possibility of the carrier being trapped at the interface can be remarkably reduced.

수소희석비(R)의 연속적 변화에 따라 진성 반도체막(133)의 다른 특성들도 연속적으로 변화될 수 있다. 예컨대, 수소는 Si 소스 가스를 희석시키므로 진성 반도체막(133)의 밀도(density)와 결정성(crystallinity)을 변화시킬 수 있다. 수소희석비(R)가 크면 i-Si의 증착이 보다 천천히 일어나고 그에 따라 규칙적 배열이 커져 밀도가 증가하거나 결정성이 커질 수 있다. 따라서, 수소희석비(R)가 크면 미세결정질이나 결정질 또는 고밀도의 비정질의 진성 반도체막(133)이 형성될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 수소희석비(R)가 커서 막의 결정성이나 밀도가 커지더라도 미세결정질이 형성되기 전단계의 비정질의 진성 반도체막(133)이 형성될 수 있다. 비정질의 진성 반도체막(133)은 제1 계면(133a)에서부터 제2 계면(133b)으로 갈수록 밀도가 커질 수 있다. 비정질의 진성 반도체막(133)은 결정질의 진성 반도체막에 비해 광흡수계수(light absorption coefficient)가 상대적으로 크고 이에 따라 광변환 효율이 높아질 수 있다. 수소희석비(R)가 작으면 이와 반대로 비정질성이 커지고 밀도가 작은 진성 반도체막(133)이 형성될 수 있다. Other characteristics of the intrinsic semiconductor film 133 can be continuously changed in accordance with the continuous change of the ruthenium ratio R. [ For example, hydrogen dilutes the Si source gas, so that the density and crystallinity of the intrinsic semiconductor film 133 can be changed. If the SiH 2 (R) is large, the deposition of i-Si occurs more slowly and the regular arrangement becomes larger, thereby increasing the density or increasing the crystallinity. Therefore, if the silicon nitride (R) is large, an intrinsic semiconductor film 133 of microcrystalline, crystalline or high density amorphous can be formed. According to this embodiment, the amorphous intrinsic semiconductor film 133 before the formation of the microcrystalline can be formed even if the crystallinity and the density of the film become large due to the hydrogen absorption ratio (R). The density of the amorphous intrinsic semiconductor film 133 may increase from the first interface 133a to the second interface 133b. The amorphous intrinsic semiconductor film 133 may have a relatively larger light absorption coefficient than that of the crystalline intrinsic semiconductor film and thus the light conversion efficiency may be increased. If the silicon nitride (R) ratio is small, on the other hand, the intrinsic semiconductor film 133 having a large amorphousness and a low density can be formed.

수소희석비(R)가 클수록 진성 반도체막(133)의 밴드갭 에너지(band-gap energy)는 작아질 수 있다. 반대로 수소희석비(R)가 작아질수록 진성 반도체막(133)의 밴드갭 에너지는 커질 수 있다. 박막내의 수소함유량이 수소희석비가 커질수록 작아질 수 있는데, 이로 인해 밴드갭이 작아질 수 있다. 도 1c는 상기 결과를 보여주는 것으로 화살표 방향으로 갈수록 특성값이 커지는 것을 나타낸다. 예컨대, 수소희석비(R)가 커질수록 진성 반도체막(133)의 밀도(D)와 결정성(C)은 커지고 밴드갭 에너지(B)와 광흡수계수(A)는 작아질 수 있다. 진성 반도체막(133)은 그 밴드갭 에너지값에 따라 흡수할 수 있는 태양광의 파장 영역이 변할 수 있다. 따라서, 진성 반도체막(133)은 그 밴드값 에너지가 연속적으로 변하기 때문에 흡수할 수 있는 태양광(예: 가시광선)의 파장 대역이 커질 수 있다.The band gap energy of the intrinsic semiconductor film 133 can be reduced as the ratio R is increased. On the contrary, the bandgap energy of the intrinsic semiconductor film 133 may become larger as the channel R becomes smaller. The hydrogen content in the thin film may become smaller as the hydrogen dilution ratio becomes larger, which may result in a smaller band gap. FIG. 1C shows the above result and shows that the characteristic value becomes larger toward the arrow direction. For example, the density D and the crystallinity C of the intrinsic semiconductor film 133 may become larger and the band gap energy B and the light absorption coefficient A may become smaller as the hydrogen absorption ratio R becomes larger. The intrinsic semiconductor film 133 can change the wavelength region of the sunlight that can be absorbed according to the band gap energy value thereof. Therefore, the intrinsic semiconductor film 133 can have a large wavelength band of sunlight (e.g., visible light) that can be absorbed because its band value energy is continuously changed.

p형 반도체막(131)과 같이 태양광이 입사되는 박막 상에 i-Si을 증착하여 진성 반도체막(133)을 형성할 때, 일반적인 방법처럼 수소희석비를 고정시킨 경우에 얻을 수 있는 광효율(예: 대략 9%)에 비해 본 실시예처럼 수소희석비를 점진적으로 증가시킨 경우엔 진성 반도체막(133)의 특성이 연속적 내지 점진적으로 변화되므로써 높은 광효율(예: 대략 9.8%)을 얻을 수 있다. 이 광효율은 p-Si막(131)과, 수소함유량이 연속적으로 변하는 진성 비정질 Si막(133)과, 그리고 n-Si막(135)을 적층하되, p-Si막(131)과 i-Si막(133)과의 제1 계면(133a)에 인접한 i-Si막(133)내의 수소함유량이 i-Si막(133)과 n-Si막(135)과의 제2 계면(133b)에 인접한 i-Si막(133)내의 수소함유량이 크도록 제작한 단일접합 비정질 Si 박막 태양전지(100)에서 얻은 값이다. 여기서, 수소함유량이 변하는 방향이 매우 중요할 수 있다. 예컨대, p-Si막(131)과 i-Si막(133)과의 제1 계면(133a)에 인접한 i-Si막(133)내의 수소함유량이 i-Si막(133)과 n-Si막(135)과의 제2 계면(133b)에 인접한 i-Si막(133)내의 수소함유량이 작도록 제작한 경우 광변환 효율은 대략 5.8%에 불과한 값이 얻어질 수 있다.when the intrinsic semiconductor film 133 is formed by depositing i-Si on the thin film on which the solar light is incident, like the p-type semiconductor film 131, the light efficiency (For example, about 9%), a high optical efficiency (for example, about 9.8%) can be obtained by gradually changing the characteristics of the intrinsic semiconductor film 133 when the intensity of the light is gradually increased as in the present embodiment . This optical efficiency is obtained by stacking the p-Si film 131, the intrinsic amorphous Si film 133 in which the hydrogen content continuously changes, and the n-Si film 135, The hydrogen content in the i-Si film 133 adjacent to the first interface 133a with the film 133 is lower than the hydrogen content in the i-Si film 133 adjacent to the second interface 133b between the i-Si film 133 and the n-Si film 135 Si amorphous silicon thin film solar cell 100 manufactured so that the hydrogen content in the i-Si film 133 is large. Here, the direction in which the hydrogen content changes may be very important. The hydrogen content in the i-Si film 133 adjacent to the first interface 133a between the p-Si film 131 and the i-Si film 133 is larger than the hydrogen content in the i-Si film 133 and the n- When the hydrogen content in the i-Si film 133 adjacent to the second interface 133b with the second interlayer insulating film 135 is made small, a light conversion efficiency of only about 5.8% can be obtained.

도 1a 및 1b를 다시 참조하면, 진성 반도체막(133) 상에 n형 반도체막(135)을 형성할 수 있다(S135). n형 반도체막(135)은 4족 원소에 가령 인(P)과 같은 5B족 원소가 도핑된 n형 반도체를 증착하여 형성할 수 있다. n형 반도체막(135)을 구성하는 반도체는 Si을 포함할 수 있다. n형 반도체막(135)은 Si 이외에, SiGe, SiC, SiO, SiN, SiON, SiCN, SiGeO, SiGeN, SiGeC, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일례로, n형 반도체막(135)은 SiH4와 H2 가스 그리고 n형 도펀트(예: PH3)를 이용하는 플라즈마 화학기상증착법(PECVD)으로 n-Si을 증착하여 형성할 수 있다. n형 반도체막(135)은 비정질, 단결정질, 다결정질, 또는 마이크로결정질(혹은 나노결정질)일 수 있다. 이처럼, 투명 전극(120) 상에 p형 반도체막(131)과 진성 반도체막(133)과 n형 반도체막(135)을 차례로 적층하여 p-i-n 다이오드 구조의 셀(130)을 형성할 수 있다.Referring again to FIGS. 1A and 1B, the n-type semiconductor film 135 can be formed on the intrinsic semiconductor film 133 (S135). The n-type semiconductor film 135 can be formed by depositing an n-type semiconductor doped with a Group 5B element such as phosphorus (P) in a Group IV element. The semiconductor constituting the n-type semiconductor film 135 may include Si. The n-type semiconductor film 135 may include SiGe, SiC, SiO, SiN, SiON, SiCN, SiGeO, SiGeN, SiGeC, or a combination thereof in addition to Si. For example, the n-type semiconductor film 135 can be formed by depositing n-Si by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) using SiH 4 and H 2 gas and n-type dopant (e.g., PH 3 ). The n-type semiconductor film 135 may be amorphous, monocrystalline, polycrystalline, or microcrystalline (or nanocrystalline). Thus, the cell 130 having the pin diode structure can be formed by sequentially stacking the p-type semiconductor film 131, the intrinsic semiconductor film 133, and the n-type semiconductor film 135 on the transparent electrode 120.

n형 반도체막(135) 상에 후면 반사막(160)을 형성할 수 있다(S160). 후면 반사막(160)은 태양광의 반사손실을 줄이고 광포획 효과(light trapping effect)를 극대화하여 태양전지(100)의 효율 향상을 위해 형성할 수 있다. 후면 반사막(160)은 가령 앞서 열거한 산화물 투명전극(120)과 동일 또는 유사한 물질(예: ZnO, ZnO/Ag) 등을 스퍼터증착, 화학기상증착 공정이나 전자빔증발법(E-beam evaporation)을 이용하여 형성할 수 있다. the rear reflective film 160 may be formed on the n-type semiconductor film 135 (S160). The rear reflective film 160 can be formed to improve the efficiency of the solar cell 100 by reducing the reflection loss of the sunlight and maximizing the light trapping effect. The rear reflective film 160 may be formed by sputter deposition, chemical vapor deposition, or E-beam evaporation using, for example, a material similar to or similar to the oxide transparent electrode 120, such as ZnO or ZnO / Can be formed.

후면 반사막(160) 상에 후면 전극으로서 금속 전극(170)을 형성할 수 있다(S170). 금속 전극(170)은 투명성 혹은 불투명성 물질을 단일막 혹은 다중막 구조로 형성할 수 있다. 일례로, 금속 전극(170)은 Al, Ag, Cu, ZnO/Ag, ZnO/Al, Ni/Al 등을 증착하여 형성할 수 있다. 상기 일련의 과정을 통해 도 1a의 박막 태양전지(100)를 형성할 수 있다.
A metal electrode 170 may be formed as a rear electrode on the rear reflective film 160 (S170). The metal electrode 170 may be made of a transparent or opaque material in a single-layer or multi-layer structure. For example, the metal electrode 170 can be formed by depositing Al, Ag, Cu, ZnO / Ag, ZnO / Al, or Ni / Al. The thin film solar cell 100 of FIG. 1A can be formed through the series of processes described above.

<실시예 1의 동작원리>&Lt; Operation Principle of Embodiment 1 >

도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지의 동작원리를 설명하는 단면도이다.1D is a cross-sectional view illustrating an operation principle of a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 1d를 참조하면, 태양광은 투명 기판(110)으로 입사될 수 있다. 입사된 태양광은 진성 반도체막(133)에 흡수되어 전자-정공쌍이 만들어지게 된다. 진성 반도체막(133)은 p형 반도체막(131) 및 n형 반도체막(135)에 의해 공핍(depletion)될 수 있어 그 내부에 전기장이 발생할 수 있다. 진성 반도체막(133)에서 생성된 전자(e-)와 정공(h+)은 내부 전기장에 의해 n형 반도체막(135)과 p형 반도체막(131)으로 각각 드리프트(drift)될 수 있다. 이에 따라 p형 반도체막(131)에 는 정공(h+)이 축적되고 n형 반도체막(135)에는 전자(e-)가 축적되므로써, p형 반도체막(131)과 n형 반도체막(135) 사이에 광기전력(photovoltage)이 발생할 수 있다. 정공(h+)을 수집할 수 있는 투명 전극(120)과 전자(e-)를 수집할 수 있는 금속 전극(170) 사이에 부하(180)를 연결하면 전류가 흐를 수 있다.
Referring to FIG. 1D, solar light may be incident on the transparent substrate 110. The incident sunlight is absorbed by the intrinsic semiconductor film 133 to form an electron-hole pair. The intrinsic semiconductor film 133 can be depleted by the p-type semiconductor film 131 and the n-type semiconductor film 135, so that an electric field can be generated inside the intrinsic semiconductor film 133. Electrons e - and holes h + generated in the intrinsic semiconductor film 133 can be drifted to the n-type semiconductor film 135 and the p-type semiconductor film 131 by an internal electric field, respectively. As a result, holes (h + ) are accumulated in the p-type semiconductor film 131 and electrons (e - ) are accumulated in the n-type semiconductor film 135, so that the p-type semiconductor film 131 and the n- The photovoltaic power can be generated. A current can flow when the load 180 is connected between the transparent electrode 120 capable of collecting the holes h + and the metal electrode 170 capable of collecting electrons e - .

<실시예 1의 변형예들>&Lt; Modifications of Embodiment 1 >

도 1e 내지 1g는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 박막 태양전지들을 도시한 단면도들이다.1E to 1G are cross-sectional views illustrating thin film solar cells according to other embodiments of the present invention.

도 1e를 참조하면, 박막 태양전지(102)는 텍스처링 표면(texturing surface)를 갖는 투명 전극(120)을 포함할 수 있다. 투명 전극(120)의 표면을 텍스처링하게 되면 입사되는 태양광의 반사를 저감시킬 수 있고, 광흡수율을 높일 수 있다. 텍스처링은 투명 전극(120)의 증착시 혹은 증착후 에칭 공정으로 만들 수 있다. 이외에, 셀(130), 후면 반사막(160) 및 금속 전극(170) 중 적어도 어느 하나는 텍스처링 표면을 가질 수 있다. Referring to FIG. 1E, the thin film solar cell 102 may include a transparent electrode 120 having a texturing surface. If the surface of the transparent electrode 120 is textured, the reflection of incident sunlight can be reduced, and the light absorption rate can be increased. The texturing may be performed during or after the deposition of the transparent electrode 120. In addition, at least one of the cell 130, the rear reflective film 160, and the metal electrode 170 may have a textured surface.

도 1f를 참조하면, 박막 태양전지(104)는 이중 접합(double junction)의 수퍼스트레이트 구조일 수 있다. 일례로, 박막 태양전지(104)는 p-i-n 구조의 제1 셀(130) 상에 p-i-n 구조의 제2 셀(140)을 더 포함할 수 있다. 제1 셀(130)은 도 1a의 셀(130)과 실질적으로 동일한 구조일 수 있다. Referring to FIG. 1F, the thin film solar cell 104 may be a superstrate structure of a double junction. For example, the thin film solar cell 104 may further include a second cell 140 of p-i-n structure on the first cell 130 of the p-i-n structure. The first cell 130 may have substantially the same structure as the cell 130 of FIG. 1A.

제2 셀(140)은 제1 n형 반도체막(135) 상에 제2 p형 반도체막(141), 제2 진성 반도체막(143) 및 제2 n형 반도체막(145)을 차례로 증착하여 형성할 수 있다. 제2 p형 반도체막(141)은 제1 p형 반도체막(131)과, 제2 n형 반도체막(145)은 제1 n형 반도체막(135)과 실질적으로 동일하거나 유사하게 형성할 수 있다. 제2 진성 반도체막(143)은 제1 진성 반도체막(133)과 실질적으로 동일하거나 유사하게 실질적으로 동일한 수소희석비를 이용하여 형성된 비정질막일 수 있다.The second cell 140 sequentially deposits a second p-type semiconductor film 141, a second intrinsic semiconductor film 143 and a second n-type semiconductor film 145 on the first n-type semiconductor film 135 . The second p-type semiconductor film 141 can be formed to be substantially the same as or similar to the first p-type semiconductor film 131 and the second n-type semiconductor film 145 to the first n-type semiconductor film 135 have. The second intrinsic semiconductor film 143 may be an amorphous film formed by using substantially the same water solubility as the first intrinsic semiconductor film 133.

다른 예로, 제2 진성 반도체막(143)은 제1 진성 반도체막(133)과 동일하게 비정질막으로 형성하되, 상이한 수소희석비를 이용하여 형성할 수 있다. 예컨대, 제1 진성 반도체막(133)의 수소희석비가 1 내지 10이고, 제2 진성 반도체막(133)의 수소희석비는 10 내지 20이거나, 혹은 이의 역일 수 있다. 상기 수소희석비가 상이함에 따라 제1 진성 반도체막(143)과 제2 진성 반도체막(153) 중 어느 하나는 저밀도의 비정질막이고 다른 하나는 고밀도의 비정질막일 수 있다. 수소희석비는 태양광이 입사되는 방향을 따라 갈수록 커질 수 있다. 여기서의 수소희석비의 수치는 단지 일례이지 본 발명을 이에 한정하려는 의도는 전혀 아니다.As another example, the second intrinsic semiconductor film 143 may be formed using an amorphous film in the same manner as the first intrinsic semiconductor film 133, but using different healing ratios. For example, the hydrogen dilution ratio of the first intrinsic semiconductor film 133 may be 1 to 10, and the second intrinsic semiconductor film 133 may have a hydrogen absorption ratio of 10 to 20, or vice versa. As the hydrogen dilution ratio is different, one of the first and second intrinsic semiconductor films 143 and 153 may be a low-density amorphous film and a high-density amorphous film. Soo-hee can grow bigger along the direction of sunlight. The figures herein are merely exemplary and are not intended to limit the invention in any way.

또 다른 예로, 제1 진성 반도체막(133)과 제2 진성 반도체막(143) 중 어느 하나는 비정질막이고 다른 하나는 결정질막(예: 미세결정질막, 단결정막, 다결정막)일 수 있다. 또 다른 예로, 제1 진성 반도체막(133)과 제2 진성 반도체막(143) 중 어느 하나는 비정질막이고 다른 하나는 결정질막과 비정질막의 혼합막일 수 있다.As another example, either the first intrinsic semiconductor film 133 or the second intrinsic semiconductor film 143 may be an amorphous film and the other may be a crystalline film (e.g., a microcrystalline film, a single crystal film, or a polycrystalline film). As another example, either the first intrinsic semiconductor film 133 or the second intrinsic semiconductor film 143 may be an amorphous film and the other may be a mixed film of a crystalline film and an amorphous film.

도 1g를 참조하면, 박막 태양전지(106)는 3중 접합(triple junction)의 수퍼스트레이트 구조일 수 있다. 예컨대, 박막 태양전지(106)는 p-i-n 구조의 제1 셀(130) 상에 p-i-n 구조의 제2 셀(140)과 p-i-n 구조의 제3 셀(150)을 더 포함할 수 있다. 제1 셀(130)은 도 1a의 셀(130)과 실질적으로 동일한 구조일 수 있다.Referring to FIG. 1G, the thin film solar cell 106 may be a super-straight structure of a triple junction. For example, the thin film solar cell 106 may further include a second cell 140 of a p-i-n structure and a third cell 150 of a p-i-n structure on a first cell 130 of a p-i-n structure. The first cell 130 may have substantially the same structure as the cell 130 of FIG. 1A.

제2 셀(140)은 제1 n형 반도체막(135) 상에 제2 p형 반도체막(141), 제2 진성 반도체막(143) 및 제2 n형 반도체막(145)을 차례로 증착하여 형성할 수 있다. 제2 p형 반도체막(141)은 제1 p형 반도체막(131)과, 제2 n형 반도체막(145)은 제1 n형 반도체막(135)과 실질적으로 동일하거나 유사하게 형성할 수 있다. The second cell 140 sequentially deposits a second p-type semiconductor film 141, a second intrinsic semiconductor film 143 and a second n-type semiconductor film 145 on the first n-type semiconductor film 135 . The second p-type semiconductor film 141 can be formed to be substantially the same as or similar to the first p-type semiconductor film 131 and the second n-type semiconductor film 145 to the first n-type semiconductor film 135 have.

제3 셀(150)은 제2 n형 반도체막(145) 상에 제3 p형 반도체막(151), 제3 진성 반도체막(153) 및 제3 n형 반도체막(155)을 차례로 증착하여 형성할 수 있다. 제3 셀(150)은 제1 셀(130) 및/또는 제2 셀(140)과 실질적으로 동일하거나 유사하게 형성할 수 있다. 제3 p형 반도체막(151)은 제1 p형 반도체막(131) 및/또는 제2 p형 반도체막(141)과, 제3 n형 반도체막(155)은 제1 n형 반도체막(135) 및/또는 제2 n형 반도체막(145)과 실질적으로 동일하거나 유사하게 형성할 수 있다. 제3 진성 반도체막(153)은 제1 진성 반도체막(133) 및/또는 제2 진성 반도체막(143)과 실질적으로 동일하거나 유사하게 형성할 수 있다. The third cell 150 sequentially deposits a third p-type semiconductor film 151, a third intrinsic semiconductor film 153 and a third n-type semiconductor film 155 on the second n-type semiconductor film 145 . The third cell 150 may be substantially the same or similar to the first cell 130 and / or the second cell 140. The third p-type semiconductor film 151 is formed of the first p-type semiconductor film 131 and / or the second p-type semiconductor film 141 and the third n-type semiconductor film 155 is formed of the first n-type semiconductor film 135 and / or the second n-type semiconductor film 145. The second n- The third tincture semiconductor film 153 may be formed to be substantially the same as or similar to the first intrinsic semiconductor film 133 and / or the second intrinsic semiconductor film 143.

다른 예로, 제3 진성 반도체막(153)은 제1 진성 반도체막(133) 및/또는 제2 진성 반도체막(143)과 유사하게 비정질막으로 형성하되, 상이한 수소희석비를 이용하여 형성할 수 있다. 예컨대, 제1 진성 반도체막(133)의 수소희석비는 1 내지 7(또는 15 내지 20), 제2 진성 반도체막(133)의 수소희석비는 7 내지 15, 그리고 제3 진성 반도체막(153)의 수소희석비는 15 내지 20(또는 1 내지 7)일 수 있다. 다른 예로, 제1 진성 반도체막(133) 및 제3 진성 반도체막(153) 중 어느 하나의 수소희석비는 7 내지 15이고 다른 하나의 수소희석비는 15 내지 20이고, 제2 진성 반도체막(133)의 수소희석비는 1 내지 7일 수 있다. 또 다른 예로, 제1 진성 반도체막(133) 및 제3 진성 반도체막(153) 중 어느 하나의 수소희석비는 1 내지 7이고 다른 하나의 수소희석비는 7 내지 15이고, 제2 진성 반도체막(133)의 수소희석비는 15 내지 20일 수 있다. 수소희석비는 태양광이 입사되는 방향을 따라 갈수록 커질 수 있다.As another example, the tertiary semiconducting semiconductor film 153 can be formed using an amorphous film similar to the first intrinsic semiconductor film 133 and / or the second intrinsic semiconductor film 143, have. For example, the first and second intrinsic semiconductor films 133 and 133 may be formed to a thickness of 1 to 7 (or 15 to 20), a second intrinsic semiconductor film 133 may have a healing ratio of 7 to 15, ) May be from 15 to 20 (or from 1 to 7). As another example, the hydrogenation ratio of any one of the first and third intrinsic semiconductor films 133 and 153 is 7 to 15 and the other hydrogenation ratio is 15 to 20, and the second intrinsic semiconductor film 133) may be from 1 to 7. As another example, the hydrogenation ratio of any one of the first and third intrinsic semiconductor films 133 and 153 is 1 to 7 and the other hydrogenation ratio is 7 to 15, (133) may be between 15 and 20 days. Soo-hee can grow bigger along the direction of sunlight.

또 다른 예로, 제1 내지 제3 진성 반도체막들(133,143,153) 중에서 적어도 어느 하나는 비정질막이고 나머지는 결정질막일 수 있다. 또 다른 예로, 제1 내지 제3 진성 반도체막들(133,143,153) 중에서 적어도 어느 하나는 비정질막이고 나머지는 결정질막과 비정질막의 혼합막일 수 있다.
As another example, at least one of the first to third intrinsic semiconductor films 133, 143, and 153 may be an amorphous film and the remaining may be a crystalline film. As another example, at least one of the first to third intrinsic semiconductor films 133, 143, and 153 may be an amorphous film and the remaining film may be a mixed film of a crystalline film and an amorphous film.

<실시예 2>&Lt; Example 2 >

도 2a는 본 발명의 변형 실시예에 따른 박막 태양전지를 도시한 단면도이다. 도 2b는 본 발명의 변형 실시예에 따른 박막 태양전지의 제조방법을 나타내는 흐름도이다. 도 2c는 본 발명의 변형 실시예에 따른 박막 태양전지의 셀을 도시한 단면도이다.2A is a cross-sectional view illustrating a thin film solar cell according to a modified embodiment of the present invention. 2B is a flowchart illustrating a method of manufacturing a thin film solar cell according to a modified embodiment of the present invention. 2C is a cross-sectional view illustrating a cell of a thin film solar cell according to a modified embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 박막 태양전지(200)는 불투명 기판(210) 상에 금속 전극(270)과, n-i-p 구조의 셀(230)과, 그리고 투명 전극(220)이 박막 형태로 차례로 적층된 단일 접합(single junction)의 서브스트레이트(substrate) 구조일 수 있다. 일례로, 셀(230)은 금속 전극(270) 상에 차례로 적층된 n형 반도체막(235), 진성 반도체막(233) 및 p형 반도체막(231)을 포함할 수 있다. 다른 예로, 셀(230)은 금속 전극(270) 상에 차례로 적층된 p형 반도체막(231), 진성 반도체막(233) 및 n형 반도체막(235)을 포함할 수 있다. 후면 반사막(260)은 금속 전극(270)과 셀(230) 사이에 배치될 수 있다. 태양광은 투명 전극(220)으로 입사될 수 있다.2A, a thin film solar cell 200 includes a transparent electrode 210, a metal electrode 270, a nip structure cell 230, and a transparent electrode 220, which are sequentially stacked in the form of a thin film on a non-transparent substrate 210 Or may be a substrate structure of a single junction. For example, the cell 230 may include an n-type semiconductor film 235, an intrinsic semiconductor film 233, and a p-type semiconductor film 231 which are sequentially stacked on the metal electrode 270. As another example, the cell 230 may include a p-type semiconductor film 231, an intrinsic semiconductor film 233, and an n-type semiconductor film 235 which are sequentially stacked on the metal electrode 270. The rear reflective film 260 may be disposed between the metal electrode 270 and the cell 230. The solar light may be incident on the transparent electrode 220.

도 2b를 도 2a와 같이 참조하면, 불투명 기판(210)을 제공하고(S210), 그 불투명 기판(210) 상에 후면 전극으로서 금속 전극(270)을 형성할 수 있다(S270). 금속 전극(270)은 Al, Ag, Cu, ZnO/Ag, ZnO/Al, Ni/Al 등과 같은 투명성 혹은 불투명성 물질을 단일막 혹은 다중막 구조로 형성할 수 있다.Referring to FIG. 2B, the opaque substrate 210 may be provided (S210), and the metal electrode 270 may be formed on the opaque substrate 210 as a back electrode (S270). The metal electrode 270 may be made of a transparent or opaque material such as Al, Ag, Cu, ZnO / Ag, ZnO / Al, Ni /

금속 전극(270) 상에 후면 반사막(260)을 형성할 수 있다(S260). 본 실시예에 의하면, 태양광은 투명 전극(220)으로 입사되기 때문에 금속 기판과 같은 불투명 기판(210)을 사용해도 무방하다. 다른 예로, 불투명 기판(210) 대신에 도 1a에서와 같이 투명 기판을 채택할 수 있다. 후면 반사막(260)은 앞서 열거한 산화물 투명 전극(120)과 동일 또는 유사한 물질, 가령 ZnO, ZnO/Ag 등으로 형성할 수 있다.The rear reflective film 260 may be formed on the metal electrode 270 (S260). According to the present embodiment, since the sunlight is incident on the transparent electrode 220, the opaque substrate 210 such as a metal substrate may be used. As another example, instead of the opaque substrate 210, a transparent substrate may be employed as shown in FIG. 1A. The rear reflective layer 260 may be formed of the same or similar material as the oxide transparent electrode 120, for example, ZnO or ZnO / Ag.

금속 전극(270) 상에 n형 반도체막(235)을 형성하고(S235), n형 반도체막(235) 상에 진성 반도체막(233)을 형성하고(S233), 그리고 진성 반도체막(233) 상에 p형 반도체막(231)을 형성하여(S231), n-i-p 구조의 셀(230)을 형성할 수 있다. n형 반도체막(235)과 p형 반도체막(231)을 형성하는 것은 도 1a의 n형 반도체막(135)과 p형 반도체막(131)을 형성하는 것과 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다. 예컨대, n형 반도체막(235) 및 p형 반도체막(231) 중 적어도 어느 하나는 Si, SiGe, SiC, SiO, SiN, SiON, SiCN, SiGeO, SiGeN, SiGeC, 또는 이들의 조합을 포함하는 비정질막, 미세결정질막, 단결정막 혹은 다결정질막일 수 있다.An intrinsic semiconductor film 233 is formed on the n-type semiconductor film 235 (S233), and an intrinsic semiconductor film 233 is formed on the intrinsic semiconductor film 233 (S233) A p-type semiconductor film 231 may be formed on the substrate 230 (S231) to form a cell 230 having a nip structure. The formation of the n-type semiconductor film 235 and the p-type semiconductor film 231 may be substantially the same as or similar to the formation of the n-type semiconductor film 135 and the p-type semiconductor film 131 in Fig. For example, at least one of the n-type semiconductor film 235 and the p-type semiconductor film 231 may be an amorphous semiconductor film including Si, SiGe, SiC, SiO, SiN, SiON, SiCN, SiGeO, SiGeN, SiGeC, A microcrystalline film, a single crystal film, or a polycrystalline film.

진성 반도체막(233)은 도 1a의 진성 반도체막(133)과 실질적으로 동일하거나 유사하게 그 두께 방향을 따라 특성이 연속적으로 변화되는 비정질막으로 형성할 수 있다. 이를테면, 태양광이 입사되는 방향을 따라 갈수록(즉, 태양광이 입사되는 면으로부터 멀어질수록) 수소희석비가 점진적으로 높아지도록 형성할 수 있다. 본 실시예에 따르면, SiH4, Si2H6, SiH2Cl2, SiH3Cl, SiHCl3 등과 같은 Si 소스 가스에 H2를 첨가하여 플라즈마 화학기상증착법(PECVD)으로 n형 반도체막(235) 상에 i-Si를 증착하여 진성 반도체막(233)을 형성할 수 있다. 진성 반도체막(233)은 Si 이외에 SiGe, SiC, SiO, SiN, SiON, SiCN, SiGeO, SiGeN, SiGeC, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 수소희석비를 점진적으로 감소시켜 진성 반도체막(233)을 형성할 수 있다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 진성 반도체막(233)에 있어서 태양광이 입사되는 방향을 따라 갈수록 수소희석비(R)가 높아지고, 수소함유량은 낮아질 수 있다. 즉, 수소희석비(R)는 제1 계면(233a)에서부터 제2 계면(233b)으로 갈수록 뚜렷한 계면의 형성없이 연속적으로 커질 수 있고, 수소함유량은 연속적으로 작아질 수 있다. 가령, 수소희석비(R)는, 본 발명을 이에 한정하는 것이 아닌 일례로서, 1 내지 20일 수 있다. 이처럼 수소희석비(R)는 태양광이 입사되는 투명 전극(220)과의 거리가 멀어질수록, 그리고/또는 불투명 기판(210)과의 거리가 작아질수록 연속적으로 커질 수 있다. 진성 반도체막(233)에 있어서, 수소희석비(R)의 점진적 변화 이외에 제1 계면(233a)에서부터 제2 계면(233b)으로 갈수록 진성 반도체막(233)의 밴드갭 에너지(B)와 광흡수계수(A)는 점진적으로 작아지고, 밀도(D) 및 결정성(C)은 점진적으로 커질 수 있다. The intrinsic semiconductor film 233 may be formed of an amorphous film having substantially the same or similar characteristics to those of the intrinsic semiconductor film 133 of FIG. For example, it can be formed such that the hydrogen dilution ratio gradually increases along the direction in which the sunlight is incident (that is, the farther from the surface on which sunlight is incident). According to this embodiment, H 2 is added to a Si source gas such as SiH 4 , Si 2 H 6 , SiH 2 Cl 2 , SiH 3 Cl, SiHCl 3, and the like, and the n-type semiconductor film 235 I-Si is deposited on the intrinsic semiconductor film 233 to form the intrinsic semiconductor film 233. The intrinsic semiconductor film 233 may include SiGe, SiC, SiO, SiN, SiON, SiCN, SiGeO, SiGeN, SiGeC, or a combination thereof in addition to Si. According to this embodiment, the intrinsic semiconductor film 233 can be formed by progressively reducing the helix ratio. As shown in FIG. 2C, in the intrinsic semiconductor film 233, the hydrogen content R increases along the direction in which sunlight is incident, and the hydrogen content can be lowered. That is, the hydrogen content R can be continuously increased from the first interface 233a to the second interface 233b without forming a definite interface, and the hydrogen content can be continuously reduced. For example, the hydrotherapy (R) may be from 1 to 20 as an example, not limiting to the present invention. As described above, the radius R may continuously increase as the distance from the transparent electrode 220 on which the sunlight is incident and / or the distance from the opaque substrate 210 becomes smaller. In the intrinsic semiconductor film 233 the band gap energy B of the intrinsic semiconductor film 233 from the first interface 233a to the second interface 233b and the light absorption The coefficient A gradually decreases, and the density D and the crystallinity C can gradually increase.

도 2a 및 2b를 다시 참조하면, p형 반도체막(231) 상에 전면 전극으로서 투명 전극(220)을 형성할 수 있다(S220). 투명 전극(220)은 입사되는 태양광을 투과시키기 위해 금속이온이 첨가된 ZnO, ITO, SnOx 등과 같은 투명한 전도성 산화막(TCO), 가령 Al, Ga, In, B 이 첨가된 ZnO막, F이 첨가된 SnO 막 등을 스퍼터링 혹은 금속유기화학기상증착법(MOCVD) 등으로 형성할 수 있다. 상기 일련의 과정을 통해 도 2a의 박막 태양전지(200)를 형성할 수 있다.
Referring again to FIGS. 2A and 2B, a transparent electrode 220 may be formed as a front electrode on the p-type semiconductor film 231 (S220). The transparent electrode 220 is formed of a transparent conductive oxide (TCO) such as ZnO, ITO, SnOx or the like to which metal ions are added to transmit incident solar light, a ZnO film added with Al, Ga, In, A SnO 2 film or the like may be formed by sputtering or metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). The thin film solar cell 200 of FIG. 2A may be formed through the series of processes described above.

<실시예 2의 동작원리>&Lt; Operation Principle of Embodiment 2 >

도 2d는 본 발명의 변형 실시예에 따른 박막 태양전지의 동작원리를 설명하는 단면도이다.FIG. 2D is a cross-sectional view illustrating a principle of operation of a thin film solar cell according to a modified embodiment of the present invention.

도 2d를 참조하면, 태양광은 투명 전극(220)으로 입사될 수 있다. 입사된 태양광은 진성 반도체막(233)에 흡수되어 전자-정공쌍이 생성될 수 있다. 진성 반도체막(233)의 내부 전기장에 의해 전자(e-)는 n형 반도체막(235)으로 드리프트되어 축적되고 정공(h+)은 p형 반도체막(231)으로 드리프트되어 축적될 수 있다. 이에 따라 p형 반도체막(231)과 n형 반도체막(235) 사이에 광기전력(photovoltage)이 발생할 수 있게 되어, 투명 전극(220)과 금속 전극(270) 사이에 부하(280)가 연결되면 전류가 흐를 수 있다.
Referring to FIG. 2D, solar light may be incident on the transparent electrode 220. The incident sunlight can be absorbed by the intrinsic semiconductor film 233 and an electron-hole pair can be generated. The electrons e - are drifted and accumulated in the n-type semiconductor film 235 by the internal electric field of the intrinsic semiconductor film 233 and the holes h + are drifted and accumulated in the p-type semiconductor film 231. Photovoltage can be generated between the p-type semiconductor film 231 and the n-type semiconductor film 235. When the load 280 is connected between the transparent electrode 220 and the metal electrode 270 A current can flow.

<실시예 2의 변형예들>&Lt; Modifications of Embodiment 2 >

도 2e 내지 2g는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 박막 태양전지들의 도시한 단면도들이다.2E through 2G are cross-sectional views illustrating thin film solar cells according to still another embodiment of the present invention.

도 2e를 참조하면, 박막 태양전지(202)는 텍스처링된 구조를 포함할 있다. 일례로, 투명 전극(220), 셀(230), 후면 반사막(260) 및 금속 전극(270) 중 적어도 어느 하나는 텍스처링 표면을 가질 수 있다. Referring to FIG. 2E, the thin film solar cell 202 includes a textured structure. At least one of the transparent electrode 220, the cell 230, the rear reflective film 260, and the metal electrode 270 may have a textured surface.

도 2f를 참조하면, 박막 태양전지(204)는 이중 접합(double junction)의 서브스트레이트 구조일 수 있다. 일례로, 박막 태양전지(204)는 n-i-p 구조의 제1 셀(230) 상에 n-i-p 구조의 제2 셀(240)을 더 포함할 수 있다. 제1 셀(230)은 도 2a의 셀(230)과 실질적으로 동일하거나 유사한 구조일 수 있다. 제2 셀(240)은 제1 p형 반도체막(231) 상에 제2 n형 반도체막(245), 제2 진성 반도체막(243) 및 제2 p형 반도체막(241)을 차례로 증착하여 형성할 수 있다. 제2 p형 반도체막(241)은 제1 p형 반도체막(231)과, 제2 n형 반도체막(245)은 제1 n형 반도체막(235)과 실질적으로 동일하거나 유사하게 형성할 수 있다.Referring to FIG. 2F, the thin film solar cell 204 may be a substrate structure of a double junction. For example, the thin film solar cell 204 may further include a second cell 240 of n-i-p structure on the first cell 230 of the n-i-p structure. The first cell 230 may be substantially the same or similar to the cell 230 of FIG. 2A. The second cell 240 is formed by sequentially depositing a second n-type semiconductor film 245, a second intrinsic semiconductor film 243 and a second p-type semiconductor film 241 on the first p-type semiconductor film 231 . The second p-type semiconductor film 241 may be formed of the first p-type semiconductor film 231 and the second n-type semiconductor film 245 may be formed substantially the same or similar to the first n-type semiconductor film 235 have.

제2 진성 반도체막(243)은 제1 진성 반도체막(233)과 실질적으로 동일 또는 유사하게, 혹은 상이하게 형성할 수 있다. 일례로, 비정질의 제2 진성 반도체막(233)의 수소희석비와 비정질의 제2 진성 반도체막(243)의 수소희석비는 동일하거나, 혹은 어느 한쪽이 다른 한쪽에 비해 클 수 있다. 다른 예로, 제1 진성 반도체막(233)과 제2 진성 반도체막(243) 중에서 어느 하나는 비정질막이고, 다른 하나는 결정질막(예: 미세결정질막, 단결정질막, 다결정질막)이거나 혹은 결정질막과 비정질막의 혼합막일 수 있다.The second intrinsic semiconductor film 243 may be formed to be substantially the same or similar to or different from the first intrinsic semiconductor film 233. For example, the hydrogen absorption ratio of the amorphous second intrinsic semiconductor film 233 and the hydrogen absorption ratio of the amorphous second intrinsic semiconductor film 243 may be the same, or one of them may be larger than the other. In another example, one of the first intrinsic semiconductor film 233 and the second intrinsic semiconductor film 243 is an amorphous film and the other is a crystalline film (e.g., a microcrystalline film, a monocrystalline film, a polycrystalline film) It may be a mixed film of a film and an amorphous film.

도 2g를 참조하면, 박막 태양전지(206)는 3중 접합(triple junction)의 서브스트레이트 구조일 수 있다. 예컨대, 박막 태양전지(206)는 n-i-p 구조의 제1 셀(230) 상에 n-i-p 구조의 제2 셀(240)과 n-i-p 구조의 제3 셀(250)을 더 포함할 수 있다. 제3 셀(250)은 제2 p형 반도체막(241) 상에 제3 n형 반도체막(255), 제3 진성 반도체막(253) 및 제3 p형 반도체막(251)을 차례로 증착하여 형성할 수 있다. 제3 셀(250)은 제1 셀(230) 및/또는 제2 셀(240)과 실질적으로 동일하거나 유사하게 형성할 수 있다.Referring to FIG. 2G, the thin film solar cell 206 may be a substrate structure of a triple junction. For example, the thin film solar cell 206 may further include a second cell 240 of n-i-p structure and a third cell 250 of n-i-p structure on the first cell 230 of the n-i-p structure. The third cell 250 sequentially deposits a third n-type semiconductor film 255, a third intrinsic semiconductor film 253 and a third p-type semiconductor film 251 on the second p-type semiconductor film 241 . The third cell 250 may be substantially the same or similar to the first cell 230 and / or the second cell 240.

제1 내지 제3 진성 반도체막들(233,243,253)의 수소희석비들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 일례로, 제1 내지 제3 진성 반도체막들(233,243,253)의 적층 순서대로 수소희석비가 커지거나 혹은 작아지는 비정질막일 수 있다. 다른 예로, 제1 내지 제3 진성 반도체막들(233,243,253)의 적층 순서대로 수소희석비가 증가한 후 감소되거나 혹은 감소한 후 증가되는 비정질막일 수 있다.The conductivity of the first to third intrinsic semiconductor films 233, 243, and 253 may be the same or different from each other. For example, the first to third intrinsic semiconductor films 233, 243, and 253 may be amorphous films in which the hydrogen dilution ratio is increased or decreased in the order of stacking. As another example, the first to third intrinsic semiconductor films 233, 243, and 253 may be amorphous films that increase in hydrogen dilution ratio in the order of lamination, decrease or decrease, and then increase.

또 다른 예로, 제1 내지 제3 진성 반도체막들(233,243,253) 중에서 적어도 어느 하나는 비정질막이고 나머지는 결정질막 혹은 결정질막과 비정질막의 혼합막일 수 있다.
As another example, at least one of the first to third intrinsic semiconductor films 233, 243, and 253 may be an amorphous film and the other may be a crystalline film or a mixed film of a crystalline film and an amorphous film.

이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.It is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise form disclosed, and it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention. The appended claims should be construed to include other embodiments.

100, 102, 104, 106, 200, 202, 204, 206 : 박막 태양전지
110, 210 : 기판
120, 220 : 투명 전극
130, 140, 150, 230, 240, 250 : 셀
131, 141, 151, 231, 241, 251 : p형 반도체막
133, 143, 153, 233, 243, 253 : 진성 반도체막
135, 145, 155, 235, 235, 255 : n형 반도체막
160, 260 : 후면 반사막
170, 270 : 금속 전극
180, 280 : 부하
100, 102, 104, 106, 200, 202, 204, 206: Thin film solar cell
110, 210: substrate
120, 220: transparent electrode
130, 140, 150, 230, 240, 250:
131, 141, 151, 231, 241, 251: p-type semiconductor films
133, 143, 153, 233, 243, 253: intrinsic semiconductor film
135, 145, 155, 235, 235, and 255: an n-type semiconductor film
160, 260: rear reflection film
170, 270: metal electrode
180, 280: Load

Claims (24)

기판과; 그리고
상기 기판 상에 배치된 p형 반도체막과 n형 반도체막 사이에 제공되고, 수소함유량이 연속적으로 변하는 진성 반도체를 포함하는 비정질막을 갖는 태양전지 셀을 포함하고,
상기 비정질막은 광이 입사되는 입사면과 그 반대면을 포함하는 단일막이고, 상기 수소함유량은 상기 입사면으로부터 상기 반대면으로 갈수록 연속적으로 작아져, 상기 입사면으로부터 상기 반대면을 향하는 상기 비정질막의 두께 방향을 따라 동일한 수소 농도를 갖지 않는 박막 태양전지.
Claims [1] And
And a photovoltaic cell having an amorphous film provided between the p-type semiconductor film and the n-type semiconductor film disposed on the substrate and including an intrinsic semiconductor in which a hydrogen content continuously changes,
Wherein the amorphous film is a single film including an incident surface on which light is incident and a surface opposite to the incident surface, the hydrogen content continuously decreases from the incident surface to the opposite surface, and the amorphous film is continuously formed from the incident surface to the opposite surface, Thin film solar cell having the same hydrogen concentration along the thickness direction.
제1항에 있어서,
상기 기판은 상기 입사면에 인접 배치된 투명 기판을 포함하고,
상기 수소함유량은 상기 투명 기판과의 거리가 커질수록 연속적으로 작아지는 박막 태양전지.
The method according to claim 1,
Wherein the substrate includes a transparent substrate disposed adjacent to the incident surface,
Wherein the hydrogen content is continuously reduced as the distance from the transparent substrate increases.
제2항에 있어서,
상기 태양전지 셀은:
상기 투명 기판 상에 차례로 적층된 상기 p형 반도체막, 상기 비정질막, 그리고 상기 n형 반도체막을 포함하고,
상기 수소함유량은 상기 비정질막과 상기 p형 반도체막과의 제1 계면으로부터 상기 비정질막과 상기 n형 반도체막과의 제2 계면으로 갈수록 연속적으로 작아지는 박막 태양전지.
3. The method of claim 2,
The solar cell includes:
The p-type semiconductor film, the amorphous film, and the n-type semiconductor film sequentially stacked on the transparent substrate,
Wherein the hydrogen content is continuously reduced from the first interface between the amorphous film and the p-type semiconductor film toward the second interface between the amorphous film and the n-type semiconductor film.
제3항에 있어서,
상기 투명 기판과 상기 태양전지 셀 사이에 배치된 투명 전극과; 그리고
상기 태양전지 셀 상에 배치된 금속 전극을;
더 포함하는 박막 태양전지.
The method of claim 3,
A transparent electrode disposed between the transparent substrate and the solar cell; And
A metal electrode disposed on the solar cell;
Further thin film solar cells.
제4항에 있어서,
상기 태양전지 셀과 상기 금속 전극 사이에 배치된 반사막을 더 포함하는 박막 태양전지.
5. The method of claim 4,
And a reflective film disposed between the solar cell and the metal electrode.
제1항에 있어서,
상기 기판은 상기 반대면에 인접 배치된 불투명 기판을 포함하고,
상기 수소함유량은 상기 불투명 기판과의 거리가 작아질수록 연속적으로 작아지는 박막 태양전지.
The method according to claim 1,
The substrate comprising an opaque substrate disposed adjacent to the opposite surface,
Wherein the hydrogen content decreases continuously as the distance from the opaque substrate decreases.
제6항에 있어서,
상기 태양전지 셀은:
상기 불투명 기판 상에 차례로 적층된 상기 n형 반도체막, 상기 비정질막, 그리고 상기 p형 반도체막을 포함하고;
상기 수소함유량은 상기 비정질막과 상기 p형 반도체막과의 제1 계면으로부터 상기 비정질막과 상기 n형 반도체막과의 제2 계면으로 갈수록 연속적으로 작아지는 박막 태양전지.
The method according to claim 6,
The solar cell includes:
The n-type semiconductor film, the amorphous film, and the p-type semiconductor film sequentially stacked on the opaque substrate;
Wherein the hydrogen content is continuously reduced from the first interface between the amorphous film and the p-type semiconductor film toward the second interface between the amorphous film and the n-type semiconductor film.
제7항에 있어서,
상기 불투명 기판과 상기 태양전지 셀 사이에 배치된 금속 전극과; 그리고
상기 태양전지 셀 상에 배치되어 상기 광이 입사되는 투명 전극을;
더 포함하는 박막 태양전지.
8. The method of claim 7,
A metal electrode disposed between the opaque substrate and the solar cell; And
A transparent electrode disposed on the solar cell and through which the light is incident;
Further thin film solar cells.
제8항에 있어서,
상기 금속 전극과 상기 태양전지 셀 사이에 반사막을 더 포함하는 박막 태양전지.
9. The method of claim 8,
Wherein the thin film solar cell further comprises a reflective film between the metal electrode and the solar cell.
제1항에 있어서,
상기 비정질막의 밴드갭 에너지 및 광흡수계수는 상기 입사면으로부터 상기 반대면으로 갈수록 연속적으로 작아지고, 상기 비정질막의 밀도는 상기 입사면으로부터 상기 반대면으로 갈수록 연속적으로 커지는 박막 태양전지.
The method according to claim 1,
Wherein the band gap energy and the light absorption coefficient of the amorphous film are continuously decreased from the incident surface to the opposite surface, and the density of the amorphous film continuously increases from the incident surface to the opposite surface.
제1항에 있어서,
상기 진성 반도체는 Si을 포함하는 박막 태양전지.
The method according to claim 1,
Wherein the intrinsic semiconductor includes Si.
제1항에 있어서,
상기 비정질막은 Si, SiGe, SiC, SiO, SiN, SiON, SiCN, SiGeO, SiGeN, SiGeC 또는 이들의 조합을 포함하는 박막 태양전지.
The method according to claim 1,
Wherein the amorphous film comprises Si, SiGe, SiC, SiO, SiN, SiON, SiCN, SiGeO, SiGeN, SiGeC or a combination thereof.
기판;
상기 기판 상에 배치된, 제1 n형 불순물 반도체막과 제1 p형 불순물 반도체막 그리고 상기 제1 n형 불순물 반도체막과 상기 제1 p형 불순물 반도체막 사이에 연속적으로 변하는 수소함유량을 갖는 진성 실리콘을 포함하는 제1 비정질막이 삽입된 제1 셀;
상기 제1 n형 불순물 반도체막과 인접한 금속 전극; 및
상기 제1 p형 불순물 반도체막과 인접한 투명 전극을 포함하고,
상기 제1 비정질막은 단일막이고,
상기 제1 비정질막의 상기 수소함유량은 광이 입사되는 쪽에 배치되는 상기 제1 p형 불순물 반도체막과의 제1 계면으로부터 상기 광이 입사되는 쪽과 반대되는 쪽에 배치되는 상기 제1 n형 불순물 반도체막과의 제2 계면으로 갈수록 연속적으로 작아져 상기 제1 계면으로부터 상기 제2 계면을 향하는 상기 제1 비정질막의 두께 방향을 따라 동일한 수소 농도를 갖지 않는 박막 태양전지.
Board;
The first n-type impurity semiconductor film and the first p-type impurity semiconductor film, which are disposed on the substrate, and an intrinsic property having a hydrogen content continuously changing between the first n-type impurity semiconductor film and the first p- A first cell into which a first amorphous film containing silicon is inserted;
A metal electrode adjacent to the first n-type impurity semiconductor film; And
And a transparent electrode adjacent to the first p-type impurity semiconductor film,
Wherein the first amorphous film is a single film,
The hydrogen content of the first amorphous film is higher than that of the first n-type impurity semiconductor film disposed on the side opposite to the side from which the light is incident, from the first interface with the first p- And does not have the same hydrogen concentration along the thickness direction of the first amorphous film from the first interface toward the second interface.
제13항에 있어서,
상기 기판은 투명 기판을 포함하고,
상기 투명 기판 상에 상기 투명 전극, 상기 제1 p형 반도체막, 상기 제1 비정질막, 상기 제1 n형 반도체막 및 상기 금속 전극이 차례로 적층되고,
상기 투명 기판으로 광이 입사되는 박막 태양전지.
14. The method of claim 13,
Wherein the substrate comprises a transparent substrate,
The transparent electrode, the first p-type semiconductor film, the first amorphous film, the first n-type semiconductor film, and the metal electrode are sequentially stacked on the transparent substrate,
And the light is incident on the transparent substrate.
제14항에 있어서,
상기 제1 셀과 상기 금속 전극 사이에,
제2 p형 반도체막과, 연속적으로 변하는 수소함유량을 갖는 제2 진성 반도체막과, 그리고 제2 n형 반도체막이 상기 제1 n형 반도체막 상에서 차례로 적층된 제2 셀을 적어도 하나 더 포함하고,
상기 제2 진성 반도체막은 진성 실리콘을 포함하는 비정질막 및 결정질막 중 어느 하나를 포함하는 단일막이고, 그리고
상기 제2 진성 반도체막의 상기 수소함유량은 상기 투명 기판과의 거리가 커질수록 연속적으로 작아져 상기 제2 진성 반도체막의 두께 방향을 따라 동일한 수소 농도를 갖지 않는 박막 태양전지.
15. The method of claim 14,
Between the first cell and the metal electrode,
Type semiconductor film, a second intrinsic semiconductor film having a continuously variable hydrogen content, and a second cell in which a second n-type semiconductor film is sequentially stacked on the first n-type semiconductor film,
Wherein the second intrinsic semiconductor film is a single film including any one of an amorphous film and a crystalline film including intrinsic silicon,
And the hydrogen content of the second intrinsic semiconductor film is continuously reduced as the distance from the transparent substrate increases, and does not have the same hydrogen concentration along the thickness direction of the second intrinsic semiconductor film.
제14항에 있어서,
상기 금속 전극과 상기 제1 셀 사이에 배치된 후면 반사막을 더 포함하는 박막 태양전지.
15. The method of claim 14,
And a rear reflective film disposed between the metal electrode and the first cell.
제13항에 있어서,
상기 기판은 불투명 기판을 포함하고,
상기 불투명 기판 상에 상기 금속 전극, 상기 제1 n형 반도체막, 상기 제1 비정질막, 상기 제1 p형 반도체막 및 상기 투명 전극이 차례로 적층되고,
상기 투명 전극으로 광이 입사되는 박막 태양전지.
14. The method of claim 13,
Wherein the substrate comprises an opaque substrate,
Wherein the metal electrode, the first n-type semiconductor film, the first amorphous film, the first p-type semiconductor film, and the transparent electrode are sequentially stacked on the opaque substrate,
And the light is incident on the transparent electrode.
제17항에 있어서,
상기 제1 셀과 상기 투명 전극 사이에,
제2 n형 반도체막과, 연속적으로 변하는 수소함유량을 갖는 제2 진성 반도체막과, 그리고 제2 p형 반도체막이 상기 제1 p형 반도체막 상에 차례로 적층된 제2 셀을 적어도 하나 더 포함하고,
상기 제2 진성 반도체막은 진성 실리콘을 포함하는 비정질막 및 결정질막 중 어느 하나를 포함하는 단일막이고, 그리고
상기 제2 진성 반도체막의 상기 수소함유량은 상기 불투명 기판과의 거리가 작아질수록 연속적으로 작아져 상기 제2 진성 반도체막의 두께 방향을 따라 동일한 수소 농도를 갖지 않는 박막 태양전지.
18. The method of claim 17,
Between the first cell and the transparent electrode,
A second n-type semiconductor film, a second intrinsic semiconductor film having a continuously changing hydrogen content, and a second cell in which a second p-type semiconductor film is sequentially stacked on the first p-type semiconductor film ,
Wherein the second intrinsic semiconductor film is a single film including any one of an amorphous film and a crystalline film including intrinsic silicon,
Wherein the hydrogen content of the second intrinsic semiconductor film is continuously reduced as the distance from the opaque substrate is reduced, and does not have the same hydrogen concentration along the thickness direction of the second intrinsic semiconductor film.
제17항에 있어서,
상기 금속 전극과 상기 제1 셀 사이에 배치된 후면 반사막을 더 포함하는 박막 태양전지.
18. The method of claim 17,
And a rear reflective film disposed between the metal electrode and the first cell.
제13항에 있어서,
상기 제1 비정질막은:
상기 실리콘으로 구성되거나; 또는
SiGe, SiC, SiO, SiN, SiON, SiCN, SiGeO, SiGeN, SiGeC 또는 이들의 조합을 포함하는 박막 태양전지.
14. The method of claim 13,
Wherein the first amorphous film comprises:
Silicon; or
A thin film solar cell comprising SiGe, SiC, SiO, SiN, SiON, SiCN, SiGeO, SiGeN, SiGeC or combinations thereof.
기판을 제공하고;
상기 기판 상에, p형 반도체막과 n형 반도체막과 그리고 상기 p형 반도체막과 상기 n형 반도체막 사이에 배치된 연속적으로 변하는 수소함유량을 갖는 진성 반도체를 포함하는 비정질막을 포함하는 셀을 형성하고;
상기 p형 반도체막과 인접하는 투명 전극을 형성하고; 그리고
상기 n형 반도체막과 인접하는 금속 전극을 형성하는 것을 포함하고,
상기 비정질막은 광이 입사되는 입사면과 그 반대면을 포함하는 단일막이고, 상기 수소함유량은 상기 입사면으로부터 상기 반대면으로 갈수록 연속적으로 작아져 상기 입사면으로부터 상기 반대면을 향하는 상기 비정질막의 두께 방향을 따라 동일한 수소 농도를 갖지 않는 박막 태양전지의 제조방법.
Providing a substrate;
A cell including an amorphous film including a p-type semiconductor film and an n-type semiconductor film, and an intrinsic semiconductor having a continuously changing hydrogen content disposed between the p-type semiconductor film and the n-type semiconductor film is formed on the substrate and;
Forming a transparent electrode adjacent to the p-type semiconductor film; And
And forming a metal electrode adjacent to the n-type semiconductor film,
Wherein the amorphous film is a single film including an incident surface on which light is incident and a surface opposite to the incident surface, the hydrogen content continuously decreases from the incident surface to the opposite surface, and the thickness of the amorphous film Wherein the thin film solar cell has no hydrogen concentration in the same direction.
제21항에 있어서,
상기 비정질막은 Si, SiGe, SiC, SiO, SiN, SiON, SiCN, SiGeO, SiGeN, SiGeC 또는 이들의 조합을 포함하는 박막 태양전지의 제조방법.
22. The method of claim 21,
Wherein the amorphous film comprises Si, SiGe, SiC, SiO, SiN, SiON, SiCN, SiGeO, SiGeN, SiGeC or a combination thereof.
제22항에 있어서,
상기 기판은 상기 입사면에 인접 배치되는 투명 기판을 포함하고,
상기 셀을 형성하는 것은:
상기 투명 기판 상에 상기 p형 반도체막을 형성하고;
상기 p형 반도체막 상에 반도체 소스 가스를 수소로 희석시킨 반응 가스를 제공하되 상기 수소의 희석비를 점진적으로 늘려가면서 상기 비정질막을 형성하고; 그리고
상기 비정질막 상에 상기 n형 반도체막을 형성하는 것을 포함하는 박막 태양전지의 제조방법.
23. The method of claim 22,
The substrate includes a transparent substrate disposed adjacent to the incident surface,
The cells are formed by:
Forming the p-type semiconductor film on the transparent substrate;
Providing a reactive gas in which a semiconductor source gas is diluted with hydrogen on the p-type semiconductor film, wherein the dilution ratio of the hydrogen is gradually increased to form the amorphous film; And
And forming the n-type semiconductor film on the amorphous film.
제22항에 있어서,
상기 기판은 상기 반대면에 인접 배치되는 불투명 기판을 포함하고,
상기 셀을 형성하는 것은:
상기 불투명 기판 상에 상기 n형 반도체막을 형성하고;
상기 n형 반도체막 상에 반도체 소스 가스를 수소로 희석시킨 반응 가스를 제공하되 상기 수소의 희석비를 점진적으로 줄여가면서 상기 비정질막을 형성하고; 그리고
상기 비정질막 상에 상기 p형 반도체막을 형성하는 것을 포함하는 박막 태양전지의 제조방법.
23. The method of claim 22,
Wherein the substrate comprises an opaque substrate disposed adjacent to the opposite surface,
The cells are formed by:
Forming the n-type semiconductor film on the opaque substrate;
Providing a reaction gas in which a semiconductor source gas is diluted with hydrogen on the n-type semiconductor film, wherein the dilution ratio of the hydrogen is gradually reduced to form the amorphous film; And
And forming the p-type semiconductor film on the amorphous film.
KR1020110136575A 2011-02-23 2011-12-16 Thin film solar cells and methods for fabricating the same KR101573029B1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/402,854 US20120211069A1 (en) 2011-02-23 2012-02-22 Thin-film solar cells and methods of fabricating the same
JP2012036982A JP2012175112A (en) 2011-02-23 2012-02-23 Thin film solar cell and method of manufacturing the same
DE102012101448.5A DE102012101448B4 (en) 2011-02-23 2012-02-23 Thin-film solar cell and method for producing the same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110016090 2011-02-23
KR20110016090 2011-02-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120096867A KR20120096867A (en) 2012-08-31
KR101573029B1 true KR101573029B1 (en) 2015-12-03

Family

ID=46886675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110136575A KR101573029B1 (en) 2011-02-23 2011-12-16 Thin film solar cells and methods for fabricating the same

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2012175112A (en)
KR (1) KR101573029B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101636893B1 (en) * 2015-05-12 2016-07-06 주식회사 테스 Manufacturing method of solar cell module

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002076409A (en) * 2000-09-05 2002-03-15 Sanyo Electric Co Ltd Photovoltaic device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4816082A (en) * 1987-08-19 1989-03-28 Energy Conversion Devices, Inc. Thin film solar cell including a spatially modulated intrinsic layer
JP2710246B2 (en) * 1991-02-07 1998-02-10 キヤノン株式会社 Photovoltaic element
JP2002246317A (en) * 2001-02-16 2002-08-30 Sanyo Electric Co Ltd Thin-film forming method by plasma cvd method
CN101542745B (en) * 2007-07-24 2013-03-06 应用材料公司 Multi-junction solar cells and methods and apparatuses for forming the same
US20100059119A1 (en) * 2008-09-09 2010-03-11 Electronics And Telecommunications Research Institute Solar cell and method of manufacturing the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002076409A (en) * 2000-09-05 2002-03-15 Sanyo Electric Co Ltd Photovoltaic device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012175112A (en) 2012-09-10
KR20120096867A (en) 2012-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8981200B2 (en) Method for obtaining high performance thin film devices deposited on highly textured substrates
EP2110859B1 (en) Laminate type photoelectric converter and method for fabricating the same
US8609982B2 (en) Thin film solar cell with graded bandgap structure
US20100147361A1 (en) Tandem junction photovoltaic device comprising copper indium gallium di-selenide bottom cell
JP2008021993A (en) Photovoltaic device including all-back-contact configuration, and related method
US20090314337A1 (en) Photovoltaic devices
US20120211069A1 (en) Thin-film solar cells and methods of fabricating the same
AU2008200051A1 (en) Method and apparatus for a semiconductor structure forming at least one via
KR100989615B1 (en) Solar cell
JP2024109826A (en) Single, tandem and heterojunction solar cell devices and methods of forming same
US20120318335A1 (en) Tandem solar cell with improved tunnel junction
KR101573029B1 (en) Thin film solar cells and methods for fabricating the same
US20110220177A1 (en) Tandem photovoltaic device with dual function semiconductor layer
EP2834856B1 (en) Thin film solar cell
KR101644056B1 (en) Solar cell and method for fabricaitng the same
KR101640815B1 (en) Thin film solar cell and method for fabricaitng the same
JP2010283162A (en) Solar cell and method for manufacturing the same
KR20240127440A (en) Solar cell and method of forming same
KR20140121919A (en) Thin film solar cell
EP2502285A2 (en) New intrinsic absorber layer for photovoltaic cells
WO2013080803A1 (en) Photovoltatic power device
KR20110039166A (en) Thin film solar cell and method for fabricaitng the same
KR20100074368A (en) Layered thin film solar cell

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