KR101732397B1 - 광전 변환 장치 및 그의 제작 방법 - Google Patents
광전 변환 장치 및 그의 제작 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101732397B1 KR101732397B1 KR1020117029070A KR20117029070A KR101732397B1 KR 101732397 B1 KR101732397 B1 KR 101732397B1 KR 1020117029070 A KR1020117029070 A KR 1020117029070A KR 20117029070 A KR20117029070 A KR 20117029070A KR 101732397 B1 KR101732397 B1 KR 101732397B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- photoelectric conversion
- conductive film
- substrate
- semiconductor
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 530
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 43
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 504
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 97
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 324
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 63
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 63
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 50
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1111
- 239000010408 film Substances 0.000 description 377
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 109
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 90
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 76
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 49
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 45
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 45
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 45
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 38
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 28
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 description 28
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 26
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 26
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 23
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 22
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 22
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 21
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 20
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 19
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 18
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 18
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 17
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 230000006870 function Effects 0.000 description 16
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 16
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 16
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 15
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 15
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 15
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 15
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 15
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 14
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 13
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 13
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 12
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 12
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 12
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 12
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 12
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 12
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 12
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 11
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 11
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 10
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 10
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 10
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 10
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 10
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 9
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 8
- 229910021424 microcrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 8
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 8
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 7
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 7
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 7
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 7
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 6
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 6
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 6
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 6
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 5
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 5
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 5
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 5
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 5
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 5
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 5
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 5
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 5
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 4
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 4
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 4
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 4
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 4
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 4
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 4
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 4
- 229920001230 polyarylate Polymers 0.000 description 4
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 4
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 4
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 4
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 3
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 description 3
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 3
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 3
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 3
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000013532 laser treatment Methods 0.000 description 3
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 3
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001579 optical reflectometry Methods 0.000 description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 3
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 3
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 3
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 3
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 3
- XJKVPKYVPCWHFO-UHFFFAOYSA-N silicon;hydrate Chemical compound O.[Si] XJKVPKYVPCWHFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005361 soda-lime glass Substances 0.000 description 3
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 3
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 3
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 3
- 239000005341 toughened glass Substances 0.000 description 3
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WZJUBBHODHNQPW-UHFFFAOYSA-N 2,4,6,8-tetramethyl-1,3,5,7,2$l^{3},4$l^{3},6$l^{3},8$l^{3}-tetraoxatetrasilocane Chemical compound C[Si]1O[Si](C)O[Si](C)O[Si](C)O1 WZJUBBHODHNQPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018509 Al—N Inorganic materials 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 2
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QXCPKOVYHBLWCU-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Ti+4].[Sn+2]=O.[In+3] Chemical compound [O-2].[Ti+4].[Sn+2]=O.[In+3] QXCPKOVYHBLWCU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 2
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000005407 aluminoborosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 239000005354 aluminosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 2
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UORVGPXVDQYIDP-UHFFFAOYSA-N borane Chemical compound B UORVGPXVDQYIDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N boron trifluoride Chemical compound FB(F)F WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 2
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000547 conjugated polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N disilane Chemical compound [SiH3][SiH3] PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001678 elastic recoil detection analysis Methods 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 239000005355 lead glass Substances 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HMMGMWAXVFQUOA-UHFFFAOYSA-N octamethylcyclotetrasiloxane Chemical compound C[Si]1(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O1 HMMGMWAXVFQUOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 2
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 2
- 238000005001 rutherford backscattering spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 2
- FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N silicon tetrachloride Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)Cl FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 238000000348 solid-phase epitaxy Methods 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- PQDJYEQOELDLCP-UHFFFAOYSA-N trimethylsilane Chemical compound C[SiH](C)C PQDJYEQOELDLCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N (fluoren-9-ylideneamino) n-naphthalen-1-ylcarbamate Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2C1=NOC(=O)NC1=CC=CC2=CC=CC=C12 PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 229910015900 BF3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004612 CdTe—CdS Inorganic materials 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical class [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910007541 Zn O Inorganic materials 0.000 description 1
- GLMQLIQWKQLVMB-UHFFFAOYSA-N [O-2].[In+3].[O-2].[Ti+4] Chemical compound [O-2].[In+3].[O-2].[Ti+4] GLMQLIQWKQLVMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FIKZYNUYDIQYGA-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Zn+2].[In+3].[W+2]=O Chemical compound [O-2].[Zn+2].[In+3].[W+2]=O FIKZYNUYDIQYGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 229910000085 borane Inorganic materials 0.000 description 1
- CXKCTMHTOKXKQT-UHFFFAOYSA-N cadmium oxide Inorganic materials [Cd]=O CXKCTMHTOKXKQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CFEAAQFZALKQPA-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Cd+2] CFEAAQFZALKQPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- DVRDHUBQLOKMHZ-UHFFFAOYSA-N chalcopyrite Chemical compound [S-2].[S-2].[Fe+2].[Cu+2] DVRDHUBQLOKMHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052951 chalcopyrite Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000004081 cilia Anatomy 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- XLJMAIOERFSOGZ-UHFFFAOYSA-M cyanate Chemical compound [O-]C#N XLJMAIOERFSOGZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000001925 cycloalkenes Chemical class 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- WSUTUEIGSOWBJO-UHFFFAOYSA-N dizinc oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zn+2].[Zn+2] WSUTUEIGSOWBJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910000078 germane Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisilazane Chemical compound C[Si](C)(C)N[Si](C)(C)C FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005499 laser crystallization Methods 0.000 description 1
- PNHVEGMHOXTHMW-UHFFFAOYSA-N magnesium;zinc;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Mg+2].[Zn+2] PNHVEGMHOXTHMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 150000001282 organosilanes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 230000001443 photoexcitation Effects 0.000 description 1
- 239000000088 plastic resin Substances 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920006350 polyacrylonitrile resin Polymers 0.000 description 1
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 1
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 description 1
- 229920005990 polystyrene resin Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003346 selenoethers Chemical class 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000007764 slot die coating Methods 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical class [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- QQQSFSZALRVCSZ-UHFFFAOYSA-N triethoxysilane Chemical compound CCO[SiH](OCC)OCC QQQSFSZALRVCSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GIRKRMUMWJFNRI-UHFFFAOYSA-N tris(dimethylamino)silicon Chemical compound CN(C)[Si](N(C)C)N(C)C GIRKRMUMWJFNRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEDJZFSRVVQBIL-UHFFFAOYSA-N trisilane Chemical compound [SiH3][SiH2][SiH3] VEDJZFSRVVQBIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- UMJICYDOGPFMOB-UHFFFAOYSA-N zinc;cadmium(2+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zn+2].[Cd+2] UMJICYDOGPFMOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
- H01L31/0264—Inorganic materials
- H01L31/028—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic System
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
- H01L31/0368—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors
- H01L31/03682—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic System
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
- H01L31/0368—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors
- H01L31/03682—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic System
- H01L31/03685—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic System including microcrystalline silicon, uc-Si
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
- H01L31/0376—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors
- H01L31/03762—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof 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 System
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
- H01L31/075—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PIN type
- H01L31/076—Multiple junction or tandem solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/545—Microcrystalline silicon PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/546—Polycrystalline silicon PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
간단한 방법을 사용하여 제작될 수 있는 다중 접합 광전 변환 장치를 제공한다. 광전 변환 장치는 광전 변환 기능이 제공된 제 1 전지, 광전 변환 기능이 제공된 제 2 전지, 그리고 제 1 전지와 제 2 전지를 서로 고정시키는 기능을 갖고 제 1 전지와 제 2 전지를 서로 전기적으로 접속시키는 구조체(structure body)를 포함한다. pin 접합들 사이에 충분한 도전성이 제공되고 반도체 접합들이 직렬로 접속되는 다중 접합 광전 변환 장치가 제공될 수 있다. 이러한 구조로, 충분한 기전력(electromotive force)을 얻는 것이 가능하다.
Description
본 발명은 광(light)으로부터 전기적 에너지를 발생시킬 수 있는 광전 변환 장치(photoelectric conversion device)와 광전 변환 장치를 제작하기 위한 방법에 관한 것이다.
태양 전지(solar cell)는 광 기전력 효과(photovoltaic effect)를 이용하여 수신된 광을 전력(electric power)으로 직접적으로 변환하고 전력을 출력하는 광전 변환 장치들의 한 종류이다. 종래의 전원 발생 시스템과 달리, 태양 전지를 이용하는 전원 발생 시스템은 과정에서 열 에너지 또는 운동 에너지로의 에너지 변환이 필요하지 않다. 따라서, 태양 전지들이 생성되거나 설치될 때 연료가 소모되더라도, 태양 전지들은 발생된 전력 당 이산화탄소로 대표되는 온실 가스 또는 유해 물질을 함유하는 배출 가스의 양이 화석 연료에 기초한 에너지원에 비해 상당히 적다는 장점을 갖는다. 또한, 한 시간동안 지구에 도달하는 태양으로부터의 광 에너지는 일년동안 사람들에 의해 소비되는 에너지에 대응한다. 태양 전지들의 생산에 필요한 재료들은 근본적으로 풍부하며, 예를 들면, 거의 무한한 매장량의 실리콘이 있다. 태양광 발전은 세계의 에너지 수요를 만족시킬 높은 가능성이 있으며, 그 매장량이 유한한 화석 연료에 대한 대체 에너지로 기대된다.
p-n 접합이나 p-i-n 접합과 같은 반도체 접합을 사용하는 광전 변환 장치는 하나의 반도체 접합을 갖는 단일 접합형과 복수의 반도체 접합들을 갖는 다중 접합형으로 분류될 수 있다. 그의 밴드 갭들(band gaps)이 서로 다른 복수의 반도체 접합들이 광의 이동 방향에서 서로 겹치도록 배열되는 다중 접합 태양 전지는 자외선들로부터 적외선들까지 넓은 파장 영역을 갖는 광을 포함하는 태양광을 낭비없이 높은 변환 효율로 전기 에너지로 변환할 수 있다.
광전 변환 장치를 제작하기 위한 방법으로서, 예를 들면, 각각이 p-i-n 접합(또는 p-n 접합)을 갖는 두 개의 기판들이 서로 대면하고 결합(bond)되어 기판들이 가장 바깥쪽에 위치되는, 소위 기계적 적층 구조(mechanical stack structure)가 형성되는 방법이 제안된다(예를 들면, 특허 문서 1 참조). 이러한 구조가 채택됨으로써, 적층 구조로 인한 제작 과정 상의 제한이 없고 높은 변환 효율을 갖는 광전 변환 장치가 구현될 수 있다.
그러나, 특허 문서 1에서 설명된 광전 변환 장치에 대하여는, p-i-n 접합과 다른 p-i-n 접합이 절연 수지를 사용하여 서로 결합되기 때문에 반도체 접합들이 직렬로 접속되는 다중 접합 적층 구조를 채택하는 것이 어렵다. 따라서, 보다 큰 기전력(electromotive force)이 필요할 때 위의 구조를 채택하는 것이 어려워진다. 또한, 3개 이상의 반도체 접합들이 직렬로 접속되도록 적층되어 이로써 다중층 구조가 형성되는 것이 어렵다.
앞의 문제들의 관점에서, 개시된 발명의 실시 형태의 목적은 단순하고 쉬운 방법을 이용하여 제작될 수 있는 다중 접합 광전 변환 장치를 제공하는 것이다.
개시된 발명의 한 실시 형태는 광전 변환 기능이 제공된 제 1 전지, 광전 변환 기능이 제공된 제 2 전지, 그리고 제 1 전지와 제 2 전지를 서로 고정시키고 제 1 전지와 제 2 전지를 서로 전기적으로 접속시키는 기능을 갖는 구조체(structure body)를 포함하는 광전 변환 장치이다.
개시된 발명의 다른 실시 형태는 제 1 기판 위에 형성된 광전 변환 기능이 제공된 제 1 전지, 제 2 기판 위에 형성된 광전 변환 기능이 제공된 제 2 전지, 그리고 제 1 전지와 제 2 전지를 서로 고정시키고 제 1 전지와 제 2 전지를 서로 전기적으로 접속시키는 기능을 갖는 구조체를 포함하는 광전 변환 장치이다.
위의 구조에서, 제 1 전지와 제 2 전지가 구조체를 개재하여 서로 대향할 때, 제 1 기판과 제 2 기판은 구조체가 제공되지 않은 측면들 상에 각각 배열되는 것이 바람직하다.
제 1 전지가 제 1 도전막과 제 2 도전막 사이에 개재된 제 1 광전 변환층을 포함하는 것이 바람직하며, 제 2 전지는 제 3 도전막과 제 4 도전막 사이에 개재된 제 2 광전 변환층을 포함하는 것이 바람직하다. 여기서, 제 1 광전 변환층은 제 1 p형 반도체층과 제 1 n형 반도체층을 포함할 수 있으며, 제 2 광전 변환층은 제 2 p형 반도체층과 제 2 n형 반도체층을 포함할 수 있다. 또한, 제 1 i형 반도체층이 제 1 p형 반도체층과 제 1 n형 반도체층 사이에 제공될 수 있으며, 제 2 i형 반도체층이 제 2 p형 반도체층과 제 2 n형 반도체층 사이에 제공될 수 있다.
위의 구조에서, 제 1 전지 또는 제 2 전지는 비정질 실리콘, 결정성 실리콘, 그리고 단결정 실리콘 중 임의의 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
개시된 발명의 다른 실시 형태는 광전 변환 장치를 제작하는 방법이며, 다음 단계들: 광전 변환 기능이 제공된 제 1 전지를 형성하는 단계; 광전 변환 기능이 제공된 제 2 전지를 형성하는 단계; 그리고 도전체(conductor)를 포함하는 수지를 이용하여 제 1 전지와 제 2 전지를 서로 고정시키고 제 1 전지와 제 2 전지를 서로 전기적으로 접속시키는 단계를 포함한다.
개시된 발명의 다른 실시 형태는 광전 변환 장치를 제작하는 방법이며, 다음 단계들: 광전 변환 기능이 제공된 제 1 전지를 제 1 기판 위에 형성하는 단계; 광전 변환 기능이 제공된 제 2 전지를 제 2 기판 위에 형성하는 단계; 그리고 도전체를 포함하는 수지를 이용하여 제 1 전지와 제 2 전지를 서로 고정시키고 제 1 전지와 제 2 전지를 서로 전기적으로 접속시키는 단계를 포함한다.
위의 구조에서, 제 1 전지와 제 2 전지가 구조체를 개재하여 서로 대향할 때, 제 1 기판과 제 2 기판은 구조체가 제공되지 않는 측면들 상에 각각 배열되는 것이 바람직하다.
제 1 도전막, 제 1 광전 변환층, 그리고 제 2 도전막의 적층 구조가 제 1 전지로서 형성되는 것이 바람직하고; 제 3 도전막, 제 2 광전 변환층, 그리고 제 4 도전막의 적층 구조가 제 2 전지로서 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 제 1 광전 변환층은 적층되는 제 1 p형 반도체층과 제 1 n형 반도체층을 이용하여 형성될 수 있으며, 제 2 광전 변환층은 적층되는 제 2 p형 반도체층과 제 2 n형 반도체층을 이용하여 형성될 수 있다. 또한, 제 1 i형 반도체층이 제 1 p형 반도체층과 제 1 n형 반도체층 사이에 형성될 수 있으며, 제 2 i형 반도체층이 제 2 p형 반도체층과 제 2 n형 반도체층 사이에 형성될 수 있다.
위의 구조에서, 제 1 전지 또는 제 2 전지는 비정질 실리콘, 결정성 실리콘, 그리고 단결정 실리콘 중 임의의 하나를 포함하여 형성되는 것이 바람직하다.
개시된 발명의 한 실시 형태에 따라, 간단한 방법을 이용하여 p-i-n 접합들 사이에 충분한 도전성이 제공되고 반도체 접합들이 직렬로 접속되는 다중 접합 광전 변환 장치가 제공될 수 있다. 이러한 구조로, 충분한 기전력을 얻는 것이 가능하다.
도 1은 광전 변환 장치의 단면도.
도 2a 및 도 2b는 광전 변환 장치들의 단면도.
도 3a 및 도 3b는 광전 변환 장치들의 단면도.
도 4a 및 도 4b는 광전 변환 장치들의 단면도.
도 5a 내지 도 5e는 광전 변환 장치를 제작하기 위한 방법을 도시하는 도면.
도 6a 내지 도 6e는 광전 변환 장치를 제작하기 위한 방법을 도시하는 도면.
도 7a 내지 도 7g는 광전 변환 장치를 제작하기 위한 방법을 도시하는 도면.
도 8a 내지 도 8c는 단결정 실리콘 웨이퍼를 처리하기 위한 방법을 도시하는 도면.
도 9a 내지 도 9c는 광전 변환 장치를 제작하기 위한 방법을 도시하는 도면.
도 10a 및 도 10b는 광전 변환 장치들의 단면도.
도 11은 광전 변환층을 제작하기 위해 사용된 장치의 구조를 도시하는 도면.
도 12는 광전 변환층을 제작하기 위해 사용된 장치의 구조를 도시하는 도면.
도 13a 및 도 13b는 태양광 발전 모듈의 구조를 도시하는 도면.
도 14는 태양광 발전 시스템의 구조를 도시하는 도면.
도 15a 및 도 15b는 태양광 발전 모듈을 사용하는 자동차의 구조를 도시하는 도면.
도 16은 인버터(inverter)의 한 실시 형태를 도시하는 도면.
도 17은 스위칭 레귤레이터(switching regulator)의 블록도.
도 18은 광전 변환 장치로부터의 출력 전압을 도시하는 그래프.
도 19는 광 발전 시스템의 한 예를 도시하는 도면.
도 20은 광전 변환 모듈의 주변부를 도시하는 도면.
도 21은 광전 변환 모듈의 주변부를 도시하는 도면.
도 22는 비정질 실리콘(a-Si)과 단결정 실리콘(c-Si)의 흡수 계수들의 파장에 대한 의존도의 그래프.
도 23은 비정질 실리콘(a-Si)을 사용하는 광전 변환층의 양자 효율의 파장에 대한 의존도를 도시하는 그래프.
도 24는 단결정 실리콘(c-Si)을 사용하는 광전 변환층의 양자 효율의 파장에 대한 의존도를 도시하는 그래프.
도 25는 광전 변환층들이 적층되는 구조의 양자 효율의 파장에 대한 의존도를 도시하는 그래프.
도 2a 및 도 2b는 광전 변환 장치들의 단면도.
도 3a 및 도 3b는 광전 변환 장치들의 단면도.
도 4a 및 도 4b는 광전 변환 장치들의 단면도.
도 5a 내지 도 5e는 광전 변환 장치를 제작하기 위한 방법을 도시하는 도면.
도 6a 내지 도 6e는 광전 변환 장치를 제작하기 위한 방법을 도시하는 도면.
도 7a 내지 도 7g는 광전 변환 장치를 제작하기 위한 방법을 도시하는 도면.
도 8a 내지 도 8c는 단결정 실리콘 웨이퍼를 처리하기 위한 방법을 도시하는 도면.
도 9a 내지 도 9c는 광전 변환 장치를 제작하기 위한 방법을 도시하는 도면.
도 10a 및 도 10b는 광전 변환 장치들의 단면도.
도 11은 광전 변환층을 제작하기 위해 사용된 장치의 구조를 도시하는 도면.
도 12는 광전 변환층을 제작하기 위해 사용된 장치의 구조를 도시하는 도면.
도 13a 및 도 13b는 태양광 발전 모듈의 구조를 도시하는 도면.
도 14는 태양광 발전 시스템의 구조를 도시하는 도면.
도 15a 및 도 15b는 태양광 발전 모듈을 사용하는 자동차의 구조를 도시하는 도면.
도 16은 인버터(inverter)의 한 실시 형태를 도시하는 도면.
도 17은 스위칭 레귤레이터(switching regulator)의 블록도.
도 18은 광전 변환 장치로부터의 출력 전압을 도시하는 그래프.
도 19는 광 발전 시스템의 한 예를 도시하는 도면.
도 20은 광전 변환 모듈의 주변부를 도시하는 도면.
도 21은 광전 변환 모듈의 주변부를 도시하는 도면.
도 22는 비정질 실리콘(a-Si)과 단결정 실리콘(c-Si)의 흡수 계수들의 파장에 대한 의존도의 그래프.
도 23은 비정질 실리콘(a-Si)을 사용하는 광전 변환층의 양자 효율의 파장에 대한 의존도를 도시하는 그래프.
도 24는 단결정 실리콘(c-Si)을 사용하는 광전 변환층의 양자 효율의 파장에 대한 의존도를 도시하는 그래프.
도 25는 광전 변환층들이 적층되는 구조의 양자 효율의 파장에 대한 의존도를 도시하는 그래프.
본 발명의 실시 형태들이 첨부한 도면들을 참조하여 이하에 설명될 것이다. 본 발명은 다음 설명에 제한되지 않으며, 모드들 및 상세한 부분들은 본 발명의 정신과 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 방법들로 변화될 수 있다는 것이 당업자에 의해 쉽게 이해된다는 것을 주의한다. 따라서, 본 발명은 실시 형태들의 다음 설명에 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다.
태양 전지 모듈 또는 태양 전지 패널을 얻기 위하여 하나 이상의 태양 전지들(전지들)이 전력을 외부로 추출하기 위한 단자에 접속된다는 것에 주의한다. 태양 전지 모듈은 전지를 습기, 먼지, 자외선들, 물리적 충격 등으로부터 전지를 보호하기 위하여 수지, 강화 유리(tempered glass), 또는 금속 프레임과 같은 보호 재료로 보강될 수 있다. 또한, 원하는 전력을 얻기 위하여 직렬로 접속되는 복수의 태양 전지 모듈들은 태양 전지 스트링(string)에 대응한다. 또한, 병렬로 배열되는 복수의 태양 전지 스트링들은 태양 전지 어레이(array)에 대응한다. 본 발명의 광전 변환 장치는 그의 카테고리에 전지, 태양 전지 모듈, 태양 전지 스트링, 그리고 태양 전지 어레이를 포함한다.
이하에 설명된 실시 형태들에서 광전 변환층은 광 조사(light irradiation)를 통해 광기전력(photoelectromotive force)을 얻기 위하여 사용되는 반도체층을 포함하는 층을 나타낸다. 즉, 광전 변환층은 p-n 접합, p-i-n 접합 등에 의해 대표된 반도체 접합 등으로 인한 광전 변환 기능을 갖는 반도체층을 나타낸다.
실시 형태들의 도면들 등에서 도시된 구조들의 각각에서 층의 크기, 영역, 또는 두께는 일부 경우들에서 단순화를 위해 과장된다는 것에 주의한다. 따라서, 본 발명의 실시 형태들은 이러한 비율들에 제한되지 않는다.
본 명세서에서, "제 1(first)", "제 2(second)", 그리고 "제 3(third)"과 같은 서수들은 구성요소들 사이의 혼란을 피하기 위해 사용되며, 용어들이 구성요소들을 숫자적으로(numerically) 제한하지 않는다. 또한, 본 명세서의 서수들은 본 발명을 규정하는 특정 이름들을 표시하지 않는다.
(실시 형태 1)
본 발명의 한 실시 형태에 따른 광전 변환 장치는 적어도 두개의 전지들을 포함한다. 전지들은 각각 광전 변환 기능을 갖는 최소 단위인 광전 변환층의 단일층 구조 또는 적층 구조를 갖는다. 또한, 광전 변환 장치는 도전성 입자(conductive particle)와 같은 도전체를 포함하는 수지를 이용하여 형성되는 적어도 하나의 구조체를 가지며, 이는 두개의 전지들 사이에 개재된다. 본 발명의 한 실시 형태에 따른 광전 변환 장치의 구조가 도 1을 참조하여 설명될 것이다.
도 1에 도시된 광전 변환 장치는 기판(101)(또한 제 1 기판으로 불림)에 의해 지지된 전지(102)(또한 제 1 전지로 불림), 구조체(103), 그리고 기판(104)(또한 제 2 기판으로 불림)에 의해 지지된 전지(105)(또한 제 2 전지로 불림)를 포함한다. 구조체(103)는 전지(102)와 전지(105) 사이에 개재된다. 전지(102)와 전지(105)는 각각 하나 이상의 적층되는 광전 변환층들을 갖는다. 전지(102)에 포함된 광전 변환층, 구조체(103), 그리고 전지(105)에 포함된 광전 변환층은 화살표에 의해 표시된 바와 같은 광의 진행 방향에서 서로 겹치도록 순차적으로 배열된다.
광전 변환층은 하나의 반도체 접합을 갖는다. 개시된 발명의 광전 변환 장치에서 사용될 수 있는 광전 변환층은 항상 반도체 접합을 가질 필요가 있는 것은 아니라는 것에 주의한다. 예를 들어, 광을 흡수하는 유기 염료(organic dye)를 이용하여 광기전력을 얻는 염료 감응(dye-sensitized) 광전 변환층이 또한 사용될 수 있다.
구조체(103)는 도전성 입자들과 같은 도전체들(106)을 포함하는 유기 수지(107)를 이용하여 형성될 수 있다. 구조체(103)는 기판(101)에 의해 지지되는 전지(102)와 기판(104)에 의해 지지된 전지(105) 사이에 개재되며, 열압착(thermocompression)되어, 전지(102), 구조체(103), 그리고 전지(105)가 서로 고정될 수 있다. 기판(101)과 기판(104)은 그 사이에 삽입된 구조체(103)와 서로 대면하도록 배열되어, 기판(101)과 기판(104)이 구조체(103)가 제공되지 않은 측면들(구조체(103)에 반대인 방향들) 상에 위치되며, 전지(102)와 전지(105)가 기판(101)과 기판(104)에 의해 보호되는 구조가 각각 형성될 수 있다는 것이 바람직하다는 것에 주의한다.
도전체(106)는 약 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터의 입자 크기를 갖는 도전성 입자이며, 금, 은, 구리, 팔라듐, 백금, 몰리브덴, 크롬, 탄탈, 티타늄, 그리고 니켈 중 하나 이상의 원소들을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 폴리스티렌과 같은 유기 수지의 표면을 원소를 사용하여 도전막으로 코팅하여 얻어진 도전성 입자가 도전체(106)로 사용될 수 있다. 또한, 도전성 입자는 투광성(light-transmitting property)을 갖는 도전성 재료, 예를 들면, 인듐 주석 산화물(ITO), 실리콘 산화물을 함유하는 인듐 주석 산화물(ITSO), 유기인듐(organoindium), 유기주석(organotin), 아연 산화물(ZnO), 아연 산화물을 함유하는 인듐 산화물(인듐 아연 산화물(IZO)), 갈륨(Ga)으로 도핑된 ZnO, 주석 산화물(SnO2), 텅스텐 산화물을 함유하는 인듐 산화물, 텅스텐 산화물을 함유하는 인듐 아연 산화물, 티타늄 산화물을 함유하는 인듐 산화물, 티타늄 산화물을 함유하는 인듐 주석 산화물 등을 사용하여 형성될 수 있다. 대안적으로, 도전성 입자의 표면이 절연막으로 덮일 수 있다. 또한, 유기 수지(107)로서, 열가소성(thermoplastic) 수지 또는 열경화성(thermosetting) 수지가 사용될 수 있다.
도 1에서, 구조체(103)가 도전체들(106)이 유기 수지(107)에 분산되는 구조를 갖는 경우가 도시되고 있으나; 개시된 발명의 광전 변환 장치는 이러한 구성에 제한되지 않는다는 것에 주의한다. 도전체들(106)이 구조체(103)의 일부에만 존재하는 구조체(103)가 또한 채택될 수 있다.
구조체(103)의 두께는 5㎛ 이상 100㎛ 이하, 바람직하게는, 5㎛ 이상 30㎛ 이하이다. 가요성(flexible) 기판들이 기판(101)과 기판(104)을 위하여 사용될 때, 구부러질 수 있는 얇은 광전 변환 장치가 앞서 언급된 두께를 갖는 구조체(103)를 사용하여 제작될 수 있다.
전지(102)와 전지(105)에 포함된 광전 변환층들 각각이 반도체 접합을 가질 때, 반도체 접합은 p-i-n 접합이거나 p-n 접합일 수 있다. 도 2a 및 도 2b의 각각에서, 전지(102)와 전지(105)가 각각 p-i-n 접합을 갖는 광전 변환 장치의 단면도가 예로서 도시된다.
도 2a에 도시된 광전 변환 장치에서, 전지(102)(제 1 전지)는 전극으로 기능하는 도전막(110)(또한 제 1 도전막으로 불림), 광전 변환층(111)(또한 제 1 광전 변환층으로 불림), 그리고 전극으로 기능하는 도전막(112)(또한 제 2 도전막으로 불림)을 포함한다. 도전막(110), 광전 변환층(111), 그리고 도전막(112)은 기판(101) 측으로부터 순차적으로 적층된다. 광전 변환층(111)은 p 층(113)(또한 제 1 p형 반도체층으로 불림), i 층(114)(또한 제 1 i형 반도체층으로 불림), 그리고 n 층(115)(또한 제 1 n형 반도체층으로 불림)을 포함한다. p 층(113), i 층(114), 그리고 n 층(115)은 도전막(110) 측으로부터 순차적으로 적층되어, p-i-n 접합이 형성된다. 또한, 전지(105)(제 2 전지)는 전극으로 기능하는 도전막(120)(또한 제 3 도전막으로 불림), 광전 변환층(121a)(또한 제 2 광전 변환층으로 불림), 그리고 전극으로 기능하는 도전막(122)(또한 제 4 도전막으로 불림)을 포함한다. 도전막(120), 광전 변환층(121a), 그리고 도전막(122)은 기판(104) 측으로부터 순차적으로 적층된다. 광전 변환층(121a)은 p 층(125)(또한 제 2 p형 반도체층으로 불림), i 층(124)(또한 제 2 i형 반도체층으로 불림), 그리고 n 층(123)(또한 제 2 n형 반도체층으로 불림)을 포함한다. n 층(123), i 층(124), 그리고 p 층(125)은 도전막(120) 측으로부터 순차적으로 적층되어, p-i-n 접합이 형성된다.
p 층은 p형 반도체층이고, i 층은 i형 반도체층이고, 또한 n 층은 n형 반도체층임에 주의한다.
따라서, 관심이 단지 도 2a에 도시된 광전 변환 장치의 광전 변환층(111)과 광전 변환층(121a)에 집중될 때, p 층(113), i 층(114), n 층(115), p 층(125), i 층(124), 그리고 n 층(123)이 기판(101) 측으로부터 순차적으로 적층된다. 그러므로, 구조체(103)의 도전체들(106)로 인해 p-i-n 접합들 사이에 충분한 도전성이 제공될 때, 반도체 접합들이 직렬로 접속되는 다중 접합 광전 변환 장치가 제공될 수 있다. 따라서, 제품 가격이 억제되면서 충분한 성능이 제공될 수 있다.
한편, 도 2b에 도시된 광전 변환 장치에서, 광전 변환층(121b)에 포함된 p 층(125), i 층(124), 그리고 n 층(123)은 도 2a에 도시된 광전 변환층(121a)에서와 반대 순서로 적층된다.
특히, 도 2b에 도시된 광전 변환 장치에서, 전지(102)는 전극으로 기능하는 도전막(110), 광전 변환층(111), 그리고 전극으로 기능하는 도전막(112)을 포함한다. 도전막(110), 광전 변환층(111), 그리고 도전막(112)은 기판(101) 측으로부터 순차적으로 적층된다. 광전 변환층(111)은 p 층(113), i 층(114), 그리고 n 층(115)을 포함한다. p 층(113), i 층(114), 그리고 n 층(115)은 도전막(110) 측으로부터 순차적으로 적층되어, p-i-n 접합이 형성된다. 또한, 전지(105)는 전극으로 기능하는 도전막(120), 광전 변환층(121b), 그리고 전극으로 기능하는 도전막(122)을 포함한다. 도전막(120), 광전 변환층(121b), 그리고 도전막(122)은 기판(104) 측으로부터 순차적으로 적층된다. 광전 변환층(121b)은 p 층(125), i 층(124), 그리고 n 층(123)을 포함한다. p 층(125), i 층(124), 그리고 n 층(123)은 도전막(120) 측으로부터 순차적으로 적층되어, p-i-n 접합이 형성된다.
따라서, 관심이 단지 도 2b에 도시된 광전 변환 장치의 광전 변환층(111)과 광전 변환층(121b)에 집중될 때, p 층(113), i 층(114), n 층(115), n 층(123), i 층(124), 그리고 p 층(125)이 기판(101) 측으로부터 순차적으로 적층된다. 그러한 경우에, 전지(102)의 p-i-n 접합과 전지(105)의 p-i-n 접합이 전기적으로 병렬로 접속되는 방법으로 광전 변환 장치가 형성되어, 단자들의 수가 감소될 수 있다.
도 2b에서, p 층(113)은 n 층(115)보다 기판(101)에 더 가깝고, p 층(125)은 n 층(123)보다 기판(104)에 더 가깝지만; 개시된 발명은 이러한 구성에 제한되지 않는다는 것에 주의한다. 개시된 발명의 한 실시 형태에 따른 광전 변환 장치에서, n 층(115)은 p 층(113)보다 기판(101)에 더 가까울 수 있고, n 층(123)은 p 층(125)보다 기판(104)에 더 가까울 수 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 광전 변환 장치들에서, 광은 기판(101) 측으로부터 들어가거나 기판(104) 측으로부터 들어갈 수 있다는 것에 주의한다. p 층(113)이 n 층(115)보다 광 입사면에 더욱 가까운 것이 바람직하다는 것에 주의한다. 캐리어로서 정공의 수명은 캐리어로서 전자의 수명의 약 절반만큼 짧다. 광이 p-i-n 접합을 갖는 광전 변환층(111)으로 들어갈 때, 대량의 전자들과 정공들이 i 층(114)에서 형성되고, 전자들은 n 층(115) 측으로 움직이며, 정공들은 p 층(113) 측으로 움직여서, 기전력이 얻어질 수 있다. 광이 p 층(113) 측으로부터 들어갈 때, 많은 전자들과 정공들이 n 층(115)보다 p 층(113)에 더 가까운 영역의 i 층(114)에서 형성된다. 따라서, 짧은 주기를 갖는 정공들이 p 층(113)으로 이동하는 거리가 짧아질 수 있으며; 결과적으로, 높은 기전력이 얻어질 수 있다. p 층(125)이 n 층(123)보다 광 입사면에 더욱 가까운 것이 바람직한 이유는 이와 동일하다.
전지(102)와 전지(105)가 각각 도 2a와 도 2b에서 도시된 광전 변환 장치들의 각각에서 하나의 광전 변환층을 포함하는 경우가 예로서 설명되고 있으나; 개시된 발명은 이러한 구성에 제한되지 않는다. 전지(102)와 전지(105)는 각각 복수의 광전 변환층들 또는 단일 광전 변환층을 가질 수 있다. 예를 들어, 전지(102)가 복수의 광전 변환층들을 가질 때, 복수의 광전 변환층들은 기판(101) 측으로부터 순차적으로 적층된다. 광전 변환층들의 각각은 기판(101) 측으로부터 순차적으로 적층되는 p 층, i 층, 그리고 n 층을 갖는다. 광전 변환층들의 각각의 p 층, i 층, 그리고 n 층의 순서는 동일하다.
다음, 도 3a 및 도 3b의 각각에서, 전지(102)와 전지(105)가 각각 p-n 접합을 갖는 광전 변환 장치의 단면도가 예로써 도시된다.
도 3a에 도시된 광전 변환 장치에서, 전지(102)는 전극으로 기능하는 도전막(110), 광전 변환층(131), 그리고 전극으로 기능하는 도전막(112)을 포함한다. 도전막(110), 광전 변환층(131), 그리고 도전막(112)은 기판(101) 측으로부터 순차적으로 적층된다. 광전 변환층(131)은 p 층(133)과 n 층(135)을 포함한다. p 층(133)과 n 층(135)은 도전막(110) 측으로부터 순차적으로 적층되어, p-n 접합이 형성된다. 또한, 전지(105)는 전극으로 기능하는 도전막(120), 광전 변환층(141a), 그리고 전극으로 기능하는 도전막(122)을 포함한다. 도전막(120), 광전 변환층(141a), 그리고 도전막(122)은 기판(104) 측으로부터 순차적으로 적층된다. 광전 변환층(141a)은 p 층(143)과 n 층(145)을 포함한다. n 층(145)과 p 층(143)은 도전막(120) 측으로부터 순차적으로 적층되어, p-n 접합이 형성된다.
따라서, 관심이 단지 도 3a에 도시된 광전 변환 장치의 광전 변환층(131)과 광전 변환층(141a)에 집중될 때, p 층(133), n 층(135), p 층(143), 그리고 n 층(145)이 기판(101) 측으로부터 순차적으로 적층된다. 따라서, 구조체(103)의 도전체들(106)로 인해 p-n 접합들 사이에 충분한 도전성이 제공될 때, 반도체 접합들이 직렬로 접속되는 다중 접합 광전 변환 장치가 제공될 수 있다. 따라서, 제품 가격이 억제되면서 충분한 성능이 제공될 수 있다.
한편, 도 3b에 도시된 광전 변환 장치에서, 광전 변환층(141b)에 포함된 p 층(143)과 n 층(145)은 도 3a에 도시된 광전 변환층(141a)에서와 반대 순서로 적층된다.
특히, 도 3b에 도시된 광전 변환 장치에서, 전지(102)는 전극으로 기능하는 도전막(110), 광전 변환층(131), 그리고 전극으로 기능하는 도전막(112)을 포함한다. 도전막(110), 광전 변환층(131), 그리고 도전막(112)은 기판(101) 측으로부터 순차적으로 적층된다. 광전 변환층(131)은 p 층(133)과 n 층(135)을 포함한다. p 층(133)과 n 층(135)은 도전막(110) 측으로부터 순차적으로 적층되어, p-n 접합이 형성된다. 또한, 전지(105)는 전극으로 기능하는 도전막(120), 광전 변환층(141b), 그리고 전극으로 기능하는 도전막(122)을 포함한다. 도전막(120), 광전 변환층(141b), 그리고 도전막(122)은 기판(104) 측으로부터 순차적으로 적층된다. 광전 변환층(141b)은 p 층(143)과 n 층(145)을 포함한다. p 층(143)과 n 층(145)은 도전막(120) 측으로부터 순차적으로 적층되어, p-n 접합이 형성된다.
따라서, 관심이 단지 도 3b에 도시된 광전 변환 장치의 광전 변환층(131)과 광전 변환층(141b)에 집중될 때, p 층(133), n 층(135), n 층(145), 그리고 p 층(143)이 기판(101) 측으로부터 순차적으로 적층된다. 그러한 경우에, 전지(102)의 p-n 접합과 전지(105)의 p-n 접합이 전기적으로 병렬로 접속되는 방법으로 광전 변환 장치가 형성될 때, 단자들의 수가 감소될 수 있다.
도 3b에서, p 층(133)은 n 층(135)보다 기판(101)에 더 가깝고, p 층(143)은 n 층(145)보다 기판(104)에 더 가깝지만; 개시된 발명은 이러한 구성에 제한되지 않는다는 것에 주의한다. 개시된 발명의 한 실시 형태에 따른 광전 변환 장치에서, n 층(135)은 p 층(133)보다 기판(101)에 더 가까울 수 있고, n 층(145)은 p 층(143)보다 기판(104)에 더 가까울 수 있다.
도 3a와 도 3b에 도시된 광전 변환 장치들에서, 광은 기판(101) 측으로부터 들어가거나 또는 기판(104) 측으로부터 들어갈 수 있다는 것에 주의한다.
도 3a와 도 3b에 도시된 광전 변환 장치들에서, 전지(102)와 전지(105)가 각각 하나의 광전 변환층을 포함하는 경우가 예로서 설명되고 있으나; 개시된 발명은 이러한 구성에 제한되지 않는다. 전지(102)와 전지(105)는 각각 복수의 광전 변환층들 또는 단일 광전 변환층을 가질 수 있다. 예를 들어, 전지(102)가 복수의 광전 변환층들을 가질 때, 복수의 광전 변환층들은 기판(101) 측으로부터 순차적으로 적층된다. 광전 변환층들의 각각은 기판(101) 측으로부터 순차적으로 적층되는 p 층과 n 층을 갖는다. 광전 변환층들의 각각의 p 층과 n 층의 순서는 동일하다.
다음, 도 4a와 도 4b의 각각에서, 전지(102)가 복수의 p-i-n 접합들을 갖는 광전 변환 장치의 단면도가 예로써 도시된다.
도 4a에 도시된 광전 변환 장치에서, 전지(102)는 전극으로 기능하는 도전막(110), 광전 변환층(151)(또한 제 1 광전 변환층으로 불림), 광전 변환층(152)(또한 제 2 광전 변환층으로 불림), 그리고 전극으로 기능하는 도전막(112)을 포함한다. 도전막(110), 광전 변환층(151), 광전 변환층(152), 그리고 도전막(112)은 기판(101) 측으로부터 순차적으로 적층된다. 광전 변환층(151)은 p 층(153)(또한 제 1 p형 반도체층으로 불림), i 층(154)(또한 제 1 i형 반도체층으로 불림), 그리고 n 층(155)(또한 제 1 n형 반도체층으로 불림)을 포함한다. p 층(153), i 층(154), 그리고 n 층(155)은 도전막(110) 측으로부터 순차적으로 적층되어, p-i-n 접합이 형성된다. 광전 변환층(152)은 p 층(156)(또한 제 2 p형 반도체층으로 불림), i 층(157)(또한 제 2 i형 반도체층으로 불림), 그리고 n 층(158)(또한 제 2 n형 반도체층으로 불림)을 포함한다. p 층(156), i 층(157), 그리고 n 층(158)은 도전막(110) 측으로부터 순차적으로 적층되어, p-i-n 접합이 형성된다.
따라서, 광전 변환층(151)과 광전 변환층(152)이 적층되는 다중 접합 전지가 도 4a에 도시된 광전 변환 장치에서 전지(102)로서 사용된다.
전지(105)는 전극으로 기능하는 도전막(120), 광전 변환층(159)(또한 제 3 광전 변환층으로 불림), 그리고 전극으로 기능하는 도전막(122)을 포함한다. 도전막(120), 광전 변환층(159), 그리고 도전막(122)은 기판(104) 측으로부터 순차적으로 적층된다. 광전 변환층(159)은 p 층(160)(또한 제 3 p형 반도체층으로 불림), i 층(161)(또한 제 3 i형 반도체층으로 불림), 그리고 n 층(162)(또한 제 3 n형 반도체층으로 불림)을 포함한다. n 층(162), i 층(161), 그리고 p 층(160)은 도전막(120) 측으로부터 순차적으로 적층되어, p-i-n 접합이 형성된다.
도 4a에 도시된 광전 변환 장치에서, 광전 변환층(151)과 광전 변환층(152)은 직접 적층되지만; 개시된 발명은 이러한 구성에 제한되지 않는다는 것에 주의한다. 전지들이 각각 복수의 광전 변환층들을 가질 때, 도전성 중간층이 광전 변환층들 사이에 제공될 수 있다.
광전 변환층(151)과 광전 변환층(152) 사이에 중간층을 갖는 광전 변환 장치의 단면도의 예가 도 4b에 도시된다. 특히, 도 4b에 도시된 광전 변환 장치에서, 전지(102)는 전극으로 기능하는 도전막(110), 광전 변환층(151), 중간층(163), 광전 변환층(152), 그리고 전극으로 기능하는 도전막(112)을 포함한다. 도전막(110), 광전 변환층(151), 중간층(163), 광전 변환층(152), 그리고 도전막(112)은 기판(101) 측으로부터 순차적으로 적층된다. 광전 변환층(151)은 p 층(153), i 층(154), 그리고 n 층(155)을 포함한다. p 층(153), i 층(154), 그리고 n 층(155)은 도전막(110) 측으로부터 순차적으로 적층되어, p-i-n 접합이 형성된다. 광전 변환층(152)은 p 층(156), i 층(157), 그리고 n 층(158)을 포함한다. p 층(156), i 층(157), 그리고 n 층(158)은 도전막(110) 측으로부터 순차적으로 적층되어, p-i-n 접합이 형성된다.
중간층(163)은 투광성을 갖는 도전막을 이용하여 형성될 수 있다. 특히, 중간층(163)은 아연 산화물, 티타늄 산화물, 마그네슘 아연 산화물, 카드뮴 아연 산화물, 카드뮴 산화물, InGaO3ZnO5와 같은 In-Ga-Zn-O계 비정질 산화물 반도체 등으로부터 형성될 수 있다. 대안적으로, 아연 산화물과 알루미늄 질화물의 혼합물을 함유하는 도전성 재료(Zn-O-Al-N계 도전성 재료로도 불리며, 각 원소의 구성요소 성분비에는 특별한 제한이 없다)가 사용될 수 있다. 중간층(163)이 도전성을 가지기 때문에, 도 4b에 도시된 광전 변환 장치에 포함된 전지(102)는 또한, 도 4a에 도시된 바와 같은 광전 변환층(151)과 광전 변환층(152)이 적층되는 다중 접합 전지에 대응한다는 것에 주의한다.
관심이 단지 도 4a 및 도 4b에 도시된 광전 변환 장치들의 각각의 광전 변환층(151), 광전 변환층(152), 그리고 광전 변환층(159)에 집중될 때, p 층(153), i 층(154), n 층(155), p 층(156), i 층(157), n 층(158), p 층(160), i 층(161), 그리고 n 층(162)이 기판(101) 측으로부터 순차적으로 적층된다는 것에 주의한다. 그러나, 개시된 발명은 이러한 구성에 제한되지 않으며, 광전 변환층(159)에 포함된 p 층(160), i 층(161), 그리고 n 층(162)은 도 4a 및 도 4b에 도시된 광전 변환층(159)과 반대 순서로, 도 2b와 도 3b에 도시된 광전 변환 장치들과 유사한 방식으로 적층될 수 있다. 대안적으로, 광전 변환층(151)에 포함된 p 층(153), i 층(154), 그리고 n 층(155)과, 광전 변환층(152)에 포함된 p 층(156), i 층(157), 그리고 n 층(158)은 도 4a 및 도 4b에 도시된 광전 변환층들과 반대 순서로 적층될 수 있다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 광전 변환 장치들에서, 광은 기판(101) 측으로부터 들어가거나 기판(104) 측으로부터 들어갈 수 있다는 것에 주의한다. p 층(153)이 n 층(155)보다 광 입사면에 더욱 가까운 것이 바람직하다는 것에 주의한다. 캐리어로서 정공의 수명은 캐리어로서 전자의 수명의 약 절반만큼 짧다. 광이 p-i-n 접합을 갖는 광전 변환층(151)으로 들어갈 때, 대량의 전자들 및 정공들이 i 층(154)에서 형성되고, 전자들은 n 층(155) 측으로 움직이며, 정공들은 p 층(153) 측으로 움직여서, 기전력이 얻어질 수 있다. 따라서, 광이 p 층(153) 측으로부터 들어갈 때, 많은 전자들 및 정공들이 n 층(155)보다 p 층(153)에 더 가까운 영역의 i 층(154)에서 형성된다. 그러므로, 짧은 주기를 갖는 정공들이 움직이는 p 층(153)으로의 거리는 짧아질 수 있으며; 결과적으로, 높은 기전력이 얻어질 수 있다. 동일한 이유로, p 층(156)이 n 층(158)보다 광 입사면에 더욱 가까운 것이 바람직하며, p 층(160)이 n 층(162)보다 광 입사면에 더욱 가까운 것이 바람직하다.
도 4a와 도 4b의 각각에서, 전지(102)가 두개의 광전 변환층들을 갖는 경우가 예로서 도시되고 있으나; 전지(102)는 3개 이상의 광전 변환층들을 가질 수 있다. 도 4a 및 도 4b의 각각에서, 전지(105)가 하나의 광전 변환층을 갖는 경우가 예로서 도시되고 있으나; 전지(105)는 전지(102)와 유사한 방식으로 복수의 광전 변환층들을 가질 수 있다. 예를 들어, 전지(102)가 복수의 광전 변환층들을 가질 때, 복수의 광전 변환층들은 기판(101) 측으로부터 순차적으로 적층된다. 광전 변환층들의 각각은 기판(101) 측으로부터 순차적으로 적층되는 p 층, i 층, 그리고 n 층을 갖는다. 광전 변환층들의 각각의 p 층, i 층, 그리고 n 층의 순서는 동일하다. 이러한 방식으로, 복수의 광전 변환층들이 직렬로 접속될 때, 보다 높은 기전력이 얻어질 수 있다.
짧은 파장을 갖는 광은 긴 파장을 갖는 광보다 높은 에너지를 갖는다는 것에 주의한다. 따라서, 도 1, 도 2a 및 도 2b, 도 3a 및 도 3b, 그리고 도 4a 및 도 4b에 도시된 광전 변환 장치들의 각각에서 전지(102)에 포함된 광전 변환층과 전지(105)에 포함된 광전 변환층에서, 짧은 파장 범위의 광을 이용하여 광전 변환을 수행하는 광전 변환층이 광 입사면에 더 가깝고, 따라서 광전 변환 장치에서 발생하는 짧은 파장 범위의 광의 손실이 억제될 수 있으며 변환 효율이 증가될 수 있다.
도 1, 도 2a 및 도 2b, 도 3a 및 도 3b, 그리고 도 4a 및 도 4b에 도시된 광전 변환 장치들의 각각에서, 기판(101)과 기판(104)은 소다 석회(soda-lime) 유리, 불투명 유리, 납 유리, 강화 유리, 세라믹 유리 등의 유리 기판을 사용하여 형성될 수 있다. 또한, 알루미노실리케이트(aluminosilicate) 유리, 바륨 보로실리케이트(borosilicate) 유리, 알루미노보로실리케이트(aluminoborosilicate) 유리 등의 무알칼리(non-alkali) 유리 기판; 석영 기판; 세라믹 기판; 또는 스테인레스 스틸의 금속 기판 등이 또한 사용될 수 있다. 플라스틱과 같은 합성 수지를 이용하여 형성된 가요성 기판은 일반적으로 위의 기판들보다 내열 온도가 낮은 경향이 있지만; 이러한 기판은 제작 단계들에서 처리 온도를 견딜 수 있다면 사용될 수 있다.
플라스틱 기판으로서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate;PET); 폴리에테르 설폰(polyether sulfone;PES); 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate;PEN); 폴리카보네이트(polycarbonate;PC); 폴리아미드(polyamide) 합성 수지; 폴리에테르에테르케톤(polytheretherketone;PEEK); 폴리설폰(polysulfone;PSF); 폴리에테르이미드(polyetherimide;PEI); 폴리아릴레이트(polyarylate;PAR); 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate;PBT); 폴리이미드(polyimide); 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(acrylonitrile butadiene styrene) 수지; 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride); 폴리프로필렌(polypropylene); 폴리비닐 아세테이트(polyvinyl acetate); 아크릴(acrylic) 수지; 등에 의해 대표된 폴리에스테르(polyester)를 함유하는 기판이 주어질 수 있다. 반사 방지막(anti-reflective film)이 기판의 광 입사 표면 상에 제공될 수 있다는 것에 주의한다. 예를 들어, 티타늄 산화물막 또는 구리, 망간, 니켈, 코발트, 철, 그리고 아연으로부터 선택된 적어도 하나의 금속 원소가 첨가되는 티타늄 산화물막이 반사 방지막으로 제공될 수 있다. 이러한 반사 방지막은 티타늄 산화물을 함유하는 또는 금속 원소와 티타늄 산화물을 함유하는 유기 용매가 유리 기판에 도포되고, 기판의 내열성(heat resistance)에 따라 60℃ 내지 300℃의 온도에서 베이킹(baking)이 수행되는 방식으로 형성될 수 있으며, 이로써 막의 표면은 돌출부의 최상부와 함몰부의 바닥 사이의 높이차가 10nm 내지 20nm인 요철(unevenness)을 갖게 되고; 바람직하게는, 섬모(cilia)와 같은 미세한 요철이 감소될 수 있다. 기판의 광입사 표면에 제공된 이러한 반사 방지막은 입사광의 반사와 약 2㎛ 내지 10㎛의 크기를 갖는 부유 입자들(먼지 등)의 부착이 감소되는 방식으로 작용하여, 광전 변환 장치의 변환 효율이 개선된다.
광전 변환층들에 포함된 p 층들, i 층들, 그리고 n 층들은 단결정 반도체, 다결정 반도체, 또는 미결정 반도체와 같은 결정성을 갖는 반도체를 이용하여 형성될 수 있거나, 또는 비정질 반도체를 이용하여 형성될 수 있다. 실리콘, 실리콘 게르마늄, 게르마늄, 실리콘 탄화물, 질소가 첨가된 실리콘 등이 광전 변환층들로서 사용될 수 있다.
미결정 반도체는 비정질과 결정성 구조들(단결정 및 다결정을 포함하는) 사이의 중간 구조를 갖는 반도체라는 것에 주의한다. 미결정 반도체는 자유 에너지의 관점에서 안정한 제 3 상태를 갖는 반도체이다. 예를 들어, 미결정 반도체는 2nm 이상 200nm 이하, 바람직하게는 10nm 이상 80nm 이하, 더욱 바람직하게는 20nm 이상 50nm 이하의 결정 입자 크기를 갖는 반도체이다. 미결정 반도체의 대표적인 예인 미결정 실리콘의 라만 스펙트럼(Raman spectrum)은 단결정 실리콘의 라만 스펙트럼을 나타내는 520cm-1보다 짧은 파장측으로 시프트된다. 즉, 미결정 실리콘의 라만 스펙트럼의 피크는 단결정 실리콘을 나타내는 520cm-1부터 비정질 실리콘을 나타내는 480cm-1의 범위 내에 있다. 또한, 미결정 실리콘은 댕글링 본드(dangling bond)들을 종단시키기 위하여 적어도 1at.% 또는 그 이상의 수소 또는 할로겐을 함유한다. 더욱이, 미결정 반도체는 격자 왜곡(lattice distortion)을 더욱 촉진시키기 위하여 헬륨, 아르곤, 크립톤, 또는 네온과 같은 희가스 원소를 함유할 수 있으며, 따라서 안정성이 증가되고 양호한 미결정 반도체가 얻어질 수 있다. 이러한 미결정 반도체는 단결정 실리콘의 간접 전이(indirect transition)로부터 직접 전이(direct transition)로 광학적 특성들을 변화시키는 격자 왜곡을 갖는다. 격자 왜곡의 적어도 10%는 광학적 특성들이 직접 전이로 변화하게 만든다. 왜곡이 국부적으로 존재할 때, 직접 전이와 간접 전이가 혼합되는 광학적 특성들이 얻어질 수 있다.
i 층을 위해 사용된 반도체는 p형 또는 n형 도전성을 부가하는 불순물 원소가 1×1020/cm3 이하의 농도로 함유되고, 산소와 질소가 9×1019/cm3 이하의 농도로 함유되며, 광도전성(photoconductivity)이 암도전성(dark conductivity)보다 적어도 100배 높은 반도체이다. i 층은 1ppm 내지 1000ppm의 붕소를 함유할 수 있다. i 층은 때때로 가전자들(valence electrons)을 제어하기 위한 불순물 원소가 의도적으로 부가되지 않을 때 약한 n형 도전성을 갖는다. 이러한 현상은 i 층이 비정질 반도체를 이용하여 형성될 때 두드러지게 나타난다. 따라서, p-i-n 접합을 갖는 광전 변환층이 형성될 때, p형 도전성을 부가하는 불순물 원소는 성막과 동시에 또는 그 후에 i 층에 첨가될 수 있다. p형 도전성을 부가하는 불순물 원소로서, 붕소가 대표적으로 사용될 수 있으며, B2H6 또는 BF3과 같은 불순물 가스가 반도체 소스 가스로 1ppm 내지 1000ppm의 비율로 혼합될 수 있다. 붕소의 농도는 예를 들면, 1×1014/cm3 내지 6×1016/cm3일 수 있다.
대안적으로, p 층이 형성된 후에 i 층이 형성될 때, p 층에 포함된 p형 도전성을 부가하는 불순물 원소가 i 층으로 확산될 수 있다. 이러한 구성으로, p형 도전성을 부가하는 불순물 원소가 i 층으로 의도적으로 첨가되지 않을 때라도, i 층의 가전자들이 제어될 수 있다.
광 입사면 상의 층은 작은 광 흡수 계수를 갖는 재료를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 실리콘 탄화물은 실리콘보다 작은 광 흡수 계수를 갖는다. 따라서, 실리콘 탄화물이 광입사면에 가까운 층인 p 층 또는 n 층을 위해 사용되고, 따라서 i 층에 도달하는 입사광의 양이 증가될 수 있으며; 결과적으로, 태양 전지의 기전력이 상승될 수 있다.
전지(102)와 전지(105)의 광전 변환층들에 대하여, 실리콘 또는 게르마늄과 같은 재료가 사용될 수 있으나; 개시된 발명은 이러한 구성에 제한되지 않는다는 것에 주의한다. 예를 들어, 전지(102) 또는 전지(105)로서, Cu, In, Ga, Al, Se, S 등이 광전 변환층을 위해 사용되어 CIS, CIGS로 불리는 전지, 또는 황동광(chalcopyrite) 전지가 사용될 수 있다. 대안적으로, 광전 변환층을 위하여 Cd 화합물을 사용하는 CdTe-CdS 전지가 전지(102) 또는 전지(105)를 위하여 사용될 수 있다. 염료증감 전지 또는 유기 반도체 전지와 같이, 광전 변환층을 위하여 유기계 재료를 사용하는 유기계 전지가 또한 전지(102)와 전지(105)에 사용될 수 있다.
광이 기판(101) 측으로부터 광전 변환 장치로 들어가면, 투광성을 갖는 투명한 도전성 재료, 특히, 인듐 산화물, 인듐 주석 산화물(ITO)의 합금, 아연 산화물 등이 기판(101)에 의해 지지된 전지(102)의 도전막(110)과 도전막(112)을 위하여 사용된다. 대안적으로, Zn-O-Al-N계 도전성 재료가 사용될 수 있다. 또한, 기판(104)에 의해 지지된 전지(105)로서, 투광성을 갖는 투명한 도전성 재료가 도전막(120)보다 광원에 가까운 도전막(122)을 위해 도전막(110)과 도전막(112)과 유사한 방식으로 사용된다. 기판(104)에 의해 지지된 전지(105)에서, 광을 쉽게 반사하는 도전성 재료, 특히, 알루미늄, 은, 티타늄, 탄탈 등이 도전막(122)보다 광원으로부터 더 먼 도전막(120)을 위해 사용된다. 위에서 설명된 것과 같은 투명한 도전성 재료는 또한 도전막(120)을 위해 사용될 수 있다는 것에 주의한다. 그러한 경우에, 전지(105)를 투과하는 광이 전지(105) 측으로 반사될 수 있는 막(반사막)이 기판(104) 상에 형성되는 것이 바람직하다. 반사막을 위하여, 알루미늄, 은, 티타늄, 또는 탄탈과 같은 쉽게 광을 반사하는 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
광전 변환층과 접촉되는 표면 상에 요철을 형성하는 것에 의해, 쉽게 광을 반사하는 도전성 재료를 이용하여 도전막(120)이 형성되는 경우에, 광은 도전막(120)의 표면 상에서 난반사되며; 따라서, 광전 변환층의 광 흡수율이 증가될 수 있고, 변환 효율이 상승될 수 있다. 유사한 방식으로, 반사막이 형성되는 경우에, 광이 들어가는 반사막의 표면에 요철이 만들어질 때, 변환 효율이 상승될 수 있다.
투명한 도전성 재료로서, 인듐 산화물과 같은 금속 산화물 대신 도전성 고분자 재료(또한 도전성 폴리머로 불림)가 사용될 수 있다는 것에 주의한다. 도전성 고분자 재료로서, π-전자 공액(π-electron conjugated) 고분자가 사용될 수 있다. 예를 들어, 폴리아닐린(polyaniline) 및/또는 그의 유도체, 폴리피롤(polypyrrole) 및/또는 그의 유도체, 폴리티오펜(polythiophene) 및/또는 그의 유도체, 그리고 이러한 재료들의 둘 이상의 종류들의 공중합체가 주어질 수 있다.
구조체(103)에 포함된 유기 수지(107)에 대해, 투광성을 갖고 전지(102)로부터 전지(105)로 광을 투과할 수 있는 재료가 사용된다. 유기 수지(107)로서, 예를 들면, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 폴리이미드 수지, 비스말레이미드-트리아진(bismaleimide-triazine) 수지, 또는 시아네이트(cyanate) 수지와 같은 열경화성 수지가 사용될 수 있다. 대안적으로, 폴리페닐린(polyphenylene) 옥사이드 수지, 폴리에테르이미드(polyetherimide) 수지, 또는 플루오린(fluorine) 수지와 같은 열가소성 수지가 유기 수지(107)로서 사용될 수 있다. 다른 대안으로서, 위에서 설명된 열경화성 수지와 열가소성 수지로부터 선택된 복수의 수지들이 유기 수지(107)로서 사용될 수 있다. 국소적 압력에 대하여 전지(102)와 전지(105)의 기계적 강도가 개선될 수 있기 때문에 유기 수지(107)의 보다 높은 유리 전이 온도가 바람직하다.
높은 열전도성의 충전재가 유기 수지(107)에 분산될 수 있다. 높은 열전도성 충전재로서, 알루미늄 질화물, 붕소 질화물, 실리콘 질화물, 알루미나 등이 주어질 수 있다. 높은 열전도성의 충전재로서, 은이나 구리와 같은 금속 입자가 또한 주어질 수 있다. 도전성 충전재가 유기 수지나 섬유들의 사속(yarn bundles)들에 포함될 때, 전지(102)와 전지(105)에서 발생된 열이 외부로 쉽게 방출될 수 있다. 따라서, 광전 변환 장치의 축열(thermal storage)이 억제될 수 있으며, 따라서 광전 변환 효율이 감소되는 것이 방지될 수 있고, 광전 변환 장치가 손상을 입는 것이 방지될 수 있다.
도전체(106)는 약 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터의 입자 크기를 갖는 도전성 입자이며, 금, 은, 구리, 팔라듐, 백금, 크롬, 니켈 중 하나 이상의 원소들을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 폴리스티렌과 같은 유기 수지의 표면이 위의 원소를 사용하여 도전막으로 코팅되는 도전성 입자가 도전체(106)로 사용될 수 있다. 또한, 도전성 입자는 투광성을 갖는 도전성 재료, 예를 들면, 인듐 주석 산화물(ITO), 실리콘 산화물을 함유하는 인듐 주석 산화물(ITSO), 유기인듐, 유기주석, 아연 산화물(ZnO), 아연 산화물을 함유하는 인듐 산화물(인듐 아연 산화물(IZO)), 갈륨(Ga)으로 도핑된 ZnO, 주석 산화물(SnO2), 텅스텐 산화물을 함유하는 인듐 산화물, 텅스텐 산화물을 함유하는 인듐 아연 산화물, 티타늄 산화물을 함유하는 인듐 산화물, 티타늄 산화물을 함유하는 인듐 주석 산화물을 사용하여 형성될 수 있다. 대안적으로, 도전성 입자의 표면이 절연막으로 덮일 수 있다.
개시된 발명의 한 실시 형태에 따른 광전 변환 장치에서, 도전성 입자와 같은 도전체를 포함하는 수지를 사용하여 형성된 구조체가 복수의 전지들 사이에 개재되고, 따라서 전지들로 들어가는 광이 확보되면서 복수의 전지들이 직렬로 접속될 수 있다. 따라서, 단일 전지를 사용하는 경우보다 높은 기전력을 갖는 광전 변환 장치가 형성될 수 있다. 다양한 파장들을 갖는 광을 흡수하는 복수의 전지들이 사용될 때, 자외선들로부터 적외선들까지 넓은 영역의 파장들의 광을 포함하는 태양광을 낭비없이 높은 변환 효율로 전기 에너지로 변환할 수 있는 광전 변환 장치가 보다 간단한 과정으로 형성될 수 있다.
과정의 관점에서 하나의 기판 상에 연속적으로 형성되는 것이 힘든 다른 종류들의 전지들이 보다 간단한 과정으로 광의 진행 방향으로 적층될 수 있다. 따라서, 다양한 파장들을 갖는 광을 흡수하는 복수의 전지들이 서로 겹칠 수 있으며, 자외선들로부터 적외선들까지 넓은 영역의 파장들의 광을 포함하는 태양광을 낭비없이 높은 변환 효율로 전기 에너지로 변환할 수 있는, 광전 변환 장치가 보다 간단한 과정으로 형성될 수 있다. 따라서, 광전 변환 장치들을 제작하는 생산 비용이 억제될 수 있다.
(실시 형태 2)
본 실시 형태에서, 개시된 발명의 광전 변환 장치를 제작하기 위한 방법이 도 2a에 도시된 광전 변환 장치를 예로 사용하여 설명될 것이다.
먼저, 기판(101) 상의 전지(102)의 형성이 설명될 것이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 패터닝된(미리 정해진 모양으로 처리된) 도전막(110)이 기판(101) 상에 형성된다. 본 실시 형태에서, 광이 기판(101) 측으로부터 들어가는 광전 변환 장치가 예로서 설명되고 있으므로, 기판(101)은 가시광에 대하여 투광성을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 기판(101)은 소다-석회 유리, 불투명 유리, 납 유리, 강화 유리, 세라믹 유리 등의 다양한 상업적 유리 판들을 이용하여 형성될 수 있다. 또한, 알루미노실리케이트 유리, 바륨 보로실리케이트 유리, 알루미노보로실리케이트 유리 등의 무알칼리 유리 기판; 석영 기판; 또는 세라믹 기판이 또한 사용될 수 있다. 플라스틱들과 같은 합성 수지를 이용하여 형성된 가요성 기판(플라스틱 기판)은 일반적으로 위의 기판들보다 내열 온도가 낮은 경향이 있지만; 이러한 기판은 제작 단계들에서 처리 온도를 견딜 수 있다면 사용될 수 있다.
플라스틱 기판으로서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 대표되는 폴리에스테르; 폴리에테르 설폰(PES); 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN); 폴리카보네이트(PC); 폴리아미드 합성 섬유; 폴리에테르에테르케톤(PEEK); 폴리설폰(PSF); 폴리에테르이미드(PEI); 폴리아릴레이트(PAR); 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT); 폴리이미드; 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 수지; 폴리비닐 클로라이드; 폴리프로필렌; 폴리비닐 아세테이트; 아크릴 수지; 등이 주어질 수 있다.
본 실시 형태에서, 광이 기판(101) 측으로부터 들어가는 광전 변환 장치가 예로서 설명되고 있기 때문에, 도전막(110)은 가시광에 대하여 투광성을 갖는 도전성 재료, 예를 들면, 인듐 주석 산화물(ITO), 실리콘 산화물을 함유하는 인듐 주석 산화물(ITSO), 유기인듐, 유기주석, 아연 산화물(ZnO), 아연 산화물을 함유하는 인듐 산화물(인듐 아연 산화물(IZO)), 갈륨(Ga)으로 도핑된 ZnO, 주석 산화물(SnO2), 텅스텐 산화물을 함유하는 인듐 산화물, 텅스텐 산화물을 함유하는 인듐 아연 산화물, 티타늄 산화물을 함유하는 인듐 산화물, 또는 티타늄 산화물을 함유하는 인듐 주석 산화물을 사용하여 형성될 수 있다. 대안적으로, 투광성을 갖는 도전성 재료로서, 도전성 고분자 재료(또한 도전성 폴리머로 불림)가 사용될 수 있다. 도전성 고분자 재료로서, π-전자 공액 고분자가 사용될 수 있다. 예를 들어, 폴리아닐린 및/또는 그의 유도체, 폴리피롤 및/또는 그의 유도체, 폴리티오펜 및/또는 그의 유도체, 그리고 이러한 재료들의 둘 이상의 종류들의 공중합체가 주어질 수 있다.
도전막(110)은 40nm 내지 800nm, 바람직하게는 400nm 내지 700nm의 두께를 갖도록 형성된다. 또한, 도전막(110)의 시트 저항(sheet resistance)은 약 20Ω/스퀘어 내지 200Ω/스퀘어이다.
본 실시 형태에서, 150nm의 두께인 실리콘 산화물막과 그 표면이 주석 산화물을 사용하여 요철을 갖는 약 600nm의 두께인 도전막이 1.1mm의 두께를 갖는 소다-석회 유리의 기판(101) 상에 순차적으로 적층되는, Asahi Glass Co., Ltd.에 의해 제작된 기판(제품 이름:Asahi-U)이 사용된다. 이후, 도전막이 패터닝되어, 복수의 광전 변환층들을 전기적으로 접속하는 도전막(110)이 형성될 수 있다. 도전막(110)은 에칭, 레이저 등을 이용하여 도전막을 패터닝하는 방법에 더하여, 금속 마스크를 사용하는 증착 방법, 액적 토출(droplet discharge) 방법 등을 이용하여 형성될 수 있다는 것에 주의한다. 액적 토출 방법은 미리정해진 성분을 함유하는 액적들이 미리정해진 패턴을 형성하도록 미세한 구멍들로부터 방출되거나 분사되는 방법을 말하며, 잉크젯 방법 등을 이 카테고리에 포함한다는 것에 주의한다.
광전 변환층(111) 측 상의 도전막(110)의 표면이 요철을 가질 때, 광이 굴절되거나 도전막(110) 상에서 난반사(reflected diffusely)되고; 따라서, 광전 변환층(111)의 광 흡수율이 증가될 수 있으며, 변환 효율이 상승될 수 있다.
다음, p 층(113), i 층(114), 그리고 n 층(115)이 순차적으로 적층되는 광전 변환층(111)이 도전막(110) 위에 형성된다. 광전 변환층(111)이 형성되기 전에, 브러쉬 세척, 또는 폴리비닐 알콜(PVA)계 다공성 재료를 사용한 세척 등이 수행되어, 도전막(110)의 표면의 청결을 개선시키기 위하여 이물질이 제거될 수 있다는 것에 주의한다. 또한, 불화수소산(hydrofluoric acid) 등을 함유하는 화학용액을 사용하여 표면이 세척될 수 있다. 본 실시 형태에서, 도전막(110)의 표면은 폴리비닐 알콜(PVA)계 다공성 재료를 사용하여 세척되며, 이후 도전막(110)의 표면이 0.5%의 불화수소 용액을 사용하여 세척된다.
p 층(113), i 층(114), 그리고 n 층(115)은 스퍼터링 방법, LPCVD 방법, 플라즈마(plasma-enhanced) CVD 방법 등을 사용하여 비정질 반도체, 다결정 반도체, 미결정 반도체 등을 이용하여 형성될 수 있다. p 층(113), i 층(114), 그리고 n 층(115)은 먼지가 그들의 계면들에 달라붙는 것을 방지하기 위하여 대기에 노출되지 않고 연속하여 형성되는 것이 바람직하다.
대안적으로, SOI 방법을 사용하여 형성된 단결정 반도체 박막들이 p 층(113), i 층(114), 그리고 n 층(115)으로 사용될 수 있다. 단결정 반도체 박막이 사용될 때, 광전 변환층(111)은 캐리어 반송을 방해할 수 있는 결정 결함(crystal defect)들을 보다 적게 가지며; 따라서, 변환 효율이 상승될 수 있다.
본 실시 형태에서, 실리콘 탄화물을 함유하는 비정질 반도체, 실리콘을 함유하는 비정질 반도체, 그리고 실리콘을 함유하는 미결정 반도체가 p 층(113), i 층(114), 그리고 n 층(115)으로 각각 사용된다.
탄소를 함유하는 가스와 실리콘을 함유하는 가스의 글로 방전 분해(glow discharge decomposition)에 의해 실리콘 탄화물을 함유하는 비정질 반도체가 얻어질 수 있다. 탄소를 함유하는 가스로서, CH4, C2H6 등이 주어질 수 있다. 실리콘을 함유하는 가스로서, SiH4, Si2H6 등이 주어질 수 있다. 실리콘을 함유하는 가스는 수소 또는 수소와 헬륨으로 희석될 수 있다. 예를 들어, 붕소가 p형 도전성을 부가하는 불순물 원소로 사용될 때, 보란(borane), 디보란(diborane), 삼불화붕소(boron trifluoride) 등이 탄소를 함유하는 가스와 실리콘을 함유하는 가스에 첨가되어, 비정질 반도체가 p형 도전성을 가질 수 있다. 특히 본 실시 형태에서, 10nm의 두께를 갖는 p 층(113)이 다음 조건들 하에서 플라즈마 CVD 방법을 사용하여 실리콘 탄화물을 갖는 p형 비정질 반도체를 사용하여 형성되는데: 메탄, 모노실란(monosilane), 수소 및 디보란의 유량들은 각각 18sccm, 6sccm, 150sccm, 그리고 40sccm이며; 반응 압력은 67Pa이고; 기판 온도는 250℃이며; 13.56MHz의 고주파수가 사용된다.
실리콘을 함유하는 비정질 반도체가 앞서 언급된 실리콘을 함유한 가스의 글로 방전 분해에 의해 얻어질 수 있다. 특히 본 실시 형태에서, 60nm의 두께를 갖는 i 층(114)이 다음 조건들 하에서 플라즈마 CVD 방법을 사용하여 실리콘을 갖는 비정질 반도체를 사용하여 형성되는데: 모노실란과 수소의 유량들은 각각 25sccm이며; 반응 압력은 40Pa이고; 기판 온도는 250℃이며; 60MHz의 고주파수가 사용된다.
i 층(114)이 형성되기 전에, p 층(113)의 표면 상에서 수소를 이용한 플라즈마 처리가 수행되어, p 층(113)과 i 층(114) 사이의 계면에서의 결정 결함들의 수가 감소될 수 있으며 변환 효율이 증가될 수 있다는 것에 주의한다. 특히 본 실시 형태에서, 플라즈마 처리는 다음 조건들 하에서 p 층(113)의 표면 상에서 수행되는데: 수소의 유량은 175sccm이며, 반응 압력은 67Pa이고, 기판 온도는 250℃이며, 13.56MHz의 고주파수가 사용된다. 플라즈마 처리에서, 아르곤이 수소에 부가될 수 있다. 아르곤이 부가될 때, 그의 유량은 예를 들면, 60sccm일 수 있다.
실리콘을 함유하는 미결정 반도체가 수십 내지 수백 메가헤르츠의 주파수로 고주파수 플라즈마 CVD 또는 1Ghz 이상의 주파수로 마이크로파 플라즈마 CVD 장치에 의해 형성될 수 있다. 대표적으로, 실란 또는 디실란과 같은 실리콘 수화물, 실리콘 불화물, 또는 실리콘 염화물이 수소로 희석되어 소스 가스로 사용될 때, 미결정 반도체막이 형성될 수 있다. 또한, 실리콘 수화물, 실리콘 불화물, 또는 실리콘 염화물이 수소, 및 헬륨, 아르곤, 크립톤, 그리고 네온으로부터 하나 이상의 종류들의 선택된 희가스들과 희석될 수 있다. 실리콘 수화물과 같은 실리콘을 함유하는 화합물로의 수소의 유량비는 5:1 이상 200:1 이하, 바람직하게는 50:1 이상 150:1이하, 더욱 바람직하게는 100:1로 설정된다. 예를 들어, 인이 n형 도전성을 부가하는 불순물 원소로 이용될 때, 포스핀(phosphine) 등이 실리콘 함유 가스에 첨가될 수 있고, 따라서 미결정 반도체가 n형 도전성을 가질 수 있다. 특히 본 실시 형태에서, 10nm의 두께를 갖는 n 층(115)이 다음의 조건들 하에서 플라즈마 CVD 방법을 사용하여 실리콘을 갖는 비정질 반도체를 이용하여 형성되는데: 모노실란, 수소, 그리고 포스핀의 유량들은 각각 5sccm, 950sccm, 그리고 40sccm이며; 반응 압력은 133Pa이고; 기판 온도는 250℃이며; 13.56MHz의 고주파수가 사용된다.
인듐 주석 산화물이 도전막(110)으로 사용되는 경우에, 비정질 반도체인 p 층(113)이 도전막(110) 위에 직접 형성될 때, p 층(113)이 형성될 때 수소가 도전막(110)의 인듐 주석 산화물을 감소시키고, 이는 도전막(110)의 막 품질의 열화를 초래할 수 있다는 것에 주의한다. 인듐 주석 산화물이 도전막(110)으로 사용될 때, 인듐 주석 산화물이 감소되는 것을 방지하기 위하여, 주석 산화물을 이용하거나 아연 산화물과 알루미늄 질화물의 혼합된 재료를 함유하는 도전성 재료를 사용하여 수십 나노미터의 두께를 갖는 도전막이 인듐 주석 산화물을 이용하여 도전막 위에 적층되는 막이 도전막(110)으로 사용되는 것이 바람직하다.
광전 변환층(111)에 사용된 반도체 재료로서, 게르마늄; 갈륨 비소, 인화 인듐, 아연 셀레나이드(selenide), 갈륨 질화물과 같은 화합물 반도체; 또는 실리콘 게르마늄이 실리콘 또는 실리콘 탄화물에 부가하여 사용될 수 있다.
다결정 반도체를 이용하여 광전 변환층(111)이 레이저 결정화 방법, 열 결정화 방법, 결정화를 촉진하는 니켈과 같은 촉매 원소가 사용되는 열 결정화 방법 등이 단독으로, 또는 위의 방법들의 임의의 조합으로 비정질 반도체막 또는 미결정 반도체막 상에서 결정화를 수행하여 형성될 수 있다. 대안적으로, 스퍼터링 방법, 플라즈마 CVD 방법, 열 CVD 방법 등으로 직접 다결정 반도체가 형성될 수 있다.
이후, 도 5b에 도시된 바와 같이, p 층(113), i 층(114), 그리고 n 층(115)이 순차적으로 적층되는 광전 변환층(111)이 에칭, 레이저 등을 이용하여 패터닝된다. 패터닝되고 분리되는 복수의 광전 변환층들(111)이 p 층(113) 측에서 적어도 하나의 도전막(110)과 전기적으로 접속된다.
다음, 도 5c에 도시된 바와 같이, 패터닝된 도전막(112)이 광전 변환층(111) 위에 형성된다. 본 실시 형태에서, 기판(101) 측으로부터 광이 들어가는 광전 변환 장치가 예로서 설명되기 때문에, 도전막(112)으로 가시광에 대해 투광성을 갖는 도전성 재료가 도전막(110)과 유사한 방식으로 사용되는 것이 바람직하다. 도전막(112)은 40nm 내지 800nm, 바람직하게는 400nm 내지 700nm의 두께를 갖도록 형성된다. 또한, 도전막(112)의 시트 저항은 약 20Ω/스퀘어 내지 200Ω/스퀘어일 수 있다. 본 실시 형태에서, 약 600nm의 두께를 갖는 도전막(112)이 주석 산화물을 이용하여 형성된다.
패터닝되는 도전막(112)이 광전 변환층(111) 위에 도전막이 형성되고, 이후 도전막이 패터닝되는 방식으로 형성될 수 있다는 것에 주의한다. 도전막(112)은 에칭, 레이저 등을 이용하여 도전막을 패터닝하는 방법에 부가하여, 금속 마스크를 이용하는 증착 방법, 액적 토출 방법 등을 사용하여 형성될 수 있다는 것에 주의한다. 도전막(112)은 n 층(115) 측 상에서 패터닝되고 분리되는 복수의 광전 변환층들(111)의 적어도 하나와 전기적으로 접속된다. 이후, p 층(113) 측 상에서 하나의 광전 변환층(111)으로 전기적으로 접속되는 도전막(110)이, n 층(115) 측 상에서 하나의 광전 변환층(111)과 다른 광전 변환층(111)으로 전기적으로 접속되는 도전막(112)과 전기적으로 접속된다.
광전 변환층(111)과 반대인 도전막(112)의 표면은 요철을 가질 수 있다는 것에 주의한다. 이러한 구조로, 광이 굴절되거나 도전막(112) 상에서 난반사되며; 따라서, 광전 변환층(111)과 나중에 형성되는 광전 변환층(121a)의 광 흡수율이 증가될 수 있고 변환 효율이 상승될 수 있다.
다음, 기판(104) 위의 전지(105)의 형성이 설명될 것이다. 도 5d에 도시된 바와 같이, 패터닝된 도전막(120)이 기판(104) 위에 형성된다. 본 실시 형태에서, 광이 기판(101) 측으로부터 들어가는 광전 변환 장치가 예로서 설명되기 때문에, 기판(101)으로 사용될 수 있는 앞서 언급된 기판에 더하여, 절연 표면을 갖는 금속 기판과 같은 낮은 투광성을 갖는 기판이 또한 기판(104)으로 사용될 수 있다.
쉽게 광을 반사하는 도전성 재료, 특히, 알루미늄, 은, 티타늄, 탄탈 등이 도전막(120)으로 사용된다. 투광성을 갖는 앞서 언급된 도전성 재료가 또한 도전막(120)을 위하여 사용될 수 있다는 것에 주의한다. 그러한 경우에, 광이 쉽게 반사되는 재료가 기판(104)으로 바람직하게 사용되며, 또는 전지(105)를 통과하는 광이 전지(105) 측으로 반사될 수 있는 막(반사막)이 기판(104) 상에 형성되는 것이 바람직하다. 반사막은 알루미늄, 은, 티타늄, 탄탈 등을 사용하여 형성될 수 있다.
도전막(120)이 광을 쉽게 반사시키는 도전성 재료를 사용하여 형성되는 경우에, 요철이 광전 변환층(121a)과 접촉하는 표면상에 형성될 때, 광은 도전막(120)의 표면 상에서 난반사된다. 따라서, 광전 변환층(111)과 광전 변환층(121a)의 광 흡수율이 증가될 수 있으며 변환 효율이 상승될 수 있다. 유사한 방식으로, 반사막이 형성되는 경우에, 광이 들어가는 반사막의 표면이 요철이 만들어질 때, 변환 효율이 상승될 수 있다.
도전막(120)은 40nm 내지 800nm, 바람직하게는 400nm 내지 700nm의 두께를 갖도록 형성된다. 또한, 도전막(120)의 시트 저항은 약 20Ω/스퀘어 내지 200Ω/스퀘어일 수 있다. 특히 본 실시 형태에서, 알루미늄을 사용한 300nm의 두께를 갖는 도전막, 은을 사용한 100nm의 두께를 갖는 도전막, 그리고 알루미늄을 함유하는 아연 산화물을 사용한 60nm의 두께를 갖는 도전막이 도전막(120)으로 사용되도록 스퍼터링 방법을 사용하여 적층된다.
도전막이 기판(104) 위에 형성되는 방식으로, 패터닝된 도전막(120)이 형성될 수 있으며, 이후 도전막이 패터닝된다. 도전막(120)은 도전막(110)과 도전막(112)과 유사한 방식으로, 에칭, 레이저 등을 이용하여 도전막을 패터닝하는 방법에 더하여, 금속 마스크를 사용하는 증착 방법, 액적 토출 방법 등을 사용하여 형성될 수 있다는 것에 주의한다. 패터닝의 사용으로, 나중에 형성되는 복수의 광전 변환층들을 전기적으로 접속하는 도전막(120)이 형성될 수 있다.
다음, n 층(123), i 층(124), 그리고 p 층(125)이 순차적으로 적층되는 광전 변환층(121a)이 도전막(120) 상에 형성된다. 광전 변환층(121a)이 형성되기 전에, 브러쉬 세척, 또는 폴리비닐 알콜(PVA)계 다공성 재료를 사용한 세척 등이 수행되어, 도전막(120)의 표면의 청결을 개선시키기 위하여 이물질이 제거될 수 있다는 것에 주의한다. 또한, 불화수소산 등을 함유하는 화학용액을 사용하여 표면이 세척될 수 있다. 본 실시 형태에서, 도전막(120)의 표면은 폴리비닐 알콜(PVA)계 다공성 재료를 사용하여 세척되며, 이후 도전막(120)의 표면이 0.5%의 불화수소 용액을 사용하여 세척된다.
n 층(123), i 층(124), 그리고 p 층(125)은 적층되는 n 층(115), i 층(114), 그리고 p 층(113)과 반대 순서로 적층되지만; n 층(123), i 층(124), 그리고 p 층(125)은 n 층(115), i 층(114), 그리고 p 층(113)과 유사한 방식으로 형성될 수 있다. 즉, n 층(123), i 층(124), 그리고 p 층(125)은 스퍼터링 방법, LPCVD 방법, 플라즈마 CVD 방법 등을 사용하여 비정질 반도체, 다결정 반도체, 미결정 반도체 등을 이용하여 형성될 수 있다. n 층(123), i 층(124), 그리고 p 층(125)은 먼지 등이 그들의 계면들에 달라붙는 것을 방지하기 위하여 대기에 노출되지 않고 연속하여 형성되는 것이 바람직하다.
대안적으로, SOI 방법을 사용하여 형성된 단결정 반도체 박막들이 n 층(123), i 층(124), 그리고 p 층(125)으로 사용될 수 있다. 단결정 반도체 박막이 사용될 때, 광전 변환층(121a)은 캐리어 반송을 방해할 수 있는 결정 결함들을 보다 적게 가지며; 따라서, 변환 효율이 상승될 수 있다. 본 실시 형태에서, 실리콘 탄화물을 함유하는 비정질 반도체, 실리콘을 함유하는 비정질 반도체, 그리고 실리콘을 함유하는 미결정 반도체가 p 층(125), i 층(124), 그리고 n 층(123)으로 각각 사용된다.
광전 변환층(111)이 형성되는 경우에, i 층(114)이 형성되기 전에, p 층(113)의 표면 상에서 수소를 이용한 플라즈마 처리가 수행되지만; 광전 변환층(121a)이 형성되는 경우에, i 층(124)이 형성된 후에 i 층(124)의 표면 상에서 수소를 이용한 플라즈마 처리가 수행되고, 이후 p 층(125)이 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 구조로, p 층(125)과 i 층(124) 사이의 계면에서의 결정 결함들의 수가 감소될 수 있으며, 변환 효율이 증가될 수 있다. 특히 본 실시 형태에서, 플라즈마 처리는 다음 조건들 하에서 i 층(124)의 표면 상에서 수행되는데: 수소의 유량은 175sccm이며, 반응 압력은 67Pa이고, 기판 온도는 250℃이며, 13.56MHz의 고주파수가 사용된다. 플라즈마 처리에서, 아르곤이 수소에 부가될 수 있다. 아르곤이 부가될 때, 그의 유량은 예를 들면, 60sccm일 수 있다.
본 실시 형태에서, 광은 기판(101) 측으로부터 들어가고; 따라서, 광원에 가까운 광전 변환층(111)에 포함된 i 층(114)의 두께는 광원으로부터 먼 광전 변환층(121a)에 포함된 i 층(124)의 두께보다 작다. 본 실시 형태에서, 도전막(120) 위에, 10nm의 두께를 갖는 n 층(123), 300nm의 두께를 갖는 i 층(124), 그리고 10nm의 두께를 갖는 p 층(125)이 실리콘을 함유한 비정질 반도체, 실리콘을 함유한 비정질 반도체, 그리고 실리콘 탄화물을 함유한 p형 비정질 반도체를 각각 사용하여 순차적으로 적층된다.
i 층(114)이 실리콘을 함유한 비정질 반도체를 이용하여 형성될 때, i 층(114)의 두께는 약 20nm 내지 100nm, 바람직하게는 50nm 내지 70nm라는 것에 주의한다. i 층(114)이 실리콘을 함유한 미결정 반도체를 사용하여 형성될 때, i 층(114)의 두께는 약 100nm 내지 400nm, 바람직하게는 150nm 내지 250nm이다. i 층(114)이 실리콘을 함유한 단결정 반도체를 사용하여 형성될 때, i 층(114)의 두께는 약 200nm 내지 500nm, 바람직하게는 250nm 내지 350nm이다.
i 층(124)이 실리콘을 함유한 비정질 반도체를 사용하여 형성될 때, i 층(124)의 두께는 약 200nm 내지 500nm, 바람직하게는 250nm 내지 350nm이다. i 층(124)이 실리콘을 함유한 미결정 반도체를 사용하여 형성될 때, i 층(124)의 두께는 약 0.7㎛ 내지 3㎛, 바람직하게는 1㎛ 내지 2㎛이다. i 층(124)이 실리콘을 함유한 단결정 반도체를 사용하여 형성될 때, i 층(124)의 두께는 약 1㎛ 내지 100㎛, 바람직하게는 8㎛ 내지 12㎛이다.
이후, 도 5d에 도시된 바와 같이, n 층(123), i 층(124), 그리고 p 층(125)이 순차적으로 적층되는 광전 변환층(121a)이 에칭, 레이저 등을 이용하여 패터닝된다. 패터닝되고 분리되는 복수의 광전 변환층들(121a)이 n 층(123) 측 상에서 적어도 하나의 도전막(120)과 전기적으로 접속된다.
다음, 패터닝되는 도전막(122)이 광전 변환층(121a) 위에서 형성된다. 본 실시 형태에서, 광이 기판(101) 측으로부터 들어가는 광전 변환 장치가 예로서 설명되므로, 도전막(122)으로 가시광에 대한 투광성을 갖는 도전성 재료가 도전막(110)과 도전막(112)과 유사한 방식으로 사용되는 것이 바람직하다. 도전막(122)은 40nm 내지 800nm, 바람직하게는 400nm 내지 700nm의 두께를 갖도록 형성된다. 또한, 도전막(122)의 시트 저항은 약 20Ω/스퀘어 내지 200Ω/스퀘어일 수 있다. 본 실시 형태에서, 약 600nm의 두께를 갖는 도전막(122)이 주석 산화물을 이용하여 형성된다.
패터닝되는 도전막(122)이 광전 변환층(121a) 상에 도전막이 형성되는 방법으로 형성될 수 있으며, 이후 도전막이 패터닝된다는 것에 주의한다. 도전막(122)은 에칭, 레이저 등을 이용하여 도전막을 패터닝하는 방법에 더하여, 금속 마스크를 사용하는 증착 방법, 액적 토출 방법 등을 이용하여 형성될 수 있다는 것에 주의한다. 도전막(122)은 p 층(125) 측 상에서 패터닝되고 분리되는 복수의 광전 변환층들(121a) 중 적어도 하나와 전기적으로 접속된다. 이후, 하나의 광전 변환층(121a)으로 n 층(123) 측 상에서 전기적으로 접속되는 도전막(120)은, 하나의 광전 변환층(121a)과 다른 광전 변환층(121a)과 p 층(125) 측 상에서 전기적으로 접속되는 도전막(122)과 전기적으로 접속된다.
다음, 기판(101), 구조체(103), 그리고 기판(104)이 적층되어 전지(102)와 전지(105)가 전지(102)와 전지(105) 사이에 삽입된 도전성 입자들과 같은 도전체들(106)을 포함하는 유기 수지(107)를 이용하여 형성되는 구조체(103)와 서로 대면한다. 구조체(103)의 두께는 5㎛ 이상 100㎛ 이하, 바람직하게는 5㎛ 이상 30㎛ 이하이다. 기판(101)과 기판(104)이 이러한 두께를 갖는 구조체를 사용하여 가요성을 가질 때, 구부러질 수 있는 얇은 광전 변환 장치가 제작될 수 있다.
본 실시 형태에서, 도전체들(106)이 유기 수지(107)에 균일하게 분포되는 구조체(103)가 사용되지만; 개시된 발명은 이러한 구성에 제한되지 않는다는 것에 주의한다. 도전체들(106)은 단지 구조체(103)의 일부에만 존재할 수 있다.
이후, 도 5e에 도시된 바와 같이, 구조체(103)가 가열되고 가열 및 압착되어, 구조체(103)의 유기 수지(107)가 가소화되고 경화된다. 유기 수지(107)가 유기 플라스틱 수지인 경우에, 가소화되는 유기 수지는 이후 실온으로 냉각되는 것에 의해 경화된다. 유기 수지(107)는 균일하게 분포되고 경화되어 전지(102)와 전지(105)가 가열과 압착으로 인해 서로 가깝게 부착된다. 이후, 압착으로 인해 도전체들(106)이 변형되고, 전지(102)와 전지(105)가 서로 전기적으로 접속된다. 구조체(103)가 압착되는 단계는 대기압 하에서 또는 감소된 압력 하에서 수행된다.
도 2a에 도시된 광전 변환 장치가 위에서 설명된 바와 같은 제작 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
본 실시 형태에서, 미리 준비되는 구조체(103)가 전지(102)와 전지(105)에 고정되는 예가 설명되었지만; 개시된 발명은 이러한 구성에 제한되지 않는다는 것에 주의한다. 도전체들(106)이 균일하게 분포되는 유기 수지(107)가 전지(102) 또는 전지(105)에 적용되는 방법이 사용될 수 있다.
본 실시 형태에서, 도 2a에 도시된 광전 변환 장치를 제작하는 방법이 예로서 설명되었지만; 본 발명은 이러한 구성에 제한되지 않는다. 도 2b, 도 3a 및 도 3b, 그리고 도 4a 및 도 4b에 도시된 광전 변환 장치들이 또한 본 실시 형태에서 설명된 제작 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
(실시 형태 3)
본 실시 형태에서, 광전 변환층을 포함하는 전지가 플라스틱 기판(가요성 기판) 위에 형성되고 부착되는 구성이 설명될 것이다. 특히, 다음 구조의 예가 설명될 것이다. 구조에서, 광전 변환층을 포함하는 피박리층이 그 사이에 삽입된 박리층과 절연층과 함께 유리 기판이나 세라믹 기판과 같은 높은 내열성을 갖는 지지 기판 위에 형성된 후에, 지지 기판 및 피박리층이 박리층을 이용하여 서로 분리되며, 분리되는 피박리층이 플라스틱 기판 위에 전지를 형성하기 위하여 플라스틱 기판에 부착된다. 본 실시 형태에서, 광입사면과 반대면 상에 위치되는 전지(바닥 전지)의 제작이 설명될 것이다. 본 실시 형태에서 설명된 제작 방법에 의해 형성된 전지가 광입사면 상에 위치된 전지(최상부 전지)로서 사용될 때, 광전 변환층에 포함된 전극들과 층들의 적층 순서는 적절하게 변화될 수 있다.
본 실시 형태의 광전 변환층은 광조사를 통해 광기전력을 생성하기 위한 반도체층들을 포함하는 층을 나타낸다. 이는 광전 변환층이 p-n 접합 또는 p-i-n 접합에 의해 대표된 반도체 접합이 형성되는 반도체층들을 나타내는 것이라고 말할 수 있다.
광전 변환층은 지지 기판 위에서 피박리층으로서 형성된다. 광전 변환층에서, 제 1 반도체층(예를 들면, p형 반도체층), 제 2 반도체층(예를 들면, i형 반도체층), 그리고 제 3 반도체층(예를 들면, n형 반도체층)이 하나의 전극(이면 전극)으로 동작하는 도전막 위에 적층된다. 대안적으로, 광전 변환층에서, 제 1 반도체층(예를 들면, p형 반도체층)과 제 3 반도체층(예를 들면 n형 반도체층)이 적층될 수 있다. 광전 변환층에 포함된 반도체층으로서, 높은 열처리없이 형성될 수 있는 비정질 실리콘, 미결정 실리콘 등을 이용한 반도체층이 사용될 수 있다. 또한, 결정성 실리콘과 같은 어느 정도의 열 또는 레이저 처리가 필요한 결정성 반도체층을 이용한 반도체층이 높은 내열성을 갖는 지지 기판을 이용하는 것에 의해 사용될 수 있다. 그러므로, 다른 분광감도 특성들을 갖는 반도체층들이 플라스틱 기판 위에 형성될 수 있기 때문에, 변환 효율이 개선될 수 있고 기판의 무게의 감소에 따라 휴대성이 개선될 수 있다.
반도체층을 n 형 반도체층으로 변환시키기 위하여 반도체층으로 도입되는 불순물 원소의 대표적인 예로서, 주기율표의 15족에 속하는 원소들인 인, 비소, 안티몬 등이 주어진다. 또한, 반도체층을 p형 반도체층으로 변환시키기 위하여 반도체층으로 동입되는 불순물 원소의 대표적인 예로서, 주기율표의 13족에 속하는 원소들인 붕소, 알루미늄 등이 주어진다.
본 실시 형태에서, 제 1 반도체층, 제 2 반도체층, 그리고 제 3 반도체층이 예로서 설명되는 광전 변환층의 단면도와 동일한 번호와 동일한 모양으로 도시되었다. 그러나, 제 2 반도체층의 도전형이 p형이거나 n형인 경우에, p-n 접합이 제 1 반도체층과 제 2 반도체층 사이에서 또는 제 2 반도체층과 제 3 반도체층 사이에서 형성된다. p-n 접합의 면적은 큰 것이 바람직하며, 광에 의해 유도된 캐리어들이 재결합없이 p-n 접합으로 이동할 수 있다. 따라서, 제 1 반도체층의 수와 형상 및 제 3 반도체층의 수와 형상이 동일할 필요는 없다. 또한, 제 2 반도체층의 도전형이 i형인 경우에도, 정공의 수명이 전자보다 짧기 때문에 p-i 접합의 면적은 큰 것이 바람직하다. 따라서, 제 1 반도체층의 수와 형상 및 제 3 반도체층의 수와 형상이 p-n 접합의 경우와 같이 동일할 필요는 없다.
도 6a 내지 도 6e는 광전 변환층을 포함하는 전지의 제작 과정의 예를 도시한다.
먼저, 절연 표면을 갖는 지지 기판(1201) 위에, 절연층(1203), 도전막(1204), 그리고 제 1 반도체층(1205)(예를 들면, p형 반도체층), 제 2 반도체층(1206)(예를 들면, i형 반도체층), 제 3 반도체층(1207)(예를 들면, n형 반도체층)을 포함하는 광전 변환층(1221) 등이 그 사이에 박리층(1202)을 개재하여 형성된다(도 6a 참조).
지지 기판(1201)으로서, 높은 내열성을 갖는 기판인 유리 기판, 석영 기판, 사파이어 기판, 세라믹 기판, 절연 층이 표면 상에 제공된 금속 기판 등이 사용될 수 있다.
박리층(1202)이 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 탄탈(Ta), 니오브(Nb), 니켈(Ni), 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 그리고 실리콘(Si)으로부터 선택된 원소, 또는 이러한 원소를 함유하는 합금 재료나 화합물 재료를 그의 주요 구성성분으로 사용하여, 스퍼터링 방법, 플라즈마 CVD 방법, 코팅 방법, 프린팅 방법 등에 의해 단일층 또는 적층된 층들로 형성된다. 실리콘을 함유하는 층의 결정 구조는 비정질, 미결정, 또는 다결정일 수 있다. 여기서 코팅 방법은 스핀 코팅 방법, 액적 토출 방법, 디스펜싱(dispensing) 방법, 노즐 프린팅 방법, 그리고 슬롯 다이 코팅(slot die coating) 방법을 포함한다는 것에 주의한다.
박리층(1202)이 단일층 구조를 가질 때, 텅스텐 층, 몰리브덴 층, 또는 텅스텐과 몰리브덴의 혼합물을 함유하는 층을 형성하는 것이 바람직하다. 대안적으로, 텅스텐의 산화물 또는 산화질화물을 함유하는 층, 몰리브덴의 산화물 또는 산화질화물을 함유하는 층, 또는 텅스텐과 몰리브덴의 혼합물의 산화물 또는 산화질화물을 함유하는 층이 형성된다. 예를 들어, 텅스텐과 몰리브덴의 혼합물은 텅스텐과 몰리브덴의 합금에 대응한다는 것을 주의한다.
박리층(1202)이 적층 구조를 가질 때, 제 1 층으로서, 텅스텐 층, 몰리브덴 층, 또는 텅스텐과 몰리브덴의 혼합물을 함유하는 층을 형성하고, 제 2 층으로서, 텅스텐, 몰리브덴 또는 텅스텐과 몰리브덴의 혼합물의 산화물, 질화물, 산화질화물 또는 질화산화물의 층을 형성하는 것이 바람직하다.
텅스텐을 함유하는 층과 그 위에 산화물을 이용하여 형성된 절연층의 형성에 의해 박리층(1202)이 텅스텐을 함유하는 층과 텅스텐의 산화물을 함유하는 층의 적층 구조로 형성될 때, 텅스텐의 산화물을 함유하는 층은 텅스텐층과 절연층 사이의 계면에 형성된다. 대안적으로, 텅스텐을 함유하는 층의 표면이 열 산화 처리, 산소 플라즈마 처리, 오존 수액과 같은 강 산화 용액을 이용한 처리 등을 겪어 텅스텐의 산화물을 함유하는 층이 형성될 수 있다. 플라즈마 처리 또는 열 처리가 산소 또는 일산화 이질소와 같은 가스; 또는 가스와 다른 가스의 혼합된 가스의 분위기에서 형성될 수 있다. 동일한 처리가 텅스텐의 질화물, 산화질화물, 또는 질화산화물을 함유하는 층을 형성하는 경우에 적용될 수 있다. 텅스텐을 함유하는 층이 형성된 후에, 실리콘 질화물층, 실리콘 산화질화물층, 또는 실리콘 질화산화물층이 그 위에 형성될 수 있다.
베이스로 동작하는 절연층(1203)이 실리콘 산화물막, 실리콘 질화물막, 실리콘 산화질화물막, 또는 실리콘 질화산화물막과 같은 무기 절연막을 이용하는 것에 의해 단일층 또는 복수의 층들로 형성될 수 있다.
본 명세서에서, 실리콘 산화질화물은 질소의 양보다 많은 산소의 양을 함유하는 물질을 나타낸다. 예를 들어, 실리콘 산화질화물은 산소, 질소, 실리콘, 그리고 수소를 각각 50at.% 내지 70at.%, 0.5at.% 내지 15at.%, 25at.% 내지 35at.%, 그리고 0.1at.% 내지 10at.%의 농도 범위로 함유한다. 또한, 실리콘 질화산화물은 산소의 양보다 많은 질소의 양을 함유하는 물질을 나타낸다. 예를 들어, 실리콘 질화산화물은 산소, 질소, 실리콘, 그리고 수소를 각각 5at.% 내지 30at.%, 20at.% 내지 55at.%, 25at.% 내지 35at.%, 그리고 10at.% 내지 25at.%의 농도 범위로 함유한다. RBS(Rutherford backscattering spectrometry) 또는 HFS(hydrogen forward scattering spectrometry)를 이용하여 측정이 수행되는 경우에 산소, 질소, 실리콘, 그리고 수소의 함량들이 앞서 언급된 범위들에 속한다는 것에 주의한다. 또한, 구성 원소들의 총 함량들은 100 at.%를 넘지 않는다.
알루미늄, 은, 티타늄, 또는 탄탈과 같은 높은 반사율을 갖는 금속막을 이용하여 도전막(1204)을 형성하는 것이 바람직하다. 증착 방법 또는 스퍼터링 방법이 도전막(1204)을 형성하는데 사용될 수 있다는 것에 주의한다. 또한, 도전막(1204)은 복수의 층들을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전막(1204)과 제 1 반도체층(1205) 사이의 접착을 개선시키기 위한 버퍼층 등이 금속막, 금속 산화물막, 금속 질화물막 등을 이용하여 형성되고 적층될 수 있다. 또한, 도전막(1204)의 표면이 텍스처 구조(texture structure)(요철 구조)를 갖기 위하여 에칭 처리 등에 의해 처리될 수 있다. 도전막(1204)의 표면이 텍스처 구조를 가질 때, 광이 난반사되어, 입사광이 효율적으로 전기 에너지로 변환될 수 있다. 텍스처 구조는 입사광의 반사를 방지하고 광전 변환층으로 들어가는 광량이 광을 난반사하는 것에 의해 증가될 수 있어 변환 효율이 개선될 수 있는 요철 구조를 말한다는 것에 주의한다.
제 1 반도체층(1205), 제 2 반도체층(1206), 그리고 제 3 반도체층(1207)이 다음 재료들: 실란 또는 게르만에 의해 대표되는 반도체 소스 가스를 이용하는 기상 성장 방법 또는 스퍼터링 방법에 의해 형성된 비정질 반도체; 광 에너지 또는 열 에너지를 이용하여 비정질 반도체를 결정화하는 것에 의해 형성된 다결정 반도체; 미결정(또한 세미-아모퍼스 또는 마이크로크리스탈로도 불림) 반도체 등 중 임의의 것을 이용하여 형성될 수 있다. 반도체층은 스퍼터링 방법, LPCVD 방법, 플라즈마 CVD 방법 등에 의해 형성될 수 있다.
깁스(Gibbs) 자유 에너지가 고려될 때, 미결정 반도체막은 비정질 구조와 단결정 구조 사이의 중간 구조의 준안정(metastable) 상태를 갖는다. 즉, 미결정 반도체막은 자유 에너지의 관점에서 안정하고, 단범위 질서(short-range order)와 격자 왜곡을 갖는 제 3 상태를 갖는 반도체를 포함한다. 원주형 또는 바늘형 결정들이 기판 표면에 대하여 수직 방향으로 성장한다. 미결정 반도체의 대표적인 예인 미결정 실리콘의 라만 스펙트럼은 단결정 실리콘을 나타내는 520cm-1보다 작은 파수(wavenumber)로 시프트된다. 즉, 미결정 실리콘의 라만 스펙트럼의 피크는 단결정 실리콘을 나타내는 520cm-1과 비정질 실리콘을 나타내는 480cm- 1사이에 존재한다. 또한, 미결정 실리콘은 댕글링 본드들을 종결시키기 위하여 적어도 1at.%의 수소 또는 할로겐을 함유한다. 더욱이, 미결정 실리콘은 격자 왜곡을 더욱 촉진하기 위하여 헬륨, 아르곤, 크립톤, 또는 네온과 같은 희가스 원소를 함유하며, 따라서 안정성이 증가되고 양호한 미결정 반도체막이 얻어질 수 있다.
비정질 반도체의 대표적인 예들은 수소화된 비정질 실리콘을 포함하지만, 결정화 반도체의 대표적인 예들은 폴리실리콘을 포함한다. 폴리실리콘(다결정 실리콘)의 예들은, 주요 구성요소로서 폴리실리콘을 함유하며 800℃ 이상의 처리 온도에서 형성되는 소위 고온 폴리실리콘과, 주요 구성요소로서 폴리실리콘을 함유하며 600℃ 이하의 처리 온도에서 형성되는 소위 저온 폴리실리콘과, 결정화를 촉진하는 원소를 사용하는 것에 의해 비정질 실리콘을 결정화하여 얻어진 폴리실리콘 등을 포함한다. 미결정 반도체 또는 결정 상을 부분적으로 포함하는 반도체가 또한 위에서 설명된 것으로 사용될 수 있다는 것은 말할 필요가 없다.
또한, 제 1 반도체층(1205), 제 2 반도체층(1206), 그리고 제 3 반도체층(1207)이 또한 실리콘과 실리콘 탄화물에 더하여, 게르마늄 또는 갈륨 비소, 인듐 인화물, 아연 셀레나이드, 갈륨 질화물, 또는 실리콘 게르마늄과 같은 화합물 반도체를 이용하여 형성될 수 있다.
반도체층으로 결정성 반도체층을 사용하는 경우에, 결정성 반도체층은 레이저 결정화 방법과 열 결정화 방법과 같은 임의의 다양한 방법들에 의해서 형성될 수 있다. 비정질 반도체층이 열 처리와 레이저 광 조사의 조합을 이용하여 결정화될 수 있다. 열 처리 또는 레이저 광 조사는 개별적으로 수 번에 걸쳐 수행될 수 있다.
플라즈마 CVD 방법에 의해 결정성 반도체층이 직접 기판 위에 형성될 수 있다. 대안적으로, 플라즈마 CVD 방법에 의해 결정성 반도체층이 기판 위에 선택적으로 형성될 수 있다. 결정들이 원주 모양으로 성장하는 원주 구조를 갖도록 결정성 반도체층이 지지 기판(1201) 위에 형성되는 것이 바람직하다는 것에 주의한다.
제 1 도전형(예를 들면, p형 도전성)을 부가하는 불순물 원소가 제 1 반도체층(1205)과 제 3 반도체층(1207) 중 하나로 도입되고, 제 2 도전형(예를 들면, n형 도전성)을 부가하는 불순물 원소가 다른 것으로 도입된다는 것에 주의한다. 또한, 바람직하게는, 제 2 반도체층(1206)은 진성 반도체층이거나 또는 제 1 또는 제 2 도전형을 부가하는 불순물 원소가 도입되는 층이다. 본 실시 형태에서 광전 변환층으로서 p-i-n 접합을 형성하도록 3개의 반도체층들이 적층되는 예가 설명되었으나; 다수의 반도체층들이 p-n 접합과 같은 다른 접합을 형성하기 위해 또한 적층될 수 있다.
앞에서 말한 과정을 통하여, 박리층(1202)과 절연층(1203) 위에, 도전막(1204)과 제 1 반도체층(1205), 제 2 반도체층(1206), 제 3 반도체층(1207)을 포함하는 광전변환층(1221) 등이 형성될 수 있다.
이후, 절연층(1203) 위에 도전막(1204), 제 1 반도체층(1205), 제 2 반도체층(1206), 그리고 제 3 반도체층(1207)을 포함하는 피박리층이 박리를 위한 접착제(1209)를 사용하여 임시 지지 기판(1208)에 부착되고, 피박리층이 박리층(1202)을 사용하여 지지기판(1201)으로부터 분리된다. 이러한 과정에 의해, 피박리층이 임시 지지 기판(1208) 측 상에 위치된다(도 6b 참조).
임시 지지 기판(1208)으로서, 유리 기판, 석영 기판, 사파이어 기판, 세라믹 기판, 금속 기판 등이 사용될 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 처리 온도를 견디기 위한 내열성을 갖는 플라스틱 기판 또는 필름과 같은 가요성 기판이 또한 사용될 수 있다.
또한, 여기서 사용되는 박리를 위한 접착제(1209)로서, 물이나 용액에 녹을 수 있는 접착제, UV 광 등을 조사할 때 가소화될 수 있는 접착제가 사용되어 임시 지지 기판(1208)과 피박리층이 필요할 때 화학으로 또는 물리적으로 서로 분리될 수 있다.
예로써 설명되는, 피박리층을 임시 지지 기판으로 반송하는 위의 과정은 또한 다른 방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 다음 방법들: 박리층이 기판과 피박리층 사이에 형성되고, 금속 산화물막이 박리층과 피박리층 사이에 제공되며, 피박리층의 박리를 수행하도록 금속 산화물막이 결정화에 의해 약화되는 방법; 수소를 함유하는 비정질 실리콘막이 높은 내열성의 지지 기판과 피박리층 사이에 제공되고, 피박리층의 박리를 수행하도록 레이저 광 조사나 에칭에 의해 비정질 실리콘막이 제거되는 방법; 박리 층이 지지 기판과 피박리층 사이에 형성되고, 금속 산화물막이 박리층과 피박리층 사이에 제공되며, 금속 산화물막이 결정화에 의해 약화되며, 약화된 금속 산화물막에서 박리를 수행하도록 용액 또는 NF3, BrF3, 또는 ClF3과 같은 불화 할로겐 가스를 사용하여 박리층의 일부가 에칭되어 제거되는 방법; 피박리층이 제공된 지지 기판이 기계적으로 제거되거나 용액 또는 NF3, BrF3, 또는 ClF3과 같은 불화 할로겐 가스를 사용하여 에칭되어 제거되는 방법; 등 중 임의의 것이 적절하게 사용될 수 있다. 또한, 질소, 산소, 수소 등을 함유하는 막(예를 들면, 수소를 함유하는 비정질 실리콘막, 수소를 함유하는 합금막, 또는 산소를 함유하는 합금막)이 박리층으로 사용되고, 레이저 광으로 조사되어, 피박리층과 기판 사이의 박리를 촉진하도록 박리층에 함유된 질소, 산소, 또는 수소가 가스로 방출되는 방법을 사용하는 것이 또한 가능하다.
복수의 위에서 설명된 박리 방법들이 조합될 때, 반송 과정이 쉽게 수행될 수 있다. 즉, 분리는 레이저 광 조사의 수행; 가스, 액체 등으로 박리층 상에서의 에칭; 또는 날카로운 칼, 메스(scalpel), 등으로의 기계적 제거 후에 박리층과 피박리층이 서로 쉽게 박리될 수 있는 상황을 만들도록 물리적 힘(기계 등에 의한)으로 수행될 수 있다.
또한, 액체가 박리층과 피박리층 사이의 계면에 침투시킨 후에, 또는 물이나 에탄올과 같은 액체가 이 계면 상에 흐르는 동안, 피박리층이 지지 기판으로부터 또한 박리될 수 있다.
더욱이, 박리층(1202)이 텅스텐을 사용하여 형성될 때는, 암모늄 수액과 과산화수소 용액의 혼합 용액을 이용하여 박리층을 에칭시키는 동안 분리가 수행되는것이 바람직하다.
다음, 지지 기판(1201)으로부터 박리되고 박리층(1202) 또는 절연층(1203)이 노출되는 피박리층이 접착층(1210)을 이용하여 플라스틱 기판(1211)에 부착된다(도 6c 참조).
부착층(1210)을 위한 재료로서, 반응 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 자외선 경화형 접착제와 같은 광 경화형 접착제와 같은 다양한 경화형 접착제들 및 혐기성 접착제 중 임의의 것이 사용될 수 있다.
플라스틱 기판(1211)으로서, 가요성과 가시광에 대하여 투과성을 갖는 다양한 기판들 중 임의의 것이 사용될 수 있으며, 유기 수지 등의 막이 사용되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 유기 수지로서, 아크릴 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)와 같은 폴리에스테르 수지, 폴리아크릴로니트릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리메틸 메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리에테르설폰(PES) 수지, 폴리아미드 수지, 사이클로올레핀 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리아미드 이미드 수지, 폴리비닐클로라이드 수지 등이 사용될 수 있다.
플라스틱 기판(1211) 위에, 질소와 실리콘, 예를 들면 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화질화물을 함유한 막 또는 알루미늄 질화물과 같은 질소와 알루미늄을 함유하는 막과 같은 낮은 투수성을 갖는 보호층이 미리 형성될 수 있다.
그 후에, 박리용 접착제(1209)를 용해 또는 가소화시키는 것에 의해 임시 지지 기판(1208)이 제거된다(도 6d 참조). 이후, 광전 변환층(1221)을 원하는 모양 등으로 처리하는 과정을 수행한 후에, 다른 전극(표면 전극)으로 동작하는 도전막(1212)이 제 3 반도체층(1207) 위에 형성된다(도 6e 참조).
앞의 방법으로, 광전 변환층을 포함하는 전지가 플라스틱 기판과 같은 기판으로 반송될 수 있다. 본 실시 형태에서 광전 변환층을 포함하는 전지는 위의 실시 형태에서 설명된 바와 같은 도전성 수지를 이용하여 다른 광전 변환층을 포함하는 전지에 결합될 수 있으며, 따라서 광전 변환 장치가 제작될 수 있다.
도전막(1212)은 광스퍼터링 방법 또는 진공 증착 방법에 의해 형성될 수 있다는 것에 주의한다. 도전막(1212)은 광을 충분히 전달하는 재료를 이용하여 형성되는 것이 바람직하다. 위의 재료의 예들은 인듐 주석 산화물(ITO), 실리콘 산화물을 함유하는 인듐 주석 산화물(ITSO), 유기인듐, 유기주석, 아연 산화물(ZnO), 아연 산화물을 함유하는 인듐 산화물(인듐 아연 산화물(IZO)), 갈륨(Ga)으로 도핑된 ZnO, 주석 산화물(SnO2), 텅스텐 산화물을 함유하는 인듐 산화물, 텅스텐 산화물을 함유하는 인듐 아연 산화물, 티타늄 산화물을 함유하는 인듐 산화물, 그리고 티타늄 산화물을 함유하는 인듐 주석 산화물을 포함한다. 또한, 투광성을 갖는 도전성 재료로서, 도전성 고분자 재료(또한 도전성 폴리머로 불림)가 사용될 수 있다. 도전성 고분자 재료로서, π 전자 공액 도전성 폴리머가 사용될 수 있다. 예를 들어, 폴리아닐린 및/또는 그의 유도체, 폴리피롤 및/또는 그의 유도체, 폴리티오펜 및/또는 그의 유도체, 그리고 이러한 재료들의 둘 이상의 종류들의 공중합체 등이 주어질 수 있다.
본 실시 형태는 임의의 다른 실시 형태들과 적절하게 조합될 수 있다는 것에 주의한다.
(실시 형태 4)
본 실시 형태는 단결정 반도체 기판을 유리, 세라믹 등으로 만들어진 지지 기판에 결합시키는 것에 의해 광전 변환층을 포함하는 전지를 형성하기 위한 방법에 관한 것이며, 그의 한 예가 설명될 것이다. 본 실시 형태에서, 광 입사면에 반대인 면에 위치되는 전지(바닥 전지)의 제작이 설명될 것이다. 본 실시 형태에서 설명된 제작 방법에 의해 형성된 전지가 광 입사면 상에 위치된 전지(최상부 전지)로 사용될 때, 광전 변환층에 포함된 전극들과 층들의 적층 순서는 적절하게 변화될 수 있다.
지지 기판에 결합될 단결정 반도체 기판에 취화(fragile)층이 형성된다. 단결정 반도체 기판 위에, 하나의 전극(이면 전극)으로 동작하는 도전막, 제 1 반도체층, 제 2 반도체층, 그리고 제 3 반도체층이 적층되는 광전 변환층, 그리고 지지 기판에 결합될 절연층이 미리 형성된다. 이후, 지지 기판 및 절연층이 서로 가까이 부착되고, 이후, 취화층 주위로 박리가 수행되어, 단결정 반도체층이 광전 변환층에서의 반도체층들로 이용되는 광전 변환 장치가 지지 기판 위에 제작될 수 있다. 따라서, 캐리어 반송을 방해할 수 있는 결정 결함들을 보다 적게 갖는 광전 변환층을 포함하는 전지가 제작될 수 있으며, 광전 변환 장치가 우수한 변환 효율을 가질 수 있다.
본 실시 형태에서, 제 1 반도체층, 제 2 반도체층, 그리고 제 3 반도체층은 예로서 설명되는 광전 변환층의 단면도와 동일한 수와 형상으로 도시된다. 그러나, 제 2 반도체층의 도전형이 p형이거나 n형인 경우에, p-n 접합이 제 1 반도체층과 제 2 반도체층 사이에서 또는 제 2 반도체층과 제 3 반도체층 사이에서 형성된다. p-n 접합의 면적은 큰 것이 바람직하며, 광에 의해 유도된 캐리어들이 재결합없이 p-n 접합으로 이동할 수 있다. 따라서, 제 1 반도체층의 수와 형상 및 제 3 반도체층의 수와 형상이 동일할 필요는 없다. 또한, 제 2 반도체층의 도전형이 i형인 경우에도, 정공의 수명이 전자보다 짧기 때문에 p-i 접합의 면적은 큰 것이 바람직하다. 따라서, 제 1 반도체층의 수와 형상 및 제 3 반도체층의 수와 형상은 p-n 접합의 경우와 같이 동일할 필요는 없다.
제 1 도전형(예를 들면, p형 도전성)을 부가하는 불순물 원소가 제 1 반도체층 및 제 3 반도체층 중 하나로 도입되고, 제 2 도전형(예를 들면, n형 도전성)을 부가하는 불순물 원소가 다른 것으로 도입된다는 것에 주의한다. 또한, 바람직하게는, 제 2 반도체층은 진성 반도체층이거나 또는 제 1 또는 제 2 도전형을 부가하는 불순물 원소가 도입되는 층이다. 본 실시 형태에서, 광전 변환층으로서 3개의 반도체층들이 적층되는 예가 설명되었으나; 복수의 반도체층들이 또한 p-n 접합과 같은 다른 접합을 형성하기 위해 적층될 수 있다.
본 명세서에서 "취화층"이라는 용어는 분리 단계에서 단결정 반도체 기판이 단결정 반도체층과 분리 기판(단결정 반도체 기판)으로 분리되는 영역과 그 주변부를 나타낸다는 것에 주의한다. 취화층의 상태는 취화층을 형성하는 수단에 달려있다. 예를 들어, 취화층은 결정 구조의 국소적 무질서에 의해 취약해지는 층을 나타낸다. 단결정 반도체 기판의 하나의 표면으로부터 취화층까지의 범위를 가지는 영역이 어느 정도로 취약해지는 경우가 있을 수 있지만; 본 명세서의 취화층은 후에 분리가 수행되는 영역과 그 주변부를 나타낸다는 것에 주의한다.
여기에서 "단결정 반도체"는 결정 면들과 결정 축들이 정렬되고 구성 원자들 또는 분자들이 공간적으로 정연한 방식으로 정렬되는 반도체를 나타낸다는 것에 주의한다. 단결정 반도체는 또한 원자들 또는 분자들의 배열이 부분적으로 무질서한 격자 결함을 갖는 반도체 또는 의도적이거나 비의도적인 격자 왜곡을 갖는 반도체와 같은 불규칙성을 갖는 반도체를 포함한다는 것에 주의한다.
도 7a 내지 도 7g는 본 실시 형태에서 광전 변환층을 포함하는 전지의 제작 공정의 예를 도시한다.
먼저, 보호층(1102)이 제 1 도전형을 갖는 단결정 반도체 기판(1101)의 한 표면 상에 형성된다(도 7a 참조). 이후, 제 1 도전형을 부가하는 불순물 원소가 보호층(1102)의 표면을 통하여 도입되고, 제 1 도전형을 부가하는 불순물 원소가 도입되는 제 1 반도체층(1103)을 형성한다(도 7b 참조).
위의 설명은 단결정 반도체 기판(1101)이 제 1 도전형을 갖는 것을 보여주지만, 단결정 반도체 기판(1101)의 도전형은 이에 특별히 제한되지 않는다. 단결정 반도체 기판(1101)으로 도입된 불순물 원소의 농도는 이후에 형성되는 제 1 반도체층 및 제 3 반도체층으로 도입되는 도전형을 부가하는 불순물 원소의 농도보다 낮은 것이 바람직하다.
단결정 반도체층(1101)으로서, 실리콘, 게르마늄 등의 반도체 웨이퍼; 갈륨 비소, 인듐 인화물 등의 화합물 반도체 웨이퍼; 등이 사용될 수 있다. 특히, 단결정 실리콘 웨이퍼가 사용되는 것이 바람직하다. 단결정 반도체 기판(1101)의 평면 형상은 특정 모양으로 제한되지 않지만, 단결정 반도체 기판(1101)이 나중에 고정되는 지지 기판이 정사각형 모양을 가지는 경우에 정사각형 모양을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 단결정 반도체 기판(1101)의 표면은 미러 표면이 되도록 연마되는 것이 바람직하다.
시장에 있는 많은 단결정 실리콘 웨이퍼들은 원형의 모양이다. 이러한 원형 웨이퍼가 사용될 때, 정사각형 모양이나 다각형 모양을 갖도록 처리될 수 있다. 예를 들어, 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이, 정사각형 모양을 갖는 단결정 반도체 기판(1101a)(도 8b 참조) 또는 다각형 모양을 갖는 단결정 반도체 기판(1101b)(도 8c 참조)이 원형의 단결정 반도체 기판(1101)(도 8a 참조)으로부터 커팅될 수 있다.
도 8b는 단결정 반도체 기판(1101a)이 원형의 단결정 반도체 기판(1101)에 내접하는 최대 크기의 정사각형 모양을 갖도록 커팅되는 경우를 도시한다는 것에 주의한다. 여기서, 단결정 반도체 기판(1101a)의 각 모서리의 각도는 약 90도이다. 도 8c는 단결정 반도체 기판(1101b)이 커팅되어 대각선들 사이의 거리가 단결정 반도체 기판(1101a)보다 길어지는 경우를 도시한다. 이러한 경우에, 단결정 반도체 기판(1101b)의 각 모서리의 각도는 90도가 아니며, 단결정 반도체 기판(1101b)은 정사각형 모양이 아닌 다각형 모양을 갖는다.
보호층(1102)으로서, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물이 사용되는 것이 바람직하다. 보호층(1102)을 형성하기 위한 방법으로서, 예를 들면, 플라즈마 CVD 방법, 스퍼터링 방법 등이 사용될 수 있다. 또한, 보호층(1102)이 단결정 반도체 기판(1101)을 산화성 약액들 또는 산소 라디칼들로 산화시킴으로써 또한 형성될 수 있다. 또한, 열 산화 방법에 의해 단결정 반도체 기판(1101)의 표면을 산화시킴으로써 보호층(1102)이 형성될 수 있다. 보호층(1102)의 형성에 의해, 단결정 반도체 기판(1101)에 취화층을 형성할 때 또는 단결정 반도체 기판(1101)에 하나의 도전형을 부가하는 불순물 원소를 첨가할 때 기판 표면이 손상되는 것을 보호할 수 있다.
제 1 도전형을 부가하는 불순물 원소를 단결정 반도체 기판(1101)에 도입하는 것에 의해 제 1 반도체층(1103)이 형성된다. 보호층(1102)이 단결정 반도체 기판(1101) 위에 형성되기 때문에, 제 1 도전형을 부가하는 불순물 원소가 보호층(1102)을 통하여 단결정 반도체 기판(1101)으로 도입된다.
제 1 도전형을 부가하는 불순물 원소로서, 예를 들면, 주기율표의 13족에 속하는 원소인 붕소가 사용된다. 그 결과, p형 도전성을 갖는 제 1 반도체층(1103)이 형성될 수 있다. 제 1 반도체층(1103)은 열 확산 방법에 의해 또한 형성될 수 있다는 것에 주의한다. 열 확산 방법은 약 900℃ 또는 그 이상의 온도로 고온 처리가 수행되는 것이므로 취화층의 형성 전에 형성되어야 한다는 것에 주의한다.
앞선 방법에 의해 형성된 제 1 반도체층(1103)이 광 입사면과 반대 면에 배치된다. 여기서, 단결정 반도체 기판(1101)으로 p형 기판을 사용하는 경우에, 제 1 반도체층(1103)은 고농도 p형 영역이다. 따라서, 고농도 p형 영역 및 저농도 p형 영역이 광입사면과 반대인 면으로부터 차례로 배치되어, 후면전계(back surface field;BSF)가 형성된다. 즉, 전자들이 고농도 p형 영역으로 들어갈 수 없고, 따라서 광들뜸(photoexcitation)에 의해 발생한 캐리어들의 재조합이 감소될 수 있다.
다음, 보호층(1102)의 표면을 통해 이온 조사가 수행되어, 단결정 반도체 기판(1101)에서 취화층(1104)이 형성된다(도 7c 참조). 여기서, 이온들로서, 수소를 함유하는 소스 가스를 이용하여 생성된 이온들(특히, H+ 이온들, H2 + 이온들, H3 + 이온들 등)이 사용되는 것이 바람직하다. 취화층(1104)이 형성되는 깊이는 이온 조사시의 가속 전압에 의해 제어된다는 것에 주의한다. 또한, 단결정 반도체 기판(1101)으로부터 분리될 단결정 반도체층의 두께는 취화층(1104)이 형성되는 깊이에 따른다.
취화층(1104)이 형성되는 깊이는 단결정 반도체 기판(1101)의 표면으로부터 (정확하게는 제 1 반도체층(1103)의 표면으로부터) 500nm 이하, 바람직하게는 400nm 이하, 더욱 바람직하게는 50nm 내지 300nm이다. 보다 얕은 깊이에 취화층(1104)을 형성하는 것에 의해, 분리 후의 단결정 반도체 기판이 두꺼워질 수 있으며; 따라서, 단결정 반도체 기판을 재사용하는 횟수가 증가될 수 있다.
앞서 언급된 이온 조사는 이온 도핑 장치 또는 이온 도입 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 이온 도핑 장치에서는 질량 분리가 일반적으로 수행되지 않으므로, 단결정 반도체 기판(1101)이 커지는 경우라도, 단결정 반도체 기판(1101)의 전체 표면은 이온들로 균일하게 조사될 수 있다. 이온 조사에 의해 단결정 반도체 기판(1101)에 취화층(1104)을 형성하는 경우에, 분리된 단결정 반도체층의 두께를 증가시키기 위하여, 이온 도핑 장치 또는 이온 도입 장치의 가속 전압이 증가될 수 있다.
이온 도입 장치는 소스 가스로부터 생성된 이온들이 질량 분리되어 대상물로 조사되는 장치를 말하는 것으로, 이온들의 원소가 대상물에 첨가된다는 것에 주의한다. 또한, 이온 도핑 장치는 소스 가스로부터 생성된 이온들이 질량 분리 없이 대상물로 조사되는 장치를 말하며, 이온의 원소가 대상물에 첨가된다.
취화층(1104)이 형성된 후에, 보호층(1102)이 제거되고 하나의 전극으로 동작하는 도전막(1105)이 제 1 반도체층(1103) 상에 형성된다.
여기서, 도전막(1105)은 후에 수행될 단계에서 열 처리에 견딜 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 티타늄, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈, 크롬, 니켈 등이 도전막(1105)으로 사용될 수 있다. 또한, 위의 금속 재료들과 그의 질화물의 임의의 적층 구조가 사용될 수 있다. 예를 들어, 티타늄 질화물층과 티타늄층의 적층 구조, 탄탈 질화물층과 탄탈층의 적층 구조, 텅스텐 질화물층과 텅스텐층의 적층 구조, 등이 사용될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같은 질화물을 포함하는 적층 구조의 경우에, 질화물은 제 1 반도체층(1103)과 접촉하여 형성되는 것이 바람직하다. 질화물의 형성에 의하여, 도전막(1105)과 제 1 반도체층(1103)이 서로 견고하게 부착될 수 있다. 도전막(1105)은 증착 방법 또는 스퍼터링 방법에 의해 형성될 수 있다는 것에 주의한다.
다음, 절연층(1106)이 도전막(1105) 위에 형성된다(도 7d 참조). 절연층(1106)은 단일층 구조 또는 둘 이상 층들의 적층 구조를 가질 수 있다. 어느 경우에나, 절연층(1106)의 표면은 매우 평탄한 것이 바람직하다. 또한, 그의 가장 바깥쪽 표면은 친수성인 것이 바람직하다. 예를 들어, 실리콘 산화물층, 실리콘 질화물층, 실리콘 산화질화물 층, 실리콘 질화산화물층 등이 절연층(1106)으로서 형성될 수 있다. 절연층(1106)을 형성하기 위한 방법으로서, 플라즈마 CVD 방법, 광 CVD 방법, 또는 열 CVD 방법과 같은 CVD 방법이 사용될 수 있다. 특히, 플라즈마 CVD 방법을 사용하는 것에 의해, 0.5nm 이하 (바람직하게는 0.3nm 이하) 평균 표면 거칠기(Ra)를 갖는 절연층(1106)이 형성될 수 있다.
절연층(1106)으로서, 특히, 유기실란을 사용하여 화학 기상 성장 방법에 의해 형성된 실리콘 산화물층이 사용되는 것이 바람직하다는 것에 주의한다. 유기실란으로서, 테트라에톡시실란(tetraethoxysilane(TEOS):Si(OC2H5)4), 트리메틸실란(trimethylsilane(TMS):(CH3)3SiH), 테트라메틸사이클로테트라실록산(tetramethylcyclotetrasiloxane;TMCTS), 옥타메틸사이클로테트라실록산(octamethylcyclotetrasiloxane;OMCTS), 헥사메틸디실라잔(hexamethyldisilazane;HMDS), 트리에톡시실란(triethoxysilane;SiH(OC2H5)3), 트리스(디메틸아미노)실란(tris(dimethylamino)silane;SiH(N(CH3)2)3), 등이 사용될 수 있다. 실리콘 산화물, 실리콘 산화질화물, 실리콘 질화물, 실리콘 질화산화물, 등이 모노실란, 디실란, 또는 트리실란과 같은 무기 실란을 사용하여 형성될 수 있다는 것은 말할 필요가 없다.
또한, 절연층(1106)이 적층 구조를 갖는 경우에, 실리콘 질화물층 또는 실리콘 질화산화물층과 같은 질소를 함유하는 실리콘 절연층을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 반도체가 지지 기판으로부터 알칼리 금속이나 알칼리 토류 금속에 의해 오염되는 것으로부터 방지될 수 있다.
도전막(1105)의 표면이 일정한 평탄성을 갖는 경우에, 특히, 도전막(1105)이 0.5nm 이하 (바람직하게는 0.3nm 이하) 평균 표면 거칠기(Ra)의 표면을 갖는 경우에, 일부 경우들에서 절연층(1106)의 형성 없이 결합이 수행될 수 있다는 것에 주의한다. 그러한 경우에, 절연층(1106)이 형성될 필요가 없다.
다음, 서로 가깝게 부착되는 절연층(1106)의 표면과 지지 기판(1107)의 표면으로 압력이 가해져, 지지 기판(1107)과 단결정 반도체 기판(1101) 위의 적층 구조가 서로 결합된다(도 7e 참조).
위의 결합 전에, 결합될 표면들(여기서, 서로 결합되는 절연층(1106)의 표면과 지지 기판(1107)의 표면)이 충분히 세척된다. 이는 결합될 표면들이 미소한 먼지 등을 포함할 때 결합이 실패할 확률이 높아지기 때문이다. 결합 실패를 줄이기 위하여, 결합될 표면들이 미리 활성화될 수 있다는 것에 주의한다. 예를 들어, 결합될 표면들의 하나 또는 둘 모두가 원자 빔 또는 이온 빔에 의해 조사되어 결합될 표면들이 활성화될 수 있다. 대안적으로, 결합될 표면들이 플라즈마 처리, 화학 처리 등에 의해 활성화될 수 있다. 이러한 결합될 표면들의 활성화는 400℃ 이하의 온도에서라도 결합이 잘 될 수 있도록 한다.
실리콘 질화물층 또는 실리콘 질화산화물 층과 같은 질소를 함유하는 실리콘 절연층이 지지 기판(1107) 위에 형성되고 절연층(1106)과 가까이 부착되는 구성이 사용될 수 있다는 것에 주의한다. 이러한 경우에 또한, 반도체가 지지 기판(1107)으로부터 알칼리 금속이나 알칼리 토류 금속에 의해 오염되는 것이 방지될 수 있다.
다음, 결합을 강화시키기 위하여 열처리가 수행된다. 열처리의 온도는 취화층(1104)에서의 분리가 진행되지 않도록 설정되어야 한다. 예를 들어, 400℃ 미만, 더욱 바람직하게는 300℃ 이하의 온도가 사용될 수 있다. 열 처리 시간에 특별한 제한은 없으나, 처리 속도와 결합 강도 사이의 관계에 따라 최적의 조건이 적절하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 약 200℃에서 약 2시간동안 열처리가 수행될 수 있다. 여기서, 결합될 영역만을 마이크로파들로 조사하는 것에 의해 국소적 열처리가 또한 수행될 수 있다. 결합 강도에 문제가 없는 경우에, 앞서 언급된 열처리가 생략될 수 있다는 것에 주의한다.
다음, 단결정 반도체 기판(1101)이 취화층(1104)에서 분리 기판(1108)과 단결정 반도체로 형성된 제 2 반도체층(1109)으로 분리된다(도 7f 참조). 단결정 반도체 기판(1101)의 분리는 열 처리에 의해 수행된다. 열 처리의 온도는 지지 기판(1107)의 내열 온도에 따라 설정될 수 있다. 예를 들어, 유리 기판이 지지 기판(1107)으로 사용되는 경우, 열 처리는 400℃ 이상 650℃ 이하의 온도에서 바람직하게 수행된다. 열처리는 또한 짧은 시간동안 수행되는 것이라면 400℃ 이상 700℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다는 것에 주의한다. 유리 기판의 내열 온도가 700℃보다 높은 경우에 열처리의 온도는 700℃보다 높게 설정될 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.
위에서 설명된 바와 같이 열처리를 수행하는 것에 의해서, 취화층(1104)에서 형성된 미소공동들의 체적이 변화되며, 이후 취화층(1104)이 크랙(crack)이 생긴다. 결과적으로, 단결정 반도체 기판(1101)이 취화층(1104)을 따라 분리된다. 절연층(1106)이 지지 기판(1107)에 결합되기 때문에, 단결정 반도체 기판(1101)으로부터 분리된 단결정 반도체로 형성되는 제 2 반도체층(1109)이 지지 기판(1107) 위에 남는다. 또한, 절연층(1106)을 지지 기판(1107)에 결합시키기 위한 계면이 이러한 열 처리에 의해 가열되므로, 결합을 위한 계면에서 공유 결합이 형성되고, 따라서 지지 기판(1107)과 절연층(1106) 사이의 결합력이 더욱 개선된다.
제 2 반도체층(1109)과 제 1 반도체층(1103)의 총 두께는 실질적으로 취화층(1104)이 형성되는 깊이에 대응한다는 것에 주의한다.
단결정 반도체층(1101)이 취화층(1104)에서 분리될 때, 제 2 반도체층(1109)의 분리 표면(분할 표면)은 일부 경우들에서 평탄치 않다. 이러한 표면의 결정도 및 평탄성은 일부 경우들에서 이온들 때문에 손상된다. 따라서, 표면의 결정도와 평탄성이 회복되어 제 2 반도체층(1109)이 나중의 에피택시(epitaxy)에서의 시드층(seed layer)으로 기능할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 결정도는 레이저 처리에 의해 회복될 수 있고 또는 손상된 층은 에칭에 의해 제거될 수 있으며, 표면을 다시 평탄화하는 과정이 수행될 수 있다. 이때, 열처리가 레이저 처리와 조합하여 수행되며, 이는 결정도 회복 또는 손상 회복을 도울 수 있다는 것에 주의한다. 열 처리는 취화층(1104)에서 단결정 반도체 기판(1101)을 분리시키기 위한 열 처리와 비교하여, 가열로, RTA 장치 등을 이용하는 것에 의해 높은 온도에서 및/또는 오랜 시간동안 수행되는 것이 바람직하다. 말할 필요도 없이, 열처리는 지지 기판(1107)의 변형점을 넘지 않는 온도에서 수행된다.
앞서 언급된 단계들을 통해서, 지지 기판(1107)에 고정되는 단결정 반도체를 사용하여 형성된 제 2 반도체층(1109)이 얻어질 수 있다. 분리 기판(1108)은 재활용 처리 후에 재사용될 수 있다는 것에 주의한다. 재활용 처리를 거친 분리 기판(1108)은 단결정 반도체층이 분리되는 기판(본 실시 형태에서 단결정 반도체 기판(1101)에 대응하는)으로 재사용될 수 있거나, 다른 임의의 목적을 위해 사용될 수 있다. 분리 기판(1108)이 단결정 반도체층이 분리되는 기판으로 재사용되는 경우에, 하나의 단결정 반도체 기판으로부터 복수의 광전 변환 장치들이 제작될 수 있다.
이후, 제 2 반도체층(1109) 위에 제 3 반도체층(1110)이 형성되어, 제 1 반도체층(1103), 제 2 반도체층(1109), 그리고 제 3 반도체층(1110)을 포함하는 광전 변환층(1111)이 형성된다. 이후, 광전 변환층(1111)을 원하는 모양 등으로 처리하는 과정을 수행한 후에, 다른 전극(표면 전극)으로 동작하는 도전막(1112)이 제 3 반도체층(1110) 위에 형성된다(도 7g 참조).
앞선 방법으로, 단결정 반도체층을 사용하여 형성된 광전 변환층을 포함하는 전지가 제작될 수 있다. 본 실시 형태의 광전 변환층을 포함하는 전지가 위의 실시 형태에서 설명된 도전성 수지를 이용하는 다른 광전 변환층을 포함하는 전지와 결합될 수 있으며, 따라서, 광전 변환 장치가 제작될 수 있다.
단결정 반도체의 대표적인 예인 단결정 실리콘은 간접 전이 반도체이므로, 그의 광 흡수 계수는 직접 전이 반도체인 비정질 실리콘보다 낮다. 따라서, 단결정 실리콘을 사용하는 광전 변환층은 충분한 태양광을 흡수하기 위해 비정질 실리콘을 사용하는 광전 변환층보다 수배 이상 두꺼워야 한다.
단결정 반도체를 사용하여 형성된 제 2 반도체층(1109)이 다음에 따라 두꺼워진다. 예를 들어, 비-단결정 반도체층이 제 2 반도체층(1109)의 함몰부들을 덮고 채우도록 형성된 후에, 열 처리가 수행되어, 비-단결정 반도체층이 고체 위상 에피택시에 의한 시드 층으로서 제 2 반도체층(1109)을 이용하여 성장된다. 대안적으로, 비-단결정 반도체층이 플라즈마 CVD 방법 등에 의해 기상 에피택시에 의해 성장된다. 고체 위상 에피택시를 위한 열처리가 RTA 장치, 노, 또는 고주파수 발생 장치와 같은 열 처리 장치로 수행될 수 있다.
도전막(1112)은 광-스퍼터링 방법 또는 진공 증착 방법에 의해 형성될 수 있다는 것에 주의한다. 또한, 도전막(1112)은 충분히 광을 투과하는 재료를 이용하여 형성되는 것이 바람직하다. 위의 재료의 예들은 인듐 주석 산화물(ITO), 실리콘 산화물을 함유하는 인듐 주석 산화물(ITSO), 유기인듐, 유기주석, 아연 산화물(ZnO), 아연 산화물을 함유하는 인듐 산화물(인듐 아연 산화물(IZO)), 갈륨(Ga)으로 도핑된 ZnO, 주석 산화물(SnO2), 텅스텐 산화물을 함유하는 인듐 산화물, 텅스텐 산화물을 함유하는 인듐 아연 산화물, 티타늄 산화물을 함유하는 인듐 산화물, 및 티타늄 산화물을 함유하는 인듐 주석 산화물을 포함한다. 또한, 투광성을 갖는 도전성 재료로서, 도전성 고분자 재료(또한 도전성 폴리머로 불림)가 사용될 수 있다. 도전성 고분자 재료로서, π-전자 공액 도전성 폴리머가 사용될 수 있다. 예를 들어, 폴리아닐린 및/또는 그의 유도체, 폴리피롤 및/또는 그의 유도체, 폴리티오펜 및/또는 그의 유도체, 이러한 재료들의 둘 이상의 종류들의 공중합체 등이 주어질 수 있다.
본 실시 형태는 임의의 다른 실시 형태들과 적절하게 조합될 수 있다는 것에 주의한다.
(실시 형태 5)
본 실시 형태에서, 단결정 반도체 기판을 사용하여 형성된 광전 변환층을 포함하는 전지를 제작하기 위한 방법의 예가 설명될 것이다. 본 실시 형태는 광 입사면에 반대되는 면에 배치된 전지(바닥 전지)의 제작에 대해 설명될 것이라는 점에 주의한다. 본 실시 형태에서 설명된 제작 방법에 의해 제작된 전지가 광 입사면 상에서 배치된 전지(최상부 전지)로서 제작되는 경우에, 광전 변환층에 포함된 전극들과 층들의 적층 순서는 적절하게 변화될 수 있다.
예를 들어, 단결정 반도체 기판을 사용하여 형성된 광전 변환층은 단결정 반도체 기판에 반도체 접합을 갖는다. 전극들 중 하나(이면 전극)로 동작하는 도전막 위에, 제 1 반도체층, 제 2 반도체층, 그리고 제 3 반도체층이 적층되는 광전 변환층이 형성된다. 이후, 광전 변환층의 표면이 텍스처 구조(요철 구조)를 갖도록 만들어지고 전극이 광전 변환층 위에 형성되어, 단결정 반도체 기판을 사용하여 제작된 전지가 얻어질 수 있다.
제 1 반도체층과 제 3 반도체층이 형성되어 제 1 도전형(예를 들면, n형 도전성)을 부가하는 불순물 원소가 제 1 반도체층과 제 3 반도체층 중 하나로 도입되고 제 2 도전형(예를 들면, p형 도전성)을 부가하는 불순물 원소가 다른 하나로 도입된다는 것에 주의한다. 또한, 제 2 반도체층은 진성 반도체층이거나 제 1 도전형을 부가하는 불순물 원소 또는 제 2 도전형을 부가하는 불순물 원소가 도입되는 층인 것이 바람직하다. 광전 변환층을 형성하기 위하여 3개의 반도체층들이 적층되는 예가 본 실시 형태에서 설명되고 있으나, p-n 접합과 같은 다른 접합을 형성하기 위하여 다수의 반도체층들이 적층될 수 있다.
본 실시 형태에서, 제 1 반도체층, 제 2 반도체층, 그리고 제 3 반도체층이 예로서 설명되는 광전 변환층의 단면도와 동일한 번호로 도시된다. 그러나, 제 2 반도체층의 도전형이 p형 이거나 n형인 경우에, 제 1 반도체층과 제 2 반도체층 사이에서 또는 제 2 반도체층과 제 3 반도체층 사이에서 p-n 접합이 형성된다. 광에 의해 유도된 캐리어들이 재결합되지 않고 p-n 접합으로 이동할 수 있도록 p-n 접합의 면적은 큰 것이 바람직하다. 따라서, 제 1 반도체층의 수와 형상 및 제 3 반도체층의 수와 형상은 동일할 필요가 없다. 또한, 제 2 반도체층의 도전형이 i형인 경우에 또한, 정공의 수명이 전자의 수명보다 짧기 때문에, p-i 접합의 면적은 큰 것이 바람직하다. 따라서, 제 1 반도체층의 수와 형상 및 제 3 반도체층의 수와 형상은 p-n 접합의 경우에서와 같이 동일할 필요는 없다.
여기서, "단결정 반도체"는 결정 면들과 결정 축들이 정렬되고 구성 원자들 또는 분자들이 공간적으로 규칙적으로 정렬되는 반도체를 나타낸다는 것에 주의한다. 단결정 반도체는 또한 원자들 또는 분자들의 배열이 부분적으로 불규칙한 격자 결함을 갖는 반도체 또는 의도적이거나 비의도적인 격자 왜곡을 갖는 반도체와 같은 불규칙성을 갖는 반도체를 포함한다는 것에 주의한다.
도 9a 내지 도 9c는 본 실시 형태의 광전 변환층을 포함하는 전지의 제작 공정의 예를 도시한다.
먼저, 제 1 도전형이 첨가되는 단결정 반도체 기판(1301)의 한 표면이 에칭 등에 의하여 처리되어, 텍스처 구조(요철 구조)(1302)(도 9a 참조))가 형성된다. 단결정 반도체 기판(1301)의 표면이 텍스처 구조를 갖도록 만들어질 때, 광이 난반사될 수 있다. 따라서, 나중에 형성될 반도체 접합에서 입사되는 광은 효율적으로 전기 에너지로 변환될 수 있다.
단결정 반도체 기판(1301)의 도전형은 제 1 도전형(예를 들면, p형)으로 특별히 제한되지 않는다는 것에 주의한다. 단결정 반도체 기판(1301)으로 도입되는 불순물 원소의 농도는 이후에 형성되는 제 1 반도체층 및 제 3 반도체층으로 도입되는 도전형을 부가하는 불순물 원소의 농도보다 낮은 것이 바람직하다.
단결정 반도체 기판(1301)으로서, 실리콘, 게르마늄 등의 반도체 웨이퍼; 갈륨 비소, 인듐 인화물 등의 화합물 반도체 웨이퍼; 등이 사용될 수 있다. 특히, 단결정 실리콘 웨이퍼가 사용되는 것이 바람직하다.
시장의 많은 단결정 실리콘 웨이퍼들은 원형의 모양이다. 이러한 원형 웨이퍼가 사용되는 경우에, 원형 웨이퍼는 도 8a 내지 도 8c를 참조하여 위의 실시 형태에서 설명된 것과 같은 정사각형 또는 다각형의 모양이 되도록 처리될 수 있다.
다음, 제 1 반도체층(1303)이 단결정 반도체 기판(1301)의 텍스처 구조(1302) 위에 형성된다. 제 1 반도체층(1303)은 제 2 도전형을 부가하는 불순물 원소가 열 확산 방법 등에 의해 단결정 반도체 기판(1301)으로 도입되는 이러한 방식으로 형성될 수 있으며, 또는 텍스처 구조(1302)가 형성되는 단결정 반도체 기판(1301) 위에 형성될 수 있다. 예를 들면, 주기율표의 15족에 속하는 원소인, 인이 제 2 도전형을 부가하는 불순물 원소로 사용될 수 있다는 것에 주의한다.
다음, 표면 전극으로 동작하는 도전막(1304)이 제 1 반도체층(1303) 위에 형성된다(도 9b 참조). 반사 방지막과 같은 다른 막이 제 1 반도체층(1303)과 도전막(1304) 사이에 형성될 수 있다는 것에 주의한다.
광스퍼터링 방법 또는 진공 증착 방법에 의해 도전막(1304)이 형성될 수 있다는 것에 주의한다. 또한, 도전막(1304)은 충분한 투광성을 갖는 재료를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 도전막(1304)은 예를 들면, 인듐 주석 산화물(ITO), 실리콘 산화물을 함유하는 인듐 주석 산화물(ITSO), 유기인듐, 유기주석, 아연 산화물(ZnO), 아연 산화물을 함유하는 인듐 산화물(인듐 아연 산화물(IZO)), 갈륨(Ga)으로 도핑된 ZnO, 주석 산화물(SnO2), 텅스텐 산화물을 함유하는 인듐 산화물, 텅스텐 산화물을 함유하는 인듐 아연 산화물, 티타늄 산화물을 함유하는 인듐 산화물, 또는 티타늄 산화물을 함유하는 인듐 주석 산화물을 사용하여 형성될 수 있다. 투광성을 갖는 도전성 재료로서, 도전성 고분자 재료(또한 도전성 폴리머로 불림)가 사용될 수 있다. 도전성 고분자 재료로서, π-전자 공액 도전성 고분자가 사용될 수 있다. 예를 들어, 폴리아닐린 및/또는 그의 유도체, 폴리피롤 및/또는 그의 유도체, 폴리티오펜 및/또는 그의 유도체, 그리고 이러한 재료들의 둘 이상의 종류들의 공중합체가 주어질 수 있다.
도전막(1304)은 스크린 프린팅 방법과 같은 프린팅 방법에 의한 은 페이스트(silver paste)와 같은 금속을 함유하는 용매의 도포와 프린팅에 의해 형성될 수 있다. 도전막(1304)이 형성되는 표면은 광수신(light-receiving) 표면으로 동작한다. 이러한 이유로, 도전막은 전체 표면상에 형성되지 않으며, 네트형 모양으로 형성되어 광이 충분히 투과될 수 있다.
다음, 제 3 반도체층(1305)과 이면 전극으로 동작하는 도전막(1306)이 단결정 반도체 기판(1301)의 텍스처 구조(1302)와 도전막(1304)이 제공되는 측 상의 표면과 반대되는 표면 상에 형성된다(도 9c 참조). 제 3 반도체층(1305)은 제 1 도전형을 부가하는 불순물 원소가 열 확산 방법 등에 의해 단결정 반도체 기판(1301)으로 도입되는 이러한 방식으로 형성될 수 있거나 또는 단결정 반도체 기판(1301)과 접촉되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 도전형을 부가하는 불순물 원소로서, 붕소와 같은, 주기율표의 13족에 속하는 원소가 사용될 수 있다.
또한, 높은 광 반사율을 갖는 금속막이 도전막(1306)으로 사용되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 알루미늄, 은, 티타늄, 탄탈 등이 사용될 수 있다. 도전막(1306)은 증착 방법 또는 스퍼터링 방법에 의해 형성될 수 있다. 도전막(1306)은 복수의 층들로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전막(1306)과 제 3 반도체층(1305) 사이의 부착을 개선시키기 위한 버퍼층 등이 금속막, 금속 산화물막, 금속 질화물막 등으로 형성될 수 있으며, 이러한 층들이 적층될 수 있다. 도전막(1306)은 높은 광 반사율을 갖는 금속막과 낮은 광반사율을 갖는 금속막의 적층된 층으로 형성될 수 있다.
위의 단계들을 통하여, 제 1 반도체층(1303), 제 2 반도체층으로 동작하는 단결정 반도체 기판(1301), 그리고 제 3 반도체층(1305)을 포함하고, 도전막(1304)과 도전막(1306) 사이에 삽입되는 광전 변환층(1307)이 얻어질 수 있고, 단결정 반도체 기판을 이용하여 형성된 광전 변환층을 포함하는 전지가 제작될 수 있다. 본 실시 형태의 광전 변환층을 포함하는 전지는 위의 실시 형태에서 설명된 바와 같은 도전성 수지를 이용한 다른 광전 변환층을 포함하는 전지에 결합될 수 있고, 따라서 광전 변환 장치가 제작될 수 있다.
본 실시 형태는 임의의 다른 실시 형태들과 적절하게 조합될 수 있다는 것에 주의한다.
(실시 형태 6)
본 실시 형태에서, 전지들이 직렬로 접속되는 광전 변환 장치의 예가 설명될 것이다(도 10a 및 도 10b 참조).
도 10a에 도시된 광전 변환 장치는 기판(101)에 의해 지지된 전지(102)와 기판(104)에 의해 지지된 전지(105)가 구조체(103)의 도전체(600)를 사용하여 전기적으로 서로 접속되는 구조를 포함한다.
특히, 광전 변환 영역(602)에서, 광전 변환층들은 직렬로 접속되도록 세로 방향(기판에 수직인 방향)으로 전기적으로 접속된다. 단말 영역(604)에서, 가까운 영역들의 도전층들은 접속 단자(606)와 접속 단자(608)를 통하여 서로 전기적으로 접속되고, 따라서 가까운 영역들의 광전 변환층들이 직렬로 접속될 수 있다.
제작 방법 상에는 특별한 제한이 없지만, 예를 들어, 이하로 설명된 방법이 사용될 수 있다. 미리 정해진 패턴을 갖는 제 1 도전층이 기판(101) 위에 형성되고, 광전 변환층이 형성되며, 제 1 도전층에 도달하는 콘텍트 홀을 형성하기 위해 광전 변환층이 패터닝되고, 제 2 도전층이 광전 변환층을 덮도록 형성되며, 적어도 광전 변환층과 제 2 도전층이 패터닝되어, 전지(102)가 기판(101) 위에 형성된다. 위에서 설명된 방법과 유사한 방법으로 전지(105)가 기판(104) 위에 형성된다. 전지(102)와 전지(105)는 도전체를 포함하는 구조체(103)로 서로 결합되어, 광전 변환 장치가 완성된다. 앞서 언급된 실시 형태가 각 단계의 상세한 설명을 위해 참조될 수 있다는 것에 주의한다.
위에서 설명된 구조는 다수의 광전 변환층들이 직렬로 접속될 수 있도록 한다. 다시 말하면, 대량의 전압이 요구될 때 사용하기 위한 충분한 전압을 공급할 수 있는 광전 변환 장치가 제공될 수 있다.
도 10b에 도시된 광전 변환 장치에서, 광전 변환층들이 직렬로 접속되는 구조를 갖는 전지(102)가 기판(101) 위에 형성되고, 광전 변환층들이 직렬로 접속되는 구조를 갖는 전지(105)가 기판(104) 위에 형성된다.
특히, 제 1 도전층과 제 2 도전층이 광전 변환층의 일부에 제공된 도전부(612)를 통하여 서로 전기적으로 접속되어, 광전 변환 영역(610)의 광전 변환층과 인근 광전 변환 영역의 광전 변환층이 직렬로 접속된다. 또한, 제 1 도전층과 제 2 도전층이 광전 변환층의 일부에 제공된 도전부(616)를 통하여 서로 전기적으로 접속되어, 광전 변환 영역(614)의 광전 변환층과 인근 광전 변환 영역의 광전 변환층이 직렬로 접속된다.
제작 방법에는 특별한 제한들이 없지만; 다음 방법이 사용될 수 있다. 미리 정해진 패턴을 갖는 제 1 도전층이 기판(101) 위에 형성되고, 광전 변환층이 형성된다. 광전 변환층이 패터닝되고, 제 1 도전층에 도달하는 콘텍트 홀이 형성된다. 제 2 도전층이 광전 변환층을 덮도록 형성되며, 적어도 제 2 도전층이 패터닝되어 전지(102)가 기판(101) 위에 형성된다. 유사한 방법을 사용하여 전지(105)가 기판(104) 위에 형성되고, 전지(102)와 전지(105)가 구조체(103)를 사용하여 서로 결합되어, 광전 변환 장치가 완성된다. 앞서 언급된 실시 형태가 제작 단계들의 상세한 설명을 위해 참조될 수 있다는 것에 주의한다.
위의 구조로, 다수의 광전 변환층들이 직렬로 접속될 수 있다. 즉, 큰 전압이 필요할 때에 필요하고 충분한 전압을 공급할 수 있는 광전 변환 장치가 제공될 수 있다.
본 실시 형태는 임의의 다른 실시 형태들과 적절하게 조합될 수 있다는 것에 주의한다.
(실시 형태 7)
본 실시 형태에서, 광전 변환 장치의 제작을 위해 사용될 수 있는 장치의 예가 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 11은 광전 변환 장치, 특히, 광전 변환층의 제작을 위해 사용될 수 있는 장치의 예를 도시한다. 도 11에 도시된 장치는 반송실(1000), 로드/언로드실(1002), 제 1 성막실(1004), 제 2 성막실(1006), 제 3 성막실(1008), 제 4 성막실(1010), 제 5 성막실(1012), 그리고 반송 로봇(1020)을 구비한다.
기판은 반송실(1000)에 제공된 반송 로봇(1020)에 의해 로드/언로드실(1002)와 성막실들 사이에서 반송된다. 각 성막실에서, 광전 변환층에 포함된 반도체층이 형성된다. 이후로, 장치를 이용한 광전 변환층의 성막 공정의 예가 설명된다.
먼저, 로드/언로드실(1002)로 들어간 기판이 반송 로봇(1020)에 의해 제 1 성막실(1004)로 반송된다. 전극 또는 배선으로 기능하는 도전막이 미리 기판위에 형성되는 것이 바람직하다. 도전막의 재료, 모양(패턴), 등은 필요한 광학적 특성들 또는 전기적 특성들에 따라 적절하게 변화될 수 있다. 유리기판이 기판으로 사용되는 경우에, 투광성을 갖는 도전막이 도전막으로서 형성되고, 도전막으로부터 광전 변환층으로 들어가는 광이 여기서 예로 설명된다는 것에 주의한다.
제 1 성막실(1004)에서, 도전막과 접촉되는 제 1 반도체층이 형성된다. 여기서, p형 도전성을 부가하는 불순물 원소가 첨가되는 반도체층(p 층)이 제 1 반도체층으로 형성되는 경우가 설명된다. 그러나, 개시된 발명의 실시 형태는 이에 제한되지 않는다. n형 도전성을 부가하는 불순물 원소가 첨가되는 반도체층(n 층)이 형성될 수 있다. 성막 방법의 대표적인 예로서 CVD 방법 등이 주어질 수 있으나; 개시된 발명의 실시 형태는 이에 제한되지 않는다. 제 1 반도체층이 예를 들면, 스퍼터링 방법으로 형성될 수 있다. 제 1 반도체층이 CVD 방법에 의해 형성되는 경우에, 성막실은 또한 "CVD실"로 불릴 수 있다는 것에 주의한다.
다음, 제 1 반도체층이 형성되는 기판이 제 2 성막실(1006), 제 3 성막실(1008), 또는 제 4 성막실(1010) 중 임의의 것으로 반송된다. 제 2 성막실(1006), 제 3 성막실(1008), 또는 제 4 성막실(1010)에서, 도전성을 부가하는 불순물 원소가 첨가되지 않은 제 2 반도체층(i 층)이 제 1 반도체층과 접촉하도록 형성된다.
제 2 반도체층이 제 1 반도체층보다 큰 두께를 갖도록 형성될 필요가 있기 때문에, 제 2 성막실(1006), 제 3 성막실(1008), 그리고 제 4 성막실(1010)의 3개의 성막실들이 제 2 반도체층을 형성하기 위해 준비된다. 제 2 반도체층이 제 1 반도체층보다 큰 두께를 갖도록 형성되는 경우에, 제 2 반도체층의 형성 공정을 위해 필요한 시간은 제 1 반도체층과 제 2 반도체층의 성막 속도들의 관점에서 제 1 반도체층의 형성 공정을 위해 필요한 것보다 길다. 따라서, 제 2 반도체층이 단지 하나의 성막실에서만 형성되는 경우에, 제 2 반도체층의 성막 공정은 속도를 제어하는 요인이다. 위의 이유들로, 도 11에 도시된 장치는 제 2 반도체층의 형성을 위해 세개의 성막실들이 제공되는 구조를 갖는다. 광전 변환층의 형성을 위해 사용될 수 있는 장치의 구조가 이에 제한되지 않는다는 것에 주의한다. CVD 방법 등이 제 1 반도체층의 경우와 유사하게 제 2 반도체층을 형성하는데 사용될 수 있으나, 개시된 발명의 실시 형태는 이에 제한되지 않는다.
다음, 제 2 반도체층이 형성되는 기판이 제 5 성막실(1012)로 반송된다. 제 5 성막실(1012)에서, 제 1 반도체층과 다른 도전형을 부가하는 불순물 원소가 첨가되는 제 3 반도체층이 제 2 반도체층과 접촉되도록 형성된다. 여기서, n형 도전성을 부가하는 불순물 원소가 첨가되는 반도체층(n 층)이 제 3 반도체층으로서 형성되는 경우가 설명된다. 그러나, 개시된 발명의 실시 형태는 이에 제한되지 않는다. CVD 방법 등이 제 1 반도체층의 경우와 유사하게 제 3 반도체층을 형성하는데 사용될 수 있으나, 개시된 발명의 실시 형태는 이에 제한되지 않는다.
위의 단계들을 통하여, 제 1 반도체층, 제 2 반도체층, 그리고 제 3 반도체층이 적층되는 구조를 갖는 광전 변환층이 도전막 위에 형성될 수 있다.
로드/언로드실(1002); 제 1 반도체층을 형성하기 위한 제 1 성막실(1004); 제 2 반도체층을 형성하기 위한 제 2 성막실(1006), 제 3 성막실(1008), 그리고 제 4 성막실(1010); 그리고 제 3 반도체층을 형성하기 위한 제 5 성막실(1012)가 구비된 장치가 도 11을 참조하여 설명된다. 그러나, 개시된 발명의 광전 변환 장치의 제작을 위해 사용될 수 있는 장치의 구조는 이러한 구성에 제한되지 않는다. 예를 들어, 제 4 성막실(1010)는 제 3 반도체층의 형성을 위해 사용될 수 있다.
6개의실들을 구비한 장치의 예가 도 11을 참조하여 설명되지만; 개시된 발명의 광전 변환 장치의 제작을 위해 사용될 수 있는 장치는 그러한 구성에 제한되지 않는다. 예를 들어, 장치는 도전막을 형성하기 위한 성막실, 다양한 종류의 표면 처리를 수행하기 위한 표면 처리실, 막의 품질을 분석하기 위한 분석실 등을 구비할 수 있다.
도 12는 복수의 광전 변환층들이 적층되는 구조의 형성을 위해 사용될 수 있는 장치의 예를 도시한다. 도 12에 도시된 장치는 반송실(2100), 분석실(2102), 표면 처리실(2104), 제 1 성막실(2106), 로드실(2108), 제 2 성막실(2110), 제 3 성막실(2112), 제 4 성막실(2114), 반송 로봇(2120), 반송실(2140), 제 1 성막실(2142), 제 2 성막실(2144), 제 3 성막실(2146), 언로드실(2148), 제 4 성막실(2150), 제 5 성막실(2152), 제 6 성막실(2154), 그리고 반송 로봇(2160)을 구비한다. 장치는 반송실(2100)와 반송실(2140)가 연결실(2180)로 서로 연결되는 구조를 갖는다.
기판이 반송실(2100) 주변의 로드실(2108), 분석실(2102), 표면 처리실(2104), 그리고 성막실들 사이에서 반송실(2100)에 제공된 반송 로봇(2104)에 의해 반송된다. 또한, 기판은 반송실(2140) 주변의 언로드실(2148)과 성막실들 사이에서 반송실(2140)에 제공된 반송 로봇(2160)에 의해 반송된다. 성막실들에서, 광전 변환층에 포함된 반도체층들, 광전 변환 장치의 도전막 등이 형성된다. 이후로, 장치를 이용한 광전 변환층의 성막 공정의 예가 설명된다.
먼저, 로드실(2108)로 투입된 기판이 반송 로봇(2120)에 의해 제 1 성막실(2106)로 반송된다. 전극 또는 배선으로 기능하는 도전막이 제 1 성막실(2106)에서 기판위에 형성된다. 도전막의 재료, 모양(패턴), 등은 필요한 광학적 특성들 또는 전기적 특성들에 따라 적절하게 변화될 수 있다. 스퍼터링 방법이 도전막의 증착 방법으로서 대표적으로 사용될 수 있으나; 개시된 발명의 실시 형태는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 증착 방법이 사용될 수 있다. 도전막이 스퍼터링 방법에 의해 형성되는 경우에, 성막실은 또한 "스퍼터링실"로 불릴 수 있다. 유리 기판이 기판으로 사용되는 경우에, 투광성을 갖는 도전막이 도전막으로서 형성되고, 광이 도전막으로부터 광전 변환층으로 들어가는 예가 설명된다는 것에 주의한다.
다음, 도전막이 형성되는 기판이 표면 처리실(2104)로 반송된다. 표면 처리실(2104)에서, 도전막의 표면에 요철 형상(텍스처 구조)을 갖도록 만들기 위한 처리가 수행된다. 이는 광전 변환층에서 광 가둠(light confinement)을 구현하고; 따라서, 광전 변환 장치의 광전 변환 효율이 증가될 수 있다. 에칭 처리가 요철 모양의 형성 방법의 예로서 주어질 수 있으나; 개시된 발명의 실시 형태는 이에 제한되지 않는다.
다음, 기판이 제 2 성막실(2110)로 반송된다. 제 2 성막실(2110)에서, 도전막과 접촉하는 제 1 광전 변환층의 제 1 반도체층이 형성된다. 여기서, p형 도전성을 부가하는 불순물 원소가 첨가되는 반도체층(p 층)이 제 1 반도체층으로서 형성되는 경우가 설명된다. 그러나, 개시된 발명의 실시 형태는 이에 제한되지 않는다. n형 도전성을 부가하는 불순물 원소가 첨가되는 반도체층(n 층)이 형성될 수 있다. CVD 방법 등이 증착 방법의 대표적인 예로써 주어질 수 있으나; 개시된 발명의 실시 형태는 이에 제한되지 않는다. 제 1 반도체층이 예를 들면, 스퍼터링 방법에 의해 형성될 수 있다.
다음, 제 1 반도체층이 형성되는 기판이 제 3 성막실(2112)로 반송된다. 제 3 성막실(2112)에서, 도전성을 부가하는 불순물 원소가 첨가되지 않는 제 2 반도체층(i 층)이 제 1 반도체층과 접촉되도록 형성된다. CVD 방법 등이 제 1 반도체층의 경우와 유사하게 제 2 반도체층의 형성 방법의 예로써 주어질 수 있다. 그러나, 개시된 발명의 실시 형태는 이에 제한되지 않는다.
다음, 제 2 반도체층이 형성되는 기판이 제 4 성막실(2114)로 반송된다. 제 4 성막실(2114)에서, 제 1 반도체층과 다른 도전형을 부가하는 불순물 원소가 첨가되는 제 3 반도체층이 제 2 반도체층과 접촉되도록 형성된다. 여기서, n형 도전성을 부가하는 불순물 원소가 첨가되는 반도체층(n 층)이 제 3 반도체층으로서 형성되는 경우가 설명된다. 그러나, 개시된 발명의 실시 형태는 이에 제한되지 않는다. CVD 방법 등이 제 1 반도체층의 경우와 유사하게 제 3 반도체층의 형성을 위해 사용될 수 있으나, 개시된 발명의 실시 형태는 이에 제한되지 않는다.
위의 단계들을 통하여, 제 1 반도체층, 제 2 반도체층, 그리고 제 3 반도체층이 적층되는 구조를 갖는 제 1 전기 변환층이 도전막 위에 형성될 수 있다.
다음, 제 1 광전 변환층이 형성되는 기판이 다시 제 1 성막실(2106)로 반송된다. 제 1 성막실(2106)에서, 도전성을 갖는 중간층이 제 1 광전 변환층 위에 형성된다. 중간층의 재질, 형상(패턴), 등은 필요한 광학적 특성들 또는 전기적 특성들에 따라 적절하게 변화될 수 있으며, 중간층은 제작 공정의 관점에서 도전막과 유사한 구조를 갖는 것이 바람직하다.
다음, 중간층이 형성되는 기판이 연결실(2180)을 통해서 반송 로봇(2160)으로 반송된다. 반송 로봇(2160)은 기판을 제 1 성막실(2142)로 반송한다. 제 1 성막실(2142)에서, 중간 층과 접촉되도록 제 2 광전 변환층의 제 1 반도체층이 형성된다. 여기서, p형 도전성을 부가하는 불순물 원소가 첨가되는 반도체층(p 층)이 제 1 반도체층으로서 형성되는 경우가 설명된다. 그러나, 개시된 발명의 실시 형태는 이에 제한되지 않는다. CVD 방법 등이 성막 방법의 대표적인 예로 주어질 수 있으나, 개시된 발명의 실시 형태는 이에 제한되지 않는다.
다음, 제 1 반도체층이 형성되는 기판이 제 4 성막실(2150), 제 5 성막실(2152), 그리고 제 6 성막실(2154) 중 임의의 것으로 반송된다. 제 4 성막실(2150), 제 5 성막실(2152), 그리고 제 6 성막실(2154)에서, 도전성을 부가하는 불순물 원소가 첨가되지 않은 제 2 반도체층(i 층)이 제 1 반도체층과 접촉하도록 형성된다. CVD 방법 등이 제 1 반도체층의 경우와 유사하게 성막 방법의 예로써 주어질 수 있으나, 개시된 발명의 실시 형태는 이에 제한되지 않는다.
도 11에 도시된 장치와 유사한 이유로, 제 4 성막실(2150), 제 5 성막실(2152), 그리고 제 6 성막실(2154)의 3개의 성막실들이 제 2 반도체층의 형성을 위해 준비된다. 다시 말해, 제 2 광전 변환층의 제 2 반도체층(i 층)은 제 1 광전 변환층의 제 2 반도체층(i 층)보다 큰 두께를 갖도록 형성된다. 광전 변환층의 형성을 위해 사용될 수 있는 장치의 구성은 이에 제한되지 않는다는 것에 주의한다. CVD 방법 등이 제 1 반도체층의 경우와 유사하게 제 2 반도체층의 형성을 위해 사용될 수 있으나, 개시된 발명의 실시 형태는 이에 제한되지 않는다.
다음, 제 2 반도체층이 형성되는 기판이 제 2 성막실(2144)로 반송된다. 제 2 성막실(2144)에서, 제 1 반도체층과 다른 도전형을 부가하는 불순물 원소가 첨가되는 제 3 반도체층이 제 2 반도체층과 접촉되도록 형성된다. 여기서, n형 도전성을 부가하는 불순물 원소가 첨가되는 반도체층(n 층)이 제 3 반도체층으로서 형성되는 경우가 설명된다. 그러나, 개시된 발명의 실시 형태는 이에 제한되지 않는다. CVD 방법 등이 제 1 반도체층의 경우와 유사하게 제 3 반도체층의 형성을 위해 사용될 수 있으나, 개시된 발명의 실시 형태는 이에 제한되지 않는다.
위의 단계들을 통하여, 제 1 반도체층, 제 2 반도체층, 그리고 제 3 반도체층이 적층되는 구조를 갖는 제 2 광전 변환층이 중간층 위에 형성될 수 있다.
다음, 제 2 광전 변환층이 형성되는 기판이 제 3 성막실(2146)로 반송된다. 제 3 성막실(2146)에서, 전극 또는 배선으로 기능하는 도전막이 제 2 광전 변환층 위에 형성된다. 도전막의 재질, 형상(패턴), 등은 필요한 광학적 특성들 또는 전기적 특성들에 따라 적절하게 변화될 수 있다. 스퍼터링 방법이 도전막의 침착 방법으로서 대표적으로 사용될 수 있으나; 개시된 발명의 실시 형태는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 증착 방법이 사용될 수 있다. 도전막이 스퍼터링 방법에 의해 형성되는 경우에, 성막실은 또한 "스퍼터링실"로 불릴 수 있다. 광 반사성을 갖는 도전막이 도전막으로서 형성되는 경우가 여기서 설명되었지만, 개시된 발명의 실시 형태는 이에 제한되지 않는다는 것에 주의한다. 예를 들어, 투광성을 갖는 도전막과 광반사성을 갖는 도전막이 도전막을 형성하기 위하여 적층될 수 있다.
이후, 기판은 언로드실(2148)로부터 꺼내진다.
위의 단계들을 통하여, 도전막, 제 1 광전 변환층, 중간 층, 제 2 광전 변환층, 그리고 도전막이 기판 위에 그 순서대로 적층되는 구조를 갖는 광전 변환 장치가 제작될 수 있다.
반송실(2100)와 반송실(2140)에 접속된 챔버들의 구성은 도 12에 도시된 구성들에 제한되지 않는다는 것에 주의한다.실들의 수는 증가되거나 감소될 수 있다.
도전막들 등을 위한 표면 처리의 타이밍 또는 횟수 등은 위에서 설명된 것에 제한되지 않는다는 것에 주의한다. 예를 들어, 표면 처리는 도전막의 형성 후에 수행될 수 있다. 패턴 형성을 위한 에칭 처리 등이 각 층의 형성 전 또는 후에 수행될 수 있다.
본 실시 형태는 임의의 다른 실시 형태들과 적절하게 조합될 수 있다는 것에 주의한다.
(실시 형태 8)
태양광 발전 모듈이 임의의 실시 형태들 1 내지 7 등에 의해 얻어진 광전 변환 장치를 이용하여 제작될 수 있다. 본 실시 형태에서, 위의 실시 형태들 중 임의의 것에 따라 얻어지는 광전 변환 장치가 사용되는 태양광 발전 모듈의 예가 도 13a에 도시된다. 태양광 발전 모듈(5028)은 지지 기판(4002) 위에 제공된 광전 변환층(4020)을 포함한다. 절연층 및 제 1 전극이 지지기판(4002)과 광전 변환층(4020) 사이에서 지지 기판(4002) 측으로부터 순차적으로 제공된다. 또한, 제 1 전극이 보조 전극(4016)에 접속된다.
보조 전극(4016)과 제 2 전극(4018)은 지지 기판(4002)의 하나의 표면측(광전 변환층(4020)이 형성되는 측)에 형성되고, 지지 기판(4002)의 단부들에서 각각 외부 단자 커넥터로 사용되는 이면 전극(5026) 및 이면 전극(5027)과 접속된다. 도 13b는 도 13a의 C-D선을 따라 취해진 단면도이다. 도 13b에서, 보조 전극(4016)과 제 2 전극(4018)은 지지 기판(4002)의 관통 구멍들을 통해 이면 전극(5026)과 이면 전극(5027)에 각각 접속된다.
본 실시 형태는 임의의 다른 실시 형태들과 적절하게 조합될 수 있다는 것에 주의한다.
(실시 형태 9)
도 14는 실시 형태 8에서 설명된 태양광 발전 모듈(5028)이 사용되는 태양광 발전 시스템의 예를 도시한다. DC-DC 컨버터 등이 제공된 충전 제어 회로(5029)는 축전지(5030)를 충전하기 위해 하나 또는 복수의 태양광 발전 모듈(5028)로부터 공급된 전력을 제어한다. 또한, 축전지(5030)가 충분히 충전되는 경우에, 충전 제어 회로(5029)는 하나 또는 복수의 태양광 발전 모듈들(5028)로부터 공급된 전력을 제어하여 전력이 직접 부하(load)(5031)로 출력되도록 한다.
전기 이중층 커패시터가 축전지(5030)로 사용될 때, 축전지(5030)는 충전에 화학 반응을 필요로 하지 않으며; 따라서, 축전지(503)가 빠르게 충전될 수 있다. 또한, 화학 반응을 사용하는 납 축전지와 비교하여 수명이 약 8배 증가될 수 있으며, 충전과 방전 효율이 약 1.5배 증가될 수 있다. 본 실시 형태에서 설명된 태양광 발전 시스템은 조명 또는 전자 장치와 같은 전력을 사용하는 다양한 형태들의 부하들(5031)에 사용될 수 있다.
본 실시 형태는 임의의 다른 실시 형태들과 적절하게 조합될 수 있다는 것에 주의한다.
(실시 형태 10)
도 15a 및 도 15b는 실시 형태 8에서 설명된 태양광 발전 모듈(5028)이 그의 지붕 부분에 사용되는 자동차(차)(6000)의 예를 도시한다. 태양광 발전 모듈(5028)은 컨버터(6002)를 통하여 배터리 또는 커패시터(6004)와 접속된다. 다시 말해, 배터리 또는 커패시터(6004)는 태양광 발전 모듈(5028)로부터 공급된 전력으로 충전된다. 충전 또는 방전은 모니터(6008)에 의해 모니터링되는 엔진(6006)의 동작 상태에 따라 선택될 수 있다.
태양광 발전 모듈(5028)의 광전 변환 효율은 열에 의해 감소되는 경향이 있다. 광전 변환 효율에서의 이러한 감소를 억제하기 위하여, 냉각용 액체 등이 태양광 발전 모듈(5028)에서 순환될 수 있다. 예를 들어, 라디에이터(6010)의 냉각수가 순환 펌프(6012)에 의해 순환될 수 있다. 말할 필요도 없이, 개시된 발명의 실시 형태는 냉각을 위한 액체가 태양광 발전 모듈(5028)과 라디에이터(6010)에 의해 공유되는 구성에 제한되지 않는다. 광전 변환 효율의 감소가 심각하지 않은 경우, 액체는 순환될 필요가 없다.
본 실시 형태는 임의의 다른 실시 형태들과 적절하게 조합될 수 있다는 것에 주의한다.
(실시 형태 11)
도 16은 외부 전원을 사용하지 않고 실시 형태들 중 임의의 하나의 광전 변환 장치의 출력으로부터 AC 전원을 안정적으로 추출할 수 있는 인버터의 한 모드를 도시한다.
광전 변환 장치의 출력은 입사광의 양에 따라 변화하기 때문에, 출력 전압이 어떠한 변화 없이 사용되는 일부 경우들에서는 안정적인 출력이 얻어질 수 없다. 예로써 도 16에 도시되는 인버터에는 안정화를 위한 커패시터(7004)와 안정적인 DC 전압을 생산하도록 동작하는 스위칭 레귤레이터(7006)가 제공된다. 예를 들어, 광전 변환 장치(7002)의 출력 전압이 10V 내지 15V일 때 스위칭 레귤레이터(7006)에 의해 30V의 안정적인 DC 전압이 생성될 수 있다.
도 17은 스위칭 레귤레이터(7006)의 블럭도이다. 스위칭 레귤레이터(7006)는 감쇠기(7012), 삼각파 발생 회로(7014), 비교기(7016), 스위칭 트랜지스터(7020), 그리고 평활(smoothing) 커패시터(7021)를 포함한다.
삼각파 발생 회로(7014)의 신호가 비교기(7016)로 입력될 때, 스위칭 트랜지스터(7020)가 켜지고, 에너지가 인덕터(7022)에 저장된다. 따라서, 광전 변환 장치(7002)의 출력 전압(V1)보다 높은 전압(V2)이 스위칭 레귤레이터(7006)의 출력에서 생성된다. 이러한 전압은 감쇠기(7012)를 통해 비교기(7016)로 다시 돌아가고, 생성된 전압은 기준 전압(7018)과 동일하게 되도록 제어된다. 예를 들어, 5V의 기준 전압과 감쇠기의 조절(1/6)로, 전압(V2)은 30V가 되도록 제어된다. 역류 예방을 위해 다이오드(7024)가 제공된다. 스위칭 레귤레이터(7006)의 출력 전압이 평활 커패시터(7021)에 의해 평활화된다.
도 16에서, 펄스폭 변조 회로(7008)가 스위칭 레귤레이터(7006)의 출력 전압(V2)을 이용하여 동작된다. 펄스폭 변조 회로(7008)에서, 펄스폭 변조파는 마이크로컴퓨터에 의해 디지털적으로 생성될 수 있으며, 또는 아날로그 방식으로 생성될 수 있다.
펄스폭 변조 회로(7008)의 출력들은 스위칭 트랜지스터들(7026 내지 7029)로 입력되어, 펄스폭 변조파들(V3 및 V4)이 생성된다. 펄스폭 변조파들(V3 및 V4)은 대역 통과 필터(7010)를 통하여 사인파들로 변환된다. 다시 말하면, 도 18에 도시된 바와 같이, 펄스폭 변조파(7030)는 그의 듀티 사이클(duty cycle)이 주어진 사이클로 변화되는 구형파가고, 펄스폭 변조파(7030)는 대역 통과 필터(7010)를 통과하여 사인파(7032)가 얻어질 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, AC 전원(V5와 V6)은 외부 전원을 사용하지 않고, 광전 변환 장치(7002)의 출력을 이용하여 생성될 수 있다.
본 실시 형태는 임의의 다른 실시 형태들과 적절하게 조합될 수 있다는 것에 주의한다.
(실시 형태 12)
본 실시 형태에서, 광발전 시스템의 예가 도 19를 참조하여 설명될 것이다. 본 광발전 시스템이 집 등에 설치되는 구조가 설명될 것이다.
이러한 광발전 시스템은 광전 변환 장치(7050)에서 생성된 전력이 축전 장치(7056)의 충전을 위해 사용되거나, 또는 생성된 전력이 인버터(7058)에서 AC 전원으로서 소비될 수 있는 구조를 갖는다. 광전 변환 장치(7050)에서 생성된 나머지 전력은 전력 회사 등에 판매된다. 한편, 전력이 충분하지 않은 밤 시간이나 비가 오는 시간에, 전력이 배전선(7068)으로부터 집 등으로 공급된다.
광전 변환 장치(7050)에서 생성된 전력의 소비와 배전선(7068)으로부터의 전력의 수신은 광전 변환 장치(7050) 측에 접속된 DC 스위치(7052)와 배전선(7068) 측에 접속된 AC 스위치(7062)에 의해 스위칭된다.
충전 제어 회로(7054)는 축전 장치(7056)의 충전을 제어하고 축전 장치(7056)로부터 인버터(7058)로의 전력의 공급을 제어한다. 축전 장치(7056)는 리튬-이온 배터리와 같은 2차 배터리 또는 리튬-이온 커패시터와 같은 커패시터를 포함한다. 전극 재료로서 리튬 대신 나트륨을 사용하는 2차 배터리 또는 커패시터가 이러한 축전 수단으로 사용될 수 있다. 인버터(7058)로부터의 AC 전원 출력이 다양한 타입들의 전기 기구들(7070)을 동작시키기 위한 전력으로서 사용된다. 실시 형태 11에서 설명된 것과 유사한 구성이 또한 인버터(7058)를 위해 사용될 수 있다는 것에 주의한다.
광전 변환 장치(7050)에서 생성된 나머지 전력은 배전선(7068)을 통해 전력 회사로 판매되도록 전송된다. AC 스위치(7062)는 변압기(7064)를 통하여 배전선(7068)과 분전반(7060) 사이의 접속과 차단의 선택을 위해 제공된다.
위에서 설명된 바와 같이, 본 실시 형태의 광 발전 시스템은 개시된 발명의 실시 형태의 광전 변환 장치를 사용하여 적은 환경적 부담을 갖는 집 등을 제공할 수 있다.
본 실시 형태는 임의의 다른 실시 형태들과 적절하게 조합될 수 있다는 것에 주의한다.
(실시 형태 13)
도 20에 도시된 바와 같이, 전지들(7096)이 형성된 제 1 표면들을 안쪽에서 대향하여, 도전체들(7100)이 분산된 유기 수지(7102)를 기판들(7098) 사이에 삽입하도록, 겹치는 한 쌍의 기판들(7098)의 주변부에 프레임(7088)이 제공되어, 광전 변환 장치가 기계적 강도를 갖게 된다.
프레임(7088)의 내부는 실링 수지(7084)로 채워져 물이 들어오는 것이 방지될 수 있다. 땜납이나 도전성 페이스트와 같은 도전성 부재(7080)가 각 전지(7096)의 단부의 접촉부에 배선 부재(7082)로 제공되어, 결합 강도가 증가될 수 있다. 배선 부재(7082)는 기판(7098)의 제 1 표면 측으로부터 프레임(7088) 내부의 제 2 표면 측에 이르게 된다.
한 쌍의 전지들(7096)이 결합되어 전지들(7096)의 지지 부재들로 동작하는 기판들(7098)이 외부로 제공되어 양면 실링 부재로 동작할 수 있으며, 전원 생성의 양이 1.5 배, 이상적으로는 2배 증가하는 동안 광전 변환 장치의 두께 감소가 이루어질 수 있다.
도 21은 축전 장치(7090)가 광전 변환 장치의 프레임(7088)의 내부에 제공되는 구조를 도시한다. 축전 장치(7090)의 단부(7092)가 적어도 하나의 배선 부재들(7082)과 접촉되도록 제공된다. 그러한 경우에, 전지(7096)에 포함되는 반도체층과 도전막을 이용하여 형성된 역류 방지 다이오드(7094)가 전지(7096)와 축전 장치(7090) 사이에 형성되는 것이 바람직하다.
축전 장치(7090)로서, 니켈-수소 배터리 또는 리튬-이온 배터리와 같은 2차 배터리, 리튬-이온 커패시터와 같은 커패시터 등이 사용될 수 있다는 것에 주의한다. 리튬 대신 나트륨을 이용하는 2차 배터리 또는 커패시터가 이러한 전원 저장 유닛의 전극 재료로서 사용될 수 있다. 축전 장치(7090)가 막 형태로 형성될 때, 두께와 무게에서의 감소들이 이루어질 수 있다. 프레임(7088)은 또한 축전 장치(7090)의 보강 부재로 기능할 수 있다.
본 실시 형태는 임의의 다른 실시 형태들과 적절하게 조합될 수 있다는 것에 주의한다.
(실시 형태 14)
본 실시 형태에서, 복수의 광전 변환층들에 의해 광전 변한 효율의 개선이 확인되었다. 특히, 비정질 실리콘을 이용하는 광전 변환층과 단결정 실리콘을 사용하는 광전 변환층의 광전 변환 효율(양자 효율)의 파장들에 대한 의존도가 컴퓨터 계산에 의해 얻어졌다. Silvaco, Inc.에 의해 제작된 장치 시뮬레이터 Atlas가 계산 소프트웨어로 사용되었다.
계산을 위해 사용된 광전 변환층은 p-i-n 접합 구조를 가졌다. 비정질 실리콘을 이용한 광전 변환층으로서, p 층, i 층, 그리고 n 층의 두께들은 각각 10nm, 200nm, 그리고 10nm이었다. 단결정 실리콘을 이용한 광전 변환층으로서, p 층, i 층, 그리고 n 층의 두께들은 각각 10nm, 30㎛, 그리고 10nm이었다. p 층과 n 층의 불순물 원소들의 농도들은 모두 1 × 1019(cm-3)이었으며, 계산은 모든 불순물 원소들이 활성화된 상태에서 수행되었다는 것에 주의한다. 또한, 전극 또는 중간층으로 동작하는 도전층에서 또는 도전층과 광전 변환층 사이의 계면에서 광의 반사, 분산, 흡수 등은 고려되지 않았다.
본 실시 형태에서, 단순화를 위해, 각 광전 변환층의 양자 효율은 비정질 실리콘을 이용하는 광전 변환층으로 들어가는 광의 양과 단결정 실리콘을 이용하는 광전 변환층으로 들어가는 광의 양이 동일한 상태하에서 개별적으로 계산되었다.
도 22는 계산의 선수조건으로서 사용되었던 비정질 실리콘(a-Si)과 단결정 실리콘(c-Si)의 광 흡수 계수(cm-1)를 도시한다. 도 22에서, 수평축은 파장(㎛)을 나타내고 수직축은 대응하는 파장들에 대한 흡수 계수(cm-1)를 나타낸다.
도 23은 위의 데이터를 기초로 계산된, 비정질 실리콘(a-Si)을 사용하는 광전 변환층의 양자 효율을 도시한다. 도 23에서, 수평축은 파장(㎛)을 나타내고 수직축은 대응하는 파장들에 대한 양자 효율을 나타낸다. 양자 효율은 모든 입사광이 전류로 변환되는 경우의 전류가 분모이고 음의 전극의 전류가 분자인 분수를 기초로 얻어진다.
도 23에 따르면, 비정질 실리콘을 사용하는 광전 변환층의 광전 변환 효율이 짧은 파장 측(0.4㎛ 내지 0.6㎛)에서 높다. 비정질 실리콘을 사용하는 광전 변환층은 약 100nm의 두께에서도 충분한 광전 변환이 가능하다. 또한, 비정질 실리콘을 사용하는 광전 변환층은 그가 보다 긴 파장으로도 광을 충분하게 투과할 수 있기 때문에 최상부 전지로서 사용되는 것이 바람직하다.
도 24는 단결정 실리콘(c-Si)을 사용한 광전 변환층의 양자 효율을 도시한다. 도 24에서, 도 23에서와 마찬가지로, 수평축은 파장(㎛)을 나타내고 수직축은 대응하는 파장들에 대한 양자 효율을 나타낸다.
도 24에 따라, 단결정 실리콘을 사용하는 광전 변환층의 광전 변환 효율은 넓은 파장 범위(0.4㎛ 내지 0.9㎛)에서 높다. 단결정 실리콘을 사용하는 광전 변환층은 그의 바람직한 두께가 수십 마이크로미터이므로 바닥 전지로 사용되는 것이 바람직하다.
도 25는 도 23과 도24에 도시된 결과들을 이용하여 얻어진, 비정질 실리콘을 사용하는 광전 변환층과 단결정 실리콘을 사용하는 광전 변환층이 적층되는 구조의 양자 효율을 도시한다. 도 25는 비정질 실리콘을 사용하는 광전 변환층이 최상부 전지로서 사용되고 단결정 실리콘을 사용하는 광전 변환층이 바닥 전지로서 사용된 경우의 양자 효율을 도시한다는 것에 주의한다. 여기서, 단순함을 위하여, 위의 광전 변환층들과 다른 요인들로 계산이 수행되었다는 것은 고려하지 않았다. 다시 말하면, 최상부 전지와 바닥 전지를 접속하는 중간층의 영향 등은 고려되지 않는다.
본 실시 형태의 계산 결과들에 따르면, 비정질 실리콘을 사용하는 광전 변환층에 대한 적절한 파장과 단결정 실리콘을 사용하는 광전 변환층에 대한 적절한 파장은 달랐다. 다시 말하면, 이러한 광전 변환층들이 적층될 때 광전 변환 효율은 개선될 수 있다고 말할 수 있다.
본 실시 형태에서 설명된 구성은 임의의 다른 실시 형태들에서 설명된 구성들과 적절하게 조합될 수 있다.
본 출원은 일본 특허청에 2009년 6월 5일 출원된 일본 특허 출원 일련 번호 2009-136646에 기초하며, 여기에 포함된 모든 내용들이 참조된다.
101: 기판, 102: 전지, 103: 구조체, 104: 기판, 105: 전지, 106: 도전체, 107: 유기 수지, 110: 도전막, 111: 광전 변환층, 112: 도전막, 113: p 층, 114: i 층, 115: n 층, 120: 도전막, 121a: 광전 변환층, 121b: 광전 변환층, 122: 도전막, 123: n 층, 124: i 층, 125: p 층, 131: 광전 변환층, 133: p 층, 135: n 층, 141a: 광전 변환층, 141b: 광전 변환층, 143: p 층, 145: n 층, 151: 광전 변환층, 152: 광전 변환층, 153: p 층, 154: i 층, 155: n 층, 156: p 층, 157: i 층, 158: n 층, 159: 광전 변환층, 160: p 층, 161: i 층, 162: n 층, 163: 중간층, 600: 도전체, 602: 광전 변환 영역, 604: 단자 영역, 606: 접속 단자, 608: 접속 단자, 610: 광전 변환 영역, 612: 도전부, 614: 광전 변환 영역, 616: 도전부, 1000: 반송실, 1002: 로드/언로드실, 1004: 성막실, 1006: 성막실, 1008: 성막실, 1010: 성막실, 1012: 성막실, 1020: 반송 로봇, 1101: 단결정 반도체 기판, 1101a: 단결정 반도체 기판, 1101b: 단결정 반도체 기판, 1102: 보호층, 1103: 반도체층, 1104: 취화층, 1105: 도전막, 1106: 절연층, 1107: 지지 기판, 1108: 분리 기판, 1109: 반도체층, 1110: 반도체층, 1111: 광전 변환층, 1112: 도전막, 1201: 지지 기판, 1202: 박리층, 1203: 절연층, 1204: 도전막, 1205: 반도체층, 1206: 반도체층, 1207: 반도체층, 1208: 임시 지지 기판, 1209: 박리용 접착제, 1210: 접착제층, 1211: 플라스틱 기판, 1212: 도전막, 1221: 광전 변환층, 1301: 단결정 반도체 기판, 1302: 텍스처 구조, 1303: 반도체층, 1304: 도전막, 1305: 반도체층, 1306: 도전막, 1307: 광전 변환층, 2100: 반송실, 2102: 분석실, 2104: 표면 처리실, 2106: 성막실, 2108: 로드실, 2110: 성막실, 2112: 성막실, 2114: 성막실, 2120: 반송 로봇, 2140: 반송실, 2142: 성막실, 2144: 성막실, 2146: 성막실, 2148: 언로드실, 2150: 성막실, 2152: 성막실, 2154: 성막실, 2160: 반송 로봇, 2180: 연결실, 4002: 지지 기판, 4016: 보조 전극, 4018: 전극, 4020: 광전 변환층, 5026: 이면 전극, 5027: 이면 전극, 5028: 태양광 발전 모듈, 5029: 충전 제어 회로, 5030: 축전지, 5031: 부하, 6000: 자동차, 6002: 컨버터, 6004: 커패시터, 6006: 엔진, 6008: 모니터, 6010: 라디에이터, 6012: 순환 펌프, 7002: 광전 변환 장치, 7004: 커패시터, 7006: 스위칭 레귤레이터, 7008: 펄스폭 변조 회로, 7010: 대역 통과 필터, 7012: 감쇠기, 7014: 삼각파 발생 회로, 7016: 비교기, 7020: 스위칭 트랜지스터, 7021: 평활 커패시터, 7022: 인덕터, 7024: 다이오드, 7026: 스위칭 트랜지스터, 7027: 스위칭 트랜지스터, 7028: 스위칭 트랜지스터, 7029: 스위칭 트랜지스터, 7030: 펄스폭 변조파, 7032: 사인파, 7050: 광전 변환 장치, 7052: DC 스위치, 7054: 충전 제어 회로, 7056: 축전 장치, 7058: 인버터, 7060: 분전반, 7062: AC 스위치, 7064: 변환기, 7068: 배전선, 7070: 전기 기구, 7080: 도전성 부재, 7082: 배선 부재, 7084: 실링 수지, 7088: 프레임, 7090: 축전 장치, 7092: 단자, 7094: 역류 방지 다이오드, 7096: 전지, 7098: 기판, 7100: 도전체, 7102: 유기 수지.
Claims (22)
- 광전 변환 기능을 갖는 제 1 전지;
광전 변환 기능을 갖는 제 2 전지; 및
상기 제 1 전지와 상기 제 2 전지 사이의 구조체(structure body)를 포함하며, 상기 구조체는 상기 제 1 전지와 상기 제 2 전지를 서로 고정시키고 상기 제 1 전지와 상기 제 2 전지를 서로 전기적으로 접속시키고,
상기 구조체는 수지와 도전체를 포함하고,
상기 제 1 전지는 제 1 개구를 갖는 제 1 도전막과 제 2 개구를 갖는 제 2 도전막 사이에 개재된 제 1 광전 변환층을 포함하고,
상기 제 2 전지는 제 3 개구를 갖는 제 3 도전막과 제 4 개구를 갖는 제 4 도전막 사이에 개재된 제 2 광전 변환층을 포함하고,
상기 제 2 도전막과 상기 제 3 도전막의 각각은 상기 수지와 상기 도전체에 접하고,
상기 제 1 광전 변환층은 상기 제 2 개구를 통해 상기 수지와 접하고,
상기 제 2 광전 변환층은 상기 제 3 개구를 통해 상기 수지와 접하는, 광전 변환 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 기판;
상기 제 1 기판 위의 광전 변환 기능을 갖는 제 1 전지;
제 2 기판;
상기 제 2 기판 하의 광전 변환 기능을 갖는 제 2 전지; 및
상기 제 1 전지와 상기 제 2 전지 사이의 구조체를 포함하며, 상기 구조체는 상기 제 1 전지와 상기 제 2 전지를 서로 고정시키고 상기 제 1 전지와 상기 제 2 전지를 서로 전기적으로 접속시키고,
상기 구조체는 수지와 도전체를 포함하고,
상기 제 1 전지는 제 1 개구를 갖는 제 1 도전막과 제 2 개구를 갖는 제 2 도전막 사이에 개재된 제 1 광전 변환층을 포함하고,
상기 제 2 전지는 제 3 개구를 갖는 제 3 도전막과 제 4 개구를 갖는 제 4 도전막 사이에 개재된 제 2 광전 변환층을 포함하고,
상기 제 2 도전막과 상기 제 3 도전막의 각각은 상기 수지와 상기 도전체에 접하고,
상기 제 1 광전 변환층은 상기 제 2 개구를 통해 상기 수지에 접하고,
상기 제 1 광전 변환층은 상기 제 1 개구를 통해 상기 제 1 기판과 접하고,
상기 제 2 광전 변환층은 상기 제 3 개구를 통해 상기 수지와 접하고,
상기 제 2 광전 변환층은 상기 제 4 개구를 통해 상기 제 2 기판과 접하는, 광전 변환 장치. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 광전 변환층은 제 1 p형 반도체층과 제 1 n형 반도체층을 포함하고,
상기 제 2 광전 변환층은 제 2 p형 반도체층과 제 2 n형 반도체층을 포함하는, 광전 변환 장치. - 제 10 항에 있어서,
제 1 i형 반도체층이 상기 제 1 p형 반도체층과 상기 제 1 n형 반도체층 사이에 제공되고,
제 2 i형 반도체층이 상기 제 2 p형 반도체층과 상기 제 2 n형 반도체층 사이에 제공되는, 광전 변환 장치. - 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 전지와 상기 제 2 전지의 적어도 하나는 비정질 실리콘, 결정성 실리콘, 및 단결정 실리콘 중 적어도 하나를 포함하는, 광전 변환 장치. - 광전 변환 기능을 갖는 제 1 전지를 형성하는 단계;
광전 변환 기능을 갖는 제 2 전지를 형성하는 단계; 및
도전체를 포함하는 수지를 이용하여 상기 제 1 전지와 상기 제 2 전지를 고정시키고 상기 제 1 전지와 상기 제 2 전지를 전기적으로 접속시키도록 상기 제 1 전지와 상기 제 2 전지 사이에 구조체를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 제 1 전지는 제 1 개구를 갖는 제 1 도전막, 제 1 광전 변환층, 및 제 2 개구를 갖는 제 2 도전막의 제 1 적층 구조를 포함하고,
상기 제 2 전지는 제 3 개구를 갖는 제 3 도전막, 제 2 광전 변환층, 및 제 4 개구를 갖는 제 4 도전막의 제 2 적층 구조를 포함하고,
상기 제 2 도전막과 상기 제 3 도전막의 각각은 상기 수지와 상기 도전체에 접하고,
상기 제 1 광전 변환층은 상기 제 2 개구를 통해 상기 수지와 접하고,
상기 제 2 광전 변환층은 상기 제 3 개구를 통해 상기 수지와 접하는, 광전 변환 장치 제작 방법. - 삭제
- 제 13 항에 있어서,
상기 제 1 광전 변환층은 적층된 제 1 p형 반도체층과 제 1 n형 반도체층을 사용하여 형성되고,
상기 제 2 광전 변환층은 적층된 제 2 p형 반도체층과 제 2 n형 반도체층을 사용하여 형성되는, 광전 변환 장치 제작 방법. - 제 15 항에 있어서,
제 1 i형 반도체층이 상기 제 1 p형 반도체층과 상기 제 1 n형 반도체층 사이에 형성되고,
제 2 i형 반도체층이 상기 제 2 p형 반도체층과 상기 제 2 n형 반도체층 사이에 형성되는, 광전 변환 장치 제작 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 제 1 전지와 상기 제 2 전지의 적어도 하나는 비정질 실리콘, 결정성 실리콘, 및 단결정 실리콘 중 적어도 하나를 포함하여 형성되는, 광전 변환 장치 제작 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 구조체의 두께는 5 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하인, 광전 변환 장치 제작 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 제 1 전지는 상기 제 1 광전 변환층과 상기 제 2 도전막 사이에 제 3 광전 변환층을 포함하고,
제 5 도전막은 상기 제 1 광전 변환층과 상기 제 3 광전 변환층 사이에 위치되는, 광전 변환 장치 제작 방법. - 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 구조체의 두께는 5 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하인, 광전 변환 장치. - 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 전지는 상기 제 1 광전 변환층과 상기 제 2 도전막 사이에 제 3 광전 변환층을 포함하고,
제 5 도전막은 상기 제 1 광전 변환층과 상기 제 3 광전 변환층 사이에 위치되는, 광전 변환 장치. - 삭제
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JPJP-P-2009-136646 | 2009-06-05 | ||
| JP2009136646 | 2009-06-05 | ||
| PCT/JP2010/058951 WO2010140522A1 (en) | 2009-06-05 | 2010-05-20 | Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120038407A KR20120038407A (ko) | 2012-04-23 |
| KR101732397B1 true KR101732397B1 (ko) | 2017-05-04 |
Family
ID=43297658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020117029070A KR101732397B1 (ko) | 2009-06-05 | 2010-05-20 | 광전 변환 장치 및 그의 제작 방법 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20100307558A1 (ko) |
| JP (2) | JP2011014894A (ko) |
| KR (1) | KR101732397B1 (ko) |
| TW (1) | TWI500172B (ko) |
| WO (1) | WO2010140522A1 (ko) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102460722B (zh) * | 2009-06-05 | 2015-04-01 | 株式会社半导体能源研究所 | 光电转换装置及其制造方法 |
| WO2010140495A1 (en) * | 2009-06-05 | 2010-12-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and method for manufacturing the same |
| US8772627B2 (en) * | 2009-08-07 | 2014-07-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof |
| JP2011210766A (ja) * | 2010-03-29 | 2011-10-20 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | ソーラーセルの接合方法及び接合型ソーラーセル装置 |
| US9537043B2 (en) | 2010-04-23 | 2017-01-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof |
| US9076909B2 (en) | 2010-06-18 | 2015-07-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and method for manufacturing the same |
| JP5753445B2 (ja) | 2010-06-18 | 2015-07-22 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 光電変換装置 |
| JP5912316B2 (ja) | 2010-08-04 | 2016-04-27 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 電気二重層キャパシタ、又は太陽光発電装置 |
| JP5421890B2 (ja) * | 2010-11-09 | 2014-02-19 | 富士フイルム株式会社 | 光電変換素子の製造方法 |
| JP5795941B2 (ja) | 2010-11-19 | 2015-10-14 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 充電装置 |
| DE102011018921B4 (de) * | 2011-04-28 | 2023-05-11 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Träger, optoelektronisches Bauelement mit Träger und Verfahren zur Herstellung dieser |
| FR2988906B1 (fr) * | 2012-03-29 | 2016-05-13 | Centre Nat De La Rech Scient - Cnrs - | Structure de cellule photovoltaique en couches minces avec une couche miroir. |
| US20150340528A1 (en) * | 2012-12-10 | 2015-11-26 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | Monolithic tandem voltage-matched multijuntion solar cells |
| KR20140082012A (ko) * | 2012-12-21 | 2014-07-02 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지 및 이의 제조 방법 |
| TW201432949A (zh) * | 2013-02-05 | 2014-08-16 | Lextar Electronics Corp | 發光模組及其製造方法 |
| JP6044503B2 (ja) * | 2013-10-08 | 2016-12-14 | 住友金属鉱山株式会社 | 導電性接着フィルム及びそれを用いた多接合型太陽電池 |
| DE102014112430A1 (de) * | 2014-08-29 | 2016-03-03 | Ev Group E. Thallner Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines leitenden Mehrfachsubstratstapels |
| WO2016046685A1 (en) | 2014-09-26 | 2016-03-31 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Imaging device |
| KR20160068338A (ko) * | 2014-12-05 | 2016-06-15 | 현대자동차주식회사 | 차량용 차체 일체형 태양전지 |
| JP2016111279A (ja) * | 2014-12-10 | 2016-06-20 | 国立大学法人東京農工大学 | 多接合太陽電池およびその製造方法 |
| US11728356B2 (en) | 2015-05-14 | 2023-08-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion element and imaging device |
| US9754980B2 (en) | 2015-06-30 | 2017-09-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion element and imaging device |
| JP2018013765A (ja) | 2016-04-28 | 2018-01-25 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 電子デバイス |
| CN112349801B (zh) * | 2020-10-16 | 2023-12-01 | 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 | 叠层电池的中间串联层及生产方法、叠层电池 |
| WO2022102128A1 (ja) * | 2020-11-16 | 2022-05-19 | 株式会社 東芝 | 多層接合型光電変換素子およびその製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080196761A1 (en) * | 2007-02-16 | 2008-08-21 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd | Photovoltaic device and process for producing same |
Family Cites Families (59)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2737443A1 (de) * | 1977-08-19 | 1979-02-22 | Fischer Artur Dr H C | Solarzelle fuer einen konstrukionsbaukasten |
| JPS62142372A (ja) * | 1985-12-17 | 1987-06-25 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置の作製方法 |
| JPS62221167A (ja) * | 1986-03-24 | 1987-09-29 | Seiji Wakamatsu | 多層型薄膜太陽電池 |
| US4686323A (en) * | 1986-06-30 | 1987-08-11 | The Standard Oil Company | Multiple cell, two terminal photovoltaic device employing conductively adhered cells |
| DE3745132C2 (de) * | 1987-01-13 | 1998-03-19 | Hoegl Helmut | Photovoltaische Solarzellenanordnung mit mindestens zwei auf Abstand voneinander angeordneten Solarzellen-Elementen |
| JPS6441278A (en) * | 1987-08-07 | 1989-02-13 | Fuji Electric Co Ltd | Manufacture of thin film photovoltaic element |
| US5071490A (en) * | 1988-03-18 | 1991-12-10 | Sharp Kabushiki Kaisha | Tandem stacked amorphous solar cell device |
| US4935383A (en) * | 1988-09-23 | 1990-06-19 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Preparation of dilute magnetic semiconductor films by metalorganic chemical vapor deposition |
| CA2026113C (en) * | 1989-01-25 | 1998-12-01 | Tsunoe Igarashi | Prepreg, composite molded body, and method of manufacture of the composite molded body |
| DE3907757A1 (de) * | 1989-03-10 | 1990-09-13 | Mtu Muenchen Gmbh | Schutzfolie |
| US5130833A (en) * | 1989-09-01 | 1992-07-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Liquid crystal device and manufacturing method therefor |
| FR2690278A1 (fr) * | 1992-04-15 | 1993-10-22 | Picogiga Sa | Composant photovoltaïque multispectral à empilement de cellules, et procédé de réalisation. |
| US5879502A (en) * | 1994-05-27 | 1999-03-09 | Gustafson; Ake | Method for making an electronic module and electronic module obtained according to the method |
| JP3618802B2 (ja) * | 1994-11-04 | 2005-02-09 | キヤノン株式会社 | 太陽電池モジュール |
| JP3364081B2 (ja) * | 1995-02-16 | 2003-01-08 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
| US5757456A (en) * | 1995-03-10 | 1998-05-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and method of fabricating involving peeling circuits from one substrate and mounting on other |
| US6482495B1 (en) * | 1996-09-04 | 2002-11-19 | Hitachi Maxwell, Ltd. | Information carrier and process for production thereof |
| JPH11150287A (ja) * | 1997-09-10 | 1999-06-02 | Canon Inc | 太陽電池モジュール、太陽電池付き外囲体、太陽電池付き外囲体の設置方法、及び太陽光発電システム |
| US6287888B1 (en) * | 1997-12-26 | 2001-09-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and process for producing photoelectric conversion device |
| JPH11214724A (ja) * | 1998-01-21 | 1999-08-06 | Canon Inc | 太陽電池モジュール及びその製造方法と施工方法、及び太陽光発電システム |
| US6344608B2 (en) * | 1998-06-30 | 2002-02-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic element |
| TW484101B (en) * | 1998-12-17 | 2002-04-21 | Hitachi Ltd | Semiconductor device and its manufacturing method |
| US6224965B1 (en) * | 1999-06-25 | 2001-05-01 | Honeywell International Inc. | Microfiber dielectrics which facilitate laser via drilling |
| JP4423779B2 (ja) * | 1999-10-13 | 2010-03-03 | 味の素株式会社 | エポキシ樹脂組成物並びに該組成物を用いた接着フィルム及びプリプレグ、及びこれらを用いた多層プリント配線板及びその製造法 |
| JP3675688B2 (ja) * | 2000-01-27 | 2005-07-27 | 寛治 大塚 | 配線基板及びその製造方法 |
| CN1245767C (zh) * | 2000-06-15 | 2006-03-15 | 阿克佐诺贝尔股份有限公司 | 带可取下顶层的太阳能电池单元 |
| JP3748370B2 (ja) * | 2000-09-11 | 2006-02-22 | シャープ株式会社 | 太陽電池モジュール |
| TW564471B (en) * | 2001-07-16 | 2003-12-01 | Semiconductor Energy Lab | Semiconductor device and peeling off method and method of manufacturing semiconductor device |
| US20030079772A1 (en) * | 2001-10-23 | 2003-05-01 | Gittings Bruce E. | Sealed photovoltaic modules |
| KR100430001B1 (ko) * | 2001-12-18 | 2004-05-03 | 엘지전자 주식회사 | 다층기판의 제조방법, 그 다층기판의 패드 형성방법 및 그다층기판을 이용한 반도체 패키지의 제조방법 |
| US7485489B2 (en) * | 2002-06-19 | 2009-02-03 | Bjoersell Sten | Electronics circuit manufacture |
| JP2004140267A (ja) * | 2002-10-18 | 2004-05-13 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置およびその作製方法 |
| JP2004228333A (ja) * | 2003-01-23 | 2004-08-12 | Canon Inc | 光起電力セル、及びその製造方法 |
| US7488890B2 (en) * | 2003-04-21 | 2009-02-10 | Sharp Kabushiki Kaisha | Compound solar battery and manufacturing method thereof |
| EP1589797A3 (en) * | 2004-04-19 | 2008-07-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Manufacturing method of laminated substrate, and manufacturing apparatus of semiconductor device for module and laminated substrate for use therein |
| KR20060045208A (ko) * | 2004-11-12 | 2006-05-17 | 삼성테크윈 주식회사 | 반도체 팩키지용 회로기판 및 이의 제조방법 |
| US7736964B2 (en) * | 2004-11-22 | 2010-06-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, and method for manufacturing the same |
| JP4454514B2 (ja) * | 2005-02-14 | 2010-04-21 | 三洋電機株式会社 | 光起電力素子および光起電力素子を含む光起電力モジュールならびに光起電力素子の製造方法 |
| US7465674B2 (en) * | 2005-05-31 | 2008-12-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Manufacturing method of semiconductor device |
| US7727859B2 (en) * | 2005-06-30 | 2010-06-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| US7685706B2 (en) * | 2005-07-08 | 2010-03-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd | Method of manufacturing a semiconductor device |
| US7700463B2 (en) * | 2005-09-02 | 2010-04-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device |
| TWI431726B (zh) * | 2006-06-01 | 2014-03-21 | Semiconductor Energy Lab | 非揮發性半導體記憶體裝置 |
| EP2038818B1 (en) * | 2006-06-26 | 2014-10-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Paper including semiconductor device and manufacturing method thereof |
| WO2008091890A2 (en) * | 2007-01-22 | 2008-07-31 | Solopower, Inc. | Roll-to-roll integration of thin film solar modules |
| KR20080079058A (ko) * | 2007-02-26 | 2008-08-29 | 엘지전자 주식회사 | 박막형 태양전지 모듈과 그의 제조방법 |
| EP1970951A3 (en) * | 2007-03-13 | 2009-05-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| EP2372756A1 (en) * | 2007-03-13 | 2011-10-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co, Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| EP1976000A3 (en) * | 2007-03-26 | 2009-05-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device |
| EP1976001A3 (en) * | 2007-03-26 | 2012-08-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device |
| JP2008270562A (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 多接合型太陽電池 |
| EP2001047A1 (en) * | 2007-06-07 | 2008-12-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co, Ltd. | Semiconductor device |
| EP2019425A1 (en) * | 2007-07-27 | 2009-01-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| JP5248240B2 (ja) * | 2007-08-30 | 2013-07-31 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
| CN101803008B (zh) * | 2007-09-07 | 2012-11-28 | 株式会社半导体能源研究所 | 半导体装置及其制造方法 |
| JP2010041040A (ja) * | 2008-07-10 | 2010-02-18 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置および光電変換装置の製造方法 |
| US20100031997A1 (en) * | 2008-08-11 | 2010-02-11 | Basol Bulent M | Flexible thin film photovoltaic modules and manufacturing the same |
| WO2010140495A1 (en) * | 2009-06-05 | 2010-12-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and method for manufacturing the same |
| CN102460722B (zh) * | 2009-06-05 | 2015-04-01 | 株式会社半导体能源研究所 | 光电转换装置及其制造方法 |
-
2010
- 2010-05-20 WO PCT/JP2010/058951 patent/WO2010140522A1/en active Application Filing
- 2010-05-20 KR KR1020117029070A patent/KR101732397B1/ko active IP Right Grant
- 2010-06-03 US US12/793,294 patent/US20100307558A1/en not_active Abandoned
- 2010-06-03 JP JP2010127647A patent/JP2011014894A/ja not_active Withdrawn
- 2010-06-04 TW TW099118176A patent/TWI500172B/zh not_active IP Right Cessation
-
2015
- 2015-01-20 JP JP2015008454A patent/JP6049771B2/ja active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080196761A1 (en) * | 2007-02-16 | 2008-08-21 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd | Photovoltaic device and process for producing same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2015097286A (ja) | 2015-05-21 |
| KR20120038407A (ko) | 2012-04-23 |
| US20100307558A1 (en) | 2010-12-09 |
| JP2011014894A (ja) | 2011-01-20 |
| WO2010140522A1 (en) | 2010-12-09 |
| TW201108433A (en) | 2011-03-01 |
| TWI500172B (zh) | 2015-09-11 |
| JP6049771B2 (ja) | 2016-12-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101732397B1 (ko) | 광전 변환 장치 및 그의 제작 방법 | |
| KR101677076B1 (ko) | 광전 변환 디바이스 및 그 제조 방법 | |
| US9087950B2 (en) | Photoelectric conversion device and method for manufacturing the same | |
| US20130187185A1 (en) | Electronic Article and Method of Forming | |
| KR101703829B1 (ko) | 다수의 접합 및 다수의 전극을 갖는 광기전력 전지들을 제조하기 위한 방법 | |
| US20020046766A1 (en) | Amorphous silicon photovoltaic devices | |
| US20100059111A1 (en) | Solar Cell Module having Multiple Module Layers and Manufacturing Method Thereof | |
| GB2339963A (en) | Photovoltaic module | |
| WO2003001602A2 (en) | Manufacturing a solar cell foil connected in series via a temporary substrate | |
| CN111739955A (zh) | 太阳能单电池和太阳能电池组件 | |
| US20090101201A1 (en) | Nip-nip thin-film photovoltaic structure | |
| US8329500B2 (en) | Method of manufacturing photovoltaic device | |
| KR101018319B1 (ko) | 유무기 복합 적층형 태양전지의 제조방법 | |
| CN202217689U (zh) | 光伏器件以及包括其的光伏转换器面板 | |
| WO2014050193A1 (ja) | 光電変換モジュール | |
| US20110155215A1 (en) | Solar cell having a two dimensional photonic crystal | |
| WO2011033885A1 (ja) | 光電変換装置 | |
| KR20110077927A (ko) | 박막 태양전지의 전면 전극 및 그를 포함하는 박막 태양전지 | |
| JP2008251914A (ja) | 多接合型光電変換装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| AMND | Amendment | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |