KR101789512B1 - 탄화규소 태양전지 제작방법 - Google Patents

탄화규소 태양전지 제작방법 Download PDF

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Abstract

탄화규소 태양전지 제작방법이 제공된다. 탄화규소 태양전지 제작방법은, 피처리 기판 준비단계; 상기 피처리 기판에 후면 전극을 형성하는 단계; 소스와 도펀트가 저장되며 플라즈마 발생기를 포함하는 공급부 및 어닐링 모듈을 이용하여 상기 피처리 기판 상에 제1탄화규소 단결정층을 형성하는 단계; 상기 공급부 및 상기 어닐링 모듈을 이용하여 인사이투(in-situ) 공정으로 상기 제1탄화규소 단결정층 상에 진성층을 형성하는 단계; 상기 공급부 및 상기 어닐링 모듈을 이용하여 인사이투(in-situ) 공정으로 상기 진성층 상에 제2탄화규소 단결정층을 형성하는 단계; 및 상기 제2탄화규소 단결정층 상에 전면 전극을 형성하는 단계;를 포함한다.

Description

탄화규소 태양전지 제작방법{METHOD FOR MANUFACTURING SILICON CARBIDE SOLAR CELL}
본 발명은 탄화규소 태양전지 제작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제작 효율이 우수한 탄화규소 태양전지 제작방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 전지는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다.
태양전지란 태양에너지를 직접 전기에너지로 바꾸는 장치를 말한다. 태양전지는 무한한 태양에너지를 이용하여 전기를 생산하고, 다른 발전 시스템과 달리 가동부분이 없어 조용하며 안전한 친환경적 시스템이다.
일반적으로 태양전지는 결정형 Si(다결정 및 단결정) 태양전지를 I 세대, 화합물 반도체(III-V) 및 박막형 반도체(a-Si, CdTe, CIGS) 태양전지를 II 세대, 그리고 유기 및 나노 반도체 소재를 이용한 것을 III 세대로 분류한다.
이 중 결정형 Si 태양전지는 실리콘 소재(Si wafer)의 공급 부족현상이 갈수록 심화되고 있으며, 이러한 수급 불균형에 의한 고비용 요소의 문제점이 있으며 추가적인 비용 절감이 용이하지 않다는 문제점이 있다. 또한, 박막형 태양전지는 에너지 전환 효율이 결정형 Si 태양전지에 비해 많이 낮은 문제점이 있다.
태양 전지의 상용화를 위해서는 태양전지의 효율을 향상하면서도 우수한 생산성을 가지는 태양 전지의 제조 방법이 요구된다. 현재, 새로운 재료를 이용한 태양전지가 개발되고 있으나 성능이나 제작효율이 낮은 문제점이 있는 바 태양전지 제작방법의 개선이 필요한 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2008-0044183호 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0134814호
이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 제작 효율이 우수한 탄화규소 태양전지 제작방법을 제공하는데 있다.
또한, 탄화규소 태양전지의 탄화규소 단결정을 성장시킴에 있어서 탄화규소 단결정의 품질을 향상시킬 수 있는 탄화규소 태양전지 제작방법을 제공하는데 있다.
또한, 탄화규소 태양전지의 탄화규소 단결정을 성장시킴에 있어서 불필요한 에너지 낭비를 방지하여, 보다 경제적이고 효과적으로 탄화규소 단결정을 성장시킬 수 있는 탄화규소 태양전지 제작방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들 은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 태양전지 제작방법은, 탄화규소 태양전지를 제작하는 방법으로서, 피처리 기판 준비단계; 상기 피처리 기판에 후면 전극을 형성하는 단계; 소스와 도펀트가 저장되며 플라즈마 발생기를 포함하는 공급부 및 어닐링 모듈을 이용하여 상기 피처리 기판 상에 제1탄화규소 단결정층을 형성하는 단계; 상기 공급부 및 상기 어닐링 모듈을 이용하여 인사이투(in-situ) 공정으로 상기 제1탄화규소 단결정층 상에 진성층을 형성하는 단계; 상기 공급부 및 상기 어닐링 모듈을 이용하여 인사이투(in-situ) 공정으로 상기 진성층 상에 제2탄화규소 단결정층을 형성하는 단계; 및 상기 제2탄화규소 단결정층 상에 전면 전극을 형성하는 단계;를 포함한다.
또한, 상기 공급부는, 상기 소스와 상기 도펀트에 플라즈마를 가하여 생성되는 비정질 탄화규소가 토출되는 탄화규소 토출부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 공급부는, 상기 소스와 상기 도펀트를 분리하는 하나 이상의 격벽을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1탄화규소 단결정층을 형성하는 단계는, 상기 소스와 제1도펀트에 플라즈마를 가하여 생성된 비정질 탄화규소를 상기 피처리 기판 측으로 토출하는 단계; 및 상기 토출된 비정질 탄화규소 상에 상기 어닐링 모듈로 어닐링 하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 진성층을 형성하는 단계는, 상기 소스를 통해 진성(intrinsic) 비정질 탄화규소를 생성시키는 단계; 및 상기 진성 비정질 탄화규소 상에 상기 어닐링 모듈로 어닐링 하는 단계;를 포함 할 수 있다.
또한, 상기 제2탄화규소 단결정층을 형성하는 단계는, 상기 소스와 제2도펀트에 플라즈마를 가하여 생성된 비정질 탄화규소를 상기 피처리 기판 측으로 토출하는 단계; 및 상기 토출된 비정질 탄화규소 상에 상기 어닐링 모듈로 어닐링 하는 단계;를 포함 할 수 있다.
또한, 상기 소스는 실리콘소스와 카본소스를 포함하며, 상기 실리콘소스는 모노실란(SiH4)이며, 상기 카본소스는 메탄(CH4)이고, 상기 제1도펀트는 질소가스(N2) 또는 다이보레인(B2H6)일 수 있다.
또한, 상기 소스는 실리콘소스와 카본소스를 포함하며, 상기 실리콘소스는 모노실란(SiH4)이며, 상기 카본소스는 메탄(CH4)이고, 상기 제2도펀트는 트리메틸아민(TMA) 또는 포스핀(PH3)일 수 있다.
또한, 상기 어닐링 모듈은 자외선, Krf 레이저, Arf 레이저 및 엑시머(excimer) 레이저로 구성된 군으로부터 선택된 어닐링 소스를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따른 탄화규소 태양전지 제작방법은 후면 전극과 전면 전극을 제외한 나머지 태양전지 내부 구조를 동일한 장비의 단일의 챔버 내에서 제작할 수 있으므로 공정 효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 탄화규소 태양전지의 탄화규소 단결정을 성장시킴에 있어서 탄화규소 단결정의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 탄화규소 태양전지의 탄화규소 단결정을 성장시킴에 있어서 불필요한 에너지 낭비를 방지하여, 보다 경제적이고 효과적으로 탄화규소 단결정을 성장시킬 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 태양전지 제작방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 태양전지 제작방법의 개략적인 제작과정을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 태양전지 제작방법의 후면전극 형성단계의 개략적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 태양전지 제작방법의 제1탄화규소 단결정층을 형성단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 태양전지 제작방법의 공급부 및 어닐링 모듈을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 태양전지 제작방법의 공급부 및 어닐링 모듈의 변형예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 태양전지 제작방법의 진성층 형성단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 태양전지 제작방법의 제2탄화규소 단결정층을 형성단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 태양전지 제작방법의 전면 전극 형성단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 태양전지 제작방법의 순서도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 태양전지 제작방법의 개략적인 제작과정을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 태양전지 제작방법(S100)은, 피처리 기판 준비단계(S110)와, 후면 전극 형성단계(S120)와, 제1탄화규소 단결정층을 형성단계(S130)와, 진성층 형성단계(S140)와, 제2탄화규소 단결정층을 형성단계(S140) 및 전면 전극 형성단계(S150)를 포함한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 태양전지 제작방법의 후면전극 형성단계의 개략적인 도면이다.
상기 피처리 기판 준비단계(S110)와 후면 전극 형성단계(S120)에서, 피처리 기판(100)은 일반적으로 태양전지에 이용되는 기판을 이용할 수 있으며, 본 실시예에서는 유리 또는 플라스틱 또는 폴리이미드 필름(PI film)을 사용한다. 이러한 기판(100)을 사용하기 위해서는 저온 공정이 가능하여야 하는데, 후술하는 공급부(200) 및 어닐링 모듈(300)에 의하여 저온 공정이 가능하다. 한편, 후면 전극(110)은 인듐 주석 산화물(ITO : Indium Tin Oxide) 또는 알루미늄을 증착하여 형성할 수 있다. 기판(100)과 후면 전극(110)의 형성은 당해 기술분야에 널리 알려져 있는바 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 태양전지 제작방법의 제1탄화규소 단결정층을 형성단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
제1탄화규소 단결정층을 형성단계(S130)는 탄화규소 태양전지의 n형 반도체층을 형성하는 단계로서, 공급부(200) 및 어닐링 모듈(300)을 이용한다. 본 단계는 공급부(200) 내의 소스(10,20)와 제1도펀트(30)에 의해 피처리 기판(100) 상에 비정질 탄화규소(50)를 성장한 뒤 어닐링 모듈(300)을 이용하여 n형 반도체인 제1탄화규소 단결정층(120)을 성장시킨다.
소스는 실리콘소스(10)와 카본소스(20)를 포함한다. 실리콘소스(10)는 모노실란(SiH4), 다이실란(Si2H6) 및 사염화규소(SiCl4)로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 실리콘소스(10)는 모노실란(SiH4)인 것으로 한다. 또한, 카본소스(20)는 메탄(CH4), 에틸렌(C2H4) 및 프로판(C3H8)으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으며, 본 실시예에서 카본소스(20)는 메탄(CH4)인 것으로 한다. 그리고, 본 단계에서 제1도펀트(30)는 질소가스(N2) 또는 다이보레인(B2H6)일 수 있다.
실리콘소스(10)와 카본소스(20) 및 제1도펀트(30)는 플라즈마 발생기(210)에 의해 플라즈마를 제공받아 n-type의 비정질 탄화규소(50)로 성장되어 레티클 형태로 피처리 기판(100) 측으로 공급된다. 성장된 n-type의 비정질 탄화규소(50)는 어닐링 모듈(300)을 이용해 인사이투(in-situ) 공정으로 어닐링된다. 어닐링에 의해 n-type의 비정질 탄화규소(50)의 폴리타입으로의 결정화 및 제1도펀트(30)의 활성화(확산)작용이 동시에 진행되어 n-type 반도체인 제1탄화규소 단결정층(120)으로 성장된다. 생성된 탄화규소 단결정은 예를 들어, 3C-SiC 의 결정형태일 수 있다. 탄화규소 단결정의 경우 비정질 탄화규소에 비해 태양전지의 효율이 증가되는 효과가 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 태양전지 제작방법의 공급부 및 어닐링 모듈을 개략적으로 도시한 도면이다.
공급부(200)와 어닐링 모듈(300)에 대해 설명한다. 공급부(200)와 어닐링 모듈(300)은 제1탄화규소 단결정층을 형성단계(S130) 뿐만 아니라 진성층 형성단계(S140)와 제2탄화규소 단결정층을 형성단계(S150)에서도 그대로 이용되므로 대표적으로 본 단계에서 설명한다.
공급부(200)는 탄화규소 단결정 생성에 필요한 원료인 실리콘 소스(10), 카본소스(20) 및 제1도펀트(30)를 공급하는 원료 공급부와 이러한 원료들을 혼합 및 플라즈마를 가하여 생성된 비정질 탄화규소를 토출하는 탄화규소 토출부(250)를 포함할 수 있으며, 비제한 적인 예로 내부에서 원료들에 플라즈마를 가하기 위한 플라즈마 발생기(210)를 포함할 수 있다.
또한, 주입된 원료들은 기체(gas)형태로 공급될 수 있고, 비정질 탄화규소(50)를 형성하고 잔류한 기체들이 다시 공급부(200) 외부로 방출될 수 있도록 배기관(240)을 포함할 수 있다. 배기관(240)은 별도의 장치가 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 않으며, 구획된 공간을 통해 구성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 태양전지 제작방법의 공급부 및 어닐링 모듈의 변형예를 개략적으로 도시한 도면이다.
공급부(200)는 외벽(220) 및 실리콘 소스(10), 카본 소스(20) 및 도펀트(30,40) 중 적어도 하나의 원료를 내부 저장공간에서 서로 분리하는 적어도 하나 이상의 격벽(230)을 더 포함할 수 있다. 외벽(220)에 의해 원료들은 공급부(200) 내부에 보관되고, 가열될 수 있다. 즉, 실리콘 소스(10), 카본 소스(20) 및 도펀트(30,40) 각각의 원료들이 서로 구분된 상태에서 플라즈마 발생기(210)에서 토출될 때 혼합되는 방식일 수 있다. 격벽(230)의 수는 필요에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
상기 플라즈마 발생기(210)는 공급부(200) 내부에 배치될 수 있다. 플라즈마 발생기(210)는 RF 또는 DC 파워소스를 사용할 수 있으며, 그 방식으로는 예를 들어, PE-CVD 방식 또는 ICP-CVD방식일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
상기 어닐링 모듈(300)은 피처리 기판(100) 상에 토출된 비정질 탄화규소(50)에 국소적으로 열을 가함으로써 탄화규소 단결정을 생성하는 구성이다. 어닐링 모듈(300)은 비제한적인 예로, 자외선, Krf 레이저, Arf 레이저 및 엑시머(excimer) 레이저로 구성된 군으로부터 선택된 어닐링 소스를 포함할 수 있다.
한편, 공급부(200)와 어닐링 모듈(300)은 동일한 챔버(400) 내에 배치될 수 있다. 피처리 기판(100)은 챔버(400) 내에 투입되어 제1탄화규소 단결정층을 형성단계(S130) 뿐만 아니라 진성층 형성단계(S140)와 제2탄화규소 단결정층을 형성단계(S150)가 인사이투 공정을 통해 수행되므로 공정 효율을 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따르면 피처리 기판(100) 전체적으로 열이나 플라즈마를 가하지 않더라도, 비정질 탄화규소(50)를 생성하는 원료들에만 플라즈마 처리를 하고, 어닐링 모듈(300)을 이용하여 토출된 비정질 탄화규소(50)에만 직접적으로 열을 가함으로써, 피처리 기판(100)의 재질을 다양하게 사용할 수 있다. 예를 들어 피처리 기판(100)이 디스플레이에 주로 이용되는 폴리이미드(PI)기판이거나 또는 플라스틱, 유리일 경우 고열에서 내구성이 떨어져 기판이 변형되거나 손상될 수 있는데, 본 발명은 저온 공정이 가능하므로 피처리 기판(100)에 전체적으로 고열이 가해지거나 플라즈마 처리를 하지 않아도 되며 필요한 부분에만 국소적으로 플라즈마와 열을 가함으로써, 피처리 기판(100)이 변형되거나 손상될 우려를 방지할 수 있다. 또한, 에너지 낭비를 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 태양전지 제작방법의 진성층 형성단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 진성층 형성단계(S140)는 n-type 반도체인 제1탄화규소 단결정층(120) 상에 진성층(intrinsic layer)을 형성하는 단계이다.
진성층 형성단계(S140)는 실리콘 소스(10)인 모노실란(SiH4)과 카본 소스(20)인 메탄(CH4)이 공급부(200)로부터 공급 및 반응되어 진성(intrinsic) 비정질 탄화규소를 성장시키고, 어닐링 모듈(300)을 이용해 진성 비정질 탄화규소를 진성 탄화규소 단결정층(130)으로 성장시키는 단계이다.
공급부(200) 내부에는 제1탄화규소 단결정층(120)에 이용되는 실리콘 소스(10)와 카본 소스(20)가 저장되므로, 본 단계는 챔버(400) 내에서 피처리 기판(100)이 외부로 배출되지 않은 상태로 인사이투 공정으로 수행된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 태양전지 제작방법의 제2탄화규소 단결정층을 형성단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 제2탄화규소 단결정층 형성단계(S150)는 탄화규소 태양전지의 p형 반도체층을 형성하는 단계로서, 공급부(200) 및 어닐링 모듈(300)을 이용한다. 본 단계는 공급부(200) 내의 소스(10,20)와 제2도펀트(40)에 의해 비정질 탄화규소(50)를 성장한 뒤 어닐링 모듈(300)을 이용하여 p형 반도체인 제2탄화규소 단결정층(140)을 성장시킨다.
소스는 제1탄화규소 단결정층 형성단계(S130)와 같이 실리콘소스(10)와 카본소스(20)를 포함한다. 본 실시예에서 실리콘소스(10)는 모노실란(SiH4)이며 카본소스(20)는 메탄(CH4)이다. 그리고, 본 단계에서 제2도펀트(40)는 트리메틸아민(TMA) 또는 포스핀(PH3)이다.
실리콘소스(10)와 카본소스(20) 및 제2도펀트(40)는 플라즈마 발생기(210)에 의해 플라즈마를 제공받아 p-type의 비정질 탄화규소(50)로 성장되어 레티클 형태로 피처리 기판(100) 측으로 공급된다. 성장된 p-type의 비정질 탄화규소(50)는 어닐링 모듈(300)을 이용해 인사이투(in-situ) 공정으로 어닐링된다. 어닐링에 의해 p-type의 비정질 탄화규소(50)의 폴리타입으로의 결정화 및 제2도펀트(40)의 활성화(확산)작용이 동시에 진행되어 p-type 반도체인 제2탄화규소 단결정층(140)으로 성장된다.
이를 통해 P-i-N-SiC 구조의 태양전지가 제작된다.
한편, 제1탄화규소 단결정층 형성단계(S130) 내지 제2탄화규소 단결정층 형성단계(S150)는, 제1탄화규소 단결정층과 진성층 및 제2탄화규소 단결정층 각 층의 두께에 따라 변형될 수 있다. 즉, 태양전지의 성능 개선을 위해 필요한 제1탄화규소 단결정층(120)과 진성층(130) 및 제2탄화규소 단결정층(140)의 두께에 따라 어닐링 공정의 횟수를 조절할 수 있다. 예를 들어, P-i-N-SiC의 두께가 대략 350nm 이하(Excimer Laser Annealing 적용) 일 경우 필요한 각 층의 두께만큼 제1탄화규소 단결정층(120)과 진성층(130) 및 제2탄화규소 단결정층(140)을 성장시킨 후 한 번의 어닐링 공정을 통해 원하는 구조를 형성할 수 있다. 예를 들어 P(25nm)-i(150nm)-N(25nm)-SiC의 경우 P-i-N 구조를 성장시킨 후 한 번의 어닐링으로 원하는 태양전지 구조를 형성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 태양전지 제작방법의 전면 전극 형성단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 전면 전극 형성단계(S160)는 공급부(200)와 어닐링 모듈(300)을 이용해 P-i-N-SiC 구조를 형성한 후 전면 전극(150)을 형성하는 단계이다. 전면 전극(150)은 인듐 주석 산화물(ITO : Indium Tin Oxide)을 증착하여 형성할 수 있다. 전면 전극(150)의 형성은 당해 기술분야에 널리 알려져 있는바 구체적인 설명은 생략하며, 태양전지 효율의 증가를 위해 다양한 형태의 디자인을 적용할 수 있음은 당연하다.
즉, 본 발명에 의하면 태양전지 효율 향상을 위해 태양전지의 다양한 구조를 쉽게 만들 수 있다. 즉, 전면 전극(110)과 후면 전극(150) 형성을 위한 증착공정을 제외한 나머지 태양전지 내부 구조를 동일한 장비의 하나의 챔버(400) 내에서 인사이투 공정으로 수행할 수 있으므로 공정 효율을 증가시킬 수 있다.
한편, 위 공정은 반드시 P-i-N-SiC 구조에 제한되는 것은 아니며, P+-P-i-N-N+-SiC 구조, double P-i-N-SiC 구조, double P+-P-i-N-N+-SiC 구조 뿐만 아니라 비정질 실리콘 또는 단결정 실리콘 층을 함께 하용하는 텐덤 구조의 태양전지도 제작할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
S100 : 탄화규소 태양전지 제작방법
S110 : 피처리기판 준비단계
S120 : 후면전극 형성단계
S130 : 제1탄화규소 단결정층 형성단계
S140 : 진성층 형성단계
S150 : 제2탄화규소 단결정층 형성단계
S160 : 전면전극 형성단계
100 : 피처리 기판
110 : 후면전극 120 : 제1탄화규소 단결정층
130 : 진성층 140 : 제2탄화규소 단결정층
150 : 전면전극 200 : 공급부
210 : 플라즈마 발생기 220 : 외벽
230 : 격벽 240 : 배기관
250 : 탄화규소 토출부 300 : 어닐링 모듈
400 : 챔버 10 : 실리콘 소스
20 : 카본 소스 30 : 제1도펀트
40 : 제2도펀트 50 : 비정질 탄화규소

Claims (9)

  1. 탄화규소 태양전지를 제작하는 방법으로서,
    피처리 기판 준비단계;
    상기 피처리 기판에 후면 전극을 형성하는 단계;
    소스와 도펀트가 저장되며 플라즈마 발생기를 포함하는 공급부 및 어닐링 모듈을 이용하여 상기 피처리 기판 상에 제1탄화규소 단결정층을 형성하는 단계;
    상기 공급부 및 상기 어닐링 모듈을 이용하여 인사이투(in-situ) 공정으로 상기 제1탄화규소 단결정층 상에 진성층을 형성하는 단계;
    상기 공급부 및 상기 어닐링 모듈을 이용하여 인사이투(in-situ) 공정으로 상기 진성층 상에 제2탄화규소 단결정층을 형성하는 단계; 및
    상기 제2탄화규소 단결정층 상에 전면 전극을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 공급부는, 상기 소스와 상기 도펀트에 플라즈마를 가하여 생성되는 비정질 탄화규소가 토출되는 탄화규소 토출부를 포함하고, 상기 소스와 상기 도펀트를 분리하는 하나 이상의 격벽을 더 포함하는 탄화규소 태양전지 제작방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1탄화규소 단결정층을 형성하는 단계는,
    상기 소스와 제1도펀트에 플라즈마를 가하여 생성된 비정질 탄화규소를 상기 피처리 기판 측으로 토출하는 단계; 및
    상기 토출된 비정질 탄화규소 상에 상기 어닐링 모듈로 어닐링 하는 단계;를 포함하는 탄화규소 태양전지 제작방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 진성층을 형성하는 단계는,
    상기 소스를 통해 진성(intrinsic) 비정질 탄화규소를 생성시키는 단계; 및
    상기 진성 비정질 탄화규소 상에 상기 어닐링 모듈로 어닐링 하는 단계;를 포함하는 탄화규소 태양전지 제작방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2탄화규소 단결정층을 형성하는 단계는,
    상기 소스와 제2도펀트에 플라즈마를 가하여 생성된 비정질 탄화규소를 상기 피처리 기판 측으로 토출하는 단계; 및
    상기 토출된 비정질 탄화규소 상에 상기 어닐링 모듈로 어닐링 하는 단계;를 포함하는 탄화규소 태양전지 제작방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 소스는 실리콘소스와 카본소스를 포함하며,
    상기 실리콘소스는 모노실란(SiH4)이며,
    상기 카본소스는 메탄(CH4)이고,
    상기 제1도펀트는 질소가스(N2) 또는 다이보레인(B2H6)인 탄화규소 태양전지 제작방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 소스는 실리콘소스와 카본소스를 포함하며,
    상기 실리콘소스는 모노실란(SiH4)이며,
    상기 카본소스는 메탄(CH4)이고,
    상기 제2도펀트는 트리메틸아민(TMA) 또는 포스핀(PH3)인 탄화규소 태양전지 제작방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 어닐링 모듈은 자외선, Krf 레이저, Arf 레이저 및 엑시머(excimer) 레이저로 구성된 군으로부터 선택된 어닐링 소스를 포함하는 탄화규소 태양전지 제작방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101224521B1 (ko) * 2012-06-27 2013-01-22 (주)이노시티 프로세스 챔버 및 기판 처리 방법

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