KR102509612B1 - Transparent semiconductor substrate for improving double-sided light transmittance and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양면 투광성 향상을 위한 투명 반도체 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 투명성을 가지는 반도체 기판, 상기 반도체 기판을 관통하고, 상기 반도체 기판의 제1면과 제2면에 대하여 경사진 경사부를 포함하는 복수의 관통홀을 포함하되, 상기 복수의 관통홀은, 상기 반도체 기판의 제1면에 대하여 예각으로 형성되어 관통하는 제1 관통홀, 상기 반도체 기판의 제1면에 대하여 둔각으로 형성되어 관통하는 제2 관통홀을 포함한다
이와 같이 본 발명에 따르면, 서로다른 크기를 가지는 복수의 관통홀과 해당 관통홀의 배치를 다양하게 할 수 있어 투명 반도체 기판의 투광성을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면 모든 면이 유리로 구성되는 건물 일체형 태양전지(BIPV)의 경우, 태양의 위치나 조도에 크게 영향을 받지 않고 투광성을 최대한 유지할 수 있다. The present invention relates to a transparent semiconductor substrate for improving light transmittance on both sides and a manufacturing method thereof.
According to the present invention, a semiconductor substrate having transparency, a plurality of through holes penetrating the semiconductor substrate and including inclined portions inclined with respect to the first and second surfaces of the semiconductor substrate, the plurality of through holes includes a first through hole formed at an acute angle with respect to the first surface of the semiconductor substrate and passing through, and a second through hole formed at an obtuse angle with respect to the first surface of the semiconductor substrate and passed through
As described above, according to the present invention, a plurality of through-holes having different sizes and the arrangement of the through-holes can be varied, so that the light transmittance of the transparent semiconductor substrate can be improved.
In particular, according to the present invention, in the case of a building integrated solar cell (BIPV) in which all surfaces are made of glass, light transmittance can be maintained as much as possible without being greatly affected by the position or illumination of the sun.
Description
본 발명은 양면 투광성 향상을 위한 투명 반도체 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 양면 투과성을 향상시키기 위한 투명 반도체 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a transparent semiconductor substrate for improving double-sided light transmittance and a manufacturing method thereof, and relates to a transparent semiconductor substrate for improving double-sided transmittance and a manufacturing method thereof.
반도체 산업의 발전과 전자기기의 고집적화 및 고성능화의 요구에 따라 다양한 반도체 재료(예를 들어, 결정질 실리콘, 게르마늄, 갈륨비소(GaAs), 갈륨비소인(GaAsP))를 포함하는 반도체 기판이 사용되고 있다. In accordance with the development of the semiconductor industry and the demand for high integration and high performance of electronic devices, semiconductor substrates including various semiconductor materials (eg, crystalline silicon, germanium, gallium arsenide (GaAs), gallium arsenide (GaAsP)) are being used.
하지만, 이러한 반도체 재료들로 이루어진 반도체 기판(예를 들어, 웨이퍼)은 가시광선 영역을 투과시키지 못하므로, 본질적으로 불투명하였다. 그 결과, 투명한 전자 기기를 제작하기에는 기판의 불투명성으로 인하여 한계점이 존재한다.However, since a semiconductor substrate (eg, a wafer) made of these semiconductor materials does not transmit visible light, it is essentially opaque. As a result, there are limitations in manufacturing transparent electronic devices due to the opacity of the substrate.
결정질 실리콘은 원재료의 풍부함과 높은 안정성으로 인해 태양전지 및 다양한 전자소자 재료로서 사용되어 왔다. 최근에는, 투명 전자 장치 (e.g. 투명 반도체, 투명 디스플레이)와 같은 차세대 장치 개발에 관한 관심이 높아지고 있는 추세이다. Crystalline silicon has been used as a material for solar cells and various electronic devices due to its abundance and high stability as a raw material. Recently, interest in developing next-generation devices such as transparent electronic devices (e.g. transparent semiconductors and transparent displays) is increasing.
하지만, 기존 결정질 실리콘 기반의 반도체 소자는 결정질 실리콘의 불투명성에 의하여 투명 전자 장치를 구성하는 데에 한계점이 존재한다.However, conventional crystalline silicon-based semiconductor devices have limitations in constructing transparent electronic devices due to the opacity of crystalline silicon.
이를 해결하기 위하여, 비정질 실리콘 또는 CdTe 등을 이용한 기판을 사용한 박막 태양전지, 유기물 기반의 기판을 이용한 염료감응형 태양전지 등이 투명 태양전지의 연구 결과물로 제시되어 왔으나, 여전히 일부 가시광선은 흡수되어 기판이 색을 나타내는 한계점이 여전히 존재하였다.In order to solve this problem, thin-film solar cells using substrates using amorphous silicon or CdTe, dye-sensitized solar cells using organic substrates, etc. have been suggested as research results for transparent solar cells, but some visible light is still absorbed. There was still a limit to the color display of the substrate.
또한, 모든 면이 유리로 구성되는 건물 일체형 태양전지(BIPV)의 증가에 따라 태양의 위치에 크게 영향을 받지 않고 투광성을 최대한 유지할 수 있는 투명 태양전지의 기본 재료가 되는 투명 반도체 기판이 필요하게 되었다.In addition, with the increase of building-integrated solar cells (BIPV), which are made of glass on all sides, a transparent semiconductor substrate, which is a basic material for transparent solar cells that can maintain maximum light transmittance without being greatly affected by the position of the sun, is required. .
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허 제10-2020-0064868호(2020.06.08. 공개)에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2020-0064868 (published on June 8, 2020).
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양광의 양면 투과성을 향상시키기 위한 투명 반도체 기판 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.A technical problem to be achieved by the present invention is to provide a transparent semiconductor substrate and a method for manufacturing the same for improving both-side transmittance of sunlight.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시 예에 따르면, 제1면 및 상기 제1면의 반대측의 제2면을 포함하는 반도체 기판, 그리고 상기 반도체 기판을 관통하고, 상기 반도체 기판의 제1면과 제2면에 대하여 경사진 경사부를 포함하는 복수의 관통홀을 포함하되, 상기 복수의 관통홀은, 상기 반도체 기판의 제1면에 대하여 예각으로 형성되어 관통하는 제1 관통홀, 상기 반도체 기판의 제1면에 대하여 둔각으로 형성되어 관통하는 제2 관통홀을 포함한다.According to an embodiment of the present invention for achieving this technical problem, a semiconductor substrate including a first surface and a second surface opposite to the first surface, and penetrating the semiconductor substrate, the first surface and the semiconductor substrate A plurality of through-holes including an inclined portion inclined with respect to a second surface, wherein the plurality of through-holes are formed at an acute angle with respect to the first surface of the semiconductor substrate and pass through; A second through hole is formed at an obtuse angle with respect to the first surface and passes therethrough.
상기 제1면, 상기 제2면 및 상기 경사부의 상면에 부착되는 부동화층, 그리고 상기 부동화층의 상면에 코팅되는 광-반사방지층을 더 포함할 수 있다. It may further include a passivation layer attached to the first surface, the second surface, and upper surfaces of the inclined portion, and a light-antireflection layer coated on the upper surface of the passivation layer.
상기 제1 관통홀은, 상기 제1면에 형성된 직경이 제2면에 형성된 직경보다 작고, 상기 제2 관통홀은, 상기 제1면에 형성된 직경이 제2면에 형성된 직경보다 클 수 있다.The first through hole may have a diameter formed on the first surface smaller than a diameter formed on the second surface, and a diameter formed on the second surface of the second through hole may be greater than a diameter formed on the second surface.
상기 제1 관통홀과 제2 관통홀은 서로 하나씩 교차되어 형성될 수 있다.The first through hole and the second through hole may be formed by crossing one another.
상기 복수의 관통홀은 복수의 영역으로 구분되며, 상기 복수의 영역은 상기 제1 관통홀이 군집화하여 형성된 제1 영역과 상기 제2 관통홀이 군집화하여 형성된 제2 영역을 포함할 수 있다.The plurality of through holes may be divided into a plurality of regions, and the plurality of regions may include a first region formed by clustering the first through holes and a second region formed by clustering the second through holes.
상기 복수의 관통홀은 복수의 영역으로 구분되며, 각각의 영역에는 상기 제1 관통홀과 제2 관통홀의 개수 또는 패턴이 다르게 형성될 수 있다.The plurality of through holes may be divided into a plurality of areas, and the number or pattern of the first through holes and the second through holes may be formed differently in each area.
상기 관통홀의 길이방향의 단면은 평행사변형 형상일 수 있다.A cross section of the through hole in the longitudinal direction may have a parallelogram shape.
상기 부동화층은, 금속, 전이금속 및 준금속 중에서 선택된 1종 이상의 원소의 산화물, 탄화물 또는 질화물을 포함할 수 있다.The passivation layer may include oxides, carbides, or nitrides of at least one element selected from among metals, transition metals, and metalloids.
상기 광-반사방지층은, 광-반사방지층 및 부동화층(Passivation Layer) 중에서 어느 하나로 형성될 수 있다.The light-anti-reflection layer may be formed of any one of a light-anti-reflection layer and a passivation layer.
상기 반도체 기판은, 결정질 실리콘(c-Si), 게르마늄(Ge), 갈륨비소(GaAs), 갈륨비소인(GaAsP), 비정질 실리콘(a-Si) 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다.The semiconductor substrate may be made of crystalline silicon (c-Si), germanium (Ge), gallium arsenide (GaAs), gallium arsenide (GaAsP), amorphous silicon (a-Si), or a combination thereof.
투명 반도체 기판은 투명 태양 전지에 적용될 수 있다.A transparent semiconductor substrate can be applied to a transparent solar cell.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1면 및 상기 제1면의 반대측에 위치한 제2면을 포함하는 반도체 기판을 준비하는 단계, 그리고 상기 반도체 기판을 관통하고, 상기 반도체 기판의 제1면과 제2면에 대하여 경사진 경사부를 포함하는 관통홀을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 복수의 관통홀은, 상기 반도체 기판의 제1면에 대하여 예각으로 형성되어 관통하는 제1 관통홀, 상기 반도체 기판의 제1면에 대하여 둔각으로 형성되어 관통하는 제2 관통홀을 포함한다.According to another embodiment of the present invention, preparing a semiconductor substrate including a first surface and a second surface located on the opposite side of the first surface, and penetrating the semiconductor substrate, and contacting the first surface of the semiconductor substrate forming a through-hole including an inclined portion inclined with respect to a second surface, wherein the plurality of through-holes are formed at an acute angle with respect to the first surface of the semiconductor substrate and pass through; A second through hole is formed at an obtuse angle with respect to the first surface of the substrate and passes therethrough.
이와 같이 본 발명에 따르면, 서로다른 크기를 가지는 두개의 관통홀과 해당 관통홀의 배치를 다양하게 할 수 있어 투명 반도체 기판의 투광성을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, since two through holes having different sizes and the arrangement of the through holes can be varied, the light transmittance of the transparent semiconductor substrate can be improved.
특히, 본 발명에 따르면 모든 면이 유리로 구성되는 건물 일체형 태양전지(BIPV)의 경우, 태양의 위치나 조도에 크게 영향을 받지 않고 투광성을 최대한 유지할 수 있다. In particular, according to the present invention, in the case of a building integrated solar cell (BIPV) in which all surfaces are made of glass, light transmittance can be maintained as much as possible without being greatly affected by the position or illumination of the sun.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투명 반도체 기판의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 투명 반도체 기판을 I-I 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 은 본 발명의 실시예에 따른 투명 반도체 기판의 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 기판 상면에 부동화층 및 광-반사방지층이 형성된 투명 반도체 기판을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 도 4의 투명 반도체 기판을 I-I 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 투명 반도체 기판을 제조하기 위한 방법을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a perspective view of a transparent semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a transparent semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention taken along line II.
3A to 3C are views for explaining a pattern of a transparent semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a transparent semiconductor substrate having a passivation layer and a light-antireflection layer formed on the upper surface of the semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of the transparent semiconductor substrate of FIG. 4 taken along line II according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a transparent semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a certain component is said to "include", it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Then, with reference to the accompanying drawings, an embodiment of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice it.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투명 반도체 기판의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 투명 반도체 기판을 I-I 선을 따라 절단한 단면도이다.1 is a perspective view of a transparent semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a transparent semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention taken along the line II.
도 1에서 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 투명 반도체 기판(100)는 반도체 기판(110)을 포함하고, 반도체 기판(110)은 상측면에 해당하는 제1면(120)과 하측면에 해당하는 제2면(130)을 포함한다. As shown in FIG. 1, the
또한, 반도체 기판(110)에는 제1면(120)과 제2면(130)을 관통하는 복수의 제1 관통홀(140)과 제2 관통홀(150)을 포함한다.In addition, the
제1면(120)과 제2면(130)에서 제1 관통홀(140)과 제2 관통홀(150)이 차지하는 면적은 반도체 기판(110)의 전체 면적의 5% 내지 95%로 형성된다.The area occupied by the first through
이때, 반도체 기판(110)은 결정질 실리콘(c-Si), 게르마늄(Ge), 갈륨비소(GaAs), 갈륨비소인(GaAsP), 비정질 실리콘(a-Si) 또는 이들의 조합 중에서 어느 하나로 구성된다.At this time, the
또한, 반도체 기판(110)은 원칙적으로 불투명한 기판으로 구현되었으나, 본 발명의 실시예에 따르면 반도체 기판(110)을 통과하는 복수의 관통홀에 의해 투명성을 가지게 된다. In addition, the
특히, 본 발명의 실시예에 따른 투명 반도체 기판(100)은 투명 태양전지에 적용될 수 있으며, 건물 일체형 태양전지(BIPV)등에 활용될 수 있다. In particular, the
도 2에서 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 제1 관통홀(140)과 제2 관통홀(150)는 제1면(120)에서 반도체 기판(110)의 두께를 통과하여 제2면(130)으로 연장하는 측벽을 포함한다.As shown in FIG. 2 , the first through
또한, 도 2에서 나타낸 것처럼, 제1 관통홀(140)은 제1면(120)에 형성된 직경이 제2면(130)에 형성된 직경보다 작고, 제2 관통홀(150)는 제1면(120)에 형성된 직경이 제2면(130)에 형성된 직경보다 크게 형성된다.In addition, as shown in FIG. 2 , the diameter of the first through
여기서, 도 2에서 나타낸 것처럼, 제1 관통홀(140) 및 제2 관통홀(150)을 구성하기 위해 투명 반도체 기판(100)의 단면은 평행사변형 형태로 구성된다.Here, as shown in FIG. 2 , the cross section of the
그리고, 도 2에서 나타낸 것처럼, 제1 관통홀(140)은 제1면(120)에 대하여 예각(
이때, 예각(
또한, 제1 관통홀(140)과 제2 관통홀(150)은 반도체 기판(110)을 식각하는 방법 또는 반도체 증착 및 성장 방법을 이용하여 형성될 수 있다.In addition, the first through
여기서, 반도체 기판(110)을 식각하는 방법은 건식 식각 또는 습식 식각 방법을 포함할 수 있다.Here, a method of etching the
예를 들어, 제1 관통홀(140)과 제2 관통홀(150)은 반도체 기판(110)의 제1면(120)에 포토리소그래피 공정을 이용하여 식각할 부분을 패터닝하고, 금속 마스크 증착 공정을 통해 패터닝되지 않은 나머지 제1면(120) 상에 금속 마스크층을 형성하고, 포토레지스트를 제거한다. For example, the first through
이후에, SF6 및 C4F8 가스를 기판과 접촉시킴으로써 반도체 기판(110) 상에 복수의 제1 관통홀(140)과 제2 관통홀(150)이 형성된다. Subsequently, a plurality of first through
이때, 제1 관통홀(140)과 제2 관통홀(150)의 측면 경사도는 SF6 및 C4F8 가스의 유량에 따라 조절된다.At this time, the side slopes of the first through
또 다른 예를 들면, 제1 관통홀(140)과 제2 관통홀(150)은 반도체 기판(110)의 제1면(120)에 포토리소그래피 공정을 이용하여 식각되지 않을 부분을 패터닝하고, 염기성 식각 용액 또는 산성 식각 용액에 반도체 기판을 침지시켜 제작한다.For another example, the first through
이때, 염기성 식각 용액을 이용하여 제1 관통홀(140)과 제2 관통홀(150)을 제작하는 경우에는 포토리소그래피 공정 이후에, 기판을 염기성 식각 용액에 침지시킨다.In this case, when the first through
그리고, 산성 식각 용액을 이용하여 제1 관통홀(140)과 제2 관통홀(150)을 제작하는 경우, 포토리소그래피 공정 이후에, 선택적으로 제1면(120) 중 식각될 부분에 금속 촉매층을 형성한 후, 산성 식각 용액에 기판을 침지시킨다.In addition, when the first through
이때, 반도체 기판(110)의 결정 구조 및 식각 용액의 농도에 따라 관통홀 내측면의 경사도가 조절된다. At this time, the inclination of the inner surface of the through hole is adjusted according to the crystal structure of the
여기서, 제1 관통홀(140)과 제2 관통홀(150)의 직경은 식각용액 내에 기판의 침지시간에 따라 조절된다.Here, the diameters of the first through
또한, 반도체 증착 및 성장 방법은, 기재 상에 SiO2 비드(beads)를 배치하고, 반응성 이온 식각(Reactive ion etch; RIE)에 의해 SiO2 비드의 크기를 조절하여 SiO2 비드 사이의 간격을 조절한 후, 기재 상에 반도체 물질을 증착하는 것에 의하여 SiO2 비드 사이에 반도체를 증착하고, SiO2 비드 및 기판을 제거하여, 제1 관통홀(140)과 제2 관통홀(150)을 구비한 반도체 기판을 제작한다.In addition, the semiconductor deposition and growth method arranges SiO 2 beads on a substrate, and controls the size of the SiO 2 beads by reactive ion etching (RIE) to adjust the spacing between the SiO 2 beads After that, by depositing a semiconductor material on the substrate, a semiconductor is deposited between the SiO 2 beads, and the SiO 2 beads and the substrate are removed to form a first through
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 투명 반도체 기판의 패턴을 설명하기 위한 도면이다.3A to 3C are views for explaining a pattern of a transparent semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention.
도 3a에서 나타낸 것처럼, 투명 반도체 기판(100)의 관통홀은 제1 관통홀(140)과 제2 관통홀(150)이 하나씩 교차되는 패턴으로 형성될 수 있다.As shown in FIG. 3A , the through hole of the
또한, 도 3b에서 나타낸 것처럼, 투명 반도체 기판(100)의 관통홀은 제1 관통홀(140)과 제2 관통홀(150)의 배치 개수 또는 형성 위치를 랜덤으로 배치하여 형성될 수 있다.Also, as shown in FIG. 3B , the through holes of the
그리고, 도 3c에서 나타낸 것처럼, 투명 반도체 기판(100)의 관통홀은 각각의 제1영역 내지 제4 영역에 제1 관통홀(140)과 제2 관통홀(150)을 각각 배치하여 형성된다.And, as shown in FIG. 3C , the through hole of the
즉, 도 3c에서 나타낸 것처럼, 제1영역과 제3영역에는 제2 관통홀(150)으로 배치되며, 제2영역과 제4영역에는 제1 관통홀(140)으로 형성될 수 있다.That is, as shown in FIG. 3C , the second through
이때, 투명 반도체 기판(100)의 관통홀은 도 3a 내지 도 3c에서 나타낸 패턴 이외의 복수의 다양한 패턴으로 형성될 수 있다.At this time, the through hole of the
이하에서는 도 4 및 도 5를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 투명 반도체 기판(100)에 부동화층 및 광-반사방지층을 증착하는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of depositing a passivation layer and an anti-light reflection layer on the
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 기판 상면에 부동화층 및 광-반사방지층이 형성된 투명 반도체 기판을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 도 4의 투명 반도체 기판을 I-I 선을 따라 절단한 단면도이다.4 is a view showing a transparent semiconductor substrate having a passivation layer and an anti-reflection layer formed on the upper surface of the semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a view showing the transparent semiconductor substrate of FIG. 4 according to an embodiment of the present invention along line II This is a cross section cut along the
즉, 도 4 및 도 5에서 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시에에 따른 투명 반도체 기판(100)은 반도체 기판(110)의 양면에 부동화층(160) 및 광-반사방지층(170)을 포함한다.That is, as shown in FIGS. 4 and 5 , the
또한, 투명 반도체 기판(100)은 제1면(120)과 제2면(130)을 관통하는 복수의 제1 관통홀(140) 및 제2 관통홀(150)을 포함한다.In addition, the
여기서, 부동화층(160)은 기판 표면에 존재하는 결함을 부동화하고 입사되는 태양광의 반사율을 감소시키기 위해 금속, 전이금속 및 준금속 중에서 선택된 1종 이상의 원소의 산화물, 탄화물 또는 질화물을 이용하여 반도체 기판(110)의 제1면 및 제2면에 증착된다.Here, the
예를 들어, 동일한 반도체 기판(110) 표면에 대하여 부동화층(160)을 적용하지 않은 경우 암시적 개방전압이 528mV 였으나, 부동화층을 적용한 경우 암시적 개방전압이 628mV로 증가하였다.For example, the implicit open-circuit voltage was 528 mV when the
또한, 이러한 기판을 태양전지에 적용하는 경우, 태양광 반사율이 감소되어 P-N 접합까지 도달되는 광량이 증대되어 태양전지의 단락전류가 증가하고, 그 결과 태양전지의 광전변환효율이 향상될 수 있다.In addition, when such a substrate is applied to a solar cell, the solar reflectance is reduced and the amount of light reaching the P-N junction is increased, thereby increasing the short-circuit current of the solar cell, and as a result, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell can be improved.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 부동화층(160)은 스퍼터링(sputtering), 전자빔 증착법(e-beam evaporation), 화학적 기상 증착법(CVD; chemical vapor deposition), 물리적 기상 증착법(PVD; physical vapor deposition), 금속 유기 화학적 기상 증착법(MOCVD; metal-organic chemical vapor deposition), 분자빔 에피택시(MBE; molecular beam epitaxy) 또는 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition) 중에서 어느 하나의 방법을 이용하여 반도체 기판(110)에 증착된다. At this time, the
또한, 광-반사방지층(170)은 광-반사방지층 및 부동화층(Passivation Layer) 중에서 어느 하나로 형성된다.In addition, the light-
여기서, 광-반사방지층(170)은 입사되는 광 중 실리콘 기판 표면에 의해 반사되는 광의 반사율을 감소시키기 위해 실리콘 질화막, 수소를 포함한 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화 질화막, MgF2, ZnS, TiO2 및 CeO2로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 단일막 또는 2개 이상의 막이 조합된 다층막 구조로 형성된다.Here, the light-
또한, 광-반사방지층(170)은 표면에 피라미드, 정사각형, 삼각형 등 다양한 요철 형태의 표면 구조체를 포함할 수 있으며, 표면 구조체는 건식/습식 식각 등과 같은 다양한 방법에 의해 광-반사방지층의 표면 거칠기를 증가시키는 방법 등에 의해 형성된다.In addition, the light-
또한, 투명 반도체 기판(100)은 제1 관통홀(140)과 제2 관통홀(150)의 배치 패턴에 따라 서로 다른 형태로 생성될 수 있으며, 투명 반도체 기판(100)의 설치 위치 또는 규모에 따라 복수의 형태로 제작된다.In addition, the
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 투명 반도체 기판을 제조하기 위한 방법을 설명하기 위한 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a transparent semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention.
먼저, 제1면 및 상기 제1면의 반대측에 위치한 제2면을 포함하는 반도체 기판(110)을 준비한다(S610).First, a
다음으로, 준비된 반도체 기판(110)을 관통하고, 반도체 기판(110)의 제1면(120)과 제2면(130)에 대하여 경사진 경사부를 포함하도록 관통홀을 형성한다(S620).Next, through-holes are formed to penetrate the
다음으로, 제1면(120), 제2면(130) 및 경사부의 상면에 부동화층(160)을 형성한다(S630).Next, a
다음으로, 부동화층(160)의 상면에 광-반사방지층(170)을 형성한다(S640).Next, an
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 서로 다른 크기를 가지는 두개의 관통홀과 해당 관통홀의 배치를 다양하게 할 수 있어 투명 반도체 기판의 투광성을 향상시킬 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, two through-holes having different sizes and the arrangement of the through-holes can be varied, so that the light transmittance of the transparent semiconductor substrate can be improved.
특히, 본 발명의 실시예에 따르면 모든 면이 유리로 구성되는 건물 일체형 태양전지(BIPV)의 경우, 태양의 위치나 조도에 크게 영향을 받지 않고 투광성을 최대한 유지할 수 있다. In particular, according to an embodiment of the present invention, in the case of a building-integrated solar cell (BIPV) in which all surfaces are made of glass, light transmittance can be maintained as much as possible without being greatly affected by the position or illuminance of the sun.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것이 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is only exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical scope of protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
100: 투명 반도체 기판, 110: 반도체 기판,
120: 제1면, 130: 제2면,
140: 제1 관통홀, 150: 제2 관통홀,
160: 부동화층, 170: 광-반사방지층100: transparent semiconductor substrate, 110: semiconductor substrate,
120: first side, 130: second side,
140: first through hole, 150: second through hole,
160: passivation layer, 170: light-antireflection layer
Claims (17)
상기 반도체 기판을 관통하고, 상기 반도체 기판의 제1면과 제2면에 대하여 경사진 경사부를 포함하는 복수의 관통홀을 포함하되,
상기 복수의 관통홀은,
상기 반도체 기판의 제1면에 대하여 예각으로 형성되어 관통하는 제1 관통홀,
상기 반도체 기판의 제1면에 대하여 둔각으로 형성되어 관통하는 제2 관통홀을 포함하되,
상기 제1 관통홀과 제2 관통홀이 서로 하나씩 교차되어 형성되거나, 상기 제1 관통홀이 군집화하여 형성된 제1 영역과 상기 제2 관통홀이 군집화하여 형성된 제2 영역을 포함한 복수의 영역으로 구분되거나, 복수의 영역으로 구분되되 각각의 영역에는 상기 제1 관통홀과 제2 관통홀의 개수 또는 패턴이 다르게 형성되는 투명 반도체 기판.A semiconductor substrate including a first surface and a second surface opposite to the first surface, and
A plurality of through holes penetrating the semiconductor substrate and including inclined portions inclined with respect to the first and second surfaces of the semiconductor substrate;
The plurality of through holes,
A first through hole formed at an acute angle with respect to the first surface of the semiconductor substrate and penetrating;
A second through hole formed at an obtuse angle with respect to the first surface of the semiconductor substrate and penetrating;
Divided into a plurality of regions including a first region formed by crossing the first through holes and the second through holes one by one, or a first region formed by clustering the first through holes and a second region formed by clustering the second through holes. or divided into a plurality of regions, but the number or pattern of the first through holes and the second through holes are formed differently in each region.
상기 제1면, 상기 제2면 및 상기 경사부의 상면에 부착되는 부동화층, 그리고
상기 부동화층의 상면에 코팅되는 광-반사방지층을 더 포함하는 투명 반도체 기판.According to claim 1,
A passivation layer attached to the first surface, the second surface and the upper surface of the inclined portion, and
A transparent semiconductor substrate further comprising a light-antireflection layer coated on an upper surface of the passivation layer.
상기 제1 관통홀은,
상기 제1면에 형성된 직경이 제2면에 형성된 직경보다 작고,
상기 제2 관통홀은,
상기 제1면에 형성된 직경이 제2면에 형성된 직경보다 큰 투명 반도체 기판.According to claim 1,
The first through hole,
The diameter formed on the first surface is smaller than the diameter formed on the second surface,
The second through hole,
A transparent semiconductor substrate having a diameter formed on the first surface larger than a diameter formed on the second surface.
상기 관통홀의 길이방향의 단면은 평행사변형 형상인 투명 반도체 기판.According to claim 1,
A cross section in the longitudinal direction of the through hole is a transparent semiconductor substrate having a parallelogram shape.
상기 부동화층은,
금속, 전이금속 및 준금속 중에서 선택된 1종 이상의 원소의 산화물, 탄화물 또는 질화물을 포함하는 투명 반도체 기판.According to claim 2,
The passivation layer,
A transparent semiconductor substrate comprising an oxide, carbide or nitride of at least one element selected from among metals, transition metals and metalloids.
상기 반도체 기판은,
결정질 실리콘(c-Si), 게르마늄(Ge), 갈륨비소(GaAs), 갈륨비소인(GaAsP), 비정질 실리콘(a-Si) 또는 이들의 조합으로 구성되는 투명 반도체 기판.According to claim 1,
The semiconductor substrate,
A transparent semiconductor substrate made of crystalline silicon (c-Si), germanium (Ge), gallium arsenide (GaAs), gallium arsenide (GaAsP), amorphous silicon (a-Si), or a combination thereof.
투명 태양 전지에 적용되는 투명 반도체 기판. According to claim 1,
A transparent semiconductor substrate applied to a transparent solar cell.
상기 반도체 기판을 관통하고, 상기 반도체 기판의 제1면과 제2면에 대하여 경사진 경사부를 포함하는 관통홀을 형성하는 단계를 포함하되,
상기 복수의 관통홀은,
상기 반도체 기판의 제1면에 대하여 예각으로 형성되어 관통하는 제1 관통홀,
상기 반도체 기판의 제1면에 대하여 둔각으로 형성되어 관통하는 제2 관통홀을 포함하되,
상기 제1 관통홀과 제2 관통홀이 서로 하나씩 교차되어 형성되거나, 상기 제1 관통홀이 군집화하여 형성된 제1 영역과 상기 제2 관통홀이 군집화하여 형성된 제2 영역을 포함한 복수의 영역으로 구분되거나, 복수의 영역으로 구분되되 각각의 영역에는 상기 제1 관통홀과 제2 관통홀의 개수 또는 패턴이 다르게 형성되는 투명 반도체 기판의 제조방법.Preparing a semiconductor substrate including a first surface and a second surface positioned opposite to the first surface, and
Forming a through hole penetrating the semiconductor substrate and including an inclined portion inclined with respect to the first and second surfaces of the semiconductor substrate,
The plurality of through holes,
A first through hole formed at an acute angle with respect to the first surface of the semiconductor substrate and penetrating;
A second through hole formed at an obtuse angle with respect to the first surface of the semiconductor substrate and penetrating;
Divided into a plurality of regions including a first region formed by crossing the first through holes and the second through holes one by one or formed by clustering the first through holes and a second region formed by clustering the second through holes or divided into a plurality of regions, but the number or pattern of the first through holes and the second through holes are formed differently in each region.
상기 제1면, 상기 제2면 및 상기 경사부의 상면에 부동화층을 형성하는 단계 그리고
상기 부동화층의 상면에 광-반사방지층을 형성하는 단계를 더 포함하는 투명 반도체 기판의 제조방법.According to claim 12,
Forming a passivation layer on the first surface, the second surface and the upper surface of the inclined portion, and
The method of manufacturing a transparent semiconductor substrate further comprising forming a light-antireflection layer on the upper surface of the passivation layer.
투명 태양 전지에 적용되는 투명 반도체 기판의 제조방법. According to claim 12,
Method for manufacturing a transparent semiconductor substrate applied to a transparent solar cell.
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