KR20020079952A

KR20020079952A - 광 에너지 변환 장치

Info

Publication number: KR20020079952A
Application number: KR1020027011969A
Authority: KR
Inventors: 마치다아키오; 우스이세츠오; 노모토카즈마사
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2000-03-13
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2002-10-19
Also published as: JP4752168B2; US20050092358A1; EP1265297A4; KR100768414B1; US20030136440A1; WO2001069690A1; EP1265297B1; EP1265297A1; CN1225029C; US7199303B2; DE60128076T2; CN1422443A; DE60128076D1

Abstract

광 에너지 변환 장치(10)는 기판(1) 상에 제 1 불순물이 첨가되어 성막된 반도체인 제 1 불순물 반도체층(5)과, 제 1 불순물 반도체층(5) 상에 성막된 수소를 포함한 비정질의 반도체인 광 활성층(6)과, 광 활성층(6)상에 제 2 불순물이 첨가되어 성막된 광 활성층(6)보다 수소 농도가 낮고, 다결정화한 반도체인 제 2 불순물 반도체층(7)을 구비하고, 광 활성층(6)과, 제 2 불순물 반도체층(7)의 계면 구조에 있어서의 깊이 방향의 평균 입자 직경이 표면으로부터 기판(1) 방향을 향해서 단계적으로 감소하고 있다. 제 2 불순물 반도체층(7)의 수소 농도를 제어함으로써, 제 2 불순물 반도체층(7)은 댕글링 본드가 대폭 감소되어 양호한 결정성을 나타내고, 해당 광 에너지 변환 장치(10)의 변환 효율을 향상시키는 것을 가능하게 한다.

Description

광 에너지 변환 장치{Optical energy transducer}

소정의 에너지원으로부터 전기 에너지로 변환하고, 변환한 전기 에너지를 추출하는 기술로서, 화력 발전, 원자력 발전 등이 일반적으로 행하여지고 있다. 화력 발전에서는 석탄이나 석유 등의 화석 연료를 연소시킴으로써 발생하는 에너지를 기계적 에너지를 통해서 전기 에너지로 변환하고 있다. 원자력 발전에서는 핵 연료를 사용하여 핵 분열 반응시의 원자 에너지를 전기 에너지로 변환하고 있다.

하지만, 화력 발전에서는 화석 연료를 연소시킴으로써 발생하는 이산화탄소에 의한 지구 온난화라는 문제가 생기고, 원자력 발전에서는 핵 분열 반응시에 방출되는 방사능에 의한 환경 오염 및 인체에 대한 영향이라는 문제를 항상 수반하고 있다.

따라서, 상술한 바와 같은 발전 기술을 이용하여 전기 에너지를 얻기 위해서는 환경에 대한 영향 등의 문제가 따르기 때문에, 화석 연료 및 원자력 에너지에계속 의존하는 것은 큰 문제가 되고 있다.

그런데, 태양 광을 전기 에너지로 변환하는 광전 변환 소자인 태양 전지는 태양 광을 에너지원으로 하기 때문에, 지구 환경에 대한 영향이 적어, 장래의 발전 장치로서의 보급이 기대되고 있다.

우선 처음에, 도 1을 참조하여, 차세대의 발전 장치로서 기대되고 있는 태양 전지의 효율에 대한 설명을 한다. 태양 전지는 입사된 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 소자이지만, 입사된 광의 에너지는 전기 에너지로의 변환 과정 및 전기 에너지의 추출 과정에서, 현재의 기술 레벨로는 대부분이 손실되어 버린다. 예를 들면, 태양 전지에 입사한 광 에너지의 손실분에는 양자 손실, 캐리어 재결합에 의한 손실, 표면 반사 손실, 도프층 흡수 손실, 직렬 저항 손실이 있다.

태양 전지에 입사한 광 에너지와, 입사한 광 에너지로부터 상술한 손실분을 뺀 값인 이용할 수 있는 전기 에너지와의 비를 태양 전지의 실효 효율이라고 하며, 태양 전지를 제작하는 데에 있어서의 일반적 과제는 태양 전지의 실효 효율을 어떻게 하여 올리는가 하는 것이다.

그런데, 태양 전지의 기본 구조는 p형과, n형의 반도체의 접합에 양음의 전극이 설치된 다이오드이다. 광이 이 반도체에 입사되면, 반도체가 갖는 밴드 갭 이상의 광자 1개에 대해서, 1개의 전자·정공 쌍이 발생한다. 전자 및 정공은 pn 접합의 전장(電場)에 의해 분리되고, 전자는 n형 반도체로, 정공은 p형 반도체로 당겨져, 두 극에 전압(광기전력)이 발생한다. 또한, 두 극을 연결하면 전력이 발생한다.

또한, 태양 전지의 구조로서는 상술한 pn 접합을 갖는 p-n형 태양 전지 외에, 진성(眞性) 반도체 영역의 i층을 p형 반도체층과, n형 반도체층이 사이에 둔 p-i-n형의 구조가 있다. p-i-n형의 구조를 이루는 태양 전지는 p형 반도체층, n형 반도체층에 비하여 충분히 폭이 넓고, 공핍 영역으로서 기능하는 i층에 의해, 태양 전지에 입사하는 입사 광자를 효율 좋게 흡수하여 될 수 있는 한 많은 전자·정공 쌍을 발생시키고, 더욱 광의 응답을 빨리 할 수 있다. 상술한 i층이 p-i-n형 태양 전지의 광 활성층이 된다.

도 2에 p-i-n형의 태양 전지의 단자간을 단락시켰을 때의 에너지 밴드 다이어그램을 도시한다. p형 반도체층으로의 페르미(fermi) 준위(Ef)는 가전자대의 상단보다 약간 위에 있고, 정공이 다수 캐리어, 전자가 소수 캐리어로 되어 있다. 한편, n형 반도체층에서는 페르미 준위(Ef)는 전도대의 하단보다 약간 아래 존재하고, 전자가 다수 캐리어, 정공이 소수 캐리어로 되어 있다. p형 반도체층과 n형 반도체층의 접합부가 되는 i층은 전위 장벽이 형성되어 있다.

태양 전지를 구성하는 재료는 일반적으로 실리콘이 사용되고 있고, 실리콘을 사용한 태양 전지는 단결정 실리콘 혹은 다결정 실리콘으로 이루어지는 결정계 실리콘 태양 전지와, 비정질(어몰퍼스) 실리콘 태양 전지로 크게 분류된다.

종래, 주류이던 결정계 실리콘 태양 전지는 비정질(어몰퍼스) 실리콘 태양 전지에 비해, 태양 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 변환 효율은 높지만, 결정을 성장시킬 때 많은 에너지와 시간을 사용하여 버리기 때문에, 양산하는 것이 곤란하고 또한 생산 비용이 높아진다는 문제가 있었다.

이에 대하여, 비정질(어몰퍼스) 실리콘 태양 전지는 변환 효율이 현재 시점에서, 결정계 실리콘 태양 전지보다도 낮지만, 광 흡수성이 높고, 광전 변환에 필요한 두께가 결정계 실리콘 태양 전지의 1/100 이하로 되며, 비교적 두께가 얇은 막을 퇴적함으로써 태양 전지를 구성할 수 있다. 또한, 비정질(어몰퍼스) 실리콘 태양 전지는 기판으로서 유리나 스테인레스, 폴리이미드계의 플라스틱 필름 등의 여러가지 재료를 선택할 수 있어 제조의 허용도가 크며, 큰 면적화가 용이하다는 등의 이점이 있다. 또한, 비정질(어몰퍼스) 실리콘 태양 전지는 결정계 실리콘 태양 전지에 비하여 제조 비용도 낮게 억제할 수 있는 가능성이 있기 때문에, 장래적으로, 일반 가정에서 대규모의 발전소 레벨에 이르기까지 광범위에 걸친 보급이 기대되고 있다.

비정질(어몰퍼스) 실리콘 태양 전지의 최소 단위인 태양 전지 셀은 CVD(Chemical Vapor Deposition) 기술의 발달에 의해, 원하는 조성과 두께를 갖는 반도체 박막을 순차 퇴적시켜 형성할 수 있다. 일반적으로는 유리 등의 기판 상에, 인을 포함한 n형 어몰퍼스 실리콘(어몰퍼스 실리콘은 이하의 설명에 있어서, a-Si:H로 표기함) 박막, 불순물을 포함하지 않은 i형 a-Si:H 박막 및 붕소를 포함한 p형 a-Si:H 박막을 순차 퇴적시킴으로써 태양 전지 셀이 형성되고, 형성된 태양 전지 셀은 입사되는 광을 수광하는 수광 표면으로부터 배면에 걸쳐서 전위의 경사를 갖고 있다. a-Si:H는 실리콘 박막을 성막할 때 수소를 넣은 수소화 어몰퍼스 실리콘 박막이고, 어몰퍼스 실리콘에 수소를 넣음으로써, 가시광 영역에서의 광 흡수 계수를 높게 할 수 있고, 이러한 재료를 태양 전지에 사용함으로써 변환 효율을향상시킬 수 있다.

하지만, 상술한 바와 같은 a-Si:H만을 사용하여 태양 전지를 제조하면, a-Si:H의 밴드 갭이 1.75ev 정도이기 때문에, i층의 막 두께를 두껍게 하더라도, 800㎚ 이상의 파장의 광은 거의 이용할 수 없다는 문제가 있다.

그래서, 불순물에 의해, 전위의 경사를 생기게 하는 동시에, 다른 밴드 갭을 갖는 2종류 이상의 반도체 재료를 거듭 퇴적시켜, 다른 파장의 광을 효율 좋게 광전 변환할 수 있는 태양 전지 셀이 제안되었다.

헤테로(이종) 접합형이라고 하는 상술한 구조를 갖는 태양 전지 셀은, 태양 전지 셀을 구성하는 반도체 재료가 갖는 밴드 갭보다도 에너지가 작은 광은 광전 변환할 수 없다는 것과, 반도체 재료가 갖는 밴드 갭이 클 수록 광전 변환에 의해서 얻을 수 있는 전압 높아진다는 것에 근거하여 제안된 것으로, 헤테로 접합형 태양 전지 셀은 입사되는 광의 에너지에 대응한 밴드 갭을 갖는 복수의 반도체층을 설치함으로써, 광전 변환의 효율을 향상시키고 있다.

헤테로 접합형 태양 전지 셀에서는, 예를 들면, 어몰퍼스 실리콘 게르마늄(이하, a-SiGe:H라고 함)을 사용함으로써, 광의 유효 이용이 도모되고 있다. 그러나, a-SiGe:H는 장파장 광에 대한 광 흡수가 크기 때문에, 단락 전류를 크게 할 수는 있지만, 그 한편 갭 내에 형성되는 갭 내 준위가 a-Si:H보다도 많기 때문에, 곡선 인자가 저하되어 변환 효율이 내려간다는 문제가 있다.

그래서, i층의 a-SiGe:H와 a-Si:H 등의 조성비를 변화시킴으로써, 밴드 갭을 연속적으로 변화시켜, 상술한 문제의 해결이 도모되고 있다.

이 방법에 의하면, i층의 밴드 갭의 최소치 부분이, 광의 입사측인 p형 반도체층에 가까울수록, 광 열화를 작게 하여 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이것은 광의 흡수 분포가 p형 반도체층 근방으로 커질수록, 홀의 수습(收拾)이 개선되기 때문이지만, p형 반도체층 근방에 밴드 갭의 최소치 부분을 형성하면, p형 반도체층 근방의 i층의 밴드 갭이 작아져 개방 전압이 더욱 저하된다는 문제가 있었다. 또한, 이 방법에 있어서는 i층의 밴드 갭을 작게 하고, 광 흡수를 크게 하고 있지만, i층의 밴드 갭이 약 1.4eV 이하가 되면, 곡선 인자가 저하되기 때문에, 광 흡수량이 증가하더라도 변환 효율을 향상시키는 것에는 한계가 있었다.

또한, 개방 전압을 향상시키기 위해서, 2.1eV 정도의 와이드 갭의 어몰퍼스 실리콘 카바이드(이하 a-SiC:H라고 함)층을 p형 반도체층과 i층의 계면에 형성하는 방법이 제안되어 있지만, 양질의 막질의 a-SiC:H층을 얻을 수 없기 때문에, 광 조사 후에, 홀 주행을 저하시키는 원인이 되는 광 열화가 커진다는 문제가 있었다.

그런데, 태양 전지를 여러가지 용도에 대응시키기 위해서는, 우선, 제품의 경량화, 생산성의 향상, 곡면 가공의 용이함, 비용의 삭감 등의 요구에 응할 필요가 있다.

융점이 낮은 재료나 플라스틱 재료의 대부분은 저온에서 임의의 형상으로 성형할 수 있기 때문에, 가공 비용을 저감시킬 수 있다는 이점을 갖고 있고, 또한, 플라스틱 재료는 중량이 가볍고 깨지기 어렵다는 이점을 갖고 있기 때문에, 융점이 낮은 재료나 플라스틱 재료를 태양 전지 셀의 기판으로서 사용하는 것이 요구된다. 플라스틱 재료, 즉, 폴리에스텔 필름 등의 범용 플라스틱을 기판에 사용할 수 있으면, 장척 기판을 사용한 롤-투-롤(roll-to-roll)형의 제조 장치에 의해서, 생산성을 대폭 향상시키는 것이 가능하게 된다.

하지만, 범용 플라스틱은 일반적으로 내열 온도가 200℃ 이하이기 때문에, 태양 전지의 기판으로서 사용하기 위해서는 성막 프로세스의 저온화 및 저온화 성막 프로세스에 있어서의 고품질의 막 형성을 실현하는 것이 필요하게 된다.

Si, Si_1-xGe_x, Ge, Si_1-xC_x등의 재료를 기판 온도를 200℃ 이하로 성막하면 통상은 어몰퍼스막이 된다. 어몰퍼스막 중에는 에너지 밴드 갭 내의 로컬 에너지 순위와 같이 소수 캐리어의 재결합의 핵이 되는 많은 요소가 존재하고, 캐리어 길이가 단결정막이나 다결정막에 비교하여 짧아지고 있다.

따라서, 불순물을 도핑된 a-Si:H막, a-Si_1-xGe_x:H막, a-Ge:H막, a-Si_1-xC_x:H막 등의 막, 즉, 붕소, 인이 도핑되어 p형 반도체층, n형 반도체층이 된 막을 p-i-n형의 태양 전지의 p형 반도체층 및/또는 n형 반도체층에 사용하면, 암전류율(暗電流率)이 작아지기 때문에 변환 효율이 낮아져 버리고, 저온으로 고품질의 태양 전지를 제조하는데 장해가 되어 버린다. 따라서 이러한 재료를 사용하는 경우, 암전류율은 1×10^-3S/㎝ 이상인 것이 중요하고, 또한 1×10^-2S/㎝ 이상인 것이 요구된다.

또한, p-i-n형 태양 전지에 있어서는, 불순물이 도핑된 p형 반도체층, n형 반도체층에서의 광 흡수는 효율의 향상에는 기여하지 않는, 즉, 데드 존(dead-zone)이 되지만, 불순물이 도핑된 a-Si_1-xGe_x:H막, a-Ge:H막, a-Si_1-xC_x:H막 등의 막은 도핑 효율이 충분하지 않기 때문에, 층이 공핍화될 우려가 있다. a-Si_1-xGe_x:H막, a-Ge:H막, a-Si_1-xC_x:H막 등의 막을 사용하는 경우, 공핍화를 방지하기 위해서 어느 정도 층을 두껍게 하는 것이 필요하게 된다. 따라서, 이러한 태양 전지에서는 p형 반도체층, n형 반도체층의 막이 두꺼워져, 이 층에서의 광의 흡수가 커져 버리고 변환 효율의 향상이 방해되어 버린다.

그래서, p-i-n형 어몰퍼스 실리콘계의 태양 전지에 있어서, 불순물을 도핑한 p형 반도체층 및 i층만을 결정화시킴으로써, 광의 흡수의 용이함을 나타내는 지표가 되는 광 흡수 계수의 값을 작게 하고, 변환 효율을 향상시키는 수법이 제안되고 있다.

예를 들면, 일본 특공평 6-5780호 공보에서는 수소화 어몰퍼스 실리콘의 p형 반도체층, n형 반도체층에 엑시머 레이저를 조사하고, 일본 특개소 63-133578호 공보에서는 마찬가지로 수소화 어몰퍼스 실리콘의 p형 반도체층, n형 반도체층에 YAG 레이저를 조사함으로써 어닐하고, p형 반도체층, n형 반도체층을 결정화시키고 있다.

그렇지만, 수소화 어몰퍼스 실리콘을 결정화시킬 수 있는 에너지 강도의 레이저를 직접 막 표면에 조사하면 막 중의 수소가 급격히 빠지는 압력으로 a-Si:H의 층이 날아가는 동시에, poly-Si층의 아래에 패시베이션되어 있던 수소가 빠져, 많은 댕글링 본드를 갖는 광학 특성이 나쁜 막이 생겨 버린다는 문제가 있었다. 도 3에 상술한 강도의 엑시머 레이저(ELA)를 조사하는 전후의 수소화 어몰퍼스 실리콘막의 모양을 도시한다.

도 3에 의하면, 수소화 어몰퍼스 실리콘막 중의 수소가 레이저 조사에 의해 분출하고 있는 것을 알 수 있다. 수소가 막 중으로부터 분출되면, 막은 파괴되게 된다.

특히, 저온에서 제작한 막에서는 Si의 네트워크 사이에 많은 수소를 포함하고 있는 경우가 많기 때문에, 이 수소가 급격히 따뜻해져 폭발함으로써 일어나는 애블레이션(ablation)을 피하기 위해서, 400℃ 정도의 고온으로 화로 중에서 승온하여, 막 중의 수소를 뺀다는 소위 수소 제거라는 작업이 필요하다. 도 4는 상술한 바와 같이 하여 수소를 제거한 막에, 엑시머 레이저(ELA)를 조사하여 결정화시킨 모양을 도시한 도면이다.

일반적으로, 구성하는 원자가 규칙성이 없는 어몰퍼스 반도체 재료의 주된 결함은 구성 원자의 미결합수인 댕글링 본드이기 때문에, 댕글링 본드의 단위 부피당 수인 댕글링 본드 밀도가 광기전력 효과의 특성이 정하는 기준이 되고, 댕글링 본드 밀도가 높으면 광 흡수 계수가 높아져 버린다. 어몰퍼스 실리콘의 댕글링 본드가 증가하면, 당연 댕글링 본드 밀도도 높아지고, 레이저를 조사한 수소화 어몰퍼스 실리콘막의 광 흡수 계수가 높아져 버린다.

상술한 바와 같이, 레이저 조사에 의한 어닐 처리에 의해 수소화 어몰퍼스 실리콘의 도핑층만을 결정화시킨 경우, 댕글링 본드가 적은 뛰어난 특성의 도핑 다결정막을 갖는 p-i-n형의 태양 전지를 형성할 수는 없었다.

본 발명은 광 에너지 변환 장치 및 광 에너지 변환 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 박형화가 가능하고, 변환 효율을 향상시킬 수 있고, 태양 전지 소자, 포토 센서 등에 응용 가능한 광 에너지 변환 장치 및 광 에너지 변환 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

도 1은 태양 전지의 효율을 설명하기 위한 도면.

도 2는 p-i-n형 태양 전지의 밴드 다이어그램을 설명하기 위한 도면.

도 3은 고온의 엑시머 레이저를 조사하였을 때 수소에 의해서 막이 파괴되는 모양을 설명하기 위한 도면.

도 4는 저온의 엑시머 레이저를 조사하였을 때 수소에 의해 층이 파괴되는 모양을 설명하기 위한 도면.

도 5는 본 발명의 실시예로서 도시하는 태양 전지의 구성을 설명하기 위한 단면도.

도 6은 변환 효율의 시뮬레이션 계산을 할 때 사용하는 제 1 태양 전지 모델에 대해서 설명하기 위한 도면.

도 7은 변환 효율의 시뮬레이션 계산을 할 때 사용하는 제 2 태양 전지 모델에 대해서 설명하기 위한 도면.

도 8은 변환 효율의 시뮬레이션 계산을 할 때 사용하는 제 3 태양 전지 모델에 대해서 설명하기 위한 도면.

도 9는 태양 전지 모델을 사용하여 변환 효율의 시뮬레이션 계산을 한 결과를 도시한 도면.

도 10은 본 발명의 실시예로서 도시하는 태양 전지를 UV 반사 측정한 측정 결과를 도시하는 도면.

도 11은 상기 태양 전지를 FTIR 측정한 측정 결과를 도시하는 도면.

도 12는 상기 태양 전지의 TEM에 의해 촬영된 제 1 단면도.

도 13은 상기 태양 전지의 TEM에 의해서 촬영된 제 2 단면도.

도 14는 상기 태양 전지의 SIMS에 의한 측정 결과를 도시하는 도면.

도 15는 상기 태양 전지를 구체적으로 제작하였을 때의 구조를 설명하기 위한 단면도.

도 16은 종래의 태양 전지를 구체적으로 제작하였을 때의 구조를 설명하기 위한 제 1 단면도.

도 17은 종래의 태양 전지를 구체적으로 제작하였을 때의 구조를 설명하기 위한 제 2 단면도.

본 발명은 박형이며, 변환 효율이 높은 광 에너지 변환 장치 및 광 에너지 변환 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 광 에너지 변환 장치는 기판 상에 제 1 불순물이 첨가되어 성막된 반도체인 제 1 불순물 반도체층과, 상기 제 1 불순물 반도체층 상에 성막된 수소를 포함한 비정질의 반도체인 광 활성층과, 상기 광 활성층 상에 제 2 불순물이 첨가되어 성막된 상기 광 활성층보다 수소 농도가 낮고, 다결정화한 반도체인 제 2 불순물 반도체층을 구비하고, 상기 제 2 불순물 반도체층은 그 표면으로부터 상기 기판을 향하는 방향의 평균 입자 직경이 단계적으로 감소하고 있는 것을 특징으로 한다.

이 광 에너지 변환 장치에서는 제 2 불순물 반도체층은 그 표면으로부터 기판 방향을 향해서 평균 입자 직경이 감소하는 미결정이 형성되어 있다.

본 발명에 따른 광 에너지 변환 장치의 제조 방법은 기판 상에 제 1 불순물을 첨가한 반도체인 제 1 불순물 반도체층을 성막하고, 상기 제 1 불순물 반도체층 상에 수소를 포함한 비정질의 반도체인 광 활성층을 성막하고, 상기 광 활성층 상에 제 2 불순물을 첨가한 상기 광 활성층보다 수소 농도가 낮은 비정질의 반도체인 제 2 불순물 반도체층을 성막하고, 상기 제 2 불순물 반도체층을 성막 후, 레이저를 상기 제 2 불순물 반도체층에 조사하여 레이저 어닐 처리하는 것을 특징으로 한다.

이 광 에너지 변환 장치의 제조 방법에서는 광 활성층보다 수소 농도가 작은 비정질의 제 2 불순물 반도체층을 성막한 후, 성막한 제 2 불순 반도체층에 레이저를 조사하여 레이저 어닐 처리를 하여, 제 2 불순물 반도체층을 결정화시킨다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 실시예에 대해서 도면을 참조하면서 설명을 한다.

본 발명의 실시예로서, 본 발명을 적용한 태양 전지(10)에 대해서 설명을 한다. 도 5에 태양 전지(10)의 단면도를 도시한다.

태양 전지(10)의 기판에는 플라스틱 기판(1)이 사용된다. 플라스틱 기판(1)으로서 사용하는 재료는 폴리에틸렌 텔레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트 등의 폴리에스텔류, 폴리프로피렌 등의 폴리에스텔류, 폴리프로피렌 등의 폴리올레핀류, 폴리페니린 술피드 등의 폴리페니린 술피드류, 폴리아미드류, 방향족 폴리아미드류, 폴리에텔 케톤류, 폴리이미드류, 아크릴계 수지, PMMA 등을들 수 있고, 특히 폴리에틸렌 텔레프탈레이트, 아세테이트, 폴리페니렌 술피드, 폴리카보네이트, 폴리에텔 설폰, 폴리스틸렌, 나일론, 폴리프로피렌, 폴리염화 비닐, 아크릴계 수지, PMMA 등의 범용적인 플라스틱을 사용하는 것이 적합하다. 필름형의 플라스틱 기판을 사용하는 경우에는 기계적 안정도나 강도의 점에서 2축 신장되어 있는 것이 바람직하다.

플라스틱 기판(1)에는 전극층(2)이 스퍼터 장치에서 성막된다. 전극층(2)은 투명 도전막 또는 금속 전극이다.

투명 전도막으로서는 고투명성 저저항인 ITO, 산화석, 불소 도프 산화석, 산화아연-산화알루미늄 등의 산화물이 사용된다. 또한, ITO를 사용한 경우에는 산화석의 도프량으로서 2 내지 20Wt/%인 것이 바람직하다.

금속 전극을 형성하는 금속으로서는 Ag, Cr, Mo, Ta, Al 등을 사용할 수 있다.

전극층(2)과 플라스틱 기판(1) 사이에는 전극층(2)과 플라스틱 기판(1)의 밀착성을 높이기 위해 점착제층(3)을 형성하는 것이 바람직하다. 점착제층(3)을 형성하는 점착제로서는 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제, EVA 수지계 점착제 등이 적합하다.

또한 상술한 전극층(2)은 투명 전도막, 금속 전극이 ZnO/Al, ZnO/Ag, ZnO/Cr, ITO/Al, ITO/Ag, ITO/Cr 등과 같이 적층한 구조로 되어 있어도 좋고, 이와 같이 투명 전도막, 금속 전극을 적층한 구조로 함으로써, 전극층(2)은 금속의 확산을 막고, 높은 도전율을 얻을 수 있다.

한편, 플라스틱 기판(1)의 배면, 요컨대 전극층(2)이 형성되어 있는 면과 대향하는 면에 도시하지 않는 배면 베리어층이 형성되어 있어도 좋다. 이 배면 베리어층은 플라스틱 기판(1)의 흡습성을 억제할 수 있고, 태양 전지(10)를 스퍼터 장치의 진공조 내로부터 대기압에 노출되는 경우나, 태양 전지 제조 프로세스에 있어서의 플라스틱 기판(1)의 변형을 억제할 수 있다. 이 배면 베리어층으로서는 산화규소를 사용할 수 있다.

또한, 플라스틱 기판(1)과 전극층(2) 사이에 베리어층(4)을 형성하여도 좋다. 베리어층(4)의 재료로서는 상술한 배면 베리어층과 같이 산화규소를 사용할 수 있다. 이 경우의 베리어층(4)은 보호층으로서 기능한다.

계속해서, 전극층(2)의 상측 면에, 소정의 불순물을 도핑시킨 a-Si:H, a-Si_1-xGe_x:H, a-Ge:H, a-Si_1-xC_x:H 등의 Si계 비정질막을 성막한다. 성막 장치로서는 스퍼터 장치가 사용되고, 플라스틱 기판(1)을 손상하지 않는 200℃ 이하, 바람직하게는 150℃ 이하로 기판 온도가 설정되어 성막된다.

또한, 전극층(2)의 상측 면에 성막된 Si계 비정질막을 엑시머 레이저(ELA)를 이용하여, 다결정(미결정)화시켜, poly-Si, poly-Si_1-xGe_1-x, poly-Ge, poly-Si_1-xC_x등의 도핑층(5)을 형성한다.

엑시머 레이저로서는, 예를 들면, ArF 엑시머 레이저, XeF 엑시머 레이저, XeCl 엑시머 레이저, KrF 엑시머 레이저 등이 사용된다. 엑시머 레이저의 조사 에너지 및 조사 시간은 플라스틱 기판의 온도가 200℃ 이하, 바람직하게는 150℃ 이하로 유지되도록 선택한다. 조사하는 엑시머 레이저의 에너지를 조정함으로써, 대단히 얇고, 도핑 효율이 높은 막을 제작할 수 있다.

막의 결정화율은 조사하는 엑시머 레이저의 에너지에 의해 변화하고, 막을 완전히 결정화할 수 없고, 미결정화되어 있는 경우는 막 중에 많은 댕글링 본드가 생성되어 있는 상태가 되지만, 그 후에, 수소화된 막을 성막할 때 패시베이션이 일어나, 수소화 미결정막으로 변하는 것을 알 수 있다(마치다 아키오, 고자인. D. P, 노구치 다카시, 우스이 세츠오, 일본 특개평 11-334978호, 1999년 11월 25일 출원).

계속해서, a-Si:H, a-Si_1-xGe_x:H, a-Ge:H, a-Si_1-xC_x:H 등의 막, 또는 이들을 적층하여 형성된 막인 비정질층(6)을 PE-CVD 장치나 스퍼터 장치를 사용하여 성막한다. 이 때, 도핑층(5)의 결정화율이 낮고 도핑층(5)이 미결정질인 경우, 상술한 바와 같이 비정질층(6)이 성막되는 동시에 도핑층(5)의 수소화도 행하여진다.

또한, 비정질층(6)의 상측 면에, 비정질층(6)의 수소 농도에 비해 수소 농도를 낮게 하고, 소정의 불순물이 도핑된 a-Si:H, a-Si_1-xGe_x:H, a-Ge:H, a-Si_1-xC_x:H, 또는 수소를 포함하지 않은 a-Si, a-Si_1-xGe_x, a-Ge, a-Si_1-xC_x등의 Si계 비정질막을 스퍼터 장치에서 성막한다.

비정질층(6)의 상측 면에 성막된 Si계 비정질막을 엑시머 레이저를 사용하여 결정화시켜, poly-Si, poly-Si_1-xGe_x, poly-Ge, po1y-Si_1-xC_x등의 도핑층(7)을 형성한다.

이와 같이, 도핑층(7)의 수소 농도를 비정질층(6)의 수소 농도보다 낮게 하거나, 또는 수소를 포함시키지 않도록 하여 도핑층(7)을 성막함으로써, 도핑층(7)은 엑시머 레이저를 조사하여 결정화시킬 때, 잔류 수소에 의한 데미지를 받지 않고 양호하게 형성된다.

도 5에 도시하는 바와 같이 도핑층(7)은 엑시머 레이저가 조사됨으로써 전체적으로 결정화하고, 표면으로부터 플라스틱 기판(1)을 향하는 방향의 결정의 평균 입자 직경이 단계적으로 감소하고 있는 다결정층이 된다.

이 레이저에 의해서 결정화된 도핑층(7)의 다결정층은, 비정질층(6)의 a-Si:H층으로부터 약간 빠진 잔류 수소에 의해, 패시베이션이 이루어짐으로써 형성되어 있다. 따라서, 도핑층(7)은 댕글링 본드가 적은 양호한 광학 특성을 갖게 된다.

그런데, 일반적으로 어몰퍼스 실리콘막 중의 수소 농도가 어몰퍼스 실리콘막의 특성에 큰 영향을 주는 것은 잘 알려져 있고, (예를 들면, Paulo. V. Santos and Warren B. Jackson; Physical Review B, 46, 1992, P.4595.), 수소 농도 1% 내지 30%(5×10²⁰atom/cc 내지 1.5×10²²atom/cc), 바람직하게는 5% 내지 25%(2.5×10²¹atom/cc 내지 1.25×10²²atom/cc) 정도일 때, 특성적으로 좋은 것이 얻어지는 것이 알려져 있다(K. Zellama, L. Chahed, P. Sladek, M.L. Theye, J. H. von Baradeleben and P. Rocai Cabrrocas; Physical Review B, 53, 1996 P.3804.).

여기서, 결정 사이즈 1㎚의 미결정층의 경우에, 결정의 부피 점유율(결정화율)을 약 80%로 하고, 결정 실리콘의 밀도를 5×10²²(1/㎤)로 하여, 그 주위에 수소 농도 5% 정도의 어몰퍼스 영역이 존재하는 미결정층을 가정하여, 소정의 계산을 하면 6.3×10²⁰(1/㎤) 정도의 수소가 존재하면, 이론상, 미결정 계면을 완전히 패시베이션하고, 어몰퍼스 영역에는 수소 농도 5% 정도의 수소가 존재하고 있는 상태가 되는 것을 알 수 있다. 따라서, 이러한 미결정 영역의 특성을 고려하면, 비정질층(6)은 엑시머 레이저에 의한 에너지 빔 조사 후에도, 적어도 5×10²⁰atom/cc 정도 이상의 수소를 포함하고 있는 것이 바람직하다.

따라서, 도핑층(7)의 수소 농도는 상술한 바와 같이 비정질층(6)보다 낮게 할 필요가 있기 때문에 5×10²⁰atom/cc 이하가 된다.

또한 도핑층(7)의 상측 면에는 전극층(8)이 스퍼터 장치에서 성막된다. 전극층(8)은 투명 도전막이다. 투명 도전막으로서는 고투명성 저저항인 IT0, 산화석, 불소 산화석, 산화아연-산화알루미늄 등의 산화물이 사용된다. 또한, ITO를 사용한 경우에는 산화석의 도프량으로서 2 내지 20Wt/%인 것이 바람직하다.

이와 같이 하여, 적층 구조로 이루어지는 태양 전지(10)가 제작된다. 이 때, 도핑층(7)은 다결정화하고, 도핑층(7)의 표면으로부터 플라스틱 기판(1)을 향하는 방향으로 단계적으로 결정 입자 직경이 작아져 있다. 이 도핑층(7)에는, Si계 반도체막으로서는, 그 외에, a-Si_1-xO_x, a-Si_1-xN_x, SiAl, SiGa, SiS, SiSn 등도 사용할 수 있다.

이와 같이 하여 제작된 태양 전지(10)는 도핑층(5), 도핑층(7)을 엑시머 레이저로 결정화시킴으로써, 플라스틱 기판(1)에 열적인 데미지를 주지 않고 도핑 효율이 높은 결정질의 막을 얻을 수 있다. 이 결과, 태양 전지(10)의 도핑층(5), 도핑층(7)은 높은 도전율을 나타내기 때문에, 도핑층이 p형 반도체층인 경우는 가전자대에, 도핑층이 n형 반도체층인 경우는 전도대에 페르미 레벨을 충분히 가깝게 할 수 있고, 변환 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.

또한, 이와 같이 레이저에 의해 결정화된 막은 성막 시의 수소량을 조사하고, 천천히 성막하는 종래 방법에 비하여, 도핑 효율이 높은 막을 얻을 수 있기 때문에, 보다 얇은 p형 반도체층, n형 반도체층에서, 수광면으로부터 배면으로의 전위의 경사를 유지할 수 있는 등, 종래는 결정화가 어렵던 SiC의 결정성도 향상 시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 하여 태양 전지(10)를 제작하는 것으로 변환 효율이 향상되는 것은 시뮬레이션 계산에 의해서도 확인할 수 있다.

예를 들면, 도 6 내지 도 8에 도시하는 구조의 태양 전지 모델을 사용하여 변환 효율을 시뮬레이션 계산한다.

도 6에 도시하는 태양 전지 모델은 p⁺a-Si:H/a-Si:H/n⁺a-SiH의 구조를 갖는 모두 비정질의 실리콘막으로 형성되어 있는 모델이다.

도 7에 도시하는 태양 전지 모델은 p⁺μc-Si:H/a-Si:H/n⁺μc-Si:H의 구조를 갖고, 도핑층인 p형 반도체층, n형 반도체층이 미결정화되어 있는 모델이다.

도 8에 도시하는 태양 전지 모델은 p⁺μc-SiC:H/a-Si:H/n⁺μc-Si:H의 구조를 갖고, 도핑층인 p형 반도체층, n형 반도체층이 미결정화되어 있는 모델이다.

시뮬레이션 계산은 나카무라(Nakamura) 등에 의한 계산 방법(Nakamura, et al; Proc.4th EC PVSEC, Stresa, May 10-14, 1982)을 바탕으로, p형 반도체층으로부터 AM1.0의 태양 광을 조사함으로써 행하였다. 미결정화한 층의 흡수 계수는 결정 실리콘의 흡수 계수를 바탕으로 계산을 하였다.

도 9에 이 시뮬레이션 계산의 계산 결과를 도시한다. 도 9에 도시하는 바와 같이 p⁺a-Si:H/a-Si:H/n⁺a-Si:H의 구조를 갖는 태양 전지 모델의 변환 효율(Eff)은 7.8%이고, p⁺μc-Si:H/a-Si:H/n⁺μc-Si:H의 구조를 갖는 태양 전지 모델은 변환 효율이 13.2%인 것을 알 수 있다. 따라서, 태양 전지 모델의 변환 효율은 p형 반도체층, i층, n형 반도체층 모두 비정질의 재료로 구성되는 태양 전지 모델보다도, p형 반도체층, n형 반도체층이 미결정으로 되어 있는 태양 전지 모델의 변환 효율쪽이 약 1.7배 높은 것을 알 수 있다.

또한, p형 반도체층의 재료를 SiC로 하고, p형 반도체층과 n형 반도체층을 미결정화시킨 태양 전지 모델의 변환 효율(Eff)은 14.4%가 되고, p형 반도체층, i층, n형 반도체층 모두 비정질의 재료로 구성되는 태양 전지 모델의 변환 효율보다도 약 1.8배 높은 것을 알 수 있다.

또, 나카무라 등은 상술한 헤테로 접합형의 구조를 갖는 태양 전지를 같은 계산 방법으로 증명하고 있고, 이 헤테로형 태양 전지와, 본 발명의 도핑층을 결정화시킬 수법을 조합하는 것으로, 더욱 변환 효율을 향상시킬 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

또한, 태양 전지(10)의 도핑층(7)의 결정성, 결정화의 모양, 태양 전지(10)의 특성은 200㎚의 광을 사용한 UV 반사율 측정에 의한 표면 반사율과 결정화율의 관계를 도시한 도 10 및 FTIR 정반사 측정 결과를 도시한 도 11에 의해 상세하게 확인할 수 있다.

우선, 도 10에 도시한 UV 반사율 측정 결과에 대해서 설명을 한다.

UV 반사에 의한 막 표면으로부터의 반사가 감소하는 것은 막 표면으로부터의 광의 산란이 증가하고 있는 것을 뜻하고 있다. 따라서, 도핑층(7)에 투명 도전막 등의 전극층(8)을 붙였을 때 광의 산란에 의해 광의 투과량이 극단적으로 감소하게 된다. 표면층에서의 광의 투과량은 그대로 태양 전지(10)에 있어서의 i층에 대한 광의 조사량이 되기 때문에, 도핑층(7)에서의 반사율이 감소하면 i층에 조사되는 광의 조사량은 소멸하여 버리고, 변환 효율에 영향을 미치게 된다.

도 10의 측정 결과에 의하면 이하의 점이 분명해진다. a-Si:H의 상부에 높은 에너지의 레이저를 직접 조사한 경우는 반사율이 감소하고 있기 때문에, 표면의 막이 애블레이션을 일으키고 있는 것을 추측할 수 있다. 한편, 태양 전지(10)와 같이, a-Si/a-Si:H라는 구조의 표면에 레이저를 조사한 경우는 반사율이 향상되고 있기 때문에, 표면의 결정성이 양호해지는 것을 알 수 있다.

계속해서, 도 11에 도시한 FTIR 측정 결과에 대해서 설명을 한다.

FTIR에 의해서 측정되는 Si-H의 결합 상태는 i층의 광전도율(photoconductivity) 및 암전도율(darkconductivity)과 밀접한 관계를 가지고 있기 때문에, (예를 들면, M.Sumiya, M.Kawasaki, H.Koinuma; Proceedings of the 1Oth symposium on plasma Proceeding, 0saka, I-2, 1992), Si-H의 결합 상태를 측정함으로써, 태양 전지(10)의 특성을 판정할 수 있다.

도 11은 정반사형 FTIR법에 의해 측정된 막 전체에 포함되는 Si-H 결합의 피크량의 추이를 나타내고 있다. 즉, 막 중에 포함되는 Si-H 결합량의 추이를 나타내고 있다.

도 11에서 as-depo라고 기록한 위치에서의 플롯(plot)은, 600㎚ 두께의 a-Si:H막의 상부에 스퍼터 장치로 a-Si를 약 60㎚ 성막한 막(■)과, 600㎚ 두께의 a-Si:H막(△) 각각의 Si-H 결합의 피크량의 값이고, 도 11은 이 값이 1이 되도록 규격화하였을 때의 레이저 조사 후의 Si-H 결합의 피크량의 변위량을 도시하고 있다.

도 11에 도시하는 바와 같이, 태양 전지(10)가 갖고 있는 구조인 a-Si/a-Si:H의 표면, 태양 전지(10)에 있어서의 도핑층(7)을 에피택셜 어닐 처리를 한 경우, 막 질은 열화되기는 커녕, 양호한 광전기 특성을 나타내기 때문에 필요시되는 Si-H의 피크가 증가하여, 개선되는 모양이 확인된다.

반대로, 태양 전지(10)와 다른 종래의 태양 전지가 갖는 구조, 즉, 도핑층이 수소를 대부분 포함한 a-Si:H에 엑시머 레이저를 조사한 경우는 Si-H의 결합이 깨져가는 모양이 확인되고, 특성이 나쁜 막이 되는 것을 알 수 있다. 이 때의 광 전도 특성을 조사하면, 광전 변환 소자에 광을 조사하지 않았을 때의 도전율인 암도전율은 1×10^-7S/㎝ 정도이며, 광전 변환 소자에 광을 조사하였을 때의 도전율인 광도전율은 1×10^-5S/㎝ 정도가 되어, 암도전율과 광도전율의 차는 2자리수로 대단히 작아졌다. 암도전율과 광도전율의 차가 크면, 태양 전지에 광을 조사하였을 때의 효과가 커지고 있는 것을 나타내고 있기 때문에, 이 경우 태양 전지의 효율은 현저히 낮아지는 것을 알 수 있다.

여기서 도 11을 참조하여 태양 전지(10)의 다결정화되어 있는 도핑층(7)의 Si-H의 결합 밀도를 계산하여 본다.

태양 전지(10)의 비정질층(6)에 있어서의 a-Si:H막의 상부에, 스퍼터 장치에 의해 태양 전지(10)의 도핑층(7)에 있어서의 a-Si를 약 60㎚ 성막한 경우 레이저 조사 후에 a-Si:H막 중의 과잉 수소가 상부의 a-Si층에 흡착되는 현상이 일어난다고 생각하면, Si-H 결합의 전체에 있어서의 증가량은 약 60㎚ 성막한 태양 전지(10)의 도핑층(7)에 있어서의 a-Si막의 Si-H 결합의 증가량이라고 생각할 수 있다.

브로드스키(Brodsky)의 식과 FTIR로 측정한 Si-H 피크의 피크 면적으로부터 계산한 Si-H의 결합 밀도는 as-depo에서 약 7.9×1.0²¹(atom/㎤), 레이저 파워 185mJ/㎠의 엑시머 레이저를 조사한 경우에 약 8.2×10²¹(atom/㎤), 레이저 파워 250mJ/㎠의 엑시머 레이저를 조사한 경우에 약 8.6×10²¹(atom/㎤), 레이저 파워310mJ/㎠의 엑시머 레이저를 조사한 경우에 약 8.4×10²¹(atom/㎤)이었다.

따라서, 레이저 조사에 의한 결정화 후의 태양 전지(10)의 도핑층(7)에 있어서의 스퍼터층 부분에서의 Si-H의 결합 밀도는 각각 185mJ/㎠ 조사에서 약 3.3×10²¹(atom/㎤), 250mJ/㎠ 조사에서 약 7.7×10²¹(atom/㎤), 310mJ/㎠ 조사에서 약 5.5×10²¹(atom/㎤)로 계산된다.

도 12에 이와 같이 하여, 태양 전지(10)의 비정질층(6)에 있어서의 600㎚ 두께의 a-Si:H막의 상부에 스퍼터 장치에 의해 태양 전지(10)의 도핑층(7)에 있어서의 a-Si를 약 60㎚ 성막하고, 엑시머 레이저를 조사하여, 다결정(미결정)/비정질/다결정의 구조를 제작하였을 때의 TEM에 의한 사진을 도시한다. 이 경우는 약 310mJ/㎠의 비교적 강한 에너지의 레이저를 조사한 경우에, 표면에 약 30㎚ 정도의 다결정 영역이 제작되고, 표면으로부터 기판측에 걸쳐서, 결정 입자가 작아져 가는 모양을 알 수 있다. 이 때 조사 에너지를 작게 해 가면, 당연히 가장 표면의 결정의 크기는 작아져 간다.

또한, 태양 전지(10)의 도핑층(7)의 도핑 효율이 어느 만큼의 값이 되는지를 조사하기 위해서, 태양 전지(10)의 비정질층(6)에 있어서의 600㎚ 두께의 a-Si:H막의 상부에 스퍼터한 40㎚의 a-Si막 표면에 PH₃플라즈마를 폭로하고, 인을 흡착시킨 후, 엑시머 레이저를 조사하여 인이 도핑된 다결정층인 도핑층(7)을 제작하였다.

도 13에 인을 도핑하였을 때의 TEM에 의한 구조 관찰 결과를 도시한다. 이것에 의하면, 가장 표면의 평균 결정 사이즈는 약 30㎚이고, 막 전체의 결정 입자의 사이즈를 깊이 방향으로 평균화한 경우의 결정 사이즈는 약 10nm 정도라고 볼 수 있다.

다음으로, 도 14에 인을 도핑한 a-Si막의 SIMS에 의한 인 농도의 측정 결과를 도시한다. 도 14에 도시한 SIMS에 의한 측정 결과에 의하면, 인은 a-Si막 중에 약 1.5×10²⁰atom/㎝^-3만큼 도핑되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 인을 도핑한 a-Si막의 홀 측정을 한 결과, 캐리어 밀도는 1.5×10²⁰㎝^-3로 산출되었다.

따라서, a-Si막에 도핑한 인이 거의 모두 a-Si막의 캐리어에 기여하고 있다고 생각되기 때문에, a-Si막 전체로서의 도핑 효율은 거의 100% 가까운 도핑 효율이 달성되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 13에 도시한 TEM에 의한 구조 관찰 결과와, 도 14에 도시한 SIMS에 의한 인 농도의 측정 결과를 비교하여 고찰하면, a-Si막의 깊이 방향, 요컨대 적층 방향의 평균 결정 입자 직경 약 10nm의 막으로의 도핑 효율은 약 10O%가 달성되어 있는 것을 알 수 있다.

이상으로부터 본 발명을 적용한 태양 전지(10)는, 결정성이 좋은 도핑층(7)을 갖고, 또한 도핑층(7)의 도핑 효율이 높아지기 때문에, 변환 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 태양 전지(10)는 p-i-n 구조를 하고 있고, i층이 비정질의 실리콘계 박막이기 때문에, i층의 광 흡수 계수가 높아지고, 광전 변환에 필요한 i층의 두께를 결정 실리콘계 태양 전지의 약 100분의 1로 할 수 있다.

또한, 태양 전지(10)는 기판으로서 플라스틱 기판(1)을 사용하고 있기 때문에, 낮은 온도로 임의의 형상으로 성형할 수 있는 것부터, 양산성이 높아져 가공 비용을 대폭 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 태양 전지(10)는 비결정 박막을 사용하고 있기 때문에 단결정 및 다결정 실리콘 태양 전지 등의 벌크(bulk)계의 태양 전지에 비해, 제조 비용을 더욱 억제하는 것이 가능해진다.

실시예

이하에 있어서, 본 발명의 효과를 더 한층 분명한 것으로 하기 위해서, 태양 전지(10)를 구체적으로 제작한 실시예와, 도핑층의 수소 농도를 많게 하여 결정화시킨 태양 전지 및 도핑층을 비정질로 한 태양 전지를 구체적으로 제작한 비교예에 대해서 설명을 한다.

실시예는 태양 전지(10)의 도핑층(7), 비정질층(6)이 μc-Si:H/a-Si:H 구조를 갖고 있는 것을 제작하고, 비교예는 태양 전지(10)의 도핑층(7), 비정질층(6)에 상당하는 개소가 a-Si:H/a-Si:H 구조를 갖고 있는 것을 제작하였다.

도 15에, 이하의 실시예 1 내지 실시예 13에서 개시하는 수법으로 제작된 태양 전지(10)의 개략도를 도시한다. 이하의 실시예 1 내지 실시예 13에 대한 설명에는 도 15를 참조한다.

실시예 1

우선, 아크릴 수지층(12)이 하드 코트된 PET 기판(11)을 세정한 후, 아크릴 수지층(12)을 위로 하여 스퍼터 장치의 기판 홀더에 둔다. 스퍼터 장치는, 진공펌프에서 10^-6Torr로 배기되고, PET 기판(11)의 표면 온도가 120℃가 되도록 설정되었다.

아크릴 수지층(12)의 상측 면에 반응성 스퍼터링법으로, SiO₂를 300㎚ 성막하여, SiO₂층(13)을 형성한다. 이 SiO₂층(13)은 이후 열 처리의 열적인 버퍼층이 된다. 다음에, Al을 200㎚만큼 DC 스퍼터로 성막하여 Al층(14)을 형성하고, 또한 ITO층(15)을 50㎚ 성막하여 전극을 형성하였다. 이 Al층(14) 및 ITO층(15)은 전극 및 이면의 반사층으로 하기 위해서 형성된다.

또한, 전력 1000W로 플라즈마를 발생시키고, 인이 도핑된 타겟 기판을 DC 스퍼터하여, 인이 도핑된 5㎚의 a-Si막을 형성하였다.

형성된 막에 XeCl 엑시머 레이저를 라인 빔으로 하여 최대로 200mJ/㎠의 조사를 행하고 결정화시켜 poly-Si층(16)을 형성하였다.

이 때 사용한 라인 빔은 빔 단축 방향의 한 끝으로부터 에너지 강도가 서서히 커지고 있는 에너지 경사를 주고 있고, 그 에너지 강도가 작은 측으로부터 서서히 막 형상을 스캔함으로써 막 중에 약간 들어간 Ar의 방출에 의한 막의 손상을 억제하면서 막을 결정화시켰다. 이 poly-Si층(16)은 태양 전지(10)에 있어서의 하부의 불순물 첨가층이 된다. 여기서는 인이 도프되어 있기 때문에 n형 반도체층으로서 기능한다.

계속해서, poly-Si층(16)의 위에 SiH₄(10%)/H₂를 50sc㎝ 흘리고, 방전시의 압력을 20mTorr, PET 기판(11)의 표면 온도를 120℃로 하여, 600㎚의 non-dope의 a-Si:H층(17)을 형성하였다. 이 a-Si:H층(17)은 태양 전지(10)의 광학적인 활성층이 된다.

다음으로, 이 a-Si:H층(17)의 위에 SiH₄(10%)/H₂를 50sc㎝, B₂H₆(1%)/H₂를 50sc㎝ 흘리고, 방전시의 압력을 2OOmTorr, PET 기판(11)의 표면 온도가 120℃가 되도록 스퍼터 장치를 설정하여, 전력 20W로 플라즈마를 발생시켜, 붕소가 도핑된 5㎚의 a-Si:H막을 형성하였다.

다음으로, Ar을 30sc㎝ 흘리고, 방전시의 압력을 3mTorr, PET 기판(11)의 표면 온도가 120℃가 되도록 스퍼터 장치를 설정하였다. 전력 1000W로 플라즈마를 발생시켜, 붕소가 도핑된 타겟 기판을 DC 스퍼터하고, 붕소가 도핑된 10nm의 a-Si층을 형성하였다. 상술한 poly-Si층(16)을 형성한 경우와 동일하게 하여 XeCl 엑시머 레이저를 라인 빔으로 하여 최대 250mJ/㎠로 조사하여 결정화시켜 μc-Si:H층(18)을 형성하였다. 이 μc-Si:H층(18)은 태양 전지(10)에 있어서의 상부의 불순물 첨가층이 된다. 여기서는 붕소가 도프되어 있기 때문에 p형 반도체로서 기능한다.

계속해서, ITO의 타겟을 RF 스퍼터로 150㎚ 성막하여, ITO층(19)을 형성하였다. 마지막으로 Al을 200㎚, 스퍼터로 성막하여 레지스터를 사용하여 리프트 오프로 Al 집전 전극(20)을 형성하였다.

또, μc-Si:H층(18)은 그 표면으로부터 PET 기판(11) 방향을 향해서 결정 입자 직경이 단계적으로 작아져 결정화되어 있다.

실시예 2

우선, 아크릴 수지층(12)이 하드 코트된 PET 기판(11)을 세정한 후, 아크릴 수지층(12)을 위로 하여 스퍼터 장치의 기판 홀더에 둔다. 스퍼터 장치는, 진공 펌프에서 10^-6Torr로 배기되고, PET 기판(11)의 표면 온도가 120℃가 되도록 설정되었다.

아크릴 수지층(12)의 상측 면에 반응성 스퍼터링법으로, SiO₂를 300㎚ 성막하여, SiO₂층(13)을 형성한다. 이 SiO₂층(13)은 이후 열 처리의 열적인 버퍼층(14)이 된다. 다음으로, Al을 200㎚만큼 DC 스퍼터로 성막하여 Al층(14)을 형성하고, 또한 ITO층(15)을 50㎚ 성막하여 전극을 형성하였다. 이 ITO 층(15)은 전극 및 이면의 반사막으로 하기 위해서 형성된다.

또한, 전력 1000W로 플라즈마를 발생시키고, 붕소가 도핑된 타겟 기판을 DC 스퍼터하여, 붕소가 도핑된 5㎚의 a-Si막을 형성하였다.

이 때 사용한 라인 빔은 빔 단축 방향의 한 끝으로부터 에너지 강도가 서서히 커지는 에너지 경사를 주고 있고, 그 에너지 강도가 작은 측으로부터 서서히 막 형상을 스캔함으로써 막 중에 약간 들어간 Ar의 방출에 의한 막의 손상을 억제하면서 막을 결정화시켰다. 이 poly-Si층(16)은 태양 전지(10)에 있어서의 하부의 불순물 첨가층이 된다. 여기서는 붕소가 도프되어 있기 때문에 p형 반도체층으로서기능한다.

다음으로, 이 a-Si:H층(17)의 위에 SiH₄(10%)/H₂를 50sc㎝, PH₃(1%)/H₂를 50sc㎝ 흘리고, 방전시의 압력을 200mTorr, PET 기판(11)의 표면 온도가 120℃가 되도록 스퍼터 장치를 설정하고, 전력 20W로 플라즈마를 발생시켜, 인이 도핑된 5㎚의 a-Si:H막을 형성하였다.

다음으로, Ar을 30sc㎝ 흘리고, 방전시의 압력을 3mTorr, PET 기판(11)의 표면 온도가 120℃가 되도록 스퍼터 장치를 설정하였다. 전력 1000W로 플라즈마를 발생시켜, 인이 도핑된 타겟 기판을 DC 스퍼터하여, 인이 도핑된 10nm의 a-Si막을 형성하였다. 상술한 poly-Si층(16)을 형성한 경우와 동일하게 하여 XeCl 엑시머 레이저를 라인 빔으로 하여 최대 250mJ/㎠로 조사하여 결정화시켜 μc-Si:H층(18)을 형성하였다. 이 μc-Si:H층(18)은 태양 전지(10)에 있어서의 상부의 불순물 첨가층이 된다. 여기서는 인이 도프되어 있기 때문에 n형 반도체로서 기능한다.

계속해서, ITO의 타겟을 RF 스퍼터로 150㎚ 성막하여, ITO층(19)을 형성하였다. 마지막으로 Al을 200㎚, 스퍼터로 성막하여 레지스터를 사용한 리프트 오프로 Al 집전 전극(20)을 형성하였다.

실시예 3

아크릴 수지층(12)의 상측 면에 반응성 스퍼터링법으로, SiO₂를 300nm 성막하여, SiO₂층(13)을 형성한다. 이 SiO₂층(13)은 이후 열 처리의 열적인 버퍼층이 된다. 다음에, Al을 200㎚만큼 DC 스퍼터로 성막하여 Al층(14)을 형성하고, 또한 ITO층(15)을 50㎚ 성막하여 전극을 형성하였다. 이 Al층(14) 및 ITO 층(15)은 전극 및 표면의 반사층으로 하기 위해서 형성된다.

또한, 전력 1000W로 플라즈마를 발생시켜, 붕소가 도핑된 타겟 기판을 DC 스퍼터하여, 붕소가 도핑된 5㎚의 a-Si막을 형성하였다.

형성된 막에 XeCl 엑시머 레이저를 라인 빔으로 하여 최대로 300mJ/㎠를 조사하여 결정화시켜 poly-Si층(16)을 형성하였다.

이 때 사용한 라인 빔은 빔 단축 방향의 한 끝으로부터 에너지 강도가 서서히 커지고 있는 에너지 경사를 주고 있고, 그 에너지 강도가 작은 측으로부터 서서히 막 형상을 스캔함으로써 막 중에 약간 들어간 Ar의 방출에 의한 막의 손상을 억제하면서 막을 결정화시켰다. 이 poly-Si층(16)은 태양 전지(10)에 있어서의 하부의 불순물 첨가층이 된다. 여기서는 붕소가 도프되어 있기 때문에 p형 반도체층으로서 기능한다.

계속해서, poly-Si층(16)의 위에, PET 기판(11)의 표면 온도 120℃에서 600㎚의 non-dope의 a-Si_xGe_1-x:H(0<x≤1)층(17)을 성막하였다. 이 때, 막의 생성 개시시로부터 서서히 GeH₄(10%)/H₂와 SiH₄(10%)/H₂의 유량비를 바꾸고, a-Si_xGe_1-x:H(O<x≤1)층(17)의 x의 비율이 PET 기판(11)으로부터, 서서히 많은 막 조성이 되도록 성막하고, 도중에 GeH₄(10%)/H₂를 흘리지 않고서 성막하였다. 이 a-Si_xGe_1-x:H(0<x≤1)층(17)은 태양 전지(10)의 광학적인 활성층이 된다.

다음에, 이 a-Si_xGe_1-x:H(0<x≤1)층(17)의 위에 SiH₄(10%)/H₂를 50sc㎝, PH₃(1%)/H₂를 50sc㎝ 흘리고, 방전시의 압력을 200mTorr, PET 기판(11)의 표면 온도가 120℃가 되도록 스퍼터 장치를 설정하고, 전력 20W로 플라즈마를 발생시켜, 인이 도핑된 5㎚의 a-Si:H막을 형성하였다.

다음으로, Ar을 30sc㎝ 흘리고, 방전시의 압력을 3mTorr, PET 기판(11)의 표면 온도가 120℃가 되도록 스퍼터 장치를 설정하였다. 전력 1000W로 플라즈마를 발생시켜, 인이 도핑된 타겟 기판을 DC 스퍼터하여, 인이 도핑된 10nm의 a-Si막을 형성하였다. 상술한 poly-Si층(16)을 형성한 경우와 동일하게 하여 XeCl 엑시머 레이저를 라인 빔으로 하여 최대 250mJ/㎠로 조사하여 결정화시켜 μc-Si:H층(18)형성하였다. 이 μc-Si:H층(18)은 태양 전지(10)에 있어서의 상부의 불순물 첨가층이 된다. 여기서는 인이 도프되어 있기 때문에 n형 반도체로서 기능한다.

실시예 4

또한, 전력 1000W로 플라즈마를 발생시키고, 붕소가 도핑된 타겟 기판을 DC 스퍼터하여, 인이 도핑된 5㎚의 a-Si막을 형성하였다.

이 때 사용한 라인 빔은 빔 단축 방향의 한 끝으로부터 에너지 강도가 서서히 커지고 있는 에너지 경사를 주고 있고, 그 에너지 강도가 작은 측으로부터 서서히 막 형상을 스캔함으로써 층 중에 약간 들어간 Ar의 방출에 의한 막의 손상을 억제하면서 막을 결정화시켰다. 이 poly-Si층(16)은 태양 전지(10)에 있어서의 하부의 불순물 첨가층이 된다. 여기서는 인이 도프되어 있기 때문에 n형 반도체층으로서 기능한다.

계속해서, poly-Si층(16)의 위에, PET 기판(11)의 표면 온도 120℃로 600㎚의 non-dope의 a-Si_xGe_1-x:H(0<x≤1)층(17)을 성막하였다. 이 때, 막의 생성 개시시로부터 서서히 GeH₄(10%)/H₂와 SiH₄(10%)/H₂의 유량비를 바꾸고, a-Si_xGe_1-x:H(0<x≤1)층(17)의 x의 비율이 PET 기판(11)으로부터 서서히 많은 막 조성이 되도록 성막하고, 도중에 GeH₄(10%)/H₂를 흘리지 않고서 성막하였다. 이 a-Si_xGe_1-x:H(0<x≤1)층(17)은 태양 전지(10)의 광학적인 활성층이 된다.

다음으로, 이 a-Si_xGe_1-x:H(0<x≤1)층(17)의 위에 SiH₄(10%)/H₂를 50sc㎝, B₂H₆(1%)/H₂를 50sc㎝ 흘리고, 방전시의 압력을 200mTorr, PET 기판(11)의 표면 온도가 120℃가 되도록 스퍼터 장치를 설정하고, 전력 20W로 플라즈마를 발생시켜, 붕소가 도핑된 5㎚의 a-Si:H막을 형성하였다.

다음으로, Ar을 30sc㎝ 흘리고, 방전시의 압력을 3mTorr, PET 기판(11)의 표면 온도가 120℃가 되도록 스퍼터 장치를 설정하였다. 전력 1000W로 플라즈마를 발생시켜서 붕소가 도핑된 타겟 기판을 DC 스퍼터하여, 붕소가 도핑된 10nm의 a-Si막을 형성하였다. 상술한 poly-Si층(16)을 형성한 경우와 동일하게 하여 XeCl 엑시머 레이저를 라인 빔으로 하여 최대 250mJ/㎠로 조사하여 결정화시켜 μc-Si:H층(18)을 형성하였다. 이 μc-Si:H층(18)은 태양 전지(10)에 있어서의 상부의 불순물 첨가층이 된다. 여기서는 붕소가 도프되어 있기 때문에 p형 반도체로서 기능한다.

실시예 5

아크릴 수지층(12)의 상측 면에 반응성 스퍼터링법으로, SiO₂를 300㎚ 성막하여, SiO₂층(13)을 형성한다. 이 SiO₂층(13)은 이후 열 처리의 열적인 버퍼층이 된다. 다음에, Al을 200㎚만큼 DC 스퍼터로 성막하여 Al층(14)을 형성하고, 또한 ITO층(15)을 50㎚ 성막하여 전극을 형성하였다. 이 Al층(14) 및 ITO층(15)은 전극 및 이면의 반사막으로 하기 위해서 형성된다.

또한, 전력 1000W로 플라즈마를 발생시켜, 붕소가 도핑된 타겟 기판을 DC 스퍼터하여, 붕소가 도핑된 10㎚의 a-Si막을 형성하였다.

형성된 막에 XeCl 에피택셜 레이저를 라인 빔으로 하여 최대로 300mJ/㎠를 조사하여 결정화시켜 poly-Si층(16)을 형성하였다.

계속해서, poly-Si층(16)의 위에 SiH₄(10%)/H₂를 50sc㎝ 흘리고, 방전시의 압력을 20mTorr, PET 기판(11)의 표면 온도를 120℃로 하고, 600㎚의 non-dope의 a-Si:H층(17)을 형성하였다. 이 a-Si:H층(17)은 태양 전지(10)의 광학적인 활성층이 된다.

계속해서, ITO의 타겟을 RF 스퍼터로 150㎚ 성막하여, ITO층(19)을 형성하였다. 마지막으로 Al을 200㎚, 스퍼터로 성막하여 레지스트를 사용한 리프트 오프로 Al 집전 전극(20)을 형성하였다.

실시예 6

아크릴 수지층(12)의 상측 면에 반응성 스퍼터링법으로, SiO₂를 300㎚ 성막하여, SiO₂층(13)을 형성한다. 이 SiO₂층(13)은 이후 열 처리의 열적인 버퍼층이 된다. 다음으로, Al을 200㎚만큼 DC 스퍼터로 성막하여 Al층(14)을 형성하고, 또한 ITO층(15)을 50㎚ 성막하여 전극을 형성하였다. 이 Al층(14) 및 ITO층(15)은 전극 및 이면의 반사막으로 하기 위해서 형성된다.

또한, 전력 1000W로 플라즈마를 발생시켜, 인이 도핑된 타겟 기판을 DC 스퍼터하여, 인이 도핑된 10㎚의 a-Si막을 형성하였다.

다음으로, Ar을 30sc㎝ 흘리고, 방전시의 압력을 3mTorr, PET 기판(11)의 표면 온도가 120℃가 되도록 스퍼터 장치를 설정하였다. 전력 1000W로 플라즈마를 발생시켜, 붕소가 도핑된 타겟 기판을 DC 스퍼터하여, 붕소가 도핑된 10nm의 a-Si막을 형성하였다. 상술한 po1y-Si층(16)을 형성한 경우와 동일하게 하여 XeCl 엑시머 레이저를 라인 빔으로 하여 최대 250mJ/㎠로 조사하여 결정화시켜 μc-Si:H층(18)을 형성하였다. 이 μc-Si:H층(18)은 태양 전지(10)에 있어서의 상부의 불순물 첨가층이 된다. 여기서는 붕소가 도프되어 있기 때문에 p형 반도체로서 기능한다.

계속해서, ITO의 타겟을 RF 스퍼터로 150㎚ 성막하여, ITO층(19)을 형성하였다. 마지막으로, Al을 200㎚, 스퍼터로 성막하여 레지스터를 사용한 리프트 오프로 Al 집전 전극(20)을 형성하였다.

실시예 7

우선, 아크릴 수지층(12)이 하드 코트된 PET 기판(11)을 세정한 후, 아크릴 수지층(12)을 위로 하여 스퍼터 장치의 기판 홀더에 둔다. 스퍼터 장치는, 진공 펌프에서 약 10^-6Torr로 배기되고, PET 기판(11)의 표면 온도가 120℃가 되도록 설정되었다.

아크릴 수지층(12)의 상측 면에 반응성 스퍼터링법으로, SiO₂를 300nm 성막하여, SiO₂층(13)을 형성한다. 이 SiO₂층(13)은 이후 열 처리의 열적인 버퍼층이 된다. 다음에 Ag를 200㎚만큼 DC 스퍼터로 성막하여 Ag층(14)을 형성하고, 또한 Zn;Al 타겟을 사용하여, 반응성 스퍼터로 ZnO;Al층(15)을 50㎚ 성막하여 전극을 형성하였다. 이 Ag층(14) 및 ZnO;Al층(15)은 전극 및 이면의 반사층으로 하기 위해서 형성된다.

이 ZnO;Al층(15)이 성막되어 있는 면을 위로 하여 스퍼터 장치의 기판 홀더에 두고, 진공 펌프를 사용하여 약 10^-6Torr로 배기하였다. 또한, 전력 1000W로 플라즈마를 발생시켜, 인이 도핑된 타겟 기판을 DC 스퍼터하여, 인이 도핑된 10nm의 a-Si 막을 형성하였다.

이 때 사용한 라인 빔은 빔 단축 방향의 한 끝으로부터 에너지 강도가 서서히 커지고 있는 에너지 경사를 주고 있고, 그 에너지 강도가 작은 측으로부터 서서히 막 형상을 스캔함으로써 막 중에 약간 들어간 Ar의 방출에 의한 층의 손상을 억제하면서 층을 결정화시켰다. 이 poly-Si층(16)은 태양 전지(10)에 있어서의 하부의 불순물 첨가층이 된다. 여기서는 인이 도프되어 있기 때문에 n형 반도체층으로서 기능한다.

다음으로, 이 non-dope의 a-Si:H층(17)의 상측 면에, 스퍼터링법으로 붕소가도프된 타겟을 사용하여 a-Si막을 30㎚ 성막하였다.

또한, 이 a-Si막에 H₂를 50sc㎝, B₂H₆(1%)/H₂를 10sc㎝만큼 흘리고, 20W로 발생시킨 플라즈마 중에 3min에 걸쳐 노출시키고, 그 후 XeCl 엑시머 레이저를 라인 빔으로 하여 최대 250mJ/㎠로 조사하여, 결정화와 도핑을 동시에 행하여 μc-Si:H층(18)을 형성하였다. 이 μc-Si:H층(18)은 태양 전지(10)에 있어서의 상부의 불순물 첨가층이 된다. 여기서는 붕소가 도프되어 있기 때문에 p형 반도체로서 기능한다.

실시예 8

아크릴 수지층(12)의 상측 면에 반응성 스퍼터링법으로, SiO₂를 300㎚ 성막하여, SiO₂층(13)을 형성한다. 이 SiO₂층(13)은 이후 열 처리의 열적인 버퍼층이된다. 다음에 Ag를 200㎚만큼 DC 스퍼터로 성막하여 Ag층(14)을 형성하고, 또한 Zn;Al 타겟을 사용하여, 반응성 스퍼터로 ZnO;Al층(15)을 50㎚ 성막하여 전극을 형성하였다. 이 Ag층(14) 및 ZnO;Al층(15)은 전극 및 이면의 반사막으로 하기 위해서 형성된다.

이 ZnO;Al층(15)이 성막되어 있는 면을 위로 하여, 스퍼터 장치의 기판 홀더에 두고, 진공 펌프를 사용하여 약 10^-6Torr로 배기하였다. 또한, 전력 1000W로 플라즈마를 발생시켜, 붕소가 도핑된 타겟 기판을 DC 스퍼터하여, 붕소가 도핑된 10㎚의 a-Si막을 형성하였다.

이 때 사용한 라인 빔은 빔 단축 방향의 한 끝으로부터 에너지 강도가 서서히 커지고 있는 에너지 경사를 주고 있고, 그 에너지 강도가 작은 측으로부터 서서히 막 형상을 스캔함으로써 막 중에 약간 들어간 Ar의 방출에 의한 층의 손상을 억제하면서 막을 결정화시켰다. 이 poly-Si층(16)은 태양 전지(10)에 있어서의 하부의 불순물 첨가층이 된다. 여기서는 붕소가 도프되어 있기 때문에 p형 반도체층으로서 기능한다.

계속해서, poly-Si층(16)의 위에 SiH₄(10%)/H₂를 50sc㎝ 흘리고, 방전시의 압력을 20mTorr, PET 기판(11)의 표면 온도를 120℃로 하여, 600㎚의 non-dope의 a-Si:H층(17)을 형성하였다. 이 a-Si:H층(17)은 태양 전지(10)의 광학적인 활성층이된다.

다음으로, 이 non-dope의 a-Si:H층(17)의 상측면에, 스퍼터링법으로 인가 도프된 타겟을 사용하여 a-Si막을 30㎚ 성막하였다.

또한, 이 a-Si막에 H₂를 50sc㎝, PH₃(1%)/H₂을 10sc㎝만 흘리고, 20W로 발생시킨 플라즈마 중에 3min에 걸쳐 노출시키고, 그 후 XeCl 엑시머 레이저를 라인 빔으로 하여 최대 250mJ/㎠로 조사하여, 결정화와 도핑을 동시에 행하여 μc-Si:H층(18)을 형성하였다. 이 μc-Si:H층(18)은 태양 전지(10)에 있어서의 상부의 불순물 첨가층이 된다. 여기서는 인이 도프되어 있기 때문에 n형 반도체로서 기능한다.

실시예 9

아크릴 수지층(12)의 상측 면에 반응성 스퍼터링법으로, SiO₂를 300nm 성막하여, SiO₂층(13)을 형성한다. 이 SiO₂층(13)은 이후 열 처리의 열적인 버퍼층이 된다. 다음에, Ag를 200㎚만큼 DC 스퍼터로 성막하여 Ag층(14)을 형성하고, 또한 Zn;Al 타겟을 사용하여, 반응성 스퍼터로 ZnO;Al층(15)을 50㎚ 성막하여 전극을 형성하였다. 이 Ag층(14) 및 ZnO;Al층(15)은 전극 및 이면의 반사막으로 하기 위해서 형성된다.

이 ZnO;Al층(15)이 성막되어 있는 면을 위로 하여, 스퍼터 장치의 기판 홀더에 두고, 진공 펌프를 사용하여 약 10^-6Torr로 배기하였다. 또한 전력 1000W로 플라즈마를 발생시켜, 인이 도핑된 타겟 기판을 DC 스퍼터하여, 인이 도핑된 10nm의 a-Si막을 형성하였다.

또한, 이 a-Si막에 H₂를 50sc㎝, PH₃(1%)/H₂을 10sc㎝만큼 흘리고, 20W로 발생시킨 플라즈마 중에 3min에 걸쳐 노출시키고, 그 후 XeCl 엑시머 레이저를 라인 빔으로 하여 최대 30OmJ/㎠로 조사하여, 결정화와 도핑을 동시에 행하여 poly-Si층(16)을 형성하였다.

다음으로, 이 non-dope의 a-Si:H층(17)의 상측 면에, 스퍼터링법으로 붕소가 도프된 타겟을 사용하여 a-Si막을 30㎚ 성막하였다.

실시예 10

아크릴 수지층(12)의 상측 면에 반응성 스퍼터링법으로, SiO₂를 300㎚ 성막하여, SiO₂층(13)을 형성한다. 이 SiO₂층(13)은 이후 열 처리의 열적인 버퍼층이 된다. 다음에, Ag를 200㎚만큼 DC 스퍼터로 성막하여 Ag층(14)을 형성하고, 또한 Zn;Al 타겟을 사용하여, 반응성 스퍼터로 ZnO;Al층(15)을 50㎚ 성막하여 전극을 형성하였다. 이 Ag층(14) 및 ZnO;Al층(15)은 전극 및 이면의 반사층으로 하기 위해서 형성된다.

이 ZnO;Al층(15)이 성막되어 있는 면을 위로 하여, 스퍼터 장치의 기판 홀더에 두고, 진공 펌프를 사용하여 약 10^-6Torr로 배기하였다. 또한, 전력 1000W로 플라즈마를 발생시켜, 인이 도핑된 타겟 기판을 DC 스퍼터하여, 인이 도핑된 10nm의 a-Si막을 형성하였다.

또한, 이 a-Si층에 H₂를 50sc㎝, PH₃(1%)/H₂을 10sc㎝만큼 흘리고, 20W로 발생시킨 플라즈마 중에 3min에 걸쳐 노출시키고, 그 후 XeCl 엑시머 레이저를 라인 빔으로 하여 최대 30OOmJ/㎠로 조사하여, 결정화와 도핑을 동시에 행하여 po1y-Si층(16)을 형성하였다.

이 때 사용한 라인 빔은 빔 단축 방향의 한 끝으로부터 에너지 강도가 서서히 커지고 있는 에너지 경사를 주고 있고, 그 에너지 강도가 작은 측에서 서서히 막 형상을 스캔함으로써 막 중에 약간 들어간 Ar의 방출에 의한 막의 손상을 억제하면서 막을 결정화시켰다. 이 poly-Si층(16)은 태양 전지(10)에 있어서의 하부의 불순물 첨가층이 된다. 여기서는 인이 도프되어 있기 때문에 n형 반도체층으로서 기능한다.

계속해서, poly-Si층(16)의 위에, PET 기판(11)의 표면 온도 120℃에서 600㎚의 non-dope의 a-Si_xGe_1-x:H(0<x≤1)층(17)을 성막하였다. 이 때, 막의 생성 개시시로부터 서서히 GeH₄(10%)/H₂와 SiH₄(10%)/H₂의 유량비를 바꾸어, a-Si_xGe_1-x:H(0<x≤1)층(17)의 x의 비율이 PET 기판(11)으로부터 서서히 많은 층 조성이 되도록 성막하고, 도중에 GeH₄(10%)/H₂을 흘리지 않고서 a-Si:H막(x=1)을 성막하였다. 이 a-Si_xGe_1-x:H(0<x≤1)층(17)은 태양 전지(10)의 광학적인 활성층이 된다.

다음으로, 이 non-dope의 a-Si_xGe_1-x:H(0<x≤1)층(17)의 상측 면에, 스퍼터링법으로 붕소가 도프된 타겟을 사용하여 a-Si막을 30㎚ 성막하였다.

실시예 11

아크릴 수지층(12)의 상측 면에 반응성 스퍼터링법으로, SiO₂를 300㎚ 성막하여, SiO₂층(13)을 형성한다. 이 SiO₂층(13)은 이후 열 처리의 열적인 버퍼층이 된다. 다음에, Ag를 200㎚만큼 DC 스퍼터로 성막하여 Ag층(14)을 형성하고, 또한 Zn;Al 타겟을 사용하여, 반응성 스퍼터로 ZnO;Al층(15)을 50㎚ 성막하여 전극을 형성하였다. 이 Ag층(14) 및 ZnO;Al층(15)은 전극 및 표면의 반사막으로 하기 위해서 형성된다.

또한, 이 a-Si막에 H₂를 50sc㎝, PH₃(1%)/H₂을 10sc㎝만큼 흘리고, 20W로 발생시킨 플라즈마 중에 3min에 걸쳐 노출시키고, 그 후 XeCl 엑시머 레이저를 라인 빔으로 하여 최대 30OOmJ/㎠로 조사하여, 결정화와 도핑을 동시에 행하여 poly-Si층(16)을 형성하였다.

계속해서, poly-Si층(16)의 위에, PET 기판(11)의 표면 온도 120℃로 600㎚의 non-dope의 a-Si_xGe_1-x:H(0<x≤1)층(17)을 성막하였다. 이 때, 막의 생성 개시시로부터 서서히 GeH₄(10%)/H₂와 SiH₄(10%)/H₂의 유량비를 바꿔, a-Si_xGe_1-x:H(O<x≤1)층(17)의 x의 비율이 PET 기판(11)으로부터 서서히 많은 막 조성이 되도록 성막하고, 도중에 GeH₄(10%)/H₂를 흘리지 않고서 a-Si:H막(x=1)을 성막하였다. 이 a-Si_xGe_1-x:H(0<x≤1)층(17)은 태양 전지(10)의 광학적인 활성층이 된다.

다음으로, 이 non-dope의 a-Si_xGe_1-xH(0<x≤1)층(17)의 상측 면에, 스퍼터링법으로 붕소가 도프된 Si_xC_1-x타겟을 사용하여 a-Si_xC_1-x막을 30㎚ 성막하였다.

또한, 이 a-Si_xC_1-x층에 H₂를 50sc㎝, B₂H₆(1%)/H₂를 10sc㎝만큼 흘리고, 20W로 발생시킨 플라즈마 중에 3min에 걸쳐 노출시키고, 그 후 XeCl 엑시머 레이저를 라인 빔으로 하여 최대 250mJ/㎠로 조사하여, 결정화와 도핑을 동시에 행하여 μc-Si:H층(18)을 형성하였다. 이 μc-Si:H층(18)은 태양 전지(10)에 있어서의 상부의 불순물 첨가층이 된다. 여기서는 붕소가 도프되어 있기 때문에 p형 반도체로서 기능한다.

실시예 12

아크릴 수지층(12)의 상측 면에 반응성 스퍼터링법으로, SiO₂를 300㎚ 성막하여, SiO₂층(13)을 형성한다. 이 SiO₂층(13)은 이후 열 처리의 열적인 버퍼층이 된다.

다음으로, Zn;Al 타겟을 사용하여, 반응성 스퍼터로 ZnO;Al층(15)을 50㎚ 성막하여 전극을 형성하였다. 이 ZnO;Al층(15)은 전극 및 이면의 반사막으로 하기 위해서 형성된다.

이 ZnO;Al층(15)이 성막되어 있는 면을 위로 하여, 스퍼터 장치의 기판 홀더에 두고, 진공 펌프를 사용하여 약 10^-6Torr로 배기하였다. 또한, 전력 1000W로 플라즈마를 발생시켜, 붕소가 도핑된 Si_xC_1-x타겟 기판을 DC 스퍼터하여, 붕소가 도핑된 10㎚의 a-Si_xC_1-x막을 형성하였다.

또한, 이 a-Si_xC_1-x층에 H₂를 50sc㎝, B₂H₆(1%)/H₂를 10sc㎝만큼 흘리고, 20W로 발생시킨 플라즈마 중에 3min에 걸쳐 노출시키고, 그 후 XeCl 엑시머 레이저를 라인 빔으로 하여 최대 300mJ/㎠로 조사하여, 결정화와 도핑을 동시에 행하여 poly-Si층(16)을 형성하였다.

계속해서, poly-Si층(16)의 위에, PET 기판(11)의 표면 온도 120℃로 600㎚의 non-dope의 a-Si_xGe_1-x:H(0<x≤1)층(17)을 성막하였다. 이 때, 막의 생성 개시시로부터 서서히 GeH₄(10%)/H₂와 SiH₄(10%)/H₂의 유량비를 바꿔, a-Si_xGe_1-x:H(0<x≤1)층(17)의 x의 비율이 PET 기판(11)으로부터 서서히 적은 막 조성이 되도록 성막하였다. 이 a-Si_xGe_1-x:H(0<x≤1)층(17)은 태양 전지(10)의 광학적인 활성층이 된다.

다음으로, 이 non-dope의 a-Si:H층(17)의 상측 면에, 스퍼터링법으로 인이 도프된 타겟을 사용하여 a-Si막을 30㎚ 성막하였다.

또한, 이 a-Si막에 H₂를 50sc㎝, PH₃(1%)/H₂을 10sc㎝만큼 흘리고, 20W로 발생시킨 플라즈마 중에 3min에 걸쳐 노출시키고, 그 후 XeCl 엑시머 레이저를 라인 빔으로 하여 최대 250mJ/㎠로 조사하여, 결정화와 도핑을 동시에 행하여 μc-Si:H층(18)을 형성하였다. 이 μc-Si:H층(18)은 태양 전지(10)에 있어서의 상부의 불순물 첨가층이 된다. 여기서는 인이 도프되어 있기 때문에 n형 반도체로서 기능한다.

마지막으로, Al을 200㎚, 스퍼터로 성막하여 레지스터를 사용한 리프트 오프로 Al 집전 전극(20)을 형성하였다. 이 Al 집전 전극(20)은 이면 전극권 이면 반사막으로서 기능한다.

실시예 13

이 ZnO;Al층(15)이 성막되어 있는 면을 위로 하여, 스퍼터 장치의 기판 홀더에 두고, 진공 펌프를 사용하여 약 10^-7Torr로 배기하였다. 다음에, SiH₄(10%)/H₂를 50sc㎝, PH₃(1%)/H₂을 10sc㎝ 흘리고 2OW로 플라즈마를 발생시켜, 인이 도핑된 10nm의 a-Si막을 형성하였다.

이 a-Si막이 형성된 기판을 진공 반송하여, 스퍼터 챔버로 이동하고, a-Si_xGe_1-x타겟 기판을 DC 스퍼터하고, a-Si막의 상측 면에 30㎚의 a-Si_xGe_1-x막을 형성하였다. 그 후 XeCl 엑시머 레이저를 라인 빔으로 하여 최대 250mJ/㎠로 조사하여, 결정화와 도핑을 동시에 행하여 poly-Si층(16)을 형성하였다.

다음으로, 이 non-dope의 a-Si_xGe_1-x:H(0<x≤1)층(17)의 상측 면에, 스퍼터링법으로 붕소가 도프된 Si_xC_1-x타겟을 사용하여 a-Si_xC_1-x막을 30㎚ 성막하였다.

또한, 이 a-Si_xC_1-x막에 H₂를 50sc㎝, B₂H₆(1%)/H₂를 10sc㎝만큼 흘리고, 20W로발생시킨 플라즈마 중에 3min에 걸쳐 노출시키고, 그 후 XeCl 엑시머 레이저를 라인 빔으로 하여 최대 250mJ/㎠로 조사하여, 결정화와 도핑을 동시에 행하여 μc-Si:H층(18)을 형성하였다. 이 μc-Si:H층(18)은 태양 전지(10)에 있어서의 상부의 불순물 첨가층이 된다. 여기서는 붕소가 도프되어 있기 때문에 p형 반도체로서 기능한다.

도 16에, 이하의 비교예 1에서 나타내는 수법으로 제작된 태양 전지(30)의 개략도를 도시한다.

비교예 1

우선, 아크릴 수지층(32)이 하드 코트된 PET 기판(31)을 세정한 후, 아크릴 수지층(32)을 위로 하여 스퍼터 장치의 기판 홀더에 둔다. 스퍼터 장치는, 진공 펌프에서 10^-6Torr로 배기되고, PET 기판(31)의 표면 온도가 120℃가 되도록 설정되었다.

아크릴 수지층(32)의 상측 면에 반응성 스퍼터링법으로, SiO₂를 300㎚ 성막하여, SiO₂층(33)을 형성한다. 이 SiO₂층(13)은 이후 열 처리의 열적인 버퍼층이된다. 다음에 Al을 200㎚만 DC 스퍼터로 성막하여 Al층(34)을 형성하고, 또한 ITO층(35)을 50㎚ 성막하여 전극을 형성하였다. 이 Al층(34) 및 ITO층(35)은 전극 및 이면의 반사막으로 하기 위해서 형성된다.

또한, 전력 1000W로 플라즈마를 발생시켜, 인이 도핑된 타겟 기판을 DC 스퍼터하여, 붕소가 도핑된 5㎚의 a-Si막을 형성하였다.

형성된 막에 XeCl 엑시머 레이저를 라인 빔으로 하여 최대로 300mJ/㎠를 조사하여 결정화시켜 poly-Si층(36)을 형성하였다.

이 때 사용한 라인 빔은 빔 단축 방향의 한 끝으로부터 에너지 강도가 서서히 커지고 있는 에너지 경사를 주고 있고, 그 에너지 강도가 작은 측으로부터 서서히 막 형상을 스캔함으로써 막 중에 약간 들어간 Ar의 방출에 의한 막의 손상을 억제하면서 막을 결정화시켰다. 이 poly-Si층(36)은 태양 전지(30)에 있어서의 하부의 불순물 첨가층이 된다. 여기서는 붕소가 도프되어 있기 때문에 p형 반도체층으로서 기능한다.

계속해서, poly-Si층(36)의 위에 SiH₄(10%)/H₂를 50sc㎝ 흘리고, 방전시의 압력을 20mTorr, PET 기판(31)의 표면 온도를 120℃로 하여, 600㎚의 non-dope의 a-Si:H층(37)을 형성하였다. 이 a-Si:H층(37)은 태양 전지(30)의 광학적인 활성층이 된다.

다음에, 이 non-dope의 a-Si:H층(37)의 위에 SiH₄(10%)/H₂를 50sc㎝, PH₃(1%)/H₂를 50sc㎝ 흘리고, 방전시의 압력을 200mTorr, PET 기판(31)의 표면 온도가 120℃가 되도록 스퍼터 장치를 설정하고, 전력 20W로 플라즈마를 발생시켜, 인이 도핑된 15㎚의 a-Si:H막을 형성하였다.

상술한 poly-Si층(36)을 형성한 경우와 동일하게 하여 XeCl 엑시머 레이저를 라인 빔으로 하여 최대 250mJ/㎠로 조사하여 결정화시켜 μc-Si층(38)을 형성하였다. 이 μc-Si층(38)은 태양 전지(30)에 있어서의 상부의 불순물 첨가층이 된다. 여기서는 인이 도프되어 있기 때문에 n형 반도체로서 기능한다.

계속해서, ITO의 타겟을 RF 스퍼터로 150㎚ 성막하여, ITO층(19)을 형성하였다. 마지막으로, Al을 200㎚, 스퍼터로 성막하여 레지스터를 사용한 리프트 오프로 Al 집전 전극(40)를 형성하였다.

도 17에, 이하의 비교예 2에서 개시하는 수법으로 제작된 태양 전지(50)의 개략도를 도시한다.

비교예 2

우선, 아크릴 수지층(52)이 하드 코트된 PET 기판(51)을 세정한 후, 아크릴 수지층(52)을 위로 하여 스퍼터 장치의 기판 홀더에 둔다. 스퍼터 장치는, 진공 펌프에서 10^-6Torr로 배기되고, PET 기판(51)의 표면 온도가 120℃가 되도록 설정되었다.

아크릴 수지층(52)의 상측 면에 반응성 스퍼터링법으로, SiO₂를 30Onm 성막하여, SiO₂층(53)을 형성한다. 이 SiO₂층(53)은 이후 열 처리의 열적인 버퍼층이 된다. 다음에, Al을 200㎚만큼 DC 스퍼터로 성막하여 Al층(54)을 형성하고, 또한Zn;Al 타겟을 사용하여, 반응성 스퍼터로 ZnO;Al층(55)을 50㎚ 성막하여 전극을 형성하였다. 이 Ag층(54) 및 ZnO;Al층(55)은 전극 및 이면의 반사막으로 하기 위해서 형성된다.

다음으로, 이 ZnO;Al층(55)의 위에 SiH₄(10%)/H₂를 50sc㎝, PH₃(1%)/H₂를 50sc㎝ 흘리고, 방전시의 압력을 200mTorr, PET 기판(11)의 표면 온도가 120℃가 되도록 스퍼터 장치를 설정하고, 전력 20W로 플라즈마를 발생시켜, 인이 도핑된 15㎚의 a-Si:H층(56)을 형성하였다.

이 a-Si:H층(56)은 태양 전지(50)에 있어서의 하부의 불순물 첨가층이 된다. 여기서는 인이 도프되어 있기 때문에 n형 반도체층으로서 기능한다.

계속해서, a-Si:H층(56)의 위에 SiH₄(10%)/H₂를 50sc㎝ 흘리고, 방전시의 압력을 20mTorr, PET 기판(51)의 표면 온도를 120℃로 하여, 600㎚의 non-dope의 a-Si:H층(57)을 형성하였다. 이 a-SiH층(57)은 태양 전지(50)의 광학적인 활성층이 된다.

다음에, 이 non-dope의 a-Si:H층(57)의 위에 SiH₄(10%)/H₂를 50sc㎝, B₂H₆(1%)/H₂를 50sc㎝ 흘리고, 방전시의 압력을 200mTorr, PET 기판(31)의 표면 온도가 120℃가 되도록 스퍼터 장치를 설정하고, 전력 20W로 플라즈마를 발생시켜, 붕소가 도핑된 5nm의 a-Si:H층(58)을 형성하였다. 이 a-Si:H층(58)은 태양 전지(50)에서의 상부의 불순물 첨가층이 된다. 여기서는 붕소가 도프되어 있기 때문에 p형 반도체로서 기능한다.

계속해서, ITO의 타겟을 RF 스퍼터로 150㎚ 성막하여 ITO층(59)을 형성하였다. 마지막으로, Al을 200㎚, 스퍼터로 성막하여 레지스터를 사용한 리프트 오프로 Al 집전 전극(20)을 형성하였다.

비교예 1은 제작된 태양 전지의 μc-Si층(38)이 눈으로 하는 관찰에서도 흐린 것처럼 보이고, 도 10에서 도시하는 바와 같이, 표면의 층 구조가 파괴되어 표면은 광을 산란하여, 막 표면의 UV 반사 특성은 3%이고, FTIR에 의한 정반사 특성에서도, Si-H의 본드는 현저하게 파괴되어 있었다. 따라서, 이 태양 전지의 변환 효율은 거의 없는 것으로 추측된다.

비교예 2에서는 도 6에 도시한 p⁺a-Si:H/a-Si:H/n⁺a-Si:H의 비정질만으로 구성된 태양 전지 모델과 같은 구성을 갖는 태양 전지가 제작되었다. 따라서, 도 9를 참조하면 변환 효율은 약 7% 정도가 되는 것으로 추측된다.

한편, 실시예 1, 실시예 4, 실시예 6, 실시예 7, 실시예 9 및 실시예 10에서는, 도 7에 도시한 p⁺μc-Si:H/a-Si:H/n⁺μc-Si:H의 구조를 갖는 태양 전지 모델과 같은 구조를 갖는 태양 전지(10)를 제작할 수 있었다.

따라서, 이와 같이 하여 제작된 태양 전지(10)의 변환 효율은 도 9를 참조하면 약 13% 정도를 기대할 수 있다. 특히, 실시예 4, 실시예 10과 같이 하여 제작된 태양 전지(10)는 i층이 헤테로 접합형의 구조를 갖는 것에 성공하였기 때문에, 13% 이상의 변환 효율을 기대할 수 있다.

또한, 실시예 11 및 실시예 13에서는, 도 8에 도시한 p⁺μc-Si_xC_1-x:H/a-Si:H/n⁺μc-Si:H의 구조를 갖는 태양 전지 모델과 같은 구조를 갖는 태양 전지(10)를 제작할 수 있었다.

따라서, 이와 같이 하여 제작된 태양 전지(10)의 변환 효율은 도 9를 참조하면 약 14% 정도를 기대할 수 있다. 또한, 실시예 11 및 실시예 13과 동일하게 하여 제작된 태양 전지(10)는 i층이 헤테로 접합형의 구조를 갖는 것에 성공하였기 때문에, 14% 이상의 변환 효율을 기대할 수 있다.

계속해서, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 5 및 실시예 8에서는 도 7에 도시한 태양 전지 모델의 반전 구조인 n⁺μc-Si:H/a-Si:H/p⁺μc-SiH의 구조를 갖는 태양 전지(10)를 제작할 수 있었다. 따라서, 이와 같이 하여 제작된 태양 전지(10)의 변환 효율은 비교예 1 및 비교예 2에 비교하여 향상되는 것을 기대할 수 있다.

실시예 12에서는, 도 8에 도시한 태양 전지 모델의 반전 구조인 n⁺μc-Si:H/a-Si:H/p⁺μc-Si_xC_1-x:H의 구조를 갖는 태양 전지(10)를 제작할 수 있었다. 또한, 실시예 12와 같이 하여 제작된 태양 전지(10)는 i층이 헤테로 접합형의 구조를 갖는 것에도 성공하였기 때문에, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 5 및 실시예 8보다도, 변환 효율을 더욱 향상시키는 것을 기대할 수 있다.

또, 본 발명은 상술한 태양 전지뿐만 아니라 포토 센서 등에도 적용할 수 있다.

본 발명에 따른 광 에너지 변환 장치에서는 비정질의 광 활성층 상에 성막하는 불순물 반도체층의 수소 농도를 상기 광 활성층에 비해 적게 하도록 농도를 제어함으로써, 상기 제 2 불순물 반도체층은 그 표면으로부터 상기 기판을 향하는 방향의 평균 입자 직경이 단계적으로 감소한 다결정층을 형성하고 있다. 따라서, 이와 같이 다결정층이 형성됨으로써, 레이저 어닐 처리에 의한 결정화시 생기는 불순물 첨가층에 포함되는 수소에 의한 막 파괴를 방지하여, 상기 불순물 첨가층을 결정성이 양호한 다결정으로 할 수 있기 때문에, 변환 효율을 향상시키는 것을 가능하게 한다.

또한, 광 에너지 변환 장치는 상술한 바와 같이 양호한 결정성의 다결정층인 불순물 첨가층과, 비정질의 광 활성층을 구비하고 있기 때문에 장치를 박형으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 광 에너지 변환 장치의 제조 방법에서는 비정질의 광 활성층 상에, 상기 광 활성층에 비해 수소 농도가 작은 불순물 반도체층을 성막하고, 레이저 어닐 처리를 함으로써, 불순물 반도체층의 평균 입자 직경이 표면으로부터 기판 방향을 향해서 단계적으로 감소하는 다결정층을 형성할 수 있다.

따라서, 제조된 광 에너지 변환 장치는 결정성이 양호한 다결정의 불순물 반도체층이 광 활성층의 상측 면에 생성되기 때문에, 변환 효율을 높게 하는 것을 가능하게 한다.

Claims

기판 상에 제 1 불순물이 첨가되어 성막된 반도체인 제 1 불순물 반도체층과,

상기 제 1 불순물 반도체층 상에 성막된 수소를 포함한 비정질의 반도체인 광 활성층과,

상기 광 활성층 상에 제 2 불순물이 첨가되어 성막된 상기 광 활성층보다 수소 농도가 낮고, 다결정화한 반도체인 제 2 불순물 반도체층을 구비하고,

상기 제 2 불순물 반도체층은 그 표면으로부터 상기 기판을 향하는 방향의 평균 입자 직경이 단계적으로 감소하고 있는 것을 특징으로 하는, 광 에너지 변환 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 불순물 반도체층, 상기 광 활성층, 상기 제 2 불순물 반도체층은 규소를 포함한 반도체인 것을 특징으로 하는, 광 에너지 변환 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 광 활성층의 평균 수소 농도는 5×10²⁰atom/cc 이상인 것을 특징으로 하는, 광 에너지 변환 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 광 활성층의 평균 수소 농도는 5×10²¹atom/cc 이상인 것을 특징으로 하는, 광 에너지 변환 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제 2 불순물 반도체층의 평균 입자 직경이 10㎚ 이상의 영역에서의 상기 제 2 불순물의 평균 도핑 효율은 약 100%인 것을 특징으로 하는, 광 에너지 변환 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 기판이 플라스틱 재료에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는, 광 에너지 변환 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 기판과 상기 제 1 불순물 반도체층 사이에 제 1 전극층과, 상기 제 2 불순물 반도체층 상에 제 2 전극층을 구비하는 것을 특징으로 하는, 광 에너지 변환 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 제 1 전극층 및 상기 제 2 전극층은 투명 도전막 및/또는 금속 전극으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 광 에너지 변환 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 투명 도전막은 ITO, 산화석, 불소 도프 산화석, 산화아연 및 산화아연-산화알루미늄 중 어떤 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 광 에너지 변환 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 금속 전극은 Ag, Cr, Mo, Ta 및 Al 중 어떤 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 광 에너지 변환 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 기판과 상기 제 1 전극층 사이에 점착제층을 구비하는 것을 특징으로 하는, 광 에너지 변환 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 불순물 반도체층에 200㎚의 파장의 광을 입사하였을 때, 50% 이상의 반사율이 되는 것을 특징으로 하는, 광 에너지 변환 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 불순물 반도체층 또는 상기 제 2 불순물 반도체층은 Si_xC_1-x로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 광 에너지 변환 장치.
기판 상에 제 1 불순물을 첨가한 반도체인 제 1 불순물 반도체층을 성막하고,

상기 제 1 불순물 반도체층 상에 수소를 포함한 비정질의 반도체인 광 활성층을 성막하고,

상기 광 활성층 상에 제 2 불순물을 첨가한 상기 광 활성층보다 수소 농도가 낮은 비정질의 반도체인 제 2 불순물 반도체층을 성막하고,

상기 제 2 불순물 반도체층을 성막 후, 레이저를 상기 제 2 불순물 반도체층에 조사하여 레이저 어닐 처리하는 것을 특징으로 하는, 광 에너지 변환 장치의 제조 방법.
제 14 항에 있어서,

상기 제 1 불순물 반도체층을 상기 기판 상에 성막하기 전에 상기 기판 상에 제 1 전극층을 성막하고,

상기 제 2 불순물 반도체층을 성막한 후, 상기 제 2 불순물 반도체층 상에제 2 전극층을 성막하는 것을 특징으로 하는, 광 에너지 변환 장치의 제조 방법.
제 14 항에 있어서,

상기 제 1 불순물 반도체층 및 상기 제 2 불순물 반도체층은 스퍼터 장치에서 성막되는 것을 특징으로 하는, 광 에너지 변환 장치의 제조 방법.
제 14 항에 있어서,

상기 광 활성층은 스퍼터 장치 또는 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치에서 성막되는 것을 특징으로 하는, 광 에너지 변환 장치의 제조 방법.
제 14 항에 있어서,

상기 제 2 불순물 반도체층은 엑시머 레이저가 표면에 조사됨으로써 다결정화하는 것을 특징으로 하는, 광 에너지 변환 장치의 제조 방법.
제 14 항에 있어서,

상기 레이저 어닐 처리할 때의 레이저의 파워는 상기 제 2 불순물 반도체층에 200㎚의 파장의 광을 입사하였을 때, 50% 이상의 반사율이 되도록 상기 제 2 불순물 반도체층을 결정화시키는 정도인 것을 특징으로 하는, 광 에너지 변환 장치의 제조 방법.