KR20070084519A - 광기전 전지 - Google Patents
광기전 전지 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20070084519A KR20070084519A KR1020077011726A KR20077011726A KR20070084519A KR 20070084519 A KR20070084519 A KR 20070084519A KR 1020077011726 A KR1020077011726 A KR 1020077011726A KR 20077011726 A KR20077011726 A KR 20077011726A KR 20070084519 A KR20070084519 A KR 20070084519A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor material
- type
- doped semiconductor
- substrate
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 42
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 55
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 34
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 27
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 24
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 claims description 10
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 claims description 10
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 10
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 claims description 10
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 9
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 9
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical class O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 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 claims description 5
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 3
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 claims description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims 1
- ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-M phosphinate Chemical compound [O-][PH2]=O ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 229910007709 ZnTe Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 5
- XSOKHXFFCGXDJZ-UHFFFAOYSA-N telluride(2-) Chemical compound [Te-2] XSOKHXFFCGXDJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical group [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- SKJCKYVIQGBWTN-UHFFFAOYSA-N (4-hydroxyphenyl) methanesulfonate Chemical compound CS(=O)(=O)OC1=CC=C(O)C=C1 SKJCKYVIQGBWTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- -1 tellurium anions Chemical class 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 3-(2-methoxyethoxy)benzohydrazide Chemical compound COCCOC1=CC=CC(C(=O)NN)=C1 GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017139 AlTe Inorganic materials 0.000 description 1
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017231 MnTe Inorganic materials 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- JAONJTDQXUSBGG-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dizinc;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].[Zn+2].[Zn+2] JAONJTDQXUSBGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000003205 fragrance Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- TVZISJTYELEYPI-UHFFFAOYSA-N hypodiphosphoric acid Chemical compound OP(O)(=O)P(O)(O)=O TVZISJTYELEYPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-N phosphinic acid Chemical compound O[PH2]=O ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000001055 reflectance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 description 1
- 150000004772 tellurides Chemical class 0.000 description 1
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 1
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 description 1
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
- H01L31/032—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
- H01L31/0321—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312 characterised by the doping material
-
- 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
- H01L31/0296—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, HgCdTe
-
- 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
- H01L31/032—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
-
- 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
- H01L31/0392—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 thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
-
- 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
- H01L31/0392—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 thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
- H01L31/03925—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 thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate including AIIBVI compound materials, e.g. CdTe, CdS
-
- 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
- H01L31/0392—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 thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
- H01L31/03926—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 thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate comprising a flexible substrate
-
- 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 potential barriers
- H01L31/068—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 potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
-
- 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
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
본 발명은 광기전 활성 반도체 재료를 포함하는 광기전 전지에 관한 것이다. 상기 광기전 활성 반도체 재료는 하기 화학식 (I)의 혼합 화합물을 포함하는 p형 도핑 또는 n형 도핑 반도체 재료이다:
(Zn1-xMnxTe)1-y(SiaTeb)y (I)
상기 식 중,
x는 0.01∼0.99이고,
y는 0.01∼0.2이며,
a는 1∼2이고,
b는 1∼3이다.
Description
본 발명은 광기전 전지(photovoltaic cell) 및 그 안에 포함되는 광기전 활성 반도체 재료에 관한 것이다.
광기전 활성 재료는 빛을 전기 에너지로 변환시키는 반도체이다. 그 원리는 오랫동안 알려져 왔고 산업적으로 이용되고 있다. 산업적으로 이용되는 대부분의 태양 전지는 결정질 규소(단결정질 또는 다결정질)에 기반을 둔 것이다. p형 전도성 규소와 n형 전도성 규소 사이의 경계층에서, 입사 광자는 반도체의 전자들을 여기시키며, 이로써 전자들이 가전자대에서 전도대로 올라가게 된다.
가전자대와 전도대 간의 에너지 갭의 크기는 태양 전지의 최대 가능 효율을 제한한다. 규소의 경우, 이 효율은 태양광으로 조사시 약 30%이다. 이와는 달리, 실제로는 약 15%의 효율이 얻어지는데, 그 이유는 전하 캐리어의 일부가 다양한 과정에 의해 재결합되거나 추가 메카니즘에 의해 불활성화됨으로써 그 유효성을 상실하기 때문이다.
독일 특허 출원 공개 102 23 744 A1호는 효율을 더 적은 정도로 감소시키는 손실 메카니즘을 갖는, 또 다른 광기전 활성 재료 및 이 재료를 포함하는 광기전 전지에 관해 개시한다.
규소는 에너지 갭이 약 1.1 eV로서 실사용에 매우 우수한 값을 나타낸다. 에너지 갭을 감소시키면 더 많은 전하 캐리어를 전도대로 밀어 넣을 수 있지만, 전지 전압은 감소하게 된다. 마찬가지로, 에너지 갭이 클수록 전지 전압은 높아지지만, 더 적은 수의 광자만이 여기될 수 있기 때문에, 가용 전류가 더 적게 발생하게 된다.
더 높은 효율을 얻기 위해, 직렬형(tandem) 전지에서 에너지 갭이 상이한 반도체들을 직렬로 배열하는 등의 다수의 배열법(배열체)이 제안된 바 있다. 그러나 이것들은 그 복잡한 구조로 인하여 경제적으로 실현하기가 매우 곤란하다.
에너지 갭 내에 중준위를 생성하는 것을 포함하는 새로운 개념이 제안되었다(상향 변환; up-conversion). 이 개념은, 예를 들어 오스트리아 잘츠부르크 라우리스에서 2002년 3월 17-23일에 개최된 양자 태양 에너지 변환-퀀타졸 (2002)에 관한 제14차 워크샵의 회보, 문헌["Improving solar cells efficiencies by the up-conversion", Tl. Trupke, M.A. Green, P. Wuerfel"] 또는 문헌["Increasing the Efficiency of Ideal Solar Cells by Photon Induced Transitions at intermediate Levels", A. Luque and A. Marti, Phys. Rev. Letters, Vol. 78, No. 26, June 1997, 5014-5017]에 기재되어 있다. 밴드 갭이 1.995 eV이고 중준위의 에너지가 0.713 eV인 경우, 최대 효율은 63.17%로 계산된다.
그러한 중준위는, 예를 들어 시스템 Cd1-yMnyOxTe1-x 또는 Zn1-xMnxOyTe1-y에서 분광분석법으로 확인되었다. 이것은 W. Walukiewicz 등의 문헌[Appl. Phys. Letters, Vol. 80, No. 9, March 2002, 1517-1573; "Band anticrossing in group II-OxVl1-x highly mismatched alloys: Cd1-yMnyOxTe1-x quaternaries synthesized by O ion implantation"] 및 W. Walukiewicz 등의 문헌[Appl. Phys. Vol. 95, No. 11, June 2004, 6232-6238; "Synthesis and optical properties of II-O-Vl highly mismatched alloys"]에 기재되어 있다. 상기 저자들에 따르면, 음이온 격자 내의 텔루르 음이온의 일부가 전기 음성도가 현저히 더 큰 산소 이온으로 치환됨으로써 밴드 갭 내의 소정의 중간 에너지 준위가 올라간다. 여기서, 텔루르는 박막에서의 이온 주입에 의해 산소로 치환되었다. 이러한 부류의 재료의 중대한 단점은 반도체 중에서의 산소 용해도가 극히 낮다는 점이다. 이것은, 예를 들어, 화합물 Zn1-xMnxTe1-yOy[식 중, y는 0.001보다 큼]를 열역학적으로 불안정하게 한다. 장기간에 걸친 조사시, 이들은 안정한 텔루르화물 및 산화물로 분해된다. 텔루르의 최대 10 원자%(atom%)를 산소로 치환하는 것이 바람직하지만, 그러한 화합물은 안정하지 않다.
실온에서 직접 밴드 갭이 2.32 eV인 텔루르화아연은 이와 같이 밴드 갭이 크다는 점에서 중준위 기법에 이상적인 반도체가 된다. 텔루르화아연 중의 아연은 망간으로의 연속적 치환이 용이하며, MnTe의 경우 밴드 갭은 약 2.8 eV로 증가한다("Optical Properties of epitaxial ZnMnTe and ZnMgTe films for a wide range of alloy compositions", X. Liu et al., J. Appl. Phys. Vol. 91, No. 5, March 2002, 2859-2865; "Bandgap of Zn1-xMnxTe: non linear dependence on composition and temperature", H.C. Mertins et al., Semicond. Sci. Technol. 8 (1993) 1634-1638).
Zn1-xMnxTe는 최대 0.2 mol%의 인으로 도핑하여 p형 전도성으로 만들 수 있으며, 전기 전도도는 10∼30 Ω-1cm-1의 범위이다("Electrical and Magnetic Properties of Phosphorus Doped Bulk Zn1-xMnxTe", Le Van Khoi et al., Moldavian Journal of Physical Sciences, No. 1, 2002, 11-14). 아연을 알루미늄으로 부분 치환하면 n형 전도성 종이 생성된다("Aluminium-doped n-type ZnTe layers grown by molecular-beam epitaxy", J.H. Chang et al., Appl. Phys. Letters, Vol. 79, No. 6, August 2001, 785-787; "Aluminium doping of ZnTe grown by MOPVE", S.I. Gheyas et al., Appl. Surface Science 100/101 (1996) 634-638; "Electrical Transport and Photoelectronic Properties of ZnTe: Al Crystals", T.L. Lavsen et al., J. Appl. Phys., Vol. 43, No. 1, Jan 1972, 172-182). 약 4 × 1018 Al/cm3의 도핑도에서, 약 50∼60 Ω-1cm-1의 전기 전도도를 얻을 수 있다.
본 발명의 제1 목적은 효율과 전력이 높고 종래 기술의 단점을 극복한 광기전 전지를 제공하는 것이다. 본 발명의 제2 목적은, 특히, 에너지 갭 내에 중준위를 갖는 열역학적으로 안정한 광기전 활성 반도체 재료를 포함하는 광기전 전지를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면 상기 목적은, 하기 화학식 (I)의 혼합 화합물을 포함하는 p형 도핑 또는 n형 도핑 반도체 재료인 광기전 활성 반도체 재료를 포함하는 광기전 전지에 의해 달성된다:
(Zn1-xMnxTe)1-y(SiaTeb)y (I)
상기 식 중,
x는 0.01∼0.99이고,
y는 0.001∼0.2이며,
a는 1∼2이고,
b는 1∼3이다.
이와 같이 본 발명의 목적은 놀랍게도 인용된 참고문헌으로부터 예측되는 것과는 완전히 다르게 달성된다. 에너지 갭 내에 중준위를 생성하기 위해, 텔루르를 전기 음성도가 현저히 더 큰 원소로 치환하는 것이 아니라, 대신에 화학식 Zn1-xMnxTe의 반도체 재료로 규소를 도입한다. 이는, 규소의 전기 음성도가 1.9로서 텔루르의 전기 음성도, 즉 2.1과는 약간의 차이만 날 뿐이라는 점에서 놀라운 일이다.
변수 x는 0.01∼0.99일 수 있으며, y는 0.001∼0.2, 바람직하게는 0.005∼0.1일 수 있다. 변수 a는 1∼2일 수 있으며, b는 1∼3일 수 있다. a가 2이고 b가 3이어서 화학량 Si2Te3를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 광기전 전지는 사용된 광기전 활성 반도체 재료가 텔루르화규소의 도입 후에도 열역학적으로 안정하다는 장점을 갖는다. 게다가, 본 발명의 광기전 전지는 효율이 높은데(최대 60%), 그 이유는 텔루르화규소가 광기전 활성 반도체 재료의 에너지 갭 내에 중준위를 생성하기 때문이다. 중준위가 없다면, 적어도 에너지 갭의 에너지를 갖는 광자만이 가전자대로부터 전도대로 전자 또는 전하 캐리어를 끌어 올릴 수 있다. 더 높은 에너지를 갖는 광자 역시 효율에 기여하지만, 밴드 갭에 비해 과잉의 에너지는 열로서 손실된다. 본 발명에 따라 사용되는 반도체 재료 내에 존재하고 부분적으로 점유될 수 있는 중준위의 경우, 더 많은 광자들이 여기에 기여할 수 있다.
본 발명의 광기전 전지는 p형 도핑 반도체 재료 및 n형 도핑 반도체 재료를 포함하며, 상기 2종의 반도체 재료는 서로 인접하여 p-n 전이를 형성한다. p형 도핑 반도체 재료와 n형 도핑 반도체 재료 둘 다 실질적으로 화학식 (I)의 혼합 화합물을 포함하며, 상기 재료는 p형 반도체 재료에서는 공여체 이온으로, n형 도핑 반도체 재료에서는 수용체 이온으로 추가로 도핑된다.
p형 도핑 반도체 재료는 As 및 P로 구성된 군에서 선택되는 원소 1종 이상을 최대 0.1 원자%의 원자 농도로 함유하는 것이 바람직하며, n형 도핑 반도체 재료는 Al, In 및 Ga로 구성된 군에서 선택되는 원소 1종 이상을 최대 0.5 원자%의 원자 농도로 함유하는 것이 바람직하다. 바람직한 도핑 원소는 알루미늄 및 인이다.
본 발명의 광기전 전지의 바람직한 실시형태에서, 이 전지는 기판, 특히 전기 전도성 기판, 두께가 0.1∼10 ㎛, 바람직하게는 0.3∼3 ㎛인 p형 도핑 반도체 재료의 p 층 및 두께가 0.1∼10 ㎛, 바람직하게는 0.3∼3 ㎛인 n형 도핑 반도체 재료의 n 층을 포함한다. 상기 기판은 바람직하게는 가요성 금속 호일 또는 가요성 금속 시트이다. 가요성 기판과 얇은 광기전 활성 층의 조합은, 본 발명의 광기전 전지를 포함하는 태양 전지 모듈(solar module)을 지지하는 데 복잡하고 따라서 고가의 지지체를 사용하지 않아도 된다는 장점을 제공한다. 유리 또는 규소와 같은 비가요성 기판의 경우, 태양 전지 모듈의 파괴를 방지하기 위해 복잡한 지지체 구조를 이용하여 풍력을 소산시켜야 한다. 반면에, 가요성으로 인한 변형이 가능하다면, 변형력 하에 강성일 필요가 없는 매우 간단하고 저렴한 지지체 구조가 이용될 수 있다. 특히, 본 발명의 목적을 위해 바람직한 가요성 기판으로서 스테인레스 스틸 시트가 이용된다.
본 발명은 또한 p형 도핑 반도체 재료층 1층 이상과 n형 도핑 반도체 재료층 1층 이상으로 기판을 코팅하는 단계(상기 층의 두께는 0.1∼10 ㎛, 바람직하게는 0.3∼3 ㎛임)를 포함하는, 본 발명에 따른 광기전 전지의 제조 방법을 제공한다.
기판을 p 층 또는 n 층으로 코팅하는 단계는 바람직하게는 스퍼터링, 레이저 삭마, 전기화학 증착 또는 무전해 증착으로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 증착 공정을 포함한다. 화학식 (I)의 혼합 화합물을 포함하는, 사전에 p형으로 도핑 또는 n형으로 도핑된 반도체 재료를 각각의 증착 공정을 이용하여 기판에 층으로서 적용할 수 있다. 이에 대한 대안으로서, p형 도핑 또는 n형 도핑을 실시하지 않은 반도체 재료의 층을 증착 공정으로 먼저 제조하고, 그 후 그 층에 p형 도핑 또는 n형 도핑을 실시할 수 있다. 본 발명에 따른 텔루르화규소 형태의 규소의 도입(전술한 증착 공정 중 하나에 의해 제조된 개개의 층이 아직 적절한 구조를 갖지 않는다면)은 증착 공정 이후에(경우에 따라, p형 도핑 또는 n형 도핑 후에) 수행하는 것이 바람직하다.
가능한 증착 공정 중 하나는 스퍼터링에 의한 코팅이다. 스퍼터링이란 용어는, 가속화된 이온에 의한, 전극 역할을 하는 스퍼터링 타겟으로부터의 원자의 방출 및 방출된 물질의 기판(예, 스테인레스 스틸) 위로의 증착을 의미한다. 본 발명에 따라 기판을 코팅하기 위해, 아연, 망간, 텔루르 및 규소를 포함하는 스퍼터링 타겟을, 예를 들어 스퍼터링을 위한 구성 성분들을 함께 용융시켜 제조하거나 또는 반도체 재료의 개별 구성 성분들을 기판 상에 순차적으로 스퍼터링하고 그 후 400∼900℃의 온도로 가열한다.
스퍼터링 타겟의 제조에는 순도 99.5% 이상의 아연, 망간, 텔루르 및 규소를 사용하는 것이 바람직하다. 아연, 망간, 텔루르 및 텔루르화규소(SiaTeb)는, 예를 들어 탈수 용융 실리카 튜브에서 감압 하에 1200∼1400℃의 온도에서 용융시킨다. p형 도핑 또는 n형 도핑을 위한 도핑 원소는 스퍼터링 타겟의 제조 과정 중에 스퍼터링 타겟으로 도입하는 것이 바람직하다. 따라서, 도핑 원소, 바람직하게는 n형 전도의 경우 알루미늄, p형 전도의 경우 인을 초반부에 스퍼터링 타겟으로 도입한다. 화합물 AlTe 및 Zn3P2는 열 안정성이 매우 높아서 화학량에 어떠한 유의적 변화 없이 스퍼터링 공정을 견딜 수 있다. 그 후, 제1 도핑을 갖는 제1 층을 먼저 기판 위에 스퍼터링하고, 상대 도핑을 갖는 제2 층을 그 위에 바로 스퍼터링한다.
본 발명에 따라 이용될 수 있는 증착 공정의 또 다른 바람직한 실시형태는 전기 전도성 기판 위로의 Zn1-xMnxTe의 전기화학 증착이다. ZnTe의 전기화학 증착은 문헌["Thin films of ZnTe electrodeposited on stainless steel", A.E. Rakhsan and B. Pradup, Appl. Phys. A (2003), Pub online Dec. 19, 2003, Springer-Verlag]; 문헌["Electrodeposition of ZnTe for photovoltaic alls", B. Bozzini et al., Thin Solid Films, 361-362, (2000) 288-295]; 문헌["Electrochemical deposition of ZnTe Thin films", T. Mahalingam et al., Semicond. Sci. Technol. 17 (2002) 469-470]; 문헌["Electrodeposition of Zn-Te Semiconductor Film from Acidic Aqueous Solution", R. Ichino et al., Second Internat. Conference on Processing Materials for Properties, The Minerals, Metals & Materials Society, 2000] 및 미국 특허 제4,950,615호에 기재되어 있으나, 혼합 Zn/Mn/Te 층의 전기화학 증착에 관해서는 기재되어 있지 않다.
본 발명에 따른 방법은 또한 기판 존재 하에 30∼90℃의 온도에서 차아인산(H3PO2)을 환원제로 사용하여 Zn2+, Mn2+ 및 TeO3 2- 이온을 포함하는 수용액을 가교시키는 것에 의한 Zn1-xMnxTe 층의 무전해 증착 공정을 포함할 수 있다. 차아인산은 TeO3 2-를 Te2-로 환원시킨다. 전기 비전도성 기판 상으로의 증착 역시 이러한 방식으로 실시할 수 있다.
증착 공정에 따라, 층 내로 텔루르화규소를 혼입하기 위한 후처리와, 또, 때로는 도펀트를 도입하기 위한 후처리가 필요할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 본 발명의 방법은
a) Zn1-xMnxTe의 제1 층으로 기판을 코팅하는 단계,
b) 제1 층으로 규소를 도입하여 화학식 (I)의 혼합 화합물을 제조하는 단계,
c) 공여체 원자 또는 수용체 원자로 p형 도핑 또는 n형 도핑을 형성하는 단계,
d) Zn1-xMnxTe의 제2 층으로 제1 층을 코팅하는 단계,
e) 제2 층으로 규소를 도입하여 화학식 (I)의 혼합 화합물을 제조하는 단계,
f) 공여체 원자 또는 수용체 원자로 p형 도핑 또는 n형 도핑을 형성하는 단계, 및
g) 제2 층에 전기 전도성 투명층 및 보호층을 적용하는 단계
를 포함한다.
단계 a)에서, 전기 전도성 기판을, 예를 들어 스퍼터링, 전기화학 증착 또는 무전해 증착에 의해 Zn1-xMnxTe의 제1 층으로 코팅한다. 기판은 금속 시트 또는 금속 호일인 것이 바람직하다.
그 후, 단계 b)에서 상기 제1 층으로 규소를 도입하여 화학식 (I)의 혼합 화합물을 제조한다. 규소의 도입은, 예를 들어 스퍼터링에 의해 Si2Te3를 제1 층에 적용하고, 그 후 600∼1200℃, 바람직하게는 800∼1000℃에서 후열처리에 의해 공결정화를 실시하여 소정의 조성물을 수득함으로써 수행한다.
계속해서 단계 c)에서, 공여체 원자 또는 수용체 원자로 도핑하여 p형 도핑 또는 n형 도핑의 형성을 수행한다. 예를 들어, 제1 층을 인(예를 들어, PCl3 유래)으로 도핑하여 p형 전도체를 형성하거나 알루미늄(예를 들어, AlCl3 유래)으로 도핑하여 n형 전도체를 형성한다.
그 후 단계 d)에서, Zn1-xMnxTe의 제2 층을 제1 층 위에 증착시킨다. 이를 위해, 예를 들어 단계 a)에서와 동일한 증착 공정을 이용할 수 있다.
단계 e)에서는, 단계 b)에서 제1 층에 대해 기재한 바와 같이 제2 층으로 규소를 도입한다.
단계 f)에서 형성된 도핑은 단계 c)에서 형성된 도핑과 상대적인 것으로, 한 층은 p형으로 도핑되고 다른 한 층은 n형으로 도핑된다.
마지막으로, 단계 g)에서 제2 층에 전기 전도성 투명층과 보호층을 적용한다. 전기 전도성 투명층은, 예를 들어 인듐-주석 산화물 또는 알루미늄-아연 산화물의 층일 수 있다. 또한, 이 층은 본 발명의 광기전 전지 상에 전기 접점을 형성하기 위한 전도체 트랙을 포함하는 것이 바람직하다. 보호층은, 예를 들어 SiOx 층일 수 있으며, 이 층은 CVD 또는 PVD에 의해 적용되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 방향 물질을 보존하는 필름(예를 들어, 커피 포장재)용으로 종래 기술에서 제조된 재료의 층을 보호층으로서 사용하는 것도 가능하다.
실시예 1
화학량 (Zn0.5Mn0.5Te)0.95(Si2Te3)0.05에 따라, Zn 1.0350 g; Mn 0.8669 g; 텔루르 4.0407 g 및 Si2Te3 0.7316 g을 칭량하여 내경 11 mm, 길이 약 15 cm의 용융 실리카 튜브에 투입하였다. Si2Te3는 진공 처리된 용융 실리카 튜브 내 1000℃에서 규소와 텔루르를 반응시킴으로써 사전에 별도로 제조하였다. 이 튜브를 갑압 하에 300℃에서 10 분 동안 가열하여 탈수시킨 후 0.1 mbar 미만의 압력에서 화염 밀봉하였다. 이 튜브를 퍼니스에서 시간당 300℃로 1300℃까지 가열하였고, 온도는 1300℃에서 10 시간 동안 유지하였으며, 그 후 퍼니스를 냉각시켰다. 1300℃에서 10 시간 동안, 구동 장치(drive)를 사용하여 퍼니스를 그 종축 둘레로 시간당 30회 움직여서 용융 실리카 튜브 내의 용융물을 혼합하였다.
냉각 후, 용융 실리카 튜브를 개방하여 고화된 용융물을 꺼내었다. 재료의 여기 수준은 반사 분광분석법으로 측정하였다. 밴드 갭이 약 2.3 eV인 것 이외에도, 0.66 eV; 0.76 eV 및 0.9 eV의 에너지 준위 역시 관찰되었다.
본 발명에 따른 광기전 전지를 제조하기 위해, 상기 재료를 기판 위에 스퍼터링하였다.
실시예 2
전기화학 증착을 실시하기 위해, 이중벽, 내부 온도계 및 하부 출구 밸브가 구비된 500 ml 용량의 유리 플랜지 용기에서 전해를 수행하였다. 스테인레스 스틸 시트(100 × 70 × 0.5)를 캐소드로서 사용하였다. 애노드는 MKUSF04(그래파이트)로 구성되었다.
a) ZnTe의 제조
ZnSO4ㆍ7H2O 21.35 g 및 Na2TeO3 55.4 mg을 증류수에 용해시켰다. H2SO4(2 mol/l)를 사용하여 상기 용액을 pH 2로 조절하고, 그 후 증류수로 500 ml까지 채웠다(Zn = 0.15 mol/l; Te = 0.5 mmol/l; Zn/Te = 300/1). 계속해서, 전해질 용액을 전해 전지에 투입하여 80℃로 가열하였다. 전해는 교반 없이 100.00 mA의 전류로 30 분에 걸쳐 수행하였다. 증착은 ∼50 cm2(2 mA/cm2)의 캐소드 면적에서 수행하였다. 전해를 완료한 후, 캐소드를 꺼내어 증류수로 헹구고 건조시켰다. 구리색의 피막이 증착되었다(18.6 mg).
b) Zn
1-x
Mn
x
Te의 제조
ZnSO4ㆍ7H2O(0.15 mol/l) 21.55 g, MnSO4ㆍH2O(0.6 mol/l) 47.68 g, (NH4)2SO4(0.5 mol/l) 33 g, 타르타르산 1 g 및 Na2TeO3(0.5 mmol/l) 55.4 mg을 증류수에 용해시켰다. H2SO4(2 mol/l)를 사용하여 상기 용액을 pH 2로 조절하고, 증류수로 500 ml까지 채웠다(Zn/Mn/Te = 300/1200/1). 계속해서, 전해 용액을 전해 전지에 투입하여 80℃로 가열하였다. 전해는 교반 없이 101.3 mA의 전류로 60 분에 걸쳐 수행하였다. 증착은 ∼50 cm2(∼2 mA/cm2)의 캐소드 면적에서 수행하였다. 전해를 완료한 후, 캐소드를 꺼내어 증류수로 헹구고 건조시켰다. 중량 증가는 26.9 mg이었다. 증착물은 진한 암갈색이었다.
Claims (11)
- 광기전 활성 반도체 재료를 포함하는 광기전 전지로서, 상기 광기전 활성 반도체 재료가 하기 화학식 (I)의 혼합 화합물을 포함하는 p형 도핑 또는 n형 도핑 반도체 재료인 광기전 전지:(Zn1-xMnxTe)1-y(SiaTeb)y (I)상기 식 중,x는 0.01∼0.99이고,y는 0.01∼0.2이며,a는 1∼2이고,b는 1∼3이다.
- 제1항에 있어서, p형 도핑 반도체 재료는 As 및 P로 구성된 군에서 선택되는 원소 1종 이상을 최대 0.1 원자%(atom%)의 원자 농도로 함유하고, n형 도핑 반도체 재료는 Al, In 및 Ga로 구성된 군에서 선택되는 원소 1종 이상을 최대 0.5 원자%의 원자 농도로 함유하는 것인 광기전 전지.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 기판, 두께가 0.1∼10 ㎛인 p형 도핑 반도체 재료의 p 층 및 두께가 0.1∼10 ㎛인 n형 도핑 반도체 재료의 n 층을 포함하는 광기 전 전지.
- 제3항에 있어서, 기판이 가요성 금속 호일 또는 가요성 금속 시트인 광기전 전지.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 광기전 전지의 제조 방법으로서, 기판을 p형 도핑 반도체 재료층 1층 이상과 n형 도핑 반도체 재료층 1층 이상으로 코팅하며, 상기 층의 두께는 0.1∼10 ㎛인 방법.
- 제5항에 있어서, 코팅 공정은 스퍼터링, 레이저 삭마, 전기화학 증착 및 무전해 증착으로 구성된 군에서 선택되는 증착 공정을 하나 이상 포함하는 것인 방법.
- 제6항에 있어서, 스퍼터링을 위한 구성 성분들을 함께 용융시켜, 아연, 망간, 텔루르 및 규소를 포함하는 스퍼터링 타겟을 제조하는 것인 방법.
- 제7항에 있어서, 순도 99.5% 이상의 Zn, Mn, Te 및 Si를 스퍼터링 타겟의 제조에 사용하며, Zn, Mn, Te 및 SiaTeb를 탈수 용융 실리카 튜브에서 감압 하에 1200∼1400℃의 온도에서 용융시키는 것인 방법.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, p형 도핑 또는 n형 도핑을 위한 도핑 원소들은 스퍼터링 타겟의 제조 과정 중에 스퍼터링 타겟으로 도입하는 것인 방법.
- 제6항에 있어서, 기판 존재 하에 30∼90℃의 온도에서 차아인산 H3PO2를 환원제로 사용하여 Zn2+, Mn2+ 및 TeO3 2- 이온을 포함하는 수용액을 가교시킴으로써 무전해 증착을 수행하는 것인 방법.
- 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,a) Zn1-xMnxTe의 제1 층으로 기판을 코팅하는 단계,b) 제1 층으로 Si를 도입하여 화학식 (I)의 혼합 화합물을 제조하는 단계,c) 공여체 원자 또는 수용체 원자로 p형 도핑 또는 n형 도핑을 형성하는 단계,d) Zn1-xMnxTe의 제2 층으로 제1 층을 코팅하는 단계,e) 제2 층으로 규소를 도입하여 화학식 (I)의 혼합 화합물을 제조하는 단계,f) 공여체 원자 또는 수용체 원자로 p형 도핑 또는 n형 도핑을 형성하는 단계, 및g) 제2 층에 전기 전도성 투명층 및 보호층을 적용하는 단계를 포함하는 방법.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102004052014A DE102004052014A1 (de) | 2004-10-26 | 2004-10-26 | Photovoltaische Zelle |
DE102004052014.3 | 2004-10-26 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20070084519A true KR20070084519A (ko) | 2007-08-24 |
Family
ID=35505001
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020077011726A KR20070084519A (ko) | 2004-10-26 | 2005-10-25 | 광기전 전지 |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20090133744A1 (ko) |
EP (1) | EP1807873A1 (ko) |
JP (1) | JP2008518448A (ko) |
KR (1) | KR20070084519A (ko) |
CN (1) | CN101048876A (ko) |
AU (1) | AU2005298825A1 (ko) |
CA (1) | CA2582253A1 (ko) |
DE (1) | DE102004052014A1 (ko) |
NZ (1) | NZ553938A (ko) |
TW (1) | TW200631189A (ko) |
WO (1) | WO2006045588A1 (ko) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011131801A1 (es) * | 2010-04-22 | 2011-10-27 | Bermudez Benito Veronica | Material semiconductor para utilizar como capa activa/absorbedor de dispositivos fotovoltaicos, metodo para formar dicha capa activa, asi como celula fotovoltaica que incorpora dicha capa |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3372997A (en) * | 1966-12-22 | 1968-03-12 | Du Pont | Ternary copper, zinc, cadmium and manganese dichalcogenides having the pyrite-type crystal structure |
WO2002081789A1 (fr) * | 2001-04-04 | 2002-10-17 | Nikko Materials Co., Ltd. | Procede de fabrication de monocristal semi-conducteur a compose znte et dispositif semi-conducteur mettant en oeuvre un tel monocristal |
JP2003179243A (ja) * | 2001-08-31 | 2003-06-27 | Basf Ag | 光電池活性材料およびこれを含む電池 |
-
2004
- 2004-10-26 DE DE102004052014A patent/DE102004052014A1/de not_active Withdrawn
-
2005
- 2005-10-24 TW TW094137209A patent/TW200631189A/zh unknown
- 2005-10-25 CN CNA2005800364327A patent/CN101048876A/zh active Pending
- 2005-10-25 EP EP05798617A patent/EP1807873A1/de not_active Withdrawn
- 2005-10-25 AU AU2005298825A patent/AU2005298825A1/en not_active Abandoned
- 2005-10-25 US US11/577,993 patent/US20090133744A1/en not_active Abandoned
- 2005-10-25 NZ NZ553938A patent/NZ553938A/en unknown
- 2005-10-25 JP JP2007538324A patent/JP2008518448A/ja not_active Withdrawn
- 2005-10-25 CA CA002582253A patent/CA2582253A1/en not_active Abandoned
- 2005-10-25 KR KR1020077011726A patent/KR20070084519A/ko not_active Application Discontinuation
- 2005-10-25 WO PCT/EP2005/011433 patent/WO2006045588A1/de active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2582253A1 (en) | 2006-05-04 |
CN101048876A (zh) | 2007-10-03 |
NZ553938A (en) | 2009-08-28 |
EP1807873A1 (de) | 2007-07-18 |
JP2008518448A (ja) | 2008-05-29 |
AU2005298825A1 (en) | 2006-05-04 |
WO2006045588A1 (de) | 2006-05-04 |
US20090133744A1 (en) | 2009-05-28 |
TW200631189A (en) | 2006-09-01 |
DE102004052014A1 (de) | 2006-05-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20080163928A1 (en) | Photovoltaic Cell Containing a Semiconductor Photovoltaically Active Material | |
KR101407805B1 (ko) | 광전 활성 반도체 재료 및 광전지 | |
Zhang et al. | Cu2ZnSnSe4 thin film solar cells prepared by rapid thermal annealing of co-electroplated Cu–Zn–Sn precursors | |
TW201342638A (zh) | 太陽能電池 | |
KR101312202B1 (ko) | 내부에 포함된 광전 활성 반도체 물질을 포함하는 광전지 | |
Kokate et al. | Photoelectrochemical properties of electrochemically deposited CdIn2S4 thin films | |
KR101152493B1 (ko) | 광기전 활성 반도체 물질을 포함하는 광기전 전지 | |
EP2798676B1 (en) | Photovoltaic conversion device and method of manufacturing photovoltaic conversion material | |
KR20070084519A (ko) | 광기전 전지 | |
JP3228503B2 (ja) | 半導体薄膜およびその製造方法ならびにこれを用いた太陽電池 | |
Morris et al. | Chemical bath deposition of thin film CdSe layers for use in Se alloyed CdTe solar cells | |
Shah et al. | A Deep Dive into Cu2ZnSnS4 (CZTS) Solar Cells: A Review of Exploring Roadblocks, Breakthroughs, and Shaping the Future | |
Kurtuldu | Sb 2 Se 3 Absorber Layered Solar Cell Fabrication and Characterization | |
Wan et al. | Co‐Evaporated CuSbSe2 Thin Films for Solar Cells | |
Gessert et al. | CdTe devices and method of manufacturing same | |
Wellings | Electrodeposition of semiconductors for applications in thin film solar cells |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |