KR20080033955A - 반도체 구조물, 광기전력 디바이스 및 제조 방법과 솔러모듈 - Google Patents

반도체 구조물, 광기전력 디바이스 및 제조 방법과 솔러모듈 Download PDF

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KR20080033955A
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제임스 넬 존슨
벤카테산 마니바난
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

1 도전형의 반도체 기판과, 그의 적어도 하나의 표면상에 배치된 비정질 반도체층을 포함하는 반도체 구조가 설명된다. 비정질 반도체층은 그의 깊이에 따라 조성 구배되는데, 기판과의 계면에서 실질적으로 진성인 것으로부터 반대측에서 실질적으로 도전성을 갖도록 구배된다. 이러한 구조를 포함하는 광기전력 디바이스가 또한 공개되며, 하나 이상의 이들 디바이스로 이루어진 솔러 모듈이다. 관련 방법이 또한 기술된다.

Description

반도체 구조물, 광기전력 디바이스 및 제조 방법과 솔러 모듈{COMPOSITIONALLY-GRADED PHOTOVOLTAIC DEVICE AND FABRICATION METHOD, AND RELATED ARTICLES}
본 특허 출원은 2005년 7월 28일자로 출원된 계속중인 예비 출원 제 60/704,181 호(변호사 도켓. 188359-1)의 이익을 갖는다.
본 발명은 전반적으로 광기전력 디바이스(photovoltaic device)와 같은, 이종접합을 포함하는 반도체 디바이스 분야에 관한 것이다.
이종 접합을 이용하는 디바이스가 당 분야에 잘 알려져 있다. (본 명세서에서 이용된 바와 같이, 이종 접합은 통상 1 도전형의 층 또는 영역과 반대 도전형의 층 또는 영역간의 접촉, 예컨대, "p-n" 접합에 의해 형성된다.) 이러한 디바이스의 예로 박막 트랜지스터, 바이폴라 트랜지스터, 및 광기전력 디바이스(예컨대, 솔러 셀)가 포함된다.
광기전력 디바이스는, 태양, 백열, 또는 형광 방사와 같은 방사를 전기적 에너지로 변환한다. 태양광은 대부분의 디바이스에 대한 전형적인 방사원이다. 전 기적 에너지로의 변환은 공지된 광기전력 효과에 의해 성취된다. 이러한 현상에 따라, 광기전력 디바이스에 도달하는 방사는 디바이스의 능동 영역에 의해 흡수되어, 한 쌍의 전자와 홀을 발생하는데, 이것은 때로 집합적으로 광 발생 전하 캐리어(photo-generated charge carriers)라고도 언급된다. 이들 전자와 홀은 확산하며, 디바이스내에 형성된 전계에 의해 집합된다.
깨끗하고 갱신가능한 에너지의 확실한 형태로서 태양 전지에 대한 관심의 증가는 셀의 성능을 증가시키는데 대단한 노력을 집중시켜 왔다. 이러한 성능에 대한 한가지 주요한 척도는 디바이스의 광전 변환 효율이다. 변환 효율은 통상 디바이스에 의해 생성되는 전류의 양으로서, 즉, 능동 표면에 접촉하는 광 에너지의 비율로서 측정된다. 문헌으로 입증된 바와 같이, 광전 변환 효율의 아주 작은, 예컨대, 1% 미만의 증가도 광기전력 기술에 있어 매우 큰 진보를 나타낸다.
광기전력 디바이스의 성능은 대부분은 각 반도체층의 조성과 미세구조에 의존한다. 예컨대, 구조적 불완전 또는 불순물 원자로부터 야기되는 결함 상태는 단결정 반도체층의 표면 또는 덩어리 내부에 존재할 수 있다. 더욱이, 다결정 반도체 재료는 무작위 배향된 입자를 포함할 수 있는 다수의 덩어리 및 표면 결함 상태를 야기하는 입자 경계를 갖는다.
이러한 유형의 다양한 결함의 존재는 광기전력 디바이스에서 유해한 효과의 근원이 될 수 있다. 예컨대, 다수의 전하 캐리어는 하나 이상의 집합 전극으로의 그들의 의도된 경로를 계속하지 못하고 이종 접합 근처의 결함 부위에서 재결합한다. 따라서, 전류 캐리어를 상실하게 된다. 전하 캐리어의 재결합은 광전 변환 효율을 감소시키는 주된 원인중 하나이다.
표면 결함의 부정적 효과는 패시베이션 기법을 통해 어드 정도까지 최소화될 수 있다. 예컨대, 진성의(즉, 도핑되지 않은) 비정질 반도체 재료의 층을 기판의 표면상에 형성할 수 있다. 이러한 진성 층의 존재는 기판 표면에서 전하 캐리어의 재결합을 감소시키며, 이에 의해 광기전력 디바이스의 성능을 향상시킬 수 있다.
이러한 유형의 진성 층을 이용하는 개념이 US 특허 제 5,213,628 호(노구치(Noguchi) 등)에 전반적으로 기술되어 있다. 노구치는 선택된 도전형의 단결정 또는 다결정 반도체 층을 포함하는 광기전력 디바이스를 기술한다. 250Å 미만의 사실상 진성층이 기판 위에 형성된다. 이 진성 층 위에, 기판 도전형과 반대의 도전형을 갖고 "반도체 샌드위치 구조(semiconductor sandwich structure)"를 완성하는 사실상 비정질 층이 형성된다. 광기전력 디바이스는 비정질 층 위에 광 투과 전극을 부가하고 기판의 하부에 배면 전극(back electrode)을 부착함으로써 완성된다.
광기전력 디바이스는 노구치의 특허에 기술된 바와 같이 몇몇 상황에서 전하 캐리어 재결합 문제를 상당히 감소시키는 것으로 보인다. 예컨대, 선택된 두께로 진성 층을 제공하면 디바이스의 광전 변환 효율을 증가시키는 것으로 알려져 있다. 더욱이, 이와 같이 해서 반도체 기판의 표면을 불활성화시키는 개념은 노구치 등의 발표후 다수의 참조문헌에 기술되어 왔다. 예컨대, US 특허 제 5,648,675 호(테라다 등), US 특허 공보 제 2002/0069911 A1 호(나카무라 등), 및 US 특허 공보 제 2005/0062041 A1 호(테라카와 등)을 포함한다.
이상 언급된 참조 문헌들이 재결합 문제를 어느 정도까지 해소하지만, 몇가지 중요한 결함은 남아 있다. 예컨대, 진성 층의 존재는 이로운 반면에 또 다른 계면, 즉, 진성 층과 중첩되는 비정질 층 사이에 계면을 형성한다. 이러한 새로운 계면은, 불순물 및 가상의 오염물에 대해서는, 포착되고 누적될 또 다른 사이트가 되고 전하 캐리어의 부가적인 재결합을 일으킬 수 있다. 예컨대, 다층 구조의 제조시에 증착 단계간의 중단은 오염이 도입될 반갑지 않은 기회를 제공할 수 있다. 더욱이, 도전성의 변화로 인해, 계면에 급격한 대역 변화가 생기고 및/또는 대역 갭의 변동으로 고밀도의 계면 상태를 초래할 수 있으며, 이것은 다른 가능한 재결합원이다.
이러한 생각들을 얼마간 고려하여, 개선된 광기전력 디바이스가 당업계에 기대된다. 이들 디바이스는 반도체 층 사이의 다양한 경계 영역에서 전하 캐리어 재결합 문제를 최소화해야 한다. 더욱이, 디바이스는 우수한 광기전력 성능, 예컨대, 광전 변환 효율을 보장하는 전기적 특성을 보여주어야 한다. 또한, 이들 디바이스는 효율적이고 경제적으로 제조될 수 있어야 한다. 이들 디바이스의 제조는 불순물 및 다른 결함을 과도한 수준으로 도입하게 할 수 있는 증착 단계를 제거해야 한다.
본 발명의 일실시예는 (a) 1 도전형의 반도체 기판과, (b) 상기 반도체 기판의 적어도 하나의 표면에 배치되고, 기판 계면에서 실질적으로 진성으로부터 반대측에서 실질적으로 도전성인, 깊이에 따라 조성 구배된 비정질 반도체 층을 포함하는 반도체 구조물에 관한 것이다.
광기전력 디바이스는 본 발명의 다른 실시예를 구성한다. 이 디바이스는 앞서 언급되고 이후 보다 상세히 설명될 반도체 구조물을 포함하며, 비정질 반도체 층의 표면상에 이격 배치된 투명 전극층과, 상기 기판의 반대 표면상에 배치된 전극을 더 포함한다.
다른 실시예에서, 상기 기판의 제 1 표면에 사실상 반대되는, 상기 반도체 기판의 제 2 표면에 제 2 비정질 반도체 층이 배치된다. 제 2 비정질 반도체 층은 또한, 기판 계면에서 실질적으로 진성으로부터 반대측에서 실질적으로 도전성이 되도록 깊이에 따라 조성 구배된다. 디바이스의 다른 요소들이 또한 이후 설명된다.
본 발명의 다른 실시예는 솔러 모듈(solar module)에 관련된다. 이 모듈은 하나 이상의 솔러 셀 디바이스를 포함한다.
다른 실시예는 광기전력 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것으로, 반도체 기판의 적어도 제 1 표면 위에 비정질 반도체 층을 형성하는 단계를 포함한다. 계속해서 도펀트(dopant)의 농도를 변화시키면서 기판 위에 반도체 재료와 도펀트를 증착함으로써 비정질 반도체 층이 형성되며, 이에 따라 반도체 층은, 기판 계면에서 실질적으로 진성으로부터 반대측에서 실질적으로 도전성에 이르도록 깊이에 따라 조성 구배(compositionally graded)된다.
이후 다양한 실시예와 관련하여 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광기전력 디바이스의 구조를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광기전력 디바이스의 구조를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도면의 주요 부분에 대한 설명
10 : 기판
12 : 반도체 층
14 : 기판(10)의 상부 표면
16, 18 : 반도체 층의 부분
20, 58 : 투명 도전 막
22, 24 : 금속 컨택트
26 : 배면 전극
28 : 기판(10)의 반대측
50 : 반도체 층
52 : 기판(10)의 반대측
54, 56 : 층 부분
60, 62 : 금속 컨택트
본 발명의 대부분의 실시예에서 다양한 기판이 이용될 수 있다. 예컨대, 도 1을 참조하면, 기판(10)은 단결정 또는 다결정일 수 있다. 더욱이, 기판 재료는 부분적으로 광기전력 디바이스에 대한 전기적 요건에 따라 n형 또는 p형일 수 있다. 당분야에 숙련된 자라면 이러한 유형의 실리콘 기판 모두에 관한 세부내용에 친숙할 것이다.
기판은 보통 다른 반도체 층을 증착하기에 앞서 통상적인 처리 단계들이 행해진다. 예컨대, 기판은 세척되어 진공 챔버(예컨대, 이후 설명되는 바와 같이, 플라즈마 반응실)내에 배치될 수 있다. 그리고 나서, 기판 위 및 기판 내에 수분을 제거하기에 충분한 온도로 챔버는 가열될 수 있다. 보통, 약 120~240℃ 범위의 온도가 충분하다. 때때로, 이때 챔버내로 수소 가스가 도입되며, 기판은 부가적인 표면 세척을 위해 플라즈마 방전에 노출된다. 그러나, 세척 및 전처리 단계들에 대한 많은 변경이 가능하다. 통상, 이들 단계는 부가적인 디바이스의 제조에 이용된 챔버내에서 실행된다.
기판 위에 형성된 다양한 반도체 층들은 통상(항상 그런건 아니지만) 플라즈마 증착에 의해 도포된다. 많은 다른 유형의 플라즈마 증착이 가능하다. 비제한적으로, 예컨대, 화학적 기상 증착(CVD), 진공 플라즈마 스프레이(VPS), 저압 플라즈마 스프레이(LPPS), 플라즈마 강화 화학적 기상 증착(PECVD), 무선 주파수 플라즈마 강화 화학적 기상 증착(RFPECVD), 확장 열 플라즈마 화학적 기상 증착(ETPCVD), 전자-사이클론-공명 플라즈마 강화 화학적 기상 증착(ECRPECVD), 유도 결합형 플라즈마 강화 화학적 기상 증착(ECPECVD), 및 공기 플라즈마 스프레이(APS)가 포함된다. 예컨대, 반응성 스퍼터링(reactive sputtering)과 같은 스퍼터링 기법이 또한 이용될 수 있다. 또한, 이들 기법들의 임의의 조합이 또한 이용될 수 있다. 당분야에 숙련된 자라면 이들 증착 기법 모두에 대한 전반적인 동작 세부 내용에 친숙할 것이다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 다양한 반도체 층들은 PECVD 프로세스에 의해 형성된다.
앞서 언급된 바와 같이, 비정질 반도체 층(12)이 반도체 기판(10)의 상부 표면(14) 상에 형성된다. 반도체 층(12)은 도펀트 농도에 의해 조성 구배된다. 일반적으로, 도펀트 농도는 기판과의 계면, 즉, 도 1에서 부분(16)에서 사실상 제로이다. 층(12)의 반대측, 즉, 부분(18)에서, 도펀트 농도는 반도체 도전성 객체들에 의해 최대이다.
여기서 이용된 "조성 구배(compositionally-graded)"라는 용어는 도펀트 농도의 점진적인 변화(즉, "구배(gradation)")를 반도체 층(12)의 깊이("D")의 함수로서 기술하는 것을 의미한다. 몇몇 실시예에서, 구배는 실질적으로 연속하지만, 이것은 항상 그런것은 아니다. 예컨대, 농도의 변화율은 깊이를 따라 몇몇 영역에서 약간 증가하고 다른 영역에서 약간 감소하는 식으로 스스로 변화할 수도 있다. (그러나, 전체적인 구배는 항상 기판(10)을 향한 방향으로 도펀트 농두가 감소하는 것으로 특성화된다.) 또한, 몇몇 경우에, 도펀트 농도는 깊이의 어떤 부분에 대해서는, 그 부분이 아마도 매우 작을 것이지만, 일정하게 유지될 수 있다. 구배에 있어서의 임의 및 모든 이러한 변경은 "구배(graded)"라는 용어에 의해 포함되는 것으로 한다. 주어진 반도체 층에 대한 특정의 도펀트 농도 프로파일은 다양한 요인, 예컨대, 도펀트의 타입, 반도체 디바이스에 대한 전기적 요건, 비정질 층의 증착 기법, 및 그의 미세구조 및 두께에 의존하게 된다.
도펀트 농도는 특별한 도펀트 프로파일에 관계없이 기판과의 계면에서 실질적으로 제로이다. 따라서, 그 계면에 전하 캐리어의 재결합을 방지하는 기능을 하는 진성 영역이 존재한다. 반대측, 즉, 비정질 층(12)의 상부 표면의 영역(18)은 실질적으로 도전성이다. 이 영역에서 특정 도펀트 농도는 반도체 디바이스에 대한 특별한 요건에 의존하게 된다. 비제한적으로, 예컨대, 다결정 또는 단결정 실리콘 기판의 경우, 영역(18)은 종종 약 1×1016㎝-3에서 1×1021㎝- 3 의 범위에서 도펀트 농도를 갖는다.
구배된 비정질 층(12)의 두께는 또한, 이용되는 도펀트의 타입, 기판의 도전형, 구배 프로파일, 영역(18)의 도펀트 농도, 및 층(12)의 광학 밴드 갭과 같은 다양한 요인에 의존하게 된다. 통상, 층(12)의 두께는 약 250Å과 같거나 그보다 작다. 몇몇 특정 실시예에서, 구배된 층(12)은 약 30Å에서 약 180Å 범위의 두께를 갖는다. 과도한 노력을 들이지 않고, 예컨대, 디바이스의 광전 변환 효율에 관한 측정치는 물론, 그의 개방 회로 전압(VOC) 및 단락 회로 전류(ISC)를 이용하여 주어진 상황에서 가장 적절한 두께를 결정할 수 있다.
반도체 층(12)의 조성 구배는 다양한 기법으로 행해질 수 있다. 통상, 구배는 플라즈마 증착 동안 도펀트 레벨을 조정함으로써 성취될 수 있다. 대표적 실시 예에서, 실란(SiH4)과 같은 실리콘 전구체 가스가 기판이 놓여있는 진공 챔버내로 도입된다. 수소와 같은 희석 가스가 실리콘 전구체 가스와 함께 또한 도입될 수 있다. 전구체 가스의 유속(flow rate)은 크게 변할 수 있지만, 통상 약 10sccm 에서 약 60sccm의 범위이다. 증착의 초기 단계 동안, 도펀트 전구체는 존재하지 않는다. 그러므로, 영역(16)은 앞서 언급된 바와 같이 실질적으로 진성("도핑되지 않음")이며, 따라서, 기판(10)의 표면을 불활성화시키는 작용을 한다.
증착 프로세스가 계속됨에 따라, 도펀트 전구체가 플라즈마 혼합 기체에 부가된다. 전구체의 선정은 물론 선택된 도펀트, 예컨대, 인(P), 아세닉(As), 및 안티모니(Sb)와 같은 n형 도펀트 또는 보론(B)과 같은 p형 도펀트에 의존하게 된다. 몇가지 비제한적인 예로서, p형 도펀트로 디보레인 가스(B2H6) 또는 n형 도펀트로 포스핀(PH3)과 같은 도펀트 화합물이 제공될 수 있다. 도펀트 가스는 순수 형태일 수 있고, 또는 이들은 아르곤, 수소 또는 헬륨과 같은 캐리어 가스로 희석될 수 있다.
도펀트 가스의 부가는 원하는 도핑 프로파일을 제공하려면 주의깊게 제어되어야 한다. 당 분야에 숙련된 자라면, 이러한 임무를 수행하는데 이용될 수 있는 가스 계측 장비, 예컨대, 매스 플로우 콘트롤러(mass flow controller)에 대해 친숙할 것이다. 도펀트의 공급 속도는 앞서 설명된 구배 계획을 실질적으로 정합시키도록 선택된다. 이와 같이 해서, 매우 일반적인 용어로, 도펀트 가스의 공급 속도는 증착 프로세스 동안 점차적으로 증가하게 된다. 그러나, 공급 속도의 다수의 특정 변화가 증착 계획으로 프로그램될 수 있다. 프로세스의 이 단계의 종결시 최대 유속은 앞서 언급된 바와 같이 실질적으로 도전성 영역(18)의 형성으로 귀결된다. 영역(18)은 기판과 반대의 도전성을 갖는다. 따라서, 비정질 반도체 층의 적어도 일부는 기판과 이종 접합을 형성한다.
다수의 실시예에서, 광기전력 디바이스의 수광측의 비정질 층(12) 상에 투명 도전막(20)이 배치된다. 막(20)은 디바이스의 전방 전극으로서 기능한다. 투명 도전막은 금속 산화물과 같은 다양한 재료를 포함할 수 있다. 비제한적으로, 예컨대, 아연 산화물(ZnO) 및 인듐 틴 산화물(ITO)이 포함된다. 막(20)은 스퍼터링 또는 증발과 같은 다양한 통상의 기법으로 형성될 수 있다. 그 두께는 재료의 반사방지(AR) 특성과 같은 다양한 요인에 의존한다. 통상, 투명 도전막(20)은 약 200Å에서 약 1000Å 범위의 두께를 갖는다.
도전막(20) 위에 금속 컨택트(22, 24)가 마련된다. 컨택트는 도전 전극으로 기능하며, 광기전력 디바이스에 의해 발생된 전류를 원하는 위치로 운반한다. 컨택트는 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 및 그의 다양한 조합과 같은 다양한 도전 재료로 형성될 수 있다. 또한, 그들의 형상, 사이즈 및 수는 부분적으로 그 층의 구조와 그 디바이스의 전기적 구성에 따라 달라질 수 있다. 금속 컨택트는, 예컨대, 플라즈마 증착, 스크린 인쇄, 진공 증발(때때로 마스크를 이용), 기체 디스펜싱(pneumatic dispensing), 또는 잉크젯 프린팅과 같은 직접 형성 기법의 다양한 기법으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 배면 전극(26)이 기판(10)의 뒷면(28)에 형성된다. 배면 전극은, 광기전력 디바이스에 의해 발생된 전류를 운반한다는 점에서 컨택트(22, 24)와 유사한 기능을 수행한다. 배면 전극은 알루미늄, 은, 몰리브덴, 타타늄, 텅스텐 및 이들의 다양한 조합과 같은 광범위한 재료를 포함할 수 있다. 또한, 진공 증발, 플라즈마 스프레잉, 스퍼터링 등과 같은 임의의 통상적인 기법으로 형성될 수 있다. 다른 층의 경우에서처럼, 배면 전극의 두께는 다양한 요인에 의존한다. 대표적으로, 약 500Å에서 약 3000Å의 두께를 갖는다. 몇몇 경우에, 예컨대, 알루미늄과 실리콘과 같은 재료간에 확산 장벽이 필요한 경우, 배면 전극(26)과 기판(10)의 뒷면(28) 사이에 버퍼층이 형성될 수 있다.
본 발명의 반도체 구조물의 다른 실시예가 도 2에 도시된다. 이 도면에서, 도 1의 구성과 동일하거나 유사한 요소에는 별도 표시를 행하지 않고 동일한 요소 번호를 이용하였다. 이와 같이 해서, 조성 구배된 층(12)이 반도체 기판(10) 위에 도포된다. 투명 도전막(20)이 또한 이 층(12) 위에 도포되며, 그 후, 전기적 콘택트(22, 24)가 형성된다. 그러나, 본 실시예에서, 조정 구배 비정질 층(50)은 기판(10)의 배면(52) 위에 도포된다. 층(12)의 경우에서처럼, 층(50)은 실질적으로 진성 부분(54)과 실질적으로 도전성 부분(56)을 제공하도록 구배된다. 이와 같이 해서, 개별의 불연속 진성 층과 도전성 층을 이용하는 것과 연관된 문제점을 발생하지 않고, 기판과 층(50) 사이의 계면에 불활성화가 달성될 수 있다.
비정질 층(50)의 특정 구배(구배 패턴)은, 일부 디바이스의 전기적 요건에 따라 층(12)의 구배와 다를 수 있다. 구배는 전면에 이용된 것과 동일한 장비로 수행될 수 있다. 비정질 층(50)의 두께는 층(12)의 두께와 동일할 필요는 없지만, 약 250Å 보다 작거나 같은것이 또한 바람직하다. 몇몇 특정 실시예에서, 구배된 층(50)은 약 30Å에서 약 180Å 범위의 두께를 갖는다. 역시, 당 분야에 숙련된 자라면 주어진 반도체 구조에 대해 최적의 두께를 결정할 수 있을 것이다.
광기전력 디바이스의 전면의 경우에서처럼, 투명 도전막(58)이 배면, 즉, 비정질 층(50)의 상부에 마련된다. 막(58)은, 물론 상이한 조성일 수도 있지만, 투명 도전막(20)과 동일 재료로 형성될 수 있다. 이 막은 통상적으로 ZnO 또는 ITO과 같은 금속 산화물이며, 통상적으로 플라즈마 증착에 의해 도포된다. 이 막은 통상적으로 약 100Å에서 약 2000Å 범위의 두께를 갖는다. 막 증착후, 컨택트/전극(22, 24)에 대해 설명된 바와 같이, 금속 컨택트(60, 62)가 형성될 수 있다. 컨택트는 디바이스의 요건에 따라, 전면 컨택트와 동일한 사이즈, 형상 또는 조성일 필요는 없다. 또한, 이들의 특정 위치 및 수도 달라질 수 있다.
본 명세서에서 설명된 각각의 실시예에서, 구배된 층은 불연속의 다층들 사이에서 적어도 하나의 계면, 즉, 앞서 설명된 바와 같이 전하 캐리어 재결합이 발생할 수 있는 계면을 제거한다. 단일의 층을 통해 도펀트 농도의 구배는 특정 디바이스에 대해 에너지 밴드 갭에 국부적인 상태의 연속적인 변화를 제공하는 것으로 생각되며, 이에 의해 급격한 밴드 굴곡을 방지할 수 있다. 더욱이, 구배된 층은 또한 앞서 언급된 바와 같이 디바이스의 제조시에 처리 장점을 제공할 수 있다. 예컨대, 증착 단계 사이의 중단이 최소화되며, 따라서, 오염원이 도입될 가능성을 감소시킨다.
이상 설명된 반도체 구조는 때로 "솔러 셀 디바이스(solar cell device)"로 도 참조된다. 하나 이상의 이들 디바이스가 솔러 모듈의 형태로 통합될 수 있다. 예컨대, 다수의 솔러 셀이 서로, 직렬 또는 병렬로 전기적으로 접속되어 모듈을 형성할 수 있다. (당분야에 통상의 지식을 가진 자라면 전기적 접속 등에 관한 세부 내용에 관해 잘 알 것이다.) 이러한 모듈은 개별의 솔러 셀 디바이스보다 훨씬 큰 에너지 출력을 제공할 수 있다.
제한적인 것은 아니지만, 솔러 모듈의 예가 다양한 참조문헌, 예컨대, 본 명세서에서 참조로 인용된 미국 특허 제 6,667,434 호(모리제인 등)에 기술되어 있다. 모듈은 다양한 기법으로 형성될 수 있다. 예컨대, 다수의 솔러 셀 디바이스는 유리 층 사이 또는 유리 층과 투명 수지 시트 사이에 샌드위치될 수 있고, 이들은 예컨대 EVA(에틸렌 비닐 아세테이트)로 이루어진다. 이와 같이 해서, 본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 솔러 모듈은, 앞서 설명된 바와 같이 반도체 기판에 인접하는 조성 구배 비정질 층을 포함하는 적어도 하나의 솔러 셀 디바이스를 포함한다. 구배된 층을 이용하면 광전 변환 효율 등과 같은 디바이스 특성을 개선할 수 있고, 이에 의해 솔러 모듈의 전반적인 성능을 향상할 수 있다.
모리제인 등의 문헌은 또한 몇몇 솔러 모듈에 대한 다양한 다른 특징을 기술한다. 예컨대, 이 특허에는 광이 모듈의 전면과 후면 모두에 접촉하는 "양면 입사(two-side incidence)"형 솔러 모듈이 기술된다. 또한, 이 특허에는 매우 높은 방수분성(moisture-proof)을 요구(예컨대, 이들은 야외에서 이용됨)하는 솔러 모듈이 기술된다. 이러한 유형의 모듈에서, 각각의 솔러 셀 요소의 측면을 밀봉하기 위해 밀봉 수지가 이용될 수 있다. 또한, 모듈은 근방의 유리 층으로부터의 염분 의 바람직하지 않은 확산을 방지하는 다양한 수지 층을 포함할 수 있다. 이러한 유형의 솔러 모듈은 모두 본 명세서에 기술된 조성 구배 비정질 층(또는 층들)을 포함하는 디바이스를 구비할 수 있다.
일반적으로, 당분야에 숙련된 자라면 솔러 모듈의 주된 구성, 예컨대, 다양한 기판 재료, 배면 재료(backing materials), 및 모듈 프레임에 관한 많은 다른 세부에 대해 잘 알고 있다. 다른 세부 및 고려사항으로, 예컨대, 모듈 안팍의 배선 접속(예컨대, 전기 인버터), 및 다양한 모듈 포장 기법이 알려져 있다.
실시형태
이후 설명되는 실시예는 단지 예시적이며, 청구된 발명의 범주에 관해 어떤 종류의 제한으로도 해석되어서는 안된다.
(실시예 1)
본 실시예는 본 발명의 몇가지 실시예에 따른 광기전력 디바이스의 제조에 관한 비제한적인 예시를 제공한다. 플라즈마 반응 챔버(예컨대, 플라즈마 강화 화학적 기상 증착 시스템)내에 1 도전형의 단결정 또는 다결정 반도체 기판이 배치된다. 진공 펌프에 의해 챔버로부터 대기 가스를 제거한다. 처리될 기판은 약 120℃에서 약 240℃로 사전가열된다. 조성 구배 층을 증착하기 전에 수소 플라즈마 표면 준비 단계가 수행된다. 수소(H2)가 약 50 내지 약 500 sccm(분당 표준 입방 센티미터:standard cubic centimeters per minute)의 유속으로 챔버내로 도입된다. 약 200mTorr 에서 약 800mTorr 범위의 일정한 처리 압력을 유지하기 위해 조임 밸브(throttle valve)가 이용된다. 약 6㎽/㎠에서 약 50㎽/㎠ 의 범위로 파워 밀도를 갖는 교류 주파수 입력 파워가 플라즈마를 점화하고 유지하기 위해 이용된다. 인가된 입력 파워는 약 100㎑에서 약 2.45㎓일 수 있다. 수소 플라즈마 표면 준비 시간은 약 1 내지 약 60초이다.
수소 플라즈마 준비 단계의 종료시, 실란(SiH4)이 약 10sccm 내지 약 60sccm의 유속으로 처리 챔버내로 도입된다. 이것은 조성 구배된 단일 비정질 반도체 층의 증착을 개시한다. 플라즈마에 도펀트 전구체가 포함되지 않으므로, 비정질 층의 조성은 초기에 진성(도핑되지 않음)이고, 따라서, 반도체 기판의 표면을 불활성화시키는 역할을 한다. 증착 프로세스가 진행함에 따라, 도펀트 전구체가 계속해서 플라즈마 혼합 가스에 부가된다. 도펀트 전구체의 예로서 B2H6, B(CH3)3, 및 PH3가 있다. 이들은 순수 형태이거나 아르곤, 수소 또는 헬륨과 같은 캐리어 가스로 희석될 수 있다. 전구체의 유속은 조성 구배 층 증착 경과에 따라 증가된다. 이렇게 하여 단일 층을 통해 도핑 농도에 구배가 형성된다. 구배 층 증착 프로세스의 종결시에, 플라즈마내 도펀트 전구체의 농도는 실질적으로 도핑된 비정질 반도체 특성이 달성되도록 한다.
일실시예에서, n형 단결정 실리콘 웨이퍼가 기판으로서 이용된다. 수소 플라즈마 표면 준비(선택사양적임) 후에, 조성 구배 비정질 층 증착이 개시된다. 순 수 수소와 실란의 혼합물이 처음에 기판 표면을 불활성화시키도록 작용하는 진성(도핑되지 않은) 재료 특성을 형성하도록 이용될 수 있다. 계속해서, 보론 함유 전구체가 플라즈마내로 점증적으로 도입된다. 보론은 p형 도펀트로서 작용하므로, 비정질 재료는 p형 전기적 특성을 갖기 시작한다. 이 프로세스는 보론 함유 전구체 흐름이 증가함에 따라 실질적으로 도전성 재료 특성이 성취되기까지 진행한다. 결과적으로, 두께를 통해 연속적으로 변화하는 보론 농도를 포함하는 조성 구배 층이 얻어진다. 구배 층의 두께는 선택사양적으로 약 250Å보다 작거나 그와 같다. 이 층은 조성 구배된 디바이스의 전방 구조 부분을 형성하게 된다.
디바이스의 반대측에서도 기판 표면과의 계면을 불활성화시키도록 유사한 프로시쥬어가 행해지며, 배면 필드(back surface field:BSF)가 형성된다. 차이는, 보론 함유 전구체 재료 대신에, 인 함유 전구체가 이용된다는 것이다. 인은 n형 도펀트이므로, 비정질 재료는 증착이 진행함에 따라 n형 전기적 특성을 갖기 시작한다. 조성 구배 층 증착의 종결시에, 실실적으로 도전성 재료 특성이 성취된다. 이 경우에, 두께에 걸쳐 연속적으로 변화하는 인 농도를 포함하는 조성 구배된 층이 얻어진다. 또한, 조성 구배된 층의 두께는 선택사양적으로 250Å보다 작거나 같다. 이 층은 조성 구배된 디바이스의 후방 구조 부분을 형성하게 된다.
전극을 형성하기 위해, 전방 및 후방의 조성 구배 층에 투명 도전성 산화물(transparent conductive oxide:TCO) 막이 증착된다. 이들 막은, 예컨대, 인듐 틴 산화물(ITO) 또는 아연 산화물(ZnO)일 수 있다. 두께를 포함하는 TCO 특성은 이들 층이 반사방지(AR) 막으로서 작용하도록 선택될 수 있다. 금속 컨택트(예컨 대, Al, Ag 등)가 전방 및 후방 전극에 형성되어 디바이스에 의해 발생된 전류를 운반한다.
이상, 예시를 목적으로 바람직한 실시예가 설명되었지만, 이러한 설명은 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. 따라서, 당업자라면 청구된 발명 개념의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 다양한 변형, 적용 및 변경이 이루어질 수 있을 것이다. 앞서 언급된 특허, 특허 출원(예비 출원을 포함), 논문, 및 텍스트는 전부 본 명세서에서 참고로 포함된다.

Claims (19)

  1. (a) 1 도전형의 반도체 기판과,
    (b) 상기 반도체 기판의 적어도 한 표면에 배치되고, 깊이에 따라서, 상기 기판과의 계면에서 실질적으로 진성인 것으로부터 반대측에서 실질적으로 도전성인 것에 이르도록 조성 구배되는 비정질 반도체 층
    을 포함하는 반도체 구조물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 단결정 또는 다결정이고, n형 또는 p형인 반도체 구조물.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 구성(b)의 비정질 반도체 층은 약 250Å 미만의 두께를 갖는 반도체 구조물.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 구성(b)의 비정질 반도체 층은 약 30Å에서 약 180Å 범위의 두께를 갖는 반도체 구조물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 비정질 반도체 층은 선택된 도전성을 제공하는 n형 또는 p형 불순물을 포함하는 반도체 구조물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 n형 불순물은 인을 포함하고, 상기 p형 불순물은 보론을 포함하는 반도체 구조물.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 비정질 반도체 층의 선택된 도전성은 상기 기판의 도전성과 반대인 반도체 구조물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 비정질 반도체 층의 적어도 일부는 상기 기판과 이종 접합을 형성하는 반도체 구조물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판과의 계면에서 불순물의 농도는 실질적으로 제로이고, 상기 반대측에서 불순물의 농도는 약 1×1016㎝-3에서 1×1021㎝- 3 의 범위인 반도체 구조물.
  10. 청구항 1에 기재된 반도체 구조물과,
    상기 비정질 반도체 층의 일 표면에 상기 기판으로부터 이격되어 배치된 투명 전극 층과,
    상기 기판의 반대 표면에 배치된 전극
    을 포함하는 광기전력 디바이스.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 투명 전극 층 위에 적어도 하나의 집합 전극을 더 포함하는 광기전력 디바이스.
  12. (a) 1 도전형의 반도체 기판과,
    (b) 상기 반도체 기판의 제 1 표면 상에 배치되고, 깊이에 따라서, 상기 기판과의 계면에서 실질적으로 진성인 것으로부터 반대측에서 실질적으로 도전성인 것에 이르도록 조성 구배되는 제 1 비정질 반도체 층과,
    (c) 상기 제 1 비정질 반도체 층의 표면 상에 배치된 제 1 투명 전극 층과,
    (d) 상기 제 1 투명 전극 층 상에 배치된 적어도 하나의 전기적 컨택트와,
    (e) 상기 제 1 기판 표면에 실질적으로 대향하는, 상기 반도체 기판의 제 2 표면 상에 배치되고, 깊이를 따라 상기 기판과의 계면에서 실질적으로 진성인 것으로 부터 반대측에서 실질적으로 도전성이 되도록 조성 구배되는 제 2 비정질 반도 체 층과,
    (f) 상기 제 2 비정질 반도체 층의 표면상에 배치된 제 2 투명 전극 층과,
    (g) 상기 제 2 투명 전극 층 위에 배치된 적어도 하나의 전기적 컨택트
    를 구비하는 반도체 구조물.
  13. 하나 또는 복수의 솔러 셀 디바이스(solar cell device)를 구비하는 솔러 모듈(solar module)에 있어서
    상기 솔러 셀 디바이스 중 적어도 하나는
    (i) 1 도전형의 반도체 기판과,
    (ii) 상기 반도체 기판의 적어도 하나의 표면 상에 배치되고, 깊이를 따라 상기 기판과의 계면에서 실질적으로 진성인 것으로부터 반대측에서 실질적으로 도전성이 되도록 조성 구배된 비정질 반도체 층을 포함하는
    솔러 모듈.
  14. 광기전력 디바이스를 제조하는 방법에 있어서,
    반도체 기판의 적어도 제 1 표면 위에 비정질 반도체 층을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 비정질 반도체 층은 상기 기판 위에 반도체 재료 및 도펀트를, 그 도펀트의 농도를 변화시키면서, 연속하여 증착함으로써 형성되고, 그에 따라 상기 반도체 층은, 그 깊이를 따라 상기 기판과의 계면에서 실질적으로 진성인 것으로부터 반대측에서 실질적으로 도전성이 되도록 조성 구배되는
    광기전력 디바이스 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 비정질 반도체 층의 형성은 플라즈마 증착 프로세스에 의해 행해지는 광기전력 디바이스 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 플라즈마 증착 프로세스는 플라즈마-강화 화학적 기상 증착(PECVD)인 광기전력 디바이스 제조 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 두개의 조성 구배되는 비정질 반도체 층은 상기 반도체 기판의 두 표면 위에 반도체 재료를 증착함으로써 형성되는 광기전력 디바이스 제조 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 비정질 반도체 층의 표면 위에 투명 전극 층을 형성한 후, 상기 투명 전극 층 상에 적어도 하나의 금속 컨택트를 형성하는 단계를 더 포함하는 광기전력 디바이스 제조 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 표면에 반대되는 상기 반도체 기판의 제 2 표면 상에 적어도 하나의 전극을 제공하는 단계를 더 포함하는 광기전력 디바이스 제조 방법.
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US11/263,159 US20070023081A1 (en) 2005-07-28 2005-10-31 Compositionally-graded photovoltaic device and fabrication method, and related articles
US11/263,159 2005-10-31

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Families Citing this family (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7897452B2 (en) * 2005-06-20 2011-03-01 Fuji Electric Systems Co., Ltd. Method of producing a semiconductor device with an aluminum or aluminum alloy rear electrode
US7906723B2 (en) * 2008-04-30 2011-03-15 General Electric Company Compositionally-graded and structurally-graded photovoltaic devices and methods of fabricating such devices
US7765949B2 (en) * 2005-11-17 2010-08-03 Palo Alto Research Center Incorporated Extrusion/dispensing systems and methods
US20070107773A1 (en) * 2005-11-17 2007-05-17 Palo Alto Research Center Incorporated Bifacial cell with extruded gridline metallization
JP5047186B2 (ja) * 2006-09-27 2012-10-10 京セラ株式会社 太陽電池素子とその製造方法
FR2910712A1 (fr) * 2006-12-20 2008-06-27 Centre Nat Rech Scient Heterojonction a interface dopee
US20080174028A1 (en) 2007-01-23 2008-07-24 General Electric Company Method and Apparatus For A Semiconductor Structure Forming At Least One Via
US8222516B2 (en) 2008-02-20 2012-07-17 Sunpower Corporation Front contact solar cell with formed emitter
US20090211623A1 (en) * 2008-02-25 2009-08-27 Suniva, Inc. Solar module with solar cell having crystalline silicon p-n homojunction and amorphous silicon heterojunctions for surface passivation
US20090211627A1 (en) * 2008-02-25 2009-08-27 Suniva, Inc. Solar cell having crystalline silicon p-n homojunction and amorphous silicon heterojunctions for surface passivation
US8076175B2 (en) * 2008-02-25 2011-12-13 Suniva, Inc. Method for making solar cell having crystalline silicon P-N homojunction and amorphous silicon heterojunctions for surface passivation
EP2195853B1 (en) * 2008-04-17 2015-12-16 LG Electronics Inc. Solar cell and method of manufacturing the same
TWI493605B (zh) * 2008-06-11 2015-07-21 Ind Tech Res Inst 背面電極層的製造方法
US8207444B2 (en) 2008-07-01 2012-06-26 Sunpower Corporation Front contact solar cell with formed electrically conducting layers on the front side and backside
US8304336B2 (en) 2009-02-17 2012-11-06 Korea Institute Of Industrial Technology Method for fabricating solar cell using inductively coupled plasma chemical vapor deposition
KR101207582B1 (ko) * 2009-02-17 2012-12-05 한국생산기술연구원 유도결합플라즈마 화학기상증착법을 이용한 태양전지 제조 방법
US20100300507A1 (en) * 2009-06-02 2010-12-02 Sierra Solar Power, Inc. High efficiency low cost crystalline-si thin film solar module
KR20110014913A (ko) * 2009-08-06 2011-02-14 삼성전자주식회사 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법
KR101139443B1 (ko) * 2009-09-04 2012-04-30 엘지전자 주식회사 이종접합 태양전지와 그 제조방법
KR20110043147A (ko) * 2009-10-21 2011-04-27 주성엔지니어링(주) 이종 접합 태양전지 및 그 제조방법
US9012766B2 (en) 2009-11-12 2015-04-21 Silevo, Inc. Aluminum grid as backside conductor on epitaxial silicon thin film solar cells
KR101410392B1 (ko) * 2009-12-30 2014-06-20 주성엔지니어링(주) 이종 접합 태양전지 및 그 제조방법
US20110277825A1 (en) * 2010-05-14 2011-11-17 Sierra Solar Power, Inc. Solar cell with metal grid fabricated by electroplating
US20110290295A1 (en) * 2010-05-28 2011-12-01 Guardian Industries Corp. Thermoelectric/solar cell hybrid coupled via vacuum insulated glazing unit, and method of making the same
US9214576B2 (en) 2010-06-09 2015-12-15 Solarcity Corporation Transparent conducting oxide for photovoltaic devices
KR101196793B1 (ko) * 2010-08-25 2012-11-05 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 그 제조 방법
TWI436490B (zh) * 2010-09-03 2014-05-01 Univ Tatung 光伏電池結構
DE102010044348A1 (de) * 2010-09-03 2012-03-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Photovoltaische Solarzelle und Verfahren zu deren Herstellung
US9773928B2 (en) 2010-09-10 2017-09-26 Tesla, Inc. Solar cell with electroplated metal grid
US9800053B2 (en) 2010-10-08 2017-10-24 Tesla, Inc. Solar panels with integrated cell-level MPPT devices
EP2641264A4 (en) * 2010-11-19 2015-02-18 Commissariat L Energie Atomique Et Aux Energies Alternatives HIGH LOW DEPTH SEMICONDUCTOR LAYER OBTAINED BY A CYCLIC SELECTIVE EPITAXIAL DEPOSITION METHOD
TWI433336B (zh) * 2010-12-20 2014-04-01 Au Optronics Corp 太陽能電池及其製造方法
US9608144B2 (en) * 2011-06-01 2017-03-28 First Solar, Inc. Photovoltaic devices and method of making
US9054256B2 (en) 2011-06-02 2015-06-09 Solarcity Corporation Tunneling-junction solar cell with copper grid for concentrated photovoltaic application
JP2013077685A (ja) 2011-09-30 2013-04-25 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換装置
JP5583196B2 (ja) * 2011-12-21 2014-09-03 パナソニック株式会社 薄膜太陽電池およびその製造方法
CN104781936A (zh) 2012-10-04 2015-07-15 喜瑞能源公司 具有电镀的金属格栅的光伏器件
US9865754B2 (en) 2012-10-10 2018-01-09 Tesla, Inc. Hole collectors for silicon photovoltaic cells
US9312406B2 (en) 2012-12-19 2016-04-12 Sunpower Corporation Hybrid emitter all back contact solar cell
US9281436B2 (en) 2012-12-28 2016-03-08 Solarcity Corporation Radio-frequency sputtering system with rotary target for fabricating solar cells
US9412884B2 (en) 2013-01-11 2016-08-09 Solarcity Corporation Module fabrication of solar cells with low resistivity electrodes
US9219174B2 (en) 2013-01-11 2015-12-22 Solarcity Corporation Module fabrication of solar cells with low resistivity electrodes
US10074755B2 (en) 2013-01-11 2018-09-11 Tesla, Inc. High efficiency solar panel
AU2014239465B2 (en) * 2013-03-19 2017-12-07 Choshu Industry Co., Ltd. Photovoltaic element and manufacturing method therefor
CN109599450A (zh) 2013-04-03 2019-04-09 Lg电子株式会社 太阳能电池
US9624595B2 (en) 2013-05-24 2017-04-18 Solarcity Corporation Electroplating apparatus with improved throughput
US10309012B2 (en) 2014-07-03 2019-06-04 Tesla, Inc. Wafer carrier for reducing contamination from carbon particles and outgassing
KR102219804B1 (ko) * 2014-11-04 2021-02-24 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 그의 제조 방법
US9899546B2 (en) 2014-12-05 2018-02-20 Tesla, Inc. Photovoltaic cells with electrodes adapted to house conductive paste
US9947822B2 (en) 2015-02-02 2018-04-17 Tesla, Inc. Bifacial photovoltaic module using heterojunction solar cells
US9761744B2 (en) 2015-10-22 2017-09-12 Tesla, Inc. System and method for manufacturing photovoltaic structures with a metal seed layer
US9842956B2 (en) 2015-12-21 2017-12-12 Tesla, Inc. System and method for mass-production of high-efficiency photovoltaic structures
US9496429B1 (en) 2015-12-30 2016-11-15 Solarcity Corporation System and method for tin plating metal electrodes
US10115838B2 (en) 2016-04-19 2018-10-30 Tesla, Inc. Photovoltaic structures with interlocking busbars
CN105762234B (zh) * 2016-04-27 2017-12-29 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种隧穿氧化层钝化接触太阳能电池及其制备方法
US10672919B2 (en) 2017-09-19 2020-06-02 Tesla, Inc. Moisture-resistant solar cells for solar roof tiles
US11190128B2 (en) 2018-02-27 2021-11-30 Tesla, Inc. Parallel-connected solar roof tile modules

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4001864A (en) * 1976-01-30 1977-01-04 Gibbons James F Semiconductor p-n junction solar cell and method of manufacture
US4434318A (en) * 1981-03-25 1984-02-28 Sera Solar Corporation Solar cells and method
EP0198196B1 (de) * 1985-04-11 1993-02-03 Siemens Aktiengesellschaft Solarzelle mit einem aus amorphen Silizium bestehenden Halbleiterkörper der Schichtenfolge p-SiC/i/n
CA1321660C (en) * 1985-11-05 1993-08-24 Hideo Yamagishi Amorphous-containing semiconductor device with high resistivity interlayer or with highly doped interlayer
DE68927845T2 (de) * 1988-09-30 1997-08-07 Kanegafuchi Chemical Ind Sonnenzelle mit einer durchsichtigen Elektrode
US5213628A (en) * 1990-09-20 1993-05-25 Sanyo Electric Co., Ltd. Photovoltaic device
JP2719230B2 (ja) * 1990-11-22 1998-02-25 キヤノン株式会社 光起電力素子
US5256887A (en) * 1991-07-19 1993-10-26 Solarex Corporation Photovoltaic device including a boron doping profile in an i-type layer
JPH0878659A (ja) * 1994-09-02 1996-03-22 Sanyo Electric Co Ltd 半導体デバイス及びその製造方法
JP2001189478A (ja) * 1999-12-28 2001-07-10 Sanyo Electric Co Ltd 半導体素子及びその製造方法
JP2001291881A (ja) * 2000-01-31 2001-10-19 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池モジュール
JP3490964B2 (ja) * 2000-09-05 2004-01-26 三洋電機株式会社 光起電力装置
JP4070483B2 (ja) * 2002-03-05 2008-04-02 三洋電機株式会社 光起電力装置並びにその製造方法
JP3702240B2 (ja) * 2002-03-26 2005-10-05 三洋電機株式会社 半導体素子及びその製造方法
AU2003243467A1 (en) * 2002-06-11 2003-12-22 The State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon St Polycrystalline thin-film solar cells
US7015640B2 (en) * 2002-09-11 2006-03-21 General Electric Company Diffusion barrier coatings having graded compositions and devices incorporating the same
EP1519422B1 (en) * 2003-09-24 2018-05-16 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Photovoltaic cell and its fabrication method

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