KR20090017761A - 단결정 기판 및 이를 이용한 태양전지 형성방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단결정 구조를 갖는 단결정 기판 및 이를 이용한 태양전지의 형성방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 단결정 기판의 형성방법은, 단결정의 제1 기판을 준비하는 단계; 상기 준비된 제1 기판 상에 버퍼층을 증착하는 단계; 상기 버퍼층 상에 제1 박막을 증착하는 단계; 상기 버퍼층 및 제1 박막이 순차 증착된 제1 기판을 상하 반전시키고 하부에 제2 기판을 위치시킨 후 열을 가하여 제1 박막 및 버퍼층을 제1 기판으로부터 분리시켜 제2 기판 상에 안착시키는 단계; 상기 제2 기판 상에 안착된 제1 박막 및 버퍼층 중 상부에 위치하는 버퍼층을 제거하는 단계; 및 상기 제1 박막 상에 제1 박막과 동일한 물질로 이루어진 제2 박막을 증착하여 제1 및 제2 박막으로 이루어진 단결정 기판을 형성하는 단계;를 포함하여 단결정의 구조를 갖는 단결정 기판을 형성함으로써 제1 기판을 재사용하여 재료비를 절감시키고 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
단결정, 태양전지, 기판, 박막, 가열, 접합층
Description
본 발명은 단결정 기판 및 이를 이용한 태양전지 형성방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 단결정을 이루는 실리콘 기판 상에 버퍼층 및 얇은 박막을 순차적으로 적층시킨 다음 가열하여 버퍼층과 기판을 분리시키고 버퍼층을 제거하여 단결정의 얇은 두께의 박막을 얻을 수 있게 됨으로써 태양전지의 기판을 단결정으로 형성할 수 있으며 이를 이요한 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있는 단결정 기판 및 태양전지 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로, 태양전지의 발전원리는 일정 에너지를 갖는 광이 단결정 실리콘 또는 비결정 실리콘 반도체층에 입사되면 입사된 광과 상기 반도체층과의 상호작용에 의해 전자와 정공이 발생되고, 상기 반도체층 중 PN 접합에 따른 전계가 있을 경우 전자와 정공이 각기 N형 반도체층과 P형 반도체층에 확산하게 되며 이때 양 전극을 결선함으로써 전력을 생산할 수 있게 된다.
이와 같은 발전원리의 태양전지를 소형배터리로 제작하여 휴대용 소형전자제품의 전원으로 적용하여 왔는데, 최근 전자 및 반도체 기술 등이 급격히 진보됨에 따라 태양전지의 특성향상과 소형화 및 비용절감을 중심으로 활발한 연구개발이 이루어져 왔다.
이하, 관련도면을 참조하여 태양전지의 기판 형성방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 4는 종래 기술에 의한 태양전지의 기판 형성방법을 순차적으로 나타낸 공정단면도이다.
먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 실리콘 기판(11)을 준비한다. 그런 다음, 상기 준비된 실리콘 기판(11) 상에 다공질층(12)을 형성한다. 이때, 상기 다공질층(12)은 상기 실리콘 기판(11)과 이의 상부에 형성될 박막과 분리가 용이하게 이루어지도록 하기 위해서 형성한다.
상기 다공질층(12)을 형성한 후, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 다공질층(12) 상에 소정 두께를 갖는 박막(13)을 형성한다. 그런 다음, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 다공질층(12) 및 박막(13)이 순차적으로 형성된 실리콘 기판(11)에 리프트 오프(lift-off) 방식의 공정을 진행하여 상기 실리콘 기판(11)으로부터 상기 다공질층(12) 및 박막(13)을 분리시킨다.
상기 다공질층(12) 및 박막(13)을 실리콘 기판(11)으로부터 분리시킨 후, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 다공질층(12) 및 박막(13)을 준비된 기판(14) 상부에 접합시킴으로써 태양전지의 기판을 형성한다.
이에 따라, 종래 기술에 의한 태양전지의 기판 형성방법은 하나의 실리콘 기판(11)을 통해 다수의 태양전지의 기판을 형성할 수 있게 됨으로써 실리콘 기판(11)의 재료비용이 줄어들게 됨에 따라 태양전지의 재료비를 절감할 수 있게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의한 태양전지의 기판 형성방법은 다음과 같은 문제점이 있었다.
종래 기술에 의한 태양전지의 기판 형성방법은, 상기 실리콘 기판(11)으로부터 박막(13)을 용이하게 분리시키기 위해 상기 실리콘 기판(11) 상에 다공질층(12)을 형성하게 되는데, 이때 형성되는 다공질층(12)에 의해 상기 실리콘 기판(11)이 이의 결정성을 잃게 되어 크리스탈의 단결정 형태가 손상됨으로써 이의 상부에 형성되는 박막(13) 또한 단결정 형태를 유지할 수 없게 됨에 따라 태양전지의 결함이 발생하여 신뢰성이 떨어지며, 이를 이용하여 형성된 태양전지의 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 상기 실리콘 기판(11)의 상부 표면이 다공질층(12)에 의해 단결정을 잃게 됨으로써 상기 실리콘 기판(11)을 지속적으로 반복 사용할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 단결정을 이루는 실리콘 기판 상에 버퍼층 및 얇은 박막을 순차적으로 적층시킨 다음 이를 가열하여 버퍼층과 기판을 분리시키고 버퍼층을 제거하여 단결정의 얇은 두께를 갖는 박막을 얻을 수 있게 됨으로써 태양전지의 기판을 단결정으로 형성할 수 있으며 이를 이용하여 형성된 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있는 단결정 기판 및 이를 이용한 태양전지 형성방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단결정 기판의 형성방법은, 단결정의 제1 기판을 준비하는 단계; 상기 준비된 제1 기판 상에 버퍼층을 증착하는 단계; 상기 버퍼층 상에 제1 박막을 증착하는 단계; 상기 버퍼층 및 제1 박막이 순차 증착된 제1 기판을 상하 반전시키고 하부에 제2 기판을 위치시킨 후 열을 가하여 제1 박막 및 버퍼층을 제1 기판으로부터 분리시켜 제2 기판 상에 안착시키는 단계; 상기 제2 기판 상에 안착된 제1 박막 및 버퍼층 중 상부에 위치하는 버퍼층을 제거하는 단계; 및 상기 제1 박막 상에 제1 박막과 동일한 물질로 이루어진 제2 박막을 증착하여 제1 및 제2 박막으로 이루어진 단결정 기판을 형성하는 단계;를 포함하여 단결정의 구조를 갖는 단결정 기판을 형성함으로써 제1 기판을 재사용하여 재료비를 절감시키고 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이때, 상기 버퍼층은 용융점이 상기 제1 기판의 용융점보다 낮은 물질인 금속 또는 산화물을 사용하며, 원자총을 이용하여 3㎚ 이하의 두께로 증착하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 및 제2 박막은 실리콘을 형성되고 원자총을 이용하여 증착하며, 상기 제1 박막은 80㎚ 내지 120㎚ 범위의 두께로, 상기 제2 박막은 2000㎚ 내지 3000㎚ 범위의 두께로 증착하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 버퍼층을 제거하는 단계는 가열하여 버퍼층을 기화시키거나 인라인 에칭 공정을 통해 제거하는데 상기 가열공정에 의해 상기 제2 기판이 녹지 않게 하기 위해 제2 기판으로 용융점이 상기 버퍼층의 용융점보다 높은 물질을 사용한다. 또한, 상기 제2 박막을 증착하여 단결정 기판을 형성한 후 제2 기판을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양전지의 형성방법은, 상기 방법에 의해 형성된 단결정 기판 형성방법에 의해 제작된 단결정 기판에 불순물을 주입한 후 에칭 공정을 진행하여 상부 표면에 요철 구조를 형성하는 단계; 상기 요철 구조가 형성된 단결정 기판 상에 접합층을 형성하는 단계; 및 상기 접합층 상에 전극을 형성하는 단계;를 포함한다.
이때, 상기 단결정 기판 상에 형성되는 요철 구조는 피라미드, 사다리꼴 또는 톱니형상 중 선택된 어느 하나의 구조이며, 상기 접합층은 플라즈마 CVD 공정 또는 유도결합형 플라즈마 CVD 공정을 진행하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전극은 도전성의 투명물질의 ITO 전극인 것을 특징으로 하며, 상기 전극을 형성한 후 상기 전극 상에 반사반지막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
단결정을 이루는 실리콘 기판 상에 버퍼층 및 얇은 박막을 순차적으로 적층시킨 다음 이를 가열하여 버퍼층과 기판을 분리시키고 버퍼층을 제거하여 단결정의 얇은 두께를 갖는 박막을 얻을 수 있게 됨으로써 태양전지의 기판을 단결정으로 형성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 태양전지의 기판을 얇은 박막으로 형성함으로써 태양전지의 크기를 줄일 수 있으며, 기판을 단결정으로 형성함으로써 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있게 됨에 따라 태양전지의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 단결정 기판 및 태양전지 형성방법에 대한 구체적인 형성방법 및 그 효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.
단결정 기판의 형성방법
이하, 도 5 내지 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 단결정 기판의 형성방법에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5 내지 도 10은 본 발명에 따른 단결정 기판 형성방법을 순차적으로 나타낸 공정단면도이다.
우선, 본 발명에 따른 단결정 기판 형성방법은, 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 기판(110)을 준비한다. 이때, 상기 제1 기판(110)은 결정구조가 단결정으로 이루어지는 실리콘을 사용하여 형성하는데 상기 제1 기판(110)을 단결정의 실리콘으로 형성하는 이유는 후속공정에 의해 형성되는 제1 박막의 결정구조를 단결정으로 형성하기 위해서이다.
상기 제1 기판(110)을 준비한 후, 상기 제1 기판(110) 상에 버퍼층(120)을 형성한다. 이때, 상기 버퍼층(120)은 용융점이 상기 제1 기판(110)의 용융점보다 낮은 물질을 사용하여 형성하는데 주로 금속 또는 산화물 중 선택된 물질을 사용하여 형성하며, 상기 제1 기판(110)의 단결정 구조를 유지하기 위하여 원자크기가 상기 제1 기판(110)의 원자크기와 동일 또는 유사한 것을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 버퍼층(120)의 증착방법은 원자총을 이용하여 상기 버퍼층(120)을 얇은 두께로 증착한다.
특히, 상기 버퍼층(120)은 3㎚ 이하의 두께로 증착하는 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 버퍼층(120)을 3㎚ 이상의 두께로 증착할 경우 상기 버퍼층(120)의 결정구조가 이의 하부에 있는 제1 기판(110)의 결정구조를 유지하는 것이 아니라 버퍼층(120) 고유의 결정구조를 이루게 됨으로써 제1 기판(110)의 단결정 구조를 유지하기 위해 상기 버퍼층(120)을 3㎚ 이하의 두께로 증착한다. 또한, 상기 버퍼층(120)을 후속공정에 의해 상기 제1 기판(110)으로부터 분리한 후 이를 제거하게 되는데 버퍼층(120)을 3㎚ 이상의 두께로 증착할 경우 이의 분리를 위해 진행되는 공정 및 이를 제거하기 위한 공정의 시간이 증가하게 되어 전반적인 기판 형성시간 이 증가하게 되는 문제점을 방지하기 위해서 상기 버퍼층(120)을 3㎚ 이하의 두께로 증착한다.
상기 버퍼층(120)을 증착한 후, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 버퍼층(120) 상에 제1 박막(130)을 증착한다. 이렇게 상기 단결정을 유지하는 버퍼층(120)에 제1 박막(130)을 형성하게 됨으로써 제1 박막(130)도 상기 버퍼층(120)과 동일한 결정인 단결정 구조를 유지하며 증착된다. 이때, 상기 제1 박막(130)은 용융점이 상기 버퍼층(120) 보다 높은 물질을 사용하며 대표적으로 실리콘을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 박막(130)은 버퍼층(120)의 증착방법과 동일하게 원자총을 이용하여 서서히 진행함으로써 단결정 구조의 결정성이 흐트러지지 않도록하여 얇은 두께로 증착한다.
특히, 상기 제1 박막(130)은 80㎚ 내지 120㎚ 범위의 두께로 증착하는 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 제1 박막(130)을 120㎚ 이상의 두께로 증착하게 될 경우 제1 기판(110)으로부터 상기 버퍼층(120)을 제거하는 공정에서 상기 제1 박막(130)의 두께에 의해 버퍼층(120) 제거 공정이 길어지며, 상기 제1 박막(130)을 80㎚ 이하의 두께로 증착하게 될 경우 상기 버퍼층(120)의 제거 공정시 영향을 받을 수 있기 때문에 상기 제1 박막(130)을 80㎚ 내지 12㎚ 범위의 두께로 증착하는 것이 바람직하다.
상기 제1 박막(130)을 증착한 후, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 버퍼층(120) 및 제1 박막(130)이 순차적으로 적층된 제1 기판(110)을 상하 반전시키고 상기 반전된 제1 기판(110)의 하부에 제2 기판(140)을 위치시킨다. 그런 다음, 상 기 제1 기판(110)을 일정 온도로 가열하게 되는데 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 가열공정은 상기 제1 기판(110)으로부터 버퍼층(120)이 분리될 때까지 진행하여 분리시킨다.
상기 제1 기판(110)으로부터 버퍼층(120)이 분리되면 상기 제1 박막(130) 및 버퍼층(120)은 제2 기판(140)이 위치한 하방향으로 떨어지게 된다. 이에 따라, 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 제1 박막(130)이 상기 제2 기판(140)의 상부에 안착되고 상기 제1 박막(130)의 상부에는 버퍼층(120)이 위치하게 된다.
이때, 상기 제2 기판(140)은 용융점이 상기 버퍼층(120)의 용융점보다 높은 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 상기 버퍼층(120)을 제1 기판(110)으로부터 분리시키기 위한 가열공정에서 버퍼층(120)보다 제2 기판(140)의 용융점이 낮을 경우 제2 기판(140)이 녹게 됨에 따라 이의 상부에 안착되는 상기 박막(130)의 형태가 변형됨으로써 이를 방지하기 위해 용융점이 버퍼층(120)보다 높은 물질을 사용한다.
상기 제1 박막(130) 및 버퍼층(120)을 상기 제1 기판(110)으로부터 분리시켜 제2 기판(140)에 안착시킨 후, 가열 공정을 진행하여 상기 버퍼층(120)을 기화시켜 제거하거나 또는 인라인 에칭(In-line Etching) 공정을 진행하여 버퍼층(120) 만을 제거한다. 이때 진행되는 상기 가열 공정은 상기 버퍼층(120)의 용융점 온도에서 진행하여 상기 버퍼층(120)을 기화시키는 것이 바람직하다.
상기 버퍼층(120)을 제거한 후, 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 제1 박막(130) 상에 이와 동일한 물질로 이루어진 제2 박막(150)을 증착함으로써 제1 및 제2 박막(130, 150)으로 이루어진 단결정 기판(200)을 완성한다. 상기 형성된 제2 박막(150)의 물질로써 실리콘을 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 제2 박막(150)은 상기 제1 박막(130) 상에 원자총을 사용하여 형성하는데 그 두께는 2000㎚ 내지 3000㎚ 범위의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 상기 제2 박막(150)을 3000㎚ 이상의 두께로 형성할 경우, 이를 이용하여 형성될 태양전지의 크기가 커지는 단점이 있으며 2000㎚ 이하의 두께로 형성할 경우 단결정 기판(200)의 두께가 너무 얇게 되어 이를 이용하여 태양전지를 형성할 경우 효율이 떨어질 수 있는 단점이 있기 때문에 상기 제2 박막(150)의 두께를 2000㎚ 내지 3000㎚ 범위로 증착한다.
한편, 상기 제1 및 제2 박막(130, 150)으로 이루어진 단결정 기판(200)은 상기 제2 기판(140)을 제거하지 않고 이와 함께 사용할 수 있으며, 상기 단결정 기판(200) 형성 후 상기 제2 기판(140)을 제거하여 단결정 기판(200) 만을 독립적으로 사용할 수 있다.
상기와 같은 방법에 의해 형성된 단결정 기판(200)은 종래와 같이 상기 제1 기판(110) 상에 다공질층(12)을 형성하지 않고 이와 유사한 크기의 원자로 이루어지는 버퍼층(120)을 3㎚ 이하의 두께로 형성하여 제1 기판(110)의 상부표면을 손상시키지 않음으로써 상기 제1 기판(110)을 영구적으로 재사용할 수 있게 됨에 따라 재료비를 절감시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 버퍼층(120)의 두께를 3㎚ 이하의 두께로 형성하여 상기 제1 기판(110)의 결정구조와 동일한 단결정 구조를 유지할 수 있고 이에 따라 상기 버퍼 층(120) 상에 형성되는 제1 박막(130)을 버퍼층(120)과 동일한 단결정으로 형성함으로써 단결정 구조를 갖는 단결정 기판(150)을 형성할 수 있게 되어 이를 이용하여 태양전지를 형성할 경우 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있으며 불량률을 감소시켜 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
태양전지의 제조방법
이하, 도 11 내지 도 13을 참조하여 본 발명에 다른 태양전지의 형성방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 다만, 제1 실시예의 구성 중 제2 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 제2 실시예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기로 한다.
도 11 내지 도 13은 본 발명에 따른 태양전지의 형성방법을 순차적으로 나타낸 공정단면도이다.
우선, 도 11에 도시한 바와 같이, 상술한 방법에 의해 형성된 단결정 기판(200)을 준비한다. 상기 준비된 단결정 기판(200) 상에 N형 또는 P형의 불순물 중 선택된 불순물을 주입한다.
상기 불순물을 주입한 후, 상기 단결정 기판(200) 상에 에칭 공정을 진행한다. 이때, 상기 진행되는 에칭 공정은 습식 또는 건식 에칭 등 사용자 및 단결정 기판(200)에 의해 선택된다.
상기 단결정 기판(200) 상에 에칭 공정을 진행하게 되면, 도 12에 도시한 바와 같이, 상기 단결정 기판(200) 상부 표면에 피라미드 구조의 요철이 형성된다. 이때, 상기 피라미드 구조의 요철 형상은 태양전지의 표면적을 넓게 하여 효율을 향상시키기 위해 형성하는 것이며, 이때 상기 요철의 구조는 피라미드에 한정되지 않고 사다리꼴, 톱니형상 등 표면적을 증가시키기 위한 다양한 구조로 형성될 수 있다.
상기 단결정 기판(200) 상부 표면에 요철을 형성한 다음, 도 13에 도시한 바와 같이, I형 실리콘층(211)과 P형 또는 N형 실리콘층(212)을 순차적으로 적층하여 접합층(210)을 형성한다. 이때, 상기 P형 또는 N형 실리콘층(212)은 상기 단결정 기판(200)에 주입된 불순물에 의해 선택되는데, 상기 단결정 기판(200)에 주입된 불순물이 N형 불순물일 경우 P형 실리콘층(212)으로 형성하고 상기 단결정 기판(200)에 주입된 불순물이 P형 불순물일 경우 N형 실리콘층(212)으로 형성한다.
이때, 상기 N형 실리콘층(212)은 인(P:Phosphorous), 질소(N:Nitrogen) 등과 같이 N형의 불순물이 도핑(doping)된 층이며, I형 실리콘층(212)은 불순물을 포함하지 않는 층인 유전체층으로 형성하는 것이 바람직하고, 상기 P형 실리콘층(212)은 붕소(boron) 등의 제3족 원소인 P형 불순물이 도핑된 층이다.
이렇게 형성된 접합층(210)은 플라즈마 CVD(Plasma Chemical Vapor Deposition) 공정 또는 유도결합형 플라즈마 CVD 공정등의 CVD 공정을 통하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 접합층(210)은 CuInGaSe 또는 CdTe 화합물 반도체층으로 형성할 수 있다.
또한, 상기 접합층(210)은 외부로부터 입사되는 빛과 상호작용에 의해 전자와 정공이 발생되고, 상기 전자는 N형 실리콘층으로 상기 정공은 P형 실리콘층으로 각기 확산하게 된다. 이때, 상기 N형 실리콘층과 P형 실리콘층을 결선하게 되면 상기 확산된 전자 및 정공의 이동에 의해 전력이 생성되게 된다.
특히, 상기와 같이 피라미드 또는 사다리꼴 구조의 요철에 의해 상기 태양전지의 표면적이 평평한 면일 경우보다 넓어지게 되면 평평한 면일 경우보다 더 많은 전력을 생성할 수 있어 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이와 같은 역할을 하는 접합층(210)을 상기 단결정 기판(200) 상에 형성한 후, 상기 접합층(210) 상에 전도성 물질의 전극(220)을 형성한다. 이때, 상기 전극(220)은 외부로부터 입사되는 빛을 상기 접합층(210)으로 통과시키기 위해 도전성의 투명 전극을 사용하여 형성하고, 빛을 통과시키기 위해 ITO 전극 사용하여 형성하는 것이 바람직하며, 이의 형성은 스퍼터링(spattering) 공정 또는 진공증착법을 이용할 수 있다.
한편, 상기 전극(220) 상에 외부로부터 입사된 빛이 상기 단결정 기판(200)에 의해 반사되어 외부로 방출되는 것을 방지하기 위한 반사방지막(미도시함)을 더 형성할 수 있다. 이때, 상기 반사방지막은 반사되어 외부로 방출되는 빛을 차단할 수 있게 됨으로써 전력생성의 효율을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 태양전지 형성방법은 단결정 구조를 갖는 단결정 기판(200)을 사용하여 형성함으로써 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있으며, 얇은 두께의 단결정 기판(200)을 사용하게 됨에 따라 태양전지의 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1 내지 도 4는 종래 기술에 의한 태양전지의 기판 형성방법을 순차적으로 나타낸 공정단면도.
도 5 내지 도 10은 본 발명에 따른 단결정 기판 형성방법을 순차적으로 나타낸 공정단면도.
도 11 내지 도 13은 본 발명에 따른 태양전지의 형성방법을 순차적으로 나타낸 공정단면도.
< 도면의 간단한 설명 >
110 : 제1 기판 120 : 버퍼층
130 : 제1 박막 140 : 제2 기판
150 : 제2 박막 200 : 단결정 기판
210 : 접합층 211 : I형 실리콘층
212 : P형 또는 N형 실리콘층 220 : 전극
Claims (21)
- 단결정의 제1 기판을 준비하는 단계;상기 준비된 제1 기판 상에 버퍼층을 증착하는 단계;상기 버퍼층 상에 제1 박막을 증착하는 단계;상기 버퍼층 및 제1 박막이 순차 증착된 제1 기판을 상하 반전시키고 하부에 제2 기판을 위치시킨 후 열을 가하여 제1 박막 및 버퍼층을 제1 기판으로부터 분리시켜 제2 기판 상에 안착시키는 단계;상기 제2 기판 상에 안착된 제1 박막 및 버퍼층 중 상부에 위치하는 버퍼층을 제거하는 단계; 및상기 제1 박막 상에 제1 박막과 동일한 물질로 이루어진 제2 박막을 증착하여 제1 및 제2 박막으로 이루어진 단결정 기판을 형성하는 단계;를 포함하는 단결정 기판 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 버퍼층은 용융점이 상기 제1 기판의 용융점보다 낮은 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 단결정 기판 형성방법.
- 제2항에 있어서,상기 버퍼층은 금속 또는 산화물을 사용하는 것을 특징으로 하는 단결정 기판 형성방법.
- 제2항에 있어서,상기 버퍼층은 3㎚ 이하의 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 단결정 기판 형성방법.
- 제2항에 있어서,상기 버퍼층은 원자총을 이용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 단결정 기판 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 제1 및 제2 박막은 실리콘을 사용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 단결정 기판 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 제1 및 제2 박막은 원자총을 이용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 단결정 기판 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 제1 박막은 80㎚ 내지 120㎚ 범위의 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 단결정 기판 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 제2 박막은 2000㎚ 내지 3000㎚ 범위의 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 단결정 기판 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 버퍼층을 제거하는 단계는 가열하여 버퍼층을 기화시키거나 인라인 에칭 공정을 통해 제거하는 것을 특징으로 하는 단결정 기판 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 제2 기판은 용융점이 상기 버퍼층의 용융점보다 높은 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 단결정 기판 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 제2 박막을 증착하여 단결정 기판을 형성한 후 제2 기판을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 기판 형성방법.
- 청구항 제1항 내지 제12항에 기재된 단결정 기판 형성방법에 의해 제작된 단결정 기판에 불순물을 주입한 후 에칭 공정을 진행하여 상부 표면에 요철 구조를 형성하는 단계;상기 요철 구조가 형성된 단결정 기판 상에 접합층을 형성하는 단계; 및상기 접합층 상에 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 태양전지 형성방법.
- 제13항에 있어서,상기 단결정 기판 상에 형성되는 요철 구조는 피라미드, 사다리꼴 또는 톱니 형상 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 태양전지 형성방법.
- 제13항에 있어서,상기 단결정 기판에 불순물을 주입하는 단계에서 상기 불순물은 N형 또는 P형 불순물인 것을 특징으로 하는 태양전지 형성방법.
- 제15항에 있어서,상기 단결정 기판에 주입된 불순물이 N형일 경우, 상기 접합층은 I형 실리콘층 및 P형 실리콘층이 순차적으로 적층된 것을 특징으로 하는 태양전지 형성방법.
- 제15항에 있어서,상기 단결정 기판에 주입된 불순물이 P형일 경우, 상기 접합층은 I형 실리콘층 및 N형 실리콘층이 순차적으로 적층된 것을 특징으로 하는 태양전지 형성방법.
- 제13항에 있어서,상기 접합층은 플라즈마 CVD 공정 또는 유도결합형 플라즈마 CVD 공정을 진 행하여 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 형성방법.
- 제13항에 있어서,상기 전극은 도전성의 투명물질을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지 형성방법.
- 제19항에 있어서,상기 전극은 ITO 전극인 것을 특징으로 하는 태양전지 형성방법.
- 제13항에 있어서,상기 전극을 형성한 후 상기 전극 상에 반사반지막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 형성방법.
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