KR20090031492A - 광전 소자용 미정질 실리콘 막을 증착하기 위한 방법 및장치 - Google Patents

광전 소자용 미정질 실리콘 막을 증착하기 위한 방법 및장치 Download PDF

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KR20090031492A
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Abstract

개량된 증착 속도와 막 품질로 미정질 실리콘 막 층을 증착하는 방법이 본 발명에서 제공된다. 또한 미정질 실리콘 막을 구비한 광전지(PV cell)가 제공된다. 일 실시예에서, 본 방법은 분당 약 20nm를 초과하는 증착 속도로 기판 위에 미정질 실리콘 막을 생성하며, 미정질 실리콘 막은 약 20% 내지 약 80%의 결정화된(crystallized) 부피를 갖는다.

Description

광전 소자용 미정질 실리콘 막을 증착하기 위한 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR DEPOSITING A MICROCRYSTALLINE SILICON FILM FOR PHOTOVOLTAIC DEVICE}
본 발명은 광전 소자용 미정질 실리콘 막을 증착하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
광전 소자(PV) 또는 태양 전지는 태양광을 직류 전류(DC) 전기 전력으로 변환하는 소자들이다. PV 또는 태양 전지는 통상적으로 하나 이상의 p-n 접합(junction)을 구비한다. 각각의 접합은 반도체 물질 내에 2개의 상이한 영역을 포함하며, 한 면은 p형 영역으로 표시되고, 다른 면은 n형 영역으로 표시된다. PV 전지의 p-n 접합이 태양광(광자들로부터의 에너지로 구성된)에 노출되면, 태양광은 PV 효과를 통해서 전기로 직접 변환된다. PV 태양 전지는 특정한 양의 전기 전력을 생성하며, 전지들은 목적하는 양의 시스템 전력을 전달하기 위해서 정량화된(sized) 모듈로 타일과 같이 연결된다. PV 모듈은 다수의 PV 태양 전지들을 연결함으로써 생성되고, 그 후 특정 프레임과 커넥터로 패널 안에 결합된다.
미정질 실리콘 막 (μc-Si)은 PV 소자들을 형성하기 위해 사용되는 한 가지 형태의 막이다. 그러나 생산 가치 있는 장치와 공정은 아직도 낮은 비용으로 PV 소자들을 제공할 수 있도록 하기 위해서 개발되고 있다. 예를 들어, 실리콘 막의 불충분한 결정화도(crystallinity)는 막의 불완전한 형성 및 비율(fraction)을 야기할 수 있으며, 그에 따라서 PV 태양 전지의 변화 효율을 감소시킬 수 있다. 추가적으로, 미정질 실리콘 막 (μc-Si)의 전통적인 증착 공정들은 낮은 증착 속도를 가지며, 이는 불리하게도 제조 처리량을 감소시키고 생산 원가를 증가시킨다.
따라서 미정질 실리콘 막을 증착하기 위한 개량된 방법이 필요하다.
본 발명은 PV 태양 전지에 사용하기에 적합한 분당 약 20nm를 초과하는 향상된 증착 속도로 미정질 실리콘 막을 증착하기 위한 방법을 제공한다. 미정질 실리콘 막은 향상된 증착 속도와 좋은 막 품질을 가지면서 증착된다. 일 실시예에서, 본 방법은 공정 챔버 내에서 1 제곱미터를 초과한 표면 면적을 구비한 기판을 제공하는 단계; 공정 챔버 안으로 실란계 가스 및 H2 가스를 포함한 가스 혼합물을 유입하는 단계; 공정 챔버 안의 가스 혼합물로부터 형성된 플라즈마를 유지하는 단계; 및 분당 약 20nm를 초과하는 증착 속도로 기판 상에 미정질 실리콘 막을 증착하는 단계를 포함하고, 미정질 실리콘 막은 약 20% 내지 약 80%의 결정화된 부피를 갖는다.
다른 실시예에서, 미정질 실리콘 막을 증착하기 위한 방법은, 공정 챔버 내에서 약 1 제곱미터를 초과하는 표면 면적을 구비한 기판을 제공하는 단계; 공정 챔버 안으로 실란계 가스 및 H2 가스를 포함한 가스 혼합물을 유입하는 단계 - 실란계 가스는 적어도 약 0.2 slm/m2의 유량(flow rate)이며, H2 가스는 적어도 10 slm/m2의 유량임 - ; 약 섭씨 100도 내지 약 섭씨 400도 사이의 범위로 기판 온도를 조절하는 단계; 약 3 Torr를 초과하는 범위로 공정 압력을 유지하는 단계; 가스 혼합물로 플라즈마를 형성하기 위해서 적어도 약 100mW/cm2의 RF 파워 밀도를 인가하는 단계를 포함하며, 미정질 실리콘 막은 약 20% 내지 약 80% 사이의 결정화된 부피, 및 약 0.1 원자 백분율 내지 약 20 원자 백분율 사이의 수소 함유량을 갖는다.
또 다른 실시예에서, 실리콘 광전 변환기(silicon based photoelectric converter)를 제조하는 방법은, 공정 챔버 안에 기판을 제공하는 단계 및 기판 상에 광전 변환기를 형성하는 단계를 포함한다. 광전 변환기는 기판 상의 p형 반도체층의 증착하는 단계; CVD 공정에 의한 분당 약 20 nm를 초과하는 증착 속도로 기판 상의 미정질질 실리콘 막으로 i형 반도체층을 증착하는 단계 - 미정질 실리콘 막은 약 20% 내지 약 80% 사이의 결정화된 부피를 가짐 - ; 및 미정질 실리콘 막 위에 n형 반도체층을 증착하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 실리콘 광전 변환기를 제조하는 방법은, 공정 챔버 안에 배치된 기판 지지 어셈블리 상에 기판을 제공하는 단계; 가스 분배판을 통해 공정 챔버 안으로 실란계 가스와 H2 가스를 포함한 가스 혼합물을 유입하는 단계 - 가스 분배 판은 곡면(curvature surface)을 구비하고 기판 지지 어셈블리와 가스 분배판 사이에 간격을 유지하는 디퓨져(diffuser)를 포함함 - ; 공정 챔버 안의 가스 혼합물로부터 형성된 플라즈마를 유지하는 단계; 및 분당 약 20 nm를 초과하는 증착 속도로 기판 상에 미정질 실리콘 막을 증착하는 단계를 포함하며, 미정질 실리콘 막은 약 20 % 내지 약 80% 사이의 결정화된 부피를 갖는다.
또 다른 실시예에서, 실리콘 광전 변환기를 제조하는 방법은, 공정 챔버 안에 배치된 기판 지지 어셈블리 상에 기판을 제공하는 단계 - 기판 지지 어셈블리는 내장된 냉각 채널(cooling channel)들을 포함함 - ; p형 반도체층과 n형 반도체층 사이에 배치된 i형 반도체층으로써 미정질 실리콘 막을 증착함으로써 기판 상에 광전 변환기를 형성하는 단계를 포함하며, 미정질 실리콘 막은 곡면을 구비한 디퓨져로부터 공급된 가스 혼합물에 의해 증착된다.
본 발명의 상기 언급된 특징들이 달성되고 상세히 이해될 수 있는 방법으로써, 상기 간단히 요약된, 본 발명의 보다 구체적인 설명이 첨부된 도면에서 도시된 본 발명의 실시예들을 참조로 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공정 챔버의 일 실시예의 개념적인 횡단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 결정질 실리콘-계 박막 PV 태양 전지의 예시적인 횡단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탠덤형(tandem type) PV 태양 전지의 예시적인 횡단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3중 접합 PV 태양 전지의 예시적인 횡단 면도를 도시한다.
도 5A는 수평으로 오목한 종단면(concave horizontal profile)을 구비한 디퓨져의 횡단면도이다.
도 5B는 수평으로 볼록한 종단면을 구비한 디퓨져의 횡단면도이다.
이해를 쉽게 하기 위해서, 도면들에 공통적인 동일한 구성요소들을 가리키는데, 가능하다면, 동일한 도면 번호가 사용되었다. 일 실시예의 구성요소들과 특징들은 다른 설명 없이도 다른 실시예들에 유용하게 통합될 수 있다고 예기된다.
첨부된 도면들은 오직 본 발명의 예시적인 실시예들을 도시하는 것이며, 따라서 다른 동등한 효과를 나타내는 실시예들을 허용할 수 있는 본 발명에 대해, 그 범위를 제한하는 것으로 생각되어서는 안 된다는 것을 알아야한다.
본 발명은 미정질 실리콘 막을 증착하기 위한 방법을 제공한다. 본 발명의 특정 실시예들은 PV 태양 전지에 사용하기에 적합한 분당 약 20nm를 초과하는 향상된 증착 속도를 갖는 미정질 증착 공정을 제공한다. 특정 실시예에서, 미정질 실리콘 막 층은 약 20% 내지 약 80% 사이의 결정화된 부피를 갖는다. 특정 실시예들에서, 미정질 실리콘 막은 약 0.1 원자 백분율 내지 약 20 원자 백분율 사이의 수소 함유량을 갖는다. 특정 실시예에서, 미정질 실리콘 막은 막 표면에 평행한 결정 방향 면(crystal orientation plane) (220) 및 X선 회절에서 약 2 내지 약 0.1 사이의 (220) 회절 피크에 대한 (111) 회절 피크의 강도비(intensity ratio)를 갖는다. 특정 실시예들에서, 미정질 실리콘 막을 증착하기 위한 공정은 실란계 가스 및 H2 가스를 포함한 가스 혼합물로부터 형성된 플라즈마를 이용한다.
도 1은 본 발명이 실행될 수 있는 플라즈마 화학 기상 증착 시스템(plasma enhanced chemical vapor deposition system; 100)의 일 실시예의 개념적인 횡단면도이다. 적절한 하나의 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD) 시스템은 캘리포니아, 산타 클라라에 위치한 Applied Materials, Inc.의 자회사인 AKT, Inc.로부터 입수할 수 있다. 다른 제조업자로부터 입수 가능한 것들을 포함하는 다른 플라즈마 공정 챔버들도 본 발명을 실행하는데 이용될 수 있다고 예기된다.
시스템(100)은 일반적으로 공정 볼륨(180)을 부분적으로 한정하는 벽들(110)과 바닥(111)을 구비한 공정 챔버 본체(102)를 포함한다. 공정 볼륨(180)은 통상적으로 태양 전지 유리 기판, 스테인리스 강 기판, 또는 플라스틱 기판, 반도체 기판, 또는 기타 적절한 기판과 같은 기판(140)을 공정 챔버 본체(102)의 안팎으로 이동시키는 것을 용이하게 하기 위해서 포트 및/또는 밸브(106)를 통해 접근된다. 챔버(100)는 커버 플레이트(116), 제 1 플레이트(128) 및 제 2 플레이트(120)로 구성된 가스 흡입구 매니폴드(gas inlet manifold; 114)를 둘러싼 리드 어셈블리(lid assembly; 118)를 지지한다. 일 실시예에서, 제 1 플레이트(128)는 백킹 플레이트(backing plate)이고, 제 2 플레이트9120)은 가스 분배판, 예컨대 디퓨져이다. 진공 펌프(129)는 챔버(100)를 희망하는 압력 범위 내에 유지시키기 위해 챔버 본체(102)의 바닥에 배치된다. 선택적으로, 챔버(102)의 벽들(110)은 공정 중의 손상을 방지하기 위해서 세라믹 물질, 애노다이징(anodizing), 기타 보호 코팅과 같 은 라이너(liner; 138)로 커버링(covering)함으로써 보호될 수 있다.
디퓨져(120)는 챔버 본체(102)에 연결된 가스 소스(105)로부터 공정 가스 또는 가스들을 위한 다수의 오리피스(orifice; 122)를 제공하도록 적응된 실질적으로 평평한 표면을 구비할 수 있다. 디퓨져(120)는 기판 위에 위치되고, 디퓨져 중력 지지대(115)에 의해 수직으로 매달린다. 일 실시예에서, 디퓨져(120)는 가요성 서스펜션(flexible suspension; 157)에 의해 리드 어셈블리(118)의 상부 립(upper lip; 155)에서 지지된다. 가요성 서스펜션(157)은 2002년 11월 12일에 등록된 "Flexibly Suspended Gas Distribution Manifold for A Plasma Chamber"이란 제목의 미국 특허 제6,477,980호에서 상세히 개시된다. 가요성 서스펜션(157)은 디퓨져(120)의 팽창과 수축을 허용하기 위해서 디퓨져(120)를 이의 에지(edge)에서 지지하도록 적응된다.
일 실시예에서, 가요성 서스펜션(157)은 디퓨져(120)의 팽창과 수축을 용이하게 하도록 사용되는 상이한 구성을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 가요성 서스펜션(157)은 디퓨져(120)의 굴곡(curvature)을 용이하게 하기 위해서 디퓨져 중력 지지대(115)와 함께 사용될 수 있다. 예를 들면, 디퓨져(120)는, 도 5A에서 도시된 것과 같이, 디퓨져 중력 지지대(115) 및/또는 가요성 서스펜션(157)에 의해 수축된 오목한 표면을 구비할 수 있다. 대안적으로, 디퓨져(120)는, 도 5B에서 도시된 것과 같이, 디퓨져 중력 지지대(115) 및/또는 가요성 서스펜션(157)에 의해 팽창된 볼록한 표면을 구비할 수 있다. 디퓨져(120)의 표면 구성은 Keller 등에 의해 2004년 9월 20일에 출원된 "Diffuser Gravity Support"이란 제목의 미국 특허 공보 제2006/0,060,138호에서 상세히 개시된다.
도 5A에서 도시된 실시예에서, 디퓨져(120)는 곡면(curvature surface; 502)과 평면(504) 사이의 점차적으로 변하는 거리를 가진 오목한 표면(502)을 구비하며, 따라서 기판(140)에 대한 공정 볼륨(180) 내의 상이한 공정 간격을 생성한다. 기판(140)의 에지 위의 좁은 간격 영역에서 기판(140)의 중앙 위의 다소 넓은 간격 영역으로의 점차적인 변화는 기판이 다양한 간격으로 처리되도록 한다. 다른 실시예에서, 디퓨져(120)는, 도5B에서 도시된 것과 같이, 다양한 공정 조건들을 용이하게 하기 위해서 평평한 표면 또는 볼록한 표면을 구비하도록 구성될 수 있다. 도 1에서 도시된 것과 같이, 디퓨져 표면(132)과 기판 표면 간의 간격은 증착 공정이 막 증착의 균일성을 유지하면서 넓은 범위의 증착 조건들을 능가하여 최적화될 수 있도록 선택되고 조절될 수 있다. 일 실시예에서, 간격은 공정 중에 약 400mils와 약 1200mils 사이와 같은, 약 400mils 내지 약 1600mils 사이와 같은, 약 100mils 이상으로 조절된다.
디퓨져 중력 지지대(115)는 공정 가스를 지지대(115)에 장착된 가스 블록(gas block; 117)으로 공급할 수 있다. 가스 블록(117)은 지지대(115) 내의 수직한 구경(longitudinal bore; 119)를 통해 디퓨져(120)와 연결되며, 공정 가스를 디퓨져(120) 내의 다수의 통로(passage; 122)로 공급한다. 일 실시예에서, 하나 이상의 공정 가스들은 가스 블록(117), 수직한 구경(119), 기울어진 구경(119a)을 통과해 이동하고, 백킹 플레이트(128)와 디퓨져(120) 사이에 생성된 큰 플리넘(large plenum; 121) 및 디퓨져(120) 내의 작은 플리넘(123)에 증착된다. 그 후, 하나 이상의 공정 가스들은 큰 플리넘(121) 및 작은 플리넘(123)에서 디퓨져(120) 내의 다수의 오리피스(122)를 통과해 이동하여, 디퓨져(120) 아래의 공정 볼륨(180)을 생성한다. 동작 중에, 기판(140)은 공정 볼륨(180)으로 올라가게 되고, 플라즈마 소스(124)로부터 생성된 플라즈마는 기판 상에 막을 증착시키기 위해 가스 또는 가스들을 여기 시킨다.
다수의 오리피스(122)는 공정 볼륨(180) 내에서 상이한 가스 흐름을 좋게 하도록 상이한 구성을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 오리피스(122)들은 약 0.01인치 및 약 0.5인치 사이와 같은, 약 0.01인치 및 약 1.0인치 사이의 범위인 지름을 갖는 플레어 개구(flare opening)를 구비할 수 있다. 오리피스(122)의 플레어 개구의 반지름과 밀도는 디퓨져(120)의 표면 전체에 걸쳐 변화될 수 있다. 일 실시예에서, 디퓨져(120)의 내부(즉, 중앙) 영역에 위치된 오리피스(122)의 반지름과 밀도는 외부(즉, 에지) 영역에 위치된 오리피스보다 더 클 수 있다. 챔버(100) 내에서 사용될 수 있는 오리피스 구성과 디퓨져의 예는, 공동으로 양수된 Choi 등에 의해 2004년 7월 12일에 출원된 미국 특허 출원 제2005/0,251,990호, Keller 등에 의해 2001년 8월 8일에 출원된 미국 특허 제6,722,827호, White 등에 의해 2002년 11월 12일에 등록된 미국 특허 제6,477,980호, Choi 등에 의해 2005년 7월 1일에 출원된 미국 특허 출원 제11/173,210호, Blonigan 등에 의해 2003년 1월 7일에 출원된 미국 특허 출원 제10/337,483호에 개시된다.
기판 지지 어셈블리(112)는 일반적으로 챔버 본체(102)의 바닥에 배치된다. 지지 어셈블리(112)는, 디퓨져(120)으로 공급되는, 플라즈마 소스(124)에 의해 공 급되는, RF 파워가 상기 언급하였던 것과 같은 공정 볼륨(180) 내에 존재하는 가스들, 소스 화합물들, 전구체들을 여기 시킬 수 있도록 접지된다. 플라즈마 소스(124)로부터의 RF 파워는 일반적으로 화학 기상 증착 공정을 구동할 수 있도록 기판(140)의 크기와 같은 정도로 선택된다.
일 실시예에서, RF 파워는 공정 볼륨(180) 내에 전기장을 생성하도록 디퓨져(120)에 인가된다. 예를 들면, 막 증착 동안 약 100mW/cm2 이상의 파워 밀도이다. 플라즈마 소스(124)와 정합 망(matching network)(미도시)은 공정 볼륨(180) 내의 공정 가스들의 플라즈마를 생성 및/또는 지탱한다. RF 및 VHF 파워의 다양한 주파수들은 실리콘 막을 증착하는데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 약 13.56MHz, 또는 약 40MHz와 같은 약 0.3MHz 내지 약 200MHz 사이의 RF 및 VHF 파워가 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 약 13.56MHz의 RF 파워 및 약 350kHz의 저 주파수 RF 파워가 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 약 27MHz에서 약 200MHz까지의 VHF 파워가 높은 증착 속도로 막들을 증착하는데 이용될 수 있다.
기판 지지 어셈블리(112)는 기판(140)을 지지하도록 적응된 하부면(126) 및 상부면(108)을 구비한다. 스템(stem; 142)은 기판 지지 어셈블리(112)의 하부면(126)에 연결되고, 높은 처리 위치 및 낮은 기판 전달 위치 사이에서 기판 어셈블리(112)를 이동시키기 위한 리프트 시스템(미도시)과 연결된다. 스템(142)은 전기적 도선 및 열전대(thermocouple) 도선을 기판 지지 어셈블리(112)에 연결하기 위한 전선관(conduit)을 제공한다.
기판 지지 어셈블리9112)는 기판을 그 위에 배치하면서 지지하기 위한 상부면(108)을 구비한 도전성 물체(conductive body; 194)를 포함한다. 도전성 물체(194)는 금속 또는 금속 합금 물질로 만들어질 수 있다. 일 실시예에서, 도전성 물체9194)는 알루미늄으로 만들어진다. 그러나 다른 적절한 물질도 사용될 수 있다. 기판 지지 어셈블리(112)는 기판 공정 중에 미리 정해진 온도 범위로 유지하도록 온도 조절된다. 일 실시예에서, 기판 지지 어셈블리(112)는 공정 중에 기판 지지 어셈블리(112)의 온도를 조절하는데 사용되는 하나 이상의 전극들 및/또는 가열 엘리먼트들(198)을 포함한다. 가열 엘리먼트들(198)은 결정된 온도 범위, 예를 들어 약 섭씨 100도 이상의 설정된 온도로 기판 지지 어셈블리(112) 및 그 위에 위치한 기판(140)을 조절가능하게 가열한다. 예시적인 실시예에서, 가열 엘리먼트들(198)은 기판 지지 어셈블리(112)의 중앙부에 내장된 내부 가열 엘리먼트, 및 기판 지지 어셈블리(112)의 에지부에 내장된 외부 가열 엘리먼트를 포함할 수 있다. 기판의 외부 에지가 플라즈마 분배의 영향으로 기판의 중앙부보다 더 낮은 온도를 가질 수도 있으므로, 외부 가열 엘리먼트는 내부 가열 엘리먼트의 온도보다 야간 더 높은 온도를, 예컨대 섭씨 20도보다 높게 유지하도록 구성되어, 기판(140) 전체에 걸쳐 균일한 온도를 유지한다. 내부 및 외부 가열 엘리먼트의 온도 구성은 공정 요구조건에 따라 변경될 수 있다는 것을 예기한다.
다른 실시예에서, 기판 지지 어셈블리(112)는 도전성 물체(194) 내에 내장된 하나 이상의 냉각 채널(196)을 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 냉각 채널(196)은 공정 중에 미리 정해진 온도 범위 내에서 공정 볼륨(180) 내에서 온도 변화를 유지 하도록 구성되며, 온도 변화는 섭씨 20도보다 작다. 냉각 채널(196)은 목적하는 열 전도성을 제공하는 금속 또는 금속 합금으로 제조될 수 있다. 일 실시예에서 냉각 채널(196)은 스테인리스 강 물질로 만들어진다.
일 실시예에서, 내장된 가열 엘리먼트(198) 및 냉각 채널(196)을 포함하는 기판 지지 어셈블리(112)의 온도는 그 위에 배치된 기판(140)을 희망하는 범위로 처리되도록 조절할 수 있으며, 따라서 알칼리성 유리, 플라스틱 및 금속과 같은 낮은 녹는점을 가진 기판이 본 발명에서 이용될 수 있도록 한다. 일 실시예에서, 가열 엘리먼트(198) 및 냉각 채널(196)은 약 섭씨 150도 내지 약 섭씨 550도와 같은, 약 섭씨 100도 이상의 온도를 유지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 결정질 실리콘-계 박막 PV 태양 전지(200)의 예시적인 횡단면도를 도시한다. 결정질 실리콘-계 박막 PV 태양 전지(200)는 기판(140)을 포함한다. 기판(140)은 다른 적절한 물질들 중에서 금속, 플라스틱, 유기 금속, 실리콘, 유리, 석영, 또는 폴리머로 이루어진 얇은 시트일 수 있다. 기판(140)은 약 2 제곱미터를 초과하는 것과 같은 약 1 제곰 미터를 초과하는 표면 면적을 가질 수 있다. 선택적인 유전층(미도시)은 기판(140)과 투명 전도성 산화물(TCO) 층(202) 사이에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 선택적인 유전층은 SiON 또는 실리콘 산화물(SiO2) 층일 수 있다. 투명 전도성 산화물(TCO) 층(202)은, 이로 제한되는 것은 아니지만, 주석 산화물(SnO2), 인듐 주석 산화물(ITO), 아연 산화물(ZnO), 또는 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어 도 하나의 산화물 층을 포함할 수 있다. TCO층(202)은 CVD 공정, PVD 공정, 또는 기타 적절한 증착 공정에 의해 증착될 수 있다.
광전 변환 유닛(214)은 TCO층(202) 상에서 형성된다. 광전 변환 유닛(214)은 광전 변환 층으로써 진성형(intrinsic type)(i형) 반도체층(206), p형 반도체층(204) 및 n형 반도체층(208)을 포함한다. p형 및 n형 반도체층(204, 208)은 III족 또는 V족 중 어느 하나에서 선택된 원소로 도핑된 실리콘-계 물질일 수 있다. III족 원소로 도핑된 실리콘 막은 p형 실리콘 막으로써 언급되는 반면에, V족 원소로 도핑된 실리콘 막은 n형 실리콘 막으로써 언급된다. 일 실시예에서, n형 반도체층(208)은 인으로 도핑된 실리콘 막일 수 있으며, p형 반도체층(204)은 붕소로 도핑된 실리콘 막일 수 있다. 도핑된 실리콘 막은 약 5nm 내지 약 50nm 사이의 두께를 갖는 비결정 실리콘 막(s-Si), 다결정 막(poly-Si), 및 미정질 막(μc-Si)일 포함한다. 대안적으로, 반도체층(204, 208) 내에 도핑된 원소는 PV 태양 전지9200)의 소자(device) 요구조건을 만족하도록 선택될 수 있다. n형 및 p형 반도체층(208, 204)은 CVD 공정 또는 기타 적절한 증착 공정에 의해 증착될 수 있다.
i형 반도체층(206)은 도핑되지 않은 실리콘-계 막이다. i형 반도체층(206)은 향상된 광전 변환 효율을 갖는 막 특성들을 제공하도록 조절된 공정 조건 하에서 증착될 수 있다. 일 실시예에서, i형 반도체층(206)은 i형 다결정 실리콘(poly-Si), 또는 i형 미정질 실리콘 막(μc-Si)을 포함한다. i형 결정질 실리콘-계 막(206)은 공정 챔버(102) 또는 기타 적절한 공정 챔버들에서 증착될 수 있다.
도2에서 도시된 실시예에서, i형 반도체층(206)은 약 20% 내지 약 80% 사이, 예컨대 약 50%를 초과하는, 결정화된 부피를 갖는 미정질 실리콘 막(μc-Si)이다. 증착 공정 동안의 기판 온도는 미리 정해진 범위로 유지된다. 일 실시예에서, 기판 온도는 알칼리성 유리, 플라스틱 및 금속과 같은 낮은 녹는점을 갖는 기판도 본 발명에서 이용될 수 있도록 하기 위해서 약 섭씨 400도 미만에서 유지된다. 다른 실시예에서, 공정 챔버 안의 기판 온도는 약 섭씨 100도 내지 약 섭씨 400도 사이의 범위에서 유지된다. 또 다른 실시예에서, 기판 온도는 섭씨 200도와 같은, 약 섭씨 150도 내지 약 섭씨 400도의 범위에서 유지된다.
공정 동안, 가스 혼합물은 공정 챔버(102)안으로 유입되며, RF 플라즈마를 형성하기 위해서 사용되고, i형 μc-Si 막(206)을 증착한다. 일 실시예에서, 가스 혼합물은 실란계 가스 및 수소 가스(H2)를 포함한다. 실란계 가스의 적절한 예들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 모노-실란(SiH4), 디-실란(Si2H6), 실리콘 테트라플루오라이드(SiF4), 실리콘 터트라클로라이드(SiCl4), 및 디클로로실란(SiH2Cl2) 등을 포함한다. 실란계 가스와 H2 가스의 가스 비율은 가스 혼합물의 반응 작용을 조절하기 위해서 유지되며, 따라서 예컨대 형성된 실리콘 막의 약 20% 내지 약 80% 사이의 희망하는 비율의 결정화를 허용한다. 일 실시예에서, 실란계 가스는 SiH4이다. SiH4 가스는 적어도 약 0.2slm/m2의 유량으로 공급될 수 있으며, H2 가스는 적어도 약 10slm/m2의 유량으로 공급될 수 있다. 가스 혼합물은 SiH4 가스 유량보다 더 많게 조절되는 H2 가스 유량을 구비할 수 있다. 대안적으로, SiH4 가스와 H2 가스의 혼합물은, 예컨대 약 1:100인, 약 1:80 내지 약 1:120 사이와 같은, 약 1:20 내지 약 1:200 사이의 SiH4 대 H2의 비율로 공급될 수 있다. 또한, 공정 압력은 3 Torr를 초과하는 것과 같이, 예컨대 약 3 Torr 내지 약 20 Torr과 같이, 약 1 Torr 내지 약 100 Torr 사이에서 유지된다.
대안적으로, 하나 이상의 비활성기체들이 공정 챔버(102)에 제공되는 가스 혼합물에 함께 포함될 수 있다. 비활성기체는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 아르곤(Ar), 헬륨(He), 크세논(Xe), 등과 같은 희가스(noble gas)를 포함할 수 있다. 비활성기체는 약 1:10 내지 약 2:1의 비활성기체 대 H2 가스의 유량 비율로 공정 챔버(102)에 공급될 수 있다.
RF 파워는 증착 동안 플라즈마를 유지하기 위해서 인가된다. 일 실시예에서, RF 파워 밀도는 분당 20nm를 초과하는 증착 속도를 얻기 위해서 적어도 약 100mW/cm2로 공급될 수 있다. RF 파워는 약 350kHz 또는 약 13.56MHz와 같은 약 100kHz 내지 약 100MHz 사이로 공급된다. 대안적으로 VHF 파워가 약 27MHz 내지 약 200MHz 사이까지의 주파수를 제공하도록 이용될 수 있다. 높은 증착 속도가 필요한 실시예들에서, RF 파워 밀도는 분당 100nm와 같은 분당 60nm를 초과하는 증착 속도를 얻기 위해서 300mW/cm2를 초과하는 높은 파워 밀도로 인가될 수 있다.
기판과 가스 분배판 어셈블리(118) 사이의 간격은 기판 치수에 따라서 조절 될 수 있다. 일 실시예에서, 1 제곱미터를 초과하는 기판에 대한 공정 간격은 500mils와 같이, 예컨대 약 400mils 내지 약 800mils 사이와 같이, 약 400mils 내지 약 1200mils 사이로 조절된다.
i형 μc-Si 층(206)의 증착 막 품질을 좋게 하기 위해서, i형 μc-Si 층(206)의 증착에 앞서 얇은 층이 증착되어, 시드층으로써 이용될 수 있으며, 그에 따라서 높은 품질 및 높은 비율의 미정질 상 형성(phase formation)을 위해 p형 반도체층(204) 및 i형 μc-Si 층(206) 사이의 더 좋은 접촉 부착성 및 접촉면의 품질을 제공한다. 일 실시예에서, 시드층은 분당 20nm 미만과 같은 상대적으로 낮은 증착 속도로 증착될 수 있으며, 약 50Å 내지 약 300Å와 같이, 약 20Å 내지 약 500Å 사이의 두께를 가질 수 있다. 시드층의 낮은 증착 속도는 i형 μc-Si 층(206)의 증착과 실질적으로 유사한 다른 공정 파라미터들을 가지고 예를 들어 1:500과 같이, 약 1:200 내지 1:1000 사이와 같이, 약 1:100 내지 약 1:20000 사이로 실란계 가스 대 H2 가스의 비율을 가진 가스 혼합물에 의해 조절될 수 있다. 다른 실시예에서, i형 μc-Si 층(206)의 증착은 시드층을 증착하는 제 1 단계, 및 벌크 i형 μc-Si 층(206)을 증착하는 제 2 단계를 갖는 두 단계의 증착 공정을 포함할 수 있다. 제 1 단계의 시드층 증착 공정은 분당 10nm 미만과 같은 상대적으로 낮은 증착 속도를 가지며, 예를 들어 1:500과 같이, 1:200 내지 1:1000 사이와 같이, 약 1:100 내지 약 1:2000 사이의 실란계 가스 대 H2 가스의 비율을 가진 가스 혼합물에 의해 조절된다. 제 2 단계의 벌크 i형 μc-Si 층(206)은 제조 생산량 및 비용을 좋게 하기 위해서 위에서 언급된 것과 같이 분당 20nm를 초과하는 증착 속도를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 벌크 i형 μc-Si 층(206)의 제 2 단계는 가스 혼합물을 희석시키는데 사용되는 H2 가스의 비율의 점진적인 변화에 의해 성장되며, 희망하는 등급의 막이 증착되도록 한다. 예를 들면, 가스 혼합물의 희석을 위한 H2 가스의 비율의 점진적인 변화는 시드층의 증착 기간동안 약 1:200 내지 약 1:20 사이에서 변할 수 있으며, 그에 따라서 상대적으로 높은 H2 가스 비율을 가진 가스 혼합물을 공급하면서 공정을 시작하다가 상대적으로 낮은 H2 가스 비율을 가진 가스 혼합물을 공급하도록 한다. 그에 따라, 미정질 상의 비율은 μc-Si 층(206)의 희망하는 두께 내에서 조절될 수 있다. H2 희석 가스 비율의 점진적인 변화는 H2 가스 유량의 조절된 디지털 모드 또는 아날로그 모드에 의해 달성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 시드층의 제 1 단계는 p형 반도체층(204)의 일부로써 증착될 수 있다.
상술된 공정 가스 혼합물, 공정 온도, 및 RF 파워는 이익이 되는 결정질 구조를 가진 i형 실리콘 막(206)을 제공한다. 예를 들면, 작은 입자(grained)의 μc-Si 막 - 예를 들어, 약 20-30nm임 - 은 약 섭씨 150도 내지 약 섭씨 350도 사이의 온도에서 처리하면 얻을 수 있다. 큰 입자의 poly-Si 막 - 예를 들어, 약 100nm를 초과함 - 은 약 섭씨 350도 내지 약 섭씨 600도 사이의 온도에서 처리하면 얻을 수 있다. 따라서, RF 파워가 μc-Si 막의 증착 속도를 좋게 하기 위해서 상 대적으로 높은 범위에서 선택됨에 따라서, 가스 혼합물의 미리 정해진 유량이 희망하는 결정질 및 막 특성을 가진 μc-Si 막을 증착시키는데 사용되며, 그에 따라서 희망하는 광전 변환 효율로 동작하는 PV 태양 전지를 용이하게 한다.
일 실시예에서, 증착된 i형 μc-Si 막(206)은 10 원자 백분율 미만과 같이, 예컨대 약 1 원자 백분율 내지 약 10 원자 백분율 사이와 같이, 약 0.1 원자 백분율 내지 약 20 원자 백분율 사이의 수소 함유량을 가진 수소와 화합된 μc-Si 막이다. 증착된 i형 μc-Si 막(206)의 입자(grain)들은 막의 표면에 평행한 결정 방향 면 (220)을 가지고, X선 회절에서 (220) 회절 피크에 대한 (111) 회절 피크의 강도비(intensity ratio)는 예컨대 약 1.0 미만인 것과 같이, 약 2 내지 약 0.1 사이이다. 또한, 증착된 i형 μc-Si 막(206)은 예컨대 약 1000nm 및 약 5000nm와 같이, 약 500nm 내지 약 10ㅅm 사이의 두께를 갖는다.
도 2를 다시 참조하면, 광전 변환 유닛(214)이 TCO층(202) 상에 형성된 후에, 후방 전극(216)은 광전 변환 유닛(214)에 배체되어 질 수 있다. 일 실시예에서, 후방 전극(216)은 투명 전도성 산화물(TCO) 층(210)과 도전층(212)을 포함하는 적층막(stacked film)에 의해 형성될 수 있다. 도전층(212)은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 백금(Pt), 또는 이들의 조합으로 이루어진 합금으로 구성된 그룹으로부터 선택된 금속층을 포함할 수 있다. 투명 전도성 산화물(TCO) 층은 기판 상에 형성된 TCO층(202)과 유사한 물질로 제조될 수 있다. 적절한 투명 전도성 산화물(TCO) 층(210)은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 주석 산화물(SnO2), 인듐 주석 산화물(ITO), 아연 산화물(ZnO), 또는 이들의 조합을 포함한다. 금속층(212)과 TCO층(210)은 CVD 공정, PVD 공정, 또는 기타 적절한 증착 공정에 의해 증착될 수 있다.
동작 중에, 주위로부터 제공된 입사광(222) - 예컨대 태양광 또는 다른 광자들 - 은 PV 태양 전지(200)에 공급된다. PV 태양 전지(220) 내의 광전 변환 유닛(214)은 광 에너지를 흡수하고, 광전 변환 유닛(214) 내에 형성된 상기 p-i-n 접합들의 동작에 의해 광 에너지를 전기 에너지로 변환하며, 이에 따라서 전기 또는 에너지를 발생시킨다. 대안적으로, PV 태양 전지(200)는 반대 순서로 제조되거나 증착 되어 질 수 있다. 예를 들어 상기 기판(140)은 후방 전극(216) 위에 배치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 탠덤형 PV 태양 전지(300)의 예시적인 횡단면도이다. 탠덤형 PV 태양 전지(300)는 도 2에서 상기 설명된 것과 같이, 시트(140) 상에 형성된 TCO층(302) 및 TCO층 상에 형성된 제 1 광전 변환 유닛(322)을 포함하는 PV 태양 전지(200)의 구조와 유사하다. 일 실시예에서, 제 1 광전 변환 유닛(322)의 i형 반도체층(306)은 비결정 Si 막으로써 증착되어 진다. 대안적으로, 제 1 광전 변환 유닛(322)의 i형 반도체층(306)은 poly-Si 또는 μc-Si 막으로써 증착될 수 있다. 선택적 계면층(310)은 제 1 광전 변환 유닛(322) 및 제 2 광전 변환 유닛(324) 사이에 형성될 수 있다. 선택적 계면층(310)은 기판(140) 상 에 형성된 상기 TCO층(302)과 같은 TCO층(302)일 수 있다. 기저 제 1 변환 유닛(322)과 제 2 광전 변환 유닛(324)의 조합은 광전 변환 효율을 증가시킨다. 제 2 광전 변환 유닛(324)은 p형 반도체층(312)과 n형 반도체층(316) 사이에 끼워진 i형 반도체층(314)과 같은 μc-Si 막을 구비한 μc-Si 계 광전 변환 유닛(324)일 수 있다. 대안적으로, 제 2 광전 변환 유닛(324)의 i형 반도체층(314)은 도 2에서 도시된 것과 같이 단일 접합 PV 태양 전지(200)의 광전 변환 유닛(214)에서 이용되는 μc-Si 막(206)과 같이 제조될 수 있다.
후방 전극(326)은 제 2 광전 변환 유닛(324) 상에 배치된다. 후방 전극(326)은 도 2에서 도시된 것과 같은 후방전극(216)과 유사할 수 있다. 상기 후방 전극(326)은 TCO층(318) 상에 형성된 도전층(320)을 포함할 수 있다. 상기 도전층(320) 및 TCO층(318)의 물질은 도 2에서 도시된 것과 같은 도전층(212) 및 TCO층(210)의 물질과 유사할 수 있다.
동작 중에, 주위로부터 제공된 입사광(328)은 PV 태양 전지(300)에 공급된다. PV 태양 전지(300) 내의 광전 변환 유닛(322, 324)은 광 에너지를 흡수하여 광전 변환 유닛 (324, 322) 내에 형성된 p-i-n 접합들의 동작에 의해 광 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 이에 따라서 전기 또는 에너지를 발생시킨다. 대안적으로, PV 태양 전지(300)는 반대 순서로 제조되거나 증착될 수 있다. 예를 들어 기판(140)은 후방 전극(326) 위에 배치될 수 있다.
대안적으로, 상부 제 3 광전 변환 유닛(410)은, 도 4에서 도시된 것과 같이, 제 2 광전 변환 유닛(314) 상에 형성될 수 있다. 선택적 계면층(402)은 제 2 광전 변환 유닛(314)과 제 3 광전 변환 유닛(410) 사이에 배치될 수 있다. 선택적 계면층(402)은 도 3에서 도시된 것과 같은 TCO 막(310, 302)과 같은 TCO층(402)일 수 있다. 제 3 광전 변환 유닛(410)은 p형 반도체층(404)과 n형 반도체층(408) 사이에 배치된 i형 반도체층(460)을 구비한 제 2 광전 변환 유닛(324)과 실질적으로 유사할 수 있다. 제 3 광전 변환 유닛(410)은 μc-Si 막에 의해 형성된 i형 반도체층(406)을 구비한 μc-Si 형 광전 변환 유닛일 수 있다. 대안적으로, i형 반도체층(406)은 poly-Si 또는 비결정 실리콘 막에 의해 형성될 수 있다. 대안적으로, p형 반도체층(312)은 μc-Si 막일 수 있다. 하나 이상의 광전자 유닛들이 광전 변환 효율을 증대시키기 위해 사용된 제 3 광전 변환 유닛 상에 선택적으로 증착될 수 있다는 것에 주의해야만 한다.
따라서, μc-Si 막을 적층하기 위한 개선된 방법들이 제공된다. 상기 방법들은 유리하게 PV 태양 전지에 사용되는 미정질 실리콘 막의 적층 속도 및 막 품질을 향상시키고, 그에 따라 종래 기술에 비해 상기 PV 태양 전지의 광전 변환 효율 및 장치 성능을 향상시킨다.
상술된 것들은 본 발명의 실시예에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 추가 실시예들이 본 발명의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않고서 만들어질 수 있으며, 이러한 본 발명의 범위는 다음의 청구범위에 의해 결정된다.

Claims (25)

  1. 미정질 실리콘 막 층을 증착시키는 방법으로써,
    공정 챔버 내에 약 1 제곱미터보다 큰 표면 영역을 구비한 기판을 제공하는 단계;
    실란계 가스 및 수소(H2) 가스를 포함하는 가스 혼합물을 상기 공정 챔버 안으로 유입하는 단계;
    상기 공정 챔버 내에서 상기 가스 혼합물로부터 형성된 플라즈마를 유지하는 단계; 및
    분당 약 20nm보다 큰 증착 속도로 상기 기판 상에 미정질 실리콘 막을 증착시키는 단계를 포함하며,
    상기 미정질 실리콘 막은 약 20% 내지 약 80% 사이의 결정화된 부피를 갖는, 미정질 실리콘 막 층을 증착시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미정질 실리콘 막은 약 0.1 원자 백분율 내지 약 20 원자 백분율 사이의 수소 함유량을 더 포함하는, 미정질 실리콘 막 층을 증착시키는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가스 혼합물을 유입하는 단계는,
    적어도 약 0.2 slm/m2의 유량으로 상기 실란계 가스를 유입하는 단계; 및
    최소 약 10 slm/m2 사이의 유량으로 수소(H2) 가스를 유입하는 단계를 더 포함하는, 미정질 실리콘 막 층을 증착시키는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가스 혼합물을 유입하는 단계는 약 1:20 내지 약 1:200 사이의 비율로 상기 실란계 가스와 상기 수소 가스를 유입하는 단계를 더 포함하는, 미정질 실리콘 막 층을 증착시키는 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 가스 혼합물에 공급되는 상기 수소(H2) 가스는 증착 중에 변화되는, 미정질 실리콘 막 층을 증착시키는 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 가스 혼합물에 제공되는 상기 수소(H2) 가스는 상대적으로 높은 수소(H2) 가스 비율에서 상대적으로 낮은 수소(H2) 가스 비율로 공급되는, 미정질 실리콘 막 층을 증착시키는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 실란계 가스는 모노-실란(SiH4), 디-실란(Si2H6), 실리콘 테트라플루오라이드(SiF4), 실리콘 테트라클로로라이드(SiCl4), 및 디클로로실란(SiH2Cl2)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 미정질 실리콘 막 층을 증착시키는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가스 혼합물을 유입하는 단계는,
    약 3 Torr보다 큰 범위로 상기 공정 압력을 유지하는 단계; 및
    섭씨 약 100도 내지 섭씨 약 400도 사이로 상기 기판 온도를 조절하는 단계를 더 포함하는, 미정질 실리콘 막 층을 증착시키는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    적어도 약 100 mW/cm2로 RF 파워 밀도를 인가하는 단계를 더 포함하는, 미정질 실리콘 막 층을 증착시키는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 미정질 실리콘 막은, 약 2 내지 약 0.1 사이인, X-선 회절에서의 (220) 회절 피크에 대한 (111) 회절 피크의 강도비를 갖는, 미정질 실리콘 막 층을 증착시키는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 가스 혼합물을 유입하는 단계는 약 400mils 내지 약 1200 mils 사이의 범위로 상기 프로세스 챔버의 공정 간격을 유지하는 단계를 더 포함하는, 미정질 실리콘 막 층을 증착시키는 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 기판 온도를 제어하는 단계는 공정 중에 상기 기판 온도를 냉각시키는 단계를 더 포함하는, 미정질 실리콘 막 층을 증착시키는 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 미정질 실리콘 막을 증착시키는 단계는 상기 미정질 실리콘 막의 증착 전에, 상기 기판 상에 분당 약 20nm보다 낮은 증착 속도로 미정질 실리콘 시드층을 증착하는 단계를 더 포함하는, 미정질 실리콘 막 층을 증착시키는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 미정질 실리콘 시드층은 약 50 Å 내지 300 Å 사이의 두께를 갖는, 미정질 실리콘 막 층을 증착시키는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 미정질 실리콘 시드층을 증착시키는 단계는 약 1:100 내지 약 1:1000 사이로 실란계 가스 대 수소(H2) 가스의 비율을 갖는 가스 혼합물을 공급하는 단계를 더 포함하는, 미정질 실리콘 막 층을 증착시키는 방법.
  16. 실리콘-계 광전 변환기를 제조하는 방법에 있어서,
    공정 챔버 내에 기판을 제공하는 단계;
    상기 기판 상에 광전 변환기를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 광전 변환기는
    상기 기판 상에 p형 반도체층의 증착;
    CVD 공정에 의한 분당 20nm보다 큰 증착 속도로 상기 기판 상의 미정질 실리콘 막 - 상기 미정질 실리콘 막은 약 20% 내지 약 80% 사이의 결정화된 부피를 가짐 - 으로써 i형 반도체층의 증착; 및
    상기 미정질 실리콘 막 상에 n형 반도체층의 증착을 포함하는, 실리콘-계 광전 변환기를 제조하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 광전 변환기를 형성하기 전에, 상기 기판 상에 적어도 기저 광전 변환 기를 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 기저 광전 변환기는
    p형 반도체층의 증착;
    CVD 공정에 의한 p형 반도체층 상의 실리콘 막으로써 i형 반도체층의 증착; 및
    상기 i형 반도체층 상에 n형 반도체층의 증착을 포함하는, 실리콘-계 광전 변환기를 제조하는 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 i형 반도체층을 증착하는 단계는 실란계 가스 및 수소(H2) 가스를 포함하는 가스 혼합물을 상기 공정 챔버안으로 유입하는 단계를 더 포함하는, 실리콘-계 광전 변환기를 제조하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 실란계 가스는 적어도 약 0.2slm/m2의 유량으로 유입되고, 상기 수소(H2) 가스는 적어도 약 10slm/m2의 유량으로 유입되는, 실리콘-계 광전 변환기를 제조하는 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 가스 혼합물에 공급되는 상기 수소(H2) 가스는 증착 중에 상대적으로 높은 수소 가스 비율에서 상대적으로 낮은 수소 가스 비율로 변화되는, 실리콘-계 광전 변환기를 제조하는 방법.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 미정질 실리콘 막은
    약 0.1 원자 백분율 내지 약 20 원자 백분율 사이의 수소 함유량을 갖는 수소와 화합된(hydrogenated) 실리콘 막인, 실리콘-계 광전 변환기를 제조하는 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 기저 광전 변환기 내의 상기 i형 반도체는 비결정 실리콘 막, 미정질 실리콘 및 폴리실리콘 막으로 구성된 그룹에서 선택된 실리콘 물질인, 실리콘-계 광전 변환기를 제조하는 방법.
  23. 제16항에 있어서,
    상기 기판 상의 상기 광전 변환기 상에 적어도 상부 광전 변환기를 증착하는 단계를 더 포함하며, 상기 상부 광전 변환기는
    p형 반도체층의 증착;
    CVD 공정에 의한 p형 반도체층 상의 실리콘 막으로써 i형 반도체층의 증착;
    상기 i형 반도체층 상에 n형 반도체층의 증착을 포함하는, 실리콘-계 광전 변환기를 제조하는 방법.
  24. 제23항에 있어서
    상기 상부 광전 변환기 내의 상기 i형 반도체는 비결정 실리콘 막, 미정질 실리콘 및 폴리실리콘 막으로 구성된 그룹에서 선택된 실리콘 물질인, 실리콘-계 광전 변환기를 제조하는 방법.
  25. 제16항에 있어서,
    상기 p형 반도체 및 상기 n형 반도체는 비결정 실리콘 막, 미정질 실리콘 및 폴리실리콘 막으로 구성된 그룹에서 선택된 실리콘 물질에 의해 형성되고, 상기 실리콘 물질은 약 5nm 내지 약 50nm 사이의 두께를 갖는, 실리콘-계 광전 변환기를 제조하는 방법.
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