KR20090095314A - 비정질막의 결정화 방법 및 이를 적용한 박막 태양전지 및박막 태양 전지의 제조 방법 - Google Patents

비정질막의 결정화 방법 및 이를 적용한 박막 태양전지 및박막 태양 전지의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20090095314A
KR20090095314A KR1020080020584A KR20080020584A KR20090095314A KR 20090095314 A KR20090095314 A KR 20090095314A KR 1020080020584 A KR1020080020584 A KR 1020080020584A KR 20080020584 A KR20080020584 A KR 20080020584A KR 20090095314 A KR20090095314 A KR 20090095314A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
electrode
forming
heat
semiconductor
Prior art date
Application number
KR1020080020584A
Other languages
English (en)
Inventor
박영준
최준희
남정규
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020080020584A priority Critical patent/KR20090095314A/ko
Priority to US12/270,588 priority patent/US8324498B2/en
Publication of KR20090095314A publication Critical patent/KR20090095314A/ko

Links

Images

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
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • 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
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe 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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for 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
    • H01L31/0248—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
    • H01L31/0352—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 shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035272—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 shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/035281—Shape of the body
    • 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
    • H01L31/0368—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 polycrystalline semiconductors
    • 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
    • H01L31/04—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
    • H01L31/04—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
    • H01L31/072—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 heterojunction type
    • 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
    • H01L31/075—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 PIN type, e.g. amorphous silicon PIN 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
    • 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
    • H01L31/1828—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, CdTe
    • H01L31/1836—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, CdTe comprising a growth substrate not being an AIIBVI compound
    • 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
    • H01L31/184—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP
    • H01L31/1852—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP comprising a growth substrate not being an AIIIBV compound
    • 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
    • H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • H01L31/1872—Recrystallisation
    • 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
    • Y02E10/544—Solar cells from Group III-V materials
    • 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
    • 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
    • Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Abstract

박막 태양전지 및 그 제조 방법에 관해 개시된다. 기판 재료에 무관하게 고온결정화가 가능한 구조가 제공된다. 고온 결정화는 기판으로 부터 현수(suspended)된 발열체를 이용하며, 이 발열체는 태양전지의 한 전극으로도 이용된다. 태양전지는 미소 구조로 부터 대형 구조에 이르기까지 적용가능하며, 미소 구조의 단위 태양전지를 매트릭스 상으로 배열하여 하나의 집성된 태양전지 어레이를 구성할 수 있다.
태양전지, 히이터, 전극, 결정화

Description

비정질막의 결정화 방법 및 이를 적용한 박막 태양전지 및 박막 태양 전지의 제조 방법{Crystallization method of amorphous layer and thin film solar cell and fabrication method of the cell adopting the crystallization method}
본 게시(disclosure)는 박막 태양전지 및 그 제조방법에 관련되며, 기판에 따른 온도 제약을 감소되어 고온 결정화가 가능한 박막 태양전지 및 그 제조방법에 관련된다.
박막 태양전지의 상업화를 위해 효율 향상 및 제조 원가의 절감이 요구된다. 효율의 향상을 위해서는 양질의 다결정 실리콘을 얻는 것이 필요한데, 다결정 실리콘의 품질은 열처리 온도에 관련된다. 열처리 온도는 사용되는 기판의 재료에 의해 제한되며, 특히 열에 약한 유리나 플라스틱과 같은 재료로 형성되는 기판의 경우 초고온 열처리가 불가하다. 결과적으로 기판이 허용하는 온도 이하에서 실리콘의 결정화가 진행되며, 따라서 만족스러운 다결정 실리콘을 얻을 수 없다. 이와 같이 낮은 온도에서 열처리가 진행되는 경우에서도, 여전히 기판은 수백 도의 고온에 직접 노출되며, 따라서 이 과정에서 원하지 않는 기판의 손상이나 변형이 있을 수 있다.
이와 같은 태양전지 뿐 아니라 비정질 물질으로 부터 얻어진 결정성 물질층을 활성층으로 이용하는 많은 전자 소자의 경우에 있어서도, 전자 소자의 구조물질을 지탱하는 기판에 의해 제한되는 열처리 온도의 한계에 의해, 비정질 물질의 결정화 온도를 크게 높일 수 없고 따라서 결정성 박막의 품위를 올리는데 한계가 있다.
본 발명의 예시적 실시예는 양질의 결정성 박막을 얻을 수 있는 비정질막의 결정화 방법에 관련된다.
또한, 본 발명의 다른 예시적 실시예는 비정질막의 효율적인 결정화에 의해, 제작이 용이하고 제작 단가가 저렴한 고효율의 박막 태양전지와 그 제조방법에 관련된다.
본 발명의 한 유형(aspect)에 따르면,
본 발명의 다른 유형에 따르면,
기판 상에, 현수(懸垂) 구조체(suspending structure)에 의해 기판으로부터 이격되는 발열층을 형성하는 단계;
상기 발열층 위에 비정질 물질층을 형성하는 단계;
상기 발열층에 전압을 인가하여 발열시키는 단계; 그리고
상기 발열층으로 부터의 열에 의해 상기 비정질 물질층을 결정화하는 단계;를 포함하는 비정질막의 결정화 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 유형에 따르면,
기판 상에, 현수 구조체에 기판으로 부터 이격되는 발열형 제 1 전극을 형성하는 단계;
상기 제 1 전극 위에, 비정질 제 1 반도체층을 형성하는 단계;
상기 제 1 전극에 전압을 인가하여 상기 제 1 전극을 발열시키는 단계; 그리고
상기 제 1 전극으로부터의 열에 의해 상기 제 1 반도체층을 열처리하여 결정화하는 단계;를 포함하는 박막 태양전지의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 박막 태양전지의 제조방법의 구체적 한 실시예에 따르면, 상기 제 1 반도체을 형성하는 단계와 열처리 단계 사이에, 제 1 반도체 물질층와 다른 타입의 제 2 반도체층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 박막 태양전지의 제조방법의 구체적 다른 실시예에 따르면, 상기 결정화 단계 후에, 제 1 반도체층과 다른 타입의 제 2 반도체층을 형성하는 단계가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 박막 태양전지의 제조방법의 구체적 또 다른 실시예에 따르면,
상기 결정화 단계 후에,
제 1 반도체층 위에 진성 반도체층을 형성하는 단계; 진성 반도체층 위에 제 1 반도체층과 다른 타입의 제 2 반도체층을 형성하는 단계가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 구체적인 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제 1, 2 반도체층 및 진성 반도체층은 실리콘 반도체층이다.
본 발명의 구체적인 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제 1 반도체층은 n-반도체층이며, 제 2 반도체층은 p-반도체층이다.
본 발명의 또 다른 유형에 따르면,
기판;
전기적으로 발열하는 제 1 전극;
상기 기판에 상기 제 1 전극을 이격시켜 지지하는 현수(懸垂) 구조체(suspending structure);
상기 제 1 전극 위에 형성되는 반도체 광전 변환층; 그리고
상기 광전 변환층 위에 형성되는 제 2 전극 구비하는 박막 태양전지가 제공된다.
본 발명의 구체적인 예시적 실시예에 따르면, 상기 현수 구조체는 상기 기판 상에 형성되는 지지 기둥(suspending post)을 포함한다.
본 발명의 구체적인 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제 1 전극은 일방향으로 연장되는 스트립의 형태를 가진다. 또 다른 실시예에 따르면, 밴드 형상의 제 1 전극이 다수 나란하게 스트라이프 형태로 배치된다. 상기 스트립 형태의 제 1 전극 위에는 제 1 전극의 형상에 대응하는 광전 변환층 및 제 2 전극이 형성된다.
본 발명의 구체적인 또 다른 실시예에 따르면, 상기 현수 구조체는:
스트립 형태의 제 1 전극에는 이를 가로 지르는 방향으로 연장되는 지지편과 기판 상에 형성되어 상기 지지편을 지지하는 현수 기둥(suspending post)을 포함한다.
본 발명의 구체적인 또 다른 실시예에 따르면, 상기 광전 변환층은 PN 또는 PIN 접합 실리콘 다이오드 구조를 가진다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 비정질 물질의 결정화 방법의 실시예와 이를 응용한 박막 태양 전지 및 이의 제조 방법의 실시예를 설명한다.
도 1a는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 박막 태양전지의 개략적 구조를 보이는 사시도이며, 도 1b는 그 단면도이다.
도 1a와 도 1b를 참조하면, 기판(10)에 현수 구조체인 한 쌍의 지지 기둥(11)이 소정 간격을 두고 마련되어 있고, 이 지지 기둥(11)은 단위 태양전지 구조체(20)의 양측 하부를 지지한다. 상기 지지 기둥(11)에 의해 그 양단이 지지되는 태양전지 구조체(20)는 하부측 전극으로서의 기능을 가지는 발열체(21, 이하에서 제 1 전극이라고도 함)와 그 위의 광전 변환층(22) 및 상부 전극(22, 이하에서는 제 2 전극이라고도 함)을 포함한다. 발열체(21)의 양단은 상기 양 지지 기둥(11)의 상면에 얹혀 있다.
상기 발열체(21)는 W, Mo, SiC 등으로 형성되는 것으로 하부 전극 또는 제 1 전극으로 작용한다. 상기 제 2 전극(23)은 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 투명 도전성 산화물(transparent conductive oxide, TCO) 등의 투명 도전 재료로 형성된다. 상기 발열체(21)와 제 2 전극(23) 사이의 광전 변환층(22)은 n-형 또는 p-형 반도체물질에 의한 제1반도체층(22a)과, p-형 또는 n-형 반도체물질에 의한 제2반도체층(22b)을 포함하며, 본 발명의 한 실시예에 따르면 이들 반도체층(22a, 22b)들은 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 등으로 형성될 수 있는데, 일반적으로 사용되는 III-V 족, II-VI 족 원소가 사용될 수 있다. 본 발명은 광전변환층의 재료나 적층 구조에 제한되지 않는다. 또한, 일반적인 태양전지의 제조에 필수적이면서 일반적인 과정 이나 요소들은 본 발명의 실시예들의 설명에서 언급되지 않는다. 이하의 설명에서는 대표적인 반도체 물질로서 실리콘을 기준으로 설명된다. 한편, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 상기 발열체(21)에 가까운 제 1 반도체층(22a)은 다결정 물질로 형성되며, 그 위의 제 2 반도체층(22b)은 비정질 물질또는 다결정 물질로 형성될 수 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제 1 반도체층(22a)과 제 2 반도체층(22b)의 사이에 진성 반도체(Intrinsic semiconductor)층, 예를 들어 진성 반도체 실리콘층이 개재될 수 있다. 상기 진성 반도체층이 개재되는 경우 제 2 반도체층(22b)은 비정질 물질로 형성될 수 있다.
도 2a는 상기 실시예에서 설명된 발열체 및 제 1 반도체층의 결정화 공정시 전압 인가 구조를 보이는 발췌사시도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이 발열체(21)는 중간의 발열부(21a)와 그 양측의 단자부(21b)를 갖는다. 양 단자부(21b)는 양 지지기둥(11)에 의해 지지된다. 이와 같은 상태에서 양 단자부(21b)를 통해 전압을 인가하면 중간의 발열부(21a)가 주울열을 발생한다. 이 주울열은 그 위에 비정질 상태로 형성되어 있는 제 1 반도체층(22a)을 용융시키며, 제 1 반도체층(22a)은 응고되면서 결정화된다. 이때에 초기 결정핵은 열이 기판(10)에 의해 흡수되는 지지 기둥(11) 가까운 부분에서 발생한다.
도 2b는 본 발명에 따른 발열체의 다른 실시예를 보인다. 발열체(21')는 나란한 두개의 단위 발열부(21a', 21a')를 가지며 일단(도면에서 좌측)은 서로 연결됨과 동시에 일측 지지 기둥(11)에 의해 지지되고, 타측(도면에서 우측, 21c)부분 은 서로 분리된 상태에서 지지 기둥(11)에 의해 지지되어 있다. 이와 같은 상태에서 서로 분리된 상태로 양 단부(21b')에 전압을 인가하며 상기 발열부(21a' 21a')에서 발열이 일어난다. 이때에 지지 기둥(11)에 의해 지지되는 부분의 열은 지지 기둥을 통해 기판(10)으로 흡수된다.
도 3a는 본 발명에 따른 발열체의 또 다른 실시예를 보이는 사시도 이며, 도 3b는 도 3a의 A-A' 선 단면도이다. 이 실시예에서는 발열부로부터의 열로 부터 지지 기둥(110)의 열적 충격 또는 손상을 방지하기 위한 발열체(210)의 지지 구조를 가진다.
도 3a와 3b를 참조하면, 발열체(210)는 일방향으로 연장되는 발열부(211)과 발열부(211)로 부터 타방향, 예를 들어 직각 방향으로 소정거리 연장되는 연장부(212) 및 이 단부의 지지판(213)을 구비한다. 상기 지지판(213)의 하부에는 소정 높이의 절두 원추형의 지지 기둥(110)이 마련되어 있다. 발열체(210)의 중앙 발열부(211) 양단으로 전압을 인가하면 발열부(211)로만 전류가 흐르므로 이 부분에서만 주울열이 발생한다. 이때에 발열부(211)로 부터 타방향으로 연장된 연장부(212) 및 지지판(213)로 일부 열이 전달되어 흡수된다. 이러한 구조에 따르면, 고열이 발생하는 발열부(21)로 부터 지지 기둥(110)이 이격되어 있으므로 지지 기둥(110)의 열적 충격이 크게 감소된다. 도 3c는 실제로 제작된 도 3a, 3b에 도시된 발열체의 발열 상태를 보인다. 일직선상에 배치된 발열부(211)들이 밝게 빛나고 있으며, 연장부(212)가 형성된 부위에서는 어둡다. 이는 연장부(212)에 의해 일부 열이 흡수됨을 나타내 보인다.
도 4a는 발열부(311)들의 사이에 지지판(313)이 마련되는 발열체(310)의 다른 실시예를 보이며, 도 4b는 도 4a의 B-B' 선 단면도이다. 발열체(310)는 가느다란 고저항 발열부(312)와 이들 중간의 넓은 원반형태의 저저항 지지판(313)을 구비한다. 지지판(313)의 하부에는 이를 지지하는 절두원추형 지지 기둥(110)이 위치해 있다. 도 4c는 실제로 제작된 도 4a, 4b의 발열체의 발열을 보인다. 도 4c에 도시된 바와 같이 원반형 지지판(어두운 원반 모양)의 사이에 밝게 빛나는 부분이 관측되는데 이는 지지판(313) 사이의 발열부(311)를 나타내 보인다. 전기적으로 지지판들과 발열부는 일렬로 배치되어 있는데, 이 중에서 저항이 상대적으로 높은 발열부(311)에서만 발열이 일어남을 알 수 있다.
전술한 바와 같이 위와 같은 발열체는 태양전지 제조과정에서 비정질 반도체물질, 예를 들어 비정질 실리콘의 다결정화 공정에서 열원으로 이용되며, 완성된 태양전지에서는 PN 또는 PIN 접합 다이오드형 태양전지에서의 하부측의 제 1 전극으로 이용된다. 상기와 같은 열원은 지지 기둥과 같은 현수 구조체에 의해 기판으로부터 이격되어 있으므로 발열체로부터의 열에 의한 기판의 충격을 효과적으로 방지할 수 있으며, 따라서 기판의 재료에 따른 결정화 온도, 즉 발열온도가 크게 제한되지 않는다. 이와 같은 발열체에 따르면 비정질 실리콘등을 1000 도 이상의 온도로 용융시킬수 있으므로 양질의 다결정 반도체층을 얻을 수 있게 된다.
도 5a는 도 4a, 4b에 도시된 형태의 발열체를 하부측 제 1 전극으로 이용하는 태양전지의 어레이를 보이는 개략적 사시도이며, 도 5b는 하부측 제 1 전극(310)과 상부측 제 2 전극(330)의 레이아웃을 도식적으로 보인다. 그리고, 도 5c, 5d는 각각 도 5a의 C-C' 선 및 D-D' 선 단면도이다.
도 5a와 도 5b를 참조하면, 제 1 전극(310)은 도 4a에 도시된 바와 같은 형태로서 다수 나란하게 스트라이프 상으로 배치된다. 그리고 상부의 제 2 전극(330)은 상기 제 1 전극(310)에 원반형 지지판(313)과 중앙 발열부(311)에 대응하는 대응하는 원반 부분(333)과 이들을 네개의 방향으로 상호 연결하는 부분(331, 332)을 갖는 격자상의 구조를 가진다. 상기 제 1 전극(310)과 제 2 전극(330)에 교차된 부분의 사이에 PN 또는 PIN 접합구조의 광전 변환층(320)이 위치한다.
구체적으로 도 5c에 도시된 바와 같이 제 1 전극(310)의 길이 방향인 제 1 방향으로의 적층 구조를 살펴보면, 제 1 전극(310), 광전 변환층(320) 및 제 2 전극(330)에 의한 샌드위치 구조물이 하부의 절두원추형 지지 기둥(110)에 의해 지지되어 있다. 그리고, 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향의 적층 구조를 살펴보면, 지지 기둥(110) 위에 제 1 전극(310), 광전 변환층(320) 및 제 2 전극(330)에 의한 샌드위치 구조물이 위치한다. 이때에 제 1 전극(310)은 지지 기둥(110)의 위에 부분에만 존재하며 따라서 지지 기둥(110)들 사이의 영역에서 광전 변환층(320)의 저면이 노출된다. 위와 같은 구조는 단위 태양전지가 어레이 형태로 배열된 대용량 대면적 태양전지이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 예시적 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 상세히 설명한다.
도 6a 내지 도 6e는 도 2a에 도시된 형태의 발열체(제 1 전극, 21)을 갖는 태양전지의 제조 공정을 보인다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 기판(10)에 희생층(11')과 히터물질에 의해 발열 물질층(21')을 형성한다. 희생층(11')은 예를 들어 CVD(Chemical Vapor Deposition) 등에 의해 SiO2 등으로 형성하며, 발열 물질층(21')은 W, Mo, SiC 등과 같은 물질등을 스퍼터링 또는 전자빔 증착등 PVD(Physical Vapor Deposition)법으로 형성한다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 발열물질층(21')과 희생층(11')을 패터닝하여 도 2a에 도시된 바와 같은 발열체(21)와 이를 지지하는 지지 기둥(11)을 얻는다. 이를 위하여, 발열물질층(21')은 패터닝하여 발열체(21)를 얻고 이에 이어 발열체(21)을 마스크로 이용하여 그 하부의 희생층(11')을 습식 패터닝하여 그 잔류물에 의한 지지 기둥(11)을 얻는다.
도 6c에 도시된 바와 같이 CVD 등에 의해 상기 발열체(21) 위에 비정질 반도체 물질, 예를 들어 비정질 실리콘(a-Si, 22a')를 증착한다. 이때에 발열체(21)외에 기판(10)의 표면에도 비정질 실리콘층이 형성되는데 도면에는 나타나지 않는다.
도 6d에 도시된 바와 같이, 상기 발열체(21)에 전압을 소정 시간 인가하여 주울열을 발생시켜 그 위의 비정질 실리콘(a-Si)을 용융시킨다. 용융된 비정질 실리콘은 발열체(21)의 발열 중지와 함께 응고가 시작되고 이 과정에서 결정화가 이루어 진다. 결정핵은 열흡수가 일어나는 양 지지 기둥(11) 근방에서 발생하여 따라서 결정성장은 발열층에 나란한 방향하게 발열층(21) 중앙부분으로 진행함으로써 다결정 반도체, 예를 들어 다결정 실리콘 제 1 반도체층(22a)을 얻을 수 있게 된다. 따라서 발열층(21)의 중앙부분에 양방향으로부터 성장된 결정이 합체되는 합체 경계(coalescence boundary)가 존재할 수 있을 것이다.
도 6e에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 반도체층(22a)과는 다른 타입, 예를 들어 p-형 실리콘을 증착하여 제 2 반도체층(22b)과 그 위의 투명 도전물질, 예를 들어 ITO로 제 2 전극(23)을 형성하여 목적하는 태양전지를 얻는다. 여기에서 제 2 반도체층 물질과 제 2 전극 형성용 물질이 기판 상에 형성될 수 있는데, 이들은 제 1 전극과 제 2 전극간의 전기적 경로와 분리되어 있고, 따라서 태양전지에서 아무런 기능을 가지지 않을 수 있다.
본 발명의 제조방법에 따르면, 태양전지의 하부 전극이 그 위의 반도체층을 다결정화하는 열원으로 이용한다. 하부 전극에 의한 국부적인 가열에 의해 의해 용이하게 다결정 반도체, 예를 들어 다결정 실리콘 또는 다결정 게르마늄을 형성할 수 있다. 이에 따라 별도의 열처리 장치 및 별도의 추가 공정이 다결정 반도체층을 얻을 수 있다. 미세구조의 발열성 제 1 전극에 의해 결정화를 진행할때 기판은 현수 구조체, 예를 들어 지지 기둥에 의해 제 1 전극과 이격되어 있으므로 기판의 온도를 상온 근처에유지시킬 수 있다. 따라서 유리기판, 플라스틱 기판 등에 고온으로 열처리된 다결정 반도체층의 형성이 가능하다. 따라서 제조 단가가 감소하고, 양질의 태양전지를 얻을 수 있게 된다. 본 발명에 따른 발열체 또는 제 1 전극의 구조는 판상(plate), 코어-셀(core-shell), 밴드 타입(band-like), 막대상(rod-like, 선상(wire-like), 실패(thread)모양 등 다양한 형태로 구현이 가능하다.
위의 과정에서 도 6d의 과정 이후에 제 2 반도체층 형성 단계가 수행되는 것 으로 설명되었는데, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, n 또는 p-형 반도체물질층과 p 또는 n 형 제 1 반도체 물질을 순차 증착한 후에 도 6d에서 보인 바와 같은 다결정화 공정을 진행할 수 있다. 이와 같은 실시예에 따르면, 제 1 반도체층(22a)과 더불어 제 2 반도체층(22b)도 같이 열처리된다. 따라서, 충분한 열이 제 1, 2 반도체 물질층에 공급되는 경우, 제 1, 2 반도체층이 공히 다결정 구조를 가질 수 있으며, 제 2 반도체 물질층으로의 열공급이 부족하면 결정화가 덜 진행된 다결정실리곤과 비정질 실리콘이 혼재하거나, 결정립이 작은 마이크로-결정질 구조를 가질 수 도 있다. 한편, 도 6d의 과정 후, 제 2 반도체 물질층(22b)을 증착하기 전에 먼적 진성 반도체 물질층을 먼저 증착할 수 있다. 이러한 진성 반도체 물질층에 따르면 PIN 접합 구조의 태양전지를 얻을 수 있게 된다.
위의 과정을 통해서 발열층 위에 광전변환층을 형성하게 되면 그 적층은 다양한 형태로 나타날 것이다. 도 7a는 광전변환층의 횡단면을 보이는 도 6e의 E-E' 선 단면도로서 각 적층의 가장자리가 일치하지 않고 층이 올라갈수 록 그 표면이 둥그렇게 됨으로써 적체적으로 그 표면이 곡면을 이룰 수 있는 점을 보여 준다. 특히 CVD에 의해 증착되는 제1, 제2반도체층은 발열층의 상면 뿐 아니라 가스가 접촉되는 측면에도 증착될 수 있다. 도 7b에 도시된 바와 같이 두께와 폭의 차이가 크기 않는 경우 CVD 법에서 발열층의 모든 측면에 소스 가스가 접촉될 수 있으므로 발열층을 완전히 감싸는 형태로 제 1, 제 2 반도체층이 증착될 수 있다. 발열층, 즉 제 1 전극에 대한 적층 형태는 다양한 조건에 의해 변화될 수 있으며, 이러한 적층의 특정 형태를 본 발명의 기술적 범위를 제한하지 않는다.
이하에서는 도 5a, 5b에 도시된 태양전지의 제조방법을 설명한다. 이러한 설명에 의해 도 4a, 4b에 도시된 태양전지의 제조방법도 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
도 8a 내지 도 8g는 도 4a, 5a에 도시된 형태의 발열체(제 1 전극, 310)를 갖는 태양전지의 제조 공정을 보인다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 기판(10)에 희생층(110')과 히터물질에 의해 발열 물질층(310')을 형성한다. 희생층(110')은 예를 들어 CVD(Chemical Vapor Deposition) 등에 의해 SiO2 등으로 형성하며, 발열 물질층(310')은 W, Mo, SiC 등과 같은 물질등을 스퍼터링 또는 전자빔 증착등 PVD(Physical Vapor Deposition)법으로 형성한다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 발열 물질층(310')을 마스크를 이용한 건식 패터법으로 패터닝하여 중앙의 발열부(311)과 발열부(311)들 사이의 원반형 지지판(313)을 갖는 발열체(310)를 나수 나란하게 형성한다. 여기에서 지지판(313)들 사이의 발열부(311')는 단위 태양전지에 대응한다.
도 8c에 도시된 바와 같이 상기 발열층(310)과 희생층(110')을 덮는 n형 또는 p형 반도체 층인 비정질 실리콘 층(320a')을 CVD 법등에 의해 형성한다.
도 8d에 도시된 바와 같이, 각 발열층(310)에 전류를 인가하여 발열층(310) 위의 제 1 반도체 물질인 비정질 실리콘(a-Si)을 용융시킨 후 이를 응고시켜 다결정 실리콘(p-Si)으로 변환한다. 이러한 결정화에 따르면 고저항을 가지는 발열층(311) 위에 다결정 실리콘이 형성되고 나머지 부분에는 비정질 실리콘으로 그대로 남아 있을 수 있다.
도 8e에 도시된 바와 같이 적어도 부분적으로 결정화된 실리콘 층(320a')위에 p 형 또는 n 형 비정질 실리콘층(320b')을 CVD 등에 의해 증착한다.
도 8f에 도시된 바와 같이 상기 상부의 실리콘층(320b') 위에 ITO와 같은 투명 도전막을 형성한 후 이를 패터닝하여 격자상의 제 2 전극(330)을 형성한다. 제 2 전극은 도 5a 및 도 5b에 도시된 격자상 전극이다.
도 8g에 도시된 바와 같이 상기 격자상 제 2 전극(330)을 마스크로 이용하여 그 하부의 구조물을 습식 에쳔트에 의해 식각한다. 이때에 발열층(310)의 하부의 희생층(110')도 식각되며, 다른 부분에 비해 상대적으로 넓은 면적의 원반형 지지판(313) 하부의 희생층(110')도 부분적으로 언더컷 형태로 식각된다. 적절한 시간 조정을 통해 지지판(313) 하부에 지지 기둥(110)이 남을 정도가 되게 하고 그 나머지 영역에서는 모두 제거되게 한다. 여기에서 식각 정도를 고려하여 지지판(313)의 하부에만 희생층이 잔류하도록 지지판(313)의 직경과 발열부(311)의 폭이 설계단계에서 적절히 조정되어야 한다. 이러한 과정을 통해서 도 5a~5c에 도시된 바와 같은 대면적의 태양전지 어레이를 얻는다.
도 1a는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 박막 태양전지의 개략적 구조를 보이는 사시도이며, 도 1b는 그 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 다른 예시적 실시예에 따른 결정화 공정시, 발열체에 대한 전압 인가 구조를 보이는 사시도이다.
도 2b는 본 발명의 또 다른 예시적 실시예에 따른 결정화 공정시, 발열체에 대한 전압 인가 구조를 보이는 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 발열체의 구조를 보이는 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 A-A' 선 단면도이다.
도 3c는 도 3a에 도시된 발열체의 실제 발열 형태를 보이는 광학 사진이다.
도 4a는 본 발명의 또 다른 예시적 실시예에 따른 발열체의 구조를 보이는 사시도이며, 도 4b는 그 단면도이다.
도 4c는 도 4a에 도시된 발열체의 실제 발열 형태를 보이는 광학 사진이다.
도 5a는 본 발명의 또 다른 예시적 실시예에 따른 태양전지의 구조를 보이는 사시도이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 태양전지의 제 1 전극과 제 2 전극의 레이아웃을 보이는 도면이다.
도 5c는 도 5a의 C-C' 선 단면도이다.
도 5d는 도 5a의 D-D' 선 단면도이다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 박막 태양전지의 제조과정을 설명하는 도면이다.
도 7a는 도 6e의 E-E' 선 단면도로서 태양 전지의 횡단면 구조를 보인다.
도 7b는 본 발명의 또 다른 예시적 실시예에 따른 태양 전지의 횡단면 구조를 보인다.
도 8a 내지 도 8g는 본 발명의 다른 예시적 실시예에 따른 박막 태양 전지의 제조과정을 설명하는 도면이다.

Claims (18)

  1. 기판 상에, 현수(懸垂) 구조체(suspending structure)에 의해 기판으로부터 이격되는 발열층을 형성하는 단계;
    상기 발열층 위에 비정질 물질층을 형성하는 단계;
    상기 발열층에 전압을 인가하여 발열시키는 단계; 그리고
    상기 발열층으로 부터의 열에 의해 상기 비정질 물질층을 결정화하는 단계;를 포함하는 비정질막의 결정화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 현수 구조체를 형성하는 단계는:
    상기 기판에 희생층을 형성하는 단계;
    상기 희생층 위에 발열층을 형성하는 단계;
    상기 발열층을 패터닝하는 단계; 그리고
    상기 발열층에 덮이지 않는 희생층을 선택적으로 식각하여, 발열층 하부에 희생층으로 부터 현수 구조체를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질막 결정화 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 비정질 물질층은 반도체물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 비정질막 결정화 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 반도체 물질은 Si, Ge 중의 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 비정질막 결정화 방법
  5. 기판 상에, 현수 구조체에 의해 기판으로 부터 이격되는 발열형 제 1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극 위에, 비정질 제 1 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극에 전압을 인가하여 상기 제 1 전극을 발열시키는 단계; 그리고
    상기 제 1 전극으로부터의 열에 의해 상기 제 1 반도체층을 열처리하여 결정화하는 단계;를 포함하는 박막 태양전지의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 현수 구조체를 형성하는 단계는:
    상기 기판에 희생층을 형성하는 단계;
    상기 희생층 위에 발열층을 형성하는 단계;
    상기 발열층을 패터닝하는 단계; 그리고
    상기 발열층에 덮이지 않는 희생층을 선택적으로 식각하여, 발열층 하부에 희생층으로 부터 현수 구조체를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 복수의 발열부와 발열부를 지지하는 지지판을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 제조방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 반도체을 형성하는 단계와 열처리 단계 사이에, 제 1 반도체 물질층와 다른 타입의 제 2 반도체층을 형성하는 더 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 제조방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    본 발명의 박막 태양전지의 제조방법의 구체적 다른 실시예에 따르면, 상기 결정화 단계 후에, 제 1 반도체층과 다른 타입의 제 2 반도체층을 형성하는 단계를 더 포함하는 박막 태양전지의 제조방법.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 결정화 단계 후에,
    제 1 반도체층 위에 진성 반도체층을 형성하는 단계; 진성 반도체층 위에 제 1 반도체층과 다른 타입의 제 2 반도체층을 형성하는 단계가 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지의 제조방법.
  11. 기판;
    전기적으로 발열하는 제 1 전극;
    상기 기판에 상기 제 1 전극을 이격시켜 지지하는 현수(懸垂) 구조체(suspending structure);
    상기 제 1 전극 위에 형성되는 반도체 광전 변환층; 그리고
    상기 광전 변환층 위에 형성되는 제 2 전극 구비하는 박막 태양전지.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 발열부와 발열부로부터 연장되는 지지판을 구비하며,
    상기 현수 구조체는 상기 지지판의 하부를 지지하는 지지 기둥을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 태양 전지.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 발열부는 복수개 배열되고 상기 지지판은 발열부의 사이에 마련되는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 복수의 발열부와 발열부 사이의 저저항 지지판을 구비하고;
    상기 현수 구조체는 상기 지지판의 하부를 지지하는 지지 기둥을 구비하고,
    상기 제 1 전극은 다수 나란하게 스트라이프 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 일방향으로 연장되는 발열부와 발열부로 부터 타방향으로 연장되는 연장부, 그리고 연장부의 단부에 마련되는 지지판을 구비하며;
    상기 현수 구조체는 상기 지지판의 하부를 지지하는 지지 기둥을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 태양 전지.
  16. 제 11 항에 있어서,
    반도체 광전 변환층은 PN 접합구조, PIN 접합 구조 중의 하나를 가지는 것을 특징으로 하는 박막 태양 전지.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 반도체 광전 변환층은 Si, Ge, III-V 족, II-VI 족 물질 중의 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양 전지.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 반도체 광전 변환층은 적층된 판형 또는 원형 코어-셀(core-shell)의 단면, 밴드 타입(band-like), 막대상(rod-like), 선상(wire-like), 실패(thread)모양 중 어느 하나의 모양을 가지는 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양 전지.
KR1020080020584A 2008-03-05 2008-03-05 비정질막의 결정화 방법 및 이를 적용한 박막 태양전지 및박막 태양 전지의 제조 방법 KR20090095314A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080020584A KR20090095314A (ko) 2008-03-05 2008-03-05 비정질막의 결정화 방법 및 이를 적용한 박막 태양전지 및박막 태양 전지의 제조 방법
US12/270,588 US8324498B2 (en) 2008-03-05 2008-11-13 Method of forming crystalline layer, and thin film solar cell and method of fabricating the solar cell adopting the method of forming crystalline layer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080020584A KR20090095314A (ko) 2008-03-05 2008-03-05 비정질막의 결정화 방법 및 이를 적용한 박막 태양전지 및박막 태양 전지의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20090095314A true KR20090095314A (ko) 2009-09-09

Family

ID=41052355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080020584A KR20090095314A (ko) 2008-03-05 2008-03-05 비정질막의 결정화 방법 및 이를 적용한 박막 태양전지 및박막 태양 전지의 제조 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8324498B2 (ko)
KR (1) KR20090095314A (ko)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101338350B1 (ko) 2007-07-16 2013-12-31 삼성전자주식회사 마이크로 히터를 이용한 나노 구조 또는 다결정 실리콘형성 방법, 이에 따라 형성된 나노 구조 또는 다결정실리콘 및 이들을 이용하는 전자 장치
KR101318292B1 (ko) * 2007-11-30 2013-10-18 삼성전자주식회사 마이크로 히터, 마이크로 히터 어레이, 그 제조 방법 및이를 이용한 전자 장치
KR20090095314A (ko) 2008-03-05 2009-09-09 삼성전자주식회사 비정질막의 결정화 방법 및 이를 적용한 박막 태양전지 및박막 태양 전지의 제조 방법
KR20090102031A (ko) * 2008-03-25 2009-09-30 삼성전자주식회사 마이크로 히터 어레이, 이를 이용한 ｐｎ 접합 형성방법,및 마이크로 히터 어레이 및 ｐｎ 접합을 포함하는 ｐｎ접합 소자
KR20090122083A (ko) * 2008-05-23 2009-11-26 삼성전자주식회사 마이크로 히터, 마이크로 히터 어레이, 그 제조 방법 및이를 이용한 전자 장치
KR20090128006A (ko) * 2008-06-10 2009-12-15 삼성전자주식회사 마이크로 히터, 마이크로 히터 어레이, 그 제조 방법 및이를 이용한 패턴 형성 방법
KR20100086735A (ko) * 2009-01-23 2010-08-02 삼성전자주식회사 실리콘 막 형성 방법, ｐｎ 접합 형성 방법 및 이를 이용하여 형성된 ｐｎ 접합
KR20100086799A (ko) * 2009-01-23 2010-08-02 삼성전자주식회사 마이크로 히터 및 그 제조 방법
US9177761B2 (en) * 2009-08-25 2015-11-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Plasma CVD apparatus, method for forming microcrystalline semiconductor film and method for manufacturing semiconductor device
KR101722903B1 (ko) * 2009-08-25 2017-04-04 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 광전 변환장치의 제조방법
FR2959870B1 (fr) * 2010-05-06 2012-05-18 Commissariat Energie Atomique Cellule photovoltaique comportant une zone suspendue par un motif conducteur et procede de realisation.
KR20110136180A (ko) * 2010-06-14 2011-12-21 삼성전자주식회사 전극의 형성 방법 및 이를 이용한 태양 전지의 제조 방법
CN105097547A (zh) * 2015-06-01 2015-11-25 合肥京东方光电科技有限公司 多晶硅薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板及其制作方法

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US245400A (en) * 1881-08-09 Steam-boiler
US20760A (en) * 1858-06-29 Improvement in apparatus for rectifying
US250112A (en) * 1881-11-29 Snap-hook
US223557A (en) * 1880-01-13 houston
US187662A (en) * 1877-02-20 Improvement in window-cornices
US75213A (en) * 1868-03-03 Improved carriage-wheel
US302337A (en) * 1884-07-22 jackson
US4254429A (en) * 1978-07-08 1981-03-03 Shunpei Yamazaki Hetero junction semiconductor device
US4180414A (en) * 1978-07-10 1979-12-25 Optical Coating Laboratory, Inc. Concentrator solar cell array module
US4487989A (en) * 1983-07-25 1984-12-11 Atlantic Richfield Company Contact for solar cell
US5034068A (en) * 1990-02-23 1991-07-23 Spectrolab, Inc. Photovoltaic cell having structurally supporting open conductive back electrode structure, and method of fabricating the cell
US5185042A (en) * 1991-08-01 1993-02-09 Trw Inc. Generic solar cell array using a printed circuit substrate
JPH06204142A (ja) 1992-12-28 1994-07-22 Tonen Corp 熱ｃｖｄによるシリコン結晶膜の製造方法
JPH07106611A (ja) 1993-09-29 1995-04-21 Tonen Corp Ｂｓｆ型太陽電池の製造方法
US5853497A (en) * 1996-12-12 1998-12-29 Hughes Electronics Corporation High efficiency multi-junction solar cells
US6084173A (en) * 1997-07-30 2000-07-04 Dimatteo; Robert Stephen Method and apparatus for the generation of charged carriers in semiconductor devices
JPH11150283A (ja) 1997-11-19 1999-06-02 Tdk Corp 多結晶シリコン薄膜の製造方法
JP4321925B2 (ja) 1999-08-24 2009-08-26 純一 半那 半導体基材の製造方法
KR100449069B1 (ko) * 2001-09-12 2004-09-18 한국전자통신연구원 미소전극, 미소전극 어레이 및 미소전극 제조 방법
US6717045B2 (en) 2001-10-23 2004-04-06 Leon L. C. Chen Photovoltaic array module design for solar electric power generation systems
US7217882B2 (en) * 2002-05-24 2007-05-15 Cornell Research Foundation, Inc. Broad spectrum solar cell
US6951819B2 (en) * 2002-12-05 2005-10-04 Blue Photonics, Inc. High efficiency, monolithic multijunction solar cells containing lattice-mismatched materials and methods of forming same
US7329361B2 (en) * 2003-10-29 2008-02-12 International Business Machines Corporation Method and apparatus for fabricating or altering microstructures using local chemical alterations
US7825328B2 (en) 2007-04-09 2010-11-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Nitride-based multi-junction solar cell modules and methods for making the same
KR101338350B1 (ko) 2007-07-16 2013-12-31 삼성전자주식회사 마이크로 히터를 이용한 나노 구조 또는 다결정 실리콘형성 방법, 이에 따라 형성된 나노 구조 또는 다결정실리콘 및 이들을 이용하는 전자 장치
KR20090095314A (ko) 2008-03-05 2009-09-09 삼성전자주식회사 비정질막의 결정화 방법 및 이를 적용한 박막 태양전지 및박막 태양 전지의 제조 방법
KR20090106750A (ko) 2008-04-07 2009-10-12 삼성전자주식회사 마이크로 히터 어레이를 이용한 멀티 스택형 태양 전지 및이의 제조 방법
KR20100086735A (ko) 2009-01-23 2010-08-02 삼성전자주식회사 실리콘 막 형성 방법, ｐｎ 접합 형성 방법 및 이를 이용하여 형성된 ｐｎ 접합
US7952599B2 (en) 2009-05-29 2011-05-31 Xerox Corporation Heating element incorporating an array of transistor micro-heaters for digital image marking

Also Published As

Publication number Publication date
US20090223557A1 (en) 2009-09-10
US8324498B2 (en) 2012-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20090095314A (ko) 비정질막의 결정화 방법 및 이를 적용한 박막 태양전지 및박막 태양 전지의 제조 방법
KR102665965B1 (ko) 태양 전지와 그 제조 방법
US8258050B2 (en) Method of making light trapping crystalline structures
JP2009267219A5 (ko)
US7759231B2 (en) Method for producing metal/semiconductor contacts through a dielectric
JP2009520369A5 (ko)
KR101745683B1 (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
TW201044610A (en) Photonic device and method of making same
CN101005017B (zh) 形成半导体薄膜的方法
JP5474525B2 (ja) 太陽電池の製造方法
KR20100070753A (ko) 광기전력 변환 소자의 제조 방법
JP2004273887A (ja) 結晶薄膜半導体装置及び太陽電池素子
JP2012004411A (ja) 半導体装置の製造方法、半導体装置、および表示装置
US8003423B2 (en) Method for manufacturing a poly-crystal silicon photovoltaic device using horizontal metal induced crystallization
KR100623693B1 (ko) 박막트랜지스터 제조 방법
KR20130101351A (ko) 저항성 메모리 소자 및 그 제조 방법
KR101647976B1 (ko) 탄소 기판을 이용한 태양 전지 제조 방법
KR101755030B1 (ko) 탄소 기판을 이용한 태양 전지 제조 방법
KR101090780B1 (ko) 태양전지 및 그 제조방법
KR101408872B1 (ko) Au 박막에 급속 열처리 공정을 통한 금속 나노 패턴 형성법
KR100818783B1 (ko) 입방 정렬된 금속 기판 위에 형성된 태양전지
TWM526188U (zh) 太陽能電池單元配置結構
KR101760011B1 (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
JPH02197177A (ja) 半導体装置の製造方法
KR101031881B1 (ko) 태양전지의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid