KR20090096637A - 투명한 전도성 필름의 반응성 스퍼터 증착 방법 - Google Patents

투명한 전도성 필름의 반응성 스퍼터 증착 방법 Download PDF

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Abstract

투명한 전도성 산화물(TCO) 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법이 본 발명에 제공된다. 투명한 전도성 산화물 층은 광전지 장치 내의 후방 리플렉터로서 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 방법은 처리 챔버 내에 기판을 제공하는 단계, 제 1 스퍼터 증착 단계에 의해 기판 상에 투명한 전도성 산화물 층의 제 1 부분을 형성하는 단계, 및 제 2 스퍼터 증착 단계에 의해 투명한 전도성 산화물 층의 제 2 부분을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

투명한 전도성 필름의 반응성 스퍼터 증착 방법 {REACTIVE SPUTTER DEPOSITION OF A TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM}
본 발명은 투명한 전도성 필름을 증착하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광전지 장치용 투명한 전도성 필름을 반응적으로 스퍼터링 증착하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
광전지(PV) 장치 또는 태양 전지는 태양 광선을 직류(DC) 전력으로 변환하는 장치이다. PV 또는 태양 전지는 통상적으로 하나 또는 그 이상의 p-n 접합부를 가진다. 각각의 접합부는 반도체 재료 내에 두 개의 상이한 영역을 포함하며, 이 두개의 상이한 영역은 하나의 측부가 p-타입 영역으로서 표시되고 다른 측부가 n-타입 영역으로서 표시된다. PV 전지의 p-n 접합부가 태양 광선(광자(photon)로부터의 에너지로 이루어지는)에 노출될 때, 태양 광선은 PV 영향을 통하여 전기로 직접 변환된다. PV 태양 전지는 특정 양의 전력을 발생하고 전지는 목표(desired) 양의 시스템 전력을 전달하기 위한 크기를 가지는 모듈 내로 설치된다. PV 모듈은 다수의 PV 태양 전지를 연결함으로써 형성되어 특정 프레임 및 커넥터를 구비한 패널 내로 연결된다.
미정질 실리콘 필름(μc-Si), 비결정질 실리콘 필름(a-Si), 다결정질 실리콘 필름(poly-Si) 등을 포함하는 수 개의 타입의 PV 장치는 PV 장치를 형성하기 위해 이용된다. 투명한 전도성 필름 또는 투명한 전도성 산화물(TCO) 필름은 종종 PV 태양 전지의 상부에 배치되는 상부면 전극으로서 이용되며, 종종 후방 리플렉터(back reflector)로서 지칭된다. 투명한 전도성 산화물(TCO) 필름은 가시적이거나 더 높은 파장 영역 내에서 높은 광학적 투과율을 가져서, 빛 에너지를 역으로 흡수하거나 반사하지 않고 태양 광선을 태양 전지 내로의 투과를 용이하게 한다. 또한, 투명한 전도성 산화물(TCO) 필름의 저 접촉 저항 및 고 전기 전도성은 높은 광전기 변환 효율 및 전기 수집을 제공하기에 바람직하다. 투명한 전도성 산화물(TCO) 층의 소정의 정도의 텍스춰드(textured) 또는 거친 표면은 또한 광 산란을 증진시킴으로써 태양 광선 트래핑(trapping)을 보조하는 것이 바람직하다. 투명한 전도성 산화물(TCO) 층의 과도하게 높은 불순물 또는 오염물은 종종 TCO 필름과 인접한 필름의 계면(interface)에서 높은 접촉 저항을 초래하여, PV 셀 내의 캐리어 이동도(carrier mobility)를 감소시킨다. 더욱이, TCO 필름의 불충분한 투명도는 광선을 역으로 환경으로 역으로 반사할 수 있어, PV 셀로 적은 태양 광선이 들어가고 광전기 변환 효율의 감소를 초래한다.
따라서, PV 셀용 투명한 전도성 산화물 필름을 증착하기 위한 개선된 방법에 대한 요구가 있다.
PV 셀에서 이용하기에 적절한 투명한 전도성 산화물(TCO) 층의 스퍼터 증착을 위한 방법이 본 발명에 제공된다. 증착 방법은 전체 TCO 층 전도도에 부작용을 일으키지 않고 높은 투명도를 가지는 TCO 층을 제공한다. 일 실시예에서, 스퍼터 증착을 위한 방법은 처리 챔버 내에 기판을 제공하는 단계, 제 1 스퍼터 증착 단계에 의해 기판 상의 투명한 전도성 산화물 층의 제 1 부분을 형성하는 단계, 및 제 2 스퍼터 증착 단계에 의해 투명한 전도성 산화물 층의 제 2 부분을 형성하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 투명한 전도성 산화물 층의 스퍼터 증착을 위한 방법은 기판을 처리 챔버 내에 제공하는 단계, 가스 혼합물을 처리 챔버 내로 공급하는 단계, 처리 챔버 내에 배치된 타깃(target)으로부터 소스 재료(source material)를 스퍼터링하는 단계, 스퍼터링 동안 처리 챔버로 공급되는 가스 혼합물의 유량을 조절하는 단계, 및 기판 상에 투명한 전도성 산화물 층을 형성하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 투명한 전도성 산화물 층의 스퍼터 증착을 위한 방법은 처리 챔버 내에 기판을 제공하는 단계, 처리 챔버 내로 제 1 가스 혼합물을 공급하는 단계, 처리 챔버 내에 증착된 타깃으로부터 소스 재료를 스퍼터링하는 단계, 기판 상에 투명한 전도성 산화물 층의 제 1 부분을 형성하도록 스퍼터링된 소스 재료와 제 1 가스 혼합물을 반응시키는 단계, 처리 챔버 내로 제 2 가스 혼합물을 공급하고 스퍼터링된 소스 재료와 반응시키는 단계, 및 기판 상에 투명한 전도성 산화물 층의 제 2 부분을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 상술된 특징이 습득되고 상세하게 설명될 수 있는 방식으로, 위에서 간단히 요약된 본 발명의 더욱 특별한 설명은 첨부된 도면에서 도시되는 본 발명의 실시예를 참조할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공정 챔버의 일 실시예의 개략적인 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 결정질 실리콘 기재 얇은 필름 PV 태양 전지의 전형적인 단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 TCO 층을 증착하기 위한 공정 흐름도이며,
도 4는 본 발명에 일 실시예에 따른 직렬식(tandem type) PV 태양 전지의 개략적인 단면도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3중 접합 PV 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
이해를 용이하게 하기 위해, 도면에 공통하는 동일한 요소를 표시하기 위하여 가능한 곳에서 동일한 도면부호가 이용된다. 일 실시예의 요소 및 특징은 추가의 인용 없이 다른 실시예에서 유익하게 결합될 수 있다.
그러나, 첨부된 도면은 단지 본 발명의 전형적인 실시예이며 따라서 다른 동일한 효과의 실시예로 인정될 수 있는 발명에 대해, 발명의 범위를 제한하는 것으로 고려되지 않는다.
본 발명은 태양 전지의 제조에 이용하기에 적절한 TCO 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법을 제공한다. 일 실시예에서, TCO 층은 스퍼터링 동안 상이한 가스 혼합물 및/또는 상이한 가스 유량을 공급함으로써 증착되어, 상이하고 특정한 공정 요 구조건을 충족하기 위해 필름 특성을 조절한다. 또 다른 실시예에서, TCO 층은 스퍼터링 동안 태양 전지 유닛 내에서 후방 리플렉터로서 스퍼터 증착되어, 상이하고 특정한 공정 요구조건을 충족하기 위해 필름 특성을 조절한다. 또 다른 실시예에서, TCO 층은 목표 온도(desired temperature)에서 제 1 및 제 2 스퍼터링 동안 상이한 산소 가스 유량을 공급함으로써 태양 전지 유닛 내에 후방 리플렉터(back reflector)로서 스퍼터 증착되어, 상이하고 특정한 공정 요구조건을 충족하기 위하여 필름 특성을 조절한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 증착 재료에 적절하고 전형적인 반응식 스퍼터 공정 챔버를 도시한다. 본 발명으로부터 용이하게 적용될 수 있는 공정 챔버의 일 예는 미국 캘리포니아 산타 클라라에 소재한 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드로부터 입수가능한, PVD 공정 챔버이다. 다른 제조자로부터의 챔버를 포함하는 다른 스퍼터 공정 챔버가 본 발명의 실시에 적용될 수 있다.
공정 챔버(100)는 그 안에 형성되는 처리 용적(118)을 가지는 챔버 바디(108)를 포함한다. 챔버 바디(108)는 측벽(110) 및 바닥(146)을 가진다. 챔버 바디(108)의 치수 및 공정 챔버(100)의 관련된 부품은 제한되지 않으며 일반적으로 처리되는 기판(114)의 크기 보다 더 크게 비례한다. 적절한 기판 크기의 예는 예를 들면 약 10000 cm2 또는 초과, 4000 cm2 또는 초과와 같은 약 2000 cm2 또는 초과의 표면적을 가지는 기판을 포함한다. 일 실시예에서, 약 50000 cm2 또는 초과의 표면적을 가지는 기판이 처리될 수 있다.
챔버 리드 조립체(104)는 챔버 바디(108)의 상부에 장착된다. 챔버 바디(108)는 알루미늄 또는 다른 적절한 재료로 제조될 수 있다. 기판 접근 포트(130)는 챔버 바디(108)의 측벽(110)을 통하여 형성되어, 기판(114)(예를 들면, 태양 전지판, 평판 디스플레이 기판, 반도체 웨이퍼, 또는 다른 제품)의 처리 챔버(100) 내로 및 처리 챔버로부터의 이송을 용이하게 한다. 접근 포트(130)는 이송 챔버 및/또는 기판 처리 시스템의 챔버로 결합될 수 있다.
가스 소스(128)는 챔버 바디(108)에 결합되어 공정 가스를 처리 용적(118) 내로 공급하도록 한다. 일 실시예에서, 공정 가스는 불활성 가스, 비 반응성 가스, 및 반응 가스를 포함할 수 있다. 가스 소스(128)에 의해 제공될 수 있는 공정 가스의 예는 아르곤 가스(Ar), 헬륨(He), 질소 가스(N2), 산소 가스(O2), 및 H2O 등을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
펌핑 포트(150)는 챔버 바디(108)의 바닥(146)을 통하여 형성된다. 펌핑 장치(152)는 공정 용적(118)으로 결합되어 그 안의 압력을 비우고 제어하도록 한다. 일 실시예에서, 공정 챔버(100)의 압력 레벨은 약 1 Torr 또는 그 미만으로 유지될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 공정 챔버(100)의 압력 레벨은 약 10-3 Torr 또는 그 미만으로 유지할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 공정 챔버(100)의 압력 레벨은 약 10-5 Torr 내지 10-7 Torr로 유지할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 공정 챔버(100)의 압력 레벨은 약 10-7 Torr 또는 그 미만으로 유지할 수 있다.
리드 조립체(104)는 일반적으로 타깃(120) 및 이에 결합되는 접지 실드 조립체(126)를 포함한다. 타깃(120)은 PVD 공정 동안 기판(114)의 표면 상으로 스퍼티링되어 증착될 수 있는 재료 소스를 제공한다. 타깃(120) 또는 타깃판은 증착 종을 위해 이용되는 재료로 제조될 수 있다. 전원(132)과 같은 높은 전압 전력 공급원은 타깃(120)으로부터 재료 스퍼터링을 용이하게 하도록 타깃(120)으로 연결된다. 일 실시예에서, 타깃(120)은 아연(Zn) 금속을 포함하는 재료로 제조될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 타깃(120)은 금속 아연(Zn) 타깃, 아연 합금, 아연 및 알루미늄 합금, 아연 및 갈륨 합금, 아연을 포함하는 세라믹 산화물 타깃, 등을 포함하는 재료에 의해 제조될 수 있다.
타깃(120)은 일반적으로 주변 부분(124) 및 중앙 부분(116)을 포함한다. 주변 부분(124)은 챔버의 측벽(110) 위에 배치된다. 타깃(120)의 중앙 부분(116)은 기판 지지부(138) 상에 배치되는 기판(114)의 표면을 향하여 약간 연장하는 만곡 표면을 가질 수 있다. 타깃(120)과 기판 지지부(138) 사이의 간격은 약 50 mm, 내지 약 150 mm로 유지된다. 타깃(120)의 크기, 형상, 재료, 구성 및 직경은 특정 공정 또는 기판 요구조건에 대해 변화될 수 있다. 일 실시예에서, 타깃(120)은 기판 표면 상으로 스퍼터링되는 것이 바람직한 재료에 의해 제조 및/또는 본딩되는 중앙 부분을 가지는 지지판(backing plate)을 포함할 수 있다. 타깃(120)은 또한 함께 타깃을 형성하는 인접한 타일 또는 세그먼트 재료를 포함할 수 있다.
선택적으로, 리드 조립체(104)는 처리 동안 타깃(120)으로부터 효율적인 스퍼터링 재료를 강화하는 타깃(120) 위에 장착되는 마그네트론 조립체(102)를 더 포 함한다. 마그네트론 조립체의 예는 선형 마그네트론, 서펜타인(serpentine) 마그네트론, 나선형 마그네트론, 이중-디지테이티이드(digitated) 마그네트론, 직각 나선형(rectangularized spiral) 마그네트론, 등을 포함한다.
리드 조립체(104)의 접지 실드 조립체(126)는 접지 프레임(106) 및 접지 실드(112)를 포함한다. 접지 실드 조립체(126)는 또한 다른 챔버 실드 부재, 타깃 실드 부재, 암부(dark space) 실드, 암부 실드 프레임을 포함할 수 있다. 접지 실드(112)는 공정 용적(118) 내의 타깃(120)의 중앙 부분 아래 상부 처리 영역(154)을 형성하는 접지 프레임(106)에 의해 주변 부분(124)에 결합된다. 접지 프레임(106)은 측벽(110)을 통하여 공정 챔버(100)의 챔버 바디(108)로 접지 경로를 제공하는 동안 타깃(120)으로부터 접지 실드(112)를 전기적으로 절연한다. 접지 실드(112)는 상부 처리 영역(154) 내에서 처리 동안 발생되는 플라즈마를 억제하여 타깃(120)의 한정된 중앙 부분(116)으로부터 타깃 소스 재료를 제거하여, 제거된 타깃 소스가 챔버 측벽(110)이 아닌 기판 표면 상에 주로 증착되도록 한다. 일 실시예에서, 접지 실드(112)는 용접, 접착, 고압 압축 등과 같은, 기술분야에서 공지된 공정에 의해 본딩되는 하나 또는 그 이상의 제품 조각 및/또는 다수의 이러한 피스에 의해 형성될 수 있다.
챔버 바디(108)의 바닥(146)을 통하여 연장하는 샤프트(140)는 리프트 기구(144)에 결합된다. 리프트 기구(144)는 하부 이송 위치 및 상부 처리 위치 사이로 기판 지지부(138)가 이동하도록 구성된다. 벨로우즈(142)는 샤프트(140)를 둘러싸서 기판 지지부(138)로 결합되어 이들 사이에 가요성 밀봉부를 제공하도록 하 여, 챔버 처리 용적(118)의 진공 보전성을 유지한다.
새도우 프레임(122)은 기판 지지부(138)의 주변 영역 상에 배치되어 타깃(120)으로부터 기판 표면의 목표 부분(desired portion)으로 스퍼터링된 소스 재료의 증착을 제한하도록 구성된다. 챔버 실드(136)는 챔버 바디(108)의 내부 벽 상에 배치될 수 있고 기판 지지부(138) 주위에 배치되는 새도우 프레임(122)을 지지하도록 구성되는 처리 용적(118)으로 내측으로 연장하는 립(156)을 가질 수 있다. 기판 지지부(138)가 처리를 위해 상부 위치로 상승될 때, 기판 지지부(138) 상에 배치되는 기판(114)의 외측 에지는 새도우 프레임(122)에 의해 결합되어 새도우 프레임(122)이 상승되어 챔버 실드(136)로부터 이격된다. 기판 지지부(138)가 기판 이송 포트(130)에 인접한 이송 위치로 낮추어질 때, 새도우 프레임(112)은 챔버 실드(136)로 역으로 설정된다. 리프트 핀(도시안됨)은 이송 로봇 또는 다른 적절한 이송 기구에 의해 기판(114)으로의 접근을 용이하게 하도록 기판 지지부(138) 위로 기판(114)을 올리기 위해(list) 기판 지지부(138)를 통하여 선택적으로 이동한다.
제어기(148)는 공정 챔버(100)에 결합된다. 제어기(148)는 중앙 처리 유닛(CPU)(160), 메모리(158), 및 지지 회로(162)를 포함한다. 제어기(148)는 가스 소스(128)로부터 챔버(100) 내로의 가스 유동을 조절하여 타깃(120)의 이온 충돌을 제어하는, 공정 시컨스(sequence)를 제어하기 위해 이용된다. CPU(160)는 산업적 세팅에서 이용될 수 있는 소정의 형태의 일반적 목적의 컴퓨터 프로세서일 수 있다. 소프트웨어 루틴은 랜덤 액세스 메모리, 리드 온리 메모리, 플로피 또는 하드 디스크 드라이브, 또는 다른 형태의 디지털 저장부와 같은 메모리(158)에 저장될 수 있다. 지지 회로(162)는 종래에 CPU(160)에 결합되어 캐시(cache), 클록 회로(clock circuit), 인풋/아웃풋 서브시스템, 전원, 등을 포함할 수 있다. CPU(160)에 의해 실행될 때, 소프트웨어 루틴은 CPU를, 공정이 본 발명에 따라 수행되도록 공정 챔버(100)를 제어하는, 특정 목적의 컴퓨터(제어기)(148)로 변환된다. 소프트웨어 루틴은 또한 챔버(100)로부터 원격에 위치하는 제 2 제어기(도시안됨)에 의해 저장 및/또는 실행될 수 있다.
처리 동안, 재료는 타깃(120)으로부터 스퍼터링되어 기판(114)의 표면 상에 증착된다. 타깃(120) 및 기판 지지부(138)는 가스 소스(128)에 의해 공급되는 공정 가스로부터 형성되는 플라즈마를 유지하도록 전원(132)에 의해 서로에 대해 편향된다. 플라즈마로부터의 이온은 타깃(120)을 향하여 가속되어 충돌하여, 타깃 재료가 타깃(120)으로부터 제거시킨다. 제거된 타깃 재료 및 공정 가스는 목표 성분(desired composition)으로 기판(114) 상에 층을 형성한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 비결정질 실리콘 기재 얇은 필름 PV 태양 전지(200)의 전형적인 단면도이다. 비결정질 실리콘 기재 얇은 필름 PV 태양 전지(200)는 기판(114)을 포함한다. 기판(114)은 얇은 시트의 금속, 플라스틱, 유기 재료, 실리콘, 유리, 석영, 또는 폴리머, 또는 다른 적절한 재료일 수 있다. 기판(114)은 약 2 m2 보다 큰 것과 같은, 약 1 m2 보다 큰 표면적을 가질 수 있다. 이와 달리, 얇은 필름 PV 태양 전지(200)는 또한 필요에 따라 결정질, 미세결정질 또는 다른 타입의 실리콘 기재 얇은 필름으로 제조될 수 있다.
광전기 변환 유닛(214)은 기판(114) 상에 배치되는 TCO 층(202) 상에 형성된다. 광전기 변환 유닛(214)은 p-타입 반도체 층(204), n-타입 반도체 층(208), 및 광전지 변환 층으로서 그 사이에 끼워지는 고유(intrinsic) 타입(i-타입) 반도체 층(206)을 포함한다. 선택적인 유전체 층(도시안됨)은 기판(114)과 TCO 층(202) 사이에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 선택적인 유전체 층은 SiON 또는 실리콘 산화물(SiO2)일 수 있다.
p-타입 및 n-타입 반도체 층(204, 208)은 그룹 Ⅲ 또는 Ⅴ로부터 선택된 요소에 의해 도핑된 실리콘 기재 재료일 수 있다. 그룹 Ⅲ 요소 도핑 실리콘 필름은 p-타입 실리콘 필름으로서 지칭되고 그룹 Ⅴ 요소 도핑 실리콘 필름은 n-타입 실리콘 필름으로서 지칭된다. 일 실시예에서, n-타입 반도체 층(208)은 인 도핑 실리콘 필름일 수 있고, p-타입 반도체 층(204)은 붕소 도핑 실리콘 필름일 수 있다. 도핑된 실리콘 필름(204, 208)은 비결정질 실리콘 필름(a-Si), 다결정질 필름(poly-Si), 및 약 5 nm 내지 약 50 nm의 두께를 가지는 미세결정질 필름(μc-Si)을 포함한다. 이와 달리, 반도체 층(204, 208)의 도핑된 요소는 PV 태양 전지(200)의 장치 요구조건을 충족하기 위하여 선택될 수 있다. n-타입 및 p-타입 반도체 층(204, 208)은 CVD 공정 또는 다른 적절한 증착 공정에 의해 증착될 수 있다.
i-타입 반도체 층(206)은 비(non)-도핑 타입 실리콘 기재 필름이다. i-타입 반도체 층(206)은 개선된 광전기 변환 효율을 가지는 필름 특성을 제공하기 위하여 제어된 공정 상태 하에서 증착될 수 있다. 일 실시예에서, i-타입 반도체 층(206)은 i-타입 다결정질 실리콘(poly-Si), i-타입 미세결정질 실리콘 필름(μc-Si), 비결정질 실리콘(a-Si), 또는 수소화 비결정질 실리콘(a-Si)에 의해 제조될 수 있다.
광전기 변환 유닛(214)이 TCO 층(202) 상에 형성된 후, 후방 리플렉터(216)는 광전기 변환 유닛(214) 상에 배치된다. 일 실시예에서, 후방 리플렉터(216)는 투명한 전도성 산화물(transmitting conducting oxide; TCO) 층(210) 및 전도성 층(212)을 유도하는 적층 필름에 의해 형성될 수 있다. 전도성 층(212)은 Ti, Cr, Al, Ag, Au, Cu, Pt, 또는 이들의 합금 중 하나 이상일 수 있다. 투명한 전도성 산화물(TCO) 층(210)은 기판(114) 상에 형성된 TCO 층(202)와 유사한 재료로 제조될 수 있다. 투명한 전도성 산화물(TCO) 층(202, 210)은 주석 산화물(SnO2), 인듐 주석 산화물(ITO), 아연 산화물(ZnO), 또는 이들의 조합물로 이루어지는 선택된 그룹으로부터 제조될 수 있다.
도 2에 도시된 실시예에서, 투명한 전도성 산화물(TCO) 층(202, 210)들 중 하나 이상은 본 발명에 따른 반응성 스퍼터 증착에 의해 제조된다. TCO 층(202, 210)의 스퍼터 증착 공정은 도 1에 도시된 바와 같이, 처리 챔버(100) 내에서 수행될 수 있다.
도 3은 광전기 변환 유닛(214) 상 또는 기판(14) 상에, TCO 층(202, 210)과 같은, TCO 층을 증착하기 위한 스퍼터링 증착 공정의 일 실시예의 흐름도를 도시한 다. 공정(300)은 제어기(148)에 의해 실행될 때 공정(300)이 공정 챔버(100) 내에서 수행되도록 하는 지시로서 메모리(158)에 저장될 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 공정(300)은 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드로부터 얇은 필름 솔라(Thin Film Solar) PECVE 시스템에서 수행된다.
공정(300)은 기판 상에 TCO 층을 증착하기 위한 스퍼터 공정 챔버 내로 기판을 제공함으로써 단계(302)를 시작한다. 일 실시예에서, TCO 층은 기판(114) 상에 TCO 층(202)으로서 증착될 수 있다. 또 다른 실시예에서, TCO 층은 후방 리플렉터(216)로서 광전기 변환 유닛(214) 상에 TCO 층으로서 증착될 수 있다.
단계(304)에서, 제 1 단계 스퍼터 증착 공정은 TCO 층의 일 부분을 스퍼터 증착하기 위하여 수행된다. 제 1 단계 스퍼터 증착 공정은 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이 제 2 스퍼터링 증착 공정을 이용하여 증착되는 TCO 층의 제 2 부분 보다 상이한 필름 특성을 가지는 TCO 층의 일 부분을 증착하도록 구성될 수 있다. TCO 층이 태양 전지(200) 내에 형성되는 상이한 층에 따라 상이한 필름 특성 요구조건을 요구할 수 있기 때문에, 스퍼터 증착 매개변수는 상이한 합성 필름 성분 및 품질을 형성하기 위하여 변화될 수 있다. 예를 들면, 바닥 TCO 층(202)은 상부 TCO 층(210)에 비해 상대적으로 높은 텍스춰드 표면(textured surface), 높은 투명도, 및 높은 전도도와 같은 필름 특성을 요구할 수 있다. 높은 텍스춰드 표면은 입사 광선(22)이 바닥 TCO 층(202)에서 포획되도록 기판(114)을 통하여 전달되는 것을 용이하게 하여, 광 투과 효율을 최대화한다. 비록 표면 텍스춰드에 대한 요구조건이 바닥 TCO 층(202)의 표면 텍스춰드에 대한 요구 조건이 보다 많이 작다. 공정(300)에서 설명된 바와 같이 스퍼터 증착 공정이 후방 리플렉터로서 상부 TCO 층(210)을 형성하기 위하여 이용되는 실시예에서, 광전기 변환 유닛(214)과 접촉하는 계면에서 상대적으로 낮은 텍스춰드 표면, 높은 투명도, 및 높은 전도도가 바람직하다.
제 1 단계 스퍼터링 동안, 가스 혼합물은 타깃(120)으로부터 스퍼터링되는 소스 재료와 반응하도록 공정 챔버(100) 내로 공급될 수 있다. 일 실시예에서, 가스 혼합물은 반응성 가스, 비-반응성 가스, 불활성 가스, 등을 포함할 수 있다. 반응성 및 비반응성 가스는 02, N2, N2O, NO2, 및 NH3, H2O 등을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 불활성 가스의 예는 Ar, He, Xe, 및 Kr, 등을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2에 도시된 실시예에서, 아연(Zn) 및 알루미늄(Al) 금속 합금으로 제조된 금속 합금 타깃은 스퍼터 공정을 위한 타깃(120)의 소스 재료로서 이용된다. Zn 및 Al 금속 합금 타깃(120)에 포함되는 Al 금속의 비율은 약 0.5 중량 % 내지 약 5 중량 %로 제어된다. 높은 전압 전력은 금속 Zn 타깃(120)으로 공급되고, 금속 아연 소스 재료는 Zn+ 또는 Zn2+와 같은 아연 이온의 형태로 타깃(120)으로부터 스퍼터된다. 타깃(120)과 기판 지지부(138) 사이로 인가되는 바이어스 전력은 공정 챔버(100) 내의 가스 혼합물로부터 형성된 플라즈마를 유지한다. 주로 플라즈마 내의 불활성 가스 또는 가스 혼합물로부터의 이온이 충돌하여 타깃(120)으로부터 재료를 스퍼터링한다. 반응성 가스는 기판(114) 상의 목표 성분으로 층을 형성하도 록 성장하는 스퍼터링 필름과 반응한다. 가스 혼합물 및/또는 다른 공정 매개변수는 스퍼터링 증착 공정 동안 변화될 수 있어, 상이한 필름 품질 요구조건에 대한 목표 필름 특성을 가진 변화도(gradient)를 형성한다.
일 실시예에서, 처리 챔버(100) 내로 공급되는 가스 혼합물은 O2, Ar 가스, 또는 이들의 조합물을 포함한다. O2 가스는 예를 들면 약 15 sccm 내지 약 100 sccm, 약 10 sccm 내지 약 200 sccm과 같은 약 0 sccm 내지 약 1000 sccm의 유량으로 공급될 수 있다. 선택적으로, O2 가스 유동은 예를 들면 챔버 용적(liter) 당 약 0.43 sccm 내지 챔버 용적(liter) 당 약 2.89 sccm, 챔버 용적(liter) 당 약 0.28 sccm 내지 챔버 용적(liter) 당 약 6 sccm와 같은 챔버 용적(liter) 당 약 0 sccm 내지 챔버 용적(liter) 당 약 29 sccm의 챔버 용적 당 유량으로 제어될 수 있다. Ar 가스는 약 100 sccm 내지 약 250 sccm과 같은, 약 100 sccm 내지 약 500 sccm의 유량으로 처리 챔버(100) 내로 공급될 수 있다. 선택적으로, Ar 가스는 챔버 용적(liter) 당 약 2.89 sccm 내지 챔버 용적(liter) 당 약 7.23 sccm과 같은 챔버 용적(liter) 당 약 2.89 sccm 내지 챔버 용적(liter) 당 약 14.46 sccm의 챔버 용적(liter) 당 유량으로 제어될 수 있다.
O2 가스 혼합물로부터 해리되는 산소 이온은 타깃으로부터 스퍼터링된 아연 이온과 반응하여, 기판(114) 상의 TCO 층(202 또는 210)의 제 1 부분으로서 아연 산화물(ZnO) 층을 형성한다. RF 전력은 처리 동안 타깃(120)으로 인가된다. 일 실시예에서, RF 전력 밀도는 예를 들면 1000 milliwatt/cm2 내지 4500 milliwatt/cm2, 500 /cm2 내지 5000 milliwatt/cm2와 같은, 100 milliwatt/cm2 내지 10000 milliwatt/cm2로 공급될 수 있다. 이와 달리, DC 전력은 예를 들면 1000 milliwatt/cm2 내지 4500 milliwatt/cm2, 500 milliwatt/cm2 내지 1500 milliwatt/cm2와 같은, 1000 milliwatt/cm2 내지 30000 milliwatt/cm2로 공급될 수 있다.
수 개의 공정 매개변수는 단계(304)에서 조절될 수 있다. 일 실시예에서, 공정 챔버(100) 내의 가스 혼합물의 압력은 약 1 mTorr 내지 약 10 mTorr와 같은, 약 0 mTorr 내지 약 100 mTorr로 조절된다. 기판 온도는 약 150 ℃ 내지 약 250 ℃와 같은, 약 25 ℃ 내지 약 400 ℃로 유지될 수 있다. 처리 시간은 예정된 처리 주기 또는 층의 목표 두께가 기판 상에 증착된 후로 처리될 수 있다. 일 실시예에서, 공정 시간은 약 120 초 내지 약 400 초와 같은, 약 15 초 내지 약 1200 초로 처리될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 공정 시간은 처리될 수 있고 TCO 층의 제 1 부분의 두께에 도달할 때 종결된다. 일 실시예에서, TCO 층의 제 1 부분의 두께는 약 50 Å 내지 약 8000 Å이 될 때 종결된다. 제 1 스퍼터링 단계(304)가 상부 TCO 층(210)의 제 1 부분을 증착하기 위하여 이용되는 실시예에서, 상부 TOC 층(210)의 제 1 부분의 두께는 약 100 Å 내지 약 800 Å으로 증착된다. 제 1 스퍼터링 단계(304)가 바닥 TCO 층(202)의 제 1 부분을 증착하기 위하여 이용되는 실 시예에서, 바닥 TCO 층(202)의 제 1 부분의 두께는 약 1000 Å 내지 약 8000 Å으로 증착된다. 상이한 크기를 가지는 기판이 처리되는 것이 바람직한 실시예에서, 상이한 크기를 가진 공정 챔버 내에 형성되는 공정 온도, 압력 및 간격은 기판 및/또는 챔버 크기에서의 변화에 따라 변화하지 않는다.
선택적으로, 제 1 단계 스퍼터링 동안, 공정 챔버(100) 내로 공급되는 가스 혼합물은 층 내의 특성의 변화 층을 형성하도록 TCO 층의 증착 동안 변화될 수 있다. 타깃(120)으로부터 소스 재료를 스퍼터링하기 위해 인가되는 전력도 또한 변화될 수 있다. 일 실시예에서, 처리 챔버(100) 내로 공급되는 가스 혼합물은 목표 가스 유량에 도달할 때까지 초당 약 100 sccm 내지 약 500 sccm으로 증가 또는 감소될 수 있다. 유사하게, 타깃(120)으로 인가되는 전력은 목표 처리 전력에 도달할 때까지 초당 약 1000 Watt 내지 약 10000 Watt로 증가 또는 감소될 수 있다.
스퍼터링 공정이 태양 전지(200) 내의 후방 리플렉터로서 상부 TCO 층(210)을 증착하기 위해 이용되는 실시예에서, 증착의 제 1 단계는 높은 전도율 및 투명도 및 적은 텍스춰드 표면을 가지는 TCO 층(210)의 제 1 부분을 증착하기 위해 구성된다. 예를 들면, TCO 층(210)의 제 1 부분이 광전기 변환 유닛(214)과 직접 접촉할 때, TCO 층(210)의 계면 층은 접촉 저항을 감소시키기 위해 더 높은 비율의 금속 요소를 가지는 것과 같이 고 전도성을 갖는 것이 바람직하여, 고 전기 변환 효율을 제공한다. 일 실시예에서, TCO 층(210)의 제 1 계면 부분의 접촉 저항은 약 1 x E-2 Ohm-cm 내지 약 1 x E-4 Ohm-cm와 같이 약 1 x E-2 Ohm-cm 보다 작다. 계 면 층의 고 전도성이 바람직한 실시예에서, O2 가스 혼합물은 산소에 대해 높은 비율의 금속 Zn을 가지는 스퍼터 증착 필름을 형성하도록 낮은 가스 유량과 같은 상대적으로 낮은 양으로 공급될 수 있다. 선택적으로, 높은 전압의 전력은 산소 요소에 대해 높은 비율의 Zn 요소를 가진 목표 필름을 형성하도록 상대적으로 높은 양의 Zn을 스퍼터링하기 위해 타깃(120)으로 인가될 수 있다. 상부 TCO 층(210)은 광전기 변환 유닛(214) 상에 형성될 때, 상부 TCO 층(210)을 스퍼터 증착하기 위한 공정 온도는 광전기 변환 유닛(214)의 실리콘 필름의 그레인(grain) 구조 손상 또는 다른 관련된 열 손상을 방지하기 위하여 300 ℃ 보다 낮은 것과 같이, 상대적으로 낮은 온도로 제어될 수 있다. 일 실시예에서, 상부 TCO 층(210)을 스퍼터 증착하기 위한 공정 온도는 약 250 ℃ 보다 작은 것과 같이, 약 100 ℃ 내지 약 300 ℃로 제어될 수 있다.
대비하면, 바닥 TCO 층(202)으로서 증착되는 TCO 층에 대한 것으로서, 상대적으로 높은 텍스춰드 표면, 높은 필름 전도도 및 높은 필름 투명도가 요구될 수 있다. 바닥 TCO 층(202)이 기판(114) 상에 직접 증착될 때, 바닥 TCO 층(202)을 스퍼터 증착하기 위한 상대적으로 높은 공정 온도가 기판(114)이 역으로 열 손상되지 않는 한 이용될 수 있다. 예를 들면, 기판(114)의 재료가 약 450 ℃ 보다 높은 녹는점을 가지는 유리 또는 세라믹 재료인 경우, 300 ℃ 보다 높고 450 ℃ 보다 낮은 것과 같은, 더 높은 온도 범위가 높은 투명도 필름을 생산하기 위해 이용될 수 있다. 상대적으로 높은 공정 온도로 증착된 TCO 층이 더 높은 벌크(bulk) 필름 전 도도를 가질 수 있을 때, 상부 TCO 층(210) 보다 더 높은 온도로 증착될 수 있는 바닥 TCO 층(202)은 상부 벌크 TCO 층(210)의 벌크 필름 전도도 보다 더 높은 벌크 필름 전도도를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 바닥 TCO 층(202)은 상부 TCO 층(210)의 전도도 보다 약 1E-4 Ohm-cm 높은 전도도를 가질 수 있다.
단계(306)에서, 제 2 단계 스퍼터 증착 공정은 TCO 층의 전체 두께 또는 TCO 층의 제 2 부분의 목표 두께에 도달할 때까지 TCO 층을 스퍼터 증착하기 위해 수행된다. 제 2 단계(306)에서 공정 매개변수 및 공정 챔버(100) 내로 공급되는 가스 혼합물은 증착된 TCO 층의 제 2 부분이 제 1 부분보다 상이한 필름 특성을 가질 수 있도록 제 1 단계(304)와 상이할 수 있다.
단계(306)에서 제 2 단계 스퍼터링 증착 동안, 제 1 가스 혼합물 및 단계(304)에서 공급되는 제 1 가스 혼합물의 유량은 제 2 가스 혼합물 및 가스 유량으로 부드럽게 변화될 수 있다. 가스 혼합물 및/또는 가스 유량의 변화는 반응 동안 상이한 비율의 금속 및 산소를 제공하여, 제 1 부분의 아연 금속 및 산소의 비율에 대해 상이한 비율의 아연 금속 및 산소를 가지는 TCO 필름의 제 2 부분에 초래된다. 또한, 단계(304)에서 인가되는 전력은 처리 동안 스퍼터링되는 금속의 양을 조절하기 위하여 단계(306)에서 인가되는 전력과 상이하다.
제 2 스퍼터링 증착 공정이 후방 리플렉터로서 이용하기 위한 상부 TCO 층(210)의 상부 제 2 부분을 증착하기 위해 이용하는 실시예에서, 가스 혼합물의 높은 양 및/또는 유량은 TCO 층(210)의 제 2 부분이 필름 내에 금속 Zn에 대해 더 높은 비율의 산소를 가지도록 처리 챔버 내로 공급될 수 있다. 예를 들면, 단계(304)에서 제 1 스퍼터링 증착 공정에서 낮은 산소 가스 유동에 대해 제 2 스퍼터링 증착 공정에서 더 높은 산소 가스 유동을 가지는 가스 혼합물은 두 개의 상이한 필름 특성을 가지는 두 개의 상이한 필름 층을 구비한 목표 상부 TCO 층(210)을 형성하기 위해 이용될 수 있다. 산소 대 금속 Zn의 더 높은 비율은 TCO 층(210)의 상부가 TCO 층(210)의 전체 전도도 및 접촉 저항에 부작용을 일으키지 않고 높은 투명도를 가지도록 한다. 제 2 스퍼터 증착 공정이 바닥 TCO 층(202)의 상부 제 2 부분을 증착하기 위하여 이용되는 실시예에서, 일관된 높은 필름 투명도가 광선 투과 효율을 최대화하기에 바람직하다. 따라서, 높은 가스 유량이 이용되고 금속 Zn에 대해 높은 산소 비율을 가지는 바닥 TCO 층(202)의 제 2 상부를 형성하기에 바람직하다. 일 실시예에서, 바닥 TCO 층(202) 및/또는 상부 TCO 층(210)의 제 2 부분은 바닥 TCO 층(202) 및/또는 상부 TCO 층(210)의 제 1 부분 보다 더 높은 작동 기능을 가진다. 예를 들면, 바닥 TCO 층(202) 및/또는 상부 TCO 층(210)의 제 2 부분은 바닥 TCO 층(202) 및/또는 상부 TCO 층(210)의 제 1 부분 보다 약 0.3eV 더 높은 작동 기능을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 공정 챔버(100) 내로 공급되는 가스 혼합물은 O2, Ar 가스, 또는 이들의 조함물을 포함한다. O2 가스는 예를 들면 25 sccm 보다 큰 것과 같은, 약 30 sccm 내지 약 200 sccm의 유량, 약 10 sccm 내지 약 300 sccm과 같은, 약 0 sccm 내지 약 1000 sccm으로 공급될 수 있다. 선택적으로, O2 가스는 예를 들면, 챔버 용적(liter) 당 0.723 sccm 보다 큰 것과 같은 챔버 용적(liter) 당 약 0.86 sccm 내지 챔버 용적(liter) 당 약 5.78 sccm, 챔버 용적(liter) 당 약 0.289 sccm 내지 챔버 용적(liter) 당 약 8.68 sccm과 같은 챔버 용적(liter) 당 약 0 sccm 내지 챔버 용적(liter) 당 약 28.9 sccm의 챔버 용적 당 유량으로 제어될 수 있다. Ar 가스는 약 100 sccm 내지 약 250 sccm과 같은 약 100 sccm 내지 약 500 sccm의 유량으로 공정 챔버(100) 내로 공급될 수 있다. 이와 달리, Ar 가스는 챔버 용적(liter) 당 약 2.89 sccm 내지 챔버 용적(liter) 당 약 7.23 sccm과 같은, 챔버 용적(liter) 당 약 2.89 sccm 내지 챔버 용적(liter) 당 약 14.47 sccm의 챔버 용적 당 유량으로 처리 챔버(100) 내로 공급될 수 있다.
선택적으로, 단계(306)에서 TCO 층의 제 2 부분을 스퍼터 증착하기 위해 이용되는 O2 가스는 단계(304)에서 TCO 층의 제 1 부분의 유량 보다 더 높은 유량으로 공급 및 조절될 수 있다. 일 실시예에서, TCO 층의 제 2 부분에서 스퍼터 증착하기 위해 공급되는 O2 가스 유량은 TCO 층의 제 1 부분의 유량 보다 더 높은, 챔버 용적(liter) 당 약 0.289 sccm 내지 챔버 용적(liter) 당 약 1.45 sccm과 같이, 약 10 sccm 내지 50 sccm의 유량을 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, TCO 층의 제 2 부분에서 스퍼터 증착하기 위하여 공급되는 O2 가스 유량은 챔버 용적(liter) 당 약 0.868 sccm 내지 챔버 용적(liter) 당 약 4.34 sccm과 같이, 약 30 sccm 내지 150 sccm의 더 높은 가스 유량으로 제어될 수 있으며, 단계(304)에서 상부 TCO 층(210)의 제 1 부분의 O2 가스 유량은 챔버 용적(liter) 당 약 0.145 sccm 내지 챔 버 용적(liter) 당 약 2.314 sccm과 같이, 약 5 sccm 내지 80 sccm의 더 낮은 유량으로 제어될 수 있다. O2 가스 혼합물로부터 해리되는 산소 이온은 타깃으로부터 스퍼터링되는 아연 이온과 반응하여, 기판(114) 상에 TCO 층(202 또는 210)으로서 아연 산화물(ZnO) 층을 형성한다. RF 전력은 공정 가스를 여기시키기 위해 타깃(120)으로 인가된다. 일 실시예에서, RF 전력 밀도는 예를 들면, 약 1000 milliwatt/cm2 내지 약 4500 milliwatt/cm2, 약 500 milliwatt/cm2 내지 약 5000 milliwatt/cm2와 같이 약 100 milliwatt/cm2 내지 약 10000 milliwatt/cm2로 공급될 수 있다. 선택적으로, DC 전력은 예를 들면, 약 1000 milliwatt/cm2 내지 약 4500 milliwatt/cm2, 약 500 milliwatt/cm2 내지 약 1500 milliwatt/cm2와 같은, 약 1000 Watt 내지 약 30000 Watt로 공급될 수 있다.
수 개의 공정 매개변수는 단계(304)에서 조절될 수 있다. 일 실시예에서, 공정 챔버(100) 내의 가스 혼합물의 압력은 약 1 mTorr 내지 약 10 mTorr와 같은 약 0 mTorr 내지 약 100 mTorr로 조절된다. 기판 온도는 약 150 ℃ 내지 약 250 ℃와 같은, 약 25 ℃ 내지 약 400 ℃로 유지될 수 있다. 처리 시간은 예정된 처리 기간으로 또는 층의 목표 두께가 기판 상에 증착된 후 처리될 수 있다. 일 실시예에서, 공정 시간은 약 120 초 내지 약 300 초와 같은, 약 15초 내지 약 1200 초로 처리될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 공정 시간은 처리되어 TCO 층의 두께가 약 50 Å 내지 약 4000 Å에 도달할 때 종결된다. 제 2 스퍼터링 단계(306)가 상부 TCO 층(210)의 제 2 부분을 증착하기 위해 이용되는 실시예에서, 상부 TCO 층(210)의 제 2 부분의 두께는 약 100 Å 내지 약 500 Å으로 증착된다. 제 2 스퍼터링 단계(306)가 바닥 TCO 층(202)의 제 2 부분을 증착하기 위하여 이용되는 실시예에서, 바닥 TCO 층(202)의 제 2 부분의 두께는 약 250 Å 내지 약 5000 Å으로 증착된다. 예를 들면, 단계(304)에서 증착되는 제 1 부분 및 단계(306)에서 증착되는 제 2 부분을 포함하는 전체 두께는 상부 TCO 층(210)에 대해 약 400 Å 내지 약 1500 Å으로, 그리고 바닥 TCO 층(202)에 대해 약 6000 Å 내지 1.3 ㎛로 제어될 수 있다.
선택적으로, 제 2 스퍼터링 단계(306)에서, 처리 챔버(100) 내로 공급되는 가스 혼합물은 특성의 변화도(gradient of property)를 구비한 TCO 층의 제 2 부분을 스퍼터 증착하기 위해 변화될 수 있다. 타깃(120)으로부터 소스 재료를 스터퍼링하기 위해 인가되는 전력도 또한 변화될 수 있다. 일 실시예에서, 처리 챔버(100) 내로 공급되는 가스 혼합물은 목표 가스 유량에 도달할 때까지 초당 약 100 sccm 내지 약 500 sccm으로 증가 또는 감소될 수 있다. 유사하게, 타깃(120)으로 인가되는 전력은 목표하는 예정 처리 전력이 달성될 때까지 초당 1000 Watt 내지 초당 약 10000 Watt로 증가 또는 감소될 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명에 따라 설명되는 TCO 층(202, 210)은 약 2000 Ohm per square와 같은, 약 1500 Ohm per square 내지 2500 Ohm per square의 시트 저항을 가진다. TCO 층은 약 400 nm 내지 약 1100 nm의 파장을 가지는 빛에 의해 측정되는 약 85 퍼센트 보다 큰 투명도 및 약 100 Å 보다 작은 필름 거칠기(film roughness)를 가진다.
전형적인 일 실시예에서, 제 1 단계(304)에서 공급되는 O2 가스 유량은 챔버 용적(liter) 당 약 0.52 sccm 내지 챔버 용적(liter) 당 약 0.636 sccm과 같은, 약 18 sccm 내지 약 22 sccm으로 제어되고, 제 2 단계(306)에서 공급되는 O2 가스 유량은 챔버 용적(liter) 당 약 0.723 sccm과 같은, 약 25 sccm 보다 크게 제어된다. RF 전력 밀도는 제곱 센티미터 당 약 1OOO milliwatt로 공급되고 챔버 압력은 약 4 mTorr 사이로 유지된다.
전형적인 일 실시예에서, 제 1 단계(304)로 공급되는 O2 가스 유량은 챔버 용적(liter) 당 약 1.012 sccm 내지 챔버 용적(liter) 당 약 1.157 sccm과 같은, 약 35 sccm 내지 약 40 sccm 사이로 제어되고, 제 2 단계(306)에서 공급되는 O2 가스 유량은 챔버 용적(liter) 당 약 1.446 sccm과 같은 약 50 sccm 보다 크게 제어된다. RF 전력 밀도는 제곱 센티미터 당 약 2000 milliwatt로 공급되고 챔버 압력은 약 6mTorr 사이로 유지된다.
또 다른 전형적인 실시예에서, 제 1 단계(304)로 공급되는 O2 가스 유량은 챔버 용적(liter) 당 약 2.315 sccm 내지 챔버 용적(liter) 당 약 2.6 sccm과 같은, 약 80 sccm 내지 약 90 sccm 사이로 제어되고, 제 2 단계(306)로 공급되는 O2 가스 유량은 챔버 용적(liter) 당 약 2.89 sccm과 같은, 약 100 sccm 보다 크게 제어된다. RF 전력 밀도는 제곱 센티미터 당 4000 milliwatt로 공급되고 챔버 압력 은 약 7 mTorr 사이로 유지된다.
작동 중, 환경에 의해 제공되는 입사 광선(222)은 PV 태양 전지(200)로 공급된다. PV 태양 전지(200) 내의 광전기 변환 유닛(214)은 광전기 변환 유닛(214)에 형성된 p-i-n 접합부의 작동에 의해 광 에너지를 흡수하여 광 에너지를 전기 에너지로 변환하여, 전기 또는 에너지를 발생한다. 선택적으로, PV 태양 전지(200)는 역 순서(reversed order)로 제조 또는 증착될 수 있다. 예를 들면, 기판(114)은 후방 리플렉터(2160 위에 배치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조되는 직렬식(tandem type) PV 태양 전지(400)의 전형적인 단면도이다. 직렬식 PV 태양 전지(400)는 TCO 층(402) 상에 형성되는 제 1 광전기 변환 유닛(422) 및 기판(114) 상에 형성되는 바닥 TCO 층을 포함하는 PV 태양 전지(200)의 유사한 구조를 가진다. 제 1 광전기 변환 유닛(422)은 도 2에 도시된 광전기 변환 유닛(214)으로서 μc-Si 기재, 폴리-실리콘 또는 비결정질 기재 광전기 변환 유닛일 수 있다. 중간 층(410)은 광전기 변환 유닛(422)와 제 2 광전기 변환 유닛(424) 사이에 형성될 수 있다. 중간 층(410)은 상술된 공정(300)에 의해 스퍼터 증착되는 TCO 층일 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 하부 변환 유닛(422) 및 제 2 광전기 변환 유닛(424)의 조합은 전체 과전기 변환 유닛을 증가시킨다.
제 2 광전기 변환 유닛(424)은 μc-Si 기재, 폴리-실리콘 또는 비결정질 기재일 수 있고 p-타입 반도체 층(412)과 n-타입 반도체 층(416) 사이에 끼워지는 i-타입 반도체 층(414)으로서 μc-Si 필름을 가질 수 있다. 후방 리플렉터(426)는 제 2 광전기 변환 유닛(424) 상에 배치된다. 후방 리플렉터(426)는 도 2를 참조하여 도시된 바와 같이 후방 리플렉터(216)와 유사할 수 있다. 후방 리플렉터(426)는 상부 TCO 층(418) 상에 형성된 전도성 층(420)을 포함할 수 있다. 전도성 층(420) 및 TCO 층(418)의 재료는 도 2를 참조하여 설명되는 바와 같이 전도성 층(212) 및 TCO 층(210)과 유사할 수 있다.
중간 TCO 층(410)은 예정된 필름 특성을 가지는 방식으로 증착될 수 있다. 예를 들면, 중간 TCO 층(410)은 상대적으로 평평한 표면, 높은 투명도, 높은 전도도 및 제 2 광전기 변환 유닛(424)에 대해 상부 접촉 표면 및 제 1 광전지 변환 유닛(422)에 대해 하부 접촉 표면 모두 위의 낮은 접촉 저항을 가지는 것을 요구할 수 있다. 일 실시예에서, 중간 TCO 층(410)은 상술된 두 개의 단계 스퍼터 증착 공정에 의해 증착될 수 있다. TCO 층(410)은 필름 내의 산소와 금속 사이의 목표 비율을 형성하기 위하여 스퍼터 증착하는 동안 가스 혼합물의 가스 성분 및 유량을 조절함으로써 형성될 수 있다.
선택적으로, 제 3 상부 광전기 변환 유닛(510)은 도 5에 도시된 바와 같이, 제 2 광전기 변환 유닛(424) 상에 형성된다. 중간 층(502)은 제 2 광전기 변환 유닛(424)과 제 3 광전기 변환 유닛(510) 사이에 배치될 수 있다. 중간 층(502)은 도 4를 참조하여 설명되는 410의 중간 TCO 층과 유사한 TCO 층일 수 있다. 제 3 광전기 변환 유닛(510)은 p-타입 반도체 층(504)와 n-타입 층(508) 사이에 배치되는 i-타입 반도체 층(506)을 가지는 제 2 광전기 변환 유닛(424)과 유사하다. 제 3 광전기 변환 유닛(510)은 μc-Si 필름에 의해 형성되는 i-타입 반도체 층(506)을 가지는 μc-Si-타입 광전기 변환 유닛일 수 있다. 선택적으로, i-타입 반도체 층(506)은 폴리-Si 또는 비정질 실리콘 층에 의해 형성될 수 있다. p-타입(504) 및 n-타입 반도체 층(508)은 a-Si 층일 수 있다. 하나 또는 그 이상의 광전기 변환 유닛은 선택적으로 광전기 변환 효율을 증진하기 위하여 이용되는 제 3 광전기 변환 유닛 상에 배치될 수 있다.
비록 공정 방법(300)이 두 개의 단계 스퍼터 증착 공정으로서 설명되지만, 다중 스퍼터 증착 단계는 또한 본 발명을 수행하기 위하여 이용될 수 있다. 증착된 필름이 하나의 일치된 단일 필름 구조 및 성분을 가지는 것이 요구되는 일부 실시예에서, 제 2 스퍼터 증착 단계에서 공정 조건 및/또는 매개변수는 제 1 스퍼터 증착 단계에서 이용되는 공정 조건 및/또는 매개변수로서 실질적으로 유사할 수 있어, 단일 단계 스퍼터 공정을 이용하여 얻어지는 것과 유사한 전체 필름 특성을 제공한다.
따라서, TCO 층을 스퍼터링 증착하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 유용하게는 두께에 걸쳐 상이한 필름 특성을 가지는 TCO 층을 생산한다. 이러한 방식으로, TCO 층은 종래 방법에서 비교한 바와 같이 PV 태양 전지의 광전기 변환 효율 및 장치 성능을 효율적으로 증가시킨다.
전술된 것은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 및 추가의 실시예는 본 발명의 기본 범주로부터 이탈하지 않고 발명될 수 있으며, 본 발명의 범주는 아래의 청구범위에 의해 결정된다.

Claims (26)

  1. 투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법으로서,
    처리 챔버 내에 기판을 제공하는 단계,
    제 1 스퍼터 증착 단계에 의해 상기 기판 상에 투명한 전도성 산화물 층의 제 1 부분을 형성하는 단계, 및
    제 2 스퍼터 증착 단계에 의해 상기 투명한 전도성 산화물 층의 제 2 부분을 형성하는 단계를 포함하는,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명한 전도성 산화물 층의 제 1 부분을 형성하는 단계는,
    상기 처리 챔버 내로 제 1 가스 혼합물을 공급하는 단계,
    상기 처리 챔버 내에 배치되는 타깃으로부터 소스 재료를 스퍼터링하는 단계, 및
    상기 제 1 가스 혼합물과 상기 스퍼터링된 재료를 반응시키는 단계를 포함하는,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명한 전도성 산화물 층의 제 2 부분을 형성하는 단계는,
    상기 처리 챔버 내로 제 2 가스 혼합물을 공급하는 단계,
    타깃으로부터 소스 재료를 스퍼터링하는 단계, 및
    상기 제 2 가스 혼합물과 상기 스퍼터링된 재료를 반응시키는 단계를 포함하는,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 혼합물을 공급하는 단계는,
    O2, N2O, N2, Ar, He 및 H2O 로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 제 1 가스 혼합물을 제공하는 단계를 더 포함하는,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 혼합물은 O2 및 Ar을 포함하는,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 타깃은 Zn, Zn 합금, Zn 및 Al 합금, Zn 및 Ga 합금 및 세라믹 Zn 산화물 중 하나 이상으로 제조되는,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법,
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 혼합물을 공급하는 단계는,
    스퍼터링 동안 상기 제 1 가스 혼합물의 유량을 조절하는 단계를 더 포함하는,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 타깃으로부터 소스 재료를 스퍼터링하는 단계는,
    상기 타깃으로 제 1 전력을 인가하는 단계를 더 포함하는,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 전력을 인가하는 단계는 상기 제 1 스퍼터 증착 단계 동안 상기 타깃으로 인가되는 제 1 전원을 조절하는 단계를 더 포함하는,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 투명한 전도성 산화물 층의 제 2 부분을 형성하는 단계는,
    O2, N2O, N2, Ar, He 및 H2O 로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 제 2 가스 혼합물을 공급하는 단계를 더 포함하는,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 가스 혼합물은 O2 및 Ar을 포함하는,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법.
  12. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 가스 혼합물을 공급하는 단계는,
    스퍼터링 동안 상기 제 2 가스 혼합물의 유량을 조절하는 단계를 더 포함하는,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법.
  13. 제 3 항에 있어서,
    상기 타깃으로부터 소스 재료를 스퍼터링하는 단계는,
    상기 타깃으로 제 2 전력을 인가하는 단계를 더 포함하는,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 전력을 인가하는 단계는 상기 제 2 스퍼터 증착 단계 동안 상기 타깃으로 인가되는 제 2 전원을 조절하는 단계를 더 포함하는,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명한 전도성 산화물 층은 광전지 장치 내의 후방 리플렉서로서 이용되는,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법.
  16. 투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법으로서,
    처리 챔버 내에 기판을 제공하는 단계,
    상기 처리 챔버 내로 가스 혼합물을 공급하는 단계,
    투명한 전도성 산화물 층의 제 1 부분을 증착하도록 상기 처리 챔버 내에 배치되는 타깃으로부터 소스 재료를 스퍼터링하는 단계,
    스퍼터링 동안 상기 처리 챔버로 공급되는 상기 가스 혼합물의 유량을 조절하는 단계, 및
    상기 기판 상의 상기 투명한 전도성 산화물 층의 제 2 부분을 형성하는 단계를 포함하는,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 타깃으로부터 소스 재료를 스퍼터링하는 단계는,
    스퍼터링 동안 상기 타깃으로 인가되는 전력을 조절하는 단계를 더 포함하는,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 투명한 전도성 산화물 층은 ZnO층인,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 가스 혼합물은 O2, N2O, N2, Ar, He 및 H2O 로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 타깃은 Zn, Zn 합금, Zn 및 Al 합금, Zn 및 Ga 합금 및 세라믹 Zn 산화물 중 하나 이상으로 제조되는,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법.
  21. 투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법으로서,
    처리 챔버 내에 기판을 제공하는 단계,
    상기 처리 챔버 내로 제 1 가스 혼합물을 공급하는 단계,
    상기 처리 챔버 내에 배치되는 Zn 함유 타깃으로부터 소스 재료를 스퍼터링하는 단계,
    상기 기판 상에 투명한 전도성 산화물 층의 제 1 부분을 형성하도록 상기 제 1 가스 혼합물과 상기 스퍼터링된 소스 재료를 반응시키는 단계,
    상기 처리 챔버 내로 제 2 가스 혼합물을 공급하여 상기 스퍼터링된 소스 재료와 반응시키는 단계, 및
    상기 기판 상에 상기 투명한 전도성 산화물 층의 제 2 부분을 형성하는 단계를 포함하는,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    스퍼터링 동안 상기 제 1 및 제 2 가스 혼합물의 가스 유량을 조절하는 단계를 더 포함하는,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법.
  23. 투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법으로서,
    처리 챔버 내에 기판을 제공하는 단계,
    상기 처리 챔버 내로 산소 가스를 가지는 제 1 가스 혼합물을 공급하는 단계,
    상기 처리 챔버 내에 배치되는 Zn 함유 타깃으로부터 소스 재료를 스퍼터링하는 단계,
    상기 기판 상에 투명한 전도성 산화물 층의 제 1 부분을 형성하도록 상기 제 1 가스 혼합물과 상기 스퍼터링된 소스 재료를 반응시키는 단계,
    상기 처리 챔버 내로 산소 가스를 가지는 제 2 가스 혼합물을 공급하여 상기 스퍼터링된 소스 재료와 반응시키는 단계로서, 상기 제 2 가스 혼합물 내의 상기 산소 가스 유동이 상기 제 1 가스 혼합물 내의 상기 산소 가스 유동 보다 더 큰, 단계, 및
    상기 기판 상에 상기 투명한 전도성 산화물 층의 제 2 부분을 형성하는 단계를 포함하는,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 투명한 전도성 산화물 층의 제 2 부분은 상기 투명한 전도성 산화물 층의 제 1 부분 보다 더 높은 투명도를 가지는,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 소스 재료를 스퍼터링하는 단계는 상기 타깃으로 공급되는 전력을 조절하는 단계를 더 포함하는,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 혼합물 내의 상기 타깃으로 공급되는 상기 전력은 상기 제 2 가스 혼합물 내에 공급되는 전력 보다 낮은,
    투명한 전도성 산화물 층을 스퍼터 증착하기 위한 방법.
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TW (1) TW200900519A (ko)
WO (1) WO2008079837A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013065938A1 (ko) * 2011-11-03 2013-05-10 성균관대학교 산학협력단 태양전지용 유리 기판의 제조 방법 및 스퍼터링 장치

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7655542B2 (en) * 2006-06-23 2010-02-02 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for depositing a microcrystalline silicon film for photovoltaic device
US20080173350A1 (en) * 2007-01-18 2008-07-24 Applied Materials, Inc. Multi-junction solar cells and methods and apparatuses for forming the same
US8203071B2 (en) * 2007-01-18 2012-06-19 Applied Materials, Inc. Multi-junction solar cells and methods and apparatuses for forming the same
US20080223440A1 (en) * 2007-01-18 2008-09-18 Shuran Sheng Multi-junction solar cells and methods and apparatuses for forming the same
US7582515B2 (en) * 2007-01-18 2009-09-01 Applied Materials, Inc. Multi-junction solar cells and methods and apparatuses for forming the same
US20080245414A1 (en) * 2007-04-09 2008-10-09 Shuran Sheng Methods for forming a photovoltaic device with low contact resistance
US7875486B2 (en) * 2007-07-10 2011-01-25 Applied Materials, Inc. Solar cells and methods and apparatuses for forming the same including I-layer and N-layer chamber cleaning
US20090104733A1 (en) * 2007-10-22 2009-04-23 Yong Kee Chae Microcrystalline silicon deposition for thin film solar applications
US20090130827A1 (en) * 2007-11-02 2009-05-21 Soo Young Choi Intrinsic amorphous silicon layer
KR20100095426A (ko) * 2007-11-02 2010-08-30 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 증착 공정들 간의 플라즈마 처리
US8895842B2 (en) * 2008-08-29 2014-11-25 Applied Materials, Inc. High quality TCO-silicon interface contact structure for high efficiency thin film silicon solar cells
WO2010063530A2 (en) * 2008-11-05 2010-06-10 Oerlikon Solar Ip Ag, Truebbach Solar cell device and method for manufacturing same
US20100133094A1 (en) * 2008-12-02 2010-06-03 Applied Materials, Inc. Transparent conductive film with high transmittance formed by a reactive sputter deposition
US9007674B2 (en) 2011-09-30 2015-04-14 View, Inc. Defect-mitigation layers in electrochromic devices
WO2015164179A1 (en) * 2014-04-22 2015-10-29 View, Inc. Particle removal during fabrication of electrochromic devices
WO2011011301A2 (en) * 2009-07-23 2011-01-27 Applied Materials, Inc. A mixed silicon phase film for high efficiency thin film silicon solar cells
WO2011046664A2 (en) * 2009-10-15 2011-04-21 Applied Materials, Inc. A barrier layer disposed between a substrate and a transparent conductive oxide layer for thin film silicon solar cells
DE102009051345B4 (de) * 2009-10-30 2013-07-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung einer transparenten Elektrode
US20110126875A1 (en) * 2009-12-01 2011-06-02 Hien-Minh Huu Le Conductive contact layer formed on a transparent conductive layer by a reactive sputter deposition
KR101091361B1 (ko) * 2010-07-30 2011-12-07 엘지이노텍 주식회사 태양광 발전장치 및 이의 제조방법
EP2717332A4 (en) * 2011-06-03 2015-03-25 Sanyo Electric Co PROCESS FOR THE PRODUCTION OF SOLAR CELLS
KR101196350B1 (ko) 2011-10-19 2012-11-01 주식회사 아바코 박막형 태양전지와 그 제조 방법 및 이를 제조하기 위한 스퍼터링장치
JP2013119664A (ja) * 2011-12-09 2013-06-17 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 透明導電膜およびその形成方法
JP2014218706A (ja) * 2013-05-09 2014-11-20 出光興産株式会社 スパッタリングターゲット、酸化物半導体薄膜及びそれらの製造方法
EP3424088A1 (en) 2016-03-04 2019-01-09 Solarwindow Technologies, Inc Systems and methods for organic semiconductor devices with sputtered contact layers
CN108103466A (zh) * 2017-12-21 2018-06-01 君泰创新（北京）科技有限公司 高迁移率透明导电氧化物薄膜的制备方法
EP3730669A4 (en) * 2017-12-22 2020-12-23 Lg Chem, Ltd. METHOD FOR MANUFACTURING A TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM
US20220013674A1 (en) * 2018-09-24 2022-01-13 First Solar, Inc. Photovoltaic Devices with Textured TCO Layers, and Methods of Making TCO Stacks
CN111996508A (zh) * 2020-08-27 2020-11-27 苏州黑星科技有限公司 基于光电镊设备的非晶硅光电层薄膜制备方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5101260A (en) * 1989-05-01 1992-03-31 Energy Conversion Devices, Inc. Multilayer light scattering photovoltaic back reflector and method of making same
US5078804A (en) * 1989-06-27 1992-01-07 The Boeing Company I-III-VI2 based solar cell utilizing the structure CuInGaSe2 CdZnS/ZnO
US5324365A (en) * 1991-09-24 1994-06-28 Canon Kabushiki Kaisha Solar cell
DK0711193T3 (da) * 1993-07-30 1998-05-11 Du Pont Apparat til modstrøms flerfase væske adskillelse
JP3651932B2 (ja) * 1994-08-24 2005-05-25 キヤノン株式会社 光起電力素子用裏面反射層及びその形成方法並びに光起電力素子及びその製造方法
WO1996011500A1 (en) * 1994-10-06 1996-04-18 Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Thin film solar cell
US6140570A (en) * 1997-10-29 2000-10-31 Canon Kabushiki Kaisha Photovoltaic element having a back side transparent and electrically conductive layer with a light incident side surface region having a specific cross section and a module comprising said photovolatic element
US6261694B1 (en) * 1999-03-17 2001-07-17 General Electric Company Infrared reflecting coatings
JP4429418B2 (ja) * 1999-07-19 2010-03-10 株式会社カネカ マグネトロンスパッタ装置による金属酸化物薄膜の成膜方法
JP4229606B2 (ja) * 2000-11-21 2009-02-25 日本板硝子株式会社 光電変換装置用基体およびそれを備えた光電変換装置
WO2003036657A1 (fr) * 2001-10-19 2003-05-01 Asahi Glass Company, Limited Substrat a couche d'oxyde conductrice transparente, son procede de production et element de conversion photoelectrique
US20050189012A1 (en) * 2002-10-30 2005-09-01 Canon Kabushiki Kaisha Zinc oxide film, photovoltaic device making use of the same, and zinc oxide film formation process
JP4241446B2 (ja) * 2003-03-26 2009-03-18 キヤノン株式会社 積層型光起電力素子
SE0301350D0 (sv) * 2003-05-08 2003-05-08 Forskarpatent I Uppsala Ab A thin-film solar cell
US20050272175A1 (en) * 2004-06-02 2005-12-08 Johannes Meier Laser structuring for manufacture of thin film silicon solar cells
US20060118406A1 (en) * 2004-12-08 2006-06-08 Energy Photovoltaics, Inc. Sputtered transparent conductive films
JP4660354B2 (ja) * 2005-01-18 2011-03-30 新光電気工業株式会社 導電性薄膜の加工方法及び装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013065938A1 (ko) * 2011-11-03 2013-05-10 성균관대학교 산학협력단 태양전지용 유리 기판의 제조 방법 및 스퍼터링 장치

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