KR20100047246A - 박막 ⅲ-ⅴ족 화합물 솔라 셀 제조 방법 - Google Patents

박막 ⅲ-ⅴ족 화합물 솔라 셀 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판과 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀 사이에 에피택셜 성장에 의해 희생층이 포함되는 ELO(epitaxial lift-off)를 이용한다. 기판이 없는 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 지원하기 위해, 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 기판으로부터 분리되기 전에 그의 표면에 지지층이 제공된다. 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 기판으로부터 분리하기 위해, ELO의 일환으로서 희생층이 제거된다. 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀로부터 기판이 분리되면, 그 기판은 또 다른 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 형성에 재사용될 수 있다.

Description

박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀 제조 방법{METHODS FOR FABRICATING THIN FILM Ⅲ-Ⅴ COMPOUND SOLAR CELL}
본 출원은 2007년 7월 3일자로 제출된 가출원 번호 60/958,186호, 및 2008년 4월 17일자로 제출된 가출원 번호 61/045,850호의 이익을 주장하며, 그 둘의 전체 내용이 본 명세서에 참조로 포함되어 있다.
본 명세서에서 설명된 작업의 일부는 NREL(National Renewable Energy Laboratory), 계약 번호 NAT-7-77015-05가 후원하였다. 미국 정부는 본원에 대해 일정한 권리들을 갖는다.
본 발명은 태양광발전 디바이스(photovoltaic devices)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 기반 태양광발전 디바이스(Ⅲ-Ⅴ compound based photovoltaic devices), 및 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 기반 태양광발전 디바이스의 제작에 있어서의 ELO(epitaxial lift-off) 방법론에 관한 것이다.
현재, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 기반 태양광발전 디바이스는 기판상에 에피택셜 성장되고 제작 및 배치의 전 과정에서 거기에 부착되어 솔라 셀로서 남아 있는다. 많은 경우에, 기판은 대략 150㎛ 두께일 수 있다. 기판이 그러한 두께를 갖는다면, 솔라 셀에 대해 다수의 바람직하지 않은 결과를 야기할 수 있다.
그러한 바람직하지 않은 결과 중 하나는 무게이다. 두꺼운 기판은 결과물인 솔라 셀의 전체 무게 중 큰 퍼센트를 이룰 수 있다. 우주 분야의 응용과 같은, 특정 응용 분야에서, 솔라 셀의 무게 및 크기는 선택된 발사용 로켓(launch vehicle)의 리프트오프 능력(liftoff capability)을 고려할 때 심각한 사항이 될 수 있다.
또 다른 바람직하지 않은 결과는 열악한 열 전도율이다. 기판은, 그 기판 및 솔라 셀이 장착될 수 있는 열 흡수원(heat sink)과 솔라 셀 사이에 열 임피던스를 증가시킨다. 증가된 열 임피던스는 결과적으로 솔라 셀에서 접합부 온도를 더 높게 만들고, 이는 다음으로 솔라 셀의 효율을 감소시킨다.
또 다른 바람직하지 않은 결과는 환경적 영향이다. 기판은 솔라 셀에 대한 기계적 지원 외에는 아무 소용이 없다. 또한, 대략 150㎛의 기판 두께를 달성하기 위해, 기판의 일부를, 기계적 혹은 화학적으로 제거하는 것이 통상적으로 필요한데, 이는 추가적인 낭비를 일으킨다.
또 다른 바람직하지 않은 결과는 유연성의 부족이다. 150㎛ 두께의 기판은 단단한데, 이는 솔라 셀이 구부러진 표면에 장착될 수 없고 또한 쉽게 보관할 수 있도록 둘둘 말 수 없다는 것을 의미한다.
솔라 셀의 기판은 무게를 감소시키고 열 전도율을 증가시키기 위해 가능한 한 얇은 것이 바람직하지만, 얇은 기판은 바람직하지 않은 어려움들을 제기할 수도 있다. 기판이 너무 얇으면, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀은 그것을 취급(handle)하기 매우 어려울 정도로 너무 부러지기 쉽게 될 수 있다. 예를 들어, 직경이 100㎜이지만 두께는 단지 2-10㎛인 GaAs(Gallium Arsenide) 층은 매우 조심스럽게 취급(very gentle handling)할 때조차 금이 가거나 깨지는 경향이 있다. 이러한 고려 사항은 특히 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 전체 웨이퍼에 적용된다. 즉, 기판이 얇을수록, 파손 및 취급 손상으로 인한 수율(yield)에 있어서의 감소 없이 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 전체 웨이퍼를 제작하는 것은 더 어렵게 된다.
따라서, 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀 및 제작 프로세스에 있어서 제거 가능하고(removable) 재사용 가능한 기판을 이용하는 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 제작을 위한 방법론이 바람직하다.
본 발명은 기판이 없는 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 위한 상이한 구조들 및 그의 제작을 위한 방법론들을 알려준다. 본 명세서에서 알려주는 것으로서, 하나 이상의 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀은 기판상에 형성된 희생층(sacrificial layer) 위에 에피택셜 성장된다. 그 다음, 하나 이상의 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀은 ELO(epitaxial lift-off) 기술에 의해 기판으로부터 분리된다. 기판이 없는 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 지원하기 위해, 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 기판으로부터 분리 혹은 리프트되기 전에 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀에는 금속화 층(metallized layer), 폴리머 층(polymer layer), 또는 금속/폴리머 층이 인가된다. 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 기판으로부터 분리하기 위해, 희생층이 제거된다. 금속화 층, 폴리머 층, 또는 금속/폴리머 층은 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 손상되지 않고 구부러지도록 허용한다. 본 명세서에서 알려주는 제작 방법론들은 특히 박막 Ⅲ-Ⅴ족 솔라 셀의 대규모 제작 및 리프트 오프(lift off)에 특히 유용하다. 즉, 본 명세서에서 알려주는 제작 방법론들은 넓은 면적의 웨이퍼를 6-인치 직경 - 이는 GaAs 웨이퍼에서 이용 가능한 최대 직경임 - 까지 리프트 오프하는데 상당히 적합하다. 리프트오프는 직경이 6인치까지의 웨이퍼에서 수행된다.
본 명세서에서 알려주는 제작 방법론에 따르면, 결과물인 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 전류 대 바이어스(Current v. Bias) (Ⅳ) 특징과 기판이 부착된 종래의 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 전류 대 바이어스 (Ⅳ) 특징의 비교는, 2개의 솔라 셀의 Ⅳ 특징들 사이에 약간의 차이점을 드러냈다. 그러나, 본 명세서의 교시에 따라 제작된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀은 기판이 부착된 솔라 셀과 관련된 바람직하지 않은 열 및 무게 제약들에 시달리지 않는다는 장점이 있다. 또한, 기판이 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀로부터 분리되면, 기판은 또 다른 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 제작에 재사용되었다.
일 실시예에 따르면, 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 기판상에 희생층이 형성된다. 그 다음, 희생층 위에 단일 접합을 갖는 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 형성된다. 그 다음, 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀 위에 지지층(backing layer)이 형성된다. 지지층이 형성되면, 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀과 기판 사이로부터 희생층이 제거되어 기판으로부터 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 분리한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 다중-접합 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 형성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 기판 위에 희생층이 형성된다. 희생층 위에 제1 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀 접합이 형성된다. 제1 솔라 셀 접합 위에 제2 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀 접합이 형성된다. 제2 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀 접합 위에 지지층이 형성된다. 지지층이 형성되면, 제1 솔라 셀 접합과 기판 사이로부터 희생층이 제거되어 기판으로부터 다중-접합 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 분리한다.
또 다른 실시예에 따르면, 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 형성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 제작에 있어서 이전에 사용되었던 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 기판 위에 희생층이 형성된다. 희생층 위에 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 형성된다. 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀 위에 지지층이 형성된다. 지지층이 형성되면, 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀과 기판 사이로부터 희생층이 제거되어 기판으로부터 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 분리한다.
또 다른 실시예에 따르면, 복수의 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 형성하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 기판을 제공하는 단계, 기판 위에 희생층을 형성하는 단계, 희생층 위에 웨이퍼 전체 크기의(full wafer-sized) Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 형성하는 단계, 및 웨이퍼 크기의 솔라 셀과 기판 사이로부터 희생층을 제거하여 웨이퍼 크기의 스케일(wafer sized scale)로 기판으로부터 웨이퍼 크기의 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 분리하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 유연한 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 형성하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 형성하기 위해 이전에 사용했던 기판을 수용하는 단계, 재사용된 기판 위에 희생층을 형성하는 단계, 희생층 위에 웨이퍼 크기의 유연한 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 형성하는 단계, 솔라 셀 위에 지지층을 형성하는 단계, 및 솔라 셀과 기판 사이로부터 희생층을 제거하여 웨이퍼 크기의 스케일로 기판으로부터 웨이퍼 크기의 솔라 셀을 분리하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 형성하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 제1 기판 위에 제1 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 형성하는 단계 및 제2 기판 위에 제2 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 제1 기판으로부터 제1 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 또는 제2 기판으로부터 제2 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 에피택셜 리프트 오프함으로써 제거하는 단계, 제1 및 제2 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 웨이퍼 본딩하여 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 형성하는 단계, 및 웨이퍼 본딩된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 에피택셜 리프트 오프함으로써 남아 있는 기판을 제거하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 기판이 없는 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 개시된다. 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀은 활성층 및 활성층 위에 형성된 지지층을 포함한다. 처음에 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀은 기판 위에 형성되고 이어서 기판은 제거되어 기판 없는 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 남는다.
일 실시예에서, 기판이 없는 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 개시된다. 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀은 복수의 활성층 및 최저 밴드갭 에너지 레벨을 갖는 활성층의 표면 위에 형성된 지지층을 포함한다. 기판 위에 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 형성되고 이어서 기판은 제거되어 기판 없는 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 남는다.
또 다른 실시예에서, 기판이 없는 또 다른 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 개시된다. 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀은 GaAs 활성층 및 GaInP 활성층을 포함한다. 기판 위에 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 형성되고 이어서 기판이 제거되어 기판 없는 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 남는다.
일 실시예에서, 기판이 없는 또 다른 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 개시된다. 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀은 GaInAs 활성층 및 GaInAsP 활성층을 포함한다. 기판 위에 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 형성되고 이어서 기판이 제거되어 기판 없는 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 남는다.
또 다른 실시예에서, 기판 없는 웨이퍼 본드된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 개시된다. 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀은 GaInAs 활성층, GaInAsP 활성층, GaAs 활성층, AlGaInP 활성층, GaInP 활성층, AlGaInP 활성층 및 지지층을 포함한다. 기판 위에 웨이퍼 본딩된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 형성되고 이어서 기판이 제거되어 기판 없는 웨이퍼 본딩된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 남는다.
본 발명의 여러 가지 특징들은 첨부된 도면들과 함께 아래의 상세한 설명을 참조하면 보다 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 교시에 따른 구조를 갖는 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 예시적인 적층(stack up)의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 교시에 따라 웨이퍼 위에 형성된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 예시적인 어레이의 투시도이다.
도 3은 본 발명의 교시에 따라 ELO(epitaxial lift-off)를 사용하여 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 제적하기 위해 취해진 단계들을 도시하는 흐름도이다.
도 4a는 ELO 전의 도 1의 박막 Ⅲ-Ⅴ족 솔라 셀을 도시한다.
도 4b는 EL0 후 및 본 발명의 교시에 따른 추가 처리 후의 도 1의 박막 Ⅲ-Ⅴ족 솔라 셀을 도시한다.
도 5는 본 발명의 교시에 따라 알려진 것으로서 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 하나의 예시적인 적층의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 교시에 따라 알려진 것으로서 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 또 다른 예시적인 적층의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 교시에 따라 ELO를 사용하여 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 제작하기 위해 취해진 단계들을 도시하는 예시적인 흐름도이다.
도 8a는 본 발명의 교시에 따라 알려진 것으로서 웨이퍼 본드된 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 또 다른 예시적인 적층의 단면도이다.
도 8b는 본 발명의 교시에 따라 알려진 것으로서 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 또 다른 예시적인 적층의 단면도이다.
도 8c는 본 발명의 교시에 따라 알려진 것으로서 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 또 다른 예시적인 적층의 단면도이다.
도 8d는 본 발명의 교시에 따라 알려진 것으로서 웨이퍼 본드된 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 또 다른 예시적인 적층의 단면도이다.
도 9는 본 명세서에서의 교시에 따라 제작된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀과 종래에 제작된 기판이 부착된 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 전류 대 바이어스 특성의 비교를 그래프로 도시한 그래프이다.
도 10은 온도 사이클링(temperature cycling) 전후에, 본 명세서에서의 교시에 따라 제작된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 전류 대 바이어스 특성을 그래프로 도시한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 교시에 따라 제작된 것으로서 반사방지막이 형성된 및 형성되지 않은 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 전류 대 바이어스 특성을 그래프로 도시한 그래프이다.
본 발명은 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀 및 그러한 솔라 셀 디바이스를 제작하는 방법론을 개시한다. 본 명세서에서 알려진 것과 같은 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀은 제작이 완료되면 기판이 존재하지 않는다. 제작 동안, ELO(epitaxial lift-off) 방법이 사용되는데, 이는 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 기판으로부터 분리되는 것을 허용한다. 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 활성층의 표면 위에 형성된 금속화 층, 폴리머 층, 또는 금속/폴리머 층은 기판이 부재한 상황에서 구조적 지원을 제공한다. 결과물인 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀은, 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 웨이퍼 스케일 리프트-오프 및 웨이퍼 스케일 컴포넌트들과 같은, 더 큰 크기를 감안한 기판으로 지지된 솔라 셀 디바이스들(즉, 종래의 솔라 셀들)보다 더 얇고, 더 가볍고, 더 유연하다. 게다가, 광발전 장치로부터 분리후에, 기판은 다른 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀 장치의 제조에서의 표면 조건을 복원하도록 적절한 재연마를 하여 재이용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 의해 교시되는 예시적인 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀 장치(100)를 도시한다. 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100)은 활성층(110A) 및 활성층(110A)의 제1 표면상에 형성된 지지층(120)을 포함한다. 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100)은 이하 기술되는 바와 같이 부가적인 금속화, 반사방지 코딩 및 다른 특징들을 포함할 수 있다. 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100)의 설명을 용이하게 하기 위해, 하나의 활성층(즉, 단일 접합)이 설명을 위한 목적으로 이용된다. 여기 교시된 바와 같이, 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀 및 이를 제조하는 방법은, 하나의 활성층, 2개의 활성층, 3개의 활성층, 4개의 활성층 또는 다른 적절한 수의 활성층(즉, 단일 접합 및 복수의 접합의 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀)을 갖는 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀들을 포함할 수 있다.
여기 개시된, 용어 "활성층"은 특정 밴드갭 에너지 특징을 갖는 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 층 또는 영역을 나타내고, 이것은 전기를 생성하기 위해 솔라 스펙트럼의 특정 부분을 이용한다. 여기서 이용되는 바와 같이, 복수의 접합 솔라 셀 장치의 각각의 활성층은 상이한 밴드갭 에너지 특징을 갖는다.
여기서 이용되는 바와 같이, 참조 표시(110A)는 본래 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 제1 활성층을 나타내지만, 설명되고 도시된 각각의 제1 활성층이 동일한 구조, 도핑, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 성분, 성능, 두께 등을 갖는다는 것을 암시하거나 명백하게 교시하지는 않는다.
여기서 이용되는 바와 같이, 참조 표시(110B)는 본래 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 제2 활성층을 나타내지만, 설명되고 도시된 각각의 제2 활성층이 동일한 구조, 도핑, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 성분, 성능, 두께 등을 갖는다는 것을 암시하거나 명백하게 교시하지는 않는다.
여기서 이용되는 바와 같이, 참조 표시(110C)는 본래 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 제3 활성층을 나타내지만, 설명되고 도시된 각각의 제3 활성층이 동일한 구조, 도핑, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 성분, 성능, 두께 등을 갖는다는 것을 암시하거나 명백하게 교시하지는 않는다.
여기서 이용되는 바와 같이, 참조 표시(110D)는 본래 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 제4 활성층을 나타내지만, 설명되고 도시된 각각의 제4 활성층이 동일한 구조, 도핑, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 성분, 성능, 두께 등을 갖는다는 것을 암시하거나 명백하게 교시하지는 않는다.
박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100)의 제1 활성층(110A)은 하나 이상의 Ⅲ-Ⅴ족 화합물로 형성된다. 몇몇 실시예에서, 제1 활성층(110A)은 갈륨 비소(GaAs), 갈륨 인듐 인화물(GaInP), 갈륨 인듐 비화물(GaInAs), 갈륨 인듐 비소 인화물(GaInAsP), 또는 임의의 다른 적절한 Ⅲ-Ⅴ족 화합물로 형성된다. 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100)은 하나 이상의 활성층을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 활성층은 복수의 서브-층을 포함할 수 있다.
지지층(120)은 금속, 폴리머, 또는 금속 및 폴리머의 혼합물로 형성될 수 있다. 지지층(120)은, 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100)이 ELO(epitaxial lift off) 동안 및 이후에 기판(400)으로부터 분리될 때 제1 활성층(110A)에 대해 서포트를 제공한다.
기판(400)은 박막 Ⅲ-Ⅴ족 솔라 셀(100)이 형성되는 적절한 격자 구조를 제공하는 베이스로서 작용한다. 도 4a는 기판(400)의 일례를 도시한다. 기판(400)은 갈륨 비소(GaAs), 인듐 인화물(InP), 갈륨 인화물(GaP), 갈륨 안티모나이드(GaSb) 또는 임의의 다른 적절한 Ⅲ-Ⅴ족 화합물로 형성될 수 있다. 여기서 교시된 바와 같이, 기판(400)은 다른 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 형성하기 위해 리사이클링 및 재사용될 수 있다.
도 2는 본 발명에 의해 교시된 방법을 이용하여 웨이퍼(150) 상에 형성된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 솔라 셀의 어레이(110)를 도시한다. 효율성 및 경제성을 위해 여기 개시된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 어레이(110)는, 종종 웨이퍼(150) 상에서 제조된다. 본 발명에 의해 교시된 방법의 장점들 중 하나는 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 전제 웨이퍼가 기판(400)으로부터 리프팅되고, 또한 핸들링에 의해 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 구조를 손상시키는 위험성을 증가시키지 않고 어레이(110)를 형성하도록 처리될 수 있다는 것이다. 따라서, 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 어레이(110)는 여기 개시된 ELO 처리 이후에 형성될 수 있다. 본 예에서 알 수 있는 바와 같이, 여기서의 교시에 따라 제조된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀은 일단 기판(400)을 리프트 오프(lift off)하면 플렉시블하다.
도 3은 본 발명의 교시에 따른 박막 Ⅲ-Ⅴ족 솔라 셀을 제조하는 예시적인 방법의 블록 순서도이다. 당업자는 하나의 예시적인 제조 방법의 설명을 용이하게 하기 위해 하나의 박막 Ⅲ-Ⅴ족 솔라 셀이 논의된다는 것을 알 수 있다. 그럼에도 불구하고, 제조 방법은 하나 이상의 활성층을 가질 수 있는 박막 Ⅲ-Ⅴ족 솔라 셀에도 동일하게 적용될 수 있다. 도 3은 도 4a 및 4b와 관련하여 논의되고, 이것은 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100)의 제조의 예시적인 단계들을 도시한다.
여기 교시된 바와 같은 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100)의 제조 방법은 제공된 기판상에 에피택셜층을 성장시키는 것을 포함한다. 단계 310에서, 기판(400)이 제공된다. 기판(400)은 새로운 기판이 될 수 있거나 또는 이전에 하나 이상의 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 제조하는데 이용되었던 기판이 될 수 있다. 즉, 이하 설명되는 바와 같이, 기판(400)은 제조 공정의 몇몇 포인트에서 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100)로부터 분리되고, 다른 박막 Ⅲ-Ⅴ족 솔라 셀을 제조하기 위해 리사이클링되고 재사용될 수 있다.
단계 320에서, 희생층(420)이 기판(400) 상에 형성된다. 희생층(420)은 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 방법, MBE(Molecular Beam Epitaxy) 방법 또는 에피택셜층을 형성하기 위한 임의의 다른 적절한 방법을 이용하여 기판(400) 상에 형성된다. 몇몇 실시예에서, 희생층(420)은 기판(400)에 매칭되는 격자이다. 다른 실시예에서, 부정형(pseudomorphic) 또는 미스매칭된(mismatched) 격자 구조가 구현될 수 있다. 이러한 실시예에서, 버퍼층이 미스매칭된 격자 구조의 성장을 용이하게 하기 위해 이용될 수 있다. 희생층이 버퍼층의 상부에 직접 위치할 수 있고, 이것은 리프트오프(liftoff) 공정에서 기판과 함께 버퍼층의 제거를 허용하게 된다.
희생층(420)은 ELO(epitaxial lift off)와 같은 공정을 이용하여 제거될 수 있는 재료로 형성된다. 몇몇 실시예에서, 희생층(420)은 n-타입 또는 p-타입 도핑된 알루미늄 갈륨 비소(예컨대, AlxGa1-xAs 여기서 x > 80%)로 형성된다. 몇몇 실시예에서, 희생층(420)은 n-타입 또는 p-타입 도핑된 인듐 알루미늄 비소(예컨대, In0.52Al0.48As)로 형성된다. 몇몇 실시예에서, 희생층(420)은 n-타입 또는 p-타입 도핑된 알루미늄 비소 안티모나이드(예컨대, AlAs0.5Sb0.5), 또는 임의의 다른 적절한 Ⅲ-Ⅴ족 화합물로 형성된다. 몇몇 실시예에서, 희생층(420)은 n-타입 또는 p-타입 도핑된 알루미늄 인화물 안티모나이드(예컨대, AlPxSb1-x), 또는 임의의 다른 적절한 Ⅲ-Ⅴ족 화합물로 형성된다. 희생층(420)은 대략 10-200㎚의 두께를 가질 수 있다.
단계 330에서, 제1 활성층(110A)이 희생층(420)상에 형성된다. 몇몇 실시예에서, "N"개의 접합 또는 활성층을 갖는 복수의 활성층 또는 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 형성하기 위해 단계 330이 "N" 횟수 반복될 수 있고, 여기서, "N"은 정수이다. 단계 340에서, 지지층(120)이 기판(400)에 대향하는 최종 형성된 활성층의 표면상에 형성된다. 이러한 단계들의 결과는 도 4a에서 볼 수 있다.
몇몇 실시예에서, 지지층(120)은 10-50㎛의 두께를 갖고, 이것은 서포트를 제공하면서 몇몇 유연성을 허용한다. 몇몇 실시예에서, 지지층(120)은 폴리머로 형성된다. 폴리머층에 대한 적절한 재료는, 폴리이미드(polyimide) 및 캡톤(kapton)을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 지지층(120)은 금속으로 형성된다. 지지층(120)에 대한 적절한 재료는, 금, 구리, 알루미늄, 티타늄, 플래티늄, 은, 텅스텐, 및 다른 합금을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 당업자는 다른 실시예도 가능하다는 것을 알 수 있다. 몇몇 실시예에서, 지지층(120)은 금속 및 폴리머의 화합물이다.
단계 350에서, 희생층(420)이 제1 활성층(110A)와 기판(400) 사이로부터 ELO에 의해 제거되어 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100)이 기판(400)으로부터 릴리스(released) 되도록 한다. 릴리스 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100)의 적층이 임의의 다른 공정 이전에 도 1에 도시된다. 단계 355에서, 기판(400)은 여기 교시된 바와 같이 다른 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 제조하기 위해 처리되고 재사용될 수 있다.
단계 360에서, 릴리스 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100)은 또 다른 처리를 위해 인버팅되고, 워크피스 홀더(450)에 마운팅된다. 즉, 지지층(120)은 워크피스 홀더(450)의 표면에 인접하여 활성층의 또 다른 처리를 허용한다. 도 4b는 워크피스 홀더(450)에 마운팅된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100)을 도시한다.
단계 380에서, 최종적으로 부가된 활성층, 예컨대, 제1 활성층(110A)은 금속화 컨덕터(140)를 형성하기 위해 처리된다. 단계 380에서, 활성층은 그것의 일부를 제거하기 위해 에칭될 수 있다. 단계 390에서, 반사방지 코팅(130)(예컨대, 아연 설파이드(zinc sulfide)/ 마그네슘 불화 코팅 또는 다른 적절한 반사방지 코팅)이 지지층(120)에 대향하는 최종적으로 부가된 활성층의 표면상에 형성된다. 예컨대, 도 4b에서 반사방지 코팅(130)이 지지층(120)에 대향하는 제1 활성층(110A)의 표면상에 형성된다. 몇몇 실시예에서, 웨이퍼 프로빙, 웨이퍼 본딩, 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 각각 또는 그룹의 테스팅, 각각의 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 생성하기 위한 웨이퍼의 슬라이싱, 각각의 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 패키징, 박막 복수의 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 형성, 및 다른 유사한 공정 등과 같은 부가적인 공정이 수행될 수 있다.
여기 교시된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 하나 이상의 활성층은 하나 이상의 Ⅲ-Ⅴ족 화합물로 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀은 갈륨 비소(GaAs), 갈륨 인듐 인화물(GaInP), 갈륨 인듐 비소(GaInAs), 갈륨 인듐 비소 인화물(GaInAsP), 알루미늄 갈륨 인듐 인화물(AlGaInP), 인듐 인화물(InP) 또는 임의의 적절한 Ⅲ-Ⅴ족 화합물로 형성된 하나 이상의 활성층을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 활성층(110A)은 희생층(420)에 매칭되는 격자, 기판(400)에 매칭되는 격자 또는 희생층(420) 및 기판(400) 양자 모두에 매칭되는 격자이다. 몇몇 실시예에서, 제1 활성층(110A)은 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)를 이용하여 희생층(420)상에 형성된다. 다른 실시예에서, 제1 활성층(110A)은 MBE(Molecular Beam Epitaxy)를 이용하여 희생층(420) 상에 형성된다.
전술한 바와 같이, 여기 교시된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀은 하나 이상의 활성층을 가질 수 있다. 즉, 여기 교시된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀은 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 될 수 있다. 여기서 개시되는 바와 같이, 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀 내의 각각의 활성층(즉, 접합)은 상이한 밴드갭 에너지 값을 갖는다. 도 5, 6 및 8a-8d는 기판으로부터 자유롭고, 여기서의 교시에 따라 형성된 몇몇 예시적인 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 적층을 도시한다.
도 5는 본 발명의 교시에 따라 제조된 하나의 예시적인 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(101)을 도시한다. 설명을 위한 목적으로, 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(101)은 금속층의 피착 및 희생층(420)의 제거 이전에 도시된다. 이와 같이, 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(101)은 본 발명의 교시에 따른 또 다른 처리 이후에 금속 지지층(120), 반사방지 코팅(130) 및 금속화 컨덕터(140)를 포함할 수 있다.
박막 복수 접합 솔라 셀(101)은 제1 활성층(110A) 및 제2 활성층(110B)을 포함한다. 전술한 바와 같이, 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(101)은 금속 지지층(120), 반사 방지 코팅(130) 및 금속화 컨덕터(140)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 박막 복수 접합 솔라 셀(101)의 제1 활성층(110A)은 100㎚ 내지 3000㎚ 사이의 두께를 갖고, 약 1.42eV의 밴드갭 에너지를 갖는 갈륨 비소(GaAs)로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 박막 복수 접합 솔라 셀(101)의 제2 활성층(110B)은 50㎚ 내지 1500㎚ 사이의 두께를 갖고, 약 1.85eV의 밴드갭 에너지를 갖는 갈륨 인듐 인화물(GaInP)로 형성될 수 있다.
예시적인 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(101)은 희생층(420)상에 형성될 수 있다. 박막 복수 접합 솔라 셀(101)에 대한 희생층(420)은 약 1㎚ 내지 200㎚의 두께를 갖고, p-타입 또는 n-타입 도핑을 갖는 알루미늄 갈륨 비소(AlxGa1-xAs, 여기서, x >80%)로 형성될 수 있다. 희생층(420)은 기판(400)상에 형성될 수 있다. 예시적인 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(101)이 형성되고 나중에 제거되는 기판(400)은 GaAs가 될 수 있다.
도 6은 본 발명의 교시에 따라 제조된 다른 예시적인 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(102)을 도시한다. 설명을 위한 목적으로, 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(102)은 금속층의 피착 및 희생층(420)의 제거 이전에 도시된다. 이와 같이, 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(102)은 본 발명의 교시에 따른 또 다른 처리 이후에 금속 지지층(120), 반사방지 코팅(130) 및 금속화 컨덕터(140)를 포함할 수 있다.
박막 복수 접합 솔라 셀(102)은 제1 활성층(110A) 및 제2 활성층(110B)을 포함한다. 전술한 바와 같이, 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(102)은 금속 지지층(120), 반사 방지 코팅(130) 및 금속화 컨덕터(140)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(102)의 제1 활성층(110A)은 약 100㎚ 내지 5000㎚ 사이의 두께를 갖는 갈륨 인듐 비소(GaInAs)로 형성될 수 있다. GaInAs 제1 활성층(110A)은 약 0.75eV의 밴드갭 에너지를 갖는다. 본 발명의 일 실시예에서, 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(102)의 제2 활성층(110B)은 제1 활성층(110A) 상에 갈륨 인듐 비소 인화물(GaInAsP)로 형성될 수 있다. GaInAsP 제2 활성층(110B)은 약 100㎚ 내지 5000㎚ 사이의 두께를 갖고, 약 0.95-1.00 eV의 범위의 밴드갭 에너지를 가질 수 있다.
예시적인 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(102)은 희생층(420) 상에 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(102)이 형성된 희생층(420)은 약 1㎚ 내지 200㎚의 두께를 갖고, p-타입 또는 n-타입 도핑을 갖는 인듐 알루미늄 비소(In0.52Al0.48As)가 될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 예시적인 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(102)이 형성된 희생층(420)은 약 1㎚ 내지 200㎚의 두께를 갖고, p-타입 또는 n-타입 도핑을 갖는 알루미늄 비소 안티모나이드(AlAs0.5Sb0.5)가 될 수 있다. 희생층(420)은 기판(400)상에 형성될 수 있다. 예시적인 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(102)에 대한 기판(400)은 인듐 인화물(InP)이 될 수 있다.
박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(102)의 제1 활성층(110A), 제2 활성층(110B), 희생층(420) 및 기판(400)은 전술한 바와 같이, MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 또는 MBE(Molecular Beam Epitaxy)를 이용하여 형성될 수 있다.
2개 이상의 활성층을 갖는 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀도 본 발명의 교시에 따라 가능하다는 것을 알 수 있다. 예컨대, 3개 및 4개의 활성층을 갖는 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀도 여기서 논의된 교시에 따라 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 복수의 층은 도 3과 관련하여 논의된 단계에 따라 다른 것의 상부에 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 본 발명의 교시에 따라, 복수의 독립적으로 형성된 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀들을 결합하는데 웨이퍼 본딩이 이용될 수 있고, 4개의 활성층을 갖는 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 형성하기 위해 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(101)과 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(102)을 웨이퍼-본딩하는 것도 가능하다. 웨이퍼 본딩의 일례는 도 7과 관련하여 논의된다.
도 7은 예컨대, 도 5 및 6에 도시된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 다중 접합 솔라 셀과 같은, 다른 독립적으로 형성된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 다중 접합 솔라 셀로부터 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 다중 접합 솔라 셀을 형성하는 것을 도시하는 블록 순서도이다. 도 8a-8d는 도 7의 블록 순서도에 따라 형성된 웨이퍼-본딩된 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 예시적인 적층을 도시한다.
단계 710에서, 제1 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 형성된다. 제1 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀은 예컨대 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100)과 같은 단일의 접합 솔라 셀이 될 수 있거나 또는 예컨대, 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 솔라 셀(101) 또는 박막 복수 접합 Ⅲ-Ⅴ족 솔라 셀(102)과 같은 복수 접합 솔라 셀이 될 수 있다. 당업자는, 도 1, 5 및 6에 관하여 논의된 것 이외에, 다른 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀 구조들이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 제1 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀은 도 3에 도시된 단계들(310-350)에 따라 형성될 수 있다.
웨이퍼 본딩된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 최종 적층 배열(stack up arrangement)에 따라, 단계(340)는 제1 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 형성 동안, 스킵(skip) 또는 바이패스(bypass)될 수 있다. 스킵 또는 바이패스 단계(340)의 이유는, 지지층(backing layer: 120)의 형성이 이하 단계 730에서 발생하는 웨이퍼 본딩 처리를 방해할 것이기 때문이다.
유사하게, 웨이퍼 본딩된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 최종 적층 배열에 따라, 단계 350는 제1 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 형성 동안 스킵 또는 바이패스될 수 있다. 제1 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀과 제2 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 일단 웨이퍼 본딩되면, 단계 742에서 희생 층이 제거될 수 있다.
단계 720에서, 제2 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 형성된다. 제2 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀은 단일 접합 솔라 셀, 예를 들어, 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100)일 수 있거나, 또는 다중 접합 솔라 셀, 예를 들어, 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 솔라 셀(101) 또는 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 솔라 셀(102)일 수 있다. 당업자는, 도 1, 5 및 6에 관하여 논의된 것 이외에, 다른 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀 구조들도 가능하다는 것을 이해할 것이다. 제2 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀은 도 3에 도시된 단계들(310-350)에 따라 형성될 수 있다.
웨이퍼 본딩된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 최종 적층 배열에 따라, 단계 340는 제2 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 형성 동안 스킵 또는 바이패스될 수 있다. 단계 340를 스킵 또는 바이패스하는 이유는, 지지층(120)의 형성이 이하 단계 730에서 발생하는 웨이퍼 본딩 처리를 방해할 것이기 때문이다.
유사하게, 웨이퍼 본딩된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 최종 적층 배열에 따라, 단계 350는 제2 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 형성 동안 스킵 또는 바이패스될 수 있다. 제1 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀 및 제2 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 일단 웨이퍼 본딩되면, 단계 742에서 희생 층이 제거될 수 있다.
당업자는, 단계들(710 및 720)이 동시적 방식 또는 순차적 방식으로 수행될 수 있음을 이해할 것이다.
단계 730에서, 제1 및 제2 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀들은 웨이퍼 본딩되어, 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(103)을 형성한다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀들은 웨이퍼 본딩되어, 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100D)을 형성한다. 단계 730에서, 또는 단계 730 전에, 제1 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀 또는 제2 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀 중 어느 하나는 단계 340의 지지층(120)의 형성을 겪고, 순차적으로, 단계 350에서와 같은 에피택셜 리프트 오프 처리를 겪고나서 희생 층(420)을 제거한다. 이어서, 지지층(120)을 구비한 리프트 오프된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀은, 기판(400)에 부착되는 다른 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 활성층의 표면에 웨이퍼 본딩된다.
웨이퍼 본딩은 하나의 웨이퍼를 다른 웨이퍼 위에 두고, 이 본딩된 스택을 균일하게 제공되는 고압에서 고온(가령, 온도＞300℃)으로 가열함으로써 달성되는 직접 웨이퍼 본딩법을 이용할 수 있다. 또한, 웨이퍼 본딩법은, 표면상에서 다수의 큰 파티클들의 세정 및 제거와 같은, 웨이퍼 표면 준비(wafer surface preparation)를 포함한다. 웨이퍼 본딩을 위해서는, 원자적으로 평탄한 표면들(atomically flat surfaces)이 요구된다. 표면들의 평탄화는 폴리싱과 화학적 에칭 중 어느 하나에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예들에서는, 본딩되는 2개의 표면들 사이에는 본딩 층이 이용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서는, 본딩되는 2개의 표면들 간에 본딩 층이 사용되지 않는다.
웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100D)의 예가 도 8a에 도시된다. 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100D)은 제1 활성층(110A), 제2 활성층(110B), 제3 활성층(110C) 및 제4 활성층(110D)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100D)의 제1 활성층(110A)은 약 100㎚ 내지 5000㎚의 두께를 갖고 약 0.75eV의 밴드갭 에너지를 갖는 GaInAs로 형성되고; 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100D)의 제2 활성층(110B)은 약 100㎚ 내지 3000㎚의 두께를 갖고 약 0.95 내지 1.00eV의 밴드갭 에너지를 갖는 GaInAsP로 형성되고; 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100D)의 제3 활성층(110C)은 약 100㎚ 내지 3000㎚의 두께와 약 1.42eV의 밴드갭 에너지를 갖는 GaAs(Gallium Arsenide)로 형성되고; 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100D)의 제4 활성층(110D)은 약 100㎚ 내지 2000㎚의 두께를 갖고 약 1.85eV의 밴드갭 에너지를 갖는 GaInP로 형성된다. 당업자는, 상술한 에피택셜 적층이 단지 예시적인 것이고, 도 8a에 도시된 에피택셜 적층이 4개의 활성층들 또는 접합들에 한정되는 것이 아니라, 더 적은 활성층들 또는 접합들, 가령, 2개 또는 3개의 활성층들 또는 접합들을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 유사한 방식으로, 도 8a에 도시된 에피택셜 적층은 4개의 활성층들 또는 접합들에 한정되는 것은 아니며, 더 많은 활성층들 또는 접합들, 가령, 5개, 6개, 7개 또는 그보다 많은 개수의 활성층들 또는 접합들을 포함할 수 있다.
웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100D)의 다른 예들은 도 8b 내지 8d에 도시되어 있다. 도 8b는 2개의 활성층들(110A, 110B)을 갖는 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100D)을 나타낸다. 도 8c는 3개의 활성층들(110A, 110B, 110C)을 갖는 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100D)을 나타낸다. 도 8d는 5개의 활성층들(110A, 110B, 110C, 110D, 110E)을 갖는 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100D)을 나타낸다. 상술한 바와 같이, 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100D)은 임의의 특정 수의 활성층들에 한정되지 않으며, 임의의 특정 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 적층 또는 구조에 한정되지 않는다.
몇몇 실시예들에서, 지지층(120)은 제1 및 제2 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀들이 웨이퍼 본딩된 후에 형성된다. 따라서, 몇몇 실시예들은 단계 740를 포함한다. 단계 740에서, 지지층(120)은 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100D) 상에 형성된다. 상술한 바와 같이, 지지층(120)은 또한 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 형성하는 처리, 가령 단계 340에 앞서 제1 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀 및 제2 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀 중 어느 하나 상에 형성되지만, 양자 모두에 형성되지는 않는다. 지지층(120)의 형성은, 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100D)의 다수의 활성층들 또는 접합들 중에서 최저 밴드갭 에너지를 갖는 활성층 또는 접합 상에서 수행된다. 만약 지지층의 형성이 단계 730의 웨이퍼 본딩 이전 또는 일부로서 발생하는 경우, 지지층(120)을 위에 갖는 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀은 기판으로부터 제거될 것이다(박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀은 단계(340)의 에피택셜 리프트 오프 처리에 의해 기판 상에 형성되어 있었음). 리프트 오프된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀은 다른 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀에 웨이퍼 본딩될 것이다.
소정의 실시예들에서는, 지지층(120)이 서포트를 계속 제공하면서도 약간의 유연성을 허용하는 10-50㎛의 두께를 갖는다. 몇몇 실시예들에서, 지지층(120)은 폴리머(polymer)로 형성된다. 폴리머 층에 적절한 재료는, 폴리이미드(polyimide) 및 캡톤(kapton)을 포함하는데, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예들에서, 지지층(120)은 금속으로 형성된다. 지지층(120)에 적절한 재료는 금, 구리, 알루미늄, 티타늄, 플래티늄, 은, 텅스텐 및 기타 합금들을 포함하는데, 이에 한정되는 것은 아니다. 당업자는 다른 실시예들도 가능하다는 것을 이해할 것이다. 몇몇 실시에에서, 지지층(120)은 금속 또는 폴리머로 구성된다.
지지층(120)은 플레이팅(plating), 이베포레이팅(evaporating), 스퍼터링(sputtering), 스핀 코팅(spin coating) 또는 스크린프린팅(screenprinting)에 의해 최저 밴드갭 에너지를 갖는 활성층 상에 형성된다. 플레이팅은 전기 침착(electrodeposition) 또는 비전기 침착(electrode less deposition)에 의해 수행된다. 최저 밴드갭 에너지 레벨을 갖는, 선택된 활성층 상의 지지층(120)의 형성은, 반사를 통해 중첩된 층들에 완전하게 흡수되지 않은 광자들(photons)을 재활용함으로써, 본 발명의 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 효율을 증가시키는데 도움이 된다. 또한, 지지층(120)은 본 발명의 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀들에 구조적 서포트, 열 소실 및 전달을 제공한다.
단계 742에서, 나머지 희생 층 또는 층들은 단계 350의 방식으로 제거된다. 당업자는 ELO가 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀들 중 하나 상에서 수행되지 않은 채로 발생한 경우, 희생 층들이 순서대로 제거된다는 것을 이해할 것이다. 제1 희생 층의 제거 후, 지지층은 기판이 제거된 표면에 도포될 것이다.
단계 745에서, 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100D)은 추가적 처리를 위해 워크피스 홀더(workpiece holder)에 장착된다.
단계 750에서, 최고 밴드갭 에너지를 갖는 활성층의 표면이 금속화되어 적어도 금속화된 컨덕터들(140)을 형성한다. 금속화된 컨덕터들(140)은 2개 이상의 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀들을 상호접속하는 버스 바들(bus bars) 또는 다른 컨덕터들(conductors)일 수 있다.
단계 760에서, 반사방지 코팅(130)이 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀(100D)의 최고 밴드갭 에너지 레벨을 갖는 활성층의 표면에 도포된다.
희생 층(420)이 제거될 때, 제1 활성층(110A) 또는 층들, 가령, 활성층들(110A-110D)은 기판(400)에서 분리된다. 이러한 희생 층(420)의 리프트 오프 또는 제거는 에피택셜 리프트 오프(epitaxial lift off: ELO)로 지칭된다. 소정의 실시예들에서, 희생 층(420)의 제거는 에칭에 의해 수행된다. 이는, 그러한 실시예들에서, 기판(400), 희생 층(420), 다양한 활성층들(110A-110D) 및 지지 서포트 층(backing support layer; 120)을 산성 에칭 용액에 침지(immersing)시켜, 희생 층(420)을 용해시키는(dissolve) 것을 포함한다. 산성 에칭 용액의 유형은 기판(400), 희생 층(420), 활성층들(110A-110D) 및 지지층(120)에 사용되는 재료들에 따른다. 적절한 산성 에칭 용액의 예는 50℃에서의 대략 10-25%의 불화 수소산(Hydrofluoric acid)이다. 당업자는 다른 적절한 에칭 용액들 및 방법들도 가능하다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 이점들 중 하나는 웨이퍼 스케일 에피택셜 리프트 오프(ELO)가 가능하다는 것이다. 지지층(120)은, 개별 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀들 및 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀들의 전부 또는 일부를 기판에서 떨어지도록(free of a substrate) 분리 및 조작할 수 있는 유연성을 제공한다. 본 명세서에 기술된 에피택셜 리프트 오프법을 이용하여 형성된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀은 기판에 부착되는 통상의 솔라 셀들과 유사한 성능 특성들을 갖는다. 유리하게, 본 명세서에 교시된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀들은 기판에 부착되는 통상의 솔라 셀들이 겪는 결함들을 겪지 않는다.
도 9는, 본 명세서에 개시되는 에피택셜 리프트 오프법(ELO)을 이용하여 제조되는 박막 단일 접합 GaAs 솔라 셀과 기판에 부착되는 통상의 단일 접합 GaAs 솔라 셀에 대한, 전류 대 바이어스(IV) 곡선들의 비교를 그래픽적으로 나타낸다. 그래프(1000)는 본 명세서의 교시들에 따라 형성된 박막 단일 접합 GaAs 솔라 셀에 대한 Ⅳ 특성을 플롯(1010)으로 나타낸다. 유사한 방식으로, 그래프(1000)는 기판에 부착되는 단일 접합 GaAs 솔라 셀에 대한 Ⅳ 특성을 플롯(1020)으로 나타낸다. Ⅳ 플롯(1010)과 Ⅳ 플롯(1020)의 비교는, 본 명세서의 교시에 따라 형성된 박막 단일 접합 GaAs 솔라 셀의 Ⅳ 특성에 열화가 없음을 나타낸다. 오히려, 본 명세서의 교시에 따라 형성된 박막 단일 접합 GaAs 솔라 셀은 개선된 Ⅳ 성능 특성을 나타낸다.
또한, 본 발명의 ELO 방법들을 이용하여 제조되는 솔라 셀들은 열적 충격에 대해 매우 강하다. 이를 검사하기 위해, 본 명세서에 교시된 ELO 방법을 이용하여 제조된 솔라 셀들은 LN2(liquid nitrogen 2)을 이용하여 열적으로 충격받았다.
도 10은 LN2 사이클링 전후에, 본 명세서의 교시들에 따라 형성된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 측정된 Ⅳ 성능 특성을 그래픽으로 나타낸다. 플롯(1120)은 LN2 사이클링 전에, 본 명세서의 교시들에 따라 형성되는 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀의 측정된 Ⅳ 성능 특성을 나타낸다. 플롯(1110)은 LN2 사이클링 후에, 본 명세서의 교시들에 따라 형성된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 솔라 셀의 측정된 Ⅳ 성능 특성을 나타낸다. Ⅳ 성능 특성 전후를 검토는, Ⅳ 곡선들에 명백한 차이들이 없음을 나타낸다. 이는, 본 명세서의 교시들에 따라 형성된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 솔라 셀들이 강하고 열적 충격에 의한 손상을 받지 않는다는 것을 나타낸다.
도 11은 본 명세서의 교시에 따라 형성된 박막 GaInP 단일 접합 솔라 셀로부터의 전류 대 바이어스 (Ⅳ) 성능 특성을 그래픽으로 나타낸다. 도 11에 그래픽적으로 도시된 Ⅳ 성능 특성은 반사방지 코팅(130)을 구비한 GaInP 단일 접합 솔라 셀의 측정된 Ⅳ 성능 특성을 나타내는 제1 플롯(1210)을 포함한다. 도 11은 반사방지 코팅(130)을 구비하지 않은 GaInP 단일 접합 솔라 셀의 측정된 Ⅳ 성능 특성을 나타내는 제2 플롯(1220)을 포함한다. 반사방지 코팅(130)이 도포된 후, 후속하는 성능 특성이 측정된다. Voc=1.35V, Isc=11.7㎃/㎠, FF=81% 및 효율=13.0%.
다양한 그래프들에 그래픽적으로 도시된 바와 같이, 본 명세서에 개시되는 박막 Ⅲ-Ⅴ족 솔라 셀 제조법은 하나의 Ⅲ-Ⅴ족 화합물에 한정되는 것은 아니며, 오히려 기판으로부터 분리된 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀들을 형성하기 위한 다양한 Ⅲ-Ⅴ족 화합물들과 함께 사용하는데 적합할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의해 교시되는 ELO법을 이용하면, 통상의 방법들을 이용하여 생성되는 솔라 셀들보다 우수하지는 않더라도 그만큼 성능이 좋고, 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀이 제조 후에 기판에 부착된 상태로 남아 있을 필요가 없는 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 생성하는 것이 가능하다. 또 다른 이점은, 제거된 기판이 다른 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀을 형성하기 위해 재사용될 수 있다는 것이다. 본 발명의 ELO법을 이용함으로써, 결과적인 박막 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 솔라 셀들은, 통상적인 방법들을 이용하여 생성되는 것들보다, 더 가볍고, 덜 낭비적이며, 더 유연하다.
본 발명에 대한 많은 변경 및 대안적 실시예들은 상세한 설명의 관점에서 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 이 상세한 설명은 설명을 위한 것으로 간주되어야 하며, 본 발명을 수행하기 위한 최상의 모드를 당업자에게 교시하기 위한 것이다. 세부 구조들은 본 발명의 사상으로부터 벗어남이 없이 실질적으로 변할 수 있으며, 첨부된 청구항들의 범주 내에 포함되는 모든 변경들의 배타적 사용이 보존된다. 본 발명은 첨부된 청구항들에 필요한 범위 및 적용가능한 법률에만 한정된다.
또한, 후속하는 청구항들은 본 명세서에 기술되는 모든 일반적 및 특별한 특징들과, 언어적으로 그들 사이에 존재할 수 있는 본 발명의 범주의 모든 언급들을 포함하고자 하는 것임이 이해될 것이다.

Claims (23)

  1. 박막 Ⅲ-V 족 화합물 솔라 셀(a thin film Ⅲ-V compound solar cell)을 제조하는 방법으로서,
    기판을 제공하는 단계와,
    상기 기판 위에 희생층(a sacrificial layer)을 형성하는 단계와,
    상기 희생층 위에 활성층(an active layer)을 형성하는 단계와,
    상기 활성층 위에 지지층(a backing layer)을 형성하는 단계와,
    상기 활성층과 상기 기판 사이로부터 상기 희생층을 제거하여 상기 기판으로부터 상기 박막 Ⅲ-V 족 화합물 솔라 셀을 분리시키는 단계
    를 포함하는 솔라 셀 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 박막 Ⅲ-V 족 화합물 솔라 셀은 플렉시블(flexible)한 솔라 셀 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기판은 Ⅲ-V 족 화합물로 형성되는 솔라 셀 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기판은 또 다른 박막 Ⅲ-V 족 화합물 솔라 셀의 제조에 있어서 이전에 사용된 솔라 셀 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 기판은 갈륨 비소(Gallium Arsenide; GaAs) 및 인듐 인화물(Indium Phosphide; InP) 중의 적어도 하나로 형성되는 솔라 셀 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 희생층은 알루미늄 갈륨 비소(AlxGa1 - xAs), 인듐 알루미늄 비소(InxAl1 - xAs), 알루미늄 인화물 안티모나이드(AlPxSb1 -X) 및 알루미늄 비소 안티모나이드(AlAsxSb1 -x) 중 적어도 하나로 형성되는 솔라 셀 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 활성층은 Ⅲ-V 족 화합물로 형성되는 솔라 셀 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 Ⅲ-V 족 화합물은 갈륨 비소(GaAs), 갈륨 인듐 인화물(Ga1 - xInxP), 갈륨 인듐 비소(Ga1 - xInxAs), 인듐 인화물(InP), 갈륨 인듐 비소 인화물(Ga1 - xInxAs1 - yPy) 및 알루미늄 갈륨 인듐 인화물((AlxGa1 -x)1- yInyP) 중 임의의 것인 솔라 셀 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서, (n-1) 번째 활성층 위에 n번째 활성층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 여기서 n은 활성층들의 전체 개수이고 1보다 큰 정수인 솔라 셀 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 지지층은 폴리머로 형성되는 솔라 셀 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 지지층은 금속 및 폴리머의 합성물(composite)로 형성되는 솔라 셀 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 활성층 및 상기 기판 사이로부터 상기 희생층을 제거하는 단계는 상기 기판, 상기 희생층, 상기 활성층 및 상기 지지층을 산 에칭 용액(acid etch solution)에 침지(immersing)시켜서 상기 희생층을 용해시키는 단계를 포함하는 솔라 셀 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    표면 금속화(surface metallization)를 상기 활성층에 가하는 단계와,
    상기 활성층에 반사방지 코팅(antireflection coating)을 가하는 단계
    를 더 포함하는 솔라 셀 제조 방법.
  14. 복수의 박막 Ⅲ-V 족 화합물 솔라 셀들을 형성하는 방법으로서,
    기판을 제공하는 단계와,
    상기 기판 위에 희생층을 형성하는 단계와,
    상기 희생층 위에 웨이퍼 크기의 Ⅲ-V 족 화합물 솔라 셀을 형성하는 단계와,
    상기 웨이퍼 크기의 솔라 셀과 상기 기판 사이로부터 상기 희생층을 제거하여 웨이퍼 크기의 스케일 상에서 상기 기판으로부터 상기 웨이퍼 크기의 Ⅲ-V 족 화합물 솔라 셀을 분리시키는 단계
    를 포함하는 솔라 셀 형성 방법.
  15. 플렉시블 Ⅲ-V 족 화합물 솔라 셀을 형성하는 방법으로서,
    Ⅲ-V 족 화합물 솔라 셀을 형성하기 위해 이전에 사용된 기판을 수용하는 단계와,
    상기 재사용되는 기판 위에 희생층을 형성하는 단계와,
    상기 희생층 위에 웨이퍼 크기의 플렉시블 Ⅲ-V 족 화합물 솔라 셀을 형성하는 단계와,
    상기 솔라 셀 위에 지지층을 형성하는 단계와,
    상기 솔라 셀과 상기 기판 사이로부터 상기 희생층을 제거하여 웨이퍼 크기의 스케일 상에서 상기 기판으로부터 상기 웨이퍼 크기의 솔라 셀을 분리시키는 단계
    를 포함하는 솔라 셀 형성 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 플렉시블 Ⅲ-V 족 화합물 솔라 셀은 다중 접합부들(multiple junctions)을 갖는 박막 다중 접합 Ⅲ-V 족 화합물 솔라 셀을 포함하는 솔라 셀 형성 방법.
  17. 박막 다중 접합 Ⅲ-V 족 화합물 솔라 셀을 형성하는 방법으로서,
    제1 기판 위에 제1 박막 Ⅲ-V 족 화합물 솔라 셀을 형성하는 단계와,
    제2 기판 위에 제2 박막 Ⅲ-V 족 화합물 솔라 셀을 형성하는 단계와,
    에피택셜 리프트 오프(epitaxial lift off)에 의해, 상기 제1 기판으로부터의 상기 제1 박막 Ⅲ-V 족 화합물 솔라 셀 또는 상기 제2 기판으로부터의 상기 제2 박막 Ⅲ-V 족 화합물 솔라 셀 중의 하나를 리프팅하는 단계와,
    상기 제1 및 제2 박막 Ⅲ-V 족 화합물 솔라 셀을 웨이퍼 본딩(wafer bonding)하여 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-V 족 화합물 솔라 셀을 형성하는 단계와,
    에피택셜 리프트 오프에 의해 잔여 기판으로부터 상기 웨이퍼 본딩된 박막 Ⅲ-V 족 화합물 솔라 셀을 리프팅하는 단계
    를 포함하는 솔라 셀 형성 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-V 족 화합물 솔라 셀의 표면 위에 지지층을 형성하는 단계를 더 포함하는 솔라 셀 형성 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 지지층은 상기 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-V 족 화합물 솔라 셀 내에서 최저의 밴드갭 에너지 레벨을 갖는 접합부의 표면 위에 형성되는 솔라 셀 형성 방법.
  20. 제17항에 있어서, 상기 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-V 족 화합물 솔라셀의 표면을 금속화하여 하나 또는 그 이상의 금속화된 도전성 경로들을 형성하는 단계를 더 포함하는 솔라 셀 형성 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-V 족 화합물 솔라 셀 내에서 최고의 밴드갭 에너지를 갖는 접합부의 표면은 금속화된 도전체들의 그리드(grid)에 의해 금속화되는 솔라 셀 형성 방법.
  22. 제17항에 있어서, 상기 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-V 족 화합물 솔라 셀의 표면을 반사방지 코팅하는 단계를 더 포함하는 솔라 셀 형성 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 반사방지 코팅은 상기 웨이퍼 본딩된 박막 다중 접합 Ⅲ-V 족 화합물 솔라 셀 내에서 최고의 밴드갭 에너지를 갖는 접합부의 표면 위에 형성되는 솔라 셀 형성 방법.
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