KR20100074370A - 적층형 박막 태양전지 - Google Patents

적층형 박막 태양전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20100074370A
KR20100074370A KR1020080132772A KR20080132772A KR20100074370A KR 20100074370 A KR20100074370 A KR 20100074370A KR 1020080132772 A KR1020080132772 A KR 1020080132772A KR 20080132772 A KR20080132772 A KR 20080132772A KR 20100074370 A KR20100074370 A KR 20100074370A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
semiconductor layer
amorphous
solar cell
microcrystalline
thin film
Prior art date
Application number
KR1020080132772A
Other languages
English (en)
Inventor
백승조
이기세
김선규
김범준
Original Assignee
주식회사 효성
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 주식회사 효성 filed Critical 주식회사 효성
Priority to KR1020080132772A priority Critical patent/KR20100074370A/ko
Publication of KR20100074370A publication Critical patent/KR20100074370A/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
    • H01L31/04—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
    • H01L31/076—Multiple junction or tandem 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
    • H01L31/036—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
    • H01L31/03682—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 including only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L31/03685—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 including only elements of Group IV of the Periodic Table including microcrystalline silicon, uc-Si
    • 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
    • H01L31/0376—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 amorphous semiconductors
    • H01L31/03762—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 amorphous semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic Table
    • 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
    • Y02E10/545—Microcrystalline 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)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 기판 상에 투명전극, 비정질 반도체층, 미세결정 반도체층 및 후면전극이 형성되어 이루어진 적층형 박막 태양전지에 있어서, 비정질 구조를 갖는 상부전지에 미세결정 구조 또는 비정질에서 미세결정의 계단형 구조를 갖는 n형 반도체층을 형성하는 것을 특징으로 하는 적층형 박막 태양전지에 관한 것이다. 본 발명에 따른 적층형 박막 태양전지는, 비정질 구조를 갖는 상부전지에 미세결정 구조 또는 비정질에서 미세결정의 계단형 구조를 갖는 n형 반도체층을 형성함으로써, 비정질 반도체층 위에 미세결정 반도체층을 용이하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 비정질 구조를 갖는 상부전지와 미세결정 구조를 갖는 하부전지의 계면특성을 향상시켜 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

적층형 박막 태양전지{Layered thin film solar cell}
본 발명은 기판 상에 투명전극, 비정질 반도체층, 미세결정 반도체층 및 후면전극이 형성되어 이루어진 적층형 박막 태양전지에 있어서, 비정질 구조를 갖는 상부전지에 미세결정 구조 또는 비정질에서 미세결정의 계단형 구조를 갖는 n형 반도체층을 형성하는 것을 특징으로 하는 적층형 박막 태양전지에 관한 것이다.
태양전지는 태양이 방출하는 빛 에너지를 반도체 특성을 이용하여 전기 에너지로 변환시키는 장치이다. 태양전지는 기본적으로 P(positive)형 반도체와 N (negative)형 반도체를 접합시킨 PN 접합 구조를 하고 있으며, 이러한 구조의 태양전지에 태양광이 입사되면, 입사된 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 상기 반도체 내에서 정공(hole) 및　전자(electron)가 발생하고, 이때 PN 접합에서 발생한 전기장에 의해서 정공(+)는 P형 반도체쪽으로 이동하고 전자(-)는 N형 반도체쪽으로 이동하게 되어 전위가 발생하게 되므로 전력을 생산할 수 있게 된다.
태양전지는 크게 기판형 태양전지와 박막형 태양전지로 구분할 수 있다.
상기 기판형 태양전지는 실리콘과 같은 반도체 물질 자체를 기판으로 이용하여 제조한 것으로, 박막형 태양전지에 비하여 효율이 다소 우수하기는 하지만, 고 가의 반도체 기판을 이용하기 때문에 제조비용이 상승되는 단점이 있고 공정상 두께를 최소화하는데 한계가 있다.
상기 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체를 형성하여 제조한 것으로, 기판형 태양전지에 비하여 효율이 다소 떨어지기는 하지만, 얇은 두께로 제조가 가능하고 저가의 재료를 이용할 수 있어 제조비용이 감소되는 장점이 있으므로 대량생산에 적합하다.
일반적으로 비정질 실리콘을 이용한 종래의 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 투명 절연기판(1) 상에 투명전극(2), p형 비정질 반도체층(3-1), i형 비정질 반도체층(3-2), n형 비정질 반도체층(3-3), 투명전도층(9) 및 후면전극(10)을 형성하여 이루어진다. 종래의 박막형 태양전지의 개략적인 단면도는 도 1에 나타내었다.
태양전지의 광전 변환 효율은 i형 반도체층에서 발생하며, p형이나 n형 반도체층은 광전 변환 유닛 내의 확산전위를 생기게하는 역할을 한다. 즉, p형이나 n형 반도체층은 광전 변환에 직접 기여하지 않는 불활성층이며, 이에 의해서 흡수된 광은 발전에 기여하지 않고 손실로 된다. 따라서, p형과 n형의 반도체층은 충분한 확산 전위를 생기도록 할 수 있는 범위 내에서, 가능한 작은 두께를 갖는 것이 바람직하다.
그리고 비정질 실리콘이 광전 변환할 수 있는 광의 파장은 장파장 측에 있어서 8OO㎚ 정도까지이지만, 결정질 실리콘은 그보다 긴 약 11OO㎚ 정도의 파장의 광까지를 광전 변환할 수 있다.
따라서, 장파장 측에서의 광전 변환을 높이기 위하여 비정질 반도체층(3-1, 3-2, 3-3)과 미세결정 반도체층(4-1, 4-2, 4-3)을 직렬로 접속하고, 미세결정 반도체층(4-1, 4-2, 4-3) 위에 투명전도층(9), 후면전극(10)을 형성하여 적층형 구조의 박막 태양전지를 개발하였다. 상기 적층형 구조의 박막 태양전지의 개략적인 단면도는 도 2에 나타내었다.
그러나 상기 적층형 구조는 비정질 반도체층 위에 미세결정 반도체층을 형성하기가 어려울 뿐만 아니라 비정질 반도체층과 미세결정 반도체층 사이의 계면에 결함이 다량 존재하기 때문에 빛에 의해 발생한 캐리어의 재결합 사이트로 작용하여 광전 변환 효율이 감소하게 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 비정질 반도체층과 미세결정 반도체층 사이에 버퍼층을 두는 방법이 연구되었다. 그러나, 이러한 방법은 제조 공정이 추가되기 때문에 비용측면에서 경제적이지 못한 단점이 있다.
따라서, 비정질 반도체층 위에 미세결정 반도체층을 용이하게 형성하고, 비정질 반도체층과 미세결정 반도체층 사이의 계면에 결함을 최소화시킬 수 있는 적층형 박막 태양전지에 대한 개발의 필요성이 요구되고 있다.
본 발명자들은 비정질 반도체층 위에 미세결정 반도체층을 용이하게 형성하고, 비정질 반도체층과 미세결정 반도체층 사이의 계면에 결함을 최소화시킬 수 있는 적층형 박막 태양전지에 대해 연구하던 중, 비정질 구조를 갖는 상부전지에 미세결정 구조 또는 비정질에서 미세결정의 계단형 구조를 갖는 n형 반도체층을 형성하고 이를 이용하여 적층형 박막 태양전지를 제조하였으며, 상기 제조된 적층형 박막 태양전지의 경우 개방전압, 단락전류, 곡선인자를 우수하게 나타내어 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 기판 상에 투명전극, 비정질 반도체층, 미세결정 반도체층 및 후면전극이 형성되어 이루어진 적층형 박막 태양전지에 있어서, 비정질 구조를 갖는 상부전지에 미세결정 구조 또는 비정질에서 미세결정의 계단형 구조를 갖는 n형 반도체층을 형성하는 것을 특징으로 하는 적층형 박막 태양전지를 제공하고자 한다.
본 발명은 기판 상에 투명전극, 비정질 반도체층, 미세결정 반도체층 및 후면전극이 형성되어 이루어진 적층형 박막 태양전지에 있어서, 비정질 구조를 갖는 상부전지에 미세결정 구조 또는 비정질에서 미세결정의 계단형 구조를 갖는 n형 반도체층을 형성하는 것을 특징으로 하는 적층형 박막 태양전지를 제공한다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 적층형 박막 태양전지는 투명 절연기판(1) 상에 투명전극 (2), p형 비정질 반도체층(3-1), i형 비정질 반도체층(3-2), 미세결정 구조 또는 비정질에서 미세결정의 계단형 구조를 갖는 n형 반도체층(3-3'), p형 미세결정 반도체층(4-1), i형 미세결정 반도체층(4-2), n형 미세결정 반도체층(4-3), 투명전도층(9) 및 후면전극(10)이 순차적으로 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하며, 이의 개략적인 단면도는 도 3에 나타내었다.
일반적으로 알려진 적층형 박막 태양전지의 경우, n형 비정질 반도체층(3-3)과 p형 미세결정 반도체층(4-1)이 적층되기 때문에 비정질과 미세결정의 접합으로 계면특성이 좋지 않으며, 비정질 반도체층 위에 미세결정 반도체층을 형성하기가 어렵게 된다.
따라서, 본 발명의 적층형 박막 태양전지에서는 n형 비정질 반도체층을 미세결정 구조 또는 비정질에서 미세결정의 계단형 구조로 형성함으로써, 비정질 반도체층 위에 미세결정 반도체층의 형성을 용이하게 하며, 비정질 반도체층과 미세결정 반도체층 사이의 계면에 결함을 줄임으로써 빛에 의해 발생하는 캐리어의 재결합을 줄여 광전 변환 효율을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 적층형 박막 태양전지에서 비정질 구조를 갖는 상부전지의 n형 반도체층은, 미세결정 구조 또는 비정질에서 미세결정의 계단형 구조를 갖는 것이 바람직하다.
상기 비정질에서 미세결정의 계단형 구조를 갖는 n형 반도체층은, 비정질 단일 구조에서 비정질과 미세결정의 복합구조, 또는 미세결정 단일구조의 계단형으로 구성된다.
상기 비정질에서 미세결정의 계단형 구조를 갖는 n형 반도체층은 적어도 하나 이상의 스텝구조를 가질 수 있다.
본 발명의 적층형 박막 태양전지에서, 상기 투명 절연기판(1)은 유리 또는 플라스틱인 것이 바람직하다.
상기 투명전극(2)은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, ZnO:H, SnO2, SnO2:F 또는 ITO (Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전물질을 이용하여 형성할 수 있다. 또한 투명전극(2)은 적층형 박막 태양전지의 광전 변환 효율을 증가시키기 위하여 텍스처(texturing) 가공공정을 통해 표면에 요철구조를 형성하는 것이 바람직하다.
상기 투명도전층(9)은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, ZnO:H, Ag와 같은 투명한 도전물질을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 투명도전층(9)은 생략하는 것도 가능하지만, 태양전지의 효율증진을 위해서는 투명도전층(9)을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 후면전극(10)은　Ag, Al, Ag+Al, Ag+Mg, Ag+Mo, Ag+Sb, Ag+Zn, Ag+Ni, Ag+Cu 등과 같은 금속을 이용하여 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 적층형 박막 태양전지는 p형 비정질 반도체층과 i형 비정질 반도체층 사이에 추가로 버퍼층을 삽입할 수 있다. 상기 버퍼층은 p형 비정질 반도체층과 i형 비정질 반도체층 사이의 계면에서의 결함을 줄임으로써, 빛에 의해 발생하는 캐리어의 재결합을 줄여 효율을 증가시키게 된다. 상기 버퍼층은 p형으로 도핑될 수 있으며, 도핑없이 형성되는 것도 가능하다. 상기 버퍼층은 실리콘의 탄 화물, 산화물, 질화물, 불화물 등이 모두 사용될 수 있으며, 상기 버퍼층의 결정구조는 비정질, 미세결정 또는 다결정의 단일 구조, 또는 둘 이상의 복합구조를 지닐 수 있다.
본 발명에 따른 적층형 박막 태양전지는, 비정질 구조를 갖는 상부전지에 미세결정 구조 또는 비정질에서 미세결정의 계단형 구조를 갖는 n형 반도체층을 형성함으로써, 비정질 반도체층 위에 미세결정 반도체층을 용이하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 개방전압, 단락전류, 곡선인자를 우수하게 나타내어 비정질 구조를 갖는 상부전지와 미세결정 구조를 갖는 하부전지의 계면특성을 향상시켜 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 : 적층형 박막 태양전지의 제조
SnO2:F가 증착된 유리 기판 위에 CCP(capacitively coupled plasma) 전극 형태를 갖는 플라즈마화학기상증착법을 이용하여 실리콘 화합물로 p형 비정질 반도체층, 버퍼층, i형 비정질 반도체층 및 미세결정 n형 반도체층을 순차적으로 형성하였다. 이때 미세결정 n형 반도체층을 형성하는 플라즈마화학기상증착 조건은 기판온도 190℃, 전력 300W, 압력 250Pa, SiH4 유량 5sccm, H2 유량 1100sccm 이었다. 그 다음 상기 미세결정 n형 반도체층 위에 플라즈마화학기상증착법을 이용하여 p형 미세결정 반도체층, i형 미세결정 반도체층, n형 미세결정 반도체층을 순차적으로 형성하였다. 그 다음 상기 n형 미세결정 반도체층 위에 ZnO를 스퍼터링법으로 증착하여 투명전도층을 형성하고, 상기 투명전도층 위에 Al을 스퍼터링법으로 증착하여 후면전극을 형성하였다.
실시예 2 : 적층형 박막 태양전지의 제조
상기 실시예 1에서 상부전지의 미세결정 n형 반도체층 대신 비정질에서 미세결정의 계단형 구조를 갖는 n형 반도체층을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 적층형 박막 태양전지를 제조하였다. 이때, 비정질에서 미세결정의 계단형 구조를 갖는 n형 반도체층을 형성하는 플라즈마화학기상증착 조건은 비정질 n형 반도체층의 증착조건[기판온도 190℃, 전력 30W, 압력 80Pa, SiH4 유량 40sccm, H2 유량 80sccm]과 미세결정 n형 반도체층의 증착조건[기판온도 190℃, 전력 300W, 압력 250Pa, SiH4 유량 5sccm, H2 유량 1100sccm]을 하나 이상의 스텝으로 구성하였다. 또한, 비정질 n형 반도체층의 증착조건[기판온도 190℃, 전력 30W, 압력 80Pa, SiH4 유량 40sccm, H2 유량 80sccm]에서 미세결정 n형 반도체층의 증착조건[기판온도 190℃, 전력 300W, 압력 250Pa, SiH4 유량 5sccm, H2 유량 1100sccm]까지 전력, 압력 또는 H2 유량을 단계적으로 변화시키는 조건으로도 구성할 수 있다.
비교예 1 : 적층형 박막 태양전지의 제조
상기 실시예 1에서 상부전지의 미세결정 n형 반도체층 대신 n형 비정질 반도체층을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 적층형 박막 태양전지를 제조하였다. 이때, n형 비정질 반도체층을 형성하는 플라즈마화학기상증착 조건은 비정질 n형 반도체층의 증착조건[기판온도 190℃, 전력 30W, 압력 80Pa, SiH4 유량 40sccm, H2 유량 80sccm]으로 구성하였다.
실험예 1 : 계면특성 실험
본 발명의 적층형 박막 태양전지의 계면특성과 효율을 알아보기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.
상기 실시예 1 및 2, 비교예 1에서 제조한 적층형 박막 태양전지의 개방전압, 단락전류, 곡선인자를 솔라시뮬레이터(야마시타엔소; YSS-50A)를 이용하여 AM (Air Mass) 1.5, 100mW/㎠의 기준으로 측정하였다.
측정 결과는 표 1에 나타내었다.
개방전압
(Voc, mV)		 단락전류
(Jsc, mA/㎠)		 곡선인자
(FF)		 효율
(efficiency, %)
실시예 1 1182 10.40 0.706 8.68
실시예 2 1127 10.96 0.737 9.10
비교예 1 863 9.51 0.429 3.52
표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 적층형 박막 태양전지는, n형 비정질 반도체층과 p형 미세결정 반도체층을 적층시켜 제조한 적층형 박막 태양전지인 비교예 1에 비해 높은 개방전압, 단락전류, 곡선인자를 나타내어 태양전지의 효율이 증가됨을 확인하였다.
본 발명에 따른 적층형 박막 태양전지는 비정질 구조를 갖는 상부전지에 미세결정 구조 또는 비정질에서 미세결정의 계단형 구조를 갖는 n형 반도체층을 형성함으로써, 비정질 반도체층 위에 미세결정 반도체층을 용이하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 개방전압, 단락전류, 곡선인자를 우수하게 나타내어 비정질 구조를 갖는 상부전지와 미세결정 구조를 갖는 하부전지의 계면특성을 향상시켜 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 비정질 실리콘을 이용한 박막형 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 2는 종래의 적층형 박막 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 적층형 박막 태양전지의 개략적인 단면도이다.
<도면의 주요부의 부호에 대한 설명>
1 : 투명 절연기판,
2 : 투명전극,
3-1 : p형 비정질 반도체층,
3-2 : i형 비정질 반도체층,
3-3 : n형 비정질 반도체층,
3-3' : 미세결정 구조 또는 비정질에서 미세결정의 계단형 구조를 갖는 n형 반도체층,
4-1 : p형 미세결정 반도체층,
4-2 : i형 미세결정 반도체층,
4-3 : n형 미세결정 반도체층,
9 : 투명전도층,
10 : 후면전극.

Claims (3)

  1. 기판 상에 투명전극, 비정질 반도체층, 미세결정 반도체층 및 후면전극이 형성되어 이루어진 적층형 박막 태양전지에 있어서, 비정질 구조를 갖는 상부전지에 미세결정 구조 또는 비정질에서 미세결정의 계단형 구조를 갖는 n형 반도체층을 형성하는 것을 특징으로 하는 적층형 박막 태양전지.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 비정질에서 미세결정의 계단형 구조를 갖는 n형 반도체층은, 비정질 단일 구조에서 비정질과 미세결정의 복합구조, 또는 미세결정 단일구조의 계단형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 적층형 박막 태양전지.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 비정질에서 미세결정의 계단형 구조를 갖는 n형 반도체층은 하나 이상의 스텝구조를 갖는 것을 특징으로 하는 적층형 박막 태양전지.
KR1020080132772A 2008-12-24 2008-12-24 적층형 박막 태양전지 KR20100074370A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080132772A KR20100074370A (ko) 2008-12-24 2008-12-24 적층형 박막 태양전지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080132772A KR20100074370A (ko) 2008-12-24 2008-12-24 적층형 박막 태양전지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20100074370A true KR20100074370A (ko) 2010-07-02

Family

ID=42636894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080132772A KR20100074370A (ko) 2008-12-24 2008-12-24 적층형 박막 태양전지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20100074370A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105914240A (zh) * 2016-06-16 2016-08-31 中国华能集团公司 一种使用碳纳米管透明电极的太阳能电池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105914240A (zh) * 2016-06-16 2016-08-31 中国华能集团公司 一种使用碳纳米管透明电极的太阳能电池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6980079B2 (ja) 太陽電池
KR101444980B1 (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
US6288325B1 (en) Producing thin film photovoltaic modules with high integrity interconnects and dual layer contacts
KR100900443B1 (ko) 태양전지 및 그의 제조방법
TWI355752B (en) Solar cell
US20080121264A1 (en) Thin film solar module and method of fabricating the same
US20110259395A1 (en) Single Junction CIGS/CIS Solar Module
EP2467882B1 (en) Solar cell
KR101886818B1 (ko) 이종 접합 실리콘 태양 전지의 제조 방법
JP2012186415A (ja) 光電変換素子の製造方法、光電変換素子およびタンデム型光電変換素子
JP5420109B2 (ja) Ｐｎ接合およびショットキー接合を有する多重太陽電池およびその製造方法
US20110120534A1 (en) Thin film solar cell and manufacturing method thereof
KR101474487B1 (ko) 박막형 태양전지 및 그 제조방법
TWI488322B (zh) 薄膜太陽能電池堆疊製造方法及其薄膜太陽能電池
KR20100074370A (ko) 적층형 박막 태양전지
JP2011014618A (ja) 太陽電池及びその製造方法
JP4911878B2 (ja) 半導体／電極のコンタクト構造とこれを用いた半導体素子、太陽電池素子、並びに太陽電池モジュール
WO2006049003A1 (ja) 薄膜光電変換装置の製造方法
KR102297241B1 (ko) 반투명 박막 태양전지 및 이의 제조방법
JP2010283162A (ja) 太陽電池及びその製造方法
KR100946683B1 (ko) 태양전지 및 그 제조방법
JP2004335733A (ja) 薄膜太陽電池
KR101303594B1 (ko) 표면 텍스처가 형성된 유리기판을 이용한 박막형 태양전지 및 이의 제조방법
JP2004335734A (ja) 薄膜太陽電池
JP2011176084A (ja) 光電変換モジュール及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application