KR20100080601A - 헤테로접합을 포함하는 광기전 장치 - Google Patents

헤테로접합을 포함하는 광기전 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20100080601A
KR20100080601A KR1020107008931A KR20107008931A KR20100080601A KR 20100080601 A KR20100080601 A KR 20100080601A KR 1020107008931 A KR1020107008931 A KR 1020107008931A KR 20107008931 A KR20107008931 A KR 20107008931A KR 20100080601 A KR20100080601 A KR 20100080601A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
mixture
semiconductor
oxide
semiconductor layer
Prior art date
Application number
KR1020107008931A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101538817B1 (ko
Inventor
데이빗 이글스햄
Original Assignee
퍼스트 솔라, 인코포레이티드
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 퍼스트 솔라, 인코포레이티드 filed Critical 퍼스트 솔라, 인코포레이티드
Publication of KR20100080601A publication Critical patent/KR20100080601A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101538817B1 publication Critical patent/KR101538817B1/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
    • H01L31/0248—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
    • H01L31/0256—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 the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/0328—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, semiconductor materials provided for in two or more of groups H01L31/0272 - H01L31/032
    • H01L31/0336—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, semiconductor materials provided for in two or more of groups H01L31/0272 - H01L31/032 in different semiconductor regions, e.g. Cu2X/CdX hetero- junctions, X being an element of Group VI 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
    • H01L31/06—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
    • H01L31/0248—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
    • H01L31/0256—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 the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/0296—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, HgCdTe
    • 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
    • H01L31/0256—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 the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/0304—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
    • H01L31/03044—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds comprising a nitride compounds, e.g. GaN
    • 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
    • H01L31/0725—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
    • H01L31/04—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
    • H01L31/078—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 including different types of potential barriers provided for in two or more of groups H01L31/062 - H01L31/075
    • 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
    • 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
    • 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
    • Y02E10/543—Solar cells from Group II-VI 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
    • Y02E10/544—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
    • 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)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

광기전 셀은 반도체 층 상의 헤테로접합을 포함할 수 있다.

Description

헤테로접합을 포함하는 광기전 장치{PHOTOVOLTAIC DEVICES INCLUDING HETEROJUNCTIONS}
본 출원은, 35 U.S.C.ξ119(e) 아래에서, 2007년 9월 25일에 출원한 미국 가특허출원(일련번호 제 60/974,981호)을 우선권으로 청구하며, 이 가특허출원은 여기서 참조로서 병합되어 있다.
본 발명은 광기전 장치에 관한 것이다.
광기전 장치를 제조하는 동안, 반도체 소재 층을 기판에 도포할 수 있고, 이때 한 층은 윈도우 층 역할을 하고, 제 2 층은 흡수재 층 역할을 한다. 윈도우 층으로 인해 태양 방사선은 흡수재 층으로 투과하게 될 수 있으며, 흡수재 층에서, 광 출력은 전기 출력으로 변환된다. 일부 광기전 장치는, 또한 전하의 컨덕터인 투명 박막을 사용할 수 있다. 도전성 박막은, 플루오르-도핑된 산화 주석, 알루미늄-도핑된 산화 아연, 또는 산화 인듐 주석과 같은 투명한 도전 산화물(TCO: Transparent Conductive Oxide)을 포함하는 투명 도전 층을 포함할 수 있다. TCO로 인해 광은 반도체 윈도우 층을 통과해서 능동 광 흡수 소재로 전달되게 되며, TCO는 또한 옴 접촉(ohmic contact) 역할을 할 수도 있어서 광생성 전하 캐리어를 광 흡수 소재로부터 멀리 전달할 수 있다. 후방 전극은 반도체 층의 후방면 상에 형성될 수 있다. 후방 전극은 금속은, 니켈, 구리, 알루미늄, 티타늄, 팔라듐, 크롬, 몰리브덴 또는 이들의 임의의 실제적인 화합물과 같은 전기 도전 소재를 포함할 수 있다.
일반적으로, 광기전 장치는 기판 상의 투명 도전 층, III-V 혼합물 반도체를 포함하고 투명 도전 층 위에 위치한 제 1 반도체 층, 및 II-VI 혼합물 반도체를 포함하고 제 1 반도체 층과 후방 금속 접촉부 사이에 위치한 제 2 반도체 층을 포함할 수 있다. II-VI 혼합물 및 III-V 혼합물은 헤테로접합을 형성할 수 있다.
광기전 장치는, III-V 혼합물 반도체와 II-VI 혼합물 반도체 사이의 접합의 정류 속성을 개선하는 계면 층을 더 포함할 수 있다. II-VI 혼합물은 텔루르화 카드뮴일 수 있다. II-VI 혼합물은 텔루르화 카드뮴의 합금이나 도핑된 조성물일 수 있다. III-V 혼합물은 질화 갈륨일 수 있다. III-V 혼합물은 질화 갈륨의 합금 또는 도핑된 조성물일 수 있다. 질화 갈륨은 질화 갈륨 알루미늄일 수 있다. 계면층은 산화물 또는 그 도핑된 조성물을 포함할 수 있다. 산화물은 도핑된 산화 주석일 수 있다. 도핑된 산화 주석은 아연-도핑된 산화 주석일 수 있다. 도핑된 산화 주석은 카드뮴-도핑된 산화 주석일 수 있다. 산화물은 도핑된 산화 아연일 수 있다. 산화물은 예컨대 산화 카드뮴 아연일 수 있다.
광기전 장치를 제조하는 방법은 III-V 혼합물 반도체를 포함하는 제 1 반도체 층을 기판 상에 퇴적하는 단계와, 제 1 반도체 층과 후방 금속 접촉부 사이에서, II-VI 혼합물 반도체를 포함하는 제 2 반도체 층을 퇴적하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은, III-V 혼합물 반도체와 II-VI 혼합물 반도체 사이의 정류 접합을 개선하기 위해 제 1 반도체 층과 제 2 반도체 층 사이에서 계면 층을 퇴적하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전기 에너지를 생성하는 시스템은, 기판 상의 투명 도전 층, III-V 혼합물 반도체를 포함하고 투명 도전 층 위에 위치하는 제 1 반도체 층, II-VI 혼합물 반도체를 포함하고 제 1 반도체 층과 후방 금속 접촉부 사이에 위치한 제 2 반도체 층, 및 투명 도전 층에 연결된 제 1 전기 연결부를 포함하는 다층 광기전 셀과, 제 2 반도체 층 인근의 후방 금속 전극에 연결된 제 2 전기 연결부를 포함할 수 있다. 시스템은, III-V 혼합물 반도체와 II-VI 혼합물 반도체 사이의 정류 접합을 개선하는 계면 층을 더 포함할 수 있다.
하나 이상의 실시예는 첨부한 도면 및 아래의 상세한 설명에서 상세하게 기재될 것이다. 다른 특성, 목적 및 장점은 상세한 설명, 도면 및 청구범위로부터 명백하게 될 것이다.
도 1은 다층을 가진 광기전 장치의 개략도이다.
도 2는 전기 에너지를 생성하는 시스템의 개략도이다.
광기전 장치는 p-타입 즉 큰 고유저항 CdTe와 도핑되거나 도핑되지 않은 n-타입 CdS 사이의 정류 접합을 포함할 수 있다. n-타입 CdS는, SnO2, SiO2, SnO2:Cd, SnO2:Zn 또는 CdZnO2와 같은 도핑되거나 도핑되지 않은 투명 산화물을 포함하는 큰 고유저항의 완충 층으로 덮일 수 있다.
특정 상황에서, 계면 층은 CdTe를 포함하는 반도체 층과 접촉할 수 있다. CdTe의 가전자대 최대값(VBM: Valence Band Maximum)은 진공 레벨 아래로 대략 5.74eV이지만, 그러한 일함수를 가진 금속은 현재 알려져 있지 않다. 과거에, 연구자들은, 금속 전극으로의 터널링(tunneling)에 의해 홀을 전달시킬 수 있기 위해서 반도체 층과 후방 금속 접촉 층 사이에 계면 층을 사용하였다.
CdTe를 포함하는 반도체 층과 같은 반도체 층과의, 정류 및 작은 저항을 갖는 접합은, 장치의 전기 성능을 향상시키도록 설계한 박막 계면 층을 포함할 수 있다. 계면 층은 예컨대 광기전 장치의 금속 전극과 CdTe 사이에 산화물을 포함할 수 있다. 계면 층은, 습식 화학(wet chemistry), 스퍼터 에칭 및 스퍼터 퇴적, e-빔 이베퍼레이션(evaporation) 그리고 그 이후의 열적 어닐링(thermal annealing), 화학 배쓰 퇴적(chemical bath deposition), 원자 층 퇴적법(atomic layer deposition method) 및 당업자가 알고 있는 다른 방법에 의해 퇴적할 수 있다.
CdS 층은 CdTe 층에 대한 넓은 밴드갭 n-타입 헤테로접합 상대일 수 있다. 그러나 두꺼운 CdS 층은, CdTe에 의해 흡수될 수 있는 대략 30mA/cm2 중 대략 6mA/cm2 상당의 광자를 흡수한다. 따라서 연구자들은 CdS 밴드갭을 초과하는 에너지를 가진 광을 통과시키는 얇은 CdS 층을 사용하는 것이 유리하다는 점을 알게 되었다. CdS 층 두께에 하한을 두는 것은, 헤테로접합 상대가 CdTe의 음의 공간 전하와 밸런스를 맞추기 위해 충분한 전하를 포함해야 하기 때문일 수 있다. CdTe에 대한 n-타입 접합은 그러므로 통상은, CdTe 층에 대향하는 CdS 층 측 상에서 제 2의 큰 고유저항의 n-타입 완충 층을 포함할 수 있다. CdTe 표면에 대한 n-타입 불순물은 예컨대, B, Al, Ga, In, Tl, F, Cl, Br, 또는 I를 포함할 수 있다. 큰 고유저항의 완충 층은 양의 공간 전하에 더할 수 있고 또한 CdS 막을 통해 션트 효과(effects of shunts)를 완화할 수 있다. 그러한 완충 층은 예컨대 미국특허(제 5,279,678호)에 기재되어 있고, 이 미국특허는 그 전체가 참조로서 병합되어 있다.
CdTe를 포함하는 이전의 정류 헤테로접합은 예컨대 칼코게나이드와 같이, 주기율표의 VIA열의 적어도 하나의 원소로 구성된 혼합물로 제조하였다. 유사하게, 광기전 장치는, III-V 혼합물로 알려져 있는, 주기율표의 IIIA 및 VA열 각각의 한 원소로 구성된 다양한 헤테로접합으로 제조하였다. 아직, 연구자들은 II-VI 소재와 III-V 소재 사이의 접합을 형성하지 못했다.
이전의 장치 및 방법과는 대조적으로, 청구된 장치 및 방법은 반도체의 혁신적인 결합을 포함시켜서, 기존의 장치 구조의 한계를 극복하고 광기전 장치 성능을 개선할 수 있는 장치 아키텍쳐를 사용한다.
도 1을 참조하면, 광기전 장치(10)는 기판(100) 상의 투명 도전 층(110), III-V 혼합물 반도체(102)를 포함하고 투명 도전 층 위에 위치한 제 1 반도체 층(120), 및 II-VI 혼합물 반도체(104)를 포함하고 제 1 반도체 층과 후방 금속 접촉부(150) 사이에 위치한 제 2 반도체 층(140)을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 전기 에너지를 생성하는 시스템(200)은, 기판(230) 상의 투명 도전 층(210), III-V 혼합물 반도체(202)를 포함하고 투명 도전 층 위에 위치한 제 1 반도체 층(220), II-VI 혼합물 반도체(204)를 포함하고 제 1 반도체 층과 후방 금속 접촉부(250) 사이에 위치한 제 2 반도체 층(240), 및 투명 도전 층에 연결된 제 1 전기 연결부(280b)를 포함하는 다층 광기전 셀(20)과, 제 2 반도체 층에 인접한 후방 금속 전극에 연결된 제 2 전기 연결부(280a)를 포함한다. 시스템은, III-V 혼합물 반도체와 II-VI 혼합물 반도체 사이의 정류 접합을 개선하는 계면 층(260)을 더 포함할 수 있다.
제 1 반도체 층은 III-V 혼합물 또는 그 합금을 포함할 수 있다. III-V 혼합물은 화학식(XY)을 가진 소재일 수 있고, 여기서 X는 붕소, 알루미늄, 갈륨, 인듐 및 탈륨을 포함하는 족으로부터 선택되고, Y는 질소, 인, 비소, 안티몬 및 비스무트를 포함하는 족으로부터 선택된다. III-V 혼합물은 예컨대 질화 갈륨일 수 있다. 질화 갈륨은 질화 갈륨 알루미늄일 수 있다.
제 1 반도체 층은 넓은 밴드갭 반도체를 포함할 수 있다. 제 2 반도체 층은 II-VI 혼합물이나 그 합금을 포함할 수 있다. II-VI 혼합물은 화학식(X'Y')을 갖는 소재일 수 있고, 여기서 X'는 아연, 카드뮴 및 수은을 포함하는 족으로부터 선택되고, Y'는 산소, 황, 셀레늄, 텔루륨, 및 폴로늄을 포함하는 족으로부터 선택된다. II-VI 혼합물은 예컨대 텔루르화 카드뮴일 수 있다.
헤테로접합은 II-VI 혼합물과 III-V 혼합물 사이에서 형성될 수 있다. 계면 층은, II-VI 혼합물과 III-V 혼합물 사이의 정류 헤테로접합과 같은 정류 접합을 개선할 수 있다. 계면 층은 산화물 또는 그 도핑된 조성물을 포함할 수 있다. 산화물은 예컨대 산화 아연일 수 있다. 산화물은 산화 수은일 수 있다. 산화물은 산화 주석일 수 있다. 산화물은 도핑된 산화 주석일 수 있다. 도핑된 산화 주석은 아연-도핑된 산화 주석일 수 있다. 도핑된 산화 주석은 카드뮴-도핑된 산화 주석일 수 있다. 산화물은 도핑된 산화 아연일 수 있다. 산화물은 예컨대 산화 카드뮴 아연, 산화 구리, 산화 철, 산화 마그네슘, 산화 니켈, 산화 팔라듐, 산화은, 산화 스트론튬, 산화 티타늄, 산화 바나듐일 수 있다.
계면 층은 제 1 반도체 층과 제 2 반도체 층 사이에 위치할 수 있어서, III-V 혼합물 반도체와 II-VI 혼합물 반도체 사이의 정류 접합을 형성할 수 있다.
계면 층은 반도체 층의 어느 한 측 상이나 반도체 층의 양측 상에 위치할 수 있다. 반도체 층은 예컨대 CdTe를 포함할 수 있다. 반도체 층과 금속 접촉부 사이나 반도체 층과 다른 반도체 층 사이의 작은 저항의 홀 전달은 큰 일함수 소재를 사용하여 달성할 수 있다.
광기전 장치를 제조하는 방법은 III-V 혼합물 반도체를 포함하는 제 1 반도체 층을 기판 상에 퇴적하는 단계, II-VI 혼합물 반도체를 포함하는 제 2 반도체 층을 제 1 반도체 층과 후방 금속 접촉부 사이에 퇴적하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은, III-VI 혼합물 반도체와 II-VI 혼합물 반도체 사이의 정류 접합을 개선하기 위해 제 1 반도체 층과 제 2 반도체 층 사이에 계면 층을 퇴적하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전기 에너지를 생성하는 시스템은, 기판 상의 투명 도전 층, III-V 혼합물 반도체를 포함하고 투명 도전 층 위에 위치한 제 1 반도체 층, II-VI 혼합물 반도체를 포함하고 제 1 반도체 층과 후방 금속 접촉부 사이에 위치한 제 2 반도체 층, 및 투명 도전 층에 연결된 제 1 전기 연결부를 포함하는 다층 광기전 셀과, 제 2 반도체 층에 인접한 후방 금속 전극에 연결된 제 2 전기 연결부를 포함할 수 있다. 시스템은 III-V 혼합물 반도체와 II-VI 혼합물 반도체 사이의 정류 접합을 개선하는 계면 층을 더 포함할 수 있다.
광기전 장치는 p-타입 즉 큰 고유저항의 CdTe와 도핑되거나 도핑되지 않은 n-타입 CdS 사이의 정류 접합을 포함할 수 있다. n-타입 CdS는, SnO2, SiO2, SnO2:Cd, SnO2:Zn 또는 CdZnO2와 같은 도핑되거나 도핑되지 않은 투명 산화물을 포함할 수 있는 큰 고유저항의 완충 층으로 덮일 수 있다. CdTe와 여러 II-VI n-타입 반도체 사이에 접합을 구성하고자 하는 이전의 시도는 상업적으로 실행 가능한 성능을 얻지 못했다. 마찬가지로, Cu2Te 및 ZnTe와 같은 것을 포함하는 p-타입 소재와 CdTe 사이의 접합을 구성하고자 하는 이전의 시도는 상업적으로 실행 가능한 성능을 얻지 못했다.
특정한 상황에서, 계면 층은 CdTe를 포함하는 반도체 층과 접촉할 수 있다. CdTe의 가전자대 최대값(VBM)은 진공 레벨 아래의 대략 5.74eV이지만, 그러한 큰 일함수를 갖는 금속은 현재 알려져 있지 않다. 반도체 층과 후방 금속 접촉 층 사이의 계면 층은 금속 전극으로의 터널링에 의해 홀 전달을 가능케 할 수 있다.
반도체 층의 표면을 처리하고자 하는 이전의 시도는 통상 구리의 고농도 도핑을 필요로 했다. 예컨대, 반도체는 구리-도핑된 ZnTe 막에 인접하게 위치할 수 있다. 대안적으로, 도핑되지 않은 ZnTe 막은 CdTe 층에 인접하게 위치할 수 있고, 제 2의 퇴화적으로(degenerately) 구리-도핑된 ZnTe 막은 도핑되지 않은 ZnTe 막의 대향 측에 위치할 수 있다. 이전의 방법으로, CdTe와 ZnTe 막의 VBM을 일치시키는 것이 어떠한 역할을 했는지와 구리 불순물이 어떠한 역할을 했는지는 불명확했다. 이전의 방법은, 부분적으로는, 다른 반도체 장치에서 n-타입 TCO 역할을 하도록 충분히 높은 전기 도전성과 광학 투과도를 가진 p-타입 TCO를 제조하는 것이 어렵기 때문에, 반도체 층을 처리하기 위해 큰 일함수의 p-타입 TCO를 사용하는 것을 포함시키지 않았다. CdTe보다 큰 밴드갭을 가지며 CdTe의 VBM과 일치하는 반도체는 CdTe-넓은 밴드갭 계면으로부터 전자를 CdTe 내부에서 반사하는 역할을 또한 한다.
제 1 반도체 층과 제 2 반도체 층 사이나, 반도체 층과 금속 층 사이의 계면은 장치 성능에 상당히 영향을 미칠 수 있다. 예컨대, 계면은, 중간-갭 에너지 레벨을 생성하는 전기 결함을 제공할 수 있어서, 전도대(conduction band)로부터의 전자와 가전자대(valence band)로부터의 홀의 재결합을 촉진할 수 있다. 전자와 홀의 재결합은 광기전 장치의 손실 메커니즘일 수 있다. 장치 성능에 대한 계면의 부정적인 영향은 두 개의 소재 사이의 레티스 불일치를 최소화하도록 헤테로접합 상대를 조심해서 선택하는 것, 헤테로접합 소재 사이의 소재 조성을 분류하는 것(grading), 산소, 황, 수소 또는 기타 소재로 계면을 페시베이트하여(passivating) 중간-갭 에너지 상태를 책임지는 댕글링 결합(dangling bond)을 구속하는 것(tie up)과 같은 여러 방법에 의해 완화될 수 있다.
양친매성(amphiphilic) 분자가 계면에서 또한 사용될 수 있어서, 표면 상에서나 계면에서 다이폴 층을 만들어서 전기 성능을 변경할 수 있다. 더 나아가, 심지어 레티스 불일치가 없어도, 결정 레티스의 대칭은 상이한 전기 속성의 두 개의 소재 사이에 계면이 존재하여 왜곡될 수 있어서, 다이폴 층은 헤테로접합 상대의 원자 사이의 화학적 결합의 성질 차로 인해 계면에서 형성하게 된다.
CdTe를 포함하는 반도체 층과 같은 반도체 층과의, 정류 및 작은 저항의 접합은 장치의 전기 성능을 개선하도록 설계된 박막 계면 층을 포함할 수 있다. 계면 층은 예컨대, 광기전 장치의 금속 전극과 CdTe 사이에 산화물을 포함할 수 있다. 계면층은, 습식 화학, 스퍼터 에칭 및 스퍼터 퇴적, e-빔 이베퍼레이션 그리고 그 이후의 열적 어닐링, 화학 배쓰 퇴적, 원자 층 퇴적법에 의해 형성될 수 있다.
이전의 장치는 종래의 CdS 층을 CdTe 층에 대한 넓은 밴드갭 n-타입 헤테로접합 상대로서 사용한다. 그러나 두꺼운 CdS 층은, CdTe에 의해 흡수될 수 있었던 대략 30mA/cm2 중 대략 6mA/cm2에 상당하는 광자를 흡수한다. 따라서 얇은 CdS 층을 사용하여 CdS 밴드갭을 초과하는 에너지를 갖는 광을 통과시키는 것이 유리할 수 있다. CdS 층 두께에 하한을 두는 것은, 헤테로접합 상대가 CdTe에서 음의 공간 전하와 밸런스를 맞추기 위해 충분한 전하를 포함해야 하기 때문일 것이다. CdTe에 대한 n-타입 접합은 그러므로 CdTe 층에 대향하는 CdS 층 측 상에서 제 2의 큰 고유저항의 n-타입 완충 층을 포함할 수 있다. 큰 고유저항의 완충 층은 양의 공간 전하에 더할 수 있고 또한 CdS 막을 통해 션트 효과를 완화할 수 있다. 그러한 완충 층은, 그 전체가 참조로서 병합되는 미국특허(제 5,279,678호)에 예컨대 기재되어 있다.
CdTe를 포함하는 이전의 정류 헤테로접합은 예컨대 칼코게나이드와 같이, 주기율표의 VIA 열의 적어도 한 원자로 구성된 혼합물로 제조되었다. 유사하게, 광기전 장치는, III-V 혼합물로 알려져 있는, 주기율표의 IIIA 및 VA 열 각각의 한 원자로 구성된 다양한 헤테로접합으로 제조되었다. 아직 연구자들은 II-VI 소재와 III-V 소재 사이의 접합을 형성하지 못했다.
향상된 광기전 장치는, CdTe 층과 같은 반도체 층과 큰 일함수나 넓은 밴드갭의 반도체 사이의 계면에서, Cd와 같은 반도체의 화학 퍼텐셜을 고려한 계면 층을 포함할 수 있다. 이전의 장치는 고농도 도핑이나 Cd의 화학 퍼텐셜을 낮춤으로써 p-타입 전극이나 홀 컬렉터의 부근에 p+ 영역을 유도하고자 특히나 시도하였던 반면, 향상된 광기전 장치는 특히나 Cd와 같은 반도체의 큰 화학 퍼텐셜을 유지할 수 있어서, Cd 빈자리와 이것과 관련된 결함 컴플렉스의 형성을 최소화할 수 있다. CdTe 층과 같은 반도체 층과 후방 금속 전극 사이에서의 홀의 작은 저항 전달은 반도체 층과 후방 금속 전극 사이의 계면 층에서 큰 일함수나 넓은 밴드갭 반도체를 사용하여 얻을 수 있다.
광기전 셀은 다층을 가질 수 있다. 다층은 투명 도전 층일 수 있는 바닥 층, 캐핑(capping) 층, 윈도우 층, 흡수재 층 및 상부 층을 포함할 수 있다. 각 층은 필요에 따라 각 스테이션에서 진공-밀봉 퇴적실 및 별도의 퇴적 가스 공급부를 가진 제조 라인의 상이한 퇴적 스테이션에서 퇴적될 수 있다. 기판은 퇴적 스테이션 사이를 원하는 층 모두가 퇴적될 때까지 회전 컨베이어를 통해 전달될 수 있다. 추가 층은 스퍼터링과 같은 다른 기술을 사용하여 추가할 수 있다. 전기 컨덕터는 각각 상부 및 바닥 층에 연결될 수 있어서 태양 에너지가 흡수재 층 상으로 입사될 때 생성된 전기 에너지를 수집할 수 있다. 상부 기판 층은 상부 층 위에 놓일 수 있어서 샌드위치를 형성하고 광기전 셀을 완성할 수 있다.
바닥 층은 투명 도전 층일 수 있고, 예컨대 산화 주석 또는 플루오르가 도핑된 산화 주석과 같은 투명 도전 산화물일 수 있다. 고온에서 직접 투명 도전 산화물 층 상에 반도체 층을 퇴적함으로 인해, 광기전 장치의 성능 및 안정성에 부정적으로 영향을 미치는 반응을 야기할 수 있다. (이산화 실리콘, 삼산화 디알루미늄(dialuminum trioxide), 이산화 티타늄, 삼산화 이붕소(diboron trioxide) 및 기타 유사한 개체와 같이) 큰 화학적 안정성을 가진 소재의 캐핑 층을 퇴적하면, 장치 성능 및 안정성에 대한 이들 반응의 영향을 상당히 감소시킬 수 있다. 캐핑 층의 두께는, 사용한 소재의 큰 고유저항으로 인해 최소가 되어야 한다. 그 밖에, 원하는 전류 흐름에 대한 저항 블록 카운터가 일어날 수 있다. 캐핑 층은 표면의 불규칙한 부분(irregularities)을 메움으로써 투명 도전 산화물 층의 표면 거칠기를 줄일 수 있고, 이것은 윈도우 층의 퇴적에 도움이 될 수 있고, 윈도우 층은 더 얇은 횡단면을 가질 수 있다. 감소한 표면 거칠기는 윈도우 층의 균일성을 향상시킬 수 있다. 광기전 셀에서 캡핑 층을 포함시키는 것의 다른 장점으로는 광 선명도(optical clarity)를 향상시키는 것, 밴드갭에서 일관성(consistency)을 개선하는 것, 접합에서 더 나은 필드 세기를 제공하는 것, 및 개방 회로 전압 손실에 의해 측정할 때 더 나은 장치 효율을 제공하는 것이 있을 수 있다. 캐핑 층은 예컨대 미국특허공보(20050257824)에 기재되어 있고, 이것은 그 전체가 참조로서 병합되어 있다.
윈도우 층 및 흡수 층은 예컨대 II-VI, III-V 또는 IV족 반도체와 같은 이원화합물(binary) 반도체를 포함할 수 있고, 이러한 II-VI, III-V 또는 IV족 반도체는 예컨대 ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdO, CdS, CdSe, CdTe, MgO, MgS, MgSe, MgTe, HgO, HgS, HgSe, HgTe, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, TlN, TlP, TlAs, TlSb, 또는 그 혼합물과 같은 것이 있다. 윈도우 층 및 흡수 층의 예는, CdTe 층으로 코팅된 CdS 층일 수 있다. 상부 층은 반도체 층을 덮을 수 있다. 상부 층은 예컨대 알루미늄, 몰리브덴, 니켈, 티타늄, 텅스텐 또는 이들의 합금과 같은 금속을 포함할 수 있다.
광기전 장치의 제조시 반도체 층을 퇴적하는 방식은 예컨대 미국특허(제5,248,349호, 제 5,372,646호, 제 5,470,397호, 제 5,536,333호, 제 5,945,163호, 제 6,037,241호, 및 제 6,444,043호)에 기재되어 있고, 이들 특허 각각은 그 전체가 참조로서 병합되어 있다. 이러한 퇴적 방식은 증기를 소스로부터 기판으로 전달하는 단계, 또는 폐쇄된 시스템에서 고체를 승화시키는 단계를 수반할 수 있다. 광기전 셀을 제조하는 장치는 예컨대 롤러를 구비한 회전 컨베이어와 같은 컨베이어를 포함할 수 있다. 다른 타입의 컨베이어도 가능하다. 컨베이어는 기판을 일련의 하나 이상의 퇴적 스테이션 내로 전달하여, 소재 층을 기판의 노출면 상에 퇴적한다. 컨베이어는 미국 가특허출원(제 11/692,667호)에 기재되어 있고, 이 가특허출원은 그 전체가 참조로서 병합되어 있다.
퇴적실은 예컨대 대략 450℃ 이상이고 대략 700℃ 이하인 처리 온도에 도달하도록 가열될 수 있고, 온도 범위는 450-550℃, 550-650℃, 570-600℃, 600-640℃ 또는 450℃를 초과하고 대략 700℃미만인 임의의 다른 범위일 수 있다. 퇴적실은 퇴적 증기 공급부에 연결된 퇴적 분배기를 포함한다. 이 분배기는 여러 층의 퇴적을 위한 복수의 증기 공급기에 연결될 수 있거나, 기판은, 그 자체의 증기 분배기 및 공급부를 가진 복수의 여러 퇴적 스테이션을 거쳐 이동할 수 있다. 분배기는 다양한 노즐 모양을 가진 스프레이 노즐 형태일 수 있어서, 증기 공급부가 균일하게 분배하는 것을 용이하게 할 수 있다.
광기전 셀의 바닥 층은 투명 도전 층일 수 있다. 두꺼운 캐핑 층은 투명 도전 층 상부에 있어서 부분적으로 적어도 투명 도전 층을 덮을 수 있다. 퇴적된 그 다음 층은 제 1 반도체 층이고, 이 층은 윈도우 층 역할을 할 수 있고, 투명 도전 층과 캐핑 층을 사용함으로 해서 더 얇아질 수 있다. 퇴적된 그 다음 층은 제 2 반도체 층이고, 이 층은 흡수재 층 역할을 한다. 불순물을 포함하는 층과 같은 다른 층이 필요한 제조 공정을 거쳐서 기판 상에 퇴적되거나 그 밖의 방식으로 위치할 수 있다.
투명 도전 층은 산화 주석과 같은 산화 금속처럼 투명 도전 산화물일 수 있고, 이러한 산화물은 예컨대 플루오르로 도핑될 수 있다. 이 층은 전방 접촉부와 제 1 반도체 층 사이에 퇴적될 수 있고, 제 1 반도체 층에서 핀홀 효과를 감소시키기에 충분히 큰 고유저항을 가질 수 있다. 제 1 반도체 층의 핀홀은 결국 제 2 반도체 층과 제 1 접촉부 사이에 션트 형태를 가질 수 있어서, 핀홀을 에워싸는 국지적인 영역에 드레인이 있게 된다. 이 경로의 저항의 작은 증가는 션트에 의해 영향을 받은 구역을 매우 감소시킬 수 있다.
캐핑 층은 이러한 저항 증가를 공급하도록 제공될 수 있다. 캐핑 층은 큰 화학적 안정성을 갖는 소재의 극히 얇은 층일 수 있다. 캐핑 층은 동일한 두께의 반도체 층의 필적할 만한 두께보다 더 큰 투명도를 가질 수 있다. 캐핑 층으로 사용하기 적절한 소재의 예로는 이산화 실리콘, 삼산화 디알루미늄, 이산화 티타늄, 삼산화 이붕소 및 기타 유사한 개체를 포함한다. 캐핑 층은 또한, 투명 도전 층을 제 1 반도체 층으로부터 전기적으로 그리고 화학적으로 격리시킬 수 있어서, 성능 및 안정성에 부정적으로 영향을 미치는 고온에서 일어나는 반응을 막는 역할을 할 수 있다. 캐핑 층은 또한 제 1 반도체 층의 퇴적을 허용하기에 더 적절할 수 있는 도전 표면을 제공할 수 있다. 예컨대 캐핑 층은 표면 거칠기가 감소한 표면을 제공할 수 있다.
제 1 반도체 층은 제 2 반도체 층에 대한 윈도우 층 역할을 할 수 있다. 제 1 반도체 층은 제 2 반도체 층보다 더 얇을 수 있다. 더 얇게 됨으로써, 제 1 반도체 층은 더 짧은 파장의 입사광이 제 2 반도체 층으로 더 많이 투과되게 할 수 있다.
제 1 반도체 층은, 예컨대 ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdO, CdS, CdSe, CdTe, MgO, MgS, MgSe, MgTe, HgO, HgS, HgSe, HgTe, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, TlN, TlP, TlAs, TlSb, 또는 그 혼합물과 같은 II-VI, III-V 또는 IV족 반도체일 수 있다. 이것은 이원 화합물 반도체일 수 있고, 예컨대 CdS일 수 있다. 제 2 반도체 층은 제 1 반도체 층 상으로 퇴적될 수 있다. 제 1 반도체 층이 윈도우 층 역할을 하고 있을 때, 제 2 반도체는 입사 광에 대한 흡수재 층 역할을 할 수 있다. 제 1 반도체 층과 유사하게, 제 2 반도체 층은, 예컨대 ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdO, CdS, CdSe, CdTe, MgO, MgS, MgSe, MgTe, HgO, HgS, HgSe, HgTe, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, TlN, TlP, TlAs, TlSb, 또는 그 혼합물과 같은 II-VI, III-V 또는 IV족 반도체일 수 있다.
많은 실시예를 기재하였다. 그럼에도, 본 발명의 사상과 범주에서 벗어나지 않고 여러 변경이 이뤄질 수 있음을 이해해야 할 것이다. 예컨대, 반도체 층은 완충 층 및 캐핑 층에 사용될 수 있는 다양한 다른 소재를 포함할 수 있다. 게다가, 장치는 제 2 반도체 층과 후방 금속 전극 사이에 계면 층을 포함할 수 있어서 제 2 반도체와 후방 금속 전극 사이의 계면에서 저항 손실 및 재결합 손실을 감소시킬 수 있다. 따라서 다른 실시예는 다음의 청구범위의 범주 내에 있다.

Claims (32)

  1. 기판 상의 투명 도전 층;
    III-V 혼합물 반도체를 포함하고 상기 투명 도전 층 위에 위치한 제 1 반도체 층; 및
    II-VI 혼합물 반도체를 포함하고 제 1 반도체 층과 후방 금속 접촉부 사이에 위치한 제 2 반도체 층을 포함하는, 광기전 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 III-V 혼합물 반도체와 II-VI 혼합물 반도체 사이의 정류 접합을 개선하는 계면 층을 더 포함하는, 광기전 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 II-VI 혼합물은 텔루르화 카드뮴인, 광기전 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 III-V 혼합물은 질화 갈륨인, 광기전 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 II-VI 혼합물은 텔루르화 카드뮴 합금인, 광기전 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 II-VI 혼합물은 텔루르화 카드뮴의 도핑된 조성물인, 광기전 장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 III-V 혼합물은 질화 갈륨 합금인, 광기전 장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 III-V 혼합물은 질화 갈륨의 도핑된 조성물인, 광기전 장치.
  9. 청구항 4에 있어서, 상기 질화 갈륨은 질화 갈륨 알루미늄인, 광기전 장치.
  10. 청구항 1에 있어서, 계면 층은 산화물을 포함하는, 광기전 장치.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 산화물은 도핑된 산화 주석인, 광기전 장치.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 도핑된 산화 주석은 아연-도핑된 산화 주석인, 광기전 장치.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 도핑된 산화 주석은 카드뮴-도핑된 산화 주석인, 광기전 장치.
  14. 청구항 10에 있어서, 상기 산화물은 도핑된 산화 아연인, 광기전 장치.
  15. 청구항 10에 있어서, 상기 산화물은 산화 카드뮴 아연인, 광기전 장치.
  16. III-V 혼합물 반도체를 포함하는 제 1 반도체 층을 기판 상에 퇴적하는 단계; 및
    II-VI 혼합물 반도체를 포함하는 제 2 반도체 층을 상기 제 1 반도체 층과 후방 금속 접촉부 사이에 퇴적하는 단계를 포함하는, 광기전 장치 제조 방법.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 III-V 혼합물 반도체와 II-VI 혼합물 반도체 사이의 정류 접합을 개선하기 위해, 상기 제 1 반도체 층과 상기 제 2 반도체 층 사이에 계면 층을 퇴적하는 단계를 더 포함하는, 광기전 장치 제조 방법.
  18. 전기 에너지 생성 시스템으로서,
    기판 상의 투명 도전 층,
    III-V 혼합물 반도체를 포함하고 상기 투명 도전 층 위에 위치한 제 1 반도체 층,
    II-VI 혼합물 반도체를 포함하고 제 1 반도체 층과 후방 금속 접촉부 사이에 위치한 제 2 반도체 층, 및
    투명 도전 층에 연결된 제 1 전기 연결부를 포함하는
    다층 광기전 셀; 및
    제 2 반도체 층에 인접한 후방 금속 전극에 연결된 제 2 전기 연결부를 포함하는, 전기 에너지 생성 시스템.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 III-V 혼합물 반도체와 II-VI 혼합물 반도체 사이에 정류 접합을 형성하는 계면 층을 더 포함하는, 전기 에너지 생성 시스템.
  20. 청구항 18에 있어서, 상기 II-VI 혼합물은 텔루르화 카드뮴인, 전기 에너지 생성 시스템.
  21. 청구항 18에 있어서, 상기 III-V 혼합물은 질화 갈륨인, 전기 에너지 생성 시스템.
  22. 청구항 18에 있어서, 상기 II-VI 혼합물은 텔루르화 카드뮴 합금인, 전기 에너지 생성 시스템.
  23. 청구항 18에 있어서, 상기 II-VI 혼합물은 텔루르화 카드뮴의 도핑된 조성물인, 전기 에너지 생성 시스템.
  24. 청구항 18에 있어서, 상기 III-V 혼합물은 질화 갈륨 합금인, 전기 에너지 생성 시스템.
  25. 청구항 18에 있어서, 상기 III-V 혼합물은 질화 갈륨의 도핑된 조성물인, 전기 에너지 생성 시스템.
  26. 청구항 21에 있어서, 상기 질화 갈륨은 질화 갈륨 알루미늄인, 전기 에너지 생성 시스템.
  27. 청구항 19에 있어서, 상기 계면 층은 산화물을 포함하는, 전기 에너지 생성 시스템.
  28. 청구항 27에 있어서, 상기 산화물은 도핑된 산화 주석인, 전기 에너지 생성 시스템.
  29. 청구항 28에 있어서, 상기 도핑된 산화 주석은 아연-도핑된 산화 주석인, 전기 에너지 생성 시스템.
  30. 청구항 28에 있어서, 상기 도핑된 산화 주석은 카드뮴-도핑된 산화 주석인, 전기 에너지 생성 시스템.
  31. 청구항 27에 있어서, 상기 산화물은 도핑된 산화 아연인, 전기 에너지 생성 시스템.
  32. 청구항 27에 있어서, 상기 산화물은 산화 카드뮴 아연인, 전기 에너지 생성 시스템.
KR1020107008931A 2007-09-25 2008-09-24 헤테로접합을 포함하는 광기전 장치 KR101538817B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US97498107P 2007-09-25 2007-09-25
US60/974,981 2007-09-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100080601A true KR20100080601A (ko) 2010-07-09
KR101538817B1 KR101538817B1 (ko) 2015-07-22

Family

ID=40511749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107008931A KR101538817B1 (ko) 2007-09-25 2008-09-24 헤테로접합을 포함하는 광기전 장치

Country Status (8)

Country Link
US (2) US8525021B2 (ko)
EP (1) EP2201611A4 (ko)
KR (1) KR101538817B1 (ko)
CN (1) CN101772845B (ko)
IL (1) IL204674A (ko)
MX (1) MX2010003226A (ko)
MY (1) MY165986A (ko)
WO (1) WO2009042125A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101348271B1 (ko) * 2012-04-05 2014-01-09 (주)알에프트론 투명 화합물 반도체 및 그의 제조 방법

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2351094A2 (en) 2008-07-17 2011-08-03 Uriel Solar Inc. High power efficiency, large substrate, polycrystalline cdte thin film semiconductor photovoltaic cell structures grown by molecular beam epitaxy at high deposition rate for use in solar electricity generation
US20100212731A1 (en) * 2009-02-25 2010-08-26 First Solar, Inc. Photovoltaic Devices Including Controlled Copper Uptake
WO2010126699A2 (en) 2009-04-29 2010-11-04 Hunter Douglas Industries B.V. Architectural panels with organic photovoltaic interlayers and methods of forming the same
WO2011008254A1 (en) * 2009-07-13 2011-01-20 First Solar, Inc. Solar cell front contact doping
US8829342B2 (en) 2009-10-19 2014-09-09 The University Of Toledo Back contact buffer layer for thin-film solar cells
WO2011072269A2 (en) * 2009-12-10 2011-06-16 Uriel Solar Inc. HIGH POWER EFFICIENCY POLYCRYSTALLINE CdTe THIN FILM SEMICONDUCTOR PHOTOVOLTAIC CELL STRUCTURES FOR USE IN SOLAR ELECTRICITY GENERATION
US9202954B2 (en) * 2010-03-03 2015-12-01 Q1 Nanosystems Corporation Nanostructure and photovoltaic cell implementing same
CN103038891A (zh) 2010-05-26 2013-04-10 托莱多大学 具有光散射界面层的光伏结构及其制造方法
US8816190B2 (en) 2011-04-18 2014-08-26 First Solar, Inc. Photovoltaic devices and method of making
US9318637B2 (en) * 2011-06-15 2016-04-19 3M Innovative Properties Company Solar cell with improved conversion efficiency
CN102751373B (zh) * 2012-05-25 2018-01-12 陕西师范大学 碲化镉‑硅基薄膜复合太阳能电池
US9082911B2 (en) 2013-01-28 2015-07-14 Q1 Nanosystems Corporation Three-dimensional metamaterial device with photovoltaic bristles
CN105229801B (zh) 2013-02-07 2017-03-15 第一太阳能有限公司 窗口层上具有保护层的光伏器件及其制造方法
US9825197B2 (en) 2013-03-01 2017-11-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method of forming a buffer layer in a solar cell, and a solar cell formed by the method
US9954126B2 (en) 2013-03-14 2018-04-24 Q1 Nanosystems Corporation Three-dimensional photovoltaic devices including cavity-containing cores and methods of manufacture
US20140264998A1 (en) 2013-03-14 2014-09-18 Q1 Nanosystems Corporation Methods for manufacturing three-dimensional metamaterial devices with photovoltaic bristles
EP3387679B1 (en) 2015-12-09 2022-04-27 First Solar, Inc. Photovoltaic devices and method of manufacturing
WO2017176463A1 (en) 2016-04-07 2017-10-12 First Solar, Inc. Devices and methods for making polycrystalline alloys
US9935230B1 (en) 2016-10-05 2018-04-03 International Business Machines Corporation Type IV semiconductor based high voltage laterally stacked multijunction photovoltaic cell
US11189432B2 (en) 2016-10-24 2021-11-30 Indian Institute Of Technology, Guwahati Microfluidic electrical energy harvester
CN109216482B (zh) * 2018-09-04 2020-07-24 中国建材国际工程集团有限公司 用于太阳能电池的窗口层、太阳能电池及其制备方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4039357A (en) * 1976-08-27 1977-08-02 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Etching of III-V semiconductor materials with H2 S in the preparation of heterodiodes to facilitate the deposition of cadmium sulfide
US4207119A (en) * 1978-06-02 1980-06-10 Eastman Kodak Company Polycrystalline thin film CdS/CdTe photovoltaic cell
US5279678A (en) * 1992-01-13 1994-01-18 Photon Energy, Inc. Photovoltaic cell with thin CS layer
US5501744A (en) 1992-01-13 1996-03-26 Photon Energy, Inc. Photovoltaic cell having a p-type polycrystalline layer with large crystals
US5286306A (en) * 1992-02-07 1994-02-15 Shalini Menezes Thin film photovoltaic cells from I-III-VI-VII compounds
JPH05267703A (ja) * 1992-03-18 1993-10-15 Fujitsu Ltd 半導体装置
US5474939A (en) * 1992-12-30 1995-12-12 Siemens Solar Industries International Method of making thin film heterojunction solar cell
JP3527815B2 (ja) * 1996-11-08 2004-05-17 昭和シェル石油株式会社 薄膜太陽電池の透明導電膜の製造方法
US6057561A (en) 1997-03-07 2000-05-02 Japan Science And Technology Corporation Optical semiconductor element
US6852614B1 (en) * 2000-03-24 2005-02-08 University Of Maine Method of manufacturing semiconductor having group II-group VI compounds doped with nitrogen
US6800876B2 (en) * 2001-01-16 2004-10-05 Cree, Inc. Group III nitride LED with undoped cladding layer (5000.137)
KR100418379B1 (ko) * 2001-06-05 2004-02-11 학교법인고려중앙학원 인듐주석산화막 표면개질을 이용한 박막 광전지 및 그 제조방법
US6559372B2 (en) * 2001-09-20 2003-05-06 Heliovolt Corporation Photovoltaic devices and compositions for use therein
WO2004066354A2 (en) * 2003-01-16 2004-08-05 Target Technology Company, Llc Photo-voltaic cells including solar cells incorporating silver-alloy reflective and/or transparent conductive surfaces
US7812249B2 (en) * 2003-04-14 2010-10-12 The Boeing Company Multijunction photovoltaic cell grown on high-miscut-angle substrate
SE0301350D0 (sv) * 2003-05-08 2003-05-08 Forskarpatent I Uppsala Ab A thin-film solar cell
US7605327B2 (en) * 2003-05-21 2009-10-20 Nanosolar, Inc. Photovoltaic devices fabricated from nanostructured template
US20050257824A1 (en) * 2004-05-24 2005-11-24 Maltby Michael G Photovoltaic cell including capping layer
US7119377B2 (en) * 2004-06-18 2006-10-10 3M Innovative Properties Company II-VI/III-V layered construction on InP substrate
US7126160B2 (en) * 2004-06-18 2006-10-24 3M Innovative Properties Company II-VI/III-V layered construction on InP substrate
JP4980594B2 (ja) * 2005-08-03 2012-07-18 京セラ株式会社 Ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法
US7394094B2 (en) * 2005-12-29 2008-07-01 Massachusetts Institute Of Technology Semiconductor nanocrystal heterostructures
US8207442B2 (en) * 2006-04-18 2012-06-26 Itn Energy Systems, Inc. Reinforcing structures for thin-film photovoltaic device substrates, and associated methods
US20080121269A1 (en) * 2006-08-23 2008-05-29 Welser Roger E Photovoltaic micro-concentrator modules

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101348271B1 (ko) * 2012-04-05 2014-01-09 (주)알에프트론 투명 화합물 반도체 및 그의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US9520513B2 (en) 2016-12-13
KR101538817B1 (ko) 2015-07-22
EP2201611A4 (en) 2017-10-25
WO2009042125A9 (en) 2009-11-19
EP2201611A1 (en) 2010-06-30
WO2009042125A1 (en) 2009-04-02
MY165986A (en) 2018-05-21
US20140008662A1 (en) 2014-01-09
CN101772845B (zh) 2012-05-23
US20090211637A1 (en) 2009-08-27
CN101772845A (zh) 2010-07-07
US8525021B2 (en) 2013-09-03
IL204674A0 (en) 2010-11-30
IL204674A (en) 2016-02-29
MX2010003226A (es) 2010-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101538817B1 (ko) 헤테로접합을 포함하는 광기전 장치
US20210288204A1 (en) Photovoltaic Devices Including An Interfacial Layer
KR101614554B1 (ko) 도핑된 반도체 막을 포함하는 광기전 장치
US20110240123A1 (en) Photovoltaic Cells With Improved Electrical Contact
US20100206372A1 (en) Photovoltaic Devices Including Heterojunctions
KR20120052296A (ko) 아연을 포함하는 광전지 소자
US20120192923A1 (en) Photovoltaic device
US20160005885A1 (en) Method of Making Photovoltaic Devices
US20160190368A1 (en) Photovoltaic Device and Method of Making
GB2405030A (en) Bifacial thin film solar cell
US11417785B2 (en) Photovoltaic devices and method of making
CN102842647A (zh) 制造光伏器件的方法和光伏器件
US9520530B2 (en) Solar cell having doped buffer layer and method of fabricating the solar cell
KR20170036606A (ko) 이중 광흡수층을 포함하는 czts계 박막 태양전지
TW202105762A (zh) Ｐｎ接面及其製備方法及用途
US20140060608A1 (en) Photovoltaic device and method of making
KR101273095B1 (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
CN118352413A (zh) 具有本征CdSeTe薄膜的太阳能电池及其生产方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee