KR20100116833A - 금속 실리사이드층을 구비하는 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
금속 실리사이드층을 구비하는 태양전지 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명에 따른 금속 실리사이드층을 구비하는 태양전지는 다수개의 단위 셀 영역(a)을 포함하는 기판(100); 기판(100)의 단위 셀 영역(a) 상에 형성되는 하부전극(110); 하부전극(110) 상에 형성되는 금속 실리사이드층(131); 금속 실리사이드층(131) 상에 형성되는 실리콘층(200); 및 실리콘층(200) 상에 형성되는 상부전극(300)을 포함하며, 상부전극(300)은 이웃하는 다른 단위 셀 영역(a) 상에 형성된 하부전극(110) 상의 금속 실리사이드층(131)을 통해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
태양전지, 금속 실리사이드, 니켈, 실리콘, 확산
Description
본 발명은 금속 실리사이드층을 구비하는 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 하부전극과 실리콘층(광전소자) 사이에 금속 실리사이드층을 구비하여 태양전지의 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있으며, 특히 단위 셀간의 패터닝 및 전기적 연결 특성을 더 개선시킬 수 있는 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체층을 이용하는 박막 타입의 태양전지 분야에서는 광전 변환 효율을 향상시키기 위해 다결정의 반도체층을 사용하고 있다. 예를 들어 반도체층이 실리콘인 경우 비정질 실리콘보다 다결정 실리콘을 사용할 때에 태양전지의 광전 변환 효율이 향상된다. 통상적으로 다결정 실리콘 태양전지는 비정질 실리콘층을 형성한 후 비정질 실리콘층을 고상 결정화 방식 등으로 결정화시켜서 제조된다.
그러나, 비정질 실리콘을 결정화시키는 경우, 하부전극 상에 비정질 실리콘을 형성한 후 결정화를 위해 고온의 열처리 과정을 수행하기 때문에 하부전극에 포함되어 있던 소정의 불순물이 광 변환층인 실리콘층까지 확산되는 문제점이 있었 다.
이 외에도 태양전지의 구조상 하부전극 상에 형성되는 실리콘층은 물질이 상이한 것이 일반적이어서 하부전극과 실리콘층간의 계면 특성이 좋지 못하여 실리콘층이 박리되는 현상을 초래할 수도 있는 문제점이 있었다.
또한, 태양전지의 단위 셀 형성을 위하여 실리콘층을 패터닝하는 경우에 실리콘층의 하부에 위치하는 하부전극이 손상될 수도 있는 문제점이 있었다.
이와 같이, 상술한 바와 같은 다결정 실리콘 태양전지 제조시 발생할 수 있는 문제점은 실리콘층에서 이루어지는 태양전지의 광전 변환 효율을 저하시키는 중요한 요인들로 작용될 수 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 실리콘층에 불순물이 확산되는 것을 방지할 수 있는 금속 실리사이드층을 구비하는 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 반사층의 기능을 수행할 수 있는 금속 실리사이드층을 구비하는 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 균일한 금속 실리사이드층을 구비하는 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 단위 셀 패턴과 단위 셀간의 연결시(예를 들면, 직렬 연결) 하부전극의 손상을 방지하고 전기 전도도를 개선시킬 수 있는 금속 실리사이드층을 구비하는 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 상기 목적은 다수개의 단위 셀 영역을 포함하는 기판; 상기 기판의 단위 셀 영역 상에 형성되는 하부전극; 상기 하부전극 상에 형성되는 금속 실리사이드층; 상기 금속 실리사이드층 상에 형성되는 실리콘층; 및 상기 실리콘층 상에 형성되는 상부전극을 포함하며, 상기 상부전극은 이웃하는 다른 단위 셀 영역 상에 형성된 하부전극 상의 금속 실리사이드층을 통해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 목적은 다수개의 단위 셀 영역을 포함하는 기판을 제공하는 단계; 상기 기판의 단위 셀 영역 상에 하부전극을 형성하는 단계; 상기 하부전극 상에 금속 실리사이드층을 형성하는 단계; 상기 금속 실리사이드층 상에 실리콘층을 형성하는 단계; 및 상기 실리콘층 상에 상부 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 상부전극은 이웃하는 다른 단위 셀 영역에 형성된 하부전극 상의 금속 실리사이드층을 통해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법에 의해서도 달성된다.
이때, 상기 금속 실리사이드층을 형성하는 단계는, 상기 하부전극 상에 금속층과 비정질 실리콘층을 순차적으로 형성하거나, 비정질 실리콘층과 금속층을 순차적으로 형성하는 단계; 및 상기 금속층과 상기 비정질 실리콘층을 열처리하여 금속 실리사이드층으로 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 금속 실리사이드층을 형성하는 단계는, 상기 하부전극 상에 제1 비정질 실리콘층을 형성하는 단계; 상기 제1 비정질 실리콘층 상에 금속층을 형성하는 단계; 상기 금속층 상에 제2 비정질 실리콘층을 형성하는 단계; 및 상기 금속층과 상기 제1, 제2 비정질 실리콘층을 열처리하여 금속 실리사이드층으로 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 금속층은 Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd 및 Pt 중 어느 하나의 금속일 수 있다.
상기 하부전극은 AZO(ZnO:Al), ITO(Indium-Tin-Oxide), GZO(ZnO:Ga), BZO(ZnO:B), SnO2(SnO2:F) 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 의하면, 하부전극과 실리콘층 사이에 금속 실리사이드층을 구비하여 실리콘층으로 불순물이 확산되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 하부전극과 실리콘층 사이에 금속 실리사이드층을 구비하여 입사되는 광의 굴절률을 변화시켜 실리콘층에서의 광 수집 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 하부전극과 실리콘층 사이에 적어도 하나의 버퍼층(비정질 실리콘층)을 이용하여 균일도가 향상된 금속 실리사이드층을 형성함으로써 하부전극과 실리콘층간의 계면 특성(부착력)을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 어느 하나의 단위 셀과 이웃하는 다른 단위 셀의 전극(상부, 하부전극)이 금속 실리사이드층을 통해 전기적으로 연결되어, 하부전극의 손상을 방지하고 단위 셀간의 전기 전도도를 향상시킬 수 있다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
[실시예 1]
도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 실시예 1에 따른 금속 실리사이드층을 구비하는 태양전지의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
먼저, 도 1a를 참조하면, 상부에 단위 셀이 형성되는 다수개의 단위 셀 영역을 포함하는 기판(100)을 제공한다. 기판(100)의 재질은 투명 재질 또는 불투명 재질 모두 가능한데, 기판(100)의 소재로는 유리, 플라스틱, 실리콘 및 금속, 예를 들면 SUS(Stainless Steel)일 수 있다.
이때, 기판(100)의 표면에는 텍스쳐링(texturing) 처리가 수행될 수 있는데 여기서 텍스쳐링이란, 태양전지의 기판 표면에서 입사되는 빛의 반사에 의한 광학 적 손실을 방지하지 위한 것으로, 기판의 표면을 거칠게 만드는 것이다. 즉 기판 표면에 요철 형상의 패턴을 형성하는 것을 포괄적으로 의미하는 것일 수 있다. 이러한 텍스쳐링으로 기판의 표면이 거칠어지면 표면에서 한번 반사된 빛이 재반사되어 입사되는 빛의 반사율을 감소시킴으로써 광전소자에서의 광 포획량이 증가되어 태양전지의 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
이어서, 기판(100) 상에는 전도성 재질의 하부전극(110)을 형성할 수 있다. 하부전극(110)의 소재는 접촉 저항이 낮으면서 투명한 성질을 갖는 투명전극인 TCO(Transparent Conductive Oxide)을 사용할 수 있는데, 일례로 AZO(ZnO:Al), ITO(Indium-Tin-Oxide), GZO(ZnO:Ga), BZO(ZnO:B) 및 SnO2(SnO2:F) 중 어느 하나일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않으며 통상적인 전도성 소재를 제한 없이 사용할 수 있다.
이러한 하부전극(110)의 형성 방법으로는 열 증착법(Thermal Evaporation), 전자빔 증착법(E-beam Evaporation), 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리기상 증착법(Physical Vapor Deposition; PVD) 및 LPCVD, PECVD, 금속유기 화학기상 증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD)과 같은 화학기상 증착법(Chemical Vapor Deposition; CVD)을 포함할 수 있다.
이어서, 하부전극(110) 상에는 금속층(130)을 형성할 수 있다. 금속층(130)은 Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd 및 Pt일 수 있는데, 바람직하게는 반응 제어가 용이한 니켈(Ni)을 사용할 수 있다. 이러한 금속 층(130)을 형성하는 방법으로는 PVD 방법으로 증착할 수 있는데, 이후 공정에 의해 실리콘(Si)과 결합하여 금속 실리사이드가 될 수 있다. 보다 상세한 설명은 이하에서 설명하도록 한다.
다음으로 도 1b를 참조하면, 하부전극(110)과 금속층(130)을 패터닝하여 단위 셀 사이를 분리할 수 있는데, 이러한 일정 패턴의 하부전극(110) 및 금속층(130)을 형성하는 방법으로는 레이저 광원을 이용한 식각 방법인 레이저 스크라이빙(laser scribing)을 사용할 수 있다.
다음으로, 도 1c를 참조하면, 기판(100) 상부 전체에 p형과 n형 또는 p형, i형, n형의 반도체층인 실리콘층(200)을 적층할 수 있는데, 본 발명에서는 일례로 p형, i형, n형의 실리콘층(200)을 순서대로 형성한 경우를 설명한다. 실리콘층(200)은 PECVD 또는 LPCVD와 같은 CVD 방법으로 형성할 수 있는데, 이러한 실리콘층(200)은 이후 공정에 의해 광을 수광하여 전력을 생산할 수 있는 광전소자의 기능을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 실리콘층(200)을 형성 공정에서는, 본 발명의 구현을 위해 가장 중요한 기능을 수행하는 금속 실리사이드층(131)을 형성하는 공정을 더 수행할 수 있는데, 금속층(130)을 저온 열처리에 의해 실리콘층(200)과 반응시켜 금속 실리사이드층(131)으로 변화시킬 수 있다.
보다 자세하게 설명하면, 저온의 열처리를 수행하여 금속층(130)에 포함된 금속 성분과 실리콘층(200)의 실리콘을 결합하여 실리사이드로 이루어진 금속 실리사이드층(131)을 형성할 수 있다. 일례로, 350℃에서 열처리하여 금속 성분인 Ni 과 Si이 결합된 니켈 실리사이드(예를 들어, NiSi)를 생성할 수 있다.
다음으로, 도 1d를 참조하면, 실리콘층(200)을 단위 셀 간의 분리를 위해 일정 패턴으로 패터닝할 수 있는데, 이러한 패터닝은 레이저 광원을 이용한 식각 방법인 레이저 스크라이빙(Laser Scribing)을 사용할 수 있다. 이때, 본 발명에서는 금속 실리사이드층(131)이 식각 저지막의 기능을 수행할 수 있어 하부전극(110)에 손상 없이 실리콘층(200)만을 용이하게 제거할 수 있다.
다음으로, 도 1e를 참조하면, 기판(100) 상부 전면에 전도성 재질을 형성한 후 단위 셀 영역(a) 간을 분리를 위해 일정 패턴으로 패터닝하여 도시된 바와 같이 상부전극(300)을 형성할 수 있다. 상부전극(300)은 투명 전도성 재질로 ITO, ZnO, IZO, AZO(ZnO:Al), FSO(SnO:F) 중 어느 하나일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않으며 통상적인 전도성 소재를 제한 없이 사용할 수 있다.
이러한 상부전극(300)의 형성 방법으로는 스퍼터링과 같은 PVD 방법 및 LPCVD, PECVD, MOCVD와 같은 CVD 방법을 이용할 수 있으며, 패터닝하는 방법으로는 레이저 광원을 이용한 식각 방법인 레이저 스크라이빙 방식을 사용할 수 있다.
이때, 다수개의 단위 셀 영역(a) 중 어느 하나의 단위 셀 영역(a)에 형성된 상부전극(300)을 이웃하는 다른 단위 셀 영역(a)에 형성된 하부전극(110) 상의 금속 실리사이드층(131)과 전기적으로 연결시켜 회로적으로 직렬 방식의 태양전지를 구현할 수 있다.
따라서, 이와 같이 금속 실리사이드층(131)을 구비하는 태양전지는 실리콘층(200)으로 불순물이 확산되는 것을 방지할 수 있고, 입사되는 광의 굴절률을 변 화시켜 실리콘층(200)에서의 광 수집 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 하부전극(110)과 실리콘층(200)간의 계면 특성(부착력)을 향상시킬 수 있으며, 특히 태양전지의 단위 셀 패터닝시 하부전극(110)의 손상을 방지하고 단위 셀간의 전기 전도도를 향상시킬 수 있다.
[실시예 2]
본 발명의 실시예 2에 의한 태양전지는 도 1a 내지 도 1e를 참조한 실시예 1의 태양전지와 금속 실리사이드층(131)를 제외한 구성은 동일하다. 따라서, 이하의 실시예 2에서는 설명의 중복을 피하기 위해 금속 실리사이드층(131)을 형성하는 공정을 제외한 다른 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 금속 실리사이드층을 구비하는 태양전지의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 기판(100) 상의 하부전극(110) 상에는 금속층(130)을 형성할 수 있는데, 이러한 금속층(130)은 Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd 및 Pt일 수 있는데, 바람직하게는 반응 제어가 용이한 니켈(Ni)을 사용할 수 있다. 이러한 금속층(130)을 형성하는 방법으로는 PVD 방법으로 증착할 수 있는데, 이후 공정에 의해 실리콘(Si)과 결합하여 금속 실리사이드가 될 수 있다.
이어서, 금속층(130) 상에는 버퍼층(140)이 형성될 수 있는데, 이러한 버퍼층은 p형, i형, n형 중 어느 하나의 비정질 실리콘으로 형성할 수 있다. 버퍼층(140)은 PECVD 또는 LPCVD와 같은 CVD 방법으로 형성할 수 있는데, 이후 공정에 의해 금속층(130)과 반응하여 금속 실리사이드층(131)으로 변환될 수 있다.
보다 자세하게 설명하면, 기판(100) 전체에 저온의 열처리를 수행하여 금속층(130)과 버퍼층(140)의 접합면을 기준으로 실리사이드가 형성되어 금속 실리사이드층(131)을 형성할 수 있다. 일례로, Ni일 경우 350℃에서 열처리하여 니켈 실리사이드(NiSi)를 생성할 수 있는데, 도 4를 참조하면, 금속층(130)과 버퍼층(140)이 금속 실리사이드층(131)으로 변환됨을 알 수 있다.
이어서, 본 발명의 실시예 2에 의한 금속 실리사이드층(131)이 형성된 기판(100)은 상술된 실시예 1과 동일하게 단위 셀 패터닝과 실리콘층(200)을 형성하는 과정을 포함하는 공정을 더 수행하여 태양전지를 제조할 수 있다.
따라서, 별도의 비정질 실리콘층을 이용하여 금속 실리사이드를 형성함으로 보다 양호한 금속 실리사이드층(131)을 얻을 수 있다.
한편, 이상에서는 금속층(130)을 형성한 후 버퍼층(140)을 형성하는 경우를 설명하였지만, 그 역의 경우인 버퍼층(140)을 형성한 후 금속층(130)을 적층하는 경우도 본 실시예에 포함되는 것은 자명할 것이다.
[실시예 3]
본 발명의 실시예 3에 의한 태양전지는 도 1a 내지 도 1e를 참조한 실시예 1의 태양전지와 금속 실리사이드(131)를 제외한 구성은 동일하다. 따라서, 이하의 실시예 3에서는 설명의 중복을 피하기 위해 금속 실리사이드(131)을 형성하는 공정을 제외한 다른 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 금속 실리사이드층을 구비하는 태양전지 의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 기판(100) 상의 하부전극(110) 상에는 제1 버퍼층(120)이 형성될 수 있는데, 제1 버퍼층(120)의 보다 자세한 설명은 이후 설명된다.
이어서, 제1 버퍼층(120) 상에는 금속층(130)을 형성할 수 있다. 금속층(130)은 Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd 및 Pt일 수 있는데, 바람직하게는 반응 제어가 용이한 니켈(Ni)을 사용할 수 있다. 이러한 금속층(130)을 형성하는 방법으로는 PVD 방법으로 증착할 수 있는데, 이후 공정에 의해 실리콘(Si)과 결합하여 금속 실리사이드가 될 수 있다.
이어서, 금속층(130) 상에는 제2 버퍼층(140)을 형성할 수 있는데, 이러한 제1 버퍼층(120)과 제2 버퍼층(140)은 p형, i형, n형 중 어느 하나의 비정질 실리콘을 PECVD 또는 LPCVD와 같은 CVD 방법으로 형성할 수 있다.
보다 자세하게 설명하면, 저온의 열처리를 수행하여 금속층(130)과 제1, 제2 버퍼층(120, 140)의 접합면을 기준으로 실리사이드가 형성되어 금속 실리사이드층(131)을 형성할 수 있다. 일례로, Ni일 경우 350℃에서 열처리하여 니켈 실리사이드(NiSi)를 생성할 수 있는데, 도 4를 참조하면, 금속층(130)과 제1, 제2 버퍼층(120, 140)이 금속 실리사이드층(131)로 변환됨을 알 수 있다.
이어서, 본 발명의 실시예 3에 의한 금속 실리사이드층(131)이 형성된 기판(100)은 상술된 실시예 1과 동일하게 단위 셀 패터닝과 실리콘층(200)을 형성하는 과정을 포함하는 공정을 더 수행하여 태양전지를 제조할 수 있다.
따라서, 금속층(130)을 중심으로 별도의 비정질 실리콘층(120, 140)을 이용 하여 금속 실리사이드를 형성함으로 보다 균일한 금속 실리사이드층(131)을 얻을 수 있다.
금속
실리사이드층을
구비하는
다결정
실리콘 태양전지
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 실리콘층의 구성을 나타내는 도면이다.
먼저 도 5a를 참조하면, 실리콘층(200)은 일례로 3층의 비정질 실리콘층(210, 220, 230)이 형성될 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 금속 실리사이드층(131) 상에는 제1 비정질 실리콘층(210)을 형성하고, 이어서 제1 비정질 실리콘층(210) 상에는 제2 비정질 실리콘층(220)을 형성하고, 이어서 하부 제2 비정질 실리콘층(220) 상에는 제3 비정질 실리콘층(230)을 형성하여 하나의 광전소자를 구성할 수 있다. 이때, 제1, 제2, 제3 비정질 실리콘층(210, 220, 230)의 형성 방법으로는 PECVD 또는 LPCVD와 같은 CVD 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
다음으로, 도 5b를 참조하면, 제1, 제2, 제3 비정질 실리콘층(210, 220, 230)을 열처리하여 결정화하는 과정을 수행할 수 있다. 즉, 제1 비정질 실리콘층(210)은 제1 다결정 실리콘층(211)으로, 제2 비정질 실리콘층(220)은 제2 다결정 실리콘층(221)으로, 제3 비정질 실리콘층(230)은 제3 다결정 실리콘층(231)으로 각각 결정화할 수 있다. 결국, 금속 실리사이드층(131) 상에는 제1, 제2, 제3 다결정 실리콘층(211, 221, 231)으로 구성되는 광전소자가 형성된다.
이러한 광전소자는 다결정 실리콘층이 적층된 구조로 광이 수광되어 발생되 는 광기전력으로 전력을 생산할 수 있는 p형, i형, n형의 다결정 실리콘층이 순서대로 적층된 p-i-n 다이오드의 구조일 수 있다. 여기서 i형은 불순물이 도핑되지 않은 진성(intrinsic)을 의미한다. 또한, n형 또는 p형 도핑은 비정질 실리콘층 형성시에 불순물을 인시츄(in situ) 방식으로 도핑하는 것이 바람직하다. p형 도핑시 불순물로서는 보론(B)을 n형 도핑시 불순물로서는 인(P) 또는 비소(As)를 사용하는 것이 일반적이나, 이에 한정되는 것은 아니며 공지된 기술을 제한 없이 사용할 수 있다.
이때, 제1, 제2, 제3 비정질 실리콘층(210, 220, 230)의 결정화 방법은 SPC(Solid Phase Crystallization), ELA(Excimer Laser Annealing), SLS(Sequential Lateral Solidification), MIC(Metal Induced Crystallization), 및 MILC(Metal Induced Lateral Crystallization) 중 어느 하나의 방법을 사용할 수 있다. 상기의 비정질 실리콘의 결정화 방법은 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 본 명세서에서는 생략하기로 한다.
한편, 상기에서는 제1, 제2, 제3 비정질 실리콘층(210, 220, 230)을 모두 형성한 후에 이들 층을 동시에 결정화시키는 것으로 설명하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 하나의 비정질 실리콘층 마다 결정화 공정을 별도로 진행할 수 있으며, 또한 두 개의 비정질 실리콘층은 동시에 결정화 공정을 진행하고 나머지 하나의 비정질 실리콘층은 별도로 결정화 공정을 진행할 수도 있다.
또한, 도시되지는 않았지만 제1 다결정 실리콘층(211), 제2 다결정 실리콘층(221), 제3 다결정 실리콘층(231)은 다결정 실리콘의 성질을 보다 향상시키기 위 하여 결함 제거 공정을 추가로 진행할 수 있다. 본 발명에서는 다결정 실리콘층을 고온 열처리하거나 수소 플라즈마 처리하여 다결정 실리콘층 내에 존재하는 결함(예를 들어, 불순물 및 댕글링 본드 등)을 제거할 수 있다.
한편, 이상에서 설명된 광전소자 상에 다른 광전소자가 더 형성될 수 있는데, 이러한 다른 광전소자는 비정질 실리콘층이 적층된 구조일 수 있다. 또한, 이상에서 설명된 광전소자를 이중 이상으로 적층시킬 수도 있으며, 광전소자는 p-i-n 형이 아닌 p-n 형을 사용할 수도 있다.
이상의 상세한 설명에서 본 발명은 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 실시예 1에 따른 금속 실리사이드층을 구비하는 태양전지의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 금속 실리사이드층을 구비하는 태양전지의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 금속 실리사이드층을 구비하는 태양전지의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2 및 3에 따른 금속 실리사이드층의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 실리콘층의 구성을 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 기판
110: 하부전극
120, 140: 버퍼층
130: 금속층
131: 금속 실리사이드층
200: 실리콘층
Claims (8)
- 다수개의 단위 셀 영역을 포함하는 기판;상기 기판의 단위 셀 영역 상에 형성되는 하부전극;상기 하부전극 상에 형성되는 금속 실리사이드층;상기 금속 실리사이드층 상에 형성되는 실리콘층; 및상기 실리콘층 상에 형성되는 상부전극을 포함하며,상기 상부전극은 이웃하는 다른 단위 셀 영역 상에 형성된 하부전극 상의 금속 실리사이드층을 통해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제1항에 있어서,상기 금속 실리사이드층은 Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd 및 Pt 중 어느 하나의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제1항에 있어서,상기 하부전극은 AZO(ZnO:Al), ITO(Indium-Tin-Oxide), GZO(ZnO:Ga), BZO(ZnO:B), SnO2(SnO2:F) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 다수개의 단위 셀 영역을 포함하는 기판을 제공하는 단계;상기 기판의 단위 셀 영역 상에 하부전극을 형성하는 단계;상기 하부전극 상에 금속 실리사이드층을 형성하는 단계;상기 금속 실리사이드층 상에 실리콘층을 형성하는 단계; 및상기 실리콘층 상에 상부 전극을 형성하는 단계를 포함하며,상기 상부전극은 이웃하는 다른 단위 셀 영역에 형성된 하부전극 상의 금속 실리사이드층을 통해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
- 제4항에 있어서,상기 금속 실리사이드층을 형성하는 단계는,상기 하부전극 상에 금속층과 비정질 실리콘층을 순차적으로 형성하거나, 비정질 실리콘층과 금속층을 순차적으로 형성하는 단계; 및상기 금속층과 상기 비정질 실리콘층을 열처리하여 금속 실리사이드층으로 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
- 제4항에 있어서,상기 금속 실리사이드층을 형성하는 단계는,상기 하부전극 상에 제1 비정질 실리콘층을 형성하는 단계;상기 제1 비정질 실리콘층 상에 금속층을 형성하는 단계;상기 금속층 상에 제2 비정질 실리콘층을 형성하는 단계; 및상기 금속층과 상기 제1, 제2 비정질 실리콘층을 열처리하여 금속 실리사이드층으로 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
- 제5항 또는 제6항에 있어서,상기 금속층은 Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd 및 Pt 중 어느 하나의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
- 제4항에 있어서,상기 하부전극은 AZO(ZnO:Al), ITO(Indium-Tin-Oxide), GZO(ZnO:Ga), BZO(ZnO:B), SnO2(SnO2:F) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
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2009
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