KR20100138703A - 기판의 재사용이 가능한 태양 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판의 재사용이 가능한 태양 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 태양 전지는 i) 상호 이격되어 배치되고 일방향으로 뻗은 복수의 나노 구조체들, ii) 복수의 나노 구조체들 중 하나 이상의 나노 구조체의 일단을 덮는 제1 도전체층, iii) 제1 도전체층과 이격되어 위치하고, 나노 구조체의 타단을 덮는 제2 도전체층, 및 iv) 제1 도전체층 및 상기 제2 도전체층의 사이에 위치한 유전체층을 포함한다.
기판, 재사용, 태양 전지, PDMS, 도핑 영역

Description

기판의 재사용이 가능한 태양 전지 및 그 제조 방법 {SOLAR CELL CAPABLE OF RECYCLING A SUBSTRATE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
기판의 재사용이 가능한 태양 전지 및 그 제조 방법 {SOLAR CELL CAPABLE OF RECYCLING A SUBSTRATE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
최근 들어 자원 고갈 및 자원 가격 상승으로 인해 청정 에너지의 연구 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 청정 에너지로는 태양 에너지, 풍력 에너지, 조력 에너지 등을 그 예로 들 수 있다. 특히, 태양 에너지를 효율적으로 이용하기 위해 태양 전지의 연구 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.
태양 전지는 태양의 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 장치이다. 태양 전지에 태양광을 비추면 태양 전지의 내부에서 전자 및 정공이 발생한다. 발생된 전자 및 정공은 태양 전지에 포함된 P극 및 N극으로 이동하고, P극 및 N극 사이에 전위치가 발생하여 전류가 흐른다.
기판을 재사용할 수 있는 태양 전지를 제공하고자 한다. 또한, 전술한 태양 전지의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지는, i) 상호 이격되어 배치되고 일방향으로 뻗은 복수의 나노 구조체들, ii) 복수의 나노 구조체들 중 하나 이상의 나노 구조체의 일단을 덮는 제1 도전체층, iii) 제1 도전체층과 이격되어 위치하고, 나노 구조체의 타단을 덮는 제2 도전체층, 및 iv) 제1 도전체층 및 제2 도전체층의 사이에 위치한 유전체층을 포함한다.
나노 구조체의 일단에 실리사이드층이 형성되고, 실리사이드층과 접한 나노 구조체에는 고농도의 p형 도핑 영역이 형성될 수 있다. 고농도의 p형 도핑 영역은 제1 도전층내에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지는, i) 제1 도전체층과 접하여 위치한 투명 컨택층, 및 ii) 투명 컨택층과 접하여 위치한 광투과 기판을 더 포함할 수 있다. 투명 컨택층은 ITO(indium tin oxide, 인듐 틴 옥사이드)를 포함할 수 있다.
복수의 나노 구조체들 중 하나 이상의 나노 구조체의 표면 위에 금속나노입자가 위치 할 수 있다. 제2 도전체층 및 유전체층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 층과 접하는 나노 구조체는, i) 제1 도핑 영역, 및 ii) 제2 도전체층의 판면에 평행인 방향으로 제1 도핑 영역을 둘러싸는 제2 도핑 영역을 포함할 수 있 다. 제2 도핑 영역은 n형으로 도핑될 수 있다.
제2 도전체층 및 유전체층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 층과 접하는 나노 구조체는, i) 제1 도핑 영역, 및 ii) 나노 구조체의 길이 방향으로 제1 도핑 영역과 접하는 제2 도핑 영역을 포함할 수 있다. 제2 도전체층 및 유전체층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 층과 접하는 나노 구조체는, i) 제1 도핑 영역, ii) 나노 구조체의 길이 방향으로 제1 도핑 영역과 접하는 진성 영역, 및 iii) 나노 구조체의 길이 방향으로 진성 영역과 접하는 제2 도핑 영역을 포함할 수 있다.
나노 구조체의 일단 및 나노 구조체의 타단에 각각 실리사이드층이 형성될 수 있다. 복수의 나노 구조체들은, i) 제1 도전층과 접하는 제1 직경, 및 ii) 제2 도전층과 접하는 제2 직경을 포함하고, 제1 직경은 제2 직경보다 작을 수 있다. 복수의 나노 구조체들의 직경은 나노 구조체의 길이 방향을 따라 제1 도전층에 가까울수록 점차 작아질 수 있다. 나노 구조체의 일단에는 고농도 도핑 영역이 형성되고, 고농도 도핑 영역은 제1 도전층과 접할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지는 나노 구조체들의 사이에서 제1 도전층 위에 위치하고, 고농도의 p형 도핑 영역을 덮는 차단층을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지는 제2 도전층을 사이에 두고 유전체층의 반대편에 위치하는 또다른 유전체층을 더 포함할 수 있다. 또다른 유전체층의 두께는 0.5mm 내지 30mm일 수 있다. 유전체층 및 또다른 유전체층은 각각 PDMS(polydimethylsiloxane, 폴리디메틸실록산)를 포함할 수 있다.
복수의 나노 구조체들은 그 길이 방향을 따라 농도 구배를 가질 수 있다. 복수의 나노 구조체들은 Si1 - xGex (0<x≤0.5)의 조성을 가지고, x는 나노 구조체의 길이 방향을 따라 제2 도전층에 가까울수록 순차적으로 작아질 수 있다. 복수의 나노 구조체들은 Si1 - xGex (0<x≤0.3)의 조성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지는 복수의 나노 구조체들의 표면을 덮고, 유전체층 및 제2 도전층과 접하는 투명 도전층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법은, i) 복수의 개구부들이 형성된 마스크층이 그 위에 위치하는 기판 위에 기판의 판면에 대하여 실질적으로 수직인 방향으로 뻗은 복수의 나노 구조체들을 개구부들을 통하여 성장시키는 단계, ii) 복수의 나노 구조체들 중 하나 이상의 나노 구조체의 하단에 금속을 도금하여 개구부들을 채우는 단계, iii) 나노 구조체를 열처리하여 나노 구조체의 하단에 실리사이드층을 형성하는 단계, iv) 나노 구조체에 복수의 도핑 영역들을 형성하는 단계, v) 마스크층 위에 유전체층을 제공하여 유전체층과 나노 구조체를 결합시키는 단계, vi) 유전체층과 결합된 나노 구조체를 마스크층 및 기판으로부터 분리시키는 단계, vii) 실리사이드층과 접한 나노 구조체에 고농도 도핑 영역을 형성하는 단계, 및 viii) 유전체층의 배면 및 유전체층의 전면에 각각 제1 도전체층 및 제2 도전체층을 제공하는 단계를 포함한다.
실리사이드층을 형성하는 단계에서, 실리사이드층은 금속과 기판의 소재가 결합하여 형성될 수 있다. 실리사이드층의 형성에 따라 기판에 홈이 형성되고, 실 리사이드층은 홈에 안착될 수 있다. 고농도 도핑 영역을 형성하는 단계는, 외부 노출된 나노 구조체에 붕소(B)를 주입하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법은 나노 구조체에 복수의 도핑 영역들을 형성하는 단계 이후에 나노 구조체의 표면 위에 금속나노입자를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 나노 구조체에 복수의 도핑 영역들을 형성하는 단계는, i) 나노 구조체에 제1 도핑 영역을 형성하는 단계, 및 ii) 기판의 판면에 평행인 방향으로 제1 도핑 영역을 둘러싸는 제2 도핑 영역을 나노 구조체에 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 도핑 영역을 나노 구조체에 형성하는 단계에서, 제2 도핑 영역은 n형으로 형성될 수 있다.
나노 구조체에 복수의 도핑 영역들을 형성하는 단계는, i) 나노 구조체에 제1 도핑 영역을 형성하는 단계, 및 ii) 나노 구조체의 길이 방향으로 제1 도핑영역과 인접한 제2 도핑 영역을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 나노 구조체에 복수의 도핑 영역들을 형성하는 단계는, i) 나노 구조체에 제1 도핑 영역을 형성하는 단계, ii) 나노 구조체의 길이 방향으로 제1 도핑영역과 인접한 진성 영역을 형성하는 단계, 및 iii) 나노 구조체의 길이 방향으로 진성 영역과 인접한 제2 도핑 영역을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법은, i) 기판 위에 기판의 판면에 대하여 실질적으로 수직인 방향으로 뻗은 복수의 나노 구조체들을 제공하는 단계, ii) 복수의 나노 구조체들 사이에 도핑층을 제공하는 단계, iii) 도핑층 위에 차단층을 제공하는 단계, iv) 복수의 나노 구조체들의 표면을 도핑하고, 기판과 접하는 복수의 나노 구조체들의 일단을 도핑층에 의해 도핑하여 고농도 도핑 영역을 제공하는 단계, v) 기판 위의 복수의 나노 구조체들 사이에 유전체층을 제공하는 단계, vi) 유전체층 위로 노출된 복수의 나노 구조체들의 타단을 덮는 제1 전극을 제공하는 단계, vii) 제1 전극 위에 또다른 유전체층을 제공하는 단계, viii) 또다른 유전체층을 파지하여 기판을 유전체층으로부터 분리시켜서 고농도 도핑 영역을 외부 노출시키는 단계, 및 ix) 고농도 도핑 영역을 덮고 유전체층과 접하는 제2 전극을 제공하는 단계를 포함한다.
복수의 나노 구조체들을 제공하는 단계에서, 복수의 나노 구조체들은 기판을 형성하는 모재를 에칭하여 형성할 수 있다. 모재의 에칭시 형성되는 에칭 영역은 기판의 판면에 가까울수록 클 수 있다. 유전체층을 제공하는 단계는, i) 유전체층이 복수의 나노 구조체들의 타단을 덮는 단계, 및 ii) 타단을 덮은 유전체층을 플라스마 에칭하여 타단을 외부 노출시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법은 고농도 도핑 영역을 제공하는 단계 후에 차단층 위로 노출된 복수의 나노 구조체들의 표면을 덮는 투명 도전층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 제1 전극을 제공하는 단계에서 투명 도전층은 제1 전극과 접할 수 있다. 제2 전극을 제공하는 단계에서, 제2 전극은 차단층에 의해 도전층과 이격될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법은, i) 기판을 제공하는 단계, ii) 기판 위에 복수의 화합물 반도체층들을 차례로 적층하는 단계, iii) 복수의 화합물 반도체층들 위에 산화유도패턴을 제공하는 단계, iv) 복수의 화합물 반도체층들을 부분 에칭함으로써 복수의 나노 구조체들을 제공하는 단계, v) 복수의 나노 구조체들을 도핑하는 단계, vi) 기판 위의 복수의 나노 구조체들 사이에 유전체층을 제공하는 단계, vii) 유전체층 위에 투명 도전층을 제공하는 단계, viii) 투명 도전층 위에 제1 전극을 제공하는 단계, ix) 기판을 복수의 나노 구조체들로부터 분리시켜 복수의 나노 구조체들의 일단을 외부 노출시키는 단계, 및 x) 일단을 덮으면서 유전체층에 접하는 제2 전극을 제공하는 단계를 포함한다.
복수의 화합물 반도체층들은 그 적층 방향을 따라 농도 구배를 가질 수 있다. 투명 도전층을 제공하는 단계에서, 투명 도전층은 유전체층 위로 노출된 복수의 나노 구조체들의 타단을 덮을 수 있다.
기판을 재사용할 수 있으므로, 낮은 가격으로 대량의 태양 전지를 제조할 수 있다. 따라서 태양 전지의 제조 효율을 증대시킬 수 있다. 유전체층을 이용하여 태양 전지의 유연성을 확보할 수 있으므로, 태양 전지를 의류, 플렉서블 디스플레이 등에 응용할 수 있다. 또한, 유기태양전지 및 실리콘 태양전지의 이점을 모두 이용할 수 있으므로, 광전변환효율이 우수하고, 휘어지는 특성을 확보할 수 있다. 그리고 저순도의 실리콘을 사용하여 태양 전지를 제조할 수 있다.
첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명을 단지 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 개념과 범위첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명을 단지 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 인용부호를 사용하여 나타낸다.
이하에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련 기술 문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹 션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90°회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
명세서에 기재된 "나노"라는 용어는 나노 스케일을 의미하며, 마이크로 단위를 포함할 수도 있다. 또한, 명세서에 기재된 "나노 구조체"라는 용어는 나노 막대, 나노 튜브, 나노벽 및 나노 와이어 등 모든 구조를 포함한 나노 스케일의 객체를 의미한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지(100)의 개략적인 단면도이다. 도 1의 태양 전지(100)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 태양 전지(100)의 구조를 다른 형태로도 변형할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 태양 전지(100)는 복수의 나노 구조체들(20), 제1 도전체층(40), 제2 도전체층(42) 및 유전체층(60)을 포함한다. 이외에, 태양 전지(100)는 다른 소자들을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 태양 전지(100)는 촉매(50), 투명 컨택층(10), 광투과 기판(90) 및 컨택부들(80, 82)을 더 포함한다.
도 1에는 z축 방향을 향하여 뻗은 나노 막대 형상의 나노 구조체들(20)을 도시하였지만 이와 다른 형상으로 나노 구조체들(20)을 제조할 수도 있다. 복수의 나노 구조체들(20)은 상호 이격되어 배치되며 z축 방향을 향하여 뻗어 있으므로, 태양광을 잘 흡수할 수 있다.
나노 구조체(20)의 소재로는 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 또는 실리콘게르마늄(SiGe) 등을 사용할 수 있다. 이러한 소재를 사용함으로써 나노 구조체(20)에 도핑영역을 형성할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 나노 구조체(20)는 제1 도핑 영역(201) 및 제2 도핑 영역(203)을 포함한다. 제2 도핑 영역(203)은 제1 도핑 영역(201)을 둘러싼다. 특히, 제2 도핑 영역(203)은 제2 도전체층(42)의 판면(421)에 평행인 방향, 즉 xy 평면 방향을 따라 제1 도핑 영역(201)을 둘러싼다. 여기서, 제1 도핑 영역(201)은 n형으로 형성하고, 제2 도핑 영역(203)은 p형으로 형성할 수 있다. 따라서 입사된 태양광에 의해 제1 도핑 영역(201)에 전자가 결합되고, 제2 도핑 영역(203)에 정공이 결합되면 기전력이 발생한다. 나노 구조체(20)는 제2 도전체층(42) 및 유전체층(60)과만 직접 접하므로, 제1 도전체층(40)과의 전기적인 연결에 의한 단락 현상은 발생되지 않는다.
도 1에 도시한 바와 같이, 나노 구조체(20)의 일단(20a)에는 실리사이드층(22)이 형성된다. 그리고 나노 구조체(20)의 타단(20b)에 형성된 실리사이드층(23)은 촉매로서 기능하여 나노 구조체(20)를 성장시키기 위해 사용한다.
태양 전지(100)를 제조하는 경우, 실리사이드층(22)의 일부는 다시 나노 구조체(20)를 제조하기 위한 촉매인 실리사이드층(23)으로서 기능할 수 있다. 따라서 기판(70)(도 6에 도시)을 재사용하여 지속적으로 태양 전지(100)를 제조할 수 있으므로, 태양 전지(100)의 제조 비용을 절감시킬 수 있다. 이는 추후에 좀더 상세하게 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 실리사이드층(22)과 접한 나노 구조체(20)에는 고농도의 p형 도핑 영역(205), 즉 p+형 도핑 영역이 형성된다. 그 결과, 입사된 태양광에 의해 나노 구조체(20)에서 생성된 정공들을 p+형 도핑 영역(205)을 통해 투명 컨택층(10)으로 잘 이송할 수 있으므로, 태양 전지(100)의 광전 변환 효율을 높일 수 있다. 더욱이, p+형 도핑 영역(205)은 제1 도전층(40)내에 위치하므로, 제1 도전층(40)을 통하여 정공들의 이송 효율을 높일 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제1 도전체층(40) 및 제2 도전체층(42)은 상호 이격되어 위치한다. 유전체층(60)은 제1 도전체층(40) 및 제2 도전체층(42)의 사이 에 위치하여 제1 도전체층(40) 및 제2 도전체층(42)을 상호 절연시킨다. 예를 들면, 유전체층(60)의 소재로는 산화아연(ZnO), 산화실리콘(SiO2), PDMS(polydimethylsiloxane, 폴리디메틸실록산) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
제1 도전체층(40)은 나노 구조체(20)의 일단(20a)을 덮고, 제2 도전체층(42)은 나노 구조체(20)의 타단(20b)을 덮는다. 여기서, 제1 도전체층(40) 및 제2 도전체층(42)은 태양광이 잘 투과될 수 있도록 투명 도전층(transparent conductive oxide, TCO)으로 형성할 수 있다. 그 결과, 태양광은 제1 도전체층(40) 및 제2 도전체층(42)을 잘 투과하여 복수의 나노 구조체들(20)에 잘 입사된다. 따라서 태양 전지(100)의 광흡수율이 증대될 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 투명 컨택층(10)은 제1 도전체층(40) 및 광투과 기판(90)과 접하여 위치한다. 따라서 광투과 기판(90), 예를 들면 유리를 통과한 태양광을 차단하지 않고 나노 구조체(20)에 그대로 투과시킬 수 있다. 예를 들면, 투명 컨택층(10)은 ITO(indium tin oxide, 인듐 틴 옥사이드)를 포함하여 광을 투과시키면서 제1 도전체층(40)와 제1 컨택부(80)를 전기적으로 연결할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제2 도전체층(42)의 상부 및 투명 컨택층(10)의 상부에는 각각 제2 컨택부(82) 및 제1 컨택부(80)를 형성하여 수동 소자(P)를 연결한다. 따라서 태양 전지(100)를 이용하여 수동 소자(P)에 전력을 공급함으로써 이를 구동시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지(200)의 개략적인 단면도이다. 도 2의 태양 전지(200)의 구조는 도 1의 태양 전지(100)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 나노 구조체(21)는 그 길이 방향, 즉, z축 방향을 따라 형성된 제1 도핑 영역(211) 및 제2 도핑 영역(213)을 포함한다. 제1 도핑 영역(211) 및 제2 도핑 영역(213)은 z축 방향을 따라 상호 인접한다. 여기서, 제1 도핑 영역(211)은 n형으로 형성하고, 제2 도핑 영역(213)은 p형으로 형성할 수 있다. 따라서 입사된 태양광에 의해 제1 도핑 영역(211)에 전자가 결합되고, 제2 도핑 영역(213)에 정공이 결합되면 기전력이 발생한다. 도 2에는 도시하지 않았지만, p+/p/n/n+ 형태의 도핑 영역 또는 p+/p/i/n/n+ 형태의 도핑 영역을 나노 구조체(21)의 길이 방향을 따라 형성할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지(300)의 개략적인 단면도이다. 도 3의 태양 전지(300)의 구조는 도 2의 태양 전지(200)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 나노 구조체(25)는 그 길이 방향을 따라 형성된 제1 도핑 영역(211), 진성 영역(212) 및 제2 도핑 영역(213)을 포함한다. 제1 도핑 영역(211), 진성 영역(212) 및 제2 도핑 영역(213)은 상호 접해 있다. 진성 영역(212)을 제1 도핑 영역(211) 및 제2 도핑 영역(213)의 사이에 형성함으로써 나노 구조체(25)의 밴드갭을 최소화할 수 있다. 그 결과, 나노 구조체(25)를 통하여 정공 및 자유전자의 이송 효율이 증가하므로, 태양 전지(300)의 광전변환효율을 증가 시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양 전지(400)의 개략적인 단면도이다. 도 4의 태양 전지(400)의 구조는 도 1의 태양 전지(100)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 태양 전지(400)는 금속나노입자(30)를 더 포함한다. 금속나노입자(30)는 유전체층(60)과 접촉하여 표면 플라즈몬 효과를 더욱 극대화할 수 있다. 그 결과, 태양 전지(400)의 광흡수율을 더욱 향상시킬 수 있다.
금속나노입자(30)는 나노 구조체(20)의 표면 위에 위치한다. 반구 형상을 가지는 금속나노입자(30)는 나노 구조체(20)의 표면에 부착되어 표면 플라즈몬 효과를 유도한다. 플라즈몬은 금속내의 자유전자가 집단적으로 진동하는 유사 입자로서, 금속나노입자(30)의 표면에 부분적으로 존재한다.
따라서 금속나노입자(30)를 이용한 표면 플라즈몬 효과를 이용하여 가시광선 영역의 높은 투과율을 구현할 수 있다. 그 결과, 태양 전지(300)의 광흡수율을 크게 증진시킬 수 있다. 예를 들면, 금속나노입자(30)의 소재로는 표면 플라즈몬 효과가 우수한 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금을 사용할 수 있다. 이러한 금속나노입자(30)의 소재는 표면 플라즈몬 효과가 우수하므로, 태양 전지(400)에 사용하기에 적합하다.
도 5는 도 1의 태양 전지(100)의 제조 공정의 순서도를 개략적으로 나타내고, 도 6 내지 도 13은 도 1의 태양 전지(100)의 제조 공정의 각 단계들을 개략적으로 나타낸 도면들이다. 이하에서는 도 5와 함께 도 6 내지 도 13을 참조하여 도 1의 태양 전지(100) 중에서 제1 도전체층(40), 제2 도전체층(42) 및 유전체층(20)이 상호 결합된 부분의 제조 공정을 순서대로 설명한다. 전술한 부분을 제외한 태양 전지(100)의 나머지 부분들의 제조 공정은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로 그 상세한 설명을 생략한다.
먼저, 도 5의 단계(S10)에서는 도 6에 도시한 바와 같이, 기판(70) 위에 위치하는 마스크층(72)을 통하여 기판(70) 위에 복수의 나노 구조체들(20)을 성장시킨다. 마스크층(72)에는 복수의 개구부들(721)이 형성되어 있으므로, 복수의 개구부들(721)을 통하여 복수의 나노 구조체들(20)을 성장시킨다. 복수의 나노 구조체들(20)은 기판(70)의 판면(701)에 대하여 실질적으로 수직인 방향으로 뻗어 있다.
복수의 나노 구조체들(20)은 실리사이드층(23)을 촉매로 사용하여 챔버(미도시)내에 전구체를 주입함으로써 제조된다. 여기서, 기판(70)의 소재로는 고농도로 도핑된 p형 실리콘을 사용할 수 있고, 마스크층(72)의 소재로는 산화실리콘(SiO2)을 사용할 수 있다. 또한, 예를 들면, 실리사이드층(23)의 소재로는 니켈 실리사이드(NiSix)를 사용할 수 있다. 나노 구조체(20)는 실리콘으로 제조될 수 있다.
다음으로, 도 5의 단계(S20)에서는 나노 구조체(20)의 하단에 금속(24)을 도금하여 개구부(721)를 채운다. 예를 들면, 도 7에 도시한 바와 같이, 니켈 등의 금속(24)을 무전해 도금하여 나노 구조체(20)의 하단을 채운다.
도 5의 단계(S30)에서는 나노 구조체(20)를 열처리하여 나노 구조체(20)의 하단에 실리사이드층(22)을 형성한다. 즉, 도 8에 도시한 바와 같이, 기판(70)과 금속(24)(도 7에 도시)이 상호 작용하여 나노 구조체(20)의 하단에 실리사이드층(22)이 형성된다. 실리사이드층(22)은 금속(24) (도 7에 도시)과 기판(70)의 소재인 실리콘이 결합하여 이루어진다. 따라서 기판(70)의 소재 일부가 사용되어 실리사이드층(22)이 형성되므로, 기판(70)에는 홈(701)이 형성된다. 그리고 실리사이드층(22)은 홈(701)에 안착되어 위치한다.
다음으로, 도 5의 단계(S40)에서는 나노 구조체(20)에 복수의 도핑 영역들(201, 203)을 형성한다. 도 9에 도시한 바와 같이, 복수의 도핑 영역들(201, 203)은 제1 도핑 영역(201) 및 제2 도핑 영역(203)을 포함한다.
제1 도핑 영역(201)을 형성하기 위해서 나노 구조체(20)에 붕소를 코팅시켜 주입할 수 있다. 이 경우, 나노 구조체(20)의 표면에 코팅된 붕소가 열에 의해 나노 구조체(20)의 내부로 확산되면서 나노 구조체(20)가 전부 제1 도핑 영역(201)으로 바뀐다. 따라서 제1 도핑 영역(201)으로 균일하게 도핑된 나노 구조체(20)를 제조할 수 있다.
다음으로, 제1 도핑 영역(201)이 형성된 나노 구조체(20)를 열처리하면서 나노 구조체(20)에 인(P)을 주입시킨다. 즉, 나노 구조체(20)의 표면에 인을 코팅한 후에 나노 구조체(20)를 열처리하는 경우, 인이 나노 구조체(20)의 내부로 확산되면서 주입된다. 그리고 인이 주입된 나노 구조체(20)를 플라스마 이온 도핑하여 나노 구조체(20)에 제2 도핑 영역(203)을 형성한다. 그 결과, 제1 도핑 영역(201)의 외부 영역이 제2 도핑 영역(203)으로 전환되면서 제2 도핑 영역(203)이 기판(70)의 판면(701)에 평행인 방향을 따라 제1 도핑 영역(201)을 둘러싼다. 제2 도핑 영역(203)을 n형으로 형성하여 나노 구조체(20)의 자유전자 이송 효율을 증대시킬 수 있다. 한편, 제1 도핑 영역(201)이 제2 도핑 영역(203)으로 완전히 치환되는 현상을 방지하기 위하여 제2 도핑 영역(203) 형성을 위한 나노 구조체(20)의 열처리 시간을 제1 도핑 영역(201) 형성을 위한 나노 구조체(20)의 열처리 시간보다 짧게 유지한다.
이와는 달리, 도 5의 단계(S40)에서는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 나노 구조체(20)의 길이 방향을 따라 제1 도핑 영역(211) 및 제2 도핑 영역(213)을 형성할 수 있다. 이 경우, 도전체층(40, 42)을 형성하기 전에 나노 구조체(20)의 양단을 도핑 및 확산시켜 pn 접합 구조 또는 pin 접합 구조로 형성한다. 여기서, pin 접합 구조는 도핑되지 않은 진성 영역을 포함한다.
나노 구조체(20)는 마스크 역할을 하는 유전체층(60)이 형성된 상태에서 도핑된다. 인(P)과 붕소(B)가 포함된 유기물을 나노 구조체(20)의 양단에 스핀코팅하여 증착한 후 동시에 열처리하여 제1 도핑 영역(211) 및 제2 도핑 영역(213)을 형성할 수 있다. 이와는 달리, 이온 주입법을 통하여 나노 구조체(20)의 양단을 p형 및 n형으로 도핑한 후, 열처리로 확산시켜 pn 접합 또는 pin 접합을 형성할 수도 있다.
한편, 나노 구조체(20)의 표면 위에 금속나노입자(30)(도 4에 도시)를 제공할 수도 있다. 이 경우, 챔버(미도시) 내에서 나노 구조체(20)의 표면 위에 은(Ag) 등의 타겟 소스를 이용하여 금속나노입자(30)를 증착시킬 수 있다.
이와는 달리, 나노 구조체(20)를 금속 도금액이 담긴 도금욕(미도시)에 담지 함으로써 나노 구조체(20)의 표면 위에 금속나노입자(30)를 제공할 수도 있다. 금속나노입자(30)는 무전해 도금법에 의해 나노 구조체(20)의 표면 위에 부착된다. 나노 구조체(20)를 건조하면, 금속나노입자(30)는 나노 구조체(20)의 표면 위에 반구 형상으로 부착된다.
다음으로, 도 5의 단계(S50)에서는 도 10에 도시한 바와 같이, 마스크층(72) 위에 유전체층(60)을 제공하여 유전체층(60)을 나노 구조체(20)와 결합시킨다. 여기서, 유전체층(60)에는 PDMS 등의 경화성이 높은 소재를 사용하므로, 유전체층(60)은 마스크층(72)에 의해 지지되고, 개구부(721) 내부까지 침입하지 않는다. 따라서 마스크층(72)과 유전체층(60)의 사이에 기판(70)의 판면(701)에 평행인 방향으로 길게 뻗은 경계면이 형성된다.
다음으로, 도 5의 단계(S60)에서는 도 11에 화살표로 도시한 바와 같이, 유전체층(60)과 결합된 나노 구조체(20)를 마스크층(72) 및 기판(70)으로부터 분리시킨다. 여기서, 유전체층(60)과 결합된 나노 구조체(20)만 태양 전지(100)(도 1에 도시)를 제조하기 위해 사용할 수 있다.
한편, 나노 구조체(20)로부터 분리시킨 기판(70)의 개구부(721)에는 잔여 실리사이드층(22)이 존재한다. 따라서 마스크층(72)이 그 위에 위치하는 기판(70)을 재사용할 수 있다. 즉, 기판(70)을 챔버(미도시) 내에 넣고, 전구체를 주입하는 경우, 잔여 실리사이드층(22)이 촉매로서 기능하여 개구부(721)를 통해 다시 나노 구조체(20)를 제조할 수 있다. 그 결과, 기판(70)의 지속적인 재사용에 의해 태양 전지(100)(도 1에 도시)의 제조 비용을 절감할 수 있다.
다음으로, 도 4의 단계(S70)에서는 도 12에 도시한 바와 같이, 실리사이드층(22)과 접한 나노 구조체(20)에 고농도 도핑 영역, 즉 p+ 도핑 영역(205)을 형성한다. 즉, 외부 노출된 나노 구조체(20)의 일단에 붕소(B)를 주입하여 확산시킴으로써 p+ 도핑 영역(205)을 형성할 수 있다. 그 결과, p+ 도핑 영역(205)을 통하여 정공들의 이송 효율을 높일 수 있다.
도 4의 단계(S80)에서는 도 13에 도시한 바와 같이, 유전체층(60)의 배면(601) 및 전면(603)에 각각 제1 도전체층(40) 및 제2 도전체층(42)을 제공한다. 그 결과, 유전체층(60)은 제1 도전체층(40) 및 제2 도전체층(42)과 접하여 위치한다. 제1 도전체층(40) 및 제2 도전체층(42)은 유전체층(60)을 스핀 코팅하여 형성할 수 있다. 이러한 방법들을 통하여 기판(70)의 재사용이 가능한 태양 전지(100)(도 1에 도시)를 제조할 수 있다.
도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 태양 전지(500)의 단면 구조를 개략적으로 나타낸다. 도 14의 태양 전지(500)의 구조는 도 1의 태양 전지(100)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하고 그 상세한 설명을 생략한다.
도 14에 도시한 바와 같이, 태양 전지(500)는 복수의 나노 구조체들(25), 제1 도전층(40), 제2 도전층(42), 금속 그리드(44), 제1 유전체층(60) 및 제2 유전체층(62)을 포함한다. 나노 구조체(25)는 제1 도핑 영역(251), 제2 도핑 영역(253) 및 고농도의 p형 도핑 영역(255)를 포함한다. 전술한 소자들 중 일부 소자들은 태양 전지(500)에서 생략할 수도 있다. 또한, 다른 소자들을 태양 전지(500)에 더 추가할 수 있다.
도 14에 도시한 바와 같이, 나노 구조체(25)는 역사다리꼴 형상을 가진다. 따라서 나노 구조체(25)의 직경은 나노 구조체(25)의 길이 방향, 즉 z축 방향을 따라 제1 도전층(40)에 가까울수록 점차 작아진다. 또한, 제1 도전층(40)과 접하는 나노 구조체(25)의 제1 직경(D1)은 제2 도전층(42)과 접하는 나노 구조체(25)의 제2 직경(D2)보다 작다. 나노 구조체(25)가 이러한 구조를 가지므로, 나노 구조체(25)를 기판(미도시)으로부터 분리시키기가 편리하다. 즉, 나노 구조체(25)가 기판(미도시)과 접촉하는 면적이 작으므로, 나노 구조체(25)는 기판(미도시)으로부터 쉽게 떨어진다.
도 14에 도시한 바와 같이, 나노 구조체(25)의 일단에는 고농도의 p형 도핑 영역(255)이 형성된다. 이 경우, 제1 도핑 영역(251)은 p형으로 형성되고, 제2 도핑 영역(253)은 n형으로 형성될 수 있다. 그 결과, 나노 구조체(25)에 pn 접합을 구현함으로써 태양광에 의해 충분한 양의 기전력을 발생시킬 수 있다. 고농도의 p형 도핑 영역(255)은 제1 도전층(40)과 접하여 위치한다. 따라서 고농도의 p형 도핑 영역(255)은 전력 생성에 필요한 전자 또는 정공을 제1 도전층(40)에 효율적으로 이송할 수 있다.
제2 유전체층(62)은 금속 그리드(44) 및 제2 도전층(42) 위에 위치한다. 즉, 제2 유전체층(62)은 제2 도전층(42)을 사이에 두고 제1 유전체층(60)의 반대편에 위치한다. 제2 유전체층(62)의 두께는 0.5mm 내지 30mm일 수 있다. 제2 유전층(62)의 두께가 너무 작은 경우, 그 하부의 실리콘 와이어 어레이를 지지하기 어 렵다. 또한, 제2 유전층(62)의 두께가 너무 큰 경우, 태양 전지(500)가 잘 휘어지지 않는다. 따라서 제2 유전체층(62)의 두께를 전술한 범위로 유지한다. 제2 유전층(62)을 파지하여 기판(미도시)으로부터 복수의 나노 구조체들(25)을 분리시킬 수 있다.
전술한 제1 유전체층(60) 및 제2 유전체층(62)은 PDMS를 포함할 수 있다. PDMS는 유기물 지지체로서, 이로 인해 태양전지(500)가 잘 휘어진다. 따라서 곡면으로 된 건물 외부에 태양전지(500)를 잘 붙일 수 있 다. 이하에서는 도 15와 도 16 내지 도 24를 참조하여 태양전지(500)의 제조 방법을 좀더 상세하게 설명한다.
도 15는 도 14의 태양전지(500)의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이고, 도 16 내지 도 24는 도 15의 각 단계들에 대응하는 태양전지(500)의 개략적인 단면도이다.
도 15에 도시한 바와 같이, 태양 전지(500)의 제조 방법은, i) 모재를 제공하는 단계(S15), ii) 모재를 에칭하여 기판 위에 복수의 나노 구조체들을 제공하는 단계(S25), iii) 도핑층 및 차단층을 제공하는 단계(S35), iv) 복수의 나노 구조체들의 표면을 도핑하고, 나노 구조체의 일단에 고농도 도핑 영역을 제공하는 단계(S45), v) 복수의 나노 구조체들 사이에 유전체층을 제공하는 단계(S55), vi) 나노 구조체의 타단을 덮는 제1 도전층을 제공하는 단계(S65), vii) 제1 도전층 위에 또다른 유전체층을 제공하는 단계(S75), viii) 기판을 유전체층으로부터 분리하는 단계(S85), 그리고 ix) 유전체층과 접하는 제2 도전층을 제공하는 단계(S95)를 포 함한다. 이외에, 태양 전지(500)의 제조 방법은 필요에 따라 다른 단계들을 더 포함할 수 있다..
도 15에 도시한 바와 같이, 먼저 단계(S15)에서는 모재(501)를 제공한다. 예를 들면, 도 16에 도시한 바와 같이, p형 실리콘을 모재(501)의 소재로 사용할 수 있다.
다음으로, 도 15의 단계(S25)에서 모재(501)를 에칭하여 기판(70) 위에 복수의 나노 구조체들(25)을 제공한다. 즉, 도 17에 도시한 바와 같이, 마스크를 사용해 모재(501)를 이방성 식각시키면서 복수의 나노 구조체들(25)을 형성한다. 따라서 복수의 나노 구조체들(25) 사이에 위치한 에칭 영역은 기판(70)에 가까울수록 커진다. 그 결과, 역사다리꼴 형상의 나노 구조체(25)가 제조된다. 여기서, 복수의 나노 구조체들(25)은 기판(70)의 판면(701)에 실질적으로 수직인 방향으로 뻗는다. 나노 구조체(25)의 직경은 2㎛ 내지 10㎛일 수 있다. 나노 구조체(25)의 직경이 너무 작은 경우, pn 접합이 불안정하다. 또한, 나노 구조체(25)의 직경이 너무 큰 경우, 나노 구조체(25)의 밀도가 낮아서 나노 구조체(25)의 광흡수율 및 광전변환효율이 낮다.
도 15의 단계(S35)에서는 도핑층(71) 및 차단층(73)을 제공한다. 즉, 도 18에 도시한 바와 같이, 도핑층(71) 및 차단층(73)이 차례로 기판(70) 위의 복수의 나노 구조체들(25) 사이에 형성된다. 도핑층(71)은 나노 구조체(25)의 하단에 고농도로 도핑된 영역을 형성하기 위해 제공된다. 예를 들면, 붕소 SOD(spin on dopatn)를 코팅하는 방법을 이용하여 도핑층(71)을 제공한다.
한편, 도핑층(71) 위에는 차단층(73)을 제공한다. 차단층(73)은 도핑층(71)에 의해 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면 인(P)이 나노 구조체(25)의 상부로 확산되는 것을 방지한다. 차단층(73)으로는 SOG(spin on glass)를 코팅할 수 있다.
다음으로, 도 15의 단계(S45)에서는 복수의 나노 구조체들(25)의 표면을 도핑하고, 나노 구조체(25)의 일단에 고농도 도핑 영역(255)을 제공한다. 즉, 도 19에 도시한 바와 같이, PSOD(phosphorous spin on glass)(75)를 복수의 나노 구조체들(25) 위에 플로우팅(floating)하여 600℃ 내지 1100℃로 1초 내지 30초 동안 가열함으로써 복수의 나노 구조체들(25)의 표면을 도핑시킨다. 이 경우, 복수의 나노 구조체들(25)의 표면은 n형으로 도핑될 수 있다. 또한, 도핑층(71)(도 18에 도시)은 기판(70)에 접하는 나노 구조체(25)의 일단에 작용하여 고농도 도핑 영역(255)을 형성한다. 그 결과, 제1 도핑 영역(251), 제2 도핑 영역(253) 및 고농도 도핑 영역(255)을 포함하는 나노 구조체(25)가 제조된다. 예를 들면, 제1 도핑 영역(251)은 n형, 제2 도핑 영역(253)은 p형, 그리고 도핑 영역(255)은 고농도의 p형으로 제조할 수 있다. 한편, 도 15의 단계(S45)에서 전술한 반응이 완료되면, 희석된 불화수소용액을 사용하여 차단층(71)(도 18에 도시) 및 나머지 잔류물을 제거할 수 있다.
다시 도 15로 되돌아가면, 단계(S55)에서는 복수의 나노 구조체들(25) 사이에 유전체층(60)을 제공한다. 즉, 도 20에 도시한 바와 같이, 스핀 코터(spin-coater)를 이용하여 유전체층(60)을 복수의 나노 구조체들(25) 사이의 기판(70) 위에 균일하게 코팅된다. 코팅 속도는 1000rpm 내지 5000rpm으로 조절할 수 있고, 10초 내지 10분 동안 이루어진다. 유전체층(60)의 소재로는 PDMS를 사용할 수 있다. PDMS는 그 기재를 염화메틸렌으로 희석해 사용한다. 희석 농도비를 1 내지 4로 하여 PDMS를 희석시킨다. PDMS 코팅을 완료한 후, PDMS를 50℃ 내지 150℃로 가열한다. 유전체층(60)은 나노 구조체(25) 표면을 패시베이션(passivation)시킨다.
한편, 나노 구조체(25)의 상단은 외부로 노출될 수 있다. 즉, 유전체층(60)으로 복수의 나노 구조체들(25)의 단부를 덮고, 유전체층(60)을 플라스마 에칭함으로써 나노 구조체(25)의 상단을 외부로 노출시킬 수 있다.
다음으로, 도 15의 단계(S65)에서는 복수의 나노 구조체들(25)의 상단을 덮는 제1 도전층(42)을 제공한다. 즉, 도 21에 도시한 바와 같이, 복수의 나노 구조체들(25)은 제1 도전층(42)과 전기적으로 연결되므로, 외부에 전력을 공급할 수 있다.
도 15의 단계(S75)에서는 유전체층(62)을 제공한다. 도 22에 도시한 바와 같이, 제1 도전층(42) 위에 금속 그리드(44)를 제공한 후 그 위에 유전체층(62)을 제공할 수도 있다. 또한, 금속 그리드(44)는 불필요한 경우 생략할 수 있다. 금속 그리드(44)는 제1 도전층(42)의 전도성을 높이기 위하여 제1 도전층(42) 위에 부착된다.
다음으로, 도 16의 단계(S85)에서는 기판(70)을 유전체층(60)으로부터 분리한다. 즉, 도 23에 도시한 바와 같이, 기판(70)(도 22에 도시)이 유전체층(62)에 의해 견고하게 지지되므로, 유전체층(62)을 파지한 후 잡아당겨서 기판(70)을 떼어 낸 후 재활용할 수 있다.
마지막으로, 단계(S95)에서는 유전체층(60)과 접하는 제2 도전층(40)을 제공한다. 제2 도전층(40)은 유전체층(60) 아래에 증착되어 형성될 수 있다. 즉, 도 24에 도시한 바와 같이, 제2 도전층(40)은 나노 구조체(25)와 전기적으로 연결된다. 따라서 전술한 방법을 이용하여 태양 전지(500)를 제조할 수 있다.
도 25는 본 발명의 제6 실시예에 따른 태양 전지(600)의 단면 구조를 개략적으로 나타낸다. 도 25의 태양 전지(600)의 단면 구조는 도 15의 태양 전지의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생락한다.
도 25에 도시한 바와 같이, 태양 전지(600)는 복수의 나노 구조체들(26), 제1 전극(43), 제2 전극(45), 투명 도전층(42) 및 유전체층(60)을 포함한다. 이외에, 태양 전지(600)는 필요에 따라 다른 소자들을 더 포함할 수 있다. 태양 전지(600)를 제조하는 중 제거된 기판은 재사용할 수 있다.
나노 구조체(26)는 그 길이 방향, 즉 z축 방향을 따라 농도 구배를 가진다. 즉, 나노 구조체(26)는 Si1 - xGex (0<x≤0.5)의 조성을 가진다. 여기서, x는 제2 도전층(42)에 가까울수록 순차적으로 작아진다. 바람직하게는, 전술한 x는 0보다 크고 3 이하일 수 있다. 농도 구배를 가진 나노 구조체(26)는 그 밴드갭을 최소화할 수 있으므로, 광전변환효율을 크게 증가시킬 수 있다. 또한, 나노 구조체(26)의 표면은 도핑되어 pn 접합을 형성하므로, 입사된 광에 의해 전자와 정공이 형성되 고, 이들이 이동하면서 기전력이 생성된다. 이하에서는 도 26과 도 27 내지 도 33을 참조하여 태양 전지(600)의 제조 방법을 상세하게 설명한다.
도 26은 도 25의 태양 전지(600)의 제조 방법의 개략적인 순서도를 나타낸다. 도 26의 태양 전지(600)의 제조 방법은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 태양 전지(600)의 제조 방법을 다른 형태로도 변형할 수 있다.
도 26에 도시한 바와 같이, 태양 전지(600)의 제조 방법은, i) 기판을 제공하는 단계(S16), ii) 기판 위에 복수의 화합물 반도체층들을 차례로 적층하는 단계(S26), iii) 복수의 화합물 반도체층들 위에 산화유도패턴을 형성하는 단계(S36), iv) 복수의 화합물 반도체층들을 부분 에칭함으로써 복수의 나노 구조체들을 제공하는 단계(S46), v) 복수의 나노 구조체들을 도핑하는 단계(S56), vi) 기판 위의 복수의 나노 구조체들 사이에 유전체층을 제공하는 단계(S66), vii) 유전체층 위에 투명 도전층을 제공하는 단계(S76), viii) 투명 도전층 위에 제1 전극을 제공하는 단계(S86), ix) 기판을 복수의 나노 구조체들로부터 분리시켜 복수의 나노 구조체들의 일단을 외부 노출시키는 단계(S96), 그리고 x) 일단을 덮으면서 유전체층에 접하는 제2 전극을 제공하는 단계(S106)를 포함한다. 이외에, 태양 전지(600)의 제조 방법은 다른 단계들을 더 포함할 수 있다.
도 26에 도시한 바와 같이, 단계(S16)에서는 기판(70)을 제공한다. 즉, 도 27에 도시한 기판(70)에는 알루미나 등의 세라믹, SUS(stainless use steel), 실리콘, 폴리머 또는 알루미늄 호일 등의 다양한 소재를 사용할 수 있다.
다음으로, 도 26의 단계(S26)에서는 기판(70) 위에 복수의 화합물 반도체층들(260)을 차례로 적층한다. 즉, 도 28에 도시한 복수의 화합물 반도체층들(260)은 그 조성이 변화하는 다층박막구조를 가진다. 화합물 반도체층들(260)은 갈륨비소(GaAs)층 또는 실리콘게르마늄(SiGe)층일 수 있다. 화합물 반도체층(260)이 갈륨비소층인 경우, N의 첨가량을 조절할 수 있다. 좀더 구체적으로, 화합물 반도체층들(260)은 GaAs1 - xNx의 조성을 가질 수 있고, 각 화합물 반도체(260)마다 x는 전부 다를 수 있다.
도 26에 도시한 바와 같이, 단계(S36)에서는 복수의 화합물 반도체층들(260) 위에 산화유도패턴(262)을 형성한다. 마스크 패턴(미도시)을 화합물 반도체층(260) 위에 형성한 후, 그 위에 산화유도층(미도시)을 형성한다. 마스크 패턴(미도시)은 도트 형상을 가진다. 마스크 패턴(미도시)은 포토레지스트 패턴일 수 있다.
산화유도층(미도시)은 갈바닉 효과에 의해 화합물 반도체층(260)을 산화시킬 수 있다. 산화유도층(미도시)의 환원전위(reduction potential)는 화합물 반도체층(260)의 환원전위에 비해 높을 수 있다. 예를 들면, 산화유도층(미도시)은 Ag, Au 및 Pt 등의 귀금속일 수 있다.
도 29에 도시한 바와 같이, 마스크 패턴(미도시)을 제거함으로써 산화유도패턴(262)을 형성한다. 따라서 산화유도패턴(262)은 화합물 반도체층(260) 위에 위치한다.
다시 도 26으로 되돌아가면, 단계(S46)에서는 복수의 화합물 반도체층들을 부분 에칭함으로써 복수의 나노 구조체들을 제공한다. 즉, 산화유도패턴(262) 및 화합물 반도체층(260) 사이에 전해질을 접촉시킨다. 구체적으로, 산화유도 패턴(262)이 형성된 기판을 전해액에 침지시킬 수 있다. 이 경우, 산화유도 패턴(262)과 화합물 반도체층(260) 사이의 환원전위차에 의해 화합물 반도체층(260)이 산화유도패턴(262)과 접하는 면은 산화되어 산화물을 생성한다. 전해액이 산화물을 식각하는 에천트(etchant)를 더 포함하는 경우, 화합물 반도체층(260)이 산화유도패턴(262)과 접하는 면은 선택적으로 식각될 수 있다.
그 결과, 도 30에 도시한 바와 같이, 산화유도패턴(262)과 접하지 않는 화합물 반도체층(260)의 영역은 잔존하여 나노 구조체(26)를 형성한다. 이 경우, 기판(70)이 식각되지 않거나 식각이 최소화되도록 식각 시간을 조절할 수 있다. 화합물 반도체층(260)이 조성 변화를 가지는 실리콘게르마늄층인 경우, 에천트를 포함한 전해액은 HF/H2O2 용액일 수 있다. 한편, 잔존하는 산화유도패턴(262)은 HF 희석 수용액 등을 이용하여 제거한다.
기판(70)을 실리콘으로 제조하고, 화합물 반도체층(260)의 하부 영역을 Si0.5Ge0.5 또는 Si0 .7Ge0 .3 소재로 형성하며, 화합물 반도체층(260)의 상부 영역을 실리콘으로 형성하는 경우, 기판(70)과 화합물 반도체층(260)의 하부 영역 사이에는 격자 부정합에 따른 변형(strain)이 유발될 수 있다. 그러나 화합물 반도체층(260)을 식각하여 나노 구조체(26)를 제조하는 경우, 격자 부정합에 따른 변형은 이완(relax)될 수 있다. 따라서 나노 구조체(26)의 결함 발생 가능성을 낮출 수 있다.
다시 도 26으로 되돌아가면, 단계(S56)에서는 복수의 나노 구조체들(26)을 도핑하여 코어쉘형 나노 구조체(26)를 제조한다. 즉, 도 31에 도시한 바와 같이, 나노 구조체(26)를 제조하기 위하여 플라스마 이온 도핑법 또는 단층 도핑법(monolayer doping, MLD)을 사용할 수 있다. 이러한 방법을 이용하여 나노 구조체(26)의 표면내에 콘포멀(conformal)한 얕은 pn 접합을 형성한다.
도 26의 단계(S66)에서는 기판(70) 위에 형성된 복수의 나노 구조체들(26) 사이에 유전체층(60)을 형성한다. 즉, 도 32에 도시한 바와 같이, 복수의 나노 구조체들(26)의 상단이 유전체층(60) 위에 노출된 상태로 유전체층(60)을 형성한다.
다음으로, 도 26의 단계(S76)에서는 유전체층(60) 위에 투명 도전층(42)을 제공한다. 즉, 도 33에 도시한 바와 같이, 투명 도전층(42)을 유전체층(60) 위에 제공하여 복수의 나노 구조체들(26)의 상단을 투명 도전층(42)으로 덮는다. 여기서, 투명 도전층(42)의 소재로는 ZnO, ITO 또는 전도성 고분자를 사용할 수 있다.
다시 도 26으로 되돌아가면, 단계(S86)에서는 투명 도전층(42) 위에 제1 전극(43)을 제공한다. 도 34에 도시한 바와 같이, 제1 전극(43)은 Ti/Al 박막으로 형성할 수 있다. 제1 전극(43)은 투명 도전층(42) 위에 전극막을 형성한 후 이를 패터닝하여 형성할 수 있다.
다음으로, 도 26의 단계(S96)에서는 기판(70)을 복수의 나노 구조체들(26)로부터 분리시켜 복수의 나노 구조체들(26)을 외부로 노출시킨다. 즉, 도 35에 도시 한 바와 같이, 기판(70)(도 34에 도시)을 복수의 나노 구조체들(26)로부터 떼어낸다. 따라서 기판(70)을 재활용할 수 있다.
마지막으로, 도 26의 단계(S106)에서는 복수의 나노 구조체들(26)의 일단을 덮으면서 유전체층(60)에 접하는 제2 전극(45)(도 25에 도시)을 제공한다. 즉, Al 박막으로 된 제2 전극(45)(도 25에 도시)을 유전체층(60)(도 25에 도시) 아래에 형성한다.
전술한 제조 방법을 통하여 태양 전지(600)(도 25에 도시)를 제조할 수 있다. 태양 전지(600)의 제조시에 사용한 기판(70)(도 34에 도시)을 재사용할 수 있으므로, 태양 전지(600)의 제조 비용을 크게 절감할 수 있다.
한편, 전술한 제조 방법 이외에 기판 위에 마스크층을 패터닝하여 개구부를 형성한 후 증착되는 물질의 농도를 조절하면서 농도 구배를 가지는 나노 구조체를 선택 성장시킬 수도 있다. 이 경우, 도 25의 태양 전지(600)의 구조와 동일한 구조를 가지는 태양 전지를 제조할 수 있다.
도 36은 본 발명의 제7 실시예에 따른 태양 전지(700)의 단면 구조를 개략적으로 나타낸다. 도 36의 태양 전지(700)의 구조는 도 14의 태양 전지(500)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 36에 도시한 바와 같이, 태양 전지(700)는 복수의 나노 구조체들(27), 제1 전극(40), 제2 전극(42), 유전체층(60), 차단층(71) 및 투명 도전층(29)을 포함한다. 나노 구조체(27)는 제1 도핑 영역(271), 제2 도핑 영역(273) 및 고농도의 p 형 도핑 영역(275)를 포함한다. 전술한 소자들 중 일부 소자들은 태양 전지(700)에서 생략할 수도 있다. 또한, 다른 소자들을 태양 전지(700)에 더 추가할 수 있다.
도 36에 도시한 바와 같이, 투명 도전층(29)은 복수의 나노 구조체들(27)의 표면을 덮는다. 투명 도전층(29)은 유전체층(60) 및 제1 전극(40)과 접한다. 투명 도전층(29)의 소재로는 ITO 등을 사용할 수 있다. 투명 도전층(29)이 복수의 나노 구조체들(27)의 표면을 덮으므로, 나노 구조체(27)에서 형성된 광생성 캐리어(photo-generated carrier)를 효율적으로 모을 수 있다. 한편, 차단층(71)이 제1 도전층(40) 위에 위치하고, 고농도의 p형 도핑 영역(275)를 덮는다. 따라서 차단층(71)으로 인해 투명 도전층(29)은 제2 전극(42)과 전기적으로 연결되지 않으므로, 쇼트 현상이 발생하지 않는다.
도 37은 도 36의 태양 전지(700)의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다. 도 37의 태양 전지(700)의 제조 방법은 도 16의 태양 전지(500)의 제조 방법과 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며 그 상세한 설명을 생략한다. 이하에서는 도 37과 도 38 내지 도 45를 참조하여 태양 전지(700)의 제조 방법을 상세하게 설명한다.
도 37에 도시한 바와 같이, 태양 전지(700)의 제조 방법은, i) 복수의 나노 구조체들, 도핑층 및 차단층을 제공하는 단계(S17), ii) 복수의 나노 구조체들의 표면을 도핑하고, 나노 구조체의 일단에 고농도의 도핑 영역을 제공하는 단계(S27), iii) 차단층 위로 노출된 복수의 나노 구조체들을 덮는 투명 도전층, 유 전체층 및 제1 전극을 제공하는 단계(S37), 그리고 iv) 기판을 분리시키고 제2 전극을 형성하는 단계(S47)를 포함한다. 이외에, 태양 전지(700)의 제조 방법은 필요에 따라 다른 단계들을 더 포함할 수 있다.
도 37에 도시한 바와 같이, 단계(S17)에서는 복수의 나노 구조체들(27), 도핑층(71) 및 차단층(73)을 제공한다. 차단층(73)은 비도핑 SOG(undoped spin on glass)로 형성할 수 있다. 즉, 도 38에 도시한 바와 같이, 도핑층(71) 및 차단층(73)은 복수의 나노 구조체들(27) 사이에 적층된다.
다음으로, 도 37의 단계(S27)에서는 복수의 나노 구조체들(27)의 표면을 도핑하고 나노 구조체(27)의 일단에 고농도 도핑 영역(275)을 제공한다. 예를 들면, 붕소를 사용하여 고농도 도핑 영역(275)을 형성할 수 있다. 도 39에 도시한 바와 같이, 복수의 나노 구조체들(27)의 표면은 도핑되면서 제1 도핑 영역(271) 및 제2 도핑 영역(273)을 형성한다.
도 37의 단계(S37)에서는 차단층(73) 위로 노출된 복수의 나노 구조체들(27)을 덮는 투명 도전층(29), 유전체층(60) 및 제1 전극(40)을 제공한다. 여기서, 유전체층(60)의 소재로는 PDMS를 사용할 수 있다. 즉, 도 40에 도시한 바와 같이, 제1 전극(40)은 유전체층(60) 위로 돌출한 투명 도전층(29)과 전기적으로 접촉한다.
다음으로, 도 37의 단계(S47)에서는 기판(70)을 분리시키고, 고농도 도핑 영역(275)에 접하는 제2 전극(40)을 형성한다. 고농도 도핑 영역(275)은 제2 전극(40)과 양호하게 전기적으로 접촉한다. 즉, 도 41에 도시한 바와 같이, 기 판(70)을 분리시키기 위하여 기판(70)(도 40에 도시)은 차단층(73)으로부터 잘 떨어져야 한다. 따라서 기판(70)(도 40에 도시)이 차단층(73)으로부터 잘 떨어지도록 차단층(73)은 그 두께를 작게 형성하는 것이 바람직하다.
이하에서는 실험예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 본발명의 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
실험예
전술한 본 발명의 실시예 1에 따른 태양 전지의 제조 방법과 동일한 방법을 이용하여 태양 전지를 제조하였다. 먼저, 과도핑된 실리콘 기판 위에 홀 형상으로 패터닝된 산화 마스크층을 제공하여 금속을 증착하였다. 다음으로, 산화 마스크층을 박리한 후 외부로 노출된 실리콘 기판 위에만 금속이 잔존하도록 하였다. 그리고 Si를 포함하는 소스가스를 공급하는 화학기상증착(chemical vapor deposition, CVD) 공정을 통하여 나노 구조체가 금속 촉매가 위치한 부분에서만 선택적으로 일방향으로 수직하게 성장하도록 하였다.
다음으로, 기판 위에 일방향으로 수직하게 성장한 나노 구조체의 하단부에만 금속을 전해도금하였다. 그리고 나노 구조체를 열처리하여 나노 구조체의 하단부에 실리사이드를 형성하였다. 태양 전지의 제조 방법의 기타 세부적인 내용은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 42는 본 발명의 실험예에 따라 제조한 태양 전지에 포함된 나노 구조체들 의 주사전자현미경 사진이다. 도 42는 도 8에 대응한다.
도 42에 도시한 바와 같이, 약 2㎛의 직경을 가지는 나노 구조체들이 기판 위에서 성장한 것을 관찰할 수 있었다. 나노 구조체들은 기판 위에서 일방향으로 성장하였다.
도 43은 도 42의 나노 구조체를 확대한 주사전자현미경 사진이다.
도 43에 도시한 바와 같이, 나노 구조체의 하단에 실리사이드가 형성된 것을 관찰할 수 있었다. 즉, 나노 구조체는 실리사이드에 의해 고정되었다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 1의 태양 전지의 제조 공정을 나타내는 개략적인 순서도이다.
도 6 내지 도 13은 도 5의 각 단계들에 대응하는 태양 전지의 제조 공정들의 개략적인 도면이다.
도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
도 15는 도 14의 태양 전지의 제조 공정을 나타내는 개략적인 순서도이다.
도 16 내지 도 24는 도 15의 각 단계들에 대응하는 태양 전지의 제조 공정들의 개략적인 도면이다.
도 25는 본 발명의 제6 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
도 26은 도 25의 태양 전지의 제조 공정을 나타내는 개략적인 순서도이다.
도 27 내지 도 35는 도 26의 각 단계들에 대응하는 태양 전지의 제조 공정들의 개략적인 도면이다.
도 36은 본 발명의 제7 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
도 37은 도 36의 태양 전지의 제조 공정을 나타내는 개략적인 순서도이다.
도 38 내지 도 41은 도 37의 각 단계들에 대응하는 태양 전지의 제조 공정들의 개략적인 도면이다.
도 42는 본 발명의 실험예에 따라 제조한 태양 전지에 포함된 나노 구조체들의 주사전자현미경 사진이다.
도 43은 도 42의 나노 구조체의 측면 주사전자현미경 사진이다.

Claims (40)

  1. 상호 이격되어 배치되고 일방향으로 뻗은 복수의 나노 구조체들,
    상기 복수의 나노 구조체들 중 하나 이상의 나노 구조체의 일단을 덮는 제1 도전체층,
    상기 제1 도전체층과 이격되어 위치하고, 상기 나노 구조체의 타단을 덮는 제2 도전체층, 및
    상기 제1 도전체층 및 상기 제2 도전체층의 사이에 위치한 유전체층
    을 포함하는 태양 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 나노 구조체의 일단에 실리사이드층이 형성되고, 상기 실리사이드층과 접한 상기 나노 구조체에는 고농도의 p형 도핑 영역이 형성된 태양 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고농도의 p형 도핑 영역은 상기 제1 도전층내에 위치하는 태양 전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전체층과 접하여 위치한 투명 컨택층, 및
    상기 투명 컨택층과 접하여 위치한 광투과 기판
    을 더 포함하는 태양 전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 투명 컨택층은 ITO(indium tin oxide, 인듐 틴 옥사이드)를 포함하는 태양 전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 나노 구조체들 중 하나 이상의 나노 구조체의 표면 위에 금속나노입자가 위치한 태양 전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도전체층 및 상기 유전체층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 층과 접하는 상기 나노 구조체는,
    제1 도핑 영역, 및
    상기 제2 도전체층의 판면에 평행인 방향으로 상기 제1 도핑 영역을 둘러싸는 제2 도핑 영역
    을 포함하는 태양 전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 도핑 영역은 n형으로 도핑된 태양 전지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도전체층 및 상기 유전체층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 층과 접하는 상기 나노 구조체는,
    제1 도핑 영역, 및
    상기 나노 구조체의 길이 방향으로 상기 제1 도핑 영역과 접하는 제2 도핑 영역
    을 포함하는 태양 전지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도전체층 및 상기 유전체층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 층과 접하는 상기 나노 구조체는,
    제1 도핑 영역,
    상기 나노 구조체의 길이 방향으로 상기 제1 도핑 영역과 접하는 진성 영역, 및
    상기 나노 구조체의 길이 방향으로 상기 진성 영역과 접하는 제2 도핑 영역
    을 포함하는 태양 전지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 나노 구조체의 일단 및 상기 나노 구조체의 타단에 각각 실리사이드층이 형성된 태양 전지.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 나노 구조체들은,
    상기 제1 도전층과 접하는 제1 직경, 및
    상기 제2 도전층과 접하는 제2 직경
    을 포함하고,
    상기 제1 직경은 상기 제2 직경보다 작은 태양 전지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 나노 구조체들의 직경은 상기 나노 구조체의 길이 방향을 따라 상기 제1 도전층에 가까울수록 점차 작아지는 태양 전지.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 나노 구조체의 일단에는 고농도 도핑 영역이 형성되고, 상기 고농도 도핑 영역은 상기 제1 도전층과 접하는 태양 전지.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 나노 구조체들의 사이에서 상기 제1 도전층 위에 위치하고, 상기 고농 도의 p형 도핑 영역을 덮는 차단층을 더 포함하는 태양 전지.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제2 도전층을 사이에 두고 상기 유전체층의 반대편에 위치하는 또다른 유전체층을 더 포함하는 태양 전지.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 또다른 유전체층의 두께는 0.5mm 내지 30mm인 태양 전지.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 유전체층 및 또다른 유전체층은 각각 PDMS(polydimethylsiloxane, 폴리디메틸실록산)를 포함하는 태양 전지.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 나노 구조체들은 그 길이 방향을 따라 농도 구배를 가지는 태양 전지.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 복수의 나노 구조체들은 Si1 - xGex (0<x≤0.5)의 조성을 가지고, 상기 x는 상기 나노 구조체의 길이 방향을 따라 상기 제2 도전층에 가까울수록 순차적으로 작아지는 태양 전지.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 복수의 나노 구조체들은 Si1 - xGex (0<x≤0.3)의 조성을 가지는 태양 전지.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 나노 구조체들의 표면을 덮고, 상기 유전체층 및 상기 제2 도전층과 접하는 투명 도전층을 더 포함하는 태양 전지.
  23. 복수의 개구부들이 형성된 마스크층이 그 위에 위치하는 기판 위에 상기 기판의 판면에 대하여 실질적으로 수직인 방향으로 뻗은 복수의 나노 구조체들을 상기 개구부들을 통하여 성장시키는 단계,
    상기 복수의 나노 구조체들 중 하나 이상의 나노 구조체의 하단에 금속을 도금하여 상기 개구부들을 채우는 단계,
    상기 나노 구조체를 열처리하여 상기 나노 구조체의 하단에 실리사이드층을 형성하는 단계,
    상기 나노 구조체에 복수의 도핑 영역들을 형성하는 단계,
    상기 마스크층 위에 유전체층을 제공하여 상기 유전체층과 상기 나노 구조체를 결합시키는 단계,
    상기 유전체층과 결합된 상기 나노 구조체를 상기 마스크층 및 상기 기판으로부터 분리시키는 단계,
    상기 실리사이드층과 접한 상기 나노 구조체에 고농도 도핑 영역을 형성하는 단계, 및
    상기 유전체층의 배면 및 상기 유전체층의 전면에 각각 제1 도전체층 및 제2 도전체층을 제공하는 단계
    를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 실리사이드층을 형성하는 단계에서, 상기 실리사이드층은 상기 금속과 상기 기판의 소재가 결합하여 형성되는 태양 전지의 제조 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 실리사이드층의 형성에 따라 상기 기판에 홈이 형성되고, 상기 실리사이드층은 상기 홈에 안착된 태양 전지의 제조 방법.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 고농도 도핑 영역을 형성하는 단계는, 외부 노출된 상기 나노 구조체에 붕소(B)를 주입하여 이루어지는 태양 전지의 제조 방법.
  27. 제23항에 있어서,
    상기 나노 구조체에 복수의 도핑 영역들을 형성하는 단계 이후에 상기 나노 구조체의 표면 위에 금속나노입자를 제공하는 단계를 더 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
  28. 제23항에 있어서,
    상기 나노 구조체에 복수의 도핑 영역들을 형성하는 단계는,
    상기 나노 구조체에 제1 도핑 영역을 형성하는 단계, 및
    상기 기판의 판면에 평행인 방향으로 상기 제1 도핑 영역을 둘러싸는 제2 도핑 영역을 상기 나노 구조체에 형성하는 단계
    를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 제2 도핑 영역을 상기 나노 구조체에 형성하는 단계에서, 상기 제2 도핑 영역은 n형으로 형성되는 태양 전지의 제조 방법.
  30. 제23항에 있어서,
    상기 나노 구조체에 복수의 도핑 영역들을 형성하는 단계는,
    상기 나노 구조체에 제1 도핑 영역을 형성하는 단계, 및
    상기 나노 구조체의 길이 방향으로 상기 제1 도핑영역과 인접한 제2 도핑 영역을 형성하는 단계
    를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
  31. 제23항에 있어서,
    상기 나노 구조체에 복수의 도핑 영역들을 형성하는 단계는,
    상기 나노 구조체에 제1 도핑 영역을 형성하는 단계,
    상기 나노 구조체의 길이 방향으로 상기 제1 도핑영역과 인접한 진성 영역을 형성하는 단계, 및
    상기 나노 구조체의 길이 방향으로 상기 진성 영역과 인접한 제2 도핑 영역을 형성하는 단계
    를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
  32. 기판 위에 상기 기판의 판면에 대하여 실질적으로 수직인 방향으로 뻗은 복수의 나노 구조체들을 제공하는 단계,
    상기 복수의 나노 구조체들 사이에 도핑층을 제공하는 단계,
    상기 도핑층 위에 차단층을 제공하는 단계,
    상기 복수의 나노 구조체들의 표면을 도핑하고, 상기 기판과 접하는 상기 복수의 나노 구조체들의 일단을 상기 도핑층에 의해 도핑하여 고농도 도핑 영역을 제 공하는 단계,
    상기 기판 위의 상기 복수의 나노 구조체들 사이에 유전체층을 제공하는 단계,
    상기 유전체층 위로 노출된 상기 복수의 나노 구조체들의 타단을 덮는 제1 전극을 제공하는 단계,
    상기 제1 전극 위에 또다른 유전체층을 제공하는 단계,
    상기 또다른 유전체층을 파지하여 상기 기판을 상기 유전체층으로부터 분리시켜서 상기 고농도 도핑 영역을 외부 노출시키는 단계, 및
    상기 고농도 도핑 영역을 덮고 상기 유전체층과 접하는 제2 전극을 제공하는 단계
    를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 복수의 나노 구조체들을 제공하는 단계에서, 상기 복수의 나노 구조체들은 상기 기판을 형성하는 모재를 에칭하여 형성하는 태양 전지의 제조 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 모재의 에칭시 형성되는 에칭 영역은 상기 기판의 판면에 가까울수록 큰 태양 전지의 제조 방법.
  35. 제32항에 있어서,
    상기 유전체층을 제공하는 단계는,
    상기 유전체층이 상기 복수의 나노 구조체들의 타단을 덮는 단계, 및
    상기 타단을 덮은 상기 유전체층을 플라스마 에칭하여 상기 타단을 외부 노출시키는 단계
    를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
  36. 제32항에 있어서,
    상기 고농도 도핑 영역을 제공하는 단계 후에 상기 차단층 위로 노출된 상기 복수의 나노 구조체들의 표면을 덮는 투명 도전층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 전극을 제공하는 단계에서 상기 투명 도전층은 상기 제1 전극과 접하는 태양 전지의 제조 방법.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 제2 전극을 제공하는 단계에서, 상기 제2 전극은 상기 차단층에 의해 상기 도전층과 이격된 태양 전지의 제조 방법.
  38. 기판을 제공하는 단계,
    상기 기판 위에 복수의 화합물 반도체층들을 차례로 적층하는 단계,
    상기 복수의 화합물 반도체층들 위에 산화유도패턴을 제공하는 단계,
    상기 복수의 화합물 반도체층들을 부분 에칭함으로써 복수의 나노 구조체들을 제공하는 단계,
    상기 복수의 나노 구조체들을 도핑하는 단계,
    상기 기판 위의 상기 복수의 나노 구조체들 사이에 유전체층을 제공하는 단계,
    상기 유전체층 위에 투명 도전층을 제공하는 단계,
    상기 투명 도전층 위에 제1 전극을 제공하는 단계,
    상기 기판을 상기 복수의 나노 구조체들로부터 분리시켜 상기 복수의 나노 구조체들의 일단을 외부 노출시키는 단계, 및
    상기 일단을 덮으면서 상기 유전체층에 접하는 제2 전극을 제공하는 단계
    를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 복수의 화합물 반도체층들은 그 적층 방향을 따라 농도 구배를 가지는 태양 전지의 제조 방법.
  40. 제38항에 있어서,
    상기 투명 도전층을 제공하는 단계에서, 상기 투명 도전층은 상기 유전체층 위로 노출된 상기 복수의 나노 구조체들의 타단을 덮는 태양 전지의 제조 방법.
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