KR20110128155A - 다중접합 태양전지 및 그 제작방법 - Google Patents
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Abstract
다중접합 태양전지 및 그 제작방법이 개시된다. 보다 상세하게는, 본 발명은 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지에 관한 것이며, 태양광의 다양한 스펙트럼에 해당하는 빛을 전체적으로 이용하여 변환효율이 높은 박막태양전지에 관한 것으로서, 특히 GaAs층과 Ge층 사이에 In0.3Ga0.7As 또는 InGaAsN를 포함하며, IBuGe을 이용한 화학기상 증착법에 의해 Ge층을 성장시키고, 다중접합 태양전지를 인버티드(inverted) 방식으로 형성한 다중접합 구조의 태양전지 및 그 제작방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 다중접합 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 다중접합 태양전지를 인버티드(inverted) 성장 방식으로 형성하고, IBuGe를 이용한 MOCVD를 적용하여 태양전지 층간 계면에서 발생하는 역위상 경계 결함을 방지할 수 있는 다중접합 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 화석연료의 고갈문제와 심각한 환경오염 문제로 인하여 무한재생이 가능하고 친환경적인 태양에너지에 대한 관심이 높아지고 있다.
이에 따라, 태양광 발전 시스템의 핵심인 태양전지의 효율이 높아질수록 에너지 생산원가를 낮출 수 있기 때문에 고효율 태양전지를 개발하기 위한 연구가 전 세계적으로 활발히 진행되고 있으며, 태양광 스펙트럼을 보다 효율적으로 이용할 수 있는 InGaP/GaAs/Ge 삼중접합 태양전지가 현재 가장 높은 변환효율을 기록하고 있다. 이러한 III-V 화합물반도체 다중접합 태양전지는 그 접합의 수를 늘릴수록 변환효율의 이론적인 한계치가 증가하기 때문에 차세대 고효율 태양전지로의 발전가능성이 있다.
삼중접합 구조에서 하층의 Ge 태양전지는 일반적으로 p-type Ge 기판에 As이나 P 원자를 확산시켜서 p-n 접합을 형성하는 에피택시 방법으로 제작된다.
그러나, 이러한 방법은 원자들의 확산거리가 일정하지 않기 때문에 p-n 접합의 경계면이 명확히 정의되지 않고, Ge 태양전지 위에 GaAs 층을 성장시킬 때 polarity mismatch로 인하여 역위상 경계(anti-phase domain, APD) 결함이 발생하는 문제점이 있기 때문에 태양전지의 박막특성이 저하되고 고효율 달성이 제한되며, 또한 구조적으로 박막태양전지 제작이 불가능하고 사중접합 태양전지 구조의 실현이 어려운 문제점이 있다.
상기에 기술한 종래의 삼중접합 구조의 태양전지의 문제점을 참조도면을 통해 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 다중접합 태양전지의 구조를 설명하기 위해 도시한 도, 도 2는 종래의 다중접합 태양전지에서 APD결함을 설명하기 위해 도시한 TEM 이미지 및 그에 따른 개념도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 다중접합 태양전지는 InGaP/GaAs/Ge 삼중접합 태양전지로서, 일반적으로 Ge 기판에 Ga이나 As원자를 확산시키는 방법으로 하층의 Ge셀을 형성하고, 에피택시 기술을 이용하여 GaAs/InGaP 구조를 성장시키는 방법을 이용하여 제작된다. 하지만 이러한 방법은 원자들의 확산정도가 불균일하여 Ge p-n 접합이 명확히 정의되지 않고, Ge 셀 위에 GaAs층 및 InGaP층을 성장시키는 과정에서 GaAs/Ge 계면에 많은 역위상 경계(anti-phase domain, APD)결함이 발생하게 되어 태양전지 에피웨이퍼의 품질 저하를 야기한다. 여기서, 역위상 경계라함은 단원자 원소의 문제점으로 에피택시 중 경계에서의 불일치로 defect에 의해 효율이 떨어지고, 태양 스펙트럼을 완전히 이용하지 못하는 것을 의미하는 것으로, 이로 인해 hot carrier를 발생시켜 태양전지의 효율을 저하시키는 것이다. 또한, 이러한 종래의 다중접합 태양전지에서는 생성된 carrier의 재결합(recombination)을 막아주는 BSF(back surface field) 층의 삽입이 불가능한 문제점이 있다.
본 발명은 새로운 Ge metalorganic source인 isobutylgermane(IBuGe)을 이용한 epitaxial Ge 박막 성장기술과 n-doping, p-doping 기술을 바탕으로 기존의 InGaP/GaAs/Ge 삼중접합 태양전지의 성능을 개선하고, 현재 기술로는 불가능한 고품위 사중접합 박막태양전지 구조를 실현하여 차세대 초고효율 박막태양전지를 제작하는데 그 목적이 있다.
그러나, 본 발명의 기술적 과제는 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위해 제안되는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중접합 태양전지는, 기판에 InGaP층, GaAs층, 및 Ge층을 적층하여 형성되는 다중접합 태양전지로서, 상기 Ge층은 IBuGe(IsoButylGermane)을 이용한 화학 기상 증착법으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 Ge층 상기 다중접합 태양전지에서 생성되는 캐리어의 재결합을 방지하기 위한 BSF(Back Surface Field)층을 포함한다.
그리고, 상기 BSF층은 InGaP로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기한 기술적 과제를 달성하기 위해 제안되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중접합 태양전지는, 기판에 InGaP층 또는 AlInGaP층, GaAs층, InGaAs층 또는 InGaN층, 및 Ge층을 적층하여 형성되는 다중접합 태양전지로서, 상기 Ge층은 IBuGe(IsoButylGermane)을 이용한 화학 기상 증착법으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 InGaAs층 또는 InGaN층은 In과 Ga의 조성을 조절하여 형성되는 적어도 2이상의 완충층으로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 Ge층은 상기 다중접합 태양전지에서 생성되는 캐리어의 재결합을 방지하기 위한 BSF(Back Surface Field)층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 BSF층은 InGaP로 형성되는 것도 바람직하다.
한편, 상기한 기술적 과제를 달성하기 위해 제안되는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중접합 태양전지의 제작방법은, (a) 제1 기판을 준비하는 단계와, (b) 상기 기판에 InGaP층 및 GaAs층을 순서대로 성장시키는 단계와, (c) 상기 GaAs층에 IBuGe(IsoButylGermane)을 이용한 화학 기상 증착법으로 Ge층을 성장시키는 단계와, (d) 상기 Ge층에 제2 기판을 형성하는 단계 및 (e) 상기 제1 기판을 제거하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 (c)단계는 상기 다중접합 태양전지에서 생성되는 캐리어의 재결합을 방지하기 위한 BSF(Back Surface Field)층이 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 BSF층은 InGaP로 형성되는 것도 좋다.
또한, 상기 (d)단계에서 상기 제2 기판의 형성은 상기 Ge층에 금속기판을 솔더링(soldering)하거나 상기 Ge층에서 금속기판을 성장시켜 형성하는 것도 좋다.
또한 바람직하게는, 상기 (e)단계는 에피택시얼 리프트 오프(epitaxial lift-off) 방법으로 상기 제1 기판을 제거하는 것임이 좋다.
한편, 상기한 기술적 과제를 달성하기 위해 제안되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중접합 태양전지의 제작방법은, (a) 제1 기판을 준비하는 단계와, (b) 상기 기판에 InGaP층 또는 AlInGaP층, GaAs층, 및 InGaAs층 또는 InGaN층을 순서대로 성장시키는 단계와, (c) 상기 InGaAs층 또는 InGaN층에 IBuGe(IsoButylGermane)을 이용한 화학 기상 증착법으로 Ge층을 성장시키는 단계와, (d) 상기 Ge층에 제2 기판을 형성하는 단계 및 (e) 상기 제1 기판을 제거하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 (b)단계의 InGaAs층 또는 InGaN층은 In과 Ga의 조성을 조절하여 형성되는 적어도 2이상의 완충층으로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (c)단계는 상기 다중접합 태양전지에서 생성되는 캐리어의 재결합을 방지하기 위한 BSF(Back Surface Field)층이 형성되는 것도 좋다.
또한 바람직하게는, 상기 BSF층은 InGaP로 형성될 수 있을 것이다.
또한, 상기 (d)단계에서 상기 제2 기판의 형성은 상기 Ge층에 금속기판을 솔더링(soldering)하거나 상기 Ge층에서 금속기판을 성장시켜 형성하는 것이어도 좋다.
더욱 바람직하게는, 상기 (e)단계는 에피택시얼 리프트 오프(epitaxial lift-off) 방법으로 상기 제1 기판을 제거할 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, IBuGe를 이용하여 epitaxially 성장된 Ge p-n 접합은 그 경계면과 도핑농도가 명확히 정의되기 때문에 Ge 태양전지 셀의 특성이 근본적으로 개선되며, Ge 기판을 사용하는 기존의 Ge 태양전지 셀에는 구조적으로 결여되어 있던 BSF층의 추가적인 삽입을 통한 효율향상을 기대할 수 있다.
또한 inverted 성장기술을 이용하여 InGaP/GaAs/InGaAs(N) 삼중접합 태양전지 구조를 제작하고 Ge 태양전지 셀을 epitaxially 성장함으로써 APD 문제를 근본적으로 해결할 수 있고, InGaP/GaAs/InGaAs(N)/Ge 사중접합 구조의 태양전지 구현이 가능하며, 박막태양전지로의 제작이 가능하다. 따라서 본 발명을 통하여 태양전지 변환효율이 획기적으로 향상될 수 있다.
본 발명의 제작된 초고효율 다중접합 박막태양전지는 휴대폰이나 PDA, 노트북 등의 휴대용 전자기기를 포함한 다양한 민,군용 휴대용 전원으로 응용이 가능하며, 차세대 집광형 태양광발전 시스템에 사용될 수 있다. 특히, 집광형 태양광발전 시스템은 가격이 저렴한 플라스틱 렌즈나 알루미늄 코팅 거울 등을 이용하여 태양광을 작은 면적의 태양전지에 집중시킴으로써 효율을 향상시키고 발전단가를 낮추는 시스템으로 Si 태양전지와 달리 열특성이 우수하여, 고집광시에도 변환효율이 향상되는 III-V 화합물반도체 태양전지를 사용하는 것이 보다 효율적이다.
본 발명을 통하여 차세대 고효율 태양전지 원천기술을 조기에 확보한다면, 세계 태양전지 시장을 선도하는 신재생에너지 기술 선도국으로의 부상이 가능하고, 조속한 기술이전을 통하여 국내 참여기업의 기술 개발에 대한 부담을 최소화하여 세계시장 진입 시기를 단축시킬 수 있으며, 국내 태양전지 시장에 선진국의 고효율 태양전지가 진입하기 전에 상응하는 경쟁력을 갖춤으로써 국내 태양전지 산업을 보호할 수 있다.
도 1은 종래의 다중접합 태양전지의 구조를 설명하기 위해 도시한 도,
도 2는 종래의 다중접합 태양전지에서 APD결함을 설명하기 위해 도시한 TEM 이미지 및 그에 따른 개념도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중접합 태양전지의 구조를 설명하기 위해 도시한 도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중접합 태양전지의 구조를 설명하기 위해 도시한 도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중접합 태양전지에서 완충층을 형성하는 방법에 대해 설명하기 위해 도시한 도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중접합 태양전지의 제작방법을 설명하기 위해 도시한 플로우 차트,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중접합 태양전지의 제작방법을 설명하기 위해 도시한 플로우 차트이다.
도 2는 종래의 다중접합 태양전지에서 APD결함을 설명하기 위해 도시한 TEM 이미지 및 그에 따른 개념도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중접합 태양전지의 구조를 설명하기 위해 도시한 도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중접합 태양전지의 구조를 설명하기 위해 도시한 도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중접합 태양전지에서 완충층을 형성하는 방법에 대해 설명하기 위해 도시한 도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중접합 태양전지의 제작방법을 설명하기 위해 도시한 플로우 차트,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중접합 태양전지의 제작방법을 설명하기 위해 도시한 플로우 차트이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 여기의 설명에서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 연결된다고 기술될 때, 이는 다른 구성 요소에 바로 연결될 수도 그 사이에 제3의 구성 요소가 개재될 수도 있음을 의미한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 이때 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
본 발명에 대한 상세한 설명에 앞서, 먼저 본 발명에 대한 개괄적인 설명을 개시한다. 다중접합 태양전지를 제작하기 위해 본 발명에서는 IBuGe를 이용한 low pressure metalorganic chemical vapor deposition(LP-MOCVD) 기술로 고품위 Ge 박막을 성장시키고, 이를 바탕으로 고품위 사중접합 태양전지 구조를 제작한다.
여기서, IBuGe는 독성이 적고, cracking 온도가 350도로 Ge과 유사한 새로운 MOCVD용 liquid metalorganic source이다. IBuGe를 비롯한 trimethylgallium(TMGa), trimethylindium(TMIn), trimethylaluminum(TMAl), diethylzinc(DEZn) 등의 metalorganic source와 arsine(AsH3), phosphin(PH3), silane(SiH4), disilane(Si2H6) 등의 가스를 MOCVD source로 사용하고, hydrogen(H2)을 metalorganic source의 운반가스로 사용한다.
또한, 본 발명에 따르면, Inverted 성장기술을 이용하여 GaAs 기판위에 InGaP/GaAs/InGaAs 층을 순서대로 성장시키며, 이때 GaAs와 InGaAs의 격자부정합 문제는 metamorphic growth 기술을 이용하여 해결한다.
이후 IBuGe를 이용한 Ge 박막 성장기술을 바탕으로 최하층 Ge 태양전지 셀을 epitaxially 성장시키고, 고품위 InGaP/GaAs/InGaAs/Ge 사중접합 태양전지 에피웨이퍼를 제작한다. 각 태양전지 셀은 캐리어의 재결합을 방지하기 위한 window 및 back surface field(BSF) 층의 설계/삽입을 통하여 최적화되고, 터널접합 기술을 통하여 정합한다.
제작된 태양전지 에피웨이퍼를 유연한 금속기판에 이식하고, GaAs 기판을 분리하여 박막태양전지 셀을 제작한다. 운반체로의 태양전지 이식기술은 금속기판과 태양전지 박막을 부착하는 soldering 기술이나 태양전지 박막위에 금속기판을 성장시키는 electroplating 기술을 사용한다.
GaAs 기판은 lapping 기술과 식각기술로 제거하거나, 희생층의 선택적 식각을 이용한 epitaxial lift-off 기술로 분리하여 재사용한다. 사진식각, 금속증착, RTA 등의 front end 공정과 dicing, wire bonding 등의 back end 공정을 이용하여 박막태양전지 단위 셀로 제작되며, 특성평가는 solar simulator 및 IPCE, XRD, TEM, SEM, AFM, CL 등의 시스템으로 이루어진다.
이제, 본 발명에 대한 상세한 설명을 참조도면을 이용하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중접합 태양전지의 구조를 설명하기 위해 도시한 도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 다중접합 태양전지는, 기판에 InGaP층, GaAs층, 및 Ge층을 차례로 형성하고 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지는 태양으로부터 광을 받는 InGaP층과, 그 하부의 GaAs층과, 그 하부의 In0.3Ga0.7As층 또는 InGaAsN층과, 그 하부의 Ge층을 포함한다. 여기서, Ge층은 Ge metalorgarnic source인 IBuGe(IsoButylGermane)을 이용한 화학 기상 증착법으로 형성된다. 즉, IBuGe을 이용한 MOCVD(metalorgarnic chemical vapor deposition) 기술로 epitaxial Ge셀을 제작할 경우 Ge p-n 접합의 계면특성이 향상될 수 있고, inverted 구조로 InGaP/GaAs/Ge 삼중접합 태양전지를 제작할 경우 APD 결함문제를 해결할 수 있게 된다. 또한, 기존의 방식에서는 불가능한 BSF(Back Surface Field)층의 삽입이 가능하여 Ge 단일접합 태양전지 성능향상이 가능하게 된다. 여기서, BSF층이란 캐리어(carrier)의 재결합을 방지하고 효율을 향상시키기 위해 추가로 삽입되는 층을 의미하며, 상술한 Ge층에 형성된다. 또한, BSF층은 InGaP로 형성된다. 구체적으로 Ge층을 살펴보면, 실시예에 따라서는 InGaP로 이루어지는 윈도우층, p-Ge로 이루어지는 에미터층, n-Ge로 이루어지는 베이스층 및 InGaP로 이루어지는 BSF층으로 형성됨이 가능하다.
또한, 일 실시예에 따른 다중접합 태양전지의 각 층들 사이에는 터널 정션(tunnel junction)이 형성된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중접합 태양전지의 구조를 설명하기 위해 도시한 도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따른 다중접합 태양전지는, 기판에 InGaP층 또는 AlInGaP층, GaAs층, InGaAs층 또는 InGaN층, 및 Ge층을 적층하여 형성하고 있다. 여기서, Ge층은 Ge metalorgarnic source인 IBuGe(IsoButylGermane)을 이용한 화학 기상 증착법으로 형성된다. 즉, IBuGe을 이용한 MOCVD(metalorgarnic chemical vapor deposition) 기술로 epitaxial Ge 셀을 제작할 경우 Ge p-n 접합의 계면특성이 향상될 수 있고, inverted 구조로 다중접합 태양전지를 제작할 경우 APD 결함문제를 해결할 수 있게 된다. 또한, 기존의 방식에서는 불가능한 BSF(Back Surface Field)층의 삽입이 가능하여 Ge 단일접합 태양전지 성능향상이 가능하게 된다.
특히, 다른 실시예에서 InGaAs층 또는 InGaN층에서 In과 Ga의 조성을 조절하여 형성되는 적어도 2이상의 완충층으로 형성하는 것이 바람직한데, 여기서 완충층에 대한 설명을 위해 도 5를 참조한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중접합 태양전지에서 완충층을 형성하는 방법에 대해 설명하기 위해 도시한 도이다.
도 5(c)에 도시된 바와 같이, GaAs층의 상부에 형성되는 InGaAs층은 In과 Ga의 조성을 달리하여 형성되는 몇 개의 층을 형성할 수 있다. 이와 같이, InGaAs층을 여러개로 형성함에 의해 에너지 밴드갭이 차츰 높아지는 여러층의 완충층을 형성하면 InGaAs층과 Ge층 사이에서의 격자부정합 문제가 최소화될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중접합 태양전지의 제작방법을 설명하기 위해 도시한 플로우 차트이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중접합 태양전지의 제작방법은, 제1 기판을 준비하는 단계(S10), InGaP층/GaAs층을 순서대로 성장시키는 단계(S20), 화학 기상 증착법에 의해 Ge층을 성장시키는 단계(S30), Ge층에 제2 기판을 형성하는 단계(S40) 및 제1 기판을 제거하고 오믹(ohmic) 연결을 하는 단계(S50)를 포함한다.
일 실시예에 따른 태양전지의 제작은 제1 기판(제1 기판은 GaAs 기판일 수 있음) 제작 후 상기 기판에 InGaP층, GaAs층, Ge층을 순차로 제작하는 인버티드(inverted) 방식을 사용하며, Ge층의 성장을 위해서는 상술한 바와 같이, Ge metalorgarnic source인 IBuGe(IsoButylGermane)을 이용한 화학 기상 증착법을 사용한다.
또한, 상기 다중접합 태양전지에서 생성되는 캐리어의 재결합을 방지하기 위한 BSF(Back Surface Field)층을 Ge층에 형성하는 것이 가능함을 물론이다.
S40단계에서 제2 기판은 금속기판 또는 유연한 금속기판일 수 있으며, 다중접합 태양전지를 제2 기판에 형성하는 방법으로는 제2 기판과 Ge층을 솔더링(soldering)공정에 의해 접합하거나, Ge에서 제2 기판을 성장시키는 electroplating공정에 의해 형성한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중접합 태양전지의 제작방법을 설명하기 위해 도시한 플로우 차트이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중접합 태양전지의 제작방법은, 제1 기판을 준비하는 단계(S10), InGaP층 또는 AlInGaP층, GaAs층, 및 InGaAs층 또는 InGaN층을 순서대로 성장시키는 단계(S20), 화학 기상 증착법에 의해 Ge층을 성장시키는 단계(S30), Ge층에 제2 기판을 형성하는 단계(S40) 및 제1 기판을 제거하고 오믹 연결을 하는 단계(S50)를 포함한다.
즉, 다른 실시예에 의한 다중접합 태양전지는, 제1 기판으로부터 InGaP층/GaAs층/InGaAs층/Ge층, InGaP층/GaAs층/InGaN층/Ge층, AlInGaP층/GaAs층/InGaAs층/Ge층 및 AlInGaP층/GaAs층/InGaN층/Ge층 중 어느 하나로 형성하는 것이 가능하다.
또한, 다른 실시예에서는 상술한 InGaAs층 또는 InGaN층은 In과 Ga의 조성을 조절하여 형성되는 적어도 2이상의 완충층으로 형성함이 가능함은 물론이며, 이렇게 완충층을 형성하는 이유는 본 발명에 따른 다중접합 태양전지의 다른 실시예의 서술내용을 참조하여 용이하게 파악할 수 있다.
다른 실시예에 따른 다중접합 태양전지의 제작은 제1 기판 제작 후 상기 기판에 InGaP층 또는 AlInGaP층, GaAs층, InGaAs층 또는 InGaN층 및 Ge층을 순차로 제작하는 인버티드(inverted) 방식을 사용하며, Ge층의 성장을 위해서는 상술한 바와 같이, Ge metalorgarnic source인 IBuGe(IsoButylGermane)을 이용한 화학 기상 증착법을 사용한다.
또한, 상기 다중접합 태양전지에서 생성되는 캐리어의 재결합을 방지하기 위한 BSF(Back Surface Field)층을 Ge층에 형성하는 것이 가능함을 물론이다.
S40단계에서 제2 기판은 금속기판 또는 유연한 금속기판일 수 있으며, 다중접합 태양전지를 제2 기판에 형성하는 방법으로는 제2 기판과 Ge층을 솔더링(soldering)공정에 의해 접합하거나, Ge에서 제2 기판을 성장시키는 electroplating공정에 의해 형성한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명의 사상적 범주에 속한다.
Claims (18)
- 기판에 InGaP층, GaAs층, 및 Ge층을 적층하여 형성되는 다중접합 태양전지로서, 상기 Ge층은 IBuGe(IsoButylGermane)을 이용한 화학 기상 증착법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다중접합 태양전지.
- 제1항에 있어서, 상기 Ge층
상기 다중접합 태양전지에서 생성되는 캐리어의 재결합을 방지하기 위한 BSF(Back Surface Field)층을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중접합 태양전지. - 제2항에 있어서, 상기 BSF층은
InGaP로 형성되는 것을 특징으로 하는 다중접합 태양전지. - 기판에 InGaP층 또는 AlInGaP층, GaAs층, InGaAs층 또는 InGaN층, 및 Ge층을 적층하여 형성되는 다중접합 태양전지로서, 상기 Ge층은 IBuGe(IsoButylGermane)을 이용한 화학 기상 증착법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다중접합 태양전지.
- 제4항에 있어서, 상기 InGaAs층 또는 InGaN층은
In과 Ga의 조성을 조절하여 형성되는 적어도 2이상의 완충층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다중접합 태양전지. - 제4항에 있어서, 상기 Ge층은
상기 다중접합 태양전지에서 생성되는 캐리어의 재결합을 방지하기 위한 BSF(Back Surface Field)층을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중접합 태양전지. - 제6항에 있어서, 상기 BSF층은
InGaP로 형성되는 것을 특징으로 하는 다중접합 태양전지. - (a) 제1 기판을 준비하는 단계;
(b) 상기 제1 기판에 InGaP층 및 GaAs층을 순서대로 성장시키는 단계;
(c) 상기 GaAs층에 IBuGe(IsoButylGermane)을 이용한 화학 기상 증착법으로 Ge층을 성장시키는 단계;
(d) 상기 Ge층에 제2 기판을 형성하는 단계; 및
(e) 상기 제1 기판을 제거하는 단계를 포함하는 다중접합 태양전지의 제작방법. - 제8항에 있어서, 상기 (c)단계는
상기 다중접합 태양전지에서 생성되는 캐리어의 재결합을 방지하기 위한 BSF(Back Surface Field)층이 형성되는 것을 특징으로 하는 다중접합 태양전지의 제작방법. - 제9항에 있어서, 상기 BSF층은
InGaP로 형성되는 것을 특징으로 하는 다중접합 태양전지의 제작방법. - 제8항에 있어서, 상기 (d)단계에서
상기 제2 기판의 형성은 상기 Ge층에 금속기판을 솔더링(soldering)하거나 상기 Ge층에서 금속기판을 성장시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 다중접합 태양전지의 제작방법. - 제8항에 있어서, 상기 (e)단계는
에피택시얼 리프트 오프(epitaxial lift-off) 방법으로 상기 제1 기판을 제거하는 것을 특징으로 하는 다중접합 태양전지의 제작방법. - (a) 제1 기판을 준비하는 단계;
(b) 상기 제1 기판에 InGaP층 또는 AlInGaP층, GaAs층, 및 InGaAs층 또는 InGaN층을 순서대로 성장시키는 단계;
(c) 상기 InGaAs층 또는 InGaN층에 IBuGe(IsoButylGermane)을 이용한 화학 기상 증착법으로 Ge층을 성장시키는 단계;
(d) 상기 Ge층에 제2 기판을 형성하는 단계; 및
(e) 상기 제1 기판을 제거하는 단계를 포함하는 다중접합 태양전지의 제작방법. - 제13항에 있어서, 상기 (b)단계의 InGaAs층 또는 InGaN층은
In과 Ga의 조성을 조절하여 형성되는 적어도 2이상의 완충층으로 형성하는 것을 특징으로 하는 다중접합 태양전지의 제작방법. - 제13항에 있어서, 상기 (c)단계는
상기 다중접합 태양전지에서 생성되는 캐리어의 재결합을 방지하기 위한 BSF(Back Surface Field)층이 형성되는 것을 특징으로 하는 다중접합 태양전지의 제작방법. - 제15항에 있어서, 상기 BSF층은
InGaP로 형성되는 것을 특징으로 하는 다중접합 태양전지의 제작방법. - 제13항에 있어서, 상기 (d)단계에서
상기 제2 기판의 형성은 상기 Ge층에 금속기판을 솔더링(soldering)하거나 상기 Ge층에서 금속기판을 성장시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 다중접합 태양전지의 제작방법. - 제13항에 있어서, 상기 (e)단계는
에피택시얼 리프트 오프(epitaxial lift-off) 방법으로 상기 제1 기판을 제거하는 것을 특징으로 하는 다중접합 태양전지의 제작방법.
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