KR20120034964A - 기판, 상기 기판을 포함하는 태양 전지 및 이들의 제조 방법 - Google Patents

기판, 상기 기판을 포함하는 태양 전지 및 이들의 제조 방법 Download PDF

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KR20120034964A
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Abstract

반도체층; 상기 반도체층의 일면에 형성되어 있으며 서로 구분되어 있는 복수 개의 유전층; 및 상기 유전층 사이에 형성되어 있고 Ⅲ족 원소-Ⅴ족 원소 화합물을 포함하는 광흡수층을 포함하는 기판, 상기 기판을 포함하는 태양 전지, 그리고 이들의 제조 방법을 제공한다.

Description

기판, 상기 기판을 포함하는 태양 전지 및 이들의 제조 방법{SUBSTRATE, SOLAR CELL INCLUDING THE SUBSTRATE, AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 기재는 기판, 상기 기판을 포함하는 태양 전지 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다.
태양 전지는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 것이다. 태양 전지는 기본적으로 PN 접합으로 구성된 다이오드로서, 광흡수층으로 사용되는 물질에 따라 다양한 종류로 구분된다.
태양전지는 광흡수층으로 실리콘을 이용하는 실리콘 태양 전지, 광흡수층으로 CIGS(CuInGaSe2), CIS(CuInSe2) 또는 CGS(CuGaSe2)를 이용하는 화합물 박막 태양 전지, Ⅲ-Ⅴ족 태양 전지, 염료감응 태양 전지, 유기 태양 전지 등으로 구분할 수 있다.
현재 이들 태양 전지의 효율 및 생산성을 개선하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
본 발명의 일 측면은 광흡수층의 스트레인 및 결함을 감소시킬 수 있는 기판, 및 상기 기판을 포함하는 태양 전지를 제공한다.
본 발명의 다른 일 측면은 상기 기판 및 상기 태양 전지의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 기판은 반도체층; 상기 반도체층의 일면에 형성되어 있으며 서로 구분되어 있는 복수 개의 유전층; 및 상기 유전층 사이에 형성되어 있고 Ⅲ족 원소-Ⅴ족 원소 화합물을 포함하는 광흡수층을 포함한다.
상기 반도체층은 Si, Ge 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 구체적으로는 상기 반도체층은 Si일 수 있다.
상기 유전층은 산화물, 질화물, 산질화물 또는 이들의 조합을 포함하며, 상기 산화물은 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiOx), 산화티타늄(TiO2 또는 TiO4) 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 질화물은 질화알루미늄(AlN), 질화규소(SiNx), 질화티타늄(TiN) 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 산질화물은 산질화알루미늄(AlON), 산질화규소(SiON), 산질화티타늄(TiON) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 유전층 사이의 간격은 약 1 mm 내지 약 10 mm일 수 있고, 상기 유전층은 약 1 ㎛ 내지 약 20 ㎛의 높이를 가질 수 있으며, 약 1 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 폭을 가질 수 있다.
상기 광흡수층은 Ⅲ족 원소-Ⅴ족 원소 화합물을 포함하며, 상기 Ⅲ족 원소는 B, Al, Ga, In, Tl 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 Ⅴ족 원소는 N, P, As, Sb, Bi 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 광흡수층의 두께는 상기 유전층의 두께 이하일 수 있다.
상기 기판은, 상기 반도체층의 일면에 형성되어 있고, 상기 광흡수층으로 덮여 있으며, 서로 구분되어 있는 적어도 하나의 보조층을 더 포함할 수 있다.
상기 보조층은 산화물, 질화물, 산질화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으며, 상기 산화물, 상기 질화물 및 상기 산질화물에 대한 내용은 상술한 바와 같다.
상기 보조층 사이의 간격은 약 10 nm 내지 약 1 ㎛일 수 있고, 상기 보조층은 약 1 nm 내지 약 100 nm의 높이를 가질 수 있으며, 약 1 nm 내지 약 100 nm의 폭을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따른 기판의 제조 방법은 반도체층을 준비하는 단계; 상기 반도체층의 일면에 서로 구분되어 있는 복수 개의 유전층을 형성하는 단계; 및 상기 유전층 사이에 Ⅲ족 원소-Ⅴ족 원소 화합물을 포함하는 광흡수층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 기판의 제조 방법에서, 상기 복수 개의 유전층을 형성하는 단계는, 상기 반도체층의 일면에 유전물질을 도포하는 단계; 및 상기 도포한 유전물질을 패터닝하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 유전층은 서로 약 1 mm 내지 약 10 mm의 간격을 가지고, 약 1 ㎛ 내지 약 20 ㎛의 높이를 가지며, 약 1 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 폭을 가지도록 형성할 수 있다.
또한 상기 광흡수층의 두께는 상기 유전층의 두께 이하가 되도록 형성할 수 있다.
상기 기판의 제조 방법에서, 상기 광흡수층을 형성하는 단계 이전에, 상기 유전층 사이에 서로 구분되어 있는 적어도 하나의 보조층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이때 상기 보조층의 높이가 상기 유전층의 높이보다 작게 되도록 형성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일측면에 따른 태양 전지는, 반도체층; 상기 반도체층의 일면에 형성되어 있으며 서로 구분되어 있는 복수 개의 유전층; 상기 유전층 사이에 형성되어 있고 Ⅲ족 원소-Ⅴ족 원소 화합물을 포함하는 광흡수층; 상기 반도체층과 전기적으로 연결되어 있는 제1 전극; 및 상기 광흡수층과 전기적으로 연결되어 있는 제2 전극을 포함한다.
상기 반도체층, 상기 유전층, 상기 상기 Ⅲ족 원소, 상기 Ⅴ족 원소 및 상기 광흡수층에 대한 설명은 상술한 바와 같다.
상기 제2 전극은 상기 유전층의 일면, 상기 광흡수층의 일면, 또는 이들의 조합에 형성되어 있을 수 있다.
상기 제2 전극이 상기 유전층의 일면에 형성되는 경우, 상기 제2 전극의 폭은 상기 유전층의 폭보다 클 수 있다.
상기 태양 전지는 상기 유전층 사이에 형성되어 있고, 상기 광흡수층으로 덮여 있으며, 서로 구분되어 있는 적어도 하나의 보조층을 더 포함할 수 있다. 상기 보조층에 대한 설명은 상술한 바와 같다.
상기 태양 전지는 복수 개의 단위 셀로 분리할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 태양 전지의 제조 방법은, 반도체층을 준비하는 단계; 상기 반도체층의 일면에 서로 구분되어 있는 복수 개의 유전층을 형성하는 단계; 상기 유전층 사이에 Ⅲ족 원소-Ⅴ족 원소 화합물을 포함하는 광흡수층을 형성하는 단계; 상기 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극을 형성하는 단계; 및 상기 광흡수층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 복수 개의 유전층을 형성하는 단계 및 상기 형성되는 유전층에 대한 설명은 상술한 바와 같다.
상기 광흡수층의 두께는 상기 유전층의 두께 이하가 되도록 형성할 수 있다.
상기 태양 전지의 제조 방법에서, 상기 제2 전극은 상기 유전층의 일면, 상기 광흡수층의 일면, 또는 이들의 조합에 형성할 수 있다.
상기 태양 전지의 제조 방법에서, 상기 광흡수층의 일면에 제2 전극을 형성하는 경우, 상기 태양 전지의 제조 방법은 상기 제2 전극을 형성하는 단계 이후에, 상기 유전층의 수직방향을 따라 상기 유전층, 상기 반도체층 및 상기 제1 전극을 자르는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 태양 전지의 제조 방법은, 상기 광흡수층을 형성하는 단계 이전에, 상기 유전층 사이에 서로 구분되어 있는 적어도 하나의 보조층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이때 상기 보조층의 높이가 상기 유전층의 높이보다 작게 되도록 형성할 수 있다.
기타 본 발명의 측면들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
광흡수층의 스트레인 및 결함을 감소시킬 수 있는 기판, 그리고 상기 기판을 포함하며 효율이 우수한 태양 전지를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 기판을 도시한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 구현예에 따른 기판의 제조 방법을 차례로 보여주는 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지의 단위 셀을 도시한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지 및 상기 태양 전지의 단위 셀의 제조 방법을 차례로 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이다.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 차례로 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구현 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현 예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 기판 등의 부분이 다른 구성요소 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 구성요소 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성요소가 있는 경우도 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 기판은 반도체층; 상기 반도체층의 일면에 형성되어 있으며 서로 구분되어 있는 복수 개의 유전층; 및 상기 유전층 사이에 형성되어 있고 Ⅲ족 원소-Ⅴ족 원소 화합물을 포함하는 광흡수층을 포함한다.
먼저 도 1을 참고하여 본 발명의 일 구현예에 따른 기판(10)을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 기판(10)을 도시한 단면도이다.
이하에서는 반도체층(11) 중 태양 에너지를 받는 측을 전면(front side)이라 하고, 반도체층의 전면의 반대측을 후면(rear side)이라고 한다. 또한 이하에서는 설명의 편의상 반도체층(11)을 중심으로 상하의 위치 관계를 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 따른 기판(10)은 반도체층(11)을 포함한다.
상기 반도체층(11)은 Si, Ge 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 구체적으로는 상기 반도체층은 Si일 수 있다. 상기와 같은 반도체층은 가볍고, 방사선 및 기계적인 충격에 강하여, 얇고 넓은 면적으로 형성할 수 있다. 태양 전지에서, 상기와 같은 반도체층을 사용하는 경우, 상기 태양 전지의 기계적 물성을 개선할 수 있으며, 또한 단위 면적당 출력을 개선할 수 있다.
도 1에서는 반도체층(11)으로 p형 불순물로 도핑된 반도체층을 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, n형 불순물로 도핑된 반도체층을 사용할 수도 있다. 이 때 p형 불순물은 붕소(B), 알루미늄(Al)과 같은 Ⅲ족 화합물일 수 있고, n형 불순물은 인(P)과 같은 V족 화합물일 수 있다.
반도체층(11)이 p형 불순물로 도핑된 반도체층인 경우, 광흡수층에서 분리된 정공을 효과적으로 전극으로 수집할 수 있다. 한편, 반도체층(11)이 n형 불순물로 도핑된 반도체층인 경우에는 광흡수층에서 분리된 전자를 효과적으로 전극으로 수집할 수 있다.
상기 반도체층(11)의 전면에는 서로 구분되어 있는 복수 개의 유전층(13)이 형성되어 있다.
상기 유전층(13)은 형성되는 상기 광흡수층(15)의 폭을 조절할 수 있어, 형성되는 광흡수층(15)에 스트레인(strain)이 발생하는 것을 방지 내지 완화할 수 있고, 상기 광흡수층(15)을 성장시켜 형성할 때, 결함의 성장을 차단하여 상기 광흡수층(15), 특히 광흡수층(15)의 표면에 결함이 형성되는 것을 방지 내지 완화할 수 있다. 또한 태양 전지가 상기 유전층(13)을 포함하는 경우, 상기 태양 전지를 단위 셀로 분리할 때, 광흡수층(15)에 손상을 주지 않으면서 분리할 수 있다.
상기 유전층(13)은 산화물, 질화물, 산질화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 구체적으로는 상기 산화물은 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiOx), 산화티타늄(TiO2 또는 TiO4) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 질화물은 질화알루미늄(AlN), 질화규소(SiNx), 질화티타늄(TiN) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 산질화물은 산질화알루미늄(AlON), 산질화규소(SiON), 산질화티타늄(TiON) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 유전층(13) 사이의 간격은 약 1 mm 내지 약 10 mm일 수 있다. 상기 유전층(13) 사이의 간격이 상기 범위 내인 경우, 상기 광흡수층(15)에 스트레인이 발생하는 것을 효과적으로 방지 내지 완화할 수 있다.
상기 유전층(13)은 약 1 ㎛ 내지 약 20 ㎛의 높이를 가질 수 있다. 상기 유전층(13)의 높이가 상기 범위 내인 경우, 상기 광흡수층(15)을 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 상기 유전층(13)을 중심으로 서로 대칭되어 존재하는 광흡수층(15)들을 기계적 및 전기적으로 용이하게 분리할 수 있다.
상기 유전층(13)은 약 1 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 폭을 가질 수 있다. 상기 유전층(13)의 폭이 상기 범위 내인 경우, 상기 유전층(13)을 포함하는 태양 전지를 단위 셀로 분리할 때 광흡수층(15)에 손상을 주지 않으면서 효과적으로 분리할 수 있다.
상기 서로 구분되어 있는 복수 개의 유전층(13) 사이에는 하부 광흡수층(15a) 및 상부 광흡수층(15b)을 포함하는 광흡수층(15)이 형성되어 있다. 상기 광흡수층(15)은 Ⅲ족 원소-Ⅴ족 원소 화합물을 포함하며, 상기 Ⅲ족 원소는 B, Al, Ga, In, Tl 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 Ⅴ족 원소는 N, P, As, Sb, Bi 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 하부 광흡수층(15a) 및 상부 광흡수층(15b) 중 하나는 p형 불순물로 도핑된 광흡수층일 수 있으며 다른 하나는 n형 불순물로 도핑된 광흡수층일 수 있다. 이때 p형 불순물은 아연(Zn), 카드뮴(Cd)과 같은 Ⅱb족 화합물, 붕소(B)와 같은 Ⅲ족 화합물 또는 이들의 조합일 수 있고, n형 불순물은 실리콘(Si)과 같은 Ⅳ족 화합물, 셀레늄(Se), 텔루륨(Te)과 같은 Ⅵ족 화합물 또는 이들의 조합일 수 있다.
도 1에서는 하부 광흡수층(15a)으로 p형 불순물로 도핑된 광흡수층, 상부 광흡수층(15b)으로 n형 불순물로 도핑된 광흡수층을 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않고, n형 불순물로 도핑된 광흡수층을 하부 광흡수층(15a)으로, p형 불순물로 도핑된 광흡수층을 상부 광흡수층(15b)으로 사용할 수도 있다.
상기 광흡수층(15)의 두께는 상기 유전층(13)의 두께 이하일 수 있다. 이 경우, 상기 광흡수층(15)에 스트레인이 발생하는 것을 효과적으로 방지 내지 완화할 수 있고, 또한 상기 유전층(13)을 포함하는 태양 전지를, 상기 유전층(13)을 수직 절단하여, 단위 셀로 분리할 때, 상기 광흡수층(15)에 손상을 주지 않으면서 효과적으로 분리할 수 있다.
상기 기판(10)은 상기 반도체층(11)의 일면에 형성되어 있고, 상기 광흡수층(15)으로 덮여 있으며, 서로 구분되어 있는 적어도 하나의 보조층(13')을 더 포함할 수 있다. 상기 도 1에 상기 보조층(13')을 도시하였지만, 이에 한정되지 않으며 상기 기판은 상기 보조층(13')을 포함하지 않을 수도 있다.
상기 기판(10)이 상기 보조층(13')을 포함하는 경우, 상기 광흡수층(15)을 성장시켜 형성할 때, 결함의 성장을 차단하여 상기 광흡수층(15), 특히 광흡수층(15)의 표면에 결함이 형성되는 것은 방지 내지 완화할 수 있고, 또한 상기 광흡수층(15)에 스트레인이 발생하는 것을 방지 내지 완화할 수 있다.
상기 보조층(13')은 산화물, 질화물, 산질화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이하에서 달리 설명하지 않는 한, 상기 산화물, 상기 질화물, 상기 산질화물에 대한 설명은 상술한 바와 같다.
상기 보조층(13') 사이의 간격은 약 10 nm 내지 약 1 ㎛일 수 있다. 상기 보조층(13') 사이의 간격이 상기 범위 내인 경우, 상기 광흡수층(15)을 형성할 때, 상기 광흡수층(15)에 결함이 형성되는 것을 효과적으로 방지 내지 완화할 수 있다.
상기 보조층(13')의 높이는 상기 유전층(13)의 높이보다 작으며, 상기 보조층(13')은 약 1 nm 내지 약 100 nm의 높이를 가질 수 있다. 상기 보조층(13')의 높이가 상기 범위 내인 경우, 상기 광흡수층(15)을 형성할 때, 상기 광흡수층(15)에 결함이 형성되는 것을 효과적으로 방지 내지 완화할 수 있다.
상기 보조층(13')은 약 1 nm 내지 약 100 nm의 폭을 가질 수 있다. 상기 보조층(13')의 폭이 상기 범위 내인 경우, 상기 광흡수층(15)을 형성할 때, 상기 광흡수층(15)에 결함이 형성되는 것을 효과적으로 방지 내지 완화할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따른 기판의 제조 방법은 반도체층을 준비하는 단계; 상기 반도체층의 일면에 서로 구분되어 있는 복수 개의 유전층을 형성하는 단계; 및 상기 유전층 사이에 Ⅲ족 원소-Ⅴ족 원소 화합물을 포함하는 광흡수층을 형성하는 단계를 포함한다.
그러면 본 발명의 일 구현예에 따른 기판의 제조 방법에 대하여 도 2a 내지 도 2d를 도 1과 함께 참고하여 설명한다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 구현예에 따른 기판의 제조 방법을 차례로 보여주는 단면도이다.
먼저 도 2a를 참고하면, 반도체층(11)을 준비한다. 예컨대 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체층(11)을 준비한다. 이때 반도체층(11)은 예컨대 p형 불순물이 도핑되어 있거나, 또는 n형 불순물이 도핑되어 있을 수 있다.
다음 도 2b를 참고하면, 상기 반도체층(11)의 전면에 패턴화된 유전층(13)을 형성한다. 상기 패턴화된 유전층(13)은 상기 반도체층(11)의 전면에 예컨대 질화규소 따위를 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD)으로 도포한 후 포토레지스트를 이용하여 식각하여 패터닝하는 방법, 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄, 압인 인쇄, 또는 이들의 조합을 통해 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 유전층(13)은 서로 약 1 mm 내지 약 10 mm의 간격을 가지고, 약 1 ㎛ 내지 약 20 ㎛의 높이를 가지며, 약 1 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 폭을 가지도록 형성할 수 있으며, 그로 인한 장점은 상술한 바와 같다.
다음 도 2c를 참고하면, 상기 반도체층(11)의 전면에 상기 유전층(13)과 구별되는 패턴화된 보조층(13')을 형성한다. 상기 패턴화된 보조층(13')은 상기 패턴화된 유전층(13)의 형성 방법과 유사한 방법으로 형성할 수 있다. 도 2c에서 상기 패턴화된 보조층(13')을 형성하는 공정을 도시하였지만, 이에 한정되지 않으며 상기 패턴화된 보조층(13')을 형성하는 공정은 생략할 수도 있다.
상기 보조층(13')의 높이는 상기 유전층(13)의 높이보다 작게 되도록 형성할 수 있으며, 그로 인한 장점은 상술한 바와 같다.
다음 도 2d를 참고하면, 상기 구분되어 있는 복수 개의 유전층(13) 사이에 상기 보조층(13')을 덮도록 광흡수층(15)을 형성한다.
예를 들어, MOVPE(metal-organic vapor phase epitaxy), MBE(molecular beam epotaxy), CBE(chemical beam epitaxy) 등의 방법을 사용하여, 아연(Zn) 도핑된 GaAs와 실리콘(Si) 도핑된 GaAs를 순차적으로 성장시킴으로써, p형 불순물로 도핑된 하부 광흡수층(15a) 및 n형 불순물로 도핑된 상부 광흡수층(15b)을 포함하는 광흡수층(15)을 형성할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 하부 광흡수층(15a)이 n형 불순물로 도핑되고, 상부 광흡수층(15b)이 p형 불순물로 도핑되도록 형성할 수도 있다.
상기 광흡수층(15)의 두께는 상기 유전층(13)의 두께 이하가 되도록 형성할 수 있으며, 그로 인한 장점을 상술한 바와 같다.
상기와 같이 상기 반도체층의 전면에 복수의 유전층을 형성한 후, 상기 유전층 사이에 광흡수층을 형성하는 경우, 형성되는 광흡수층에 결함이 발생하는 것을 방지 내지 완화할 수 있고, 또한 형성되는 광흡수층에 스트레인이 발생하는 것을 방지 내지 완화할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지는 반도체층; 상기 반도체층의 일면에 형성되어 있으며 서로 구분되어 있는 복수 개의 유전층; 상기 유전층 사이에 형성되어 있고 Ⅲ족 원소-Ⅴ족 원소 화합물을 포함하는 광흡수층; 상기 반도체층과 전기적으로 연결되어 있는 제1 전극; 및 상기 광흡수층과 전기적으로 연결되어 있는 제2 전극을 포함한다.
상기 제2 전극은 상기 유전층의 일면, 상기 광흡수층의 일면, 또는 이들의 조합에 형성할 수 있다.
상기 태양 전지는 상기 유전층을 포함함으로써, 형성되는 광흡수층의 폭을 조절할 수 있어, 형성되는 광흡수층에 스트레인이 발생하는 것을 방지 내지 완화할 수 있다. 또한 상기 광흡수층을 성장시켜 형성할 때, 결함의 성장을 차단하여 광흡수층, 특히 광흡수층의 표면에 결함의 형성을 방지 내지 완화할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따른 태양 전지의 제조 방법은 반도체층을 준비하는 단계; 상기 반도체층의 일면에 서로 구분되어 있는 복수 개의 유전층을 형성하는 단계; 상기 유전층 사이에 Ⅲ족 원소-Ⅴ족 원소 화합물을 포함하는 광흡수층을 형성하는 단계; 상기 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극을 형성하는 단계; 및 상기 광흡수층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
먼저 도 3a를 참고하여 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지(100)를 설명한다.
도 3a는 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지(100)를 도시한 단면도이다.
본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지(100)는 반도체층(110)을 포함한다.
이하에서 달리 설명하지 않는 한, 상기 반도체층에 대한 설명은 상술한 바와 같다.
상기 반도체층(110)의 전면에는 서로 구분되어 있는 복수 개의 유전층(130)이 형성되어 있다.
이하에서 달리 설명하지 않는 한, 상기 유전층에 대한 설명은 상술한 바와 같다.
상기 유전층(130) 사이의 간격은 약 1 mm 내지 약 10 mm일 수 있다. 상기 유전층(130) 사이의 간격이 상기 범위 내인 경우, 상기 광흡수층(150)에 스트레인이 발생하는 것을 효과적으로 방지 내지 완화할 수 있다. 구체적으로는 상기 유전층(130) 사이의 간격은 약 1 mm 내지 약 7 mm일 수 있고, 더욱 구체적으로는 상기 유전층(130) 사이의 간격은 약 3 mm 내지 약 7 mm일 수 있다.
상기 유전층(130)은 약 1 ㎛ 내지 약 20 ㎛의 높이를 가질 수 있다. 상기 유전층(130)의 높이가 상기 범위 내인 경우, 상기 광흡수층(150)을 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 상기 유전층(130)을 중심으로 서로 대칭되어 존재하는 광흡수층(150)들을 기계적 및 전기적으로 용이하게 분리할 수 있다.
상기 유전층(130)은 약 1 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 폭을 가질 수 있다. 상기 유전층(130)의 폭이 상기 범위 내인 경우, 상기 Ⅲ-Ⅴ족 태양 전지를 단위 셀로 분리할 때 광흡수층(150)에 손상을 주지 않으면서 효과적으로 분리할 수 있다. 구체적으로는 상기 유전층(130)은 약 10 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 폭을 가질 수 있고, 더욱 구체적으로는 약 10 ㎛ 내지 약 100 ㎛의 폭을 가질 수 있고, 보다 구체적으로는 상기 유전층(130)은 약 30 ㎛ 내지 약 100 ㎛의 폭을 가질 수 있다.
상기 서로 구분되어 있는 복수 개의 유전층(130) 사이에는 하부 광흡수층(150a) 및 상부 광흡수층(150b)을 포함하는 광흡수층(150)이 형성되어 있다.
이하에서 달리 설명하지 않는 한, 상기 광흡수층, 상기 하부 광흡수층 및 상기 상부 광흡수층에 대한 설명은 상술한 바와 같다.
상기 광흡수층(150) 위에는 전면 전극(190)이 형성되어 있다. 상기 전면 전극(190)은 하나의 광흡수층(150) 위에서 서로 구분되어 있는 복수 개로 형성되어 있을 수 있다.
상기 전면 전극(190)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu) 등의 저저항 금속으로 만들어질 수 있으며, 빛 흡수 손실(shadowing loss) 및 면저항을 고려하여 그리드 패턴(grid pattern)으로 설계될 수 있다.
한편, 상기 전면 전극(190)은 입사하는 태양광을 투과시키고 전도성을 갖는 투명 도전 물질을 포함할 수도 있다. 일반적으로 상기 투명 도전 물질로는 광투과도 저하를 방지하고 비저항이 낮으며 표면 거칠기가 양호한 ZnO:Al, ZnO:B, SnO2, SnO2:F 또는 ITO(indium tin oxide)의 물질과 같은 투명 도전 산화물(transparent conductive oxide : TCO)이 이용될 수 있다.
상기 반도체층(110) 하부에는 후면 전극(170)이 형성되어 있다.
상기 후면 전극(170)은 반도체층(110)을 통과한 빛을 다시 반도체층(110) 측으로 반사시킴으로써 빛의 손실을 방지하여 태양 전지의 효율을 높일 수 있다.
상기 후면 전극(170)은 예컨대, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu) 또는 이들의 조합으로 만들어질 수 있다.
상기 태양 전지는 상기 반도체층의 일면에 형성되어 있고, 상기 광흡수층으로 덮여 있으며, 서로 구분되어 있는 적어도 하나의 보조층을 더 포함할 수 있다. 상기 도 3a에 상기 보조층(131)을 도시하였지만, 이에 한정되지 않으며 상기 태양 전지는 상기 보조층(131)을 포함하지 않을 수도 있다.
이하에서 달리 설명하지 않는 한, 상기 보조층에 대한 설명은 상술한 바와 같다.
상기 보조층(131) 사이의 간격은 약 10 nm 내지 약 1 ㎛일 수 있다. 상기 보조층(131) 사이의 간격이 상기 범위 내인 경우, 상기 광흡수층(150)을 형성할 때, 상기 광흡수층(150)에 결함이 형성되는 것을 효과적으로 방지 내지 완화할 수 있다. 구체적으로는 상기 보조층(131) 사이의 간격은 약 100 nm 내지 약 1 ㎛일 수 있다.
상기 보조층(131)의 높이는 상기 유전층(130)의 높이보다 작으며, 상기 보조층(131)은 약 1 nm 내지 약 100 nm의 높이를 가질 수 있다. 상기 보조층(131)의 높이가 상기 범위 내인 경우, 상기 ㅗ광흡수층(150)을 형성할 때, 상기 광흡수층(150)에 결함이 형성되는 것을 효과적으로 방지 내지 완화할 수 있다. 구체적으로는 상기 보조층(131)은 약 10 nm 내지 약 100 nm의 높이를 가질 수 있다.
상기 보조층(131)은 약 1 nm 내지 약 100 nm의 폭을 가질 수 있다. 상기 보조층(131)의 폭이 상기 범위 내인 경우, 상기 광흡수층(150)을 형성할 때, 상기 광흡수층(150)에 결함이 형성되는 것을 방지 내지 완화할 수 있다. 구체적으로는 상기 보조층(131)은 약 10 nm 내지 약 100 nm의 폭을 가질 수 있다.
상기 태양 전지(100)는 상기 유전층(130)의 수직방향을 따라 상기 유전층(130), 상기 반도체층(110) 및 상기 후면 전극(170)을 잘라, 복수 개의 단위 셀(100')로 분리할 수 있다. 도 3b은 상기 분리된 태양 전지의 단위 셀(100')을 도시한 단면도이다.
이하 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지(100) 및 태양 전지의 단위 셀(100')의 제조 방법에 대하여 도 4a 내지 도 4g를 도 3a 및 도 3b와 함께 참고하여 설명한다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지(100) 및 태양 전지의 단위 셀(100')의 제조 방법을 차례로 보여주는 단면도이다.
먼저 도 4a를 참고하면, 반도체층(110)을 준비한다.
이하에서 달리 설명하지 않는 한, 상기 반도체층에 대한 설명은 상술한 바와 같다.
다음 도 4b를 참고하면, 상기 반도체층(110)의 전면에 패턴화된 유전층(130)을 형성한다. 상기 패턴화된 유전층의 형성에 대한 설명은 상술한 바와 같다.
다음 도 4c를 참고하면, 상기 반도체층(110)의 전면에 상기 유전층(130)과 구별되는 패턴화된 보조층(131)을 형성한다. 상기 패턴화된 보조층의 형성 방법에 대한 설명은 상술한 상기 패턴화된 유전층의 형성 방법에 대한 설명과 같다. 도 4c에서 상기 패턴화된 보조층(131)을 형성하는 공정을 도시하였지만, 이에 한정되지 않으며 상기 패턴화된 보조층(131)을 형성하는 공정은 생략할 수도 있다.
다음 도 4d를 참고하면, 상기 구분되어 있는 복수 개의 유전층(130) 사이에 상기 보조층(131)을 덮도록 광흡수층(150)을 형성한다. 상기 광흡수층의 형성에 대한 설명은 상술한 바와 같다.
다음 도 4e를 참고하면, 상기 반도체층(110)의 후면에 후면 전극(170)을 형성한다. 상기 후면 전극(170)은 은(Ag), 금(Au) 등과 같은 도전성이 우수한 물질을 스퍼터링, 진공 증착법 또는 이들의 조합을 통해 형성할 수 있다.
다음 도 4f를 참고하면, 상기 광흡수층(150)의 전면에 전면 전극(190)을 형성한다. 상기 전면 전극(190)은 은(Ag), 금(Au) 등과 같은 도전성이 우수한 물질을 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄, 압인 인쇄 또는 이들의 조합을 통해 형성할 수 있다. 상기 전면 전극(190)은 복수 개로 형성할 수 있으며, 상기 복수 개의 전면 전극(190)은 상기 광흡수층(150)의 전면에서 서로 구분되도록 형성할 수 있다.
다음 도 4g를 참고하면, 상기 유전층(130)의 수직방향을 따라 상기 유전층(130), 상기 반도체층(110) 및 상기 제1 전극(170)을 잘라 상기 태양 전지를 단위 셀로 분리할 수 있다. 상기 태양 전지를 단위 셀로 분리하기 위해, 쏘잉(sawing) 기계를 사용하여 절단하는 방법을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 광흡수층(150)의 손상없이 상기 태양 전지를 단위 셀로 분리할 수 있으므로, 추가적인 측면 식각(sidewall etching) 공정을 수행할 필요가 없어 공정을 단순화할 수 있다. 이로써, 상기 태양 전지 제조 방법의 공정성 및 경제성을 개선할 수 있다. 도 4g에서, 상기 태양 전지를 단위 셀로 분리하는 공정을 도시하였지만, 이에 한정되지 않으며 상기 태양 전지를 단위 셀로 분리하는 공정을 생략할 수도 있다.
이어서, 도 5를 참고하여 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 태양 전지(200)를 설명한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 구현예에 따른 태양 전지(200)를 도시한 단면도이다.
본 발명의 또 다른 일 구현예에 따른 태양 전지(200)는 반도체층(210)을 포함한다. 상기 반도체층(210)의 전면에는 서로 구분되어 형성되어 있는 복수 개의 유전층(230)이 형성되어 있고, 상기 서로 구분되어 있는 복수 개의 유전층(230) 사이에는 하부 광흡수층(250a) 및 상부 광흡수층(250b)을 포함하는 광흡수층(250)이 형성되어 있다. 상기 유전층(230) 위에는 전면 전극(290)이 형성되어 있다. 상기 반도체층(210)의 하부에는 후면 전극(270)이 형성되어 있다. 또한 상기 태양 전지(200)는 상기 반도체층(210)의 일면에 형성되어 있고, 상기 광흡수층(250)으로 덮여 있으며, 서로 구분되어 있는 적어도 하나의 보조층(231)을 더 포함할 수 있다.
이하에서 달리 설명하지 않는 한, 상기 반도체층, 상기 유전층, 상기 광흡수층, 상기 전면 전극, 상기 후면 전극 및 상기 보조층에 대한 설명은 상술한 바와 같다.
상기 유전층(230) 사이의 간격은 약 1 mm 내지 약 10 mm일 수 있다. 상기 유전층(230) 사이의 간격이 상기 범위 내인 경우, 상기 광흡수층(250)에 스트레인이 발생하는 것을 효과적으로 방지 내지 완화할 수 있다. 구체적으로는 상기 유전층(230) 사이의 간격은 약 3 mm 내지 약 10 mm일 수 있고, 더욱 구체적으로는 상기 유전층(230) 사이의 간격은 약 5 mm 내지 약 10 mm일 수 있다.
상기 유전층(230)은 약 1 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 폭을 가질 수 있다. 상기 유전층(230)의 폭이 상기 범위 내인 경우, 형성되는 광흡수층(250)에 스트레인이 발생하는 것을 효과적으로 방지 내지 완화할 수 있고, 후술하는 전면 전극(290)의 하부에서 암전류(dark current)가 발생하는 것을 효과적으로 방지 내지 감소시킬 수 있다. 구체적으로는 상기 유전층(230)은 약 1 ㎛ 내지 약 100 ㎛의 폭을 가질 수 있고, 더욱 구체적으로는 상기 유전층(230)은 약 5 ㎛ 내지 약 50 ㎛의 폭을 가질 수 있다.
상기 유전층(230) 위에는 전면 전극(290)이 형성되어 있으며, 이때, 상기 전면 전극(290)의 폭은 상기 유전층(230)의 폭보다 클 수 있다. 이 경우, 상기 전면 전극(290)에서 암전류가 발생하는 것을 억제함으로써, 개방전압(Voc)을 높일 수 있다.
상기 태양 전지(200)는 상기 반도체층(210)의 일면에 형성되어 있고, 상기 광흡수층(250)으로 덮여 있으며, 서로 구분되어 있는 적어도 하나의 보조층(231)을 더 포함할 수 있다. 도 4에 상기 보조층(231)을 도시하였지만, 이에 한정되지 않으며 상기 태양 전지(200)는 상기 보조층(231)을 포함하지 않을 수도 있다.
이하 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 태양 전지(200)의 제조 방법에 대하여 도 6a 내지 도 6f를 도 5와 함께 참고하여 설명한다.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 태양 전지(200)의 제조 방법을 차례로 보여주는 단면도이다.
먼저 도 6a를 참고하면, 반도체층(210)을 준비한다.
이하에서 달리 설명하지 않는 한, 상기 반도체층에 대한 설명은 상술한 바와 같다.
다음 도 6b를 참고하면, 상기 반도체층(210)의 전면에 패턴화된 유전층(230)을 형성한다. 상기 패턴화된 유전층 형성에 대한 설명은 상술한 바와 같다.
다음 도 6c를 참고하면, 상기 반도체층(210)의 전면에 상기 유전층(230)과 구별되는 패턴화된 보조층(231)을 형성한다. 상기 패턴화된 보조층의 형성에 대한 설명은 상술한 바와 같다. 도 6c에서 상기 패턴화된 보조층(231)을 형성하는 공정을 도시하였지만, 이에 한정되지 않으며 상기 패턴화된 보조층(231)을 형성하는 공정은 생략할 수도 있다.
다음 도 6d를 참고하면, 상기 구분되어 있는 복수 개의 유전층(230) 사이에 상기 보조층(231)을 덮도록 광흡수층(250)을 형성한다. 상기 광흡수층의 형성에 대한 설명은 상술한 바와 같다.
다음 도 6e를 참고하면, 상기 반도체층(210)의 후면에 후면 전극(270)을 형성한다. 상기 후면 전극의 형성에 대한 설명은 상술한 바와 같다.
다음 도 6f를 참고하면, 상기 유전층(230)의 전면에 전면 전극(290)을 형성한다. 이때, 상기 전면 전극(290)의 폭이 상기 유전층(230)의 폭보다 크도록 형성할 수 있다.
상기 전면 전극의 형성에 대한 설명은 상술한 바와 같다.
상기와 같이 상기 반도체층의 전면에 복수의 유전층을 형성한 후, 상기 유전층 사이에 광흡수층을 형성하는 경우, 형성되는 광흡수층에 결함이 발생하는 것을 방지 내지 완화할 수 있고, 형성되는 광흡수층에 스트레인이 발생하는 것을 방지 내지 완화할 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
10: 기판, 100, 200: 태양 전지,
100': 단위 셀, 11, 110, 210: 반도체층,
13, 130, 230: 유전층, 13', 131, 231: 보조층,
15, 150, 250: 광흡수층, 170, 270: 후면 전극,
190, 290: 전면 전극

Claims (43)

  1. 반도체층;
    상기 반도체층의 일면에 형성되어 있으며 서로 구분되어 있는 복수 개의 유전층; 및
    상기 유전층 사이에 형성되어 있고 Ⅲ족 원소-Ⅴ족 원소 화합물을 포함하는 광흡수층
    을 포함하는 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반도체층은 Si, Ge 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 기판.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 반도체층은 Si인 것인 기판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유전층은 산화물, 질화물, 산질화물 또는 이들의 조합을 포함하며, 상기 산화물은 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiOx), 산화티타늄(TiO2 또는 TiO4) 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 질화물은 질화알루미늄(AlN), 질화규소(SiNx), 질화티타늄(TiN) 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 산질화물은 산질화알루미늄(AlON), 산질화규소(SiON), 산질화티타늄(TiON) 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 기판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유전층 사이의 간격은 1 mm 내지 10 mm인 것인 기판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유전층은 1 ㎛ 내지 20 ㎛의 높이를 가지는 것인 기판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유전층은 1 ㎛ 내지 200 ㎛의 폭을 가지는 것인 기판.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 Ⅲ족 원소는 B, Al, Ga, In, Tl 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 기판.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 Ⅴ족 원소는 N, P, As, Sb, Bi 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 기판.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광흡수층의 두께는 상기 유전층의 두께 이하인 것인 기판.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 반도체층의 일면에 형성되어 있고, 상기 광흡수층으로 덮여 있으며, 서로 구분되어 있는 적어도 하나의 보조층을 더 포함하는 것인 기판.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 보조층은 산화물, 질화물, 산질화물 또는 이들의 조합을 포함하며, 상기 산화물은 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiOx), 산화티타늄(TiO2 또는 TiO4) 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 질화물은 질화알루미늄(AlN), 질화규소(SiNx), 질화티타늄(TiN) 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 산질화물은 산질화알루미늄(AlON), 산질화규소(SiON), 산질화티타늄(TiON) 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 기판.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 보조층 사이의 간격은 10 nm 내지 1 ㎛인 것인 기판.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 보조층은 1 nm 내지 100 nm의 높이를 가지는 것인 기판.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 보조층은 1 nm 내지 100 nm의 폭을 가지는 것인 기판.
  16. 반도체층을 준비하는 단계;
    상기 반도체층의 일면에 서로 구분되어 있는 복수 개의 유전층을 형성하는 단계; 및
    상기 유전층 사이에 Ⅲ족 원소-Ⅴ족 원소 화합물을 포함하는 광흡수층을 형성하는 단계
    를 포함하는 기판의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 복수 개의 유전층을 형성하는 단계는,
    상기 반도체층의 일면에 유전물질을 도포하는 단계; 및
    상기 도포한 유전물질을 패터닝하는 단계를 포함하는 것인 기판의 제조 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 유전층은 서로 1 mm 내지 10 mm의 간격을 가지고, 1 ㎛ 내지 20 ㎛의 높이를 가지며, 1 ㎛ 내지 200 ㎛의 폭을 가지도록 형성하는 것인 기판의 제조 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 광흡수층의 두께는 상기 유전층의 두께 이하가 되도록 형성하는 것인 기판의 제조 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 광흡수층을 형성하는 단계 이전에, 상기 유전층 사이에 서로 구분되어 있는 적어도 하나의 보조층을 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 보조층의 높이가 상기 유전층의 높이보다 작게 되도록 형성하는 것인 기판의 제조 방법.
  21. 반도체층;
    상기 반도체층의 일면에 형성되어 있으며 서로 구분되어 있는 복수 개의 유전층;
    상기 유전층 사이에 형성되어 있고 Ⅲ족 원소-Ⅴ족 원소 화합물을 포함하는 광흡수층;
    상기 반도체층과 전기적으로 연결되어 있는 제1 전극; 및
    상기 광흡수층과 전기적으로 연결되어 있는 제2 전극
    을 포함하는 태양 전지.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 반도체층은 Si, Ge 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 태양 전지.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 반도체층은 Si인 것인 태양 전지.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 유전층은 산화물, 질화물, 산질화물 또는 이들의 조합을 포함하며, 상기 산화물은 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiOx), 산화티타늄(TiO2 또는 TiO4) 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 질화물은 질화알루미늄(AlN), 질화규소(SiNx), 질화티타늄(TiN) 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 산질화물은 산질화알루미늄(AlON), 산질화규소(SiON), 산질화티타늄(TiON) 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 태양 전지.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 유전층 사이의 간격은 1 mm 내지 10 mm인 것인 태양 전지.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 유전층은 1 ㎛ 내지 20 ㎛의 높이를 가지는 것인 태양 전지.
  27. 제21항에 있어서,
    상기 유전층은 1 ㎛ 내지 200 ㎛의 폭을 가지는 것인 태양 전지.
  28. 제21항에 있어서,
    상기 Ⅲ족 원소는 B, Al, Ga, In, Tl 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 태양 전지.
  29. 제21항에 있어서,
    상기 Ⅴ족 원소는 N, P, As, Sb, Bi 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 태양 전지.
  30. 제21항에 있어서,
    상기 광흡수층의 두께는 상기 유전층의 두께 이하인 것인 태양 전지.
  31. 제21항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 유전층의 일면, 상기 광흡수층의 일면, 또는 이들의 조합에 형성되어 있는 것인 태양 전지.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 제2 전극이 상기 유전층의 일면에 형성되는 경우, 상기 제2 전극의 폭은 상기 유전층의 폭보다 큰 것인 태양 전지.
  33. 제21항에 있어서,
    상기 유전층 사이에 형성되어 있고, 상기 광흡수층으로 덮여 있으며, 서로 구분되어 있는 적어도 하나의 보조층을 더 포함하는 것인 태양 전지.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 보조층은 산화물, 질화물, 산질화물 또는 이들의 조합을 포함하며, 상기 산화물은 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiOx), 산화티타늄(TiO2 또는 TiO4) 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 질화물은 질화알루미늄(AlN), 질화규소(SiNx), 질화티타늄(TiN) 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 산질화물은 산질화알루미늄(AlON), 산질화규소(SiON), 산질화티타늄(TiON) 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 태양 전지.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 보조층은 서로 10 nm 내지 1 ㎛의 간격을 가지고, 1 nm 내지 100 nm의 높이를 가지며, 1 nm 내지 100 nm의 폭을 가지는 것인 태양 전지.
  36. 제21항에 있어서,
    상기 태양 전지는 복수 개의 단위 셀로 분리할 수 있는 것인 태양 전지.
  37. 반도체층을 준비하는 단계;
    상기 반도체층의 일면에 서로 구분되어 있는 복수 개의 유전층을 형성하는 단계;
    상기 유전층 사이에 Ⅲ족 원소-Ⅴ족 원소 화합물을 포함하는 광흡수층을 형성하는 단계;
    상기 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 광흡수층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 복수 개의 유전층을 형성하는 단계는,
    상기 반도체층의 일면에 유전물질을 도포하는 단계; 및
    상기 도포한 유전물질을 패터닝하는 단계를 포함하는 것인 태양 전지의 제조 방법.
  39. 제37항에 있어서,
    상기 유전층은 서로 1 mm 내지 10 mm의 간격을 가지고, 1 ㎛ 내지 20 ㎛의 높이를 가지며, 1 ㎛ 내지 200 ㎛의 폭을 가지도록 형성하는 것인 태양 전지의 제조 방법.
  40. 제37항에 있어서,
    상기 광흡수층의 두께는 상기 유전층의 두께 이하가 되도록 형성하는 것인 태양 전지의 제조 방법.
  41. 제37항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 유전층의 일면, 상기 광흡수층의 일면, 또는 이들의 조합에 형성하는 것인 태양 전지의 제조 방법.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 광흡수층의 일면에 제2 전극을 형성하는 경우, 상기 제2 전극을 형성하는 단계 이후에, 상기 유전층의 수직방향을 따라 상기 유전층, 상기 반도체층 및 상기 제1 전극을 자르는 단계를 더 포함하는 것인 태양 전지의 제조 방법.
  43. 제37항에 있어서,
    상기 광흡수층을 형성하는 단계 이전에, 상기 유전층 사이에 서로 구분되어 있는 적어도 하나의 보조층을 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 보조층의 높이가 상기 유전층의 높이보다 작게 되도록 형성하는 것인 태양 전지의 제조 방법.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP2011014884A (ja) * 2009-06-05 2011-01-20 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換装置
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01266716A (ja) 1988-04-19 1989-10-24 Agency Of Ind Science & Technol ＧａＡｓ／Ｓｉ積層体及びＧａＡｓの成長方法
JPH0745846A (ja) 1993-07-28 1995-02-14 Oki Electric Ind Co Ltd 太陽電池の製造方法
JPH07201748A (ja) 1993-12-28 1995-08-04 Nippon Steel Corp 半導体基板の製造方法
JPH07273029A (ja) 1994-04-01 1995-10-20 Nippon Steel Corp 化合物半導体基板
JPH09260232A (ja) 1996-03-26 1997-10-03 Nippon Steel Corp 化合物半導体基板およびその製造方法
JP3616785B2 (ja) 1996-09-19 2005-02-02 キヤノン株式会社 太陽電池の製造方法
JP2002141327A (ja) 2000-10-31 2002-05-17 Canon Inc 結晶薄膜の製造方法
JP4860836B2 (ja) 2001-06-11 2012-01-25 アーベル・システムズ株式会社 太陽電池
TW594360B (en) 2003-04-21 2004-06-21 Prime View Int Corp Ltd A method for fabricating an interference display cell
US20080251121A1 (en) 2007-04-12 2008-10-16 Charles Stone Oxynitride passivation of solar cell
JP4947654B2 (ja) 2007-09-28 2012-06-06 シャープ株式会社 誘電体膜のパターニング方法
JP2010027794A (ja) 2008-07-17 2010-02-04 Fujifilm Corp 光電変換デバイス
US8138410B2 (en) 2008-10-01 2012-03-20 International Business Machines Corporation Optical tandem photovoltaic cell panels

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