KR20120049504A - 적층형 박막 태양전지 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적층형 박막 태양전지에 있어서 PIN 반도체층의 밴드갭 미스매칭 현상을 방지하기 위한 비정질 실리콘카바이드층 또는 실리콘 카본나이트라이드층을 포함하여, 광전변환효율이 향상된 적층형 박막 태양전지 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

Description

적층형 박막 태양전지 및 그의 제조방법{Thin Film Tandem Solar Cell and Preparation Method thereof}
본 발명은 적층형 박막 태양전지 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 PIN 반도체층 사이에 비정질 실리콘 카바이드(a-SiC:H)층 또는 실리콘 카본 나이트라이드(SiCN)층을 포함하여 광전변환효율이 향상된 적층형 박막 태양전지 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근 고유가 및 환경 문제의 영향으로 신재생 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 태양광을 전기에너지로 변환하는 광전변환소자인 태양전지는 다른 에너지원과 달리 무한하고 환경친화적이므로 시간이 갈수록 그 중요성이 더해가고 있다. 그러나 아직까지 태양광을 전기에너지로 변환하는 공지의 방법에서는 효율이 부족하므로 화석 연료에 대한 태양 에너지의 대체 가능성을 지연시키고 있다.
태양전지는 반도체에 사용되는 웨이퍼를 이용하는 결정질 태양전지와 투명 기판과 같은 기판에 증착기술을 이용한 박막태양전지로 나눌 수 있다. 현재는 결정질 태양전지가 높은 시장점유율을 가지고 있지만, 향후 고효율화 및 저가격으로 박막태양전지의 시장점유율이 높아질 것으로 예상되고 있다.
태양전지의 구조로는, 배면전계형을 포함하는 PN 구조, PIN 구조, 헤테로접합구조, 쇼트키구조, 탄뎀형이나 수직 접합형을 포함하는 다중접합구조 등이 채용되고 있다. 특히 광흡수 특성이 서로 다른 복수의 셀을 2단 내지 3단 적층한 탄뎀(tandem)형 구조 또는 하이브리드(hybrid)형 구조의 태양전지는 광전변환효율을 높이기 위하여 제안되었다. 이와 같이 분광감도가 서로 다른 소자를 조합하여 적층구조로 할 경우 폭넓은 광 스펙트럼 영역을 분할하여 수광시킬 수 있으며 빛의 유효이용을 도모할 수 있다는 점에서 유리하다.
기존의 적층형 박막 태양전지는 P층 및 N층이 모두 비정질 실리콘층(a-Si) 및 미세결정질 실리콘층(mc-Si)으로 구성된다. 이러한 구조의 적층형 박막 태양전지에서는 층간의 밴드갭이 넓어서 광전 변환효율이 저하되는 문제가 발생하므로, 이에 대한 개선이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 본 발명이 속하는 기술 분야의 기술적 요구에 부응하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 태양전지 내부에 밴드갭의 범위가 다른 물질을 도입하여 막 사이의 밴드갭 격차를 줄여 광전변환효율이 향상된 적층형 박막 태양전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 광전변환효율이 향상된 적층형 박막 태양전지의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 양상은 기판 위에 형성된 하나 이상의 PIN 반도체층을 포함하는 적층형 박막 태양전지에 있어서, 상기 태양전지는 광입사측으로부터 비정질 실리콘을 포함하는 반도체층을 갖는 제1 태양전지층 및 미세결정질 실리콘을 포함하는 반도체층을 갖는 제2 태양전지층을 포함하고, 상기 제1 태양전지층과 상기 제2 태양전지층 사이에 산화아연계 중간층을 포함하며, 제1 태양전지층의 비정질 P형 반도체층과 투명전극 사이에 비정질 실리콘카바이드(a-SiC:H)층을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 박막 태양전지에 관한 것이다.
본 발명의 다른 양상은 기판 위에 형성된 광입사측으로부터 비정질 실리콘을 포함하는 반도체층을 갖는 제1 태양전지층 및 미세결정질 실리콘을 포함하는 반도체층을 갖는 제2 태양전지층을 포함하는 하나 이상의 PIN 반도체층을 포함하는 적층형 박막 태양전지를 제조함에 있어서, 상기 방법이
상기 제1 태양전지층과 상기 제2 태양전지층 사이에 산화아연계 중간층을 형성하는 단계, 및
상기 제1 태양전지층의 비정질 P형 반도체층과 투명전극 사이에 비정질 실리콘카바이드(a-SiC:H)층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 박막 태양전지의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 적층형 박막 태양전지에서는 PIN 반도체층 사이의 밴드갭 격차를 줄임으로 박막 태양전지의 광전변환효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 적층형 박막 태양전지의 개략단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예의 적층형 박막 태양전지의 개략단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예의 적층형 박막 태양전지의 개략단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서, 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 또한, 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
또한, 이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다.
본 발명의 하나의 양상은 각 PIN 반도체층 사이에 적용할 수 있는 비정질 실리콘 카바이드(a-SiC:H) 또는 실리콘 카본 나이트라이드(SiCN)층을 중간층으로 포함하는 적층형 박막 태양전지에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 일실시예의 적층형 박막 태양전지의 개략단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예의 적층형 박막 태양전지는 하나 이상의 PIN 반도체층을 포함하는 적층형 박막 태양전지로서, 투명 기판, 상기 기판 상에 형성된 광흡수층, 및 상기 광흡수층 상에 형성된 후면전극을 포함한다. 상기 광흡수층은 하나 이상의 PIN 반도체층을 포함하는데, 광입사측으로부터 비정질 실리콘을 포함하는 반도체층을 갖는 제1 태양전지층(210, 230, 250) 및 미세결정질 실리콘을 포함하는 반도체층을 갖는 제2 태양전지층(410, 430, 450)을 포함하고, 상기 제1 태양전지층과 상기 제2 태양전지층 사이에 산화아연계 중간층(350)을 포함하고, 제1 태양전지층의 비정질 P형 반도체층(210)과 투명전극(100) 사이에 비정질 실리콘카바이드(a-SiC:H)층(300)을 포함할 수 있다. 본 발명의 적층형 박막 태양전지의 구조는 반드시 이러한 구조로 한정되는 것은 아니다.
상기 제 1 태양전지층은 비정질 실리콘 P층(210), 비정질 실리콘 I층(230) 및 비정질 실리콘 N층(250)이 순차적으로 적층되고, 상기 제 2 태양전지층은 미세결정질 실리콘 P층(410), 미세결정질 실리콘 I층(430) 및 미세결정질 실리콘 N층(450)이 순차적으로 적층되어 구성된다. 도면에서는 두 개의 PIN 반도체층을 포함하는 탄뎀 구조의 태양전지에 대해서 예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이들 구조로 제한되는 것은 아니고 트리플(triple) 구조 등의 박막형 태양전지에도 적용될 수 있다.
상기 제 2 태양전지층의 P형 반도체층(410)은 미세결정질 실리콘 P층 대신에 실리콘 카본 나이트라이드(SiCN) 층으로 대체될 수 있다. 이 경우 박막 태양전지의 개방전압(Voc)이 증가되어, 궁극적으로 박막 태양전지의 광전변환효율이 향상될 수 있다. 실리콘 카본 나이트라이드(SiCN)층이 단독으로 미세결정질 실리콘 P층을 대신하는 경우, 중간층으로 사용되는 산화아연(ZnO) 박막과 미세결정질 실리콘 I층 사이의 밴드갭 격차를 줄여 전자의 이동을 용이하게 할 수 있다. 또한, 궁극적으로는 미세결정 P층과 미세결정 N층 사이의 전체적인 밴드갭 격차를 넓혀서 개방전압(Voc)이 향상된다. 실리콘 카본 나이트라이드(SiCN) 층과 미세결정 실리콘 I층 사이에 비정질 실리콘 카바이드 막을 중간층으로 도입하면, 층간의 밴드갭 차이를 더욱 줄일 수 있어, 전자의 이동이 더욱 용이해질 수 있다.
본 발명에서 투명 전극(100)은 투명기판 위에 도전층이 형성되는데, 투명 기판으로는 탄소, 유리, 플라스틱, 금속, 세라믹 등으로 된 시트 또는 플레이트를 포함하지만, 반드시 이들로 한정하는 것은 아니다. 투명 기판으로 사용될 수 있는 유리는 예를 들어, 붕규산 유리(borosilicate glass), 석영 유리, 소다 유리, 인산 유리 등을 포함한다. 기판으로 사용될 수 있는 플라스틱은 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리이미드 등을 포함한다.
투명전극(100)의 도전층은 외부로부터 입사되는 빛을 광흡수층으로 통과시키기 위해 투명 전극으로 구성되고, 빛을 통과시키기 위해 상기 기판 상에 코팅되는 전도성 물질로는 인듐틴 옥사이드(ITO), 플로린 도핑된 틴 옥사이드(FTO), ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, ZnO-Ga, ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3, SnO2:F, SnO2-Sb2O3 등을 사용할 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다. 이러한 도전층은 스퍼터링 공정 또는 진공증착법에 의해 형성될 수 있다.
상기 PIN 반도체층(210,230, 250, 410, 430, 450)은 투명전극의 도전층 위에 형성되고, N형, I형 및 P형 실리콘층이 접합된 PIN 접합층으로서 플라즈마 CVD 공정 또는 유도결합형 플라즈마 CVD 공정 등의 CVD 공정에 의하여 형성될 수 있다. 구체적으로 상기 PIN 반도체층은 상기 도전층 상에 N형 실리콘층을 형성한 후에, 상기 N형 실리콘층 상에 I형 실리콘층을 형성한 다음 상기 I형 실리콘층 상에 P형 실리콘층을 형성하여 구성될 수 있다. 상기 N형 실리콘층은 인, 질소 등과 같이 N형의 불순물이 도핑된 층이고, 상기 P형 실리콘층은 붕소 등의 제3족 원소인 P형 불순물이 도핑된 층이다. 또한, 상기 PIN 반도체층은 CuInGaSe 또는 CdTe 화합물 반도체층으로 형성할 수도 있다.
PIN 반도체층은 태양광에 의해 정공(hole) 및 전자(electron)를 생성하고 생성된 정공 및 전자가 각각 P층 및 N층에서 수집되는데, 이와 같은 정공 및 전자의 수집효율을 증진시키기 위해서는 P층과 N층만으로 이루어진 PN 구조에 비하여 PIN 구조가 보다 바람직하다. 상기 PIN 반도체층을 PIN 구조로 형성하게 되면, I층이 P층과 N층에 의해 공핍(depletion)이 되어 내부에 전기장이 발생하게 되고, 태양광에 의해 생성되는 정공 및 전자가 상기 전기장에 의해 드리프트(drift)되어 각각 P층 및 N층에서 수집된다.
상기 PIN 반도체층 위에는 전도성 물질의 후면전극(500)이 형성된다. 본 발명의 태양전지에서 후면전극(500)은 Ag 또는 Al과 같은 금속을 이용하여 형성되며, 상기 도전층 및 PIN 반도체층을 통과한 태양광은 상기 후면전극 (500)에서 반사되어 상기 PIN 반도체층으로 재입사된다. 후면전극(500)은 공지된 여러 가지 기술에 의해 제조 가능하지만, 바람직하게는 스크린인쇄법에 의해 형성될 수 있다. 후면 전극은 알루미늄, 석영 실리카, 바인더 등이 첨가된 후면 전극용 페이스트를 기판의 배면에 인쇄한 후 열처리를 시행하여 형성할 수 있다.
본 발명에서는 상기 후면전극(500) 상에 반사방지막(미도시)을 형성할 수 있다. 상기 방사방지막은 예를 들면 실리콘질화막, 수소를 포함한 실리콘질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화질화막, MgF2, ZnS, MgF2, TiO2 및 CeO2 로 이루어진 군에서 선택된 재료를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양상의 적층형 박막 태양전지는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 태양전지층의 N형 반도체층(250)과 제2 태양전지층의 P형 반도체층(410) 사이에 산화아연계 중간층(350) 및 비정질 실리콘카바이드(a-SiC:H)층(300)을 포함하고, 제1 태양전지층의 비정질 P형 반도체층(210)과 투명전극(100) 사이에 비정질 실리콘카바이드(a-SiC:H)층(300)을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상의 적층형 박막 태양전지는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 태양전지층의 비정질 P형 반도체층(201)과 투명전극(100) 사이에 비정질 실리콘카바이드(a-SiC:H)층(300)을 포함하고, 미세결정 P형 반도체층 대신에 실리콘카본나이트라이드(SiCN)층(370)을 포함하며, 미세결정 I형 반도체층(430)과 실리콘 카본나이트라이드(SiCN)층(370) 사이에 비정질 실리콘카바이드(a-SiC:H)층(300)을 포함하고, 상기 실리콘 카본나이트라이드(SiCN)층(370)과 제2 태양전지의 비절질 N형 반도체층(250) 사이에 산화아연계 중간층(350)을 포함한다.
상기 산화아연계 중간층(350)은 ZnO, ZnO:Al, ZnO:Ga, ZnO:Al2O3, ZnO:Ga2O3으로 구성되는 군에서 선택되는 물질을 포함할 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다. 이러한 도전성 물질들은 스퍼터링법(Sputtering)으로 성막함으로써 형성할 수 있으며, 그 두께는 10nm 내지 100nm 범위가 바람직하다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 다양한 구현예의 적층형 박막 태양전지는 다음과 같이 동작한다. 도 1을 참조하면, 외부에서 빛이 태양전지에 입사되면 PIN 반도체층에서 입사된 광에너지에 의해 전자와 정공이 발생되고, 상기 전자는 N형 실리콘층으로 상기 정공은 P형 실리콘층으로 각기 확산하게 된다. 하전 캐리어의 분극이 일어나면, 반도체의 양측에는 전위차가 생긴다. 이때, 상기 N형 실리콘층과 P형 실리콘층을 결선하게 되면 상기 전자 및 정공의 이동에 의해 전력이 생성되게 된다.
본 발명의 또 다른 양상은 적층형 박막 태양전지의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 일구현예에 의한 적층형 박막 태양전지의 제조방법에서는, 기판 위에 형성된 광입사측으로부터 비정질 실리콘을 포함하는 반도체층을 갖는 제1 태양전지층 및 미세결정질 실리콘을 포함하는 반도체층을 갖는 제2 태양전지층을 포함하는 하나 이상의 PIN 반도체층을 포함하는 적층형 박막 태양전지를 제조함에 있어서, 상기 제1 태양전지층과 상기 제2 태양전지층 사이에 산화아연계 중간층을 형성하고, 상기 제1 태양전지층의 비정질 P형 반도체층과 투명전극 사이에 비정질 실리콘카바이드(a-SiC:H)층을 형성한다.
상기 비정질 실리콘카바이드(a-SiC:H)층 형성 방법은 특별히 제한되지 않으나, 일예로, PE-CVD 방법에 의해 형성할 수 있다.
한편, 제2 태양전지층의 P형 반도체층으로서 기존의 미세결정질 실리콘 N형 반도체 대신에 PE-CVD 또는 스퍼터링에 의해서 실리콘카본나이트라이드(SiCN)층을 형성할 수 있다. 실리콘카본나이트라이드(SiCN)층 형성 시에는 1000도 이상의 공정 조건에서 수소, 헥사메틸디실라잔 가스를 사용하여 성막하되, 헥사메틸디실라잔 ([(CH3)3Si]2NH) 기체의 유입량을 조절함으로써 밴드갭을 변화시킬 수 있다.
상기 제조방법을 구체적으로 설명하면, 투명 기판을 준비한 후, 우선, 전처리로서 기판의 표면에 잔존하는 여러 불순물들을 제거한다. 이때, 일례로 습식세정의 방법으로 투명 기판 상에 존재하는 불순물들을 제거하고, 소정 가스 분위기에서 건조시킬 수 있다.
상기 도전층은 인듐틴 옥사이드(ITO), 플로린 도핑된 틴 옥사이드(FTO), ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, ZnO-Ga, ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3, SnO2-Sb2O3 등과 같은 투명한 도전물질을 스퍼터링(Sputtering)법 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법등을 이용하여 형성할 수 있으며, 그 두께는 50nm 내지 1000nm 범위가 바람직하다.
PIN 반도체층 형성 시에는, 상기 투명전극 위에 P층을 형성하고, 상기 P층 위에 I층을 형성하고, 상기 I층 위에 N층을 형성하는 것이 바람직하다. 그 이유는 일반적으로 정공의 드리프트 이동도(drift mobility)가 전자의 드리프트 이동도에 비해 낮기 때문에 입사광에 의한 수집효율을 극대화하기 위해서 P층을 수광면에 가깝게 형성하기 위함이다.
상기 후면전극은 Ag, Al, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu 등과 같은 금속을 스퍼터링법 또는 인쇄법 등을 이용하여 형성할 수 있다. 후면전극 상에는 전술한 전면전극의 도전층과 마찬가지로 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전물질을 스퍼터링(Sputtering)법 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법에 의해 성막함으로써 도전막이 형성될 수 있다.
본 발명에서는 상기 후면전극 상에 반사방지막이 형성되는 경우에, 반사방지막은 진공 증착법, 화학 기상 증착법, 스핀 코팅, 스크린 인쇄 또는 스프레이 코팅에 의해 형성될 수 있으나, 반드시 이들로 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명할 것이나, 이러한 실시예들은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
실시예
실시예 1 : 태양전지의 제조
유리 기판 위에 투명전도층(TCO, Transparent Conductive Oxide)을 1차적으로 증착한다. 이어서 상기 투명전극이 증착된 글라스 위에 실란, 메탄, 디보란, 수소 가스를 이용하여 PECVD로 비정질 실리콘 P층을 7nm 두께로 성막하고, 비정질 실리콘 I층은 실란가스를 사용하여 200~300nm 두께로 증착한 후, 실란, 수소, 포스핀 가스를 사용하여 25~35nm 두께의 비정질 실리콘 N형 실리콘층을 형성하였다. 중간층으로 ZnO:Al2O3 (2.0wt%) 타겟을 적용하여 아르곤 가스 환경에서 산화아연막을 10~100nm 두께로 성막하였다. 이어서 압력 및 파워 조건을 다르게 하여, 실란, 메탄, 디보란, 수소 가스를 이용하여 PECVD로 미세결정질 실리콘 P층을 7nm 두께로 성막하고, 미세결정질 실리콘 I층은 실란가스를 사용하여 200~350nm 두께로 증착한 후, 실란, 수소, 포스핀 가스를 사용하여 25~35nm 두께의 미세결정질 실리콘 N형 실리콘층을 형성하였다. 사용된 PECVD 장치는 멀티 챔버로 구성하여 각 층간 도핑으로 인한 오염을 방지하였다.
미세결정질 실리콘 P층과 미세결정질 실리콘 I층의 중간층으로 사용하는 비정질 실리콘카바이드(a-SiC:H)층은 실란, 수소, 메탄가스를 사용하여 13.56MHz 조건에서 PECVD로 성막하였다. 상기 광흡수층 증착 후 스퍼터링으로 대향전극으로 산화아연(ZnO)층을 80nm 두께로 성막하고 은(Ag)층을 210nm 두께로 증착하여 태양전지 셀(cell)을 제조하였다.
제조된 적층형 박막 태양전지의 효율측정은 개방전압(Voc), 단락전류(Jsc), 충진도(FF)를 솔라시뮬레이터(야마시타덴소; YSS-50A)를 이용하여 AM (Air Mass) 1.5, 100mW/㎠의 기준으로 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
Figure pat00001
상기 식에서, Pinc는 100 mW/cm2 (1sun)을 나타냄.
비교예 1
비정질 실리콘 카바이드층을 형성하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 적층형 박막 태양전지 cell을 제조하고, 태양전지 셀의 광전변환효율을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.
구 조 개방전압
(Voc, V)
단락전류
(Jsc,mA/cm2)
충진도 (FF) 효 율 (%)
비교예 1 a-Si(P/I/N)/ZnO:Al2O3/uc-Si(P/I/N) 1.32 10.75 72.15 10.21
실시예 1 a-Si(P/I/N)/ZnO:Al2O3/uc-Si(P/a-SiC:H/I/N) 1.33 11.01 74.76 10.86
상기 표 1의 결과로부터 확인되는 바와 같이, 미세 결정질 실리콘 I층과 미세결정질 실리콘 P층 사이에 중간층으로 비정질 실리콘카바이드층을 사용하였을 경우, 10.21%에서 10.86% 으로 효율이 향상되는 것을 확인할 수 있다. 이상의 실시예의 결과에 따라, 본 발명의 적층형 박막 태양전지는 향상된 광전변환효율을 나타낼 수 있음을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나 본 발명은 상술한 구현예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 많은 변형이 가능함은 자명할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에서 청구하는 범위 및 그의 균등한 범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100: 투명전극
210 : 비정질 실리콘 P층
230 : 비정질 실리콘 I층
250 : 비정질 실리콘 N층
300 : 비정질 실리콘 카바이드층(a-SiC:H)
350 : 산화아연계 중간층
370 : 실리콘 카본 나이트라이드(SiCN)층
410 : 미세결정질 실리콘 P층
430 : 미세결정질 실리콘 I층
450 : 미세결정질 실리콘 N층
500: 후면전극

Claims (10)

  1. 기판 위에 형성된 하나 이상의 PIN 반도체층을 포함하는 적층형 박막 태양전지에 있어서, 상기 태양전지는 광입사측으로부터 비정질 실리콘을 포함하는 반도체층을 갖는 제1 태양전지층 및 미세결정질 실리콘을 포함하는 반도체층을 갖는 제2 태양전지층을 포함하고, 상기 제1 태양전지층과 상기 제2 태양전지층 사이에 산화아연계 중간층을 포함하며, 제1 태양전지층의 비정질 P형 반도체층과 투명전극 사이에 비정질 실리콘카바이드(a-SiC:H)층을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 박막 태양전지.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 태양전지층은 비정질 실리콘 P층, 비정질 실리콘 I층 및 비정질 실리콘 N층이 순차적으로 적층되고, 상기 제 2 태양전지층은 미세결정질 실리콘 P층, 미세결정질 실리콘 I층 및 미세결정질 실리콘 N층이 순차적으로 적층된 것임을 특징으로 하는 적층형 박막 태양전지.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 태양전지층의 P형 반도체층은 실리콘 카본 나이트라이드(SiCN) 층인 것을 특징으로 하는 적층형 박막 태양전지.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 태양전지가 제1 태양전지층의 N형 반도체층과 제2 태양전지층의 P형 반도체층 사이에 산화아연계 중간층 및 비정질 실리콘카바이드(a-SiC:H)층을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 박막 태양전지.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 태양전지가 미세결정 P형 반도체층 대신에 실리콘 카본나이트라이드(SiCN)층을 포함하고, 미세결정 I형 반도체층과 실리콘 카본나이트라이드(SiCN)층 사이에 비정질 실리콘카바이드(a-SiC:H)층을 포함하고, 상기 실리콘 카본나이트라이드(SiCN)층과 제2 태양전지의 비절질 N형 반도체층 사이에 산화아연계 중간층을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 박막 태양전지.
  6. 제 1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 산화아연계 중간층은 ZnO, ZnO:Al, ZnO:Ga, ZnO:Al2O3, 및 ZnO:Ga2O3 으로 구성되는 군에서 선택되는 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 박막 태양전지.
  7. 기판 위에 형성된 광입사측으로부터 비정질 실리콘을 포함하는 반도체층을 갖는 제1 태양전지층 및 미세결정질 실리콘을 포함하는 반도체층을 갖는 제2 태양전지층을 포함하는 하나 이상의 PIN 반도체층을 포함하는 적층형 박막 태양전지를 제조함에 있어서, 상기 방법이
    상기 제1 태양전지층과 상기 제2 태양전지층 사이에 산화아연계 중간층을 형성하는 단계, 및
    상기 제1 태양전지층의 비정질 P형 반도체층과 투명전극 사이에 비정질 실리콘카바이드(a-SiC:H)층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 박막 태양전지의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 비정질 실리콘카바이드(a-SiC:H)층 형성 단계는 PE-CVD 방법에 의해 수행하는 것을 특징으로 하는 적층형 박막 태양전지의 제조방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 방법이 제2 태양전지층의 P형 반도체층으로서 PE-CVD 또는 스퍼터링에 의해서 실리콘 카본 나이트라이드(SiCN)층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 박막 태양전지의 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 실리콘 카본 나이트라이드(SiCN)층 형성단계는 헥사메틸디실라잔([(CH3)3Si]2NH) 기체의 유입량을 조절함으로써 밴드갭을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 박막 태양전지의 제조방법.




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