KR20120052310A - 태양 전지 전면 컨택트 도핑 - Google Patents

태양 전지 전면 컨택트 도핑 Download PDF

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퍼스트 솔라, 인코포레이티드
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Abstract

태양 전지 전면 컨택트의 도핑 방법이 CdTe 기반 또는 기타 종류의 태양 전지의 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

태양 전지 전면 컨택트 도핑{SOLAR CELL FRONT CONTACT DOPING}
본 발명은 전면 컨택트 도핑 된 태양 전지에 관한 것이다.
광전지 소자는 전하의 전도체인 투명 박막을 사용할 수 있다. 상기 전도성 박막은 주석 산화물 또는 아연 산화물과 같은, 투명 전도성 산화물(Transparent Conductive Oxide; TCO)을 포함하는 투명 전도성 층을 포함할 수 있다. 상기 투명 전도성 산화물(TCO)은 빛이 반도체 윈도우 층을 통과하여 활성 광 흡수재(absorbing material)에 도달하도록 할 수 있고 또한 광 생성 전하 운반체를 광 흡수재로부터 떨어지도록 운반하는 저항 접촉으로서 역할을 할 수 있다.
도 1 은 다중 반도체 층 및 금속 후면 컨택트(back contact)를 가지는 광전지 소자의 개략도이다.
도 2 는 다중 반도체 층 및 금속 후면 컨택트를 가지는 광전지 소자의 개략도이다.
도 3 은 도핑 된 스퍼터(sputter) 타깃(target) 제조의 처리 순서도이다.
도 4 는 전면 컨택트 층의 증착 스퍼터링(deposition sputtering)을 나타내는 개략도이다.
도 5 는 세척/헹굼 단계를 포함하는 전면 컨택트 층의 증착(deposition) 및 공정 처리 순서도이다.
도 6 은 기판의 세척/헹굼 도핑 공정을 보여주는 개략도이다.
도 7 은 기판의 세척/헹굼 도핑 공정을 보여주는 개략도이다.
도 8 은 기판의 세척/헹굼 도핑 공정을 보여주는 개략도이다.
도 9 은 기판의 세척/헹굼 도핑 공정을 보여주는 개략도이다.
도 10 은 어닐링 공정 후의 기판 및 투명 전도성 산화물층을 보여주는 개략도이다.
본 출원은 여기에 참조로 전체의 내용이 결합 되어 있는 2009년 7월 13일자 출원된 미국 임시 특허 출원 번호 61/224,941에 대하여 우선권을 주장한다.
광전지 소자를 제작하는 동안, 반도체 물질 층은 전면 컨택트 및 흡수층을 포함하는 기판에 증착(deposited)될 수 있다. 상기 전면 컨택트는 광출력이 전력으로 변환되는 흡수층으로 태양 복사가 침투되게 하는 반도체 윈도우 층을 포함할 수 있다. 광전지 소자를 제작하는 동안, 반도체 물질 층은 전면 컨택트 및 흡수층을 포함하는 기판에 증착될 수 있다. 상기 전면 컨택트는 광출력이 전력으로 변환되는 흡수층으로 태양 복사가 침투되게 하는 반도체 윈도우 층을 포함할 수 있다. 몇몇 광전지 소자는 전하의 전도체인 투명 박막을 사용할 수 있다. 상기 전면 컨택트는 또한 카드뮴 스테네이트와 같은 투명 전도성 산화물(TCO)을 포함하는 투명 전도성 층을 포함할 수 있다. 상기 투명 전도성 산화물(TCO)은 빛이 반도체 윈도우 층을 통과하여 활성 광 흡수재에 도달하도록 할 수 있고 또한 광 생성 전하 운반체를 광 흡수재로부터 떨어지도록 운반하는 저항 접촉으로써 역할을 할 수 있다. 특정한 구현예들에서는, 상기 전면 컨택트는 또한 투명 전도성 산화물(TCO) 및 흡수층 사이에 위치하는 층을 포함할 수 있다.
박막 태양 전지에서, 투명 전도성 산화물(TCO) 물질은 장치 성능에 영향을 줄 수 있다. 높은 전기 전도성의 투명 전도성 산화물(TCO) 층이 바람직할 수 있다. 아연 산화물 또는 주석 산화물로 만들어진 투명 전도성 산화물(TCO) 층에서, 두께는 시트 저항을 낮추기 위해 증가될 수 있다. 실제로, 두꺼운 투명 전도성 산화물(TCO) 층은 비용 증가, 필링(peeling) 및 부착 상의 문제점 및 제조상의 곤란을 가져올 수 있다. 도핑 된 투명 전도성 산화물(TCO) 층의 제작 방법은 두께 증가 없이 태양 전지 전면 컨택트의 시트 저항을 감소시키기 위하여 개발되었다.
하나의 측면에서, 광전지 소자는 기판, 기판에 인접하며 도판트(dopant)에 의해 도핑 된 전면 컨택트 층 및 도핑 된 전면 컨택트 층에 인접하며 카드뮴 텔루라이드를 포함할 수 있는 반도체 흡수층을 포함할 수 있다. 상기 전면 컨택트 층은 기판에 인접한 투명 전도성 산화물층 및 투명 전도성 산화물층에 인접한 완충층(buffer layer)을 포함할 수 있다. 상기 전면 컨택트 층은 완충층에 인접한 반도체 윈도우 층을 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 투명 전도성 산화물층은 아연 산화물을 포함할 수 있다. 상기 투명 전도성 산화물층은 주석 산화물을 포함할 수 있다. 상기 도판트는 N-타입(type) 도판트를 포함할 수 있다. 상기 도판트는 알루미늄을 포함할 수 있다. 상기 도판트는 인듐을 포함할 수 있다. 상기 도판트는 붕소를 포함할 수 있다. 상기 도판트는 구리를 포함할 수 있다. 상기 도판트는 염소를 포함할 수 있다. 상기 도판트는 갈륨을 포함할 수 있다. 상기 도판트는 불소를 포함할 수 있다. 상기 도판트는 마그네슘을 포함할 수 있다. 상기 기판은 유리를 포함할 수 있다. 상기 완충층은 아연 텔루라이드를 포함할 수 있다. 상기 완충층은 카드뮴 아연 텔루라이드를 포함할 수 있다. 상기 완충층은 카드뮴 설파이드를 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 카드뮴 설파이드를 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 아연 텔루라이드를 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 카드뮴 아연 설파이드를 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 아연 산화물을 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 아연 설파이드를 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 아연 마그네슘 산화물을 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 카드뮴 마그네슘 설파이드를 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 카드뮴 산화물을 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 광전지 소자의 제조 방법은 기판에 인접한 투명 전도성 산화물층의 증착(depositing)하는 것을 포함할 수 있다. 상기 증착 후, 투명 전도성 산화물층은 표면을 갖는다. 상기 방법은 투명 전도성 산화물층 표면을 도판트에 노출시키고, 여기서 도판트 층은 표면에 남을 수 있으며, 도판트 층에 인접한 윈도우 층의 증착하고, 도판트를 윈도우 층에 결합하며, 윈도우 층에 인접한 흡수층을 증착시키는 것을 포함할 수 있다. 상기 흡수층은 카드뮴 텔루라이드를 포함할 수 있다. 윈도우 층의 증착은 스퍼터링(sputtering) 공정을 포함할 수 있다. 투명 전도성 산화물층 표면을 노출시키는 것은 상기 표면을 도판트 염으로 세척하는 것을 포함할 수 있다. 상기 염은 붕산염을 포함할 수 있다. 상기 도판트는 N-타입 도판트를 포함할 수 있다. 상기 도판트는 알루미늄을 포함할 수 있다. 상기 도판트는 인듐을 포함할 수 있다. 상기 도판트는 붕소를 포함할 수 있다. 상기 도판트는 구리를 포함할 수 있다. 상기 도판트는 염소를 포함할 수 있다. 상기 도판트는 갈륨을 포함할 수 있다. 상기 도판트는 불소를 포함할 수 있다. 상기 도판트는 마그네슘을 포함할 수 있다. 상기 기판은 유리를 포함할 수 있다. 상기 투명 전도성 산화물층은 아연 산화물을 포함할 수 있다. 상기 투명 전도성 산화물층은 주석 산화물을 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 카드뮴 설파이드를 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 아연 텔루라이드를 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 카드뮴 아연 설파이드를 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 아연 산화물을 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 아연 설파이드를 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 아연 마그네슘 산화물을 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 카드뮴 마그네슘 설파이드를 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 카드뮴 산화물을 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 M1-xGxOy 반도체로써, M은 아연 및 주석으로 이루어진 그룹에서 선택된 것 및 G는 알루미늄, 실리콘, 지르코늄으로 이루어진 그룹에서 선택된 것을 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 아연 알루미늄 산화물을 포함할 수 있다. 상기 아연 알루미늄 산화물은 Zn1 - xAlxOy의 화학식을 가질 수 있고, 여기서 x는 0.05 내지 0.30 범위일 수 있다. 상기 윈도우 층은 아연 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 상기 아연 실리콘 산화물은 Zn1 - xSixOy의 화학식을 가질 수 있고, 여기서 x는 0.10 내지 0.25 범위일 수 있다. 상기 윈도우 층은 아연 지르코늄 산화물을 포함할 수 있다. 상기 아연 지르코늄 산화물은 Zn1 - xZrxOy의 화학식을 가질 수 있고, 여기서 x는 0.30 내지 0.50 범위일 수 있다. 상기 윈도우 층은 주석 알루미늄 산화물을 포함할 수 있다. 상기 주석 알루미늄 산화물은 Sn1 - xAlxOy의 화학식을 가질 수 있고, 여기서 x는 0.10 내지 0.30 범위일 수 있다. 상기 윈도우 층은 주석 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 상기 주석 실리콘 산화물은 Sn1 - xSixOy의 화학식을 가질 수 있고, 여기서 x는 0.05 내지 0.25 범위일 수 있다. 상기 윈도우 층은 주석 지르코늄 산화물을 포함할 수 있다. 상기 주석 지르코늄 산화물은 Sn1 - xZrxOy의 화학식을 가질 수 있고, 여기서 x는 0.30 내지 0.60 범위일 수 있다. 윈도우 층의 증착은 기상 운반 증착 공정을 포함할 수 있다. 윈도우 층의 증착은 도판트 층에 인접한 카드뮴 설파이드 윈도우 층의 증착 및 카드뮴 설파이드 윈도우 층에 아연-포함층을 증착시키는 것을 포함할 수 있다. 상기 스퍼터링 공정은 불활성 대기에서 세라믹 타깃(target)으로부터 스퍼터링 하는 것을 포함할 수 있다. 상기 스퍼터링 공정은 금속 타깃으로부터 반응성 스퍼터링 하는 것을 포함할 수 있다. 상기 방법은 어닐링 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 광전지 소자의 제조 방법은 기판에 인접한 투명 전도성 산화물층을 증착(depositing)하고, 도핑 된 타깃으로부터 스퍼터링에 의해 투명 전도성 산화물층에 인접한 윈도우 층을 증착하고, 윈도우 층에 인접한 흡수층의 증착을 포함할 수 있다. 상기 도핑 된 타깃은 도판트에 의해 도핑 될 수 있다. 상기 흡수층은 카드뮴 텔루라이드를 포함할 수 있다. 상기 도판트는 N-타입 도판트를 포함할 수 있다. 상기 도판트는 알루미늄을 포함할 수 있다. 상기 도판트는 인듐을 포함할 수 있다. 상기 도판트는 붕소를 포함할 수 있다. 상기 도판트는 구리를 포함할 수 있다. 상기 도판트는 염소를 포함할 수 있다. 상기 도판트는 갈륨을 포함할 수 있다. 상기 도판트는 불소를 포함할 수 있다. 상기 도판트는 마그네슘을 포함할 수 있다. 상기 기판은 유리를 포함할 수 있다. 상기 투명 전도성 산화물층은 아연 산화물을 포함할 수 있다. 상기 투명 전도성 산화물층은 주석 산화물을 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 카드뮴 설파이드를 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 아연 텔루라이드를 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 카드뮴 아연 설파이드를 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 아연 산화물을 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 아연 설파이드를 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 아연 마그네슘 산화물을 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 카드뮴 마그네슘 설파이드를 포함할 수 있다. 상기 윈도우 층은 카드뮴 산화물을 포함할 수 있다. 상기 스퍼터링 공정은 불활성 대기에서 세라믹 타깃으로부터 스퍼터링 하는 것을 포함할 수 있다. 상기 스퍼터링 공정은 금속 타깃으로부터 반응성 스퍼터링 하는 것을 포함할 수 있다. 상기 방법은 어닐링 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 광전지 소자의 제조 방법은 기판에 인접한 투명 전도성 산화물층을 증착(depositing)하고, 도핑 된 타깃으로부터 스퍼터링에 의해 투명 전도성 산화물층에 인접한 전구체 층을 증착하고, 전구체 층에 인접한 완충층을 증착하고, 도핑 된 완충층을 형성하기 위해 전구체 층 및 완충층을 어닐링 하며, 도핑 된 완충층에 인접한 흡수층을 증착하는 것을 포함할 수 있다. 상기 도핑 된 타깃은 도판트에 의해 도핑 될 수 있다. 상기 흡수층은 카드뮴 텔루라이드를 포함할 수 있다. 상기 도판트는 N-타입 도판트를 포함할 수 있다. 상기 도판트는 알루미늄을 포함할 수 있다. 상기 도판트는 인듐을 포함할 수 있다. 상기 도판트는 붕소를 포함할 수 있다. 상기 도판트는 구리를 포함할 수 있다. 상기 도판트는 염소를 포함할 수 있다. 상기 도판트는 갈륨을 포함할 수 있다. 상기 도판트는 불소를 포함할 수 있다. 상기 도판트는 마그네슘을 포함할 수 있다. 상기 기판은 유리를 포함할 수 있다. 상기 투명 전도성 산화물 층은 아연 산화물을 포함할 수 있다. 상기 투명 전도성 산화물층은 주석 산화물을 포함할 수 있다. 상기 전구체 층은 카드뮴 설파이드를 포함할 수 있다. 상기 전구체 층은 카드뮴 산화물을 포함할 수 있다. 상기 완충층은 아연 텔루라이드를 포함할 수 있다. 상기 완충층은 카드뮴 아연 텔루라이드를 포함할 수 있다. 상기 전구체 층의 증착은 불활성 대기에서 세라믹 타깃으로부터 스퍼터링 하는 것을 포함한다. 상기 전구체 층의 증착은 금속 타깃으로부터 반응성 스퍼터링 하는 것을 포함한다. 상기 방법은 어닐링 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
광전지 소자는 기판 및 반도체 물질 층에 인접한 투명 전도성 산화물층을 포함할 수 있다. 상기 반도체 물질 층은 n-타입 반도체 윈도우 층 및 p-타입 반도체 흡수층을 포함할 수 있는 이중층을 포함할 수 있다. 광자는 n-타입 윈도우 층과 접촉하여 전자-정공 쌍을 자유롭게 하여 전자를 n-쪽 및 p-쪽의 구멍으로 보내도록 할 수 있다. 전자는 외부 전류 경로를 통하여 p-쪽으로 되돌아 올 수 있다. 상기 결과인 전자 흐름은 전류를 제공하고 이 전류는 전기장으로부터 나온 전압과 결합하여 파워를 제공한다. 상기 결과는 광자 에너지가 전력으로 변환된 것이다.
도 1을 참조하면, 광전지 소자(100)는 기판(110)에 인접하여 증착된 도핑 된 투명 전도성 산화물층(120)을 포함할 수 있다. 투명 전도성 산화물층(120)은 스퍼터링, 화학 기상 증착, 또는 기타 적합한 증착 방법에 의해 기판(110)에 증착될 수 있다. 기판(110)은 소다 석회 유리와 같은 유리를 포함할 수 있다. 투명 전도성 산화물 층(120)은 카드뮴 스테네이트, 인듐 도핑 된 카드뮴 산화물 또는 주석 도핑 된 인듐 산화물을 포함하는 적합한 투명 전도성 산화물 물질을 포함할 수 있다. 반도체 이중층(130)은 어닐링 될 수 있는 투명 전도성 산화물 층(120)에 인접하여 증착되거나 또는 형성될 수 있다. 반도체 이중층(130)은 반도체 윈도우 층(131) 및 반도체 흡수층(132)을 포함할 수 있다. 반도체 이중층(130)의 반도체 윈도우 층(131)은 투명 전도성 산화물층(120)에 인접하여 증착될 수 있다. 반도체 윈도우 층(131)은 카드뮴 설파이드와 같은 적합한 윈도우 물질을 포함할 수 있고, 스퍼터링 또는 기상 운반 증착과 같은 적합한 증착 방법에 의해 증착될 수 있다. 반도체 흡수층(132)은 반도체 윈도우 층(131)에 인접하여 증착될 수 있다. 반도체 흡수층(132)은 반도체 윈도우 층(131)에 증착될 수 있다. 반도체 흡수층(132)은 카드뮴 텔루라이드와 같은 적합한 흡수 물질일 수 있고, 스퍼터링 또는 기상 운반 증착과 같은 적합한 방법에 의해 증착될 수 있다. 후면 컨택트(140)는 반도체 흡수층(132)에 인접하여 증착될 수 있다. 후면 컨택트(140)는 반도체 이중층(130)에 인접하여 증착될 수 있다. 후면 서포트(back support)(150)는 후면 전극(140)에 인접하여 위치할 수 있다. 광전지 소자는 반도체 윈도우 층으로서 카드뮴 설파이드(CdS)층 및 반도체 흡수층으로서 카드뮴 텔루라이드(CdTe)층을 가질 수 있다.
광전지 소자의 대안적인 구성은 세 개의 반도체 물질로 필수적으로 이루어지고 “p-i-n 장치”라고 불려진다. 상기 “i"는 “진성(intrinsic)”을 나타내고, 반도체 물질이 평형 상태에서 상대적으로 낮은 수의 전하 운반체를 가지는 것을 나타내거나 또는, 전하 타입(type) 또는 운반체의 총 수(net number) 중 어느 하나를 가지는 것을 나타내며, 여기서 “총(net)”은 p-타입 전하 운반체의 농도에서 n-타입 운반체의 농도를 뺀 절대 값으로 약 5×1014㎝-3 미만일 수 있으며, 여기서 2×1015㎝-3은 p-i-n 장치의 상한이다. “i"층의 전형적인 1차 기능은 광학 광자를 흡수하는 것 및 그들을 전자-정공 쌍으로 변환하는 것이다. 상기 광 생성된 전자 및 정공은 그것들이 각각 i-층 또는 p-i 계면 또는 i-n 계면에서 서로 “재결합(recombine)”될 때까지 또는 n 및 p 층에 의해 모아질 때까지 드리프트(drift) 및 분산에 의해 "i"층으로 각각 이동하게 된다.
도 2를 참조하면, 광전지 소자(200)는 기판(210)에 인접하여 증착된 투명 전도성 산화물 층(220)을 포함할 수 있다. 투명 전도성 산화물 층(220)은 스퍼터링, 화학 기상 증착 또는 기타 적합한 증착 방법에 의해 기판(210)에 증착될 수 있다.
스퍼터링 타깃은 주괴야금(ingot metallurgy)에 의해 제조될 수 있다. 스퍼터링 타깃은 기판과 같은 다른 표면에 형성되거나 또는 증착되기 위해 층 또는 필름의 하나 또는 그 이상의 구성요소를 포함할 수 있다. 예로, 스퍼터링 타깃은 아연 산화물 TCO(투명 전도성 산화물) 층을 위한 아연, 주석 산화물 TCO(투명 전도성 산화물) 층을 위한 주석, 또는 알루미늄, 인듐, 붕소, 염소, 구리, 갈륨 또는 불소와 같은 N-타입 도판트 또는 P-타입 도판트와 같은 도판트 등과 같이 기판에 증착되는 투명 전도성 산화물(TCO) 층의 하나 또는 그 이상의 구성 요소를 포함할 수 있다. 상기 스퍼터링 타깃은 카드뮴 설파이드 윈도우 층을 위한 카드뮴, 아연 산화물 윈도우 층을 위한 아연, 또는 알루미늄, 인듐, 붕소, 염소, 구리, 갈륨, 불소 또는 마그네슘과 같은 N-타입 도판트 또는 P-타입 도판트와 같은 도판트 등과 같이 증착되는 윈도우 층의 하나 또는 그 이상의 구성 요소를 포함할 수 있다. 상기 구성 요소는 화학 양론적으로 적절한 양이 타깃에 존재할 수 있다. 스퍼터링 타깃은 적합한 형태의 단일 조각(piece)으로 제조될 수 있다. 스퍼터링 타깃은 튜브일 수 있다. 스퍼터링 타깃은 금속 물질을 튜브와 같은 적합한 형(shape)에 캐스팅(casting)함으로써 제조될 수 있다.
스퍼터링 타깃은 하나를 초과하는 조각으로부터 제조될 수 있다. 스퍼터링 타깃은 예를 들어, 아연 산화물 TCO(투명 전도성 산화물)를 위한 아연 조각 및 알루미늄과 같은 도판트 물질 조각 등의 하나를 초과하는 금속 조각으로부터 제조될 수 있다. 상기 구성 요소는 슬리브(sleeves)와 같은 적합한 형태로 형성될 수 있고, 적합한 방식 또는 배치로 결합 또는 연결될 수 있다. 예를 들어, 아연 조각 및 알루미늄 조각은 스퍼터링 타깃을 형성하기 위해 함께 용접(welded)될 수 있다. 하나의 슬리브는 다른 슬리브 내에 위치할 수 있다.
스퍼터링 타깃은 분말야금에 의해 제조될 수 있다. 스퍼터링 타깃은 타깃을 형성하기 위해 금속 분말을 굳힘(consolidating)으로써 형성될 수 있다. 상기 금속 분말은 적합한 공정(예로, 등압 압축성형과 같은 프레싱) 및 적합한 형에서 굳혀질 수 있다. 상기 굳힘은 적합한 온도에서 일어날 수 있다. 스퍼터링 타깃은 하나를 초과하는 금속 분말을 포함하는 금속 분말로부터 형성될 수 있다. 하나를 초과하는 금속 분말은 화학 양론적으로 적절한 양이 존재할 수 있다.
스퍼터 타깃은 베이스(base)에 인접한 타깃 물질을 포함한 와이어(wire)를 위치시킴으로써 제조될 수 있다. 예를 들어, 타깃 물질을 포함한 와이어는 베이스 튜브 주위로 감싸질 수 있다. 상기 와이어는 화학 양론적으로 적절한 양이 존재하는 복수의 금속을 포함할 수 있다. 상기 베이스 튜브는 스퍼터링 되지 않는 물질로부터 형성될 수 있다. 상기 와이어는 프레스(pressed) 될 수 있다(예로, 등압 압축성형에 의해).
스퍼터 타깃은 타깃 물질을 베이스에 분무함으로써 제조될 수 있다. 금속 타깃 물질은 용사(thermal spraying) 및 플라즈마 용사(plasma spraying)를 포함하는 적합한 분무 공정에 의해 분무될 수 있다. 상기 금속 타깃 물질은 화학 양론적으로 적절한 양이 존재하는 복수의 금속을 포함할 수 있다. 금속 타깃 물질이 분무되는 상기 베이스는 튜브일 수 있다.
기판(210)은 소다 석회 유리와 같은 유리를 포함할 수 있다. 투명 전도성 산화물 층(220)은 카드뮴 스테네이트, 인듐 도핑 된 카드뮴 산화물 또는 주석 도핑 된 인듐 산화물을 포함하는 적합한 투명 전도성 산화물 물질을 포함할 수 있다. 반도체 삼중-층 구조(230)는 어닐링 된 투명 전도성 산화물 층(220)에 인접하여 증착되거나 또는 형성될 수 있다. 반도체 삼중-층 구조(230)는 제 1반도체 층(231), 반도체 계면 층(232) 및 제 2반도체 층(233)을 포함할 수 있다. 반도체 삼중-층 구조(230)의 제 1반도체 윈도우 층(231)은 어닐링 된 투명 전도성 산화물 층(220)에 인접하여 증착될 수 있다. 제 1반도체 윈도우 층(231)은 카드뮴 설파이드와 같은 적합한 윈도우 물질을 포함할 수 있고, 스퍼터링 또는 기상 운반 증착과 같은 적합한 증착 방법에 의해 형성될 수 있다. 반도체 계면 층(232)은 제 1반도체 층(231)에 인접하여 증착될 수 있다. 반도체 계면 층(232)은 아연 텔루라이드와 같은 적합한 반도체 물질일 수 있고, 스퍼터링 또는 기상 운반 증착과 같은 적합한 방법에 의해 증착될 수 있다. 제 2반도체 층(233)은 반도체 계면 층(232)에 증착될 수 있다. 제 2반도체 층(233)은 카드뮴 텔루라이드와 같은 적합한 반도체 물질일 수 있고, 스퍼터링 또는 기상 운반 증착과 같은 적합한 방법에 의해 증착될 수 있다. 후면 컨택트(240)는 제 2반도체 층(233)에 인접하여 증착될 수 있다. 후면 컨택트(240)는 반도체 삼중-층 구조(230)에 인접하여 증착될 수 있다. 후면 서포트(250)는 후면 컨택트(240)에 인접하여 위치할 수 있다.
높은 광전송, 높은 전기 전도성 및 좋은 광 산란 성질의 투명 전도성 산화물(TCO) 층은 언제나 바람직하다. 투명 전도성 산화물(TCO) 층은 약 5 Ω/스퀘어(ohm per square) 또는 이보다 더 낮은 시트 저항을 가질 수 있다. 순수한 아연 산화물 또는 주석 산화물로 만들어진 투명 전도성 산화물(TCO) 층에서, 그것의 두께 시트 저항은 층 두께를 증가시킴으로써 낮춰질 수 있다(예로, 약 5Ω/스퀘어에 대해). 실제로, 두꺼운 투명 전도성 산화물(TCO) 층은 비용 증가를 가져올 수 있다. 필링(peeling) 및 접착 상의 문제점을 가져오는 크랙 또한 두꺼운 투명 전도성 산화물(TCO) 필름에 나타날 수 있다. 게다가 매우 두꺼운 투명 전도성 산화물(TCO) 필름은 모듈 생산을 위한 직렬접속(series connection) 생산 단계 동안 투명 전도성 산화물(TCO)을 패터닝할 때 추가적인 문제점을 발생시킬 수 있다.
투명 전도성 산화물(TCO) 층은 그것의 두께 증가 없이 태양 전지 전면 컨택트의 시트 저항을 감소시키기 위해 도핑 될 수 있다. 도핑 된 투명 전도성 산화물(TCO) 층의 제조 방법은 도핑 된 타깃으로부터 스퍼터 공정을 포함할 수 있다.
도핑 된 윈도우 층은 유사한 공정을 사용하여 증착될 수 있다. 특정한 구현 예에서, 도핑 된 윈도우 층의 광전지 소자 제조 방법은 기판에 인접한 투명 전도성 산화물층의 증착, 도핑 된 타깃으로부터 스퍼터링에 의해 투명 전도성 산화물층에 인접한 윈도우 층의 증착, 및 윈도우 층에 인접하며 카드뮴 텔루라이드를 포함할 수 있는 흡수층의 증착 단계를 포함할 수 있다.
상기 윈도우 층의 증착은 도판트 층에 인접한 카드뮴 설파이드 윈도우 층의 증착 및 카드뮴 설파이드 윈도우 층에 아연-포함층의 증착 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
특정한 구현예들에서, 도핑 된 투명 전도성 산화물(TCO) 또는 도핑 된 윈도우 층의 스퍼터링 공정은 비활성 분위기에서 세라믹 타깃으로부터 스퍼터링 하는 것 또는 금속 타깃으로부터 반응성 스퍼터링 하는 것을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 도핑 된 스퍼터 타깃 제조는 적어도 하나의 도판트가 있는 원재료 산화물 분말의 제조, 분말의 캐닝(canning), 적어도 하나의 도판트가 있는 분말의 열간 정수압 소결(hot isostatic pressing), 최종 형태에 대한 기계적 가공(machining), 최종 클린(clean) 및 검사(inspection) 단계를 포함할 수 있다. 도핑 된 스퍼터 타깃의 제조는 어닐링 또는 기타 적합한 야금 기술 또는 기타 처리를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 도핑 된 스퍼터 타깃은 주석 산화물 또는 붕소, 소듐, 불소 또는 알루미늄과 같은 적어도 하나의 도판트를 가진 주석 산화물과 같은, 산화물을 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 전면 컨택트 스퍼터 시스템(300)은 챔버(310) 및 전파 영역 복사(radio-frequency source) 및 정압 회로(360)를 포함할 수 있다. 기판(370)은 플레이트(380)에 올려지거나(mounted) 기타 적합한 방식으로 위치할 수 있다. 접지된(grounded) 고정 장치(fixture)(330)는 도핑 된 스퍼터 타깃(340)을 페이싱 다운(facing down)하도록 잡을 수 있다. 챔버(310)의 가스는 다른 가스 소스(source)와 함께 인렛(320)으로부터 옮겨진다. 챔버(310)의 가스는 아르곤을 포함할 수 있다. 스퍼터링 공정 동안, 입자(350)는 타깃(340)으로부터 기판(370)으로 증착될 수 있다. 상기 스퍼터링 공정은 반응성 스퍼터링 공정일 수 있다. 챔버(310)의 가스는 붕소, 소듐, 불소 또는 알루미늄을 포함하는 도판트 가스를 추가적으로 포함할 수 있다. 하나의 구현 예에서, 상기 스퍼터링 공정은 DC 스퍼터링, 마그네트론 스퍼터 증착 또는 이온 보조 증착(ion assisted deposition)일 수 있다.
도 5를 참조하면, 전면 컨택트 층의 가공 및 증착은 기판 세척/헹굼, 스퍼터 증착 또는 기타 적합한 사후-처리 단계를 포함할 수 있다. 기판 세척/헹굼 단계 동안, 염은 기판을 가공하기 위해 첨가될 수 있다. 상기 염은 붕사(borax)를 포함할 수 있다. 상기 증착 및 가공은 기타 적합한 화학 중탕(bath)단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 증착 및 가공은 추가적인 가공을 위해 기판 표면에 투명 전도성 산화물 전구체 층을 형성하는 것을 추가적으로 포함할 수 있다.
도핑 된 투명 전도성 산화물(TCO) 층의 제조 방법은 또한 기판 세척 공정을 포함할 수 있다. 상기 방법은 기판을 도판트로 세척 및 기판에 인접하며 도판트에 의해 도핑 된 투명 전도성 산화물 층의 증착(depositing) 단계를 포함할 수 있다. 표면 세척은 표면 위에 유체의 분무, 디핑(dipping), 롤러 코팅, 미스팅(misting) 또는 스핀 코팅을 포함할 수 있다. 상기 도판트는 선택적으로 추가적인 구성 요소를 포함할 수 있는 세척액(wash fluid)의 요소일 수 있다. 상기 기판은 붕사와 같은, 도판트 염으로 세척될 수 있다.
도 6 내지 도 9을 참조하면, 기판의 세척/헹굼 도핑 공정이 보여진다. 도 6에서, 기판(410)은 도판트 소스(430)에 의해 세척될 수 있다. 마스크(420)는 세척될 필요가 없는 영역을 커버(cover)하기 위해 선택적으로 사용될 수 있다. 마스크(420)는 포토레지스트 또는 기타 적합한 마스크 물질일 수 있다. 예를 들어, 붕사와 같은 염은 도판트 소스에 첨가될 수 있다. 도 7에 나타나 있듯이, 상기 세척/헹굼 공정은 기판에 인접한 도판트를 포함하는 층(440)을 남길 수 있다. 도 8에 나타나 있듯이, 투명 전도성 산화물 전구체 층(450)은 도판트를 포함하는 층(440)에 인접하여 증착될 수 있다. 투명 전도성 산화물 전구체 층(450)은 아연 또는 주석을 포함할 수 있다. 추가적인 어닐링 공정은 전구체 층(450)을 아연 산화물 또는 주석 산화물을 포함할 수 있는 투명 전도성 산화물 층으로 변환한다. 도판트 원자는 반도체 물질의 전기적 성질에 바람직한 변화를 가져오는 결정 격자(crystal lattice)에서 치환 위치로 분산될 수 있다. 도 9에 나타나 있듯이, 투명 전도성 산화물 전구체 층(450)은 층(440)으로부터 도판트에 의해 도핑 될 수 있다. 투명 전도성 산화물 층(450)은 또한 도판트 소스(430)에 의해 기판(410)에 남아있던 도판트에 의해 도핑 될 수 있다. 도 10에 나타나 있듯이, 어닐링 후, 기판(410)은 N-타입 도판트, 소듐, 붕소, 불소를 포함하는 도핑 된 영역(451)을 가진 투명 전도성 산화물 층(460)과 접촉한다.
상기 공정은 세척 후에 열처리 또는 적합한 드라이브-인 처리를 포함할 수 있다. 상기 공정은 또한 가스 형태의 도판트 이온의 추가적인 분산 도핑 공정을 포함할 수 있다. 상기 도핑 된 투명 전도성 산화물(TCO) 층의 제조 방법은 또한 도핑 된 투명 전도성 산화물층이 증착된 후 기판을 어닐링 하는 추가적인 단계를 포함할 수 있다.
도핑 된 윈도우 층은 유사한 공정을 사용하여 증착될 수 있다. 특정한 구현 예들에서, 도핑 된 전면 컨택트의 광전지 소자 제조 방법은 기판에 인접한 투명 전도성 산화물층을 증착(depositing)하고, 표면에 남을 수 있는 도판트 층에 투명 전도성 산화물층 표면을 노출시키고, 도판트 층에 인접한 윈도우 층을 증착하고, 도판트를 윈도우 층에 결합시키며(incorporating), 윈도우 층에 인접하며 카드뮴 텔루라이드를 포함하는 흡수층을 증착하는 단계를 포함할 수 있다.
특정한 구현 예들에서, 도핑 된 전면 컨택트의 광전지 소자 제조 방법은 기판에 인접한 투명 전도성 산화물 층을 증착하고, 도핑 된 타깃으로부터 스퍼터링에 의해 투명 전도성 산화물 층에 인접한 전구체 층을 증착하고, 전구체 층에 인접한 완충층을 증착하고, 도핑 된 완충층을 형성하기 위해 전구체층 및 완충층을 어닐링하고, 및 도핑 된 완충층에 인접하며 카드뮴 텔루라이드를 포함하는 흡수층을 증착하는 단계를 포함할 수 있다.
특정한 구현 예에서, 상기 전면 컨택트 층은 투명 전도성 산화물(TCO) 층 및 반도체 흡수층 사이에 층을 포함할 수 있다. 상기 전면 컨택트 층은 카드뮴 설파이드를 포함할 수 있다. 상기 전면 컨택트 층은 또한 주석 산화물/카드뮴 설파이드 스택 구조 또는 그것에 기반을 둔 적합한 변형 구조를 가질 수 있다. 상기 전면 컨택트 층은 반응성 스퍼터링, 기상 운반 증착 또는 기타 적합한 증착 방법에 의해 증착될 수 있다. 상기 전면 컨택트 층은 또한 적합한 도판트에 의해 도핑 될 수 있다. 상기 도판트는 알루미늄, 인듐, 붕소, 염소, 구리, 갈륨 또는 불소와 같은 N-타입 도판트 또는 P-타입 도판트를 포함할 수 있다.
특정한 구현 예에서, 광전지 소자의 제조 방법은 도판트로써 기판 표면을 세척하고, 세척된 기판 표면에 반도체 윈도우 층을 증착하고, 도판트를 반도체 윈도우 층에 결합하는 것 및 반도체 윈도우 층에 인접한 반도체 흡수층을 증착하는 것을 포함할 수 있다. 상기 기판은 유리 시트 및 투명 전도성 산화물 스택을 포함할 수 있다. 상기 반도체 윈도우 층은 카드뮴 설파이드, 아연 텔루라이드, 카드뮴 아연 설파이드, 아연 산화물, 아연 설파이드 또는 아연 마그네슘 산화물을 포함할 수 있다. 반도체 윈도우 층의 증착은 스퍼터링, 기상 운반 증착 또는 기타 적합한 증착 방법을 포함할 수 있다. 기판 세척은 도판트 염으로 기판 표면을 노출하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 도판트는 알루미늄, 인듐, 붕소, 염소, 구리, 갈륨 또는 불소와 같은 N-타입 도판트 또는 P-타입 도판트를 포함할 수 있다. 상기 반도체 흡수층은 카드뮴 텔루라이드를 포함할 수 있다. 상기 투명 전도성 산화물 스택은 주석 산화물 또는 아연 산화물을 포함할 수 있다. 반도체 윈도우 층에서 상기 결과의 도판트 농도는 약 1013㎝-3 내지 약 1020㎝-3 또는 약 1014㎝-3 내지 약 1019㎝-3 범위일 수 있다.
특정한 구현 예에서, 광전지 소자의 제조 방법은 기판에 인접하며 도판트에 의해 도핑 된 반도체 윈도우 층을 증착하고 것 및 도핑 된 반도체 윈도우 층에 인접한 반도체 흡수층을 증착하는 것을 포함할 수 있다. 상기 기판은 유리 시트 및 투명 전도성 산화물 스택을 포함할 수 있다. 상기 반도체 윈도우 층은 카드뮴 설파이드, 아연 텔루라이드, 카드뮴 아연 설파이드, 아연 산화물, 아연 설파이드 또는 아연 마그네슘 산화물을 포함할 수 있다. 반도체 윈도우 층의 증착은 도핑 된 타깃으로부터 스퍼터링, 기상 운반 증착, 또는 기타 적합한 증착 방법을 포함할 수 있다. 상기 도판트는 알루미늄, 인듐, 붕소, 염소, 구리, 갈륨 또는 불소와 같은 N-타입 도판트 또는 P-타입 도판트를 포함할 수 있다. 상기 반도체 흡수층은 카드뮴 텔루라이드를 포함할 수 있다. 상기 투명 전도성 산화물 스택은 주석 산화물을 포함할 수 있다. 상기 투명 전도성 산화물 스택은 아연 산화물을 포함할 수 있다. 반도체 윈도우 층에서 상기 결과의 도판트 농도는 약 1013㎝-3 내지 약 1020㎝-3 또는 약 1014㎝-3 내지 약 1019㎝-3 범위일 수 있다.
여기서 본 발명의 많은 구현예들이 기술되었다. 그렇지만 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한 다양한 변형이 가능하다는 것이 이해될 것이다. 또한 첨부된 도면이 반드시 정확한 스케일로 그려진 것은 아니며, 본 발명의 기본적인 원리 내에서 다양하고 바람직한 특징들이 다소 단순화하여 표현된 것임이 이해될 것이다.

Claims (112)

  1. 기판;
    기판에 인접하며 도판트에 의해 도핑 된 전면 컨택트 층; 및
    도핑 된 전면 컨택트 층에 인접하며 카드뮴 텔루라이드를 포함하는 반도체 흡수층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전면 컨택트 층은 기판에 인접한 투명 전도성 산화물층; 및
    투명 전도성 산화물층에 인접한 완충층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전면 컨택트 층은 완충층에 인접한 반도체 윈도우 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 투명 전도성 산화물층은 아연 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 투명 전도성 산화물층은 주석 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 도판트는 N-타입 도판트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 도판트는 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 도판트는 인듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 도판트는 붕소를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 도판트는 구리를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 도판트는 염소를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 도판트는 갈륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 도판트는 불소를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 도판트는 마그네슘을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  16. 제 2 항에 있어서,
    상기 완충층은 아연 텔루라이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  17. 제 2 항에 있어서,
    상기 완충층은 카드뮴 아연 텔루라이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  18. 제 2 항에 있어서,
    상기 완충층은 카드뮴 설파이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  19. 제 3 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 카드뮴 설파이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  20. 제 3 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 아연 텔루라이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  21. 제 3 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 카드뮴 아연 설파이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  22. 제 3 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 아연 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  23. 제 3 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 아연 설파이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  24. 제 3 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 아연 마그네슘 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  25. 제 3 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 카드뮴 마그네슘 설파이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  26. 제 3 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 카드뮴 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자.
  27. 기판에 인접한 투명 전도성 산화물층을 증착(depositing)하는 단계로서, 상기 증착 후, 투명 전도성 산화물층이 표면을 가지는 단계;
    투명 전도성 산화물층 표면을 도판트에 노출시키는 단계로서, 도판트 층이 상기 표면에 남을 수 있도록 하는 단계;
    도판트 층에 인접한 윈도우 층을 증착하는 단계;
    도판트를 윈도우 층에 결합(incorporating)하는 단계; 및
    윈도우 층에 인접한 흡수층을 증착하는 단계로서, 상기 흡수층은 카드뮴 텔루라이드를 포함하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 윈도우 층의 증착은 스퍼터링 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  29. 제 27 항에 있어서,
    투명 전도성 산화물층 표면을 노출시키는 단계는 도판트 염으로 표면을 세척하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 염은 붕산염을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  31. 제 27 항에 있어서,
    상기 도판트는 N-타입 도판트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  32. 제 27 항에 있어서,
    상기 도판트는 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  33. 제 27 항에 있어서,
    상기 도판트는 인듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  34. 제 27 항에 있어서,
    상기 도판트는 붕소를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  35. 제 27 항에 있어서,
    상기 도판트는 구리를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  36. 제 27 항에 있어서,
    상기 도판트는 염소를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  37. 제 27 항에 있어서,
    상기 도판트는 갈륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  38. 제 27 항에 있어서,
    상기 도판트는 불소를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  39. 제 27 항에 있어서,
    상기 도판트는 마그네슘을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  40. 제 27 항에 있어서,
    상기 기판은 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  41. 제 27 항에 있어서,
    상기 투명 전도성 산화물층은 아연 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  42. 제 27 항에 있어서,
    상기 투명 전도성 산화물층은 주석 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  43. 제 27 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 카드뮴 설파이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  44. 제 27 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 아연 텔루라이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  45. 제 27 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 카드뮴 아연 설파이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  46. 제 27 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 아연 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  47. 제 27 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 아연 설파이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  48. 제 27 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 아연 마그네슘 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  49. 제 27 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 카드뮴 마그네슘 설파이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  50. 제 27 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 카드뮴 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  51. 제 27 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 M1 - xGxOy반도체를 포함하고, M은 아연 및 주석으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, G는 알루미늄, 실리콘 및 지르코늄으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  52. 제 51 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 아연 알루미늄 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  53. 제 52 항에 있어서,
    상기 아연 알루미늄 산화물은 Zn1 - xAlxOy의 화학식을 가지고, 여기서 x는 0.05 내지 0.30 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  54. 제 51 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 아연 실리콘 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  55. 제 54 항에 있어서,
    상기 아연 실리콘 산화물은 Zn1 - xSixOy의 화학식을 가지고, 여기서 x는 0.10 내지 0.25 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  56. 제 51 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 아연 지르코늄 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  57. 제 56 항에 있어서,
    상기 아연 지르코늄 산화물은 Zn1 - xZrxOy의 화학식을 가지고, 여기서 x는 0.30 내지 0.50 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  58. 제 51 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 주석 알루미늄 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  59. 제 58 항에 있어서,
    상기 주석 알루미늄 산화물은 Sn1 - xAlxOy의 화학식을 가지고, 여기서 x는 0.10 내지 0.30 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  60. 제 51 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 주석 실리콘 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  61. 제 60 항에 있어서,
    상기 주석 실리콘 산화물은 Sn1 - xSixOy의 화학식을 가지고, 여기서 x는 0.05 내지 0.25 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  62. 제 61 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 주석 지르코늄 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  63. 제 62 항에 있어서,
    상기 주석 지르코늄 산화물은 Sn1 - xZrxOy의 화학식을 가지고, 여기서 x는 0.30 내지 0.60 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  64. 제 27 항에 있어서,
    상기 윈도우 층의 증착은 기상 운반 증착(vapor tranport deposition) 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  65. 제 27 항에 있어서,
    상기 윈도우 층의 증착은 도판트 층에 인접한 카드뮴 설파이드 윈도우 층을 증착하는 단계; 및 상기 카드뮴 설파이드 윈도우 층에 아연-포함층을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  66. 제 28 항에 있어서,
    상기 스퍼터링 공정은 불활성 분위기에서 세라믹 타깃으로부터 스퍼터링 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  67. 제 28 항에 있어서,
    상기 스퍼터링 공정은 금속 타깃으로부터 반응성 스퍼터링을 포함하는 것을 을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  68. 제 27 항에 있어서,
    어닐링 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  69. 기판에 인접한 투명 전도성 산화물층을 증착(depositing)하는 단계;
    도핑 된 타깃으로부터 스퍼터링에 의해 투명 전도성 산화물층에 인접한 윈도우 층을 증착하는 단계로서, 도핑 된 타깃은 도판트에 의해 도핑 되는 단계; 및
    상기 윈도우 층에 인접하는 흡수층을 증착하는 단계로서, 상기 흡수층은 카드뮴 텔루라이드를 포함하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  70. 제 69 항에 있어서,
    상기 도판트는 N-타입 도판트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  71. 제 69 항에 있어서,
    상기 도판트는 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  72. 제 69 항에 있어서,
    상기 도판트는 인듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  73. 제 69 항에 있어서,
    상기 도판트는 붕소를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  74. 제 69 항에 있어서,
    상기 도판트는 구리를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  75. 제 69 항에 있어서,
    상기 도판트는 염소를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  76. 제 69 항에 있어서,
    상기 도판트는 갈륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  77. 제 69 항에 있어서,
    상기 도판트는 불소를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  78. 제 69 항에 있어서,
    상기 도판트는 마그네슘을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  79. 제 69 항에 있어서,
    상기 기판은 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  80. 제 69 항에 있어서,
    상기 투명 전도성 산화물층은 아연 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  81. 제 69 항에 있어서,
    상기 투명 전도성 산화물층은 주석 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  82. 제 69 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 카드뮴 설파이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  83. 제 69 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 아연 텔루라이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  84. 제 69 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 카드뮴 아연 설파이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  85. 제 69 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 아연 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  86. 제 69 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 아연 설파이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  87. 제 69 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 아연 마그네슘 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  88. 제 69 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 카드뮴 마그네슘 설파이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  89. 제 69 항에 있어서,
    상기 윈도우 층은 카드뮴 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  90. 제 69 항에 있어서,
    상기 윈도우 층의 증착은 불활성 분위기에서 세라믹 타깃으로부터 스퍼터링 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  91. 제 69 항에 있어서,
    상기 윈도우 층의 증착은 금속 타깃으로부터 반응성 스퍼터링 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  92. 제 69 항에 있어서,
    어닐링 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  93. 기판에 인접한 투명 전도성 산화물층을 증착(depositing)하는 단계;
    도핑 된 타깃으로부터 스퍼터링에 의해 투명 전도성 산화물층에 인접한 전구체 층을 증착하는 단계로서, 도핑 된 타깃은 도판트에 의해 도핑 되는 단계;
    전구체 층에 인접한 완충층을 증착하는 단계;
    도핑 된 완충층 형성을 위한 전구체 층 및 완충층을 어닐링하는 단계; 및
    도핑 된 완충층에 인접하는 흡수층을 증착하는 단계로서, 상기 흡수층은 카드뮴 텔루라이드를 포함하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  94. 제 93 항에 있어서,
    상기 도판트는 N-타입 도판트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  95. 제 93 항에 있어서,
    상기 도판트는 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  96. 제 93 항에 있어서,
    상기 도판트는 인듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  97. 제 93 항에 있어서,
    상기 도판트는 붕소를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  98. 제 93 항에 있어서,
    상기 도판트는 구리를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  99. 제 93 항에 있어서,
    상기 도판트는 염소를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  100. 제 93 항에 있어서,
    상기 도판트는 갈륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  101. 제 93 항에 있어서,
    상기 도판트는 불소를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  102. 제 93 항에 있어서,
    상기 도판트는 마그네슘을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  103. 제 93 항에 있어서,
    상기 기판은 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  104. 제 93 항에 있어서,
    상기 투명 전도성 산화물층은 아연 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  105. 제 93 항에 있어서,
    상기 투명 전도성 산화물층은 주석 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  106. 제 93 항에 있어서,
    상기 전구체 층은 카드뮴 설파이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  107. 제 93 항에 있어서,
    상기 전구체 층은 카드뮴 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  108. 제 93 항에 있어서,
    상기 완충층은 아연 텔루라이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  109. 제 93 항에 있어서,
    상기 완충층은 카드뮴 아연 텔루라이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  110. 제 93 항에 있어서,
    상기 전구체 층의 증착은 불활성 분위기에서 세라믹 타깃으로부터 스퍼터링 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 소자 제조 방법.
  111. 제 93 항에 있어서,
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