KR20120119735A - 광전지 모듈용 기판 제조방법 - Google Patents

광전지 모듈용 기판 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20120119735A
KR20120119735A KR1020110037891A KR20110037891A KR20120119735A KR 20120119735 A KR20120119735 A KR 20120119735A KR 1020110037891 A KR1020110037891 A KR 1020110037891A KR 20110037891 A KR20110037891 A KR 20110037891A KR 20120119735 A KR20120119735 A KR 20120119735A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
zinc oxide
film layer
thin film
photovoltaic module
hydrogen plasma
Prior art date
Application number
KR1020110037891A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101202746B1 (ko
Inventor
유영조
김서현
윤근상
Original Assignee
삼성코닝정밀소재 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성코닝정밀소재 주식회사 filed Critical 삼성코닝정밀소재 주식회사
Priority to KR1020110037891A priority Critical patent/KR101202746B1/ko
Priority to EP12164363.9A priority patent/EP2515340A3/en
Priority to US13/449,678 priority patent/US8796540B2/en
Priority to JP2012095689A priority patent/JP2012231141A/ja
Priority to CN2012101186314A priority patent/CN102820373A/zh
Publication of KR20120119735A publication Critical patent/KR20120119735A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101202746B1 publication Critical patent/KR101202746B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • H01L31/022483—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers composed of zinc oxide [ZnO]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0236—Special surface textures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0236—Special surface textures
    • H01L31/02366—Special surface textures of the substrate or of a layer on the substrate, e.g. textured ITO/glass substrate or superstrate, textured polymer layer on glass substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1884—Manufacture of transparent electrodes, e.g. TCO, ITO
    • H01L31/1888—Manufacture of transparent electrodes, e.g. TCO, ITO methods for etching transparent electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)
  • Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
  • Weting (AREA)

Abstract

본 발명은 광전지 모듈용 기판 제조방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 광전지 모듈에 사용 가능한 장파장대 영역에서 높은 광학적 특성을 유지함과 동시에 헤이즈 값을 향상시킬 수 있는 광전지 모듈용 기판 제조방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 투명기판에 도펀트가 도핑된 산화아연 박막층을 형성하는 제1 단계; 및 수소 플라즈마에 의한 에칭을 통해 상기 산화아연 박막층의 표면 구조를 제어하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈용 기판 제조방법을 제공한다.

Description

광전지 모듈용 기판 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING SUBSTRATE OF PHOTOVOLTAIC MODULE}
본 발명은 광전지 모듈용 기판 제조방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 광전지 모듈에 사용 가능한 장파장대 영역에서 높은 광학적 특성을 유지함과 동시에 헤이즈 값을 향상시킬 수 있는 광전지 모듈용 기판 제조방법에 관한 것이다.
최근, 에너지 자원 부족과 환경오염의 대책으로 고효율 광전지 모듈(photovoltaic module)의 개발이 대규모로 이루어지고 있다. 상기 광전지 모듈은 광 에너지 예컨대, 태양 에너지를 직접 전기로 변환시키는 광 발전의 핵심소자이다. 상기 태양전지는 현재, 전기, 전자제품, 주택이나 건물의 전기 공급 그리고 산업 발전에 이르기까지 다양한 분야에 적용되고 있다. 이러한 태양전지의 가장 기본적인 구조는 pn접합으로 구성된 다이오드 형태이다. 그리고 태양전지는 광 흡수층의 재료에 따라 구분되는데, 예를 들어, 광 흡수층으로 실리콘을 사용하는 실리콘 태양전지, 광 흡수층으로 CIS(CuInSe2) 또는 카드뮴 텔룰라이드(CdTe)를 이용한 화합물 태양전지, 다공질막의 나노입자 표면에 가시광 흡수로 전자가 여기되는 광감응 염료 분자가 흡착된 염료 감응형 태양전지, 복수개의 비정질 실리콘이 적층된 적층형 태양전지로 구분된다. 또한, 태양전지는 벌크형(단결정 및 다결정 포함)과 박막형(비정질 및 미세결정 포함)으로도 구분된다.
현재는 다결정 실리콘을 이용하는 벌크형 결정질 실리콘 태양전지가 전체 시장의 90% 이상을 차지하고 있는데, 벌크형 결정질 실리콘 태양전지의 태양광 발전 단가는 기존의 화력, 원자력, 수력 등에 비해 최소 3배에서 최대 10배 이상 비싼 문제가 있다. 이는, 벌크형 결정질 실리콘 태양전지가 고가의 실리콘 원료를 다량으로 사용하고, 복잡한 제조 공정으로 인한 높은 제조원가 때문이다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 최근 들어, 비정질 실리콘(a-Si: H) 및 미세결정 실리콘(mc-Si: H) 막막 태양전지에 대한 연구와 상업화가 진행되고 있다.
한편, 태양전지에 사용되는 투명 도전막은 높은 광 투과율(light transmittance), 전기 전도도(conductivity) 및 빛 가둠(light trapping) 효과가 요구된다. 특히, 텐덤(tandem)형 박막 태양전지의 경우, 투명 도전막은 350~1200㎚의 넓은 파장대에서 높은 광 투과율과 헤이즈(haze) 값이 요구된다. 또한, 투명 도전막에 광 흡수층을 형성할 경우 수소 플라즈마에 대한 내구성까지 요구된다.
현재, 태양전지용으로 널리 사용되고 있는 투명 도전막은 산화주석(SnO2)을 주성분으로 하는 도전막이다. 그러나 산화주석(SnO2) 투명 도전막은 900㎚ 이상의 장파장 영역에서 광 투과율이 낮아 태양전지의 광전변환 효율이 낮고, 낮은 전기 전도도 및 70% 정도의 낮은 투과율을 나타내는 등 재료 특성상의 한계가 있다. 또한, 산화주석(SnO2) 투명 도전막은 태양전지공정에서 p형 실리콘(Si) 증착 시 다량의 수소 플라즈마 형성에 의한 표면 손상으로 저항 증가 및 투과 특성의 저하가 발생된다.
한편, 산화주석(SnO2)과 더불어 투명 도전막으로 사용되는 ITO(indium tin oxide)는 80% 이상의 높은 광 투과율과 10-4Ω㎝의 우수한 전기 전도도를 충족시키나, 주원료로 사용되는 희귀원료인 인듐(In)의 지속적인 가격상승과 수소 플라즈마 공정에서 인듐(In)의 높은 환원성 및 이에 따라 수반되는 화학적 불안전성 등의 문제점을 가지고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 산화주석(SnO2)이나 ITO를 주성분으로 하는 투명 도전막을 대체할 수 있는 투명 도전막 개발에 대한 연구가 진행되고 있다. 그리고 최근에 가장 이상적인 물질로 산화아연(ZnO)이 주목 받고 있다. 산화아연(ZnO)은 도핑이 용이하고 좁은 전도대역을 가지기 때문에 도핑물질에 따라 전기 광학적 성질의 조절이 용이한 장점이 있다. 또한, 산화아연(ZnO)을 주성분으로 하는 투명 도전막은 수소 플라즈마 공정에서 안정적이고, 저비용으로 제작 가능하며 높은 광 투과성을 갖는다.
이러한 산화아연(ZnO) 투명 도전막은 통상 화학기상성장(chemical vapor deposition; CVD)을 통해 제조된다. 하지만, 화학기상성장을 통해 제조된 산화아연(ZnO) 투명 도전막의 표면은 매우 샤프한 그루브(groove) 구조로 형성되는데, 이는 비정질 실리콘 증착 시 결함(defect) 발생의 근원으로 작용하여, 궁극적으로 이를 적용한 광전지 모듈의 효율을 저하시키는 원인이 된다.
즉, 태양전지의 투명전극으로 사용되는 투명 도전막은 고 투과율, 고 전도성 및 고 헤이즈 값을 가져야 하는데, 상술한 바와 같이, 산화아연(ZnO) 투명 도전막은 표면의 그루브 구조로 인해 측정되는 헤이즈 값은 크게 나타날 수 있지만, 동시에 이로 인한 구조적인 결함이 유발되는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 광전지 모듈에 사용 가능한 장파장대 영역에서 높은 광학적 특성을 유지함과 동시에 헤이즈 값을 향상시킬 수 있는 광전지 모듈용 기판 제조방법을 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은 투명기판에 도펀트가 도핑된 산화아연 박막층을 형성하는 제1 단계; 및 수소 플라즈마에 의한 에칭을 통해 상기 산화아연 박막층의 표면 구조를 제어하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈용 기판 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 수소 플라즈마는 상기 산화아연 박막층의 (11-20)면을 선택적으로 에칭할 수 있다.
또한, 상기 에칭은 상온~300℃ 온도에서 1분~30분 동안 진행될 수 있다.
그리고 상기 수소 플라즈마는 상기 산화아연 박막층에 수소를 도핑시킬 수 있다.
아울러, 상기 수소 플라즈마는 상기 산화아연 박막층에 수소 보호막을 형성시킬 수 있다.
더불어, 상기 산화아연 박막층은 화학기상성장을 통해 형성될 수 있다.
게다가, 상기 도펀트는 갈륨(Ga), 알루미늄(Al), 보론(B), 인듐(In), 실리콘(Si) 및 티타늄(Ti)으로 이루어진 후보물질 중 적어도 어느 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 도펀트의 도핑양은 1×1018/㎤~5×1022/㎤일 수 있다.
또한, 상기 도펀트는 상기 산화아연 대비 0.1wt.%~0.5wt.%로 도핑될 수 있다.
그리고 상기 제2 단계는 진공챔버에서 진행되되, 상기 진공챔버의 압력은 1×10-4torr 이하로 유지될 수 있다.
게다가, 상기 수소 플라즈마의 세기는 10W~800W 범위로 인가되는 RF 파워에 의해 조절될 수 있다.
또한, 상기 제2 단계 완료 후 상기 산화아연 박막층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 투명기판 및 상기 투명기판에 형성되는 도펀트가 도핑된 산화아연 박막층을 포함하되, 상기 산화아연 박막층은 수소 플라즈마에 의해 (11-20)면이 선택적으로 에칭되고, 상기 산화아연 박막층에는 상기 수소 플라즈마에 의해 수소가 도핑되고 수소 보호막이 형성되는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈용 기판을 제공한다.
본 발명에 따르면, 광전지 모듈에 사용 가능한 800㎚ 이상의 장파장대 영역에서 높은 광학적 특성을 유지함과 동시에 헤이즈 값을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 수소 플라즈마 처리를 통해 산화아연(ZnO)의 표면구조를 제어함으로써, 비정질 실리콘층 성장 시 결함이 발생되는 현상을 방지할 수 있고, 궁극적으로, 적용되는 광전지 모듈의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수소 플라즈마를 이용한 에칭을 통한 산화아연(ZnO) 박막층의 표면 제어 매커니즘을 설명하기 위해 에칭 전, 후를 비교하여 나타낸 모식도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 수소 플라즈마의 세기 변화에 따른 산화아연(ZnO) 박막층을 촬영한 사진.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 수소 플라즈마의 세기 변화에 따른 산화아연(ZnO) 박막층의 투과율 변화를 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 수소 플라즈마의 세기 변화에 따른 산화아연(ZnO) 박막층의 헤이즈 값 변화를 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 수소 플라즈마의 세기 변화에 따른 산화아연(ZnO) 박막층의 XRD 측정 결과를 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수소 플라즈마의 세기 변화에 따른 산화아연(ZnO) 박막층의 면저항 변화를 나타낸 그래프.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 광전지 모듈용 기판 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예에 따른 광전지 모듈용 기판 제조방법은 산화아연(ZnO)을 투명전극으로 사용하는 광전지 모듈용 기판을 제조하는 방법으로, 산화아연(ZnO) 박막층 형성단계 및 표면 구조 제어단계를 포함한다.
먼저, 산화아연(ZnO) 박막층 형성단계는 투명기판에 도펀트가 도핑된 산화아연(ZnO) 박막층을 형성하는 단계이다. 이 단계에서는 화학기상성장(chemical vapor deposition; CVD) 공정을 통해 투명기판에 도펀트가 도핑된 산화아연(ZnO) 박막층을 형성한다.
여기서, 상기 투명기판은 광 투과율이 우수하고 기계적인 물성이 우수한 것이면 어느 것이든 제한되지 않는다. 예컨대, 투명기판에는 열경화 또는 UV 경화가 가능한 유기필름인 폴리머 계열의 물질이나 화학강화 유리인 소다라임유리(SiO2-CaO-Na2O) 또는 알루미노실리케이트유리(SiO2-Al2O3-Na2O)가 사용될 수 있으며, 이중 Na 및 Fe의 양은 용도에 따라 조절될 수 있다.
그리고 도펀트는 산화아연(ZnO)의 전기적 특성을 향상시키기 위해 도핑되는데, 도핑되는 도펀트에는 갈륨(Ga), 알루미늄(Al), 보론(B), 인듐(In), 실리콘(Si) 또는 티타늄(Ti) 중 어느 하나가 도핑되거나 이들 중 둘 이상이 함께 도핑될 수 있다. 이때, 산화아연(ZnO) 박막층에 도핑되는 도펀트의 도핑양은 1×1018/㎤~5×1022/㎤로 제어하는 것이 바람직하다. 그리고 중량비를 기준으로, 도펀트는 산화아연(ZnO) 대비 0.1wt.%~0.5wt.%로 도핑되는 것이 바람직하다.
한편, 도 1의 (a) 및 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 화학기상성장 공정을 통해 형성된 산화아연(ZnO) 박막층은 그 표면이 샤프한 V자 형태의 그루브(groove) 구조를 형성하게 된다. 여기서, 이와 같은 V자 형태의 그루브(groove) 구조를 갖는 산화아연(ZnO) 박막층 상에 광 흡수층으로 예컨대, 비정질 실리콘을 성장시키게 되면, V자 형태의 그루브(groove) 중심에서 대칭적으로 비정질 실리콘이 성장하게 되는데, 이에 따라 결국에는 비정질 실리콘의 결정 성장면이 그루브 중심에서 충돌하게 되고, 이는, 결함을 생성시키게 된다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 광전지 모듈용 기판 제조방법에서는 이를 방지하고자 형성된 산화아연(ZnO) 박막층을 대상으로 수소 플라즈마를 이용한 에칭을 실시한다.
즉, 산화아연(ZnO) 박막층 형성단계 다음으로 진행되는 표면 구조 제어단계는 수소 플라즈마에 의한 에칭을 통해 산화아연(ZnO) 박막층의 표면 구조를 제어하는 단계이다. 이 단계에서는 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 수소 플라즈마(hydrogen plasma)를 이용한 에칭으로 산화아연(ZnO) 박막층 표면의 같은 V자 형태의 그루브(groove) 구조를 U자 형태의 그루브 구조로 만들어 그루브 내에서 성장되는 비정질 실리콘의 결정 성장면 간의 충돌을 억제시켜 결함생성을 방지하게 된다. 이때, 수소 플라즈마는 산화아연(ZnO)의 (11-20)면을 선택적으로 에칭하여 산화아연(ZnO)의 표면을 완만하게 형성하게 된다. 그리고 이와 같은 수소 플라즈마에 의한 에칭은 상온~300℃에서 1분~30분 동안 진행될 수 있다.
여기서, 산화아연(ZnO) 박막층에 대한 수소 플라즈마 에칭은 산화아연(ZnO) 박막층을 형성한 직후 동일 챔버 내에서 진행하거나 별도의 공정 챔버에서 진행하거나 광 흡수층 증착 공정 챔버 내에서 광 흡수층 증착 전에 진행할 수 있다.
한편, 이러한 수소 플라즈마 에칭이 진행되는 공정 챔버의 압력은 1×10-4torr 이하로 유지되는 것이 바람직하다. 그리고 수소 플라즈마는 공정 챔버 내에 주입되는 수소가스의 유량과 RF 파워에 의해 발생된다. 이때, 수소 플라즈마의 세기는 10W~800W 범위로 인가되는 RF 파워에 의해 조절될 수 있다.
한편, 이와 같은 수소 플라즈마에 의한 에칭 시 산화아연(ZnO) 박막층에는 수소(H+)가 도핑될 수 있다. 그리고 수소 플라즈마에 의한 에칭과정에서 산화아연(ZnO) 박막층에는 수소 보호막(passivation)이 형성될 수 있다.
이러한 표면 구조 제어단계가 완료되면, 본 발명의 실시 예에 따른 광전지 모듈용 기판이 제조된다. 즉, 광전지 모듈용 기판은 투명기판과 이에 형성되는 도펀트가 도핑된 산화아연(ZnO) 박막층을 포함한다. 이때, 형성된 산화아연(ZnO) 박막층은 수소 플라즈마에 의해 (11-20)면이 선택적으로 에칭된 것이다. 그리고 이러한 산화아연(ZnO) 박막층에는 수소 플라즈마에 의해 수소가 도핑되어 있고, 그 표면에는 수소 보호막이 형성되어 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에서 수소 플라즈마 세기에 따른 산화아연(ZnO) 박막층의 물성 변화에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 도 2는 전자현미경을 이용하여 수소 플라즈마의 세기 변화에 따른 산화아연(ZnO) 박막층을 촬영한 사진이다. 여기서, 도 2의 (a)는 수소 플라즈마에 의한 에칭 전 산화아연(ZnO) 박막층의 표면 구조를 보여주는 사진으로, 결정입자가 상대적으로 조대하고 평균 입자크기는 600㎚를 나타낸다. 그리고 표면 전체에 날카로운 “V” 자 형태의 그루브가 형성되어 있음을 알 수 있다. 도 2의 (b) 내지 도 2의 (d)는 수소 플라즈마에 의한 에칭 후 산화아연(ZnO) 박막층의 표면 구조를 보여주는 사진으로, 도 2의 (b)는 100W의 RF 파워, (c)는 200W의 RF 파워, (d)는 500W의 RF 파워를 인가하여 수소 플라즈마 세기를 조절한 사진이다. 여기서, 수소 플라즈마의 세기가 증가할수록, 결정입자가 작아짐과 아울러, 표면 구조도 이에 따라 완만한 형태로 변화하는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 3은 수소 플라즈마의 세기 변화에 따른 산화아연(ZnO) 박막층의 투과율 변화를 나타낸 그래프로, 수소 플라즈마의 세기가 변화하여도 투과율은 별 다른 영향을 받지 않음을 알 수 있다. 즉, 수소 플라즈마를 통해 산화아연(ZnO)의 표면 구조를 변화시키더라도 투과율은 일정하게 유지됨을 확인할 수 있다.
그리고 도 4는 수소 플라즈마의 세기 변화에 따른 산화아연(ZnO) 박막층의 헤이즈 값 변화를 나타낸 그래프이다. 본 발명에 따른 수소 플라즈마에 의한 에칭을 실시할 경우 수소 플라즈마의 세기가 증가할수록 결정입자가 작아지며 산화아연(ZnO)의 표면 구조는 부드러운 형태로 변화하게 되고, 결정입자가 작아짐에 따라 헤이즈 값이 수소 플라즈마에 의한 에칭 전 11.3%에서 RF 파워를 200W 인가 시 13.5%로 증가됨을 확인할 수 있다. 그런데, 일반적으로 헤이즈 값과 투과율은 트레이드 오프(trade-off) 관계에 있으나 본 발명에서는 헤이즈 값의 변화와 관계 없이 투과율은 항상 일정하게 유지됨을 확인할 수 있다.
도 5는 수소 플라즈마의 세기 변화에 따른 산화아연(ZnO) 박막층의 XRD 측정 결과를 나타낸 그래프로, 이를 토대로, 산화아연(ZnO) 박막층의 결정성 변화를 확인할 수 있다. 즉, 도 5에 나타낸 바와 같이, 수소 플라즈마의 세기가 증가될수록 (11-20)면의 강도(intensity)는 감소되고, (0002)면의 강도는 상대적으로 증가됨을 확인할 수 있고, RF 파워를 200W로 인가할 경우 (0002)면 대비 (11-20)면의 강도비가 대략 43%까지 감소됨을 확인할 수 있다. 이를 통해, 수소 플라즈마가 (11-20)면을 선택적으로 에칭함을 알 수 있다. 그리고 이와 같은 수소 플라즈마의 선택적인 에칭으로 인해, 산화아연(ZnO) 박막층의 표면 구조가 완만하게 제어되는 것이다.
그리고 도 6은 수소 플라즈마의 세기 변화에 따른 산화아연(ZnO) 박막층의 면저항 변화를 나타낸 그래프로, 수소 플라즈마의 세기가 증가될수록 면저항이 감소됨을 확인할 수 있다.
즉, 산화아연(ZnO) 박막층을 수소 플라즈마로 에칭하면, 표면 구조를 완만하게 만들어 후속 공정으로 증착되는 비정질 실리콘에 결함이 생성되는 것을 억제할 수 있고, 광 투과율이 감소됨 없이 헤이즈 값을 향상시킬 수 있으며, 면저항 또한 감소시킬 수 있어, 결국, 이를 적용하는 광전지 모듈의 효율을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (13)

  1. 투명기판에 도펀트가 도핑된 산화아연 박막층을 형성하는 제1 단계; 및
    수소 플라즈마에 의한 에칭을 통해 상기 산화아연 박막층의 표면 구조를 제어하는 제2 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈용 기판 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수소 플라즈마는 상기 산화아연 박막층의 (11-20)면을 선택적으로 에칭하는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈용 기판 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 에칭은 상온~300℃ 온도에서 1분~30분 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈용 기판 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수소 플라즈마는 상기 산화아연 박막층에 수소를 도핑시키는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈용 기판 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수소 플라즈마는 상기 산화아연 박막층에 수소 보호막을 형성시키는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈용 기판 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 산화아연 박막층은 화학기상성장을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈용 기판 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 도펀트는 갈륨(Ga), 알루미늄(Al), 보론(B), 인듐(In), 실리콘(Si) 및 티타늄(Ti)으로 이루어진 후보물질 중 적어도 어느 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광전지 모듈용 기판 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 도펀트의 도핑양은 1×1018/㎤~5×1022/㎤인 것을 특징으로 하는 광전지 모듈용 기판 제조방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 도펀트는 상기 산화아연 대비 0.1wt.%~0.5wt.%로 도핑되는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈용 기판 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단계는 진공챔버에서 진행되되,
    상기 진공챔버의 압력은 1×10-4torr 이하로 유지되는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈용 기판 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 수소 플라즈마의 세기는 10W~800W 범위로 인가되는 RF 파워에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈용 기판 제조방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단계 완료 후 상기 산화아연 박막층 상에 광 흡수층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈용 기판 제조방법.
  13. 투명기판 및 상기 투명기판에 형성되는 도펀트가 도핑된 산화아연 박막층을 포함하되,
    상기 산화아연 박막층은 수소 플라즈마에 의해 (11-20)면이 선택적으로 에칭되고, 상기 산화아연 박막층에는 상기 수소 플라즈마에 의해 수소가 도핑되고 수소 보호막이 형성되는 것을 특징으로 하는 광전지 모듈용 기판.
KR1020110037891A 2011-04-22 2011-04-22 광전지 모듈용 기판 제조방법 KR101202746B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110037891A KR101202746B1 (ko) 2011-04-22 2011-04-22 광전지 모듈용 기판 제조방법
EP12164363.9A EP2515340A3 (en) 2011-04-22 2012-04-17 ZnO-based thin film for photovoltaic cell and method of its manufacturing on a substrate
US13/449,678 US8796540B2 (en) 2011-04-22 2012-04-18 Method of manufacturing substrate for photovoltaic cell
JP2012095689A JP2012231141A (ja) 2011-04-22 2012-04-19 光電池用基板の製造方法
CN2012101186314A CN102820373A (zh) 2011-04-22 2012-04-20 制造用于光伏电池的基板的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110037891A KR101202746B1 (ko) 2011-04-22 2011-04-22 광전지 모듈용 기판 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120119735A true KR20120119735A (ko) 2012-10-31
KR101202746B1 KR101202746B1 (ko) 2012-11-19

Family

ID=45992091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110037891A KR101202746B1 (ko) 2011-04-22 2011-04-22 광전지 모듈용 기판 제조방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8796540B2 (ko)
EP (1) EP2515340A3 (ko)
JP (1) JP2012231141A (ko)
KR (1) KR101202746B1 (ko)
CN (1) CN102820373A (ko)

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4285762A (en) * 1979-12-31 1981-08-25 Exxon Research & Engineering Co. Plasma etching of amorphous silicon (SE-35)
JP2984595B2 (ja) * 1996-03-01 1999-11-29 キヤノン株式会社 光起電力素子
US7608294B2 (en) * 2003-11-18 2009-10-27 Nippon Sheet Glass Company, Limited Transparent substrate with transparent conductive film, method of manufacturing the same, and photoelectric conversion element including the substrate
KR100659044B1 (ko) 2004-07-05 2006-12-19 전자부품연구원 산화아연 박막을 가지는 태양전지 및 그 제조 방법
EP1840966A1 (fr) * 2006-03-30 2007-10-03 Universite De Neuchatel Couche conductrice transparente et texturée et son procédé de réalisation
US20080041526A1 (en) * 2006-08-16 2008-02-21 Pass Thomas P Single-sided etching
US7601558B2 (en) * 2006-10-24 2009-10-13 Applied Materials, Inc. Transparent zinc oxide electrode having a graded oxygen content
EP2242588A4 (en) * 2008-01-15 2017-08-16 First Solar, Inc Plasma-treated photovoltaic devices
KR101476120B1 (ko) * 2008-06-12 2014-12-26 주성엔지니어링(주) 박막형 태양전지 및 그 제조방법
JP5697449B2 (ja) * 2008-09-04 2015-04-08 株式会社カネカ 透明電極付き基板および透明電極付き基板の製造方法
US8318589B2 (en) * 2009-06-08 2012-11-27 Applied Materials, Inc. Method for forming transparent conductive oxide

Also Published As

Publication number Publication date
EP2515340A3 (en) 2013-07-10
US8796540B2 (en) 2014-08-05
US20120266952A1 (en) 2012-10-25
CN102820373A (zh) 2012-12-12
JP2012231141A (ja) 2012-11-22
KR101202746B1 (ko) 2012-11-19
EP2515340A2 (en) 2012-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yan et al. Amorphous and nanocrystalline silicon thin film photovoltaic technology on flexible substrates
KR101127491B1 (ko) 태양전지 기판 제조방법
US20140261660A1 (en) TCOs for Heterojunction Solar Cells
CN103915523A (zh) 一种含复合发射层硅异质结太阳电池的制备方法
Lim et al. Performances of amorphous silicon and silicon germanium semi-transparent solar cells
KR101134595B1 (ko) 태양전지 기판, 태양전지 기판 제조 방법 및 태양전지
Zaynabidinov et al. On the optical efficiency of silicon photoelectric converters of solar energy
Sriprapha et al. Development of thin film a-SiO: H/a-Si: H double-junction solar cells and their temperature dependence
CN106711288A (zh) 一种纳米晶硅薄膜太阳能电池的制备方法
Yan et al. High efficiency amorphous and nanocrystalline silicon thin film solar cells on flexible substrates
KR101202746B1 (ko) 광전지 모듈용 기판 제조방법
CN103107240A (zh) 多晶硅薄膜太阳能电池及其制作方法
Huang et al. Influence of deposition parameters of ITO films on the performance of HJT solar cells
KR101103746B1 (ko) 태양전지 기판 및 그를 포함하는 태양전지
Hussain Development of n-ZnO/p-Si single heterojunction solar cell with and without interfacial layer
KR101083402B1 (ko) 박막형 태양전지 및 그 제조방법
KR101134593B1 (ko) 태양전지 기판 제조 방법
CN202977493U (zh) 多晶硅薄膜太阳能电池
KR101059458B1 (ko) 태양전지 기판 및 그를 포함하는 태양전지
Plotnikov Fabrication of ultra thin cadmium sulfide/cadmium telluride solar cells by magnetron sputtering
KR101117265B1 (ko) 태양전지 기판 및 태양전지 기판 제조방법
Jiang et al. Optimized Nanocrystalline Silicon Oxide Emitter and Back Surface Field for Silicon Heterojunction Solar Cells
Mahabaduge Influence of a front buffer layer on the performance of flexible Cadmium sulfide/Cadmium telluride solar cells
Kumagai et al. Discover Nano
JP5339294B2 (ja) 光電変換装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee