KR20140058700A - 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법, 이에 의한 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법 및 다결정 실리콘 박막 태양전지 - Google Patents
플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법, 이에 의한 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법 및 다결정 실리콘 박막 태양전지 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20140058700A KR20140058700A KR1020120121419A KR20120121419A KR20140058700A KR 20140058700 A KR20140058700 A KR 20140058700A KR 1020120121419 A KR1020120121419 A KR 1020120121419A KR 20120121419 A KR20120121419 A KR 20120121419A KR 20140058700 A KR20140058700 A KR 20140058700A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- amorphous silicon
- hydrogenated amorphous
- silicon layer
- thin film
- electron beam
- Prior art date
Links
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 159
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 101
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 title claims abstract description 90
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 45
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 70
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 28
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 14
- -1 argon ions Chemical class 0.000 claims description 12
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 12
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 9
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 7
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 abstract description 11
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 abstract 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 131
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 8
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005499 laser crystallization Methods 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021424 microcrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02656—Special treatments
- H01L21/02664—Aftertreatments
- H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
- H01L21/02689—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using particle beams
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
-
- 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
- H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L31/182—Special manufacturing methods for polycrystalline Si, e.g. Si ribbon, poly Si ingots, thin films of polycrystalline Si
-
- 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
- H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
- H01L31/1872—Recrystallisation
-
- 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
-
- 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
- Y02E10/546—Polycrystalline silicon PV cells
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
본 발명의 일 실시예는 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법, 이에 의한 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법 및 다결정 실리콘 박막 태양전지에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 플라즈마 화학기상 증착법을 이용하여 보론이 도핑된 비정질 실리콘층을 형성한 후, 전자 빔을 통하여 결정화시킴으로써, 결정화 분율이 높아 고품질화가 용이하게 하는데 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 기판을 준비하는 기판 준비 단계; 상기 기판의 표면에 플라즈마 화학기상 증착법을 통하여 수소화 비정질 실리콘층을 형성하는 수소화 비정질 실리콘층 형성단계; 및 상기 수소화 비정질 실리콘층 상에 전자빔을 조사하여 상기 수소화 비정질 실리콘층을 결정화하여 다결정 실리콘층을 형성하는 다결정 실리콘층 형성단계;를 포함하고, 상기 전자빔은 아르곤 가스가 플라즈마에 의해 아르곤 이온과 분리된 전자에 의해 이루어지는 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법을 개시한다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 기판을 준비하는 기판 준비 단계; 상기 기판의 표면에 플라즈마 화학기상 증착법을 통하여 수소화 비정질 실리콘층을 형성하는 수소화 비정질 실리콘층 형성단계; 및 상기 수소화 비정질 실리콘층 상에 전자빔을 조사하여 상기 수소화 비정질 실리콘층을 결정화하여 다결정 실리콘층을 형성하는 다결정 실리콘층 형성단계;를 포함하고, 상기 전자빔은 아르곤 가스가 플라즈마에 의해 아르곤 이온과 분리된 전자에 의해 이루어지는 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법을 개시한다.
Description
본 발명의 일 실시예는 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법, 이에 의한 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법 및 다결정 실리콘 박막 태양전지에 관한 것이다.
일반적으로 벌크형 구조의 다결정 실리콘 박막을 이용한 태양전지의 핵심 기술은 저가형 기판인 글래스 기판 위에 다결정 실리콘 박막을 형성하는 것이다.
공정상 비정질 상태의 글래스 기판 위에 다결정화된 실리콘 박막을 형성하는 것은 불가능하므로 비정질 실리콘 박막을 형성한 후, 후공정으로 결정화 공정을 수행하여 다결정 실리콘 박막을 형성하고 있다.
대표적인 결정화법으로 열을 이용한 방법이 있지만, 비정질 실리콘은 글래스 기판의 녹는점보다 높은 온도에서 결정화가 되기 때문에 불가능한 방법으로 분류되어 있다.
최근, 선진국을 중심으로 여러 가지 결정화법에 대한 연구가 진행되고 있으며, 대표적으로 금속유도결정화법(MIC: Metal Induced Crystallization), LC(Laser Crystallization) 및 JIC(Joule Induced Crystallization) 등이 알려져 있다.
MIC의 경우 금속(Al, Ni, Au) 등과 비정질 실리콘을 적층하여, 글래스 기판의 녹은 점 이하에서 열을 가해주면서 결정화를 시켜주는 방법으로, 금속 잔유물에 의해 고품질의 태양 전지 적용에 한계가 있다.
JIC의 경우, 비정질 실리콘 박막 위에 전극을 형성하여 일시적으로 유도 전류를 가해주어 결정화하는 방법으로 박막의 접착성이 약하고 박막이 필링(peeling)되는 현상이 심해 재현성이 떨어지는 문제가 있다.
LC의 경우, 결정화를 통해 고품질화가 확실한 방법이지만, 기판을 레이저로 스캔하기 때문에, LC에서 발생하는 에너지의 불균일성에 의한 샷 마크(Shot mark) 현상이 발생할 수 있고, 시간이 오래 걸리고, 기본적으로 비용이 비싼 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예는 플라즈마 화학기상 증착법을 이용하여 보론이 도핑된 비정질 실리콘층을 형성한 후, 전자 빔을 통하여 결정화시킴으로써, 결정화 분율이 높아 고품질화가 용이한 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법, 이에 의한 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법 및 다결정 실리콘 박막 태양전지를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법은 기판을 준비하는 기판 준비 단계; 상기 기판의 표면에 플라즈마 화학기상 증착법을 통하여 수소화 비정질 실리콘층을 형성하는 수소화 비정질 실리콘층 형성단계; 및 상기 수소화 비정질 실리콘층 상에 전자빔을 조사하여 상기 수소화 비정질 실리콘층을 결정화하여 다결정 실리콘층을 형성하는 다결정 실리콘층 형성단계;를 포함하고, 상기 전자빔은 아르곤 가스가 플라즈마에 의해 아르곤 이온과 분리된 전자에 의해 이루어질 수 있다.
상기 기판은 유리 기판 또는 금속 포일일 수 있다.
상기 수소화 비정질 실리콘층은 보론이 도핑되어 있다.
상기 수소화 비정질 실리콘층은 상기 플라즈마 화학기상 증착법을 통하여 상기 보론의 도핑농도가 조절될 수 있다.
상기 수소화 비정질 실리콘층은 100 ~ 350nm의 두께로 형성될 수 있다.
상기 수소화 비정질 실리콘층은 공정 압력 100 내지 500mtorr, 공정 파워 25 내지 100W, 공정 온도 150 내지 300도에서 형성될 수 있다.
상기 전자빔은 에너지가 1.5 ~ 5keV일 수 있다.
상기 전자빔은 조사시간이 30초 ~ 120초일 수 있다.
상기 전자빔은 상기 기판의 표면에 상기 수소화 비정질 실리콘층이 완전히 형성된 후에 조사될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법에 의한 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법은, 기판을 준비하는 기판 준비 단계; 상기 기판 상에 플라즈마 화학기상 증착법을 통하여 제1+형 수소화 비정질 실리콘층을 형성하는 제1+형 수소화 비정질 실리콘층 증착단계; 상기 제1+형 수소화 비정질 실리콘층 상에 플라즈마 화학기상 증착법을 통하여 제1형 수소화 비정질 실리콘층을 형성하는 제1형 수소화 비정질 실리콘층 증착단계; 상기 제1형 수소화 비정질 실리콘층에 전자빔을 조사하여 상기 제1형 수소화 비정질 실리콘층과 제1+형 수소화 비정질 실리콘층을 결정화하여 흡수층을 형성하는 흡수층 형성단계; 상기 흡수층 상에 플라즈마 화학기상 증착법을 통하여 제2형 수소화 비정질 실리콘층을 형성하는 제2형 수소화 비정질 실리콘층 증착단계; 및 상기 제2형 수소화 비정질 실리콘층에 전자빔을 조사하여 상기 제2형 수소화 비정질 실리콘층을 결정화하여 에미터층을 형성하는 에미터층 형성단계를 포함하고, 상기 전자빔은 아르곤 가스가 플라즈마에 의해 아르곤 이온과 분리된 전자에 의해 이루어질 수 있다.
상기 기판 준비 단계는 버퍼층을 형성하는 버퍼층 형성단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 다결정 실리콘 박막 태양전지는 상기 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법을 포함하는 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법에 의하여 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법, 이에 의한 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법 및 다결정 실리콘 박막 태양전지는 플라즈마 화학기상 증착법을 이용하여 보론이 도핑된 비정질 실리콘층을 형성한 후, 전자 빔을 통하여 결정화시킴으로써, 결정화 분율이 높아 다결정 실리콘 박막 태양전지의 고품질화가 용이하다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 유리 기판 또는 금속 포일과 같은 저가형 기판을 사용함으로써, 저온 공정을 가능하여 열화현상을 최소화할 수 있고 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조 단가를 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법에서 이용되는 플라즈마 화학기상 증착장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법에서 이용되는 전자빔 조사장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법을 포함하는 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법을 포함하는 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법에서 이용되는 전자빔 조사장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법을 포함하는 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법을 포함하는 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법에서 이용되는 플라즈마 화학기상 증착장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이고, 도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법에서 이용되는 전자빔 조사장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법에서 이용되는 플라즈마 화학기상 증착장치(PECVD; Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)(110)는 챔버(chamber)(111), 상부전극(112), 샤워 헤드(shower head)(113) 및 서셉터(susceptor)(114)를포함한다.
상기 챔버(111)는 배기구(111b)를 구비하고 있다.
상기 챔버(111)는 챔버(111)의 내부와 외부를 공간적으로 분리하여 챔버(111)의 내부가 진공 상태를 유지하도록 하는 역할을 한다.
상기 상부전극(112)는 챔버(111)의 상단부에 구비된다.
상기 상부전극(112)는 전원공급부로부터 공급받은 전원으로 챔버(111) 내부에 고밀도 플라즈마를 발생시키는 역할을 한다. 특히, 상기 전원공급부는 상부전극(112)에 13.5MHz의 RF를 인가하여 챔버(111) 내부에 고밀도 플라즈마가 발생되도록 한다.
상기 배기구(111b)는 진공 펌프(미도시)와 연결되어 있어 챔버(111) 내부에서 기체 등을 배기하여 챔버(111) 내부를 일정 진공 상태로 배기하거나 일정 진공 상태를 유지하도록 하는 역할을 한다.
상기 샤워 헤드(113)는 챔버(111) 외부에 구비된 가스 공급부(미도시)로부터 가스를 공급받아 챔버(111) 내부에 균일하게 공급하는 역할을 한다.
상기 서셉터(114)는 기판(115)을 지지하는 역할을 한다.
상기 서셉터(114)는 도 1에서 자세히 도시하고 있지 않지만 그 내부 또는 외부에 기판(115)을 일정 온도로 가열하는 가열 부재 및 기판(115)을 냉각할 수 있는 냉각 부재 또한 구비할 수 있다.
상기 서셉터(114)는 기판(115)과 샤웨 헤드(113)의 간격이 일정 간격, 바람직하게는 23cm가 되는 위치에 구비되도록 한다.
한편, 미설명된 111a는 챔버(111) 외부에서 내부를 관찰할 수 있는 뷰 포인트를 나타낸다.
도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법에서 이용되는 전자빔 조사장치(120)는 챔버(121), 상부전극(122), 가스유입구(123), 그리드 렌즈(Grid lens, 124), 안테나(125) 및 전원공급부(126)를 포함한다. 도 2a는 전자빔 조사장치 내부에서 고밀도 플라즈마가 형성되는 상태를 나타내는 도면이고, 도 2b는 도 2a에서 발생된 고밀도 플라즈마를 통하여 전자빔이 생성되는 상태를 나타내는 도면이다.
상기 챔버(121)는 챔버(111)의 내부와 외부를 공간적으로 분리하여 챔버(111)의 내부가 진공 상태를 유지하도록 하고, 전자빔이 조사될 실리콘층이 형성된 기판(미도시)이 구비되어 있다.
상기 상부전극(122)은 챔버(121)의 상단부에 구비되어, 전원공급부(126)로부터 공급받은 전원(예를 들면, RF 바이어스)으로 챔버(121) 내부에서 고밀도 플라즈마를 발생시킨다. 상기 챔버(121)의 내부에서는 고밀도 플라즈마를 통하여 가스유입구(123)로부터 유입된 아르곤 가스를 아르곤 이온과 전자로 분리한다.
상기 안테나(125)는 챔버(121) 내부에서 분리된 아르곤 이온(A)과 전자(E) 중에서 전자만으로 이루어진 전자빔을 생성한다.
이와 같이 생성된 전자빔은 그리드 렌즈(124)를 통하여 기판 상에 형성되는 비정질 실리콘층(미도시) 상에 조사되어 비정질 실리콘층을 결정화시키게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법을 나타내는 순서도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법은, 도 1의 플라즈마 화학기상 증착장치를 이용하여 기판 상에 형성된 수소화된 비정질 실리콘층 상에 전자빔을 조사하여 수소화된 비정질 실리콘층을 결정화한다. 이를 위하여, 본 결정화 방법은 기판 준비 단계(S10), 수소화 비정질 실리콘층 형성단계(S20) 및 다결정 실리콘층 형성단계(S30)를 포함한다.
한편, 상기 기판 준비 단계(S10), 수소화 비정질 실리콘층 형성단계(S20), 및 다결정 실리콘층 형성단계(S30)는 기판 준비 단계(S100), 제1+형 수소화 비정질 실리콘층 형성단계(S200) 및 제1형 수소화 비정질 실리콘층 형성단계(S300), 및 흡수층 형성단계(S400)와 각각 대응되는 단계로서, 이에 관하여는 도 5a 내지 도 5g에 관한 설명에서 보다 상세하게 다루기로 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법을 포함하는 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법을 포함하는 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법은, 기판 준비 단계(S100), 제1+형 수소화 비정질 실리콘층 형성단계(S200), 제1형 수소화 비정질 실리콘층 형성단계(S300), 흡수층 형성단계(S400), 제2형 수소화 비정질 실리콘층 형성단계(S500), 에미터층 형성단계(S600) 및 전극 형성 단계(S700)를 포함한다.
도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법을 포함하는 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
한편, 본 발명에서의 제1형은 P형이고, 제2형은 N형이다. 이와는 반대로 제1형은 N형이고, 제2형은 P형일 수 있다.
또한, "+"로 표시되는 제1형 또는 제2형은 P형 또는 N형의 도펀트가 도핑된 정도를 나타내는 것으로 "+" 표시가 없는 제1형 또는 제2형 보다 "+" 표시가 있는 제1형 또는 제2형이 더 많은 도펀트가 도핑되어 있는 것을 의미한다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 기판 준비 단계(S100)에서는, 대략 평평한 기판을 준비한다. 즉, 이러한 기판은 유리 기판 또는 금속 포일 등과 같이 저가형의 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(210)이 유리 기판으로 이루어지는 경우에는 공정에 직접적인 영향을 미치는 연화점(softening point), 어닐링점(annealing point) 및 스트레인점(strain point)이 각각 975℃, 721℃ 및 666℃로서 다른 글래스에 비해 우수한 코닝계 1737F 글래스가 기판(210)으로 이용될 수 있다.
또한, 상기 기판(210)이 유리 기판으로 이루어지는 경우에는 기판(210) 상에 제2 전극층(미도시)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2 전극층은 알루미늄 등과 같은 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 기판(210)이 금속 포일 기판으로 이루어지는 경우에는 기판(210) 상에 구비된 제1+형 비정질 실리콘층(230)과의 절연을 위해 기판(210)과 제1+형 비정질 실리콘층(230) 사이에 절연층(미도시)을 구비할 수 있다. 이하에서는, 상기 기판(210)이 금속 포일로 이루어지는 것을 일 예로 하여 설명하기로 한다.
더불어, 상기 기판(210)에는 클리닝 공정이 수행될 수 있다. 일례로, 아세톤, IPA(Isopropyl Alcohol), 메탄올 용액에 초음파로 기판(210)을 각각 10분씩 클리닝한 후 DI 워터(DeIonized water)로 5회 린스(rinse)하고, 이어서 질소 가스로 건조(N? blowing)하는 단계가 수행될 수 있다.
여기서, 상기 기판(210)에는 미리 버퍼층(220)(산화막 또는 질화막)이 형성될 수 있으며, 이러한 버퍼층(220)은 비정질 실리콘층이 기판(210)에 더욱 잘 증착되도록 하고, 또한 기판(210)으로부터의 오염 물질이 비정질 실리콘층 또는 다결정 실리콘층으로 이동하지 못하도록 하는 역할을 한다. 물론, 경우에 따라 상기 버퍼층(220)은 형성되지 않을 수도 있다.
도시되어 있지는 않지만, 상기 기판(210)과 버퍼층(220) 사이에는 버퍼층(220)에서 기판(210)으로의 열 이동을 막기 위하여 보호층이 형성될 수 있으며, 이러한 보호층은 SiO2를 포함할 수 있다. 이러한 보호층의 형성방법은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 스퍼터(Sputter), 이베포레이터(Evaporator)를 이용할 수 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 제1+형 수소화 비정질 실리콘층 형성단계(S200)에서는, 기판(110) 또는 버퍼층(220) 상에 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)에 의해 제1+형 수소화 비정질 실리콘층(230)을 수직 방향으로 대략 100~350nm의 두께로 증착한다. 여기서, 상기 제1+형 수소화 비정질 실리콘층(230)은 보론이 도핑된 수소화 비정질 실리콘층, 즉 a-Si:H층으로 구비될 수 있다. 또한, 상기 제1+형 수소화 비정질 실리콘층(230)은 보론이 도핑된 수소화 미세 결정질 실리콘층, 즉 uc-Si:H층으로 구비될 수 있다. 이러한 제1+형 수소화 비정질 실리콘층(230)은 도 1을 참조하여 설명한 플라즈마 화학기상 증착 장치(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)(100)를 이용한 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성할 수 있다. 상기 제1+형 수소화 비정질 실리콘층(230)은 실리콘의 전구체인 실란(silane; SiH4) 가스를 플라즈마로 이온시켜 실리콘 이온을 추출한 다음, 이를 기판 상에 조사하는 플라즈마 방식을 통하여 기판(210) 상에 형성될 수 있다. 상기 제1+형 수소화 비정질 실리콘층(230)은 제1형이 고농도로 도핑되어 추후 결정화되어 후면전계층의 역할을 한다.
도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 제1형 수소화 비정질 실리콘층 형성단계(S300)에서는, 제1+형 수소화 비정질 실리콘층(230) 상에 제1형 수소화 비정질 실리콘층(240a)을 증착한다. 즉, 상기 제1형 수소화 비정질 실리콘층(240a)은 제1+형 비정질 실리콘층(230) 상에 플라즈마 화학 기상 증착장치(100)를 이용한 플라즈마 화학기상 증착법에 의해 제1형 비정질 실리콘층(240a)을 수직 방향으로 대략 2um의 두께로 증착한다. 여기서, 상기 제1형 수소화 비정질 실리콘층(240a)은 보론이 도핑된 수소화 비정질 실리콘층, 즉 a-Si:H층으로 구비될 수 있다. 또한, 상기 제1형 수소화 비정질 실리콘층(240a)은 보론이 도핑된 수소화 미세 결정질 실리콘층, 즉 uc-Si:H층으로 구비될 수 있다. 이러한 제1형 수소화 비정질 실리콘층(240a)은 도 1을 참조하여 설명한 플라즈마 화학기상 증착 장치(100)를 이용하여 형성할 수 있다. 상기 제1형 수소화 비정질 실리콘층(240a)은 실리콘의 전구체인 실란(silane; SiH4) 가스를 플라즈마로 이온시켜 실리콘 이온을 추출한 다음, 이를 기판 상에 조사하는 플라즈마 방식을 통하여 기판 상에 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1형 수소화 비정질 실리콘층(240a)은 공정 압력이 100 내지 500mtorr으로, 공정 파워는 25 내지 100W이며, 공정 온도는 150 내지 300도의 공정 조건 하에서 형성될 수 있다. 본 발명에서는, 상기 제1+형 수소화 비정질 실리콘층(230)과 제1형 수소화 비정질 실리콘층(240a)에서의 보론의 도핑 농도를 플라즈마 화학기상 증착 장치(100)를 통한 플라즈마 화학기상 증착법에 의하여 다양하게 조절할 수 있고, 이를 통하여 고품질의 미세결정 또는 다결정 실리콘층으로 형성할 수 있다.
도 5d에 도시된 바와 같이, 상기 흡수층 형성단계(S400)에서는, 제1형 수소화 비정질 실리콘층(240a)에 전자빔을 조사함으로써 제1+형 수소화 비정질 실리콘층(230)과 제1+형 수소화 비정질 실리콘층(240a)을 다결정질 실리콘으로 결정화하여 흡수층(240)을 형성한다. 이러한 흡수층(240)은 도 2a 및 2b를 참조하여 설명한 전자빔 조사 장치를 이용하여 형성할 수 있다. 상기 전자빔은 종래와 같이 필라멘트에 전류를 인가하여 나오는 열전자를 자기장으로 가속시켜 얻어진 것이 아니다. 즉, 상기 전자빔은 고밀도 플라즈마 형성을 통하여 아르곤 가스를 아르곤 이온과 전자로 분리하고, 분리된 아르곤 이온과 전자 중에서 전자만으로 이루어진 것이다.
여기서, 열전자로부터 얻은 전자빔은, 텅스텐과 같은 필라멘트에 전류를 가하여 발생되는 전자로서, 필라멘트의 열화에 의해 전자의 농도나 개수가 달라질 수 있고, 또한 고밀도의 전자 클러스터를 얻기가 쉽지 않다. 그러나, 플라즈마를 이용하는 방법으로서 축적 결합 플라즈마(CCP)나 유도 결합 플라즈마(ICP)는 아르곤과 같은 불활성 가스를 전기장을 이용하여 아르곤 이온과 전자로 분리하여 전자빔을 얻는 것으로서, CCP에 비해 ICP가 대략 100배 높은 고밀도 전자 농도를 얻을 수 있다. 따라서, 주기적인 교체 시기가 필라멘트 열전자 방식에 비해 더 길고, 고밀도 전자 농도를 형성함으로써 전자빔의 세기를 쉽게 조절할 수 있는 예를 들면 ICP로부터 얻는 전자빔을 이용한다.
더욱이, 이러한 전자빔은 스팟 스캐닝(spot-scanning) 방식이 아닌 그리드 렌즈(grid lens)를 이용하여 리니어 스캔(linear scan) 방식으로 동작할 수 있어, 대략 10cm/min의 속도로 제1형 수소화 비정질 실리콘층(240a)을 빠르게 스캔할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전자빔 조사 방식은 다결정 실리콘 태양 전지의 제조에 있어 대면적화에 매우 유리하다.
한편, 상기 전자빔은, 제1형 수소화 비정질 실리콘층 증착단계(S300)에서 제1형 수소화 비정질 실리콘층(240a)을 PECVD를 이용하여 증착하는 경우, 에너지가 1.5 ~ 5keV가 적절하다. 상기 전자빔의 에너지가 1.5keV 미만인 경우에는 결정화 속도 및 결정화 분율이 상대적으로 작고, 상기 전자빔의 에너지가 5keV를 초과할 경우에는 제1형 비정질 실리콘층(240a)의 표면이 식각되어 제거될 수 있다. 이때, 상기 전자빔은 조사 시간이 30초 ~ 120초인 것이 바람직하다.
도 5e에 도시된 바와 같이, 제2형 수소화 비정질 실리콘층 형성단계(S500)에서는, 상술한 바와 동일한 방법으로, 상기 결정화된 흡수층(240)에 수직 방향으로 대략 100nm~200nm 두께를 갖는 제2형 수소화 비정질 실리콘층(250a)을 증착한다. 즉, 상기 흡수층(240) 위에 PECVD로 제1+형 수소화 비정질 실리콘층(230) 및 제1형 수소화 비정질 실리콘층(240a)과 도전형이 반대인 제2형 수소화 비정질 실리콘층(250a)을 증착한다. 상기 제2형 수소화 비정질 실리콘층(250a)은 제2형의 불순물이 도핑된 수소화 비정질 카바이드 실리콘층, 즉, 제2형 a-SiC:H층으로 이루어질 수 있다. 또한 상기 제2형 수소화 비정질 실리콘층(250a)은 제2형 불순물이 도핑된 수소화 비정질 실리콘층 즉, P a-Si:H층으로 이루어질 수 있다.
도 5f에 도시된 바와 같이, 상기 에미터층 형성단계(S600)에서는, 제2형 수소화 비정질 실리콘층(250a)에 전자빔을 조사함으로써 다결정질 실리콘으로 결정화하여 에미터층(250)을 형성한다. 상기 전자빔은 상술한 바와 같이 고밀도 플라즈마 형성을 통하여 아르곤 가스를 아르곤 이온과 전자로 분리하고, 분리된 아르곤 이온과 전자 중에서 전자만으로 이루어진 것일 수 있다. 더불어, 이러한 전자빔은 스팟 스캐닝(spot-scanning) 방식이 아닌 그리드 렌즈(grid lens)를 이용하여 리니어 스캔(linear scan) 방식으로 동작할 수 있어, 대략 10cm/min의 속도로 제2형 수소화 비정질 실리콘층(250a)을 스캔할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전자빔 조사 방식은 다결정 실리콘 태양 전지의 대면적화에 매우 유리하다.
한편, 상기 전자빔은, 제2형 수소화 비정질 실리콘층 증착단계(S500)에서 제2형 수소화 비정질 실리콘층(250a)을 PECVD를 이용하여 증착하는 경우, 에너지가 1.5 ~ 5keV가 적절하다. 상기 전자빔의 에너지가 1.5keV 미만인 경우에는 결정화 속도 및 결정화 분율이 상대적으로 작고, 상기 전자빔의 에너지가 5keV를 초과할 경우에는 제2형 수소화 비정질 실리콘층(250a)의 표면이 식각되어 제거될 수 있다. 이때, 상기 전자빔은 조사 시간이 30초 ~ 120초인 것이 바람직하다.
도 5g에 도시된 바와 같이, 상기 전극 형성 단계(S700)에서는, 에미터층(250)의 일부 영역에 접촉하도록 전면전극(271)을 형성하고, 기판(210)에 접촉하도록 후면전극(272)을 형성함으로써, 다결정 실리콘 태양 전지를 완성한다. 여기서, 상기 에미터층(250)에는 투명 도전막(260) 또는 반사방지막(미도시)이 더 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법, 이에 의한 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법 및 다결정 실리콘 박막 태양전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
210: 기판 220: 버퍼층
230: 제1+형 수소화 비정질 실리콘층240a; 제1형 수소화 비정질 실리콘층
240: 흡수층 250a: 제2형 수소화 비정질 실리콘층
250: 에미터층 260: 투명 도전막
271: 전면전극 272: 후면전극
230: 제1+형 수소화 비정질 실리콘층240a; 제1형 수소화 비정질 실리콘층
240: 흡수층 250a: 제2형 수소화 비정질 실리콘층
250: 에미터층 260: 투명 도전막
271: 전면전극 272: 후면전극
Claims (19)
- 기판을 준비하는 기판 준비 단계;
상기 기판의 표면에 플라즈마 화학기상 증착법을 통하여 수소화 비정질 실리콘층을 증착하는 수소화 비정질 실리콘층 형성단계; 및
상기 수소화 비정질 실리콘층 상에 전자빔을 조사하여 상기 수소화 비정질 실리콘층을 결정화하여 다결정 실리콘층을 형성하는 다결정 실리콘층 형성단계;를 포함하고,
상기 전자빔은 아르곤 가스가 플라즈마에 의해 아르곤 이온과 분리된 전자에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법. - 제1항에 있어서,
상기 기판은 유리 기판 또는 금속 포일인 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법. - 제1항에 있어서,
상기 수소화 비정질 실리콘층은 보론이 도핑되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법. - 제3항에 있어서,
상기 수소화 비정질 실리콘층은 상기 플라즈마 화학기상 증착법을 통하여 상기 보론의 도핑농도가 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법. - 제1항에 있어서,
상기 수소화 비정질 실리콘층은 100 내지 350nm의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법. - 제1항에 있어서,
상기 수소화 비정질 실리콘층은 공정 압력 100 내지 500mtorr, 공정 파워 25 내지 100W, 공정 온도 150 내지 300도에서 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법. - 제1항에 있어서,
상기 전자빔은 에너지가 1.5 내지 5keV인 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법. - 제1항에 있어서,
상기 전자빔은 조사시간이 30초 내지 120초인 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법. - 제1항에 있어서,
상기 전자빔은 상기 기판의 표면에 상기 수소화 비정질 실리콘층이 완전히 형성된 후에 조사되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법. - 기판을 준비하는 기판 준비 단계;
상기 기판 상에 플라즈마 화학기상 증착법을 통하여 제1+형 수소화 비정질 실리콘층을 증착하는 제1+형 수소화 비정질 실리콘층 증착단계;
상기 제1+형 수소화 비정질 실리콘층 상에 플라즈마 화학기상 증착법을 통하여 제1형 수소화 비정질 실리콘층을 증착하는 제1형 수소화 비정질 실리콘층 증착단계;
상기 제1형 수소화 비정질 실리콘층에 전자빔을 조사하여 상기 제1형 수소화 비정질 실리콘층과 제1+형 수소화 비정질 실리콘층을 결정화하여 흡수층을 형성하는 흡수층 형성단계;
상기 흡수층 상에 플라즈마 화학기상 증착법을 통하여 제2형 수소화 비정질 실리콘층을 증착하는 제2형 수소화 비정질 실리콘층 증착단계; 및
상기 제2형 수소화 비정질 실리콘층에 전자빔을 조사하여 상기 제2형 수소화 비정질 실리콘층을 결정화하여 에미터층을 형성하는 에미터층 형성단계를 포함하고,
상기 전자빔은 아르곤 가스가 플라즈마에 의해 아르곤 이온과 분리된 전자에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법에 의한 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 기판은 유리 기판 또는 금속 포일인 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법에 의한 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 기판 준비 단계는 버퍼층을 형성하는 버퍼층 형성단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법에 의한 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 수소화 비정질 실리콘층은 보론이 도핑되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법에 의한 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법. - 제13항에 있어서,
상기 수소화 비정질 실리콘층은 상기 플라즈마 화학기상 증착법을 통하여 상기 보론의 도핑농도가 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법에 의한 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 수소화 비정질 실리콘층은 공정 압력이 100 내지 500mtorr, 공정 파워는 25 내지 100W, 공정 온도는 150 내지 300도에서 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법에 의한 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 전자빔은 에너지가 1.5 내지 5keV인 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법에 의한 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 전자빔은 조사시간이 30초 내지 120초인 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법에 의한 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 전자빔은 상기 기판의 표면에 상기 수소화 비정질 실리콘층이 완전히 형성된 후에 조사되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법에 의한 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법. - 제10항 내지 제18항 중 어느 한 항에 기재된 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법에 의한 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법에 의하여 제조되는 다결정 실리콘 박막 태양전지.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120121419A KR20140058700A (ko) | 2012-10-30 | 2012-10-30 | 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법, 이에 의한 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법 및 다결정 실리콘 박막 태양전지 |
| CN201280076634.4A CN104755652B (zh) | 2012-10-25 | 2012-12-18 | 基于利用线性电子束使大面积非晶硅薄膜结晶化的方法的多晶硅薄膜太阳能电池的制造方法 |
| PCT/KR2012/011060 WO2014065464A1 (ko) | 2012-10-25 | 2012-12-18 | 대면적 비정질 실리콘 박막의 선형 전자빔을 이용한 결정화방법에 의한 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법 |
| US14/437,087 US9680047B2 (en) | 2012-10-25 | 2012-12-18 | Method for manufacturing polycrystalline silicon thin-film solar cells by means method for crystallizing large-area amorphous silicon thin film using linear electron beam |
| US15/592,421 US10069031B2 (en) | 2012-10-25 | 2017-05-11 | Method for manufacturing polycrystalline silicon thin-film solar cells by means method for crystallizing large-area amorphous silicon thin film using linear electron beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120121419A KR20140058700A (ko) | 2012-10-30 | 2012-10-30 | 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법, 이에 의한 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법 및 다결정 실리콘 박막 태양전지 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140058700A true KR20140058700A (ko) | 2014-05-15 |
Family
ID=50888791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120121419A KR20140058700A (ko) | 2012-10-25 | 2012-10-30 | 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법, 이에 의한 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법 및 다결정 실리콘 박막 태양전지 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20140058700A (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9559245B2 (en) * | 2015-03-23 | 2017-01-31 | Sunpower Corporation | Blister-free polycrystalline silicon for solar cells |
| WO2017043899A1 (ko) * | 2015-09-08 | 2017-03-16 | 한국기초과학지원연구원 | 플라즈마에 의한 비정질 실리콘의 결정화 방법 |
| KR20200131953A (ko) | 2019-05-14 | 2020-11-25 | 주식회사 인포비온 | 화합물 반도체 기판의 제조 방법 |
| WO2022211332A1 (ko) * | 2021-03-29 | 2022-10-06 | 주성엔지니어링(주) | 태양 전지 및 그 제조 방법 |
-
2012
- 2012-10-30 KR KR1020120121419A patent/KR20140058700A/ko active Search and Examination
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9559245B2 (en) * | 2015-03-23 | 2017-01-31 | Sunpower Corporation | Blister-free polycrystalline silicon for solar cells |
| US10516071B2 (en) | 2015-03-23 | 2019-12-24 | Sunpower Corporation | Blister-free polycrystalline silicon for solar cells |
| US11101398B2 (en) | 2015-03-23 | 2021-08-24 | Sunpower Corporation | Blister-free polycrystalline silicon for solar cells |
| WO2017043899A1 (ko) * | 2015-09-08 | 2017-03-16 | 한국기초과학지원연구원 | 플라즈마에 의한 비정질 실리콘의 결정화 방법 |
| KR20200131953A (ko) | 2019-05-14 | 2020-11-25 | 주식회사 인포비온 | 화합물 반도체 기판의 제조 방법 |
| WO2022211332A1 (ko) * | 2021-03-29 | 2022-10-06 | 주성엔지니어링(주) | 태양 전지 및 그 제조 방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10069031B2 (en) | Method for manufacturing polycrystalline silicon thin-film solar cells by means method for crystallizing large-area amorphous silicon thin film using linear electron beam | |
| AU2017371707B2 (en) | Solar cell fabrication | |
| US20130160849A1 (en) | Polycrystalline silicon solar cell panel and manufacturing method thereof | |
| JP5008779B2 (ja) | 多結晶型太陽電池パネルおよびその製造方法 | |
| TW200941549A (en) | Particle beam assisted modification of thin film materials | |
| KR20110086833A (ko) | 반도체 소자 제조 방법, 반도체 소자 및 반도체 소자 제조 설비 | |
| KR20140058700A (ko) | 플라즈마 화학기상 증착법으로 형성된 수소화된 비정질 실리콘 박막의 전자빔을 이용한 결정화방법, 이에 의한 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법 및 다결정 실리콘 박막 태양전지 | |
| US9905723B2 (en) | Methods for plasma activation of evaporated precursors in a process chamber | |
| KR101194057B1 (ko) | 전자빔 조사를 이용한 태양 전지의 제조 방법 및 이에 따른 태양 전지 | |
| US7833579B2 (en) | Method for in-situ polycrystalline thin film growth | |
| KR101366745B1 (ko) | 물리기상증착법으로 제조된 p형 실리콘 박막에 전자빔 조사를 통한 대면적 결정화 공정을 포함하는 태양전지의 제조방법 및 이에 따른 태양전지 | |
| CN108767053B (zh) | 一种新型红外探测器bib硅外延片的制造方法 | |
| TW200905732A (en) | Method of fabricating polysilicon film, gas phase deposition equipment and electronic device formed thereby | |
| KR101366743B1 (ko) | 다결정 실리콘 박막 태양전지의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 다결정 실리콘 박막 태양전지 | |
| KR101194060B1 (ko) | 물리 기상 증착법을 이용한 태양 전지의 제조 방법 및 이에 따른 태양 전지 | |
| CN111146146A (zh) | 一种基底可多次利用的高效散热半导体衬底的制备方法 | |
| RU2599769C2 (ru) | Способ получения фотоактивной многослойной гетероструктуры на основе микрокристаллического кремния | |
| US8697549B2 (en) | Deposition of porous films for thermoelectric applications | |
| JP5320376B2 (ja) | 多結晶型シリコン太陽電池パネルの製造方法 | |
| JPH0524976A (ja) | 半導体のドーピング方法及び装置 | |
| JP2012238637A (ja) | スパッタリング方法およびスパッタリング装置 | |
| KR101039150B1 (ko) | 태양전지 제조방법 | |
| JPH0536620A (ja) | 半導体表面処理方法及び装置 | |
| TW201131802A (en) | Cleaning optimization of PECVD solar films | |
| JPH0524977A (ja) | 半導体のドーピング方法及び装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| J201 | Request for trial against refusal decision | ||
| J301 | Trial decision |
Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20141001 Effective date: 20151112 |