KR20150074665A - Transparent Conductive thin film and manufacturing method thereof and solar cell using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 투명 도전 박막 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 헤이즈(haze) 특성을 유지하고 표면 거칠기를 개선할 수 있는 투명 도전 박막 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a transparent conductive thin film and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a transparent conductive thin film capable of maintaining haze characteristics and improving surface roughness, and a method of manufacturing the same.
일반적으로, 투명 도전성 박막, 예를 들어 투명 도전성 산화물(Transparent Conductive Oxide; TCO) 박막은 전기 전도도와 가시광 영역에서의 투과성이 높아 전기적 광학적 재료로 많은 분야에서 이용되고 있다. 즉, 태양 전지(Solar cell), 평판 디스플레이(Flat Panel Display; FPD), 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display; LCD) 분야에서 투명 도전성 산화물 박막이 이용되고 있다.In general, a transparent conductive thin film, for example, a transparent conductive oxide (TCO) thin film has high electrical conductivity and high transparency in a visible light region and is used in many fields as an electrical and optical material. That is, a transparent conductive oxide thin film is used in the fields of solar cell, flat panel display (FPD), and liquid crystal display (LCD).
예를 들어, 박막 태양 전지는 기판 상에 제 1 전극층, PIN 구조의 반도체층 및 제 2 전극층이 적층된 구조를 갖는데, 제 1 및 제 2 전극층으로 투명 도전성 산화물 박막이 이용된다. 여기서, PIN 구조의 반도체층은 P형 반도체층, 진성 반도체층 및 N형 반도체층으로 이루어진다. 이러한 태양 전지의 예가 한국등록특허 제10-1332667호에 제시되어 있다.For example, a thin film solar cell has a structure in which a first electrode layer, a PIN structure semiconductor layer, and a second electrode layer are laminated on a substrate, and a transparent conductive oxide thin film is used for the first and second electrode layers. Here, the semiconductor layer having the PIN structure is composed of a P-type semiconductor layer, an intrinsic semiconductor layer, and an N-type semiconductor layer. An example of such a solar cell is disclosed in Korean Patent No. 10-1332667.
박막 태양 전지의 전극으로 이용되는 투명 도전성 박막은 헤이즈(haze) 특성이 좋아 장파장대 투과율이 좋은 징크 옥사이드(Zinc Oxide; ZnO)가 널리 이용되고 있다. 즉, MOCVD 방법으로 형성된 ZnO 박막은 표면 거칠기가 큰 피라미드(pyramid) 형태로 텍스처링(texturing)이 형성되어 장파장대 파장의 반사를 줄여 진성 반도체층에 더 많은 태양광을 전달하는 장점이 있다.Zinc oxide (ZnO), which has good haze characteristics and good long-wavelength transmittance, is widely used as a transparent conductive thin film used as an electrode of a thin film solar cell. That is, the ZnO thin film formed by the MOCVD method has the advantage of transmitting more sunlight to the intrinsic semiconductor layer by reducing the reflection of the long wavelength and the wavelength by forming texturing in a pyramid shape having a large surface roughness.
그러나, ZnO 박막의 피라미드 형태의 텍스처링은 그 상부에 형성되는 p형 반도체층에 크랙을 유발하여 개방 전압(Voc) 및 필팩터(fill factor)를 감소시키게 된다. 따라서, 태양 전지의 효율을 감소시키고, 열화율을 증가시켜 태양 전지의 안정성을 저하시키게 된다.
However, the pyramid-shaped texturing of the ZnO thin film causes a crack in the p-type semiconductor layer formed thereon, thereby reducing the open-circuit voltage (Voc) and the fill factor. Accordingly, the efficiency of the solar cell is reduced, and the deterioration rate is increased, thereby lowering the stability of the solar cell.
본 발명은 태양 전지의 효율 및 안정성을 향상시킬 수 있는 도전 박막 및 그 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a conductive thin film capable of improving the efficiency and stability of a solar cell and a method of manufacturing the same.
본 발명은 표면 거칠기를 개선하여 그 상부에 형성되는 박막의 크랙을 방지할 수 있는 도전 박막, 그 제조 방법 및 이를 이용한 태양 전지를 제공한다.The present invention provides a conductive thin film capable of improving surface roughness and preventing cracks in a thin film formed thereon, a method of manufacturing the same, and a solar cell using the same.
본 발명은 피라미드 구조를 유지하고, 표면 거칠기를 개선하여 장파장대 투과율을 개선할 수 있고 그 상부에 형성되는 박막의 크랙을 방지할 수 있는 도전 박막, 그 제조 방법 및 이를 이용한 태양 전지를 제공한다.
The present invention provides a conductive thin film capable of maintaining a pyramid structure, improving surface roughness, improving the transmittance of a long wavelength and preventing a crack in a thin film formed thereon, a method of manufacturing the same, and a solar cell using the same.
본 발명에 따른 투명 도전 박막의 일 양태는 기판 상에 형성되며, 제 1 그레인 사이즈로 형성된 제 1 레이어; 상기 제 1 레이어 상에 형성되며 상기 제 1 그레인 사이즈보다 큰 제 2 그레인 사이즈로 형성된 제 2 레이어; 및 상기 제 2 레이어 상에 형성되며 상기 제 2 그레인 사이즈보다 작은 제 3 그레인 사이즈로 형성된 제 3 레이어를 포함한다.One aspect of the transparent conductive thin film according to the present invention includes: a first layer formed on a substrate and formed of a first grain size; A second layer formed on the first layer and having a second grain size larger than the first grain size; And a third layer formed on the second layer and having a third grain size smaller than the second grain size.
상기 투명 도전 박막은 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluorine doped Tin Oxide), ZnO:B, ZnO:Al, SnO2:F, ZnO:Ga2O3, ZnO:Al2O3, SnO2:Sb2O3를 포함한다.The transparent conductive thin film is ITO (Indium Tin Oxide), ( Fluorine doped Tin Oxide) FTO, ZnO: B, ZnO: Al, SnO 2: F, ZnO: Ga 2 O 3, ZnO: Al 2 O 3, SnO 2: Sb 2 O 3 .
상기 제 1 및 제 3 그레인 사이즈는 10㎚ 내지 50㎚이고, 상기 제 2 그레인 사이즈는 200㎚ 내지 300㎚이다.The first and third grain sizes are 10 nm to 50 nm, and the second grain size is 200 nm to 300 nm.
상기 제 1 레이어, 제 2 레이어 및 제 3 레이어는 적어도 하나 이상의 소오스 가스의 비율을 조절하여 그레인 사이즈를 조절한다.The first layer, the second layer, and the third layer adjust the grain size by adjusting the ratio of at least one source gas.
상기 제 2 레이어는 상기 제 1 레이어보다 적어도 하나의 소오스 가스의 비율을 조절하여 형성하고, 상기 제 3 레이어는 상기 제 2 레이어보다 적어도 둘의 소오스 가스의 비율을 조절하여 형성한다.The second layer is formed by adjusting the ratio of at least one source gas to the first layer, and the third layer is formed by adjusting the ratio of at least two source gases to the second layer.
상기 투명 도전 박막 전체 두께에 대한 상기 제 1 레이어, 제 2 레이어 및 제 3 레이어의 두께 비율은 각각 5% 내지 15%, 70% 내지 90% 및 5% 내지 15%이다.The thickness ratio of the first layer, the second layer and the third layer to the total thickness of the transparent conductive thin film is 5% to 15%, 70% to 90%, and 5% to 15%, respectively.
본 발명에 따른 투명 도전 박막의 다른 양태는 기판 상에 형성되며, 제 1 표면 거칠기로 형성된 제 1 레이어; 상기 제 1 레이어 상에 형성되며 상기 제 1 표면 거칠기보다 큰 제 2 표면 거칠기로 형성된 제 2 레이어; 및 상기 제 2 레이어 상에 형성되며 상기 제 2 표면 거칠기보다 작은 제 3 표면 거칠기로 형성된 제 3 레이어를 포함한다.Another aspect of the transparent conductive thin film according to the present invention comprises a first layer formed on a substrate and formed of a first surface roughness; A second layer formed on the first layer and having a second surface roughness greater than the first surface roughness; And a third layer formed on the second layer and formed of a third surface roughness smaller than the second surface roughness.
상기 투명 도전 박막은 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluorine doped Tin Oxide), ZnO:B, ZnO:Al, SnO2:F, ZnO:Ga2O3, ZnO:Al2O3, SnO2:Sb2O3를 포함한다.The transparent conductive thin film is ITO (Indium Tin Oxide), ( Fluorine doped Tin Oxide) FTO, ZnO: B, ZnO: Al, SnO 2: F, ZnO: Ga 2 O 3, ZnO: Al 2 O 3, SnO 2: Sb 2 O 3 .
상기 제 1 레이어, 제 2 레이어 및 제 3 레이어는 적어도 하나 이상의 소오스 가스의 비율을 조절하여 표면 거칠기를 조절한다.The first layer, the second layer, and the third layer adjust the surface roughness by controlling the ratio of at least one source gas.
상기 제 2 레이어는 상기 제 1 레이어보다 적어도 하나의 소오스 가스의 비율을 조절하여 형성하고, 상기 제 3 레이어는 상기 제 2 레이어보다 적어도 둘의 소오스 가스의 비율을 조절하여 형성한다.The second layer is formed by adjusting the ratio of at least one source gas to the first layer, and the third layer is formed by adjusting the ratio of at least two source gases to the second layer.
상기 투명 도전 박막 전체 두께에 대한 상기 제 1 레이어, 제 2 레이어 및 제 3 레이어의 두께 비율은 각각 5% 내지 15%, 70% 내지 90% 및 5% 내지 15%이다.
The thickness ratio of the first layer, the second layer and the third layer to the total thickness of the transparent conductive thin film is 5% to 15%, 70% to 90%, and 5% to 15%, respectively.
본 발명에 따른 투명 도전 박막의 또다른 양태는 적어도 둘 이상의 소오스를 이용하여 기판 상에 제 1 레이어, 제 2 레이어 및 제 3 레이어가 적층 형성된 투명 도전 박막이고, 상기 제 2 레이어는 상기 제 1 레이어보다 제 1 소오스의 함량이 적고, 상기 제 3 레이어는 상기 제 2 레이어보다 상기 제 1 소오스의 함량이 크고 제 2 소오스의 함량이 적다.Another aspect of the transparent conductive thin film according to the present invention is a transparent conductive thin film in which a first layer, a second layer and a third layer are stacked on a substrate using at least two sources, The content of the first source is smaller than that of the second layer, and the content of the second source is smaller and the content of the second source is smaller than that of the third layer.
상기 투명 도전 박막은 적어도 O 소오스 및 B 소오스를 이용하여 형성하며, 상기 제 2 레이어는 상기 제 1 레이어보다 상기 B 소오스의 함량이 적고, 상기 제 3 레이어는 상기 제 2 레이어보다 상기 O 소오스의 함량이 적고 상기 B 소오스의 함량이 많다.
Wherein the transparent conductive thin film is formed using at least an O source and a B source, the second layer has a smaller content of the B source than the first layer, the third layer has a smaller content of the O source And the content of the B source is large.
본 발명에 따른 투명 도전 박막의 제조 방법의 일 양태는 기판 상에 제 1 그레인 사이즈의 제 1 레이어를 형성하는 단계; 상기 제 1 레이어 상에 상기 제 1 그레인 사이즈보다 큰 제 2 그레인 사이즈의 제 2 레이어를 형성하는 단계; 및 상기 제 2 레이어 상에 상기 제 2 그레인 사이즈보다 작은 제 3 그레인 사이즈의 제 3 레이어를 형성하는 단계를 포함한다.One aspect of the method for manufacturing a transparent conductive thin film according to the present invention includes: forming a first layer of a first grain size on a substrate; Forming a second layer of a second grain size larger than the first grain size on the first layer; And forming a third layer of a third grain size smaller than the second grain size on the second layer.
상기 투명 도전 박막은 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluorine doped Tin Oxide), ZnO:B, ZnO:Al, SnO2:F, ZnO:Ga2O3, ZnO:Al2O3, SnO2:Sb2O3를 포함한다.The transparent conductive thin film is ITO (Indium Tin Oxide), ( Fluorine doped Tin Oxide) FTO, ZnO: B, ZnO: Al, SnO 2: F, ZnO: Ga 2 O 3, ZnO: Al 2 O 3, SnO 2: Sb 2 O 3 .
상기 투명 도전 박막은 적어도 셋 이상의 소오스 가스를 이용하여 형성하며, 상기 각 층 형성 시 적어도 하나 이상의 소오스 가스의 비율을 조절하여 그레인 사이즈를 조절한다.The transparent conductive thin film is formed by using at least three or more source gases, and the grain size is adjusted by controlling the ratio of at least one source gas when each layer is formed.
상기 제 2 레이어 형성 시 상기 제 1 레이어 형성 시보다 적어도 하나의 소오스 가스의 비율을 조절하고, 상기 제 3 레이어 형성 시 상기 제 2 레이어 형성 시보다 적어도 둘의 소오스 가스의 비율을 조절한다.The ratio of at least one source gas is adjusted in forming the second layer and the ratio of at least two source gases is adjusted in forming the third layer in the formation of the second layer.
상기 제 1 및 제 3 그레인 사이즈는 10㎚ 내지 50㎚이고, 상기 제 2 그레인 사이즈는 200㎚ 내지 300㎚이다.The first and third grain sizes are 10 nm to 50 nm, and the second grain size is 200 nm to 300 nm.
전체 두께에 대한 상기 제 1 레이어, 제 2 레이어 및 제 3 레이어의 두께 비율을 각각 5% 내지 15%, 70% 내지 90% 및 5% 내지 15%로 형성한다.The thickness ratio of the first layer, the second layer and the third layer with respect to the total thickness is formed to 5% to 15%, 70% to 90%, and 5% to 15%, respectively.
전체 두께의 형성 시간에 대한 상기 제 1 레이어, 제 2 레이어 및 제 3 레이어의 형성 시간의 비율을 각각 5% 내지 10%, 75% 내지 85% 및 10% 내지 15%로 형성한다.
The ratio of the formation time of the first layer, the second layer and the third layer with respect to the formation time of the entire thickness is set to 5% to 10%, 75% to 85%, and 10% to 15%, respectively.
본 발명에 따른 투명 도전 박막의 제조 방법의 다른 양태는 Zn 소오스, O 소오스 및 B 소오스를 이용하여 제 1 레이어, 제 2 레이어 및 제 3 레이어가 적층된 ZnO:B 박막을 형성하며, 상기 제 2 레이어는 상기 제 1 레이어 형성 시보다 상기 B 소오스의 비율을 줄여 형성하고, 상기 제 3 레이어는 상기 제 2 레이어 형성 시보다 상기 O 소오스의 비율을 줄이고 상기 B 소오스의 비율을 증가시켜 형성한다.
Another aspect of the method for manufacturing a transparent conductive thin film according to the present invention is to form a ZnO: B thin film in which a first layer, a second layer and a third layer are stacked using a Zn source, an O source and a B source, Layer is formed by reducing the ratio of the B-source to the B-source, and the third layer is formed by reducing the ratio of the O-source to the B-source and increasing the ratio of the B-source to the B-source.
본 발명에 따른 태양 전지의 일 양태는 기판 상에 형성된 제 1 전극층; 상기 제 1 전극층 상에 형성된 반도체층; 및 상기 반도체층 상에 형성된 제 2 전극층을 포함하고, 상기 제 1 전극층은 제 1 그레인 사이즈로 형성된 제 1 레이어와, 상기 제 1 레이어 상에 형성되며 상기 제 1 그레인 사이즈보다 큰 제 2 그레인 사이즈로 형성된 제 2 레이어와, 상기 제 2 레이어 상에 형성되며 상기 제 2 그레인 사이즈보다 작은 제 3 그레인 사이즈로 형성된 제 3 레이어를 포함한다.One aspect of a solar cell according to the present invention includes: a first electrode layer formed on a substrate; A semiconductor layer formed on the first electrode layer; And a second electrode layer formed on the semiconductor layer, wherein the first electrode layer includes a first layer formed of a first grain size, a second layer formed on the first layer and having a second grain size larger than the first grain size, And a third layer formed on the second layer and formed of a third grain size smaller than the second grain size.
상기 제 1 및 제 3 그레인 사이즈는 10㎚ 내지 50㎚이고, 상기 제 2 그레인 사이즈는 200㎚ 내지 300㎚이다.The first and third grain sizes are 10 nm to 50 nm, and the second grain size is 200 nm to 300 nm.
상기 제 1 전극층은 적어도 셋 이상의 소오스 가스를 이용하여 형성되며, 각 층 형성 시 적어도 하나 이상의 소오스 가스의 비율이 조절되어 그레인 사이즈가 다르게 형성된다.The first electrode layer is formed by using at least three or more source gases, and the ratio of at least one source gas is adjusted when each layer is formed to have different grain sizes.
상기 제 2 레이어는 상기 제 1 레이어보다 적어도 하나의 소오스 가스의 비율이 조절되어 형성되고, 상기 제 3 레이어는 상기 제 2 레이어보다 적어도 둘의 소오스 가스의 비율이 조절되어 형성된다.
The second layer is formed by controlling the ratio of at least one source gas to the first layer, and the third layer is formed by controlling the ratio of at least two source gases to the second layer.
본 발명의 실시 예들에 따른 투명 도전 박막은 기판 상에 제 1 그레인 사이즈의 제 1 레이어, 제 1 그레인 사이즈보다 큰 제 2 그레인 사이즈의 제 2 레이어 및 제 2 그레인 사이즈보다 작은 제 3 그레인 사이즈의 제 3 레이어가 적층 형성된다. 또한, 투명 도전 박막은 적어도 하나 이상의 소오스 가스의 공급 비율 또는 공급량을 조절하여 그레인 사이즈가 다른 복수의 층으로 형성할 수 있다.The transparent conductive thin film according to the embodiments of the present invention includes a first layer of a first grain size, a second layer of a second grain size larger than the first grain size, and a second layer of a third grain size smaller than the second grain size, Three layers are laminated. In addition, the transparent conductive thin film may be formed of a plurality of layers having different grain sizes by controlling a supply rate or a supply amount of at least one source gas.
따라서, 완만하게 형성된 제 1 레이어에 의해 투명 도전 박막의 면 저항이 개선될 수 있고, 제 2 레이어가 피라미드 형태로 형성됨으로써 장파장대 파장의 반사를 줄일 수 있으며, 제 3 레이어가 제 2 레이어의 표면 거칠기를 개선할 수 있어 그 상부에 형성되는 박막의 크랙을 방지할 수 있다.Therefore, the surface resistance of the transparent conductive thin film can be improved by the gently formed first layer, and the second layer is formed in a pyramid shape, so that the reflection of the long wavelength to the wavelength can be reduced. The roughness can be improved and cracks in the thin film formed thereon can be prevented.
또한, 이러한 투명 도전 박막을 태양 전지에 적용할 경우 태양 전지의 개방 전압(Voc) 및 필팩터(fill factor)를 종래보다 증가시킬 수 있어 태양 전지의 효율을 향상시킬 수 있고, 열화율을 감소시켜 태양 전지의 안정성을 향상시킬 수 있다.
In addition, when such a transparent conductive thin film is applied to a solar cell, the open-circuit voltage (Voc) and the fill factor of the solar cell can be increased as compared with the prior art, thereby improving the efficiency of the solar cell and decreasing the deterioration rate The stability of the solar cell can be improved.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 도전 박막의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 도전 박막의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 도전 박막의 제조 단계의 표면 사진.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 도전 박막을 이용한 태양 전지의 단면도.1 is a cross-sectional view of a transparent conductive thin film according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a transparent conductive thin film according to an embodiment of the present invention.
3 to 5 are photographs of a surface of a transparent conductive thin film fabricating step according to an embodiment of the present invention.
6 is a sectional view of a solar cell using a transparent conductive thin film according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한 다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of other various forms of implementation, and that these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know completely.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 도전 박막의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a transparent conductive thin film according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 도전 박막은 기판(100) 상에 형성된 제 1 레이어(first layer)(210)와, 제 1 레이어(210) 상에 형성된 제 2 레이어(second layer)(220)와, 제 2 레이어(220) 상에 형성된 제 3 레이어(third layer)(230)를 포함한다. 여기서, 본 발명의 투명 도전 박막은 적어도 둘 이상의 소오스 가스를 이용하여 형성하는 투명 도전 산화물(Transparent Conductive Oxide, TCO)을 포함할 수 있다. 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluorine doped Tin Oxide), ZnO:B, ZnO:Al, SnO2:F, ZnO:Ga2O3, ZnO:Al2O3, SnO2:Sb2O3 등을 포함할 수 있는데, 본 발명의 실시 예는 ZnO에 B 불순물이 도핑되는 ZnO:B를 예로 들어 설명한다.1, a transparent conductive thin film according to an exemplary embodiment of the present invention includes a
제 1 레이어(210)는 기판(100) 상에 형성되며, 투명 도전 박막 전체 두께의 5%∼15%의 두께로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 레이어(210), 제 2 레이어(220) 및 제 3 레이어(230)가 적층된 투명 도전 박막의 전체 두께가 900㎚∼1100㎚의 두께로 형성되는 경우 제 1 레이어(210)는 70㎚∼100㎚의 두께로 형성될 수 있다. 이러한 제 1 레이어(210)는 적어도 둘 이상의 소오스의 공급량을 조절함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어 Zn 소오스, O 소오스 및 B 소오스를 이용하여 ZnO:B 박막을 형성하는 경우 Zn 소오스와 O 소오스 및 B 소오스를 1:1∼1.2:0.4∼0.6의 비율로 공급하여 제 1 레이어(210)를 형성할 수 있다. 즉, Zn 소오스와 B 소오스를 1:0.4∼0.6의 비율로 공급하고, Zn 소오스와 O 소오스를 1:1∼1.2의 비율로 공급할 수 있다. 또한, 제 1 레이어(210)는 투명 도전 박막의 전체 형성 시간의 약 5%∼10%의 시간으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 투명 도전 박막의 전체 형성 시간이 300초인 경우 제 1 레이어(210)는 30초 동안 형성할 수 있다. 이렇게 제 1 레이어(210)를 투명 도전 박막 전체 두께의 5%∼15%의 두께 및 투명 도전 박막 전체 성장 시간의 10%의 시간 동안 형성하기 위해 예를 들어 Zn 소오스, O 소오스 및 B 소오스를 각각 2000sccm∼5000sccm, 2000sccm∼6000sccm 및 1500sccm∼2000sccm의 양으로 30초 동안 공급할 수 있다. 여기서, Zn 소오스는 디에틸징크(Zn(C2H5)2 Diethyl Zinc; DEZ)를 포함할 수 있고, 산소 소오스는 H2O를 포함할 수 있으며, B 소오스로는 B2H6를 포함할 수 있다. 이렇게 형성된 제 1 레이어(210)는 예를 들어 50㎚ 이하, 바람직하게는 10㎚∼50㎚의 그레인 사이즈로 형성되어 표면 형상이 완만하게 형성됨으로써 투명 도전 박막의 면 저항을 개선할 수 있다. 또한, 제 1 레이어(210)의 형성 시간이 증가할수록 투명 도전 박막의 면 저항을 더 낮출 수 있다.The
제 2 레이어(220)는 제 1 레이어(210) 상에 형성되며, 제 1 레이어(210)보다 큰 그레인 사이즈로 제 1 레이어(210)보다 두껍게 형성될 수 있다. 즉, 제 2 레이어(220)는 제 1 레이어(210)보다 큰 표면 거칠기로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 레이어(220)는 투명 도전 박막 전체 두께의 70%∼90%의 두께로 형성될 수 있는데, 900㎚∼1100㎚의 두께로 투명 도전 박막이 형성되는 경우 제 2 레이어(220)는 700㎚∼800㎚의 두께로 형성될 수 있다. 이러한 제 2 레이어(220)는 제 1 레이어(210) 형성 시보다 적어도 하나의 소오스 가스의 공급 비율을 조절하여 형성할 수 있다. 예를 들어 Zn 소오스와 O 소오스 및 B 소오스를 1:1∼1.2:0.2∼0.3의 비율로 공급하여 형성할 수 있다. 즉, 제 1 레이어(210) 형성 시보다 B 소오스의 비율을 줄여 제 2 레이어(220)를 형성할 수 있다. 또한, 제 2 레이어(210)는 투명 도전 박막의 전체 형성 시간의 약 75%∼85%의 시간으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 투명 도전 박막의 전체 형성 시간이 300초인 경우 제 2 레이어(210)는 220초 동안 형성할 수 있다. 이렇게 제 2 레이어(220)를 투명 도전 박막 전체 두께의 70%∼90%의 두께 및 투명 도전 박막 전체 성장 시간의 75%의 시간 동안 형성하기 위해 예를 들어 Zn 소오스, O 소오스 및 B 소오스를 각각 2500sccm∼4500sccm, 2500sccm∼5500sccm 및 800sccm∼900sccm의 양으로 220초 동안 공급할 수 있다. 이렇게 형성된 제 2 레이어(220)는 제 1 레이어(210)보다 큰 그레인 사이즈로 형성할 수 있는데, 예를 들어 200㎚∼300㎚의 그레인 사이즈로 형성될 수 있다. 따라서, 제 2 레이어(220)가 피라미드(pyramid) 형태로 텍스처링이 형성되고, 그에 따라 장파장대 파장의 반사를 줄여 태양 전지의 반도체층에 더 많은 태양광을 전달할 수 있다.The
제 3 레이어(230)는 제 2 레이어(220) 상에 형성되며, 제 2 레이어(220)보다 작은 그레인 사이즈로 제 2 레이어(220)보다 얇게 형성될 수 있다. 즉, 제 3 레이어(230)는 제 2 레이어(220)보다 적은 표면 거칠기로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 3 레이어(230)는 투명 도전 박막 전체 두께의 5%∼15%의 두께로 형성될 수 있는데, 900㎚∼1100㎚의 두께로 투명 도전 박막이 형성되는 경우 제 3 레이어(230)는 70㎚∼100㎚의 두께로 형성될 수 있다. 이러한 제 3 레이어(230)는 제 2 레이어(220) 형성 시보다 적어도 하나의 소오스 가스의 공급 비율을 조절하여 형성할 수 있다. 예를 들어, Zn 소오스와 O 소오스 및 B 소오스를 1:0.6∼0.8:0.5∼0.7의 비율로 공급하여 제 3 레이어(230)를 형성할 수 있다. 즉, 제 2 레이어(220) 형성 시보다 B 소오스와 O 소오스의 비율을 줄여 제 3 레이어(230)를 형성할 수 있다. 또한, 제 3 레이어(230)는 투명 도전 박막의 전체 형성 시간의 약 15%의 시간으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 투명 도전 박막의 전체 형성 시간이 300초인 경우 제 3 레이어(230)는 50초 동안 형성할 수 있다. 이렇게 제 3 레이어(230)를 투명 도전 박막 전체 두께의 5%∼15%의 두께 및 투명 도전 박막 전체 성장 시간의 10%∼15%의 시간 동안 형성하기 위해 예를 들어 Zn 소오스, O 소오스 및 B 소오스를 각각 3500sccm∼6000sccm, 2000sccm∼4800sccm 및 2500sccm∼3000sccm의 양으로 50초 동안 공급할 수 있다. 이렇게 형성된 제 3 레이어(230)는 제 2 레이어(220)보다 작은 그레인 사이즈로 형성할 수 있는데, 예를 들어 50㎚ 이하, 바람직하게는 10㎚∼50㎚의 그레인 사이즈로 형성될 수 있다. 이때, 제 3 레이어(230)의 그레인 사이즈는 제 1 레이어(210)의 그레인 사이즈와 같을 수도 있고, 다를 수도 있다. 따라서, 큰 그레인 사이즈의 제 2 레이어(220) 상에 작은 그레인 사이즈의 제 3 레이어(230)가 형성됨으로써 투명 도전 박막의 표면 거칠기를 제 2 레이어(220)보다 줄일 수 있고, 그에 따라 그 상부에 형성될 예를 들어 태양 전지의 반도체층의 크랙을 방지할 수 있다.
The
상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 도전 박막은 기판(100) 상에 제 1 그레인 사이즈의 제 1 레이어(210)가 형성되고, 제 1 레이어(210) 상에 제 1 그레인 사이즈보다 큰 제 2 그레인 사이즈로 제 2 레이어(220)가 형성되며, 제 2 레이어(220) 상에 제 2 그레인 사이즈보다 작은 제 3 그레인 사이즈의 제 3 레이어(230)가 형성된다. 따라서, 완만하게 형성된 제 1 레이어(210)에 의해 투명 도전 박막의 면 저항이 개선될 수 있고, 제 2 레이어(220)가 피라미드 형태로 형성됨으로써 장파장대 파장의 반사를 줄일 수 있으며, 제 3 레이어(230)가 제 2 레이어(220)의 표면 거칠기를 개선할 수 있어 그 상부에 형성되는 박막의 크랙을 방지할 수 있다.
As described above, the transparent conductive thin film according to an embodiment of the present invention includes a
도 2(a) 내지 도 2(c)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 도전 박막 형성 방법을 설명하기 위한 순서적으로 도시한 단면도이다. 또한, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 도전 박막의 각 형성 단계에서의 평면 사진이다.2 (a) to 2 (c) are sequentially sectional views illustrating a method of forming a transparent conductive thin film according to an embodiment of the present invention. 3 to 5 are plan views of the transparent conductive thin film according to an embodiment of the present invention.
도 2(a)를 참조하면, 기판(100)을 소정의 반응 공간이 마련된 반응 챔버 내부로 로딩한다. 기판(100)은 반응 챔버 내부의 서셉터 상에 안착되어 지지된다. 그리고, 온도 조절 장치 및 압력 조절 장치를 각각 이용하여 반응 챔버 내부를 소정의 온도 및 압력으로 조절한다. 이때, 온도 조절 장치는 반응 챔버 내부 또는 외부에 마련될 수 있으며, 예를 들어 서셉터 내부에 마련된 히터일 수 있다. 또한, 압력 조절 장치는 반응 챔버의 적어도 일 영역에 마련된 배기구와 연결된 배기 장치일 수 있다. 이러한 반응 챔버는 예를 들어 190℃∼200℃의 온도와 0.5Torr의 압력을 유지할 수 있다. 그리고, 반응 챔버 내부로 공정 가스를 공급한다. 공정 가스는 반응 챔버 외부의 공정 가스 공급부를 통해 공급되며 반응 챔버 내부에 서셉터와 대향 배치된 가스 분사부를 통해 기판(100)으로 분사된다. 여기서, 공정 가스는 적어도 둘 이상의 소오스 가스를 포함하는데, 예를 들어 ZnO:B 박막을 형성하기 위해 Zn 소오스, O 소오스 및 불순물로서 B 소오스가 공급될 수 있다. Zn 소오스는 디에틸징크(Zn(C2H5)2 Diethyl Zinc; DEZ)를 포함할 수 있고, 산소 소오스는 H2O를 포함할 수 있으며, B 소오스로는 B2H6를 포함할 수 있다. 이때, 반응 챔버 내에 공정 가스의 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 이를 위해 반응 챔버 내부에 마련된 전극에 소정의 전원이 인가될 수 있고, 반응 챔버 외부에 안테나가 마련되고 안테나에 소정의 전원이 인가될 수 있다. 이렇게 적어도 둘 이상의 소오스 가스를 공급하여 기판(100) 상에 제 1 레이어(210)를 형성한다. 제 1 레이어(210)는 Zn 소오스와 O 소오스 및 B 소오스를 1:1∼1.2:0.4∼0.6의 비율로 공급하여 형성할 수 있다. 또한, 제 1 레이어(210)는 투명 도전 박막 전체 두께의 5%∼15%의 두께로 형성할 수 있고, 투명 도전 박막의 전체 형성 시간의 약 10%의 시간으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 투명 도전 박막의 전체 두께가 900㎚∼1100㎚의 두께로 형성하는 경우 제 1 레이어(210)는 70㎚∼100㎚의 두께로 형성할 수 있고, 투명 도전 박막의 전체 형성 시간이 300초인 경우 제 1 레이어(210)는 30초 동안 형성할 수 있다. 이를 위해 예를 들어 Zn 소오스, O 소오스 및 B 소오스를 각각 2000sccm∼5000sccm, 2000sccm∼6000sccm 및 1500sccm∼2000sccm의 양으로 30초 동안 공급하여 제 1 레이어(210)를 형성할 수 있다. 이렇게 형성된 제 1 레이어(210)는 예를 들어 50㎚ 이하의 그레인 사이즈로 형성되어 도 3에 도시된 바와 같이 표면 형상이 완만하게 형성될 수 있다. 또한, 제 1 레이어(210)가 완만한 표면 형상으로 형성되므로 투명 도전 박막의 면 저항을 개선할 수 있고, 제 1 레이어(210)의 형성 시간이 증가할수록 투명 도전 박막의 면 저항을 더욱 개선할 수 있다.Referring to FIG. 2 (a), the
도 2(b)를 참조하면, 소오스 가스의 적어도 하나의 공급량을 변화시켜 제 1 레이어(210) 상에 제 2 레이어(220)를 형성한다. 즉, 제 1 레이어(210)의 형성 시보다 적어도 B 소오스 가스의 공급량을 변화시켜 제 2 레이어(220)를 형성한다. 예를 들어, 제 2 레이어(220)는 Zn 소오스와 O 소오스 및 B 소오스를 1:1∼1.2:0.2∼0.3의 비율로 공급하여 형성할 수 있다. 또한, 제 2 레이어(220)는 투명 도전 박막 전체 두께의 70%∼90%의 두께로 형성할 수 있고, 투명 도전 박막 전체 형성 시간의 약 75%의 시간 형성할 수 있다. 예를 들어, 투명 도전 박막이 900㎚∼1100㎚의 두께로 형성되는 경우 제 2 레이어(220)는 700㎚∼800㎚의 두께로 형성할 수 있고, 투명 도전 박막의 전체 형성 시간이 300초인 경우 제 2 레이어(210)는 220초 동안 형성할 수 있다. 이를 위해 예를 들어 Zn 소오스, O 소오스 및 B 소오스를 각각 2500sccm∼4500sccm, 2500sccm∼5500sccm 및 800sccm∼900sccm의 양으로 220초 동안 공급할 수 있다. 이렇게 형성된 제 2 레이어(220)는 예를 들어 200㎚∼300㎚의 그레인 사이즈로 형성되어 도 4에 도시된 바와 같이 피라미드(pyramid) 형태로 텍스처링이 형성된다. 제 2 레이어(220)가 피라미드 형태로 형성됨으로써 장파장대 파장의 반사를 줄일 수 있다.Referring to FIG. 2B, a
도 2(c)를 참조하면, 소오스 가스의 적어도 하나의 공급량을 변화시켜 제 2 레이어(220) 상에 제 3 레이어(230)를 형성한다. 즉, 제 2 레이어(220)의 형성 시보다 적어도 B 소오스 가스의 공급량을 변화시켜 제 3 레이어(230)를 형성한다. 예를 들어, 제 3 레이어(230)는 Zn 소오스와 O 소오스 및 B 소오스를 1:0.6∼0.8:0.5∼0.7의 비율로 공급하여 형성할 수 있다. 또한, 제 3 레이어(230)는 투명 도전 박막 전체 두께의 5%∼15%의 두께로 형성할 수 있고, 투명 도전 박막의 전체 형성 시간의 약 15%의 시간으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 투명 도전 박막이 900㎚∼1100㎚의 두께로 형성되는 경우 제 3 레이어(230)는 70㎚∼100㎚의 두께로 형성될 수 있고, 투명 도전 박막의 전체 형성 시간이 300초인 경우 제 3 레이어(230)는 50초 동안 형성할 수 있다. 이를 위해 예를 들어 Zn 소오스, O 소오스 및 B 소오스를 각각 3500sccm∼6000sccm, 2000sccm∼4800sccm 및 2500sccm∼3000sccm의 양으로 50초 동안 공급할 수 있다. 이렇게 형성된 제 3 레이어(230)는 제 2 레이어(220)보다 작은 그레인 사이즈로 형성할 수 있는데, 예를 들어 50㎚ 이하의 그레인 사이즈로 형성될 수 있다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이 투명 도전 박막의 표면 거칠기를 줄일 수 있다.
Referring to FIG. 2 (c), a
[표 1]은 비교 예 및 본 발명의 실시 예들에 따른 광학 특성과 저항 특성을 비교하였다. 비교 예는 B 소오스로서 B2H6를 1500sccm의 양으로 305초 동안 공급하여 ZnO:B 박막을 형성하였고, 본 발명의 실시 예들은 비교 예와 동일한 시간 동안 B 소오스를 공급하되 B 소오스의 공급량을 변화시켜 3단계로 ZnO:B 박막을 형성하였다. 즉, 제 1 실시 예는 H2H6를 2000sccm의 양으로 40초동안 공급하여 제 1 레이어를 형성한 후 700sccm의 양으로 235초동안 공급하여 제 2 레이어를 형성하고 3000sccm의 양으로 30초동안 공급하여 제 3 레이어를 형성하였다. 또한, 제 2 실시 예는 H2H6를 2000sccm의 양으로 50초동안 공급하여 제 1 레이어를 형성한 후 700sccm의 양으로 225초동안 공급하여 제 2 레이어를 형성하고 3000sccm의 양으로 30초동안 공급하여 제 3 레이어를 형성하였다. 그리고, 제 3 실시 예는 H2H6를 2000sccm의 양으로 60초동안 공급하여 제 1 레이어를 형성한 후 700sccm의 양으로 215초동안 공급하여 제 2 레이어를 형성하고 3000sccm의 양으로 30초동안 공급하여 제 3 레이어를 형성하였다. 한편, 광학 특성은 전 파장의 투과율 및 헤이즈, 그리고 600㎚ 파장의 투과율 및 헤이즈를 비교하였다.[Table 1] compares the optical characteristics and the resistance characteristics according to the comparative example and the embodiments of the present invention. In the comparative example, B 2 H 6 was supplied as the source B in an amount of 1500 sccm for 305 seconds to form a ZnO: B thin film. In the embodiments of the present invention, the B source is supplied for the same time as the comparative example, ZnO: B thin films were formed in three steps. That is, in the first embodiment, H 2 H 6 is supplied in an amount of 2000 sccm for 40 seconds to form a first layer, and then in an amount of 700 sccm for 235 seconds to form a second layer, and then in an amount of 3000 sccm for 30 seconds To form a third layer. In the second embodiment, H 2 H 6 is supplied in an amount of 2000 sccm for 50 seconds to form a first layer, and then in an amount of 700 sccm for 225 seconds to form a second layer, which is then spun for 30 seconds in an amount of 3000 sccm To form a third layer. Then, in the third embodiment, H 2 H 6 is supplied in an amount of 2000 sccm for 60 seconds to form a first layer, and then in an amount of 700 sccm for 215 seconds to form a second layer, and in an amount of 3000 sccm for 30 seconds To form a third layer. On the other hand, the optical characteristics were compared with the transmittance and haze of the whole wavelength and the transmittance and haze of the wavelength of 600 nm.
증착두께
(㎚)
Deposition thickness
(Nm)
면저항
(Ω/□)
Sheet resistance
(Ω / □)
저항
(Ω/m)
resistance
(Ω / m)
투과율(%)600 nm
Transmittance (%)
헤이즈(%)600 nm
Haze (%)
[표 1]에 제시된 바와 같이 본 발명의 실시 예들에 따른 투명 도전 박막은 비교 예의 투명 도전 박막에 비해 광학 특성 및 저항 특성이 향상됨을 알 수 있다. 즉, 전 파장의 투과율은 본 발명의 실시 예들이 비교 예보다 우수하고, 600㎚ 파장의 투과율 또한 본 발명의 실시 예들이 비교 예보다 우수하다. 또한, 전 파장에서의 헤이즈와 600㎚ 파장의 헤이즈는 본 발명의 실시 예들과 비교 예가 유사함을 알 수 있다. 본 발명의 실시 예들이 비교 예에 비해 투과율을 향상시킬 수 있기 때문에 이를 태양 전지에 적용할 경우 비교 예에 비해 태양 전지의 효율을 1%∼2% 정도 향상시킬 수 있다. 그리고, 동일 증착 시간에 따른 증착 두께도 본 발명의 실시 예들과 비교 예가 유사하다. 또한, 면저항 및 저항도 본 발명의 실시 예들이 비교 예보다 낮음을 알 수 있다. 그런데, 본 발명의 제 3 실시 예가 제 1 및 제 2 실시 예보다 면저항 및 저항이 더 낮음을 알 수 있다. 즉, 제 1 레이어를 형성하기 위한 B 소오스의 공급 시간이 증가할수록 투명 도전 박막의 면저항 및 저항이 낮아지게 된다.
As shown in Table 1, the transparent conductive thin film according to the embodiments of the present invention has improved optical characteristics and resistance characteristics as compared with the transparent conductive thin film of the comparative example. That is, the transmittance of the whole wavelength is superior to the comparative example in the embodiments of the present invention, and the transmittance of the wavelength of 600 nm is also superior to the comparative example in the embodiments of the present invention. It can also be seen that the haze at the whole wavelength and the haze at the wavelength of 600 nm are similar to the embodiments of the present invention and the comparative example. Since the embodiments of the present invention can improve the transmittance as compared with the comparative example, when the solar cell is applied to the solar cell, the efficiency of the solar cell can be improved by about 1% to 2% as compared with the comparative example. Also, the deposition thickness according to the same deposition time is similar to the embodiments of the present invention and the comparative example. It is also understood that the sheet resistance and resistance are also lower in the embodiments of the present invention than in the comparative example. It can be seen that the third embodiment of the present invention has lower sheet resistance and resistance than the first and second embodiments. That is, as the supply time of the B-source for forming the first layer increases, the sheet resistance and resistance of the transparent conductive thin film become low.
이러한 본 발명의 일 실시 예에 따른 투명 도전 박막은 태양 전지, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이 등에 이용될 수 있는데, 태양 전지에 이용되는 경우의 예를 설명하면 다음과 같다.
The transparent conductive thin film according to one embodiment of the present invention can be used for a solar cell, a flat panel display, a liquid crystal display, and the like.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 투명 도전 박막을 이용한 태양 전지의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of a solar cell using a transparent conductive thin film according to embodiments of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양 전지는 기판(100)과, 기판(100) 상에 형성된 제 1 전극층(200)과, 제 1 전극층(200)의 상에 형성된 반도체층(300)과, 반도체층(300) 상에 형성된 제 2 전극층(400)을 포함한다.Referring to FIG. 6, a solar cell according to an embodiment of the present invention includes a
기판(100)은 유리 기판 또는 가요성 플라스틱 기판일 수 있다. 기판(100)이 유리 기판인 경우 태양 전지는 유리 기판을 통하여 태양광을 주로 흡수하고, 기판(100)이 가요성 플라스틱 필름인 경우 태양 전지는 기판(100)의 반대쪽에 위치하는 제 2 전극층(400)를 통하여 태양광을 주로 흡수할 수 있다. 이는 유리 기판의 경우 광투과율이 높아 태양광을 기판(100) 쪽에서 흡수할 수 있지만, 가요성 플라스틱 기판의 경우 반투명 재질 또는 불투명 재질이므로 광투과율이 낮아 기판(100) 쪽에서는 충분한 광량의 태양광을 흡수할 수 없기 때문이다. 물론, 가요성 플라스틱 기판의 경우에도 태양광이 기판(100) 쪽에서 일부 흡수될 수 있다.The
제 1 전극층(200)은 기판(100)의 상면에 형성되며, 본 발명의 실시 예들에 따른 투명 도전 박막으로 형성될 수 있다. 즉, 제 1 전극층(200)은 제 1 그레인 사이즈의 제 1 레이어(210)와, 제 1 레이어(210) 상에 형성되며 제 1 그레인 사이즈보다 큰 제 2 그레인 사이즈의 제 2 레이어(220)와, 제 2 레이어(220) 상에 형성되며 제 2 그레인 사이즈보다 작은 제 3 그레인 사이즈의 제 3 레이어(230)를 포함한다. 이러한 제 1 전극층(200)은 적어도 둘 이상의 소오스 가스를 이용하여 형성하는 투명 도전 산화물을 포함할 수 있는데, 예를 들어 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluorine doped Tin Oxide), ZnO:B, ZnO:Al, SnO2:F, ZnO:Ga2O3, ZnO:Al2O3, SnO2:Sb2O3 등을 포함할 수 있다. 제 1 전극층(200)은 제 2 레이어(220)가 피라미드 형태로 텍스처링되어 형성되므로 입사되는 태양광이 태양 전지 내부로 최대한 흡수될 수 있다. 즉, 제 1 전극층(200)의 제 2 레이어(220)가 피라미드 구조로 형성되기 때문에 입사되는 태양광이 태양 전지 외부로 반사되는 비율을 감소시킬 수 있으며, 그와 더불어 입사되는 태양광의 산란에 의해 태양 전지 내부로 태양광이 흡수되는 비율을 증가시킬 수 있어 태양 전지의 효율을 증진시킬 수 있다.The
반도체층(300)은 제 1 반도체층(310), 진성 반도체층(320) 및 제 2 반도체층(330)이 적층 형성될 수 있다. 여기서, 제 1 반도체층(310) 및 제 2 반도체층(330)은 각각 서로 다른 도전형의 불순물이 도핑된 반도체층일 수 있고, 진성 반도체층(320)은 불순물이 도핑되지 않은 반도체층일 수 있다. 예를 들어, 기판(100)으로 유리 기판을 이용하는 경우 제 1 반도체층(310)은 p형 불순물이 도핑된 P형 반도체층이고, 제 2 반도체층(330)은 n형 불순물이 도핑된 N형 반도체층이다. 즉, 정공의 드리프트 이동도(Drift Mobility)가 전자의 이동도에 비해 낮기 때문에 입사광에 의한 수집 효율을 극대화하기 위하여 기판(100)으로 유리 기판을 이용하는 경우 P형 반도체 물질을 입광면에 가깝게 형성한다. 또한, 반도체층(300)은 결정질 실리콘(c-Si) 계열 물질 또는 비정질 실리콘(a-Si) 계열 물질을 이용할 수 있다. 비정질 실리콘(a-Si) 계열 물질은 예를 들어 비정질 실리콘(a-Si) 또는 비정질 실리콘게르마늄(a-SiGe)을 포함할 수 있고, 결정질 실리콘(c-Si) 계열 물질은 예를 들어 마이크로결정 실리콘(microcrystalline silicone; μc-Si:H) 또는 나노결정 실리콘(nanocrystalline silicone; nc-Si:H)을 포함할 수 있다. 한편, 반도체층(300)은 본 발명의 실시 예들에 따라 표면 거칠기가 개선된 제 1 전극층(200) 상에 형성되기 때문에 크랙이 발생되지 않는다. 즉, 종래에는 표면 거칠기가 큰 피라미드 형태의 전극 상에 반도체층(300)이 형성되어 반도체층(300)에 크랙이 발생되었지만, 제 2 레이어(220) 상에 제 3 레이어(230)가 형성되어 표면 거칠기가 작은 본 발명에 따른 제 1 전극층(200) 상에 반도체층(300)이 형성되므로 반도체층(300)에 크랙이 발생되지 않는다.The semiconductor layer 300 may include a
제 2 전극층(400)은 제 2 반도체층(330) 상에 형성된다. 제 2 전극층(400)은 입광면으로서 흡수되는 태양광이 제 2 반도체층(330), 진성 반도체층(320) 및 제 1 반도체층(310)에 도달할 수 있도록 투명 도전 산화물로 형성될 수 있다. 또한, 제 2 전극층(400)은 태양광이 입사하는 면이기 때문에 입사되는 태양광이 태양 전지 내부로 최대한 흡수될 수 있도록 하는 것이 중요하며, 이를 위해서 제 2 전극층(400)은 피라미드 구조로 텍스처링되도록 형성될 수 있다. 또한, 제 2 전극층(400)은 본 발명의 실시 예들에 따른 구조, 즉 제 1 그레인 사이즈의 제 1 레이어(210)와, 제 1 레이어(210) 상에 형성된 제 1 그레인 사이즈보다 큰 제 2 그레인 사이즈의 제 2 레이어(220)와, 제 2 레이어(220) 상에 형성된 제 2 그레인 사이즈보다 작은 제 3 그레인 사이즈의 제 3 레이어(230)를 포함하는 구조로 형성될 수 있다. 물론, 제 2 전극층(400) 상에 별도의 박막이 더 형성되지 않으므로 제 2 전극층(400)은 제 2 레이어(220) 만으로 형성될 수도 있다.
The
본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
Although the technical idea of the present invention has been specifically described according to the above embodiments, it should be noted that the above embodiments are for explanation purposes only and not for the purpose of limitation. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention.
100 : 기판
210 : 제 1 레이어
220 : 제 2 레이어
230 : 제 3 레이어
200 : 제 1 전극층
300 : 반도체층
310 : 제 1 반도체층
320 : 진성 반도체층
330 : 제 2 반도체층
400 : 제 2 전극층100: substrate 210: first layer
220: second layer 230: third layer
200: first electrode layer 300: semiconductor layer
310: first semiconductor layer 320: intrinsic semiconductor layer
330: second semiconductor layer 400: second electrode layer
Claims (22)
상기 제 1 레이어 상에 형성되며 상기 제 1 그레인 사이즈보다 큰 제 2 그레인 사이즈로 형성된 제 2 레이어; 및
상기 제 2 레이어 상에 형성되며 상기 제 2 그레인 사이즈보다 작은 제 3 그레인 사이즈로 형성된 제 3 레이어를 포함하는 투명 도전 박막.
A first layer formed on the substrate and formed of a first grain size;
A second layer formed on the first layer and having a second grain size larger than the first grain size; And
And a third layer formed on the second layer and having a third grain size smaller than the second grain size.
The transparent conductive thin film according to claim 1, wherein the first and third grain sizes are 10 nm to 50 nm and the second grain size is 200 nm to 300 nm.
The transparent conductive thin film according to claim 2, wherein the first layer, the second layer, and the third layer adjust the grain size by adjusting a ratio of at least one source gas.
[4] The method of claim 3, wherein the second layer is formed by adjusting a ratio of at least one source gas to the first layer, and the third layer is formed by adjusting a ratio of at least two source gases Transparent conductive thin film.
The transparent conductive film of claim 1, wherein the thickness ratio of the first layer, the second layer and the third layer to the total thickness is 5% to 15%, 70% to 90%, and 5% to 15%, respectively.
상기 제 1 레이어 상에 형성되며 상기 제 1 표면 거칠기보다 큰 제 2 표면 거칠기로 형성된 제 2 레이어; 및
상기 제 2 레이어 상에 형성되며 상기 제 2 표면 거칠기보다 작은 제 3 표면 거칠기로 형성된 제 3 레이어를 포함하는 투명 도전 박막.
A first layer formed on the substrate and formed with a first surface roughness;
A second layer formed on the first layer and having a second surface roughness greater than the first surface roughness; And
And a third layer formed on the second layer and formed with a third surface roughness smaller than the second surface roughness.
The transparent conductive thin film according to claim 6, wherein the first layer, the second layer, and the third layer adjust the surface roughness by adjusting a ratio of at least one source gas.
[7] The method of claim 7, wherein the second layer is formed by adjusting a ratio of at least one source gas to the first layer, and the third layer is formed by adjusting a ratio of at least two source gases Transparent conductive thin film.
7. The transparent conductive thin film according to claim 6, wherein the thickness ratio of the first layer, the second layer and the third layer to the total thickness is 5% to 15%, 70% to 90%, and 5% to 15%, respectively.
상기 제 2 레이어는 상기 제 1 레이어보다 제 1 소오스의 함량이 적고, 상기 제 3 레이어는 상기 제 2 레이어보다 상기 제 1 소오스의 함량이 크고 제 2 소오스의 함량이 적은 투명 도전 박막.
A transparent conductive thin film formed by laminating a first layer, a second layer and a third layer on a substrate using at least two sources,
Wherein the second layer has a smaller content of the first source than the first layer and the third layer has a larger content of the first source and a smaller content of the second source than the second layer.
The method according to claim 10, wherein at least an O source and a B source are used, the second layer has a smaller content of the B source than the first layer, the third layer has a smaller content of the O source And the content of the B-source is large.
상기 제 1 레이어 상에 상기 제 1 그레인 사이즈보다 큰 제 2 그레인 사이즈의 제 2 레이어를 형성하는 단계; 및
상기 제 2 레이어 상에 상기 제 2 그레인 사이즈보다 작은 제 3 그레인 사이즈의 제 3 레이어를 형성하는 단계를 포함하는 투명 도전 박막의 제조 방법.
Forming a first layer of a first grain size on a substrate;
Forming a second layer of a second grain size larger than the first grain size on the first layer; And
And forming a third layer of a third grain size smaller than the second grain size on the second layer.
The method according to claim 12, wherein at least three or more source gases are used, and the grain size is adjusted by adjusting the ratio of at least one source gas when each layer is formed.
14. The method according to claim 13, wherein the ratio of the at least one source gas is adjusted when the second layer is formed and the ratio of at least two source gases is set to be greater than that when the third layer is formed, Wherein the transparent conductive thin film has a thickness of 10 to 100 nm.
15. The method of manufacturing a transparent conductive thin film according to claim 14, wherein the first and third grain sizes are 10 nm to 50 nm and the second grain size is 200 nm to 300 nm.
The transparent conductive thin film according to claim 12, wherein the thickness ratio of the first layer, the second layer and the third layer to the total thickness is 5% to 15%, 70% to 90%, and 5% to 15% Gt;
The method according to claim 12, wherein the ratio of the formation time of the first layer, the second layer and the third layer to the formation time of the total thickness is formed to 5% to 10%, 75% to 85%, and 10% to 15% Of the transparent conductive thin film.
상기 제 2 레이어는 상기 제 1 레이어 형성 시보다 상기 B 소오스의 비율을 줄여 형성하고, 상기 제 3 레이어는 상기 제 2 레이어 형성 시보다 상기 O 소오스의 비율을 줄이고 상기 B 소오스의 비율을 증가시켜 형성하는 투명 도전 박막의 제조 방법.
A ZnO: B thin film in which a first layer, a second layer and a third layer are stacked is formed using Zn source, O source and B source,
The second layer is formed by reducing the ratio of the B-source to the B-layer, and the third layer is formed by reducing the ratio of the O-source to the B- Of the transparent conductive thin film.
상기 제 1 전극층 상에 형성된 반도체층; 및
상기 반도체층 상에 형성된 제 2 전극층을 포함하고,
상기 제 1 전극층은 제 1 그레인 사이즈로 형성된 제 1 레이어와, 상기 제 1 레이어 상에 형성되며 상기 제 1 그레인 사이즈보다 큰 제 2 그레인 사이즈로 형성된 제 2 레이어와, 상기 제 2 레이어 상에 형성되며 상기 제 2 그레인 사이즈보다 작은 제 3 그레인 사이즈로 형성된 제 3 레이어를 포함하는 태양 전지.
A first electrode layer formed on a substrate;
A semiconductor layer formed on the first electrode layer; And
And a second electrode layer formed on the semiconductor layer,
The first electrode layer may include a first layer formed on a first grain size, a second layer formed on the first layer and having a second grain size larger than the first grain size, and a second layer formed on the second layer And a third layer formed to have a third grain size smaller than the second grain size.
The solar cell according to claim 19, wherein the first and third grain sizes are 10 nm to 50 nm and the second grain size is 200 nm to 300 nm.
The solar cell according to claim 19 or 20, wherein the first electrode layer is formed using at least three or more source gases, and the ratio of at least one source gas is adjusted to form a different grain size when each layer is formed.
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WO2017043805A1 (en) * | 2015-09-09 | 2017-03-16 | 주식회사 무한 | Thin film-type solar cell and method for manufacturing same |
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