KR930011356B1 - 비정질실리콘 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 본 발명에 의하여 제조된 비정질실리콘 태양전지의 단면도.
제2도는 본 발명에 의하여 제조된 비정질실리콘 태양전지의 P형 a-si층의 확대 단면도.
제3도는 종래의 비정질실리콘 태양전지의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 50 : 글래스기판 2, 51 : 투명전극
3, 52 : P형 a-si층 3a : 광투과층
3b : 전기전도층 4, 53 : I형 a-si층
5, 54 : N형 a-si층 6, 55 : Al 금속전극
본 발명은 비정질실리콘 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 비정질실리콘 태양전지에서 광입사층인 P형 비정질실리콘(P형 a-si층)을 광투과층과 전기전도층으로 분리적층하여 다층구조로 형성한 비정질실리콘 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 비정질실리콘 태양전지는 제3도에 도시된 바와같이 글래스기판(50), 투명전극(51), P형 a-si층(52), I형 a-si층(53), N형 a-si층(54) 및 금속전극(55)을 순차적으로 적층한 구조로 이루어지는바, 종래의 경우 상기 P형 a-si층(52)은 SiH4(실란)+B2H6(디보란)의 혼합기체를 방전분해 방식으로 제조하였다.
그러나 이 경우 B2H6의 도핑에 의하여 P층의 광학적밴드갭(Band Gap)이 1.3eV까지 줄어들어 광입사층인 P형 a-si층(52)에서의 광손실로 나타난다는 결점이 발생하였다.
따라서 이러한 결점을 개선하기 위하여 CH4(메탄)기체를 첨가하므로써 광학적밴드갭을 증가시켜 P형 a-si층(52)에서의 광손실을 억제하고자 하는 방법이 널리 보급되었으나, 이 경우에는 광학적 밴드갭이 2.0eV까지 증가하나 CH4/SiH4의 비율을 300∼400%까지 증가시켜야 하므로 CH4기체중의 C(탄소) 성분에 의하여 P형 a-si층(52)의 막질이 불량해져 전기 전도도가 감소되거나, P형 a-si층(52)제조시 반응실에 남아있던 CH4잔류기체의 영향으로 인하여 P형 a-si층(52)과 I형 a-si층(53) 계면(界面)에서의 접합상태가 불량해지기 때문에 결과적으로 태양전지의 출력특성을 감소시킨다는 문제점이 제기되었다.
본 발명은 이러한 문제점을 개선하기 위하여 비정질실리콘 태양전지의 P형 a-si층을, SiH4+CH4의 혼합기체로 제조한 광투과층과 B2H6기체만으로 제조한 전기전도층을 교대로 적층한 다층구조로 형성하므로써 출력특성이 우수한 비정질실리콘 태양 전지를 얻고자 하는데 목적이 있다. 첨부된 도면에 의하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 비정질실리콘 태양전지의 P형 a-si층(3)에 관한 것으로 제1도에 도시된 바와같이 통상의 글래스기판(1) 위에 스퍼터(Sputter) 또는 E-빔 증착장치(Beam Coater)를 이용하여 1200Å 정도의 투명전극(2)을 형성한 뒤, 플라즈마 CVD(Plasma Chemical Vapor Deposition)장치에서 상기 투명전극(2)이 형성된 글래스기판(1)을 250∼300℃ 정도로 가열한다. 이 상태에서 P형 a-si층(3)을 제조하는데, 먼저, 상기의 온도로 가열된 글래스기판(1)상의 투명전극(2)위에 SiH4+CH4혼합기체를 글로우 방전분해시켜 30Å의 광투과층(3a)을 제조하고, 상기 광투과층(3a)위에 B2H6기체만을 글로우 방전분해시켜 5∼10Å 얇은 전기전도층(3b)을 제조하는 방식을 3회 정도 반복하여 제2도에 도시된 바와같이 광투과층(3a)과 전기전도층(3b)이 교대로 형성된 다층구조의 P형 a-si층(3)을 제조한다.
이와 같이 P형 a-si층(3)을 다층구조로 형성한 뒤 상기 P형 a-si층(3) 위에 SiH4기체를 이용하여 5000Å정도의 I형 a-si층(4)을 제조하고, 그 위에 SiH4+PH3(포스핀)의 혼합기체를 이용하여 500Å 정도의 N형 a-si층(5)을 제조한다. 이렇게 하여 형성된 비정질실리콘층(a-si층)위에, 스퍼터나 E-빔 증착장치(Beam Coater)를 이용하여 1㎛ 두께의 Al 금속전극(6)을 증착하므로써 비정질 실리콘 태양전지를 제조한다.
이상과 같은 본 발명의 작용은, 먼저 글래스 기판(1)을 통하여 입사된 빛(태양광 또는 형광등 빛)은 통상의 비정질실질콘 태양전지의 경우와 마찬가지로 P형 a-si층(3)을 투과하여 I형 a-si층(4)에 흡수되고, 상기 I형 a-si층(4)내에서 비정질실리콘의 광학적 밴드갭보다 큰 에너지를 갖는 빛에 의하여 전자와 정공이 발생된다.
이렇게 I형 a-si층(4)에서 발생된 전자와 정공은 내부 전계에 의하여 각각 N형 a-si층(5)과 P형 a-si층(3)으로 수집되어 외부전극인 투명전극(2)과 금속전극(6)을 통하여 외부회로에 공급되는데, 이 경우 광투과층(3a)에는 B(붕소)성분이 존재하지 않기 때문에 소량의 CH4기체에 의하여 광학적 밴드갭이 2.0eV까지 증가되며 전기전도층(3b)에는 C(탄소)성분이 존재하지 않기 때문에 소량의 B(붕소) 성분에 의하여 높은 전기 전도도를 갖는다.
이상과 같은 본 발명의 효과로는, P형 a-si층을 광투과층과 전기전도층으로 교대로 분리적층하여 구성하므로써, 소량의 도핑기체를 사용하더라도 높은 광학적 밴드갭과 전기 전도도를 얻을 수 있으며 CH4기체를 적게 사용하므로써 C성분에 의한 P형 a-si층의 막질저하 현상이나 또는 P형과 I형 a-si층 계면에서의 접합불량에 따른 특성감소현상을 억제하여 비정질실리콘 태양전지의 출력특성을 증가시킬 수 있다는 잇점이 있다.
Claims (3)
- 글래스기판/투명전극/P-I-N형 a-si층/금속전극의 구조로 된 통상의 비정질실리콘 태양전지에 있어서, P형 a-si층을 SiH4+CH4의 혼합기체로 제조한 광투과층(3a)과 B2H6기체만으로 제조한 전기전도층(3b)이 교대로 적층된, 다층구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 비정질실리콘 태양전지.
- 글래스기판/투명전극/P-I-N형 a-si층/금속전극의 구조로된 통상의 비정질실리콘 태양전지의 P형 a-si층을 제조함에 있어서, 투명전극(2)이 적층된 글래스기판(1)을 플라즈마 CVD에서 250∼300℃로 가열한 후, 상기 투명전극(2)상에, SiH4+CH4혼합기체를 방전 분해하여 일정두께의 광투과층(3a)을 제조하고 상기 광투과층(3a)위에, B2H6기체만을 방전 분해하여 일정두께의 전기전도층(3b)을 제조하는 방식을 교대로 3회 반복하여, 다층구조로 제조하는 것을 특징으로 하는 비정질실리콘 태양전지의 제조방법.
- 제2항에 있어서, 광투과층(3a)은 30Å 두께로 형성하고, 전기전도층(3b)은 5∼10Å 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 비정질실리콘 태양전지의 제조방법.
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| WO2010018961A3 (ko) * | 2008-08-11 | 2010-05-27 | 주식회사 티지솔라 | 태양전지 및 그 제조방법 |
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1988
- 1988-12-23 KR KR1019880017348A patent/KR930011356B1/ko not_active IP Right Cessation
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