KR960015529B1 - 공간적으로 변조된 진성층을 포함하는 박막 솔라 셀 - Google Patents

공간적으로 변조된 진성층을 포함하는 박막 솔라 셀 Download PDF

Info

Publication number
KR960015529B1
KR960015529B1 KR1019880010090A KR880010090A KR960015529B1 KR 960015529 B1 KR960015529 B1 KR 960015529B1 KR 1019880010090 A KR1019880010090 A KR 1019880010090A KR 880010090 A KR880010090 A KR 880010090A KR 960015529 B1 KR960015529 B1 KR 960015529B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
bandgap
intrinsic layer
intrinsic
cell
Prior art date
Application number
KR1019880010090A
Other languages
English (en)
Other versions
KR890004436A (ko
Inventor
핸두 구하 서브
양 치-충
알. 오브신스키 스탠포드
Original Assignee
에너지 컨버션 디바이시즈, 인코포레이티드
마빈 에스. 시스킨드
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 에너지 컨버션 디바이시즈, 인코포레이티드, 마빈 에스. 시스킨드 filed Critical 에너지 컨버션 디바이시즈, 인코포레이티드
Publication of KR890004436A publication Critical patent/KR890004436A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR960015529B1 publication Critical patent/KR960015529B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
    • 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
    • H01L31/06—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 characterised by potential barriers
    • H01L31/075—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 characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PIN type, e.g. amorphous silicon PIN solar cells
    • H01L31/076—Multiple junction or tandem solar cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/023—Hydrogen absorption
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
    • H01F1/0571—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
    • H01F1/0571—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
    • H01F1/0573—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes obtained by reduction or by hydrogen decrepitation or embrittlement
    • 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
    • H01L31/06—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 characterised by potential barriers
    • H01L31/065—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 characterised by potential barriers the potential barriers being only of the graded gap type
    • 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
    • H01L31/06—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 characterised by potential barriers
    • H01L31/075—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 characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PIN type, e.g. amorphous silicon PIN solar 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
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
    • H01L31/202—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L31/204—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic Table including AIVBIV alloys, e.g. SiGe, SiC
    • 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
    • Y02E10/548—Amorphous 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)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

내용없음

Description

공간적으로 변조된 진성층을 포함하는 박막 솔라 셀
본 발명은 일반적으로 솔라 셀들에 관한 것으로서 특히 전기적 및 광학적으로 직렬로 연결된 하나 또는 다수의 적중된 솔라 셀들로부터 형성되는 박막 광전 구조물에 관한 것이다. 상기 다수의 솔라 셀들의 최소한 하나의 진성층은 벌크(bulk) 두께의 실질적인 부분을 통하여 "공간적으로 구배"되어 있는데 이 부분이 개방회로 전압 및/또는 필(fill) 인자를 향상시키기 위하여 진성층-도우판트층의 계면으로부터 제거된다.
(발명의 배경)
본 발명에 의하여 약 13%의 효율을 갖는 최고기록의 박막 솔라 셀 광변환 효율이 달성되었다. 이와같은 기록은 3개의 이산 p-i-n형 솔라 셀들이 광학적 및 전기적으로 직렬로 적중된 광전 구조물을 사용하여 이루어지는데, 여기서 각각의 셀은 솔라 스펙트럼의 특정한 부분의 입사방사의 광자들을 흡수하도록 작용한다. 이러한 "스펙트럼 분할" 기법을 통하여 다수의 비교적 얇은 광발생층들을 지닌 적중된 광전구조물을 제조하는 것이 가능하여서, 도우핑된 층들에 의해 제공된 고정된 전계가 광발생된 전하 캐리어들을 효과적으로 수집하여 이로인해 "스태블러/론스키"(Staebler/Wronski) 저하에 기인한 재결합 손실을 최소로 한다. 적중된 셀들이 재결합 손실을 최소화하기 위해 동작하는 방법이 본 발명의 배경의 후반부에서 상세히 설명된다.
광전소자 효율을 향상시키는 다수의 적중된 셀들의 이용 개념이 1955년 초에 기술되었다. 1955년에 기술된 다수의 셀 구조물은 단결정 반도체 소자들로 형성된 p-n 접합물의 이용에 제한이 되었다.
본질적으로, 적중된 셀 개념은 솔라스펙트럼의 여러 부분들을 더욱 효과적으로 수집하고 Voc(개방회로 전압)을 증가시키기 위하여 상이한 밴드갭 소자들을 사용한다.
최상부 또는 광이 입사하는 셀에서는, 비교적 큰 밴드갭 반도체 재료가 단지 짧고, 높은 에너지의 광 파장을 흡수하며, 그 다음의 셀들에 있어서는 순서적으로 더 적은 밴드갭 재료들이 제1셀을 통과하는 더 길고, 더 적은 에너지의 광 파장을 흡수한다. 각각의 직렬로 연결된 셀로부터의 광발생 전류들을 실질적으로 정합시킴으로써, 전체 개방회로 전압은 각 셀의 개방회로 전압의 합이 되며 반면에 각 셀의 단락회로 전류(Jsc)는 실질적으로 일정하다.
현재 이러한 직렬구조물들이 비정질 및 미세결정질 반도체 합금재료들의 연속적인 박막층들을 증착하기 위한 상술한 연속처리기술을 이용함으로써 본 발명에 의한 커다란 면적의 광전소자들에서 상업적으로 사용된다.
다음의 설명에 있어서, 비정질성과 미세결정질성의 특별한 정의가 사용된다는 것에 유의한다. 본원에 사용된 용어 ''비정질''은 장거리 범위 무질서를 나타내는 합금들 또는 재료들과 단거리 또는 중간거리 범위 질서를 나타낼 수 있는 합금들 및 재료들을 포함하는 것으로 정해지는데, 심지어는 결정질 함유물도 포함하는 것으로 정해진다. 본원에 사용된 용어 ''미세결정질''은 결정질 함유물의 체적 유분으로 특징지어지는 상기 비정질재료들의 특별한 종류로서 정해지는데, 상기 체적 유분은 전기전도도, 광학 밴드갭 및 흡수상수와 같은 일정한 주요변수들의 실질적인 변화의 개시가 발생하는 역치 값보다 훨씬 크다. 전기한 정의에 따라서, 미세결정질 재료는 비정질 재료들의 일반적인 종류에 속한다는 것에 특히 유의한다.
본 발명의 양수인은 또한 (1) 결함상태들의 감소밀도(약 1016cm-3eV-3만큼 적은)로 특징되는 넓은 밴드갭과 더 좁은 밴드갭의 개선된 반도체 합금재료들 ; (2) 이중층을 포함하여 높은 반사성(산화아연의 층으로 버퍼되는 은과 같은)의 개선된 후방 반사기 재료들 ; 및 (3) 혼합된 솔라 셀들의 고정된 전계를 증가시키기 위한 고전도성으로 특징되는 개선된, 넓은 밴드갭의 도우핑층들의 반도체 합금재료의 개발에 적극적이었다.
이러한 모든 개발은 13%의 세계적인 기록의 광변환 효율을 나타내는 상술한 3중 적중된 광전소자를 개발하기 위하여 필수적이었다. 그러나, 상술한 것처럼, 심지어 세계적인 기록의 효율은 광기전성으로 발생된 전기와 종래의 고갈성 에너지원들로부터 유도된 전기 사이에서 가격 효율 경쟁을 제공하기에는 불충분하다.
본 발명으로 초래되는 개선된 셀 성능을 이끄는 개발작업이 솔라 셀들의 광전 변화효율을 더욱 증가시키기 위한 노력으로 보장되었다. 본원의 발명자들에 의해 사용된 방법은 박막 솔라 셀 설계상에 영향을 주는 기본 사항으로 되돌아가는 것인데, 이 사항이 이 분야의 연구가들에 의해 현재 받아들여져서 ''종래의 지식''을 재검토하거나 또는 솔라 셀의 다층의 상호작용 동작에 관한 사실을 제공한다.
상기 본원의 발명자들은 광발생 전하 캐리어들의 효율적인 수집을 희생하지 않고도 그로부터 유도된 개방회로 전압을 향상시키는 수단을 발견하기 위하여 단일 및 직렬 솔라 셀들의 반도체 합금재료의 진성층의 동작에 관한 물리학을 연구하는데 특히 흥미를 가졌다. 기본적인 기준선으로서, 이제까지 광전설계는 p형 및 n형 반도체 합금재료의 층들 사이에서 샌드위치된 비정질 실리콘 합금재료(1.7eV 광학 밴드갭 재료에 관하여) 또는 비정질 실리콘 게르마늄 합금재료(1.7eV 이하의 광학 밴드갭 재료에 관하여)의 균일한 박막층의 존재를 필요로 하였다. 본원에 개시된 발명의 개념을 요약하기 전에, 상기 ''기본적인 기준선''으로 대표되는 반도체 합금재료의 진성층의 균일한 성질을 변경함으로써 솔라 셀 효율을 개선시키기 위한 이 분야에서의 연구가들의 노력을 상세히 고찰해 보는 것이 유용하다.
이러한 분석과정에 있어서, 본원의 발명자들은 이전에 고려되었던 "색다른'' 진성층 설계의 형태를 고려해보기 위하여 솔라 셀 제조분야에서 다른 사람들의 연구를 재고하였다. 예를들면, 진성층의 좁은 부분의 변화하는 밴드갭으로서 제조된 광전소자가 1984년 5월 1-4일 동안 플로리다, 키시미에서 개치된 제7차 연례 I.E.E.E. 광전회의에서 에스. 위데만과 이. 에이. 페이전에 의해 제안된 ''친화성 구배를 사용한 비정질 실리콘-게르마늄 솔라 셀의 더 높은 효율 달성'' 제목하의 논문에 개시되어 있다. 여기에 개시된 것은 비정질 실리콘-게르마늄 합금으로 형성된 n-i-p형 광전소자로서, 반도체 합금재료의 진성층의 조성은 광입사 표면으로부터 제일 먼저 수백 Å에 걸쳐서 프로파일(profile)되었다. 밴드갭 변화는 이와같은 수백 Å에서 실리콘 대 게르마늄의 비율을 점진적으로 변경시킴으로써 달성된다.
이러한 밴드갭 변화의 목적은 반도체 합금재료의 진성층의 광입사 표면에 인접하여 가변 전계강도를 설정하는 것으로서, 이 전계는 n형과 진성층의 계면에서 전하 캐리어 손실이 제거되지 않는 경우에 감소하도록 되어 있다. 이러한 손실은 n층과 전성층의 계면간의 전하 캐리어들의 역확산에 기인한다. 이 논문의 저자들은 전계의 존재에 기인하여, 광전소자의 초기 광변환효율이 29% 개선된다고 주장하였다
공동으로 양도된 미합중국 특허 제3,547,621호의 "안정한 광전소자 및 그 제조방법"(이 명세서의 설명이 본원에 참고로 인용되었다)에서 엠. 핵과 에스. 구하는 더 넓은 밴드갭 부분이 광입사 표면에 인접하여 배치되도록 광입사 n-i-p형 광전소자의 실리콘 합금재료의 진성층의 밴드갭을 구배시켰다. 넓은 밴드갭 부분은 (a) 남아 있는 더 좁은 밴드갭 부분의 l/2 두께보다 더 적도록 형성하고 (b) 더 좁은 밴드갭 부분에 존재하지 않는 최소한 하나의 밴드갭 확장원소를 포함한다. 이와같은 방법으로, 저자들은 진성층의 벌크의 최소한 실질적인 부분을 통하여 짧고, 고에너지를 갖는 입사방사의 광자들의 균일한 흡수를 제공하여서 전성층의 상기 실질적인 부분을 통하여 전자-정공쌍들의 광발생을 촉진시키고 이로인해 이 안에서 전하 캐리어 재결합을 감소시키기 위한 시도를 하였다
이와같은 방법으로, 저자들은 상기간 안정도를 개선시킬 수 있다고 주장하였다.
공동으로 양도된 미합중국 특허 제4,379,943호의 ''전류향상 광전소자"(이 설명 역시 본원에 참고로 인용되었다)에서 시. 양, 에스. 마단, 에스 오브신스키 및 디. 애들러는 반도체 합금재료의 진성층이 비식각성(비불화성) 전구 가스 혼합물로 형성된 제1진성층과 실리콘 및 불소로 바람직하게 형성된 제2진성층을 포함하는 신규한 광전 구조물의 제조를 설명하였다. 제1진성층과 제2진성층의 두께는 제1진성층이 비교적 얇고 제2진성층이 비교적 두껍게 함으로써 각각의 전위강하와 정합하도록 조정된다. 광전소자의 단락회로 전류가 향상된다고 할 수 있는데 그 까닭은 제1진성층과 제2진성층이 이러한 층들을 통하여 전계를 제공하기 위하여 상이한 밴드갭들로서 제조되기 때문이다.
공동으로 양도된 미합중국 특허 제4,471,155호의 ''향상된 개방회로 전압을 지닌 좁은 밴드갭 광전소자"(본원에 참고로 인용됨)에서 알. 모르와 브이. 카넬라는 제1진성층의 밴드갭보다 넓은 밴드갭을 갖는 제2진성영역을 포함하기 위하여 좁은 밴드갭의 진성 반도체 합금재료를 제조함으로써 향상된 개방회로 전압이 제공되는 광전소자를 설계하였다
제2밴드갭 영역이 제1밴드갭 영역과 도우핑된 층들중의 하나 사이에 배치된다. 이러한 개방회로 향상구조물은 또한 제3의 진성영역을 포함할 수 있는데, 이 영역은 제1진성영역보다 넓은 밴드갭을 가지며 제2진성영역 반대편의 제1진성 영역 측면상에 배치된다.
이 특허의 3절, 18-26행에 명확히 기술된 것처럼, ''비정질 실리콘-게르마늄 합금의 증가된 결함상태 밀도의 한 영향은
Figure kpo00014
Figure kpo00015
Figure kpo00016
." , 전압의 이러한 감소는 증가된 결함상태에서 증가된 재결합과 도우핑된 영역-진성영역 경계에서 밴드갭과 구조적 부정합에 의한 계면 상태에 기인한다(밑줄친 인용 부분이 본 발명전에 추리적으로 지적했기 때문에, 주어진 셀에 의해 제공되는 개방회로 전압이 이 셀의 밴드갭에 의해 제한된다는 것이 흔히 받아 들여졌다)
특허로 정해진 본원의 발명자들에 의해 보장되는 박막 솔라 셀 설계의 개요는 반도체 합금재료의 진성층들이 벌크 두께를 통하여 실질적으로 구배되는 솔라 셀들을 개시하였다. 특별히 관련된 것은 에스. 야마자끼의 두개의 특허들로서, 하나는 ''반도체 광전기변환 소자'' 제목하의 미합중국 특허 제4,239,554호와 다른 하나는 ''이종접합 반도체 소자'' 제목하의 미합중국 특허 제4,254,429호이다. 야마자끼 특허의 명세서는 진성층을 구배시키는 발명자의 동기는 이종접합(명세서의 설명을 위하여, 상이한 밴드갭들로 특징되는 진성재료의 두영역들 사이의 접합으로서 정해지는)에서 형성될 수 있는 노치(notch) 또는 스파이크(spike)를 제거시키기 위한 것인데, 상기 스파이크는 이종접합 양단간의 두개의 인접한 반도체 영역들중의 하나로부터 나머지 영역속으로 이동하는 정공들 또는 전자들의 흡수에 기인한다.
그러나, 야마자끼 특허에서 이러한 구배에 대한 이유는 전하 캐리어 이동도를 방해하거나 또는 최소한 간섭하는 스파이크를 개입시키지 않고 도우핑된 층들중의 하나의 넓은 밴드갭 에너지로부터 반대의 도우핑된 층의 좁은 밴드갭 에너지까지 전하-캐리어 전송을 제공하기 위한 것임에 유의한다.
따라서, 야마자끼는 이러한 전송이 진성층을 통하여 원활하고 연속적인 밴드갭 변화에 의해 매우 용이하게 영향을 받을 수 있다는 것을 알아차렸다.
진성층 설계에 관한 선행기술의 이러한 분석으로서, 고효율의 개발에 대한 다중접합접근방식과 안정한 비정질 실리콘 합금 솔라 셀들이 가장 양호한 결과를 낸다는 것을 다시 깨달았다. 따라서 단일의 진성층들의 제조 뿐만 아니라 직렬 광전구조물에 관한 결정적인 솔라 셀 설계가 열거될 수 있다. 이러한 접근방식에서, 각각의 이산 셀의 진성층은 비교적 얇아서 광발생 전하 캐리어들은 개별적인 전극들에 도달하기 전에 이동하기 위한 비교적 짧은 거리를 갖는다. 동시에, 다수의 셀들은 광학적 및 전기적 직렬관계로 적중시킴으로써, 입사 솔라 스펙트럼의 모든 광자들이 특정한 범위의 파장의 흡수에 기여하는 이산 셀들로 흡수된다. 각각의 셀에 의해 광발생된 전류가 정합되어야만 하기 때문에, 상부 셀이 얇게 만들어지고 따라서 광노출의 저하효과에 대한 안정도를 나타낸다.
하부 셀은 점진적으로 적은 강도의 조도를 받아, 이 사실때문에 더 긴 주기의 시간에 걸쳐서 더 적은 광강도를 받는 셀이 더 짧은 주기의 시간에 걸쳐서 더 큰 광감도를 받는 셀만큼 많이 저하되지 않는다. 하부셀들은 안정도를 위협하지 않고 점진적으로 더 두껍게 만들 수 있다.
p-형층과 n-형층은 솔라 셀의 진성(광발생)층 양단간에 내부 전계를 제공한다. 도우핑된 층들이 최고의 가능한 전도성으로 특징되어서 인접한 셀들의 p층과 n층 사이에 형성된 내부 접합을 정류시킬 수 없다는 것이 중요하다. 더욱이, 동일하게 중요한 것은, 고전도성 p층과 n층이 광발생 진성층 양단간의 고정된 전계를 증가시켜서, 이것에 의해 개방회로 전압과 셀의 필(fill) 인자를 증가시킨다. 입사 방사의 광발생 광자들의 광학적인 흡수를 거의 없게 또는 전혀 없도록 나타내기 위하여(도우핑된 층들에서 발생된 전하 캐리어들이 순간적으로 재결합한다.) p층과 n층은 광대역 반도체 합금재료들로 제조된다는 것이 실질적으로 중요하다.
좁은 밴드갭 반도체 합금재료는 가능한한 고품질(결합상태들의 밀도를 적게 포함함)이어야 한다는 것이 부가적으로 필요하다. 물론, 비정질 실리콘 합금재료의 밴드갭은 주석 또는 바람직하게는 게르마늄을 첨가하여 낮춰지기 때문에, 부가적인 결함상태들이 만들어진다.
이것은 (1) 합금에서 게르마늄의 댕글링(dangling) 결합을 생성하도록 하는 실리콘에 대한 수소원자들의 선호적인 부착, (2) 부가적인 결함상태들을 개시하도록 하는, 2가 형태를 취하는 게르마늄의 성향 (3) 필름품질을 저하시키도록 하는 원주형태로 성장하는 비-결정질 게르마늄의 성향에 기인한다. 전술하듯이, 본 발명의 양수인은 좁은 밴드갭 재료 속으로 불소를 혼입함으로써, 결함상태의 밀도를 효과적으로 낮추고 광학 밴드갭이 약 1.25eV 만큼 적은 값으로 감소될때 가전자대 말미(tail)의 경사를 변화시키지 않고도 이 재료에서 부-밴드갭 흡수의 정도를 효과적으로 낮춘다.
(발명의 개요)
이후의 실시예들에서, 본원의 발명자들은 광발생된 전하 캐리어들의 수접을 해롭게 실행하지 않고 현저하게 개방회로 전압을 증가시키기 위하여 박막 비정질 실리콘 합금 솔라 셀들의 진성층들이 특별히 설계되는 방법을 설명하였다.
아래에서 설명되는 솔라 셀 설계는 단일의 다중 갭을 지닌 솔라 셀에 의해 공급될 수 있는 최대 개방회로 전압이 그 진성층의 밴드갭의 가장 좁은 부분의 폭에 의해 결정된다는 종래부터 받아들였던 원리를 버림으로써 시작한다.
이러한 신념에 관한 이론적인 설명이 명백하여서, 이용가능한 전압은 반도체 합금재료의 진성층이 준 페르미 레벨이 조도상 분할하는 정도에 제한되며, 순간적인 실험 세트는 이러한 제한이 존재하지 않는다는 것을 확실히 증명한다.
오히려, 얻을 수 있는 개방회로 전압의 크기는 반도체 합금재료의 진성층의 가장 넓은 밴드갭 부분의 준 페르미 레벨이 분할하는 정도에 제한된다는 것이 본원에서 추측되었다.
이러한 발견은 설명되는 개방회로 전압의 직접적인 개선때문에 중요할 뿐만 아니라, 조사될 수 있는 무수한 신규한 설계사항과 신규한 구조물 때문에 중요하다. 예를들면, 상술하듯이, 반도체 합금재료의 밴드갭이 감소할때, 이 재료의 품질 역시 떨어진다. 그러나, 비록 좁은 밴드갭 실리콘 게르마늄 합금재료의 전하 캐리어가 그 안에 있는 결함 상태들의 증가된 밀도에 의해 제한되더라도, 스펙트럼 분할 광전구조물들은 좁은 밴드갭 실리콘 게르마늄 합금재료의 사용을 필요로 한다. 더욱 특별히 기술하면, 양호한 필 인자는 긴 확산길이를 필요로 하는데 이 확산길이는 좁은 밴드갭 실리콘 게르마늄 합금재료의 결함상태들의 부가된 밀도에 의해 짧아진다. 따라서, 연구가들은 효율과 안정도의 최고 결합으로 특징되는 솔라 셀을 개발하기 위한 노력이 고착상태에 빠졌다는 것을 발전했다.
입상광자들의 최대수를 수집하기 위하여, 낮은 밴드갭 재료가 사용되어야만 하는데, 이 경우 수집효율은 이러한 좁은 밴드갭 재료의 사용과 함께 감소한다.
본원에서 설명되는 발명은 상기 연구가들에게 신규한 구배진 진성층 구조물들의 사용에 의하여 이와같은 고착상태를 해소시키는 방법을 제공한다. 이러한 구조물들은 세가지 기본 형태들중의 하나를 취할 수 있다.
이러한 형태중 제1형태는, 실리콘 합금재료의 가장 넓은 밴드갭 영역이 p-형층 계면에 배치되어 이로부터 벌크의 실질적인 부분을 통하여 n-형층 계면에 인접한 실리콘 게르마늄 합금재료의 가장 좁은 밴드갭 영역까지 구배되도록 진성층이 만들어지는 것이다. 제2형태는, 실리콘 게르마늄 합금재료의 가장 좁은 밴드갭 영역이 p-형층 계면에 배치되어 이로부터 벌크의 실질적인 부분을 통하여 n-형층 계면에 인접한 실리콘 합금재료의 가장 넓은 밴드캡 영역까지 구배되도록 진성층이 만들어지는 것이다. 마지막 형태는, 실리콘 합금재료의 가장 넓은 밴드갭 영역이 양쪽의 마주보며 배치된 도우핑된 층 계면들의 최대로부터 그 내부의 실리콘 게르마늄 합금재료의 최소 밴드갭 영역까지 구배되도록 진성층이 만들어진다. 마지막 형태에서, 진성층의 게르마늄 함량이 구배되는 비율은 도우핑된 층들로부터 최소 밴드갭 영역까지 이어서는 안되며, 바람직하게는 동일하지 않다.
물론, 계면 버퍼층들과 계면 재결합 감소층들이 변화하는 인접한 층들 사이에서 실질적으로 균일하고, 결함이 없는 접환점들을 제공하기 위하여 상술한 임의의 설계로서 사용된다. 마지막으로, 전하 캐리어 이동과 수집을 향상시키기 위하여 페르미 레밸을 이동하기 위해서 도우판트(dopant)들이 첨가될 수 있다.
따라서, 본 발명은 적중된 광전소자의 각각의 솔라 셀의 진성층의 광학 밴드갭이 그 벌크를 통하여 공간적으로 구배되어서 (1) 이 셀로부터 얻어진 개방회로전압이 이 셀의 가장 좁은 밴드갭 영역에 의해 더이상 제한되지 않으며 ; (2) 전계가 광발생된 전하 캐리어들의 수집을 진전시키기 위하여 조정되며 ; (3) 상이한 밴드갭의 층들 사이의 전이가 이 사이에서 전하 캐리어 이동을 더욱 향상시키기 위하여 구배되고 ; (4) 페르미 레밸의 위치에 관한 광학 밴드갭의 폭이 전성층의 두께를 통하여 제어가능하게 설계될 수 있는 구조물을 제공한다.
이러한 것과 본 발명의 다른 목적 및 장점등이 다음의 상세한 설명, 도면 및 특허청구범위로부터 자명해진다.
본원에는 박막의 실질적인 비정질 반도체 합금재료의 최소한 하나의 진성층을 포함하는 솔라 셀이 설명되어 있다. 각각의 상기 최소한 하나의 진성층은 제1밴드갭을 갖는 두께의 일부분과 제1밴드갭 보다 훨씬좁은 제2의 최소 밴드갭을 갖는 두께의 일부분으로 특징된다.
진성층이 반도체 합금재료의 마주보는 도우핑된 층들 사이에서 동작하도록 배치된다. 진성층-도우판트층 계면에 인접하지 않는 진성층의 모든 부분들의 밴드갭은 도우판트 층들의 밴드갭보다 적다. 본원의 개선책은 진성층의 밴드갭이 상기 진성층의 벌크 두께의 일부분에 걸쳐서 공간적으로 구배되며, 상기 구배된 부분은 진성층-도우판트층 계면으로부터 제거된 영역을 포함하는 사실에 있다.
진성층의 벌크의 실질적인 부분은 실리콘, 실리콘 탄소 또는 실리콘 게르마늄 합금재료중의 하나로부터 제조된다. 게르마늄과 같은 밴드갭을 넓히거나 좁히는 백분율의 원소가 진성층의 벌크의 실질적인 부분을 통하여 변화시키기 위하여 진성층의 바람직한 실리콘 게르마늄 합금재료속으로 혼입된다. 혼입된 백분율의 게르마늄이 이러한 실질적인 부분을 통하여 연속적으로 도는 단계별 방식으로 구배될 수 있어서 도우핑된 층들을 지닌 계면들 각각에 인접한 최소로부터 벌크 내부의 최대로까지로 구배된다. 벌크로 혼입된 이러한 게르마늄 백분율의 구배는 최소한 500Å 두께에 관하여 상기 최대로 유지된다. 실리콘 게르마늄 합금재료의 진성층은 도우핑된 층들을 지닌 계면들에서 밴드갭 확장영역을 더욱 포함한다. 진성층이 실리콘 게르마늄 합금재료로서 구배되는 경우에, 밴드갭은 벌크 내부에서 1.2-1.6eV, 바람직하게는 1.4-1.5eV의 최소에 도달한다. 광입사 도우핑층은 p-형 미세결정질 실리콘 합금재료로서 제조되고 도우핑된 측 반대편의 상기 p-형층은 n-형 미세결정질 실리콘 합금재료로서 제조된다. 이러한 미세결정질 실리콘 합금재료의 층들은 탄소, 질소 및 그 결합물들로 필히 이루어진 그룹으로부터 선택된 밴드갭 확장원소를 더욱 포함하기 위해 바람직하게 제조된다.
반대로 도우핑된 층을 지닌 진성층 계면으로부터 최대 게르마늄 혼입의 상기 영역까지의 게르마늄의 구배진 혼입과 비교하여 광입사 도우핑된 층을 지닌 진성층 계면으로부터 벌크 내부의 최대 게류마늄 혼입 영역까지의 상기 진성층속으로 게르마늄의 구배진 혼입이 더욱 신속하다.
광발생된 전하 캐리어들의 수집을 개선시키기 위하여 붕소가 상기 진성층의 실리콘 게르마늄 합금재료속으로 혼입될 수 있다. 상기 진성층으로 혼입된 붕소는 그 속으로 게르마늄의 구배진 혼입을 보상하기 위하여 바람직하게 구배된다. 진성층은 상기 도우핑된 층들을 지닌 인접한 계면들속으로 혼입된 밴드갭 확장 원소를 더욱 포함할 수 있다. 밴드갭 확장원소는 수소, 탄소, 질소 및 그 혼합물등으로 필히 이루어진 그룹으로부터 바람직하게 선택된다. 백분율 혼입이 밴드갭 확장원소가 도우핑된 층들을 지닌 진성층의 계면들의 최대로부터 진성층의 내부에 인접한 최소까지로 구배된다.
진성층의 밴드갭은 반대로 배치된 도우핑된 층들을 지닌 계면들 각각의 가장 넓은 밴드갭 부분으로부터 진성층의 벌크 내부의 중앙의 비구배된 영역까지 실질적으로 연속 구배되어 있는데, 상기 중앙 영역은 대략 1.2-1.6eV의 밴드갭을 갖는다. 광전소자는 직렬 광전 구조물을 형성하기 위하여 상기 하나의 솔라 셀과 광학적 및 전기적 직렬 관계로 배치된 최소한 하나의 부가적인 솔라 셀을 포함할 수 있다. 이러한 최소한 하나의 부가적인 솔라 셀은 반도체 합금재료의 반대로 도우핑된 층들 사이에서 샌드위치된 실질적으로 박막의 비정질 반도체 합금재료의 진성층을 포함하도록 제조된다. 부가적인 진성층들은 재1밴드갭을 갖는 두께의 일부분과 제1밴드갭보다 훨씬 좁은 제2의 최소 밴드갭을 갖는 두께의 일부분으로 특징된다. 상기 부가적인 셀의 진성층의 밴드갭은 상기 진성층의 벌크 두께의 일부분에 걸쳐서 공간적으로 구배되는데, 상기 구배된 부분은 진성층-도우판트층 계면들로부터 제거된 영역을 포함한다.
부가적인 솔라 셀의 진성층의 최소 밴드갭 반도체 합금재료는 상기 하나의 솔라 셀의 진성층의 최소 밴드갭 반도체 합금재료와 상이하다. 하나의 솔라 셀과 최소한 하나의 부가적인 솔라 셀의 진성층들의 밴드갭과 두께는 각각에서 광발생된 전류가 실질적으로 정합되도록 되는 것이다. 셀 각각의 광입사도우핑된 층은 p-형 미세결정질 반도체 합금재료로부터 제조되고 반대로 배치된 셀 각각의 도우핑된 층은 n-형 미세결정질 반도체 합금재료로부터 제조된다. 이중층 반사기가 최하부의 n-형층 아래에 배치되어 동작하는데, 이 후방반사기는 투명한 산화물의 최상부층(산화아연과 같은)과 고 반사성의 최하부층(은과 같은)으로부터 제조된다. 버퍼층은 광전구조물의 셀들 각각의 반도체 합금재료의 각각의 이산층들 사이에서 배치되어 동작한다.
(도면의 상세한 설명)
(광전셀)
제1도를 참조하면, 각각의 층이 박막층의 반도체 합금재료를 바람직하게 포함하는 다수의 연속적으로 증착된 p-i-n층들로 형성되어, 상기층들의 최소한 한층이 n-도우핑과 p-도우핑의 넓은 밴드갭의 미세결정질 반도체 합금재료로 형성된 광전 셀이 참조번호(10)로 일반적으로 도시되어 있다.
특히나, 제1도는 개별적인 p-i-n형 셀들(12
Figure kpo00017
,12
Figure kpo00018
및 12
Figure kpo00019
)로 제조된 솔라 셀과 같은 p-i-n형 광전소자가 도시되어 있다. 최하위 셀(12
Figure kpo00020
) 아래는 기판으로서, 이 기판은 투명하거나 또는 스테인레스 강, 알루미늄, 탄탈륨, 몰리브덴, 크롬 또는 절연체내에 삽입된 금속입자들과 같은 금속재료로부터 형성된다.
비록 특정한 응용은 이러한 응용목적을 위하여 비정질 재료의 응용전에 얇은 산화물층 및/또는 일련의 베이스접촉을 필요로 하는데, "기판"이란 용어는 가요성 막 뿐만 아니라 예비처리공정에 의해 이곳에 부가된 임의의 원소들을 포함한다. 본 발명의 범위내에 또한 포함되는 것은 전기적 전도성 전극이 적용되는 합성중합체 수지와 같은 유리 또는 유리와 유사한 재료로 형성된 기판이다.
각각의 셀들(12
Figure kpo00021
, 12
Figure kpo00022
및 12
Figure kpo00023
)은 최소한 실리콘 합금재료를 포함하는 막 반도체 몸체내에서 바람직하게 제조된다. 각각의 반도체 몸체는 n-형 전도성 반도체층(20
Figure kpo00024
,20
Figure kpo00025
및 20
Figure kpo00026
), 실질적인 진성 반도체층(18
Figure kpo00027
,18
Figure kpo00028
및 18
Figure kpo00029
), 및 p-형 전도성 반도체층(16
Figure kpo00030
,16
Figure kpo00031
및 16
Figure kpo00032
)를 포함한다. 진성층은 이것의 특징적인 중성을 상실하지않고 n-형 또는 p-형 도우판트 재료의 미량을 포함할 수 있기 때문에, 본원에서는 ''실질적인 진성층,'으로서 언급된다.
예시된 것처럼, 셀(12
Figure kpo00033
)은 제1도에 예시된 것처럼 중간 셀로서, 부가적인 중간 셀들이 본 발명의 정신과 범위로부터 이탈하지 않고 예시된 셀들 상부에 적중될 수 있다.
비록 p-i-n 광전 셀들이 예시되었지만, 본원에서 설명된 방법과 재료들은 단일 또는 다중의 n-i-n 셀들과 p-n 셀들을 만들기 위해 사용될 수 있다.
반도체 합금층들의 증착 다음에 또다른 증착공정이 별개의 환경으로 또는 연속적인 공정으로서 수행될 수 있다. 이 단계에서, TCO(투명한 전도성 산화물)층이 부가된다. 전극 그리드가 충분히 큰 면적의 셀들이나 또는 TCO 층의 전도성이 불충분한 경우에 이 소자에 부가될 수 있다. 그리드(24)는 캐리어 경로를 짧게 하여서 광발생된 전하 캐리어들의 전도효율을 증가시킨다.
(실시예)
본 발명의 개념이 비정질 실리콘 합금 솔라 셀 설계의 광범위한 분야상에서 가질 수 있는 전위분기를 예시하기 위하여 특정한 실시예들이 제공된다. 특정한 참조가 단일 p-i-n형 박막 광전 셀들에 대해 행해졌지만, 본원에 개시된 본 발명 개념의 상술한 분기는 이중과 삼중으로 적중된 광전구조물들로 응용될때에는 상당한 중요성을 갖는다는 것이 이해된다.(특히 중요한 것은 이중 밴드갭의 삼중으로 적중된 광전구조물의 개선된 1.5eV 최하위 솔라 셀과 삼중 밴드갭의 삼중으로 적중된 광전구조물의 중간과 최하위 셀들에 관하여 개선된 1.5eV 또는 하부 밴드갭 솔라 셀이다.)
최종 구조 형태에 관계없이, 이러한 단일 셀들의 p-형, 진성 및 n-형층들은 유사한 여러 전구물질 처리가스(실란, 디실란, 사불화 실리콘, 게르메인, 포스핀, 삼불화 붕소 아르곤 및 수소와 같은)들로부터 제조되는데, 이러한 가스성 전구물질 결합물이 기판재료의 소면적 플레이트(plate)상에 증착된다. 다음 실시예들 각각에서 사용된 것처럼, 기판재료의 플레이트는 고광택 번호 430 스테인레스강이다. 입사스펙트럼의 비흡수된 광자들의 후방 반사를 제공하기 위하여, 대략 1000Å의 균일한 두께(은 재료의 응집성질에도 불구하고 적용범위를 얻기에 충분한 두께)로 박막의 고반사성의 거울같은 은이(스퍼터링에 의해 스테인레스강의 상부플레이트 상부에) 증착된다. 대부분의 경우에, 스퍼터링 공정은 약 200℃의 공칭 기판온도에서 수행되는데, 이 온도에서 약간 가공된 증착표면이 생성된다.(이후로 "통상 후방 반사기"로 언급됨) 그러나, 최적 솔라 셀성능이 측정되는 이러한 예에서, 기판온도는 후방 반사층을 게공하기 위해 약 600℃로 상승되는데, 이 반사층은 입사광자들의 총 내부반사를 공급하도록 된 각도에서 분산하는 광자를 촉진시키기 위한 최적 특성 크기로 특징된다.
상기 1000Å의 두꺼운 가공은의 층 상부에 증착된 것은 산화아연의 층이다. 산화아연층은 약 400℃의 온도에서 대략 5000Å의 균일한 두께로 종래의 방식에 의해 스퍼트 증착된다. 이러한 5000Å의 두꺼운 층은 투명한, 전도성으로서 은의 아래에 있는 층과 비정질 실리콘 합금재료의 위에 있는 층의 상호확산을 방지하고 상술한 총 내부 반사의 목표를 이루기 위한 광포획 성질을 향상시키기 위하여 가공된 은과 상호작용한다.
본 발명의 n-i-p형 광전 구조물이 제조될 수 있는 상세한 공정과 임계 셀 동작 특징의 관측된 값들(개방회로전압, 단락회로 전류 및 필인자등)이 이후에 나오는 상세한 실시예들에 나타나 있다. 본 명세서의 전기한 부분들로부터 자명하듯이, 개선된 다중갭의 스펙트럼 분할 솔라 셀 효율의 궁극적인 목표를 향하여 진성층과 개방회로 전압, 단락회로 전류 및/또는 필 인자를 향샹시키기 위해 개조되는 관련된 계면 버퍼층들의 설계에 특별히 주목한다.
(실시예 I)
본 실시예의 p-i-n형 광전셀이 약 1.5eV의 비정질 실리콘 게르마늄 합금재료의 일정한 광학 밴드갭 진성층으로서 형성된다. 상기 셀은 본 발명의 더욱 신규한 설계가 측정됨으로써 기준선 또는 표준 참조정으로서 사용된다. 이 실시예 I에서 상세히 기술된 셀 제조공정으로부터 유도된 셀 성능의 특정한 값들은 약1.5eV 진성층들로서 제조되는 기술적 현상의 셀들로부터 전형적으로 예상되는 것이다. 상기 셀은 샘플 번호 2130으로서 발명자의 실험 노우트에서 간주된다.
이러한 n-i-p형 셀은 다음과 같은 방법으로 제조된다. 기판재료상에 증착된 이중 층의 후방 반사 재료들을 지닌 기판재료의 소면적 플레이트가 진공배기된 증착 챔버에 놓이며, 이 챔버가 대략 300℃와 약 0.6torr의 압력으로 유지된다. 이후로, 실리콘 수소 합금재료의 n-형층의 증착을 실행하기 위하여 다음과 같은 전구물질 처리가스등이 다음과 같은 유량으로 상기 챔버로 도입된다.
Figure kpo00034
기판재료의 플레이트와 전구물질 처리가스가 이후로 약 3분 동안 1.5W 소스의 13.56MHz RF 에너지에의해 여기된다. 이 공정의 결과 상기 150-200Å의 두꺼운 층의 n-형 비정질 실리콘 수소합금재료의 증착이다.
이러한 특허 실시예들에서 n+층들은 단지 비정질층들을 이용하여 제조되었지만, 본원에 참고로 인용된 1987년 7월 27일에 에스. 구하와 에스. 알. 오브신스키에 의해 출원되어 계류중인 미합중국 특허출원 번호 제077,722호의 ''밴드갭 확장원소들을 포함하는 N-형 미세결정질 반도체 합금, 그 제조방법 및 그를 이용한 소자들''에 기술된 미세결정질 n+층으로서, Voc와 될 인자와 같은 셀 변수들이 개선된다. 이러한 개선된 높은 고정된 전계와 넓은 광학 밴드갭에 기인한다.
비정질 실리콘 게르마늄 합금재료의 상기 진성층의 증착전에, 계면 재결합을 감소시키기 위하여 노광된 n+층의 표면을 특별히 처리하는 것이 필요하다.
이것과 관련하여, n-층/진성층 계면 뿐만 아니라 p-층/진성층 계면 모두가 특정한 계면 버퍼층들로서 형성되는데, 상기 버퍼층들은 실질적인 진성층 전구물질 처리 가스등으로부터 제조되며(적은 결함 밀도 재료를 증착하기 위해서), 이 가스등은 다음과 같은 비율과 유량으로 증착 챔버로 도입된다.
Figure kpo00035
비록 유량이 수동 유량제어기를 거쳐 증가되고 감소되지만, 전체 30분 간격중 게르메인(GeH4) 입력 밸브가 개방되도록 되어 있다는 것에 유의하는 것이 중요하다.
이 절차는 제일 먼저 가스가 증착챔버로 도입될때 게르메인 압력 ''스파이크''(spike)를 방지하는 효과를 가지며 상부와 하부 버퍼층들로 점점 소멸하는 소량의 게르마늄의 유연한 도입을 제공하는 다른 효과를 갖는다. 계면 버퍼층들의 목적은 예민한 천이영역 또는 스파이크의 존재를 제거함으로써 광발생된 전하 캐리어들의 계면 재결합을 감소시키는 것으로서, 이러한 천이영역 또는 스파이크는 미세결정질 실리콘 합금재료의 넓은 밴드갭의 도우핑된 층들과 진성 비정질 실리콘 합금재료의 훨씬 좁은 광학밴드갭층 사이에서 존재하는 것이다.
진성층의 증착을 수행하기 위하여, 이중층의 후방 반사기를 지닌 기판재료의 플레이트와 이 위에 증착된 n-형층이 비정질 실리콘 게르마늄 수소불소 재료의 진성층을 클로우방전증착시키는 전구물질 처리가스들의 혼합물의 존재내에서 상술한 것과 실질적으로 유사한 증착조건(약 300℃, 약 1.2Torr 및 약 1W)에 놓인다. 나머지 원료가스들의 유량을 일정하게 유지하면서 게르메인(GeH4) 가스유량을 약 0.0SCCM으로부터 약0.3SCCM으로 점차적으로 증가시킴으로써 진성층 증착공정의 처음 1분 동안 하부의 계면 버퍼층이 형성된다.
게르마늄 함량이 견실하게 증가하는 이 결과의 계면층이 전하 캐리어 이동에 대한 장애물의 존재를 피하기 위하여 1.5eV 광학 밴드갭 진성층과 더 넓은 밴드갭 버퍼층 사이에서 유연한 진이를 제공한다. 상기 계면층은 붕소와 불소의 미량과 점차적으로 증가하는 게르마늄 함량을 지닌 비정질 실리콘 수소합금재료인데,이 층은 약 100Å의 층두께를 보장하기 위하여 약 60초의 기간동안 증착된다.
하부 계면층의 증착 다음에 바로 275분 기간중 1.5eV 밴드갭 진성층이 형성된다. 이 기간중, 상술한 증착조건이 게르메인(약 0.3SCCM에서)의 유량을 포함하여 일정하게 유지된다. 그 결과가 실질적인 진성, 비정질 실리콘 게르마늄 수소불소 합금재료층의 증착인데, 상기 진성층은 대략 2750Å의 두께로 증착된다.
이것이 솔라셀의 활성 광발생층이며 따라서 결합상태의 밀도가 최소로 감소되어지는 이 셀의 층이라는 점에 주목한다.
그러나, 이 사실에 기인하여 게르마늄 함량이 약 1.5eV 밴드갭 비정질 실리콘 게르마늄 합금재료를 제공하기 위하여 약 30%-40%, 상태밀도는 게르마늄을 포함하지 않는 진성 실리콘 합금재료의 밀도보다 더 높다. 결함밀도가 게르마늄 함량이 증가함으로써 증가하는 이유는 상술하였으므로, 다시 설명할 필요가 없다.
그러나, 이러한 증가된 결함밀도는 다음의 실시예들에서 설명되는 진성층에서 고려되어야만 한다.
27.5분의 진성층 증착기간 다음에 바로, 게르메인 유량이 약 1.5분의 시간기간에 걸쳐서 약 0.3SCCM으로부터 약 0.0SCCM으로 하향 경사지는데, 이러한 느린 하향 경사기간은 추후에 증착되는 p+층과 접촉하여 상부 계면층의 형성을 초래한다. 전하캐리어 수집을 방해하는 밴드갭의 스파이크 상태를 제거하기 위하여 이러한 계면층이 비정질 실리콘 불소 수소 붕소 합금재료(게르마늄이 없는)로 형성된다. 이후로, 남아있는 모든 진성층 처리가스들의 유량이 약 0.0SCCM으로 감소되고, 수소프라즈마가 시작된다. 상기 프라즈마가 대략 30초 동안 유지되며, 이 시간기간중 댕글링 결합과 다른 결함상태를 만족시키고 진성층/p+층 계면을 지나서 이동하는 전하캐리어들의 계면 재결합을 감소시킬 목적으로 활성화된 수소가 이전에 증착된 진성층의 최상부 부분을 통하여 확산한다. 이러한 수소 프라즈마가 p-형 미세결정질 재료의 추후 성장을 위한 핵중심상에 청정한 표면을 더욱 생성시킨다. 결정질의 성장이 100Å 정도의 두꺼운 층에서만 발생한다는 사실에 기인하여 청정한 표면이 필요하다고 믿어진다.
증착되는 박막 솔라셀의 마지막층은 광입사 p-형층으로서, 이 층은 수소 프라즈마층 상부에 배치된다.
상기 p+층은 약 250℃의 공정 기판 온도와 약 2Torr의 압력에서 25W의 13.56MHz RF 에너지로 증착된다.
이후로 p+층 전구물질 처리가스들이 다음 비율과 유량으로 증착램버속으로 도입된다.
가스 유량
삼불화 붕소 1.0SCCM
(H2로 희석된 40ppm BF3)
실란(SiH4) 1.0SCCM
수소(H2) 48.0SCCM
상기 전구물질 또는 원료가스들이 대략 50초 동안 상기 25W 소스의 RF 전력에 노광되어, 이로 인해 약100Å의 두꺼운 층으로 짙게 P 도우핑된 미세결정질 실리콘 수소 불소재료의 증착을 초래한다. 결정질의 높은 세척 유분에 기인하여, 이러한 P+층은 약 1-10Q-1cm-l의 고전도성과 약 2.0eV의 넓은 광학적 밴드갭을 나타내어서, 미세결정질의 n+층과 함께, 솔라셀의 광바랭 진성층 양단간에 강한 고정된 전위를 제공하는데, 이러한 고정된 전위는 전하 캐리어 수집과 상기 진성층의 준페트미레벨의 분할을 돕는다.
상술한 증착공정의 형태는 약 1.5eV의 광학 밴드갭, 0.05cm2(이러한 소면적소자들이 제조되어 은전도성 그리드 라인의 존재없이 시험된다.) n-i-p 광전소자들의 제조를 초래하는데, 이 소자는 다음과 같은 표의 전기 데이타로 특징된다.
[표]
Figure kpo00036
700nm(짙은 레드)의 광이 사용되는데 그 까닭은 1.5eV 밴드갭 솔라셀이 직열 광전소자 구조물에 사용될때, 이러한 파장의 광을 보기 때문이다. 더 짧고, 더 활동적인 블루파장이 이 소자의 최상부 셀(들)에 흡수된다.
상술한 솔라셀 설계의 개략도가 제2A도에 제공되었으며, 700nm하에서 측정된 이것의 IV 곡선이 제2B도에 제공되어 있다. 이 셀은 또한 AM 1.5 조도하에서 측정되었으며(그 결과가 상술한 표로 나타나 있다). 이 조도는 레드파장으로 제한되지 않는다. 마지막으로, 블루광자들에 의해 광발생된 전류와 입사방사의 레드광자들에 의해 광발생된 전류를 실질적으로 같게함으로써 이 셀이 또한 측정된다.(그 결과가 상술한 표로 나타나 있다) 이러한 블루와 레드전류의 동등함이 광발생된 블루와 레드광자들의 수집에 관한 매우 유용한 정보를 제공한다. 예컨대, 적은 블루 필인자는 P+층속으로 전자들의 역확산을 나타내며, 적은 레드 필인자는 불충분한 정공이동을 나타낸다.
상술한 솔라셀 동작 값들은 다음 실시예들에서 나타나는 솔라셀 설계에 관한 평가 기준점 또는 기준선을 제공한다.
(실시예 III)
발명자의 실험책에서 샘플번호 2169 간주되는 제2의 n-i-p형 솔라셀 샘플이 실시예 I에 관하여 상술한 것과 필수적으로 동일한 방법을 사용하여 제조된다. 그러나, 상기 셀의 진성층 설계에는 현저한 변화가 있는데, 이 변화는 구배도입과 원료가스를 필요로 한다. 물론, 진성층의 구배설계에 기인하여 버퍼층들, 계면층들, 진성층내의 붕소함량등의 또다른 변경이 본 발명을 최적화하기 위하여 필요하다고 이해된다. 본 실시예에서, 비정질 실리콘 합금재료의 n층은 그 두께를 대략 100-150Å로 제한하기 위하여 단지 21분 기간동안 증착된다.
앞 절에서 상술하듯이, 셀 형태에서 중요한 변화가 진성 비정질 실리콘 게르마늄 합금재료의 좁은 밴드갭층의 설계에서 발생된다. 특히, 전구물질 처리가스 혼합물은 삼불화붕소가 없으며, 1.5eV 밴드갭 재료의 제조에 관한 적절한 농도에 도달하기 위한 게르메인의 경사시간은 비분으로부터 29분으로 정가된다. 증착챔버로 도입된 가스와 그것의 각각의 유량은 다음과 같다.
Figure kpo00037
Figure kpo00038
따라서, 실시예 I의 일정한 밴드갭 샘플에서의 게르메인의 도입과 비교하어, 게르메인의 구배진도입은 상당히 긴 기간의 시간에 걸쳐서 실행된다는 것이 자명해진다. 하부 버퍼층의 증착단계가 제거된다는 것이 더욱 주목한다. 이후로 나타나는 그 결과는 BF3와 같은 붕소의 소스가 그 안에서 광발생된 수직을 돕기 위하여 진성층 속으로 도입되지 않는다는 사실을 고려하여 분석된다. 이 실시예의 공정 개요를 통하여 본 발명자는 n-층 계면에 인접한 최대한 약 1.7eV로부터 P-층 계면에 인접한 최소한 약 1.5eV로 광전소자(약3000Å두께)를 구배시킴으로써 광전소자의 진성층의 밴드갭을 프로파일(profile)하였다 이 셀 설계의 개략도가 제3A도에 예시되었으며 700nm하에서 측정된 이것의 IV 곡선이 제3B도에 제공되어 있다.
상술하듯이 진성층의 설계변화는 n-i-p 광전소자의 성능에 상당한 개선점을 초래하는데, 이 개선점들이 아래표에 나타나 있다.
[표]
Figure kpo00039
단락회로전류가 실시예 I의 기준선 경우의 셀보다 약간 적지만, 진성층에 첨가되지 않았다는 것이 특기할만하다. 필인자가 현저하게 개선되었다.
이것은 정공이동을 도와서 전하캐리어 수집을 돕는 전계경사에 단지 기인한다. 필인자가 진성층을 통하여 약간의 붕소를 첨가함으로써 더욱 개선될 수 있다는 것이 또한 중요하다. 이것은 셀의 단락회로전류가 진성층의 두께를 증가시킴으로써 개선될 수 있다는 사실을 고려하여 특히 중요하다. 그러나, 상기 증가된 두께는 더욱 붕소를 첨가시키는 것을 필요로 한다. 이것은 레드조도하에서, 전하 캐리어들이 진성층의 벌크를 통하여 광발생되고 정공들이 수집되기 위하여 p+층으로 내내 양호하게 이동하여야만 하기 때문이다. 따라서, 붕소의 첨가는 필인자를 개선시킬 뿐만 아니라, Jsc를 향상시키기 위하여 두꺼운 진성층의 제조를 또한 제공하는 정공이동을 개선시킨다.
(실시예 Ⅲ)
본 발명자들은 샘플번호 2171로 간주되는 제3의 샘플을 제조하였다. 상기 샘플을 제조하는데 사용하는 방법은 실시예 II의 샘플번호 2169의 제조에서 상술한 것과 실질적으로 동일하다. 본 샘플번호 2171의 제조의 증착변수들의 단 하나의 변화는 단락회로전류밀도(Jsc)를 향상시키기 위하여 짙은 레드광의 부가적인 광자들이 수집되도록 게르메인 유량이 0.0SCCM으로부터 0.3SCCM으로 경사지는 시간기간을 증가시키는 것이다. 특히, 상기 경사기능은 실시예 Ⅱ에 나타난 29분의 시간기간 대신에, 39분의 시간기간에 걸쳐서 달성된다. 나머지 모든 증착변수들은 일정하다.
이와같은 방식으로 4000Å의 실리콘 게르마늄 합금재료의 두꺼운 진성층이 증착되는데, 이 진성층은 n-층 계면에 인접한 약 1.7eV의 최대 밴드갭 부분으로부터 p-층 계면에 인접한 약 1.5eV의 최소 밴드갭 부분으로 프로파일되었다. 프로파일된 진성층을 포함하는 이 셀 설계의 개략도가 제4A도에 예시되어 있으며, 700nm하에서 측정된 이것의 W 곡선에 제4B도에 제공되어 있다.
샘플번호 2171의 제조에 사용원 제조공정은 아래의 표에 나타난 것과 같이 전기변수들이 개선된 n-i-p 광전소자의 설계를 초래한다.
[표]
Figure kpo00040
이러한 결과는 실시예 I의 표준 비정질 실리콘 : 게르마늄 합금 광전셀에 대하여 현저한 개선을 나타낸다.
샘플셀이 실시예 I에 기술된 셀보다 두껍더라도, 구배진 전계가 전하 캐리어 이동을 돕기 때문에 필인자가 더 높다는 것에 주목한다. 더욱이, 예상된 것처럼, 본 샘플의 두꺼운 진성층은 실시예 II셀과 비교하여 광 발생된 단락회로전류의 증가를 초래한다.
(실시예 IV)
본 발명자는 2172로 간주되는 제4샘플을 더욱 제조하였다. 샘플번호 2172는 샘플번호 2171을 참조로 상술한 것과 동일한 방법으로 필히 제조된다.
본 샘플의 제조에서 증착변수들의 단 하나의 변화는 약 0.0SCCM으로부터 약 0.3SCCM으로 경사지는 게르메인 유속의 시간기간을 증가시키는 것이다. 특히나, 경사기능은 1분간의 시간기간에 걸쳐서 약 0.3SCCM으로부터 약 0.0SCCM으로 하향경사되기 전에 49분간에 시간기간에 걸쳐서 달성된다.
이와같은 방법으로, 5000Å의 실리콘 게르마늄 합금재료의 두꺼운 진성층이 증착되는데, 상기 진성층은 n-층 계면에 인접한 약 1.7eV의 최대 광학밴드갭으로부터 p-층 계면에 인접한 약 1.5eV의 최소 밴드갭으로 프로파일된다. 프로파일된 진성층을 포함하는 이러한 셀 설계의 개략도가 제5A도에 예시되어 있으며, 700nm하에서 측정된 이것의 W 곡선이 제5B도에 제공되어 있다.
샘플번호 2172의 제조에 사용된 제조공정은 아래표에 나타낸 다음과 같은 전기적 특성을 예시하는 n-i-p 광전소자의 설계를 초래한다.
[표]
Figure kpo00041
본 실시예에 설명된 샘플 2172에 관한 성능값들과 실시예 I의 샘플 2130의 기준선 셀에 관해 설명된 성능값들을 비교함으로써 관측될 수 있듯이, 필인자와 Voc는 실시예 I의 상기 표준 비정질 실리콘 : 게르미늄 합금 진성층 셀에 관해 측정된 값들 이상이다. 예상되듯이, 단락회로전류의 값을 구배진 진성층들의 두께에 따라 계속 증가하여 이러한 증가는 실시예 I의 필인자보다 큰 감소된 필인자에 의해 오프셋(offset)되지 않는다. 더욱이, 개방회로전압은 실시예 Ⅲ에서 측정된 전압에 관하여 감소되지 않는다. 셀의 두께가 증가함으로써, Voc의 적은 손실이 예상될 수 있는데 그 까닭은 부가적인 두께에 의해 야기되는 재결합 때문이다. 따라서, 실시예 II의 3000Å의 두꺼운 진성층 셀이 실시예 II과 Ⅳ의 Voc보다 더 높은 Voc를 발전시킨다.
(실시예 V)
샘플번호 2174로 지정된 제5샘플이 샘플번호 2169에 관하여 기술된 실시예 II의 증착공정개요에 따라서 제조된다. 그런, 본 샘플번호 2174는 약 1.7eV의 넓은 밴드갭 재료가 미세결정질 재료의 P+층에 인접하여 배치되고 약 1.5eV의 좁은 밴드갭 재료가 비정질 재료의 n+층에 인접하여 배치되도록 실리콘 게르마늄 합금재료의 진성층이 구배져서 제조된다.
특히, n+층의 증착 다음에, 게르메인 가스가 약 29분의 시간기간에 걸쳐서 상기 n+층 계면에 인접한 약 0.3SCCM으로부터 p+층에 인접한 0.00SCCM으로 경사진다. p+층과 진성층 사이에 계면버퍼층을 제공하기 위하여 이후로 상부 버퍼층이 글로우방전(어떠한 게르메인 가스 흐름을 도입하지 않고도)을 계속함으로써 증착되는데, 전술한 것처럼 이 버퍼층은 상기 진성층/p+층 계면에서 광발생된 전하캐리어들의 재결합을 감소시키도록 된 것이다. 본 발명의 밴드갭이 프로파일된 진성층을 포함하는, 약 3000Å의 전반적인 진성층 두께를 갖는 이 셀 설계의 개략도가 제6A도에 예시되어 있으며, AM 1.5 조도하에 측정된 이것의 Ⅳ 곡선이 제6B도에 제공되어 있다. 밴드갭이 p+층 계면의 최대로부터 구배진, 이와같은 방법으로 제조된 n-i-p 광전소자는 현저한 개방회로전압을 나타내는 솔라셀 성능특성을 나타낸다. 특히, 이러한 솔라셀은 아래의 표에 나타낸 다음과 같이 측정된 전기 특성을 제공한다.
[표]
Figure kpo00042
그 결과는 0.860V의 매우 높은 개방회로전압값인데 이 값은 기준선 솔라셀에 관한 실시예 I에 나타낸 0.747V의 값과 비교하여 113mV가 증가하였다. 필인자는 실시예 I의 표준셀보다 적지만, 이것은 진성층에서 프로파일하는 붕소를 최적화시킴으로써 개선될 수 있다.
(실시예 VI)
전기한 실시예들의 재검토로부터 알 수 있듯이, 첫번째 경우에서 본 발명자들은 이 셀은 광입사 도우핑된층에 인접하여 진성층에 넓은 밴드갭 부분을 동작하도록 배치함으로써 Voc의 실질적인 증가를 제공하였다(비록 필인자는 감소되었지만), 두번째 경우에서, 본 발명자들은 Jsc와 필인자의 실질적인 개선을 제공하였다(비록 Voc의 개선은 단지 여분으로 향상되었지만) 따라서, 이 실시예에서, 진성층이 광입사도우핑된 층의 최고로 넓은 밴드갭으로부터, 최소 밴드갭 부분으로 신속하게 하향경사되어 이후로 반대편의 도우핑된 층의 가장 넓은 밴드갭으로 다시 천천히 경사져서 공간적으로 변조된다. 이와같은 방법에 있어서, 본 발명자들은 솔라셀 성능의 모든 임계적인 전기특성을 현저하게 개선시키기 위하여 상술한 두가지 경우의 성능을 결합시키는 것을 추구하였다.
샘플번호 2191로 지정된 제6의 샘플이 실시예 II-V에 관하여 상술한 공정에 따라 제조된다. 이 실시예에서 증착시간과 진성층에 관한 게르메인 유량은 실시예 IV에 기술된 공정에 관하여 변화한다. 특히, 미세결정질 실리콘 합금재료의 n+층의 증착 다음에, 게르마늄 실리콘 합금재료의 진성층이 55분간의 증착과정으로 형성되어 게르메인 유량이 n+층 계면의 약 0.0SCCM으로부터 50분간의 시간간격에 걸쳐서 약 0.3SCCM까지로 경사지고, 이후로 5분간의 시간간격에 걸쳐서 약 0.3SCCM으로부터 p+층 계면의 약 0.0SCCM으로 경사진다. 그 결과의 진성층은 n+층에 인접한 약 1.7eV로부터 중앙의 약 1.5eV로 하향구배되어 이후로 다시p층 계면에 인접한 약 1.7eV까지로 구배된다. 게르메인 유량이 약 0.00SCCM으로 하향경사가 완료된 후, 상부 버퍼층이 진성층 원료가스(상기 게르마늄 함유 전구물질이 없는)등을 도입함으로써 증착된다. 약 5500Å의 전반적인 두께를 갖는 이중으로 프로파일된 진성층을 포함하는, 이와같이 공간적으로 변조된 셀 설계의 개략도가 제7A도에 예시되었으며, AM 1.5 조도하에서 측정된 이것의 IV 곡선이 제7B도에 제공되어 있다.
이와같은 방법으로 제조된 n-i-p 광전소자는 상술한 구배지거나 또는 일정한 비정질 광전소자들 모두보다 뛰어난 특성을 나타낸다. 특히, 상기 이중 프로파일된(DPl, 이중 프로파일된 진성층) 셀은 아래표에 나타낸 다음과 같이 측정된 전기특성으로서 제조된다.
[표]
Figure kpo00043
이것은 9.6879의 솔라셀 광변환 효율을 제공한다.
이 효율이 AM 1조도(입사 방사의 강동서 7%의 이득)하에서 성능을 나타내기 위하여 정규화 되면, 이셀은 1.5eV 밴드갭 비정질 실리콘 게르마늄 합금 솔라셀에 관하여 세계적인 신기록인 약 10.37%의 효율 측정치를 나타낸다. 마지막으로, 700nm 조도하에서 광발생된 블루와 레드전류등이 정합될때, (1) Voc가 상당히 향상될 수 있지만,(2) 레드 필인자는 단지 0.546에 불과하여, p+층으로 정공이동에 있어 문제를 나타낸다는 것에 주목한다. 정공 수집의 문제에 대한 해결은 정공이동을 개선시키기 위해 이용될 수 있는 진성층의 붕소도우핑이다.
이 실험에 관해 이용되는 기판재료의 플레이트는 그 위에 가능한 최상의 후방 반사기가 증착되는데, 이 반사기는 가공된 그 표면으로부터 최저 각도에서 광자들의 분산을 제공하는 실질적으로 이상적인 표면특성으로 특징되는 가공된 후방 반사기이다.
(실시예 Ⅷ)
샘플번호 2190로 지정된 제7의 샘플이 상술한 샘플번호 2191에 관하여 상세히 기재된 증착공정 개요에 따라 제조된다. 이 실시예는 실리콘 게르마늄 합금재료의 진성층이 약 1.5eV의 최소 광학 밴드갭 값으로부터 p+층 계면에 인접한 약 1.7eV의 밴드갭 값으로 경사지는 시간길이만이 실시예 VI와 다르다. 특히, n+층의 비정질 실리콘 합금재료의 증착 다음에, 진성층이 55분간의 증착공정으로 형성되는데, 게르메인 유량은 약 50분간의 시간간격으로 걸쳐서 n+층 계면에 인접한 0.0SCCM으로부터 약 0.3SCCM으로 경사지고 이후로 약 2분간의 시간간격에 걸쳐서 약 0.3SCCM으로 경사지고 p+층 계면에 인접한 0.00SCCM으로 하향경사진다. 1분간의 게르마늄을 함유하지 않는 프라즈마가 이후로 진성층의 증착을 완료시킨다. 약 5200Å의 전반적인 두께를 갖는, 이중으로 프로파일된 진성층을 포함하는 공감변조된 셀 설계의 개략도가 8A도에 예시되어 있으며, AM 15조도하에서 측정된 Ⅵ 곡선이 제8B도에 제공되어 있다.
이와같은 방법으로 제조된 n-i-p 광전소자는 상술한 실시예 V에 기재된 세계 기록의 셀에 나타난 것보다 여분으로 우수한 솔라셀 성능특성을 나타낸다. 특히, 상기 이중 프로파일된 진성(DPI)셀은 아래표에 나타난 다음과 같이 측정된 전기특성을 제공한다.
[표]
Figure kpo00044
AM 1.5 측정치는 약 9.760%의 광변환 효율을 계산한다.
AM 1.5 조도하에서 측정된 이 광변환 효율을 AM 1조도로 변환시킴으로써 이 효율측정치는 대략 1.5eV밴드갭 솔라셀에 관하여 다른 세계기록인, 약 10.44%를 나타낸다. 또한 그 이상의 개선에 관한 여유가 자명한데 그 까닭은 정공 전도를 개선시키기 위하여 붕소가 진성층에 첨가되지 않았기 때문이다.
(실시예 Ⅷ)
샘플번호 2195로 지정된 제8의 샘플이 상술한 샘플 2191에 관하여 상세히 기술된 증착공정개요에 따라 제조된다.
이 실시예는 실리콘 게르마늄 합금재료의 진성층을 증착하기 위하여 가스 혼합물로 붕소를 함유한 전구물질을 첨가시키는 것만이 실시예 VI와 다르다 더욱이, 붕소전구물질은 진성층에서 게르마늄의 프로파일에 부합하기 위하여 구배된다. 특히 n+층의 비정질 실리콘 합금재료의 증착 다음에, 진성층이 55분간의 증착공정으로 형성되는데, 약 50분간의 시간간격에 걸쳐서 게르메인 유량이 n+층 계면에 인접한 약 0.0SCCM으로부터 0.3SCCM까지도 상향 경사지고 이후로 약 2분간의 시간간격에 걸쳐서 약 0.3SCCM으로부터 p+층 계면에 인접한 0.00SCCM으로 하향경사진다. 진성층의 증착중, 약 0.2SCCM의 BF3가 30분동안 가스성 전구물질 혼합물에 첨가되어 이후로 BF3의 유량이 0.4SCCM으로 상향 경사진다. 1분간 게르마늄을 포함하지 않는 프라즈마가 이후로 진성층의 증착을 완료시킨다. 약 5200Å의 전반적인 두께를 갖는 이중으로 프로파일된 진성층을 포함하는 공간적으로 변조된 셀 설계의 개략도가 제9A도에 예시되었으며 AM 1.5 조도하에서 측정된 이것의 Ⅵ 곡선이 제9B도에 제공되어 있다.
이와같은 방법으로 제조된 n-i-p 광전소자는 레드조도하에서 상술한 실시예 VI와 VIII에 기술된 세계기록셀에 나타난 것보다 우수한 솔라셀 성능 특성을 나타낸다. 특별히, 다음과 같은 전기특성이 제공된 프로파일된 도우판트를 지닌 상기 이중으로 프로파일된 진성(DPI)층이 아래표에 나타나 있다.
[표]
Figure kpo00045
AM 1.5 측정치는 약 8.806의 솔라셀 광변환 효울을 계산한다. 이 효율을 AM 1조도로 변환시킴으로써, 이 효율 측정치는 대략 1.5eV 밴드갭 솔라셀에 관한 다른 세계 기록인 약 10.3%을 나타낸다. 상술한 것으로부터 예상되듯이 진성층의 영역에서 정공이동으로 ''부스트''(boost)에 제공된 붕소경사의 첨가는 최대의 결함밀도(가장 좁은 밴드갭 재료)를 가지며 이것에 의해 정공수집을 개선시키고(부가된 광변환 효율) 레드 필인자를 제공한다.
BF3가 정공수집을 개선시키기 위한 B의 소스로서 또한 F를 제공하기 의하여 제시되었지만, 본 발명의 양수인이 제시한 것은 갭내에 더 적은 결함상태의 밀도와 더 높은 안정도를 지닌 더욱 양호한 좁은 밴드갭 재료를 제공한다.
붕소와 같은 다른 전구물질 소스등이 사용될 수 있다는 것이 이해된다.
(실시예 IX)
n-i-p 솔라셀이 붕소함량이 구배진 진성층으로서 제조된다.
n+층과 p+층은 다른 샘플들과 동일한 전구물질을 이용하여 증착된다. 1층은 45분간에 걸쳐서 0SCCM으로부터 0.35SCCM으로 증가되어 이후로 5분간에 걸쳐서 0SCCM으로 감소된 GeH4양으로서 증착된다. 상부 버퍼층의 증착이 1분 동안 Hz 프라즈마에 의해 다음에 일어난다.
BF3(H2내의 40ppm) 흐름이 진성흐름의 단부(총 51분)에서 초기의 0.11SCCM으로부터 0.4SCCM으로 증가된다. 이 소자는 Jsc=21.041mA/cm2, Voc=0.823V 필인자(FF) =0.567과 활동면적 =0.25cm로서 AM 1.5총 조도하에서 9.822% 변환효율을 나타내고 아래표에 도시된 것과 같이 전기특성을 갖는다
[표]
Figure kpo00046
실시예들의 상세한 정독과 주제 설명에 제공된 논의로부터 자명하듯이, 본 발명자들본 지난 십년동안 비정질 실리콘 솔라셀 제조자들을 이끈 종래의 진성층 설계 원리들을 개조하였다. 본 발명자들은 비정질 실리콘 합금재료의 다중갭 전성층에서, 솔라셀로부터 얻을 수 있는 최대 개방회로전압을 제한하는 것이 이것의 좁은 밴드갭 부분이라는 흔히 받아들였딘 지식을 파괴시켰다. 실제로 전기한 지식과 정반대로, 본 발명자들은 이러한 솔라셀로부터 유도가능한 개방회로전압은 이것의 다중갭 진성층의 가장 넓은 밴드갭 부분에 의해 제한된다는 것이다. 본 발명자들은 (1)이 재료의 광입사에서의 가장 좁은 밴드갭 부분으로부터 이 재료의 두께 내부의 가장 넓은 밴드갭 부분으로, (2)이 재료의 광입사 표면에서의 가장 넓은 밴드갭 부분으로부터 이 재료의 두께 내부의 가장 좁은 밴드갭 부분으로, (3)가장 넓은 밴드갭 부분들이 도우핑된 층계면들에 배치되도록 가장 좁은 밴드갭 부분이 진성층의 내부에 배치되어 가장 넓은 밴드갭 부분과 가장 좁은 밴드갭 부분 사이에 상이한 경사 프로파임이 제공되는 이중으로 프로파일된 방법으로, 그리고 (4) 전하 캐리어 수집, 특히 정공수집을 돕기 위하여 적은 도우판트 프로파일의 사용을 위하여, 이 재료의 밴드갭을 공간적으로 구배시키기 위해서 실리콘 합금재료의 진성층을 재설계하였다. 물론, 이러한 모든 진성층 설계는 계면 버퍼 층들, 수소 프라즈마 및 가공된 이중층 후방반사기들과 같은 다른 ''교환기술''과 사용되기 위하여 최적화를 필요로 한다. 설계사항의 복잡성과 이 설계상에 진행하는 작업의 짧은 시간에도 불구하고, 본 발명자들은 1.5eV 밴드갭 비정질 실리콘 게르마늄에 관하여 전에 기록된 것보다 최고의 광변환 효율을 얻었다. 삼중으로 적중된 솔라셀 응용에 관하여 최적화될때, 본 발명은 이러한 소자 구조물에 관하여 또한 세계기록의 광변환 효율을 제공한다.
본 명세서에 걸쳐서 1.5eV와 1.7eV의 광학 밴드갭들이 인용되었다. 비정질 실리콘 합금과 비정질 실리콘 게르마늄 합금재료들의 밴드갭은 정확하게 측정하는 것이 매우 어렵다는 것에 주목한다. 본 발명자들이 전도성 밴드갭 폭 측정에서 상당한 전문기술을 개발하였지만, 대략 1.5eV 또는 1.7eV의 광학 밴드갭들을 갖는것으로서 인용되는 이러한 비정질 실리콘과 실리콘 게르마늄 합금들이 ±0.005eV에 의해 오프(off)될 수 있다. 본원에서 설명된 발명의 개념을 위하여, 밴드갭 쪽 측정치내의 이와같은 가능한 적은 에러바(error bar)들은 중요하지가 않다. 더욱이, 본 발명자들은 증착된 합금에서 게르마늄 혼입에 의해 측정된 것과 실질적으로 동일한 밴드갭 합금이 기준선 셀과 이것과 비교되는 다른 셀들을 얻기 위하어 이용되는 것을 보장한다.
본원에서 설명된 발명의 개념은 비록 협력적이지만, 모든 자연 법칙을 따른다. 따라서, 이러한 발명 개념은 비정질 실과 비정질 실리콘 게르마늄 합금재료들로부터 제조된 밴드갭들을 포함하는 다중갭의 진성층들로 제한되지 않는다. 오히려, 이러한 개념은 비정질 실리콘과 비정질 시실리콘 탄소 합금재료로부터 제조된 밴드갭들을 포함하는 다른 다중갭의 진성층들 또한 응용된다.(이러한 넓은 밴드갭 셀들은 삼중으로 적중된 광전소자의 최상부 셀에서 광발생된 단락회로전류를 개선시키기 위한 기준을 제공한다). p+계면의 1.8-2.1밴드갭 비정질 실리콘 탄소 합금재료로부터 n+계면에 인접한 1.7eV 밴드갭 비정질 실리콘 합금재료로 다향 구배진 진성층들에 대한 컴퓨터 시뮬레이숀이 이러한 추정을 증명한다.
마지막 특징은 언급할 가치가 있다. 정공들의 수집을 돕기 위하여 본 발명의 공잔적으로 프로파일된 진성층속으로 붕소 도우판트가 도입될때, 이 진성층의 ''성(sex)''에서 여러 변화들을 피하기 위하여 상당히 조심해야 한다.
이것은 진성층이 실질적으로 n-u-형(약간의 n-형)이고 심지어 적은 퍼센트의 붕소 도입이 페르미레벨을 이동시킬 수 있어서 이층의 성을 pi-형(약간의 p-형)으로 변화시킬 수 있기 때문이다. 이것은 진성층에서 상이한 전도도 형태의 인접한 영역들이 전하 캐리어 흐름을 봉쇄시키는 상태를 설정할 뿐만 아니라, 솔라셀 구조물에서 주요 접합을 변화시킬 수 있다. 솔라셀의 주요 접합은 진성층/n+층 계면이 아니라 진성층/p+층 계면에서 일어난다. 이것은 진성층이 이미 nu-형이고 전계가 최고 전계차의 인접한 영역들 사이에서 최고이기 때문이다. 따라서, 진성층의 붕소 프로필이 조심스럽게 조절되지 않는다면, 진성층의 성의 변화가 진성층/p+층 계면으로부터 진성층/n+층 계면으로 주요 접합의 변화를 초래한다. 이러한 변화가 일어난다면, 솔라셀 구조물은 광입사에서의 변화를 포함하여, 주요한 변경을 필요로 한다.
전기한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것에 불과하여, 본 발명의 실리콘를 제한하는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 설명된 실시예들의 다양한 변경과 개조가 가능하다. 본 발명의 범위를 정하는 것은 모든 등가물을 포함하는 다음의 특허청구범위들이다.
제1도는 각 층의 셀들이 반도체 합금재료로부터 형성된 다수의 p-i-n형 셀들을 포함하는 직렬형 광전소자의 부분 단면도.
제2A도는 본 발명의 개선된 솔라 셀(solar cell)을 측정하기 위한 기준점으로서 작용하는, 계면층 및 버퍼층과 관련된 대략 1.5eV의 일정한 광학 밴드갭 솔라 셀(샘플 번호 2130)의 개략도.
제2B도는 700나노미터 조도하에서 측정된 상기 셀의 Voc, Jsc 및 필(fill)인자를 예시하는 제2A도의 대략 1.5eV의 일정한 광학 밴드갭 솔라 셀의 Ⅳ 곡선.
제3A도는 계면층 및 버퍼층과 관련된 약 3000Å 두께의 구배진, 대략 1.5-1.7eV 광학 밴드갭 솔라 셀(샘플 번호 2169)의 개략도.
제3B도는 700나노미터 조도하에서 측정된, 상기 셀의 Voc, Jsc 및 필 인자를 예시하는 제3A도의 약3000Å 두께의 구배진 대략 1.5-1.7eV 광학 밴드갭 솔라 셀의 IV 곡선.
제4A도는 계면층 및 버퍼층과 관련된 약 4000Å 두께의 구배진, 대략 1.5-1.7eV 광학 밴드갭 솔라 셀(샘플 번호 2171)의 개략도.
제4B도는 700나노미터 조도하에서 측정된 상기 셀의 Voc, Jsc 및 필 인자를 예시하는 제4A도의 약4000Å 두께의 구배진 대략 1.5-1.7eV 광학 밴드갭 솔라 셀의 IV 곡선.
제5A도는 계면층 및 버퍼층과 관련된 약 5000Å 두께의 구배진, 대략 1.5-1.7eV 광학 밴드갭 솔라 셀(샘플 번호 2172)의 개략도.
제5B도는 700나노미터 조도하에서 측정된 상기 셀의 Voc, Jsc 및 필 인자를 예시하는 제5A도의 약 5000Å 두께의 구배진 대략 1.5-1.7eV 광학 밴드갭 솔라 셀의 IV곡선.
제6A도는 계면층 및 버퍼층과 관련된 약 3000Å 두께의 구배진(p+ 층에서 더 넓은 밴드갭을 지님), 대략 1.5-1.7eV 광학 밴드갭 솔라 셀(샘플 번호 2174)의 개략도.
제6B도는 AM1.5 조도하에서 측정된 상기 셀의 Voc, Jsc 및 필 인자를 예시하는 제6A도의 약 3000Å 두께의 구배진(p+ 층에서 더 넓은 밴드갭을 지님), 대략 1.5-1.7eV 광학 밴드갭 솔라 셀의 IV 곡선.
제7A도는 계면층 및 버퍼층과 관련된 약 5500Å 두께의 공간 변조된 대략 1.5-1.7eV 광학 밴드갭 솔라셀(샘플 번호 2191)의 개략도.
제7B도는 AM1.5 조도하에서 측정된 상기 셀의 Voc, Jsc 및 필 인자를 예시하는 제7A도의 약 5500Å 두께의 공간 변조된 대략 1.5-l.7eV 광학 밴드갭 솔라 셀의 IV 곡선.
제8A도는 계면층 및 버퍼층과 관련된 약 5500Å 두께의 공간 변조된 대략 1.5-1.7eV 광학 밴드갭 솔라셀(샘플 번호 2190)의 개략도.
제8B도는 AM1.5 조도하에서 측정된 상기 셀의 Voc, Jsc 및 필 인자를 예시하는 제8A도의 약 5500Å 두께의 공간 변조된 대략 1.5-1.7eV 광학 밴드갭 솔라 셀의 IV 곡선.
제9A도는 본 발명의 개선된 솔라 셀을 측정하기 위한 기준점으로 작용하는, 계면층 및 버퍼층과 관련된 약 5000Å 두께의 공간 변조된 대략 1.5-1.7eV 광학 밴드갭 솔라 셀(샘플 번호 2195)의 개략도.
제9B도는 상기 셀의 측정된 Voc, Jsc 및 필 인자를 예시하는 제9A도의 약 5000Å 두께의 공간 변조된 대략 1.5-1.7eV 광학 밴드갭 솔라 셀의 IV 곡선.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 광전 셀 12
Figure kpo00002
: n형 셀
12
Figure kpo00003
: i형 셀 12
Figure kpo00004
: p형 셀
16
Figure kpo00005
,16
Figure kpo00006
,16
Figure kpo00007
: p형 전도성 반도체층 18
Figure kpo00008
,18
Figure kpo00009
,18
Figure kpo00010
: 진성 반도체층
20
Figure kpo00011
,20
Figure kpo00012
,20
Figure kpo00013
: n형 전도성 반도체층 24 : 그리드

Claims (26)

  1. 비정질 반도체 합금재료의 진성층의 벌크(bulk) 두께의 실질적인 부분에 걸쳐서 진성층의 밴드갭을 공간적으로 구배시키기 위하여 최소한 진성층 벌크두께의 실질적인 부분으로 도입되는 최소한 하나의 밴드갭 변경원소, 진성층-도우판트층 계면으로부터 제거된 영역을 포함하는 상기 구배진 부분을 포함하여 개선된 진성층이 최소한 제 1밴드갭을 갖는 두께의 제 1부분과 제 1밴드캡 부분보다 좁은 제 2 밴드갭을 갖는 두께의 제2부분을 특징으로 하여, 상기 진성층이 반도체 합금재료의 마주보며 도우핑된 층들(16
    Figure kpo00047
    ,2
    Figure kpo00048
    ) 사이에서 샌드위치되고, 진성층-도우판트층 계면들에 인접하지 않는 진성층의 모든 부분들의 밴드갭이 도우판트층들의 밴드갭보다 적은, 박막 비정질 반도체 합금재료의 최소한 하나의 진성층(18
    Figure kpo00049
    )을 포함하는 솔라셀(12
    Figure kpo00050
    ).
  2. 제1항에 있어서, 게르마늄이 밴드갭 변경원소이고 진성층의 벌크두께의 실질적인 부분이 실리콘 게르마늄 합금재료로부터 제조되는 솔라셀.
  3. 제2항에 있어서, 상기 실리콘 게르마늄 합금속으로 혼입된 게르마늄의 백분율이 진성층의 벌크두께의 실질적인 부분을 통하여 변화하는 솔라셀.
  4. 제3항에 있어서, 상기 실리콘 게르마늄 합금속으로 혼입된 게르마늄의 백분율이 진성층의 벌크두께의 실질적인 부분을 통하여 구배지는 솔라셀.
  5. 제4항에 있어서, 상기 진성층으로 혼입된 게르마늄의 백분율이 도우핑된 층들을 지닌 진성층 각각의 계면들에 인접한 최소로부터 진성층의 벌크두께 내부의 최대로 구배지는 솔라셀.
  6. 제5항에 있어서, 상기 실리콘 게르마늄층으로 혼입된 상기 게르마늄의 구배가 최소한 500Å 두께에 관한 상기 최대로 유지되는 솔라셀.
  7. 제5항에 있어서, 상기 실리콘 게르마늄층으로 혼입된 상기 게르마늄의 구배가 명확한 최소에 이르는 솔라셀.
  8. 제5항에 있어서, 실리콘 게르마늄 합금재료의 상기 진성층이 도우핑된 층들을 지닌 진성층의 계면에서 실질적으로 게르마늄이 없는 영역을 포함하는 솔라셀.
  9. 제4항에 있어서, 실리콘 게르마늄 합금재료의 상기 진성층의 밴드갭이 진성층 벌크두께 내부의 약1.2-1.6eV의 최소로 구배지는 솔라셀.
  10. 제4항에 있어서, 실리콘 게르마늄 합금재료의 상기 진성층의 밴드갭이 진성층 벌크두께 내부의 약 1.4-1.5eV의 최소로 구배지는 솔라셀.
  11. 제4항에 있어서, 광입사 도우핑된 층 반대편에 도우핑된 층을 지닌 진성층 계면으로부터 최대 게르마늄 혼입의 상기 영역까지로의 게르마늄의 구배진 혼합과 비교하여 광입사 도우핑된 층을 지닌 진성층 계면으로부터 진성층 벌크두께 내부의 최대 게르마늄 혼입의 영역까지의 상기 진성층으로 게르마늄의 구배진 혼입이 더욱 신속한 솔라셀.
  12. 제11항에 있어서, 최대 게르마늄 혼입의 상기 영역이 최소한 500Å에 관하여 일정한 솔라셀.
  13. 제4항에 있어서, 광발생된 전하 캐리어들의 수집을 개선시키기 위하여 붕소가 상기 진성층의 실리콘 게르마늄 합금재료로 혼입되는 솔라셀.
  14. 제13항에 있어서, 진성층속으로 게르마늄의 구배진 혼입을 보상하기 위하여 상기 진성층속으로 혼입된 붕소가 구배지는 솔라셀.
  15. 제8항에 있어서, 상기 진성층이 상기 도우핑된 층들을 지닌 진성층 계면에 인접하여 혼입된 밴드갭 확장 원소를 더욱 포함하는 솔라셀.
  16. 제15항에 있어서, 밴드갭 확장 원소의 백분율 혼입이 도우핑된 층들을 지닌 진성층 계면의 최대로부터 진성층의 벌크두께에 인접하는 내부의 최소까지로 구배지는 솔라셀.
  17. 제16항에 있어서, 진성층의 밴드갭이 마주보며 배치된 도우핑된 층들을 지닌 진성층 계면 각각의 가장 넓은 밴드갭 부분으로부터 진성층의 벌크두께 내부의 중앙영역에 인접한 최소 밴드갭 부분까지로 연속적으로 구배지고 상기 중앙영역이 대략 1.2-1.6eV의 밴드갭을 갖는 솔라셀.
  18. 제4항에 있어서, 직렬 광전구조물을 형성하기 위하여 상기 하나의 솔라셀과 광학적 및 전기적 직렬관계로 배치된 최소한 하나의 부가적인 솔라셀(12
    Figure kpo00051
    )을 포함하는 솔라셀.
  19. 제18항에 있어서, 최소한 하나의 부가적인 솔라셀의 최소한 하나가 반도체 합금재료의 마주보며 도우핑된 층들(16
    Figure kpo00052
    20
    Figure kpo00053
    ) 사이에서 샌드위치된 박막 비정질 반도체 합금재료의 진성층(18
    Figure kpo00054
    )을 포함하여, 상기 부가적인 진성층이 최소한 제1밴드갭을 갖는 두께의 제1부분과 제2밴드갭보다 좁은 밴드갭을 갖는 두께의 제2부분으로 특징되고, 상기 부가적인 셈의 진성층의 밴드갭이 진성층 벌크두께의 실질적인 부분을 통하여 공간적으로 구배지며, 상기 구배진 부분이 진성층-도우판드 계면으로부터 제거된 영역을 포함하는 솔라셀.
  20. 제19항에 있어서, 부가적인 솔라셀의 진성층의 더 좁은 밴드갭 반도체 합금재료가 상기 하나의 솔라셀의 진성층의 더 좁은 밴드갭 반도체 합금재료와 상이한 솔라셀.
  21. 제20항에 있어서, 최하부 n-형층 아래에 배치되어 동작하는 후방반사기를 포함하여, 상기 이중층의 후방반사기가 전도성 산화물의 최상부 층과 고 반사성의 최하부 층으로 제조되는 솔라셀.
  22. 제21항에 있어서, 최상부 후방반사기층이 산화아연으로 제조되고 최하부 후방반사기층이 은으로 제조되는 솔라셀.
  23. 제21항에 있어서, 반도체 합금재료의 진성층들의 최소한 하나와 광전구조물의 셀들 각각의 광입사 도우핑된 층들의 최소한 하나 사이에 배치되어 동작하는 버퍼층을 포함하는 솔라셀.
  24. 도우핑된 층들을 지닌 진성층 계면 각각에 인접한 가장 넓은 밴드갭 부분으로부터 진성층 벌크두께 내부의 최소 밴드갭부분으로 진성층의 밴드갭을 공간적으로 구배시키기 위하여 최소한 하나의 진성층의 벌크두께의 실질적인 부분으로 도입되는 최소한 하나의 밴드갭 변경원소를 포함하여 개선된, 진성층이 최소한 제1밴드갭을 는 두께의 제1부분과 제1밴드갭보다 좁은 제2밴드갭을 갖는 두께의 제2부분을 특징으로 하여 상기 진성층이 반도체 합금재료의 마주보며 도우핑된 층들(16
    Figure kpo00055
    20
    Figure kpo00056
    ) 사이에 샌드위치되고 진성층-도우판트층 계면에 인접하지 않는 진성층의 모든 부분들의 밴드갭이 도우판트층들의 밴드갭보다 적은 박막 비정질 반도체 합금재료의 최소한 하나의 진성층을 포함하는 솔라셀.
  25. 제24항에 있어서 최소한 진성층 벌크의 실질적인 부분이 실리콘 게르마늄 합금재료로부터 제조되고 상기 실리콘 게르마늄 합금재료로 혼입된 게르마늄 함량이 진성층의 벌크두께의 실질적인 부분을 통하여 구배지는 솔라셀.
  26. 제25항에 있어서, 상기 진성층으로 혼입된 게르마늄 백분율이 도우핑된 층들을 지닌 진성층 계면 각각에 인접한 최소로부터 진성층 벌크두께 내부의 최대로 구배지는 솔라셀.
KR1019880010090A 1987-08-19 1988-08-08 공간적으로 변조된 진성층을 포함하는 박막 솔라 셀 KR960015529B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US087,264 1987-08-19
US07/087,264 US4816082A (en) 1987-08-19 1987-08-19 Thin film solar cell including a spatially modulated intrinsic layer
US087264 1987-08-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR890004436A KR890004436A (ko) 1989-04-22
KR960015529B1 true KR960015529B1 (ko) 1996-11-15

Family

ID=22204120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019880010090A KR960015529B1 (ko) 1987-08-19 1988-08-08 공간적으로 변조된 진성층을 포함하는 박막 솔라 셀

Country Status (9)

Country Link
US (1) US4816082A (ko)
EP (1) EP0304145B1 (ko)
JP (1) JPH0738454B2 (ko)
KR (1) KR960015529B1 (ko)
CN (1) CN1010268B (ko)
AT (1) ATE131660T1 (ko)
CA (1) CA1289232C (ko)
DE (1) DE3854773T2 (ko)
ES (1) ES2080723T3 (ko)

Families Citing this family (130)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3906345A1 (de) * 1989-02-28 1990-08-30 Eckhard Dr Kaufmann Thermoelektrisches wandlerelement
US5101260A (en) * 1989-05-01 1992-03-31 Energy Conversion Devices, Inc. Multilayer light scattering photovoltaic back reflector and method of making same
DE3917685A1 (de) * 1989-05-31 1990-12-06 Telefunken Electronic Gmbh Halbleiter-bauelement
US5051804A (en) * 1989-12-01 1991-09-24 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Photodetector having high speed and sensitivity
US5104455A (en) * 1990-01-09 1992-04-14 Sharp Kabushiki Kaisha Amorphous semiconductor solar cell
JPH03252171A (ja) * 1990-02-28 1991-11-11 Sharp Corp 非晶質太陽電池
JP2632740B2 (ja) * 1990-06-11 1997-07-23 シャープ株式会社 非晶質半導体太陽電池
JP2719230B2 (ja) * 1990-11-22 1998-02-25 キヤノン株式会社 光起電力素子
JP2895213B2 (ja) * 1990-11-26 1999-05-24 キヤノン株式会社 光起電力素子
JP2733385B2 (ja) * 1990-12-13 1998-03-30 キヤノン株式会社 太陽電池
JP2733383B2 (ja) * 1990-12-13 1998-03-30 キヤノン株式会社 太陽電池
JP2710246B2 (ja) * 1991-02-07 1998-02-10 キヤノン株式会社 光起電力素子
JP2918345B2 (ja) * 1991-02-20 1999-07-12 キヤノン株式会社 光起電力素子
JP2999280B2 (ja) * 1991-02-22 2000-01-17 キヤノン株式会社 光起電力素子
US5176758A (en) * 1991-05-20 1993-01-05 United Solar Systems Corporation Translucent photovoltaic sheet material and panels
US5204272A (en) * 1991-12-13 1993-04-20 United Solar Systems Corporation Semiconductor device and microwave process for its manufacture
JP2951146B2 (ja) * 1992-04-15 1999-09-20 キヤノン株式会社 光起電力デバイス
JP2761156B2 (ja) * 1992-06-30 1998-06-04 キヤノン株式会社 光起電力素子及びその製造方法、並びにそれを用いた発電装置
JP2733176B2 (ja) * 1992-11-16 1998-03-30 キヤノン株式会社 光起電力素子及びそれを用いた発電装置
US5429685A (en) * 1992-11-16 1995-07-04 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion element and power generation system using the same
EP0609104B1 (en) * 1993-01-29 1998-05-20 Canon Kabushiki Kaisha Process for the formation of functional deposited films
CN1135635C (zh) * 1994-03-25 2004-01-21 阿莫科/恩龙太阳公司 增强光电器件和电子器件的光和电特性的等离子淀积工艺
JP3169337B2 (ja) * 1995-05-30 2001-05-21 キヤノン株式会社 光起電力素子及びその製造方法
US5716480A (en) * 1995-07-13 1998-02-10 Canon Kabushiki Kaisha Photovoltaic device and method of manufacturing the same
US5626976A (en) * 1995-07-24 1997-05-06 Motorola, Inc. Flexible energy storage device with integral charging unit
US5719076A (en) * 1996-04-24 1998-02-17 United Solar Systems Corporation Method for the manufacture of semiconductor devices with optimized hydrogen content
EP0831538A3 (en) * 1996-09-19 1999-07-14 Canon Kabushiki Kaisha Photovoltaic element having a specific doped layer
JPH1154773A (ja) * 1997-08-01 1999-02-26 Canon Inc 光起電力素子及びその製造方法
JP3490964B2 (ja) * 2000-09-05 2004-01-26 三洋電機株式会社 光起電力装置
JP4171428B2 (ja) 2003-03-20 2008-10-22 三洋電機株式会社 光起電力装置
WO2008048233A2 (en) * 2005-08-22 2008-04-24 Q1 Nanosystems, Inc. Nanostructure and photovoltaic cell implementing same
WO2007118204A2 (en) * 2006-04-06 2007-10-18 Applied Materials, Inc. Reactive sputtering zinc oxide transparent conductive oxides onto large area substrates
US8017860B2 (en) 2006-05-15 2011-09-13 Stion Corporation Method and structure for thin film photovoltaic materials using bulk semiconductor materials
US9105776B2 (en) * 2006-05-15 2015-08-11 Stion Corporation Method and structure for thin film photovoltaic materials using semiconductor materials
IL176885A0 (en) * 2006-07-16 2006-10-31 Solaroll Ltd A thin-film photovoltaic conversion device and method of manufacturing the same
US7674662B2 (en) * 2006-07-19 2010-03-09 Applied Materials, Inc. Process for making thin film field effect transistors using zinc oxide
CN101569017B (zh) * 2006-12-25 2011-11-30 夏普株式会社 光电转换装置及其制造方法
US20080254613A1 (en) * 2007-04-10 2008-10-16 Applied Materials, Inc. Methods for forming metal interconnect structure for thin film transistor applications
US7927713B2 (en) 2007-04-27 2011-04-19 Applied Materials, Inc. Thin film semiconductor material produced through reactive sputtering of zinc target using nitrogen gases
US20080300918A1 (en) * 2007-05-29 2008-12-04 Commercenet Consortium, Inc. System and method for facilitating hospital scheduling and support
US8071179B2 (en) * 2007-06-29 2011-12-06 Stion Corporation Methods for infusing one or more materials into nano-voids if nanoporous or nanostructured materials
US20090007950A1 (en) * 2007-07-05 2009-01-08 Eliade Stefanescu Longitudinal quantum heat converter
US20100019618A1 (en) * 2007-07-05 2010-01-28 Eliade Stefanescu Transversal quantum heat converter
US7919400B2 (en) * 2007-07-10 2011-04-05 Stion Corporation Methods for doping nanostructured materials and nanostructured thin films
KR101536101B1 (ko) * 2007-08-02 2015-07-13 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 박막 반도체 물질들을 이용하는 박막 트랜지스터들
CN101373795A (zh) * 2007-08-20 2009-02-25 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 太阳能电池
US8614396B2 (en) * 2007-09-28 2013-12-24 Stion Corporation Method and material for purifying iron disilicide for photovoltaic application
US8759671B2 (en) * 2007-09-28 2014-06-24 Stion Corporation Thin film metal oxide bearing semiconductor material for single junction solar cell devices
US8287942B1 (en) 2007-09-28 2012-10-16 Stion Corporation Method for manufacture of semiconductor bearing thin film material
US8058092B2 (en) * 2007-09-28 2011-11-15 Stion Corporation Method and material for processing iron disilicide for photovoltaic application
US7998762B1 (en) 2007-11-14 2011-08-16 Stion Corporation Method and system for large scale manufacture of thin film photovoltaic devices using multi-chamber configuration
DE102007058750A1 (de) 2007-12-04 2009-06-18 Parabel Ag Mehrschichtiges Solarelement
AU2008333222A1 (en) 2007-12-04 2009-06-11 Parabel Ag Multilayer solar element
US8440903B1 (en) 2008-02-21 2013-05-14 Stion Corporation Method and structure for forming module using a powder coating and thermal treatment process
US8075723B1 (en) 2008-03-03 2011-12-13 Stion Corporation Laser separation method for manufacture of unit cells for thin film photovoltaic materials
US8772078B1 (en) 2008-03-03 2014-07-08 Stion Corporation Method and system for laser separation for exclusion region of multi-junction photovoltaic materials
US8980066B2 (en) * 2008-03-14 2015-03-17 Applied Materials, Inc. Thin film metal oxynitride semiconductors
US8143093B2 (en) * 2008-03-20 2012-03-27 Applied Materials, Inc. Process to make metal oxide thin film transistor array with etch stopping layer
US7879698B2 (en) * 2008-03-24 2011-02-01 Applied Materials, Inc. Integrated process system and process sequence for production of thin film transistor arrays using doped or compounded metal oxide semiconductor
US7939454B1 (en) 2008-05-31 2011-05-10 Stion Corporation Module and lamination process for multijunction cells
US8642138B2 (en) 2008-06-11 2014-02-04 Stion Corporation Processing method for cleaning sulfur entities of contact regions
US9087943B2 (en) * 2008-06-25 2015-07-21 Stion Corporation High efficiency photovoltaic cell and manufacturing method free of metal disulfide barrier material
US8003432B2 (en) 2008-06-25 2011-08-23 Stion Corporation Consumable adhesive layer for thin film photovoltaic material
US8258511B2 (en) 2008-07-02 2012-09-04 Applied Materials, Inc. Thin film transistors using multiple active channel layers
WO2010009436A2 (en) 2008-07-17 2010-01-21 Uriel Solar Inc. High power efficiency, large substrate, polycrystalline cdte thin film semiconductor photovoltaic cell structures grown by molecular beam epitaxy at high deposition rate for use in solar electricity generation
US8207008B1 (en) 2008-08-01 2012-06-26 Stion Corporation Affixing method and solar decal device using a thin film photovoltaic
US7855089B2 (en) * 2008-09-10 2010-12-21 Stion Corporation Application specific solar cell and method for manufacture using thin film photovoltaic materials
US8394662B1 (en) 2008-09-29 2013-03-12 Stion Corporation Chloride species surface treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method
US8501521B1 (en) 2008-09-29 2013-08-06 Stion Corporation Copper species surface treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method
US8476104B1 (en) 2008-09-29 2013-07-02 Stion Corporation Sodium species surface treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method
US8008110B1 (en) 2008-09-29 2011-08-30 Stion Corporation Bulk sodium species treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method
US8236597B1 (en) 2008-09-29 2012-08-07 Stion Corporation Bulk metal species treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method
US8026122B1 (en) 2008-09-29 2011-09-27 Stion Corporation Metal species surface treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method
US8008112B1 (en) 2008-09-29 2011-08-30 Stion Corporation Bulk chloride species treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method
US7947524B2 (en) * 2008-09-30 2011-05-24 Stion Corporation Humidity control and method for thin film photovoltaic materials
US7863074B2 (en) * 2008-09-30 2011-01-04 Stion Corporation Patterning electrode materials free from berm structures for thin film photovoltaic cells
US8383450B2 (en) * 2008-09-30 2013-02-26 Stion Corporation Large scale chemical bath system and method for cadmium sulfide processing of thin film photovoltaic materials
US7910399B1 (en) 2008-09-30 2011-03-22 Stion Corporation Thermal management and method for large scale processing of CIS and/or CIGS based thin films overlying glass substrates
US8425739B1 (en) 2008-09-30 2013-04-23 Stion Corporation In chamber sodium doping process and system for large scale cigs based thin film photovoltaic materials
US8741689B2 (en) * 2008-10-01 2014-06-03 Stion Corporation Thermal pre-treatment process for soda lime glass substrate for thin film photovoltaic materials
US20110018103A1 (en) 2008-10-02 2011-01-27 Stion Corporation System and method for transferring substrates in large scale processing of cigs and/or cis devices
US8435826B1 (en) 2008-10-06 2013-05-07 Stion Corporation Bulk sulfide species treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method
US8003430B1 (en) 2008-10-06 2011-08-23 Stion Corporation Sulfide species treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method
USD625695S1 (en) 2008-10-14 2010-10-19 Stion Corporation Patterned thin film photovoltaic module
US8168463B2 (en) 2008-10-17 2012-05-01 Stion Corporation Zinc oxide film method and structure for CIGS cell
US8344243B2 (en) * 2008-11-20 2013-01-01 Stion Corporation Method and structure for thin film photovoltaic cell using similar material junction
US20100133094A1 (en) * 2008-12-02 2010-06-03 Applied Materials, Inc. Transparent conductive film with high transmittance formed by a reactive sputter deposition
US20100147380A1 (en) * 2008-12-17 2010-06-17 Seagate Technology Llc Hybrid Photovoltaic Cell Using Amorphous Silicon Germanium Absorbers and Wide Bandgap Dopant Layers
US20100163406A1 (en) * 2008-12-30 2010-07-01 Applied Materials, Inc. Substrate support in a reactive sputter chamber
USD662040S1 (en) 2009-06-12 2012-06-19 Stion Corporation Pin striped thin film solar module for garden lamp
USD628332S1 (en) 2009-06-12 2010-11-30 Stion Corporation Pin striped thin film solar module for street lamp
USD632415S1 (en) 2009-06-13 2011-02-08 Stion Corporation Pin striped thin film solar module for cluster lamp
USD662041S1 (en) 2009-06-23 2012-06-19 Stion Corporation Pin striped thin film solar module for laptop personal computer
USD652262S1 (en) 2009-06-23 2012-01-17 Stion Corporation Pin striped thin film solar module for cooler
US8507786B1 (en) 2009-06-27 2013-08-13 Stion Corporation Manufacturing method for patterning CIGS/CIS solar cells
USD627696S1 (en) 2009-07-01 2010-11-23 Stion Corporation Pin striped thin film solar module for recreational vehicle
CN101820006B (zh) * 2009-07-20 2013-10-02 湖南共创光伏科技有限公司 高转化率硅基单结多叠层pin薄膜太阳能电池及其制造方法
US8398772B1 (en) 2009-08-18 2013-03-19 Stion Corporation Method and structure for processing thin film PV cells with improved temperature uniformity
JP5889791B2 (ja) 2009-09-24 2016-03-22 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ ソース・ドレイン金属エッチングのためのウェットプロセスを用いた金属酸化物又は金属酸窒化物ｔｆｔの製造方法
US8840763B2 (en) * 2009-09-28 2014-09-23 Applied Materials, Inc. Methods for stable process in a reactive sputtering process using zinc or doped zinc target
US8809096B1 (en) 2009-10-22 2014-08-19 Stion Corporation Bell jar extraction tool method and apparatus for thin film photovoltaic materials
CN101697359B (zh) * 2009-10-26 2012-01-25 新奥光伏能源有限公司 一种太阳能电池
CN101794834B (zh) * 2009-12-14 2013-06-12 湖南共创光伏科技有限公司 设有上转换荧光材料膜层的高效太阳能薄膜电池及其膜层制备方法
US8859880B2 (en) 2010-01-22 2014-10-14 Stion Corporation Method and structure for tiling industrial thin-film solar devices
US8263494B2 (en) 2010-01-25 2012-09-11 Stion Corporation Method for improved patterning accuracy for thin film photovoltaic panels
US9202954B2 (en) * 2010-03-03 2015-12-01 Q1 Nanosystems Corporation Nanostructure and photovoltaic cell implementing same
KR101084984B1 (ko) * 2010-03-15 2011-11-21 한국철강 주식회사 플렉서블 기판 또는 인플렉서블 기판을 포함하는 광기전력 장치의 제조 방법
TWI470818B (zh) * 2010-03-24 2015-01-21 Hitachi Ltd Solar battery
US9096930B2 (en) 2010-03-29 2015-08-04 Stion Corporation Apparatus for manufacturing thin film photovoltaic devices
CN101866973A (zh) * 2010-06-09 2010-10-20 中国科学院电工研究所 一种用于太阳电池的薄膜硅/晶体硅异质pn结结构
US8461061B2 (en) 2010-07-23 2013-06-11 Stion Corporation Quartz boat method and apparatus for thin film thermal treatment
US8628997B2 (en) 2010-10-01 2014-01-14 Stion Corporation Method and device for cadmium-free solar cells
CN102034880B (zh) * 2010-11-10 2012-04-04 曾明生 一种高效太阳能光伏电池和一种高效太阳能光伏电池系统
KR20120067544A (ko) * 2010-12-16 2012-06-26 엘지전자 주식회사 박막 태양전지 및 이의 제조 방법
US8998606B2 (en) 2011-01-14 2015-04-07 Stion Corporation Apparatus and method utilizing forced convection for uniform thermal treatment of thin film devices
US8728200B1 (en) 2011-01-14 2014-05-20 Stion Corporation Method and system for recycling processing gas for selenization of thin film photovoltaic materials
KR101573029B1 (ko) * 2011-02-23 2015-12-03 한국전자통신연구원 박막 태양전지 및 그의 제조방법
EP2546667A1 (en) * 2011-07-13 2013-01-16 Jean Randhahn Method for characterizing large area thin film photovoltaic devices
CN102280514B (zh) * 2011-08-12 2013-03-13 哈尔滨工业大学 本征层为碳锗薄膜的太阳能电池的制备方法
US8436445B2 (en) 2011-08-15 2013-05-07 Stion Corporation Method of manufacture of sodium doped CIGS/CIGSS absorber layers for high efficiency photovoltaic devices
US9040340B2 (en) * 2011-11-14 2015-05-26 International Business Machines Corporation Temperature grading for band gap engineering of photovoltaic devices
CN102522447A (zh) * 2011-12-22 2012-06-27 南开大学 一种吸收层具有带隙梯度结构的微晶硅锗薄膜太阳电池
US9082911B2 (en) 2013-01-28 2015-07-14 Q1 Nanosystems Corporation Three-dimensional metamaterial device with photovoltaic bristles
US9954126B2 (en) 2013-03-14 2018-04-24 Q1 Nanosystems Corporation Three-dimensional photovoltaic devices including cavity-containing cores and methods of manufacture
US20140264998A1 (en) 2013-03-14 2014-09-18 Q1 Nanosystems Corporation Methods for manufacturing three-dimensional metamaterial devices with photovoltaic bristles
CN104393087A (zh) * 2014-11-14 2015-03-04 西安电子科技大学 具有渐变锗组分本征层的非晶硅薄膜太阳电池及其制备方法
CN104733549B (zh) * 2015-03-25 2017-04-12 江苏武进汉能光伏有限公司 一种提高薄膜太阳能电池功率的方法
CN105895715A (zh) * 2016-04-29 2016-08-24 苏州协鑫集成科技工业应用研究院有限公司 异质结太阳能电池及其制备方法
CN106784146A (zh) * 2016-12-26 2017-05-31 济南大学 一种甲胺铅碘/可调带隙非晶硅锗叠层薄膜电池组装技术
CN114759098B (zh) * 2020-12-29 2023-12-01 隆基绿能科技股份有限公司 一种碳化硅光伏器件

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4254429A (en) * 1978-07-08 1981-03-03 Shunpei Yamazaki Hetero junction semiconductor device
JPS5688377A (en) * 1979-12-19 1981-07-17 Mitsubishi Electric Corp Solar battery and manufacture thereof
JPS5818975A (ja) * 1981-07-27 1983-02-03 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換装置
JPS5825281A (ja) * 1981-08-07 1983-02-15 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置
JPS5825282A (ja) * 1981-08-07 1983-02-15 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換装置
JPS5898988A (ja) * 1981-12-08 1983-06-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 太陽光電池
US4379943A (en) * 1981-12-14 1983-04-12 Energy Conversion Devices, Inc. Current enhanced photovoltaic device
JPH065765B2 (ja) * 1982-12-23 1994-01-19 株式会社半導体エネルギ−研究所 光電変換装置
US4471155A (en) * 1983-04-15 1984-09-11 Energy Conversion Devices, Inc. Narrow band gap photovoltaic devices with enhanced open circuit voltage
US4542256A (en) * 1984-04-27 1985-09-17 University Of Delaware Graded affinity photovoltaic cell
DE8430810U1 (de) * 1984-10-19 1986-05-07 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Solarzelle mit graduellem Energiebandabstand mit einem aus amorphem Silizium bestehenden Halbleiterkorper

Also Published As

Publication number Publication date
CN1010268B (zh) 1990-10-31
CA1289232C (en) 1991-09-17
US4816082A (en) 1989-03-28
JPH0738454B2 (ja) 1995-04-26
JPS6471182A (en) 1989-03-16
EP0304145A3 (en) 1990-03-21
EP0304145B1 (en) 1995-12-13
DE3854773D1 (de) 1996-01-25
KR890004436A (ko) 1989-04-22
ES2080723T3 (es) 1996-02-16
EP0304145A2 (en) 1989-02-22
ATE131660T1 (de) 1995-12-15
DE3854773T2 (de) 1996-06-13
CN1032267A (zh) 1989-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR960015529B1 (ko) 공간적으로 변조된 진성층을 포함하는 박막 솔라 셀
EP0523919B1 (en) Multijunction photovoltaic device and fabrication method
US6368892B1 (en) Monolithic multi-junction solar cells with amorphous silicon and CIS and their alloys
US5646050A (en) Increasing stabilized performance of amorphous silicon based devices produced by highly hydrogen diluted lower temperature plasma deposition
US5730808A (en) Producing solar cells by surface preparation for accelerated nucleation of microcrystalline silicon on heterogeneous substrates
US4718947A (en) Superlattice doped layers for amorphous silicon photovoltaic cells
US5114498A (en) Photovoltaic device
JPS6249672A (ja) アモルフアス光起電力素子
US8866003B2 (en) Solar cell employing an enhanced free hole density p-doped material and methods for forming the same
CN111628032B (zh) 一种硅异质结太阳电池本征钝化层的结构及其制作方法
Veerasamy et al. Photoresponse characteristics of n‐type tetrahedral amorphous carbon/p‐type Si heterojunction diodes
US5104455A (en) Amorphous semiconductor solar cell
EP0437767B1 (en) Enhancement of short-circuit current by use of wide bandgap n-layers in p-i-n amorphous silicon photovoltaic cells
US20140109961A1 (en) Compositionally-graded band gap heterojunction solar cell
JP2632740B2 (ja) 非晶質半導体太陽電池
Wang et al. High quality amorphous silicon germanium alloy solar cells made by hot-wire CVD at 10 Å/s
JP3753556B2 (ja) 光電変換素子及びその製造方法
JP4253966B2 (ja) 非晶質薄膜太陽電池
JP4471963B2 (ja) 光電変換素子の製造方法
Arya High Efficiency Amorphous Silicon Based Solar Cells: A Review
Folsch et al. Role of bandgap grading for the performance of a-SiGe: H based solar cells
Fathi Thin film solar cells on transparent plastic foils
JP3088252B2 (ja) 非晶質太陽電池
KR20120097786A (ko) 태양전지 및 그 제조방법
JPH0997919A (ja) 光導電膜及びその製造方法並びにその膜を用いた光起電力素子

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
G160 Decision to publish patent application
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20071005

Year of fee payment: 12

LAPS Lapse due to unpaid annual fee