WO2010067958A2 - Solar battery with a reusable substrate, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a solar cell and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a solar cell capable of reusing a substrate and a method of manufacturing the same.
- clean energy research and development has been actively conducted.
- clean energy include solar energy, wind energy and tidal energy.
- research and development of solar cells are being made continuously in order to use solar energy efficiently.
- Solar cells are devices that convert the sun's light energy into electrical energy. When sunlight shines on a solar cell, electrons and holes are generated inside the solar cell. The generated electrons and holes move to the P pole and the N pole included in the solar cell, and the electric current flows because all positions are generated between the P pole and the N pole.
- a solar cell comprises: i) a plurality of nanostructures spaced apart from each other and extending in one direction, ii) a first conductor layer covering one end of at least one of the plurality of nanostructures, iii A second conductor layer spaced apart from the first conductor layer and covering the other end of the nanostructure, and iv) a dielectric layer positioned between the first conductor layer and the second conductor layer.
- a silicide layer may be formed at one end of the nanostructure, and a high concentration of p-type doped region may be formed in the nanostructure in contact with the silicide layer.
- the high concentration p-type doped region may be located in the first conductive layer.
- the solar cell according to an embodiment of the present invention may further include i) a transparent contact layer positioned in contact with the first conductor layer, and ii) a light transmitting substrate positioned in contact with the transparent contact layer.
- the transparent contact layer may include indium tin oxide (ITO).
- Metal nanoparticles may be located on the surface of one or more nanostructures of the plurality of nanostructures.
- a nanostructure in contact with at least one layer selected from the group consisting of a second conductor layer and a dielectric layer comprises: i) a first doped region, and ii) a second doped region surrounding the first doped region in a direction parallel to the plate surface of the second conductor layer. It may include a doped region.
- the second doped region may be doped n-type.
- a nanostructure in contact with at least one layer selected from the group consisting of a second conductor layer and a dielectric layer may comprise i) a first doped region and ii) a second doped region in contact with the first doped region in the longitudinal direction of the nanostructure.
- the nanostructures in contact with at least one layer selected from the group consisting of a second conductor layer and a dielectric layer may comprise i) a first doped region, ii) an intrinsic region in contact with the first doped region in the longitudinal direction of the nanostructure, and iii) a nanostructure And a second doped region in contact with the intrinsic region in the longitudinal direction.
- the silicide layer may be formed at one end of the nanostructure and the other end of the nanostructure, respectively.
- the plurality of nanostructures may comprise i) a first diameter in contact with the first conductive layer, and ii) a second diameter in contact with the second conductive layer, wherein the first diameter may be smaller than the second diameter.
- the diameters of the plurality of nanostructures may be gradually smaller as they are closer to the first conductive layer along the length direction of the nanostructures.
- a high concentration doped region is formed at one end of the nanostructure, and the high concentration doped region may contact the first conductive layer.
- the solar cell according to the exemplary embodiment of the present invention may further include a blocking layer positioned on the first conductive layer between the nanostructures and covering a high concentration of the p-type doped region.
- the solar cell according to the exemplary embodiment of the present invention may further include another dielectric layer positioned opposite the dielectric layer with the second conductive layer interposed therebetween. Another dielectric layer may have a thickness of 0.5 mm to 30 mm.
- the dielectric layer and another dielectric layer may each comprise polydimethylsiloxane (PDMS).
- the plurality of nanostructures may have a concentration gradient along its length direction.
- the plurality of nanostructures have a composition of Si 1-x Ge x (0 ⁇ x ⁇ 0.5), and x may be sequentially smaller as the second conductive layer is closer to the second conductive layer along the length direction of the nanostructure.
- the plurality of nanostructures may have a composition of Si 1-x Ge x (0 ⁇ x ⁇ 0.3).
- the solar cell according to the exemplary embodiment of the present invention may further include a transparent conductive layer covering the surfaces of the plurality of nanostructures and contacting the dielectric layer and the second conductive layer.
- a plurality of nanostructures extending in a direction substantially perpendicular to the plate surface of the substrate on the substrate on which the mask layer on which the plurality of openings are formed is located; Growing through, ii) plating metal on the bottom of one or more of the nanostructures to fill the openings, iii) heat treating the nanostructure to form a silicide layer on the bottom of the nanostructure, iv) Forming a plurality of doped regions in the nanostructure, v) providing a dielectric layer over the mask layer to bond the dielectric layer and the nanostructure, vi) separating the nanostructure associated with the dielectric layer from the mask layer and the substrate, vii) Forming a heavily doped region in the nanostructure in contact with the silicide layer, and viii) a dielectric Providing a first conductor layer and a second conductor layer on the back side of the layer and the front side of the dielectric layer, respectively.
- the silicide layer may be formed by combining a metal and a material of the substrate. As the silicide layer is formed, a groove may be formed in the substrate, and the silicide layer may be seated in the groove.
- the step of forming the heavily doped region may be performed by injecting boron (B) to the externally exposed nanostructure.
- the method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention may further include providing metal nanoparticles on the surface of the nanostructure after forming a plurality of doped regions in the nanostructure.
- Forming a plurality of doped regions in the nanostructure comprises: i) forming a first doped region in the nanostructure, and ii) a second doped region surrounding the first doped region in a direction parallel to the plate surface of the substrate. It may include forming in the nanostructures. In the forming of the second doped region in the nanostructure, the second doped region may be formed in an n-type.
- Forming a plurality of doped regions in the nanostructure comprises: i) forming a first doped region in the nanostructure, and ii) forming a second doped region adjacent to the first doped region in the longitudinal direction of the nanostructure. It may include. Forming a plurality of doped regions in the nanostructure comprises: i) forming a first doped region in the nanostructure, ii) forming an intrinsic region adjacent to the first doped region in the longitudinal direction of the nanostructure, and iii ) Forming a second doped region adjacent to the intrinsic region in the longitudinal direction of the nanostructure.
- a method of manufacturing a solar cell i) providing a plurality of nanostructures on the substrate extending in a direction substantially perpendicular to the plate surface of the substrate, ii) doping between the plurality of nanostructures Providing a layer, iii) providing a barrier layer over the doped layer, iv) doping the surfaces of the plurality of nanostructures, and doping one end of the plurality of nanostructures in contact with the substrate by the doping layer to form a high concentration doped region.
- the plurality of nanostructures may be formed by etching the base material forming the substrate.
- the etching region formed during the etching of the base material may be larger as it is closer to the plate surface of the substrate.
- Providing the dielectric layer may include i) covering the other end of the plurality of nanostructures, and ii) plasma etching the dielectric layer covering the other end to externally expose the other end.
- the method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention further includes forming a transparent conductive layer covering a surface of the plurality of nanostructures exposed over the blocking layer after providing the high concentration doped region, and the first electrode.
- the transparent conductive layer may be in contact with the first electrode.
- the second electrode may be spaced apart from the conductive layer by the blocking layer.
- the solar cell manufacturing method i) providing a substrate, ii) sequentially stacking a plurality of compound semiconductor layers on the substrate, iii) an oxide induction pattern on the plurality of compound semiconductor layers Iv) providing a plurality of nanostructures by partially etching the plurality of compound semiconductor layers, v) doping the plurality of nanostructures, vi) depositing a dielectric layer between the plurality of nanostructures on the substrate.
- the plurality of compound semiconductor layers may have a concentration gradient along the stacking direction.
- the transparent conductive layer may cover the other end of the plurality of nanostructures exposed over the dielectric layer.
- the substrate can be reused, a large amount of solar cells can be manufactured at low cost. Therefore, the manufacturing efficiency of a solar cell can be increased. Since the flexibility of the solar cell can be secured using the dielectric layer, the solar cell can be applied to clothing, a flexible display, and the like. In addition, since all the advantages of the organic solar cell and the silicon solar cell can be used, the photoelectric conversion efficiency is excellent and the bending characteristic can be secured. And a low purity silicon can be used to manufacture a solar cell.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a second embodiment of the present invention.
- FIG 3 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a third embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a fourth embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a schematic flowchart illustrating a manufacturing process of the solar cell of FIG. 1.
- 6 to 13 are schematic diagrams of manufacturing processes of a solar cell corresponding to respective steps of FIG. 5.
- FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a fifth embodiment of the present invention.
- FIG. 15 is a schematic flowchart illustrating a manufacturing process of the solar cell of FIG. 14.
- 16 to 24 are schematic diagrams of manufacturing processes of a solar cell corresponding to respective steps of FIG. 15.
- FIG. 25 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a sixth embodiment of the present invention.
- FIG. 26 is a schematic flowchart illustrating a manufacturing process of the solar cell of FIG. 25.
- FIG. 27 to 35 are schematic diagrams of manufacturing processes of a solar cell corresponding to respective steps of FIG. 26.
- FIG. 36 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a seventh embodiment of the present invention.
- FIG. 37 is a schematic flowchart illustrating a manufacturing process of the solar cell of FIG. 36.
- 38 to 41 are schematic diagrams of manufacturing processes of a solar cell corresponding to respective steps of FIG. 37.
- FIG. 43 is a side scanning electron micrograph of the nanostructure of FIG. 42.
- portion When a portion is referred to as being “above” another portion, it may be just above the other portion or may be accompanied by another portion in between. In contrast, when a part is mentioned as “directly above” another part, no other part is involved between them.
- first, second, and third are used to describe various parts, components, regions, layers, and / or sections, but are not limited to these. These terms are only used to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, the first portion, component, region, layer or section described below may be referred to as the second portion, component, region, layer or section without departing from the scope of the invention.
- nano described in the specification means nano-scale, and may include micro units.
- nanostructure described herein refers to nanoscale objects including all structures, such as nanorods, nanotubes, nanowalls and nanowires.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a solar cell 100 according to a first embodiment of the present invention.
- the structure of the solar cell 100 of FIG. 1 is merely for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto. Therefore, the structure of the solar cell 100 can be modified in other forms.
- the solar cell 100 includes a plurality of nanostructures 20, a first conductor layer 40, a second conductor layer 42, and a dielectric layer 60.
- the solar cell 100 may further include other elements.
- the solar cell 100 further includes a catalyst 50, a transparent contact layer 10, a light transmitting substrate 90, and contact portions 80, 82.
- FIG. 1 illustrates nanorod-shaped nanostructures 20 extending in the z-axis direction
- the nanostructures 20 may be manufactured in a different shape. Since the plurality of nanostructures 20 are spaced apart from each other and extend in the z-axis direction, the plurality of nanostructures 20 may absorb sunlight well.
- silicon (Si), germanium (Ge), or silicon germanium (SiGe) may be used as the material of the nanostructure 20.
- Si silicon
- germanium Ge
- SiGe silicon germanium
- the nanostructure 20 includes a first doped region 201 and a second doped region 203.
- the second doped region 203 surrounds the first doped region 201.
- the second doped region 203 surrounds the first doped region 201 in a direction parallel to the plate surface 421 of the second conductor layer 42, that is, in the xy plane direction.
- the first doped region 201 may be formed in an n-type
- the second doped region 203 may be formed in a p-type. Therefore, when electrons are coupled to the first doped region 201 by the incident sunlight and holes are coupled to the second doped region 203, electromotive force is generated. Since the nanostructure 20 directly contacts only the second conductor layer 42 and the dielectric layer 60, a short circuit due to electrical connection with the first conductor layer 40 does not occur.
- a silicide layer 22 is formed at one end 20a of the nanostructure 20.
- the silicide layer 23 formed on the other end 20b of the nanostructure 20 functions as a catalyst and is used to grow the nanostructure 20.
- part of the silicide layer 22 may again function as the silicide layer 23, which is a catalyst for manufacturing the nanostructure 20. Therefore, since the solar cell 100 can be continuously manufactured by reusing the substrate 70 (shown in FIG. 6), the manufacturing cost of the solar cell 100 can be reduced. This will be explained in more detail later.
- a high concentration of p-type doped region 205 that is, p + type doped region, is formed in nanostructure 20 in contact with silicide layer 22.
- p + type doped region 205 As illustrated in FIG. 1, a high concentration of p-type doped region 205, that is, p + type doped region, is formed in nanostructure 20 in contact with silicide layer 22.
- holes generated in the nanostructure 20 by the incident sunlight can be transferred to the transparent contact layer 10 through the p + type doped region 205 well, so that the photoelectric conversion efficiency of the solar cell 100 Can increase.
- the p + type doped region 205 is located in the first conductive layer 40, the transport efficiency of the holes can be increased through the first conductive layer 40.
- the first conductor layer 40 and the second conductor layer 42 are spaced apart from each other.
- the dielectric layer 60 is positioned between the first conductor layer 40 and the second conductor layer 42 to insulate the first conductor layer 40 and the second conductor layer 42 from each other.
- zinc oxide (ZnO), silicon oxide (SiO 2 ), PDMS (polydimethylsiloxane) or a mixture thereof may be used as the material of the dielectric layer 60.
- the first conductor layer 40 covers one end 20a of the nanostructure 20, and the second conductor layer 42 covers the other end 20b of the nanostructure 20.
- the first conductor layer 40 and the second conductor layer 42 may be formed of a transparent conductive oxide (TCO) so that sunlight can be transmitted well.
- TCO transparent conductive oxide
- the sunlight penetrates the first conductor layer 40 and the second conductor layer 42 well and enters the plurality of nanostructures 20 well. Therefore, the light absorption rate of the solar cell 100 may be increased.
- the transparent contact layer 10 is positioned in contact with the first conductor layer 40 and the light transmitting substrate 90. Therefore, the light transmitting substrate 90, for example, can pass through the nanostructure 20 as it is without blocking the sunlight passing through the glass.
- the transparent contact layer 10 may include electrically indium tin oxide (ITO), and may electrically connect the first conductor layer 40 and the first contact portion 80 while transmitting light.
- ITO electrically indium tin oxide
- the second contact portion 82 and the first contact portion 80 are formed on the upper portion of the second conductor layer 42 and the transparent contact layer 10, respectively. ). Therefore, the solar cell 100 may be driven by supplying power to the passive element P.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a solar cell 200 according to a second embodiment of the present invention. Since the structure of the solar cell 200 of FIG. 2 is similar to that of the solar cell 100 of FIG. 1, the same reference numerals are used for the same parts, and a detailed description thereof will be omitted.
- the nanostructure 21 includes a first doped region 211 and a second doped region 213 formed along its longitudinal direction, that is, along the z-axis direction.
- the first doped region 211 and the second doped region 213 are adjacent to each other along the z-axis direction.
- the first doped region 211 may be formed in an n-type
- the second doped region 213 may be formed in a p-type. Therefore, when electrons are coupled to the first doped region 211 by the incident sunlight and holes are coupled to the second doped region 213, electromotive force is generated.
- a doped region in the form of p + / p / n / n + or a doped region in the form of p + / p / i / n / n + may be formed along the length direction of the nanostructure 21.
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a solar cell 300 according to a third embodiment of the present invention. Since the structure of the solar cell 300 of FIG. 3 is similar to that of the solar cell 200 of FIG. 2, the same reference numerals are used for the same parts, and a detailed description thereof will be omitted.
- the nanostructure 25 includes a first doped region 211, an intrinsic region 212, and a second doped region 213 formed along its length direction.
- the first doped region 211, the intrinsic region 212, and the second doped region 213 are in contact with each other.
- the band gap of the nanostructure 25 may be minimized by forming the intrinsic region 212 between the first doped region 211 and the second doped region 213.
- the photoelectric conversion efficiency of the solar cell 300 may be increased.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a solar cell 400 according to a fourth embodiment of the present invention. Since the structure of the solar cell 400 of FIG. 4 is similar to that of the solar cell 100 of FIG. 1, the same reference numerals are used for the same parts, and a detailed description thereof will be omitted.
- the solar cell 400 further includes metal nanoparticles 30.
- the metal nanoparticles 30 may contact the dielectric layer 60 to further maximize the surface plasmon effect. As a result, the light absorption rate of the solar cell 400 can be further improved.
- the metal nanoparticles 30 are positioned on the surface of the nanostructure 20.
- the metal nanoparticles 30 having a hemispherical shape are attached to the surface of the nanostructure 20 to induce surface plasmon effects.
- Plasmons are analogous particles in which free electrons in the metal vibrate collectively, and are partially present on the surface of the metal nanoparticles 30.
- the surface plasmon effect using the metal nanoparticles (30) it is possible to implement a high transmittance in the visible light region. As a result, the light absorption rate of the solar cell 300 can be greatly improved.
- silver (Ag), gold (Au), aluminum (Al), copper (Cu), nickel (Ni), or an alloy thereof may be used as the material of the metal nanoparticles 30. have. Since the material of the metal nanoparticles 30 is excellent in the surface plasmon effect, it is suitable for use in the solar cell 400.
- FIG. 5 schematically illustrates a flowchart of a manufacturing process of the solar cell 100 of FIG. 1
- FIGS. 6 to 13 are schematic views illustrating respective steps of the manufacturing process of the solar cell 100 of FIG. 1.
- the process will be described in order. Since the manufacturing process of the remaining parts of the solar cell 100 except for the above-described portion can be easily understood by those skilled in the art to which the present invention belongs, detailed description thereof will be omitted.
- a plurality of nanostructures 20 are grown on the substrate 70 through the mask layer 72 positioned on the substrate 70. Since the plurality of openings 721 are formed in the mask layer 72, the plurality of nanostructures 20 are grown through the plurality of openings 721.
- the plurality of nanostructures 20 extend in a direction substantially perpendicular to the plate surface 701 of the substrate 70.
- the plurality of nanostructures 20 are manufactured by injecting a precursor into a chamber (not shown) using the silicide layer 23 as a catalyst.
- the doped p-type silicon may be used as the material of the substrate 70
- silicon oxide (SiO 2 ) may be used as the material of the mask layer 72.
- nickel silicide (NiSi x ) may be used as the material of the silicide layer 23.
- the nanostructure 20 may be made of silicon.
- step S20 of FIG. 5 the opening 24 is filled by plating the metal 24 on the lower end of the nanostructure 20.
- the metal 24 such as nickel is electroless plated to fill the lower end of the nanostructure 20.
- step S30 of FIG. 5 the nanostructure 20 is heat treated to form the silicide layer 22 at the bottom of the nanostructure 20. That is, as shown in FIG. 8, the substrate 70 and the metal 24 (shown in FIG. 7) interact to form the silicide layer 22 at the bottom of the nanostructure 20.
- the silicide layer 22 is formed by combining a metal 24 (shown in FIG. 7) with silicon, which is a material of the substrate 70. Therefore, since the silicide layer 22 is formed by using a part of the material of the substrate 70, the groove 701 is formed in the substrate 70.
- the silicide layer 22 is positioned in the groove 701.
- a plurality of doped regions 201 and 203 are formed in the nanostructure 20.
- the plurality of doped regions 201 and 203 include a first doped region 201 and a second doped region 203.
- the nanostructure 20 may be coated with boron.
- the boron coated on the surface of the nanostructure 20 is diffused into the nanostructure 20 by heat, the nanostructure 20 is entirely replaced with the first doped region 201. Accordingly, the nanostructure 20 uniformly doped into the first doped region 201 may be manufactured.
- phosphorus (P) is injected into the nanostructure 20 while heat-treating the nanostructure 20 on which the first doped region 201 is formed. That is, when the nanostructure 20 is heat-treated after phosphorus is coated on the surface of the nanostructure 20, phosphorus is injected while being diffused into the nanostructure 20.
- the plasma-doped nanostructure 20 implanted with phosphorus is formed to form a second doped region 203 in the nanostructure 20.
- the outer region of the first doped region 201 is converted to the second doped region 203 while the second doped region 203 is first doped in a direction parallel to the plate surface 701 of the substrate 70. Surround area 201.
- the second doped region 203 may be formed in an n-type to increase free electron transfer efficiency of the nanostructure 20. Meanwhile, in order to prevent the first doped region 201 from being completely replaced by the second doped region 203, the heat treatment time of the nanostructure 20 for forming the second doped region 203 may be defined as the first doped region ( 201) is kept shorter than the heat treatment time of the nanostructure 20 for formation.
- the first doped region 211 and the second doped region 213 are formed along the length direction of the nanostructure 20. Can be.
- both ends of the nanostructure 20 are doped and diffused to form a pn junction structure or a pin junction structure.
- the pin junction structure includes an undoped intrinsic region.
- the nanostructure 20 is doped in a state where the dielectric layer 60 serving as a mask is formed.
- Organic materials containing phosphorus (P) and boron (B) may be spin-coated and deposited on both ends of the nanostructure 20, and then thermally treated to form the first doped region 211 and the second doped region 213. have.
- both ends of the nanostructure 20 may be doped into p-type and n-type through ion implantation, and then diffused by heat treatment to form a pn junction or a pin junction.
- the metal nanoparticles 30 may be provided on the surface of the nanostructure 20.
- the metal nanoparticles 30 may be deposited on the surface of the nanostructure 20 using a target source such as silver (Ag) in a chamber (not shown).
- the metal nanoparticles 30 may be provided on the surface of the nanostructure 20 by supporting the nanostructure 20 in a plating bath (not shown) containing a metal plating solution.
- the metal nanoparticles 30 are attached onto the surface of the nanostructure 20 by an electroless plating method.
- the metal nanoparticles 30 are attached in a hemispherical shape on the surface of the nanostructure 20.
- the dielectric layer 60 is provided on the mask layer 72 to couple the dielectric layer 60 to the nanostructure 20. Since the dielectric layer 60 is made of a material having high curability such as PDMS, the dielectric layer 60 is supported by the mask layer 72 and does not penetrate into the opening 721. Therefore, a boundary surface extending in a direction parallel to the plate surface 701 of the substrate 70 is formed between the mask layer 72 and the dielectric layer 60.
- the nanostructure 20 combined with the dielectric layer 60 may be used to fabricate the solar cell 100 (shown in FIG. 1).
- the remaining silicide layer 22 is present in the opening 721 of the substrate 70 separated from the nanostructure 20.
- the substrate 70 on which the mask layer 72 is located can be reused. That is, when the substrate 70 is placed in a chamber (not shown) and the precursor is injected, the remaining silicide layer 22 may function as a catalyst to manufacture the nanostructure 20 again through the opening 721. As a result, the manufacturing cost of the solar cell 100 (shown in FIG. 1) can be reduced by continuous reuse of the substrate 70.
- a highly doped region that is, a p + doped region 205 is formed in the nanostructure 20 in contact with the silicide layer 22. That is, the p + doped region 205 may be formed by injecting and diffusing boron (B) into one end of the externally exposed nanostructure 20. As a result, it is possible to increase the transport efficiency of holes through the p + doped region 205.
- a first conductor layer 40 and a second conductor layer 42 are provided on the back surface 601 and the front surface 603 of the dielectric layer 60, respectively. .
- the dielectric layer 60 is positioned in contact with the first conductor layer 40 and the second conductor layer 42.
- the first conductor layer 40 and the second conductor layer 42 may be formed by spin coating the dielectric layer 60.
- FIG. 14 schematically shows a cross-sectional structure of a solar cell 500 according to a fifth embodiment of the present invention. Since the structure of the solar cell 500 of FIG. 14 is similar to that of the solar cell 100 of FIG. 1, the same reference numerals are used for the same parts, and a detailed description thereof will be omitted.
- the solar cell 500 includes a plurality of nanostructures 25, a first conductive layer 40, a second conductive layer 42, a metal grid 44, and a first dielectric layer 60. ) And a second dielectric layer 62.
- the nanostructure 25 includes a first doped region 251, a second doped region 253, and a high concentration of p-type doped region 255.
- the nanostructure 25 has an inverted trapezoidal shape. Therefore, the diameter of the nanostructure 25 is gradually smaller as it approaches the first conductive layer 40 along the length direction of the nanostructure 25, that is, the z-axis direction. In addition, the first diameter D1 of the nanostructure 25 in contact with the first conductive layer 40 is smaller than the second diameter D2 of the nanostructure 25 in contact with the second conductive layer 42. Since nanostructure 25 has this structure, it is convenient to separate nanostructure 25 from a substrate (not shown). That is, since the area where the nanostructure 25 contacts the substrate (not shown) is small, the nanostructure 25 is easily separated from the substrate (not shown).
- a high concentration of p-type doped region 255 is formed at one end of nanostructure 25.
- the first doped region 251 may be formed in a p-type
- the second doped region 253 may be formed in an n-type.
- the high concentration p-type doped region 255 is positioned in contact with the first conductive layer 40. Therefore, the high concentration p-type doped region 255 may efficiently transfer electrons or holes required for power generation to the first conductive layer 40.
- the second dielectric layer 62 is positioned over the metal grid 44 and the second conductive layer 42. That is, the second dielectric layer 62 is positioned opposite the first dielectric layer 60 with the second conductive layer 42 interposed therebetween.
- the thickness of the second dielectric layer 62 may be 0.5 mm to 30 mm. If the thickness of the second dielectric layer 62 is too small, it is difficult to support the underlying silicon wire array. In addition, when the thickness of the second dielectric layer 62 is too large, the solar cell 500 does not bend well. Therefore, the thickness of the second dielectric layer 62 is maintained in the above range.
- the second dielectric layer 62 may be gripped to separate the plurality of nanostructures 25 from the substrate (not shown).
- the first dielectric layer 60 and the second dielectric layer 62 described above may include PDMS.
- PDMS is an organic support, which causes the solar cell 500 to bend well. Therefore, the solar cell 500 can be attached well to the outside of the curved building.
- a manufacturing method of the solar cell 500 will be described in more detail with reference to FIGS. 15 and 16 to 24.
- FIG. 15 is a flowchart schematically illustrating a method of manufacturing the solar cell 500 of FIG. 14, and FIGS. 16 to 24 are schematic cross-sectional views of the solar cell 500 corresponding to the respective steps of FIG. 15.
- the method of manufacturing the solar cell 500 includes: i) providing a base material (S15), ii) etching the base material to provide a plurality of nanostructures on the substrate (S25), and iii. ) Providing a doping layer and a blocking layer (S35), iv) doping the surfaces of the plurality of nanostructures, and providing a highly doped region at one end of the nanostructure (S45), v) between the plurality of nanostructures Providing a dielectric layer (S55), vi) providing a first conductive layer covering the other end of the nanostructure (S65), vii) providing another dielectric layer on the first conductive layer (S75), viii) Separating the substrate from the dielectric layer (S85), and ix) providing a second conductive layer in contact with the dielectric layer (S95).
- the manufacturing method of the solar cell 500 may further include other steps as necessary.
- the base material 501 is provided.
- p-type silicon can be used as the material of the base material 501.
- the base material 501 is etched to provide the plurality of nanostructures 25 on the substrate 70. That is, as shown in FIG. 17, the plurality of nanostructures 25 are formed by anisotropically etching the base material 501 using a mask. Therefore, the etching region located between the plurality of nanostructures 25 increases as the substrate 70 is closer to the substrate 70. As a result, an inverted trapezoidal nanostructure 25 is manufactured.
- the plurality of nanostructures 25 extend in a direction substantially perpendicular to the plate surface 701 of the substrate 70.
- the nanostructure 25 may have a diameter of 2 ⁇ m to 10 ⁇ m. If the diameter of the nanostructure 25 is too small, the pn junction is unstable. In addition, when the diameter of the nanostructure 25 is too large, the density of the nanostructure 25 is low, the light absorption and photoelectric conversion efficiency of the nanostructure 25 is low.
- the doping layer 71 and the blocking layer 73 are provided. That is, as shown in FIG. 18, a doping layer 71 and a blocking layer 73 are sequentially formed between the plurality of nanostructures 25 on the substrate 70.
- the doped layer 71 is provided to form a heavily doped region at the bottom of the nanostructure 25.
- the doped layer 71 is provided by using a method of coating a boron spin on dopatn (SOD).
- the blocking layer 73 is provided on the doped layer 71.
- the blocking layer 73 prevents a region, for example, phosphorous (P), heavily doped by the doping layer 71 from diffusing to the top of the nanostructure 25.
- the blocking layer 73 may be coated with spin on glass (SOG).
- step S45 of FIG. 15 the surfaces of the plurality of nanostructures 25 are doped, and a high concentration doped region 255 is provided at one end of the nanostructure 25. That is, as shown in FIG. 19, by floating a phosphorous spin on glass (PSOD) 75 on the plurality of nanostructures (25) by heating (600 ° C to 1100 ° C) for 1 to 30 seconds
- PSOD phosphorous spin on glass
- the surface of the plurality of nanostructures 25 is doped.
- the surfaces of the plurality of nanostructures 25 may be doped n-type.
- the doped layer 71 acts on one end of the nanostructure 25 in contact with the substrate 70 to form the heavily doped region 255.
- the nanostructure 25 including the first doped region 251, the second doped region 253, and the heavily doped region 255 is manufactured.
- the first doped region 251 may be n-type
- the second doped region 253 may be p-type
- the doped region 255 may be manufactured to a high concentration p-type.
- the dilute hydrogen fluoride solution may be used to remove the barrier layer 71 (shown in FIG. 18) and the remaining residues.
- the dielectric layer 60 is provided between the plurality of nanostructures 25. That is, as shown in FIG. 20, the dielectric layer 60 is uniformly coated on the substrate 70 between the plurality of nanostructures 25 using a spin coater. The coating speed can be adjusted from 1000 rpm to 5000 rpm and is made for 10 seconds to 10 minutes.
- PDMS may be used as a material of the dielectric layer 60. PDMS uses the substrate diluted with methylene chloride. PDMS is diluted with a dilution concentration ratio of 1-4. After completing the PDMS coating, the PDMS is heated to 50 ° C to 150 ° C. Dielectric layer 60 passivates the surface of nanostructure 25.
- the upper end of the nanostructure 25 may be exposed to the outside. That is, the top of the nanostructure 25 may be exposed to the outside by covering the ends of the plurality of nanostructures 25 with the dielectric layer 60 and plasma etching the dielectric layer 60.
- step S65 of FIG. 15 the first conductive layer 42 covering the upper ends of the plurality of nanostructures 25 is provided. That is, as shown in FIG. 21, since the plurality of nanostructures 25 are electrically connected to the first conductive layer 42, power may be supplied to the outside.
- the dielectric layer 62 is provided. As shown in FIG. 22, a metal grid 44 may be provided over the first conductive layer 42, and then a dielectric layer 62 may be provided thereon. In addition, the metal grid 44 may be omitted if unnecessary. The metal grid 44 is attached on the first conductive layer 42 to increase the conductivity of the first conductive layer 42.
- step S85 of FIG. 16 the substrate 70 is separated from the dielectric layer 60. That is, as shown in FIG. 23, since the substrate 70 (shown in FIG. 22) is firmly supported by the dielectric layer 62, the substrate 70 is pulled off after the dielectric layer 62 is gripped and pulled off. Can be recycled.
- step S95 the second conductive layer 40 in contact with the dielectric layer 60 is provided.
- the second conductive layer 40 may be formed by depositing under the dielectric layer 60. That is, as shown in FIG. 24, the second conductive layer 40 is electrically connected to the nanostructure 25. Therefore, the solar cell 500 can be manufactured using the above-described method.
- FIG. 25 schematically shows a cross-sectional structure of a solar cell 600 according to the sixth embodiment of the present invention. Since the cross-sectional structure of the solar cell 600 of FIG. 25 is similar to that of the solar cell of FIG. 15, the same reference numerals are used for the same parts, and a detailed description thereof is omitted.
- the solar cell 600 includes a plurality of nanostructures 26, a first electrode 43, a second electrode 45, a transparent conductive layer 42, and a dielectric layer 60. do.
- the solar cell 600 may further include other elements as necessary. The substrate removed during fabrication of the solar cell 600 can be reused.
- the nanostructure 26 has a concentration gradient along its longitudinal direction, that is, along the z-axis direction. That is, the nanostructure 26 has a composition of Si 1-x Ge x (0 ⁇ x ⁇ 0.5). Here, x becomes smaller gradually as it approaches the second conductive layer 42. Preferably, x described above may be greater than zero and less than or equal to three. Since the nanostructure 26 having a concentration gradient can minimize the band gap, the photoelectric conversion efficiency can be greatly increased. In addition, since the surface of the nanostructure 26 is doped to form a pn junction, electrons and holes are formed by incident light, and electromotive force is generated as they move. Hereinafter, a method of manufacturing the solar cell 600 will be described in detail with reference to FIGS. 26 and 27 to 33.
- FIG. 26 shows a schematic flowchart of a method of manufacturing the solar cell 600 of FIG. 25.
- the manufacturing method of the solar cell 600 of FIG. 26 is merely for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto. Therefore, the manufacturing method of the solar cell 600 can be modified in other forms.
- the method of manufacturing the solar cell 600 includes: i) providing a substrate (S16), ii) sequentially stacking a plurality of compound semiconductor layers on the substrate (S26), and iii) a plurality of Forming an oxide induction pattern on the compound semiconductor layers (S36), iv) providing a plurality of nanostructures by partially etching the compound semiconductor layers (S46), and v) doping the plurality of nanostructures.
- Step S106 is included.
- the manufacturing method of the solar cell 600 may further include other steps.
- the substrate 70 is provided. That is, various materials such as ceramics such as alumina, stainless steel (SUS), silicon, polymer, or aluminum foil may be used for the substrate 70 illustrated in FIG. 27.
- various materials such as ceramics such as alumina, stainless steel (SUS), silicon, polymer, or aluminum foil may be used for the substrate 70 illustrated in FIG. 27.
- the plurality of compound semiconductor layers 260 are sequentially stacked on the substrate 70. That is, the plurality of compound semiconductor layers 260 shown in FIG. 28 have a multilayer thin film structure whose composition is changed.
- the compound semiconductor layers 260 may be a gallium arsenide (GaAs) layer or a silicon germanium (SiGe) layer.
- the amount of N added may be adjusted. More specifically, the compound semiconductor layers 260 may have a composition of GaAs 1-x N x , and x may be different for each compound semiconductor 260.
- an oxide induction pattern 262 is formed on the plurality of compound semiconductor layers 260.
- an oxide induction layer is formed thereon.
- the mask pattern (not shown) has a dot shape.
- the mask pattern (not shown) may be a photoresist pattern.
- An oxide induction layer may oxidize the compound semiconductor layer 260 by a galvanic effect.
- the reduction potential of the oxide induction layer (not shown) may be higher than that of the compound semiconductor layer 260.
- the oxide induction layer (not shown) may be a noble metal such as Ag, Au, and Pt.
- an oxide induction pattern 262 is formed by removing a mask pattern (not shown). Accordingly, the oxide induction pattern 262 is disposed on the compound semiconductor layer 260.
- the plurality of nanostructures are provided by partially etching the plurality of compound semiconductor layers. That is, the electrolyte is contacted between the oxide induction pattern 262 and the compound semiconductor layer 260. Specifically, the substrate on which the oxide induction pattern 262 is formed may be immersed in the electrolyte. In this case, due to the reduction potential difference between the oxide induction pattern 262 and the compound semiconductor layer 260, the surface where the compound semiconductor layer 260 is in contact with the oxide induction pattern 262 is oxidized to generate an oxide. When the electrolyte further includes an etchant for etching the oxide, the surface of the compound semiconductor layer 260 in contact with the oxide induction pattern 262 may be selectively etched.
- the region of the compound semiconductor layer 260 not in contact with the oxide induction pattern 262 remains to form the nanostructure 26.
- the etching time may be adjusted so that the substrate 70 is not etched or the etching is minimized.
- the electrolyte including an etchant may be an HF / H 2 O 2 solution.
- the remaining oxide induction pattern 262 is removed using HF dilute aqueous solution.
- the lower region of the compound semiconductor layer 260 is formed of Si 0.5 Ge 0.5 or Si 0.7 Ge 0.3 material, and the upper region of the compound semiconductor layer 260 is formed of silicon, Strain due to lattice mismatch may occur between the substrate 70 and the lower region of the compound semiconductor layer 260.
- the nanostructure 26 is manufactured by etching the compound semiconductor layer 260, deformation due to lattice mismatch may be relaxed. Therefore, the possibility of defects in the nanostructure 26 can be lowered.
- the core-shell nanostructure 26 is manufactured by doping the plurality of nanostructures 26. That is, as illustrated in FIG. 31, plasma ion doping or monolayer doping (MLD) may be used to manufacture the nanostructure 26. This method is used to form a conformal shallow pn junction within the surface of the nanostructure 26.
- plasma ion doping or monolayer doping MLD
- step S66 of FIG. 26 the dielectric layer 60 is formed between the plurality of nanostructures 26 formed on the substrate 70. That is, as shown in FIG. 32, the dielectric layer 60 is formed with the upper ends of the plurality of nanostructures 26 exposed on the dielectric layer 60.
- a transparent conductive layer 42 is provided over the dielectric layer 60. That is, as shown in FIG. 33, the transparent conductive layer 42 is provided on the dielectric layer 60 to cover the upper ends of the plurality of nanostructures 26 with the transparent conductive layer 42.
- ZnO, ITO or a conductive polymer may be used as the material of the transparent conductive layer 42.
- the first electrode 43 is provided on the transparent conductive layer 42.
- the first electrode 43 may be formed of a Ti / Al thin film.
- the first electrode 43 may be formed by forming an electrode film on the transparent conductive layer 42 and then patterning the electrode film.
- step S96 of FIG. 26 the substrate 70 is separated from the plurality of nanostructures 26 to expose the plurality of nanostructures 26 to the outside. That is, as shown in FIG. 35, the substrate 70 (shown in FIG. 34) is separated from the plurality of nanostructures 26. Therefore, the substrate 70 can be recycled.
- a second electrode 45 (shown in FIG. 25) is provided to cover one end of the plurality of nanostructures 26 and contact the dielectric layer 60. That is, the second electrode 45 (shown in FIG. 25) made of an Al thin film is formed under the dielectric layer 60 (shown in FIG. 25).
- the solar cell 600 (shown in FIG. 25) can be manufactured through the above-described manufacturing method. Since the substrate 70 (shown in FIG. 34) used in manufacturing the solar cell 600 can be reused, the manufacturing cost of the solar cell 600 can be greatly reduced.
- the nanostructure having a concentration gradient may be selectively grown while controlling the concentration of the deposited material.
- a solar cell having the same structure as that of the solar cell 600 of FIG. 25 can be manufactured.
- FIG. 36 schematically shows a cross-sectional structure of a solar cell 700 according to the seventh embodiment of the present invention. Since the structure of the solar cell 700 of FIG. 36 is similar to that of the solar cell 500 of FIG. 14, the same reference numerals are used for the same parts, and a detailed description thereof will be omitted.
- the solar cell 700 includes a plurality of nanostructures 27, a first electrode 40, a second electrode 42, a dielectric layer 60, a blocking layer 71, and a transparent conductive material.
- the nanostructure 27 includes a first doped region 271, a second doped region 273, and a high concentration of p-type doped region 275.
- the transparent conductive layer 29 covers the surfaces of the plurality of nanostructures 27.
- the transparent conductive layer 29 is in contact with the dielectric layer 60 and the first electrode 40.
- ITO or the like can be used as a material of the transparent conductive layer 29. Since the transparent conductive layer 29 covers the surfaces of the plurality of nanostructures 27, photo-generated carriers formed in the nanostructure 27 may be efficiently collected.
- the blocking layer 71 is positioned on the first conductive layer 40 and covers the high concentration p-type doped region 275. Therefore, the transparent conductive layer 29 is not electrically connected to the second electrode 42 due to the blocking layer 71, so that a short phenomenon does not occur.
- FIG. 37 is a flowchart schematically illustrating a method of manufacturing the solar cell 700 of FIG. 36. Since the manufacturing method of the solar cell 700 of FIG. 37 is similar to the manufacturing method of the solar cell 500 of FIG. 16, the same reference numerals are used for the same parts, and a detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, a manufacturing method of the solar cell 700 will be described in detail with reference to FIGS. 37 and 38 to 45.
- the method of manufacturing the solar cell 700 includes: i) providing a plurality of nanostructures, a doping layer and a blocking layer (S17), ii) doping the surfaces of the plurality of nanostructures and Providing a high concentration doped region at one end of the nanostructure (S27), iii) providing a transparent conductive layer, a dielectric layer and a first electrode covering the plurality of nanostructures exposed over the blocking layer (S37), and iv ) Separating the substrate and forming a second electrode (S47).
- the manufacturing method of the solar cell 700 may further include other steps as necessary.
- a plurality of nanostructures 27, a doping layer 71, and a blocking layer 73 are provided.
- the blocking layer 73 may be formed of undoped spin on glass (SOG). That is, as shown in FIG. 38, the doping layer 71 and the blocking layer 73 are stacked between the plurality of nanostructures 27.
- the surfaces of the plurality of nanostructures 27 are doped and a high concentration doped region 275 is provided at one end of the nanostructure 27.
- boron may be used to form the heavily doped region 275.
- the surfaces of the plurality of nanostructures 27 are doped to form a first doped region 271 and a second doped region 273.
- a transparent conductive layer 29, a dielectric layer 60, and a first electrode 40 covering the plurality of nanostructures 27 exposed on the blocking layer 73 are provided.
- PDMS may be used as the material of the dielectric layer 60. That is, as shown in FIG. 40, the first electrode 40 is in electrical contact with the transparent conductive layer 29 protruding over the dielectric layer 60.
- step S47 of FIG. 37 the substrate 70 is separated and a second electrode 40 in contact with the heavily doped region 275 is formed.
- the heavily doped region 275 is in good electrical contact with the second electrode 40. That is, as shown in FIG. 41, the substrate 70 (shown in FIG. 40) should be well separated from the blocking layer 73 in order to separate the substrate 70. Therefore, the thickness of the blocking layer 73 is preferably small so that the substrate 70 (shown in FIG. 40) is well separated from the blocking layer 73.
- the solar cell was manufactured using the same method as the manufacturing method of the solar cell according to Example 1 described above. First, a metal was deposited by providing a hole mask patterned oxide mask layer on the overdoped silicon substrate. Next, after the oxide mask layer was peeled off, the metal remained only on the silicon substrate exposed to the outside. In addition, through the chemical vapor deposition (CVD) process of supplying a source gas containing Si, the nanostructures were selectively grown vertically in one direction only at the metal catalyst.
- CVD chemical vapor deposition
- the metal was electroplated only on the lower end of the nanostructure grown vertically in one direction on the substrate.
- the nanostructure was heat-treated to form silicide at the lower end of the nanostructure.
- Other details of the manufacturing method of the solar cell can be easily understood by those skilled in the art, and the detailed description thereof will be omitted.
- FIG. 42 is a scanning electron micrograph of the nanostructures included in the solar cell prepared according to the experimental example of the present invention.
- FIG. 42 corresponds to FIG. 8.
- Nanostructures having a diameter of about 2 ⁇ m were grown on the substrate. Nanostructures grew in one direction on the substrate.
- FIG. 43 is a magnified scanning electron micrograph of the nanostructure of FIG. 42.
- silicide was formed at the bottom of the nanostructure. In other words, the nanostructures were fixed by silicide.
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Abstract
The present invention relates to a solar battery with a reusable substrate, and to a manufacturing method thereof. The solar battery comprises i) a plurality of nanostructures spaced apart from each other and arranged in one direction, ii) a first conductor layer which covers one end of one or more nanostructures from among the plurality of nanostructures, iii) a second conductor layer which is spaced apart from the first conductor layer, and which covers the other end of the nanostructure, and iv) a dielectric layer interposed between the first conductor layer and the second conductor layer.
Description
본 발명은 태양 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 좀더 상세하게는, 본 발명은 기판을 재사용할 수 있는 태양 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a solar cell capable of reusing a substrate and a method of manufacturing the same.
최근 들어 자원 고갈 및 자원 가격 상승으로 인해 청정 에너지의 연구 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 청정 에너지로는 태양 에너지, 풍력 에너지, 조력 에너지 등을 그 예로 들 수 있다. 특히, 태양 에너지를 효율적으로 이용하기 위해 태양 전지의 연구 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.Recently, due to resource depletion and rising resource prices, clean energy research and development has been actively conducted. Examples of clean energy include solar energy, wind energy and tidal energy. In particular, research and development of solar cells are being made continuously in order to use solar energy efficiently.
태양 전지는 태양의 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 장치이다. 태양 전지에 태양광을 비추면 태양 전지의 내부에서 전자 및 정공이 발생한다. 발생된 전자 및 정공은 태양 전지에 포함된 P극 및 N극으로 이동하고, P극 및 N극 사이에 전위치가 발생하여 전류가 흐른다.Solar cells are devices that convert the sun's light energy into electrical energy. When sunlight shines on a solar cell, electrons and holes are generated inside the solar cell. The generated electrons and holes move to the P pole and the N pole included in the solar cell, and the electric current flows because all positions are generated between the P pole and the N pole.
기판을 재사용할 수 있는 태양 전지를 제공하고자 한다. 또한, 전술한 태양 전지의 제조 방법을 제공하고자 한다.It is an object of the present invention to provide a solar cell that can reuse a substrate. It is also an object of the present invention to provide a method of manufacturing the solar cell.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지는, i) 상호 이격되어 배치되고 일방향으로 뻗은 복수의 나노 구조체들, ii) 복수의 나노 구조체들 중 하나 이상의 나노 구조체의 일단을 덮는 제1 도전체층, iii) 제1 도전체층과 이격되어 위치하고, 나노 구조체의 타단을 덮는 제2 도전체층, 및 iv) 제1 도전체층 및 제2 도전체층의 사이에 위치한 유전체층을 포함한다.A solar cell according to an embodiment of the present invention comprises: i) a plurality of nanostructures spaced apart from each other and extending in one direction, ii) a first conductor layer covering one end of at least one of the plurality of nanostructures, iii A second conductor layer spaced apart from the first conductor layer and covering the other end of the nanostructure, and iv) a dielectric layer positioned between the first conductor layer and the second conductor layer.
나노 구조체의 일단에 실리사이드층이 형성되고, 실리사이드층과 접한 나노 구조체에는 고농도의 p형 도핑 영역이 형성될 수 있다. 고농도의 p형 도핑 영역은 제1 도전층내에 위치할 수 있다.A silicide layer may be formed at one end of the nanostructure, and a high concentration of p-type doped region may be formed in the nanostructure in contact with the silicide layer. The high concentration p-type doped region may be located in the first conductive layer.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지는, i) 제1 도전체층과 접하여 위치한 투명 컨택층, 및 ii) 투명 컨택층과 접하여 위치한 광투과 기판을 더 포함할 수 있다. 투명 컨택층은 ITO(indium tin oxide, 인듐 틴 옥사이드)를 포함할 수 있다.The solar cell according to an embodiment of the present invention may further include i) a transparent contact layer positioned in contact with the first conductor layer, and ii) a light transmitting substrate positioned in contact with the transparent contact layer. The transparent contact layer may include indium tin oxide (ITO).
복수의 나노 구조체들 중 하나 이상의 나노 구조체의 표면 위에 금속나노입자가 위치 할 수 있다. 제2 도전체층 및 유전체층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 층과 접하는 나노 구조체는, i) 제1 도핑 영역, 및 ii) 제2 도전체층의 판면에 평행인 방향으로 제1 도핑 영역을 둘러싸는 제2 도핑 영역을 포함할 수 있다. 제2 도핑 영역은 n형으로 도핑될 수 있다.Metal nanoparticles may be located on the surface of one or more nanostructures of the plurality of nanostructures. A nanostructure in contact with at least one layer selected from the group consisting of a second conductor layer and a dielectric layer comprises: i) a first doped region, and ii) a second doped region surrounding the first doped region in a direction parallel to the plate surface of the second conductor layer. It may include a doped region. The second doped region may be doped n-type.
제2 도전체층 및 유전체층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 층과 접하는 나노 구조체는, i) 제1 도핑 영역, 및 ii) 나노 구조체의 길이 방향으로 제1 도핑 영역과 접하는 제2 도핑 영역을 포함할 수 있다. 제2 도전체층 및 유전체층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 층과 접하는 나노 구조체는, i) 제1 도핑 영역, ii) 나노 구조체의 길이 방향으로 제1 도핑 영역과 접하는 진성 영역, 및 iii) 나노 구조체의 길이 방향으로 진성 영역과 접하는 제2 도핑 영역을 포함할 수 있다.A nanostructure in contact with at least one layer selected from the group consisting of a second conductor layer and a dielectric layer may comprise i) a first doped region and ii) a second doped region in contact with the first doped region in the longitudinal direction of the nanostructure. have. The nanostructures in contact with at least one layer selected from the group consisting of a second conductor layer and a dielectric layer may comprise i) a first doped region, ii) an intrinsic region in contact with the first doped region in the longitudinal direction of the nanostructure, and iii) a nanostructure And a second doped region in contact with the intrinsic region in the longitudinal direction.
나노 구조체의 일단 및 나노 구조체의 타단에 각각 실리사이드층이 형성될 수 있다. 복수의 나노 구조체들은, i) 제1 도전층과 접하는 제1 직경, 및 ii) 제2 도전층과 접하는 제2 직경을 포함하고, 제1 직경은 제2 직경보다 작을 수 있다. 복수의 나노 구조체들의 직경은 나노 구조체의 길이 방향을 따라 제1 도전층에 가까울수록 점차 작아질 수 있다. 나노 구조체의 일단에는 고농도 도핑 영역이 형성되고, 고농도 도핑 영역은 제1 도전층과 접할 수 있다. The silicide layer may be formed at one end of the nanostructure and the other end of the nanostructure, respectively. The plurality of nanostructures may comprise i) a first diameter in contact with the first conductive layer, and ii) a second diameter in contact with the second conductive layer, wherein the first diameter may be smaller than the second diameter. The diameters of the plurality of nanostructures may be gradually smaller as they are closer to the first conductive layer along the length direction of the nanostructures. A high concentration doped region is formed at one end of the nanostructure, and the high concentration doped region may contact the first conductive layer.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지는 나노 구조체들의 사이에서 제1 도전층 위에 위치하고, 고농도의 p형 도핑 영역을 덮는 차단층을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지는 제2 도전층을 사이에 두고 유전체층의 반대편에 위치하는 또다른 유전체층을 더 포함할 수 있다. 또다른 유전체층의 두께는 0.5mm 내지 30mm일 수 있다. 유전체층 및 또다른 유전체층은 각각 PDMS(polydimethylsiloxane, 폴리디메틸실록산)를 포함할 수 있다.The solar cell according to the exemplary embodiment of the present invention may further include a blocking layer positioned on the first conductive layer between the nanostructures and covering a high concentration of the p-type doped region. The solar cell according to the exemplary embodiment of the present invention may further include another dielectric layer positioned opposite the dielectric layer with the second conductive layer interposed therebetween. Another dielectric layer may have a thickness of 0.5 mm to 30 mm. The dielectric layer and another dielectric layer may each comprise polydimethylsiloxane (PDMS).
복수의 나노 구조체들은 그 길이 방향을 따라 농도 구배를 가질 수 있다. 복수의 나노 구조체들은 Si1-xGex (0<x≤0.5)의 조성을 가지고, x는 나노 구조체의 길이 방향을 따라 제2 도전층에 가까울수록 순차적으로 작아질 수 있다. 복수의 나노 구조체들은 Si1-xGex (0<x≤0.3)의 조성을 가질 수 있다.The plurality of nanostructures may have a concentration gradient along its length direction. The plurality of nanostructures have a composition of Si 1-x Ge x (0 < x ≦ 0.5), and x may be sequentially smaller as the second conductive layer is closer to the second conductive layer along the length direction of the nanostructure. The plurality of nanostructures may have a composition of Si 1-x Ge x (0 < x ≦ 0.3).
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지는 복수의 나노 구조체들의 표면을 덮고, 유전체층 및 제2 도전층과 접하는 투명 도전층을 더 포함할 수 있다.The solar cell according to the exemplary embodiment of the present invention may further include a transparent conductive layer covering the surfaces of the plurality of nanostructures and contacting the dielectric layer and the second conductive layer.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법은, i) 복수의 개구부들이 형성된 마스크층이 그 위에 위치하는 기판 위에 기판의 판면에 대하여 실질적으로 수직인 방향으로 뻗은 복수의 나노 구조체들을 개구부들을 통하여 성장시키는 단계, ii) 복수의 나노 구조체들 중 하나 이상의 나노 구조체의 하단에 금속을 도금하여 개구부들을 채우는 단계, iii) 나노 구조체를 열처리하여 나노 구조체의 하단에 실리사이드층을 형성하는 단계, iv) 나노 구조체에 복수의 도핑 영역들을 형성하는 단계, v) 마스크층 위에 유전체층을 제공하여 유전체층과 나노 구조체를 결합시키는 단계, vi) 유전체층과 결합된 나노 구조체를 마스크층 및 기판으로부터 분리시키는 단계, vii) 실리사이드층과 접한 나노 구조체에 고농도 도핑 영역을 형성하는 단계, 및 viii) 유전체층의 배면 및 유전체층의 전면에 각각 제1 도전체층 및 제2 도전체층을 제공하는 단계를 포함한다.In the solar cell manufacturing method according to an embodiment of the present invention, i) a plurality of nanostructures extending in a direction substantially perpendicular to the plate surface of the substrate on the substrate on which the mask layer on which the plurality of openings are formed is located; Growing through, ii) plating metal on the bottom of one or more of the nanostructures to fill the openings, iii) heat treating the nanostructure to form a silicide layer on the bottom of the nanostructure, iv) Forming a plurality of doped regions in the nanostructure, v) providing a dielectric layer over the mask layer to bond the dielectric layer and the nanostructure, vi) separating the nanostructure associated with the dielectric layer from the mask layer and the substrate, vii) Forming a heavily doped region in the nanostructure in contact with the silicide layer, and viii) a dielectric Providing a first conductor layer and a second conductor layer on the back side of the layer and the front side of the dielectric layer, respectively.
실리사이드층을 형성하는 단계에서, 실리사이드층은 금속과 기판의 소재가 결합하여 형성될 수 있다. 실리사이드층의 형성에 따라 기판에 홈이 형성되고, 실리사이드층은 홈에 안착될 수 있다. 고농도 도핑 영역을 형성하는 단계는, 외부 노출된 나노 구조체에 붕소(B)를 주입하여 이루어질 수 있다.In the forming of the silicide layer, the silicide layer may be formed by combining a metal and a material of the substrate. As the silicide layer is formed, a groove may be formed in the substrate, and the silicide layer may be seated in the groove. The step of forming the heavily doped region may be performed by injecting boron (B) to the externally exposed nanostructure.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법은 나노 구조체에 복수의 도핑 영역들을 형성하는 단계 이후에 나노 구조체의 표면 위에 금속나노입자를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 나노 구조체에 복수의 도핑 영역들을 형성하는 단계는, i) 나노 구조체에 제1 도핑 영역을 형성하는 단계, 및 ii) 기판의 판면에 평행인 방향으로 제1 도핑 영역을 둘러싸는 제2 도핑 영역을 나노 구조체에 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 도핑 영역을 나노 구조체에 형성하는 단계에서, 제2 도핑 영역은 n형으로 형성될 수 있다. The method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention may further include providing metal nanoparticles on the surface of the nanostructure after forming a plurality of doped regions in the nanostructure. Forming a plurality of doped regions in the nanostructure comprises: i) forming a first doped region in the nanostructure, and ii) a second doped region surrounding the first doped region in a direction parallel to the plate surface of the substrate. It may include forming in the nanostructures. In the forming of the second doped region in the nanostructure, the second doped region may be formed in an n-type.
나노 구조체에 복수의 도핑 영역들을 형성하는 단계는, i) 나노 구조체에 제1 도핑 영역을 형성하는 단계, 및 ii) 나노 구조체의 길이 방향으로 제1 도핑영역과 인접한 제2 도핑 영역을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 나노 구조체에 복수의 도핑 영역들을 형성하는 단계는, i) 나노 구조체에 제1 도핑 영역을 형성하는 단계, ii) 나노 구조체의 길이 방향으로 제1 도핑영역과 인접한 진성 영역을 형성하는 단계, 및 iii) 나노 구조체의 길이 방향으로 진성 영역과 인접한 제2 도핑 영역을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Forming a plurality of doped regions in the nanostructure comprises: i) forming a first doped region in the nanostructure, and ii) forming a second doped region adjacent to the first doped region in the longitudinal direction of the nanostructure. It may include. Forming a plurality of doped regions in the nanostructure comprises: i) forming a first doped region in the nanostructure, ii) forming an intrinsic region adjacent to the first doped region in the longitudinal direction of the nanostructure, and iii ) Forming a second doped region adjacent to the intrinsic region in the longitudinal direction of the nanostructure.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법은, i) 기판 위에 기판의 판면에 대하여 실질적으로 수직인 방향으로 뻗은 복수의 나노 구조체들을 제공하는 단계, ii) 복수의 나노 구조체들 사이에 도핑층을 제공하는 단계, iii) 도핑층 위에 차단층을 제공하는 단계, iv) 복수의 나노 구조체들의 표면을 도핑하고, 기판과 접하는 복수의 나노 구조체들의 일단을 도핑층에 의해 도핑하여 고농도 도핑 영역을 제공하는 단계, v) 기판 위의 복수의 나노 구조체들 사이에 유전체층을 제공하는 단계, vi) 유전체층 위로 노출된 복수의 나노 구조체들의 타단을 덮는 제1 전극을 제공하는 단계, vii) 제1 전극 위에 또다른 유전체층을 제공하는 단계, viii) 또다른 유전체층을 파지하여 기판을 유전체층으로부터 분리시켜서 고농도 도핑 영역을 외부 노출시키는 단계, 및 ix) 고농도 도핑 영역을 덮고 유전체층과 접하는 제2 전극을 제공하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention, i) providing a plurality of nanostructures on the substrate extending in a direction substantially perpendicular to the plate surface of the substrate, ii) doping between the plurality of nanostructures Providing a layer, iii) providing a barrier layer over the doped layer, iv) doping the surfaces of the plurality of nanostructures, and doping one end of the plurality of nanostructures in contact with the substrate by the doping layer to form a high concentration doped region. Providing, v) providing a dielectric layer between the plurality of nanostructures on the substrate, vi) providing a first electrode covering the other end of the plurality of nanostructures exposed over the dielectric layer, vii) over the first electrode Providing another dielectric layer, viii) gripping another dielectric layer to separate the substrate from the dielectric layer to externally expose the heavily doped region, ix) a step of covering the high concentration doped region providing a second electrode in contact with the dielectric layer.
복수의 나노 구조체들을 제공하는 단계에서, 복수의 나노 구조체들은 기판을 형성하는 모재를 에칭하여 형성할 수 있다. 모재의 에칭시 형성되는 에칭 영역은 기판의 판면에 가까울수록 클 수 있다. 유전체층을 제공하는 단계는, i) 유전체층이 복수의 나노 구조체들의 타단을 덮는 단계, 및 ii) 타단을 덮은 유전체층을 플라스마 에칭하여 타단을 외부 노출시키는 단계를 포함할 수 있다. In the providing of the plurality of nanostructures, the plurality of nanostructures may be formed by etching the base material forming the substrate. The etching region formed during the etching of the base material may be larger as it is closer to the plate surface of the substrate. Providing the dielectric layer may include i) covering the other end of the plurality of nanostructures, and ii) plasma etching the dielectric layer covering the other end to externally expose the other end.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법은 고농도 도핑 영역을 제공하는 단계 후에 차단층 위로 노출된 복수의 나노 구조체들의 표면을 덮는 투명 도전층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 제1 전극을 제공하는 단계에서 투명 도전층은 제1 전극과 접할 수 있다. 제2 전극을 제공하는 단계에서, 제2 전극은 차단층에 의해 도전층과 이격될 수 있다.The method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention further includes forming a transparent conductive layer covering a surface of the plurality of nanostructures exposed over the blocking layer after providing the high concentration doped region, and the first electrode. In the providing of the transparent conductive layer may be in contact with the first electrode. In the providing of the second electrode, the second electrode may be spaced apart from the conductive layer by the blocking layer.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법은, i) 기판을 제공하는 단계, ii) 기판 위에 복수의 화합물 반도체층들을 차례로 적층하는 단계, iii) 복수의 화합물 반도체층들 위에 산화유도패턴을 제공하는 단계, iv) 복수의 화합물 반도체층들을 부분 에칭함으로써 복수의 나노 구조체들을 제공하는 단계, v) 복수의 나노 구조체들을 도핑하는 단계, vi) 기판 위의 복수의 나노 구조체들 사이에 유전체층을 제공하는 단계, vii) 유전체층 위에 투명 도전층을 제공하는 단계, viii) 투명 도전층 위에 제1 전극을 제공하는 단계, ix) 기판을 복수의 나노 구조체들로부터 분리시켜 복수의 나노 구조체들의 일단을 외부 노출시키는 단계, 및 x) 일단을 덮으면서 유전체층에 접하는 제2 전극을 제공하는 단계를 포함한다.In the solar cell manufacturing method according to an embodiment of the present invention, i) providing a substrate, ii) sequentially stacking a plurality of compound semiconductor layers on the substrate, iii) an oxide induction pattern on the plurality of compound semiconductor layers Iv) providing a plurality of nanostructures by partially etching the plurality of compound semiconductor layers, v) doping the plurality of nanostructures, vi) depositing a dielectric layer between the plurality of nanostructures on the substrate. Providing, vii) providing a transparent conductive layer over the dielectric layer, viii) providing a first electrode over the transparent conductive layer, ix) separating the substrate from the plurality of nanostructures to externally terminate one end of the plurality of nanostructures. Exposing, and x) providing a second electrode contacting the dielectric layer while covering one end.
복수의 화합물 반도체층들은 그 적층 방향을 따라 농도 구배를 가질 수 있다. 투명 도전층을 제공하는 단계에서, 투명 도전층은 유전체층 위로 노출된 복수의 나노 구조체들의 타단을 덮을 수 있다.The plurality of compound semiconductor layers may have a concentration gradient along the stacking direction. In providing the transparent conductive layer, the transparent conductive layer may cover the other end of the plurality of nanostructures exposed over the dielectric layer.
기판을 재사용할 수 있으므로, 낮은 가격으로 대량의 태양 전지를 제조할 수 있다. 따라서 태양 전지의 제조 효율을 증대시킬 수 있다. 유전체층을 이용하여 태양 전지의 유연성을 확보할 수 있으므로, 태양 전지를 의류, 플렉서블 디스플레이 등에 응용할 수 있다. 또한, 유기태양전지 및 실리콘 태양전지의 이점을 모두 이용할 수 있으므로, 광전변환효율이 우수하고, 휘어지는 특성을 확보할 수 있다. 그리고 저순도의 실리콘을 사용하여 태양 전지를 제조할 수 있다. Since the substrate can be reused, a large amount of solar cells can be manufactured at low cost. Therefore, the manufacturing efficiency of a solar cell can be increased. Since the flexibility of the solar cell can be secured using the dielectric layer, the solar cell can be applied to clothing, a flexible display, and the like. In addition, since all the advantages of the organic solar cell and the silicon solar cell can be used, the photoelectric conversion efficiency is excellent and the bending characteristic can be secured. And a low purity silicon can be used to manufacture a solar cell.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a second embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a third embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.4 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a fourth embodiment of the present invention.
도 5는 도 1의 태양 전지의 제조 공정을 나타내는 개략적인 순서도이다.FIG. 5 is a schematic flowchart illustrating a manufacturing process of the solar cell of FIG. 1.
도 6 내지 도 13은 도 5의 각 단계들에 대응하는 태양 전지의 제조 공정들의 개략적인 도면이다.6 to 13 are schematic diagrams of manufacturing processes of a solar cell corresponding to respective steps of FIG. 5.
도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.14 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a fifth embodiment of the present invention.
도 15는 도 14의 태양 전지의 제조 공정을 나타내는 개략적인 순서도이다.FIG. 15 is a schematic flowchart illustrating a manufacturing process of the solar cell of FIG. 14.
도 16 내지 도 24는 도 15의 각 단계들에 대응하는 태양 전지의 제조 공정들의 개략적인 도면이다.16 to 24 are schematic diagrams of manufacturing processes of a solar cell corresponding to respective steps of FIG. 15.
도 25는 본 발명의 제6 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.25 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a sixth embodiment of the present invention.
도 26은 도 25의 태양 전지의 제조 공정을 나타내는 개략적인 순서도이다.FIG. 26 is a schematic flowchart illustrating a manufacturing process of the solar cell of FIG. 25.
도 27 내지 도 35는 도 26의 각 단계들에 대응하는 태양 전지의 제조 공정들의 개략적인 도면이다.27 to 35 are schematic diagrams of manufacturing processes of a solar cell corresponding to respective steps of FIG. 26.
도 36은 본 발명의 제7 실시예에 따른 태양 전지의 개략적인 단면도이다.36 is a schematic cross-sectional view of a solar cell according to a seventh embodiment of the present invention.
도 37은 도 36의 태양 전지의 제조 공정을 나타내는 개략적인 순서도이다.FIG. 37 is a schematic flowchart illustrating a manufacturing process of the solar cell of FIG. 36.
도 38 내지 도 41은 도 37의 각 단계들에 대응하는 태양 전지의 제조 공정들의 개략적인 도면이다.38 to 41 are schematic diagrams of manufacturing processes of a solar cell corresponding to respective steps of FIG. 37.
도 42는 본 발명의 실험예에 따라 제조한 태양 전지에 포함된 나노 구조체들의 주사전자현미경 사진이다.42 is a scanning electron micrograph of the nanostructures included in the solar cell prepared according to the experimental example of the present invention.
도 43은 도 42의 나노 구조체의 측면 주사전자현미경 사진이다.FIG. 43 is a side scanning electron micrograph of the nanostructure of FIG. 42.
첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명을 단지 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 인용부호를 사용하여 나타낸다.DETAILED DESCRIPTION Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As can be easily understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, the following embodiments are only intended to illustrate the present invention, and various forms without departing from the spirit and scope of the present invention. It can be modified. Where possible, the same or similar parts are represented using the same reference numerals in the drawings.
이하에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련 기술 문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.All terms including technical terms and scientific terms used hereinafter have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms defined in advance are further interpreted to have a meaning consistent with the related technical literature and the presently disclosed contents, and are not interpreted in an ideal or very formal sense unless defined.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.When a portion is referred to as being "above" another portion, it may be just above the other portion or may be accompanied by another portion in between. In contrast, when a part is mentioned as "directly above" another part, no other part is involved between them.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.Terms such as first, second, and third are used to describe various parts, components, regions, layers, and / or sections, but are not limited to these. These terms are only used to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, the first portion, component, region, layer or section described below may be referred to as the second portion, component, region, layer or section without departing from the scope of the invention.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for reference only to specific embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, the singular forms “a,” “an,” and “the” include plural forms as well, unless the phrases clearly indicate the opposite. As used herein, the meaning of "comprising" embodies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element and / or component, and the presence of other characteristics, region, integer, step, operation, element and / or component It does not exclude the addition.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.Terms indicating relative space such as "below" and "above" may be used to more easily explain the relationship of one part to another part shown in the drawings. These terms are intended to include other meanings or operations of the device in use with the meanings intended in the figures. For example, turning the device in the figure upside down, some parts described as being "below" of the other parts are described as being "above" the other parts. Thus, the exemplary term "below" encompasses both up and down directions. The device may be rotated 90 degrees or at other angles, the terms representing relative space being interpreted accordingly.
명세서에 기재된 "나노"라는 용어는 나노 스케일을 의미하며, 마이크로 단위를 포함할 수도 있다. 또한, 명세서에 기재된 "나노 구조체"라는 용어는 나노 막대, 나노 튜브, 나노벽 및 나노 와이어 등 모든 구조를 포함한 나노 스케일의 객체를 의미한다.The term "nano" described in the specification means nano-scale, and may include micro units. In addition, the term "nanostructure" described herein refers to nanoscale objects including all structures, such as nanorods, nanotubes, nanowalls and nanowires.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지(100)의 개략적인 단면도이다. 도 1의 태양 전지(100)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 태양 전지(100)의 구조를 다른 형태로도 변형할 수 있다.1 is a schematic cross-sectional view of a solar cell 100 according to a first embodiment of the present invention. The structure of the solar cell 100 of FIG. 1 is merely for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto. Therefore, the structure of the solar cell 100 can be modified in other forms.
도 1에 도시한 바와 같이, 태양 전지(100)는 복수의 나노 구조체들(20), 제1 도전체층(40), 제2 도전체층(42) 및 유전체층(60)을 포함한다. 이외에, 태양 전지(100)는 다른 소자들을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 태양 전지(100)는 촉매(50), 투명 컨택층(10), 광투과 기판(90) 및 컨택부들(80, 82)을 더 포함한다.As shown in FIG. 1, the solar cell 100 includes a plurality of nanostructures 20, a first conductor layer 40, a second conductor layer 42, and a dielectric layer 60. In addition, the solar cell 100 may further include other elements. For example, the solar cell 100 further includes a catalyst 50, a transparent contact layer 10, a light transmitting substrate 90, and contact portions 80, 82.
도 1에는 z축 방향을 향하여 뻗은 나노 막대 형상의 나노 구조체들(20)을 도시하였지만 이와 다른 형상으로 나노 구조체들(20)을 제조할 수도 있다. 복수의 나노 구조체들(20)은 상호 이격되어 배치되며 z축 방향을 향하여 뻗어 있으므로, 태양광을 잘 흡수할 수 있다.Although FIG. 1 illustrates nanorod-shaped nanostructures 20 extending in the z-axis direction, the nanostructures 20 may be manufactured in a different shape. Since the plurality of nanostructures 20 are spaced apart from each other and extend in the z-axis direction, the plurality of nanostructures 20 may absorb sunlight well.
나노 구조체(20)의 소재로는 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 또는 실리콘게르마늄(SiGe) 등을 사용할 수 있다. 이러한 소재를 사용함으로써 나노 구조체(20)에 도핑영역을 형성할 수 있다.As the material of the nanostructure 20, silicon (Si), germanium (Ge), or silicon germanium (SiGe) may be used. By using such a material, a doped region may be formed in the nanostructure 20.
도 1에 도시한 바와 같이, 나노 구조체(20)는 제1 도핑 영역(201) 및 제2 도핑 영역(203)을 포함한다. 제2 도핑 영역(203)은 제1 도핑 영역(201)을 둘러싼다. 특히, 제2 도핑 영역(203)은 제2 도전체층(42)의 판면(421)에 평행인 방향, 즉 xy 평면 방향을 따라 제1 도핑 영역(201)을 둘러싼다. 여기서, 제1 도핑 영역(201)은 n형으로 형성하고, 제2 도핑 영역(203)은 p형으로 형성할 수 있다. 따라서 입사된 태양광에 의해 제1 도핑 영역(201)에 전자가 결합되고, 제2 도핑 영역(203)에 정공이 결합되면 기전력이 발생한다. 나노 구조체(20)는 제2 도전체층(42) 및 유전체층(60)과만 직접 접하므로, 제1 도전체층(40)과의 전기적인 연결에 의한 단락 현상은 발생되지 않는다.As shown in FIG. 1, the nanostructure 20 includes a first doped region 201 and a second doped region 203. The second doped region 203 surrounds the first doped region 201. In particular, the second doped region 203 surrounds the first doped region 201 in a direction parallel to the plate surface 421 of the second conductor layer 42, that is, in the xy plane direction. Here, the first doped region 201 may be formed in an n-type, and the second doped region 203 may be formed in a p-type. Therefore, when electrons are coupled to the first doped region 201 by the incident sunlight and holes are coupled to the second doped region 203, electromotive force is generated. Since the nanostructure 20 directly contacts only the second conductor layer 42 and the dielectric layer 60, a short circuit due to electrical connection with the first conductor layer 40 does not occur.
도 1에 도시한 바와 같이, 나노 구조체(20)의 일단(20a)에는 실리사이드층(22)이 형성된다. 그리고 나노 구조체(20)의 타단(20b)에 형성된 실리사이드층(23)은 촉매로서 기능하여 나노 구조체(20)를 성장시키기 위해 사용한다.As shown in FIG. 1, a silicide layer 22 is formed at one end 20a of the nanostructure 20. The silicide layer 23 formed on the other end 20b of the nanostructure 20 functions as a catalyst and is used to grow the nanostructure 20.
태양 전지(100)를 제조하는 경우, 실리사이드층(22)의 일부는 다시 나노 구조체(20)를 제조하기 위한 촉매인 실리사이드층(23)으로서 기능할 수 있다. 따라서 기판(70)(도 6에 도시)을 재사용하여 지속적으로 태양 전지(100)를 제조할 수 있으므로, 태양 전지(100)의 제조 비용을 절감시킬 수 있다. 이는 추후에 좀더 상세하게 설명한다.When manufacturing the solar cell 100, part of the silicide layer 22 may again function as the silicide layer 23, which is a catalyst for manufacturing the nanostructure 20. Therefore, since the solar cell 100 can be continuously manufactured by reusing the substrate 70 (shown in FIG. 6), the manufacturing cost of the solar cell 100 can be reduced. This will be explained in more detail later.
도 1에 도시한 바와 같이, 실리사이드층(22)과 접한 나노 구조체(20)에는 고농도의 p형 도핑 영역(205), 즉 p+형 도핑 영역이 형성된다. 그 결과, 입사된 태양광에 의해 나노 구조체(20)에서 생성된 정공들을 p+형 도핑 영역(205)을 통해 투명 컨택층(10)으로 잘 이송할 수 있으므로, 태양 전지(100)의 광전 변환 효율을 높일 수 있다. 더욱이, p+형 도핑 영역(205)은 제1 도전층(40)내에 위치하므로, 제1 도전층(40)을 통하여 정공들의 이송 효율을 높일 수 있다.As illustrated in FIG. 1, a high concentration of p-type doped region 205, that is, p + type doped region, is formed in nanostructure 20 in contact with silicide layer 22. As a result, holes generated in the nanostructure 20 by the incident sunlight can be transferred to the transparent contact layer 10 through the p + type doped region 205 well, so that the photoelectric conversion efficiency of the solar cell 100 Can increase. Furthermore, since the p + type doped region 205 is located in the first conductive layer 40, the transport efficiency of the holes can be increased through the first conductive layer 40.
도 1에 도시한 바와 같이, 제1 도전체층(40) 및 제2 도전체층(42)은 상호 이격되어 위치한다. 유전체층(60)은 제1 도전체층(40) 및 제2 도전체층(42)의 사이에 위치하여 제1 도전체층(40) 및 제2 도전체층(42)을 상호 절연시킨다. 예를 들면, 유전체층(60)의 소재로는 산화아연(ZnO), 산화실리콘(SiO2), PDMS(polydimethylsiloxane, 폴리디메틸실록산) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.As shown in FIG. 1, the first conductor layer 40 and the second conductor layer 42 are spaced apart from each other. The dielectric layer 60 is positioned between the first conductor layer 40 and the second conductor layer 42 to insulate the first conductor layer 40 and the second conductor layer 42 from each other. For example, zinc oxide (ZnO), silicon oxide (SiO 2 ), PDMS (polydimethylsiloxane) or a mixture thereof may be used as the material of the dielectric layer 60.
제1 도전체층(40)은 나노 구조체(20)의 일단(20a)을 덮고, 제2 도전체층(42)은 나노 구조체(20)의 타단(20b)을 덮는다. 여기서, 제1 도전체층(40) 및 제2 도전체층(42)은 태양광이 잘 투과될 수 있도록 투명 도전층(transparent conductive oxide, TCO)으로 형성할 수 있다. 그 결과, 태양광은 제1 도전체층(40) 및 제2 도전체층(42)을 잘 투과하여 복수의 나노 구조체들(20)에 잘 입사된다. 따라서 태양 전지(100)의 광흡수율이 증대될 수 있다.The first conductor layer 40 covers one end 20a of the nanostructure 20, and the second conductor layer 42 covers the other end 20b of the nanostructure 20. Here, the first conductor layer 40 and the second conductor layer 42 may be formed of a transparent conductive oxide (TCO) so that sunlight can be transmitted well. As a result, the sunlight penetrates the first conductor layer 40 and the second conductor layer 42 well and enters the plurality of nanostructures 20 well. Therefore, the light absorption rate of the solar cell 100 may be increased.
도 1에 도시한 바와 같이, 투명 컨택층(10)은 제1 도전체층(40) 및 광투과 기판(90)과 접하여 위치한다. 따라서 광투과 기판(90), 예를 들면 유리를 통과한 태양광을 차단하지 않고 나노 구조체(20)에 그대로 투과시킬 수 있다. 예를 들면, 투명 컨택층(10)은 ITO(indium tin oxide, 인듐 틴 옥사이드)를 포함하여 광을 투과시키면서 제1 도전체층(40)와 제1 컨택부(80)를 전기적으로 연결할 수 있다.As shown in FIG. 1, the transparent contact layer 10 is positioned in contact with the first conductor layer 40 and the light transmitting substrate 90. Therefore, the light transmitting substrate 90, for example, can pass through the nanostructure 20 as it is without blocking the sunlight passing through the glass. For example, the transparent contact layer 10 may include electrically indium tin oxide (ITO), and may electrically connect the first conductor layer 40 and the first contact portion 80 while transmitting light.
도 1에 도시한 바와 같이, 제2 도전체층(42)의 상부 및 투명 컨택층(10)의 상부에는 각각 제2 컨택부(82) 및 제1 컨택부(80)를 형성하여 수동 소자(P)를 연결한다. 따라서 태양 전지(100)를 이용하여 수동 소자(P)에 전력을 공급함으로써 이를 구동시킬 수 있다.As shown in FIG. 1, the second contact portion 82 and the first contact portion 80 are formed on the upper portion of the second conductor layer 42 and the transparent contact layer 10, respectively. ). Therefore, the solar cell 100 may be driven by supplying power to the passive element P.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지(200)의 개략적인 단면도이다. 도 2의 태양 전지(200)의 구조는 도 1의 태양 전지(100)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생략한다.2 is a schematic cross-sectional view of a solar cell 200 according to a second embodiment of the present invention. Since the structure of the solar cell 200 of FIG. 2 is similar to that of the solar cell 100 of FIG. 1, the same reference numerals are used for the same parts, and a detailed description thereof will be omitted.
도 2에 도시한 바와 같이, 나노 구조체(21)는 그 길이 방향, 즉, z축 방향을 따라 형성된 제1 도핑 영역(211) 및 제2 도핑 영역(213)을 포함한다. 제1 도핑 영역(211) 및 제2 도핑 영역(213)은 z축 방향을 따라 상호 인접한다. 여기서, 제1 도핑 영역(211)은 n형으로 형성하고, 제2 도핑 영역(213)은 p형으로 형성할 수 있다. 따라서 입사된 태양광에 의해 제1 도핑 영역(211)에 전자가 결합되고, 제2 도핑 영역(213)에 정공이 결합되면 기전력이 발생한다. 도 2에는 도시하지 않았지만, p+/p/n/n+ 형태의 도핑 영역 또는 p+/p/i/n/n+ 형태의 도핑 영역을 나노 구조체(21)의 길이 방향을 따라 형성할 수도 있다. As shown in FIG. 2, the nanostructure 21 includes a first doped region 211 and a second doped region 213 formed along its longitudinal direction, that is, along the z-axis direction. The first doped region 211 and the second doped region 213 are adjacent to each other along the z-axis direction. Here, the first doped region 211 may be formed in an n-type, and the second doped region 213 may be formed in a p-type. Therefore, when electrons are coupled to the first doped region 211 by the incident sunlight and holes are coupled to the second doped region 213, electromotive force is generated. Although not shown in FIG. 2, a doped region in the form of p + / p / n / n + or a doped region in the form of p + / p / i / n / n + may be formed along the length direction of the nanostructure 21.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지(300)의 개략적인 단면도이다. 도 3의 태양 전지(300)의 구조는 도 2의 태양 전지(200)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생략한다.3 is a schematic cross-sectional view of a solar cell 300 according to a third embodiment of the present invention. Since the structure of the solar cell 300 of FIG. 3 is similar to that of the solar cell 200 of FIG. 2, the same reference numerals are used for the same parts, and a detailed description thereof will be omitted.
도 3에 도시한 바와 같이, 나노 구조체(25)는 그 길이 방향을 따라 형성된 제1 도핑 영역(211), 진성 영역(212) 및 제2 도핑 영역(213)을 포함한다. 제1 도핑 영역(211), 진성 영역(212) 및 제2 도핑 영역(213)은 상호 접해 있다. 진성 영역(212)을 제1 도핑 영역(211) 및 제2 도핑 영역(213)의 사이에 형성함으로써 나노 구조체(25)의 밴드갭을 최소화할 수 있다. 그 결과, 나노 구조체(25)를 통하여 정공 및 자유전자의 이송 효율이 증가하므로, 태양 전지(300)의 광전변환효율을 증가시킬 수 있다.As shown in FIG. 3, the nanostructure 25 includes a first doped region 211, an intrinsic region 212, and a second doped region 213 formed along its length direction. The first doped region 211, the intrinsic region 212, and the second doped region 213 are in contact with each other. The band gap of the nanostructure 25 may be minimized by forming the intrinsic region 212 between the first doped region 211 and the second doped region 213. As a result, since the transport efficiency of holes and free electrons increases through the nanostructure 25, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell 300 may be increased.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양 전지(400)의 개략적인 단면도이다. 도 4의 태양 전지(400)의 구조는 도 1의 태양 전지(100)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생략한다.4 is a schematic cross-sectional view of a solar cell 400 according to a fourth embodiment of the present invention. Since the structure of the solar cell 400 of FIG. 4 is similar to that of the solar cell 100 of FIG. 1, the same reference numerals are used for the same parts, and a detailed description thereof will be omitted.
도 4에 도시한 바와 같이, 태양 전지(400)는 금속나노입자(30)를 더 포함한다. 금속나노입자(30)는 유전체층(60)과 접촉하여 표면 플라즈몬 효과를 더욱 극대화할 수 있다. 그 결과, 태양 전지(400)의 광흡수율을 더욱 향상시킬 수 있다.As shown in FIG. 4, the solar cell 400 further includes metal nanoparticles 30. The metal nanoparticles 30 may contact the dielectric layer 60 to further maximize the surface plasmon effect. As a result, the light absorption rate of the solar cell 400 can be further improved.
금속나노입자(30)는 나노 구조체(20)의 표면 위에 위치한다. 반구 형상을 가지는 금속나노입자(30)는 나노 구조체(20)의 표면에 부착되어 표면 플라즈몬 효과를 유도한다. 플라즈몬은 금속내의 자유전자가 집단적으로 진동하는 유사 입자로서, 금속나노입자(30)의 표면에 부분적으로 존재한다.The metal nanoparticles 30 are positioned on the surface of the nanostructure 20. The metal nanoparticles 30 having a hemispherical shape are attached to the surface of the nanostructure 20 to induce surface plasmon effects. Plasmons are analogous particles in which free electrons in the metal vibrate collectively, and are partially present on the surface of the metal nanoparticles 30.
따라서 금속나노입자(30)를 이용한 표면 플라즈몬 효과를 이용하여 가시광선 영역의 높은 투과율을 구현할 수 있다. 그 결과, 태양 전지(300)의 광흡수율을 크게 증진시킬 수 있다. 예를 들면, 금속나노입자(30)의 소재로는 표면 플라즈몬 효과가 우수한 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금을 사용할 수 있다. 이러한 금속나노입자(30)의 소재는 표면 플라즈몬 효과가 우수하므로, 태양 전지(400)에 사용하기에 적합하다.Therefore, by using the surface plasmon effect using the metal nanoparticles (30) it is possible to implement a high transmittance in the visible light region. As a result, the light absorption rate of the solar cell 300 can be greatly improved. For example, silver (Ag), gold (Au), aluminum (Al), copper (Cu), nickel (Ni), or an alloy thereof may be used as the material of the metal nanoparticles 30. have. Since the material of the metal nanoparticles 30 is excellent in the surface plasmon effect, it is suitable for use in the solar cell 400.
도 5는 도 1의 태양 전지(100)의 제조 공정의 순서도를 개략적으로 나타내고, 도 6 내지 도 13은 도 1의 태양 전지(100)의 제조 공정의 각 단계들을 개략적으로 나타낸 도면들이다. 이하에서는 도 5와 함께 도 6 내지 도 13을 참조하여 도 1의 태양 전지(100) 중에서 제1 도전체층(40), 제2 도전체층(42) 및 유전체층(20)이 상호 결합된 부분의 제조 공정을 순서대로 설명한다. 전술한 부분을 제외한 태양 전지(100)의 나머지 부분들의 제조 공정은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로 그 상세한 설명을 생략한다.FIG. 5 schematically illustrates a flowchart of a manufacturing process of the solar cell 100 of FIG. 1, and FIGS. 6 to 13 are schematic views illustrating respective steps of the manufacturing process of the solar cell 100 of FIG. 1. Hereinafter, a portion in which the first conductor layer 40, the second conductor layer 42, and the dielectric layer 20 are bonded to each other in the solar cell 100 of FIG. 1 with reference to FIGS. 6 to 13 along with FIG. 5. The process will be described in order. Since the manufacturing process of the remaining parts of the solar cell 100 except for the above-described portion can be easily understood by those skilled in the art to which the present invention belongs, detailed description thereof will be omitted.
먼저, 도 5의 단계(S10)에서는 도 6에 도시한 바와 같이, 기판(70) 위에 위치하는 마스크층(72)을 통하여 기판(70) 위에 복수의 나노 구조체들(20)을 성장시킨다. 마스크층(72)에는 복수의 개구부들(721)이 형성되어 있으므로, 복수의 개구부들(721)을 통하여 복수의 나노 구조체들(20)을 성장시킨다. 복수의 나노 구조체들(20)은 기판(70)의 판면(701)에 대하여 실질적으로 수직인 방향으로 뻗어 있다.First, in step S10 of FIG. 5, as shown in FIG. 6, a plurality of nanostructures 20 are grown on the substrate 70 through the mask layer 72 positioned on the substrate 70. Since the plurality of openings 721 are formed in the mask layer 72, the plurality of nanostructures 20 are grown through the plurality of openings 721. The plurality of nanostructures 20 extend in a direction substantially perpendicular to the plate surface 701 of the substrate 70.
복수의 나노 구조체들(20)은 실리사이드층(23)을 촉매로 사용하여 챔버(미도시)내에 전구체를 주입함으로써 제조된다. 여기서, 기판(70)의 소재로는 고농도로 도핑된 p형 실리콘을 사용할 수 있고, 마스크층(72)의 소재로는 산화실리콘(SiO2)을 사용할 수 있다. 또한, 예를 들면, 실리사이드층(23)의 소재로는 니켈 실리사이드(NiSix)를 사용할 수 있다. 나노 구조체(20)는 실리콘으로 제조될 수 있다.The plurality of nanostructures 20 are manufactured by injecting a precursor into a chamber (not shown) using the silicide layer 23 as a catalyst. Here, the doped p-type silicon may be used as the material of the substrate 70, and silicon oxide (SiO 2 ) may be used as the material of the mask layer 72. For example, nickel silicide (NiSi x ) may be used as the material of the silicide layer 23. The nanostructure 20 may be made of silicon.
다음으로, 도 5의 단계(S20)에서는 나노 구조체(20)의 하단에 금속(24)을 도금하여 개구부(721)를 채운다. 예를 들면, 도 7에 도시한 바와 같이, 니켈 등의 금속(24)을 무전해 도금하여 나노 구조체(20)의 하단을 채운다.Next, in step S20 of FIG. 5, the opening 24 is filled by plating the metal 24 on the lower end of the nanostructure 20. For example, as shown in FIG. 7, the metal 24 such as nickel is electroless plated to fill the lower end of the nanostructure 20.
도 5의 단계(S30)에서는 나노 구조체(20)를 열처리하여 나노 구조체(20)의 하단에 실리사이드층(22)을 형성한다. 즉, 도 8에 도시한 바와 같이, 기판(70)과 금속(24)(도 7에 도시)이 상호 작용하여 나노 구조체(20)의 하단에 실리사이드층(22)이 형성된다. 실리사이드층(22)은 금속(24) (도 7에 도시)과 기판(70)의 소재인 실리콘이 결합하여 이루어진다. 따라서 기판(70)의 소재 일부가 사용되어 실리사이드층(22)이 형성되므로, 기판(70)에는 홈(701)이 형성된다. 그리고 실리사이드층(22)은 홈(701)에 안착되어 위치한다.In step S30 of FIG. 5, the nanostructure 20 is heat treated to form the silicide layer 22 at the bottom of the nanostructure 20. That is, as shown in FIG. 8, the substrate 70 and the metal 24 (shown in FIG. 7) interact to form the silicide layer 22 at the bottom of the nanostructure 20. The silicide layer 22 is formed by combining a metal 24 (shown in FIG. 7) with silicon, which is a material of the substrate 70. Therefore, since the silicide layer 22 is formed by using a part of the material of the substrate 70, the groove 701 is formed in the substrate 70. The silicide layer 22 is positioned in the groove 701.
다음으로, 도 5의 단계(S40)에서는 나노 구조체(20)에 복수의 도핑 영역들(201, 203)을 형성한다. 도 9에 도시한 바와 같이, 복수의 도핑 영역들(201, 203)은 제1 도핑 영역(201) 및 제2 도핑 영역(203)을 포함한다.Next, in step S40 of FIG. 5, a plurality of doped regions 201 and 203 are formed in the nanostructure 20. As shown in FIG. 9, the plurality of doped regions 201 and 203 include a first doped region 201 and a second doped region 203.
제1 도핑 영역(201)을 형성하기 위해서 나노 구조체(20)에 붕소를 코팅시켜 주입할 수 있다. 이 경우, 나노 구조체(20)의 표면에 코팅된 붕소가 열에 의해 나노 구조체(20)의 내부로 확산되면서 나노 구조체(20)가 전부 제1 도핑 영역(201)으로 바뀐다. 따라서 제1 도핑 영역(201)으로 균일하게 도핑된 나노 구조체(20)를 제조할 수 있다.In order to form the first doped region 201, the nanostructure 20 may be coated with boron. In this case, as the boron coated on the surface of the nanostructure 20 is diffused into the nanostructure 20 by heat, the nanostructure 20 is entirely replaced with the first doped region 201. Accordingly, the nanostructure 20 uniformly doped into the first doped region 201 may be manufactured.
다음으로, 제1 도핑 영역(201)이 형성된 나노 구조체(20)를 열처리하면서 나노 구조체(20)에 인(P)을 주입시킨다. 즉, 나노 구조체(20)의 표면에 인을 코팅한 후에 나노 구조체(20)를 열처리하는 경우, 인이 나노 구조체(20)의 내부로 확산되면서 주입된다. 그리고 인이 주입된 나노 구조체(20)를 플라스마 이온 도핑하여 나노 구조체(20)에 제2 도핑 영역(203)을 형성한다. 그 결과, 제1 도핑 영역(201)의 외부 영역이 제2 도핑 영역(203)으로 전환되면서 제2 도핑 영역(203)이 기판(70)의 판면(701)에 평행인 방향을 따라 제1 도핑 영역(201)을 둘러싼다. 제2 도핑 영역(203)을 n형으로 형성하여 나노 구조체(20)의 자유전자 이송 효율을 증대시킬 수 있다. 한편, 제1 도핑 영역(201)이 제2 도핑 영역(203)으로 완전히 치환되는 현상을 방지하기 위하여 제2 도핑 영역(203) 형성을 위한 나노 구조체(20)의 열처리 시간을 제1 도핑 영역(201) 형성을 위한 나노 구조체(20)의 열처리 시간보다 짧게 유지한다.Next, phosphorus (P) is injected into the nanostructure 20 while heat-treating the nanostructure 20 on which the first doped region 201 is formed. That is, when the nanostructure 20 is heat-treated after phosphorus is coated on the surface of the nanostructure 20, phosphorus is injected while being diffused into the nanostructure 20. In addition, the plasma-doped nanostructure 20 implanted with phosphorus is formed to form a second doped region 203 in the nanostructure 20. As a result, the outer region of the first doped region 201 is converted to the second doped region 203 while the second doped region 203 is first doped in a direction parallel to the plate surface 701 of the substrate 70. Surround area 201. The second doped region 203 may be formed in an n-type to increase free electron transfer efficiency of the nanostructure 20. Meanwhile, in order to prevent the first doped region 201 from being completely replaced by the second doped region 203, the heat treatment time of the nanostructure 20 for forming the second doped region 203 may be defined as the first doped region ( 201) is kept shorter than the heat treatment time of the nanostructure 20 for formation.
이와는 달리, 도 5의 단계(S40)에서는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 나노 구조체(20)의 길이 방향을 따라 제1 도핑 영역(211) 및 제2 도핑 영역(213)을 형성할 수 있다. 이 경우, 도전체층(40, 42)을 형성하기 전에 나노 구조체(20)의 양단을 도핑 및 확산시켜 pn 접합 구조 또는 pin 접합 구조로 형성한다. 여기서, pin 접합 구조는 도핑되지 않은 진성 영역을 포함한다. Alternatively, in step S40 of FIG. 5, as shown in FIGS. 2 and 3, the first doped region 211 and the second doped region 213 are formed along the length direction of the nanostructure 20. Can be. In this case, before the conductor layers 40 and 42 are formed, both ends of the nanostructure 20 are doped and diffused to form a pn junction structure or a pin junction structure. Here, the pin junction structure includes an undoped intrinsic region.
나노 구조체(20)는 마스크 역할을 하는 유전체층(60)이 형성된 상태에서 도핑된다. 인(P)과 붕소(B)가 포함된 유기물을 나노 구조체(20)의 양단에 스핀코팅하여 증착한 후 동시에 열처리하여 제1 도핑 영역(211) 및 제2 도핑 영역(213)을 형성할 수 있다. 이와는 달리, 이온 주입법을 통하여 나노 구조체(20)의 양단을 p형 및 n형으로 도핑한 후, 열처리로 확산시켜 pn 접합 또는 pin 접합을 형성할 수도 있다.The nanostructure 20 is doped in a state where the dielectric layer 60 serving as a mask is formed. Organic materials containing phosphorus (P) and boron (B) may be spin-coated and deposited on both ends of the nanostructure 20, and then thermally treated to form the first doped region 211 and the second doped region 213. have. Alternatively, both ends of the nanostructure 20 may be doped into p-type and n-type through ion implantation, and then diffused by heat treatment to form a pn junction or a pin junction.
한편, 나노 구조체(20)의 표면 위에 금속나노입자(30)(도 4에 도시)를 제공할 수도 있다. 이 경우, 챔버(미도시) 내에서 나노 구조체(20)의 표면 위에 은(Ag) 등의 타겟 소스를 이용하여 금속나노입자(30)를 증착시킬 수 있다.Meanwhile, the metal nanoparticles 30 (shown in FIG. 4) may be provided on the surface of the nanostructure 20. In this case, the metal nanoparticles 30 may be deposited on the surface of the nanostructure 20 using a target source such as silver (Ag) in a chamber (not shown).
이와는 달리, 나노 구조체(20)를 금속 도금액이 담긴 도금욕(미도시)에 담지함으로써 나노 구조체(20)의 표면 위에 금속나노입자(30)를 제공할 수도 있다. 금속나노입자(30)는 무전해 도금법에 의해 나노 구조체(20)의 표면 위에 부착된다. 나노 구조체(20)를 건조하면, 금속나노입자(30)는 나노 구조체(20)의 표면 위에 반구 형상으로 부착된다.Alternatively, the metal nanoparticles 30 may be provided on the surface of the nanostructure 20 by supporting the nanostructure 20 in a plating bath (not shown) containing a metal plating solution. The metal nanoparticles 30 are attached onto the surface of the nanostructure 20 by an electroless plating method. When the nanostructure 20 is dried, the metal nanoparticles 30 are attached in a hemispherical shape on the surface of the nanostructure 20.
다음으로, 도 5의 단계(S50)에서는 도 10에 도시한 바와 같이, 마스크층(72) 위에 유전체층(60)을 제공하여 유전체층(60)을 나노 구조체(20)와 결합시킨다. 여기서, 유전체층(60)에는 PDMS 등의 경화성이 높은 소재를 사용하므로, 유전체층(60)은 마스크층(72)에 의해 지지되고, 개구부(721) 내부까지 침입하지 않는다. 따라서 마스크층(72)과 유전체층(60)의 사이에 기판(70)의 판면(701)에 평행인 방향으로 길게 뻗은 경계면이 형성된다.Next, in step S50 of FIG. 5, as shown in FIG. 10, the dielectric layer 60 is provided on the mask layer 72 to couple the dielectric layer 60 to the nanostructure 20. Since the dielectric layer 60 is made of a material having high curability such as PDMS, the dielectric layer 60 is supported by the mask layer 72 and does not penetrate into the opening 721. Therefore, a boundary surface extending in a direction parallel to the plate surface 701 of the substrate 70 is formed between the mask layer 72 and the dielectric layer 60.
다음으로, 도 5의 단계(S60)에서는 도 11에 화살표로 도시한 바와 같이, 유전체층(60)과 결합된 나노 구조체(20)를 마스크층(72) 및 기판(70)으로부터 분리시킨다. 여기서, 유전체층(60)과 결합된 나노 구조체(20)만 태양 전지(100)(도 1에 도시)를 제조하기 위해 사용할 수 있다.Next, in step S60 of FIG. 5, as illustrated by arrows in FIG. 11, the nanostructure 20 coupled with the dielectric layer 60 is separated from the mask layer 72 and the substrate 70. Here, only the nanostructure 20 combined with the dielectric layer 60 may be used to fabricate the solar cell 100 (shown in FIG. 1).
한편, 나노 구조체(20)로부터 분리시킨 기판(70)의 개구부(721)에는 잔여 실리사이드층(22)이 존재한다. 따라서 마스크층(72)이 그 위에 위치하는 기판(70)을 재사용할 수 있다. 즉, 기판(70)을 챔버(미도시) 내에 넣고, 전구체를 주입하는 경우, 잔여 실리사이드층(22)이 촉매로서 기능하여 개구부(721)를 통해 다시 나노 구조체(20)를 제조할 수 있다. 그 결과, 기판(70)의 지속적인 재사용에 의해 태양 전지(100)(도 1에 도시)의 제조 비용을 절감할 수 있다.On the other hand, the remaining silicide layer 22 is present in the opening 721 of the substrate 70 separated from the nanostructure 20. Thus, the substrate 70 on which the mask layer 72 is located can be reused. That is, when the substrate 70 is placed in a chamber (not shown) and the precursor is injected, the remaining silicide layer 22 may function as a catalyst to manufacture the nanostructure 20 again through the opening 721. As a result, the manufacturing cost of the solar cell 100 (shown in FIG. 1) can be reduced by continuous reuse of the substrate 70.
다음으로, 도 4의 단계(S70)에서는 도 12에 도시한 바와 같이, 실리사이드층(22)과 접한 나노 구조체(20)에 고농도 도핑 영역, 즉 p+ 도핑 영역(205)을 형성한다. 즉, 외부 노출된 나노 구조체(20)의 일단에 붕소(B)를 주입하여 확산시킴으로써 p+ 도핑 영역(205)을 형성할 수 있다. 그 결과, p+ 도핑 영역(205)을 통하여 정공들의 이송 효율을 높일 수 있다.Next, in step S70 of FIG. 4, as shown in FIG. 12, a highly doped region, that is, a p + doped region 205 is formed in the nanostructure 20 in contact with the silicide layer 22. That is, the p + doped region 205 may be formed by injecting and diffusing boron (B) into one end of the externally exposed nanostructure 20. As a result, it is possible to increase the transport efficiency of holes through the p + doped region 205.
도 4의 단계(S80)에서는 도 13에 도시한 바와 같이, 유전체층(60)의 배면(601) 및 전면(603)에 각각 제1 도전체층(40) 및 제2 도전체층(42)을 제공한다. 그 결과, 유전체층(60)은 제1 도전체층(40) 및 제2 도전체층(42)과 접하여 위치한다. 제1 도전체층(40) 및 제2 도전체층(42)은 유전체층(60)을 스핀 코팅하여 형성할 수 있다. 이러한 방법들을 통하여 기판(70)의 재사용이 가능한 태양 전지(100)(도 1에 도시)를 제조할 수 있다. In step S80 of FIG. 4, as shown in FIG. 13, a first conductor layer 40 and a second conductor layer 42 are provided on the back surface 601 and the front surface 603 of the dielectric layer 60, respectively. . As a result, the dielectric layer 60 is positioned in contact with the first conductor layer 40 and the second conductor layer 42. The first conductor layer 40 and the second conductor layer 42 may be formed by spin coating the dielectric layer 60. Through these methods, a solar cell 100 (shown in FIG. 1) capable of reusing the substrate 70 may be manufactured.
도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 태양 전지(500)의 단면 구조를 개략적으로 나타낸다. 도 14의 태양 전지(500)의 구조는 도 1의 태양 전지(100)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하고 그 상세한 설명을 생략한다.14 schematically shows a cross-sectional structure of a solar cell 500 according to a fifth embodiment of the present invention. Since the structure of the solar cell 500 of FIG. 14 is similar to that of the solar cell 100 of FIG. 1, the same reference numerals are used for the same parts, and a detailed description thereof will be omitted.
도 14에 도시한 바와 같이, 태양 전지(500)는 복수의 나노 구조체들(25), 제1 도전층(40), 제2 도전층(42), 금속 그리드(44), 제1 유전체층(60) 및 제2 유전체층(62)을 포함한다. 나노 구조체(25)는 제1 도핑 영역(251), 제2 도핑 영역(253) 및 고농도의 p형 도핑 영역(255)를 포함한다. 전술한 소자들 중 일부 소자들은 태양 전지(500)에서 생략할 수도 있다. 또한, 다른 소자들을 태양 전지(500)에 더 추가할 수 있다.As shown in FIG. 14, the solar cell 500 includes a plurality of nanostructures 25, a first conductive layer 40, a second conductive layer 42, a metal grid 44, and a first dielectric layer 60. ) And a second dielectric layer 62. The nanostructure 25 includes a first doped region 251, a second doped region 253, and a high concentration of p-type doped region 255. Some of the above-described devices may be omitted in the solar cell 500. In addition, other devices may be added to the solar cell 500.
도 14에 도시한 바와 같이, 나노 구조체(25)는 역사다리꼴 형상을 가진다. 따라서 나노 구조체(25)의 직경은 나노 구조체(25)의 길이 방향, 즉 z축 방향을 따라 제1 도전층(40)에 가까울수록 점차 작아진다. 또한, 제1 도전층(40)과 접하는 나노 구조체(25)의 제1 직경(D1)은 제2 도전층(42)과 접하는 나노 구조체(25)의 제2 직경(D2)보다 작다. 나노 구조체(25)가 이러한 구조를 가지므로, 나노 구조체(25)를 기판(미도시)으로부터 분리시키기가 편리하다. 즉, 나노 구조체(25)가 기판(미도시)과 접촉하는 면적이 작으므로, 나노 구조체(25)는 기판(미도시)으로부터 쉽게 떨어진다.As shown in FIG. 14, the nanostructure 25 has an inverted trapezoidal shape. Therefore, the diameter of the nanostructure 25 is gradually smaller as it approaches the first conductive layer 40 along the length direction of the nanostructure 25, that is, the z-axis direction. In addition, the first diameter D1 of the nanostructure 25 in contact with the first conductive layer 40 is smaller than the second diameter D2 of the nanostructure 25 in contact with the second conductive layer 42. Since nanostructure 25 has this structure, it is convenient to separate nanostructure 25 from a substrate (not shown). That is, since the area where the nanostructure 25 contacts the substrate (not shown) is small, the nanostructure 25 is easily separated from the substrate (not shown).
도 14에 도시한 바와 같이, 나노 구조체(25)의 일단에는 고농도의 p형 도핑 영역(255)이 형성된다. 이 경우, 제1 도핑 영역(251)은 p형으로 형성되고, 제2 도핑 영역(253)은 n형으로 형성될 수 있다. 그 결과, 나노 구조체(25)에 pn 접합을 구현함으로써 태양광에 의해 충분한 양의 기전력을 발생시킬 수 있다. 고농도의 p형 도핑 영역(255)은 제1 도전층(40)과 접하여 위치한다. 따라서 고농도의 p형 도핑 영역(255)은 전력 생성에 필요한 전자 또는 정공을 제1 도전층(40)에 효율적으로 이송할 수 있다.As shown in FIG. 14, a high concentration of p-type doped region 255 is formed at one end of nanostructure 25. In this case, the first doped region 251 may be formed in a p-type, and the second doped region 253 may be formed in an n-type. As a result, by implementing a pn junction in the nanostructure 25 can be generated a sufficient amount of electromotive force by the sunlight. The high concentration p-type doped region 255 is positioned in contact with the first conductive layer 40. Therefore, the high concentration p-type doped region 255 may efficiently transfer electrons or holes required for power generation to the first conductive layer 40.
제2 유전체층(62)은 금속 그리드(44) 및 제2 도전층(42) 위에 위치한다. 즉, 제2 유전체층(62)은 제2 도전층(42)을 사이에 두고 제1 유전체층(60)의 반대편에 위치한다. 제2 유전체층(62)의 두께는 0.5mm 내지 30mm일 수 있다. 제2 유전층(62)의 두께가 너무 작은 경우, 그 하부의 실리콘 와이어 어레이를 지지하기 어렵다. 또한, 제2 유전층(62)의 두께가 너무 큰 경우, 태양 전지(500)가 잘 휘어지지 않는다. 따라서 제2 유전체층(62)의 두께를 전술한 범위로 유지한다. 제2 유전층(62)을 파지하여 기판(미도시)으로부터 복수의 나노 구조체들(25)을 분리시킬 수 있다.The second dielectric layer 62 is positioned over the metal grid 44 and the second conductive layer 42. That is, the second dielectric layer 62 is positioned opposite the first dielectric layer 60 with the second conductive layer 42 interposed therebetween. The thickness of the second dielectric layer 62 may be 0.5 mm to 30 mm. If the thickness of the second dielectric layer 62 is too small, it is difficult to support the underlying silicon wire array. In addition, when the thickness of the second dielectric layer 62 is too large, the solar cell 500 does not bend well. Therefore, the thickness of the second dielectric layer 62 is maintained in the above range. The second dielectric layer 62 may be gripped to separate the plurality of nanostructures 25 from the substrate (not shown).
전술한 제1 유전체층(60) 및 제2 유전체층(62)은 PDMS를 포함할 수 있다. PDMS는 유기물 지지체로서, 이로 인해 태양전지(500)가 잘 휘어진다. 따라서 곡면으로 된 건물 외부에 태양전지(500)를 잘 붙일 수 있 다. 이하에서는 도 15와 도 16 내지 도 24를 참조하여 태양전지(500)의 제조 방법을 좀더 상세하게 설명한다.The first dielectric layer 60 and the second dielectric layer 62 described above may include PDMS. PDMS is an organic support, which causes the solar cell 500 to bend well. Therefore, the solar cell 500 can be attached well to the outside of the curved building. Hereinafter, a manufacturing method of the solar cell 500 will be described in more detail with reference to FIGS. 15 and 16 to 24.
도 15는 도 14의 태양전지(500)의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이고, 도 16 내지 도 24는 도 15의 각 단계들에 대응하는 태양전지(500)의 개략적인 단면도이다.FIG. 15 is a flowchart schematically illustrating a method of manufacturing the solar cell 500 of FIG. 14, and FIGS. 16 to 24 are schematic cross-sectional views of the solar cell 500 corresponding to the respective steps of FIG. 15.
도 15에 도시한 바와 같이, 태양 전지(500)의 제조 방법은, i) 모재를 제공하는 단계(S15), ii) 모재를 에칭하여 기판 위에 복수의 나노 구조체들을 제공하는 단계(S25), iii) 도핑층 및 차단층을 제공하는 단계(S35), iv) 복수의 나노 구조체들의 표면을 도핑하고, 나노 구조체의 일단에 고농도 도핑 영역을 제공하는 단계(S45), v) 복수의 나노 구조체들 사이에 유전체층을 제공하는 단계(S55), vi) 나노 구조체의 타단을 덮는 제1 도전층을 제공하는 단계(S65), vii) 제1 도전층 위에 또다른 유전체층을 제공하는 단계(S75), viii) 기판을 유전체층으로부터 분리하는 단계(S85), 그리고 ix) 유전체층과 접하는 제2 도전층을 제공하는 단계(S95)를 포함한다. 이외에, 태양 전지(500)의 제조 방법은 필요에 따라 다른 단계들을 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 15, the method of manufacturing the solar cell 500 includes: i) providing a base material (S15), ii) etching the base material to provide a plurality of nanostructures on the substrate (S25), and iii. ) Providing a doping layer and a blocking layer (S35), iv) doping the surfaces of the plurality of nanostructures, and providing a highly doped region at one end of the nanostructure (S45), v) between the plurality of nanostructures Providing a dielectric layer (S55), vi) providing a first conductive layer covering the other end of the nanostructure (S65), vii) providing another dielectric layer on the first conductive layer (S75), viii) Separating the substrate from the dielectric layer (S85), and ix) providing a second conductive layer in contact with the dielectric layer (S95). In addition, the manufacturing method of the solar cell 500 may further include other steps as necessary.
도 15에 도시한 바와 같이, 먼저 단계(S15)에서는 모재(501)를 제공한다. 예를 들면, 도 16에 도시한 바와 같이, p형 실리콘을 모재(501)의 소재로 사용할 수 있다.As shown in FIG. 15, first, in step S15, the base material 501 is provided. For example, as shown in FIG. 16, p-type silicon can be used as the material of the base material 501.
다음으로, 도 15의 단계(S25)에서 모재(501)를 에칭하여 기판(70) 위에 복수의 나노 구조체들(25)을 제공한다. 즉, 도 17에 도시한 바와 같이, 마스크를 사용해 모재(501)를 이방성 식각시키면서 복수의 나노 구조체들(25)을 형성한다. 따라서 복수의 나노 구조체들(25) 사이에 위치한 에칭 영역은 기판(70)에 가까울수록 커진다. 그 결과, 역사다리꼴 형상의 나노 구조체(25)가 제조된다. 여기서, 복수의 나노 구조체들(25)은 기판(70)의 판면(701)에 실질적으로 수직인 방향으로 뻗는다. 나노 구조체(25)의 직경은 2㎛ 내지 10㎛일 수 있다. 나노 구조체(25)의 직경이 너무 작은 경우, pn 접합이 불안정하다. 또한, 나노 구조체(25)의 직경이 너무 큰 경우, 나노 구조체(25)의 밀도가 낮아서 나노 구조체(25)의 광흡수율 및 광전변환효율이 낮다.Next, in step S25 of FIG. 15, the base material 501 is etched to provide the plurality of nanostructures 25 on the substrate 70. That is, as shown in FIG. 17, the plurality of nanostructures 25 are formed by anisotropically etching the base material 501 using a mask. Therefore, the etching region located between the plurality of nanostructures 25 increases as the substrate 70 is closer to the substrate 70. As a result, an inverted trapezoidal nanostructure 25 is manufactured. Here, the plurality of nanostructures 25 extend in a direction substantially perpendicular to the plate surface 701 of the substrate 70. The nanostructure 25 may have a diameter of 2 μm to 10 μm. If the diameter of the nanostructure 25 is too small, the pn junction is unstable. In addition, when the diameter of the nanostructure 25 is too large, the density of the nanostructure 25 is low, the light absorption and photoelectric conversion efficiency of the nanostructure 25 is low.
도 15의 단계(S35)에서는 도핑층(71) 및 차단층(73)을 제공한다. 즉, 도 18에 도시한 바와 같이, 도핑층(71) 및 차단층(73)이 차례로 기판(70) 위의 복수의 나노 구조체들(25) 사이에 형성된다. 도핑층(71)은 나노 구조체(25)의 하단에 고농도로 도핑된 영역을 형성하기 위해 제공된다. 예를 들면, 붕소 SOD(spin on dopatn)를 코팅하는 방법을 이용하여 도핑층(71)을 제공한다.In step S35 of FIG. 15, the doping layer 71 and the blocking layer 73 are provided. That is, as shown in FIG. 18, a doping layer 71 and a blocking layer 73 are sequentially formed between the plurality of nanostructures 25 on the substrate 70. The doped layer 71 is provided to form a heavily doped region at the bottom of the nanostructure 25. For example, the doped layer 71 is provided by using a method of coating a boron spin on dopatn (SOD).
한편, 도핑층(71) 위에는 차단층(73)을 제공한다. 차단층(73)은 도핑층(71)에 의해 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면 인(P)이 나노 구조체(25)의 상부로 확산되는 것을 방지한다. 차단층(73)으로는 SOG(spin on glass)를 코팅할 수 있다.Meanwhile, the blocking layer 73 is provided on the doped layer 71. The blocking layer 73 prevents a region, for example, phosphorous (P), heavily doped by the doping layer 71 from diffusing to the top of the nanostructure 25. The blocking layer 73 may be coated with spin on glass (SOG).
다음으로, 도 15의 단계(S45)에서는 복수의 나노 구조체들(25)의 표면을 도핑하고, 나노 구조체(25)의 일단에 고농도 도핑 영역(255)을 제공한다. 즉, 도 19에 도시한 바와 같이, PSOD(phosphorous spin on glass)(75)를 복수의 나노 구조체들(25) 위에 플로우팅(floating)하여 600℃ 내지 1100℃로 1초 내지 30초 동안 가열함으로써 복수의 나노 구조체들(25)의 표면을 도핑시킨다. 이 경우, 복수의 나노 구조체들(25)의 표면은 n형으로 도핑될 수 있다. 또한, 도핑층(71)(도 18에 도시)은 기판(70)에 접하는 나노 구조체(25)의 일단에 작용하여 고농도 도핑 영역(255)을 형성한다. 그 결과, 제1 도핑 영역(251), 제2 도핑 영역(253) 및 고농도 도핑 영역(255)을 포함하는 나노 구조체(25)가 제조된다. 예를 들면, 제1 도핑 영역(251)은 n형, 제2 도핑 영역(253)은 p형, 그리고 도핑 영역(255)은 고농도의 p형으로 제조할 수 있다. 한편, 도 15의 단계(S45)에서 전술한 반응이 완료되면, 희석된 불화수소용액을 사용하여 차단층(71)(도 18에 도시) 및 나머지 잔류물을 제거할 수 있다.Next, in step S45 of FIG. 15, the surfaces of the plurality of nanostructures 25 are doped, and a high concentration doped region 255 is provided at one end of the nanostructure 25. That is, as shown in FIG. 19, by floating a phosphorous spin on glass (PSOD) 75 on the plurality of nanostructures (25) by heating (600 ° C to 1100 ° C) for 1 to 30 seconds The surface of the plurality of nanostructures 25 is doped. In this case, the surfaces of the plurality of nanostructures 25 may be doped n-type. In addition, the doped layer 71 (shown in FIG. 18) acts on one end of the nanostructure 25 in contact with the substrate 70 to form the heavily doped region 255. As a result, the nanostructure 25 including the first doped region 251, the second doped region 253, and the heavily doped region 255 is manufactured. For example, the first doped region 251 may be n-type, the second doped region 253 may be p-type, and the doped region 255 may be manufactured to a high concentration p-type. Meanwhile, when the above-described reaction is completed in step S45 of FIG. 15, the dilute hydrogen fluoride solution may be used to remove the barrier layer 71 (shown in FIG. 18) and the remaining residues.
다시 도 15로 되돌아가면, 단계(S55)에서는 복수의 나노 구조체들(25) 사이에 유전체층(60)을 제공한다. 즉, 도 20에 도시한 바와 같이, 스핀 코터(spin-coater)를 이용하여 유전체층(60)을 복수의 나노 구조체들(25) 사이의 기판(70) 위에 균일하게 코팅된다. 코팅 속도는 1000rpm 내지 5000rpm으로 조절할 수 있고, 10초 내지 10분 동안 이루어진다. 유전체층(60)의 소재로는 PDMS를 사용할 수 있다. PDMS는 그 기재를 염화메틸렌으로 희석해 사용한다. 희석 농도비를 1 내지 4로 하여 PDMS를 희석시킨다. PDMS 코팅을 완료한 후, PDMS를 50℃ 내지 150℃로 가열한다. 유전체층(60)은 나노 구조체(25) 표면을 패시베이션(passivation)시킨다.15, in step S55, the dielectric layer 60 is provided between the plurality of nanostructures 25. That is, as shown in FIG. 20, the dielectric layer 60 is uniformly coated on the substrate 70 between the plurality of nanostructures 25 using a spin coater. The coating speed can be adjusted from 1000 rpm to 5000 rpm and is made for 10 seconds to 10 minutes. PDMS may be used as a material of the dielectric layer 60. PDMS uses the substrate diluted with methylene chloride. PDMS is diluted with a dilution concentration ratio of 1-4. After completing the PDMS coating, the PDMS is heated to 50 ° C to 150 ° C. Dielectric layer 60 passivates the surface of nanostructure 25.
한편, 나노 구조체(25)의 상단은 외부로 노출될 수 있다. 즉, 유전체층(60)으로 복수의 나노 구조체들(25)의 단부를 덮고, 유전체층(60)을 플라스마 에칭함으로써 나노 구조체(25)의 상단을 외부로 노출시킬 수 있다.Meanwhile, the upper end of the nanostructure 25 may be exposed to the outside. That is, the top of the nanostructure 25 may be exposed to the outside by covering the ends of the plurality of nanostructures 25 with the dielectric layer 60 and plasma etching the dielectric layer 60.
다음으로, 도 15의 단계(S65)에서는 복수의 나노 구조체들(25)의 상단을 덮는 제1 도전층(42)을 제공한다. 즉, 도 21에 도시한 바와 같이, 복수의 나노 구조체들(25)은 제1 도전층(42)과 전기적으로 연결되므로, 외부에 전력을 공급할 수 있다.Next, in step S65 of FIG. 15, the first conductive layer 42 covering the upper ends of the plurality of nanostructures 25 is provided. That is, as shown in FIG. 21, since the plurality of nanostructures 25 are electrically connected to the first conductive layer 42, power may be supplied to the outside.
도 15의 단계(S75)에서는 유전체층(62)을 제공한다. 도 22에 도시한 바와 같이, 제1 도전층(42) 위에 금속 그리드(44)를 제공한 후 그 위에 유전체층(62)을 제공할 수도 있다. 또한, 금속 그리드(44)는 불필요한 경우 생략할 수 있다. 금속 그리드(44)는 제1 도전층(42)의 전도성을 높이기 위하여 제1 도전층(42) 위에 부착된다.In step S75 of FIG. 15, the dielectric layer 62 is provided. As shown in FIG. 22, a metal grid 44 may be provided over the first conductive layer 42, and then a dielectric layer 62 may be provided thereon. In addition, the metal grid 44 may be omitted if unnecessary. The metal grid 44 is attached on the first conductive layer 42 to increase the conductivity of the first conductive layer 42.
다음으로, 도 16의 단계(S85)에서는 기판(70)을 유전체층(60)으로부터 분리한다. 즉, 도 23에 도시한 바와 같이, 기판(70)(도 22에 도시)이 유전체층(62)에 의해 견고하게 지지되므로, 유전체층(62)을 파지한 후 잡아당겨서 기판(70)을 떼어낸 후 재활용할 수 있다.Next, in step S85 of FIG. 16, the substrate 70 is separated from the dielectric layer 60. That is, as shown in FIG. 23, since the substrate 70 (shown in FIG. 22) is firmly supported by the dielectric layer 62, the substrate 70 is pulled off after the dielectric layer 62 is gripped and pulled off. Can be recycled.
마지막으로, 단계(S95)에서는 유전체층(60)과 접하는 제2 도전층(40)을 제공한다. 제2 도전층(40)은 유전체층(60) 아래에 증착되어 형성될 수 있다. 즉, 도 24에 도시한 바와 같이, 제2 도전층(40)은 나노 구조체(25)와 전기적으로 연결된다. 따라서 전술한 방법을 이용하여 태양 전지(500)를 제조할 수 있다.Finally, in step S95, the second conductive layer 40 in contact with the dielectric layer 60 is provided. The second conductive layer 40 may be formed by depositing under the dielectric layer 60. That is, as shown in FIG. 24, the second conductive layer 40 is electrically connected to the nanostructure 25. Therefore, the solar cell 500 can be manufactured using the above-described method.
도 25는 본 발명의 제6 실시예에 따른 태양 전지(600)의 단면 구조를 개략적으로 나타낸다. 도 25의 태양 전지(600)의 단면 구조는 도 15의 태양 전지의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생락한다.25 schematically shows a cross-sectional structure of a solar cell 600 according to the sixth embodiment of the present invention. Since the cross-sectional structure of the solar cell 600 of FIG. 25 is similar to that of the solar cell of FIG. 15, the same reference numerals are used for the same parts, and a detailed description thereof is omitted.
도 25에 도시한 바와 같이, 태양 전지(600)는 복수의 나노 구조체들(26), 제1 전극(43), 제2 전극(45), 투명 도전층(42) 및 유전체층(60)을 포함한다. 이외에, 태양 전지(600)는 필요에 따라 다른 소자들을 더 포함할 수 있다. 태양 전지(600)를 제조하는 중 제거된 기판은 재사용할 수 있다.As shown in FIG. 25, the solar cell 600 includes a plurality of nanostructures 26, a first electrode 43, a second electrode 45, a transparent conductive layer 42, and a dielectric layer 60. do. In addition, the solar cell 600 may further include other elements as necessary. The substrate removed during fabrication of the solar cell 600 can be reused.
나노 구조체(26)는 그 길이 방향, 즉 z축 방향을 따라 농도 구배를 가진다. 즉, 나노 구조체(26)는 Si1-xGex (0<x≤0.5)의 조성을 가진다. 여기서, x는 제2 도전층(42)에 가까울수록 순차적으로 작아진다. 바람직하게는, 전술한 x는 0보다 크고 3 이하일 수 있다. 농도 구배를 가진 나노 구조체(26)는 그 밴드갭을 최소화할 수 있으므로, 광전변환효율을 크게 증가시킬 수 있다. 또한, 나노 구조체(26)의 표면은 도핑되어 pn 접합을 형성하므로, 입사된 광에 의해 전자와 정공이 형성되고, 이들이 이동하면서 기전력이 생성된다. 이하에서는 도 26과 도 27 내지 도 33을 참조하여 태양 전지(600)의 제조 방법을 상세하게 설명한다.The nanostructure 26 has a concentration gradient along its longitudinal direction, that is, along the z-axis direction. That is, the nanostructure 26 has a composition of Si 1-x Ge x (0 < x ≦ 0.5). Here, x becomes smaller gradually as it approaches the second conductive layer 42. Preferably, x described above may be greater than zero and less than or equal to three. Since the nanostructure 26 having a concentration gradient can minimize the band gap, the photoelectric conversion efficiency can be greatly increased. In addition, since the surface of the nanostructure 26 is doped to form a pn junction, electrons and holes are formed by incident light, and electromotive force is generated as they move. Hereinafter, a method of manufacturing the solar cell 600 will be described in detail with reference to FIGS. 26 and 27 to 33.
도 26은 도 25의 태양 전지(600)의 제조 방법의 개략적인 순서도를 나타낸다. 도 26의 태양 전지(600)의 제조 방법은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 태양 전지(600)의 제조 방법을 다른 형태로도 변형할 수 있다.FIG. 26 shows a schematic flowchart of a method of manufacturing the solar cell 600 of FIG. 25. The manufacturing method of the solar cell 600 of FIG. 26 is merely for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto. Therefore, the manufacturing method of the solar cell 600 can be modified in other forms.
도 26에 도시한 바와 같이, 태양 전지(600)의 제조 방법은, i) 기판을 제공하는 단계(S16), ii) 기판 위에 복수의 화합물 반도체층들을 차례로 적층하는 단계(S26), iii) 복수의 화합물 반도체층들 위에 산화유도패턴을 형성하는 단계(S36), iv) 복수의 화합물 반도체층들을 부분 에칭함으로써 복수의 나노 구조체들을 제공하는 단계(S46), v) 복수의 나노 구조체들을 도핑하는 단계(S56), vi) 기판 위의 복수의 나노 구조체들 사이에 유전체층을 제공하는 단계(S66), vii) 유전체층 위에 투명 도전층을 제공하는 단계(S76), viii) 투명 도전층 위에 제1 전극을 제공하는 단계(S86), ix) 기판을 복수의 나노 구조체들로부터 분리시켜 복수의 나노 구조체들의 일단을 외부 노출시키는 단계(S96), 그리고 x) 일단을 덮으면서 유전체층에 접하는 제2 전극을 제공하는 단계(S106)를 포함한다. 이외에, 태양 전지(600)의 제조 방법은 다른 단계들을 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 26, the method of manufacturing the solar cell 600 includes: i) providing a substrate (S16), ii) sequentially stacking a plurality of compound semiconductor layers on the substrate (S26), and iii) a plurality of Forming an oxide induction pattern on the compound semiconductor layers (S36), iv) providing a plurality of nanostructures by partially etching the compound semiconductor layers (S46), and v) doping the plurality of nanostructures. (S56), vi) providing a dielectric layer between the plurality of nanostructures on the substrate (S66), vii) providing a transparent conductive layer over the dielectric layer (S76), viii) placing a first electrode over the transparent conductive layer Providing (S86), ix) separating the substrate from the plurality of nanostructures to externally expose one end of the plurality of nanostructures (S96), and x) providing a second electrode contacting the dielectric layer while covering one end thereof. Step S106 is included. In addition, the manufacturing method of the solar cell 600 may further include other steps.
도 26에 도시한 바와 같이, 단계(S16)에서는 기판(70)을 제공한다. 즉, 도 27에 도시한 기판(70)에는 알루미나 등의 세라믹, SUS(stainless use steel), 실리콘, 폴리머 또는 알루미늄 호일 등의 다양한 소재를 사용할 수 있다.As shown in FIG. 26, in step S16, the substrate 70 is provided. That is, various materials such as ceramics such as alumina, stainless steel (SUS), silicon, polymer, or aluminum foil may be used for the substrate 70 illustrated in FIG. 27.
다음으로, 도 26의 단계(S26)에서는 기판(70) 위에 복수의 화합물 반도체층들(260)을 차례로 적층한다. 즉, 도 28에 도시한 복수의 화합물 반도체층들(260)은 그 조성이 변화하는 다층박막구조를 가진다. 화합물 반도체층들(260)은 갈륨비소(GaAs)층 또는 실리콘게르마늄(SiGe)층일 수 있다. 화합물 반도체층(260)이 갈륨비소층인 경우, N의 첨가량을 조절할 수 있다. 좀더 구체적으로, 화합물 반도체층들(260)은 GaAs1-xNx의 조성을 가질 수 있고, 각 화합물 반도체(260)마다 x는 전부 다를 수 있다.Next, in step S26 of FIG. 26, the plurality of compound semiconductor layers 260 are sequentially stacked on the substrate 70. That is, the plurality of compound semiconductor layers 260 shown in FIG. 28 have a multilayer thin film structure whose composition is changed. The compound semiconductor layers 260 may be a gallium arsenide (GaAs) layer or a silicon germanium (SiGe) layer. When the compound semiconductor layer 260 is a gallium arsenide layer, the amount of N added may be adjusted. More specifically, the compound semiconductor layers 260 may have a composition of GaAs 1-x N x , and x may be different for each compound semiconductor 260.
도 26에 도시한 바와 같이, 단계(S36)에서는 복수의 화합물 반도체층들(260) 위에 산화유도패턴(262)을 형성한다. 마스크 패턴(미도시)을 화합물 반도체층(260) 위에 형성한 후, 그 위에 산화유도층(미도시)을 형성한다. 마스크 패턴(미도시)은 도트 형상을 가진다. 마스크 패턴(미도시)은 포토레지스트 패턴일 수 있다.As shown in FIG. 26, in step S36, an oxide induction pattern 262 is formed on the plurality of compound semiconductor layers 260. After forming a mask pattern (not shown) on the compound semiconductor layer 260, an oxide induction layer (not shown) is formed thereon. The mask pattern (not shown) has a dot shape. The mask pattern (not shown) may be a photoresist pattern.
산화유도층(미도시)은 갈바닉 효과에 의해 화합물 반도체층(260)을 산화시킬 수 있다. 산화유도층(미도시)의 환원전위(reduction potential)는 화합물 반도체층(260)의 환원전위에 비해 높을 수 있다. 예를 들면, 산화유도층(미도시)은 Ag, Au 및 Pt 등의 귀금속일 수 있다.An oxide induction layer (not shown) may oxidize the compound semiconductor layer 260 by a galvanic effect. The reduction potential of the oxide induction layer (not shown) may be higher than that of the compound semiconductor layer 260. For example, the oxide induction layer (not shown) may be a noble metal such as Ag, Au, and Pt.
도 29에 도시한 바와 같이, 마스크 패턴(미도시)을 제거함으로써 산화유도패턴(262)을 형성한다. 따라서 산화유도패턴(262)은 화합물 반도체층(260) 위에 위치한다.As illustrated in FIG. 29, an oxide induction pattern 262 is formed by removing a mask pattern (not shown). Accordingly, the oxide induction pattern 262 is disposed on the compound semiconductor layer 260.
다시 도 26으로 되돌아가면, 단계(S46)에서는 복수의 화합물 반도체층들을 부분 에칭함으로써 복수의 나노 구조체들을 제공한다. 즉, 산화유도패턴(262) 및 화합물 반도체층(260) 사이에 전해질을 접촉시킨다. 구체적으로, 산화유도 패턴(262)이 형성된 기판을 전해액에 침지시킬 수 있다. 이 경우, 산화유도 패턴(262)과 화합물 반도체층(260) 사이의 환원전위차에 의해 화합물 반도체층(260)이 산화유도패턴(262)과 접하는 면은 산화되어 산화물을 생성한다. 전해액이 산화물을 식각하는 에천트(etchant)를 더 포함하는 경우, 화합물 반도체층(260)이 산화유도패턴(262)과 접하는 면은 선택적으로 식각될 수 있다. 26, in step S46, the plurality of nanostructures are provided by partially etching the plurality of compound semiconductor layers. That is, the electrolyte is contacted between the oxide induction pattern 262 and the compound semiconductor layer 260. Specifically, the substrate on which the oxide induction pattern 262 is formed may be immersed in the electrolyte. In this case, due to the reduction potential difference between the oxide induction pattern 262 and the compound semiconductor layer 260, the surface where the compound semiconductor layer 260 is in contact with the oxide induction pattern 262 is oxidized to generate an oxide. When the electrolyte further includes an etchant for etching the oxide, the surface of the compound semiconductor layer 260 in contact with the oxide induction pattern 262 may be selectively etched.
그 결과, 도 30에 도시한 바와 같이, 산화유도패턴(262)과 접하지 않는 화합물 반도체층(260)의 영역은 잔존하여 나노 구조체(26)를 형성한다. 이 경우, 기판(70)이 식각되지 않거나 식각이 최소화되도록 식각 시간을 조절할 수 있다. 화합물 반도체층(260)이 조성 변화를 가지는 실리콘게르마늄층인 경우, 에천트를 포함한 전해액은 HF/H2O2 용액일 수 있다. 한편, 잔존하는 산화유도패턴(262)은 HF 희석 수용액 등을 이용하여 제거한다.As a result, as shown in FIG. 30, the region of the compound semiconductor layer 260 not in contact with the oxide induction pattern 262 remains to form the nanostructure 26. In this case, the etching time may be adjusted so that the substrate 70 is not etched or the etching is minimized. When the compound semiconductor layer 260 is a silicon germanium layer having a composition change, the electrolyte including an etchant may be an HF / H 2 O 2 solution. On the other hand, the remaining oxide induction pattern 262 is removed using HF dilute aqueous solution.
기판(70)을 실리콘으로 제조하고, 화합물 반도체층(260)의 하부 영역을 Si0.5Ge0.5 또는 Si0.7Ge0.3 소재로 형성하며, 화합물 반도체층(260)의 상부 영역을 실리콘으로 형성하는 경우, 기판(70)과 화합물 반도체층(260)의 하부 영역 사이에는 격자 부정합에 따른 변형(strain)이 유발될 수 있다. 그러나 화합물 반도체층(260)을 식각하여 나노 구조체(26)를 제조하는 경우, 격자 부정합에 따른 변형은 이완(relax)될 수 있다. 따라서 나노 구조체(26)의 결함 발생 가능성을 낮출 수 있다.When the substrate 70 is made of silicon, the lower region of the compound semiconductor layer 260 is formed of Si 0.5 Ge 0.5 or Si 0.7 Ge 0.3 material, and the upper region of the compound semiconductor layer 260 is formed of silicon, Strain due to lattice mismatch may occur between the substrate 70 and the lower region of the compound semiconductor layer 260. However, when the nanostructure 26 is manufactured by etching the compound semiconductor layer 260, deformation due to lattice mismatch may be relaxed. Therefore, the possibility of defects in the nanostructure 26 can be lowered.
다시 도 26으로 되돌아가면, 단계(S56)에서는 복수의 나노 구조체들(26)을 도핑하여 코어쉘형 나노 구조체(26)를 제조한다. 즉, 도 31에 도시한 바와 같이, 나노 구조체(26)를 제조하기 위하여 플라스마 이온 도핑법 또는 단층 도핑법(monolayer doping, MLD)을 사용할 수 있다. 이러한 방법을 이용하여 나노 구조체(26)의 표면내에 콘포멀(conformal)한 얕은 pn 접합을 형성한다.26, in step S56, the core-shell nanostructure 26 is manufactured by doping the plurality of nanostructures 26. That is, as illustrated in FIG. 31, plasma ion doping or monolayer doping (MLD) may be used to manufacture the nanostructure 26. This method is used to form a conformal shallow pn junction within the surface of the nanostructure 26.
도 26의 단계(S66)에서는 기판(70) 위에 형성된 복수의 나노 구조체들(26) 사이에 유전체층(60)을 형성한다. 즉, 도 32에 도시한 바와 같이, 복수의 나노 구조체들(26)의 상단이 유전체층(60) 위에 노출된 상태로 유전체층(60)을 형성한다. In step S66 of FIG. 26, the dielectric layer 60 is formed between the plurality of nanostructures 26 formed on the substrate 70. That is, as shown in FIG. 32, the dielectric layer 60 is formed with the upper ends of the plurality of nanostructures 26 exposed on the dielectric layer 60.
다음으로, 도 26의 단계(S76)에서는 유전체층(60) 위에 투명 도전층(42)을 제공한다. 즉, 도 33에 도시한 바와 같이, 투명 도전층(42)을 유전체층(60) 위에 제공하여 복수의 나노 구조체들(26)의 상단을 투명 도전층(42)으로 덮는다. 여기서, 투명 도전층(42)의 소재로는 ZnO, ITO 또는 전도성 고분자를 사용할 수 있다.Next, in step S76 of FIG. 26, a transparent conductive layer 42 is provided over the dielectric layer 60. That is, as shown in FIG. 33, the transparent conductive layer 42 is provided on the dielectric layer 60 to cover the upper ends of the plurality of nanostructures 26 with the transparent conductive layer 42. Here, ZnO, ITO or a conductive polymer may be used as the material of the transparent conductive layer 42.
다시 도 26으로 되돌아가면, 단계(S86)에서는 투명 도전층(42) 위에 제1 전극(43)을 제공한다. 도 34에 도시한 바와 같이, 제1 전극(43)은 Ti/Al 박막으로 형성할 수 있다. 제1 전극(43)은 투명 도전층(42) 위에 전극막을 형성한 후 이를 패터닝하여 형성할 수 있다. 26, in step S86, the first electrode 43 is provided on the transparent conductive layer 42. As shown in FIG. 34, the first electrode 43 may be formed of a Ti / Al thin film. The first electrode 43 may be formed by forming an electrode film on the transparent conductive layer 42 and then patterning the electrode film.
다음으로, 도 26의 단계(S96)에서는 기판(70)을 복수의 나노 구조체들(26)로부터 분리시켜 복수의 나노 구조체들(26)을 외부로 노출시킨다. 즉, 도 35에 도시한 바와 같이, 기판(70)(도 34에 도시)을 복수의 나노 구조체들(26)로부터 떼어낸다. 따라서 기판(70)을 재활용할 수 있다.Next, in step S96 of FIG. 26, the substrate 70 is separated from the plurality of nanostructures 26 to expose the plurality of nanostructures 26 to the outside. That is, as shown in FIG. 35, the substrate 70 (shown in FIG. 34) is separated from the plurality of nanostructures 26. Therefore, the substrate 70 can be recycled.
마지막으로, 도 26의 단계(S106)에서는 복수의 나노 구조체들(26)의 일단을 덮으면서 유전체층(60)에 접하는 제2 전극(45)(도 25에 도시)을 제공한다. 즉, Al 박막으로 된 제2 전극(45)(도 25에 도시)을 유전체층(60)(도 25에 도시) 아래에 형성한다.Finally, in step S106 of FIG. 26, a second electrode 45 (shown in FIG. 25) is provided to cover one end of the plurality of nanostructures 26 and contact the dielectric layer 60. That is, the second electrode 45 (shown in FIG. 25) made of an Al thin film is formed under the dielectric layer 60 (shown in FIG. 25).
전술한 제조 방법을 통하여 태양 전지(600)(도 25에 도시)를 제조할 수 있다. 태양 전지(600)의 제조시에 사용한 기판(70)(도 34에 도시)을 재사용할 수 있으므로, 태양 전지(600)의 제조 비용을 크게 절감할 수 있다.The solar cell 600 (shown in FIG. 25) can be manufactured through the above-described manufacturing method. Since the substrate 70 (shown in FIG. 34) used in manufacturing the solar cell 600 can be reused, the manufacturing cost of the solar cell 600 can be greatly reduced.
한편, 전술한 제조 방법 이외에 기판 위에 마스크층을 패터닝하여 개구부를 형성한 후 증착되는 물질의 농도를 조절하면서 농도 구배를 가지는 나노 구조체를 선택 성장시킬 수도 있다. 이 경우, 도 25의 태양 전지(600)의 구조와 동일한 구조를 가지는 태양 전지를 제조할 수 있다.Meanwhile, in addition to the above-described manufacturing method, after forming the opening by patterning the mask layer on the substrate, the nanostructure having a concentration gradient may be selectively grown while controlling the concentration of the deposited material. In this case, a solar cell having the same structure as that of the solar cell 600 of FIG. 25 can be manufactured.
도 36은 본 발명의 제7 실시예에 따른 태양 전지(700)의 단면 구조를 개략적으로 나타낸다. 도 36의 태양 전지(700)의 구조는 도 14의 태양 전지(500)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생략한다.36 schematically shows a cross-sectional structure of a solar cell 700 according to the seventh embodiment of the present invention. Since the structure of the solar cell 700 of FIG. 36 is similar to that of the solar cell 500 of FIG. 14, the same reference numerals are used for the same parts, and a detailed description thereof will be omitted.
도 36에 도시한 바와 같이, 태양 전지(700)는 복수의 나노 구조체들(27), 제1 전극(40), 제2 전극(42), 유전체층(60), 차단층(71) 및 투명 도전층(29)을 포함한다. 나노 구조체(27)는 제1 도핑 영역(271), 제2 도핑 영역(273) 및 고농도의 p형 도핑 영역(275)를 포함한다. 전술한 소자들 중 일부 소자들은 태양 전지(700)에서 생략할 수도 있다. 또한, 다른 소자들을 태양 전지(700)에 더 추가할 수 있다.As shown in FIG. 36, the solar cell 700 includes a plurality of nanostructures 27, a first electrode 40, a second electrode 42, a dielectric layer 60, a blocking layer 71, and a transparent conductive material. Layer 29. The nanostructure 27 includes a first doped region 271, a second doped region 273, and a high concentration of p-type doped region 275. Some of the above-described devices may be omitted in the solar cell 700. In addition, other elements may be added to the solar cell 700.
도 36에 도시한 바와 같이, 투명 도전층(29)은 복수의 나노 구조체들(27)의 표면을 덮는다. 투명 도전층(29)은 유전체층(60) 및 제1 전극(40)과 접한다. 투명 도전층(29)의 소재로는 ITO 등을 사용할 수 있다. 투명 도전층(29)이 복수의 나노 구조체들(27)의 표면을 덮으므로, 나노 구조체(27)에서 형성된 광생성 캐리어(photo-generated carrier)를 효율적으로 모을 수 있다. 한편, 차단층(71)이 제1 도전층(40) 위에 위치하고, 고농도의 p형 도핑 영역(275)를 덮는다. 따라서 차단층(71)으로 인해 투명 도전층(29)은 제2 전극(42)과 전기적으로 연결되지 않으므로, 쇼트 현상이 발생하지 않는다.As shown in FIG. 36, the transparent conductive layer 29 covers the surfaces of the plurality of nanostructures 27. The transparent conductive layer 29 is in contact with the dielectric layer 60 and the first electrode 40. ITO or the like can be used as a material of the transparent conductive layer 29. Since the transparent conductive layer 29 covers the surfaces of the plurality of nanostructures 27, photo-generated carriers formed in the nanostructure 27 may be efficiently collected. Meanwhile, the blocking layer 71 is positioned on the first conductive layer 40 and covers the high concentration p-type doped region 275. Therefore, the transparent conductive layer 29 is not electrically connected to the second electrode 42 due to the blocking layer 71, so that a short phenomenon does not occur.
도 37은 도 36의 태양 전지(700)의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다. 도 37의 태양 전지(700)의 제조 방법은 도 16의 태양 전지(500)의 제조 방법과 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며 그 상세한 설명을 생략한다. 이하에서는 도 37과 도 38 내지 도 45를 참조하여 태양 전지(700)의 제조 방법을 상세하게 설명한다.37 is a flowchart schematically illustrating a method of manufacturing the solar cell 700 of FIG. 36. Since the manufacturing method of the solar cell 700 of FIG. 37 is similar to the manufacturing method of the solar cell 500 of FIG. 16, the same reference numerals are used for the same parts, and a detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, a manufacturing method of the solar cell 700 will be described in detail with reference to FIGS. 37 and 38 to 45.
도 37에 도시한 바와 같이, 태양 전지(700)의 제조 방법은, i) 복수의 나노 구조체들, 도핑층 및 차단층을 제공하는 단계(S17), ii) 복수의 나노 구조체들의 표면을 도핑하고, 나노 구조체의 일단에 고농도의 도핑 영역을 제공하는 단계(S27), iii) 차단층 위로 노출된 복수의 나노 구조체들을 덮는 투명 도전층, 유전체층 및 제1 전극을 제공하는 단계(S37), 그리고 iv) 기판을 분리시키고 제2 전극을 형성하는 단계(S47)를 포함한다. 이외에, 태양 전지(700)의 제조 방법은 필요에 따라 다른 단계들을 더 포함할 수 있다. As shown in FIG. 37, the method of manufacturing the solar cell 700 includes: i) providing a plurality of nanostructures, a doping layer and a blocking layer (S17), ii) doping the surfaces of the plurality of nanostructures and Providing a high concentration doped region at one end of the nanostructure (S27), iii) providing a transparent conductive layer, a dielectric layer and a first electrode covering the plurality of nanostructures exposed over the blocking layer (S37), and iv ) Separating the substrate and forming a second electrode (S47). In addition, the manufacturing method of the solar cell 700 may further include other steps as necessary.
도 37에 도시한 바와 같이, 단계(S17)에서는 복수의 나노 구조체들(27), 도핑층(71) 및 차단층(73)을 제공한다. 차단층(73)은 비도핑 SOG(undoped spin on glass)로 형성할 수 있다. 즉, 도 38에 도시한 바와 같이, 도핑층(71) 및 차단층(73)은 복수의 나노 구조체들(27) 사이에 적층된다.As shown in FIG. 37, in step S17, a plurality of nanostructures 27, a doping layer 71, and a blocking layer 73 are provided. The blocking layer 73 may be formed of undoped spin on glass (SOG). That is, as shown in FIG. 38, the doping layer 71 and the blocking layer 73 are stacked between the plurality of nanostructures 27.
다음으로, 도 37의 단계(S27)에서는 복수의 나노 구조체들(27)의 표면을 도핑하고 나노 구조체(27)의 일단에 고농도 도핑 영역(275)을 제공한다. 예를 들면, 붕소를 사용하여 고농도 도핑 영역(275)을 형성할 수 있다. 도 39에 도시한 바와 같이, 복수의 나노 구조체들(27)의 표면은 도핑되면서 제1 도핑 영역(271) 및 제2 도핑 영역(273)을 형성한다.Next, in step S27 of FIG. 37, the surfaces of the plurality of nanostructures 27 are doped and a high concentration doped region 275 is provided at one end of the nanostructure 27. For example, boron may be used to form the heavily doped region 275. As illustrated in FIG. 39, the surfaces of the plurality of nanostructures 27 are doped to form a first doped region 271 and a second doped region 273.
도 37의 단계(S37)에서는 차단층(73) 위로 노출된 복수의 나노 구조체들(27)을 덮는 투명 도전층(29), 유전체층(60) 및 제1 전극(40)을 제공한다. 여기서, 유전체층(60)의 소재로는 PDMS를 사용할 수 있다. 즉, 도 40에 도시한 바와 같이, 제1 전극(40)은 유전체층(60) 위로 돌출한 투명 도전층(29)과 전기적으로 접촉한다. In operation S37 of FIG. 37, a transparent conductive layer 29, a dielectric layer 60, and a first electrode 40 covering the plurality of nanostructures 27 exposed on the blocking layer 73 are provided. Here, PDMS may be used as the material of the dielectric layer 60. That is, as shown in FIG. 40, the first electrode 40 is in electrical contact with the transparent conductive layer 29 protruding over the dielectric layer 60.
다음으로, 도 37의 단계(S47)에서는 기판(70)을 분리시키고, 고농도 도핑 영역(275)에 접하는 제2 전극(40)을 형성한다. 고농도 도핑 영역(275)은 제2 전극(40)과 양호하게 전기적으로 접촉한다. 즉, 도 41에 도시한 바와 같이, 기판(70)을 분리시키기 위하여 기판(70)(도 40에 도시)은 차단층(73)으로부터 잘 떨어져야 한다. 따라서 기판(70)(도 40에 도시)이 차단층(73)으로부터 잘 떨어지도록 차단층(73)은 그 두께를 작게 형성하는 것이 바람직하다.Next, in step S47 of FIG. 37, the substrate 70 is separated and a second electrode 40 in contact with the heavily doped region 275 is formed. The heavily doped region 275 is in good electrical contact with the second electrode 40. That is, as shown in FIG. 41, the substrate 70 (shown in FIG. 40) should be well separated from the blocking layer 73 in order to separate the substrate 70. Therefore, the thickness of the blocking layer 73 is preferably small so that the substrate 70 (shown in FIG. 40) is well separated from the blocking layer 73. FIG.
이하에서는 실험예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 본발명의 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through experimental examples. Experimental examples of the present invention are merely for illustrating the present invention, the present invention is not limited thereto.
실험예Experimental Example
전술한 본 발명의 실시예 1에 따른 태양 전지의 제조 방법과 동일한 방법을 이용하여 태양 전지를 제조하였다. 먼저, 과도핑된 실리콘 기판 위에 홀 형상으로 패터닝된 산화 마스크층을 제공하여 금속을 증착하였다. 다음으로, 산화 마스크층을 박리한 후 외부로 노출된 실리콘 기판 위에만 금속이 잔존하도록 하였다. 그리고 Si를 포함하는 소스가스를 공급하는 화학기상증착(chemical vapor deposition, CVD) 공정을 통하여 나노 구조체가 금속 촉매가 위치한 부분에서만 선택적으로 일방향으로 수직하게 성장하도록 하였다. The solar cell was manufactured using the same method as the manufacturing method of the solar cell according to Example 1 described above. First, a metal was deposited by providing a hole mask patterned oxide mask layer on the overdoped silicon substrate. Next, after the oxide mask layer was peeled off, the metal remained only on the silicon substrate exposed to the outside. In addition, through the chemical vapor deposition (CVD) process of supplying a source gas containing Si, the nanostructures were selectively grown vertically in one direction only at the metal catalyst.
다음으로, 기판 위에 일방향으로 수직하게 성장한 나노 구조체의 하단부에만 금속을 전해도금하였다. 그리고 나노 구조체를 열처리하여 나노 구조체의 하단부에 실리사이드를 형성하였다. 태양 전지의 제조 방법의 기타 세부적인 내용은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로, 그 상세한 설명을 생략한다.Next, the metal was electroplated only on the lower end of the nanostructure grown vertically in one direction on the substrate. The nanostructure was heat-treated to form silicide at the lower end of the nanostructure. Other details of the manufacturing method of the solar cell can be easily understood by those skilled in the art, and the detailed description thereof will be omitted.
도 42는 본 발명의 실험예에 따라 제조한 태양 전지에 포함된 나노 구조체들의 주사전자현미경 사진이다. 도 42는 도 8에 대응한다.42 is a scanning electron micrograph of the nanostructures included in the solar cell prepared according to the experimental example of the present invention. FIG. 42 corresponds to FIG. 8.
도 42에 도시한 바와 같이, 약 2㎛의 직경을 가지는 나노 구조체들이 기판 위에서 성장한 것을 관찰할 수 있었다. 나노 구조체들은 기판 위에서 일방향으로 성장하였다.As shown in FIG. 42, it was observed that nanostructures having a diameter of about 2 μm were grown on the substrate. Nanostructures grew in one direction on the substrate.
도 43은 도 42의 나노 구조체를 확대한 주사전자현미경 사진이다.FIG. 43 is a magnified scanning electron micrograph of the nanostructure of FIG. 42.
도 43에 도시한 바와 같이, 나노 구조체의 하단에 실리사이드가 형성된 것을 관찰할 수 있었다. 즉, 나노 구조체는 실리사이드에 의해 고정되었다.As shown in FIG. 43, it was observed that silicide was formed at the bottom of the nanostructure. In other words, the nanostructures were fixed by silicide.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. It is natural to fall within the scope of
Claims (40)
- 상호 이격되어 배치되고 일방향으로 뻗은 복수의 나노 구조체들,A plurality of nanostructures spaced apart from each other and extending in one direction,상기 복수의 나노 구조체들 중 하나 이상의 나노 구조체의 일단을 덮는 제1 도전체층,A first conductor layer covering one end of one or more nanostructures of the plurality of nanostructures,상기 제1 도전체층과 이격되어 위치하고, 상기 나노 구조체의 타단을 덮는 제2 도전체층, 및A second conductor layer spaced apart from the first conductor layer and covering the other end of the nanostructure, and상기 제1 도전체층 및 상기 제2 도전체층의 사이에 위치한 유전체층A dielectric layer located between the first conductor layer and the second conductor layer을 포함하는 태양 전지.Solar cell comprising a.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 나노 구조체의 일단에 실리사이드층이 형성되고, 상기 실리사이드층과 접한 상기 나노 구조체에는 고농도의 p형 도핑 영역이 형성된 태양 전지.A silicide layer is formed at one end of the nanostructure, and a high concentration of p-type doped region is formed in the nanostructure in contact with the silicide layer.
- 제2항에 있어서,The method of claim 2,상기 고농도의 p형 도핑 영역은 상기 제1 도전층내에 위치하는 태양 전지.And the high concentration p-type doped region is located within the first conductive layer.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 제1 도전체층과 접하여 위치한 투명 컨택층, 및A transparent contact layer in contact with the first conductor layer, and상기 투명 컨택층과 접하여 위치한 광투과 기판A light transmitting substrate positioned in contact with the transparent contact layer을 더 포함하는 태양 전지.Solar cell comprising more.
- 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein상기 투명 컨택층은 ITO(indium tin oxide, 인듐 틴 옥사이드)를 포함하는 태양 전지.The transparent contact layer is a solar cell including indium tin oxide (ITO).
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 복수의 나노 구조체들 중 하나 이상의 나노 구조체의 표면 위에 금속나노입자가 위치한 태양 전지.The solar cell of claim 1, wherein the metal nanoparticles are positioned on a surface of one or more of the nanostructures.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 제2 도전체층 및 상기 유전체층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 층과 접하는 상기 나노 구조체는,The nanostructure in contact with at least one layer selected from the group consisting of the second conductor layer and the dielectric layer,제1 도핑 영역, 및 A first doped region, and상기 제2 도전체층의 판면에 평행인 방향으로 상기 제1 도핑 영역을 둘러싸는 제2 도핑 영역 A second doped region surrounding the first doped region in a direction parallel to the plate surface of the second conductor layer을 포함하는 태양 전지.Solar cell comprising a.
- 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein상기 제2 도핑 영역은 n형으로 도핑된 태양 전지.And the second doped region is n-type doped.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 제2 도전체층 및 상기 유전체층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 층과 접하는 상기 나노 구조체는,The nanostructure in contact with at least one layer selected from the group consisting of the second conductor layer and the dielectric layer,제1 도핑 영역, 및 A first doped region, and상기 나노 구조체의 길이 방향으로 상기 제1 도핑 영역과 접하는 제2 도핑 영역 A second doped region in contact with the first doped region in a length direction of the nanostructure을 포함하는 태양 전지.Solar cell comprising a.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 제2 도전체층 및 상기 유전체층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 층과 접하는 상기 나노 구조체는,The nanostructure in contact with at least one layer selected from the group consisting of the second conductor layer and the dielectric layer,제1 도핑 영역, The first doped region,상기 나노 구조체의 길이 방향으로 상기 제1 도핑 영역과 접하는 진성 영역, 및 An intrinsic region in contact with the first doped region in the longitudinal direction of the nanostructure, and상기 나노 구조체의 길이 방향으로 상기 진성 영역과 접하는 제2 도핑 영역 A second doped region in contact with the intrinsic region in the longitudinal direction of the nanostructure을 포함하는 태양 전지.Solar cell comprising a.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 나노 구조체의 일단 및 상기 나노 구조체의 타단에 각각 실리사이드층이 형성된 태양 전지.A solar cell having a silicide layer formed on one end of the nanostructure and the other end of the nanostructure, respectively.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 복수의 나노 구조체들은,The plurality of nanostructures,상기 제1 도전층과 접하는 제1 직경, 및 A first diameter in contact with the first conductive layer, and상기 제2 도전층과 접하는 제2 직경 A second diameter in contact with the second conductive layer을 포함하고,Including,상기 제1 직경은 상기 제2 직경보다 작은 태양 전지.And the first diameter is smaller than the second diameter.
- 제12항에 있어서,The method of claim 12,상기 복수의 나노 구조체들의 직경은 상기 나노 구조체의 길이 방향을 따라 상기 제1 도전층에 가까울수록 점차 작아지는 태양 전지.The diameter of the plurality of nanostructures is gradually smaller as the closer to the first conductive layer in the longitudinal direction of the nanostructures.
- 제12항에 있어서,The method of claim 12,상기 나노 구조체의 일단에는 고농도 도핑 영역이 형성되고, 상기 고농도 도핑 영역은 상기 제1 도전층과 접하는 태양 전지.A high concentration doped region is formed at one end of the nanostructure, the high concentration doped region is in contact with the first conductive layer.
- 제14항에 있어서,The method of claim 14,상기 나노 구조체들의 사이에서 상기 제1 도전층 위에 위치하고, 상기 고농도의 p형 도핑 영역을 덮는 차단층을 더 포함하는 태양 전지.And a blocking layer disposed on the first conductive layer between the nanostructures and covering the high concentration p-type doped region.
- 제12항에 있어서,The method of claim 12,상기 제2 도전층을 사이에 두고 상기 유전체층의 반대편에 위치하는 또다른 유전체층을 더 포함하는 태양 전지.And another dielectric layer disposed opposite the dielectric layer with the second conductive layer interposed therebetween.
- 제16항에 있어서,The method of claim 16,상기 또다른 유전체층의 두께는 0.5mm 내지 30mm인 태양 전지.The thickness of the another dielectric layer is 0.5mm to 30mm solar cell.
- 제17항에 있어서,The method of claim 17,상기 유전체층 및 또다른 유전체층은 각각 PDMS(polydimethylsiloxane, 폴리디메틸실록산)를 포함하는 태양 전지.Wherein said dielectric layer and another dielectric layer each comprise PDMS (polydimethylsiloxane).
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 복수의 나노 구조체들은 그 길이 방향을 따라 농도 구배를 가지는 태양 전지.The plurality of nanostructures have a concentration gradient along the length direction.
- 제19항에 있어서,The method of claim 19,상기 복수의 나노 구조체들은 Si1-xGex (0<x≤0.5)의 조성을 가지고, 상기 x는 상기 나노 구조체의 길이 방향을 따라 상기 제2 도전층에 가까울수록 순차적으로 작아지는 태양 전지.The plurality of nanostructures have a composition of Si 1-x Ge x (0 < x ≦ 0.5), wherein x is sequentially smaller as it approaches the second conductive layer along the length direction of the nanostructure.
- 제20항에 있어서,The method of claim 20,상기 복수의 나노 구조체들은 Si1-xGex (0<x≤0.3)의 조성을 가지는 태양 전지.The plurality of nanostructures have a composition of Si 1-x Ge x (0 < x ≦ 0.3).
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 복수의 나노 구조체들의 표면을 덮고, 상기 유전체층 및 상기 제2 도전층과 접하는 투명 도전층을 더 포함하는 태양 전지.And a transparent conductive layer covering a surface of the plurality of nanostructures and in contact with the dielectric layer and the second conductive layer.
- 복수의 개구부들이 형성된 마스크층이 그 위에 위치하는 기판 위에 상기 기판의 판면에 대하여 실질적으로 수직인 방향으로 뻗은 복수의 나노 구조체들을 상기 개구부들을 통하여 성장시키는 단계,Growing through the openings a plurality of nanostructures extending in a direction substantially perpendicular to the plate surface of the substrate on a substrate on which a mask layer having a plurality of openings formed is formed;상기 복수의 나노 구조체들 중 하나 이상의 나노 구조체의 하단에 금속을 도금하여 상기 개구부들을 채우는 단계,Filling the openings by plating metal on a lower end of the one or more nanostructures of the plurality of nanostructures,상기 나노 구조체를 열처리하여 상기 나노 구조체의 하단에 실리사이드층을 형성하는 단계,Heat-treating the nanostructure to form a silicide layer on the bottom of the nanostructure,상기 나노 구조체에 복수의 도핑 영역들을 형성하는 단계,Forming a plurality of doped regions in the nanostructure,상기 마스크층 위에 유전체층을 제공하여 상기 유전체층과 상기 나노 구조체를 결합시키는 단계,Providing a dielectric layer over the mask layer to bond the dielectric layer and the nanostructure,상기 유전체층과 결합된 상기 나노 구조체를 상기 마스크층 및 상기 기판으로부터 분리시키는 단계,Separating the nanostructures associated with the dielectric layer from the mask layer and the substrate,상기 실리사이드층과 접한 상기 나노 구조체에 고농도 도핑 영역을 형성하는 단계, 및Forming a highly doped region in the nanostructure in contact with the silicide layer, and상기 유전체층의 배면 및 상기 유전체층의 전면에 각각 제1 도전체층 및 제2 도전체층을 제공하는 단계Providing a first conductor layer and a second conductor layer on a back surface of the dielectric layer and on an entire surface of the dielectric layer, respectively.를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.Method for manufacturing a solar cell comprising a.
- 제23항에 있어서,The method of claim 23, wherein상기 실리사이드층을 형성하는 단계에서, 상기 실리사이드층은 상기 금속과 상기 기판의 소재가 결합하여 형성되는 태양 전지의 제조 방법.In the forming of the silicide layer, the silicide layer is a method of manufacturing a solar cell formed by combining the metal and the material of the substrate.
- 제24항에 있어서,The method of claim 24,상기 실리사이드층의 형성에 따라 상기 기판에 홈이 형성되고, 상기 실리사이드층은 상기 홈에 안착된 태양 전지의 제조 방법.The groove is formed in the substrate according to the formation of the silicide layer, the silicide layer is a manufacturing method of a solar cell seated in the groove.
- 제23항에 있어서,The method of claim 23, wherein상기 고농도 도핑 영역을 형성하는 단계는, 외부 노출된 상기 나노 구조체에 붕소(B)를 주입하여 이루어지는 태양 전지의 제조 방법.The forming of the highly doped region may include forming boron (B) in the nanostructure exposed to the outside.
- 제23항에 있어서,The method of claim 23, wherein상기 나노 구조체에 복수의 도핑 영역들을 형성하는 단계 이후에 상기 나노 구조체의 표면 위에 금속나노입자를 제공하는 단계를 더 포함하는 태양 전지의 제조 방법.And providing metal nanoparticles on the surface of the nanostructure after forming a plurality of doped regions in the nanostructure.
- 제23항에 있어서,The method of claim 23, wherein상기 나노 구조체에 복수의 도핑 영역들을 형성하는 단계는,Forming a plurality of doped regions in the nanostructures,상기 나노 구조체에 제1 도핑 영역을 형성하는 단계, 및 Forming a first doped region in the nanostructure, and상기 기판의 판면에 평행인 방향으로 상기 제1 도핑 영역을 둘러싸는 제2 도핑 영역을 상기 나노 구조체에 형성하는 단계 Forming a second doped region in the nanostructure that surrounds the first doped region in a direction parallel to the plate surface of the substrate를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.Method for manufacturing a solar cell comprising a.
- 제28항에 있어서,The method of claim 28,상기 제2 도핑 영역을 상기 나노 구조체에 형성하는 단계에서, 상기 제2 도핑 영역은 n형으로 형성되는 태양 전지의 제조 방법.And forming the second doped region in the nanostructure, wherein the second doped region is formed in an n-type.
- 제23항에 있어서,The method of claim 23, wherein상기 나노 구조체에 복수의 도핑 영역들을 형성하는 단계는,Forming a plurality of doped regions in the nanostructures,상기 나노 구조체에 제1 도핑 영역을 형성하는 단계, 및 Forming a first doped region in the nanostructure, and상기 나노 구조체의 길이 방향으로 상기 제1 도핑영역과 인접한 제2 도핑 영역을 형성하는 단계 Forming a second doped region adjacent to the first doped region in a length direction of the nanostructure를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.Method for manufacturing a solar cell comprising a.
- 제23항에 있어서,The method of claim 23, wherein상기 나노 구조체에 복수의 도핑 영역들을 형성하는 단계는,Forming a plurality of doped regions in the nanostructures,상기 나노 구조체에 제1 도핑 영역을 형성하는 단계, Forming a first doped region in the nanostructure,상기 나노 구조체의 길이 방향으로 상기 제1 도핑영역과 인접한 진성 영역을 형성하는 단계, 및 Forming an intrinsic region adjacent to the first doped region in the longitudinal direction of the nanostructure, and상기 나노 구조체의 길이 방향으로 상기 진성 영역과 인접한 제2 도핑 영역을 형성하는 단계 Forming a second doped region adjacent to the intrinsic region in the longitudinal direction of the nanostructures를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.Method for manufacturing a solar cell comprising a.
- 기판 위에 상기 기판의 판면에 대하여 실질적으로 수직인 방향으로 뻗은 복수의 나노 구조체들을 제공하는 단계,Providing a plurality of nanostructures on the substrate extending in a direction substantially perpendicular to the plate surface of the substrate,상기 복수의 나노 구조체들 사이에 도핑층을 제공하는 단계,Providing a doping layer between the plurality of nanostructures,상기 도핑층 위에 차단층을 제공하는 단계,Providing a blocking layer over the doped layer,상기 복수의 나노 구조체들의 표면을 도핑하고, 상기 기판과 접하는 상기 복수의 나노 구조체들의 일단을 상기 도핑층에 의해 도핑하여 고농도 도핑 영역을 제공하는 단계,Doping surfaces of the plurality of nanostructures and doping one end of the plurality of nanostructures in contact with the substrate by the doping layer to provide a highly doped region,상기 기판 위의 상기 복수의 나노 구조체들 사이에 유전체층을 제공하는 단계,Providing a dielectric layer between the plurality of nanostructures on the substrate,상기 유전체층 위로 노출된 상기 복수의 나노 구조체들의 타단을 덮는 제1 전극을 제공하는 단계,Providing a first electrode covering the other end of the plurality of nanostructures exposed over the dielectric layer,상기 제1 전극 위에 또다른 유전체층을 제공하는 단계,Providing another dielectric layer over said first electrode,상기 또다른 유전체층을 파지하여 상기 기판을 상기 유전체층으로부터 분리시켜서 상기 고농도 도핑 영역을 외부 노출시키는 단계, 및Holding the another dielectric layer to separate the substrate from the dielectric layer to externally expose the heavily doped region, and상기 고농도 도핑 영역을 덮고 상기 유전체층과 접하는 제2 전극을 제공하는 단계Providing a second electrode covering the heavily doped region and in contact with the dielectric layer를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.Method for manufacturing a solar cell comprising a.
- 제32항에 있어서,33. The method of claim 32,상기 복수의 나노 구조체들을 제공하는 단계에서, 상기 복수의 나노 구조체들은 상기 기판을 형성하는 모재를 에칭하여 형성하는 태양 전지의 제조 방법.In the providing of the plurality of nanostructures, the plurality of nanostructures are formed by etching the base material forming the substrate.
- 제33항에 있어서,The method of claim 33, wherein상기 모재의 에칭시 형성되는 에칭 영역은 상기 기판의 판면에 가까울수록 큰 태양 전지의 제조 방법.The etching region formed during the etching of the base material is larger the closer to the plate surface of the substrate manufacturing method of a solar cell.
- 제32항에 있어서,33. The method of claim 32,상기 유전체층을 제공하는 단계는, Providing the dielectric layer,상기 유전체층이 상기 복수의 나노 구조체들의 타단을 덮는 단계, 및 The dielectric layer covering the other end of the plurality of nanostructures, and상기 타단을 덮은 상기 유전체층을 플라스마 에칭하여 상기 타단을 외부 노출시키는 단계 Plasma etching the dielectric layer covering the other end to externally expose the other end.를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.Method for manufacturing a solar cell comprising a.
- 제32항에 있어서,33. The method of claim 32,상기 고농도 도핑 영역을 제공하는 단계 후에 상기 차단층 위로 노출된 상기 복수의 나노 구조체들의 표면을 덮는 투명 도전층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 전극을 제공하는 단계에서 상기 투명 도전층은 상기 제1 전극과 접하는 태양 전지의 제조 방법.After providing the heavily doped region, forming a transparent conductive layer covering a surface of the plurality of nanostructures exposed over the blocking layer, wherein in providing the first electrode, the transparent conductive layer is A method of manufacturing a solar cell in contact with the first electrode.
- 제36항에 있어서,The method of claim 36,상기 제2 전극을 제공하는 단계에서, 상기 제2 전극은 상기 차단층에 의해 상기 도전층과 이격된 태양 전지의 제조 방법.And providing the second electrode, wherein the second electrode is spaced apart from the conductive layer by the blocking layer.
- 기판을 제공하는 단계,Providing a substrate,상기 기판 위에 복수의 화합물 반도체층들을 차례로 적층하는 단계,Sequentially stacking a plurality of compound semiconductor layers on the substrate;상기 복수의 화합물 반도체층들 위에 산화유도패턴을 제공하는 단계,Providing an oxide induction pattern on the plurality of compound semiconductor layers,상기 복수의 화합물 반도체층들을 부분 에칭함으로써 복수의 나노 구조체들을 제공하는 단계,Providing a plurality of nanostructures by partially etching the plurality of compound semiconductor layers,상기 복수의 나노 구조체들을 도핑하는 단계,Doping the plurality of nanostructures,상기 기판 위의 상기 복수의 나노 구조체들 사이에 유전체층을 제공하는 단계,Providing a dielectric layer between the plurality of nanostructures on the substrate,상기 유전체층 위에 투명 도전층을 제공하는 단계,Providing a transparent conductive layer over the dielectric layer,상기 투명 도전층 위에 제1 전극을 제공하는 단계,Providing a first electrode on the transparent conductive layer,상기 기판을 상기 복수의 나노 구조체들로부터 분리시켜 상기 복수의 나노 구조체들의 일단을 외부 노출시키는 단계, 및Separating the substrate from the plurality of nanostructures to externally expose one end of the plurality of nanostructures, and상기 일단을 덮으면서 상기 유전체층에 접하는 제2 전극을 제공하는 단계Providing a second electrode covering said one end and in contact with said dielectric layer를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.Method for manufacturing a solar cell comprising a.
- 제38항에 있어서,The method of claim 38,상기 복수의 화합물 반도체층들은 그 적층 방향을 따라 농도 구배를 가지는 태양 전지의 제조 방법.The method of manufacturing a solar cell of the plurality of compound semiconductor layers has a concentration gradient along the stacking direction.
- 제38항에 있어서,The method of claim 38,상기 투명 도전층을 제공하는 단계에서, 상기 투명 도전층은 상기 유전체층 위로 노출된 상기 복수의 나노 구조체들의 타단을 덮는 태양 전지의 제조 방법.In the providing of the transparent conductive layer, the transparent conductive layer covers the other end of the plurality of nanostructures exposed over the dielectric layer.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US13/139,019 US9136404B2 (en) | 2008-12-10 | 2009-10-27 | Solar cell capable of recycling a substrate and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2008-0125440 | 2008-12-10 | ||
KR1020080125440A KR101039208B1 (en) | 2008-12-10 | 2008-12-10 | Photovoltaic cell having semiconductor rod, method for fabricating the cell, and unified module of photovoltaic cell - thermoelectric device |
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KR10-2009-0056909 | 2009-06-25 | ||
KR1020090101966A KR101542249B1 (en) | 2009-06-25 | 2009-10-26 | Solar cell capable of recycling a substrate |
KR10-2009-0101966 | 2009-10-26 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2010067958A2 true WO2010067958A2 (en) | 2010-06-17 |
WO2010067958A3 WO2010067958A3 (en) | 2010-08-12 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/KR2009/006234 WO2010067958A2 (en) | 2008-12-10 | 2009-10-27 | Solar battery with a reusable substrate, and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
WO (1) | WO2010067958A2 (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013016787A (en) * | 2011-06-08 | 2013-01-24 | Nissan Motor Co Ltd | Solar cell and method for manufacturing the same |
CN103620785A (en) * | 2011-05-20 | 2014-03-05 | 立那工业股份有限公司 | Passivated upstanding nanostructures and methods of making the same |
CN103875080A (en) * | 2011-08-19 | 2014-06-18 | 浦项工科大学校产学协力团 | Solar cell and method for manufacturing same |
US20160020347A1 (en) * | 2014-07-18 | 2016-01-21 | Zena Technologies, Inc. | Bifacial photovoltaic devices |
US9478685B2 (en) | 2014-06-23 | 2016-10-25 | Zena Technologies, Inc. | Vertical pillar structured infrared detector and fabrication method for the same |
US9490283B2 (en) | 2009-11-19 | 2016-11-08 | Zena Technologies, Inc. | Active pixel sensor with nanowire structured photodetectors |
US9515218B2 (en) | 2008-09-04 | 2016-12-06 | Zena Technologies, Inc. | Vertical pillar structured photovoltaic devices with mirrors and optical claddings |
US9543458B2 (en) | 2010-12-14 | 2017-01-10 | Zena Technologies, Inc. | Full color single pixel including doublet or quadruplet Si nanowires for image sensors |
US9601529B2 (en) | 2008-09-04 | 2017-03-21 | Zena Technologies, Inc. | Light absorption and filtering properties of vertically oriented semiconductor nano wires |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20050087247A (en) * | 2004-02-26 | 2005-08-31 | 삼성에스디아이 주식회사 | Organic solar cell and fabrication method thereof |
KR20060074233A (en) * | 2004-12-27 | 2006-07-03 | 삼성전자주식회사 | Photovoltaic cell and manufacturing method thereof |
KR100809248B1 (en) * | 2007-03-14 | 2008-02-29 | 삼성전기주식회사 | Photovoltaic device using semiconductor heterostructure nanowires and method for manufacturing the same |
-
2009
- 2009-10-27 WO PCT/KR2009/006234 patent/WO2010067958A2/en active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20050087247A (en) * | 2004-02-26 | 2005-08-31 | 삼성에스디아이 주식회사 | Organic solar cell and fabrication method thereof |
KR20060074233A (en) * | 2004-12-27 | 2006-07-03 | 삼성전자주식회사 | Photovoltaic cell and manufacturing method thereof |
KR100809248B1 (en) * | 2007-03-14 | 2008-02-29 | 삼성전기주식회사 | Photovoltaic device using semiconductor heterostructure nanowires and method for manufacturing the same |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9515218B2 (en) | 2008-09-04 | 2016-12-06 | Zena Technologies, Inc. | Vertical pillar structured photovoltaic devices with mirrors and optical claddings |
US9601529B2 (en) | 2008-09-04 | 2017-03-21 | Zena Technologies, Inc. | Light absorption and filtering properties of vertically oriented semiconductor nano wires |
US9490283B2 (en) | 2009-11-19 | 2016-11-08 | Zena Technologies, Inc. | Active pixel sensor with nanowire structured photodetectors |
US9543458B2 (en) | 2010-12-14 | 2017-01-10 | Zena Technologies, Inc. | Full color single pixel including doublet or quadruplet Si nanowires for image sensors |
CN103620785A (en) * | 2011-05-20 | 2014-03-05 | 立那工业股份有限公司 | Passivated upstanding nanostructures and methods of making the same |
JP2013016787A (en) * | 2011-06-08 | 2013-01-24 | Nissan Motor Co Ltd | Solar cell and method for manufacturing the same |
CN103875080A (en) * | 2011-08-19 | 2014-06-18 | 浦项工科大学校产学协力团 | Solar cell and method for manufacturing same |
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US20160020347A1 (en) * | 2014-07-18 | 2016-01-21 | Zena Technologies, Inc. | Bifacial photovoltaic devices |
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