KR101086074B1 - Silicon nanowire manufacturing method, solar cell including silicon nanowire and manufacturing method of solar cell - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실리콘 나노 와이어 제조 방법, 실리콘 나노 와이어를 포함하는 태양전지 및 태양전지의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 기판; 상기 기판 상에 구비된 제1++형 다결정 실리콘층; 상기 제1++형 다결정 실리콘층으로부터 성장된 제1형 실리콘 나노 와이어를 포함하는 제1형 실리콘 나노 와이어층; 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층이 구비된 기판 상에 구비된 진성층; 및 상기 진성층 상에 구비된 제2형 도핑층;을 포함하는 태양전지가 제공된다.The present invention relates to a method for manufacturing a silicon nanowire, a solar cell including the silicon nanowire, and a method for manufacturing the solar cell. According to the present invention, a substrate; A first ++ type polycrystalline silicon layer provided on the substrate; A first type silicon nanowire layer comprising a first type silicon nanowire grown from the first ++ type polycrystalline silicon layer; An intrinsic layer provided on the substrate provided with the first type silicon nanowire layer; And a second type doping layer provided on the intrinsic layer.
실리콘 나노 와이어, 금속 촉매, 태양전지 Silicon nanowires, metal catalysts, solar cells
Description
본 발명은 실리콘 나노 와이어 제조 방법, 실리콘 나노 와이어를 포함하는 태양전지 및 태양전지의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a silicon nanowire, a solar cell including the silicon nanowire, and a method for manufacturing the solar cell.
현재 기후변화 협약에 의한 온실 가스 감축 의무가 가속화되고 있으며, 이에 따른 이산화탄소 시장의 활성화가 되고 있어 신재생에너지 분야의 관심이 고조되고 있다.Currently, the obligation to reduce greenhouse gases under the Climate Change Convention is accelerating, and the CO2 market is being activated accordingly, which is drawing attention in the renewable energy field.
대표적인 신재생에너지 분야인 태양전지는 무한청정 에너지원인 태양빛을 이용하여 전기를 생산하는 시스템으로, 직접적으로 빛을 전기로 바꿔주는 태양전지가 그 핵심에 있다.Solar cell, a representative renewable energy field, is a system for producing electricity by using solar light, an infinite clean energy source, and a solar cell that directly converts light into electricity is at its core.
현재 상용화되고 있는 90% 이상의 태양전지는 벌크 기반의 실리콘 태양전지로서 실리콘 수급에 영향을 받고 있으며 고온 중심의 공정으로 복잡하여 박형화, 박막화 또는 저온 공정 등이 용이하지 않다는 문제점이 있다Currently, more than 90% of solar cells that are commercially available are bulk-based silicon solar cells, which are affected by silicon supply and demand, and are difficult to thin, thin, or low temperature because they are complicated by high temperature-oriented processes.
본 발명의 목적은 실리콘 나노 와이어를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for producing silicon nanowires.
본 발명의 다른 목적은 저온 고밀도 플라즈마를 이용하여 씨드층으로부터 실리콘 나노 와이어를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing silicon nanowires from a seed layer using low temperature high density plasma.
본 발명의 또 다른 목적은 실리콘 나노 와이어를 제조하는 방법을 포함하는 태양전지를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a solar cell including a method of manufacturing silicon nanowires.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 구비된 제1++형 다결정 실리콘층; 상기 제1++형 다결정 실리콘층으로부터 성장된 제1형 실리콘 나노 와이어를 포함하는 제1형 실리콘 나노 와이어층; 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층이 구비된 기판 상에 구비된 진성층; 및 상기 진성층 상에 구비된 제2형 도핑층;을 포함하는 태양전지가 제공된다.In order to achieve the above object, according to an aspect of the present invention, a substrate; A first ++ type polycrystalline silicon layer provided on the substrate; A first type silicon nanowire layer comprising a first type silicon nanowire grown from the first ++ type polycrystalline silicon layer; An intrinsic layer provided on the substrate provided with the first type silicon nanowire layer; And a second type doping layer provided on the intrinsic layer.
상기 태양전지:는 상기 제2형 도핑층 상에 구비된 TCO층; 상기 TCO층 상에 구비되되, 상기 TCO층의 일정 영역들을 노출시키는 반사방지막; 및 상기 노출된 TCO층의 일정 영역들 상에 패턴화된 형태로 구비된 전면전극;을 포함한다.The solar cell: a TCO layer provided on the second type doping layer; An anti-reflection film provided on the TCO layer to expose certain regions of the TCO layer; And a front electrode provided in a patterned form on predetermined regions of the exposed TCO layer.
상기 태양전지:는 상기 기판과 제1++형 다결정 실리콘층 사이에 구비된 TCO층; 및 상기 제2형 도핑층 상에 구비된 배면전극;을 포함한다.The solar cell: TCO layer provided between the substrate and the first ++ type polycrystalline silicon layer; And a back electrode provided on the second type doped layer.
상기 진성층은 탑셀 진성층이며, 상기 제2형 도핑층은 탑셀 제2형 도핑층이며, 상기 태양전지:는 상기 탑셀 제2형 도핑층 상에 구비된 버퍼층; 상기 버퍼층 상에 구비된 버텀셀 제1형 도핑층; 상기 버텀셀 제1형 도핑층 상에 구비된 버텀셀 진성층; 상기 버텀셀 진성층 상에 구비된 버텀셀 제2형 도핑층; 및 상기 버텀셀 제2형 도핑층 상에 구비된 배면전극;을 포함한다.The intrinsic layer is a top cell intrinsic layer, the second type doping layer is a top cell type 2 doping layer, and the solar cell includes: a buffer layer provided on the top cell type 2 doping layer; A bottom cell first type doping layer provided on the buffer layer; A bottom cell intrinsic layer provided on the bottom cell first type doping layer; A bottom cell second type doping layer provided on the bottom cell intrinsic layer; And a back electrode provided on the bottom cell type 2 doped layer.
상기 제1형 실리콘 나노 와이어는 그 길이가 2 내지 5㎛이고, 그 직경은 1 내지 5㎚이다.The first type silicon nanowires have a length of 2 to 5 µm and a diameter of 1 to 5 nm.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판 상에 제1++형 다결정 실리콘층을 형성하는 제1++형 다결정 실리콘층 형성 단계; 상기 제1++형 다결정 실리콘층 상에 금속 박막층을 형성하는 금속 박막층 형성 단계; 상기 금속 박막층을 금속 나노 입자로 형성하는 금속 나노 입자 형성 단계; 및 상기 금속 나노 입자를 씨드로 하여 상기 제1++형 다결정 실리콘층으로부터 제1형 실리콘 나노 와이어를 성장시키는 제1형 실리콘 나노 와이어 성장 단계;를 포함하는 실리콘 나노 와이어 형성 방법이 제공된다.In order to achieve the above object, according to another aspect of the invention, the first ++ type polysilicon layer forming step of forming a first ++ type polycrystalline silicon layer on a substrate; A metal thin film layer forming step of forming a metal thin film layer on the first ++ type polycrystalline silicon layer; A metal nanoparticle forming step of forming the metal thin film layer using metal nanoparticles; And a first type silicon nanowire growth step of growing a first type silicon nanowire from the first ++ type polycrystalline silicon layer using the metal nanoparticle as a seed.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 태양전지 제조 방법에 있어서, 기판 상에 제1++형 다결정 실리콘층을 형성하는 제1++형 다결정 실리콘층 형성 단계; 상기 제1++형 다결정 실리콘층 상에 금속 박막층을 형성하는 금속 박막층 형성 단계; 상기 금속 박막층을 금속 나노 입자로 형성하는 금속 나노 입자 형성 단계; 및 상기 금속 나노 입자를 씨드로 하여 상기 제1++형 다결정 실리콘층으로부터 제1형 실리콘 나노 와이어를 성장시키는 제1형 실리콘 나노 와이어 성장 단계;를 포함하는 태양전지 제조 방법이 제공된다.In order to achieve the above object, according to still another aspect of the present invention, there is provided a solar cell manufacturing method, the first ++ type polysilicon layer forming step of forming a first ++ type polycrystalline silicon layer on a substrate; A metal thin film layer forming step of forming a metal thin film layer on the first ++ type polycrystalline silicon layer; A metal nanoparticle forming step of forming the metal thin film layer using metal nanoparticles; And a first type silicon nanowire growth step of growing a first type silicon nanowire from the first ++ type polycrystalline silicon layer using the metal nanoparticle as a seed.
상기 제1형 실리콘 나노 와이어 성장 단계 이후에, 상기 제1형 실리콘 나노 와이어가 성장된 기판 상에 진성층을 형성하는 진성층 형성 단계; 상기 진성층 상에 제2형 도핑층을 형성하는 제2형 도핑층 형성 단계; 상기 제2형 도핑층 상에 TCO층을 형성하는 TCO층 형성 단계; 상기 TCO층 상에 반사방지막을 형성하는 반사방지막 형성 단계; 및 상기 반사방지막 상에 전면 전극을 형성하는 전면 전극 형성 단계;를 포함한다.An intrinsic layer forming step of forming an intrinsic layer on the substrate on which the first type silicon nanowires are grown after the first type silicon nanowire growth step; A second type doping layer forming step of forming a second type doping layer on the intrinsic layer; Forming a TCO layer on the second type doped layer; An anti-reflection film forming step of forming an anti-reflection film on the TCO layer; And a front electrode forming step of forming a front electrode on the anti-reflection film.
상기 제1++형 다결정 실리콘층 형성 단계 이전에, 상기 기판 상에 TCO층을 형성하는 TCO층 형성 단계;를 포함하며, 상기 제1형 실리콘 나노 와이어 성장 단계 이후에, 상기 제1형 실리콘 나노 와이어가 성장된 기판 상에 진성층을 형성하는 진성층 형성 단계; 상기 진성층 상에 제2형 도핑층을 형성하는 제2형 도핑층 형성 단계; 및 상기 제2형 도핑층 상에 배면전극을 형성하는 배면전극 형성 단계;를 포함한다.And a TCO layer forming step of forming a TCO layer on the substrate before the forming of the first ++ type polycrystalline silicon layer, and after the growing of the first type silicon nanowire, the first type of silicon nano An intrinsic layer forming step of forming an intrinsic layer on the substrate on which the wire is grown; A second type doping layer forming step of forming a second type doping layer on the intrinsic layer; And a back electrode forming step of forming a back electrode on the second type doped layer.
상기 제1++형 다결정 실리콘층 형성 단계 이전에, 상기 기판 상에 TCO층을 형성하는 TCO층 형성 단계;를 포함하며, 상기 제1형 실리콘 나노 와이어 성장 단계 이후에, 상기 제1형 실리콘 나노 와이어가 성장된 기판 상에 탑셀 진성층을 형성하는 탑셀 진성층 형성 단계; 상기 탑셀 진성층 상에 탑셀 제2형 도핑층을 형성하는 탑셀 제2형 도핑층 형성 단계; 상기 탑셀 제2형 도핑층 상에 버퍼층을 형성하는 버퍼층 형성 단계; 상기 버퍼층 상에 버텀셀 제1형 도핑층을 형성하는 버텀셀 제1형 도핑층 형성 단계; 상기 버텀셀 제1형 도핑층 상에 버텀셀 진성층을 형성하는 버텀셀 진성층 형성 단계; 상기 버텀셀 진성층 상에 버텀셀 제2형 도핑층을 형성하는 버텀셀 제2형 도핑층 형성 단계; 및 상기 버텀셀 제2형 도핑층 상에 배면전극을 형성하는 배면전극 형성 단계;를 포함한다.And a TCO layer forming step of forming a TCO layer on the substrate before the forming of the first ++ type polycrystalline silicon layer, and after the growing of the first type silicon nanowire, the first type of silicon nano Forming a top cell intrinsic layer on the substrate on which the wire is grown; Forming a top cell second type doping layer to form a top cell second type doping layer on the top cell intrinsic layer; A buffer layer forming step of forming a buffer layer on the top cell type 2 doped layer; A bottom cell first type doping layer forming step of forming a bottom cell first type doping layer on the buffer layer; A bottom cell intrinsic layer forming step of forming a bottom cell intrinsic layer on the bottom cell first type doping layer; Forming a bottom cell second type doping layer on the bottom cell intrinsic layer; And a back electrode forming step of forming a back electrode on the bottom cell type 2 doped layer.
상기 금속 박막층 형성 단계는 스퍼터링법(sputtering method) 또는 증발법(evaporation method)을 이용하여 금속을 증착하되, 100 내지 150nm의 두께로 증착하는 단계이다.The metal thin film layer forming step is a step of depositing a metal using a sputtering method or an evaporation method (evaporation method), a thickness of 100 to 150nm.
상기 금속 나노 입자 형성 단계 및 제1형 실리콘 나노 와이어 성장 단계는 유도결합플라즈마 화학기상 증착 장치(inductively coupled plasma chemical vapor deposition) 또는 초고주파 화학기상 증착 장치(very high frequency-chemical vapor deposition)를 이용한다.The metal nanoparticle forming step and the first type of silicon nanowire growth step use an inductively coupled plasma chemical vapor deposition device or a very high frequency-chemical vapor deposition device.
상기 금속 나노 입자 형성 단계 및 제1형 실리콘 나노 와이어 성장 단계는 유도결합플라즈마 화학기상 증착 장치 또는 초고주파 화학기상 증착 장치를 이용하여 연속적으로 진행한다.The metal nanoparticle forming step and the first type of silicon nanowire growth step are continuously performed using an inductively coupled plasma chemical vapor deposition apparatus or an ultra-high frequency chemical vapor deposition apparatus.
상기 금속 나노 입자 형성 단계는 200 내지 400℃의 공정 온도, 80 내지 150mTorr의 공정 압력, 100 내지 300sccm의 수소(H2) 가스 유량, 500 내지 700W의 플라즈마 파워, 30 내지 50W의 서셉터 파워 및 30 내지 90분의 공정 시간을 포함하 는 공정 조건으로 상기 유도결합플라즈마 화학기상 증착 장치를 이용하여 상기 금속 박막층을 금속 나노 입자들로 형성하는 단계이다.The metal nanoparticle forming step is a process temperature of 200 to 400 ℃, a process pressure of 80 to 150mTorr, hydrogen (H 2 ) gas flow rate of 100 to 300sccm, plasma power of 500 to 700W, susceptor power of 30 to 50W and 30 The metal thin film layer is formed of metal nanoparticles using the inductively coupled plasma chemical vapor deposition apparatus under a process condition including a process time of about 90 minutes.
상기 금속 나노 입자 형성 단계는 200 내지 400℃의 공정 온도, 0.05 내지 0.2Torr의 공정 압력, 40 내지 60W의 플라즈마 파워 및 30 내지 60분의 공정 시간을 포함하는 공정 조건으로 상기 초고주파 화학기상 증착 장치를 이용하여 상기 금속 박막층을 금속 나노 입자들로 형성하는 단계이다.The metal nanoparticle forming step may be performed using the ultra-high frequency chemical vapor deposition apparatus under process conditions including a process temperature of 200 to 400 ° C., a process pressure of 0.05 to 0.2 Torr, a plasma power of 40 to 60 W, and a processing time of 30 to 60 minutes. Forming the metal thin film layer using metal nanoparticles.
상기 제1형 실리콘 나노 와이어 성장 단계는 200 내지 400℃의 공정 온도, 70 내지 80mTorr의 공정 압력, 0.1 내지 0.2의 실란 가스비, 500 내지 700W의 플라즈마 파워, 30 내지 50W의 서셉터 파워 및 1 내지 20분의 공정 시간을 포함하는 공정 조건으로 상기 유도결합플라즈마 화학기상 증착 장치를 이용하는 단계이되, 상기 실란 가스비는 실란(SiH4) 가스 및 수소 가스의 혼합 가스에서 상기 실란 가스의 비이다.The type 1 silicon nanowire growth step includes a process temperature of 200 to 400 ° C., a process pressure of 70 to 80 mTorr, a silane gas ratio of 0.1 to 0.2, a plasma power of 500 to 700 W, a susceptor power of 30 to 50 W, and 1 to 20 Using the inductively coupled plasma chemical vapor deposition apparatus at a process condition including a process time of minutes, wherein the silane gas ratio is a ratio of the silane gas in a mixed gas of silane (SiH 4 ) gas and hydrogen gas.
상기 제1형 실리콘 나노 와이어 성장 단계는 200 내지 400℃의 공정 온도, 0.05 내지 0.2Torr의 공정 압력, 0.4 내지 0.6의 실란 가스비, 40 내지 60W의 플라즈마 파워 및 30 내지 60분의 공정 시간을 포함하는 공정 조건으로 상기 초고주파 화학기상 증착 장치를 이용하는 단계이되, 상기 실란 가스비는 실란 가스 및 수소 가스의 혼합 가스에서 상기 실란 가스의 비이다.The type 1 silicon nanowire growth step includes a process temperature of 200 to 400 ° C., a process pressure of 0.05 to 0.2 Torr, a silane gas ratio of 0.4 to 0.6, a plasma power of 40 to 60 W, and a processing time of 30 to 60 minutes. Using the ultra-high frequency chemical vapor deposition apparatus as a process condition, wherein the silane gas ratio is the ratio of the silane gas in a mixed gas of silane gas and hydrogen gas.
상기 실리콘 나노 와이어는 그 길이가 2 내지 5㎛이고, 그 직경이 1 내지 5nm이다.The silicon nanowires have a length of 2 to 5 µm and a diameter of 1 to 5 nm.
상기 제1형 실리콘 나노 와이어 성장 단계 이후, 상기 기판 상에 잔류하는 금속을 제거하는 잔류 금속 제거 단계;를 포함하다.And a residual metal removal step of removing metal remaining on the substrate after the first type silicon nanowire growth step.
본 발명의 구성을 따르면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는 본 발명에 의하면, 실리콘 나노 와이어를 제조하는 방법을 제공하는 효과가 있다.According to the configuration of the present invention can achieve all the objects of the present invention described above. Specifically, according to the present invention, there is an effect of providing a method for producing a silicon nanowire.
또한, 본 발명에 의하면, 저온 고밀도 플라즈마를 이용하여 씨드층을 형성하고, 상기 씨드층을 이용하여 실리콘 나노 와이어를 제조하는 방법을 제공하는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, there is an effect of providing a method for forming a seed layer using a low-temperature, high-density plasma, and manufacturing a silicon nanowire using the seed layer.
또한, 본 발명에 의하면, 실리콘 나노 와이어를 제조하는 방법을 포함하는 태양전지를 제조하는 방법을 제공하는 효과가 있다.Moreover, according to this invention, there exists an effect of providing the method of manufacturing the solar cell containing the method of manufacturing a silicon nanowire.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지(100)는 기판(110), 제1++형 다결정 실리콘층(120), 제1형 실리콘 나노 와이어층(130), 진성 층(140), 제2형 도핑층(150), TCO층(160), 반사방지막(170) 및 전면 전극(180)을 포함하고 있다.Referring to FIG. 1, a
이때, 상기 제1형은 P형이고, 상기 제2형은 N형이다. 이와는 반대로 상기 제1형은 N형이고, 상기 제2형은 P형일 수 있다.In this case, the first type is P type, and the second type is N type. On the contrary, the first type may be N type and the second type may be P type.
한편, 상기 "++"로 표시되는 제1형 또는 제2형은 P형 또는 N형의 불순물이 도핑된 정도를 나타내는 것으로 "+" 표시가 없는 제1형 또는 제2형 보다 "+" 표시가 있는 제1형 또는 제2형이 더 많은 불순물이 도핑되어 있는 것을 의미하며, "++" 표시가 있는 제1형 또는 제2형이 "+" 표시가 있는 제1형 또는 제2형이 더 많은 불순물이 도핑되어 있는 것을 의미한다.On the other hand, the first type or the second type represented by the "++" indicates the degree of doping the P-type or N-type impurities, "+" than the type 1 or type 2 without the "+" mark Type 1 or type 2 with more impurity doped, type 1 or type 2 with "++" sign type 1 or type 2 with "+" sign That means more impurities are doped.
상기 기판(110)은 태양광이 투과될 수 있는 투명한 절연 기판 또는 금속 포일 기판 등과 같이 불투명한 기판으로 이루어질 수 있다.The
상기 기판(110)이 투명한 절연 기판으로 이루어지는 경우, 상기 기판(110)은 유리 기판 또는 플라스틱 등으로 이루어질 수 있다.When the
상기 기판(110)이 금속 포일 기판으로 이루어지는 경우에는 상기 기판(110) 상에 구비된 상기 제1++형 다결정 실리콘층(120)과의 절연을 위해 상기 기판(110)과 상기 제1++형 다결정 실리콘층(120) 사이에 절연층을 구비할 수 있다.The
상기 제1++형 다결정 실리콘층(120)은 상기 기판(110)의 일측 표면 상에 구비된다.The first ++ type
상기 제1++형 다결정 실리콘층(120)은 제1형이 고농도로 도핑된 다결정 실리콘층으로 구비된다.The first ++ type
상기 제1++형 다결정 실리콘층(120)은 제1형이 고농도로 도핑된 다결정 실리콘으로 이루어져 있어 배면전극의 역할을 한다.The first ++ type
또한, 상기 제1++형 다결정 실리콘층(120)은 상기 제1형 실리콘 나노와이어층(130)의 제1형 실리콘 나노 와이어가 성장하는 씨앗층의 역할을 한다.In addition, the first ++ type
상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(130)은 상기 제1++형 다결정 실리콘층(120)의 일정 영역들에서 성장된 제1형 실리콘 나노 와이어들로 이루어진다. 즉, 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(130)은 금속유도 결정화법(metal induced crystallization method) 또는 레이저 결정화법(laser crystallization method)으로 상기 제1++형 다결정 실리콘층(120)의 일정 영역들에서 성장된 제1형 실리콘 나노 와이어들에 의해 이루어진다.The first type
상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(130)을 구성하는 상기 제1형 실리콘 나노 와이어의 길이는 2 내지 5㎛이고, 그 직경은 1 내지 5㎚인 것이 바람직하다. 이는 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(130)의 제1형 실리콘 나노 와이어는 태양광이 입사되었을 때 빛을 흡수하는 역할을 수행하기 때문이다. 즉 상기 제1형 실리콘 나노 와이어가 태양광을 가장 잘 흡수할 수 있는 길이 및 직경인 2 내지 5㎛ 및 1 내지 5㎚으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.The length of the first type silicon nanowire constituting the first type
상기 진성층(140)은 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(130) 및 상기 제1형 실리콘 나노 와이어가 성장되지 않은 제1++형 다결정 실리콘층(120)의 표면, 즉, 상기 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(130)이 형성된 기판(110) 상에 구비된다.The
상기 진성층(140)은 제1형 또는 제2형의 불순물이 도핑되지 않은 진성 실리콘으로 이루어진다.The
상기 진성층(140)은 다양한 형태의 진성 실리콘으로 이루어질 수 있으나, 바람직하게는 수소화된 비정질 실리콘층, 즉, α-Si:H층으로 이루어지는 것이 바람직하다.The
상기 진성층(140)은 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(130)을 패시베이션(passivation)하는 역할도 한다.The
상기 진성층(140)은 화학적 기상증착 장치(chemical vapor deposition) 또는 물리적 기상증착 장치(physical vapour deposition)로 형성할 수 있다. 바람직하게는 상기 진성층(140)은 유도결합플라즈마 화학적 기상증착 장치(inductively coupled plasma-chemical vapor deposition)로 형성할 수 있다.The
상기 진성층(140)을 상기 유도결합플라즈마 화학적 기상증착 장치로 증착하는 경우에는 수소(H2) 가스 및 실란(SiH4) 가스를 포함하는 혼합 가스를 사용하되, 상기 수소 가스 대 실란 가스 비(H2/SiH4 ratio)가 8 내지 10이고, 공정 압력은 70 내지 90mtorr이고, 공정 파워는 200 내지 300W이며, 공정 온도는 250 내지 350℃인 공정 조건으로 증착하여 형성하는 것이 바람직하다.When the
상기 진성층(140)을 상기 유도결합플라즈마 화학적 기상증착 장치로 형성하는 경우에는 상기 진성층(140)과 접촉하는 층, 특히 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(130)과의 계면간 특성이 우수해진다.When the
상기 제2형 도핑층(150)은 상기 진성층(140) 상에 구비된다.The second type doped
상기 제2형 도핑층(150)은 제2형이 도핑된 실리콘층으로 이루어진다.The second type doped
상기 제2형 도핑층(150)은 제2+형 도핑층으로 이루어질 수 있고, 상기 제2+형 도핑층보다는 제2형의 불순물 농도가 낮은 제2형 도핑층으로 이루어질 수 있다.The second
상기 제2형 도핑층(150)은 플라즈마 화학적 기상증착 장치(plasma enhanced chemical vapor deposition) 등과 같은 화학적 기상증착 장치 또는 물리적 기상증착 장치 등으로 형성할 수 있다.The second
상기 TCO(transparent conducting oxide)층(160)은 상기 제2형 도핑층(150) 상에 구비된다.The transparent conducting oxide (TCO)
상기 TCO층(160)은 투명한 도전 산화물, 예컨대, ZnO(zinc oxide), 알루미늄이 도핑된 ZnO막인 AZO(aluminum zinc oxide), ITO(indium tin oxide) 및 SnO2:F 등과 같은 물질로 이루어질 수 있다.The
상기 TCO층(160)은 적어도 5㎛ 이상의 두께로 형성되는 것이 바람직하며, 스퍼터링(sputtering) 장치 등과 같은 물리적 기상증착 장치 또는 MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 등과 같은 화학적 기상증착 장치 등을 이용하여 형성할 수 있다.Preferably, the
상기 반사방지막(170)은 상기 TCO층(160) 상에 구비되되, 상기 TCO층(160)의 일부 영역들은 노출되도록 구비되어 있다.The
상기 반사방지막(170)은 입사된 태양광이 반사되어 외부로 방출되는 것을 방지하는 구성으로, 상기 태양전지(100)를 광전변환 효율을 높이는 역할을 한다.The
상기 반사방지막(170)은 실리콘질화막(SiN) 등과 같은 물질로 구비될 수 있다.The
상기 전면전극(180)은 상기 반사방지막(170)에 의해 노출된 상기 TCO층(160)의 일부 영역들 상에 상기 TCO층(160)과 접촉하도록 구비된다.The
상기 전면전극(180)은 알루미늄(Al) 또는 은(Ag) 등과 같은 도전성 물질로 이루어져 있다.The
상기 전면전극(180)은 0.2 내지 1㎛, 바람직하게는 0.5㎛의 두께로 이루어져 있다.The
상기 전면전극(180)은 패턴화된 형태로 구비된다.The
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a solar cell according to another embodiment of the present invention.
도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지(200)는 기판(210), TCO층(220), 제1++형 다결정 실리콘층(230), 제1형 실리콘 나노 와이어층(240), 진성층(250), 제2형 도핑층(260) 및 배면전극(270)을 포함하고 있다.Referring to FIG. 2, the
상기 기판(210)은 태양광이 투과될 수 있는 투명한 절연 기판으로 이루어질 수 있다.The
상기 기판(210)은 유리 기판 또는 플라스틱 등으로 이루어질 수 있다.The
상기 TCO층(220)은 상기 기판(210)의 일측 표면 상에 구비된다.The
상기 TCO층(220)은 투명한 도전 산화물, 예컨대, ZnO, AZO, ITO 및 SnO2:F 등과 같은 물질로 이루어질 수 있다.The
상기 TCO층(220)은 스퍼터링 장치 등과 같은 물리적 기상증착 장치 또는 MOCVD 등과 같은 화학적 기상증착 장치 등을 이용하여 형성할 수 있다.The
상기 제1++형 다결정 실리콘층(230)은 상기 TCO층(220) 상에 구비된다.The first ++ type
상기 제1++형 다결정 실리콘층(230)은 제1형이 고농도로 도핑된 다결정 실리콘층으로 구비된다.The first ++ type
또한, 상기 제1++형 다결정 실리콘층(230)은 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(240)의 제1형 실리콘 나노와이어들이 성장하는 씨앗층의 역할을 한다.In addition, the first ++ type
상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(240)은 상기 제1++형 다결정 실리콘층(230)의 일정 영역들에서 성장된 제1형 실리콘 나노 와이어들로 이루어진다. 즉, 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(240)은 금속유도 결정화법 또는 레이저 결정화법으로 상기 제1++형 다결정 실리콘층(230)의 일정 영역들에서 성장된 제1형 실리콘 나노 와이어들에 의해 이루어진다.The first type
상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(240)을 구성하는 상기 제1형 실리콘 나노 와이어의 길이는 2 내지 5㎛이고, 그 직경은 1 내지 5㎚인 것이 바람직하다. 이는 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(240)의 제1형 실리콘 나노 와이어는 태양광이 입사되었을 때 빛을 흡수하는 역할을 수행하기 때문이다. 즉 상기 제1형 실리콘 나노 와이어가 태양광을 가장 잘 흡수할 수 있는 길이 및 직경인 2 내지 5㎛ 및 1 내지 5㎚로 형성되어 있는 것이 바람직하다.The length of the first type silicon nanowires constituting the first type
상기 진성층(250)은 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(240) 및 상기 제1형 실리콘 나노 와이어가 성장되지 않은 제1++형 다결정 실리콘층(240)의 표면 상에 구비된다.The
상기 진성층(250)은 제1형 또는 제2형의 불순물이 도핑되지 않은 진성 실리콘으로 이루어진다.The
상기 진성층(250)은 다양한 형태의 진성 실리콘으로 이루어질 수 있으나, 바람직하게는 수소화된 비정질 실리콘층, 즉, α-Si:H층으로 이루어지는 것이 바람직하다.The
상기 진성층(250)은 400 내지 600㎚, 바람직하게는 500㎚의 두께로 구비된다.The
상기 진성층(250)은 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(240)을 패시베이션하는 역할도 한다.The
상기 진성층(250)은 화학적 기상증착 장치 또는 물리적 기상증착 장치로 형성할 수 있다. 바람직하게는 상기 진성층(250)은 유도결합플라즈마 화학적 기상증착 장치로 형성할 수 있다.The
상기 진성층(250)을 상기 유도결합플라즈마 화학적 기상증착 장치로 증착하는 경우에는 수소 가스 및 실란 가스를 포함하는 혼합 가스를 사용하되, 상기 수소 가스 대 실란 가스 비(H2/SiH4 ratio)가 8 내지 10이고, 공정 압력은 70 내지 90mtorr이고, 공정 파워는 200 내지 300W이며, 공정 온도는 250 내지 350℃인 공정 조건으로 증착하여 형성되는 것이 바람직하다.When the
상기 진성층(250)을 상기 유도결합플라즈마 화학적 기상증착 장치로 형성하는 경우에는 상기 진성층(250)과 접촉하는 층, 특히 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(240)과의 계면간 특성이 우수해진다.When the
상기 제2형 도핑층(260)은 상기 진성층(250) 상에 구비된다.The second type doped
상기 제2형 도핑층(260)은 제2형이 도핑된 실리콘층으로 이루어진다.The second type doped
상기 제2형 도핑층(260)은 제2+형 도핑층으로 이루어질 수 있고, 상기 제2+형 도핑층보다는 제2형의 불순물 농도가 낮은 제2형 도핑층으로 이루어질 수 있다.The second
상기 제2형 도핑층(260)은 플라즈마 화학적 기상증착 장치 등과 같은 화학적 기상증착 장치 또는 물리적 기상증착 장치 등으로 형성할 수 있다.The second
상기 제2형 도핑층(260)은 10 내지 15㎚, 바람직하게는 12㎚의 두께로 구비된다.The second type doped
상기 배면전극(270)은 제2형 도핑층(260) 상에 구비된다.The
상기 배면전극(270)은 알루미늄 또는 은 등과 같은 도전성 물질로 이루어져 있다.The
상기 배면전극(270)은 상기 제2형 도피층(260)의 전체 표면에 구비된다.The
상기 배면전극(270)은 입사된 태양광이 반사되어 외부로 방출되는 것을 방지하는 반사방지막의 역할도 한다.The
상기 배면전극(270)은 알루미늄으로 형성되는 경우, 200 내지 400㎚, 바람직하게는 300㎚의 두께로 구비된다.When the
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a solar cell according to another embodiment of the present invention.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 태양전지(300)는 기판(310), TCO층(320), 탑셀(330), 버퍼층(340), 버텀셀(350) 및 배면 전극(360)을 포함한다.Referring to FIG. 3, the
상기 탑셀(330)은 제1++형 다결정 실리콘층(332), 제1형 실리콘 나노 와이어층(334), 탑셀 진성층(336) 및 탑셀 제2형 도핑층(338)을 포함한다.The top cell 330 includes a first ++ type
상기 버텀셀(350)은 버텀셀 제1형 도핑층(352), 버텀셀 진성층(354) 및 버텀셀 제2형 도핑층(356)을 포함한다.The
상기 기판(310)은 태양광이 투과될 수 있는 투명한 절연 기판으로 이루어질 수 있다.The
상기 기판(310)은 유리 기판 또는 플라스틱 등으로 이루어질 수 있다.The
상기 TCO층(320)은 상기 기판(310)의 일측 표면 상에 구비된다.The
상기 TCO층(320)은 투명한 도전 산화물, 예컨대, ZnO, AZO, ITO 및 SnO2:F 등과 같은 물질로 이루어질 수 있다.The
상기 제1++형 다결정 실리콘층(332)은 상기 TCO층(320) 상에 구비된다.The first ++ type
상기 제1++형 다결정 실리콘층(332)은 제1형이 고농도로 도핑된 다결정 실리콘층으로 구비된다.The first ++ type
상기 제1++형 다결정 실리콘층(332)은 상기 제1형 실리콘 나노와이어층(334)의 제1형 실리콘 나노 와이어가 성장하는 씨앗층의 역할을 한다.The first ++ type
상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(334)은 상기 제1++형 다결정 실리콘층(332)의 일정 영역들에서 성장된 제1형 실리콘 나노 와이어들로 이루어진다. 즉, 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(332)은 금속유도 결정화법 또는 레이저 결정화법으로 상기 제1++형 다결정 실리콘층(332)의 일정 영역들에서 성장된 제1형 실리콘 나노 와이어들에 의해 이루어진다.The first type
상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(334)을 구성하는 상기 제1형 실리콘 나노 와이어의 길이는 2 내지 5㎛이고, 그 직경은 1 내지 5㎚인 것이 바람직하다. 이는 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(334)의 제1형 실리콘 나노 와이어는 태양광이 입사되었을 때 빛을 흡수하는 역할을 수행하기 때문이다. 즉 상기 제1형 실리콘 나노 와이어가 태양광을 가장 잘 흡수할 수 있는 길이 및 직경인 2 내지 5㎛ 및 1 내지 5㎚로 형성되어 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the length of the said 1st type silicon nanowire which comprises the said 1st type
상기 탑셀 진성층(336)은 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(334) 및 상기 제1형 실리콘 나노 와이어가 성장되지 않은 제1++형 다결정 실리콘층(332)의 표면 상에 구비된다.The top cell
상기 탑셀 진성층(336)은 제1형 또는 제2형의 불순물이 도핑되지 않은 진성 실리콘으로 이루어진다.The top cell
상기 탑셀 진성층(336)은 다양한 형태의 진성 실리콘으로 이루어질 수 있으나, 바람직하게는 수소화된 비정질 실리콘층, 즉, α-Si:H층으로 이루어지는 것이 바람직하다.The top cell
이때, 상기 탑셀 진성층(336)은 상기 도 2을 참조하여 설명한 상기 진성층(250)과 동일한 형태로 구비될 수 있다.In this case, the top cell
상기 탑셀 진성층(336)은 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(334)을 패시베이션(passivation)하는 역할도 한다.The top cell
상기 탑셀 진성층(336)은 화학적 기상증착 장치 또는 물리적 기상증착 장치로 형성할 수 있다. 바람직하게는 상기 탑셀 진성층(336)은 유도결합플라즈마 화학적 기상증착 장치로 형성할 수 있다.The top cell
상기 탑셀 진성층(336)을 상기 유도결합플라즈마 화학적 기상증착 장치로 증착하는 경우에는 수소 가스 및 실란 가스를 포함하는 혼합 가스를 사용하되, 상기 수소 가스 대 실란 가스 비(H2/SiH4 ratio)가 8 내지 10이고, 공정 압력은 70 내지 90mtorr이고, 공정 파워는 200 내지 300W이며, 공정 온도는 250 내지 350℃인 공정 조건으로 증착하여 형성되는 것이 바람직하다.When the top cell
상기 탑셀 진성층(336)을 상기 유도결합플라즈마 화학적 기상증착 장치로 형성하는 경우에는 상기 탑셀 진성층(336)과 접촉하는 층, 특히 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(334)과의 계면간 특성이 우수해진다.When the top cell
상기 탑셀 진성층(336)은 400 내지 600㎚, 바람직하게는 500㎚의 두께로 구비된다.The top cell
상기 탑셀 제2형 도핑층(338)은 상기 탑셀 진성층(336) 상에 구비된다.The top cell second
상기 탑셀 제2형 도핑층(338)은 제2형의 불순물이 도핑된 실리콘층으로 이루어진다.The top cell type 2 doped
이때, 상기 탑셀 제2형 도핑층(338)은 상기 도 2을 참조하여 설명한 상기 제2형 도핑층(260)과 동일한 형태로 구비될 수 있다.In this case, the top cell second
상기 탑셀 제2형 도핑층(338)은 제2+형 도핑층으로 이루어질 수 있고, 상기 제2+형 도핑층보다는 제2형의 불순물 농도가 낮은 제2형 도핑층으로 이루어질 수 있다.The top cell second
상기 탑셀 제2형 도핑층(338)은 플라즈마 화학적 기상증착 장치 등과 같은 화학적 기상증착 장치 또는 물리적 기상증착 장치 등으로 형성할 수 있다.The top cell type 2 doped
상기 버퍼층(340)은 상기 탑셀 제2형 도핑층(338) 상에 구비된다.The
상기 버퍼층(340)은 상기 탑셀(330)과 버텀셀(350)을 전기적으로 연결하는 역할을 한다.The
상기 버퍼층(340)은 상기 탑셀(330)과 버텀셀(350), 특히 상기 탑셀(330)의 탑셀 제2형 도핑층(338)과 상기 버텀셀(350)의 버텀 제1형 도핑층(352)이 터널 결합(tunnel junction)이 이루어지도록 하는 역할을 한다.The
상기 버퍼층(340)은 상기 탑셀(330)과 버텀셀(350) 사이의 밴드갭을 조절하는 역할도 한다.The
상기 버퍼층(340)은 ZnO 등과 같은 투명한 도전 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.The
상기 버텀셀 제1형 도핑층(352)은 상기 버퍼층(340) 상에 구비된다.The bottom cell first
상기 버텀셀 제1형 도핑층(352)은 제1+형 도핑층으로 이루어질 수 있고, 상기 제1+형 도핑층보다는 제2형의 불순물 농도가 낮은 제2형 도핑층으로 이루어질 수 있다.The bottom cell first
상기 버텀셀 제1형 도핑층(352)은 플라즈마 화학적 기상증착 장치 등과 같은 화학적 기상증착 장치 또는 물리적 기상증착 장치 등으로 형성할 수 있다.The bottom cell type 1
상기 버텀셀 진성층(354)은 상기 버텀셀 제1형 도핑층(352) 상에 구비된다.The bottom cell
상기 버텀셀 진성층(354)은 제1형 또는 제2형의 불순물이 도핑되지 않은 진성 실리콘으로 이루어진다.The bottom cell
상기 버텀셀 진성층(354)은 다양한 형태의 진성 실리콘으로 이루어질 수 있으나, 바람직하게는 수소화된 미세결정질 실리콘층, 즉, μc-Si:H층으로 이루어지는 것이 바람직하다.The bottom cell
상기 버텀셀 진성층(354)은 화학적 기상증착 장치 또는 물리적 기상증착 장 치로 형성할 수 있다.The bottom cell
상기 버텀셀 진성층(354)는 1 내지 2㎛의 두께로 구비된다.The bottom cell
상기 버텀셀 제2형 도핑층(356)은 상기 버텀셀 진성층(354) 상에 구비된다.The bottom cell second
상기 버텀셀 제2형 도핑층(356)은 제2형의 불순물이 도핑된 실리콘층으로 이루어진다.The bottom cell type 2 doped
상기 버텀셀 제2형 도핑층(356)은 제2+형 도핑층으로 이루어질 수 있고, 상기 제2+형 도핑층보다는 제2형의 불순물 농도가 낮은 제2형 도핑층으로 이루어질 수 있다.The bottom cell second
상기 버텀셀 제2형 도핑층(356)은 플라즈마 화학적 기상증착 장치 등과 같은 화학적 기상증착 장치 또는 물리적 기상증착 장치 등으로 형성할 수 있다.The bottom cell type 2 doped
상기 배면전극(360)은 상기 제2형 도핑층(356) 상에 구비된다.The
상기 배면전극(360)은 알루미늄 또는 은 등과 같은 도전성 물질로 이루어져 있다.The
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1형 실리콘 나노 와이어를 제조 하는 방법을 보여주는 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a first type silicon nanowire according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1형 실리콘 나노 와이어를 제조하는 방법은 제1++형 다결정 실리콘층 형성 단계(S110), 금속 박막층 형성 단계(S120), 금속 나노 입자 형성 단계(S130), 제1형 실리콘 나노 와이어 성장 단계(S140) 및 잔류 금속 제거 단계(S150)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the method of manufacturing a first type silicon nanowire according to an embodiment of the present invention may include forming a first ++ type polycrystalline silicon layer (S110), forming a metal thin film layer (S120), and a metal. Nanoparticles forming step (S130), the first type of silicon nanowires growth step (S140) and residual metal removal step (S150).
상기 제1++형 다결정 실리콘층 형성 단계(S110)는 기판 상에 제1++형 다결정 실리콘층을 형성하는 단계이다.The first ++ type polycrystalline silicon layer forming step (S110) is a step of forming a first ++ type polycrystalline silicon layer on a substrate.
상기 제1++형 다결정 실리콘층은 제1형이 고농도로 도핑된 실리콘층이 다결정으로 결정화되어 있다.In the first ++ type polycrystalline silicon layer, the silicon layer doped with a high concentration of the first type is crystallized into polycrystal.
상기 제1++형 다결정 실리콘층 형성 단계(S110)는 상기 제1++형 다결정 실리콘층을 여러 가지 방법으로 형성할 수 있다.In the forming of the first ++ type polycrystalline silicon layer (S110), the first ++ type polycrystalline silicon layer may be formed by various methods.
본 실시 예에서는 상기 제1++형 다결정 실리콘층을 형성하는 방법들 중 하나를 소개한다.In this embodiment, one of the methods for forming the first ++ type polycrystalline silicon layer is introduced.
상기 제1++형 다결정 실리콘층을 형성하는 방법은 상기 기판 상에 제1++형 비정질 실리콘층을 형성하고, 금속유도 결정화법(metal induced crystallization method) 또는 레이저 결정화법(laser crystallization method) 등과 같은 결정화법을 이용하여 상기 제1++형 실리콘층을 상기 제1++형 다결정 실리콘층으로 형성하는 방법이 있을 수 있다.The first ++ type polycrystalline silicon layer may be formed by forming a first ++ type amorphous silicon layer on the substrate, and using a metal induced crystallization method or a laser crystallization method. There may be a method of forming the first ++ type silicon layer into the first ++ type polycrystalline silicon layer using the same crystallization method.
이때, 제1++형 비정질 실리콘층을 형성하는 방법은 일반적인 실리콘층 형성 방법을 이용할 수 있다. 즉, 플라즈마 화학적 기상증착 장치(plasma enhanced chemical vapor deposition) 또는 유도결합플라즈마 화학기상 증착 장치(inductively coupled plasma chemical vapor deposition) 등과 같은 화학적 기 상증착 장치를 이용하여 상기 기판(110) 상에 상기 제1++형 비정질 실리콘층을 형성할 수 있다.In this case, a method of forming the first ++ type amorphous silicon layer may use a general silicon layer forming method. That is, the first layer on the
상기 제1++형 다결정 실리콘층 형성 단계(S110) 이후, 상기 금속 박막층 형성 단계(S120)를 진행한다.After the first ++ type polycrystalline silicon layer forming step S110, the metal thin film layer forming step S120 is performed.
상기 금속 박막층 형성 단계(S120)는 스퍼터링법(sputtering method) 또는 증발법(evaporation method)을 이용하여 상기 제1++형 다결정 실리콘층 상에 금속을 증착하여 금속층을 형성하는 단계이다.The metal thin film layer forming step (S120) is a step of forming a metal layer by depositing a metal on the first ++ type polycrystalline silicon layer using a sputtering method or an evaporation method.
상기 금속 박막층 형성 단계(S120)는 상기 금속층을 100 내지 150nm의 두께로 증착한다. In the forming of the metal thin film layer (S120), the metal layer is deposited to a thickness of 100 to 150 nm.
상기 금속 박막층 형성 단계(S120)는 상기 금속층을 형성하되, 상기 금속층의 금속들이 저밀도로 증착하도록 상기 금속층을 형성하는 단계인 것이 바람직하다. 이는 상기 금속 나노 입자 형성 단계(S130)에서 상기 금속층이 금속 나노 입자로 용이하게 변화될 수 있도록 하기 위해서이다.In the forming of the metal thin film layer (S120), the metal layer may be formed, but the metal layer may be formed to deposit metals of the metal layer at low density. This is for the metal layer to be easily changed to the metal nanoparticles in the metal nanoparticle forming step (S130).
상기 금속 박막층의 금속은 Au, In, Ga 및 Sn 중 어느 하나 이상을 포함한다.The metal of the metal thin film layer includes any one or more of Au, In, Ga, and Sn.
상기 금속 박막층 형성 단계(S120) 이후, 상기 금속 나노 입자 형성 단계(S130)를 진행한다.After the metal thin film layer forming step (S120), the metal nanoparticle forming step (S130) is performed.
상기 금속 나노 입자 형성 단계(S130)는 상기 금속 박막층을 금속 나노 입자로 변화시키는 단계이다.The metal nanoparticle forming step (S130) is a step of changing the metal thin film layer to metal nanoparticles.
상기 금속 나노 입자 형성 단계(S130)는 유도결합플라즈마 화학기상 증착 장치 또는 초고주파 화학기상 증착 장치(very high frequency-chemical vapor deposition)를 이용하여 상기 금속 나노 입자를 형성한다.The metal nanoparticle forming step (S130) forms the metal nanoparticles by using an inductively coupled plasma chemical vapor deposition apparatus or a very high frequency-chemical vapor deposition apparatus.
상기 금속 나노 입자 형성 단계(S130)는 상기 유도결합플라즈마 화학기상 증착 장치를 이용하는 경우, 200 내지 400℃의 공정 온도, 80 내지 150mTorr의 공정 압력, 100 내지 300sccm의 수소(H2) 가스 유량, 500 내지 700W의 플라즈마 파워, 30 내지 50W의 서셉터 파워 및 30 내지 90분의 공정 시간을 포함하는 공정 조건으로 상기 금속 나노 입자들을 형성하는 단계일 수 있다.The metal nanoparticle forming step (S130), when using the inductively coupled plasma chemical vapor deposition apparatus, a process temperature of 200 to 400 ℃, a process pressure of 80 to 150 mTorr, hydrogen (H 2 ) gas flow rate of 500 to 100 sccm, 500 The metal nanoparticles may be formed under process conditions including a plasma power of about 700 W, a susceptor power of 30 to 50 W, and a processing time of about 30 to 90 minutes.
또한, 상기 금속 나노 입자 형성 단계(S130)는 상기 초고주파 화학기상 증착 장치를 이용하는 경우, 200 내지 400℃의 공정 온도, 0.05 내지 0.2Torr의 공정 압력, 40 내지 60W의 플라즈마 파워 및 30 내지 60분의 공정 시간을 포함하는 공정 조건으로 상기 금속 나노 입자들을 형성하는 단계일 수 있다.In addition, the metal nanoparticle forming step (S130), when using the ultra-high frequency chemical vapor deposition apparatus, a process temperature of 200 to 400 ℃, a process pressure of 0.05 to 0.2Torr, plasma power of 40 to 60W and 30 to 60 minutes The metal nanoparticles may be formed under process conditions including a process time.
상기 금속 나노 입자 형성 단계(S130) 이후, 상기 제1형 실리콘 나노 와이어 성장 단계(S140)를 진행한다.After the metal nanoparticle formation step (S130), the first type silicon nanowires growth step (S140) is performed.
상기 제1형 실리콘 나노 와이어 성장 단계(S140)는 유도결합플라즈마 화학기상 증착 장치 또는 초고주파 화학기상 증착 장치를 이용하여 상기 제1형 실리콘 나노 와이어, 정확하게는 제1형 실리콘 나노 와이어를 성장시키는 단계이다.The first type silicon nanowire growth step (S140) is a step of growing the first type silicon nanowire, precisely the first type silicon nanowire, by using an inductively coupled plasma chemical vapor deposition apparatus or an ultra-high frequency chemical vapor deposition apparatus. .
상기 제1형 실리콘 나노 와이어 성장 단계(S140)는 상기 금속 나노 입자 형성 단계(S130)에서 상기 금속 나노 입자들이 형성된 상기 제1++형 다결정 실리콘층 을 씨앗층으로 하여 상기 제1형 실리콘 나노 와이어를 성장시키는 단계이다.The first type silicon nanowire growth step (S140) is the first type silicon nanowire using the first ++ type polycrystalline silicon layer on which the metal nanoparticles are formed in the metal nanoparticle formation step (S130) as a seed layer. Step of growing.
즉, 상기 제1++형 다결정 실리콘층 상에 형성된 금속 나노 입자들이 결정 성장의 씨드(seed)로 작용하고, 상기 제1++형 다결정 실리콘층으로부터 상기 제1형 실리콘 나노 와이어들이 성장된다.That is, the metal nanoparticles formed on the first ++ type polycrystalline silicon layer serve as a seed of crystal growth, and the first type silicon nanowires are grown from the first ++ type polycrystalline silicon layer.
상기 제1형 실리콘 나노 와이어 성장 단계(S140)는 상기 유도결합플라즈마 화학기상 증착 장치를 이용하는 경우, 200 내지 400℃의 공정 온도, 70 내지 80mTorr의 공정 압력, 0.1 내지 0.2의 실란 가스비, 500 내지 700W의 플라즈마 파워, 30 내지 50W의 서셉터 파워 및 1 내지 20분의 공정 시간을 포함하는 공정 조건으로 상기 제1형 실리콘 나노 와이어를 성장시키는 단계이다. The first type of silicon nanowire growth step (S140), when using the inductively coupled plasma chemical vapor deposition apparatus, a process temperature of 200 to 400 ℃, a process pressure of 70 to 80 mTorr, silane gas ratio of 0.1 to 0.2, 500 to 700 W Growing the first type silicon nanowire under process conditions including a plasma power, a susceptor power of 30 to 50 W, and a processing time of 1 to 20 minutes.
또한, 상기 제1형 실리콘 나노 와이어 성장 단계(S140)는 상기 초고주파 화학기상 증착 장치를 이용하는 경우, 200 내지 400℃의 공정 온도, 0.05 내지 0.2Torr의 공정 압력, 0.4 내지 0.6의 실란 가스비, 40 내지 60W의 플라즈마 파워 및 30 내지 60분의 공정 시간을 포함하는 공정 조건으로 상기 제1형 실리콘 나노 와이어를 성장시키는 단계이다.In addition, the first type of silicon nanowire growth step (S140), when using the ultra-high frequency chemical vapor deposition apparatus, a process temperature of 200 to 400 ℃, a process pressure of 0.05 to 0.2 Torr, silane gas ratio of 0.4 to 0.6, 40 to Growing the first type silicon nanowire under a process condition including a plasma power of 60 W and a process time of 30 to 60 minutes.
이때, 상기 유도결합플라즈마 화학기상 증착 장치 및 초고주파 화학기상 증착 장치를 이용하여 상기 제1형 실리콘 나노 와이어를 성장시키는 공정 중 상기 실란 가스비는 실란 가스 및 수소 가스의 혼합 가스에서 상기 실란 가스의 비(SiH4/(SiH4+H2))를 의미한다.In this case, the silane gas ratio is the ratio of the silane gas in the mixed gas of silane gas and hydrogen gas during the process of growing the type 1 silicon nanowires using the inductively coupled plasma chemical vapor deposition apparatus and the ultra-high frequency chemical vapor deposition apparatus. SiH 4 / (SiH 4 + H 2 )).
상기 금속 나노 입자 형성 단계(S130) 및 상기 제1형 실리콘 나노 와이어 성 장 단계(S140)는 상기 유도결합플라즈마 화학기상 증착 장치 및 초고주파 화학기상 증착 장치를 이용하여 연속적으로 진행할 수 있다. 즉, 상기 제1++형 다결정 실리콘층 상에 구비된 금속 박막층을 금속 나노 입자들로 변화시키고, 상기 금속 나노 입자들을 이용하여 상기 제1++형 다결정 실리콘층으로부터 상기 제1형 실리콘 나노 와이어들을 성장시키는 공정을 상기 유도결합플라즈마 화학기상 증착 장치 또는 초고주파 화학기상 증착 장치에서 연속적인 공정으로 진행할 수 있다.The metal nanoparticle forming step (S130) and the first type of silicon nanowire growth step (S140) may be continuously performed using the inductively coupled plasma chemical vapor deposition apparatus and ultra-high frequency chemical vapor deposition apparatus. That is, the metal thin film layer provided on the first ++ type polycrystalline silicon layer is changed into metal nanoparticles, and the first type silicon nanowire is formed from the first ++ type polycrystalline silicon layer using the metal nanoparticles. The growth process may be carried out in a continuous process in the inductively coupled plasma chemical vapor deposition apparatus or ultra-high frequency chemical vapor deposition apparatus.
이때, 상기 제1형 실리콘 나노 와이어 성장 단계(S140)에서 성장된 제1형 실리콘 나노 와이어들은 그 길이가 2 내지 5㎛이고, 그 직경이 1 내지 5nm이다.In this case, the first type silicon nanowires grown in the first type silicon nanowire growth step S140 have a length of 2 to 5 μm and a diameter of 1 to 5 nm.
상기 제1형 실리콘 나노 와이어 성장 단계(S140) 이후, 상기 잔류 금속 제거 단계(S150)를 진행한다.After the first type of silicon nanowire growth step (S140), the residual metal removal step (S150) is performed.
상기 잔류 금속 제거 단계(S150)는 상기 상기 제1형 실리콘 나노 와이어 성장 단계(S140) 이후, 상기 기판, 특히 상기 제1형 실리콘 나노 와이어들로 이루어진 제1형 실리콘 나노 와이어층 상에 잔류하는 금속을 에칭 등과 같은 습식 공정으로 제거하는 단계이다.The residual metal removing step (S150) is a metal remaining on the substrate, in particular, the first type silicon nanowire layer made of the first type silicon nanowires after the first type silicon nanowire growth step (S140). Is removed by a wet process such as etching.
이때, 상기 잔류하는 금속은 상기 금속 박막층의 일부 또는 상기 금속 나노 입자의 일부일 수도 있다.In this case, the remaining metal may be part of the metal thin film layer or part of the metal nanoparticles.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지 제조 방법을 보여주는 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지 제조 방 법은 제1++형 다결정 실리콘층 형성 단계(S210), 제1형 실리콘 나노 와이어층 형성 단계(S220), 진성층 형성 단계(S230), 제2형 도핑층 형성 단계(S240), TCO층 형성 단계(S250), 반사방지막 형성 단계(S260) 및 전면전극 형성 단계(S270)를 포함한다.Referring to Figure 5, the solar cell manufacturing method according to an embodiment of the present invention is the first ++ type polycrystalline silicon layer forming step (S210), the first type silicon nanowire layer forming step (S220), intrinsic And a layer forming step S230, a second type doping layer forming step S240, a TCO layer forming step S250, an antireflection film forming step S260, and a front electrode forming step S270.
본 실시 예에 따른 태양전지 제조 방법은 도 1을 참조하여 설명한 태양전지(100)를 제조하는 방법을 중심으로 설명한다.The solar cell manufacturing method according to the present embodiment will be described based on the method of manufacturing the
상기 제1++형 다결정 실리콘층 형성 단계(S210)는 상기 기판(110) 상에 상기 제1++형 다결정 실리콘층(120)을 형성하는 단계이다.The forming of the first ++ type polycrystalline silicon layer (S210) is a step of forming the first ++ type
우선, 상기 기판(110) 상에 제1++형 다결정 실리콘층(120)을 형성하기 앞서, 상기 기판(110)을 세정하여 준비한다. 이때, 상기 기판(110)을 세정하는 과정은 상기 기판(110) 상에 잔류하는 유기물, 금속 및 산화물 등을 제거하는 과정일 수 있다. 상기 기판(110) 상에 잔류하는 유기물, 금속 및 산화물 등을 제거하는 공정은 일반적인 반도체 제조 공정에서 이용되는 공정을 이용할 수 있다.First, before forming the first ++ type
이어서, 상기 기판(110) 상에 상기 제1++형 다결정 실리콘층(120)을 형성한다.Subsequently, the first ++ type
상기 기판(110) 상에 상기 제1++형 다결정 실리콘층(120)을 형성하는 방법은 도 4를 참조하여 설명한 상기 제1++형 다결정 실리콘층 형성 단계(S110)와 동일한 방법을 이용할 수 있음으로 자세한 설명은 생략한다.The first ++ type
상기 제1++형 다결정 실리콘층 형성 단계(S210) 이후, 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층 형성 단계(S220)를 진행한다.After the first ++ type polycrystalline silicon layer forming step S210, the first type silicon nanowire layer forming step S220 is performed.
상기 제1형 실리콘 나노 와이어층 형성 단계(S220)는 상기 제1++형 다결정 실리콘층(120)에서 상기 제1형 실리콘 나노 와이어를 성장시켜 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(130)을 형성하는 단계이다.In the forming of the first type silicon nanowire layer (S220), the first type silicon nanowire layer is grown on the first ++ type
상기 제1형 실리콘 나노 와이어층 형성 단계(S220)는 상기 도 4를 참조하여 설명한 금속 박막층 형성 단계(S120), 금속 나노 입자 형성 단계(S130), 제1형 실리콘 나노 와이어 성장 단계(S140) 및 잔류 금속 제거 단계(S150)을 순차적으로 진행하여 상기 제1++형 다결정 실리콘층(120) 상으로부터 상기 제1형 실리콘 나노 와이어를 성장시켜 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(130)을 형성하는 단계임으로 자세한 설명은 생략한다.The first type silicon nanowire layer forming step (S220) may include the metal thin film layer forming step (S120), the metal nanoparticle forming step (S130), the first type silicon nanowire growing step (S140), and the method described with reference to FIG. 4. Residual metal removal step (S150) is sequentially performed to grow the first type silicon nanowires from the first ++ type
상기 제1형 실리콘 나노 와이어층 형성 단계(S220) 이후, 상기 진성층 형성 단계(S230)를 진행한다.After the first type of silicon nanowire layer forming step S220, the intrinsic layer forming step S230 is performed.
상기 진성층 형성 단계(S230)는 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(130) 및 상기 제1형 실리콘 나노 와이어가 성장되지 않은 제1++형 다결정 실리콘층(120)의 표면 상에 상기 징성층(140)을 형성하는 단계이다.The intrinsic layer forming step (S230) may be performed on the surface of the first type
상기 진성층 형성 단계(S230)는 제1형 또는 제2형의 불순물이 도핑되지 않은 다양한 형태의 진성 실리콘으로 이루어진 진성층(140)을 형성할 수 있으나, 바람직하게는 수소화된 비정질 실리콘층, 즉, α-Si:H층으로 이루어진 진성층(140)을 형성하는 것이 바람직하다.The intrinsic layer forming step (S230) may form an
상기 진성층 형성 단계(S230)는 화학적 기상증착 장치 또는 물리적 기상증착 장치, 바람직하게는 유도결합플라즈마 화학적 기상증착 장치를 이용하여 상기 진성층(140)을 형성하는 단계일 수 있다.The intrinsic layer forming step (S230) may be a step of forming the
상기 진성층 형성 단계(S230)는 상기 유도결합플라즈마 화학적 기상증착 장치를 이용하는 경우에는 수소 가스 및 실란 가스를 포함하는 혼합 가스를 사용하되, 상기 수소 가스 대 실란 가스 비(H2/SiH4 ratio)가 8 내지 10이고, 공정 압력은 70 내지 90mtorr이고, 공정 파워는 200 내지 300W이며, 공정 온도는 250 내지 350℃인 공정 조건으로 상기 진성층(140)을 형성되는 것이 바람직하다.In the intrinsic layer forming step (S230), when using the inductively coupled plasma chemical vapor deposition apparatus, a mixed gas including hydrogen gas and silane gas is used, and the hydrogen gas to silane gas ratio (H 2 / SiH 4 ratio) is used. Is 8 to 10, the process pressure is 70 to 90mtorr, the process power is 200 to 300W, the process temperature is preferably formed in the
상기 진성층 형성 단계(S230) 이후, 상기 제2도핑층 형성 단계(S240)를 진행한다.After the intrinsic layer forming step (S230), the second doped layer forming step (S240) is performed.
상기 제2도핑층 형성 단계(S240)는 상기 진성층(140) 상에 상기 제2형 도핑층(150)은 형성하는 단계이다.The second doping layer forming step (S240) is a step of forming the second
상기 제2형 도핑층 형성 단계(S240)는 플라즈마 화학적 기상증착 장치 등과 같은 화학적 기상증착 장치 또는 물리적 기상증착 장치 등으로 제2형 불순물 또는 제2+형 불순물이 도핑된 실리콘층인 상기 제2형 도핑층(150)을 형성하는 단계일 수 있다.The second type doping layer forming step (S240) is a chemical vapor deposition apparatus such as a plasma chemical vapor deposition apparatus or the like, or a physical vapor deposition apparatus, etc., the second type impurity or the second layer of the silicon layer doped with the second + type impurities The
상기 제2형 도핑층 형성 단계(S240) 이후, 상기 TCO층 형성 단계(S250)를 진행한다.After the second type doped layer forming step S240, the TCO layer forming step S250 is performed.
상기 TCO층 형성 단계(S250)는 상기 제2형 도핑층(150)상에 상기 TCO층(160)을 형성하는 단계이다.The TCO layer forming step (S250) is a step of forming the
상기 TCO층 형성 단계(S250)는 상기 제2형 도핑층(150) 상에 투명한 도전 산화물, 예컨대, ZnO, AZO, ITO 및 SnO2:F 등과 같은 물질로 이루어진 상기 TCO층(160)을 적어도 5㎛ 이상의 두께로 형성하는 단계이다.The TCO layer forming step S250 may include at least 5 TCO layers 160 made of a transparent conductive oxide such as ZnO, AZO, ITO, SnO 2 : F, etc. on the second type doped
상기 TCO층 형성 단계(S250)는 스퍼터링 장치 등과 같은 물리적 기상증착 장치 또는 MOCVD 등과 같은 화학적 기상증착 장치 등을 이용하여 상기 TCO층(160)을 형성하는 단계일 수 있다.The TCO layer forming step S250 may be a step of forming the
상기 TCO층 형성 단계(S250) 이후, 상기 반사방지막 형성 단계(S260)를 진행한다.After the TCO layer forming step (S250), the anti-reflection film forming step (S260) is performed.
상기 반사방지막 형성 단계(S260)는 상기 TCO층(160) 상에 실리콘질화막 등과 같은 물질로 상기 반사방지막(170)을 형성하는 단계이다.The anti-reflection film forming step (S260) is a step of forming the
상기 반사방지막 형성 단계(S260)는 상기 반사방지막(170)을 두 가지 방법으로 형성하는 단계일 수 있다.The anti-reflection film forming step (S260) may be a step of forming the
첫 번째 방법은 상기 TCO층(160) 상의 전체 면에 상기 반사방지막(170)을 형성하는 방법이고, 두 번째 방법은 상기 TCO층(160) 상에 상기 반사방지막(170)을 형성하되, 상기 TCO층(160)의 일정 영역들이 노출되도록 상기 반사방지막(170)을 패턴화하여 형성하는 방법이다.The first method is to form the
상기 반사방지막 형성 단계(S270) 이후, 상기 전면전극 형성 단계(S270)를 진행한다.After the anti-reflection film forming step (S270), the front electrode forming step (S270) is performed.
상기 전면전극 형성 단계(S270)는 알루미늄 또는 은 등과 같은 도전성 물질을 상기 TCO층(160)과 접촉하도록 형성하되, 패턴화된 형태로 상기 전면전극(180)을 형성하는 단계이다.In the forming of the front electrode (S270), a conductive material such as aluminum or silver is formed to contact the
상기 전면전극 형성 단계(S270)는 상기 반사방지막 형성 단계(S260)와 마찬가지로 두 가지 방법으로 형성하는 단계일 수 있다.The front electrode forming step (S270) may be formed in two ways as in the anti-reflection film forming step (S260).
첫 번째 방법은 상기 반사방지막(170)이 상기 TCO층(160)의 전면에 걸쳐 형성되어 있는 경우, 전면전극 형성용 페이스트를 상기 반사방지막(170)의 일정 영역들 상에 도포, 즉, 패턴 형상으로 도포한 후, 이를 소성하여 상기 반사방지막(170)을 에칭하여 상기 TCO층(160)에 접촉하는 상기 전면전극(180)을 형성하는 방법일 수 있다.In the first method, when the
이때, 상기 전면전극 형성용 페이스트는 상기 전면전극(280)을 이루는 물질인 알루미늄 또는 은을 포함할 뿐만 아니라 상기 반사방지막(170)을 에칭(etching)할 수 있는 에칭 물질을 포함하고 있다.In this case, the front electrode forming paste includes not only aluminum or silver, which is a material forming the front electrode 280, but also an etching material capable of etching the
두 번째 방법은 상기 반사방지막(170)이 패턴화된 형태로 상기 TCO층(160) 상에 구비된 경우, 상기 전면전극(180)을 노출된 상기 TCO층(160) 상에 패턴화된 형태로 증착하는 방법일 수 있다. 즉, 패턴 마스크법 등을 이용하여 패턴화된 상기 전면전극(180)을 형성하는 방법일 수 있다.In the second method, when the
이때, 상기 전면전극 형성 단계(S270)는 상기 전면전극(180)을 0.2 내지 1㎛, 바람직하게는 0.5㎛의 두께로 형성하는 단계이다.At this time, the front electrode forming step (S270) is a step of forming the
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지 제조 방법을 도시한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell according to another embodiment of the present invention.
도 6을 참조하여 설명하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지 제조 방법은 TCO층 형성 단계(S310), 제1++형 다결정 실리콘층 형성 단계(S320), 제1형 실리콘 나노 와이어층 형성 단계(S330), 진성층 형성 단계(S340), 제2형 도핑층 형성 단계(S350) 및 배면전극 형성 단계(S360)를 포함하고 있다.Referring to Figure 6, the solar cell manufacturing method according to another embodiment of the present invention is a TCO layer forming step (S310), the first ++ type polycrystalline silicon layer forming step (S320), the first type silicon nanowire layer The forming step (S330), the intrinsic layer forming step (S340), the second type doping layer forming step (S350) and the back electrode forming step (S360).
본 실시 예에 따른 태양전지 제조 방법은 상기 도 2를 참조하여 설명한 태양전지(200)를 제조하는 방법을 중심으로 설명한다.The solar cell manufacturing method according to the present embodiment will be described based on the method of manufacturing the
상기 TCO층 형성 단계(S310)는 상기 기판(210) 상에 상기 TCO층(220)을 형성하는 단계이다.The TCO layer forming step (S310) is a step of forming the
우선, 상기 기판(210) 상에 상기 TCO층(220)을 형성하기 앞서, 상기 기판(210)을 세정하여 준비한다.First, before forming the
이때, 상기 기판(210)을 세정하는 방법은 상기 도 5를 참조하여 설명한 상기 기판(110)을 세정하는 방법과 동일한 방법을 사용할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.In this case, the method of cleaning the
또한, 상기 TCO층 형성 단계(S310)는 상기 도 5를 참조하여 설명한 상기 TCO층 형성 단계(S250)와 동일한 방법을 상기 기판(210) 상에 TCO층(220)을 형성할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.In addition, since the TCO layer forming step (S310) may form the
상기 TCO층 형성 단계(S310) 이후, 제1++형 다결정 실리콘층 형성 단계(S320)를 진행한다.After the TCO layer forming step (S310), a first ++ type polycrystalline silicon layer forming step (S320) is performed.
상기 제1++형 다결정 실리콘층 형성 단계(S320)는 상기 TCO층(220) 상에 제1++형 다결정 실리콘층(230)을 형성하는 단계로, 상기 도 5를 참조하여 설명한 제1++형 다결정 실리콘층 형성 단계(S220)와 동일한 방법을 이용할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.First described in the first ++ type polysilicon layer forming step (S320), see FIG. 5 by forming a first ++ type
상기 제1++형 다결정 실리콘층 형성 단계(S320) 이후, 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층 형성 단계(S330)를 진행한다.After forming the first ++ type polycrystalline silicon layer (S320), the forming of the first type silicon nanowire layer (S330) is performed.
상기 제1형 실리콘 나노 와이어층 형성 단계(S330)는 상기 제1++형 다결정 실리콘층(230)으로부터 상기 제1형 실리콘 나노 와이어를 성장시켜 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(240)을 형성하는 단계로, 상기 도 5를 참조하여 설명한 제1형 실리콘 나노 와이어 형성 단계(S220)와 동일한 방법을 이용할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.In the forming of the first type silicon nanowire layer (S330), the first type silicon nanowire layer is grown from the first ++ type
상기 제1형 실리콘 나노 와이어층 형성 단계(S330) 이후 상기 진성층 형성 단계(S340)를 진행한다.The intrinsic layer forming step S340 is performed after the first type silicon nanowire layer forming step S330.
상기 진성층 형성 단계(S340)는 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(240)이 성장된 기판상에 상기 진성층(250)을 400 내지 600㎚, 바람직하게는 500㎚의 두께로 형성하는 단계로, 상기 도 5를 참조하여 설명한 진성층 형성 단계(S230)와는 형성되는 진성층(250)의 두께에서 차이가 있을 수 있을 뿐 그 이외는 동일한 방법을 이용할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.The intrinsic layer forming step (S340) is to form the
상기 진성층 형성 단계(S340) 이후, 상기 제2형 도핑층 형성 단계(S350)를 진행한다.After the intrinsic layer forming step S340, the second type doping layer forming step S350 is performed.
상기 제2형 도핑층 형성 단계(S350)는 상기 진성층(250) 상에 제2형 도핑층(260)을 형성하는 단계이다.The second type doping layer forming step (S350) is a step of forming the second
상기 제2형 도핑층 형성 단계(S350)는 상기 제2형 도핑층(260)을 10 내지 15㎚, 바람직하게는 12㎚의 두께로 형성하는 단계로, 상기 도 5를 참조하여 설명한 제2형 도핑층 형성 단계(S240)와는 형성되는 상기 제2형 도핑층(260)의 두께에서 차이가 있을 수 있을 뿐 그 이외는 동일한 방법을 이용할 수 있음으로 자세한 설명은 생략한다.The second type doping layer forming step (S350) is a step of forming the second
상기 제2형 도핑층 형성 단계(S350) 이후 상기 배면전극 형성 단계(S360)를 진행한다.After forming the second type doped layer (S350), the back electrode forming step (S360) is performed.
상기 배면전극 형성 단계(S360)는 상기 제2형 도핑층(260) 상에 상기 배면 전극(270)을 형성하는 단계이다.The back electrode forming step (S360) is a step of forming the
상기 배면전극 형성 단계(S360)는 상기 배면전극(270)을 알루미늄으로 형성하는 경우, 200 내지 400㎚, 바람직하게는 300㎚의 두께로 형성하는 단계이다.The back electrode forming step (S360) is a step of forming a thickness of 200 to 400 nm, preferably 300 nm, when the
상기 배면전극 형성 단계(S360)는 스퍼터링법 또는 증발법 등을 이용하여 상기 제2형 도핑층(260) 상에 알루미늄 또는 은 등과 같은 도전성 물질로 이루어진 배면 전극(270)을 형성하는 단계이다.The back electrode forming step (S360) is a step of forming a
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 태양전지 제조 방법을 도시한 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell according to still another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하여 설명하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 태양전지 제조 방법은 TCO층 형성 단계(S410), 제1++형 다결정 실리콘층 형성 단계(S422), 제1형 실리콘 나노 와이어층 형성 단계(S424), 탑셀 진성층 형성 단계(S426), 탑셀 제2형 도핑층 형성 단계(S428), 버퍼층 형성 단계(S430), 버텀셀 제1형 도핑층 형성 단계(S442), 버텀셀 진성층 형성 단계(S444), 버텀셀 제2형 도핑층 형성 단계(S446) 및 배면전극 형성 단계(S450)를 포함하고 있다.Referring to Figure 7, the solar cell manufacturing method according to another embodiment of the present invention is a TCO layer forming step (S410), the first ++ type polycrystalline silicon layer forming step (S422), the first type of silicon nanowires Layer forming step (S424), top cell intrinsic layer forming step (S426), top cell second type doping layer forming step (S428), buffer layer forming step (S430), bottom cell first type doping layer forming step (S442), bottom cell An intrinsic layer forming step (S444), a bottom cell second type doping layer forming step (S446), and a back electrode forming step (S450) are included.
본 실시 예에 따른 태양전지 제조 방법은 상기 도 3을 참조하여 설명한 태양전지(300)를 제조하는 방법을 중심으로 설명한다.The solar cell manufacturing method according to the present embodiment will be described based on the method of manufacturing the
상기 TCO층 형성 단계(S410)는 상기 기판(310) 상에 TCO층(320)을 형성하는 단계이다.The TCO layer forming step (S410) is a step of forming a
우선, 상기 기판(310) 상에 상기 TCO층(320)을 형성하기 앞서, 상기 기판(310)을 세정하여 준비한다.First, before forming the
이때, 상기 기판(310)을 세정하는 방법은 상기 도 5를 참조하여 설명한 상기 기판(110)을 세정하는 방법과 동일한 방법을 사용할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.In this case, the method of cleaning the
또한, 상기 TCO층 형성 단계(S410)는 상기 도 5를 참조하여 설명한 상기 TCO 층 형성 단계(S250)와 동일한 방법을 상기 기판(310) 상에 TCO층(320)을 형성할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.In addition, since the TCO layer forming step S410 may form the
상기 TCO층 형성 단계(S410) 이후, 상기 제1++형 다결정 실리콘층 형성 단계(S422), 제1형 실리콘 나노 와이어층 형성 단계(S424), 탑셀 진성층 형성 단계(S426) 및 탑셀 제2형 도핑층 형성 단계(S428)를 순차적으로 진행한다.After the TCO layer forming step (S410), the first ++ type polycrystalline silicon layer forming step (S422), the first type silicon nanowire layer forming step (S424), the top cell intrinsic layer forming step (S426) and the top cell second The mold doping layer forming step S428 is performed sequentially.
상기 상기 제1++형 다결정 실리콘층 형성 단계(S422), 제1형 실리콘 나노 와이어층 형성 단계(S424), 탑셀 진성층 형성 단계(S426) 및 탑셀 제2형 도핑층 형성 단계(S428)는 각각 상기 TCO층(320) 상에 상기 제1++형 다결정 실리콘층(332)을 형성, 상기 제1++형 다결정 실리콘층(332)으로부터 실리콘 나노 와이어를 성장시켜 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(334)을 형성, 상기 제1형 실리콘 나노 와이어층(334)이 형성된 기판 상에 버텀셀 진성층(336)을 형성 및 상기 버텀셀 진성층(336) 상에 버텀셀 도핑층(338)을 형성하는 단계로, 상기 도 5를 참조하여 설명한 제1++형 다결정 실리콘층 형성 단계(S210), 제1형 실리콘 나노 와이어층 형성 단계(S220), 진성층 형성 단계(S230) 및 제2형 도핑층 형성 단계(S240)와 동일한 방법으로 형성할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.The first ++ type polycrystalline silicon layer forming step (S422), the first type silicon nanowire layer forming step (S424), the top cell intrinsic layer forming step (S426) and the top cell second type doping layer forming step (S428) are The first ++ type
상기 탑셀 제2형 도핑층 형성 단계(S428) 이후, 상기 버퍼층 형성 단계(S430)를 진행한다.After the top cell second type doping layer forming step S428, the buffer layer forming step S430 is performed.
상기 버퍼층 형성 단계(S430)는 상기 단계에서 형성된 탑셀(330)과 이후 형 성될 버텀셀(350) 사이가 터널 결합이 이루어지도록 하는 버퍼층(340)을 형성하는 단계이다.The buffer layer forming step (S430) is a step of forming a
상기 버퍼층 형성 단계(S430)는 화학적 기상증착 장치 또는 물리적 기상증착 장치를 이용하여 상기 제2형 도핑층(338) 상에 상기 버퍼층(340)을 형성하는 단계이다.The buffer layer forming step (S430) is a step of forming the
상기 버퍼층 형성 단계(S430) 이후, 상기 버텀셀 제1형 도핑층 형성 단계(S442)를 진행한다.After the buffer layer forming step S430, the bottom cell first type doping layer forming step S442 is performed.
상기 버텀셀 제1형 도핑층 형성 단계(S442)는 상기 버퍼층(340) 상에 상기 버텀셀 제1형 도핑층(352)을 형성하는 단계이다.The bottom cell first type doping layer forming step (S442) is a step of forming the bottom cell first
상기 버텀셀 제1형 도핑층 형성 단계(S442)는 상기 버퍼층(340) 상에 상기 제1형이 도핑된 실리콘층을 형성하는 단계이다.The bottom cell first type doping layer forming step (S442) is a step of forming a silicon layer doped with the first type on the
이때, 상기 버텀셀 제1형 도핑층(352)은 제1+형 도핑층으로 이루어질 수 있고, 상기 제1+형 도핑층보다는 제1형의 불순물 농도가 낮은 제1형 도핑층으로 이루어질 수 있다.In this case, the bottom cell type 1
상기 버텀셀 제1형 도핑층 형성 단계(S442)는 플라즈마 화학적 기상증착 장치 등과 같은 화학적 기상증착 장치 또는 물리적 기상증착 장치 등을 이용하여 상기 버텀셀 제1형 도핑층(352)을 형성하는 단계일 수 있다.The bottom cell type 1 doping layer forming step (S442) is a step of forming the bottom cell type 1
상기 버텀셀 제1형 도핑층 형성 단계(S442) 이후, 상기 버텀셀 진성층 형성 단계(S444)를 진행한다.After the bottom cell first type doping layer forming step S442, the bottom cell intrinsic layer forming step S444 is performed.
상기 버텀셀 진성층 형성 단계(S444)는 상기 버텀셀 제1형 도핑층(352) 상에 수소화된 미세결정질 실리콘층, 즉, μc-Si:H층으로 이루어진 상기 버텀셀 진성층(354)을 1 내지 2㎛의 두께로 형성하는 단계이다.The bottom cell intrinsic layer forming step (S444) may be performed on the bottom cell
상기 버텀셀 진성층 형성 단계(S444)는 유도결합플라즈마 화학적 증착장치를 이용하여 상기 수소화된 미세결정질 실리콘층으로 이루어진 버텀셀 진성층(354)을 직접 형성할 수도 있고, 상기 제1형 도핑층(352) 상에 수소화된 비정질 실리콘층을 형성한 후 이를 결정화법을 이용하여 미세결정화하여 상기 수소화된 미세결정질 실리콘층으로 이루어진 버텀셀 진성층(354)을 형성하는 단계일 수 있다. 이때 상기 결정화법은 열처리 결정화법, 레이저 결정화법 및 금속 촉매 결정화법 등 다양한 방법 중에 어느 하나를 선택하여 진행할 수 있다.In the bottom cell intrinsic layer forming step (S444), the bottom cell
상기 버텀셀 진성층 형성 단계(S444) 이후 상기 버텀셀 제2형 도핑층 형성 단계(S446)를 진행한다.After the bottom cell intrinsic layer forming step S444 is performed, the bottom cell second type doping layer forming step S446 is performed.
상기 버텀셀 제2형 도핑층 형성 단계(S446)는 상기 버텀셀 진성층(354) 상에 상기 버텀셀 제2형 도핑층(356)을 형성하는 단계로, 도 5를 참조하여 설명한 제2형 도핑층 형성 단계(S230)와 동일한 방법으로 형성할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.The bottom cell second type doping layer forming step (S446) is a step of forming the bottom cell second
상기 버텀셀 제2형 도핑층 형성 단계(S446) 이후, 상기 배면전극 형성 단계(S450)를 진행한다.After forming the bottom cell second type doping layer (S446), the back electrode forming step (S450) is performed.
상기 배면전극 형성 단계(S450)는 상기 버텀셀 제2형 도피층(356) 상에 상기 배면 전극(360)을 형성하는 단계로 도 6을 참조하여 설명한 상기 배면전극 형성 단 계(S360)와 동일한 방법으로 형성할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.The back electrode forming step (S450) is a step of forming the
이상 본 발명을 상기 실시예들을 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 당업자라면, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있으며 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.The present invention has been described above with reference to the above embodiments, but the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that modifications and variations may be made without departing from the spirit and scope of the invention, and that such modifications and variations are also contemplated by the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a solar cell according to another embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 태양전지를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a solar cell according to another embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1형 실리콘 나노 와이어를 제조 하는 방법을 보여주는 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a first type silicon nanowire according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양전지 제조 방법을 보여주는 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양전지 제조 방법을 보여주는 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell according to another embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 태양전지 제조 방법을 보여주는 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar cell according to still another embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
110,210.310 : 기판 120,230,332 : 제1++형 다결정 실리콘층110,210.310: substrate 120,230,332: first ++ type polycrystalline silicon layer
130,240,334 : 제1형 실리콘 나노 와이어층130,240,334: type 1 silicon nanowire layer
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