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a) p형 또는 n형 반도체 기판 상부에, 상기 반도체 기판과 동일 형의 불순물이 도핑된 매질 내부에 반도체 양자점이 형성된 반도체 양자점 박막을 형성하는 단계;
b) 부분 에칭을 통하여 상기 반도체 양자점 박막을 관통하는 기공 어레이를 형성하는 단계;
c) 상기 기공 어레이가 형성된 반도체 양자점 박막에 상기 반도체 기판과 상보적 불순물이 도핑된 반도체를 증착하는 단계;
d) 상기 상보적 불순물이 도핑된 반도체 상에 투명전도막 및 상부전극을 순차적으로 형성하고, 상기 반도체 기판 하부에 하부전극을 형성하는 단계;
를 포함하여 제조되는 태양광 소자의 제조방법
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제 1항에 있어서,
상기 a) 단계는
a1-1) 반도체 기판 상부에 상기 반도체 기판과 동일 형의 불순물이 도핑된 반도체질화물, 반도체산화물 또는 이들의 혼합물의 매질층;과 반도체층;을 반복 적층하여 복합적층층을 형성하는 단계; 및
a1-2) 상기 복합적층층을 열처리하여 상기 반도체 기판과 동일 형의 불순물이 도핑된 반도체질화물, 반도체산화물 또는 이들의 혼합물인 매질 내 반도체 양자점을 형성한 후, 수소분위기에서 열처리하여 상기 반도체 양자점의 비결합 전자를 수소와 결합시키는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 태양광 소자의 제조방법
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제 1항에 있어서,
상기 a) 단계는
a2-1) 반도체 기판 상부에 상기 반도체 기판과 동일 형의 불순물이 도핑되며 산소나 질소가 부족한 비화학양론비를 갖는 반도체산화물, 반도체질화물, 또는 이들의 혼합물을 함유하는 비양론화합물층을 형성하는 단계; 및
a2-2) 상기 비양론화합물층을 열처리하여 상기 반도체 기판과 동일 형의 불순물이 도핑된 반도체질화물, 반도체산화물 또는 이들의 혼합물인 매질 내 반도체 양자점을 형성한 후, 수소분위기에서 열처리하여 상기 반도체 양자점의 비결합 전자를 수소와 결합시키는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 태양광 소자의 제조방법
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제 2항에 있어서,
a1-1)단계의 상기 복합적층층은 PVD(Physical Vapor Deposition), CVD(Chemical Vapor Deposition) 또는 ALD(Atomic Layer Deposition)를 포함하는 증착 공정에 의해 형성되며, 상기 복합적층층을 구성하는 상기 매질층;과 반도체층;은 서로 독립적으로 1 nm 내지 5 nm의 두께인 것을 특징으로 하는 태양광 소자의 제조방법
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제 4항에 있어서,
상기 복합적층층을 구성하는 반도체층은 서로 다른 두께를 가지며, 상기 반도체 기판에 인접한 반도체층일수록 두께가 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 태양광 소자의 제조방법
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제 3항에 있어서,
a2-1)단계의 상기 비양론화합물층은 PVD(Physical Vapor Deposition), CVD(Chemical Vapor Deposition) 또는 ALD(Atomic Layer Deposition)를 포함하는 증착 공정에 의해 형성되며, 상기 비양론화합물층에 함유된 상기 반도체산화물 또는 반도체질화물은 화학양론비를 만족하는 결합에 필요한 산소 또는 질소량에서 0 내지 50%가 부족하며, 비양론화합물층의 두께 방향으로 산소 또는 질소량이 구배(gradient)진 것을 특징으로 하는 태양광 소자의 제조방법
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제 6항에 있어서,
상기 산소 또는 질소량이 구배(gradient)는 상기 반도체 기판에 인접할수록 산소 또는 질소 량이 감소하는 것을 특징으로 하는 태양광 소자의 제조방법
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제 1항에 있어서,
상기 b) 단계는
b1) 상기 반도체 양자점 박막 상부에 마스크를 형성하는 단계; 및
b2) 이온빔 식각(RIE; Reactive Ion Etching)을 통해 상기 마스크의 패턴을 전사하여 상기 반도체 양자점 박막을 관통하는 기공의 어레이를 형성하는 단계;
를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는 태양광 소자의 제조방법
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제 8항에 있어서,
상기 b2) 단계의 이온빔 식각에 의해 형성된 기공의 단축 지름은 20nm 내지 1000nm인 것을 특징으로 하는 태양광 소자의 제조방법
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제 1항 내지 제 9항에서 선택된 어느 한 항에 있어서,
상기 태양광 소자는 실리콘 태양광 소자;이며, 상기 반도체 양자점은 실리콘 양자점;이며, 상기 매질은 실리콘산화물, 실리콘질화물 또는 이들의 혼합물;인 것을 특징으로 하는 태양광 소자의 제조방법
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하부전극;
상기 하부전극 상에 형성된 n형 또는 p형의 제1반도체층;
상기 제1반도체층과 동일 형의 불순물이 도핑된 매질 내에 다수개의 반도체 양자점이 형성되고, 다수개의 관통 기공이 형성된 다공성 반도체 양자점층;
상기 다공성 반도체 양자점층과 접하여 형성되며, 상기 제1반도체층과 상보적인 불순물이 도핑된 반도체물질인 제2반도체층;
상기 제2반도체층 상에 순차적으로 형성된 투명전도막 및 상부전극;을 포함하여 구성되는 태양광 소자
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12
제 11항에 있어서,
상기 다공성 반도체 양자점층의 상기 반도체 양자점은 서로 다른 크기를 가지며 상기 제1반도체층과 인접할수록 더 큰 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 태양광 소자
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13
제 11항에 있어서,
상기 다공성 반도체 양자점층을 관통하는 관통기공에 의한 표면에서 p-n 정션(p-n junction)이 형성되며, 상기 매질은 p-n 정션에 의한 공핍(built-in depletion layer) 상태인 것을 특징으로 하는 태양광 소자
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제 11항에 있어서,
상기 태양광 소자는 실리콘 태양광 소자;이며, 상기 반도체 양자점은 실리콘 양자점;이며, 상기 매질은 실리콘산화물, 실리콘질화물 또는 이들의 혼합물;인 것을 특징으로 하는 태양광 소자
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