KR101167444B1 - Bifacial photovoltaic solar cell and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양면 수광형 태양전지 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 양면 수광형 태양전지는 반도체 기판, 상기 반도체 기판의 전면에 n층(n type layer) 및 p층(n type layer)이 형성된 전면 수광층 및 상기 반도체 기판의 후면에 n층 및 p층이 형성된 후면 수광층을 포함한다. 본 발명에 의하면 양면 수광형 태양전지의 전면 및 후면에 n층과 p층을 모두 형성함으로써, 태양전지의 에너지 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 전면 및 후면의 에너지 효율을 동일하게 구현할 수 있는 효과가 있다. The present invention relates to a double-sided light-receiving solar cell and a method of manufacturing the same, the double-sided light-receiving solar cell of the present invention is a semiconductor substrate, n-type layer and p-type (n type layer) on the front surface of the semiconductor substrate And a back light receiving layer having an n layer and a p layer formed on the back surface of the semiconductor substrate. According to the present invention, by forming both the n-layer and p-layer on the front and rear of the double-sided light-receiving solar cell, it is possible to not only improve the energy efficiency of the solar cell but also to implement the same energy efficiency of the front and rear.
Description
본 발명은 양면 수광형 태양전지 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전후면에서 태양광을 흡수하여 전기를 생산하는 양면 수광형 태양전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a double-sided light-receiving solar cell and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a double-sided light-receiving solar cell and a method for producing the same by absorbing sunlight from the front and rear surfaces.
세계 각국은 화석에너지 고갈우려성과 가격급등 및 지구온난화를 방지하기 위한 신재생에너지 기술개발에 박차를 가하고 있다. 그러나 이러한 노력에도 불구하고 태양에너지는 밀도가 낮고, 간헐적일 뿐만 아니라 태양에너지 기기의 소재의 특성과 기술의 한계로 인하여 효율이 낮은 단점이 있다.Countries around the world are speeding up the development of renewable energy technologies to prevent fossil energy depletion, soaring prices and global warming. However, despite these efforts, solar energy is low in density, intermittent and low in efficiency due to the limitations of the material characteristics and technology of solar energy devices.
양면 수광형 태양전지(Bifacial solar cell)는 태양전지의 전/후면 모두에서 태양광을 흡수하여 전기를 생산하는 것을 말한다. 일반적인 태양전지는 전면에서 태양광을 흡수하여 전기를 생산하는 반면, 양면 수광형 태양전지는 전/후면에서 태양광을 흡수하므로 형성되는 전류(current)가 높기 때문에 보다 많은 전기를 생산 할 수 있다. Bilateral solar cell (Bifacial solar cell) refers to the production of electricity by absorbing sunlight from both the front and rear of the solar cell. In general, solar cells absorb electricity from the front to produce electricity, whereas double-sided light-receiving solar cells absorb more sunlight from the front and rear, and thus generate more electricity because the current is higher.
기존의 양면 수광형 태양전지는 p-형 기판의 경우 전면에 n층을 형성하고 후면에 p층을 형성하여 구성되었다. 이렇게 양면 수광형 태양전지를 형성할 경우 전/후면에서의 에너지 변환 효율의 차이가 발생하게 된다. 일반적으로 후면의 효율이 전면대비 약 2%정도 효율의 감소를 나타나게 된다.
Conventional double-sided light-receiving solar cells are constructed by forming an n-layer on the front and a p-layer on the back of the p-type substrate. When the double-sided light receiving solar cell is formed as described above, a difference in energy conversion efficiency occurs at the front and rear surfaces. In general, the efficiency of the rear side is about 2% of the efficiency decrease compared to the front side.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 양면 수광형 태양전지에서 전면 및 후면의 에너지 변환 효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 전면 및 후면의 에너지 변환효율을 동일하게 구현할 수 있는 양면 수광형 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made to solve the above problems, in addition to improving the energy conversion efficiency of the front and rear in a double-sided light-receiving solar cell, double-sided light-receiving type that can implement the same energy conversion efficiency of the front and rear Its purpose is to provide a solar cell and a method of manufacturing the same.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양면 수광형 태양전지는 반도체 기판, 상기 반도체 기판의 전면에 n층(n type layer) 및 p층(p type layer)이 형성된 전면 수광층 및 상기 반도체 기판의 후면에 n층 및 p층이 형성된 후면 수광층을 포함한다. The double-sided light-receiving solar cell of the present invention for achieving the above object is a semiconductor substrate, a front light-receiving layer and an n-type layer and a p-type layer formed on the front surface of the semiconductor substrate and the semiconductor substrate It includes a rear light-receiving layer is formed on the back and n layer and p layer.
상기 전면 수광층 및 후면 수광층에서 n층 및 p층이 바둑판 구조로 교대로 배열되어 있을 수 있다. 이때, 상기 전면 수광층에 배열된 n층 및 p층의 바둑판 구조와, 상기 후면 수광층에 배열된 n층 및 p층의 바둑판 구조가 동일한 모양으로 되어 있을 수 있다. 상기 전면 수광층의 n층과 마주보는 상기 후면 수광층에는 p층이 배열되고, 상기 전면 수광층의 p층과 마주보는 상기 후면 수광층에는 n층이 배열되는 것이 바람직하다. In the front and back light receiving layers, the n and p layers may be alternately arranged in a checkerboard structure. In this case, the n- and p-layer checkerboard structures arranged in the front light receiving layer and the n- and p-layer checkerboard structures arranged in the rear light receiving layer may have the same shape. Preferably, p layers are arranged in the rear light receiving layer facing the n layer of the front light receiving layer, and n layers are arranged in the rear light receiving layer facing the p layer of the front light receiving layer.
본 발명에서 양면 수광형 태양전지 제조 방법은 반도체 기판의 전면 및 후면에 보호막을 형성하는 단계, 상기 보호막을 부분적으로 제거하는 단계 및 상기 반도체 기판의 전면 및 후면에서 상기 보호막이 제거된 부분에 n층 및 p층을 형성하는 단계를 포함한다. In the present invention, the method of manufacturing a double-sided light-receiving solar cell includes forming a protective film on the front and rear surfaces of the semiconductor substrate, partially removing the protective film, and an n layer on a portion where the protective film is removed from the front and rear surfaces of the semiconductor substrate. And forming a p layer.
상기 n층 및 p층을 형성하는 단계 후에, 상기 n층 및 p층이 접하는 부분을 아이솔레이션(isolation)하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 아이솔레이션하는 단계는 레이저를 이용하여 아이솔레이션할 수 있다. After the forming of the n-layer and p-layer, it may further include isolating (isolation) the portion where the n-layer and p-layer contact. The isolating may be performed by using a laser.
상기 보호막을 부분적으로 제거하는 단계는, 스크린 프린팅을 이용한 에치 페이스트(etch paste) 공정 또는 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 상기 보호막을 부분적으로 제거할 수 있다. In the step of partially removing the passivation layer, the passivation layer may be partially removed by an etch paste process or a photolithography process using screen printing.
상기 n층을 형성하는 단계는, POCl3를 이용한 디퓨전(diffusion) 공정, 이온 임플란트(Ion implant) 공정, CVD(Chemical Vapor Deposition)를 이용한 deposition, 인 페이스트(phosphorous paste) 공정 또는 잉크(ink)를 이용한 스크린 프린팅(screen printing) 공정으로 상기 n층을 형성할 수 있다.The forming of the n layer may include a diffusion process using POCl 3, an ion implant process, a deposition using chemical vapor deposition (CVD), a phosphorous paste process, or an ink. The n layer may be formed by a screen printing process.
상기 p층을 형성하는 단계는, P형 실리콘 이용한 디퓨전(diffusion) 공정, BBr3를 이용한 디퓨전(diffusion) 공정, 이온 임플란트(Ion implant) 공정, CVD(Chemical Vapor Deposition)를 이용한 deposition, 보론 또는 알루미늄 페이스트(Boron or Alluminum paste) 공정 또는 잉크(ink)를 이용한 스크린 프린팅(screen printing) 공정으로 상기 p층을 형성할 수 있다. The forming of the p layer may include a diffusion process using P-type silicon, a diffusion process using BBr3, an ion implant process, deposition using CVD (chemical vapor deposition), boron or aluminum paste. The p layer may be formed by a boron or aluminum paste process or a screen printing process using an ink.
상기 n층 및 p층을 형성하는 단계 후에, 일정 온도 이상에서 어닐링(annealing) 공정을 실시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
After forming the n- and p-layers, the method may further include performing an annealing process at a predetermined temperature or more.
본 발명에 의하면 양면 수광형 태양전지의 전면 및 후면에 n층과 p층을 모두 형성함으로써, 태양전지의 에너지 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 전면 및 후면의 에너지 효율을 동일하게 구현할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, by forming both the n-layer and p-layer on the front and rear of the double-sided light-receiving solar cell, it is possible to not only improve the energy efficiency of the solar cell but also to implement the same energy efficiency of the front and rear.
또한, 본 발명에 의하면 태양전지를 모듈화하였을 경우, 모듈에서의 에너지 변환효율이 안정적일 뿐만 아니라 디자인 측면에서도 우수한 효과가 있다.
In addition, according to the present invention, when the solar cell is modularized, the energy conversion efficiency of the module is not only stable but also excellent in design.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양면 수광형 태양전지를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양면 수광형 태양전지의 측면도이다. 1 is a view showing a double-sided light receiving solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a side view of a double-sided light receiving solar cell according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used for the same reference numerals even though they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양면 수광형 태양전지를 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양면 수광형 태양전지의 측면도이다. 1 is a view showing a double-sided light receiving solar cell according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a side view of a double-sided light receiving solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 양면 수광형 태양전지는 반도체 기판(100), 반도체 기판(100)의 전면에 n층(n type layer)(110) 및 p층(n type layer)(120)이 형성된 전면 수광층 및 반도체 기판(100)의 후면에 n층(130) 및 p층(140)이 형성된 후면 수광층을 포함하여 이루어진다. 1 and 2, the double-sided light-receiving solar cell of the present invention includes a
도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 양면 수광형 태양전지는 전면 수광층 및 후면 수광층에서 n층 및 p층이 바둑판 구조로 교대로 배열되어 있다.As shown in FIG. 1, in the double-sided light receiving solar cell of the present invention, the n and p layers are alternately arranged in a checkerboard structure in the front light receiving layer and the rear light receiving layer.
본 발명에서 전면 수광층에 배열된 n층(110) 및 p층(120)의 바둑판 구조와, 후면 수광층에 배열된 n층(110) 및 p층(120)의 바둑판 구조가 동일한 모양으로 되어 있는 것이 바람직하다. In the present invention, the checkerboard structure of the n-
본 발명에서 양명 수광형 태양전지는 전면 수광층의 n층과 마주보는 후면 수광층에는 p층이 배열되고, 전면 수광층의 p층과 마주보는 후면 수광층에는 n층이 배열되도록 한다.
In the present invention, the Yangming photovoltaic solar cell has a p layer arranged on the rear light receiving layer facing the n layer of the front light receiving layer, and an n layer arranged on the rear light receiving layer facing the p layer of the front light receiving layer.
이제 본 발명에서 양면 수광형 태양전지를 제조하는 구체적인 방법에 대하여 설명하고자 한다. Now, in the present invention, a specific method of manufacturing a double-sided light receiving solar cell will be described.
먼저, 반도체 기판(100)의 전면 및 후면에 보호막을 형성한다. First, protective films are formed on the front and rear surfaces of the
그리고, 보호막을 부분적으로 제거한다. 본 발명의 일 실시예에서 스크린 프린팅을 이용한 에치 페이스트(etch paste) 공정으로 보호막을 부분적으로 제거하거나, 또는 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 보호막을 부분적으로 제거할 수 있다. Then, the protective film is partially removed. In one embodiment of the present invention, the protective film may be partially removed by an etch paste process using screen printing, or may be partially removed by a photolithography process.
다음, 반도체 기판(100)의 전면 및 후면에서 보호막이 제거된 부분에 n층(110, 130) 및 p층(120, 140)을 형성한다. Next,
다음, n층(110, 130) 및 p층(120, 140)이 접하는 부분을 아이솔레이션(isolation)한다. 본 발명의 일 실시예에서 레이저를 이용하여 아이솔레이션할 수 있다. Next, the portions where the n-
다음, n층(110, 130)과 p층(120, 140)의 결합력 강화 및 안정화를 위하여 일정 온도 이상에서 어닐링(annealing) 공정을 실시한다. Next, the annealing process is performed at a predetermined temperature or more to strengthen and stabilize the bonding force between the
본 발명에서 n층 및 p층을 형성하는 공정은 하나에 국한되지 않으며, 다양한 기술이 사용될 수 있다. In the present invention, the process of forming the n- and p-layers is not limited to one, and various techniques may be used.
먼저, n층을 형성하는 공정으로는 POCl3를 이용한 디퓨전(diffusion) 공정, 이온 임플란트(Ion implant) 공정, CVD(Chemical Vapor Deposition)를 이용한 증착 공정,인 페이스트(phosphorous paste) 공정 또는 잉크(ink)를 이용한 스크린 프린팅(screen printing) 공정이 사용될 수 있다. First, a process of forming an n-layer includes a diffusion process using POCl 3, an ion implant process, a deposition process using chemical vapor deposition (CVD), a phosphorous paste process, or an ink Screen printing process using can be used.
그리고, p층을 형성하는 공정으로는 P형 실리콘 이용한 디퓨전(diffusion) 공정, BBr3를 이용한 디퓨전(diffusion) 공정, 이온 임플란트(Ion implant) 공정, CVD(Chemical Vapor Deposition)를 이용한 증착 공정, 보론 또는 알루미늄 페이스트(Boron or Alluminum paste) 공정 또는 잉크(ink)를 이용한 스크린 프린팅(screen printing) 공정이 사용될 수 있다.
In addition, a process of forming a p-layer includes a diffusion process using P-type silicon, a diffusion process using BBr3, an ion implant process, a deposition process using CVD (Chemical Vapor Deposition), boron or An aluminum paste (Boron or Aluminum paste) process or a screen printing process using an ink may be used.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
While the invention has been described using some preferred embodiments, these embodiments are illustrative and not restrictive. Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the invention and the scope of the rights set forth in the appended claims.
100 반도체 기판 110 전면 n층
120 전면 p층 130 후면 n층
140 후면 p층100
120 Front p-
140 rear p-layer
Claims (21)
상기 반도체 기판의 전면에 n층(n type layer) 및 p층(n type layer)이 형성된 전면 수광층; 및
상기 반도체 기판의 후면에 n층 및 p층이 형성된 후면 수광층을 포함하며,
상기 전면 수광층 및 후면 수광층에서 상기 n층 및 p층이 바둑판 구조로 교대로 배열되고,
상기 전면 수광층에 배열된 상기 n층 및 p층의 바둑판 구조와, 상기 후면 수광층에 배열된 상기 n층 및 p층의 바둑판 구조가 동일한 모양으로 된 것을 특징으로 하는 양면 수광형 태양전지.
A semiconductor substrate;
A front light receiving layer having an n-type layer and a p-type layer formed on an entire surface of the semiconductor substrate; And
A back light receiving layer having an n layer and a p layer formed on a back surface of the semiconductor substrate,
The n and p layers are alternately arranged in a checkerboard structure in the front and rear light receiving layers,
A double-sided light-receiving solar cell, wherein the n- and p-layer checkerboard structures arranged in the front light receiving layer and the n- and p-layer checkerboard structures arranged in the rear light receiving layer have the same shape.
상기 전면 수광층의 n층과 마주보는 상기 후면 수광층에는 p층이 배열되고, 상기 전면 수광층의 p층과 마주보는 상기 후면 수광층에는 n층이 배열되는 것을 특징으로 하는 양면 수광형 태양전지.
The method of claim 1,
A p layer is arranged on the rear light receiving layer facing the n layer of the front light receiving layer, and an n layer is arranged on the back light receiving layer facing the p layer of the front light receiving layer. .
상기 보호막을 부분적으로 제거하는 단계;
상기 반도체 기판의 전면 및 후면에서 상기 보호막이 제거된 부분에 n층 및 p층을 형성하는 단계; 및
상기 n층 및 p층이 접하는 부분을 아이솔레이션(isolation) 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 수광형 태양전지 제조 방법.
Forming protective films on the front and rear surfaces of the semiconductor substrate;
Partially removing the protective film;
Forming n layers and p layers on portions of the semiconductor substrate from which the passivation layer is removed; And
And isolating a portion where the n- and p-layers come into contact with each other.
상기 아이솔레이션하는 단계는 레이저를 이용하여 아이솔레이션하는 것임을 특징으로 하는 양면 수광형 태양전지 제조 방법.
The method of claim 5,
The isolating step is a double-sided light receiving solar cell manufacturing method characterized in that the isolation using a laser.
상기 보호막을 부분적으로 제거하는 단계는, 스크린 프린팅을 이용한 에치 페이스트(etch paste) 공정으로 상기 보호막을 부분적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 양면 수광형 태양전지 제조 방법.
The method of claim 5,
Partially removing the protective film, a method of manufacturing a double-sided light receiving type solar cell, characterized in that the protective film is partially removed by an etch paste process using screen printing.
상기 보호막을 부분적으로 제거하는 단계는, 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 상기 보호막을 부분적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 양면 수광형 태양전지 제조 방법.
The method of claim 5,
Partially removing the passivation layer, a method of manufacturing a double-sided light receiving type solar cell, characterized in that to remove part of the protective film by a photolithography process.
상기 n층을 형성하는 단계는,
POCl3를 이용한 디퓨전(diffusion) 공정으로 상기 n층을 형성하는 것을 특징으로 하는 양면 수광형 태양전지 제조 방법.
The method of claim 5,
Forming the n layer,
A method of manufacturing a double-sided light-receiving solar cell, characterized in that the n-layer is formed by a diffusion process using POCl 3.
상기 n층을 형성하는 단계는,
이온 임플란트(Ion implant) 공정으로 상기 n층을 형성하는 것을 특징으로 하는 양면 수광형 태양전지 제조 방법.
The method of claim 5,
Forming the n layer,
A method of manufacturing a double-sided light receiving type solar cell, characterized in that the n-layer is formed by an ion implant process.
상기 n층을 형성하는 단계는,
CVD(Chemical Vapor Deposition)를 이용한 증착 공정으로 상기 n층을 형성하는 것을 특징으로 하는 양면 수광형 태양전지 제조 방법.
The method of claim 5,
Forming the n layer,
A method of manufacturing a double-sided light receiving type solar cell, characterized in that the n-layer is formed by a deposition process using CVD (Chemical Vapor Deposition).
상기 n층을 형성하는 단계는,
인 페이스트(phosphorous paste) 공정으로 상기 n층을 형성하는 것을 특징으로 하는 양면 수광형 태양전지 제조 방법.
The method of claim 5,
Forming the n layer,
A method for manufacturing a double-sided light receiving type solar cell, characterized in that the n-layer is formed by a phosphorous paste process.
상기 n층을 형성하는 단계는,
잉크(ink)를 이용한 스크린 프린팅(screen printing) 공정으로 상기 n층을 형성하는 것을 특징으로 하는 양면 수광형 태양전지 제조 방법.
The method of claim 5,
Forming the n layer,
A method of manufacturing a double-sided light receiving type solar cell, wherein the n-layer is formed by a screen printing process using an ink.
상기 p층을 형성하는 단계는,
P형 실리콘 이용한 디퓨전(diffusion) 공정으로 상기 p층을 형성하는 것을 특징으로 하는 양면 수광형 태양전지 제조 방법.
The method of claim 5,
Forming the p layer,
A method of manufacturing a double-sided light-receiving solar cell, characterized in that the p-layer is formed by a diffusion process using P-type silicon.
상기 p층을 형성하는 단계는,
BBr3를 이용한 디퓨전(diffusion) 공정으로 상기 p층을 형성하는 것을 특징으로 하는 양면 수광형 태양전지 제조 방법.
The method of claim 5,
Forming the p layer,
A method of manufacturing a double-sided light receiving type solar cell, characterized in that the p-layer is formed by a diffusion process using BBr3.
상기 p층을 형성하는 단계는,
이온 임플란트(Ion implant) 공정으로 상기 p층을 형성하는 것을 특징으로 하는 양면 수광형 태양전지 제조 방법.
The method of claim 5,
Forming the p layer,
A method of manufacturing a double-sided light receiving type solar cell, characterized in that the p-layer is formed by an ion implant process.
상기 p층을 형성하는 단계는,
CVD(Chemical Vapor Deposition)를 이용한 증착 공정으로 상기 p층을 형성하는 것을 특징으로 하는 양면 수광형 태양전지 제조 방법.
The method of claim 5,
Forming the p layer,
A method of manufacturing a double-sided light receiving type solar cell, characterized in that the p layer is formed by a deposition process using CVD (Chemical Vapor Deposition).
상기 p층을 형성하는 단계는,
보론 또는 알루미늄 페이스트(Boron or Alluminum paste) 공정으로 상기 p층을 형성하는 것을 특징으로 하는 양면 수광형 태양전지 제조 방법.
The method of claim 5,
Forming the p layer,
A method of manufacturing a double-sided light receiving type solar cell, characterized in that the p-layer is formed by a boron or aluminum paste process.
상기 p층을 형성하는 단계는,
잉크(ink)를 이용한 스크린 프린팅(screen printing) 공정으로 상기 p층을 형성하는 것을 특징으로 하는 양면 수광형 태양전지 제조 방법.
The method of claim 5,
Forming the p layer,
A method of manufacturing a double-sided light receiving type solar cell, wherein the p-layer is formed by a screen printing process using an ink.
상기 n층 및 p층을 형성하는 단계 후에,
일정 온도 이상에서 어닐링(annealing) 공정을 실시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 수광형 태양전지 제조 방법.
The method of claim 5,
After forming the n layer and p layer,
A method of manufacturing a double-sided light-receiving photovoltaic cell further comprising the step of performing an annealing process at or above a predetermined temperature.
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