JP2013236083A - 太陽電池及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、改善された構造を有する不純物層を備えて、向上した効率を有する太陽電池を提供することを目的とする。
【解決手段】本実施例に係る太陽電池は、第１導電型の半導体基板と、半導体基板の一面に形成され、第１導電型と反対の第２導電型を有するエミッタ層と、エミッタ層に電気的に接続される第１電極及び半導体基板に電気的に接続される第２電極を含む電極と、を含む。エミッタ層は、第１電極に隣接して形成される高濃度ドーピング部と、高濃度ドーピング部以外の部分に形成され、高濃度ドーピング部より大きい抵抗を有する低濃度ドーピング部と、を含む。高濃度ドーピング部は、第１抵抗を有する第１領域と、第１抵抗より大きい第２抵抗を有する第２領域と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池及びその製造方法に係り、より詳細には、不純物層を含む太陽電池及びその製造方法に関する。
最近、石油や石炭のような既存エネルギー資源の枯渇が予想され、これらに代わる代替エネルギーに関する関心が高まっている。その中でも太陽電池は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換させる次世代電池として脚光を浴びている。
このような太陽電池では、光電変換を起こすことができるように不純物層を形成してｐｎ接合などを形成し、ｎ型不純物層及び／又はｐ型不純物層に接続される電極を形成する。このような不純物層の特性を向上させるために、不純物層の内部に注入される不純物の量を互いに異ならせる構造が提案された。ところが、このような構造では、電極とのコンタクトのための部分において正孔と電子の表面再結合が増加して、太陽電池の効率が低下することがある。
本発明の実施例は、改善された構造を有する不純物層を備えて、向上した効率を有する太陽電池を提供しようとする。
また、本発明の実施例は、改善された構造の不純物層を有することで向上した効率を有する太陽電池を、簡単な工程によって製造することができる太陽電池の製造方法を提供しようとする。
本実施例に係る太陽電池は、第１導電型の半導体基板と、前記半導体基板の一面に形成され、前記第１導電型と反対の第２導電型を有するエミッタ層と、前記エミッタ層に電気的に接続される第１電極及び前記半導体基板に電気的に接続される第２電極を含む電極と、を含む。前記エミッタ層は、前記第１電極に隣接して形成される高濃度ドーピング部と、前記高濃度ドーピング部以外の部分に形成され、前記高濃度ドーピング部より大きい抵抗を有する低濃度ドーピング部と、を含む。前記高濃度ドーピング部は、第１抵抗を有する第１領域と、前記第１抵抗より大きい第２抵抗を有する第２領域と、を含む。
本発明の他の実施例に係る太陽電池は、第１導電型の半導体基板と、前記半導体基板の一面に形成され、前記第１導電型と反対の第２導電型を有するエミッタ層と、前記半導体基板の他面に形成され、前記第１導電型の後面電界層と、前記エミッタ層に電気的に接続される第１電極及び前記後面電界層に電気的に接続される第２電極を含む電極と、を含む。前記エミッタ層及び前記後面電界層のうち少なくともいずれか一つは、前記電極に隣接して形成される高濃度ドーピング部と、前記高濃度ドーピング部以外の部分に形成され、前記高濃度ドーピング部より大きい抵抗を有する低濃度ドーピング部と、を含む。前記高濃度ドーピング部は、第１抵抗を有する第１領域と、前記第１抵抗より大きい第２抵抗を有する第２領域と、を含む。
本発明の実施例に係る太陽電池の製造方法は、半導体基板を準備するステップと、前記半導体基板に不純物層を形成するステップと、を含む。前記不純物層を形成するステップは、前記半導体基板に不純物をドーピングして低濃度ドーピング部を形成するステップと、前記低濃度ドーピング部上に形成されたガラス組成物層に選択的に熱を加えて、前記低濃度ドーピング部より低い抵抗を有する高濃度ドーピング部を形成するステップと、を含む。前記高濃度ドーピング部を形成するステップでは、第１抵抗を有する第１領域と、前記第１抵抗より大きい第２抵抗を有する第２領域と、を形成する。
本実施例では、工程マージンを考慮して、電極に接触することができる領域に該当する高濃度ドーピング部が、低濃度ドーピング部よりも低い抵抗を有するようにして、電極との接触抵抗を低くすることができる。また、高濃度ドーピング部において、電極に接触する可能性が高い第１領域は、相対的に低い第１抵抗を有するようにし、工程誤差が発生する場合にのみ電極と接触する工程マージン領域に対応する第２領域は、相対的に高い第２抵抗を有するようにして、第２領域で表面再結合を減少させることができる。これによって、電流密度及び開放電圧の減少を最小化することができる。結果的に、太陽電池の効率を極大化することができる。
また、本実施例では、熱拡散法によって形成されるガラス組成物層に含まれた不純物を半導体基板の内部に拡散させて、選択的構造を形成する。これによって、選択的エミッタ構造のための別途のドーピング用層を形成する工程を含まないので、単純な工程で選択的構造を形成することができる。また、レーザを使用して、簡単な方法によって、前面高濃度ドーピング部が互いに異なる抵抗を有する第１領域及び第２領域を有するようにすることができる。
本発明の一実施例に係る太陽電池の断面図である。 図１の太陽電池の第１電極とエミッタ層の構造を概略的に示す平面図である。 本発明の一実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施例に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。 本発明の他の実施例に係る太陽電池の断面図である。 本発明の更に他の実施例に係る太陽電池の断面図である。 本発明の更に他の実施例に係る太陽電池の断面図である。 本発明の更に他の実施例に係る太陽電池の断面図である。
以下では、添付の図面を参照して、本発明の実施例について詳細に説明する。しかし、本発明がこれら実施例に限定されるものではなく、様々な形態に変形可能であることは勿論である。
図面では、本発明を明確且つ簡略に説明するために、説明と関係のない部分の図示を省略し、明細書全体において同一又は類似の部分に対しては同一の図面参照符号を使用する。そして、図面では、説明をより明確にするために、厚さ、幅などを拡大または縮小して示したが、本発明の厚さ、幅などは図面に示したものに限定されない。
そして、明細書全体においてある部分が他の部分を「含む」とするとき、特別に反対の記載がない限り、他の部分を排除するのではなく、他の部分をさらに含むことができる。また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるとするとき、これは、他の部分の「直上に」ある場合のみならず、その中間に他の部分が位置する場合も含む。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「直上に」あるとする場合は、中間に他の部分が位置しないことを意味する。
以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施例に係る太陽電池及びその製造方法を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例に係る太陽電池の断面図で、図２は、図１の太陽電池の第１電極とエミッタ層の構造を概略的に示す平面図である。
図１及び図２を参照すると、本実施例に係る太陽電池１００は、半導体基板１０と、半導体基板１０の一面に形成される不純物層２０，３０と、半導体基板１０または不純物層２０，３０に電気的に接続される電極２４，３４と、を含む。より詳細には、不純物層２０，３０は、半導体基板１０の第１面（以下、「前面」という）に形成されるエミッタ層２０と、半導体基板１０の第２面（以下、「後面」という）側に位置する後面電界層３０と、を含むことができる。そして、電極２４，３４は、エミッタ層２０に電気的に接続される第１電極２４と、半導体基板１０または後面電界層３０に電気的に接続される第２電極３４と、を含むことができる。その他にも、反射防止膜２２及びパッシベーション膜３２をさらに含むことができる。これをより詳細に説明すると、次の通りである。
半導体基板１０は、多様な半導体物質を含むことができ、一例として、第１導電型不純物を含むシリコンを含むことができる。シリコンとしては、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンを使用することができ、一例として、第１導電型はｐ型であってもよい。すなわち、半導体基板１０は、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などの３族元素がドーピングされた単結晶または多結晶シリコンからなることができる。
このように、ｐ型の半導体基板１０を使用すると、半導体基板１０の前面にｎ型を有するエミッタ層２０が形成されて、ｐｎ接合（ｊｕｎｃｔｉｏｎ）をなすようになる。このようなｐｎ接合に光が照射されると、光電効果により生成された電子が半導体基板１０の前面側に移動して、第１電極２４によって収集され、正孔が半導体基板１０の後面側に移動して、後面電極３４によって収集される。これによって電気エネルギーが発生する。
図示していないが、半導体基板１０の前面及び／又は後面は、テクスチャリング（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）によってピラミッドなどの形状の凹凸を有することができる。このようなテクスチャリングにより半導体基板１０の前面などに凹凸が形成されて表面粗さが増加すると、半導体基板１０の前面などを通じて入射される光の反射率を低くすることができる。したがって、半導体基板１０とエミッタ層２０との界面に形成されたｐｎ接合まで到達する光量を増加させることができるので、光損失を最小化することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、前面にのみ凹凸を形成してもよく、凹凸を形成しなくてもよい。
半導体基板１０の前面側には、第２導電型の不純物を含むエミッタ層２０が形成される。エミッタ層２０は、半導体基板１０とｐｎ接合を形成する。このようなエミッタ層２０は、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）などの５族元素を半導体基板１０にドーピングして形成することができる。
本実施例において、エミッタ層２０は、相対的にドーピング濃度が低く、抵抗が大きい前面低濃度ドーピング部２１０、及び相対的にドーピング濃度が高く、抵抗が小さい前面高濃度ドーピング部２２０を備える選択的エミッタ（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｅｍｉｔｔｅｒ）構造を有する。より具体的には、第１電極２４に隣接する部分に、抵抗の低い前面高濃度ドーピング部２２０が形成され、その他の部分に前面低濃度ドーピング部２１０が形成される。また、前面高濃度ドーピング部２２０は、前面低濃度ドーピング部２１０より大きいドーピング深さを有することができる。
このように、本実施例では、光が入射される第１電極２４の間に対応する部分に前面低濃度ドーピング部２１０を形成して、浅いエミッタ（ｓｈａｌｌｏｗ ｅｍｉｔｔｅｒ）を具現する。これによって、太陽電池１００の電流密度を向上させることができる。これに加えて、第１電極２４と隣接する部分に前面高濃度ドーピング部２２０を形成して、第１電極２４との接触抵抗を低減させることができる。すなわち、本実施例のエミッタ層２０は、選択的エミッタ構造によって太陽電池１００の効率を最大化することができる。
このとき、本実施例では、前面高濃度ドーピング部２２０が、第１抵抗を有する第１領域２２２と、第１抵抗より大きい第２抵抗を有する第２領域２２４と、を含むことができる。このとき、第１領域２２２は、第２領域２２４より大きいドーピング深さを有することができる。これについては、以下でより詳細に説明する。
半導体基板１０の前面において、エミッタ層２０上に反射防止膜２２及び第１電極２４を形成することができる。
反射防止膜２２は、第１電極２４が形成された部分を除いて、実質的に半導体基板１０の前面全体に形成することができる。このような反射防止膜２２は、半導体基板１０の前面を通じて入射される光の反射率を減少させる。したがって、半導体基板１０とエミッタ層２０との界面に形成されたｐｎ接合まで到達する光量を増加させることができる。これによって、太陽電池１００の短絡電流（Ｉｓｃ）を増加させることができる。
また、反射防止膜２２は、エミッタ層２０の表面、またはバルク内に存在する欠陥を不動化させるパッシベーションの役割を共に行うことができる。これによって、少数キャリアの再結合サイトを除去して、太陽電池１００の開放電圧（Ｖｏｃ）を増加させることができる。このように、反射防止膜２２によって太陽電池１００の開放電圧と短絡電流を増加させて、太陽電池１００の変換効率を向上させることができる。
反射防止膜２２は、反射を防止できる様々な物質を含むことができる。一例として、反射防止膜２２は、シリコン窒化膜を含むことができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、反射防止膜２２が様々な物質を有することができることは勿論である。すなわち、反射防止膜２２が、シリコン窒化膜、水素を含むシリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸化窒化膜、ＭｇＦ2、ＺｎＳ、ＴｉＯ2、ＣｅＯ2などからなる群から選択されたいずれか一つの単一膜、または２個以上の膜が組み合わされた多層膜構造を有することができる。
第１電極２４は、半導体基板１０の前面において、反射防止膜２２を貫通してエミッタ層２０に電気的に接続することができる。このような第１電極２４は、様々な平面形状を有することができる。一例として、図２に示すように、第１電極２４は、第１間隔Ｄ１を有しながら、互いに平行に配置されるフィンガー電極２４ａを含むことができる。これに加えて、第１電極２４は、フィンガー電極２４ａと交差する方向に形成されて、フィンガー電極２４ａを連結するバス電極２４ｂを含むことができる。このようなバス電極２４ｂは、一つのみが備えられてもよく、図２に示すように、第１間隔Ｄ１より大きい第２間隔Ｄ２を有しながら、複数備えられてもよい。このとき、フィンガー電極２４ａの幅Ｗ１よりバスバー電極２４ｂの幅Ｗ２が大きくてもよいが、本発明がこれに限定されるものではなく、同一の幅を有することができる。すなわち、上述した第１電極２４の形状は、一例として提示したものに過ぎず、本発明がこれに限定されるものではない。そして、第１電極２４は、様々な物質で形成することができる。
再び図１を参照すると、半導体基板１０の後面側には、半導体基板１０より高いドーピング濃度で第１導電型不純物を含む後面電界層３０が形成される。このような後面電界層３０は、必ず必要なものではなく、設計などによって省略してもよい。
本実施例において、後面電界層３０は、相対的にドーピング濃度が低く、抵抗が高い後面低濃度ドーピング部３１０、及び相対的にドーピング濃度が高く、抵抗が小さい後面高濃度ドーピング部３２０を備える選択的後面電界（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｂａｃｋ ｓｕｒｆａｃｅ ｆｉｅｌｄ）構造を有することができる。より具体的には、第２電極３４に隣接する部分に、抵抗の低い後面高濃度ドーピング部３２０が形成され、その他の部分に後面低濃度ドーピング部３１０が形成される。また、後面高濃度ドーピング部３２０が、後面低濃度ドーピング部３１０より大きいドーピング深さを有することができる。
このように、本実施例では、光が入射される第２電極３４の間に対応する部分に後面低濃度ドーピング部３１０を形成して、電子と正孔の再結合を効果的に防止することができる。これによって、太陽電池１００の電流密度及び開放電圧を向上させることができる。これに加えて、第２電極３４と隣接する部分に後面高濃度ドーピング部３２０を形成して、第２電極３４との接触抵抗を低減させることができる。すなわち、本実施例の後面電界層３０は、選択的後面電界構造によって太陽電池１００の効率を向上させることができる。
このとき、本実施例では、後面高濃度ドーピング部３２０が、第３抵抗を有する第１領域３２２と、第３抵抗より大きい第４抵抗を有する第２領域３２４とを含むことができる。これについては、以下でより詳細に説明する。このとき、第１領域３２２が、第２領域３２４より大きいドーピング深さを有することができる。
これに加えて、半導体基板１０の後面には、パッシベーション膜３２と第２電極３４を形成することができる。
パッシベーション膜３２は、第２電極３４が形成された部分を除いて、実質的に半導体基板１０の後面全体に形成することができる。このようなパッシベーション膜３２は、半導体基板１０の後面に存在する欠陥を不動化して、少数キャリアの再結合サイトを除去することができる。これによって、太陽電池１００の開放電圧を増加させることができる。
このようなパッシベーション膜３２は、光が透過できるように透明な絶縁物質からなることができる。したがって、このようなパッシベーション膜３２を通じて、半導体基板１０の後面からでも光が入射できるようにして、太陽電池１００の効率を向上させることができる。一例として、パッシベーション膜３２は、シリコン窒化膜、水素を含むシリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸化窒化膜、ＭｇＦ2、ＺｎＳ、ＴｉＯ2、及びＣｅＯ2からなる群から選択されたいずれか一つの単一膜、または２個以上の膜が組み合わされた多層膜構造を有することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、パッシベーション膜３２が様々な物質を含むことができることは勿論である。
第２電極３４は、電気伝導性に優れた様々な金属などを含むことができる。そして、第２電極３４は、図２に示した第１電極２４と類似の構造を有するので、第２電極３４の具体的な構造については詳細な説明を省略する。
本実施例では、選択的エミッタ構造を有するエミッタ層２０、及び選択的後面電界構造を有する後面電界層３０が太陽電池１００の効率を最大化することができる構造を有する。これについてより詳細に説明する。以下では、明確な説明のために、前面高濃度ドーピング部２２０及び後面高濃度ドーピング部３２０を総称して高濃度ドーピング部２２０，３２０と呼ぶ。そして、前面高濃度ドーピング部２２０の第１領域２２２、及び後面高濃度ドーピング部３２０の第１領域３２２を総称して第１領域２２２，３２２と呼び、前面高濃度ドーピング部２２０の第２領域２２４及び後面高濃度ドーピング部３２０の第２領域３２４を総称して第２領域２２４，３２４と呼ぶ。そして、前面高濃度ドーピング部２２０に電気的に接続される第１電極２４、及び後面高濃度ドーピング部３２０に電気的に接続される第２電極３４を総称して電極２４，３４と呼ぶ。
本実施例では、前面高濃度ドーピング部２２０が、互いに異なる抵抗を有する第１及び第２領域２２２，２２４を備えることができ、後面高濃度ドーピング部３２０が、互いに異なる抵抗を有する第１及び第２領域３２２，３２４を備えることができる。これは、前面及び後面高濃度ドーピング部２２０，２３０によって正孔と電子の再結合が増加して、電流密度及び開放電圧が減少することを防止するためである。これをより詳細に説明する。
前面高濃度ドーピング部２２０は、一般的に第１電極２４よりも広い幅を有し、後面高濃度ドーピング部３２０は、一般的に第２電極３４よりも広い幅を有する。高濃度ドーピング部２２０，３２０を電極２４，３４と同一の幅に形成する場合、電極２４，３４の形成時に不可避に発生する工程の誤差によって、電極２４，３４の全体または一部が高濃度ドーピング部２２０，３２０に接触できなくなることがある。すると、電極２４，３４との接触抵抗を低くすることが難しくなる。そのため、高濃度ドーピング部２２０，３２０は、工程マージン（ｍａｒｇｉｎ）を考慮して、電極２４，３４よりも広く形成される。ところが、高濃度ドーピング部２２０，３２０の低い抵抗は、電極２４，３４との接触抵抗を低くするのに効果的である反面、高い濃度によって表面再結合が起こりやすくなり、これによって、電流密度及び開放電圧を減少させることがある。
これを考慮して、本実施例では、高濃度ドーピング部２２０，３２０が互いに異なる抵抗を有する第１領域２２２，３２２及び第２領域２２４，３２４を備える。このとき、電極２４，３４と接触する可能性の高い中間部分に該当する第１領域２２２，３２２は、相対的に低い第１抵抗（または第３抵抗）を有するようにする。そして、第１領域２２２，３２２の外郭部に位置して、工程誤差が発生する場合にのみ電極２４，３４と接触する第２領域２２４，３２４では、第１抵抗（または第３抵抗）より高く、低濃度ドーピング部２１０，３１０よりは低い第２抵抗（または第４抵抗）を有するようにする。これによって、最大工程誤差が発生しても、電極２４，３４の少なくとも一部が第１領域２２２，３２２に接触するようにし、電極２４，３４の残りの部分は第２領域２２４，３２４に位置するようにすることができる。
すなわち、本実施例では、工程マージンを考慮して、電極２４，３４が接触することができる領域に該当する高濃度ドーピング部２２０，３２０は、低濃度ドーピング部２１０，３１０より低い抵抗を有するようにして、電極２４，３４との接触抵抗を低くすることができる。また、電極２４，３４が接触する可能性の高い第１領域２２２，３２２は、相対的に低い第１抵抗を有するようにし、工程誤差が発生する場合にのみ電極２４，３４と接触する工程マージン領域に対応する第２領域２２４，３２４は、相対的に高い第２抵抗を有するようにして、第２領域２２４，３２４で表面再結合を減少させることができる。これによって、電流密度及び開放電圧の減少を最小化することができる。結果的に、太陽電池１００の効率を極大化することができる。
このとき、本実施例では、第１領域２２２，３２２の両側にそれぞれ第２領域２２４，３２４が位置して、工程誤差によるミスアラインメント（ｍｉｓ−ａｌｉｇｎ）に対してより効果的に対応することができる。
このとき、エミッタ層２０の第１領域２２２の幅Ｔ１に対する第２領域２２４のそれぞれの幅Ｔ２の比率が、０．５〜１．５であるとよい。比率が１．５を超えると、第２領域２２４の領域が広くなるため、電流密度及び開放電圧の減少を防止するのに十分でない可能性があり、比率が０．５未満であると、工程誤差が発生する時、第１電極２４が第２領域２２４を超えて低濃度ドーピング部２１０にまで位置し得る。すなわち、比率は、工程誤差及び第２領域２２４の面積などを考慮したものである。同様に、後面電界層３０の第１領域３２２の幅に対する第２領域３２４のそれぞれの幅の比率が、０．５〜１．５であるとよい。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、比率が、工程誤差などを考慮して変更可能であることは勿論である。
そして、第１電極２４の幅Ｗに対する第１領域２２２の幅Ｔ１の比率が、０．８〜１．２であるとよい。このとき、第１電極２４の幅Ｗは、フィンガー電極２４ａにおいては第１幅Ｗ１を有し、バスバー電極２４ｂにおいては第２幅Ｗ２を有する。したがって、フィンガー電極２４ａに隣接した部分では、第１幅Ｗ１を基準にして、フィンガー電極２４ａに隣接した第１領域２２２の幅を考慮する。そして、バスバー電極２４ｂに隣接した部分では、第２幅Ｗ２を基準にして、バスバー電極２４ａに隣接した第２領域２２４の幅を考慮する。比率が１．２を超えると、相対的に高い濃度及び低い抵抗を有する第１領域２２２の幅が過度に大きくなるため、この部分で表面再結合が起こって太陽電池１００の効率を低下させることがある。比率が０．８未満であると、第１電極２４と第１領域２２２の接触面積が十分でないため、接触抵抗を十分に低くするのに困難がある。同様に、後面電界層３０の第１領域３２２の幅に対する第２電極３４の幅の比率が、０．８〜１．２であるとよい。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、比率が、工程誤差などを考慮して変更可能であることは勿論である。
本実施例において、第１領域２２２，３２２の抵抗が３０〜７０オーム／□（ｏｈｍ／ｓｑｕａｒｅ）（より正確には、３０〜４０オーム／□）であり、第２領域２２４，３２４の抵抗が８０〜９０オーム／□であるとよい。そして、低濃度ドーピング部２１０，３１０の抵抗が１００オーム／□以上（より正確には、１００〜１２０オーム／□）であるとよい。第１領域２２２，３２２の抵抗は、電極２４，３４との接触抵抗を最小化する範囲で決定されたものであり、第２領域２２４，３２４の抵抗は、電極２４，３４との接触抵抗を一定水準以上に確保することができる最小限の抵抗で決定されたものである。そして、エミッタ層２０の第２領域２２４は、第１電極２４と半導体基板１０のシャントが発生しない範囲で決定されたものである。そして、低濃度ドーピング部２１０，３１０は、浅いエミッタ（ｓｈａｌｌｏｗ ｅｍｉｔｔｅｒ）を形成できる水準に決定されたものである。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、相互間の抵抗関係のみを満足すれば、様々な抵抗を有してもよいことは勿論である。
本実施例では、半導体基板１０及び後面電界層３０がｐ型の不純物を有し、エミッタ層２０がｎ型不純物を有する場合を例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、半導体基板１０及び後面電界層３０がｎ型の不純物を有し、エミッタ層２０がｐ型不純物を有してもよい。
以下、図３Ａ乃至図３Ｋを参照して、本発明の一実施例に係る太陽電池の製造方法を詳細に説明すると、次の通りである。前述した内容については詳細な説明を省略し、説明していない部分についてのみ詳細に説明する。
まず、図３Ａに示すように、第１導電型の半導体基板１０を準備する。図示していないが、半導体基板１０の前面及び／又は後面は、テクスチャリングによって凹凸を有することができる。テクスチャリングとしては、湿式または乾式テクスチャリングを使用することができる。湿式テクスチャリングは、テクスチャリング溶液に半導体基板１０を浸漬することによって行うことができ、工程時間が短いという長所がある。乾式テクスチャリングは、ダイヤモンドドリルまたはレーザなどを用いて半導体基板１０の表面を削るものであって、凹凸を均一に形成できる一方、工程時間が長く、半導体基板１０に損傷が生じうる。このように、本発明では、様々な方法で半導体基板１０をテクスチャリングすることができる。
次いで、図３Ｂ乃至図３Ｄに示すように、半導体基板１０の前面にエミッタ層２０を形成する。これをより詳細に説明する。
まず、図３Ｂに示すように、半導体基板１０に熱拡散法によって不純物をドーピングして、前面低濃度ドーピング部２１０を形成する。熱拡散法は、半導体基板１０を加熱した状態で不純物の気体化合物（例えば、リン（Ｐ）を含む化合物）を拡散させて、不純物をドーピングするものである。製造工程が単純で、コストが低廉であるという長所がある。このような熱拡散法によって、半導体基板１０の両面に前面低濃度ドーピング部２１０を形成することができ、前面低濃度ドーピング部２１０上にはガラス組成物層２１２を形成することができる。このようなガラス組成物層２１２は、熱拡散法によって前面低濃度ドーピング部２１０を形成する時に必然に形成されるもので、一例として、リンシリケートガラス（ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ、ＰＳＧ）を含むことができる。
次いで、図３Ｃ及び図３Ｄに示すように、前面低濃度ドーピング部２１０上に形成されたガラス組成物層２１２に選択的に熱を加えて、前面低濃度ドーピング部２１０より低い抵抗を有する前面高濃度ドーピング部２２０を形成する。ガラス組成物層２１２を選択的に加熱すると、その部分に含まれた不純物（例えば、リン）が半導体基板１０の内部に拡散して、該当の部分のドーピング濃度を高めることができる。これによって、該当の部分の抵抗もまた低くなる。
より具体的には、図３Ｃに示したように第１領域２２２を形成した後に、図３Ｄに示したように第２領域２２４を形成することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第２領域２２４を形成した後に第１領域２２２を形成してもよい。
このとき、前面高濃度ドーピング部２２０に対応する部分を選択的に加熱するための様々な方法を使用することができ、一例として、レーザ２３０を照射する方法を使用することができる。このとき、第１領域２２２と第２領域２２４に照射するレーザのパワー（ｐｏｗｅｒ）を互いに異なるようにして、第１領域２２２と第２領域２２４のドーピング濃度及び抵抗を互いに異ならせることができる。
すなわち、図３Ｃに示すように、第１領域２２２に対応する部分にレーザ２３０を照射するときは、パワーを大きくして、第１領域２２２が相対的に高い濃度及び低い抵抗を有するようにすることができる。そして、図３Ｄに示すように、第２領域２２４に対応する部分にレーザ２３０を照射するときは、パワーを相対的に小さくして、第２領域２２４が低い濃度及び高い抵抗を有するようにすることができる。一例として、パルスレーザを使用する場合、第１領域２２２に照射されるレーザのパワーは、１．７５〜２ジュール（ｊｏｕｌｅ）であるとよく、第２領域２２４に照射されるレーザのパワーは１〜１．５ジュールであるとよい。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、レーザパワーの具体的な数値は、レーザの種類、波長帯などによって変わることができる。そして、レーザのパワーを異ならせる代わりに、レーザの種類を異ならせてもよい。
このように、レーザ２３０を使用して、レーザ装置内に入力されたパターンによって選択的にガラス組成物層２１２を加熱することができ、第１領域２２２及び第２領域２２４を薄い幅に形成することができる。
また、本実施例では、熱拡散法により形成されるガラス組成物層２１２に含まれた不純物を半導体基板１０の内部に拡散させることで、選択的エミッタ構造を形成する。これによって、選択的エミッタ構造のための別途のドーピング用層を形成する工程を含まないので、単純な工程で選択的エミッタ構造を形成することができる。また、レーザを使用して、簡単な方法によって、前面高濃度ドーピング部２２０が互いに異なる抵抗を有する第１領域２２２及び第２領域２２４を有するようにすることができる。
次いで、図３Ｅに示すように、前面高濃度ドーピング部２２０を形成するステップの後に、ガラス組成物層２１２を除去する。このようなガラス組成物層２１２は、フッ酸、塩酸などの酸性エッチング溶液によって除去することができる。
次いで、図３Ｆに示すように、エミッタ層２０上に反射防止膜２２を形成することができる。このような反射防止膜２２は、真空蒸着法、化学気相蒸着法、スピンコーティング、スクリーン印刷、またはスプレーコーティングなどのような様々な方法によって形成することができる。
次いで、図３Ｇ乃至図３Ｉに示すように、半導体基板１０の後面に後面電界層３０を形成する。これをより詳細に説明する。
まず、図３Ｇに示すように、半導体基板１０に熱拡散法によって不純物をドーピングして、後面低濃度ドーピング部３１０を形成する。より具体的には、半導体基板１０の後面をエッチングして前面低濃度ドーピング部２１０を除去した後に、後面低濃度ドーピング部３１０を形成することができる。または、後面を前面よりも高い濃度でドーピングするオーバードーピング（ｏｖｅｒ ｄｏｐｉｎｇ）によって後面低濃度ドーピング部３１０を形成することができる。
熱拡散法によって、半導体基板１０の後面に後面低濃度ドーピング部３１０を形成することができ、後面低濃度ドーピング部３１０上にはガラス組成物層３１２を形成することができる。このようなガラス組成物層３１２は、熱拡散法によって後面低濃度ドーピング部３１０を形成する時に必然に形成されるもので、一例として、ボロンシリケートガラス（ｂｏｒｏｎ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ、ＢＳＧ）を含むことができる。
次いで、図３Ｈ及び図３Ｉに示すように、後面低濃度ドーピング部３１０上に形成されたガラス組成物層３１２に選択的に熱を加えて、後面低濃度ドーピング部３１０より低い抵抗を有する後面高濃度ドーピング部３２０を形成する。ガラス組成物層３１２を選択的に加熱すると、その部分に含まれた不純物（例えば、ボロン）が半導体基板１０の内部に拡散して、該当の部分のドーピング濃度を高めることができる。これによって、該当の部分の抵抗もまた低くなる。
より具体的には、図３Ｈに示すように第１領域３２２を形成した後に、図３Ｉに示すように第２領域３２４を形成することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第２領域３２４を形成した後に第１領域３２２を形成してもよい。
このとき、前面高濃度ドーピング部３２０に対応する部分を選択的に加熱するために様々な方法を使用することができ、一例として、レーザ３３０を照射する方法を使用することができる。このとき、第１領域３２２と第２領域３２４に照射するレーザのパワーを互いに異なるようにして、第１領域３２２と第２領域３２４のドーピング濃度及び抵抗を互いに異ならせることができる。
すなわち、図３Ｈに示すように、第１領域３２２に対応する部分にレーザ３３０を照射するときは、パワーを大きくして、第１領域３２２が相対的に高い濃度及び低い抵抗を有するようにすることができる。そして、図３Ｉに示すように、第２領域３２４に対応する部分にレーザ３３０を照射するときは、パワーを相対的に小さくして、第２領域３２４が低い濃度及び高い抵抗を有するようにすることができる。具体的なレーザの強度などは、エミッタ層２０と似ており、これについての詳細な説明は省略する。
このように、レーザ３３０を使用して、レーザ装置内に入力されたパターンによって選択的にガラス組成物層３１２を加熱することができ、第１領域３２２及び第２領域３２４を薄い幅に形成することができる。
また、本実施例では、熱拡散法により形成されるガラス組成物層３１２に含まれた不純物を半導体基板１０の内部に拡散させることで、選択的後面電界構造を形成する。これによって、選択的後面電界構造のための別途のドーピング用層を形成する工程を含まないので、単純な工程で選択的後面電界構造を形成することができる。また、レーザを使用して、簡単な方法によって、後面高濃度ドーピング部３２０が互いに異なる抵抗を有する第１領域３２２及び第２領域３２４を有するようにすることができる。
次いで、図３Ｊに示すように、半導体基板１０の後面においてガラス組成物層３１２を除去し、パッシベーション膜３２を形成する。ガラス組成物層３１２は、フッ酸、塩酸などの酸性エッチング溶液によって除去することができる。そして、反射防止膜３２は、真空蒸着法、化学気相蒸着法、スピンコーティング、スクリーン印刷、またはスプレーコーティングなどの様々な方法によって形成することができる。
次いで、図３Ｋに示すように、半導体基板１０の前面に、エミッタ層２０の第１領域２２２に接触する第１電極２４を形成し、半導体基板１０の後面に、後面電界層３０の第１領域３２２に接触する第２電極３４を形成する。
反射防止膜２２に開口部を形成し、開口部内にメッキ法、蒸着法などの様々な方法で第１電極２４を形成することができる。そして、パッシベーション膜３２に開口部を形成し、この開口部内に、メッキ法、蒸着法などの様々な方法で第２電極３４を形成することができる。
または、第１及び第２電極形成用ペーストを、反射防止膜２２及びパッシベーション膜３２上にそれぞれスクリーン印刷などで塗布した後に、焼成（ｆｉｒｅ ｔｈｒｏｕｇｈ）またはレーザ焼成コンタクト（ｌａｓｅｒ ｆｉｒｉｎｇ ｃｏｎｔａｃｔ）などを行って、上述した形状の第１及び第２電極２４，３４を形成してもよい。この場合には、別途に開口部を形成する工程を行わなくてもよい。
このような第１及び第２電極２４，３４は、工程誤差が発生しても、少なくとも一部が第１領域２２２，３２２に接触することになる。
本実施例では、不純物層であるエミッタ層２０と後面電界層３０がそれぞれ、第１領域２２２，３２２及び第２領域２２４，３２４を含む高濃度ドーピング部２２０，３２０と共に、低濃度ドーピング部２１０，３１０を備えるようにする。これによって、太陽電池１００の効率を極大化することができる。
このとき、熱拡散法によって不純物層から形成されたガラス組成物層（例えば、リンシリケートガラスまたはボロンシリケートガラス）にレーザを照射して高濃度ドーピング部２２０，３２０を形成することで、別途のドーピング用層を形成しなくてもよい。これによって、単純な工程によって、第１領域２２２，３２２及び第２領域２２４，３２４を含む高濃度ドーピング部２２０，３２０と、低濃度ドーピング部２１０，３１０とを形成することができる。
上述した実施例での工程の順序は、一例として提示したものに過ぎず、工程の順序を多様に変更可能であることは勿論である。
そして、上述した実施例では、不純物層であるエミッタ層２０及び後面電界層３０がそれぞれ、第１領域２２２，３２２及び第２領域２２４，３２４を含む高濃度ドーピング部２２０，３２０と共に、低濃度ドーピング部２１０，３１０を備える。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、図４乃至図７に示すように様々な変形が可能である。
すなわち、図４に示すように、後面電界層３０が後面高濃度ドーピング部３２０と後面低濃度ドーピング部３１０を備え、後面高濃度ドーピング部３２０が全体的に均一なドーピング濃度及び均一な抵抗を有することができる。すなわち、前面高濃度ドーピング部２２０は、第１及び第２領域２２２，２２４を備え、後面高濃度ドーピング部３２０は、第１及び第２領域を備えなくてもよい。このような後面高濃度ドーピング部３２０は、上述した実施例でのように、レーザを用いて形成することができる。または、マスクを用いたイオン注入法などの方法によって、上述した構造の後面電界層３０を形成することもできる。
または、図５に示すように、後面電界層３０が、全体的に均一なドーピング濃度及び均一な抵抗を有することができる。
これによれば、後面電界層３０のドーピング濃度を全体的に低くして、半導体基板１０の後面で発生する電子及び正孔の再結合を効果的に防止することができる。また、後面電界層３０の製造工程を単純化することができる。
または、図６に示すように、エミッタ層２０が前面高濃度ドーピング部２２０と前面低濃度ドーピング部２１０を備え、前面高濃度ドーピング部２２０が全体的に均一なドーピング濃度及び均一な抵抗を有することができる。すなわち、後面高濃度ドーピング部３２０は、第１及び第２領域３２２，３２４を備え、前面高濃度ドーピング部２２０は、第１及び第２領域を備えなくてもよい。このような前面高濃度ドーピング部２２０は、上述した実施例でのようにレーザを用いて形成することができる。または、マスクを用いたイオン注入法などの方法によって、上述した構造のエミッタ層２０を形成することもできる。
または、図５に示すように、エミッタ層２０が全体的に均一なドーピング濃度及び均一な抵抗を有することができる。
これによれば、エミッタ層２０のドーピング濃度を全体的に低くして、半導体基板１０の前面で発生する電子及び正孔の再結合を効果的に防止することができる。また、エミッタ層２０の製造工程を単純化することができる。
本実施例では、工程マージンを考慮して、電極に接触することができる領域に該当する高濃度ドーピング部が、低濃度ドーピング部よりも低い抵抗を有するようにして、電極との接触抵抗を低くすることができる。また、高濃度ドーピング部において、電極に接触する可能性が高い第１領域は、相対的に低い第１抵抗を有するようにし、工程誤差が発生する場合にのみ電極と接触する工程マージン領域に対応する第２領域は、相対的に高い第２抵抗を有するようにして、第２領域で表面再結合を減少させることができる。これによって、電流密度及び開放電圧の減少を最小化することができる。結果的に、太陽電池の効率を極大化することができる。
また、本実施例では、熱拡散法によって形成されるガラス組成物層に含まれた不純物を半導体基板の内部に拡散させて、選択的構造を形成する。これによって、選択的エミッタ構造のための別途のドーピング用層を形成する工程を含まないので、単純な工程で選択的構造を形成することができる。また、レーザを使用して、簡単な方法によって、前面高濃度ドーピング部が互いに異なる抵抗を有する第１領域及び第２領域を有するようにすることができる。
上述したような特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも一つの実施例に含まれ、必ずしも一つの実施例にのみ限定されるものではない。さらに、各実施例で例示した特徴、構造、効果などは、実施例の属する分野における通常の知識を有する者によって、他の実施例に対しても組み合わせ又は変形して実施可能である。したがって、このような組み合わせと変形に係る内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈しなければならない。

Claims (20)

  1. 第１導電型の半導体基板と、
    前記半導体基板の一面に形成され、前記第１導電型と反対の第２導電型を有するエミッタ層と、
    前記エミッタ層に電気的に接続される第１電極及び前記半導体基板に電気的に接続される第２電極を含む電極と、を含み、
    前記エミッタ層は、前記第１電極に隣接して形成される高濃度ドーピング部と、前記高濃度ドーピング部以外の部分に形成され、前記高濃度ドーピング部より大きい抵抗を有する低濃度ドーピング部とを含み、
    前記高濃度ドーピング部は、第１抵抗を有する第１領域と、前記第１抵抗より大きい第２抵抗を有する第２領域とを含む、太陽電池。
  2. 前記第２領域は、前記第１領域の外郭部に形成される、請求項１に記載の太陽電池。
  3. 前記第１電極の少なくとも一部が、前記第１領域に接触する、請求項１に記載の太陽電池。
  4. 前記第１領域の抵抗が、３０〜７０オーム／□であり、
    前記第２領域の抵抗が、８０〜９０オーム／□である、請求項１に記載の太陽電池。
  5. 前記低濃度ドーピング部の抵抗が、１００〜１２０オーム／□である、請求項４に記載の太陽電池。
  6. 前記第２領域より前記第１領域のドーピング深さがさらに大きい、請求項１に記載の太陽電池。
  7. 前記第１領域の幅に対する前記第２領域の幅の比率が、０．５〜１．５である、請求項１に記載の太陽電池。
  8. 前記第１電極の幅に対する前記第１領域の幅の比率が、０．８〜１．２である、請求項１に記載の太陽電池。
  9. 第１導電型の半導体基板と、
    前記半導体基板の一面に形成され、前記第１導電型と反対の第２導電型を有するエミッタ層と、
    前記半導体基板の他面に形成され、前記第１導電型の後面電界層と、
    前記エミッタ層に電気的に接続される第１電極及び前記後面電界層に電気的に接続される第２電極を含む電極と、を含み、
    前記エミッタ層及び前記後面電界層のうち少なくともいずれか一つは、前記電極に隣接して形成される高濃度ドーピング部と、前記高濃度ドーピング部以外の部分に形成され、前記高濃度ドーピング部より大きい抵抗を有する低濃度ドーピング部とを含み、
    前記高濃度ドーピング部は、第１抵抗を有する第１領域と、前記第１抵抗より大きい第２抵抗を有する第２領域とを含む、太陽電池。
  10. 前記第２領域は、前記第１領域の外郭部に形成される、請求項９に記載の太陽電池。
  11. 半導体基板を準備するステップと、
    前記半導体基板に不純物層を形成するステップと、を含み、
    前記不純物層を形成するステップは、
    前記半導体基板に不純物をドーピングして低濃度ドーピング部を形成するステップと、
    前記低濃度ドーピング部上に形成されたガラス組成物層に選択的に熱を加えて、前記低濃度ドーピング部より低い抵抗を有する高濃度ドーピング部を形成するステップと、を含み、
    前記高濃度ドーピング部を形成するステップでは、第１抵抗を有する第１領域と、前記第１抵抗より大きい第２抵抗を有する第２領域とを形成する、太陽電池の製造方法。
  12. 前記高濃度ドーピング部を形成するステップでは、前記ガラス組成物層にレーザを照射する、請求項１１に記載の太陽電池の製造方法。
  13. 前記高濃度ドーピング部を形成するステップでは、前記第１領域と前記第２領域に照射する前記レーザのパワーを互いに異なるようにする、請求項１２に記載の太陽電池の製造方法。
  14. 前記高濃度ドーピング部を形成するステップは、前記第１領域を形成した後に前記第１領域の外郭部に前記第２領域を形成する、又は、
    前記第２領域を形成した後に前記第１領域を形成する、請求項１２に記載の太陽電池の製造方法。
  15. 前記第２領域が、前記第１領域の両側にそれぞれ位置する、請求項１２に記載の太陽電池の製造方法。
  16. 前記高濃度ドーピング部を形成するステップの後に前記ガラス組成物層を除去するステップを含む、請求項１１に記載の太陽電池の製造方法。
  17. 前記ガラス組成物層は、リンシリケートガラス（ＰＳＧ）またはボロンシリケートガラス（ＢＳＧ）を含む、請求項１１に記載の太陽電池の製造方法。
  18. 前記ガラス組成物層を除去するステップの後に、
    前記不純物層上に絶縁層を形成するステップと、
    前記絶縁層上に電極組成物を塗布し、熱処理して、焼成（ｆｉｒｅ−ｔｈｒｏｕｇｈ）によって、前記不純物層に電気的に接続される電極を形成するステップと、を含み、
    前記電極の少なくとも一部が前記第１領域に接触する、請求項１６に記載の太陽電池の製造方法。
  19. 前記不純物層が、前記半導体基板と反対の導電型を有するエミッタ層を含む、請求項１１に記載の太陽電池の製造方法。
  20. 前記不純物層が、前記半導体基板と同一の導電型を有する後面電界層を含む、請求項１１に記載の太陽電池の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016119346A (ja) * 2014-12-19 2016-06-30 三菱電機株式会社 光起電力素子およびその製造方法
JP2016146471A (ja) * 2015-01-29 2016-08-12 三菱電機株式会社 太陽電池の製造方法
JP2019145810A (ja) * 2019-04-01 2019-08-29 国立大学法人九州大学 レーザドーピング装置及びレーザドーピング方法
JP2023163144A (ja) * 2022-04-27 2023-11-09 ジョジアン ジンコ ソーラー カンパニー リミテッド 太陽電池およびその製造方法、光起電力モジュール

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101614190B1 (ko) 2013-12-24 2016-04-20 엘지전자 주식회사 태양전지 및 이의 제조 방법
WO2016151723A1 (ja) 2015-03-23 2016-09-29 国立大学法人九州大学 レーザドーピング装置及びレーザドーピング方法
US20160284913A1 (en) * 2015-03-27 2016-09-29 Staffan WESTERBERG Solar cell emitter region fabrication using substrate-level ion implantation
JP2017143267A (ja) * 2016-02-12 2017-08-17 エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド 太陽電池及びその製造方法
KR101964462B1 (ko) * 2017-05-25 2019-08-07 엘지전자 주식회사 화합물 반도체 태양전지
JP6741626B2 (ja) * 2017-06-26 2020-08-19 信越化学工業株式会社 高効率裏面電極型太陽電池及びその製造方法
CN107507872A (zh) * 2017-08-14 2017-12-22 江苏科来材料科技有限公司 一种双面掺杂的高效太阳能电池及其制作方法
CN107706246A (zh) * 2017-08-21 2018-02-16 无锡嘉瑞光伏有限公司 一种背面浆料直接烧穿的背钝化太阳能电池及其制造方法
CN107863419A (zh) * 2017-11-02 2018-03-30 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 一种双面perc晶体硅太阳能电池的制备方法
CN115241298B (zh) * 2022-02-25 2023-10-31 浙江晶科能源有限公司 太阳能电池及其制备方法、光伏组件
CN116722054B (zh) * 2022-06-10 2024-05-10 浙江晶科能源有限公司 太阳能电池及太阳能电池的制备方法、光伏组件
CN115172479B (zh) * 2022-08-02 2023-12-19 浙江晶科能源有限公司 一种太阳能电池及其制备方法、光伏组件

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04356972A (ja) * 1991-06-03 1992-12-10 Sharp Corp 光電変換素子の製造方法
JP2003209271A (ja) * 2002-01-16 2003-07-25 Hitachi Ltd 太陽電池およびその製造方法
JP2011512041A (ja) * 2008-04-17 2011-04-14 エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド 太陽電池、太陽電池のエミッタ層形成方法及び太陽電池の製造方法
JP2012054457A (ja) * 2010-09-02 2012-03-15 ＰＶＧ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ株式会社 太陽電池セルおよびその製造方法
JP2012160697A (ja) * 2011-01-13 2012-08-23 Hitachi Chem Co Ltd シリコン基板の製造方法、シリコン基板、太陽電池用シリコン基板、太陽電池素子の製造方法、太陽電池素子及び太陽電池

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19522539C2 (de) * 1995-06-21 1997-06-12 Fraunhofer Ges Forschung Solarzelle mit einem, eine Oberflächentextur aufweisenden Emitter sowie Verfahren zur Herstellung derselben
US6091021A (en) * 1996-11-01 2000-07-18 Sandia Corporation Silicon cells made by self-aligned selective-emitter plasma-etchback process
AUPP437598A0 (en) * 1998-06-29 1998-07-23 Unisearch Limited A self aligning method for forming a selective emitter and metallization in a solar cell
DE19910816A1 (de) * 1999-03-11 2000-10-05 Merck Patent Gmbh Dotierpasten zur Erzeugung von p,p+ und n,n+ Bereichen in Halbleitern
JP2006310368A (ja) 2005-04-26 2006-11-09 Shin Etsu Handotai Co Ltd 太陽電池の製造方法及び太陽電池
US7851696B2 (en) * 2006-12-08 2010-12-14 Q-Cells Se Solar cell
TW201007956A (en) * 2008-04-09 2010-02-16 Applied Materials Inc Nitrided barrier layers for solar cells
DE102008052660A1 (de) * 2008-07-25 2010-03-04 Gp Solar Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle mit einer zweistufigen Dotierung
US7615393B1 (en) * 2008-10-29 2009-11-10 Innovalight, Inc. Methods of forming multi-doped junctions on a substrate
US8367924B2 (en) * 2009-01-27 2013-02-05 Applied Materials, Inc. Buried insulator isolation for solar cell contacts
KR101145928B1 (ko) * 2009-03-11 2012-05-15 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 태양 전지의 제조 방법
KR20110101698A (ko) * 2010-03-09 2011-09-16 이창재 태양전지 및 그 제조 방법
KR101626162B1 (ko) 2010-04-26 2016-05-31 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 그 제조 방법
US8071418B2 (en) * 2010-06-03 2011-12-06 Suniva, Inc. Selective emitter solar cells formed by a hybrid diffusion and ion implantation process
US20120048376A1 (en) * 2010-08-30 2012-03-01 Alexander Shkolnik Silicon-based photovoltaic device produced by essentially electrical means
KR101146782B1 (ko) * 2010-09-09 2012-05-21 현대중공업 주식회사 태양전지 제조 방법
KR20120026736A (ko) * 2010-09-10 2012-03-20 현대중공업 주식회사 태양전지 제조 시의 선택적 에미터 형성 방법
KR101699309B1 (ko) 2011-01-14 2017-01-24 엘지전자 주식회사 태양 전지의 제조 방법
KR20120137821A (ko) * 2011-06-13 2012-12-24 엘지전자 주식회사 태양전지
KR101969032B1 (ko) * 2011-09-07 2019-04-15 엘지전자 주식회사 태양전지 및 이의 제조방법
US8664015B2 (en) * 2011-10-13 2014-03-04 Samsung Sdi Co., Ltd. Method of manufacturing photoelectric device
KR101294974B1 (ko) 2011-12-26 2013-08-09 재단법인 포항산업과학연구원 열에너지를 전환하는 방법 및 장치
KR101871273B1 (ko) * 2012-05-11 2018-08-02 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04356972A (ja) * 1991-06-03 1992-12-10 Sharp Corp 光電変換素子の製造方法
JP2003209271A (ja) * 2002-01-16 2003-07-25 Hitachi Ltd 太陽電池およびその製造方法
JP2011512041A (ja) * 2008-04-17 2011-04-14 エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド 太陽電池、太陽電池のエミッタ層形成方法及び太陽電池の製造方法
JP2012054457A (ja) * 2010-09-02 2012-03-15 ＰＶＧ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ株式会社 太陽電池セルおよびその製造方法
JP2012160697A (ja) * 2011-01-13 2012-08-23 Hitachi Chem Co Ltd シリコン基板の製造方法、シリコン基板、太陽電池用シリコン基板、太陽電池素子の製造方法、太陽電池素子及び太陽電池

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016119346A (ja) * 2014-12-19 2016-06-30 三菱電機株式会社 光起電力素子およびその製造方法
JP2016146471A (ja) * 2015-01-29 2016-08-12 三菱電機株式会社 太陽電池の製造方法
JP2019145810A (ja) * 2019-04-01 2019-08-29 国立大学法人九州大学 レーザドーピング装置及びレーザドーピング方法
JP2023163144A (ja) * 2022-04-27 2023-11-09 ジョジアン ジンコ ソーラー カンパニー リミテッド 太陽電池およびその製造方法、光起電力モジュール
JP7406666B2 (ja) 2022-04-27 2023-12-27 ジョジアン ジンコ ソーラー カンパニー リミテッド 太陽電池およびその製造方法、光起電力モジュール

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