JP2014007382A - 太陽電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】効率を向上し工程時間や製造コストを低減する太陽電池を提供する。
【解決手段】第１導電性不純物を含有する基板１１０と基板１１０の第１シートに配置され、第１導電性不純物と反対の第２導電性不純物を含有して基板１１０とｐ−ｎ接合を形成するエミッタ部１２１と、エミッタ部１２１の上に位置する反射防止膜１３０と反射防止膜１３０の上に位置しており、エミッタ部１２１と接続される第１電極と、基板の第２シート上に配置され、基板１１０と接続される第２電極とを含み、反射防止膜１３０の内で第１電極の下に位置する第１領域は、複数の開口部を備え、第１電極は、複数の開口部を介して露出されたエミッタ部に接触される。
【選択図】図５

Description

本発明は太陽電池に関する。
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測され、これらを取り替える代替エネルギーに対する関心が高くなり、これによって太陽エネルギーから電気エネルギーを生産する太陽電池が注目されている。
一般的な太陽電池はｐ型とｎ型のように互いに異なる導電型(conductive type)によりｐ−ｎ接合を形成する半導体部、それと互いに異なる導電型の半導体部にそれぞれ接続された電極を備える。
このような太陽電池に光が入射すると半導体で複数の電子-正孔対が生成され、生成された電子-正孔対の電子と正孔はｐ−ｎ接合により該当方向に、すわなち、電子はｎ型半導体部の方向に移動し、正孔はｐ型半導体部の方向に移動する。移動した電子と正孔はそれぞれｐ型半導体部とｎ型半導体部に接続された互いに異なる電極によって収集され、この電極を電線で接続して電力を得る。
本発明の目的は、太陽電池の効率と、工程時間や製造コストを低減させる太陽電池を提供することにある。
本発明の太陽電池は、第１導電性不純物を含有する基板と、基板の第１シート（第１面）に配置され、第１導電性不純物と反対の第２導電性不純物を含有して基板とｐ−ｎ接合を形成するエミッタ部と、エミッタ部の上に位置する反射防止膜と、反射防止膜の上に位置し、エミッタ部と接続される第１電極と、基板の第２シート（第２面）上に配置され、基板と接続される第２電極とを含み、反射防止膜の中の第１電極の下に位置する第１領域は、複数の開口部を備え、第１電極は、複数の開口部を介して露出されたエミッタ部に接触される。
ここで、反射防止膜で複数の開口部は、第１電極の下に位置する第１領域内に形成され、第１電極が位置しない残りの第２領域には形成されないことがある。
ここで、反射防止膜の第１領域は、第１方向に伸びるフィンガー領域と第１方向と交差する第２方向に伸びるバスバー領域を含むことができる。
また、反射防止膜の第１領域内に形成される複数の開口部それぞれは、互いに離隔して配置されることがあり、複数の開口部それぞれの平面形状は、互いに離隔したドット形状や多角形の形状を含むことができる。
また、反射防止膜の第１領域の中でフィンガー領域の幅は５μｍ〜２０μｍであり、開口部の最大幅は４μｍ以下、複数の開口部の間の最大間隔は５μｍ以下で有り得る。
また、エミッタ部は、第１シート抵抗値を有する低濃度ドーピング部と第１シート抵抗値より高い第２シート抵抗値を有する高濃度ドーピング部を含み、高濃度ドーピング部は反射防止膜の第１領域の下に位置し、低濃度ドーピング部は反射防止膜の第２領域の下に位置することができる。
ここで、高濃度ドーピング部は反射防止膜の第１領域内に形成された複数の開口部のそれぞれの下に位置し、反射防止膜の第１領域の下に位置するエミッタ部の中で、複数の開口部のそれぞれの下に位置する高濃度ドーピング部を除外した残りのエミッタ部の部分に低濃度ドーピング部は位置することができる。
また、高濃度ドーピング部は複数の開口部のそれぞれの下に位置し複数本形成され、複数の高濃度ドーピング部は平面で見たときに島形で形成され、一部は互いに離隔され、又は、一部は互いに接続できる。
ここで、開口部の開口幅は、開口部の下に形成する高濃度ドーピング部の幅よりも狭く、複数の開口部の下に形成する高濃度ドーピング部のそれぞれの幅の合計は、第１電極の幅より狭いことがありうる。
また、高濃度ドーピング部は反射防止膜の第１領域内に形成された複数の開口部を介して第１電極と直接接触することができる。
また、反射防止膜と接するエミッタ部の第１シートには、複数の凹凸が形成され、エミッタ部の第１シート中で反射防止膜の第２領域の下に形成される低濃度ドーピング部に形成された凹凸の突起形状はピラミッド形状を含むことができる。
ここで、エミッタ部の第１シート中で反射防止膜の第１領域に形成される複数の開口部を介して露出する高濃度ドーピング部に形成された凹凸の突出高さはピラミッド形状と異なる場合がある。
なお、エミッタ部の第１シート中で反射防止膜の第１領域に形成される複数の開口部を介して露出する高濃度ドーピング部に形成された凹凸の突出高さはエミッタ部の第１シート中で反射防止膜の第２領域の下に形成される低濃度ドーピング部に形成された凹凸の突出高さより小さいことがある。
また、第１電極は、エミッタ部の内部に埋め込まれず、反射防止膜の開口部を介して露出されたエミッタ部の表面に接触することができる。
ここで、第１電極は、複数の開口部を介して露出されたエミッタ部の第１表面に位置するシード層、及びシード層の上に位置する導電性金属層を含み、シード層はニッケルを含み、導電性金属層は銅（Ｃｕ）、スズ（Ｓｎ）と銀（Ａｇ）の内少なくとも一つを含むことができる。
本発明に係る太陽電池は、反射防止膜で第１電極が形成される領域に反射防止膜を完全に除去するのではなく反射防止膜に複数の開口部が形成されるように一部だけ除去することにより、太陽電池の工程時間または工程のコストを削減することができる。
なお、選択的エミッタ構造の太陽電池を形成する場合には、 選択的エミッタ部の特徴をそのまま維持しながらも、エミッタの高濃度ドーピング部が反射防止膜の開口部の下にのみ局所的に形成されるようにして、不純物の量を相対的に減少させ、太陽電池の短絡電流をさらに増加させ、太陽電池の効率をさらに向上することができる。
本発明の第１実施の形態に係る太陽電池の一部斜視図である。 図１に示した太陽電池をＩＩ−ＩＩ線に沿って切った断面図である。 図１と図２に示された太陽電池において第１電極が除去された状態を示した図である。 図３のＩＶ部分の拡大図である。 図４のＶ−Ｖライインに係る断面図の拡大図である。 図４において、第１電極が反射防止膜の第１領域に形成された一例を示した図である。 本発明に係る太陽電池の製造方法の一例について説明するための図である。 本発明に係る太陽電池の製造方法の一例について説明するための図である。 本発明に係る太陽電池の製造方法の一例について説明するための図である。 本発明に係る太陽電池の製造方法の一例について説明するための図である。
以下では添付した図面を参照にして本発明の実施の形態に対して本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし本発明はいろいろ多様な形態に具現することができ、ここで説明する実施の形態に限定されない。そして図面で本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を介して類似の部分に対しては類似の図面符号を付けた。
図で多くの層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。層、膜、領域、基板などの部分が他の部分「上に」あると言う時、これは他の部分「真上に」ある場合だけではなくその中間に他の部分がある場合も含む。
反対に何れの部分が他の部分「真上に」あると言う時には中間に他の部分がないことを意味する。
また、何れの部分が他の部分の上に「全体的に」形成されているとするときは、他の部分のすべての面に形成されていることだけでなく、端の一部には、形成されていないことを意味する。
共に、任意の層または構成要素で、第１シートは、ランダムに選択された一つの面を意味し、第２シートは、第１シートと反対の方向に位置する面を意味し、各構成要素からの第１シートと第２シートの方向は、それぞれ互いに同じ方向に位置することを意味する。
それでは添付した図面を参照にして本発明の一実施の形態に係る太陽電およびその製造方法について説明する。
先ず、図１と図２を参照して、本発明の一実施の形態に係る太陽電池に対して詳細に説明する。
図１及び図２を参照すれば、本発明の一実施の形態に係る太陽電池は基板１１０と 基板１１０の 第１面(前面(front surface)：第１シート) に位置したエミッタ部(emitter region)１２１、エミッタ部１２１上に位置する反射防止部(層)１３０、基板１１０の 第１面 （第１シート) に位置する第１電極１４０と基板１１０の第１ 面 の反対側面である基板１１０の第２面（ 第２シート) に位置する後面電界部(back surface field region、ＢＳＦ、１７２）、そして後面電界部１７２ 上と基板１１０の第２シートの上に位置する第２電極１５０を含む。
ここで、第１シートは、ランダムに選択された一つの面を意味し、第２シートは、第１シートと反対の方向に位置する面を意味し、各構成要素（例えば、基板１１０、エミッタ部１２１、反射防止膜１３０など）での第１シート及び第２シートの方向は基板１１０の第１シート及び第２シートの方向を基準とする。
図１及び図２は、本発明に係る太陽電池のエミッタ部１２１が選択的エミッタ部１２１を有する場合を一例として示されているが、本発明に係る太陽電池は、エミッタ部１２１が選択的エミッタ構造でない場合にも適用が可能である。ただし、以下では、図１および図２に示されたように、相対的に高効率を有する選択的エミッタ構造の太陽電池を一例として説明する。
基板１１０は第１導電型、例えばｐ型導電型を有しシリコン(silicon)のような半導体からなる半導体基板１１０である。この時、半導体は多結晶シリコンまたは単結晶シリコンのような結晶半導体である。
基板１１０がｐ型の導電型を有する場合、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）などのような３価元素の不純物が基板１１０にドーピング(doping)される。しかし、これとは異なり、基板１１０はｎ型導電型で有り得、シリコン以外の他の半導体物質から形成されることもある。
基板１１０がｎ型の導電型を有する場合、基板１１０はりん（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）などのように５価元素の不純物が基板１１０にドーピングされる。
このような基板１１０の第１シートはテクスチャリング(texturing)されて複数の突出部と複数の凹部を有する凹凸面であるテクスチャリング表面(textured surface)を有することができる。この場合、テクスチャリング表面によって、基板１１０の表面積が増加して光の入射面積が増加し基板１１０によって反射する光の量が減少するので、基板１１０に入射される光の量が増加する。
エミッタ部１２１は基板１１０の導電型と反対の第２導電型、例えば、ｎ型の導電型を有する不純物がドーピングされた不純物ドーピング部として、基板１１０の第１シート側に位置する。これにより、エミッタ部１２１は基板１１０の第１導電型部分とｐ−ｎ接合を成す。
このようなエミッタ部１２１は互いに異なるシート抵抗値を有する低濃度ドーピング部１２１Ｌと高濃度ドーピング部１２１Ｈを備えている。つまり、低濃度ドーピング部１２１Ｌは相対的に小さい第１シート抵抗値を有する場合、高濃度ドーピング部１２１Ｈは、 第１シート抵抗値より相対的に高い第２シート抵抗値を有する。
したがって、このようなエミッタ部１２１は互いに異なるシート抵抗値を有する低濃度ドーピング部１２１Ｌと高濃度ドーピング部１２１Ｈを備えた選択的エミッタ構造(selective emitter structure)を有している。このような選択的エミッタ構造は、レーザーを照射して形成することができる。これに対する詳細な説明は後述する。
一方、図１及び図２は、本発明に係る太陽電池のエミッタ部１２１が選択的エミッタ部１２１構造を有する場合を一例として示されているが、本発明に係る太陽電池は、エミッタ部１２１が選択的エミッタ構造でない場合にも適用が可能である。ただし、以下では、図１及び図２に示されたように、相対的に高効率を有する選択的エミッタ構造の太陽電池を一例として説明する。
なお、このようなエミッタ部１２１は、低濃度ドーピング部１２１Ｌと高濃度ドーピング部１２１Ｈの形成方法の違いにより、低濃度ドーピング部１２１Ｌと高濃度ドーピング部１２１Ｈで不純物のドーピング厚さが互いに異なることがあります。
本実施例では、低濃度ドーピング部１２１Ｌの不純物ドーピングの厚さは、高濃度ドーピング部１２１Ｈの不純物ドーピングの厚さより薄く、そのため、低濃度ドーピング部１２１Ｌの不純物ドーピング濃度もまた高濃度ドーピング部１２１Ｈの不純物ドーピング濃度より低い。
なお、低濃度ドーピング部１２１Ｌのシート抵抗値は高濃度ドーピング部１２１Ｈのシート抵抗値より大きい。たとえば、低濃度ドーピング部１２１Ｌのシート抵抗値は約８０Ω／□乃至１２０Ω／□であり、高濃度ドーピング部１２１Ｈのシート抵抗値は約１０Ω／□乃至５０Ω／□で有り得が、必ずしもこれに限定されない。
このとき、低濃度ドーピング部１２１Ｌと基板１１０［すなわち、基板１１０の第１導電型 部分］とのｐ−ｎ接合面（第１接合面）と高濃度ドーピング部１２１Ｈと基板１１０とのｐ−ｎ接合面（第２接合面）は、互いに異なる高さに位置する。したがって、基板１１０の第２シートから第１接合面までの厚さは、基板１１０の第２シートから第２接合面までの厚さより厚い。
基板１１０とエミッタ部１２１の間に形成されたｐ−ｎ接合に起因する内部電位差(built−in potential difference)によって、基板１１０に入射された光によって生成された電荷である電子と正孔のうち、電子はｎ型の方向に移動し、正孔はｐ型の方向に移動する。
したがって、基板１１０がｐ型であり、エミッタ部１２１がｎ型の場合、電子はエミッタ部１２１の方向に移動し正孔は、基板１１０の第２シートの方向に移動する。
エミッタ部１２１は、基板１１０とｐ−ｎ接合を形成するので、上述と違い、基板１１０が、ｎ型の導電型を有する場合、エミッタ部１２１は、ｐ型の導電型を有する。この場合、電子は基板１１０の第２シートの方向に移動し、正孔はエミッタ部１２１の方向に移動する。
エミッタ部１２１が、ｎ型の導電型を有する場合、エミッタ部１２１には、５価元素の不純物がドーピングされ得、逆にエミッタ部１２１がｐ型の導電型を有する場合、エミッタ部１２１には、３価元素の不純物がドーピングされ得る。
低濃度ドーピング部１２１Ｌ自体で吸収される光の量を減少させ基板１１０に入射する光の量を増加するとともに、不純物による電荷損失を低減するために、低濃度ドーピング部１２１Ｌのシート抵抗値は８０Ω／□乃至１２０Ω／□であることが望ましい。
そして高濃度ドーピング部１２１Ｈと第１電極１４０との接触抵抗を減らし、電荷の移動中抵抗による電荷損失を低減するため、高濃度ドーピング部１２１Ｈのシート抵抗値は約１０Ω／□乃至約５０Ω／□であることが望ましい。
反射防止膜１３０は、図１および図２に図示されたように、エミッタ部１２１の第１シート上に位置する。このような反射防止膜１３０は、透明なシリコン窒化膜(ＳｉＮｘ)、シリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）、シリコン酸化窒化膜（ＳｉＯｘＮｙ）および酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）のうち、少なくとも一つを含む形成することができる。また、反射防止膜１３０は、必ずこのような材質に限定されず、他の材質で形成されることも可能である。
なお、反射防止膜１３０は、図１および図２に図示されたように、一つの層に形成されることもありますが、太陽電池の効率を最大化するために複数の層で形成されることも可能である。
このような反射防止膜１３０の厚さは、一例として約５０nm〜５００nmの間で形成され得るが、必ずこれに限定されるものではない。
このような反射防止膜１３０は、太陽電池１０に入射される光の反射度を減らし、特定の波長領域の選択性を増加させ、太陽電池１０の効率を高める。また、反射防止膜１３０を形成する際に注入された水素（Ｈ）などを介して反射防止膜１３０は、基板１１０の表面およびその近くに存在する、ダングリング結合（dangling bond）のような欠陥（defect）を安定結合に変えて欠陥によって基板１１０の表面方向に移動した電荷が消滅することを減少させるパッシベーション機能（passivation function）も実行することができる。したがって、欠陥によって基板１１０の表面およびその近傍で失われる電荷の量が減少するので、太陽電池１０の効率は向上する。
一方、本発明に係る太陽電池の反射防止膜１３０は、第１電極１４０の下にも位置しており、このような反射防止膜１３０の中の第１電極１４０の下に位置する第１領域（Ｓ１）には、複数の開口部１３０Ｈが形成され得るが、これに対する詳細な説明は後述する。
第１電極１４０は、複数のフィンガー電極１４１と複数の前面バスバー１４２を備える。
複数のフィンガー電極１４１は、互いに離隔して定められた方向に並行するように伸びており、エミッタ部１２１方向に移動した電荷は、例えば、電子を収集する。
複数の前面バスバー１４２は、互いに離隔して複数のフィンガー電極１４１と交差する方向に並行して伸びており、複数のフィンガー電極１４１を電気的に相互接続させる。
このような第１電極１４０は、反射防止膜１３０の中の第１電極１４０の下に位置する第１領域（Ｓ１）に備えた複数の開口部１３０Ｈを介して露出されたエミッタ部１２１に電気的に接触する。したがって、第１電極１４０に含まれるフィンガー電極１４１と前面バスバー１４２のうち少なくとも一つは、反射防止膜１３０に形成された複数の開口部１３０Ｈを介してエミッタ部１２１に電気的に接触することができる。
したがって、図１に示したように、複数のフィンガー電極１４１は、横または縦方向に伸びるストライプ（stripe）形状を持ち、複数の前面バスバー１４２は、縦または横方向に伸びるストライプ形状を有しており、第１電極１４０は、基板１１０の前面に格子状に位置する。
複数の前面バスバー１４２は、複数のフィンガー電極１４１によって収集され移動する電荷を収集した後、外部装置に移動させる。
各前面バスバー１４２は、交差する複数のフィンガー電極１４１によって収集された電荷を集めて所望の方向に移動させなければならないので、各前面バスバー１４２の幅は、各フィンガー電極１４１の幅より大きくなることがある。
このような複数のフィンガー電極１４１と複数の前面バスバー１４２を備えた第１電極１４０は、銀（Ａｇ）などの少なくとも一つの導電性物質から成り得る。
図１から、基板１１０に位置するフィンガー電極１４１と前面バスバー１４２の数は一例に過ぎず、場合によって変更可能である。
後面電界部１７２は、基板１１０の第２シートに形成され、基板１１０と同じ導電型の不純物が基板１１０より高濃度にドープされた領域、例えば、ｐ＋領域である。
このような基板１１０の第１導電性領域と後面電界部１７２との間の不純物濃度差により、電位障壁が形成され、これにより、正孔の移動方向である後面電界部１７方向への電子の移動を妨害する一方、後面電界部１７２方向の正孔の移動を容易にする。したがって、基板１１０の後面とその近傍での電子と正孔の再結合により失われる電荷の量を減らし、所望の電荷（例えば、正孔）の移動を加速させ、第２電極１５０への電荷移動量を増加する。
第２電極１５０は、後面電極層１５１と後面電極層１５１に接続される複数の後面バスバー１５２を備える。
後面電極層１５１は、基板１１０の後面に位置する後面電界部１７２と接触しており、基板１１０の後面の端と後面バスバー１５２がある部分を除けば、実質的に基板１１０の後面全体に位置する。
後面電極層１５１は、第１導電性物質を含有しており、一例としてアルミニウム（Ａｌ）のような導電性物質を含有することができる。
このような後面電極層１５１は、後面電界部１７２の方から移動する電荷、例えば、正孔を収集する。
このとき、後面電極層１５１が基板１１０より高い不純物濃度を維持する後面電界部１７２と接触しているので、基板１１０、すなわち、後面電界部１７２と後面電極層１５１との間の接触抵抗が減少して基板１１０から後面電極層１５１への電荷転送効率が向上する。
複数の後面バスバー１５２は、後面電極層１５１が位置していない基板１１０の後面上に位置し、隣接する後面電極層１５１と接続される。
また、複数の後面バスバー１５２は、基板１１０を中心に複数の前面バスバー１４２と対応されるように向き合う。
複数の後面バスバー１５２は複数の前面バスバー１４２と同様に、後面電極１５１から伝達する電荷を収集する。
複数の後面バスバー１５２やはり外部装置と接続され、複数の後面バスバー１５２によって収集された電荷（例えば、正孔）は、外部装置に出力される。
このような複数の後面バスバー１５２は、後面電極層１５１より良好な導電度を有する物質から形成され得、例えば、銀（Ａｇ）などの少なくとも一つの導電性物質を含有する。
このような構造を有する本実施例に係る太陽電池１０の動作は、次のとおりである。
太陽電池１０に光が照射されて反射防止膜１３０を介して基板１１０に入射すると、光エネルギーによって、半導体部から電子-正孔対が発生する。この時、基板１１０のテクスチャリング表面と反射防止膜１３０によって基板１１０に入射される光の反射損失が減り、基板１１０に入射される光の量が増加する。
これらの電子-正孔対は、基板１１０とエミッタ部１２１のｐ−ｎ接合によって互いに分離され、電子と正孔は、例えば、ｎ型の導電型を有するエミッタ部１２１とｐ型の導電型を有する基板１１０方向にそれぞれ移動する。このように、エミッタ部１２１方向に移動した電子は、複数のフィンガー電極１４１と複数の前面バスバー１４２によって収集され、複数の前面バスバー１４２に沿って移動し、基板１１０方向に移動した正孔は、隣接する後面電極層１５１と複数の後面バスバー１５２によって収集され、複数の後面バスバー１５２に沿って移動する。これらの前面バスバー１４２と後面バスバー１５２を導線で接続すると、電流が流れることになり、これを外部から電力として利用することになる。
このとき、エミッタ部１２１が選択的エミッタ構造を有するエミッタ部１２１によって、電荷の損失量は減少し、第１電極１４０に移動する電荷の量は増加し、太陽電池１０の効率は大幅に向上する。
一方、本発明に係る太陽電池は、図１および図２に図示されたように、反射防止膜１３０が第１電極１４０の下にも位置しており、反射防止膜１３０の中の第１電極１４０の下に位置する第１領域（Ｓ１）には、複数の開口部１３０Ｈを備える。また、反射防止膜１３０の中の第１電極１４０が位置してない残りの第２領域Ｓ２には、開口部１３０Ｈが形成されないことがある。
しかし、必ずしもこれに限定されるものではなく、複数の開口部１３０Ｈの一部は、反射防止膜１３０の第１領域（Ｓ１）を脱し、第２領域（Ｓ２）にも形成することができる。以下では、図１及び図２に示されたように、説明の便宜上、複数の開口部１３０Ｈが反射防止膜１３０の第１領域（Ｓ１）のみに形成された場合を一例として説明する。
なお、エミッタ部１２１は、前述したように、反射防止膜１３０の下に位置するが、エミッタ部１２１が選択的エミッタ構造を有する場合、エミッタ部１２１の高濃度ドーピング部１２１Ｈは、反射防止膜１３０の第１領域（Ｓ１）の中で、開口部１３０Ｈが形成された部分のみに形成され、反射防止膜１３０の中の第１電極１４０が位置していない第２領域（Ｓ２）と、第１領域（Ｓ１）の中で、開口部１３０Ｈが形成されていない領域には低濃度ドーピング部１２１Ｌが形成され得る。
このような本発明の太陽電池の構造は、太陽電池の効率をより向上することができ、太陽電池の製造工程の時間とコストを削減することができる効果がある。
さらに詳しく説明すると次のとおりである。
第一に、本発明に係る太陽電池は、選択的エミッタ構造を有する太陽電池の特徴をそのまま維持しながらもエミッタ部１２１の高濃度ドーピング部１２１Ｈが反射防止膜１３０の開口部１３０Ｈの下にのみ局所的に形成するようにして、エミッタ部１２１に含まれる不純物の量を相対的に減少させ、太陽電池の短絡電流をさらに増加させ、太陽電池の効率をさらに向上することができる。
つまり、エミッタ部１２１の高濃度ドーピング部１２１Ｈは、低濃度ドーピング部１２１Ｌより相対的に小さいシート抵抗値を有するが、このような場合、高濃度ドーピング部１２１Ｈには、低濃度ドーピング部１２１Ｌより相対的に大量の第２導電性不純物が含まれる。このような場合には、相対的に高い高濃度ドーピング部１２１Ｈの不純物により高濃度ドーピング部１２１Ｈに収集されるキャリア（電子や正孔）は、不純物によって再結合される確率が高くなり、これにより短絡電流の値を減少することができる。
仮に、本発明とは異なり、第１電極１４０が形成される反射防止膜１３０の第１領域（Ｓ１）と重なるエミッタ部１２１全体が高濃度ドーピング部１２１Ｈで形成される場合には、再結合されるキャリアの量が相対的にさらに多くなることがある。
しかし、反射防止膜１３０の第１領域（Ｓ１）と重なるエミッタ部１２１全体が高濃度ドーピング部１２１Ｈで形成されず、本願発明のように、反射防止膜１３０の開口部１３０Ｈの下にのみ局所的に形成すると再結合するキャリアの量を最小限に減らすことができ、短絡電流をさらに増加することができる。これにより、太陽電池の効率をさらに向上することができる。
第二に、エミッタ部１２１の高濃度ドーピング部１２１Ｈと反射防止膜１３０の開口部１３０Ｈは、反射防止膜１３０の上部に一例として、レーザービーム(ｌａsｅｒ ｂｅａｍ)のようなツールを利用して局所的に熱を加えて形成することがあり、基板１１０の第１シートにエミッタ部１２１の低濃度ドーピング部１２１Ｌが形成され、エミッタ部１２１のすべての面の上に反射防止膜１３０が形成された状態で、本発明とは異なり、第１電極１４０が形成される反射防止膜１３０の第１領域(Ｓ１)の下に位置するエミタ部(１２１)全体を高濃度ドーピング部１２１Ｈで形成する場合には、相対的に大量の熱を加えなければならない。したがって、レーザービームの出力（power）をより強くするか、レーザービームの移動速度を小さくして、局所的に照射されるレーザービームの量を多くすることができる。
しかし、このような場合には、基板１１０に過度に多くの量の熱が加わり、基板１１０の品質が相対的に低下することがあり、これにより光によって基板１１０内で発生したキャリアの寿命（life time）が相対的に短くなることがある。
しかし、本発明のような太陽電池の構造は、太陽電池の製造工程中に第１電極１４０が位置する部分の反射防止膜１３０をすべて削除せずに、反射防止膜１３０の第１領域( Ｓ１)中複数個の開口部１３０Ｈが形成されるように一部だけ除去し、開口部１３０Ｈ部分のみ高濃度ドーピング部１２１Ｈを形成する場合、基板１１０に加わる熱の量を相対的に減らすことができ、基板１１０の品質が低下することを最小限に抑えることができる。これに伴い、キャリアの寿命が短縮されることを最小化することができ、太陽電池の効率をさらに向上することができる。
第三に、エミッタ部１２１上に形成された反射防止膜１３０を除去するために、一例として、レーザービーム（laser beam）が利用されることがあるが、本発明のような太陽電池の構造は、レーザービームを利用して反射防止膜１３０を除去する工程では、第１電極１４０が位置する反射防止膜１３０の第１領域(Ｓ１)を完全に削除せずに、反射防止膜１３０の第１領域(Ｓ１)中に複数の開口部１３０Ｈが形成されるように一部だけ除去するとよく、レーザービームの移動速度をさらに速くし、又は、レーザービームの出力電圧を相対的に減らすことができる。これにより、太陽電池の製造工程時間をさらに短縮し、又は、レーザービームの出力電圧を下げることができ工程のコストをさらに削減することができる。
以下では、前述した反射防止膜１３０に含まれる開口部１３０Ｈと開口部１３０Ｈの下に形成される高濃度ドーピング部１２１Ｈについて、さらに具体的に説明する。
図３は図１及び図２に示された太陽電池で第１電極が除去された状態を示した図であり、図４は、図３でＩＶ部分を拡大図示した拡大図であり、図５は、図４でＶ-Ｖラインによる断面を拡大した断面図である。
図３に示されたように、本発明に係る太陽電池の反射防止膜１３０の第１領域(Ｓ１)の上にあった第１電極１４０を除去した場合、反射防止膜１３０で、第１電極１４０が除去 された第１領域(Ｓ１)に複数の開口部１３０Ｈを備えたことを確認することができる。
このように、反射防止膜１３０で複数の開口部１３０Ｈは、第１電極１４０の下に位置する第１領域(Ｓ１)内に形成され、第１電極１４０が位置しない残りの第２領域(Ｓ２)には形成されないことがある。
なお、本発明に係る反射防止膜１３０で反射防止膜１３０の第１領域(Ｓ１)は、第１方向に伸びるフィンガー領域(Ｓ１Ｆ)と第１方向と交差する第２方向に伸びるバスバー領域(Ｓ１Ｂ)を含むことができる。ここで、反射防止膜１３０の第１領域(Ｓ１)中フィンガー領域(Ｓ１Ｆ)の上には、第１電極１４０の中でフィンガー電極１４１が位置し、バスバー領域(Ｓ１Ｂ)の上には、第１電極１４０の中で前面バスバー１４２が位置する。
なお、エミッタ部１２１中、高濃度ドーピング部１２１Ｈは、反射防止膜１３０の第１領域(Ｓ１)の下に位置することができる。さらに具体的に、高濃度ドーピング部１２１Ｈは、反射防止膜１３０の第１領域(Ｓ１)内に形成された複数の開口部１３０Ｈそれぞれの下に位置して開口部１３０Ｈを介して露出される。
また、エミッタ部１２１中で低濃度ドーピング部１２１Ｌは、反射防止膜１３０の第２領域(Ｓ２)下と第１領域(Ｓ１)の下中の一部に位置することができる。ここで、反射防止膜１３０の第１領域(Ｓ１)の下に位置する低濃度ドーピング部１２１Ｌは、複数の開口部１３０Ｈそれぞれの下に位置する高濃度ドーピング部１２１Ｈを除外した残りの部分にさらに位置することができる。
図３では図１と図２に示されたように、反射防止膜１３０の第１領域(Ｓ１)に備える複数の開口部１３０Ｈがフィンガー領域(Ｓ１Ｆ)とバスバー領域 (Ｓ１Ｂ)のすべてを備えることを一例として示しているが、これと異なり複数の開口部１３０Ｈは、反射防止膜１３０の第１領域(Ｓ１)の中でフィンガー領域(Ｓ１Ｆ)のみを備えることもある。
このような場合には、反射防止膜１３０の第１領域(Ｓ１)の中でバスバー領域(Ｓ１Ｂ)には、複数の開口部１３０Ｈと高濃度ドーピング部１２１Ｈを形成する必要がなく、太陽電池の製造工程時間をさらに短縮することができる。
また、反射防止膜１３０の第１領域(Ｓ１)内に形成される複数の開口部１３０Ｈをさらに詳細に見ると、図４に示されたように、複数の開口部１３０Ｈそれぞれは、互いに離隔して配置されることがあり、一部は互いに接続することもできる。
このような場合は、エミッタ部１２１の高濃度ドーピング部１２１Ｈは、複数の開口部１３０Ｈそれぞれの下に位置するので、複数本形成されることがあり、平面で見たときに島形に形成され、一部は互いに離隔され、又は、一部は相互接続できる。
このような複数の開口部１３０Ｈそれぞれの平面形状は、図４に示されたように、互いに離隔されたドット形状や多角形の形状を有することができる。
また、図４に図示されたように、反射防止膜１３０の第１領域(Ｓ１)の中でフィンガー領域(Ｓ１Ｆ)の幅は５μｍ〜２０μｍの間で形成することができる。つまり、反射防止膜１３０の第１領域(Ｓ１)は、上部に形成されるフィンガー電極１４１と重なる領域なので、フィンガー電極１４１の幅も５μｍ〜２０μｍの間で形成することができる。
なお、開口部１３０Ｈの最大幅(Ｗ１３０Ｈ)は４μｍ以下で形成することがあり、複数の開口部１３０Ｈの間の最大間隔(Ｄ１３０Ｈ)は、５μｍ以下で有り得る。しかし、必ずしもこれに限定されるものではない。
このように、反射防止膜１３０の第１領域(Ｓ１)には、複数の開口部１３０Ｈが形成され、複数の開口部１３０Ｈの下には、エミッタ部１２１の高濃度ドーピング部１２１Ｈが形成され、開口部１３０Ｈを介して露出することができる。
なお、図５に示されたように、反射防止膜１３０の第２領域(Ｓ２)下と、反射防止膜１３０の第１領域(Ｓ１)の中で、開口部１３０Ｈが形成されない残りの領域の下には、エミッタ部１２１の低濃度ドーピング部１２１Ｌが形成され得る。
したがって、複数の開口部１３０Ｈの下に位置する高濃度ドーピング部１２１Ｈの厚さ(Ｔ１２１Ｈ)は、開口部１３０Ｈが形成されない残りの反射防止膜１３０の下に位置する低濃度ドーピング部(１２１Ｌ)の厚さ(Ｔ１２１Ｌ)より厚くできる。
なお、図５に示されたように、開口部１３０Ｈの開口幅(Ｗ１３０Ｈ)は、開口部１３０Ｈの下に形成された高濃度ドーピング部１２１Ｈの幅(Ｗ１２１Ｈ)より狭くなることがある。これは、高濃度ドーピング部１２１Ｈは、反射防止膜１３０の一部がレーザービームによって除去されるときに、反射防止膜１３０上に塗布されたドーピングペーストに含有された第２導電性不純物を低濃度ドーピング部１２１Ｌが形成される基板１１０内に放射方向に拡散しながら、高濃度ドーピング部１２１Ｈが追加的に形成されるからである。
また、複数の開口部１３０Ｈの下に形成された高濃度ドーピング部１２１Ｈそれぞれの幅(Ｗ１２１Ｈ)の合計は、反射防止膜１３０の第１領域(Ｓ１)の幅より小さいことがある。したがって、高濃度ドーピング部１２１Ｈそれぞれの幅の合計は、第１電極１４０の幅より小さいことがある。
例えば、図５に示されたように、高濃度ドーピング部１２１Ｈそれぞれの幅(Ｗ１２１Ｈ)の合計は、反射防止膜１３０のフィンガー領域(Ｓ１Ｆ)の幅より小さく、フィンガー電極１４１より小さいことがある。
また、図５に示されたように、反射防止膜１３０と接するエミッタ部１２１の第１シートには、複数の凹凸が形成され、エミッタ部１２１の第１シートの中で反射防止膜１３０の第２領域(Ｓ２)の下に形成される低濃度ドーピング部１２１Ｌに形成された凹凸の突起形状はピラミッド形状を含むことができるが、エミッタ部１２１の第１シート中で反射防止膜１３０の第１領域(Ｓ１)に形成された複数の開口部１３０Ｈを介して露出された高濃度ドーピング部１２１Ｈに形成された凹凸の突起形状はピラミッド形状と異なる形状を含むことができる。
ここで高濃度ドーピング部１２１Ｈに形成された凹凸の突起形状は低濃度ドーピング部１２１Ｌに形成されたピラミッド凹凸形状のように一律に特定の形で形成されず、凹凸の形状を特定することができないほど多様に形成される。
ただし、エミッタ部１２１の第１シート中で反射防止膜１３０の第１領域(Ｓ１)に形成された複数の開口部１３０Ｈを介して露出された高濃度ドーピング部１２１Ｈに形成された凹凸の突出高さ(Ｈ２)は、エミッタ部１２１の第１シート中で反射防止膜１３０の第２領域(Ｓ２)の下に形成される低濃度ドーピング部１２１Ｌに形成された凹凸の突出高さ(Ｈ１)より小さい場合もある。
図６は、図４で第１電極１４０が反射防止膜１３０の第１領域(Ｓ１)に形成された一例を示した図である。
図６に示されたように、エミッタ部１２１の高濃度ドーピング部１２１Ｈは、反射防止膜１３０の第１領域(Ｓ１)内に形成された複数の開口部１３０Ｈを介してフィンガー電極１４１を含む第１電極１４０と直接接触して電気的に接続される。
図６は、第１電極１４０の中でフィンガー電極１４１のみを一例として説明しているが、前面バスバー１４２も同様に適用することができる。
このとき、フィンガー電極１４１を含む第１電極１４０は、めっき法によって形成することができる。したがって、第１電極がエミッタ部１２１の内部に埋め込まれず、反射防止膜１３０の開口部１３０Ｈを介して露出されたエミッタ部１２１の表面に接触することができる。
したがって、フィンガー電極１４１を含む第１電極１４０がエミッタ部１２１内部に 埋め込まれず、エミッタ部１２１の表面に接触されて形成される構造は、製造工程時の自己整合（selfalign）が可能なので、製造工程をさらに簡素化することができる。
なお、フィンガー電極１４１を含む第１電極１４０がエミッタ部１２１内部に埋め込まれないので、第１電極１４０がエミッタ部１２１を突き抜け基板１１０と短絡の問題が全くなく、めっき法自体の特性により、第１電極１４０とエミッタ部１２１の間の接触抵抗もさらに低減することができる。
このように、反射防止膜１３０の第１領域(Ｓ１)上に形成される第１電極１４０は、例えば、フィンガー電極１４１は、複数の開口部１３０Ｈを介して露出されたエミッタ部１２１の第１表面に位置するシード層(１４１Ｓ)、およびシード層(１４１Ｓ)の上に位置する導電性金属層(１４１Ｍ)を含むことができる。
ここで、シード層(１４１Ｓ)は、ニッケルを含み、導電性金属層(１４１Ｍ)は、銅(Ｃｕ)、スズ(Ｓｎ)と銀(Ａｇ)の内少なくとも一つを含んで形成することができる。
例えば、導電性金属層(１４１Ｍ)は、銅(Ｃｕ)とスズ(Ｓｎ)を主成分として含んで形成され、又は銀(Ａｇ)を主成分として含んで形成され得る。
図６は、第１電極１４０のうちフィンガー電極１４１を一例として示しているが、前面バスバー１４２もフィンガー電極１４１と同じ構造を有することができ、併せて、 前面バスバー１４２が形成される反射防止膜１３０の部分も図６の説明をそのまま適用することができる。
以下の図７乃至図１０は、本発明に係る太陽電池の製造方法の一例について簡単に説明するための図である。
まず、図７に示されたように、第１シートにエミッタ部１２１の低濃度ドーピング部１２１Ｌ、反射防止膜１３０が形成された基板１１０を用意する。基板１１０の第１シートに低濃度ドーピング部１２１Ｌと反射防止膜１３０は、さまざまな方法で形成され得る。
一例として、第１導電型（例えば、ｐ型）を有し単結晶シリコンまたは多結晶シリコンからなる基板１１０の第１シート側に第２導電型を有する不純物、［例、リン(Ｐ)］を含有したエミッタ部１２１の低濃度ドーピング部１２１Ｌを形成する。
低濃度ドーピング部１２１Ｌを形成する前に、または低濃度ドーピング部１２１Ｌを形成した後、平坦面である基板１１０の第１シート［または低濃度ドーピング部１２１Ｌの表面］または前面と後面に反応性イオンエッチング法（reaction ion etching）のようなドライエッチング法やウェットエッチング法を用いて基板１１０の第１シートまたは前面と後面に複数の凸と複数の凹部を有するテクスチャリング表面を形成することができる。
次に、プラズマ化学気相蒸着法（plasma enhanced chemical vapor deposition、ＰＥＣＶＤ）などを用いて基板１１０の第１シート側に形成された低濃度ドーピング部１２１Ｌの上に反射防止膜１３０を形成することができる。
このように、基板１１０の第１シートには、低濃度ドーピング部１２１Ｌと反射防止膜１３０が形成されうる。
その後、図８に示されたように、第２導電型の不純物を含有するドーピングペースト（ＰＥ）を反射防止膜１３０の第１領域（Ｓ１）上に形成する。
このようなドーピングペースト（ＰＥ）は、インクジェットプリンティング法（ink jetting）、スピンコート法（spin coating）、またはスクリーン印刷法等を用いて形成することができる。
このように、反射防止膜１３０の第１領域（Ｓ１）上にドーピングペースト（ＰＥ）が塗布されると、図８に示されたように、レーザー照射装置（ＬＢ）を利用してドーピングペースト（ＰＥ）が位置する反射防止膜１３０の第１領域（Ｓ１）にレーザービームを照射する。
このように、反射防止膜１３０の第１領域（Ｓ１）にレーザービームが照射されると、図９に示されたように、反射防止膜１３０の第１領域（Ｓ１）には、複数の開口部（ １３０Ｈ）が形成され得る。
このように、反射防止膜１３０の第１領域（Ｓ１）に形成された複数の開口部１３０Ｈの配列は、前の図３乃至図５で説明したのと同一である。
次に、図１０に示されたように、めっき法を用いて反射防止膜１３０の第１領域（Ｓ１）にフィンガー電極１４１を形成することができる。図１０でフィンガー電極１４１のみを一例として示しているが、前面バスバー１４２も同じ方法で形成することができる。
以降、図１および図２に示されたように、基板１１０の後面に第２電極１５０と後面電界部１７２を形成し、本発明に係る太陽電池を完成することができる。
本発明に係る太陽電池は、反射防止膜１３０の第１領域（Ｓ１）にレーザービームを照射する際に、レーザービームの移動速度を相対的に高めることができ、出力されるレーザービームのパワーも相対的に小さくすることができる。したがって、太陽電池の工程時間や、工程コストをさらに削減することができる。
一例として、レーザー照射装置（ＬＢ）によって出力されるパワーは、一例として５Ｗ〜２５Ｗの間でありえ、また、レーザー照射装置の移動速度は一例で０．５〜１０ｍ ／ ｓの間で有り得る。
以上で、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、次の請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の 多くの変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属する。

Claims (20)

  1. 第１導電性不純物を含有する基板と、
    前記基板の第１シートに配置され、前記第１導電性不純物と反対の第２導電性不純物を含有して前記基板とｐ−ｎ接合を形成するエミッタ部と、
    前記エミッタ部上に位置する反射防止膜と、
    前記反射防止膜の上に位置して、前記エミッタ部と接続する第１電極と、
    前記基板の第２シート上に配置して、前記基板と接続する第２電極とを含み、
    前記反射防止膜中で前記第１電極の下に位置する第１領域は、複数の開口部を備え、前記第１電極は、前記複数の開口部を介して露出された前記エミッタ部に接触する、太陽電池。
  2. 前記反射防止膜において、前記複数の開口部は、前記第１電極の下に位置する前記第１領域内に形成され、前記第１電極が位置していない残りの第２領域には形成されない、請求項１記載の太陽電池。
  3. 前記反射防止膜の第１領域は、第１方向に伸びるフィンガー領域と前記第１方向と交差する第２方向に伸びるバスバー領域を含む、請求項１記載の太陽電池。
  4. 前記反射防止膜の第１領域内に形成される前記複数の開口部それぞれは、互いに離隔して配置される、請求項１記載の太陽電池。
  5. 前記複数の開口部の平面形状は、互いに離隔したドット形状または多角形形状を含む、請求項４記載の太陽電池。
  6. 前記反射防止膜の第１領域の中で、前記フィンガー領域の幅は５μｍ〜２０μｍの間である、請求項３記載の太陽電池。
  7. 前記開口部の最大幅は４μｍ以下である、請求項１記載の太陽電池。
  8. 前記複数の開口部の間の最大間隔は５μｍ以下である、請求項１記載の太陽電池。
  9. 前記エミッタ部は、第１シート抵抗値を有する低濃度ドーピング部と前記第１シート抵抗値より高い第２シート抵抗値を有する高濃度ドーピング部を含み、
    前記高濃度ドーピング部は、前記反射防止膜の第１領域の下に位置し、
    前記低濃度ドーピング部は、前記反射防止膜の第２領域の下に位置する、請求項２記載の太陽電池。
  10. 前記高濃度ドーピング部は、前記反射防止膜の第１領域内に形成された前記複数の開口部のそれぞれの下に位置する、請求項９記載の太陽電池。
  11. 前記反射防止膜の第１領域の下に位置する前記のエミッタ部の中で、
    前記複数の開口部のそれぞれの下に位置する高濃度ドーピング部を除外した第１領域の残りの部分は、前記低濃度ドーピング部をさらに含む、請求項９記載の太陽電池。
  12. 前記高濃度ドーピング部は、前記複数の開口部それぞれの下に位置して複数本で形成される、請求項９記載の太陽電池。
  13. 前記複数本の高濃度ドーピング部は平面で見たときに島形で形成され、一部は互いに離隔され、又は、一部は互に接続される、請求項１２記載の太陽電池。
  14. 前記開口部の開口幅は、前記開口部の下に形成された前記高濃度ドーピング部の幅より狭い、請求項９記載の太陽電池。
  15. 前記複数の開口部の下に形成された前記高濃度ドーピング部それぞれの幅の合計は、前記第１電極の幅より狭い、請求項１２記載の太陽電池。
  16. 前記高濃度ドーピング部は、前記反射防止膜の第１領域内に形成された前記複数の開口部を介して前記第１電極と直接接触する、請求項９記載の太陽電池。
  17. 前記反射防止膜と接する前記エミッタ部の第１シートには、複数の凹凸が形成され、
    前記エミッタ部の第１シートの内前記反射防止膜の第２領域の下に形成される低濃度ドーピング部に形成された凹凸の突起形状はピラミッド形状を含む、請求項９記載の太陽電池。
  18. 前記エミッタ部の第１シートの内で前記反射防止膜の第１領域に形成した複数の開口部を介して露出された高濃度ドーピング部に形成された凹凸の突起形状はピラミッド形状と異なる、請求項１７記載の太陽電池。
  19. 前記エミッタ部の第１シート内で前記反射防止膜の第１領域に形成した複数の開口部を介して露出した高濃度ドーピング部に形成された凹凸の突出高さは、前記エミッタ部の第１シート内で前記反射防止膜の第２領域の下に形成した低濃度ドーピング部に形成した凹凸の突出高さより小さい、請求項９記載の太陽電池。
  20. 前記第１電極は、前記エミッタ部の内部に埋め込まれず、前記反射防止膜の開口部を介して露出された前記エミッタ部の表面に接触される、請求項１記載の太陽電池。
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