JP5873646B2 - 太陽電池 - Google Patents
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Description
CO2排出による温室効果を起こす化石エネルギーと、放射性廃棄物による大気汚染などの地球環境を汚染させる原子力エネルギーなどを代替できる、クリーンエネルギーまたは次世代エネルギーとして重要である。
ここで、光効率を高めるには、光によって発生した電子又はホールなどのキャリアが、n型半導体又はp型半導体に移動する距離を最小化する必要があるという問題がある。
前記保護層は、複数の第1コンタクトホール及び複数の第2コンタクトホールを含み、前記複数の第1コンタクトホールを通じて前記第1電極と前記第1ドーピング領域とが接続され、前記複数の第2コンタクトホールを通じて前記第2電極と前記第2ドーピング領域とが接続されることが好ましい。
前記第1ドーピング領域及び前記第2ドーピング領域は、第1方向及び第2方向に沿って互いに交互に配列され、前記第1方向と前記第2方向は互いに直交することが好ましい。
前記第1電極は、第3方向に沿って直線状に延びており、前記第3方向は前記第1方向または前記第2方向と45度の角度を形成することが好ましい。
前記第1ドーピング領域及び前記第2ドーピング領域は、平面的に見て、四角形形状であることが好ましい。
前記基板は、前面(front side)及び後面(back side)を含み、前記第1ドーピング領域及び前記第2ドーピング領域は、前記基板の後面に配置されるうに形成することが好ましい。
前記基板の前面を通じて光が吸収されることが好ましい。
前記第1ドーピング領域と前記第2ドーピング領域は、互いに異なる導電型の不純物を含むことが好ましい。
基板100は、N型のシリコンウエハとすることができる。以下の実施形態において、不純物及びドーピング領域の極性は、P型のウエハに適用されるように変更することも可能である。
具体的には、互いに隣接する一つの第1ドーピング領域150と一つの第2ドーピング領域160とを第1単位とするとき、第1単位が、第1方向(d1)だけでなく、第2方向(d2)に沿って反復的に配列されている。第1方向(d1)と第2方向(d2)は互いに直交するものである。
本発明の実施形態によって製造された太陽電池において、第1ドーピング領域150と第2ドーピング領域160はPN接合を形成する
図3及び図4を参照すると、基板100の上に第1ドーピング領域150及び第2ドーピング領域160を覆うように保護層170が配置される。
第1グリッド電極180と第2グリッド電極190は互いに対向する位置に配置され、第3方向(d3)と直交する方向に沿って延びている。第1グリッド電極線181は、第1方向(d1)または第2方向(d2)とほぼ45度の角度を形成する第3方向(d3)に沿って延びている。第2グリッド電極線191は、第3方向(d3)と反対方向に第1グリッド電極線181と実質的に平行に延びている。
第1グリッド電極線181と第2グリッド電極線191は、実質的に直線状に延びている。
図5は、ウエハー基板の表面に縞状(Stripe Pattern)にn+領域とp+領域を有するドーピング領域を示す。縞状のP+領域はWAの幅を有する。
即ち、p+領域(第1ドーピング領域)とn+領域(第2ドーピング領域)が格子状に互いに交互に配列されている。ここで、p+領域は第2方向(d2)にWBの幅を有する。第1方向(d1)への幅もWBと同一にすることができる。
言い換えると、ドーピング領域が縞状に配列された場合よりも格子状に互いに交互に配列された場合に、確率的にキャリアの移動距離が短くなるので、寿命(Life Time)が短いキャリアも収集が可能になって、同一の光照射条件下でも高い光効率を有することができる。
図7は、図5で説明したパターン構造を有する場合に光によって発生した電子キャリアが受ける電界を示し、図8は、図6で説明したパターン構造を有する場合に光によって発生した電子キャリアが受ける電界を示す。
図9を参照すると、図3及び図4を参照して説明した実施形態と大部分同一である。ただし、コンタクトホール(CH3、CH4)を通じてドーピング領域(210、220)と接続されているグリッド電極線(271、281)の形状に相違がある。
第3グリッド電極線271及び第4グリッド電極線281はジグザグ状に延長される部分を含む。
図10を参照すると、基板の表面に、広い面積を占める第5ドーピング領域370と、第5ドーピング領域370によって囲まれており、実質的に島型に形成されている第6ドーピング領域380とが配置される。
複数の第5コンタクトホール(CH5)は、一定の間隔を有して第5ドーピング領域370に対応する位置に形成されており、複数の第6コンタクトホール(CH6)は、第6ドーピング領域380に対応する位置に形成されている。
図11及び図12を参照すると、基板100の上に第1ドーピング膜110を蒸着し、第1ドーピング膜110の上に拡散防止膜120を蒸着する。
この場合、露出した基板100の表面に該当する部分と、パターニングを行って残存している第1ドーピング膜110及び拡散防止膜120部分を平面的に見るとき、格子状に互いに交互に配列されるように形成する(図11参照)。
拡散防止膜120は、ドーピングされないシリコン酸化物で形成することができる。
第2ドーピング膜140は、N型の不純物がドーピングされたシリコン酸化物で形成することができる。このシリコン酸化物は、例えば、シリコンダイオキシド(SiO2)とすることができる。N型の不純物は、リン(P)、砒素(As)または類似する特性を有する他の物質とすることができる。
このとき、基板100と接触している第2ドーピング膜140から不純物を拡散させて、第2ドーピング領域160を形成する。第1ドーピング領域150と第2ドーピング領域160は同時に形成できる。
図15及び図17を参照すると、第1ドーピング膜110及び拡散防止膜120をマスクとして用いて、基板100の表面に不純物イオンを注入する。
この時、基板100に対してエッチング選択比が大きいフッ化水素(HF)を用いて第1ドーピング膜110、拡散防止膜120、及び第2ドーピング膜140をエッチングすることができる。
具体的には、互いに隣接する一つの第1ドーピング領域150と一つの第2ドーピング領域160とを第1単位とするとき、第1単位が、第1方向(d1)だけでなく、第2方向(d2)に沿って反復的に配列されている。第1方向(d1)と第2方向(d2)は直交することができる。
本実施形態によって製造された太陽電池において、第1ドーピング領域150と第2ドーピング領域160はPN接合を形成する。
ここで、第1グリッド電極線181は、第1コンタクトホール(CH1)を通じて第1ドーピング領域150と接続するために、第3方向(d3)に沿って直線状に延長するように形成する。また、第2グリッド電極線191は、第2コンタクトホール(CH2)を通じて第2ドーピング領域160と接続するために、第3方向(d3)に沿って直線状に延長するように形成する。
110 第1ドーピング膜
120 拡散防止膜
140 第2ドーピング膜
150 第1ドーピング領域
160 第2ドーピング領域
170 保護層
180、190 (第1、第2)グリッド電極
181、191 (第1、第2)グリッド電極線
210 第3ドーピング領域
220 第4ドーピング領域
270、280 (第3、第4)グリッド電極
271、281 (第3、第4)グリッド電極線
350 保護層
370 第5ドーピング領域
380 第6ドーピング領域
CH1、CH2 第1及び第2コンタクトホール
CH3、CH4 第3及び第4コンタクトホール
CH5、CH6 第5及び第6コンタクトホール
Claims (8)
- 基板と、
前記基板の表面に配置される第1ドーピング領域及び第2ドーピング領域と、
前記第1ドーピング領域及び前記第2ドーピング領域の上に配置される保護層とを有し、
前記第1ドーピング領域及び前記第2ドーピング領域は、平面的に見て、互いに直接接する正方形形状であり、前記基板の表面上に、格子状(GridPattern)をなして、第1方向及び第2方向に沿って互いに隣接して交互に配列され、
前記第1方向と前記第2方向は、互いに直交することを特徴とする太陽電池。 - 前記保護層上に配置される第1電極及び第2電極をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。
- 前記保護層は、複数の第1コンタクトホール及び複数の第2コンタクトホールを含み、
前記複数の第1コンタクトホールを通じて前記第1電極と前記第1ドーピング領域とが接続され、前記複数の第2コンタクトホールを通じて前記第2電極と前記第2ドーピング領域とが接続されることを特徴とする請求項2に記載の太陽電池。 - 前記第1電極は、第3方向に沿って直線状に延びており、前記第3方向は前記第1方向または前記第2方向と45度の角度を形成することを特徴とする請求項3に記載の太陽電池。
- 前記第1電極及び前記第2電極は、それぞれジグザグ形状にて延長している部分を含むことを特徴とする請求項3に記載の太陽電池。
- 前記基板は、前面(frontside)及び後面(backside)を含み、前記第1ドーピング領域及び前記第2ドーピング領域は、前記基板の後面に配置されるように形成することを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。
- 前記基板の前面を通じて光が吸収されることを特徴とする請求項6に記載の太陽電池。
- 前記第1ドーピング領域と前記第2ドーピング領域は、互いに異なる導電型の不純物を含むことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。
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