KR0162298B1 - 태양전지의 제조공정 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양산이 가능한 고효율 태양전지에 관한 것으로, 이와 관련하여 일반적으로 사용되고 있는 종래의 태양전지 제조공정은 열 증착법에 의한 박막 전극 공정과 스크린 프린팅에 의한 후막 전극 공정이 있으며 박막 전극 공정은 고효율 태양전지를 얻을 수 있으나 전극 패턴에 대한 감광작업과 열 증착시 소요되는 비용이 많이 들어 실제의 생산에는 사용되지 못하고 박막전극의 경우는 일반적으로 Ti-Pd-Ag의 3층 전극을 사용하는데 상기 Ti는 실리콘과 저항 접촉이 가장 잘 되는 물질로 이를 사용하면 충분히 접촉 저항을 낮추어서 효율을 높일 수 있으나 감광 작업으로 인하여 비용이 많이 소요되는 단점을 가지고 있다.
이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 태양전지의 제조 공정에 따르는 결함을 감안하여 Si3N4를 반사 방지막과 확산 및 금속도금에 대한 마스크로 사용하여 전면 전극부를 레이저 그루빙(Laser Grooving)하여 크게 확산시킴으로써 저항 접촉 특성을 향상시키고 전극의 접촉면적을 넓게 하여 접촉 저항이 감소되도록 하는 효과가 있다.
Description
제1도는 일반적인 태양전지의 구조도.
제2도(a) 내지 (h)는 본 발명에 따른 태양전지의 제조공정도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 전면전극 2 : AR 코팅층
3 : n+도핑층 4 : P형 실리콘
5 : P+도핑층 6 : 후면전극
본 발명은 양산이 가능한 고효율 태양전지에 관한 것으로, 특히 전극부의 레이저 그루빙(Grooving)과 고 농도 도핑에 의하여 전극부의 접촉 저항을 향상시키는데 적당하도록 한 태양전지의 제조공정에 관한 것이다.
제1도는 태양전지의 구조도로서 이와 관련하여 일반적으로 사용되고 있는 종래의 태양전지 제조공정은 열 증착법에 의한 박막 전극 공정과 스크린 프린팅에 의한 후막 전극 공정이 있으며 박막 전극 공정은 고효율 태양전지를 얻을 수 있으나 전극 패턴에 대한 감광 작업과 열 증착시 소요되는 비용이 많이 들어 실제의 생산에는 사용되지 못하고 실험실에서 효율만을 높이는 목적으로 여러 가지 특별한 공정과 더불어 병행되어 시행되고 있다.
그리고 후막 전극 공정은 패턴이 된 스크린을 통하여 Ag 페이스트를 스크린 프린팅하고 이것을 적절한 온도에서 열처리하여 전극을 형성하는 것으로 실제의 생산에는 대부분 이와 같은 방법이 사용되고 있다.
그런데 태양전지의 효율을 높이기 위해서 가장 중요한 것 중의 하나는 실리콘 웨이퍼와 전극사이의 접촉저항을 낮추는 것인데 박막전극의 경우는 일반적으로 Ti-Pd-Ag의 3층 전극을 사용하는데 상기 Ti는 실리콘과 저항접촉이 가장 잘 되는 물질로 이를 사용하면 충분히 접촉 저항을 낮추어서 효율을 높일 수 있으나 감광 작업으로 인하여 비용이 많이 소요되는 단점을 가지고 있다.
그리고 후막 전극의 경우는 일반적으로 Ag 페이스트를 사용하여 전극을 형성하게 되는데 상기 Ag 페이스트내에 있는 유리 성분으로 인하여 접촉 저항이 높아지면 또한 고효율을 얻기 위해서 도핑층이 얇은 접합을 형성해야 하나 상기 Ag 페이스트 내에 유리의 침투로 접합면이 파괴될 수 있으므로 접합면을 작게 만드는 데에는 한계가 있게 된다.
또한 박막 전극 공정은 고효율 태양전지를 만들 수 있으나 전극 공정시 너무 많은 비용이 들기 때문에 실제 생산에는 부적합하며 후막 전극 공정은 어느 정도 값싸게 태양전지를 만들 수 는 있으나 고효율의 태양전지를 만드는 데에는 한계가 있게 된다.
이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 태양전지의 제조 공정에 따르는 결함을 감안하여 Si3N4를 반사방지막과 확산과 금속도금에 대한 마스크로 사용하여 전면 전극부를 레이저 그루빙(Laser Grooving)하여 크게 확산시킴으로써 저항 접촉 특성을 향상시키고 전극의 접촉면적을 넓게 하여 접촉 저항이 감소되도록 한 창안한 것으로 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
제2도(a) 내지 (h)는 본 발명에 따른 태양전지의 제조 공정으로서 이에 도시한 바와 같이 P형 실리콘 웨이퍼(제2도(a))를 NaOH를 사용하여 텍스춰 에칭을 한 후(제2도(b)) POCl3을 사용하여 900℃에서 30분 동안 도핑한다(제2도(c)).
그리고 그 위에 LPCVD 방법으로 Si3N4를 650-750Å정도 증착하여 확산과 금속도금 마스크로 사용될 뿐만 아니라 반사 방지막의 역활을 할 수 있도록 하고(제2도(d)) 그 후에 전면부에 레이저 그루빙(Laser Grooving)을 하며(제2도(e)) 레이저 그루빙이 된 부분에 950℃에서 1시간 동안 n++도핑을 한다(제2도(f)).
그리고 뒷면에는 알루미늄을 스크린 프린팅 방법에 의해 프린팅하고 700℃..800℃ 사이에서 열 처리하여 상기 알루미늄이 n 도핑층과 Si3N4층을 뚫고 들어가 P++도핑이 되도록 한다(제2도(g)).
그 후 n++도핑이 된 실리콘 위에 무전해 도금 방법으로 Ni와 Cu를 도금하여 전면전극을 형성하며(제2도(h)) 이렇게 제조된 태양전지는 최고 18%까지의 효율을 낼 수가 있다.
그리고 이와 같은 제조공정에 의한 태양전지는 레이저 그루빙으로 빛을 받는 면적은 줄이지 않고 전극 접촉면적은 넓게 하여 접촉저항을 낮추게 되며 그 부분에 n++도핑을 하여 전극과 실리콘 사이에 저항 접촉 특성을 좋게 하면서도 빛을 받는 부분은 얇은 접합면을 이루게 하여 청색 빛에 대한 반응 특성을 우수하게 하고 또한 효율을 높이면서 박막 전극에서와 같이 감광 작업은 하지 않고 레이저 그루빙과 금속 부전해 도금법을 이용하여 높은 효율을 얻을 수 있게 된다.
이상에서와 같이 본 발명은 적은 코스트로 높은 효율의 얻으면서 감광 작업을 하지 않고 실제 생산에 적용할 수 있는 태양전지를 구현할 수 있는 효과를 창출한다.
Claims (1)
- P형 실리콘 웨이퍼를 텍스춰 에칭을 한 후 n-도핑하고 그 위에 LPCVD방법으로 Si3N4를 증착하여 확산과 금속도금 마스크로 사용하며 그 후에 전면부에 레이저 그루빙(Laser Grooving)을 하고 레이저 그루빙이 된 부분에 n++도핑을 하며 그 뒷면에는 알루미늄을 스크린 프린팅 방법에 의해 프린팅하고 열 처리하여 상기 알루미늄이 n 도핑층과 Si3N4층을 뚫고 들어가 P++도핑이 되게 하며 이어서 n++도핑이 된 실리콘 위에 무전해 도금 방법으로 Ni와 Cu를 도금하여 전면전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조공정.
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