KR100192257B1 - 태양전지 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전면 전극 패턴 부분을 제외한 부분에 반사방지막을 형성하기에 적당하도록 한 태양전지 제조방법에 관한 것으로, 종래에는 열처리시 전면 부위가 노출되어 오염되기 쉽고 여러개의 태양전지를 모듈화 할 때 솔더링이 어려울 뿐만 아니라 파이어-트로우 방법에서 전면 전극 형성시 Ag페이스트가 TiO₂막을 뚫고 들어가야 하기 때문에 열처리조건이 매우 까다로운 문제가 있어 본 발명에서는 이를 해결하고자 전면 전극 패턴보다 작은 크기의 마스크를 전면에 위치시켜 실리콘과 전극 금속간의 접촉 영역을 줄임과 동시에 반사방지막을 형성하여 공정 중의 전면부 오염을 방지할 수 있는 태양전지 제조방법을 제공한 것이다.

Description

태양전지 제조방법

제1도는 종래의 태양전지 공정순서도.

제2도는 본 발명의 태양전지 공정 순서도.

제3도는 본 발명의 전 후면 전극 및 반사방지막 패턴을 나타낸 도면.

제4도는 본 발명에 의한 태양전지의 특성을 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 그리드 2 : 버스 바

본 발명은 단결정 실리콘 태양전지 제조방법에 관한 것으로, 특히 전면 전극 패턴부분을 제외한 부분에 반사방지막을 형성하기에 적당하도록 한 것이다.

일반적으로 단결정 실리콘 태양전지 제조시 기판재료로 n형 또는 p형 실리콘웨이퍼를 사용하는데 재료의 특성이나 공정에서의 유리함 대문에 현재는 p형 웨이퍼가 대부분 사용되고 있다.

그리고 웨이퍼의 결정 방위는 (111)이나 (100)방위를 사용하며 광반사를 줄이기 위한 텍스쳐(Texture) 구조를 형성할 때 방향성 에칭에 유리한 (100)웨이퍼가 많이 사용된다.

그 다음 공정으로는 텍스쳐 표면을 갖는 p형 웨이퍼에 이온주입이나 역확산 등의 방법으로 인을 도핑하여 n+층을 형성하여 PN구조를 갖게 한다.

다음에는 두가지의 서로 다른 공정으로 진행되는데 제1도의 종래예 1과 같이 BSF 층과 전/후면 전극을 형성하고 광반사 방지막을 형성하는 방법과 제1도의 종래예 2와 같이 반사방지막을 먼저 형성하고 BSF 층 및 전후면 전극을 형성하는 방법이 있다.

한편, 광반사 방지막을 형성하는 방법에는 스핀온(spin-on) 코팅법과 스프레이(Spray)코팅법이 있는데, 텍스쳐 표면인 경우 막의 균일성이 양호한 스프레이 코팅법이 주로 이용된다.

또한, BSF 층과 전후면 전극 형성방법으로는 박막에 의한 것과 스크린 프린팅에 의한 후막법이 있는데 원가가 적게 드는 후막법이 많이 이용된다. 여기서 스크린 프린팅법이란 원하는 전극 패턴을 실크나 스테인레스 스틸 등의 스크린에 제작하여 기판 웨이퍼에 Al과 Ag페이스트를 프린팅한 후 600~800℃ 온도에서 열처리하는 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래기술에 있어서는 BSF층, 전후면 전극을 형성하고 반사방지막을 형성하는 방법은 BSF 형성시 전면 부위가 그대로 노출되어 열처리시 오염되기 쉬우며, 또한 여러개의 태양전지를 모듈화할 때 솔더링(soldering)하기가 어려운 문제가 있다.

또한 전면에 반사방지막을 형성하고 BSF층 및 전후면 전극을형성하는 방법, 즉 파이어-트로우(fire-through)방법은 전면 전극 형성시 Ag 페이스트가 600~700Å의 TiO₂막을 뚫고 들어가야 하기 때문에 열처리 조건이 매우 까다로운 결점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 결점을 해결하기 위한 것으로 파이어-트로우 법으로 반사방지막 형성시 전면전극 패턴보다 작은 크기의 마스크를 전면에 놓음으로서, 실리콘과 전극 금속간의 접촉 영역을 줄임과 동시에 반사방지막을 형성하여 공정 중의 전면부 오염을 방지할 수 있는 태양전지 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하에서 이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 쵸크랄스키(Czochralski)법으로 성장시킨 단결정 실리콘 인곳(Ingot)을 10×10cm크기로 에즈-컷(as-cut)한 웨이퍼를 기판으로 사용하여 웨이퍼 표면에 피라밋 형상을 만들어 준다.

또한 n+층은 인 고체소스를 사용하여 880℃이 확산로에서 30분 동안 도핑하므로 쉬트(sheet) 저항이 23~25Ω/?되도록 하며 보호층은 건식 산화를 통하여 150Å정도의 산화막을 입힌다.

이와 같은 기판을 사용하여 본 발명에서는 다음과 같은 실시예를 통해 태양전지를 제조한다.

본 발명의 실시예는 난 파이어-트로우(non fire-through)법으로 상기의 기판에서 후면 부위전면에 알루미늄 페이스트를 스크린 프린팅으로 약50~80㎛입힌 후 상온에서 5분간 레벨링하고 120℃의 오븐에서 15분간 건조시켜 알루미늄 페이스트 속의 유기물을 제거한다.

다음에 IR 벨트로(belt furnace)를 사용하여 750℃에서 2~3분간 열처리하므로 알루미늄이 실리콘 속으로 약 10㎛ 정도 확산되게 하여 BSF(Back Surface Field)층을 형성하고 이 BSF 층 위에 제3(a)도와 같은 패턴으로 은 페이스트를 스크린 프린팅한다.

그리고 BSF 층 형성과 같은 조건에서 레벨링 및 건조시킨 다음 제3(b)도의 패턴을 전면 부위에 은 페이스트로 스크린 프린팅, 레벨링, 건조시킨 후 IR 벨트로를 사용하여 630~650℃에서 1~2분간 전후면 동시 열처리하므로 전후면 전극을 형성한다.

다음에 표면 부위 전체에 스프레이 방법을 통해 TiO₂막을 약 600~700Å입혀 반사방지막을 형성한다.

이 때, 실리콘과 전극 금속간의 접촉면적을 줄이기 위하여 제3(c)도에 도시한 바의 그리드(1) 폭 150㎛, 버스바(2)폭 1mm, 그리드(1)간의 간격 4mm인 반사방지막 마스크를 제3(d)도에 그의일부를 확대하여 도시한 바와 같이, 제3(b)도의 전면전극 위에 정렬하여 올려놓고, 반사방지막을 코팅하여 형성한 다음, 반사방지막 마스크를 떼어내면 반사방지막 마스크를 씌웠던 부분을 제외한 전 영역에 걸쳐 반사방지막이 형성된다.

상기 실시예와는 달리 파이어-트로우법을 이용하여 먼저 전면에 TiO₂를 스프레이법으로 약 600~700Å두께로 입히고 상기 실시예와 같은 조건으로 BSF 층 및 전후면 전극을 형성하여도 된다.

이와 같이 본 발명은 제4도와 같이 광전변환효율이 15.82%인 태양전지를 제조할 수 있으며 특히 반사방지막 마스크를 전면전극 패턴보다 적게 하여 소수캐리어의 표면 재결합을 억제시키므로 단락 전류와 개방전압이 커져 광전 변환효율을 향상시킬 수 있는 특징을 갖는다.

Claims (2)

1. 실리콘 기판을 준비하는 단계, 상기 실리콘 기판상에 산화막을 형성하는 단계. 상기 산화막상에 전면 전극 패턴을 형성하는 단계, 상기 전면 전극 패턴보다 선폭이 작은 마스크를 사용하여 전면에 반사 방지막을 형성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 반사방지막은 산화티타늄(TiO₂)을 스프레이법으로 600~700Å 형성함을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.