KR100322734B1 - 함몰전극형 태양전지의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 p형 반도체 기판에 텍스처링을 실시하여 기판 전면과 후면에 피라미드 구조를 형성하는 단계; 상기 반도체 기판 전면에 n형 불순물을 확산하여 pn접합으로 n+층을 형성하는 단계; 반도체 기판 전면에서 전극 형성 영역을 제외한 나머지 영역에 티탄과 산소를 함유한 화합물을 분무증착하여 산화규소막과 산화티탄막을 형성한 다음, 반도체 기판 후면에 산화규소막과 산화티탄막을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판 전면의 전극 형성 영역에 홈을 형성하는 단계; 상기 홈내부로 n형 불순물을 도핑하는 단계; 상기 반도체 기판 후면에 도전성 물질을 증착시켜 도전물질층을 형성하는 단계, 상기 반도체 기판 전면의 흠과 반도체 기판 후면의 도전물질층 상부에 전도성 금속을 도금하여 전면전극과 후면전극을 각각 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 함몰전극형 태양전지의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 낮은 제조원가로 산화규소막보다 큰 굴절율을 갖는 산화티탄막을 더 형성시킴으로써 반도체 기판 전면에서의 입사광 반사로 인한 광학적 손실을 감소시킬 수 있어서 전지의 변환효율이 향상된다.
Description
본 발명은 함몰전극형 태양전지의 제조방법에 관한 것으로서, 상세하기로는 반도체 기판 전면에서의 입사광의 반사를 효율적으로 감소시킴으로써 변환효율이 향상된 함몰전극형 태양전지를 저렴한 제조비용으로 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.
태양전지는 반도체의 광 기전력 효과를 이용한 것으로서, p형 반도체와 n형 반도체를 조합하여 만든다. p형 반도체와 n형 반도체가 접한 부분(pn 접합부)에 빛이 들어오면, 빛 에너지에 의하여 반도체 내부에서 마이너스의 전하(전자)와 플러스의 전하(정공)가 발생한다.
빛에너지에 의해 발생된 전자와 정공은 내부의 전계에 의하여 각각 n형 반도체측과 p형 반도체측으로 이동하여 양쪽의 전극부에 모아진다. 이러한 두 개의 전극을 도선으로 연결하면 진류가 흐르고 외부에서 전력으로 이용할 수 있게 된다.
태양전지는 전극의 형태에 따라 스크린 프린팅형 태양전지(Screen Printing Solar Cell: SPSC)와 함몰전극형 태양전지(Buried Contact Solar Cell: BCSC)로 구분할 수 있다.
전극 형성시 스크린 프린팅법을 사용하는 SPSC는 일반적으로 제조하기가 용이하지만 변환효율이 낮은 편이다. 한편, BCSC는 SPSC와 거의 동일한 제조원가로 제조할 수 있는 동시에, 변환효율이 보다 높은 편이다. 따라서 BCSC 전지가 미래의 상업적인 태양전지의 주류를 이루게 될 것이다.
제1도는 종래의 BCSC의 구조를 나타낸 도면이고, 이를 제조하는 방법은 다음과 같다.
먼저 반도체 기판 (1)에 텍스처링을 실시하여 기판 전면과 후면에 피라미드 구조를 형성한다. 상기 반도체 기판 전면 (1) 상부에 인을 주입하여 pn접합을 형성하여 n+층 (2)을 형성한 다음, 산화공정을 실시하여 반도체 기판 전면과 후면에 산화막을 형성한다. 산화막으로서 통상적으로 산화규소막 (3)을 주로 이용한다. 레이저나 기계톱(sawing machine)을 이용하여 상기 반도체 기판 전면내로 홈을 깊게 스크라이빙한 다음, 이 홈내에 전면전극 (4)를 형성한다.
반도체 기판 (1) 후면에는 알루미늄을 증착하고 소결하여 p+층(2')를 형성한다. 그 상부에 전도성 금속을 도금하여 후면전극 (6)을 형성한다.
BCSC는 상기 방법으로부터 알 수 있듯이 산화규소막 (3)을 형성하기 위한 산화공정을 반드시 거치게 되는데, 이 공정에는 고가의 장비가 반드시 필요하다. 또한 입사광의 반사를 감소시키기 위하여 산화막 상부에 반사방지막으로서 산화티탄막을 더 형성시키기도 하는데, 이러한 산화티탄막을 형성하기 위해서는 고순도의 물질을 사용해야 한다. 그러므로 반사방지막 형성시 많은 비용이 소요되고, 특히 입사광의 반사로 인한 손실을 최소화시키기 위하여 산화규소막보다 큰 굴절율을 갖는 산화티탄막을 더 형성시킨다는 것은 경제적인 면을 고려해 볼 때 현실적으로 적용이 거의 불가능하였다.
그러므로 본 발명은 상기 문제점을 해결하여 낮은 제조원가로 반도체 기판전면에서의 입사광의 반사를 효과적으로 제어함으로써 변환효율이 보다 향상된 함몰전극형 태양전지를 용이하게 제조할 수 있는 방법을 제공함에 그 목적을 두고 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 p형 반도체 기판에 텍스처링을 실시하여 기판 전면과 후면에 피라미드 구조를 형성하는 단계;
상기 반도체 기판 전면에 n형 불순물을 확산하여 pn접합으로 n+층을 형성하는 단계;
반도체 기판 전면에서 전극 형성 영역을 제외한 나머지 영역에 티탄과 산소를 함유한 화합물을 분무증착하여 산화규소막과 산화티탄막을 형성한 다음, 반도체 기판 후면에 산화규소막과 산화티탄막을 형성하는 단계;
상기 반도체 기판 전면의 전극 형성 영역에 홈을 형성하는 단계;
상기 홈내부로 n형 불순물을 도핑하는 단계;
상기 반도체 기판 후면에 도전성 물질을 증착시켜 도전물질층을 형성하는 단계;
상기 반도체 기판 전면의 홈과 반도체 기판 후면의 도전물질층 상부에 전도성 금속을 도금하여 전면전극과 후면전극을 각각 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 함몰전극형 태양전지의 제조방법이 제공된다.
상기 반도체 기판 전면에서 금속 마스크를 이용하여 전극 형성 영역을 제외한 나머지 영역에 산화규소막과 산화티탄막을 형성하는 단계에서 티탄과 산소를 함유한 화합물로는 테트라이소프로필 티타나이트(TetreisoPropyl Titanate: 이하 TPT), 티타늄 테트라클로라이드(titanium tetrachloride) 등이 이용될 수 있는데, 특히 TPT가 바람직하다. 이러한 화합물들은 고순도 품질이지 않아도 사용이 가능하며 이를 반도체 기판상에 분무증착시키면 제조시간과 비용이 절감되면서 반도체 기판 상부에 산화규소막과 산화티탄막을 형성할 수 있게 된다.
상기 산화규소막의 두께는 100∼200Å이고 산화티탄막의 두께는 600∼720Å이다.
상기 전도성 금속은 니켈, 구리, 은, 티타늄 및 팔라듐, 주석, 아연, 인듐 및 그 산화물중에서 선택된 적어도 하나이다.
이하, 본 발명의 함몰전극형 태양전지의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 반도체 기판 (1)을 화학적으로 에칭하여 기판 전면과 후면에 피라미드 구조를 형성시킨다. 그리고 나서 반도체 기판 전면에 n형 불순물을 확산시켜 n+층 (2)를 형성한다.
그 후 금속 마스크를 이용하여 전극 형성 영역 (8)을 제외한 나머지 영역에 티탄과 산소를 함유한 화합물을 분무증착시키면 산화규소막 (3)과 산화티탄막 (7)이 순차적으로 형성된다. 이 때 전극 형성 영역 (8)은 후속공정에서 선택적으로 식각된다.
반도체 기판 후면에도 산화규소막 (3)과 산화티탄막 (7)을 순차적으로 형성한다.
식각액을 이용한 화학적 에칭을 실시하여 전극형성 영역 (8)에 홈을 스크라이빙한 다음, 이 홈내로 n형 불순물인 인을 확산시켜 n++층을 형성한다.
반도체 기판 (1) 후면의 산화티탄막 (7) 상부에 도전성 물질을 증착시켜 도전물질층 (5)를 형성한다. 이 때 도전성 물질로는 통상적으로 이용되는 물질이면 그 사용이 무방하며, 그중에서도 알루미늄이 적합하다
상기 반도체 기판 (1) 전면내의 하나 이상의 홈과 반도체 후면의 도전물질충 상부에 전도성 금속을 도금하여 전면전극 (4)와 후면전극(6)을 형성시킨다. 이 때 전도성 금속은 선택적 도금이 가능한 무전해도금방법이나 전기 도금방법을 이용하여 도금한다.
상기 반도체 기판 상부에 산화규소막 (3)과 산화티탄막 (7) 형성시 사용하는 분무장치와, 이를 이용한 분무증착공정을 설명하면 다음과 같다.
가열판 (9) 상부에 반도체 기판 (1')을 올려 놓고 약 300℃까지 승온시킨다. 일정량의 질소가스를 가스 공급라인 (13)을 통하여 저장탱크 (11)에 공급한다. 이 때 질소가스 공급량은 조절기 (12)를 이용하여 조절한다.
분무기건 (10)을 이용하여 반도체 기판 (1') 상부에 TPT를 골고루 분무한 후, 3∼5분정도가 경과되면 TPT가 굳어져 반도체 기판 상부에 산화규소막과 산화티탄막이 형성된다.
상기 산화규소막과 산화티탄막의 두께는 분무증착시 실험조건에 따라 변화될수 있으나 통상적인 조건하에서 산화티탄막 (7)이 산화규소막 (3)보다 두껍게 형성된다. 보다 구체적으로 산화규소막의 두께는 100∼200Å이고, 산화티탄막의 두께는 600∼720Å이다.
따라서 상기 방법을 이용하면 산화공정과 고순도의 반사방지물질을 이용한 증착공정을 거치지 않고서도 산화규소막과 산화티탄막을 형성할 수 있다. 이 때 형성된 상기 산화티탄막은 불순물 주입시 확산 마스크와 전면전극 형성을 위한 홈 형성시 식각마스크로 이용될 수 있다.
이상, 전술한 바와 같이, 본 발명의 함몰전극형 태양전지는 종래의 함몰전극형 태양전지와는 달리 반도체 기판 전면의 산화막 형성을 위한 별도의 산화공정이 불필요하고, 산화티탄막을 확산 마스크와 식각 마스크로 이용함으로써 고가의 레이저 장비를 사용하지 않고서도 화학적 에칭방법을 이용하여 전면전극을 형성하기 위한 홈을 제조할 수 있어서 전지 제조비용 및 시간을 절감할 수 있다.
본 발명에 따르면, 낮은 제조원가로 산화규소막보다 큰 굴절율을 갖는 산화티탄막을 더 형성시킴으로써 반도체 기판 전면에서의 입사광 반사로 인한 광학적 손실을 감소시킬 수 있어서 전지의 변환효율이 향상된다.
제1도는 종래의 함몰전극형 태양전지의 구조를 나타낸 도면이고,
제2도는 본 발명의 함몰전극형 태양전지의 구조를 나타낸 도면이고,
제3A-G도는 본 발명의 함몰전극형 태양전지의 제조공정을 설명하기 위한 도면이고,
제4도는 본 발명에서 사용하는 분무 시스템의 개략도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1, 1'. 반도체 기판 2. n+층
2'. p+층 3. 산화규소막(SiO2)
4. 전면전극 5. 도전물질층
6. 후면전극 7. 산화티탄막(TiO2)
8. 전극형성 영역 9. 가열판
10. 분무기건 11. 저장탱크
12. 조절기 13. 가스공급라인
Claims (5)
- p형 반도체 기판에 텍스처링을 실시하여 기판 전면과 후면에 피라미드 구조를 형성하는 단계;상기 반도체 기판 전면에 n형 불순물을 확산하여 pn접합으로 n+층을 형성하는 단계;반도체 기판 전면에서 전극 형성 영역을 제외한 나머지 영역에 티탄과 산소를 함유한 화합물을 분무증착하여 산화규소막과 산화티탄막을 형성한 다음, 반도체 기판 후면에 산화규소막과 산화티탄막을 형성하는 단계;상기 반도체 기판 전면의 전극 형성 영역에 홈을 형성하는 단계;상기 홈내부로 n형 불순물을 도핑하는 단계;상기 반도체 기판 후면에 도전성 물질을 증착시켜 도전물질층을 형성하는 단계;상기 반도체 기판 전면의 홈과 반도체 기판 후면의 도전물질층 상부에 전도성 금속을 도금하여 전면전극과 후면전극을 각각 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 함몰전극형 태양전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 산화규소막과 산화티탄막을 형성하는 단계에서 티탄과 산소를 함유한 화합물이 테트라이소프로필 티타나이트, 티타늄 테트라클로라이드로이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 함몰전극형 태양전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 산화규소막의 두께가 100∼200Å가 되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 함몰전극형 태양전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 산화티탄막의 두께가 600∼720Å가 되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 함몰전극형 태양전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 전극이 니켈, 구리, 은, 티타늄 및 팔라듐, 주석, 아연, 인듐 및 그 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 함몰전극형 실리콘 태양전지의 제조방법.
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| KR1019950059493A KR100322734B1 (ko) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 함몰전극형 태양전지의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019950059493A KR100322734B1 (ko) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 함몰전극형 태양전지의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR970054560A KR970054560A (ko) | 1997-07-31 |
| KR100322734B1 true KR100322734B1 (ko) | 2002-06-20 |
Family
ID=37460752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1019950059493A KR100322734B1 (ko) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 함몰전극형 태양전지의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100322734B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104022183A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-09-03 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 一种超薄柔性晶体硅电池的制备方法 |
-
1995
- 1995-12-27 KR KR1019950059493A patent/KR100322734B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104022183A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-09-03 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 一种超薄柔性晶体硅电池的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR970054560A (ko) | 1997-07-31 |
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