KR100366354B1 - manufacturing method of silicon solar cell - Google Patents
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Abstract
실리콘 기판을 습식 식각을 이용하여 불규칙한 피라미드 구조를 형성한 다음, 기판 전면 전체에 걸쳐 n+ 반도체층을 형성한다. 다음, 기판의 전면에 산화막을 형성한 후, 기판의 전면에 사진 식각 공정을 통하여 전극이 형성될 부분에 그리드 패턴을 형성한다. 그리드 패턴을 마스크로 하여 n++ 반도체층이 형성될 부분의 산화막을 제거한 후, n형 불순물을 고농도로 확산하여 n++ 반도체층을 형성한다. 다음, 기판의 후면 전체에 걸쳐 알루미늄을 확산하고 소결하여 p+ 반도체층을 형성한다. 다음, n++ 반도체층을 형성할 때 사용한 그리드 패턴을 이용하여 실리사이드, 니켈 및 구리의 삼중층으로 이루어진 전면 전극을 형성한다. 이때, 실리사이드는 열처리를 통해 니켈과 실리콘이 접촉하는 부분에 형성된다. 다음, 기판의 후면에 Ti/Pd의 이중층으로 이루어진 후면 전극을 형성한다. 이와 같이 실리콘 태양 전지를 제조할 때 n++ 반도체층을 형성하는 단계에서 사용한 그리드 패턴을 이용하여 전면 전극을 형성하므로 사진 식각 공정을 한 번만 실시하여 공정을 간단히 할 수 있고 생산 비용을 줄일 수 있다. 한편, 사진 식각 공정을 한 번 더 사용하여 실리콘 표면을 규칙적인 모양의 역 피라미드 구조로 형성할 수도 있다.The silicon substrate is wet etched to form an irregular pyramid structure, and then an n + semiconductor layer is formed over the entire surface of the substrate. Next, after the oxide film is formed on the entire surface of the substrate, a grid pattern is formed on a portion where the electrode is to be formed by a photolithography process on the entire surface of the substrate. After removing the oxide film of the portion where the n ++ semiconductor layer is to be formed using the grid pattern as a mask, n-type impurities are diffused in high concentration to form an n ++ semiconductor layer. Next, aluminum is diffused and sintered over the entire back surface of the substrate to form a p + semiconductor layer. Next, a front electrode composed of a triple layer of silicide, nickel and copper is formed using the grid pattern used when forming the n ++ semiconductor layer. At this time, the silicide is formed in the portion where nickel and silicon are in contact through heat treatment. Next, a rear electrode formed of a dual layer of Ti / Pd is formed on the rear surface of the substrate. As described above, when the silicon solar cell is manufactured, the front electrode is formed using the grid pattern used in the step of forming the n ++ semiconductor layer, so that the photolithography process is performed only once to simplify the process and reduce the production cost. On the other hand, the photolithography process may be used once more to form the silicon surface into an inverted pyramid structure of regular shape.
Description
본 발명은 실리콘 태양 전지의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공정 수, 특히 고가의 사진 식각 공정 수를 줄여 양산에 적용 시 생산 비용을 줄이면서 고효율을 갖는 실리콘 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a silicon solar cell, and more particularly, to a method for manufacturing a silicon solar cell having high efficiency while reducing the production cost when applied to mass production by reducing the number of processes, especially expensive photo etching processes. .
태양 전지는 반도체의 광 기전력 효과를 이용한 것으로, p형 반도체와 n형 반도체를 조합하여 만든다. p형 반도체와 n형 반도체가 접하는 부분, 즉, pn 접합부에 빛이 들어오면 빛 에너지에 의해 반도체 내부에서 전자와 정공이 발생한다. 일반적으로 반도체에 밴드 갭 에너지(band gap energy) 이하의 빛이 들어가면 반도체 내의 전자들과 약하게 상호 작용하고, 밴드 갭 에너지 이상의 빛이 들어가면 공유 결합 내의 전자를 여기시켜 캐리어(carrier)(전자 또는 정공)를 쌍생성한다. 빛에너지에 의해 발생된 전자와 정공은 내부의 전계에 의하여 각각 n형 반도체쪽과 p형 반도체쪽으로 이동하여 양쪽의 전극에 모아진다. 이러한 두 전극을 도선으로 연결하면 전류가 흐르고 외부에서 전력으로 이용할 수 있다.The solar cell uses the photovoltaic effect of the semiconductor and is made by combining a p-type semiconductor and an n-type semiconductor. When light enters a portion where the p-type semiconductor and the n-type semiconductor contact each other, that is, the pn junction, electrons and holes are generated inside the semiconductor by light energy. In general, when light having a band gap energy or less enters a semiconductor, the light interacts weakly with electrons in the semiconductor, and when light having a band gap energy or more enters, a carrier (electron or hole) is excited by exciting electrons in a covalent bond. Pairs The electrons and holes generated by the light energy move toward the n-type semiconductor and the p-type semiconductor, respectively, by the internal electric field and are collected at both electrodes. When these two electrodes are connected by wires, current flows and can be used as power from the outside.
그러면, 종래 기술에 따른 태양 전지의 제조 방법에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다.Then, the manufacturing method of the solar cell which concerns on a prior art is demonstrated with reference to FIG.
먼저, 실리콘 기판(1)의 전면에 산화막(도시하지 않음)을 형성한 후, 사진 식각 공정을 이용하여 감광막 패턴(도시하지 않음)을 형성하고 이를 마스크로 하여 산화막을 식각하고 감광막 패턴을 제거한다. 다음, 텍스쳐링(texturing)을 실시하여 기판(1) 전면에 역 피라미드 구조를 형성한 후 산화막을 제거한다.First, an oxide film (not shown) is formed on the entire surface of the silicon substrate 1, and then a photoresist pattern (not shown) is formed using a photolithography process, and the oxide film is etched using the mask as a mask to remove the photoresist pattern. . Next, texturing is performed to form an inverted pyramid structure on the entire surface of the substrate 1, and then the oxide film is removed.
다음, 기판(1)의 후면에 산화막(도시하지 않음)을 형성한 후, 사진 식각 공정을 이용하여 감광막 패턴(도시하지 않음)을 형성하고 이를 마스크로 하여 산화막을 식각하여 부분 확산창을 형성한다. 다음, p형 불순물을 확산하여 부분 확산된 p+ 반도체층(5)을 형성한 후, 산화막을 제거한다.Next, an oxide film (not shown) is formed on the rear surface of the substrate 1, and then a photoresist pattern (not shown) is formed using a photolithography process, and the oxide film is etched using the mask to form a partial diffusion window. . Next, after the p-type impurity is diffused to form the partially-diffused p + semiconductor layer 5, the oxide film is removed.
다음, 역 피라미드 구조가 형성되어 있는 기판(1) 전면에 산화막(도시하지 않음)을 형성한 후, 사진 식각 공정을 이용하여 그리드 패턴(grid pattern)을 형성하고 이를 마스크로 하여 산화막의 일정 영역을 식각한다. 다음, 그리드 패턴을 제거하고 n형 불순물을 깊게 확산하여 n++ 반도체층(2)을 형성한 후, 산화막을 제거한다.Next, an oxide film (not shown) is formed on the entire surface of the substrate 1 on which the inverse pyramid structure is formed, and then a grid pattern is formed by using a photolithography process, and a predetermined region of the oxide film is used as a mask. Etch it. Next, the grid pattern is removed, the n-type impurities are deeply diffused to form the n ++ semiconductor layer 2, and then the oxide film is removed.
다음, 산화막(도시하지 않음)을 형성하고 사진 식각 공정을 이용하여 n형 불순물을 얇게 확산하여 n+ 반도체층(3)을 형성한 후, 산화막을 제거한다.Next, an oxide film (not shown) is formed and n-type impurities are thinly diffused by using a photolithography process to form n + semiconductor layer 3, and then the oxide film is removed.
다음, 기판(1) 전면과 후면에 동시에 산화막(4, 6)을 형성한다.Next, oxide films 4 and 6 are simultaneously formed on the front and rear surfaces of the substrate 1.
다음, 사진 식각 공정을 이용하여 p+ 반도체층(5)을 드러내는 개구부를 형성하고, 사진 식각 공정을 이용하여 전면 전극(8)을 형성한다.Next, an opening that exposes the p + semiconductor layer 5 is formed using a photolithography process, and the front electrode 8 is formed using a photolithography process.
다음, 기판(1)의 후면에 전도성 금속층을 증착하여 후면 전극(7)을 형성한 후, 기판(1)의 전면 전극(8)과 후면 전극(7) 위에 각각 은(9, 10)을 도금한다.Next, a conductive metal layer is deposited on the rear surface of the substrate 1 to form the rear electrode 7, and then the silver 9 and 10 are plated on the front electrode 8 and the rear electrode 7 of the substrate 1, respectively. do.
이러한 종래 기술을 바탕으로 한 기술 논문의 예로 "The range of high-efficiency silicon cells fabricated at Fraunhofer ISE" (S. W. Glunz, J. Knobloch et al, 26th PVSC, 1997, pp. 231-234)와 "High efficiency solar cells from FZ, CZ, and MC silicon material" (J. Knobloch, A. Noel et al, 23th IEEE PVSC, 1993, pp.271-276)을 들 수 있다.Examples of technical papers based on these prior arts include "The range of high-efficiency silicon cells fabricated at Fraunhofer ISE" (SW Glunz, J. Knobloch et al, 26th PVSC, 1997, pp. 231-234) and "High efficiency. solar cells from FZ, CZ, and MC silicon material "(J. Knobloch, A. Noel et al, 23th IEEE PVSC, 1993, pp.271-276).
한편, 종래 기술에 따른 실리콘 태양 전지를 제조할 때 태양 전지의 구조에 따라 네 번 내지 여섯 번의 사진 식각 공정을 이용하므로 공정 시간이 길어지고 생산 비용이 증가하는 문제점이 있다.On the other hand, when manufacturing a silicon solar cell according to the prior art there is a problem that the process time is long and the production cost increases because it uses four to six photolithography process according to the structure of the solar cell.
종래 기술의 또다른 예로서, "high efficiency silicon solar cells and method of fabrication"(미국 특허 5258077)와 "solar cell device having improved efficiency"(미국 특허 3988167)에 높은 효율을 얻기 위한 태양 전지에 관하여 기재되어 있다.As another example of the prior art, "high efficiency silicon solar cells and method of fabrication" (US Pat. No. 52,58077) and "solar cell device having improved efficiency" (US Pat. No. 3,988,167) are described with respect to solar cells for obtaining high efficiency. have.
전자의 경우에는, 효율을 높이기 위해 텍스쳐링되어 있는 실리콘 기판 전면에 레이저 그루빙(laser grooving)을 통해 홈을 형성하고 홈 안에 형성되는 전면전극과의 접촉 면적을 넓게 하여 접촉 저항을 감소하도록 한다.In the former case, in order to increase efficiency, grooves are formed on the entire surface of the textured silicon substrate through laser grooving, and the contact resistance with the front electrode formed in the grooves is increased to reduce the contact resistance.
후자의 경우에는, 실리콘 기판의 전면과 후면에 각각 개구부를 갖는 산화막을 형성하고 개구부에 각각 전면 전극 및 후면 전극을 형성하며, 후면 전극을 빛의 흡수를 좋게 하는 물질로 형성하여 효율을 높이도록 한다.In the latter case, oxide films having openings are formed on the front and rear surfaces of the silicon substrate, respectively, and front and rear electrodes are formed on the openings, and the rear electrodes are formed of a material that absorbs light to increase efficiency. .
이와 같이 종래 기술에 따른 태양 전지를 제조할 때, 반도체 제조 공정을 사용하여 제조할 수 있으나, 제조 비용이 비싸며 제조 공정 수가 증가하는 문제점이 있다.Thus, when manufacturing the solar cell according to the prior art, it can be manufactured using a semiconductor manufacturing process, there is a problem that the manufacturing cost is expensive and the number of manufacturing processes increases.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 제조 공정 수, 특히 고가의 사진 식각 공정 수를 줄이는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to reduce the number of manufacturing processes, in particular the number of expensive photo etching process.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 실리콘 태양 전지의 구조를 도시한 도면이고,1 is a view showing the structure of a silicon solar cell according to a first embodiment of the present invention,
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 실리콘 태양 전지의 구조를 도시한 도면이다.2 is a view showing the structure of a silicon solar cell according to a second embodiment of the present invention.
본 발명에 따르면, 실리콘 기판의 표면을 피라미드 구조로 만든 후, 기판의 전면에 n+ 반도체층을 형성한다. 다음, 기판의 전면에 산화막을 형성하고, 사진 식각 공정을 통하여 그리드 패턴을 형성한다. 다음, 그리드 패턴을 마스크로 하여 n++ 반도체층을 형성하고, 기판의 후면에 p+ 반도체층을 형성한다. 다음, 그리드 패턴을 마스크로 하여 n++ 반도체층 위에 전면 전극을 형성하고, 기판의 후면에 후면 전극을 형성한다.According to the present invention, after making the surface of the silicon substrate into a pyramid structure, an n + semiconductor layer is formed on the front surface of the substrate. Next, an oxide film is formed on the entire surface of the substrate, and a grid pattern is formed through a photolithography process. Next, an n ++ semiconductor layer is formed using the grid pattern as a mask, and a p + semiconductor layer is formed on the rear surface of the substrate. Next, a front electrode is formed on the n ++ semiconductor layer using the grid pattern as a mask, and a rear electrode is formed on the rear side of the substrate.
여기서, 기판의 표면을 피라미드 구조로 만들 때 습식 식각을 사용할 수 있다.Here, wet etching may be used when making the surface of the substrate into a pyramid structure.
또한, 기판의 표면을 다음과 같은 방법을 써서 피라미드 구조로 만들 수 있다. 먼저, 기판 위에 산화막을 형성하고, 산화막 상부에 감광막 패턴을 형성한 후, 감광막 패턴을 마스크로 하여 산화막을 식각한다. 다음, 감광막 패턴을 제거하고 텍스쳐링을 실시하고, 산화막을 제거한다.In addition, the surface of the substrate can be made into a pyramid structure by the following method. First, an oxide film is formed on a substrate, a photosensitive film pattern is formed on the oxide film, and the oxide film is etched using the photosensitive film pattern as a mask. Next, the photoresist pattern is removed and texturized to remove the oxide film.
전면 전극과 후면 전극 위에 각각 은층을 더 형성하며, p+ 반도체층은 알루미늄을 확산하고 소결하여 형성할 수 있다.A silver layer is further formed on the front electrode and the rear electrode, respectively, and the p + semiconductor layer may be formed by diffusing and sintering aluminum.
전면 전극은 니켈 실리사이드, 니켈 및 구리의 삼중층으로 형성하고, 니켈 실리사이드는 열처리를 통해 니켈과 기판의 반응에 의해 형성된다. 여기서, 니켈 및 구리를 무전해 도금법 또는 전기 도금법 중 어느 하나를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.The front electrode is formed of a triple layer of nickel silicide, nickel and copper, and nickel silicide is formed by reaction of nickel and a substrate through heat treatment. Here, it is preferable to form nickel and copper using either an electroless plating method or an electroplating method.
후면 전극은 Ti/Pd의 이중층으로 형성할 수 있으며, 전면 전극과 후면 전극을 도금법을 사용하여 동시에 형성할 수도 있다.The back electrode may be formed of a double layer of Ti / Pd, and the front electrode and the back electrode may be simultaneously formed using a plating method.
이러한 본 발명에서는 실리콘 태양 전지를 제조할 때 종래에 비해 고가의 사진 식각 공정 수가 줄어들므로 공정 수를 줄여 생산 비용을 줄일 수 있으며, 제조 시간을 단축할 수 있다.In the present invention, since the number of expensive photo etching processes is reduced when manufacturing a silicon solar cell, the number of processes can be reduced to reduce the production cost, and the manufacturing time can be shortened.
그러면, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 태양 전지의 제조 방법에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.Then, a method of manufacturing a silicon solar cell according to an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described in detail as can be easily carried out by those skilled in the art.
먼저, 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 실리콘 태양 전지의 구조에 대하여 상세히 설명한다.First, the structure of the silicon solar cell according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 실리콘 태양 전지의 구조를 도시한 도면이다.2 is a diagram showing the structure of a silicon solar cell according to a first embodiment of the present invention.
도 2에서와 같이, 불규칙한 모양의 피라미드 구조가 형성된 p형 실리콘 기판(10)의 전면 상부에는 인(P)과 같은 n형 불순물이 도핑되어 있는 n+ 반도체층(11)이 형성되어 있고 그 위에 산화막(12)이 차례로 형성되어 있다. 여기서, 기판(10)의 피라미드 구조는 평평한 구조에 비해 빛의 흡수를 좋게 한다. n+ 반도체층(11) 내에는 n++ 반도체층(13)이 형성되어 있으며, 이는 전면 전극(14)과 실리콘 기판(10) 사이의 접촉 저항을 줄이는 역할을 한다. n++ 반도체층(13) 위에는 전도성 금속인 니켈 실리사이드막, 니켈, 구리가 차례로 형성되어 이루어진 전면 전극(14)이 형성되어 있다. 전면 전극(14)은 pn 접합 실리콘 기판 내부에서 생성된 전류를 모아서 외부 단자와 접촉하는 역할을 하며, 선택적 도금이 가능한 무전해 도금 방법이나 전기 도금 방법으로 전도성 금속을 도금함으로써 형성된다.As shown in FIG. 2, an n + semiconductor layer 11 doped with an n-type impurity such as phosphorus (P) is formed on an upper surface of the p-type silicon substrate 10 having an irregular pyramid structure and an oxide film thereon. (12) is formed one by one. Here, the pyramid structure of the substrate 10 makes light absorption better than that of the flat structure. An n ++ semiconductor layer 13 is formed in the n + semiconductor layer 11, which serves to reduce contact resistance between the front electrode 14 and the silicon substrate 10. On the n ++ semiconductor layer 13, a front electrode 14 formed of a nickel silicide film, nickel, and copper, which are conductive metals, is formed in this order. The front electrode 14 collects a current generated inside the pn junction silicon substrate and contacts the external terminal, and is formed by plating a conductive metal by an electroless plating method or an electroplating method capable of selective plating.
한편, 평탄화된 실리콘 기판(10)의 후면에는 p형 불순물이 도핑되어 있는 p+형 반도체층(16)과 Ti/Pd의 이중층으로 이루어진 후면 전극(17)이 차례로 형성되어 있다. p+ 반도체층(16)은 전류의 수집을 향상시키는 후면 전계(back surface field: BSF)로서의 역할을 한다.On the other hand, the back surface of the planarized silicon substrate 10 is formed with a p + type semiconductor layer 16 doped with p type impurities and a back electrode 17 composed of a double layer of Ti / Pd. The p + semiconductor layer 16 serves as a back surface field (BSF) to enhance the collection of current.
그러면, 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 실리콘 태양 전지의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.Next, a method of manufacturing the silicon solar cell according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2.
먼저, 실리콘 기판(10)을 습식 식각을 이용하여 불규칙한 피라미드 구조를 형성한다. 여기서, 기판(10)을 사진 식각 공정을 이용한 역 피라미드 구조 대신 습식 식각을 이용한 불규칙한 피라미드 구조로 형성하면 생산 비용을 줄일 수 있으며, 대량 생산이 가능해진다.First, an irregular pyramid structure is formed on the silicon substrate 10 by wet etching. In this case, if the substrate 10 is formed in an irregular pyramid structure using wet etching instead of an inverted pyramid structure using a photolithography process, the production cost may be reduced and mass production may be possible.
다음, 기판(10) 전면 전체에 걸쳐 인과 같은 n형 불순물을 확산하여 n+ 반도체층(11)을 형성한다. 인의 도핑 물질로는 POCl3이나 P2O5를 사용한다.Next, n-type impurities such as phosphorous are diffused over the entire surface of the substrate 10 to form the n + semiconductor layer 11. POCl 3 or P 2 O 5 is used as the doping material for phosphorus.
다음, 기판(10)의 전면에 반사 방지막으로서의 역할을 하는 산화막(12)을 형성한다.Next, an oxide film 12 serving as an antireflection film is formed over the entire surface of the substrate 10.
다음, 기판(10)의 전면에 사진 식각 공정을 통하여 전극이 형성될 부분에 그리드 패턴(grid pattern)을 형성하고, n++ 반도체층이 형성될 부분의 산화막(12)을 제거한 후, 인과 같은 n형 불순물을 고농도로 확산하여 n++ 반도체층(13)을 형성한다.Next, a grid pattern is formed on a portion of the substrate 10 on which the electrode is to be formed through a photolithography process, and the oxide layer 12 of the portion on which the n ++ semiconductor layer is to be formed is removed, and then n-type, such as phosphorus. Impurities are diffused in high concentration to form the n ++ semiconductor layer 13.
다음, 기판(10)의 후면 전체에 걸쳐 알루미늄을 확산하고 소결하여 p+ 반도체층(16)을 형성한다.Next, aluminum is diffused and sintered over the entire rear surface of the substrate 10 to form the p + semiconductor layer 16.
다음, n++ 반도체층(13)을 형성할 때 사용한 그리드 패턴을 이용하여 전면 전극(14)을 형성한다. 이때, 전면 전극(14)은 니켈을 무전해 도금법(electroless plating)으로 기판(10)에 선택적으로 증착하고 400℃에서 소결하여 실리콘과 니켈의 반응에 의한 실리사이드층을 형성한 후, 그 위에 니켈층을 얇게 증착하고 구리층을 무전해 도금법 및 전기 도금법을 사용하여 증착하여 이루어진 삼중층으로 형성한다.Next, the front electrode 14 is formed using the grid pattern used when the n ++ semiconductor layer 13 is formed. At this time, the front electrode 14 is selectively deposited on the substrate 10 by electroless plating (electroless plating) and sintered at 400 ℃ to form a silicide layer by the reaction of silicon and nickel, and then on the nickel layer Is deposited thinly and a copper layer is formed into a triple layer formed by depositing using an electroless plating method and an electroplating method.
다음, 기판(10)의 후면에 Ti/Pd의 이중층으로 이루어진 후면 전극(17)을 형성한다.Next, a rear electrode 17 formed of a double layer of Ti / Pd is formed on the rear surface of the substrate 10.
한편, 전면 전극(14)과 후면 전극(17)을 동시에 도금법으로 형성할 수도 있는데, 이때는 Ti/Pd의 이중층을 따로 형성할 필요가 없으므로 생산 비용과 제조 시간을 단축할 수 있다.On the other hand, the front electrode 14 and the rear electrode 17 may be formed by a plating method at the same time. In this case, since the dual layer of Ti / Pd does not need to be formed separately, production cost and manufacturing time can be shortened.
이와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 실리콘 태양 전지를 제조할 때는 n++ 반도체층(13)을 형성할 때 사용한 그리드 패턴을 이용하여 전면 전극을 형성하므로 사진 식각 공정을 한 번만 실시하여 공정을 간단히 할 수 있고 생산 비용을 줄일 수 있다.As described above, when manufacturing the silicon solar cell according to the first embodiment of the present invention, since the front electrode is formed using the grid pattern used when the n ++ semiconductor layer 13 is formed, the photolithography process is performed only once to simplify the process. Can reduce the production cost.
한편, 본 발명의 제1 실시예와 같이 실리콘 기판(10)을 불규칙한 모양의 피라미드 구조로 형성할 수도 있으나, 규칙적인 모양의 역 피라미드(inverted pyramid) 구조로 형성할 수도 있는데, 이에 대하여 도 3을 참조하여 본 발명의 제2 실시예로 설명한다.Meanwhile, as in the first embodiment of the present invention, the silicon substrate 10 may be formed in an irregular pyramid structure, but may also be formed in an inverted pyramid structure having a regular shape. With reference to the second embodiment of the present invention will be described.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 실리콘 태양 전지의 구조를 도시한 도면이다.3 is a view showing the structure of a silicon solar cell according to a second embodiment of the present invention.
도 3에서와 같이, 실리콘 기판(10)의 표면 구조를 제외하면 본 발명의 제1 실시예와 동일한 구조를 가진다.As shown in FIG. 3, except for the surface structure of the silicon substrate 10, it has the same structure as the first embodiment of the present invention.
실리콘 기판(10)의 표면 구조는 규칙적인 역 피라미드 구조를 하고 있으며, 이러한 규칙성을 얻기 위하여 사진 식각 공정이 추가로 실시된다.The surface structure of the silicon substrate 10 has a regular inverted pyramid structure, and a photolithography process is further performed to obtain such regularity.
그러면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 실리콘 태양 전지의 제조 방법에 대하여 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.Next, a method of manufacturing a silicon solar cell according to a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3.
먼저, 실리콘 기판(10)의 전면과 후면 상에 산화막(도시하지 않음)을 형성한후, 산화막이 형성된 실리콘 기판의 전면에 감광막 패턴(도시하지 않음)을 형성하고, 감광막 패턴을 마스크로 하여 산화막을 식각한다. 다음, 감광막 패턴을 제거하고 텍스쳐링을 실시하여 기판(10)의 전면에 역 피라미드 구조를 형성한다.First, an oxide film (not shown) is formed on the front and rear surfaces of the silicon substrate 10, and then a photosensitive film pattern (not shown) is formed on the entire surface of the silicon substrate on which the oxide film is formed, and the oxide film using the photosensitive film pattern as a mask. Etch Next, the photoresist pattern is removed and textured to form an inverted pyramid structure on the entire surface of the substrate 10.
다음, 기판(10)의 전면에 형성되어 있는 산화막을 제거한 후, 기판(10)의 전면 전체에 걸쳐 인과 같은 n형 불순물을 확산하여 n+ 반도체층(11)을 형성한다.Next, after the oxide film formed on the entire surface of the substrate 10 is removed, n-type impurities such as phosphorus are diffused over the entire surface of the substrate 10 to form the n + semiconductor layer 11.
다음, 기판(10)의 전면에 반사 방지막으로서의 역할을 하는 산화막(12)을 형성한다.Next, an oxide film 12 serving as an antireflection film is formed over the entire surface of the substrate 10.
다음, 기판(10)의 전면에 사진 식각 공정을 통하여 전극이 형성될 부분에 그리드 패턴을 형성하고, n++ 반도체층이 형성될 부분의 산화막(12)을 식각하고 인과 같은 n형 불순물을 고농도로 확산하여 n++ 반도체층(13)을 형성한다.Next, a grid pattern is formed on a portion where the electrode is to be formed on the front surface of the substrate 10, the oxide layer 12 on the portion where the n ++ semiconductor layer is to be formed is etched, and n-type impurities such as phosphorus are diffused in high concentration. The n ++ semiconductor layer 13 is formed.
다음, 기판(10)의 후면 전체에 걸쳐 알루미늄을 확산하고 소결하여 p+ 반도체층(16)을 형성한다.Next, aluminum is diffused and sintered over the entire rear surface of the substrate 10 to form the p + semiconductor layer 16.
다음, n++ 반도체층(13)을 형성하는데 사용한 그리드 패턴을 이용하여 제1 실시예와 동일한 방법으로 전면 전극(14)을 형성한다.Next, the front electrode 14 is formed in the same manner as in the first embodiment using the grid pattern used to form the n ++ semiconductor layer 13.
다음, 기판(10)의 후면에 Ti/Pd의 이중층으로 이루어진 후면 전극(17)을 형성한다.Next, a rear electrode 17 formed of a double layer of Ti / Pd is formed on the rear surface of the substrate 10.
여기서, 본 발명의 제1 실시예와 마찬가지로 전면 전극(14)과 후면 전극(17)을 동시에 도금법으로 형성할 수도 있는데, 이때는 Ti/Pd의 이중층을 따로 형성할 필요가 없으므로 생산 비용과 제조 시간을 단축할 수 있다.Here, as in the first embodiment of the present invention, the front electrode 14 and the rear electrode 17 may be formed at the same time by plating. In this case, since the dual layer of Ti / Pd does not need to be formed separately, production cost and manufacturing time are reduced. It can be shortened.
다음, 기판(10)의 전면 전극(14)과 후면 전극(17) 위에 각각 은층(15, 18)을도금한다.Next, the silver layers 15 and 18 are plated on the front electrode 14 and the rear electrode 17 of the substrate 10, respectively.
본 발명의 제2 실시예에서는 실리콘 기판(10)의 표면을 역 피라미드 구조로 형성하는 텍스쳐링을 실시할 때 사진 식각 공정이 추가되므로 총 두 번의 사진 식각 공정이 실시된다.In the second embodiment of the present invention, since the photolithography process is added when texturing the surface of the silicon substrate 10 to form an inverted pyramid structure, a total of two photolithography processes are performed.
이와 같이 본 발명에서는 실리콘 태양 전지를 제조할 때 제1 실시예에서는 한 번의 사진 식각 공정을 사용하며, 제2 실시예에서는 두 번의 사진 식각 공정을 실시하므로 공정 수를 줄여 제조 시간을 단축할 수 있으며 생산 비용을 줄일 수 있다.As described above, in the present invention, one photolithography process is used in the first embodiment, and two photolithography processes are performed in the second embodiment, so that the manufacturing time can be shortened by reducing the number of processes. The production cost can be reduced.
이와 같이 본 발명에서는 실리콘 태양 전지를 제조할 때 종래에 비해 고가의 사진 식각 공정 수가 줄어들므로 공정 수를 줄여 생산 비용을 줄일 수 있으며, 제조 시간을 단축할 수 있다.As described above, when the silicon solar cell is manufactured, the number of expensive photolithography processes is reduced compared to the conventional method, so that the number of processes can be reduced to reduce the production cost and the manufacturing time can be shortened.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101163321B1 (en) * | 2010-09-10 | 2012-07-05 | 현대중공업 주식회사 | Method for Fabricating Solar Cell |
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