KR100645831B1 - 실리콘 태양전지의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
실리콘 태양전지의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따르는 실리콘 태양전지의 제조방법은 실리콘기판의 표면에 요철구조를 형성한 후, pn 접합, 산화막 및 전극을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하는 실리콘 태양전지의 제조방법에 있어서,
(a) 상기 실리콘기판의 표면에 요철구조 형성시, 실리콘기판과 몰드기판과의 사이에 전사층을 구비하고, 상기 몰드기판의 실리콘기판을 향한 면에는 탈착을 용이하게 돕는 부착방지층을 배치하며, 실리콘기판과 몰드기판을 일정한 압력으로 합착하여 실리콘기판 상에 상기 전사층이 패턴으로 형성되는 단계와, (b) 상기 패턴을 에칭방지막으로 이용하여 실리콘기판을 에칭용액으로 에칭하는 단계 및 (c) 상기 패턴을 제거하여 실리콘기판의 적어도 일면에 복수개의 돌출부를 갖도록 형성하는 단계를 포함하는데, 상기 실리콘기판 표면에서의 입사광의 반사율을 효과적으로 줄여서 이로 인한 광학적 손실을 저하시키고 저가의 도료를 사용하여 제조비용의 저감 및 연속생산공정을 통하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
Description
도 1a, 1b, 1c는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 실리콘 태양전지의 제조방법에 의한 과정을 보여주는 도면이다.
도 2a, 2b, 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 실리콘 태양전지의 제조방법에 의한 과정을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 실리콘 태양전지의 제조방법의 몰드기판을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 실리콘 태양전지의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 실리콘기판 120 : 몰드기판
100 : 패턴 90 : 전사층
본 발명은 실리콘 태양전지의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실리콘기판의 표면에서 입사광의 반사율이 현저하게 줄어든 실리콘 태양전지의 제조방법에 관한 것이다.
태양전지는 태양빛을 그 근본 에너지원으로 이용하는 것인데, 태양빛은 본래 서로 다른 파장을 갖는 여러 종류의 빛으로 이루어져 있으며, 실리콘은 간접 밴드간 천이반도체(Indirect interband transition semiconductor)이고, 광의 흡수율이 낮은 편이다. 따라서, 빛에너지를 전기에너지로 전환시키는 장치인 태양전지는 실리콘의 밴드갭 이상의 에너지를 갖는 빛만이 전자-정공 캐리어를 발생시킬 수 있다. 한편, 태양전지는 p형 반도체와 n형 반도체를 조합하여 만드는데, 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.
일반적으로 반도체에 밴드 갭 에너지 이하의 빛이 들어가면 반도체내의 전자들과 약하게 상호작용하고, 밴드 갭이상의 빛이 들어가면 공유결합내의 전자를 여기시켜 캐리어(carrier)(전자 또는 정공)를 쌍생성한다.
쌍생성율 G는 G = aNe-ax 여기에서, N은 광자의 유속(photons/unit area/sec), a는 흡수계수이고, x는 반도체내에서 빛이 흡수되기까지의 거리이다.
빛에 의하여 형성된 캐리어들은 재결합과정을 통하여 정상상태로 돌아온다. 캐리어들이 생성된 후 정상상태로 돌아오는데 소요되는 시간을 캐리어 수명(carrier lifetime)이라고 하는데, 실리콘은 약 1㎛의 캐리어 수명을 가진다.
그리고 캐리어들이 재결합하기까지의 확산거리 (diffusion length) 는 100 내지 300 ㎛이다. 빛에너지에 의해 발생된 전자와 정공은 내부의 전계에 의하여 각각 n형 반도체측과 p형 반도체측으로 이동하여 양쪽의 전극부에 모아진다. 이러한 두 개의 전극을 도선으로 연결하면 전류가 흐르고 외부의 부하나 시스템에서 전력원으로 이용할 수 있게 된다.
이러한 태양전지의 특성을 저하시키는 요소에는 태양전지 표면에서의 광학적 손실, 캐리어를 수집하는 전극부분에서의 저항에 따른 손실, 캐리어 재결합에 의한 손실 등이 있다. 이 중에서도 태양전지 표면에서의 입사광 반사에 의한 광학적 손실이 태양전지의 특성 저하에 가장 큰 비중을 차지하고 있다.
이러한 광학적 손실을 저감시키는 방법으로서는, 실리콘 태양전지에서 주로 사용하는 텍스처링(texturing) 방법이 있다. 이는 실리콘기판 표면을 텍스처링(texturing)으로 거칠게 만들어서 한번 반사된 빛이 재반사되도록 하여 입사광의 반사가 감소될 뿐만 아니라 스넬 법칙에 따라 입사광이 실리콘 내부로 들어가는 부수적인 효과도 얻을 수 있다는 것이다.
이러한 실리콘기판을 텍스처링하는 방법으로는 플라즈마 에칭법, 기계적 그루빙(mechanical grooving), 습식 에칭법 등이 있다. 이중에서도 습식 에칭법은 별도의 설비가 불필요하며, 대량생산시 공정관리가 수월하고 생산성이 높아 많이 채용되고 있는데, 이는 에칭 용액을 이용하여 실리콘의 결정방향에 관계없이 기판 표면에 요철을 주어서 실리콘기판 표면에서의 반사율을 저하시키는 방법이다.
여기에서 의도된 부분만 에칭이 되도록 하고, 그 외 부분은 에칭을 방지할 필요가 있는데, 이를 위해 메탄올, 이소프로판올 등과 같은 물질을 사용한다.
그런데, 이러한 습식 에칭법에 의하면, 메탄올, 이소프로판올 등과 같은 물질은 에칭방지막으로서의 역할이 불충분하여 에칭 용액의 농도 및 시간에 제한이 있어 깊은 에칭을 형성할 수 없고, 이로 인하여 실리콘기판의 표면 텍스처링에 의한 반사율 저감이 극히 미미하다는 문제점이 있다. 이러한 단점을 개선하기 위하여 대한민국 등록특허공보 제 0388910 호에서는 TiO2 입자를 실리콘기판의 표면에 스프레이 코팅하여 실리콘기판의 표면을 효율적으로 에칭할 수 있는 발명을 제시하여 반사율을 저감시키는 기술을 공개하고 있으나, TiO2 입자의 코팅에는 고가의 재료 및 고온의 공정을 이용하므로 제조비용이 높아지고 동시에, 연속적인 생산에 어려움이 있어 생산성이 저하되는 문제가 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여 실리콘기판 표면에서의 입사광의 반사율을 효과적으로 줄여서 이로 인한 광학적 손실을 저하시키고 저가의 도료를 사용하여 제조비용의 저감 및 연속생산공정을 통하여 생산성을 향상시킬 수 있는 실리콘 태양전지를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 실리콘기판의 표면에 요철구조를 형성한 후, pn 접합, 산화막 및 전극을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하는 실리콘 태양전지의 제조방법에 있어서,
(a) 상기 실리콘기판의 표면에 요철구조 형성시, 실리콘기판과 몰드기판과의 사이에 전사층을 구비하고, 상기 몰드기판의 실리콘기판을 향한 면에는 탈착을 용이하게 돕는 부착방지층을 배치하며, 실리콘기판과 몰드기판을 일정한 압력으로 합 착하여 실리콘기판 상에 상기 전사층을 패턴으로 형성시키는 단계와, (b) 상기 패턴을 에칭방지막으로 이용하여 실리콘기판을 에칭용액으로 에칭하는 단계 및 (c) 상기 패턴을 제거하여 실리콘기판의 적어도 일면에 복수개의 돌출부를 갖도록 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 따르는 실리콘 태양전지의 제조방법은 실리콘기판을 텍스처링하는 공정에서 습식 에칭법을 이용하되, 몰드기판을 이용하여 패턴을 형성하고, 이러한 패턴은 저가의 열경화성 또는 광경화성 조성물을 이용하여 형성한다는데 그 특징이 있다.
한편, 본 발명에 따르는 실리콘 태양전지의 제조방법은 실리콘기판 표면에 요철구조를 형성한 후, pn 접합, 산화막 및 전극을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하는 실리콘 태양전지의 제조방법에 있어서, (a) 상기 실리콘기판의 표면에 요철구조 형성시, 실리콘기판과 몰드기판과의 사이에 전사층을 구비하고, 상기 몰드기판의 실리콘기판을 향한 면에는 탈착을 용이하게 돕는 부착방지층을 배치하며, 실리콘기판과 몰드기판을 일정한 압력으로 합착하여 실리콘기판 상에 상기 전사층을 패턴으로 형성시키는 단계(S1 단계)와, (b) 상기 패턴을 에칭방지막으로 이용하여 실리콘기판을 에칭용액으로 에칭하는 단계(S2 단계) 및 (c) 상기 패턴을 제거하여 실리콘기판의 적어도 일면에 복수개의 돌출부를 갖도록 형성하는 단계(S3 단계)를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지의 제조방법을 포함한다.
먼저, S1 단계를 살펴보면, 실리콘기판의 표면을 텍스처링하기 위하여 습식 에칭공정을 이용하여 실리콘기판의 일면에 패터닝을 하게 된다. 상기 패터닝은 습식 에칭공정에서 에칭될 부분과 그렇지 않는 부분을 구분한다는 것인데, 에칭되지 않는 부분에 에칭방지막으로서 패턴을 형성한다. 이에 앞서, 만일 실리콘기판의 양 표면에 SiO2와 같은 산화막이 적층된 경우라면, 이를 제거한다. 이때, 제거하는 방법으로는 저농도의 HF 용액에 담그는 방법을 사용할 수 있다.
다시, 상술한 에칭보호막으로서 패턴(100)은 도 1b에서 볼 수 있는 바와 같이, 복수개의 오목부(122)를 가진 몰드기판(120)과 실리콘기판(110)과의 사이에 미리 도포된 전사층(90)(도 1a)이, 도 1b에서와 같이, 소정의 압력으로 몰드기판(120)과 실리콘기판(110)을 합착(Laminating)시키는 것에 의하여 형성된다. 여기서, 몰드기판(120)과 실리콘기판(110)을 가능한 서로 가깝고 거의 평행으로 유지시키는 것이 중요하다. 그러나, 실제에 있어서는 실리콘기판과 몰드기판은 완전하게 편평하지 아니하므로 실리콘기판과 몰드기판에는 충분한 압력을 가할 필요가 있다.
한편, 패턴(100)으로 사용되는 소재는 에칭시에 에칭방지막으로서 이용될 수 있는 조성물인 한 특별히 제한할 필요는 없지만, 몰드기판(120)에 의하여 실리콘기판의 상면으로 패턴이 전사될 때에 고온 및 고압에 의하는 공정손실을 방지하기 위하여 고온을 사용하지 않고서도 오목부(122)의 공간이 보다 쉽고 신속하게 이동하여 채워질 수 있도록 표면장력이 낮은 액체를 사용할 수 있다. 예컨데, 벤질-메타그릴레이트(benzyl-methacrylate)와 폴리 벤질-메타그릴레이트(poly benzyl- methacrylate) 그리고 폴리 디메틸실록산(poly dimethylsiloxane) 등을 포함하는 단량체 기본의 조성물과 , PMMA(poly methylmethacrylate) 계열의 고분자, PVC(poly vinylchloride) 계열의 고분자, PC(poly carbonate) 계열의 고분자, PE(poly ethylene) 계열의 고분자 등의 열가소성 고분자 조성물을 사용할 수 있는데, 특히, 벤질-메타그릴레이트(benzyl-methacrylate) 100 중량부에 대하여 폴리 벤질-메타그릴레이트(poly benzyl-methacrylate) 3 내지 15 중량부를 포함하는 조성물이 바람직하다. 여기서, 3 중량부 미만이면, 조성물의 표면장력이 너무 낮아 스핀코팅시에 막두께 관리가 어려워지고, 15 중량부를 초과하면 몰드기판(120)과 실리콘기판(110)을 합착하는 공정에서 불필요한 잔여층이 많이 남게 된다.
또한, 오목부(122)로 흘러 들어가는 성질은 상기 조성물의 점성도에 의존한다. 상기 점성도는 상기 조성물에 포함된 고분자의 농도에 의하여 조절된다. 또한, 고분자의 농도는 용액의 증발과도 관련이 있다. 다시 말하면, 고분자를 증가시킬 수록, 증발이 억제되는 반면에 점성도는 증가한다.
한편, 도 1c를 참조하면, 도 1a에서의 전사층(90)이 너무 두껍게 도포된 경우에는 상술한 합착후에 소정의 패턴이 형성되지 않고, 의도하지 아니한 불필요층(102)이 남을 수 있다. 이러한 경우에는 후술한 에칭용액에 의한 에칭단계에서 불균일한 에칭이 되어 외부 입사광의 반사율 저감에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 전사층(90)은 불필요층(102)이 남지 아니하는 범위에서 도포되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전사층(90)은 도 1a에서는 실리콘기판(110)의 상면에 구비되나, 몰드기판(120)의 하면에 마련되어도 무관하다. 여기서, 전사층의 도포는 공지된 스 크린 마스크법이나 스핀코팅법 등과 같은 방법으로서 이루어질 수 있다.
한편, 몰드기판(120)는 석영 또는 실리콘으로 구성된다. 이외에도 이산화 실리콘, 실리콘 게르마늄 카본, 갈륨 질화물, 실리콘 게르마늄, 사파이어, 갈륨 비소, 에픽텍셜 실리콘, 폴리실리콘, 게이트 산화물, 인듐 주석 산화물 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다. 또한, 몰드기판(120)의 실리콘기판을 향한 면에는 복수개의 오목부(122)가 형성되는데, 그 형성하는 방법으로는 광학 리소그래피, 전자 빔 리소그래피, 이온-빔 리소그래피, x-레이 리소그래피, 극자외선(extreme ultraviolet) 리소그래피, 스캐닝 프로브 리소그래피, 포커스 이온빔 밀링(milling), 간섭 리소그래피, 에피텍셜 성장, 박막 증착, 화학적 에칭, 플라즈마 에칭, 이온 밀링, 반응성 이온 에칭 또는 이들의 조합을 사용하여 제조될 수 있다.
또한, 상기 오목부(122)의 배열은 입사광의 반사율을 저감시킬 수 있는 범위내에서 특별히 제한하지 아니한다. 예를 들면, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 오목부(322)는 상기 몰드기판(320)의 일면에 일정간격으로 이격되어 종방향으로 배치되되, 횡방향으로는 엇갈리게 배치되게 할 수 있다. 이러한 배열구조를 통하여 입사광을 트랩핑하는 유효한 면을 증가시키기 위함이다.
한편, 도 1b에서 볼 수 있는 바와 같이, 몰드기판(120)과 실리콘기판(110)이 합착된 상태에서 그 사이에 형성된 패턴(100)이 경화될 필요가 있는데, 패턴으로 사용된 조성물가 열경화형, 광경화형 또는 이 둘의 하이브리드(Hybrid)형이든지 특별한 제한없이 에칭방지막으로서 사용될 수 있다. 예를 들면, 실리콘, 아크릴 또는 이들의 조성물일 수 있고, 벤질-메타그릴레이트(benzyl-methacrylate)와 폴리 벤질 -메타그릴레이트(poly benzyl-methacrylate)를 포함하는 조성물일 수 있다.
따라서, 실리콘기판(110)의 몰드기판(120)을 향한 면에는 오목부(122)에 상응하는 형상이 패턴(100)로서 전사되어 구비된다.
다음으로 S2 단계를 살펴보면, S1 단계에서 형성된 패턴(100)을 에칭방지막으로 이용하여 실리콘기판을 에칭용액으로 에칭하는 단계인데, 합착된 몰드기판(120)이 실리콘기판(110)으로부터 제거되어야 하는데 몰드기판의 표면에너지가 실리콘기판의 표면에너지보다 적어도 작아야 한다. 왜냐하면, 패턴으로 사용될 조성물가 경화된 후에 실리콘기판에 전사되어야 함에도 불구하고, 몰드기판에 잔류할 수 있기 때문이다. 이를 위하여 몰드기판의 실리콘기판을 향한 면에는 부착방지층(미도시)이 구비될 수 있다.
이러한 부착방지층은 상기 오목부(122)에 오염원인 각종 입자가 부착되는 문제와 실리콘기판으로부터 몰드기판(120)의 탈착시에 패턴이 손상되는 문제를 해결하기 위하여 적층된다.
또한, 부착방지층을 구성하는 소재로는 노르말 헥산을 용매로 하여 (헵타데카-플루오로-1,1,2,3-테트라-하이드로덱실) 트리클로로실란( (heptadeca-fluoro-1,1,2,2-tetra-hydrodecyl) trichlorosilane)으로서 도포하여 구비될 수 있다. 다음으로, 몰드기판(120)이 제거된 실리콘기판을 에칭용액에 넣고 소정 시간동안 방치하여 에칭을 행한다. 상기 에칭용액은 실리콘기판을 에칭할 수 있는 한, 산성이나 염기성용액을 특별히 제한하지 아니하고 사용할 수 있다. 예를 들면, HF와 HNO3 와 H3PO4의 혼합물, HF와 HNO3와 CH3COOH의 혼합물, HF와 HNO3 와 CH3COOH와 NaNO2의 혼합물 등을 사용할 수 있다.
다음으로 S3 단계를 보면, 상기 패턴을 제거하여 실리콘기판의 적어도 일면에 복수개의 돌출부를 갖도록 형성한다는 것인데, S2 단계에서 보았듯이 패턴(100)은 에칭방지막으로 이용되었다. 따라서, 에칭공정이 완료된 후에 패턴을 제거할 필요가 있다. 상기 패턴을 제거하는데 필요한 용액은 조성물가 용해될 수 있는 범위내에서 특별히 제한할 필요는 없다. 예를 들면, 0.5% NaOH 수용액에 담궈서 제거할 수 있다. 여기서, 도 2b를 보면, 패턴(100)이 공정조건에 따라 소량이 용해될 수 있음을 보여주고 있는 한편, 실리콘기판(110)은 패턴(100)이 에칭방지를 하는 영역이외의 영역은 에칭되어서 함몰되어 있음을 보여주고 있다. 에칭이 완료된 후에 패턴이 제거된 그림은 도 2c에서 보여주고 있다. 또한, 패턴이 제거된 실리콘기판은 건조됨으로써 텍스처링 단계가 종료되는 것인데, 이때 실리콘기판의 패턴이 제거된 일면은 복수개의 돌출부(112)가 형성되어 있게 되는데, 이는 도 2b 및 도 2c에서 보여지고 있다.
도 2c를 참조하면, 실리콘기판(110)의 일면에는 복수개의 돌출부(112)가 구비된다. 이러한 돌출부(112)가 구비된 실리콘기판으로 태양전지를 제조하면, 다중 반사에 의하여 입사광의 전체 반사율이 텍스처링하지 아니한 경우와 종래의 습식 에칭 방법에 따라 텍스처링된 경우와 비교하여 줄어들게 된다.
도 4를 참조하여 상기 텍스처링된 실리콘기판을 이용하여 제조된 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 실리콘 태양전지의 제조방법에 의한 태양전지를 살펴본다.
도면을 보면, 먼저, 전술한 습식 에칭방법을 통하여 복수개의 돌출부(450)가 형성된 실리콘기판(400)이 준비된다.
실리콘기판(400)의 전면 전체에 걸쳐 인(P)과 같은 n형 불순물을 확산하여 n+ 반도체층(410)을 형성한다. 여기서, 인의 도핑 물질로는 POCl3 이나 P2O5를 사용할 수 있다.
다음, 실리콘기판(400)의 전면 및 후면에 열을 이용한 산화를 통하여 반사 방지막으로서의 역할을 하는 전면 및 후면 산화막(420,470)을 형성한다. 이때, 산화막으로서는 주로 SiO2를 이용한다.
다음, 실리콘기판(400)의 전면 산화막(420)의 일부를 스크라이빙(Scribing)하여 접촉홀(425)을 형성한 후, 인과 같은 n형 불순물을 고농도로 도핑 및 확산하여 n++ 반도체층(430)을 형성한다.
그리고나서, n++ 반도체층(430)의 상부에 전도성금속을 도금하여 전면전극(440)을 형성한다. 상술한 전도성금속으로는 은, 구리,니켈, 크롬 또는 코발트를 사용할 수 있다.
다음, 실리콘기판(400)의 후면 전체에 걸쳐 알루미늄(Al)을 적층하여 확산한 후 소결하여 p+ 반도체층(460)을 형성한 후, 실리콘기판의 후면에 코팅된 산화막(470)의 상부에 전도성금속을 도금하여 후면전극(480)을 형성함으로써 도 4에 도시 된 바와 같이 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르는 태양전지가 제공된다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
패턴을 형성하기 위하여 모노머(Monomer)로 벤질-메타그릴레이트(benzyl-methacrylate), 증발방지제로 폴리 벤질-메타그릴레이트(poly benzyl-methacrylate, 평균분자량 70000, 전이온도 54℃), 열경화개시제로 t-부틸 퍼록시 2-에틸헥사노에이트(t-butyl peroxy 2-ethylhexanoate)인 용액을 실리콘기판에 스핀코팅하였는데, 본 실시예에서는 고분자의 농도를 8wt%로 하였다. 다음, 상기 용액이 코팅된 실리콘기판의 상면으로 몰드기판을 합착하였다. 여기서, 스핀코팅된 실리콘기판 상면에 용액은 액상이어서 몰드기판의 오목부로 흘러들어가서 그 내부를 채울 수 있었다. 이후에 온도는 90℃를 유지하고 프레스 압력은 20atm을 유지하였다. 한편, 몰드기판은 실리콘기판을 사용하였는데, 그 오목부는 반응성 이온 에칭법으로 패터닝하는 노광법인 전형적인 CMOS 프로세스 방법을 이용하여 형성하였으며, 그 오목부의 깊이는 3㎛였다. 실리콘기판과 몰드기판은 완전한 편평성이 없으므로 충분한 압력을 가할 필요가 있었는데, 이때 압력은 20atm이었다. 한편, 상기 몰드기판의 오목부에 오염원인 각종 입자가 부착되는 문제와 실리콘기판으로부터 몰드기판의 탈착시에 패턴이 손상되는 문제를 해결하기 위하여 오목부의 표면에 부착방지층을 형성하였다. 상기 부착방지층은 노르말 헥산을 용매로하여 (heptadeca-fluoro-1,1,2,2-tetra-hydrodecyl) trichlorosilane으로서 도포하고 건 조하여 형성하였다. 그 도포된 두께는 약 1 nm 이었고, 두께 측정은 ellipsometer로 하였다. 한편, 몰드기판과 실리콘기판의 합착후 2분이 경과하여 몰드기판을 실리콘기판으로부터 탈착하였다. 패턴이 형성된 실리콘기판을 HF와 HNO3 와 H3PO4의 혼합물(혼합부피비=12:1:12)에 2분동안 담가 에칭을 실시하였다. 그 후, 0.5% NaOH 수용액으로 패턴을 제거하였다. 다음으로, 상기 과정에 따라 텍스처링된 실리콘 기판의 전면 전체에 걸쳐 POCl3을 사용하여 인(P)를 도핑하였다. 다음, 실리콘기판의 전면 및 후면에 SiO2로서 산화막을 형성하였다. 다음, 실리콘기판의 전면에 도포된 SiO2 산화막의 일부를 스크라이빙(Scribing)하여 접촉홀을 형성한 후, 인(P)를 도핑하여 n++ 반도체층을 형성하였다.그리고서, n++ 반도체층의 상부에 은(Ag)을 도금하여 전면전극을 형성하였다. 다음, 실리콘기판의 후면 전체에 걸쳐 알루미늄(Al)을 적층하여 확산한 후 소결하여 p+ 반도체층을 형성한 후, 실리콘기판의 후면에 코팅된 산화막의 상부에 은(Ag)을 도금하여 후면전극(480)을 형성하여 실리콘 태양전지를 완성하였다.
비교예 1
실리콘기판을 힛팅 플레이트에 올려 놓은 다음, 약 300℃로 가열하였다. 이어서, 상기 가열된 실리콘기판상에 TPT 용액을 스프레이하여 TiO 2 입자를 실리콘기판상에 고르게 도포하였다. 상기 TiO 2 입자가 도포된 실리콘기판을 HF와 HNO 3 와 H 3 PO 4 의 혼합물(혼합부피비=12:1:12)에 2분동안 담가서 에칭을 실시하였다.그 후, 상기 실리콘 기판을 10중량%의 HF와 NH 4 F와 H 2 O의 혼합물(혼합부피비 =2:25:5)에 1분동안 담가TiO 2 입자를 제거하였다. 상기 과정에 따라 텍스처링된 실리콘 기판의 전면 전체에 걸쳐 POCl3을 사용하여 인(P)를 도핑하였다. 다음, 실리콘기판의 전면 및 후면에 SiO2로서 산화막을 형성하였다. 다음, 실리콘기판의 전면에 도포된 SiO2 산화막의 일부를 스크라이빙(Scribing)하여 접촉홀을 형성한 후, 인(P)를 도핑하여 n++ 반도체층을 형성하였다.그리고서, n++ 반도체층의 상부에 은(Ag)을 도금하여 전면전극을 형성하였다. 다음, 실리콘기판의 후면 전체에 걸쳐 알루미늄(Al)을 적층하여 확산한 후 소결하여 p+ 반도체층을 형성한 후, 실리콘기판의 후면에 코팅된 산화막의 상부에 은(Ag)을 도금하여 후면전극(480)을 형성하여 실리콘 태양전지를 완성하였다.
비교예 2
반사율이 약 33%인 실리콘기판을 준비하고, 1:1:70 부피비의 NaOH와 이소프로판올 및 물의 혼합물을 90℃로 가열시킨 후, 실리콘기판을 18분 동안 에칭하였다. 다음으로, 상기 과정에 따른 실리콘 기판의 전면 전체에 걸쳐 POCl3을 사용하여 인(P)를 도핑하였다. 다음, 실리콘기판의 전면 및 후면에 SiO2로서 산화막을 형성하였다. 다음, 실리콘기판의 전면에 도포된 SiO2 산화막의 일부를 스크라이빙(Scribing)하여 접촉홀을 형성한 후, 인(P)를 도핑하여 n++ 반도체층을 형성하였다.그리고서, n++ 반도체층의 상부에 은(Ag)을 도금하여 전면전극을 형성하였다. 다음, 실리콘기판의 후면 전체에 걸쳐 알루미늄(Al)을 적층하여 확산한 후 소결하 여 p+ 반도체층을 형성한 후, 실리콘기판의 후면에 코팅된 산화막의 상부에 은(Ag)을 도금하여 후면전극(480)을 형성하여 실리콘 태양전지를 완성하였다.
시험예 1
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 실리콘 태양전지에 있어서, 실리콘기판의 표면에서의 입사광의 반사율을 측정하였다( Agilent : 8453, 200nm - 1200nm ).그 결과, 실시예에 따라 제조된 실리콘 태양전지에서의 반사율은 약 15%로서, 비교예 1의 경우(15%)와는 비슷하였고, 비교예 2의 경우(24.5%)에 비하여는 상당히 감소하였음을 알 수 있었다.
본 발명에 따라 실리콘 기판 표면에서의 입사광의 반사율을 효과적으로 줄여서 이로 인한 광학적 손실을 저하시키고 저가의 조성물을 사용하여 제조비용의 저감 및 연속생산공정을 통하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 대해 상기 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명에 속하는 기술 분야의통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
Claims (6)
- 실리콘기판의 표면에 요철구조를 형성한 후, pn 접합, 산화막 및 전극을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하는 실리콘 태양전지의 제조방법에 있어서,(a) 상기 실리콘기판의 표면에 요철구조 형성시, 실리콘기판과 몰드기판과의 사이에 전사층을 구비하고, 상기 몰드기판의 실리콘기판을 향한 면에는 탈착을 용이하게 돕는 부착방지층을 배치하며, 실리콘기판과 몰드기판을 일정한 압력으로 합착하여 실리콘기판 상에 상기 전사층을 패턴으로 형성시키는 단계;(b) 상기 패턴을 에칭방지막으로 이용하여 실리콘기판을 에칭용액으로 에칭하는 단계; 및(c) 상기 패턴을 제거하여 실리콘기판의 적어도 일면에 복수개의 돌출부를 갖도록 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 전사층은 열경화성 또는 광경화성 화합물로 구성되는 조성물인 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 조성물은 벤질-메타그릴레이트(benzyl-methacrylate) 100 중량부, 폴리 벤질-메타그릴레이트(poly benzyl-methacrylate) 3 내지 15 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 몰드기판은 상기 실리콘기판을 향한 면에 복수개의 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지의 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 오목부는 일정간격으로 이격되어 종방향으로 배치되되, 횡방향으로는 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 몰드기판은 석영이나 실리콘기판인 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지의 제조방법.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101081248B1 (ko) | 2009-06-16 | 2011-11-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000101113A (ja) | 1998-09-22 | 2000-04-07 | Hitachi Chem Co Ltd | 太陽電池基板の製造方法 |
-
2005
- 2005-09-26 KR KR1020050089299A patent/KR100645831B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2000101113A (ja) | 1998-09-22 | 2000-04-07 | Hitachi Chem Co Ltd | 太陽電池基板の製造方法 |
Cited By (1)
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