KR100885716B1 - Solar Cell Using Silicone Slurry and Manufacturing Method of the Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실리콘 파우더를 이용하여 제조된 태양전지 및 그 태양전지를 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 실리콘 웨이퍼 제조 공정에서 발생하고 파우더 형태를 갖는 실리콘 슬러리를 이용하여 태양전지를 구성하는 실리콘층을 형성한 후 소결 처리를 통해 실리콘 슬러리로 형성된 실리콘층의 특성을 변화시킴으로써 소자의 특성을 제어할 수 있고 제조비용을 절감할 수 있는 실리콘 슬러리를 이용한 태양전지 및 그 제조방법을 제공한다. The present invention relates to a solar cell manufactured using silicon powder and a method for manufacturing the solar cell, and particularly, to form a silicon layer constituting the solar cell using a silicon slurry generated in the silicon wafer manufacturing process and having a powder form. After the sintering process to change the characteristics of the silicon layer formed of the silicon slurry to control the characteristics of the device and to provide a solar cell using a silicon slurry that can reduce the manufacturing cost and a method of manufacturing the same.
실리콘 슬러리, 실리콘 파우더, 태양전지 Silicon Slurry, Silicon Powder, Solar Cell
Description
도1은 본 발명에 따라 투명한 기판에 실리콘 슬러리를 이용하여 제조된 p-i-n, n-i-p 구조를 갖는 태양전지의 한 실시예를 나타낸 단면도. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a solar cell having a p-i-n, n-i-p structure prepared using a silicon slurry on a transparent substrate according to the present invention.
도2는 본 발명에 따라 투명한 기판에 실리콘 슬러리를 이용하여 제조된 p-i-n, n-i-p 구조를 갖는 태양전지의 다른 실시예를 나타낸 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of a solar cell having a p-i-n, n-i-p structure prepared using a silicon slurry on a transparent substrate in accordance with the present invention.
도3은 본 발명에 따라 투명한 기판에 실리콘 슬러리를 이용하여 제조된 p-i-n, n-i-p 구조를 갖는 태양전지의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도. Figure 3 is a cross-sectional view showing another embodiment of a solar cell having a p-i-n, n-i-p structure prepared using a silicon slurry on a transparent substrate in accordance with the present invention.
도4는 본 발명에 따라 실리콘 웨이퍼 기판에 실리콘 슬러리를 이용하여 제조된 p-i-n, n-i-p 구조를 갖는 태양전지의 한 실시예를 나타낸 단면도.Figure 4 is a cross-sectional view showing an embodiment of a solar cell having a p-i-n, n-i-p structure prepared using a silicon slurry on a silicon wafer substrate according to the present invention.
도5는 본 발명에 따라 실리콘 웨이퍼 기판에 실리콘 슬러리를 이용하여 제조된 p-i-n, n-i-p 구조를 갖는 태양전지의 다른 실시예를 나타낸 단면도.Figure 5 is a cross-sectional view showing another embodiment of a solar cell having a p-i-n, n-i-p structure prepared using a silicon slurry on a silicon wafer substrate in accordance with the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>Description of the main parts of the drawing
10,20 : 투명 기판 30,40 : 실리콘 웨이퍼 기판10,20:
11,21 : 캐소드 전극 12,22 : 제1도핑층11,21
13,23,31,41 : 활성층 14,24 ; 제2도핑층13,23,31,41:
15,25 : 애노드 전극 32,42 : 전극15,25
26,43 : 수직전극 27,44 : 패턴26,43
본 발명은 실리콘 파우더를 이용하여 제조된 태양전지 및 그 태양전지를 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 실리콘 웨이퍼 제조 공정에서 발생하고 파우더 형태를 갖는 실리콘 슬러리를 이용하여 태양전지를 구성하는 실리콘층을 형성한 후 소결 처리를 통해 실리콘 슬러리로 형성된 실리콘층의 특성을 변화시킴으로써 소자의 특성을 제어할 수 있고 제조비용을 절감할 수 있는 실리콘 슬러리를 이용한 태양전지 및 그 제조방법을 제공한다. The present invention relates to a solar cell manufactured using silicon powder and a method for manufacturing the solar cell, and particularly, to form a silicon layer constituting the solar cell using a silicon slurry generated in the silicon wafer manufacturing process and having a powder form. After the sintering process to change the characteristics of the silicon layer formed of the silicon slurry to control the characteristics of the device and to provide a solar cell using a silicon slurry that can reduce the manufacturing cost and a method of manufacturing the same.
현재까지 태양전지를 구성하는 활성층은 대부분 값비싼 실리콘 웨이퍼를 이용하거나 비정질 실리콘을 증착하는 방법을 이용하여 형성하거나 대부분 웨이퍼 기판을 그대로 사용하여 형성하여 왔다. Until now, the active layer constituting the solar cell has been mostly formed using an expensive silicon wafer, a method of depositing amorphous silicon, or mostly using a wafer substrate as it is.
그러나, 상기와 같이 태양전지를 구성하는 활성층을 실리콘 웨이퍼나 비정질실리콘을 사용하여 형성하는 경우 제조비용이 많이 들고 활성층을 형성하기 어렵다는 문제점이 있었다.However, when the active layer constituting the solar cell is formed using a silicon wafer or amorphous silicon as described above, there is a problem that the manufacturing cost is high and it is difficult to form the active layer.
이에, 본 발명은 저가의 태양전지를 제조하기 위한 한 방법으로서, 활성층을 형성하기 위해 실리콘 웨이퍼나 비정질 실리콘을 사용하는 대신에 실리콘 웨이퍼의 제조공정에서 필연적으로 발생되는 실리콘 슬러리를 활용하고자 하는 것이다.Accordingly, the present invention is to use a silicon slurry inevitably generated in the manufacturing process of the silicon wafer instead of using a silicon wafer or amorphous silicon to form an active layer as a method for manufacturing a low-cost solar cell.
그러나, 상기 실리콘 슬러리는 일반적인 웨이퍼에 비해서 파우더 형태이기 때문에 다루기가 쉽고 값싸게 소재를 얻을 수 있다는 장점을 가지고 있으나, 현재까지는 실리콘 슬러리를 재활용할 경우 그 소자 특성이 저하되기 때문에 재활용하지 못하고 폐기처분해야 하는 것이 실정이었다.However, the silicon slurry has a merit that it is easy to handle and inexpensively obtain a material because it is in a powder form compared to a general wafer, but until now, the silicon slurry is recycled and cannot be recycled because its device characteristics are degraded. It was a fact to do.
즉, 상기 실리콘 슬러리를 이용하여 소자를 제조하는 경우에는 상기 실리콘 슬러리가 실리콘 웨이퍼 보다 소자의 특성이 좋지 못하여 태양전지의 제조에 사용할 수 없다는 문제점이 있었다.That is, when the device is manufactured using the silicon slurry, there is a problem in that the silicon slurry cannot be used in the manufacture of a solar cell because the device properties of the silicon slurry are not better than that of the silicon wafer.
상기 문제점들을 해결하기 위하여 본 발명은 실리콘 웨이퍼 제조 공정에서 발생되는 고순도의 실리콘 슬러리를 재활용하여 태양전지의 활성층을 형성함으로써 저가의 태양전지를 생산할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to recycle a high-purity silicon slurry generated in a silicon wafer manufacturing process to form an active layer of a solar cell to produce a low-cost solar cell.
또한, 상기 재활용되는 실리콘 슬러리를 사용하여 태양전지의 활성층을 형성함으로써 폐기 처분되는 실리콘 슬러리를 상용화할 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to make a commercially available silicon slurry to be disposed of by disposing the active layer of the solar cell using the recycled silicon slurry.
또한, 상기 실리콘 슬러리를 사용함으로써 종래에 활성층으로 사용되던 웨이퍼 또는 비정질 실리콘에 비해 활성층을 용이하게 형성할 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to make it easier to form an active layer compared to a wafer or amorphous silicon, which is conventionally used as an active layer by using the silicon slurry.
또한, 실리콘 슬러리를 이용하여 형성된 태양전지의 활성층을 소결, 열처리 또는 레이저 처리 등을 통해 특성을 변화시켜 원하는 전류 밀도 및 특성을 제어할 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, it is another object of the present invention to control the desired current density and characteristics by changing the characteristics of the active layer of the solar cell formed using the silicon slurry through sintering, heat treatment or laser treatment.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 유리 기판 상부에 캐소드 전극, 활성층, 애노드 전극이 순차적으로 형성된 태양전지 또는 실리콘 웨이퍼 기판 상부에 활성층과 전극이 순차적으로 형성된 태양전지에 있어서, 상기 활성층은 웨이퍼 제조공정에서 발생한 실리콘 슬러리를 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 실리콘 슬러리를 이용한 태양전지를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a solar cell in which a cathode electrode, an active layer, an anode electrode is sequentially formed on a glass substrate or a solar cell in which an active layer and an electrode are sequentially formed on a silicon wafer substrate, wherein the active layer is a wafer manufacturing It provides a solar cell using a silicon slurry, characterized in that formed using a silicon slurry generated in the process.
또한, 유리 기판 상부에 캐소드 전극, 애노드 전극을 갖는 태양전지를 제조하는 방법에 있어서, 유리 기판 상부에 형성된 캐소드 전극 상부에 n형 또는 p형 실리콘 슬러리를 이용하여 제1도핑층을 형성하는 단계와; 상기 제1도핑층 상부에 진성 실리콘을 이용하여 활성층을 형성하는 단계와; 상기 활성층 상부에 제1도핑층과 반대되는 극성을 갖는 p형 도는 n형 실리콘 슬러리를 이용하여 제2도핑층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 슬러리를 이용한 태양전지 제조방법을 제공한다.In addition, the method of manufacturing a solar cell having a cathode electrode, an anode electrode on the glass substrate, the method comprising: forming a first doped layer using an n-type or p-type silicon slurry on the cathode electrode formed on the glass substrate; ; Forming an active layer using intrinsic silicon on the first doped layer; It provides a solar cell manufacturing method using a silicon slurry comprising the step of forming a second doped layer using a p-type or n-type silicon slurry having a polarity opposite to the first doped layer on the active layer. .
본 발명에 사용되는 실리콘 웨이퍼 제조공정에서 발생한 실리콘 슬러리의 종류로는 n형 도핑된 실리콘 슬러리, p형 도핑된 실리콘 슬러리, n형 또는 p형 도핑 이 되지 않은 진성 실리콘 슬러리 등이 있으며, 상기 실리콘 슬러리는 입자의 크기가 수 ~ 수십 ㎛이다.Examples of the silicon slurry produced in the silicon wafer manufacturing process used in the present invention include n-type doped silicon slurry, p-type doped silicon slurry, n-type or p-type doped intrinsic silicon slurry, and the like. The particle size is several to several tens of micrometers.
상기와 같은 실리콘 슬러리를 태양전지의 제조에 사용하기 위해서는 상기와 같은 실리콘 슬러리를 박막 트랜지스터에 사용하기 위해서는 실리콘 슬러리를 바로 사용하는 방법, 실리콘 슬러리를 박막형태로 형성하는 방법, 상기 박막을 형성하고 소결처리를 통하여 특성을 향상시켜주는 방법 등을 통해 활성층으로 형성한다.In order to use such a silicon slurry in the manufacture of a solar cell, in order to use the silicon slurry as described above in a thin film transistor, a method of using a silicon slurry directly, a method of forming a silicon slurry into a thin film form, forming the thin film and sintering It forms into an active layer through the method of improving a characteristic through a process.
또한, 상기 실리콘 파우더를 이용하여 박막을 형성한 후의 소결 처리는 고온 상태에서 이루어지기 때문에 기판으로부터의 오염물질의 유입을 막아 주기 위해 기판 상부에 버퍼층을 형성하여야 한다. 상기 버퍼층은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산화 질화막, 실리케이트막 등으로 형성한다. In addition, since the sintering treatment after the thin film is formed using the silicon powder is performed at a high temperature, a buffer layer should be formed on the substrate to prevent inflow of contaminants from the substrate. The buffer layer is formed of a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, a silicate film, or the like.
상기 실리콘 파우더는 반도체 웨이퍼 제조과정의 슬라이스 공정에서 얻어진 실리콘 슬러리, 실리콘과 Ge 웨이퍼 제조과정에서 발생하는 슬러리, 그리고 화합물 반도체 웨이퍼를 제작하면서 발생하는 슬러리 등을 이용한다.As the silicon powder, a silicon slurry obtained in the slice process of the semiconductor wafer manufacturing process, a slurry generated in the silicon and Ge wafer manufacturing process, and a slurry produced while manufacturing the compound semiconductor wafer are used.
또한, 화합물 반도체 실리콘 웨이퍼를 제작하는 재료의 실시예로는 GaAs, GaN, InP, SiC, SiGe, ZnS, CdTe, HGxCd1-xTe, AlxGa1-xAs, Al1Ga1-xAsySb1-y 등이 있으며, 이들을 이용하여 웨이퍼를 제조하는 과정에서 발생되는 슬러리를 사용할 수도 있다.In addition, examples of materials for fabricating compound semiconductor silicon wafers include GaAs, GaN, InP, SiC, SiGe, ZnS, CdTe, HG x Cd 1-x Te, Al x Ga 1-x As, Al 1 Ga 1- x As y Sb 1-y and the like, a slurry generated in the process of manufacturing a wafer using them may be used.
또한, 상기와 같이 얻어진 실리콘 슬러리 및 기타 웨이퍼를 만들면서 발생한 슬러리를 1 ㎛ 이하의 크기를 갖는 실리콘 파우더로 만들어 사용한다. In addition, the slurry generated while making the silicon slurry and other wafers obtained as described above is used to make a silicon powder having a size of 1 ㎛ or less.
또한, 상기와 같은 실리콘 파우더를 솔벤트 및 유기용제, 계면활성제, 분산제, 접착제, 응고제 등의 화학물질을 첨가하여 용액 상태로 만들어 사용할 수도 있다.In addition, the silicon powder as described above may be used in the form of a solution by adding chemicals such as solvents and organic solvents, surfactants, dispersants, adhesives, coagulants.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the present invention.
먼저, 도1은 본 발명에 따른 실리콘 슬러리를 이용하여 투명기판에 제조된 p-i-n 또는 n-i-p 태양전지의 한 실시예를 나타낸 것으로서, 상기 투명기판(10) 상부에 금속 또는 전도성 페이스트를 사용하여 캐소드 전극(11)을 형성한다. 다음에, 상기 캐소드 전극(11) 상부에 n-type 또는 p-type으로 도핑된 실리콘 슬러리를 이용하여 제1도핑층(12)을 형성하고, 상기 제1도핑층(12) 상부에 진성 실리콘 슬러리 또는 약간의 이온이 주입된 실리콘 슬러리를 이용하여 활성층(13)을 형성한다. 다음에, 상기 활성층(13) 상부에 제1도핑층(12)과 반대되는 극성으로 p-type 또는 n-type으로 도핑된 실리콘 슬러리를 이용하여 제2도핑층(14)을 형성하고, 상기 제2도핑층 상부에 도핑된 금속 또는 전도성 페이스트를 사용하여 애노드 전극(15)을 형성한다.First, Figure 1 shows an embodiment of a pin or nip solar cell manufactured on a transparent substrate using a silicon slurry according to the present invention, the cathode electrode (using a metal or conductive paste on the transparent substrate 10) ( 11) form. Next, a first doped
다음에, 도2는 본 발명에 따른 실리콘 슬러리를 이용하여 투명기판에 제조된 p-i-n 또는 n-i-p 태양전지의 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 상기 투명 기판(20) 상부에 금속 또는 전도성 페이스트를 이용하여 캐소드 전극(21)을 형성한다. 다음 에, 상기 캐소드 전극(11) 상부에 n형 또는 p형으로 도핑된 실리콘 슬러리를 이용하여 제1도핑층(22)을 형성하고, 상기 제1도핑층(22) 상부에 진성 실리콘 슬러리 또는 약간의 이온이 주입된 실리콘 슬러리를 이용하여 활성층(23)을 형성한다. 다음에, 상기 활성층(23) 상부에 제1도핑층(22)과 반대되는 극성으로 p형 또는 n형으로 도핑된 실리콘 슬러리를 이용하여 제2도핑층(24)을 형성한다. 다음에 제1도핑층(22)과 활성층(23) 그리고 제2도핑층(24)의 일측에 패턴닝 공정을 실시하여 캐소드 전극(21)이 노출되도록 홀 또는 라인을 형성하고, 상기 홀 또는 라인에 금속이나 전도성 페이스트를 이용하여 수직전극(26)을 형성한다. 다음에 상기 수직전극(26)에 연결되도록 상기 제2도핑층(24) 상부에 금속 또는 전도성 페이스트를 이용하여 애노드 전극(25)을 형성한다. 이때, 상기 애노드 전극(25)에 형성된 패턴(27)은 애노드 전극 하부의 제2도핑층(24)으로 빛이 흡수되도록 하여 전류가 생성되게 한다. Next, FIG. 2 shows another embodiment of a pin or nip solar cell manufactured on a transparent substrate using a silicon slurry according to the present invention. The cathode electrode is formed by using a metal or conductive paste on the
또한, 도3은 도1 또는 도2와 같은 형태의 소자를 기판에 다수 형성하고, 각 소자의 애노드 전극(25)이 일측에 형성된 소자의 캐소드 전극(21)에 연결되도록 직렬연결한 상태를 나타낸 것으로, 캐소드 전극(21)들이 상호 접촉이 되지 않도록 하여 소자의 쇼트(short)를 방지한다.In addition, FIG. 3 shows a state in which a plurality of devices having the same shape as those of FIG. 1 or 2 are formed on a substrate and connected in series so that the
상기 도1과 도2의 태양전지에 사용되는 실리콘 슬러리는 웨이퍼 제조공정에서 발생된 슬러리를 그대로 사용하거나, 1 ㎛ 이하의 크기를 갖는 실리콘 파우더로 제조하여 사용할 수 있으며, 또한 실리콘 파우더를 솔벤트 및 유기용제, 계면활성제, 분산제, 접착제, 응고제 등의 화학물질을 첨가하여 용액 상태로 만들어 사용할 수도 있다.The silicon slurry used in the solar cells of FIGS. 1 and 2 may be used as it is, or may be made of a silicon powder having a size of 1 μm or less, and the silicon powder may be used in a solvent and organic solvent. It is also possible to add chemicals such as solvents, surfactants, dispersants, adhesives, and coagulants to make them in solution.
또한, 상기 캐소드 전극(11, 21) 상부에 형성되는 제1도핑층(12,22) 또는 제2도핑층(14,24)은 진성 실리콘 슬러리를 사용하여 박막으로 형성한 다음, 이온 주입기를 사용하여 이온을 주입함으로써 p형 또는 n형을 갖도록 형성할 수도 있다.In addition, the first doped
다음에, 도4는 본 발명에 따른 실리콘 슬러리를 이용하여 실리콘 웨이퍼에 제조된 p-i-n 또는 n-i-p 태양전지의 한 실시예를 나타낸 것으로, p형 혹은 n형 도핑된 실리콘 웨이퍼를 기판으로 사용하고, 상기 실리콘 웨이퍼 기판(30) 상부에 진성 실리콘 슬러리를 사용하여 활성층(31)을 형성한다. 다음에, 상기 활성층(31) 상부에 금속 또는 전도성 페이스트를 이용하여 전극(32)을 형성한 것이다.Next, Figure 4 shows an embodiment of a pin or nip solar cell fabricated on a silicon wafer using the silicon slurry according to the present invention, using a p-type or n-type doped silicon wafer as a substrate, the silicon An
다음에, 도5는 본 발명에 따른 실리콘 슬러리를 이용하여 실리콘 웨이퍼에 제조된 p-i-n 또는 n-i-p 태양전지의 다른 실시예를 나타낸 것으로, p형 혹은 n형 도핑된 실리콘 웨이퍼를 기판(40)으로 사용하고, 상기 실리콘 웨이퍼 기판(40) 상부에 진성 실리콘 슬러리를 사용하여 활성층(41)을 형성한다. 다음에, 상기 활성층(41) 일측에 패턴닝 공정을 실시하여 기판(40)이 노출되도록 홀 또는 라인을 형성하고, 상기 홀 또는 라인에 금속이나 전도성 페이스트를 이용하여 수직전극(43)을 형성한다. 다음에 상기 수직전극(43)에 연결되도록 상기 전극(42)을 형성한다. 이때, 상기 전극(42)에 형성된 패턴(44)은 전극 하부의 활성층(41)으로 빛이 흡수 되도록 하여 전류가 생성되게 한다. Next, FIG. 5 shows another embodiment of a pin or nip solar cell fabricated on a silicon wafer using the silicon slurry according to the present invention, wherein a p-type or n-type doped silicon wafer is used as the
도4 및 도5의 상기 활성층(31,41)은 진성 실리콘 슬러리로 박막을 형성하고, 소결을 실시하여 슬러리의 접착과 접합(junction) 특성을 향상 시키거나 실리콘 웨이퍼 기판(30,40)과 반대되는 n형 또는 p형 이온을 주입하여 p-i-n 혹은 n-i-p 구조를 형성한 후 소결을 실시하여 접합특성과 소자의 특성을 향상시키도록 형성한다. 또한, 상기 전극(42)은 투명 전극으로 형성함으로써 도5와 같은 패턴(44)을 형성하지 않고도 태양광이 활성층에 접촉하여 전류를 생산하도록 할 수도 있다.The
상기 도1 내지 도5에 도시된 기판 또는 활성층 상부에 전극을 형성하는 방법으로는 금속, 전도성 페이스트 또는 투명전극의 증착, 금속 페이스트의 스크린 프린팅, 스프레이를 이용한 도포, 도금을 이용한 방법 등이 사용된다.As a method of forming an electrode on the substrate or the active layer shown in FIGS. 1 to 5, deposition of a metal, a conductive paste or a transparent electrode, screen printing of a metal paste, application using a spray, a method using plating, and the like are used. .
또한, 상기 활성층으로 형성되는 실리콘 슬러리 층은 스핀코팅, 딥핑, 스프레이를 이용한 도포, 스퀴지를 이용한 스크린 프린팅 방법 등을 사용하며, 수~수백 ㎛두께의 균일한 막으로 형성한다.In addition, the silicon slurry layer formed of the active layer is spin coating, dipping, coating using a spray, a screen printing method using a squeegee, etc., and is formed into a uniform film having a thickness of several hundreds of micrometers.
또한, 활성층은 실리콘 슬러리를 이용하여 실리콘 슬러리 층으로 형성되어 접착력이 약하고 소자의 특성이 저하되기 때문에 소결을 실시하여 접착력을 향상시키고 실리콘 슬러리에 존재하는 유기물을 제거한다. 다음에, 상기 소결을 실시한 후 이온주입기를 이용하여 상기 슬리콘 슬러리 층내에 접합(p-n junction 또는 n-p junction)을 형성하여 접합 계면이 활성층 역할을 하게 한다. In addition, since the active layer is formed of a silicon slurry layer using a silicon slurry, the adhesive strength is weak and the characteristics of the device are deteriorated, so that the active layer is sintered to improve adhesion and remove organic substances present in the silicon slurry. Next, after the sintering, a junction interface acts as an active layer by forming a junction (p-n junction or n-p junction) in the slicon slurry layer using an ion implanter.
또한, 상기 소결 공정에서 기판으로부터의 오염물질이 유입되는 것을 방지하기 위하여 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산화 질화막, 실리케이트 막 등으로 형성되는 버퍼층을 더 형성할 수도 있다.In addition, a buffer layer formed of a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, a silicate film, or the like may be further formed in order to prevent contaminants from the substrate in the sintering process.
상기 실리콘 슬리리층의 소결 공정은 열처리방법 또는 빔 조사방법 등을 단독 또는 병행하여 사용하며, 열처리 방법으로는 할로겐 램프, 자외선 램프 등을 이용하여 점진적으로 온도를 향상시키는 퍼니스(Furnace) 방법이나 급격하게 온도를 향상시키는 급속열처리(RTA)방법 등이 사용되고, 상기 빔 조사 방법으로는 UV 어닐링(annealing) 또는 레이저 조사를 이용한 어닐링 방법 등이 사용되며, 상기 열처리 방법과 빔 조사방법을 혼합한 급속열처리(RTA) 및 UV 어닐링을 함께 사용할 수도 있다. 이때, 슬러리 층의 소결온도는 실리콘의 녹는점 1414 ℃ 보다 낮게 유지하여야 한다. The sintering process of the silicon slurry layer is used alone or in combination with a heat treatment method or a beam irradiation method, etc. As a heat treatment method using a halogen lamp, an ultraviolet lamp or the like to gradually improve the temperature (Furnace) method or suddenly A rapid thermal treatment (RTA) method for improving the temperature is used, and the beam irradiation method is used an annealing method using UV annealing or laser irradiation, and the like, and a rapid heat treatment in which the heat treatment method and the beam irradiation method are mixed ( RTA) and UV annealing can also be used together. At this time, the sintering temperature of the slurry layer should be kept below the melting point of 1414 ℃ of silicon.
또한, 상기 진성 실리콘 슬러리 층에 접합되는 도핑층을 형성하는 방법으로는 n형 또는 p형 도펀트를 이온주입방법으로 주입하여 도핑하는 방법을 사용거나, 반대 극성을 갖는 이온이 도핑된 실리콘 슬러리를 사용하여 p-n 접합 혹은 n-p 접합(junction)되는 도핑층을 형성할 수도 있다.In addition, a method of forming a doped layer bonded to the intrinsic silicon slurry layer may be performed by implanting an n-type or p-type dopant by ion implantation or by using a silicon slurry doped with ions having opposite polarities. As a result, a doped layer formed of a pn junction or an np junction may be formed.
상기 n형 또는 p형 도펀트를 주입하는 이온주입 방법으로는 플라즈마 발생장치에서 생성된 이온을 열확산법을 이용하여 주입하는 방법과, 이온 빔을 이용하여 직접 이온을 임플란트(implant)시키는 방법을 사용한다. 상기 열확산법은 주입한 가스(gas)를 플라즈마로 방전시켜 분해한 후 온도를 올려 시료 표면으로 열 확산에 의해 주입하는 방법이고, 이온 빔을 이용한 방법은 이온화된 원자를 수십-수백kV로 가속하여 처리하고자 하는 재료의 표면에 강제적으로 주입하는 방법이다.As the ion implantation method for implanting the n-type or p-type dopant, a method of implanting ions generated in a plasma generator using a thermal diffusion method and a method of implanting ions directly using an ion beam are used. . The thermal diffusion method is a method in which the injected gas is discharged into a plasma to decompose it, and then the temperature is increased by thermal diffusion to the sample surface. The method using an ion beam accelerates the ionized atoms to several tens to hundreds of kV. This method is forcibly injected into the surface of the material to be treated.
상기와 같이 소결 및 이온 주입공정을 거쳐 활성층을 형성한 후, 2차 소결을 통해서 태양전지의 특성을 더 향상시킬 수도 있다. After forming the active layer through the sintering and ion implantation process as described above, the characteristics of the solar cell may be further improved through secondary sintering.
이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 고안의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다. While the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it is only for illustrating the invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications or equivalents from the detailed description of the invention. It will be appreciated that one embodiment is possible. Therefore, the true scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the claims.
본 발명은 실리콘 웨이퍼 제조 공정에서 발생되는 고순도의 실리콘 슬러리를 재활용하여 태양전지의 활성층을 형성함으로써 저가의 태양전지를 생산할 수 있다.The present invention can produce a low-cost solar cell by recycling the high-purity silicon slurry generated in the silicon wafer manufacturing process to form the active layer of the solar cell.
또한, 상기 재활용되는 실리콘 슬러리의 입자의 크기를 균일하게 감소시켜 실리콘 파우더를 제조하고, 이를 사용하여 태양전지의 활성층을 형성함으로써 폐기 처분되는 실리콘 슬러리를 상용화할 수 있다.In addition, by uniformly reducing the size of the particles of the recycled silicon slurry to produce a silicon powder, it can be used to commercialize the silicon slurry disposed of by forming an active layer of the solar cell.
또한, 상기 실리콘 슬러리를 사용함으로써 종래에 활성층으로 사용되던 웨이퍼 또는 비정질 실리콘에 비해 활성층을 용이하게 형성할 수 있다.In addition, by using the silicon slurry, the active layer can be easily formed as compared with the wafer or amorphous silicon, which is conventionally used as the active layer.
또한, 실리콘 슬러리를 이용하여 형성된 태양전지의 활성층에 대해 소결 처 리를 통해 특성을 변화시켜 원하는 전류 밀도 및 특성을 제어할 수 있다.In addition, it is possible to control the desired current density and characteristics by changing the characteristics through the sintering process for the active layer of the solar cell formed using the silicon slurry.
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