KR101069961B1 - 태양전지 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 확산 공정을 통해 반도체층을 형성함에 있어서 추가적인 아이솔레이션 공정이 요구되지 않는 태양전지 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 태양전지 제조방법은 기판 후면끼리 맞대어진 한 쌍의 태양전지 기판을 준비하는 단계 및 상기 한 쌍의 태양전지 기판을 대상으로 확산 공정을 실시하여 기판의 후면을 제외한 각각의 기판의 전면 및 측면에 반도체층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 태양전지 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 확산 공정을 통해 반도체층을 형성함에 있어서 추가적인 아이솔레이션 공정이 요구되지 않는 태양전지 제조방법에 관한 것이다.
태양전지는 태양광을 직접 전기로 광전변환시키는 태양광 발전의 핵심소자로서, 기본적으로 p-n 접합으로 이루어진 다이오드(diode)라 할 수 있다. 태양광이 태양전지에 의해 전기로 변환되는 과정을 살펴보면, 태양전지의 p-n 접합부에 태양광이 입사되면 전자-정공 쌍이 생성되고, 전기장에 의해 전자는 n층으로, 정공은 p층으로 이동하게 되어 p-n 접합부 사이에 광기전력이 발생되며, 이 때 태양전지의 양단에 부하나 시스템을 연결하면 전류가 흐르게 되어 전력을 생산할 수 있게 된다.
태양전지의 구조를 살펴보면, 도 1에 도시한 바와 같이 p형 결정질 실리콘 기판(101) 둘레를 따라 일정 깊이로 n형 반도체층(102)이 구비되며, 기판 전면과 후면에 각각 전면전극(104)과 후면전극(105)이 구비된다. 또한, 기판(101) 전면 상에는 반사방지막(103)이 구비된다.
한편, 상기 n형 반도체층은 n형 불순물 이온을 포함하는 가스(예를 들어, POCl3)를 공급하여 인(P) 이온이 기판 내부로 확산(diffusion)되도록 하여 형성하거나, n형 불순물 이온이 포함된 용액 예를 들어, 인산(H3PO4) 용액 내에 상기 기판을 침적시키고 후속의 열처리를 통해 인(P) 이온이 기판 내부에 확산되도록 하여 형성할 수 있다.
이와 같은 방식을 통해 형성된 n형 반도체층은 기판 둘레를 따라 형성되는데, 기판의 측부 및 하부에 형성된 n형 반도체층은 전면전극과 후면전극을 단락(short)시켜 태양전지의 광전변환 효율을 저하시키는 요인으로 작용한다. 따라서, 측부 및 하부의 n형 반도체층에 의한 전면전극과 후면전극 사이의 전기적 연결은 방지되어야 한다.
이를 위해 종래의 경우, 레이저를 이용하여 기판 둘레를 따라 일정 깊이로 단선용 트렌치(도 1의 도면부호 106)를 형성하는 방법 즉, 레이저 아이솔레이션(laser isolation) 방법을 택하고 있다. 다른 방법으로는, 습식 식각을 통해 전면전극과 후면전극의 단락을 방지하는 습식 아이솔레이션(wet isolation) 방법이 있다.
이와 같이, 종래의 태양전지 제조방법은 확산 공정을 통해 반도체층을 형성하는 경우, 필연적으로 아이솔레이션 공정이 요구되며 그에 따라 추가장비 및 공정재료가 소요되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 확산 공정을 통해 반도체층을 형성함에 있어서 추가적인 아이솔레이션 공정이 요구되지 않는 태양전지 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양전지 제조방법은 기판 후면끼리 맞대어진 한 쌍의 태양전지 기판을 준비하는 단계 및 상기 한 쌍의 태양전지 기판을 대상으로 확산 공정을 실시하여 기판의 후면을 제외한 각각의 기판의 전면 및 측면에 반도체층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 태양전지 제조방법은 기판 후면끼리 맞대어진 한 쌍의 태양전지 기판을 준비함과 함께 상기 한 쌍의 태양전지 기판의 측면에 확산방지띠를 구비시키는 단계와, 상기 한 쌍의 태양전지 기판을 대상으로 확산 공정을 실시하여 기판의 후면 및 측면을 제외한 각각의 기판의 전면에 반도체층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 다른 특징으로 한다.
상기 확산 공정은 불순물 이온을 포함한 가스를 이용하여 불순물 이온이 기판 내부로 확산되도록 하는 기상 방법을 이용하거나, 불순물 이온을 포함한 용액 내에 한 쌍의 태양전지 기판을 침적시키는 습식 방법을 이용할 수 있다.
이와 함께, 상기 반도체층의 형성이 완료되면 한 쌍의 태양전지 기판을 분리하고, 분리된 각각의 태양전지 기판을 대상으로 반사방지막 형성, 전면전극 및 후면전극 형성 공정을 순차적으로 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
확산 공정을 적용함에도 불구하고 기판 후면 및 측면에 반도체층이 형성되지 않음에 따라, 추가적인 아이솔레이션 공정이 되지 않아 제조비용을 절감함과 함께 공정효율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 태양전지의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제조방법을 설명하기 위한 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제조방법을 설명하기 위한 참고도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 제조방법을 설명하기 위한 참고도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제조방법을 설명하기 위한 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제조방법을 설명하기 위한 참고도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 제조방법을 설명하기 위한 참고도.
본 발명에 따른 태양전지 제조방법은 확산 공정을 통해 반도체층을 형성함에 있어서, 2개의 태양전지 기판을 후면끼리 맞댄 상태에서 확산 공정을 실시함으로써 기판 후면에 반도체층이 형성되는 것을 미연에 방지하여 별도의 아이솔레이션 공정이 요구되지 않도록 하는 것을 특징으로 한다. 또한, 기판의 측면부에 확산방지띠를 구비시킨 상태에서 확산 공정을 실시하는 경우, 기판 측면에 반도체층이 형성되는 것을 방지하여 아이솔레이션 효과를 극대화할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 2개로 이루어진 한 쌍의 태양전지 기판(310)을 준비한다(S201). 상기 한 쌍의 태양전지 기판(310)은 기판(310)의 후면(312)끼리 맞대어진 상태를 이루며 이에 따라, 기판(310)의 후면(312)은 외부로 노출되지 않은 상태를 유지한다. 이와 같은 한 쌍의 태양전지 기판(310)은 복수개 구비될 수 있다. 또한, 상기 태양전지 기판(310)은 제 1 도전형의 결정질 실리콘 기판(310)이며, 상기 제 1 도전형은 p형 또는 n형일 수 있다. 이하의 설명에서는 제 1 도전형은 p형인 것을 기준으로 한다. 참고로, 도 3에 있어서 두 개의 기판이 이격되어 위치하는 것으로 도시되었으나 두 개의 기판은 서로 접촉한 상태를 이룬다.
상기 한 쌍의 태양전지가 준비된 상태에서, 확산 공정을 실시하여 태양전지 기판(310)에 제 2 도전형의 반도체층(320)을 형성한다(S202)(S203). 상기 확산 공정은 기상 방법 또는 습식 방법을 이용할 수 있다.
기상 방법의 경우, 챔버 내에 상기 한 쌍의 태양전지 기판(310)을 구비시키고 상기 챔버 내에 제 2 도전형 불순물 이온 즉, n형 불순물 이온을 포함하는 가스(예를 들어, POCl3)를 공급하여 인(P) 이온이 기판(310) 전면(311) 및 측면(313) 내부로 확산(diffusion)되도록 한다. 이에 따라, 기판(310)의 전면(311) 및 측면(313)에 일정 깊이로 제 2 도전형의 반도체층(320)이 형성된다. 습식 방법을 이용하는 경우, n형 불순물 이온이 포함된 용액 예를 들어, 인산(H3PO4) 용액 내에 상기 한 쌍의 태양전지 기판(310)을 침적시키고 후속의 열처리를 통해 인(P) 이온이 기판(310) 전면(311) 및 측면(313) 내부에 확산되도록 하여 제 2 도전형의 반도체층(320)을 형성할 수 있다.
한편, 기판(310) 전면(311)과 후면(312)의 단선 효과 즉, 아이솔레이션 효과를 극대화하기 위해 도 4에 도시한 바와 같이 상기 한 쌍의 태양전지 기판(310)의 측면(313)에 확산방지띠(400)를 구비시킨 상태에서 확산 공정을 실시할 수 있다(S202). 이 경우, 기판(310) 후면(312)뿐만 아니라 기판(310) 측면(313)에도 반도체층(320)이 형성(S203)되는 것을 방지하여 아이솔레이션 효과를 최대화할 수 있게 된다. 이와 같이, 기판(310)의 후면(312)(및 측면(313))에 반도체층(320)이 형성되지 않음에 따라 레이저 아이솔레이션 또는 습식 아이솔레이션 공정과 같은 추가적인 아이솔레이션 공정이 요구되지 않게 된다. 참고로, 도 4에 있어서 확산방지띠(400)가 기판의 측면(313)으로부터 이격된 것으로 도시되었으나 확산방지띠(400)와 기판의 측면(313)은 밀착된 상태를 이룬다.
상기 확산 공정을 통해 반도체층(320)이 형성되면, 한 쌍의 태양전지 기판(310)을 분리하고(S204), 이어 각각의 분리된 태양전지 기판(310)을 대상으로 통상의 태양전지 제조공정 즉, 반사방지막 형성, 전면(311)전극 및 후면(312)전극 형성 공정을 진행(S205)하여 태양전지를 완성한다.
310 : 기판 311 : 기판의 전면
312 : 기판의 후면 313 : 기판의 측면
320 : 반도체층 400 : 확산방지띠
312 : 기판의 후면 313 : 기판의 측면
320 : 반도체층 400 : 확산방지띠
Claims (4)
- 기판 후면끼리 맞대어진 한 쌍의 태양전지 기판을 준비하는 단계; 및
상기 한 쌍의 태양전지 기판을 대상으로 확산 공정을 실시하여 기판의 후면을 제외한 각각의 기판의 전면 및 측면에 반도체층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
- 기판 후면끼리 맞대어진 한 쌍의 태양전지 기판을 준비함과 함께 상기 한 쌍의 태양전지 기판의 측면에 확산방지띠를 구비시키는 단계;
상기 한 쌍의 태양전지 기판을 대상으로 확산 공정을 실시하여 기판의 후면 및 측면을 제외한 각각의 기판의 전면에 반도체층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 확산 공정은 불순물 이온을 포함한 가스를 이용하여 불순물 이온이 기판 내부로 확산되도록 하는 기상 방법을 이용하거나, 불순물 이온을 포함한 용액 내에 한 쌍의 태양전지 기판을 침적시키는 습식 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 반도체층의 형성이 완료되면 한 쌍의 태양전지 기판을 분리하고, 분리된 각각의 태양전지 기판을 대상으로 반사방지막 형성, 전면전극 및 후면전극 형성 공정을 순차적으로 적용하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
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