KR101083374B1 - Solar cell and Method for manufacturing the Sloar cell - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 우선 반도체 기판(100)을 필요한 크기로 자른 뒤 절단시 발생한 표면 자국을 제거하는 절단 및 에칭(Saw damage etching)하고, 상기 에칭 공정된 반도체 기판(100)을 텍스처링(Texturing)한 다음, 상기 텍스처링 된 반도체 기판(100)상에 에미터층(102)을 형성한다. 상기 에미터 형성단계 후, 상기 반도체 기판에 대해 수소화 공정을 수행한다. 상기 수소화 공정에 의해 에미터층 표면과 반도체 기판의 내부 결함을 보상할 수 있다. 상기 에미터층(102)의 상부에 산화 가능한 제 1금속물질로 금속박막(104)을 형성한다. 상기 1금속물질은 금속산화가 되면 굴절율이 1.2 ~ 3 사이를 갖는 물질로서, 예로, 알루미늄(Al) 또는 티타늄(Ti) 등이다. 그리고 상기 금속박막(104) 상부에 산화되지 않는 제 2금속물질을 전면전극패턴(106)으로 형성한다. 상기 제 2금속물질은 은(Ag), 금(Au), 카본 페이스트(Carbon paste) 등을 말한다. 그와 같이 상기 에미터층(102), 금속박막(104), 전면전극패턴(106)이 형성된 반도체 기판에 대해 금속산화공정을 수행한다. 그와같이 하면, 상기 금속박막(104)의 제 1금속물질은 금속산화막으로 되어 반사방지막으로 형성되고 상기 전면전극패턴(106)은 전면전극(106')으로 형성된다. 이와 같은 본 발명에 따르면, 반도체 기판 표면 및 내부 결함 보상효과를 극대화할 수 있고, 태양전지의 제조 공정을 간단하게 할 수 있고, 전기적 및 광학적 손실을 최대한 억제할 수 있어 태양전지의 효율이 향상되는 이점이 있다. The present invention relates to a solar cell and a method of manufacturing the same. According to the present invention, the semiconductor substrate 100 is first cut into a required size and then cut and etched to remove surface marks generated during cutting, and then the textured semiconductor substrate 100 is textured. An emitter layer 102 is formed on the textured semiconductor substrate 100. After the emitter forming step, a hydrogenation process is performed on the semiconductor substrate. By the hydrogenation process, internal defects of the emitter layer surface and the semiconductor substrate may be compensated for. The metal thin film 104 is formed of an oxidizable first metal material on the emitter layer 102. The first metal material is a material having a refractive index of 1.2 to 3 when the metal is oxidized, for example, aluminum (Al) or titanium (Ti). A second metal material that is not oxidized is formed on the metal thin film 104 as the front electrode pattern 106. The second metal material refers to silver (Ag), gold (Au), carbon paste, and the like. As such, the metal oxide process is performed on the semiconductor substrate on which the emitter layer 102, the metal thin film 104, and the front electrode pattern 106 are formed. In this way, the first metal material of the metal thin film 104 is formed as a metal oxide film and formed as an antireflection film, and the front electrode pattern 106 is formed as a front electrode 106 '. According to the present invention, it is possible to maximize the semiconductor substrate surface and internal defect compensation effect, to simplify the manufacturing process of the solar cell, to suppress the electrical and optical loss as much as possible to improve the efficiency of the solar cell There is an advantage.
태양전지, 수소화, 금속산화, 반사방지막, 전면전극 Solar cell, hydrogenation, metal oxide, anti-reflection film, front electrode
Description
본 발명은 태양전지에 관한 것으로, 특히 수소화공정과 금속산화공정이 이용되어 제조되는 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a solar cell, and more particularly, to a solar cell manufactured by using a hydrogenation process and a metal oxidation process, and a manufacturing method thereof.
최근 환경문제와 에너지 고갈에 대한 관심이 높아지면서, 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없으며 에너지 효율이 높은 대체 에너지로서 태양전지에 대한 관심이 높아지고 있다. 상기 태양전지는 광 기전력 현상을 이용하여 태양의 빛 에너지를 전기적 에너지로 바꾸는 에너지 변환소자이다. Recently, as interest in environmental problems and energy depletion has increased, interest in solar cells is increasing as alternative energy with abundant energy resources, no problems with environmental pollution, and energy efficiency. The solar cell is an energy conversion device that converts light energy of the sun into electrical energy using a photovoltaic phenomenon.
도 1에는 일반적인 태양전지의 제조방법을 보인 흐름도가 도시되어 있다. 1 is a flowchart illustrating a general method of manufacturing a solar cell.
도 1을 보면, 태양전지를 제조하기 위해서는 먼저 반도체 기판을 필요한 크기로 자른 뒤 절단시 발생한 표면 자국을 없애는 절단 및 에칭(Saw damage etching) 공정(s10)이 수행된다. 상기 에칭 공정을 마친 반도체 기판에 대해 스크래칭 작업인 텍스처링(Texturing) 공정(s12)이 수행된다. Referring to FIG. 1, in order to manufacture a solar cell, a saw damage etching process s10 is performed to first remove a semiconductor substrate to a required size and then remove surface marks generated during cutting. A texturing process (s12), which is a scratching operation, is performed on the semiconductor substrate after the etching process.
그런 다음, 상기 텍스처링 된 반도체 기판상에 에미터를 형성하는 공정이 수행된다(s14). 상기 에미터 형성공정은, 상기 반도체 기판이 전도성을 띠게 하기 위 해 반도체 기판과 다른 타입의 불순물을 도핑하여 에미터층을 형성하고(s16), 이때 발생하는 포스포실리케이트글래스(PSG)을 제거하는 에칭 공정(s18)을 포함한다.Then, a process of forming an emitter on the textured semiconductor substrate is performed (S14). In the emitter forming process, the semiconductor substrate is doped with impurities of a different type from the semiconductor substrate to form an emitter layer to form an emitter (s16), and etching is performed to remove phosphosilicate glass (PSG) generated at this time. Step s18 is included.
상기 PSG 제거 공정이 수행되면 상기 에미터층 상부에 태양광 반사를 막기 위한 반사방지막을 형성시키는 공정(s20)이 수행된다. When the PSG removal process is performed, a step (s20) of forming an anti-reflection film for preventing solar reflection on the emitter layer is performed.
상기 반사방지막이 형성되면 그 반사방지막 상부에 전면전극을 형성하는 전면전극 형성공정(s22)이 수행된다. 상기 전면전극 형성공정은, 먼저 상기 에미터층과 접하지 않는 반사방지막 상부에 금속 페이스트를 스크린 프링팅 방식으로 프린팅 하고(s24), 상기 금속 페이스트를 건조하고(s26), 대략 750~800℃에서 수행하는 소성(Firing) 공정(s28)을 포함한다. When the anti-reflection film is formed, a front electrode forming process (s22) of forming the front electrode on the anti-reflection film is performed. The front electrode forming process is performed by first printing a metal paste on the anti-reflection film not in contact with the emitter layer by a screen printing method (s24), drying the metal paste (s26), and performing at about 750 to 800 ° C. It includes a firing step (s28).
상기 소성 공정은 상기 금속 페이스트에 포함된 반사방지막 에칭 물질(예컨대, glass frit)이 상기 금속 페이스트 하부에 위치한 반사방지막을 에칭하여 금속 페이스트와 에미터층이 접촉하는 금속-반도체 접합(ohmic contact)을 형성하게 한다. 이에 따라 상기 금속 페이스트는 전면전극으로서 기능을 하게 된다. In the firing process, an anti-reflection film etching material (eg, glass frit) included in the metal paste etches the anti-reflection film under the metal paste to form a metal-semiconductor contact in which the metal paste and the emitter layer are in contact. Let's do it. Accordingly, the metal paste functions as a front electrode.
하지만, 종래 기술에 의한 태양전지 제조방법에는 다음과 같은 문제점이 있다.However, the solar cell manufacturing method according to the prior art has the following problems.
우선 반사방지막을 형성한 다음 전면전극을 순차적으로 형성하고 있다. 이는 공정상의 번거로움을 초래한다.First, an antireflection film is formed, and then front electrodes are sequentially formed. This leads to process trouble.
그리고 상기 전면전극을 형성하기 위해서는 고온에서 소성 공정을 수행하여 금속 페이스트가 반사방지막의 일부를 에칭하도록 해야 하는데, 만약 소성 조건이 적절하게 제공되지 못하면, 예컨대 소성 온도가 적정 온도로 되지 않으면 에칭이 에미터층까지 도달되지 않거나 또는 에미터층 일부를 에칭하게 되어 금속-반도체 접합이 정확하게 이루어지지 않는다. 더욱이 상기 금속-반도체 접합이 수행되더라도 접촉저항이 높은 문제점이 있다.In order to form the front electrode, a baking process must be performed at a high temperature to cause the metal paste to etch a part of the antireflection film. If the firing conditions are not properly provided, for example, the etching is not performed when the firing temperature is not set to an appropriate temperature. Either not reaching the emitter layer or etching part of the emitter layer results in incorrect metal-semiconductor bonding. Furthermore, there is a problem in that the contact resistance is high even when the metal-semiconductor bonding is performed.
그리고 고온에서의 소성 공정은 태양전지의 결함보상 효과를 감소시키게 된다. 즉, 반도체 기판내에 포함된 수소 원자에 의해 반사방지막과 접한 에미터층 표면 및 반도체 기판 내의 결함을 보상하고 있었지만, 상기 고온에서의 소성 공정이 수행되게 되면 상기 수소 원자가 외부로 배출되게 되어 수소 원자에 의한 결합 보상 효과가 감소하게 되었다. And the baking process at high temperature will reduce the defect compensation effect of the solar cell. That is, defects in the surface of the emitter layer and the semiconductor substrate in contact with the anti-reflection film are compensated for by hydrogen atoms contained in the semiconductor substrate. The bond compensation effect is reduced.
그리고 상기 반사방지막을 형성하는 경우 일반적으로 플라즈마화학기상증착방식(PECVD)으로 형성되게 되는데, 이는 장비가 고가이고 폭발성 가스인 'SiH4 '을 이용하기 때문에 안전에도 문제가 있다. In addition, the anti-reflection film is generally formed by plasma chemical vapor deposition (PECVD), which is a safety problem because the equipment uses 'SiH4' which is expensive and explosive gas.
따라서 본 발명의 목적은 반사방지막과 전면전극을 동시에 형성하여 제조공정을 간소화하기 위한 것이다. Therefore, an object of the present invention is to simplify the manufacturing process by forming the anti-reflection film and the front electrode at the same time.
본 발명의 다른 목적은 태양전지의 효율을 향상시키고자 하는 것이다. Another object of the present invention is to improve the efficiency of solar cells.
본 발명의 또 다른 목적은 반도체 기판의 표면과 내부 결함을 보상하기 위한 것이다. Yet another object of the present invention is to compensate for the surface and internal defects of the semiconductor substrate.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 반도체 기판을 필요한 크기로 자른 뒤 절단시 발생한 표면 자국을 제거하는 절단 및 에칭(Saw damage etching) 단계; 상기 에칭 공정된 반도체 기판을 텍스처링(Texturing)하는 단계; 상기 텍스처링 된 반도체 기판상에 에미터층을 형성하는 에미터 형성단계; 상기 에미터 형성단계 후, 상기 반도체 기판에 대해 수소화 공정을 수행하는 단계; 상기 수소화 공정이 완료된 에미터층의 상부에 산화 가능한 제 1금속물질로 소정 두께의 금속박막을 형성하는 금속박막 형성단계; 상기 금속박막 상부에 산화되지 않는 제 2금속물질을 전면전극패턴으로 형성하는 전면전극패턴 형성단계; 그리고, 상기 에미터층, 금속박막, 전면전극패턴이 형성된 반도체 기판에 대해 금속산화공정을 수행하여 상기 제 1금속물질은 반사방지막으로 작용하도록 하고 상기 전면전극패턴은 전면전극으로 작용하도록 반사방지막과 전면전극을 동시에 형성하는 반사방지막/전면전극 형성단계;를 포함하여 구성된다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, cutting and etching (Saw damage etching) step of removing the surface marks generated during cutting after cutting the semiconductor substrate to the required size; Texturing the etched semiconductor substrate; An emitter forming step of forming an emitter layer on the textured semiconductor substrate; Performing a hydrogenation process on the semiconductor substrate after the emitter forming step; A metal thin film forming step of forming a metal thin film having a predetermined thickness with an oxidizable first metal material on the emitter layer in which the hydrogenation process is completed; A front electrode pattern forming step of forming a second electrode material which is not oxidized on the metal thin film as a front electrode pattern; In addition, a metal oxide process is performed on the semiconductor substrate on which the emitter layer, the metal thin film, and the front electrode pattern are formed so that the first metal material acts as an antireflection film and the front electrode pattern functions as a front electrode. It comprises a; anti-reflection film / front electrode forming step of forming the electrode at the same time.
상기 수소화 공정은, 상기 반도체 기판을 진공반응기 내에 위치시킨 다음, 수소 플라즈마를 형성하여 수행하거나, 상기 반도체 기판의 온도를 400°이하로 열처리하면서 수소플라즈마를 형성하고, 수소이온을 가속하여 상기 반도체 기판에 주입하여 수행할 수 있다.The hydrogenation process may be performed by placing the semiconductor substrate in a vacuum reactor and then forming a hydrogen plasma, or forming a hydrogen plasma while heat-treating the temperature of the semiconductor substrate to 400 ° or less, and accelerating hydrogen ions to accelerate the semiconductor substrate. It can be performed by injecting in.
상기 금속산화공정이 수행되면, 상기 제 2금속물질과 접촉된 제 1금속물질의 일부는 산화되지 않고, 상기 제 2금속물질과 비접촉된 제 1금속물질의 일부는 산화된다.When the metal oxidation process is performed, a part of the first metal material which is in contact with the second metal material is not oxidized, and a part of the first metal material which is not in contact with the second metal material is oxidized.
상기 제 1금속물질을 산화하여 형성한 금속 산화막은 반사방지막과 패시베이션(Passivation) 막으로 사용된다.The metal oxide film formed by oxidizing the first metal material is used as an antireflection film and a passivation film.
상기 금속박막 형성단계는 진공증착방식에 의해 상기 제 1금속물질을 증착하는데, 이때 증착은 증발기(evaporator), 스퍼터(sputter)을 이용한 진공증착방식, 전해도금법 중 하나에 의해 수행된다. 그리고 제 1금속물질은 상기 금속산화공정이 수행되면 굴절율이 1.2 ~ 3 사이를 갖는 물질로서, 예로 알루미늄(Al) 또는 티타늄(Ti) 등을 말한다.The metal thin film forming step deposits the first metal material by a vacuum deposition method, wherein the deposition is performed by one of an evaporator, a vacuum deposition method using a sputter, and an electroplating method. The first metal material is a material having a refractive index between 1.2 and 3 when the metal oxidation process is performed. For example, the first metal material refers to aluminum (Al) or titanium (Ti).
상기 제 2금속물질은 은(Ag), 금(Au), 카본 페이스트(Carbon paste) 중 하나이다.The second metal material is one of silver (Ag), gold (Au), and carbon paste.
상기 금속산화공정은, 양극산화방법(Anodizing), 진공 고온 퍼니스를 이용하여 수행하는 열 산화(Thermal oxidation) 방식, 산소 플라즈마(Oxygen Plasma)를 이용한 플라즈마 산화법 중 하나에 의해 수행된다. 그리고 상기 열 산화방식은 금속과 실리콘의 융해온도(Eutectic temperature) 이하에서 수행된다.The metal oxidation process is performed by one of anodizing, thermal oxidation using a vacuum high temperature furnace, and plasma oxidation using oxygen plasma. The thermal oxidation method is performed at or below the melting temperature of the metal and silicon.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 수소화 공정을 통해 실리콘 결정의 결함이 보상된 반도체 기판 및 그 반도체 기판상에 형성되고 수소화공정이 완료되어 된 에미터 층; 상기 에미터 층 상부에 형성되고 금속산화공정에 의해 일부가 금속산화막으로 변하여 반사방지막으로 작용하는 금속박막; 그리고, 상기 금속박막 상부에 전면전극패턴으로 형성된 후 상기 금속산화공정이 수행되면 상기 에미터층과 접촉되어 전극으로 작용하는 전면전극;을 포함하고, 상기 금속산화공정에 따라 상기 반사방지막과 전면전극은 동시에 형성된다.According to another feature of the invention, the semiconductor substrate is compensated for defects of silicon crystals through the hydrogenation process, and an emitter layer formed on the semiconductor substrate and the hydrogenation process is completed; A metal thin film formed on the emitter layer and partly converted into a metal oxide film by a metal oxidation process to serve as an antireflection film; And forming a front electrode pattern on the metal thin film and then contacting the emitter layer to serve as an electrode when the metal oxidation process is performed. The anti-reflection film and the front electrode according to the metal oxidation process may include Formed at the same time.
상기 금속박막은 상기 금속산화공정이 수행되면 태양광의 반사를 방지할 수 있도록 굴절율이 1.2 ~ 3 사이를 갖는 금속물질로서, 알루미늄(Al) 또는 티타늄(Ti) 등을 말한다.The metal thin film is a metal material having a refractive index of 1.2 to 3 to prevent reflection of sunlight when the metal oxidation process is performed, and refers to aluminum (Al) or titanium (Ti).
상기 전면전극패턴은 산화되지 않는 금속물질로서, 은(Ag), 금(Au), 카본 페이스트(Carbon paste) 중 하나이다. The front electrode pattern is a metal material which is not oxidized and is one of silver (Ag), gold (Au), and carbon paste.
본 발명에서는, 금속 산화방식으로 태양전지의 반사방지막과 전면전극을 동시에 형성하고 있어 공정시간 및 비용이 줄어들고 생산성이 향상되는 효과가 있다. In the present invention, by forming the anti-reflection film and the front electrode of the solar cell at the same time by the metal oxidation method, there is an effect that the process time and cost is reduced and productivity is improved.
그리고 전면전극의 미세화와 종횡비(Aspect ratio) 개선, 또 전면전극의 접촉저항이 감소되어 광학적 손실과 전기적 손실이 억제되어 태양전지의 효율이 향상되는 효과가 있다. In addition, miniaturization of the front electrode, improvement of aspect ratio, and contact resistance of the front electrode are reduced, thereby reducing optical and electrical losses, thereby improving efficiency of the solar cell.
그리고 기존의 태양전지 제조시 반드시 수행되었던 고온의 소성 공정이 필요없게 되어 박편 웨이퍼의 사용이 가능하다. In addition, since the high temperature firing process that was necessarily performed in the conventional solar cell manufacturing is not necessary, the use of the flake wafer is possible.
그리고 수소화 공정을 통해 반도체 표면 및 그 내부 결함을 보상할 수 있다. The hydrogenation process can compensate for the semiconductor surface and its internal defects.
그리고 폭발성 가스를 사용하지 않게 되어 안전성도 크게 향상되는 효과가 있다. In addition, since the explosive gas is not used, safety is also greatly improved.
이하 본 발명에 따른 태양전지 및 그 제조방법의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a preferred embodiment of a solar cell and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 태양전지 제조방법의 흐름도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 태양전지 제조방법이 단면도로 도시되어 있다. 본 실시 예에서 제공되는 반도체 기판은 표면처리된 기판 및 평평한 기판을 포함한다. 2 is a flow chart of a solar cell manufacturing method according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view of the solar cell manufacturing method of FIG. The semiconductor substrate provided in this embodiment includes a surface treated substrate and a flat substrate.
먼저, 반도체 기판을 필요한 크기로 자른 뒤 절단시 발생한 표면 자국을 제거하는 절단 및 에칭(Saw damage etching) 공정이 수행된다(s100). First, a cutting and etching process of cutting a semiconductor substrate to a required size and then removing surface marks generated during cutting is performed (S100).
상기 에칭 공정이 수행된 다음에는 상기 반도체 기판(100)을 스크래칭하는 텍스처링(Texturing) 공정이 수행된다(s102). 이는 도 3의 (a)에 도시되어 있다.After the etching process is performed, a texturing process of scratching the
상기 텍스처링 된 반도체 기판(100)상에 에미터층(102)을 형성하는 공정이 수행된다(s104). 이는 도 3의 (b)에 도시되어 있다. 상기 에미터층(102) 형성공정은, 상기 반도체 기판(100)이 전도성을 띠게 하기 위해 반도체 기판(100)과 다른 타입의 불순물을 도핑하고, 이때 발생하는 포스포실리케이트글래스(PSG)을 제거하는 에칭 공정을 포함한다.A process of forming the
상기 에미터층 형성공정이 완료되면, 상기 도 3(c)와 같이 에미터층 상부에서 수소 원자를 공급하는 수소화 공정을 수행한다(s106). 상기 수소화 공정은 진공 반응기 내부에서 실시된다. 그렇기 때문에, 상기 반도체 기판을 진공반응기 내에 위치시킨 상태에서 수소 플라즈마를 확산시키도록 한다. 또는 상기 반도체 기판의 온도를 대략 400°이하로 열처리하면서 상기 수소 플라즈마를 형성하고 수소이온을 가속하여 상기 반도체 기판에 주입하도록 한다. 그러면 상기 에미터층 표면 및 반도체 기판 내부로 수소 이온들이 확산되게 되고, 따라서 상기 에미터층 표면과 반도체 기판내의 결함을 보상할 수 있게 된다.When the emitter layer forming process is completed, a hydrogenation process of supplying hydrogen atoms from the upper emitter layer as shown in FIG. 3 (c) is performed (s106). The hydrogenation process is carried out inside a vacuum reactor. Therefore, the hydrogen plasma is diffused while the semiconductor substrate is placed in the vacuum reactor. Alternatively, the hydrogen plasma is formed while the temperature of the semiconductor substrate is heated to about 400 ° or less, and hydrogen ions are accelerated to be injected into the semiconductor substrate. Hydrogen ions are then diffused into the emitter layer surface and the semiconductor substrate, thereby making it possible to compensate for defects in the emitter layer surface and the semiconductor substrate.
상기 수소화 공정이 완료되면, 상기 반도체 기판(100)의 에미터층(102) 상부에 제 1금속물질로 도 3(d)같이 소정 두께의 금속박막을 형성한다(s108). 상기 제 1금속물질은 아래에서 설명될 금속산화공정이 수행될 때 산화 가능하고, 또 산화가 되었을 때 태양광이 반사되는 것을 방지하도록 굴절율이 1.2 ~ 3 사이를 갖는 물질이어야 한다. 상기 제 1금속물질로 사용될 수 있는 것들은 주기율표 13족에 속하는 원소로서, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 등이다. 그리고 상기 제 1금속물질은 진공증착장비인 증발기(evaporator), 스퍼터(sputter) 등을 이용한 진공증착방식 또는 전해도금법에 의해 증착된다. When the hydrogenation process is completed, a metal thin film having a predetermined thickness is formed on the
상기 제 1금속박막(104)이 형성되면, 도 3(e)에 도시된 바와 같이 그 제 1금속박막(104) 상부에 스크린 프링팅 방식으로 전면전극패턴(106)을 형성한다(s110). 상기 전면전극패턴(106)은 상기 제 1금속물질과는 성질이 상이한 제 2금속물질로 도포한다. 즉 상기 제 2금속물질은 금속산화공정이 수행된 후 전면 전극으로서의 기능을 할 수 있어야 하기 때문에 상기 제 2금속물질은 상기 제 1금속물질과는 다르게 금속산화공정시 산화가 되지 않는 물질이어야 한다. 예로 주기율표 11족에 속 하는 원소로서, 은(Ag), 금(Au), 카본 페이스트(Carbon paste) 등이다. When the first metal
상기 반도체 기판(100)에 에미터층(102), 금속막(104), 전면전극패턴(106)이 형성된 상태에서 상기 전면전극패턴이 건조된 다음, 산소분위기에서 금속산화공정이 수행된다(s112). 상기 금속산화 공정이 완료된 후의 상태가 도 3(f)에 도시되어 있다. 도 3(f)를 보면, 상기 금속박막(104)은 상기 전면전극패턴(106)의 하부에 위치하고 있는 부분(B)만을 제외하고 나머지 부분(A)은 산화되어, 금속박막(104)이 금속산화막(108)으로 변하게 된다. 이에 따라 상기 금속산화막(108)은 완성되는 태양전지의 전면에 노출되게 되어 반사방지막과 패시베이션(Passivation) 막으로 작용하기도 한다. 그리고 상기 금속산화막(108) 중 산화되지 않은 'B'부분이 상기 전면전극패턴(106)과 상기 에미터층(102)을 서로 접촉시키고 있기 때문에, 상기 전면전극패턴(106)은 전면전극(106')으로 작용하게 된다. 한편, 상기 금속박막(104)과 전면전극패턴(106)은 금속간 접합을 하기 때문에 종래 반사방지막을 에칭하여 금속-반도체 접합을 형성하였을 때의 접촉저항 값보다 접촉저항 값이 상대적으로 감소한다. 상기 접촉저항 값이 적으면 전기적 손실이 그만큼 억제되는 것을 말한다. The front electrode pattern is dried while the
그와 같이, 상기 금속산화 공정이 수행되면, 반사방지막과 전면전극이 동시에 형성되는 것이다. 이때 상기 금속산화 공정은 양극산화방법(Anodizing), 진공 고온 퍼니스를 이용하여 수행하는 열 산화(Thermal oxidation)방식, 산소 플라즈마(Oxygen Plasma)를 이용한 플라즈마 산화법 등에 의해 수행된다. 그리고이, 상기 열 산화방식은 금속과 실리콘의 융해온도(Eutectic temperature) 이하에서 수행되어야 한다. 또 상기 플라즈마 산화법을 이용하는 경우, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 반도체 기판을 산화한다. 물론 이외에도 금속을 산화할 수 있는 다른 방법도 사용할 수 있다.As such, when the metal oxidation process is performed, the anti-reflection film and the front electrode are simultaneously formed. At this time, the metal oxidation process is performed by anodizing, thermal oxidation using a vacuum high temperature furnace, plasma oxidation using oxygen plasma, and the like. In addition, the thermal oxidation method should be performed at or below the melting temperature of the metal and silicon. In the case of using the plasma oxidation method, the semiconductor substrate is oxidized using oxygen plasma. Of course, other methods for oxidizing the metal may also be used.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 실시 예는 태양전지 제조공정 중 PSG 제거공정과 반사방지막 형성공정 사이에 수소화공정을 수행하여 에미터층 표면과 반도체 기판 내의 결함을 보상하고 있다. As described above, the present embodiment compensates for defects in the surface of the emitter layer and the semiconductor substrate by performing a hydrogenation process between the PSG removal process and the anti-reflection film forming process in the solar cell manufacturing process.
또 금속산화 공정을 적용하여 반사방지막과 전면전극을 동시에 형성하고 있다. 그리고 상기 금속산화 공정에 의해 전면전극을 형성하게 되면, 상기 전면전극의 미세화가 가능하고, 또 전면전극의 종횡비(Aspect ratio)가 보다 개선된다. 즉 태양전지 기판에서 전면전극을 가늘게 설계할 수 있고, 이에 따라 태양전지에서 태양광을 수광하는 면적이 그만큼 확대되게 된다. 이는 보다 많은 태양광을 수광할 수 있어, 종래보다 광학적 손실을 최소화할 수 있다. In addition, an anti-reflection film and a front electrode are simultaneously formed by applying a metal oxide process. When the front electrode is formed by the metal oxide process, the front electrode can be miniaturized, and the aspect ratio of the front electrode can be further improved. That is, the front electrode of the solar cell substrate can be designed to be thin, and thus the area for receiving solar light in the solar cell is increased by that much. This can receive more sunlight, thereby minimizing optical losses than before.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다. The scope of the present invention is not limited to the embodiments described above, but is defined by the claims, and various changes and modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the claims. It is self evident.
도 1은 일반적인 태양전지의 제조방법을 보인 흐름도.1 is a flow chart showing a manufacturing method of a typical solar cell.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 태양전지 제조방법을 보인 흐름도.2 is a flow chart showing a solar cell manufacturing method according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 태양전지 제조방법을 보인 단면도.3 is a cross-sectional view showing a solar cell manufacturing method of FIG.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100 : 반도체 기판 102 : 에미터 층100
104 : 금속박막 106 : 전면전극패턴104: metal thin film 106: front electrode pattern
106': 전면전극 108 : 금속산화막106 ': front electrode 108: metal oxide film
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|---|---|---|---|---|
| KR101503794B1 (en) | 2013-12-19 | 2015-03-18 | 한국에너지기술연구원 | Method for manufactoring a solar cell using optical system |
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2008
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