KR101129422B1 - 태양전지 제조방법 및 그로 인해 제조된 태양전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 불순물이 도핑된 비정질 실리콘 층을 결정질 실리콘 기판에 증착시켜 고온의 어닐링(annealing) 공정을 통해 상기 불순물을 결정질 실리콘 기판으로 확산시켜 에미터(emitter)를 형성하고 연속적으로 반사방지막을 형성하여 종래 태양전지 제조시 반드시 필요한 PSG(PhosphoSilicate Glass) 제거 공정 및 에지 아이솔레이션(edge isolation) 공정을 감축시킨 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따라 제조된 태양전지는 p-n 접합 면적이 확대되어 태양광 수광 능력이 향상되고, 높은 표면 재결합 방지 효과를 나타내어 광전기 변환 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 태양전지 제조방법 및 그로 인해 제조된 태양전지에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 결정질 실리콘 기판에 불순물이 도핑된 비정질 실리콘 층을 증착한 뒤 어닐링(annealing) 공정을 통해 에미터(emitter) 형성 후 연속적으로 반사방지막을 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법 및 그로 인해 제조된 태양전지에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 전지는 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생성하는 전지로서, 친환경적이고 에너지원인 태양 에너지가 무한할 뿐만 아니라 수명이 길다는 장점이 있다.
일반적으로 태양전지는 반도체를 사용하여 광자(Photon)의 에너지를 전기적 에너지로 전환하는 광기전력 효과를 이용한 것으로서, p형 반도체와 n형 반도체를 접합시킨 p-n 접합(junction)을 형성하여 만든다. 이때 p-n 접합부에 입사하는 빛 에너지에 의해 반도체의 내부에서는 전자와 정공이 발생하며, 이러한 전자와 정공은 내부의 전계에 의해 각각 n형 및 p형의 반도체층으로 이동하여 양쪽의 두 전극에 축적된다. 이때 전극을 서로 전기적으로 연결하면 도선에는 전류가 흐르게 되며 외부에서는 이를 전력으로 이용할 수 있게 된다.
이러한 태양전지는 기판의 양면에 두 개의 전극이 형성되어 있으며, 기판 내부의 전면 및 후면에 n+형 및 p+형의 불순물이 도핑되어 있는 반도체층이 형성되어 있다. 이러한 태양전지를 제조하는 방법에 있어서는 제 1 도전형(p형 또는 n형)을 가지는 반도체 기판의 상부에 반대의 도전형을 가지는 제 2 도전형(n형 또는 p형)의 반도체 층을 형성한다. 이후 기판의 전면에 반사방지막과 전면전극 및 후면에 후면전계와 후면전극을 형성한다. 이하에서는 기판은 p형 실리콘기판으로 가정하고 제 2 도전형의 반도체층은 n형 실리콘층인 것으로 설명한다.
n형 실리콘 층의 형성을 위해서는 p형 반도체 기판에 인(P) 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하거나 p형 반도체 기판을 열확산 장치에 로딩한 후 포스포러스(phosphorous:POCl3)를 도핑함으로써 n형 도핑층인 에미터 (emitter)를 형성하는 것이 가장 일반적인 방법이다.
이와 같이 n형 실리콘 층의 형성을 위해 p형 반도체 기판에 인(P) 페이스트를 스크린 인쇄법으로 도포하는 경우 반도체 기판의 표면에는 PSG(PhosphoSilicate Glass)와 같은 부산물이 형성된다. PSG와 같은 글래스류의 부산물은 기판 표면의 절연 특성을 악화시키는 문제가 있으므로 반드시 제거하는 공정을 거친 뒤 그 위에 반사방지막을 형성해야 하며, 이때 반사방지막은 일반적으로 PECVD 방법으로 증착시킨다.
또한, 포스포러스(phosphorous:POCl3)를 도핑하여 n형 실리콘 층을 형성하는 경우에는 반도체 기판의 측면 및 후면까지 제 2 도전형(n+)의 불순물층이 형성되어 전기적으로 연결됨으로써 효율감소의 원인이 되기 때문에 태양전지의 p-n 접합에서 반도체 기판의 소정 부분에 도핑된 부분을 제거하여 전면전극과 후면전극을 서로 전기적으로 분리하는 에지 아이솔레이션(edge isolation) 공정이 반드시 수행되어야만 한다. 에지 아이솔레이션 공정은 공정 형태에 따라 레이저장비, 절단톱, 금속 스크라이버와 같은 특정 장비가 별도로 필요하기 때문에, 결국 태양전지의 생산 단가가 높아지는 문제를 초래하며 에지 아이솔레이션 공정으로 인해 태양광을 수광할 수 있는 p-n 접합 면적이 에지 아이솔레이션 공정으로 인해 제거된 부분만큼 실질적으로 감소하게 되고 그로 인해 태양광 수광면적이 상대적으로 작아지게 되고, 이에 태양전지의 효율은 그만큼 저하되게 되는 문제점이 있다.
이와 같은 기술적 배경 하에서, 본 발명자들은 상술한 종래 기술 상의 문제점을 해결하고 고효율의 태양전지를 제조하고자 예의 노력한 결과 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
결국, 본 발명의 목적은 결정질 실리콘 기판에 불순물이 도핑된 비정질 실리콘을 증착한 뒤 어닐링(annealing) 공정을 통해 결정질 실리콘 기판으로 불순물을 확산시켜 에미터(emitter)를 형성한 뒤 연속적으로 반사방지막을 형성하여 PSG(PhosphoSilicate Glass) 제거 및 에지 아이솔레이션(edge isolation) 공정이 단축되고, 효율이 증가된 태양전지를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 (a) 결정질 실리콘 기판 전면에 불순물이 도핑된 비정질 실리콘 층을 증착하는 단계; (b) 상기 불순물이 도핑된 비정질 실리콘층이 증착된 결정질 실리콘 기판을 어닐링(annealing)하는 단계를 포함하는 태양전지 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따른 태양전지 제조방법의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 (a) 단계는 CVD(Chemical Vapor Deposition) 방법으로 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지 제조방법의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 결정질 실리콘 기판은 p형이며, 상기 불순물은 n형 불순물 일 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지 제조방법의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 n 형 불순물은 인(P), 비소(As) 및 안티몬(Sb)으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종의 성분을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지 제조방법의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 결정질 실리콘 기판은 n형이며, 상기 불순물은 p형 불순물일 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지 제조방법의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 p형 불순물은 보론(B), 갈륨(Ga) 및 알루미늄(Al)으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종의 성분을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지 제조방법의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 (b) 단계에서는, 어닐링에 의해 상기 불순물이 상기 결정질 실리콘 기판으로 확산되어 에미터가 형성되고, 연속적으로 상기 불순물이 빠져나간 비정질 실리콘층이 반사방지막으로 변환될 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지 제조방법의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 (b) 단계는 800 내지 900 ℃의 온도에서 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지 제조방법의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 (b) 단계는 900 내지 1100 ℃의 온도에서 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지 제조방법의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 (b) 단계는 질소(N2) 또는 산소(O2) 분위기 하에서 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지 제조방법의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 반사방지막은 실리콘 질화막(SiNx) 또는 실리콘 산화막(SiOx)일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제조방법으로 제조된 태양전지가 제공된다.
본 발명에 따른 태양전지 제조방법에 의하면, 종래 태양전지 제조공정에서 반드시 필요한 PSG(PhosphoSilicate Glass) 제거 공정 및 에지 아이솔레이션(edge isolation) 공정이 생략되어 반도체 기판의 p-n 접합부분이 제거되지 않게 되어 실질적으로 p-n 접합 면적이 확대되기 때문에 태양전지의 태양광 수광 능력이 향상되고, 공정의 단순화와 원가절감이라는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 태양전지 제조방법에 의해 형성된 반사방지막은 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 방법으로 증착된 반사방지막에 비해 높은 표면 재결합 방지 효과를 가져 태양전지의 광전기 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 태양전지 제조방법을 개략적으로 도시한 순서도이다. 도 1의 (S101)은 결정질 실리콘 기판 위에 불순물이 도핑된 비정질 실리콘 층이 증착된 후의 모습이고, (S102)는 어닐링 공정 후 불순물이 비정질 실리콘 층으로부터 결정질 실리콘 기판으로 확산되어 에미터가 형성된 후의 모습이며, (S103)은 불순물이 확산되어 나간 비정질 실리콘 층이 질화 실리콘으로 되어 반사방지막을 형성한 후의 모습이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양전지 제조방법에 따라 제조된 태양전지의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양전지 제조방법에 따라 제조된 태양전지의 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하에서는 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명에 따른 태양전지 제조방법의 개략적인 과정은 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 나타난 바와 같이, 태양전지를 제조하기 위해서 먼저, 결정질 실리콘 기판(11)을 준비하고, 불순물이 도핑된 비정질 실리콘 층(12)을 증착한다(도 1의 S101). 이때 상기 불순물이 도핑된 비정질 실리콘 층(12)은 화학적 기상 증착(Chemical Vapor Deposition: CVD) 방법을 이용하여 형성하게 된다.
결정질 실리콘 기판이 p형일 경우, 상기 비정질 실리콘 층은 n형 불순물일 수 있다. 상기 n형 불순물은 인(P), 비소(As) 또는 안티몬(Sb) 등의 15족 원소를 포함하는 불순물일 수 있으며, 바람직하게는 인(P)을 포함하는 불순물일 수 있다. 인(P)을 포함하는 불순물을 사용할 경우, 불순물 도핑 가스로서 PH3와 수소화 규소 및 H2의 혼합가스를 사용하여 인(P)이 도핑된 비정질 실리콘 박막을 p형 결정질 실리콘 기판에 증착한다. 반면, 결정질 실리콘 기판이 n형일 경우, 상기 비정질 실리콘 층은 p형 불순물일 수 있다. 상기 p형 불순물은 보론(B), 알루미늄(Al) 또는 갈륨(Ga) 등의 13족 원소를 포함하는 불순물일 수 있으며, 바람직하게는 보론(B)을 포함하는 불순물일 수 있다. 보론(B)을 포함하는 불순물을 사용할 경우, 불순물 도핑 가스로서 BH3 또는 B2H6와 수소화 규소 및 H2의 혼합가스를 사용하여 보론(B)이 도핑된 비정질 실리콘 박막을 n형 결정질 실리콘 기판에 증착한다. 상기 수소화 규소는 SiH4, Si2H6, Si3H8 또는 Si4H10일 수 있으며, 바람직하게는 SiH4 일 수 있다.
다음으로, 확산로(diffusion furace) 또는 벨트로(belt furance)에 상기 불순물이 도핑된 비정질 실리콘 층이 증착된 결정질 실리콘 기판을 장착시킨 뒤 질소 분위기 하에서 고온의 어닐링 공정을 수행하여 비정질 실리콘 층의 불순물을 결정질 실리콘 기판으로 확산시켜 에미터를 형성한다(도 1의 S102).
결정질 실리콘 기판이 p형일 경우 어닐링 공정은 상기 로(furnace)에 증착된 비정질 실리콘의 불순물인 인(P)을 800 내지 900 ℃에서 실리콘 기판으로 확산시켜 n+형 에미터를 형성시킬 수 있다.
반면 결정질 실리콘 기판이 n형일 경우 어닐링 공정은 상기 로(furnace)에 증착된 비정질 실리콘의 불순물인 보론(B)을 900 내지 1100 ℃에서 실리콘 기판으로 확산시켜 n+형 에미터를 형성시킬 수 있다.
이때, 고온의 어닐링 공정이 질소 분위기 하에서 수행될 경우, 상기 에미터가 형성되어 불순물이 확산되어 나간 비정질 실리콘 층은 실리콘 질화막(SiNx)이 되어 반사방지막을 형성한다(도 1의 S103). 실리콘 질화막 형성과정의 반응식은 하기와 같다.
Six + N2 → SiNx
또한, 고온의 어닐링 공정은 산소 분위기 하에서 수행될 수도 있다. 이 경우, 상기 에미터가 형성되어 불순물이 확산되어 나간 비정질 실리콘 층은 실리콘 산화막(SiOx)이 되어 반사방지막을 형성한다. 실리콘 산화막 형성과정의 반응식은 하기와 같다.
Six + O2 → SiOx
반사방지막은 태양 전지의 상부에서 입사되는 태양광의 반사를 최소화시키기 위한 막으로서, 태양 광에 의해 생성되는 전자의 재결합을 최소화시켜 전면 전극으로 보내주는 역할을 함으로써 전자의 재결합을 최소화시켜 주게 되어 태양전지의 효율이 증가될 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 반사방지막의 두께는 PECVD법에 의해 제조된 반사방지막의 두께(약 80nm)에 비해 얇을 수 있다. 따라서 본 발명에 따라 반사방지막을 제조한 뒤 PECVD법으로 추가적인 반사방지막을 형성하여 적층 구조의 반사방지막을 형성하는 것이 바람직하다.
반사방지막(23) 형성 후에는 전면전극(24), 후면전계(Back surface field:BSF)(26) 및 후면전극(25)을 형성할 수 있다. 상기 전면전극(24)은 반사방지막(23)의 일부 영역을 관통하며, 상기 결정질 실리콘 기판(21)의 일부와 연결되도록 형성된다. 또한, 후면전극(25)은 전면전극(24)의 반대측에 결정질 실리콘 기판(21)과 연결되도록 형성된다. 상기 전면전극(24)과 후면전극(25)에 부하를 연결하면 태양전지에서 발생한 전기를 이용할 수 있다. 전면전극(24)으로는 대표적으로 은(Ag) 전극이 사용되며, 후면전극(25)으로는 대표적으로 알루미늄(Al) 전극이 사용된다. 알루미늄 전극은 3가 원소로서 결정질 실리콘 기판(21)과의 접합부에서 P+ 층인 후면전계(26)를 형성하여 캐리어들이 표면에서 사라지지 않고 모이도록 하여 효율을 증대시킬 수 있다.
전면전극(24)은 예를 들어 반사방지막(23) 위에 전극 형성용 페이스트를 소정 패턴에 따라 도포한 후 열처리함에 의해 형성될 수 있다. 열처리를 통해 전면전극(24)은 반사방지막(23)을 뚫고 들어가 에미터(22)와 연결되게 된다. 또한, 후면전극(25)은 예를 들어 결정질 실리콘 기판(21)에 전극 형성용 페이스트를 소정 패턴에 따라 도포한 후 열처리함에 의해 형성될 수 있으며, 이러한 열처리에 의해 후면전극 형성 물질들이 결정질 실리콘 기판(21)으로 도핑되어 후면전계(26)가 형성된다.
상기 전면전극(24) 형성 및 후면전극(25) 형성은 그 순서를 바꾸어도 무방하며, 각각의 페이스트를 도포한 후 동시에 열처리함에 의해서도 이루어질 수 있다. 도 2에는 본 발명에 따른 태양전지 제조방법에 따라 제조된 태양전지의 단면도가 도시되어 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 태양전지 제조방법은 종래 태양전지 제조시 반드시 필요한 PSG(PhosphoSilicate Glass) 제거 공정 및 에지 아이솔레이션(edge isolation) 공정이 감축되어 태양전지 제조 공정을 단순화시킬 수 있을 뿐만 아니라 반도체 기판의 p-n 접합 부분이 제거되지 않게 되어 실질적으로 p-n 접합 면적이 확대되기 때문에 태양전지의 태양광 수광 능력이 향상될 수 있는 효과가 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항 들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
11, 21: 결정질 실리콘 기판
12: 불순물이 도핑된 비정질 실리콘 층
13, 22: 에미터
14: 비정질 실리콘 층
15, 23: 실리콘 질화막
24: 전면전극
25: 후면전극
26: 후면전계
12: 불순물이 도핑된 비정질 실리콘 층
13, 22: 에미터
14: 비정질 실리콘 층
15, 23: 실리콘 질화막
24: 전면전극
25: 후면전극
26: 후면전계
Claims (12)
- (a) 결정질 실리콘 기판 전면에 불순물이 도핑된 비정질 실리콘 층을 증착하는 단계; 및
(b) 상기 불순물이 도핑된 비정질 실리콘층이 증착된 결정질 실리콘 기판을 어닐링(annealing)하는 단계;
를 포함하며, 상기 (b) 단계에서는,
어닐링에 의해 상기 불순물이 상기 결정질 실리콘 기판으로 확산되어 에미터가 형성되고, 연속적으로 상기 불순물이 빠져나간 비정질 실리콘층이 반사방지막으로 변환되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 (a) 단계는 CVD(Chemical Vapor Deposition) 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 결정질 실리콘 기판은 p형이며, 상기 불순물은 n형 불순물인 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
- 제 3항에 있어서,
상기 n형 불순물은 인(P), 비소(As) 및 안티몬(Sb)로 이루어진 그룹에서 선택된 1종의 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 결정질 실리콘 기판은 n형이며, 상기 불순물은 p형 불순물인 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
- 제 5항에 있어서,
상기 p형 불순물은 보론(B), 갈륨(Ga) 및 알루미늄(Al)으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종의 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
- 삭제
- 제 3항에 있어서,
상기 (b) 단계는 800 내지 900 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
- 제 5항에 있어서,
상기 (b) 단계는 900 내지 1100 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 (b) 단계는 질소(N2) 또는 산소(O2) 분위기 하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 반사방지막은 실리콘 질화막(SiNx) 또는 실리콘 산화막(SiOx)인 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법. - 삭제
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090065895A (ko) * | 2007-12-18 | 2009-06-23 | 엘지전자 주식회사 | 이종접합 태양전지 및 그 제조방법 |
| KR20100038585A (ko) * | 2008-10-06 | 2010-04-15 | 엘지전자 주식회사 | 태양전지 |
| KR20110068160A (ko) * | 2009-12-15 | 2011-06-22 | 주식회사 테스 | 태양 전지 제조 방법 |
-
2010
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090065895A (ko) * | 2007-12-18 | 2009-06-23 | 엘지전자 주식회사 | 이종접합 태양전지 및 그 제조방법 |
| KR20100038585A (ko) * | 2008-10-06 | 2010-04-15 | 엘지전자 주식회사 | 태양전지 |
| KR20110068160A (ko) * | 2009-12-15 | 2011-06-22 | 주식회사 테스 | 태양 전지 제조 방법 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114038935A (zh) * | 2021-10-08 | 2022-02-11 | 普乐新能源科技(徐州)有限公司 | 一种太阳能电池新型硼扩散方法 |
| CN114038935B (zh) * | 2021-10-08 | 2024-01-19 | 普乐新能源科技(泰兴)有限公司 | 一种太阳能电池新型硼扩散方法 |
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