KR101154095B1 - 태양 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents
태양 전지 및 그 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101154095B1 KR101154095B1 KR1020100045922A KR20100045922A KR101154095B1 KR 101154095 B1 KR101154095 B1 KR 101154095B1 KR 1020100045922 A KR1020100045922 A KR 1020100045922A KR 20100045922 A KR20100045922 A KR 20100045922A KR 101154095 B1 KR101154095 B1 KR 101154095B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- solar cell
- manufacturing
- forming
- mask layer
- electrode
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 75
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 51
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 claims description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 9
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 6
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 3
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 abstract description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 5
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 5
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 2
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000007704 wet chemistry method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1884—Manufacture of transparent electrodes, e.g. TCO, ITO
- H01L31/1888—Manufacture of transparent electrodes, e.g. TCO, ITO methods for etching transparent electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
- H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
- H01L31/022491—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers composed of a thin transparent metal layer, e.g. gold
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0232—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L31/02327—Optical elements or arrangements associated with the device the optical elements being integrated or being directly associated to the device, e.g. back reflectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 태양 전지 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 태양전지 제조 방법은 제1도전형의 반도체 기판 전면에 상기 제1도전형과 반대 도전형인 제2도전형의 불순물을 주입하여 에미터층을 형성하는 단계, 상기 에미터층 상에 마스크층을 형성하는 단계, 상기 마스크층에서 전면 전극이 형성될 부분에 에칭 페이스트를 도포하는 방식으로 패터닝하는 단계, 상기 전면 전극이 형성될 부분에 고농도의 불순물을 주입하여 고농도 도핑 영역을 형성하는 단계, 상기 패터닝 후 남아있는 마스크 층을 제거하는 단계, 상기 에미터층 상에 반사방지막을 형성하는 단계, 상기 반도체 기판의 전면에 전면전극을 형성하는 단계 및 상기 반도체 기판의 후면에 후면전극을 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면 태양전지의 제조공정 중 전면 패터닝 공정에 있어서, 종래 복잡한 사진식각 공정을 사용하지 않고, 부식성 유제를 스크린 프린팅 공정으로 직접 마스크층에 도포함으로써 원하는 패턴을 비교적 간단하게 형성할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 태양 전지 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전면 패터닝을 용이하게 형성할 수 있도록 하는 태양전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 특히 주목 받고 있다. 태양전지에는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열 전지와, 반도체의 성질을 이용하여 광전자(photon)를 전기에너지로 변환시키는 태양광 전지가 있으며, 태양전지라고 하면 일반적으로 태양광 전지(이하, '태양전지'라 한다)를 일컫는다.
도 1은 태양전지의 기본적인 구조를 도시한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 태양전지는 다이오드와 같이 p형 반도체(101)와 n형 반도체(102)의 접합 구조를 가지며, 태양전지에 빛이 입사되면 빛과 태양전지의 반도체를 구성하는 물질과의 상호작용으로 (-) 전하를 띤 전자와 전자가 빠져나가 (+) 전하를 띤 정공이 발생하여 이들이 이동하면서 전류가 흐르게 된다. 이를 광기전력효과(光起電力效果, photovoltaic effect)라 하는데, 태양전지를 구성하는 p형(101) 및 n형 반도체(102) 중 전자는 n형 반도체(102) 쪽으로, 정공은 p형 반도체(101) 쪽으로 끌어 당겨져 각각 n형 반도체(101) 및 p형 반도체(102)와 접합된 전극(103, 104)으로 이동하게 되고, 이 전극(103, 104)들을 전선으로 연결하면 전기가 흐르므로 전력을 얻을 수 있다.
한편, 태양전지의 전기적 손실을 줄이기 위해서는, 저농도 도핑된 높은 면저항의 이미터를 적용하여 표면 재결합을 낮추고, 전극과 기판이 접합되는 부위에는 고농도 도핑을 하여 전극과 기판의 직렬 저항을 최소화시켜주는 것이 좋다. 이러한 구조를 선택적 이미터(selective emitter) 구조라 하며, 이러한 구조는 청색 응답(blue response) 영역대인 단파장에서의 광에너지 흡수율을 높여주어 태양전지의 변환효율을 개선시킨다.
광전지 (photovoltaics), 전자공학 (electronics) 및 반도체 산업에서, 매립된(buried) 구조 같은 한정된 미세한 에칭 패턴/구조를 제공하기 위해, 에칭 단계 이전에 재료 집약적(material-intensive)이고, 시간 소모적이며 고가인 공정 단계들이 필요하다. 예를 들어, 당업자에게 공지된 포토리소그래피 마스킹 공정(photolithographic masking process) 등이 실제 에칭 단계 이전에 필요하다.
이러한 유형의 마스킹 공정에서, 기판은 규소 웨이퍼이며, 그 위에 열 산화에 의해 고밀도의 산화물층이 생성되어 하기와 같이 구조화된다. 보다 상세하게 설명하며나, 포토 레지스트로 코팅하고, 건조하고, 포토마스크를 사용하여 UV 광에 노출시키고, 이어서 현상에 의해 목적하는 지점에서 산화물을 벗겨낸 후, 불산을 사용하여 제거한다. 이때, 여전히 잔존하는 포토레지스트는 예를 들어 용매를 사용하여 이어서 제거한다. 이러한 과정을 "스트리핑(stripping)" 공정이라고 한다.
이렇게 산화물 마스크가 설치된 규소(Si) 웨이퍼는, 예를 들어 30% KOH 와 같은 강 염기 중에서 산화물로 덮여있지 않는 지점에서 선택적으로 에칭될 수 있다. 즉, 산화물 마스크는 염기에 대해 내성이기 때문에 규소의 선택적 에칭 후, 불산을 사용하여 산화물 마스크를 다시 제거하는 것이 통상적이다.
이러한 유형의 리소그래피 공정들은 비용 때문에 태양 전지의 공업적 제조에서 사용되지 않는다. 하지만, 규소 표면 또는 층의 선택적 구조화/개방은 하기 과정에 의해 필수적이다.
선택적 에미터 (emitter)의 제조를 위한 고가의 공정에서, 종래에는 리소그래피 산화물이 사용된다. 리소그래피 산화물은 콘택트(contact)가 놓이게 될 영역이 비어있도록 하는 방식으로 웨이퍼를 마스킹한다. 마스킹된 웨이퍼를 인 확산시켜, 비(非)-마스킹된 영역에서 n++-도핑한다. 그리고, 산화물 마스크의 제거 후, 전체 웨이퍼는 n+-도핑된다.
이는 태양 전지의 도핑 농도가 약 1×1020 cm- 3 이고, 깊이가 2 내지 3 ㎛ 인, 고도로 도핑된 n++-영역을 갖는 선택적 방출체, 및 전체 태양 전지에 대해 도핑 농도가 약 1×1019 cm-3인 편평한 n+-도핑된 방출체를 제공한다.
종래 태양전지 제조 공정에서 리소그래피에 대한 대안은 에칭 마스크로서 스크린 인쇄된 콘택트 라인을 사용하는 것이다. 이러한 내용에 대해서는 종래 습식 화학 및 플라즈마 화학 에칭 관련 문헌에 공개되어 있다. 종래 스크린 인쇄된 태양 전지를 HF/HNO3 의 혼합물에 침지하는 것의 단점은 - 콘택트 라인 사이의 규소 제거 이외에 -콘택트 라인 바로 밑의 규소의 공격 및 금속 콘택트 라인 그 자체의 에칭 손상이 발생한다. 이는 충전 팩터(fill factor)의 급속한 감손을 유발하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 태양 전지 내에서 p-n 전이 개방에 대해 재료손실을 절감하고 제조비용을 절감하도록 하기 위하여, 에칭될 영역에 신속하고 선택적으로 적용할 수 있는 저렴한 에칭 페이스트를 사용하여 에칭 화학제의 소모를 줄이고, 태양 전지 상의 재료 손실을 최소화할 수 있는 태양전지 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 전면 패터닝을 용이하게 형성할 수 있도록 하는 태양전지 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 선택적 이미터를 적용하여 표면 재결합 및 전극의 직렬저항을 개선시킴으로써 변환효율을 개선할 수 있는 태양전지 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양전지 제조 방법은 제1도전형의 반도체 기판 전면에 상기 제1도전형과 반대 도전형인 제2도전형의 불순물을 주입하여 에미터층을 형성하는 단계, 상기 에미터층 상에 마스크층을 형성하는 단계, 상기 마스크층에서 전면 전극이 형성될 부분에 에칭 페이스트를 도포하는 방식으로 패터닝하는 단계, 상기 전면 전극이 형성될 부분에 고농도의 불순물을 주입하여 고농도 도핑 영역을 형성하는 단계, 상기 패터닝 후 남아있는 마스크 층을 제거하는 단계, 상기 에미터층 상에 반사방지막을 형성하는 단계, 상기 반도체 기판의 전면에 전면전극을 형성하는 단계 및 상기 반도체 기판의 후면에 후면전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 에칭 페이스트를 도포하는 방식으로 패터닝하는 단계는, 인쇄법(Printing) 공정을 이용하여 상기 에칭 페이스트를 도포하는 방식으로 패터닝하는 것일 수 있다.
상기 에칭 페이스트는 산성 에칭 매질을 포함하는 것일 수 있다.
상기 마스크층을 형성하는 단계는, 열 성장 공정(thermal growing process)을 이용하여 상기 마스크층을 형성하는 것일 수 있다.
상기 마스크 층을 형성하는 단계는, 900℃의 온도에서 성장하는 열 성장 공정을 이용하여 상기 마스크층을 형성하는 것일 수 있다.
상기 열 성장 공정은 습식 성장 공정(wet growing process)과 건식 성장 공정(dry growing process)을 포함하는 것일 수 있다.
상기 마스크층을 형성하는 단계는, 증착 공정을 이용하여 상기 마스크층을 형성하는 것일 수 있다.
상기 증착 공정은 플라즈마 화학기상 증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)으로 수행될 수 있다.
상기 증착 공정에 사용되는 증착가스는 SiH4를 포함하는 것일 수 있다.
상기 반사방지막을 형성하는 단계는, 열 성장 공정(thermal growing process)을 이용하여 상기 반사방지막을 형성하는 것일 수 있다.
상기 반사방지막을 형성하는 단계는, 900℃의 온도에서 성장하는 열 성장 공정을 이용하여 상기 반사방지막을 형성하는 것일 수 있다.
상기 열 성장 공정은 습식 성장 공정(wet growing process)과 건식 성장 공정(dry growing process)을 포함하는 것일 수 있다.
상기 반사방지막을 형성하는 단계는, 증착 공정을 이용하여 상기 반사방지막을 형성하는 것일 수 있다.
상기 증착 공정은 플라즈마 화학기상 증착법(PECVD)으로 수행되는 것일 수 있다.
상기 증착 공정에 사용되는 증착가스는 SiH4를 포함하는 것일 수 있다.
상기 반사 방지막은 SiNx를 포함하여 이루어지는 것일 수 있다.
상기 반사 방지막은 2.0 내지 2.3의 굴절율을 갖도록 형성되는 것일 수 이Tt다.
상기 반도체 기판의 전면 및 후면에 전극을 형성하는 단계에서, 인쇄법(Printing)에 의해 전극을 형성하는 것일 수 있다.
상기 반도체 기판의 후면 전극은 알루미늄을 포함하여 이루어지는 것일 수 있다.
상기 반도체 기판의 후면 전극을 형성하는 단계는, 상기 반도체 기판의 후면에 알루미늄을 도포하는 단계 및 상기 알루미늄을 열처리하여 BSF(Back Surface Field) 층을 형성하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 의하면 태양전지의 제조공정 중 전면 패터닝 공정에 있어서, 종래 복잡한 사진식각 공정을 사용하지 않고, 부식성 유제를 스크린 프린팅 공정으로 직접 마스크층에 도포함으로써 원하는 패턴을 비교적 간단하게 형성할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 태양전지 제조시에 제조공정이 비교적 간단해지고 비용을 낮출 수 있어서 태양전지의 상용화 및 양산화를 기대할 수 있다.
또한, 본 발명은 선택적 이미터를 적용하여 표면 재결합 및 전극의 직렬저항을 개선시킴으로써 변환효율을 개선할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 태양전지의 기본적인 구조를 도시한 개략도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 제1도전형의 반도체 기판(210) 전면에 제1도전형과 반대 도전형인 제2도전형의 불순물을 주입하여 에미터층(220)을 형성한다. 본 발명의 일 실시예에서 반도체 기판(210)은 P형 결정질 실리콘으로 되어 있으며, 인산(phosphrous)으로 저농도 도핑하여 에미터층(220)을 형성할 수 있다.
그리고, 에미터층(220) 상에 마스크층(230)을 형성한다. 본 발명의 일 실시예에서 마스크층(230)은 SiO2를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 마스크층(230)은 열 성장 공정(thermal growing process)을 이용하여 형성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 900℃의 온도에서 성장하는 열 성장 공정을 이용하여 마스크층(230)을 형성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 마스크층(230)을 형성하기 위한 열 성장 공정은 습식 성장 공정(wet growing process)과 건식 성장 공정(dry growing process)을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서 마스크층(230)은 증착 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 본 발명에서 증착 공정은 플라즈마 화학기상 증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)으로 수행될 수 있다. 이때, 증착 공정에 사용되는 증착가스는 SiH4를 포함할 수 있다.
다음, 마스크층(230)에서 전면 전극이 형성될 부분을 패터닝한다. 본 발명에서 마스크층(230)에서 전면 전극이 형성될 부분을 식각하는 식각 공정으로 마스크층(230)을 패터닝할 수 있다. 이때, 식각 공정에 사용되는 식각 물질은 고분자 유기물을 포함할 수 있다.
도 2에서는, 마스크층(230)에서 전면 전극이 형성될 부분에 에칭 페이스트(270)를 도포하는 방식으로 패터닝하는 실시예가 도시되어 있다. 본 발명의 일 실시예에서 인쇄법(Printing) 공정을 이용하여 에칭 페이스트(270)를 도포할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서 에칭 페이스트(270)는 산성 에칭 매질을 포함하여 이루어질 수 있다.
도 3을 참조하면, 에미터층(220)에서 전면 전극이 형성될 부분에 고농도의 불순물을 주입하여 고농도 도핑 영역(250)을 형성한다. 이렇게 함으로써, 에미터의 면저항을 높여 재결합을 낮추고, 전극과 기판이 접합되는 부위에 고농도 도핑을 하여 전극과 기판의 직렬 저항을 최소화시켜주는 선택적 에미터(selective emitter) 구조가 된다.
도 4를 참조하면, 패터닝 후 남아있는 마스크 층(230)을 제거한다.
그리고, 에미터층(220) 상에 반사방지막(260)을 형성한다. 본 발명의 일 실시예에서 반사 방지막(260)은 SiNx를 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서 반사 방지막(260)은 2.0 내지 2.3의 굴절율을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서 반사방지막(260)은 열 성장 공정(thermal growing process)을 이용하여 형성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 900℃의 온도에서 성장하는 열 성장 공정을 이용하여 반사방지막(260)을 형성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 반사방지막(260)을 형성하기 위한 열 성장 공정은 습식 성장 공정(wet growing process)과 건식 성장 공정(dry growing process)을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서 반사방지막(260)은 증착 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 본 발명에서 증착 공정은 플라즈마 화학기상 증착법(PECVD)으로 수행될 수 있다. 이때, 증착 공정에 사용되는 증착가스는 SiH4를 포함할 수 있다.
다음, 반도체 기판(210)의 전면에 전면전극(280)을 형성하고, 후면에 후면전극(240)을 형성하는 공정으로 태양전지를 제조할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 인쇄법(Printing)에 의해 반도체 기판(210)의 전면에 전면 및 후면에 전극을 형성할 수 있다.
본 발명에서 전면 전극(280)은 전기전도성이 우수한 은 전극이 사용될 수 있다.
본 발명에서 반도체 기판(210)의 후면 전극(240)은 알루미늄 전극으로 형성될 수 있으며, 이는 알루미늄 전극이 전도성이 우수할 뿐만 아니라 실리콘과의 친화력이 좋아서 접합이 잘 되기 때문이다. 또한, 알루미늄 전극은 3가 원소로서 반도체 기판(210)과의 접면에서 p+ 층, 즉 BSF(Back Surface Field)를 형성하여 캐리어들이 표면에서 사라지지 않고 모이도록 하여 효율을 증대시킬 수 있기 때문이다.
본 발명에서 후면전극(240)을 형성하는 방법을 상세히 설명하면, 반도체 기판(210)의 후면에 알루미늄을 도포하여 알루미늄층(242)을 형성하고, 알루미늄층(242)을 열처리하여 BSF(Back Surface Field) 층(244)을 형성하는 공정으로 형성될 수 있다. 이렇게 함으로써, 후면 전계를 형성하여 후면에서의 재결합을 감소시킬 수 있다.
본 발명에서 전면전극 및 후면전극 형성은 그 순서를 변경해도 무방하다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
210 반도체 기판 220 에미터 층
230 마스크층 240 후면전극
250 고농도 도핑 영역 260 반사방지막
270 에칭 페이스트 280 전면전극
242 알루미늄 층 244 BSF 층
230 마스크층 240 후면전극
250 고농도 도핑 영역 260 반사방지막
270 에칭 페이스트 280 전면전극
242 알루미늄 층 244 BSF 층
Claims (21)
- 제1도전형의 반도체 기판 전면에 상기 제1도전형과 반대 도전형인 제2도전형의 불순물을 주입하여 에미터층을 형성하는 단계;
상기 에미터층 상에 마스크층을 형성하는 단계;
상기 마스크층에서 전면 전극이 형성될 부분에 에칭 페이스트를 도포하는 방식으로 패터닝하는 단계;
상기 전면 전극이 형성될 부분에 고농도의 불순물을 주입하여 고농도 도핑 영역을 형성하는 단계;
상기 패터닝 후 남아있는 마스크 층을 제거하는 단계;
상기 에미터층 상에 반사방지막을 형성하는 단계;
상기 반도체 기판의 전면에 전면전극을 형성하는 단계; 및
상기 반도체 기판의 후면에 후면전극을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 에칭 페이스트를 도포하는 방식으로 패터닝하는 단계는,
인쇄법(Printing) 공정을 이용하여 산성 에칭 매질을 포함하는 상기 에칭 페이스트를 도포하는 방식으로 패터닝하는 것임을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 마스크층을 형성하는 단계는,
열 성장 공정(thermal growing process)을 이용하여 상기 마스크층을 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
- 제4항에 있어서,
상기 마스크 층을 형성하는 단계는,
900℃의 온도에서 성장하는 열 성장 공정을 이용하여 상기 마스크층을 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
- 제5항에 있어서,
상기 열 성장 공정은 습식 성장 공정(wet growing process)과 건식 성장 공정(dry growing process)을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 마스크층을 형성하는 단계는,
증착 공정을 이용하여 상기 마스크층을 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 증착 공정은 플라즈마 화학기상 증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)으로 수행되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 증착 공정에 사용되는 증착가스는 SiH4를 포함하는 것임을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 반사방지막을 형성하는 단계는,
열 성장 공정(thermal growing process)을 이용하여 상기 반사방지막을 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
- 제10항에 있어서,
상기 반사방지막을 형성하는 단계는,
900℃의 온도에서 성장하는 열 성장 공정을 이용하여 상기 반사방지막을 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
- 제10항에 있어서,
상기 열 성장 공정은 습식 성장 공정(wet growing process)과 건식 성장 공정(dry growing process)을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 반사방지막을 형성하는 단계는,
증착 공정을 이용하여 상기 반사방지막을 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
- 제13항에 있어서,
상기 증착 공정은 플라즈마 화학기상 증착법(PECVD)으로 수행되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
- 제13항에 있어서,
상기 증착 공정에 사용되는 증착가스는 SiH4를 포함하는 것임을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 반사 방지막은 SiNx를 포함하여 이루어지는 것임을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 반사 방지막은 2.0 내지 2.3의 굴절율을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 반도체 기판의 전면 및 후면에 전극을 형성하는 단계에서, 인쇄법(Printing)에 의해 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 반도체 기판의 후면 전극은 알루미늄을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
- 제19항에 있어서,
상기 반도체 기판의 후면 전극을 형성하는 단계는,
상기 반도체 기판의 후면에 알루미늄을 도포하는 단계; 및
상기 알루미늄을 열처리하여 BSF(Back Surface Field) 층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조 방법.
- 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 제조 방법을 이용하여 제조된 태양 전지.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100045922A KR101154095B1 (ko) | 2010-05-17 | 2010-05-17 | 태양 전지 및 그 제조 방법 |
US13/106,103 US20110277824A1 (en) | 2010-05-17 | 2011-05-12 | Solar Cell and Method of Manufacturing the Same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100045922A KR101154095B1 (ko) | 2010-05-17 | 2010-05-17 | 태양 전지 및 그 제조 방법 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20110126315A KR20110126315A (ko) | 2011-11-23 |
KR101154095B1 true KR101154095B1 (ko) | 2012-06-11 |
Family
ID=44910663
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020100045922A KR101154095B1 (ko) | 2010-05-17 | 2010-05-17 | 태양 전지 및 그 제조 방법 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20110277824A1 (ko) |
KR (1) | KR101154095B1 (ko) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103928551A (zh) * | 2013-01-10 | 2014-07-16 | 中天光伏材料有限公司 | 一种异质双面含氟型太阳电池背板 |
WO2018056143A1 (ja) * | 2016-09-23 | 2018-03-29 | 昭和電工株式会社 | 太陽電池セルの製造方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20090078275A (ko) * | 2008-01-14 | 2009-07-17 | 엘지전자 주식회사 | 요철 형태의 절연막을 포함하는 태양전지 및 그 제조방법 |
KR20090089526A (ko) * | 2008-02-19 | 2009-08-24 | 주식회사 엘지화학 | 태양전지용 선택적 에미터의 제조방법 및 그에 사용되는마스크 패턴 제조용 페이스트. |
KR20100029063A (ko) * | 2008-09-05 | 2010-03-15 | 주식회사 엘지화학 | 페이스트 및 이를 이용한 태양전지의 제조방법 |
KR20100049724A (ko) * | 2008-11-04 | 2010-05-13 | 엘지전자 주식회사 | 스크린 인쇄법을 이용한 실리콘 태양전지 및 그 제조방법 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4015865B2 (ja) * | 2002-03-22 | 2007-11-28 | 松下電器産業株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
US20080166878A1 (en) * | 2007-01-08 | 2008-07-10 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Silicon nanostructures and fabrication thereof |
US7993700B2 (en) * | 2007-03-01 | 2011-08-09 | Applied Materials, Inc. | Silicon nitride passivation for a solar cell |
KR101225978B1 (ko) * | 2009-06-25 | 2013-01-24 | 엘지전자 주식회사 | 태양전지 및 그 제조방법 |
-
2010
- 2010-05-17 KR KR1020100045922A patent/KR101154095B1/ko active IP Right Grant
-
2011
- 2011-05-12 US US13/106,103 patent/US20110277824A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20090078275A (ko) * | 2008-01-14 | 2009-07-17 | 엘지전자 주식회사 | 요철 형태의 절연막을 포함하는 태양전지 및 그 제조방법 |
KR20090089526A (ko) * | 2008-02-19 | 2009-08-24 | 주식회사 엘지화학 | 태양전지용 선택적 에미터의 제조방법 및 그에 사용되는마스크 패턴 제조용 페이스트. |
KR20100029063A (ko) * | 2008-09-05 | 2010-03-15 | 주식회사 엘지화학 | 페이스트 및 이를 이용한 태양전지의 제조방법 |
KR20100049724A (ko) * | 2008-11-04 | 2010-05-13 | 엘지전자 주식회사 | 스크린 인쇄법을 이용한 실리콘 태양전지 및 그 제조방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20110277824A1 (en) | 2011-11-17 |
KR20110126315A (ko) | 2011-11-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20180323328A1 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
KR100997669B1 (ko) | 스크린 인쇄법을 이용한 실리콘 태양전지 및 그 제조방법 | |
JP5226255B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
JP6317124B2 (ja) | ヘテロ接合相互嵌合型バックコンタクト光起電力電池の製造方法 | |
KR101225978B1 (ko) | 태양전지 및 그 제조방법 | |
US9214593B2 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
KR100847741B1 (ko) | p-n접합 계면에 패시베이션층을 구비하는 점 접촉 이종접합 실리콘 태양전지 및 그의 제조방법 | |
JP2005310830A (ja) | 太陽電池および太陽電池の製造方法 | |
JP2007088254A (ja) | 裏面接合型太陽電池の製造方法 | |
JP2006332273A (ja) | 裏面電極型太陽電池 | |
US20100071765A1 (en) | Method for fabricating a solar cell using a direct-pattern pin-hole-free masking layer | |
JP2014183312A5 (ko) | ||
EP2538447B1 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
KR20130092494A (ko) | 태양 전지의 제조 방법 및 태양 전지 | |
JP2010161310A (ja) | 裏面電極型太陽電池および裏面電極型太陽電池の製造方法 | |
JP2006156646A (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
JP2010232530A (ja) | 光電変換素子の製造方法および光電変換素子 | |
KR101482130B1 (ko) | 후면전극 태양전지의 제조방법 및 이를 이용한 후면전극 태양전지 | |
KR101154095B1 (ko) | 태양 전지 및 그 제조 방법 | |
JP2007019259A (ja) | 太陽電池およびその製造方法 | |
JP2006303322A (ja) | 太陽電池 | |
KR20100041238A (ko) | 후면전극 태양전지 및 그 제조방법 | |
KR101223021B1 (ko) | 태양전지의 제조방법 및 태양전지 | |
KR102547806B1 (ko) | 후면접합 실리콘 태양전지 제조방법 | |
KR101366737B1 (ko) | 번들 제거를 통한 실리콘 나노 및 마이크로 구조체의 무반사 특성이 향상된 태양 전지의 제조 방법 및 이에 따른 태양 전지 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150507 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160511 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170510 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180426 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190507 Year of fee payment: 8 |