KR101159276B1 - 후면접합 구조의 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 후면접합 구조의 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 실리콘 웨이퍼(100)의 전면 표면과 반대되는 후면 표면에 상기 실리콘 웨이퍼(100)와 같은 도전형의 전하를 수집하는 베이스 접합(101) 및 다른 도전형의 전하를 수집하는 에미터 접합(103)이 형성되는 후면 접합 구조의 태양전지에서, 대략 300℃ 내외의 온도에서 상기 전면 표면에 i형 비정질 실리콘 박막(118a)과, p형 비정질 실리콘 박막(118b) 및 투명도전막(119)을 순서대로 적층하여 형성한다. 상기 i형 비정질 실리콘 박막(118a)은 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 표면에서의 전하 재결합을 줄여주는 역할을 하고, 상기 p형 비정질 실리콘 박막(118b)은 상기 실리콘 웨이퍼(100)와 상기 투명도전막(119) 사이에서의 접촉 저항을 감소시키고, 상기 투명도전막(119)은 실리콘 벌크에서의 벌크 저항 손실을 감소시키는 역할을 한다. 이와 같은 본 발명에 따르면, 실리콘 벌크의 저항 손실은 억제하면서 실리콘 벌크 이외의 투명도전막을 통한 전류 흐름이 증가하여 태양전지 효율이 향상되고, 보다 낮아진 공정온도로 인한 원가 절감을 기대할 수 있는 이점이 있다.
후면접합, 태양전지, 비정질, 투명도전막
Description
본 발명은 태양전지에 관한 것으로, 특히 후면접합 구조로 이루어진 태양전지에서 태양 빛이 입사하는 전면에 투명 도전막을 형성하는 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
태양전지의 전극은 태양전지의 전면과 후면에 각각 형성되지만, 상기 전면에 형성되는 전극은 태양광에 대한 흡수율을 감소(shadowing loss)시키고 있다.
그렇기 때문에 태양전지의 효율 향상을 위하여 전면에 형성되는 전극의 면적은 최대한 미세패턴으로 하여 좁게 하는 것이 일반적인 추세이다. 하지만 이 경우에도 전면에 형성된 전극 면적만큼 태양광을 흡수하지 못하고 있다.
따라서, 태양전지 전면에서의 전극에 의한 흡수율 감소를 원천적으로 없애기 위하여, 전극 모두를 후면에 설치하는 후면접합 구조의 태양전지가 개발되었다. 즉 후면접합 구조의 태양전지는, p형(또는 n형) 실리콘 기판에서 빛이 입사하는 전면의 반대쪽인 후면에 p형(또는 n형)의 전하를 수집하는 베이스 접합과 상기 실리콘 기판상에 형성되는 n형(또는 p형)의 전하를 수집하는 에미터 접합이 모두 위치하는 구조를 말한다.
그와 같은 후면접합 구조의 태양전지는 태양광의 흡수율을 향상시켜 효율 향상은 예상되나, 제조공정이 복잡하고 비용이 많이 소요되는 단점이 있었다. 이는 후면접합 구조의 태양전지가 상업화되는 것을 제한하는 원인이라 할 수 있다.
그래서 공정을 단순화하고 제조비용을 감소시킬 수 있는 후면접합 구조의 태양전지를 꾸준하게 개발하고 있다. 그 예가 미국등록특허 'US 07339110'호(태양전지 및 그 제조방법)에 개시되어 있다. 하지만 상기 예에 의한 태양전지 제조공정은 대략 30여 개의 공정으로 이루어지면서, 특히 전체 공정중에서 대략 900℃ 이상의 온도에서 이루어지는 고온공정(n+층, p+층 및 산화막 형성공정)이 약 20%정도 차지하고 있는 실정이다.
일반적으로 태양전지 공정에서 효율은 유지하면서 공정 온도를 낮출 수 있다면 이는 원가 절감에 도움을 주고, 공정도 간소화시킬 수 있다. 하지만, 설명한 바와 같이 상기 실시 예는 일반적인 태양전지의 제조공정과 마찬가지로 900℃ 이상의 고온에서 태양전지를 제조하고 있고, 그 이하의 공정 온도로 낮추지 못하고 있다. 이는 제조원가의 절감을 기대할 수 없다. 아울러 고온에서 작업을 하기 때문에, 에너지 회수 기간(EPT; Energy Payback Time)이 길어지는 문제가 있다.
한편, 후면접합 구조의 태양전지는 태양전지의 후면에 형성된 전극으로 전자와 정공이 수집된다. 이를 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 n형 실리콘 웨이퍼(1)를 기판으로 사용하는 후면접합구조의 태양전지에서 전자 및 정공의 수집경로를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 보면, n형 실리콘 웨이퍼(1)의 전면(즉 태양광이 입사되는 면)에는 상기 실리콘 웨이퍼(1)보다 불순물이 더 높은 농도로 도핑된 n+ FSF층(Front Surface Field Layer)(3)이 형성되고, 그 위에 반사방지막(5)이 형성된다. 상기 n+ FSF 층(3)은 실리콘 웨이퍼(1)의 표면에서 전하의 재결합을 줄이고 실리콘 벌크 내에서의 저항 손실을 줄여주는 역할을 한다. 상기 반사방지막(5)은 실리콘 웨이퍼(1) 전면에서의 광 반사를 줄이기 위해 실리콘 산화막과 질화막이 적층된 구조이고, 패시베이션층(passivation layer)의 역할을 한다. 그리고 상기 n형 실리콘 웨이퍼(1)의 후면에는 n+ BSF층(Back Surface Field Layer)(7) 및 p+ 에미터층(9)이 함께 형성되고, 그 위에 패시베이션층(passivation layer)(11)이 형성된다. 상기 패시베이션층(11) 위에는 상기 패시베이션층(11)의 일부를 관통하여 상기 n+ BSF층(7) 및 p+ 에미터층(9)과 접합하여 전자와 정공을 수집하는 n-메탈핑거(metal finger)(13)와 p-메탈핑거(metal finger)(15)가 형성된다.
이런 상태에서, 상기 n형 실리콘 웨이퍼(1)의 전면에 태양광이 입사되면 상기 실리콘 웨이퍼(1)에는 (-) 전하를 띤 전자와 (+) 전하를 띤 정공이 생성된다. 상기 정공은 p+ 에미터층(9)을 통해 그 p+ 에미터층(9)과 접합된 p-메탈핑거(metal finger)(15)로 직접 전달된다. 반면 상기 전자는 상기 n형 실리콘 웨이퍼(1)를 가로질러 상기 n+ BSF층(7)으로 수집되는 경로 'a'와, 상기 n+ FSF층(3)을 통해 상기 n+ BSF층(7)으로 수집되는 경로 'b'를 통해 n-메탈핑거(metal finger)(13)로 전달된다.
이때, 상기 n+ BSF(7)와 p+ 에미터층(9)을 사진식각 방법으로 형성할 경우, n+ BSF(7)와 p+ 에미터층(9)의 주기인 피치(pitch)는 대략 45㎛ 정도로서, 상기 실리콘 웨이퍼(1)의 후면에 대한 패턴을 미세패턴으로 설계할 수 있다.
하지만, 상기 실리콘 웨이퍼(1)의 후면을 사진식각 공정으로 형성할 경우, 공정 특성상 태양전지의 제조 원가를 낮추기가 어려웠다. 때문에 최근에는 태양전지의 저가격화를 위하여 상기 사진식각 공정보다 상대적으로 제조원가 측면에서 유리한 스크린 인쇄 또는 레이저 기술을 적용하고 있는 추세이다. 하지만 상기 스크린 인쇄 또는 레이저 기술을 이용하여 후면접합 구조의 태양전지를 제조할 경우, n+ BSF(7)와 p+ 에미터층(9)의 주기인 피치가 약 2000㎛ 까지 커질 수 있다. 이와 같이 피치가 상대적으로 커지게 되면 미세 패턴 구현에 불리하고, 아울러 실리콘 웨이퍼(1)의 전면에서 생성된 전자가 후면에 형성된 n+ BSF(7)까지 전달되는 경로(a)가 그만큼 길어지게 되어 저항 손실이 커지는 문제가 발생한다. 따라서, 상기 스크린 인쇄 또는 레이저를 이용하여 제조된 후면접합 구조의 태양전지에서는 경로 'a'보다 상대적으로 경로 'b'를 통한 전하의 흐름을 향상시키기 위한 노력이 이루어지고 있다. 상기 경로 'b'를 통한 전하의 흐름을 증가시키기 위해서는 실리콘 웨이퍼(1)의 비저항을 크게 해야 한다.
하지만, 이 경우 다음과 같은 문제점이 발생한다.
즉 태양전지는 실리콘 웨이퍼(1)의 비저항이 클수록 전류가 증가되나, 상기 스크린 인쇄 또는 레이저에 의해 제조되는 후면접합 구조의 태양전지는 앞서 설명한 바와 같이 n+ BSF(7)와 p+ 에미터층(9)의 주기인 피치가 늘어나기 때문에 실리콘 웨이퍼(1)의 비저항을 무한정 크게 할 수 없다. 즉 실리콘 벌크의 저항 손실이 증가하기 때문이다.
또 상기한 경로 'b'를 통해 전하의 수집을 향상시키기 위해서는 상기 n+ FSF 층(3)의 불순물 도핑을 증가시켜 비저항을 낮춰야 한다. 그러나, 이렇게 하면 n+ FSF(3) 층에서 전하의 재결합이 증가하기 때문에 상기 n+ FSF(3) 층에서 흡수하는 단파장 광의 분광응답특성이 저하되어 태양전지의 효율이 감소하는 문제가 발생한다.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스크린 인쇄 또는 레이저를 이용하여 제조되어 상대적으로 피치가 길게 형성되는 후면접합 구조의 태양전지에서 실리콘 벌크의 저항 손실을 감소시키면서도 전류 흐름은 상대적으로 증가하게 하는 것이다.
또 태양전지의 제조공정 온도를 종래보다 현저하게 작은 범위에서 이루어지도록 하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 제 1 도전형을 가지는 결정질 반도체 기판; 빛이 입사되는 상기 반도체 기판의 전면 표면에 상기 제 1 도전형으로 형성되는 투명도전막(TCO); 그리고, 상기 반도체 기판의 전면 표면과 반대되는 후면 표면에 형성되는 상기 제 1 도전형의 전하를 수집하는 제 1 도핑영역 및 상기 제 1 도전형과 반대의 제 2 도전형의 전하를 수집하는 제 2 도핑영역을 포함하여 구성된다.
상기 반도체 기판의 전면 표면과 상기 투명도전막(TCO) 사이에 진성(intrinsic) 비정질 반도체 박막과, 상기 진성(intrinsic) 비정질 반도체 박막과 상기 투명도전막(TCO) 사이에 상기 제 1 도전형과 같은 타입으로 이루어진 제 1 도전형 비정질 반도체 박막이 더 형성된다.
상기 반도체 기판의 비저항은 0.1 ~ 100 Ω㎝ 이다.
상기 제 1 도전형 비정질 반도체 박막은, 상기 제 1 도전형 비정질 반도체 박막에서의 광 흡수를 억제하기 위해 탄소가 포함된 박막(a-SiC)로 사용할 수 있다.
상기 투명도전막은, 굴절률이 1.5 ~ 2.5이고, 두께는 50 ~ 200㎚ 형성된다.
상기 투명도전막은, 인듐(In), 주석(Sn) 또는 아연(Zn)을 주성분으로 하는 금속 산화물로 형성된다.
상기 제 1 도전형 비정질 반도체 박막의 두께는 1 ~ 100㎚로 형성된다.
상기 진성(intrinsic) 비정질 반도체 박막의 두께는 1 ~ 100㎚로 형성된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 제 1 도전형을 가지는 반도체 기판에서 빛이 입사하는 전면과 반대되는 후면에 상기 제 1 도전형의 전하를 수집하는 제 1 도핑영역 및 상기 제 1 도전형과 반대의 제 2 도전형의 전하를 수집하는 제 2 도핑영역을 형성하는 단계; 그리고, 상기 반도체 기판의 전면에 상기 제 1 도전형과 같은 타입의 투명도전막(TCO)을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 투명도전막을 형성하기 이전에, 상기 반도체 기판의 전면에 불순물이 미 도핑된 진성(intrinsic) 비정질 실리콘 박막을 형성하는 단계; 그리고, 상기 진성 비정질 실리콘 박막 위에 제 1 도전형과 같은 타입의 비정질 실리콘 박막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 진성(intrinsic) 비정질 실리콘 박막은 상기 반도체 기판 표면에서의 전하 재결합을 감소시키고, 제 1 도전형과 같은 타입의 비정질 실리콘 박막은 상기 반도체 기판과 상기 투명도전막 사이에서의 접촉 저항을 감소시키고, 상기 투명도 전막은 실리콘 벌크에서의 벌크 저항 손실을 감소시킨다.
상기 제 1 도전형과 같은 타입의 비정질 실리콘 박막 대신에, 탄소가 포함된 박막(a-SiC)으로 형성할 수 있다.
상기 비정질 실리콘 박막 및 투명도전막은 FSF층 형성 공정온도보다 낮은 온도에서 형성된다.
본 발명에서는, 실리콘 웨이퍼의 후면에 서로 다른 도전형(p 또는 n)의 전하를 수집하는 도핑영역을 각각 형성하고, 또 실리콘 웨이퍼의 전면에는 불순물이 미도핑된 진성(intrinsic) 비정질 실리콘 박막 및 실리콘 웨이퍼와 같은 도전형의 비정질 실리콘을 박막 형성하고, 그 위에 통상적인 FSF층보다 면 저항이 최고 1/10까지 감소되는 실리콘 웨이퍼와 같은 도전형의 투명도전막을 형성하고 있다. 따라서 실리콘 웨이퍼의 비저항은 종래 FSF층이 형성된 태양전지보다 크게 할 수 있기 때문에, 실리콘 벌크의 저항 손실은 억제하면서 실리콘 벌크 이외의 경로를 통한 전류 흐름이 향상되는 효과가 있다.
또 비정질 실리콘 박막과 투명도전막은 일반적인 FSF층 형성 공정 온도인 900℃보다 상대적으로 낮은 300℃ 내외에서 형성할 수 있기 때문에, 제조원가의 절감과 에너지 회수 시간 감소 등을 기대할 수 있는 효과도 있다.
이하 본 발명의 후면접합 구조의 태양전지 및 그 제조방법의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명 실시 예에서는 설명의 편의를 위해 p형 실리콘 웨이퍼를 사용하여 후면접합 구조의 태양전지를 제조함을 설명한다. 아울러 실리콘 웨이퍼의 비저항은 0.1 ~ 100 Ω㎝ 정도이고, 더 구체적으로 1 ~ 10 Ω㎝ 정도이다. 또 두께는 현재 널리 사용되고 있는 150 ~ 200㎛ 정도이다. 하지만 상기 비저항과 두께는 상기 예와 같이 반드시 한정하지 않아도 상관없다.
도 2에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 후면접합 구조의 태양전지를 제조하는 공정도가 단면도로 도시되어 있다.
본 실시 예에서의 태양전지의 제조공정은 태양전지의 후면 형성공정과, 태양전지의 전면 형성공정으로 구분할 수 있다. 이에 우선하여 태양전지의 후면 공정을 먼저 설명한 다음 전면 공정을 설명하기로 한다.
도 2에서 태양전지의 전면 공정은 (a) 내지 (n)에 도시되어 있다.
먼저 도 2(a)에서는 실리콘 웨이퍼(100)의 절단과정에서 손상을 입은 실리콘 표면의 절단 손상(saw damage)을 제거하여 실리콘 웨이퍼(100)의 기계적 강도를 개선하기 위한 에칭 공정이 수행된다. 상기 에칭 공정은 불산 및 질산을 포함하는 산 용액 또는 수산화 칼륨이나 수산화 나트륨 등을 포함하는 알칼리 용액으로 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 표면을 10㎛ 정도 식각하여 절단 손상을 제거하는 것이다. 상기 에칭 공정이 완료되면 실리콘 웨이퍼(100)의 표면에 묻어 있을 수 있는 금속 또는 유기물질을 염산 등을 사용하여 세정한다.
상기 에칭 공정이 완료되면, 도 2(b)와 같이 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 한 면(즉 태양광이 입사되는 반대면)에 p+층(101)을 형성한다. 상기 p+층은 형성 방법 에 따라 다르게 적용되나 일반적으로 5㎛를 넘지 않는 범위 이내로 이루어진다.
도 2(c)는, 상기 p+층(101)이 형성된 다음에 상기 p+층(101) 상의 일부에 확산 방지막(diffusion mask)(102)이 형성되는 것을 보이고 있다. 상기 확산 방지막(102)은 아래에서 설명될 n+층이 미형성될 부분에 확산 방지용 페이스트가 스크린 인쇄법으로 도포되어 형성되는 것이다.
상기 확산 방지막(102)이 형성된 다음에는, 도 2(d)와 같이 상기 확산 방지막(102)이 미 형성된 부분에 있는 실리콘 웨이퍼(100)의 표면(A)을 소정 깊이로 식각되게 한다. 이때 식각 깊이는 상기 p+ 층(101)의 접합깊이보다 크면 된다. 상기 식각 방법에는 습식식각과 건식식각이 있다. 상기 습식식각은 상기 확산 방지막(102)이 식각 방지막으로 사용될 수 있도록 알칼리 용액을 사용한다. 만약 상기 p+ 층(101)이 붕소(B)에 의해 형성된 경우에는 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 표면에 얇은 산화막(BSG, Boro-Silicate Glass)이 형성될 수 있기 때문에 일정 농도의 불산 용액에 의해 상기 산화막(BSG)를 제거한 후 식각한다. 다른 식각 방법인 건식식각은 반도체 또는 디스플레이 소자의 제조에 사용하는 일반적인 건식식각을 하는 공정기술의 범위 이내에서 식각 공정에 사용되는 가스의 종류 및 유량, 반응실의 압력 등 공정 변수를 적절하게 적용하여 수행한다.
상기 식각 공정이 완료되면, 도 2(e)에서는 상기 식각된 실리콘 웨이퍼(100)의 표면(A)에 옥시염화인(POCl3)을 사용하여 n+층(103)을 형성한다.
상기 n+ 층(103)이 형성된 다음에는 도 2(f)에서는 상기 확산 방지막(102)을 제거하고, 표면을 세정액으로 세정한다.
상기 확산 방지막(102)이 제거된 이후에는, 도 2(g)와 같이 반도체 제조공정에서 사용하는 건식 또는 습식 산화공정을 이용하여 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 양면에 절연기능과 패시베이션(passivation) 막의 기능을 하는 열 산화막(105a)(105b)을 형성한다. 상기 열 산화막(105a)(105b)의 두께는 100㎚ 정도면 된다.
도 2(g)와 같이 상기 열 산화막(105a)(105b)이 형성되면, 상기 p+층(101) 및 n+층(103)과 아래에서 설명될 전극이 상호 연결될 수 있게 컨택트 홀(contact hole)이 형성되어야 한다. 이를 위해 도 2(h)에서는 상기 p+층(101) 및 n+층(103)과 접합하고 있는 열 산화막(105a)(105b)의 표면에 소정 조건에서 상기 컨택트 홀과 대응하는 형상으로 상기 열 산화막(105a)(105b)이 식각되게 하는 에치 페이스트(etch paste)(107)를 인쇄한다. 상기 에치 페이스트(107)로는 'Merck사'의 'SolarEtch BRS' 등이 있다. 그러한 상기 에치 페이스트(107)는 상온에서 대략 30초 정도만 경과하면 열 산화막(105a)(105b)을 식각하는 특징이 있다. 따라서, 상기 에치 페이스트(107)가 인쇄된 상태에서 시간이 경과하면 상기 에치 페이스트(107)가 인쇄된 부분에 있는 열산화막(105a)(105b)의 일부는 식각되고, 결국 도 2(i)와 같이 상기 열 산화막(105a)(105b)의 일부가 관통되어 컨택트 홀(109)이 형성된다. 상기 컨택트 홀(109)이 형성된 다음에는 실리콘 웨이퍼(100)를 세정액으로 세정하고 건조한다.
상기 컨택트 홀(109)이 형성되면 전극을 형성할 수 있다. 이는 도 2(j)에 도 시되어 있다. 즉 도 2(j)와 같이 우선하여 상기 열 산화막(105a)(105b) 및 컨택트 홀(109) 부분에 전극 형성을 위한 시드층(seed layer)(111)을 스퍼터링(sputtering) 장비를 이용하여 형성한다. 상기 시드층(111)은 알루미늄(Al) 박막, 티타늄텅스텐TiW (또는 Cr) 박막, 구리(Cu) 박막을 적층한 구조이며, 상기 시드층의 총 두께는 40㎚ 정도이다. 상기 알루미늄 박막은 옴 접촉(Ohmic contact)을 위한 층이고, 티타늄텅스텐(TiW) (또는 Cr) 박막은 상기 구리가 실리콘 웨이퍼(100)의 내부로 확산하는 것을 방지하는 장벽 층(barrier layer)이고, 상기 구리 박막은 도금을 위한 시드층으로서의 역할을 한다. 그리고 상기 시드층이 형성된 상태에서 상기 시드층(111)과 실리콘 웨이퍼(100) 상호간이 옴 접촉 형성을 촉진하도록 대략 5% 정도의 수소분위기(나머지는 질소 또는 아르곤) 및 300℃ 온도에서 FGA(Forming gas annealing)를 실시한다. 여기서 상기 시드 층(111)은 니켈(Ni) 박막을 사용할 수도 있다. 즉, 니켈은 열처리를 하게 되면 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 계면에서 확산하여 실리사이드로 성질이 변환되어 옴 접촉 및 장벽 층 역할을 수행할 수 있기 때문이다.
이후에는 실질적으로 전극을 형성하기 위한 공정이 수반되는데, 이를 위해 먼저 도 2(k)와 같이 전극을 용이하게 형성하도록 전극이 형성될 부분을 제외한 시드층(111)의 표면에 폴리이미드와 같은 고분자 재료를 사용하여 플레이팅 마스크(plating mask)(113)를 인쇄한다.
그 상태에서 도 2(l)처럼 상기 컨택트 홀(109)에 전극(115)을 형성한다. 상기 전극(115)은 먼저 구리(Cu)를 20㎛ 두께로 도금하고, 그 위에 주석(Sn) 또는 은(Ag) 박막을 7㎛ 두께로 도금한다. 상기 주석 또는 은 박막은 상기 구리가 산화되는 것을 방지하고, 태양전지의 모듈 제조공정에서 태양전지 전극과 금속 리본을 납땜으로 연결할 때 납땜이 보다 잘 이루어지도록 하고, 또 이어지는 상기 시드 층(111)의 식각 공정시에 전극(115)을 보호하는 역할을 한다.
상기 전극(115)이 형성된 다음에는 식각공정을 통해 상기 플레이팅 마스크(113)를 제거하고(도 2m), 상기 전극 주위에 형성되어 있는 시드 층(111)을 제거한다(도 2n).
그와 같이 도 2a 내지 도 2n 공정에 따라 실리콘 웨이퍼(100)의 후면에는 전하를 수집하는 전극이 형성된다.
다음에는 실리콘 웨이퍼(100)의 전면에 대한 공정 설명이다. 이는 도 2의 (o) 내지 (q) 에 도시되어 있다.
일단, 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 전면에는 상기 (g) 단계에 의해 열 산화막(105b)이 형성된 상태이다.
그런 상태에서, 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 전면에서 빛의 반사를 감소시켜 빛 포획 능력을 향상시키기 위하여 도 2(o)와 같이 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 전면에 형성된 열 산화막(105b)을 제거하고, 이어 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 표면을 텍스처링(texturing) 처리한다. 상기 텍스처링 처리된 실리콘 웨이퍼의 표면은 도면부호 '117'로 도시하고 있다. 이때 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 전면에 불순물이 도핑된 경우에는 상기 텍스처링 공정을 하기 전에 불순물이 도핑된 부분을 제거하는 것이 바람직하다. 한편 상기 열 산화막(105b) 제거 및 텍스처링 공정은 일반적 인 건식 식각공정이나 습식 식각공정에 의해 수행된다. 상기 건식 식각공정은 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 후면에 형성된 전극과 상관없이 상기 열 산화막(105b) 제거와 텍스처링 공정이 수행될 수 있다. 반면, 상기 습식 식각공정은 상기 실리콘 웨이퍼(100)를 식각 용액에 담가둬야 하기 때문에 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 후면에 형성된 전극이 손상될 수 있다. 따라서 이 경우에는 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 후면에 미도시하고 있는 보호막을 코팅하거나 실리콘 웨이퍼의 한 면만 식각할 수 있는 습식 식각장비를 이용하여 수행하는 것이 좋다.
상기 텍스처링 완료되면, 상기 도 2(p)와 같이 상기 텍스처링된 실리콘 웨이퍼의 표면(117)에 i형 비정질 실리콘(a-si) 박막(118a)과 p형 비정질 실리콘(a-si) 박막(118b)을 형성한다. 이때, 상기 p형 비정질 실리콘 박막(118b)에서의 광 흡수를 억제하기 위해 상기 p형 비정질 실리콘 박막(118b)에 탄소(C)가 포함된 a-SiC 박막을 사용할 수도 있다. 상기 i형(118a) 및 p형 비정질 실리콘 박막(118b)은 각각 1 ~ 100㎚ 정도의 두께를 가지되, 상기 i형 비정질 실리콘 박막(118a)은 그보다 더 얇게 1 ~ 10㎚ 정도로 두께를 형성해도 된다.
도 2(q)에서는 상기 p형 비정질 실리콘 박막(118b) 위에 투명도전막(TCO)(119)이 형성된다. 상기 투명도전막(119)의 재료로는 금속산화물로서, 주석(Sn) 또는 아연(Zn), 인듐(In)을 주성분으로 하는 금속 산화물이 사용된다. 그 중에서도 인듐 산화물에 비해 재료비 부담이 적고 근적외선 영역에서의 광 반사율이 낮은 아연 산화물이 바람직하다. 상기 아연 산화물은 알루미늄(Al), 인듐(In), 갈륨(Ga), 바나듐(V), 구리(Cu) 또는 붕소(B)를 도핑한 산화물이다. 그리고 상기 투명도전막(119)은 반사 방지막의 역할도 수행해야 하므로 반사율이 최소화될 수 있도록 굴절율은 1.5 ~ 2.5 정도, 두께는 50 ~ 200㎚ 정도이고, 더 바람직하게는 굴절율은 1.9 ~ 2.1 정도, 두께는 50 ~ 100㎚ 정도가 좋다.
이와 같은 공정에 따라 후면 접합구조의 태양전지가 완성된다.
완성된 태양전지를 보면, 실리콘 웨이퍼(100)의 전면에 i형(118a) 및 p형 비정질 실리콘 박막(118b)과 투명도전막(119)이 적층되어 형성됨을 알 수 있다. 상기 i형 비정질 실리콘 박막(118a)은 실리콘 웨이퍼(100)의 표면에서 전하의 재결합을 줄여주는 역할을 한다. 또 상기 p형 비정질 실리콘 박막(118b)은 상기 실리콘 웨이퍼(100)와 투명도전막(119) 사이에서의 접촉 저항을 줄여주는 역할을 한다. 그리고 상기 투명도전막(119)은 반사방지막의 역할과 실리콘 벌크에서의 저항손실을 줄여주는 역할을 한다. 즉 본 실시 예에서의 i형(118a) 및 p형 비정질 실리콘박막(118b)과 투명도전막(119)은 종래 실리콘 웨이퍼의 전면에 형성된 FSF층의 역할을 대신 수행하는 것이다. 다시 말해, 상기 FSF층은 전하 재결합 감소 및 실리콘 벌크에서의 저항 손실을 감소시키는 역할을 모두 수행하였지만, 본 실시 예에 따르면 그 기능을 비정질 실리콘 박막(118a,118b)과 투명도전막(119)이 독립적으로 수행하게 됨을 알 수 있다.
도 3은 p형 실리콘 웨이퍼를 기판으로 사용하는 후면접합구조의 태양전지에서 전자 및 정공의 수집경로를 설명하기 위한 단면도를 도시하고 있다.
도 3을 보면, 도 2의 공정에 따라 p형 실리콘 웨이퍼(100)의 전면(즉 태양광 이 입사되는 면)에는 i형 비정질 실리콘 박막(118a)과 p형 비정질 실리콘 박막(118b)이 형성되고, 그 위에 투명도전막(119)이 형성되어 있다. 상기 p형 실리콘 웨이퍼(100)의 후면에는 p+ BSF층(101) 및 n+ 에미터층(103)이 함께 형성되고, 그 층위에 열산화막(105a)이 형성된다. 상기 열산화막(105a) 위에는 상기 열산화막(105a)의 일부를 관통하여 상기 p+ BSF층(101)과 접합하는 p-메탈핑거(metal finger)(115a)와, 상기 n+ 에미터층(103)이 접합하는 n-메탈핑거(metal finger)(115b)가 형성된다.
이러한 구조에 따르면, 상기 투명도전막(119)의 면저항은 종래 FSF층의 최적 면저항보다 최고 1/10 까지 낮추는 것이 가능하기 때문에, 실리콘 벌크에서의 저항 손실은 억제하면서 상기 경로 'b'을 통한 전류 흐름은 증가하게 되는 것이다. 이는 종래 실리콘 웨이퍼의 비저항을 크게 했을 때 저항 손실이 증가하는 문제를 해결할 수 있는 것이다.
한편, 본 실시 예에서 상기 비정질 실리콘 박막(118a)(118b)과 투명도전막(119)은 대략 300℃ 이하의 온도에서 형성이 가능하다. 즉 공정온도를 현저하게 낮출 수 있는 장점이 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 후면접합 구조의 태양전지 제조시에, 종래 제조공정과 상이한 제조공정을 보이고 있으며, 아울러 실리콘 웨이퍼의 전면에 비정질 실리콘 박막과 투명도전막을 형성시켜, 실리콘 웨이퍼의 표면에서의 전하 재결합을 감소시키고 실리콘 벌크에서의 저항 손실을 억제할 수 있다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재 된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
즉 본 실시 예에서는 p형 실리콘 웨이퍼를 예를 들어 설명하고 있지만, n형 실리콘 웨이퍼에도 본 발명이 적용될 수 있다.
또, 실리콘 웨이퍼의 전면에 투명도전막 만을 형성하더라도, 실리콘 웨이퍼의 비저항이 크게 되면서 실리콘 벌크에서의 저항손실이 감소할 수도 있다.
도 1은 n형 실리콘 웨이퍼를 기판으로 사용하는 종래 후면접합구조의 태양전지에서 전자 및 정공의 수집경로를 설명하기 위한 단면도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 후면접합 구조의 태양전지를 제조하는 공정도를 보인 단면도
도 3은 본 발명 실시 예에 따라 p형 실리콘 웨이퍼를 기판으로 사용하는 후면접합구조의 태양전지에서 전자 및 정공의 수집경로를 설명하기 위한 단면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : p형 실리콘 웨이퍼 118a : 진성 비정질 실리콘 박막
118b : p형 비정질 실리콘 박막 119 : 투명도전막
Claims (13)
- 제 1 도전형을 가지는 결정질 반도체 기판;빛이 입사되는 상기 반도체 기판의 전면 표면에 상기 제 1 도전형으로 형성되는 투명도전막(TCO); 그리고,상기 반도체 기판의 전면 표면과 반대되는 후면 표면에 형성되는 상기 제 1 도전형의 전하를 수집하는 제 1 도핑영역 및 상기 제 1 도전형과 반대 도전형을 가지는 제 2 도전형의 전하를 수집하는 제 2 도핑영역을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 후면접합 구조의 태양전지.
- 제 1항에 있어서,상기 반도체 기판의 전면 표면과 상기 투명도전막(TCO) 사이에 진성(intrinsic) 비정질 반도체 박막과, 상기 진성(intrinsic) 비정질 반도체 박막과 상기 투명도전막(TCO) 사이에 상기 제 1 도전형과 동일한 도전형으로 이루어진 제 1 도전형 비정질 반도체 박막이 더 형성됨을 특징으로 하는 후면접합 구조의 태양전지.
- 삭제
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 반도체 기판의 비저항은 0.1 ~ 100 Ω㎝ 임을 특징으로 하는 후면접합 구조의 태양전지.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 투명도전막은, 알루미늄(Al), 인듐(In), 갈륨(Ga), 바나듐(V), 구리(Cu) 또는 붕소(B)를 도핑한 아연산화물로 형성됨을 특징으로 하는 후면접합 구조의 태양전지.
- 제 5항에 있어서,상기 투명도전막은, 굴절률이 1.5 ~ 2.5이고, 두께는 50 ~ 200㎚로 형성됨을 특징으로 하는 후면접합 구조의 태양전지.
- 제 2항에 있어서,상기 진성(intrinsic) 비정질 반도체 박막의 두께 및 상기 제 1 도전형 비정질 반도체 박막의 두께는 1 ~ 100㎚로 각각 형성됨을 특징으로 하는 후면접합 구조의 태양전지.
- 제 7항에 있어서,상기 진성 비정질 반도체 박막의 두께는 1 ~ 10㎚로 형성됨을 특징으로 하는 후면접합 구조의 태양전지.
- 제 1 도전형을 가지는 반도체 기판에서 빛이 입사하는 전면과 반대되는 후면에 상기 제 1 도전형의 전하를 수집하는 제 1 도핑영역 및 상기 제 1 도전형과 반대 도전형을 가지는 제 2 도전형의 전하를 수집하는 제 2 도핑영역을 형성하는 단계; 그리고,상기 반도체 기판의 전면에 상기 제 1 도전형과 동일한 도전형으로 투명도전막(TCO)을 형성하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 후면접합 구조의 태양전지 제조방법.
- 제 9항에 있어서,상기 투명도전막을 형성하기 이전에, 상기 반도체 기판의 전면에 불순물이 미 도핑된 진성(intrinsic) 비정질 실리콘 박막을 형성하는 단계; 그리고,상기 진성 비정질 실리콘 박막 위에 제 1 도전형과 동일한 도전형으로 이루어진 비정질 실리콘 박막을 형성하는 단계를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 후면접합 구조의 태양전지 제조방법.
- 제 9항 또는 제 10항에 있어서,상기 투명도전막은 면 저항을 FSF층(Front Surface Field Layer)의 최적 면 저항보다 최고 1/10까지 감소시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 후면접합 구조의 태양전지 제조방법.
- 삭제
- 제10항에 있어서,상기 비정질 실리콘 박막 및 투명도전막은 FSF층 형성 공정온도인 900℃ 보다 낮은 300℃ 온도에서 형성하는 것을 특징으로 하는 후면접합 구조의 태양전지 제조방법.
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| KR102185939B1 (ko) * | 2014-01-14 | 2020-12-03 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지 모듈 |
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| CN113437179A (zh) * | 2021-06-04 | 2021-09-24 | 浙江爱旭太阳能科技有限公司 | 一种太阳能电池及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6262359B1 (en) | 1999-03-17 | 2001-07-17 | Ebara Solar, Inc. | Aluminum alloy back junction solar cell and a process for fabrication thereof |
| JP2006080450A (ja) | 2004-09-13 | 2006-03-23 | Sharp Corp | 太陽電池の製造方法 |
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-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6262359B1 (en) | 1999-03-17 | 2001-07-17 | Ebara Solar, Inc. | Aluminum alloy back junction solar cell and a process for fabrication thereof |
| US7339110B1 (en) | 2003-04-10 | 2008-03-04 | Sunpower Corporation | Solar cell and method of manufacture |
| JP2006080450A (ja) | 2004-09-13 | 2006-03-23 | Sharp Corp | 太陽電池の製造方法 |
| JP2007088254A (ja) | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Sharp Corp | 裏面接合型太陽電池の製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9024177B2 (en) | 2012-10-10 | 2015-05-05 | Au Optronics Corp. | Solar cell and method for making thereof |
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