KR101161095B1 - 태양전지의 전면전극 형성방법 - Google Patents

태양전지의 전면전극 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 국부적 레이저 조사를 통해 실리사이드층을 형성함으로써 열에 의한 기판 손상을 방지함과 함께 공정시간을 단축할 수 있는 태양전지의 전면전극 형성방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 태양전지의 전면전극 형성방법은 고농도 에미터가 형성된 태양전지 기판을 준비하는 단계와, 상기 고농도 에미터 상에 제 1 도금층을 형성하는 단계와, 상기 제 1 도금층에 레이저를 조사하여 상기 제 1 도금층과 기판 사이에 금속 실리사이드층을 형성하는 단계 및 상기 제 1 도금층 상에 제 2 도금층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

태양전지의 전면전극 형성방법{Method for fabricating front electrode of solar cell}
본 발명은 태양전지의 전면전극 형성방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 국부적 레이저 조사를 통해 실리사이드층을 형성함으로써 열에 의한 기판 손상을 방지함과 함께 공정시간을 단축할 수 있는 태양전지의 전면전극 형성방법에 관한 것이다.
태양전지는 태양광을 직접 전기로 변환시키는 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, 태양전지의 양단에 부하나 시스템을 연결하면 전류가 흐르게 되어 전력을 생산할 수 있게 된다.
이와 같은 태양전지는 일반적으로 p형 기판의 상부에 n형 반도체층이 구비되며, n형 반도체층 상에는 전면전극이 구비되는 구조를 갖는다. 또한, n형 반도체층과 전면전극 사이의 접촉 저항을 개선하기 위해 전면전극이 형성되는 부위에 국부적으로 고농도의 불순물 이온을 주입하여 고농도의 에미터를 형성하는 구조도 제시된 바 있다.
한편, 고농도 에미터의 형성 후, 전면전극의 형성시 통상의 스크린 인쇄법 이외에 도금 공정을 이용하여 전면전극을 형성할 수 있다. 도금 공정을 이용하여 전면전극을 형성하는 방법은, 고농도 에미터 상에 금속전극을 도금 공정을 통해 형성한 다음, 일정 온도의 전기로에서 기판을 가열하여 고농도 에미터와 금속전극 사이에 실리사이드층(silicide)을 형성하는 과정 등을 통해 진행된다.
이와 같은 종래의 도금 공정을 통한 전면전극 형성방법에 있어서, 전기로를 이용하여 실리사이드층을 형성하는 방법을 택하고 있음에 따라, 공정시간이 길어지는 단점 이외에 기판 전체가 전기로에 의해 가열됨으로 인해 열의 의한 손상이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 국부적 레이저 조사를 통해 실리사이드층을 형성함으로써 열에 의한 기판 손상을 방지함과 함께 공정시간을 단축할 수 있는 태양전지의 전면전극 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 태양전지의 전면전극 형성방법은 고농도 에미터가 형성된 태양전지 기판을 준비하는 단계와, 상기 고농도 에미터 상에 제 1 도금층을 형성하는 단계와, 상기 제 1 도금층에 레이저를 조사하여 상기 제 1 도금층과 기판 사이에 금속 실리사이드층을 형성하는 단계 및 상기 제 1 도금층 상에 제 2 도금층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
고농도 에미터가 형성된 태양전지 기판을 준비하는 단계는, 제 1 도전형의 결정질 실리콘 기판을 준비하는 과정과, 텍스쳐링 공정을 통해 상기 기판 표면에 요철을 형성하는 과정과, 확산 공정을 통해 상기 기판 상층부에 제 2 도전형의 반도체층을 형성하는 과정과, 상기 기판 표면 상에 반사방지막을 형성하는 과정과, 상기 반사방지막 상에 제 2 도전형의 불순물 이온을 포함한 도펀트 페이스트를 선택적으로 도포하는 과정과, 상기 도펀트 페이스트가 도포된 영역에 레이저를 조사하여 고농도 에미터를 형성하는 과정을 포함하여 구성된다.
상기 도펀트 페이스트가 도포된 영역에 레이저를 조사하여 고농도 에미터를 형성하는 과정에서, 상기 레이저 조사에 의해 반사방지막의 일부가 제거되어 기판 표면이 선택적으로 노출되며, 상기 제 1 도금층은 상기 노출된 기판 표면 상에 형성된다. 또한, 상기 제 1 도금층 및 제 2 도금층은 무전해 도금방법 또는 전해 도금방법을 통해 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지의 전면전극 형성방법은 다음과 같은 효과가 있다.
제 1 도금층이 형성된 부위에만 레이저를 선택적으로 조사하여 금속 실리사이드층을 형성함으로써 공정시간을 단축할 수 있으며, 열변형을 최소화할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극 형성방법을 설명하기 위한 순서도.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극 형성방법을 설명하기 위한 공정 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극 형성방법은 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 고농도 에미터가 형성된 태양전지 기판(101)을 준비한다(S101). 상기 고농도 에미터(106)가 형성된 태양전지 기판(101)은 다음의 공정을 통해 형성할 수 있다.
제 1 도전형(예를 들어, p형) 기판(101)의 표면에 텍스쳐링 공정을 통해 요철(102)을 형성(도 2a 참조)한 다음, 확산 공정을 통해 p형 기판(101)의 상층부에 제 2 도전형(예를 들어, n형) 반도체층(103)을 형성한다. 이어, 기판(101) 표면 상에 반사방지막(104)을 형성한 후, 상기 반사방지막(104) 상에 n형 불순물 이온을 포함하고 있는 도펀트 페이스트(105)(dopant paste)를 선택적으로 도포한다(도 2b 참조). 상기 도펀트 페이스트(105)가 도포된 부위는 고농도 에미터(106)가 형성될 영역 또는 전면전극이 형성될 영역에 상응한다. 그런 다음, 상기 도펀트 페이스트(105)가 도포된 부위를 레이저로 조사하여 상기 도펀트 페이스트(105) 내의 n형 불순물 이온이 기판(101) 표면 내부로 확산되도록 함으로써 고농도 에미터(106)(n++)를 형성한다(도 2c 참조). 이 때, 상기 레이저 조사로 인해 고농도 에미터(106)가 형성됨과 함께 고농도 에미터(106)가 형성되는 부위의 반사방지막(104)은 제거된다.
상기의 공정을 통해 고농도 에미터(106)가 형성된 기판(101)이 준비된 상태에서, 도 2d에 도시한 바와 같이 상기 고농도 에미터(106) 상에 도금 공정을 통해 제 1 도금층(107)을 형성한다(S102). 이 때, 상기 제 1 도금층(107)은 무전해 도금방법(electroless-plating) 또는 전해 도금방법(electro-plating)을 통해 형성할 수 있으며, 니켈(Ni) 등으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 반사방지막(104)이 고농도 에미터(106)가 형성된 부위의 기판(101) 표면만을 선택적으로 노출시킴에 따라, 상기 반사방지막(104)이 도금용 패턴마스크의 역할을 하여 상기 노출된 기판(101) 표면(고농도 에미터(106)가 형성된 부위)에만 제 1 도금층(107)이 형성된다.
상기 제 1 도금층(107)이 형성된 상태에서, 상기 제 1 도금층(107) 상부에 레이저를 조사하여 도 2e에 도시한 바와 같이 제 1 도금층(107)과 실리콘 기판(101)의 실리사이드(silicide) 반응을 유도한다. 이에 따라, 상기 제 1 도금층(107)과 실리콘 기판(101) 사이에 금속 실리사이드층(108)(예를 들어, Ni-silicide)이 형성된다(S103). 이 때, 제 1 도금층(107)에만 레이저가 조사됨에 따라, 여타 부위는 레이저에 의한 열 손상 등의 부작용이 발생될 가능성이 없게 된다.
상기 금속 실리사이드층(108)이 형성된 상태에서, 도 2f에 도시한 바와 같이 상기 제 1 도금층(107) 상에 제 2 도금층(109)을 형성하면 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 전면전극 형성방법은 완료된다(S104). 상기 제 2 도금층(109)은 상기 제 1 도금층(107)과 마찬가지로 무전해 또는 전해 도금방법을 이용하여 형성할 수 있으며, 구리(Cu) 등으로 이루어질 수 있다.
101 : 제 1 도전형의 결정질 실리콘 기판
102 : 요철 103 : 제 2 도전형의 반도체층
104 : 반사방지막 105 : 도펀트 페이스트
106 : 고농도 에미터 107 : 제 1 도금층
108 : 금속 실리사이드층 109 : 제 2 도금층

Claims (4)

  1. 고농도 에미터가 형성된 태양전지 기판을 준비하는 단계;
    상기 고농도 에미터 상에 제 1 도금층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 도금층에 레이저를 조사하여 상기 제 1 도금층과 기판 사이에 금속 실리사이드층을 형성하는 단계; 및
    상기 제 1 도금층 상에 제 2 도금층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 고농도 에미터가 형성된 태양전지 기판을 준비하는 단계는,
    제 1 도전형의 결정질 실리콘 기판을 준비하는 과정과,
    텍스쳐링 공정을 통해 상기 기판 표면에 요철을 형성하는 과정과,
    확산 공정을 통해 상기 기판 상층부에 제 2 도전형의 반도체층을 형성하는 과정과,
    상기 기판 표면상에 반사방지막을 형성하는 과정과,
    상기 반사방지막 상에 제 2 도전형의 불순물 이온을 포함한 도펀트 페이스트를 선택적으로 도포하는 과정과,
    상기 도펀트 페이스트가 도포된 영역에 레이저를 조사하여 고농도 에미터를 형성하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극 형성방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 도펀트 페이스트가 도포된 영역에 레이저를 조사하여 고농도 에미터를 형성하는 과정에서,
    상기 레이저 조사에 의해 반사방지막의 일부가 제거되어 기판 표면이 선택적으로 노출되며, 상기 제 1 도금층은 상기 노출된 기판 표면상에 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극 형성방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 도금층 및 제 2 도금층은 무전해 도금방법 또는 전해 도금방법을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 전면전극 형성방법.
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