KR101172611B1 - Method for Fabricating Solar Cell - Google Patents
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Abstract
본 발명은 불순물 페이스트 이중 도포 방식을 통해 열처리 공정 횟수를 감축하여 태양전지 기판의 후면에 서로 다른 불순물 도핑 영역을 교번하여 형성할 수 있도록 하는 태양전지 제조 방법에 관한 것으로, 기판의 표면에 제1도전형 불순물 페이스트를 일정 간격 이격하여 도포하고, 그 도포된 제1도전형 불순물 페이스트 위에 제2도전형 불순물 페이스트를 도포하는 불순물 페이스트 도포 단계와; 열처리 공정을 통해 상기 기판의 하층부에 제1도전형 불순물 도핑 영역 및 제2도전형 불순물 도핑 영역이 연접된 형태로 교번하도록 형성하는 불순물 도핑 영역 형성 단계와; 상기 제1도전형 불순물 페이스트 및 상기 제2도전형 불순물 페이스트를 제거하는 불순물 페이스트 제거 단계와; 상기 제1도전형 불순물 도핑 영역 및 제2도전형 불순물 도핑 영역 위에 각각 금속재의 전극을 형성하는 전극 형성 단계를 수행함으로써, 공정 절차를 간소화하면서 태양전지 기판의 후면에 p-n 접합층을 이루는 불순물 도핑 영역을 선택적으로 형성할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a solar cell manufacturing method for reducing the number of heat treatment processes through the impurity paste double coating method to alternately form different impurity doping regions on the back of the solar cell substrate, the first conductive on the surface of the substrate An impurity paste application step of applying a type impurity paste at regular intervals and applying a second conductivity type impurity paste onto the applied first conductivity type impurity paste; Forming an impurity doped region in which a first conductive impurity doped region and a second conductive impurity doped region are alternately formed in a contiguous form in a lower layer of the substrate through a heat treatment process; An impurity paste removing step of removing the first conductive impurity paste and the second conductive impurity paste; An impurity doped region forming a pn junction layer on the back surface of the solar cell substrate while simplifying the process by performing an electrode forming step of forming an electrode of a metal material on the first conductive impurity doped region and the second conductive impurity doped region, respectively. There is an effect that can be selectively formed.
Description
본 발명은 태양전지 제조 방법에 관한 것으로, 특히 불순물 페이스트 이중 도포 방식을 통해 열처리 공정 횟수를 감축하여 태양전지 기판의 후면에 서로 다른 불순물 도핑 영역을 교번하여 형성할 수 있도록 하는 태양전지 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell, and more particularly, to a method for manufacturing a solar cell, which allows different impurity doping regions to be alternately formed on the rear surface of a solar cell substrate by reducing the number of heat treatment processes through an impurity paste double coating method. will be.
태양전지는 태양광을 직접 전기로 변환시키는 태양광 발전의 핵심소자로서, 기본적으로 p-n 접합으로 이루어진 다이오드(Diode)라 할 수 있다.The solar cell is a key element of photovoltaic power generation that converts sunlight directly into electricity, and is basically a diode composed of a p-n junction.
태양광이 태양전지에 의해 전기로 변환되는 과정을 살펴보면, 태양전지의 p-n 접합부에 태양광이 입사되어 의해 전자-정공 쌍이 생성되고, 전기장에 의해 전자는 n층으로, 정공은 p층으로 이동하게 되어 p-n 접합부 사이에 광기전력이 발생되며, 이때 태양전지의 양단에 부하나 시스템을 연결하면 전류가 흐르게 되어 전력을 생산할 수 있게 된다.In the process of converting sunlight into electricity by solar cells, solar light is incident on the pn junction of the solar cell to generate electron-hole pairs, and electrons move to n layers and holes move to p layers by the electric field. Thus, photovoltaic power is generated between the pn junctions, and when a load or a system is connected to both ends of the solar cell, current flows to generate power.
한편, 태양전지는 p-n 접합층인 광흡수층의 형태나 불순물 이온 종류에 따라 다양하게 구분되는데 광흡수층으로는 대표적으로 실리콘(Si)을 들 수 있으며, 이와 같은 실리콘계 태양전지는 형태에 따라 실리콘 웨이퍼를 광흡수층으로 이용하는 실리콘 기판형과, 실리콘을 박막 형태로 증착하여 광흡수층을 형성하는 박막형으로 구분된다.On the other hand, solar cells are classified into various types according to the shape of the light absorption layer or the impurity ions, which are pn junction layers. Examples of the light absorption layer include silicon (Si). The silicon substrate type used as the light absorption layer is divided into a thin film type which forms a light absorption layer by depositing silicon in a thin film form.
실리콘계 태양전지 중 실리콘 기판형의 일반적인 구조를 예들 들어 살펴보면 다음과 같다.Looking at the general structure of the silicon substrate type of silicon-based solar cell as an example.
n형 반도체층과 p형 반도체층이 순차적으로 적층되며, n형 반도체층의 상부에 전면전극이 구비되고 p형 반도체층의 하부에 후면전극이 구비된 구조를 갖는다. 이때, n형 반도체층 및 p형 반도체층은 하나의 실리콘 기판에 구현되는 것으로서, 실리콘 기판의 하부는 p형 반도체층, 실리콘 기판의 상부는 n형 반도체층으로 구분되며, n형 반도체층은 일반적으로 p형 반도체층에 n형 불순물 이온을 도핑(Doping), 확산(Diffusion)시켜 형성된다.The n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer are sequentially stacked, the front electrode is provided on the upper portion of the n-type semiconductor layer and the rear electrode is provided on the lower portion of the p-type semiconductor layer. At this time, the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer is implemented in one silicon substrate, the lower portion of the silicon substrate is divided into the p-type semiconductor layer, the upper portion of the silicon substrate is n-type semiconductor layer, the n-type semiconductor layer is generally As a result, the n-type impurity ions are doped and diffused in the p-type semiconductor layer.
실리콘계 태양전지의 제조방법을 살펴보면, p형의 실리콘 기판을 준비하고, 준비된 실리콘 기판의 표면 텍스쳐링, n형 불순물 이온 주입 및 확산, 전면전극 및 후면전극 형성 등의 공정을 거쳐 제조된다. 이때, 전면전극 및 후면전극의 형성 전에 산화막 제거, 반사방지막 형성 공정 등이 진행될 수도 있다.Looking at the method of manufacturing a silicon-based solar cell, a p-type silicon substrate is prepared, and is manufactured through a process such as surface texturing of the prepared silicon substrate, implantation and diffusion of n-type impurity ions, and formation of front and rear electrodes. At this time, the oxide film removal, the anti-reflection film forming process may be performed before the formation of the front electrode and the back electrode.
한편, 최근에는 이러한 양면전극형 태양전지에 비해 전면의 수광면적을 넓혀 광전 변환 효율을 증대시키기 위해 후면에 양극과 음극을 모두 형성한 후면전극형 태양전지가 개발되고 있다.On the other hand, in recent years, in order to increase the photoelectric conversion efficiency by increasing the light receiving area of the front side compared to the double-sided electrode type solar cell, a rear electrode type solar cell having both a positive electrode and a negative electrode formed on the rear has been developed.
이러한 후면전극형 태양전지의 제조 방법으로는 레이저를 이용하여 홀을 뚫은 후, 전면의 전극을 후면으로 끌어내 형성하는 공정을 통해 실리콘 기판의 후면에 양극과 음극을 모두 형성하는 방법을 사용하기도 하지만, p형 불순물 이온 및 n형 불순물 이온의 주입, 확산 공정을 통해 실리콘 기판의 후면에 n형 불순물 도핑 영역인 에미터(Emitter) 영역과 p형 불순물 도핑 영역인 베이스(Base) 영역을 형성함으로써, 양극 음극을 모두 기판의 후면에 형성하는 방법을 사용하는 것이 일반적이다.As a method of manufacturing the back electrode solar cell, a method of forming both the positive electrode and the negative electrode on the back side of the silicon substrate through a process of drilling a hole using a laser and then drawing the electrode on the front side to the back side is used. By implanting and diffusing p-type impurity ions and n-type impurity ions, an emitter region, which is an n-type impurity doping region, and a base region, which is a p-type impurity doping region, are formed on a back surface of a silicon substrate. It is common to use a method of forming both the anode cathode and the back side of the substrate.
이에 따라, 후면전극형 태양전지는 실리콘 기판의 하층부에 p형 불순물 이온 및 n형 불순물 이온의 도핑 및 확산을 통해 p형 불순물 도핑 영역 및 n형 불순물 도핑 영역이 교번 형성되어 p-n 접합층을 이루고, p-n 접합층에 형성된 각 불순물 도핑 영역에 접촉하도록 양극 및 음극이 형성된 구조로 이루어진다.Accordingly, in the back electrode solar cell, p-type impurity doping regions and n-type impurity doping regions are alternately formed in the lower layer of the silicon substrate by doping and diffusing p-type impurity ions and n-type impurity ions to form a pn junction layer. An anode and a cathode are formed to contact each impurity doped region formed in the pn junction layer.
여기서, p-n 접합층은 n형 불순물 도핑 및 확산을 위한 n형 불순물 페이스트 도포 공정 및 열처리 공정을 수행하여 실리콘 기판의 하층부에 n형 불순물 도핑 영역을 일정 간격 이격 형성한 다음, p형 불순물 도핑 및 확산을 위한 p형 불순물 페이스트 도포 공정 및 열처리 공정을 수행하여 n형 불순물 도핑 영역 간의 간격 사이에 p형 불순물 도핑 영역을 형성함으로써 구현된다. 이때, 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition) 방식을 사용하여 불순물 페이스트를 도포하거나, PSG/BSG 불순물막 등을 불순물 페이스트로 사용하게 된다.Here, the pn junction layer forms an n-type impurity doped region at a predetermined interval below the silicon substrate by performing an n-type impurity paste coating process and a heat treatment process for n-type impurity doping and diffusion, and then p-type impurity doping and diffusion It is realized by forming a p-type impurity doped region between the interval between the n-type impurity doped region by performing a p-type impurity paste coating process and a heat treatment process for. At this time, the impurity paste is coated using a chemical vapor deposition method, or a PSG / BSG impurity film is used as the impurity paste.
그러나, 이와 같은 종래의 태양전지 제조 방식은 n형 불순물 도핑 영역을 먼저 형성한 다음 p형 불순물 도핑 영역을 형성하기 위해, 두 번의 열처리 공정을 반복적으로 시행해야만 하므로, 공정이 복잡해지고 그로 인해 공정 시간이 지연되는 문제점이 있다.However, in the conventional solar cell manufacturing method, since the n-type impurity doped region is first formed and then the p-type impurity doped region has to be repeatedly subjected to two heat treatment processes, the process becomes complicated and thus the process time. There is a problem with this delay.
더욱이, 반복되는 열처리 공정에 의해 기판 부위 중 불순물 페이스트가 도포되지 않은 부위에도 불순물이 확산되는 등, p-n 접합을 이루는 불순물 도핑 영역 형성시, 원하는 부위에 선택적으로 형성할 수 없는 문제점이 있다.
In addition, there is a problem in that the impurity doped region forming a pn junction cannot be selectively formed in a desired region, such as the diffusion of impurities into a portion of the substrate where the impurity paste is not applied by the repeated heat treatment process.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 불순물 페이스트 이중 도포 방식을 통해 열처리 공정 횟수를 감축하여 태양전지 기판의 후면에 서로 다른 불순물 도핑 영역을 교번하여 형성할 수 있도록 하는 태양전지 제조 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.
The present invention has been made to solve the problems described above, the solar cell to reduce the number of heat treatment process through the impurity paste double coating method to alternately form different impurity doping regions on the back of the solar cell substrate It is to provide a manufacturing method, the object of which is.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제조 방법은, 기판의 표면에 제1도전형 불순물 페이스트를 일정 간격 이격하여 도포하고, 그 도포된 제1도전형 불순물 페이스트 위에 제2도전형 불순물 페이스트를 도포하는 불순물 페이스트 도포 단계와; 열처리 공정을 통해 상기 기판의 하층부에 제1도전형 불순물 도핑 영역 및 제2도전형 불순물 도핑 영역이 연접된 형태로 교번하도록 형성하는 불순물 도핑 영역 형성 단계와; 상기 제1도전형 불순물 페이스트 및 상기 제2도전형 불순물 페이스트를 제거하는 불순물 페이스트 제거 단계와; 상기 제1도전형 불순물 도핑 영역 및 제2도전형 불순물 도핑 영역 위에 각각 금속재의 전극을 형성하는 전극 형성 단계를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.In the solar cell manufacturing method according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the first conductive impurity paste is applied to the surface of the substrate spaced apart at regular intervals, the first conductive impurity paste applied An impurity paste coating step of applying a second conductive impurity paste on the substrate; Forming an impurity doped region in which a first conductive impurity doped region and a second conductive impurity doped region are alternately formed in a contiguous form in a lower layer of the substrate through a heat treatment process; An impurity paste removing step of removing the first conductive impurity paste and the second conductive impurity paste; And forming an electrode of a metal material on the first conductive impurity doped region and the second conductive impurity doped region, respectively.
여기서, 상기 불순물 페이스트 도포 단계에서는, 상기 제2도전형 불순물 페이스트가 상기 제1도전형 불순물 페이스트를 전체적으로 감싸면서 상기 제1도전형 불순물 페이스트 간의 이격 부위에 노출된 상기 기판의 하부 표면에 도포되는 것이 바람직하다.Here, in the impurity paste coating step, the second conductive impurity paste is applied to the lower surface of the substrate exposed to the spaced portion between the first conductive impurity paste while completely enclosing the first conductive impurity paste. desirable.
아울러, 상기 불순물 페이스트 도포 단계에서는, 스크린 프린팅 방식 또는 마스크 패턴을 이용한 스퍼터링 방식을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
In addition, in the impurity paste coating step, it is more preferable to use a sputtering method using a screen printing method or a mask pattern.
본 발명에 따른 태양전제 제조 방법에 의하면, 불순물 페이스트 이중 도포 방식을 통해 열처리 공정 횟수를 감축하여 태양전지 기판의 후면에 서로 다른 불순물 도핑 영역을 교번하여 형성함으로써, 공정 절차를 간소화하면서 태양전지 기판의 후면에 p-n 접합층을 이루는 불순물 도핑 영역을 선택적으로 형성할 수 있는 효과가 있다.
According to the solar cell manufacturing method according to the present invention, by reducing the number of heat treatment process through the impurity paste double coating method by alternately forming different impurity doping regions on the back of the solar cell substrate, while simplifying the process procedure of the solar cell substrate There is an effect that can selectively form an impurity doped region forming a pn junction layer on the back.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제조 방법을 순차적으로 도시한 흐름도.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도.1 is a flowchart sequentially illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 to 5 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a solar cell manufacturing method according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described in detail.
먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 제1도전형의 실리콘 재질의 기판(10)을 준비한다(S100). 상기한 단계 S100에서 제1도전형은 p형 또는 n형일 수 있으며, 이하에서는 제1도전형은 p형인 것을 일 예로 들어 설명하기로 한다. First, as shown in FIG. 1, a first
상기한 단계 S100을 통해 기판(10)이 준비되면, 준비된 기판(10)의 하부 표면에 도 2에 도시된 바와 같이, 제1도전형 불순물 페이스트(20)를 일정 간격 이격하여 도포한 다음(S110), 그 도포된 제1도전형 불순물 페이스트(20) 위에 도 3에 도시된 바와 같이, 제2도전형 불순물 페이스트(30)를 도포한다(S120).When the
한편, 상기한 단계 S100을 통해 기판(10)이 준비된 상태에서는 준비된 기판(10)의 상부면에 요철이 형성되도록 텍스쳐링 공정을 진행하는 것이 바람직하다. 이때의 텍스쳐링 공정은 기판(10) 표면에서의 빛 반사를 줄이기 위한 것이며, 습식 식각 또는 플라즈마를 이용한 건식 식각을 통해 요철을 형성할 수 있다.On the other hand, in the state in which the
상기한 단계 S110 내지 S120에서는 기판(10) 하부 표면 중 원하는 부위에 불순물 페이스트를 선택적으로 도포하기 위해, 스크린 프린팅 방식 또는 마스크 패턴을 이용한 스퍼터링 방식을 사용하는 것이 바람직하다.In the above steps S110 to S120, in order to selectively apply the impurity paste to a desired portion of the lower surface of the
상기한 단계 S110 내지 S120에 의해, 기판(10)의 하부 표면에는 제1도전형 불순물 페이스트(20)와 제2도전형 불순물 페이스트(30)가 층을 이루며 이중으로 도포되며, 이때 제2도전형 불순물 페이스트(30)는 제1도전형 불순물 페이스트(20)를 전체적으로 감싸면서 제1도전형 불순물 페이스트(20) 간의 이격 부위에 노출된 기판(10)의 하부 표면에 도포된다.By the above steps S110 to S120, the first conductive impurity paste 20 and the second
상기한 단계 S120 이후, 기판(10)의 하부 표면에 도포된 제1도전형 불순물 페이스트(20) 및 제2도전형 불순물 페이스트(30)로부터 제1도전형 불순물 및 제2도전형 불순물을 기판(10) 내부로 주입 및 확산시키기 위해 열처리 공정을 진행한다(S130).After the above step S120, the first conductive impurity paste and the second conductive impurity paste are formed from the first
상기한 단계 S130를 통해 기판(10) 내부로 각각 주입 및 확산되는 제1도전형 불순물과 제2도전형 불순물은 도 4에 도시된 바와 같이, 서로 다른 도전형 특성에 따라 서로 간의 확산 영역을 침범하지 않으면서 기판(10) 내부로 확산하게 되고, 이에 따라 기판(10)의 하층부는 제1도전형 불순물 도핑 영역, 예컨대 p+ 도핑 영역과 제2도전형 불순물 도핑 영역, 예컨대 n+ 도핑 영역이 연접된 형태로 교번하며 형성된 p-n 접합층(11)을 이루게 되고, 기판(10)의 상층부는 제1도전형의 반도체층(12)을 이루게 된다.As shown in FIG. 4, the first conductive impurity and the second conductive impurity, which are injected and diffused into the
상기한 단계 S130 다음에는, 식각 공정 및 세정 공정 등을 진행하여 도 5에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 하부 표면에 도포된 제1도전형 불순물 페이스트(20) 및 제2도전형 불순물 페이스트(30)를 제거한다(S140).After the step S130, the etching process and the cleaning process are performed, and as shown in FIG. 5, the first conductive impurity paste 20 and the second conductive impurity paste applied to the lower surface of the
상기한 단계 S140 이후에는, 금속(Metallization) 공정을 진행하여 기판(10)의 하부 표면 중 제1도전형 불순물 도핑 영역 및 제2도전형 불순물 도핑 영역 위에 각각 금속재의 전극을 형성한다(S150).
After the above step S140, a metalization process is performed to form electrodes of a metal material on the first conductive impurity doped region and the second conductive impurity doped region of the lower surface of the substrate 10 (S150).
본 발명에 따른 태양전지 제조 방법은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
The solar cell manufacturing method according to the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be carried out in various modifications within the range allowed by the technical idea of the present invention.
10: 기판 11: p-n 접합층
12: 제1도전형 반도체층 20: 제1도전형 불순물 페이스트
30: 제2도전형 불순물 페이스트10: substrate 11: pn junction layer
12: first conductive semiconductor layer 20: first conductive impurity paste
30: second conductivity type impurity paste
Claims (3)
열처리 공정을 통해 상기 기판의 하층부에 제1도전형 불순물 도핑 영역 및 제2도전형 불순물 도핑 영역이 연접된 형태로 교번하도록 형성하는 불순물 도핑 영역 형성 단계와;
상기 제1도전형 불순물 페이스트 및 상기 제2도전형 불순물 페이스트를 제거하는 불순물 페이스트 제거 단계와;
상기 제1도전형 불순물 도핑 영역 및 제2도전형 불순물 도핑 영역 위에 각각 금속재의 전극을 형성하는 전극 형성 단계를 포함하며,
상기 불순물 페이스트 도포 단계에서는, 상기 제2도전형 불순물 페이스트가 상기 제1도전형 불순물 페이스트를 전체적으로 감싸면서 상기 제1도전형 불순물 페이스트 간의 이격 부위에 노출된 상기 기판의 하부 표면에 도포되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조 방법.
An impurity paste application step of applying a first conductive impurity paste on a surface of the substrate at regular intervals, and applying a second conductive impurity paste on the applied first conductive impurity paste;
Forming an impurity doped region in which a first conductive impurity doped region and a second conductive impurity doped region are alternately formed in a contiguous form in a lower layer of the substrate through a heat treatment process;
An impurity paste removing step of removing the first conductive impurity paste and the second conductive impurity paste;
Forming an electrode of a metal material on the first conductive impurity doped region and the second conductive impurity doped region, respectively;
In the impurity paste applying step, the second conductive impurity paste is applied to the lower surface of the substrate exposed to the spaced portion between the first conductive impurity paste while completely enclosing the first conductive impurity paste. Solar cell manufacturing method.
상기 불순물 페이스트 도포 단계에서는,
스크린 프린팅 방식 또는 마스크 패턴을 이용한 스퍼터링 방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조 방법.The method of claim 2,
In the impurity paste coating step,
A solar cell manufacturing method using a screen printing method or a sputtering method using a mask pattern.
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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 | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |