KR101223055B1 - Method of preparing solar cell and solar cell prepared by the same - Google Patents
Method of preparing solar cell and solar cell prepared by the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR101223055B1 KR101223055B1 KR1020060127374A KR20060127374A KR101223055B1 KR 101223055 B1 KR101223055 B1 KR 101223055B1 KR 1020060127374 A KR1020060127374 A KR 1020060127374A KR 20060127374 A KR20060127374 A KR 20060127374A KR 101223055 B1 KR101223055 B1 KR 101223055B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- solar cell
- conductive semiconductor
- manufacturing
- electrode forming
- forming paste
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 66
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims abstract description 17
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 7
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 5
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 4
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 108010053481 Antifreeze Proteins Proteins 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N alpha-terpineol Chemical compound CC1=CCC(C(C)(C)O)CC1 WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N delta-terpineol Natural products CC(C)(O)C1CCC(=C)CC1 SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 229940116411 terpineol Drugs 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 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
- H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
- H01L31/1864—Annealing
-
- 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
-
- 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
-
- 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)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 태양전지의 제조방법 및 그를 이용하여 제조되는 태양전지에 관한 것이다. 본 발명의 태양전지의 제조방법은 (S1) 제1 도전형 반도체 기판에 제2 도전형 반도체층을 형성하는 단계; (S2) 상기 제1 도전형 반도체 기판의 제2 도전형 반도체층이 형성되지 않은 면에 소정 패턴으로 후면전극 형성용 페이스트를 인쇄하는 단계; (S3) 상기 후면전극 형성용 페이스트를 열처리하는 단계; (S4) 상기 제2 도전형 반도체층 위에 반사방지막을 형성하는 단계; (S5) 상기 반사방지막 위에 소정 패턴으로 전면전극 형성용 페이스트를 인쇄하는 단계; 및 (S6) 상기 전면전극 형성용 페이스트를 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 태양전지 제조방법에 따르면, 후면전극에 대한 열처리 후에 반사방지막 또는 부동층을 형성하고 그 후에 전면전극에 대한 열처리를 함으로써, 반사방지막 또는 부동층에 가해지는 열적 부담을 줄여 태양전지의 성능을 향상시킬 수 있다. The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell and a solar cell manufactured using the same. The method of manufacturing a solar cell of the present invention includes (S1) forming a second conductive semiconductor layer on a first conductive semiconductor substrate; (S2) printing a back electrode forming paste in a predetermined pattern on a surface on which the second conductive semiconductor layer of the first conductive semiconductor substrate is not formed; (S3) heat-treating the back electrode forming paste; (S4) forming an antireflection film on the second conductivity type semiconductor layer; (S5) printing the front electrode forming paste on the anti-reflection film in a predetermined pattern; And (S6) heat-treating the front electrode forming paste. According to the solar cell manufacturing method of the present invention, by forming an anti-reflection film or a passivation layer after the heat treatment to the back electrode, and then heat treatment to the front electrode, reducing the thermal burden applied to the anti-reflection film or the passivation layer to improve the performance of the solar cell You can.
태양전지, 광기전력효과, 반도체, p-n 접합, 반사방지막, 광전변환효율 Solar cell, photovoltaic effect, semiconductor, p-n junction, anti-reflection film, photoelectric conversion efficiency
Description
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.The following drawings attached to this specification are illustrative of preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention to serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention is a matter described in such drawings It should not be construed as limited to.
도 1은 태양전지의 기본적인 구조를 나타낸 개략도이다. 1 is a schematic diagram showing the basic structure of a solar cell.
도 2는 종래의 일반적인 태양전지의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다. 2 is a view schematically showing the structure of a conventional general solar cell.
도 3은 종래의 일반적인 태양전지 제조공정을 나타낸 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating a conventional general solar cell manufacturing process.
도 4는 본 발명의 태양전지 제조방법의 공정 흐름도이다.4 is a process flowchart of the solar cell manufacturing method of the present invention.
본 발명은 태양전지의 제조방법 및 그를 이용하여 제조되는 태양전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반사방지막 또는 부동층에 대한 열처리에 의한 열적 부담을 줄여, 열처리에 의한 기능 저하를 감소시킴으로써 태양전지의 성능을 향상시킬 수 있는 태양전지의 제조방법 및 그에 의해 제조되는 태양전지에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell and a solar cell manufactured using the same, and more particularly, to reduce the thermal burden caused by heat treatment on the anti-reflection film or the passivation layer, and to reduce the functional degradation due to the heat treatment. It relates to a solar cell manufacturing method and a solar cell produced thereby that can be improved.
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 태양빛(photons)을 전기에너지로 변환시키는 태양광 전지가 있으며, 태양전지라고 하면 일반적으로 태양광 전지(이하 태양전지라 한다)를 일컫는다. Recently, as the prediction of depletion of existing energy sources such as oil and coal is increasing, interest in alternative energy to replace them is increasing. Among them, solar cells are particularly attracting attention because they are rich in energy resources and have no problems with environmental pollution. Solar cells include solar cells that generate steam for rotating turbines using solar heat, and solar cells that convert photons into electrical energy using the properties of semiconductors. Refers to photovoltaic cells (hereinafter referred to as solar cells).
태양전지의 기본적인 구조를 나타낸 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 상호 작용으로 (-) 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 있다Referring to FIG. 1 showing the basic structure of a solar cell, a solar cell has a junction structure of a p-
이와 같은 태양전지의 출력특성은 일반적으로 솔라시뮬레이터를 이용하여 출력전류전압곡선을 측정함으로써 평가되고, 이 곡선 상에서 출력전류 Ip와 출력전압 Vp의 곱 Ip×Vp가 최대가 되는 점을 최대출력 Pm이라 부르고, 상기 Pm을 태양전지로 입사하는 총광에너지(S×I: S는 소자면적, I는 태양전지에 조사되는 광의 강도) 로 나눈 값을 변환효율 η로 정의한다. 변환효율 η를 높이기 위해서는 단락전류Isc(전류전압곡선 상에서 V=0일 때의 출력전류) 또는 개방전압 Voc(전류전압곡선 상에서 I=0일 때의 출력전압)를 높이거나 출력전류전압곡선의 각형에 가까운 정도를 나타내는 FF(fill factor)를 높여야 한다. FF의 값이 1에 가까울수록 출력전류전압곡선이 이상적인 각형에 근접하게 되고, 변환효율 η도 높아지는 것을 의미하게 된다. 주로 Isc는 태양전지의 그에 조사되는 빛에 대한 흡수율 또는 반사율에, Voc는 캐리어(전자와 정공)의 재결합 정도에, FF는 n형 및 p형 반도체 내 또는 이들과 전극 사이에서의 저항에 영향을 받는다.The output characteristics of such a solar cell are generally evaluated by measuring an output current voltage curve using a solar simulator. The maximum output Pm is the point at which the product of output current Ip and output voltage Vp is maximized, Ip × Vp. The value obtained by dividing Pm by the total light energy incident on the solar cell (S × I: S is the device area and I is the intensity of light irradiated to the solar cell) is defined as the conversion efficiency η. To increase the conversion efficiency η, increase the short-circuit current Is (output current when V = 0 on the current voltage curve) or open voltage Voc (output voltage when I = 0 on the current voltage curve) or the square of the output current voltage curve. You should increase the fill factor (FF), which is close to. The closer the value of FF to 1, the closer the output current voltage curve is to the ideal square and the higher the conversion efficiency η. Mainly, Isc affects the absorption or reflectance of the light irradiated on the solar cell, Voc affects the degree of recombination of carriers (electrons and holes), and FF affects resistance in or between n-type and p-type semiconductors or between electrodes. Receive.
최근에는 태양전지의 효율을 향상시키기 위하여, 태양전지의 전면에 부동층 또는 반사방지막을 형성하는 것이 일반적이다. 반사방지막은 태양광에 대한 반사율을 낮추어 단락전류 값을 향상시키기 위해, 부동층은 캐리어들의 재결합을 방지하여 개방전압을 향상시키기 위해 형성되는 것이다. Recently, in order to improve the efficiency of a solar cell, it is common to form a passivation layer or an antireflection film on the front of the solar cell. The anti-reflection film is formed to lower the reflectance to sunlight to improve the short-circuit current value, and the passivation layer is formed to prevent the recombination of carriers to improve the open voltage.
그러나, 태양전지의 제조 공정 중 고온에서 행해지는 전면전극 및 후면전극 형성을 위한 열처리 시에 상기 부동층 및 반사방지막의 성능은 크게 저하된다. 이에, 이러한 문제점을 해결하고자 하는 노력이 관련 분야에서 꾸준하게 이루어져 왔으며, 이러한 기술적 배경하에서 본 발명이 안출된 것이다However, the performance of the passivation layer and the anti-reflection film during the heat treatment for forming the front electrode and the back electrode performed at a high temperature during the manufacturing process of the solar cell is greatly reduced. Therefore, efforts to solve these problems have been made steadily in the related field, and the present invention has been devised under such technical background.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제를 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 태양전지 제조 공정을 개선하여 전극 형성을 위한 열처리에 의한 부동층 및 반사방지막의 기능 저하를 감소시켜 태양전 지의 성능을 향상시키고자 함에 있으며, 이러한 기술적 과제를 달성할 수 있는 태양전지의 제조방법 및 그를 이용하여 제조되는 태양전지를 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, the technical problem to be achieved by the present invention is to improve the conventional solar cell manufacturing process to reduce the function degradation of the anti-freeze layer and anti-reflection film by heat treatment for electrode formation The purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing a solar cell and a solar cell manufactured using the same, which are intended to improve the performance of a solar cell.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제의 달성을 위해 본 발명은, (S1) 제1 도전형 반도체 기판에 제2 도전형 반도체층을 형성하는 단계; (S2) 상기 제1 도전형 반도체 기판의 제2 도전형 반도체층이 형성되지 않은 면에 소정 패턴으로 후면전극 형성용 페이스트를 인쇄하는 단계; (S3) 상기 후면전극 형성용 페이스트를 열처리하는 단계; (S4) 상기 제2 도전형 반도체층 위에 반사방지막을 형성하는 단계; (S5) 상기 반사방지막 위에 소정 패턴으로 전면전극 형성용 페이스트를 인쇄하는 단계; 및 (S6) 상기 전면전극 형성용 페이스트를 열처리하는 단계;를 포함하는 태양전지의 제조방법을 제공한다. In order to achieve the technical problem to be achieved by the present invention, the present invention, (S1) forming a second conductive semiconductor layer on the first conductive semiconductor substrate; (S2) printing a back electrode forming paste in a predetermined pattern on a surface on which the second conductive semiconductor layer of the first conductive semiconductor substrate is not formed; (S3) heat-treating the back electrode forming paste; (S4) forming an antireflection film on the second conductivity type semiconductor layer; (S5) printing the front electrode forming paste on the anti-reflection film in a predetermined pattern; And (S6) heat-treating the front electrode forming paste.
본 발명은 또한, (S1) 제1 도전형 반도체 기판에 제2 도전형 반도체층을 형성하는 단계; (S2) 상기 제1 도전형 반도체 기판의 제2 도전형 반도체층이 형성되지 않은 면에 소정 패턴으로 후면전극 형성용 페이스트를 인쇄하는 단계; (S3) 상기 후면전극 형성용 페이스트를 열처리하는 단계; (S4) 상기 제2 도전형 반도체층 위에 부동층을 형성하는 단계; (S4) 상기 부동층 위에 반사방지막을 형성하는 단계; (S5) 상기 반사방지막 위에 소정 패턴으로 전면전극 형성용 페이스트를 인쇄하는 단계; 및 (S6) 상기 전면전극 형성용 페이스트를 열처리하는 단계;를 포함하는 태양전지의 제조방법을 제공한다. The present invention also provides a method for manufacturing a semiconductor device, the method comprising: (S1) forming a second conductive semiconductor layer on a first conductive semiconductor substrate; (S2) printing a back electrode forming paste in a predetermined pattern on a surface on which the second conductive semiconductor layer of the first conductive semiconductor substrate is not formed; (S3) heat-treating the back electrode forming paste; (S4) forming a passivation layer on the second conductivity type semiconductor layer; (S4) forming an anti-reflection film on the passivation layer; (S5) printing the front electrode forming paste on the anti-reflection film in a predetermined pattern; And (S6) heat-treating the front electrode forming paste.
상기 태양전지의 제조방법들에 있어서, 상기 후면전극 형성용 페이스트의 열처리 온도는 800~920 ℃이고, 상기 전면전극 형성용 페이스트의 열처리 온도는 730~800 ℃인 것이 바람직하다. 또한, 상기 후면전극 형성용 페이스트의 열처리 시간은 5~30 초인 것이 바람직하고, 상기 전면전극 형성용 페이스트의 열처리 시간은 5~30 초인 것이 바람직하다. 상기 제1 도전형 반도체 기판은 p형 실리콘 기판이고, 상기 제2 도전형 반도체층은 n형 이미터층인 것이 바람직하며, 상기 반사방지막 및 부동층은 대표적으로 실리콘나이트라이드로 이루어진다. In the method of manufacturing the solar cell, the heat treatment temperature of the back electrode forming paste is preferably 800 ~ 920 ℃, the heat treatment temperature of the front electrode forming paste is preferably 730 ~ 800 ℃. In addition, the heat treatment time of the back electrode forming paste is preferably 5 to 30 seconds, and the heat treatment time of the front electrode forming paste is preferably 5 to 30 seconds. Preferably, the first conductive semiconductor substrate is a p-type silicon substrate, and the second conductive semiconductor layer is an n-type emitter layer, and the anti-reflection film and the passivation layer are typically made of silicon nitride.
본 발명은 상기 태양전지의 제조방법에 더하여 상기 제조방법을 이용하여 제조되는 태양전지를 제공한다.The present invention provides a solar cell manufactured using the manufacturing method in addition to the manufacturing method of the solar cell.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이해를 돕기 위해 일반적인 태양전지의 구조 및 종래의 태양전지 제조방법에 대하여 함께 살펴 본다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. For better understanding, a look at the structure of a general solar cell and a conventional solar cell manufacturing method together.
도 2는 종래의 일반적인 태양전지의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 태양전지는 제1 도전형 반도체 기판(201), 상기 제1 도전형 반도체 기판(201) 상에 형성되고 상기 제1 도전형 반도체 기판(201)과 반대 도전형을 가지는 제2 도전형 반도체층(202) 및 상기 제1 도전형 반도체 기판(201)과 제2 도전형 반도체층(202) 사이의 계면에 형성되는 p-n 접합을 포함하여 이루어지는 p-n 구조, 부동층(205), 반사방지막(206), 전면전극(203) 및 후면전극(204)을 포함하여 이루어진다. p-n 구조는 태양광을 받아 광기전력효과에 의해 전류를 발생시키는 부분이며, 여기에서 발생한 캐리어들은 전면전극(203) 및 후면전극(204)에 모이게 되며, 전면전극(203) 및 후면전극(204)에 부하를 걸면 태양전지에서 발생한 전기를 이용할 수 있게 된다. 반사방지막(206)은 태양전지의 반사율을 감소시키기 위해, 부동층(205)은 제1 도전형 반도체 기판(201) 및 제2 도전형 반도체층(202)의 끝단에서 캐리어들이 재결합하는 것을 막기 위해 구성된다. 2 is a view schematically showing the structure of a conventional general solar cell. Referring to FIG. 2, a solar cell is formed on a first conductivity
도 3은 종래의 일반적인 태양전지 제조공정을 나타낸 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 먼저 제1 도전형 반도체 기판에 제2 도전형 반도체층을 형성한다. 다음, 제2 도전형 반도체층 위에 부동층 및/또는 반사방지막을 형성한다. 다음으로, 전극 형성을 위해 전면전극 및 후면전극 형성용 페이스트를 소정 패턴에 따라 인쇄한 후, 전면전극이 제2 도전형 반도체 기판에 연결되도록 하고(punch through), 후면전극과 접하는 반도체 기판에 BSF(Back Surface Field)를 형성하기 위해 열처리를 실시한다. 열처리 온도는 약 800℃ 전후이다. 이와 같이 열처리 온도를 800℃ 전후로 하는 이유는 상기 온도에서 전면전극의 펀치 쓰루(punch through)와 BSF(Back Surface Field)의 형성이 모두 잘 일어날 수 있기 때문이다. 그러나, 이 같은 온도에서의 열처리는 반사방지막 및 부동층의 성능을 떨어뜨리는 문제점이 있다. 3 is a flowchart illustrating a conventional general solar cell manufacturing process. Referring to FIG. 3, first, a second conductive semiconductor layer is formed on a first conductive semiconductor substrate. Next, a passivation layer and / or an antireflection film are formed on the second conductivity type semiconductor layer. Next, the front electrode and the back electrode forming paste are printed according to a predetermined pattern to form the electrode, and then the front electrode is punched through to the second conductive semiconductor substrate, and the BSF is applied to the semiconductor substrate in contact with the back electrode. Heat treatment is performed to form a (Back Surface Field). The heat treatment temperature is about 800 ° C. The reason why the heat treatment temperature is about 800 ° C. is because both punch through and front surface field (BSF) formation of the front electrode can easily occur at the temperature. However, the heat treatment at such a temperature has a problem of deteriorating the performance of the antireflection film and the passivation layer.
따라서, 본 발명은 위와 같은 종래의 태양전지 제조 공정을 개선하여, 전면전극 및 후면전극의 형성을 위한 열처리 시에 부동층 및 반사방지막에 가해지는 열적 부담을 줄여 그에 의한 기능 저하를 방지한다.Therefore, the present invention improves the conventional solar cell manufacturing process as described above, thereby reducing the thermal burden applied to the passivation layer and the anti-reflection film during the heat treatment for the formation of the front electrode and the rear electrode to prevent the functional degradation thereby.
즉, 본 발명은 전면전극 및 후면전극 제조 공정을 분리하여, 후면전극을 형성한 후에 반사방지막 및/또는 부동층을 형성하고, 그 후에 전면전극을 형성한다 전면전극의 펀치 쓰루에 필요한 온도는 730~800℃이고, BSF 형성을 위해 필요한 온 도는 800℃ 이상이므로, 상기와 같은 공정에 의해 부동층 및 반사방지막에 가해지는 열적 부담을 크게 감소시킨다. That is, the present invention separates the front electrode and the back electrode manufacturing process, after forming the back electrode to form an anti-reflection film and / or passivation layer, and then to form the front electrode. The temperature required for punch-through of the front electrode is 730 ~ Since the temperature required for forming the BSF is 800 ° C. or higher, the thermal burden applied to the passivation layer and the anti-reflection film by the above process is greatly reduced.
이하, 도 4의 본 발명의 태양전지 제조방법의 공정 흐름도를 참조하여, 본 발명의 태양전지 제조방법을 각 단계별로 보다 구체적으로 살펴 본다. Hereinafter, with reference to the process flow diagram of the solar cell manufacturing method of the present invention of Figure 4, look at the solar cell manufacturing method of the present invention in more detail for each step.
먼저, 제1 도전형 반도체 기판에 제2 도전형 반도체층을 형성한다. 상기 제1 도전형 반도체 기판(201)으로는 B, Ga, In 등의 3족 원소들이 도핑되어 있는 p형 실리콘 기판이 바람직하게 사용될 수 있으며, p형 실리콘 기판 상에 예를 들어 P, As, Sb 등의 5족 원소들이 도핑되어 있는 n형 이미터층이 제2 도전형 반도체층(202)으로 형성될 수 있다. n형 이미터층은, 예를 들어 p형 실리콘 기판에 n형 도펀트(dopant)를 도포한 후 열처리하여 n형 도펀트가 p형 실리콘 기판으로 확산되도록 함에 의해 형성할 수 있다. First, a second conductive semiconductor layer is formed on the first conductive semiconductor substrate. As the first
다음으로, 상기 제1 도전형 반도체 기판의 제2 도전형 반도체층이 형성되지 않은 면에 후면전극 형성용 페이스트를 인쇄한다. 인쇄 방법으로는 스크린 프린팅이 대표적으로 사용된다. 후면전극으로는 알루미늄이 가장 바람직한데, 이는 알루미늄 전극은 전도성이 우수할 뿐만 아니라 실리콘과의 친화력이 좋아서 접합이 잘 되기 때문이다. 후면전극 형성용 페이스트는 알루미늄 외에, 예를 들어 바인더와 석영 실리카(Quartz silica)를 더 첨가하여 형성할 수 있으며, 바인더의 예로는 테르피네올(Terpineol)을 들 수 있다. Next, a paste for forming a back electrode is printed on a surface on which the second conductive semiconductor layer of the first conductive semiconductor substrate is not formed. Screen printing is typically used as a printing method. Aluminum is most preferable as the back electrode because the aluminum electrode not only has excellent conductivity but also has good affinity with silicon, so that it can be bonded well. In addition to the aluminum, the paste for forming the back electrode may be formed by further adding, for example, a binder and quartz silica. Examples of the binder may include terpineol.
후면전극 형성용 페이스트의 인쇄 후에는, 이를 열처리하여 반도체 기판의 후면전극과의 접면에 BSF 층을 형성한다. 이 때, 열처리 온도는 800~ 920 ℃인 것 이 바람직하다. 상기 열처리 온도 범위의 상한치를 초과하면 알루미늄 BSF의 특성이 오히려 저하되고, 하한치에 미달하면 알루미늄 BSF가 형성되지 못하여 바람직하지 못하다. 열처리 시간은 5~ 30 초가 바람직한데, 상기 상한치를 초과하면 열적 스트레스(thermal stress)에 의한 태양전지의 보우잉(bowing) 현상이 발생하고, 상기 하한치에 미달하면 알루미늄 BSF가 형성되지 못하여 바람직하지 못하다. After printing the back electrode forming paste, it is heat treated to form a BSF layer on the contact surface with the back electrode of the semiconductor substrate. At this time, the heat treatment temperature is preferably 800 ~ 920 ℃. If the upper limit of the heat treatment temperature range is exceeded, the characteristics of the aluminum BSF are rather deteriorated. If the lower limit is not reached, the aluminum BSF is not formed, which is not preferable. The heat treatment time is preferably 5 to 30 seconds, but when the upper limit is exceeded, bowing of the solar cell occurs due to thermal stress, and when the lower limit is reached, aluminum BSF is not formed, which is not preferable. .
후면전극이 형성되면, 상기 제2 도전형 반도체층 위에 반사방지막을 형성한다. 또한, 제2 도전형 반도체층 위에 부동층을 형성하고, 부동층 위에 반사방지막을 형성할 수도 있다. 또한, 2 이상의 반사방지막이 적층되도록 구성할 수도 있으며, 별도로 부동층을 두지 않고 반사방지막이 부동층의 기능을 동시에 발휘하도록 구성할 수도 있다. 반사방지막 및 부동층은 대표적으로 실리콘나이트라이드로 형성될 수 있으며, 화학기상증착법(CVD) 또는 플라즈마 화학기상증착법(PECVD)이 사용될 수 있다. When the back electrode is formed, an anti-reflection film is formed on the second conductive semiconductor layer. In addition, a passivation layer may be formed on the second conductivity type semiconductor layer, and an antireflection film may be formed on the passivation layer. In addition, two or more antireflection films may be configured to be stacked, or an antireflection film may be configured to simultaneously exhibit the function of the antifreeze layer without providing a separate antifreeze layer. The antireflection film and the passivation layer may be typically formed of silicon nitride, and chemical vapor deposition (CVD) or plasma chemical vapor deposition (PECVD) may be used.
다음, 상기 반사방지막 위에 전면전극 형성용 페이스트를 소정 패턴에 따라인쇄한다. 인쇄 방법으로는 스크린 프린팅이 대표적으로 사용되며, 전면전극으로는 전기전도성이 우수한 은 전극이 가장 바람직하게 사용된다. 전면전극 형성용 페이스트에는 은 외에, 예를 들어 글래스프릿(glass frit) 및 바인더 등이 첨가될 수 있다.Next, the front electrode forming paste is printed on the antireflection film according to a predetermined pattern. Screen printing is typically used as a printing method, and a silver electrode having excellent electrical conductivity is most preferably used as the front electrode. In addition to silver, for example, glass frit and a binder may be added to the front electrode forming paste.
전면전극 형성용 페이스트를 인쇄한 후에는, 열처리를 통해 전면전극이 제2 도전형 반도체층에 연결되도록 한다(punch through). 이 때, 열처리 온도는 730~800℃인 것이 바람직하다. 상기 열처리 온도 범위의 상한치를 초과하면 페이스 트 내의 글래스프릿 성분이 p-n 접합 내까지 침투하여 Voc와 FF를 감소시키고, 하한치에 미달하면 은 입자의 펀치스루(punch through)가 잘 되지 않아서 은 전극과 도전형 반도체간의 접촉 저항(contact resistance)이 증가하여 FF가 감소하므로 바람직하지 못하다. 열처리 시간은 5 ~ 30 초가 바람직한데, 상기 상한치를 초과하면 페이스트 내의 글래스프릿 성분이 p-n 접합 내까지 침투하여 Voc와 FF를 감소시키고, 상기 하한치에 미달하면 은 입자의 펀치스루(punch through)가 잘 되지 않아서 FF가 감소하므로 바람직하지 못하다.After printing the front electrode forming paste, the front electrode is punched through to the second conductive semiconductor layer through heat treatment. At this time, it is preferable that heat processing temperature is 730-800 degreeC. When the upper limit of the heat treatment temperature range is exceeded, the glass frit component in the paste penetrates into the pn junction to reduce Voc and FF, and when the lower limit is reached, the punch through of the silver particles is difficult to be conducted. It is not preferable because the contact resistance between the type semiconductors increases and FF decreases. The heat treatment time is preferably 5 to 30 seconds. If the upper limit is exceeded, the glass frit component in the paste penetrates into the pn junction to reduce Voc and FF. If the lower limit is reached, the punch through of the silver particles is well achieved. It is not desirable because the FF is reduced so that it is not.
상기 설명한 바와 같은 본 발명의 태양전지 제조방법을 이용하여 제조된 태양전지는, 제조 공정 중에 부동층과 반사방지막에 가해지는 열적 부담이 적어 그에 의한 성능 저하가 적게 일어나므로, 우수한 효율을 나타낸다.The solar cell manufactured using the solar cell manufacturing method of the present invention as described above has excellent thermal efficiency because the thermal burden applied to the passivation layer and the anti-reflection film during the manufacturing process is small and the performance deterioration thereof is less likely to occur.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, embodiments according to the present invention can be modified in many different forms, the scope of the present invention should not be construed as limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
실시예 1Example 1
p형 단결정 실리콘 기판에 n+ 에미터층을 형성하고, 후면전극의 인쇄 및 열처리를 한 후, 부동층 및 반사방지막을 형성하고, 전면전극의 인쇄 및 열처리를 통해 태양전지를 제조하였다.An n + emitter layer was formed on the p-type single crystal silicon substrate, the back electrode was printed and heat treated, a passivation layer and an antireflection film were formed, and the solar cell was manufactured by printing and heat treated the front electrode.
이때, 반도체 기판으로는 cz mono 125×125cm2 의 p형 실리콘 기판(0.5~2Ω)을 사용하였으며, 55Ω/sheet으로 n+ 에미터층을 형성하였다. 후면전극은 스크린 프린팅으로 알루미늄 전극을 인쇄하고 800℃에서 10초간 열처리하여 형성하였다. 부동층(굴절률: 2.18, 두께: 20nm)은 상기 에미터층 위에 Direct High Frequency(13.56MHz) PECVD를 이용하여 실리콘나이트라이드로 형성하였으며, 반사방지막(굴절률: 1.9, 두께: 70nm)은 Direct High Frequency(13.56MHz) PECVD를 이용하여 부동층 위에 실리콘나이트라이드로 형성하였다 부동층 및 반사방지막의 증착온도는 350℃이었다. 전면전극은 은 전극을 스크린 프린팅으로 인쇄하고 750℃에서 10초간 열처리하여 형성하였다.In this case, a p-type silicon substrate (0.5-2Ω) of cz mono 125 × 125 cm 2 was used as a semiconductor substrate, and an n + emitter layer was formed at 55Ω / sheet. The back electrode was formed by printing an aluminum electrode by screen printing and heat-treating at 800 ° C. for 10 seconds. The passivation layer (refractive index: 2.18, thickness: 20 nm) was formed of silicon nitride on the emitter layer using Direct High Frequency (13.56 MHz) PECVD, and the antireflection film (refractive index: 1.9, thickness: 70 nm) was used for direct high frequency (13.56). MHz) PECVD was used to form silicon nitride on the passivation layer. The deposition temperature of the passivation layer and the antireflection film was 350 ° C. The front electrode was formed by printing a silver electrode by screen printing and heat-treating at 750 ° C. for 10 seconds.
광전변환효율 측정Photoelectric conversion efficiency measurement
솔라시뮬레이터를 이용하여 실시예 1에 따른 태양전지의 단락전류(Jsc), 개방전압(Voc), FF 및 광전변환효율을 측정하였으며, 측정결과를 하기 표 1에 기재하였다. 표 1의 측정결과로부터, 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 실시예 1의 태양전지는 우수한 단락전류, 개방전압 및 광전변환효율을 나타냄을 알 수 있다 The short circuit current (Jsc), the open circuit voltage (Voc), the FF and the photoelectric conversion efficiency of the solar cell according to Example 1 were measured using a solar simulator, and the measurement results are shown in Table 1 below. From the measurement results of Table 1, it can be seen that the solar cell of Example 1 manufactured according to the manufacturing method of the present invention exhibits excellent short circuit current, open voltage, and photoelectric conversion efficiency.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되지 않아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors can appropriately define the concept of terms in order to best describe their invention. Based on the principle, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Therefore, the exemplary embodiments described herein are only exemplary embodiments of the present invention and do not represent all of the technical ideas of the present invention, and various equivalents and modifications that may substitute them at the time of the present application may be used. It should be understood that there may be.
본 발명의 태양전지 제조방법에 따르면, 후면전극에 대한 열처리 후에 반사방지막 또는 부동층을 형성하고 그 후에 전면전극에 대한 열처리를 함으로써, 반사방지막 또는 부동층에 가해지는 열적 부담을 줄여 그에 의한 성능 저하를 감소시킴으로써 태양전지의 성능을 향상시킬 수 있다. According to the solar cell manufacturing method of the present invention, by forming the anti-reflection film or the passivation layer after the heat treatment on the back electrode, and then heat treatment on the front electrode, reducing the thermal burden applied to the anti-reflection film or the passivation layer, thereby reducing the performance degradation By doing so, the performance of the solar cell can be improved.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060127374A KR101223055B1 (en) | 2006-12-13 | 2006-12-13 | Method of preparing solar cell and solar cell prepared by the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060127374A KR101223055B1 (en) | 2006-12-13 | 2006-12-13 | Method of preparing solar cell and solar cell prepared by the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20080054798A KR20080054798A (en) | 2008-06-19 |
KR101223055B1 true KR101223055B1 (en) | 2013-01-17 |
Family
ID=39801697
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020060127374A KR101223055B1 (en) | 2006-12-13 | 2006-12-13 | Method of preparing solar cell and solar cell prepared by the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101223055B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190019492A (en) | 2017-08-18 | 2019-02-27 | 이정우 | Reinforced weld bead removal of the a straight |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000323735A (en) * | 1999-05-10 | 2000-11-24 | Mitsubishi Electric Corp | Photovoltaic device and fabrication thereof |
KR20050087248A (en) * | 2004-02-26 | 2005-08-31 | 삼성에스디아이 주식회사 | Solar cell using double anti-reflection coatings and fabrication method thereof |
KR100543535B1 (en) * | 2003-05-07 | 2006-01-20 | 준 신 이 | Fabrication method of high efficiency multi-crystalline silicon solar cell with a minimized leakage current |
-
2006
- 2006-12-13 KR KR1020060127374A patent/KR101223055B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000323735A (en) * | 1999-05-10 | 2000-11-24 | Mitsubishi Electric Corp | Photovoltaic device and fabrication thereof |
KR100543535B1 (en) * | 2003-05-07 | 2006-01-20 | 준 신 이 | Fabrication method of high efficiency multi-crystalline silicon solar cell with a minimized leakage current |
KR20050087248A (en) * | 2004-02-26 | 2005-08-31 | 삼성에스디아이 주식회사 | Solar cell using double anti-reflection coatings and fabrication method thereof |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190019492A (en) | 2017-08-18 | 2019-02-27 | 이정우 | Reinforced weld bead removal of the a straight |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20080054798A (en) | 2008-06-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100974220B1 (en) | Solar cell | |
KR100900443B1 (en) | Solar cell and method of manufacturing the same | |
KR100877817B1 (en) | Solar Cell of High Efficiency and Process for Preparation of the Same | |
KR101144810B1 (en) | Electrode paste for solar cell, solar cell using the paste, and manufacturing method of the solar cell | |
KR100974226B1 (en) | Backside surface passivation and reflection layer for Si solar cell by high-k dielectrics | |
KR100850641B1 (en) | Fabrication method of high-efficiency crystalline silicon solar cells | |
KR100964153B1 (en) | Method of preparing solar cell and solar cell prepared thereby | |
KR101886818B1 (en) | Method for manufacturing of heterojunction silicon solar cell | |
KR20120011337A (en) | a solar cell and manufacturing method thereof | |
RU2590284C1 (en) | Solar cell | |
KR102405082B1 (en) | Method For Manufacturing Electrode Of Solar Cell Using Conductive Paste For Low Temperature Firing | |
TW201644062A (en) | Back-junction solar cell | |
KR20090078275A (en) | Solar cell having uneven insulating layer and method for manufacturing the same | |
KR20120064495A (en) | Solar cell and manufacturing method of the same | |
KR101223021B1 (en) | Method of preparing solar cell and solar cell | |
KR101223055B1 (en) | Method of preparing solar cell and solar cell prepared by the same | |
KR20090050334A (en) | Method of forming local back surface field lower electrode of solar cell | |
KR101223061B1 (en) | Method of preparing solar cell and solar cell prepared by the same | |
KR101275583B1 (en) | Solar cell | |
Sepeai et al. | Surface passivation studies on n+ pp+ bifacial solar cell | |
KR101322628B1 (en) | Fabrication method of back reflection layer of solar cell, fabrication method of back electrode part of solar cell, and fabrication method of solar cell | |
KR101282929B1 (en) | Solar cell and method of preparing the same | |
KR101346896B1 (en) | Method of preparing IBC and IBC prepared by the same | |
KR20080105268A (en) | Method of forming passivation layer of solar cell, method of preparing solar cell and solar cell | |
KR100965827B1 (en) | A fabrication method of a solar cell and a solar cell fabricated thereby |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
N231 | Notification of change of applicant | ||
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: 20151224 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161214 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171214 Year of fee payment: 6 |