KR101286290B1 - 후면접합형 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

후면접합형 태양전지 제조방법은 웨이퍼의 후면에 산화막 층을 형성하는 단계 및 상기 산화막 층의 일부를 제거해 가면서 제1 도전형 반도체 층 및 제2 도전형 반도체 층을 순차적으로 도핑하여 상기 웨이퍼 상에 후면접합층을 형성하는 단계를 포함하여 구성된다. 일 실시예에 따른 후면접합형 태양전지 및 그 제조방법은 웨이퍼의 후면에 손상을 최소화하면서 도전형 반도체 층을 증착할 수 있다.

Description

후면접합형 태양전지 및 그 제조방법{BACK JUNCTION SOLAR CELL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
개시된 기술은 후면접합형 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 웨이퍼에 손상을 최소화하여 효율을 향상시킬 수 있는 후면접합형 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
태양전지의 전극은 웨이퍼의 전면과 후면에 각각 형성되는 것이 일반적이지만, 웨이퍼의 전면에 구비되는 전극은 태양광을 흡수하는 것을 방해하여 태양전지의 효율을 떨어뜨리는 원인이 된다. 그리하여 태양전지의 효율을 향상시키기 위하여 웨이퍼의 전면에 형성되는 전극의 면적을 최대한 미세패턴으로 좁게 하거나 모든 전극을 웨이퍼의 후면에 위치되도록 하는 후면접합 구조의 태양전지가 개발되었다. 후면접합형 태양전지는 웨이퍼의 후면에 p형(또는 n형)의 전하를 수집하는 베이스접합과 n형(또는 p형)의 전하를 수집하는 에미터 접합이 모두 위치하는 구조를 말한다.
그러나 종래의 후면접합형 태양전지는 n+ 또는 p+의 불순물을 증착시키기 위하여 웨이퍼의 일부를 식각하였기 때문에 태양전지의 효율을 떨어뜨리는 원인이 되었다.
실시예들 중에서, 후면접합형 태양전지 제조방법은, 웨이퍼의 후면에 산화막 층을 형성하는 단계; 및 상기 산화막 층의 일부를 순차적으로 제거해 가면서 제1 도전형 반도체 층 및 제2 도전형 반도체 층을 순차적으로 도핑하여 상기 웨이퍼 상에 후면접합층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 산화막 층을 형성하는 단계는 텍스처링이 완료된 웨이퍼를 확산로의 내부에 장착하는 단계; 상기 텍스처링이 완료된 웨이퍼의 표면에 상기 산화막을 증착시켜 상기 산화막을 불순물이 도핑될 영역에 선행적으로 증착하는 단계를 포함하며, 상기 웨이퍼 상에 후면접합층을 형성하는 단계는 불산 또는 상기 불산에 질산을 일정 비율로 혼합한 액체를 통해 산화막 층의 일부를 제거하여 제1 도핑영역을 형성하는 단계; 이온 샤워 도핑 또는 플라즈마 이온 주입을 통해 상기 형성된 제1 도핑영역에 상기 제1 도전형 반도체 층을 도핑하는 단계; 상기 불산 또는 상기 불산에 질산을 일정 비율로 혼합한 액체를 통해 상기 산화막 층의 나머지를 제거하여 제2 도핑영역을 형성하는 단계; 및 상기 이온 샤워 도핑 또는 상기 플라즈마 이온 주입을 통해 상기 형성된 제2 도핑영역에 상기 제2 도전형 반도체 층을 도핑하는 단계를 포함하고, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체 층들은 상기 웨이퍼 후면의 동일 평면상에 동일한 높이로 도핑된다.
도 1은 개시된 기술에 따른 후면접합형 태양전지 제조방법을 나타내는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 후면접합형 태양전지 제조방법의 각 단계별 구성을 나타내는 도면.
본 출원에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 외 구성요소는 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어있는 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 개시된 기술에 따른 후면접합형 태양전지 제조방법을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 후면접합형 태양전지 제조방법의 각 단계별 구성을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 후면접합형 태양전지 제조방법은 웨이퍼(10)의 후면에 산화막 층(20)을 형성하는 단계(S100) 및 상기 산화막 층(20)의 일부를 제거해 가면서 제1 도전형 반도체 층(30) 및 제2 도전형 반도체 층(40)을 순차적으로 도핑하여 상기 웨이퍼 상에 후면접합층을 형성하는 단계를 포함하여 구성된다.
웨이퍼(10, wafer)의 후면에 산화막 층(20)을 형성하는 단계는 텍스처링(texturing)이 완료된 웨이퍼(10)를 확산로의 내부에 장착하여 상기 웨이퍼(10)의 표면에 산화막을 증착시킴으로써 형성될 수 있다. 후면접합형 태양전지는 실리콘 웨이퍼의 후면에 p형 및 n형 불순물을 확산하여 후면접합층을 형성하게 되므로, 산화막 층(20)은 불순물이 도핑될 영역에 선행적으로 증착된다(도 2(b) 참조).
후면접합층을 형성하는 단계는 실리콘 웨이퍼의 후면에 p형 및 n형 불순물을 증착시키는 단계로, 산화막 층을 형성하는 단계에서 증착된 산화막의 일부를 제거해 가면서 제1 도전형 반도체 층 및 제2 도전형 반도체 층을 순차적으로 도핑 한다. 좀더 상세히 설명하면, 후면접합층 형성하는 단계는 산화막 층(20)의 일부를 제거하여 제1 도핑영역(35)을 형성하는 단계(S110)와, 제1 도핑영역(35)에 제1 도전형 반도체 층(30)을 도핑하는 단계(S120)와, 산화막 층(20)의 나머지를 제거하여 제2 도핑영역(45)을 형성하는 단계(S130) 및 제2 도핑영역(45)에 제2 도전형 반도체 층(40)을 도핑하는 단계(S140)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 도핑영역(35)을 형성하는 단계(S110)는 전술하여 설명한 웨이퍼(10)의 후면에 증착된 산화막 층(20) 중 일부로서 제1 도전형 반도체 층(30)이 증착될 부위의 산화막을 선별적으로 제거한다(도 2(c) 참조). 산화막 층(20)은 불산(HF) 또는 불산에 질산(HNO3)을 일정 비율로 혼합한 액체를 이용하여 제거될 수 있다. 전술하여 형성된 제1 도핑영역(35)에는 제1 도전형 반도체(30)가 도핑된다(도 2(d) 참조).
제1 도전형 반도체 층(30)을 도핑하는 단계(S110)는 상기 형성된 제1 도핑영역(35)에 n+ 또는 p+를 도핑하는 것을 말한다. 제1 도전형 반도체 층(30)을 웨이퍼(10)에 증착하는 것은 고온의 확산로 내에서 이루어지거나, 이온 샤워 도핑(ion shower doping) 또는 플라즈마 이온 주입(PIII: Plasma Immersion ion Implantation)법 등과 같은 공지의 다양한 방법이 사용될 수 있다.
제2 도핑영역(45)을 형성하는 단계(S130)는 제1 도전형 반도체 층이 도핑된 부분을 제외한 나머지 부분의 산화막 층(20)을 제거하는 것을 말한다. 제2 도핑영역을 형성하는 단계(S130)가 완료되면 웨이퍼의 후면에는 제1 도전형 반도체 층(30)이 층착되어 있으며, 상기 제1 도전형 반도체 층(30)의 사이로서 전술한 산화막 층(20)이 제거된 부분은 공간으로 남게 된다(도 2(e) 참조). 제2 도핑영역을 형성하기 위하여 산화막 층을 제거하는 방법은 전술하여 설명하였으므로 생략한다.
제2 도전형 반도체 층(40)을 도핑하는 단계(S140)는 상기 형성된 제2 도핑영역(45)에 제2 도전형 반도체 층(40)을 도핑하는 것을 말한다. 제2 도전형 반도체 층(40)은 제1 도전형 반도체 층(30)이 n+인 경우에는 p+가 되고, 상기 제1 도전형 반도체 층(30)이 p+인 경우에는 n+가 된다.
전술하여 설명할 바와 같이 웨이퍼의 후면에 형성된 산화막 층(20)을 순차적으로 제거해 가면서 제1 도전형 반도체 층(30) 및 제2 도전형 반도체 층(40)을 순차적으로 도핑하면 도 2(f)에 도시된 바와 같이 웨이퍼의 후면에 제1 도전형 반도체 층(30) 및 제2 도전형 반도체 층(40)이 웨이퍼(10)의 후면에 동일 평면상에 도핑 된다. 따라서 종래와 같이 웨이퍼(10)를 식각시킴으로써 상기 웨이퍼가 손상되는 것을 방지하거나 최소화할 수 있게 된다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
일 실시예에 따른 후면접합형 태양전지 및 그 제조방법은 웨이퍼의 후면에 손상을 최소화하면서 도전형 반도체 층을 증착할 수 있다.
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분양의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 출원의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 웨이퍼
20: 산화막 층
30: 제1 도전형 반도체 층
35: 제1 도핑영역
40: 제2 도전형 반도체 층
45: 제2 도핑영역

Claims (3)

  1. 웨이퍼의 후면에 산화막 층을 형성하는 단계; 및
    상기 산화막 층의 일부를 순차적으로 제거해 가면서 제1 도전형 반도체 층 및 제2 도전형 반도체 층을 순차적으로 도핑하여 상기 웨이퍼 상에 후면접합층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 산화막 층을 형성하는 단계는
    텍스처링이 완료된 웨이퍼를 확산로의 내부에 장착하는 단계;
    상기 텍스처링이 완료된 웨이퍼의 표면에 상기 산화막을 증착시켜 상기 산화막을 불순물이 도핑될 영역에 선행적으로 증착하는 단계를 포함하며,
    상기 웨이퍼 상에 후면접합층을 형성하는 단계는
    불산 또는 상기 불산에 질산을 일정 비율로 혼합한 액체를 통해 산화막 층의 일부를 제거하여 제1 도핑영역을 형성하는 단계;
    이온 샤워 도핑 또는 플라즈마 이온 주입을 통해 상기 형성된 제1 도핑영역에 상기 제1 도전형 반도체 층을 도핑하는 단계;
    상기 불산 또는 상기 불산에 질산을 일정 비율로 혼합한 액체를 통해 상기 산화막 층의 나머지를 제거하여 제2 도핑영역을 형성하는 단계; 및
    상기 이온 샤워 도핑 또는 상기 플라즈마 이온 주입을 통해 상기 형성된 제2 도핑영역에 상기 제2 도전형 반도체 층을 도핑하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 도전형 반도체 층들은 상기 웨이퍼 후면의 동일 평면상에 동일한 높이로 도핑되는 후면접합형 태양전지 제조방법.
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