KR101361343B1 - 태양전지의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 1번의 확산공정을 통해 p형 에미터와 n형 전면전계층을 모두 형성시킴과 함께, 기판 전면 및 후면 상의 확산방지막 형성공정을 생략하여 공정 효율화를 기할 수 있는 태양전지의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 태양전지의 제조방법은 p형 결정질 실리콘 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판 후면 상에 BSG층을 적층하는 단계와, 상기 기판을 챔버 내에 장착한 상태에서, 상기 챔버 내에 n형 불순물 이온을 포함한 가스를 공급함과 함께 열처리하여, 상기 기판 후면 내부에 p형 에미터를 형성하고 기판 전면 내부에 n형 전면전계층을 형성하는 단계와, 상기 기판 전면 상에 반사방지막을 적층하는 단계와, 상기 기판 전면과 후면 상에 각각 패시베이션층을 형성하는 단계와, 상기 기판 전면과 후면 상에 각각 Al2O3 재질의 패시베이션층을 원자층 증착방법을 이용하여 형성하는 단계와, 상기 기판 후면의 패시베이션층 상에 캡핑층을 형성하는 단계와, 상기 기판 후면의 캡핑층 및 패시베이션층의 일부를 제거하여 상기 기판의 p형 에미터를 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계와, 상기 캡핑층 상에 후면 버스바전극을 위한 도전성 페이스트를 도포하고, 상기 콘택홀이 충분히 채워지도록 상기 기판 후면의 전체에 알루미늄 페이스트를 도포함과 함께 상기 기판 전면 상에 전면전극을 위한 도전성 페이스트를 도포하는 단계 및 상기 기판을 열처리하여 후면 버스바전극, 전면전극 및 BSF층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 태양전지의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 1번의 확산공정을 통해 p형 에미터와 n형 전면전계층을 모두 형성시킴과 함께, 기판 전면 및 후면 상의 확산방지막 형성공정을 생략하여 공정 효율화를 기할 수 있는 태양전지의 제조방법에 관한 것이다.
태양전지의 광전변환효율을 높이기 위해 다양한 노력이 진행되고 있다. 태양전지의 효율을 저하시키는 인자로는 광학손실, 표면 및 벌크 재결합(recombination) 등이 있으며, 이 중 벌크 재결합은 광열화의 억제를 통해 해결하고자 하는 노력이 진행되고 있다. PERT(Passivated Emitter, Rear Totally diffused)형 태양전지는 광열화의 문제를 회피하고자 제시된 것으로서, 에미터를 기판 후면측으로 이동시킨 구조를 특징으로 한다(미국공개특허공보 2008-57220호). 종래의 PERT형 태양전지는 제조시 복잡한 공정이 요구되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 1번의 확산공정을 통해 p형 에미터와 n형 전면전계층을 모두 형성시킴과 함께, 기판 전면 및 후면 상의 확산방지막 형성공정을 생략하여 공정 효율화를 기할 수 있는 태양전지의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양전지의 제조방법은 p형 결정질 실리콘 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판 후면 상에 BSG층을 적층하는 단계와, 상기 기판을 챔버 내에 장착한 상태에서, 상기 챔버 내에 n형 불순물 이온을 포함한 가스를 공급함과 함께 열처리하여, 상기 기판 후면 내부에 p형 에미터를 형성하고 기판 전면 내부에 n형 전면전계층을 형성하는 단계와, 상기 기판 전면 상에 반사방지막을 적층하는 단계와, 상기 기판 전면과 후면 상에 각각 패시베이션층을 형성하는 단계와, 상기 기판 전면과 후면 상에 각각 Al2O3 재질의 패시베이션층을 원자층 증착방법을 이용하여 형성하는 단계와, 상기 기판 후면의 패시베이션층 상에 캡핑층을 형성하는 단계와, 상기 기판 후면의 캡핑층 및 패시베이션층의 일부를 제거하여 상기 기판의 p형 에미터를 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계와, 상기 캡핑층 상에 후면 버스바전극을 위한 도전성 페이스트를 도포하고, 상기 콘택홀이 충분히 채워지도록 상기 기판 후면의 전체에 알루미늄 페이스트를 도포함과 함께 상기 기판 전면 상에 전면전극을 위한 도전성 페이스트를 도포하는 단계 및 상기 기판을 열처리하여 후면 버스바전극, 전면전극 및 BSF층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 전면과 후면 상에 각각 패시베이션층을 형성하는 단계는, 상기 기판 전면과 후면 상에 각각 Al2O3 재질의 패시베이션층을 원자층 증착방법을 이용하여 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
PERT형 태양전지를 구현함에 있어서, 확산공정 및 확산부산물 제거공정의 횟수를 최소화할 수 있어 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 순서도.
도 2a 내지 도 2i는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도.
도 2a 내지 도 2i는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2a를 참조하면, p형 실리콘 기판(201)을 준비한다(S101). 그런 다음, 텍스쳐링 공정을 통해 기판(201) 표면을 요철 형상으로 가공하여 빛 반사를 최소화시킨다(S102). 상기 텍스쳐링 공정은 기판(201)의 전면 및 후면에 모두 적용할 수 있고, 기판(201)의 전면에만 적용할 수 있다. 이하에서는, 전면 및 후면 모두에 텍스쳐링 공정이 적용된 예를 기준으로 설명한다.
이어, p형 에미터(203) 및 n형 전면전계층(204) 형성 공정을 진행한다(S103). 구체적으로, 상기 기판(201) 후면에 p형 불순물을 포함하는 도핑소스층 예를 들어, BSG(boro-silicate glass)층(202)을 적층한다(도 2b 참조). 그런 다음, 챔버 내에 상기 기판(201)을 구비시킨 상태에서 n형 불순물 이온을 포함하는 가스(예를 들어, POCl3)를 공급함과 함께 기판(201)을 확산 열처리한다(도 2c 참조).
상기 확산 열처리에 의해, 상기 BSG층(202) 내의 p형 불순물 이온 즉, 붕소(B) 이온이 상기 기판(201) 후면의 내부로 확산되어 p형 에미터(203)가 형성되며, 이와 동시에 상기 기판(201) 전면의 내부에는 인(P)이 이온이 확산된 n형 전면전계층(204)이 형성된다. 또한, 상기 확산 열처리에 의해 상기 n형 전면전계층(204) 상에는 확산부산물인 PSG막(205)(phosphor-silicate glass)이 형성되며, 상기 BSG층(202) 상에도 일정 두께의 PSG막(205)이 형성된다. 이 때, 상기 기판(201) 후면 상의 BSG층(202)은 인(P)이 기판(201) 전면 내부로 확산되는 것을 억제시키는 확산방지막의 역할도 수행한다.
p형 에미터(203) 및 n형 전면전계층(204)이 형성된 상태에서, 확산부산물인 PSG막(205) 또는 BSG막을 제거한다(도 2d 참조). 그런 다음, 상기 기판(201) 전면 상에 반사방지막(206)을 적층한다(S104)(도 2e 참조). 상기 기판(201) 전면의 반사방지막(206) 및 기판(201)의 후면 상에 각각 Al2O3 재질의 패시베이션층(207)을 형성한다(S105)(도 2f 참조). 상기 Al2O3 재질의 패시베이션층(207)은 p형 에미터(203)와 n형 전면전계층(204)의 전기적 특성을 보호하기 위한 것으로서, 특히 p형 에미터(203)의 패시베이션 효과를 극대화하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 Al2O3 재질의 패시베이션층(207)은 원자층 증착방법(ALD, atomic layer deposition)을 통해 적층하는 것이 바람직하다.
이어, 상기 기판(201) 후면의 패시베이션층(207)에 캡핑층(208)(capping layer)을 형성한다(S106). 상기 캡핑층은 실리콘질화산화막(SiONx) 재질로 구성할 수 있다. 그런 다음, 도 2g에 도시한 바와 같이 상기 캡핑층(208) 및 후면 패시베이션층(207)의 일부를 제거하여 콘택홀(209)을 형성한다(S107). 상기 콘택홀(209)에 의해 기판(201)의 p형 에미터(203)가 노출된다. 상기 콘택홀(209)은 레이저 식각 공정(laser ablation)을 이용할 수 있으며, 점(point) 형태 또는 선(line) 형태로 콘택홀(209)을 형성할 수 있다.
상기 콘택홀(209)이 형성된 상태에서, 도 2h에 도시한 바와 같이 상기 캡핑층(208) 상에 후면 버스바전극(210)을 위한 도전성 페이스트를 인쇄하고 이어, 기판(201) 후면 전체에 알루미늄 페이스트를 인쇄한다. 그런 다음, 기판(201) 전면의 패시베이션층(207) 상에는 전면전극(211)을 위한 도전성 페이스트를 인쇄하여 도포한다(S108).
이와 같은 상태에서, 도 2i에 도시한 바와 같이 기판(201)을 열처리하여 상기 도전성 페이스트들을 소성하면 후면 버스바전극(210), 전면전극(211)이 형성되며, 알루미늄 페이스트의 일부는 콘택홀(209) 부위를 통해 기판(201) 후면의 내부로 확산되어 BSF(back surface field)층(213)이 형성되어(S109) 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조방법은 완료된다.
201 : p형 결정질 실리콘 기판 202 : BSG층
203 : p형 에미터 204 : n형 전면전계층
205 : PSG막 206 : 반사방지막
207 : 패시베이션층 208 : 캡핑층
209 : 콘택홀 210 : 후면 버스바전극
211 : 전면전극 212 : 알루미늄 전극
213 : BSF층
203 : p형 에미터 204 : n형 전면전계층
205 : PSG막 206 : 반사방지막
207 : 패시베이션층 208 : 캡핑층
209 : 콘택홀 210 : 후면 버스바전극
211 : 전면전극 212 : 알루미늄 전극
213 : BSF층
Claims (2)
- p형 결정질 실리콘 기판을 준비하는 단계;
상기 기판 후면 상에 BSG층을 적층하는 단계;
상기 기판을 챔버 내에 장착한 상태에서, 상기 챔버 내에 n형 불순물 이온을 포함한 가스를 공급함과 함께 열처리하여, 상기 기판 후면 내부에 p형 에미터를 형성하고 기판 전면 내부에 n형 전면전계층을 형성하는 단계;
상기 기판 전면 상에 반사방지막을 적층하는 단계;
상기 기판 전면과 후면 상에 각각 패시베이션층을 형성하는 단계;
상기 기판 후면의 패시베이션층 상에 캡핑층을 형성하는 단계;
상기 기판 후면의 캡핑층 및 패시베이션층의 일부를 제거하여 상기 기판의 p형 에미터를 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 및
상기 캡핑층 상에 후면 버스바전극을 위한 도전성 페이스트를 도포하고, 상기 콘택홀이 충분히 채워지도록 상기 기판 후면의 전체에 알루미늄 페이스트를 도포함과 함께 상기 기판 전면 상에 전면전극을 위한 도전성 페이스트를 도포하는 단계; 및
상기 기판을 열처리하여 후면 버스바전극, 전면전극 및 BSF층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기판 전면과 후면 상에 각각 패시베이션층을 형성하는 단계는,
상기 기판 전면과 후면 상에 각각 Al2O3 재질의 패시베이션층을 원자층 증착방법을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
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| CN107706268A (zh) * | 2017-09-20 | 2018-02-16 | 东方环晟光伏（江苏）有限公司 | 采用新型掺杂方式的pert晶体硅太阳电池的制作方法 |
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