KR101431730B1 - Texturing method of solar cell wafer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양전지용 기판의 표면처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 표면처리 방법에 따르면, 태양전지용 기판에 대해 제1습식 식각 공정, 반응성 이온 식각 공정, 및 제2습식 식각 공정을 수행하여 기판 표면에 피라미드 구조를 형성한다. 이러한 피라미드 구조는 광 반사율을 낮춤으로써 태양전지의 광 흡수 효율을 향상시키는데 기여한다. 본 발명에 따르면 결정의 종류 및 방향성과 상관없이 유사 단결정 기판에 대해 효과적으로 표면처리를 함으로써 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a surface treatment method of a substrate for a solar cell. According to the surface treatment method of the present invention, a first wet etching process, a reactive ion etching process, and a second wet etching process are performed on a substrate for a solar cell to form a pyramid structure on the substrate surface. Such a pyramid structure contributes to improving the light absorption efficiency of the solar cell by lowering the light reflectance. According to the present invention, the efficiency of a solar cell can be improved by effectively performing surface treatment on a pseudo single crystal substrate irrespective of the kind and orientation of crystals.

Description

태양전지용 기판의 표면처리 방법{Texturing method of solar cell wafer}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a surface treatment method for a solar cell substrate,

본 발명은 태양전지용 기판의 표면처리 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 기판의 격자 구조의 종류나 품질에 관계없이 효율적으로 표면 구조화가 가능한 태양전지용 기판의 표면처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a surface treatment method of a substrate for a solar cell. More particularly, the present invention relates to a surface treatment method for a substrate for a solar cell, which can effectively structure the surface regardless of the type and quality of the lattice structure of the substrate.

최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변화시키는 반도체 소자를 이용한 차세대 전지로서 각광받고 있다. 태양전지는 크게 실리콘 태양전지(silicon solar cell), 화합물 반도체 태양전지(compound semiconductor solar cell) 및 적층형 태양전지(tandem solar cell)로 구분된다. With the recent depletion of existing energy sources such as oil and coal, interest in alternative energy to replace them is increasing. Among them, solar cells are attracting attention as next-generation batteries using semiconductor devices that convert solar energy directly into electric energy. Solar cells are divided into silicon solar cell, compound semiconductor solar cell and tandem solar cell.

한편, 현재 양산되고 있는 대부분의 태양전지인 실리콘계 태양전지는 반도체기판으로서 실리콘을 사용하는데, 실리콘은 간접 밴드간 천이반도체(indirect interband transition semiconductor)로서, 실리콘의 밴드갭 이상의 에너지를 갖는 빛만이 전자-정공쌍을 발생시킬 수 있어서, 광의 흡수율이 낮은 편이다. 따라서 실리콘계 태양전지는 태양전지 내부로 입사되는 빛 중 30% 이상을 기판인 실리콘 웨이퍼 표면에서 반사시키므로 태양전지의 효율이 저하된다.Silicon-based solar cells, which are currently mass-producing solar cells, use silicon as a semiconductor substrate. Silicon is an indirect interband transition semiconductor in which only light having energy higher than the band gap of silicon is used as an electron- Hole pairs can be generated, so that the light absorption rate is low. Therefore, the silicon-based solar cell reflects at least 30% of the light incident into the solar cell on the surface of the silicon wafer as the substrate, thereby lowering the efficiency of the solar cell.

이러한 광학적 손실을 저감화하기 위하여 실리콘 태양전지에서 표면처리(texturing) 방법을 사용한다. 표면처리 방법은 최대한 많은 양의 빛 에너지를 웨이퍼 기판 내부로 흡수시키기 위하여 실리콘 태양전지의 실리콘기판 표면에 요철을 형성시킴으로써 표면 조도를 높이는 것이다. 처음 빛이 도달하여 경사진 피라미드 벽에 부딪히면 일부는 흡수되고 일부는 반사되어 되돌아 가게 되는데 이 때 되돌아가는 빛을 주변에 있는 다른 피라미드 벽에 계속해서 부딪히게 함으로써 광 흡수량이 증가되도록 하는 것이다. 이렇게 해서 피라미드 구조로 인해 광 흡수량이 증가되고 그 결과 셀 효율 향상을 얻을 수 있게 된다. 따라서 표면처리 방법을 통해 실리콘 태양전지 기판을 제조하면, 태양전지의 표면반사의 저감, 캐리어 수집효과의 향상 및 태양전지의 내부반사에 의한 빛가둠 효과를 구현할 수 있게 된다.In order to reduce such optical loss, a texturing method is used in a silicon solar cell. The surface treatment method is to increase the surface roughness by forming irregularities on the silicon substrate surface of the silicon solar cell in order to absorb the maximum amount of light energy into the wafer substrate. When the first light arrives and strikes a sloping pyramid wall, some are absorbed and some are reflected back, which causes the backlight to continue to strike the surrounding pyramid walls to increase the light absorption. Thus, the light absorption amount is increased due to the pyramidal structure, and as a result, the cell efficiency can be improved. Therefore, when a silicon solar cell substrate is manufactured through a surface treatment method, it is possible to realize reduction of surface reflection of solar cell, improvement of carrier collection effect, and light shielding effect due to internal reflection of the solar cell.

표면처리 방법으로는 크게 산성 또는 알칼리성 용액을 사용하는 습식 표면처리와 반응성 이온 가스를 사용하는 건식 표면처리 2가지 방식이 있다. 습식 표면처리에는 알칼리 용액 또는 산성 용액을 사용하며 알칼리 용액은 단결정 웨이퍼에 적합하며 산성 용액은 다결정 웨이퍼의 표면처리에 적합하다. 또한, 건식 표면처리는 반응성 이온 가스를 사용하며 다결정 웨이퍼에 적합하다.There are two methods of surface treatment: wet surface treatment using acidic or alkaline solution and dry surface treatment using reactive ion gas. Alkali solution or acid solution is used for wet surface treatment, alkali solution is suitable for single crystal wafer and acid solution is suitable for surface treatment of polycrystalline wafer. In addition, dry surface treatment uses reactive ion gas and is suitable for polycrystalline wafers.

한편, 최근에는 공정이 간단하고 한 번에 많은 양을 만들 수 있어 가격 경쟁력이 높은 유사 단결정 기판을 태양전지를 제조하는데 이용하는 방법이 개발되고 있다. Meanwhile, recently, a method of using a pseudo single crystal substrate having high cost competitiveness for manufacturing a solar cell has been developed, because the process is simple and a large amount can be formed at a time.

상기 유사 단결정 실리콘에 대해서는 예를 들어 미국공개 제20100193031호, 유럽특허 제0748884호 등에 종결정(seed)을 이용하여 유사 단결정 실리콘을 성장시키는 방법이 개시되어 있다.As for the pseudo single crystal silicon, for example, a method of growing pseudo single crystal silicon using a seed as disclosed in U.S. Publication Nos. 20100193031 and 0748884 is disclosed.

유사 단결정 실리콘은 성장 방법에 따라 단결정과 다결정 영역을 모두 함께 포함하고 있기 때문에 모든 영역을 균일하게 표면처리 하기 어렵다. 따라서 유사 단결정 실리콘을 태양전지용으로 개발하기 위해서 기판의 광 흡수를 최대로 하기 위한 표면처리 기법에 대한 연구가 필요하다.Since pseudocrystalline silicon includes both single crystal and polycrystalline regions according to the growth method, it is difficult to uniformly treat all regions. Therefore, in order to develop pseudo-crystalline silicon for solar cells, it is necessary to study the surface treatment technique to maximize the light absorption of the substrate.

상기와 같은 문제점을 해결하고자 본 발명은, 태양전지용 기판, 특히 유사 단결정 기판에 대해 결정의 종류 및 방향성과 상관없이 효과적으로 표면처리하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a method for efficiently performing surface treatment on a substrate for a solar cell, particularly a pseudo single crystal substrate, irrespective of the kind and orientation of the crystal.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 태양전지용 기판에 대해 제1습식 식각을 수행하는 단계; 반응성 이온 식각(reactive ion etching)을 수행하는 단계; 및 제2습식 식각을 수행하는 단계를 포함하는 태양전지용 기판의 표면처리 방법을 제공한다. In order to accomplish the above object, the present invention provides a method of manufacturing a solar cell, comprising: performing a first wet etching on a substrate for a solar cell; Performing reactive ion etching; And performing a second wet etching on the surface of the substrate.

본 발명에 따르면, 태양전지용 기판을 효과적으로 표면처리함으로서 반사도를 낮추고 광 흡수율이 증가시켜 고효율의 태양전지를 제조할 수 있다. According to the present invention, by effectively treating the surface of a solar cell substrate, it is possible to manufacture a solar cell with high efficiency by lowering the reflectivity and increasing the light absorption rate.

또한 결정성에 따라 여러 가지 종류로 나누어지는 유사 단결정 기판들의 종류에 구애받지 않고 한 가지 기법만으로 균일한 표면 처리를 수행할 수 있게 되므로 공정의 간소화 및 비용절감을 이룰 수 있다.In addition, according to the crystallinity, uniform surface treatment can be performed by only one technique without being limited by the kinds of the pseudo-crystal substrates divided into various kinds, so that the process can be simplified and the cost can be reduced.

도 1은 단결정 기판 및 다결정 기판에 대해 습식 표면처리한 결과를 주사 전자 현미경을 이용하여 5,000배 확대하여 촬영한 사진이다.
도 2는 다양한 품질의 기판을 보여주는 도면이다.
도 3은 유사 단결정 기판에 대해 각각 염기성 용액과, 산성 용액으로 표면처리한 결과를 현미경을 이용하여 확대하여 촬영한 사진이다.
도 4는 실시예 1에서 반응성 이온 식각 공정까지 수행한 후의 기판의 표면을 주사 전자 현미경을 이용하여 70,000배 확대하여 촬영한 사진이다.
도 5는 실시예 1에서 반응성 이온 식각 공정 및 제2습식 식각 공정까지 수행한 후의 기판의 표면을 주사 전자 현미경을 이용하여 5,000배 확대하여 촬영한 사진이다.
도 6은 표면 처리를 수행하기 전의 기판의 반사도 및 상기 실시예 1 및 비교예 1에서 표면 처리 공정을 수행한 후의 기판의 반사도를 나타내는 그래프이다.
1 is a photograph of a single crystal substrate and a polycrystalline substrate photographed by a scanning electron microscope at a magnification of 5,000 times.
Figure 2 is a view showing substrates of various qualities.
Fig. 3 is a photograph of a pseudodocrystal substrate obtained by enlarging a surface of a base solution and an acidic solution using a microscope.
FIG. 4 is a photograph of the surface of the substrate after performing the steps up to the reactive ion etching process in Example 1, taken at a magnification of 70,000 times using a scanning electron microscope.
FIG. 5 is a photograph of the surface of the substrate after the reactive ion etching process and the second wet etching process performed in Example 1 is enlarged 5,000 times using a scanning electron microscope.
Fig. 6 is a graph showing the reflectance of the substrate before the surface treatment and the reflectance of the substrate after the surface treatment in the embodiment 1 and the comparative example 1. Fig.

본 발명의 표면처리 방법은, In the surface treatment method of the present invention,

태양전지용 기판에 대해 제1습식 식각을 수행하는 단계; Performing a first wet etching on the solar cell substrate;

반응성 이온 식각(reactive ion etching)을 수행하는 단계; 및Performing reactive ion etching; And

제2습식 식각을 수행하는 단계를 포함한다.And performing a second wet etch.

본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. In the present invention, the terms first, second, etc. are used to describe various components, and the terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Moreover, the terminology used herein is for the purpose of describing exemplary embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprising," "comprising," or "having ", and the like are intended to specify the presence of stated features, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, components, or combinations thereof.

또한 본 발명에 있어서, 각 층 또는 요소가 각 층들 또는 요소들의 "상에" 또는 "위에" 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층 또는 요소가 직접 각 층들 또는 요소들의 위에 형성되는 것을 의미하거나, 다른 층 또는 요소가 각 층 사이, 대상체, 기재 상에 추가적으로 형성될 수 있음을 의미한다. Also in the present invention, when referring to each layer or element being "on" or "on" each layer or element, it is meant that each layer or element is formed directly on each layer or element, Layer or element may be additionally formed between each layer, the object, and the substrate.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 태양전지용 기판의 표면처리 방법을 상세하게 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a surface treatment method of a substrate for a solar cell of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

태양전지용 반도체에서 요구하는 기판은 순도, 기판 준비에 사용되는 기술의 정밀도 등에 따라 품질 및 가격 면에서 많은 차이가 난다. 주로 요구되는 조건으로는, 불순물의 농도를 최소화하는 고순도, 결정 결함을 최소화한 고품질, 대량 생산이 가능한 저가 등이 있으며, 이들이 태양전지의 양산을 결정하는 가장 중요한 부분이다. 이러한 추세에 따라 최근 개발된 기판으로는 단결정과 다결정의 형태를 모두 가지고 있는 유사 단결정 기판(mono-like multi wafer, MLM wafer)이 있다.Substrates required for solar cell semiconductors vary in quality and price depending on the purity and the precision of the technology used for substrate preparation. The most important conditions are high purity to minimize the concentration of impurities, high quality to minimize crystal defects, and low cost to mass-produce. These are the most important parts for determining the mass production of solar cells. Recently, recently developed mono-like multi-wafer (MLM wafer) has both monocrystalline and polycrystalline forms.

유사 단결정 기판은 단결정과 다결정의 장점을 결합한 것으로 다결정 잉곳 성장법 등을 활용해 생산한다. 보통 다결정 잉곳 성장법의 하나인 열교환법(HEM?eat Exchange Method)을 활용해 단결정 잉곳을 만들어 고효율 태양전지를 생산하는데 이용할 수 있다. 다결정 잉곳 성장법은 공정이 간단하고 한 번에 많은 양을 만들 수 있어 가격 경쟁력이 높은 특성이 있어 최근 태양전지용 기판으로 활용하기 위해 개발이 이루어지고 있다.Similar monocrystalline substrates combine the advantages of single crystals and polycrystals, and are produced using polycrystalline ingot growth methods. It can be used to produce high efficiency solar cell by making monocrystalline ingot by utilizing heat exchange method (HEM? Eat Exchange Method) which is one of the methods of growing polycrystalline ingot. The polycrystalline ingot growth method has a simple process and can produce a large amount at a time, and has high price competitiveness. Thus, the polycrystalline ingot is being developed for use as a substrate for a solar cell.

한편, 태양전지의 광흡수를 높이기 위해 기판 표면을 텍스쳐링(tecturing, "표면 구조화" 또는 "표면 처리"로도 불린다)하는 공정이 수행된다. 텍스쳐링을 통해 태양전지 기판을 제조하면, 태양전지의 표면 반사의 저감, 캐리어 수집 효과의 향상 및 태양전지의 내부 반사에 의한 빛 가둠 효과를 구현할 수 있게 된다.On the other hand, a process of texturing the substrate surface (also called "surface structuring" or "surface treatment") is performed to increase the light absorption of the solar cell. When the solar cell substrate is manufactured through texturing, the surface reflection of the solar cell can be reduced, the carrier collection effect can be improved, and the light confinement effect can be realized by the internal reflection of the solar cell.

단결정 기판은 전체적으로 일관된 하나의 결정 방위를 갖는 단일 결정의 기판을 말하며, 상기 단결정 기판의 경우 NaOH나 KOH와 같은 염기성 용액으로 기판 표면을 텍스쳐링(texturing)하는 비등방성 식각이 효과적이다. The monocrystalline substrate refers to a single crystal substrate having a single crystal orientation as a whole, and in the case of the monocrystalline substrate, anisotropic etching that textures the substrate surface with a basic solution such as NaOH or KOH is effective.

반면 다결정 기판은 다수의 무작위로 배향되는 결정이 기판의 본체 내에 있는 결정 기판을 말하며, 상기 다결정 기판의 경우는 결정 방향이 일정하지 않기 때문에, 염기보다는 산 용액을 이용한 등방성 식각이 더 효과적이다.On the other hand, a polycrystalline substrate refers to a crystal substrate in which a plurality of randomly oriented crystals are present in the body of the substrate. In the case of the polycrystalline substrate, the isotropic etching using an acid solution is more effective than the base because the crystal orientation is not uniform.

도 1은 단결정 기판 및 다결정 기판에 대해 습식 표면 처리한 결과를 주사 전자 현미경을 이용하여 5,000배 확대하여 촬영한 사진이다. 1 is a photograph of a single crystal substrate and a polycrystalline substrate photographed by a scanning electron microscope at a magnification of 5,000 times.

도 1에서, 좌측 사진은 단결정 기판에 대해 염기성 용액으로 습식 표면 처리한 사진이며, 우측 사진은 다결정 기판에 대해 산성 용액으로 습식 표면 처리한 사진을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 단결정 기판 및 다결정 기판은 결정의 특징에 따라 각각의 형태는 다르지만, 단일 기판 내에서 균일한 식각 형태를 나타낸다. In Fig. 1, the photograph on the left is a photograph of a wet-type surface treatment of a monocrystalline substrate with a basic solution, and the photograph on the right shows a wet-surface treatment of a polycrystalline substrate with an acidic solution. Referring to FIG. 1, the monocrystalline substrate and the polycrystalline substrate exhibit a uniform etching pattern in a single substrate, although their shapes vary depending on the characteristics of the crystal.

그러나, 유사 단결정 기판은 성장 방법 및 조건에 따라 100% 단결정인 기판, 단결정과 다결정 영역이 섞인 기판, 및 100% 다결정인 기판으로 나뉘며 대체로 단결정과 다결정 영역을 모두 함께 포함하고 있기 때문에 모든 영역을 균일하게 표면 처리하기 어렵다. However, the pseudocrystalline substrate is divided into a 100% single crystal substrate, a substrate in which a single crystal and a polycrystalline region are mixed, and a 100% polycrystalline substrate depending on the growth method and conditions. Since the single crystal and the polycrystalline region are all included together, It is difficult to surface.

도 2는 다양한 품질(grade)의 기판을 보여주는 도면이다. Figure 2 is a view showing substrates of various grades.

도 2를 참조하면, 좌측부터 100%단결정인 기판(Mono wafer), 단결정과 다결정 영역이 섞인 유사 단결정 기판(MLM wafer grade A, B), 및 100% 다결정인 기판(Multi wafer) 등 다양한 품질로 존재함을 알 수 있다. Referring to FIG. 2, a mono wafer of 100% single crystal, a pseudo single crystal substrate (MLM wafer grade A, B) mixed with a single crystal and a polycrystalline region, and a multi wafer of 100% Can be found.

일반적으로 유사 단결정 기판은 단결정(mono)의 영역이 차지하는 비율에 따라, 단결정 영역이 차지하는 비율 90%이상인 것을 grade A, 70%이상인 것을 grade B, 25%이상인 것을 grade C로 하여 3가지 등급으로 분류할 수 있다. In general, a pseudo-crystalline substrate is classified into three grades with a ratio of monocrystalline to monocrystalline in the ratio of monocrystalline to monocrystal of 90% or more, grade B of 70% or more, and grade C of 25% or more can do.

일반적으로 grade A의 유사 단결정 기판의 경우 거의 단결정 웨이퍼와 동일하여 염기성 용액을 이용하여 식각을 할 수 있다. 하지만 그보다 저급의 기판, 즉 grade B 나 C의 기판에서는 단결정과 다결정의 영역을 각각 다수 포함하고 있기 때문에 염기성 또는 산성 용액의 처리시 최적의 텍스쳐를 구현하기에 어려움이 있다. Generally, the grade A pseudocrystalline substrate is almost the same as a single crystal wafer and can be etched using a basic solution. However, since the low-grade substrate, that is, the grade B or C substrate, contains a large number of single crystal and polycrystalline regions, it is difficult to realize an optimal texture in the treatment of a basic or acidic solution.

도 3은 유사 단결정 기판에 대해 각각 염기성 용액과, 산성 용액으로 표면 처리한 결과를 현미경을 이용하여 촬영한 사진이다. 도 3에서, 좌측 사진은 유사 단결정 기판에 대해 염기성 용액으로 표면 처리한 사진이며, 우측 사진은 유사 단결정 기판에 대해 산성 용액으로 표면 처리한 사진을 나타낸다.FIG. 3 is a photograph of a pseudodocrystal substrate obtained by surface-treating a basic solution and an acidic solution using a microscope. 3, the left photograph is a photograph of the surface of a pseudo single crystal substrate surface treated with a basic solution, and the right photograph shows a surface of a pseudo single crystal substrate surface treated with an acidic solution.

유사 단결정 기판에 대해 염기성 용액을 표면 조직화를 수행할 경우, 단결정 영역은 결정 방향이 동일하기 때문에 낮은 반사율을 갖는 미세 피라미드 구조로 식각이 이루어지지만, 다결정 영역은 결정 방향이 다양하기 때문에 단결정과 다른 식각 형태를 나타낸다. 이와 같은 단결정과 다결정의 불균일한 표면 조직화로 인하여 도 3의 좌측 사진과 같이, 단풍나무의 잎사귀와 같은 형상의 maple-shape 현상이 발생하는 것을 볼 수 있다. 이러한 현상은 상품 가치를 떨어지게 하는 원인이 되기 때문에 적합하지 못하다.When the basic solution is subjected to surface texture for a pseudo single crystal substrate, the single crystal region is etched by a fine pyramid structure having a low reflectance because the crystal directions are the same. However, since the polycrystalline region has various crystal orientations, . Due to the uneven surface texture of the single crystals and the polycrystals, a maple-shape phenomenon such as a leaf of a maple tree is generated as shown in the left photograph of FIG. This phenomenon is not suitable because it causes the value of the product to deteriorate.

반면 산성 용액으로 표면 조직화를 수행할 경우 결정 방향과 무관하게 동일한 식각 속도로 랜덤한 형상의 피라미드(random pyramid)를 형성하기 때문에 도 3의 우측 사진과 같이 maple-shape이 나타나지는 않는다. 그러나, 산성 용액에 의해 표면 조직화한 기판은, 염기성 용액에 의해 표면 조직화한 기판에 비하여 높은 반사도를 나타낸다. 따라서, 산성 용액에 의한 표면 조직화 역시 적합하지 않다. On the other hand, when surface-structuring is performed with an acid solution, a random pyramid is formed at the same etching rate irrespective of the crystal orientation, so that the maple-shape does not appear as shown in the right side of FIG. However, a substrate surface-structured by an acidic solution exhibits a higher reflectivity than a substrate surface-structured by a basic solution. Therefore, surface organization by acidic solution is also not suitable.

본 발명의 표면처리 방법에 따르면, 기판 표면의 단결정 영역 또는 다결정 영역과 같은 격자 구조에 구애받지 않고 표면 조직화가 가능하다. 따라서, 균일한 표면 조직화를 구현하여, 격자 구조에 따라 표면 조직화가 다르게 나타나는 현상으로써 maple-shape이 발생하는 문제를 해결할 수 있으며, 이에 따라 maple-shape의 발생으로 인해 상품 가치가 떨어지게 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 공정 절차가 간단하여 공정 시간 및 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다. According to the surface treatment method of the present invention, it is possible to perform surface texture regardless of the lattice structure such as the single crystal region or the polycrystalline region on the surface of the substrate. Therefore, it is possible to solve the problem of maple-shape by realizing uniform surface texture and different surface texture according to the lattice structure, and thereby preventing the product value from falling due to the occurrence of maple-shape . In addition, there is an advantage that the process time is short and the cost is reduced because the process procedure is simple.

본 발명의 표면처리 방법에 있어서, 표면처리의 대상이 되는 태양전지용 기판은 유사 단결정 기판일 수 있다. 상기 유사 단결정 기판은 상술한 바와 같이, 단결정 기판이거나, 단결정과 다결정 영역이 섞인 기판이거나, 또는 다결정 기판일 수 있으며 다양한 grade의 기판일 수 있다. 본 발명의 표면처리 방법에 따르면, 기판의 종류나 grade에 관계없이 공정을 적용할 수 있다. 따라서, 상대적으로 가격이 낮은 저급 grade의 기판을 사용하여도 고급 grade의 기판을 사용한 경우에 준하는 표면처리 결과를 얻을 수 있어 생산 비용을 현저히 절감할 수 있다. In the surface treatment method of the present invention, the substrate for the solar cell to be subjected to the surface treatment may be a pseudo single crystal substrate. As described above, the pseudo single crystal substrate may be a single crystal substrate, a substrate in which a single crystal and a polycrystalline region are mixed, or a polycrystalline substrate, and may be a substrate of various grades. According to the surface treatment method of the present invention, the process can be applied regardless of the type and grade of the substrate. Therefore, even if a low-grade substrate having a relatively low price is used, a surface treatment similar to the case of using a high-grade substrate can be obtained, which can significantly reduce the production cost.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 태양전지용 기판은 예를 들어 p형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 기판일 수 있다. 상기 태양전지용 기판이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물을 함유한다. According to one embodiment of the present invention, the solar cell substrate may be a substrate made of, for example, p-type conductivity type silicon. When the solar cell substrate has a p-type conductivity type, it contains an impurity of a trivalent element such as boron (B), gallium, indium and the like.

또는, 상기 태양전지용 기판은 n형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 기판일 수 있다. 상기 태양전지용 정 기판이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 함유할 수 있다.Alternatively, the solar cell substrate may be a substrate made of silicon of n-type conductivity type. When the positive electrode for a solar cell has an n-type conductivity type, impurities such as phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb) and the like may be contained.

상기와 같은 태양전지용 기판에 대해 먼저, 제1습식 식각(wet etching)을 수행한다.First, a first wet etching is performed on the substrate for a solar cell.

상기 제1습식 식각 공정에 의해 절단 데미지 제거(sawing damage removal) 및 기판 표면에 대한 제1 텍스쳐링(texturing)을 동시에 달성할 수 있다. 상기 절단 데미지 제거는 기판의 절삭에 따른 결함을 제거하고 표면에 형성된 산화막을 제거하는 공정이다. The first wet etching process can simultaneously achieve sawing damage removal and first texturing on the substrate surface. The cutting damage is a step of removing defects due to cutting of the substrate and removing an oxide film formed on the surface.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1습식 식각은 산(acid) 용액을 사용하여 수행된다. According to an embodiment of the present invention, the first wet etching is performed using an acid solution.

보다 구체적으로, 상기 제1습식 식각 공정에 이용하는 산 용액은 HF, HNO3, 및 H2O를 포함하며, HF: HNO3: H2O를 약 1 : 2 내지 4 : 1 내지 3, 바람직하게는 약1 : 3 : 2의 부피비로 포함할 수 있다. More specifically, the acid solution used in the first wet etching process comprises HF, HNO 3 , and H 2 O, HF: HNO 3: it may comprise a volume ratio of 2: H 2 O of about 1: 2 to 4: 1 to 3, preferably about 1: 3.

또한, 상기 제1습식 식각은 상기 용액에 기판을 약 5 내지 약 10℃의 온도에서 약 1분 내지 약 5분 동안, 바람직하게는 약 1 내지 약 2분 동안 침지시킴으로써 수행할 수 있다. The first wet etching may also be performed by immersing the substrate in the solution at a temperature of about 5 to about 10 DEG C for about 1 minute to about 5 minutes, preferably about 1 to about 2 minutes.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기와 같은 제1 습식 식각 공정을 수행한 다음, DI water로 1차 린스(rinse), KOH와 같은 염기성 용액으로 중화 공정, DI water 로 2차 린스, HF 세정 및 DI water 로 3차 린스하는 공정을 더 수행할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first wet etching process may be performed, followed by a first rinse with DI water, a neutralization process with a basic solution such as KOH, a second rinse with DI water, a HF cleaning And a third rinsing step with DI water.

상기와 같은 제1 습식 식각을 수행함으로써, 기판의 절단에 의한 데미지를 제거하고, 기판 표면이 1차적으로 식각되어 높이가 약 2 내지 약 10㎛, 바람직하게는 약 3 내지 약 5㎛인 요철 구조가 형성될 수 있다. By performing the first wet etching as described above, the damage due to the cutting of the substrate is removed, and the surface of the substrate is primarily etched to form a concavo-convex structure having a height of about 2 to about 10 mu m, preferably about 3 to about 5 mu m Can be formed.

다음으로, 상기 제1습식 식각 공정을 수행한 기판에 대해 반응성 이온 식각(reactive ion etching, RIE) 공정을 수행한다.Next, a reactive ion etching (RIE) process is performed on the substrate subjected to the first wet etching process.

상기 반응성 이온 식각 공정은 에칭 가스(etching gas)를 플라즈마화하여 반응성이 강한 상태로 활성화하여 기판의 표면에 충돌시킴으로써 실시될 수 있다. 상기 에칭 가스로는 F2, SF6, CF4 와 같은 플루오린계 가스, Cl2과 같은 염소계 가스, 및 O2 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 혼용하여 사용할 수 있다. The reactive ion etching process may be performed by converting an etching gas into a plasma and activating the etching gas in a reactive state to collide with the surface of the substrate. As the etching gas, F 2 , SF 6 , CF 4 A chlorine-based gas such as Cl 2 , O 2 , and the like, or a mixture of two or more thereof.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반응성 이온 식각 공정에서, 식각 형태를 조절하기 위해, 상기 에칭 가스에 O2를 포함할 수 있다. 상기 에칭 가스에 O2를 포함함으로써, 이온 포격이 되지 않는 측면에 마스크 역할을 하는 산화막이 형성되고 이온 포격이 되는 하부에는 막이 형성되지 않음으로써 하부로만 식각되는 현상에 의하여 식각 형태 조절이 가능하게 된다.According to one embodiment of the present invention, in the reactive ion etching process, the etching gas may include O 2 in order to control the etching pattern. By including O 2 in the etching gas, an oxide film serving as a mask is formed on the side where ion bombardment does not occur, and a film is not formed on the lower side where ion bombardment is performed. .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에칭 가스로 Cl2, SF6, 및 O2를 이용하여 식각 공정을 수행할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by using Cl 2 , SF 6 , and O 2 as the etching gas An etching process can be performed.

보다 구체적으로는, 챔버에 상기 기판을 위치시킨 후, 에칭 가스를 챔버에 주입한다. 다음에, 상기 기판 사이에 설치된 두 개의 전극에 일정한 크기의 전력을 인가하여, 두 전극 사이의 공간에 상기 에칭 가스에 기초한 플라즈마를 생성시킨다. 생성된 플라즈마는 반응성이 강한 활성종(radical)과 이온(ion)을 구비하고 있다. 이렇게 생성된 플라즈마 입자를 가속시켜 기판의 표면에 충돌시킨다. 이에 따라, 물리적인 충격과 화학 반응의 결합에 의해 상기 기판의 표면에 복수의 요철 구조물이 형성될 수 있다.More specifically, after the substrate is placed in the chamber, an etching gas is injected into the chamber. Next, electric power of a constant magnitude is applied to two electrodes provided between the substrates to generate a plasma based on the etching gas in a space between the two electrodes. The generated plasma has reactive radicals and ions. The plasma particles thus generated are accelerated to collide with the surface of the substrate. Accordingly, a plurality of uneven structures can be formed on the surface of the substrate by the combination of physical impact and chemical reaction.

상기 반응성 이온 식각 공정에 있어서, 일반적인 플라즈마 식각보다 더 높은 에너지의 이온 가격이 기판에 가해지는데 이는 접지된 전극에 비해 더 높은 음전위가 전극에 형성되기 때문이다. In the reactive ion etching process, a higher energy ionic charge than the normal plasma etching is applied to the substrate because a higher negative potential is formed on the electrode compared to the grounded electrode.

상기와 같은 반응성 이온 식각 공정에 의해 상기 기판 표면에 대해 제2텍스쳐링을 수행함으로써, 상기 기판 표면에 피라미드 구조가 형성된다. By performing the second texturing on the substrate surface by the reactive ion etching process as described above, a pyramid structure is formed on the surface of the substrate.

상기 피라미드 구조는 기판 표면의 광 반사율을 낮춤으로써 태양전지의 광 흡수 효율을 향상시키는데 기여한다. 상기 피라미드 구조는 반응성 이온 식각 공정의 공정 조건, 즉, 에칭 가스, 압력, 온도, 전극 높이, 파워를 조절함으로써 다양한 형태 및 크기로 형성될 수 있다.The pyramid structure contributes to improve the light absorption efficiency of the solar cell by lowering the light reflectance of the substrate surface. The pyramid structure may be formed in various shapes and sizes by adjusting process conditions of a reactive ion etching process, that is, etching gas, pressure, temperature, electrode height, and power.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 피라미드 구조에 있어, 너비(width)에 대한 높이(height)의 비(height/width)가 약 0.75 내지 약 1.1일 수 있다. 또한, 상기 비율을 유지하는 범위에서, 수 나노미터 내지 수백 나노미터의 높이 및 너비를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 피라미드의 너비는 약 100 내지 약 300 nm, 높이는 약 150 내지 약 350 nm일 수 있다. 본 발명에 따르면 상기와 같이 제1습식 식각 및 반응성 이온 식각 공정을 단계적으로 수행함으로써 기판의 결정 구조에 관계없이 표면에 균일한 피라미드 구조가 형성될 수 있다. 이에 따라 표면으로부터 반사되는 빛의 양이 감소하여 낮은 반사도를 구현할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the height / width of the pyramid structure may be about 0.75 to about 1.1. Further, in the range of maintaining the above ratio, it may have a height and a width of several nanometers to several hundred nanometers. For example, the width of the pyramid may be from about 100 to about 300 nm and the height from about 150 to about 350 nm. According to the present invention, by performing the first wet etching and the reactive ion etching process stepwise as described above, a uniform pyramid structure can be formed on the surface regardless of the crystal structure of the substrate. Accordingly, the amount of light reflected from the surface is reduced, so that a low reflectivity can be realized.

그러나, 상기 반응성 이온 식각 공정의 플라즈마 충격에 의한 표면 손상이 발생할 수 있다. 표면 손상을 제거하지 않으면 표면 재결합 속도 상승으로 인하여 전류값이 감소하게 되며, 이로부터 셀 변환 효율의 증가도 기대하기 어렵다. 즉, 반응성 이온 식각 공정에 의해 반사도가 낮아져 빛 흡수가 증가할 수 있지만, 이와 함께 발생하는 표면 손상으로 인해 전자-정공쌍의 소멸도 빨라지므로 증가된 빛 흡수의 효과를 얻을 수 없게 된다. 이는 낮은 Voc 와 FF의 원인이 된다. However, surface damage caused by the plasma impact of the reactive ion etching process may occur. If the surface damage is not removed, the current value is decreased due to the increase of the surface recombination speed, and it is difficult to expect an increase in the cell conversion efficiency. That is, although the reflectance is lowered by the reactive ion etching process, the light absorption can be increased. However, due to the surface damage caused by the reactive ion etching process, the disappearance of the electron-hole pairs is also accelerated so that the increased light absorption effect can not be obtained. This causes low Voc and FF.

또한 상기 반응성 이온 식각 공정으로 생성된 피라미드 구조가 너무 날카롭게(needle) 유지되면 피라미드의 상층 부분에서 높은 누설 전류(leakage current)가 발생하게 될 수 있다. Also, if the pyramid structure produced by the reactive ion etching process is held too sharp, a high leakage current may be generated in the upper layer portion of the pyramid.

따라서 낮은 반사도를 유지하면서 전기적 표면 손상을 제거하기 위해, 상기 반응성 이온 식각 공정 후에, 표면 손상 제거(damage removal etching, DRE) 공정을 실시한다.Therefore, after the reactive ion etching process, a damage removal etching (DRE) process is performed to remove electrical surface damage while maintaining a low reflectance.

상기 표면 손상 제거 공정은 반응성 이온 식각 공정에서 발생한 표면 손상을 제거하기 위한 것이지만, 상기 표면 손상 제거 공정을 지나치게 진행하게 되면 표면이 과도하게 식각되어 반응성 이온 식각 공정에 의해 형성된 피라미드가 제거되어 낮은 반사도 효과를 얻을 수 없다. 따라서, 상기 표면 손상 제거 공정은 반응성 이온 식각 공정에 의해 형성된 피라미드 구조를 유지하는 동시에 O2에 의해 생성된 산화막을 제거하고 표면 손상도 효과적으로 제거할 수 있는 최적의 조건으로 수행할 필요가 있다. The surface damage removal process is to remove the surface damage caused by the reactive ion etching process. However, if the surface damage removal process is performed excessively, the surface is excessively etched and the pyramid formed by the reactive ion etching process is removed, Can not be obtained. Therefore, it is necessary to perform the surface damage removing process in an optimal condition that can maintain the pyramid structure formed by the reactive ion etching process, remove the oxide film generated by O 2 , and effectively remove surface damage.

본 발명의 표면처리 방법에 따르면, 상기 표면 손상 제거 공정으로 제2 습식 식각을 수행한다. 보다 구체적으로, 상기 제2 습식 식각 공정은 HF, HNO3, 및 H2O를 포함하는 산 용액을 이용하여 수행하며, HF: HNO3: H2O를 약 1: 13 내지 17: 15 내지 19, 바람직하게는 약 1: 15: 17 의 부피비로 포함하는 용액을 이용하여 수행할 수 있다. 상기와 같은 조건으로 표면 손상 제거 공정을 수행함으로써, 표면의 과도한 식각 없이 반응성 이온 식각 공정에 의해 형성된 피라미드의 구조를 유지하고, 상기 피라미드 구조의 너비에 대한 높이의 비를 유지하면서도 피라미드 구조의 상층 부분을 부드럽게(smoothly) 만들어 반사도를 향상시고, 누설 전류의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 후속하는 반사방지막의 형성 공정에서 효과적인 반사방지막의 증착(deposition)을 가능하게 하여 이와의 시너지 효과로 반사도가 추가로 향상되는 효과를 가져올 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 표면 손상 제거 공정을 실시함으로써 상기 표면 손상 제거 공정을 수행하기 전보다 반사도가 약 1 내지 약 3% 더 향상될 수 있다. According to the surface treatment method of the present invention, the second wet etching is performed in the surface damage removing step. More specifically, the second wet-etch process is performed using an acid solution comprising HF, HNO 3 , and H 2 O, and a ratio of HF: HNO 3 : H 2 O of about 1:13 to 17:15 to 19 , Preferably in a volume ratio of about 1: 15: 17. By performing the surface damage removing process under the above conditions, the structure of the pyramid formed by the reactive ion etching process can be maintained without excessive etching of the surface, and the height ratio of the height of the pyramid structure to the width of the pyramid structure can be maintained, So as to improve the reflectivity and prevent the leakage current from being generated. In addition, it is possible to deposit an effective anti-reflection film in the subsequent process of forming an anti-reflection film, and the synergy effect of the anti-reflection film can further improve the reflectivity. According to an embodiment of the present invention, by implementing the surface damage removal process, the reflectance can be improved by about 1 to about 3% more than before the surface damage removal process is performed.

이때 제2 습식 식각 공정의 공정 온도는 상온으로, 예를 들어 약 20 내지 약 30℃로 할 수 있으며, 약 10초 내지 약 60초 동안, 바람직하게는 약 20초 내지 약 50초 동안 침지하여 수행할 수 있다. The process temperature of the second wet etching process may be room temperature, for example, from about 20 to about 30 캜, and preferably from about 10 seconds to about 60 seconds, preferably from about 20 seconds to about 50 seconds Followed by immersion.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 습식 식각 공정에 의한 식각량이 상기 제2 습식 식각 공정을 수행하기 전의 기판의 중량에 대하여, 약 0.009 내지 약 0.035%가 되도록 상기 제2 습식 식각 공정을 수행할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the etching amount by the second wet etching process is about 0.009 to about 0.035%, relative to the weight of the substrate before the second wet etching process The second wet etching process may be performed.

상기와 같은 본 발명의 표면 처리 방법을 이용하여 표면 처리를 수행한 기판은 약 9 내지 약 12%의 표면 반사율을 나타낼 수 있다. The substrate having been subjected to the surface treatment using the surface treatment method of the present invention may exhibit a surface reflectance of about 9 to about 12%.

상기와 같이 표면 처리 공정을 거친 기판에 대해 이후에 태양전지의 일반적인 제조방법에 따라 에미터층, 반사방지막, 전면전극 및 후면전극을 형성함으로써 고효율의 태양전지를 수득할 수 있다.A high efficiency solar cell can be obtained by forming an emitter layer, an antireflection film, a front electrode, and a rear electrode on a substrate subjected to the surface treatment process as described above according to a general manufacturing method of a solar cell.

보다 구체적으로는, 표면처리된 상기 태양전지용 기판의 상부에 에미터층을 형성한다. 상기 에미터층에는 상기 기판과 반대되는 불순물로 도핑함으로써 P-N 접합(P-N junction)을 형성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에미터층은 약 100 내지 약 500nm의 두께로 얕은 에미터층 형성하여 고효율 태양전지에 적용할 수 있다. More specifically, an emitter layer is formed on the surface-processed solar cell substrate. The P-N junction (P-N junction) can be formed by doping the emitter layer with an impurity opposite to the substrate. According to an embodiment of the present invention, the emitter layer may be formed in a shallow emitter layer having a thickness of about 100 nm to about 500 nm to be applied to a high efficiency solar cell.

또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에미터층은 광전변환 효율이 고효율인 높은 면저항, 예를 들어 약 85 내지 약 100Ω/sq 의 면저항을 가질 수 있다. Also, according to an embodiment of the present invention, the emitter layer may have a high sheet resistance with high photoelectric conversion efficiency, for example, a sheet resistance of about 85 to about 100? / Sq.

다음에, 상기 에미터층의 상부에 반사방지막을 형성한다. Next, an antireflection film is formed on the upper portion of the emitter layer.

상기 반사방지막은 진공 증착법, 화학 기상 증착법, 스핀 코팅, 스크린 인쇄 또는 스프레이 코팅에 의해 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 상기 반사방지막은 예를 들면 실리콘 질화막, 수소를 포함한 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화 질화막, MgF2, ZnS, TiO2 및 CeO2로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 단일막 또는 2개 이상의 막이 조합된 다층막 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반사방지막은 약 2.0 내지 약 2.2의 굴절률을 가지는 실리콘 질화막으로, 약 75 내지 약 85nm의 두께로 형성할 수 있다.The antireflection film may be formed by vacuum deposition, chemical vapor deposition, spin coating, screen printing or spray coating, but is not limited thereto. The antireflection film may be formed of any one single film selected from the group consisting of, for example, a silicon nitride film, a silicon nitride film including hydrogen, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, MgF 2 , ZnS, TiO 2 and CeO 2 , But it is not limited thereto. According to one embodiment of the present invention, the anti-reflection film is a silicon nitride film having a refractive index of about 2.0 to about 2.2, and may have a thickness of about 75 to about 85 nm.

다음에 은(Ag) 페이스트를 스크린 프린트한 후 열처리하여 전면 전극을 형성하고 알루미늄 페이스트를 기판의 배면에 프린팅한 후 열처리하여 후면 전극을 형성함으로써 태양전지를 제조할 수 있다. 상기 알루미늄(Al) 페이스트의 열처리시 알루미늄이 기판의 배면을 통해 확산됨으로써 후면 전극과 기판의 경계면에 후면 전계(Back Surface field)층이 형성될 수 있다. 후면 전계층이 형성되면 캐리어가 기판의 배면으로 이동하여 재결합되는 것을 방지할 수 있으며, 캐리어의 재결합이 방지되면 개방전압이 상승하여 태양전지의 효율이 향상될 수 있다.
Next, a silver paste is screen printed and then heat treated to form a front electrode, and an aluminum paste is printed on the back surface of the substrate, followed by heat treatment to form a rear electrode, thereby manufacturing a solar cell. During the heat treatment of the aluminum (Al) paste, aluminum may diffuse through the backside of the substrate, thereby forming a back surface field layer at the interface between the backside electrode and the substrate. If the rear layer is formed, the carrier can be prevented from moving to the rear surface of the substrate and recombined. If the recombination of the carriers is prevented, the open voltage increases and the efficiency of the solar cell can be improved.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples according to the present invention. It is to be understood, however, that these embodiments are merely illustrative of the invention and are not intended to limit the scope of the invention.

<< 실시예Example >>

실시예Example 1 One

3족 원소의 불순물이 도핑된 p-type 유사 단결정 기판(MLM wafer, Grade B)을 준비하였다. 기판에 대해 HF: HNO3: H2O 를 1:3:2 부피비로 포함하는 용액에 온도 7℃에서 1분 30초 동안 침지하여 제1 습식 식각을 수행함으로써 절단 데미지 제거와 제1텍스쳐링을 동시에 진행하였다. 상기 제1텍스쳐링에 의해 표면으로부터 3 내지 5 ㎛의 깊이로 식각이 이루어졌다. Doped Group III element impurity A p-type similar single crystal substrate (MLM wafer, Grade B) was prepared. To the substrate HF: HNO 3: a cut damage removal of the first texturing at the same time by performing the first wet etching by immersing in a temperature 7 ℃ to a solution comprising 2 volume ratio for 1.5 minutes: the H 2 O 1: 3 . Etching was performed at a depth of 3 to 5 탆 from the surface by the first texturing.

다음에, 에칭 가스로 Cl2/SF6/O2를 사용하여 반응성 이온 식각 공정을 실시하였다. 상기 반응성 이온 식각 공정에 의해 생성된 pyramid 구조물들은 높이(Height)와 너비(width)의 비 H/W가 0.75 내지 1.1의 분포를 나타내었다.Next, a reactive ion etching process was performed using Cl 2 / SF 6 / O 2 as an etching gas. The pyramid structures produced by the reactive ion etching process exhibited a ratio of height to width H / W of 0.75 to 1.1.

제2습식 식각으로 HF: HNO3: H2O 를 1:15:17의 부피비로 포함하는 용액에 온도 25℃에서 30초 동안 침지하여 식각을 수행하기 전에 비하여 0.025%의 중량이 감소되도록 식각함으로써 표면 처리를 완료하였다. By etching such that the immersion of 0.025% by weight lower than those prior to performing the etching at a temperature 25 ℃ the solution containing H 2 O in a volume ratio of 1:15:17 for 30 seconds: the second wet etch in HF: HNO 3 The surface treatment was completed.

POCL3을 사용하는 확산 공정 통해 인(P)을 도핑하여 85 Ω/sq 저항을 가지는 에미터층을 형성하였다. 상기 에미터층 상에 PECVD 장비를 이용하여 2.0~2.2 의 범위 내의 굴절률을 가지는 실리콘 질화막을 두 층으로 하여 총 85nm 두께로 형성하였다. Phosphorus (P) was doped through a diffusion process using POCL 3 to form an emitter layer having a resistance of 85 Ω / sq. A silicon nitride film having a refractive index in the range of 2.0 to 2.2 was formed on the emitter layer using PECVD equipment to have a total thickness of 85 nm.

Al paste 를 이용하여 후면에 스크린 프린팅 진행하고, 200℃미만의 온도에서 dry공정을 거친 후, Ag paste를 사용하여 70 ㎛ 크기의 폭으로 전면 전극을 형성하며, 200℃ 미만의 온도에서 dry공정을 거친 후, 940℃의 belt 소성로(firing)에서 소결하여 전면 전극 및 후면 전극을 형성하였다.
Screen printing is performed on the back surface using Al paste. Dry process is performed at a temperature of less than 200 ° C. Ag paste is used to form a front electrode with a width of 70 μm. Dry process is performed at a temperature of less than 200 ° C. After roughing, the front electrode and the rear electrode were formed by sintering in a belt firing at 940 ° C.

비교예Comparative Example 1 One

반응성 이온 식각 공정을 수행하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 태양전지를 제조하였다.
A solar cell was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the reactive ion etching process was not performed.

<< 실험예Experimental Example >>

표면 처리 결과 평가Evaluation of surface treatment results

도 4는 상기 실시예 1에서 반응성 이온 식각 공정까지 수행한 후의 기판의 표면을 주사 전자 현미경을 이용하여 70,000배 확대하여 촬영한 사진이다.FIG. 4 is a photograph of the surface of the substrate after performing the reactive ion etching process in Example 1, taken at a magnification of 70,000 times using a scanning electron microscope.

도 5는 상기 실시예 1에서 반응성 이온 식각 공정 및 제2 습식 식각 공정까지 수행한 후의 기판의 표면을 주사 전자 현미경을 이용하여 5,000배 확대하여 촬영한 사진이다. FIG. 5 is a photograph of the surface of the substrate after the reactive ion etching process and the second wet etching process performed in Example 1 is enlarged 5,000 times using a scanning electron microscope.

도 6은 표면 처리를 수행하기 전의 기판과, 상기 실시예 1 및 비교예 1에서 표면 처리 공정을 수행한 후의 기판의 반사도를 나타내는 그래프이다.
6 is a graph showing the reflectance of the substrate before the surface treatment is performed and the reflectance of the substrate after the surface treatment process is performed in the first and the first comparative examples.

태양전지의 전기적 성능 평가Evaluation of electrical performance of solar cell

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 태양전지의 전기적 성능을 ASTM G-173-03에 따라 AM 1.5 태양 조건 하에서 중국에 소재하는 Hanwha Solarone limited(HSOL)의 solar tester, H.a.l.m cetis PV-products를 사용하여 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 하기 표1에서, Isc는 임피던스가 낮을 때 단락 회로 조건에 상응하는 태양전지를 통해 전달되는 최대 전류를 의미 또 한 태양전지 양단의 전압이 0 일 때 흐르는 전류이며 단위 면적당 흐르는 전류를 Jsc, Voc는 전류가 0일 때 태양전지 양단에 나타나는 전압으로 태양전지로부터 얻을 수 있는 최대 전압 의미하며, 병렬저항은 어떤 회로를 병렬로 접속한 저항을 말하며 낮은 병렬저항은 누설전류를 일으켜 전류 전압을 감소시킨다. 직렬 저항(RS)는 태양전지 상부와 하부 전극 사이에 직렬(series)로 작용하는 저항으로, 태양전지의 에미터와 베이스를 통한 전류 흐름. 즉 수직 저항성분을 RS라 정의하고 큰 영향을 받는 파라미터는 FF이다. FF[%]는 태양전지 품질에 있어서 가장 중요한 척도이며, Fill Factor는 최대 전력을 개방전압과 단락 전류에서 출력하는 이론상 전력과 비교하여 계산, Eta[%]는 효율을 의미하며 태양전지의 성능을 나타내는 가장 중요한 인자로 태양으로부터 입사된 에너지에 대한 출력에너지의 비로 정의된다.
The electrical performances of the solar cells prepared in Example 1 and Comparative Example 1 were measured according to ASTM G-173-03 using solar tester, Halm cetis PV-products of Hanwha Solarone limited (HSOL) The results are shown in Table 1 below. In Table 1, Isc means the maximum current that is transmitted through the solar cell corresponding to the short circuit condition when the impedance is low. Also, the current flowing when the voltage across the solar cell is zero is Jsc, The voltage appearing across the solar cell when the current is zero means the maximum voltage that can be obtained from the solar cell. Parallel resistors refer to resistors connected in parallel with certain circuits, while low parallel resistors cause leakage currents to reduce the current voltage. A series resistance (RS) is a series of resistors between the top and bottom electrodes of the solar cell, which flows through the emitter and base of the solar cell. That is, the vertical resistance component is defined as RS, and the parameter that is greatly affected is FF. FF [%] is the most important measure for solar cell quality, and Fill Factor is calculated by comparing the maximum power with the theoretical power output from open-circuit voltage and short-circuit current. Eta [%] Is defined as the ratio of the output energy to the energy incident from the sun.

Eta(%)Eta (%) Voc(mV)Voc (mV) Isc
(A)
Isc
(A)
Jsc(mA/cm2)Jsc (mA / cm 2 ) Rs(Ω)Rs (Ω) Rsh(Ω)Rsh (Ω) FF(%)FF (%)
비교예 1Comparative Example 1 17.1317.13 629629 8.598.59 35.2935.29 0.00170.0017 390390 77.1877.18 실시예 1Example 1 18.0918.09 634634 8.878.87 36.4436.44 0.00130.0013 557557 78.2878.28

상기 표 1의 결과와 같이 본 발명의 표면처리 방법을 실시한 기판을 사용하여 제조한 태양전지의 경우, 습식 식각만으로 표면처리를 수행한 기판에 비해, 전기적 성능이 향상됨을 알 수 있다. As shown in Table 1, in the case of the solar cell manufactured using the substrate having the surface treatment method of the present invention, the electrical performance is improved as compared with the substrate subjected to the surface treatment only by wet etching.

Claims (9)

유사 단결정 기판인 태양전지용 기판에 대해 제1습식 식각을 수행하는 단계;
반응성 이온 식각(reactive ion etching)을 수행하는 단계; 및
HF: HNO3: H2O를 1 : 13 내지 17 : 15 내지 19의 부피비로 포함하는 용액을 이용하여 제2습식 식각을 수행하는 단계를 포함하는, 태양전지용 기판의 표면처리 방법.
Performing a first wet etching on a substrate for a solar cell which is a pseudo-crystalline substrate;
Performing reactive ion etching; And
HF: HNO 3: H a 2 O 1: 13 to 17: 15 by using a solution containing in a volume ratio of 19 to surface treatment method of a solar cell substrate including the step of performing a second wet etching process.
제1항에 있어서, 상기 제1습식 식각에 의해 절단 데미지 제거(saw damage removal) 및 제1 텍스쳐링(texturing)이 동시에 수행되는 태양전지용 기판의 표면처리 방법.
The method according to claim 1, wherein saw damage removal and first texturing are simultaneously performed by the first wet etching.
제1항에 있어서, 상기 제1습식 식각은 HF: HNO3: H2O를 1 : 2 내지 4 : 1 내지 3의 부피비로 포함하는 용액을 이용하여 수행하는 태양전지용 기판의 표면처리 방법.
The method of claim 1, wherein the first wet etching is performed using a solution containing HF: HNO 3 : H 2 O in a volume ratio of 1: 2 to 4: 1 to 3.
제1항에 있어서, 상기 반응성 이온 식각에 의해 제2 텍스쳐링을 수행하여 상기 기판의 표면에 피라미드 구조를 형성하는 태양전지용 기판의 표면처리 방법.
The method according to claim 1, wherein a second texturing is performed by the reactive ion etching to form a pyramid structure on the surface of the substrate.
제1항에 있어서, 상기 반응성 이온 식각은 Cl2, SF6, 및 O2 를 포함하는 가스를 이용하여 수행하는 태양전지용 기판의 표면처리 방법.
The method of claim 1, wherein the reactive ion etching is performed using a gas including Cl 2 , SF 6 , and O 2 .
제4항에 있어서, 상기 피라미드 구조의 너비(width)에 대한 높이(height)의 비(height / width)는 0.75 내지 1.1인 태양전지용 기판의 표면처리 방법.
5. The method of claim 4, wherein the pyramid structure has a height to width ratio of 0.75 to 1.1.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제2 습식 식각 공정은 20 내지 30℃의 온도에서 10초 내지 60초 동안 수행하는 태양전지용 기판의 표면처리 방법.
The method according to claim 1, wherein the second wet etching process is performed at a temperature of 20 to 30 占 폚 for 10 seconds to 60 seconds.
삭제delete
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