KR101442012B1 - 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents
태양전지 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101442012B1 KR101442012B1 KR1020130056536A KR20130056536A KR101442012B1 KR 101442012 B1 KR101442012 B1 KR 101442012B1 KR 1020130056536 A KR1020130056536 A KR 1020130056536A KR 20130056536 A KR20130056536 A KR 20130056536A KR 101442012 B1 KR101442012 B1 KR 101442012B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- substrate
- layer
- solar cell
- type
- type silicon
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 134
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 46
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 46
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 14
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 12
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 11
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 8
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000011899 heat drying method Methods 0.000 claims description 7
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 7
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 6
- 238000005215 recombination Methods 0.000 claims description 6
- 230000006798 recombination Effects 0.000 claims description 6
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 claims description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract description 94
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 6
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 abstract description 4
- 230000008439 repair process Effects 0.000 abstract 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 7
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 5
- 239000002003 electrode paste Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N phosphinic chloride Chemical compound ClP=O RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000003682 fluorination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption 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
- 230000000737 periodic effect 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
- H01L31/04—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
-
- 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
- H01L31/04—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
-
- 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
-
- 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
Abstract
본 발명은 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 표면조직화 처리된 기판의 전면 중 에지 부분을 제외한 나머지 부분을 도핑 처리하여 상기 기판(311)과의 P-N 접합을 형성한 상태에서 상기 기판과 함께 광전효과를 나타내는 이미터 층이나 컬렉터 층으로 된 전면 층을 형성함으로써 상기 전면 층이 형성되지 않은 기판의 에지 부분에서 P-N 접합 밴드 갭 상에서 전위장벽을 만들어 상기 전면 층과 상기 기판의 후면의 단락을 원천적으로 방지하는 절연 성능을 나타내도록 한다.
본 발명은 스크린 인쇄 후 열처리 건조 방식으로 기판의 전면 중 상기 전면 층이 형성되지 않은 상기 에지 부분에서 P-N 접합 밴드 갭 상에서 전위장벽을 만들어 상기 전면 층과 상기 기판의 후면의 단락을 원천적으로 방지하는 절연 성능을 나타내므로 누설전류를 줄여 광전 효율을 증대할 수 있으며, 특히 유지보수비가 많이 드는 레이저를 이용하여 기판 전면에 절연 홈을 형성하거나 유지보수비가 많이 드는 스폰지 롤러를 포함하는 에칭 케미컬 수조 이용하여 기판 측면과 후면에 절연 면을 형성하는 종래의 태양전지 제조방법에 비해 상대적으로 저렴한 비용으로 제조공정을 단순화함으로써 태양전지 제조원가를 절감할 수 있다.
본 발명은 스크린 인쇄 후 열처리 건조 방식으로 기판의 전면 중 상기 전면 층이 형성되지 않은 상기 에지 부분에서 P-N 접합 밴드 갭 상에서 전위장벽을 만들어 상기 전면 층과 상기 기판의 후면의 단락을 원천적으로 방지하는 절연 성능을 나타내므로 누설전류를 줄여 광전 효율을 증대할 수 있으며, 특히 유지보수비가 많이 드는 레이저를 이용하여 기판 전면에 절연 홈을 형성하거나 유지보수비가 많이 드는 스폰지 롤러를 포함하는 에칭 케미컬 수조 이용하여 기판 측면과 후면에 절연 면을 형성하는 종래의 태양전지 제조방법에 비해 상대적으로 저렴한 비용으로 제조공정을 단순화함으로써 태양전지 제조원가를 절감할 수 있다.
Description
본 발명은 태양전지에 관한 것이며, 더욱 상세히는 기판의 전면 중 에지 부분을 제외한 나머지 부분에만 기판과 함께 광전효과를 나타내는 이미터(emitter) 층이나 컬렉터(collector) 층을 형성하는 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 태양전지의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 1에 나타낸 태양전지(100)는 P형 실리콘 기판(111)의 표면 전체에 연결되어 형성된 N형 이미터 층(112)을 상기 기판(111)의 전면 양측에서 분리하여 전기적으로 단절함으로써 상기 기판(111)의 전면과 후면의 단락에 기인하는 누설전류를 방지하기 위한 절연 홈(114)을 형성한 실시예이다.
참고로, 특허문헌1은 도 1에 나타낸 태양전지와 유사하게 기판의 전면 양측에 절연 홈을 형성한 다른 태양전지를 게시하고 있다.
도 2는 도 1의 태양전지 제조방법(S100)을 나타낸 순서도이고, 도 3은 도 1의 태양전지 제조방법(S100)을 나타낸 공정도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 도 1에 나타낸 태양전지(100)는 다음과 같이 제조된다.
먼저, 태양전지(100)의 표면 반사 손실을 줄이고 입사 경로를 증가시킴으로써 광 흡수율을 높이고 태양전지의 전류를 증가시키기 위하여, P형 실리콘 기판(111)을 표면조직화(texturing) 처리하여 표면에 요철 형상의 패턴을 형성한다(S110).
이어서, 표면조직화 처리된 상기 기판(111)의 전면과 후면 및 측면 전부를 도핑 처리하여 상기 기판(111)과의 P-N 접합을 형성한 상태에서 상기 기판(111)과 함께 광전효과를 나타내는 N형 이미터 층(112)을 형성한다(S120).
이때, N형 이미터 층(112)은 물질 또는 전하의 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동하는 확산현상을 이용하는 기판 표면의 도핑 처리 공정을 통해 형성된다.
예컨대, P-N 접합을 위한 N형 이미터 층(112)은 원소주기율표 Ⅴ족에 속하는 인(P)과 같은 N형 불순물을 포함하는 POCl3, H3PO4 등을 고온에서 확산시켜 형성한다.
이 경우, P형 실리콘 기판(111)에 인(P)과 같은 N형 불순물을 증착하고 적어도 850℃ 이상의 확산로에서 이 불순물을 실리콘 속으로 밀어 넣어 확산시킴으로써 도핑 처리가 완료되며, 일 예로 고온의 POCl3과 O2가 확산로 안에서 서로 반응하여 P2O5층을 형성하고 고온의 열처리를 하면 P2O5 층의 인(P)이 실리콘(Si) 속으로 확산되어 N형 이미터 층(112)이 형성되며, 이때 인(P)과 실리콘 내부에서 석출된 불순물을 포함하는 산화물(PSG: Phosphorous Silicate Glass)층이 더 형성되는데, 이 산화물층은 도핑공정 이후에 농도 5%로 희석된 불화수소(HF)의 수용액에서 15초 내외로 침지하여 실리콘 표면에 손상 없이 제거할 수 있다.
참고로, N형 실리콘 기판에 붕소(B)와 같은 P형 불순물을 증착하고 적어도 850℃ 이상의 확산로에서 이 불순물을 실리콘 속으로 밀어 넣어 확산시킴으로써 도핑 처리가 완료되는 경우에는 붕소(B)와 실리콘 내부에서 석출된 불순물을 포함하는 산화물(BSG: Boron Silicate Glass)층이 더 형성되는데, 이 산화물층은 도핑공정 이후에 농도 5%로 희석된 불화수소(HF)의 수용액에서 15초 내외로 침지하여 실리콘 표면에 손상 없이 제거할 수 있다.
이어서, 상기 기판(111)의 전면의 N형 이미터 층(112) 위에 반사 방지막(113)(ARC: Anti-Reflection Coating layer)을 형성한다(S130).
이어서, 스크린 인쇄 후 열처리 건조 방식으로 상기 반사 방지막(113)을 관통하여 상기 N형 이미터 층(112)과 접속하는 복수의 전면 전극(115) 및 상기 반사 방지막(113)을 관통하여 상기 P형 실리콘 기판(111)과 접속하는 복수의 후면 전극(116)을 형성한다(S140).
이때, 상기 전면 전극(115)은 Ag과 유리 프리트(frit) 등이 포함된 전면 전극용 페이스트를 마스크를 사용하여 상기 반사 방지막(113) 위에 스크린 인쇄한 후 열처리와 소성 과정을 통해 포함된 은(Ag)이 고온에서 액상이 되었다가 다시 고상으로 재결정되면서, 상기 반사 방지막(113)을 관통하는 파이어 스루(fire through) 현상에 의해 상기 N형 이미터 층(112)과 접속하게 된다.
또한, 상기 후면 전극(116)은 AgAl을 포함하는 후면 전극용 페이스트를 마스크를 사용하여 상기 기판(111)의 후면 위에 스크린 인쇄한 후 열처리와 소성 과정을 통해 포함된 은(Ag)이 고온에서 액상이 되었다가 다시 고상으로 재결정되면서, 상기 반사 방지막(113)을 관통하는 파이어 스루(fire through) 현상에 의해 상기 P형 실리콘 기판(111)과 접속하게 되고, 이처럼 상기 후면 전극(116)을 형성할 때 Al과 붕소(B)를 포함하는 후면 전계층용 페이스트를 마스크를 사용하여 상기 기판(111)의 후면 위에 전극이 형성되지 않는 부분에 스크린 인쇄한 후 열처리와 소성 처리하면 광전효과에 의해 분리된 전자 정공 쌍의 재결합을 방지함으로써 광전 효율을 개선하는 후면 전계층(117)(BSF: Back Surface Field layer)이 더 형성된다.
이 후면 전계층(117)은 상기 기판(111)이 N형 실리콘 기판인 경우에도 이 N형 실리콘 기판의 후면에 형성될 수 있으며, 이 경우에는 Al과 인(P)을 포함하는 후면 전계층용 페이스트를 사용한다.
이어서, 레이저를 이용하여 상기 P형 실리콘 기판(111)의 표면 전체에 연결되어 형성된 N형 이미터 층(112)을 상기 기판(111)의 전면 양측에서 분리하여 상기 P형 실리콘 기판(111)과 N형 이미터 층(112)을 전기적으로 단절함으로써 상기 기판(111)의 전면과 후면의 단락에 기인하는 누설전류를 방지하기 위한 절연 홈(114)을 형성한다(S150).
참고로, 도 1과 도 3에서는 레이저를 이용하여 상기 P형 실리콘 기판(111)의 표면 전체에 연결되어 형성된 N형 이미터 층(112)을 상기 기판(111)의 전면 양측에서 분리하여 상기 P형 실리콘 기판(111)과 N형 이미터 층(112)을 전기적으로 단절하는 실시예를 나타내고 있으나, 상기 기판(111)의 후면 양측에 상기 절연 홈(114)을 형성할 수도 있다.
하지만, 상기와 같이 제조되는 도 1에 나타낸 종래의 태양전지(100)는 에지 부분에 절연 홈(114)을 형성하므로 에지 부분이 취약해져 파손율의 증가 원인이 되고, 특히 레이저를 이용하여 형성한 상기 절연 홈(114)과 그 주변에 잔여물이 쌓이기 때문에 수광 면적이 감소하여 태양전지의 단락전류밀도가 줄어들고, 잔여물을 통하여 측면으로 누설전류가 발생하여 광전 효율이 저하되는 단점이 있다.
도 3은 종래의 다른 태양전지의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 3에 나타낸 다른 태양전지(200)는 P형 실리콘 기판(211)의 표면 전체에 연결되어 형성된 N형 이미터 층(212)을 상기 기판(211)의 측면 하단에서 분리하여 전기적으로 단절함으로써 상기 기판(211)의 전면과 후면의 단락에 기인하는 누설전류를 방지하기 위한 절연 면(214)을 형성한 실시예이다.
도 4는 도 3의 태양전지 제조방법(S200)을 나타낸 순서도이고, 도 5는 도 3의 태양전지 제조방법(S200)을 나타낸 공정도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 도 3에 나타낸 다른 태양전지(200)는 다음과 같이 제조된다.
먼저, 태양전지(200)의 표면 반사 손실을 줄이고 입사 경로를 증가시킴으로써 광 흡수율을 높이고 태양전지의 전류를 증가시키기 위하여, P형 실리콘 기판(211)을 표면조직화 처리하여 표면에 요철 형상의 패턴을 형성한다(S210).
이어서, 표면조직화 처리된 상기 기판(211)의 전면과 후면 및 측면 전부를 도핑 처리하여 상기 기판(211)과의 P-N 접합을 형성한 상태에서 상기 기판(211)과 함께 광전효과를 나타내는 N형 이미터 층(212)을 형성한다(S220).
이때, N형 이미터 층(212)은 상기한 도 1 내지 도 3을 참고하는 실시예에서 설명한 확산현상을 이용하는 기판 표면의 도핑 처리 공정을 통해 형성되며, 상기한 산화물층, 즉 PSG층이 더 형성된다.
이어서, 스폰지 롤러(211A)를 포함하는 에칭 케미컬 수조(210A)를 이용하여 스폰지 롤러(211A)와 에칭액(예컨대, 질산과 불산)에 부유시켜 기판 측면 하단과 후면의 N형 이미터 층(212)을 에칭하여 제거하여 상기 P형 실리콘 기판(211)과 N형 이미터 층(212)을 전기적으로 단절함으로써 상기 기판(211)의 전면과 후면의 단락에 기인하는 누설전류를 방지하기 위한 절연 면(214)을 형성한다(S230).
이때, 상기 기판(211)이 에칭 케미컬 수조(210A)에 배치된 스폰지 롤러(211A) 위나 에칭액 위를 지나는 동안 기판 측면 하단과 후면의 N형 이미터 층(212)이 에칭되어 제거된다.
또한, 이때 상기 N형 이미터 층(212)이 형성될 때 더 형성된 상기한 산화물층, 즉 PSG층은 상기한 불화수소(HF)의 수용액을 이용하여 제거할 수 있다.
이어서, 상기 기판(211)의 전면의 N형 이미터 층(212) 위에 반사 방지막(213)(ARC)을 형성한다(S240).
이어서, 스크린 인쇄 후 열처리 건조 방식으로 상기 반사 방지막(213)을 관통하여 상기 N형 이미터 층(212)과 접속하는 복수의 전면 전극(215) 및 상기 P형 실리콘 기판(211)과 접속하는 복수의 후면 전극(216)을 형성하고(S250), 상기 후면 전극(215) 형성 시, 광전효과에 의해 분리된 전자 정공 쌍의 재결합을 방지함으로써 광전 효율을 개선하는 후면 전계층(215)(BSF)을 더 형성한다.
상기 전면 전극(215)과 후면 전극(216) 및 후면 전계층(217)은 상기한 도 1 내지 도 3을 참고하는 실시예에서 설명한 과정을 통해 형성된다.
하지만, 상기와 같이 제조되는 도 3에 나타낸 종래의 다른 태양전지(200)는 도 1 내지 도 3을 참고하는 실시예에 비해 상대적으로 수광 면적은 증가하였으나 여전히 측면으로 누설전류가 발생하여 광전 효율이 저하되는 단점이 있으며, 특히 기판 측면 하단과 후면을 에칭하기 위해 에칭 케미컬 수조(200A)의 에칭액(예컨대, 질산과 불산) 위를 뜬 상태에서 이송되거나 스폰지 롤러(210A) 위를 지나가기 때문에 이때 케미컬 흄(fume)에 의하여 기판(211)의 상면이나 측면의 N형 이미터 층(212)이 과도하게 에칭되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 표면조직화 처리된 기판의 전면 중 에지 부분을 제외한 나머지 부분을 도핑 처리하여 상기 기판(311)과의 P-N 접합을 형성한 상태에서 상기 기판과 함께 광전효과를 나타내는 이미터 층이나 컬렉터 층으로 된 전면 층을 형성함으로써 상기 전면 층이 형성되지 않은 기판의 에지 부분에서 P-N 접합 밴드 갭 상에서 전위장벽을 만들어 상기 전면 층과 상기 기판의 후면의 단락을 원천적으로 방지하는 절연 성능을 나타내도록 하는 태양전지 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 태양전지는, P형 실리콘 기판 혹은 N형 실리콘 기판 중 어느 하나로 된 기판과; 스크린 인쇄 후 열처리 건조 방식으로 상기 기판의 전면 중 에지 부분을 제외한 나머지 부분에 도핑 처리되어 형성되고, 상기 기판과의 P-N 접합을 형성한 상태에서 상기 기판과 함께 광전효과를 나타내는 이미터 층으로 형성되거나 컬렉터 층으로 형성되는 전면 층; 상기 전면 층 위와 상기 기판의 측면 위에 형성되는 반사 방지막; 상기 반사 방지막을 관통하여 상기 전면 층과 접속하는 복수의 전면 전극; 상기 기판과 접속하는 복수의 후면 전극; 및 상기 기판의 후면에 형성되어 광전효과에 의해 분리된 전자 정공 쌍의 재결합을 방지함으로써 광전 효율을 개선하는 후면 전계층으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 태양전지에 있어서, 상기 기판의 전면 중 상기 전면 층이 형성되지 않은 상기 에지 부분에서 P-N 접합 밴드 갭 상에서 전위장벽을 만들어 상기 전면 층과 상기 기판의 후면의 단락을 원천적으로 방지하는 절연 성능을 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 태양전지 제조방법은, P형 실리콘 기판 혹은 N형 실리콘 기판 중 어느 하나로 된 기판을 표면조직화 처리하는 제1과정과; 스크린 인쇄 후 열처리 건조 방식으로 표면조직화 처리된 상기 기판의 전면 중 에지 부분을 제외한 나머지 부분을 도핑 처리하여 상기 기판과의 P-N 접합을 형성한 상태에서 상기 기판과 함께 광전효과를 나타내는 이미터 층이나 컬렉터 층으로 된 전면 층을 형성함으로써 상기 전면 층이 형성되지 않은 기판의 에지 부분에서 P-N 접합 밴드 갭 상에서 전위장벽을 만들어 상기 전면 층과 상기 기판의 후면의 단락을 원천적으로 방지하는 절연 성능을 나타내도록 하는 제2과정; 상기 전면 층 위와 상기 기판의 측면 위에 반사 방지막을 형성하는 제3과정; 및 스크린 인쇄 후 열처리 건조 방식으로 상기 반사 방지막을 관통하여 상기 전면 층과 접속하는 복수의 전면 전극과 상기 기판과 접속하는 복수의 후면 전극을 형성하는 제4과정;으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 스크린 인쇄 후 열처리 건조 방식으로 기판의 전면 중 상기 전면 층이 형성되지 않은 상기 에지 부분에서 P-N 접합 밴드 갭 상에서 전위장벽을 만들어 상기 전면 층과 상기 기판의 후면의 단락을 원천적으로 방지하는 절연 성능을 나타내므로 누설전류를 줄여 광전 효율을 증대할 수 있으며, 특히 유지보수비가 많이 드는 레이저를 이용하여 기판 전면에 절연 홈을 형성하거나 유지보수비가 많이 드는 스폰지 롤러를 포함하는 에칭 케미컬 수조 이용하여 기판 측면과 후면에 절연 면을 형성하는 종래의 태양전지 제조방법에 비해 상대적으로 저렴한 비용으로 제조공정을 단순화함으로써 태양전지 제조원가를 절감할 수 있다.
도 1은 종래의 태양전지의 구성을 나타낸 단면도.
도 2는 도 1의 태양전지 제조방법을 나타낸 순서도.
도 3은 도 1의 태양전지 제조방법을 나타낸 공정도.
도 4는 종래의 다른 태양전지의 구성을 나타낸 단면도.
도 5는 도 4의 태양전지 제조방법을 나타낸 순서도.
도 6은 도 4의 태양전지 제조방법을 나타낸 공정도.
도 7은 본 발명에 따른 태양전지의 구성을 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 태양전지 제조방법을 나타낸 순서도.
도 9는 본 발명에 따른 태양전지 제조방법을 나타낸 공정도.
도 2는 도 1의 태양전지 제조방법을 나타낸 순서도.
도 3은 도 1의 태양전지 제조방법을 나타낸 공정도.
도 4는 종래의 다른 태양전지의 구성을 나타낸 단면도.
도 5는 도 4의 태양전지 제조방법을 나타낸 순서도.
도 6은 도 4의 태양전지 제조방법을 나타낸 공정도.
도 7은 본 발명에 따른 태양전지의 구성을 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 태양전지 제조방법을 나타낸 순서도.
도 9는 본 발명에 따른 태양전지 제조방법을 나타낸 공정도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 태양전지의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 7에 나타낸 태양전지(300)는 표면조직화 처리된 기판(311)의 전면 중 에지 부분을 제외한 나머지 부분을 도핑 처리하여 상기 기판(311)과 함께 광전효과를 나타내는 이미터 층이나 컬렉터 층으로 된 전면 층(312)을 형성함으로써 상기 기판(311)의 전면 중 상기 전면 층(312)이 형성되지 않은 상기 에지 부분에서 P-N 접합 밴드 갭 상에서 전위장벽을 만들어 상기 전면 층(312)과 상기 기판(311)의 후면의 단락을 원천적으로 방지하는 절연 성능을 나타내도록 하는 실시예이다.
도 8은 도 7의 태양전지 제조방법(S300)을 나타낸 순서도이고, 도 9는 도 7의 태양전지 제조방법(S300)을 나타낸 공정도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 도 7에 나타낸 본 발명에 따른 태양전지(300)는 다음과 같이 제조된다.
먼저, 태양전지(300)의 표면 반사 손실을 줄이고 입사 경로를 증가시킴으로써 광 흡수율을 높이고 태양전지의 전류를 증가시키기 위하여, P형 실리콘 기판 혹은 N형 실리콘 기판 중 어느 하나로 된 기판(311)을 표면조직화 처리하여 표면에 요철 형상의 패턴을 형성한다(S310).
이어서, 스크린 인쇄 후 열처리 건조 방식으로 표면조직화 처리된 상기 기판(311)의 전면 중 에지 부분을 제외한 나머지 부분을 도핑 처리하여 상기 기판(311)과의 P-N 접합을 형성한 상태에서 상기 기판(311)과 함께 광전효과를 나타내는 이미터 층이나 컬렉터 층으로 된 전면 층(312)을 형성함으로써 상기 기판(311)의 전면 중 상기 전면 층(312)이 형성되지 않은 상기 에지 부분에서 P-N 접합 밴드 갭 상에서 전위장벽을 만들어 상기 전면 층(312)과 상기 기판(311)의 후면의 단락을 원천적으로 방지하는 절연 성능을 나타내도록 한다(S320).
이때, 상기 기판(311)이 P형 실리콘 기판이면 N형 이미터 층으로 상기 전면 층(312)을 형성하고, 상기 기판(311)이 N형 실리콘 기판이면 P형 컬렉터 층으로 상기 전면 층(312)을 형성하며, 이 전면 층(312)은 상기한 도 1 내지 도 3을 참고하는 실시예에서 설명한 확산현상을 이용하는 기판 표면의 도핑 처리 공정을 통해 형성된다.
또한, 상기 N형 이미터 층으로 상기 전면 층(312)을 형성할 때 인(P)과 실리콘 내부에서 석출된 불순물을 포함하는 산화물(PSG: Phosphorous Silicate Glass)층이 더 형성되는데, 이 산화물층은 불화수소(HF)의 수용액에서 침지하여 실리콘 표면에 손상 없이 제거한다.
또한, 상기 P형 컬렉터 층으로 상기 전면 층(312)을 형성할 때 붕소(B)와 실리콘 내부에서 석출된 불순물을 포함하는 산화물(BSG: Boron Silicate Glass)층이 더 형성되는데, 이 산화물층은 불화수소(HF)의 수용액에서 침지하여 실리콘 표면에 손상 없이 제거한다.
이어서, 상기 전면 층(312) 위와 상기 기판(311)의 측면 위에 반사 방지막(313)(ARC)을 형성한다(S330).
이어서, 스크린 인쇄 후 열처리 건조 방식으로 상기 반사 방지막(313)을 관통하여 상기 전면 층(312)과 접속하는 복수의 전면 전극(314)과 상기 기판(311)과 접속하는 복수의 후면 전극(315)을 형성한다(S340).
이때, 상기 전면 전극(314)은 Ag과 유리 프리트(frit) 등이 포함된 전면 전극용 페이스트를 마스크를 사용하여 상기 반사 방지막(313) 위에 스크린 인쇄한 후 열처리와 소성 과정을 통해 포함된 은(Ag)이 고온에서 액상이 되었다가 다시 고상으로 재결정되면서, 상기 반사 방지막(313)을 관통하는 파이어 스루(fire through) 현상에 의해 상기 전면 층(312)과 접속하게 된다.
또한, 상기 후면 전극(315)은 AgAl을 포함하는 후면 전극용 페이스트를 마스크를 사용하여 상기 기판(311)의 후면 위에 스크린 인쇄한 후 열처리와 소성 과정을 통해 포함된 은(Ag)이 고온에서 액상이 되었다가 다시 고상으로 재결정되면서, 상기 반사 방지막(313)을 관통하는 파이어 스루(fire through) 현상에 의해 상기 기판(311)과 접속하게 된다.
또한, 이처럼 상기 후면 전극(315)을 형성할 때 후면 전계층용 페이스트를 마스크를 사용하여 상기 기판(311)의 후면 위에 전극이 형성되지 않는 부분에 스크린 인쇄한 후 열처리와 소성 처리하면 광전효과에 의해 분리된 전자 정공 쌍의 재결합을 방지함으로써 광전 효율을 개선하는 후면 전계층(316)(BSF: Back Surface Field layer)이 더 형성되며, 상기 후면 전계층(316) 형성 과정은 상기한 도 1 내지 도 3을 참고하는 실시예로부터 용이하게 이해할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 태양전지(300)는 상기 기판(311)의 전면 중 상기 전면 층(312)이 형성되지 않은 상기 에지 부분에서 P-N 접합 밴드 갭 상에서 전위장벽을 만들어 상기 전면 층(312)과 상기 기판(311)의 후면의 단락을 원천적으로 방지하는 절연 성능을 나타내므로 누설전류를 줄여 광전 효율을 증대할 수 있으며, 특히 유지보수비가 많이 드는 레이저를 이용하여 기판 전면에 상기한 절연 홈(114)을 형성하거나 유지보수비가 많이 드는 스폰지 롤러(210A)를 포함하는 에칭 케미컬 수조(200A) 이용하여 기판 측면과 후면에 상기한 절연 면(214)을 형성하는 종래의 태양전지 제조방법(S100 또는 S200)에 비해 상대적으로 저렴한 비용으로 제조공정을 단순화함으로써 태양전지 제조원가를 절감할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 태양전지 및 그 제조방법은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 그 기술적 정신이 있다.
100: 태양전지 111: P형 실리콘 기판
112: N형 이미터 층 113: 반사 방지막
114: 절연 홈 115: 전면 전극
116: 후면 전극 117: 후면 전계층
200: 태양전지 200A: 에칭 케미컬 수조
210A: 스폰지 롤러 211: P형 실리콘 기판
212: N형 이미터 층 213: 반사 방지막
214: 절연 면 215: 전면 전극
216: 후면 전극 217: 후면 전계층
300: 태양전지 311: 기판
312: 전면 층 313: 반사 방지막
314: 전면 전극 315: 후면 전극
316: 후면 전계층
112: N형 이미터 층 113: 반사 방지막
114: 절연 홈 115: 전면 전극
116: 후면 전극 117: 후면 전계층
200: 태양전지 200A: 에칭 케미컬 수조
210A: 스폰지 롤러 211: P형 실리콘 기판
212: N형 이미터 층 213: 반사 방지막
214: 절연 면 215: 전면 전극
216: 후면 전극 217: 후면 전계층
300: 태양전지 311: 기판
312: 전면 층 313: 반사 방지막
314: 전면 전극 315: 후면 전극
316: 후면 전계층
Claims (9)
- P형 실리콘 기판 혹은 N형 실리콘 기판 중 어느 하나로 된 기판(311)을 표면조직화(texturing) 처리하는 제1과정(S310)과;
스크린 인쇄 후 열처리 건조 방식으로 표면조직화 처리된 상기 기판(311)의 전면 중 에지 부분을 제외한 나머지 부분을 도핑 처리하여 상기 기판(311)과의 P-N 접합을 형성한 상태에서 상기 기판(311)과 함께 광전효과를 나타내는 이미터 층이나 컬렉터 층으로 된 전면 층(312)을 형성함으로써 상기 전면 층(312)이 형성되지 않은 기판(311)의 에지 부분에서 P-N 접합 밴드 갭 상에서 전위장벽을 만들어 상기 전면 층(312)과 상기 기판(311)의 후면의 단락을 원천적으로 방지하는 절연 성능을 나타내도록 하고, 상기 P형 실리콘 기판에 상기 전면 층(312)을 N형 이미터 층으로 형성할 때 더 형성되는 인(P)과 실리콘 내부에서 석출된 불순물을 포함하는 산화물(PSG: Phosphorous Silicate Glass)층 혹은 상기 N형 실리콘 기판에 상기 전면 층(312)을 P형 컬렉터 층으로 형성할 때 더 형성되는 붕소(B)와 실리콘 내부에서 석출된 불순물을 포함하는 산화물(BSG: Boron Silicate Glass)층을 불화수소(HF)의 수용액에서 침지하여 실리콘 표면에 손상 없이 제거하는 제2과정(S320);
상기 전면 층(312) 위와 상기 기판(311)의 측면 위에 반사 방지막(313)을 형성하는 제3과정(S330); 및
스크린 인쇄 후 열처리 건조 방식으로 상기 반사 방지막(314)을 관통하여 상기 전면 층(312)과 접속하는 복수의 전면 전극(314)과 상기 기판(311)과 접속하는 복수의 후면 전극(315)을 형성하는 제4과정(S340);
으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 제4과정(S340)에서는 상기 기판(311)이 상기 후면 전극(315)을 형성할 때 상기 기판(311)의 후면 위에 전극이 형성되지 않는 부분에 광전효과에 의해 분리된 전자 정공 쌍의 재결합을 방지함으로써 광전 효율을 개선하는 후면 전계층(316)(BSF)을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 태양전지 제조방법으로 제조된 것이며,
P형 실리콘 기판 혹은 N형 실리콘 기판 중 어느 하나로 된 기판(311)과;
스크린 인쇄 후 열처리 건조 방식으로 상기 기판(311)의 전면 중 에지 부분을 제외한 나머지 부분에 도핑 처리되어 형성되고, 상기 기판(311)과의 P-N 접합을 형성한 상태에서 상기 기판(311)과 함께 광전효과를 나타내는 이미터(emitter) 층으로 형성되거나 컬렉터(collector) 층으로 형성되는 전면 층(312);
상기 전면 층(312) 위와 상기 기판(311)의 측면 위에 형성되는 반사 방지막(313)(ARC: Anti-Reflection Coating layer);
상기 반사 방지막(313)을 관통하여 상기 전면 층(312)과 접속하는 복수의 전면 전극(314);
상기 기판(311)과 접속하는 복수의 후면 전극(315); 및
상기 기판(311)의 후면에 형성되어 광전효과에 의해 분리된 전자 정공 쌍의 재결합을 방지함으로써 광전 효율을 개선하는 후면 전계층(316)(BSF: Back Surface Field layer);
으로 구성되며,
상기 기판(311)의 전면 중 상기 전면 층(312)이 형성되지 않은 상기 에지 부분에서 P-N 접합 밴드 갭 상에서 전위장벽을 만들어 상기 전면 층(312)과 상기 기판(311)의 후면의 단락을 원천적으로 방지하는 절연 성능을 나타내는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제 3 항에 있어서, 상기 전면 층(312)은 상기 기판(311)이 P형 실리콘 기판이면 N형 이미터 층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제 3 항에 있어서, 상기 전면 층(312)은 상기 기판(311)이 N형 실리콘 기판이면 P형 컬렉터 층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130056536A KR101442012B1 (ko) | 2013-05-20 | 2013-05-20 | 태양전지 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130056536A KR101442012B1 (ko) | 2013-05-20 | 2013-05-20 | 태양전지 및 그 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101442012B1 true KR101442012B1 (ko) | 2014-09-29 |
Family
ID=51760542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130056536A KR101442012B1 (ko) | 2013-05-20 | 2013-05-20 | 태양전지 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101442012B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100590258B1 (ko) | 2002-10-08 | 2006-06-15 | 삼성에스디아이 주식회사 | 스프레이방식을 이용한 태양전지의 제조방법 |
| KR20100119291A (ko) * | 2009-04-30 | 2010-11-09 | 주식회사 효성 | 에지 분리방법 및 그의 태양전지 |
| JP2011129867A (ja) | 2009-11-17 | 2011-06-30 | Shirakuseru Kk | ボロン拡散層を有するシリコン太陽電池セル及びその製造方法 |
-
2013
- 2013-05-20 KR KR1020130056536A patent/KR101442012B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100590258B1 (ko) | 2002-10-08 | 2006-06-15 | 삼성에스디아이 주식회사 | 스프레이방식을 이용한 태양전지의 제조방법 |
| KR20100119291A (ko) * | 2009-04-30 | 2010-11-09 | 주식회사 효성 | 에지 분리방법 및 그의 태양전지 |
| JP2011129867A (ja) | 2009-11-17 | 2011-06-30 | Shirakuseru Kk | ボロン拡散層を有するシリコン太陽電池セル及びその製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100927725B1 (ko) | 태양 전지 및 이의 제조 방법 | |
| KR101225978B1 (ko) | 태양전지 및 그 제조방법 | |
| KR101387718B1 (ko) | 태양 전지 및 이의 제조 방법 | |
| KR20070071060A (ko) | 태양 전지의 제조 방법 | |
| US9871156B2 (en) | Solar cell and method of manufacturing the same | |
| KR101680036B1 (ko) | 태양 전지 및 이의 제조 방법 | |
| JP6199727B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| KR101442011B1 (ko) | 태양전지 및 그 제조방법 | |
| WO2013100085A1 (ja) | 太陽電池素子、太陽電池素子の製造方法および太陽電池モジュール | |
| KR101160116B1 (ko) | 후면 접합 태양전지의 제조방법 | |
| KR101153377B1 (ko) | 개선된 후면구조를 구비한 후면접합 태양전지 및 그 제조방법 | |
| KR101054985B1 (ko) | 태양전지 제조 방법 | |
| US11631779B2 (en) | Solar cell with high photoelectric conversion efficiency and method for manufacturing solar cell with high photoelectric conversion efficiency | |
| KR101198430B1 (ko) | 양면 수광형 국부화 에미터 태양전지 및 그 제조 방법 | |
| KR101385201B1 (ko) | 태양전지 및 그 제조방법 | |
| US11222991B2 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
| KR101442012B1 (ko) | 태양전지 및 그 제조방법 | |
| KR20130057285A (ko) | 광전변환소자 및 그 제조 방법 | |
| TWI481060B (zh) | 太陽能電池的製作方法 | |
| KR20120037121A (ko) | 태양 전지의 제조 방법 | |
| CN110800114B (zh) | 高效背面电极型太阳能电池及其制造方法 | |
| KR101507855B1 (ko) | 소수성 처리를 이용한 태양 전지 제조 방법 | |
| KR101172611B1 (ko) | 태양전지 제조 방법 | |
| CN104241454A (zh) | 一种提高太阳能电池转化效率的方法 | |
| KR101503794B1 (ko) | 광학계를 이용한 태양전지 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170703 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190625 Year of fee payment: 6 |