KR101507767B1 - Manufacturing Method of Solar Cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양 전지 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell manufacturing method.
태양 전지는 사용 재료의 종류에 따라서 결정계, 비정질계, 화합물계 등으로 분류되며, 결정계 실리콘 태양전지는 단결정형 및 다결정형으로 분류한다.Solar cells are classified into crystal systems, amorphous systems, compound systems and the like depending on the type of materials used, and crystalline silicon solar cells are classified into monocrystalline and polycrystalline types.
단결정 실리콘 태양전지는 기판의 품질이 좋기 때문에 고효율화가 용이하지만 기판의 제조 비용이 큰 단점이 있다. 이에 반하여 다결정 실리콘 태양전지는 단결정 실리콘 태양전지에 비해 상대적으로 기판의 품질이 좋지 않기 때문에 고효율화가 어려운 단점이 있었지만, 최근에는 기판의 품질이 향상되고 공정 기술이 진일보함에 따라 고효율화가 가능하게 되고 있다.The single crystal silicon solar cell has a disadvantage in that it is easy to achieve high efficiency because of good quality of the substrate, but the production cost of the substrate is large. On the other hand, polycrystalline silicon solar cell has a disadvantage that it is difficult to achieve high efficiency because the quality of the substrate is relatively inferior to that of the monocrystalline silicon solar cell. However, recently, the quality of the substrate has been improved and the process technology has been advanced.
또한, 태양전지의 수명 및 효율면에서 패시베이션 효과가 매우 중요한 작용을 한다. 결정질 실리콘 태양전지는 먼저 에미터를 형성한 후 반사 방지막 공정 전 또는 후에 Al2O3막을 증착하여 패시베이션막을 형성한다. 다음으로, 패시베이션막의 포인트 컨택 영역을 레이저나 페이스트로 제거하여 후면 전극을 형성한다.In addition, the passivation effect plays an important role in the lifetime and efficiency of the solar cell. The crystalline silicon solar cell first forms an emitter, and then deposits an Al 2 O 3 film before or after the anti-reflection film process to form a passivation film. Next, the point contact region of the passivation film is removed by laser or paste to form the rear electrode.
그러나. 상기 Al2O3막으로 형성되는 패시베이션막은 후면 전극 형성을 위하여 레이저나 페이스트에 의하여 제거되는 경우에 패시베이션 특성이 저하되는 문제가 있다.But. There is a problem that the passivation film formed of the Al 2 O 3 film is deteriorated when the passivation film is removed by laser or paste for forming the rear electrode.
본 발명은 실리콘 태양전지의 패시베이션 특성을 개선하여 효율을 향상시킬 수 있는 태양 전지 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a solar cell manufacturing method capable of improving the passivation characteristics of a silicon solar cell to improve efficiency.
본 발명의 태양 전지 제조 방법은 제1 도전성 타입의 기판을 준비하는 기판 준비 단계와, 상기 기판의 전면(front surface)에 위치하는 제2 도전성 타입의 에미터층을 형성하는 에미터층 형성 단계와, 상기 기판의 후면에 Al2O3막인 패시베이션막을 형성하는 패시베이션막 형성 단계와, 상기 패시베이션막의 후면에 질소 플라즈마 처리를 하는 질소 플라즈마 처리 단계와, 상기 패시베이션막의 후면에 배리어막을 형성하는 배리어막 형성 단계와, 상기 패시베이션막과 상기 배리어막의 일부를 제거하여 상기 기판 후면의 컨택 영역을 노출시키는 컨택 영역 형성 단계 및 상기 배리어막의 후면에 형성되며 상기 기판의 후면과 전기적으로 연결되는 후면 전극을 형성하는 후면 전극 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 질소 플라즈마 처리 단계는 상기 패시베이션막의 후면을 포함하는 영역에 AlON 결합을 형성할 수 있다. 또한, 상기 AlON 결합은 후면으로부터 내부로 들어갈수록 감소할 수 있다. 또한, 상기 AlON 결합은 상기 패시베이션막의 후면으로부터 5 ~ 30 nm의 깊이에 형성될 수 있다. A method of manufacturing a solar cell according to the present invention includes a substrate preparation step of preparing a substrate of a first conductivity type, an emitter layer forming step of forming an emitter layer of a second conductivity type located on a front surface of the substrate, A passivation film forming step of forming a passivation film that is an Al 2 O 3 film on the rear surface of the substrate; a nitrogen plasma processing step of performing a nitrogen plasma processing on the rear surface of the passivation film; a barrier film forming step of forming a barrier film on the rear surface of the passivation film; A contact region forming step of removing the passivation film and a part of the barrier film to expose the contact region on the rear surface of the substrate and a back electrode forming step of forming a back electrode formed on the rear surface of the barrier film and electrically connected to the rear surface of the substrate, And a control unit. At this time, the nitrogen plasma processing step may form an AlON bond in a region including the back surface of the passivation film. Also, the AlON bond may decrease as it goes inward from the rear surface. The AlON bond may be formed at a depth of 5 to 30 nm from the back surface of the passivation film.
또한, 본 발명의 태양 전지 제조 방법은 제1 도전성 타입의 기판을 준비하는 기판 준비 단계와, 상기 기판의 전면(front surface)에 위치하는 제2 도전성 타입의 에미터층을 형성하는 에미터층 형성 단계와, 상기 기판의 후면에 Al2O3막인 패시베이션막을 형성하는 패시베이션막 형성 단계와, 상기 패시베이션막의 후면에 질화알루미늄막을 형성하는 질화알루미늄막 형성 단계와, 상기 패시베이션막 및 상기 질화알루미늄막의 일부를 제거하여 상기 기판 후면의 컨택 영역을 노출시키는 컨택 영역 형성 단계 및 상기 배리어막의 후면에 형성되며 상기 기판의 후면과 전기적으로 연결되는 후면 전극을 형성하는 후면 전극 형성 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.In addition, the method for manufacturing a solar cell of the present invention includes a substrate preparing step of preparing a substrate of a first conductivity type, an emitter layer forming step of forming an emitter layer of a second conductivity type located on a front surface of the substrate, Forming a passivation film on the rear surface of the substrate, the passivation film being an Al 2 O 3 film; forming an aluminum nitride film on the rear surface of the passivation film; A contact region forming step of exposing a contact region on the rear surface of the substrate, and a rear electrode forming step of forming a rear electrode formed on the rear surface of the barrier film and electrically connected to the rear surface of the substrate.
또한, 상기 패시베이션막 형성 단계는 원자막 증착법 또는 플라즈마 강화 화학기상증착법으로 이루어지며, 상기 질화알루미늄막 형성 단계는 상기 패시베이션막 형성 단계와 동일한 공정으로 동일한 챔버에서 진행되며 상기 패시베이션막 형성 단계후에 이어서 진행되고, 상기 질화알루미늄막은 AlN막으로 형성될 수 있다.The passivation film forming step may be performed by a plasma CVD method or a plasma enhanced chemical vapor deposition method. The aluminum nitride film forming step may be performed in the same chamber as the passivation film forming step, and may be performed after the passivation film forming step And the aluminum nitride film may be formed of an AlN film.
또한, 상기 질화알루미늄막 형성 단계는 상기 패시베이션막 형성 단계에서 공급되는 산소 공급원을 차단하고 질소 공급원을 공급하며, 알루미늄 공급원을 동일하게 공급하여 진행될 수 있다. 또한, 상기 패시베이션막은 질화알루미늄막과의 계면에 AlON 결합이 형성될 수 있다. The aluminum nitride film formation step may be performed by blocking the oxygen supply source supplied in the passivation film formation step, supplying the nitrogen supply source, and supplying the aluminum supply source equally. Further, the passivation film may be formed with an AlON bond at the interface with the aluminum nitride film.
또한, 상기 질화알루미늄막의 후면에 배리어막을 형성하는 배리어막 형성 단계를 더 포함하며, 상기 컨택 영역 형성 단계는 상기 배리어막도 함께 제거하도록 이루어질 수 있다.Further, the method may further include forming a barrier film on the rear surface of the aluminum nitride film, wherein the forming of the contact region may include removing the barrier film.
본 발명의 태양 전지 제조 방법은 산화알루미늄막으로 형성되는 패시베이션막의 negative fixed charge를 증가시킴으로써 패시베이션 특성을 증가시킬 수 있는 효과가 있다. The solar cell manufacturing method of the present invention has an effect of increasing passivation characteristics by increasing a negative fixed charge of a passivation film formed of an aluminum oxide film.
또한, 본 발명의 태양 전지 제조 방법은 산화알루미늄막으로 형성되는 패시베이션막의 표면에 질화알루미늄막을 형성하여 패시베이션 특성을 증가시키면서 후면 전극 형성 과정에서 패시베이션막의 보호막으로 작용하도록 함으로써 패시베이션막의 손상을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, the solar cell manufacturing method of the present invention can increase the passivation property by forming an aluminum nitride film on the surface of a passivation film formed of an aluminum oxide film and act as a passivation film of the passivation film in the process of forming the rear electrode, thereby reducing the damage of the passivation film It is effective.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법에 의하여 제조된 태양전지의 부분 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법에 의하여 제조된 태양전지의 부분 사시도이다.1 is a flowchart of a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a partial perspective view of a solar cell manufactured by the solar cell manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart of a method of manufacturing a solar cell according to another embodiment of the present invention.
4 is a partial perspective view of a solar cell manufactured by a solar cell manufacturing method according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법에 대하여 설명한다.
Hereinafter, a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법에 대하여 설명한다. First, a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention will be described.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법의 순서도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법에 의하여 제조된 태양전지의 부분 사시도이다.
1 is a flowchart of a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention. 2 is a partial perspective view of a solar cell manufactured by a solar cell manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법은, 도 1 및 도 2를 참조하면, 기판 준비 단계(S10)와 에미터층 형성 단계(S20)와 패시베이션막 형성 단계(S40)와 질소 플라즈마 처리 단계(S50)와 배리어막 형성 단계(S60)와 컨택 영역 형성 단계(S70) 및 후면 전극 형성 단계(S90)을 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 태양 전지 제조 방법은 반사방지막 형성 단계(S30) 및 전면 전극 형성 단계(S80)을 더 포함하여 형성될 수 있다.1 and 2, a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention includes a substrate preparation step S10, an emitter layer formation step S20, a passivation film formation step S40, and a nitrogen plasma processing step (S50), a barrier film forming step (S60), a contact region forming step (S70), and a back electrode forming step (S90). In addition, the solar cell manufacturing method may further include an anti-reflection film forming step (S30) and a front electrode forming step (S80).
상기 태양 전지 제조 방법은 Al2O3막으로 형성되는 패시베이션막(40)에 질소 플라즈마 처리를 진행하여 패시베이션막(40)의 negative fixed charge를 증가시킴으로써 패시베이션막(40)의 전계 효과(field effect)의 증가에 따른 패시베이션 특성을 증가시킬 수 있다.The solar cell manufacturing method is a method in which the field effect of the
한편, 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법을 p-type 태양전지에 적용하는 경우를 중심으로 설명하지만, n-type 태양전지의 제조에도 적용할 수 있음은 물론이다. 즉, 상기 태양 전지 제조방법은 n-type 태양전지의 제조 과정에서 전면에 형성되는 패시베이션막에 질소 플라즈마 처리하여 패시베이션막의 특성을 증가시킬 수 있다. 더욱이, 상기 태양 전지 제조방법을 n-type 태양전지의 제조에 적용하는 경우에 n-type 기판에 원자막 증착법에 의한 양면 증착이 가능하게 된다.
Hereinafter, a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention will be described with reference to a case where the method is applied to a p-type solar cell, but it is also applicable to manufacturing an n-type solar cell. That is, the solar cell manufacturing method can increase the characteristics of the passivation film by performing nitrogen plasma treatment on the passivation film formed on the entire surface in the manufacturing process of the n-type solar cell. Further, when the above-described solar cell manufacturing method is applied to the manufacture of an n-type solar cell, it is possible to deposit on both sides of a n-type substrate by a film deposition method.
상기 기판 준비 단계(S10)는 태양전지의 베이스를 이루는 기판(10)을 준비하는 단계이다. 상기 기판(10)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 반도체 기판이다. 상기?기판(10)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물을 함유한다. The substrate preparation step (S10) is a step of preparing the
상기 기판(10)의 전면(front surface)과 후면(rear surface)은 반사율을 감소시키기 위하여 알카리 에칭, 산성 에칭과 같은 습식 에칭을 통하여 미세한 텍스쳐링 구조 또는 요철 구조(미도시)가 형성될 수 있다. 여기서, 전면은 도 2에서 전면 전극(60)이 형성되는 상면을 의미하며, 후면은 전면과 반대면이며 후면 전극(70)이 형성되는 하면을 의미한다. A fine texturing structure or a concavo-convex structure (not shown) may be formed on the front surface and the rear surface of the
한편, 상기 기판(10)은 n형 도전성 타입일 수 있다. 상기 기판(10)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 기판(10)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 함유할 수 있다.
Meanwhile, the
상기 에미터층 형성 단계(S20)는 기판(10)에서 빛이 입사되는 전면에 기판(10)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 구비하고 있는 불순물 영역으로서의 에미터층(20)을 형성하는 단계이다. 상기 에미터층(20)은 태양전지의 제조에서 사용되는 일반적인 방법에 의하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 에미터층(20)은 기판(10)의 전면(front surface)을 식각하여 텍스처링 표면을 형성하는 것에 따라 제조한다. 상기 에미터층(20)은 전하의 이동량을 증가시키기 위하여 상기와 같이 고체 용해도 이상의 불순물 농도를 갖는 일정영역이 제거될 수 있다.The emitter layer forming step S20 includes forming a second conductive type, for example, an n-type conductive type, which is opposite to the conductive type of the
상기 에미터층(20)은 기판(10)과 p-n 접합을 이룬다. 상기 p-n 접합으로 인해 발생하는 내부 전위차(built-in potential difference)로 인해 기판(10)에 입사된 빛에 의해 생성된 전하인 전자-정공 쌍은 전자와 정공으로 분리되어 전자는 n형 쪽으로 이동하고 정공은 p형 쪽으로 이동한다. 따라서, 상기 기판(10)이 p형이고 에미터층(20)이 n형일 경우, 분리된 정공은 기판(10) 쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터층(20) 쪽으로 이동한다.
The
또한, 상기 기판(10)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터층(20)은 p형의 도전성 타입을 갖는다. 이 경우, 분리된 전자는 기판(10) 쪽으로 이동하고, 분리된 정공은 에미터층(20) 쪽으로 이동한다. 상기 에미터층(20)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터층(20)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 기판(10)에 도핑하여 형성할 수 있다. 이와 반대로 에미터층(20)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터층(20)은 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 기판(10)에 도핑하여 형성할 수 있다.
Further, when the
상기 반사방지막 형성 단계(S30)는 에미터층(20)의 상부에 반사방지막(30)을 형성하는 단계이다. 상기 반사방지막(30)은 일반적인 태양전지에 형성되는 반사방지막으로 형성될 수 있다. 예를 들면 상기 반사방지막(30)은 SiNx과 같은 절연막으로 형성될 수 있다. 상기 SiNx의 반사방지막은 플라즈마 강화 화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD)법에 의하여 형성될 수 있다. 한편, 상기 반사방지막(30)은 에미터층(20)의 상부에 별도의 패시베이션막(도시하지 않음)을 형성한 후에 형성할 수 있다.
The anti-reflection film forming step S30 is a step of forming an
상기 패시베이션막 형성 단계(S40)는 기판(10)의 후면에 패시베이션막(40)을 형성하는 단계이다. 상기 패시베이션막(40)은 Al2O3막으로 형성하며, 두께가 5~50nm 되도록 형성된다. 상기 패시베이션막(40)은 원자막 증착법(Atomic Layer Deposition) 또는 플라즈마 강화 화학기상증착(Plasma Enhanced CVD)법에 의하여 증착되어 형성된다. 상기 패시베이션막 형성 단계(S40)는 소스로 Al(OC2H5)3 (Tri Methyl Aluminum; TMA)를 사용하며, 산소 공급원으로 수증기(H2O) 또는 오존(O3)을 사용하며, 공정 온도 100℃∼500℃에서 진행될 수 있다. The passivation film forming step S40 is a step of forming a
상기 패시베이션막(40)은 기판(10)의 후면에 박막 형태로 형성된다. 한편, 상기 패시베이션막(40)은 원자막 증착법에 의하여 형성되므로 기판(10)의 후면뿐 만 아니라 에미터층(20)의 전면에도 형성될 수 있다. The
한편, 상기 패시베이션막 형성 단계(S40)는 반사 방지막 형성 단계(S30) 전에 진행될 수 있다.
Meanwhile, the passivation film forming step S40 may be performed before the anti-reflection film forming step S30.
상기 질소 플라즈마 처리 단계(S50)는 패시베이션막(40)의 후면에 질소 플라즈마 처리를 하는 단계이다. 상기 질소 플라즈마 처리 단계는 Al2O3막으로 형성되는 패시베이션막(40)의 표면을 NH3 또는 NO와 같은 질소를 함유한 가스를 이용하여 질소 플라즈마 처리하는 단계이다. 상기 패시베이션막(40)은 질소 플라즈마 처리에 의하여 표면과 내부에 AlON 결합이 형성된다. 이때, 상기 질소는 5 ~ 40wt%의 농도로 포함될 수 있다. 상기 AlON 결합은 질소 가스가 패시베이션막(40)의 표면에 접촉하고 내부로 확산되어 형성되며, 패시베이션막(40)의 표면에서 전체적으로 또는 부분적으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 AlON 결합은 패시베이션막(40)의 표면으로부터 5 ~ 30 nm의 깊이에 형성될 수 있다. 또한, 상기 질소 가스가 기판(10)으로 확산되어 Si과 결합되는 경우에 패시베이션 특성이 저하될 수 있다. 따라서, 상기 패시베이션막(40)은 기판(10)과의 계면에서는 Al2O3 막으로 이루어지고 표면으로 갈수록 AlON 결합이 증가되도록 형성된다. 즉, 상기 패시베이션막(40)은 표면으로부터 내부로 들어갈수록 AlON 결합의 질소 농도가 감소되도록 형성될 수 있다.The nitrogen plasma treatment step (S50) is a step of performing a nitrogen plasma treatment on the rear surface of the
상기 AlON 결합은 패시베이션막(40)의 negative fixed charge를 증가시켜 패시베이션막(40)의 전계 효과를 증가시킴으로써 패시베이션막(40)의 패시베이션 효과를 증가시키게 된다. 상기 패시베이션막(40)은 전계 효과에 의하여 패시베이션 특성을 가지게 된다.
The AlON bond increases the negative fixed charge of the
상기 배리어막 형성 단계(S60)는 패시베이션막(40)의 후면에 실리콘계 배리어막(50)하는 단계이다. 상기 배리어막(50)은 SiNx막으로 형성되며, PECVD법에 의하여 형성된다. 상기 배리어막(50)은 배리어막의 역할을 하면서 장파장의 빛을 반사시켜 기판(10)의 내부로 재흡수되도록 하는 후면 반사막(rear reflector)의 역할을 할 수 있다. 다만, 상기 배리어막(50)이 후면 반사막의 역할을 하도록 하기 위해서는 막의 굴절률과 두께를 조정할 필요가 있다.The barrier film forming step (S60) is a step of forming a silicon-based barrier film (50) on the rear surface of the passivation film (40). The
상기 배리어막 형성 단계(S60)는 아르곤(Ar), 수소(H2), 또는 아르곤/수소를 포함하는 플라즈마를 사용하여 진행될 수 있다. 상기 배리어막 형성 단계(S50)는 SiNx막 형성을 위한 소스 가스를 챔버 내부로 공급하여 진행된다. The barrier film forming step (S60) may be performed using a plasma containing argon (Ar), hydrogen (H2), or argon / hydrogen. The barrier film forming step (S50) proceeds by supplying a source gas for SiNx film formation into the chamber.
또한, 상기 배리어막(50)은 SiON막으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 배리어막(50)은 SiNx막과 SiON막이 적층되어 형성될 수 있다. 상기 배리어막 형성 단계(S50)는 SiNx막 형성을 위한 소스 가스와 함께 N2O가스를 함께 공급하면서 ICP 방식의 PECVD법에 의한 증착 공정이 진행될 수 있다. 상기 N2O가스는 챔버의 크기에 따라 50 ∼ 2000sccm의 양으로 공급될 수 있다. 상기 배리어막(50)은 N2O가스가 공급되면서 SiNx막 대신에 SiON막으로 형성된다. 상기 SiON막은 SiNx막에 비하여 전극 형성을 위한 Al 페이스트에 대한 배리어 특성이 우수하므로 SiNx에 대비하여 상대적으로 얇은 두께로 형성될 수 있다. 상기 SiNx막은 100 ∼ 180nm로 형성되는 것이 필요하지만, SiON막은 80 ∼ 130nm로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 배리어막(50)을 증착하는 공정 시간을 단축할 수 있으며, 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
Also, the
상기 컨택 영역 노출 단계(S70)는 기판(10)의 후면에 형성된 패시베이션막(40)과 배리어막(50)의 일부를 제거하여 기판(10) 후면의 컨택 영역(10a)을 노출시키는 단계이다. 여기서, 상기 컨택 영역(10a)은 기판(10)에서 후면 전극(70)이 직접 접촉되는 영역을 의미한다. 상기 컨택 영역 노출 단계(S70)는 반도체 공정에서 일반적으로 사용되는 식각 공정에 의하여 이루어질 수 있다. 상기 컨택 영역 노출 단계(S60)는 먼저 배리어막(50)을 관통하여 패시베이션막(40)의 후면을 노출시키는 하부 비아홀(50a)을 형성하며, 추가로 하부 비아홀(50a)과 연결되며 패시베이션막(40)을 관통하는 상부 비아홀(40a)을 형성한다. 상기 상부 비아홀(40a)은 기판(10) 후면의 컨택 영역(10a)을 노출시킨다.
The contact region exposure step S70 is a step of exposing the
상기 전면 전극 형성 단계(S80)는 에미터층(20)과 전기적으로 연결되며 반사방지막(30)사이에서 노출되는 에미터층(20)의 상면에 전면 전극(60)을 형성하는 단계이다. 상기 전면 전극(60)은 에미터층(20)의 상부에서 반사방지막(50)이 형성되지 않는 영역 또는 반사방지막(50)이 식각되어 제거된 영역에 형성되어 에미터층(20)과 전기적으로 연결된다. 상기 전면 전극(60)은 정해진 방향으로 나란히 연장되는 복수의 전극으로 형성될 수 있다. 상기 전면 전극(60)은 태양전지에 사용되는 일반적인 전극으로 형성될 수 있다. 상기 전면 전극(60)은 에미터층(20)쪽으로 이동한 전하, 예를 들어 전자를 수집한다.The front electrode forming step S80 is a step of forming the
한편, 도시하지는 않았지만, 상기 전면 전극(60) 위에는 전면 전극(60)과 교차하는 방향으로 복수의 집전부가 위치할 수 있으며, 집전부와 전면 전극(60)은 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있다.Although not shown, a plurality of current collectors may be disposed on the
상기 전면 전극(60)은 도전성 페이스트로 이루어질 수 있다. 상기 전면 전극(60)은 반사방지막(30) 사이의 에미터층(20)에 도전성 페이스트를 도포하여 형성할 수 있다. 상기 도전성 페이스트는 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 전면 전극(60)은 저온 소성이 가능한 도전성 페이스트를 사용하여 형성할 수 있다. 상기 전면 전극(60)이 저온 소성이 가능한 도전성 페이스트로 형성되는 경우에 고온에서 소성되는 도전성 페이스트로 형성되는 경우에 비하여 우수한 전기 전도도를 나타내므로, 전하 수집 효율을 개선할 수 있다.The
한편, 상기 전면 전극 형성 단계(S80)는 후면 전극 형성 단계(S90)후에 진행될 수 있음은 물론이다.
It is to be understood that the front electrode forming step S80 may be performed after the rear electrode forming step S90.
상기 후면 전극 형성 단계(S90)는 배리어막(50)의 후면에 형성되며 하부 비아 홀(50a) 및 상부 비아홀(40a)을 통하여 기판(10)의 후면과 전기적으로 연결되는 후면 전극(70)을 형성하는 단계이다. 상기 후면 전극(70)은 배리어막(50)의 후면을 전체적으로 감싸면서, 하부 비아 홀(50a) 및 상부 비아홀(40a)을 통하여 기판(10)의 후면과 접촉되도록 형성된다.The rear electrode forming step S90 may include forming a
상기 후면 전극(70)은 알루미늄(Al)과 같은 도전성 물질을 함유하는 페이스트를 배리어막(50)의 후면에 스크린 프린팅과 같은 방식으로 도포하여 형성하게 된다 또한, 상기 후면 전극(70)은 전극 페이스트를 건조한 후에 열 소성 공정을 통하여 소성되어 형성된다. 또한, 상기 후면 전극(70)은 알루미늄(Al)을 진공 증발시켜 코팅하는 진공증발법에 의하여 형성할 수 있다. 상기 후면 전극 형성 단계(S70)은 후면 전극(70)이 기판(10)의 후면과 점 접촉 형태로 연결되도록 한다. 상기 후면 전극(70)은 기판(10)쪽으로부터 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집하여 외부 장치로 출력한다. The
한편, 상기 후면 전극(70)은 알루미늄(Al) 대신, 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 도전성 물질을 함유할 수 있고, 이외의 다른 도전성 물질을 함유할 수 있다.
The
다음은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법에 대하여 설명한다. Next, a solar cell manufacturing method according to another embodiment of the present invention will be described.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법의 순서도이다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법에 의하여 제조된 태양전지의 부분 사시도이다.
3 is a flowchart of a method of manufacturing a solar cell according to another embodiment of the present invention. 4 is a partial perspective view of a solar cell manufactured by a solar cell manufacturing method according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법은, 도 3 및 도 4를 참조하면, 기판 준비 단계(S10)와 에미터층 형성 단계(S20)와 패시베이션막 형성 단계(S40)와 질화알루미늄막 형성 단계(S45)와 컨택 영역 형성 단계(S70) 및 후면 전극 형성 단계(S90)을 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 태양 전지 제조 방법은 반사방지막 형성 단계(S30)와 배리어막 형성 단계(S60) 및 전면 전극 형성 단계(S80)을 더 포함하여 형성될 수 있다.3 and 4, the method for fabricating a solar cell according to another embodiment of the present invention includes a substrate preparation step S10, an emitter layer formation step S20, a passivation film formation step S40, (S45), a contact region forming step (S70), and a back electrode forming step (S90). The solar cell manufacturing method may further include an anti-reflection film forming step (S30), a barrier film forming step (S60), and a front electrode forming step (S80).
상기 태양 전지 제조 방법은 Al2O3막으로 형성되는 패시베이션막(40)의 표면에 질화알루미늄막(45)을 형성하면서 계면에 AlON 결합이 형성되도록 하여 패시베이션막(40)의 negative fixed charge를 증가시킴으로써 패시베이션막(40)의 전계 효과 증가에 따른 패시베이션 특성을 증가시킬 수 있다.In the solar cell manufacturing method, an
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법은 도 1 및 도 2의 실시예에 따른 태양 전지 제조 방법과 비교하여 질화알루미늄막 형성 단계(S45)가 추가되고, 질소 플라즈마 처리 단계(S50)가 제외되며 배리어막 형성 단계(S60)가 선택적으로 실시될 수 있다는 점을 제외하고는 동일 또는 유사하게 이루어진다. 따라서, 이하에서는 질화알루미늄막 형성 단계(S45)를 중심으로 설명한다.
1 and 2, an aluminum nitride film forming step (S45) is added to the solar cell manufacturing method according to another embodiment of the present invention, and a nitrogen plasma processing step (S50 Are excluded and the barrier film forming step S60 can be selectively carried out. Therefore, the aluminum nitride film formation step (S45) will be mainly described below.
상기 질화알루미늄막 형성 단계(S45)는 패시베이션막(40)의 후면에 질화알루미늄막(45)을 형성하는 단계이다. 상기 질화알루미늄막(40)은 AlN막으로 형성하며, 두께가 5~100nm로되도록 형성될 수 있다. 상기 질화알루미늄막(45)은 원자막 증착법(Atomic Layer Deposition) 또는 플라즈마 강화 화학기상증착(Plasma Enhanced CVD)법에 의하여 증착되어 형성된다. 상기 질화알루미늄막 형성 단계(S50)는 알루미늄 공급원인 소스로 Al(OC2H5)3 (Tri Methyl Aluminum; TMA)를 사용하며, 질소 공급원으로 NH3를 사용하며, 공정 온도 300℃∼700℃에서 플라즈마 공정과 함께 진행될 수 있다. 상기 질화알루미늄막 형성 단계(S50)는 바람직하게는 패시베이션막 형성 단계(S40)와 동일한 공정으로 동일한 챔버에서 패시베이션막 형성 단계(S40) 후에 이어서 진행될 수 있다. 즉, 상기 질화알루미늄막 형성 단계(S50)는 패시베이션막 형성 단계(S40)가 종료된 후 산소 공급원의 공급을 중단하고 질소 공급원을 공급하는 방식으로 진행될 수 있다. 상기 질화알루미늄막 형성 단계(S50)에서는 질화알루미늄막(45)이 패시베이션막(40)의 표면에 형성되며, 질화알루미늄막(45)과 패시베이션막(40)의 계면에서 패시베이션막(40)의 표면을 포함하는 내부 영역에 AlON 결합이 형성된다. 따라서, 상기 AlON 결합은 패시베이션막(40)의 전계 효과를 증가시켜 패시베이션 특성을 증가시키게 된다.The aluminum nitride film forming step S45 is a step of forming the
한편, 상기 질화알루미늄막 형성 단계(S50)는 공정 초기의 소정 시간 동안 산소 공급원과 질소 공급원이 동시에 공급되도록 진행될 수 있다. 이러한 경우에 질화알루미늄막에도 AlON 결합이 형성될 수 있다.Meanwhile, the aluminum nitride film forming step (S50) may be performed such that the oxygen supply source and the nitrogen supply source are simultaneously supplied for a predetermined period of time in the initial stage of the process. In this case, an AlON bond may also be formed in the aluminum nitride film.
또한, 상기 질화알루미늄막(45)은 패시베이션막(40)의 보호막으로 작용하게 되며, 컨택 영역 형성 단계(S70)에서 패시베이션막(40)이 손상되는 것을 감소시키게 된다.In addition, the
한편, 상기 배리어막 형성 단계(S60)는 패시베이션막(40)의 후면에 형성되는 질화알루미늄막(45)으로 패시베이션막(40)의 보호가 충분한 경우에 생략될 수 있다.The barrier film forming step S60 may be omitted when the
또한, 상기 컨택 영역 노출 단계(S70)는 기판(10)의 후면에 형성된 패시베이션막(40) 및 질화알루미늄막(45)의 일부를 제거하여 기판(10) 후면의 컨택 영역(10a)을 노출시키도록 이루어질 수 있다. 또한, 상기 컨택 영역 노출 단계(S70)는 질화알루미늄막(45)의 후면에 배리어막(50)이 형성되는 경우에 배리어막(50)을 함께 제거하도록 이루어질 수 있다. The contact region exposing step S70 may include exposing the
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 태양 전지 제조 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, but may be applied to a method of manufacturing a solar cell according to the present invention, It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.
10: 기판 20: 에미터층
30: 반사방지막 40: 패시베이션막
45: 질화알루미늄막 50: 배리어막
60: 전면전극 70: 후면 전극10: substrate 20: emitter layer
30: antireflection film 40: passivation film
45: aluminum nitride film 50: barrier film
60: front electrode 70: rear electrode
Claims (9)
상기 기판의 전면(front surface)에 위치하는 제2 도전성 타입의 에미터층을 형성하는 에미터층 형성 단계와,
상기 기판의 후면에 Al2O3막인 패시베이션막을 형성하는 패시베이션막 형성 단계와,
상기 패시베이션막의 후면에 질소 플라즈마 처리를 하는 질소 플라즈마 처리 단계와,
상기 패시베이션막의 후면에 배리어막을 형성하는 배리어막 형성 단계와,
상기 패시베이션막과 상기 배리어막의 일부를 제거하여 상기 기판 후면의 컨택 영역을 노출시키는 컨택 영역 형성 단계 및
상기 배리어막의 후면에 형성되며 상기 기판의 후면과 전기적으로 연결되는 후면 전극을 형성하는 후면 전극 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 제조 방법.A substrate preparation step of preparing a substrate of a first conductivity type,
An emitter layer forming step of forming an emitter layer of a second conductivity type located on a front surface of the substrate;
A passivation film forming step of forming a passivation film, which is an Al 2 O 3 film, on the rear surface of the substrate;
A nitrogen plasma processing step of performing a nitrogen plasma processing on the rear surface of the passivation film,
A barrier film forming step of forming a barrier film on the rear surface of the passivation film;
A contact region forming step of removing a portion of the passivation film and the barrier film to expose a contact region on the rear surface of the substrate;
And forming a rear electrode formed on a rear surface of the barrier film and electrically connected to a rear surface of the substrate.
상기 질소 플라즈마 처리 단계는 상기 패시베이션막의 후면을 포함하는 영역에 AlON 결합을 형성하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the nitrogen plasma treatment step forms an AlON bond in a region including the rear surface of the passivation film.
상기 AlON 결합은 후면으로부터 내부로 들어갈수록 감소하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 제조 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the AlON bond decreases as it goes from the back surface to the inside.
상기 AlON 결합은 상기 패시베이션막의 후면으로부터 5 ~ 30 nm의 깊이에 형성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 제조 방법.The method of claim 3,
Wherein the AlON bond is formed at a depth of 5 to 30 nm from the rear surface of the passivation film.
상기 기판의 전면(front surface)에 위치하는 제2 도전성 타입의 에미터층을 형성하는 에미터층 형성 단계와,
상기 기판의 후면에 Al2O3막인 패시베이션막을 형성하는 패시베이션막 형성 단계와,
상기 패시베이션막의 후면에 질화알루미늄막을 형성하는 질화알루미늄막 형성 단계와,
상기 패시베이션막 및 상기 질화알루미늄막의 일부를 제거하여 상기 기판 후면의 컨택 영역을 노출시키는 컨택 영역 형성 단계 및
상기 질화알루미늄막의 후면에 형성되며 상기 기판의 후면과 전기적으로 연결되는 후면 전극을 형성하는 후면 전극 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 제조 방법.A substrate preparation step of preparing a substrate of a first conductivity type,
An emitter layer forming step of forming an emitter layer of a second conductivity type located on a front surface of the substrate;
A passivation film forming step of forming a passivation film, which is an Al 2 O 3 film, on the rear surface of the substrate;
An aluminum nitride film forming step of forming an aluminum nitride film on the rear surface of the passivation film;
A contact region forming step of removing a portion of the passivation film and the aluminum nitride film to expose a contact region on the rear surface of the substrate;
And forming a rear electrode formed on a rear surface of the aluminum nitride film and electrically connected to a rear surface of the substrate.
상기 패시베이션막 형성 단계는 원자막 증착법 또는 플라즈마 강화 화학기상증착법으로 이루어지며,
상기 질화알루미늄막 형성 단계는 상기 패시베이션막 형성 단계와 동일한 공정으로 동일한 챔버에서 진행되며 상기 패시베이션막 형성 단계후에 이어서 진행되고,
상기 질화알루미늄막은 AlN막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 제조 방법.6. The method of claim 5,
The passivation film forming step may be performed by a plasma CVD method or a plasma enhanced chemical vapor deposition method,
The aluminum nitride film forming step is performed in the same chamber as the passivation film forming step and is continued after the passivation film forming step,
Wherein the aluminum nitride film is formed of an AlN film.
상기 질화알루미늄막 형성 단계는 상기 패시베이션막 형성 단계에서 공급되는 산소 공급원을 차단하고 질소 공급원을 공급하며, 알루미늄 공급원을 동일하게 공급하여 진행되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 제조 방법.The method according to claim 6,
Wherein the aluminum nitride film formation step is performed by blocking the oxygen supply source supplied in the passivation film formation step, supplying the nitrogen supply source, and supplying the aluminum supply source in the same manner.
상기 패시베이션막은 질화알루미늄막과의 계면에 AlON 결합이 형성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 제조 방법.The method according to claim 6,
Wherein the passivation film has an AlON bond at an interface with the aluminum nitride film.
상기 질화알루미늄막의 후면에 배리어막을 형성하는 배리어막 형성 단계를 더 포함하며,
상기 컨택 영역 형성 단계는 상기 배리어막도 함께 제거하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양 전지 제조 방법.6. The method of claim 5,
And a barrier film forming step of forming a barrier film on the rear surface of the aluminum nitride film,
Wherein the contact region forming step is performed so as to remove the barrier film as well.
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