KR101543767B1 - Method For Forming Selective Emitter Of Solar Cell Solar Cell and Fabricating Method Thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양전지의 선택적 에미터 형성방법, 및 태양전지와 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상기 태양전지는 제1 불순물 반도체 기판의 전면에 형성되고, 제2 불순물의 고농도 도핑영역과 제2 불순물의 저농도 도핑영역으로 이루어진 제2 불순물 반도체층과, 상기 제2 불순물 반도체층의 제2 불순물의 고농도 도핑영역 위에 형성된 전면전극과, 및 상기 제1 불순물 반도체 기판의 후면에 형성된 후면전극을 포함하며, 상기 제2 불순물의 고농도 도핑영역의 깊이가 상기 제2 불순물의 저농도 도핑영역의 깊이보다 깊은 태양전지에 관한 것이다.More particularly, the solar cell is formed on the entire surface of a first impurity semiconductor substrate, and has a high concentration doped region of the second impurity and a high concentration doped region of the second impurity. A second impurity semiconductor layer made of a lightly doped region of the second impurity and a front electrode formed on the heavily doped region of the second impurity in the second impurity semiconductor layer and a rear electrode formed on the rear surface of the first impurity semiconductor substrate, And the depth of the heavily doped region of the second impurity is deeper than the depth of the lightly doped region of the second impurity.

태양전지, 선택적 에미터, 도핑영역, 불순물, 전면전극, 후면전극 Solar cell, selective emitter, doped region, impurity, front electrode, rear electrode

Description

태양전지의 선택적 에미터 형성방법, 및 태양전지와 그 제조방법{Method For Forming Selective Emitter Of Solar Cell, Solar Cell and Fabricating Method Thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a selective emitter of a solar cell,

본 발명은 선택적 에미터를 가지는 태양전지와 이를 제조하는 방법, 및 태양전지의 선택적 에미터를 형성하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a solar cell having a selective emitter, a method of manufacturing the solar cell, and a method of forming a selective emitter of the solar cell.

최근 지구 환경 문제와 자원 고갈의 문제로 친환경의 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 상황에서 사람들의 관심을 모으고 있는 기술 중 하나가 태양광 발전기술이다. In recent years, interest in environmentally friendly alternative energy has increased due to global environmental problems and resource depletion. One of the technologies that attracts people's attention in this situation is PV technology.

태양광을 이용하여 전기를 생산하는 태양전지는 일반적으로 실리콘을 이용하여 제작하고 있으며, 현재 상용화된 단결정 Bulk 실리콘 태양전지는 높은 제조단가 및 설치 비용으로 인하여 적극적인 활용이 이루어지지 못하는 실정이다. 이러한 비용문제를 해결하기 위하여 실리콘을 이용한 태양전지에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 고효율 태양전지 모듈을 제조하기 위한 여러 가지 시도들이 이루어지고 있다.Solar cells that produce electricity using solar light are generally manufactured using silicon. Currently, commercially available single crystal Bulk silicon solar cells are not actively utilized because of high manufacturing cost and installation cost. In order to solve such a cost problem, researches on a solar cell using silicon have been actively conducted, and various attempts have been made to manufacture a high efficiency solar cell module.

태양전지는 차세대 청정 에너지원으로서 수십년간 많은 연구가 진행되어 오 고 있다. 상기 태양전지는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열 전지와, 반도체의 성질을 이용하여 태양빛(photons)을 전기에너지로 변환시키는 태양광 전지로 나눌 수 있다. 그 중에서도, 흡수된 광자에 의해 생성된 전자와 정공을 이용함으로써 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 전지에 대한 연구가 활발히 행해지고 있다. 상기 태양광 전지는 일반적으로 태양전지로 약칭된다. 상기 태양전지에 요구되는 특성으로서는 고광전변환 효율일 것, 제조비용이 낮을 것, 에너지 회수 년수가 짧을 것을 들 수 있다. 공정횟수를 줄임으로써 상기 제조비용의 면에서 경제적 효과가 있으므로 활발한 연구가 진행되고 있다.Solar cells are the next generation of clean energy sources, and many studies have been conducted for decades. The solar cell can be divided into a solar cell that generates steam required to rotate the turbine using solar heat, and a solar cell that converts sunlight (photons) into electrical energy using the properties of a semiconductor. Among them, researches on a photovoltaic cell that converts light energy into electrical energy by using electrons and holes generated by absorbed photons are actively conducted. The solar cell is generally referred to as a solar cell. The characteristics required of the solar cell include high photoelectric conversion efficiency, low manufacturing cost, and short energy recovery years. And there is an economical effect in terms of the manufacturing cost by reducing the number of processes, and active research is under way.

지금까지 태양전지의 소재로서, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘, 비정질 SiC, 비정질 SiN, 비정질 SiGe, 비정질 SiSn 등의 Ⅳ 족계의 재료 또는 갈륨비소(GaAs), 알루미늄갈륨비소(AlGaAs), 인듐인(InP) 등의 Ⅲ-Ⅴ족이나 CdS, CdTe, Cu2S 등의 Ⅱ-Ⅵ 족의 화합물 반도체 등이 사용되고 있다. 상기 태양전지는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열 전지와, 반도체의 성질을 이용하여 태양빛(photons)을 전기에너지로 변환시키는 태양광 전지로 나눌 수 있다. 그 중에서도, 흡수된 광자에 의해 생성된 전자와 정공을 이용함으로써 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 전지에 대한 연구가 활발히 행해지고 있다.Until now, as the material of the solar cell, a material of a Group IV family such as single crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, amorphous SiC, amorphous SiN, amorphous SiGe and amorphous SiSn or gallium arsenide (GaAs), aluminum gallium arsenide (AlGaAs) (InP), and compound semiconductors of II-VI group such as CdS, CdTe, Cu 2 S and the like. The solar cell can be divided into a solar cell that generates steam required to rotate the turbine using solar heat, and a solar cell that converts sunlight (photons) into electrical energy using the properties of a semiconductor. Among them, researches on a photovoltaic cell that converts light energy into electrical energy by using electrons and holes generated by absorbed photons are actively conducted.

상기 태양전지 중에서, 실리콘 태양전지는 실리콘 표면과 전면전극과의 접촉 저항이 높다는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 실리콘 표면과 전면전극의 접촉 저항을 낮추기 위한 에미터에 대한 연구가 활발하다.Among the solar cells, the silicon solar cell has a problem that the contact resistance between the silicon surface and the front electrode is high. Therefore, researches on an emitter for lowering the contact resistance between the silicon surface and the front electrode are actively conducted.

뿐만 아니라, 기존의 태양전지의 제조공정에 있어서, 고효율의 태양전지를 제공하기 위한 태양전지의 에미터를 형성하는 과정이 복잡해서 시간 및 비용 면에서 문제점으로 지적되고 있으므로 이에 대한 개선된 기술이 필요한 실정이다.In addition, since the process of forming an emitter of a solar cell for providing a high efficiency solar cell in the conventional solar cell manufacturing process is complicated and pointed out as a problem in terms of time and cost, an improved technique is needed It is true.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 태양전지의 에미터와 전극 사이의 접촉 저항을 낮추기 위한 선택적 에미터의 형성방법을 제공하고, 그러한 선택적 에미터가 포함된 태양전지를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method of forming an optional emitter for lowering the contact resistance between an emitter and an electrode of a solar cell, and to provide a solar cell including such an optional emitter It has its purpose.

또한, 본 발명의 목적은 종래의 선택적 에미터의 제조 공정과 달리 간편하고 공정시간이 단축된 에미터 형성방법을 사용하여 태양전지를 제조함으로써 고효율의 태양전지를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a solar cell with a high efficiency by manufacturing a solar cell using a simple and shortened process time of the emitter, which is different from the conventional selective emitter manufacturing process.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The technical objects to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical subjects which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the present invention .

일반적인 태양전지의 구조는 다이오드와 같이 p형 반도체와 n형 반도체의 이종접합 구조를 가지며, 태양광의 입사로 인해 (-)전하를 띤 전자와 (+)의 정공으로 캐리어가 분리되고 이들이 이동하면서 전압차가 발생하게 된다.In general, the structure of a solar cell has a hetero-junction structure of a p-type semiconductor and an n-type semiconductor like a diode, and carriers are separated by electrons charged with (+) and holes (+) due to incidence of sunlight, A difference occurs.

이를 광기전력효과(photovoltaic effect)라고 하는데, 태양전지를 구성하는 p형 반도체 및 n형 반도체 중 전자는 n형 반도체 쪽으로, 정공은 p형 반도체 쪽으로 끌어 당겨져 각각 n형 반도체와 p형 반도체에 접합된 전극으로 이동하게 되고 전위차가 발생되어 이들 전극을 연결하면 전력을 얻을 수 있다.This is called a photovoltaic effect. In a p-type semiconductor and an n-type semiconductor constituting a solar cell, electrons are attracted toward the n-type semiconductor and holes are attracted toward the p-type semiconductor, And the potential difference is generated. When these electrodes are connected, power can be obtained.

이와 같은 태양전지의 출력전력의 최대치(Pmax)는 출력전류(Ip)와 출력전압(Vp)의 곱으로 나타나고, 태양전지의 광전변환효율 η은 상기 출력전력의 최대치(Pmax)를 태양전지로 입사하는 총광 에너지(S x I, S는 소자 면적, I는 태양전지에 조사되는 광의 강도)로 나눈 것으로 정의된다.The maximum value P max of the output power of the solar cell is represented by the product of the output current Ip and the output voltage Vp and the photoelectric conversion efficiency η of the solar cell corresponds to the maximum value P max of the output power, (S x I, S is the element area, and I is the intensity of the light irradiated to the solar cell).

따라서, 태양전지의 광전변환효율 η을 높이기 위해서는 단락전류 Isc 또는 개방전압 Voc 를 높이거나 출력전류전압 곡선의 각형에 가까운 정도를 나타내는 FF(fill factor)를 높여야 한다. Therefore, in order to increase the photovoltaic efficiency? Of the solar cell, it is necessary to increase the short-circuit current Isc or the open-circuit voltage Voc or increase the fill factor (FF) indicating the degree of the output current-voltage curve.

최근에는 태양광의 흡수율을 향상시키고 캐리어의 전달 저항을 감소시켜서 효율이 향상되도록 연구개발 되고 있는데, 전극과 반도체 에미터층 사이의 접촉저항을 감소시키기 위해 전극이 접하는 에미터층의 구조를 변경하여 캐리어의 라이프 타임을 향상시키고 있다.In recent years, research and development has been carried out in order to improve the absorption rate of sunlight and reduce the transfer resistance of carriers, thereby improving the efficiency. In order to reduce the contact resistance between the electrode and the semiconductor emitter layer, the structure of the emitter layer, Time is improving.

도 1은 종래 기술에 따른 에미터층의 구조가 변경된 선택적 에미터를 포함한 태양전지의 단면도인데, pn 이종접합을 형성하는 p형 반도체 기판(101)과 n형 반도체층(102), 그 위에 형성된 전면전극(104), p형 반도체 기판(101) 아래 면에 형성된 BSF(Back Surface Field)층(105), 및 후면전극(106)으로 구성되어 있다.1 is a cross-sectional view of a solar cell including a selective emitter in which the structure of the emitter layer is changed according to the prior art. The p-type semiconductor substrate 101 and the n-type semiconductor layer 102 forming the pn heterojunction, An electrode 104, a BSF (Back Surface Field) layer 105 formed on the lower surface of the p-type semiconductor substrate 101, and a rear electrode 106.

상기 n형 반도체층(102)은 에미터층으로서 전면전극(104)과의 접촉저항을 감소시키기 위하여 전극과 접하는 영역은 두껍게 형성하고 그렇지 않은 영역은 그보다 얇게 형성하는 선택적 에미터층으로 구성된다. 따라서 이러한 선택적 에미터 구조로 인해 접촉저항이 감소되어 캐리어의 전잘 저항이 감소되고 캐리어의 라이프 타임이 향상된다.The n-type semiconductor layer 102 is an emitter layer composed of a selective emitter layer which is formed to be thick in a region in contact with the electrode to reduce the contact resistance with the front electrode 104 and thinner than the region in contact with the electrode. Thus, this selective emitter structure reduces the contact resistance and reduces the ohmic resistance of the carrier and improves the lifetime of the carrier.

이러한 선택적 에미터층은 전극과 에미터층 간의 접촉저항을 감소시켜 효율에 기여하는 바가 크지만, 제조 공정이 추가되어 복잡하고 과다한 생산 비용이 소요되는 문제가 있으므로 이러한 선택적 에미터층의 제조 공정에 대한 개선의 연구가 필요하다. This selective emitter layer contributes to the efficiency by reducing the contact resistance between the electrode and the emitter layer. However, since the manufacturing process is added, the complex emitter layer and the over-production cost are required. Research is needed.

이러한 문제점들을 개선하고 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지는 제1 불순물 반도체 기판의 전면에 형성되고, 제2 불순물의 고농도 도핑영역과 제2 불순물의 저농도 도핑영역으로 이루어진 제2 불순물 반도체층과, 상기 제2 불순물 반도체층의 제2 불순물의 고농도 도핑영역 위에 형성된 전면전극, 및 상기 제1 불순물 반도체 기판의 후면에 형성된 후면전극을 포함한다. 이 때 상기 제2 불순물의 고농도 도핑영역의 깊이가 상기 제2 불순물의 저농도 도핑영역의 깊이보다 깊은 것을 특징으로 한다. In order to solve these problems and achieve the above object, a solar cell according to an embodiment of the present invention is formed on the entire surface of a first impurity semiconductor substrate, and includes a heavily doped region of the second impurity and a lightly doped region of the second impurity A front electrode formed on the heavily doped region of the second impurity semiconductor layer; and a rear electrode formed on the rear surface of the first impurity semiconductor substrate. Wherein a depth of the heavily doped region of the second impurity is deeper than a depth of the lightly doped region of the second impurity.

본 발명에서 상기 제1 불순물 반도체 기판과 제2 불순물 반도체층의 접합면은 요철구조일 수 있으며 요철의 모양과 형태는 제한되지 않는다.In the present invention, the bonding interface between the first impurity semiconductor substrate and the second impurity semiconductor layer may be a concave-convex structure, and the shape and the shape of the concave and convex are not limited.

또한 상기 제2 불순물의 고농도 도핑영역과 제2 불순물의 저농도 도핑영역은, 제1 불순물 반도체 기판의 전면에 상호 교차되어 형성될 수 있으나, 반드시 이러한 형태에 제한되는 것은 아니며 태양전지의 전면부에 제2 불순물의 고농도 도핑영역과 제2 불순물의 저농도 도핑영역이 소정의 공간으로 구분되어 형성될 수 있다.The heavily doped region of the second impurity and the lightly doped region of the second impurity may be formed on the entire surface of the first impurity semiconductor substrate so as to cross each other. However, the present invention is not limited thereto, 2 doped region of the second impurity and a low doped region of the second impurity may be formed in a predetermined space.

본 발명에서 상기 제2 불순물의 저농도 도핑영역의 깊이는, 저농도 도핑영역 의 중심부에서 제2 불순물의 고농도 도핑영역과 제2 불순물의 저농도 도핑영역의 경계면으로 갈수록 깊이가 더 깊어질 수 있다. In the present invention, the depth of the lightly doped region of the second impurity may become deeper from the center of the lightly doped region toward the interface between the lightly doped region of the second impurity and the lightly doped region of the second impurity.

상기 제2 불순물의 저농도 도핑영역의 중심부는 특정 지점을 의미하는 것이 아니라, 제2 불순물의 고농도 도핑영역과 제2 불순물의 저농도 도핑영역의 경계면과 경계면을 기준할 때 양 사이의 간격에서 중심이 되는 부분을 의미하는 것으로 정의할 수 있다. The center portion of the lightly doped region of the second impurity does not mean a specific point but is located at an interface between the heavily doped region of the second impurity and the lightly doped region of the second impurity, Quot; portion ".

본 발명에서 상기 제2 불순물의 저농도 도핑영역의 중심부 깊이는 0.1㎛ 내지 0.2 ㎛일 수 있으며 상기 제2 불순물의 저농도 도핑영역의 경계면 깊이는, 상기 중심부 깊이보다 크고 0.8 ㎛보다 작을 수 있다. 따라서, 제2 불순물의 저농도 도핑영역의 두께 혹은 깊이는 중심부에서 제2 불순물의 고농도 도핑영역과의 경계면으로 갈수록 더 큰 값을 가지도록 형성될 수 있다.In the present invention, the depth of the central portion of the lightly doped region of the second impurity may be 0.1 탆 to 0.2 탆, and the depth of the interface of the lightly doped region of the second impurity may be larger than the center portion depth and smaller than 0.8 탆. Therefore, the thickness or the depth of the lightly doped region of the second impurity can be formed to have a larger value at the interface with the heavily doped region of the second impurity at the center.

본 발명에서의 상기 제1 불순물은 p형 반도체 불순물이고, 상기 제2 불순물은 n형 반도체 불순물일 수 있으며 혹은 그 반대일 수도 있다. 서로 다른 타입의 불순물 반도체의 도펀트를 의미하므로 본 발명의 태양전지는 pn 이종접합층을 형성하는 것이다.The first impurity in the present invention may be a p-type semiconductor impurity, and the second impurity may be an n-type semiconductor impurity, or vice versa. Refers to dopants of different types of impurity semiconductors, so that the solar cell of the present invention forms a pn hetero junction layer.

이때 상기 n형 반도체 불순물은 인(P), 비소(As), 안티모니(Sb)과 같은 5족 원소로 이루어진 그룹 중에서 선택될 수 있다.The n-type semiconductor impurity may be selected from the group consisting of Group 5 elements such as phosphorus (P), arsenic (As), and antimony (Sb).

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법은 제1 불순물 반도체 기판의 전면에 제2 불순물의 고농도 도핑영역과 제2 불순물의 저농도 도핑영역으로 이루어진 태양전지의 선택적 에미터를 형성하는 방법에 있 어서, 상기 제2 불순물의 고농도 도핑영역을 제1 불순물 반도체 기판 위의 소정의 영역에 제2 불순물 페이스트를 도포하는 단계와, 상기 제2 불순물 페이스트를 열처리하는 단계를 통해 형성한다.In order to achieve the above object, a selective emitter forming method of a solar cell according to the present invention is a method for forming a selective emitter of a solar cell including a heavily doped region of a second impurity and a lightly doped region of a second impurity on the entire surface of a first impurity semiconductor substrate Applying a second impurity paste to a predetermined region on the first impurity semiconductor substrate in a heavily doped region of the second impurity through a step of heat treating the second impurity paste .

상기 제2 불순물의 저농도 도핑영역은, 상기 제1 불순물 반도체 기판 위에서 제2 불순물의 고농도 도핑영역이 형성되지 않은 나머지 영역에 형성되는 것을 특징으로 한다.And the lightly doped region of the second impurity is formed in the remaining region where the heavily doped region of the second impurity is not formed on the first impurity semiconductor substrate.

본 발명에서 상기 제2 불순물의 저농도 도핑영역은, 상기 제2 불순물 페이스트를 열처리하는 단계에서 동시에 형성되도록 한다.In the present invention, the lightly doped region of the second impurity is formed simultaneously with the step of heat-treating the second impurity paste.

또한 본 발명에서 상기 제2 불순물의 저농도 도핑영역은, 제2 불순물 가스의 확산에 의해 형성될 수 있는데, 이 때 제2 불순물 가스는, 도포된 제2 불순물 페이스트로부터 자연 발생적으로 기체화된 제2 불순물 가스이거나 또는 태양전지의 제조과정 중에 인공적으로 주입된 POCl3 가스일 수 있다.Also in the present invention, the lightly doped region of the second impurity may be formed by diffusion of the second impurity gas, wherein the second impurity gas is diffused into the second impurity paste, which is spontaneously vaporized from the applied second impurity paste, Impurity gas, or artificially implanted POCl 3 gas during the manufacturing process of the solar cell.

본 발명에서 상기 제2 불순물 페이스트는 스크린 프린팅법 또는 인쇄법에 의해 도포될 수 있으나 반드시 이들 방법에 의해 제한되는 것은 아니며 페이스트를 기판 위에 패턴화할 수 있는 공지된 방법이면 적용할 수 있다.In the present invention, the second impurity paste can be applied by a screen printing method or a printing method. However, the second impurity paste is not necessarily limited to these methods but can be applied to any known method capable of patterning a paste on a substrate.

본 발명에서 제2 불순물 페이스트의 도포 단계와 열처리 단계는 순차적으로 이어지는 별도의 과정으로 가능하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 하나의 공정으로 이루어질 수도 있다. 즉, 이미 고온으로 설정된 챔버 안에서 제2 불순물 페이스트를 제1 불순물형 반도체 기판 위에 패턴화함으로써 제2 불순물 반도체층의 형성과 동시에 소성과정을 진행할 수 있는 것이다.In the present invention, the step of applying the second impurity paste and the step of heat-treating may be sequentially performed separately, but the present invention is not limited thereto and may be performed in one step. That is, the second impurity-based paste is patterned on the first impurity-type semiconductor substrate in the chamber which has already been set to a high temperature, so that the firing process can be performed simultaneously with the formation of the second impurity semiconductor layer.

본 발명에서 열처리의 온도는 특별히 제한되지 않지만 820℃ 내지 950℃의 온도에서 30초 내지 10분 이내로 이루어질 수 있다.The temperature of the heat treatment in the present invention is not particularly limited, but can be set at a temperature of 820 캜 to 950 캜 within 30 seconds to 10 minutes.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양전지 제조방법은 이상과 같은 태양전지의 선택적 에미터를 형성하는 방법을 포함하는 공정을 특징으로 한다.The method for manufacturing a solar cell of the present invention for achieving the above object is characterized by a process including a method for forming a selective emitter of the solar cell as described above.

본 발명의 실리콘 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법은, 기존의 방법에 비해서 선택적 에미터(selective emitter)의 형성 공정을 간소화하여 생산단가의 면에서 비용을 절감하는 효과를 크게 할 수 있다.The selective emitter formation method of the present invention can simplify the selective emitter formation process compared to the conventional method and can reduce the cost in terms of production cost.

본 발명은 페이스트를 도포하는 것만으로 태양전지의 전면부에 선택적 에미터를 형성함으로써 전극과 에미터층 간의 접촉저항을 감소시켜 고효율의 태양전지를 제공할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, a selective emitter is formed on the front surface of a solar cell by applying a paste, thereby reducing the contact resistance between the electrode and the emitter layer, thereby providing a highly efficient solar cell.

또한, 본 발명은 선택적 에미터층을 형성하는 데 있어서 간편한 제조공정을 도입하므로 공정시간을 단축할 수 있고 태양전지의 생산 비용을 절감하는 비용 개선의 효과가 있다.In addition, since the present invention introduces a simple manufacturing process to form a selective emitter layer, the process time can be shortened and the cost of production of the solar cell can be reduced.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성방법을 나타낸 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a method of forming a selective emitter of a solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면 태양전지의 선택적 에미터층을 반도체 기판위에 적층하는 본 발명의 일 실시형태에 따른 방법이 도식화되어 있다.Referring to FIG. 2, a method according to an embodiment of the present invention for laminating a selective emitter layer of a solar cell on a semiconductor substrate is illustrated.

즉, p형 반도체 기판(201) 위에 n형 반도체층(202)이 형성되어 있는데, 후에 상기 n형 반도체층 위에 전면전극이 적층될 부분에 n형 불순물 페이스트(210)를 도포하여 선택적 에미터층을 만드는 과정을 도시한 것이다.That is, an n-type semiconductor layer 202 is formed on the p-type semiconductor substrate 201. An n-type impurity paste 210 is applied to a portion where the front electrodes are to be stacked on the n-type semiconductor layer to form a selective emitter layer As shown in FIG.

p형 반도체 기판(201) 위에 n형 불순물 페이스트(210)를 도포한 영역은 직접적으로 불순물이 기판에 침투하여 고상(固狀) 확산(solid phase diffusion)이 유도된다. 따라서 n형 불순물 페이스트(210)를 도포한 영역에 해당하는 p형 반도체 기판 상부에 n형 불순물의 고농도 도핑영역(220)이 형성된다. The region where the n-type impurity paste 210 is applied on the p-type semiconductor substrate 201 directly impregnates impurities into the substrate, and solid phase diffusion is induced. Therefore, the highly doped region 220 of the n-type impurity is formed on the p-type semiconductor substrate corresponding to the region to which the n-type impurity paste 210 is applied.

나머지 p형 반도체 기판(201) 중 n형 불순물 페이스트(210)가 도포되지 않은 영역은 n형 불순물 가스의 확산을 통해 도핑되어 n형 불순물의 저농도 도핑영역(230)을 형성한다. 즉, n형 불순물의 저농도 도핑영역(230)은 기상(氣狀) 확산(gas phase diffusion)을 통해 이루어질 수 있다.The remaining region of the p-type semiconductor substrate 201 not coated with the n-type impurity paste 210 is doped through the diffusion of the n-type impurity gas to form the lightly doped region 230 of the n-type impurity. That is, the lightly doped region 230 of the n-type impurity may be formed through gas phase diffusion.

n형 불순물의 저농도 도핑영역(230)의 기상 확산의 소스 가스는 n형 불순물 가스로서 상기 n형 불순물 페이스트(210)이 도포된 상태에서 열처리할 때 외부로 자연적으로 발생되는 n형 불순물 가스가 될 수 있다.The source gas for vapor phase diffusion in the lightly doped region 230 of the n-type impurity is an n-type impurity gas which becomes an n-type impurity gas which is naturally generated outward when the heat treatment is performed in a state in which the n-type impurity paste 210 is applied .

또는 다른 실시형태로서 태양전지의 제조 공정 중 공정챔버 내에 인공적으로 주입되는 n형 불순물 가스가 될 수도 있다.Or an n-type impurity gas which is artificially injected into the process chamber during the manufacturing process of the solar cell as another embodiment.

이들 가스 형태의 n형 불순물은 반도체 기판 위에 고상형태로 직접 도포되고 확산되는 방법보다는 대기 중으로 사방으로 분산되어 날라갈 수 있기 때문에 상대 적으로 저농도로 반도체 기판을 도핑하게 되어 n형 불순물의 저농도 도핑영역을 형성하는 것이다.Since these gaseous n-type impurities can be dispersed in the air to the atmosphere rather than directly applied and diffused in a solid phase form on the semiconductor substrate, the semiconductor substrate is doped at a relatively low concentration so that a low concentration doping region .

상기 n형 불순물은 5족 원소로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 도펀트일 수 있으며 특별히 제한되지는 않지만, 인(P)을 주로 사용한다.The n-type impurity may be a dopant selected from the group consisting of a Group 5 element, and phosphorus (P) is mainly used although not particularly limited.

외부에서 주입되는 n형 불순물 가스는 주로 POCl3 등을 사용할 수 있다.The n-type impurity gas injected from the outside can be mainly POCl 3 or the like.

n형 불순물 페이스트의 직접 접촉에 의한 n형 불순물의 고농도 확산으로 인해 상기 n형 불순물의 고농도 도핑영역(220)은 다른 저농도 도핑영역(230)보다 n형 불순물의 밀도가 고밀도이고, 고농도로 도핑되어 확산이 많이 진행되므로 그 두께가 다른 저농도 도핑영역보다 두꺼워진다.Due to the high concentration diffusion of the n-type impurity due to the direct contact of the n-type impurity paste, the density of the n-type impurity is higher than that of the other lightly doped region 230 in the heavily doped region 220 of the n-type impurity, The thickness of the doped region becomes thicker than that of the other doped regions.

따라서, p형 반도체 기판(201) 상에 n형 불순물 페이스트를 어떠한 형태와 모양으로 패턴화하여 도포하는가에 따라 이들 도포 부분을 제외한 나머지 부분에 n형 불순물의 저농도 도핑영역이 상호 교차되어 형성된다.Therefore, as the n-type impurity paste is patterned and applied on the p-type semiconductor substrate 201 in any form and shape, low concentration doped regions of the n-type impurity are formed to cross each other except for these coated portions.

이들 n형 불순물의 고농도 도핑영역(220)과 저농도 도핑영역(230)이 형성된 일 실시형태는 이하 설명될 도 7과 같을 수 있다.One embodiment in which the heavily doped region 220 and the lightly doped region 230 of the n-type impurity are formed may be as shown in FIG. 7 to be described below.

도 3a 내지 도 3c과 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성방법의 단계에 따른 공정 단면도를 나타낸 것이다. 이들 과정은 태양전지를 제조하는 공정 중의 일부이며 선택적 에미터를 형성하는 과정만을 독출하여 도시한 것이다.FIGS. 3A to 3C and FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views illustrating a process for forming a selective emitter of a solar cell according to an embodiment of the present invention. These processes are part of the process of manufacturing the solar cell and only the process of forming the selective emitter is read out.

도 3a 내지 도 3c에 따른 실시형태를 참조하면, 먼저 p형 반도체 기판(301) 위에 n형 불순물 페이스트(310)를 패턴에 따라 도포한다.(도 3a)3A to 3C, an n-type impurity paste 310 is applied on a p-type semiconductor substrate 301 according to a pattern (FIG. 3A)

이들 도포방법은 특별히 제한되지 않지만 공지의 스크린 프린팅법, 인쇄법 등에 의해 수행될 수 있다.These coating methods are not particularly limited, but can be carried out by a known screen printing method, printing method and the like.

이때 이전 공정에서 상기 p형 반도체 기판(301)의 표면은 텍스처링(texturing) 공정을 통해 요철 형태로 형성될 수 있다. At this time, in the previous process, the surface of the p-type semiconductor substrate 301 may be formed into a concavo-convex shape through a texturing process.

텍스처링 방법은 기계적, 화학적 식각법을 사용할 수 있으며 특별히 제한되지 않으나 수산화칼륨(KOH)과 같은 물질을 이용한 화학적 식각법을 사용할 수 있다.The texturing method may be a mechanical or chemical etching method, and is not particularly limited, but a chemical etching method using a material such as potassium hydroxide (KOH) can be used.

다음으로 상기 페이스트가 도포된 태양전지용 반도체 기판을 열처리하는 소성과정을 거치는데 이때 도 3b과 같이 n형 불순물 반도체층(302) 위에 PSG(Phosphorous Silicate Glass)가 생성될 수 있다. 상기 열처리는 820 내지 950 ℃의 온도에서 30초간 수행할 수 있다.Next, a baking process is performed to heat-treat the semiconductor substrate for a solar cell to which the paste is applied. At this time, phosphorous silicate glass (PSG) may be formed on the n-type impurity semiconductor layer 302 as shown in FIG. 3B. The heat treatment may be performed at a temperature of 820 to 950 캜 for 30 seconds.

열처리 과정에서 불필요하게 생성된 PSG 부산물 등은 불화 수소(HF)를 이용하여 제거한다.(도 3c)PSG by-products and the like that are unnecessarily generated in the heat treatment process are removed using hydrogen fluoride (HF) (FIG. 3C)

이러한 PSG 와 같은 부산물 층이 생겨 태양전지의 절연특성을 나쁘게 할 수 있기 때문에 절연특성을 나쁘게 하는 부산물 층을 제거하는 공정을 수행하는 것이다.A byproduct layer such as PSG is formed to deteriorate the insulation characteristic of the solar cell, so that the process of removing the by-product layer which deteriorates the insulation characteristic is performed.

도 3c는 PSG를 제거한 후의 태양전지 단면도를 나타낸 것으로서 열처리의 소성과정을 통해 n형 불순물 페이스트(310)가 직접 도포된 부분은 n형 불순물 반도체층(302)에서 고농도 도핑영역(320)으로 형성되며 도포되지 않은 나머지 부분은 n형 불순물 반도체층(302)에서 저농도 도핑영역(330)으로 형성된다.3C is a cross-sectional view of the solar cell after removing the PSG. A part directly coated with the n-type impurity paste 310 through the baking process of the heat treatment is formed as the highly doped region 320 in the n-type impurity semiconductor layer 302 The remaining unapplied portion is formed into the lightly doped region 330 in the n-type impurity semiconductor layer 302.

이렇듯 n형 불순물의 고농도 도핑영역과 저농도 도핑영역은 불순물의 도핑농도가 다르고 밀도가 달라서 선택적 에미터로 기능하게 된다.Thus, the heavily doped region and the heavily doped region of the n-type impurity function as selective emitters because the doping concentration of the impurity is different and the density is different.

이후 이어지는 태양전지의 나머지 공정으로 통해 전면전극은 상기 n형 불순물의 고농도 도핑영역(320) 상에 형성되고, 전극이 형성되지 않은 부분은 저농도 도핑영역(330)으로 구성되므로 전극과 반도체층과의 접촉저항이 낮게 설계될 수 있다.Since the front electrode is formed on the heavily doped region 320 of the n-type impurity and the portion where no electrode is formed is formed as the lightly doped region 330 through the remaining process of the succeeding solar cell, The contact resistance can be designed to be low.

한편 본 발명의 다른 일 실시형태로서 도 4a 내지 도 4c는 다음과 같은 공정을 거쳐 태양전지의 선택적 에미터층을 형성한다.Meanwhile, as another embodiment of the present invention, FIGS. 4A to 4C form a selective emitter layer of a solar cell through the following process.

즉, 도 4a 내지 도 4c의 공정은 하나의 소성 로(furnace)에서 열처리와 동시에 n형 불순물 페이스트를 도포하여 선택적 에미터를 형성한다.That is, in the processes of FIGS. 4A to 4C, the n-type impurity paste is applied simultaneously with the heat treatment in one firing furnace to form a selective emitter.

이러한 방법은 별도의 불순물 확산장치나 공정을 거치지 않고 소성 로에서 소성과 동시에 불순물 도핑을 시도하여 pn 접합을 이루는 불순물 반도체층을 형성하게 되므로 태양전지의 제조공정을 더욱 간편하게 만들고 제조시간을 단축하는 장점을 가진다.In this method, impurity doping is performed at the same time as firing in the firing furnace without using a separate impurity diffusing device or a process to form an impurity semiconductor layer which forms a pn junction, thereby simplifying the manufacturing process of the solar cell and shortening the manufacturing time .

도 4a를 참조하여 알 수 있듯이, 먼저 p형 반도체 기판(401)을 준비하되 해당 기판의 표면을 텍스처링 공정으로 요철구조를 갖도록 처리할 수 있다.As shown in FIG. 4A, the p-type semiconductor substrate 401 is first prepared, and the surface of the substrate is processed to have a concave-convex structure by a texturing process.

p형 반도체 기판 위 소정의 영역에는 n형 불순물 반도체층(402)이 형성되어 pn 접합구조를 만들 수 있다. An n-type impurity semiconductor layer 402 is formed in a predetermined region on the p-type semiconductor substrate to form a pn junction structure.

본 발명의 일 실시예에 따라서는 먼저 n형 불순물 반도체층(402)이 패턴화되 어 소정의 영역에 기형성될 수 있다. 이러한 n형 불순물 반도체층은 공지된 반도체층의 도핑 방법에 의해 패턴화되어 형성될 수 있으며, 이들 패턴화된 n형 반도체층 위에 n형 불순물 페이스트(410)를 도포하여 선택적 에미터층으로 형성할 수도 있다.According to one embodiment of the present invention, the n-type impurity semiconductor layer 402 may be patterned and formed in a predetermined region. The n-type impurity semiconductor layer may be patterned by a known doping method of the semiconductor layer, and the n-type impurity paste 410 may be formed on the patterned n-type semiconductor layer to form a selective emitter layer have.

다만 이러한 실시예는 에미터층을 2단계로 나뉘어 형성하는 것이므로 공정의 편의상 다른 실시예로서 하나의 과정으로 n형 불순물 페이스트(410)를 도포함과 동시에 열처리를 수행하여 n형 불순물 반도체층을 형성함과 동시에 차별적인 n형 불순물 도핑영역을 나누어 형성할 수 있는 방법이 더 바람직할 것이다.However, since the emitter layer is formed by dividing into two layers in this embodiment, the n-type impurity paste 410 is coated and heat-treated to form an n-type impurity semiconductor layer Type impurity doped region can be divided and formed at the same time.

즉 다른 실시형태로서, 소정의 온도 이상으로 가열된 소성 로에서 p형 반도체 기판 위에 n형 불순물 페이스트(410)를 도포하여 n형 불순물 반도체층을 형성함과 동시에 차별적인 선택적 에미터층으로 형성한다. In other words, as another embodiment, the n-type impurity paste 410 is coated on the p-type semiconductor substrate in the baking furnace heated to a predetermined temperature or higher to form the n-type impurity semiconductor layer and the selective emitter layer different from each other.

도 4b는 열처리 과정을 거칠 때 n형 불순물 반도체층(402) 위에 PSG(Phosphorous Silicate Glass)(403)가 생성된 것을 나타낸다. 이 부분에 대한 설명은 이미 상술한 바와 같다. 마찬가지로 열처리 과정에서 불필요하게 생성된 PSG 부산물 등은 불화 수소(HF)를 이용하여 제거할 수 있다.(도 4c)4B shows that PSG (Phosphorous Silicate Glass) 403 is formed on the n-type impurity semiconductor layer 402 when the heat treatment is performed. The description of this part is already described above. Similarly, PSG by-products and the like that are unnecessarily generated in the heat treatment process can be removed by using hydrogen fluoride (HF) (FIG. 4C)

도 4c를 참조하면 PSG(Phosphorous Silicate Glass)(403)가 제거된 pn 접합 태양전지는 n형 불순물 페이스트(410)가 직접 도포된 부분은 n형 불순물 반도체층(402)에서 고농도 도핑영역(420)으로 형성되며 도포되지 않은 나머지 부분은 n형 불순물 반도체층(402)에서 저농도 도핑영역(430)으로 형성된다.Referring to FIG. 4C, the pn junction solar cell in which the PSG (phosphorus silicate glass) 403 is removed has a portion directly coated with the n-type impurity paste 410 in the n-type impurity semiconductor layer 402, And the remaining portion that is not coated is formed as a lightly doped region 430 in the n-type impurity semiconductor layer 402.

따라서 n형 불순물의 고농도 도핑영역과 저농도 도핑영역으로 이루어지는 선 택적 에미터가 간단한 공정으로 형성될 수 있다.Therefore, an optional emitter composed of a heavily doped region and a lightly doped region of an n-type impurity can be formed by a simple process.

이후에 종래의 일반적인 태양전지의 제조과정을 거쳐 선택적 에미터가 포함된 태양전지가 제조된다. 경우에 따라서는 선택적 에미터층 전면부에 반사방지막이 적층될 수 있으며 이는 화학적 기상증착법, 물리적 기상증착법 등의 공지된 적층방법을 통해 형성될 수 있다.Thereafter, a solar cell including a selective emitter is manufactured through a conventional manufacturing process of a general solar cell. In some cases, the antireflection film may be laminated on the front side of the selective emitter layer. The antireflection film may be formed by a known deposition method such as a chemical vapor deposition method or a physical vapor deposition method.

또한 반도체 기판의 후면부에는 알루미늄(Al) 등을 이용하여 BSF(Back Surface Field)층이 형성된다. A BSF (Back Surface Field) layer is formed on the rear surface of the semiconductor substrate by using aluminum (Al) or the like.

각각 태양전지의 전면부와 후면부에 전극을 형성하여 pn 접합면에서 분리되는 전자와 정공 캐리어들을 끌어당겨 전위차를 형성하고 이로 인해 전기가 흐르도록 구성된다.Electrodes are formed on the front and back sides of the solar cell, respectively, so that electrons and hole carriers separated from the pn junction are pulled to form a potential difference, thereby allowing electricity to flow.

최종적인 본 발명에 따라 형성되는 선택적 에미터를 포함하는 태양전지의 구조는 도 5에 도시하였다.The structure of the solar cell including the selective emitter formed according to the final present invention is shown in Fig.

도 5를 참조하면 p형 반도체 기판(501) 위에 상기 실시예와 같은 방법에 의해 형성된 선택적 에미터층(502)가 구비되고, 그 위에 반사방지막(503)이 적층된다.Referring to FIG. 5, a selective emitter layer 502 is formed on a p-type semiconductor substrate 501 by the same method as the above embodiment, and an antireflection film 503 is stacked thereon.

선택적 에미터층은 전면전극(504)에 의해 접촉되어 있는데, 전면전극이 접촉되는 부분이 n형 불순물의 고농도 도핑영역으로서 나머지 영역보다 고밀도로 두껍게 형성되어 있다.The selective emitter layer is in contact with the front electrode 504, and the portion where the front electrode contacts is formed as a heavily doped region of the n-type impurity at a higher density than the remaining region.

상기 전면전극이 접촉되지 않은 나머지 영역이 n형 불순물의 저농도 도핑영역에 해당된다.And the remaining region where the front electrode is not in contact corresponds to the low concentration doping region of the n-type impurity.

상기 p형 반도체 기판(501)의 후면에는 BSF층(505)가 형성되고 그 위의 소정의 영역에 후면전극(506)이 구비된다.A BSF layer 505 is formed on the rear surface of the p-type semiconductor substrate 501, and a rear electrode 506 is formed on a predetermined region on the BSF layer 505.

상술한 반사방지막(503), 전면전극(504), BSF층(505), 후면전극(506)은 그 재질이나 원료, 형성방법 등이 종래 공지된 기술에 의해 해당 분야의 당업자가 알 수 있는 것을 이용하여 구성될 수 있으므로 구체적인 기술은 생략하기로 한다.The material, material, forming method, and the like of the above-described antireflection film 503, the front electrode 504, the BSF layer 505, and the rear electrode 506 can be known by those skilled in the art The detailed description will be omitted.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 부분을 확대한 단면도이다.6 is an enlarged cross-sectional view of a selective emitter portion of a solar cell according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 에미터의 형성방법에 따라 형성된 n형 반도체층(602)의 단면을 부분적으로 확대한 것인데, 일 실시형태에 따라서는 n형 불순물의 저농도 도핑영역의 단면에서 중심부의 두께 혹은 깊이가 고농도 도핑영역과의 경계면의 두께 혹은 깊이보다 얇거나 같을 수 있다.The cross section of the n-type semiconductor layer 602 formed according to the method of forming the selective emitter according to the embodiment of the present invention is partially enlarged. According to one embodiment, in the cross section of the lightly doped region of the n-type impurity, May be thinner or equal to the thickness or depth of the interface with the high concentration doped region.

즉 도 6을 참조하면 Wl은 n형 불순물 반도체층 중 저농도 도핑영역과 고농도 도핑영역의 경계면 중 좌측 경계면의 두께를 의미한다. 또한 Wr은 n형 불순물 반도체층 중 저농도 도핑영역과 고농도 도핑영역의 경계면 중 우측 경계면의 두께를 의미한다. Wc는 n형 불순물 반도체층 중 저농도 도핑영역의 중심부, 즉 상기 양 경계면에서 동일한 거리만큼 떨어진 중심의 두께를 의미한다.In other words, referring to FIG. 6, Wl means the thickness of the left interface of the interface between the lightly doped region and the heavily doped region of the n-type impurity semiconductor layer. And Wr means the thickness of the right interface of the interface between the lightly doped region and the heavily doped region in the n-type impurity semiconductor layer. Wc means the thickness of the center of the n-type impurity semiconductor layer at the center of the lightly doped region, that is, the center distance apart from the both interfaces by the same distance.

본 발명의 일 실시예에서 상기 저농도 도핑영역의 중심부는 정확하게 저농도 도핑영역의 중점을 의미하는 것이 아니라, 고농도 도핑영역과의 경계면으로부터 동일 또는 유사한 거리만큼 떨어진 중심 부분을 일컫는 포괄적인 중심부를 상정한다.In one embodiment of the present invention, the central portion of the lightly doped region does not exactly mean the center of the lightly doped region but assumes a generic central portion that refers to a central portion that is the same or a similar distance from the interface with the lightly doped region.

도 6을 참조하여 알 수 있듯이, 본 발명의 선택적 에미터층을 형성함에 있어 서 최종 형성된 선택적 에미터층의 중심부의 두께가 비교적 다른 부분의 두께보다 얇게 형성된다. 바람직하게는 0.1㎛ 내지 0.2㎛일 수 있다.As can be seen from FIG. 6, in the selective emitter layer of the present invention, the thickness of the center portion of the finally formed selective emitter layer is thinner than that of relatively different portions. Preferably from 0.1 mu m to 0.2 mu m.

나머지 선택적 에미터층 중 고농도 도핑영역과 저농도 도핑영역의 경계면의 두께는 이보다 더 두꺼울 수 있으며 적어도 1㎛를 넘지 않을 수 있다. 바람직하게는 0.8㎛ 내지 0.9㎛으로 형성될 수 있다.The thickness of the interface between the heavily doped region and the heavily doped region in the other selective emitter layer may be thicker and may not exceed at least 1 탆. Preferably 0.8 占 퐉 to 0.9 占 퐉.

이러한 n형 불순물 반도체층의 저농도 도핑 영역 내 두께 차이는 외부에서 기상으로 공급되어 확산되는 n형 불순물 가스의 농도를 차별적으로 확산되도록 조정함으로써 이룰 수 있다.The difference in the thickness of the n-type impurity semiconductor layer in the low concentration doping region can be obtained by adjusting the concentration of the n-type impurity gas diffused supplied from the outside to the gaseous phase so as to diffuse differentially.

또는 이러한 두께 차이는 n형 불순물 반도체층의 고농도 도핑 영역이 n형 불순물 페이스트의 도포를 통해 고상으로 직접 불순물이 투입되어 이루어지는 것이므로 저농도 도핑영역과의 경계면은 불순물이 고밀도에서 저밀도로 넘어가는 경계가 되므로 이러한 두께의 차이가 자동적으로 형성될 수도 있다.This difference in thickness is due to the fact that the heavily doped region of the n-type impurity semiconductor layer is directly implanted with impurities in the solid phase through the application of the n-type impurity paste, so that the boundary surface with the lightly doped region becomes a boundary where the impurity diffuses from high density to low density Such a difference in thickness may be automatically formed.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 선택적 에미터를 포함하는 태양전지를 상부에서 관찰한 상면도이다.7 is a top plan view of a solar cell including a selective emitter formed according to an embodiment of the present invention.

이는 선택적 에미터층 중에서 n형 불순물의 고농도 도핑영역(720)과 저농도 도핑영역(730)이 형성된 패턴의 일 실시예를 나타낸다. 전극이 위치하지 않는 영역에는 고농도로 도핑하지 않음으로써, p형 반도체 기판의 표면에 존재하는 고농도의 n형 불순물(dopant)들이 과잉으로 존재하는 것을 방지할 수 있다. This shows an embodiment of a pattern in which a heavily doped region 720 and a lightly doped region 730 of an n-type impurity are formed in the selective emitter layer. The high concentration n-type dopant existing on the surface of the p-type semiconductor substrate can be prevented from being excessively present by not doping the region where the electrode is not located at a high concentration.

따라서, 전극과 n형 불순물 반도체층 간의 접촉저항을 최소화하고 도핑영역 내에 응집물(precipitate)의 형성을 최소로 하므로 전하의 수명(lifetime)이 감소 되지 않게 하고 궁극적으로 태양전지의 작동 효율이 향상된다.Therefore, the contact resistance between the electrode and the n-type impurity semiconductor layer is minimized and the formation of a precipitate in the doped region is minimized, so that the lifetime of the charge is not reduced and ultimately the operating efficiency of the solar cell is improved.

상기 실시예에서는 고농도 불순물로서 P(인)이 포함된 페이스트(paste)를 사용하였으나, P(인) 외에 As(비소), Sb(안티몬)을 사용할 수도 있다. In this embodiment, a paste containing P (phosphorus) is used as the high concentration impurity, but As (arsenic) and Sb (antimony) may be used in addition to P (phosphorus).

본 발명의 상기와 같은 일 실시예들에 의하면 반도체 불순물 페이스트를 도포하고 소성하는 것만으로 태양전지의 전면부에 선택적 에미터를 형성할 뿐만 아니라, POCl3 가스를 이용한 확산 공정도 거치지 않으므로, 태양전지의 선택적 에미터 형성공정이 간단하게 된다. According to the embodiments of the present invention, not only the selective emitter is formed on the front surface of the solar cell by simply applying and firing the semiconductor impurity paste but also the diffusion process using the POCl 3 gas is not performed, The process of forming the selective emitter of the first electrode is simplified.

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 범위에 속한다. 또한, 본 명세서에서 설명한 각 구성요소의 물질은 당업자가 공지된 다양한 물질로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.Although the present invention has been described in connection with the specific embodiments of the present invention, it is to be understood that the present invention is not limited thereto. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. In addition, the materials of each component described herein can be readily selected and substituted for various materials known to those skilled in the art. Those skilled in the art will also appreciate that some of the components described herein can be omitted without degrading performance or adding components to improve performance. In addition, those skilled in the art may change the order of the method steps described herein depending on the process environment or equipment. Therefore, the scope of the present invention should be determined by the appended claims and equivalents thereof, not by the embodiments described.

도 1은 종래 기술에 따른 선택적 에미터가 포함된 태양전지의 구조를 나타낸 단면도.1 is a sectional view showing the structure of a solar cell including a selective emitter according to the prior art.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성방법을 나타낸 단면도.2 is a cross-sectional view illustrating a method of forming a selective emitter of a solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성방법의 단계에 따른 공정 단면도.FIGS. 3A through 3C are cross-sectional views illustrating a process for forming a selective emitter of a solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성방법의 단계에 따른 공정 단면도.4A to 4C are cross-sectional views illustrating a method of forming a selective emitter of a solar cell according to another embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성방법을 포함하는 태양전지의 제조 공정으로 제조된 태양전지의 단면도.FIG. 5 is a cross-sectional view of a solar cell manufactured by a manufacturing process of a solar cell including a method of forming a selective emitter of the solar cell according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 부분을 확대한 단면도.6 is an enlarged cross-sectional view of a selective emitter portion of a solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 선택적 에미터를 포함하는 태양전지를 상부에서 관찰한 상면도.FIG. 7 is a top view of a solar cell including an optional emitter formed according to an embodiment of the present invention. FIG.

{도면의 주요부분에 대한 부호의 설명}DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS OF THE DRAWINGS FIG.

101, 201, 301, 401, 501 : p형 반도체 기판101, 201, 301, 401, 501: p-type semiconductor substrate

102, 202, 302, 402, 502, 602 : n형 반도체층102, 202, 302, 402, 502, and 602: an n-type semiconductor layer

103, 503 : 반사방지막 104, 504 : 전면전극103, 503: antireflection film 104, 504: front electrode

105, 505 : BSF(Back Surface Field)층 106, 506 : 후면전극105, 505: BSF (Back Surface Field) layer 106, 506:

210, 310, 410 : n형 불순물 페이스트210, 310, 410: n-type impurity paste

220, 320, 420, 720 : n형 불순물의 고농도 도핑영역220, 320, 420, 720: heavily doped region of n-type impurity

230, 330, 430, 730 : n형 불순물의 저농도 도핑영역230, 330, 430, 730: a lightly doped region of the n-type impurity

303, 403 : PSG(Phosphorous Silicate Glass)303, 403: Phosphorous Silicate Glass (PSG)

Claims (18)

제1 불순물 반도체 기판의 전면에 형성되고, 제2 불순물의 고농도 도핑영역과 제2 불순물의 저농도 도핑영역으로 이루어진 제2 불순물 반도체층;A second impurity semiconductor layer formed on the entire surface of the first impurity semiconductor substrate and consisting of a heavily doped region of the second impurity and a lightly doped region of the second impurity; 상기 제2 불순물 반도체층의 제2 불순물의 고농도 도핑영역 위에 형성된 전면전극; 및A front electrode formed on the heavily doped region of the second impurity of the second impurity semiconductor layer; And 상기 제1 불순물 반도체 기판의 후면에 형성된 후면전극을 포함하고, And a rear electrode formed on the rear surface of the first impurity semiconductor substrate, 상기 제2 불순물의 고농도 도핑영역의 깊이가 상기 제2 불순물의 저농도 도핑영역의 깊이보다 깊고, The depth of the heavily doped region of the second impurity is deeper than the depth of the lightly doped region of the second impurity, 상기 제2 불순물의 저농도 도핑영역의 깊이는, 저농도 도핑영역의 중심부에서 제2 불순물의 고농도 도핑영역과 제2 불순물의 저농도 도핑영역의 경계면으로 갈수록 깊이가 더 깊어지는 것을 특징으로 하는 태양전지.Wherein the depth of the lightly doped region of the second impurity is deeper toward the interface between the heavily doped region of the second impurity and the lightly doped region of the second impurity at the center of the lightly doped region. 제 1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제1 불순물 반도체 기판과 제2 불순물 반도체층의 접합면은 요철구조인 것을 특징으로 하는 태양전지.And the junction surface of the first impurity semiconductor substrate and the second impurity semiconductor layer has a concavo-convex structure. 제 1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제2 불순물의 고농도 도핑영역과 제2 불순물의 저농도 도핑영역은, 제1 불순물 반도체 기판의 전면에 상호 교차되어 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지.Wherein the heavily doped region of the second impurity and the lightly doped region of the second impurity are formed so as to cross each other over the entire surface of the first impurity semiconductor substrate. 삭제delete 제 1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제2 불순물의 저농도 도핑영역의 중심부 깊이는 0.1㎛ 내지 0.2 ㎛인 것을 특징으로 하는 태양전지.Wherein a depth of a central portion of the lightly doped region of the second impurity is 0.1 占 퐉 to 0.2 占 퐉. 제 1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제2 불순물의 저농도 도핑영역의 경계면 깊이는, 상기 중심부 깊이보다 크고 0.8 ㎛보다 작은 것을 특징으로 하는 태양전지.Wherein the interface depth of the lightly doped region of the second impurity is larger than the depth of the central portion and smaller than 0.8 占 퐉. 제 1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제1 불순물은 p형 반도체 불순물이고, 상기 제2 불순물은 n형 반도체 불순물인 것을 특징으로 하는 태양전지.Wherein the first impurity is a p-type semiconductor impurity, and the second impurity is an n-type semiconductor impurity. 제 7항에 있어서,8. The method of claim 7, 상기 n형 반도체 불순물은 인(P), 비소(As), 안티모니(Sb)로 구성된 그룹 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 태양전지.Wherein the n-type semiconductor impurity is selected from the group consisting of phosphorus (P), arsenic (As), and antimony (Sb). 제1 불순물 반도체 기판의 전면에 제2 불순물의 고농도 도핑영역과 제2 불순물의 저농도 도핑영역으로 이루어진 태양전지의 선택적 에미터를 형성하는 방법에 있어서,1. A method of forming a selective emitter of a solar cell comprising a heavily doped region of a second impurity and a lightly doped region of a second impurity on the entire surface of a first impurity semiconductor substrate, 상기 제2 불순물의 고농도 도핑영역은,Wherein the heavily doped region of the second impurity is doped, 상기 제1 불순물 반도체 기판 위에서 상기 제2 불순물의 고농도 도핑영역에 대응하는 패턴을 가지도록 제2 불순물 페이스트를 도포하는 단계와,Applying a second impurity paste on the first impurity semiconductor substrate so as to have a pattern corresponding to a heavily doped region of the second impurity; 상기 제2 불순물 페이스트를 열처리하는 단계를 포함하여 형성되고, And a step of heat-treating the second impurity paste, 상기 제2 불순물의 저농도 도핑영역은, 상기 제1 불순물 반도체 기판 위에서 제2 불순물의 고농도 도핑영역이 형성되지 않은 나머지 영역에 형성되며, The lightly doped region of the second impurity is formed in the remaining region where the heavily doped region of the second impurity is not formed on the first impurity semiconductor substrate, 상기 제2 불순물의 저농도 도핑영역은, 상기 제2 불순물 페이스트를 열처리하는 단계에서 상기 제2 불순물 가스의 확산에 의하여 상기 열처리하는 단계에서 상기 제2 불순물의 고농도 도핑영역과 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 선택적 에미터 형성방법.The lightly doped region of the second impurity is formed simultaneously with the heavily doped region of the second impurity in the step of performing the heat treatment by the diffusion of the second impurity gas in the step of heat-treating the second impurity paste A method for forming a selective emitter of a solar cell. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 제2 불순물 가스는, 도포된 제2 불순물 페이스트로부터 발생된 제2 불순물 가스이거나 또는 주입된 POCl3 가스인 것을 특징으로 하는 태양전지의 선택적 에미터 형성방법.Wherein the second impurity gas is a second impurity gas generated from the applied second impurity paste or an injected POCl 3 gas. 제 9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 제2 불순물 페이스트는 스크린 프린팅법 또는 인쇄법에 의해 도포되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 선택적 에미터 형성방법.Wherein the second impurity paste is applied by a screen printing method or a printing method. 제 9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 열처리는 820℃ 내지 950℃의 온도에서 30초 내지 10분 이내로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지의 선택적 에미터 형성방법.Wherein the heat treatment is performed at a temperature of 820 캜 to 950 캜 for 30 seconds to 10 minutes. 제 9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 제1 불순물은 p형 반도체 불순물이고, 상기 제2 불순물은 n형 반도체 불순물인 것을 특징으로 하는 태양전지의 선택적 에미터 형성방법.Wherein the first impurity is a p-type semiconductor impurity, and the second impurity is an n-type semiconductor impurity. 제 16항에 있어서,17. The method of claim 16, 상기 n형 반도체 불순물은 인(P), 비소(As), 안티모니(Sb)로 구성된 그룹 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 선택적 에미터 형성방법.Wherein the n-type semiconductor impurity is selected from the group consisting of phosphorous (P), arsenic (As), and antimony (Sb). 제 9항, 제 13항 내지 제 17항 중 어느 하나의 항에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성방법을 포함하는 태양전지의 제조방법.A method of manufacturing a solar cell comprising the selective emitter forming method of the solar cell according to any one of claims 9, 13 and 17.
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