KR101575967B1 - 알루미늄 산화막(AlOx)을 양면 증착한 PERL 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지 - Google Patents
알루미늄 산화막(AlOx)을 양면 증착한 PERL 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101575967B1 KR101575967B1 KR1020140085442A KR20140085442A KR101575967B1 KR 101575967 B1 KR101575967 B1 KR 101575967B1 KR 1020140085442 A KR1020140085442 A KR 1020140085442A KR 20140085442 A KR20140085442 A KR 20140085442A KR 101575967 B1 KR101575967 B1 KR 101575967B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- solar cell
- film
- alox
- aluminum oxide
- oxide film
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 229910017107 AlOx Inorganic materials 0.000 title 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 78
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 19
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 claims description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910020286 SiOxNy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 7
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 5
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 4
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000003631 wet chemical etching Methods 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
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- 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
- H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/036—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
- H01L31/0392—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 알루미늄 산화막(AlOx)을 양면 증착한 PERL 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지에 관한 것으로서, 실리콘 웨이퍼에 텍스처링, 도핑에 의한 에미터층 형성, PSG 제거, 전면 반사방지막 형성, 후면 SiOxNy 패시베이션 막 형성, 후면 레이저 스크라이빙(scribing), 전면전극과 후면전극의 인쇄/건조 및 열처리 공정을 실시하여 제조하는 PERL 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 PSG 제거공정 이후 동시에 양면 증착이 가능한 배치형(Batch-type) 원자층 증착법(ALD)을 이용하여, 실리콘 질화막(SiNx:H)으로 형성되는 전면 반사방지막 위 및 후면의 에미터층 아래에 알루미늄 산화막(AlOx)을 각각 동시에 형성하는 공정을 포함한 것이며, 후면 패시베이션 효과는 물론 전면 반사방지막의 수소화 효과의 증가로 개방전압(Voc)의 상승을 가져오는 효과가 있으며, 이러한 전면 반사방지막의 개선으로 인한 패시베이션 기능의 향상에 의해 단락전류(Isc)의 상승을 가져오는 효과가 있다.
Description
본 발명은 알루미늄 산화막(AlOx)을 양면 증착한 PERL 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실리콘 웨이퍼의 기판에 전면 반사방지막으로 형성되는 실리콘 질화막(SiNx:H) 위 및 기판의 후면에 알루미늄 산화막(AlOx)을 동시에 각각 증착하여 형성함으로써, 상기 알루미늄 산화막이 수소차단막으로 사용되고 기판에 입사되는 빛의 반사도를 줄일 수 있도록 한 알루미늄 산화막(AlOx)을 양면 증착한 PERL 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지에 관한 것이다.
종래 PERL 태양전지의 제조공정은 도 3을 참고하여 보면 기본적으로 다음과 같이, 초기 세정 및 SDR(Saw Damage Removal)하는 단계, 습식 화학 텍스처링(Wet Chemical Texturing)하는 단계, 텍스처링된 태양전지 웨이퍼 상에 에미터층을 형성하는 단계, PSG(Phosphorus Silicate Glass)를 제거하는 단계, 웨이퍼 전면에 반사방지막(Anti-Reflection Coating, ARC)을 형성하는 단계, 웨이퍼 후면에 알루미늄 산화막(AlOx)을 형성하는 단계, 웨이퍼 후면에 SiOxNy 패시베이션 막을 형성하는 단계, 후면 레이저 스크라이빙(laser scribing) 단계, 양면전극을 생성하는 단계, 열처리(Firing) 단계 및 에지(Edge)를 제거(Isolation)하는 단계를 포함한다.
초기 세정 및 SDR(Saw Damage Removal)하는 단계는, 태양전지 웨이퍼의 표면 상태를 개선시키는 단계로써, 웨이퍼를 와이어 톱(wire saw)으로 잘랐을 때 표면에 생기는 손상(damage)을 없애는 과정이다.
습식 화학 텍스처링(Wet Chemical Texturing)하는 단계는, 습식 화학 식각에 의해 태양전지 웨이퍼의 표면을 울퉁불퉁하게 만드는 단계로써 이를 통해 태양전지 웨이퍼의 표면상에 4 내지 10㎛ 크기의 피라미드 형상을 생성한다. 이와 같이 텍스처링하는 이유는 광 반사량을 줄여 태양전지 내부로 유효광의 흡수량을 증가시키기 위함이다.
텍스처링된 태양전지 웨이퍼 상에 에미터층을 형성하는 단계는, 일반적으로 태양전지 웨이퍼가 p형인 경우, 포컬가스(PoCl3) 등을 확산시켜 n+ 도핑(doping)을 하는 단계이다. 이때, 상기 확산공정에서 산소(O2)가 PSG(Phosphorus Silicate Glass)라는 확산 산화막을 만들고, 상기 PSG가 실리콘 표면에서 성장하게 된다. PSG(Phosphorus Silicate Glass)를 제거하는 단계는, 상술한 에미터층을 형성하는 단계에서 형성된 원치 않는 PSG를 제거하는 단계이다.
반사방지막(Anti-Reflection Coating, ARC)을 형성하는 단계는, 상층에서 반사된 빛과 하층에서 반사된 빛이 서로 상쇄간섭을 일으켜 태양전지 표면에서의 빛 반사량을 줄이고, 특정 파장 영역의 선택성을 증가시키기 위한 단계이다. 이 층은 웨이퍼의 최상단에 위치하기 때문에 패시베이션(passivation)이라는 용어를 쓰는 경우도 있다.
알루미늄 산화막(AlOx)을 형성하는 단계는, 웨이퍼의 에미터층 후면에 상기 알루미늄 산화막(AlOx)을 형성함으로써 태양전지 후면의 패시베이션 역할을 수행하도록 하는 단계이다.
상기 알루미늄 산화막(AlOx)이 형성된 웨이퍼 후면에 SiOxNy 패시베이션 막을 형성하는 단계는 말 그대로 상기 웨이퍼 후면의 패시베이션을 위해 실행하는 단계이다.
후면 레이저 스크라이빙(laser scribing) 단계는, 후면에 형성할 전극이 에미터층과 접촉하도록 알루미늄 산화막(AlOx)의 일부를 제거하는 단계이다.
양면 전극을 생성하는 단계 및 열처리(Firing) 단계는, 상기 태양전지 웨이퍼의 전/후면에 각각 전면전극과 후면전극을 인쇄 건조한 후, 접촉을 위해 열처리하는 단계이다. 일반적으로 전면전극은 은(Ag)을, 후면전극은 은(Ag)/알루미늄(Al) 금속층을 사용한다.
에지 제거(edge isolation)하는 단계는, 마지막 전극 분리를 위한 단계로써 포컬 가스(PoCl3) 등을 확산시켜 n+ 도핑(doping)할 때 웨이퍼 가장자리(wafer edge) 등에 도핑 된 불필요한 n+층을 제거하는 단계이다.
이러한 종래 PERL 태양전지는 후면에 알루미늄 산화막(AlOx)을 적용하고는 있으나, 전면의 반사방지막인 실리콘 질화막(SiNx:H) 위에는 알루미늄 산화막(AlOx)을 적용하지 않고 있어 상기 실리콘 질화막(SiNx:H)만을 단일의 반사방지막으로 사용하여 에미터를 패시베이션하게 된다. 그러나 이와 같이 반사방지막으로 실리콘 질화막(SiNx:H)만을 전면에 사용하는 경우 더 이상의 패시베이션 기능의 향상을 도모할 수 없다는 단점이 있다.
상기 알루미늄 산화막(AlOx)을 전면에 적용한 기술로 선행기술문헌의 특허문헌 1에 기재된 태양전지에서는 반사방지막인 실리콘 산화막(SiOx) 위에 알루미늄 산화막(AlOx)을 적층하고 있으나, 이러한 상기 실리콘 산화막(SiOx)은 다음과 같은 문제가 있다.
즉 상기 실리콘 산화막(SiOx)은 어떤 목적을 가지고 고의적으로 형성시킨 물질이 아니라 태양전지의 제조공정 중 자연적으로 형성되는 물질로, 태양전지의 표면을 실리콘 산화막이 가진 고유 전하를 통해 표면을 패시베이션하고 있으나, 두께가 약 1~2㎚로 적합하지 않고 굴절률이 약 1.5로 위층의 알루미늄 산화막(AlOx)보다 낮아 기판에 입사되는 빛의 반사도를 많이 줄일 수 없어 태양전지의 효율성이 떨어진다고 하는 문제가 있다.
또한 상기 실리콘 산화막(SiOx)은 굴절률이 낮기 때문에 반사방지막의 역할을 단독적으로 수행하도록 사용할 수 없다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 PERL 태양전지에 있어 실리콘 웨이퍼 후면에만 알루미늄 산화막(AlOx)을 증착하여 형성하지 않고, 상기 실리콘 웨이퍼의 전면에 형성되는 실리콘 질화막(SiNx:H)의 반사방지막 위까지 알루미늄 산화막(AlOx)을 추가로 상기 후면과 함께 동시에 증착에 의해 형성함으로써, 태양전지 후면의 패시베이션은 물론 상기 알루미늄 산화막(AlOx)에 의해 태양전지의 에미터를 수소화(hydrogenation)시켜 상기 태양전지의 표면 및 벌크(bulk)를 패시베이션 하는 기능이 향상되도록 하고, 상기 태양전지의 전면 수광부를 통해 입사되는 빛의 반사도를 줄여 상기한 패시베이션 기능이 더 향상되도록 한 알루미늄 산화막(AlOx)을 양면 증착한 PERL 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 알루미늄 산화막(AlOx)을 양면 증착한 PERL 태양전지의 제조방법은, 실리콘 웨이퍼에 텍스처링, 도핑에 의한 에미터층 형성, PSG 제거, 전면 반사방지막 형성, 후면 SiOxNy 패시베이션 막 형성, 후면 레이저 스크라이빙(scribing), 전면전극과 후면전극의 인쇄/건조 및 열처리 공정을 실시하여 제조하는 PERL 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 PSG 제거공정 이후 동시에 양면 증착이 가능한 배치형(Batch-type) 원자층 증착법(ALD)을 이용하여, 실리콘 질화막(SiNx:H)으로 형성되는 전면 반사방지막 위 및 후면의 에미터층 아래에 알루미늄 산화막(AlOx)을 각각 동시에 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
또 상기 알루미늄 산화막(AlOx)의 두께는 2~20㎚이고, 굴절률은 1.6~1.8인 것이 바람직하다.
또 상기 실리콘 질화막(SiNx:H)은 두께는 50~100㎚이고, 굴절률은 1.9~2.3인 것을 바람직하다.
또 상기 알루미늄 산화막(AlOx)은 수소차단막으로 사용되는 것이 바람직하다.
또 상기한 제조방법에 의해 만들어져 사용되는 태양전지를 다른 특징으로 하고 있다.
본 발명의 알루미늄 산화막(AlOx)을 양면 증착한 PERL 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지에 의하면, 후면 패시베이션 기능은 물론 태양전지 전면의 반사방지막인 실리콘 질화막(SiNx:H) 위에 형성되는 알루미늄 산화막(AlOx)에 의해 상기 태양전지의 실리콘 웨이퍼 기판의 에미터를 수소화시켜 패시베이션 기능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또 알루미늄 산화막(AlOx)의 적합한 두께와 실리콘 질화막(SiNx:H)보다 조금 낮은 굴절률의 차이로 인해 상기 실리콘 웨이퍼의 기판에 입사되는 빛의 반사도를 줄일 수 있어, 입사되는 빛의 특정한 파장영역의 선택성을 증가시킴으로써, 패시베이션 기능이 더 향상되는 반사방지막의 역할이 더욱 확실히 이루어지는 효과가 있다.
또한 전면 반사방지막의 수소화 효과의 증가로 개방전압(Voc)의 상승을 가져오는 효과가 있으며, 이러한 전면 반사방지막의 개선으로 인한 패시베이션 기능의 향상에 의해 단락전류(Isc)의 상승을 가져오는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 산화막(AlOx)을 양면 증착한 PERL 태양전지의 제조방법에 따른 공정도
도 2는 본 발명에 따른 제조방법에 의해 만들어지는 알루미늄 산화막(AlOx)을 양면 증착한 PERL 태양전지의 단계별 종단면도
도 3은 종래 PERL 태양전지의 제조방법에 따른 공정도
도 2는 본 발명에 따른 제조방법에 의해 만들어지는 알루미늄 산화막(AlOx)을 양면 증착한 PERL 태양전지의 단계별 종단면도
도 3은 종래 PERL 태양전지의 제조방법에 따른 공정도
이하, 본 발명에 따른 알루미늄 산화막(AlOx)을 양면 증착한 PERL 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 산화막(AlOx)을 양면 증착한 PERL 태양전지의 제조방법에 따른 공정도이고, 도 2는 본 발명에 따른 제조방법에 의해 만들어지는 알루미늄 산화막(AlOx)을 양면 증착한 PERL 태양전지의 단계별 종단면도를 도시한 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 종래의 PERL 태양전지의 제조공정을 보면 p형 실리콘 웨이퍼에 텍스처링(Wet Chemical Texturing)하는 단계, 텍스처링된 상기 태양전지의 실리콘 웨이퍼 상에 포칼가스(PoCl3)를 확산시켜 n+ 도핑에 의해 에미터층을 형성하는 단계, 상기 도핑에 의해 생성되는 불순물을 포함하는 PSG(Phosphorus Silicate Glass)를 후면 습식 제거하는 단계, 상기 실리콘 웨이퍼의 전면에 실리콘 질화막(SiNx:H)의 반사방지막(Anti-Reflection Coating, ARC)을 형성하는 단계(a), 후면에 SiOxNy 패시베이션 막을 형성하는 단계 및 후면 레이저 스크라이빙(laser scribing) 단계, 후면 전면에 Ag 전극의 인쇄/건조 단계, 후면에 Al 전극 또는 Al 전극 및 Ag 버스바 전극의 인쇄/건조 단계(c), 열처리(Firing) 단계로 이루어지게 된다.
본 발명에 따른 알루미늄 산화막(AlOx)을 양면 증착한 PERL 태양전지는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 상기한 종래 PERL 태양전지의 제조에서 도핑에 의해 생성되는 불순물을 포함하는 PSG(Phosphorus Silicate Glass)를 후면 습식 제거하는 단계 이후, p형 실리콘 웨이퍼의 전면 실리콘 질화막(SiNx:H) 위 및 후면 에미터층 아래에 알루미늄 산화막(AlOx)을 증착에 의해 적층하여 동시에 형성하는 공정을 추가 공정으로 간단하게 삽입하고(b), 그 다음에 상기한 전면전극 및 후면전극을 p형 실리콘 웨이퍼의 전면 및 후면에 각각 인쇄/건조에 의해 형성하는 것으로 이루어진다. 이때 전면에 반사방지막이 형성된 상기 실리콘 웨이퍼의 양면에 알루미늄 산화막(AlOx)을 동시에 증착하여 형성하는 것은 양면 증착이 가능한 배치형(Batch-type) 원자층 증착법(ALD)을 이용하여 실시하게 된다.
따라서 상기 제조방법에 의해 이루어진 본 발명의 태양전지는, p형 실리콘 웨이퍼의 기판 전면에 n+ 에미터층과 반사방지막으로 실리콘 질화막(SiNx:H)을 형성한 이후에 알루미늄 산화막(AlOx)이 양면에 동시에 적층되고, 상기 알루미늄 산화막(AlOx)이 양면에 동시에 적층된 이후에는 후면 SiOxNy 패시베이션 막의 형성과 후면 레이저 스크라이빙(laser scribing)의 실시 및 전면에 상기 n+ 에미터층과 접촉하는 Ag 전면전극의 형성, 후면에 n+ 에미터층과 접촉하는 Ag/Al 후면전극의 형성이 종래의 PERL 태양전지에서의 제조와 동일하게 이루어진다. 후면의 Ag/Al 후면전극은 구체적으로 Al 패턴전극과 Ag 버스바 전극으로 형성하게 된다.
상기 알루미늄 산화막(AlOx)의 두께와 형성방법은 전면 Ag 전극 및 n+ 에미터층의 조합에 따라 조절이 가능하나, 상기 원자층 증착법(ALD) 외에도 실리콘 질화막(SiNx:H)과 같이 플라즈마 증착(PECVD)이나 스퍼터링(sputtering) 등으로 형성할 수 있고, 그 두께에 있어서는 2~20㎚인 것이 바람직하며 굴절률은 1.6~1.8인 것이 바람직하다. 상기 실리콘 질화막(SiNx:H)에 있어서도 두께는 50~100㎚이고, 굴절률은 1.9~2.3인 것이 바람직하다.
이와 같이 후면의 알루미늄 산화막(AlOx)에 의해 패시베이션 기능을 수행함과 더불어, 반사방지막인 전면의 실리콘 질화막(SiNx:H)의 위에 형성되는 알루미늄 산화막(AlOx)은 태양전지의 n+ 에미터를 수소화(hydrogenation)시켜, 금속 전극의 형성 단계에서 실리콘 질화막(SiNx:H) 내부의 수소가 태양전지의 외부로 탈출하는 현상을 최소화함으로써, 즉 상기 알루미늄 산화막(AlOx)이 수소차단막으로 사용됨으로써 상기 태양전지의 표면 및 벌크(bulk)를 확실하게 패시베이션할 수 있게 된다. 또한 상기 알루미늄 산화막(AlOx)의 적합한 두께와 상기 실리콘 질화막(SiNx:H)보다 조금 낮은 굴절률로 인해 태양전지의 전면(빛 수광부)를 통해 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장영역의 빛의 선택성을 증가시켜, 실리콘 질화막(SiNx:H)으로 형성되는 반사방지막에 의한 패시베이션의 기능을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 알루미늄 산화막(AlOx)을 양면 증착한 PERL 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
Claims (5)
- 실리콘 웨이퍼에 텍스처링, 도핑에 의한 에미터층 형성, PSG 제거, 전면 반사방지막 형성, 후면 SiOxNy 패시베이션 막 형성, 후면 레이저 스크라이빙(scribing), 전면전극과 후면전극의 인쇄/건조 및 열처리 공정을 실시하여 제조하는 PERL 태양전지의 제조방법에 있어서,
상기 PSG 제거공정 이후 동시에 양면 증착이 가능한 배치형(Batch-type) 원자층 증착법(ALD)을 이용하여, 실리콘 질화막(SiNx:H)으로 형성되는 전면 반사방지막 위 및 후면의 에미터층 아래에 알루미늄 산화막(AlOx)을 각각 동시에 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 산화막(AlOx)을 양면 증착한 PERL 태양전지의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 알루미늄 산화막(AlOx)의 두께는 2~20㎚이고, 굴절률은 1.6~1.8인 것을 특징으로 하는 알루미늄 산화막(AlOx)을 양면 증착한 PERL 태양전지의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 실리콘 질화막(SiNx:H)은 두께는 50~100㎚이고, 굴절률은 1.9~2.3인 것을 특징으로 하는 알루미늄 산화막(AlOx)을 양면 증착한 PERL 태양전지의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 알루미늄 산화막(AlOx)은 수소차단막으로 사용되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 산화막(AlOx)을 양면 증착한 PERL 태양전지의 제조방법의 제조방법. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 만들어진 태양전지.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140085442A KR101575967B1 (ko) | 2014-07-08 | 2014-07-08 | 알루미늄 산화막(AlOx)을 양면 증착한 PERL 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140085442A KR101575967B1 (ko) | 2014-07-08 | 2014-07-08 | 알루미늄 산화막(AlOx)을 양면 증착한 PERL 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101575967B1 true KR101575967B1 (ko) | 2015-12-08 |
Family
ID=54873092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140085442A KR101575967B1 (ko) | 2014-07-08 | 2014-07-08 | 알루미늄 산화막(AlOx)을 양면 증착한 PERL 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101575967B1 (ko) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105449042A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-03-30 | 浙江晶科能源有限公司 | 钝化发射极背表面电池的制备方法 |
| KR101831533B1 (ko) * | 2016-12-22 | 2018-02-22 | 성균관대학교산학협력단 | 투명 전도막 상에 전극을 형성하는 방법 및 실리콘 이종접합 태양전지에 전극을 형성하는 방법 |
| CN111009588A (zh) * | 2019-10-14 | 2020-04-14 | 中建材浚鑫科技有限公司 | 一种perc电池及其制备方法 |
| CN112447862A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-03-05 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种掺镓perc电池背面钝化膜及其制备方法与掺镓perc电池 |
| CN112786734A (zh) * | 2019-11-08 | 2021-05-11 | 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 | 太阳能电池组件生产方法及太阳能电池组件 |
| WO2024095123A1 (en) * | 2022-10-31 | 2024-05-10 | Extraterrestrial Power Pty Ltd | Solar cell |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012039088A (ja) * | 2010-06-17 | 2012-02-23 | Imec | シリコン表面をパッシベーションする方法 |
-
2014
- 2014-07-08 KR KR1020140085442A patent/KR101575967B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012039088A (ja) * | 2010-06-17 | 2012-02-23 | Imec | シリコン表面をパッシベーションする方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ok, Kyung-Chul, et al. "The effects of buffer layers on the performance and stability of InGaZnO thin film" (2014.02) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105449042A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-03-30 | 浙江晶科能源有限公司 | 钝化发射极背表面电池的制备方法 |
| KR101831533B1 (ko) * | 2016-12-22 | 2018-02-22 | 성균관대학교산학협력단 | 투명 전도막 상에 전극을 형성하는 방법 및 실리콘 이종접합 태양전지에 전극을 형성하는 방법 |
| CN111009588A (zh) * | 2019-10-14 | 2020-04-14 | 中建材浚鑫科技有限公司 | 一种perc电池及其制备方法 |
| CN112786734A (zh) * | 2019-11-08 | 2021-05-11 | 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 | 太阳能电池组件生产方法及太阳能电池组件 |
| CN112447862A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-03-05 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种掺镓perc电池背面钝化膜及其制备方法与掺镓perc电池 |
| CN112447862B (zh) * | 2020-11-12 | 2022-06-17 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种掺镓perc电池背面钝化膜及其制备方法与掺镓perc电池 |
| WO2024095123A1 (en) * | 2022-10-31 | 2024-05-10 | Extraterrestrial Power Pty Ltd | Solar cell |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101575967B1 (ko) | 알루미늄 산화막(AlOx)을 양면 증착한 PERL 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지 | |
| CN109256440A (zh) | 一种选择性钝化接触晶体硅太阳能电池及其制备方法 | |
| JP6692797B2 (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
| KR102449540B1 (ko) | 결정질 규소를 갖는 태양 전지의 수광 표면의 패시베이션 | |
| AU2008224148A1 (en) | Method for the production of a solar cell and solar cell produced using said method | |
| CN106653932B (zh) | 一种SiC雪崩光电二极管及其制备方法 | |
| JP2012160732A (ja) | 部分的なバックコンタクト太陽電池の製造方法 | |
| JP2016532317A (ja) | ナノ構造化されたシリコン系太陽電池およびナノ構造化されたシリコン系太陽電池を製造する方法 | |
| TWI603494B (zh) | 太陽能電池 | |
| US20100018580A1 (en) | Method for the Manufacture of a Solar Cell and the Resulting Solar Cell | |
| CN110249433B (zh) | 结晶太阳能电池以及用于制造这种太阳能电池的方法 | |
| JP6115634B2 (ja) | ｐ型選択エミッタ形成方法 | |
| CN206672951U (zh) | 一种SiC雪崩光电二极管 | |
| KR20110009990A (ko) | 모스-아이 표면구조를 가지는 태양전지 및 그 제조방법 | |
| CN102969390A (zh) | 一种太阳能晶硅电池的开窗工艺 | |
| KR101580220B1 (ko) | 양면 알루미늄 산화막과 패턴된 후면전극을 사용한 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지 | |
| KR101575966B1 (ko) | 패시베이션 기능이 향상된 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지 | |
| KR20100068834A (ko) | 태양 전지의 제조 방법 | |
| US20120064659A1 (en) | Method for manufacturing solar cell | |
| US9728669B2 (en) | Solar cell and method of manufacturing the same | |
| KR20110060162A (ko) | 태양전지 및 그 제조방법 | |
| JP5645734B2 (ja) | 太陽電池素子 | |
| JP2011035101A (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
| US8828790B2 (en) | Method for local contacting and local doping of a semiconductor layer | |
| CN112259635A (zh) | 钝化方法 |
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: 20180102 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181226 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191226 Year of fee payment: 6 |