KR101580220B1 - Fabrication method of solar cell using in both sides of AlOx and pattern electrode and solar cell thereby - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 양면 알루미늄 산화막과 패턴된 후면전극을 사용한 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 각각 증착하여 형성하고 후면전극으로 Al 패턴전극을 사용함으로써, 상기 알루미늄 산화막이 수소차단막으로 사용되고 기판에 입사되는 빛의 반사도를 줄일 수 있도록 하며, 후면 패턴전극의 사용으로 Al 페이스트의 사용량을 줄일 수 있도록 한 양면 알루미늄 산화막과 패턴된 후면전극을 사용한 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a solar cell using a double-sided aluminum oxide film and a patterned rear electrode, and a solar cell using the same. More particularly, the present invention relates to a silicon nitride film (SiNx: H) And an aluminum oxide film (AlOx) are deposited on the rear surface of the substrate and an Al pattern electrode is used as a rear electrode. Thus, the aluminum oxide film is used as a hydrogen shielding film and the reflectivity of light incident on the substrate can be reduced. A method of manufacturing a solar cell using a double-sided aluminum oxide film and a patterned rear electrode capable of reducing the amount of an Al paste used, and a solar cell by the method.
종래 p형 태양전지의 제조공정은 도 5를 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, 반사방지막(Anti-Reflection Coating, ARC)을 형성하는 단계, 양면전극을 생성하는 단계, 열처리(Firing) 단계 및 에지(Edge)를 제거(Isolation)하는 단계를 포함한다.The manufacturing process of the conventional p-type solar cell is basically the same as the manufacturing process of the p-type solar cell by performing the initial cleaning and the SDR (Saw Damage Removal) process, the wet chemical texturing process, the textured solar cell wafer Forming an emitter layer, removing a phosphorus silicate glass (PSG), forming an anti-reflection coating (ARC), forming a double-sided electrode, firing, and an edge And a step of isolating the memory cell array.
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.The initial cleaning and the step of SDR (Saw Damage Removal) is a step of improving the surface condition of the solar cell wafer and eliminating the damage to the surface when the wafer is cut with a wire saw.
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.Wet chemical texturing is a step of rugging the surface of the solar cell wafer by wet chemical etching, thereby creating a pyramidal shape of 4 to 10 탆 in size on the surface of the solar cell wafer. The reason for texturing in this manner is to increase the absorption amount of effective light into the solar cell by reducing the amount of light reflection.
텍스처링된 태양전지 웨이퍼 상에 에미터층을 형성하는 단계는, 일반적으로 태양전지 웨이퍼가 p형인 경우, 포컬가스(PoCl3) 등을 확산시켜 n+ 도핑(doping)을 하는 단계이다. 이 때, 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.The step of forming the emitter layer on the textured solar cell wafer is generally a step of diffusing n + doping by diffusing focal gas PoCl3 or the like when the solar cell wafer is p type. At this time, in the diffusion process, oxygen (O 2) forms a diffusion oxide film called PSG (Phosphorus Silicate Glass), and the PSG grows on the silicon surface. The step of removing PSG (Phosphorus Silicate Glass) is a step of removing unwanted PSG formed in the step of forming the above-described emitter layer.
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.In the step of forming the anti-reflection coating (ARC), the reflected light from the upper layer and the light reflected from the lower layer interfere with each other to reduce light reflection on the surface of the solar cell, increase the selectivity of a specific wavelength region . Since this layer is located at the top of the wafer, the term "passivation" may be used.
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 알루미늄(Al) 금속층을 사용한다. In the step of generating the double-sided electrode and the step of firing, the front electrode and the rear electrode are printed and dried on the front and rear surfaces of the solar cell wafer, respectively, and then heat-treated for contact. Generally, the front electrode uses silver (Ag) and the back electrode uses an aluminum (Al) metal layer.
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.The step of edge isolation is a step for separating the final electrode and removing an unnecessary n + layer doped in a wafer edge or the like when n + doping is performed by diffusing focal gas PoCl 3 or the like .
그러나 종래 p형 태양전지는 양면에 Al 산화막을 적용하지 않고 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.However, in the conventional p-type solar cell, the emitter is passivated by using only the silicon nitride film (SiNx: H) as a single anti-reflection film without applying the Al oxide film on both sides. However, when only the silicon nitride film (SiNx: H) is used as the antireflection film on the entire surface, the passivation function can not be further improved.
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.In the solar cell described in Patent Document 1 of the prior art, an aluminum oxide film (AlOx) is laminated on a silicon oxide film (SiOx), which is an antireflection film, by a technique in which the aluminum oxide film (AlOx) There are the following problems.
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.That is, the silicon oxide film (SiOx) is not a deliberately formed material for some purpose but is a material naturally formed in the manufacturing process of the solar cell. The surface of the solar cell is passivated through the inherent charge possessed by the silicon oxide film , The thickness is about 1 to 2 nm and the refractive index is about 1.5, which is lower than that of the upper aluminum oxide (AlOx) layer, so that the reflectivity of light incident on the substrate can not be reduced much.
또한 상기 실리콘 산화막(SiOx)은 굴절률이 낮기 때문에 반사방지막의 역할을 단독적으로 수행하도록 사용할 수 없다고 하는 문제가 있다.Further, since the silicon oxide film (SiOx) has a low refractive index, there is a problem that it can not be used to perform the role of the anti-reflection film singly.
또한 종래 p형 태양전지는 Al 페이스트(paste)를 전체 면에 도포하여 전극을 형성하고 있는데, 패시베이션 상승의 효과가 있는 상기 Al 산화막을 적용하지 않았다는 점에서 개선의 여지가 있고, 후면 전체에 전극을 형성하기 위해 Al 페이스트(paste)를 도포함으로써 도포 량이 과대해지며 전체 면에 도포된 Al 전극에 의해 휨 현상이 발생한다고 하는 문제가 있다.In the conventional p-type solar cell, an Al paste is applied on the entire surface to form an electrode. However, there is room for improvement in that the Al oxide film having an effect of increasing the passivation is not applied, There is a problem that a coating amount is excessively applied by applying an Al paste to form a bending phenomenon by the Al electrode coated on the entire surface.
선행기술문헌의 특허문헌2에 있는 한국에너지기술연구원의 선행기술의 태양전지는, 후면에 패시베이션 효과가 있는 산화막이나 다른 유전막이 없이 Al만 패턴형태로 적용한 것이기 때문에 Al이 없는 부분은 표면에서의 소수운송자의 재결합이 더 많이 발생하여 태양전지 특성이 나빠지는 문제가 있다.The prior art solar cells of the Korea Institute of Energy Research described in Patent Document 2 of the prior art document are those in which aluminum is only patterned without an oxide film or another dielectric film having a passivation effect on the rear surface, There is a problem that solar cell characteristics deteriorate due to more recombination of carriers.
패시베이션 상승의 효과가 있는 산화막을 적용하기 위해, 선행기술문헌의 특허문헌3에 있는 선행기술의 태양전지는, 후면의 반전층을 패시베이션하기 위해 산화막을 사용하지만, 산화막을 형성하고 없앤 후 다시 형성하는 등 공정히 길고 복잡하며, 선행기술의 태양전지는 도금 및 증착을 통해 전극을 형성하고 있다는 차이가 있다.In order to apply the oxide film having the effect of increasing the passivation, the prior art solar cell in Patent Document 3 of the prior art document uses an oxide film to passivate the reverse surface of the rear surface, but forms an oxide film, And the prior art solar cells have electrodes formed by plating and vapor deposition.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 p형 태양전지에 있어 실리콘 웨이퍼의 전면에 형성되는 실리콘 질화막(SiNx:H)의 반사방지막 위 및 상기 실리콘 웨이퍼 후면에 Al 산화막(AlOx)을 증착하여 형성함으로써 태양전지 후면의 패시베이션은 물론 상기 Al 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 양면 알루미늄 산화막과 패턴된 후면전극을 사용한 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a p-type solar cell having a silicon nitride film (SiNx: H) on an antireflection film formed on a front surface of a silicon wafer, Al oxide (AlOx) is vapor-deposited to passivate the surface and the bulk of the solar cell by hydrogenating the emitter of the solar cell by the Al oxide film as well as the passivation of the back surface of the solar cell And a solar cell using the double-sided aluminum oxide film and the patterned rear electrode to improve the passivation function by reducing the reflectivity of light incident through the front light receiving portion of the solar cell. .
다른 목적은 태양전지의 양면 모두에 상기 Al 산화막(AlOx)에 의해 전극으로 형성되는 Al이 없는 부분의 패시베이션 효과를 증가시키기 때문에 태양전지의 성능을 더욱 향상시킬 수 있도록 한 양면 알루미늄 산화막과 패턴된 후면전극을 사용한 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a solar cell including a double-sided aluminum oxide film and a patterned rear surface layer, which can further improve the performance of the solar cell because the passivation effect of the Al- A method of manufacturing a solar cell using the electrode, and a solar cell by the method.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 양면 알루미늄 산화막과 패턴된 후면전극을 사용한 태양전지의 제조방법은, 실리콘 웨이퍼에 텍스처링, 도핑에 의한 에미터층 형성, PSG 제거, 전면 반사방지막 형성, 전면전극과 후면전극의 인쇄/건조 및 열처리 공정을 실시하여 제조하는 p형 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 PSG 제거공정 이후 실리콘 질화막(SiNx:H)으로 형성되는 전면 반사방지막 위 및 태양전지 후면에 알루미늄 산화막(AlOx)을 각각 증착하여 형성하고, 상기 후면전극은 Al 패턴전극인 것을 특징으로 하고 있다.In order to accomplish the above object, a method of manufacturing a solar cell using a double-sided aluminum oxide film and a patterned rear electrode according to the present invention is characterized in that a silicon wafer is subjected to texturing, forming an emitter layer by doping, removing a PSG, (SiNx: H) after the PSG removing step and on the rear surface of the solar cell after the step of removing the PSG and the step of printing / drying and heat-treating the electrode and the rear electrode And an aluminum oxide film (AlOx) are respectively vapor-deposited, and the rear electrode is an Al pattern electrode.
또 상기 알루미늄 산화막(AlOx)의 두께는 2~20㎚이고, 굴절률은 1.6~1.8인 것이 바람직하다.The thickness of the aluminum oxide film (AlOx) is preferably 2 to 20 nm, and the refractive index is preferably 1.6 to 1.8.
또 상기 실리콘 질화막(SiNx:H)은 두께는 50~100㎚이고, 굴절률은 1.9~2.3인 것이 바람직하다.The silicon nitride film (SiNx: H) preferably has a thickness of 50 to 100 nm and a refractive index of 1.9 to 2.3.
또 상기 알루미늄 산화막(AlOx)은 수소차단막으로 사용되는 것이 바람직하다.The aluminum oxide film (AlOx) is preferably used as a hydrogen barrier film.
또 상기 실리콘 웨이퍼의 후면 패턴전극에 의해 개방된 알루미늄 산화막(AlOx)의 면적이 50% 미만인 것이 바람직하다.The area of the aluminum oxide film (AlOx) opened by the rear-surface pattern electrode of the silicon wafer is preferably less than 50%.
또 상기 실리콘 웨이퍼의 후면에 인쇄/건조된 버스바 전극을 더 포함하는 것이 바람직하다.And a bus bar electrode printed / dried on the rear surface of the silicon wafer.
또 상기 증착법은 플라즈마 증착(PECVD)이나 스퍼터링(sputtering), 또는 원자층 증착법(ALD) 중의 어느 하나인 것이 바람직하다.The deposition method is preferably one of plasma deposition (PECVD), sputtering, and atomic layer deposition (ALD).
또 상기한 제조방법에 의해 만들어져 사용되는 태양전지를 다른 특징으로 하고 있다.Another feature of the solar cell is that it is made and used by the above-described manufacturing method.
본 발명의 양면 알루미늄 산화막과 패턴된 후면전극을 사용한 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지에 의하면, 후면 패시베이션 기능은 물론 태양전지 전면의 반사방지막인 실리콘 질화막(SiNx:H) 위에 형성되는 Al 산화막(AlOx)에 의해 상기 태양전지의 실리콘 웨이퍼 기판의 에미터를 수소화시켜 패시베이션 기능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. According to the manufacturing method of the solar cell using the double-sided aluminum oxide film and the patterned rear electrode of the present invention and the solar cell by the method, the back side passivation function as well as the Al oxide film (SiNx) formed on the silicon nitride film (AlOx) can hydrogenate the emitter of the silicon wafer substrate of the solar cell to improve the passivation function.
또 Al 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.Also, since the difference between the appropriate thickness of the Al oxide film (AlOx) and the refractive index slightly lower than the silicon nitride film (SiNx: H) can be reduced, the reflectance of light incident on the substrate of the silicon wafer can be reduced, The function of the antireflection film, which further improves the passivation function, is more reliably achieved.
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.Also, the effect of increasing the hydrogenation effect of the front antireflection film has an effect of increasing the open-circuit voltage (Voc). The effect of increasing the short circuit current Isc by improving the passivation function due to the improvement of the front antireflection film have.
또 종래 전면과 같은 Busbar와 Finger-line 형태의 패턴에 대비해서는 Al 도포 영역이 더 많고, 패턴부를 제외한 각 영역이 전극으로 바로 연결되어 있어 저항이 더 작기 때문에 더 좋은 전기적 특성을 기대할 수 있는 효과가 있다.In addition, compared to conventional busbar and finger-line patterns, there are more Al application areas, and each area except the pattern part is directly connected to the electrodes, and thus the resistance is smaller. Thus, better electrical characteristics can be expected have.
또 전극으로 일반 스크린 프린팅 전극을 사용하고 특히 후면에는 패턴된 Al 전극을 사용함으로써 Al 페이스트(paste)의 사용량을 줄일 수 있어 원가절감에도 기여하는 효과가 있다.In addition, since a general screen printing electrode is used as an electrode, and a patterned Al electrode is used on the back surface, an amount of the Al paste can be reduced, thereby contributing to cost reduction.
또 후면의 일부는 Al 산화막(AlOx)으로 형성하므로 Al 전극에 의한 휨 현상을 줄일 수 있는 효과가 있고, Al 전극이 없는 부분으로 나오는 빛은 모듈에서 백시트에 의해 반사되어 태양전지의 모듈에서 단락전류(Isc)의 상승을 가져오는 효과가 있다.In addition, since a part of the rear surface is formed of Al oxide (AlOx), there is an effect of reducing the warpage caused by the Al electrode. Light emitted from the part without the Al electrode is reflected by the back sheet in the module, There is an effect of increasing the current Isc.
도 1은 본 발명에 따른 양면 알루미늄 산화막과 패턴된 후면전극을 사용한 태양전지의 제조방법에 따른 공정도
도 2는 본 발명에 따른 제조방법에 의해 만들어지는 양면 알루미늄 산화막과 패턴된 후면전극을 사용한 태양전지의 단계별 종단면도
도 3은 본 발명에 따른 제조방법에 의해 만들어지는 태양전지의 버스바가 없는 경우의 후면 Al 인쇄전극 패턴
도 4는 본 발명에 따른 제조방법에 의해 만들어지는 태양전지의 버스바가 있는 경우의 후면 Al 인쇄전극 패턴
도 5는 종래 p형 태양전지의 제조방법에 따른 공정도BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a process diagram of a method for manufacturing a solar cell using a double-sided aluminum oxide film and a patterned rear electrode according to the present invention;
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a solar cell using a double-sided aluminum oxide film produced by the manufacturing method according to the present invention and a patterned rear electrode
FIG. 3 is a cross-sectional view of a rear Al printed electrode pattern in the case where there is no bus bar of a solar cell manufactured by the manufacturing method according to the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the rear Al printed electrode pattern in the case where the bus bar of the solar cell is formed by the manufacturing method according to the present invention
5 is a process chart according to a conventional method for manufacturing a p-type solar cell
이하, 본 발명에 따른 양면 알루미늄 산화막과 패턴된 후면전극을 사용한 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.Hereinafter, a method of manufacturing a solar cell using a double-sided aluminum oxide film, a patterned rear electrode, and a solar cell according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to inform.
도 1은 본 발명에 따른 양면 알루미늄 산화막과 패턴된 후면전극을 사용한 태양전지의 제조방법에 따른 공정도이고, 도 2는 본 발명에 따른 제조방법에 의해 만들어지는 양면 알루미늄 산화막과 패턴된 후면전극을 사용한 태양전지의 단계별 종단면도를 도시한 것이다.FIG. 1 is a process diagram according to a method of manufacturing a solar cell using a double-sided aluminum oxide film and a patterned rear electrode according to the present invention, and FIG. 2 is a cross- 1 is a longitudinal sectional view of a solar cell.
도 1 및 도 2를 참조하여 종래의 p형 태양전지의 제조공정을 보면 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), 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. Referring to FIGS. 1 and 2, a manufacturing process of a conventional p-type solar cell is illustrated as follows: Wet Chemical Texturing on a silicon wafer, diffusion of a PoCal gas (PoCl 3) onto the textured silicon wafer of the solar cell, A step of forming an emitter layer by doping, a step of wet-removing PSG (Phosphorus Silicate Glass) containing impurities produced by the doping, a step of removing the silicon nitride film (SiNx: H) (A) forming an anti-reflection coating (ARC) on the front surface of the substrate; printing / drying the Ag electrode on the front surface; (c) .
본 발명에 따른 양면 알루미늄 산화막과 패턴된 후면전극을 사용한 태양전지는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 상기한 종래 p형 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 태양전지 후면에 Al 산화막(AlOx)을 증착에 의해 적층하여 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 앞면과 뒷면에 Al 산화막(AlOx)을 증착하여 형성하는 것은 플라즈마 증착(PECVD), 스퍼터링(Sputtering), 원자층 증착법(ALD) 등에 의해 이루어진다.As shown in FIGS. 1 and 2, the solar cell using the double-sided aluminum oxide film and the patterned rear electrode according to the present invention has a structure in which the impurity-containing PSG (Phosphorus (AlN) is deposited on the front silicon nitride film (SiNx: H) of the p-type silicon wafer and the Al oxide film (AlOx) on the rear surface of the solar cell by vapor deposition, (B), and then, the front electrode and the rear electrode are formed on the front and rear surfaces of the p-type silicon wafer by printing / drying, respectively. At this time, an Al oxide film is deposited on the front and back surfaces of the silicon wafer having the antireflection film formed thereon by plasma deposition (PECVD), sputtering, atomic layer deposition (ALD), or the like.
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 적층되고, 전면에 상기 n+ 에미터층과 접촉하는 Ag 전면전극이 형성되며, 상기 실리콘 웨이퍼의 후면에 형성된 Al 산화막(AlOx)의 일부가 개방되는 Al 패턴전극 또는 Al 패턴전극과 Ag 버스바 전극이 형성된다.Therefore, in the solar cell of the present invention made by the above-described method, an aluminum oxide film (AlOx) is deposited after forming a silicon nitride film (SiNx: H) as an n + emitter layer and an antireflection film on the entire surface of a p- An Ag front electrode is formed on the front surface in contact with the n + emitter layer, and an Al pattern electrode or an Al pattern electrode and an Ag bus bar electrode are formed on the rear surface of the silicon wafer.
상기 Al 산화막(AlOx)의 두께와 형성방법은 전면 Ag 전극 및 n+ 에미터층의 조합에 따라 조절이 가능하나, 플라즈마 증착(PECVD)이나 스퍼터링(sputtering), 또는 원자층 증착법(ALD) 등으로 형성할 수 있다. 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.The thickness and formation method of the Al oxide film can be controlled according to the combination of the front Ag electrode and the n + emitter layer, but may be formed by plasma deposition (PECVD), sputtering, or atomic layer deposition (ALD) . The thickness is preferably 2 to 20 nm, and the refractive index is preferably 1.6 to 1.8. The silicon nitride film (SiNx: H) preferably has a thickness of 50 to 100 nm and a refractive index of 1.9 to 2.3.
이와 같이 후면의 Al 산화막(AlOx)에 의해 패시베이션 기능을 수행함과 더불어, 반사방지막인 전면의 실리콘 질화막(SiNx:H)의 위에 형성되는 Al 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 Al 산화막(AlOx)이 수소차단막으로 사용됨으로써 상기 태양전지의 표면 및 벌크(bulk)를 확실하게 패시베이션할 수 있게 된다. 또한 상기 Al 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.The Al oxide film (AlOx) formed on the silicon nitride film (SiNx: H) on the entire surface of the antireflective film performs hydrogenation (nanoemission) to the n + emitter of the solar cell as well as performing the passivation function by the Al oxide film (AlN) is used as a hydrogen blocking film by minimizing a phenomenon in which hydrogen in the silicon nitride film (SiNx: H) escapes to the outside of the solar cell in the formation step of the metal electrode, And bulk can be securely passivated. Further, due to the appropriate thickness of the Al oxide film (AlOx) and the refractive index slightly lower than the silicon nitride film (SiNx: H), it is possible to reduce the reflectivity of light incident through the front surface (light receiving portion) of the solar cell and selectivity of light in a specific wavelength region The function of passivation by the antireflection film formed of the silicon nitride film (SiNx: H) can be further improved.
도 3은 본 발명에 따른 제조방법에 의해 만들어지는 태양전지의 버스바가 없는 경우의 후면 Al 인쇄전극 패턴을 도시한 것이다.FIG. 3 shows a rear Al printed electrode pattern in the case where there is no bus bar of a solar cell manufactured by the manufacturing method according to the present invention.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 양면 알루미늄 산화막과 패턴된 후면전극을 사용한 태양전지의 후면에는 Al 패턴전극(1)이 Al 산화막(AlOx)(2) 상에서 일정간격을 두고 사방으로 다수개 배열되는 원형 또는 사각형상으로 인쇄/건조에 의해 형성되며, 상기 Al 산화막(AlOx)(2)을 관통하여 형성된다. 이러한 Al 산화막(AlOx)(2)은 Al 패턴전극(1)에 의해 면적이 줄어드는데, 실리콘 웨이퍼의 후면 전체면적의 50% 미만으로 형성하는 것이 바람직하며, 다시 말해 Al 패턴전극(1)은 실리콘 웨이퍼의 후면 전체면적의 50% 이상이 된다.As shown in FIG. 3, the Al pattern electrode 1 is formed on the Al oxide film (AlOx) 2 on the back surface of the solar cell using the double-sided aluminum oxide film and the patterned rear electrode according to the present invention, (AlOx) 2, which is formed by printing / drying in a circular or rectangular shape, which are arranged in a row. This Al oxide film (AlOx) 2 is preferably formed to be less than 50% of the entire rear surface area of the silicon wafer, that is, the Al pattern electrode 1 is formed of silicon 50% or more of the entire area of the rear surface of the wafer.
도 4는 본 발명에 따른 제조방법에 의해 만들어지는 태양전지의 버스바가 있는 경우의 후면 Al 인쇄전극 패턴을 도시한 것이다.FIG. 4 shows a rear Al printed electrode pattern in the case of a bus bar of a solar cell made by the manufacturing method according to the present invention.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 양면 알루미늄 산화막과 패턴된 후면전극을 사용한 태양전지의 후면에는 Al 산화막(AlOx)(2) 상에 Al 패턴전극(1) 외에도 Ag 버스바(3) 전극도 인쇄/건조로 형성되는데, 상기한 바와 같이, 원형 또는 사각형상의 다수개의 Al 패턴전극(1) 사이에 버스바 전극(3)이 형성된다. 이러한 버스바 전극(3)과 Al 패턴전극(1)을 형성한 경우에도 Al 산화막(AlOx)(2)은 실리콘 웨이퍼의 후면 전체면적의 50% 미만으로 형성하는 것이 바람직하며, 다시 말해 Al 패턴전극(1) 및 버스바 전극(3)은 실리콘 웨이퍼의 후면 전체면적의 50% 이상이 된다.As shown in FIG. 4, on the rear surface of the solar cell using the double-sided aluminum oxide film and the patterned rear electrode according to the present invention, an Ag bus bar 3 is formed on the Al oxide film (AlOx) The electrode is also formed by printing / drying. As described above, a bus bar electrode 3 is formed between a plurality of Al pattern electrodes 1 in a circular or rectangular shape. Even when the bus bar electrode 3 and the Al pattern electrode 1 are formed, it is preferable that the Al oxide film (AlOx) 2 is formed to be less than 50% of the total area of the rear surface of the silicon wafer. In other words, The bus bar electrode 1 and the bus bar electrode 3 are 50% or more of the total area of the rear surface of the silicon wafer.
이와 같이 실리콘 웨이퍼의 양면에 형성한 Al 산화막(AlOx)과 Al 패턴전극 때문에 패시베이션 효과가 더 좋아지며, 후면의 Al 산화막(AlOx)으로 인해 태양전지의 전면 막을 통과한 일부의 빛이 상기 후면의 Al 산화막(AlOx)에 의해 다시 내부로 반사되어 태양전지의 성능을 향상시킨다.As described above, the passivation effect is improved because of the Al oxide film (AlOx) and the Al pattern electrode formed on both surfaces of the silicon wafer, and a part of the light passing through the front film of the solar cell due to the Al oxide film on the back surface (AlOx) And is reflected back to the inside by an oxide film (AlOx) to improve the performance of the solar cell.
또한 후면의 전체 면적 일부에 Al 산화막(AlOx)을 형성함으로써 Al 패턴전극(1)을 형성하기 위한 Al 페이스트의 도포량을 줄일 수 있게 된다.In addition, by forming the Al oxide film (AlOx) on a part of the entire area of the rear surface, it is possible to reduce the amount of the Al paste applied to form the Al pattern electrode 1.
이상과 같이 본 발명에 따른 양면 알루미늄 산화막과 패턴된 후면전극을 사용한 태양전지의 제조방법 및 그에 의한 태양전지에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. As described above, the manufacturing method of the solar cell using the double-sided aluminum oxide film and the patterned rear electrode according to the present invention and the solar cell by the method have been described with reference to the drawings. However, It is to be understood that the invention is not limited thereto and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.
1 : Al 패턴전극 2 : Al 산화막(AlOx)
3 : 버스바 전극1: Al pattern electrode 2: Al oxide film (AlOx)
3: bus bar electrode
Claims (8)
상기 PSG 제거공정 이후 실리콘 질화막(SiNx:H)으로 형성되는 전면 반사방지막 위 및 태양전지 후면에 알루미늄 산화막(AlOx)을 각각 증착하여 형성하고, 상기 후면전극은 Al 패턴전극인 것을 특징으로 하는 양면 알루미늄 산화막과 패턴된 후면전극을 사용한 태양전지의 제조방법.1. A method of manufacturing a p-type solar cell manufactured by texturing on a silicon wafer, forming an emitter layer by doping, removing a PSG, forming an antireflection film, and printing / drying and heat-treating a front electrode and a rear electrode,
(AlN) is deposited on the entire antireflective film formed of a silicon nitride film (SiNx: H) and the rear surface of the solar cell after the PSG removing process, and the rear electrode is an Al pattern electrode. A method of manufacturing a solar cell using an oxide film and a patterned rear electrode.
상기 알루미늄 산화막(AlOx)의 두께는 2~20㎚이고, 굴절률은 1.6~1.8인 것을 특징으로 하는 양면 알루미늄 산화막과 패턴된 후면전극을 사용한 태양전지의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the aluminum oxide film (AlOx) is 2 to 20 nm and the refractive index is 1.6 to 1.8.
상기 실리콘 질화막(SiNx:H)은 두께는 50~100㎚이고, 굴절률은 1.9~2.3인 것을 특징으로 하는 양면 알루미늄 산화막과 패턴된 후면전극을 사용한 태양전지의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the silicon nitride film (SiNx: H) has a thickness of 50 to 100 nm and a refractive index of 1.9 to 2.3. 2. A method of manufacturing a solar cell using a double-sided aluminum oxide film and a patterned rear electrode.
상기 알루미늄 산화막(AlOx)은 수소차단막으로 사용되는 것을 특징으로 하는 양면 알루미늄 산화막과 패턴된 후면전극을 사용한 태양전지의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the aluminum oxide film (AlOx) is used as a hydrogen shielding film, and a method of manufacturing a solar cell using the patterned back electrode.
상기 실리콘 웨이퍼의 후면 패턴전극에 의해 개방된 알루미늄 산화막(AlOx)의 면적이 50% 미만인 것을 특징으로 하는 양면 알루미늄 산화막과 패턴된 후면전극을 사용한 태양전지의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the area of the aluminum oxide film (AlOx) opened by the rear pattern electrode of the silicon wafer is less than 50%.
상기 실리콘 웨이퍼의 후면에 인쇄/건조된 버스바 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 알루미늄 산화막과 패턴된 후면전극을 사용한 태양전지의 제조방법.The method according to claim 1,
Further comprising a bus bar electrode printed / dried on a rear surface of the silicon wafer.
상기 증착법은 플라즈마 증착(PECVD)이나 스퍼터링(sputtering), 또는 원자층 증착법(ALD) 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 양면 알루미늄 산화막과 패턴된 후면전극을 사용한 태양전지의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the deposition method is one of plasma deposition (PECVD), sputtering, and atomic layer deposition (ALD).
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