KR101589228B1 - 태양전지를 제조하기 위한 패터닝된 어셈블리 및 이의 방법 - Google Patents

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Abstract

태양전지를 제조하기 위한 장치들 및 방법들이 개시된다. 특정 실시예에서, 상기 태양전지는 입자 소스를 갖는 챔버에 태양전지를 배치하는 단계; 개구, 및 상기 입자 소스와 상기 태양전지 사이의 어셈블리 세그먼트를 포함하는 패터닝된 어셈블리를 배치하는 단계; 및 상기 제1형 도펀트들의 제1 영역의 외부 영역으로의 도입을 최소화하면서, 상기 개구를 통하여 이동하는 상기 제1형 도펀트들을 상기 태양전지의 상기 제1 영역으로 선택적으로 주입하는 단계에 의해 제조될 수 있다.

Description

태양전지를 제조하기 위한 패터닝된 어셈블리 및 이의 방법{A PATTERNED ASSEMBLY FOR MANUFACTURING A SOLAR CELL AND A METHOD THEREOF}
본 발명은 태양전지를 제조하기 위한 시스템, 더욱 상세하게는 태양전지를 제조하기 위한 패터닝된 어셈블리 및 이의 방법에 관한 것이다.
태양전지에 대한 관심이 늘어남에 따라, 태양전지를 제조하는 프로세스를 향상시키는데 많은 관심이 기울여져 왔다. 태양전지를 제조하는 서브-프로세스 중의 하나는 태양전지의 전기적 및/또는 광학적 특성을 변경하는 도핑 프로세스일 수 있다. 레지스트(resist) 또는 이산화규소(silicon dioxide)("보호")층을 패터닝되게 도핑하는 것을 필요로 하는 종래 도핑 프로세스에서, 보호 층의 부분들이 제거될 것이고, 태양전지의 부분들이 노출될 것이다. 노출된 부분들상에, n형(n-type) 도펀트들(예, 인(phosphorous))을 포함하는 유리가 놓여질 수 있다. 그 후에 보호 층의 추가적 부분들은 표면으로부터 제거될 수 있고, p형 도펀트들 (예, 붕소)를 포함하는 다른 유리가 놓여질 수 있다.
그 후에 열이 태양전지에 적용될 수 있다. 열을 적용함으로, n형 및 p형 도펀트들 모두가 유리로부터 태양전지 속으로 확산되어, n형 및 p형 도핑된(doped) 영역들(regions)을 형성할 수 있다. 그 후에 원래 도펀트 물질들을 포함한 유리들이 제거될 수 있다.
그러나, 종래 도핑 프로세스가 단점이 없는 것은 아니다. 예를 들어, 종래 태양전지 제조 프로세스는 태양전지를 가깝게(intimately) 접촉하기 위하여 도핑된 유리들을 필요로 한다. 보이드들(voids) 또는 기포와 같은 오염 물질들이 유리/태양전지 계면에 존재한다면, 오염 물질들은 도핑 프로세스를 저해할 수 있고/저해할 수 있거나 도핑 프로세스는 균일한 도핑된 영역들을 형성하지 않을 수 있다.
또한, 보호 층(passivating layer) 및 도핑된 유리들은 낮은 용융온도 및/또는 유리 전이 온도를 갖는 물질로 제조될 수 있다. 이와 같이, 과잉 열은 오염물질들을 방출하고 태양전지에 오염물질들을 도입할 수 있다. 또한, 과잉 열은 보호 층의 구조적 완전성을 저하시킬 수 있다. 오염물질들 및 저하된 구조적 완전성은 불안정한 및/또는 반복가능하지 않은 도핑 조건 및/또는 불균일한 도핑된 영역들의 형성으로 이르게 된다.
이러한 단점들을 방지하기 위하여, 결정질 석영(crystalline quartz)과 같은 더 높은 용융온도를 갖는 물질들이 사용될 수 있다. 그러나, 더 높은 용융온도를 갖는 물질들의 가격이 매우 높고, 태양전지를 제조하기 위하여 이러한 물질들을 사용하는 것은 실용적이지 않을 수 있다. 대안적으로, 열이 태양전지에 덜 적용될 수 있다. 그러나, 열을 덜 적용하는 것은 균일한 도핑된 영역들을 제공하지 않을 수 있다.
종래 태양전지 제조 프로세스의 다른 단점은 도핑된 영역들을 형성하기 위한 확산(diffusion) 프로세스의 사용이다. 당업계에 공지된 바와 같이, 균일한 도핑된 영역들의 형성의 성공은 도핑된 유리들 및 태양전지 모두에서의 도펀트 농도 구배(concentration gradient) 및 제어하기 어려운 파라미터들인 균일한 온도의 적용과 같은 파라미터들에 달려 있다. 이와 같이, 종래 확산 프로세스를 통한 균일한 도핑된 영역들을 형성하는 것은 어려울 수 있다.
종래 도핑 프로세스의 또 다른 단점은 프로세스의 효능에서 찾을 수 있다. 특히, 패터닝된 도핑을 필요로 하는 태양전지 설계에 대하여, 종래 제조 프로세스는 보호 층을 형성하기 위한 단계, 보호 층의 부분들을 제거하기 위한 리소그래피(lithography) 및 식각(etching) 프로세스를 수행하는 단계, 도핑된 유리들을 배치하는 단계 및 유리들을 제거하기 위한 식각 프로세스를 수행하는 단계의 추가적 단계들을 필요로 할 수 있다.
이러한 단점들은 태양전지의 품질을 하락시키고/시키거나 태양전지의 제조 비용을 증가시키고 추가적 경제적 부담을 제조업자들, 궁극적으로는 소비자들에게 지울 수 있다. 이와 같이, 태양전지의 제조를 위한 개선된 시스템 및 방법들이 필요하다.
태양전지를 제조하기 위한 장치 및 방법이 개시된다. 특정 실시예에서, 태양전지는 입자 소스를 갖는 챔버내에 태양전지를 배치하는 단계; 개구(aperture) 및 입자 소스와 태양전지 사이의 어셈블리 세그먼트(segment)를 포함하는 패터닝된 어셈블리를 배치하는 단계; 제1형 (first type) 도펀트들의 제1 영역의 외부 영역으로의 도입을 최소화하면서, 개구를 통하여 이동하는 제1형 도펀트들을 태양전지의 제1 영역으로 선택적으로 주입하는 단계에 의해 제조될 수 있다.
다른 실시예에서, 태양전지는 입자 소스를 갖는 챔버내에 태양전지를 배치하는 단계; 입자 소스와 태양전지 사이에, 제1 개구를 포함하는 패터닝된 어셈블리를 배치하는 단계; 제1 개구를 통하여 이동하는 제1형 도펀트들을 태양전지의 제1 영역으로 선택적으로 주입하는 단계; 제1형 도펀트들을, 제1 영역의 내부 부분내에 위치되는 태양전지의 제2 영역으로 선택적으로 주입하는 단계에 의해 제조될 수 있다.
다른 실시예에서, 태양전지는 입자 소스를 갖는 챔버내에 태양전지를 배치하는 단계; 입자 소스와 태양전지 사이에, 적어도 하나의 개구를 포함하는 제1 패터닝된 어셈블리를 배치하는 단계; 입자 소스와 태양전지 사이에, 적어도 하나의 제2 개구를 포함하는 제2 패터닝된 어셈블리를 배치하는 단계; 제1형 도펀트들을 적어도 하나의 제1 개구를 통하여 태양전지의 제1 영역으로 선택적으로 주입하는 단계; 적어도 하나의 제2 개구를 통하여 이동하는 제2형 도펀트들을 태양전지의 제2 영역으로 선택적으로 주입하는 단계에 의해 제조될 수 있다.
다른 실시예에서, 태양전지는 입자 소스를 갖는 챔버내에 태양전지를 배치하는 단계; 입자 소스와 태양전지 사이에, 태양 전지로부터 약 0.1mm 내지 약 5cm 범위의 거리로 이격되고 개구 및 어셈블리 세그먼트를 포함하는 패터닝된 어셈블리를 배치하는 단계; 패터닝된 어셈블리의 개구와 나란한 태양전지의 제1 영역을 선택적으로 식각하는 단계; 및 제1형 도펀트들을 제1 영역으로 선택적으로 주입하는 단계에 의해 제조될 수 있다.
다른 실시예에서, 태양전지는: 입자들을 생성하기 위한 소스; 태양전지; 및 얼라이너(aligner), 적어도 하나의 개구 및 적어도 하나의 어셈블리 세그먼트를 갖는, 소스와 태양전지 사이에 위치되는, 패터닝된 어셈블리를 포함하는 시스템에 의해 제조될 수 있는 바, 상기 얼라이너는 패터닝된 어셈블리 및 태양전지를 나란하게 하고, 상기 개구는 태양전지의 내부 부분과 나란하고, 상기 어셈블리 세그먼트는 태양전지의 주변과 나란하되, 태양전지쪽으로 향한 입자들의 일 부분은 개구를 통과하여 태양전지의 내부에 도착하고, 태양전지쪽으로 향한 입자들의 다른 부분은 어셈블리 세그먼트상에 입사(incident)되어 태양전지의 주변에 도달하는 것이 방지된다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 바와 같이 예시적 실시예들을 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다. 본 발명이 예시적 실시예들과 관련하여 아래에서 설명될 것이나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다고 이해되어져야 한다. 본원의 사상에 접근하는 당업자는 본원에 개시된 본 발명의 범위에 포함되고 본 발명과 관련하여 중요한 유용성이 있을 수 있는 추가적 이행, 변형 및 실시예들은 물론 다른 분야의 사용을 이해할 것이다.
본 발명의 더 나은 이해를 용이하게 하기 위하여, 현재의 유사한 요소들은 유사한 수로 참조되어 첨부된 도면에 기재되어 있다. 도면들은 본 발명을 제한하도록 의도되어서는 안되고 예시적으로만 의도된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지를 제조하기 위한 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지를 제조하기 위한 다른 시스템의 블록도이다.
도 3A 내지 도 3D는 도 1 및 도 2에 도시된 패터닝된 어셈블리의 여러 실시예들의 평면도 및 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지를 제조하기 위한 다른 시스템의 블록도이다.
도 5A 및 도 5B는 도 4에 도시된 패터닝된 어셈블리의 실시예의 평면도 및 단면도이다.
도 6A 및 도 6B는 도 4에 도시된 패터닝된 어셈블리의 실시예의 평면도 및 단면도이다.
도 7는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지를 제조하기 위한 다른 시스템의 블록도이다.
도 8A 및 도 8B는 도 7에 도시된 패터닝된 어셈블리의 실시예의 평면도 및 단면도이다.
도 9A 내지 도 9H는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지를 제조하기 위한 방법을 도시한다.
도 10A 내지 도 10G는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지를 제조하기 위한 다른 방법을 도시한다.
본원에서, 태양전지를 제조하기 위한 패터닝된 어셈블리의 여러 실시예들 및 이의 방법이 첨부된 도면을 참조하여 개시될 것이다. 본원에 포함된 자세한 설명은 설명의 더 나은 이해를 위한 예시로 의도되고, 이에 대한 제한으로 의도되지 않는다. 본 발명은 특정 태양전지 제조 시스템을 참조로 할 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 플라즈마 도핑(plasma doping, 'PLAD') 또는 플라즈마 잠입 이온 주입 (plasma immersion ion implantation, 'PIII') 시스템 또는 빔라인 이온 주입 시스템을 참조로 할 수 있다. 그러나, 본 발명은 플라즈마에 기반하거나 플라즈마에 기반하지 않은 도핑 시스템들, 플라즈마에 기반하거나 플라즈마에 기반하지 않은 식각 시스템들, 플라즈마에 기반하거나 플라즈마에 기반하지 않은 증착 시스템들의 다른 유형들, 및 스프레이된 습식 화학(sprayed wet chemistry) 시스템들을 포함하는 다른 태양전지 제조 시스템들에 동일하게 적용가능하다.
또한, 특정 시스템에 대한 특정한 참조는 시스템이 이에 한정된다는 것을 뜻하지 않는다. 예를 들어, 빔라인 시스템을 참조하는 설명은 상기 시스템이 PLAD 또는 PIII 시스템에 적용가능하지 않다는 것을 뜻하지 않는다. 또한, 본 발명의 상이한 실시예들은 서로 유사한 특징들을 포함할 수 있다. 명확하고 간단하게 할 목적으로, 유사한 특징들의 상세한 설명은 생략된다.
도 1에 관련하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지를 프로세스하기 위한 시스템(100)이 도시된다. 본 실시예에서, 시스템(100)은 PLAD 또는 PIII 시스템; 플라즈마 식각 또는 증착 시스템과 같은 다른 플라즈마에 기반한 시스템; 또는 다른 플라즈마에 기반하지 않은 시스템일 수 있다. 시스템(100)은 챔버(102); 복수의 안테나(104a,104b); 및 제1 및 제2 전력 소스(106,108)를 포함할 수 있다. 챔버(102)에는, 태양전지(110); 플래튼(112); 입자들(116)을 포함하는 입자 소스(114); 및 패터닝된 어셈블리(120)가 배치될 수 있다. 한편, 패터닝된 어셈블리(120)는 입자들(116)을 태양전지(110)로 도입하기 위한 적어도 하나의 개구(120a) 및 입자들(116)이 태양전지(110)로 도입되는 것을 방지하기 위한 적어도 하나의 어셈블리 세그먼트(120b)를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 입자들(116)은 전하되거나 중성, 원자, 아원자(sub-atomic) 또는 분자 입자들일 수 있다. 입자들(116)의 예들로는 전자들; 양성자들(protons); 중성자들(neutrons); 헬륨(helium) 원자들 또는 이온들; 원자들, 분자들 또는 이온들을 포함한 플로오린(fluorine); 원자들, 분자들 또는 이온들을 포함한 인; 원자들, 분자들 또는 이온들을 포함한 붕소; 및 임의의 기타 원자들, 분자들, 또는 이온들을 포함할 수 있다. 입자들(116)의 예들은 또한 다른 분자 이온들 또는 클러스터들(clusters)을 포함할 수 있다. 또한, 입자들(116)은 기체, 액체 또는 고체 상태일 수 있다. 액체 상태의 입자들의 예들은 액체 식각액(etchant)과 같은 증기(vapor) 또는 액체 상태의 화학물질일 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 입자들의 유형 또는 입자들의 상태에 제한되지 않는다.
본 발명에서 이러한 입자들(116)은 입자 소스(114)에서 발생되거나 포함될 수 있다. 이온 소스(114)의 예들은 기체, 액체, 고체 (예, 물리적 증기 증착 소스), 및 입자들(116)을 포함하는 플라즈마를 포함할 수 있다. 당업자는 본 발명이 입자 소스의 특정한 유형에 제한되지 않는다는 것을 인지할 것이다.
본 발명에서, 태양전지(110)는 입사 방사(incident radiation) 에너지를 전기적 에너지로 전환할 수 있는 임의 유형의 태양전지(110)일 수 있다. 본 발명의 태양전지는 예를 들어, 실리콘('Si'), 비소화 갈륨(gallium arsenide, 'GaAs'), 셀렌화 갈륨(selenide, 'GaSe'), 셀렌화 아연('ZnSe'), 질화 갈륨('GaN'), 텔루르화 카드뮴(cadmium telluride, 'CaTe'), 인화 인듐(indium phosphide, 'InP'), 셀렌화 구리 인듐(copper indium diselenide, 'CuInSe2'), 셀렌화 구리 인듐 갈륨('CuInxGa(1-x)Se2' 또는 'CIGS')를 포함하는 도핑되거나 도핑되지 않은 반도체일 수 있다. 태양전지(110)는 또한 유기적(organic) 태양전지 또는, 반도체 또는 유기적 태양전지의 배합(combination)일 수 있다. 또한, 본 발명의 태양전지는 결정구조; 다결정(poly-crystalline) 또는 미정질(micro-crystalline) 구조; 무정형(amorphous) 구조; 및 이들의 배합을 가질 수 있다.
도 1에 예시된 바와 같이, 개구(120a)는 패터닝된 어셈블리(120)내의 어디에나 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 개구(120a)는 두 개의 어셈블리 세그먼트(120b) 사이의 패터닝된 어셈블리(120)의 내부에 위치될 수 있다. 다른 실시예에서, 개구(120a)는 패터닝된 어셈블리(120)의 주변에 위치될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 패터닝된 어셈블리(120)는 패터닝된 어셈블리(120)의 내부에 위치되는 적어도 하나의 개구(120a) 및 패터닝된 어셈블리(120)의 주변에 위치되는 적어도 하나의 개구(120a)를 포함할 수 있다. 따라서, 개구(120a)의 위치는 도 1에 예시된 위치들로 한정되지 않는다.
본 발명에서, 안테나(104a,104b)는 예를 들어 유도적으로 결합된 플라즈마 소스, 헬리콘 소스 또는 마이크로파 소스와 같은 입자 제조 소스의 일부일 수 있다. 도면은 두 개의 안테나(104a,104b)를 예시하지만, 당업자는 시스템이 안테나(104a,104b) 중 하나만을 포함할 수 있다는 것을 인지할 것이다. 또한, 당업자는 시스템(100)이 안테나(104a,104b) 둘 다를 포함할지라도, 안테나(104a,104b) 중 하나만이 입자들 발생 동안에 전력공급(powered)이 될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 전력이 공급되면, 안테나(104a,104b) 중 적어도 하나가 일정하거나 펄스된(pulsed) DC 또는 RF 전류로 적용될 수 있다.
도 1에 예시된 바와 같이, 패터닝된 어셈블리(120)는 입자 소스(114)와 태양전지(110) 사이에 위치될 수 있다. 본 실시예에서, 패터닝된 어셈블리(120) 및 태양전지(110)는 플래튼(112)에 의해 지지될 수 있다. 다른 실시예에서, 태양전지(110) 및 패터닝된 어셈블리(120) 중 적어도 하나는 플래튼(112) 이외의 홀더(도시 안 됨)에 의해 지지될 수 있다. 다른 실시예에서, 태양전지(110) 및 패터닝된 어셈블리(120) 중 적어도 하나 또는 둘 다는 챔버벽에 의해 지지될 수 있다.
일 실시예에서, 패터닝된 어셈블리(120)의 어셈블리 세그먼트(120b)는 태양전지(110)의 상부 표면으로부터 이격될 수 있다. 이격된다면, 어셈블리 세그먼트(120b)와 태양전지(110) 사이의 거리는 약 0.1mm 내지 약 5cm의 범위일 수 있다. 표면층(예, 유전층)이 태양전지(100)상에 형성된다면, 거리는 표면층의 두께에 의해 증가될 수 있다. 대안적으로, 거리는 동일하게 남아있을 수 있고, 얇은 표면층이 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 어셈블리 세그먼트(120b)는 태양전지(110) 또는 형성된 층에 직접 접촉할 수 있다.
도 1에 예시된 바와 같이, 패터닝된 어셈블리(120)는 제1 전원(106)에 결합될 수 있는 반면, 안테나(104a,104b) 및 태양전지(110) 중 하나 또는 둘 다는 제2 전원(108)에 결합될 수 있다. 다른 실시예에서, 태양전지(110)는 제1 전원(106)에 결합될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 안테나(104a,104b), 패터닝된 어셈블리(120) 및 태양전지(110) 중 하나 또는 모두가 제1 및 제2 전원(106,108) 중 하나에 결합될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 시스템(100)은 제3 전원(도시 안 됨) 및 패터닝된 어셈블리(120)를 포함할 수 있고, 안테나(104a,104b) 중 하나 또는 둘 다, 및 태양전지(110)가 다른 전원에 결합될 수 있다.
이 실시예에서, 패터닝된 어셈블리(120) 및 태양전지(110) 중 하나가 바이어스될 수 있는 반면, 패터닝된 어셈블리(120) 및 태양전지(110) 중 다른 하나는 전기적으로 플로팅된다(floating). 다른 실시예에서, 바이어스되지 않은 패터닝된 어셈블리(120) 및 태양전지(110) 중 하나는 접지(grounded)될 수 있다. 다른 실시예들에서, 패터닝된 어셈블리(120) 및 태양전지(110) 둘 다가 바이어스되거나; 전기적으로 플로팅되거나; 접지될 수 있다. 바이어스된다면, 패터닝된 어셈블리(120) 및/또는 태양전지(110)는 다른 요소, 예를 들어 플래튼(112)을 통하여 직접 바이어스되거나 간접 바이어스 될 수 있다.
바이어스된다면, 패터닝된 어셈블리(120), 태양전지(110), 또는 모두에게 적용되는 전압은 양전압 또는 음전압일 수 있다. 둘 다 바이어스 된다면, 패터닝된 어셈블리(120) 및 태양전지(110)는 동일하거나 반대 전압으로 바이어스 될 수 있다. 또한, 패터닝된 어셈블리(120) 및 태양전지(110) 모두에게 적용되는 전압은 동일하거나 상이한 값을 가질 수 있다.
전류가 패터닝된 어셈블리(120), 태양전지(110) 또는 둘 다에 적용된다면, 전류는 펄스되거나 연속적인 DC 또는 RF 전류일 수 있다. 펄스된 전류가 패터닝된 어셈블리(120) 및 태양전지(110) 둘 다에 적용된다면, 펄스들은 동기화(synchronized) 될 수 있다. 예를 들어, 펄스 주파수, 펄스 지속기간(duration), 펄스 진폭 및/또는 펄스들의 시간(timing)이 동기화 될 수 있다. 펄스된 전류는 또한 시스템(100)의 안테나(104a,104b) 중 적어도 하나에 적용되는 펄스된 DC 또는 RF 전류에 동기화될 수 있다.
작동에서, 입자 소스(114)는 입자들(116)을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 입자들(116)은 안테나(104a,104b) 중 적어도 하나를 전력공급 함으로써 발생될 수 있다. 반면, 패터닝된 어셈블리(120), 태양전지(110) 또는 둘 다 바이어스 될 수 있다. 적용된 전압에 따라서, 패터닝된 어셈블리(120) 및 태양전지(110)의 각각은 양극(anode) 또는 음극(cathode)의 역할을 할 수 있고, 입자들(116)은 패터닝된 어셈블리(120)쪽으로 끌어당겨지거나 밀어내어질 수 있다.
도 1에 예시된 바와 같이, 태양전지(110)쪽으로 이동하는 입자들의 일 부분은 적어도 하나의 개구(120a)를 통하여 전송될 수 있는 반면, 입자들(116)의 다른 부분은 패터닝된 어셈블리 세그먼트(120b)에 의해 차단될 수 있다. 그 후에 전송된 입자들(116)은 태양전지(110)로 도입될 수 있다. 이와 같이, 입자들(116)이 도입된 태양전지(110)의 영역들은 패터닝된 어셈블리(120)의 개구(120a)에 의해 정의될 수 있다.
입자들이 전하된 입자들이라면, 태양전지(120)에 도입된 입자들(116)의 에너지는 약 3KeV 내지 약 800 KeV의 범위일 수 있다. 또한, 입자들의 전류는 2mA 또는 그 이상일 수 있다. 입자들의 도오즈(dose)는 약 1x1014/cm2 내지 약 1x1017/cm2 일 수 있다. 그러나, 당업자는 에너지, 전류 및 도오즈가 다른 값을 가질 수 있다는 것을 인지할 것이다.
입자들(116)이 태양전지(110)에 주입된다면, 입자들(116)은 도핑된 영역을 형성할 수 있다. 입자들(116) 및 태양전지(110)의 유형에 따라, 상이한 유형의 도핑된 영역들이 형성될 수 있다. 예를 들어, n형 입자들(116)(예, 인을 포함한 입자들)이 n형 영역을 형성하기 위하여 태양전지(110)에 주입될 수 있다. 다른 실시예에서, p형 형성 입자들 (예, 붕소를 포함한 입자들)이 p형 도핑된 영역을 형성하기 위하여 태양전지(110)에 주입될 수 있다. 본 발명에서, 두 유형의 입자들의 모두 주입된다면, 상이한 영역에 주입되는 입자들의 도오즈는, 주입된 영역들이 동일하거나 상이한 도펀트 또는 캐리어 농도를 가질 수 있도록, 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 두 유형의 입자들의 모두 태양전지(110)의 인접 영역들에 주입된다면, p-n 접합(junction)이 형성될 수 있다. 패터닝된 어셈블리(120)를 통하여 상이한 도펀트를 주입함으로써, 고 분해능 (highly resolved) p-n 접합이 형성될 수 있다. 프로세스에서, 종래 태양전지 제조 프로세스에서 일반적인 등방성(isotropic) 확산이 최소화될 수 있다. 또한, 다중 p-n 접합이 바람직하다면, 균인한 p-n 접합들이 형성될 수 있다.
p-n 접합에 추가하여, 하나 이상의 접촉 영역이 형성될 수 있다. 예를 들어, n형 도펀트들은, 새로 주입된 부분이 더 높은 n형 도펀트 또는 캐리어 농도 및 n형 도전성을 가질 수 있도록, 기존 n형 도핑된 영역의 내부 부분으로 주입될 수 있다. 역으로, p형 도펀트들은, 새로 주입된 부분이 더 높은 p형 도펀트 또는 캐리어 농도 및 p형 도전성을 가질 수 있도록, 기존 p형 도핑된 영역의 내부로 주입될 수 있다. 그 후에 새로 형성된 n형 및 p형 주입된 부분이 접촉 영역들로 기능할 수 있다. 접촉 부위들은 고해상이고 균일할 수 있다. 이러한 고해상 및 균일한 접촉 영역들은 등방성 확산을 수반하는 종래 도핑 프로세스를 통하여 가능하지 않을 수 있다.
도 2와 관련하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다른 시스템(200)이 도시된다. 이 실시예에서, 시스템은 빔라인 이온 주입 시스템 또는 태양전지를 프로세스하기 위한 습식 화학 시스템일 수 있다. 시스템(200)은 챔버(202) 및 전원(106)을 포함할 수 있다. 챔버(102)에는, 태양전지(110); 플래튼(112); 입자들(116)을 포함하는 입자 소스(114); 및 패터닝된 어셈블리(120)가 배치될 수 있다. 패터닝된 어셈블리(120)는 적어도 하나의 개구(120a) 및 적어도 하나의 어셈블리 세그먼트(120b)를 가질 수 있다. 명확하고 간단하게 할 목적으로, 이전 실시예들에서 개시된 것들과 유사한 특징들의 설명은 생략된다.
일 실시예에서, 패터닝된 어셈블리(120)의 어셈블리 세그먼트(120b)는 태양전지(110)의 상부 표면으로부터 이격될 수 있다. 이격된다면, 어셈블리 세그먼트(120b)와 태양전지(110) 사이의 거리는 약 0.1mm 내지 약 5cm의 범위일 수 있다. 태양전지(100)상 표면층(예, 유전층)이 필요하다면, 거리는 표면층의 두께에 의해 증가될 수 있다. 대안적으로, 거리는 동일하게 남아있을 수 있고, 얇은 표면층이 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 어셈블리 세그먼트(120b)는 태양전지(110) 또는 형성된 층에 직접 접촉할 수 있다.
시스템(200)이 빔라인 이온 주입 시스템이라면, 시스템(200)은 또한 음극, 간접적으로 가열되는 음극(indirectly heated cathode, 'IHC'), 프리맨(Freeman) 소스, 버나스(Bernas) 소스, 입자들(116)을 발생시키기 위한 전자 또는 이온 플러드 건(flood gun)을 포함할 수 있다. 또한, 시스템(200)은 또한 빔과 같은 상태에서 입자들(116)을 조작할 수 있는 하나 이상의 빔라인 요소(도시 안 됨)를 포함할 수 있고 입자들을 태양전지(110)쪽으로 향할 수 있다.
일 실시예의 패터닝된 어셈블리(120)는 접지될 수 있다. 대안적으로, 패터닝된 어셈블리(120) 및 태양전지(110)는 전기적으로 플로팅되거나 바이어스될 수 있다. 바이어스 된다면, 패터닝된 어셈블리(120) 및/또는 태양전지(110)는 전원(106)에 결합될 수 있다. 대안적으로, 시스템(200)은 제2 전원(도시 안 됨)을 더 포함할 수 있고, 태양전지(110) 및 패터닝된 어셈블리(120)는 다른 전원에 결합될 수 있다.
작동에서, 시스템(200)은 입자 소스(114)에 포함된 입자들(116)을 발생시킬 수 있다. 그 후에, 시스템(200)은 입자들(116)을 입자 소스(114)로부터 빔 유사 (beam-like) 상태에서 패터닝된 어셈블리(120)쪽으로 향하도록 할 수 있다. 이 실시예에서, 입자빔의 에너지는 약 3 KeV 내지 약 800 Kev의 범위일 수 있다. 한편, 빔의 전류는 2mA 이상일 수 있다. 한편 전하된 입자들의 농도 또는 도오즈는 약 1x1014 내지 약 1x1017/cm2 일 수 있다. 그러나, 당업자는 에너지, 전류 및 도오즈가 다른 값을 가질 수 있다는 것을 인지할 것이다.
도 2에 예시된 바와 같이, 태양전지쪽으로 향하는 입자들의 일 부분은 개구(120a)를 통하여 태양전지(110)에 주입될 수 있는 반면, 입자들(116)의 다른 부분은 태양전지(110)에 주입되는 것이 방지될 수 있다. 패터닝된 어셈블리(120)로, 종래 확산에 기반한 제조 프로세스로는 가능하지 않을 수 있는 고해상 및 균일한 도핑된 영역들, p-n 접지들 및/또는 접촉 영역들이 형성될 수 있다.
시스템(200)이 태양전지(110)를 프로세스하기 위한 습식 화학 시스템이라면, 입자 소스(114)는 태양전지를 프로세스하기 위한 액체 상태의 입자들(116)을 포함할 수 있다. 작동에서, 패터닝된 어셈블리(120)는 입자 소스(114)와 태양전지(110) 사이에 배치될 수 있다. 태양전지(110)는 유전 또는 포토레지스트 층(photoresist layer)(도시 안 됨)으로 코팅될 수 있다. 대안적으로, 태양 전지는 표면상 형성된 층이 없을 수 있다. 그 후에, 입자들(116) 또는 액체 화학물질들은 태양전지(110)을 향할 수 있다. 그 후에 입자들(116)은 선택된 영역 또는 태양전지(110)의 영역들 또는, 존재한다면, 패터닝된 어셈블리(120)의 개구(120a)와 나란한 표면층을 프로세스 (예, 식각)할 수 있다.
도 3A 내지 도 3D에 관련하여, 도 1 및 도 2에 도시된 패터닝된 어셈블리의 여러 실시예들의 평면도 및 단면도가 도시된다. 본 발명에서, 어셈블리(120)는 높은 용융온도 및/또는 유리 전이 온도를 갖는 하나의 물질 또는 물질들의 배합으로 제조될 수 있다. 물질 또는 물질들의 예들은 실리콘; 탄소; 붕소; 알루미늄; 석영; 기타 금속들 및 금속 합금들; 높은 용융온도 및/또는 유리 전이 온도를 갖는 기타 유전 물질; 및 기타 단일 또는 화합 반도체 물질들을 포함할 수 있다.
패터닝된 어셈블리(120)의 평면도인, 도 3A 내지 도 3C에 예시된 바와 같이, 어셈블리(120)는 원형일 수 있다. 대안적으로, 어셈블리(120)는 직사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 또는 기타 다각형일 수 있다. 또한, 어셈블리(120)는 도 3A에 도시된 바와 같이 하나 이상의 직사각형 개구; 도 3B에 도시된 바와 같이 하나 이상의 원형 개구; 도 3C에 도시된 바와 같이 하나 이상의 삼각형, 갈매기형 무늬(chevron) 또는 웨지형 개구; 또는 이들의 배합 중 하나 이상을 가질 수 있다. 당업자는 어셈블리(120)의 개구들이 다른 모양들을 가질 수 있다는 것을 인지할 것이다. 어셈블리(120)가 복수의 개구(120a)를 포함한다면, 개구들(120a)은 동일하거나 상이한 모양 및/또는 동일하거나 상이한 크기를 가질 수 있다. 또한, 개구들(120a)은 동일하거나 상이한 거리로 서로 이격될 수 있다.
단면도인 도 3D에 예시된 바와 같이, 어셈블리(120)는 또한 바람직한 지향(orientation)에서 어셈블리(120) 및 태양전지를 지향할 수 있는 태양전지 얼라이너을 포함할 수 있다. 패터닝된 어셈블리 얼라이너는 태양전지(110)의 측면 표면 전체 또는 일부와 접촉하는 가장자리(140a)일 수 있다. 패터닝된 어셈블리 얼라이너는 또한 패터닝된 어셈블리(120) 및 태양전지(110)를 바람직한 지향에서 정렬시키기 위하여 태양전지의 하나 이상의 레지스트레이션 포인트(registration points)와 통신하는 하나 이상의 레지스트레이션 포인트(140b)일 수 있다.
도 4에 관련하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시스템(400)이 도시된다. 시스템(400)은 챔버(402) 및 전원 (도시 안 됨)을 포함할 수 있다. 챔버(402)에는, 태양전지(110); 플래튼(112); 입자들(116)을 포함하는 입자 소스(114)가 배치될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 개구(420a) 및 적어도 하나의 어셈블리 세그먼트(420b)를 갖는 패터닝된 어셈블리(420)가 배치될 수 있다. 도 4에 예시된 바와 같이, 이 실시예의 시스템(400)은 이전 실시예들에서 개시된 시스템(100,200)에 포함되는 특징들과 유사한 여러 특징들을 가질 수 있다. 명확하고 간단하게 할 목적으로, 이전 실시예들에서 개시된 것들과 유사한 특징들의 설명은 생략된다.
이 실시예에서, 패터닝된 어셈블리(420)는, 수직 방향에 따르는 어셈블리 세그먼트(420b)와 태양전지(110) 사이의 거리가 바람직하게 약 5cm 내지 약 10cm의 범위일 수 있도록, 배치될 수 있다. 표면층(도시 안 됨)이 필요하다면, 어셈블리 세그먼트(420a)와 태양전지(110) 사이의 거리는 표면층의 두께에 의해 증가될 수 있다. 대안적으로, 거리는 동일하게 남아있을 수 있고, 얇은 표면층이 배치될 수 있다.
작동에서, 패터닝된 어셈블리(420)는 입자 소스(114)와 태양전지 사이에 배치될 수 있다. 그 후에 입자 소스(114)에 포함된 입자들(116)은 태양전지(110)쪽으로 향할 수 있다. 한편, 패터닝된 어셈블리(420)는 전원(106)에 의해 바이어스될 수 있다. 태양전지(110) 쪽으로 향한 입자들(116)의 일 부분은 어셈블리 세그먼트(420b) 상에 입사될 수 있고 태양전지(110)로 주입되는 것이 방지될 수 있다. 한편, 입자들의 다른 부분은 이들이 개구(420a)를 통과하기 때문에 태양전지(110)로 주입될 수 있다. 도 4에 예시된 바와 같이, 개구(420a)로 진입(entering)하는 입자들(116)은 어셈블리(420)에 의해 적용되는 정전기력(electrostatic force)에 의해 영향을 받을 수 있고, 입자들(116)의 탄도(trajectory)는 변할 수 있다. 입자들(116)의 전하 및 어셈블리(420)에 적용되는 바이어스의 유형 및 크기에 따라, 어셈블리는 입자들(116)을 포커스(focus) 할 수 있다. 이와 같이, 패터닝된 어셈블리(420)은 태양전지(110)으로 도입되는 입자들(116)의 분해능(resolution)을 향상시킬 수 있다.
도 5A 및 도 5B와 관련하여, 시스템(400)에 편입된 패터닝된 어셈블리의 평면도 및 단면도가 도시된다. 적어도 하나의 개구(420a) 및 적어도 하나의 패터닝된 어셈블리 세그먼트(420b)에 추가하여, 어셈블리(420)는 바람직한 지향에서 패터닝된 어셈블리(420) 및 태양전지(도시 안 됨)를 정렬시키기 위하여 어셈블리(520)에서 어디에나 위치될 수 있는 태양전지 얼라이너를 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 태양전지 얼라이너는 태양전지(110)의 측면 표면 전체 또는 일부와 접촉하는 가장자리(도시 안 됨)일 수 있다. 태양전지 얼라이너는 또한 패터닝된 어셈블리(420) 및 태양전지를 바람직한 지향에서 정렬시키기 위하여 태양전지 또는 태양전지의 레지스트레이션 포인트와 통신하는 레지스트레이션 포인트(440b)일 수 있다.
패터닝된 어셈블리(420)는 패터닝된 어셈블리(420)의 적어도 하나의 표면상 배치되는 적어도 하나의 절연층(450)을 임의로 포함할 수 있다. 존재한다면, 절연층(450)은 입자들이 어셈블리의 개구(420a)에 진입할 때까지 입자들의 탄도상의 패터닝된 어셈블리(420)의 영향을 제한할 수 있다.
도 6A 및 도 6B와 관련하여, 시스템(400)에 병합될 수 있는 다른 패터닝된 어셈블리(620)의 평면도 및 단면도가 도시된다. 패터닝된 어셈블리(620)는 하나 이상의 패터닝된 어셈블리 유닛(622)을 포함할 수 있다. 유닛(622)는 제1 및 제2 패터닝된 어셈블리 세그먼트(626a,626b) 및 세그먼트(626a,626b) 사이에 위치되는 개구(624)를 포함할 수 있다. 패터닝된 어셈블리(620)가 복수의 패터닝된 유닛(622)을 포함한다면, 패터닝된 어셈블리 유닛들(622)은 인접한 패터닝된 어셈블리 유닛들(622) 사이에 위치되는 제1 절연 세그먼트(632)에 의해 서로 이격될 수 있다. 도 6B에 예시된 바와 같이, 패터닝된 어셈블리(620)는 또한 패터닝된 어셈블리(620)의 임의의 위치에 위치되는 태양전지 얼라이너를 포함할 수 있다. 태양전지 얼라이너는 태양전지(도시 안 됨)의 측면 표면 전체 또는 일부와 접촉하고 바람직한 지향에서 태양전지를 지향하는 가장자리(도시 안 됨)일 수 있다. 대안적으로, 태양전지 얼라이너는 태양전지의 하나 이상의 레지스트레이션 포인트와 통신하는 레지스트레이션 포인트(640b)일 수 있다.
패터닝된 어셈블리(620)는 제1 및 제2 패터닝된 어셈블리 세그먼트(626a,626b)를 분리하는 개구(624) 근처에 위치되는 제2 절연 세그먼트(634)를 임의로 포함할 수 있다. 또한, 패터닝된 어셈블리(620)는 패터닝된 어셈블리(620)의 적어도 하나의 표면상에 배치되는 임의의 제3 절연층(636)을 포함할 수 있다. 제3 절연층(636)은 입자들이 개구(624)에 진입할 때까지 입자들의 탄도상의 패터닝된 어셈블리(620)의 영향을 제한할 수 있다.
도 6A에 예시된 바와 같이, 패터닝된 어셈블리(620)는 전원 유닛(606)에 결합될 수 있다. 전원 유닛(606)은 각 유닛(606)에 결합된 전원을 포함할 수 있다. 대안적으로, 전원 유닛(606)은 각 세그먼트(626a,626b)에 결합되는 복수의 전원(606a,606b)를 포함할 수 있다.
작동에서, 제1 및 제2 패터닝된 어셈블리 세그먼트(626a,626b)는 전원 유닛(606)의 전원(606a,606b)에 의해 바이어스될 수 있다. 이 실시예에서, 상이한 패터닝된 어셈블리 유닛(622)이 동일하거나 반대의 전압으로 적용될 수 있다. 상이한 패터닝된 어셈블리 유닛(622)이 반대 전압으로 바이어스 된다면, 패터닝된 어셈블리 유닛들(622)은 입자들의 전하에 기반한 입자들을 선택적으로 전송시키는 조정가능한 게이트들로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 하나의 어셈블리 유닛(622)은 양전압으로 바이어스될 수 있는 반면 다른 어셈블리 유닛(622)은 음전압으로 바이어스될 수 있다. 음전압으로 바이어스되는 어셈블리 유닛(622)은, 음전하된 입자들이 통과하는 것을 방지하면서, 양전하된 입자들을 유닛(622)의 개구(624)를 통하여 전송할 수 있다. 이와 같이, 바람직하지 않은 전하된 입자들은 태양전지로 주입되는 것이 방지될 수 있다.
도 7와 관련하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시스템(700)이 도시된다. 시스템(700)은 챔버(702) 및 전원 유닛(706)을 포함할 수 있다. 챔버(702)는 태양전지(710); 패터닝된 어셈블리(720); 및 제1 및 제2 입자(762,782)를 포함하기 위한 제1 및 제2 입자 소스(760,780)를 포함할 수 있다. 패터닝된 어셈블리(720)는 제1 및 제2 부분(740,750)을 포함할 수 있다. 각 부분(740,750)은 적어도 하나의 개구(742,752) 및 적어도 하나의 패터닝된 어셈블리 세그먼트(744,754)를 가질 수 있다. 개구(742,752)의 위치들은 하나의 특정 실시예에서 각 부분(740,750)과 동일하지 않을 수 있다. 도 7에 예시된 바와 같이, 이 실시예의 시스템은 이전에 개시된 특징과 유사한 많은 특징들을 포함한다. 명확하고 간단하게 할 목적으로, 유사한 특징들의 설명은 생략된다.
이 실시예에서, 제1 및 제2 입자(762,782)는 동일한 유형의 입자들일 수 있거나 대안적으로 상이한 유형의 입자들일 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 입자(762,782)는 상이한 이온일 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 입자(762)는 이온일 수 있는 반면, 제2 입자(782)는 액체 식각액일 수 있다.
이 실시예에서, 태양전지(710)는 단일 태양전지(710)일 수 있다. 다른 실시에에서, 태양전지(710)는 서로 근접한 복수의 태양전지(710)일 수 있다. 간단할 목적으로, 태양전지(710)는 이하에서 단일 태양전지(710)로서 언급될 것이다.
작동에서, 각 입자 소스(760,780)로부터의 입자들(762,782)은 태양전지(710) 쪽으로 향할 수 있다. 그 후에, 입자들(762,782)의 일 부분은 제1 및 제2 패터닝된 어셈블리 부분(740,750)의 개구(742,752)를 통하여 전송될 수 있고 태양전지(710)로 주입될 수 있다. 프로세스에서, 시스템(700)은 태양전지(710)의 하나 이상의 표면을 제조할 수 있거나 다중 태양전지(71)을 제조할 수 있다. 따라서, 시스템(700)은 더 큰 제조 효율을 가질 수 있다.
도 8A 및 도 8B에 관련하여, 도 7에 도시된 패터닝된 어셈블리의 일 실시예의 평면도 및 단면도가 도시된다. 제1 및 제2 부분(740,750) 및 각 부분(740,750)상의 적어도 하나의 패터닝된 어셈블리 세그먼트(744,954)를 갖는 것에 추가하여, 패터닝된 어셈블리(720)는 또한 바람직한 지향에서 패터닝된 어셈블리(470) 및 태양전지를 정렬시키는 태양전지 얼라이너를 포함할 수 있다. 단면도인, 도 8에 도시된 바와 같이, 태양전지 얼라이너는 태양전지의 측면 표면 전체 또는 일부와 접촉하는 가장자리(770a)를 포함할 수 있다. 태양전지 얼라이너는 태양전지의 하나 이상의 레지스트레이션 포인트와 통신하는 적어도 하나의 레지스트레이션 포인트(770b)일 수 있다.
도 9A 내지 도 9H와 관련하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지를 제조하기 위한 방법이 도시된다. 이 실시예에서, 태양전지를 제조하는 방법은 (1) p-n 접합 (2) 방사 수신 표면 및 (3) 접촉 영역을 형성/프로세스하는 단계를 포함할 수 있되, 반드시 이러한 순서일 필요는 없다.
이후에, p-n 접합 또는 태양전지(900)상에 복수의 p-n 접합을 형성하는 단계들이 제공된다. 이 실시예에서, 태양전지는 n형 태양전지일 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 태양전지는 p형 태양전지일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 태양전지는 도핑되지 않은 중성 태양전지일 수 있다. 또한, 태양전지는 바람직하게 Si 태양전지일 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 태양전지는 다른 유형의 태양전지일 수 있다. 또한, 태양전지는 단일 결정, 다결정 또는 무정형 태양전지일 수 있다.
도 9A에 예시된 바와 같이, 표면층(906)이 태양전지(900)의 하부 표면(904)상에 형성될 수 있다. 본 발명에서, 표면층(906)은 중합(polymeric), 무기(inorganic), 세라믹 또는 금속층, 또는 보호 층(passivating layer), 유전 층, 하드 마스크(hard mask), 금속층, 포토레지스트 층과 같은 이들의 배합을 포함할 수 있다.
그 후에, 하부 표면(904)상에 형성된 표면층(906)의 일부분이 제거될 수 있다. 일 실시예에서, 부분은 리소그래피 및 식각 프로세스를 통하여 제거될 수 있다. 다른 실시예에서, 부분은 표면층(906) 가까이 패터닝된 어셈블리(도시 안 됨)를 배치함으로써 제거될 수 있다. 그 후에, 표면층을 제거할 수 있는 입자들이 어셈블리의 개구를 통하여 선택적으로 도입될 수 있고 표면층(906)의 부분을 제거할 수 있다. 표면층(906)의 부분을 제거한 후에, p형 입자들(908)은 태양전지(900)의 노출된 부분으로 도입될 수 있다. 프로세스에서, p형 영역(910)이 형성될 수 있다. 그 후에 표면층(906)은, 전체 하부 표면(904)이 표면층(906)에 의해 덮힐 수 있도록, p형 영역(910)상에 형성될 수 있다.
도 9B에 예시된 바와 같이, 그 후에 표면층(906)이 인접한 영역(들)로부터 제거될 수 있기 때문에, p형 영역(910)에 인접한 영역(들)이 노출될 수 있다. 표면층(906)을 제거한 후에, n형 입자들(914)이 노출된 인접한 영역(들)에 도입될 수 있다. 프로세스에서, n형 영역(들)(916)이 p형 영역(910)에 인접하여 형성될 수 있고, 따라서 p-n 접합을 형성할 수 있다. 본 발명에서, n형 영역(916)을 형성하도록 도입되는 n형 입자들의 도오즈는 p형 영역(910)을 형성하도록 도입되는 p형 입자들의 도오즈보다 작거나, 동일하거나, 클 수 있다. 이와 같이, n형 영역(916)은 p형 영역(910)과 동일하거나 상이한 입자 또는 캐리어 농도를 가질 수 있다.
이 실시예에서, p형 영역(910)은 바람직하게 n형 영역(916) 형성 이전에 형성될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, p형 영역(910)은 n형 영역(916) 형성 이후에 형성될 수 있다. 또한, 입자들은 주입 프로세스를 통하여 이 실시예에 도입될 수 있다. 프로세스가 등방성 확산을 최소화할 수 있으므로, 입자들의 주입이 바람직할 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 입자들이 확산 프로세스를 통하여 도입될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 한 유형의 입자들이 주입 프로세스를 통하여 도입될 수 있는 반면, 다른 유형의 입자들은 확산 프로세스를 통하여 도입될 수 있다. 주입 프로세스 또는 확산 프로세스를 통하여 입자들을 도입하는 것에서, 본 발명의 패터닝된 어셈블리는 입자들을 선택적으로 도입하기 위한 표면층 대신 또는 표면층에 추가로 사용될 수 있다.
이후에, 방사를 수신하기 위한 표면을 형성하는 단계들이 제공된다. 이 실시예에서, 표면층(906)이 태양전지(900)의 상부 및 하부 표면(902,904)상에 형성될 수 있다. 그 후에, 표면층(906)이 제거되어 상부 표면(902)를 노출시킬 수 있다. 노출된 상부 표면(902)은 복수의 홈(918)(grooves)을 형성하기 위하여 표면을 식각할 수 있는 입자들, 예를 들어, KOH로 바람직하게 이방성으로 식각될 수 있다.
그 후에, n형 입자들(914)이 홈들(918)로 도입될 수 있다 (도 9C). n형 입자들(914)은 예를 들어, H3PO4 와 같은 인을 포함하는 입자들일 수 있다. 그러나, 다른 n형 입자들이 또한 사용될 수 있다. 또한, 홈들(918)에 도입되는 n형 입자들(914) 및 n형 영역(916)을 형성하도록 도입되는 n형 입자들은 동일하거나 상이한 n형 입자들일 수 있다. 본 발명에서, n형 입자들(918)이 주입 또는 확산 프로세스를 통하여 홈들(918)로 도입될 수 있다. 그러나, 확산 프로세스와 관련된 단점들 때문에, 주입 프로세스가 바람직할 수 있다.
n형 입자들(914)을 홈들(918)로 도입한 후에, 그 후에 산화물 층(oxide layer)(940)이 홈들(918)상에 형성될 수 있다 (도 9D). 그 후에 반사 방지 코팅(anti-reflective coating)(942), 예를 들어 Si3N4 층이 산화물 층(940) 위로 코팅될 수 있다 (도 9D).
이후에, 접촉 영역(910a,916a)을 형성하는 단계가 제공된다. 도 9E에 예시된 바와 같이, 하부 표면(904)상에 배치된 표면층(906)의 부분들이 제거될 수 있고, p형 영역(910)의 부분 및 n형 영역(916)의 부분이 노출될 수 있다. 상술한 바와 같이, 표면층(906)은 리소그래피 및 식각 프로세스 또는 대안적으로 패터닝된 어셈블리를 사용하는 식각 프로세스를 통하여 제거될 수 있다. 도 9E에 예시된 바와 같이, 노출된 p형 및 n형 부분들의 각각은 각 p형 및 n형 영역(910,916)보다 작을 수 있다.
그 후에 패터닝된 어셈블리(920)가 하부 표면(904)에 인접하게 배치될 수 있다 (도 9F). 어셈블리(920)의 개구(920a)가 노출된 p형 부분(910a)과 나란할 수 있는 반면, 어셈블리 세그먼트(920b)는 노출된 n형 부분(916a)과 나란할 수 있다. 일 실시예에서, 노출된 p형(910a) 및 n형(916a) 부분의 각각의 크기는 도 9F예 예시된 바와 같이 개구(920a)의 크기보다 작을 수 있다. 다른 실시예에서, 노출된 p형(910a) 및 n형(916a) 각각의 크기는 개구(920a)의 크기와 동일할 수 있다.
정렬 후에, 추가적 p형 입자들(908)이 노출된 p형 부위들(910a)로 도입될 수 있다. 프로세스에서, p형 영역(910)보다 높은 p형 캐리어 농도를 갖는 p형 접촉 영역(910a)이 형성될 수 있다 (도 9F). 그러나 p형 입자들(908)이 패터닝된 어셈블리 세그먼트(920b)에 의해 n형 영역(916a)의 노출된 부분으로 도입되는 것이 방지될 수 있다.
본 발명에서, p형 입자들(908)이 주입 또는 확산 프로세스를 통하여 p형 영역의 노출된 부분으로 도입될 수 있다. 또한, p형 접촉 영역(910a)을 형성하도록 도입되는 p형 입자들(908)의 도오즈는 p형 영역(910)을 형성하도록 도입되는 p형 입자들(908)의 도오즈보다 작거나, 동일하거나, 클 수 있다. 이와 같이, p형 접촉 영역(910a)은 p형 영역(910)보다 큰 캐리어 농도를 가질 수 있다. 또한, p형 접촉 영역(910a)을 형성하도록 도입되는 p형 입자들(908)의 도오즈는 또한 n형 영역(916)을 형성하도록 도입되는 n형 입자들(914)의 도오즈보다 작거나, 동일하거나, 클 수 있다. 이와 같이, p형 접촉 영역(910a)은 또한 n형 영역(916)보다 훨씬 큰 캐리어 농도를 가질 수 있다.
n형 접촉 영역(916a)을 형성하기 위하여, 패터닝된 어셈블리(920)의 개구(920a)는 노출된 n형 부분과 나란할 수 있는 반면, 어셈블리 세그먼트(920b)는 p형 접촉 영역(910a)과 나란하다. 그 후에, 추가적 n형 입자(914)가 노출된 n형 부분(916a)으로 도입될 수 있다. 프로세스에서, n형 영역(916) 보다 높은 n형 캐리어 농도를 갖는 n형 접촉 영역(916a)이 형성될 수 있다 (도 9G). 그러나, n형 입자들(914)은 패터닝된 어셈블리 세그먼트(920b)에 의해 p형 접촉 영역(910a)으로 도입되는 것이 방지될 수 있다.
본 발명에서, n형 입자들(914)이 주입 또는 확산 프로세스를 통하여 n형 영역(916)의 노출된 부분으로 도입될 수 있다. 또한, n형 접촉 영역(916a)를 형성하도록 도입되는 n형 입자들(914)의 도오즈는 n형 영역(916)을 형성하도록 도입되는 n형 입자들(914)의 도오즈보다 작거나, 동일하거나, 클 수 있다. 또한, n형 접촉 영역(916a)를 형성하도록 도입되는 n형 입자들(914)의 도오즈는 또한 p형 영역(910)을 형성하도록 도입되는 p형 입자들(908)의 도오즈 또는 p형 접촉 영역(910a)보다 작거나, 동일하거나, 클 수 있다.
본 발명에서, 개구 및 바람직한 영역 또는 노출된 부위를 갖는 어셈블리 세그먼트(920a,920b)의 정렬은 태양전지(900)에 상대적인 어셈블리(920)의 병진(translating)에 의해 달성될 수 있다. 대안적으로, 여러 어셈블리(920)가 사용될 수 있다. 특히, 특정 영역 또는 부분과 나란한 적어도 하나의 개구를 갖는 어셈블리(920)가 특정 유형 영역 또는 접촉 영역을 형성하기 위하여 사용될 수 있다. 그 후에, 상이한 영역 또는 부위와 나란한 적어도 하나의 개구를 갖는 상이한 어셈블리가 상이한 유형의 영역 또는 접촉 영역을 형성하기 위하여 사용될 수 있다.
당업자는 접촉 영역(910a,916a)을 형성하는 순서가 제한되지 않는다는 것을 인지할 것이다. 이와 같이, n형 접촉 영역(916a)은 p형 접촉 영역(910a) 형성 이전에 형성될 수 있다.
본 발명에서, 태양전지를 제조하기 위한 프로페스는 또한 태양전지(900)에서 도입된 입자들 또는 불순물들의 균일한 분포를 향상시키기 위하여 예들 들어, 급속 열 프로세싱 (rapid thermal processing 'RTP') 또는 급속 열 어닐링(annealing)('RTA')와 같은 적어도 하나의 확산 드라이브인(drive-in) 단계를 포함할 수 있다. 확산 드라이브인 프로세스는 특정 입자들 도입후에 수행될 수 있다. 예를 들어, 확산 드라이브인 프로세스는 p-n 접합을 형성하기 위해; 상부 표면을 프로세스 하기 위해; 및/또는 접촉 영역들을 형성하기 위해 입자들 도입후에 수행될 수 있다.
p형 및 n형 접촉 영역(910a,916a) 형성 후에, 와이어들(980)이 접촉 영역(910a,916a)상에 형성될 수 있다. 이 실시예에서, 와이어들(980)이 스크린 인쇄 리소그래피 프로세스와 같은 프로세스를 통하여 형성될 수 있다 (도 9H). 와이어들 형성 후에, fired 알루미늄 페이스트 접촉(982)이 제1 및 제2 접촉 영역(910a,916a)상에 형성될 수 있다.
상기 실시예가 표면층(906)을 사용하는 것을 포함할 지라도, 본 발명의 패터닝된 어셈블리(920)가 입자들을 선택적으로 도입하기 위하여 표면층(906) 대신 또는 표면층에 추가되어 사용될 수 있다.
도 10A 내지 도 10F와 관련하여, 태양전지를 제조하기 위한 다른 예시적 방법이 도시된다. 이전에 개시한 방법과 유사하게, 태양전지를 제조하는 프로세스는 (1) p-n 접합 (2) 방사 수신 표면 및 (3) 접촉 영역를 형성/프로세스하는 단계를 포함할 수 있되, 반드시 이러한 순서일 필요는 없다. 명확하고 간단하게 할 목적으로, 이전에 개시된 것과 유사한 단계들 및 특징들은 생략될 것이다.
이후에, p-n 접합을 형성하기 위한 단계들이 제공된다. 도 10A에 예시된 바와 같이, 적어도 하나의 개구(1020a) 및 패터닝된 어셈블리 세그먼트(1020b)가 태양전지(1000) 가까이 위치될 수 있다. 태양전지(1000)는 바람직하게 예를 들어 n형 Si 태양전지(1000)일 수 있다. 그러나, 다른 유형들의 태양전지들이 또한 사용될 수 있다. 도 9와 관련하여 개시된 태양전지(900)와 달리, 이 실시예의 태양전지는 처음부터 표면층(1006)이 없을 수 있다. 다른 실시예에서, 표면층(1006)이 태양전지상에 배치될 수 있다.
패터닝된 어셈블리(1020)를 위치시킨 후에, p형 입자들(1080)이 p형 영역(1010)을 형성하기 위하여 개구(1020a)를 통하여 태양전지(1000)로 도입될 수 있다. 한편, p형 입자들(1008)은 다른 영역들로 도입되는 것이 방지될 수 있다 (도 19A). 이후에, 패터닝된 어셈블리(1020)는, 개구(1020a)가 p형 영역(1010)에 인접한 영역(들)과 나란하도록, 배치될 수 있는 반면, 어셈블리 세그먼트(1020b)는 p형 영역(1010)과 나란하다 (도 10B). 그 후에 n형 입자들(1014)은 인접한 영역(들)에 도입되어, p형 영역(1010)에 인접한 n형 영역(들)을 형성할 수 있다. 따라서, p-n 접합이 형성될 수 있다. 본 발명에서, n형 영역(1016)을 형성하도록 도입되는 n형 입자들(1014)의 도오즈는 p형 영역(1010)을 형성하도록 도입되는 p형 입자들(1008)의 도오즈보다 작거나, 동일하거나, 클 수 있다. 이와 같이, n형 영역(1016)은 p형 영역(1010)과 동일하거나 상이한 입자 또는 캐리어 농도를 가질 수 있다.
이 실시예에서, p형 영역(1010)은 바람직하게 n형 영역(1016) 형성 이전에 형성될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, p형 영역(1010)은 n형 영역(1016) 형성 후에 형성될 수 있다. 또한, 입자들은 주입 프로세스를 통하여 이 실시예에 도입될 수 있다. 입자들의 주입은, 주입이 입자들의 등방성 확산을 최소화할 수 있으므로, 바람직할 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 입자들이 확산 프로세스를 통하여 도입될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 한 유형의 입자들이 주입 프로세스를 통하여 도입될 수 있는 반면, 다른 유형의 입자들은 확산 프로세스를 통하여 도입될 수 있다.
이후에, 방사 수신 표면을 형성하기 위한 단계들이 제공된다. 식각 입자들(도시 안 됨), 예를 들어, KOH가 태양전지(1000)의 상부 표면(1002)에 도입될 수 있다. 식각 입자는 바람직하게 복수의 홈(1018)을 형성하기 위하여 이방성 식각을 제공할 수 있다 (도 10c). 이후에, 추가적 n형 입자들(1014)이 홈들(1018)에 도입될 수 있다 (도 10C). n형 입자들(1014)은 예를 들어, H3PO4 와 같은 인을 포함하는 입자들일 수 있다. 그러나, 다른 n형 입자들이 또한 사용될 수 있다. 또한, 홈들(1018)에 도입되는 n형 입자들(1014) 및 n형 영역(1016)을 형성하도록 도입되는 n형 입자들은 동일하거나 상이한 n형 입자들일 수 있다. 본 발명에서, n형 입자들(1018)이 주입 또는 확산 프로세스를 통하여 홈들(1018)로 도입될 수 있다. 그러나, 확산 프로세스와 관련된 단점들 때문에, 주입 프로세스가 바람직할 수 있다.
n형 입자들(1014)을 홈들(1018)로 도입 후에, 그 후에 산화물 층(1032)이 홈들(1018)상에 형성될 수 있다 (도 10D). 산화물 층(1032)상에, 반사방지층(1034), 예를 들어 Si3N4 층이 형성될 수 있다.
이후에, 접촉 영역(1010a,1016a)을 형성하기 위한 단계들이 제공된다. 태양전지(1000)의 하부 표면(1004) 상에, 표면층(1006)이 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이, 표면층은 예를 들어 보호층(passivating layer), 유전층, 하드 마스크, 금속층, 레지스트층을 포함할 수 있다. 표면층(1006) 형성 후에, 표면층(1006)의 부분들이 제거될 수 있다 (도 10E). 이전 실시예에서 주목된 바와 같이, 표면층(1006)의 부분들은 리소그래피 및 식각 프로세스를 통하여 제거될 수 있다. 대안적으로, 표면층(1006)의 부분들은 패터닝된 어셈블리를 배치함으로써 및 표면층(1006)을 예를 들어, 식각 프로세스를 통하여 선택적으로 제거함으로써 제거될 수 있다. 표면층(1006)의 부분들을 제거함으로써 p형 영역(1010)의 일부분 및 n형 영역(1016)의 일부분이 노출될 수 있다. 도 10E에 예시된 바와 같이, 노출된 p형(1010a) 및 n형(1016a) 부분의 각각은 각 p형(1010) 및 n형(1016) 영역보다 작을 수 있다. 일 실시예에서, 노출된 p형(1010a) 및 n형(1016a) 부분의 각각의 크기는 도 10E에 예시된 바와 같이, 개구(1020a)의 크기보다 작을 수 있다. 다른 실시예에서, 노출된 p형(1010a) 및 n형(1016a) 부분의 각각의 크기는 개구(1020a)의 크기와 동일할 수 있다.
그 후에 패터닝된 어셈블리(1020)는 태양전지(1000)에 근접하게 위치될 수 있다 (도 10E). 어셈블리(1020)의 개구(1020a)는 노출된 p형 부분과 나란할 수 있는 반면, 어셈블리 세그먼트(1040b)는 노출된 n형 부분과 나란할 수 있다. 정렬 후에, 추가적 p형 입자들(1008)이 노출된 p형 부분(1010a)으로 도입될 수 있다 (도 10E). 프로세스에서, p형 영역(1010)보다 높은 p형 캐리어 농도를 갖는 p형 접촉 영역(1010a)이 형성될 수 있다. 그러나, p형 입자들(1008)은 패터닝된 어셈블리 세그먼트(1020b)에 의해 n형 영역의 노출된 부분으로 도입되는 것이 방지될 수 있다.
본 발명에서, p형 입자들(1008)이 주입 또는 확산을 통하여 도입될 수 있다. 또한, p형 접촉 영역(1010a)을 형성하도록 도입되는 p형 입자들(1008)의 도오즈는 p형 영역(1010)을 형성하도록 도입되는 p형 입자들(1008)의 도오즈보다 작거나, 동일하거나, 클 수 있다. 이와 같이, p형 접촉 영역(1010a)은 p형 영역(1010)보다 훨씬 큰 캐리어 농도를 가질 수 있다. p형 접촉 영역(1010a)을 형성하도록 도입되는 p형 입자들(1008)의 도오즈는 또한 n형 영역(1016)을 형성하도록 도입되는 n형 입자들(1014)의 도오즈보다 작거나, 동일하거나, 클 수 있다. 이와 같이, p형 접촉 영역(1010a)은 n형 영역(1016)보다 훨씬 큰 캐리어 농도를 가질 수 있다.
n형 접촉 영역(1016a)를 형성하기 위하여, 패터닝된 어셈블리(1020)의 개구(1020a)는 노출된 n형 부분에 나란할 수 있는 반면, 어셈블리 세그먼트(1020b)는 p형 접촉 영역(1010a)과 나란하다. 이후에, 추가적 n형 입자들(1014)이 노출된 n형 부분에 도입될 수 있다. 프로세스에서, n형 영역(1016)보다 높은 n형 캐리어 농도를 갖는 n형 접촉 영역(1016a)이 형성될 수 있다 (도 10F). 그러나, n형 입자들(1014)은 패터닝된 어셈블리 세그먼트(1020b)에 의해 p형 접촉 영역(1010a)으로 도입되는 것이 방지될 수 있다.
본 발명에서, n형 입자들(1014)이 주입 또는 확산 프로세스를 통하여 도입될 수 있다. 또한, n형 접촉 영역(1016a)를 형성하도록 도입되는 n형 입자들(1014)의 도오즈는 n형 영역(1016)을 형성하도록 도입되는 n형 입자들(1014)의 도오즈보다 작거나, 동일하거나, 클 수 있다. n형 접촉 영역(1016a)을 형성하도록 도입되는 n형 입자들(1014)의 도오즈는 또한 p형 영역(1010) 또는 p형 접촉 영역(1010a)를 형성하도록 도입되는 p형 입자들(1008)의 도오즈보다 작거나, 동일하거나, 클 수 있다.
본 발명에서, 개구 및 어셈블리 세그먼트(1020a,1020b)를 바람직한 영역 또는 노출된 부위로의 정렬은 태양전지(1000)에 상대적인 어셈블리(1020)을 병진함으로써 달성될 수 있다. 대안적으로, 여러 개의 어셈블리(1020)가 사용될 수 있다. 특히, 특정 영역 또는 부분과 나란한 적어도 하나의 개구를 갖는 어셈블리(1020)가 특정 유형 영역 또는 접촉 영역을 형성하는데 사용될 수 있다. 이후로, 상이한 영역 또는 부분과 나란한 적어도 하나의 개구를 갖는 상이한 어셈블리(1020)가 상이한 유형의 영역 또는 접촉 영역을 형성하기 위하여 사용될 수 있다.
당업자는 접촉 영역(1010a,1016a)을 형성하는 순서가 한정되지 않는다는 것을 인지할 것이다. 이와 같이, n형 접촉 영역(1020a)은 p형 접촉 영역(1010a) 형성 이전에 형성될 수 있다.
본 발명에서, 태양전지를 제조하기 위한 프로세스는 또한 태양전지(1000)에서 도입된 입자들 또는 불순물들의 균일한 분포를 향상시키기 위하여 예를 들어, RTP 또는 RTA 프로세스와 같은 적어도 하나의 확산 드라이브인 단계를 포함할 수 있다. 확산 드라이브인 프로세스는 특정 입자들 도입후에 수행될 수 있다. 예를 들어, 확산 드라이브인 프로세스는 p-n 접합을 형성하기 위해; 상부 표면을 프로세스 하기 위해; 및/또는 접촉 영역들을 형성하기 위해 입자들 도입후에 수행될 수 있다.
p형 및 n형 접촉 영역(1010a,1016a) 형성 후에, 와이어들(1080)이 접촉 영역(1010a,1016a)상에 형성될 수 있다. 이 실시예에서, 와이어들(1080)이 스크린 인쇄 리소그래피 프로세스와 같은 프로세스를 통하여 형성될 수 있다 (도 10G). 와이어들 형성 후에, fired 알루미늄 페이스트 접촉(1082)이 제1 및 제2 접촉 영역(1010a,1016a)상에 형성될 수 있다.
상기 실시예가 표면층(1006)을 사용하는 것을 포함할 지라도, 본 발명의 패터닝된 어셈블리(1020)이 입자들을 선택적으로 도입하기 위하여 표면층(1006) 대신 또는 표면층에 추가하여 사용될 수 있다.
입자들을 태양전지의 특정 영역에의 도입을 도입 및 조절하기 위한 시스템들 및 방법들이 개시된다. 본 발명은 본원에서 특정 태양전지 제조 시스템들, 특정 유형들의 입자 소스, 특정 유형들의 태양전지, 특정한 목적을 위한 특정한 환경들에서 특정한 수행들의 맥락에서 설명되었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 당업자는 이의 유용성이 이에 한정되지 않는다는 것과 본 발명은 임의의 수의 목적을 위하여 임의의 수의 환경에서 유용하게 수행될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 따라서, 하기 청구항들은 본원에 개시된 본 발명의 전체 넓이 및 정신을 고려하여 이해되어져야 한다.

Claims (28)

  1. 입자 소스(particle source)를 갖는 챔버에 태양전지를 배치하는 단계;
    개구(aperture), 및 상기 입자 소스와 상기 태양전지 사이의 어셈블리 세그먼트(assembly segment)를 포함하는 패터닝된(patterned) 어셈블리를 배치하는 단계; 및
    제1 영역의 외부 영역으로 제1형 도펀트의 도입을 최소화하면서, 상기 개구를 통하여 이동하는 상기 제1형 도펀트들을 상기 태양전지의 상기 제1 영역으로 선택적으로 주입하는 단계로서, 상기 태양전지의 상기 제1 영역은 상기 패터닝된 어셈블리의 상기 개구와 정렬되며, 상기 제1 영역의 외부 영역은 상기 패터닝된 어셈블리의 상기 어셈블리 세그먼트와 정렬되는, 단계를 포함하는 태양전지를 제조하기 위한 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 태양전지는 n형 태양전지인 태양전지를 제조하기 위한 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 도펀트들을 상기 태양전지의 제2 영역으로 선택적으로 주입하는 단계를 더 포함하되, 주입된 제2 영역은 주입된 제1 영역과 계면을 갖는 태양전지를 제조하기 위한 방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 제1형 도펀트들은 p형 도펀트들인 태양전지를 제조하기 위한 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 제2 영역으로 주입된 상기 도펀트들은 p형 도펀트들을 포함하는 태양전지를 제조하기 위한 방법.
  6. 청구항 3에 있어서, 상기 제2 영역으로 주입된 상기 도펀트들은 n형 도펀트들을 포함하는 태양전지를 제조하기 위한 방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제1형 도펀트들은 n형 도펀트들인 태양전지를 제조하기 위한 방법.
  8. 청구항 3에 있어서, 상기 주입된 제2 영역은 상기 주입된 제1 영역에 인접하는 태양전지를 제조하기 위한 방법.
  9. 청구항 3에 있어서, 상기 주입된 제2 영역은 상기 주입된 제1 영역의 내부 부분인 태양전지를 제조하기 위한 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 주입된 제1 영역은 상기 주입된 제2 영역보다 작은 다수(majority) 캐리어 농도를 갖는 태양전지를 제조하기 위한 방법.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 어셈블리 세그먼트는 0.1mm 내지 5cm 범위의 거리에 의해 태양전지로부터 이격되는 태양전지를 제조하기 위한 방법.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 제1형 도펀트들은 3KeV 내지 800kev 범위의 에너지에서 선택적으로 주입되는 태양전지를 제조하기 위한 방법.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 제1형 도펀트들을 선택적으로 주입하는 단계는 빔에서 이동하는 상기 제1형 도펀트들을 선택적으로 주입하는 단계를 포함하고, 상기 빔은 2mA 또는 그 이상의 빔 전류를 갖는 태양전지를 제조하기 위한 방법.
  14. 청구항 1에 있어서, 태양전지의 상기 제1 영역으로 주입된 상기 제1형 도펀트들의 도오즈(dose)는 1x1014/cm2 내지 1x1017/cm2 인 태양전지를 제조하기 위한 방법.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 태양전지의 측면 표면을 상기 패터닝된 어셈블리의 측면 표면으로 접촉하는 단계, 및 상기 제1 영역 및 상기 개구를 정렬하는 단계를 더 포함하는 태양전지를 제조하기 위한 방법.
  16. 청구항 1에 있어서, 상기 패터닝된 어셈블리는 바이어스되는(biased) 태양전지를 제조하기 위한 방법.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 태양전지에 대해 상기 패터닝된 어셈블리를 병진(translating)시키는 단계; 및
    상기 제1 영역으로 제2형 도펀트들의 도입을 최소화하면서, 상기 개구를 통하여 이동하는 제2형 도펀트들을 상기 태양전지의 제2 영역으로 선택적으로 주입하는 단계로서, 상기 태양전지의 상기 제2 영역은 상기 패터닝된 어셈블리의 상기 개구와 정렬되는, 단계를 더 포함하는 태양전지를 제조하기 위한 방법.
  18. 입자 소스(particle source)를 갖는 챔버에 태양전지를 배치하는 단계;
    상기 입자 소스와 상기 태양전지 사이에 제1 개구(aperture)를 포함하는 패터닝된 어셈블리(patterned assembly)를 배치하는 단계;
    상기 제1 개구를 통하여 이동하는 제1형 도펀트들을 상기 태양전지의 제1 영역으로 선택적으로 주입하는 단계로서, 상기 태양전지의 상기 제1 영역은 상기 패터닝된 어셈블리의 상기 제1 개구와 정렬되는, 단계; 및
    제1형 도펀트들을 상기 제1 영역의 내부 부분에 위치되는 태양전지의 제2 영역으로 선택적으로 주입하는 단계를 포함하는 태양전지를 제조하기 위한 방법.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 제2 영역에서 다수 캐리어의 농도는 상기 제1 영역에서 다수 캐리어의 농도보다 큰 태양전지를 제조하기 위한 방법.
  20. 청구항 19에 있어서, 상기 제1형 도펀트들을 상기 제2 영역으로 선택적으로 주입하는 단계는 상기 제2 개구를 통하여 이동하는 상기 제1형 도펀트들을 선택적으로 주입하는 단계를 포함하는 태양전지를 제조하기 위한 방법.
  21. 입자 소스(particle source)를 갖는 챔버에 태양전지를 배치하는 단계;
    상기 입자 소스와 상기 태양전지 사이에 적어도 하나의 제1 개구(aperture)를 포함하는 제1 패터닝된 어셈블리(patterned assembly)를 배치하는 단계;
    상기 적어도 하나의 제1 개구를 통하여 상기 태양전지의 제1 영역으로 제1형 도펀트들을 선택적으로 주입하는 단계;
    상기 제1 패터닝된 어셈블리를 제거하고, 상기 입자 소스와 상기 태양전지 사이에 적어도 하나의 제2 개구를 포함하는 제2 패터닝된 어셈블리를 배치하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 제2 개구를 통하여 이동하는 제2형 도펀트들을 상기 태양전지의 제2 영역으로 선택적으로 주입하는 단계를 포함하는 태양전지를 제조하기 위한 방법.
  22. 청구항 21에 있어서, 상기 제1형 도펀트들 및 상기 제2형 도펀트들은 반대 유형 도펀트들인 태양전지를 제조하기 위한 방법.
  23. 청구항 21에 있어서, 상기 제1형 도펀트들 및 상기 제2형 도펀트들은 동일한 유형의 도펀트들인 태양전지를 제조하기 위한 방법.
  24. 입자 소스를 갖는 챔버에 태양전지를 배치하는 단계;
    상기 입자 소스와 상기 태양전지 사이에 0.1mm 내지 5cm 범위의 거리에 의해 상기 태양전지로부터 이격되고 개구(aperture) 및 어셈블리(assembly) 세그먼트를 포함하는 패터닝된 어셈블리를 배치하는 단계;
    상기 패터닝된 어셈블리의 상기 개구로 정렬한 태양전지의 제1 영역을 선택적으로 식각하는 단계; 및
    상기 패터닝된 어셈블리의 상기 개구를 통해 제1형 도펀트들을 상기 제1 영역으로 선택적으로 주입하는 단계를 포함하는 태양전지를 제조하기 위한 방법.
  25. 입자들(particles)을 발생시키기 위한 소스(source);
    태양전지; 및
    상기 소스와 상기 태양전지 사이에 위치되는 패터닝된 어셈블리(patterned assembly)로서, 얼라이너(aligner), 적어도 하나의 개구(aperture), 및 적어도 하나의 어셈블리 세그먼트를 갖고, 상기 얼라이너는 상기 패터닝된 어셈블리 및 상기 태양전지를 정렬하고, 상기 개구는 상기 태양전지의 내부 부분으로 정렬되고, 상기 어셈블리 세그먼트는 상기 태양전지의 주변으로 정렬되는, 상기 패터닝된 어셈블리를 포함하고,
    상기 태양전지쪽으로 향하는 상기 입자들의 제1 서브세트는 상기 개구를 통과하여 상기 태양전지의 내부에 도달하고 상기 태양전지쪽으로 향하는 상기 제1 서브세트와 상이한 상기 입자들의 제2 서브세트는 상기 어셈블리 세그먼트상에 입사되어 상기 태양전지의 주변에 도달하는 것이 방지되는 태양전지를 제조하기 위한 장치.
  26. 청구항 25에 있어서, 상기 얼라이너는 상기 태양전지의 측면 표면의 적어도 일부분에 접촉하는 표면인 태양전지를 제조하기 위한 장치.
  27. 청구항 25에 있어서, 상기 얼라이너는 상기 태양전지를 정렬하기 위하여 상기 태양전지의 레지스트레이션 포인트(registration point)와 함께 동작하는 레지스트레이션 포인트인 태양전지를 제조하기 위한 장치.
  28. 청구항 25에 있어서, 상기 패터닝된 어셈블리는 0.1mm 내지 5cm 범위의 거리에 의해 상기 태양전지로부터 이격되는 태양전지를 제조하기 위한 장치.
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