KR101624979B1 - Method for manufacturing solar cell, and solar cell manufactured by the same method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실리콘 기판으로부터 태양전지소자를 제조하는 태양전지소자의 제조방법 및 그 방법에 의하여 제조된 태양전지소자에 관한 것이다.
본 발명은 제1반도체특성을 가지는 실리콘 기판으로서, 상기 제1반도체특성과 같은 특성을 가지는 하나 이상의 제1반도체층과, 상기 제1반도체특성과 다른 제2반도체특성을 가지는 하나 이상의 제2반도체층이 저면에 형성되는 실리콘 기판과; 상기 제1반도체층 및 상기 제2반도체층과 각각 전기적으로 연결되도록 형성된 제1전극층 및 제2전극층과; 상기 실리콘 기판의 상면에 형성된 반사방지막을 포함하는 태양전지소자의 제조방법으로서, 상기 반사방지막의 형성 전에 상기 실리콘 기판의 상면에 다수의 미세요철들을 형성하기 위하여 습식식각공정을 거치는 요철형성단계와; 상기 요철형성단계 중 또는 상기 요철형성단계 후에 상기 기판의 저면을 평탄화하는 평탄화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지소자의 제조방법을 개시한다.The present invention relates to a solar cell, and more particularly, to a method of manufacturing a solar cell element from a silicon substrate and a solar cell element manufactured by the method.
The present invention provides a silicon substrate having a first semiconductor property, comprising: at least one first semiconductor layer having the same characteristics as the first semiconductor characteristic; and at least one second semiconductor layer having a second semiconductor characteristic different from the first semiconductor characteristic A silicon substrate formed on the bottom surface; A first electrode layer and a second electrode layer formed to be electrically connected to the first semiconductor layer and the second semiconductor layer, respectively; The method of manufacturing a solar cell device according to any one of claims 1 to 3, further comprising the steps of: forming a plurality of fine irregularities on the silicon substrate before the formation of the antireflection film; And a planarizing step of planarizing the bottom surface of the substrate during the step of forming irregularities or after the step of forming irregularities.
Description
본 발명은 태양전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실리콘 기판으로부터 태양전지소자를 제조하는 태양전지소자의 제조방법 및 그 방법에 의하여 제조된 태양전지소자에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell, and more particularly, to a method of manufacturing a solar cell element from a silicon substrate and a solar cell element manufactured by the method.
태양전지(solar cell)란 광전효과의 하나인 광기전력효과를 응용하여 기전력을 발생시킨 전지를 말한다.The term "solar cell" refers to a cell that generates an electromotive force by applying a photovoltaic effect, which is one of the photoelectric effects.
태양전지는 기판의 재질에 따라 실리콘계 태양전지, 화합물 반도체 태양전지, 화합물 또는 적층형 태양전지로 분류된다. 여기서 실리콘계 태양전지는 다시 단결정 실리콘 및 다결정 실리콘과 같은 결정계 실리콘 태양전지 및 비정질 실리콘 태양전지로 구분된다.The solar cell is classified into a silicon solar cell, a compound semiconductor solar cell, a compound or a laminated solar cell according to the material of the substrate. Here, the silicon-based solar cell is further divided into crystalline silicon solar cells and amorphous silicon solar cells such as single crystal silicon and polycrystalline silicon.
태양전지의 효율은 기판의 반사율 등 여러 가지 변수들에 의하여 결정되며 빛을 받는 표면에서의 빛의 반사, 즉 반사율을 최소화함으로써 극대화할 수 있다.The efficiency of the solar cell is determined by various parameters such as the reflectance of the substrate and can be maximized by minimizing the reflection of light on the receiving surface, that is, the reflectance.
그리고 제조비용이 저가인 결정계 실리콘 태양전지 분야에서도 태양전지의 효율을 향상시키기 위하여 빛의 반사율을 최소화하기 위한 다양한 방안들이 연구되고 있다.In order to improve the efficiency of the solar cell, a variety of methods for minimizing the reflectance of light are also being studied in the crystalline silicon solar cell, which is low in manufacturing cost.
한편 종래의 태양전지제조방법은 다수의 요철들을 기판의 수광면, 즉 상면에 형성하는 요철형성단계를 통하여 빛의 반사율을 최소화하고 있다.On the other hand, in the conventional solar cell manufacturing method, the reflectance of light is minimized through the steps of forming concavities and convexities on the light-receiving surface of the substrate, that is, the top surface.
그런데 종래의 태양전지의 제조방법에 있어서, 요철형성단계가 습식식각공정을 포함하는 경우 요청형성단계의 수행시 기판의 상면은 물론 기판의 저면에도 식각이 이루어져 기판의 저면에도 원하지 않는 미세요철이 형성되는 문제점이 있다.However, in the conventional method of manufacturing a solar cell, when the unevenness forming step includes a wet etching step, etching is performed not only on the upper surface of the substrate but also on the lower surface of the substrate during the request forming step to form undesired fine irregularities on the bottom surface of the substrate .
따라서 종래의 태양전지의 제조방법은 요철형성단계 중 습식식각공정을 포함하는 경우 기판의 저면에 요철형성을 방지하기 위한 마스크를 형성하여 기판의 저면에 요철을 형성하는 것을 방지하였다.Therefore, in the conventional solar cell manufacturing method, when a wet etching process is included in the step of forming irregularities, a mask for preventing the formation of irregularities on the bottom surface of the substrate is formed to prevent the irregularities on the bottom surface of the substrate.
그러나 상기와 같이 기판의 저면에 마스크를 형성한 후 다시 제거함으로써 공정이 복잡하여지고 마스크 형성 및 제거에 따라서 제조비용이 증가하는 문제점이 있다.However, as described above, after the mask is formed on the bottom surface of the substrate, the process is complicated and the manufacturing cost increases due to mask formation and removal.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 습식식각공정을 포함하여 기판의 상면에 요철을 형성할 때 기판 저면에 요철형성 방지를 위한 마스크를 형성하지 않고 습식식각공정을 거치면서 기판 저면에 형성된 융기 또는 미세요철을 제거하는 평탄화단계를 추가로 수행함으로써 전체 공정을 단순화하고 제조비용을 절감할 수 있는 태양전지제조방법 및 그 방법에 의하여 제조된 태양전지를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device, which includes a wet etching step to form a concave and a convex on an upper surface of a substrate, And a flattening step of removing the raised ridges or fine irregularities is further performed, thereby simplifying the entire process and reducing the manufacturing cost, and a solar cell manufactured by the method.
본 발명의 다른 목적은 실리콘 기판표면의 빛의 반사를 최소화할 수 있는 태양전지소자의 제조방법 및 그 제조방법에 의하여 제조된 태양전지소자를 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a solar cell element capable of minimizing light reflection on the surface of a silicon substrate and a solar cell element manufactured by the method.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은 제1반도체특성을 가지는 실리콘 기판으로서, 상기 제1반도체특성과 같은 특성을 가지는 하나 이상의 제1반도체층과, 상기 제1반도체특성과 다른 제2반도체특성을 가지는 하나 이상의 제2반도체층이 저면에 형성되는 실리콘 기판과; 상기 제1반도체층 및 상기 제2반도체층과 각각 전기적으로 연결되도록 형성된 제1전극층 및 제2전극층과; 상기 실리콘 기판의 상면에 형성된 반사방지막을 포함하는 태양전지소자의 제조방법으로서, 상기 반사방지막의 형성 전에 상기 실리콘 기판의 상면에 다수의 미세요철들을 형성하기 위하여 습식식각공정을 거치는 요철형성단계와; 상기 요철형성단계 중 또는 상기 요철형성단계 후에 상기 기판의 저면을 평탄화하는 평탄화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지소자의 제조방법을 개시한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a silicon substrate having a first semiconductor characteristic, comprising: at least one first semiconductor layer having the same characteristics as the first semiconductor characteristic; A silicon substrate on which at least one second semiconductor layer having a second semiconductor characteristic different from the first semiconductor characteristic is formed on a bottom surface; A first electrode layer and a second electrode layer formed to be electrically connected to the first semiconductor layer and the second semiconductor layer, respectively; The method of manufacturing a solar cell device according to any one of claims 1 to 3, further comprising the steps of: forming a plurality of fine irregularities on the silicon substrate before the formation of the antireflection film; And a planarizing step of planarizing the bottom surface of the substrate during the step of forming irregularities or after the step of forming irregularities.
상기 요철형성단계는 상기 습식식각공정만으로 수행될 수 있다.The step of forming the concavities and convexities may be performed only by the wet etching process.
상기 요철형성단계는 상기 기판을 산성수용액으로 식각하여 기판의 외면에 다수의 제1요철들을 형성하는 제1요철형성단계와; 상기 제1요철형성단계를 통해 상기 제1요철들이 형성된 기판의 외면 중 반사방지막이 형성될 수광면을 건식식각하여 상기 제1요철보다 크기가 작은 제2요철들을 형성하는 제2요철형성단계를 포함하며, 상기 평탄화단계는 상기 제2요철형성단계 전 또는 상기 제2요철형성단계 후에 수행될 수 있다.Forming a plurality of first irregularities on an outer surface of the substrate by etching the substrate with an acidic aqueous solution; Forming a second irregularity forming step of forming second irregularities smaller than the first irregularities by dry etching the light receiving surface on the outer surface of the substrate on which the first irregularities are formed through the first irregularities forming step, And the planarizing step may be performed before the second irregularity forming step or after the second irregularity forming step.
상기 요철형성단계는, 기판의 표면에서 표면손상을 습식식각에 의하여 제거하는 표면손상제거단계와, 기판의 수광면을 건식식각하여 미세요철들을 형성하는 미세요철형성단계를 포함하며, 상기 평탄화단계는 상기 미세요철형성단계 전 또는 상기 미세요철형성단계 후에 수행될 수 있다.The step of forming concavities and convexities includes a surface damage removing step of removing surface damage from a surface of the substrate by wet etching and a fine concavity and convexity forming step of dry etching the light receiving surface of the substrate to form fine irregularities, May be performed before the fine unevenness forming step or after the fine unevenness forming step.
상기 평탄화단계는 습식식각에 의하여 수행될 수 있다.The planarization step may be performed by wet etching.
상기 평탄화단계는 식각가스를 플라즈마화하여 건식식각에 의하여 수행될 수 있다.The planarizing step may be performed by dry etching by converting the etching gas into plasma.
상기 건식식각에 사용되는 식각가스는 염소(Cl)계 가스, 불소(F)계 가스, 브롬(Br)계 가스 및 산소(O2)계 가스 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The etching gas used for the dry etching may include at least one of a chlorine (Cl) gas, a fluorine (F) gas, a bromine (Br) gas and an oxygen (O 2 ) gas.
상기 제2요철형성단계는 다수개의 기판들을 트레이에 적재하고 상기 트레이 상에 다수개의 개구부들이 형성된 개구부재를 복개한 상태에서 수행될 수 있다.The second concavity and convexity forming step may be performed in a state where a plurality of substrates are stacked on a tray and an opening member having a plurality of openings formed on the tray is covered.
상기 실리콘 기판은 단결정 실리콘 기판 또는 다결정 실리콘 기판일 수 있다.The silicon substrate may be a single crystal silicon substrate or a polycrystalline silicon substrate.
상기 제1반도체특성은 p형 및 n형 중 어느 하나이며, 상기 제2반도체특성은 n형 및 p형 중 나머지 하나일 수 있다.The first semiconductor characteristic may be one of p-type and n-type, and the second semiconductor characteristic may be one of n-type and p-type.
상기 실리콘 기판의 저면에 상기 제1반도체층 및 상기 제2반도체층을 형성하는 반도체층형성단계와; 상기 실리콘 기판의 상면에 상기 반사방지막을 형성하는 반사방지막형성단계와; 상기 제1전극층 및 상기 제2전극층을 형성하는 전극층형성단계를 포함하며, 상기 요철형성단계는 상기 반도체층형성단계 전에 또는 후에 수행될 수 있다.A semiconductor layer forming step of forming the first semiconductor layer and the second semiconductor layer on the bottom surface of the silicon substrate; Forming an antireflection film on an upper surface of the silicon substrate; And the electrode layer forming step of forming the first electrode layer and the second electrode layer, wherein the step of forming irregularities may be performed before or after the semiconductor layer forming step.
본 발명은 또한 상기와 같은 태양전지소자의 제조방법에 의하여 제조된 태양전지소자를 개시한다.The present invention also discloses a solar cell element manufactured by the above-described method for manufacturing a solar cell element.
본 발명에 따른 태양전지제조방법 및 그 방법에 의하여 제조된 태양전지는 기판의 상면에 미세요철을 형성하는 요철형성단계가 습식식각공정을 포함하는 경우 기판의 저면에 요철형성 방지를 위한 마스크를 형성하지 않고 습식식각공정을 거치면서 기판 저면에 형성된 융기 또는 미세요철을 제거하는 평탄화단계를 추가로 수행함으로써 공정을 단순화하고 제조비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.The method for manufacturing a solar cell according to the present invention and the solar cell according to the present invention are characterized in that when the step of forming irregularities on the upper surface of the substrate includes a wet etching step, a mask for preventing the formation of irregularities is formed on the bottom surface of the substrate The planarization step of removing the ridges or fine irregularities formed on the bottom surface of the substrate while performing the wet etching process is further performed to simplify the process and reduce the manufacturing cost.
특히 종래의 태양전지제조방법은 미세요철을 형성하는 요철형성단계에서 습식식각공정 수행시 기판의 저면에 요철이 형성되는 것을 방지하기 위하여 기판의 저면에 마스크를 형성하고 습식식각공정 수행 후에 마스크를 제거하여야 하므로 마스크 형성공정 및 제거공정의 추가로 전체공정의 번거로운 문제점이 있었다.Particularly, in a conventional solar cell manufacturing method, a mask is formed on the bottom surface of the substrate to prevent unevenness on the bottom surface of the substrate during the wet etching process in the step of forming irregularities to form fine irregularities, There is a problem in that the entire process is troublesome in addition to the mask forming process and the removing process.
이에 비하여 본 발명은 기판의 저면에 대한 마스크 형성없이 습식식각공정에서 기판의 저면에 형성된 융기(또는 미세요철)를 제거하는 평탄화단계를 추가로 수행함으로써 종래기술에 비하여 전체공정을 간소화할 수 있는 이점이 있다. In contrast, the present invention is advantageous in that the entire process can be simplified compared to the prior art by further performing a planarization step of removing the ridges (or fine irregularities) formed on the bottom surface of the substrate in the wet etching process without forming a mask on the bottom surface of the substrate .
더 나아가 종래기술의 경우 기판의 저면에 식각방지를 위한 마스크가 형성되어 있으므로 기판의 저면에 표면손상이 그대로 잔존하여 후속공정에 영향을 미치게 되나, 본 발명은 마스크 형성 및 제거공정 없이 기판의 저면에 대한 평탄화단계를 추가로 수행함으로써 기판의 저면에 잔존하는 표면손상을 온전히 제거할 수 있는 이점이 있다.Furthermore, since the mask for preventing etching is formed on the bottom surface of the substrate in the prior art, the surface damage remains on the bottom surface of the substrate, thereby affecting the subsequent process. However, There is an advantage that the surface damage remaining on the bottom surface of the substrate can be completely removed by further performing the planarization step for the substrate.
또한 본 발명에 따른 태양전지소자의 제조방법은 습식에 의한 제1요철형성단계에 의하여 1차로 요철을 형성하고, 건식, 즉 건식식각에 의한 제2요철형성단계에 의하여 2차로 미세요철을 형성함으로써 태양전지소자의 실리콘 기판의 반사율을 현저하게 감소시켜 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.The method of manufacturing a solar cell device according to the present invention may include forming first concave and convex portions by the first convexo-concave forming step by wetting and second concave concave and convex forming by dry, that is, second concave-convex forming by dry etching There is an advantage that the reflectance of the silicon substrate of the solar cell element can be remarkably reduced and the efficiency of the solar cell can be improved.
특히 제1요철형성단계를 고온에서 수행되는 알칼리수용액을 사용하지 아니하고 저온에서 수행되는 산성수용액을 사용하여 수행함으로써 공정의 재현성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.In particular, the first unevenness forming step is advantageous in that the reproducibility and reliability of the process can be improved by carrying out the step of forming the unevenness using an acidic aqueous solution which is carried out at a low temperature without using an alkali aqueous solution which is carried out at a high temperature.
또한 상기 제1요철형성단계에서 식각된 실리콘 기판의 실제표면적 및 이상면적의 면적비를 1.2~3.2로 함으로써 표면처리에 의한 반사율 저감을 극대화할 수 있는 이점이 있다.In addition, the area ratio of the actual surface area and the abnormal area of the silicon substrate etched in the first concavity and convexity formation step is set to 1.2 to 3.2, which is advantageous in maximizing the reduction of the reflectance due to the surface treatment.
또한 본 발명에 따른 태양전지소자의 제조방법은 습식에 의한 요철을 형성하는 제1요철형성단계를 포함함으로써 미세요철 형성을 위한 건식식각에 의한 공정시간을 단축시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, the method for manufacturing a solar cell element according to the present invention has an advantage of shortening a process time by dry etching for forming fine irregularities by including a first irregularity forming step of forming irregularities by wet etching.
또한 본 발명에 따른 태양전지소자의 제조방법은 습식에 의한 요철을 형성하는 제1요철형성단계를 포함함으로써 건식식각에 의한 제2요철형성단계에서 복수개의 기판들을 식각하는 경우 가장자리 쪽에 위치된 기판의 색차(color difference)를 개선할 수 있는 이점이 있다.Further, the method of manufacturing a solar cell device according to the present invention includes a first irregularity forming step of forming irregularities by wet etching, so that when a plurality of substrates are etched in the second irregularity forming step by dry etching, There is an advantage that the color difference can be improved.
도 1은 본 발명에 따른 태양전지소자의 제조방법을 보여주는 공정도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 도 1의 태양전지제조방법의 요철형성단계의 실시예 2 및 실시예 3의 공정도들이다.
도 3은 도 1의 태양전지소자의 저면을 보여주는 저면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 1의 태양전지소자의 제조방법에 대응되는 상태를 보여주는 단면도들이다.
도 5는 도 2b의 태양전지소자의 제조방법 중 요철형성단계의 제1요철형성단계에 의하여 1차로 표면처리된 기판을 보여주는 일부 단면도이다.
도 6은 도 2b의 태양전지소자의 제조방법 중 요철형성단계의 제1요철형성단계에 의하여 요철이 형성된 상태를 보여주는 개념도이다.
도 7a 내지 도 7c는 도 1의 태양전지소자의 제조방법의 다른 예에 대응되는 상태를 보여주는 단면도들이다.1 is a process diagram showing a method of manufacturing a solar cell device according to the present invention.
FIGS. 2A and 2B are process charts of Example 2 and Example 3 of the roughening step of the solar cell manufacturing method of FIG. 1, respectively.
3 is a bottom view showing the bottom surface of the solar cell element of FIG.
4A to 4D are cross-sectional views illustrating states corresponding to the method of manufacturing the solar cell element of FIG.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a substrate that has been first surface-treated by the first irregularities forming step in the step of forming irregularities in the method of manufacturing the solar cell element of FIG. 2B.
FIG. 6 is a conceptual view showing a state in which irregularities are formed by the first irregularities forming step of the irregularities forming step in the manufacturing method of the solar cell element of FIG. 2b.
7A to 7C are cross-sectional views showing states corresponding to another example of the method of manufacturing the solar cell element of FIG.
이하 본 발명에 따른 태양전지소자의 제조방법 및 그 제조방법에 의하여 제조된 태양전지에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method for manufacturing a solar cell device according to the present invention and a solar cell fabricated by the method will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 명세서에 첨부된 도면들은 설명의 편의상 단면표시인 해칭을 생략하였으며, 치수 등을 실제와 다르게 표시하였다.For convenience of description, hatching, which is a sectional view, is omitted in the drawings attached to the present specification, and dimensions and the like are displayed differently from actual ones.
도 1은 본 발명에 따른 태양전지소자의 제조방법을 보여주는 공정도이고, 도 3은 도 1의 태양전지소자의 저면을 보여주는 저면도이고, 도 4a 내지 도 4d는 도 1의 태양전지소자의 제조방법에 대응되는 상태를 보여주는 단면도들이다.1 is a bottom view showing a bottom surface of the solar cell element of FIG. 1, and FIGS. 4A to 4D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the solar cell element of FIG. 1 As shown in Fig.
본 발명에 따른 태양전지소자의 제조방법은 도 1 내지 도 4d에 도시된 바와 같이, 반도체층형성단계(S110)와; 요철형성단계(S120)와; 평탄화단계(S230)와; 반사방지막형성단계(S140)와; 전극층형성단계(S150)를 포함하여 구성된다.A method of manufacturing a solar cell device according to the present invention includes forming a semiconductor layer (S110) as shown in FIGS. 1 to 4D; A concavity and convexity formation step (S120); A planarization step S230; Anti-reflection film formation step S140; And an electrode layer forming step (S150).
본 발명에 따른 태양전지소자의 제조방법에 의하여 제조되는 태양전지소자는 빛을 수광하는 표면적을 늘리기 위하여 수광면인 기판의 상면에 전극을 형성하지 않고 저면에 두 전극을 형성한 소위 IBC (interdigitated back contact) 태양전지소자로서, 도 4d에 도시된 바와 같이, 저면에 제1반도체특성을 가지는 하나 이상의 제1반도체층(111) 및 제2반도체특성을 가지는 하나 이상의 제2반도체층(112)이 형성되며 제1반도체특성을 가지는 실리콘 기판(110)과; 제1반도체층(111) 및 제2반도체층(112)과 각각 전기적으로 연결되도록 형성된 제1전극층(210) 및 제2전극층(220)과; 실리콘 기판(110)의 상면에 형성된 반사방지막(120)을 포함하여 구성된다.A solar cell device manufactured by the method of manufacturing a solar cell device according to the present invention has a so-called interdigitated back (IBC) structure in which two electrodes are formed on the bottom surface of the substrate, 4D, a
여기서 실리콘 기판(110)은 단결정 또는 다결정과 같이 결정계 실리콘 기판으로서 불순물이 도핑된 n형 반도체특성 또는 p형 반도체 특성 중 어느 하나의 특성을 가진다.Here, the
상기 실리콘 기판(110)은 다양한 제조방법에 의하여 제조될 수 있으며, 예를 들면 실리콘 잉곳(ingot)으로부터 와이어 소(wire saw)와 같은 장치로 슬라이싱하여 실리콘 기판(110)을 가공하여 제조될 수 있다.The
이때 상기 실리콘 기판(110)은 설계 조건에 따라서 다양한 두께를 가질 수 있으며, 약 100㎛~400㎛의 두께를 가질 수 있다.
At this time, the
이하 본 발명에 따른 태양전지소자의 제조방법에 관하여 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a solar cell device according to the present invention will be described in detail.
1. 반도체층형성단계(1. Semiconductor layer formation step ( S110S110 ))
상기 반도체층형성단계(S110)는 IBC 태양전지소자를 이루도록 실리콘 기판(110)의 저면에 제1반도체층(111) 및 제2반도체층(112)을 형성하는 단계이다.The semiconductor layer forming step S110 is a step of forming a
상기 제1반도체층(111) 및 제2반도체층(112)은 p형 및 n형에서 선택되어 각각 서로 반대의 반도체특성을 가지며, 제1반도체층(111)이 p형을 가지는 경우 제2반도체층(112)은 반대의 반도체특성인 n형을 가진다.The
상기 제1반도체층(111) 및 제2반도체층(112)은 도 4a에 도시된 바와 같이, 반도체공정에 의하여 형성됨을 특징으로 하며, 증착 및 식각 등의 반도체공정을 수회 반복하여 실리콘 기판(110)의 저면에 형성된다.The
한편 상기 제1반도체층(111) 및 제2반도체층(112)의 형성순서는 바뀔 수 있으며 각 반도체층(111, 112)의 형성을 위한 불순물은 다양한 재질이 사용될 수 있으며, 불순물의 확산방법 또한 다양한 방법이 사용될 수 있다.Meanwhile, the order of forming the
그리고 상기 제1반도체층(111) 및 제2반도체층(112)은 실리콘 기판(110)의 상면을 통하여 빛을 수광할 때 기전력이 발생할 수 있도록 서로 적층되지 않고 실리콘 기판(110)의 표면방향으로 간격을 두고 형성된다.The
또한 상기 제1반도체층(111)은 실리콘 기판(110)보다 불순물의 농도가 높게 형성됨이 바람직하며, 즉 실리콘 기판(110)보다 불순물의 농도가 높은 p+ 또는 n+로 형성됨이 바람직하다.
The
2. 요철형성단계2. Unevenness formation step
상기 요철형성단계(S120)는 빛에 대한 반사율을 낮추기 위하여 기판(110)의 수광면에 다수의 미세요철(20)을 형성하는 단계로서, 습식식각공정 만으로 수행되거나, 습식식각 및 건식식각의 조합에 의하여 수행될 수 있다.
The concavity and convexity forming step S120 is a step of forming a plurality of fine concavities and
1) 요철형성 실시예 1 (1) Unevenness Formation Example 1 ( 습식식각공정에In the wet etching process 의해서만 수행) Only performed by
상기 요철형성단계(S120)가 습식식각공정 만으로 수행되는 경우 알칼리 수용액 또는 산성 수용액에 의하여 수행될 수 있다.If the unevenness forming step (S120) is performed by a wet etching process alone, it may be performed by an aqueous alkali solution or an aqueous acid solution.
이때 상기 실리콘 기판이 단결정 실리콘인 경우에는 알칼리 수용액에 의하여 수행되며, 다결정 실리콘의 경우 HF 및 HNO3 혼합수용액과 같은 산성수용액에 의하여 수행됨이 바람직하다.
At this time, if the silicon substrate is monocrystalline silicon, it is performed by an aqueous alkali solution, and in the case of polycrystalline silicon, it is preferably performed by an acidic aqueous solution such as a mixed aqueous solution of HF and HNO 3 .
2) 요철형성 실시예 2 (2) Unevenness Formation Example 2 ( 습식식각공정Wet etching process 및 And 건식식각공정의Of the dry etching process 조합 1) Combination 1)
도 2a는 도 1의 태양전지제조방법의 요철형성단계의 실시예 2의 공정도이다.2A is a process diagram of Embodiment 2 of the step of forming concavities and convexities in the solar cell manufacturing method of FIG.
한편 상기 요철형성단계(S120)는 습식식각 및 건식식각의 조합의 일 예로서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(110)의 표면에서 표면손상을 습식식각에 의하여 제거하는 표면손상제거단계(S210)와, 기판(110)의 외면 중 반사방지막(120)이 형성될 기판(110)의 수광면, 즉 상면을 건식식각하여 제2요철(20)들과 같은 다수의 미세요철들을 형성하는 미세요철형성단계(S220)를 포함한다.Meanwhile, the concavity and convexity forming step S120 may be a combination of wet etching and dry etching. As shown in FIG. 2A, the concavity and convexity forming step S120 may include a step of removing a surface damage from the surface of the
상기 표면손상제거단계(S210)는 결정계 실리콘 기판(110)의 제조를 위한 슬라이싱 과정에서 데미지가 발생하는바 산성수용액 또는 알칼리수용액으로 데미지를 제거하는 단계이다.The surface damage removing step (S210) is a step of removing damage with an acidic aqueous solution or an alkaline aqueous solution, which is damaged in a slicing process for manufacturing the crystalline silicon substrate (110).
여기서 상기 산성수용액은 HNO3 및 HF의 혼합수용액, HNO3, HF 및 CH3COOH (또는 탈이온수)가 사용될 수 있다. 여기서 혼합수용액의 H2O의 비율은 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자의 선택에 의하여 정해진다.Here, the acidic aqueous solution may be a mixed aqueous solution of HNO 3 and HF, HNO 3 , HF and CH 3 COOH (or deionized water). Wherein the ratio of H 2 O in the mixed aqueous solution is determined by the choice of one of ordinary skill in the art to which the present invention pertains.
그리고 상기 기판손상처리단계는 알칼리수용액의 경우 약 80℃~90℃에서 약 15분~25분 정도 수행될 수 있다. 여기서 상기 알칼리수용액은 NaOH 또는 KOH가 사용되며, IPA(2-isopropyl-alcohol)가 추가로 혼합될 수 있다.The substrate damage treatment step may be performed at about 80 ° C to 90 ° C for about 15 minutes to about 25 minutes in the case of an alkaline aqueous solution. Here, NaOH or KOH is used as the alkali aqueous solution, and IPA (2-isopropyl-alcohol) may be further mixed.
특히 상기 기판손상처리단계는 실리콘 기판이 단결정인 경우 알칼리수용액을 사용하고, 다결정인 경우 산성수용액을 사용하는 것이 바람직하다.Particularly, in the step of damaging the substrate, it is preferable to use an aqueous alkali solution when the silicon substrate is single crystal and use an acidic aqueous solution when the silicon substrate is polycrystalline.
상기 미세요철형성단계(S220)는 후술하는 실시예 3의 제2요철형성단계(S320)와 유사하게 수행되는바 자세한 설명은 생략한다.
The fine concavity and convexity forming step S220 is similar to the second concavity and convexity forming step S320 of the third embodiment described later, and a detailed description thereof will be omitted.
3) 요철형성의 실시예 3 (3) Example 3 of formation of concavity and convexity 습식식각공정Wet etching process 및 And 건식식각공정의Of the dry etching process 조합 2) Combination 2)
도 2b는 도 1의 태양전지제조방법의 요철형성단계의 실시예 3의 공정도이고, 도 5는 도 1의 태양전지소자의 제조방법 중 요철형성단계의 제1요철형성단계에 의하여 1차로 표면처리된 기판을 보여주는 일부 단면도이고, 도 6은 도 2b의 태양전지소자의 제조방법 중 요철형성단계의 제1요철형성단계에 의하여 요철이 형성된 상태를 보여주는 개념도이다. 도 5 및 도 6은 설명의 편의를 위하여 대략적으로 도시한 것으로 실제로는 식각깊이 및 최상단의 높이, 크기 등은 편차가 존재하며, 그 단면의 형상 또한 실제형상은 불규칙적이며 다양함은 물론이다.FIG. 2B is a process diagram of Embodiment 3 of the step of forming the concavo-convex of the solar cell manufacturing method of FIG. 1, FIG. 5 is a schematic view of a method of manufacturing the solar cell element of FIG. And FIG. 6 is a conceptual view showing a state in which unevenness is formed by the first irregularities forming step of the irregularities forming step in the method of manufacturing the solar cell element of FIG. 2B. FIGS. 5 and 6 are schematically shown for convenience of explanation. Actually, there are variations in the etching depth and the height, size, etc. at the top, and the shape of the cross section and the actual shape are irregular and various.
상기 요철형성단계(S120)는 도 2b에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(110)을 산성수용액으로 식각하여 실리콘 기판(110)의 외면에 다수의 제1요철(10)들을 형성하는 제1요철형성단계(S310)와; 제1요철형성단계(S310)를 통해 다수의 제1요철(10)들이 형성된 실리콘 기판(110)의 외면 중 반사방지막(120)이 형성될 실리콘 기판(110)의 상면을 건식식각하여 미세요철인 제2요철(20)을 형성하는 제2요철형성단계(S320)를 포함하여 구성될 수 있다.
2B, the
i. 제1요철형성단계(i. The first unevenness forming step ( S310S310 ))
상기 제1요철형성단계(S310)는 실리콘 기판(110)의 외면을 알칼리수용액 또는 산성수용액으로 식각하여 제1요철(10)을 형성하는 단계이다. 특히 상기 제1요철형성단계(S310)는 실리콘 기판(110)의 외면에 도 4b 및 도 5에 도시된 바와 같은 다수개의 제1요철(10)들을 형성하는 것을 목적으로 한다.The first concavity and convexity forming step S310 is a step of forming the first concavity and
여기서 제1요철형성단계(S310)에서 산성수용액을 사용하는 경우 알칼리수용액을 사용하는 것보다 반사방지막(120)이 형성될 실리콘 기판(110)의 상면에 대한 더 낮은 반사율의 확보가 가능하여 빛의 수광량을 증가시켜 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.In the case where the acidic aqueous solution is used in the first concavity and convexity formation step S310, it is possible to secure a lower reflectance on the upper surface of the
또한 제1요철형성단계(S310)에서 알칼리수용액을 사용하는 경우 실리콘 기판(110)의 재질에 대한 의존성이 큰데 산성수용액을 사용하는 경우 실리콘 기판(110)의 재질에 대한 의존성을 감소시킬 수 있다.In addition, when the alkaline aqueous solution is used in the first concavity and convexity formation step S310, the dependency of the
상기 제1요철형성단계(S310)에서 사용되는 산성수용액은 HNO3 및 HF를 포함하는 수용액이 사용될 수 있으며, 그 질량비, 농도 등은 식각온도, 식각깊이 등을 고려하여 결정된다.An aqueous solution containing HNO 3 and HF may be used as the acidic aqueous solution used in the first irregularity formation step (S310), and the mass ratio and concentration thereof are determined in consideration of the etching temperature, etching depth, and the like.
상기 제1요철형성단계(S310)에서 사용되는 산성수용액 중 수용액 내 HNO3및 HF의 실질적 질량비가 1:1~5.5:1인 비율인 것이 바람직하다. 여기서 상기 산성수용액은 표면 활성화제 및 촉매를 추가로 포함할 수 있다. 이때 상기 기판(110)은 산성수용액이 사용됨을 고려하여 다결정 실리콘 기판인 것이 바람직하다.It is preferable that the substantial mass ratio of HNO 3 and HF in the aqueous solution in the acidic aqueous solution used in the first unevenness formation step (S310) is 1: 1 to 5.5: 1. Wherein the acidic aqueous solution may further comprise a surface activating agent and a catalyst. At this time, the
한편 상기 산성수용액은 HNO3, HF 및 CH3COOH (또는 탈이온수)를 포함하는 수용액이 사용될 수 있다.On the other hand, an aqueous solution containing HNO 3 , HF and CH 3 COOH (or deionized water) may be used as the acidic aqueous solution.
이때 상기 제1요철형성단계(S310)에 의하여 식각되는 식각깊이는 1㎛~10㎛인 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the etching depth to be etched by the first concavity and convexity forming step S310 is 1 탆 to 10 탆.
상기와 같은 제1요철형성단계(S310)는 알칼리수용액 또는 산성수용액, 바람직하게는 산성수용액이 담긴 저장조(wet station)에 롤러에 의하여 실리콘 기판(110)이 이송되면서 식각이 수행되는 인라인방식 또는 알칼리수용액 또는 산성수용액, 바람직하게는 산성수용액이 담긴 저장조(wet station)에 침지하여 식각이 수행되는 디핑방식(dipping)에 의하여 수행될 수 있다.The first unevenness forming step S310 may include an inline method or an alkaline method in which the
이때 상기 제1요철형성단계(S310)는 인라인방식에 수행될 때, 6~10℃의 온도로 1분~10분 동안 식각이 수행될 수 있다.At this time, when the first unevenness forming step S310 is performed in an in-line method, the etching may be performed at a temperature of 6 to 10 ° C for 1 minute to 10 minutes.
상기 제1요철형성단계(S310)는 디핑방식에 의하여 수행될 때, 6℃~10℃의 온도로 15~25분 동안 식각이 수행될 수 있다.When the first unevenness forming step S310 is performed by the dipping method, the first unevenness forming step S310 may be performed at a temperature of 6 ° C to 10 ° C for 15 to 25 minutes.
한편 상기 제1요철형성단계(S310)는 산성수용액과 같이 습식에 의하여 수행됨에 따라서 식각을 마친 후 실리콘 기판(110)의 표면을 건조하는 등 후속 공정을 추가로 포함할 수 있다.Meanwhile, the first concavity and convexity forming step S310 may be performed by a wet process such as an acidic aqueous solution, and may further include a subsequent process such as drying the surface of the
상기 제1요철형성단계(S310)에서 식각되어 외면에 다수개의 제1요철(10)들이 형성된 실리콘 기판(110)의 외면 중 반사방지막(120)이 형성될 상면의 실제 표면적을 실제표면적(Sr)이라 하고 상기 표면이 완전히 평면인 상태의 표면의 면적을 이상면적(Si)이라 할 때, 제1요철형성단계(S310) 후에 실리콘 기판(110)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 실제표면적(Sr) 대 이상면적(Si)의 면적비는 1.2 내지 3.2인 것이 바람직하다.It said first irregularities are etched in the forming step (S310) a plurality of first concave and convex 10 are the actual surface area of the upper surface is
상기 면적비가 1.2보다 작은 경우 요철(10) 생성의 정도가 작아 제1요철형성단계(S310)에 의한 반사율 감소가 크지 않은 문제점이 있다.If the area ratio is smaller than 1.2, the degree of the
또한 상기 면적비가 3.2보다 큰 경우 후속 단계인 제2요철형성단계(S320)에서 플라즈마에 의한 반응이 크지 않아 표면처리 효과를 감소시키는 문제점이 있다. 더 나아가 상기 면적비가 3.2보다 큰 경우 태양전지 제조방법의 후속공정인 전극형성단계(S150)에서 전극형성을 위한 금속물질의 확산을 방해하여 공극이 형성되는 등 후속 공정에 악영향을 미치는 문제점이 있다. Also, when the area ratio is larger than 3.2, there is a problem that the surface treatment effect is reduced because the reaction by the plasma is not large in the second unevenness formation step (S320) as the subsequent step. Further, when the area ratio is larger than 3.2, there is a problem that the diffusion process of the metal material for electrode formation is interrupted in the electrode forming step (S150), which is a subsequent process of the solar cell manufacturing method, and adversely affects a subsequent process such as forming voids.
iiii . 제2요철형성단계(. The second unevenness forming step ( S320S320 ))
상기 제2요철형성단계(S320)는 제1요철형성단계(S310)에서 표면처리된 실리콘 기판(110)의 외면 중 반사방지막(120)이 형성될 상면을 건식식각하여 미세요철인 제2요철(20)을 형성하는 단계이다. The second unevenness forming step S320 is a step of forming a second unevenness forming step S310 by dry etching the upper surface of the outer surface of the
특히 상기 제2요철형성단계(S320)는 실리콘 기판(110)의 상면에 도 4c에 도시된 바와 같은 다수개의 제2요철(20)들을 형성하는 것을 목적으로 한다. 여기서 상기 제2요철(20)은 제1요철(10)보다 크기가 작은 미세요철들이다. In particular, the second concavity and convexity forming step S320 is to form a plurality of
그리고 상기 제1요철(10)은 그 식각깊이가 1㎛~10㎛이고 지름이 약 2㎛~20㎛정도의 반구형 형상(이상적인 형상으로 간주하였을 때)의 홈에 의하여 형성될 수 있으며, 제2요철(20)은 대략 피라미드형상을 가지며 약 100㎚~800㎚의 크기를 가질 수 있다.The
상기 제2요철형성단계(S320)에서 수행되는 건식식각(Dry Etching)은 공정모듈을 이용하여 RIE(Reactive Ion Etching) 또는 ICP(Inductively coupled plasma)에 의하여 수행될 수 있다.The dry etching performed in the second concavity and convexity forming step S320 may be performed by reactive ion etching (RIE) or inductively coupled plasma (ICP) using a process module.
그리고 건식식각에 사용되는 식각가스는 Cl2/CF4/O2, SF6/O2, CHF3/SF6/O2, NF3, F2 및 그 혼합물이 사용될 수 있다. 이때 식각 시간은 약 수초에서 수분 정도 수행된다.The etching gas used for dry etching may be Cl 2 / CF 4 / O 2 , SF 6 / O 2 , CHF 3 / SF 6 / O 2 , NF 3 , F 2, and mixtures thereof. The etching time is about several seconds to several minutes.
그리고 상기 건식식각이 RIE에 의하여 수행되는 경우 RIE에 의한 건식식각은 미세요철인 제2요철(20)의 형성을 촉진하기 위하여 실리콘 기판(110)의 상측에 다수개의 개구부들이 형성된 개구부재를 설치하여 수행될 수 있다.When the dry etching is performed by RIE, the dry etching by RIE is performed by providing an opening member having a plurality of openings formed on the upper surface of the
이때 건식식각은 다수개의 실리콘 기판(110)들이 적재되는 트레이를 통하여 이송하여 공정모듈 내의 기판지지대 상에 적재하여 수행될 수 있다.At this time, the dry etching can be performed by transferring the
한편 상기와 같은 제2요철형성단계(S320)에 의하여 표면처리가 수행된 후의 실리콘 기판(110)의 상면은 도 4c에 도시된 바와 같다.Meanwhile, the upper surface of the
상기 제1요철형성단계(S310)에 의하여 형성된 제1요철(10)보다 작은, 즉 미세한 다수개의 제2요철(20)들이 실리콘 기판(110)의 상면에 형성된다.A plurality of
그리고 상기 제2요철(20)은 도 4c에 도시된 바와 같이, 단면이 대략 삼각형(입체적으로는 대략 피라미드) 형상을 이루며, 제1요철(10)의 정상 쪽으로 향하는 쪽의 변이 그 반대쪽 변보다 짧게 형성된다.As shown in FIG. 4C, the
한편 제1요철형성단계(S310)에서 실리콘 기판(110)은 후술하는 도 4b에 도시된 바와 같이, 산성수용액을 사용하여 즉, 습식식각에 의하여 처리되므로 제1요철(10)들이 반사방지막(120)이 형성되는 상면 및 그 반대면인 저면, 측면을 포함하는 외면 모두에 제1요철(10)들이 형성된다.
4B, the
iiiiii . . 반도체층형성단계(S110)와The semiconductor layer forming step (S110) and 관련한 요철형성단계( The related step of forming irregularities ( S120S120 )의 수행 순서)
도 7a 내지 도 7c는 도 1의 태양전지소자의 제조방법의 다른 예에 대응되는 상태를 보여주는 단면도들이다.7A to 7C are cross-sectional views showing states corresponding to another example of the method of manufacturing the solar cell element of FIG.
한편 상기 요철형성단계(S120)는 도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이, 반도체층형성단계(S110) 후에 수행되는 대신에, 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 반도체층형성단계(S110) 전에 수행될 수 있다.4A to 4D, instead of performing the step of forming a semiconductor layer (S110), the step of forming the concavities and convexities (S120) may be performed by forming a semiconductor layer (S110 ). ≪ / RTI >
상기 요철형성단계(S120)가 반도체층형성단계(S110) 후에 수행되는 예로서, 요철형성단계(S120)의 실시예 3을 들어 설명하면 다음과 같다.An example in which the concavity and convexity formation step S120 is performed after the semiconductor layer formation step S110 will be described with reference to Embodiment 3 of the concavity and convexity formation step S120.
요철형성단계(S120)인 제1요철형성단계(S310) 및 제2요철형성단계(S320)는 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 순차적으로 수행되어 제1요철(10) 및 제2요철(20)이 형성된다.The first unevenness forming step S310 and the second unevenness forming step S320 as the unevenness forming step S120 are sequentially performed as shown in FIGS. 7A and 7B to form the
한편 후술하는 반도체층형성단계(S110)에서 제1반도체층(111) 및 제2반도체층(112)이 형성된 후에는 제1반도체층(111)이 형성될 때 실리콘 기판(110)의 상면에 보호층(150)이 같이 형성되므로 보호층형성단계(S130)를 거치지 않고 바로 반사방지막형성단계(S140)가 수행될 수 있다.
On the other hand, after the
한편 본 발명에 따른 태양전지기판의 제조방법 중 요철형성단계인 제1요철형성단계 및 제2요철형성단계가 수행된 후 기판(110)의 반사율을 측정한바 기판손상처리만 수행된 경우의 반사율(%, 350nm~1050nm) 28.96보다 7.79로서 현저히 작아짐을 확인하였다.In the method of manufacturing the solar cell substrate according to the present invention, the reflectance of the
더 나아가 본 발명에 따른 태양전지소자의 제조방법 중 요철형성단계인 제1요철형성단계 및 제2요철형성단계가 수행된 후 PECVD에 의하여 반사방지막(120)이 형성된 후 반사율은 1.40이었다.
Further, in the manufacturing method of the solar cell device according to the present invention, after the first concave-convex forming step and the second concave-convex forming step, which are concave and convex forming steps, were performed, the reflectance after the formation of the
3. 평탄화단계(3. Planarization phase ( S230S230 ))
상기 평탄화단계(S230)는 요철형성단계(S120)의 수행과정에서 습식식각공정에 의하여 실리콘 기판(110)의 저면에 형성된 요철 또는 융기(예를 들면 제1요철(10)들을 제거하는 단계로서, RIE, ICP 등의 건식식각 또는 알칼리수용액 또는 산성수용액 등을 사용하는 습식식각에 의하여 수행될 수 있다.The planarization step S230 may be performed by removing the protrusions or protrusions formed on the bottom surface of the
상기 평탄화단계(S230)는 요철형성단계(S120)의 수행과정에서 습식식각공정에 의하여 실리콘 기판(110)의 저면에 형성된 요철 또는 융기를 제거하는 것을 목적으로 하는바, 요철형성단계(S120)의 습식식각공정 직후(요철형성단계 수행 중) 또는 요철형성단계(S120) 전체공정을 마친 후에 수행될 수 있다.The flattening step S230 is to remove irregularities or ridges formed on the bottom surface of the
즉, 요철형성단계(S120)의 실시예 2 또는 3의 경우, 상기 평탄화단계(S230)는 요철형성단계(S120) 중, 즉 표면손상제거단계(S210) 또는 제1요철형성단계(S310)의 수행 직후에 그리고 미세요철형성단계(S220) 또는 제2요철형성단계(S320) 수행 전에 수행되거나, 요철형성단계(S120) 수행 후에 수행될 수 있다.That is, in the case of Embodiment 2 or 3 of the concavity and convexity formation step S120, the planarization step S230 may be performed during the concavity and convexity formation step S120, that is, during the surface damage removal step S210 or the first concavity and convexity formation step S310 And may be performed immediately after the formation of the concavity and convexity and the concave-convex-concavity formation step (S220) or the second concavo-convex formation step (S320), or after the concavity and convexity formation step (S120).
예를 들면 상기 평탄화단계(S230)는 표면손상제거단계(S210) 또는 제1요철형성단계(S310) 이후 해당 기판(110)의 저면이 위로 향하도록 건식식각장비인 공정모듈 내로 로딩한 다음, RIE 또는 ICP를 사용하여 약 3~10um 식각을 진행하여 평탄화를 진행할 수 있다. For example, the planarization step S230 may be performed by loading the
상기 평탄화단계(S230)를 수행하는 공정모듈(100)은 RIE, ICP를 수행할 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.The process module 100 for performing the planarization step S230 may have any configuration as long as it can perform RIE and ICP.
한편 상기 평탄화단계(S230)가 수행될 때 균일하게 평탄화할 수 있도록, 평탄화단계(S230)는 기판(110)들이 적재된 트레이 상에 다수개의 개구부들이 형성된 개구부재가 복개된 후 수행될 수 있다.The planarizing step S230 may be performed after the opening member having a plurality of openings formed on the tray on which the
상기 개구부재는 RIE에 의하여 실리콘 재질의 기판(110)이 식각될 때 플라즈마가 기판(110)에 직접 노출되는 것을 방지하는 한편 기판(110) 상에 가해지는 플라즈마의 강도를 완화시켜 균일하게 평탄화할 수 있게 된다.The opening material prevents the plasma from being directly exposed to the
상기 개구부재는 기판(110) 및 개구부 사이에서 형성된 공간이 측면으로 개방되도록 형성되는 것이 바람직하다.The opening material is preferably formed such that a space formed between the
상기와 같이 기판(110) 및 개구부 사이에서 형성된 공간이 측면으로 개방되면 실리콘 재질의 기판(110)이 식각되어 발생되는 식각물질이 개구부재의 개구된 측면을 통하여 유동하게 되므로 기판(110)에 대한 평탄화단계(S230)가 보다 원활하게 수행될 수 있다. As described above, when the space formed between the
한편 상기 개구부재는 공정모듈의 구성을 고려하여 공정모듈의 외부에서 트레이 상에 복개됨이 바람직하다.The opening material is preferably covered on the tray outside the process module in consideration of the structure of the process module.
한편 상기 평탄화단계(S230)에서 사용되는 식각가스는 염소(Cl)계 가스, 불소(F)계 가스, 브롬(Br)계 가스 및 산소(O2)계 가스 중 적어도 어느 하나를 포함하며, SF6/O2, SF6/N2 및 NF3, CF4, NF3, ClF3, F2 및 그 혼합물이 사용될 수 있다. 이때 식각시간은 약 수초에서 수분 정도이다.On the other hand, and the etching gas used in the leveling step (S230) includes chlorine (Cl) based gas, a fluorine (F) based gas, a bromine at least one of (Br) based gas and oxygen (O 2) based gas, SF 6 / O 2 , SF 6 / N 2 and NF 3 , CF 4 , NF 3 , ClF 3 , F 2 and mixtures thereof can be used. The etching time is about several seconds to several minutes.
이와 같이 상기와 같은 평탄화단계(S230)를 진행함으로써, 종래 습식식각을 통해 기판(110)의 저면에 요철이 형성되는 것을 방지하기 위하여 사용했던 마스크 형성 및 마스크 제거가 필요치 않아 기판(110)에 대한 표면처리 시간을 단축할 수 있다.As a result of performing the planarization step S230 as described above, it is not necessary to form the mask and remove the mask used to prevent the unevenness on the bottom surface of the
또한 상기와 같은 평탄화단계(S230)가 수행되는 경우 마스크 형성 및 마스크 제거 과정이 불필요하기 때문에 제조비용의 절감 및 제조시간의 단축이 가능하며, 평탄한 저면 확보가 가능하다.In addition, when the planarization step (S230) is performed as described above, since mask formation and mask removal processes are unnecessary, it is possible to reduce manufacturing cost, shorten the manufacturing time, and secure a flat bottom surface.
한편 앞서 설명한 바와 같이, 상기 요철형성단계(S120)는 반도체층형성단계(S110) 전에 수행되거나, 반도체층형성단계(S110) 후에 수행될 수 있다.Meanwhile, as described above, the unevenness forming step S120 may be performed before the semiconductor layer forming step S110, or may be performed after the semiconductor layer forming step S110.
여기서 상기 요철형성단계(S120)가 반도체층형성단계(S110) 후에 수행되는 경우 평탄화단계(S230)는 제1요철(10)을 형성하는 제1요철형성단계(S310) 직후에 수행되거나, 제2요철형성단계(S320)의 수행 후에 수행되어 도 7b에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(110)의 저면에서 제1요철(10)을 제거한다.Here, if the concavity and convexity formation step S120 is performed after the semiconductor layer formation step S110, the planarization step S230 may be performed immediately after the first concavo-convex formation step S310 of forming the
한편 요철형성단계(S120) 및 평탄화단계(S230)를 거치면서 식각됨을 고려하여 제1반도체층(111) 및 제2반도체층(112)은 충분한 깊이로 형성됨이 바람직하다.It is preferable that the
상기와 같이 평탄화단계(S230)가 추가로 수행되면 반도체층형성단계(S110)에 의하여 형성된 제1반도체층(111) 및 제2반도체층(112)를 보호하기 위한 마스크 형성없이 요철형성단계(S120)의 수행이 가능하여 전체 공정을 간소화할 수 있다.
If the planarization step S230 is further performed as described above, the mask is not formed to protect the
한편 상기 평탄화단계(S230)가 습식식각에 의하여 수행되는 경우 저면 만이 식각되어야 함으로 알칼리수용액 또는 산성수용액, 바람직하게는 산성수용액이 담긴 저장조(wet station)에 롤러에 의하여 기판(1)이 이송되면서 식각이 수행되는 인라인 방식에 의하여 수행됨이 바람직하다.
If the planarization step S230 is performed by wet etching, only the bottom surface should be etched so that the substrate 1 is transferred to a wet station containing an aqueous alkaline solution or an acidic aqueous solution, preferably an acidic aqueous solution, Is performed.
4. 반사방지막형성단계(4. Antireflection film forming step ( S140S140 ))
상기 반사방지막형성단계(S140)는 도 4d에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(110)의 상면에 형성되어 빛의 반사를 최소화하며 실리콘 기판(110)의 상면을 보호하는 반사방지막(120)을 형성하는 단계이다.4D, the anti-reflection film forming step S140 may include forming an
상기 반사방지막형성단계(S140)는 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있으며, 반사방지막(120)은 증착 등을 통하여 기판(110)의 상면에 SiNx, TiO2, SiO2, MgO, ITO, SnO2, ZnO 등으로 이루어진 얇은 층으로 형성될 수 있다.The
한편 상기 반사방지막형성단계(S140) 전에는 보호층(140)을 형성하는 보호층형성단계(S130)가 추가로 수행될 수 있다.
Meanwhile, a protection layer forming step (S130) for forming the
5. 전극층형성단계(5. Electrode layer formation step ( S150S150 ))
상기 전극층형성단계(S150)는 도 4d에 도시된 바와 같이, 제1전극층(210) 및 제2전극층(220)을 형성하는 단계로서 전극을 형성할 수 있는 방법이면 어떠한 방법도 가능하다.As shown in FIG. 4D, the electrode layer forming step S150 may be any method that can form the
상기 제1전극층(210) 및 제2전극층(220)은 각각 제1반도체층(111) 및 제2반도체층(112)과 전기적으로 연결되어 실리콘 기판(110)의 상면을 통하여 빛을 수광할 때 기전력을 외부로 전달하도록 형성된다.The
한편 상기 제1전극층(210) 및 제2전극층(220)은 실리콘 기판(110)의 저면에서 볼 때 일체로 연결되는 등 다양한 형상을 가질 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이, 다지형상(多枝形狀)을 가지고 각 가지가 서로 교차하여 위치되도록 형성될 수 있다.The
또한 상기 제1전극층(210) 및 제2전극층(220)은 실리콘 기판(110)의 저면을 볼 때 막대형상을 이루어 복수개로 형성되고 상기 제1반도체층(111) 및 제2반도체층(112), 제1전극층(210) 및 제2전극층(220)이 각각 서로 교번하여 위치될 수도 있다..The
여기서 제1반도체층(111) 및 제2반도체층(112)은 제1전극층(210) 및 제2전극층(220)과 대응되므로 실리콘 기판(110)의 저면에서 볼 때 제1전극층(210) 및 제2전극층(220)과 유사한 형상을 이룬다.
Since the
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It is to be understood that both the technical idea and the technical spirit of the invention are included in the scope of the present invention.
110 : 실리콘 기판
111 : 제1반도체층 112 : 제1반도체층
120 : 반사방지막
210 : 제1전극층 220 : 제2전극층
10 : 제1요철 20 : 제2요철(미세요철)110: silicon substrate
111: first semiconductor layer 112: first semiconductor layer
120: antireflection film
210: first electrode layer 220: second electrode layer
10: first unevenness 20: second unevenness (fine unevenness)
Claims (12)
상기 반사방지막의 형성 전에 상기 실리콘 기판의 상면에 다수의 미세요철들을 형성하기 위하여 습식식각공정을 거치는 요철형성단계와;
상기 요철형성단계 중 또는 상기 요철형성단계 후에 상기 기판의 저면을 평탄화하는 평탄화단계를 포함하며,
상기 요철형성단계는,
상기 기판을 산성수용액으로 식각하여 기판의 외면에 다수의 제1요철들을 형성하는 제1요철형성단계와;
상기 제1요철형성단계를 통해 상기 제1요철들이 형성된 기판의 외면 중 반사방지막이 형성될 수광면을 건식식각하여 상기 제1요철보다 크기가 작은 제2요철들을 형성하는 제2요철형성단계를 포함하며,
상기 평탄화단계는, 상기 제1요철형성단계에서 형성된 제1요철을 제거하며,
상기 평탄화단계는 상기 제2요철형성단계 전 또는 상기 제2요철형성단계 후에 수행되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.A silicon substrate having a first semiconductor characteristic, comprising: at least one first semiconductor layer having the same characteristics as the first semiconductor characteristic; and at least one second semiconductor layer having a second semiconductor characteristic different from the first semiconductor characteristic, A silicon substrate; A first electrode layer and a second electrode layer formed to be electrically connected to the first semiconductor layer and the second semiconductor layer, respectively; And an antireflection film formed on an upper surface of the silicon substrate,
A concavo-convex forming step of performing a wet etching process to form a plurality of fine irregularities on an upper surface of the silicon substrate before forming the antireflection film;
And a planarizing step of planarizing the bottom surface of the substrate during the step of forming irregularities or after the step of forming irregularities,
In the step of forming irregularities,
Forming a plurality of first irregularities on an outer surface of the substrate by etching the substrate with an acidic aqueous solution;
Forming a second irregularity forming step of forming second irregularities smaller than the first irregularities by dry etching the light receiving surface on the outer surface of the substrate on which the first irregularities are formed through the first irregularities forming step, In addition,
Wherein the flattening step includes removing the first irregularities formed in the first irregularities forming step,
Wherein the planarization step is performed before the second unevenness formation step or after the second unevenness formation step.
상기 평탄화단계는 습식식각에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the planarizing step is performed by wet etching.
상기 평탄화단계는 식각가스를 플라즈마화하여 건식식각에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the planarizing step is performed by dry etching the etching gas into a plasma.
상기 건식식각에 사용되는 식각가스는 염소(Cl)계 가스, 불소(F)계 가스, 브롬(Br)계 가스 및 산소(O2)계 가스 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.The method of claim 6,
The etching gas used in the dry etching is a chlorine (Cl) based gas, a fluorine (F) based gas, a bromine (Br) based gas and oxygen (O 2) based solar cells, characterized in that at least comprises one of gas ≪ / RTI >
상기 제2요철형성단계는 다수개의 기판들을 트레이에 적재하고 상기 트레이 상에 다수개의 개구부들이 형성된 개구부재를 복개한 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the second concave-convex forming step is performed in a state where a plurality of substrates are stacked on a tray and an opening member having a plurality of openings formed on the tray is covered.
상기 실리콘 기판은 단결정 실리콘 기판 또는 다결정 실리콘 기판인 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the silicon substrate is a single crystal silicon substrate or a polycrystalline silicon substrate.
상기 제1반도체특성은 p형 및 n형 중 어느 하나이며, 상기 제2반도체특성은 n형 및 p형 중 나머지 하나인 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the first semiconductor characteristic is one of a p-type and an n-type, and the second semiconductor characteristic is the remaining one of n-type and p-type.
상기 실리콘 기판의 저면에 상기 제1반도체층 및 상기 제2반도체층을 형성하는 반도체층형성단계와; 상기 실리콘 기판의 상면에 상기 반사방지막을 형성하는 반사방지막형성단계와; 상기 제1전극층 및 상기 제2전극층을 형성하는 전극층형성단계를 포함하며,
상기 요철형성단계는 상기 반도체층형성단계 전에 또는 후에 수행되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.The method according to claim 1,
A semiconductor layer forming step of forming the first semiconductor layer and the second semiconductor layer on the bottom surface of the silicon substrate; Forming an antireflection film on an upper surface of the silicon substrate; And an electrode layer forming step of forming the first electrode layer and the second electrode layer,
Wherein the concavity and convexity forming step is performed before or after the semiconductor layer forming step.
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