KR101631548B1 - Fabricating Method For Solar Cell And Solar Cell By The Same - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 태양 전지의 제조 방법은 제 1 타입의 불순물로 도핑된 기판의 상면에 상기 제 1 타입과 반대인 제 2 타입의 불순물로 도핑된 에미터층이 형성된 기판을 구비하는 기판 구비 단계; 상기 기판의 상면의 일부 영역에 상기 에미터층의 불순물의 농도에 비해 더 높은 농도를 갖는 제 2 타입의 불순물을 도포하는 불순물 도포 단계; 상기 기판의 일면으로부터 전자빔을 조사하여 상기 불순물을 확산시켜 선택적 에미터층을 형성하는 전자빔 조사 단계; 및 상기 선택적 에미터에 대응되는 영역에 전면 전극을 형성하는 전극 형성 단계를 포함한다.A method of manufacturing a solar cell according to the present invention includes: a substrate having a substrate on which an emitter layer doped with impurities of a second type opposite to the first type is formed on an upper surface of a substrate doped with an impurity of a first type; Applying an impurity of a second type having a concentration higher than a concentration of the impurity of the emitter layer to a part of the upper surface of the substrate; An electron beam irradiation step of irradiating an electron beam from one surface of the substrate to diffuse the impurity to form a selective emitter layer; And an electrode forming step of forming a front electrode in a region corresponding to the selective emitter.
Description
본 발명은 선택적 에미터 전극을 갖고, 표면이 개질된 태양 전지의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 태양 전지에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a solar cell having a surface modified with selective emitter electrodes and a solar cell produced by the method.
최근 환경문제와 에너지 고갈에 대한 관심이 높아지면서, 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없으며 에너지 효율이 높은 대체 에너지로서의 태양 전지에 대한 관심이 높아지고 있다.Recently, interest in environmental problems and energy depletion has increased, and there is a growing interest in solar cells as energy-efficient alternative energy sources, which are rich in energy resources and have no problems with environmental pollution.
태양 전지는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열 전지와, 반도체의 성질을 이용하여 태양빛(photons)을 전기에너지로 변환시키는 태양광 전지로 나눌 수 있다. 그 중에서도 흡수된 광자에 의해 생성된 전자와 정공을 이용함으로써 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 전지에 대한연구가 활발히 행해지고 있다.Solar cells can be divided into solar cells, which generate the steam needed to rotate the turbine using solar heat, and solar cells, which convert the photons into electrical energy using the properties of semiconductors. Among them, researches on a photovoltaic cell that converts light energy into electrical energy by using electrons and holes generated by absorbed photons are actively conducted.
이러한 태양광 전지(이하에서는 "태양전지"로 약칭함)의 대표적인 예인 실리콘 태양전지는, 일반적으로 실리콘 기재의 전면에 n-형 반도체 층과 후면에 p-형 반도체 층을 각각 형성하여 제조된다. 전면의 n-형 반도체 층은 에미터(emitter)로 작용한다. 이러한 태양 전지는 효율이 증요하기 때문에, 효율을 높이기 위한 여러 방안들이 강구되고 있다.A silicon solar cell, which is a typical example of such a photovoltaic cell (hereinafter abbreviated as "solar cell"), is generally manufactured by forming an n-type semiconductor layer on the front surface of a silicon substrate and a p-type semiconductor layer on the rear surface, respectively. The n-type semiconductor layer on the front side functions as an emitter. Since the efficiency of such a solar cell is increased, various schemes are being sought to increase the efficiency.
본 발명은 선택적 에미터 전극을 갖고, 표면이 개질된 태양 전지의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 태양 전지를 제공한다.The present invention provides a method of manufacturing a solar cell having a surface modified with selective emitter electrodes and a solar cell produced by the method.
본 발명에 따른 태양 전지의 제조 방법은 제 1 타입의 불순물로 도핑된 기판의 상면에 상기 제 1 타입과 반대인 제 2 타입의 불순물로 도핑된 에미터층이 형성된 기판을 구비하는 기판 구비 단계; 상기 기판의 상면의 일부 영역에 상기 에미터층의 불순물의 농도에 비해 더 높은 농도를 갖는 제 2 타입의 불순물을 도포하는 불순물 도포 단계; 상기 기판의 일면으로부터 전자빔을 조사하여 상기 불순물을 확산시켜 선택적 에미터층을 형성하는 전자빔 조사 단계; 및 상기 선택적 에미터에 대응되는 영역에 전면 전극을 형성하는 전극 형성 단계를 포함한다.A method of manufacturing a solar cell according to the present invention includes: a substrate having a substrate on which an emitter layer doped with impurities of a second type opposite to the first type is formed on an upper surface of a substrate doped with an impurity of a first type; Applying an impurity of a second type having a concentration higher than a concentration of the impurity of the emitter layer to a part of the upper surface of the substrate; An electron beam irradiation step of irradiating an electron beam from one surface of the substrate to diffuse the impurity to form a selective emitter layer; And an electrode forming step of forming a front electrode in a region corresponding to the selective emitter.
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또한, 상기 불순물 도포 단계는 스크린 프린팅 방법을 이용하여 이루어지는 것일 수 있다.In addition, the impurity applying step may be performed using a screen printing method.
또한, 상기 불순물 도포 단계는 상기 기판의 일면에 나란하게 형성된 2열의 불순물을 도포하는 것일 수 있다.Further, the impurity applying step may be to apply two rows of impurities formed in parallel on one surface of the substrate.
또한, 상기 전자빔 조사 단계는 상기 기판의 일면 전체에 대해 수행되는 것일 수 있다.Further, the electron beam irradiation step may be performed on the entire one surface of the substrate.
또한, 상기 전자빔 조사 단계는 상기 기판의 일면에 대해 댕글링 본드를 제거하여 표면을 개질하는 것일 수 있다.Further, the electron beam irradiation step may be to modify the surface by removing the dangling bonds to one surface of the substrate.
또한, 상기 전극 형성 단계는 상기 기판의 일면과 반대되는 타면에 후면 전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The electrode forming step may further include forming a rear electrode on the other surface opposite to the one surface of the substrate.
또한, 상기 기판 구비 단계는 상기 일면에 반사 방지막이 더 형성된 기판을 구비하는 것일 수 있다.Also, the step of providing the substrate may include a substrate on which the antireflection film is further formed.
또한, 상기 반사 방지막은 텍스처링 처리되어 구비될 수 있다.The anti-reflection film may be textured.
또한, 본 발명에 따른 태양 전지는 상기 방법 중 어느 하나를 통해 제조될 수 있다.Further, the solar cell according to the present invention can be manufactured by any one of the above methods.
본 발명에 의한 태양 전지의 제조 방법은 기판의 상면에 불순물을 도포한 후, 상면에서 일괄적으로 전자빔 조사를 수행하여, 선택적 에미터층을 형성함으로써, 선택적 에미터층을 효율적으로 형성함과 동시에 표면 개질을 통해 캐리어의 수명을 높일 수 있다.A method of manufacturing a solar cell according to the present invention is a method of manufacturing a solar cell, comprising: forming a selective emitter layer by efficiently applying an impurity to an upper surface of a substrate, The lifetime of the carrier can be increased.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.1 is a perspective view of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart for explaining a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
3 to 7 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 사시도이다.1 is a perspective view of a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지는 기판(110), 에미터층(120), 선택적 에미터층(130), 전면 전극(140), BSF층(150), 후면 전극(160)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a solar cell according to an exemplary embodiment of the present invention includes a
상기 기판(110)은 제 1 타입의 불순물(예를 들어, P 타입)로 도핑되어 형성된다. 상기 기판(110)은 실리콘 웨이퍼를 제 1 불순물(예를 들어, 3족 원소) 대기 하에서 성장시킴으로써 형성될 수 있다. The
상기 에미터층(120)은 상기 기판(110)의 상면에 상기 제 1 타입과 반대인 제 2 타입(예를 들어, N 타입) 불순물(예를 들어, 5족 불순물)로 도핑되어 형성된다. 상기 에미터층(120)은 상기 기판(110)의 상면 전체에 형성된다.The
상기 선택적 에미터층(130)은 상기 에미터층(120)에 비해 높은 농도(N+)를 갖도록 형성된다. 상기 선택적 에미터층(130)은 상기 에미터층(120)으로부터 기판(110)의 내부를 향하도록 형성된다. 상기 선택적 에미터층(130)은 노출된 영역에 추후 형성되는 전면 전극(140)과 접촉시 저항을 줄일 수 있다.The
상기 전면 전극(140)은 상기 선택적 에미터층(130)과 대응되어 형성된다. 상기 전면 전극(140)은 통상 은(Ag) 페이스트를 통해 형성된다.The
상기 BSF층(Back Surface Field, 150)은 상기 기판(110)의 후면에 제 1 타입 불순물을 도핑하여, 고농도의 제 1 타입(P+)을 갖도록 형성된다. 상기 BSF층(150)은 고농도 도핑을 해줌으로써 전위차가 생기고, 소수 캐리어가 후면으로 이동하는 것을 방해하기 때문에 후면 재결합 속도를 낮춰서 수명(Life Time)을 높일 수 있다.The
상기 후면 전극(160)은 상기 BSF층(150)의 하면에 형성되며, 통상 알루미늄 페이스트를 통해 형성된다.The
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention will be described.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.2 is a flow chart for explaining a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.3 to 7 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법은 기판 구비 단계(S1), 불순물 도포 단계(S2), 전자빔 조사 단계(S3), 전극 형성 단계(S4)를 포함한다. 이하에서는 도 2의 각 단계들을 도 3 내지 도 7을 함께 참조하여 설명하도록 한다.Referring to FIG. 2, a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention includes a step S1 including a substrate, a step S2 applying an impurity, an electron beam irradiation step S3, and an electrode forming step S4. Hereinafter, each step of FIG. 2 will be described with reference to FIGS. 3 to 7. FIG.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 기판 구비 단계(S1)는 제 1 타입의 불순물(예를 들어, P 타입)로 도핑된 기판(110)을 구비하는 단계이다. 상기 기판(110)은 실리콘 웨이퍼를 제 1 불순물(예를 들어, 3족 원소) 대기 하에서 성장시킴으로써 형성될 수 있다. 또한 상기 기판(110)의 상면에는 상기 제 1 타입과 반대인 제 2 타입(예를 들어, N 타입) 불순물로 도핑된 에미터층(120)이 형성된다. 상기 에미터층(120)은 상기 기판(110)의 상면 전체에 형성되며, 이는 제 2 불순물(예를 들어, 5족 원소)의 대기 하에서 실리콘 웨이퍼를 성장시킴으로써 형성될 수도 있고, 제 2 불순물의 도핑에 의해 형성되는 것도 가능하다.Referring to FIGS. 2 and 3, the substrate providing step S1 includes a
도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 불순물 도포 단계(S2)는 상기 에미터층(120)의 상면에 불순물(10)을 도포하는 단계이다. 상기 불순물(10)은 상기 에미터층(120)을 형성하는 제 2 불순물과 같은 불순물일 수 있으며, 다만 에미터층(120)에 비해 높은 농도를 갖도록 형성된다. 상기 불순물(10)은 복수열로 형성될 수 있으며, 상호간에는 이격된다. 또한, 상기 불순물(10)은 상호간에 나란하게 형성될 수 있다.Referring to FIG. 2 and FIG. 4, the impurity applying step S2 is a step of applying the
또한, 상기 불순물(10)은 스크린 프린팅 방법을 이용하여 도포될 수 있다. 상기 스크린 프린팅 방법은 이온 주입 등의 다른 방법들에 비해 단가가 적게 들고, 공정이 간단하게 이루어질 수 있는 장점을 갖는다.In addition, the
도 2, 도 5, 도 6을 참조하면, 상기 전자빔 조사 단계(S3)는 상기 기판(110)의 상면에 대해 전자빔을 조사하여 상기 불순물을 확산시키는 단계이다.Referring to FIGS. 2, 5 and 6, the electron beam irradiation step S3 irradiates the upper surface of the
상기 전자빔 조사 단계(S3)에서 상기 불순물(10)은 상기 기판(110)을 향하여 확산되며, 이에 따라 상기 기판(110)에 대해 고농도의 제 2 타입으로 형성된 선택적 에미터층(130)을 형성한다. 상기 선택적 에미터층(130)은 최초 상기 불순물(10)이 형성되었던 위치에 대응하여 형성된다. 또한, 상기 선택적 에미터층(130)의 농도는 상기 기판(110) 또는 상기 에미터층(120)에 비해 높은 고농도(N+)로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 선택적 에미터층(130)은 이후 형성되는 에미터 전극과 접촉 저항을 낮출 수 있다. 또한, 상기 전자빔을 조사하는 방법은 불순물을 도핑하기 위해 주로 사용되는 이온 주입법 등에 비해 비용을 상당히 낮출 수 있고, 또한 열적 확산에 비해서도 개선된 효과를 갖는다. 또한, 레이저를 이용하는 경우에 비해 전자빔은 전체적인 조사가 가능하여, 공정 시간을 줄이고 효율을 높일 수 있다.In the electron beam irradiation step S3, the
또한, 상기 전자빔 조사 단계(S3)는 상기 기판(110)의 상면 전체에 대해 일괄적으로 수행된다. 따라서, 상기 전자빔에 의해 상기 기판(110)의 상면 전체의 표면에서 개질이 이루어질 수 있다. 보다 세부적으로는, 상기 전자빔 조사는 상기 기판(110)에 존재하는 댕글링 본드(Dangling Bond)를 제거함으로써, 캐리어의 수명(Life Time)을 높일 수 있다. 따라서, 상기 전자빔 조사 단계(S3)에 의해 표면 개질이 이루어짐으로써, 결과적으로 태양 전지의 효율을 높일 수 있다.In addition, the electron beam irradiation step (S3) is performed collectively on the entire upper surface of the
도 2 및 도 7을 참조하면, 상기 전극 형성 단계(S4)는 상기 선택적 에미터층(130)에 대응하여 전면 전극(140)을 형성하는 단계이다. 상기 전면 전극(140)은 핑거(Finger)라고도 불리며, 상기 에미터 전극층(130)의 상부를 따라 형성된다. 상기 전면 전극(140)은 일반적으로 은(Ag)이 많이 사용된다.Referring to FIGS. 2 and 7, the electrode forming step S4 forms the
또한, 상기 기판(110)의 하면에 고농도의 제 1 불순물(P+)로 도핑을 수행하여, BSF층(Back Surface Field)(150)를 형성하고, 그 하면에 다시 후면 전극(160)을 형성할 수 있다. 통상적으로 후면 전극(160)은 알루미늄 페이스트로서 형성하는 것이 일반적이다.In addition, a BSF layer (Back Surface Field) 150 is formed by doping the lower surface of the
또한, 별도로 도시하지는 않았지만, 상기 에미터층(120) 및 선택적 에미터층(130)의 상면에는 실리콘 질화막 또는 산화막으로 형성된 반사 방지막이 더 형성될 수도 있고, 반사를 방지하기 위해 표면에 텍스처링 처리가 이루어지는 것도 가능하다. 상기 텍스처링 처리를 통해 표면을 다수개의 피라미드형으로 처리함으로써, 반사를 보다 효율적으로 방지할 수 있다.Further, although not separately shown, an antireflection film formed of a silicon nitride film or an oxide film may be further formed on the upper surface of the
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 태양 전지의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 태양 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiment, but may be applied to other solar cells, such as a solar battery, It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims.
100; 태양 전지 110; 기판
120; 에미터층 130; 선택적 에미터층
140; 전면 전극 150; BSF층
160; 후면 전극100;
120;
140;
160; Rear electrode
Claims (11)
상기 기판의 상면의 일부 영역에 상기 에미터층의 불순물의 농도에 비해 더 높은 농도를 갖는 제 2 타입의 불순물을 도포하는 불순물 도포 단계;
상기 기판의 일면으로부터 전자빔을 조사하여 상기 불순물을 확산시켜 선택적 에미터층을 형성하는 전자빔 조사 단계; 및
상기 선택적 에미터에 대응되는 영역에 전면 전극을 형성하는 전극 형성 단계를 포함하는 태양 전지의 제조 방법. A substrate on which an emitter layer doped with an impurity of a second type opposite to the first type is formed on an upper surface of a substrate doped with a first type of impurity;
Applying an impurity of a second type having a concentration higher than a concentration of the impurity of the emitter layer to a part of the upper surface of the substrate;
An electron beam irradiation step of irradiating an electron beam from one surface of the substrate to diffuse the impurity to form a selective emitter layer; And
And forming a front electrode on a region corresponding to the selective emitter.
상기 불순물 도포 단계는 스크린 프린팅 방법을 이용하여 이루어지는 태양 전지의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the impurity applying step is performed using a screen printing method.
상기 불순물 도포 단계는 상기 기판의 일면에 나란하게 형성된 2열의 불순물을 도포하는 태양 전지의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the impurity applying step applies two rows of impurities formed in parallel on one surface of the substrate.
상기 전자빔 조사 단계는 상기 기판의 일면 전체에 대해 수행되는 태양 전지의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of irradiating the electron beam is performed on the entire one surface of the substrate.
상기 전자빔 조사 단계는 상기 기판의 일면에 대해 댕글링 본드를 제거하여 표면을 개질하는 태양 전지의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of irradiating the electron beam removes a dangling bond to one surface of the substrate to modify the surface.
상기 전극 형성 단계는 상기 기판의 일면과 반대되는 타면에 후면 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 태양 전지의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the electrode forming step further comprises forming a rear electrode on the other surface opposite to the one surface of the substrate.
상기 기판 구비 단계는 상기 일면에 반사 방지막이 더 형성된 기판을 구비하는 태양 전지의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of providing a substrate includes a substrate on which the antireflection film is further formed.
상기 반사 방지막은 텍스처링 처리되어 구비된 태양 전지의 제조 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the anti-reflection film is textured.
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