KR101680384B1 - 태양 전지의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양 전지의 제조 방법에 관한 것으로서, 기판 위에 위치에 따라 상이한 개구 형상을 갖는 패턴 마스크를 위치시킨 후, 한번의 건식 식각법으로 제1 도전성 타입의 기판의 면에 각각 제1 종횡비와 제2 종횡비를 갖는 복수의 돌출부를 구비한 텍스처링 표면을 형성하는 단계, 상기 기판에 불순물을 주입하여 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터부를 형성하는 단계, 그리고 상기 에미터부와 연결되는 제1 전극과 상기 기판과 연결되는 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 에미터부는 상기 제1 종횡비를 갖는 복수의 돌출부를 구비한 제1 영역과 상기 제2 종횡비를 갖는 복수의 돌출부를 구비한 제2 영역을 구비하고, 상기 제1 전극은 상기 에미터부의 상기 제2 영역과 연결된다. 이로 인해, 기판의 텍스처링 포면에 제1 전극이 위치하는 부분과 그러지 않은 부분의 종횡비가 상이한 복수의 돌출부가 위치하므로, 제1 전극으로 인한 션트(shunt) 불량이 감소하여, 태양 전지의 효율이 향상된다.

Description

태양 전지의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING SOLAR CELL}
본 발명은 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고, 이에 따라 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)에 의해 p-n 접합을 형성하는 반도체부, 그리고 서로 다른 도전성 타입의 반도체부에 각각 연결된 전극을 구비한다.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체부에서 복수의 전자-정공 쌍이 생성되고, 생성된 전자-정공 쌍은 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해 전하인 전자와 정공으로 각각 분리되어, 전자는 n형의 반도체부 쪽으로 이동하고 정공은 p형의 반도체부 쪽으로 이동한다. 이동한 전자와 정공은 각각 n형의 반도체부와 p형의 반도체부에 연결된 서로 다른 전극에 의해 수집되고 이 전극들을 전선으로 연결함으로써 전력을 얻는다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양 전지의 효율을 향상시키는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 태양 전지의 불량율을 감소시키는 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 태양 전지의 제조 방법은 기판 위에 위치에 따라 상이한 개구 형상을 갖는 패턴 마스크를 위치시킨 후, 한번의 건식 식각법으로 제1 도전성 타입의 기판의 면에 각각 제1 종횡비와 제2 종횡비를 갖는 복수의 돌출부를 구비한 텍스처링 표면을 형성하는 단계, 상기 기판에 불순물을 주입하여 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터부를 형성하는 단계, 그리고 상기 에미터부와 연결되는 제1 전극과 상기 기판과 연결되는 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 에미터부는 상기 제1 종횡비를 갖는 복수의 돌출부를 구비한 제1 영역과 상기 제2 종횡비를 갖는 복수의 돌출부를 구비한 제2 영역을 구비하고, 상기 제1 전극은 상기 에미터부의 상기 제2 영역과 연결된다.
상기 제1 종횡비는 1 내지 1.5이고, 상기 제2 종횡비는 1.7 내지 2.5인 것이 좋다.
상기 에미터부의 상기 제1 영역의 도핑 깊이는 상기 에미터부의 상기 제2 영역의 도핑 깊이보다 작은 것이 좋다.
상기 패턴 마스크는 복수의 제1 개구부를 갖고 있는 제1 부분과 제2 개구부를 갖고 있는 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분과 마주하는 상기 기판의 부분에는 상기 제1 종횡비를 갖는 복수의 돌출부가 형성되고, 상기 제2 부분과 마주하는 상기 기판의 부분에는 상기 제2 종횡비를 갖는 복수의 돌출부가 형성될 수 있다.
상기 복수의 제1 개구부 각각은 원형, 다각형 및 타원형 중 적어도 하나의 형상을 가질 수 있다.
상기 제2 개구부는 한 방향으로 길게 뻗어 있는 스트라이프 형상을 가질 수있다.
상기 건식 식각법은 반응성 이온 식각법인 것이 좋다.
상기 특징에 따른 태양 전지의 제조 방법은 상기 에미터부 위에 반사 방지부를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 전극 및 제2 전극 형성 단계는, 상기 에미터부의 제2 영역 위에 위치하는 상기 반사 방지부의 부분 위에 제1 전극용 페이스트(paste)를 도포한 후 제1 온도로 열처리하는 단계, 상기 반사 방지부의 반대쪽에 위치하는 상기 기판 위에 제2 전극용 페이스트를 도포한 후 제2 온도로 열처리하는 단계, 그리고 상기 제1 전극용 페이스트와 상기 제2 전극용 페이스트를 구비한 상기 기판을 제3 온도로 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 온도와 상기 제2 온도는 동일할 수 있다.
상기 제3 온도는 상기 제1 온도와 상기 제2 온도보다 높을 수 있다.
상기 제1 전극용 페이스트는 은(Ag)을 함유할 수 있고, 납(Pb)을 더 함유할수 있다.
상기 제2 전극용 페이스트는 알루미늄(Al)을 함유할 수 있다.
이러한 특징에 따르면, 기판의 한 면에서 제1 전극이 위치하는 부분과 그러지 않은 부분의 도핑 깊이가 상이하므로, 제1 전극으로 인한 션트(shunt) 불량이 감소하여, 태양 전지의 효율이 향상된다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따라 기판의 표면에 텍스처링 표면을 형성할 때 사용된 패턴 마스크의 개략적인 평면도이다.
도 5의 (a) 내지 (c)는 확산법에 의해 에미터부가 형성될 경우 돌출부의 형상에 따른 에미터부의 도핑 형상을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 본 실시예에 따른 각 돌출부의 크기에 따른 반사도의 변화를 도시한 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 "전체적"으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지에 대하여 설명한다.
도 1 및 도 2를 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2를 참고로 하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지(11)는 기판(110), 빛이 입사되는 기판(110)의 면인 입사면[이하, '전면(front surface)'라 함]에 위치한 에미터부(emitter region)(121), 에미터부(121) 위에 위치하는 반사 방지부(131), 에미터부(121)와 연결되어 있는 전면 전극부(140), 빛이 입사되지 않고 입사면의 반대 쪽에 위치한 기판(110)의 면인 비입사면[이하, '후면(rear surface)'이라 함]에 위치하는 후면 전계(back surface field, BSF)부(BSF region)(172), 그리고 기판(110)의 후면 위에 위치하는 후면 전극부(150)를 구비한다.
기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 반도체 기판이다. 본 실시예에서, 실리콘은 다결정 실리콘이지만, 단결정 실리콘일 수 있다. 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물을 함유한다. 하지만, 이와는 달리, 기판(110)은 n형 도전성 타입일 수 있고, 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 기판(110)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 함유할 수 있다.
이러한 기판(110)의 전면은 텍스처링(texturing)되어 복수의 돌출부(21, 22)를 구비한 요철면인 텍스처링 표면(textured surface)을 갖는다.
본 실시예에서, 복수의 돌출부(21, 22)는 각각 수백 나노미터 크기, 예를 들어, 약 100㎚ 내지 약 800㎚, 바람직하게는, 300㎚ 내지 600㎚의 최대 지름(a)을 가질 수 있다. 본 실시예에서, 복수의 돌출부(21)는 전면 전극부(140)가 위치하지 않은 기판(110)의 표면에 형성된 돌출부로서, 각 돌출부(21)의 종횡부(aspect ratio)(b/a)는 약 1.0 내지 1.5이고, 복수의 돌출부(22)는 전면 전극부(140)가 위치하는 기판(110)의 표면에 형성된 돌출부로서, 각 돌출부(22)의 종횡부는 약 1.7 내지 2.5이다. 이때, 각 제1 돌출부(21)의 높이(b)는 최대 지름(a)과 동일한 약 100㎚ 내지 800㎚, 바람직하게는 300㎚ 내지 600㎚이고, 각 돌출부(22)의 높이(b)는 약 170㎚ 내지 2000㎚일 수 있다.
이로 인해, 돌출부(21, 22)의 최대 지름이 거의 일정할 경우, 전면 전극부(140)가 위치하는 기판(110)의 표면에 형성된 돌출부(22)의 종횡비가 그렇지 않은 부분에 형성된 돌출부(21)의 종횡비보다 훨씬 크기 때문에, 돌출부(22)의 높이는 돌출부(21)의 높이보다 훨씬 크다.
이와 같이 전면 전극부(140)가 위치하지 않는 기판(110)의 표면에 형성된 돌출부(21)의 크기가 수백 나노 미터(nanometer)와 같이 각 돌출부(21)의 크기가 작기 때문에, 서브마이크로(sub-micron) 크기의 각 돌출부(21) 내에서의 공기(외부)와 접해있는 부분에서부터 기판(110) 쪽으로 굴절률이 연속적으로 변하게 된다. 즉, 각 돌출부의 상부 쪽은 공기의 굴절률과 가까운 굴절률을 갖게 되고 하부 쪽은 예를 들어 기판(110)의 재료인 실리콘(Si)의 굴절률과 가까운 굴절률을 갖게 되어, 굴절률이 연속적으로 변하는 복수의 막을 적층한 것과 같은 막 적층 효과(layer stack effect)가 발생한다.
따라서 각 돌출부(21)의 위치 변화에 따른 굴절률 변화에 의해 흡수되는 빛의 파장대도 변하게 되어, 기판(110)으로 입사되는 빛의 파장 범위가 증가한다. 따라서, 본 실시예에 따라 건식 식각법으로 기판(110)의 표면을 텍스처링한 텍스처링 표면에 의해 약 300㎚ 내지 1100㎚ 범위의 파장대의 빛의 반사도[예를 들어, 평균 가중 반사도(average weighted reflectance)]는 약 10% 이하의 낮은 반사도를 갖게 된다. 이로 인해, 텍스처링 표면으로 인한 태양 전지(11)의 빛의 반사 방지 효율이 크게 향상된다.
이를 좀더 구체적으로 살펴보면, 도 6에 도시한 것처럼, 텍스처링 표면을 형성하기 위해 인가되는 염소 가스(Cl2)의 공급량에 각 돌출부(21)의 크기가 변하여, 염소 가스(Cl2)의 공급량이 증가할수록 각 돌출부(21)의 크기는 증가하여 각 돌출부(21)의 최대 지름과 높이는 점점 커지고, 반대로 염소 가스(Cl2)의 공급량이 감소할수록 각 돌출부(21)의 크기는 감소하여 각 돌출부(21)의 최대 지름과 높이는 점점 작아진다. 도 6을 참고로 하면, 평균 가중 반사도가 약 10% 이하를 나타낼 때의 염소 가스(Cl2)의 공급량은 대략 250sccm 내지 1600sccm이고, 이때, 형성되는 각 돌출부(21)의 최대 지름과 높이는 대략 100㎚ 내지 800㎚가 된다. 또한, 평균 가중 반사도가 5% 이하로 최적화될 때 나타낼 때의 염소 가스(Cl2)의 공급량은 대략 400 sccm 내지 1400sccm이고, 이때, 형성되는 각 돌출부(21)의 최대 지름과 높이는 대략 300㎚ 내지 600㎚가 된다.
각 돌출부의 최대 지름과 높이가 약 100㎚ 미만일 경우, 텍스처링 표면은 평탄면에 가깝기 때문에 요철면을 이용한 반사 방지 효과를 효과적으로 얻을 수 없다. 따라서 각 돌출부의 최대 지름과 높이가 약 100㎚ 이상일 경우, 요철면을 이용한 반사 방지 효과를 좀더 안정적이고 효율적으로 얻게 된다. 또한, 각 돌출부(21)의 최대 지름과 높이가 약 800㎚ 초과일 경우, 기판(110)의 표면에 형성되는 돌출부(21)의 균일성(uniformity)이 떨어지고, 텍스처링 표면을 형성하기 위한 시간과 염소 가스(Cl2) 등과 같은 공정 가스의 소비량이 증가하며, 텍스처링 표면 형성 공정의 제어가 곤란해진다. 따라서, 각 돌출부(21)의 최대 지름과 높이가 약 800㎚ 이하일 경우, 불필요한 재료 낭비와 공정 시간의 증가 없이 복수의 돌출부(21)를 좀더 안정적이고 균일하게 형성하여 좀더 효율적인 반사 방지 효과가 얻어진다.
또한, 이미 도 6을 참고로 하여 설명한 것처럼, 각 돌출부(21)의 최대 지름과 높이가 대략 300㎚ 내지 600㎚일 경우, 좀더 바람직한 반사 방지 효과가 얻어진다.
복수의 돌출부(21, 22)를 구비한 텍스처링 표면에 의해, 빛에 대한 태양 전지(11)의 반사 방지 효율이 크게 향상되어, 태양 전지(11) 내부로 입사되는 빛의 양이 증가한다.
에미터부(121)는 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입의 불순물이 기판(110)에 도핑(doping)된 영역으로, 입사면인 기판(110)의 전면에 위치한다. 따라서 제2 도전성 타입의 에미터부(121)는 기판(110) 중 제1 도전성 타입 부분과 p-n 접합을 이룬다.
이미 설명한 것처럼, 기판(110)의 전면이 복수의 돌출부(21, 22)를 구비한 텍스처링 표면이므로, 기판(110)에 도핑된 에미터부(121)의 표면 역시 복수의 돌출부(21, 22)를 구비한 요철면이고, 기판(110)의 제1 도전성 타입 부분과 에미터부(121) 간의 경계면, 즉, 기판(110)과 에미터부(121)의 접합면(즉, p-n 접합면) 역시 기판(110)의 표면 형상에 영향을 받아 기판(110)의 표면과 유사하게 요철면을 갖는 부분이 존재한다.
이미 설명한 것처럼, 각 돌출부(21, 22)의 높이가 기판(110)의 표면 위치에 따라 달라지므로, 에미터부(121)는 제1 도핑 깊이(D1)를 갖는 제1 영역과 제2 도핑 깊이(D2)를 갖는 제2 영역을 구비한다. 즉, 에미터부(121)의 도핑 깊이(D1, D2) 역시 기판(110)의 위치에 따라 달라진다. 이때, 도핑 깊이(D1, D2)는 표면에서부터 접합면까지의 깊이를 의미한다.
즉, 각 돌출부(21)에서의 도핑 깊이(D1)가 각 돌출부(22)에서의 도핑 깊이(D2)보다 작다. 이와 같이 기판(110)의 위치에 따라 도핑 깊이(D1, D2)가 달라지므로, 에미터부(121)의 불순물 도핑 농도 역시 도핑 깊이(D1, D2)에 따라 달라진다. 예를 들어, 불순물의 도핑 농도는 두께에 따라 달라져, 두께가 두꺼워질수록 불순물의 도핑 농도는 달라진다. 따라서 본 실시예의 경우, 기판(110)의 전면에서, 전면 전극부(140)가 위치한 부분의 에미터부(121)의 불순물 도핑 농도가 그렇지 않은 부분의 에미터부(121)의 불순물 도핑 농도보다 높게 된다.
기판(110)과 에미터부(121)와의 p-n 접합에 인한 내부 전위차(built-in potential difference)에 의해, 기판(110)에 입사된 빛에 의해 생성된 전하인 전자-정공 쌍은 전자와 정공으로 분리되어 전자는 n형 쪽으로 이동하고 정공은 p형 쪽으로 이동한다. 따라서, 기판(110)이 p형이고 에미터부(120)가 n형일 경우, 분리된 정공은 기판(110)쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터부(121)쪽으로 이동한다.
에미터부(121)는 기판(110)과 p-n접합을 형성하므로, 본 실시예와 달리, 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(121)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 기판(110)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(121)쪽으로 이동한다.
에미터부(121)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(121)는 5가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있고, 반대로 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 3가 원소의 불순물을 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있다.
에미터부(121) 위에 반사 방지부(130)는 실리콘 질화막(SiNx) 또는 실리콘 산화막(SiOx) 등으로 이루어질 수 있다. 반사 방지부(131)는 태양 전지(11)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜, 태양 전지(11)의 효율을 높인다. 본 실시예에서, 반사 방지부(130)는 단일막 구조를 갖지만 이중막과 같은 다층막 구조를 가질 수 있고, 필요에 따라 생략될 수 있다.
전면 전극부(140)는 에미터부(121)의 제2 영역과 접촉하고, 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 전극(141)과 연결되어 있는 복수의 전면 버스바(142)를 구비한다.
복수의 전면 전극(141)은 에미터부(121)와 전기적ㅇ물리적으로 연결되어 있고, 서로 이격되어 정해진 방향으로 나란히 뻗어있다. 복수의 전면 전극(141)은 에미터부(121) 쪽으로 이동한 전하, 예를 들면, 전자를 수집한다.
복수의 전면 버스바(142)는 에미터부(121)와 전기적 및 물리적으로 연결되어 있고 복수의 전면 전극(141)과 교차하는 방향으로 나란하게 뻗어 있다.
이때, 복수의 전면 버스바(142)는 복수의 전면 전극(141)과 동일 층에 위치하여 각 전면 전극(141)과 교차하는 지점에서 해당 전면 전극(141)과 전기적 및 물리적으로 연결되어 있다.
따라서, 도 1 및 도 2에 도시한 것처럼, 복수의 전면 전극(141)은 가로 또는 세로 방향으로 뻗어 있는 스트라이프(stripe) 형상을 갖고, 복수의 전면 버스바(142)는 세로 또는 가로 방향으로 뻗어 있는 스트라이프 형상을 갖고 있어, 전면 전극부(140)는 기판(110)의 전면에 격자 형태로 위치한다.
복수의 전면 버스바(142)는 접촉된 에미터부(121)의 부분으로부터 이동하는 전하뿐만 아니라 복수의 전면 전극(141)에 의해 수집되어 이동하는 전하를 수집한다.
각 전면 버스바(142)는 교차하는 복수의 전면 전극(141)에 의해 수집된 전하를 모아서 원하는 방향으로 이동시켜야 하므로, 각 전면 버스바(142)의 폭은 각 전면 전극(141)의 폭보다 크다.
복수의 전면 버스바(142)는 외부 장치와 연결되어 수집된 전하(예, 전자)를 외부 장치로 출력된다.
복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 버스바(142)를 구비한 전면 전극부(140)는 은(Ag)과 같은 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있다.
도 1 및 도 2에서, 기판(110)에 위치하는 전면 전극(141)과 전면 버스바(142)의 개수는 한 예에 불과하고, 경우에 따라 변경 가능하다.
이처럼, 에미터부(121)와 전기적 및 물리적으로 연결되어 있는 전면 전극부(140)로 인해, 반사 방지부(130)는 전면 전극부(140)가 위치하지 않는 에미터부(121) 위에 위치한다.
이와 같이, 전면 전극부(140)가 에미터부(121)의 제1 영역보다 도핑 깊이가 깊어 불순물의 도핑 농도가 큰 에미터부(121)의 제2 영역과 접하고 있으므로, 에미터부(121)의 제2 영역과 전면 전극부(140) 간의 전하 전송 효율이 향상되고, 전면 전극부(140)로 인한 션트(shunt) 불량의 발생이 감소한다.
즉, 에미터부(121)의 불순물의 도핑 농도가 낮을 경우, 접촉 저항이 증가하여 에미터부(121)로부터 전면 전극부(140)로의 전하 전송량이 감소하고, 에미터부(121)의 불순물의 도핑 농도가 높을 경우, 에미터부(121) 내에 존재하는 불순물로 인해 에미터부(121)의 표면 및 그 부근에 댕글링 본드(dangling bond)와 같은 결함(defect)이 발생하고, 또 전면 전극부(140)를 향해 에미터부(121) 내에서 이동하는 전하의 이동이 방해된다.
하지만, 이미 설명한 것처럼, 불순물의 도핑 농도가 높은 에미터부(121)의 제2 영역에 전면 전극부(140)가 위치하므로, 에미터부(121)로부터 전면 전극부(140)로의 전하 전송율이 향상된다. 또한, 전면 전극부(140)가 위치하지 않은 에미터부(121)의 제1 영역에서는 상대적으로 불순물의 도핑 농도가 낮아 불순물로 인한 결함 발생이 낮아지고 또한 불순물 도핑 농도가 상대적으로 낮아 불순물에 의한 전하의 이동 방해가 좀더 적게 발생하므로, 에미터부(121)의 제1 영역의 표면 및 그 근처에서 결함으로 인한 전하 손실량이 감소하고 에미터부(121)의 제1 영역에서부터 가까운 전면 전극부(140)로의 전하 이동량이 증가한다. 이로 인해, 에미터부(121)에서 전면 전극부(140)로 이동한 전하량이 증가하여 태양 전지(11)의 효율이 향상된다.
또한, 전면 전극부(140)가 위치하는 에미터부(121)의 제2 영역의 도핑 깊이(D2)가 에미터부(121)의 제1 영역의 도핑 깊이(D1)보다 크기 때문에, 전면 전극부(140)와 접촉할 수 있는 에미터부(121)의 두께가 증가하고, 이로 인해, 전면 전극부(140)의 접촉 마진(margin)이 커지게 된다. 이로 인해, 전면 전극부(140)가 에미터부(121)를 관통하여 기판(110)의 제1 도전성 타입 부분과 접촉하는 션트 문제가 줄어든다. 따라서, 태양 전지(11)의 누설 전류와 불량율이 감소하여 태양 전지(11)의 효율은 더욱더 향상된다.
일반적으로 고체 용해도(solid solubility) 이상의 불순물이 주입되어 기판(110) 내부로 확산된 불순물이 정상적으로 기판(110)의 물질, 즉 실리콘(Si)과 결합하지 못하는(용해되지 않는) 비활성 불순물의 농도가 증가하고, 이들 비활성 불순물들에 의해 기판(110)의 표면, 즉, 에미터부(121)의 표면 근처에서 데드 레이어(dead layer)가 형성된다.
원하는 도전성 타입을 갖는 불순물을 함유한 확산 가스를 이용한 열 확산법으로 에미터부(121)를 기판(110) 내부에 형성할 경우, 기판(110)의 표면에서부터 기판(110)의 내부 쪽으로 불순물이 확산되기 때문에, 기판(110)의 표면, 즉, 텍스처링 표면에 가까울수록 불순물의 도핑 농도는 증가하고 텍스처링 표면에서 멀어질수록 불순물의 도핑 농도는 감소한다. 따라서, 기판(110)의 표면 쪽으로 갈수록 불순물 농도가 증가하므로, 비활성 불순물 농도 역시 기판(110)의 표면 쪽으로 갈수록 증가하므로, 데드 레이어는 주로 기판(110)의 표면 근처에 형성된다.
이처럼 비활성 불순물이 존재하는 데드 레이어는 전하의 손실을 발생시킨다.
에미터부(121)의 제1 영역에 위치한 각 돌출부(21)의 종횡비가 1.5를 초과하게 되어 각 돌출부(21)의 최대 지름보다 높이가 높아 텍스처링 표면의 거칠기(roughness)가 증가하면, 각 돌출부(21)의 주변부보다 꼭대기 부분에 형성되는 에미터부(121)의 두께가 증가한다. 이로 인해, 각 돌출부(21)의 꼭대기 부분에서의 데드 레이어 형성 두께가 주변부 보다 두껍기 때문에, 각 돌출부(21)의 꼭대기 부분에서의 데드 레이어의 형성 면적이 주변부보다 증가하여 데드 레이어에서의 전하 손실량이 증가한다. 또한, 각 돌출부의 높이가 높기 때문에 꼭대기 부분에서의 p-n 접합 깊이가 다른 부분(예, 주변부)에서의 p-n 접합 깊이보다 커, 기판(110)까지 도달하는 단파장 빛의 손실이 증가한다.
또한, 에미터부(121)의 제1 영역에 위치한 각 돌출부(21)의 종횡비가 1 미만이 되면, 각 돌출부(21)의 높이가 너무 낮아 안정적인 빛의 반사 방지 효과를 얻을 수 없다.
하지만, 본 실시예의 경우, 에미터부(121)의 제1 영역에 위치한 각 돌출부(21)의 종횡비가 1 내지 1.5를 유지하므로, 데드 레이어로 인한 전하 손실을 감소시키고, 텍스처링 표면으로 인한 좀더 효율적인 빛의 반사 방지 효과가 얻어진다.
후면 전계부(172)는 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(110)보다 고농도로 기판(110)에 도핑된 영역, 예를 들면, P+ 영역이다.
이러한 기판(110)의 제1 도전성 영역과 후면 전계부(172)간의 불순물 농도 차이로 인해 전위 장벽이 형성되고, 이로 인해, 정공의 이동 방향인 후면 전계부(172) 쪽으로 전자 이동은 방해하는 반면, 후면 전계부(172) 쪽으로의 정공 이동은 좀더 용이해진다. 따라서, 후면 전계부(1720)는 기판(110)의 후면 및 그 부근에서 전자와 정공의 재결합으로 손실되는 전하의 양을 감소시키고 원하는 전하(예, 정공)의 이동을 가속화시켜 후면 전극부(150)로의 전하 이동량을 증가시킨다.
후면 전극부(150)는 후면 전극(151)과 후면 전극(151)과 연결되어 있는 복수의 후면 버스바(152)를 구비한다.
후면 전극(151)은 기판(110)의 후면에 위치한 후면 전계부(172)와 접촉하고 있고, 후면 버스바(152)가 위치한 부분을 제외하면 실질적으로 기판(110)의 후면 전체에 위치한다. 대안적인 예에서, 후면 전극(151)은 기판(110)의 후면 가장자리 부분에는 위치하지 않을 수 있다.
후면 전극(151)은 알루미늄(Al)과 같은 도전성 물질을 함유하고 있다.
이러한 후면 전극(151)은 후면 전계부(172) 쪽으로부터 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집한다.
이때, 후면 전극(151)이 기판(110)보다 높은 불순물 농도를 갖는 후면 전계부(172)와 접촉하고 있으므로, 기판(110), 즉 후면 전계부(172)와 후면 전극(151) 간의 접촉 저항이 감소하여 기판(110)으로부터 후면 전극(151)으로의 전하 전송 효율이 향상된다.
복수의 후면 버스바(152)는 후면 전극(151)이 위치하지 않는 기판(110)의 후면 위에 위치하며 인접한 후면 전극(151)과 연결되어 있다.
또한, 복수의 후면 버스바(152)는 기판(110)을 중심으로 복수의 전면 버스바(142)와 대응되게 마주본다.
복수의 후면 버스바(152)는 복수의 전면 버스바(142)와 유사하게, 후면 전극(151)으로부터 전달되는 전하를 수집한다.
복수의 후면 버스바(152) 역시 외부 장치와 연결되어, 복수의 후면 버스바(152)에 의해 수집된 전하(예, 정공)는 외부 장치로 출력된다.
이러한 복수의 후면 버스바(152)는 후면 전극(151)으로부터 전달된 전하를 외부 장치로 출력해야 하므로, 후면 전극(151)보다 양호한 전도도를 갖는 물질로 이루어질 수 있고, 예를 들어, 은(Ag)과 같은 적어도 하나의 도전성 물질을 함유한다.
대안적인 예에서, 후면 전극(151)은 후면 버스바(152)가 위치한 기판(110)의 후면 부분에도 위치할 수 있고, 이 경우, 복수의 후면 버스바(152)는 기판(110)을 중심으로 복수의 전면 버스바(142)와 대응되게 마주보며 후면 전극(151) 위에 위치한다. 이때, 경우에 따라 후면 전극(151)은 후면의 가장 자리 부분을 제외한 실질적인 후면 전체 면에 위치할 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 태양 전지(11)의 동작은 다음과 같다.
태양 전지(11)로 빛이 조사되어 반사 방지부(130)를 통해 반도체부인 에미터부(121)와 기판(110)으로 입사되면 빛 에너지에 의해 반도체의 기판(110)에서 전자-정공 쌍이 발생한다. 이때, 기판(110)의 텍스처링 표면과 반사 방지부(130)에 의해 기판(110)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 줄어들어 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 증가한다.
이들 전자-정공 쌍은 기판(110)과 에미터부(121)의 p-n 접합에 의해 서로 분리되어 전자와 정공은, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 갖는 에미터부(121)와 p형의 도전성 타입을 갖는 기판(110) 쪽으로 각각 이동한다. 이처럼, 에미터부(121) 쪽으로 이동한 전자는 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 버스바(142)에 의해 수집되어 복수의 전면 버스바(142)를 따라 이동하고, 기판(110) 쪽으로 이동한 정공은 인접한 후면 전극(151)와 복수의 후면 버스바(152)에 의해 수집되어 복수의 후면 버스바(152)를 따라 이동한다. 이러한 전면 버스바(142)와 후면 버스바(152)를 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이용하게 된다.
이때, 기판(110)의 전면에서 전면 전극부(140)와 접촉하는 에미터부(121)의 영역의 도핑 깊이(D2)가 그렇지 않은 영역의 도핑 깊이(D1)보다 크기 때문에, 에미터부(121)에서 전면 전극부(140)로의 전하 전송량이 증가하고 션트 발생의 위험이 감소하여, 태양 전지(11)의 효율을 향상되고, 태양 전지(11)의 불량율이 낮아진다.
다음, 도 3a 내지 도 3e, 도 4 및 도 5를 참고로 하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지(11)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 도 3a에 도시한 것처럼, 반응성 이온 식각법(reaction ion etching, RIE)과 같은 건식 식각법을 이용하여 노출된 기판(110)의 한 면, 예를 들어 입사면인 기판(110)의 전면을 식각하여 복수의 돌출부(21, 22)를 갖는 텍스처링 표면을 형성한다.
이때, 공정실에 식각을 원하는 기판(110)을 배치하고 기판(110) 위에 복수의 개구부(81, 82)가 형성된 패턴 마스크(80)을 위치시킨 후, 공정 가스를 주입하여 기판(110)의 면에 복수의 돌출부(21, 22)를 갖는 텍스처링 표면을 형성한다.
이로 인해, 기판(110)의 위치에 따라 각 돌출부(21, 22)의 종횡비가 상이한 텍스처링 표면이 형성된다. 예를 들어, 각 돌출부(21)의 종횡비는 약 1 내지 1.5이고, 각 돌출부(22)의 종횡비는 약 1.7 내지 2.5이다. 따라서, 각 돌출부(21, 22)의 최대 지름(a)이 약 100㎚ 내지 800㎚일 경우, 각 돌출부(21)의 높이(b)는 최대 지름(a)과 동일한 약 100㎚ 내지 800㎚이고, 각 돌출부(22)의 높이(b)는 약 170㎚ 내지 2000㎚일 수 있다.
이때, 기판(110)과 인접한 패턴 마스크(80)의 표면, 즉 패턴 마스크(80)의 하부면과 텍스처링 표면이 형성되기 전 기판(110)의 표면까지의 거리는 약 3㎜ 내지 30㎜를 유지할 수 있다.
패턴 마스크(80)의 하부면과 기판(110)의 표면 간의 거리가 약 3㎜ 이상이면, 복수의 개구부(81, 82)에 의해 형성된 패턴 마스크(80)의 형상이 기판(110)의 표면에 전사되는 문제를 좀더 감소시켜 기판(110)의 위치에 따라 서로 다른 종횡비를 갖는 복수의 돌출부(21, 22)가 형성된다. 또한, 패턴 마스크(80)의 하부면과 기판(110)의 표면 간의 거리가 약 30㎜ 이하이면, 복수의 개구부(81, 82)에 의한 패턴 마스크(80)의 패턴에 의해 기판(110)의 위치에 따라 서로 다른 종횡비를 갖는 복수의 돌출부(21, 22)를 좀더 안정적으로 형성할 수 있다.
패턴 마스크(80)는 도 4에 도시한 것처럼 복수의 제1 개구부(81)가 형성된 제1 부분과 복수의 제2 개구부(82)가 형성된 제2 부분으로 나눠진다. 이때, 복수의 제1 개구부(81) 각각은 정해진 직경을 갖는 원형의 단면 형상을 갖고 있고, 복수의 제2 개구부(82)는 정해진 폭(w1, w2)을 갖고 해당 방향으로 길게 뻗어 있는 스트라이프 형상을 갖고 있다. 따라서, 각 제2 개구부(82)는 직사각형의 단면 형상을 갖는다. 도 4에서 인접한 두 제1 개구부(81)의 간격은 일정하지만 그렇지 않을 수 있고, 또한, 복수의 제1 개구부(81)는 적어도 두 개의 서로 다른 크기의 직경을 가질 수 있다.
도 4와는 달리, 대안적인 예에서, 개구부(181)는 원형의 단면 형상 대신, 삼각형이나 사각형과 같은 다각형 또는 타원형의 단면 형상을 가질 수 있고, 복수의 개구부(181)가 형성된 제1 부분은 복수의 단면 형상을 갖는 복수 형상의 개구부가 혼재해 있을 수 있다.
복수의 제2 개구부(82)는 제1 폭(w1)을 갖는 복수의 개구부(81)와 제1 폭(w1)보다 큰 폭을 갖는 복수의 제2 개구부(81)을 갖고 있다.
복수의 개구부(81)가 위치한 패턴 마스크(80)의 제1 부분에 대응하는 기판(110)의 표면 부분에는 종횡비가 약 1 내지 1.5인 복수의 돌출부(21)가 형성되고, 복수의 개구부(82)가 위치한 패턴 마스크(80)의 제2 부분에 대응하는 기판(110)의 표면 부분에는 종횡비가 약 1.7 내지 2.5인 복수의 돌출부(22)가 형성된다.
이때, 제1 개구부(81)의 직경이나 형상, 인접한 두 제1 개구부(81) 간의 간격, 그리고 패턴 마스크(80)의 하부면과 기판(110)의 표면 간의 거리 중 적어도 하나에 따라 각 돌출부(21, 22)의 종횡비는 가변될 수 있다.
본 실시예에서, 기판(110)은 p형 다결정 실리콘으로 이루어진 기판이지만, 이에 한정되지 않고, 단결정 또는 비정질 실리콘으로 이루어진 기판일 수 있고, 기판(110)의 도전성 타입 역시 n형일 수 있다.
다음, 도 3b에 도시한 것처럼, 기판(110)에 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 포함하는 물질, 예를 들어, POCl3이나 H3PO4 등을 고온에서 열처리하여 5가 원소의 불순물을 기판(110)에 확산시켜 기판(110) 전체면, 즉, 전면, 후면 및 측면에 에미터부(121)를 형성한다. 본 실시예와 달리, 기판(110)의 도전성 타입이 n형일 경우, 3가 원소의 불순물을 포함하는 물질, 예를 들어, B2H6를 고온에서 열처리하거나 적층하여 기판(110) 전체면에 p형의 에미터부(121)를 형성할 수 있다. 그런 다음, p형 불순물 또는 n형 불순물이 기판(110) 내부로 확산됨에 따라 생성된 인을 포함하는 산화물(phosphorous silicate glass, PSG)이나 붕소를 포함하는 산화물(boron silicate glass, BSG)을 불산(HF) 등을 이용하여 제거한다.
이처럼, 열 확산 공정에 의해 에미터부(121)를 형성할 경우, 기판(110)의 텍스처링 표면에서, 불순물의 확산 깊이는 기판(110)에 형성된 돌출부(21, 22)의 형상 즉, 종횡비에 따라 달라진다.
에미터부(121) 형성을 위한 불순물 확산 공정이 실시될 때, 도 5에 도시한 것처럼, 어느 한 점에서 불순물은 기판(110)의 표면을 따라서 원 형상을 그리며 기판(110) 내부로 확산된다. 따라서, 각 돌출부의 종횡비가 클 경우, 각 돌출부 내에서의 폭 변화폭이 크기 때문에 불순물의 확산 영역이 중첩되어 각 돌출부 내에서 불순물이 도핑된 부분이 증가하여 돌출부 전체 대부분이 불순물로 도핑되게 된다[도 5의 (a)]. 하지만, 각 돌출부의 종횡비가 작을 경우, 각 돌출부 내에서의 폭 변화폭이 작기 때문에 불순물 확산이 중첩되게 발생하는 영역이 감소하여, 돌출부의 표면을 따라서만 주로 불순물이 도핑되게 된다[도 5의 (c)]. 도 5의 (a) 내지 (b)에서, L1-L3은 p-n 접합면이다.
따라서, 돌출부의 종횡비가 증가할수록 에미터부(121)의 도핑 두께는 증가하게 되므로, 약 1 내지 1.5의 종횡비를 갖는 복수의 돌출부(21)가 형성된 에미터부(121)의 제1 영역의 제1 도핑 깊이(D1)보다 약 1.7 내지 2.5의 종횡비를 갖는 복수의 돌출부(22)가 형성된 에미터부(121)의 제2 영역의 제2 도핑 깊이(D2)가 크다.
제1 도핑 깊이(D1)를 갖는 에미터부(121)의 제1 영역은 복수의 제1 개구부(81)를 갖는 패턴 마스크(80)의 제1 부분과 마주하고 있고, 제2 도핑 깊이(D2)를 갖는 에미터부(121)의 제2 영역은 복수의 제1 개구부(82)를 갖는 패턴 마스크(80)의 제2 부분과 마주하고 있다. 이처럼, 본 실시예에서, 서로 다른 종횡비를 갖는 복수의 돌출부는 패턴 마스크(80)를 통과하여 기판(110)의 표면에 도달하는 식각 가스의 양을 제어하여 위치에 따라 종횡비가 상이한 복수의 돌출부(21, 22)를 형성하게 된다.
이와 같이, 기판(110)의 위치에 따라 패턴 형상이 상이한 패턴 마스크(80)를 이용하여 기판(110)의 위치에 따라 종횡비가 상이한 돌출부(21, 22)를 갖는 텍스처링 표면을 기판(110)에 형성하지만, 대안적인 예에서, 텍스처링 표면의 일부를 제거하여 종횡비가 상이한 복수의 돌출부(21, 22)를 형성할 수 있다.
즉, 반응성 이온 식각법으로 종횡비가 약 1.7 내지 2.5인 복수의 돌출부를 갖는 텍스처링 표면을 기판(110)의 전면에 형성한 후, 텍스처링 표면 위에 선택적으로 실리콘 산화물 등으로 식각 방지막을 형성한다. 그런 다음, 건식 식각법 또는 습식 식각법으로 기판(110)의 전면을 식각한다. 이로 인해, 식각 방지막이 위치하지 않고 식각 가스나 식각액에 노출된 기판(110)의 텍스처링 표면의 일부는 식각되고 식각 방지막에 의해 보호된 기판(110)의 텍스처링 표면을 식각되지 않는다.
따라서, 식각이 행해진 텍스처링 표면에 형성된 복수의 돌출부의 일부가 식각된다. 이 경우, 각 돌출부에서 위치에 무관하게 식각되는 양이 일정하지 않고, 꼭대기 부분이 다른 부분보다 식각되는 양이 많으므로, 식각된 텍스처링 표면에 형성된 각 돌출부의 종횡비는 약 1 내지 1.5로 감소하게 되고, 식각이 이루어지 않은 텍스처링 표면에 형성된 각 돌출부의 종횡비는 약 1.7 내지 2.5를 유지하게 된다.
이로 인해, 기판(110)의 위치에 따라 종횡비가 상이한 복수의 돌출부(21, 22)가 형성될 수 있다.
다음, 도 3c에 도시한 것처럼, 플라즈마 화학 기상 증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 등을 이용하여 기판(110)의 전면에 형성된 에미터부(121) 위에 반사 방지부(130)를 형성한다.
다음, 도 3d에 도시한 것처럼, 스크린 인쇄법을 이용하여, 반사 방지부(130)의 해당 부분에 은(Ag)과 글래스 프릿(glass frit)을 포함한 전면전극부용 페이스트를 인쇄한 후 건조시켜, 전면전극부 패턴(40)을 형성한다. 글래스 프릿은 납(Pb) 등을 포함한다.
이때, 전면전극부 패턴(40)은 복수의 전면 전극을 위한 부분(41)과 복수의 전면 버스 바를 위한 부분(42)을 구비하고 있다. 본 실시예에서, 전면 전극부 패턴(40)는 에미터부(121)의 제2 영역, 즉, 약 1.7 내지 2.5의 종횡비를 갖는 복수의 돌출부(22)가 형성된 영역 위에 위치한다. 이때, 복수의 전면 전극을 위한 부분(41)은 패턴 마스크(80)의 제2 개구부(82) 중 제1 폭(w1)을 갖는 제2 개구부(82)에 의해 형성된 기판(110)의 텍스처링 표면 위에 위치하고, 복수의 전면 버스바를 위한 부분(42)은 패턴 마스크(80)의 제2 개구부(82) 중 제2 폭(w2)을 갖는 제2 개구부(82)에 의해 형성된 기판(110)의 텍스처링 표면 위에 위치한다.
다음, 도 3e에 도시한 것처럼, 알루미늄(Al)을 함유하는 후면전극용 페이스트를 스크린 인쇄법으로 기판(110)의 후면 위에 선택적으로 인쇄한 후 건조시켜 기판(110)의 후면에 형성된 에미터부(121) 위에 후면전극 패턴(51)을 형성하고, 은(Ag)을 함유한 후면 버스바용 페이스트를 스크린 인쇄법으로 기판(110)의 후면 위에 선택적으로 인쇄한 후 건조시켜 후면 버스바 패턴(52)을 형성하여 후면전극부 패턴(50)을 완성한다.
이때, 이들 패턴(40, 51, 52)의 건조 온도는 약 120℃ 내지 약 200℃일 수 있고, 패턴(40, 51, 52)의 형성 순서는 변경 가능하다.
그런 다음, 전면전극부 패턴(40)과 후면전극부 패턴(50)이 형성된 기판(110)을 약 750℃ 내지 약 800℃의 온도에서 열처리 공정을 시행하여, 에미터부(121)의 제1 영역보다 불순물의 도핑 깊이(D2)가 큰 에미터부(121)의 제2 영역과 접촉하고 복수의 전면 전극(141)과 복수의 전면 버스바(142)를 구비한 전면 전극부(140), 기판(110)과 전기적으로 연결되는 후면 전극(151)과 후면 버스바(152)를 구비한 후면 전극부(150), 그리고 후면 전극(151)와 접하는 기판(110) 내에 후면 전계부(171)를 형성한다.
즉, 열처리 공정에 의해, 전면전극부 패턴(40)에 함유된 납(Pb) 등에 의해, 전면전극부 패턴(40)은 접촉 부위의 반사 방지부(130)를 관통하여 하부에 위치하는 에미터부(121)와 접촉하는 복수의 전면전극(141)과 복수의 전면전극용 버스바(142)가 형성되어 전면 전극부(140)가 완성된다. 이때, 전면전극부 패턴(40)의 전면전극 패턴(41)은 복수의 전면 전극(141)이 되고, 전면버스바 패턴(42)은 복수의 전면전극용 버스바(142)가 된다.
이와 같이, 기판(110)의 전면에서 상대적으로 큰 도핑 깊이(D2)를 갖는 에미터부(121)의 제2 영역과 전면 전극부(140)가 접촉하므로, 에미터부(121)의 제2 영역과 접촉할 수 있는 전면 전극부(140)의 접촉 마진이 증가하여 전면 전극부 패턴(40)의 관통 동작 시 에미터부(121)를 관통하는 션트 불량의 발생이 감소한다. 또한, 도핑 깊이(D2)의 증가로 인해, 에미터부(121)와 전면 전극부(140)간의 접촉 저항이 감소하여, 에미터부(121)에서 전면 전극부(140)로의 전하 전송량이 증가한다. 이로 인해, 태양 전지(11)의 효율이 향상된다.
또한, 열처리 공정에 의해, 후면전극부 패턴(50)의 후면 전극 패턴(51)과 후면 버스바 패턴(52)은 각각 후면 전극(151)과 복수의 후면 버스바(152)로 형성되고, 후면전극부 패턴(50)의 후면 전극 패턴(51)에 포함된 알루미늄(Al)이 기판(110)의 후면에 형성된 에미터부(121)뿐만 아니라 그 넘어서까지 기판(110)으로 확산되어 기판(110) 내부에 기판(110)보다 높은 불순물 농도를 갖는 불순물부인 후면 전계부(172)가 형성된다. 이로 인해, 후면 전극(151)은 후면 전계부(172)와 접촉하여 기판(110)과 전기적으로 연결된다.
열처리 공정 시, 패턴(40, 50)에 함유된 금속 성분과 각 접촉하는 층(121, 110)과의 화학적 결합으로 접촉 저항이 감소하여 전하의 전송 효율이 향상되어 전류 흐름이 증가된다.
그런 다음, 레이저빔이나 식각 공정을 이용하여 기판(110)의 측면으로 확산되어 측면에 도핑된 에미터부(121)를 제거하는 측면 분리(edge isolation) 공정을 실시하여 태양 전지(1)를 완성한다. 하지만, 측면 분리 공정 시기는 필요에 따라 변경 가능하다.
본 실시예에의 경우, 기판(110)의 후면에 형성된 에미터부(121)는 별도로 제거되지 않았지만, 대안적인 예에서, 후면전극부 패턴(50)을 형성하기 전에 기판(110)의 후면에 위치하는 에미터부(121)를 제거하기 위한 별도의 공정이 행해질 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (14)

  1. 복수의 제1 개구부를 갖고 있는 제1 부분과 상기 제1 개구부와 다른 개구 형상을 갖는 복수의 제2 개구부를 갖고 있는 제2 부분을 포함하는 패턴 마스크를 제1 도전성 타입의 기판의 전면 위에 위치시킨 후, 상기 기판의 전면을 식각하여, 상기 제1 개구부에 의해 노출된 부분의 기판 전면에 위치하며 제1 종횡비를 갖는 복수의 제1 돌출부와 상기 제2 개구부에 의해 노출된 부분의 기판 전면에 위치하며 상기 제1 종횡비보다 큰 제2 종횡비를 갖는 복수의 제2 돌출부를 구비한 텍스처링 표면을 형성하는 단계,
    상기 기판의 전면에 불순물을 주입하여 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 에미터부를 형성하는 단계, 그리고
    상기 에미터부와 연결되는 제1 전극과 상기 기판과 연결되는 제2 전극을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 텍스처링 표면을 형성하는 단계에서, 서로 다른 종횡비를 갖는 상기 복수의 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부를 1회의 건식 식각에 의해 동시에 형성하고,
    상기 에미터부를 형성하는 단계에서, 상기 복수의 제1 돌출부를 구비하는 제1 영역과 상기 복수의 제2 돌출부를 구비하며 상기 제1 영역의 도핑 깊이보다 큰 도핑 깊이를 가진 제2 영역을 동시에 형성하며,
    상기 제1 전극을 상기 에미터부의 상기 제2 영역과 연결하는 태양 전지의 제조 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 복수의 제1 돌출부는 1 내지 1.5의 상기 제1 종횡비로 형성하고, 상기 복수의 제2 돌출부는 1.7 내지 2.5의 상기 제2 종횡비로 형성하는 태양 전지의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 에미터부의 상기 제1 영역의 도핑 깊이를 상기 에미터부의 상기 제2 영역의 도핑 깊이보다 작게 형성하는 태양 전지의 제조 방법.
  4. 제1항에서,
    상기 패턴 마스크는 복수의 제1 개구부를 갖고 있는 제1 부분과 제2 개구부를 갖고 있는 제2 부분을 포함하고,
    상기 제1 부분과 마주하는 상기 기판의 부분에는 상기 제1 종횡비를 갖는 복수의 돌출부가 형성되고, 상기 제2 부분과 마주하는 상기 기판의 부분에는 상기 제2 종횡비를 갖는 복수의 돌출부가 형성되는 태양 전지의 제조 방법.
  5. 제4항에서,
    상기 복수의 제1 개구부 각각은 원형, 다각형 및 타원형 중 적어도 하나의 형상을 갖는 태양 전지의 제조 방법.
  6. 제4항에서,
    상기 제2 개구부는 한 방향으로 길게 뻗어 있는 스트라이프 형상을 갖는 태양 전지의 제조 방법.
  7. 제1항에서,
    상기 건식 식각은 반응성 이온 식각법에 의하여 수행되는 태양 전지의 제조 방법.
  8. 제1항에서,
    상기 에미터부 위에 반사 방지부를 형성하는 단계를 더 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
  9. 제8항에서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극 형성 단계는,
    상기 에미터부의 제2 영역 위에 위치하는 상기 반사 방지부의 부분 위에 제1 전극용 페이스트(paste)를 도포한 후 제1 온도로 열처리하는 단계,
    상기 반사 방지부의 반대쪽에 위치하는 상기 기판 위에 제2 전극용 페이스트를 도포한 후 제2 온도로 열처리하는 단계, 그리고
    상기 제1 전극용 페이스트와 상기 제2 전극용 페이스트를 구비한 상기 기판을 제3 온도로 열처리하는 단계를 포함하는 태양 전지의 제조 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 온도와 상기 제2 온도는 동일한 태양 전지의 제조 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에서,
    상기 제3 온도는 상기 제1 온도와 상기 제2 온도보다 높은 태양 전지의 제조 방법.
  12. 제9항에서,
    상기 제1 전극용 페이스트는 은(Ag)을 함유하고 있는 태양 전지의 제조 방법.
  13. 제11항에서,
    상기 제1 전극용 페이스트는 납(Pb)을 더 함유하고 있는 태양 전지의 제조 방법.
  14. 제9항에서,
    상기 제2 전극용 페이스트는 알루미늄(Al)을 함유하는 태양 전지의 제조 방법.
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