KR101686663B1 - 후면 전극형 박막 솔라셀과 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 후면 전극형 박막 솔라셀과 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 솔라셀의 후면에 전극을 형성함으로써 입사되는 태양광의 면적을 높이고, 박막형의 반도체층을 적용하여 고가의 반도체 원료의 사용을 줄일 수 있는 후면 전극형 박막 솔라셀과 그의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 후면 전극형 박막 솔라셀의 제조방법은 표면 베이스층 상에 n 형의 제 1반도체층을 형성하는 제 1반도체층 형성단계(S1)와 상기 제 1반도체층 상부에 터널 접합층을 형성하는 터널 접합층 형성단계(S2)와 상기 터널 접합층의 상부에 n형의 반도체와 p형의 반도체를 수평방향으로 교차 반복시켜 형성하는 제 2반도체층 형성단계(S3)와 상기 제 2반도체층 상부에 후면 전극층을 형성하는 후면 전극층 형성단계와(S4)와 상기 제 2반도체층의 n형 반도체와 p형 반도체가 접합된 소정영역과 상기 소정영역 상에 형성된 상기 후면전극층을 에칭하는 접합 분리 단계(S5)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 후면 전극형 박막 솔라셀의 제조방법은 표면 베이스층 상에 n 형의 제 1반도체층을 형성하는 제 1반도체층 형성단계(S1)와 상기 제 1반도체층 상부에 터널 접합층을 형성하는 터널 접합층 형성단계(S2)와 상기 터널 접합층의 상부에 n형의 반도체와 p형의 반도체를 수평방향으로 교차 반복시켜 형성하는 제 2반도체층 형성단계(S3)와 상기 제 2반도체층 상부에 후면 전극층을 형성하는 후면 전극층 형성단계와(S4)와 상기 제 2반도체층의 n형 반도체와 p형 반도체가 접합된 소정영역과 상기 소정영역 상에 형성된 상기 후면전극층을 에칭하는 접합 분리 단계(S5)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 후면 전극형 박막 솔라셀과 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 솔라셀의 후면에 전극을 형성함으로써 입사되는 태양광의 면적을 높이고, 박막형의 반도체층을 적용하여 고가의 반도체 원료의 사용을 줄일 수 있는 후면 전극형 박막 솔라셀과 그의 제조방법에 관한 것이다.
솔라셀(Solar-Cell)은 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 원리를 이용한 것이다.
솔라셀은 P(Positive)형 반도체와 N(Negative)형 반도체를 접합시킨 PN 접합 구조를 가지고 있으며, 솔라셀에 태양광이 입사되면, 입사된 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 상기 반도체 내에서 정공과 전자가 발생하고, PN접합에서 발생한 전기장에 의해서 상기 정공(+)는 P형 반도체 쪽으로 이동하고 상기 전자(-)는 N형 반도체 쪽으로 이동하게 되어 전위가 발생하게 됨으로써 전력을 생산할 수 있게 된다.
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한편, 솔라셀은 박막형 태양전지와 기판형 태양전지로 구분될 수 있다. 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판상에 박막의 형태로 반도체를 형성하여 태양전지를 제조한 것이고, 기판형 태양전지는 실리콘과 같은 반도체물질 자체를 기판으로 이용하여 태양전지를 제조한 것이다.
기판형 태양전지는 공정상 두께를 최소화하는데 한계가 있고 고가의 반도체 기판을 이용하기 때문에 제조비용이 상승되는 단점이 있다. 반면, 박막형 태양전지는 상기 기판형 태양전지에 비하여 효율이 다소 떨어지기는 하나, 얇은 두께로 제조가 가능하고 저가의 재료를 이용할 수 있어 제조비용이 감소되어 태양전지의 대량생산에 적합하다.
한국 등록특허 제 10-1139459호(태양전지 및 그 제조방법)는 납성분이 포함되지 않는 전극 페이스트를 사용하여 전극을 형성하는 방법을 포함하고 있으며, 환경 친화적이고 생산성과 공정 비용을 저감할 수 있는 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
상기 특허 문헌을 포함한 종래의 태양전지는 전면 전극을 포함하여 전면 전극이 형성된 면적만큼 태양광이 입사되지 못하여 태양전지의 효율을 극대화하는 데 한계가 있는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 후면에 전극을 형성하여 태양광의 입사면적을 넓히기 위한 후면 전극형 박막 솔라셀과 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기판 위에 박막형의 반도체를 형성함으로써 고가의 반도체 원료의 사용을 줄일 수 있는 후면 전극형 박막 솔라셀과 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 후면 전극형 박막 솔라셀의 제조방법은 표면 베이스층 상에 n 형의 제 1반도체층을 형성하는 제 1반도체층 형성단계(S1)와; 상기 제 1반도체층 상부에 터널 접합층을 형성하는 터널 접합층 형성단계(S2)와; 상기 터널 접합층의 상부에 n형의 반도체와 p형의 반도체를 수평방향으로 교차 반복시켜 형성하는 제 2반도체층 형성단계(S3)와; 상기 제 2반도체층 상부에 후면 전극층을 형성하는 후면 전극층 형성단계와(S4)와; 상기 제 2반도체층의 n형 반도체와 p형 반도체가 접합된 소정영역과 상기 소정영역 상에 형성된 상기 후면전극층을 에칭하는 접합분리단계(S5)를 포함한다.
상기 표면 베이스층(S00)의 형성은 사용될 기판을 세척하는 세척단계를 포함하는 기판 준비단계(S01)와; 상기 기판의 상부에 태양광의 반사를 방지하는 반사 방지막을 형성하는 반사 방지막 형성단계(S02)와; 상기 반사 방지막의 상부에 산화막을 형성하는 패시베이션단계(S03)를 포함한다.
상기 제 2반도체층 형성단계(S3)는 진성층을 형성하는 진성층 형성단계(S31);와 진성층 상의 소정의 부분을 도핑 마스크를 형성하는 제 1부분 도핑 마스크 형성단계(S32)와; 도핑 마스크가 형성되지 않은 나머지 부분을 5가 원소를 이용하여 n 타입으로 도핑하는 제 1도핑단계(S33)와; 상기 제 1부분 도핑 마스크를 제거하는 제 1부분 도핑 마스크 제거단계(S34)와; n 타입 영역에 도핑 마스크를 형성하는 제 2부분 도핑 마스크 형성단계(S35)와; 도핑 마스크가 형성되지 않은 나머지 부분을 3가 원소를 이용하여 p 타입으로 도핑하는 제 2도핑단계(S36)와; 상기 제 2부분 도핑 마스크를 제거하는 제 2부분 도핑 마스크 제거단계(S37)를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 후면 전극형 박막 솔라셀은 표면 베이스층 상에 형성되는 n 형의 제 1반도체층과; 상기 제 1반도체층의 표면상에 형성되며, 전자와 정공의 이동을 돕는 터널 접합층과; 상기 터널 접합층의 표면상에 형성되며, n형의 반도체와 p형 반도체가 소정의 이격 공간을 두고 수평방향으로 교차 반복되어 형성된 제 2반도체층과; 상기 제 2반도체층의 n형 반도체와 p형 반도체의 표면상에 형성되는 후면 전극층을; 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 표면 베이스층은 태양광이 입사하는 기판과; 상기 기판의 표면상에 적층되어 태양광의 반사를 방지하는 반사 방지막과; 상기 반사 방지막의 표면상에 적층되는 산화막;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 후면 전극형 박막 솔라셀과 그의 제조방법에 의하면, 후면에 전극을 형성하여 태양광의 입사면적을 넓히고, 기판 위에 박막형의 반도체를 형성함으로써 고가의 반도체 원료의 사용을 줄일 수 있는 후면 전극형 박막 솔라셀과 그의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 후면 전극형 박막 솔라셀의 제조방법을 보여주는 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 제 2반도체층 형성단계를 보여주는 모식도.
도 3은 본 발명에 따른 확산 방지막이 형성되는 적층 구조를 보여주는 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 후면 전극형 박막 솔라셀의 적층 구조를 보여주는 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 투명전도막이 형성되는 적층 구조를 보여주는 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 제 2반도체층 형성단계를 보여주는 모식도.
도 3은 본 발명에 따른 확산 방지막이 형성되는 적층 구조를 보여주는 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 후면 전극형 박막 솔라셀의 적층 구조를 보여주는 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 투명전도막이 형성되는 적층 구조를 보여주는 단면도.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 후면 전극형 박막 솔라셀과 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 솔라셀의 후면에 전극을 형성함으로써 입사되는 태양광의 면적을 높이고, 박막형의 반도체층을 적용하여 고가의 반도체 원료의 사용을 줄일 수 있는 후면 전극형 박막 솔라셀과 그의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 후면 전극형 박막 솔라셀의 제조방법을 보여주는 순서도이다.
본 발명에 따른 후면 전극형 박막 솔라셀의 제조방법은 표면 베이스층 상에 n 형의 제 1반도체층을 형성하는 제 1반도체층 형성단계(S1)와 상기 제 1반도체층 상부에 터널 접합층을 형성하는 터널 접합층 형성단계(S2)와 상기 터널 접합층의 상부에 n형의 반도체와 p형의 반도체를 수평방향으로 교차 반복시켜 형성하는 제 2반도체층 형성단계(S3)와 상기 제 2반도체층 상부에 후면 전극층을 형성하는 후면 전극층 형성단계와(S4)와 상기 제 2반도체층의 n형 반도체와 p형 반도체가 접합된 소정영역과 상기 소정영역 상에 형성된 상기 후면전극층을 에칭하는 접합분리단계(S5)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 표면 베이스층(S00)의 형성은 사용될 기판을 세척하는 세척단계를 포함하는 기판 준비단계(S01)와 상기 기판의 상부에 태양광의 반사를 방지하는 반사 방지막을 형성하는 반사 방지막 형성단계(S02)와 상기 반사 방지막의 상부에 산화막을 형성하는 패시베이션단계(S03)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 준비단계(S01)는 사용될 기판의 표면을 균일하게 하고, 기판의 표면의 이물질 등을 제거함으로써 후속공정시 적층 및 증착이 잘 이루어질 수 있도록 한다.
기판은 유리 기판, 세라믹 기판, 스테인레스 스틸 등이 사용될 수 있으며, 유리 기판의 경우 소다회(Soda ash) 유리를 사용하는 것이 바람직한데 소다회 유리에 함유된 나트륨이 솔라셀 제조과정에서 반도체의 전하 농도를 증가시켜 광전변환 효율을 증가시킬 수 있다.
상기 기판 준비단계는 세척단계를 포함할 수 있는데, 상기 세척단계는 킬레이트제, 과산화수소 등의 세정용액을 이용하여 세정하는 세정단계, 오존수를 이용하여 린스하는 단계, 불소 함유 가스를 이용하여 산화막을 제거하는 단계, 200 내지 500℃에서 어닐링하여 기판 표면에 잔여하는 산화막 및 반응층을 제거하는 어닐링단계를 포함할 수 있다.
반사 방지막 형성단계(S02)는 솔라셀에 입사되는 태양광의 반사 손실을 줄이기 위한 반사 방지막을 형성하여 솔라셀의 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명에 따른 반사 방지막은 한정하지 않으며, SiOx(실리콘 산화물), SiNx(실리콘 나이트라이드), TiOx(티타늄 산화물), 마그네슘 플루오라이드(MgF2) 등을 사용할 수 있고, 표면의 재결합을 방지하고 빛 흡수를 최대화 하기 위해 두께는 70 내지 120 nm 로 형성한다.
상기 반사 방지막은 다공 구조 및 요철을 형성하여 태양광의 반사 방지 효율을 더 향상시키는 것도 가능하다.
광흡수에 의해 발생된 캐리어는 n형과 p형으로 분리 이동해 전압을 형성하기 때문에 높은 전압을 발생시키기 위해서는 분리된 캐리어(전자-정공)가 재결합이 되지 않고 축적이 되어야한다.
패시베이션단계(S03)에서는 산화막을 형성하여 표면의 결함을 제거하여 캐리어의 재결합을 최소화하고 캐리어의 수명을 최대한 높일 수 있게 된다.
패시베이션단계에서는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition: ALD)와 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition: CVD)을 이용하여 AlOx(산화 알루미늄), SiONx(실리콘 산화질화물)을 산화막을 형성할 수 있으며, 솔라셀의 효율특성을 최대화 하기 위해 두께는 3 내지 30nm로 형성한다.
제 1반도체층 형성단계(S1)에서는 n형의 반도체를 형성하게 되며, n형의 반도체를 형성하는 방법에는 화학기상 증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition), 불순물 이온을 수십~수백 keV로 가속한 이온빔 또는 플라즈마를 이용하여 주입하는 이온 주입법(Ion Implantation), 플라즈마(Plasma) 도핑방법 등이 있을 수 있다.
본 발명에서는 n형 반도체를 예를 들어 설명하고 있지만, p형 반도체로 형성할 수 있다는 것은 자명하다.
n형 반도체를 형성하기 위하여 진성 반도체(intrinsic semiconductor)에 5가 원소를 불순물로, p형 반도체를 형성하기 위하여 3가 원소를 불순물로 상기 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
보다 상세하게는, 진성 반도체를 화학기상증착법(CVD), 스퍼터링 (Sputtering)의 방법을 이용하여 솔라셀의 효율특성을 최대화 하기 위해 두께는 100nm 내지 5 ㎛ 로 적층하게 되며, 도핑을 위해 사용될 수 있는 불순물(도펀트)로서 5가 원소에는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등이, 3가 원소에는 붕소(B), 칼륨(K) 등이 있을 수 있다.
또한 본 발명에서 사용되는 반도체는 비정질 실리콘(Amorphous-Si), 다결정 실리콘(Poly-Crystalline Si), CIGS(구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄)이 될 수 있다.
상기 터널 접합층 형성단계(S2)에서는 전자와 정공의 이동을 도와 광변환 효율을 높이기 위하여 터널 접합층을 형성하게 된다.
상기 터널 접합층은 알루미늄산화물(AlOx), 실리콘 산화물(SiOx), 티타늄 산화물(TiOx) 등을 화학 기상증착(CVD), 원자층 증착(ALD) 등의 방법을 이용하여 솔라셀의 효율특성을 최대화 하기 위해 0.5 내지 5nm의 두께로 형성한다.
도 2는 본 발명에 따른 제 2반도체층 형성단계를 보여주는 모식도이다.
본 발명에 따른 제 2반도체층 형성단계(S3)는 n형의 반도체와 p형의 반도체를 수평방향으로 교차 반복시켜 형성하게 되며, 진성층을 형성하는 단계(S31)와 진성층 상의 소정의 부분을 도핑 마스크를 형성하는 제 1부분 도핑 마스크 형성단계(S32)와 도핑 마스크가 형성되지 않은 나머지 부분을 5가 원소를 이용하여 n 타입으로 도핑하는 제 1도핑단계(S33)를 포함한다.
또한 상기 제 1부분 도핑 마스크를 제거하는 제 1부분 도핑 마스크 제거단계(S34)와 n 타입 영역에 도핑 마스크를 형성하는 제 2부분 도핑 마스크 형성단계(S35)와 도핑 마스크가 형성되지 않은 나머지 부분을 3가 원소를 이용하여 p 타입으로 도핑하는 제 2도핑단계(S36)와 상기 제 2부분 도핑 마스크를 제거하는 제 2부분 도핑 마스크 제거단계(S37)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
(a)진성층을 형성하는 단계(S31)의 진성층은 상기 제 1반도체층 형성에 사용되는 방법을 이용하여 형성하며, 솔라셀의 효율특성을 최대화 하기 위해 두께는 100 내지 500nm로 형성한다. (b)제 1부분 도핑 마스크 형성단계(S32)는 진성층 상의 소정의 부분(후속단계에서 p타입 반도체를 형성할 부분)을 도핑 마스크를 형성하게 되며, (c)제 1도핑단계(S33)에서는 도핑 마스크가 형성되지 않은 나머지 부분을 5가 원소를 이용하여 n 타입으로 도핑하게 된다.
(d)제 1부분 도핑 마스크 제거단계(S34)에서는 상기 제 1부분 도핑 마스크를 제거하게 되며, (e)제 2부분 도핑 마스크 형성단계(S35)에서 상기 제 1도핑단계에서 형성된 n형 반도체 부분에 도핑 마스크를 형성하게 된다.
(f)제 2도핑단계(S36)에서는 제 1부분 도핑 마스크 제거단계에서 제거된 부분을 3가 원소를 이용하여 도핑하여 p형 반도체를 형성하게 되며, (g)제 2부분 도핑 마스크 제거단계에서는 상기 제 2부분 도핑 마스크를 최종적으로 제거하게 된다.
이로써, 상기 제 2반도체층은 종래의 n형 반도체와 p형 반도체가 상하로 적층되는 것이 아니라 동일한 층 내에서 n형 반도체와 p형 반도체가 교차된 구조를 가져 전면 전극을 형성할 필요가 없어 태양광의 입사를 방해하지 않게 되어 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.
보다 상세하게는, 태양광이 입사되면 제 1반도체층(40)에서 정공(hole) 및 전자(electron)이 제 2반도체층(60)의 n형 영역과 p형 영역으로 이동 및 축적되며, 제 2반도체층과 연결된 후면전극에서 전위차가 발생하면서 전력을 생산하게 된다.
상기 도핑 마스크를 형성하는 방법은 한정하지 않으며, 잉크젯, 스크린 인쇄, 포토리소그래피(photolithography), 에어로졸 젯(aerosol jet), 등의 방법으로 형성하거나, 전면적에 도핑 마스크를 형성한 후 드라이 페이스트(Dry paste), 에치 페이스트(etch paste) 및 레이저 스크라이빙(Laser Scribing) 등을 이용하여 부분적으로 개방하여 형성할 수 있다. 한편, 도핑 마스크 제거하는 방법은 제한하지 않으며, 습식 스트립 공정 등을 이용할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 진성층에 도핑 마스크를 형성하기 전에 도핑 마스크(M)가 형성될 부분에 확산 방지 패턴(P)을 도포하여 n 형 반도체와 p형 반도체를 균일하게 정렬함으로써 션트(shunt) 발생을 방지하는 것도 가능하다.
확산 방지 패턴을 형성하기 위한 물질로는 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx) 등이 있으며, 포토리소그래피 방법 등을 이용하여 도포한다.
후면 전극층 형성단계(S4)은 박막 실리콘층(제 1반도체층, 제 2반도체층)에서 태양광에 의해 전자와 정공 쌍에 의해 생성된 전하가 이동하여 전류를 흐르게 되어 전력을 생산하게 하도록 전극층을 형성하게 된다.
상기 전극층 형성은 스크린프린팅으로 바로 형성하거나, 에칭 페이스트로 에칭후 금속 시드층을 형성하고 전해도금법으로 금속을 성장시켜 형성하거나, 상기 열산화막을 선택적으로 식각하여 형성할 수 있다.
상기 후면 전극층은 전기전도도가 높고 비저항이 작아야 하며, 접촉되는 제 2박막 실리콘층과 저항성 접촉(Ohmic contact)되어야 한다.
상기 후면 전극층으로 사용될 수 있는 물질로는 몰리브덴(Mo)이 있으며, 몰리브덴은 열적 안정성이 뛰어나 다른 기판과의 접합시 열팽창계수 차이로 인한 박리현상 등을 방지할 수 있다.
상기 후면 전극층을 적층하는 방법은 스퍼터링법, 이온 플레이팅법(ion plating process) 등을 이용하여 솔라셀의 효율특성을 최대화 하기 위해 5 ㎛ 내외로 형성하는 것이 바람직하다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 후면 전극층(70)과 상기 제 2반도체층(60) 사이에 투명 전도막(TCO: Transparent Conductive Oxide)(65)을 포함할 수 있다.
투명 전도막(65)이 형성되면 공핍층이 투명 전도막에 형성되어 후면 전극층을 형성할 때 제 2반도체층 내부로 전극 물질의 금속 성분이 확산되는 것을 방지하여 션트(Shunt)저항을 억제할 수 있으며, 접촉 저항을 낮출 수 있는 효과를 가지게 된다.
투명 전도막(65)은 산화주석(Sn02), 산화아연(ZnO), 산화인듐(InO), 인듐함유 산화 주석(ITO), 불소함유 산화주석(FTO)계를 사용하며, 수소 가스 첨가 공정, 스퍼터(sputter), 졸겔(sol-gel), 스프레이(spray), 화학기상증착(CVD), 유기금속화학증착(MOCVD), 전자빔(E-beam), 레이저 증착(LDP)과 같은 다양한 방식으로 제조될 수 있다.
접합 분리단계(S5)에서는 상기 제 2반도체층의 n형 반도체와 p형 반도체의 경계면과 상기 경계면과 접합되는 전극층을 에칭하여 접합 분리하는 접합 분리단계(S5)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
p-n접합부(경계면)에서는 전위 장벽이 증가되고, 다수 캐리어의 흐름을 방해하는 전기적 저항이 증가되면서 다수 캐리어가 존재하지 않는 공핍층(Depletion layer)이 발생하게 된다.
역전압이 증가함에 따라 전기장이 증가하여 임계 레벨을 넘어버리면 접합이 항복(Break down)되고, 전류가 전자 사태 항복(Avalanche breakdown)에 의해 흘러가게 되어 접합 분리(Juction isolation)가 필요하게 된다.
에칭하는 방법에 드라이 페이스트(Dry paste), 에치 페이스트(etch paste) 및 레이저 스크라이빙(Laser Scribing) 등이 있을 수 있으며, n형 반도체와 p형 반도체의 경계면을 (접합)분리함으로써 상기 제 1반도체층과 상기 제 2반도체층의 전자와 정공의 이동을 도와 태양전지의 효율을 높일 수 있게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 후면 전극형 박막 솔라셀의 적층 구조를 보여주는 단면도이다.
본 발명에 따른 후면 전극형 박막 솔라셀은 표면 베이스층 상에 형성되는 n 형의 제 1반도체층(40)과 상기 제 1반도체층의 표면상에 형성되며, 전자와 정공의 이동을 돕는 터널 접합층(50)과 상기 터널 접합층의 표면상에 형성되며, n형의 반도체와 p형 반도체가 소정의 이격 공간을 두고 수평방향으로 교차 반복되어 형성된 제 2반도체층(60)과 상기 제 2반도체층의 n형 반도체와 p형 반도체의 표면상에 형성되는 후면 전극층(70)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 표면 베이스층은 태양광이 입사하는 기판(10)과 상기 기판의 상부에 적층되어 태양광의 반사를 방지하는 반사 방지막(20)과 상기 반사 방지막에 상부에 적층되는 산화막(30)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
전면에 전극이 형성될 경우 쉐도잉(Shadowing)이 생기게 되고, 태양광이 입사할 면적을 작게 하여 태양전지의 효율이 저하시키는 요인으로 작용한다. 본 발명에서는 후면에 전극을 형성함으로써 태양광이 흡수될 수 있는 면적을 높여 태양전지의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한 벌크 실리콘 웨이퍼(Bulk Si Wafer)가 아닌 유리 기판에 박형으로 솔라셀을 형성하여 보다 고가의 반도체 원료의 사용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.
10 : 기판
20 : 반사 방지막
30 : 산화막
40 : 제 1반도체층
50 : 터널 접합층
60 : 제 2반도체층
65 : 투명 전도막
70 : 후면 전극층
M : 도핑 마스크
P : 확산 방지 패턴
20 : 반사 방지막
30 : 산화막
40 : 제 1반도체층
50 : 터널 접합층
60 : 제 2반도체층
65 : 투명 전도막
70 : 후면 전극층
M : 도핑 마스크
P : 확산 방지 패턴
Claims (5)
- 후면 전극형 박막 솔라셀의 제조방법에 있어서,
표면 베이스층 상에 n 형의 제 1반도체층을 형성하는 제 1반도체층 형성단계(S1)와;
상기 제 1반도체층 상부에 터널 접합층을 형성하는 터널 접합층 형성단계(S2)와;
상기 터널 접합층의 상부에 n형의 반도체와 p형의 반도체를 수평방향으로 교차 반복시켜 형성하는 제 2반도체층 형성단계(S3)와;
상기 제 2반도체층 상부에 후면 전극층을 형성하는 후면 전극층 형성단계와(S4)와;
상기 제 2반도체층의 n형 반도체와 p형 반도체가 접합된 소정영역과 상기 소정영역 상에 형성된 상기 후면 전극층을 에칭하는 접합분리단계(S5)를 포함하며
상기 제 2반도체층 형성단계(S3)는
진성층을 형성하는 진성층 형성단계(S31);와
진성층 상의 소정의 부분에 도핑 마스크를 형성하는 제 1부분 도핑 마스크 형성단계(S32)와;
도핑 마스크가 형성되지 않은 나머지 부분을 5가 원소를 이용하여 n 타입으로 도핑하는 제 1도핑단계(S33)와;
상기 제 1부분 도핑 마스크를 제거하는 제 1부분 도핑 마스크 제거단계(S34)와;
n 타입 영역에 도핑 마스크를 형성하는 제 2부분 도핑 마스크 형성단계(S35)와;
도핑 마스크가 형성되지 않은 나머지 부분을 3가 원소를 이용하여 p 타입으로 도핑하는 제 2도핑단계(S36)와;
상기 제 2부분 도핑 마스크를 제거하는 제 2부분 도핑 마스크 제거단계(S37)를 포함하고
상기 진성층 상의 소정의 부분에 도핑 마스크를 형성하기 전에 도핑 마스크가 형성될 부분에 확산방지 패턴을 도포하며,
상기 후면 전극층과 상기 제2 반도체층 사이에 투명전도막이 포함되는 것을 특징으로 하는
후면 전극형 박막 솔라셀의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 표면 베이스층(S00)의 형성은
사용될 기판을 세척하는 세척단계를 포함하는 기판 준비단계(S01)와;
상기 기판의 상부에 태양광의 반사를 방지하는 반사 방지막을 형성하는 반사 방지막 형성단계(S02)와;
상기 반사 방지막의 상부에 산화막을 형성하는 패시베이션단계(S03)를 포함하는 것을 특징으로 하는
후면 전극형 박막 솔라셀의 제조방법.
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