KR101706804B1 - 고온 및 저온의 2개의 스크린-프린트된 부분으로 구성된 광기전력 전지 - Google Patents

고온 및 저온의 2개의 스크린-프린트된 부분으로 구성된 광기전력 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR101706804B1
KR101706804B1 KR1020127011113A KR20127011113A KR101706804B1 KR 101706804 B1 KR101706804 B1 KR 101706804B1 KR 1020127011113 A KR1020127011113 A KR 1020127011113A KR 20127011113 A KR20127011113 A KR 20127011113A KR 101706804 B1 KR101706804 B1 KR 101706804B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
paste
temperature firing
semiconductor material
conductor
temperature
Prior art date
Application number
KR1020127011113A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120092120A (ko
Inventor
아르망 베띠넬리
야닉 베셰띠
Original Assignee
꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈 filed Critical 꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈
Publication of KR20120092120A publication Critical patent/KR20120092120A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101706804B1 publication Critical patent/KR101706804B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0216Coatings
    • H01L31/02161Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/068Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • H01L31/0682Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells back-junction, i.e. rearside emitter, solar cells, e.g. interdigitated base-emitter regions back-junction cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0236Special surface textures
    • H01L31/02366Special surface textures of the substrate or of a layer on the substrate, e.g. textured ITO/glass substrate or superstrate, textured polymer layer on glass substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/186Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 재료(1) 상에 최소 하나의 전기 컨덕터를 형성하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 다음 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다:
(E1) - 세리그라피에 의해 고온소성용 제1 페이스트를 증착하는 단계;
(E2) - 세리그라피에 의해 저온소성용 제2 페이스트를, 앞선 단계 동안 증착된 상기 고온소성용 제1 페이스트 상에 적어도 부분적으로 겹치도록 증착하는 단계.

Description

고온 및 저온의 2개의 스크린-프린트된 부분으로 구성된 광기전력 전지{Photovoltaic cell conductor consisting of two, high-temperature and low-temperature, screen-printed parts}
본 발명은 반도체 재료 상에 전도 트랙(conducting track)을 형성하는 방법에 관한 것이며, 또한 산출된 반도체 소자에 관한 것이다. 본 발명은 이러한 방법에 의해 수득된 광기전력 전지에 관한 것이다.
광기전력 전지는 일반적으로 실리콘인 반도체 재료의 웨이퍼로부터 출발하여 제조된다. 이러한 제조는 특히 이러한 웨이퍼 표면 상의 전기 컨덕터의 형성을 필요로 한다. 이러한 목적을 위하여, 선행 기술의 한 방법은 실크스크린 프린팅, 또는 세리그라픽(serigraphic) 공정에 의해 전도성 잉크를 웨이퍼 상에 증착하는 것을 포함한다. 이러한 방법은 단순성 및 저비용의 장점을 갖는다.
세리그라피(serigraphy)에 의한 금속배선(metallization)을 위한 첫 번째 기술은 수행되는 방법에 대하여 "고온소성용 페이스트"로 불리는 페이스트 형태를 취하는 전도성 잉크를 사용하는 것을 포함하는데, 상기 방법은 상기 페이스트를, 그 도포 이후에, 500 ℃ 이상, 일반적으로 700 내지 800 ℃의 고온까지 온도를 상승시키는 것으로 구성되는 최종 단계를 포함한다. 이러한 고온소성용 페이스트는 일반적으로, 전도 특성을 위한 은(silver) 및 잠재적으로 알루미늄, 반도체 상에서 전기적 접촉을 형성하기 위하여 절연층을 관통하는 기능을 하는 유리 입자, 및 만족스러운 유동적 특성(rheological property)을 페이스트에 제공하는 기능을 하며 예컨대 1종 이상의 첨가 용매에 용해된 수지와 같은 유기 성분을 포함한다. 이러한 페이스트를 고온으로 가열하기 위한 단계는, 은을 치밀화시키고 최종적으로 전기적 접촉 및 우수한 접착을 획득하기 위하여 절연층이 관통되도록 한다. 유기 성분은 이러한 가열 단계 동안 연소되거나 증발된다. "고온" 페이스트는 현재 결정성 실리콘(헤테로결합 전지는 제외)에 기초한 광기전력 전지에 사용되고 있다.
세리그라피(serigraphy)에 의한 금속배선을 위한 두 번째 기술은 수행되는 방법에 대하여 "저온소성용 페이스트"로 불리는 페이스트 형태를 취하는 전도성 잉크를 사용하는 것을 포함하는데, 상기 방법은 상기 페이스트를, 그 도포 이후에, 500 ℃ 미만, 일반적으로 300 ℃ 미만의 저온으로 이동시키는 것으로 구성되는 최종 단계를 포함한다. 이러한 페이스트는 비결정질 실리콘을 포함하는 전지, 예컨대 "박막 전지"로 불리는 전지, 및 고온을 견딜 수 없는 헤테로결합 결정형 전지를 위하여 사용된다. 저온소성용 페이스트는 전도 특성을 위한 은 입자, 및 우수한 유동성을 나타내기 위한 유기 성분을 포함한다. 이러한 페이스트는 큰 저항값을 가지며 따라서 나쁜 전도 특성을 가진다.
기존이 전도성 잉크의 사용은 낮은 전도 특성 때문에 제한된 응용분야에 한정된다.
따라서, 이러한 기술들은 결합 전지 및 결정형 실리콘 기판의 후면부 상의 접촉을 위하여 현재 사용되는 예가 아니다. 이러한 전지는 일반적으로 전지의 전면부 상에 존재하는 금속배선의 제거에 의한 섀도잉의 감소로 인한 고효율성의 장점을 가진다. 문헌 US2004/0200520은 이러한 해결책을 제시한다. 그렇지만, 상기 문헌에 제시된 해결책은 매우 복잡하다는 단점이 있는데 왜냐하면 3가지 금속의 스퍼터링 및 구리계 전해질의 재충전에 의해 컨덕터가 형성되기 때문이다. 따라서, 이러한 해결책의 생산 처리량이 제한되고 그 비용이 고가이다.
따라서, 본 발명의 일반적인 목적은 광범위한 실시를 가능하게 하는 세리그라피에 의한 전기 컨덕터의 형성을 위한 해결책을 제공하는 것이다.
더욱 상세하게는, 본 발명은 이하의 목적의 전부 또는 일부를 달성하고자 한다.
본 발명의 첫 번째 목적은, 감소된 전기 접촉 표면적에 의해 광기전력 전지의 우수한 전기 전도성 및 우수한 효율성이 달성되도록 하는, 광기전력 전지 상에 세리그라피에 의한 전기 컨덕터를 형성하기 위한 방안을 제공하는 것이다.
본 발명의 두 번째 목적은 우수한 생산성을 갖는 효율적이고 저비용의 방법에 의해 광기전력 전지 상에 세리그라피에 의한 전기 컨덕터를 형성하기 위한 방안을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 위하여, 본 발명은 반도체 재료 상에 최소 하나의 전기 컨덕터를 형성하는 방법에 기초하며, 상기 방법은 다음 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다:
(E1) - 세리그라피에 의해 고온소성용 제1 페이스트를 증착하는 단계;
(E2) - 세리그라피에 의해 저온소성용 제2 페이스트를, 앞선 단계 동안 증착된 상기 고온소성용 제1 페이스트 상에 적어도 부분적으로 겹치도록 증착하는 단계.
제1 단계는 세리그라피된 상기 고온소성용 제1 페이스트를 500 ℃ 이상의 온도까지 가열하는 단계를 포함할 수 있으며, 제2 단계(E2)는 세리그라피된 상기 저온소성용 제2 페이스트를 500 ℃ 미만의 온도까지 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
유리한 변형에 따르면, 제1 단계는 세리그라피된 상기 고온소성용 제1 페이스트를 700 ℃ 이상의 온도까지 가열하는 단계를 포함할 수 있으며, 제2 단계는 세리그라피된 상기 저온소성용 제2 페이스트를 300 ℃ 미만의 온도까지 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
제1 단계는 반도체 재료의 표면 상에 위치한 절연층 상에 고온소성용 페이스트를 증착시켜 절연층 하부에 위치한 도핑된 영역과 겹치도록 하는 단계를 포함할 수 있으며, 이러한 방식에 따라 세리그라피된 고온소성용 제1 페이스트를 가열시키는 것은 이러한 절연층이 관통되도록 하여 절연층 하부에 위치한 도핑된 영역과의 전기적 접촉을 수득할 수 있다.
제2 단계는 반도체 재료의 표면 상에 위치한 절연층 상에 저온소성용 페이스트를 증착시키는 단계를 포함할 수 있으며, 이러한 방식에 따라 세리그라피된 저온소성용 제2 페이스트를 가열시키는 것은 절연층을 관통시키지 않는다.
본 발명은 또한 최소 하나의 전기 컨덕터를 포함하는 반도체 재료에 관한 것이며, 상기 전기 컨덕터가 세리그라피된 고온소성용 페이스트를 포함하는 제1 부분 및 상기 제1 부분을 적어도 부분적으로 덮는 세리그라피된 저온소성용 페이스트를 포함하는 제2 부분을 포함하는 것을 특징으로 한다.
세리그라피된 고온소성용 페이스트는 은 및 알루미늄을 포함하거나 또는 단지 은을 포함하는 금속 부분을 포함할 수 있으며, 세리그라피된 저온소성용 페이스트는 은, 알루미늄 및/또는 구리와 같은 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다.
세리그라피된 고온소성용 페이스트는 유리 입자를 포함할 수 있다.
세리그라피된 고온소성용 페이스트를 포함하는 컨덕터의 제1 부분은 상기 제1 부분의 하부를 제외하고 절연층에 의해 덮인 반도체 재료에 존재하는 도핑된 우물(doped well)과 전기적 접촉을 할 수 있다.
세리그라피된 저온소성용 페이스트를 포함하는 컨덕터의 제2 부분은 상기 제1 부분보다 더 넓을 수 있다.
컨덕터는 버섯(mushroom) 형태의 횡단면을 가질 수 있으며, 그 제1 부분은 발(foot)을 나타내며 제2 부분은 머리(head)를 나타낸다. 컨덕터의 머리의 폭은 발의 폭의 적어도 2배 일 수 있다.
세리그라피된 고온소성용 페이스트를 포함하는 컨덕터의 제1 부분은 반도체 재료의 전체 폭에 걸쳐 하나 이상의 연속 또는 불연속 스트립(strip)을 형성할 수 있다.
최소 하나의 전기 컨덕터를 포함하는 반도체 재료는 광기전력 전지일 수 있다.
이러한 경우에, 반대되는 전기적 도핑을 갖는 두 개의 우물이 그 위에 배치된 후면부가 포함될 수 있고 상기 후면부는 절연층에 의해 덮이며, 그리고 2개의 컨덕터가 포함될 수 있으며 이들 각각은 절연층의 두께 내의 우물과 접촉하는 세리그라피된 고온소성용 페이스트를 갖는 제1 부분을 포함하며, 컨덕터의 상기 제1 부분과 접촉하고 절연층의 표면 상에 위치하며 캐소드와 애노드를 형성하는 세리그라피된 저온소성용 페이스트를 갖는 제2 부분을 포함한다.
적어도 하나의 우물은 컨덕터의 제1 부분의 폭의 적어도 2배와 동일한 폭을 가질 수 있다.
본 발명의 이러한 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 함께, 비-제한적인 예로서, 이하의 특정 구체 예의 설명에서 더욱 상세하게 제시될 것이다.
도 1은 본 발명의 한 구체 예에 따라, 컨덕터 형성 이전의 제조(fabrication) 단계에서 후면 접촉부(rear contacts)를 갖는 광기전력 전지의 개략적인 횡단면 측면도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 한 구체 예에 따라, 컨덕터 형성을 위한 제1 단계 이후의 후면 접촉부를 갖는 광기전력 전지의 개략적인 횡단면 측면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 한 구체 예에 따라, 컨덕터 형성을 위한 제1 단계 이후의 후면 접촉부를 갖는 광기전력 전지의 후면부의 개략적인 모습을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 한 구체 예의 첫 번째 변형에 따라, 컨덕터 형성을 위한 제1 단계 이후의 후면 접촉부를 갖는 광기전력 전지의 후면부의 개략적인 모습을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 한 구체 예의 두 번째 변형에 따라, 컨덕터 형성을 위한 제1 단계 이후의 후면 접촉부를 갖는 광기전력 전지의 후면부의 개략적인 모습을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 한 구체 예에 따라, 컨덕터 형성을 위한 제2 단계 이후의 후면 접촉부를 갖는 광기전력 전지의 개략적인 횡단면 측면도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 한 구체 예에 따라, 컨덕터 형성을 위한 제2 단계 이후의 후면 접촉부를 갖는 광기전력 전지의 후면부의 개략적인 모습을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 한 구체 예의 한 변형에 따라, 후면 접촉부를 갖는 광기전력 전지의 개략적인 횡단면 측면도를 나타낸다.
본 발명은 동일 반도체 성분 상에 고온 및 저온에서 2개의 페이스트를 혼합 사용하여, 만족할만한 전도 특성을 갖는 컨덕터를 획득하는 동시에 반도체 성분의 전반적인 구조에 대한 손상 없이 세리그라피에 의한 하나 이상의 컨덕터를 단순히 획득하는 것에 기초한다.
본 발명은 또한 후면 접촉부가 있는 광기전력 전지의 프레임워크 내의 한 예로서 제시된다. 그렇지만, 여전히 임의 유형의 광기전력 전지의 실행에 적합하며, 더욱 일반적으로는 반도체 구조 상에 컨덕터의 형성이 요구되는 임의 전기적 성분의 제작을 위하여 적합하다.
도 1은 제조과정의 한 단계에서의 광기전력 전지를 나타낸다. 상기 광기전력 전지는 텍스쳐된 전면부(2) 및 연마된 후면부(3)를 포함한다. 전면부(2)는 재조합에 의한 에너지 손실을 제한하기 위하여 특수 처리될 수 있다. 광기전력 전지의 반도체 기판(1)을 형성하는 실리콘 웨이퍼(1)는 P형 또는 N형일 수 있으며, 바람직하게는 단결정이다. 도핑 우물(4, 5)이 광기전력 전지(1)의 후면부(3) 상에 대칭 방식으로 배치된다. 우물(4)은 광기전력 전지의 기판(1)과 동일한 유형의 도핑 유형을 가지며, 반면에 우물(5)은 기판과 반대되는 도핑을 가진다. 마지막으로, 절연 페시베이션 층을 형성하는 유전체의 하나 이상의 절연층(6)이 후면부(3) 상에 부가된다.
도 1에 도시된 광기전력 전지의 마무리는 금속 컨덕터, 특히 우물(4, 5)을 외부에 전기적으로 연결시키기 위한 금속 컨덕터의 형성을 요구한다.
도 2 및 3은 본 발명의 한 구체 예에 따르는 금속 컨덕터 형성 방법을 위한 제1 단계(E1)를 나타낸다. 이러한 단계는 각각 절연층(6)을 관통하여 우물(4, 5)에 도달되도록 하는 제1 접촉부의 컨덕터(7, 8)를 형성하기 위하여, 세리그라피에 의해 고온소성용 페이스트를 증착시키는 것을 포함한다. 실제로, 사용된 페이스트를 예컨대 적외선 오븐을 사용하여 고온 처리한 이후에, 상기 페이스트는 절연층(6)을 관통하여 우물(4, 5)에 도달한다. 유리하게는, 붕소(p+)로 도핑된 우물에 접촉하기 위하여 사용되는 고온소성용 페이스트는 은 및 알루미늄(1-2 %)으로 구성될 것이며, 인(n+)으로 도핑된 우물에 접촉하기 위하여 사용되는 페이스트는 은으로 구성될 것이다.
결과물인 세리그라프된 컨덕터(7, 8)는 도 3에 도시된 바와 같이, 각각 우물(4, 5)의 중심 부분을 대면하도록 배치된 광기전력 전지의 전체 폭을 점유하는 스트립으로 구성된다. 이러한 스트립이 전체 폭을 필수적으로 점유할 필요가 있는 것은 아니다. 유리하게는, 접촉 스트립 형태의 컨덕터(7, 8)는 우물(4, 5)의 폭에 비하여 감소된 폭을 가진다. 예를 들면, 0.5 내지 1.5 mm 범위의 폭을 갖는 우물에 대하여, 접촉 스트립 형태의 컨덕터(7, 8)는 100 내지 200 ㎛, 더욱 일반적으로 300 ㎛ 미만 범위의 폭을 가질 수 있다. 더욱 일반적으로, 적어도 하나의 우물의 폭이 접촉 스트립의 폭의 적어도 2배와 동일한 것이 유리하다. 도면에서, 이러한 접촉 스트립의 치수는 명확하게 나타내기 위해 의도적으로 확대되었다.
도 4 및 5는 이러한 첫 번째 접촉부의 변형 예를 나타낸다. 따라서 도 4는 불연속 접촉부의 컨덕터(7', 8')의 두 번의 2개 스트립을 갖는 접촉부를 나타낸다. 도 5는 두 번째 변형을 나타내며 여기서 각각의 접촉부는 더 작은 치수의 두 개의 연속 스트립의 컨덕터(7", 8")로 구성된다. 이러한 두 가지 방안은 접촉 표면적을 감소시킨다.
어떠한 경우던지, 접촉부를 형성하기 위한 최적의 배치는 저항 손실(resistive losse)을 제한하기 위하여 도핑 우물(4, 5)의 중심 영역에 다양한 접촉부를 배치하는 것이다.
도 6 및 7은 본 발명의 구체 예에 따르는 컨덕터 형성 방법의 제2 및 최종 단계(E2)를 나타낸다. 본 단계는 광기전력 전지의 애노드 기능의 접촉부(17) 및 캐소드 기능의 접촉부(18)를 형성하기 위하여 세리그라피에 의해 저온소성용 페이스트를 증착하는 것을 포함한다. 이러한 접촉부(17, 18)는 자연적으로 제1 접촉부의 컨덕터(7, 8)에 겹쳐져서 각각 우물(4, 5)로부터 접촉부(17, 18)까지의 전기적 연결을 형성한다.
저온소성용 페이스트는 약 200 ℃의 온도까지 상승된다. 이러한 저온소성용 페이스트는 절연층(6) 내로 침투되지 않기 때문에, 이러한 페이스트로 매우 넓은 접촉부(17, 18)를 형성하는 것이 가능하며, 이는 이렇게 형성되는 컨덕터의 전도도를 증가시키는 장점이 있다. 이러한 저온소성용 페이스트는 은, 알루미늄 및/또는 구리와 같은 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다. 또한 또 다른 형태를 취할 수도 있다.
이러한 제2 단계에서 사용된 저온소성용 페이스트는 따라서 절연층(6)을 관통하지 않는 장점을 가지며, 이는 그 폭의 추가적인 증가를 가능하며 잠재적으로는 연결된 우물의 치수를 초과할 수 있다. 도 8은 이러한 방안을 도시하며, 여기서 제2 연결부 기능의 접촉부(18')는 매우 넓으며 우물(4)의 폭보다 훨씬 더 크다.
따라서, 개시된 방법은 컨덕터의 형성에 기초하는데 상기 컨덕터의 횡단면은, 고온 세리그라피를 사용하여 형성된 좁은 제1 부분, 즉 발, 및 저온 세리그라피를 사용하여 형성된 제2 부분, 즉 머리를 포함하는 버섯 형상이다. 컨덕터 머리의 폭은 유리하게는 발의 폭의 적어도 2배이다. 이러한 2가지 유형의 세리그라피의 결합은 최적 결과를 얻을 수 있으며, 절연층의 개방에 필요한 단계를 제거함으로써 제조 방법이 단순해지며 획득된 컨덕터가 매우 만족스러운 전도 특성을 나타낸다.
또한, 선택된 방안은 우물 내 한정된 접촉 표면적을 획득하는데, 이는 재조합 현상을 방지하여 광기전력 전지의 성능에 바람직하다. 이러한 목적을 위하여, 고온 컨덕터의 폭을 최소한의 크기로 선택하여 우수한 접촉을 보장하면서 동시에 절연층(6)의 관통을 최소화함으로써 큰 패시브 표면적(passive surface area)을 보존한다. 또한, 고온소성용 페이스트로부터 형성된 트랙의 이러한 감소된 폭(예컨대 100 내지 200 ㎛)은, 고온에서의 치밀화(densification) 이후에, 이러한 트랙의 냉각 동안 발생하는 휨 효과(warping effect)를 감소시킨다. 더욱이, 이러한 페이스트는 휨 효과를 더욱 감소시키기 위하여 감소된 두께(1 내지 5 ㎛)로 증착될 수 있다. 그렇지만, 외부면 상의 컨덕터의 넓어짐으로 인하여 만족할만한 전도 특성을 얻을 수 있다. 이와 대조적으로, 저온 세리그라피를 사용하는 접촉은 저항을 최소화하는 최대 폭을 나타내어 최적의 전도 특성을 달성한다. 이러한 방안은 따라서 약 1 mm의 폭을 갖는 광기전력 전지에 대한 도핑 우물의 일반적인 치수와 상용가능한 이익을 갖는다.
보충적인 선택사항으로, 이러한 방안은 또한 동일 물질, 즉 중합된 저온소성용 페이스트로 코팅된 접촉 영역의 캐소딕 접촉에 의한 갈바닉 충전과 사용가능하다.
전술한 것 이외에 또 다른 본 발명의 사상이 구체 예에서 실시되는 것이 또한 가능하다.
따라서 본 발명은 다음의 본질적인 단계를 포함하여, 반도체 재료 상에 최소 하나의 전기 컨덕터를 형성하기 위한 모든 방법에 관한 것이다:
E1 - 세리그라피에 의해 고온소성용 제1 페이스트를 증착하는 단계;
E2 - 세리그라피에 의해 저온소성용 제2 페이스트를, 앞선 단계 동안 증착된 상기 고온소성용 제1 페이스트 상에 적어도 부분적으로 겹치도록 증착하는 단계.
최종적으로, 상기 방안은 이하의 장점을 가진다:
- 고온소성용 페이스트 상의 저온소성용 페이스트의 세리그라피는 낮은 전도도를 갖는 트랙의 저항을 감소시키며, 특히 N+ 도핑된 소자와의 접촉을 위하여 사용되는 고온소성용 페이스트로 획득된 전도 트랙의 저항을 감소시킨다.
- 알루미늄을 함유하는 고온소성용 페이스트 상의 저온소성용 페이스트의 세리그라피는 알루미늄이 없는 계면을 수득되도록 하며, 이는 갈바니 공정에서의 충전 공정과 사용가능하다.
- 몇몇 고온소성용 페이스트가 여러 컨덕터를 형성하기 위하여 사용될 때, 서로 다를 수 있는 이러한 여러 고온소성용 페이스트 상의 저온소성용 페이스트의 세리그라피는 최종적으로 전지 전체 표면에 걸친 균일한 층을 갖는 접촉부를 산출하며, 이는 갈바니 공정에서의 충전과 같은 잠재적인 추후 공정 단계에 대하여 바람직하다.

Claims (16)

  1. 반도체 재료(1) 상에 최소 하나의 전기 컨덕터를 형성하는 방법에 있어서, 상기 방법은
    (E1) - 세리그라피에 의해 고온소성용 제1 페이스트를 증착하고, 세리그라피된 상기 고온소성용 제1 페이스트를 500 ℃ 이상의 온도까지 가열하는 단계;
    (E2) - 세리그라피에 의해 저온소성용 제2 페이스트를, 앞선 단계 동안 증착된 상기 고온소성용 제1 페이스트 상에 적어도 부분적으로 겹치도록 증착하고, 세리그라피된 상기 저온소성용 제2 페이스트를 500 ℃ 미만의 온도까지 가열하는 단계
    를 포함하는, 반도체 재료 상에 최소 하나의 전기 컨덕터를 형성하는 방법.
  2. 삭제
  3. 반도체 재료(1) 상에 최소 하나의 전기 컨덕터를 형성하는 방법에 있어서, 상기 방법은
    (E1) - 세리그라피에 의해 고온소성용 제1 페이스트를 증착하고, 세리그라피된 상기 고온소성용 제1 페이스트를 700 ℃ 이상의 온도까지 가열하는 단계;
    (E2) - 세리그라피에 의해 저온소성용 제2 페이스트를, 앞선 단계 동안 증착된 상기 고온소성용 제1 페이스트 상에 적어도 부분적으로 겹치도록 증착하고, 세리그라피된 상기 저온소성용 제2 페이스트를 300 ℃ 미만의 온도까지 가열하는 단계
    를 포함하는, 반도체 재료 상에 최소 하나의 전기 컨덕터를 형성하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 제1 단계(E1)는 반도체 재료의 표면 상에 위치한 절연층(6) 상에 상기 고온소성용 제1 페이스트를 증착시켜 상기 절연층(6) 하부에 위치한 도핑된 영역(4, 5)과 겹치도록 하는 단계를 포함하며, 이에 따라 세리그라피된 상기 고온소성용 제1 페이스트를 가열시키는 것이 상기 절연층(6)이 관통되도록 하여 상기 절연층(6) 하부에 위치한 상기 도핑된 영역(4, 5)과의 전기적 접촉을 하도록 함을 특징으로 하는, 반도체 재료 상에 최소 하나의 전기 컨덕터를 형성하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 제2 단계(E2)는 반도체 재료의 표면 상에 위치한 절연층(6) 상에 상기 저온소성용 제2 페이스트를 증착시키는 단계를 포함하며, 이에 따라 세리그라피된 상기 저온소성용 제2 페이스트를 가열시키는 것이 상기 절연층(6)을 관통시키지 않음을 특징으로 하는, 반도체 재료 상에 최소 하나의 전기 컨덕터를 형성하는 방법.
  6. 최소 하나의 전기 컨덕터를 포함하는 반도체 재료에 있어서, 상기 전기 컨덕터는
    500 ℃ 이상의 온도로 세리그라피된 고온소성용 페이스트(7, 8)를 포함하는 제1 부분 및
    상기 제1 부분을 적어도 부분적으로 덮는, 500 ℃ 미만의 온도로 세리그라피된 저온소성용 페이스트(17, 18)를 포함하는 제2 부분
    을 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체 재료.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 세리그라피된 고온소성용 페이스트(7, 8)는 은(silver) 및 알루미늄을 포함하거나 또는 단지 은(silver)을 포함하는 금속 부분을 포함하며, 상기 세리그라피된 저온소성용 페이스트(17, 18)는 은(silver), 알루미늄 및 구리 중 적어도 하나와 같은 1종 이상의 금속을 포함함을 특징으로 하는, 반도체 재료.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 세리그라피된 고온소성용 페이스트(7, 8)는 유리 입자를 포함함을 특징으로 하는, 반도체 재료.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세리그라피된 고온소성용 페이스트(7, 8)를 포함하는 컨덕터의 상기 제1 부분은 상기 제1 부분의 하부를 제외하고 절연층(6)에 의해 덮인 반도체 재료에 존재하는 도핑된 우물(4, 5)과 전기적으로 접촉함을 특징으로 하는, 반도체 재료.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 세리그라피된 저온소성용 페이스트(17, 18)를 포함하는 컨덕터의 상기 제2 부분은 상기 제1 부분보다 더 넓음을 특징으로 하는, 반도체 재료.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 컨덕터는 버섯(mushroom) 형태의 횡단면을 가지며, 상기 버섯 형태의 제1 부분은 발(foot)을 나타내며 제2 부분은 머리(head)를 나타냄을 특징으로 하는, 반도체 재료.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 컨덕터의 머리의 폭은 발의 폭의 적어도 2배임을 특징으로 하는, 반도체 재료.
  13. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 세리그라피된 고온소성용 페이스트(7, 8)를 포함하는 컨덕터의 상기 제1 부분은 반도체 재료의 전체 폭에 걸쳐 하나 이상의 연속 또는 불연속 스트립(strip)을 형성함을 특징으로 하는, 반도체 재료.
  14. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 최소 하나의 전기 컨덕터를 포함하는 반도체 재료는 광기전력 전지임을 특징으로 하는, 반도체 재료.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 반도체 재료는 반대되는 전기적 도핑을 갖는 두 개의 우물(4, 5)이 그 위에 배치되는 후면부(3)를 포함하며, 상기 후면부는 절연층(6)에 의해 덮이며, 그리고 상기 후면부는 2개의 컨덕터를 포함하는데 이들 각각은 절연층(6)의 두께 내의 우물(4, 5)과 접촉하는 세리그라피된 고온소성용 페이스트(7, 8)를 갖는 제1 부분을 포함하며, 그리고 컨덕터의 상기 제1 부분(7, 8)과 접촉하고 절연층(6)의 표면 상에 위치하며 캐소드와 애노드를 형성하는 세리그라피된 저온소성용 페이스트(17, 18)를 갖는 제2 부분을 포함함을 특징으로 하는, 반도체 재료.
  16. 제 15 항에 있어서, 적어도 하나의 우물(4, 5)은 컨덕터의 제1 부분(7, 8)의 폭의 적어도 2배와 동일한 폭을 가짐을 특징으로 하는, 반도체 재료.
KR1020127011113A 2009-11-06 2010-11-05 고온 및 저온의 2개의 스크린-프린트된 부분으로 구성된 광기전력 전지 KR101706804B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0957870 2009-11-06
FR0957870A FR2952474B1 (fr) 2009-11-06 2009-11-06 Conducteur de cellule photovoltaique en deux parties serigraphiees haute et basse temperature
PCT/EP2010/066863 WO2011054915A1 (fr) 2009-11-06 2010-11-05 Conducteur de cellule photovoltaïque en deux parties serigraphiees haute et basse temperature

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120092120A KR20120092120A (ko) 2012-08-20
KR101706804B1 true KR101706804B1 (ko) 2017-02-14

Family

ID=42226580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127011113A KR101706804B1 (ko) 2009-11-06 2010-11-05 고온 및 저온의 2개의 스크린-프린트된 부분으로 구성된 광기전력 전지

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20120211856A1 (ko)
EP (1) EP2497118B1 (ko)
JP (1) JP5964751B2 (ko)
KR (1) KR101706804B1 (ko)
CN (1) CN102656703B (ko)
BR (1) BR112012010642A2 (ko)
ES (1) ES2457232T3 (ko)
FR (1) FR2952474B1 (ko)
IN (1) IN2012DN03863A (ko)
WO (1) WO2011054915A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10121915B2 (en) 2010-08-27 2018-11-06 Lg Electronics Inc. Solar cell and manufacturing method thereof
US20130147003A1 (en) * 2011-12-13 2013-06-13 Young-Su Kim Photovoltaic device
KR101661948B1 (ko) * 2014-04-08 2016-10-04 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법
WO2017068959A1 (ja) * 2015-10-21 2017-04-27 シャープ株式会社 裏面電極型太陽電池セルおよび裏面電極型太陽電池セルの製造方法
CN116766751B (zh) * 2023-08-17 2023-10-13 莱阳银通纸业有限公司 一种低温丝网印刷装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001085718A (ja) 1999-09-16 2001-03-30 Toyota Motor Corp 太陽電池
JP2004207493A (ja) 2002-12-25 2004-07-22 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置、その製造方法および太陽電池
JP2007234884A (ja) * 2006-03-01 2007-09-13 Mitsubishi Electric Corp 太陽電池及びその製造方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06318723A (ja) * 1993-05-07 1994-11-15 Canon Inc 光起電力素子およびその作製方法
US7388147B2 (en) 2003-04-10 2008-06-17 Sunpower Corporation Metal contact structure for solar cell and method of manufacture
US20060060238A1 (en) * 2004-02-05 2006-03-23 Advent Solar, Inc. Process and fabrication methods for emitter wrap through back contact solar cells
JP2006080450A (ja) * 2004-09-13 2006-03-23 Sharp Corp 太陽電池の製造方法
US8575474B2 (en) * 2006-03-20 2013-11-05 Heracus Precious Metals North America Conshohocken LLC Solar cell contacts containing aluminum and at least one of boron, titanium, nickel, tin, silver, gallium, zinc, indium and copper
CN101203384B (zh) * 2006-06-27 2012-02-01 三菱电机株式会社 丝网印刷机以及太阳能电池
AU2007289892B2 (en) * 2006-08-31 2012-09-27 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Method for forming semiconductor substrate and electrode, and method for manufacturing solar battery
JP2008186927A (ja) * 2007-01-29 2008-08-14 Sharp Corp 裏面接合型太陽電池とその製造方法
KR101543046B1 (ko) * 2007-08-31 2015-08-07 헤레우스 프레셔스 메탈즈 노스 아메리카 콘쇼호켄 엘엘씨 태양 전지용 층상 컨택 구조
JP2009253096A (ja) * 2008-04-08 2009-10-29 Sharp Corp 太陽電池セルの製造方法および太陽電池モジュールの製造方法ならびに太陽電池モジュール
EP2302689A4 (en) * 2008-07-03 2012-01-18 Mitsubishi Electric Corp PHOTOVOLTAIC SYSTEM AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001085718A (ja) 1999-09-16 2001-03-30 Toyota Motor Corp 太陽電池
JP2004207493A (ja) 2002-12-25 2004-07-22 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置、その製造方法および太陽電池
JP2007234884A (ja) * 2006-03-01 2007-09-13 Mitsubishi Electric Corp 太陽電池及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
ES2457232T3 (es) 2014-04-25
WO2011054915A1 (fr) 2011-05-12
FR2952474B1 (fr) 2012-01-06
CN102656703A (zh) 2012-09-05
FR2952474A1 (fr) 2011-05-13
CN102656703B (zh) 2015-06-03
US20120211856A1 (en) 2012-08-23
KR20120092120A (ko) 2012-08-20
BR112012010642A2 (pt) 2016-04-05
EP2497118B1 (fr) 2014-01-08
IN2012DN03863A (ko) 2015-08-28
EP2497118A1 (fr) 2012-09-12
JP5964751B2 (ja) 2016-08-03
JP2013510435A (ja) 2013-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101144810B1 (ko) 태양전지용 전극 페이스트, 이를 이용한 태양전지, 및 태양전지의 제조방법
US8822809B2 (en) Solar cell apparatus and method for manufacturing the same
JP5238072B2 (ja) 単結晶太陽電池セルの製造方法
US8426236B2 (en) Method and structure of photovoltaic grid stacks by solution based processes
CN103155163B (zh) 太阳能电池的制造方法和制膜装置
CN101203961A (zh) 用于硅太阳能电池的透明导体
CN101421851A (zh) 太阳电池及其制造方法
KR101706804B1 (ko) 고온 및 저온의 2개의 스크린-프린트된 부분으로 구성된 광기전력 전지
JP3220955U (ja) 太陽電池ユニット及びその製造方法、アセンブリ、システム
CN105074938A (zh) 太阳能电池敷金属和互连方法
US20100319768A1 (en) Thin-film solar cell and process for its manufacture
KR20100057702A (ko) 태양 전지셀
US8779282B2 (en) Solar cell apparatus and method for manufacturing the same
CN103337529A (zh) 全背接触太阳电池电极及其制作方法
WO2010001473A1 (ja) 光起電力装置およびその製造方法
KR20100066817A (ko) 태양 전지용 전극의 제조방법, 이를 이용하여 제조된 태양 전지용 기판 및 태양 전지
TW201611103A (zh) 太陽能電池及太陽能電池之製造方法
US20130095604A1 (en) Method for producing a metal contact structure of a photovoltaic solar cell
JP2008227269A (ja) 光電変換素子、太陽電池モジュール、太陽光発電システム
JP4693492B2 (ja) 光電変換装置およびそれを用いた光発電装置
KR101154571B1 (ko) 태양전지 모듈 및 이의 제조방법
US20180090628A1 (en) P-Type solar cell with limited emitter saturation current
CN104201209A (zh) 一种Si/NiO:Ag异质pn结二极管
CN104835853A (zh) 一种NiO:Al/ZnO异质pn结二极管
CN115528122A (zh) 一种多主栅背接触异质结太阳电池及其制作方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200129

Year of fee payment: 4