KR101729744B1 - Method for manufacturing solar cell - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 태양 전지의 제조 방법의 일례는 제 1 도전성 타입의 반도체 기판에 제 1 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입을 갖는 에미터부를 형성하는 단계; 반도체 기판의 입사면에 전면 보호부를 형성하는 단계; 에미터부와 연결되는 제 1 전극을 형성하는 단계; 반도체 기판과 연결되는 제 2 전극을 형성하는 단계; 및 전면 보호부에 플라즈마 상태의 수소(H)를 분사하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method of manufacturing a solar cell. One example of a method of manufacturing a solar cell according to the present invention includes forming an emitter portion having a second conductivity type opposite to the first conductivity type on a semiconductor substrate of a first conductivity type; Forming a front protective portion on an incident surface of the semiconductor substrate; Forming a first electrode connected to the emitter portion; Forming a second electrode connected to the semiconductor substrate; And spraying hydrogen (H) in a plasma state to the front protective portion.

Description

태양 전지의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING SOLAR CELL}[0001] METHOD FOR MANUFACTURING SOLAR CELL [0002]

본 발명은 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a solar cell.

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.Recently, as energy resources such as oil and coal are expected to be depleted, interest in alternative energy to replace them is increasing, and solar cells that produce electric energy from solar energy are attracting attention.

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. Typical solar cells have a semiconductor portion that forms a p-n junction by different conductive types, such as p-type and n-type, and electrodes connected to semiconductor portions of different conductivity types, respectively.

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.When light is incident on such a solar cell, a plurality of electron-hole pairs are generated in the semiconductor portion, and the generated electron-hole pairs are separated into electrons and holes which are charged by the photovoltaic effect, And the holes move toward the p-type semiconductor portion. The transferred electrons and holes are collected by different electrodes connected to the n-type semiconductor portion and the p-type semiconductor portion, respectively, and electric power is obtained by connecting these electrodes with electric wires.

본 발명은 태양 전지의 효율을 향상시키는 태양 전지의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a solar cell that improves efficiency of a solar cell.

본 발명에 따른 태양 전지의 일례는 제 1 도전성 타입의 반도체 기판에 제 1 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입을 갖는 에미터부를 형성하는 단계; 반도체 기판의 입사면에 전면 보호부를 형성하는 단계; 에미터부와 연결되는 제 1 전극을 형성하는 단계; 반도체 기판과 연결되는 제 2 전극을 형성하는 단계; 및 전면 보호부에 플라즈마 상태의 수소(H)를 분사하는 단계;를 포함한다.One example of a solar cell according to the present invention comprises: forming an emitter portion in a semiconductor substrate of a first conductivity type, the emitter portion having a second conductivity type opposite to the first conductivity type; Forming a front protective portion on an incident surface of the semiconductor substrate; Forming a first electrode connected to the emitter portion; Forming a second electrode connected to the semiconductor substrate; And spraying hydrogen (H) in a plasma state to the front protective portion.

여기서, 수소를 분사하는 단계는 외부로부터 수소 가스(H2)를 주입받아 플라즈마 상태의 수소(H)로 상태 변화된 플라즈마 젯을 분사하는 플라즈마 토치(Plasma torch)를 이용할 수 있다.Here, the step of injecting hydrogen may use a plasma torch that injects hydrogen gas (H 2 ) from the outside and injects a plasma jet which has undergone a state change to hydrogen (H) in a plasma state.

또한, 수소를 분사하는 단계에서 전면 보호부의 표면에서 수소를 포함하는 플라즈마 젯(Plasma jet)의 온도는 250℃ 내지 800℃ 사이일 수 있다.In addition, in the step of spraying hydrogen, the temperature of the plasma jet containing hydrogen at the surface of the front surface protection portion may be between 250 ° C and 800 ° C.

또한, 수소를 분사하는 단계는 제 1 전극과 제 2 전극의 열처리 공정 이후에 이루어질 수 있다.또한, 수소를 분사하는 단계는 상기 전면 보호부와 그 하부의 상기 에미터부의 가장 자리를 제거하여 반도체 기판의 일부를 노출시키는 측면 분리(Edge isolation) 단계 이후 또는 이전에 이루어질 수 있다.In addition, the step of injecting hydrogen may be performed after the heat treatment process of the first electrode and the second electrode. In addition, the step of injecting hydrogen may be performed by removing the edges of the front protective portion and the emitter portion below the front protective portion, Or after the edge isolation step exposing a portion of the substrate.

또한, 전면 보호부는 수소화된 실리콘 질화막(SiNx:H), 실리콘 산화막(SiOx:H), 실리콘 질화산화막(SiNxOy:H), 실리콘 산화질화막(SiOxNy:H), 비정질실리콘(a-Si:H) 중 적어도 어느 하나가 복수의 층으로 형성될 수 있다.The front surface protection portion may be formed of a hydrogenated silicon nitride film (SiNx: H), a silicon oxide film (SiOx: H), a silicon nitride oxide film (SiNxOy: H), a silicon oxynitride film (SiOxNy: H), an amorphous silicon (a- May be formed of a plurality of layers.

또한, 전면 보호부를 형성하는 단계에서 전면 보호부는 수소화된 실리콘 질화막(SiNx:H), 실리콘 산화막(SiOx:H), 실리콘 질화산화막(SiNxOy:H), 실리콘 산화질화막(SiOxNy:H), 비정질실리콘(a-Si:H) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In the step of forming the front protective part, the front protective part may be formed of a hydrogenated silicon nitride film (SiNx: H), a silicon oxide film (SiOx: H), a silicon nitride oxide film (SiNxOy: H), a silicon oxynitride film (SiOxNy: (a-Si: H).

또한, 에미터부를 형성하는 단계에서, 에미터부는 반도체 기판의 입사면 또는 입사면의 반대면에 형성될 수도 있다.Further, in the step of forming the emitter portion, the emitter portion may be formed on the incident surface or the surface opposite to the incident surface of the semiconductor substrate.

또한, 에미터부가 반도체 기판의 입사면에 형성되는 경우, 전면 보호부는 에미터부 상부에 형성되며, 제 1 전극은 전면 보호부 상부에 형성되며 전면 보호부를 통과하여 에미터부와 연결될 수 있다.When the emitter portion is formed on the incident surface of the semiconductor substrate, the front surface protection portion is formed on the emitter portion, the first electrode is formed on the front surface protection portion, and may be connected to the emitter portion through the front surface protection portion.

또한, 에미터부가 반도체 기판 입사면의 반대면에 형성되는 경우, 제 1 전극은 반도체 기판 입사면의 반대면에 형성되어 에미터부와 연결될 수도 있다.When the emitter portion is formed on the side opposite to the semiconductor substrate incident surface, the first electrode may be formed on the opposite side of the semiconductor substrate incident surface and connected to the emitter portion.

또한, 태양 전지의 제조 방법은 제 2 전극을 형성하는 단계 이전에, 반도체 기판 입사면의 반대면에 후면 전계부를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The manufacturing method of the solar cell may further include forming a rear electric field portion on the opposite side of the semiconductor substrate incident surface, prior to the step of forming the second electrode.

본 발명에 따른 태양 전지 제조 방법의 일례는 태양 전지 제조 단계의 마지막 열처리 공정에서 전면 보호부에 플라즈마 상태의 수소(H)를 분사함으로써 태양 전지의 광전 효율을 향상시키는 효과가 있다.One example of the method for manufacturing a solar cell according to the present invention is to improve the photoelectric efficiency of a solar cell by spraying hydrogen (H) in a plasma state to the front protective part in the last heat treatment step of the solar cell manufacturing step.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3g는 도 1 및 도 2에 도시된 태양 전지를 제조하는 방법의 일례를 설명한다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 태양 전지의 제조 방법이 적용될 수 있는 태양 전지의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
FIG. 1 is a partial perspective view of a solar cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of the solar cell shown in FIG.
3A to 3G illustrate an example of a method of manufacturing the solar cell shown in Figs. 1 and 2. Fig.
4 and 5 are views for explaining another example of a solar cell to which the method for manufacturing a solar cell according to the present invention can be applied.

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.Hereinafter, 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. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

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 면에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness is enlarged to clearly represent the layers and regions. When a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it includes not only the case directly above another portion but also the case where there is another portion in between. Conversely, when a part is "directly over" another part, it means that there is no other part in the middle. Further, when a certain portion is formed as "whole" on another portion, it means not only that it is formed on the entire surface of the other portion but also that it is not formed on the edge portion.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지에 대하여 설명한다.Hereinafter, a solar cell according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 태양 전지를 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.FIG. 1 is a partial perspective view of a solar cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of the solar cell shown in FIG.

도 1 및 도 2를 참고로 하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지(1)는 기판(110), 에미터부(emitter region)(120), 전면 보호부(125), 제 1 전극(140), 후면 전계부(back surface field, BSF)(172), 그리고 제 2 전극(150)를 구비할 수 있다. 여기서, 후면 전계부(172)는 생략될 수도 있으나, 후면 전계부(172)가 있는 경우 태양 전지(1)의 효율이 더 향상되므로, 이하에서는 후면 전계부(172)가 포함되는 것을 일례로 설명한다.1 and 2, a solar cell 1 according to an embodiment of the present invention includes a substrate 110, an emitter region 120, a front protective portion 125, a first electrode (not shown) 140, a back surface field (BSF) 172, and a second electrode 150. Here, the rear electric section 172 may be omitted. However, since the efficiency of the solar cell 1 is further improved when the rear electric section 172 is provided, the following description will be made on the assumption that the rear electric section 172 is included do.

반도체 기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입을 가질 수 있으며, 이와 같은 반도체 기판(110)은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 비정질 실리콘 중 어느 하나의 형태로 이루어질 수 있다. 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물이 기판(110)에 도핑(doping)된다. 하지만, 이와는 달리, 기판(110)은 n형 도전성 타입일 수 있다. 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물이 기판(110)에 도핑될 수 있다.The semiconductor substrate 110 may have a first conductivity type, for example, a p-type conductivity type. The semiconductor substrate 110 may be formed of any one of single crystal silicon, polycrystalline silicon, and amorphous silicon. Impurities such as boron (B), gallium, indium, and the like are doped to the substrate 110 when the substrate 110 has a p-type conductivity type. Alternatively, however, the substrate 110 may be of the n-type conductivity type. Impurities of pentavalent elements such as phosphorus (P), arsenic (As), and antimony (Sb) may be doped to the substrate 110 when the substrate 110 has an n-type conductivity type.

이러한 기판(110)의 전면은 텍스처링(texturing)되어 요철면인 텍스처링 표면(textured surface)을 갖는다. 편의상 도 1에서, 기판(110)의 가장자리 부분만 텍스처링 표면으로 도시하여 그 위에 위치하는 전면 보호부(125)) 역시 그 가장자리 부분만 요철면으로 도시한다. 하지만, 실질적으로 기판(110)의 전면 전체가 텍스처링 표면을 갖고 있으며, 이로 인해 기판(110)의 전면 위에 위치한 전면 보호부(125) 역시 요철면을 갖는다. The front surface of the substrate 110 is textured to have a textured surface that is an uneven surface. For convenience, in FIG. 1, only the edge portion of the substrate 110 is shown as a textured surface, and the front protective portion 125 located thereon) also shows only the edge portion thereof as an uneven surface. However, the entire front surface of the substrate 110 substantially has a textured surface, and thus the front surface protective portion 125 located on the front surface of the substrate 110 also has a rough surface.

이때, 텍스처링 표면은 주로 알카리 용액(alkaline solution)을 이용하여 형성되며, 복수의 요철은 불규칙한 폭과 높이를 갖고 있다. 이때, 형성되는 각 요철의 폭과 높이는 수십 ㎛일 수 있다.At this time, the textured surface is formed mainly by using an alkaline solution, and the plural irregularities have irregular width and height. At this time, the width and height of each concavity and convexity formed may be several tens of 탆.

복수의 요철을 갖고 있는 텍스처링 표면에 의해, 기판(110)의 전면 쪽으로 입사되는 빛은 전면 보호부(125)와 기판(110)의 표면에 형성된 복수의 요철에 의해 복수 번의 반사 동작이 발생하면서 기판(110) 내부로 입사된다. 이로 인해, 기판(110)의 전면에서 반사되는 빛의 양이 감소하여 기판(110) 내부로 입사되는 빛의 양이 증가한다. 또한, 텍스처링 표면으로 인해, 빛이 입사되는 기판(110)과 전면 보호부(125)의 표면적이 증가하여 기판(110)으로 입사되는 빛의 양 또한 증가한다.The light incident on the front surface of the substrate 110 due to the textured surface having a plurality of irregularities is reflected by the surface of the substrate 110 and the surface of the substrate 110, (110). As a result, the amount of light reflected from the front surface of the substrate 110 decreases and the amount of light incident into the substrate 110 increases. In addition, due to the textured surface, the surface area of the substrate 110 and the front surface protective part 125 on which the light is incident increases, and the amount of light incident on the substrate 110 also increases.

에미터부(120)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 도전성 타입의 반도체 기판의 입사면에 형성되며, 상기 제 1 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입의 불순물이 기판(110)에 도핑된 영역으로, 빛이 입사되는 면, 즉, 기판(110)의 전면 내부에 위치할 수 있다. 따라서 제2 도전성 타입의 에미터부(120)는 기판(110) 중 제1 도전성 타입 부분과 p-n 접합을 이룬다.The emitter section 120 is formed on the incident surface of the semiconductor substrate of the first conductivity type as shown in FIGS. 1 and 2, and is of a second conductivity type opposite to the first conductivity type, for example, an n-type Impurity of the conductive type may be doped to the substrate 110 and may be located on the surface where the light is incident, that is, inside the front surface of the substrate 110. [ Thus, the emitter portion 120 of the second conductivity type forms a p-n junction with the first conductive type portion of the substrate 110.

그러나, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 다르게, 에미터부(120)가 기판(110)의 입사면의 반대면인 후면에 배치될 수도 있는데, 이에 대한 설명은 도 4 및 도 5에서 한다.However, as shown in FIGS. 1 and 2, the emitter section 120 may be disposed on the rear surface opposite to the incident surface of the substrate 110, which will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.

이와 같은 기판(110)과 에미터부(120)와의 p-n 접합으로 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) 후면 쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터부(120) 쪽으로 이동한다.Due to the built-in potential difference caused by the pn junction between the substrate 110 and the emitter section 120, the electron-hole pairs, which are charges generated by the light incident on the substrate 110, Electrons move to the n-type and holes move to the p-type. Accordingly, when the substrate 110 is p-type and the emitter section 120 is n-type, the separated holes move toward the back surface of the substrate 110, and the separated electrons move toward the emitter section 120.

에미터부(120)는 기판(110), 즉, 기판(110)의 제1 도전성 부분과 p-n접합을 형성하므로, 본 실시예와 달리, 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(120)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 기판(110) 후면 쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(120)쪽으로 이동한다.Since the emitter section 120 forms a pn junction with the first conductive section of the substrate 110, that is, the substrate 110, unlike the present embodiment, when the substrate 110 has the n-type conductivity type, The terminal portion 120 has a p-type conductivity type. In this case, the separated electrons move toward the back surface of the substrate 110, and the separated holes move toward the emitter section 120.

에미터부(120)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(120)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.When the emitter section 120 has an n-type conductivity type, the emitter section 120 can be formed by doping an impurity of a pentavalent element into the substrate 110. Conversely, when the emitter section 120 has a p-type conductivity type, May be formed by doping an impurity of the element into the substrate 110. [

전면 보호부(125)는 반도체 기판(110)의 입사면에 상부에 위치하며, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 에미터부(120)가 기판(110)의 입사면에 위치하는 경우, 전면 보호부(125)는 에미터부 상부에 위치할 수 있다. 1 and 2, when the emitter section 120 is located on the incident surface of the substrate 110, the front surface protective section 125 is located on the incident surface of the semiconductor substrate 110, The front protective portion 125 may be located on the upper portion of the emitter.

이와 같은 전면 보호부(125)는 수소화된 실리콘 질화막(SiNx:H), 실리콘 산화막(SiOx:H), 실리콘 질화산화막(SiNxOy:H), 실리콘 산화질화막(SiOxNy:H), 비정질실리콘(a-Si:H) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 단일막으로 이루어질 수 있다.The front protective portion 125 may be formed of a hydrogenated silicon nitride film (SiNx: H), a silicon oxide film (SiOx: H), a silicon nitride oxide film (SiNxOy: H), a silicon oxynitride film (SiOxNy: H) Si: H). ≪ / RTI >

이와 같은 전면 보호부(125)는 전면 보호부(125)에 포함되는 수소(H)로 인하여, 반도체 기판(110)의 표면 및 그 근처에 주로 존재하는 댕글링 결합(dangling bond)과 같은 결함(defect)을 안정한 결합으로 바꾸어 결함에 의해 반도체 기판(110)의 표면 쪽으로 이동한 전하가 소멸되는 것을 감소시키는 페시베이션 기능(passivation function)을 수행하여 결함에 의해 반도체 기판(110)의 표면이나 그 근처에서 손실되는 전하의 양을 감소시킨다. The front protective portion 125 may be a defect such as a dangling bond mainly present on the surface of the semiconductor substrate 110 and its vicinity due to hydrogen (H) contained in the front protective portion 125 defects in the semiconductor substrate 110 are changed into stable bonds and a passivation function is performed to reduce the disappearance of the charges moving toward the surface of the semiconductor substrate 110 due to the defects, Lt; RTI ID = 0.0 > loss < / RTI >

이와 같은 전면 보호부(125)는 반도체 기판(110)이 텍스터링 표면을 갖는 경우, 기판(110)과 유사하게 하게 복수의 요철을 구비한 텍스처링 표면을 갖게 된다.When the semiconductor substrate 110 has a textured surface, the front surface protection portion 125 has a textured surface having a plurality of irregularities in a manner similar to the substrate 110.

일반적으로 결함은 반도체 기판(110)의 표면이나 그 근처에 주로 많이 존재하므로, 실시예의 경우, 전면 보호부(191)가 반도체 기판(110)의 표면에 직접 접해 있으므로 페이베이션 기능이 더욱 향상되어, 전하의 손실량은 더욱 감소한다.Since the defects are mainly present on the surface or near the surface of the semiconductor substrate 110 in general, the front protection portion 191 directly contacts the surface of the semiconductor substrate 110, The amount of charge loss is further reduced.

또한, 이와 같은 전면 보호부(125)는 전술한 수소화된 실리콘 질화막(SiNx:H), 실리콘 산화막(SiOx:H), 실리콘 질화산화막(SiNxOy:H), 실리콘 산화질화막(SiOxNy:H), 비정질실리콘(a-Si:H) 중 적어도 어느 하나로 이루어진 복수의 층으로 형성될 수도 있다.The front protective portion 125 may be formed of the hydrogenated silicon nitride film (SiNx: H), the silicon oxide film (SiOx: H), the silicon nitride oxide film (SiNxOy: H), the silicon oxynitride film (SiOxNy: And silicon (a-Si: H).

예를 들어, 전면 보호부(125)는 수소화된 실리콘 질화막(SiNx:H)이 두 개의 층으로 형성될 수도 있는 것이다.For example, the front protective portion 125 may be formed of two layers of hydrogenated silicon nitride (SiNx: H).

이와 같이, 수소화된 실리콘 질화막(SiNx:H)이 두 개의 층으로 형성되는 경우, 두 개의 실리콘 질화막 중 기판(110) 입사면의 가장 상부에 위치하는 제 1 실리콘 질화막(SiNx:H)의 수소 농도는 제 1 실리콘 질화막과 에미터부(120) 사이에 위치하는 제 2 실리콘 질화막의 수소 농도보다 높을 수 있다.In the case where the hydrogenated silicon nitride film (SiNx: H) is formed of two layers, the hydrogen concentration of the first silicon nitride film (SiNx: H) located at the uppermost portion of the incident surface of the substrate 110 among the two silicon nitride films May be higher than the hydrogen concentration of the second silicon nitride film located between the first silicon nitride film and the emitter section 120.

이와 같이 함으로써, 전면 보호부(125)의 페시베이션 기능을 보다 강화할 수 있어 태양 전지(1)의 광전 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.By doing this, the passivation function of the front surface protective part 125 can be further strengthened, and the photoelectric efficiency of the solar cell 1 can be further improved.

제 1 전극(140)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 반도체 기판(110)의 전면에 위치하며, 상기 전면 보호부(125)를 통과하여 상기 에미터부(120)에 연결될 수 있다. 그러나, 에미터부(120)가 반도체 기판(110)의 후면에 위치하는 경우, 제 1 전극(140)도 반도체 기판(110)의 후면에 위치할 수 있는데, 이는 후술할 도 4 및 도 5를 통하여 설명한다.1 and 2, the first electrode 140 may be disposed on the front surface of the semiconductor substrate 110 and may be connected to the emitter unit 120 through the front protection unit 125. However, when the emitter section 120 is located on the rear surface of the semiconductor substrate 110, the first electrode 140 may also be located on the rear surface of the semiconductor substrate 110, which will be described later with reference to FIGS. 4 and 5 Explain.

이와 같은 제 1 전극(140)은 복수의 핑거 전극(finger electrode)(141)과 복수의 핑거 전극(141)과 연결되어 있는 복수의 전면 버스바(142)를 구비한다.The first electrode 140 includes a plurality of finger electrodes 141 and a plurality of front bus bars 142 connected to the plurality of finger electrodes 141.

복수의 핑거 전극(141)은 에미터부(120)와 전기적·물리적으로 연결되어 있고, 서로 이격되어 정해진 방향으로 나란히 뻗어있다. 복수의 핑거 전극(141)은 에미터부(120) 쪽으로 이동한 전하, 예를 들면, 전자를 수집한다.The plurality of finger electrodes 141 are electrically and physically connected to the emitter section 120 and are spaced apart from each other and extend in a predetermined direction. The plurality of finger electrodes 141 collect electrons, for example, electrons, which have migrated toward the emitter section 120.

복수의 전면 버스바(142)는 에미터부(120)와 전기적·물리적으로 연결되어 있고 복수의 핑거 전극(141)과 교차하는 방향으로 나란하게 뻗어 있다.A plurality of front bus bars 142 are electrically and physically connected to the emitter section 120 and extend in a direction parallel to the plurality of finger electrodes 141.

이때, 복수의 전면 버스바(142)는 복수의 핑거 전극(141)과 동일 층에 위치하여 각 핑거 전극(141)과 교차하는 지점에서 해당 핑거 전극(141)과 전기적·물리적으로 연결되어 있다. The plurality of front bus bars 142 are located on the same layer as the plurality of finger electrodes 141 and are electrically and physically connected to the corresponding finger electrodes 141 at a position intersecting the respective finger electrodes 141.

따라서, 도 1에 도시한 것처럼, 복수의 핑거 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, 제 1 전극(140)은 기판(110)의 전면에 격자 형태로 위치한다.1, the plurality of finger electrodes 141 may have a stripe shape extending in the horizontal or vertical direction, and the plurality of front bus bars 142 may be formed in a stripe shape extending in the vertical or horizontal direction And the first electrode 140 is disposed on the front surface of the substrate 110 in a lattice form.

복수의 전면 버스바(142)는 접촉된 에미터부(120)의 부분으로부터 이동하는 전하뿐만 아니라 복수의 핑거 전극(141)에 의해 수집되어 이동하는 전하를 수집한다. The plurality of front bus bars 142 collect the charge moving from the portion of the contacted emitter portion 120 as well as the charge collected and moved by the plurality of finger electrodes 141.

각 전면 버스바(142)는 교차하는 복수의 핑거 전극(141)에 의해 수집된 전하를 모아서 원하는 방향으로 이동시켜야 하므로, 각 전면 버스바(142)의 폭은 각 핑거 전극(141)의 폭보다 크게 할 수도 있다.The width of each front bus bar 142 must be greater than the width of each finger electrode 141 so that the width of each front bus bar 142 is larger than the width of each finger electrode 141. [ It can be big.

이와 같은 복수의 전면 버스바(142)는 외부 장치와 연결되어 수집된 전하(예, 전자)를 외부 장치로 출력된다. The plurality of front bus bars 142 are connected to an external device to output collected electric charges (e.g., electrons) to an external device.

이와 같은 제 1 전극(140)의 복수의 핑거 전극(141)과 복수의 전면 버스바(142)는 은(Ag)과 같은 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있다. The plurality of finger electrodes 141 and the plurality of front bus bars 142 of the first electrode 140 are made of at least one conductive material such as silver (Ag).

도 1에서, 기판(110)에 위치하는 핑거 전극(141)과 전면 버스바(142)의 개수는 한 예에 불과하고, 경우에 따라 변경 가능하다.In FIG. 1, the number of the finger electrodes 141 and the front-side bus bars 142 located on the substrate 110 is only an example, and may be changed depending on the case.

후면 전계부(172)는 반도체 기판(110) 입사면의 반대면에 위치할 수 있으며, 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(110)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, P+ 영역이다. The rear electric field portion 172 may be located on the opposite side of the incident surface of the semiconductor substrate 110 and may include a region of the same conductivity type as that of the substrate 110 and doped more heavily than the substrate 110, Area.

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 이동을 방해하는 반면, 후면 전계부(172) 쪽으로의 정공 이동을 용이하게 한다. 따라서, 기판(110)의 후면 및 그 부근에서 전자와 정공의 재결합으로 손실되는 전하의 양을 감소시키고 원하는 전하(예, 정공)의 이동을 가속화시켜 제 2 전극(150)으로의 전하 이동량을 증가시킨다.A potential barrier is formed due to the difference in impurity concentration between the first conductive region and the rear conductive portion 172 of the substrate 110, thereby hindering the electron movement toward the rear conductive portion 172, which is the direction of the movement of the holes Thereby facilitating hole transport toward the rear electric field 172. Accordingly, by reducing the amount of charge lost due to the recombination of electrons and holes at the back surface and the vicinity of the substrate 110 and accelerating the movement of a desired charge (e.g., hole), the amount of charge transfer to the second electrode 150 is increased .

제 2 전극(150)은 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, 기판(110)의 후면 가장 자리와 후면 버스바(152)가 위치한 부분을 제외하면 실질적으로 기판(110)의 후면 전체에 위치한다.The second electrode 150 includes a plurality of rear bus bars 152 connected to the rear electrode 151 and the rear electrode 151. The rear electrode 151 is in contact with the rear electric part 172 located on the rear side of the substrate 110 and substantially contacts the back side electrode part 172 of the substrate 110 except for the rear edge of the substrate 110 and the part where the rear bus bar 152 is located. 110).

후면 전극(151)은 알루미늄(Al)과 같은 도전성 물질을 함유하고 있다. The rear electrode 151 contains a conductive material such as aluminum (Al).

이러한 후면 전극(151)은 후면 전계부(172)쪽으로부터 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집한다.This rear electrode 151 collects charge, for example, holes, moving from the rear electric field 172 side.

이때, 후면 전극(151)이 기판(110)보다 높은 불순물 농도로 유지하는 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.The back electrode 151 is in contact with the rear electric field portion 172 which maintains the impurity concentration higher than that of the substrate 110 so that the contact between the substrate 110 and the rear electric field portion 172 and the rear electrode 151 The resistance is reduced and the charge transfer efficiency from the substrate 110 to the rear electrode 151 is improved.

복수의 후면 버스바(152)는 후면 전극(151)이 위치하지 않는 기판(110)의 후면 위에 위치하며 인접한 후면 전극(151)과 연결되어 있다. The plurality of rear bus bars 152 are located on the rear surface of the substrate 110 where the rear electrodes 151 are not located and are connected to the adjacent rear electrodes 151.

또한, 복수의 후면 버스바(152)는 기판(110)을 중심으로 복수의 전면 버스바(142)와 대응되게 마주본다.In addition, the plurality of rear bus bars 152 are opposed to the plurality of front bus bars 142 in correspondence with the substrate 110 as a center.

복수의 후면 버스바(152)는 복수의 전면 버스바(142)와 유사하게, 후면 전극(151)으로부터 전달되는 전하를 수집한다.A plurality of rear bus bars 152 collects charge transferred from the rear electrode 151, similar to a plurality of front bus bars 142.

복수의 후면 버스바(152) 역시 외부 장치와 연결되어, 복수의 후면 버스바(152)에 의해 수집된 전하(예, 정공)는 외부 장치로 출력된다. A plurality of rear bus bars 152 are also connected to external devices so that the charges (e.g., holes) collected by the plurality of rear bus bars 152 are output to an external device.

이러한 복수의 후면 버스바(152)는 후면 전극(151)보다 양호한 전도도를 갖는 물질로 이루어질 수 있고, 예를 들어, 은(Ag)과 같은 적어도 하나의 도전성 물질을 함유한다.These plurality of rear bus bars 152 may be made of a material having a better conductivity than the back electrode 151 and contain at least one conductive material such as, for example, silver (Ag).

이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 태양 전지(1)의 동작은 다음과 같다.The operation of the solar cell 1 according to this embodiment having such a structure is as follows.

태양 전지(1)로 빛이 조사되어 전면 보호부(125)를 통해 반도체부인 에미터부(120)와 기판(110)으로 입사되면 빛 에너지에 의해 반도체부에서 전자-정공 쌍이 발생한다. 이때, 기판(110)의 텍스처링 표면과 전면 보호부(125)에 의해 기판(110)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 줄어들어 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 증가한다. When light is irradiated to the solar cell 1 and is incident on the emitter portion 120 and the substrate 110 through the front protective portion 125, electron-hole pairs are generated in the semiconductor portion due to light energy. At this time, the reflection loss of the light incident on the substrate 110 is reduced by the texturing surface of the substrate 110 and the front protective portion 125, and the amount of light incident on the substrate 110 is increased.

이들 전자-정공 쌍은 기판(110)과 에미터부(120)의 p-n 접합에 의해 서로 분리되어 전자와 정공은, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 갖는 에미터부(120)과 p형의 도전성 타입을 갖는 기판(110) 쪽으로 각각 이동한다. 이처럼, 에미터부(120) 쪽으로 이동한 전자는 복수의 핑거 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.These electron-hole pairs are separated from each other by the pn junction of the substrate 110 and the emitter section 120, and the electrons and the holes are separated from each other by, for example, the emitter section 120 having the n-type conductivity type and the p- Type substrate 110, respectively. Electrons migrated toward the emitter section 120 are collected by the plurality of finger electrodes 141 and the plurality of front bus bars 142 and travel along the plurality of front bus bars 142 to the substrate 110 The moved holes are collected by the adjacent rear electrode 151 and the plurality of rear bus bars 152 and move along the plurality of rear bus bars 152. When the front bus bar 142 and the rear bus bar 152 are connected to each other by a wire, a current flows and is used as electric power from the outside.

다음, 도 3a 내지 도 3g는 도 1 및 도 2에 도시된 태양 전지(1)를 제조하는 방법의 일례를 설명한다.Next, FIGS. 3A to 3G illustrate an example of a method of manufacturing the solar cell 1 shown in FIGS. 1 and 2. FIG.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제 1 도전성 타입을 가지는 반도체 기판(110)의 전면을 텍스처링 처리하여 반도체 기판(110)의 전면에 복수의 돌출부를 형성한다. 텍스처링 공정 전에 잉곳(ingot) 형태의 반도체를 태양 전지용 반도체 기판으로 자르기 위한 슬라이싱(slicing) 공정 중에 발생하는 기판 표면의 손상부를 제거하는 공정(saw damage process)과 반도체 기판의 표면에 존재하는 오염 물질 등을 제거하기 위한 세정 공정이 추가로 실시될 수 있다.3A, a plurality of protrusions are formed on the entire surface of the semiconductor substrate 110 by texturing the entire surface of the semiconductor substrate 110 having the first conductivity type. Before the texturing process, there are a saw damage process that occurs during a slicing process for cutting an ingot-shaped semiconductor into a semiconductor substrate for a solar cell, and a contamination substance existing on the surface of the semiconductor substrate A cleaning process for removing the cleaning liquid may be further performed.

이와 같은 텍스처링 처리 공정은 습식 에칭 공정을 이용할 수 있고, 습식 에칭 공정이후, 반도체 기판(110)의 표면을 세척하는 세정공정을 수행할 수도 있다.Such a texturing process may use a wet etching process, and may perform a cleaning process to clean the surface of the semiconductor substrate 110 after the wet etching process.

이와 같은 도 3a 공정 이후에 도 3b에 도시된 바와 같이, 제 1 도전성 타입의 반도체 기판(110)의 전면에 제 1 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입의 에미터부(120)를 형성한다.3B, the emitter layer 120 of the second conductivity type opposite to the first conductivity type is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 110 of the first conductivity type.

이후, 도 3c에 도시된 바와 같이, 에미터부(120) 상부에 수소화된 실리콘 질화막(SiNx:H), 실리콘 산화막(SiOx:H), 실리콘 질화산화막(SiNxOy:H), 실리콘 산화질화막(SiOxNy:H), 비정질실리콘(a-Si:H) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전면 보호부(125)를 형성한다.3C, a hydrogenated silicon nitride film (SiNx: H), a silicon oxide film (SiOx: H), a silicon nitride oxide film (SiNxOy: H), a silicon oxynitride film (SiOxNy: H) and amorphous silicon (a-Si: H).

보다 구체적으로, 전면 보호부(125)로 수소화된 실리콘 질화막(SiNx:H)을 사용하는 경우, 수소화된 실리콘 질화막(SiNx:H)을 에미터부(120)의 상부에 코팅하여 형성할 수 있다.More specifically, when a hydrogenated silicon nitride film (SiNx: H) is used as the front protective part 125, a hydrogenated silicon nitride film (SiNx: H) may be formed on the emitter part 120 by coating.

만약, 전면 보호부(125)로 수소화된 실리콘 산화막(SiOx:H)을 에미터부(120)의 상부에 형성할 경우, 열적 산화막(Thermal Oxide Layer) 형성 방법을 이용할 수도 있다.If a hydrogenated silicon oxide film (SiOx: H) is formed on the emitter layer 120 by the front surface protecting part 125, a thermal oxide layer forming method may be used.

또한, 전면 보호부(125)로 비정질실리콘(a-Si:H)층을 에미터부(120)의 상부에 형성할 경우, PECVD 장치를 이용하여 에미터부(120)의 상부에 비정질실리콘(a-Si:H)층을 증착할 수도 있다.When the amorphous silicon (a-Si: H) layer is formed on the emitter section 120 as the front surface protection section 125, the amorphous silicon (a- Si: H) layer may be deposited.

이와 같이, 전면 보호부(125)를 에미터부(120)의 상부에 형성하는 방법은 다양하게 구현할 수 있다.As described above, the method of forming the front surface protecting part 125 on the emitter part 120 can be variously implemented.

이후, 도 3d에 도시된 바와 같이, 전면 보호부(125) 상부에 형성되며 상기 전면 보호부(125)를 통과하여 상기 에미터부(120)와 연결되는 제 1 전극(140)을 형성하고, 기판(110)의 반대면에는 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물을 기판(110) 반대면 내부로 확산시켜 기판(110)보다 고농도로 도핑된 후면 전계부(172)를 형성할 수 있다.3D, a first electrode 140 formed on the front protection part 125 and connected to the emitter part 120 through the front protection part 125 is formed, An impurity of the same conductivity type as that of the substrate 110 may be diffused into the opposite surface of the substrate 110 on the opposite side of the substrate 110 to form a rear electric field 172 doped at a higher concentration than the substrate 110.

그리고 아울러, 후면 전계부(172)의 상부에 후면 전극(151)과 후면 버스바(152)를 포함하는 제 2 전극(150)을 형성할 수 있는 것이다.In addition, the second electrode 150 including the rear electrode 151 and the rear bus bar 152 may be formed on the rear electric part 172.

한편, 이와 같은 제 1 전극(140)과 후면 전계부(172)를 형성하는 과정 중에는 열처리 공정이 동반된다. Meanwhile, during the process of forming the first electrode 140 and the rear electric section 172, a heat treatment process is accompanied.

보다 구체적으로 설명하면, 제 1 전극(140)을 형성하기 위해서는 도전성 페이스트를 전면 보호부(125)의 상부에 패터닝한 이후, 열처리 공정을 통해 도전성 페이스트가 전면 보호부(125)를 통과하여 에미터부(120)에 연결될 수 있는 것이다.More specifically, in order to form the first electrode 140, the conductive paste is patterned on the upper surface of the front protective portion 125, and then the conductive paste passes through the front protective portion 125 through the heat treatment process, (Not shown).

또한, 후면 전계부(172)는 먼저 기판(110)의 후면에 제 2 전극(150)을 형성한 이후, 열처리 공정을 수행하면, 제 2 전극(150)에 포함된 제 1 도전성 타입의 불순물이 기판(110)의 후면 내부로 확산되어 형성될 수 있는 것이다.When the second electrode 150 is first formed on the rear surface of the substrate 110, the rear electric conductor 172 is subjected to a heat treatment process so that impurities of the first conductivity type included in the second electrode 150 And may be diffused into the backside of the substrate 110.

이와 같이, 제 1 전극(140)을 형성하기 위한 열처리 공정과 제 2 전극(150) 또는 후면 전계부(172)를 형성하기 위한 열처리 공정은 한번의 열처리 공정을 통하여 동시에 수행될 수도 있다.As described above, the heat treatment for forming the first electrode 140 and the heat treatment for forming the second electrode 150 or the rear electric part 172 may be simultaneously performed through a single heat treatment process.

한편, 이와 같은 열처리 공정 중에 전면 보호부(125)에도 함께 열이 가해져, 전면 보호부(125) 내부에 포함된 수소도 영향을 받게 되어, 전면 보호부(125) 내부의 수소 농도가 감소할 수 있다.Meanwhile, during the heat treatment process, heat is also applied to the front protective portion 125 to affect the hydrogen contained in the front protective portion 125, so that the hydrogen concentration inside the front protective portion 125 can be reduced have.

이와 같이, 전면 보호부(125) 내부의 수소 농도가 감소하면, 도 1 및 도 2에서 전술한 전면 보호부(125)의 페시베이션 기능이 약화될 수 있어 태양 전지(1)의 광전 효율이 저하될 수 있다.If the hydrogen concentration in the front protective portion 125 is reduced as described above, the passivation function of the front protective portion 125 described above with reference to FIGS. 1 and 2 can be weakened, so that the photovoltaic efficiency of the solar cell 1 is lowered .

그러나, 도 3e에 도시된 바와 같이, 전면 보호부(125)의 위에 플라즈마 상태의 수소(H)를 분사하게 되면, 제 1 전극(140) 및 후면 전계부(172)를 형성하기 위한 열처리 공정 중에 감소되는 전면 보호부(125)의 수소 농도를 보완하여 전면 보호부(125)의 페시베이션 기능을 강화할 수 있는 효과가 있다.3E, when hydrogen (H) in a plasma state is injected on the front protective part 125, the first electrode 140 and the rear electric part 172 are formed in a heat treatment process It is possible to enhance the passivation function of the front surface protecting part 125 by supplementing the hydrogen concentration of the front surface protecting part 125 which is reduced.

여기서, 전면 보호부(125)에 수소를 분사하는 단계는 도 3e에 도시된 바와 같이, 외부로부터 수소 가스(H2)를 주입받아 플라즈마 상태의 수소(H)로 상태 변화된 플라즈마 젯(Plama jet, 310)을 분사하는 플라즈마 토치(Plasma torch, 300)를 이용할 수 있다. 3E, the step of injecting hydrogen to the front surface protective part 125 is a step of injecting hydrogen gas (H 2 ) from the outside into the plasma jet (Plama jet, A plasma torch 300 may be used.

이와 같은 플라즈마 토치(300)는 내부에 에노드(Anode)와 캐소드(Cathode)가 있으며, 공정 가스로 불활성 기체인 아르곤(Ar)이나 질소(N2) 가스가 이용될 수 있으며, 공정 가스가 플라즈마 토치(300) 내부로 유입된 상태에서 에노드(Anode)와 캐소드(Cathode) 사이에 고전압이 인가되면 플라즈마 젯(300)을 방출되는 것이다.An inert gas such as argon (Ar) or nitrogen (N 2 ) gas may be used as the process gas. The plasma torch 300 may include an anode and a cathode, When a high voltage is applied between the anode and the cathode in the state of being introduced into the torch 300, the plasma jet 300 is emitted.

이와 같이 플라즈마 젯(300)이 방출될 때에, 도 3e에 도시된 바와 같이, 수소 가스(H2)를 플라즈마 토치(300) 내부로 주입하면 수소 가스(H2)는 플라즈마 상태의 수소(H)로 상태 변화를 일으켜 플라즈마 젯(300)에 포함되어 플라즈마 젯(300)이 분사될 때 함께 전면 보호부(125)에 분사되는 것이다.3E, when the hydrogen gas H 2 is injected into the plasma torch 300, the hydrogen gas H 2 is supplied to the hydrogen H in the plasma state, So that the plasma jet 300 is injected into the front protective part 125 when the plasma jet 300 is injected.

한편, 플라즈마 상태의 수소(H)를 분사하는 방법은 도 3e에 도시된 바와 다르게, PECVD 장치를 이용할 수도 있다. On the other hand, a method of spraying hydrogen (H) in a plasma state may use a PECVD apparatus, as shown in FIG. 3E.

만약 PECVD 장치를 이용하는 경우, 하나의 공정 라인을 이동 중인 태양 전지(1)를 공정 라인에서 PECVD 장치의 챔버로 이동한 후 PECVD 장치를 가동하여 전면 보호부(125)의 위에 플라즈마 상태의 수소(H)를 분사하게 할 수 있는 것이다. 이와 같이 PECVD 장치가 챔버 내부에서 플라즈마 상태의 수소(H)를 분사하도록 하기 위해서 PECVD 장치로 공정 가스와 함께 수소 가스(H2)를 주입하게 된다.If the PECVD apparatus is used, the moving solar cell 1 in one process line is moved from the process line to the chamber of the PECVD apparatus, and then the PECVD apparatus is operated so that hydrogen (H ). In this way, hydrogen gas (H 2 ) is injected into the PECVD apparatus together with the process gas in order to cause the PECVD apparatus to inject plasma H in the chamber.

그러나, 도 3e에 도시된 바와 같이, 플라즈마 토치(300)를 이용하는 경우, PECVD 장치를 이용하는 것과 비교하여 공정 효율을 향상시킬 수 있다.However, as shown in FIG. 3E, when the plasma torch 300 is used, the process efficiency can be improved as compared with the PECVD apparatus.

이는, 플라즈마 토치(300)를 이용하는 경우, 플라즈마 토치(300)의 경량성으로 인하여 태양 전지(1)의 공정 라인 상부에 설치가 가능하므로, 태양 전지가 공정 라인을 따라 이동되는 중에 자연스럽게 전면 보호부(125)에 플라즈마 상태의 수소(H)를 분사할 수 있기 때문이다.This is because, when the plasma torch 300 is used, the plasma torch 300 can be installed above the process line of the solar cell 1 due to the lightness of the plasma torch 300, (H) in a plasma state can be injected into the plasma 125.

따라서, 플라즈마 토치(300)를 이용하는 경우, 공정 라인을 따라 이동 중인 태양 전지(1)에 수소를 분사하기 위하여 공정 라인에서 별도의 장소로 이동할 필요가 없어 공정 시간을 절약할 수 있으며, 일반 대기 환경에서도 사용 가능한 플라즈마 토치(300)의 특성으로 인하여 공정 효율을 향상시킬 수 있는 것이다.Accordingly, in the case of using the plasma torch 300, it is not necessary to move to a separate place in the process line in order to inject hydrogen into the solar cell 1 moving along the process line, so that the process time can be saved, The process efficiency can be improved due to the characteristics of the plasma torch 300 that can be used.

이와 같이, 전면 보호부(125)에 플라즈마 상태의 수소(H)를 분사하기 위하여 플라즈마 토치(300)를 이용하는 경우, 플라즈마 토치(300)에서 분사되는 플라즈마 젯(310)의 온도는 플라즈마 토치(300)로부터의 거리에 따라 달라진다. 예를 들면, 플라즈마 토치(300)와 인접한 플라즈마 젯(310) 중심부의 온도(t1)는 대략 1000℃ 이상이 되고, 플라즈마 토치(300)로부터 거리가 멀어질수록 플라즈마 젯(310)의 온도가 감소하게 된다.The temperature of the plasma jet 310 ejected from the plasma torch 300 is controlled by the plasma torch 300 so that the plasma torch 300 is ejected from the plasma torch 300. [ ≪ / RTI > For example, the temperature t1 of the central portion of the plasma jet 310 adjacent to the plasma torch 300 becomes approximately 1000 ° C or higher, and the temperature of the plasma jet 310 decreases as the distance from the plasma torch 300 increases. .

따라서, 전면 보호부(125)와 플라즈마 토치(300) 사이의 거리(D)는 플라즈마 토치(300)의 용량에 따라 달라질 수 있으나, 전면 보호부(125)의 표면에서 수소를 포함하는 플라즈마 젯(300)의 온도(t2)는 250℃ 내지 800℃ 사이가 되도록 할 수 있다.The distance D between the front surface protective part 125 and the plasma torch 300 may vary depending on the capacity of the plasma torch 300. However, 300 may be between 250 ° C and 800 ° C.

여기서, 플라즈마 젯(300)의 온도가 250℃ 이상이 되도록 하는 것은 플라즈마 젯(300)에 포함되는 수소(H)가 전면 보호부(125) 내부로 효율적으로 유입되도록 하기 위함이고, 플라즈마 젯(300)의 온도가 800℃ 이하가 되도록 하는 것은 플라즈마 젯(300)의 과도한 열로부터 제 1 전극(140), 에미터부(120) 또는 반도체 기판(110)을 보호하기 위함이다.The reason why the temperature of the plasma jet 300 is 250 ° C. or more is to efficiently introduce the hydrogen H contained in the plasma jet 300 into the front protective part 125, To prevent the first electrode 140, the emitter 120, or the semiconductor substrate 110 from being excessively heated in the plasma jet 300.

또한, 도 3e와 같이, 전면 보호부(125)에 플라즈마 상태의 수소(H)를 분사하는 단계는 제 1 전극과 제 2 전극의 열처리 공정 이후에 이루어지도록 할 수 있다. 이는 이미 전술한 바와 같이, 이미 전면 보호부(125)를 형성한 이후, 제 1 전극(140)이나 제 2 전극(150) 또는 후면 전계부(172)를 형성하기 위한 열처리 공정 중에 전면 보호부(125) 내부의 수소(H) 농도가 감소할 수 있기 때문이다.In addition, as shown in FIG. 3E, the step of spraying hydrogen (H) in a plasma state to the front protective part 125 may be performed after the heat treatment process of the first electrode and the second electrode. This is because, as described above, since the front protective part 125 is already formed, the front protective part 125 is formed during the heat treatment process for forming the first electrode 140, the second electrode 150 or the rear electric part 172 125) can be reduced.

이와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 제조 방법은 전면 보호부(125)가 형성된 이후, 제 1 전극(140)과 제 2 전극(150)의 열처리 공정을 실시한 다음, 최종적으로 전면 보호부(125)에 플라즈마 상태의 수소(H)를 분사하는 단계를 한 번 더 수행함으로써 전면 보호부(125)의 페시베이션 기능을 강화할 수 있는 효과가 있어 태양 전지(1)의 광전 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, the solar cell manufacturing method according to the present invention is characterized in that after the front protective part 125 is formed, the first electrode 140 and the second electrode 150 are subjected to a heat treatment process, The step of spraying hydrogen (H) in a plasma state is performed once more to enhance the passivation function of the front surface protective part 125, so that the photovoltaic efficiency of the solar cell 1 can be improved.

또한, 본 실시예에 따른 태양 전지(1)의 제조 방법과는 달리, 대안적인 예에 따른 태양 전지(1)의 제조 방법은 측면 분리(Edge isolation) 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, unlike the manufacturing method of the solar cell 1 according to the present embodiment, the manufacturing method of the solar cell 1 according to the alternative example may further include the edge isolation step.

즉, 도 3b와는 달리, 반도체 기판(110)의 전면뿐만 아니라 측면에도 에미터부(120)가 형성될 경우, 측면 분리 단계는 전면 보호부(125)과 그 하부에 위치한 에미터부(120)의 가장 자리 부분을 제거하여 반도체 기판(110)의 가장 자리 부분을 노출시키는 단계로서, 서로 다른 종류의 전하를 출력하는 제1 전극(140)과 제 2 전극(150)이 반도체 기판(110)의 측면에 위치한 에미터부(120)와 의해 전기적으로 접촉하는 것을 방지한다. 이와 같은 측면 분리 단계는 레이저를 이용하여 이루어질 수 있다.3B, when the emitter section 120 is formed on the front surface as well as the front surface of the semiconductor substrate 110, the side separating step may include a front protecting section 125 and a plurality of emitter sections 120 The first electrode 140 and the second electrode 150 for outputting different kinds of charges are formed on the side surface of the semiconductor substrate 110 by exposing the edges of the semiconductor substrate 110, Thereby preventing electrical contact with the emitter section 120 located therein. Such a side separation step can be performed using a laser.

이와 같이 측면 분리 단계가 더 포함되는 경우, 수소를 분사하는 단계는 측면 분리 단계 이후 또는 이전에 이루어질 수도 있다.If such a side separation step is further included, the step of injecting hydrogen may be performed after or before the side separation step.

여기서, 수소를 분사하는 단계를 측면 분리 단계 이후에 하게 되면, 전술한 바와 같이, 전면 보호부(125)의 페시베이션 기능을 보다 더 강화할 수 있다.Here, when the step of injecting hydrogen is performed after the side separation step, the passivation function of the front protective part 125 can be further strengthened as described above.

이는, 측면 분리 단계에서 레이저를 이용하여 에미터부(120)와 전면 보호부(125)의 가장 자리를 제거하게 되는데, 이때, 전면 보호부(125)의 가장 자리는 레이저에 의해 열을 받게 된다. 이와 같이 되면, 전면 보호부(125)의 가장 자리 부분에서 수소의 농도가 저하될 수 있는데, 본원 발명과 같이, 수소를 분사하는 단계를 측면 분리 단계 이후에 하게 되면, 저하되는 수소의 농도를 보강할 수 있어 전면 보호부의 페시베이션 기능을 보다 더 강화할 수 있는 것이다.This eliminates the edges of the emitter section 120 and the front surface protection section 125 using the laser in the side separation step. At this time, the edges of the front surface protection section 125 are heated by the laser. In this case, the concentration of hydrogen may be lowered at the edge portion of the front surface protective portion 125. If the step of spraying hydrogen is performed after the side separation step as in the present invention, This makes it possible to further enhance the passivation function of the front protection part.

지금까지의 도 1, 도 2 및 도 3a 내지 도 3e에서는 본 발명에 따른 태양 전지(1)의 제조 방법이 제 1 전극(140) 및 에미터부(120)가 반도체 기판(110)의 입사면 방향에 형성된 구조의 태양 전지를 일례로 설명하였으나, 이와 다르게 제 1 전극(140) 및 에미터부(120)가 반도체 기판(110)의 입사면의 반대면 방향에 형성된 구조의 태양 전지에서도 적용할 수 있다.1, 2 and 3A to 3E, the manufacturing method of the solar cell 1 according to the present invention is different from that of the first embodiment in that the first electrode 140 and the emitter section 120 are arranged in the direction of the incident surface of the semiconductor substrate 110 The present invention is also applicable to a solar cell having a structure in which the first electrode 140 and the emitter section 120 are formed in the direction opposite to the incident surface of the semiconductor substrate 110 .

다음의 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 태양 전지의 제조 방법이 적용될 수 있는 태양 전지의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.4 and 5 are diagrams for explaining another example of a solar cell to which the method of manufacturing a solar cell according to the present invention can be applied.

도 4는 반도체 기판(110)의 후면에 에미터부(120)가 형성되고, 에미터부(120)의 상부에 제 1 전극(140)이 형성되는 후면 접촉(Back Contack) 구조의 IBC (Interdigitated back contact) 태양 전지(2)의 일례이다. 4 is a cross-sectional view illustrating an IBC (Back-contact) structure in which an emitter section 120 is formed on a rear surface of a semiconductor substrate 110 and a first electrode 140 is formed on an emitter section 120, ) Is an example of a solar cell (2).

이와 같이 도 4에 도시된 IBC 태양 전지(2)에서는 반도체 기판(110)의 후면에서 제 1 전극(140)과 제 2 전극(150) 사이에 전면 보호부(125)와 동일한 기능을 하는 후면 보호부(192)가 형성된 것을 일례로 도시하였으나, 이는 생략 가능하다.In the IBC solar cell 2 shown in FIG. 4, a backside protection (not shown) having the same function as the front protection unit 125 is provided between the first electrode 140 and the second electrode 150 on the rear surface of the semiconductor substrate 110 Shaped portion 192 is formed as an example, this may be omitted.

도 4에 도시된 바와 같은, IBC 태양 전지(2)의 경우에도 전면 보호부(125)를 형성한 이후, 후면 전계부(172) 또는 에미터부(120)를 형성하기 위해 불순물이 반도체 기판(110)의 후면 내부로 확산하는 과정에서 열처리 공정이 행해지거나, 제 1 전극(140) 또는 제 2 전극(150)을 에미터부(120) 상부나 후면 전계부(172) 상부에 형성하는 과정에서 열처리 공정이 행해질 수 있다.The IBC solar cell 2 as shown in FIG. 4 may also be formed after the front protection part 125 is formed, so that impurities are removed from the semiconductor substrate 110 Or the first electrode 140 or the second electrode 150 is formed on the emitter layer 120 or the rear electric field portion 172. In the heat treatment process, Can be performed.

만약 이와 같은 열처리 공정이 전면 보호부(125)가 형성된 이후에 행해지는 경우, 도 3d에서 전술한 바와 같이, 전면 보호부(125)의 페시베이션 기능이 약화될 수 있으나, 본 발명의 도 3e와 같이, 다른 모든 열처리 공정이 수행된 이후, 최종적으로 전면 보호부(125)에 플라즈마 상태의 수소(H)를 분사하는 단계를 한 번 더 수행함으로써 전면 보호부(125)의 페시베이션 기능을 강화할 수 있는 효과가 있어 태양 전지(2)의 광전 효율을 향상시킬 수 있다.If the heat treatment process is performed after the front protective portion 125 is formed, the passivation function of the front protective portion 125 may be weakened as described above with reference to FIG. 3D, Likewise, after all the other heat treatment processes are performed, the step of spraying hydrogen (H) in a plasma state to the front protective portion 125 is performed once more to enhance the passivation function of the front protective portion 125 So that the photoelectric efficiency of the solar cell 2 can be improved.

다음, 도 5에 도시된 태양 전지(3)는 도 4에서 전술한 바와 같이, 후면 접촉(Back Contack) 구조의 태양 전지이나, 반도체 기판(110)은 결정질 실리콘이고, 에미터부(120)와 후면 전계부(172)가 비정질 실리콘으로 이루어진 이종 접합 구조이다.The solar cell 3 shown in FIG. 5 is a solar cell having a back contact structure as described above with reference to FIG. 4. The semiconductor substrate 110 is crystalline silicon, and the emitter portion 120 and the rear surface The electric field portion 172 is a heterojunction structure formed of amorphous silicon.

이와 같은 이종 접합 구조의 태양 전지(3)의 경우에도, 전면 보호부(125)를 형성한 이후, 후면 전계부(172), 에미터부(120), 제 1 전극(140) 또는 제 2 전극(150)을 형성하는 과정에서 열처리 공정이 행하여질 수 있다.In the case of the solar cell 3 having such a heterojunction structure, after the front protective part 125 is formed, the rear electric part 172, the emitter part 120, the first electrode 140 or the second electrode 150 may be formed by a heat treatment process.

그러나, 본 발명의 도 3e와 같이, 후면 전계부(172), 에미터부(120), 제 1 전극(140) 또는 제 2 전극(150)을 형성하기 위한 열처리 공정이 수행된 이후, 최종적으로 전면 보호부(125)에 플라즈마 상태의 수소(H)를 분사하는 단계를 한 번 더 수행함으로써 전면 보호부(125)의 페시베이션 기능을 강화할 수 있는 효과가 있어 태양 전지(3)의 광전 효율을 향상시킬 수 있다.However, after the heat treatment process for forming the rear electric section 172, the emitter section 120, the first electrode 140, or the second electrode 150 is performed as shown in FIG. 3E of the present invention, The step of spraying the hydrogen H in a plasma state to the protective portion 125 is performed once more to enhance the passivation function of the front surface protective portion 125, thereby improving the photoelectric efficiency of the solar cell 3 .

이 밖에도 본 발명에 따른 태양 전지의 제조 방법은 전면 보호부(125)를 형성한 이후, 태양 전지의 다른 구성을 형성하기 위한 열처리 과정이 모두 수행된 이후 본 발명의 도 3e와 같이, 최종적으로 전면 보호부(125)에 플라즈마 상태의 수소(H)를 분사하는 단계를 한 번 더 수행함으로써, 다양한 구조의 태양 전지를 제조하는 과정에 사용될 수 있는 것이다.In addition, in the method of manufacturing a solar cell according to the present invention, after the front protecting part 125 is formed, a heat treatment process for forming another constitution of the solar cell is performed, and then, as shown in FIG. 3E of the present invention, The step of spraying the hydrogen (H) in a plasma state to the protective portion 125 is performed once more, so that it can be used in the process of manufacturing solar cells of various structures.

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. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

110: 기판 120: 에미터부
125: 전면 보호부 140: 제 1 전극
141: 핑거 전극 142: 전면 버스바
150: 제 2 전극 151: 후면 전극
152: 후면 버스바 172: 후면 전계부
110: substrate 120: emitter portion
125: front protection part 140: first electrode
141: finger electrode 142: front bus bar
150: second electrode 151: rear electrode
152: rear bus bar 172: rear front fascia

Claims (11)

제 1 도전성 타입의 반도체 기판에 상기 제 1 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입을 갖는 에미터부를 형성하는 단계;
상기 반도체 기판의 입사면에 전면 보호부를 형성하는 단계;
도전성 페이스트를 인쇄한 후 열처리 공정을 실시하여 상기 에미터부와 연결되는 제 1 전극을 형성하는 단계;
상기 반도체 기판과 연결되는 제 2 전극을 형성하는 단계; 및
상기 제1 전극을 형성하기 위한 상기 열처리 공정을 실시한 후에 상기 전면 보호부에 플라즈마 상태의 수소(H)를 분사하여, 상기 열처리 공정에 의해 감소된 상기 전면 보호부의 수소 농도를 증가시키는 단계를 포함하며,
상기 수소를 분사하는 단계는 외부로부터 수소 가스(H2)를 주입 받아 상기 플라즈마 상태의 수소(H)로 상태 변화된 플라즈마 젯을 분사하는 플라즈마 토치(Plasma torch)를 이용하고,
상기 수소를 분사하는 단계에서 상기 전면 보호부의 표면에서 상기 수소를 포함하는 플라즈마 젯(Plasma jet)의 온도는 250℃ 내지 800℃ 사이인 것을 특징으로 하는 태양 전지의 제조 방법.
Forming an emitter portion having a second conductivity type opposite to the first conductivity type on a semiconductor substrate of a first conductivity type;
Forming a front protective portion on an incident surface of the semiconductor substrate;
Forming a first electrode connected to the emitter by performing a heat treatment process after printing a conductive paste;
Forming a second electrode connected to the semiconductor substrate; And
And spraying hydrogen (H) in a plasma state to the front surface protection portion after the heat treatment process for forming the first electrode, thereby increasing the hydrogen concentration of the front surface protection portion reduced by the heat treatment process ,
In the step of injecting hydrogen, a plasma torch is used in which hydrogen gas (H 2 ) is injected from the outside and a plasma jet, which is changed into hydrogen (H) in a plasma state, is injected,
Wherein the temperature of the plasma jet including the hydrogen on the surface of the front protective part in the step of spraying the hydrogen is between 250 ° C and 800 ° C.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전극을 형성하는 단계는 도전성 페이스트를 인쇄한 후 열처리 공정을 실시하는 것을 포함하며, 상기 제2 전극을 형성하기 위한 열처리 공정과 상기 제1 전극을 형성하기 위한 열처리 공정은 동시에 실시되는 태양 전지의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The forming of the second electrode includes printing a conductive paste and then performing a heat treatment process. The heat treatment process for forming the second electrode and the heat treatment process for forming the first electrode are simultaneously performed. Gt;
제 1 항에 있어서,
상기 수소를 분사하는 단계는 상기 전면 보호부와 그 하부의 상기 에미터부의 가장 자리를 제거하여 상기 반도체 기판의 일부를 노출시키는 측면 분리(Edge isolation) 단계 이후 또는 이전에 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of injecting hydrogen is performed before or after the edge isolation step of exposing a part of the semiconductor substrate by removing the edges of the front protective part and the emitter part below the front protective part. ≪ / RTI >
제 1 항에 있어서,
상기 전면 보호부는 수소화된 실리콘 질화막, 수소화된 실리콘 산화막,수소화된 실리콘 질화산화막, 수소화된 실리콘 산화질화막, 수소화된 비정질실리콘막 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the front surface protection portion includes at least one of a hydrogenated silicon nitride film, a hydrogenated silicon oxide film, a hydrogenated silicon nitride oxide film, a hydrogenated silicon oxynitride film, and a hydrogenated amorphous silicon film.
제 1 항에 있어서,
상기 전면 보호부는 수소화된 실리콘 질화막, 수소화된 실리콘 산화막, 수소화된 실리콘 질화산화막, 수소화된 실리콘 산화질화막, 수소화된 비정질실리콘막 중 적어도 어느 하나가 복수의 층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein at least one of the hydrogenated silicon nitride film, the hydrogenated silicon oxide film, the hydrogenated silicon nitride oxide film, the hydrogenated silicon oxynitride film, and the hydrogenated amorphous silicon film is formed of a plurality of layers. Way.
제 1 항에 있어서,
상기 에미터부는 상기 반도체 기판의 입사면 또는 입사면의 반대면에 형성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the emitter portion is formed on an incident surface or an opposite surface of the semiconductor substrate.
제 8 항에 있어서,
상기 에미터부가 상기 반도체 기판의 입사면에 형성되는 경우,
상기 전면 보호부는 상기 에미터부 상부에 형성되며,
상기 제 1 전극은 상기 전면 보호부 상부에 형성되며 상기 전면 보호부를 통과하여 상기 에미터부와 연결되는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
When the emitter portion is formed on the incident surface of the semiconductor substrate,
Wherein the front protective portion is formed on the emitter portion,
Wherein the first electrode is formed on an upper portion of the front protection portion and is connected to the emitter portion through the front protection portion.
제 8 항에 있어서,
상기 에미터부가 상기 반도체 기판 입사면의 반대면에 형성되는 경우,
상기 제 1 전극은 상기 반도체 기판 입사면의 반대면에 형성되어 상기 에미터부와 연결되는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
When the emitter portion is formed on the side opposite to the semiconductor substrate incident surface,
Wherein the first electrode is formed on an opposite surface of the semiconductor substrate and is connected to the emitter.
제 1 항에 있어서,
상기 태양 전지의 제조 방법은
상기 반도체 기판 입사면의 반대면에 후면 전계부를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The manufacturing method of the solar cell
Further comprising the step of forming a rear surface electric field portion on the opposite side of the semiconductor substrate incident surface.
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