KR101757874B1 - 태양 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양 전지에 관한 것이다.
본 발명에 따른 태양 전지의 일례는 제1 도전성 타입의 불순물이 함유되는 기판; 기판의 후면에 형성되며, 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 불순물이 함유되는 에미터부; 기판의 후면에 형성되며, 제1 도전성 타입과 동일한 타입의 불순물이 기판보다 고농도로 함유되는 후면 전계부; 기판의 후면 상부에 형성되는 후면 보호부; 에미터부의 후면에 형성되는 제1 전극; 및 후면 전계부의 후면에 형성되는 제2 전극;을 포함하고, 제1 전극은 후면 보호부에 적어도 일부가 중첩되도록 형성된다.

Description

태양 전지{SOLAR CELL}
본 발명은 태양 전지에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고, 이에 따라 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)에 의해 p-n 접합을 형성하는 반도체부, 그리고 서로 다른 도전성 타입의 반도체부에 각각 연결된 전극을 구비한다.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체에서 복수의 전자-정공 쌍이 생성되고, 생성된 전자-정공 쌍은 입사된 빛에 의해 전하인 전자와 정공으로 각각 분리되어, 전자는 n형의 반도체부 쪽으로 이동하고 정공은 p형 반도체부 쪽으로 이동한다. 이동한 전자와 정공은 각각 p형의 반도체부와 n형의 반도체부에 연결된 각각의 전극에 의해 수집되고 이 전극들을 전선으로 연결하여 전력을 얻는다.
본 발명은 태양 전지의 광전 변환 효율을 향상시키는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 태양 전지의 일례는 제1 도전성 타입의 불순물이 함유되는 기판; 기판의 후면에 형성되며, 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 불순물이 함유되는 에미터부; 기판의 후면에 형성되며, 제1 도전성 타입과 동일한 타입의 불순물이 기판보다 고농도로 함유되는 후면 전계부; 기판의 후면 상부에 형성되는 후면 보호부; 에미터부의 후면에 형성되는 제1 전극; 및 후면 전계부의 후면에 형성되는 제2 전극;을 포함하고, 제1 전극은 후면 보호부에 적어도 일부가 중첩되도록 형성된다.
여기서, 후면 보호부는 기판의 후면 상부 중에서 에미터부와 후면 전계부 사이에 형성될 수 있다.
이와 같은 경우, 제2 전극은 후면 보호부의 일부에 중첩되도록 형성되며, 제2 전극이 후면 보호부와 중첩되는 영역의 폭은 제1 전극이 후면 보호부와 중첩되는 영역의 폭보다 작을 수 있다.
구체적으로, 제1 전극이 후면 보호부의 후면 상부와 중첩되는 폭은 후면 보호부 폭의 50% 이상 100% 미만일 수 있거나, 제1 전극이 후면 보호부의 후면 상부와 중첩되는 면적은 후면 보호부 면적의 50% 이상 100% 미만일 수 있다.
또한, 후면 보호부는 진성 비정질 실리콘층(i-a-Si), 유전체층 및 전기 전도성을 갖는 박막 도체층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이와 같은 경우, 비정질 실리콘층은 기판의 후면에 위치하며, 유전체층 및 박막 도체층 중 적어도 하나가 비정질 실리콘층의 후면에 위치할 수 있다.
이때, 비정질 실리콘층의 후면에 박막 도체층 및 유전체층이 차례로 형성될 수 있다.
또한, 박막 도체층의 일부는 에미터부에 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 유전체층은 SiNx, SiOx, HfO2 및 AL2O3 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 박막 도체층의 두께는 비정질 실리콘층(a-Si) 및 유전체층의 두께보다 작을 수 있다.
여기서, 박막 도체층은 금속 박막 또는 금속 나노 입자를 포함할 수 있다.
또한, 에미터부와 후면 전계부는 서로 접해 있으며, 후면 보호부는 후면 전계부의 후면 일부에 중첩되어 위치할 수도 있다.
이와 같은 경우, 후면 전계부의 후면 일부에 중첩되어 위치하는 후면 보호부는 전기 전도성이 있는 박막 도체층과 유전체층을 차례로 포함할 수 있다.
또한, 후면 전계부의 후면 일부에 중첩되어 위치하는 후면 보호부는 전기 전도성이 있는 박막 도체층과 유전체층을 포함하되, 박막 도체층은 유전체층 사이에 위치할 수도 있다.
또한, 기판의 전면에는 입사되는 빛의 반사를 방지하는 반사 방지막이 더 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 태양 전지는 제1 전극이 후면 보호부의 후면 상부까지 연장되어 후면 보호부의 적어도 일부 후면을 덮으므로, 후면 보호부와 기판의 경계면에서 캐리어가 재결합되어 소멸되는 것을 최소화하여 태양 전지의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지의 Ⅱ-Ⅱ선 방향을 따라 잘라 도시한 태양 전지의 전체 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 태양 전지의 효과를 설명하기 위한 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 태양 전지의 제2 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 5a 및 도5b는 본 발명에 따른 태양 전지의 제3 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 6a 및 도6b는 본 발명에 따른 태양 전지의 제4 실시예를 설명하기 위한 도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 “전체적”으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예인 태양 전지에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참고로 하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지의 일부 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 태양 전지의 Ⅱ-Ⅱ선 방향을 따라 잘라 도시한 태양 전지의 전체 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 태양 전지의 효과를 설명하기 위한 도이다.
도 1 및 도 2를 참고로 하면, 본 발명에 따른 태양 전지(1)의 일례는 기판(110), 빛이 입사되지 않고 입사면의 반대쪽 면인 기판(110)의 면[이하, ‘후면(rear surface)’라 함] 위에 위치하는 복수의 에미터부(121), 기판(110) 후면에 위치하고 복수의 에미터부(121)와 이격되어 있는 복수의 후면 전계부(122)(back surface field, BSF)(122), 복수의 에미터부(121) 위에 각각 위치하는 복수의 제1 전극(141)과 복수의 후면 전계부(122) 위에 각각 위치하는 복수의 제2 전극(142) 그리고 기판(110)의 후면에 위치하고 복수의 에미터부(121)와 복수의 후면 전계부(122) 사이에 각각 위치하는 후면 보호부(150)를 포함한다.
아울러, 본 발명에 따른 태양 전지의 일례는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(110)의 입사면인 전면에 전면 보호부(160) 및 반사 방지부(170)를 더 구비할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양 전지의 일례는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 전극(141)은 에미터부(121)의 후면으로부터 후면 보호부(150)의 후면 상부까지 연장되어 형성된다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.
또한, 도시되어 있지는 않지만, 전면 보호부(160)과 반사 방지부(170) 사이에 기판(110)과 동일한 도전성 타입(예, n형)의 불순물이 기판(110)보다 고농도로 함유된 불순물부인 전면 전계부(미도시)가 더 포함되는 것도 가능하다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양 전지에서 전술한 전면 보호부(160) 및 반사 방지부(170)가 생략되는 것도 가능하다. 그러나, 전면 보호부(160) 및 반사 방지부(170)를 구비하는 경우, 태양 전지의 광전 변환 효율이 더 향상되므로 이하에서는 전면 보호부(160) 및 반사 방지부(170)를 구비하는 것을 전제로 설명한다.
여기서, 기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 n형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 기판(110)이다. 이때, 실리콘은 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘 등과 같은 결정질 실리콘이다.
기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물이 기판(110)에 도핑된다. 하지만, 이와는 달리, 기판(110)은 p형 도전성 타입일 수 있고, 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 기판(110)은 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물이 기판(110)에 도핑된다.
이러한 기판(110)은 입사면이 텍스처링(texturing)되어 요철면인 텍스처링 표면(textured surface)을 갖는다. 이로 인해 기판(110)의 전면 위에 위치한 전면 보호부(160) 및 반사 방지부(170) 역시 요철면을 갖는다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 다르게, 기판(110)은 전면뿐만 아니라 후면에도 텍스처링 표면을 가질 수도 있다. 이 경우, 기판(110)의 후면에 위치하는 후면 보호부(150), 복수의 에미터부(121) 및 후면 전계부(122) 역시 요철면을 가질 수 있다.
다음, 전면 보호부(160)는 기판(110)의 입사면, 즉 전면 위에 위치하며, 진성 비정질 실리콘[intrinsic amorphous silicon(a-Si)]막 또는 유전체 중 적어도 하나의 재질을 포함하여 형성될 수 있다. 여기서, 유전체층(150b)은 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiOx), HFO2 및 AL2O3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이와 같은 전면 보호부(160)는 기판(110)의 표면 및 그 근처에 주로 존재하는 댕글링 결합(dangling bond)과 같은 결함(defect)을 안정한 결합으로 바꾸어 결함에 의해 기판(110)의 표면 쪽으로 이동한 전하가 소멸되는 것을 감소시키는 패시베이션 기능(passivation function)을 수행하여 결함에 의해 기판(110)의 표면이나 그 근처에서 손실되는 전하의 양을 감소시킨다.
일반적으로 결함은 기판(110)의 표면이나 그 근처에 주로 많이 존재하므로, 실시예의 경우, 전면 보호부(160)가 기판(110)의 표면에 직접 접해 있으므로 패시베이션 기능이 더욱 향상되어, 전하의 손실량은 더욱 감소한다.
다음, 반사 방지부(170)는 전면 보호부(160) 위에 위치하며, 태양 전지(1)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜, 태양 전지(1)의 효율을 높인다.
이러한 반사 방지부(170)는 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiOx) 등으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 반사 방지부(170)는 단일막 구조를 갖지만 이중막과 같은 다층막 구조를 가질 수 있고, 필요에 따라 생략될 수 있다.
또한, 이와 같은 반사 방지부(170)는 전술한 전면 보호부(160)와 같이 수소를 함유할 수 있으며, 이에 따라 전면 보호부(160)의 패시베이션 기능을 한층 강화시킬 수 있다.
복수의 에미터부(121)는 기판(110)의 후면 위에서 복수의 후면 전계부(122)와 이격되어 위치하며, 복수의 후면 전계부(122)와 나란하게 형성된다. 즉, 도 1 및 도 2에 도시한 것처럼, 후면 전계부(122)와 에미터부(121)는 기판(110) 위에서 번갈아 위치한다.
이와 같은 에미터부(121)는 기판(110)의 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, p형의 도전성 타입을 갖고 있고, 기판(110)과 다른 반도체, 예를 들어, 비정질 실리콘을 포함한다. 따라서, 에미터부(121)는 기판(110)과 p-n 접합뿐만 아니라 이종 접합(hetero junction)을 형성한다.
이 경우, 에미터부(121)는 기판(110)의 후면에 제2 도전성 타입의 불순물을 증착하여 형성할 수 있다.
하지만, 에미터부(121)가 기판(110)과 마찬가지로 결정질 실리콘으로 형성되는 경우에는 기판(110)의 후면 내부로 제2 도전성 타입의 불순물을 확산시켜 에미터부(121)를 형성할 수 있다.
기판(110)과 복수의 에미터부(121) 간에 형성된 p-n 접합에 인한 내부 전위차(built-in potential difference)에 의해, 기판(110)에 입사된 빛에 의해 생성된 전하인 전자-정공 쌍은 전자와 정공으로 분리되어 전자는 n형 쪽으로 이동하고 정공은 p형 쪽으로 이동한다. 따라서, 기판(110)이 n형이고 복수의 에미터부(121)가 p형일 경우, 분리된 정공은 각 에미터부(121)쪽으로 이동하고 분리된 전자는 기판(110)보다 불순물 농도가 높은 복수의 후면 전계부(122) 쪽으로 이동한다.
각 에미터부(121)는 기판(110)과 p-n접합을 형성하므로, 본 실시예와 달리, 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(121)는 n형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 복수의 에미터부(121)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 복수의 후면 전계부(122)쪽으로 이동한다.
이들 복수의 에미터부(121)는 패시베이션 기능도 함께 수행할 수 있고, 이 경우 결함에 의해 결정질 반도체 기판(110)의 후면에서 소멸되는 전하의 양이 감소하여 태양 전지(1)의 효율이 향상된다.
다음, 복수의 후면 전계부(122)는 기판(110)의 후면 위에 부분적으로 위치하며, 기판(110)과 동일한 제1 도전성 타입의 불순물이 기판(110)보다 고농도로 도핑된 영역이다. 예를 들어, 복수의 후면 전계부(122)는 n+의 불순물 영역일 수 있다.
이와 같은 복수의 후면 전계부(122)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(110)의 후면 위에서 전술한 에미터부(121)와 나란한 방향으로 번갈아 가며 서로 이격되어 나란하게 위치하고, 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)과 같은 비결정질 반도체로 형성될 수 있다.
그러나, 복수의 후면 전계부(122)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 다르게, 기판(110)의 후면 위에서 전술한 에미터부(121)와 나란한 방향으로 번갈아 가며 위치하되, 에미터부(121)와 이격되지 않고, 측면이 접촉하도록 형성될 수도 있다. 이하에서는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 설명의 편의상 복수의 후면 전계부(122)가 에미터부(121)과 이격되어 형성된 경우를 일례로 먼저 설명하고, 각 예에서 복수의 후면 전계부(122)가 에미터부(121)와 이격되지 않고, 후면 전계부(122)가 에미터부(121)와 접촉하여 형성된 예를 추가로 설명한다.
이러한 후면 전계부(122)는 기판(110)과 후면 전계부(122)와의 불순물 농도 차이로 인한 전위 장벽에 의해 전자의 이동 방향, 즉 후면 전계부(122) 쪽으로 정공 이동을 방해하는 반면, 후면 전계부(122) 쪽으로의 전자의 이동을 용이하게 하는 전계를 형성시킨다.
따라서, 후면 전계부(122) 및 그 부근 또는 제1 및 제2 전극(141, 142)에서 전자와 정공의 재결합으로 손실되는 전하의 양을 감소시키고 전자 이동을 가속화시켜 후면 전계부(122)로의 전자 이동량을 증가시킨다.
아울러, 이와 같이 후면 전계부(122)에 의해 형성되는 전계는 태양 전지의 개방 전압(Voc)를 향상시켜 태양 전지의 광전 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
이와 같은 각 에미터부(121)의 폭과 각 후면 전계부(122)의 폭은 서로 동일하게 형성될 수도 있으나, 경우에 따라 각 에미터부(121)의 폭이 각 후면 전계부(122)의 폭보다 더 크거나 작게 형성될 수도 있다.
또한, 각 에미터부(121)의 두께와 각 후면 전계부(122)의 두께는 서로 동일할 수도 있고, 서로 다르게 형성될 수도 있다. 일례로 에미터부(121)와 후면 전계부(122)는 각각 10㎚~20㎚의 두께를 가질 수 있다.
다음, 후면 보호부(150)는 (110)의 후면 상부에 형성될 수 있으며, 일례로 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 후면 전계부(122)가 에미터부(121)와 이격되어 형성된 경우, 기판(110)의 후면에 형성되는 각 에미터부(121) 및 각 후면 전계부(122) 사이에 형성될 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 후면 전계부(122)가 에미터부(121)와 접촉하여 형성된 경우, 후면 보호부(150)는 후면 전계부(122)의 후면 일부에 중첩되어 형성될 수 있다.
이와 같은 후면 보호부(150)는 전면 보호부(160)과 동일하게 패시베이션 기능을 수행하여, 기판(110)의 후면 쪽으로 이동한 전하가 결함에 의해 소멸되는 것을 감소시킨다.
이와 같은 후면 보호부(150)는 비정질 실리콘층(a-Si), 유전체층 및 전기 전도성을 갖는 박막 도체층 중 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 유전체층은 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiOx), HFO2 및 AL2O3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 후면 보호부(150)의 비정질 실리콘층(a-Si)은 3가나 5가 불순물이 함유되지 않은 진성 비정질 실리콘층(i-a-Si)일 수 있다.
이와 같은 후면 보호부(150)의 두께는 에미터부(121)나 후면 전계부(122)의 두께와 동일하게 형성될 수도 있으나, 경우에 따라 후면 보호부(150)의 두께가 에미터부(121)나 후면 전계부(122)의 두께보다 더 크거나 작게 형성될 수도 있다.
복수의 제1 전극(141)은 기판(110)의 후면에 위치하는 각 에미터부(121) 위에 위치하며, 복수의 에미터부(121)와 전기적으로 연결된다.
복수의 에미터부(121) 위에 위치하는 복수의 제1 전극(141)은 복수의 에미터부(121)를 따라서 길게 연장되어 있고, 복수의 에미터부(121)와 전기적으로 연결되어 있다. 각 제1 전극(141)은 해당 에미터부(121)쪽으로 이동한 전하, 예를 들어, 정공을 수집한다.
복수의 제2 전극(142)은 복수의 후면 전계부(122) 위에 위치하며, 복수의 후면 전계부(122)를 따라서 길게 연장되어 있고, 복수의 후면 전계부(122)와 전기적으로 연결되어 있다. 각 제2 전극(142)은 해당 후면 전계부(122)쪽으로 이동하는 전하, 예를 들어, 전자를 수집한다.
이와 같은 복수의 제1 및 제2 전극(141, 142)은 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어질 수 있지만, 이외의 다른 도전성 금속 물질로 이루어질 수 있다. 이처럼, 복수의 제1 및 제2 전극(141, 142)이 금속 물질로 이루어져 있으므로, 기판(110)을 통과한 빛을 기판(110)쪽으로 반사시킨다.
이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 태양 전지(1)의 동작은 다음과 같다.
태양 전지(1)로 빛이 조사되어 반사 방지막(130)과 에미터부(120)를 통해 반도체의 기판(110)으로 입사되면 빛 에너지에 의해 반도체의 기판(110)에서 전자-정공 쌍이 발생한다. 이때, 반사 방지막(130)에 의해 기판(110)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 줄어들어 기판(110)으로 입사되는 빛의 양이 증가한다.
이들 전자-정공 쌍은 기판(110)과 에미터부(120)의 p-n접합에 의해 서로 분리되어 정공과 전자는, 예를 들어, p형의 도전성 타입을 갖는 에미터부(120)와 n+형의 도전성 타입을 갖는 기판(110)의 후면 전계부(122)쪽으로 각각 이동한다. 이처럼, 에미터부(120)쪽으로 이동한 정공은 제1 전극(141)에 의해 수집되고, 후면 전계부(122)쪽으로 이동한 전자는 제2 전극(142)으로 수집된다. 이러한 제1 전극(141)과 제2 전극(142)을 이웃한 태양 전지의 제2 전극과 제1 전극에 각각 도선으로 연결하면 전류가 흐르게 되고, 이를 외부에서 전력으로 이용하게 된다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지의 제1 전극(141)은 후면 보호부(150)에 적어도 일부가 중첩되도록 형성된다.
즉, 제1 전극(141)은 후면 보호부(150)에 적어도 일부가 중첩되도록, 에미터부(120)의 후면 상부에 형성된 제1 전극(141)은 에미터부(121)의 후면으로부터 후면 보호부(150)의 후면 상부까지 연장되어 형성될 수 있다.
아울러, 도 1 및 도 2에서 제2 전극(142)은 후면 보호부(150)와 중첩하지 않지만, 이와 다르게 제2 전극(142)도 후면 보호부(150)의 일부에 중첩될 수 있다.
이와 같은 경우, 제2 전극(142)이 후면 보호부(150)와 중첩되는 영역의 폭(미도시)은 제1 전극(141)이 후면 보호부(150)와 중첩되는 영역의 폭(W150)보다 작을 수 있다.
여기서, 제1 전극(141)이 후면 보호부(150)와 중첩되는 이유와 제2 전극(142)이 후면 보호부(150)와 중첩되는 이유는 다르다.
구체적으로, 제2 전극(142)이 후면 보호부(150)와 중첩되는 이유는 제조 공정상의 오차로 인하여 도 1 및 도 2에 도시된 바와 다르게, 제2 전극(142)이 후면 보호부(150)와 중첩될 수 있지만, 제1 전극(141)이 후면 보호부(150)에 적어도 일부가 중첩되도록 되도록 하는 것은 에미터부(121) 쪽으로 수집되는 전하(즉, 정공)의 수집 효율을 향상시키기 위함이다.
따라서, 본 발명은 제2 전극(142)이 후면 보호부(150)와 중첩된다 하더라도, 전술한 바와 같은 에미터부(121)의 캐리어 수집 효율을 고려하여, 제2 전극(142)이 후면 보호부(150)와 중첩되는 영역의 폭(미도시)이 제1 전극(141)이 후면 보호부(150)와 중첩되는 영역의 폭(W150)보다 작게 할 수 있다.
보다 구체적으로 도 3을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 기판(110)이 n형 불순물을 함유한 경우, 후면 전계부(122)는 n+ 영역이 된다. 이에 따라, 후면 전계부(122)는 전술한 바와 같이 전위 장벽에 의한 제1 전계(EF122)를 형성하고, 이와 같은 제1 전계(EF122)는 정공을 밀어낸다.
이에 따라, 정공은 후면 전계부(122)의 제1 전계(EF122) 영향에 의해 불규칙적으로 이동하지 않고, 제1 전계(EF122)의 경계면을 따라 에미터부(121) 방향으로 이동하게 되어 이동 경로가 단축되고, 전자는 후면 전계부(122)의 제1 전계(EF122) 영향에 의해 후면 전계부(122)로 보다 빠르게 이동하게 된다.
아울러, 본 발명과 같이, 제1 전극(141)이 에미터부(121)의 후면으로부터 후면 보호부(150)의 후면 상부까지 연장된 경우, 제1 전극(141)으로 수집된 정공 대부분은 앞서 설명한 바와 같이 도선을 통하여 외부 전력으로 사용되나, 제1 전극(141)으로 수집된 정공 중 일부는 도 3에 도시된 바와 같이, 후면 보호부(150)의 후면 상부까지 연장된 제1 전극(141)을 따라 이동하게 되어, 후면 보호부(150)의 후면 상부까지 존재하게 된다.
이와 같은 경우, 후면 보호부(150)의 후면 상부에 위치하는 제1 전극(141) 내에 존재하는 정공으로 인하여, 후면 보호부(150)의 후면 상부에 위치하는 제1 전극(141)은 전체적으로 (+) 극성을 가지게 되며, 후면 보호부(150)와 접하는 기판(110) 내부에는 도 3에 도시된 바와 같이, 후면 보호부(150)의 후면 상부에 위치하는 제1 전극(141)의 (+) 극성에 의한 제2 전계(EF141)가 형성된다.
이와 같이 제1 전극(141)의 (+) 극성에 의한 제2 전계(EF141)는 도 3에 도시된 바와 같이, 척력에 의해 정공을 밀어내면서, 정공은 제2 전계(EF141) 영향에 의해 불규칙적으로 이동하지 않고, 제2 전계(EF141)의 경계면을 따라 에미터부(121) 방향으로 이동하게 되어 이동 경로가 단축된다.
아울러, 제1 전극(141)의 (+) 극성에 의한 제2 전계(EF141)는 정공이 기판(110)과 후면 보호부(150)가 접하는 경계면에 도달하는 것을 방지하여, 기판(110)과 후면 보호부(150)의 경계면에서 정공이 결함(defect)에 의해 재결합되어 소멸되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명은 제1 전극(141)이 에미터부(121)의 후면으로부터 후면 보호부(150)의 후면 상부까지 연장되도록 하여 태양 전지의 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이와 같은 원리는 기판(110)이 p형 불순물을 함유한 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 기판(110)이 p형 불순물을 함유한 경우에는 후면 전계부(122)는 p+ 영역이 되고, 에미터부(121)는 n 영역이 된다. 이와 같은 경우, 정공은 후면 전계부(122)로 이동하게 되고, 전자는 에미터부(121)로 이동하게 된다.
이와 같은 경우에도, 에미터부(121)의 상부에 위치하는 제1 전극(141)이 앞서 설명한 바와 같이, 후면 보호부(150)의 후면 상부까지 연장되면, 제1 전극(141)으로 이동된 전자가 후면 보호부(150)의 후면 상부에 존재하게 되어, 후면 보호부(150)의 후면 상부에 위치하는 제1 전극(141)은 (-) 극성을 갖게 된다.
따라서, 후면 보호부(150)와 접하는 기판(110)의 내부는 (-) 극성에 의한 전계가 형성된다. 이에 따라, 에미터부(121)로 수집되는 전자가 후면 보호부(150)와 기판(110)의 경계면에서 결함(defect)에 의해 재결합되어 소멸되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 도 2에 도시한 바와 같이 제1 전극(141)이 후면 보호부(150)의 후면 상부와 중첩되는 폭(W141)은 후면 보호부(150) 폭(W150)의 50% 이상 100% 미만이 되도록 할 수 있다.
여기서, 제1 전극(141)이 후면 보호부(150)의 후면 상부와 중첩되는 폭(W141)이 후면 보호부(150)의 폭(W150)의 50% 이상이 되도록 하는 것은 후면 보호부(150)와 접하는 기판(110)의 내부에 적절한 크기의 제2 전계(EF141)를 형성하기 위함이다.
즉, 제1 전극(141)이 후면 보호부(150)의 후면 상부와 중첩되는 폭(W141)이 후면 보호부(150)의 폭(W150)의 50% 미만인 경우, 후면 보호부(150)와 접하는 기판(110)의 내부에 형성되는 제2 전계(EF141)의 폭과 크기가 충분하지 않아 후면 전계부(122)에 의한 제1 전계(EF122)와 제1 전극(141)에 의한 제2 전계(EF141) 사이에 골짜기가 형성되어, 캐리어(전자 또는 정공)가 제1 전계(EF122)와 제2 전계(EF141) 사이의 골짜기에 갖히게 되고, 이에 따라 에미터부(121)의 캐리어 수집 효율이 오히려 저하될 수 있기 때문이다.
아울러, 제1 전극(141)이 후면 보호부(150)의 후면 상부와 중첩되는 폭이 후면 보호부 폭의 100% 미만이 되도록 하는 것은 제1 전극(141)이 인접한 후면 전계부(122)나 제2 전극(142)과 적절한 간격으로 이격되도록 하여, 제1 전극(141)이 인접한 후면 전계부(122)나 제2 전극(142)과 단락되는 것을 방지하기 위함이다.
이와 같이 함으로써, 후면 보호부(150)의 후면 상부와 중첩되는 제1 전극(141)의 면적이 후면 보호부(150) 면적의 50% 이상 100% 미만이 되도록 할 수 있다.
이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 전극(141)은 후면 전계부(122)나 제2 전극(142)과 적절한 간격을 유지하면서 후면 보호부(150)의 후면 상부 대부분을 덮도록 형성되도록 하고, 전술한 바와 같이 후면 보호부(150)와 접하는 기판(110)의 내부에 적절한 크기의 제2 전계(EF141)를 형성시킬 수 있다.
지금까지는 후면 보호부(150)의 층이 단층이고 후면 보호부(150)의 두께가 후면 전계부(122)나 에미터부(121)의 두께와 동일한 경우를 일례로 설명하였으나, 후면 보호부(150)는 복수의 층으로 형성될 수도 있고, 후면 보호부(150)의 두께도 후면 전계부(122)나 에미터부(121)의 두께보다 더 두꺼울 수도 있다.
도 4는 본 발명에 따른 태양 전지의 제2 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 4에서는 후면 보호부(150)를 제외한 나머지 구성은 앞서 도 1 내지 도 3에서 설명한 바와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지의 제2 실시예에서는 후면 보호부(150)의 두께가 후면 전계부(122)나 에미터부(121)의 두께보다 더 두꺼워질 수 있고, 후면 보호부(150)가 복수의 층으로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 후면 보호부(150)는 비정질 실리콘층(a-Si, 150a), 유전체층(150b) 및 박막 도체층(미도시) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 비정질 실리콘층(a-Si, 150a)은 기판(110)의 후면에 접하여 위치하며, 유전체층(150b) 및 박막 도체층(미도시) 중 적어도 하나가 비정질 실리콘층(150a)의 후면에 위치할 수 있다.
여기서, 후면 보호부(150)의 비정질 실리콘층(a-Si, 150a)은 앞서 설명한 바와 같이, 진성 비정질 실리콘층(i-a-Si, 150a)일 수 있다.
도 4에서는 이와 같은 예 중에서 일례로, 후면 보호부(150)가 진성 비정질 실리콘층(i-a-Si, 150a)과 유전체층(150b)을 포함하는 경우를 일례로 도시하였다.
여기서, 후면 보호부(150)가 진성 비정질 실리콘층(i-a-Si, 150a)과 유전체층(150b)을 포함하는 경우, 진성 비정질 실리콘층(150a)은 기판(110)의 후면에 위치하며 수소를 함유할 수 있고, 유전체층(150b)은 진성 비정질 실리콘층(150a)의 후면에 위치할 수 있다.
여기서, 비정질 실리콘층(150a)이 앞서 설명한 바와 다르게, 제1 도전성 타입의 불순물을 함유하여, 비정질 실리콘층(150a)이 기판(110)과 제2 전극(142) 사이에 위치하는 후면 전계부(122)와 동일한 기능을 할 수도 있다. 이와 같이, 비정질 실리콘층(150a)이 제1 도전성 타입의 불순물을 함유하는 경우, 비정질 실리콘층(150a)은 후면 보호부(150)가 아니라 실질적으로 후면 전계부라 할 수 있다.
이와 같이, 비정질 실리콘층(150a)이 진성 비정질 실리콘층(i-a-Si)이 아니라 제1 도전성 타입의 불순물을 함유하여, 실질적으로 후면 전계부(122)와 동일한 기능을 하는 경우, 이하에서는 ‘비정질 실리콘층(150a)이 대체된 후면 전계부(150a) 또는 후면 전계부(150a)’라고 한다.
이와 같이, 후면 보호부(150)의 진성 비정질 실리콘층(i-a-Si)이 후면 전계부(150a)로 대체된 경우, 후면 전계부(150a)는 에미터부(121)와 접하여 형성되고, 후면 보호부(150)는 후면 전계부(150a) 일부에 중첩되어 위치할 수 있다.
이와 같은 경우, 후면 보호부(150)는 유전체층(150b)으로만 이루어질 수 있거나, 유전체층(150b)이외에 박막 도체층(미도시)이 함께 포함될 수 있다.
여기서, 후면 전계부(150a)의 두께는 제2 전극(142)과 기판(110) 사이에 위치하는 후면 전계부(122)의 두께와 동일할 수 있다.
이와 같이, 비정질 실리콘층(150a)이 후면 전계부(150a)로 대체된 경우, 후면 전계부(150a)와 접하는 기판(110)의 내부에는 후면 전계부(150a)에 함유된 제1 도전성 타입의 불순물에 의한 전위 장벽과 함께, 후면 보호부(150)의 후면 상부에 존재하는 제1 전극(141)의 (+) 극성에 의한 제2 전계(EF141)가 합쳐져 더욱 강한 전계를 발생시킬 수 있다.
또한, 유전체층(150b)은 SiNx, SiOx, HfO2 및 AL2O3 중 적어도 하나를 포함하여 적어도 하나 이상의 층으로 형성될 수 있다.
도 5a 및 도5b는 본 발명에 따른 태양 전지의 제3 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 5a 및 도 5b에서는 앞선 도 1 내지 도 4에서 설명한 동일한 부분에 대해서는 구체적인 설명은 생략하고 구성이 다른 부분을 중심으로 설명한다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지의 제3 실시예에서는 후면 보호부(150)가 비정질 실리콘층(150a), 유전체층(150b) 및 박막 도체층(150c)을 포함할 수 있다.
여기서, 비정질 실리콘층(150a)은 기판(110)의 후면에 위치하며, 유전체층(150b) 및 박막 도체층(150c)은 비정질 실리콘층(150a)의 후면에 위치하되, 도 5a에 도시된 바와 같이, 비정질 실리콘층(150a)의 후면에 유전체층(150b) 및 박막 도체층(150c)이 차례로 형성될 수 있다.
여기서, 후면 보호부(150)의 비정질 실리콘층(150a)은 진성 비정질 실리콘층(i-a-Si)일 수 있으며, 아울러, 박막 도체층(150c)은 도전성 물질을 포함하되, 일례로 금속 박막 또는 금속 나노 입자를 포함할 수 있다.
박막 도체층(150c)의 두께(T150c)는 비정질 실리콘층(a-Si, 150a) 및 유전체층(150b)의 두께(T150a, T150b)보다 작을 수 있다.
일례로, 비정질 실리콘층(a-Si, 150a) 및 유전체층(150b) 각각의 두께(T150a, T150b)가 5㎚~10㎚ 사이인 경우, 박막 도체층(150c)의 두께(T150c)는 이보다 작은 범위 내에서 형성될 수 있다.
이와 같은 박막 도체층(150c)은 비정질 실리콘층(150a)과 유전체층(150b) 사이에 위치할 수 있으며, 에미터부(121) 및 후면 전계부(122) 각각과 소정의 간격(D)으로 이격될 수 있다.
여기서, 박막 도체층(150c)이 에미터부(121)와 후면 전계부(122)와 소정의 간격(D)으로 이격되도록 하는 것은 박막 도체층(150c)을 통하여 에미터부(121)와 후면 전계부(122)가 서로 단락되는 것을 방지하고, 비정질 실리콘층(150a)에 존재하는 캐리어(예를 들면 전자나 정공)가 에미터부(121)나 후면 전계부(122)로 빠져 나가는 것을 방지하기 위함이다.
한편, 여기서 도시되지는 않았지만, 비정질 실리콘층(150a)은 앞선 도 4에서 설명한 바와 같이, 진성 비정질 실리콘층(i-a-Si)을 포함하는 것이 아니라 제1 도전성 타입의 불순물이 함유되어, 비정질 실리콘층(150a)이 기판(110)과 제2 전극(142) 사이에 위치하는 후면 전계부(122)와 동일한 기능을 하는 후면 전계부로 대체될 수 있다.
이에 따라, 후면 전계부(150a)가 에미터부(121)와 접하여 형성되고, 후면 보호부(150)는 후면 전계부(150a)의 후면 일부에 중첩되어 위치할 수 있다.
또한, 도 5a에서는 후면 보호부(150)와 중첩되는 후면 전계부(150a)의 두께가 기판(110)과 제2 전극(142) 사이에 위치하는 후면 전계부(122)의 두께보다 작은 것으로 도시되어 있지만, 이와 다르게 후면 보호부(150)와 중첩되는 후면 전계부(150a)의 두께는 기판(110)과 제2 전극(142) 사이에 위치하는 후면 전계부(122)의 두께와 동일하게 형성될 수도 있고, 후면 보호부(150)와 중첩되는 후면 전계부(150a)는 기판(110)과 제2 전극(142) 사이에 위치하는 후면 전계부(122)를 형성할 때에 함께 형성될 수 있다.
또한, 이와 같은 경우, 후면 전계부(150a)와 중첩되는 후면 보호부(150)는 유전체층(150b) 및 박막 도체층(150c)을 포함하되, 유전체층(150b) 및 박막 도체층(150c)이 후면 전계부(150a)의 후면 상부에 차례로 형성될 수 있다.
이와 같이, 후면 보호부(150)와 중첩되는 후면 전계부(150a)는 앞선 도 3에서 전술한 제1 전계(EF122)가 형성될 수 있으며, 아울러, 후면 보호부(150)가 박막 도체층(150c)을 더 포함하도록 하여, 도 3에서 설명한 제2 전계(EF141)를 더욱 크게 할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1 전극(141)이 후면 보호부(150)의 후면 상부까지 연장되어 형성된 경우, 앞서 설명한 바와 같이 후면 보호부(150)의 후면 상부에 형성된 제1 전극(141)에는 정공이 존재하여, 제1 전극(141)의 (+) 극성에 의한 전계가 형성된다.
이와 같은 경우, 제1 전극(141)의 (+) 극성에 의한 전계는 후면 전계부(150a)에 존재하는 자유 전자를 인력으로 끌어 당기게 된다.
이에 따라, 박막 도체층(150c)은 비정질 실리콘층(150a)에 존재하던 자유 전자가 이동하여 존재하면서 박막 도체층(150c)은 (-) 극성을 갖게 되고, 비정질 실리콘층(150a)은 상대적으로 (+) 극성을 갖게 된다.
참고로, 여기서 박막 도체층(150c)의 일부가 에미터부(121)에 연결되면 박막 도체층(150c)으로 이동한 자유 전자가 에미터부(121)의 정공과 재결합될 수 있으므로, 박막 도체층(150c)의 일부가 에미터부(121)와 이격되는 것이 바람직하다.
아울러, 박막 도체층(150c)의 일부가 기판(110)과 제2 전극(142) 사이에 위치하는 후면 전계부(122)에 연결되면 후면 전계부(122)로 수집된 캐리어(전자)가 박막 도체층(150c)으로 유입될 수 있으므로, 박막 도체층(150c)이 후면 전계부(122)와 이격되는 것이 바람직하다.
따라서, 후면 보호부(150)와 중첩되는 후면 전계부(150a)는 결과적으로 (+) 극성을 가지게 되어, 후면 전계부(150a)와 접하는 기판(110)의 내부에는 후면 전계부(150a)의 (+) 극성에 의한 제2 전계(EF141)가 형성된다.
이와 같이, 후면 보호부(150)와 중첩되는 후면 전계부(150a)는 후면 전계부(150a)에 포함되는 제1 도전성 타입의 불순물로 인한 제1 전계(EF122)와 (+) 극성에 의한 제2 전계(EF141)를 후면 전계부(150a)와 접하는 기판(110)의 내부에 형성하게 된다.
여기서, 후면 전계부(150a)의 (+) 극성에 의한 제2 전계(EF141)는 제1 전극(141)에 의한 전계보다 상대적으로 기판(110)에 인접하여 있으므로, 기판(110) 내에 상대적으로 더 강한 전계를 형성하게 되어, 후면 보호부(150)와 기판(110)의 경계면에서 정공이 결함에 의해 재결합되어 소멸되는 것을 더욱 효율적으로 방지할 수 있다. 이에 따라, 태양 전지의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 6a 및 도6b는 본 발명에 따른 태양 전지의 제4 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 6a 및 도 6b에서는 앞서 설명한 바와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 주로 다른 부분에 대해서 설명한다.
또한, 도 6a 및 도 6b에서는 비정질 실리콘층(150a), 유전체층(150b) 및 박막 도체층(150c)에 대한 설명 중 도 5a 및 도 5b와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 다른 부분에 대해서 설명한다.도 6a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지의 제4 실시예에서는 후면 보호부(150)는 진성 비정질 실리콘층(150a), 유전체층(150b) 및 박막 도체층(150c)을 포함하되, 박막 도체층(150c)이 유전체층(150b)의 사이 또는 유전체층(150b)의 내부에 위치하며, 박막 도체층(150c)의 일부는 에미터부(121)에 전기적으로 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 박막 도체층(150c)은 후면 전계부(122)와 이격되어 있으나, 일부가 에미터부(121)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같은 경우, 도 6b에 도시된 바와 같이, 후면 보호부(150)의 후면 상부에 존재하는 제1 전극(141)은 앞서 설명한 바와 같이, (+) 극성에 의한 전계를 형성한다.
이에 더불어, 에미터부(121)로 수집된 캐리어(정공) 중 일부가 박막 도체층(150c)으로 유입될 수 있다. 이와 같은 경우, 박막 도체층(150c)은 유입된 정공으로 인하여 (+) 극성을 갖게 되어, (+) 극성에 의한 전계를 가지게 된다.
이에 따라, 비정질 실리콘층(150a)과 접하는 기판(110)의 내부에는 제1 전극(141) 및 박막 도체층(150c)의 (+) 극성에 의한 제2 전계(EF141)가 형성된다.
한편, 도 6a에 도시된 바와 같이, 후면 보호부(150)는 비정질 실리콘층(150a), 유전체층(150b) 및 박막 도체층(150c)을 포함하는 경우, 후면 보호부(150)의 비정질 실리콘층(150a)은 진성 비정질 실리콘층(i-a-Si)일 수 있으나, 이와 다르게, 비정질 실리콘층(150a)은 앞선 도 4 및 도 5a에서 설명한 바와 같이, 진성 비정질 실리콘층(i-a-Si)이 아니라 제1 도전성 타입의 불순물이 함유되어, 비정질 실리콘층(150a)이 기판(110)과 제2 전극(142) 사이에 위치하는 후면 전계부(122)와 동일한 기능을 하는 후면 전계부로 대체될 수 있다.
이에 따라, 후면 전계부(150a)가 에미터부(121)와 접하여 형성되고, 후면 보호부(150)는 후면 전계부(150a)의 후면 일부에 중첩되어 위치할 수 있다.
또한, 도 5a에서는 후면 보호부(150)와 중첩되는 후면 전계부(150a)의 두께가 기판(110)과 제2 전극(142) 사이에 위치하는 후면 전계부(122)의 두께보다 작은 것으로 도시되어 있지만, 이와 다르게 후면 보호부(150)와 중첩되는 후면 전계부(150a)의 두께는 기판(110)과 제2 전극(142) 사이에 위치하는 후면 전계부(122)의 두께와 동일하게 형성될 수도 있고, 후면 보호부(150)와 중첩되는 후면 전계부(150a)는 기판(110)과 제2 전극(142) 사이에 위치하는 후면 전계부(122)를 형성할 때에 함께 형성될 수 있다.
또한, 이와 같은 경우, 후면 전계부(150a)와 중첩되는 후면 보호부(150)는 유전체층(150b) 및 박막 도체층(150c)을 포함하되, 박막 도체층(150c)이 유전체층(150b)의 사이 또는 유전체층(150b)의 내부에 위치하며, 박막 도체층(150c)의 일부는 에미터부(121)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같이, 후면 보호부(150)와 중첩되는 후면 전계부(150a)는 앞선 도 3에서 전술한 제1 전계(EF122)가 형성될 수 있으며, 아울러, 후면 보호부(150)가 박막 도체층(150c)을 더 포함하도록 하여, 도 3에서 설명한 제2 전계(EF141)를 더욱 크게 할 수 있다.
이와 같이, 비정질 실리콘층(150a)이 후면 전계부로 대체된 경우에는 도 6b에 도시된 바와 같이, 후면 전계부(150a)에 존재하는 자유 전자는 후면 전계부(150a)와 유전체(150c)의 경계면으로 집중되어, 후면 전계부(150a)와 기판(110)의 경계면은 상대적으로 (+) 극성이 된다. 이에 따라 제1 도전성 타입의 불순물을 함유한 후면 전계부(150a)가 제1 전극(141) 및 박막 도체층(150c)의 (+) 극성에 의한 제2 전계(EF141)의 세기를 더욱 강하게 할 수 있다.
후면 전계부(150a)와 기판(110)의 경계면에서 캐리어(예를 들어, 정공)가 결함에 의해 재결합되어 소멸되는 것을 더욱 효율적으로 방지할 수 있다. 이에 따라, 태양 전지의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (16)

  1. 제1 도전성 타입의 불순물이 함유되는 기판;
    상기 기판의 후면에 형성되며, 상기 제1 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입의 불순물이 함유되는 에미터부;
    상기 기판의 후면에 형성되며, 상기 제1 도전성 타입과 동일한 타입의 불순물이 상기 기판보다 고농도로 함유되는 후면 전계부;
    상기 기판의 후면 상부에 형성되는 후면 보호부;
    상기 에미터부의 후면에 형성되는 제1 전극; 및
    상기 후면 전계부의 후면에 형성되는 제2 전극;을 포함하고,
    상기 제1 전극은 상기 후면 보호부에 적어도 일부가 중첩되도록 형성되고,
    상기 에미터부의 폭은 제1 전극의 폭보다 작고,
    상기 후면 보호부는 내부에 전기 전도성을 갖는 박막 도체층을 포함하고,
    상기 박막 도체층은 상기 후면 보호부의 두께 방향으로 상기 제1 전극과 이격되는 태양 전지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 후면 보호부는 상기 기판의 후면 상부 중에서 상기 에미터부와 상기 후면 전계부 사이에 형성되는 태양 전지.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 후면 보호부의 일부에 중첩되도록 형성되며, 상기 제2 전극이 상기 후면 보호부와 중첩되는 영역의 폭은 상기 제1 전극이 상기 후면 보호부와 중첩되는 영역의 폭보다 작은 태양 전지.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극이 상기 후면 보호부의 후면 상부와 중첩되는 폭은 상기 후면 보호부 폭의 50% 이상 100% 미만인 태양 전지.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극이 상기 후면 보호부의 후면 상부와 중첩되는 면적은 상기 후면 보호부 면적의 50% 이상 100% 미만인 태양 전지.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 후면 보호부는 비정질 실리콘층(a-Si) 또는 유전체층을 더 포함하는 태양 전지.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 비정질 실리콘층은 상기 기판의 후면에 위치하며, 상기 유전체층 및 상기 박막 도체층 중 적어도 하나가 상기 비정질 실리콘층의 후면에 위치하는 태양 전지.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 비정질 실리콘층의 후면에 상기 박막 도체층 및 상기 유전체층이 차례로 형성된 태양 전지.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 박막 도체층의 일부는 상기 에미터부에 전기적으로 연결되는 태양 전지.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 유전체층은 SiNx, SiOx, HfO2 및 AL2O3 중 적어도 하나를 포함하는 태양 전지.
  11. 제6 항에 있어서,
    상기 박막 도체층의 두께는 상기 비정질 실리콘층(a-Si) 및 상기 유전체층의 두께보다 작은 태양 전지.
  12. 제6 항에 있어서,
    상기 박막 도체층은 금속 박막 또는 금속 나노 입자를 포함하는 태양 전지.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 에미터부와 상기 후면 전계부는 서로 접해 있으며,
    상기 후면 보호부는 상기 후면 전계부의 후면 일부에 중첩되어 위치하는 태양 전지.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 후면 전계부의 후면 일부에 중첩되어 위치하는 상기 후면 보호부는 전기 전도성이 있는 박막 도체층과 유전체층을 차례로 포함하는 태양 전지.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 후면 전계부의 후면 일부에 중첩되어 위치하는 상기 후면 보호부는 전기 전도성이 있는 박막 도체층과 유전체층을 포함하되, 상기 박막 도체층은 상기 유전체층 사이에 위치하는 태양 전지.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 기판의 전면에는 입사되는 빛의 반사를 방지하는 반사 방지막이 더 형성되는 태양 전지.
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