KR101833633B1 - 태양전지 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
태양전지 및 그 제조 방법이 제공된다. 상기 태양전지의 제조 방법은 제1 면 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 갖는 실리콘 기판을 준비하는 단계, 상기 제1 면 내에 제1 도전형의 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제2 면 내에 제2 도전형의 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제1 도전형의 반도체층 상에 비정질 실리콘을 포함하는 보호막(passivation film)을 형성하는 단계, 상기 보호막 상에 상부 전극을 형성하는 단계 및 상기 보호막 및 상기 상부 전극을 열처리하는 단계를 포함한다. 상기 태양전지는 제1 도전형의 반도체층 및 제2 도전형의 반도체층을 포함하는 실리콘 기판, 상기 실리콘 기판의 상기 제1 도전형의 반도체층 상에 배치되고 비정질 실리콘 산화물을 포함하는 보호막 확산층, 상기 보호막 확산층 상에 배치되고 금속 산화물을 포함하는 전극 확산층 및 상기 전극 확산층 상의 상부 전극을 포함한다.
Description
본 발명은 태양전지 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 비정질 실리콘 보호막을 포함하여 광전 변환 효율이 향상된 태양전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
태양전지는 태양광을 전기 에너지로 변환시키는 태양광 발전의 핵심 소자다. 태양전지는 그 재료에 따라 크게 두 가지로 나뉘는데, 화합물 반도체 태양전지와 실리콘 반도체 태양전지로 구분할 수 있다. 화합물 반도체 태양전지는 광전 변환 효율이 높다는 장점은 있으나, 저가화 및 대면적화에 대한 문제를 해결하지 못해 실용화되지 못하고 있다. 반면, 실리콘 화합물 태양전지는 현재 가장 일반적으로 사용되는 태양전지로, 결정계 실리콘과 비결정계 실리콘으로 분류된다. 그 중, 결정계 실리콘 반도체 태양전지는 광전 변환 효율이 높고 신뢰성이 높아 보편적으로 사용되고 있다.
그러나, 기존의 실리콘 반도체 태양전지는 높은 전기전도도를 제공하는 전극을 형성하기 위해 은과 같은 값비싼 귀금속을 필요로 한다. 또한, 태양전지의 표면 패시베이션을 위한 산화막을 형성하기 위해 고온의 열처리 또는 ALD 등의 추가적인 공정을 필요로 한다.
이에 따라, 광전 변환 효율이 높고, 제조 공정이 간단하며, 원료 비용이 감소된 실리콘 태양전지의 제조 방법들이 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 광전 변환 효율이 향상된 태양전지를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 제조 공정이 간소화된 태양전지의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 제조 비용이 감소된 태양전지의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 태양전지의 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 태양전지의 제조 방법은 제1 면 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 갖는 실리콘 기판을 준비하는 단계, 상기 제1 면 내에 제1 도전형의 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제2 면 내에 제2 도전형의 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제1 도전형의 반도체층 상에 비정질 실리콘을 포함하는 보호막(passivation film)을 형성하는 단계, 상기 보호막 상에 상부 전극을 형성하는 단계 및 상기 보호막 및 상기 상부 전극을 열처리하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 태양전지의 제조 방법은 상기 보호막 및 상기 상부 전극을 열처리하는 온도가 상기 보호막에 포함된 비정질 실리콘이 결정질 실리콘으로 변환되는 온도보다 낮은 온도인 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 보호막 및 상기 상부 전극을 열처리하는 단계는, 상기 보호막에 포함된 비정질 실리콘이 산화되어 상기 제1 도전형의 반도체층 및 상기 보호막 사이에 보호막 확산층을 생성하는 단계 및 상기 상부 전극에 포함된 금속이 상기 보호막으로 확산되고 산화되어, 상기 보호막 및 상기 상부 전극 사이에 전극 확산층을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 보호막 확산층은 비정질 실리콘 산화물을 포함하고, 상기 전극 확산층은 상기 상부 전극에 포함된 금속, 산소, 및 실리콘의 화합물을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 보호막 및 상기 상부 전극을 열처리하는 단계는, 상기 제1 도전형의 반도체층 및 상기 보호막 사이에 보호막 확산층을 생성하는 것을 포함하되, 상기 보호막 및 상기 상부 전극을 열처리하는 온도는, 상기 보호막 확산층이 비정질 실리콘 산화물을 포함하도록 제어되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 태양전지의 제조 방법은 상기 상부 전극이 상기 보호막이 형성된 직후(directly after) 형성되는 것을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 태양전지를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 태양전지는 제1 도전형의 반도체층 및 제2 도전형의 반도체층을 포함하는 실리콘 기판, 상기 실리콘 기판의 상기 제1 도전형의 반도체층 상에 배치되고 비정질 실리콘 산화물을 포함하는 보호막 확산층, 상기 보호막 확산층 상에 배치되고, 금속, 실리콘, 및 산소를 포함하는 전극 확산층 및 상기 전극 확산층 상의 상부 전극을 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 태양전지는, 상기 보호막 확산층이 상기 전극 확산층 및 상기 상부 전극이 배치되는 제1 영역, 및 제2 영역을 포함하고, 상기 보호막 확산층의 상기 제2 영역에 배치되고, 비정질 실리콘을 포함하는 보호막을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 태양전지는 상기 전극 확산층에 포함된 금속 원소와 상기 상부 전극에 포함된 금속 원소가 동일한 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 태양전지는 상대적으로 상기 상부 전극에 인접한 제1 부분 내의 실리콘 농도가, 상대적으로 제1 도전형의 반도체층에 인접한 제2 부분 내의 실리콘 농도보다 낮고, 상기 제1 부분 내의 금속 원소의 농도는, 상기 제2 부분 내의 금속 원소의 농도보다 높은 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 태양전지는 상기 전극 확산층 내의 제3 부분의 산소의 농도가, 상기 상부 전극 내의 제4 부분, 및 상기 제1 도전형 반도체층 내의 제5 부분의 산소의 농도보다 높은 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 태양전지는, 상기 전극 확산층이 상기 상부 전극에 인접한 상부면, 및 상기 보호막 확산층에 인접한 하부면을 포함하고, 상대적으로 상기 전극 확산층의 상기 상부면에 인접한 상기 제6 부분의 금속 원소의 농도는, 상기 하부면에 인접한 상기 제7 부분의 금속 원소의 농도보다 높은 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 상부 전극은 알루미늄을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 태양전지는, 실리콘 기판, 상기 실리콘 기판 상에 배치되고 비정질 실리콘 산화물을 포함하는 보호막 확산층, 상기 보호막 확산층 상에 배치되고 금속, 실리콘 및 산소를 포함하는 전극 확산층, 및 상기 전극 확산층 상의 상부 전극을 포함할 수 있다. 이로 인해, 상기 보호막 확산층 및 상기 전극 확산층은 태양전지에 표면 패시베이션 및 캐리어 터널링 효과를 제공하여, 상기 실리콘 기판에서 생성된 캐리어가 상기 보호막 확산층 및 상기 전극 확산층을 통과하여, 상기 상부 전극으로 용이하게 이동할 수 있다. 이에 따라, 광전 변환 효율이 향상된 태양전지가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지의 제조 방법은, 실리콘 기판의 제1 도전형의 반도체층 상에 비정질 실리콘을 포함하는 보호막을 형성하는 단계, 상기 보호막 상에 상부 전극을 형성하는 단계, 상기 보호막 및 상기 상부 전극을 저온 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. 이로 인해, 상기 보호막 및 상기 상부 전극이 저온 열처리되어, 상기 보호막 및 상기 제1 도전형의 반도체층 사이에 비정질 실리콘 산화물을 포함하는 보호막 확산층이 형성될 수 있고, 상기 보호막이 비정질 실리콘 상태를 유지할 수 있다. 또한, 상기 상부 전극 및 상기 보호막 확산층 사이에 금속, 실리콘, 및 산소를 포함하는 전극 확산층이 형성될 수 있다. 이에 따라, 제조 공정이 간소화되고, 비용이 감소되고, 광전 변환 효율이 향상된 태양 전지의 제조 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도들이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지의 제조 방법의 열처리 온도에 따른 보호막들의 광학 특성을 측정한 그래프들이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지의 제조 방법의 열처리 온도에 따른 실리콘의 결정 구조 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실험 예들에 따른 태양전지의 광 반사도를 측정한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시 예 및 비교 예에 따른 태양전지의 열처리 온도에 따른 특성 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a는 본 발명의 실시 예에 따른 열처리 공정이 수행되기 전의 태양전지의 실리콘-알루미늄 접합을 설명하기 위한 TEM 사진이고, 도 7b는 도 7a의 X 부분의 SAED (Selected Area Electron Diffraction) 패턴이고, 도 7c는 7a의 Y 부분의 SAED 패턴이고, 도 7d는 도 7a의 X 부분의 distance에 따른 intensity를 측정한 그래프이다.
도 8a는 본 발명의 실시 예에 따른 열처리 공정이 수행된 후의 태양전지의 실리콘-알루미늄 접합을 설명하기 위한 TEM 사진이고, 도 8b는 도 8a의 Z 부분의 SAED 패턴이고, 도 8c는 도 8a의 Z 부분의 distance에 따른 intensity를 측정한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지의 각 부분에 따른 알루미늄, 산소, 및 실리콘의 농도를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 태양전지의 energy diagram을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도들이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지의 제조 방법의 열처리 온도에 따른 보호막들의 광학 특성을 측정한 그래프들이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지의 제조 방법의 열처리 온도에 따른 실리콘의 결정 구조 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실험 예들에 따른 태양전지의 광 반사도를 측정한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시 예 및 비교 예에 따른 태양전지의 열처리 온도에 따른 특성 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a는 본 발명의 실시 예에 따른 열처리 공정이 수행되기 전의 태양전지의 실리콘-알루미늄 접합을 설명하기 위한 TEM 사진이고, 도 7b는 도 7a의 X 부분의 SAED (Selected Area Electron Diffraction) 패턴이고, 도 7c는 7a의 Y 부분의 SAED 패턴이고, 도 7d는 도 7a의 X 부분의 distance에 따른 intensity를 측정한 그래프이다.
도 8a는 본 발명의 실시 예에 따른 열처리 공정이 수행된 후의 태양전지의 실리콘-알루미늄 접합을 설명하기 위한 TEM 사진이고, 도 8b는 도 8a의 Z 부분의 SAED 패턴이고, 도 8c는 도 8a의 Z 부분의 distance에 따른 intensity를 측정한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지의 각 부분에 따른 알루미늄, 산소, 및 실리콘의 농도를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 태양전지의 energy diagram을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도들이다.
도 1 및 도 2a를 참조하면, 제1 면(112) 및 상기 제1 면(112)에 대향하는 제2 면(114)을 갖는 실리콘 기판(110)이 준비된다(S110). 일 실시 예에 따르면, 상기 실리콘 기판(110)은 P형인 다결정질 실리콘 기판이고, 두께가 525μm일 수 있다.
도 1 및 도 2b를 참조하면, 상기 제1 면(112) 내에 제1 도전형의 반도체층(120)이 형성된다(S120). 상기 제1 도전형의 반도체층(120)은, 상기 실리콘 기판(110)의 상기 제1 면(112) 아래에 일부분이 제1 도전형의 도펀트로 도핑된 부분이다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 도전형의 도펀트는 N형이고, P형인 상기 실리콘 기판(110)을 카운터 도핑(counter doping)하여, 상기 제1 도전형의 반도체층(120)이 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 도전형의 반도체층(120)은 n+-emitter이고, Spin-On-Doping (SOD)을 이용해 형성될 수 있다.
상기 제2 면(114) 내에 제2 도전형의 반도체층(130)이 형성된다(S130). 상기 제2 도전형의 반도체층(130)은, 상기 실리콘 기판(110)의 상기 제2 면(114) 아래에 일부분이 제2 도전형의 도펀트로 도핑된 부분이다. 따라서, 상기 제2 도전형의 반도체층(130)의 도핑 농도는, 상기 제1 도전형의 반도체층(120)의 도핑 농도보다 높을 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 도전형의 반도체층(130)은 p+-BSF(Back Surface Field)이고, Spin-On-Doping (SOD)을 이용해 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형의 반도체층(130)은 상기 제1 도전형의 반도체층(120)보다 두께가 두꺼울 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 도전형의 반도체층(120)이 형성된 후 상기 제2 도전형의 반도체층(130)이 형성될 수 있다. 또는, 다른 실시 예에 따르면, 상기 제2 도전형의 반도체층(130)이 형성된 후, 상기 제1 도전형의 반도체층(120)이 형성될 수 있다.
도 1 및 도 2c를 참조하면, 상기 제1 도전형의 반도체층(120) 상에 비정질 실리콘을 포함하는 보호막(140)이 형성된다(S140). 일 실시 예에 따르면, 상기 보호막(140)은 플라즈마 화학 기상 증착법(Plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD)을 이용해 형성될 수 있다. 또는, 다른 실시 예에 따르면, 상기 보호막(140)은 열화학 기상 증착법, 광화학 기상 증착법, 대기압 기상 증착법, 또는 저압 기상 증착법 중에서 어느 하나로 형성될 수 있다.
도 1 및 도 2d를 참조하면, 상기 보호막(140) 상에 상부 전극(150)이 형성된다(S150). 예를 들어, 상기 상부 전극(150)은 페이스트(paste)를 이용해 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 상부 전극(150)은 상기 보호막(140)이 형성된 직후(directly after)에 형성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 상부 전극(150)은, 포토리소그래피(Photolithography) 공정 또는 레이저 공정 등의 추가적인 공정을 수행하여 상기 상부 전극(150)이 형성되는 상기 보호막(140)의 영역을 제거하지 않고, 상기 보호막(140) 상에 직접 형성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 보호막(140)의 일부분을 제거하는 공정 없이, 상기 상부 전극(150)이 상기 보호막(140) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 상부 전극(150)은 알루미늄으로 형성될 수 있다.
상술된 본 발명의 실시 예와 달리, 상기 보호막(140) 상에 상기 상부 전극(150)을 형성하기 위해, 상기 상부 전극(150)이 형성되는 상기 보호막(140)의 영역을 포토리소그래피 공정 또는 레이저 공정 등의 추가적인 공정을 수행하여, 제거한 뒤, 상기 상부 전극(150)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 태양전지의 제조 공정이 복잡해지고, 제조 비용이 상승하는 단점이 있다.
그러나 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 보호막(140)이 형성된 직후에, 추가적인 공정 없이, 상기 상부 전극(150)을 형성하여, 태양전지의 제조 공정이 간소화되고, 제조 비용이 절감되는 효과를 얻을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 상부 전극(150)이 형성된 뒤, 하부 전극(160)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 전극(160)은 페이스트를 이용해 제조될 수 있다. 또는, 다른 실시 예에 따르면, 상기 하부 전극(160)이 형성된 뒤, 상기 상부 전극(150)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 전극(160)은 알루미늄으로 형성될 수 있다.
도 1 및 도 2e를 참조하면, 상기 보호막(140) 및 상기 상부 전극(150)이 열처리된다(S160). 일 실시 예에 따르면, 열처리 온도는 상기 보호막(140)에 포함된 비정질 실리콘이 결정질 실리콘으로 변환되는 온도보다 낮은 온도일 수 있다. 예를 들어, 열처리 온도는 540℃ 이하 일 수 있다.
열처리 공정에 의해, 상기 보호막(140)이 포함하는 비정질 실리콘이 산화되어, 비정질 실리콘 산화물을 포함하는 보호막 확산층(145)이 생성될 수 있다. 상기 보호막 확산층(145)은, 상기 제1 도전형의 반도체층(120)에 인접한 상기 보호막(140)의 일부분이 산화되어 생성되고, 이에 따라, 상기 보호막 확산층(145)은 상기 제1 도전형의 반도체층(120) 및 상기 보호막(140) 사이에 형성될 수 있다. 열처리 온도는, 상기 보호막 확산층(145)이 비정질 실리콘 산화물을 포함하도록 제어될 수 있다. 다시 말하면, 상기 보호막 확산층(145)은, 비정질 실리콘 산화물로 형성될 수 있다.
열처리 공정에 의해 상기 보호막 확산층(145)이 생성되는 동시에, 상기 상부 전극(150)이 포함하는 금속 원소가 상기 보호막(140)으로 확산되고, 산화되어, 금속, 산소, 및 실리콘을 포함하는 전극 확산층(155)이 생성될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 원소는, 알루미늄(Al)이고, 상기 전극 확산층(155)은 알루미늄 산화물, 실리콘 산화물, 또는 알루미늄 실리콘 산화물 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 전극 확산층(155)은 상기 보호막(140)에 인접한 상기 상부 전극(150)의 일부분이 산화되어 생성되고, 이에 따라, 상기 전극 확산층(155)은 상기 보호막(140) 및 상기 상부 전극(150) 사이에 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 태양전지의 제조 방법은, 상기 보호막(140)의 형성 직후에 상기 상부 전극(150)을 형성하고, 상기 보호막(140) 및 상기 상부 전극(150)을 열처리하여, 상기 보호막 확산층(145) 및 상기 전극 확산층(155)이 생성되는 것을 포함한다.
상기 보호막 확산층(145)은 비정질 실리콘 산화물을 포함하고, 상기 실리콘 기판(110)의 표면에서 발생하는 결함을 제거하는 패시베이션 효과를 제공할 수 있다. 상기 전극 확산층(155)은 금속, 실리콘 및 산소를 포함하고, 캐리어 터널링 효과를 제공할 수 있다. 이에 따라, 광전 변환 효율이 향상된 태양전지가 제공될 수 있다. 또한, 상기 상부 전극(150)은 알루미늄으로 형성될 수 있고, 이로 인해, 은(Ag) 전극을 대체하여 사용할 수 있다. 이에 따라, 제조 비용이 감소된 태양전지가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예와 달리, 실리콘 기판 상에, 패시베이션 효과를 위한 산화막이 추가로 형성되는 경우, n+-emitter와 접촉하는 상부 전극을 형성하기 위한 상기 산화막의 국소 제거 공정이 추가로 요구된다. 이로 인해, 태양전지의 제조 공정이 복합해지고, 제조 비용이 상승할 수 있다.
하지만 본 발명의 실시 예와 같이 상기 보호막(140)의 형성 직후에 상기 상부 전극(150)을 형성하고, 상기 보호막(140) 및 상기 상부 전극(150)을 열처리하여, 상기 보호막 확산층(145) 및 상기 전극 확산층(155)이 생성된 경우, 광전 변환 효율이 향상되고, 제조 공정이 간소화되고, 제조 비용이 감소된 태양전지의 제조 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 태양전지는 실리콘 기판(110)에 포함되는 제1 도전형의 반도체층(120) 상에 비정질 실리콘을 포함하는 보호막(140)이 형성되고, 상기 보호막(140) 상에 상부 전극(150)이 형성되고, 저온에서 열처리되어 보호막 확산층(145) 및 전극 확산층(155)이 제조된다. 이에 따라, 상기 보호막(140)은 비정질 실리콘을 포함하고, 상기 보호막 확산층(145) 및 상기 전극 확산층(155)은 비정질 실리콘 산화물을 포함하여 광전 변환 효율이 향상된 태양전지가 제조될 수 있다.
본 발명의 실시 예와 달리, 상기 보호막(140) 및 상기 상부 전극(150)이 고온에서 열처리될 경우, 상기 보호막(140)에 포함된 비정질 실리콘은 결정질 실리콘으로 변환된다. 또한, 상기 전극 확산층(155)은, 결정질 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 이로 인해, 태양전지의 광전 변환 효율이 감소될 수 있다.
하지만 본 발명의 실시 예와 같이, 상기 보호막(140) 및 상기 상부 전극(150)이 540 이하의 저온에서 열처리될 경우, 상기 보호막(140)은 비정질 실리콘을 포함하고, 상기 전극 확산층(155)은 비정질 실리콘 산화물을 포함하여, 광전 변환 효율이 향상된 태양전지가 제공될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지의 제조 방법의 열처리 온도에 따른 보호막들의 광학 특성을 측정한 그래프들이다. 구체적으로, 도 3a는 열처리하지 않은 비정질 실리콘 보호막의 광학 특성을 측정한 결과이고, 도 3b는 300℃에서 열처리한 비정질 실리콘 보호막의 광학 특성을 측정한 결과이고, 도 3c는 500에서 열처리한 비정질 실리콘 보호막의 광학 특성을 측정한 결과이다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 유리 기판 상에 PECVD를 이용하여 비정질 실리콘을 포함하는 보호막을 15nm 두께로 형성하였다. 유리 기판 상의 비정질 실리콘 보호막을 열처리하여, 열처리 온도에 따른 보호막의 광학 특성 차이를 확인하였다.
열처리하지 않은 보호막은 비정질 실리콘을 포함하고, 밴드갭(band gap) 에너지는 약 2eV로 측정된다. 300℃에서 열처리한 보호막의 밴드갭 에너지는 약 1.84eV로 측정되고, 500℃에서 열처리한 보호막의 밴드갭 에너지는 약 1.7eV로 측정된다. 열처리 온도가 높아질수록 보호막의 밴드갭 에너지는 결정질 실리콘의 밴드갭 에너지인 1.1eV에 근접하게 감소한다. 이에 따라, 열처리 온도가 증가함에 따라, 비정질 실리콘이 결정질 실리콘으로 변환되는 것을 알 수 있다.
또한, 밴드갭 에너지가 낮을수록 보호막에서 흡수되는 광 에너지가 증가하고, 이에 따라, 보호막 아래에 배치되는 태양전지의 광전 변환층에서 흡수되는 에너지가 감소하여, 태양전지의 광전 변환 효율을 감소시킬 수 있다. 따라서, 보호막이 밴드갭 에너지가 높은 비정질 실리콘을 포함하도록 열처리 온도를 제어하여, 태양전지 표면의 보호막에서 광 투과율을 높여, 태양전지의 광전 변환 효율 저하를 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지의 제조 방법의 열처리 온도에 따른 실리콘의 결정 구조 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 비정질 실리콘을 포함하는 실리콘 필름의 열처리 온도에 따른 실리콘의 결정 구조 변화를 확인할 수 있다. 실리콘 필름의 열처리 온도가 약 540를 넘어가면서, (111) diffraction counts가 급격하게 증가하는 것을 확인할 수 있다. 다시 말하면, 약 540 이상에서 열처리할 경우, 실리콘 필름이 포함하는 비정질 실리콘이 결정질 실리콘으로 변환되는 것을 확인할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 비정질 실리콘을 포함하는 보호막의 열처리가 540℃ 이하에서 수행될 경우, 비정질 실리콘이 결정질 실리콘으로 변환되는 것을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 태양전지의 광전 변환 효율이 향상될 수 있다.
실험 예 1에 따른 태양전지의 제조
P형 실리콘 기판을 준비하였다. 상기 P 형 실리콘 기판의 일면에 N형 도펀트를 도핑하고, 상기 P형 실리콘 기판의 타면에 P형 도펀트를 도핑하여, n+-emitter 및 p+-BSF를 포함하는 실험 예 1에 따른 태양전지를 제조하였다.
실험 예 2에 따른 태양전지의 제조
P형 실리콘 기판을 준비하였다. 상기 P 형 실리콘 기판의 일면에 N형 도펀트를 도핑하고, 상기 P형 실리콘 기판의 타면에 P형 도펀트를 도핑하여, n+-emitter 및 p+-BSF를 포함하는 실리콘 기판의 n+-emitter 상에 PECVD를 이용하여 15nm 두께의 비정질 실리콘을 포함하는 보호막을 형성하고, 상기 보호막을 300에서 열처리하여 비정질 실리콘 산화물을 포함하는 보호막 확산층이 형성된 실험 예 2에 따른 태양전지를 제조하였다.
도 5는 본 발명의 실험 예들에 따른 태양전지의 광 반사도를 측정한 그래프이다.
도 5를 참조하면, 실험 예 1 및 2에 따른 태양전지들의 광 반사도는 실질적인 차이가 없는 것을 확인할 수 있다. 실험 예 1에 따른 태양전지는 실리콘 기판의 n+-emitter 상에 비정질 실리콘 산화물을 포함하는 보호막 확산층 및 보호막 확산층 상의 비정질 실리콘을 포함하는 보호막을 포함한다. 반면, 실험 예 2에 따른 태양전지는 실리콘 기판의 n+-emitter 상에 상기 보호막 확산층 및 상기 보호막을 포함하지 않는다. 이에 따라, 비정질 실리콘은 태양전지 표면에서의 광 투과율에 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명과 같이 실리콘 기판의 n+-emitter 상에 비정질 실리콘을 포함하는 태양전지의 광전 변환 효율이 저하되지 않는 것을 확인할 수 있다.
실시 예 1에 따른 태양전지의 제조
P형 실리콘 기판을 준비하였다. 상기 P 형 실리콘 기판의 일면에 N형 도펀트를 도핑하고, 상기 P형 실리콘 기판의 타면에 P형 도펀트를 도핑하여, n+-emitter 및 p+-BSF를 포함하는 실리콘 기판의 n+-emitter 상에 2nm 두께의 비정질 실리콘을 포함하는 보호막을 형성하고, 상기 보호막 상에 알루미늄 상부 전극을 형성한 뒤 300에서 열처리하여, 비정질 실리콘 산화물을 포함하는 보호막 확산층이 형성된, 실시 예 1에 따른 태양전지를 제조하였다.
비교 예 1에 따른 태양전지의 제조
P형 실리콘 기판을 준비하였다. 상기 P 형 실리콘 기판의 일면에 N형 도펀트를 도핑하고, 상기 P형 실리콘 기판의 타면에 P형 도펀트를 도핑하여, n+-emitter 및 p+-BSF를 포함하는 실리콘 기판의 n+-emitter 상에 2nm 두께의 비정질 실리콘을 포함하는 보호막을 형성하고, 상기 보호막 상에 알루미늄 상부 전극을 형성한 뒤 900℃에서 열처리하여, 결정질 실리콘 산화물을 포함하는 보호막 확산층이 형성된, 비교 예 1에 따른 태양전지를 제조하였다.
도 6은 본 발명의 실시 예 및 비교 예에 따른 태양전지의 열처리 온도에 따른 특성 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 실시 예 1에 따른 태양전지에 비해 비교 예 1에 따른 태양전지의 전류밀도가 낮은 것을 확인할 수 있다. 실시 예 1에 따른 태양전지는 n+-emitter 및 알루미늄 상부 전극 사이에 비정질 실리콘 산화물을 포함하는 보호막 확산층을 포함한다. 반면, 비교 예 1에 따른 태양전지는, n+-emitter 및 알루미늄 상부 전극 사이에 결정질 실리콘 산화물을 포함하는 보호막 확산층을 포함한다. 이에 따라, 결정질 실리콘 산화물을 포함하는 태양전지는 비정질 실리콘 산화물을 포함하는 태양전지에 비해 낮은 광전 변환 효율을 제공한다는 것을 알 수 있다.
도 7a는 본 발명의 실시 예에 따른 열처리 공정이 수행되기 전의 태양전지의 실리콘-알루미늄 접합을 설명하기 위한 TEM 사진이고, 도 7b는 도 7a의 X 부분의 SAED (Selected Area Electron Diffraction) 패턴이고, 도 7c는 7a의 Y 부분의 SAED 패턴이고, 도 7d는 도 7a의 X 부분의 distance에 따른 intensity를 측정한 그래프이다.
도 7a 내지 도 7d를 참조하면, P형 결정질 실리콘 기판을 준비하였다. 상기 P 형 결정질 실리콘 기판의 일면에 N형 도펀트를 도핑하고, 상기 P형 결정질 실리콘 기판의 타면에 P형 도펀트를 도핑하여, n+-emitter 및 p+-BSF를 포함하는 결정질 실리콘 기판의 n+-emitter 상에 비정질 실리콘을 포함하는 보호막을 형성하고, 상기 보호막 상에 알루미늄 상부 전극을 형성하여 태양전지를 제조하였다. 도 7a와 같이 TEM 사진을 촬영하고, 도 7b 및 도 7c와 같이 도 7a의 X 및 Y 부분에 대해서 SAED 패턴을 확인하였다. 열처리 공정 수행 전의 실리콘-알루미늄 접합 상태를 확인할 수 있다. 또한, 도 7d에 도시된 것과 같이, 도 7a의 X 부분의 distance에 따른 intensity를 측정하여, FCC 알파-알루미늄의 (200) 면 사이의 거리가 0.2nm인 것을 확인할 수 있다.
도 8a는 본 발명의 실시 예에 따른 열처리 공정이 수행된 후의 태양전지의 실리콘-알루미늄 접합을 설명하기 위한 TEM 사진이고, 도 8b는 도 8a의 Z 부분의 SAED 패턴이고, 도 8c는 도 8a의 Z 부분의 distance에 따른 intensity를 측정한 그래프이다.
도 8a 내지 도 8c를 참조하면, P형 결정질 실리콘 기판을 준비하였다. 상기 P 형 결정질 실리콘 기판의 일면에 N형 도펀트를 도핑하고, 상기 P형 결정질 실리콘 기판의 타면에 P형 도펀트를 도핑하여, n+-emitter 및 p+-BSF를 포함하는 결정질 실리콘 기판의 n+-emitter 상에 비정질 실리콘을 포함하는 보호막을 형성하고, 상기 보호막 상에 알루미늄 상부 전극을 형성하고, 300℃에서 열처리하여, 태양전지를 제조하였다. 도 8a와 같이 TEM 사진을 촬영하고, 도 8b와 같이 도 8a의 Z 부분에 대해서 SAED 패턴을 확인하였다. 도 7과 비교하여, 열처리 공정 수행 후의 실리콘-알루미늄 접합 상태를 확인할 수 있다. 구체적으로, 비정질 실리콘을 포함하는 상기 보호막이 확산되고, 산화되어 비정질 실리콘 산화물을 포함하는 보호막 확산층을 형성하였고, 상기 알루미늄 상부 전극이 확산되고, 산화되어 알루미늄, 실리콘 및 산소를 포함하는 전극 확산층이 상기 보호막 확산층 및 상기 상부 전극 사이에 형성된 것을 알 수 있다. 또한, 도 8c에 도시된 것과 같이, 도 8a의 Z 부분의 distance에 따른 intensity를 측정하여, FCC 알파-알루미늄의 (200) 면 사이의 거리가 0.2nm인 것을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 태양전지의 각 부분에 따른 알루미늄, 산소, 및 실리콘의 농도를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 도 8a 내지 도 8d를 참조하여 설명된 태양전지의 각 부분이 포함하는 원소의 농도 비율을 측정하였다.
상대적으로 알루미늄 상부 전극에 인접한 제1 부분 내의 실리콘 농도는, 상대적으로 결정질 실리콘 기판에 인접한 제2 부분 내의 실리콘 농도보다 낮다. 반면, 상기 제1 부분 내의 알루미늄의 농도는, 상기 제2 부분 내의 알루미늄의 농도보다 높은 것을 알 수 있다.
전극 확산층 내의 제3 부분의 산소의 농도는, 알루미늄 상부 전극 내의 제4 부분, 및 결정질 실리콘 기판 내의 제5 부분의 산소의 농도보다 높은 것을 알 수 있다. 이에 따라, 전극 확산층 내에 실리콘 및 알루미늄이 산소와 반응하여 산화되어, 실리콘 산화물 및 알루미늄 산화물이 생성된 것을 알 수 있다.
전극 확산층 내에서, 상대적으로 알루미늄 상부 전극에 인접한 제6 부분의 알루미늄 농도는, 상대적으로 결정질 실리콘 기판에 인접한 제7 부분의 알루미늄의 농도보다 높은 것을 알 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 태양전지의 energy diagram을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따라, n+-emitter 및 p+-BSF를 포함하는 실리콘 기판의 n+-emitter 상의 보호막 확산층, 상기 보호막 확산층 상의 전극 확산층 및 상기 전극 확산층 상의 상부 전극을 포함하는 태양전지의 energy diagram을 도시하였다.
알루미늄(Al)을 포함하는 상부 전극 및 전극 확산층과 실리콘(Si)을 포함하는 보호막 확산층 및 실리콘 기판의 n+-emitter에서, 알루미늄과 실리콘의 일함수(work function) 차이에 의해 상부 전극에서 n+-emitter로 전기장(electric field)가 형성된다. 이에 따라, 상부 전극(알루미늄)에서 n+-emitter(실리콘)로 전자의 흐름이 발생하여, 실리콘 밴드갭 내에 존재하는 표면 결함에 의한 전자-정공의 재결합이 방지될 수 있다.
비교 예 2 내지 9에 따른 태양전지의 제조
P형 실리콘 기판을 준비하였다. 상기 P 형 실리콘 기판의 일면에 N형 도펀트를 도핑하고, 상기 P형 실리콘 기판의 타면에 P형 도펀트를 도핑하여, n+-emitter를 포함하는 525μm 두께의 P형 실리콘 기판의 상부면인, n+-emitter 상에 비정질 실리콘을 포함하는 보호막을 형성하고, 상기 보호막 상에 1μm 두께의 은(Ag) 상부 전극을 형성하고, 상기 실리콘 기판의 하부면에 알루미늄(Al) 하부 전극을 형성한 뒤, 열처리하여 비교 예 2에 따른 태양전지를 제조하였다.
상술된 비교 예 2에 따른 태양 전지의 제조 방법에서, 비정질 실리콘 보호막의 형성을 생략하고, 비교 예 3에 따른 태양전지를 제조하였다.
상술된 비교 예 2에 따른 태양 전지의 제조 방법에서, 열처리 공정을 생략하고, 비교 예 4에 따른 태양전지를 제조하였다.
상술된 비교 예 2에 따른 태양 전지의 제조 방법에서, 비정질 실리콘 보호막의 형성 및 열처리 공정을 생략하고, 비교 예 5에 따른 태양전지를 제조하였다.
상술된 비교 예 2에 따른 태양 전지의 제조 방법에서, 은(Ag) 상부 전극 대신 니켈(Ni) 상부 전극을 형성하여, 비교 예 6에 따른 태양전지를 제조하였다.
상술된 비교 예 6에 따른 태양 전지의 제조 방법에서, 비정질 실리콘 보호막의 형성을 생략하고, 비교 예 7에 따른 태양전지를 제조하였다.
상술된 비교 예 6에 따른 태양 전지의 제조 방법에서, 열처리 공정을 생략하고, 비교 예 8에 따른 태양전지를 제조하였다.
상술된 비교 예 6에 따른 태양 전지의 제조 방법에서, 비정질 실리콘 보호막의 형성 및 열처리 공정을 생략하고, 비교 예 9에 따른 태양전지를 제조하였다.
실시 예 2에 따른 태양전지의 제조
P형 실리콘 기판을 준비하였다. 상기 P 형 실리콘 기판의 일면에 N형 도펀트를 도핑하고, 상기 P형 실리콘 기판의 타면에 P형 도펀트를 도핑하여, n+-emitter를 포함하는 525μm 두께의 P형 실리콘 기판의 상부면인, n+-emitter 상에 비정질 실리콘을 포함하는 보호막을 형성하고, 상기 보호막 상에 1μm 두께의 알루미늄(Al) 상부 전극을 형성하고, 상기 실리콘 기판의 하부면에 알루미늄(Al) 하부 전극을 형성한 뒤, 열처리하여 실시 예 2에 따른 태양전지를 제조하였다.
비교 예 10 내지 12에 따른 태양 전지 제조
상술된 실시 예 2에 따른 태양 전지의 제조 방법에서, 비정질 실리콘 보호막의 형성을 생략하고, 비교 예 10에 따른 태양전지를 제조하였다.
상술된 실시 예 2에 따른 태양 전지의 제조 방법에서, 열처리 공정을 생략하고, 비교 예 11에 따른 태양전지를 제조하였다.
상술된 실시 예 2에 따른 태양 전지의 제조 방법에서, 비정질 실리콘 보호막의 형성 및 열처리 공정을 생략하고, 비교 예 12에 따른 태양전지를 제조하였다.
| 구분 | 전극 | 열처리 | a-Si 보호막 |
태양전지 성능 | |||
| Jsc (mA/cm2) | Voc (mV) | FF | η(%) | ||||
| 비교 예 2 | 은(Ag) |
O | O | 21.04 | 550 | 25 | 2.89 |
| 비교 예 3 | X | 21.19 | 535 | 52 | 5.89 | ||
| 비교 예 4 | X | O | 20.97 | 550 | 24 | 2.77 | |
| 비교 예 5 | X | 22.14 | 545 | 72 | 8.69 | ||
| 비교 예 6 | 니켈(Ni) |
O | O | 10.4 | 533 | 25 | 1.33 |
| 비교 예 7 | X | - | - | - | - | ||
| 비교 예 8 | X | O | 17.87 | 487 | 27 | 2.26 | |
| 비교 예 9 | X | - | - | - | - | ||
| 실시 예 2 | 알루미늄 (Al) |
O | O | 22.34 | 555 | 76 | 9.42 |
| 비교 예 10 | X | 21.53 | 551 | 69 | 8.19 | ||
| 비교 예 11 | X | O | 20.85 | 545 | 30 | 3.41 | |
| 비교 예 12 | X | 21.32 | 539 | 47 | 5.40 | ||
실시 예 2에 따른 태양전지 및 비교 예 2 내지 12에 따른 태양전지들의 Jsc(short circuit current), Voc(open circuit voltage), FF(Fill Factor), 및 효율(η)과 같은 성능을 <표 1>과 같이 측정하였다.
<표 1>을 참조하면, 알루미늄 상부 전극을 포함하는 실시 예 2 및 비교 예 10 내지 12에 따른 태양전지들 중에서, 비정질 실리콘을 포함하는 보호막 및 열처리 공정을 포함하는 실시 예 2에 따른 태양전지의 성능이 가장 좋은 것을 알 수 있다.
은 상부 전극을 포함하는 비교 예 2 내지 5에 따른 태양전지들 중에서, 비정질 실리콘을 포함하는 보호막 및 열처리 공정을 포함하지 않는 비교 예 5에 따른 태양전지의 성능이 가장 좋은 것을 알 수 있다.
니켈 상부 전극을 포함하는 비교 예 6 내지 9에 따른 태양전지들은 광전 변환 효율이 현저하게 낮거나, 또는 태양 전지로 동작하지 못하는 것을 알 수 있다.
알루미늄 상부 전극을 포함하는 실시 예 2 및 비교 예 10 내지 12에 따른 태양전지들 및 은 상부 전극을 포함하는 비교 예 2 내지 5에 따른 태양전지들을 비교하면, 알루미늄 상부 전극을 포함하는 태양전지의 short circuit current(Jsc), open circuit voltage(Voc), Fill Factor(FF), 및 효율(η)과 같은 성능이 더 우수한 것을 알 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 태양전지는 귀금속인 은 상부 전극 대신 알루미늄 상부 전극을 포함하고, 보호막 및 상기 보호막이 열처리되어 형성된 보호막 확산층을 포함한다. 이에 따라, 태양전지의 제조 비용이 감소하고, 성능이 향상된 태양전지가 제공될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
110: 실리콘 기판
112: 제1 면
114: 제2 면
120: 제1 도전형의 반도체층
130: 제2 도전형의 반도체층
140: 보호막
145: 보호막 확산층
150: 상부 전극
155: 전극 확산층
160: 하부 전극
112: 제1 면
114: 제2 면
120: 제1 도전형의 반도체층
130: 제2 도전형의 반도체층
140: 보호막
145: 보호막 확산층
150: 상부 전극
155: 전극 확산층
160: 하부 전극
Claims (13)
- 제1 면 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 갖는 실리콘 기판을 준비하는 단계;
상기 제1 면 내에 제1 도전형의 반도체층을 형성하는 단계;
상기 제2 면 내에 제2 도전형의 반도체층을 형성하는 단계;
상기 제1 도전형의 반도체층 상에 비정질 실리콘을 포함하는 보호막(passivation film)을 형성하는 단계;
상기 보호막 상에 상부 전극을 형성하는 단계; 및
상기 보호막 및 상기 상부 전극을 열처리하는 단계를 포함하되,
상기 보호막 및 상기 상부 전극을 열처리하는 단계는,
상기 보호막에 포함된 비정질 실리콘이 산화되어 상기 제1 도전형의 반도체층 및 상기 보호막 사이에 보호막 확산층이 생성되는 것을 포함하는 태양전지의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 보호막 및 상기 상부 전극을 열처리하는 온도는, 상기 보호막에 포함된 비정질 실리콘이 결정질 실리콘으로 변환되는 온도보다 낮은 온도인 것을 포함하는 태양전지의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 보호막 및 상기 상부 전극을 열처리하는 단계는,
상기 상부 전극에 포함된 금속이 상기 보호막 확산층으로 확산되고 산화되어, 상기 보호막 확산층 및 상기 상부 전극 사이에 전극 확산층을 생성하는 단계를 더 포함하는 태양전지의 제조 방법. - 제3항에 있어서,
상기 보호막 확산층은 비정질 실리콘 산화물을 포함하고,
상기 전극 확산층은, 상기 상부 전극에 포함된 금속, 산소, 및 실리콘의 화합물을 포함하는 태양전지의 제조 방법. - 제3항에 있어서,
상기 보호막 및 상기 상부 전극을 열처리하는 단계는,
상기 제1 도전형의 반도체층 및 상기 보호막 사이에 보호막 확산층을 생성하는 것을 포함하되,
상기 보호막 및 상기 상부 전극을 열처리하는 온도는, 상기 보호막 확산층이 비정질 실리콘 산화물을 포함하도록 제어되는 것을 포함하는 태양전지의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 상부 전극은, 상기 보호막이 형성된 직후(directly after) 형성되는 것을 포함하는 태양전지의 제조 방법. - 제1 도전형의 반도체층 및 제2 도전형의 반도체층을 포함하는 실리콘 기판;
상기 실리콘 기판의 상기 제1 도전형의 반도체층 상에 배치되고 비정질 실리콘 산화물을 포함하는 보호막 확산층;
상기 보호막 확산층 상에 배치되고, 금속, 실리콘, 및 산소를 포함하는 전극 확산층; 및
상기 전극 확산층 상의 상부 전극을 포함하는 태양전지. - 제7항에 있어서,
상기 보호막 확산층은, 상기 전극 확산층 및 상기 상부 전극이 배치되는 제1 영역, 및 제2 영역을 포함하고,
상기 보호막 확산층의 상기 제2 영역에 배치되고, 비정질 실리콘을 포함하는 보호막을 더 포함하는 태양전지. - 제7항에 있어서,
상기 전극 확산층에 포함된 금속 원소와, 상기 상부 전극에 포함된 금속 원소는 동일한 것을 포함하는 태양전지. - 제7항에 있어서,
상대적으로 상기 상부 전극에 인접한 제1 부분 내의 실리콘 농도는, 상대적으로 제1 도전형의 반도체층에 인접한 제2 부분 내의 실리콘 농도보다 낮고,
상기 제1 부분 내의 금속 원소의 농도는, 상기 제2 부분 내의 금속 원소의 농도보다 높은 것을 포함하는 태양전지. - 제7항에 있어서,
상기 전극 확산층 내의 제3 부분의 산소의 농도는, 상기 상부 전극 내의 제4 부분, 및 상기 제1 도전형 반도체층 내의 제5 부분의 산소의 농도보다 높은 것을 포함하는 태양전지. - 제7항에 있어서,
상기 전극 확산층은, 상기 상부 전극에 인접한 상부면, 및 상기 보호막 확산층에 인접한 하부면을 포함하고,
상대적으로 상기 전극 확산층의 상기 상부면에 인접한 제6 부분의 금속 원소의 농도는, 상기 하부면에 인접한 제7 부분의 금속 원소의 농도보다 높은 것을 포함하는 태양전지. - 제7항에 있어서,
상기 상부 전극은 알루미늄을 포함하는 태양전지.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20160064726 | 2016-05-26 | ||
| KR1020160064726 | 2016-05-26 |
Publications (2)
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| KR20170134947A KR20170134947A (ko) | 2017-12-07 |
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ID=60920683
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020160105241A KR101833633B1 (ko) | 2016-05-26 | 2016-08-19 | 태양전지 및 그 제조 방법 |
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| Country | Link |
|---|---|
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5833710B2 (ja) | 2009-04-21 | 2015-12-16 | テトラサン インコーポレイテッド | 高効率太陽電池構造体および製造方法 |
| JP2016092425A (ja) | 2014-11-04 | 2016-05-23 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | 太陽電池及びその製造方法 |
-
2016
- 2016-08-19 KR KR1020160105241A patent/KR101833633B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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| KR20170134947A (ko) | 2017-12-07 |
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