KR101854236B1 - 태양전지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 제1 반도체층; 상기 제1 반도체층의 일면에 형성된 제2 반도체층; 상기 제2 반도체층과 전기적으로 연결된 제1 전극; 상기 제1 반도체층의 타면에 형성된 제3 반도체층; 및 상기 제3 반도체층과 전기적으로 연결된 제2 전극을 포함하여 이루어지고, 이때, 상기 제1 전극은 제1 금속층 및 상기 제1 금속층 상에 형성된 제2 금속층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지, 및 그 제조방법에 관한 것으로서,
본 발명에 따르면, 마스크를 이용한 스퍼터링 공정 및 무전해 도금 공정을 이용함으로써 고가의 재료 사용을 줄일 수 있어 태양전지의 제조 단가를 줄일 수 있다.

Description

태양전지 및 그 제조방법{Solar Cell and method of manufacturing the same}
본 발명은 태양전지(Solar Cell)에 관한 것이다.
태양전지는 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치이다.
태양전지는 P(positive)형 반도체와 N(negative)형 반도체를 접합시킨 PN접합 구조를 하고 있으며, 이러한 구조의 태양전지에 태양광이 입사되면, 입사된 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 상기 반도체 내에서 정공(hole) 및 전자(electron)가 발생하고, 이때, PN접합에서 발생한 전기장에 의해서 상기 정공(+)는 P형 반도체쪽으로 이동하고 상기 전자(-)는 N형 반도체쪽으로 이동하게 되어 전위가 발생하게 됨으로써 전력을 생산할 수 있게 된다.
이와 같은 태양전지는 일반적으로 기판형 태양전지와 박막형 태양전지로 구분할 수 있다.
상기 기판형 태양전지는 실리콘과 같은 반도체물질 자체를 기판으로 이용하여 태양전지를 제조한 것이고, 상기 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체를 형성하여 태양전지를 제조한 것이다.
상기 기판형 태양전지는 상기 박막형 태양전지에 비하여 효율이 다소 우수한 장점이 있고, 상기 박막형 태양전지는 상기 기판형 태양전지에 비하여 제조비용이 감소되는 장점이 있다.
이하 도면을 참조로 종래의 태양전지에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 종래의 태양전지는, 제1 반도체층(10), 제2 반도체층(20), 제1 전극(30), 제3 반도체층(40), 및 제2 전극(50)을 포함하여 이루어진다.
상기 제1 반도체층(10)은 반도체 웨이퍼로 이루어진다.
상기 제2 반도체층(20)은 상기 제1 반도체층(10)의 상면에 박막 형태로 형성되고, 상기 제3 반도체층(40)은 상기 제1 반도체층(10)의 하면에 박막 형태로 형성되며, 이와 같은 제1 반도체층(10), 제2 반도체층(20), 및 제3 반도체층(40)의 조합에 의해 PN접합구조가 이루어지게 된다.
상기 제1 전극(30)은 상기 제2 반도체층(20) 상에 형성되고, 상기 제2 전극(50)은 상기 제3 반도체층(40) 상에 형성되어, 각각 태양전지의 (+)전극 또는 (-)전극을 이루게 된다.
이와 같은 종래의 태양전지에 태양광이 입사되면 상기 제1 반도체층(10)에서 정공(hole) 또는 전자(electron)와 같은 캐리어(carrier)가 생성되고, 이와 같은 캐리어는 상기 제2 반도체층(20)을 경유하여 상기 제1 전극(30)으로 이동함과 더불어 상기 제3 반도체층(40)을 경유하여 상기 제2 전극(50)으로 이동하게 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 태양전지는 다음과 같은 단점이 있다.
종래의 태양전지에 있어서, 상기 제1 전극(30) 및 제2 전극(50)은 주로 스크린 프린팅을 이용하여 형성하는데, 이와 같은 스크린 프린팅을 이용할 수 있는 재료는 가격이 비싼 단점이 있다. 따라서, 종래의 태양전지는 그 제조단가가 상승되는 단점이 있다.
본 발명은 전술한 종래의 태양전지의 단점을 극복하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 전극 재료로서 종래에 비하여 가격이 저렴한 대체 재료를 이용함과 더불어 그와 같은 대체 재료를 이용하여 전극을 형성할 수 있는 보다 효율적인 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 제1 반도체층; 상기 제1 반도체층의 일면에 형성된 제2 반도체층; 상기 제2 반도체층과 전기적으로 연결된 제1 전극; 상기 제1 반도체층의 타면에 형성된 제3 반도체층; 및 상기 제3 반도체층과 전기적으로 연결된 제2 전극을 포함하여 이루어지고, 이때, 상기 제1 전극은 제1 금속층 및 상기 제1 금속층 상에 형성된 제2 금속층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지를 제공한다.
상기 제2 금속층은 상기 제1 금속층과 동일한 공정에 의해서 동일한 패턴으로 형성될 수 있다.
상기 제2 금속층은 상기 제1 금속층과 상이한 공정에 의해서 상이한 패턴으로 형성될 수 있고, 이때, 상기 제2 금속층은 상기 제1 금속층과 결정 구조가 상이할 수 있고, 상기 제2 금속층은 상기 제1 금속층의 측면 및 상면을 덮도록 형성될 수 있다.
상기 제2 금속층은 상기 제1 금속층과 동일한 금속 물질로 이루어질 수 있고, 이때, 상기 제2 금속층과 상기 제1 금속층은 Cu, Al, Mo, 및 W으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어질 수 있다.
상기 제2 금속층은 상기 제1 금속층과 상이한 금속 물질로 이루어질 수 있고, 이때, 상기 제1 금속층은 Cu, Al, Mo, 및 W으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어지고, 상기 제2 금속층은 Cu, Al, Mo, 및 W으로 이루어진 군에서 선택된 다른 하나의 금속으로 이루어질 수 있다. 또는, 상기 제1 금속층은 Cu, Al, Mo, 및 W으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어지고, 상기 제2 금속층은 Ag으로 이루어질 수 있다. 또는, 상기 제1 금속층은 Ag으로 이루어지고, 상기 제2 금속층은 Cu, Al, Mo, 및 W으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어질 수 있다.
상기 제2 전극은 제3 금속층 및 상기 제3 금속층 상에 형성된 제4 금속층을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제2 반도체층과 상기 제1 전극 사이에 제1 투명도전층이 형성되고, 상기 제3 반도체층과 상기 제2 전극 사이에 제2 투명도전층이 형성될 수 있고, 이때, 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이 및 상기 제1 반도체층과 상기 제3 반도체층 사이 중 적어도 하나에는 진성 반도체층이 추가로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2 반도체층 및 제3 반도체층 중 적어도 하나의 반도체층은 저농도 도핑된 반도체층 및 상기 저농도 도핑된 반도체층 상에 형성된 고농도 도핑된 반도체층으로 이루어질 수 있다.
상기 제2 반도체층 상에 반사방지층이 형성될 수 있다.
상기 제1 반도체층은 반도체 웨이퍼로 이루어지고, 상기 제2 반도체층 및 제3 반도체층은 박막층으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 반도체층, 제2 반도체층, 및 제3 반도체층은 반도체 웨이퍼로 이루어질 수 있다.
본 발명은 또한, 반도체 웨이퍼로 이루어진 제1 반도체층의 일면에 제2 반도체층을 형성하는 공정; 상기 제2 반도체층 상에 제1 투명도전층을 형성하는 공정; 상기 제1 투명도전층 상에 제1 전극을 형성하는 공정; 상기 제1 반도체층의 타면에 제3 반도체층을 형성하는 공정; 상기 제3 반도체층 상에 제2 투명도전층을 형성하는 공정; 및 상기 제2 투명도전층 상에 제2 전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고, 이때, 상기 제1 전극을 형성하는 공정은, 소정의 패턴의 제1 마스크를 이용한 스퍼터링 공정으로 제1 금속층을 패턴 형성하는 공정 및 상기 제1 금속층 상에 제2 금속층을 패턴 형성하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법을 제공한다.
상기 제2 금속층을 패턴 형성하는 공정은 상기 제1 마스크를 이용한 스퍼터링 공정으로 이루어질 수 있고, 이때, 상기 제2 금속층은 상기 제1 금속층과 동일한 패턴으로 형성할 수 있다.
상기 제2 금속층을 패턴 형성하는 공정은 무전해 도금 공정으로 이루어질 수 있고, 상기 제2 금속층은 상기 제1 금속층과 결정 구조가 상이할 수 있고, 상기 제2 금속층은 상기 제1 금속층의 측면 및 상면을 덮도록 형성할 수 있다.
상기 제2 금속층은 상기 제1 금속층과 동일한 금속 물질로 이루어질 수 있고, 상기 제2 금속층과 상기 제1 금속층은 Cu, Al, Mo, 및 W으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어질 수 있다.
상기 제2 금속층은 상기 제1 금속층과 상이한 금속 물질로 이루어질 수 있고, 이때, 상기 제1 금속층은 Cu, Al, Mo, 및 W으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어지고, 상기 제2 금속층은 Cu, Al, Mo, 및 W으로 이루어진 군에서 선택된 다른 하나의 금속으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1 금속층은 Cu, Al, Mo, 및 W으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어지고, 상기 제2 금속층은 Ag으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1 금속층은 Ag으로 이루어지고, 상기 제2 금속층은 Cu, Al, Mo, 및 W으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어질 수 있다.
상기 제2 전극을 형성하는 공정은, 소정의 패턴의 제2 마스크를 이용한 스퍼터링 공정으로 제3 금속층을 패턴 형성하는 공정 및 상기 제3 금속층 상에 제4 금속층을 패턴 형성하는 공정을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이 및 상기 제1 반도체층과 상기 제3 반도체층 사이 중 적어도 하나에 진성 반도체층을 형성하는 공정을 추가로 포함할 수 있다.
상기 제2 반도체층 및 제3 반도체층 중 적어도 하나의 반도체층을 형성하는 공정은 저농도 도핑된 반도체층을 형성하는 공정 및 상기 저농도 도핑된 반도체층 상에 고농도 도핑된 반도체층을 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명은, 반도체 웨이퍼의 일면에 도펀트를 도핑하여 제1 반도체층의 상면에 제2 반도체층을 형성하는 공정; 상기 제2 반도체층 상에 반사방지층을 형성하는 공정; 상기 반사방지층 상에 제1 전극을 형성하는 공정; 상기 제1 반도체층의 타면에 제2 전극을 형성하는 공정; 및 열처리를 수행하여, 상기 제1 전극이 상기 반사방지층을 뚫고 상기 제2 반도체층까지 침투되도록 함과 더불어 상기 제2 전극이 상기 제1 반도체층의 타면으로 침투하여 제3 반도체층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고, 이때, 상기 제1 전극을 형성하는 공정은, 소정의 패턴의 제1 마스크를 이용한 스퍼터링 공정으로 제1 금속층을 패턴 형성하는 공정 및 상기 제1 금속층 상에 제2 금속층을 패턴 형성하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법을 제공한다.
상기 제2 금속층을 패턴 형성하는 공정은 상기 제1 마스크를 이용한 스퍼터링 공정으로 이루어질 수 있고, 이때, 상기 제2 금속층은 상기 제1 금속층과 동일한 패턴으로 형성할 수 있다.
상기 제2 금속층을 패턴 형성하는 공정은 무전해 도금 공정으로 이루어질 수 있고, 이때, 상기 제2 금속층은 상기 제1 금속층과 결정 구조가 상이할 수 있고, 상기 제2 금속층은 상기 제1 금속층의 측면 및 상면을 덮도록 형성할 수 있다.
상기 구성에 의한 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 마스크를 이용한 스퍼터링 공정 및 무전해 도금 공정을 이용함으로써 고가의 재료 사용을 줄일 수 있어 태양전지의 제조 단가를 줄일 수 있다.
도 1은 종래의 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 10a 내지 도 10h는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 도시한 개략적인 공정 단면도이다.
도 11a 내지 도 11h는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 도시한 개략적인 공정 단면도이다.
도 12a 내지 도 12f는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 도시한 개략적인 공정 단면도이다.
도 13a 내지 도 13f는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 도시한 개략적인 공정 단면도이다.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도이다.
도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지는, 제1 반도체층(100), 제2 반도체층(200), 제1 투명도전층(300), 제1 전극(400), 제3 반도체층(500), 제2 투명도전층(600), 및 제2 전극(700)을 포함하여 이루어진다.
상기 제1 반도체층(100)은 반도체 웨이퍼, 예로서 실리콘 웨이퍼로 이루어질 수 있으며, 구체적으로는, N형 실리콘 웨이퍼 또는 P형 실리콘 웨이퍼로 이루어질 수 있다. 이와 같은 제1 반도체층(100)은 상기 제2 반도체층(200) 및 상기 제3 반도체층(500) 중 어느 하나의 반도체층과 동일한 극성으로 이루어진다.
도시하지는 않았지만, 상기 제1 반도체층(100)의 상면 또는 하면 중 적어도 하나의 표면에는 요철구조가 형성될 수 있다. 상기 제1 반도체층(100)의 상면 및 하면에 요철구조가 형성된 경우, 상기 제2 반도체층(200), 제1 투명도전층(300), 제3 반도체층(500), 및 제2 투명도전층(600)의 표면에도 요철구조가 형성될 수 있다.
상기 제2 반도체층(200)은 상기 반도체 웨이퍼로 이루어진 제1 반도체층(100)의 상면에 박막의 형태로 형성된다. 상기 제2 반도체층(200)은 상기 제1 반도체층(100)과 함께 PN접합을 형성할 수 있으며, 따라서, 상기 제1 반도체층(100)이 N형 실리콘 웨이퍼로 이루어진 경우 상기 제2 반도체층(200)은 P형 반도체층으로 이루어질 수 있다. 특히, 상기 제2 반도체층(200)은 붕소(B)와 같은 3족 원소로 도핑된 P형 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다.
일반적으로, 정공의 드리프트 이동도(drift mobility)가 전자의 드리프트 이동도 보다 낮기 때문에 입사광에 의한 정공의 수집효율을 극대화하기 위해서는 P형 반도체층을 수광면에 가깝게 형성하는 것이 바람직하고, 따라서, 수광면에 가까운 상기 제2 반도체층(200)이 P형 반도체층으로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 제1 투명도전층(300)은 상기 제2 반도체층(200)의 상면에 박막의 형태로 형성된다. 상기 제1 투명도전층(300)은 상기 제1 반도체층(100)에서 생성된 캐리어, 예로서 정공을 수집하고 상기 수집한 캐리어를 상기 제1 전극(400)으로 이동시키는 역할을 한다.
이와 같은 제1 투명도전층(300)은 ITO(Indium Tin Oxide), ZnOH, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F 등과 같은 투명한 도전물질로 이루어질 수 있으며, 그 중에서 ITO가 선택될 수 있다.
상기 제1 전극(400)은 상기 제1 투명도전층(300) 상에 형성되어 태양전지의 전면(前面)을 구성하게 된다. 따라서, 태양전지 내부로 태양광이 투과될 수 있도록 상기 제1 전극(400)은 소정 형태로 패턴 형성된다.
상기 제1 전극(400)은 제1 금속층(410) 및 제2 금속층(420)을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제1 금속층(410)은 상기 제1 투명도전층(300) 상에 패턴 형성된다. 이와 같은 제1 금속층(410)은 소정 패턴의 제1 마스크를 이용한 스퍼터링(Sputtering) 공정으로 패턴 형성할 수 있다.
상기 제2 금속층(420)은 상기 제1 금속층(410) 상에 패턴 형성된다. 상기 제2 금속층(420)은 상기 제1 금속층(410)과 동일한 패턴으로 형성될 수 있다. 이와 같은 제2 금속층(420)은 상기 제1 금속층(410) 형성 공정과 동일한 공정, 즉, 상기 제1 마스크를 이용한 스퍼터링 공정으로 패턴 형성할 수 있다. 특히, 상기 제1 금속층(410)과 상기 제2 금속층(420)은 동일한 제1 마스크를 이용하여 연속 공정으로 패턴 형성할 수 있다.
상기 제1 금속층(410)의 두께는 상기 제2 금속층(420)의 두께와 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.
상기 제1 금속층(410)과 제2 금속층(420)은 서로 동일한 금속 물질로 이루어질 수 있으며, 그 경우, 상기 제1 금속층(410)과 제2 금속층(420)은 Cu, Al, Mo, 및 W으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 금속층(410)과 제2 금속층(420)은 서로 상이한 금속 물질로 이루어질 수 있으며, 그 경우, 상기 제1 금속층(410)은 Cu, Al, Mo, 및 W으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어지고 상기 제2 금속층(420)은 Cu, Al, Mo, 및 W으로 이루어진 군에서 선택된 다른 하나의 금속으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1 금속층(410)은 Cu, Al, Mo, 및 W으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어지고 상기 제2 금속층(420)은 Ag으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1 금속층(410)은 Ag으로 이루어지고 상기 제2 금속층(420)은 Cu, Al, Mo, 및 W으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어질 수 있다.
상기 제3 반도체층(500)은 상기 반도체 웨이퍼로 이루어진 제1 반도체층(100)의 하면에 박막의 형태로 형성된다. 상기 제3 반도체층(500)은 상기 제2 반도체층(200)과 극성이 상이하게 형성되는데, 상기 제2 반도체층(200)이 붕소(B)와 같은 3족 원소로 도핑된 P형 반도체층으로 이루어진 경우, 상기 제3 반도체층(500)은 인(P)과 같은 5족 원소로 도핑된 N형 반도체층으로 이루어진다. 특히, 상기 제3 반도체층(500)은 N형 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다.
상기 제2 투명도전층(600)은 상기 제3 반도체층(500)의 하면에 박막의 형태로 형성된다. 상기 제2 투명도전층(600)은 상기 제1 반도체층(100)에서 생성된 캐리어, 예로서 전자를 수집하고 상기 수집한 캐리어를 상기 제2 전극(700)으로 이동시키는 역할을 한다.
이와 같은 제2 투명도전층(600)은 ITO(Indium Tin Oxide), ZnOH, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F 등과 같은 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다.
상기 제2 전극(700)은 상기 제2 투명도전층(600)의 하면 상에 형성된다. 상기 제2 전극(700)은 태양전지의 맨 후면(後面)에 형성되기 때문에 상기 제2 투명도전층(600)의 하면 전체에 형성될 수도 있지만, 반사되는 태양광이 태양전지의 후면을 통해 입사될 수 있도록 하기 위해서, 도시된 바와 같이, 패턴 형성될 수 있다.
상기 제2 전극(700)은 제3 금속층(710) 및 제4 금속층(720)을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제3 금속층(710)은 상기 제2 투명도전층(600) 상에 패턴 형성된다. 이와 같은 제3 금속층(710)은 소정 패턴의 제2 마스크를 이용한 스퍼터링(Sputtering) 공정으로 패턴 형성할 수 있다. 상기 제2 마스크는 전술한 제1 마스크와 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.
상기 제4 금속층(720)은 상기 제3 금속층(710) 상에 패턴 형성된다. 상기 제4 금속층(720)은 상기 제3 금속층(710)과 동일한 패턴으로 형성될 수 있다. 이와 같은 제4 금속층(720)은 상기 제3 금속층(710) 형성 공정과 동일한 공정, 즉, 상기 제2 마스크를 이용한 스퍼터링 공정으로 패턴 형성할 수 있다. 특히, 상기 제3 금속층(710)과 상기 제4 금속층(720)은 동일한 제2 마스크를 이용하여 연속 공정으로 패턴 형성할 수 있다.
상기 제3 금속층(710)의 두께는 상기 제4 금속층(720)의 두께와 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.
상기 제3 금속층(710)과 제4 금속층(720)은 서로 동일한 금속 물질로 이루어질 수 있으며, 그 경우, 상기 제3 금속층(710)과 제4 금속층(720)은 Cu, Al, Mo, 및 W으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어질 수 있다.
상기 제3 금속층(710)과 제4 금속층(720)은 서로 상이한 금속 물질로 이루어질 수 있으며, 그 경우, 상기 제3 금속층(710)은 Cu, Al, Mo, 및 W으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어지고 상기 제4 금속층(720)은 Cu, Al, Mo, 및 W으로 이루어진 군에서 선택된 다른 하나의 금속으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제3 금속층(710)은 Cu, Al, Mo, 및 W으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어지고 상기 제4 금속층(720)은 Ag으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제3 금속층(710)은 Ag으로 이루어지고 상기 제4 금속층(720)은 Cu, Al, Mo, 및 W으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도로서, 이는 제1 전극(400) 및 제2 전극(700)의 구조가 변경된 것을 제외하고, 전술한 도 2에 도시한 태양전지와 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하였고, 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
도 3에서 알 수 있듯이, 상기 제1 전극(400)은 제1 금속층(410) 및 제2 금속층(420)을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제1 금속층(410)은 상기 제1 투명도전층(300) 상에 패턴 형성된다. 이와 같은 제1 금속층(410)은 소정 패턴의 제1 마스크를 이용한 스퍼터링(Sputtering) 공정으로 패턴 형성할 수 있다.
상기 제2 금속층(420)은 상기 제1 금속층(410) 상에 패턴 형성된다. 이때, 상기 제2 금속층(420)은 상기 제1 금속층(410)과 상이한 패턴으로 형성된다. 보다 구체적으로, 상기 제2 금속층(420)은 상기 제1 금속층(410)의 측면 및 상면을 덮도록 형성된다. 이와 같은 제2 금속층(420)은 도금공정, 특히, 무전해 도금공정으로 패턴 형성할 수 있다.
상기 제1 금속층(410)의 두께는 상기 제2 금속층(420)의 두께와 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.
상기 제1 금속층(410)과 제2 금속층(420)은 서로 동일한 금속 물질로 이루어질 수 있으며, 그 경우, 상기 제1 금속층(410)과 제2 금속층(420)은 Cu, Al, Mo, 및 W으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 상기 제1 금속층(410)과 제2 금속층(420)이 서로 동일한 금속 물질로 이루어진다 하더라도, 상기 제1 금속층(410)은 스퍼터링 공정으로 패턴형성된 것이고 상기 제2 금속층(420)은 도금공정으로 패턴형성된 것이므로, 상기 제1 금속층(410)과 제2 금속층(420)의 결정구조는 서로 상이할 수 있다.
또한, 상기 제1 금속층(410)과 제2 금속층(420)은 전술한 실시예와 마찬가지로 서로 상이한 금속 물질로 이루어질 수 있으며, 그에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
한편, 일반적으로 스퍼터링 공정의 경우 적층시간이 오래 걸리는 점을 고려할 때, 스퍼터링 공정만으로 제1 금속층(410)과 제2 금속층(420)을 형성하는 것에 비하여 스퍼터링 공정과 도금공정을 조합하는 것이 공정 시간이 단축될 수 있다.
도 3에서 알 수 있듯이, 상기 제2 전극(700)은 제3 금속층(710) 및 제4 금속층(720)을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제3 금속층(710)은 상기 제2 투명도전층(600) 상에 패턴 형성된다. 이와 같은 제3 금속층(710)은 소정 패턴의 제2 마스크를 이용한 스퍼터링(Sputtering) 공정으로 패턴 형성할 수 있다.
상기 제4 금속층(720)은 상기 제3 금속층(710) 상에 패턴 형성된다. 이때, 상기 제4 금속층(720)은 상기 제3 금속층(710)과 상이한 패턴으로 형성된다. 보다 구체적으로, 상기 제4 금속층(720)은 상기 제3 금속층(710)의 측면 및 하면을 덮도록 형성된다. 이와 같은 제4 금속층(720)은 도금공정, 특히, 무전해 도금공정으로 패턴 형성할 수 있다.
상기 제3 금속층(710)의 두께는 상기 제4 금속층(720)의 두께와 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.
상기 제3 금속층(710)과 제4 금속층(720)은 서로 동일한 금속 물질로 이루어질 수 있으며, 그 경우, 상기 제3 금속층(710)과 제4 금속층(720)은 Cu, Al, Mo, 및 W으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어질 수 있다.
상기 제3 금속층(710)과 제4 금속층(720)이 서로 동일한 금속 물질로 이루어진다 하더라도, 상기 제3 금속층(710)은 스퍼터링 공정으로 패턴형성된 것이고 상기 제4 금속층(720)은 도금공정으로 패턴형성된 것이므로, 상기 제3 금속층(710)과 제4 금속층(720)의 결정구조는 서로 상이할 수 있다.
또한, 상기 제3 금속층(710)과 제4 금속층(720)은 전술한 실시예와 마찬가지로 서로 상이한 금속 물질로 이루어질 수 있으며, 그에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
한편, 도 3에 따른 태양전지에서, 상기 제1 전극(400) 및 제2 전극(700) 중 어느 하나의 전극이 도 2에 따른 구조로 형성될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도로서, 이는 제1 반도체층(100)과 제2 반도체층(200) 사이에 제1 진성 반도체층(150)이 추가로 형성됨과 더불어 제1 반도체층(100)와 제3 반도체층(500) 사이에 제2 진성 반도체층(450)이 추가로 형성된 것을 제외하고, 전술한 도 2에 도시한 태양전지와 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였고, 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
상기 제1 반도체층(100)의 표면에 고농도의 도펀트 가스를 이용하여 제2 반도체층(200) 또는 제3 반도체층(500)을 형성하게 되면 상기 고농도의 도펀트 가스에 의해서 상기 제1 반도체층(100)의 표면에 결함(Defect)이 발생할 수 있다.
따라서, 도 4에 도시한 본 발명의 다른 실시예에서는, 상기 제1 반도체층(100)의 상면에 제1 진성 반도체층(150)을 형성하고 그 후 상기 제1 진성 반도체층(150) 상에 제2 반도체층(200)을 형성함으로써 상기 제1 반도체층(100)의 상면에 결함 발생을 방지하도록 한 것이다. 또한, 상기 제1 반도체층(100)의 하면에 제2 진성 반도체층(450)을 형성하고 그 후 상기 제2 진성 반도체층(450) 상에 제3 반도체층(500)을 형성함으로써 상기 제1 반도체층(100)의 하면에 결함 발생을 방지하도록 한 것이다.
한편, 도 4에는 제1 진성 반도체층(150)과 제2 진성 반도체층(450)이 모두 형성된 모습을 도시하였지만, 제1 진성 반도체층(150)과 제2 진성 반도체층(450) 중에서 어느 하나의 진성 반도체층 만을 형성할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도로서, 이는 제2 반도체층(200) 및 제3 반도체층(500)의 구조가 변경된 것을 제외하고 전술한 도 2에 도시한 태양전지와 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였고, 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
도 5에서 알 수 있듯이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 반도체층(200)은 상기 제1 반도체층(100)의 상면에 형성된 저농도 도핑된 제2 반도체층(210) 및 상기 저농도 도핑된 제2 반도체층(210) 상에 형성된 고농도 도핑된 제2 반도체층(220)으로 이루어진다.
또한, 상기 제3 반도체층(500)은, 상기 제1 반도체층(100)의 하면에 형성된 저농도 도핑된 제3 반도체층(510) 및 상기 저농도 도핑된 제3 반도체층(510) 상에 형성된 고농도 도핑된 제3 반도체층(520)으로 이루어질 수 있다.
본 명세서에서, 저농도 및 고농도는 상대적인 개념으로서, 상기 저농도 도핑된 제2 반도체층(210)은 상기 고농도 도핑된 제2 반도체층(220)에 비하여 상대적으로 도펀트의 농도가 작다는 것을 의미한다.
상기 저농도 도핑된 제2 반도체층(210) 및 상기 저농도 도핑된 제3 반도체층(510)은 각각 전술한 도 4에 도시한 실시예의 제1 진성 반도체층(150) 및 제2 진성 반도체층(450)과 동일한 역할을 한다.
즉, 상기 제1 반도체층(100)의 상면에 저농도 도핑된 제2 반도체층(210)을 먼저 형성하고 그 후에 상기 고농도 도핑된 제2 반도체층(220)을 형성함으로써, 상기 제1 반도체층(100)의 상면에 결함(Defect) 발생이 방지될 수 있고, 아울러, 상기 제1 반도체층(100)의 하면에 저농도 도핑된 제3 반도체층(510)을 먼저 형성하고 그 후에 상기 고농도 도핑된 제3 반도체층(520)을 형성함으로써, 상기 제1 반도체층(100)의 하면에 결함(Defect) 발생이 방지될 수 있다.
따라서, 상기 저농도 도핑된 제2 반도체층(210) 및 상기 저농도 도핑된 제3 반도체층(510)의 도펀트 농도는 상기 제1 반도체층(100)의 표면에 결함이 발생하지 않을 정도로 조절하는 것이 바람직하다.
도 5에 도시한 태양전지는 전술한 도 4에 도시한 태양전지에 비하여 생산성이 우수한 장점이 있다. 즉, 전술한 도 4에 도시한 태양전지는 제1 진성 반도체층(150) 및 제2 진성 반도체층(450)을 형성하기 위해서 증착 장비가 추가되고 공정이 복잡해져서 생산성이 떨어질 수 있지만, 도 5에 도시한 태양전지는 상기 저농도 도핑된 제2 반도체층(210)과 고농도 도핑된 제2 반도체층(220)을 하나의 챔버 내에서 연속공정으로 수행할 수 있고, 아울러 상기 저농도 도핑된 제3 반도체층(510)과 고농도 도핑된 제3 반도체층(520)을 하나의 챔버 내에서 연속공정으로 수행할 수 있기 때문에 별도의 증착 장비나 공정이 추가되지 않는 장점이 있다.
한편, 도 5에는 제2 반도체층(200)이 저농도 도핑된 제2 반도체층(210)과 고농도 도핑된 제2 반도체층(220)으로 이루어지고, 제3 반도체층(500)이 저농도 도핑된 제3 반도체층(510)과 고농도 도핑된 제3 반도체층(520)으로 이루어진 모습을 도시하였지만, 어느 하나의 반도체층 만이 저농도 도핑된 반도체층과 고농도 도핑된 반도체층으로 이루어질 수도 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도로서, 이는 제1 반도체층(100)과 제2 반도체층(200) 사이에 제1 진성 반도체층(150)이 추가로 형성됨과 더불어 제1 반도체층(100)와 제3 반도체층(500) 사이에 제2 진성 반도체층(450)이 추가로 형성된 것을 제외하고, 전술한 도 3에 도시한 태양전지와 동일하다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도로서, 이는 제2 반도체층(200)이 제1 반도체층(100)의 상면에 형성된 저농도 도핑된 제2 반도체층(210) 및 상기 저농도 도핑된 제2 반도체층(210) 상에 형성된 고농도 도핑된 제2 반도체층(220)으로 이루어지고, 제3 반도체층(500)이 제1 반도체층(100)의 하면에 형성된 저농도 도핑된 제3 반도체층(510) 및 상기 저농도 도핑된 제3 반도체층(510) 상에 형성된 고농도 도핑된 제3 반도체층(520)으로 이루어진 것을 제외하고 전술한 도 3에 도시한 태양전지와 동일하다.
이상과 같은 도 2 내지 도 7에 따른 태양전지는 기판형 태양전지와 박막형 태양전지가 조합된 태양전지에 관한 것이고, 후술하는 도 8 및 도 9에 따른 태양전지는 기판형 태양전지에 관한 것이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도로서, 도 8에서 알 수 있듯이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지는, 제1 반도체층(100), 제2 반도체층(200), 반사방지층(800), 제1 전극(400), 제3 반도체층(500), 및 제2 전극(700)을 포함하여 이루어진다.
상기 제1 반도체층(100)은 반도체 웨이퍼, 예로서 실리콘 웨이퍼로 이루어질 수 있으며, 구체적으로는, P형 실리콘 웨이퍼로 이루어질 수 있다.
도시하지는 않았지만, 상기 제1 반도체층(100)의 상면 또는 하면 중 적어도 하나의 표면에는 요철구조가 형성될 수 있다.
상기 제2 반도체층(200)은 상기 제1 반도체층(100)의 상면에 형성된다. 이와 같은 제2 반도체층(200)은 반도체 웨이퍼로 이루어질 수 있으며, 특히, P형 실리콘 웨이퍼에 N형 도펀트를 도핑함으로써, 상기 N형 도펀트가 도핑된 N층이 제2 반도체층(200)을 구성할 수 있다. 상기 제2 반도체층(200)의 표면에도 요철구조가 형성될 수 있다.
상기 반사방지층(800)은 상기 제2 반도체층(200) 상에 형성된다. 상기 반사방지층(800)은 SiNx 등의 박막층으로 형성될 수 있다.
상기 제1 전극(400)은 상기 제2 반도체층(200)과 전기적으로 연결되도록 형성되며, 구체적으로는, 상기 반사방지층(800)의 위쪽에서부터 상기 반사방지층(800)을 뚫고 상기 제2 반도체층(200)까지 연장되어 있다.
이와 같은 제1 전극(400)의 구체적인 구성은 전술한 도 2에 도시한 태양전지에서와 동일하므로 반복설명은 생략하기로 한다.
상기 제3 반도체층(500)은 상기 제1 반도체층(100)의 하면에 형성된다. 이와 같은 제3 반도체층(500)은 반도체 웨이퍼로 이루어질 수 있으며, 특히, P형 실리콘 웨이퍼에 P형 도펀트를 도핑함으로써, 상기 P형 도펀트가 도핑된 P+층이 제3 반도체층(500)을 구성할 수 있다. 상기 제3 반도체층(500)의 표면에도 요철구조가 형성될 수 있다.
상기 제2 전극(700)은 상기 제3 반도체층(500)의 하면에 형성되어 있다.
상기 제2 전극(700)은 태양전지의 맨 후면(後面)에 형성되기 때문에 도시된 바와 같이 상기 제3 반도체층(500)의 하면 전체에 형성될 수도 있지만, 전술한 도 2에서와 같이 제3 금속층(710) 및 제4 금속층(720)의 조합으로 이루어질 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 개략적인 단면도로서, 이는 제1 전극(400)의 구조가 변경된 것을 제외하고 전술한 도 8에 따른 태양전지와 동일하다.
도 9에 따른 태양전지에 따르면, 제1 전극(400)의 구조가 도 3에 도시한 태양전지에서와 동일하다.
도 10a 내지 도 10h는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 도시한 개략적인 공정 단면도로서, 이는 전술한 도 2에 도시한 태양전지의 제조방법에 관한 것이다.
우선, 도 10a에서 알 수 있듯이, 반도체 웨이퍼로 이루어진 제1 반도체층(100)의 상면에 제2 반도체층(200)을 형성한다.
상기 제1 반도체층(100)은 N형 실리콘 웨이퍼로 이루어질 수 있다.
도시하지는 않았지만, 상기 제1 반도체층(100)의 상면 또는 하면 중 적어도 하나의 표면에 요철구조를 형성하기 위해서, 상기 제2 반도체층(200)을 형성하는 공정 이전에 텍스쳐 가공공정을 수행할 수 있다. 상기 텍스쳐 가공공정은 반응성 이온 에칭법(Reactive Ion etching: RIE)으로 이루어질 수도 있고, 습식 에칭법으로 이루어질 수도 있다.
상기 제2 반도체층(200)을 형성하는 공정은, 상기 제1 반도체층(100) 상에 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여 P형 반도체층, 예로서 P형 비정질 실리콘층을 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 제2 반도체층(200)을 형성하는 공정 이전에 상기 제1 반도체층(100) 상에 제1 진성 반도체층을 형성할 수 있다. 상기 제1 진성 반도체층은 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여 I(Intrinsic)형 비정질 실리콘층을 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제2 반도체층(200)을 형성하는 공정은 상기 제1 반도체층(100) 상에 저농도 도핑된 제2 반도체층(210)을 형성하고, 상기 저농도 도핑된 제2 반도체층(210) 상에 고농도 도핑된 제2 반도체층(220)을 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다.
상기 저농도 도핑된 제2 반도체층(210)과 고농도 도핑된 제2 반도체층(220)은 하나의 챔버 내에서 연속공정으로 수행할 수 있다. 즉, 하나의 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 챔버 내에서 붕소(B)와 같은 3족 원소의 도펀트 가스의 투입량을 조절하면서 상기 저농도 도핑된 P형의 제2 반도체층(210)과 고농도 도핑된 P형의 제2 반도체층(220)을 연속하여 형성할 수 있다.
다음, 도 10b에서 알 수 있듯이, 상기 제2 반도체층(200) 상에 제1 투명도전층(300)을 형성한다.
상기 제1 투명도전층(300)을 형성하는 공정은 스퍼터링 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여 ITO(Indium Tin Oxide), ZnOH, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F 등과 같은 투명한 도전물질층을 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다.
다음, 도 10c에서 알 수 있듯이, 상기 제1 투명도전층(300) 상에 제1 금속층(410)을 패턴 형성한다.
상기 제1 금속층(410)은 소정 패턴의 제1 마스크(910)를 이용한 스퍼터링 공정으로 패턴 형성한다.
다음, 도 10d에서 알 수 있듯이, 상기 제1 금속층(410) 상에 제2 금속층(420)을 패턴 형성하여, 제1 금속층(410)과 제2 금속층(420)으로 이루어진 제1 전극(400)을 형성한다.
상기 제2 금속층(420)은 상기 제1 금속층(410)의 패턴 형성 공정과 동일한 공정, 즉, 상기 제1 마스크(910)를 이용한 스퍼터링 공정으로 패턴 형성할 수 있으며, 그에 따라, 상기 제1 금속층(410)과 제2 금속층(420)은 동일한 패턴으로 형성될 수 있다. 특히, 상기 제1 금속층(410)과 상기 제2 금속층(420)은 동일한 제1 마스크를 이용하여 연속 공정으로 패턴 형성할 수 있다.
상기 제1 금속층(410)과 제2 금속층(420)의 두께 및 재료 등은 전술한 도 2와 동일하므로 반복설명은 생략하기로 한다.
다음, 도 10e에서 알 수 있듯이, 상기 제1 반도체층(100)의 하면에 제3 반도체층(500)을 형성한다.
상기 제3 반도체층(500)을 형성하는 공정은, 상기 제1 반도체층(100) 상에 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여 N형 반도체층, 예로서 N형 비정질 실리콘층을 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다.
다음, 도 10f에서 알 수 있듯이, 상기 제3 반도체층(500) 상에 제2 투명도전층(600)을 형성한다.
상기 제2 투명도전층(600)을 형성하는 공정은 스퍼터링 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여 ITO(Indium Tin Oxide), ZnOH, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F 등과 같은 투명한 도전물질층을 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다.
다음, 도 10g에서 알 수 있듯이, 상기 제2 투명도전층(600) 상에 제3 금속층(710)을 패턴 형성한다.
상기 제3 금속층(710)은 소정 패턴의 제2 마스크(920)를 이용한 스퍼터링 공정으로 패턴 형성한다.
다음, 도 10h에서 알 수 있듯이, 상기 제3 금속층(710) 상에 제4 금속층(720)을 패턴 형성하여, 제3 금속층(710)과 제4 금속층(720)으로 이루어진 제2 전극(700)을 형성한다.
상기 제4 금속층(720)은 상기 제3 금속층(710)의 패턴 형성 공정과 동일한 공정, 즉, 상기 제2 마스크(920)를 이용한 스퍼터링 공정으로 패턴 형성할 수 있으며, 그에 따라, 상기 제3 금속층(710)과 제4 금속층(720)은 동일한 패턴으로 형성될 수 있다. 특히, 상기 제3 금속층(710)과 상기 제4 금속층(720)은 동일한 제2 마스크를 이용하여 연속 공정으로 패턴 형성할 수 있다.
상기 제3 금속층(710)과 제4 금속층(720)의 두께 및 재료 등은 전술한 도 2와 동일하므로 반복설명은 생략하기로 한다.
도 11a 내지 도 11h는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 도시한 개략적인 공정 단면도로서, 이는 전술한 도 3에 도시한 태양전지의 제조방법에 관한 것이다. 전술한 실시예와 반복되는 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
우선, 도 11a에서 알 수 있듯이, 반도체 웨이퍼로 이루어진 제1 반도체층(100)의 상면에 제2 반도체층(200)을 형성한다.
상기 제2 반도체층(200)을 형성하는 공정 이전에 상기 제1 반도체층(100) 상에 제1 진성 반도체층을 형성할 수 있다.
또한, 상기 제2 반도체층(200)을 형성하는 공정은 상기 제1 반도체층(100) 상에 저농도 도핑된 제2 반도체층(210)을 형성하고, 상기 저농도 도핑된 제2 반도체층(210) 상에 고농도 도핑된 제2 반도체층(220)을 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다.
다음, 도 11b에서 알 수 있듯이, 상기 제2 반도체층(200) 상에 제1 투명도전층(300)을 형성한다.
다음, 도 11c에서 알 수 있듯이, 상기 제1 투명도전층(300) 상에 제1 금속층(410)을 패턴 형성한다.
상기 제1 금속층(410)은 소정 패턴의 제1 마스크(910)를 이용한 스퍼터링 공정으로 패턴 형성한다.
다음, 도 11d에서 알 수 있듯이, 상기 제1 금속층(410) 상에 제2 금속층(420)을 패턴 형성하여, 제1 금속층(410)과 제2 금속층(420)으로 이루어진 제1 전극(400)을 형성한다.
상기 제2 금속층(420)은 상기 제1 금속층(410)의 패턴 형성 공정과 상이한 공정, 구체적으로는, 도금공정, 특히, 무전해 도금공정으로 패턴 형성할 수 있으며, 그에 따라, 상기 제1 금속층(410)의 상면 및 측면을 덮도록 상기 제2 금속층(420)이 패턴 형성될 수 있다.
다음, 도 11e에서 알 수 있듯이, 상기 제1 반도체층(100)의 하면에 제3 반도체층(500)을 형성한다.
다음, 도 11f에서 알 수 있듯이, 상기 제3 반도체층(500) 상에 제2 투명도전층(600)을 형성한다.
다음, 도 11g에서 알 수 있듯이, 상기 제2 투명도전층(600) 상에 제3 금속층(710)을 패턴 형성한다.
상기 제3 금속층(710)은 소정 패턴의 제2 마스크(920)를 이용한 스퍼터링 공정으로 패턴 형성한다.
다음, 도 11h에서 알 수 있듯이, 상기 제3 금속층(710) 상에 제4 금속층(720)을 패턴 형성하여, 제3 금속층(710)과 제4 금속층(720)으로 이루어진 제2 전극(700)을 형성한다.
상기 제4 금속층(720)은 상기 제3 금속층(710)의 패턴 형성 공정과 상이한 공정, 구체적으로는, 도금공정, 특히, 무전해 도금공정으로 패턴 형성할 수 있으며, 그에 따라, 상기 제3 금속층(710)의 하면 및 측면을 덮도록 상기 제4 금속층(720)이 패턴 형성될 수 있다.
이상은 제1 반도체층(100)의 상면에 제2 반도체층(200), 제1 투명도전층(300) 및 제1 전극(400)을 차례로 형성하고, 그 후에 상기 제1 반도체층(100)의 하면에 제3 반도체층(500), 제2 투명도전층(600) 및 제2 전극(7000)을 차례로 형성한 공정의 예에 대해서 설명하였지만, 본 발명에 따른 태양전지의 제조방법은 상기 공정을 다양하게 변경하는 경우도 포함한다.
예로서, 본 발명은 제1 반도체층(100)의 상면에 제2 반도체층(200)을 형성하고 제1 반도체층(100)의 하면에 제3 반도체층(500)을 형성한 후, 그 후, 제2 반도체층(200) 상에 제1 투명도전층(300)을 형성하고 상기 제3 반도체층(500) 상에 제2 투명도전층(600)을 형성한 후, 그 후, 상기 제1 투명도전층(300) 상에 제1 전극(400)을 형성하고 상기 제2 투명도전층(600) 상에 제2 전극(700)을 형성하는 경우도 포함한다.
도 12a 내지 도 12f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 도시한 개략적인 공정 단면도로서, 이는 전술한 도 8에 도시한 태양전지의 제조방법에 관한 것이다.
우선, 도 12a에서 알 수 있듯이, 제1 반도체층(100)의 상면에 제2 반도체층(200)을 형성한다.
상기 제1 반도체층(100)의 상면에 제2 반도체층(200)을 형성하는 공정은, 반도체 웨이퍼, 예로서 P형 실리콘 웨이퍼의 상면에 도펀트, 예로서 N형 도펀트를 도핑하는 공정으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 도펀트가 도핑되지 않은 영역이 제1 반도체층(100)을 구성하고 도펀트가 도핑된 영역이 제2 반도체층(200)을 구성한다.
한편, 상기 도펀트를 도핑하는 공정 이전에 상기 반도체 웨이퍼의 일면에 대한 텍스처 공정을 수행할 수 있다. 상기 텍스처 공정은 반응성 이온 에칭법(Reactive Ion Etching:RIE)을 이용하여 수행할 수 있다.
다음, 도 12b에서 알 수 있듯이, 상기 제2 반도체층(200) 상에 반사방지층(800)을 형성한다.
상기 반사방지층(800)은 SiNx 등의 박막층을 PECVD법으로 형성할 수 있다.
다음, 도 12c에서 알 수 있듯이, 상기 반사방지층(800) 상에 제1 금속층(410)을 패턴 형성한다.
상기 제1 금속층(410)은 소정 패턴의 제1 마스크(910)를 이용한 스퍼터링 공정으로 패턴 형성한다.
다음, 도 12d에서 알 수 있듯이, 상기 제1 금속층(410) 상에 제2 금속층(420)을 패턴 형성하여, 제1 금속층(410)과 제2 금속층(420)으로 이루어진 제1 전극(400)을 형성한다.
상기 제2 금속층(420)은 상기 제1 금속층(410)의 패턴 형성 공정과 동일한 공정, 즉, 상기 제1 마스크(910)를 이용한 스퍼터링 공정으로 패턴 형성할 수 있으며, 그에 따라, 상기 제1 금속층(410)과 제2 금속층(420)은 동일한 패턴으로 형성될 수 있다. 특히, 상기 제1 금속층(410)과 상기 제2 금속층(420)은 동일한 제1 마스크를 이용하여 연속 공정으로 패턴 형성할 수 있다.
상기 제1 금속층(410)과 제2 금속층(420)의 두께 및 재료 등은 전술한 바와 동일하다.
다음, 도 12e에서 알 수 있듯이, 상기 제1 반도체층(100)의 하면에 제2 전극(700)을 형성한다.
상기 제2 전극(700)은 Al과 같은 도펀트로 기능할 수 있는 금속을 이용하여 형성한다.
다음, 도 12f에서 알 수 있듯이, 고온에서 열처리(firing)를 수행한다.
상기와 같이 고온에서 열처리를 수행하면, 상기 제1 전극(400)이 상기 반사방지층(800)을 뚫고 상기 제2 반도체층(200)까지 침투하고, 또한, 상기 제2 전극(700)은 상기 제1 반도체층(100)의 하면으로 침투하여 제3 반도체층(500), 예로서 P+층이 형성된다.
도 13a 내지 도 13f는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 도시한 개략적인 공정 단면도로서, 이는 전술한 도 9에 도시한 태양전지의 제조방법에 관한 것이다. 전술한 실시예와 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
우선, 도 13a에서 알 수 있듯이, 제1 반도체층(100)의 상면에 제2 반도체층(200)을 형성한다.
다음, 도 13b에서 알 수 있듯이, 상기 제2 반도체층(200) 상에 반사방지층(800)을 형성한다.
다음, 도 13c에서 알 수 있듯이, 상기 반사방지층(800) 상에 제1 금속층(410)을 패턴 형성한다.
상기 제1 금속층(410)은 소정 패턴의 제1 마스크(910)를 이용한 스퍼터링 공정으로 패턴 형성한다.
다음, 도 13d에서 알 수 있듯이, 상기 제1 금속층(410) 상에 제2 금속층(420)을 패턴 형성하여, 제1 금속층(410)과 제2 금속층(420)으로 이루어진 제1 전극(400)을 형성한다.
상기 제2 금속층(420)은 상기 제1 금속층(410)의 패턴 형성 공정과 상이한 공정, 구체적으로는, 도금공정, 특히, 무전해 도금공정으로 패턴 형성할 수 있으며, 그에 따라, 상기 제2 금속층(420)의 상면 및 측면을 덮도록 상기 제2 금속층(420)이 패턴 형성될 수 있다.
다음, 도 13e에서 알 수 있듯이, 상기 제1 반도체층(100)의 하면에 제2 전극(700)을 형성한다.
다음, 도 13f에서 알 수 있듯이, 고온에서 열처리(firing)를 수행한다. 그리하면, 상기 제1 전극(400)이 상기 반사방지층(800)을 뚫고 상기 제2 반도체층(200)까지 침투하고, 또한, 상기 제2 전극(700)은 상기 제1 반도체층(100)의 하면으로 침투하여 제3 반도체층(500), 예로서 P+층이 형성된다.
100: 제1 반도체층 150: 제1 진성 반도체층
200: 제2 반도체층 210: 저농도 도핑된 제2 반도체층
220: 고농도 도핑된 제2 반도체층 300: 제1 투명도전층
400: 제1 전극 410: 제1 금속층
420: 제2 금속층 450: 제2 진성 반도체층
500: 제3 반도체층 510: 저농도 도핑된 제3 반도체층
520: 고농도 도핑된 제3 반도체층 600: 제2 투명도전층
700: 제2 전극 710: 제3 금속층
720: 제4 금속층 800: 반사방지층
910: 제1 마스크 920: 제2 마스크

Claims (39)

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  19. 반도체 웨이퍼로 이루어진 제1 반도체층의 일면에 제2 반도체층을 형성하는 공정;
    상기 제2 반도체층 상에 제1 투명도전층을 형성하는 공정; 및
    상기 제1 투명도전층 상에 제1 전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고,
    이때, 상기 제1 전극을 형성하는 공정은, 소정의 패턴의 제1 마스크를 이용한 스퍼터링 공정으로 제1 금속층을 패턴 형성하는 공정 및 마스크 패턴 없이 도금공정으로 상기 제1 금속층 상에 제2 금속층을 패턴 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고,
    상기 제2 금속층은 상기 제1 금속층의 측면 및 상면 전체를 덮도록 형성하고,
    상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층은 서로 동일한 물질로 이루어지고 상기 제1 금속층의 결정구조는 상기 제2 금속층의 결정구조와 상이한 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
  20. 삭제
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  22. 제19항에 있어서,
    상기 제2 금속층을 패턴 형성하는 공정은 무전해 도금 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 제19항에 있어서,
    상기 제2 금속층과 상기 제1 금속층은 Cu, Al, Mo, 및 W으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
  27. 삭제
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  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 제19항에 있어서,
    상기 제1 반도체층의 타면에 제3 반도체층을 형성하는 공정;
    상기 제3 반도체층 상에 제2 투명도전층을 형성하는 공정; 및
    상기 제2 투명도전층 상에 제2 전극을 형성하는 공정을 추가로 포함하고,
    상기 제2 전극을 형성하는 공정은, 소정의 패턴의 제2 마스크를 이용한 스퍼터링 공정으로 제3 금속층을 패턴 형성하는 공정 및 상기 제3 금속층 상에 제4 금속층을 패턴 형성하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
  32. 삭제
  33. 삭제
  34. 반도체 웨이퍼의 일면에 도펀트를 도핑하여 제1 반도체층의 상면에 제2 반도체층을 형성하는 공정;
    상기 제2 반도체층 상에 반사방지층을 형성하는 공정;
    상기 반사방지층 상에 제1 전극을 형성하는 공정;
    상기 제1 반도체층의 타면에 제2 전극을 형성하는 공정; 및
    열처리를 수행하여, 상기 제1 전극이 상기 반사방지층을 뚫고 상기 제2 반도체층까지 침투되도록 함과 더불어 상기 제2 전극이 상기 제1 반도체층의 타면으로 침투하여 제3 반도체층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고,
    이때, 상기 제1 전극을 형성하는 공정은, 소정의 패턴의 제1 마스크를 이용한 스퍼터링 공정으로 제1 금속층을 패턴 형성하는 공정 및 마스크 패턴 없이 도금공정으로 상기 제1 금속층 상에 제2 금속층을 패턴 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고,
    상기 제2 금속층은 상기 제1 금속층의 측면 및 상면 전체를 덮도록 형성하고,
    상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층은 서로 동일한 물질로 이루어지고 상기 제1 금속층의 결정구조는 상기 제2 금속층의 결정구조와 상이한 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
  35. 삭제
  36. 삭제
  37. 제34항에 있어서,
    상기 제2 금속층을 패턴 형성하는 공정은 무전해 도금 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
  38. 삭제
  39. 삭제
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