KR101961521B1 - 태양 전지를 위한 에지리스 펄스 도금 및 금속 세정 방법 - Google Patents
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Abstract
태양 전지에 금속을 도금하기 위한 방법이 개시된다. 방법은 전기도금 조 내에서 제1 방향으로 제1 전류를 전도함으로써 태양 전지 에지들을 따라 금속을 도금하지 않고 태양 전지의 표면 상에만 금속 층을 도금하는 단계, 제2 방향으로 제2 전류를 전도함으로써 금속 층으로부터 금속을 방출하는 단계, 및 제1 방향으로 제3 전류를 전도함으로써 금속 층에 추가 금속을 도금하는 단계를 포함한다. 제1, 제2 및 제3 전류가 교호될 수 있다. 전기도금 공정에 후속하여, 초음파 세정 공정이 태양 전지 상에서 수행되어, 태양 전지의 표면 및 에지들을 따르는 임의의 초과 도금된 금속을 제거한다.
Description
본 명세서에 기술된 주제의 실시예는 일반적으로 태양 전지(solar cell)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 주제의 실시예는 태양 전지 구조물 및 제조 공정에 관한 것이다.
태양 전지는 태양 방사선을 전기 에너지로 변환시키기 위한 잘 알려진 장치이다. 태양 전지는 반도체 처리 기술을 사용하여 반도체 웨이퍼 상에 제조될 수 있다. 태양 전지는 P-형 및 N-형 확산 영역들을 포함한다. 태양 전지에 부딪치는 태양 방사선은 확산 영역들로 이동하는 전자들 및 정공들을 생성함으로써, 확산 영역들 사이에 전압차를 생성한다. 배면 접점(backside contact) 태양 전지에서, 확산 영역들 및 이들에 결합된 금속 접촉 핑거(finger)들 둘 다 태양 전지의 배면 상에 있다. 접촉 핑거들은 외부 전기 회로로 하여금 태양 전지에 결합되게 하고 태양 전지에 의해 급전되게 한다.
제조 동안 태양 전지에 금속을 도금하는 것을 개선하고 그로부터의 오염물들을 제거하기 위한 기법들은 이들이 표준 태양 전지 제조 공정의 본질적인 부분이므로 매우 유익하다. 그러한 개선된 기법들은 제조 단계들을 줄이고 전체 출력 수율을 증가시킬 수 있으며, 이는 전체 태양 전지 제조 시간을 감소시키고 더 적은 취급에 기인하여 이용 가능한 생산품 수율을 증가시킨다.
유사한 도면 부호가 도면 전체에 걸쳐 유사한 요소를 지칭하는 하기 도면과 관련하여 고려될 때, 상세한 설명 및 특허청구범위를 참조함으로써 주제의 더욱 완전한 이해가 얻어질 수 있다.
도 1 내지 도 5는 태양 전지를 위한 표준 전기도금 공정에 따른 태양 전지의 단면도.
도 6 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조되는 태양 전지의 단면도.
도 15 내지 도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조되는 태양 전지의 단면도.
도 20 내지 도 27은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조되는 태양 전지의 단면도.
도 28 내지 도 31은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조되는 태양 전지의 단면도.
도 32 내지 도 38은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조되는 태양 전지의 흐름도.
도 1 내지 도 5는 태양 전지를 위한 표준 전기도금 공정에 따른 태양 전지의 단면도.
도 6 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조되는 태양 전지의 단면도.
도 15 내지 도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조되는 태양 전지의 단면도.
도 20 내지 도 27은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조되는 태양 전지의 단면도.
도 28 내지 도 31은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조되는 태양 전지의 단면도.
도 32 내지 도 38은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조되는 태양 전지의 흐름도.
하기 상세한 설명은 사실상 단지 예시적인 것이며, 주제 또는 출원의 실시예 및 그러한 실시예의 사용을 제한하고자 의도되지 않는다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 단어 "예시적인"은 "예, 사례 또는 일례로서 제공하는"을 의미한다. 본 명세서에 예시적인 것으로 기술된 임의의 구현예는 다른 구현예들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 반드시 해석되는 것은 아니다. 또한, 전술한 기술분야, 배경기술, 간략한 요약 또는 하기 상세한 설명에서 제시되는 임의의 표현된 또는 암시된 이론에 의해 제한되고자 하는 의도는 없다.
또한, 본 발명의 실시예에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해, 구체적인 공정 흐름 작업들과 같은 다수의 구체적인 세부사항들이 기술된다. 본 발명의 실시예가 이들 특정 상세사항 없이도 실시될 수 있다는 것이 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 다른 경우에, 본 발명의 실시예들을 불필요하게 모호하게 하는 것을 회피하기 위하여, 잘 알려진 제조 기법들, 예컨대 리소그래픽, 에칭 기법들 및 표준 전기도금 기법들은 상세히 나타내어지지 않는다. 또한, 도면에 도시된 다양한 실시예들이 예시적인 표현이고, 반드시 축척대로 그려진 것은 아니라는 것이 이해될 것이다.
태양 전지 상에 금속 층을 도금하는 방법이 개시된다. 4 본 방법은 정상 동작 동안 태양을 향하도록 구성되는 전면(front side), 전면의 반대편인 배면(back side), 및 4개의 측부 에지(side edge)를 구비하는 태양 전지를 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 태양 전지의 규소 기판 상에 시드 금속 층을 제공하는 단계, 태양 전지 상에 제1 금속 층을 도금하는 단계 - 제1 금속 층을 도금하는 단계는 조(bath) 내의 금속을 사용하여 시드 금속 층을 통해 제1 전류를 전도함으로써 달성되며 제1 전류의 전도는 제1 방향으로, 제1 전압에서 그리고 제1 시간에 수행됨 - 를 포함한다. 방법은 또한 제2 방향으로, 제2 전압에서 그리고 제2 시간에 태양 전지를 통해 제2 전류를 전도함으로써 제1 금속 층으로부터 금속을 방출하는 단계를 포함한다. 제1 금속 층으로부터 금속을 방출하는 단계에 후속하여, 방법은 제1 방향으로, 제3 시간 동안, 제3 전압에서 제3 전류를 전도함으로써 제1 금속 층 상에 추가 금속을 도금하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 최종 태양 전지는 태양 전지의 배면 상에 이어지는 그러나 측부 에지들을 따라서는 이어지지 않는 상호맞물린(interdigitated) 금속 접촉 핑거들을 갖는 태양 전지 상에 도금된 금속을 포함한다. 다른 실시예에서, 태양 전지 상에 금속을 도금하는 단계는 태양 전지의 전면 상에 이어지는 그러나 측부 에지들을 따라서는 이어지지 않는 상호맞물린 금속 접촉 핑거들을 도금하는 단계를 포함한다.
태양 전지 상에 금속 층을 도금하는 다른 방법이 개시된다. 본 방법은 정상 동작 동안 태양을 향하도록 구성되는 전면, 전면의 반대편인 배면, 및 4개의 측부 에지를 구비하는 태양 전지를 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 태양 전지의 규소 기판 상에 시드 금속 층을 제공하는 단계, 태양 전지 상에 제1 금속 층을 도금하는 단계 - 제1 금속 층을 도금하는 단계는 조 내의 금속을 사용하여 시드 금속 층을 통해 제1 전류를 전도함으로써 달성되며 제1 전류의 전도는 제1 방향으로, 제1 전압에서 그리고 제1 시간에 수행됨 - 를 포함한다. 방법은 또한 제2 방향으로, 제2 전압에서, 그리고 제2 시간에 태양 전지를 통해 제2 전류를 전도함으로써 태양 전지의 적어도 하나의 측부 에지 또는 에지로부터 금속을 불균일하게 제거하는 단계 - 제2 전류는 제1 전류의 반대 극성에 있을 수 있고, 제2 시간은 제1 시간보다 짧으며, 제2 전압은 제1 전압보다 최대 3배 큼 - 를 포함한다. 도금 및 방출 작업들은 도금 공정, 및 후속하는 제1 금속 층으로부터 금속을 방출하는 것을 통해 교호될 수 있다. 방법은 제1 방향으로, 제3 시간 동안, 제3 전압에서 제3 전류를 전도함으로써 제1 금속 층 상에 추가 금속을 도금하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
태양 전지 상에 금속 층을 도금하는 또 다른 방법이 개시된다. 본 방법은 정상 동작 동안 태양을 향하도록 구성되는 전면, 전면의 반대편인 배면, 및 4개의 측부 에지를 구비하는 태양 전지를 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 태양 전지의 규소 기판 상에 시드 금속 층을 제공하는 단계, 태양 전지 상에 제1 금속 층을 도금하는 단계 - 제1 금속 층을 도금하는 단계는 조 내의 금속을 사용하여 시드 금속 층을 통해 제1 전류를 전도함으로써 달성되며 제1 전류의 전도는 제1 방향으로, 제1 전압에서 그리고 제1 시간에 수행됨 - 를 포함한다. 방법은 제2 방향으로, 제2 전압에서 그리고 제2 시간에 태양 전지를 통해 제2 전류를 전도함으로써 시드 금속 층으로부터 금속들을 제거하지 않고 태양 전지의 영역들로부터 금속들을 불균형하게 제거하는 단계를 포함한다. 제1 금속 층으로부터 금속을 방출하는 단계에 후속하여, 방법은 제1 방향으로, 제3 시간 동안, 제3 전압에서 제3 전류를 전도함으로써 제1 금속 층 상에 추가 금속을 도금하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
태양 전지 상에 금속 층을 도금하는 또 다른 방법이 개시된다. 방법은 정상 동작 동안 태양을 향하도록 구성되는 전면, 전면의 반대편인 배면, 및 4개의 측부 에지를 구비하는 태양 전지를 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 태양 전지의 규소 기판 상에 시드 금속 층을 제공하는 단계, 1 마이크로미터 미만의 두께로 태양 전지의 적어도 하나의 측부 에지를 따라 제1 금속 층을 도금하는 것을 포함하는 태양 전지 상에 제1 금속 층을 도금하는 단계 - 제1 금속 층을 도금하는 단계는 조 내의 금속을 사용하여 시드 금속 층을 통해 제1 전류를 전도함으로써 달성되며 제1 전류의 전도는 제1 방향으로, 제1 전압에서 그리고 제1 시간에 수행됨 - 를 포함한다. 방법은 제2 방향으로, 제2 전압에서 그리고 제2 시간에 태양 전지를 통해 제2 전류를 전도함으로써 태양 전지의 측부 에지들을 포함하는 제1 금속 층으로부터 금속을 방출하는 단계를 포함한다. 제1 금속 층으로부터 금속을 방출하는 단계에 후속하여, 방법은 제1 방향으로, 제3 시간 동안, 제3 전압에서 제3 전류를 전도함으로써 제1 금속 층 상에 추가 금속을 도금하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
태양 전지 상에 금속 층을 도금하는 다른 방법이 개시된다. 본 방법은 정상 동작 동안 태양을 향하도록 구성되는 전면, 전면의 반대편인 배면, 및 4개의 측부 에지를 구비하는 태양 전지를 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 규소 기판 상에 시드 금속 층을 갖는 태양 전지를 제공하는 단계, 및 전기도금 조를 제조하는 단계 - 전기도금 조는 전해질 용액, 전기도금 조 내에 침지되는 제1 금속 상호접속부 및 제2 금속 상호접속부로 구성됨 - 를 포함한다. 방법은 제1 금속 상호접속부 및 제2 금속 상호접속부를 연결하는 단계, 및 제1 금속 상호접속부 및 제2 금속 상호접속부로 하여금 정류기에 결합되게 하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 제1 금속 상호접속부에 제1 금속을 연결하는 단계, 제2 금속 상호접속부에 태양 전지를 연결하는 단계, 태양 전지 상에 제1 금속 층을 도금하는 단계 - 제1 금속 층을 도금하는 단계는 전기도금 조 내의 제1 금속을 사용하여 시드 금속 층을 통해 제1 전류를 전도함으로써 달성되며 제1 전류의 전도는 제1 방향으로, 제1 전압에서 그리고 제1 시간 동안 수행됨 - 를 포함한다. 방법은 또한 제2 방향으로, 제2 전압에서 그리고 제2 시간에 태양 전지를 통해 제2 전류를 전도함으로써 제1 금속 층으로부터 금속을 방출하는 단계를 포함한다. 제1 금속 층으로부터 금속을 방출하는 단계에 후속하여, 방법은 제1 방향으로, 제3 시간 동안, 제3 전압에서 제3 전류를 전도함으로써 제1 금속 층 상에 추가 금속을 도금하는 단계, 및 제1 금속 상호접속부로부터 제1 금속을 연결해제하고 후속적으로 제2 금속이 제1 금속 상호접속부에 연결될 수 있는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 제1 금속 층을 통해 제1 전류를 전도함으로써 태양 전지 상에 제2 금속 층을 도금하는 단계 - 제1 전류의 전도는 제1 방향으로, 제1 전압에서 그리고 제1 시간 동안 수행됨 - 를 포함한다. 방법은 제2 방향으로, 제2 전압에서 그리고 제2 시간에 태양 전지를 통해 제2 전류를 전도함으로써 제2 금속 층으로부터 금속을 방출하는 단계를 포함한다. 제2 금속 층으로부터 금속을 방출하는 단계에 후속하여, 제1 방향으로, 제3 시간 동안, 제3 전압에서 제3 전류를 전도함으로써 제2 금속 층 상에 추가 금속을 도금하는 단계. 전술한 바와 유사하게, 최종 태양 전지는 태양 전지의 배면 상에 이어지는 그러나 측부 에지들을 따라서는 이어지지 않는 상호맞물린 금속 접촉 핑거들을 갖는 태양 전지 상에 도금된 금속을 포함한다. 다른 실시예에서, 태양 전지 상에 금속을 도금하는 단계는 태양 전지의 전면 상에 이어지는 그러나 측부 에지들을 따라서는 이어지지 않는 상호맞물린 금속 접촉 핑거들을 도금하는 단계를 포함한다. 또한, 또 다른 실시예에서, 태양 전지에 제1 금속 층 및 제2 금속 층을 도금하는 단계는, 구리, 주석, 알루미늄, 은, 금, 크롬, 철, 니켈, 아연, 루테늄, 팔라듐 또는 백금과 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 제1 금속 및 제2 금속을 도금하는 단계를 포함할 수 있다.
태양 전지 상에 금속 층을 도금하는 또 다른 방법이 개시된다. 본 방법은 정상 동작 동안 태양을 향하도록 구성되는 전면, 전면의 반대편인 배면, 및 4개의 측부 에지를 구비하는 태양 전지를 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 태양 전지의 규소 기판 상에 시드 금속 층을 침착하는 단계, 및 태양 전지의 시드 금속 층을 통해 전류를 전도함으로써 태양 전지 상에 제1 금속 층을 도금하는 단계를 포함한다. 방법은 후속적으로 초음파 세정 공정을 수행하여, 태양 전지 상에 제1 금속 층을 도금하는 단계로부터 초래되는 초과 도금된 금속들을 적어도 하나의 측부 에지로부터 제거하는 단계를 추가로 포함한다. 다른 실시예에서, 시드 금속 층을 침착하는 단계는 구리, 주석, 텅스텐, 티타늄, 티타늄 텅스텐, 은, 금, 질화 티타늄, 질화 탄탈룸, 루테늄 또는 백금과 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 금속을 침착하는 단계를 대신 포함할 수 있다.
태양 전지 상에 금속 층을 도금하는 또 다른 방법이 개시된다. 본 방법은 정상 동작 동안 태양을 향하도록 구성되는 전면, 전면의 반대편인 배면, 및 4개의 측부 에지를 구비하는 태양 전지를 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 태양 전지의 규소 기판 상에 물리증착(PVD) 공정을 사용하여 시드 금속 층을 침착하는 단계, 및 초음파 세정 공정을 수행하여 태양 전지의 적어도 하나의 측부 에지로부터 초과 금속들을 제거하는 단계를 포함한다. 방법은 태양 전지의 시드 금속 층을 통해 전류를 전도함으로써 태양 전지 상에 제1 금속 층을 후속적으로 도금하는 단계, 제1 금속 층을 통해 전류를 전도함으로써 태양 전지 상에 제2 금속 층을 도금하는 단계, 및 초음파 세정 공정을 수행하여, 태양 전지 상에 제1 금속 층을 도금하는 단계로부터 초래되는 초과 도금된 금속들을 적어도 하나의 측부 에지로부터 제거하는 단계를 추가로 포함한다. 다른 실시예에서, 시드 금속 층을 침착하는 단계는 태양 전지의 규소 기판 상에 패턴-인쇄 침착 공정을 사용하여 시드 금속 층을 침착하는 단계를 포함할 수 있다.
태양 전지 상에 금속 층을 도금하는 다른 방법이 개시된다. 본 방법은 정상 동작 동안 태양을 향하도록 구성되는 전면, 전면의 반대편인 배면, 및 4개의 측부 에지를 구비하는 태양 전지를 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 초음파 매체, 초음파 매체를 수용하는 인클로저 및 초음파 발생기를 포함하는 초음파 장치를 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 태양 전지의 규소 기판 상에 시드 층을 침착하는 단계, 및 태양 전지의 시드 금속 층을 통해 전류를 전도함으로써 태양 전지 상에 제1 금속 층을 도금하는 단계를 포함한다. 방법은 초음파 매체 내에 태양 전지를 침지하는 것, 및 초음파 발생기를 사용하여 초음파 매체를 진동시켜, 태양 전지의 적어도 하나의 측부 에지 상에 부착되는 초과 도금된 금속들을 제거하는 것을 포함하는 초음파 세정 공정을 후속적으로 수행하는 단계를 추가로 포함한다.
태양 전지 상에 금속 층을 도금하는 또 다른 방법이 개시된다. 본 방법은 정상 동작 동안 태양을 향하도록 구성되는 전면, 전면의 반대편인 배면, 및 4개의 측부 에지를 구비하는 태양 전지를 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 초음파 매체, 초음파 매체를 수용하는 인클로저 및 초음파 발생기를 포함하는 초음파 장치를 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 태양 전지의 규소 기판 상에 시드 층을 침착하는 단계, 및 태양 전지의 시드 금속 층을 통해 전류를 전도함으로써 태양 전지 상에 제1 금속 층을 도금하는 단계를 포함한다. 방법은 초음파 매체 내에 태양 전지를 침지하는 것, 및 초음파 발생기를 사용하여 20 내지 400 킬로헤르츠의 주파수 범위 내에서 초음파 매체를 진동시켜, 태양 전지의 적어도 하나의 측부 에지 상에 부착되는 초과 도금된 금속들을 제거하는 것을 포함하는 초음파 세정 공정을 후속적으로 수행하는 단계를 추가로 포함한다.
태양 전지 상에 금속 층을 도금하는 또 다른 방법이 개시된다. 본 방법은 정상 동작 동안 태양을 향하도록 구성되는 전면, 전면의 반대편인 배면, 및 4개의 측부 에지를 구비하는 태양 전지를 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 태양 전지의 규소 기판 상에 시드 금속 층을 침착하는 단계, 태양 전지 상에 제1 금속 층을 도금하는 단계 - 제1 금속 층을 도금하는 단계는 조 내의 금속을 사용하여 태양 전지의 시드 금속 층을 통해 제1 전류를 전도함으로써 달성되며 제1 전류의 전도는 제1 방향으로, 제1 전압에서 그리고 제1 시간 동안 수행됨 - 를 포함한다. 방법은 또한 제2 방향으로, 제2 전압에서 그리고 제2 시간에 태양 전지를 통해 제2 전류를 전도함으로써 제1 금속 층으로부터 금속을 방출하는 단계를 포함한다. 제1 금속 층으로부터 금속을 방출하는 단계에 후속하여, 제1 방향으로, 제3 시간 동안, 제3 전압에서 제3 전류를 전도함으로써 제1 금속 층 상에 추가 금속을 도금하는 단계, 및 초음파 세정 공정을 수행하여, 태양 전지 상에 제1 금속 층을 도금하는 단계로부터 초래되는 초과 도금된 금속들을 적어도 하나의 측부 에지로부터 제거하는 단계.
태양 전지 상에 금속 층을 도금하는 다른 방법이 개시된다. 본 방법은 정상 동작 동안 태양을 향하도록 구성되는 전면, 전면의 반대편인 배면, 및 4개의 측부 에지를 구비하는 태양 전지를 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 태양 전지의 규소 기판 상에 시드 금속 층을 침착하는 단계, 및 전해질 용액, 전기도금 조 내에 침지되며 정류기에 결합되는 제1 금속 상호접속부 및 제2 금속 상호접속부를 포함하는 전기도금 조를 준비하는 단계를 포함한다. 방법은 제1 금속 상호접속부에 제1 금속을 연결하는 단계, 제2 금속 상호접속부에 태양 전지를 연결하는 단계, 태양 전지 상에 제1 금속 층을 도금하는 단계 - 제1 금속 층을 도금하는 단계는 태양 전지의 시드 금속 층을 통해 제1 전류를 전도함으로써 달성되며 제1 전류의 전도는 제1 방향으로, 제1 전압에서 그리고 제1 시간 동안 수행됨 - 를 포함한다. 방법은 또한 제2 방향으로, 제2 전압에서 그리고 제2 시간에 태양 전지를 통해 제2 전류를 전도함으로써 제1 금속 층으로부터 금속을 방출하는 단계를 포함한다. 제1 금속 층으로부터 금속을 방출하는 단계에 후속하여, 제1 방향으로, 제3 시간 동안, 제3 전압에서 제3 전류를 전도함으로써 제1 금속 층 상에 추가 금속을 도금하는 단계. 방법은 제1 금속 상호접속부로부터 제1 금속을 연결해제하는 단계 및 후속적으로 제1 금속 상호접속부에 제2 금속을 연결하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 태양 전지 상에 제2 금속 층을 도금하는 단계 - 태양 전지는 규소 기판 상의 시드 금속 층 위에 제1 금속 층을 포함하고, 태양 전지의 제1 금속 층을 통해 제1 전류를 전도함으로써 제2 금속 층을 도금하는 단계를 포함하며, 제1 전류는 제1 방향으로, 제1 전압에서 그리고 제1 시간 동안 전도됨 - 를 포함한다. 방법은 제2 방향으로, 제2 전압에서 그리고 제2 시간에 태양 전지를 통해 제2 전류를 전도함으로써 제2 금속 층으로부터 금속을 방출하는 단계를 포함한다. 제2 금속 층으로부터 금속을 방출하는 단계에 후속하여, 제1 방향으로, 제3 시간 동안, 제3 전압에서 제3 전류를 전도함으로써 제2 금속 층 상에 추가 금속을 도금하는 단계, 및 초음파 세정 공정을 수행하여, 태양 전지 상에 제1 금속 층 및 제2 금속 층을 도금하는 단계로부터 초래되는 초과 도금된 금속들을 적어도 하나의 측부 에지로부터 제거하는 단계.
도 1 및 도 2는 제1 금속(172) 및 전계(160)의 사용을 포함하는 태양 전지(100) 상에 금속을 도금하기 위한 표준 공정 내의 작업들을 예시한다. 태양 전지(100)는 정상 동작 동안 태양을 향하도록 구성되는 전면 및 전면의 반대편인 배면을 구비할 수 있다. 표준 공정에서, 디바이스 측부, 또는 이 경우에 태양 전지 에지들을 따라 노출된 영역들을 포함하는 배면(108)은 금속(130, 132, 134)으로 도금될 수 있다. 일반적으로 에지들을 따라 금속을 도금하는 것은 그것이 에지들을 따라 금속 링을 생성하기 때문에 바람직하지 않을 수 있다. 이러한 금속 링은 일반적으로 미관 불량으로 여겨지므로 복수의 태양 전지로 구성되는 태양 모듈의 최종 제품의 판매 시에 만족스럽지 않을 수 있다. 제조 공정 동안, 에지를 따르는 초과 금속은 그리퍼(gripper)들이 도구 세트들 내에서 사용되는 경우와 같이, 또한 오염을 일으킬 수 있다. 그리퍼가, 금속 링을 갖는 태양 전지 또는 일반적으로 실리콘 웨이퍼를 이동시킨 후에 재사용되는 경우, 그리퍼는 금속 오염에 민감한 상류 공정들에서 다른 제품들을 오염시킬 수 있으며, 이는 전체 전기 수율 생산량을 감소시킨다. 예로서, 웨이퍼 상에 도금된 금속이 구리라고 가정하면, 구리는 태양 모듈의 제조 시에 사용되는 봉지재(encapsulant)와 상호작용할 수 있으므로, 시간이 지남에 따라 갈색으로 변하거나 변색되게 된다. 이러한 갈변 또는 변색은 최종 태양 모듈의 전체 시각적 품질 및 외관에 영향을 줄 수 있으므로 바람직하지 않을 수 있다. 금속 링은 또한 태양 모듈에서의 단락의 원인일 수 있는데, 그 이유는 구리가 에지를 박리하고 다른 태양 전지로 또는 태양 모듈의 동일한 태양 전지 내에서 이동할 수 있기 때문이다. 박리 부분이 디바이스 상의 양의 영역과 음의 영역 사이에서 떨어지는 경우, 그것은 통과할 전류에 접합(junction)을 제공할 수 있다. 이러한 접합은 양의 영역과 음의 영역 사이에 전기 단락을 생성할 수 있다. 전기 단락은 태양 모듈에 해로울 수 있는데, 이는 그것의 전체 효율을 떨어뜨리거나 그것이 전체적으로 제대로 작동하지 않게 하기 때문이다.
일반적으로, 구리 도금 동안, 태양 전지의 전면(106) 또는 배면(108)일 수 있는 태양 전지의 면 상에 구리를 도금하는 것만이 바람직할 수 있다. 그러나, 사실상 빗나간 도금이 태양 전지 상에서 발생한다. 이 에지 도금의 주요 원인은 용액 내의 전계가 태양 전지 에지에서 대개 있는 흔한 상태로부터 나온다. 이는 전류로 하여금 태양 전지의 에지 상을 통과하게 하는 태양 전지 에지에서의 손상 영역들에 기인될 수 있다. 태양 전지 에지를 따라 구리 또는 다른 이러한 금속을 남기는 것을 회피하기 위하여, 태양 전지의 에지가 도금 동안 용액으로부터 전기적으로 격리되어야 하거나, 에지 상에 도금된 구리가 제거될 필요가 있을 수 있다. 태양 전지의 에지들을 따른 도금 금속의 영향을 완화시키기 위한 여러 표준 해결책들은 도 3 내지 도 5에 관련하여 하기에 설명된다.
도 3, 도 4 및 도 5를 참조하면, 태양 전지(100)에 금속을 도금하는 표준 방법들이 도시된다. 전기도금 동안 태양 전지(100) 에지들을 따르는 금속의 성장을 방지하기 위한 제1 방법은 에지들을 따라 레지스트를 도포하는 것을 포함한다. 도 3은 에지 레지스트로 태양 전지를 전기도금하는 것을 도시하는데, 이때 제1 금속(172)은 태양 전지(100)의 배면(108) 상에 전계(160)를 사용하여 제1 금속 층(130)을 형성하는 금속을 도금하는 데 사용된다. 레지스트(150, 152)는 태양 전지(100)의 에지들을 따라 도포되어 금속이 도 2에 도시된 바와 같이 도금되는 것을 방지한다. 그렇지만, 레지스트의 도포는, 태양 전지 제조 공정에 추가의 작업들을 추가할 수 있으므로 비용이 많이 들 수 있다. 다른 일반적인 실시는, 도금 후에, 에지들을 따라 도금된 금속을 제거하는 것이다. 화학적 에칭 공정이 도 4에 도시된 바와 같이 도금된 금속을 제거하는 데 사용될 수 있다. 이러한 방법들은, 태양 전지(100)의 측부들을 따라 에칭제를 분사하는 것(154, 156), 도금된 영역들(133, 135)을 에칭 제거하지만 제조 동안 도금된 영역(130)은 온전히 남겨두는 것을 포함한다. 에칭제는 통상적으로 과산화수소 및 황산의 혼합물일 수 있다. 이 방법에 대한 결점은 태양 전지(100)의 도금된 측부에 대해 주위를 둘러싸는 유체의 존재일 수 있다. 이 방법은 또한 태양 전지(100) 에지로부터의 수 밀리미터를 제외 구역들로 정의하는 것을 요구한다. 이들 제외 구역들은, 최적화되지 않는다면, 결국 태양 전지(100)에 추가의 손상을 야기할 수 있는, 태양 전지 상의 초과 에칭제가 뚝뚝 떨어지는 것을 허용할 수 있다. 이러한 제외 구역들의 최적화가 다른 반도체 산업들에 이익이 될 수 있지만, 태양 전지 상의 이들 제한 구역들의 필요는 받아들이기 어려울 수 있다. 예를 들면, 제외 구역은 전기 생성 영역 및 태양 전지(100)의 전체적인 효율을 최소화할 수 있다.
그렇지만, 다른 일반적인 산업 기법은 도 5에 도시된 바와 같이 개스킷팅(gasketing)을 사용하여 에지에서의 도금을 방지하는 것이다. 이 방법에서, 태양 전지(100)는 태양 전지 에지 근처에서 액체 기밀 밀봉 또는 개스킷(158)과 끼워맞춰질 수 있고, 이는 에지에서의 도금의 가능성을 차단한다. 다시, 이러한 접근은 개스킷(158)이 놓여 있는 태양 전지의 도금된 측부 상에 제외 구역을 생성할 수 있다. 게다가, 표준 웨이퍼들은 태양광 응용들을 위해 사용된 웨이퍼들보다 통상적으로 훨씬 두껍다. 웨이퍼 두께가 점점 더 얇아짐에 따라 액체 기밀 밀봉을 생성하기 위하여 웨이퍼에 충분한 압력을 제공하는 것은 상당히 어렵게 될 수 있다. 전술한 설명들은 비효율적이고, 비용 측면에서 효과적이지 않거나 태양 전지 제조 공정에 응용 가능하지 않을 수 있다. 하기 설명에서, 본 발명의 실시예들의 상세항목은 제조 공정 동안 태양 전지의 에지를 따라 도금된 금속 성장을 방지하는 공정에 대한 대안적인 해결책을 제공할 수 있다는 점이 기술된다.
제조 공정과 관련하여 수행되는 다양한 작업들이 도 6 내지 도 38에 도시된다. 또한, 다양한 작업들 중 몇몇은 예시된 순서로 수행될 필요는 없으며, 본 명세서에 상세히 기술되지 않은 추가적인 기능을 갖는 더욱 포괄적인 절차, 공정 또는 제조로 통합될 수 있다.
도 6 및 도 7은 규소 기판(202), 제1 도핑 영역(210) 및 제2 도핑 영역(212)을 포함하는 태양 전지(200)에 금속을 도금하기 위한 실시예를 예시한다. 태양 전지는 정상 동작 동안 광(204)을 수용하기 위해 태양을 향하는 전면(206) 및 전면(206)의 반대편인 배면(208)을 구비할 수 있다. 일부 실시예에서, 태양 전지(200)의 규소 기판(202)은 제1 도핑 영역(210) 및 제2 도핑 영역(212)의 형성에 앞서 세정, 연마, 평탄화, 및/또는 박화되거나 달리 처리될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 규소 기판(202)은 폴리실리콘 또는 다결정 실리콘으로 구성된다. 다른 실시예에서, 제1 도핑 영역(210) 및 제2 도핑 영역(212)은 열 처리를 통해 성장된다. 또 다른 실시예에서, 제1 도핑 영역(210)은 종래의 침착 공정을 통해 규소 기판(202) 위에 침착된다. 또 다른 실시예에서, 산화 층이 제1 도핑 영역(210) 위에 그리고 제2 도핑 영역(212) 위에 침착되고, 이는 두 영역들에 대한 보호 배리어로서 역할을 한다. 제1 도핑 영역(210) 및 제2 도핑 영역(212)은 각각 붕소와 같은 p형(positive-type) 도펀트 또는 인과 같은 n형(negative-type) 도펀트를 포함하지만 이로 제한되지 않는 도핑 재료를 포함할 수 있다. 제1 도핑 영역(210) 및 제2 도핑 영역(212) 둘 다 본 명세서에 기술되거나 언급된 임의의 다른 형성, 침착, 또는 성장 공정 작업에서와 같이, 각각 열처리에 의해 성장되거나 종래의 침착 공정에 의해 침착되는 것으로 기술되지만, 각각의 층 또는 물질은 임의의 적절한 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 형성이 기술되는 경우에, 화학 증착(CVD) 공정, 저압 CVD(LPCVD), 대기압 CVD(APCVD), 플라즈마-강화 CVD(PECVD), 열 성장, 스퍼터링뿐만 아니라 임의의 다른 원하는 기술이 사용될 수 있다. 따라서, 그리고 유사하게, 제1 도핑 영역(210) 및 제2 도핑 영역(212)은 침착 기술, 스퍼터링, 또는 인쇄 공정, 예컨대 잉크젯 인쇄법 또는 스크린 인쇄법에 의해 규소 기판(202) 상에 형성될 수 있다. 태양 전지(200)에는 증가된 태양 방사선 포집을 위해 태양 전지의 전면(206) 상에 텍스처화된(texturized) 규소 영역 또는 텍스처화된 표면(218)이 제공될 수 있다. 텍스처화된 표면(218)은 유입 광을 산란시키기 위해 규칙적이거나 불규칙적인 형상화된 표면을 구비하여 태양 전지의 표면으로부터 다시 반사된 광량을 감소시키는 것일 수 있다. 반사 방지 코팅(ARC)(214)은 태양 전지의 광 흡수 특성을 더욱 향상시키기 위하여 전면(206) 위의 텍스처화된 표면(218) 위에 형성될 수 있다. 반사 방지 코팅(BARC)(216)은 또한 태양 전지(200)의 배면(208) 상에 형성될 수 있다. ARC(214) 및 BARC(216) 층들 둘 다 실리콘 질화물(SiN), 또는 태양 전지의 반사 방지 코팅에 통상적으로 사용되는 임의의 다른 재료로 구성될 수 있다. 매립된 시드 금속 층(220)을 갖는 복수의 콘택 홀이 제공될 수 있다. 콘택 홀들은 습식 에칭 및 융제 기법(ablation technique)들을 포함하는 여러 리소그래피 공정들에 의해 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 도금 레지스트(226)는 태양 전지(200)의 배면(208)에 도포된다. 도금 레지스트(226)는 전기도금 공정 동안 제1 도핑 영역(210)과 제2 도핑 영역(212) 사이에 마스킹 층으로서 기능하고, 이는 제1 도핑 영역(210)과 제2 도핑 영역(212) 사이에 도금된 금속을 효과적으로 분리한다. 일반적으로, 도금 레지스트(226)의 도포는 제조 공정에서 선택적일 수 있다.
도 8, 도 9 및 도 10을 참조하면, 태양 전지(200)에 금속을 도금하는 방법의 계속이 도시된다. 방법은 태양 전지의 시드 금속 층(220) 위에 제1 금속 층(230)을 도금하는 데 사용될 수 있는 도금 공정을 추가로 포함한다. 도금 공정은 전기도금 조 내의 제1 금속(272)을 사용하여 시드 금속 층(220)을 통해 제1 전류를 전도함으로써 달성될 수 있다. 공정의 부산물은 태양 전지(232, 234)의 에지들을 따라 제1 금속 층을 도금하는 것일 수 있다. 제1 전류(260) 또는 전계는 특정 시간에 걸쳐 정의되는 제1 전압에서 사용하여 생성될 수 있다. 제1 전류(260)는 0 내지 5 암페어의 범위에 있을 수 있다. 일 실시예에서, 제1 전류(260)는 0 내지 200 암페어의 범위에 있을 수 있다. 제1 방향은 태양 전지(200)에 금속을 도금하는 쪽의 방향에 있을 수 있다. 제1 전압은 0 내지 5 볼트의 범위에 있을 수 있다. 일 실시예에서, 제1 전압은 0 내지 50 볼트의 범위에 있을 수 있다. 제1 시간은 0 내지 1000 밀리초의 지속기간에 있을 수 있다. 일 실시예에서, 제1 시간은 0 내지 5000 밀리초의 지속기간에 있을 수 있다. 전술한 바와 같이, 태양 전지(200)의 에지들(232, 234)을 따라 금속을 도금하는 것은 일반적으로 바람직하지 않은데, 그 이유는 그것이 에지들을 따라 금속 링을 형성하기 때문이고, 이때 이 금속 링은 전술한 다양한 결함들의 원인일 수 있다. 제1 방향으로, 제1 전압에서 그리고 제1 시간에 제1 전류를 전도하는 것은, 도금 공정에서 개시 시에 또는 중간 상태에서 수행될 수 있다. 제1 전류(260)의 지속되는 전도는 시드 금속 층(220) 위에 그리고 태양 전지(200)의 측부 에지들(233, 235) 위에 제1 두꺼운 금속 층(231)을 형성하는 추가 금속을 도금하는 데 사용될 수 있다.
도 11, 도 12, 도 13 및 도 14를 참조하면, 태양 전지(200)에 금속을 도금하는 방법의 계속이 도시된다. 방법은 태양 전지(200)를 통해 제2 전류(261)를 전도함으로써 디플레이팅 공정(251, 236, 237)을 겪는 제1 두꺼운 금속 층으로부터 금속, 또는 초과 금속(238)을 방출하는 단계를 추가로 포함한다. 상기와 유사하게, 제2 전류(261)는 0 내지 5 암페어의 범위에 있을 수 있다. 일 실시예에서, 제2 전류(261)는 0 내지 200 암페어의 범위에 있을 수 있다. 제2 방향은 태양 전지(200)로부터 멀어지는 방향에 있을 수 있다. 제2 전압은 0 내지 5 볼트의 범위에 있을 수 있다. 일 실시예에서, 제2 전압은 0 내지 50 볼트의 범위에 있을 수 있다. 제1 시간은 0 내지 1000 밀리초의 지속기간에 있을 수 있다. 일 실시예에서, 제1 시간은 0 내지 5000 밀리초의 지속기간에 있을 수 있다. 다른 실시예에서, 제2 전압은 제1 전압과 동일하다. 또 다른 실시예에서, 제2 전류(261)는 제1 전류(260)에 반대이다. 또 다른 실시예에서, 제2 전류(261)는 제1 전류(260)에 대하여 역바이어스에 있다. 다른 실시예에서, 제2 전압은 제1 전압의 반대이다. 또 다른 실시예에서, 제2 시간은 제1 시간과 동일한 지속기간이다. 도 12는 제2 전류(261)의 지속되는 전도를 도시하며, 이때 제2 전류(261)의 지속되는 전도는 시드 금속 층(220) 위의 초과 금속(238)을 제거하고 제1 얇은 금속 층(253)을 형성할 수 있다. 제2 전류(261)의 지속되는 전도는 태양 전지(200)의 에지들로부터 초과 금속(238)을 제거할 수 있다. 금속(238)을 방출하는 것에 후속하여, 도 13에서 보는 바와 같이 제1 방향으로 제3 시간 동안 제3 전압에서 제3 전류(262)를 전도함으로써 제1 금속 층(230)을 형성하는 추가 금속이 제1 얇은 금속 층(253)에 도금될 수 있다. 도 8 내지 도 13에서 기술된 조합 도금 공정은 도 14에 도시된 태양 전지(200)를 형성하는 에지들을 따라 발견되는 임의의 초과 금속(238)을 제거하기 위해 교호적일 수 있다.
도 15 내지 도 19를 참조하면, 태양 전지(300)에 금속을 도금하는 방법의 계속이 도시된다. 이하에 달리 명시되지 않는다면, 도 6 내지 도 14의 구성요소들을 지칭하는 데 사용된 도면 부호들은 인덱스가 100의 증가 단위로 증분된 것을 제외하고는 도 15 내지 도 38의 구성요소들과 유사하다.
도 15를 참조하면, 태양 전지(300)에 금속을 도금하는 방법의 계속이 도시된다. 방법은 태양 전지의 제1 금속 층(330) 위에 제2 금속 층(340)을 도금하는 데 사용될 수 있는 도금 공정을 추가로 포함한다. 제1 금속 층(330) 위에 제2 금속 층(340)을 도금하는 도금 공정은 전기도금 조 내의 제2 금속(374)을 사용하여 제1 금속 층(330)을 통해 제1 전류(360)를 전도함으로써 달성될 수 있다. 제1 금속 층(330) 위에 제2 금속 층(340)을 도금하기 위한 공정의 결과는 태양 전지(342, 344)의 에지들을 따르는 제1 금속 층의 도금일 수 있다. 상기와 유사하게, 제1 전류(360)는 특정 시간에 걸쳐 정의되는 제1 전압에서 생성될 수 있다. 상기 그리고 도 8, 도 9 및 도 10에 도시된 것과 유사하게, 제1 전류(360), 제1 방향, 제1 전압 및 제1 시간은 전술한 임의의 값들일 수 있다. 본 명세서에서 전술한 바와 같이, 태양 전지(300)의 에지들(342, 344)을 따라 금속을 도금하는 것은 일반적으로 바람직하지 않은데, 그 이유는 그것이 에지들을 따라 금속 링을 형성하기 때문이고, 이때 이 금속 링은 다양한 결함들의 원인일 수 있다. 제1 방향으로, 제1 전압에서 그리고 제1 시간에 제1 전류(360)를 전도하는 것은, 도금 공정에서 개시 시에 또는 중간 상태에서 또한 수행될 수 있다. 제1 전류(360)의 지속되는 전도는 도 10의 실시예에서 기술되고 도시되는 공정에 비하여 태양 전지(300)의 제1 금속 층(330) 위에 그리고 측부 에지들 위에 제2 두꺼운 금속 층을 형성하는 추가 금속을 도금할 수 있다.
도 16 내지 도 19를 참조하면, 태양 전지(300)에 금속을 도금하는 방법의 계속이 예시된다. 방법은 태양 전지(300)를 통해 제2 전류(361)를 전도함으로써 디플레이팅 공정(335, 346, 347)을 겪는 제2 두꺼운 금속 층으로부터 초과 금속(348)을 방출하는 것을 추가로 포함한다. 상기 그리고 도 11 및 도 12에 도시된 것과 유사하게, 제2 전류(361), 제2 방향, 제2 전압 및 제2 시간은 전술한 임의의 값들일 수 있다. 도 17은 제2 전류(361)의 지속되는 전도를 도시하며, 이때 제2 전류(361)의 지속되는 전도는 태양 전지(300)의 에지들을 따라 초과 금속(348)을 제거할 수 있다. 제2 전류(361)의 지속되는 전도는 또한 제1 금속 층 위에 제2 얇은 금속 층(357)을 형성할 수 있다. 금속(348)을 방출하는 것에 후속하여, 도 18을 참조하면 제1 방향으로 제3 시간 동안 제3 전압에서 제3 전류(362)를 전도함으로써 제2 금속 층(340)을 형성하는 추가 금속이 제1 얇은 금속 층(330)에 도금될 수 있다. 도 15 내지 도 18에서 기술된 조합 도금 공정은 도 19에 도시된 태양 전지(300)를 형성하는 에지들을 따라 발견되는 임의의 초과 금속(348)을 제거하기 위해 교호적일 수 있다.
도 20을 참조하면, 태양 전지(400)에 금속을 도금하는 다른 실시예가 도시된다. 방법은 규소 기판(402), 제1 도핑 영역(410) 및 제2 도핑 영역(412)을 구비하는 태양 전지를 사용하는 것을 포함한다. 태양 전지는 정상 동작 동안 태양을 향하는 전면(406) 및 전면(406)의 반대편인 배면(408)을 구비할 수 있다. 태양 전지(400)에는 증가된 태양 방사선 포집을 위해 태양 전지의 전면(406) 상에 텍스처화된 규소 영역 또는 텍스처화된 표면(418)이 제공될 수 있다. ARC 층(414)은 태양 전지(400)의 광 흡수 특성을 더욱 향상시키기 위하여 텍스처화된 표면(418) 위에 그리고 전면(406) 상에 형성될 수 있다. BARC 층(416)은 또한 태양 전지(400)의 배면(408) 상에 형성될 수 있다. ARC(414) 및 BARC(416) 층들 둘 다 실리콘 질화물(SiN)과 같은 태양 전지의 반사 방지 코팅에 통상적으로 사용되는 재료를 포함할 수 있다. 매립된 시드 금속 층(420)을 갖는 복수의 콘택 홀이 제공될 수 있다. 콘택 홀들은 전술된 여러 기법들에 의해 형성될 수 있다. 제1 금속 층(430)은 표준 전기도금 공정을 사용하여 시드 금속 층(420)에 도금될 수 있다. 전술한 공정과 같은 임의의 전기도금 공정이 사용될 수 있다. 태양 전지의 에지들을 따르는 결함 위치들은 또한 초과 금속을 도금하는 에지에 대한 원인일 수 있다. 결과로서, 초과 금속(439)의 작은 덩어리들은 태양 전지의 에지들에서 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 구리로 구성되는 작은 덩어리들과 같은 작은 덩어리들은 금속의 얇은 스레드에 의해 태양 전지에 연결될 수 있다.
도 21 내지 도 26은 태양 전지(400)에 금속을 도금하는 방법의 계속이 예시된다. 방법은 초음파 매체(496), 초음파 매체(496)를 수용하는 인클로저(495) 및 초음파 발생기를 포함하는 초음파 장치(494)를 제공하는 것을 추가로 포함한다. 태양 전지(400)는 클램프들(476, 478)에 의해 부유될 수 있다. 초음파 세정 공정은 표준 도금 공정 또는 전술한 도금 공정들 중 하나의 도금 공정 후에 후속적으로 수행될 수 있다. 초음파 세정 공정은 도 21에 도시된 바와 같이 초음파 매체(496) 내에 태양 전지를 침지시키는 것을 포함할 수 있다. 초음파 매체(496)는 초음파 발생기를 사용하여 진동(486)되어, 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같이 태양 전지의 적어도 하나의 측부 에지에 부착되는 초과 도금된 금속들(439)을 제거할 수 있다. 유사하게, 초음파 세정 공정은 또한 제1 금속 층(430) 위의 제2 금속 층(440) 및 태양 전지(400) 에지들을 따라 도금된 초과 금속(449)을 포함하는 도 24의 태양 전지(400)에 적용될 수 있다. 도 25는 초음파 매체(496)가 진동(486)되어, 도 24의 태양 전지의 적어도 하나의 측부 에지에 부착되는 초과 도금된 금속들(449)을 제거할 수 있는 초음파 세정 공정을 도시한다. 동일한 방식으로, 초음파 세정 공정은 또한 제1 금속 층(430) 위의 제2 금속 층(440) 및 태양 전지(400) 에지들을 따라 도금된 초과 금속(439, 449)을 포함하는 도 26의 태양 전지(400)에 적용될 수 있다. 다른 실시예에서, 초과 금속(439, 449)은 각각 제1 금속 층(430) 및 제2 금속 층(440)과 동일한 재료로 구성된다. 도 27은 초음파 매체(496)가 진동(486)되어, 도 26의 태양 전지의 적어도 하나의 측부 에지에 부착되는 초과 도금된 금속들(449, 439)을 제거할 수 있는 초음파 세정 공정을 도시한다.
도 28 내지 도 30을 참조하면, 태양 전지(500)에 금속을 도금하는 지속되는 방법의 다른 실시예가 도시된다. 방법은 규소 기판 상에 침착된 시드 금속 층을 갖는 태양 전지(500)를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 전기도금 조(592)를 유지하기 위한 전기도금 탱크(591)를 포함하는 전기도금 장치(590)를 제공하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 전기도금 구성은 전기도금 조(592) 내에 침지되는 제1 금속 상호접속부(575) 및 제2 금속 상호접속부(573)로 추가로 구성될 수 있다. 정류기(570)는 제1 금속 상호접속부(575) 및 제2 금속 상호접속부(573)에 결합될 수 있다. 제1 금속 상호접속부(575)는 태양 전지(500)에 연결될 수 있다. 제2 금속 상호접속부(573)는 제1 금속(572)에 연결될 수 있다. 전압 출력 디스플레이(598)는 출력 전압을 도시할 수 있다. 도 28에 도시되는 바와 같이, 제1 금속 층은 태양 전지(500) 상에 도금될 수 있으며, 이때 제1 금속 층을 도금하는 것은 태양 전지(500)의 시드 금속 층을 통해 제1 전류(563)를 전도함으로써 달성될 수 있다. 제1 전류(563)는 제1 방향으로 제1 전압(566)에서 제1 시간(580) 동안 전도될 수 있다. 도 29에서, 제2 방향으로, 제2 전압(567)에서, 제2 시간(582) 동안 태양 전지(500)를 통해 제2 전류(564)를 전도함으로써 태양 전지(500)로부터 초과 금속(538)이 방출될 수 있다. 도 30은 제1 방향으로, 제3 전압(568)에서, 제3 시간(584) 동안 태양 전지(500)를 통해 제3 전류(565)를 전도하는 것을 포함하는, 도 28 및 도 29에 기술된 조합 공정을 도시한다. 전압 출력 디스플레이(598) 내에 도시된 파형은 태양 전지 에지들을 따라 금속을 도금하지 않고 태양 전지(500) 상에 금속을 도금하기 위한 실시예를 도시하며, 이는 전술한 다양한 표준 에지 코팅, 에칭 및 보호 방법들의 필요성을 제거한다. 전술한 방법에서 전압들(566, 567, 568), 전류들(563, 564, 565) 및 지속기간들(580, 582, 584) 간의 교호 또는 변경은 태양 전지 에지들을 따라 금속을 도금하지 않고 태양 전지(500)의 표면을 따라 금속을 도금하는 것에 대해서만 필수적인 접근을 제공할 수 있다.
도 31은 태양 전지(600)에 금속을 도금하는 방법의 계속이 예시된다. 전술한 도금 공정 또는 다양한 기타 표준 도금 공정들과 같은 도금 공정을 수행하는 것에 후속하여, 전술한 방법에 대한 계속은 초음파 세정 공정을 수행하여, 태양 전지(600) 상에 금속 층을 도금하는 단계로부터 초래되는 초과 도금된 금속들을 적어도 하나의 측부 에지로부터 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 방법은 태양 전지(600) 및 초음파 장치(690)를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 초음파 장치(690)는 초음파 매체(692), 초음파 매체(692)를 수용하는 인클로저(691) 및 초음파 발생기(699)의 사용을 포함할 수 있다. 태양 전지는 부유 와이어 또는 상호접속부(675)에 의해 부유될 수 있다. 초음파 세정 공정은 초음파 매체(692) 내에 태양 전지를 침지하고 주파수(688) 내에서 초음파 매체(692)를 진동(686)시킴으로써 수행되어 태양 전지(600)로부터 초과 금속(639)을 제거할 수 있다. 일 실시예에서, 주파수(688)는 20 내지 400 킬로헤르츠의 범위에 있다.
도 32를 참조하면, 태양 전지(200)에 금속을 도금하기 위한 일 실시예의 흐름도가 도시된다. 전술한 바와 같이, 제1 작업(700)은 정상 동작 동안 태양을 향하도록 구성되는 전면(206), 전면의 반대편인 배면(208), 4개의 측부 에지, 및 태양 전지(200)의 규소 기판(202) 상에 시드 금속 층(220)을 구비하는 태양 전지(200)를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 제2 작업(702)은 태양 전지 상에 제1 금속 층(230)을 도금하는 것일 수 있고, 이때 제1 금속 층(230)을 도금하는 것은 조 내의 금속(272)을 사용하여 시드 금속 층(220)을 통해 제1 전류(260)를 전도하고 제1 방향으로, 제1 전압에서, 제1 시간 동안 제1 전류(260)를 전도함으로써 달성된다. 제3 작업(704)은 제2 방향으로 제2 전압에서 그리고 제2 시간에 태양 전지를 통해 제2 전류(261)를 전도함으로써 제1 금속 층(230)으로부터 금속(238)을 방출하는 것일 수 있다. 제4 작업(706)은 제1 방향으로 제3 시간 동안 제3 전압에서 제3 전류(262)를 전도함으로써 제1 금속 층(230)에 추가 금속을 후속적으로 도금하는 것일 수 있다.
도 33은 태양 전지(200, 300)에 금속을 도금하기 위한 다른 실시예의 흐름도를 예시한다. 전술한 바와 같이, 제1 작업(710)은 규소 기판(302) 상에 시드 금속 층(320)을 갖는 태양 전지(300)를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 제2 작업(711)은 전기도금 조를 준비하는 것일 수 있다. 제3 작업(712)은 제1 금속 상호접속부에 제1 금속(372)을 연결하는 것일 수 있다. 제4 작업(713)은 태양 전지(300)에 제2 금속 상호접속부를 연결하는 것일 수 있다. 제1 금속 상호접속부 및 제2 금속 상호접속부 둘 다 정류기에 결합될 수 있다. 제5 작업(714)은 태양 전지(300) 상에 제1 금속 층을 도금하는 것을 포함할 수 있고, 이때 제1 금속 층(330)을 도금하는 것은 전기도금 조 내의 제1 금속(372)을 사용하여 시드 금속 층(320)을 통해 제1 전류(360)를 전도하고 제1 방향으로, 제1 전압에서 그리고 제1 시간 동안 제1 전류(360)를 전도함으로써 달성된다. 제6 작업(715)은 제2 방향으로, 제2 전압에서 그리고 제2 시간에 태양 전지를 통해 제2 전류(361)를 전도함으로써 제1 금속 층(330)으로부터 금속(348)을 방출하는 것일 수 있다. 후속적으로, 제7 작업(716)은 제1 방향으로 제3 시간 동안 제3 전압에서 제3 전류(362)를 전도함으로써 제1 금속 층(330)에 추가 금속을 도금하는 것을 포함할 수 있다. 제8 작업(717) 및 제9 작업(718)은 제1 금속 상호접속부로부터 제1 금속(372)을 연결해제하는 것과 후속적으로 제2 금속(374)이 제1 금속 상호접속부에 연결되는 것을 포함할 수 있다. 제10 작업(719)은 제1 금속 층(330)을 통해 제1 전류(360)를 전도하고 제1 방향으로, 제1 전압에서 그리고 제1 시간 동안 제1 전류(360)를 전도함으로써 태양 전지(300) 상에 제2 금속 층(340)을 도금하는 것을 포함할 수 있다. 제11 작업(720)은 제2 방향으로, 제2 전압에서 그리고 제2 시간에 태양 전지(300)를 통해 제2 전류(361)를 전도함으로써 제2 금속 층(340)으로부터 금속(348)을 방출하는 것을 포함할 수 있다. 마지막 작업(721)은 제1 방향으로 제3 시간 동안 제3 전압에서 제3 전류(362)를 전도함으로써 제2 금속 층(340)에 추가 금속을 도금하는 것을 포함할 수 있다.
도 34를 참조하면, 태양 전지(400)에 금속을 도금하기 위한 또 다른 실시예의 흐름도가 도시된다. 전술한 바와 같이, 제1 작업(730)은 정상 동작 동안 태양을 향하도록 구성되는 전면(406), 전면의 반대편인 배면(408), 및 4개의 측부 에지를 구비하는 태양 전지(400)를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 제2 작업(732)은 태양 전지(400)의 규소 기판(402) 상에 시드 금속 층(420)을 침착하는 것을 포함할 수 있다. 제3 작업(734)은 태양 전지(400)의 시드 금속 층(420)을 통해 전류를 전도함으로써 태양 전지(400) 상에 제1 금속 층(420)을 도금하는 것을 포함할 수 있다. 마지막 작업(736)은 초음파 세정 공정을 후속적으로 수행하여, 태양 전지 상에 제1 금속 층(430)을 도금하는 것으로부터 초래되는 초과 도금된 금속들(439)을 적어도 하나의 측부 에지로부터 제거하는 것을 포함할 수 있다.
도 35는 태양 전지(400)에 금속을 도금하기 위한 또 다른 실시예의 흐름도를 예시한다. 전술한 바와 같이, 제1 작업(740)은 정상 동작 동안 태양을 향하도록 구성되는 전면(406), 전면의 반대편인 배면(408), 및 4개의 측부 에지를 구비하는 태양 전지(400)를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 제2 작업(742)은 태양 전지(400)의 규소 기판(402) 상에 시드 금속 층(420)을 침착하는 것을 포함할 수 있다. 제3 작업(744)은 태양 전지(400)의 시드 금속 층(420)을 통해 전류를 전도함으로써 태양 전지(400) 상에 제1 금속 층(430)을 도금하는 것을 포함할 수 있다. 제4 작업(746)은 태양 전지(400)의 제1 금속 층(420)을 통해 전류를 전도함으로써 태양 전지(400) 상에 제2 금속 층(440)을 도금하는 것을 포함할 수 있다. 마지막 작업(748)은 초음파 세정 공정을 후속적으로 수행하여, 태양 전지(400) 상에 제1 금속 층(430) 및 제2 금속 층(440)을 도금하는 것으로부터 초래되는 초과 도금된 금속들(439, 449)을 적어도 하나의 측부 에지로부터 제거하는 것을 포함할 수 있다.
도 36을 참조하면, 태양 전지(400)에 금속을 도금하기 위한 또 다른 실시예의 흐름도가 도시된다. 전술한 바와 같이, 제1 작업(750)은 정상 동작 동안 태양을 향하도록 구성되는 전면(406), 전면(406)의 반대편인 배면(408), 및 4개의 측부 에지를 구비하는 태양 전지(400)를 제공하는 것, 및 초음파 매체(496), 초음파 매체(496)를 수용하는 인클로저(495) 및 초음파 발생기를 포함하는 초음파 장치(494)를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 제2 작업(752)은 태양 전지(400)의 규소 기판(402) 상에 시드 층(420)을 침착하는 것을 포함할 수 있다. 제3 작업(754)은 태양 전지(400)의 시드 금속 층(420)을 통해 전류를 전도함으로써 태양 전지(400) 상에 제1 금속 층(430)을 도금하는 것을 포함할 수 있다. 제4 작업(756)은 초음파 매체(496) 내에 태양 전지(400)를 침지하는 것을 포함할 수 있다. 마지막 작업(758)은 초음파 매체를 진동(486)시켜, 태양 전지(400)의 적어도 하나의 측부 에지에 부착되는 초과 도금된 금속들(439, 449)을 제거하는 것을 포함할 수 있다.
도 37을 참조하면, 태양 전지(400)에 금속을 도금하기 위한 또 다른 실시예의 흐름도가 도시된다. 전술한 바와 같이, 제1 작업(760)은 정상 동작 동안 태양을 향하도록 구성되는 전면(406), 전면(408)의 반대편인 배면(408), 및 4개의 측부 에지를 구비하는 태양 전지(400)를 제공하는 것, 및 초음파 매체(496), 초음파 매체(396)를 수용하는 인클로저 및 초음파 발생기를 포함하는 초음파 장치(494)를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 제2 작업(761)은 태양 전지(400)의 규소 기판(402) 상에 시드 층(420)을 침착하는 것을 포함할 수 있다. 제3 작업(762)은 조 내의 금속을 사용하여 태양 전지의 시드 금속 층(420)을 통해 제1 전류를 전도함으로써 태양 전지(400) 상에 제1 금속 층(420)을 도금하는 것을 포함할 수 있으며, 이때 제1 전류는 제1 방향으로, 제1 전압에서 그리고 제1 시간 동안 전도된다. 제4 작업(763)은 제2 방향으로, 제2 전압에서 그리고 제2 시간에 태양 전지(400)를 통해 제2 전류를 전도함으로써 제1 금속 층으로부터 금속(439, 449)을 방출하는 것을 포함할 수 있다. 제5 작업(764)은 제1 방향으로 제3 시간 동안 제3 전압에서 제3 전류를 전도함으로써 제2 금속 층(440)에 추가 금속을 도금하는 것을 포함할 수 있다. 제6 작업(765)은 초음파 매체(496) 내에 태양 전지(400)를 침지하는 것을 포함할 수 있다. 일곱 번째이자 마지막인 작업(766)은 초음파 매체를 진동(486)시켜, 태양 전지의 적어도 하나의 측부 에지에 부착되는 초과 도금된 금속들(439, 449)을 제거하는 것을 포함할 수 있다.
도 38은 태양 전지(200, 300, 400)에 금속을 도금하기 위한 다른 실시예의 흐름도를 예시한다. 전술한 바와 같이, 제1 작업(770)은 태양 전지(400)를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 제2 작업(771)은 태양 전지(400)의 규소 기판 상에 시드 금속 층(420)을 침착하는 것을 포함할 수 있다. 제3 작업(772)은 전기도금 조를 준비하는 것일 수 있는데, 이는 전해질 용액, 전기도금 조 내에 침지되고 정류기에 결합되는 제1 금속 상호접속부 및 제2 금속 상호접속부를 포함한다. 제4 작업(773)은 제1 금속 상호접속부에 제1 금속을 연결하는 것일 수 있다. 제5 작업(774)은 태양 전지(400)에 제2 금속 상호접속부를 연결하는 것일 수 있다. 제1 금속 상호접속부 및 제2 금속 상호접속부 둘 다 정류기에 결합될 수 있다. 제6 작업(775)은 태양 전지(400) 상에 제1 금속 층을 도금하는 것을 포함할 수 있고, 이때 제1 금속 층(430)을 도금하는 것은 전기도금 조 내의 제1 금속을 사용하여 시드 금속 층(420)을 통해 제1 전류를 전도하고 제1 방향으로, 제1 전압에서 그리고 제1 시간 동안 제1 전류를 전도함으로써 달성된다. 제7 작업(776)은 제2 방향으로 제2 전압에서 그리고 제2 시간에 태양 전지를 통해 제2 전류를 전도함으로써 제1 금속 층(430)으로부터 금속(439, 449)을 방출하는 것일 수 있다. 후속적으로, 제8 작업(777)은 제1 방향으로 제3 시간 동안 제3 전압에서 제3 전류를 전도함으로써 제1 금속 층(430)에 추가 금속을 도금하는 것을 포함할 수 있다. 제9 작업(778) 및 제10 작업(779)은 제1 금속 상호접속부로부터 제1 금속을 연결해제하는 것과 후속적으로 제2 금속이 제1 금속 상호접속부에 연결될 수 있는 것을 포함할 수 있다. 제11 작업(780)은 제1 금속 층(430)을 통해 제1 전류를 전도하고 제1 방향으로, 제1 전압에서 그리고 제1 시간 동안 제1 전류를 전도함으로써 태양 전지 상에 제2 금속 층(440)을 도금하는 것을 포함할 수 있다. 제12 작업(781)은 제2 방향으로, 제2 전압에서 그리고 제2 시간에 태양 전지를 통해 제2 전류를 전도함으로써 제2 금속 층(440)으로부터 금속(439, 449)을 방출하는 것을 포함할 수 있다. 제13 작업(782)은 제1 방향으로 제3 시간 동안 제3 전압에서 제3 전류를 전도함으로써 제2 금속 층(440)에 추가 금속을 도금하는 것을 포함할 수 있다. 마지막 작업(783)은 초음파 세정 공정을 수행하여, 태양 전지(400) 상에 제1 금속 층(430) 및 제2 금속 층(440)을 도금하는 것으로부터 초래되는 초과 도금된 금속들(439, 449)을 적어도 하나의 측부 에지로부터 제거하는 것을 포함할 수 있다.
전술한 상세한 설명에서 적어도 하나의 예시적인 실시예가 제시되었지만, 매우 많은 수의 변형례가 존재한다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 본 명세서에 기술된 예시적인 실시예 또는 실시예들이 청구된 주제의 범주, 적용가능성, 또는 구성을 어떠한 방식으로도 제한하도록 의도되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 오히려, 전술한 상세한 설명은 기술된 실시예 또는 실시예들을 구현하기 위한 편리한 지침을 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 제공할 것이다. 본 특허 출원의 출원 시점에 공지된 등가물 및 예측가능한 등가물을 포함하는 특허청구범위에 의해 한정되는 범주를 벗어나지 않고서 요소들의 기능 및 배열에 다양한 변경이 행해질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
Claims (20)
- 정상 동작 동안 태양을 향하도록 구성되는 전면(front side), 전면의 반대편인 배면(back side), 및 4개의 측부 에지(side edge)를 구비하는 태양 전지(solar cell) 상에 금속 층을 도금하는 방법으로서,
규소 기판 상에 제1 도핑 영역 및 제2 도핑 영역을 형성하는 단계 - 제1 도핑 영역 및 제2 도핑 영역은 열 처리를 통해 성장되고, 시드 금속층은 제1 도핑 영역 및 제2 도핑 영역 상에 제공됨 -;
태양 전지 상에 제1 금속 층을 도금하는 단계 - 제1 금속 층을 도금하는 단계는 조(bath) 내의 금속을 사용하여 시드 금속 층을 통해 제1 전류를 전도하는 단계를 포함하며, 제1 전류는 제1 방향으로, 제1 전압에서 그리고 제1 시간 동안 전도됨 -;
제2 방향으로, 제2 전압에서 그리고 제2 시간에 태양 전지를 통해 제2 전류를 전도함으로써 제1 금속 층으로부터 금속을 방출하는 단계 - 방출하는 단계는 태양 전지의 적어도 하나의 에지로부터 금속을 불균형하게 제거하는 단계를 포함함 -; 및
제1 금속 층으로부터 금속을 방출하는 단계에 후속하여, 제1 방향으로 제3 시간 동안 제3 전압에서 제3 전류를 전도함으로써 제1 금속 층에 추가 금속을 도금하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
시드 금속층으로부터 금속들을 제거하지 않고 태양 전지의 제1 금속 층으로부터 금속들을 불균형하게 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 태양 전지 상에 금속 층을 도금하는 방법. - 제1항에 있어서, 도금 및 방출 작업들은 도금 공정 동안 교호되는, 태양 전지 상에 금속 층을 도금하는 방법.
- 제1항에 있어서, 제2 전류는 제1 전류의 반대 극성에 있는, 태양 전지 상에 금속 층을 도금하는 방법.
- 제1항에 있어서, 제2 시간은 제1 시간보다 짧은, 태양 전지 상에 금속 층을 도금하는 방법.
- 제1항에 있어서, 제2 전압은 제1 전압보다 최대 3배 큰, 태양 전지 상에 금속 층을 도금하는 방법.
- 제1항에 있어서, 태양 전지 상에 제1 금속 층을 도금하는 단계는 1 마이크로미터 미만의 두께로 태양 전지의 적어도 하나의 측부 에지 상에 제1 금속 층을 도금하는 단계를 포함하는, 태양 전지 상에 금속 층을 도금하는 방법.
- 제1항에 있어서,
전해질 용액, 전기도금 조 내에 침지되는 제1 금속 상호접속부의 부분 및 제2 금속 상호접속부를 포함하며, 정류기에 결합되는 제1 금속 상호접속부의 다른 부분 및 제2 금속 상호접속부를 포함하는 전기도금 조를 준비하는 단계;
제1 금속 상호접속부에 금속 전극을 연결하는 단계;
태양 전지 상에 제1 금속 층의 도금을 준비하기 위해 제2 금속 상호접속부에 태양 전지를 연결하는 단계;
제1 금속 층에 추가 금속을 도금하기 위한 단계에 후속하여 - 제1 금속 상호접속부로부터 금속 전극을 연결해제하고, 제1 금속 상호접속부에 제2 금속 전극을 연결하는 단계;
태양 전지 상에 제2 금속 층을 도금하는 단계 - 태양 전지는 시드 금속 층 상에 제1 금속층을 포함하고, 제2 금속 층을 도금하는 단계는 태양 전지의 제1 금속 층을 통해 제4 전류를 전도하는 단계를 포함하며, 제4 전류는 제1 방향으로, 제4 전압에서 그리고 제4 시간 동안 전도됨 -;
제2 방향으로, 제5 전압에서 그리고 제5 시간에 태양 전지를 통해 제5 전류를 전도함으로써 제2 금속 층으로부터 금속을 방출하는 단계; 그리고 제2 금속 층으로부터 금속을 방출하는 단계에 후속하여, 제1 방향으로,제6 시간 동안 제6 전압에서 제6 전류를 전도함으로써 제2 금속 층에 추가 금속을 도금하는 단계를 추가로 포함하는, 태양 전지 상에 금속 층을 도금하는 방법. - 제8항에 있어서, 제1 금속 층 및 제2 금속 층을 도금하는 단계는 구리, 주석, 알루미늄, 은, 금, 크롬, 철, 니켈, 아연, 루테늄, 팔라듐 및 백금을 포함하는 군으로부터 선택된 제1 금속 및 제2 금속을 도금하는 단계를 포함하는, 태양 전지 상에 금속 층을 도금하는 방법.
- 제1항에 있어서, 초음파 세정 공정을 수행하여 태양 전지 상에 제1 금속 층을 도금하는 단계로부터 초래되는 초과 도금된 금속들을 적어도 하나의 측부 에지로부터 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 태양 전지 상에 금속 층을 도금하는 방법.
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