KR102044381B1 - Method of manufacturing silicon wafer, silicon wafer manufactured therefrom and solar cell comprising the semiconductor wafer - Google Patents

Method of manufacturing silicon wafer, silicon wafer manufactured therefrom and solar cell comprising the semiconductor wafer Download PDF

Info

Publication number
KR102044381B1
KR102044381B1 KR1020180045160A KR20180045160A KR102044381B1 KR 102044381 B1 KR102044381 B1 KR 102044381B1 KR 1020180045160 A KR1020180045160 A KR 1020180045160A KR 20180045160 A KR20180045160 A KR 20180045160A KR 102044381 B1 KR102044381 B1 KR 102044381B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
silicon wafer
boron
manufacturing
temperature
phosphorus
Prior art date
Application number
KR1020180045160A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190121616A (en
Inventor
김인호
이도권
박종극
김원목
정증현
Original Assignee
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술연구원 filed Critical 한국과학기술연구원
Priority to KR1020180045160A priority Critical patent/KR102044381B1/en
Publication of KR20190121616A publication Critical patent/KR20190121616A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102044381B1 publication Critical patent/KR102044381B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0216Coatings
    • H01L31/02161Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264Inorganic materials
    • H01L31/032Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/186Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 실리콘 웨이퍼의 제조 방법, 그로부터 제조된 실리콘 웨이퍼와 이를 포함하는 태양전지에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예는, (a) 실리콘 웨이퍼의 일면에 탈이온수에 희석시킨 붕산을 코팅하는 단계, (b) 둘 이상의 도펀트가 혼합된 인 소스를 상기 실리콘 웨이퍼의 타면에 코팅하는 단계, (c) 상기 실리콘 웨이퍼를 열처리하여 상기 (a) 단계에 따른 붕소 및 상기 (b) 단계에 따른 인의 확산 공정을 동시에 수행하는 단계, (d) 붕소가 확산된 상기 실리콘 웨이퍼의 표면에 알루미늄 글라스를 코팅하는 단계, (e) 상기 실리콘 웨이퍼를 열처리하여 상기 알루미늄 글라스로 상기 실리콘 웨이퍼 내부의 불순물을 게더링하는 단계 및 (f) 상기 실리콘 웨이퍼를 에칭하여 상기 (c) 단계에 따라 생성된 붕소풍부층과 상기 (d) 단계에 따른 상기 알루미늄 글라스를 제거하는 단계를 포함하는 실리콘 웨이퍼 제조 방법을 제공한다.The present invention relates to a method for manufacturing a silicon wafer, a silicon wafer manufactured therefrom and a solar cell comprising the same. In one embodiment of the present invention, (a) coating a boric acid diluted in deionized water on one side of the silicon wafer, (b) coating a phosphorus source mixed with two or more dopants on the other side of the silicon wafer, ( c) heat-treating the silicon wafer to simultaneously perform the diffusion process of boron according to step (a) and phosphorus according to step (b), and (d) coating aluminum glass on the surface of the silicon wafer on which boron is diffused. (E) heat treating the silicon wafer to gather impurities in the silicon wafer with the aluminum glass, and (f) etching the silicon wafer to form the boron-rich layer formed by the step (c). It provides a silicon wafer manufacturing method comprising the step of removing the aluminum glass according to step (d).

Description

실리콘 웨이퍼의 제조 방법, 그로부터 제조된 실리콘 웨이퍼와 이를 포함하는 태양전지{METHOD OF MANUFACTURING SILICON WAFER, SILICON WAFER MANUFACTURED THEREFROM AND SOLAR CELL COMPRISING THE SEMICONDUCTOR WAFER}Method of manufacturing silicon wafer, silicon wafer manufactured therefrom, and solar cell comprising same TECHNICAL FIELD OF THE SYMBOL OF SOUFACTURING SILICON WAFER, SILICON WAFER MANUFACTURED THEREFROM AND SOLAR CELL COMPRISING THE SEMICONDUCTOR WAFER}

본 발명은 실리콘 웨이퍼의 제조 방법, 그로부터 제조된 실리콘 웨이퍼와 이를 포함하는 태양전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 붕소와 인의 공동확산 기술을 이용하여 종래 대비 효율적으로 에미터와 후면전계를 실리콘 웨이퍼의 제조 방법, 그로부터 제조된 실리콘 웨이퍼와 이를 포함하는 태양전지에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a silicon wafer, a silicon wafer manufactured therefrom, and a solar cell including the same, and more particularly, by using a co-diffusion technique of boron and phosphorus, an emitter and a back field are more efficiently than the conventional silicon wafer. The present invention relates to a silicon wafer manufactured therefrom and a solar cell comprising the same.

실리콘 태양전지 산업에 있어서, 실리콘 웨이퍼 단가는 최종 태양전지 셀 가격의 40% 이상을 차지하기 때문에 태양전지 제조 단가와 태양 발전 단가를 낮추기 위해 계속해서 종래 실리콘 웨이퍼 대비 얇은 실리콘 웨이퍼가 요구된다. 이에 따라, 실리콘 웨이퍼가 더 얇은 두께를 갖도록 하는 실리콘 박형화 연구가 활발하게 진행되고 있다.In the silicon solar cell industry, since silicon wafer costs account for 40% or more of the final solar cell price, thin silicon wafers are continuously required to reduce solar cell manufacturing costs and solar power generation costs. Accordingly, research on thinning silicon to make the silicon wafer have a thinner thickness has been actively conducted.

실리콘 박형화와 관련하여 예컨대, 실리콘 웨이퍼의 두께를 100 ㎛ 미만으로 낮추면서 이러한 박형 실리콘의 광포집 효율 및 표면 패시베이션 특성을 우수하게 유지하면, 종래200 ㎛ 두께의 실리콘 웨이퍼를 갖는 태양전지와 비슷하거나 또는 더 높은 효율을 얻을 수 있게 된다. 이에 더하여, 위와 같은 예에 따르면, 실리콘의 두께 감소로 더 적은 양의 실리콘 웨이퍼 사용이 가능하여 태양 발전 단가를 크게 저감할 수 있는 효과가 있다.Regarding the thinning of silicon, for example, if the thickness of the silicon wafer is lowered to less than 100 μm while maintaining the light collection efficiency and surface passivation characteristics of such thin silicon, it is similar to that of a solar cell having a silicon wafer of 200 μm thickness in the prior art or Higher efficiency can be obtained. In addition, according to the above example, it is possible to use a smaller amount of silicon wafer by reducing the thickness of the silicon, there is an effect that can significantly reduce the cost of solar power generation.

한편, 초박형 실리콘 웨이퍼를 제조하는 과정에서, 기존의 알루미늄 페이스트 공정을 이용한 알루미늄 후면전계 형성 공정은 공정비용이 저렴하며 간단하지만, 실리콘 웨이퍼의 두께가 감소함에 따라 두꺼운 알루미늄 페이스트가 실리콘 웨이퍼의 휨 현상을 초래한다. 또한, 종래의 초박형 실리콘 웨이퍼 제조 공정에 따르면, 알루미늄 후면전계 공정시 형성되는 알루미늄-실리콘 공융층(Al-Si eutectic layer)으로 인해 실리콘/알루미늄 전극 계면에서의 후면반사도가 낮아져, 종래의 종래의 초박형 실리콘 웨이퍼 제조 공정은 고효율 태양전지를 제조하는데 한계가 존재한다. Meanwhile, in the process of manufacturing an ultra-thin silicon wafer, the process of forming an aluminum backside field using a conventional aluminum paste process is inexpensive and simple, but as the thickness of the silicon wafer decreases, a thick aluminum paste may cause warpage of the silicon wafer. Cause. In addition, according to the conventional ultra-thin silicon wafer manufacturing process, due to the aluminum-silicon eutectic layer (Al-Si eutectic layer) formed during the aluminum back-field process, the back reflectivity at the silicon / aluminum electrode interface is lowered, the conventional conventional ultra-thin Silicon wafer manufacturing processes have limitations in producing high efficiency solar cells.

알루미늄 후면전계를 대체하기 위한 붕소는 알루미늄보다 실리콘에서 높은 고용도를 보이며, 또한 붕소 후면전계층에 따른 제2상이 형성되지 않는 이유로 실리콘/알루미늄 계면에서 높은 반사도를 유지할 수 있어서, 고효율 태양전지를 형성에 높은 가능성을 보인다. 그러나, 붕소 도핑을 위한 활성화 온도가 인보다 높은 이유로 붕소를 초박형 실리콘 웨이퍼에 적용하기 위해서는 여러 단계의 확산 과정을 거쳐야 하며, 붕소 확산 후에 존재하는 붕소풍부층은 캐리어의 재결합장소로 작용하여 태양전지의 효율을 감소시키는 문제가 존재한다.Boron to replace the aluminum backfield has higher solubility in silicon than aluminum and also maintains high reflectivity at the silicon / aluminum interface because no second phase is formed along the boron backfield, thus forming a highly efficient solar cell. Seems highly likely. However, in order to apply boron to ultra-thin silicon wafers because the activation temperature for boron doping is higher than that of phosphorus, several steps of diffusion are required to apply boron to the ultra-thin silicon wafer. There is a problem of reducing efficiency.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 인과 붕소의 공동확산 공정과 알루미늄 스핀 온 글라스를 이용한 붕소풍부층 제거 및 웨이퍼의 불순물 제거를 동시에 수행하는 공정을 통해 공정 과정을 단순화하고 제조 단가를 감소시킬 수 있는 실리콘 웨이퍼의 제조 방법, 그로부터 제조된 실리콘 웨이퍼와 이를 포함하는 태양전지를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, the technical problem to be achieved by the present invention is to perform the process of simultaneously performing the co-diffusion process of phosphorus and boron, the boron rich layer removal using aluminum spin on glass and the removal of impurities in the wafer at the same time The present invention provides a method for manufacturing a silicon wafer, a silicon wafer manufactured therefrom, and a solar cell including the same, which can simplify the process and reduce manufacturing costs.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. There will be.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예는, (a) 실리콘 웨이퍼의 일면에 탈이온수에 희석시킨 붕산을 코팅하는 단계, (b) 둘 이상의 도펀트가 혼합된 인 소스를 상기 실리콘 웨이퍼의 표면에 코팅하는 단계, (c) 상기 실리콘 웨이퍼를 열처리하여 상기 (a) 단계에 따른 붕소 및 상기 (b) 단계에 따른 인의 확산 공정을 동시에 수행하는 단계, (d) 붕소가 확산된 상기 실리콘 웨이퍼의 표면에 알루미늄 글라스를 코팅하는 단계, (e) 상기 실리콘 웨이퍼를 열처리하여 상기 알루미늄 글라스로 상기 실리콘 웨이퍼 내부의 불순물을 게더링하는 단계 및 (f) 상기 실리콘 웨이퍼를 에칭하여 상기 (c) 단계에 따라 생성된 붕소풍부층과 상기 (d) 단계에 따른 상기 알루미늄 글라스를 제거하는 단계를 포함하는 실리콘 웨이퍼 제조 방법을 제공한다.In order to solve the technical problem, an embodiment of the present invention, (a) coating a boric acid diluted in deionized water on one surface of the silicon wafer, (b) a phosphorus source mixed with two or more dopants of the silicon wafer Coating the surface, (c) heat treating the silicon wafer to simultaneously perform the diffusion process of boron according to step (a) and phosphorus according to step (b), and (d) the silicon wafer with boron diffusion Coating aluminum glass on the surface of (e) heat treating the silicon wafer to gather impurities in the silicon wafer with the aluminum glass, and (f) etching the silicon wafer to perform the step (c). It provides a silicon wafer manufacturing method comprising the resulting boron-rich layer and removing the aluminum glass according to step (d).

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼는 60 μ㎛ 이하의 두께를 갖는 박형 실리콘 웨이퍼일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the silicon wafer may be a thin silicon wafer having a thickness of 60 μm or less.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 붕산은 메타붕산(HBO2) 또는 산화 붕소(B2O3)의 수화물이고, 상기 인 소스는 산화규소(SiO2)와 오산화인(P2O5)이 혼합된 페이스트 형태로 형성되며, 오산화인(P2O5)의 질량비가 0.5 % 내지 1.0 % 일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the boric acid is a hydrate of metaboric acid (HBO 2 ) or boron oxide (B 2 O 3 ), the phosphorus source is silicon oxide (SiO 2 ) and phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ) It is formed in the form of a mixed paste, the mass ratio of phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ) may be 0.5% to 1.0%.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (a) 단계 이전에 실리콘 웨이퍼를 친수화시키는 (a-1) 단계를 더 포함할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the method may further include the step (a-1) of hydrophilizing the silicon wafer before the step (a).

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계에 의해 상기 실리콘 웨이퍼의 일면에는 인 에미터 및 인실리케이트글라스(Phosphorus Silicate Glass, PSG)가 차례로 형성되고, 상기 실리콘 웨이퍼의 타면에는 붕소후면전계, 붕소풍부층(Boron Rich Layer, BRL) 및 붕소실리케이트글라스 (Boron Silicate Glass, BSG)가 차례로 형성되며, 상기 (f) 단계는 불산으로 상기 실리콘 웨이퍼를 에칭하여 상기 인실리케이트글라스, 붕소풍부층 및 붕소실리케이트글라스를 제거하는 단계일 수 있다. In one embodiment of the present invention, by the step (c), one surface of the silicon wafer is formed with phosphorus emitter glass (Phosphorus Silicate Glass, PSG) in turn, the other surface of the silicon wafer is a boron back surface field , A boron rich layer (BRL) and boron silicate glass (BSG) are formed in this order, the step (f) is the silicon silicate, the boron rich layer and the etching of the silicon wafer by etching the hydrofluoric acid and It may be a step of removing the boron silicate glass.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계는 제1 온도에서 상기 실리콘 웨이퍼를 베이킹하는 과정과 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 상기 실리콘 웨이퍼를 열처리하여 상기 붕산 및 인의 확산 공정을 수행하는 과정을 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the step (c) is a step of baking the silicon wafer at a first temperature and heat treatment of the silicon wafer at a second temperature higher than the first temperature to perform the diffusion process of boric acid and phosphorus It may include the process of performing.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (e) 단계는 제3온도에서 상기 실리콘 웨이퍼를 베이킹하는 과정과 상기 제3온도보다 높은 제4온도에서 상기 실리콘 웨이퍼를 큐어링 하는 과정을 포함할 수 있다. In an embodiment of the present disclosure, the step (e) may include baking the silicon wafer at a third temperature and curing the silicon wafer at a fourth temperature higher than the third temperature. .

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계는 질소 분위기의 급속 열 처리기를 이용하여 수행되고, 상기 (e) 단계는 산소와 질소가 혼합된 분위기의 급속 열 처리기를 이용하여 수행될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the step (c) is performed using a rapid heat processor of nitrogen atmosphere, the step (e) may be performed using a rapid heat processor of a mixed atmosphere of oxygen and nitrogen. have.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 온도 및 제3 온도는 130℃ 내지 450℃이고, 상기 제2 온도는 800℃ 내지 950℃이며, 상기 제4 온도는 700℃ 내지900℃일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first temperature and the third temperature may be 130 ℃ to 450 ℃, the second temperature is 800 ℃ to 950 ℃, the fourth temperature may be 700 ℃ to 900 ℃. .

본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1항에 있어서, 상기 (a), (b) 및 (d) 단계에서 수행되는 코팅은 스핀 코팅이고, 상기 알루미늄 글라스는 산화알루미늄이 혼합된 알루미늄 스핀 온 글라스이며, 상기 (f) 단계는 상기 실리콘 웨이퍼를 불산(HF)으로 에칭하여 상기 (c) 단계에 따라 생성된 붕소풍부층과 상기 (d) 단계에 따른 상기 알루미늄 글라스를 제거하는 단계일 수 있다.The method of claim 1, wherein the coating performed in (a), (b) and (d) step is a spin coating, the aluminum glass is aluminum spin-on aluminum mixed with aluminum oxide In the step (f), the silicon wafer may be etched with hydrofluoric acid (HF) to remove the boron-rich layer formed according to step (c) and the aluminum glass according to step (d).

또한, 상기 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 다른 실시예는, 상술한 실리콘 웨이퍼 제조 방법에 따라 제조되는 실리콘 웨이퍼를 제공한다.In addition, to solve the above technical problem, another embodiment of the present invention provides a silicon wafer manufactured according to the silicon wafer manufacturing method described above.

또한, 상기 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 또 다른 실시예는, 상술한 실리콘 웨이퍼 제조 방법에 따라 제조된 실리콘 웨이퍼를 포함하는 태양 전지를 제공한다.In addition, to solve the above technical problem, another embodiment of the present invention provides a solar cell including a silicon wafer manufactured according to the silicon wafer manufacturing method described above.

본 발명에 따르면, 저비용의 스핀 온 도펀트 소스의 농도 조절로 에미터와 후면전계의 도핑 프로파일 제어가 가능하고, 인과 붕소의 공동확산 공정을 RTA(Rapid Thermal Annealing) 방법을 사용함으로써 웨이퍼 제조의 전체 공정 시간을 단축할 수 있다. According to the present invention, it is possible to control the doping profile of the emitter and the back field by controlling the concentration of the low-cost spin-on dopant source, and the entire process of wafer fabrication by using the Rapid Thermal Annealing (RTA) method for the co-diffusion process of phosphorus and boron. It can save time.

또한, 본 발명에 따르면 알루미늄 스핀 온 글라스를 이용하여 웨이퍼의 불순물 제거와 동시에, 붕소후면전계 형성시 태양전지 효율을 심각하게 감소시키는 붕소풍부층을 제거하여 태양전지 효율을 증가시키며 공정을 단순화할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to increase the solar cell efficiency and simplify the process by removing the boron-rich layer that seriously reduces the solar cell efficiency when forming the boron backside field while simultaneously removing impurities from the wafer using aluminum spin-on glass. have.

또한, 본 발명에 따르면, 붕소는 실리콘에 대해 높은 고용도를 가져 얇은 두께의 도펀트 소스 박막층으로도 강한 후면전계를 형성할 수 있으며, 휨 현상이 발생하지 않고 높은 효율을 갖는 초박형 실리콘 태양전지를 구현할 수 있다.  In addition, according to the present invention, boron has a high solubility with respect to silicon to form a strong back-field even with a thin dopant source thin film layer, it is possible to implement an ultra-thin silicon solar cell having a high efficiency without warping phenomenon Can be.

또한, 본 발명에 따르면, 태양전지 제조 공정에 인과 붕소의 공동확산 공정을 적용하여 기존의 태양전지 제조 공정의 이중으로 붕소와 인을 도핑하는 공정 대비 태양전지 제조 공정 비용과 시간을 절감할 수 있다.In addition, according to the present invention, by applying a co-diffusion process of phosphorus and boron to the solar cell manufacturing process it is possible to reduce the solar cell manufacturing process cost and time compared to the process of doping the boron and phosphorus double of the existing solar cell manufacturing process. .

또한, 본 발명에 따르면, 초박형 실리콘 웨이퍼 제조 공정 과정을 단순화하고 실리콘 웨이퍼 및 실리콘 웨이퍼를 포함하는 태양전지의 제조 단가 및 시간을 감소시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to simplify the manufacturing process of the ultra-thin silicon wafer and to reduce the manufacturing cost and time of the solar cell including the silicon wafer and the silicon wafer.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above-described effects, but should be understood to include all the effects deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 웨이퍼 제조 방법의 절차를 도시한 흐름도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 웨이퍼 제조 방법을 구성하는 일부 절차의 세부 과정을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 웨이퍼 제조 방법에 따라 제조되는 실리콘 웨이퍼의 공정을 순서대로 나타낸 모식도이다.
도 5 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 웨이퍼를 대상으로 실시한 실험의 결과들을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
1 is a flowchart illustrating a procedure of a method of fabricating a silicon wafer according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 illustrate detailed processes of some procedures constituting a silicon wafer manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram sequentially showing a process of a silicon wafer manufactured according to the silicon wafer manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
5 to 12 are diagrams for explaining the results of the experiment performed on the silicon wafer according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에 나타난 각 구성요소의 크기, 형태, 형상은 다양하게 변형될 수 있고, 명세서 전체에 대하여 동일/유사한 부분에 대해서는 동일/유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In addition, the accompanying drawings are intended to facilitate understanding of the embodiments disclosed herein, but are not limited to the technical spirit disclosed herein by the accompanying drawings, all changes included in the spirit and scope of the present invention. It is to be understood to include water, equivalents and substitutes. And the part not related to the description in order to clearly describe the present invention in the drawings are omitted, the size, shape, shape of each component shown in the drawings may be variously modified, the same / similar parts for the entire specification Identical / similar reference numerals are used.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하였다.The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used in consideration of ease of specification, and do not have distinct meanings or roles from each other. In addition, in describing the embodiments disclosed herein, when it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the embodiments disclosed herein, the detailed description is omitted.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉 또는 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(접속, 접촉 또는 결합)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결(접속, 접촉 또는 결합)"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(구비 또는 마련)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 “포함(구비 또는 마련)”할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted or coupled) with another part, it is not only when it is" directly connected (connected, contacted or coupled) ", but also in between. This includes cases in which "indirectly connected (connecting, contacting or coupling)" therebetween. Also, when a part is said to "include (or prepare)" a component, it is not to exclude other components, but to "include (or prepare)" other components, unless specifically stated otherwise. That means you can.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하며, 분산되어 실시되는 구성요소들은 특별한 제한이 있지 않는 한 결합된 형태로 실시될 수도 있다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular forms "a", "an" and "the" are intended to include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise. As used herein, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성 요소로 명명될 수 있다.In addition, terms including ordinal numbers, such as first and second, as used herein may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 웨이퍼 제조 방법(이하, 실리콘 웨이퍼 제조 방법)의 절차를 도시한 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a procedure of a silicon wafer manufacturing method (hereinafter, referred to as a silicon wafer manufacturing method) according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 실리콘 웨이퍼 제조 방법은 (a) 실리콘 웨이퍼의 일면에 탈이온수에 희석시킨 붕산을 코팅하는 단계(s120), (b) 둘 이상의 도펀트를 혼합한 인 소스를 상기 실리콘 웨이퍼의 타면에 코팅하는 단계(s130), (c) 상기 실리콘 웨이퍼를 열처리하여 (a) 단계(120)에 따른 붕소 및 (b) 단계(s130)에 따른 인의 확산 공정을 동시에 수행하는 단계(s140), (d) 붕소가 확산된 상기 실리콘 웨이퍼의 표면에 알루미늄 글라스를 코팅하는 단계(s150), (e) 상기 실리콘 웨이퍼를 열처리하고 상기 알루미늄 글라스로 상기 실리콘 웨이퍼 내부의 불순물을 게더링하는 단계(s160), (f) 상기 실리콘 웨이퍼를 에칭하여 (c) 단계(s140)에 따라 생성된 붕소풍부층과 (d) 단계(s150)에 따른 알루미늄 글라스를 제거하는 단계(s170)를 포함한다.In the silicon wafer manufacturing method according to the present embodiment (a) coating boric acid diluted in deionized water on one surface of the silicon wafer (s120), (b) a phosphorus source mixed with two or more dopants on the other surface of the silicon wafer Coating (s130), (c) heat treating the silicon wafer to simultaneously perform diffusion process of boron according to (a) step 120 and (b) step (s130) (s140) and (d ) Coating aluminum glass on the surface of the silicon wafer on which boron is diffused (s150), (e) heat treating the silicon wafer and gathering impurities in the silicon wafer with the aluminum glass (s160), (f (C) etching the silicon wafer to remove the boron-rich layer formed in step (s140) and (d) removing the aluminum glass in step (s150) (s170).

본 실시예에서, 실리콘 웨이퍼는 박형 실리콘 웨이퍼일 수 있고, 본 명세서에서 박형 실리콘 웨이퍼의 두께는 60 μ㎛ 이하, 바람직하게 30μ㎛ 내지 60 μ㎛일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 박형 실리콘 웨이퍼는 초박형 실리콘 웨이퍼로 명명될 수도 있다. In this embodiment, the silicon wafer may be a thin silicon wafer, and the thickness of the thin silicon wafer herein may be 60 μm or less, preferably 30 μm to 60 μm, but is not limited thereto. The thin silicon wafer may also be referred to as ultra thin silicon wafer.

또한, 본 실시예에 따른 실리콘 웨이퍼 제조 방법은 s120의 (a) 단계 이전에 (a-1) 단계로서, 실리콘 웨이퍼를 친수화시키는 (a-1) 단계를 더 포함할 수 있으며, (a-1) 단계(s110)는 피라냐 클리닝(Piranha cleaning)을 이용하여 상기 실리콘 웨이퍼를 친수화시킬 수 있다.In addition, the silicon wafer manufacturing method according to the present embodiment may further include the step (a-1) of hydrophilizing the silicon wafer as step (a-1) before step (a) of s120, (a-1 In operation S110, the silicon wafer may be hydrophilized using Piranha cleaning.

위 단계에서 상기 붕산은 메타붕산(HBO2) 또는 산화 붕소(B2O3)의 수화물이고, 상기 둘 이상의 도펀트가 혼합된 인 소스는 산화규소(SiO2)와 오산화인(P2O5)이 혼합된 페이스트 형태로 형성되며, 오산화인(P2O5)의 질량비가 0.5 % 내지 1.0 % 일 수 있다. 즉 P2O5/(SiO2+P2O5)의 값이 0.005(0.5%) 내지 0.01(1%)일 수 있다.In the above step, the boric acid is a hydrate of metaboric acid (HBO 2 ) or boron oxide (B 2 O 3 ), and the phosphorus source mixed with the two or more dopants is silicon oxide (SiO 2 ) and phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ). It is formed in the form of a mixed paste, the mass ratio of phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ) may be 0.5% to 1.0%. That is, the value of P 2 O 5 / (SiO 2 + P 2 O 5 ) may be 0.005 (0.5%) to 0.01 (1%).

또한, 상기 둘 이상의 도펀트가 혼합된 인 소스는 서로 다른 두 종류의 스핀 온 도펀트가 특정 농도비로 혼합된 인 소스일 수 있다. 예컨대, 상기 둘 이상의 도펀트가 혼합된 인 소스는 제1 인 스핀 온 도펀트와 제2 스핀 온 도펀트를 1:1 내지 1:5의 비율로 P2O5에 혼합한 형태로 형성될 수 있다. In addition, the phosphorus source in which the two or more dopants are mixed may be a phosphorus source in which two different types of spin on dopants are mixed in a specific concentration ratio. For example, the phosphorus source in which the two or more dopants are mixed may be formed in a form in which the first phosphor on dopant and the second spin on dopant are mixed with P 2 O 5 in a ratio of 1: 1 to 1: 5.

또한, (c) 단계(s140)에 의해 상기 실리콘 웨이퍼의 일면에는 인 에미터 및 인실리케이트글라스가 차례로 형성되고, 상기 실리콘 웨이퍼의 타면에는 붕소후면전계, 붕소풍부층 및 붕소실리케이트글라스가 차례로 형성될 수 있다 In addition, by (c) step (s140), one surface of the silicon wafer is sequentially formed with an phosphor emitter and an silicate glass, and the other surface of the silicon wafer is formed with a boron backside field, a boron rich layer, and a boron silicate glass in that order. Can

이에 따라, (f) 단계(s170)는 불산으로 상기 실리콘 웨이퍼를 에칭하여 상기 인실리케이트글라스, 붕소풍부층 및 붕소실리케이트글라스를 제거하는 단계일 수 있다.Accordingly, step (f) (s170) may be a step of removing the silicate glass, the boron rich layer and the boron silicate glass by etching the silicon wafer with hydrofluoric acid.

또한, (c) 단계(s140)의 세부 과정을 도시한 도 2를 참조하면, (c) 단계(s140)는 질소 분위기의 급속 열 처리기(RTA, Rapid Thermal Annealing)를 이용하여, 제1 온도에서 상기 실리콘 웨이퍼를 베이킹(baking)하는 과정(s141)과 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도(제2 온도 > 제1 온도)에서 상기 실리콘 웨이퍼를 열처리하여 상기 붕산 및 인의 확산 공정을 수행하는 과정(s142)을 포함할 수 있다. In addition, referring to FIG. 2 which shows the detailed process of step (c) (s140), (c) step (s140) is performed at a first temperature by using a rapid thermal annealing (RTA) in a nitrogen atmosphere. Baking the silicon wafer (s141) and heat-treating the silicon wafer at a second temperature (second temperature> first temperature) higher than the first temperature to perform diffusion of boric acid and phosphorus ( s142).

또한, (e) 단계(s160)의 세부 과정을 도시한 도 3을 참조하면, (e) 단계(s160)는 산소와 질소가 혼합된 분위기의 급속 열 처리기를 이용하여, 제3온도에서 상기 실리콘 웨이퍼를 베이킹하는 과정(s161)과 상기 제3온도보다 높은 제4온도(제4 온도 > 제3 온도)에서 상기 실리콘 웨이퍼를 큐어링(curing) 하는 과정(s162)을 포함할 수 있다. In addition, referring to FIG. 3 showing the detailed process of step (e) (s160), (e) step (s160) is the silicon at a third temperature using a rapid heat processor of the atmosphere mixed with oxygen and nitrogen A process of baking the wafer (s161) and a process of curing the silicon wafer (s162) at a fourth temperature (fourth temperature> third temperature) higher than the third temperature (s162).

예컨대, 상기 제1 온도 및 제3 온도는 130℃ 내지 450℃이고, 상기 제2 온도는 800℃ 내지 950℃이며, 상기 제4 온도는 700℃ 내지900℃일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 제4 온도는 (c) 단계(s140)의 상기 제2 온도보다 낮도록 본 발명이 구현될 수 있으며, (a)(s120), (b)(s130) 및 (d)(s150) 단계에서 수행되는 코팅은 스핀 코팅일 수 있다. For example, the first temperature and the third temperature may be 130 ° C to 450 ° C, the second temperature may be 800 ° C to 950 ° C, and the fourth temperature may be 700 ° C to 900 ° C, but is not limited thereto. . In addition, the present invention may be implemented such that the fourth temperature is lower than the second temperature in step (c) (s140), and (a) (s120), (b) (s130) and (d) (s150). The coating carried out in the step may be spin coating.

도 4는 앞서 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 실리콘 웨이퍼 제조 방법에 따라 제조되는 실리콘 웨이퍼의 공정을 순서대로 나타낸 모식도로서, 도 4를 참조하여 상술한 실리콘 웨이퍼 제조 방법에 대해 더욱 구체적으로 설명한다.FIG. 4 is a schematic diagram sequentially illustrating a process of a silicon wafer manufactured according to the silicon wafer manufacturing method described above with reference to FIGS. 1 to 3, and will be described in more detail with reference to FIG. 4. .

먼저, (a) 단계(s120)를 진행하기 위해 실리콘 웨이퍼(401)를 준비한다. 실리콘 웨이퍼(401) 는 p형 또는 n형일 수 있다. 또한, (a) 단계(s120)를 진행하기 이전에 실리콘 웨이퍼(401)를 친수화 시키는 (a-1)단계(s110)를 수행할 수 있다. First, a silicon wafer 401 is prepared to proceed with step (a) (s120). The silicon wafer 401 may be p-type or n-type. In addition, step (a-1) (s110) of hydrophilizing the silicon wafer 401 may be performed before proceeding to step (a) (s120).

다음, (a) 단계(s120)와 같이, 실리콘 웨이퍼(401)의 하면에 탈이온수에 희석시킨 붕산을 코팅하여 붕산층(402)을 형성한다. 붕소는 실리콘에 대해 높은 고용도를 가져 낮은 얇은 두께의 도펀트 소스 박막층으로도 강한 후면전계를 형성할 수 있으며, 휨 현상이 발생하지 않고 높은 효율을 갖는 초박형 실리콘 태양전지를 구현할 수 있다. Next, as in step (a) (s120), the boric acid layer 402 is formed by coating boric acid diluted in deionized water on the bottom surface of the silicon wafer 401. Boron has a high solubility with respect to silicon to form a strong back field even with a low thin dopant source thin film layer, it is possible to implement an ultra-thin silicon solar cell with high efficiency without the occurrence of warpage.

다음, (b) 단계(s130)와 같이, 두 종류의 스핀 온 도펀트를 혼합하여 농도 조절한 인 소스를 실리콘 웨이퍼(401)의 상면에 코팅하여 인 스핀 온 도펀트 층(403)을 형성한다.Next, as shown in step (b) (s130), a phosphorus source of which concentration is adjusted by mixing two kinds of spin on dopants is coated on the top surface of the silicon wafer 401 to form an in spin on dopant layer 403.

다음, (c) 단계(s140)와 같이, 실리콘 웨이퍼(401)에 열처리를 수행한다. 이 때 열처리 공정은 질소분위기의 급속 열 처리기에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 상대적으로 저온인 제1 온도에서 실리콘 웨이퍼(401)를 베이킹하고 제1 온도보다 고온인 제2 온도에서 붕소와 인의 확산 공정을 수행하면, 인 스핀 온 도펀트 층(403)이 인 에미터 층(404) 및 인실리케이트글라스 층(PSG)(405)으로 나뉘고, 붕산층(402)이 붕소후면전계층(B-BSF)(406), 붕소풍부층(BRL)(407) 붕소실리케이트글라스 층(BSG)(408)로 나뉘게 된다. Next, as in step (c) (s140), the silicon wafer 401 is heat-treated. At this time, the heat treatment process may be performed in a rapid heat processor in a nitrogen atmosphere. Specifically, when the silicon wafer 401 is baked at a relatively low temperature and the diffusion process of boron and phosphorus is performed at a temperature higher than the first temperature, the phosphorus spin-on dopant layer 403 may be a phosphorus emitter. Divided into a layer 404 and an silicate glass layer (PSG) 405, wherein the boric acid layer 402 is a boron backside field layer (B-BSF) 406, a boron rich layer (BRL) 407, a boron silicate glass layer (BSG) 408.

이와 같이, 붕소와 인을 단일의 열처리 과정을 통해 동시에 확산시킴으로써 웨이퍼 제조 공정이 간소화되며 제조 시간 단축 및 비용 절감 효과를 발휘할 수 있다. As such, by simultaneously diffusing boron and phosphorus through a single heat treatment process, the wafer manufacturing process may be simplified, and manufacturing time and cost may be reduced.

다음, 불필요한 붕소풍부층(407)을 제거하고 실리콘 웨이퍼(401) 내에 형성된 불순물을 제거하기 위한 후속 공정으로서, (d) 단계(s150)와 같이 붕소실리케이트글라스 층(408)의 하면에 알루미늄 글라스를 스핀 코팅하여 알루미늄 글라스 층(409)를 형성한다. 여기서, 알루미늄 글라스 층은 알루미늄 스핀 온 글라스 층일 수 있다.Next, as a subsequent process for removing the unnecessary boron rich layer 407 and removing impurities formed in the silicon wafer 401, (d) an aluminum glass is placed on the bottom surface of the boron silicate glass layer 408 as in step (s150). Spin coating to form aluminum glass layer 409. Here, the aluminum glass layer may be an aluminum spin on glass layer.

다음, (e) 단계(s160)와 같이, 알루미늄 글라스 층(409)이 코팅된 실리콘 웨이퍼(401)를 열처리한다. 이 때, 열처리는 산소와 질소가 혼합된 분위기의 급속 열 처리기에서 수행될 수 있다. 이에 따라, 실리콘 웨이퍼(401) 내에 형성된 불순물이 제거될 수 있다. 또한, 산소분위기에서 붕소풍부층(407)은 붕소실리케이트글라스층(BSG)이 될 수 있다.Next, as in step (e) (s160), the silicon wafer 401 coated with the aluminum glass layer 409 is heat-treated. At this time, the heat treatment may be performed in a rapid heat processor of the atmosphere mixed with oxygen and nitrogen. Accordingly, impurities formed in the silicon wafer 401 can be removed. In the oxygen atmosphere, the boron rich layer 407 may be a boron silicate glass layer (BSG).

다음, (f) 단계(s170)와 같이, 붕소풍부층(407) 제거를 위해 에칭 공정을 수행한다. 이 때, 에칭 공정은 불산을 이용하여 진행될 수 있으며, 에칭 공정에 의해 인실리케이트글라스 층(405), 붕소풍부층(407) 및 붕소실리케이트글라스 층(408)이 제거될 수 있다.Next, as in step (f) s170, an etching process is performed to remove the boron-rich layer 407. In this case, the etching process may be performed using hydrofluoric acid, and the insulator glass layer 405, the boron rich layer 407, and the boron silicate glass layer 408 may be removed by the etching process.

이와 같이, 실리콘 웨이퍼의 불순물 제거와 동시에, 붕소후면전계 형성시 태양전지 효율을 심각하게 감소시키는 붕소풍부층을 제거하여 태양전지 효율을 증가시키며 공정을 단순화할 수 있다.As described above, at the same time as removing impurities of the silicon wafer, the boron-rich layer that seriously reduces the solar cell efficiency when forming the boron backplane field may be removed to increase the solar cell efficiency and simplify the process.

도 5 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 웨이퍼를 대상으로 실시한 실험의 결과들을 설명하기 위해 도시한 도면이다.5 to 12 are diagrams for explaining the results of the experiment performed on the silicon wafer according to an embodiment of the present invention.

도 5는 N2 분위기 및 950℃에서 확산된 붕소후면전계와 인 에미터의 시트 저항을 나타낸 것으로, 501은 붕산의 농도에 따른 실리콘 면저항을 나타낸 것이고, 502는 오산화인의 농도에 따른 실리콘 면저항을 나타낸 것이다. Figure 5 shows the sheet resistance of the boron backplane and phosphorus emitter diffused in N 2 atmosphere and 950 ℃, 501 is the silicon sheet resistance according to the concentration of boric acid, 502 is the silicon sheet resistance according to the concentration of phosphorus pentoxide It is shown.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 단계(s120)에서 붕산을 탈이온수에 희석시키는 양에 따라 붕소 도펀트 농도를 조절할 수 있고, (b) 단계(s130)에서 서로 다른 농도를 가진 두 종류의 인 스핀 온 도펀트를 혼합하고 인의 도펀트 농도를 조절할 수 있다. 이와 같이, 스핀 온 도펀트의 농도 조절에 따라 인 에미터와 붕소후면전계의 면저항 제어가 용이함을 알 수 있다.Referring to Figure 5, (a) in step (s120) according to an embodiment of the present invention can adjust the boron dopant concentration according to the amount of dilute boric acid in deionized water, (b) different from step (s130) Two kinds of phosphorus spin on dopants can be mixed and the phosphorus dopant concentration can be adjusted. As described above, it can be seen that the sheet resistance of the phosphor emitter and the boron backplane is easily controlled by controlling the concentration of the spin-on dopant.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, (e) 단계(s160)와 같이 알루미늄 글라스를 붕소실리케이트글라스 하면에 코팅하면 알루미늄 글라스가 실리콘 웨이퍼 내부의 철과 같은 불순물을 게더링하게 된다.In addition, as shown in FIG. 6, when the aluminum glass is coated on the lower surface of the boron silicate glass as in step (e), the aluminum glass gathers impurities such as iron in the silicon wafer.

도 7은 붕소후면전계의 D-SIMS 분석 결과를 나타낸 것으로서, 701 및 702는 각각 50초의 공동-확산 및 5분의 Al-SOG 경화 과정 후의 붕소의 D-SIMS 프로파일과 인의 D-SIMS 프로파일을 나타내며, (c) 단계(s140)에 따라 인과 붕소의 공동 확산 공정과 알루미늄 글라스를 큐어링 한 후의 도펀트 프로파일을 D-SIMS 이용하여 분석한 것이다.FIG. 7 shows the results of D-SIMS analysis of the boron backplane, where 701 and 702 show the D-SIMS profile of boron and the D-SIMS profile of phosphorus after 50 seconds of co-diffusion and 5 minutes of Al-SOG curing. , (c) The co-diffusion process of phosphorus and boron and the dopant profile after curing the aluminum glass according to step (s140) are analyzed using D-SIMS.

도 7을 참조하면, 붕소 프로파일에서 알 수 있듯이, 인과 붕소의 공동 확산 공정 후에 표면에 45nm의 붕소풍부층이 존재하였으나, 알루미늄 큐어링 공정을 거친 후 5nm 이내로 감소한 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7, as can be seen from the boron profile, the boron-rich layer of 45 nm was present on the surface after the co-diffusion process of phosphorus and boron, but after the aluminum curing process, it was confirmed that the decrease was within 5 nm.

붕소풍부층이 존재하는 실리콘 표면은 친수성의 특징을 가지는데, 이러한 점을 기초로, 붕소풍부층이 제거된 것을 확인하기 위해 붕소 도핑후 붕소풍부층이 존재하는 실리콘 웨이퍼와, 붕소 도핑 후 알루미늄 큐어링 공정을 거친 실리콘 표면의 접촉각 측정값을 비교하였고, 도 8에 그 결과를 나타내었다. 도 8에서 801은 공정 진행 전 실리콘 웨이퍼의 표면을 나타낸 것이고, 802는 붕소 확산 후 붕소풍부층이 표면에 존재하는 실리콘 웨이퍼의 표면을 나타낸 것이며, 803은 실리콘 웨이퍼에 알루미늄 스핀 온 글라스 코팅 및 큐어링을 진행(Al-SOG 경화 과정)한 후 실리콘 웨이퍼의 표면을 나타낸 것이다.The silicon surface in which the boron-rich layer is present has a hydrophilic characteristic. Based on this, the silicon wafer in which the boron-rich layer is present after boron doping and the aluminum cure after boron doping to confirm that the boron-rich layer is removed. The contact angle measurements of the silicon surface subjected to the ring process were compared, and the results are shown in FIG. 8. In FIG. 8, 801 shows the surface of the silicon wafer before the process proceeds, 802 shows the surface of the silicon wafer where the boron-rich layer is present after the boron diffusion, and 803 shows aluminum spin-on glass coating and curing on the silicon wafer. After the (Al-SOG curing process) shows the surface of the silicon wafer.

불산 용액에 801 내지 803의 각 실리콘 웨이퍼의 표면을 담근 뒤 10 mL의 탈이온수를 표면에 떨어트렸을 경우, 붕소풍부층이 존재하는 실리콘 웨이퍼의 표면에서는 접촉각이 측정되지 않을 정도로 친수성의 특징을 보인 반면, 산소 분위기에서 알루미늄 스핀 온 글라스를 큐어링 한 실리콘 웨이퍼의 표면의 경우 공정을 진행하지 않은 실리콘 웨이퍼의 표면의 약 91%의 접촉각을 나타내었다. When the surface of each silicon wafer of 801 to 803 was immersed in a hydrofluoric acid solution and 10 mL of deionized water was dropped on the surface, the contact angle was not measured on the surface of the silicon wafer in which the boron-rich layer was present. On the other hand, the surface of the silicon wafer cured aluminum spin-on glass in the oxygen atmosphere showed a contact angle of about 91% of the surface of the silicon wafer that was not processed.

즉, 본 발명에 따르면, (d) 단계(s150) 이후 (e) 단계(s160)와 (f) 단계(s170)를 진행함으로써 붕소풍부층을 효과적으로 제거할 수 있음을 알 수 있다.That is, according to the present invention, it can be seen that the boron-rich layer can be effectively removed by proceeding to step (e) step (s160) and (f) step (s170) after step (s150).

도 9는 Miro-PCD로 측정한 유효 소수반송자 수명(effective minority carrier lifetime)(901)과 QSSPC로 측정한 에미터 포화전류값(902)을 나타낸 것으로서, 901은 Al-SOG 경화 전과 후에 측정된 유효 소수반송자 수명을 나타내고, 902는 인 및 붕소가 이중 도핑된 표면에서의 포화 전류 밀도(J0) 결과를 나타낸다.Figure 9 shows the effective minority carrier lifetime (901) measured by Miro-PCD and emitter saturation current value (902) measured by QSSPC, 901 is measured before and after Al-SOG curing The effective minority carrier lifetime is shown, and 902 is the saturation current density (J 0 ) result on the phosphorus and boron double doped surface.

901과 같이 Micro-PCD 방법으로 웨이퍼의 유효 소수반송자 수명을 측정한 결과, 공동확산 공정을 거친 후, 실리콘 웨이퍼의 유효 소수반송자 수명은 40 ㎲로 감소하였지만, 알루미늄 스핀 온 글라스를 큐어링 한 후 본래의 웨이퍼 수명 수준(180 ㎲)으로 회복함을 알 수 있었다.As a result of measuring the effective minority carrier life of the wafer by the Micro-PCD method as shown in 901, the effective minority carrier life of the silicon wafer was reduced to 40 후 after the co-diffusion process. Afterwards, it was found that the original wafer life level was restored (180 kPa).

또한, 902와 같이 QSSPC 방법으로 알루미늄 스핀 온 글라스 큐어링 전과 후의 에미터 포화전류를 측정한 결과, 붕소의 경우 알루미늄 큐어링 공정으로 에미터 포화 전류가 611 fA/cm2 에서 296 fA/cm2으로 감소하였고, 인의 경우 알루미늄 큐어링 공정으로 734 fA/cm2 에서 200 fA/cm2으로 감소하였음을 확인할 수 있었다.In addition, the emitter saturation current before and after aluminum spin-on glass curing was measured by QSSPC method as shown in 902.In the case of boron, the emitter saturation current was changed from 611 fA / cm 2 to 296 fA / cm 2 by aluminum curing process. It was confirmed that the phosphorus was reduced from 734 fA / cm 2 to 200 fA / cm 2 by the aluminum curing process.

도 10은 상술한 실리콘 웨이퍼를 초박형 p-type 실리콘 태양전지에 적용하는 과정을 나타낸 흐름도로서, 도10에 도시된 흐름도와 같이, 초박형 p-type 실리콘 웨이퍼를 이용하여 기본구조의 알루미늄 후면전계 태양전지와와 PERT 구조의 붕소후면전계 태양전지를 제조하였다.FIG. 10 is a flowchart illustrating a process of applying the above-described silicon wafer to an ultra-thin p-type silicon solar cell. As shown in the flowchart of FIG. 10, an aluminum back field solar cell having a basic structure using an ultra-thin p-type silicon wafer. A boron backplane solar cell having a wah and a PERT structure was manufactured.

알루미늄 후면전계 형성시에 초박형 실리콘 웨이퍼의 휨 현상을 방지하기 위해 전자빔 증착을 이용하여 2 ㎛의 두께로 얇게 알루미늄을 증착하였다. In order to prevent warpage of the ultra-thin silicon wafer during the formation of the aluminum backside field, aluminum was thinly deposited to a thickness of 2 μm using electron beam deposition.

붕소후면전계 PERT 태양전지는 붕소와 인의 확산공정과 알루미늄 큐어링을 진행한 후, 후면 전극의 부분 접촉을 위해 포토리쏘그래피를 이용하였다. After boron and phosphorus diffusion process and aluminum curing, the boron backplane PERT solar cell used photolithography for partial contact of the back electrode.

이에 더하여, 초박형 실리콘 태양전지의 광포집을 증가시키기 위해 2-3 ㎛의 피라미드 텍스쳐링을 하였다.In addition, pyramid texturing of 2-3 μm was performed to increase light collection of ultra-thin silicon solar cells.

도 10에 도시된 흐름도를 통해 제조된 초박형 p-type 실리콘 태양전지를 대상으로 실험한 결과를 도 11에 도시하였으며, 도 11은 알루미늄 후면전계의 기본구조 태양전지와 PERT 구조의 붕소후면전계 태양전지의 전류-전압 곡선과 외부양자효율 결과를 나타낸다.The results of experiments on the ultra-thin p-type silicon solar cell manufactured through the flowchart shown in FIG. 10 are shown in FIG. 11, and FIG. 11 is a boron backplane solar cell having a basic structure solar cell of an aluminum back field and a PERT structure. Shows the current-voltage curve and external quantum efficiency.

도 11을 참조하면, 알루미늄 후면전계 태양전지와 비교하였을 경우, 붕소후면전계 태양전지는 후면에서의 낮은 재결합속도로 인하여 장파장 영역에서 높은 양자효율을 보이고, 더 높은 개방회로전압을 나타낸다. Referring to FIG. 11, when compared with an aluminum back field solar cell, the boron back field solar cell shows high quantum efficiency in a long wavelength region due to a low recombination rate at the back side, and shows a higher open circuit voltage.

또한, 붕소후면전계 태양전지의 전면에서 낮은 외부양자효율은 에미터 도펀트 농도를 조절하여 개선 가능하며, 후면의 유전체의 두께를 튜닝하면 더 높은 패시베이션 효과와 후면 반사도를 보일 수 있다.In addition, the low external quantum efficiency at the front side of the boron backside field solar cell can be improved by adjusting the emitter dopant concentration, and tuning the thickness of the dielectric at the back side can show higher passivation effect and back reflectance.

도 12에 도시된 바와 같이, 알루미늄 두께에 따른 임계곡률반경을 알기 위해 4점 굽힘 시험을 하였으며, 피라미드 텍스쳐링한 50 ㎛의 초박형 실리콘 웨이퍼에 전자빔(e-beam) 증착법으로 얇은 알루미늄을 증착하고, 알루미늄 페이스트를 스크린 프린팅한 웨이퍼는 후면전계를 형성을 위해 열처리 공정을 거쳤다.As shown in FIG. 12, a four-point bending test was performed to determine a critical curvature radius according to aluminum thickness, and thin aluminum was deposited on an pyramid-textured 50 μm ultra-thin silicon wafer by an electron beam (e-beam) deposition method. The wafer with the screen printed on the paste was subjected to a heat treatment process to form a backside field.

초박형 실리콘 웨이퍼의 파괴가 일어나기 직전에 촬영한 광학 사진으로, 측정한 임계곡률반경과 수식으로 예측한 임계곡률반경을 비교하였으며, 알루미늄 페이스트를 적용한 실리콘의 경우 매우 큰 임계곡률반경을 가지면서 예측한 값과 큰 차이를 보였다. 이는 알루미늄 페이스트의 표면이 고르지 않고 후면전계층과 실리콘의 계면이 평평한 형태를 지니고 있지 않기 때문이다.Optical photo taken just before the destruction of the ultra-thin silicon wafer.The measured critical curvature radius was compared with the critical curvature radius predicted by the formula.For silicon with aluminum paste, the predicted value has a very large critical curvature radius. And showed a big difference. This is because the surface of the aluminum paste is uneven and the interface between the back surface layer and silicon is not flat.

이빔 증착으로 얇은 알루미늄을 적용한 실리콘 웨이퍼는 알루미늄이 없는 실리콘 웨이퍼와 비슷한 낮은 임계곡률반경을 보이는 것을 알 수 있다. 따라서 붕소후면전계와 얇은 알루미늄을 적용한 태양전지는 의 경우 낮은 임계곡률반경을 가져 플렉서블 태양전지에 유용할 수 있다.It can be seen that silicon wafers made of thin aluminum by e-beam deposition have a low critical curvature radius similar to that of silicon wafers without aluminum. Therefore, a solar cell using a boron backplane and thin aluminum may have a low critical curvature radius and may be useful for a flexible solar cell.

이하에서는 앞서 설명한 도 5 내지 도 12의 내용을 토대로 상술한 실리콘 웨이퍼 제조 방법에 따른 실리콘 웨이퍼 제조 실험예에 대하여 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, a silicon wafer manufacturing experiment example according to the silicon wafer manufacturing method described above will be described in more detail with reference to FIGS. 5 to 12.

붕소와 인의 공동 확산 과정을 위해, 본 발명에는 붕산 및 인 스핀-온 도펀트(P-SOD)가 적용된다. 붕산(H3BO3)은 산화 붕소(B2O3)의 수화물이고 종래의 붕소 스핀-온 도펀트(B-SOD)와 비교하여 저렴한 비용, 높은 안전성 및 순도(99.999%, Sigma-Aldrich)의 장점들을 가진다. 탈이온(DI)수 중의 붕산의 희석 용액은 스핀-온 확산 공급원으로서 활용될 수 있고 탈수-확산 과정은 강한 붕소후면전계(BSF)를 형성하기 위한 충분한 붕소를 공급할 수 있다. For the co-diffusion process of boron and phosphorus, boric acid and phosphorus spin-on dopant (P-SOD) are applied to the present invention. Boric acid (H 3 BO 3 ) is a hydrate of boron oxide (B 2 O 3 ) and has low cost, high safety and purity (99.999%, Sigma-Aldrich) compared to conventional boron spin-on dopants (B-SOD). Has advantages. A dilute solution of boric acid in deionized (DI) water can be utilized as a spin-on diffusion source and the dehydration-diffusion process can supply enough boron to form a strong boron backside field (BSF).

붕산으로부터 규소로의 붕소 확산은 붕산의 2-단계 탈수로 구성된다. 메타붕산(HBO2), 또는 B2O3의 수화물은 먼저 130℃ 이상의 온도에서 형성된다. 메타붕산이 250℃ 이상에서 가열될 때, 무수 산화 붕소(B2O3)가 형성되기 시작하고 메타붕산의 90 중량%가 350℃에서 B2O3의 형태로 있다.Boron diffusion from boric acid to silicon consists of two-stage dehydration of boric acid. Hydrate of metaboric acid (HBO 2 ), or B 2 O 3 is first formed at a temperature of 130 ° C. or higher. When metaboric acid is heated above 250 ° C., anhydrous boron oxide (B 2 O 3 ) begins to form and 90% by weight of metaborate is in the form of B 2 O 3 at 350 ° C.

인 에미터(phosphorus emitter)에 대해, 두 P-SOD(P504 및 P507, Filmtronics)를 상이한 도펀트 화합물(P2O5) 농도(고체 함량으로 0.0625 중량% 및 1.0 중량%)로 혼합하고, P507과 P504의 혼합 비율을 1:1로부터 1:5로 조정하였다. 1 내지 5 Ω·cm의 저항률 및 525 μ㎛ 두께를 가지는 p-형, 지향 CZ Si 웨이퍼를 사용하였고, 스핀 코팅 전에 웨이퍼 표면을 친수성으로 만들기 위해 웨이퍼를 피라나 용액에서 세정하였다. 도펀트 확산을 급속 열처리 공정(RTP) 시스템에서 950℃에서 상이한 확산 처리 시간 동안 수행한 후 130 내지 450℃에서 저온 베이킹을 수행하였다. 붕규산 유리(BSG) 및 인규산 유리(PSG)를 불산(HF) 담금에 의해 제거하였고 시트 내성(Rsheet)을 4-침법(four point probe)으로 측정하였다. D-SIMS 분석을 붕소 및 인 표적 과정 윈도우 둘 다를 충족시키는 공동-확산 과정 조건에서 제작된 샘플에 대해 수행하였다.For phosphorus emitters, two P-SODs (P504 and P507, Filmtronics) are mixed at different dopant compound (P2O5) concentrations (0.0625 wt% and 1.0 wt% in solids content) and a mixture of P507 and P504 The ratio was adjusted from 1: 1 to 1: 5. A p-type, oriented CZ Si wafer having a resistivity of 1 to 5 Ω · cm and a thickness of 525 μm was used, and the wafer was cleaned in a Pirana solution to make the wafer surface hydrophilic prior to spin coating. Dopant diffusion was performed at 950 ° C. for different diffusion treatment times in a rapid heat treatment process (RTP) system followed by low temperature baking at 130 to 450 ° C. Borosilicate glass (BSG) and phosphoric silicate glass (PSG) were removed by hydrofluoric acid (HF) immersion and the sheet resistance (R sheet ) was measured by a four point probe. D-SIMS analysis was performed on samples made at co-diffusion process conditions meeting both boron and phosphorus target process window.

붕소풍부층(BRL)은 Si-B 화합물이고 그것의 조성은 대부분의 SiB6로서 제안된다. BRL은 비정질 구조를 나타내고 주로 붕소 및 규소로 구성되며 낮은 농도의 산소를 포함한다. BRL은 강력한 재결합 부위로서 작용하기 때문에 제거될 필요가 있다. BRL은 HF에 불침투성이기 때문에 HF의 에칭법으로 쉽게 제거 되지 않는다. 본 실시예에 따른 BRL을 제거하기 위한 방법은 예컨대, 850℃ 이상의 고온에서의 산화 공정을 수행하는 것이다. Al-SOG층은 는 붕소 확산 공정에 수반되는 벌크 웨이퍼의 소수반송자 수명을 저하시키는 것으로 의심되는 Fe를 강력하게 제거하는 게터링 효과가 뛰어나다.The boron-rich layer (BRL) is a Si-B compound and its composition is proposed as most SiB 6 . BRL exhibits an amorphous structure and consists mainly of boron and silicon and contains low concentrations of oxygen. BRL needs to be removed because it acts as a strong recombination site. Since BRL is impermeable to HF, it is not easily removed by the etching method of HF. The method for removing the BRL according to the present embodiment is to perform an oxidation process, for example, at a high temperature of 850 ° C or higher. The Al-SOG layer has a good gettering effect that strongly removes Fe, which is suspected of reducing the minority carrier life of the bulk wafer involved in the boron diffusion process.

그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따라 Al-SOG를 공동-확산 과정 후에 스핀 코팅에 의해 BSG 위에 적용하고 800℃에서 RTP 시스템에서 O2와 혼합된 N2의 분위기 하에서 경화시켜서 단일 단계 열처리 사이클로 BRL을 제거하고 캐리어 수명을 회복하였다. D-SIMS(Cameca, IMS 4FE7) 분석을 사용하여 각 처리 단계에 대한 BRL의 깊이를 관찰하였다. CMOS 카메라(Thorlabs)를 사용하여 접촉각을 측정하여 표면 친수성을 분석하였다. 접촉각 측정에서, 3가지 유형의 윤이 나는 Si 웨이퍼 표면을 제조하였다: 1) 확산공정 수행 전의 Si 웨이퍼, 2) 붕소 확산된 Si 및 3) 붕소 확산되고 Al-SOG 후 경화 처리된 Si. 모든 표면을 HF 용액에 담그고 10 μ㎕의 DI수를 각 표면에 한방울씩 떨어뜨렸다. 그런 다음, 접촉각을 CMOS 카메라 영상을 사용하여 저결합 선대칭 액적 형상 분석으로 계산하였다. 또한, 캐리어 수명 회복을 QSSPC(준정상 상태 광전도도) 및 마이크로-PCD(광전도도 붕괴)에 의해 측정하였다. QSSPC를 WCT-120에서 수행하였고 마이크로-PCD를 MDP 스폿에서 수행하였다.Therefore, according to one embodiment of the present invention, Al-SOG is applied onto the BSG by spin coating after the co-diffusion process and cured in an atmosphere of N 2 mixed with O 2 in an RTP system at 800 ° C., so that the BRL is a single step heat treatment cycle. Was removed and carrier life was restored. D-SIMS (Cameca, IMS 4FE7) analysis was used to observe the depth of BRL for each treatment step. Surface hydrophilicity was analyzed by contact angle measurement using CMOS cameras (Thorlabs). In contact angle measurements, three types of polished Si wafer surfaces were prepared: 1) Si wafer before performing the diffusion process, 2) boron diffused Si and 3) boron diffused, Al-SOG and hardened Si. All surfaces were immersed in HF solution and 10 μl of DI water was dropped one drop on each surface. The contact angle was then calculated by low coupled line symmetry droplet shape analysis using CMOS camera images. Carrier life recovery was also measured by QSSPC (quasi-state photoconductivity) and micro-PCD (photoconductivity collapse). QSSPC was performed on WCT-120 and micro-PCD was performed on MDP spots.

본 실험예에 따라 Al-BSF를 가진 표준 구조 전지 및 B-BSF를 가진 p-PERT 구조 전지의 두 유형의 태양 전지를 제작하였다. 1 cm2 크기의 전지를 1 내지 5 Ω·m 저항률의 50 μ㎛-두께의, (100) 지향 p-형 웨이퍼로 제작하였다. Si 웨이퍼를 상업용 첨가제(SEA, SEAtex pS)를 사용하여 3 μ㎛ 높이의 얕은 피라미드로 질감이 나게 만들었다. 표준 전지를 위한 에미터 및 BSF 형성을 한 RTP 사이클로 인 및 알루미늄의 공동-확산 과정에 의해 수행하였다. 2 μ㎛ 두께의 얇은 알루미늄을 후방 전극에 대해 e-빔 증발에 의해 증착시켰다. Ti(50 nm) 및 Ag(2 μ㎛)를 리프트-오프 과정에 의해 정면 전극에 대해 순차적으로 증착시켰다. 셀의 정확한 면적 결정 및 에미터와 후면의 전기적인 단락 방지를 위한edge isolation 공정은 SF6 반응성 이온 에칭에 의해 이루어진다. PECVD에 의해 증착된 SiOx 및 SiNx를 전방 및 후방 패시베이션 두 경우 모두에 사용하였다. B-BSF를 가진 PERT 전지에 대해, 공동-확산 및 Al-SOG 후-경화 과정을 적용하였다. 후방 금속화를 또한 포토리소그래피에 의해 수행하였고, 후방 Al 전극의 부분 접촉 면적을 1.13%가 되도록 조정하였다. 전지 성능을 인공 태양(Oriel LSC-100)에 의해 측정하였고 외부 양자 효율(EQE)을 또한 분석하였다. According to this experimental example, two types of solar cells were manufactured: a standard structure cell having Al-BSF and a p-PERT structure cell having B-BSF. A 1 cm 2 size cell was fabricated into a 50 μm-thick, (100) oriented p-type wafer of 1 to 5 Ω · m resistivity. Si wafers were textured into shallow pyramids 3 μm high using commercial additives (SEA, SEAtex pS). Emitter and BSF formation for a standard cell was performed by a co-diffusion process of phosphorus and aluminum with one RTP cycle. 2 μm thick thin aluminum was deposited by e-beam evaporation on the rear electrode. Ti (50 nm) and Ag (2 μm) were deposited sequentially on the front electrode by the lift-off procedure. Edge isolation processes for accurate cell determination and electrical short-circuit protection on the emitter and back are achieved by SF 6 reactive ion etching. SiO x and SiN x deposited by PECVD were used in both front and rear passivation cases. For PERT cells with B-BSF, co-diffusion and Al-SOG post-cure procedures were applied. Back metallization was also performed by photolithography and the partial contact area of the back Al electrode was adjusted to be 1.13%. Cell performance was measured by artificial sun (Oriel LSC-100) and external quantum efficiency (EQE) was also analyzed.

도 10은 Al-BSF 및 p-PERT 태양 전지에 대한 제작 과정의 흐름도를 도시한다.10 shows a flow chart of the fabrication process for Al-BSF and p-PERT solar cells.

4 지점 굽힘 시험(four point bending test)과 관련하여 얕은 피라미드로 질감을 낸 초박막 Si 웨이퍼의 기계적 특성에 미치는 후방 알루미늄 두께의 영향을 관찰하기 위하여 4지점 굽힘 시험을 인장 시험기(Instron 5948)를 사용하여 수행하였다. 실리콘 웨이퍼를 스트립 형태로 절단 후 텍스쳐 되어 있지 않은 평평한 표면에 5 μ㎛/s의 로딩 속도로 적용하였다. Al 두께가 다른 3개의 상이한 웨이퍼, 증착된 알루미늄을 포함하지 않은 웨이퍼, 2 μ㎛ 두께의 박막 Al이 증착되어 있는 웨이퍼 및 30 μ㎛ 두께의 스크린 인쇄된 Al 증착된 Si 웨이퍼를 제조하였다. 증착된 및 스크린 인쇄된 샘플에 대해, 에미터 형성 과정을 RTP 시스템에서 950℃에서 수행하여 공동-확산된 PERT 전지 및 스크린 인쇄된 Al-BSF 전지 각각에 유사한 구조들을 만들었다. 스크린 인쇄된 Al 페이스트 소결 과정은 두 단계: 1) 산소 주변 분위기에서 380℃에서 15초 동안 태우는 단계 및 2) 780℃에서 5 내지 7초 동안 굽는 단계를 포함하였다. 다음에, 3개의 샘플을 4 지점 굽힘 시험을 위해 레이저 스크라이빙을 사용하여 3 mm의 폭 및 13 mm의 길이를 가지는 형상으로 잘랐다. 임계 굽힘 반경을 광학 현미경 영상에 의해 분석하였다.A four-point bending test was conducted using a tensile tester (Instron 5948) to observe the effect of backside aluminum thickness on the mechanical properties of ultra-thin Si wafers textured with shallow pyramids in relation to the four point bending test. Was performed. The silicon wafer was cut into strips and applied to a untextured flat surface at a loading rate of 5 μm / s. Three different wafers with different Al thicknesses, a wafer without deposited aluminum, a wafer with 2 μm thick thin film Al deposited, and a screen printed Al deposited Si wafer 30 μm thick were prepared. For the deposited and screen printed samples, the emitter formation process was performed at 950 ° C. in an RTP system to make similar structures for each of the co-diffused PERT cell and the screen printed Al-BSF cell. The screen printed Al paste sintering process involved two steps: 1) burning at 380 ° C. for 15 seconds in an oxygen surrounding atmosphere and 2) baking at 780 ° C. for 5-7 seconds. Three samples were then cut into shapes having a width of 3 mm and a length of 13 mm using laser scribing for a four point bending test. Critical bending radii were analyzed by optical microscopy images.

도 5에서 알 수 있는 것과 같이, B-BSF 및 P-에미터의 Rsheet를 도펀트 농도 및 확산 시간을 조정함으로써 조율할 수 있다. 이 특징으로, 붕소 및 인 공동-확산은 p-형 Si 태양 전지에서 B-BSF 및 P-에미터 형성에 대해 적용될 수 있다. 고효율 PERT 전지 제작을 위한 B-BSF 및 P-에미터의 표적 윈도우는 각각 30 내지 50 Ω/□ 및 80 내지 100 Ω/□이다. 실험 예에서 에미터 및 BSF 표적 윈도우 둘 다를 충족하는 공동-확산 조건이 N2 RTP에서 1 중량%의 붕산 및 0.68 중량%의 P-SOD로 50초 확산인 것을 알 수 있다. D-SIMS 분석에 의하여, P 에미터의 접합 깊이는 본 실험예에 따른 공동-확산 조건에서 붕소에 대해 330 nm 및 250 nm였다. Si에서 용해도 한계보다 높은 B 농도를 가진, 표면으로부터 ~40 nm의 붕소-풍부화된 층을 단지 공동-확산 과정 후에 붕소 프로파일로부터 관찰하였는데, 그것은 BRL의 존재를 나타내는 것이다.As can be seen in Figure 5, the R sheet of B-BSF and P-emitter can be tuned by adjusting the dopant concentration and diffusion time. With this feature, boron and phosphorus co-diffusion can be applied for B-BSF and P-emitter formation in p-type Si solar cells. The target windows of B-BSF and P-emitter for high efficiency PERT cell fabrication are 30-50 Ω / □ and 80-100 Ω / □, respectively. In the experimental example it can be seen that the co-diffusion conditions that meet both the emitter and the BSF target window are 50 sec diffusion with 1 wt% boric acid and 0.68 wt% P-SOD in N 2 RTP. By D-SIMS analysis, the junction depths of the P emitters were 330 nm and 250 nm for boron under co-diffusion conditions according to this experimental example. A boron-enriched layer of ˜40 nm from the surface, with a B concentration above the solubility limit in Si, was observed from the boron profile only after the co-diffusion process, indicating the presence of BRL.

BRL의 제거를 관찰하기 위하여, D-SIMS 분석을 HF 담금에 의한 PSG 및 Al-SOG 제거 후에 수행하였다. 도 7에 도시된 것과 같이, 표면 BRL은 5분의Al-SOG 경화 후에 ~40 nm로부터 ~5 nm로 감소하였고 붕소의 접합 깊이는 ~200 nm이다. 고온의 산소 분위기에서 Al-SOG를 경화시키는 공정이 진행되는 동안 BRL내 B이 산화되고, 후속 공정시HF에 의한 화학적 제거가 가능해 진 것이다. P-에미터 및 B-BSF 둘 다의 최종 면 저항(Rsheet)을 Al-SOG 경화 후에 측정하였다. P-에미터의 Rsheet 는 90 Ω/□으로부터 60 내지 70 Ω/□으로 감소하였고 B-BSF의 Rsheet 는 30 Ω/□으로부터 45 내지 55 Ω/□으로 증가하였다. BRL의 제거는 확산된 Si 웨이퍼들의 접촉각 측정에 의해 확인하였다. 깨끗한 Si 웨이퍼의 표면이 수소 말단기로 인해 HF 담금에 의해 소수성이 되는 것이 잘 알려져 있다. 그러나, Si 표면에서 BRL의 존재는 HF 침지 중에 수소 종결 반응을 방지하여, Si 표면이 친수성이 되게 한다. 물 접촉각 측정에서, 도 8에서 알 수 있는 것과 같이, 붕소 확산 후에 Si 표면은 매우 낮은 접촉각을 나타냈다. 그 이유는 확산 공정 후 제거되지 못한 BRL때문에 높은 친수성인 것을 나타낸 것이기 때문이다. Al-SOG 경화 공정을 거친 웨이퍼의 경우 BRL가 대부분 제거되었기 때문에, 웨이퍼의 접촉각은 최대 72.9

Figure 112018038579410-pat00001
까지 증가하였고, 그것은 수소 말단기를 가진 베어(bare) Si 웨이퍼 표면의 그것(80.3°)과 비슷하다. 이런 접촉각 측정 결과들은 BRL이 Al-SOG 경화에 의해 효과적으로 제거되었음을 보여 준다.To observe the removal of BRL, D-SIMS analysis was performed after PSG and Al-SOG removal by HF soaking. As shown in FIG. 7, the surface BRL decreased from ˜40 nm to ˜5 nm after 5 minutes of Al-SOG curing and the junction depth of boron is ˜200 nm. During the process of curing Al-SOG in a high temperature oxygen atmosphere, B in the BRL is oxidized, and chemical removal by HF is possible in a subsequent process. Final sheet resistance (R sheet ) of both P-emitter and B-BSF was measured after Al-SOG curing. The R sheet of P-emitter decreased from 90 Ω / □ to 60 to 70 Ω / □ and the R sheet of B-BSF increased from 30 Ω / □ to 45 to 55 Ω / □. Removal of BRL was confirmed by contact angle measurements of diffused Si wafers. It is well known that the surface of a clean Si wafer becomes hydrophobic by HF immersion due to hydrogen end groups. However, the presence of BRL on the Si surface prevents hydrogen termination reactions during HF immersion, making the Si surface hydrophilic. In the water contact angle measurement, as can be seen in FIG. 8, the Si surface after the boron diffusion showed a very low contact angle. The reason for this is that it showed high hydrophilicity because of BRL that could not be removed after the diffusion process. For Al-SOG hardened wafers, most of the BRL was removed, so the contact angle of the wafer was up to 72.9
Figure 112018038579410-pat00001
Increased up to that of a bare Si wafer surface with hydrogen end groups (80.3 °). These contact angle measurement results show that the BRL was effectively removed by Al-SOG curing.

Al-SOG에서 음으로 대전된 복합체와 웨이퍼 벌크에서 양으로 대전된 불순물Fe 사이의 정전기 인력은 불순물 제거를 돕는다. Al-SOG의 불순물 제거 효과는 마이크로-PCD를 이용한 유효 소수 반송자 수명 측정 및 QSSPC 방법으로 에미터 포화 전류 밀도(J0)를 측정함으로써 확인하였다. 벌크 수명을 에미터 및 BSF의 제거 후에 HF:HNO3:CH3COOH(HNA)의 산 에칭제에 의해 측정하였고 요오드-에탄올 용액 패시베이션을 사용하였다. Electrostatic attraction between the negatively charged composite in Al-SOG and the positively charged impurity Fe in the wafer bulk helps to remove impurities. The impurity removal effect of Al-SOG was confirmed by measuring the emitter saturation current density (J 0 ) by the effective minority carrier lifetime measurement using micro-PCD and QSSPC method. Bulk life was measured by acid etchant of HF: HNO 3 : CH 3 COOH (HNA) after removal of the emitter and BSF and iodine-ethanol solution passivation was used.

도 9의 901과 같이, 공동-확산 과정 후에 소수 캐리어 수명은 180 내지 200 μ㎲로부터 40 μ㎲로 상당히 감소하였다. Al-SOG 경화를 1분 내지 5분 동안 RTP에서 수행하였고, 초기 경화 단계에서 효과적인 소수반송자 수명의 증가는 BRL의 제거로 인한 것이었음이 분명하고, 추가적인 불순물 제거 양은 경화 시간이 증가함에 따라 역시 증가한다. 이 결과를 기반으로, 5분의 Al-SOG 후-경화를 전지 제작 조건에 대해 선택하였다. QSSPC 측정을 위해, PECVD SiOx 및 SiNx의 반사 방지 코팅층을 증착시키고 이어서 각각의 붕소 및 인 이중 측 확산 및 Al-SOG 후-경화 샘플에 대해 HF 담금을 시행하였다. As shown at 901 of FIG. 9, the minority carrier life after the co-diffusion process decreased significantly from 180 to 200 μ㎲ to 40 μ㎲. Al-SOG cure was performed at RTP for 1 to 5 minutes, and it was clear that the increase in effective minority carrier lifetime in the initial cure step was due to the removal of BRL, and the amount of additional impurity removal also increased with increasing cure time. Increases. Based on this result, 5 minutes of Al-SOG post-cure was selected for the cell fabrication conditions. For QSSPC measurements, antireflective coating layers of PECVD SiOx and SiNx were deposited and then subjected to HF immersion for each boron and phosphorus double side diffusion and Al-SOG post-cured samples.

도 9 의 902에 도시된 J0 결과는 또한 Al-SOG 후-경화에 의한 BRL 제거 및 불순물 제거는 611 fA/cm2으로부터 296 fA/cm2으로 및 734 fA/cm2으로부터 200 fA/cm2로 J0를 감소시켰음을 보여준다.The J 0 results shown in 902 in Figure 9 is also Al-SOG after - BRL removal by curing and removal of impurities is 611 fA / cm 2 to 296 fA / cm 2 and from 734 fA / cm 2 200 fA / cm 2 from Shows that J 0 is reduced.

도 11의 1101 및 1102는 Al-BSF를 가진 표준 전지 및 B-BSF를 가진 PERT 전지의 개략도이다. 1101 and 1102 of FIG. 11 are schematic diagrams of a standard cell with Al-BSF and a PERT cell with B-BSF.

태양 전지의 I-V 특성들은 도 11의 1104 에 도시되고 1103은 표준 전지 글로벌 AM1.5 스펙트럼(100 mW/cm2) 하에서 Al-BSF를 가진 표준 전지 및 B-BSF를 가진 PERT 전지 둘 다에 대한 성능 변수들을 보여준다. 1105은 두 전지의 최고성능 전지의 EQE 스펙트럼을 나타내고 1103은 평균 값을 나타낸다. Al-BSF를 가진 표준 전지와 비교하여, 더 높은 EQE가 900 내지 1200 nm의 근적외선 스펙트럼 범위에서 B-BSF를 가진 PERT 전지에 대해 관찰되었고, 이런 개선된 스펙트럼 반응은 향상된 후면 반사율과 동시에 감소된 표면 재결합 속도로 인한 것임이 분명하다. B-BSF를 가진 PERT 전지의 500 nm 이하의 단파장 영역에서 더 낮은 EQE 값은 전면 재결합을 증가시킨 에미터의 높은 도펀트 농도에 기인한다. Al-SOG 경화 과정 후의 PERT 셀의 에미터 시트 저항(Rsheet)는 60 내지 70 Ω/□이었고, 이는 목표하는 에미터 저항보다 20 내지 30 Ω/□ 더 낮다. 에미터 도핑 농도를 P-SOD의 혼합 비율을 조절함으로써 80 내지 100 Ω/□의 Rsheet 로 조절할 경우, 단파장 대역에서 보다 높은 EQE값을 얻을 수 있다.The IV characteristics of the solar cell are shown in 1104 of FIG. 11 and 1103 are shown for both standard cell with Al-BSF and PERT cell with B-BSF under the standard cell global AM1.5 spectrum (100 mW / cm 2 ). Show variables 1105 represents the EQE spectrum of the highest performance cell of the two cells and 1103 represents the average value. Compared to standard cells with Al-BSF, higher EQE was observed for PERT cells with B-BSF in the near infrared spectral range of 900 to 1200 nm, and this improved spectral response reduced surface simultaneously with improved back reflectance. It is obvious that this is due to the rate of recombination. In the short wavelength region below 500 nm of a PERT cell with B-BSF, the lower EQE value is due to the higher dopant concentration of the emitter which increased frontal recombination. The emitter sheet resistance (R sheet ) of the PERT cell after the Al-SOG curing process was 60 to 70 Ω / □, which is 20 to 30 Ω / □ lower than the target emitter resistance. When the emitter doping concentration is adjusted to an R sheet of 80 to 100 Ω / □ by adjusting the mixing ratio of P-SOD, higher EQE values can be obtained in the short wavelength band.

4지점 굽힘 시험 중에 압축 깊이 및 로딩 힘을 측정하였고, 임계 굽힘 반경을 측정하였다. 샘플 개략도를 도 12의 1202에 나타내었으며, 1202는 위에서 아래 순서대로 Al 전극을 포함하지 않는피라미드 단면 텍스쳐된 Si 웨이퍼(베어 Si 웨이퍼)와, 2 μ㎛ 두께의 e-빔 증착된 Al을 포함하는 Si 웨이퍼 및 30 μ㎛ 두께의 스크린 인쇄된 Al을 가지는 Si 웨이퍼를 나타낸다.Compression depth and loading force were measured during the four point bending test and critical bending radius was measured. A sample schematic is shown in 1202 of FIG. 12, where 1202 comprises a pyramid cross-section textured Si wafer (bare Si wafer) that does not contain an Al electrode in the order from top to bottom and e-beam deposited Al having a thickness of 2 μm. A Si wafer with a Si wafer and a screen printed Al of 30 μm thick is shown.

Al을 가진 Si 웨이퍼의 표면에서 최대 인장 응력을 측정하기 위하여, 샘플을 Al/Si 이중층으로 구성되는 이중층 복합 빔 모델을 이용하였다. In order to measure the maximum tensile stress at the surface of the Si wafer with Al, a double layer composite beam model was used in which the samples consisted of Al / Si bilayers.

도 12의 1201은 광학 영상으로부터 측정된 임계 굽힘 반경 및 복합 빔 모델로부터 유발된 예상된 결과들을 순차적으로 도시한다(실험적으로 계산된(오류 막대를 포함한 스캐터 플롯) 및 예상된(흰색의 스캐터 돗트 플롯을 포함한 회색선) 임계 굽힘 반경). 또한, 1204는 위에서 아래 순서대로 4지점 굽힙 시험에서 파열 전에 취한 드러난 Si, 증착된 Al 및 스크린 인쇄된 Al의 광학 현미경 영상을 나타낸다.1201 in FIG. 12 sequentially shows the critical bending radii measured from the optical image and the expected results from the composite beam model (experimentally calculated (scatter plot with error bars) and expected (white scatter) Gray line with dot plot) critical bending radius). 1204 also shows optical microscopic images of exposed Si, deposited Al and screen printed Al taken before rupture in a four point bend test in the order from top to bottom.

21.1 mm의 임계 굽힘 반경을 사용하여 계산한 50 μ㎛-두께 Si 표면에서의 최대 인장 응력은 154 MPa였다. 복합 빔 모델을 사용하여, 2 μ㎛ 증착된 Al 및 30 μ㎛ 스크린 인쇄된 Al 샘플에 대한 굽힘 반경들은 각각 21.9 mm 및 27.0 mm인 것으로 예상되었고, 이중층 샘플의 굽힘 강도는 베어 웨이퍼와 동일한 수준의 값을 보였다. Al 필름의 증착으로 증가된 총 두께는 중립축(neutral axis) 평면을 Si 표면 쪽으로 이동시키고 Si 표면에서 더 큰 인장 응력을 유도하여, 증가된 굽힘 반경을 초래한다. Al 증착된 웨이퍼의 임계 굽힘 반경은 23.1 mm이고, 이것은 드러난 Si 웨이퍼의 그것과 비슷한 한편, 스크린 인쇄된 Al 웨이퍼에 대해 31.8 mm의 최대값을 나타낸다. 예상된 굽힘 반경과 계산된 굽힘 반경 사이의 차이는 Al-Si 공융층의 형성과 관련된 것으로 나타난다. 특히, 스크린 인쇄된 Al Si 웨이퍼에서, 불균일한 Al-Si 공융층은 열처리 과정으로부터 형성되고, 이런 불균일성은 굽힘 강도를 감소시키는 데 핵심적인 역할을 한다. B-BSF를 가진 초박형 c-Si PERT 구조 태양전지는 본 발명의 일 실시예에 따른 공동확산 과정에 의해 개발되었고, 이것은 후면전계 형성을 위해 두꺼운 Al 필름을 필요로 하지 않아, 스크린 인쇄된 Al-BSF기반의 표준 구조 태양 전지보다 유 유연 태양 전지 개발에 더 적합한 구조이다.The maximum tensile stress on the 50 μm-thick Si surface calculated using a critical bending radius of 21.1 mm was 154 MPa. Using the composite beam model, the bend radii for 2 μm deposited Al and 30 μm screen printed Al samples were expected to be 21.9 mm and 27.0 mm, respectively, and the bending strength of the bilayer sample was at the same level as the bare wafer. Value was shown. The total thickness increased by the deposition of the Al film shifts the neutral axis plane towards the Si surface and induces greater tensile stress at the Si surface, resulting in increased bending radius. The critical bending radius of the Al deposited wafer is 23.1 mm, which is similar to that of the exposed Si wafer, while showing a maximum value of 31.8 mm for screen printed Al wafers. The difference between the expected bend radius and the calculated bend radius appears to be related to the formation of the Al-Si eutectic layer. In particular, in screen printed Al Si wafers, a non-uniform Al-Si eutectic layer is formed from the heat treatment process, and this non-uniformity plays a key role in reducing the bending strength. The ultra-thin c-Si PERT structured solar cell with B-BSF was developed by a co-diffusion process according to one embodiment of the present invention, which does not require a thick Al film to form the backside field. It is more suitable for flexible solar cell development than BSF-based standard structure solar cell.

상술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The description of the present invention described above is for illustrative purposes, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is represented by the following claims, and it should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are included in the scope of the present invention.

Claims (12)

붕소후면전계 태양전지를 제조하기 위한 실리콘 웨이퍼 제조 방법에 있어서,
(a) 실리콘 웨이퍼의 일면에 탈이온수에 희석시킨 붕산을 코팅하는 단계;
(b) 둘 이상의 도펀트가 혼합된 인 소스를 상기 실리콘 웨이퍼의 타면에 코팅하는 단계;
(c) 상기 실리콘 웨이퍼를 열처리하여 상기 (a) 단계에 따른 붕소 및 상기 (b) 단계에 따른 인의 확산 공정을 동시에 수행하는 단계;
(d) 붕소가 확산된 상기 실리콘 웨이퍼의 표면에 알루미늄 글라스를 코팅하는 단계;
(e) 상기 실리콘 웨이퍼를 열처리하여 상기 알루미늄 글라스로 상기 실리콘 웨이퍼 내부의 불순물을 게더링하는 단계;
(f) 상기 실리콘 웨이퍼를 에칭함에 따라 상기 (c) 단계에 따라 생성된 붕소풍부층과 상기 (d) 단계에 따른 상기 알루미늄 글라스가 동시에 제거되는 단계를 포함하며,
상기 (a), (b) 및 (d) 단계에서 수행되는 코팅은 스핀 코팅이고,
상기 알루미늄 글라스는 알루미늄 스핀 온 글라스이며,
상기 (f) 단계는 상기 실리콘 웨이퍼를 불산(HF)으로 에칭하여 상기 (c) 단계에 따라 생성된 붕소풍부층과 상기 (d) 단계에 따른 상기 알루미늄 글라스를 제거하는 단계인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 제조 방법.
In the silicon wafer manufacturing method for manufacturing a boron backside field solar cell,
(a) coating boric acid diluted in deionized water on one surface of the silicon wafer;
(b) coating a phosphorus source mixed with two or more dopants on the other side of the silicon wafer;
(c) heat treating the silicon wafer to simultaneously carry out a diffusion process of boron according to step (a) and phosphorus according to step (b);
(d) coating aluminum glass on the surface of the silicon wafer where boron is diffused;
(e) heat treating the silicon wafer to gather impurities in the silicon wafer with the aluminum glass;
(f) simultaneously removing the boron-rich layer formed according to step (c) and the aluminum glass according to step (d) as the silicon wafer is etched,
The coating performed in steps (a), (b) and (d) is spin coating,
The aluminum glass is aluminum spin on glass,
The step (f) is a step of removing the boron-rich layer formed according to the step (c) and the aluminum glass according to the step (d) by etching the silicon wafer with hydrofluoric acid (HF). Wafer Manufacturing Method.
제1항에 있어서,
상기 실리콘 웨이퍼는 60 ㎛ 이하의 두께를 갖는 박형 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 제조 방법.
The method of claim 1,
The silicon wafer is a silicon wafer manufacturing method, characterized in that the thin silicon wafer having a thickness of 60 ㎛ or less.
제1항에 있어서,
상기 붕산은 메타붕산(HBO2) 또는 산화 붕소(B2O3)의 수화물이고,
상기 인 소스는 산화규소(SiO2)와 오산화인(P2O5)이 혼합된 페이스트 형태로 형성되며, 오산화인(P2O5)의 질량비가 0.5 % 내지 1.0 % 인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 제조 방법.
The method of claim 1,
The boric acid is a hydrate of metaboric acid (HBO 2 ) or boron oxide (B 2 O 3 ),
The phosphorus source is formed in the form of a paste in which silicon oxide (SiO 2 ) and phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ) are mixed, and wherein the mass ratio of phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ) is 0.5% to 1.0%. Wafer Manufacturing Method.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계 이전에 상기 실리콘 웨이퍼를 친수화시키는 (a-1) 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 제조 방법
The method of claim 1,
A method of manufacturing a silicon wafer further comprising the step (a-1) of hydrophilizing the silicon wafer before step (a).
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계에 의해 상기 실리콘 웨이퍼의 일면에는 인 에미터 및 인실리케이트글라스가 차례로 형성되고, 상기 실리콘 웨이퍼의 타면에는 붕소후면전계, 붕소풍부층 및 붕소실리케이트글라스가 차례로 형성되며,
상기 (f) 단계는 불산으로 상기 실리콘 웨이퍼를 에칭하여 상기 인실리케이트글라스, 상기 붕소풍부층 및 상기 붕소실리케이트글라스를 제거하는 단계인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 제조 방법.
The method of claim 1,
In the step (c), a phosphorus emitter and an silicate glass are sequentially formed on one surface of the silicon wafer, and a boron backside electric field, a boron rich layer, and a boron silicate glass are sequentially formed on the other surface of the silicon wafer.
The step (f) is to etch the silicon wafer with hydrofluoric acid to remove the silicate glass, the boron rich layer and the boron silicate glass.
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계는 제1 온도에서 상기 실리콘 웨이퍼를 베이킹하는 과정과 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 상기 실리콘 웨이퍼를 열처리하여 상기 붕산 및 인의 확산 공정을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 제조 방법.
The method of claim 1,
The step (c) includes baking the silicon wafer at a first temperature and performing a process of diffusing boric acid and phosphorus by heat treating the silicon wafer at a second temperature higher than the first temperature. Silicon wafer manufacturing method.
제6항에 있어서
상기 (e) 단계는 제3온도에서 상기 실리콘 웨이퍼를 베이킹하는 과정과 상기 제3온도보다 높은 제4온도에서 상기 실리콘 웨이퍼를 큐어링 하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 제조 방법.
The method of claim 6
The step (e) comprises the step of baking the silicon wafer at a third temperature and the step of curing the silicon wafer at a fourth temperature higher than the third temperature.
제1항에 있어서
상기 (c) 단계는 질소 분위기의 급속 열 처리기를 이용하여 수행되고,
상기 (e) 단계는 산소와 질소가 혼합된 분위기의 급속 열 처리기를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 제조 방법.
The method of claim 1
Step (c) is carried out using a rapid heat processor in a nitrogen atmosphere,
The step (e) is a silicon wafer manufacturing method, characterized in that carried out using a rapid heat treatment of a mixed atmosphere of oxygen and nitrogen.
제7항에 있어서,
상기 제1 온도 및 제3 온도는 130℃ 내지 450℃이고,
상기 제2 온도는 800℃ 내지 950℃이며,
상기 제4 온도는 700℃ 내지900℃인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 제조 방법.
The method of claim 7, wherein
The first temperature and the third temperature is 130 ℃ to 450 ℃,
The second temperature is 800 ° C. to 950 ° C.,
The fourth temperature is a silicon wafer manufacturing method, characterized in that 700 ℃ to 900 ℃.
삭제delete 제1항의 실리콘 웨이퍼 제조 방법에 따라 제조된 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼.
A silicon wafer manufactured according to the method of manufacturing a silicon wafer of claim 1.
제1항의 실리콘 웨이퍼 제조 방법에 따라 제조된 실리콘 웨이퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지.
A solar cell comprising a silicon wafer manufactured according to the method of manufacturing a silicon wafer of claim 1.
KR1020180045160A 2018-04-18 2018-04-18 Method of manufacturing silicon wafer, silicon wafer manufactured therefrom and solar cell comprising the semiconductor wafer KR102044381B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180045160A KR102044381B1 (en) 2018-04-18 2018-04-18 Method of manufacturing silicon wafer, silicon wafer manufactured therefrom and solar cell comprising the semiconductor wafer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180045160A KR102044381B1 (en) 2018-04-18 2018-04-18 Method of manufacturing silicon wafer, silicon wafer manufactured therefrom and solar cell comprising the semiconductor wafer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190121616A KR20190121616A (en) 2019-10-28
KR102044381B1 true KR102044381B1 (en) 2019-11-13

Family

ID=68421740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180045160A KR102044381B1 (en) 2018-04-18 2018-04-18 Method of manufacturing silicon wafer, silicon wafer manufactured therefrom and solar cell comprising the semiconductor wafer

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102044381B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008546212A (en) * 2005-06-07 2008-12-18 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア Internal gettering by alloy clusters
JP2011171600A (en) * 2010-02-19 2011-09-01 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd Diffusion method of impurity diffusing component, and method of manufacturing solar cell
JP2013016787A (en) * 2011-06-08 2013-01-24 Nissan Motor Co Ltd Solar cell and method for manufacturing the same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011162394A1 (en) * 2010-06-24 2011-12-29 日立化成工業株式会社 IMPURITIES DIFFUSION LAYER FORMING COMPOSITION, n-TYPE DIFFUSION LAYER FORMING COMPOSITION, METHOD FOR MANUFACTURING n-TYPE DIFFUSION LAYER, p-TYPE DIFFUSION LAYER FORMING COMPOSITION, METHOD FOR MANUFACTURING p-TYPE DIFFUSION LAYER, AND METHOD FOR MANUFACTURING SOLAR CELL ELEMENTS

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008546212A (en) * 2005-06-07 2008-12-18 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア Internal gettering by alloy clusters
JP2011171600A (en) * 2010-02-19 2011-09-01 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd Diffusion method of impurity diffusing component, and method of manufacturing solar cell
JP2013016787A (en) * 2011-06-08 2013-01-24 Nissan Motor Co Ltd Solar cell and method for manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190121616A (en) 2019-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220123158A1 (en) Efficient black silicon photovoltaic devices with enhanced blue response
JP5117770B2 (en) Manufacturing method of solar cell
TWI520363B (en) Solar cell and method for manufacturing such a solar cell
TWI589009B (en) Method for producing solar cell and solar cell
JP6392385B2 (en) Manufacturing method of solar cell
AU2006243111A1 (en) Solar cell manufacturing method and solar cell
KR20100015622A (en) Solar cells
JP5737204B2 (en) Solar cell and manufacturing method thereof
JP5991945B2 (en) Solar cell and solar cell module
JP6144778B2 (en) Manufacturing method of solar cell
JP2011166021A (en) Manufacturing method of solar cell, and the solar cell
US20090032091A1 (en) Solar cell
US20170025561A1 (en) Manufacturing method of solar cell and solar cell
KR102044381B1 (en) Method of manufacturing silicon wafer, silicon wafer manufactured therefrom and solar cell comprising the semiconductor wafer
JP6114171B2 (en) Manufacturing method of solar cell
US8513104B2 (en) Methods of forming a floating junction on a solar cell with a particle masking layer
JP5430751B2 (en) Method for manufacturing low-reflection substrate and method for manufacturing photovoltaic device
TWI681566B (en) Solar cell and its manufacturing method
KR101029331B1 (en) Texturing method of silicon wafer for solar cell, the silicon wafer for solar cell textured by the same and solar cell comprising the silicon wafer
JP2005136062A (en) Manufacturing method of solar battery
JP2005327871A (en) Solar battery and its manufacturing method
JP2005005436A (en) Solar cell element and its manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant