KR102173465B1 - Apparatus for doping of wafer type solar cell - Google Patents
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Abstract
본 발명은 도핑 공정을 단순화시킬 수 있도록 한 기판형 태양 전지의 도핑 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치는 도펀트 물질이 형성된 반도체 기판을 지지하는 기판 지지 수단; 상기 도펀트 물질에 플라즈마를 분사하여 상기 반도체 기판의 소정 영역에 도펀트를 선택적으로 도핑시켜 상기 반도체 기판의 소정 영역에 도핑 영역을 선택적으로 형성하는 플라즈마 도핑 부재; 상기 플라즈마 도핑 부재에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부; 및 상기 플라즈마 도핑 부재에 플라즈마 전원을 공급하고 상기 기판 지지 수단을 접지시키는 전원 공급부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a doping apparatus for a substrate-type solar cell to simplify a doping process. The doping apparatus for a substrate-type solar cell according to the present invention comprises: a substrate support means for supporting a semiconductor substrate on which a dopant material is formed; A plasma doping member configured to selectively form a dopant region in a predetermined region of the semiconductor substrate by spraying plasma onto the dopant material to selectively dope a dopant in a predetermined region of the semiconductor substrate; A gas supply unit supplying an inert gas to the plasma doping member; And a power supply unit supplying plasma power to the plasma doping member and grounding the substrate support means.
Description
본 발명은 태양 전지에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 도핑 공정을 단순화시킬 수 있도록 한 기판형 태양 전지 및 그의 제조 방법, 기판형 태양 전지의 도핑 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell, and more particularly, to a substrate-type solar cell and a method of manufacturing the same, and a doping method and apparatus for the substrate-type solar cell to simplify the doping process.
태양 전지는 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치이다.Solar cells are devices that convert light energy into electrical energy using the properties of a semiconductor.
태양 전지의 구조 및 원리에 대해서 간단히 설명하면, 태양 전지는 P(Positive)형 반도체와 N(Negative)형 반도체를 접합시킨 PN 접합 구조를 하고 있으며, 이러한 구조의 태양 전지에 태양광이 입사되면, 입사된 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 상기 반도체 내에서 정공(Hole)과 전자(Electron)가 발생하고, 이때, PN 접합에서 발생한 전기장에 의해서 상기 정공(+)는 P형 반도체 쪽으로 이동하고 상기 전자(-)는 N형 반도체 쪽으로 이동하게 되어 전위가 발생하게 됨으로써 전력을 생산할 수 있게 된다.Briefly explaining the structure and principle of a solar cell, the solar cell has a PN junction structure in which a P (positive) type semiconductor and an N (negative) type semiconductor are bonded, and when sunlight is incident on a solar cell of this structure, Holes and electrons are generated in the semiconductor by the energy of incident sunlight. At this time, the holes (+) move toward the P-type semiconductor due to the electric field generated in the PN junction and the electrons The minus sign moves toward the N-type semiconductor and a potential is generated so that power can be produced.
이와 같은 태양 전지는 박막형 태양 전지와 기판형 태양 전지로 구분할 수 있다.Such solar cells can be classified into thin-film solar cells and substrate-type solar cells.
상기 박막형 태양 전지는 유리 등과 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체를 형성하여 태양 전지를 제조한 것이고, 상기 기판형 태양 전지는 실리콘과 같은 반도체 물질 자체를 기판으로 이용하여 태양 전지를 제조한 것이다.The thin-film solar cell is a solar cell manufactured by forming a semiconductor in the form of a thin film on a substrate such as glass, and the substrate-type solar cell is a solar cell manufactured using a semiconductor material such as silicon itself as a substrate.
상기 기판형 태양 전지는 상기 박막형 태양 전지에 비하여 두께가 두껍고 고가의 재료를 이용해야 하는 단점이 있지만, 전지 효율이 우수한 장점이 있다.The substrate-type solar cell has a disadvantage in that it has a thicker thickness and requires the use of an expensive material compared to the thin-film solar cell, but has an advantage of excellent battery efficiency.
이하에서는 도면을 참조로 종래의 기판형 태양 전지에 대해서 설명하기로 한다.Hereinafter, a conventional substrate-type solar cell will be described with reference to the drawings.
도 1은 종래의 기판형 태양 전지의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a conventional substrate-type solar cell.
도 1에서 알 수 있듯이, 종래의 기판형 태양 전지는 P형 반도체 기판(10), N형 반도체층(20), 반사 방지층(30), P+형 반도체층(40), 전면 전극(50), 및 후면 전극(60)으로 이루어진다.As can be seen from FIG. 1, a conventional substrate-type solar cell includes a P-
상기 P형 반도체 기판(10) 및 그 상면에 형성된 N형 반도체층(20)은 태양 전지의 PN 접합 구조를 이루는 것으로서, 상기 P형 반도체 기판(10) 및 N형 반도체층(20)의 상면은 요철 구조로 형성되어 태양광이 태양 전지 내부로 최대한 흡수될 수 있도록 구성된다.The P-
상기 반사 방지층(30)은 입사광의 반사를 최소화시키는 역할을 함과 더불어 N형 반도체층(20)에서 형성된 전자가 재결합하여 소멸되는 것을 방지하는 역할을 한다.The
상기 P+형 반도체층(40)은 상기 P형 반도체 기판(10)의 하면에 형성되어 태양광에 의해서 형성된 전자가 재결합하여 소멸되는 것을 방지하는 역할을 한다.The P +
상기 전면 전극(50)은 상기 반사 방지층(30)의 상부에서부터 상기 N형 반도체층(20)까지 연장 형성되고, 상기 후면 전극(60)은 상기 P+형 반도체층(40)의 하면에 형성된다.The
도 2a 내지 도 2f는 도 1에 도시된 종래의 기판형 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.2A to 2F are views for explaining a method of manufacturing the conventional substrate-type solar cell shown in FIG. 1.
우선, 도 2a에서 알 수 있듯이, P형 반도체 기판(10a)을 준비한 후, P형 반도체 기판(10a)의 상면을 요철 구조로 식각한다.First, as shown in FIG. 2A, after preparing the P-
다음, 도 2b에서 알 수 있듯이, 상기 P형 반도체 기판(10a)에 N형 도펀트를 도핑시켜 상기 P형 반도체 기판(10a)에 N형 반도체층(20a)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2B, an N-
이 도핑 공정은 상기 P형 반도체 기판(10a)을 대략 800℃ 이상의 고온의 확산로에 안치시킨 상태에서 POCl3, PH3 등과 같은 N형 도펀트 가스를 공급하여 N형 도펀트를 상기 P형 반도체 기판(10a)의 표면으로 확산시키는 공정으로 이루어진다.In this doping process, in a state in which the P-
한편, 이와 같은 고온 확산 공정은 800℃ 이상의 고온에서 수행되기 때문에 P형 반도체 기판(10a)의 표면에 PSG(Phosphor-Silicate Glass)와 같은 부산물이 형성될 수 있다. 상기 PSG는 태양 전지에서 전류를 차폐시키는 문제를 야기하기 때문에 태양 전지의 효율을 높이기 위해서 식각 용액 등을 이용하여 상기 PSG를 제거한다.Meanwhile, since such a high-temperature diffusion process is performed at a high temperature of 800° C. or higher, by-products such as Phosphor-Silicate Glass (PSG) may be formed on the surface of the P-
다음, 도 2c에서 알 수 있듯이, 상기 P형 반도체 기판(10a)의 측부 및 하부에 형성된 N형 반도체층(20a)을 제거하여, 상기 P형 반도체 기판(10a)의 상부에만 N형 반도체층(20a)을 형성한다. 따라서, P형 반도체 기판(10) 및 그 상면에 형성된 N형 반도체층(20)으로 이루어진 PN 접합층이 형성된다.Next, as can be seen in FIG. 2C, the N-
다음, 도 2d에서 알 수 있듯이, 상기 N형 반도체층(20) 상면에 반사 방지층(30)을 형성한다.Next, as can be seen in FIG. 2D, an
다음, 도 2e에서 알 수 있듯이, 상기 반사 방지층(30) 상면에 전면 전극(50)을 형성하고, 상기 P형 반도체 기판(10)의 하면에 후면 전극(60)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2E, a
다음, 도 2f에서 알 수 있듯이, 고온에서 열처리 공정을 수행하여 도 1과 같은 기판형 태양 전지를 완성한다. 이와 같이, 고온의 열처리 공정을 수행하면, 상기 전면 전극(50)을 구성하는 금속물질이 상기 반사 방지층(30)을 뚫고 상기 N형 반도체층(20)까지 침투하게 되어 전면 전극(50)이 N형 반도체층(20)과 전기적으로 연결되게 된다. 또한, 상기 후면 전극(60)을 구성하는 금속물질이 상기 P형 반도체 기판(10)으로 침투하게 되어 상기 P형 반도체 기판(10)의 하부에 P+형 반도체층(40)이 형성되게 된다.Next, as can be seen in FIG. 2F, a heat treatment process is performed at a high temperature to complete the substrate-type solar cell as shown in FIG. 1. In this way, when a high-temperature heat treatment process is performed, the metal material constituting the
이상과 같은 종래의 기판형 태양 전지는 PN 접합 공정을 위해 전술한 고온 확산 공정을 이용하기 때문에 진공 및 고온 장비를 사용하므로 도핑 공정이 복잡하고 공정 시간이 길어 생산성이 저하되며, 다량의 도펀트 가스를 사용하므로 생산 비용이 증가하게 된다.Since the conventional substrate-type solar cell as described above uses the above-described high-temperature diffusion process for the PN bonding process, vacuum and high-temperature equipment are used, so the doping process is complicated and the process time is long, resulting in lower productivity, and a large amount of dopant gas. As it is used, the production cost increases.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 도핑 공정을 단순화시킬 수 있도록 한 기판형 태양 전지 및 그의 제조 방법, 기판형 태양 전지의 도핑 방법 및 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a substrate-type solar cell, a method of manufacturing the same, and a doping method and apparatus for a substrate-type solar cell so as to simplify the doping process.
또한, 본 발명의 반도체 기판과 전극의 접촉 저항을 최소화하여 효율을 향상시킬 수 있도록 한 기판형 태양 전지 및 그의 제조 방법, 기판형 태양 전지의 도핑 방법 및 장치를 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.In addition, it is another technical problem to provide a substrate-type solar cell, a method of manufacturing the same, and a doping method and apparatus for a substrate-type solar cell, so as to improve efficiency by minimizing contact resistance between a semiconductor substrate and an electrode of the present invention.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판형 태양 전지의 제조 방법은 반도체 기판을 준비하는 공정; 상기 반도체 기판의 소정 영역에 도펀트를 선택적으로 도핑시켜 상기 반도체 기판의 소정 영역과 PN 접합을 형성하는 복수의 제 1 도핑 영역을 형성하는 공정; 상기 복수의 제 1 도핑 영역을 포함하는 반도체 기판 상에 반사 방지층을 형성하는 공정; 상기 반사 방지층을 관통하여 상기 복수의 제 1 도핑 영역 각각에 접속되는 복수의 전면 전극을 형성하는 공정; 및 상기 반도체 기판에 접속되는 적어도 하나의 후면 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.A method of manufacturing a substrate-type solar cell according to the present invention for achieving the above-described technical problem comprises: preparing a semiconductor substrate; Forming a plurality of first doped regions forming a PN junction with a predetermined region of the semiconductor substrate by selectively doping a dopant in a predetermined region of the semiconductor substrate; Forming an antireflection layer on a semiconductor substrate including the plurality of first doped regions; Forming a plurality of front electrodes connected to each of the plurality of first doped regions through the anti-reflection layer; And forming at least one rear electrode connected to the semiconductor substrate.
상기 복수의 제 1 도핑 영역을 형성하는 공정은 상기 반도체 기판의 소정 영역 상에 도펀트 물질을 선택적으로 형성하는 공정; 및 상기 도펀트 물질에 플라즈마를 선택적으로 분사하여 상기 도펀트를 상기 반도체 기판의 소정 영역에 선택적으로 도핑시켜 상기 복수의 제 1 도핑 영역을 형성하는 공정을 포함하여 이루어질 수 있다.The forming of the plurality of first doped regions may include selectively forming a dopant material on a predetermined region of the semiconductor substrate; And selectively doping the dopant onto a predetermined region of the semiconductor substrate by selectively spraying plasma onto the dopant material to form the plurality of first doped regions.
상기 반도체 기판의 소정 영역 상에 도펀트 물질을 선택적으로 형성하는 공정은 상기 반도체 기판의 소정 영역에 중첩되는 개구부를 가지는 마스크를 상기 반도체 기판 상에 배치하는 공정; 및 상기 마스크의 개구부에 중첩되는 상기 반도체 기판의 소정 영역 상에 상기 도펀트 물질을 코팅하는 공정을 포함하여 이루어질 수 있다.The process of selectively forming a dopant material on a predetermined region of the semiconductor substrate may include: disposing a mask having an opening overlapping a predetermined region of the semiconductor substrate on the semiconductor substrate; And coating the dopant material on a predetermined region of the semiconductor substrate overlapping the opening of the mask.
상기 복수의 제 1 도핑 영역을 형성하는 공정은 상기 반도체 기판의 상면 전체에 도펀트 물질을 형성하는 공정; 및 상기 도펀트 물질에 플라즈마를 선택적으로 분사하여 상기 도펀트를 상기 반도체 기판의 소정 영역에 선택적으로 도핑시켜 상기 복수의 제 1 도핑 영역을 형성하는 공정을 포함하여 이루어질 수 있다.The forming of the plurality of first doped regions may include forming a dopant material on the entire upper surface of the semiconductor substrate; And selectively doping the dopant onto a predetermined region of the semiconductor substrate by selectively spraying plasma onto the dopant material to form the plurality of first doped regions.
상기 복수의 제 1 도핑 영역 각각의 폭은 10㎛ ~ 1㎜ 범위일 수 있다.The width of each of the plurality of first doped regions may range from 10 μm to 1 mm.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판형 태양 전지의 제조 방법은 반도체 기판을 준비하는 공정; 상기 반도체 기판의 상면 전체에 도펀트 물질을 형성하는 공정; 상기 도펀트 물질에 플라즈마를 분사하여 도펀트를 상기 반도체 기판의 상면 전체 영역에 도핑시켜 상기 반도체 기판의 비도핑 영역과 PN 접합을 형성하는 제 1 도핑 영역을 형성하는 공정; 상기 제 1 도핑 영역 상에 반사 방지층을 형성하는 공정; 상기 반사 방지층을 관통하여 소정 간격으로 상기 제 1 도핑 영역에 접속되는 복수의 전면 전극을 형성하는 공정; 및 상기 반도체 기판에 접속되는 적어도 하나의 후면 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.A method of manufacturing a substrate-type solar cell according to the present invention for achieving the above-described technical problem comprises: preparing a semiconductor substrate; Forming a dopant material on the entire upper surface of the semiconductor substrate; Forming a first doped region forming a PN junction with an undoped region of the semiconductor substrate by spraying plasma onto the dopant material and doping the dopant over the entire upper surface of the semiconductor substrate; Forming an anti-reflection layer on the first doped region; Forming a plurality of front electrodes passing through the anti-reflection layer and connected to the first doped region at predetermined intervals; And forming at least one rear electrode connected to the semiconductor substrate.
상기 플라즈마는 점 형태 또는 라인 빔(Line Beam) 형태로 분사될 수 있다.The plasma may be sprayed in the form of a dot or a line beam.
상기 기판형 태양 전지의 제조 방법은 열처리 공정을 수행하여 상기 후면 전극의 물질을 상기 반도체 기판의 하면으로 침투시켜 제 2 도핑 영역을 형성하는 공정을 더 포함하여 이루어지며, 상기 후면 전극은 상기 제 2 도핑 영역을 통해 상기 반도체 기판에 접속된다.The manufacturing method of the substrate-type solar cell further includes a process of performing a heat treatment process to penetrate the material of the rear electrode into the lower surface of the semiconductor substrate to form a second doped region, wherein the rear electrode is the second It is connected to the semiconductor substrate through a doped region.
상기 제 1 도핑 영역은 상기 반도체 기판의 상면에서부터 0.01㎛ ~ 1㎜ 범위의 깊이를 가지도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 도펀트 물질은 0.1㎛ ~ 1㎜ 범위의 두께로 형성될 수 있다.The first doped region may be formed to have a depth ranging from 0.01 μm to 1 mm from the upper surface of the semiconductor substrate. In addition, the dopant material may be formed to a thickness ranging from 0.1 μm to 1 mm.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 방법은 반도체 기판의 상면에 도펀트 물질을 형성하는 공정(A); 및 상기 도펀트 물질에 플라즈마를 분사하여 도펀트를 상기 반도체 기판에 도핑시켜 도핑 영역을 형성하는 플라즈마 도핑 공정을 포함하여 이루어질 수 있다.The doping method of a substrate-type solar cell according to the present invention for achieving the above-described technical problem includes a step (A) of forming a dopant material on an upper surface of a semiconductor substrate; And a plasma doping process of forming a doped region by spraying plasma onto the dopant material and doping the dopant onto the semiconductor substrate.
상기 도펀트 물질은 상기 반도체 기판의 상면에 소정 간격으로 이격되도록 형성되거나, 상기 반도체 기판의 상면 전체에 형성될 수 있다. 이때, 상기 도펀트 물질은 0.1㎛ ~ 1㎜ 범위의 두께로 형성될 수 있다.The dopant material may be formed on the upper surface of the semiconductor substrate to be spaced apart at predetermined intervals, or may be formed on the entire upper surface of the semiconductor substrate. In this case, the dopant material may be formed to a thickness ranging from 0.1 μm to 1 mm.
상기 플라즈마 도핑 공정은 상기 도펀트 물질에 플라즈마를 선택적으로 분사하여 상기 도펀트를 상기 반도체 기판의 소정 영역에 선택적으로 도핑시켜 복수의 도핑 영역을 형성할 수 있다.In the plasma doping process, a plurality of doped regions may be formed by selectively doping the dopant onto a predetermined region of the semiconductor substrate by selectively spraying plasma onto the dopant material.
상기 플라즈마 도핑 공정은 상기 도펀트 물질에 플라즈마를 라인 빔(Line Beam) 형태로 분사하여 상기 도펀트를 상기 반도체 기판의 전체 영역에 도핑시켜 도핑 영역을 형성할 수 있다.The plasma doping process may form a doped region by injecting plasma onto the dopant material in the form of a line beam to dope the dopant over the entire area of the semiconductor substrate.
상기 도핑 영역은 상기 반도체 기판의 상면에서부터 0.01㎛ ~ 1㎜ 범위의 깊이를 가지도록 형성될 수 있다.The doped region may be formed to have a depth ranging from 0.01 μm to 1 mm from the upper surface of the semiconductor substrate.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판형 태양 전지는 반도체 기판; 상기 반도체 기판의 소정 영역마다 선택적으로 도핑되어 상기 반도체 기판의 소정 영역과 PN 접합을 형성하는 복수의 제 1 도핑 영역; 상기 복수의 제 1 도핑 영역을 포함하는 반도체 기판 상에 형성된 반사 방지층; 상기 반사 방지층 상에 형성되어 상기 반사 방지층을 관통해 상기 복수의 제 1 도핑 영역 각각에 접속된 복수의 전면 전극; 및 상기 반도체 기판의 후면에 형성되어 상기 반도체 기판에 접속되는 적어도 하나의 후면 전극을 포함하여 구성될 수 있다.A substrate-type solar cell according to the present invention for achieving the above-described technical problem includes a semiconductor substrate; A plurality of first doped regions selectively doped for each predetermined region of the semiconductor substrate to form a PN junction with the predetermined region of the semiconductor substrate; An antireflection layer formed on a semiconductor substrate including the plurality of first doped regions; A plurality of front electrodes formed on the anti-reflection layer and connected to each of the plurality of first doped regions through the anti-reflection layer; And at least one rear electrode formed on the rear surface of the semiconductor substrate and connected to the semiconductor substrate.
상기 복수의 제 1 도핑 영역 각각은 상기 반도체 기판의 상면에서부터 0.01㎛ ~ 1㎜ 범위의 깊이를 가지도록 형성되고, 상기 복수의 제 1 도핑 영역 각각의 폭은 10㎛ ~ 1㎜ 범위일 수 있다.Each of the plurality of first doped regions may be formed to have a depth ranging from 0.01 μm to 1 mm from the upper surface of the semiconductor substrate, and a width of each of the plurality of first doped regions may range from 10 μm to 1 mm.
상기 반도체 기판의 상면은 상기 복수의 제 1 도핑 영역과 상기 복수의 제 1 도핑 영역 사이사이의 비도핑 영역으로 이루어질 수 있다.The upper surface of the semiconductor substrate may be formed of a non-doped region between the plurality of first doped regions and the plurality of first doped regions.
상기 기판형 태양 전지는 상기 반도체 기판의 후면에 형성된 제 2 도핑 영역을 더 포함하여 구성되고, 상기 후면 전극은 상기 제 2 도핑 영역을 통해 상기 반도체 기판에 접속될 수 있다.The substrate-type solar cell may further include a second doped region formed on a rear surface of the semiconductor substrate, and the rear electrode may be connected to the semiconductor substrate through the second doped region.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치는 도펀트 물질이 형성된 반도체 기판을 지지하는 기판 지지 수단; 상기 도펀트 물질에 플라즈마를 분사하여 상기 반도체 기판의 소정 영역에 도펀트를 선택적으로 도핑시켜 상기 반도체 기판의 소정 영역에 도핑 영역을 선택적으로 형성하는 플라즈마 도핑 부재; 상기 플라즈마 도핑 부재에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부; 및 상기 플라즈마 도핑 부재에 플라즈마 전원을 공급하고 상기 기판 이송 수단을 접지시키는 가스 공급부를 포함하여 구성될 수 있다.A doping apparatus for a substrate-type solar cell according to the present invention for achieving the above-described technical problem comprises: a substrate support means for supporting a semiconductor substrate on which a dopant material is formed; A plasma doping member configured to selectively form a dopant region in a predetermined region of the semiconductor substrate by spraying plasma onto the dopant material to selectively dope a dopant in a predetermined region of the semiconductor substrate; A gas supply unit supplying an inert gas to the plasma doping member; And a gas supply unit supplying plasma power to the plasma doping member and grounding the substrate transfer unit.
상기 플라즈마 도핑 부재는 상기 가스 공급부로부터 공급되는 불활성 가스와 상기 전원 공급부로부터 공급되는 플라즈마 전원에 따라 소정의 직경을 가지는 플라즈마를 발생하여 상기 도펀트 물질의 분사하는 금속관; 및 상기 금속관의 하부를 감싸는 절연관을 포함하여 구성될 수 있다.The plasma doping member may include a metal tube for generating plasma having a predetermined diameter according to an inert gas supplied from the gas supply unit and plasma power supplied from the power supply unit to inject the dopant material; And an insulating tube surrounding a lower portion of the metal tube.
상기 금속관은 상기 불활성 가스가 공급되는 가스 공급구와 상기 플라즈마가 분사되는 가스 배출구를 가지도록 금속 재질로 형성되어 상기 전원 공급부에 접속된 몸체를 포함하여 구성되고, 상기 가스 배출구는 상기 가스 공급구보다 상대적으로 작은 직경을 갖는다.The metal tube is formed of a metal material to have a gas supply port through which the inert gas is supplied and a gas discharge port through which the plasma is injected, and includes a body connected to the power supply, and the gas discharge port is relatively Have a small diameter.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치는 도펀트 물질이 형성된 반도체 기판을 지지하는 기판 지지 수단; 복수의 플라즈마 분사 노즐 각각을 통해 상기 도펀트 물질에 플라즈마를 분사하여 상기 반도체 기판에 도펀트를 도핑시켜 상기 반도체 기판에 도핑 영역을 형성하는 플라즈마 도핑 모듈; 상기 플라즈마 도핑 모듈에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부; 및 상기 플라즈마 도핑 모듈에 플라즈마 전원을 공급하고 상기 기판 이송 수단을 접지시키는 가스 공급부를 포함하여 구성될 수 있다.A doping apparatus for a substrate-type solar cell according to the present invention for achieving the above-described technical problem comprises: a substrate support means for supporting a semiconductor substrate on which a dopant material is formed; A plasma doping module that injects plasma onto the dopant material through each of a plurality of plasma spray nozzles to dopant on the semiconductor substrate to form a doped region on the semiconductor substrate; A gas supply unit supplying an inert gas to the plasma doping module; And a gas supply unit supplying plasma power to the plasma doping module and grounding the substrate transfer unit.
상기 플라즈마 도핑 모듈은 상기 가스 공급부로부터 공급되는 불활성 가스와 상기 전원 공급부로부터 공급되는 플라즈마 전원에 따라 플라즈마를 발생하여 상기 도펀트 물질의 분사하는 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐을 포함하는 플라즈마 전극 프레임; 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐 각각에 연통되는 복수의 가스 공급 홀을 가지도록 형성되어 상기 플라즈마 전극 프레임 상에 설치된 절연 프레임; 및 상기 가스 공급부로부터 공급되는 불활성 가스가 공급되고, 상기 복수의 가스 공급 홀 각각에 공통적으로 연통되는 가스 분배 공간을 가지도록 형성되어 상기 절연 프레임을 덮는 가스 분배 프레임을 포함하여 구성될 수 있다.The plasma doping module may include a plasma electrode frame including the plurality of plasma spray nozzles for generating plasma and spraying the dopant material according to an inert gas supplied from the gas supply unit and plasma power supplied from the power supply unit; An insulating frame formed on the plasma electrode frame and formed to have a plurality of gas supply holes communicating with each of the plurality of plasma spray nozzles; And a gas distribution frame that is supplied with an inert gas supplied from the gas supply unit and has a gas distribution space in common communication with each of the plurality of gas supply holes to cover the insulating frame.
상기 플라즈마 전극 프레임은 상기 절연 프레임의 하부에 결합되어 상기 전원 공급부로부터 플라즈마 전원이 공급되고, 상기 복수의 가스 공급 홀 각각에 연통되는 복수의 플라즈마 분사 홀을 가지는 전극 플레이트; 상기 복수의 플라즈마 분사 홀 각각에 연통되도록 상기 전극 플레이트로부터 소정 높이로 돌출된 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐; 및 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐 각각의 하부를 감싸는 복수의 절연관을 포함하여 구성될 수 있다.The plasma electrode frame is coupled to a lower portion of the insulating frame to supply plasma power from the power supply, and an electrode plate having a plurality of plasma injection holes communicating with each of the plurality of gas supply holes; The plurality of plasma spray nozzles protruding from the electrode plate to a predetermined height to communicate with each of the plurality of plasma spray holes; And a plurality of insulating tubes surrounding the lower portions of each of the plurality of plasma spray nozzles.
상기 플라즈마는 50㎛ ~ 2mm 범위의 직경을 가지도록 상기 도펀트 물질에 분사될 수 있다.The plasma may be sprayed onto the dopant material to have a diameter in the range of 50 μm to 2 mm.
상기 플라즈마는 라인 빔(Line Beam) 형태로 분사될 수 있다. 이 경우, 상기 플라즈마 도핑 모듈은 상기 가스 공급부로부터 공급되는 불활성 가스와 상기 전원 공급부로부터 공급되는 플라즈마 전원에 따라 상기 라인 빔 형태의 플라즈마를 발생하여 상기 도펀트 물질의 분사하는 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐을 포함하는 플라즈마 전극 프레임; 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐 각각에 연통되는 복수의 가스 공급 슬릿을 가지도록 형성되어 상기 플라즈마 전극 프레임 상에 설치된 절연 프레임; 및 상기 가스 공급부로부터 공급되는 불활성 가스가 공급되고, 상기 복수의 가스 공급 슬릿 각각에 공통적으로 연통되는 가스 분배 공간을 가지도록 형성되어 상기 절연 프레임을 덮는 가스 분배 프레임을 포함하여 구성될 수 있다.The plasma may be sprayed in the form of a line beam. In this case, the plasma doping module includes the plurality of plasma spray nozzles that generate the line beam type plasma according to the inert gas supplied from the gas supply unit and the plasma power supplied from the power supply unit to spray the dopant material. A plasma electrode frame; An insulating frame formed on the plasma electrode frame and formed to have a plurality of gas supply slits communicating with each of the plurality of plasma spray nozzles; And a gas distribution frame that is supplied with an inert gas supplied from the gas supply unit and has a gas distribution space in common communication with each of the plurality of gas supply slits to cover the insulating frame.
상기 플라즈마 전극 프레임은 상기 절연 프레임의 하부에 결합되어 상기 전원 공급부로부터 플라즈마 전원이 공급되고, 상기 복수의 가스 공급 슬릿 각각에 연통되는 복수의 플라즈마 분사 슬릿을 가지는 전극 플레이트; 상기 복수의 플라즈마 분사 슬릿 각각에 연통되도록 상기 전극 플레이트로부터 소정 높이로 돌출된 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐; 및 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐 각각의 하부를 감싸는 복수의 절연관을 포함하여 구성될 수 있다.The plasma electrode frame is coupled to a lower portion of the insulating frame to supply plasma power from the power supply unit, and an electrode plate having a plurality of plasma injection slits communicating with each of the plurality of gas supply slits; The plurality of plasma spray nozzles protruding from the electrode plate to a predetermined height to communicate with each of the plurality of plasma spray slits; And a plurality of insulating tubes surrounding the lower portions of each of the plurality of plasma spray nozzles.
상기 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명에 따른 기판형 태양 전지 및 기판형 태양 전지의 도핑 장치는 반도체 기판의 소정 영역마다 선택적으로 형성되는 제 1 도핑 영역이 반도체 기판의 소정 영역과 선택적으로 PN 접합을 형성함으로써 반도체 기판과 전극 간의 접촉 저항이 최소화되고, 이로 인해 효율이 향상될 수 있다.According to the solution to the above problem, in the substrate-type solar cell and the substrate-type solar cell doping apparatus according to the present invention, a first doped region selectively formed for each predetermined region of a semiconductor substrate is selectively PN-bonded with a predetermined region of the semiconductor substrate. By forming the, the contact resistance between the semiconductor substrate and the electrode is minimized, and thus, efficiency may be improved.
또한, 본 발명에 따른 기판형 태양 전지의 제조 방법 및 도핑 방법은 반도체 기판에 도펀트 물질을 형성한 후, 도펀트 물질의 소정 영역에 플라즈마를 분사하여 반도체 기판에 PN 접합되는 제 1 도핑 영역을 형성함으로써 PN 접합 공정을 위한 도핑 공정의 단순화 및 공정 시간을 단축시킬 수 있고, 도핑 깊이 및 농도 등을 용이하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 나아가, 반도체 기판과 전극 간의 접촉 저항을 최소화하여 태양 전지의 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the manufacturing method and doping method of the substrate-type solar cell according to the present invention are formed by forming a first doped region PN-bonded to the semiconductor substrate by spraying plasma on a predetermined region of the dopant material after forming a dopant material on a semiconductor substrate. The doping process for the PN bonding process can be simplified and the process time can be shortened, and the doping depth and concentration can be easily controlled, and further, the contact resistance between the semiconductor substrate and the electrode can be minimized to increase the efficiency of the solar cell. Can be improved.
도 1은 종래의 기판형 태양 전지의 개략적인 단면도이다.
도 2a 내지 도 2f는 도 1에 도시된 종래의 기판형 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기판형 태양 전지를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4a 내지 도 4h는 도 3에 도시된 본 발명의 기판형 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5j는 도 3에 도시된 본 발명의 기판형 태양 전지의 다른 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6g는 도 3에 도시된 본 발명의 기판형 태양 전지의 또 다른 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 내지 도 7g는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7c에 도시된 상압 플라즈마 도핑 공정의 다른 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11에 도시된 상압 플라즈마 분사 부재의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 11에 도시된 절연 프레임을 나타내는 도면이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 16은 도 15에 도시된 상압 플라즈마 도핑 모듈의 플라즈마 전극 프레임과 복수의 절연 프레임을 설명하기 위한 도면이다.1 is a schematic cross-sectional view of a conventional substrate-type solar cell.
2A to 2F are views for explaining a method of manufacturing the conventional substrate-type solar cell shown in FIG. 1.
3 is a schematic cross-sectional view of a substrate-type solar cell according to an embodiment of the present invention.
4A to 4H are views for explaining a method of manufacturing the substrate-type solar cell of the present invention shown in FIG. 3.
5A to 5J are views for explaining another method of manufacturing the substrate-type solar cell of the present invention shown in FIG. 3.
6A to 6G are views for explaining another method of manufacturing the substrate-type solar cell of the present invention shown in FIG. 3.
7A to 7G are diagrams for explaining a method of manufacturing a substrate-type solar cell according to another embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining another embodiment of the atmospheric pressure plasma doping process shown in FIG. 7C.
9 is a diagram schematically illustrating a doping apparatus for a substrate-type solar cell according to the first embodiment of the present invention.
10 and 11 are diagrams schematically illustrating a doping apparatus for a substrate-type solar cell according to a second embodiment of the present invention.
12 is a view for explaining the arrangement structure of the atmospheric pressure plasma injection member shown in FIG.
13 is a view showing the insulating frame shown in FIG. 11.
14 and 15 are diagrams schematically illustrating a doping apparatus for a substrate-type solar cell according to a third embodiment of the present invention.
16 is a diagram illustrating a plasma electrode frame and a plurality of insulating frames of the atmospheric pressure plasma doping module shown in FIG. 15.
이하, 도면을 참조로 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기판형 태양 전지를 개략적으로 나타내는 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view of a substrate-type solar cell according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기판형 태양 전지(100)는 반도체 기판(110), 복수의 제 1 도핑 영역(120), 반사 방지층(130), 제 2 도핑 영역(140), 복수의 전면 전극(150), 및 후면 전극(160)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 3, a substrate-type
반도체 기판(110)은 제 1 극성(예를 들어, P형)의 실리콘 기판 또는 제 1 극성과 반대인 제 2 극성(예를 들어, N형)의 실리콘 기판이 될 수 있다.The
상기 실리콘 기판으로는 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘을 이용할 수 있는데, 단결정 실리콘은 순도가 높고 결정 결함 밀도가 낮기 때문에 태양 전지의 효율이 높으나 가격이 너무 높아 경제성이 떨어지는 단점이 있고, 다결정 실리콘은 상대적으로 효율은 떨어지지만 저가의 재료와 공정을 이용하기 때문에 생산비가 적게 들어 대량 생산에 적합하다.As the silicon substrate, single crystal silicon or polycrystalline silicon may be used.Since single crystal silicon has a high purity and low crystal defect density, the efficiency of a solar cell is high, but the cost is too high, so economical efficiency is low. It is suitable for mass production because the production cost is low because it uses low-cost materials and processes.
상기 반도체 기판(110)의 상면은 요철 구조로 형성되어 태양광이 태양 전지 내부로 최대한 흡수될 수 있도록 구성된다. 이러한 반도체 기판(110)의 상면에 형성되는 요철 구조는 식각 공정, 예를 들어 반응성 이온 에칭법(Reactive Ion Etching)에 의해 형성될 수 있다.The upper surface of the
복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각은 반도체 기판(110)의 소정 영역마다 선택적으로 도핑되는 제 1 도펀트에 의해 형성되어 반도체 기판(100)의 소정 영역과 PN 접합을 형성한다. 예를 들어, 반도체 기판(110)이 P형 반도체로 이루어진 경우 제 1 도펀트는 인산 등의 P 원소를 함유하는 N형 도펀트가 될 수 있다. 다른 예로서, 반도체 기판(110)이 N형 반도체로 이루어진 경우 제 1 도펀트는 붕산 등의 B 원소를 함유하는 P형 도펀트가 될 수 있다.Each of the plurality of first
복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각은 제 1 도펀트 물질을 반도체 기판(110)의 소정 영역에 코팅하는 코팅 공정, 및 상압 분위기에서 제 1 도펀트 물질에 플라즈마를 분사하여 제 1 도펀트를 반도체 기판(110)의 소정 영역에 소정 깊이로 도핑하는 상압 플라즈마 도핑 공정에 의해 형성될 수 있다. 이에 따라, 반도체 기판(110)의 상면은 제 1 도펀트에 의해 도핑된 복수의 제 1 도핑 영역(120)과 제 1 도펀트가 도핑되지 않는 복수의 제 1 도핑 영역(120) 사이사이(또는 주위)의 비도핑 영역으로 이루어진다.Each of the plurality of first
상기 복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각은 반도체 기판(110)의 상면에서부터 0.01㎛ ~ 1㎜ 범위의 도핑 깊이로 형성될 수 있다. 이때, 상기 복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각의 도핑 깊이가 0.01㎛ 이하일 경우에는 반도체 기판(110)과 제 1 도핑 영역(120) 간의 PN 접합이 형성되지 않을 수 있다. 또한, 복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각의 도핑 깊이가 1mm 이상일 경우에는 제 1 도펀트 물질의 사용량이 증가하여 제조 비용이 증가할 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각은 PN 접합의 형성 및 제 1 도펀트 물질의 사용량을 고려하여 반도체 기판(110)의 상면에서부터 0.01㎛ ~ 1㎜ 범위의 도핑 깊이로 형성되는 것이 바람직하다.Each of the plurality of first
상기 복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각의 폭(또는 크기)은 10㎛ ~ 1㎜ 범위로 형성될 수 있다. 이때, 상기 복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각의 폭이 10㎛ 이하일 경우에는 상압 플라즈마 도핑 공정시 플라즈마 분사하는 플라즈마 분사 노즐의 제작에 어려움이 있다. 또한, 상기 복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각의 폭이 1㎜ 이상일 경우에는 대형의 플라즈마 분사 노즐을 사용해야 하고, 플라즈마 분사를 위해 높은 플라즈마 전원을 사용해야만 한다.A width (or size) of each of the plurality of first
반사 방지층(130)은 복수의 제 1 도핑 영역(120)을 포함하는 반도체 기판(110)의 상면 전체에 형성된다. 이때, 반사 방지층(130)은 반도체 기판(110)의 상면에 형성된 요철 구조에 대응되는 요철 구조를 가지도록 형성된다. 반사 방지층(130)은 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물로 형성될 수 있다. 이러한 반사 방지층(130)은 입사되는 태양 광의 반사를 최소화시키는 역할을 한다.The
제 2 도핑 영역(140)은 반도체 기판(110)의 하면에 도핑되는 제 2 도펀트에 의해 형성된다. 즉, 제 2 도핑 영역(140)은 열처리 공정에 의해 후면 전극(160)을 형성하는 후면 전극 물질에 포함된 제 2 도펀트가 반도체 기판(110)의 하면에서부터 소정 깊이로 침투되는 것에 의해 형성된다. 예를 들어, 상기 반도체 기판(110)이 P형 반도체로 이루어진 경우, 상기 제 2 도핑 영역(140)은 P+형 반도체로 이루어지게 된다. 이러한 제 2 도핑 영역(140)은 태양 광에 의해서 형성된 전자가 재결합하여 소멸되는 것을 방지하는 역할을 한다.The second
복수의 전면 전극(150) 각각은 복수의 제 1 도핑 영역(120)에 중첩되는 반사 방지층(130) 상에 형성되어 반사 방지층(130)을 관통해 복수의 제 1 도핑 영역(120)에 전기적으로 접속된다. 즉, 복수의 전면 전극(150) 각각은 열처리 공정에 의해 전면 전극 물질이 반사 방지층(130)을 관통해 제 1 도핑 영역(120)까지 침투함으로써 제 1 도핑 영역(120)에 전기적으로 접속된다. 이러한 상기 복수의 전면 전극(150) 각각은 Ag, Al, Ag+Al, Ag+Mg, Ag+Mn, Ag+Sb, Ag+Zn, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu, Ag+Al+Zn와 같은 금속 물질로 이루어질 수 있다.Each of the plurality of
후면 전극(160)은 반도체 기판(110)의 하면에 형성되어 제 2 도핑 영역(140)에 전기적으로 접속된다. 이러한 상기 후면 전극(160)은 제 2 도핑 영역(140)을 형성하기 위한 제 2 도펀트로 기능할 수 있는 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 반도체 기판(110)이 P형 반도체로 이루어진 경우, 후면 전극(160)은 Al, Al+Ag, Al+Mo, Al+Ni, Al+Cu, Al+Mg, Al+Mn, Al+Zn 등과 같은 금속물질을 들 수 있다. 한편, 전술한 후면 전극(160)은 반도체 기판(110)의 하면에 일정한 간격으로 가지도록 복수 패턴으로 형성될 수도 있다.The
이와 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 기판형 태양 전지는 반도체 기판(110)의 소정 영역마다 선택적으로 형성되는 제 1 도핑 영역(120)이 반도체 기판(110)의 소정 영역과 선택적으로 PN 접합을 형성함으로써 반도체 기판(110)과 전극(150) 간의 접촉 저항이 최소화되고, 이로 인해 효율이 향상될 수 있다.As described above, in the substrate-type solar cell according to the embodiment of the present invention, the first
도 4a 내지 도 4h는 도 3에 도시된 본 발명의 기판형 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.4A to 4H are views for explaining a method of manufacturing the substrate-type solar cell of the present invention shown in FIG. 3.
우선, 도 4a에서 알 수 있듯이, 반도체 기판(110)을 준비한 후, 반도체 기판(110)의 상면을 식각하여 반도체 기판(110)의 상면에 요철 구조를 형성한다.First, as shown in FIG. 4A, after preparing the
반도체 기판(110)은 제 1 극성(예를 들어, P형)의 실리콘 기판 또는 제 1 극성과 반대인 제 2 극성(예를 들어, N형)의 실리콘 기판이 될 수 있다.The
상기 반도체 기판(110)의 상면에 요철 구조는 반응성 이온 에칭(Reactive Ion Etching) 공정에 의해 형성될 수 있다. 상기 반응성 이온 에칭 공정을 이용할 경우에는 Cl2, SF6, NF3, HBr, 또는 이들의 2 이상의 혼합물을 주 가스로 이용하고, Ar, O2, N2, He, 또는 이들의 2 이상의 혼합물을 첨가 가스로 이용할 수 있다.The uneven structure on the upper surface of the
이와 같이, 반응성 이온 에칭 공정을 이용하여 반도체 기판(110)의 일면을 식각하게 되면, 고압의 플라즈마로 인해서 반도체 기판(110)의 상면에 SiOx와 같은 반응 부산물(미도시)이 잔존할 수 있다. 이에 따라, 요철 구조를 형성하는 반응성 이온 에칭 공정 이후에 반도체 기판(110)의 상면에 잔존하는 반응 부산물 등을 제거하는 반응물 제거 공정을 추가로 수행할 수 있다. 상기 반응물 제거 공정은 전술한 반응성 이온 에칭 공정을 이용하되, 산소를 포함하지 않는 반응 가스를 사용할 수 있다.In this way, when one surface of the
전술한 요철 구조를 형성하는 공정과 반응물 제거 공정은 동일한 장비 내에서 연속 공정을 수행할 수 있으며, 그에 따라, 실질적으로 공정 추가나 공정 장비 추가가 발생하지 않게 된다. 한편, 전술한 요철 구조를 형성하는 공정에서 공정 조건이 최적화되어 전술한 반응 부산물이 생성되지 않을 경우에는 전술한 반응물 제거 공정은 생략될 수 있다.The above-described process of forming the uneven structure and the process of removing reactants may perform a continuous process within the same equipment, and thus, substantially no process addition or process equipment addition occurs. On the other hand, in the process of forming the above-described uneven structure, when the process conditions are optimized so that the reaction by-product is not generated, the above-described reaction product removal process may be omitted.
다음, 도 4b에서 알 수 있듯이, 소정 간격으로 이격된 복수의 개구부(121o)를 가지는 마스크(121)를 반도체 기판(110) 상에 정렬하여 배치한다. 이때, 마스크(121)는 금속 물질 또는 유기 계열의 물질로 이루어질 수 있다.Next, as shown in FIG. 4B, a
다음, 도 4c에서 알 수 있듯이, 마스크(121)의 개구부(121o) 각각에 중첩되는 반도체 기판(110)의 소정 영역 상에 제 1 도펀트 물질(123)을 코팅한다. 이때, 제 1 도펀트 물질(123)은 에어로졸(Aerosol) 코팅 공정 또는 스핀 코팅 공정에 의해 코팅될 수 있다. 한편, 제 1 도펀트 물질(123)을 코팅한 후, 코팅된 제 1 도펀트 물질(123)을 건조하는 건조 공정을 추가로 수행할 수 있다.Next, as shown in FIG. 4C, a
제 1 도펀트 물질(123)은 제 1 도펀트, 예를 들어, 인산 등의 P 원소 또는 붕산 등과 같은 B 원소를 함유하는 유기(또는 무기) 계열의 액상(또는 분말) 물질로 이루어진다. 이때, 상기 제 1 도펀트 물질(123)에 함유하는 제 1 도펀트의 함유량은 0.1% ~ 90% 범위로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 반도체 기판(110)이 P형 반도체로 이루어진 경우, 제 1 도펀트 물질(123)은 인산 등의 P 원소를 함유하는 유기(또는 무기) 계열의 액상(또는 분말) 물질로 이루어진다. 반면, 반도체 기판(110)이 N형 반도체로 이루어진 경우, 제 1 도펀트 물질(123)은 붕산 등과 같은 B 원소 등의 제 1 도펀트를 함유하는 유기(또는 무기) 계열의 액상(또는 분말) 물질로 이루어진다.The
제 1 도펀트 물질(123)이 액상 물질일 경우, 제 1 도펀트 물질(123)은 전술한 에어로졸(Aerosol) 코팅 방식 또는 스핀 코팅 방식에 따라 코팅될 수 있다. 반면, 제 1 도펀트 물질(123)이 분말 물질일 경우, 제 1 도펀트 물질(123)은 유기 용액(Solution)과 함께 분사 방식으로 코팅될 수 있다.When the
상기 제 1 도펀트 물질(123)은 0.1㎛ ~ 1㎜ 범위의 두께로 코팅될 수 있다. 즉, 제 1 도펀트 물질(123)의 코팅 두께는 반도체 기판(110)의 상면에서부터 침투되어 전술한 제 1 도펀트의 도핑 깊이에 영향을 미친다. 이에 따라, 제 1 도펀트 물질(123)이 0.1㎛ 이하의 두께로 형성될 경우에는 제 1 도펀트가 반도체 기판(110)으로 침투되지 않거나 침투 깊이가 매우 얕을 수 있다. 또한, 제 1 도펀트 물질(123)이 1mm 이상의 두께로 형성될 경우에는 제 1 도펀트 물질(123)의 사용량이 증가하여 제조 비용이 증가할 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 도펀트 물질(123)의 코팅 두께는 제 1 도펀트의 침투 깊이 및 제 1 도펀트 물질의 사용량을 고려하여 반도체 기판(110)의 상면에 0.1㎛ ~ 1㎜ 범위의 두께를 가지도록 코팅되는 것이 바람직하다.The
다음, 도 4d에서 알 수 있듯이, 반도체 기판(110) 상에 소정 간격으로 설치된 복수의 상압 플라즈마 분사 부재(125)를 이용하여 제 1 도펀트 물질(123)의 소정 영역마다 플라즈마(P)를 분사함으로써 제 1 도펀트 물질(123)의 제 1 도펀트를 반도체 기판(110)의 소정 영역에 침투시켜 복수의 제 1 도핑 영역(120)을 형성한다. 즉, 제 1 도펀트 물질(123)에 함유된 제 1 도펀트는 분사되는 플라즈마(P)의 열, 이온, 및 불활성 가스의 유속 등에 의해 반도체 기판(110)의 표면에 침투하여 반도체 기판(110)의 소정 영역에 소정 깊이로 도핑된다. 이에 따라, 상기 제 1 도핑 영역(120)은 반도체 기판(110)의 소정 영역과 PN 접합을 형성한다.Next, as shown in FIG. 4D, by spraying plasma P for each predetermined area of the
상기 복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각은 반도체 기판(110)의 상면에서부터 0.01㎛ ~ 1㎜ 범위의 도핑 깊이로 형성될 수 있다. 이때, 상기 복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각의 도핑 깊이가 0.01㎛ 이하일 경우에는 반도체 기판(110)과 제 1 도핑 영역(120) 간의 PN 접합이 형성되지 않을 수 있다. 또한, 복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각의 도핑 깊이가 1mm 이상일 경우에는 제 1 도펀트 물질의 사용량이 증가하여 제조 비용이 증가할 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 제 1 도핑 영역(120) 각각은 PN 접합의 형성 및 제 1 도펀트 물질의 사용량을 고려하여 반도체 기판(110)의 상면에서부터 0.01㎛ ~ 1㎜ 범위의 도핑 깊이로 형성되는 것이 바람직하다.Each of the plurality of first
상기 상압 플라즈마 분사 부재(125)는 얇은 금속관에 주입되는 불활성 가스와 플라즈마 전원에 따라 소정의 직경을 가지는 플라즈마(P)를 제 1 도펀트 물질(123)에 분사한다. 이때, 불활성 기체는 Ar, He, H2, N2 등이 될 수 있으며, 플라즈마 전원은 LF(Low Frequency) 전력, MF(Middle Frequency), 또는 HF(High Frequency) 전력이 될 수 있다. 예를 들어, LF 전력은 3㎑ ~ 300㎑ 범위의 주파수를 가지고, MF 전력은 300㎑ ~ 3㎒ 범위의 주파수를 가지며, HF 전력은 3㎒ ~ 30㎒ 범위의 주파수를 가질 수 있다.The atmospheric pressure
상기 상압 플라즈마 분사 부재(125)는 반도체 기판(110)에 코팅된 제 1 도펀트 물질(123)로부터 1mm ~ 10mm 범위의 거리(또는 간격)로 이격되는 것이 바람직하다.The atmospheric pressure
플라즈마(P)는 50㎛ ~ 2mm 범위의 직경을 가지도록 제 1 도펀트 물질(123)에 분사될 수 있다. 이때, 플라즈마(P)가 50㎛ 이하의 직경을 가지도록 분사될 경우에는 플라즈마(P)의 길이가 짧기 때문에 플라즈마(P)에 의한 제 1 도펀트 물질(123)의 도핑이 미미할 수 있고, 플라즈마(P)가 2mm 이상의 직경을 가지도록 분사될 경우에는 분사되는 플라즈마(P)의 퍼짐이 발생할 수 있다.The plasma P may be sprayed onto the
다음, 도 4e에서 알 수 있듯이, 반도체 기판(110) 상에 배치된 마스크(121)를 제거함과 아울러, 반도체 기판(110)의 소정 영역에 잔존하는 제 1 도펀트 물질(123)을 제거한다. 이에 따라, 반도체 기판(110)의 상면에는 소정 간격을 가지도록 제 1 도펀트가 선택적으로 도핑된 복수의 제 1 도핑 영역(120), 및 복수의 제 1 도핑 영역(120) 사이사이(또는 주변)에 제 1 도펀트가 도핑되지 않는 비도핑 영역이 마련된다.Next, as shown in FIG. 4E, while removing the
다음, 도 4f에서 알 수 있듯이, 복수의 제 1 도핑 영역(120)과 복수의 제 1 도핑 영역(120) 사이사이의 비도핑 영역을 포함하는 반도체 기판(110)의 상면 전체에 반사 방지층(130)을 형성된다.Next, as can be seen in FIG. 4F, an
상기 반사 방지층(130)은 플라즈마 화학 기상 증착 공정을 통해 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물로 형성될 수 있다. 이러한 반사 방지층(130)은 반도체 기판(110)의 상면에 형성된 요철 구조에 대응되는 요철 구조를 가지도록 형성된다.The
다음, 도 4g에서 알 수 있듯이, 복수의 제 1 도핑 영역(120)에 중첩되는 반사 방지층(130) 상에 전면 전극 물질(150a)을 소정의 패턴으로 형성하고, 상기 반도체 기판(110)의 하면에 후면 전극 물질(160a)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 4G, a
상기 전면 전극 물질(150a)을 먼저 형성한 후, 상기 후면 전극 물질(160a)을 형성할 수도 있고, 상기 후면 전극 물질(160a)을 먼저 형성한 후, 상기 전면 전극 물질(150a)을 형성할 수도 있다.After forming the
상기 전면 전극 물질(150a)은 Ag, Al, Ag+Al, Ag+Mg, Ag+Mn, Ag+Sb, Ag+Zn, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu, Ag+Al+Zn와 같은 금속 물질로 이루어질 수 있다.The
상기 후면 전극 물질(160a)은 제 1 도펀트의 극성과 반대되는 극성을 가지는 제 2 도펀트로 기능할 수 있는 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 반도체 기판(110)이 P형 반도체로 이루어진 경우, 후면 전극 물질(160a)은 Al, Al+Ag, Al+Mo, Al+Ni, Al+Cu, Al+Mg, Al+Mn, Al+Zn 등과 같은 금속물질을 들 수 있다. 한편, 전술한 후면 전극 물질(160a)은 반도체 기판(110)의 하면에 일정한 간격으로 가지도록 소정의 복수 패턴으로 형성될 수도 있다.The
상기 전면 전극 물질(150a) 및 후면 전극 물질(160a)은 프린팅 공정 또는 마스크를 이용한 스퍼터링 공정에 의해 형성될 수 있다. 이때, 프린팅 공정의 경우 스크린 프린팅(Screen Printing), 잉크젯 프린팅(Inkjet Printing), 그라비아 프린팅(Gravure Printing) 또는 미세접촉 프린팅(Microcontact Printing) 등이 될 수 있다.The
다음, 도 4h에서 알 수 있듯이, 열처리 공정을 수행하여 복수의 전면 전극(150), 제 2 도핑 영역(140), 및 후면 전극(160)을 형성함으로써 기판형 태양 전지 셀을 완성한다.Next, as can be seen in FIG. 4H, a heat treatment process is performed to form a plurality of
상기 열처리 공정, 예를 들어 850℃ 이상의 온도로 열처리 공정을 수행하면, 상기 전면 전극 물질(150a)이 상기 반사 방지층(130)을 관통해 복수의 제 1 도핑 영역(120)까지 침투하여 복수의 제 1 도핑 영역(120)에 전기적으로 접속되는 복수의 전면 전극(150)이 형성된다.When the heat treatment process, for example, a heat treatment process at a temperature of 850° C. or higher, the
또한, 850℃ 이상의 온도로 열처리 공정을 수행하면, 상기 후면 전극 물질(160a)에 포함된 제 2 도펀트가 반도체 기판(110)의 하면에서부터 소정 깊이로 침투하여 제 2 도핑 영역(130)이 형성된다. 예를 들어, 상기 반도체 기판(110)이 P형 반도체로 이루어진 경우, 상기 제 2 도핑 영역(140)은 P+형 반도체로 이루어지게 된다. 따라서, 최종적으로 후면 전극(600)은 제 2 도핑 영역(130)을 통해 반도체 기판(110)에 전기적으로 접속된다.In addition, when the heat treatment process is performed at a temperature of 850° C. or higher, the second dopant included in the
한편, 상기 후면 전극 물질(160a)로서 제 2 도펀트로 기능할 수 없는 물질로 이루어지는 경우에는, 제 2 도펀트를 함유하는 제 2 도펀트 함유 가스를 이용한 플라즈마 이온 도핑 공정을 통해 제 2 도핑 영역(140)을 형성한 후, 제 2 도핑 영역(140)의 하면에 후면 전극(160)을 형성하게 된다. 이와 같이, 제 2 도핑 영역(140)을 먼저 형성한 후, 후면 전극(160)을 형성하는 경우에는, 상기 전면 전극(150)은 후면 전극(160)과 동시에 형성하지 않고, 후면 전극(1600)의 형성 공정 이전 또는 이후에 형성할 수 있다.Meanwhile, when the
이상과 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 제조 방법은 반도체 기판(110)에 도펀트 물질을 형성한 후, 도펀트 물질의 소정 영역에 플라즈마를 선택적으로 분사하여 반도체 기판(110)의 소정 영역에 선택적으로 PN 접합되는 복수의 제 1 도핑 영역(120)을 형성함으로써 PN 접합 공정을 위한 도핑 공정을 단순화할 수 있으며, 공정 시간을 단축시킬 수 있고, 제 1 도핑 영역(120)의 도핑 깊이 및 도핑 농도 등을 용이하게 제어할 수 있다.As described above, in the method of manufacturing a substrate-type solar cell according to an exemplary embodiment of the present invention, after forming a dopant material on the
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 제조 방법은 선택적인 상압 플라즈마 도핑 공정을 이용해 반도체 기판(110)의 소정 영역마다 선택적으로 PN 접합을 형성하는 제 1 도핑 영역(120)을 선택적으로 형성함으로써 반도체 기판(110)과 전극(150) 간의 접촉 저항을 최소화하여 태양 전지의 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the method of manufacturing a substrate-type solar cell according to an embodiment of the present invention selectively selects the first
도 5a 내지 도 5j는 도 3에 도시된 본 발명의 기판형 태양 전지의 다른 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.5A to 5J are views for explaining another method of manufacturing the substrate-type solar cell of the present invention shown in FIG. 3.
우선, 도 5a에서 알 수 있듯이, 전술한 도 4a에서와 같이 반도체 기판(110)을 준비한 후, 반도체 기판(110)의 상면을 식각하여 반도체 기판(110)의 상면에 요철 구조를 형성한다. 상기 요철 구조를 형성하는 공정은 전술한 실시 예와 동일하므로, 이에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.First, as shown in FIG. 5A, after preparing the
다음, 도 5b에서 알 수 있듯이, 고온 열처리 공정 또는 급속 열처리 공정을 수행하여 반도체 기판(110)을 소정 온도로 예열한다. 이때, 상기 반도체 기판(110)의 예열 공정은 반도체 기판(110)의 온도를 전술한 상압 플라즈마 도핑 공정에 적합한 온도로 예열함으로써 후술될 상압 플라즈마 도핑 공정시 반도체 기판(110)의 표면으로 침투하여 도핑되는 도펀트의 원자와 반도체 기판(110)의 실리콘 원자의 재배열 및/또는 결정 재배열을 용이하게 한다.Next, as shown in FIG. 5B, the
다음, 도 5c에서 알 수 있듯이, 소정 간격으로 이격된 복수의 개구부(121o)를 가지는 마스크(121)를 가열된 반도체 기판(110) 상에 정렬하여 배치한다.Next, as can be seen in FIG. 5C, a
다음, 도 5d에서 알 수 있듯이, 마스크(121)의 개구부(121o) 각각에 중첩되는 가열된 반도체 기판(110)의 소정 영역 상에 제 1 도펀트 물질(123)을 코팅한다. 상기 제 1 도펀트 물질(123)의 코팅 공정은 전술한 실시 예와 동일하므로, 이에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.Next, as shown in FIG. 5D, a
다음, 도 5e에서 알 수 있듯이, 반도체 기판(110) 상에 소정 간격으로 설치된 복수의 상압 플라즈마 분사 부재(125)를 이용하여 제 1 도펀트 물질(123)의 소정 영역마다 플라즈마(P)를 분사함으로써 제 1 도펀트 물질(123)의 제 1 도펀트를 반도체 기판(110)의 소정 영역에 침투시켜 복수의 제 1 도핑 영역(120)을 형성한다. 상기 제 1 도핑 영역(120)의 형성 공정은 전술한 실시 예와 동일하므로, 이에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.Next, as shown in FIG. 5E, by spraying plasma P for each predetermined region of the
다음 도 5f에서 알 수 있듯이, 반도체 기판(110) 상에 배치된 마스크(121)를 제거한 후, 고온 열처리 공정 또는 급속 열처리 공정을 수행하여 복수의 제 1 도핑 영역(120)을 형성하는 제 1 도펀트의 원자를 재배열시킴과 아울러, 반도체 기판(110) 상에 잔존하는 제 1 도펀트 물질(123)에 함유된 제 1 도펀트를 복수의 제 1 도핑 영역(120)에 더 침투시켜 복수의 제 1 도핑 영역(120)의 도펀트 도핑 농도를 증가시킨다.Next, as shown in FIG. 5F, a first dopant for forming a plurality of first
다음, 도 5g에서 알 수 있듯이, 반도체 기판(110)의 상면에 잔존하는 제 1 도펀트 물질(123)을 제거한다.Next, as can be seen in FIG. 5G, the
다음, 도 5h에서 알 수 있듯이, 전술한 도 4f에서와 같이 복수의 제 1 도핑 영역(120)과 복수의 제 1 도핑 영역(120) 사이사이의 비도핑 영역을 포함하는 반도체 기판(110)의 상면 전체에 반사 방지층(130)을 형성된다.Next, as can be seen in FIG. 5H, the
다음, 도 5i에서 알 수 있듯이, 전술한 도 4g에서와 같이 복수의 제 1 도핑 영역(120)에 중첩되는 반사 방지층(130) 상에 전면 전극 물질(150a)을 소정의 패턴으로 형성하고, 상기 반도체 기판(110)의 하면에 후면 전극 물질(160a)을 형성한다.Next, as can be seen in FIG. 5I, a
다음, 도 5j에서 알 수 있듯이, 전술한 도 4h에서와 같이 열처리 공정을 수행하여 복수의 전면 전극(150), 제 2 도핑 영역(140), 및 후면 전극(160)을 형성함으로써 기판형 태양 전지 셀을 완성한다.Next, as can be seen from FIG. 5J, a plurality of
도 6a 내지 도 6g는 도 3에 도시된 본 발명의 기판형 태양 전지의 또 다른 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.6A to 6G are views for explaining another method of manufacturing the substrate-type solar cell of the present invention shown in FIG. 3.
우선, 도 6a에서 알 수 있듯이, 전술한 도 4a에서와 같이 반도체 기판(110)을 준비한 후, 반도체 기판(110)의 상면을 식각하여 반도체 기판(110)의 상면에 요철 구조를 형성한다.First, as shown in FIG. 6A, after preparing the
다음, 도 6b에서 알 수 있듯이, 상면에 요철 구조를 가지는 반도체 기판(110)의 상면 전체에 제 1 도펀트 물질(123)을 코팅한다. 상기 제 1 도펀트 물질(123)은 에어로졸(Aerosol) 코팅 공정, 슬릿 코팅 공정, 스핀 코팅 공정, 또는 프린팅 공정에 의해 코팅될 수 있다. 이때, 프린팅 공정의 경우 스크린 프린팅(Screen Printing), 잉크젯 프린팅(Inkjet Printing), 그라비아 프린팅(Gravure Printing) 또는 미세접촉 프린팅(Microcontact Printing) 등이 될 수 있다.Next, as shown in FIG. 6B, the
한편, 제 1 도펀트 물질(123)의 코팅 공정 이전에, 전술한 도 5b에서와 같이 열처리 공정을 통해 반도체 기판(110)을 가열할 수도 있다. 또한, 제 1 도펀트 물질(123)을 코팅한 후, 코팅된 제 1 도펀트 물질(123)을 건조하는 건조 공정을 추가로 수행할 수 있다.Meanwhile, before the coating process of the
다음, 도 6c에서 알 수 있듯이, 반도체 기판(110) 상에 소정 간격으로 설치된 복수의 상압 플라즈마 분사 부재(125)를 이용하여 제 1 도펀트 물질(123)의 소정 영역마다 플라즈마(P)를 분사함으로써 제 1 도펀트 물질(123)의 제 1 도펀트를 반도체 기판(110)의 소정 영역에 침투시켜 복수의 제 1 도핑 영역(120)을 형성한다. 상기 제 1 도핑 영역(120)의 형성 공정은 전술한 도 4d와 동일하므로, 이에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.Next, as shown in FIG. 6C, by spraying plasma P for each predetermined region of the
다음, 도 6d에서 알 수 있듯이, 반도체 기판(110) 상에 잔존하는 제 1 도펀트 물질(123)을 제거한다. 이에 따라, 반도체 기판(110)의 상면에는 소정 간격을 가지도록 제 1 도펀트가 선택적으로 도핑된 복수의 제 1 도핑 영역(120), 및 복수의 제 1 도핑 영역(120) 사이사이(또는 주변)에 제 1 도펀트가 도핑되지 않는 비도핑 영역이 마련된다.Next, as shown in FIG. 6D, the
다음, 도 6e에서 알 수 있듯이, 전술한 도 4f에서와 같이 복수의 제 1 도핑 영역(120)과 복수의 제 1 도핑 영역(120) 사이사이의 비도핑 영역을 포함하는 반도체 기판(110)의 상면 전체에 반사 방지층(130)을 형성된다.Next, as can be seen in FIG. 6E, as shown in FIG. 4F, the
다음, 도 6f에서 알 수 있듯이, 전술한 도 4g에서와 같이 복수의 제 1 도핑 영역(120)에 중첩되는 반사 방지층(130) 상에 전면 전극 물질(150a)을 소정의 패턴으로 형성하고, 상기 반도체 기판(110)의 하면에 후면 전극 물질(160a)을 형성한다.Next, as can be seen in FIG. 6F, a
다음, 도 6g에서 알 수 있듯이, 전술한 도 4h에서와 같이 열처리 공정을 수행하여 복수의 전면 전극(150), 제 2 도핑 영역(140), 및 후면 전극(160)을 형성함으로써 기판형 태양 전지 셀을 완성한다.Next, as can be seen in FIG. 6G, a plurality of
도 7a 내지 도 7g는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.7A to 7G are diagrams for explaining a method of manufacturing a substrate-type solar cell according to another embodiment of the present invention.
우선, 도 7a에서 알 수 있듯이, 전술한 도 4a에서와 같이 반도체 기판(110)을 준비한 후, 반도체 기판(110)의 상면을 식각하여 반도체 기판(110)의 상면에 요철 구조를 형성한다.First, as shown in FIG. 7A, after preparing the
다음, 도 7b에서 알 수 있듯이, 상면에 요철 구조를 가지는 반도체 기판(110)의 상면 전체에 제 1 도펀트 물질(123)을 코팅한다. 상기 제 1 도펀트 물질(123)은 에어로졸(Aerosol) 코팅 공정, 슬릿 코팅 공정, 스핀 코팅 공정, 또는 프린팅 공정에 의해 코팅될 수 있다. 이때, 프린팅 공정의 경우 스크린 프린팅(Screen Printing), 잉크젯 프린팅(Inkjet Printing), 그라비아 프린팅(Gravure Printing) 또는 미세접촉 프린팅(Microcontact Printing) 등이 될 수 있다.Next, as shown in FIG. 7B, the
한편, 제 1 도펀트 물질(123)의 코팅 공정 이전에, 전술한 도 5b에서와 같이 열처리 공정을 통해 반도체 기판(110)을 가열할 수도 있다. 또한, 제 1 도펀트 물질(123)을 코팅한 후, 코팅된 제 1 도펀트 물질(123)을 건조하는 건조 공정을 추가로 수행할 수 있다.Meanwhile, before the coating process of the
다음, 도 7c에서 알 수 있듯이, 소정 간격을 가지도록 지그재그 형태로 배치된 복수의 상압 플라즈마 분사 부재(125)를 가지는 상압 플라즈마 도핑 모듈(223)을 반도체 기판(110) 상에 배치한다.Next, as shown in FIG. 7C, an atmospheric pressure
이어, 복수의 상압 플라즈마 분사 부재(125) 각각에서 발생되는 플라즈마(P)를 제 1 도펀트 물질(123) 상에 일정한 간격을 가지는 점 형태로 분사함으로써 제 1 도펀트 물질(123)의 제 1 도펀트를 반도체 기판(110)의 상면 전체 영역에 침투시켜 반도체 기판(110)의 상면으로부터 소정 깊이를 가지는 제 1 도핑 영역(220)을 형성한다. 즉, 제 1 도펀트 물질(123)에 함유된 제 1 도펀트는 복수의 상압 플라즈마 분사 부재(125) 각각으로부터 분사되는 플라즈마(P)의 열, 이온, 및 불활성 가스의 유속 등에 의해 반도체 기판(110)의 표면 전체에 침투하여 반도체 기판(110)의 상면 전체 영역에 걸쳐 소정 깊이로 도핑된다. 이에 따라, 상기 제 1 도핑 영역(220)은 반도체 기판(110)과 PN 접합을 형성한다. 상기 복수의 상압 플라즈마 분사 부재(125) 각각으로부터 플라즈마(P)를 분사하는 방법은 전술한 도 4d와 동일하므로, 이에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.Subsequently, the plasma P generated from each of the plurality of atmospheric pressure
다음, 도 7d에서 알 수 있듯이, 반도체 기판(110) 상에 잔존하는 제 1 도펀트 물질(123)을 제거한다.Next, as shown in FIG. 7D, the
다음, 도 7e에서 알 수 있듯이, 전술한 도 4f에서와 같이 제 1 도핑 영역(220) 상에 반사 방지층(130)을 형성된다.Next, as can be seen in FIG. 7E, an
상기 반사 방지층(130)은 플라즈마 화학 기상 증착 공정을 통해 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물로 형성될 수 있다. 이러한 반사 방지층(130)은 반도체 기판(110)의 상면에 형성된 요철 구조에 대응되는 요철 구조를 가지도록 형성된다.The
다음, 도 7f에서 알 수 있듯이, 제 1 도핑 영역(220)의 소정 영역마다 중첩되는 반사 방지층(130) 상에 전면 전극 물질(250a)을 소정의 패턴으로 형성하고, 상기 반도체 기판(110)의 하면에 후면 전극 물질(160a)을 형성한다. 상기 전면 전극 물질(250a)과 후면 전극 물질(160a) 각각의 형성 공정은 전술한 도 4g에 도시된 기판형 태양 전지의 제조 방법과 동일하게 프린팅 공정 또는 마스크를 이용한 스퍼터링 공정에 의해 형성될 수 있다.Next, as shown in FIG. 7F, a
다음, 도 7g에서 알 수 있듯이, 전술한 도 4h에서와 같이 열처리 공정을 수행하여 복수의 전면 전극(250), 제 2 도핑 영역(140), 및 후면 전극(160)을 형성함으로써 기판형 태양 전지 셀을 완성한다.Next, as can be seen from FIG. 7G, a plurality of
한편, 전술한 도 7c의 상압 플라즈마 도핑 공정에서는, 상압 플라즈마 도핑 모듈(223)은 소정 간격을 가지도록 지그재그 형태로 배치된 복수의 상압 플라즈마 분사 부재(125)를 이용하여 플라즈마(P)를 제 1 도펀트 물질(123) 상에 점 형태로 분사하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 도 8에 도시된 바와 같이, 상압 플라즈마 도핑 모듈(223)은 라인 빔(Line Beam) 형태의 플라즈마(LBP)를 분사할 수도 있다. 이를 위해, 상압 플라즈마 도핑 모듈(223)은 라인 빔 형태의 플라즈마(LBP)를 분사하기 위한 소정 길이의 플라즈마 분사 슬릿(Slit)을 가지는 적어도 하나의 상압 플라즈마 분사 부재(125)를 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 플라즈마(LBP)가 라인 빔 형태로 분사됨으로써 도펀트를 반도체 기판(110)의 표면 전체에 균일한 깊이(또는 농도)로 침투시킬 수 있다.Meanwhile, in the atmospheric pressure plasma doping process of FIG. 7C described above, the atmospheric pressure
도 9는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.9 is a diagram schematically illustrating a doping apparatus for a substrate-type solar cell according to the first embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치(300)는 기판 지지 수단(310), 상압 플라즈마 도핑 부재(320), 가스 공급부(330), 및 전원 공급부(340)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 9, the
기판 지지 수단(310)은 도펀트 물질(123)이 형성된 반도체 기판(110)을 지지하고, 지지된 반도체 기판(110)을 소정 방향으로 이송시킨다. 이러한 상기 기판 지지 수단(310)는 전원 공급부(340)에 전기적으로 접속됨과 아울러 전기적으로 접지 상태를 유지한다.The substrate support means 310 supports the
도펀트 물질(123)은 도펀트, 예를 들어, 인산 등의 P 원소 또는 붕산 등과 같은 B 원소를 함유하는 유기(또는 무기) 계열의 액상(또는 분말) 물질로 이루어진다. 이때, 도펀트 물질(123)에 함유하는 도펀트의 함유량은 0.1% ~ 90% 범위로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 반도체 기판(110)이 P형 반도체로 이루어진 경우, 도펀트 물질(123)은 인산 등의 P 원소를 함유하는 유기(또는 무기) 계열의 액상(또는 분말) 물질로 이루어진다. 반면, 반도체 기판(110)이 N형 반도체로 이루어진 경우, 도펀트 물질(123)은 붕산 등과 같은 B 원소 등의 도펀트를 함유하는 유기(또는 무기) 계열의 액상(또는 분말) 물질로 이루어진다.The
도펀트 물질(123)이 액상 물질일 경우, 도펀트 물질(123)은 에어로졸(Aerosol) 코팅 방식 또는 스핀 코팅 방식에 따라 코팅될 수 있다. 반면, 도펀트 물질(123)이 분말 물질일 경우, 도펀트 물질(123)은 유기 용액(Solution)과 함께 분사 방식으로 코팅될 수 있다.When the
상기 도펀트 물질(123)은 0.1㎛ ~ 1㎜ 범위의 두께로 코팅될 수 있다. 즉, 도펀트 물질(123)의 코팅 두께는 반도체 기판(110)의 상면에서부터 침투되어 전술한 도펀트의 도핑 깊이에 영향을 미친다. 이에 따라, 도펀트 물질(123)이 0.1㎛ 이하의 두께로 형성될 경우에는 도펀트가 반도체 기판(110)으로 침투되지 않거나 침투 깊이가 매우 얕을 수 있다. 또한, 도펀트 물질(123)이 1mm 이상의 두께로 형성될 경우에는 도펀트 물질(123)의 사용량이 증가하여 제조 비용이 증가할 수 있다. 이에 따라, 상기 도펀트 물질(123)의 코팅 두께는 도펀트의 침투 깊이 및 도펀트 물질의 사용량을 고려하여 반도체 기판(110)의 상면에 0.1㎛ ~ 1㎜ 범위의 두께를 가지도록 코팅되는 것이 바람직하다.The
상압 플라즈마 도핑 부재(320)는 가스 공급부(330)로부터 공급되는 불활성 가스와 전원 공급부(340)로부터 공급되는 플라즈마 전원에 따라 소정의 직경을 가지는 플라즈마(P)를 발생하여 도펀트 물질(123)의 소정 영역에 분사한다. 이를 위해, 상기 상압 플라즈마 분사 부재(125)는 금속관(322), 및 절연관(324)을 포함하여 구성된다.The atmospheric pressure
금속관(322)은 전도성 높은 금속 재질로 형성되는 것으로, 소정 직경을 가지는 몸체, 몸체의 상부에 마련된 가스 공급구, 및 몸체의 하부에 마련된 가스 배출구를 포함하여 구성된다.The metal tube 322 is formed of a highly conductive metal material, and includes a body having a predetermined diameter, a gas supply port provided on the upper part of the body, and a gas discharge port provided on the lower part of the body.
상기 몸체의 일측은 급전 케이블(342)을 통해 전원 공급부(340)에 전기적으로 접속된다. 상기 가스 공급구는 가스 공급관(332)에 연통되고, 가스 배출구는 절연관(324)에 삽입된다.One side of the body is electrically connected to the
한편, 베르누이(Bernoulli) 정리 또는 벤츄리 효과(Venturi effect)에 따라 가스 공급부(330)로부터 금속관(322)에 공급되는 불활성 가스의 역류 방지 및 불활성 가스의 유속 증가를 위하여, 가스 배출구의 직경은 가스 공급구에 비해 상대적으로 작은 직경을 가지도록 형성된다.Meanwhile, in order to prevent reverse flow of the inert gas supplied from the
상기의 금속관(322)은 몸체에 공급되는 플라즈마 전원과 가스 공급구로 공급되는 불활성 가스에 따라 플라즈마(P)를 형성하여 가스 배출구를 통해 반도체 기판(110) 상으로 분사한다. 이때, 상기 플라즈마(P)는 50㎛ ~ 2mm 범위의 직경을 가지도록 도펀트 물질(123)에 분사될 수 있다. 이때, 플라즈마(P)가 50㎛ 이하의 직경을 가지도록 분사될 경우에는 플라즈마(P)의 길이가 짧기 때문에 플라즈마(P)에 의한 도펀트 물질(123)의 도핑이 미미할 수 있고, 플라즈마(P)가 2mm 이상의 직경을 가지도록 분사될 경우에는 분사되는 플라즈마(P)의 퍼짐이 발생할 수 있다.The metal tube 322 forms plasma P according to plasma power supplied to the body and inert gas supplied to the gas supply port, and sprays it onto the
절연관(324)은 금속관(322)의 하부 및 가스 배출구를 감싸도록 형성된다. 상기 절연관(324)은 세라믹 재질로 이루어진다. 이러한 절연관(324)은 금속관(324)의 가스 배출구로부터 분사되는 플라즈마(P)의 유속을 일정하게 유지시키는 역할도 수행한다. 또한, 절연관(324)은 금속관(322)을 전기적으로 절연함과 아울러 금속관(322)과 반도체 기판(110)의 통전을 방지함으로써 금속관(322)과 반도체 기판(110) 간의 아킹(Arcing)을 방지한다. 이를 위해, 절연관(324)은 반도체 기판(110)에 코팅된 도펀트 물질(123)과 0.1mm ~ 10mm 범위의 거리(또는 간격)(d)로 이격되는 것이 바람직하지만, 금속관(322)에 공급되는 불활성 가스의 유속 및/또는 플라즈마 전원의 크기에 따라 변경될 수도 있다.The insulating
가스 공급부(330)는 가스 공급관(332)을 통해 상압 플라즈마 도핑 부재(320)의 금속관(322)에 연결된다. 이러한 가스 공급부(330)는 상압 플라즈마 도핑 공정에 따라 Ar, He, H2, N2 등의 불활성 가스를 상기 금속관(322)의 가스 공급구에 공급한다.The
한편, 가스 공급부(330)는 가스 공급관(332)에 흐르는 불활성 가스를 가열하는 가열 부재(334)를 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, the
가열 부재(334)는 가스 공급관(332)을 감싸도록 형성되어 가스 공급관(332)에 흐르는 불활성 가스를 상압 플라즈마 도핑 공정에 적합한 온도로 가열한다.The
전원 공급부(340)는 급전 케이블(342)을 통해 상압 플라즈마 도핑 부재(320)의 금속관(322)에 전기적으로 접속된다. 또한, 전원 공급부(340)는 기판 지지 수단(310)에 전기적으로 접속되어 기판 지지 수단(310)을 전기적으로 접지시킨다. 이러한 전원 공급부(340)는 상압 플라즈마 도핑 공정에 따라 플라즈마 전원을 생성하여 상기 금속관(322)의 몸체에 공급한다.The
상기 플라즈마 전원은 LF(Low Frequency) 전력, MF(Middle Frequency), 또는 HF(High Frequency) 전력이 될 수 있다. 예를 들어, LF 전력은 3㎑ ~ 300㎑ 범위의 주파수를 가지고, MF 전력은 300㎑ ~ 3㎒ 범위의 주파수를 가지며, HF 전력은 3㎒ ~ 30㎒ 범위의 주파수를 가질 수 있다.The plasma power may be a low frequency (LF) power, a middle frequency (MF), or a high frequency (HF) power. For example, LF power may have a frequency ranging from 3 kHz to 300 kHz, MF power may have a frequency ranging from 300 kHz to 3 MHz, and HF power may have a frequency ranging from 3 MHz to 30 MHz.
이와 같은, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치(300)를 이용한 기판형 태양 전지의 도핑 방법을 설명하면 다음과 같다.A method of doping a substrate-type solar cell using the
먼저, 소정 두께의 도펀트 물질(123)이 코팅된 반도체 기판(110)을 기판 지지 수단(310)에 로딩한다.First, a
그런 다음, 반도체 기판(110)이 로딩된 기판 지지 수단(310)을 소정 방향으로 이송시키면서, 상압 플라즈마 도핑 부재(320)를 이용해 도펀트 물질(123)의 소정 영역에 플라즈마(P)를 분사한다. 즉, 상압 플라즈마 도핑 부재(320)의 금속관(322)에 불활성 가스와 플라즈마 전원을 공급함으로써 불활성 가스와 플라즈마 전원에 의해 금속관(322) 내부에 발생되는 플라즈마(P)를 도펀트 물질(123)의 소정 영역에 분사한다. 이에 따라, 상기 플라즈마(P)는 도펀트 물질(123)에 함유된 도펀트를 반도체 기판(110)의 표면으로부터 소정 깊이로 침투시킴으로써 도펀트에 의해 반도체 기판(110)의 소정 영역에 도핑된 소정의 도핑 영역(120)을 형성한다. 따라서, 상기 소정의 도핑 영역(120)과 이에 인접한 반도체 기판(110)의 소정 영역과 PN 접합을 형성한다. 즉, 상기 소정의 도핑 영역(120)은 상기 도펀트가 도핑되지 않은 반도체 기판(110)의 비도핑 영역과 PN 접합을 형성한다.Then, while transferring the substrate supporting means 310 loaded with the
한편, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치(300)에서는 기판 지지 수단(310)이 소정 방향으로 이송되는 것을 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 상압 플라즈마 도핑 부재(320)를 소정 방향으로 이송시킬 수도 있다.Meanwhile, in the
이와 같은, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치(300)는 플라즈마(P)를 분사하는 상압 플라즈마 도핑 부재(320)를 이용하여 반도체 기판(110)의 소정 영역과 PN 접합을 형성하는 제 1 도핑 영역(120)을 선택적으로 형성함으로써 반도체 기판(110)과 전극(150) 간의 접촉 저항을 최소화하여 태양 전지의 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, the
도 10 및 도 11은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 12는 도 11에 도시된 상압 플라즈마 분사 부재의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 13은 도 11에 도시된 절연 프레임을 나타내는 도면이다.10 and 11 are views schematically showing a doping apparatus for a substrate-type solar cell according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a view for explaining an arrangement structure of the atmospheric pressure plasma spray member shown in FIG. , FIG. 13 is a diagram illustrating the insulating frame shown in FIG. 11.
도 10 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치(400)는 기판 지지 수단(410), 상압 플라즈마 도핑 모듈(420), 가스 공급부(430), 및 전원 공급부(440)를 포함하여 구성된다.10 to 13, the substrate-type solar
기판 지지 수단(410)은 도펀트 물질(123)이 형성된 반도체 기판(110)을 지지하고, 지지된 반도체 기판(110)을 소정 방향으로 이송시킨다. 이러한 상기 기판 지지 수단(410)는 전원 공급부(440)에 전기적으로 접속됨과 아울러 전기적으로 접지 상태를 유지한다.The substrate support means 410 supports the
상기 반도체 기판(110)에는 도펀트 물질(123)이 소정 두께로 코팅되어 있다. 상기 도펀트 물질(123)은 전술한 기판형 태양 전지의 도핑 장치와 동일하므로 이에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.A
상압 플라즈마 도핑 모듈(420)은 가스 공급부(430)로부터 공급되는 불활성 가스와 전원 공급부(440)로부터 공급되는 플라즈마 전원에 따라 소정의 직경을 가지는 플라즈마(P)를 발생하여 도펀트 물질(123) 상에 일정한 간격을 가지는 점 형태로 분사한다. 이를 위해, 상압 플라즈마 도핑 모듈(420)은 플라즈마 전극 프레임(422), 복수의 절연 프레임(424), 및 가스 분배 프레임(426)을 포함하여 구성된다.The atmospheric pressure
플라즈마 전극 프레임(422)은 전극 플레이트(422a), 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b), 및 복수의 절연관(422c)을 포함하여 구성된다.The
전극 플레이트(422a)는 평판 형태로 형성되어 급전 케이블(442)을 통해 전원 공급부(440)에 전기적으로 접속되어 전원 공급부(440)로부터 플라즈마 전원을 공급받는다.The
복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각은 전극 플레이트(422a)를 관통하는 소정 직경의 플라즈마 분사 홀(422h)을 가지도록 전극 플레이트(422a)의 하면으로부터 소정 높이로 돌출된다. 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각은 절연 프레임(424)을 통해 가스 분배 프레임(426)에 연통되어 가스 분배 프레임(426)으로부터 불활성 가스를 공급받는다. 이러한 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각은 전극 플레이트(422a)에 공급되는 플라즈마 전원과 절연 프레임(424)을 통해 공급되는 불활성 가스에 따라 플라즈마(P)를 발생하여 도펀트 물질(123) 상에 분사한다.Each of the plurality of
복수의 절연관(422c) 각각은 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각을 감싸도록 설치되어 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각이 외부로 노출되지 않도록 한다. 상기 복수의 절연관(422c) 각각은 세라믹 재질로 이루어진다. 이러한 복수의 절연관(422c) 각각은 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b)로부터 분사되는 플라즈마(P)의 유속을 일정하게 유지시키는 역할도 수행한다. 또한, 복수의 절연관(422c) 각각은 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각을 전기적으로 절연함과 아울러 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각과 반도체 기판(110)의 통전을 방지함으로써 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각과 반도체 기판(110) 간의 아킹(Arcing)을 방지한다. 이를 위해, 복수의 절연관(422c) 각각은 반도체 기판(110)에 코팅된 도펀트 물질(123)과 0.1mm ~ 10mm 범위의 거리(또는 간격)(d)로 이격되는 것이 바람직하지만, 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각에 공급되는 불활성 가스의 유속 및/또는 플라즈마 전원의 크기에 따라 변경될 수도 있다.Each of the plurality of insulating
복수의 절연 프레임(424) 각각은 열 방향 또는 행 방향으로 배치된 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b)에 중첩되도록 플라즈마 전극 프레임(422) 상에 일정한 간격으로 설치되어 가스 분배 프레임(426)에 의해 분배되는 불활성 가스를 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각의 플라즈마 분사 홀(422h)에 공급한다. 이를 위해, 복수의 절연 프레임(424) 각각은 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각에 중첩되도록 일정한 간격으로 형성된 복수의 가스 공급 홀(424h)을 포함하여 구성된다. 이러한 복수의 절연 프레임(424) 각각은 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.Each of the plurality of insulating
복수의 절연 프레임(424) 각각의 가스 공급 홀(424h)은 플라즈마 분사 노즐(422b)의 플라즈마 분사 홀(422h)보다 상대적으로 큰 직경을 가지도록 형성된다. 이에 따라, 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각으로부터 분사되는 플라즈마(P)의 유속은 베르누이(Bernoulli) 정리 또는 벤츄리 효과(Venturi effect)에 따라 증가된다.The
전술한 복수의 절연 프레임(424) 각각은 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각에 중첩되도록 일정한 간격으로 형성된 복수의 가스 공급 홀(424h)을 가지도록 하나의 몸체로 형성될 수도 있다.Each of the above-described plurality of insulating
가스 분배 프레임(426)은 복수의 절연 프레임(424) 각각을 덮도록 복수의 절연 프레임(424) 각각의 상부에 설치된다. 상기 가스 분배 프레임(426)은 복수의 절연 프레임(424) 각각에 형성된 복수의 가스 공급 홀(424h) 각각에 공통적으로 연통되는 가스 분배 공간(426s)을 가지도록 형성된다. 상기 가스 분배 공간(426s)에는 가스 공급관(432)을 통해 가스 공급부(430)로부터 불활성 가스가 공급된다.The
상기 가스 분배 프레임(426)은 가스 분배 공간(426s)에 설치된 가스 분배 부재(426a)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 가스 분배 부재(426a)는 가스 분배 공간(426s)에 공급되는 불활성 가스를 균일하게 분배하여 복수의 절연 프레임(424) 각각에 형성된 복수의 가스 공급 홀(424h) 각각에 공급함으로써 불활성 가스가 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각에 균일하게 공급되도록 한다.The
가스 공급부(430)는 가스 공급관(432)을 통해 상압 플라즈마 도핑 모듈(420)의 가스 분배 프레임(426)에 연결된다. 이러한 가스 공급부(430)는 상압 플라즈마 도핑 공정에 따라 Ar, He, H2, N2 등의 불활성 가스를 상기 가스 분배 프레임(426)에 공급한다.The
한편, 가스 공급부(430)는 가스 공급관(432)에 흐르는 불활성 가스를 가열하는 가열 부재(434)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 가열 부재(434)는 가스 공급관(432)을 감싸도록 형성되어 가스 공급관(432)에 흐르는 불활성 가스를 상압 플라즈마 도핑 공정에 적합한 온도로 가열한다.Meanwhile, the
전원 공급부(440)는 급전 케이블(442)을 통해 상압 플라즈마 도핑 모듈(420)의 플라즈마 전극 프레임(422)에 전기적으로 접속된다. 또한, 전원 공급부(440)는 기판 지지 수단(410)에 전기적으로 접속되어 기판 지지 수단(410)을 전기적으로 접지시킨다. 이러한 전원 공급부(440)는 상압 플라즈마 도핑 공정에 따라 전술한 LF 전력, MF 전력, 또는 HF 전력의 플라즈마 전원을 생성하여 상기 플라즈마 전극 프레임(422)의 전극 플레이트(422a)에 공급한다.The
이와 같은, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치(400)를 이용한 기판형 태양 전지의 도핑 방법을 설명하면 다음과 같다.A method of doping a substrate-type solar cell using the
먼저, 소정 두께의 도펀트 물질(123)이 코팅된 반도체 기판(110)을 기판 지지 수단(410)에 로딩한다.First, a
그런 다음, 반도체 기판(110)이 로딩된 기판 지지 수단(410)을 소정 방향으로 이송시키면서, 상압 플라즈마 도핑 모듈(420)의 각 플라즈마 분사 노즐(422b)에서 발생되는 플라즈마(P)를 도펀트 물질(123) 상에 일정한 간격을 가지는 점 형태로 분사한다. 즉, 상압 플라즈마 도핑 모듈(420)에 불활성 가스와 플라즈마 전원을 공급함으로써 불활성 가스와 플라즈마 전원에 의해 복수의 플라즈마 분사 노즐(422b) 각각에서 발생되는 플라즈마(P)를 도펀트 물질(123) 상에 일정한 간격으로 분사한다. 이에 따라, 상기 플라즈마(P)는 도펀트 물질(123)에 함유된 도펀트를 반도체 기판(110)의 표면 전체 영역에 걸쳐 소정 깊이로 침투시킴으로써 도펀트에 의해 반도체 기판(110)의 전체 영역에 걸쳐 소정 깊이로 도핑된 도핑 영역(220)을 형성한다. 따라서, 상기 도핑 영역(220)은 이에 인접한 반도체 기판(110)과 PN 접합을 형성한다. 즉, 상기 도핑 영역(220)은 상기 도펀트가 도핑되지 않은 반도체 기판(110)의 비도핑 영역과 PN 접합을 형성한다.Then, while transferring the substrate supporting means 410 loaded with the
한편, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치(400)에서는 기판 지지 수단(410)이 소정 방향으로 이송되는 것을 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 상압 플라즈마 도핑 모듈(420)을 소정 방향으로 이송시킬 수도 있다.Meanwhile, in the
이와 같은, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치(400)는 상압 플라즈마 도핑 모듈(420)의 각 플라즈마 분사 노즐(422b)에서 발생되는 플라즈마(P)를 도펀트 물질(123) 상에 일정한 간격으로 분사해 반도체 기판(110)의 표면에 소정 깊이의 도핑층을 형성으로써 PN 접합 공정을 위한 도핑 공정을 단순화할 수 있으며, 공정 시간을 단축시킬 수 있고, 도핑 영역(220)의 도핑 깊이 및 도핑 농도 등을 용이하게 제어할 수 있다.As described above, in the
도 14 및 도 15는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 16은 도 15에 도시된 상압 플라즈마 도핑 모듈의 플라즈마 전극 프레임과 복수의 절연 프레임을 설명하기 위한 도면이다.14 and 15 are views schematically showing a doping apparatus for a substrate-type solar cell according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a plasma electrode frame and a plurality of insulating frames of the atmospheric pressure plasma doping module shown in FIG. It is a figure for explaining.
도 14 내지 도 15를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치(500)는 기판 지지 수단(410), 상압 플라즈마 도핑 모듈(520), 가스 공급부(430), 및 전원 공급부(440)를 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 기판형 태양 전지의 도핑 장치(500)에서 상압 플라즈마 도핑 모듈(520)를 제외한 나머지 구성들은 전술한 기판형 태양 전지의 도핑 장치(400)와 동일하므로, 동일한 구성들에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.14 to 15, the substrate-type solar
상압 플라즈마 도핑 모듈(520)은 가스 공급부(430)로부터 공급되는 불활성 가스와 전원 공급부(440)로부터 공급되는 플라즈마 전원에 따라 라인 빔(Line Beam) 형태의 플라즈마(P)를 발생하여 도펀트 물질(123)에 일정한 간격으로 분사한다. 이를 위해, 상압 플라즈마 도핑 모듈(520)은 플라즈마 전극 프레임(522), 복수의 절연 프레임(524), 및 가스 분배 프레임(526)을 포함하여 구성된다.The atmospheric pressure
플라즈마 전극 프레임(522)은 전극 플레이트(522a), 복수의 플라즈마 분사 노즐(522b), 및 복수의 절연관(522c)을 포함하여 구성된다.The
전극 플레이트(522a)는 평판 형태로 형성되어 급전 케이블(442)을 통해 전원 공급부(440)에 전기적으로 접속되어 전원 공급부(440)로부터 플라즈마 전원을 공급받는다.The
복수의 플라즈마 분사 노즐(522b) 각각은 전극 플레이트(422a)를 관통하는 소정의 폭과 길이를 가지는 플라즈마 분사 슬릿(Slit)(522s)을 포함하도록 전극 플레이트(522a)의 하면으로부터 소정 높이로 돌출된다. 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐(522b) 각각은 절연 프레임(524)을 통해 가스 분배 프레임(526)에 연통되어 가스 분배 프레임(526)으로부터 불활성 가스를 공급받는다. 이러한 복수의 플라즈마 분사 노즐(522b) 각각은 전극 플레이트(522a)에 공급되는 플라즈마 전원과 절연 프레임(524)을 통해 공급되는 불활성 가스에 따라 라인 빔 형태의 플라즈마(LBP)를 발생하여 도펀트 물질(123) 상에 분사한다.Each of the plurality of
복수의 절연관(522c) 각각은 복수의 플라즈마 분사 노즐(522b) 각각을 감싸도록 설치되어 복수의 플라즈마 분사 노즐(522b) 각각이 외부로 노출되지 않도록 한다. 상기 복수의 절연관(522c) 각각은 전술한 기판형 태양 전지의 도핑 장치(400)의 절연관(422c)과 동일하므로, 이에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.Each of the plurality of insulating
복수의 절연 프레임(524) 각각은 복수의 플라즈마 분사 노즐(522b)에 중첩되도록 플라즈마 전극 프레임(522) 상에 일정한 간격으로 설치되어 가스 분배 프레임(526)에 의해 분배되는 불활성 가스를 복수의 플라즈마 분사 노즐(522b) 각각의 플라즈마 분사 슬릿(522s)에 공급한다. 이를 위해, 복수의 절연 프레임(524) 각각은 복수의 플라즈마 분사 노즐(522b) 각각에 중첩되도록 일정한 간격으로 형성된 복수의 가스 공급 슬릿(524s)을 포함하여 구성된다. 이러한 복수의 절연 프레임(524) 각각은 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.Each of the plurality of insulating
복수의 절연 프레임(524) 각각의 가스 공급 슬릿(524h)은 플라즈마 분사 노즐(522b)의 플라즈마 분사 슬릿(522s)보다 상대적으로 큰 폭을 가지도록 형성된다. 이에 따라, 복수의 플라즈마 분사 노즐(522b) 각각으로부터 분사되는 라인 빔 형태의 플라즈마(LBP)의 유속은 베르누이(Bernoulli) 정리 또는 벤츄리 효과(Venturi effect)에 따라 증가된다.The gas supply slit 524h of each of the plurality of insulating
전술한 복수의 절연 프레임(524) 각각은 복수의 플라즈마 분사 노즐(522b) 각각에 중첩되도록 일정한 간격으로 형성된 복수의 가스 공급 슬릿(524s)을 가지도록 하나의 몸체로 형성될 수도 있다.Each of the above-described plurality of insulating
가스 분배 프레임(526)은 복수의 절연 프레임(524) 각각을 덮도록 복수의 절연 프레임(524) 각각의 상부에 설치된다. 상기 가스 분배 프레임(526)은 복수의 절연 프레임(524) 각각에 형성된 복수의 가스 공급 슬릿(524s) 각각에 공통적으로 연통되는 가스 분배 공간(526s)을 가지도록 형성된다. 상기 가스 분배 공간(526s)에는 가스 공급관(432)을 통해 가스 공급부(430)로부터 불활성 가스가 공급된다.The
상기 가스 분배 프레임(526)은 가스 분배 공간(526s)에 설치된 가스 분배 부재(526a)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 가스 분배 부재(526a)는 가스 분배 공간(526s)에 공급되는 불활성 가스를 균일하게 분배하여 복수의 절연 프레임(524) 각각에 형성된 복수의 가스 공급 슬릿(524s) 각각에 공급함으로써 불활성 가스가 복수의 플라즈마 분사 노즐(522b) 각각에 균일하게 공급되도록 한다.The
전술한 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치(500)를 이용한 기판형 태양 전지의 도핑 방법은 상압 플라즈마 도핑 모듈(520)의 각 플라즈마 분사 노즐(522b)에서 발생되는 플라즈마(LBP)를 라인 빔 형태로 분사하는 것을 제외하고는 전술한 기판형 태양 전지의 도핑 장치(400)를 이용한 기판형 태양 전지의 도핑 방법과 동일하게 이루어진다.The doping method of a substrate-type solar cell using the substrate-type solar
한편, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치(400)에서는 기판 지지 수단(410)이 소정 방향으로 이송되는 것을 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 상압 플라즈마 도핑 모듈(520)을 소정 방향으로 이송시킬 수도 있다.Meanwhile, in the
이와 같은, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 기판형 태양 전지의 도핑 장치(500)는 상압 플라즈마 도핑 모듈(520)의 각 플라즈마 분사 노즐(522b)에서 발생되는 라인 빔 형태의 플라즈마(LBP)를 도펀트 물질(123) 상에 일정한 간격으로 분사해 반도체 기판(110)의 표면에 소정 깊이의 도핑층을 균일하게 형성으로써 PN 접합 공정을 위한 도핑 공정을 단순화할 수 있으며, 공정 시간을 단축시킬 수 있고, 도핑 영역(220)의 도핑 깊이 및 도핑 농도 등을 용이하게 제어할 수 있다.As described above, the
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will appreciate that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting. The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.
110: 반도체 기판 120: 제 1 도핑 영역
121: 마스크 123: 도펀트 물질
125: 상압 플라즈마 분사 부재 130: 반사 방지층
140: 제 2 도핑 영역 150: 전면 전극
150a: 전면 전극 물질 160: 후면 전극
160a: 후면 전극 물질 P: 플라즈마110: semiconductor substrate 120: first doped region
121: mask 123: dopant material
125: atmospheric pressure plasma spray member 130: antireflection layer
140: second doped region 150: front electrode
150a: front electrode material 160: rear electrode
160a: back electrode material P: plasma
Claims (10)
상기 도펀트 물질에 플라즈마를 분사하여 상기 반도체 기판의 소정 영역에 도펀트를 선택적으로 도핑시켜 상기 반도체 기판의 소정 영역에 도핑 영역을 선택적으로 형성하는 플라즈마 도핑 부재;
상기 플라즈마 도핑 부재에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부; 및
상기 플라즈마 도핑 부재에 플라즈마 전원을 공급하고 상기 기판 지지 수단을 접지시키는 전원 공급부를 포함하여 구성되고,
상기 플라즈마 도핑 부재는 상기 가스 공급부로부터 공급되는 불활성 가스와 상기 전원 공급부로부터 공급되는 플라즈마 전원에 따라 소정의 직경을 가지는 플라즈마를 발생시키는 금속관, 및 상기 금속관의 하부를 감싸는 절연관을 포함하여 이루어지고,
상기 금속관은 상기 플라즈마가 분사되는 가스 배출구를 구비하고, 상기 절연관은 상기 가스 배출구를 감싸면서 상기 가스 배출구보다 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 도핑 장치.A substrate support means for supporting a semiconductor substrate on which a dopant material is formed;
A plasma doping member selectively forming a doped region in a predetermined region of the semiconductor substrate by spraying plasma onto the dopant material to selectively dopant to a predetermined region of the semiconductor substrate;
A gas supply unit supplying an inert gas to the plasma doping member; And
And a power supply for supplying plasma power to the plasma doping member and grounding the substrate support means,
The plasma doping member includes a metal tube for generating plasma having a predetermined diameter according to an inert gas supplied from the gas supply unit and plasma power supplied from the power supply unit, and an insulating tube surrounding a lower portion of the metal tube,
The metal tube has a gas outlet through which the plasma is injected, and the insulating tube surrounds the gas outlet and protrudes from the gas outlet.
상기 금속관은 상기 불활성 가스가 공급되는 가스 공급구와 상기 플라즈마가 분사되는 가스 배출구를 가지도록 금속 재질로 형성되어 상기 전원 공급부에 접속된 몸체를 포함하여 구성되고,
상기 가스 배출구는 상기 가스 공급구보다 상대적으로 작은 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 도핑 장치.The method of claim 1,
The metal tube is formed of a metal material to have a gas supply port through which the inert gas is supplied and a gas discharge port through which the plasma is injected, and includes a body connected to the power supply unit,
The gas outlet port is a substrate type solar cell doping apparatus, characterized in that having a relatively smaller diameter than the gas supply port.
복수의 플라즈마 분사 노즐 각각을 통해 상기 도펀트 물질에 플라즈마를 분사하여 상기 반도체 기판에 도펀트를 도핑시켜 상기 반도체 기판에 도핑 영역을 형성하는 플라즈마 도핑 모듈;
상기 플라즈마 도핑 모듈에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부; 및
상기 플라즈마 도핑 모듈에 플라즈마 전원을 공급하고 상기 기판 지지 수단을 접지시키는 전원 공급부를 포함하여 구성되고,
상기 플라즈마 도핑 모듈은 상기 가스 공급부로부터 공급되는 불활성 가스와 상기 전원 공급부로부터 공급되는 플라즈마 전원에 따라 플라즈마를 발생하여 상기 도펀트 물질의 분사하는 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐을 포함하는 플라즈마 전극 프레임을 포함하고,
상기 플라즈마 전극 프레임은,
상기 전원 공급부로부터 플라즈마 전원이 공급되고 복수의 플라즈마 분사 홀을 가지는 전극 플레이트;
상기 전극 플레이트로부터 소정 높이로 돌출된 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐; 및
상기 복수의 플라즈마 분사 노즐 각각의 하부를 감싸는 복수의 절연관을 포함하여 구성되고,
상기 복수의 절연관은 상기 복수의 플라즈마 분사 노즐의 하부에서 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 도핑 장치.A substrate support means for supporting a semiconductor substrate on which a dopant material is formed;
A plasma doping module that injects plasma onto the dopant material through each of a plurality of plasma spray nozzles to dopant dopant on the semiconductor substrate to form a doped region on the semiconductor substrate;
A gas supply unit supplying an inert gas to the plasma doping module; And
And a power supply for supplying plasma power to the plasma doping module and grounding the substrate support means,
The plasma doping module includes a plasma electrode frame including the plurality of plasma spray nozzles for spraying the dopant material by generating plasma according to an inert gas supplied from the gas supply unit and plasma power supplied from the power supply unit,
The plasma electrode frame,
An electrode plate supplied with plasma power from the power supply and having a plurality of plasma injection holes;
The plurality of plasma spray nozzles protruding from the electrode plate to a predetermined height; And
It is configured to include a plurality of insulating pipes surrounding the lower portion of each of the plurality of plasma spray nozzles,
The plurality of insulating tubes protrude from the lower portions of the plurality of plasma spray nozzles, wherein the doping apparatus for a substrate type solar cell.
상기 플라즈마 도핑 모듈은,
상기 복수의 플라즈마 분사 노즐 각각에 연통되는 복수의 가스 공급 홀을 가지도록 형성되어 상기 플라즈마 전극 프레임 상에 설치된 절연 프레임; 및
상기 가스 공급부로부터 공급되는 불활성 가스가 공급되고, 상기 복수의 가스 공급 홀 각각에 공통적으로 연통되는 가스 분배 공간을 가지도록 형성되어 상기 절연 프레임을 덮는 가스 분배 프레임을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 도핑 장치.The method of claim 4,
The plasma doping module,
An insulating frame formed on the plasma electrode frame and formed to have a plurality of gas supply holes communicating with each of the plurality of plasma spray nozzles; And
The inert gas supplied from the gas supply unit is supplied, and a gas distribution frame is formed to have a gas distribution space in common communication with each of the plurality of gas supply holes to cover the insulating frame. Substrate type solar cell doping device.
상기 전극 플레이트는 상기 절연 프레임의 하부에 결합되고, 상기 복수의 플라즈마 분사 홀은 상기 복수의 가스 공급 홀 각각에 연통되고,
상기 복수의 플라즈마 분사 노즐은 상기 복수의 플라즈마 분사 홀 각각에 연통되는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 도핑 장치.The method of claim 5,
The electrode plate is coupled to the lower portion of the insulating frame, the plurality of plasma injection holes communicate with each of the plurality of gas supply holes,
The plurality of plasma injection nozzles are connected to each of the plurality of plasma injection holes, characterized in that the substrate-type solar cell doping apparatus.
상기 플라즈마는 50㎛ ~ 2mm 범위의 직경을 가지도록 상기 도펀트 물질에 분사되는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 도핑 장치.The method according to any one of claims 1 or 3 to 6,
The plasma is sprayed onto the dopant material to have a diameter ranging from 50 μm to 2 mm.
상기 복수의 플라즈마 분사 노즐은 라인 빔(Line Beam) 형태의 플라즈마를 발생하여 분사하도록 구비된 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 도핑 장치.The method of claim 4,
The plurality of plasma spray nozzles are provided to generate and spray plasma in the form of a line beam.
상기 플라즈마 도핑 모듈은,
상기 복수의 플라즈마 분사 노즐 각각에 연통되는 복수의 가스 공급 슬릿을 가지도록 형성되어 상기 플라즈마 전극 프레임 상에 설치된 절연 프레임; 및
상기 가스 공급부로부터 공급되는 불활성 가스가 공급되고, 상기 복수의 가스 공급 슬릿 각각에 공통적으로 연통되는 가스 분배 공간을 가지도록 형성되어 상기 절연 프레임을 덮는 가스 분배 프레임을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 도핑 장치.The method of claim 8,
The plasma doping module,
An insulating frame formed on the plasma electrode frame and formed to have a plurality of gas supply slits communicating with each of the plurality of plasma spray nozzles; And
The inert gas supplied from the gas supply unit is supplied, and the gas distribution frame is formed to have a gas distribution space in common communication with each of the plurality of gas supply slits to cover the insulating frame. Substrate type solar cell doping device.
상기 전극 플레이트는 상기 절연 프레임의 하부에 결합되고, 상기 복수의 플라즈마 분사 슬릿은 상기 복수의 가스 공급 슬릿 각각에 연통되고,
상기 복수의 플라즈마 분사 노즐은 상기 복수의 플라즈마 분사 슬릿 각각에 연통되는 것을 특징으로 하는 기판형 태양 전지의 도핑 장치.The method of claim 9,
The electrode plate is coupled to the lower portion of the insulating frame, the plurality of plasma injection slits communicate with each of the plurality of gas supply slits,
The plurality of plasma spray nozzles communicate with each of the plurality of plasma spray slits.
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